JPS6033752A - 雑音レベル低減方式 - Google Patents

雑音レベル低減方式

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JPS6033752A
JPS6033752A JP14196783A JP14196783A JPS6033752A JP S6033752 A JPS6033752 A JP S6033752A JP 14196783 A JP14196783 A JP 14196783A JP 14196783 A JP14196783 A JP 14196783A JP S6033752 A JPS6033752 A JP S6033752A
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waveforms
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Seishi Suzuki
鈴木 誠史
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RADIO RES LAB
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    • G10LSPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
    • G10L21/02Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/0208Noise filtering

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

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】 本発明は、音声波形に重なった雑音のレベルを低減する
方式に関するものである。
工場、工事現場などの騒音や、列車、航空機、自動車な
どの交通騒音の激しい環境で話された音声は、騒音のた
めに聞き取り難く、円滑な会話を行うことは困難である
一方、無線通信による音声の伝送では、伝送途中におけ
る障害のためにS/Nが低下し、通話ができなくなるこ
とがある。
騒音環境でS/Nのよい音声を得るため、従来は主とし
て接話マイク、咽喉マイクなどのようにマイクロホンや
ピックアップ方式の開発に頼ってきた。しかし、これら
は騒音レベルの高いときに効果が不充分であったシ、原
理的によい品質の音声が得られないなどの問題がある。
既に雑°音が重畳したり、ひずみの多い音声のS/Nを
改善して会話に対する疲労度を減らし、了解性を高める
ためには、信号源が音声であることを利用した信号処理
が必要であり、これらに関しては「鈴木誠史 SSS/
Hの低い音声信号から雑音を減らす最近の信号処理技術
”1日経エレクトロニクス、No、281. 昭和57
年1月4日」で紹介されている。しかし、紹介されてい
る多くの手法も、動作、性能、価格などに一長一短があ
るため、実用化されているものはない。
これらの中で、入力音声信号を短時間自己相関関数に変
換する音声処理方式S P A C(SpeechPr
ocessing system by use of
 Auto−Corre−1a日on functio
n 、特許第1045102号、XX音声処理方式“、
昭和56年5月28日;鈴木誠史、5自己相関関数を利
用した音声処理方式S P A C//。
電子通信学会、技術研究報告EA75−25.昭和50
年7月)は、評価実験も行われ、ハードウェアも試作さ
れていて有望々方法である。しかし、5PACは、ラン
ダム性雑音の低減能力は大きいが、周期波形を強調する
性質をもっているため、周期性雑音に対しては効果がな
い。
本発明は、音声波形の1周期ごとに短時間自己相関関数
をめ、その相関関数の1周期の波形を接続して音声波形
を合成する過程において、短時間自己相関関数を平均し
た波形を差し引くことが特徴であって、その目的は雑音
が加わった音声波形信号からランダム性雑音とともに周
期性雑音のレベルを低減することである。
以下、図に従って本発明を説明する。第1図は本発明の
方式の原理を説明するだめの、種々の波形とその短時間
自己相関数の関係の例、第2図は本発明の方式の処理過
程の流れ図、第3図は第2図の各段階の波形を示した図
である。第1図で1は音声波形(母音)、3はランダム
雑音波形、5最初に、第1図によって種々の波形とその
短時間自己相関関数Sの関係を説明する。■は母音のよ
うガ周期的音声波形であり、1のSは2のようになり、
1と2の周波数成分は等しい。力お、標本化周期Iで標
本化された入力信号をalとすると、Sは(1)式で計
算される。
Jは遅延時間に対応する標本番号、積分の時間はN1で
ある。ところで、ランダム雑音3のSは4のようになり
、Nを大きくするとインパルスに近づく。また、周期性
雑音を5とすると、どの時刻に関してもそのSは6であ
る。
ところで、S PACでは、準周期的とみなされる音声
波形のSは2のような波形になるが、ランダム雑音のS
が4のようなインパルス状になることに着目し、」=0
近傍を除いてSの1周期の波形を切り出して出力信号と
している。その結果、1に3が加わった波形の場合、ラ
ンダム雑音成分を大幅に減少した出力信号を得ている。
一方、1に5が加わった場合、そのSは2と6の和にな
り、5の成分を除くことはできない。しかし、音声信号
な長時間観測すると定常な部分はわずかであり、波形を
区切って重ね合わせ平均すると、3のようなランダム雑
音に近くなることはよく知られている。しだがって、音
声のSを数多く平均すると、4に近くなることが期待で
きる。一方、5のような周期信号のSは、常に同じ形を
しているので、平均してもその形は変わらない。そこで
、1周期ごとに計算されるSから、Sを平均した波形S
を差し引くと、Sに含まれている周期性雑音成分を大幅
にとり除くことができる。
本発明の方式を第2図の流れ図と、第3図の波形によシ
説明する。第2図で、入力には音声波形1と周期性雑音
波形5が加わった波形10が、標本化周期■の時系列信
号として加えられる。10に関して、時刻t1を基準に
して(1)式により短時間自己相関関数S+(J)11
を計算する。なお、(1)式では、tlに対応する標本
を21としている。次に 11から5(J)を長時間に
わたって平均した51(D 12を減じ、Gl (j)
 13をめる。この処理の結果、13では11に含まれ
ていた周期性雑音成分がほとんど取り除かれている。次
に13の極大値をめ、その標本の遅延時間から周期Il
l、を決定し、13から1゛1に相当する標本を切り出
して出力信号16とする。なお、この標本の切出しに際
しては、」=0近傍の標本は使用しない。第2図では、
JがOに近く、振幅が0から立ち上る標本から、1周期
の標本を切り出している。これは、10に含捷れるラン
ダム雑音成分が、4で示したようにJ−0の付近に集ま
り、その影響が13にも残る可能性があるので行う処理
である。
次に、10について、時刻t2(t2=’l +TI 
)を基準にして短時間自己相関関数82(J)14を計
算する。14からS (Dを長時間にわたって平均した
52(D ; (12とほとんど同じである。)を減じ
、Gz(D15をめる。15から周期T2を決定し、T
2に相当する標本を切り出し、13がら切り出しだ標本
に接続して出力信号16とする。次に、1oについて、
時刻t3(t3= t2+T2 )を基準にして同様の
処理を行う。この操作を反復することにより、16には
10の中に含まれているランダム雑音と周期性雑音成分
を大幅に低減した信号を得ることができる。
以上の説明は有声音に対するものであるが、無声音の場
合は5(J)の極大値から適当に周期を定め、有声音と
同様の処理を行えばよい。
なお、本発明の方式において、■は標本化定理を満足す
るように設定する。まだ、積分の時間N1’ u 20
 ms前後、LIモzQms程iK&ル、J:つK、N
やLを設定すればよい。
一方、S (Dの長時間平均値S (Dには幾つかの計
算法が考えられる。第1の方式は、時刻tkに関して(
2)式でS (Dをめ、処理を行う。
この方式は、常にtkよりも過去のM個のS (j)の
平均値を使用する。これは移動平均であり、周期性雑音
がゆるやかに変動する場合でも、比較的容易に追従する
ことができる。ただし、平均操作により音声のみのSを
4のような形にするためにはMを大きくとる必要がある
。例えばM= 200 とすると、常に200のS (
Dを記憶するメモリが必要である。
ところで、周期性雑音が定常な場合、あるいは極めてゆ
るやかに変化する場合は、M個の平均のS (Dを、次
のM周期の間使用しても実用上差し支えない。換言する
と、時刻ipに関して (3)式%式%( を計算する。5k(J)からは、kに最も近いp(k≧
p)のSp (Dを減じて処理を行う。これを第2の方
式とする。この方式は、第1の方式の場合よシも、周期
性雑音の変動に対する追従が悪く、また、処理を開始し
て最初のM周期の時間が経過するまで、周期性雑音の低
減は行われ々いが、2種類の5p(j) ;現在使って
いるものと次に使うために計算中のものを記憶しておく
だけでよい。
第3の方式として、(2)式と(3)式の茗(」)の中
間的な平均値として、時定数をもった荷重平均が考えら
れる。これを(4)式で示す。
Sk (i) = B :A −8k−m (Dmに1 −B (5k−1(D+A−百に−+ (D ) (4
)ここで、Aは減衰定数(0<A< 1 )、Bは周期
信号のときに、S (DとS (Dを等しくするだめの
定数である。このS (Dでは、時間の経過とともに古
いS (Dの寄与が小さくなり、周期性雑音の変動にも
追従しゃすい。(4)式の計算には、毎回積和計算を必
要とするが、メモリは(3)式を使用する方式と同様で
少ない。
次に本発明の実施例について述べる。3.4 kHzに
帯域制限した男声に、妨害波として800Hzの正弦波
を加え、S/Nがは′ぼOdBになるような資料を作成
した。この資料を標本化周期0.1 msで標本化し、
第2図の方法で処理を行った。
(1)式のNは200、Lは170である。(2)式を
使用する第1の方式で、Mを30から250″!!で変
えて出力信号をめたところ、いずれの場合も妨害波の8
00I−1zはほとんど完全に除去され検知できなくな
った。ただ、習には音声のSの平均値が成分として含ま
れ、これはMを無限大にすれば0になるものである。本
実施例のようにMが有限の場合は雑音となり、検知され
るが入力信号に比較するとはるかにききやすい。Mが2
00程度(平均の周期はsms位)のとき、出力音声信
号に対してこの雑音レベルは−13〜−14dBであり
、実質的な妨害の度合は少ない。なお、更にMを大きく
とれば雑音レベルは低くなるが、妨害波の周期波を除去
するまでに時間がかかるため、通常は1〜3秒の区間で
百をめるようにMを設定すればよい。
次に(3)式を使用する第2の方式について同様の実験
を行った。この場合、最初のSρが計算される(M周期
の時間が経過する。)丑で、周期性雑音の減少は行われ
ないが、その後は第1の方式と同様の効果をあげた。
次に(4)式を使用する第3の方式について同様の実験
を行った。ここで、A二0.98、B=1749とした
ところ、周期性雑音は徐々に減衰し、約2秒経過してか
らは、はとんど検知できなくなった。その後は、第1の
方式と同様の効果をあげた。
以上のように、本発明によれば、従来のランダム性雑音
の低減に加えて、音声信号に加わった周期性雑音を大幅
に低減することができるから、本発明は騒音環境下の音
声通信や、無線通信における通話品質の改善に広く利用
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図と第3図は本発明の詳細な説明する波形、第2図
は本発明の実施例の流れ図である。 特許出願人 郵政省電波研究所長 …71桔号 第 2 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)音声波形信号を1周期ごとに短時間自己相関関数
    Sに変換し、Sの1周期の波形を逐次接続して出力信号
    とする音声処理方式において、過去のM(M≧2の整数
    )個のSの平均値をSから減じてから波形を接続するこ
    とによシ、入力音声波形信号に重なったランダム雑音成
    分と周期性雑音成分を大幅に減少した音声波形信号を得
    ることを特徴とする雑音レベル低減方式。
  2. (2)音声波形信号を1周期ごとに短時間自己相関関数
    Sに変換し、Sの1周期の波形を逐次接続して出力信号
    とする音声処理方式において、M個のSの平均値をめ、
    この平均値を次のM個のSからそれぞれ減じてから波形
    を接続して出力信号とし、この過程をM周期ごとに反復
    することにより、入力音声波形信号に重なったランダム
    雑音成分と周期性雑音成分を大幅に減少した音声波形信
    号を得ることを特徴とする雑音レベル低減方式。
  3. (3)音声波形信号を1周期ごとに短時間自己相関関数
    Sに変換し、Sの1周期の波形を逐次接続して出力信号
    とする音声処理方式において、m周期(m≧1)前のS
    に、(m−1)回係数A(0<A<1 )を乗じて累積
    加算してめたSの荷重平均値を、Sがら減じてから波形
    を接続することによシ、入力音声波形に重なったランダ
    ム雑音成分と周期性雑音成分を大幅に減少した音声波形
    信号を得ることを特徴とする雑音レベル低減方式。
JP14196783A 1983-08-04 1983-08-04 雑音レベル低減方式 Granted JPS6033752A (ja)

Priority Applications (1)

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JP14196783A JPS6033752A (ja) 1983-08-04 1983-08-04 雑音レベル低減方式

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JPS6033752A true JPS6033752A (ja) 1985-02-21
JPH0336346B2 JPH0336346B2 (ja) 1991-05-31

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016099312A1 (en) * 2015-02-10 2016-06-23 Szechniuk Sławomir Phase filter and method for interference and noise reduction in systems with two signal paths.
US9384756B2 (en) 2014-03-07 2016-07-05 JVC Kenwood Corporation Cyclic noise reduction for targeted frequency bands

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9384756B2 (en) 2014-03-07 2016-07-05 JVC Kenwood Corporation Cyclic noise reduction for targeted frequency bands
WO2016099312A1 (en) * 2015-02-10 2016-06-23 Szechniuk Sławomir Phase filter and method for interference and noise reduction in systems with two signal paths.
US10158386B2 (en) 2015-02-10 2018-12-18 Szechniuk Sławomir Phase filter and method for interference and noise reduction in systems with two signal paths

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JPH0336346B2 (ja) 1991-05-31

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