(57)【要約】【課題】  時間の経過に関わらず有音区間を正しく判定することができる有音無音判定装置を提供する。【解決手段】  有音無音判定装置１０は、入力信号の自己相関値を算出する自己相関算出部１１と、算出された自己相関値が最大となる遅延を算出する遅延算出部１２と、算出された遅延に基づいて入力信号が雑音か否かを判定する雑音判定部１３と、入力信号から雑音を推定する雑音推定部１４と、雑音判定部１３による判定結果と雑音推定部１４によって推定された雑音と入力信号とに基づいて入力信号が有音か無音かを判定する有音無音判定部１４と、有音無音判定部１４による判定結果に基づいて有音区間の継続時間を計時するカウンタ１６とを備える。雑音推定部１４は、有音区間の継続時間が一定時間以上となった場合、入力信号が有音と判定されやすくなるように雑音推定手法を変更する。【選択図】  図１
2005215204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の判定条件に従って入力信号が有音か否かを判定する有音無音判定手段と、
前記有音無音判定手段による判定結果に基づいて、有音区間の継続時間を計時する計時手段と
を備え、
前記有音無音判定手段は、前記計時手段によって計時された前記有音区間の継続時間が一定時間以上となった場合、前記入力信号が有音と判定されやすくなるように前記判定条件を緩和する
ことを特徴とする有音無音判定装置。
【請求項２】
前記有音無音判定手段は、所定の雑音推定手法によって推定された雑音に基づいて前記入力信号が有音か否かを判定し、前記計時手段によって計時された前記有音区間の継続時間が一定時間以上となった場合、前記入力信号が有音と判定されやすくなるように前記雑音推定手法を変更する
ことを特徴とする請求項１に記載の有音無音判定装置。
【請求項３】
所定の判定条件に従って入力信号が有音か否かを判定する有音無音判定方法において、
有音区間と判定された時間が一定時間以上となった場合、前記入力信号が有音と判定されやすくなるように前記判定条件を緩和する
ことを特徴とする有音無音判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有音無音判定装置および有音無音判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やインターネット電話においては、送信電力の削減や伝送帯域の有効利用を目的として、間欠送信という技術が利用されている。間欠送信とは、音声が存在する有音区間では音声を符号化した情報を送信する一方で、音声が存在しない無音区間では音声情報より少ない情報量の情報を送信する、もしくは送信を停止するというような送信技術である。このような間欠送信を行うためには、入力信号が音声を含む有音区間であるか、あるいは情報を送信する必要のない無音区間であるかを判定する有音無音判定装置が利用される。
【０００３】
例えば、下記非特許文献１に記載の有音無音判定装置は、所定の雑音推定手法を用いて入力信号から背景雑音を推定し、推定された背景雑音と入力信号との比（Ｓ／Ｎ比）を用いて有音区間か無音区間かを判定する。
【非特許文献１】3GPP TS 26.094 V3.0.0 (http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26094.htm)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の有音無音判定装置においては、以下に示すような問題点がある。すなわち、一般に、雑音の性質の経時的変化などに起因して、時間の経過とともに雑音推定精度は低下していく。また、この雑音推定精度の低下は、特に有音区間が長時間継続したときに著しい。上記従来の有音無音判定装置は、このように精度の低下した推定背景雑音を使い続けて有音無音判定を行うため、時間の経過に従って（特に有音区間が長時間継続したときに）有音無音判定精度が低下していく。その結果、上記従来の有音無音判定装置においては、時間の経過に従って（特に有音区間が長時間継続したときに）有音区間を誤って無音区間と判定してしまう頻度が高まってしまうという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点を解決し、時間の経過に関わらず有音区間を正しく判定することができる有音無音判定装置及び有音無音判定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の有音無音判定装置は、所定の判定条件に従って入力信号が有音か否かを判定する有音無音判定手段と、上記有音無音判定手段による判定結果に基づいて、有音区間の継続時間を計時する計時手段とを備え、上記有音無音判定手段は、上記計時手段によって計時された上記有音区間の継続時間が一定時間以上となった場合、上記入力信号が有音と判定されやすくなるように上記判定条件を緩和することを特徴としている。
【０００７】
また、上記課題を解決するために、本発明の有音無音判定方法は、所定の判定条件に従って入力信号が有音か否かを判定する有音無音判定方法であって、有音区間と判定された時間が一定時間以上となった場合、上記入力信号が有音と判定されやすくなるように上記判定条件を緩和することを特徴としている。
【０００８】
有音区間と判定された時間が一定時間以上となった場合に入力信号が有音か否かを判定する判定条件を緩和することで、時間の経過とともに雑音推定精度が低下したとしても、有音区間を誤って無音区間と判断してしまう頻度を下げることができる。
【０００９】
また、本発明の有音無音判定装置においては、上記有音無音判定手段は、所定の雑音推定手法によって推定された雑音に基づいて上記入力信号が有音か否かを判定し、上記計時手段によって計時された上記有音区間の継続時間が一定時間以上となった場合、上記入力信号が有音と判定されやすくなるように上記雑音推定手法を変更することを特徴とすることが好適である。
【００１０】
有音区間の継続時間が一定時間以上となった場合に有音と判定されやすくなるように雑音推定手法を変更することで、時間の経過とともに雑音推定精度が低下したとしても、有音区間を誤って無音区間と判断してしまう頻度を下げることができる。この場合、経時的に変化する雑音の性質に応じて、雑音の推定精度を高めることもできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の有音無音判定装置および有音無音判定方法は、有音区間と判定された時間が一定時間以上となった場合に入力信号が有音か否かを判定する判定条件を緩和することで、時間の経過とともに雑音推定精度が低下したとしても、有音区間を誤って無音区間と判断してしまう頻度を下げることができる。その結果、時間の経過にかかわらず有音区間を正しく判定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態にかかる有音無音判定装置について図面を参照して説明する。
【００１３】
まず、本実施形態にかかる有音無音判定装置の構成について説明する。図１は、本実施形態にかかる有音無音判定装置の構成図である。
【００１４】
本実施形態にかかる有音無音判定装置１０は、物理的には、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、マウスやキーボードなどの入力装置、ディスプレイなどの表示装置、ハードディスクなどの格納装置、外部機器と無線によるデータ通信を行う無線通信ユニットなどを備えたコンピュータシステムとして構成されている。また、有音無音判定装置１０は、機能的には、図１に示すように、自己相関算出部１１と、遅延算出部１２と、雑音判定部１３と、雑音推定部１４と、有音無音判定部１５と、有音区間検出部１６（計時手段）とを備えて構成される。ここで、自己相関算出部１１と遅延算出部１２と雑音判定部１３と雑音推定部１４と有音無音判定部１５とで有音無音判定手段１７を構成する。以下、有音無音判定装置１０の各構成要素について詳細に説明する。
【００１５】
自己相関算出部１１は、入力信号の自己相関値を算出する。自己相関算出部１１は、より具体的には、以下の式（１）に従って、入力信号ｘ（ｔ）の自己相関値ｃ（ｔ）を算出する。
【００１６】
【数１】
2005215204.tif 000003
【００１７】
ここで、ｘ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ）は、ｘ（ｔ）を一定時間（例えば２０ｍｓｅｃ）にわたって一定時間間隔（例えば１／８０００ｓｅｃ）毎にサンプリングして得られたｎ番目の値である。また、自己相関値ｃ（ｔ）についても、一定時間（例えば１８ｍｓｅｃ）にわたって一定時間間隔（例えば１／８０００ｓｅｃ）毎の離散値として得られる。
【００１８】
なお、自己相関算出部１１は、必ずしも厳密に上記式（１）に従って自己相関値を算出する必要はない。例えば、自己相関算出部１１が、音声符号化手順に広く用いられているような聴覚重み付けのなされた入力信号に基づいて自己相関値を算出するようにしても良い。
【００１９】
遅延算出部１２は、自己相関算出部１１によって算出された自己相関値が最大となる遅延を算出する。遅延算出部１２は、より具体的には、予め定められた遅延観測区間（例えばＡＭＲの場合は１８〜１４３）における自己相関値をスキャンし、自己相関値が最大となる遅延を算出する。
【００２０】
雑音判定部１３は、遅延算出部１２によって算出された遅延に基づいて入力信号が雑音であるか否かを判定する。雑音判定部１３は、例えば、遅延算出部１２によって算出された遅延ｔ＿ｍａｘの時間変動ｔ＿ｍａｘ（ｔ）（１≦ｔ≦Ｔ）を利用して入力信号が雑音であるか否かを判定する。ここで、ｔは時刻を示す従属変数である。より具体的には、雑音判定部１３は、式（２）に示す条件を満たす状態が一定時間継続している場合（定性的にいえば、遅延の変動が小さい状態が一定時間継続している場合）、入力信号が雑音ではないと判定する。これとは逆に、雑音判定部１３は、式（２）に示す条件を満たす状態が一定時間継続していない場合、入力信号が雑音であると判定する。
【００２１】
【数２】
2005215204.tif 000004
【００２２】
なお、式（２）において、ｄは予め定められたしきい値である。ここで、雑音判定部１３は、上述の手順以外の手順を用いて入力信号が雑音であるか否かを判定してもよい。
【００２３】
雑音推定部１４は、入力信号から雑音を推定する。より具体的には、雑音推定部１４は、例えば、下記式（３）に従って、雑音を推定する。
【００２４】
【数３】
2005215204.tif 000005
【００２５】
ここで、ｎｏｉｓｅは推定雑音、ｉｎｐｕｔは入力信号、ｎは周波数帯域を表すインデックス、ｍは時刻（フレーム）を表すインデックス、αは係数である。すなわち、ｎｏｉｓｅｍ（ｎ）は、ｎ番目の周波数帯域における時刻（フレーム）ｍの推定雑音を示す。ここで、雑音推定部１４は、上記式（３）の係数αを、雑音判定部１３による判定結果に応じて変化させる。すなわち、雑音判定部１３によって入力信号が雑音ではないと判定された場合、雑音推定部１４は、推定雑音電力を増加させないように、上記式（３）の係数αを０あるいは０に近い値α１とする。一方、雑音判定部１３によって入力信号が雑音と判定された場合、雑音推定部１４は、推定雑音を入力信号に近づけるように、上記式（３）の係数αを１あるいは１に近い値α２（α２＞α１）とする。なお、雑音推定部１４が上述の手順以外の手順を用いて入力信号から雑音を推定するようにしてもよい。
【００２６】
有音無音判定部１５は、雑音判定部１３による判定結果と入力信号と雑音推定部１４によって推定された雑音とに基づいて、入力信号が有音か否かを判定する。より具体的には、有音無音判定部１５は、例えば、雑音推定部１４によって推定された雑音と入力信号とからＳ／Ｎ比（より正確には各周波数帯域におけるＳ／Ｎ比の積算値あるいは平均値）を算出する。また、有音無音判定部１５は、算出したＳ／Ｎ比と予め定められたしきい値とを比較し、Ｓ／Ｎ比がしきい値よりも大きい場合は入力信号が有音であると判定し、Ｓ／Ｎ比がしきい値以下の場合は入力信号が無音であると判定する。ここで、上記しきい値は、雑音判定部１３による判定結果によって異なるように設定されている。すなわち、雑音判定部１３が「非雑音」と判定している場合のしきい値の方が、雑音判定部１３が「雑音」と判定している場合のしきい値と比較して低く設定されている。このようにすることで、雑音判定部１３が「非雑音」と判定している場合はＳ／Ｎ比が小さい信号（すなわち雑音に埋もれた信号）も「有音」として抽出できる可能性が高まる。なお、有音無音判定部１５が上述の手順以外の手順を用いて有音か無音かを判定するようにしてもよい。すなわち、例えば、上記しきい値を雑音判定部１３による判定結果にかかわらず一律にし、有音無音判定部１５が、入力信号と雑音推定部１４によって推定された雑音とに基づいて入力信号が有音か無音かを判定するようにしてもよい。また、有音無音判定部１５が、入力信号の分析結果（電力、スペクトル包絡、零交差数など）をさらに利用して入力信号が有音か無音かを判定するようにしてもよい。なお、ここで「無音」とは、情報として意味を持たない音のことであり、背景雑音などが該当する。一方、「有音」とは、情報として意味を持つ音のことであり、人間の音声や音楽などが該当する。
【００２７】
有音区間検出部１６は、有音無音判定部１５による判定結果に基づいて、有音区間の継続時間を計時する。有音区間検出部１６は、具体的には、有音無音判定部１５から出力される「有音」あるいは「無音」との判定結果を直接用いて有音区間の継続時間を計時する。また、有音区間検出部１６は、図示しない音声符号化部が一定のしきい値以上の符号化レート（ＡＭＲの場合は４．７５ｋｂｐｓ以上の符号化レート）で音声符号化を行っている時間を計時することによって有音区間の継続時間を計時するようにしてもよい。有音無音判定部１５によって入力信号が有音と判断されると、音声符号化部によって当該入力信号の符号化が行われるため、音声符号化部における符号化レートが大きくなるからである。
【００２８】
雑音推定部１４は、また、有音区間検出部１６によって計時された有音区間の継続時間が一定時間以上となった場合、入力信号が有音と判定されやすくなるように雑音推定手法を変更する。より具体的には、雑音推定部１４は、有音区間検出部１６によって計時された有音区間の継続時間が一定時間以上となった場合、雑音を推定するための上記式（３）における単位時間前（１フレーム前）の推定雑音ｎｏｉｓｅｍ（ｎ）を初期値ｎｏｉｓｅ０（ｎ）にリセットする。ここで、初期値ｎｏｉｓｅ０（ｎ）は有音区間の入力信号と比較して十分に小さい値に設定されているため、上記式（３）における単位時間前（１フレーム前）の推定雑音ｎｏｉｓｅｍ（ｎ）を初期値ｎｏｉｓｅ０（ｎ）にリセットすることで、推定雑音が小さくなり、有音無音判定部１５において入力信号が有音と判定されやすくなる。
【００２９】
続いて、本実施形態にかかる有音無音判定装置の動作について説明し、併せて本発明の実施形態にかかる有音無音判定方法について説明する。図２は、本実施形態にかかる有音無音判定装置の動作を示すフローチャートである。
【００３０】
有音無音判定装置１０に入力信号が入力されると、まず、自己相関算出部１１により、入力信号の自己相関値が算出される（Ｓ１１）。より具体的には、上述の式（１）に従って、入力信号ｘ（ｔ）の自己相関値ｃ（ｔ）が算出される。
【００３１】
自己相関算出部１１によって入力信号の自己相関値が算出されると、遅延算出部１２により、自己相関算出部１１によって算出された自己相関値が最大となる遅延が算出される（Ｓ１２）。より具体的には、予め定められた遅延観測区間における自己相関値がスキャンされ、自己相関値が最大となる遅延が算出される。
【００３２】
遅延算出部１２によって遅延が算出されると、雑音判定部１３により、遅延算出部１２によって算出された遅延に基づいて入力信号が雑音であるか否かが判定される（Ｓ１３）。より具体的には、上述の式（２）に示す条件を満たす状態が一定時間継続している場合、入力信号が雑音ではないと判定される。また、これとは逆に、式（２）に示す条件を満たす状態が一定時間継続していない場合、入力信号が雑音であると判定される。
【００３３】
続いて、雑音推定部１４により、入力信号から雑音が推定される（Ｓ１４）。より具体的には、上記式（３）に従って、雑音が推定される。ここで、上記式（３）の係数αは、雑音判定部１３による判定結果に応じて変化する。すなわち、雑音判定部１３によって入力信号が雑音ではないと判定された場合、推定雑音電力を増加させないように、上記式（３）の係数αが０あるいは０に近い値α１に設定される。一方、雑音判定部１３によって入力信号が雑音と判定された場合、推定雑音を入力信号に近づけるように、上記式（３）の係数αが１あるいは１に近い値α２（α２＞α１）に設定される。
【００３４】
雑音推定部１４によって雑音が推定されると、有音無音判定部２２により、雑音判定部１３による判定結果と入力信号と雑音推定部１４によって推定された雑音とに基づいて、入力信号が有音か無音かが判定される（Ｓ１５）。より具体的には、例えば、雑音推定部１４によって推定された雑音と入力信号とからＳ／Ｎ比が算出され、算出されたＳ／Ｎ比が予め定められたしきい値とを比較される。ここで、Ｓ／Ｎ比がしきい値よりも大きい場合は入力信号が有音であると判定され、Ｓ／Ｎ比がしきい値以下の場合は入力信号が無音であると判定される。
【００３５】
ここで、有音区間の継続時間が有音区間検出部１６によって計時されている。具体的には、有音無音判定部１５から出力される「有音」あるいは「無音」との判定結果が直接利用されて有音区間の継続時間が計時されてもよいし、音声符号化部が一定のしきい値以上の符号化レートで音声符号化を行っている時間が計時されることによって有音区間の継続時間が計時されるようにしてもよい。
【００３６】
有音区間検出部１６によって計時された有音区間の継続時間が一定時間以上となった場合（Ｓ１６）、入力信号が有音と判定されやすくなるように雑音推定手法が変更される（Ｓ１７）。より具体的には、有音区間検出部１６によって計時された有音区間の継続時間が一定時間以上となった場合、雑音推定部１４において、雑音を推定するための上記式（３）における単位時間前（１フレーム前）の推定雑音ｎｏｉｓｅｍ（ｎ）が初期値ｎｏｉｓｅ０（ｎ）にリセットされる。ここで、初期値ｎｏｉｓｅ０（ｎ）は有音区間の入力信号と比較して十分に小さい値に設定されているため、上記式（３）における単位時間前（１フレーム前）の推定雑音ｎｏｉｓｅｍ（ｎ）を初期値ｎｏｉｓｅ０（ｎ）にリセットすることで、推定雑音が小さくなり、有音無音判定部１５において入力信号が有音と判定されやすくなる。
【００３７】
続いて、本実施形態にかかる有音無音判定装置の作用及び効果について説明する。本実施形態にかかる有音無音判定装置１０は、有音区間検出部１６によって有音区間の継続時間を計時し、有音区間の継続時間が一定時間以上となった場合、雑音推定部１４が、有音と判定されやすくなるように雑音推定手法を変更する（より具体的には、雑音を推定するための上記式（３）における単位時間前（１フレーム前）の推定雑音ｎｏｉｓｅｍ（ｎ）を初期値ｎｏｉｓｅ０（ｎ）にリセットする）。従って、時間の経過とともに雑音推定精度が低下したとしても、有音区間を誤って無音区間と判断してしまう頻度を下げることができる。その結果、時間の経過にかかわらず有音区間を正しく判定することが可能となる。
【００３８】
また、有音区間の継続時間が一定時間以上となった場合に、雑音を推定するための上記式（３）における単位時間前（１フレーム前）の推定雑音ｎｏｉｓｅｍ（ｎ）を初期値ｎｏｉｓｅ０（ｎ）にリセットすることで、雑音の性質が経時的に変化していた場合であっても、雑音の推定精度を高めることができる。
【００３９】
上記実施形態にかかる有音無音判定装置１０においては、有音区間検出部１６によって計時された有音区間の継続時間が一定時間以上となった場合、雑音推定部１４において入力信号が有音と判定されやすくなるように雑音推定手法を変更していた。しかし、これは、有音区間検出部１６によって計時された有音区間の継続時間が一定時間以上となった場合、入力信号が有音と判定されやすくなるように有音か否かの判定条件を緩和するという本発明の技術的思想の範囲内で種々の変形態様が考えられる。例えば、有音区間検出部１６によって計時された有音区間の継続時間が一定時間以上となった場合、自己相関算出部１１における自己相関算出手法、遅延算出部１２における遅延算出手法、雑音判定部１３における雑音判定手法、有音無音判定部１５における有音無音判定手法を変更してもよい。より具体的には、有音区間検出部１６によって計時された有音区間の継続時間が一定時間以上となった場合、有音か否かの判定に際して、入力信号の自己相関、スペクトル包絡、遅延、推定雑音電力、Ｓ／Ｎ比などのパラメータの利用方法を変更したり、これらのパラメータを初期値にリセットしたりすることが考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、例えば携帯電話やインターネット電話における通信において、入力信号が音声を含む有音区間であるか、あるいは情報を送信する必要のない無音区間であるかを判定する有音無音判定装置として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態にかかる有音無音判定装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる有音無音判定装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１０…有音無音判定装置、１１…自己相関算出部、１２…遅延算出部、１３…雑音判定部、１４…雑音推定部、１５…有音無音判定部、１６…有音区間検出部、１７…有音無音判定手段
【図１】
2005215204.tif 000006
【図２】
2005215204.tif 000007