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音声信号強調装置 新技術説明会

国内特許コード P10A015703
整理番号 QP080070
掲載日 2010年8月31日
出願番号 特願2008-263472
公開番号 特開2010-091897
登録番号 特許第5115818号
出願日 平成20年10月10日(2008.10.10)
公開日 平成22年4月22日(2010.4.22)
登録日 平成24年10月26日(2012.10.26)
発明者
  • 中島 祥好
  • 上田 和夫
出願人
  • 国立大学法人九州大学
発明の名称 音声信号強調装置 新技術説明会
発明の概要

【課題】 公共音響設備、メガホン、インターフォン、電話、放送、音声ガイド装置などで、残響や背景騒音があっても明瞭な音声を提供する。
【解決手段】 入力された音声信号を複数の周波数帯域に分割する帯域分割部と、前記帯域分割部で分割されたそれぞれの周波数帯域内の信号を複数の時間フレームに分割する時間フレーム分割部と、前記時間フレーム分割部で分割されたそれぞれの時間フレーム内の平均パワーを算出するパワー算出部と、前記パワー算出部で算出されたそれぞれの時間フレーム内の平均パワーを互いに比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づいて前記時間フレーム分割部で分割されたそれぞれの信号の増幅度を決定する増幅度決定部と、前記時間フレーム分割部で分割されたそれぞれの信号を前記増幅度決定部で決定された増幅度で増幅する増幅部と、前記増幅部で増幅されたそれぞれの周波数帯域内の信号を加算する加算部を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


病院内でスピーカーから流れる患者の呼び出し音声や、駅構内で流される発車番線や行く先を知らせるアナウンス、イベント会場などでメガホン(ハンドスピーカー)を通して流される様々な情報などの、各種音声伝達装置から伝えられる様々な音声情報を正確に聞き取ることは、現代社会において文化的な生活を営むために必要欠くべからざるものとなっている。



病院、駅、イベント会場などの公共空間は、利用者の利便性を考慮しつつも、省スペース、低コストを意識して設計されていることは言うまでもない。さらに昨今はデザイン性も重視されるようになってきているため、狭い空間内に複雑な構造の壁面が多数存在し、そのような狭小、複雑な空間内に大勢の利用者が存在するような状況が散見される。



このような空間内で音を出すと、壁や天井にぶつかって音が反射し、原音(出した音)と反射音が重なる。音が飛び回り「ワーン」と長く残ってしまい、さらに原音と反射音(1次、2次、・・・・)が重なってしまう、いわゆる“残響”という現象が発生する。



大勢の人が集まる公共空間は、人のざわめき声やBGM(バックグラウンドミュージック)など、元々が背景騒音の多い場所である。その中で利用者に的確に情報を提供するために、放送装置やメガホンなどを用いて、大音量で繰り返しアナウンスが流されるわけであるが、その場合に多量の残響が発生し、「音は聞こえるが、うるさいばかりで何を言っているのかさっぱりわからない」といった不快感を感じる人は多い。



一方、携帯電話などの携帯型音声通信機器においても、話者もしくは聴取者が存在する環境に残響や背景騒音が存在すれば、不快感が伴い、会話が困難になることは言うまでもない。この場合は特に通信を行うので、情報伝送量をできる限り少なくした上で明瞭な音声を提供することが求められる。



特に、聴力が低下してきた高齢者では、このような不快感はさらに大きく、場合によっては気分が悪くなってしまうケースがあることも知られており、残響や背景騒音の多い空間においても、音量を上げずとも利用者に正確に音声情報を伝達できる手段が求められていることは言うまでもないことである。



特許文献1には、入力された音声信号から複数の時間フレームによってそれぞれでフレーム信号を抽出するフレーム分割部と、フレーム信号のそれぞれで平均パワーまたは音圧レベルを算出するパワー算出部と、フレーム信号間で平均パワーまたは音圧レベルを互いに比較する比較部と、比較部の比較結果に基づいて音声信号が子音であるか否かを判定する子音判定部と、子音判定部が子音と判断した場合は音声信号の増幅対象点または増幅対象幅を増幅すると共に、子音または音節の端点でないと判断した場合は増幅しない増幅部とを備えたことを主要な特徴とする子音加工装置、音声情報伝達装置及び子音加工方法に関する記載がある。



特許文献2には、信号の第1の周波数帯域内の第1の残響特性を識別するように動作する信号分析論理回路と、信号分析論理回路に応答し、第1の周波数帯域内の該信号を減衰するように動作可能な減衰論理回路とを備え、入力信号の周波数帯域を分析し、残響が検出された場合、残響を低減し削除するために、残響周波数帯域を減衰させ得ることを特徴とする残響評価及び抑制システムに関する記載がある。



特許文献3には、複数のマイクロホンを備えたマイクロホンアレーと、マイクロホンアレーによって得られる複数のマイクロホン信号から、目的の音声信号が強調された信号を生成する適応ビームフォーマと、適応ビームフォーマの出力信号上の雑音を抑圧する雑音低減装置とを備えており、適応ビームフォーマとして、固定ビームフォーマ、適応ブロッキング行列および適応外乱キャンセラを備え、固定ビームフォーマおよび適応外乱キャンセラが入力信号のSNRに応じて適応制御されるロバスト一般化サイドローブ・キャンセラが用いられており、雑音低減装置として、GMMに基づくウイナーフィルタを用いて、雑音を抑圧する単一チャンネル雑音低減装置が用いられていることを特徴とする音声強調装置に関する記載がある。

【特許文献1】特開2007-219188

【特許文献2】特開2006-157920

【特許文献3】特開2007-93630

産業上の利用分野


本発明は、公共音響設備、メガホン、インターフォン、電話、放送、音声ガイド装置などで、残響や背景騒音があっても明瞭な音声を提供するための音声信号強調装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
入力された音声信号を複数の周波数帯域に分割する帯域分割部と、前記帯域分割部で分割されたそれぞれの周波数帯域内の信号を複数の時間フレームに分割する時間フレーム分割部と、前記時間フレーム分割部で分割されたそれぞれの時間フレーム内の平均パワーを算出するパワー算出部と、前記パワー算出部で算出されたそれぞれの時間フレーム内の平均パワーを互いに比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づいて前記時間フレーム分割部で分割されたそれぞれの信号の増幅度を決定する増幅度決定部と、前記時間フレーム分割部で分割されたそれぞれの信号を前記増幅度決定部で決定された増幅度で増幅する増幅部と、前記増幅部で増幅されたそれぞれの周波数帯域内の信号を加算する加算部を備えたことを特徴とする音声信号強調装置。

【請求項2】
請求項1に記載の音声信号強調装置において、前記比較部の出力がパワーの増加を示した場合には前記増幅度決定部が増幅度を増すと共に、以降の時間フレーム内の信号に対する増幅度を減ずることを特徴とする音声信号強調装置。

【請求項3】
入力された音声信号を複数の周波数帯域に分割する第1の帯域分割部と、前記第1の帯域分割部で分割されたそれぞれの周波数帯域内の信号のパワーエンベロープ信号を抽出するパワーエンベロープ抽出部と、前記入力された音声信号のゼロクロス波を生成するゼロクロス波生成部と、前記ゼロクロス波生成部で生成されたゼロクロス波を複数の周波数帯域に分割する第2の帯域分割部と、前記パワーエンベロープ抽出部で抽出されたそれぞれの帯域のパワーエンベロープと、前記第2の帯域分割部で分割されたゼロクロス波のそれぞれの周波数帯域内の信号を乗算する乗算部と、前記乗算部で乗算されたそれぞれの周波数帯域内の信号を加算する加算部を備えたことを特徴とする音声信号強調装置。
産業区分
  • 電子応用機器
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2008263472thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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