JP2003018691A - 音声を含むオーディオ信号の了解度を向上させるための回路 - Google Patents
音声を含むオーディオ信号の了解度を向上させるための回路Info
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- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
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- G10L21/0316—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation by changing the amplitude
- G10L21/0364—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation by changing the amplitude for improving intelligibility
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- G10L21/0208—Noise filtering
- G10L21/0216—Noise filtering characterised by the method used for estimating noise
- G10L21/0232—Processing in the frequency domain
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
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- Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複雑性を軽減し、音声が自然に聞こえること
を可能にする回路を提供する。 【解決手段】 オーディオ信号全体を一定の係数により
増幅し、この上昇させた信号の振幅を高域通過フィルタ
によってフィルタリングする。高域通過フィルタのコー
ナー周波数ｆcは、処理セグメントの終了時のオーディ
オ信号の出力振幅が、オーディオ信号の入力振幅と同等
であるか又は比例するように調整される。
を可能にする回路を提供する。 【解決手段】 オーディオ信号全体を一定の係数により
増幅し、この上昇させた信号の振幅を高域通過フィルタ
によってフィルタリングする。高域通過フィルタのコー
ナー周波数ｆcは、処理セグメントの終了時のオーディ
オ信号の出力振幅が、オーディオ信号の入力振幅と同等
であるか又は比例するように調整される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、オーディオ信号の
周波数及び振幅の少なくともいずれか一方が所定の変数
によって修正されることを特徴とする、音声を含むオー
ディオ信号の了解度を向上するための回路に関する。
周波数及び振幅の少なくともいずれか一方が所定の変数
によって修正されることを特徴とする、音声を含むオー
ディオ信号の了解度を向上するための回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】オーディオ信号の音声了解度を向上する
ための提案は多数存在する。提案の１つにはノイズ信号
を改善することが含まれ、別の提案には残響やエコー等
によって減衰されたそれらの信号を改善することが含ま
れる。最終的には、優良なオーディオ信号は、例えば補
聴器を使用した方法により、聴覚障害者に対して信号の
了解度を更に向上させるように修正され得る。結果的
に、たくさんの雑音が存在する状況であっても信号の了
解度を更に向上させるように、優良な信号を修正するこ
とが可能になる。
ための提案は多数存在する。提案の１つにはノイズ信号
を改善することが含まれ、別の提案には残響やエコー等
によって減衰されたそれらの信号を改善することが含ま
れる。最終的には、優良なオーディオ信号は、例えば補
聴器を使用した方法により、聴覚障害者に対して信号の
了解度を更に向上させるように修正され得る。結果的
に、たくさんの雑音が存在する状況であっても信号の了
解度を更に向上させるように、優良な信号を修正するこ
とが可能になる。
【０００３】本発明の目的は、音量を修正することなく
比較的優良なオーディオ信号の音声了解度を向上させる
ことである。これは、音量が低い場合であっても了解度
が同等に維持されるか、周囲騒音が存在する状況であっ
ても了解度が向上されることを意味する。
比較的優良なオーディオ信号の音声了解度を向上させる
ことである。これは、音量が低い場合であっても了解度
が同等に維持されるか、周囲騒音が存在する状況であっ
ても了解度が向上されることを意味する。
【０００４】米国特許第５，４５９，８１３号を参照す
ると、いわゆる「無声音」（例えば、子音）は、より大
きな音量の「有声音」（例えば、母音）によってマスク
されることが知られている。無声音が音声の了解度に対
して重要であるため、上記の公開文献は例えばクリッピ
ング又は振幅圧縮によりこれらの音声の改善を提案して
いる。
ると、いわゆる「無声音」（例えば、子音）は、より大
きな音量の「有声音」（例えば、母音）によってマスク
されることが知られている。無声音が音声の了解度に対
して重要であるため、上記の公開文献は例えばクリッピ
ング又は振幅圧縮によりこれらの音声の改善を提案して
いる。
【０００５】「ピーククリッピング」の概念は、１９４
６年１０月の「Journal of the Acoustical Society of
America」に掲載されたＪ．Ｃ．リクリダー（J.C. Liq
ulider ）による「Effects of Amplitude Distortion
upon Intelligibility of Speech」により知られてい
る。周囲騒音が存在しない状況での上記のピーククリッ
ピングは、音声の了解度に対する影響がほとんど見られ
ない。−２０ｄＢでのピーククリッピングは尚も約９６
％の了解度をもたらす。いわゆる「センタークリッピン
グ」は、了解度に対して特に重要である子音が削除され
るために大幅に劣る。−２４ｄＢでのピーククリッピン
グは、同等の了解度を得るために約１４ｄＢの増幅しか
必要としない。１９６０年３月の「Speech Monographs
」に掲載されたエルウッド・クリスティンガー（Elwoo
d Kretsinger ）等による「The Useof Fast Limiting t
o Improve the Intelligibility of Speech in Noise」
と題された文献は、子音は母音より約１２ｄＢ弱いこと
を開示している。従って、母音に対して子音を増幅する
ことにより、オーディオ信号における音声の了解度が上
昇する。クリッパを高速ピークリミッタ（２２msec）に
交換することにより、了解度を更に向上させることが可
能となる。−１０ｄＢでの制限においては、了解度は５
６％から８４％に増大する。
６年１０月の「Journal of the Acoustical Society of
America」に掲載されたＪ．Ｃ．リクリダー（J.C. Liq
ulider ）による「Effects of Amplitude Distortion
upon Intelligibility of Speech」により知られてい
る。周囲騒音が存在しない状況での上記のピーククリッ
ピングは、音声の了解度に対する影響がほとんど見られ
ない。−２０ｄＢでのピーククリッピングは尚も約９６
％の了解度をもたらす。いわゆる「センタークリッピン
グ」は、了解度に対して特に重要である子音が削除され
るために大幅に劣る。−２４ｄＢでのピーククリッピン
グは、同等の了解度を得るために約１４ｄＢの増幅しか
必要としない。１９６０年３月の「Speech Monographs
」に掲載されたエルウッド・クリスティンガー（Elwoo
d Kretsinger ）等による「The Useof Fast Limiting t
o Improve the Intelligibility of Speech in Noise」
と題された文献は、子音は母音より約１２ｄＢ弱いこと
を開示している。従って、母音に対して子音を増幅する
ことにより、オーディオ信号における音声の了解度が上
昇する。クリッパを高速ピークリミッタ（２２msec）に
交換することにより、了解度を更に向上させることが可
能となる。−１０ｄＢでの制限においては、了解度は５
６％から８４％に増大する。
【０００６】１９７０年６月の「Journal of the Audio
Engineering Society」に掲載されたイアン・トーマス
（Ian Thomas）等による「The Intelligibility of Fil
tered-Clipped Speech in Noise 」と題された文献を参
照すると、第１の共振周波数が非常に重要である一方、
音声を含むオーディオ信号の基本波は音声了解度に対し
てほとんど寄与しないことが知られる。このため、信号
はクリッピングの前に高域通過フィルタによりフィルタ
リングされるべきである。
Engineering Society」に掲載されたイアン・トーマス
（Ian Thomas）等による「The Intelligibility of Fil
tered-Clipped Speech in Noise 」と題された文献を参
照すると、第１の共振周波数が非常に重要である一方、
音声を含むオーディオ信号の基本波は音声了解度に対し
てほとんど寄与しないことが知られる。このため、信号
はクリッピングの前に高域通過フィルタによりフィルタ
リングされるべきである。
【０００７】音声通信と処理に関する１９７２年のＩＥ
ＥＥ会議の議事録においてイアン・トーマス等による
「Intelligibility Enhancement Through Spectral Wei
ghting」と題された文献を参照すると、クリッピングは
音声の了解度を向上すると同時に信号品質を低下させる
ことが知られている。従って、上記の公開文献は、信号
エネルギーを有効な周波数範囲に変換することを提案し
ている。
ＥＥ会議の議事録においてイアン・トーマス等による
「Intelligibility Enhancement Through Spectral Wei
ghting」と題された文献を参照すると、クリッピングは
音声の了解度を向上すると同時に信号品質を低下させる
ことが知られている。従って、上記の公開文献は、信号
エネルギーを有効な周波数範囲に変換することを提案し
ている。
【０００８】米国特許第５，４７９，５６０号は、オー
ディオ信号を多数の周波数帯域へ分割し、且つ高域周波
数帯域を比較的強く増幅する一方、他の周波数帯域を低
下させる提案を開示している。上記の方法は、音声が一
連の音素から構成されるという事実に基づいて提案され
ている。音素は、口腔や喉頭の共振周波数でかなりの増
幅を受けた複数の周波数から成る。この種のスペクトル
ピークを有する周波数帯域はフォルマントと呼ばれる。
フォルマントは音素すなわち音声を認識する上で特に重
要である。従って、音声了解度を向上させる提案の１つ
には、中域の谷間を減衰する一方でオーディオ信号の周
波数スペクトルのピーク（フォルマント）を増幅するこ
とである。成人男性の場合、音声の基本周波数は約６０
Ｈｚ〜２５０Ｈｚの範囲であり、最初の４つのフォルマ
ントは、５００Ｈｚ、１，５００Ｈｚ、２，５００Ｈｚ
及び３，５００Ｈｚに存在する（米国特許第５，４５
９，８１３号参照）。
ディオ信号を多数の周波数帯域へ分割し、且つ高域周波
数帯域を比較的強く増幅する一方、他の周波数帯域を低
下させる提案を開示している。上記の方法は、音声が一
連の音素から構成されるという事実に基づいて提案され
ている。音素は、口腔や喉頭の共振周波数でかなりの増
幅を受けた複数の周波数から成る。この種のスペクトル
ピークを有する周波数帯域はフォルマントと呼ばれる。
フォルマントは音素すなわち音声を認識する上で特に重
要である。従って、音声了解度を向上させる提案の１つ
には、中域の谷間を減衰する一方でオーディオ信号の周
波数スペクトルのピーク（フォルマント）を増幅するこ
とである。成人男性の場合、音声の基本周波数は約６０
Ｈｚ〜２５０Ｈｚの範囲であり、最初の４つのフォルマ
ントは、５００Ｈｚ、１，５００Ｈｚ、２，５００Ｈｚ
及び３，５００Ｈｚに存在する（米国特許第５，４５
９，８１３号参照）。
【０００９】米国特許第４，４５４，６０９号において
開示された提案は、主に子音を増幅させることである。
最後に、米国特許第５，５５３，１５１号はいわゆる
「順向マスキング」を説明している。ここでは、弱い子
音は先行の強い母音によって一時的にマスクされる。上
記の公開文献は、約１０ミリ秒の「立ち上り時間」と約
７５〜１５０ミリ秒の「立ち下り時間」による比較的高
速のコンプレッサを提案する。
開示された提案は、主に子音を増幅させることである。
最後に、米国特許第５，５５３，１５１号はいわゆる
「順向マスキング」を説明している。ここでは、弱い子
音は先行の強い母音によって一時的にマスクされる。上
記の公開文献は、約１０ミリ秒の「立ち上り時間」と約
７５〜１５０ミリ秒の「立ち下り時間」による比較的高
速のコンプレッサを提案する。
【００１０】オーディオ信号中の音声の了解度を向上す
るための既知のシステムにおける本来の問題はそれらの
システムの複雑性が比較的高く、個々のアルゴリズムを
計算するソフトウェア及びハードウェアの双方の要件に
おける高度な複雑性が存在することを意味する。これに
対して、より単純なシステムでは、オーディオ信号は音
声がもはや自然に聞こえない程修正されてしまう。更
に、向上した了解度に対しても機能し得るより単純なシ
ステムでは、特定の妨害が音声信号に付与され得る。
るための既知のシステムにおける本来の問題はそれらの
システムの複雑性が比較的高く、個々のアルゴリズムを
計算するソフトウェア及びハードウェアの双方の要件に
おける高度な複雑性が存在することを意味する。これに
対して、より単純なシステムでは、オーディオ信号は音
声がもはや自然に聞こえない程修正されてしまう。更
に、向上した了解度に対しても機能し得るより単純なシ
ステムでは、特定の妨害が音声信号に付与され得る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、複雑性を軽減する一方、音声が自然に聞こえること
を可能にする、オーディオ信号の音声品質を向上させる
ための回路を提供することにある。
は、複雑性を軽減する一方、音声が自然に聞こえること
を可能にする、オーディオ信号の音声品質を向上させる
ための回路を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、オーディオ信号の周波
数成分及び振幅成分の少なくともいずれか一方が所定の
変数によって修正され、音声を含むオーディオ信号の了
解度を向上するための回路であって、前記オーディオ信
号は特定の処理セグメントにおいて所定の係数ｇにより
増幅されて、高域通過フィルタを通過し、前記高域通過
フィルタのコーナー周波数ｆcは、前記処理セグメント
の後のオーディオ信号の振幅が前記処理セグメントの前
のオーディオ信号の振幅と同等であるか又は比例するよ
うに、調整可能であることを要旨とする。
めに、請求項１に記載の発明は、オーディオ信号の周波
数成分及び振幅成分の少なくともいずれか一方が所定の
変数によって修正され、音声を含むオーディオ信号の了
解度を向上するための回路であって、前記オーディオ信
号は特定の処理セグメントにおいて所定の係数ｇにより
増幅されて、高域通過フィルタを通過し、前記高域通過
フィルタのコーナー周波数ｆcは、前記処理セグメント
の後のオーディオ信号の振幅が前記処理セグメントの前
のオーディオ信号の振幅と同等であるか又は比例するよ
うに、調整可能であることを要旨とする。
【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の回路において、前記係数はｇ＞＝１であるように選択
されることを要旨とする。請求項３に記載の発明は、請
求項１又は請求項２に記載の回路において、前記係数ｇ
は１．５〜４．０の範囲に概ね入るように選択されるこ
とを要旨とする。
の回路において、前記係数はｇ＞＝１であるように選択
されることを要旨とする。請求項３に記載の発明は、請
求項１又は請求項２に記載の回路において、前記係数ｇ
は１．５〜４．０の範囲に概ね入るように選択されるこ
とを要旨とする。
【００１４】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請
求項３のいずれか一項に記載の回路において、前記コー
ナー周波数ｆｃは、入力信号の振幅が処理セグメントの
出力における出力信号の振幅より大きい場合は常に低下
させられ、小さい場合は常に上昇させられることを要旨
とする。
求項３のいずれか一項に記載の回路において、前記コー
ナー周波数ｆｃは、入力信号の振幅が処理セグメントの
出力における出力信号の振幅より大きい場合は常に低下
させられ、小さい場合は常に上昇させられることを要旨
とする。
【００１５】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請
求項４のいずれか一項に記載の回路において、前記コー
ナー周波数ｆｃの変化は、好適にはＨｚきざみで増分的
に進行することを要旨とする。
求項４のいずれか一項に記載の回路において、前記コー
ナー周波数ｆｃの変化は、好適にはＨｚきざみで増分的
に進行することを要旨とする。
【００１６】請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請
求項５のいずれか一項に記載の回路において、前記コー
ナー周波数ｆｃは、約１００Ｈｚ〜１ＫＨｚの範囲で可
変的であることを要旨とする。
求項５のいずれか一項に記載の回路において、前記コー
ナー周波数ｆｃは、約１００Ｈｚ〜１ＫＨｚの範囲で可
変的であることを要旨とする。
【００１７】請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請
求項６のいずれか一項に記載の回路において、低域コー
ナー周波数ｆｃは約１００Ｈｚ〜１２０Ｈｚの範囲内に
あることを要旨とする。
求項６のいずれか一項に記載の回路において、低域コー
ナー周波数ｆｃは約１００Ｈｚ〜１２０Ｈｚの範囲内に
あることを要旨とする。
【００１８】請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請
求項７のいずれか一項に記載の回路において、低域通過
フィルタは可変高域通過フィルタの前に接続されること
を要旨とする。
求項７のいずれか一項に記載の回路において、低域通過
フィルタは可変高域通過フィルタの前に接続されること
を要旨とする。
【００１９】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
の回路において、前記低域通過フィルタは約６ＫＨｚの
コーナー周波数を有することを要旨とする。請求項１０
に記載の発明は、請求項１乃至請求項９のいずれか一項
に記載の回路において、比較器は前記コーナー周波数ｆ
ｃを修正するために可変高域通過フィルタの１つの制御
入力に接続され、処理セグメントの入力信号は前記比較
器の一方の入力に印加され且つ処理セグメントの出力信
号は前記比較器の他方の入力に印加されることを要旨と
する。
の回路において、前記低域通過フィルタは約６ＫＨｚの
コーナー周波数を有することを要旨とする。請求項１０
に記載の発明は、請求項１乃至請求項９のいずれか一項
に記載の回路において、比較器は前記コーナー周波数ｆ
ｃを修正するために可変高域通過フィルタの１つの制御
入力に接続され、処理セグメントの入力信号は前記比較
器の一方の入力に印加され且つ処理セグメントの出力信
号は前記比較器の他方の入力に印加されることを要旨と
する。
【００２０】請求項１１に記載の発明は、請求項１０に
記載の回路において、可変高域通過フィルタと比較器の
出力との間に積算器が接続されることを要旨とする。請
求項１２に記載の発明は、請求項１０に記載の回路にお
いて、コーナー周波数ｆｃをステップだけ増分するため
のデジタル回路が可変高域通過フィルタの制御入力と比
較器の出力との間に設けられることを要旨とする。
記載の回路において、可変高域通過フィルタと比較器の
出力との間に積算器が接続されることを要旨とする。請
求項１２に記載の発明は、請求項１０に記載の回路にお
いて、コーナー周波数ｆｃをステップだけ増分するため
のデジタル回路が可変高域通過フィルタの制御入力と比
較器の出力との間に設けられることを要旨とする。
【００２１】請求項１３に記載の発明は、請求項１０乃
至請求項１２のいずれか一項に記載の回路において、比
較器の一方の入力における入力信号にオフセットが付加
されることを要旨とする。
至請求項１２のいずれか一項に記載の回路において、比
較器の一方の入力における入力信号にオフセットが付加
されることを要旨とする。
【００２２】請求項１４に記載の発明は、請求項１０乃
至請求項１３のいずれか一項に記載の回路において、前
記オーディオ信号はステレオ信号であり、左右のチャン
ネルに対応する入力信号の和が比較器の第１入力に伝送
され、左右のチャンネルに対応する出力信号の和は比較
器の第２入力に伝送されることを要旨とする。
至請求項１３のいずれか一項に記載の回路において、前
記オーディオ信号はステレオ信号であり、左右のチャン
ネルに対応する入力信号の和が比較器の第１入力に伝送
され、左右のチャンネルに対応する出力信号の和は比較
器の第２入力に伝送されることを要旨とする。
【００２３】本発明は本質的に、オーディオ信号を所定
の係数により増幅し、且つオーディオ信号を高域通過フ
ィルタによりフィルタリングすることによる提案に基づ
く。高域通過フィルタのコーナー周波数は、処理セグメ
ントの終了時におけるオーディオ信号の振幅が処理セグ
メントの入力におけるオーディオ信号の振幅と同等であ
るか比例するように調整される。
の係数により増幅し、且つオーディオ信号を高域通過フ
ィルタによりフィルタリングすることによる提案に基づ
く。高域通過フィルタのコーナー周波数は、処理セグメ
ントの終了時におけるオーディオ信号の振幅が処理セグ
メントの入力におけるオーディオ信号の振幅と同等であ
るか比例するように調整される。
【００２４】本回路は、了解度にほとんど寄与しないが
最も高いエネルギーを有する音声信号の基本波を減衰さ
せ且つオーディオ信号の残りの信号スペクトルを相対的
に上昇させることを可能にする。更に、いわゆる「逆向
マスキング」を低減させるために、子音から母音への遷
移範囲（低振幅及び高周波）において、（高振幅及び低
周波である）母音の振幅を低下させることが可能であ
る。これを達成するために、全信号は係数ｇだけ上昇さ
れる。この係数は信号改善効果の強度を制御し、係数ｇ
に使用可能な値は約１．５〜４．０の間の範囲にある。
本発明に従った回路は、オーディオ信号の振幅（又はエ
ネルギー）が変化しないように、高域周波数成分を上昇
させる一方、低周波の基本波を同じ程度で低減する。小
さい振幅、即ち子音の信号成分に関連して、本発明に従
った回路は、可変高域通過フィルタのコーナー周波数を
低下させることが可能である。このために、入力信号に
対する制御要素にオフセットが加えてもよく、同オフセ
ットは入力側オーディオ信号のピーク振幅に対して一定
であるか又は比例している。
最も高いエネルギーを有する音声信号の基本波を減衰さ
せ且つオーディオ信号の残りの信号スペクトルを相対的
に上昇させることを可能にする。更に、いわゆる「逆向
マスキング」を低減させるために、子音から母音への遷
移範囲（低振幅及び高周波）において、（高振幅及び低
周波である）母音の振幅を低下させることが可能であ
る。これを達成するために、全信号は係数ｇだけ上昇さ
れる。この係数は信号改善効果の強度を制御し、係数ｇ
に使用可能な値は約１．５〜４．０の間の範囲にある。
本発明に従った回路は、オーディオ信号の振幅（又はエ
ネルギー）が変化しないように、高域周波数成分を上昇
させる一方、低周波の基本波を同じ程度で低減する。小
さい振幅、即ち子音の信号成分に関連して、本発明に従
った回路は、可変高域通過フィルタのコーナー周波数を
低下させることが可能である。このために、入力信号に
対する制御要素にオフセットが加えてもよく、同オフセ
ットは入力側オーディオ信号のピーク振幅に対して一定
であるか又は比例している。
【００２５】本発明による別例では、オーディオ信号に
おける高域周波数の信号成分が低下される。可変高域通
過フィルタの前の低域通過フィルタは信号の妨害を抑制
することが可能になる。
おける高域周波数の信号成分が低下される。可変高域通
過フィルタの前の低域通過フィルタは信号の妨害を抑制
することが可能になる。
【００２６】本発明による別例では、音声の最低周波数
が約２００Ｈｚであるため、可変高域通過フィルタのコ
ーナー周波数ｆｃは低域に制限される。約１００Ｈｚ〜
１２０Ｈｚの範囲の低域コーナー周波数は有用であると
証明された。
が約２００Ｈｚであるため、可変高域通過フィルタのコ
ーナー周波数ｆｃは低域に制限される。約１００Ｈｚ〜
１２０Ｈｚの範囲の低域コーナー周波数は有用であると
証明された。
【００２７】以下の説明は、図に示した例に基づく本発
明に従った回路を説明する。添付の図面に記載された参
照番号は、他の提示がない限り、同意義である同じ成分
を示す。
明に従った回路を説明する。添付の図面に記載された参
照番号は、他の提示がない限り、同意義である同じ成分
を示す。
【００２８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に従った回路の機
能的な原理を示す。同回路は、そのコーナー周波数ｆc
が修正可能である可変高域通過フィルタ２０を有する。
このために、可変高域通過フィルタ２０は、制御信号が
印加される制御入力２１を有し、コーナー周波数ｆcを
修正する。修正されるべきオーディオ信号は、低域通過
フィルタ１０を通り上記の可変高域通過フィルタ２０に
伝送されることが好適である。入力端子１はオーディオ
信号を印加するために設けられる。低域通過フィルタ１
０は必ずしも必要ではないが、オーディオ信号の信号妨
害を除去するという点で有効である。増幅器３０は可変
高域通過フィルタ２０の出力に位置し、同増幅器は可変
高域通過フィルタ２０の出力信号を係数ｇだけ増幅す
る。この係数ｇは調整可能であり、約１．５〜４．０の
間の範囲であることが好適である。増幅係数は一度設定
されたならば、変更されないことが好適である。可変高
域通過フィルタ２０、増幅器３０及び任意の低域通過フ
ィルタ１０から構成される全体的な処理セグメントは出
力端子２を有し、その出力端子２からは処理されたオー
ディオ信号が出力信号として受信され得る。
能的な原理を示す。同回路は、そのコーナー周波数ｆc
が修正可能である可変高域通過フィルタ２０を有する。
このために、可変高域通過フィルタ２０は、制御信号が
印加される制御入力２１を有し、コーナー周波数ｆcを
修正する。修正されるべきオーディオ信号は、低域通過
フィルタ１０を通り上記の可変高域通過フィルタ２０に
伝送されることが好適である。入力端子１はオーディオ
信号を印加するために設けられる。低域通過フィルタ１
０は必ずしも必要ではないが、オーディオ信号の信号妨
害を除去するという点で有効である。増幅器３０は可変
高域通過フィルタ２０の出力に位置し、同増幅器は可変
高域通過フィルタ２０の出力信号を係数ｇだけ増幅す
る。この係数ｇは調整可能であり、約１．５〜４．０の
間の範囲であることが好適である。増幅係数は一度設定
されたならば、変更されないことが好適である。可変高
域通過フィルタ２０、増幅器３０及び任意の低域通過フ
ィルタ１０から構成される全体的な処理セグメントは出
力端子２を有し、その出力端子２からは処理されたオー
ディオ信号が出力信号として受信され得る。
【００２９】本発明によると、可変高域通過フィルタ２
０のコーナー周波数ｆcの制御は、オーディオ信号の音
声了解度を向上させるための以下の方法で実施される。
同回路の入力１における入力信号の振幅（即ちエネルギ
ー）が送信パスの出力２における振幅（即ちエネルギ
ー）より大きい場合、コーナー周波数ｆcは低下し、逆
の場合は上昇する。入力１及び出力２における振幅が同
等であるか所定の係数で比例している場合、コーナー周
波数の更なる修正は実行されない。
０のコーナー周波数ｆcの制御は、オーディオ信号の音
声了解度を向上させるための以下の方法で実施される。
同回路の入力１における入力信号の振幅（即ちエネルギ
ー）が送信パスの出力２における振幅（即ちエネルギ
ー）より大きい場合、コーナー周波数ｆcは低下し、逆
の場合は上昇する。入力１及び出力２における振幅が同
等であるか所定の係数で比例している場合、コーナー周
波数の更なる修正は実行されない。
【００３０】図２は図１の回路の別例である。図２で
は、出力側に接続された積算器４０を備えた比較器３６
が設けられ、スケール係数Ｋｉは積算器４０の入力側に
接続されている。積算器４０の出力端子は、可変高域通
過フィルタ２０の制御入力２１に接続される。比較器３
６は２つの入力端子３４，３５を有し、伝送経路の入力
信号は第１端子３４に印加され、伝送経路の出力信号は
第２端子３５に印加される。
は、出力側に接続された積算器４０を備えた比較器３６
が設けられ、スケール係数Ｋｉは積算器４０の入力側に
接続されている。積算器４０の出力端子は、可変高域通
過フィルタ２０の制御入力２１に接続される。比較器３
６は２つの入力端子３４，３５を有し、伝送経路の入力
信号は第１端子３４に印加され、伝送経路の出力信号は
第２端子３５に印加される。
【００３１】図３の回路は、積算器４０がデジタル回路
６０に置き換えられている点で図２の回路とは異なる。
デジタル回路６０では、コーナー周波数ｆcは、比較器
３６の出力における出力信号ｘｃが０未満であるか０を
超えるかに依存して、比較器３６からの出力信号の関数
とした増分ｄだけ上昇又は低下される。
６０に置き換えられている点で図２の回路とは異なる。
デジタル回路６０では、コーナー周波数ｆcは、比較器
３６の出力における出力信号ｘｃが０未満であるか０を
超えるかに依存して、比較器３６からの出力信号の関数
とした増分ｄだけ上昇又は低下される。
【００３２】最後に、図４は本発明に従った回路の更な
る別の改良を示す。この改良における提案は、入力３４
で印加された入力信号にオフセットｘＫが加算されるこ
とである。このオフセットは定数であっても、係数Ｋに
より重み付けられたピーク検出器７０の出力であっても
よい。オーディオ信号はピーク検出器７０の入力側に印
加される。
る別の改良を示す。この改良における提案は、入力３４
で印加された入力信号にオフセットｘＫが加算されるこ
とである。このオフセットは定数であっても、係数Ｋに
より重み付けられたピーク検出器７０の出力であっても
よい。オーディオ信号はピーク検出器７０の入力側に印
加される。
【００３３】図１〜４における本発明に従った回路は、
オーディオ信号の基本波を低減し、残りの信号成分を増
大することを可能にする。この機能は可変高域通過フィ
ルタ２０によって達成される。
オーディオ信号の基本波を低減し、残りの信号成分を増
大することを可能にする。この機能は可変高域通過フィ
ルタ２０によって達成される。
【００３４】音声信号において子音が母音に後続する事
象では、回路は以下のように機能する。母音は低周波及
び高振幅を有し、反対に、子音は高周波及び低振幅を有
する。本発明による回路では、増幅係数ｇが６ｄＢの増
幅を達成するように調整される。上記の低周波の母音に
基づき、可変高域通過フィルタ２０のコーナー周波数は
この低周波に合わせて調整される。従って、選択された
増幅は６ｄＢであるが、基本波は出力振幅がオーディオ
信号の入力振幅と等しくなる点まで低下される。そして
（より高い周波数である）子音が母音に後続する場合、
高域通過フィルタ２０のコーナー周波数が母音の低周波
に設定されているため、子音は６ｄＢ上昇される。子音
が母音によってマスクされる度合いが小さくなる。数ミ
リ秒が経過した時のみコーナー周波数ｆcが増加し、そ
れによって子音も同時に低下し、その結果、入力信号の
振幅は処理セグメントの出力信号の振幅と等しくなる。
象では、回路は以下のように機能する。母音は低周波及
び高振幅を有し、反対に、子音は高周波及び低振幅を有
する。本発明による回路では、増幅係数ｇが６ｄＢの増
幅を達成するように調整される。上記の低周波の母音に
基づき、可変高域通過フィルタ２０のコーナー周波数は
この低周波に合わせて調整される。従って、選択された
増幅は６ｄＢであるが、基本波は出力振幅がオーディオ
信号の入力振幅と等しくなる点まで低下される。そして
（より高い周波数である）子音が母音に後続する場合、
高域通過フィルタ２０のコーナー周波数が母音の低周波
に設定されているため、子音は６ｄＢ上昇される。子音
が母音によってマスクされる度合いが小さくなる。数ミ
リ秒が経過した時のみコーナー周波数ｆcが増加し、そ
れによって子音も同時に低下し、その結果、入力信号の
振幅は処理セグメントの出力信号の振幅と等しくなる。
【００３５】子音から母音への遷移の間、図１における
本発明に従った回路は以下のように機能する。高域通過
フィルタ２０は子音の周波数に合わせて調整される。入
力信号の振幅は出力信号の振幅に対応する。そして母音
（低周波）が後続する場合、一時的な遷移の間に、母音
は高域通過フィルタ２０の比較的高いコーナー周波数ｆ
cにより減衰され、子音は結果的にマスクされない。数
ミリ秒が経過した時のみ、コーナー周波数ｆcは入力信
号の振幅が出力信号の振幅に相当するようにループの動
作時間に基づいて調整される。
本発明に従った回路は以下のように機能する。高域通過
フィルタ２０は子音の周波数に合わせて調整される。入
力信号の振幅は出力信号の振幅に対応する。そして母音
（低周波）が後続する場合、一時的な遷移の間に、母音
は高域通過フィルタ２０の比較的高いコーナー周波数ｆ
cにより減衰され、子音は結果的にマスクされない。数
ミリ秒が経過した時のみ、コーナー周波数ｆcは入力信
号の振幅が出力信号の振幅に相当するようにループの動
作時間に基づいて調整される。
【００３６】最後に、以下のことに留意されたい。ステ
レオ信号では、上記に説明したようにそれ自体の制御に
使用する各々のチャンネルを有することや、共通の制御
を使用し得る複数のチャネルを有することも可能であ
る。この場合、例えば（図５を参照すると）、Ａｂｓ
（Ｉｎｐｕｔ＿Ｌｅｆｔ）＋Ａｂｓ（Ｉｎｐｕｔ＿Ｒｉ
ｇｈｔ）が入力３４に印加され、Ａｂｓ（Ｏｕｔｐｕｔ
＿Ｌｅｆｔ）＋Ａｂｓ（Ｏｕｔｐｕｔ＿Ｌｅｆｔ）が入
力３５に印加される。オーディオ経路（高域、低域、ゲ
イン）は、左右別々に算出されるが、高域通過フィルタ
は同じコーナー周波数ｆcを有する。
レオ信号では、上記に説明したようにそれ自体の制御に
使用する各々のチャンネルを有することや、共通の制御
を使用し得る複数のチャネルを有することも可能であ
る。この場合、例えば（図５を参照すると）、Ａｂｓ
（Ｉｎｐｕｔ＿Ｌｅｆｔ）＋Ａｂｓ（Ｉｎｐｕｔ＿Ｒｉ
ｇｈｔ）が入力３４に印加され、Ａｂｓ（Ｏｕｔｐｕｔ
＿Ｌｅｆｔ）＋Ａｂｓ（Ｏｕｔｐｕｔ＿Ｌｅｆｔ）が入
力３５に印加される。オーディオ経路（高域、低域、ゲ
イン）は、左右別々に算出されるが、高域通過フィルタ
は同じコーナー周波数ｆcを有する。
【００３７】
【発明の効果】複雑性を軽減し且つ音声が自然に聞こえ
ることを可能にするオーディオ信号の音声品質を向上さ
せるための回路を提供する。
ることを可能にするオーディオ信号の音声品質を向上さ
せるための回路を提供する。
【図１】 オーディオ信号の音声了解度を向上するため
の回路の機能的な原理を示す図。
の回路の機能的な原理を示す図。
【図２】 図１の回路の別例を示す図。
【図３】 図１の回路の別の別例を示す図。
【図４】 図１の回路の更なる別の別例を示す図。
【図５】 本発明に従った回路の第４の別例を示す図。
１…入力、２…出力、１０…低域通過フィルタ、２０…
高域通過フィルタ、２１…制御入力、３４…第１入力、
３５…第２入力、３６…比較器、４０…積算器、６０…
デジタル回路。
高域通過フィルタ、２１…制御入力、３４…第１入力、
３５…第２入力、３６…比較器、４０…積算器、６０…
デジタル回路。
Claims (14)
- 【請求項１】 オーディオ信号の周波数成分及び振幅成
分の少なくともいずれか一方が所定の変数によって修正
され、音声を含むオーディオ信号の了解度を向上するた
めの回路であって、 前記オーディオ信号は特定の処理セグメントにおいて所
定の係数ｇにより増幅されて、高域通過フィルタ（２
０）を通過し、前記高域通過フィルタ（２０）のコーナ
ー周波数ｆcは、前記処理セグメントの後のオーディオ
信号（２）の振幅が前記処理セグメントの前のオーディ
オ信号の振幅と同等であるか又は比例するように、調整
可能であることを特徴とする回路。 - 【請求項２】 前記係数はｇ＞＝１であるように選択さ
れることを特徴とする請求項１に記載の回路。 - 【請求項３】 前記係数ｇは１．５〜４．０の範囲に概
ね入るように選択されることを特徴とする請求項１又は
請求項２に記載の回路。 - 【請求項４】 前記コーナー周波数ｆcは、入力信号の
振幅が処理セグメントの出力における出力信号の振幅よ
り大きい場合は常に低下させられ、小さい場合は常に上
昇させられることを特徴とする請求項１乃至請求項３の
いずれか一項に記載の回路。 - 【請求項５】 前記コーナー周波数ｆcの変化は、好適
にはＨｚきざみで増分的に進行することを特徴とする請
求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の回路。 - 【請求項６】 前記コーナー周波数ｆcは、約１００Ｈ
ｚ〜１ＫＨｚの範囲で可変的である請求項１乃至請求項
５のいずれか一項に記載の回路。 - 【請求項７】 低域コーナー周波数ｆcは約１００Ｈｚ
〜１２０Ｈｚの範囲内にあることを特徴とする請求項１
乃至請求項６のいずれか一項に記載の回路。 - 【請求項８】 低域通過フィルタ（１０）は可変高域通
過フィルタ（２０）の前に接続されることを特徴とする
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の回路。 - 【請求項９】 前記低域通過フィルタ（１０）は約６Ｋ
Ｈｚのコーナー周波数を有することを特徴とする請求項
８に記載の回路。 - 【請求項１０】 比較器（３６）は前記コーナー周波数
ｆcを修正するために可変高域通過フィルタ（２０）の
１つの制御入力（２１）に接続され、処理セグメントの
入力信号は前記比較器（３６）の一方の入力（３４）に
印加され且つ処理セグメントの出力信号は前記比較器
（３６）の他方の入力（３５）に印加されることを特徴
とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の回
路。 - 【請求項１１】 可変高域通過フィルタ（２０）と比較
器（３６）の出力との間に積算器（４０）が接続される
ことを特徴とする請求項１０に記載の回路。 - 【請求項１２】 コーナー周波数ｆcをステップ（ｄ）
だけ増分するためのデジタル回路（６０）が可変高域通
過フィルタ（２０）の制御入力（２１）と比較器（３
６）の出力との間に設けられることを特徴とする請求項
１０に記載の回路。 - 【請求項１３】 比較器（３６）の一方の入力（３４）
における入力信号にオフセットが付加されることを特徴
とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか一項に記載
の回路。 - 【請求項１４】 前記オーディオ信号はステレオ信号で
あり、左右のチャンネルに対応する入力信号の和が比較
器（３６）の第１入力（３４）に伝送され、左右のチャ
ンネルに対応する出力信号の和は比較器（３６）の第２
入力（３５）に伝送されることを特徴とする請求項１０
乃至請求項１３のいずれか一項に記載の回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10124699A DE10124699C1 (de) | 2001-05-18 | 2001-05-18 | Schaltungsanordnung zur Verbesserung der Verständlichkeit von Sprache enthaltenden Audiosignalen |
| DE10124699.4 | 2001-05-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003018691A true JP2003018691A (ja) | 2003-01-17 |
| JP4141736B2 JP4141736B2 (ja) | 2008-08-27 |
Family
ID=7685568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002143204A Expired - Fee Related JP4141736B2 (ja) | 2001-05-18 | 2002-05-17 | 音声を含むオーディオ信号の了解度を向上させるための回路 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1258865B1 (ja) |
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| DE (2) | DE10124699C1 (ja) |
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