JPH01286643A - 音声検出装置 - Google Patents

音声検出装置

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JPH01286643A
JPH01286643A JP63116264A JP11626488A JPH01286643A JP H01286643 A JPH01286643 A JP H01286643A JP 63116264 A JP63116264 A JP 63116264A JP 11626488 A JP11626488 A JP 11626488A JP H01286643 A JPH01286643 A JP H01286643A
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吉弘 富田
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伊▲せ▼田 衡平
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概  要〕 入力信号を一定時間間隔のフレームで切り出し、信号電
力算出部で入力信号電力を算出し、零交差数計数部で該
入力信号の極性反転回数を計数することにより判定部で
音声の有無を検出する音声検出装置において、 話頭及び話尾等の音声信号の非定常的な部分の検出の精
度を向上させることを目的とし、該入力信号の予測誤差
信号を求める適応予測フィルタと、該予測誤差信号の電
力を求める誤差信号電力算出部と、該入力信号電力と予
測誤差信号電力との電力比を求める電力比較部と、を備
え、該判定部では、該入力信号電力がその閾値より小さ
い時、該零交差数による有音/無音の判定に加えて、該
電力比のフレーム間差分の絶対値をその閾値と比較し更
に前フレームが有音であるか無音であるかに応じて現フ
レームの有音/無音判定を行うように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、音声検出装置に関し、特に入力信号を一定時
間間隔のフレームで切り出し、信号電力算出部で入力信
号電力を算出し、零交差数計数部で該入力信号の極性反
転回数を計数することにより判定部で音声の有無を検出
する音声検出装置に関するものである。
近年、各種データ通信サービス、特にパケット交換網、
ATM等の実現を目前にして、音声及びデータの効率的
な伝送を行うシステムの実現が望まれている。
このようなシステムでは、音声信号の有無を検出して音
声の無い時間にはデータを伝送したり、或いは何も伝送
しないように制御して伝送効率の向上を図っているが、
音声信号の検出がシステムの性能に大きく影響するため
、精度の良い音声検出装置が必要となっている。
〔従来の技術〕
第7図には、従来から用いられている音声検出装置が示
されており、1は音声信号をフレーム毎に切り出し音声
信号電力を算出する信号電力算出部、2は該音声信号の
極性反転回数を計数する零交差数計数部、そして3は信
号電力算出部1及び零交差数計数部2の出力から有音/
無音の判定を行う判定部である。
このような音声検出装置における判定部3のアルゴリズ
ムが第8図に示されており、判定部3では、信号電力算
出部11で算出された音声信号電力SPをその閾値5P
shと比較する(ステップ100)、その結果、SP>
5Pzbであった時には、有音と判定し、閾値SPい=
SPい!とする(ステップ101)が、sp>spいで
ないときは、更に零交差数計数部2からの零交差数ZC
を2つの閾値ZC,,ZC,と比較する(ステップ10
2)。
これらの閾値zc、、zc、と有音(f声音、無声音)
並びに雑音(無音)との関係が第1θ図に示されており
、ZC,<ZC<ZCfの時のみ無音状態となることが
知られている。
従って、を音と判定されたときには、上記と同様に閾値
SPい−SPい、として(ステップ101)、最初に戻
るが、無音と判定されたときには、閾値spい−spい
、として(ステップ103)最初に戻る。
この場合の電力閾値SPい、とSPい、との関係が第9
図に示されており、有音検出した時と無音検出した時の
閾値にヒステリシスを設け、無音→有音遷移時の閾値を
SPい、とし、を音→無音遷移時の閾値をS P tb
gとして検出結果がチャタリングしないようにしている
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような信号電力、零交差回数のみで
は応答性が悪いため音声信号の非定常的な部分である話
頭及び話尾等の正確な検出ができないという問題点があ
った。
このため、音声信号を一定期間記憶しておき、有音と判
断した段階で少し古いデータを読み出すことにより話頭
が切れることを避けるとともに、話尾においても音声無
しと判断してから一定期間有音区間を意識的に継続させ
て音声の切断状態を無くしていた。これに伴い、音声の
切断を防ぐために挿入した遅延要素により音声検出動作
に遅延が発生し、符号化器の構成上好ましくなかった。
従って、本発明は、入力信号を一定時間間隔のフレーム
で切り出し、信号電力算出部で入力信号電力を算出し、
零交差数計数部で該入力信号の極性反転回数を計数する
ことにより判定部で音声の有無を検出する音声検出装置
において、話頭及び話尾等の音声信号の非定常的な部分
の検出の精度を向上させることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために為された本発明の音声検出
装置では、第1図に原理的に示すように、入力信号の予
測誤差信号を求める適応予測フィルタ4と、該予測誤差
信号の電力を求める誤差信号電力算出部5と、入力信号
電力と予測誤差信号電力との電力比を求める電力比較部
6と、を備え、該判定部3において、該入力信号電力が
その閾値より小さい時、該零交差数による有音/無音の
判定に加えて、該電力比のフレーム間差分の絶対値をそ
の閾値と比較し更に前フレームが有音であるか無音であ
るかに応じて現フレームの有音/無音判定を行うように
している。
また、本発明では、適応予測フィルタ4に線形予測フィ
ルタを用い、線形予測分析器7を設けて該線形予測フィ
ルタの予測係数を予め求めておくこともできる。
〔作   用〕
第1図に示した音声検出装置において、従来と同様に信
号電力算出部1及び零交差数計数部2でそれぞれ求めた
信号電力及び零交差数を基にして音声検出を行うことに
加えて本発明では次のような音声検出手法を行う。
即ち、該入力信号電力がその閾値より小さい時、該零交
差数による有音/無音の判定と平行して、信号電力と適
応予測フィルタ4及びこのフィルタ4によって発生され
る予測誤差信号から誤差信号電力算出部5で求めた誤差
信号電力との電力比を電力比較部6で求める。そして、
この電力比のフレーム間差分の絶対値を判定部3で求め
、その差分絶対値を閾値と比較し、この差分絶対値が閾
値より小さい時又は大きい時それぞれにおいて更に直前
のフレームが有音検出されているか無音検出されている
かに応じて現フレームの有音/無音判定を行うようにし
ている。
従って、フレーム間において予測誤差が急激に増大した
り減少したりするのを電力比で検出し、これに直前のフ
レームの有音/無音判定結果を加味することにより現フ
レームの有音/無音判定を迅速且つ正確に行うことがで
きることになる。
また、本発明では、適応予測フィルタ4に線形予測フィ
ルタを用い、線形予測分析器7を設けて該線形予測フィ
ルタの予測係数を予め求めておけば、より一層適応予測
フィルタ4の予測動作を正確なものにすることができ、
判定結果もそれに伴って正確なものとなる。
〔実 施 例〕
第2図乃至第4図は、第1図に原理的に示した本発明の
音声検出装置の一実施例を示しており、第2図は信号電
力算出部lの一実施例を、第3図は零交差数計数部2の
一実施例を、そして第4図ハ適応予測フィルタ4の一実
施例をそれぞれ示している。
第2図において、信号電力SPは入力信号χ1より、 で与えられる。この場合、nはサンプル数、Nは一定時
間間隔で区切ることにより形成されるフレームの数を示
している。
第3図において、21は高域フィルタ(HPF)22は
極性検出部、23は1サンプル遅延部、24は極性反転
検出部、25はカウンタであり、入力信号χ直をフィル
タ21を通して直流オフセットを除去した後、極性検出
部22で入力信号の極性を検出し、現在のサンプル分と
前サンプル分の両信号の極性から極性反転検出部24が
極性の反転を検出し、その出力にょリカウンタ25が計
数を行う、これはフレーム毎のリセット信号が掛かるま
で行う。
第4図はADPCM符号化器で良く用いられる最急降下
法で係数が更新される適応予測フィルタから量子化器及
び逆量子化器を除いたもので、6組の遅延部(D)及び
タップb1〜b、から成る全零型フィルタ41と、2組
の遅延部(D)及びタップa + 、a tから成る全
極型フィルタ42とを含んでいる。
上記のような実施例の動作を第5図に示した判定部3の
フローチャートに沿って以下に説明する。
まず、第5図のフローチャート中、判定部3は、第8図
のフローチャートと同一符号を付したステップと同じア
ルゴリズムを実行する(説明は省略する)。
本発明の実施例では、信号電力算出部1で算出された信
号電力SPを閾値5P−bと比較した後、SP≦SPい
と判定した時は零交差数ZCと閾値zcv、zc、との
比較(ステップ103)を行うとともに別途平行して電
力比較部6からの電力比Gに基づいて以下の有音/無音
判定を行う、尚、ステップ103での比較結果により有
音/無音判定したときには、それぞれ有音フラグ/無音
フラグを立てておく(ステップ104.105)。
即ち、フィルタ4からの予測誤差信号を誤差信号電力算
出部5に入力して求めた予測誤差信号電力EPと信号電
力算出部1からの信号電力SPとの電力比に相当する予
測利得Gを判定部3において次のように求める。
G−101og+a (SP/EP) そして、この予測利得Gのフレーム間の変動を、GD=
 l GL  GL−1l   (tはフレーム)とし
て算出する。この場合、絶対値をとっているのは、電力
の変動が大きい方から小さい方への時とその逆の時の双
方があるからである。
このようにして求めた予測利得のフレーム間差分CDを
、予め設定した閾値GDいと比較しくステップ200)
、GD>GDいのときは、前フレームにおいて記憶され
た有音/無音判定情報を参照しくステップ201)、前
フレームが有音であったときには現フレームは無音、前
フレームが無音であったときには現フレームは有音であ
るとしてそれぞれ無音フラグ、有音フラグを立てる(ス
テップ202.203)。
一方、GD>CDいでないときは、同じく前フレームに
おいて記憶された有音/無音判定情報を参照しくステッ
プ204)、前フレームが有音であったときには現フレ
ームは無音、前フレームが無音であったときには現フレ
ームはを音であるとしてそれぞれ無音フラグ、有音フラ
グを立てる(ステップ205.206)。
このようにして色々なフラグに判定結果が記憶されるこ
とになるが、この内−つでも有音フラグが立っていると
判定されれば(ステップ207)、最終的に有音検出を
行い、有音フラグがいずれも立っていないときには無音
検出してそれぞれステップ101.103で信号電力S
Pの閾値を更新する。
有音検出を行ったときには、判定部3から有音検出信号
が発生され音声とデータの伝送の切り替え信号として用
いられる。
第6図は本発明の別の実施例を示すもので、この実施例
では、適応予測フィルタ4に線形予測フィルタを用いた
場合の予測係数として、前フレームで線形予測分析部7
で求めた線形予測係数を用いる。
このように予め予測係数を求めておけば、より一層予測
誤差の計算を速く行うことができる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明の音声検出装置によれば、音声信
号の非定常的な話頭及び話尾を信号電力と予測誤差電力
との比に基づいて検出するように構成したので、高精度
な音声検出が可能となり、従ってハングオーバー制御等
の遅延要素が不必要となるか又は短くできる効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る音声検出装置の原理ブロック図、 第2図は本発明及び従来例に係る音声検出装置に用いる
信号電力算出部の一実施例を示す図、第3図は本発明及
び従来例に係る音声検出装置に用いる零交差数計数部の
一実施例を示す図、第4図は本発明に係る音声検出装置
に用いる適応予測フィルタの一実施例を示す図、 第5図は本発明に用いる判定部の動作の一実施例を示す
フローチャート図、 第6図は本発明の他の実施例を示す図、第7図乃至第1
0図は従来の音声検出装置を説明するための図、である
。 第1図において、 1・・・信号電力算出部、 2・・・零交差数計数部、 3・・・判定部、 4・・・適応予測フィルタ、 5・・・誤差信号電力算出部、 6・・・電力比較部、 7・・・線形予測分析部。 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力信号を一定時間間隔のフレームで切り出し、
    信号電力算出部(1)で入力信号電力を算出し、零交差
    数計数部(2)で該入力信号の極性反転回数を計数する
    ことにより判定部(3)で音声の有無を検出する音声検
    出装置において、 該入力信号の予測誤差信号を求める適応予測フィルタ(
    4)と、 該予測誤差信号の電力を求める誤差信号電力算出部(5
    )と、 該入力信号電力と予測誤差信号電力との電力比を求める
    電力比較部(6)と、 を備え、該判定部(3)では、該入力信号電力がその閾
    値より小さい時、該零交差数による有音/無音の判定に
    加えて、該電力比のフレーム間差分の絶対値をその閾値
    と比較し更に前フレームが有音であるか無音であるかに
    応じて現フレームの有音/無音判定を行うことを特徴と
    した音声検出装置。
  2. (2)該適応予測フィルタ(4)が線形予測フィルタで
    あり、線形予測分析器(7)で該線形予測フィルタの予
    測係数を予め求めておくことを特徴とした音声検出装置
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