(57)【要約】【課題】雑音成分を含む目的音信号と雑音信号を特定して適応型雑音抑圧フィルタを正常に動作させて、目的音信号中の雑音を抑圧する。【解決手段】着信時に着信音をマイクロホン１ａ及び１ｂで収音して得た音声信号と、着信音データとに基づいて、雑音・目的音成分演算部４は、上記の音声信号から着信音成分を除去した信号を雑音信号として推定する。その後の通話時に、雑音・目的音成分演算部４は、マイクロホン１ａ及び１ｂで収音して得た送話音声と背景雑音とからなる音声信号に対して、所定の時間差補正を行って加算した音声信号を、雑音成分を含む目的音信号として推定する。適応フィルタ５は、これら推定された雑音信号と雑音成分を含む目的音信号とを入力として受け、雑音成分が抑圧された目的音信号（送話音声信号）を出力する。【選択図】図１
2009153053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電話端末における着信音を、該電話端末に設けた複数のマイクロホンで収音する第１のステップと、
前記第１のステップで前記複数のマイクロホンで前記着信音を収音して得た複数の音声信号から、着信音成分を除去した音声信号を雑音信号と推定する第２のステップと
を含むことを特徴とする音声推定方法。
【請求項２】
前記第２のステップで推定した前記雑音信号を適応型雑音抑圧フィルタに供給し、その後の通話時に前記複数のマイクロホンで収音して得た送話音声信号を前記適応型雑音抑圧フィルタに供給して、前記適応型雑音抑圧フィルタのフィルタリング処理を行わせる第３のステップを更に含むことを特徴とする請求項１記載の音声推定方法。
【請求項３】
電話端末における着信音を、該電話端末に設けた複数のマイクロホンで収音する第１のステップと、
前記第１のステップで前記複数のマイクロホンで前記着信音を収音して得た複数の音声信号から、着信音成分を除去した音声信号を雑音信号と推定する第２のステップと、
通話開始後の送話音声を前記複数のマイクロホンで収音して得た複数の音声信号に対して、前記複数のマイクロホンのそれぞれの正面方向からの音声信号時間差情報に基づいて時間差補正を行う第３のステップと、
前記第３のステップで時間差補正された前記複数の音声信号を加算した信号を、雑音成分を含む目的音信号と推定する第４のステップと
を含むことを特徴とする音声推定方法。
【請求項４】
前記第２のステップは、前記着信音をスピーカに鳴動させる着信音データと、前記第１のステップで前記複数のマイクロホンで前記着信音を収音して得た複数の音声信号との時間相関をとり、前記着信音データと同位相の前記複数の音声信号中の着信音信号の利得に、前記着信音データの利得を合わせたものを、前記複数の音声信号の利得より差し引くことで、前記着信音成分を除去した音声信号を算出して、雑音信号と推定することを特徴とする請求項１又は３記載の音声推定方法。
【請求項５】
前記第２のステップで推定した前記雑音信号と、前記第４のステップで推定した前記雑音成分を含む目的音信号とを適応型雑音抑圧フィルタに供給して、フィルタリング処理により前記雑音成分を含む目的音信号から雑音成分が抑圧された目的音信号を出力させる第５のステップを更に含むことを特徴とする請求項３記載の音声推定方法。
【請求項６】
複数のマイクロホンと適応型雑音抑圧フィルタとを備えた携帯端末であって、
着信音データに基づいて着信音をスピーカに鳴動させる着信音鳴動手段と、
前記複数のマイクロホンで前記着信音を収音して得た複数の音声信号と、前記着信音データとに基づいて、前記着信音を収音して得た複数の音声信号から着信音成分を除去した音声信号を演算して雑音信号と推定して前記適応型雑音抑圧フィルタに出力する雑音信号演算手段と
を有することを特徴とする携帯端末。
【請求項７】
通話時に前記複数のマイクロホンで収音して得た送話音声信号を前記適応型雑音抑圧フィルタに供給し、前記雑音信号と前記送話音声信号とに基づいて前記適応型雑音抑圧フィルタのフィルタリング処理を行わせて、該送話音声信号に含まれる雑音成分を抑圧させる送話音声信号供給手段を更に有することを特徴とする請求項６記載の携帯端末。
【請求項８】
複数のマイクロホンと適応型雑音抑圧フィルタとを備えた携帯端末であって、
着信音データに基づいて着信音をスピーカに鳴動させる着信音鳴動手段と、
前記複数のマイクロホンで前記着信音を収音して得た複数の音声信号と、前記着信音データとに基づいて、前記着信音を収音して得た複数の音声信号から着信音成分を除去した音声信号を演算して雑音信号と推定して前記適応型雑音抑圧フィルタに出力する雑音信号演算手段と、
通話開始後の送話音声を前記複数のマイクロホンで収音して得た複数の音声信号に対して、前記複数のマイクロホンのそれぞれの正面方向からの音声信号時間差情報に基づいて時間差補正を行う補正手段と、
時間差補正された前記複数の音声信号を加算した信号を、雑音成分を含む目的音信号と推定して前記適応型雑音抑圧フィルタに出力する目的音信号演算手段と
を有することを特徴とする携帯端末。
【請求項９】
前記雑音信号演算手段は、
前記着信音をスピーカに鳴動させる着信音データを記憶する第１の記憶手段と、
前記複数のマイクロホンで前記着信音を収音して得た複数の音声信号を記憶する第２の記憶手段と、
前記着信音データと前記着信音を収音して得た複数の音声信号との時間相関をとり、前記着信音データと同位相の前記複数の音声信号中の着信音信号の利得に、前記着信音データの利得を合わせたものを、前記複数の音声信号の利得より差し引くことで、前記着信音成分を除去した音声信号を前記雑音信号として算出する算出手段と
からなることを特徴とする請求項６又は８記載の携帯端末。
【請求項１０】
前記適応型雑音抑圧フィルタは、前記雑音信号演算手段による演算により推定された前記雑音信号と、前記目的音信号演算手段による演算により推定された前記雑音成分を含む目的音信号とを入力信号として受け、フィルタリング処理により前記雑音成分を含む目的音信号から雑音成分を抑圧した目的音信号を出力することを特徴とする請求項８記載の携帯端末。
【請求項１１】
前記第１の記憶手段及び前記第２の記憶手段は、それぞれリングバッファ構成であることを特徴とする請求項９記載の携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は音声推定方法及びそれを用いた携帯端末に係り、特に適応型雑音抑圧フィルタを用いた音声推定方法及びそれを用いた携帯端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機等の携帯端末では、着信時や通話時に背景音などの周囲雑音をできるだけ抑圧することが必要とされる。例えば、着信があった際に、マイクロホンから入力された周囲雑音（周囲ノイズ）の性質を解析し、配信されて記憶手段に記憶された周囲雑音パラメータの中から、解析した周囲雑音の性質に応じて最適な周囲雑音パラメータを選択し、それを使用して音源部から発生される着信音の音質を制御することで、周囲雑音に影響されることなく着信音を識別させる電話装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、間隔を置いて配置された複数のマイクロホンを用いて得られた音響信号に対して信号処理を施し、これによって雑音を抑圧すると共に、目的とする音響信号成分を強調する、マイクロホンアレー技術による適応雑音抑圧フィルタも知られている（例えば、特許文献２参照）。この適応型雑音抑圧フィルタは、周囲雑音に対する加算型マイクロホンアレーと、方向性雑音に対する減算型アレーを組み合わせた効率の良い雑音抑圧システムである。従って、この適応型雑音抑圧フィルタを携帯端末に組み込むことで、通話中などにおける周囲雑音をできるだけ抑圧することが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０３６６０４号公報
【特許文献２】特開２００３−２２３１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の携帯端末は、着信音を識別させるために周囲雑音の性質を解析するものであり、適応型雑音抑圧フィルタを用いて通話中の雑音信号を抑圧することはできない。
【０００６】
一方、適応型雑音抑圧フィルタでは、雑音を含む目的音信号と雑音信号とが入力信号として必要であり、これらの入力信号に対して雑音成分を抑圧した目的音信号を出力することができる。しかし、適応型雑音抑圧フィルタを携帯端末に組み込んだ場合、マイクロホンアレーから目的音信号である送話音声信号だけでなく雑音信号も同時に混在して入力されるが、携帯端末内でその入力信号から雑音成分を含む目的音信号と雑音信号とをそれぞれ特定することができないため、所望の雑音抑圧ができない。
【０００７】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、雑音成分を含む目的音信号と雑音信号を特定して適応型雑音抑圧フィルタを正常に動作させて、目的音信号中の雑音を抑圧し得る音声推定方法及びそれを用いた携帯端末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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明の音声推定方法は、電話端末における着信音を、電話端末に設けた複数のマイクロホンで収音する第１のステップと、第１のステップで複数のマイクロホンで着信音を収音して得た複数の音声信号から、着信音成分を除去した音声信号を雑音信号と推定する第２のステップとを含むことを特徴とする。
【０００９】
また、上記の目的を達成するため、本発明の携帯端末は、複数のマイクロホンと適応型雑音抑圧フィルタとを備えた携帯端末であって、着信音データに基づいて着信音をスピーカに鳴動させる着信音鳴動手段と、複数のマイクロホンで着信音を収音して得た複数の音声信号と、着信音データとに基づいて、着信音を収音して得た複数の音声信号から着信音成分を除去した音声信号を演算して雑音信号と推定して適応型雑音抑圧フィルタに出力する雑音信号演算手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、それぞれ推定した雑音信号と目的音信号とを入力信号として供給される適応型雑音抑圧フィルタを用いて、自由度の高い雑音抑圧ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の実施形態について図面と共に説明する。
【００１２】
図１は、本発明になる携帯端末の一実施形態のブロック図を示す。同図において、携帯端末１は、送話用の２個のマイクロホン２ａ及び２ｂと、マイクロホン２ａ及び２ｂから出力されたアナログ音声信号をディジタル音声信号に別々に変換するＡＤ変換器３ａ及び３ｂと、ＡＤ変換器３ａ及び３ｂから出力されたディジタル音声信号に対して、目的音成分と雑音成分を特定するための演算処理を行う雑音・目的音成分演算部４と、雑音・目的音成分演算部４から出力された雑音成分を含む目的音信号と雑音信号とを入力として受け、公知の雑音抑圧処理を行って雑音成分が抑圧された目的音信号を出力する適応型雑音抑圧機能（ＡＭＮＯＲ;Adaptive Microphone for NOise Reduction）を備えたフィルタ（以下、適応フィルタという）５と、着信音鳴動用のスピーカ６とを有する。
【００１３】
なお、マイクロホン２ａ及び２ｂの携帯端末での配置位置は、マイクロホン２ａ及び２ｂに送話音声が入力されるときの時間差を利用しているので、受話器（スピーカ６とは別のスピーカ）と離れていることが望ましいが、特に制約はない。
【００１４】
図２は、本実施形態の要部である雑音・目的音成分演算部４の一実施形態のブロック図を示す。図２に示すように、雑音・目的音成分演算部４は、ＡＤ変換器３ａ及び３ｂから並列に出力されたディジタル音声信号を別々に一時的に格納するランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）４１ａ及び４１ｂと、着信音データを格納するＲＡＭ４３と、ＲＡＭ４１ａ及び４１ｂから読み出されたディジタル音声信号とＲＡＭ４３から読み出された着信音データとを入力として受け、これらの相関計算と行列の加減算を行い、得られた目的音成分と雑音成分とを出力するディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）４２とから構成されている。ＲＡＭ４１ａ及び４１ｂは、マイクロホン２ａ及び２ｂの収音時間が一定とは限らないので、リングバッファ構成となっている。ＲＡＭ４３もＲＡＭ４１ａ及び４１ｂと同様、リングバッファ構成である。
【００１５】
なお、図１の適応フィルタ５は、当業者にとってよく知られており、また本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成の説明は省略する。
【００１６】
次に、本実施形態の動作について説明する。本実施形態では、まず、発着信開始から通話開始までの間に、目的音信号と雑音信号の推定信号を準備する。この準備動作を図３のフローチャートと図１及び図２と共に説明する。
【００１７】
まず、携帯端末１が音声通話着信状態になると（図３のステップＳ１）、マイクロホン２ａ及び２ｂは、公知の方法で着信音信号が供給されるスピーカ６によって電気−音響変換して発音されている着信音と周囲雑音の収音を開始する（図３のステップＳ２）。これにより、マイクロホン２ａ及び２ｂによりそれぞれ音響−電気変換して得られた着信音と周囲雑音に関する音声信号がＡＤ変換器３ａ及び３ｂを通して、雑音・目的音成分演算部４内のＲＡＭ４１ａ及び４１ｂに供給されて一時格納される。一方、スピーカ６に供給される着信音データは、ＲＡＭ４３にも供給されて一時格納される。
【００１８】
この状態で送話者が通話開始ボタン（図１では図示せず）を押下すると（図３のステップＳ３）、雑音・目的音成分演算部４内のＤＳＰ４２は、ＲＡＭ４３を参照し、着信音データが記憶されているかどうかを（すなわち、着信音が鳴動していたか否かを）確認する（図３のステップＳ４）。ＲＡＭ４３に着信音データが記憶されていない時は、着信音が鳴っていなかったと判断し、ＲＡＭ４１ａ及び４１ｂに記憶されているデータは、雑音信号であると推定する（図３のステップＳ６）。
【００１９】
一方、ＲＡＭ４３に着信音データが記憶されている時は、着信音が鳴っていたと判断し、ＤＳＰ４２は、ＲＡＭ４１ａ及び４１ｂに記憶されているデータと、ＲＡＭ４３に記憶されている着信音データとの時間相関をとり、ＲＡＭ４３に記憶されている着信音データと同位相にてＲＡＭ４１ａ及び４１ｂに記憶されている着信音データの利得（スピーカ６から出力されてマイクロホン２ａ及び２ｂに入力された時のループバックゲイン）に、ＲＡＭ４３の着信音データの利得を合わせたものを、ＲＡＭ４１ａ及び４１ｂに記憶されているデータの利得より差し引くことで着信音を除去し（図３のステップＳ５）、着信音除去後の値を雑音信号と推定（特定）する（図３のステップＳ６）。
【００２０】
上記の雑音信号推定後、続いて、本実施形態の携帯端末１と相手端末との間の通話が開始される。この通話開始後の動作を、図４のフローチャートと図１及び図２と共に説明する。なお、雑音・目的音成分演算部４は、目的音の音源は、通話時において携帯端末１の正面にあると仮定できるので、予め測定した携帯端末１の正面方向におけるマイクロホン２ａ及び２ｂの各出力音声信号の時間差情報を記憶しているものとする。
【００２１】
まず、着信音の鳴動が停止し、音声通話が開始されると（図４のステップＳ１１）、マイクロホン２ａ及び２ｂは、目的音である送話音声だけでなく、周囲雑音（背景雑音）も同時に収音し、それらを電気信号である音声信号に変換し、ＡＤ変換器３ａ及び３ｂによりディジタル音声信号に変換させた後、雑音・目的音成分演算部４に供給する。
【００２２】
雑音・目的音成分演算部４は、マイクロホン２ａにより収音された通話時の第１のディジタル音声信号と、マイクロホン２ｂにより収音された通話時の第２のディジタル音声信号に、予め計算しておいた上記の正面方向における時間差情報をそれぞれ加えて互いの時間差をなくす時間差補正を行った後（図４のステップＳ１２）、第１及び第２のディジタル音声信号を加算し（図４のステップＳ１３）、その加算後のディジタル音声信号を、周囲雑音を含む目的音成分（目的音信号）と推定（特定）する（図４のステップＳ１４）。
【００２３】
適応フィルタ５は、上記のようにして雑音・目的音成分演算部４により推定した雑音信号と周囲雑音を含む目的音信号とを入力信号として受け、これらの入力信号に基づいて公知のフィルタリング処理を施して周囲雑音の抑圧された目的音信号を出力する。これにより、例えば、音声通話時の周囲雑音（例えば、送話者の背後で鳴っているＴＶ受像機などの音声や、街頭演説などの通話に必要の無い背景音）を抑圧して、目的音である送話音声の音声信号を明瞭にして出力することができる。
【００２４】
このように、本実施形態では、雑音信号と雑音成分を含む目的音信号とを装置内で推定することで、雑音信号と雑音を含む目的音信号とを特定し、適応フィルタ５を正常に動作させて自由度の高い雑音抑圧ができる。
【００２５】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば、マイクロホンの数は３個以上でもよく、また、それらのマイクロホンは自由な配置が可能である。但し、目的音推定用に予め正面方向の位相差情報を必要とする。また、通話開始は、通話開始ボタンの押下以外に、例えば携帯端末１が折り畳み型携帯端末の場合は、２つの筐体を開状態にしたことを装置が検出することで通話開始を認識できる。更に、本発明は携帯端末以外の固定電話機などにも適用は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の携帯端末の一実施形態のブロック図である。
【図２】図１中の雑音・目的音成分演算部の一実施形態のブロック図である。
【図３】図１及び図２の動作説明用フローチャート（その１）である。
【図４】図１及び図２の動作説明用フローチャート（その２）である。
【符号の説明】
【００２７】
１  携帯端末
２ａ、２ｂ  マイクロホン
３ａ、３ｂ  ＡＤ変換器
４  雑音・目的音成分演算部
５  適応フィルタ（適応型雑音抑圧フィルタ）
６  スピーカ
４１ａ、４１ｂ、４３  ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）
４２  ディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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