JPH0337699A

JPH0337699A - 騒音抑圧回路

Info

Publication number: JPH0337699A
Application number: JP1172450A
Authority: JP
Inventors: Kensaku Fujii; 健作藤井; Toshiro Oga; 寿郎大賀; Hiroyuki Masuda; 浩幸増田; Momotaka Satou; 佐藤　百香; Tsutomu Hoshino; 勉星野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-07-04
Filing date: 1989-07-04
Publication date: 1991-02-19

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〕音声信号に重畳した騒音の抑圧を行う回路に関し、音声と騒音が混在した入力信号から騒音を選り分け、騒
音だけ抑圧できる騒音抑圧回路を提供することを目的と
し、騒音と音声が混在する人力信号を周波数領域の信号に変
換するフーリエ変換回路と、該フーリエ変換回路によっ
て得られた各周波数成分毎にそれが音声又は騒音のいず
れであるかを判定する騒音・音声判定回路と、該騒音・
音声の判定結果に基づき、騒音と判定された各周波数成
分のみｌより小さな利得を与える可変利得回路と、で構
成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は騒音抑圧回路に関し、特に音声信号に重畳した
騒音の抑圧を行う回路に関するものである。

数個所の地点を結んで電話による会議を構威するとき、
発言者は多くの場合−人であるのに対して騒音は全地点
の和で与えられるため、各地点での受信信号対雑音比が
劣化するという不都合が起こる。

これは、電話機のハンドセントの代わりにマイクロホン
とスピーカを用いる拡声電話機会議システム等において
は、集音される騒音はハンドセントを用いる場合に比べ
て倍加され、その受信信号１４雑音比の劣化には著しい
ものがある。

従って、これらの騒音を抑圧する回路の実現が望まれて
いる。

〔従来の技術と課題〕

ハンドセントを持たない会議通話システムで最も有効と
考えられる騒音印圧対策は指向性マイクロホンを使用し
、その死角を騒音源の方向に向けることである。

しかし、これは円卓を囲む会議形態には適用することは
できず、また、その指向性の主ローブ方向から外れた方
向からの音声に対しては感度が低下するという使い難さ
がある。

これはハンドセントを用いた場合も同様であり、ハンド
セントに組み込まれた指向性送話器の死角は常に騒音源
の方向に向けておかなければならず、その動作に制約が
課せられることになる。この制約は使用者にとって非常
に煩わしく、また動けばその動きに合わせて騒音のレヘ
ルが変化するという問題が生しる。

一方、発声者の音声検出を行い、この発声者以外の入力
に対しては騒音と見做してこれを音声スイッチにより遮
断あるいは減衰させる方法が従来より提案されているが
、この方法は指向性マイクロホンやハンドセット送話器
を用いるときのような問題は生しないものの、音声検出
時には音声と共に騒音をも抑圧しないので、受信信号対
雑音比を改善することはできず、またその発声に合わせ
て騒音レベルが変動した場合には発声と休止の繰り返し
により受信側に不自然な印象を与える結果となる。

従って、本発明は音声と騒音が混在した入力信号から騒
音を選り分け、騒音だけ抑圧できる騒音抑圧回路を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

音声は声道の共振で得られる周波数（ホルマント）付近
にエネルギの高い周波数成分が多く集まった形状のスペ
クトルを持っている（第２図のＦ、、Ｆ、、Ｆ、・・・
参照）。その集中部分は音曲としての特１衣を与えてお
り、その周波数成分においては信号対雑音比は他の部分
のものよりも遥かに高い値を示す。

従って、音韻としての特徴の希薄な信号対雑音比の低い
部分を捨て、音韻としての特徴を良く示す重要な信号対
雑音比の高い部分を残せばこれを再生したときには音ｉ
Ｉｌとしての特徴が余り失われずに信号対雑音比は改善
されることになる。

そこで、本発明に係る騒音抑圧回路では、第１図に原理
的に示すように、騒音と音声が混在する入力信号を周波
数領域の信号に変換するフーリエ変換回路１と、フーリ
エ変換回路１によって得られた各周波数成分毎の振幅ス
ペクトルからそれが音声又は騒音のいずれであるかを判
定する騒音・音声判定回路２と、該騒音・音声の判定結
果に基づき、騒音と判定された各周波数成分だけｌより
小さな利得を与える可変利得回路３とを備えている。

また、本発明では、可変利得回路３の出力を更に時間領
域に変換する逆フーリエ変換回路４を付加してもよい。

〔作　　　用〕

第１図に示す本発明では、フーリエ変換回路ｌで入力信
号を離散した各周波数成分に変換し、この各周波数成分
の振幅スペクトルに基づいて騒音・音声判定回路２でそ
の各周波数成分が音声又は騒音のいずれかであるかを判
定する。

この騒音・音声の判定に際して必要なことは、個々の周
波数成分が音会■とじての特徴をよく表す重要なホルマ
ント部分であるのか、反対に希薄な騒音部分であるのか
の判定である。

このようにして各周波数成分について判定された結果が
可変利得回路３に送られると、その判定結果が「騒音」
であればフーリエ変換回路１からの周波数成分に対して
１より小さな利得を与えることにより実質的に騒音を取
り除いている。

この後は、再び逆フーリエ変換回路４で時間領域の信号
に変換してもよい。

〔実　施　例〕

第３図は本発明の一実施例を示しており、騒音・音声判
定回路２は、その判定に従来から用いられているどのよ
うな手段、どのようなパラメータを使用してもよいが、
この実施例では、フーリエ変換回路ｌの周波数成分の実
数部と虚数部から電力の振幅スペクトルａに変換するス
ペクトル変換部２１と、その振幅スペクトルを人力して
騒音音声を判定するためのレベル範囲を決定すると共に
そのレベル範囲内の振幅スペクトルの平均！ｉ音レベル
を算出する平均騒音レベル検出回路２２と、この平均値
に「３」を掛ける乗算器２３と、この乗算結果すと振幅
スペクトルａとを比較してその比較結果を可変利得回路
３に与える比較器２４とで構成されている。また、可変
利得回路３は比較器２４からの比較結果によって制御さ
れる選択スイッチ３１と、選択スイッチ３１の出力をフ
ーリエ変換回＆’）１の出力に乗算する乗算器３２とで
構成されている。尚、フーリエ変換回路ｌの出力は離散
したｎ　（ｎ＞２）個の周波数成分に分かれており、そ
れぞれの周波数成分について騒音・音声判定回路２、可
変利得回路３、及び逆フーリエ変換回路４が接続される
ことになる。

第４図は騒音が重畳した音声信号のレベル分布の例を示
したものであり、この例では７０ｄＢ（Ａ）の騒音下に
電話機を置き、送話器の前方３ｃｍの距離に置いた擬似
口から平均８４ｄｌｉｓｐｔの音声“爆音が銀世界の高
原に広がる′°を二度繰り返したときの１６秒間の音声
データをＩＥＩ）Ｉｚサンプリングで収集した信号をフ
レーム長８ｍｓのパニング窓でフーリエ変換して求めた
ものである。横軸はレベルを整数値で表現したもの、縦
軸は個々のレベルの発生頻度であり、横軸のレベルの低
い方にある山は発生頻度が多い騒音のレベル分布である
。

騒音と音声のレベル分布における境界ａ以下の音声は音
韻としての特徴の希薄な部分と考えることができる。

第３図の平均騒音レベル検出回路２２では、この第４図
のレベル分布図中に示した平均騒音レベルＬＮを算出し
、この平均騒音レベルＬ、にｒ３」を乗算器２３で乗算
することにより音声と騒音を判別するための閾値Ｔｈを
作っている。

以下、この平均騒音レベルＬ８の検出について第５図を
参照して簡単に説明する。

第５図は騒音レベルの頻度分布を仮想したグラフで、検
出騒音レベルの初期値を、騒音であることが確実なレベ
ルＮ０に設定し、そのＮｏを中心として幅２ｄの微小区
間Ａｏを定める。騒音レベルの分布が図示の曲線となる
場合、微小区間Ａ。

のレベル範囲に入る入力信号レベルの平均値は、微小区
間Ａｏを左右に分割した時の左右の分布由１線内の面積
が等しくなる分割位置に相当し、その位置は、分布曲線
が右上がりであるから、初期値Ｎ０の右側の位ＷＮ１を
中心として再び微小区間を定め、前述の処理を繰り返す
と、中心位置は、騒音レベルの分布頻度が最大となるＮ
に近づくことになる。そして、この位置Ｎにおいては、
これを中心とした左右の分布曲線内の面積が等しくなる
から、収束したことになり、平均騒音レベルＮが求まる
ことになる。

この結果、第４図の例では、平均騒音レベルＬ。

は２５．４ｄＢであった。

このようにして求められた平均騒音レベルＬ。

は騒音と音声との境目になるわけではないので、第３図
に示すように乗算器２３で「３」を乗した値により騒音
と音声を判別する閾値Ｔｈ（第４図番［）とする、この
場合の定数「３」は、平均騒音レベルから騒音／音声の
判別闇値を得るための最適な値として実験等によって得
られたものである。

乗算器２３から出力される判別閾値３Ｌｓ＝ｂは、フー
リエ変換回路１からの各周波数成分の値ａと比較器２４
において比較される。この場合、比較器２４は、ａ≧ｂ　ならば　ｌａ＜ｂ　　ならば　α（く〈１又は−〇）を選１尺スイ
ンチ３１が選択するようにオン／オフ信号を出力する。

この結果、判別閾値３１７．以下の騒音と判定されたレ
ヘルのフーリエ変換スペクトルは乗算２３３２でαが乗
しられ抑圧されるが、音声と判定されるとフーリエ変換
スペクトルに１１」が乗しられ抑圧はされずにそのまま
Ｊｍ過することとなる。

そして、乗算器３２からの出力はそのまま周波数領域で
使用することができ、或いは逆フーリエ変換回路４によ
って時間領域に戻して使用してもよい。

尚、フーリエ変換で得られた周波数成分は標本化周波数
の１／２或いは直流において対称となる性質をもつもの
であるから、これを利用して処理量を半分に減らすこと
も可能である。

〔発明の効果〕

本発明の騒音抑圧回路によれば、騒音と音声が混在した
信号を周波数領域の信号に変換し騒音か音声かの判別を
行って騒音のみ小さな利得を与えることにより騒音を分
離・抑圧するように構成したので、音韻としての特徴が
大きいホルマント周波数部分、即ち音声部分のみを取り
出すことができる。

これにより、指向性マイクロホンを使用する際の不都合
を引き起こさず、また、発声中も騒音が抑圧されること
から、発声と休止の騒音のレヘル変動が引き起こす不自
然さは発生しない騒音抑圧を実現することができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明に係る騒音抑圧回路の原理ブロック図、第２図はホルマント周波数の振幅スペクトルを示すグラ
フ図、第３図は本発明の一実施例を示すブロック図、第４図は
騒音／音声の判定を説明するためのグラフ図、第５図は仮想的な騒音レヘル分布を示すグラフ図、であ
る。第１図において、１・・・フーリエ変換回路、２・・・騒音・音声判定回路、３・・・可変利得回路、４・・・逆フーリエ変換回路。図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）騒音と音声が混在する入力信号を周波数領域の信
号に変換するフーリエ変換回路（１）と、該フーリエ変
換回路（１）によって得られた各周波数成分毎にそれが
音声又は騒音のいずれであるかを判定する騒音・音声判
定回路（２）と、該騒音・音声の判定結果に基づき、騒音と判定された各
周波数成分のみ１より小さな利得を与える可変利得回路
（３）と、を備えたことを特徴とする騒音抑圧回路。
（２）該可変利得回路（３）の出力を更に時間領域に変
換する逆フーリエ変換回路（４）を付加したことを特徴
とする請求項１記載の騒音抑圧回路。