(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
騒音環境下で出力すべき音声の明瞭度を強調するシステムであって、
強調すべき音声を受信する音声入力部と、
前記騒音環境に関するリアルタイム情報を受信する騒音入力部と、
強調された音声を出力する強調音声出力部と、
前記音声入力部から受信した音声を、前記強調音声出力部によって出力すべき強調音声に変換するプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、
前記音声入力部から受信された前記音声にスペクトル整形フィルタを適用し、
前記スペクトル整形フィルタの出力にダイナミックレンジ圧縮フィルタを適用し、
前記騒音入力部でのSN比（信号対雑音比）を測定するものであり、
前記スペクトル整形フィルタ及び前記ダイナミックレンジ圧縮フィルタは、制御パラメータを夫々有し、
前記スペクトル整形フィルタ及び前記ダイナミックレンジ圧縮フィルタの少なくとも１つの前記制御パラメータは、測定されたSN比に従ってリアルタイムで更新され、
前記プロセッサは、前記ダイナミックレンジ圧縮フィルタの前記制御パラメータを更新する、
ことを特徴とする音声処理システム。
【請求項２】
前記ダイナミックレンジ圧縮フィルタの前記制御パラメータは、前記ダイナミックレンジ圧縮フィルタによって適用されるゲインを制御するのに用いられる、請求項１に記載の音声処理システム。
【請求項３】
前記ダイナミックレンジ圧縮フィルタは、前記音声入力部で受信された音声のエネルギーを再分配し、
前記制御パラメータは、前記SN比の増加に伴い、エネルギーの再分配を徐々に抑制するように更新されるものである、請求項２に記載の音声処理システム。
【請求項４】
前記制御パラメータと前記SN比の間には線形関係が存在する、請求項２記載の音声処理システム。
【請求項５】
前記制御パラメータと前記SN比の間には非線形関係が存在する、請求項２に記載の音声処理システム。
【請求項６】
前記システムは更にエネルギー貯蔵ボックスを備え、
前記エネルギー貯蔵ボックスは前記システム内に備えられたメモリであり、強調前に前記音声入力部で受信された前記音声の全エネルギーを格納するものであり、
前記プロセッサは、前記エネルギー貯蔵ボックスを用いて、前記音声の高エネルギー部分から低エネルギー部分へエネルギーを再分配する、請求項１に記載の音声処理システム。
【請求項７】
前記スペクトル整形フィルタは、適応スペクトル整形ステージと固定スペクトル整形ステージを有する、請求項６に記載の音声処理システム。
【請求項８】
前記適応スペクトル整形ステージは、フォルマント整形フィルタと、スペクトル傾斜を減少するためのフィルタとを有する、請求項７に記載の音声処理システム。
【請求項９】
第１制御パラメータが前記フォルマント整形フィルタを制御するために供給され、  第２制御パラメータが前記スペクトル傾斜を減少するための前記フィルタを制御するために供給され、
前記第１制御パラメータ及び第２制御パラメータは前記SN比に従って更新されるものである、請求項８に記載の音声処理システム。
【請求項１０】
前記第１制御パラメータ及び第２制御パラメータは前記SN比に依存した線形性を有する、請求項９に記載の音声処理システム。
【請求項１１】
前記システムは、騒音環境に依存しない前記入力音声に従って、前記スペクトル整形フィルタを修正する、請求項１に記載の音声処理システム。
【請求項１２】
前記プロセッサは、前記スペクトル整形フィルタの適用時に、発声最大確率を予測し、
前記システムは、m秒毎に前記発声最大確率を更新し、
mは2から10までの値である、請求項１１に記載の音声処理システム。
【請求項１３】
前記システムは、騒音環境に依存しない前記入力音声に従って、前記ダイナミックレンジ圧縮フィルタを修正する、請求項１に記載の音声処理システム。
【請求項１４】
前記プロセッサは、前記ダイナミックレンジ圧縮フィルタの適用時に、前記音声入力部で受信された入力音声の信号包絡線の発声最大確率を予測し、
前記システムは、m秒毎に前記入力音声の前記信号包絡線の前記発声最大確率を更新し、
mは2から10までの値である、請求項１３に記載の音声処理システム。
【請求項１５】
前記SN比は、フレーム毎に予測されるものであり、
直前フレームの前記SN比が、現フレームの前記制御パラメータを更新するのに用いられる、請求項１に記載の音声処理システム。
【請求項１６】
前記SN比は、1から3秒の長さで各フレームに対して測定される、請求項１５に記載の音声処理システム。
【請求項１７】
前記システムは複数の場所において強調音声を出力し、前記複数の場所に対応した複数の騒音入力部を備え、
前記プロセッサは、各騒音入力部に対してスペクトル整形フィルタとダイナミックレンジ圧縮フィルタの組が存在するように、複数のスペクトル整形フィルタと、これに対応する複数のダイナミックレンジ圧縮フィルタを適用し、
前記プロセッサは、対応する騒音入力部から測定されたSN比に従って、スペクトル整形フィルタとダイナミックレンジ圧縮フィルタの組の前記制御パラメータを更新する、請求項１に記載の音声処理システム。
【請求項１８】
出力すべき音声の明瞭度を強調するシステムであって、
強調すべき音声を受信する音声入力部と、
強調された音声を出力する強調音声出力部と、
前記音声入力部から受信した音声を、前記強調音声出力部によって出力すべき強調音声に変換するプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、
前記音声入力部から受信された前記音声にスペクトル整形フィルタを適用し、
前記スペクトル整形フィルタの出力にダイナミックレンジ圧縮フィルタを適用するものであり、
前記スペクトル整形フィルタ及び前記ダイナミックレンジ圧縮フィルタは、制御パラメータを夫々有し、
少なくとも前記ダイナミックレンジ圧縮フィルタの前記制御パラメータは、前記音声入力部で受信された音声に従ってリアルタイムで更新されることを特徴とする音声処理システム。
【請求項１９】
騒音環境下で出力すべき音声の明瞭度を強調する方法であって、
音声入力部から、強調すべき音声を受信するステップと、
騒音入力部から、前記騒音環境に関するリアルタイム情報を受信するステップと、
受信した前記音声を強調音声に変換するステップと、
強調された音声を出力するステップと、を備え、
前記受信するステップは、
前記騒音入力部でのSN比を測定するステップと、
前記音声入力部から受信された前記音声にスペクトル整形フィルタを適用するステップと、
前記スペクトル整形フィルタの出力にダイナミックレンジ圧縮フィルタを適用するステップと、を備え、
前記スペクトル整形フィルタ及び前記ダイナミックレンジ圧縮フィルタは、制御パラメータを夫々有し、
少なくとも前記ダイナミックレンジ圧縮フィルタの前記制御パラメータは、測定されたSN比に従ってリアルタイムで更新されることを特徴とする音声処理方法。
【請求項２０】
音声の明瞭度を強調する方法であって、
音声入力部から、強調すべき音声を受信するステップと、
前記音声入力部から受信した音声を、強調音声に変換するステップと、
強調された音声を出力するステップと、を備え、
前記変換するステップは、
前記音声入力部から受信された前記音声にスペクトル整形フィルタを適用するステップと、
前記スペクトル整形フィルタの出力にダイナミックレンジ圧縮フィルタを適用するステップと、を備え、
前記スペクトル整形フィルタ及び前記ダイナミックレンジ圧縮フィルタは、制御パラメータを夫々有し、
少なくとも前記ダイナミックレンジ圧縮フィルタの前記制御パラメータは、前記音声入力部で受信された音声に従ってリアルタイムで更新されることを特徴とする音声処理方法。
【請求項２１】
請求項１９の方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータ読み取り可能コードを格納した搬送記憶媒体。
【請求項２２】
請求項２０の方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータ読み取り可能コードを格納した搬送記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、音声処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
騒音環境の中で音声を理解する必要が度々生じる。例えば、人混みの多い場所で携帯電話を用いている時、携帯端末上でメディアファイルを聞いている時、駅等で館内放送を聞いている時、である。このような環境において、より明瞭に音声信号を強調することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】US2009/0287496 A1
【特許文献２】EP1286334 A2
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】JOKINEN EMMA ET AL: “Signal-to-noise ratio adaptive post-filtering method for intelligibility enhancement of telephone speech”, THE JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS FOR THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA, NEW YORK, NY, US, vol.132, no.6, 1 December 2012, pages 3990-4001
【非特許文献２】ZORILA ET AL: “Speech-in-noise intelligibility improvement based on spectral shaping and dynamic range compression”, PROCEEDINGS INTERSPEECH 2012, 9 September 2012, pages 635-638
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
騒音環境下において、視聴者が音声信号をより明瞭に視聴することが可能な音声処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る音声処理システムは、騒音環境下で出力すべき音声の明瞭度を強調する。このシステムは、強調すべき音声を受信する音声入力部と、前記騒音環境に関するリアルタイム情報を受信する騒音入力部と、強調された音声を出力する強調音声出力部と、前記音声入力部から受信した音声を、前記強調音声出力部によって出力すべき強調音声に変換するプロセッサとを備える。前記プロセッサは、前記音声入力部から受信された前記音声にスペクトル整形フィルタを適用し、前記スペクトル整形フィルタの出力にダイナミックレンジ圧縮フィルタを適用し、前記騒音入力部でのSN比（信号対雑音比）を測定する。前記スペクトル整形フィルタ及び前記ダイナミックレンジ圧縮フィルタは、制御パラメータを夫々有する。前記スペクトル整形フィルタ及び前記ダイナミックレンジ圧縮フィルタの少なくとも１つの前記制御パラメータは、測定されたSN比に従ってリアルタイムで更新される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】１実施形態に係るシステムの概要図。
【図２】１実施形態に係るシステムであって、スペクトル整形フィルタとダイナミックレンジ圧縮ステージを共に示す構成図。
【図３】図２のスペクトル整形フィルタとダイナミックレンジ圧縮ステージの構成図。
【図４】スペクトル整形フィルタのより詳細な構成図。
【図５】ダイナミックレンジ圧縮ステージのより詳細な構成図。
【図６】入力・出力包絡特徴曲線を示すグラフ図。
【図７】音声信号と、ダイナミックレンジ圧縮ステージからの出力信号を示す波形図。
【図８】ＳＮ比に基づいて入力・出力包絡特徴曲線を適用したグラフ図。
【図９】他の実施例に係るシステムであって、複数出力と共に示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、発明を実施するための実施形態について説明する。
【０００９】
図１は音声明瞭度強調システムの構成図である。
【００１０】
システム１は、プログラム５を備えるプロセッサ３を有する。このプロセッサ３は、入力音声及びこの音声が出力される場所の騒音条件の情報を獲得し、騒音の存在下において音声明瞭度が増加するように音声を強調する。記憶部７はプログラム５によって用いられるデータを格納する。格納されたデータの詳細は後述する。
【００１１】
更にシステム１は入力モジュール１１と出力モジュール１３を備える。入力モジュール１１は、強調すべき音声に関連したデータ入力、及び強調音声が出力されるべき場所のリアルタイム（実時間）雑音条件に関するデータの収集入力、に接続される。入力データのタイプとしては多くの形式を採ってよく、後程詳しく説明する。データ入力部１５はユーザに直接データ入力を許容するためのインタフェースであってよい。又は、データ入力部１５は外部記憶媒体やネットワークからデータを受信するための受信機であってもよい。
【００１２】
出力モジュール１３の出力は音声出力部１７に接続される。
【００１３】
使用上、システム１はデータ入力部１５を介してデータを受信する。プロセッサ３で実行されるプログラム５は、図２〜８を参照して後述する手法で入力音声を強調する。
【００１４】
図２はプログラム５による処理ステップを示すフロー図である。本実施例においては、音声の明瞭度を強調するため又は高めるため、システム１はスペクトル整形ステージＳ２１とダイナミックレンジ圧縮ステージＳ２３を含む。これらのステージを図３に示す。スペクトル整形ステージＳ２１の出力はダイナミックレンジ圧縮ステージＳ２３へ供給される。
【００１５】
ステップＳ２１は周波数領域において作用し、その目的は音声信号の明確さ及び鮮明さを増加させることにある。結果として、鮮明条件（非騒音）の下であっても音声の明瞭度を向上できる。これはフォルマント情報（鮮明音声における以下を参照）を整形することや、前強調フィルタ（ロンバルディア音声における以下を参照）を用いたスペクトル傾斜を減少することにより、実行できる。このサブシステムの特徴は、音声フレーム発声（有声）の度合に適用される。
【００１６】
ステップＳ２１とＳ２３を図３に詳細に示す。この目的の為に、いくつかのスペクトル演算が全て組み合わされて、２ステージを含むアルゴリズムへ適用される。
【００１７】
(i)（図４に示す）適応スペクトル整形ステージＳ３１（音声セグメントの発声特徴に対する）
(ii)（図４に示す）固定スペクトル整形ステージＳ３３
本実施例においては、スペクトル明瞭度の向上は適応スペクトル整形ステージＳ３１内で適用される。本実施例においては、適応スペクトル整形ステージはフォルマント先鋭化である第１変形、及びスペクトル傾斜平坦化である第２変形から成る。第１変形及び第２変形の両方は、音声の発声特徴に適用され、音声フレーム毎の発声確率として与えられる。これらの適応フィルタステージは、処理済音声の人工的不自然さ（特に音声の摩擦音、無音、又は他の静寂領域）を抑圧するのに用いられる。
【００１８】
与えられた音声フレームにおいて、ステップＳ３５で判定される発声確率は以下の式で定義される。
【００１９】
0006290429.tif 000002
ここで、α=1/max(Pv(t))は正規化パラメータ、rms(t)とz(t)はRMS値と零交差率を夫々示す。
【００２０】
音声フレーム
0006290429.tif 000003
は以下の式で定義される。
【００２１】
0006290429.tif 000004
この音声フレームは、各解析時点tiを中心とする矩形ウィンドウwr(t)を用いた音声信号s(t)から抽出される。本実施例においてウィンドウは、話者の性別（男女夫々における8:3msと4:5ms）の平均周波数期間の２．５倍の長さである。本実施例において、解析フレームは各10ms長で抽出される。上記２変形は適応スペクトル整形を実行するために用いられる（発声局所確率への）適応フィルタである。
【００２２】
先ずフォルマント整形フィルタを適用する。このフィルタの入力は、ハニング窓（発声確率を計算するために特定されるものと同長である）を用いて音声フレーム
0006290429.tif 000005
を抽出することで得られる。そして、ステップＳ３７においてN点離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を適用する。
【００２３】
0006290429.tif 000006
そして、各フレームiについて振幅スペクトル包絡線E(ωk;ti)を推定する。振幅スペクトル包絡線は（３）式の振幅スペクトルとステップＳ３９のスペクトル包絡線推定ボコーダ(SEEVOC)アルゴリズムを用いて推定される。ケプストラム分析によるスペクトル包絡線のフィッティングのため、ケプストラム係数Cの１セットを準備する。
【００２４】
0006290429.tif 000007
この式（４）はスペクトル傾斜T(ω,ti)を計算するのに用いられる。
【００２５】
0006290429.tif 000008
こうして適応フォルマント整形フィルタは以下のように定義される。
【００２６】
0006290429.tif 000009
式（６）で定義されたフィルタを用いて実行されたフォルマント強調は、発声局所確率Pv(ti)とβパラメータ（Hsの余分な騒音依存適応性を考慮する）によって制御される。
【００２７】
本実施例において、βは固定されている。他実施例において、βは音声信号が出力されるべき環境のＳＮ比（信号対雑音比）に従って制御される。
【００２８】
例えば、βはβ0の固定値に設定してもよい。本実施例では、β0は0.25又は0.3である。もしβにノイズが適用されれば、例えばＳＮ比（SNR）は以下となる。
【００２９】
if SNR<=0, β = β0
if 0<SNR<=15,  β = β0*(1-SNR/15)
if SNR>15, β =0
上記の例では、βとSNRの間で線形関係を仮定するが、非線形関係を用いてもよい。
【００３０】
ステップＳ３１で適用される（発声確率への）第２適応フィルタは、スペクトル傾斜を減少するのに用いられる。本実施例では、プレ強調フィルタは以下のように表される。
【００３１】
0006290429.tif 000010
ここで16kHzのサンプル周波数に対して、ω0=0.125πである。本実施例において、gは固定されている。他実施例において、gは音声信号が出力されるべきSNR環境に依存する。
【００３２】
例えば、gはg0の固定値に設定してもよい。本実施例においてg0は0.3である。もしgにノイズが適用されれば以下の例となる。
【００３３】
if SNR<=0, g = g0
if 0<SNR<=15,  g = g0*(1-SNR/15)
if SNR>15, g =0
上記の例では、gとSNRの間で線形関係を仮定するが、非線形関係を用いてもよい。
【００３４】
固定化スペクトル整形ステップ（Ｓ３３）は、その再生中にローパス演算から音声信号を保護するために用いられるフィルタHr(ω;ti)である。周波数において、Hrは12dB/オクターブにより1000Hzと4000Hzの間のエネルギーを増加させ、6dB/オクターブにより500Hz未満の周波数を減少させる。有音セグメント及び無音セグメントの両方はローパス演算によって同等に影響される。本実施例において、このフィルタは発声確率とは関係しない。
【００３５】
最後に、振幅スペクトルは以下のように修正される。
【００３６】
0006290429.tif 000011
その後、修正済スペクトル信号は、図４に示す原位相スペクトルを用いて、反転DFT（Ｓ４１）手段と重複加算手段によって再構成される。
【００３７】
上記のスペクトル整形ステップにおいて、パラメータβとgは、音声が出力されるべき環境のＳＮ比についてのリアルタイム（実時間）情報に従って制御してもよい。
【００３８】
図２に戻って、ダイナミックレンジ圧縮ステージＳ２３を、図５を参照して詳細に説明する。
【００３９】
信号の時間包絡線は、解析信号の振幅を用いてＳ５１において推定される。
【００４０】
0006290429.tif 000012
式（９）において、
0006290429.tif 000013
は音声信号s(n)のヒルベルト変換を表す。更に、式（９）の推定が高速変動を有するため、新たな推定e(n)が、話者の性別の平均ピッチで与えられた次数と、動き平均演算に基づいて計算される。１実施例では、平均周波数期間は男性の方が長い為、話者性別は男性であると仮定する。しかしながら上記したように他実施例では、システムは短い周波数期間を女性話者に特に適用できる。
【００４１】
次に、この信号はDRCダイナミックステージＳ５３へ送られる。本実施例では、DRCダイナミックステージＳ５３の間、信号の包絡線が2msリリースでほぼ同時のアタックタイム定数で動的に圧縮される。
【００４２】
0006290429.tif 000014
式（１０）において、ar=0.15、aa=0.0001、である。DRC動的ステージＳ５３に続いて、入力・出力包絡線特徴(IOEC)で制御されるDRC静的（振幅圧縮）ステージＳ５５が適用される。
【００４３】
図６に示すIOEC曲線は入力デシベルに対する所望の出力デシベルのグラフ図である。単一ゲインがまっすぐな点線として示され、DRCを実行するための所望のゲインが実線として示される。この曲線は、包絡線変動を減少するための時間変化ゲインを生成するのに用いられる。これを実行するため、先ず動的に圧縮された
0006290429.tif 000015
がデシベルに置換される。
【００４４】
0006290429.tif 000016
参照レベルe0を信号包絡線の最大レベル0.3に設定し、SNRの広レンジに対する良好な聴取結果を選択する。そして、IOECを式（１１）へ適用することでeout(n)が生成され、時間変化ゲインが計算される。
【００４５】
0006290429.tif 000017
式（１２）により、図７(b)に示すDRC修正済の音声信号が生成される。図７(a)は修正前の音声を示す。
【００４６】
0006290429.tif 000018
最終ステップとして、sg(n)の全パワーが未修正の音声信号の１つと一致するように変化させる。
【００４７】
本実施例においては、IOEC曲線が、音声を出力すべき環境のSNRによって制御される。
【００４８】
図８において、現在のSNRλが特定最小値λminから最大値λmaxに向かって増加するにつれて、IOECが図６に示す曲線から第１象限角の二等分線に向かって修正される。λmaxで非圧縮が続いている間、λminで信号包絡線が実線で示される基線DRCにより圧縮される。その間、異なる変形戦略がSNR適用IOECのために用いられてもよい。レベルλmaxとλminは、ノイズの各タイプ用の入力パラメータとして与えられる。例えば、ノイズのSSNタイプ用に、これらレベルを-9dBと9dBで選択してもよい。
【００４９】
区分線形IOEC（図８に示す１つ）は、M点
0006290429.tif 000019
の離散セットを用いて得られる。更にxiとyiは、点iでのIOECの入力・出力レベルを夫々示す。又、図８で
0006290429.tif 000020
として示されるM点の離散化グループは、与えられたSNRλに関して修正されたIOECをパラメータ化する。ここで、ノイズ適用IOECセグメント
0006290429.tif 000021
は以下の解析式を有する。
【００５０】
0006290429.tif 000022
式（１４）において、a(λ)はセグメントの傾きである。
【００５１】
0006290429.tif 000023
式（１５）において、b(λ)はセグメントのオフセットである。
【００５２】
0006290429.tif 000024
２実施例を以下説明する。ここで、効果的なモーフィング方法の２タイプ（λを越えた線形・非線形（戦略）傾き変化）が夫々IOECを制御するために選択される。本実施例において線形関係が導入されるが、以下の式をaに用いてもよい。
【００５３】
0006290429.tif 000025
非線形（戦略的）形式においては、以下の式をaに用いてもよい。
【００５４】
0006290429.tif 000026
式（１８）において、λ0は戦略的オフセットであり、σ0は戦略的傾きである。
【００５５】
0006290429.tif 000027
本実施例では、λ0とσ0はノイズの各タイプ（例えばノイズのSSNタイプについて、λ0とσ0を-6dBと2として夫々選んでもよい）について入力パラメータとして与えられる定数である。他実施例において、λ0とσ0は測定済のSNRに従って制御してもよい。例えば、SNR上の線形関係であるβとgについて上述したように、これらを制御してもよい。
【００５６】
最後に、
0006290429.tif 000028
として、そのセグメント
0006290429.tif 000029
の夫々の傾きとして式（１７）又は（１８）を考慮して、適応IOECを与えられたλについて計算する。そして（１４）式を用いて、新たな区分線形IOECを生成する。
【００５７】
心理的測定は以下を指摘している。つまり音声明瞭度は、上記実施例で用いたタイプの論理関数に続いて起こるSNRで変化する。
【００５８】
上記実施例において、スペクトル整形ステージＳ２１とダイナミックレンジ圧縮ステージＳ２３は非常に高速な処理であり、知覚可能な高品質な修正音声ではリアルタイム実行を許容する。
【００５９】
上記実施例に基づくシステムでは、特に低SNR用の音声明瞭ゲインによって強調性能を示す。これらは高SNRで、修正済音声信号内の聴取可能な人工音を抑圧する。高SNRで、音声（無音など）の低エネルギーセグメントの振幅増加は、知覚特質と明瞭度の低下をもたらす。
【００６０】
上記実施例に基づくシステムと方法では、ノイズ条件へダイナミックレンジ圧縮を適用する軽佻・簡単な高速方法を提供する。ここでは、非適用DRCから低SNRでの高い音声明瞭ゲインを受け継いでいるため、高SNRでの知覚特質と明瞭度が向上される。
【００６１】
図２に戻る。図３〜８を参照してステージＳ２１とＳ２３が詳細説明されたところの、全システムを示す。
【００６２】
もし音声が存在しなければ、このシステムはオフ状態となる。音声検出ステージＳ６１において、音活動検出モジュールが音声の存在を検出するために設けられる。音声が検出された時、その音声は強調される。音活動検出モジュールとして、標準音活動検出(VAD)アルゴリズムを用いてもよい。
【００６３】
その音声は音声出力部６３で出力される。センサが音声出力部６３に設けられ、この音声出力部でのノイズおよびSNRが測定される。音声出力部６３で決定されたSNRはステージＳ２１でβとgを計算するのに用いられる。同様に、SNRλは、図５に関連して上述したように、ステージＳ２３を制御するのに用いられる。
【００６４】
現フレームtのSNRは、過去の時点(t-1, t-2, t-3...)で既に観測されたように、ノイズの過去フレームから推定される。本実施例において、このSNRは、ステージＳ２１とＳ２３の適用による高速変化を避けるため、長ウィンドウを用いて推定される。例として、ウィンドウ長は1sから3sとなる。
【００６５】
図２のシステムは、測定されたSNRに従って、ステージＳ２１の適応フィルタとステップＳ２３のIOEC曲線を更新するという点で適応性がある。しかしながら、図２のシステムは、信号出力部６３のノイズに依存しない入力音声信号に依存して、ステージＳ２１とＳ２３を適合させる。例えばステージＳ２３において、発声の最大確率はn秒毎に更新される。ここで、nは2から10までの値である。１実施例においては、nは3から5である。
【００６６】
上記実施例ではステージＳ２３において、e0は信号包絡線の最大値の0.3倍に設定された。この包絡線は入力信号に依存して継続的に更新可能である。又、この包絡線はn秒毎に更新される。ここで、nは2から10までの値である。１実施例においては、nは3から5である。
【００６７】
発声確率の最大値と信号包絡線の最大値の各初期値はデータベース６５から得られる。このデータベース６５では、音声信号が事前に解析され、これらのパラメータが抽出されて格納される。これらのパラメータは音声信号と共にパラメータ更新ステージＳ６７に送られる。パラメータ更新ステージＳ６７では、これらのパラメータを更新する。
【００６８】
本実施例のダイナミックレンジ圧縮においては、エネルギーが時間外で分配される。このエネルギー修正は以下の条件で強制される。修正前後の全エネルギーが同じであるべきである（さもなければ信号（音量）のエネルギーを増加することで明瞭度を増加できる）。修正済信号は事前に未知のため、エネルギー貯蔵ボックス６９が準備される。ボックス６９において、音声の最大エネルギー部分からエネルギーが取得され、貯蔵され（あたかも銀行におけるように）、音声の少ないエネルギー部分に分配される。音声の少ないエネルギー部分はノイズの影響を非常に受けやすい。このようにエネルギー分配は、全ての修正済信号がノイズレベルを越えるのを手助けする。
【００６９】
本実施例において、これは式（１３）を以下のように修正することで実行できる。
【００７０】
0006290429.tif 000030
ここでα(n)は、全ての修正済信号がノイズレベルを越えるように、エネルギー貯蔵ボックスに蓄えられた値から計算される。
【００７１】
0006290429.tif 000031
ここでE(sg(n))は、フレーム(n)に対する強調信号sg(n)のエネルギーであり、E(Noise(n))は同フレームのノイズのエネルギーである。
【００７２】
もしE(sg(n))≦E(Noise(n))であれば、信号の低エネルギー部分に対し、これらがノイズレベルを越えるように、システムがエネルギーを更に分配する。しかしながら、エネルギー貯蔵ボックスに格納されたエネルギーEbがある場合のみ、システムがエネルギーを更に分配してもよい。
【００７３】
もしゲインg(n)<1であれば、入力信号と強調信号のエネルギー差(E(s(n)-E(sg(n))がエネルギー貯蔵ボックスへ格納される。エネルギー貯蔵ボックスは、格納エネルギーEbを供給するため、g(n)<1であるエネルギー差の総和を格納する。
【００７４】
E(sg(n))≦E(Noise(n))の時のα(n)を計算するために、αの範囲をαiとして計算する。
【００７５】
0006290429.tif 000032
α(n)に対する第２式α2(n)は、Ebを用いて計算される。
【００７６】
0006290429.tif 000033
ここでγは、0＜γ≦1が単一フレームに割り当てる貯蔵エネルギーの割合を表すように選ばれたパラメータである。本実施例では、γ=0.2であるが、他の値を用いることもできる。
【００７７】
0006290429.tif 000034
しかしながら、以下でもよい。
【００７８】
0006290429.tif 000035
エネルギーが上記のように分配される時、エネルギー貯蔵ボックスEbの新値が以下となるように、エネルギーがエネルギー貯蔵ボックスEbより移される。
【００７９】
0006290429.tif 000036
α(n)が計算された時、それはステップＳ７１における強調音声信号に適用される。
【００８０】
図２のシステムは、出力としての音声を生成する装置（携帯電話、テレビジョン、タブレット、カーナビゲーション等）、又は音声を受け取る装置（聴取補助等）となり得る。このシステムは館内放送装置にも適用可能である。このシステムにおいて、数多くの場所（例えば駅の構内・構外、空港やビジネスラウンジの主エリア）に複数の音声出力（例えばスピーカ）があってもよい。これらの環境間ではノイズ条件が大きく変動する。従って図２のシステムは、図９に示すように１または複数の音声出力を生成するように変形できる。
【００８１】
図９のシステムは音声入力部１０１を示して簡略化される。ここからの入力音声は第１サブシステム１０３と第２サブシステム１０５に供給するように分離される。第１サブシステム及び第２サブシステムの両方は、スペクトル整形ステージＳ２１とダイナミックレンジ圧縮ステージＳ２３を含む。スペクトル整形ステージＳ２１とダイナミックレンジ圧縮ステージＳ２３は、図２から図８を参照して説明したものと同じである。両方のサブシステムは、音声出力部６３を含む。第１サブシステム１０３の音声出力部６３でのSNRは、β・gを計算するため、及び第１サブシステム１０３のステージS21・S23用のIOEC曲線を計算するために用いられる。第２サブシステム１０５の音声出力部６３でのSNRは、β・gを計算するため、及び第２サブシステム１０５のステージS21・S23用のIOEC曲線を計算するために用いられる。パラメータ更新ステージS67は、入力音声信号から計算されたパラメータを供給する時、両サブシステムに同じデータを供給するために用いられる。簡略化のため、音活動検出モジュールやエネルギー貯蔵ボックスは図９から省略したが、このシステム内に存在してもよい。
【００８２】
上述した各実施例に係るシステムにおいては、出力音声が騒音環境に適応される。更に出力音声が、変化する騒音環境にリアルタイムで適応するように、継続的に更新される。例えば、もし上記システムが携帯電話に組み込まれ、ユーザがノイズの多い部屋の外側に立っている場合、該部屋へのドアが開いているか閉まっているかに応じて音声を強調するように上記システムが適応する。同様に、上記システムが鉄道駅の拡声装置に用いられる場合、汽車が発着する時の変化する騒音条件に、上記システムがリアルタイムで適応する。
【００８３】
更に、上記システムによれば、スペクトル整形フィルタ及びダイナミックレンジ圧縮フィルタのいずれか、又は両方を騒音環境に適応できる。
【００８４】
上述した各実施例に係る方法は、ソフトウェアで実行できる。又、上記実施例は、汎用コンピュータに対して最適な搬送記憶媒体上で提供できるコンピュータコードを含む。該搬送記憶媒体は、フロッピーディスク、CD-ROM、磁気装置、プログラマブルメモリ装置、のような記憶媒体、又は任意信号（例えば、電気的信号、光学的信号、マイクロ波信号）のような過渡媒体、を含む。
【００８５】
これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、様々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８６】
１・・・システム
３・・・プロセッサ
５・・・プログラム
７・・・記憶部
１１・・・入力モジュール
１３・・・出力モジュール
１５・・・データ入力部
１７・・・音声出力部
６３・・・音声出力部
６５・・・データベース
６９・・・エネルギー貯蔵ボックス
１０１・・・音声入力部
１０３・・・第１サブシステム
１０５・・・第２サブシステム
【図１】
0006290429.tif 000037
【図２】
0006290429.tif 000038
【図３】
0006290429.tif 000039
【図４】
0006290429.tif 000040
【図５】
0006290429.tif 000041
【図６】
0006290429.tif 000042
【図７】
0006290429.tif 000043
【図８】
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【図９】
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