JPH0934495A - 有音検出方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】音声信号の背景に雑音が存在する環境であって
も有音検出が容易にでき、またパラメータ符号化方式を
採用した音声符号化部で背景雑音の影響により発生する
異音（雑音）の発生を軽減する。 【構成】端子１０１から入力されるディジタル音声信号
Ｓｉｎから有音／無音判定を行なう状態判定部１０５、
状態判定部から出力され信号減衰部に通知する状態判定
結果信号線ＮＣ１０８、音声信号の無音区間のみ信号の
レベルを減衰する信号減衰部１０４から構成される有音
検出方式。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有音検出方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の有音検出方式は、その一つとして
専用ＬＳＩを使用してアナログ音声信号を整流し、その
直流成分の電圧を出力する音声検出部と、その電圧を関
して状態判定を行なうマイクロコンピュータ等の制御部
で構成され、その結果から有音検出を可能としている。

【０００３】すなわち、その一の有音検出方式にあって
は、有音区間，無音区間を専用ＬＳＩで信号レベルを検
出し、この信号レベル情報からマイクロコンピュータ等
の制御部で状態判定を行ない有音検出を行なう方式が採
用されている。

【０００４】このような有音検出方式では、入力信号の
レベルの変化により直流電圧が変化する。その結果によ
り有音検出を行なうが、有音区間と無音区間の雑音との
判別のため、信号（音声）対雑音比をある程度確保し、
入力される信号の品質を補償することが要求される。

【０００５】しかし、このような有音検出方式では、ま
ず第一に音声のレベルを直流電圧に変換する専用ＬＳＩ
が必要となり機器内で、実装面積の増大かつコストの増
大という問題を有する。かつ、無音区間中の雑音も同様
に直流電圧で出力するため入力信号の信号対雑音比をあ
る程度確保する必要がある。

【０００６】信号対雑音比が悪化したとき、無音区間中
の雑音に対しても、有音区間中と同様な直流電圧を出力
するため、無音区間として判定不可能な状態となる問題
を有している。

【０００７】有音検出方式で、背景に雑音の存在する音
声信号が入力されたとき、無音区間中の雑音にたいし
て、マイクロコンピュータ等の制御部で、微細なる直流
電圧の変化を検出するための計算アルゴリズムを採用す
ることにより検出が可能となるが、雑音の種類により計
算アルゴリズムを適応させる必要があり、雑音の種類に
より判定誤差を生じることと、ソフトウェアのしょりが
複雑化されることは、避けられないものとなっている。

【０００８】また、有音検出方式で、音声検出専用ＬＳ
Ｉを設けることにより、機器内部の実装面積の増大及
び、消費電力の増加、更にコストが高くなることが避け
られないものとなっている。

【０００９】従来の有音検出方式その二として、ディジ
タルシグナルプロセッサ（以下ＤＳＰ）用いてファーム
ウェアで実現される音声符号化部を構成する音声コーデ
ックで、ファームウェアで実現されるパワー演算部と零
交叉数検出部（周波数測定部）で構成される有音検出方
式で、そのパワー演算結果と零交叉検出数から有音検出
を可能としている。

【００１０】即ち、従来の有音検出方式にあっては、フ
レーム毎にパワー演算を行ない音声の有無を判定する方
法と、フレーム毎に零交叉する数を計数し周波数の測定
を行ない音声の有無を判定する方法を併用し、有音検出
を行なう方式が採用されている。

【００１１】しかし、このような有音検出方式では、フ
レーム単位で入力信号のパワー演算を行なうため背景に
雑音の存在する音声に対し、無音区間中の雑音のパワー
演算結果との差異が判別できず有音検出が困難になると
いう問題を有している。

【００１２】また、零交叉数の検出で、背景に雑音の存
在する音声信号を入力したとき、無音区間中の雑音にた
いし、音声信号と雑音の周波数スペクトラムが、同帯域
に存在するため音声と雑音の差異が判別できず有音検出
が困難になるという問題を有している。

【００１３】これら、無音区間中の雑音の検出が困難で
あるとき音声信号のピッチを検出し、符号化を行なう音
声符号化に関し、雑音のピッチの揺らぎに起因するピッ
チの検出により受話側で異音の発生が起こるという問題
がある。

【００１４】この有音検出方式で、背景に雑音の存在す
る音声信号であっても、パワー演算により音声と無音区
間中の雑音の判定を可能にするには、雑音のみ通かする
経路を別に設け、既に入力されている背景に雑音の存在
する音声信号から減算することにより信号（音声）対雑
音比を改善することが可能であるが、この方法では反
面、雑音のみ抽出するための電気回路が必要となり機器
内部の部品実装面積の増大、コストが高くなることが避
けられないものとなっている。

【００１５】もう一つの方法として、微細なるパワーの
変化を検出するための計算アルゴリズムを採用すること
により検出が可能となるが、雑音の種類により計算アル
ゴリズムを適応させる必要があり、雑音の種類により判
定誤差を生じることと、ソフトウェアの処理が複雑化さ
れることが、避けられないものとなっている。

【００１６】さらに、有音検出の、零交叉数の検出であ
るが、上記方法で信号対雑音比の改善とともに、フィル
タによる入力信号の帯域制限で可能となるが、反面雑音
の種類によりフィルタの遮断周波数を適応させる必要が
あり、雑音の種類により、誤差を生じるとともにファー
ムウェアの処理が複雑化されることが避けられないもの
となっている。

【００１７】従来例として、特開平２−１４８０９９号
公報が挙げられる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第一の目的
は、背景に雑音の存在する音声信号の信号対雑音比の悪
い状態であっても微細なパワーの変化を検出するための
別途ファームウェアを必要としない有音検出方式を提供
するとともに、雑音の種類に関らず無音区間と有音区間
の検出を可能とした有音検出方式を提供すことにある。

【００１９】本発明の第二の目的は、外部に別途電気回
路を設けることによる機器内部の実装面積を増大させる
ことなく、ＤＳＰにより実現する音声符号化部で、ファ
ームウェアで有音検出を可能とした有音検出方式を提供
することにある。

【００２０】本発明の第三の目的は、別途外部に電気回
路を設けることによる消費電力の増大をさせることな
く、背景に雑音の存在する音声信号であっても無音区間
中の雑音を検出し、有音検出を可能とする有音検出方式
を提供することにある。

【００２１】本発明の第四の目的は、音声のピッチを検
出し、符号化を行なう音声符号化方式で、背景に雑音の
存在する音声信号を入力した際、無音区間中に検出され
る雑音のピッチの揺らぎに起因する誤検出により発生す
る受話側の異音発生を迎えることを可能とした有音検出
方式を提供することにある。

【００２２】本発明の第五の目的は、背景に雑音が存在
し、その雑音が変動しても確実に有音検出が可能となる
有音検出方式を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
るため、本発明は低レベル判定閾値を設けフレーム単位
でパワー演算を行ない、その結果を過去数フレームにわ
たって記憶し、記憶されたパワーの最大値を高レベル判
定閾値として増加計数を乗じ、現フレーム内のパワー演
算結果と比較する。

【００２４】上記第二，第三の目的を達成するため、本
発明はＤＳＰにより実現される音声符号化部で、上記第
一の目的をファームウェアで実現する。

【００２５】上記第四の目的は、上記第一の目的により
検出される無音区間中の雑音に関し、雑音信号を予め、
記憶された減衰値により減衰させることにより達成でき
る。

【００２６】上記第五の目的は、上記第一の目的にある
高レベル判定閾値に乗じる増加計数を過去数フレームに
渡り記憶されたフレーム単位のパワーに適応させること
により達成できる。

【００２７】

【作用】背景に雑音の存在する音声信号が入力されたと
き、フレーム単位に算定されるパワー演算結果を過去数
フレームに渡り記憶し、その中の最大値を高レベル判定
閾値とし、過去数フレームに渡り記憶されたパワーに適
応した増加計数を乗じた結果と、現フレーム内パワー算
定結果を比較し、現フレーム内パワー算定結果が上回っ
た時有音と判定し、現フレーム内パワーが下回った時、
無音と判定する。

【００２８】無音と判定したときの雑音については、予
め記憶された減衰値により雑音を減衰することにより受
話側の異音発生を迎えることが可能となる有音検出方式
が容易に実現され得る。

【００２９】

【実施例】図１に本発明による有音検出方式の位置ずけ
を示し説明する。

【００３０】端子１０１は、ディジタル音声信号入力端
子、端子１０２は、パラメータ符号化方式による音声符
号化出力端子、ブロック１０３は、本方式による有音検
出ブロック、ブロック１０４は、音声信号の無音区間の
雑音を減衰するための信号減算部、ブロック１０５は、
有音／無音判定を行なう状態判定部、１０６は、過去数
フレームのパワー演算結果を格納する記憶装置、１０７
は、１０６により記憶された過去数フレームのパワーか
ら増加係数を算出する増加係数算定部、１０８は、状態
判定結果を信号減算部に通知するための信号線、ブロッ
ク１０９は、パラメータ符号化方式音声符号化部、ブロ
ック１１０は、誤り訂正符号化部、１１１は、有音検出
部の出力信号である。

【００３１】端子１０１から入力するディジタル音声信
号は、ブロック１０４信号減算部に入力するとともに、
ブロック１０５の状態判定部に入力し、有音／無音判定
を行い状態判定結果１０８を信号減算部に通知する。状
態判定結果１０８により通知される無音区間について
は、信号減算部で雑音信号を減衰させ処理信号１１１を
ブロック１０９でパラメータ符号化を行ない、ブロック
１１０で誤り訂正符号化を行ない端子１０２から出力す
る。

【００３２】実施例１の動作を、図１の端子１０１ディ
ジタル音声信号、１０９の有音検出部出力信号、１０６
の状態判定結果信号の関係を図２に示して説明する。

【００３３】Ｓｉｎ２０３は、背景に雑音が存在するデ
ィジタル音声信号、ＮＣ２０４は、状態判定部より出力
される状態判定結果信号、Ｓｏｕｔ２０５は、有音検出
部出力信号、２０１は、有音判定区間、２０２は、無音
判定区間を示す。

【００３４】ディジタル音声信号Ｓｉｎは、信号減算部
に入力するとともに、状態判定部に入力され、状態判定
結果信号２０４を信号減算部に出力する。

【００３５】信号減算部は、状態判定結果信号を常時監
視し、有音判定区間２０２の時ディジタル音声信号Ｓｉ
ｎ２０３を有音検出部の出力信号としてＳｏｕｔ２０５
を出力する。

【００３６】状態判定結果信号２０４が、無音区間２０
１の時ディジタル音声信号Ｓｉｎ２０３を減衰し、有音
検出部の出力信号としてＳｏｕｔ２０５に出力する。

【００３７】図３に有音検出部の動作フローチャートを
示す。

【００３８】図３を用いて有音検出部の動作を説明す
る。ディジタル音声信号を取り込み１フレーム単位（サ
ンプル数ｎ）の平均パワーｐｏｗを算出し、Ｎフレーム
分記憶し、その中の最大値を高レベル判定閾値Ｐｍａｘ
とする。次に過去Ｎフレームの平均パワーから増加係数
αを算定する。以上から次式に示す判定を行なう。

【００３９】

【数１】 ｐｏｗ≦αＰｍａｘ （数１） 数１が成り立つ時、現在の状態を無音もしくは、雑音と
判定し、逐次更新されている過去Ｎフレームの最大値を
高レベル判定閾値Ｐｍａｘとして更新し、ディジタル音
声信号Ｓｉｎを減衰値ｇで減衰し、Ｓｏｕｔに出力す
る。次回判定時には、今更新したＰｍａｘを使用する。

【００４０】数１が成り立たない時は、現在の状態を有
音と判定し、ディジタル音声信号ＳｉｎをＳｏｕｔに出
力する。この時、Ｐｍａｘは更新しない。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、背景に雑音の存在する
ディジタル音声信号が入力された時も消費電力の増加、
ソフトウェアのプログラム量を増大させることなく有音
／無音区間の状態判定ができ、更に閾値の自動更新が可
能なため、ディジタル音声信号に重畳されている背景雑
音のレベルが変動しても容易に有音検出が可能となる。

【００４２】また、音声の無音区間つまり背景雑音の区
間のみ、信号のレベルを減衰し、音声符号化部に出力す
るためにパラメータ符号化方式を採用した音声符号化部
で発生する固有の雑音に関し、受話側の異音（雑音）の
発生の軽減をはかることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有音検出部を内蔵した音声符号化装置
のブロック図。

【図２】本発明の有音検出部の動作の説明図。

【図３】本発明の有音検出の動作フローチャート。

【符号の説明】

Ｓｉｎ…ディジタル音声信号（入力信号）、ＮＣ…状態
判定結果出力信号、Ｓｏｕｔ…有音検出部出力信号。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パラメータ符号化方式を採用した音声符号
   化部において、状態判定部，減衰値算定部からなるフレ
   ーム単位で判定処理を行なう有音検出方式で、背景に雑
   音が存在する環境下で、音声の無音区間中の雑音を検出
   し、無音判定とすることを可能としたことを特徴とする
   有音検出方式。
2. 【請求項２】有音区間と無音区間の雑音を判定する状態
   判定部において、高レベル判定閾値と低レベル判定閾値
   の二種類の閾値を設け有音区間と無音区間の雑音を容易
   に判定し、背景に雑音の存在する状態であっても有音／
   無音判定を可能としたことを特徴とする音声検出方式。
3. 【請求項３】処理フレーム単位でパワー演算を行ない無
   音と判定された時の過去数フレームのパワー算定結果を
   格納し、その中の最大値を請求項２の高レベル判定閾値
   とする有音検出方式。
4. 【請求項４】請求項２の前記状態判定部の高レベル判定
   閾値に対し、増加係数を乗じ現フレームのパワーと比較
   する有音検出方式。
5. 【請求項５】請求項４の前記増加係数に関し、既に格納
   された過去数フレームのパワーに適応した増加関数の決
   定手段を有する有音検出方式。
6. 【請求項６】請求項１の無音区間中の雑音に関し、無音
   判定した区間について雑音信号レベルを減衰し、受信側
   の異音発生を迎える有音検出方式。