JPH054355Y2 - - Google Patents
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- JPH054355Y2 JPH054355Y2 JP1990067321U JP6732190U JPH054355Y2 JP H054355 Y2 JPH054355 Y2 JP H054355Y2 JP 1990067321 U JP1990067321 U JP 1990067321U JP 6732190 U JP6732190 U JP 6732190U JP H054355 Y2 JPH054355 Y2 JP H054355Y2
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- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 14
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- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- JOJYUFGTMHSFEE-YONYXQDTSA-M Cytarabine ocfosphate Chemical compound [Na+].O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](COP([O-])(=O)OCCCCCCCCCCCCCCCCCC)O[C@H]1N1C(=O)N=C(N)C=C1 JOJYUFGTMHSFEE-YONYXQDTSA-M 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
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Landscapes
- Noise Elimination (AREA)
Description
本考案は、雑音中に埋もれた信号を処理し、信
号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を改善した信号を得る信
号処理装置に関するものである。
号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を改善した信号を得る信
号処理装置に関するものである。
従来、この種の信号処理装置として、例えば自
己相関関数を利用した音声処理装置（Speech
Processing by use of Auto
Correlationfunction、以下「SPAC」と略称す
る）がある。その原理は特公昭55−34954に示さ
れているように信号波形の自己相関関数を計算
し、自己相関関数が持つ性質を利用して雑音成分
を除去し、信号波形を再編集して出力するもので
ある。 すなわちSPACでは、以下に示す自己相関関数
の性質を利用している。入力信号がｆ（ｔ）とい
う時間関数で表わされるとき、その自己相関関数
φ（τ）は、 φ（τ）＝ ｌ T0 ｉ → ｍ ∽１／T0∫T 0 /2 -T0/2ｆ（ｔ）・ｆ（ｔ＋τ）
dt (1) で定義され、もしｆ（ｔ）が ｆ（ｔ）＝a0／２＋∞ 〓n=1 ao（Cos nωt＋θo） (2) のように直流分とωを基本角周波数とする交流分
の和で与えられるときは、 φ（τ）＝a0 2／４＋１／２∞ 〓n=1 aoao 2cos（nωτ） (3) となる。したがつて自己相関関数は、入力信号と
同じ周波数成分から構成され、各高調波の位相が
一致するため、原点が変つても同じ形を保つ。 一方、広帯域雑音について、その自己相関関数
ｎ（τ）は、C0を定数として ｎ（τ）＝C0exp（−ατ） (4) としてモデル化することができる。そのエネルギ
はτ＝０の付近に集中し、指数関数的に減少する
のでτが少し大きくなれば実質上零になると考え
られる。すなわち入力信号が白色雑音の場合、自
己相関関数のエネルギは、ｔ＝０の付近に集中す
る。 したがつて信号が音声信号の場合、短時間の自
己相関関数を求め、ｔ＝０以降の数ミリ秒を除い
た自己相関波形を、この波形が零線を切る時点か
ら後述の周期決定回路で決定される周期の間、切
り出し、これをつぎつぎ実行すれば信号から雑音
を低減したものを得ることができる。 さらに自己相関関数は、上記公報には記載され
ていないが、各周波数成分の振幅が、入力信号の
各成分の２乗に比例するという性質がある。その
ため音声のように多くの周波数成分を含む場合
は、歪んだ波形が再生される。このような２乗歪
を除去するにはイコライザ回路が付設される。 第３図には上記の信号処理をする回路ブロツク
の要部の概略構成を示してある。同図のように入
力信号は、平方根回路であるイコライザ１により
平方根成分になり、自己相関関数回路２に入力す
る。自己相関関数回路２では自己相関関数が演算
される。この出力では２乗歪が軽減されたものと
なる。この自己相関関数から波形編集器である波
形切出回路４と周期決定回路５と相関関数波形接
続回路６により、周期決定回路５で決定される自
己相関関数のピツチ周期中、雑音成分の集中する
初期期間を除いた期間、波形切出回路４で自己相
関関数波形を切り出し、相関関数波形接続回路６
で信号波形を編集して出力する。 なお実際のデイジタル信号処理では、データが
時間的に離散的な値であるため、自己相関関数と
して(1)式の代わりに φ（ｋ）＝１／ＮN 〓l=1 ｆ・f+k （1′） で与えられる短時間相関関数を取る。Ｎがある程
度大きければ(1)式と（1′）式とは実質的に同一と
見ることができるからである。また実際上の積和
時間は対象が音声信号である場合には、波形切出
回路４により数十ミリ秒に取り、周期決定回路５
による雑音除去のため最初の１ミリ秒程度を切り
捨てるのが一般になつている。 上記のように第３図回路では、入力信号がイコ
ライザ１を通ることによつて２乗歪が除去される
ようになつている。このイコライザ１として、全
周波数帯域に対して１つの平方根回路を設けたも
のと、入力信号を複数の周波数帯域に分割してそ
の帯域毎に平方根回路を設けたものとがある。
己相関関数を利用した音声処理装置（Speech
Processing by use of Auto
Correlationfunction、以下「SPAC」と略称す
る）がある。その原理は特公昭55−34954に示さ
れているように信号波形の自己相関関数を計算
し、自己相関関数が持つ性質を利用して雑音成分
を除去し、信号波形を再編集して出力するもので
ある。 すなわちSPACでは、以下に示す自己相関関数
の性質を利用している。入力信号がｆ（ｔ）とい
う時間関数で表わされるとき、その自己相関関数
φ（τ）は、 φ（τ）＝ ｌ T0 ｉ → ｍ ∽１／T0∫T 0 /2 -T0/2ｆ（ｔ）・ｆ（ｔ＋τ）
dt (1) で定義され、もしｆ（ｔ）が ｆ（ｔ）＝a0／２＋∞ 〓n=1 ao（Cos nωt＋θo） (2) のように直流分とωを基本角周波数とする交流分
の和で与えられるときは、 φ（τ）＝a0 2／４＋１／２∞ 〓n=1 aoao 2cos（nωτ） (3) となる。したがつて自己相関関数は、入力信号と
同じ周波数成分から構成され、各高調波の位相が
一致するため、原点が変つても同じ形を保つ。 一方、広帯域雑音について、その自己相関関数
ｎ（τ）は、C0を定数として ｎ（τ）＝C0exp（−ατ） (4) としてモデル化することができる。そのエネルギ
はτ＝０の付近に集中し、指数関数的に減少する
のでτが少し大きくなれば実質上零になると考え
られる。すなわち入力信号が白色雑音の場合、自
己相関関数のエネルギは、ｔ＝０の付近に集中す
る。 したがつて信号が音声信号の場合、短時間の自
己相関関数を求め、ｔ＝０以降の数ミリ秒を除い
た自己相関波形を、この波形が零線を切る時点か
ら後述の周期決定回路で決定される周期の間、切
り出し、これをつぎつぎ実行すれば信号から雑音
を低減したものを得ることができる。 さらに自己相関関数は、上記公報には記載され
ていないが、各周波数成分の振幅が、入力信号の
各成分の２乗に比例するという性質がある。その
ため音声のように多くの周波数成分を含む場合
は、歪んだ波形が再生される。このような２乗歪
を除去するにはイコライザ回路が付設される。 第３図には上記の信号処理をする回路ブロツク
の要部の概略構成を示してある。同図のように入
力信号は、平方根回路であるイコライザ１により
平方根成分になり、自己相関関数回路２に入力す
る。自己相関関数回路２では自己相関関数が演算
される。この出力では２乗歪が軽減されたものと
なる。この自己相関関数から波形編集器である波
形切出回路４と周期決定回路５と相関関数波形接
続回路６により、周期決定回路５で決定される自
己相関関数のピツチ周期中、雑音成分の集中する
初期期間を除いた期間、波形切出回路４で自己相
関関数波形を切り出し、相関関数波形接続回路６
で信号波形を編集して出力する。 なお実際のデイジタル信号処理では、データが
時間的に離散的な値であるため、自己相関関数と
して(1)式の代わりに φ（ｋ）＝１／ＮN 〓l=1 ｆ・f+k （1′） で与えられる短時間相関関数を取る。Ｎがある程
度大きければ(1)式と（1′）式とは実質的に同一と
見ることができるからである。また実際上の積和
時間は対象が音声信号である場合には、波形切出
回路４により数十ミリ秒に取り、周期決定回路５
による雑音除去のため最初の１ミリ秒程度を切り
捨てるのが一般になつている。 上記のように第３図回路では、入力信号がイコ
ライザ１を通ることによつて２乗歪が除去される
ようになつている。このイコライザ１として、全
周波数帯域に対して１つの平方根回路を設けたも
のと、入力信号を複数の周波数帯域に分割してそ
の帯域毎に平方根回路を設けたものとがある。
上記の信号処理で、イコライザが１つの平方根
回路であると周波数特性が平坦ではなく、２乗歪
が残つてしまう。一方、分割した周波数帯域毎に
平方根回路を設けた場合、分割を細かくしてゆけ
ばそれだけ周波数特性は平坦になるが、回路が複
雑になつてしまう。 本考案はこれらの欠点を除去し、極めて簡単な
回路で、２乗歪を完全に無くすことができる信号
処理装置を提供するものである。
回路であると周波数特性が平坦ではなく、２乗歪
が残つてしまう。一方、分割した周波数帯域毎に
平方根回路を設けた場合、分割を細かくしてゆけ
ばそれだけ周波数特性は平坦になるが、回路が複
雑になつてしまう。 本考案はこれらの欠点を除去し、極めて簡単な
回路で、２乗歪を完全に無くすことができる信号
処理装置を提供するものである。
上記の問題点を解決するための、本考案を適用
する信号処理装置は、入力信号をフーリエ変換し
てスペクトル領域に分解する回路と、該スペクト
ル領域から電力スペクトル値を演算する回路と、
該電力スペクトル値の平方根を演算する回路と、
その平方根をフーリエ逆変換する回路とを備えて
前記入力信号の自己相関関数を求めるように構成
し、求めた自己相関関数から雑音成分の集中する
初期期間を切り捨て、信号波形を再編し、出力す
るように構成して、前記平方根を演算する回路に
よつて自己相関関数の持つ２乗歪を全周波数成分
について除去することを特徴としている。
する信号処理装置は、入力信号をフーリエ変換し
てスペクトル領域に分解する回路と、該スペクト
ル領域から電力スペクトル値を演算する回路と、
該電力スペクトル値の平方根を演算する回路と、
その平方根をフーリエ逆変換する回路とを備えて
前記入力信号の自己相関関数を求めるように構成
し、求めた自己相関関数から雑音成分の集中する
初期期間を切り捨て、信号波形を再編し、出力す
るように構成して、前記平方根を演算する回路に
よつて自己相関関数の持つ２乗歪を全周波数成分
について除去することを特徴としている。
自己相関関数のフーリエ変換は電力スペクトル
に等しく、電力スペクトルのフーリエ逆変換は自
己相関関数を与える。すなわち電力スペクトルと
自己相関関数とはフーリエ変換対の関係にあるか
ら、入力信号をフーリエ変換し、電力スペクトル
を求めてその平方根を取り、これをフーリエ逆変
換すれば理想的には２乗歪がない自己相関関数を
得られる。このように、フーリエ変換の周波数領
域で電力スペクトルの各周波数の平方根が取れる
ので、２乗歪除去の周波数特性が平坦となる。
に等しく、電力スペクトルのフーリエ逆変換は自
己相関関数を与える。すなわち電力スペクトルと
自己相関関数とはフーリエ変換対の関係にあるか
ら、入力信号をフーリエ変換し、電力スペクトル
を求めてその平方根を取り、これをフーリエ逆変
換すれば理想的には２乗歪がない自己相関関数を
得られる。このように、フーリエ変換の周波数領
域で電力スペクトルの各周波数の平方根が取れる
ので、２乗歪除去の周波数特性が平坦となる。
以下、本考案の実施例を詳細に説明する。
第１図は本考案の信号処理装置の回路ブロツク
の１例である。同図で２１はフーリエ変換回路
で、入力信号をスペクトル領域に分解する。２２
は電力スペクトル演算回路でフーリエ変換した入
力信号から電力スペクトルを求める。８は平方根
演算回路で、電力スペクトルの平方根を取り、２
乗歪を解消する。２３はフーリエ逆変換回路で、
この出力は入力波形を理想的に平方根を取つたも
のの自己相関関数とみなし得る。４は波形の切出
回路、５は自己相関関数のピツチ周期を決定する
回路で、さらに雑音成分の集中する初期期間を決
定する。６は相関関数波形接続回路で、これらに
より波形がなめらかに接続される。 入力信号の電力スペクトルと入力信号の自己相
関関数とはフーリエ変換対の関係にある。そこで
フーリエ変換回路２１の出力が電力スペクトル演
算回路２２とフーリエ逆変換回路２３を通ること
により自己相関関数を取つたことになる。この
間、平方根回路８を通ることで、自己相関関数に
生ずる２乗歪がなくなる。フーリエ逆変回路２３
を出力した自己相関関数のピツチ周期の決定、波
形の切出し及び波形の再接続は、従来のSPACで
使用されていた波形編集器を構成する波形切出回
路４と周期決定回路５と相関関数波形接続回路６
で行なわれる。 このような回路で入力信号から雑音が除去さ
れ、２乗歪のない信号が編集され出力されること
になる。厳密に考えるとフーリエ逆変換回路２３
の出力は時間領域の波形が本来の自己相関関数で
はなくなつている。しかしその違いは実質上無視
でき、フーリエ逆変換部２３の出力を入力波形を
理想的に平方根を取つたものの自己相関関数とみ
なして差し支えない。 なお上記実施例で、時間原点付近以外の残留雑
音の影響および子音の欠落しやすさについては格
別の処理がなされていない。特に電力スペクトル
の各周波数成分に対して平方根処理を施すとＳ／
Ｎ比の劣化を招くおそれがある。そのため平方根
処理をする前に周波数領域で雑音低減処理を行な
うことが望ましい。例えば第１図の電力スペクト
ル演算回路２２と平方根演算回路８との間に、第
２図に示すように雑音低減回路２５を付加するこ
とにより、Ｓ／Ｎ比を上げることが可能である。 周波数領域で雑音低減処理の装置として、例え
ば、あるスレシユホールドレベルを設け、このレ
ベルを越えた周波数成分を信号（音声）成分とみ
なす装置がある。また周波数成分の中、振幅の大
きい方からある所定の数の成分を信号成分とみな
す装置もある。いずれの装置を取るにしても信号
が音声の場合には、雑音低減処理を強くすれば子
音が欠落する傾向がでる。したがつて両者の兼ね
合いにより適当な妥協点を求めざるを得ない。実
際にはスレシユホールドレベルを入力の大小に応
じて適応制御するのが良い。音声信号について一
般的に言えば母音領域ではスレシユホールドレベ
ルを高くし、子音領域では低くしてＳ／Ｎ比の低
下と了解度の低下との妥協点を求める。
の１例である。同図で２１はフーリエ変換回路
で、入力信号をスペクトル領域に分解する。２２
は電力スペクトル演算回路でフーリエ変換した入
力信号から電力スペクトルを求める。８は平方根
演算回路で、電力スペクトルの平方根を取り、２
乗歪を解消する。２３はフーリエ逆変換回路で、
この出力は入力波形を理想的に平方根を取つたも
のの自己相関関数とみなし得る。４は波形の切出
回路、５は自己相関関数のピツチ周期を決定する
回路で、さらに雑音成分の集中する初期期間を決
定する。６は相関関数波形接続回路で、これらに
より波形がなめらかに接続される。 入力信号の電力スペクトルと入力信号の自己相
関関数とはフーリエ変換対の関係にある。そこで
フーリエ変換回路２１の出力が電力スペクトル演
算回路２２とフーリエ逆変換回路２３を通ること
により自己相関関数を取つたことになる。この
間、平方根回路８を通ることで、自己相関関数に
生ずる２乗歪がなくなる。フーリエ逆変回路２３
を出力した自己相関関数のピツチ周期の決定、波
形の切出し及び波形の再接続は、従来のSPACで
使用されていた波形編集器を構成する波形切出回
路４と周期決定回路５と相関関数波形接続回路６
で行なわれる。 このような回路で入力信号から雑音が除去さ
れ、２乗歪のない信号が編集され出力されること
になる。厳密に考えるとフーリエ逆変換回路２３
の出力は時間領域の波形が本来の自己相関関数で
はなくなつている。しかしその違いは実質上無視
でき、フーリエ逆変換部２３の出力を入力波形を
理想的に平方根を取つたものの自己相関関数とみ
なして差し支えない。 なお上記実施例で、時間原点付近以外の残留雑
音の影響および子音の欠落しやすさについては格
別の処理がなされていない。特に電力スペクトル
の各周波数成分に対して平方根処理を施すとＳ／
Ｎ比の劣化を招くおそれがある。そのため平方根
処理をする前に周波数領域で雑音低減処理を行な
うことが望ましい。例えば第１図の電力スペクト
ル演算回路２２と平方根演算回路８との間に、第
２図に示すように雑音低減回路２５を付加するこ
とにより、Ｓ／Ｎ比を上げることが可能である。 周波数領域で雑音低減処理の装置として、例え
ば、あるスレシユホールドレベルを設け、このレ
ベルを越えた周波数成分を信号（音声）成分とみ
なす装置がある。また周波数成分の中、振幅の大
きい方からある所定の数の成分を信号成分とみな
す装置もある。いずれの装置を取るにしても信号
が音声の場合には、雑音低減処理を強くすれば子
音が欠落する傾向がでる。したがつて両者の兼ね
合いにより適当な妥協点を求めざるを得ない。実
際にはスレシユホールドレベルを入力の大小に応
じて適応制御するのが良い。音声信号について一
般的に言えば母音領域ではスレシユホールドレベ
ルを高くし、子音領域では低くしてＳ／Ｎ比の低
下と了解度の低下との妥協点を求める。
以上説明したように本考案の信号処理装置は、
入力信号が白色雑音の場合、自己相関関数のエネ
ルギが、ｔ＝０の付近に集中するというSPACの
持つ性質を継承しながら極めて簡単な回路で、信
号の全周波数成分について２乗歪を完全に無くす
ことができ、信号対雑音比の改善された高品質な
出力波形を得ることができる。
入力信号が白色雑音の場合、自己相関関数のエネ
ルギが、ｔ＝０の付近に集中するというSPACの
持つ性質を継承しながら極めて簡単な回路で、信
号の全周波数成分について２乗歪を完全に無くす
ことができ、信号対雑音比の改善された高品質な
出力波形を得ることができる。
第１図は本考案の信号処理装置の回路ブロツク
図、第２図はその部分変更例を示す図、第３図は
従来のSPACを実施するための回路ブロツク図で
ある。 １……イコライザ、２……自己相関関数回路、
４……波形切出回路、５……周期決定回路、６…
…相関関数波形接続回路、８……平方根演算回
路、２１……フーリエ変換回路、２２……電力ス
ペクトル演算回路、２３……フーリエ逆変化回
路、２５……雑音低減回路。
図、第２図はその部分変更例を示す図、第３図は
従来のSPACを実施するための回路ブロツク図で
ある。 １……イコライザ、２……自己相関関数回路、
４……波形切出回路、５……周期決定回路、６…
…相関関数波形接続回路、８……平方根演算回
路、２１……フーリエ変換回路、２２……電力ス
ペクトル演算回路、２３……フーリエ逆変化回
路、２５……雑音低減回路。
Claims (1)
- 入力信号をフーリエ変換してスペクトル領域に
分解する回路と、該スペクトル領域から電力スペ
クトル値を演算する回路と、該電力スペクトル値
の平方根を演算する回路と、その平方根をフーリ
エ逆変換する回路とを備えて前記入力信号の自己
相関関数を求めるように構成し、求めた自己相関
関数から雑音成分の集中する初期期間を切り捨
て、信号波形を再編し、出力するように構成し
て、前記平方根を演算する回路によつて自己相関
関数の持つ２乗歪を全周波数成分について除去す
ることを特徴とする信号処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990067321U JPH054355Y2 (ja) | 1990-06-27 | 1990-06-27 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990067321U JPH054355Y2 (ja) | 1990-06-27 | 1990-06-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH036335U JPH036335U (ja) | 1991-01-22 |
| JPH054355Y2 true JPH054355Y2 (ja) | 1993-02-03 |
Family
ID=31600792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1990067321U Expired - Lifetime JPH054355Y2 (ja) | 1990-06-27 | 1990-06-27 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH054355Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4829657B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2011-12-07 | 博見 山下 | 書籍用自在カバー |
-
1990
- 1990-06-27 JP JP1990067321U patent/JPH054355Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH036335U (ja) | 1991-01-22 |
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