WO2001024167A1 - Dispositif antiparasite - Google Patents

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WO2001024167A1
WO2001024167A1 PCT/JP1999/005370 JP9905370W WO0124167A1 WO 2001024167 A1 WO2001024167 A1 WO 2001024167A1 JP 9905370 W JP9905370 W JP 9905370W WO 0124167 A1 WO0124167 A1 WO 0124167A1
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noise
spectrum
input signal
signal
noise reduction
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French (fr)
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Hitoshi Matsuzawa
Yasushi Yamazaki
Original Assignee
Fujitsu Limited
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Publication date
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00—Processing of the speech or voice signal to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
    • G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/0208—Noise filtering

Definitions

  • the present invention relates to a noise suppressor, and is particularly used for transmitting, storing, encoding, and recognizing speech, detecting a speech-free section in an input signal including ambient noise (background noise), and detecting characteristics of the ambient noise.
  • the present invention relates to an apparatus for estimating noise and performing signal processing according to the estimated properties to reduce or suppress noise. Background art
  • the noise reduction device 1 includes a voiced / silent determining unit 11 for determining a voiced or silent interval of an input signal, A noise spectrum estimating unit 12 that calculates an estimated noise spectrum according to the determination result of the Z silence determining unit 11, and an estimated noise spectrum calculated by the noise spectrum estimating unit 12 is subtracted from the input signal. And a spectrum subtraction unit 13 that outputs a signal in which noise is suppressed.
  • the sound / non-speech determining unit 11 compares the input signal with sl and the frame power as nfpow with a threshold thr-pow to obtain a determination value as in the following equation.
  • Judgment value " 0: no sound (nfpow-pow) ... expression
  • Line 11 ⁇ _ 1 sound (nfpow hr—pow) Also, the noise spectrum estimating unit 12 obtains the result shown in FIG. Perform the indicated operation.
  • the input signal is processed by NT point FFT (Fast Fourier Transform) operation.
  • the vector is transformed to the frequency domain where the real part is fl [w] and the imaginary part is f2 [w] (S12).
  • w is a variable indicating the frequency.
  • the spectrum amplitude f3 [] of the input signal is given by the following equation.
  • the estimated noise spectrum f3est [w] obtained in this way is supplied to the spectrum calculation unit 13 together with the input signal and subjected to the spectrum subtraction.
  • FIG. 8 shows an example of the configuration of the spectrum subtraction unit 13.
  • the input signal is converted into a signal in the frequency domain by the FFT calculation unit 111, and the real part of the spectrum fl [ w], the imaginary part f2 [w], and the spectrum amplitude f3 [w].
  • the subtractor 112 first obtains a noise reduction coefficient gl [w] as in the following equation.
  • the suppression processing may be performed so that the power is obtained by subtracting the estimated noise power from the input power for each band.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-18291 discloses a technique in which a signal-to-noise ratio is estimated and the adaptive speed (step size) of an adaptive filter is controlled by the estimated value to suppress noise.
  • the present invention provides an apparatus for detecting a section without sound using an input signal including ambient noise, estimating the characteristic of the ambient noise, and performing signal processing according to the estimated characteristic to reduce or suppress noise.
  • the goal is to realize effective noise suppression with a small amount of hardware. Disclosure of the invention
  • a noise suppression device estimates a spectrum of ambient noise only when there is no sound in an input signal, and calculates a spectrum of the input signal based on the estimated noise spectrum.
  • Noise reduction device that performs vector subtraction, and estimates the signal-to-noise ratio from the input signal
  • a noise reduction execution determination unit that determines whether the signal-to-noise ratio is equal to or greater than a threshold; and the noise reduction device based on an output signal of the noise reduction execution determination unit only when the signal-noise ratio is equal to or greater than the threshold.
  • a switching unit for selecting the input signal for the other output signals.
  • the noise reduction device shown in FIG. 6 is used, and the noise reduction execution determination unit determines whether the signal-to-noise ratio estimated from the input signal is equal to or greater than a threshold value.
  • the switching unit determines whether to select the output signal of the noise reduction device or the input signal as it is.
  • the noise reduction execution determination unit switches the switching unit to the noise reduction device side and outputs the signal after noise reduction. Is used as an output signal as it is.
  • the power of the sound part and the silent part differ greatly in pure speech, and the difference between the maximum value and the minimum value of the power is large. .
  • the signal-to-noise ratio is poor, the power difference tends to be small. In this case, it is difficult to estimate the noise section, and the noise reduction is stopped.
  • the spectrum of the ambient noise is estimated only when the input signal is silent, and the input noise is estimated based on the estimated noise spectrum. It is also possible to provide a noise reduction device that performs a spectrum subtraction of a signal, and a reduction strength calculation unit that calculates a noise reduction strength from the input signal power and multiplies the noise reduction strength by the estimated noise spectrum. It is.
  • the noise reduction intensity when the estimated noise spectrum estimated by the noise spectrum estimating unit is subtracted from the input signal by the spectrum subtracting unit is calculated by the reduced intensity calculating unit. It is possible to automatically adjust the strength of noise reduction so that the noise ratio is strong when the noise ratio is good and weak when the noise ratio is converse.
  • the noise reduction execution determination unit or the reduction strength calculation unit obtains a difference between the maximum value and the minimum value of the frame power value of the input signal as a value equivalent to the signal-to-noise ratio, and determines the difference as the threshold value.
  • the switching unit is controlled by comparing with the frame power value, or the cumulative frequency distribution of the frame power value is obtained, and the frame power value of a specific ratio on the cumulative power distribution is calculated.
  • the switching unit can be controlled by comparing the difference with another specific ratio of the frame power value with the threshold value.
  • the moving average value can be used as the frame power value.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment (1) of a noise suppression device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an operation example of the noise reduction execution determination unit shown in FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment (2) of the noise suppression device according to the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the spectrum subtraction unit shown in FIG.
  • FIG. 5 is a graph showing a function for determining a noise multiplication coefficient used in the spectrum subtractor shown in FIG.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of a conventional noise reduction (suppression) device.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation example of the noise spectrum estimating unit illustrated in FIGS. 3 and 6.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of the spectrum subtraction unit shown in FIG. Explanation of reference numerals
  • FIG. 1 shows an embodiment (1) of a noise suppression device according to the present invention.
  • the noise reduction device 1 can use the conventional configuration example shown in FIG. 6 as it is.
  • the noise reduction execution determination unit 2 estimates the signal-to-noise ratio from the input signal, and determines whether or not the estimated value is equal to or greater than a threshold.
  • the switching unit 3 is switched to the noise reduction device 1 only when the ratio is equal to or greater than the threshold, and otherwise, the input signal is output as it is.
  • FIG. 2 illustrates an operation example of the noise reduction execution determination unit 2 illustrated in FIG.
  • noise reduction execution determination unit 2 digital signal processing is performed for each fixed sample.
  • One section is called a frame, and one frame is an NF sample. If 160 samples are defined as one frame at 8 kHz sampling, one frame is 20 ms.
  • the power nfpow (unit: dB) for each frame is calculated using the input signal as s i [] (step Sl). If n is a variable indicating a sample, the frame power is expressed by the following equation.
  • nfpow 10 * log 1 Q ⁇ ⁇ sl [n] 2 J ⁇ ⁇ ⁇ Equation (7)
  • the buffer tbuf [] (number of elements tnum) that stores the past frame power values is updated as follows: S2).
  • nr do-j 0 Stop noise reduction ( fr P— dif t hr_dp)
  • the noise reduction execution unit 2 controls the switching of the switching unit 3 according to this determination value:
  • the switching unit 3 is switched to output the input signal as it is, thereby stopping the noise reduction.
  • FIG. 3 shows an embodiment (2) of the noise suppression device according to the present invention.
  • the noise reduction device 1 indicated by a dotted line in the figure includes a voiced / no-voice determination unit 11, a noise spectrum estimation unit 12, and a spectrum subtraction unit 13 as shown in FIG.
  • a reduction strength (noise multiplication coefficient g2) is calculated from the input signal by the reduction strength calculation unit 4 and is given to the spectrum subtraction unit 13.
  • FIG. 4 An embodiment of the spectrum subtraction unit 13 is shown in FIG. 4, and the difference between this embodiment and the conventional example shown in FIG. 8 is that the estimated noise spectrum from the noise spectrum estimation unit 12 is different. This is the point that the vector is multiplied by the multiplier coefficient g2 by the multiplier 114 and then given to the subtractor 112.
  • the reduction strength calculator 4 calculates the frame power nfpow, and updates the buffer tbuf [] (the number of elements tnum) storing the past frame power values as shown in the above equation (8).
  • sort (buffer, sort in order) the buffer and find sortbuf [].
  • the difference frp_dif between the st_top-th power and the st-btm-th power from the larger one is calculated as follows.
  • frp_dif sortbuf [st_top]-sortbui L st_btm j ... Equation (11) This shows that, for example, the power difference between the upper 5th and lower 5th powers is obtained.
  • the power difference frp ⁇ dif may be calculated according to equation (9). Equation (11) can be used instead of equation (9).
  • the noise multiplication coefficient g2 is determined from the power difference frp_dif thus obtained in accordance with the function graph of the power difference value versus the noise multiplication coefficient shown in FIG.
  • the power difference value is equivalent to the signal-to-noise ratio. If the power difference value is 10 dB or less, the estimated signal-to-noise ratio is poor and the noise reduction is not performed.
  • multiplier 114 By giving it to multiplier 114 as “0”, the estimated noise spectrum output from noise spectrum estimating section 12 is given to subtractor 112 as “0”, so that the input signal is subjected to the vector subtraction. It is output as it is through the section 13.
  • the multiplication coefficient g2 is set to “1”, and this is given to the multiplier 114, so that the noise
  • the estimated noise spectrum from the vector estimating unit 12 can be directly supplied to the subtractor 112 to perform maximum noise reduction on the input signal.
  • the noise multiplication coefficient g2 is set to increase proportionally from “0” to “1” as shown in the graph of FIG. 5, and the signal increases as the power difference value increases. If the noise ratio becomes good and the noise multiplication coefficient g 2 is increased accordingly, the estimated noise spectrum passing through the multiplier 114 will gradually increase, and the input signal will increase in proportion to the power difference value. Can be reduced. In this case, when the noise reduction coefficient gl (w) shown in the above equation (5) is obtained using the noise multiplication coefficient g2, the following equation is obtained.
  • the moving averaged frame power mabuf may be used for the difference frp-dif between the frame powers obtained in the above equations (9) and (11).
  • a moving average is taken with the number of frames manum
  • the frame power nfpow is obtained
  • the buffer tbuf [] (number of elements tnum) storing the past frame power values is updated as in the above equation (8).
  • the signal noise ratio is estimated from the input signal, and the noise reduction is performed only when the signal noise ratio is good, and the noise reduction is performed when the signal noise ratio is bad.
  • the system is configured so that there is no noise reduction or the degree of its reduction is automatically switched or adjusted.If noise section estimation is difficult, noise reduction can be stopped and stable noise reduction performed. Becomes possible.

Description

明 細 書
雑音抑圧装置 技術分野
本発明は雑音抑圧装置に関し、 特に音声の伝送 ·蓄積 .符号化 .認識などに用 いられ、 周囲雑音 （背景雑音） を含む入力信号中の音声のない区間を検出して周 囲雑音の特性を推定し、 その推定された性質に応じて信号処理を行い、 雑音を低 減又は抑圧する装置に関するものである。 背景技術
従来の雑音低減 （抑圧） 装置においては、 携帯電話での音声伝送や音声認識な どの応用において、 集音された音声信号に含まれる周囲雑音などを低減して音声 成分を強調するスペク トル減算 （サブトラクシヨン） 法が採用されている。
このようなスぺク トル減算法は、特開平 4-340599号公報や同 7-306695号公報 などに示されているように、 有音/無音判定を行って無音区間 （雑音しかない区 間） を切り出し、 この無音区間の信号を用いて雑音の性質を推定するものである。 これを図により説明すると、 図 6に示す如く、 雑音低減装置 1は、 入力信号の 有音区間または無音区間を判定する有音/無音判定部 11 と、 入力信号を入力す ると共に、 有音 Z無音判定部 11 による判定結果に従って推定雑音スぺク トルを 演算する雑音スぺク トル推定部 12と、 雑音スぺク トル推定部 12で算出した推定 雑音スぺク トルを入力信号から減算して雑音が抑圧された信号を出力するスぺク トル減算部 13 とで構成されている。
この内、 有音/無音判定部 11では、 入力信号を sl、 フレームパワーを nfpow として、 閾値 thr— powと比較し、 次式のような判定値を得る。 判定値 = " 0 :無音 (nfpowく — pow) …式
判疋11 ^ _ 1： 有音 (nfpow hr— pow) また、 雑音スぺク トル推定部 12においては、 有音ノ無音判定部 11からの上記 式 (1)に示す判定値に従って図 7に示す動作を実行する。
同図において、 有音/無音判定部 11 の判定結果が「有音」であれば推定雑音ス ぺク トル算出は行わず、 以前のフレームで算出した推定雑音スぺク トルを使用す る。有音ノ無音判定部 11の判定結果が「無音」であることが分かった時にのみ（ス テツブ S 11)、 入力信号を NTポイン トの FFT (高速フーリェ変換： Fast Fourier Transform) 演算により、 スぺク トルの実部を fl [w]、 及び虚部を f2 [w]とする 周波数領域への変換を行う （同 S12) 。 なお、 wは周波数を示す変数とする。 この結果、 入力信号のスぺク トル振幅 f3 [ ]は次式で与えられる。 f 3 [w] = [w] * fl [w] + f 2 [w] * f 2 [w] …式（2) そして、 雑音推定バッファ f3buf [ ] [ ] (f3numフレーム蓄積とする） を次式で 示すように更新する （同 S 13) 。 f3buf [frm] [w] 二 f3buf [frm- 1] [w] I
f3buf [1] [w] = f3 [w] J …式 (3)
その後、 上記の雑音推定バッファを平均して推定雑音スぺク トル f3est [w]を次 式の通り求める。 f3est [w] = …式 (4)
Figure imgf000004_0001
このようにして求められた推定雑音スぺク トル f3est [w]は入力信号と共にス ぺク トル减算部 13へ与えられてスぺク トル減算に供される。
このスぺク トル減算部 13の構成例が図 8に示されており、 入力信号は FFT演 算部 111で周波数領域の信号に変換され、 上記と同様にスぺク トルの実部 fl [w]、 虚部 f2 [w]、 及びスぺク トル振幅 f3 [w]を得る。
そして、 上記の式 (4)で示した推定雑音スぺク トル f3est [w]を減算器 112に与 えて減算を実行する。
この減算器 112では、 まず雑音低減用係数 gl [w]を次式のように求める。
Figure imgf000004_0002
これは、 スぺク トル振幅 f3 [w]のパワーと推定雑音スぺク トル f3est [w]のパヮ —の差分 （0以上） をスペク トル振幅 f3 [w]のパワーで正規化した係数である。 この係数 glを用いて減算器 112での減算後のスぺク トルの実部 f4 [w]及び虚 部 f5 [w]を次式の如く算出する。
f4 [w] = fl [w] * gl [w] Ί
f 5 [w] = f 2 [w] * gl [w] J そして、この減算器 112から出力されたスぺク トルの実部 f4 [w]及び虚部 f5 [w] について演算部 113で逆 FFT ( Inverse Fast Fourier Transform) 演算を行った 後、 （雑音低減後） 信号 s2 [n]を出力する。
上記のような周波数領域で雑音低減処理を実現する他、 時間領域でも実現可能 であり、 例えば帯域分割フィルタで入力信号を複数の帯域に分割し、 各帯域毎に 帯域別推定雑音パワーを求め、 スぺク トル減算では帯域毎に入力のパワーから推 定雑音パワーを引いたパワーとなるように抑圧処理を行えばよい。
このような従来の雑音低減装置においては、 信号雑音比 (SNR)が極端に悪い場 合には有音ノ無音判定がうまく動作せず、 有音区間でスぺク トル推定を行ってし まうので音声成分を抑圧してしまう という問題があった。
そこで、 特開平 9- 18291号公報においては、 信号雑音比を推定し、 その推定値 によって適応フィルタの適応速度 （ステップサイズ） を制御することにより雑音 を抑圧した技術が開示されている。
しかしながら、 この特開平 9- 18291号公報においては、 適応フィルタを制御す るために入力信号と参照雑音とに対してそれぞれ 1個ずつのマイクを設け、 合計 で 2つのマイクを必要としており、 ハードウェアが大きくなり コス ト的にも高く なるという問題があった。
したつがて本発明は、 周囲雑音を含む入力信号を用いて音声の無い区間を検出 し周囲雑音の特性を推定し、 その推定された性質に応じて信号処理を行い雑音を 低減又は抑圧する装置において、 少ないハードウエアで有効な雑音抑圧を実現す ることを目的とする。 発明の開示
上記の目的を達成するため、 本発明に係る雑音抑圧装置は、 入力信号の無音時 のみ周囲雑音のスぺク トルを推定し、 その推定雑音スぺク トルに基づいて該入力 信号のスぺク トル減算を行う雑音低減装置と、 該入力信号から信号雑音比を推定 し、 該信号雑音比が閾値以上か否かを判定する雑音低減実行判定部と、 該信号雑 音比が該閾値以上の場合のみ該雑音低減実行判定部の出力信号に基づいて該雑音 低減装置の出力信号を選択し、 それ以外は該入力信号を選択する切替部とを備え たことを特徴としている。
すなわち、 本発明においては、 図 6に示した雑音低減装置を用いると共に、 雑 音低減実行判定部が、 入力信号から推定した信号雑音比が閾値以上であるか否か を判定した結果に基づいて、 切替部が、 雑音低減装置の出力信号を選択するか、 入力信号をそのまま選択するかを実行する。
従って、 推定した入力信号の信号雑音比が該閾値以上の場合のみ雑音低減実行 判定部は切替部を雑音低減装置側に切り替えて雑音低減後の信号を出力し、 それ 以外の場合には入力信号をそのまま出力信号とする。
この結果、 純粋な音声では有音部と無音部のパワーが大きく異なり、 パワー最 大値と最小値の差分が大きいのに対して、 多くの周囲雑音ではパワーの変動が少 ないので差分が小さい。 このため信号雑音比が悪い場合にはパワー差分が小さく なる傾向があるので、 この場合は雑音区間の推定が難しい場合であり、 雑音低減 を停止するようにしている。
また、 本発明に係る雑音抑圧装置においては、 上記の目的を達成するため、 入 力信号の無音時のみ周囲雑音のスぺク トルを推定し、 その推定雑音スぺク トルに 基づいて該入力信号のスぺク トル減算を行う雑音低減装置と、 該入力信号のパヮ 一から雑音低減強度を算出して該推定雑音スぺク トルに乗算するための低減強度 算出部とを設けることも可能である。
すなわち、 スぺク トル減算部において入力信号から雑音スぺク トル推定部で推 定した推定雑音スぺク トルを減算する際の雑音低減強度を低減強度算出部が算出 することにより、 推定信号雑音比が良い場合には強く、 逆の場合には弱くなるよ うに雑音低減の強度を自動的に調整することが可能となる。
なお、 上記の雑音低減実行判定部又は低減強度算出部は、 該入力信号のフレ一 ムパワー値の最大値と最小値の差分を該信号雑音比に等価な値として求め、 該差 分を該閾値と比較することにより該切替部を制御するか、 あるいはフ レームパヮ —値の累積度数分布を求めて、 該累積度分布上の特定割合のフレームパワー値と 別の特定割合のフレームパワー値との差分を該閾値と比較することにより該切替 部を制御することができる。
また、 該フ レームパワー値としては、 その移動平均値を用いることができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明に係る雑音抑圧装置の実施例（1)を示したプロック図である。 図 2は、 図 1に示した雑音低減実行判定部の動作例を示したフローチヤ一ト図 である。
図 3は、 本発明に係る雑音抑圧装置の実施例 (2)を示したプロック図である。 図 4は、 図 3に示したスペク トル減算部の実施例を示したブロック図である。 図 5 は、 図 4に示したスぺク トル減算部に用いる雑音乗算係数を決定するため の関数を示すグラフ図である。
図 6は、 従来の雑音低減 （抑圧） 装置の構成例を示したブロック図である。 図 7は、 図 3及び図 6に示した雑音スぺク トル推定部の動作例を示したフロー チャート図である。
図 8は、 図 6に示したスぺク トル減算部の構成例を示したブロック図である。 符号の説明
1 雑音低減 （抑圧） 装置
2 雑音低減実行判定部
3 切替部
4 低減強度算出部
11 有音 Z無音判定部
12 雑音スぺク トル推定部
13 スぺク トル減算部
111 FFT演算部
112 減算器
113 逆 FFT演算部
114 乗算器
図中、 同一符号は同一または相当部分を示す。 発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に明らかにするため、 添付の図面に従ってこれを説明する。 図 1は、 本発明に係る雑音抑圧装置の実施例（1)を示している。 この実施例にお いて、 雑音低減装置 1は図 6に示した従来の構成例をそのまま用いることができ る。 また、 雑音低減実行判定部 2は入力信号から信号雑音比を推定し、 この推定 値が閾値以上か否かを判定するものであり、 この判定結果が切替部 3に与えられ、 該推定信号雑音比が該閾値以上の場合のみ切替部 3を雑音低減装置 1の側に切替 え、 そうでない場合には入力信号をそのまま出力するようにしている。
図 2は、 図 1に示した雑音低減実行判定部 2の動作例を示している。
この雑音低減実行判定部 2においては、 デジタル信号処理は一定のサンプル毎 に区切って行うこととする。 一区切りをフレームと呼び、 1 フレーム NFサンプ ノレとする。 8kHzサンプリングで 160サンプルを 1 フレームとすれば、 1 フレー ム 20msとなる。
そして、 まず入力信号を s i [ ]としてフレ一ム毎のパワー nfpow (単位 dB)を計 算する（ステップ S l)。 nをサンプルを示す変数とすると、 フレームパワーは次式 で表される。
J NF Λ .
nfpow = 10 * log1 Q ^∑sl [n]2J …式（7) 次に、 過去のフレームパワー値を蓄積したバッファ tbuf [ ] (要素数 tnum)を次 式のように更新する （同 S2) 。 tbuf [frm]二 tbuf [frm- 1] I
tbuf [1] = nfpow J
次に、該バッファ内の最大値と最小値との差分 frp_difを次式により求める （同 S3) 。
tnum tnum
frp_dif = MAX (tbuf [frm] ) - MIN ( tbuf [frm] ) …式 (9)
frm = 1 1
そして、この差分 frp—difと閾値 thr— dpとを比較して次式のように判定値 nr_do を決定する （同 S4) 。 nr do - j 0 ：雑音低減停止 (f r P— d i f く t hr_dp)
- 。 — I ：雑音低減実行 (f r p— di f > t hr_dp)
そして、 この判定値に従って雑音低減実行部 2は切替部 3を切替制御すること となる：
このように、 純粋な音声では有音部と無音部のパワーの差分が大きいのに対し て、 多くの周固雑音ではパワーの変動が少なく差分が小さいことに着目し、 信号 雑音比が悪い場合にはパワー差分が小さくなることを考慮して、 上記のように雑 音区間の推定が難しい場合には切替部 3を切替えて入力信号をそのまま出力し、 もって雑音低減を停止するようにしている。
図 3は、 本発明に係る雑音抑圧装置の実施例 (2)を示したものである。 この実施 例では、 図中、 点線で示した雑音低減装置 1は、 図 6に示したように有音ノ無音 判定部 11 と雑音スぺク トル推定部 12 とスぺク トル減算部 13 とで構成されてい るが、 低減強度算出部 4によって入力信号から低減強度 （雑音乗算係数 g2) が算 出されてスぺク トル減算部 13に与えられている点が異なっている。
このスぺク トル減算部 13 の実施例が図 4 に示されており、 この実施例と図 8 に示した従来例との違いは、 雑音スぺク トル推定部 12 からの推定雑音スぺク ト ルに対して乗算器 114によって乗算係数 g2が掛けられた後、 減算器 112に与え られる点である。
以下、 雑音乗算係数 g2について説明する。
まず、 低減強度算出部 4においては、 フレームパワー nfpowを求め、 過去のフ レームパワー値を蓄積したバッファ tbuf [ ] (要素数 tnum)を上記の式 (8)で示した ように更新する。
次にバッファをソート （大きレ、順に並べ替え） して sortbuf [ ]を求める。
そして、 大きい方から st_top番目と st— btm番目のパワーの差分 frp_dif を次 式のように算出する。 frp_dif = sortbuf [ st_top ] ― sortbui L st_btm j …式 (11) これは、 例えば上位 5番目と下位 5番目までのパワー差分を求めていることを 示している。 なお、 図 2に関して示したように、 式 (9)に従ってパワー差分 frp— dif を求めて もよい。 また、 式 (9)についても式（11)を代わりに用いることもできる。
このようにして求めたパワー差分 frp_difから雑音乗算係数 g2を、 図 5に示す パワー差分値対雑音乗算係数の関数グラフに従って決定する。
すなわち、 上記の如くパワー差分値は信号雑音比と等価であり、 このパワー差 分値が 10dB以下の場合には推定信号雑音比が悪く、 雑音低減を行わないように するため、 乗算係数 g2 "0" として乗算器 114に与えることにより、 雑音スぺク トル推定部 12から出力される推定雑音スぺク トルを "0" として減算器 112に与 えるので、 入力信号はスぺク トル減算部 13 をそのまま通過して出力されること となる。
また、 パワー差分値が 15dB以上の場合には、 推定信号雑音比が良く雑音低減 を行うことが好ましいので、 乗算係数 g2を " 1" とし、 これを乗算器 114に与え ることにより、 雑音スぺク トル推定部 12 からの推定雑音スぺク トルをそのまま 減算器 112に与えて入力信号に対する最大の雑音低減を行うことができる。
そして、 10dBから 15dBの間は図 5のグラフに示すように比例的に " 0" から " 1" まで雑音乗算係数 g2が増加するように設定されており、 パワー差分値が大 きくなるにつれて信号雑音比が良好となり、 これに従って雑音乗算係数 g2 を大 きくすれば、 乗算器 114を通過する推定雑音スぺク トルは徐々に大きくなって行 き、 パワー差分値に比例した形で入力信号の雑音低減を行うことが可能となる。 この場合、 上記の式 (5)に示した雑音低減用係数 gl (w)を、 雑音乗算係数 g2を 用いて求めると次式のようになる。
MAX iO.O. f3 [w] * f3 [w] - gl * f3est [w] * f3est [w])
f 3 [w] * f3 [w] そして、 この係数 glを用いて減算後のスぺク トルの実部 f4 (w)及び虚部 f5 (w) を上記の式 (6)のように求め、これに演算部 113で逆 FFT演算を施すことにより、 雑音低減後の信号 s2 [ ]を得ることができる。
尚、 上記の式 (9)及び（11)において求めたフレームパワーの差分 frp— dif につい ては、 移動平均したフレームパワー mabuf を用いても良い。 この場合、 フレーム数 manumで移動平均を取るものとすると、 フレームパヮ 一 nfpow を求め、 過去のフレームパワー値を蓄積したバッファ tbuf [ ] (要素数 tnum)を上記の式（8)の如く更新する。
そして、 移動平均を次式のようにして求める。
manum - 1
mabuf [frm] = V tbuf [frm + k] …式（13)
manum ^ 0
次に、 バッファ内の最大値と最小値との差分 frp_dif を次式のようにして求め る。
tnum tnum
frp— dif = MAX imabuf [frm] ) - M IN ( mabuf [frm] ) …式（14)
frm = 1 frm = l このよ うにして求めた差分 frp— difと閾値 thr_dpを比較することにより、式（10) に示したように判定値 nr_doを決定することが可能となる。
この判定値 nr一 doに従って雑音低減実行の切替を行う。 雑音低減停止の場合は 入力信号を何も加工せず、 雑音低減実行の場合は推定雑音スぺク トル減算を行う こととなる。
以上説明したように本発明に係る雑音抑圧装置によれば、 入力信号から信号雑 音比を推定し、 この信号雑音比が良い場合にのみ雑音低減を実行し、 悪い場合に は雑音低減を行わないか、 あるいはその低減度を小さくするように自動切替また は自動調整するように構成したので、 雑音区間の推定が難しい場合に雑音低減を 停止することが出来、 安定した雑音低減を実行することが可能となる。

Claims

5 求 の 範
1. 入力信号の無音時のみ周囲雑音のスぺク トルを推定し、 その推定雑音スぺク トルに基づいて該入力信号のスぺク トル減算を行う雑音低減装置と、
δ 該入力信号から信号雑音比を推定し、 該信号雑音比が閾値以上か否かを判定す る雑音低減実行判定部と、
該信号雑音比が該閾値以上の場合のみ該雑音低減実行判定部の出力信号に基づ いて該雑音低減装置の出力信号を選択し、 それ以外は該入力信号を選択する切替 部と、
0 を備えたことを特徴とする雑音抑圧装置。
2. 請求の範囲 1において、
該雑音低減装置が、 該入力信号の有音/無音判定部と、 該有音/無音判定部が 該入力信号を無音と判定した時のみ該入力信号を第 1の周波数信号に変換してそ の推定雑音スぺク トルを算出する雑音スぺク トル推定部と、 該入力信号を第 2の 周波数信号に変換するともに、 該第 2の周波数信号から該雑音スペク トル推定部 で演算された推定雑音スぺク トルを減算して時間信号に戻すスぺク トル減算部と、 で構成されたことを特徴とする雑音抑圧装置。
3. 請求の範囲 1において、
該雑音低減実行判定部が、 該入力信号のフレームパワー値の最大値と最小値の 差分を該信号雑音比に等価な値として求め、 該差分を該閾値と比較することによ り該切替部を制御することを特徴とした雑音抑圧装置。
4. 請求の範囲 1において、
該雑音低減実行判定部が、 フレームパワー値の累積度数分布を求めて、 該累積 度分布上の特定割合のフレームパワー値と別の特定割合のフレームパワー値との 差分を該閾値と比較することにより該切替部を制御することを特徴とした雑音抑
5. 請求の範囲 3又は 4において、
該雑音低減実行判定部が、 該フレ- ムパワー値として、 その移動平均値を算出 することを特徴とした雑音抑圧装置 c
6. 入力信号の無音時のみ周囲雑音のスぺク トルを推定し、 その推定雑音スぺク トルに基づいて該入力信号のスぺク トル減算を行う雑音低減装置と、
該入力信号のパワーから雑音低減強度を算出して該推定雑音スぺク トルに乗算 するための低減強度算出部と、
を備えたことを特徴とする雑音抑圧装置。
7. 請求の範囲 6において
該低減強度算出部が、 該入力信号のフレームパワー値の最大値と最小値の差分 を該信号雑音比に等価な値として求め、 該差分に基づいて該雑音低減強度を算出 することを特徴とした雑音抑圧装置。
8. 請求の範囲 6において
該低減強度算出部が、 フレームパワー値の累積度数分布を求めて、 該累積度分 布上の特定割合のフレームパワー値と別の特定割合のフレームパワー値との差分 を求め、 該差分に基づいて該雑音低減強度を算出することを特徴とした雑音抑圧
9. 請求の範囲 7又は 8において、
該低減強度算出部が、 該フ レームパワー値として、 その移動平均値を算出する ことを特徴とした雑音抑圧装置。
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