(57)【要約】【課題】雑音判定処理において、音声とインパルス音を効率的に識別することができる装置及びその方法を得る。【解決手段】周囲の音を電気信号に変換する音響電気変換器から入力される入力信号に信号演算処理を行なうことで、当該信号がインパルスであるか否かを判定するデジタル信号プロセッサで構成されるインパルス識別装置であって、入力信号を周波数特性に変換するフーリエ変換手段と、周波数特性に高調波が含まれているか否かを判定する第一判定手段と、周波数特性の所定の周波数のゲインレベルが所定の値以上であるか否かを判定する第二判定手段とを有するインパルス識別装置による。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲の音を電気信号に変換する音響電気変換器から入力される入力信号に信号演算処理を行なうことで、当該信号がインパルスであるか否かを判定するデジタル信号プロセッサで構成されるインパルス識別装置であって
上記入力信号を周波数特性に変換するフーリエ変換手段と、
上記周波数特性に高調波が含まれているか否かを判定する第一判定手段と、
上記周波数特性の所定の周波数のゲインレベルが所定の値以上であるか否かを判定する第二判定手段と、を有することを特徴とするインパルス識別装置。
【請求項２】
周囲の騒音を電気信号に変換する音響電気変換器から入力される入力信号を周波数特性に変換するフーリエ変換手段と、上記周波数特性に高調波が含まれているか否かを判定する第一判定手段と、上記周波数特性の所定の周波数のゲインレベルが所定の値以上であるか否かを判定する第二判定手段と、を備えるマイクロホンを用いたインパルス識別方法であって、
上記フーリエ変換手段によって、入力信号を周波数特性に変換するステップと、
上記第一判定手段によって、上記周波数特性に高調波が含まれるか否かを判定するステップと、
上記第二判定手段によって、上記第一判定手段において高調波は含まれていないと判定された周波数特性の所定の周波数のゲインレベルが閾値以上であるか否かを判定するステップと、を有することを特徴とするインパルス識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズキャンセルマイクの雑音判定処理において、音声とインパルス音を識別する装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発話者の音声と、その周囲の雑音を識別して入力信号に含まれる周囲雑音を低減（除去）して出力するノイズキャンセルマイクロホン（以下「ＮＣマイク」とする）が知られている。周囲雑音には、主に定常雑音（室内のエアコンの音や屋外の風の音など）と突発音（拍手、ドアの開閉音、物を叩く音）がある。従来、突発音の識別は、入力信号の時間領域における音圧変動が大きいものを突発音（以下「インパルス音」とする）として識別する方法や、入力信号の周波数領域における低周波領域の音圧エネルギーと高周波領域の音圧エネルギー領域の比率が、所定の閾値以上のものをインパルス音として識別する方法が知られている（例えば特許文献１乃至３を参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−２８８９９９号公報
【特許文献２】特開平０８−８７２９３号公報
【特許文献３】特開平０１−２４６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の特許文献１乃至３に記載されているような従来の識別方法で、例えば、机上にペンを落とした際に発する音圧レベルが小さいインパルス音は、時間領域における音圧変動が小さいためインパルス音として識別することができない。また、「さ」行（さ、し、す、せ、そ）等の音は、高周波領域成分の比率が多いので、周波数領域における高周波領域と低周波領域の音圧エネルギーの比率が大きいためインパルス音として識別されてしまう。
【０００５】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、音圧レベルが小さいインパルス音であっても的確に識別することができ、かつ、高周波領域が多い入力音が音声である場合はインパルス音として識別しないようにすることができる、より正確なインパルス識別方法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】
本発明は、周囲の音を電気信号に変換する音響電気変換器から入力される入力信号に信号演算処理を行なうことで、当該信号がインパルスであるか否かを判定するデジタル信号プロセッサで構成されるインパルス識別装置であって、上記入力信号を周波数特性に変換するフーリエ変換手段と、上記周波数特性に高調波が含まれているか否かを判定する第一判定手段と、上記周波数特性の所定の周波数のゲインレベルが所定の値以上であるか否かを判定する第二判定手段と、を有することを主な特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、周囲の騒音を電気信号に変換する音響電気変換器から入力される入力信号を周波数特性に変換するフーリエ変換手段と、上記周波数特性に高調波が含まれているか否かを判定する第一判定手段と、上記周波数特性の所定の周波数のゲインレベルが所定の値以上であるか否かを判定する第二判定手段と、を備えるノイズキャンセル装置におけるインパルス識別方法であって、上記フーリエ変換手段によって、入力信号を周波数特性に変換するステップと、上記第一判定手段によって、上記周波数特性に高調波が含まれるか否かを判定するステップと、上記第二判定手段によって、上記第一判定手段における判定おいて、高調波が含まれていないと判定された周波数特性の所定の周波数のゲインレベルが所定の値以上であるか否かを判定するステップと、を有することを主な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、マイクロホンから入力された信号の周波数成分の特徴と、入力信号の周波数成分における所定周波数のゲインレベルの特徴を識別することによって、インパスル音であるか否か識別することができるので、音圧変動が小さいインパルス音も的確に識別することができ、また、従来の識別方法ではインパルスとして誤認されていた「さ」行の音声は誤認することなく、音声として識別することできるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明にかかるインパルス識別装置の実施形態について、図を用いて説明する。図１に示すように、インパルス識別装置１０（以下「装置１０」とする）は、音声入力に用いる音響電気変換器であるマイク２０と、入力された信号の出力に使用するアンプ３０に接続し、アンプ３０にはスピーカ４０を接続して使用する。装置１０は、発話者の音声と、周囲雑音（定常殺音及びインパルス音）が混在して入力信号となるので、この入力信号がインパルス音である否かを判定し、また、入力信号からノイズ成分のみを除去して音声成分のみをアンプ３０に出力する。
【００１０】
図２は、当該発明に係るマイクロホンの内部に備える回路構成のイメージを示す機能ブロック図である。装置１０は、マイク２０から入力される信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ１１と、デジタル信号に変換された入力信号を周波数特性に変換する高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）１２と、周波数特性に高調波成分が含まれるか否かを判定する高調波判定部１３と、入力信号の音圧レベルを判定するレベル判定部１４と、高調波成分を含まず音圧レベルが所定の音圧レベルよりも小さい入力信号の上記周波数特性を保持して平均値を算出する平均ノイズ演算部１５と、入力信号の周波数特性から平均ノイズ演算部１５が保持する周波数特性を減算する減算処理部１６と、減算処理の結果を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換器（以下「ＩＦＦＴ」という）１７、逆フーリエ変換された信号をアナログ信号に変換してアンプ３０に出力するＤ／Ａ１８を備えている。装置１０を構成するＦＦＴ１２，高調波判定部１３，レベル判定部１４，平均ノイズ演算部１５，ＩＦＦＴ１７は，ＤＳＰを用いて実装する。
【００１１】
次に、上記装置１０を用いたインパルス識別方法について、図３のフローチャートを用いて説明する。図２において各処理ステップをＳ３０１，Ｓ３０２，・・・として表記する。まず、マイク２０から入力された信号が、Ａ／Ｄ１１においてデジタル信号に変換されて、その後ＦＦＴ１２によって周波数特性に変換される（Ｓ３０１）。次に、高調波判定部１３において、前記周波数特性に高調波が存在するか否かを判定する（Ｓ３０２）。高調波判定部１３において、入力信号の周波数特性に高調波が存在すると判定された場合（Ｓ３０２のＹ）、当該入力信号は音声であるので、平均ノイズ演算部１５が保持している平均ノイズを用いて、入力信号の周波数特性から平均ノイズを減算する（Ｓ３０６）。平均ノイズの詳細については後述する。減算した結果をＩＦＦＴ１２において、逆フーリエ変換し、（Ｓ３０７）、変化されたデジタル信号をＤ／Ａ１８によってアナログ信号に変換してアンプ３０に出力する。
【００１２】
高調波判定部１３において、高調波が存在しないと判定された場合（Ｓ３０２のＮ）は、当該周波数特性に含まれる所定の周波数におけるゲインが所定のレベル以上であるか否かを判定する（Ｓ３０３）。所定周波数におけるゲインが所定のレベル以上であれば（Ｓ３０３のＹ）、入力音はインパルス音であると判定し、当該周波数特性を出力する処理は行なわず処理はＳ３０１に戻る。
【００１３】
高調波判定部１３において、高調波が存在しないと判定され（Ｓ３０２のＮ）、かつ、当該周波数特性に含まれる所定の周波数におけるゲインが所定のレベル以上ではないと判定された場合（Ｓ３０３のＮ）、当該周波数特性はノイズであると判定し、この周波数特性を用いて平均ノイズ演算部１５において平均ノイズを算出し、算出した平均ノイズを平均ノイズ演算部１５が保持する（Ｓ３０５）。ここで、上記の平均ノイズとは、入力信号が音声以外であって、かつ、インパルス音以外の場合、その信号の周波数特性の時間平均を算出したものである。すなわち、入力信号に含まれる周囲ノイズの平均値である。この平均ノイズの周波数特性を用いて、音声と判定された入力信号の周波数特性に対して減算処理をおこなうことで、音声と判定された周波数特性に含まれている周囲雑音成分を除去することができ、ノイズをキャンセルした入力信号の周波数特性を得ることができる。このノイズをキャンセルした周波数特性を元に出力信号を生成することで、明瞭な音声出力を得ることができる。
【００１４】
上記のインパルス識別方法の詳細について、図４の波形図を用いて説明する。図４（ａ）は、入力信号の周波数特性の例である。図４（ａ）において、横軸は周波数、縦軸は各周波数のゲイン（レベル）を示している。図４（ａ）に示した周波数特性は複数の高調波が存在し、かつ、一定以上のゲインを有する。従って図４（ａ）に示した周波数特性は音声（人の声）のうち特に母音の周波数特性として認識することができる。図４（ｂ）に示した周波数特性は、高調波が存在せず、かつ、ゲインのレベルも低いので、周囲雑音として認識することができる。図４（ｃ）に示す周波数特性はインパルス音の周波数特性である。このように、インパルス音は、高調波が存在せず、かつ、一定以上のゲインを有する。このように、周波数特性において、インパルス音独特の性質を検出することで、適格にインパルス音を識別することができ、さらに、インパルス音と周囲雑音を区別することができるので、効果的にノイズを低減することができるようになる。
【００１５】
上記のインパルス音識別方法によれば、入力された信号が音声であっても、子音である場合には、インパルスとして誤認されることなく、ノイズとして低減処理をすることができるので、音声会議装置に当該方法を適用することによって、インパルス音の場合はミュートをし、音声かつ子音のみの場合はノイズとして処理をし、それ以外の音声が入力された場合は、ノイズを低減して出力することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るインパルス識別をマイクロホンに接続した構成を示す概略図である。
【図２】本発明にかかるインパルス識別を実施するマイクロホンの機能構成の例を示すブロック図である。
【図３】上記マイクロホンのインパルス識別方法の処理の例を示すフローチャートである。
【図４】人の声（ａ，ｂ）とインパルス音（ｃ）の周波数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１７】
１０  マイクロホン
１２  高速フーリエ変換器
１３  高調波判定部
１４  レベル判定部
１５  平均ノイズ演算部
１６  減算処理部
１７  逆フーリエ変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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