JPH0315897A - 判別閾値設定制御方式 - Google Patents

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〕 音声と騒音とを判別する閾値を設定する判別閾値設定Ｉ
Ｉ１方式に関し、 騒音が変化した場合でも、誤りの少ない最適な音声と騒
音との判別閾値を設定できるようにすることを目的とし
、 無音声区間と有音声区間とが繰り返される音声入力に於
ける入力信号の極性を揃えて入力させ、該入力信号レベ
ルの平均化処理を行う平均化処理手段と、該平均化処理
手段の出力信号に含まれる騒音が分布すると予想される
レベル分布範囲を複数の微小レベル範囲に分割し、前記
出力信号のレベルが前記複数の微小レベル範囲の何れに
相当するかを決定するレベル範囲分類手段と、該レベル
範囲分類手段により決定された微小レベル範囲対応の生
起信号数を計数するカウンタと、該カウンタの前記微小
レベル範囲対応の計数値の中の最大となる微小レベル範
囲で代表されるレベルを選出するレベル選出手段と、前
記カウンタの計数値による騒音レベル分布と、前記レベ
ル選出手段による平均騒音レベルとから、騒音レベル分
布の標準偏差の定数倍に相当する値を算出する判別閾値
算出手段とを備え、該判別閾値算出手段の算出出力信号
を、音声と騒音とを判別する閾値とする横或とした． 〔産業上の利用分野〕 本発明は、音声と騒音とを判別する閾値を設定する判別
閾値設定制御方式に関するものである．発声休止区間即
ち無音声区間に於ける騒音の抑圧処理や、発声区間即ち
有音声区間に於ける音声信号のみを送出する切替処理等
を行う為に、無音声区間と有音声区間とを判別する必要
がある。このような無音声区間と有音声区間との判別に
は、入力信号のレヘル差を用いるのが一般的である。

その場合、無音声区間は、発声休止中で音声は含まれて
いないが、騒音が含まれるからミ音声と騒音とを判別す
る為のＨ　ｆｆｉを設定する必要がある。

〔従来の技術〕

有音声区間の入力信号を切替送出するような音声スイッ
チに於いては、例えば、立上り時定数が大きく、且つ立
下り時定数が小さい低域フィルタに、全波整流した入力
信号を加え、その低域フィルタの出力信号を平均騒音レ
ベルとし、その平均騒音レベルの定数倍を、音声と騒音
との判別閾値して設定する方式が知られている。

このような方式に於いては、騒音レベル分布が第４図に
示すように、レベルＯを中心とした標準偏差σの正規分
布に近似されると仮定すると、絶対値の平均である平均
騒音レベルは、標準偏差σに近似することができるから
、その定数倍を判別閾値とするものである。

第５図は従来例のブロック図であり、４ｌは人力端子、
４２は判別閾値検出回路、４３は平均騒音レベル検出フ
ィルタ、４４は乗算器、４５は短時間時定数低域フィル
タ、４６は比較器、４７は出力端子である． 入力端子４１に全波整流された入力信号が加えられ、判
別閾値検出回路４２により判別閾値が求められる．この
判別閾値検出回路４２は、平均騒音レベル検出フィルタ
４３と乗算器４４とからなり、平均騒音レベル検出フィ
ルタ４３は、前述のように、立上り時定数が大きく、且
つ立下り時定数が小さい低域フィルタにより構成され、
音声に対応した入力信号レベルの上界に対する応答を遅
らせて、騒音レベルを維持するようにし、又音声の終了
による入力信号レベルの下降に対する応答を速くして、
騒音レベルに早期に復帰させるものであり、平均騒音レ
ベル検出が行われることになる．この平均騒音レベルに
対して、乗算器４４により定数Ａを乗算し、比較器４６
に加える音声と騒音との判別閾値とする。

又短時間時定数低域フィルタ４５は、入力信号レヘルを
平均化し、騒音レヘルめ分散の縮小を図り、比較器４６
に於いて判別閾値と比較し、判別閾値を上回る場合を音
声有り、下回る場合を音声無しと判別して、出力端子４
７から図示を省略した利得付与回路等に判別信号を加え
て、音声有りの場合に入力信号を送出し、音声無しの場
合に入力信号を減衰或いは遮断するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の短時間時定数低域フィルタ４５は、第４図に於け
るレベル０に於ける最大生起度数を与える分布を、平均
騒音レベル付近に於いてその生起度数が最大となる分布
に変える作用を行うことになる。即ち、絶対値の平均化
処理は、平均騒音レベルを求める演算に相当し、０とな
るｆｉｌ率を少なくして、平均騒音レベルに近いものを
得る確率を高くするものとなる。この時、分布が与える
標準偏差と平均値の大きさとは一致しなくなる。これは
、分布Ｆ　（Ｘ）が与えられた時に、その分布の平均Ｅ
は、ＸＸＦ　（Ｘ）の積分から計算され、標準偏差は（
Ｘ−Ｅ）　２ＸＦ　（Ｘ）の積分から計算されることか
らも明らかである。

第６図は、短時間時定数低域フィルタ４５を、ｌ６個の
入力標本値の平均演算を行う構威とした場合に於ける音
声と騒音とのレベル分布を示すものであり、レベルＯに
於ける生起度数が殆どＯとなる正規分布状の分布となっ
た．このレベル分布を得る場合の入力信号は、 ｆｌｌ７　０　ｄ　Ｂ　（Ａ）のピンク電話機を騒音下
に配置し、 （２）「爆音が銀世界の高原に広がる」の文章を２回繰
り返して発声した音声を、 （３）ハンドセットの前方３ｃｍに於いて平均レベル８
４ｄＢ，，Ｌとなるように調整し、 （４）　１　５秒間、標本化周波数１６ＫＨｚで標本化
した信号の絶対値の ｆ５＋　１　６個の平均を一つの入力標本値として得ら
れたものである。

騒音レベルは、音声レベルに比較して低いものであるが
、その騒音と音声との判別閾値を、“騒音を音声と判定
する誤りを零とするレベル”とすると、騒音レベル分布
の上限に設定することになる。この上限は、騒音レベル
分布の広がりによって変化することになる。この騒音レ
ベル分布の広がりは、標準偏差によって表されるもので
あり、従来例に於いては、平均騒音レベルに等しいと仮
定していた。

しかし、第６図から判るように、最大生起度数のレベル
として与えられる平均騒音レベルは、その分布の標準偏
差を超えた大きいものであり、従って、その平均騒音レ
ベルの定数Ａ倍として与えられた判別閾値は、“騒音を
音声と判定する誤りを零とするレベル゛、である保証が
ないも゛のとなる．更に、騒音の種類や騒音のレベルの
変化等に従って、平均化処理を行ったことによる騒音レ
ベル分布の標準偏差も異なり、平均騒音レベルの単なる
定数Ａ倍だけでは、誤りの少ない判別閾値を得ることが
困難であった．又判別閾値を高く設定すれば、騒音を音
声と判定する誤りを零とすることは可能となるが、反対
に音声を騒音と判定する誤りが大きくなる欠点が生じる
。

本発明は、騒音が変化した場合でも、誤りの少ない最適
な音声と騒音との判別閾値を設定できるようにすること
を目的とするものである．〔課題を解決するための手段
〕 本発明の判別閾値設定制御方式は、音声と騒音とを判別
する判別閾値を設定するものであり、第１図を参照して
説明する。

無音声区間と有音声区間とが繰り返される音声入力に於
ける入力信号の極性を全波整流や自乗処理により揃えて
人力させ、その入力信号レベルの平均化処理を行う平均
化処理千段１と、この平均化処理手段ｌの出力信号に含
まれる騒音が分布すると予想されるレベル分布範囲を複
数の微小レベル範囲に分割し、平均化処理手段１の出力
信号のレベルが複数の微小レベル範囲の何れに相当する
かを決定するレベル範囲分類手段２と、このレベル範囲
分類千段２により決定された微小レベル範囲対応の生起
信号数を計数するカウンタ３と、このカウンタ３の微小
レベル範囲対応の計数値の中の最大となる微小レベル範
囲で代表されるレベルを選出するレベル選出手段４と、
カウンク３の計数値による騒音レベル分布と、レベル選
出手段４による平均騒音レベルとから、騒音レヘル分布
の標準偏差の定数倍に相当する値を算出する判別閾値算
出手段５とを備え、この判別閾値算出千段５の算出出力
信号を、音声と騒音とを判別する閾値とするものである
． 〔作用〕 平均化処理手段１は、入力信号のレベルを平均化するも
のであり、レベルＯに於いて最大生起度数とする騒音レ
ベル分布を、平均騒音レベル付近に於いてその生起度数
が最大となる分布に変換するものであり、又レベル範囲
分類手段２は、騒音が分布すると予想されるレベル分布
範囲を複数の微小レベル範囲に分割し、平均化処理され
た出力信号のレベルが、何れの微小レベル範囲に相当す
るかを決定するものである。

又カウンタ３は、微小レベル範囲対応の生起信号数を計
数する構戒を有し、レベル範囲分類千段２により決定さ
れた微小レベル範囲についてその微小レベル範囲対応に
タウントアップする。又レベル選出手段４は、カウンタ
３の微小レベル範囲対応の計数値の中の最大となる微小
レベル範囲で代表されるレベルを選出し、それを平均騒
音レベルとするものである。

又判別閾値算出手段５は、カウンタ３の計数値の騒音レ
ベル分布と、レベル選出手段３による平均騒音レベルと
を用いて、騒音レベル分布の標準偏差の定数倍に相当す
る値を算出して、音声と騒音とを判別する閾値とするも
のである。又分散は分布を正規分布と仮定すると、平均
値Ｎの与える生起度数と、それを除く任意のレベルＸの
与える生起度数との比Ａ　（Ｘ）から、 σ”　＝　−　（Ｘ−Ｎ）　”　／２　ｌｏｇ．　Ａ　
（Ｘ）として求めることができる。これは、平均騒音レ
ベルを除く総てのレベルＸについて計算可能である。又
騒音レベルの分布が平均値を中心にして非対称形で分布
することを考慮すると、平均値の上方のレベルＸに於い
て計算することが望ましい．又騒音レベル分布が正規分
布に非常に近似できるものであるならば、判別閾値を与
える標準偏差は、任意の一点のレベルから求められた一
つの値で充分であるが、複数のレベルとの間で求めた標
準偏差の平均値を用いることもできる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。

第２図は本発明の実施例のプロソク図であり、１ｌは平
均化処理部、ｌ２はレベル範囲分類部、１３はカウンタ
、１４はレベル選出部、１５は判別閾値算出部、１６．
２０は乗算器、ｌ７は比較器、１８はレジスタ、１９．
２１は加算器、２２は入力端子、２３は出力端子である
。

入力信号は、全波整流又は自乗処理により極性の揃った
ものとして入ノ〕端子２２から平均化処理部ｌ１に加え
られる。この平均化処理部Ｉ１は、例えば、入力信号の
１６個の標本値を累積加算して、ｌ／１６を乗算する構
威とし、１６個の標本値の平均値を出力する構成とする
ことができる。

又低域フィルタによる平均演算処理を行う構戒とするこ
ともできる。この平均化処理部１１からの平均値信号は
レベル範囲分類部ｌ２に加えられる。

このレベル範囲分類部１２は、平均値イδ号を微小レヘ
ル範囲の何れに相当するかを決定するものであり、例え
ば、１／１　６を乗算する乗算器により構成することが
できる。又カウンタ１３は、微小レベル範囲対応のカウ
ンタ部を有し、レベル範囲分類部ｌ２で決定された微小
レベル範囲に対応するカウンタ部で計数が行われる。例
えば、レヘル範卯分類部１２で決定された微小レベル範
囲を複数のカウンタ部の中の一つを指定するアドレス信
号とし、そのアドレス信号により指定されたカウンタ部
で＋１を行う構成とすることができる。

そして、カウンタ部の計数値即ち生起度数ａは比較器１
７に加えられ、又カウンタｌ３の計数周期に対応した信
号ｂがレジスタ１８のセノト信号として加えられる。

又レヘル選出部１４は、比較器等から構或されて、カウ
ンタｌ３の微小レベル範囲対応のカウンタ部の計数値が
最大となるカウンタ部を検出し、そのカウンタ部に対応
する微小レベル範囲を選出するもので、その微小レヘル
範囲の中央値で代表される値を平均騒音レベルｄとする
ものであり、第６図に於ける騒音レベル分布に於ける生
起度数が最大となるレベルに相当するレベルが平均騒音
レベルｄとなる。その平均騒音レベルｄとなる生起度数
Ｃは乗算器ｌ６に加えられ、又平均騒音レヘルｄは加算
器１９．２１に加えられる。

又判別閾値算出部１５は、比較器１７とレジスタ１８と
乗算器１６．２０と加算器１９．２１とから構成されて
おり、乗算器ｌ６により、レベル選出部ｌ４からの平均
騒音レヘルを与える生起度数Ｃに定数Ｂが乗算されて、
比較器ｌ７に加えられる。この定数Ｂは、正規分布に於
ける標準偏差σの２倍のレベルが与える生起度数と、平
均値が与える生起度数との比０．　１　３　５　３　３
　５とすることができる。従って、比較器１７に於いて
、カウンタ１３の平均騒音レベル以上のレヘルが与える
生起度数ａが、平均騒音レヘルが与える生起度数ＣのＢ
倍、即ち、標準偏差σの２倍の値より下回るか否か比較
され、下回る値がレジスタＩ８に加えられてセントされ
る。

このレジスタｌ８の内容と、レベル選出部ｌ４からの平
均騒音レベルｄとの差が、加算器１９により求められ、
入力信号に対する騒音レベル分布の標準偏差σの２倍に
相当する値が得られる。この値を乗算器２０に於いて定
数Ｃ倍する。この定数Ｃは２とすることができる。その
場合、標準偏差σの４倍に相当する値が出力される。こ
の標準偏差σの４倍に相当する値に、レベル選出部１４
からの平均騒音レベルｄが加算器２ｌにより加算されて
、平均騒音レベルｄを基にした標準偏差σの４倍の値が
、騒音を音声と誤ることなく検出できる判別閾値として
、出力端子２３から出力される。

前述の実施例の各部の機能は、マイクロプロセノサ等の
演算機能によって実現することも可能である。

第３図（ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施例の動作説明図
であり、第６図の音声と騒音とのレベル分布を求める時
の条件による入力信号と、前述の実施例により設定した
判別閾値Ｌとを、０〜３　０　７　２ｍｓの間について
示すものである。同図の［ａ）に示すように、０〜５　
０　０ｍｓ程度の判別閾値Ｌの設定初期に於いては安定
しないが、その後は安定したものとなり、この判別閾値
Ｌを用いて音声と騒音とを判別することができる。

又第６図に於けるＬａ，Ｌｂは、判別閾値Ｌの１５秒間
の観測結果の度数分布として示すものであり、判別閾（
ｆｆ　ＬがＬａ，Ｌｂのように二つに別れて得られたの
は、第３図の（ｂ）．　（Ｃｌに於ける判別閾値Ｌの僅
かな変動によるものである。

本発明は、前述の実施例にのみ限定されるものではなく
、種々付加変更し得るものであり、例えば、基準とした
平均騒音レベルの生起度数の定数Ｂ（０．１３５３３５
）倍に最も近いレヘルから＋１１別閾値を算出すること
も可能である。又レベルと生起度数とを基に、前述のσ
２の算出式から計算した分散から判別閾値を算出するこ
とも可能である。又多数のレベルの住起度数から求めた
標準偏差の平均から判別閾値を算出することも可能であ
る。又平均騒音レベルに近いレベルを判別閾値の算出に
用いると、標準偏差が異常に大きくなる場合があるから
、例えば、生起度数比０．　６　０　６　５　３を基準
として、これ以下となるレベルだけを用いる等の修正処
理を加えることが好適である．〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明は、平均化処理手段Ｉと、
レベル範囲分類手段２と、カウンタ３と、レベル選出手
段４と、判別閾値算出手段５とをｂｉｔえて、騒音レベ
ル分布の標準偏差の定数倍に相当する値を判別閾値とす
るものであり、音声と騒音との判別閾値を、騒音レベル
の分布の広がりに対応した値を基に求めることになり、
騒音レベル分布の変化に対しても充分に追従して判別閾
値を設定することが可能となり、各種の音声と騒音とを
判別して処理を行うシステムに適用することができる利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の実施例
のブロノク図、第３図（ａｌ〜ｆｃ）は本発明の実施例
の動作説明図、第４図は仮想騒音レヘル分布説明図、第
５図は従来例のブロソク図、第６図は音声と騒音とのレ
ベル分布説明図である。 ■は平均化処理手段、２はレベル範囲分類手段、３はカ
ウンタ、４はレヘル選出手段、５は判別閾値算出手段で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 無音声区間と有音声区間とが繰り返される音声入力に於
   ける入力信号の極性を揃えて入力させ、該入力信号レベ
   ルの平均化処理を行う平均化処理手段（１）と、 該平均化処理手段（１）の出力信号に含まれる騒音が分
   布すると予想されるレベル分布範囲を複数の微小レベル
   範囲に分割し、前記出力信号のレベルが前記複数の微小
   レベル範囲の何れに相当するかを決定するレベル範囲分
   類手段（２）と、該レベル範囲分類手段（２）により決
   定された微小レベル範囲対応の生起信号数を計数するカ
   ウンタ（３）と、 該カウンタ（３）の前記微小レベル範囲対応の計数値の
   中の最大となる微小レベル範囲で代表されるレベルを選
   出するレベル選出手段（４）と、前記カウンタ（３）の
   計数値による騒音レベル分布と、前記レベル選出手段（
   ４）による平均騒音レベルとから、騒音レベル分布の標
   準偏差の定数倍に相当する値を算出する判別閾値算出手
   段（５）とを備え、 該判別閾値算出手段（５）の算出出力信号を、音声と騒
   音とを判別する閾値とする ことを特徴とする判別閾値設定制御方式。