ご購入はこちら 音声信号処理全集 適応処理時代の ダウンロード・データあります ノイズ・キャンセル実験室 第 低周波領域が予測しやすい… 川村 新 5 回 線スペクトル強調タイプの適応フィルタ 観測信号 （ s t） 予測誤差 e （t） ＝s （t）－ （ y t） Dサンプル －D Z 遅延器 （ s t－D） Z （ s t－D －1） －1 ノイズは小さくなった N－1 … Z 観測信号 （ s t） 予測値（過去の信号の線形 結合） －1 … Z h2 … 1サンプル 遅延器 －1 － h1 ∑ （ y t） ＝ hm （ s t－D－m） hN m =0 ALE出力 （ y t） 音声振幅も 小さくなってしまう （ s t－D －N+1） 時間 係数更新アルゴリズムの例（NLMSアルゴリズム） 図 1 適応線スペクトル強調器のブロック図 本連載では，音声のノイズ除去に注目し，さまざ まな方式や，それらを実現するプログラムを紹介しま す． 今 回 は，FFT（Fast Fourier Transform： 高 速 フーリエ変換）による周波数領域への変換は使用せ ず，波形ベースのノイズ除去を扱います． 適 応 線 ス ペ ク ト ル 強 調 器（ALE：Adaptive Line Enhancer）と呼ばれる適応フィルタを設計してみま しょう．ALE はノイズに埋もれた周期信号を抽出す るために用いられます． 原理 入力信号 （ s t） 音声は低周波数に 大きなパワーを有する 0Hz 8kHz ALE出力 （ y t） 低周波数の方が予測しやすい 0Hz 時間 （b）スペクトログラム 図 2 振幅が小さくなってしまうが低周波領域は予測しやすい… 適応線スペクトル強調器 ● 遅延の設定 ALE のブロック図を図 1 に，効き目（シミュレーショ ン）を図 2 に示します． 時刻 t の観測信号を s（t）とします．z－D は，D サン プルの遅延を表します．ALE は D サンプルよりも過 去の観測信号だけを利用して，現在の観測信号 s（t） を予測しようとするものです．ALE はその名が示す 通り，線スペクトル，つまり，正弦波を強調するため に開発された適応フィルタです． 126 8kHz 周波数 ∑ 2 s（t－D－m） ステップ・サイズ． m =0 更新の強さを決める （m＝0，1，…，N－1） パラメータ （a）波形 周波数 （ （t） s t－D－m）e hm（t +1）＝ hm（t）+μ N－1 ノイズに埋もれた正弦波を抽出するためには，遅延 D をうまく設定する必要があります．D は，ノイズと 正弦波の「相関」を分離する役割を持つため，相関分 離パラメータと呼ばれます． ここで，「相関」とは，2 つの信号の統計的な関連性 を表す指標です．相関がなくなれば，両者は無関係に なり，一方から他方を推定することはできません．例 えば，ノイズがランダムであれば，「現在の信号」と 「過去の信号」は関連性を持ちません． （1）では， 関 連 特 集：本 誌 2016 年 6 月号「 体 感! 全 集 CD 付き! 音 声 信 号 処 理 」 さまざまな音声処理の方式と，それらを実現するプログラムを紹介しています． 2017 年 2 月号
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