(57)【要約】第１信号と第２信号とが混在する混在信号から、低演算量で、遅延なく第２信号を除くこと。結果として、第２信号の消し残りが少なく、かつ、歪が少ない推定第１信号を得ること。  第１信号と第２信号とが混在した第１混在信号から、第１混在信号に混在すると推定される擬似第２信号を減算して、推定第１信号を生成し、第１信号と第２信号とが第１混在信号と異なる割合で混在した第２混在信号を用いて、第１適応フィルタにより第１混在信号に混在すると推定される擬似第２信号を求める際に、推定第１信号が第１混在信号より大きい場合には、推定第１信号が第１混在信号より小さい場合と比較して、第１適応フィルタの係数の更新量を小さくする。
2012046582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１信号と第２信号とが混在した第１混在信号を入力する第１入力手段と、
前記第１信号と前記第２信号とが、前記第１混在信号とは異なる割合で混在した第２混在信号を入力する第２入力手段と、
前記第１混在信号から擬似第２信号を減算して、推定第１信号を出力する第１減算手段と、
前記第２混在信号に対し、第１制御信号により更新される第１係数を用いてフィルタ処理を施し、前記擬似第２信号を生成する第１適応フィルタと、
前記推定第１信号の値と、前記第１混在信号の値とを比較する第１比較手段と、
前記第１比較手段による比較の結果、前記第１混在信号の値よりも前記推定第１信号の値の方が大きい場合に、前記第１混在信号よりも前記推定第１信号の値の方が小さい場合に比べて、前記第１係数の更新量を小さくするための前記第１制御信号を前記第１適応フィルタに出力する第１制御手段と、
を備える信号処理装置。
【請求項２】
前記第１適応フィルタは、前記第２混在信号を入力とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記第１比較手段は、前記第１混在信号の値を平均化して第１混在信号平均値を求め、前記推定第１信号の値を平均化して推定第１信号平均値を求め、前記第１混在信号平均値と前記推定第１信号平均値とを比較し、
前記第１制御手段は、前記第１混在信号平均値よりも前記推定第１信号平均値が大きい場合には、前記第１混在信号平均値よりも前記推定第１信号平均値が小さい場合に比べて、前記第１適応フィルタの係数更新量を小さくするための前記第１制御信号を前記第１適応フィルタに出力する請求項１又は２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記推定第１信号の、前記擬似第２信号に対する比を、第１比として出力する第１比出力部をさらに備え、
前記第１制御手段は、前記第１比の値が大きいときには、前記第１比の値が小さいときと比較して、前記第１係数の更新量を小さくするための前記第１制御信号を前記第１適応フィルタに出力する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記第１信号が近端信号であり、
前記第２信号が前記近端信号と相関のない遠端信号である
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記第１適応フィルタは、前記第２混在信号に基づく推定第２信号を入力とし、
前記第２混在信号に混在すると推定される擬似第１信号を、前記第２混在信号から減算した前記推定第２信号を出力する第２減算手段と、
前記推定第２信号に基づいて更新される第２係数を用いてフィルタ処理を施す第２適応フィルタと、
前記推定第２信号の値と、前記第２混在信号の値とを比較する第２比較手段と、
前記第２比較手段による比較の結果、前記第２混在信号の値よりも前記推定第２信号の値の方が大きい場合に、前記第２混在信号の値よりも前記推定第２信号の値の方が小さい場合に比べて、前記第２係数の更新量を小さくするための第２制御信号を前記第２適応フィルタに出力する第２制御手段と、
をさらに備える請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記第１比較手段は、前記第１混在信号の値を平均化して第１混在信号平均値を求め、前記推定第１信号の値を平均化して推定第１信号平均値を求め、前記第１混在信号平均値と前記推定第１信号平均値とを比較し、
前記第１制御手段は、前記第１混在信号平均値よりも前記推定第１信号平均値が大きい場合には、前記第１混在信号平均値よりも前記推定第１信号平均値が小さい場合に比べて、前記第１係数の更新量を小さくするための前記第１制御信号を前記第１適応フィルタに出力し、
前記第２比較手段は、前記第２混在信号の値を平均化して第２混在信号平均値を求め、前記推定第２信号の値を平均化して推定第２信号平均値を求め、前記第２混在信号平均値と前記推定第２信号平均値とを比較し、
前記第２制御手段は、前記第２混在信号平均値よりも前記推定第２信号平均値が大きい場合には、前記第２混在信号平均値よりも前記推定第２信号平均値が小さい場合に比べて、前記第２係数の更新量を小さくするための前記第２制御信号を前記第２適応フィルタに出力することを特徴とする請求項６に記載の信号処理装置。
【請求項８】
前記推定第２信号の、前記擬似第１信号に対する比を、第２比として出力する第２比出力部をさらに備え、
前記第２制御手段は、前記第２比の値が大きいときには、前記第２比の値が小さいときと比較して、前記第２の係数の更新量を小さくするための前記第２制御信号を前記第２適応フィルタに出力する請求項６又は７に記載の信号処理装置。
【請求項９】
第１信号と第２信号とが混在した第１混在信号から、前記第１混在信号に混在すると推定される擬似第２信号を減算して、推定第１信号を生成し、
前記第１信号と前記第２信号とが前記第１混在信号と異なる割合で混在した第２混在信号に対して、第１適応フィルタにより、第１制御信号により更新される係数を用いてフィルタ処理を施して、前記第１混在信号に混在すると推定される前記擬似第２信号を求め、
前記推定第１信号が前記第１混在信号より大きい場合には、前記推定第１信号が前記第１混在信号より小さい場合と比較して、前記第１適応フィルタの前記係数の更新量を小さくする前記第１制御信号を前記第１適応フィルタに出力する信号処理方法。
【請求項１０】
第１信号と第２信号とが混在した第１混在信号から、前記第１混在信号に混在すると推定される擬似第２信号を減算して、推定第１信号を生成するステップと、
前記第１信号と前記第２信号とが前記第１混在信号と異なる割合で混在した第２混在信号に対して、第１適応フィルタにより、第１制御信号により更新される係数を用いてフィルタ処理を施して、前記第１混在信号に混在すると推定される前記擬似第２信号を求め、
前記推定第１信号が前記第１混在信号より大きい場合には、前記推定第１信号が前記第１混在信号より小さい場合と比較して、前記第１適応フィルタの前記係数の更新量を小さくする前記第１制御信号を前記第１適応フィルタに出力するステップと、
をコンピュータに実行させる信号処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号に混在する雑音、妨害信号、エコーなどを消去する信号処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロホンやハンドセット等から入力された音声信号には、しばしば背景雑音が重畳されており、音声符号化や音声認識を行う上で大きな問題となる。音響的に重畳された雑音の消去を目的とした信号処理装置として、特許文献１及び２には、２つの適応フィルタを用いた２入力型雑音消去装置が開示されている。２つの適応フィルタの内、第１の適応フィルタを用いて推定した主信号における信号対雑音比を用いて、ステップサイズ算出部が第２の適応フィルタの係数更新ステップサイズを算出する。なお、第１の適応フィルタは第２の適応フィルタと同様に動作するが、第１の適応フィルタの係数更新ステップサイズは第２の適応フィルタの係数更新ステップサイズよりも大きな値に設定される。このため、第１の適応フィルタの出力は、環境変化への追従性が高いが雑音の推定精度が第２の適応フィルタよりも劣っている。
ステップサイズ算出部は、第１の適応フィルタを用いて推定した主信号における信号対雑音比を判定し、音声信号が雑音より大きいときには音声信号による妨害が大きいと見なし、小さな係数更新ステップサイズを第２の適応フルタに提供する。逆に、ステップサイズ算出部は、音声信号が雑音より小さいときには音声信号による妨害が小さいと見なし、大きな係数更新ステップサイズを第２の適応フィルタに提供する。このように、ステップサイズ算出部から提供された係数更新ステップサイズで第２の適応フィルタが制御されることにより、十分な環境変化への追従性と雑音消去後の信号における低歪とを同時に達成した雑音の消去された信号が出力される。
さらに、特許文献３には、上記特許文献１及び２の構成を拡張して、背景雑音に混入する音声信号の影響が大きい、いわゆる音声信号によるクロストークが存在する際に背景雑音に混入する音声信号の消去をも行なう雑音消去装置の構成が開示されている。特許文献３においては、上記特許文献１及び２の構成に加えて、音声信号入力から正確に背景雑音を消去するため、第２のステップサイズ算出部が雑音入力信号から音声信号を消去する適応フィルタの係数更新ステップサイズを算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２１５１９３号公報
【特許文献２】特開２０００−１７２２９９号公報
【特許文献３】国際公開番号ＷＯ２００５／０２４７８７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１乃至３の雑音消去装置では、主音声信号が、第１の適応フィルタによる遅延と第２の適応フィルタによる遅延とに応じて遅延され、雑音消去の減算器に入力される。このことは、雑音消去装置の出力信号である、雑音が抑圧された信号が、入力された音声信号から遅延されていることを表している。したがって、この雑音消去装置が双方向通信に適用された場合には、音声信号の遅延により通話が不自然になる。また、特許文献１乃至３の雑音消去装置は、第２の適応フィルタの係数更新ステップサイズを制御するための第１の適応フィルタを必要としているため、所要演算量も増大する。
一方、特許文献１乃至３でこの遅延を適用しない場合、主音声信号における所望信号対雑音比の推定値は正しい値よりも遅れて得られることになり、特許文献１乃至３の雑音消去装置は、正しい係数更新ステップサイズ制御を行うことができない。このため、雑音消去後の信号における残留雑音が増大し、出力信号の歪が増大する。
本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、第１信号と第２信号とが混在した第１混在信号を入力する第１入力手段と、前記第１信号と前記第２信号とが、前記第１混在信号とは異なる割合で混在した第２混在信号を入力する第２入力手段と、前記第１混在信号から擬似第２信号を減算して、推定第１信号を出力する第１減算手段と、前記第２混在信号に対し、前記推定第１信号に基づいて更新される第１係数を用いてフィルタ処理を施し、前記擬似第２信号を生成する第１適応フィルタと、前記推定第１信号の値と、前記第１混在信号の値とを比較する第１比較手段と、前記第１比較手段による比較の結果、前記第１混在信号の値よりも前記推定第１信号の値の方が大きい場合に、前記第１混在信号よりも前記推定第１信号の値の方が小さい場合に比べて、前記第１係数の更新量を小さくするための第１制御信号を前記第１適応フィルタに出力する第１制御手段と、を備える。
上記目的を達成するため、本発明に係る方法は、第１信号と第２信号とが混在した第１混在信号から、前記第１混在信号に混在すると推定される擬似第２信号を減算して、推定第１信号を生成し、前記第１信号と前記第２信号とが前記第１混在信号と異なる割合で混在した第２混在信号に対して、第１適応フィルタにより、第１制御信号により更新される係数を用いてフィルタ処理を施して、前記第１混在信号に混在すると推定される前記擬似第２信号を求め、前記推定第１信号が前記第１混在信号より大きい場合には、前記推定第１信号が前記第１混在信号より小さい場合と比較して、前記第１適応フィルタの前記係数の更新量を小さくする前記第１制御信号を前記第１適応フィルタに出力する。
上記目的を達成するため、本発明に係るプログラムは、第１信号と第２信号とが混在した第１混在信号から、前記第１混在信号に混在すると推定される擬似第２信号を減算して、推定第１信号を生成するステップと、前記第１信号と前記第２信号とが前記第１混在信号と異なる割合で混在した第２混在信号に対して、第１適応フィルタにより、第１制御信号により更新される係数を用いてフィルタ処理を施して、前記第１混在信号に混在すると推定される前記擬似第２信号を求め、前記推定第１信号が前記第１混在信号より大きい場合には、前記推定第１信号が前記第１混在信号より小さい場合と比較して、前記第１適応フィルタの前記係数の更新量を小さくする前記第１制御信号を前記第１適応フィルタに出力するステップと、をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、第１信号と第２信号とが混在する混在信号から、低演算量で、遅延なく第２信号を除くことができ、結果とて、第２信号の消し残りが少なく、かつ、歪が少ない推定第１信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る誤差評価部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第７実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第８実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第９実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明のその他の実施形態に係るコンピュータの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としての信号処理装置１００について、図１を用いて説明する。図１の信号処理装置１００は、第１信号と第２信号とが混在する第１混在信号ｘＰ（ｋ）から、第１信号の推定値としての推定第１信号ｅ（ｋ）を求める装置である。
図１に示すように、信号処理装置１００は、第１入力部１０１と、第２入力部１０２と、減算部１０３と、適応フィルタ１０４と、比較部１０６と、係数更新制御部１０７とを含む。
このうち、第１入力部１０１は第１信号と第２信号とが混在した第１混在信号ｘＰ（ｋ）を入力する。第２入力部１０２は、第１混在信号ｘＰ（ｋ）とは異なる割合で第１信号と第２信号とが混在した第２混在信号ｘＳ（ｋ）を入力する。
減算部１０３は、第１混在信号ｘＰ（ｋ）に混在すると推定される擬似第２信号ｎ（ｋ）を第１混在信号ｘＰ（ｋ）から減算して、推定第１信号ｅ（ｋ）を出力する。そして、適応フィルタ１０４は、擬似第２信号ｎ（ｋ）を求めるため、第２混在信号ｘＳ（ｋ）又は第２混在信号ｘＳ（ｋ）に基づく信号に対し、推定第１信号ｅ（ｋ）に基づいて更新される係数１４１を用いてフィルタ処理を施す。
比較部１０６は、第１混在信号ｘＰ（ｋ）の値と推定第１信号ｅ（ｋ）の値とを比較する。係数更新制御部１０７は、比較部１０６による比較の結果、推定第１信号ｅ（ｋ）の値が第１混在信号ｘＰ（ｋ）の値よりも大きい場合に、適応フィルタ１０４の係数１４１の更新量を小さくするための制御信号μ（ｋ）を適応フィルタ１０４に出力する。
このような構成を備えた本実施形態によれば、第１信号と第２信号とが混在する混在信号から、低演算量で、遅延なく第２信号を除くことができ、結果として、第２信号の消し残りが少なく、かつ、歪が少ない推定第１信号を得ることができる。
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る信号処理装置として、劣化信号（所望の信号と雑音とが混合された信号）から、雑音の一部又は全部を消去し、強調信号（所望の信号を強調した信号）を出力する雑音消去装置について説明する。ここで、劣化信号は第１信号と第２信号が混在する第１混在信号に相当し、強調信号は所望音声信号（推定第１信号）に相当する。
（雑音消去の基礎技術の説明）
以下、マイクロホン、ハンドセット、通信路等から入力された所望信号に混在する雑音、妨害信号、エコーなどを適応フィルタによって消去し、又は所望信号を強調する雑音消去の基礎技術の説明を簡単に行なう。
特許文献１乃至３に開示されているように、２入力型の雑音消去装置は、雑音源から音声入力端子に至る音響経路のインパルス応答を近似する適応フィルタを用いて、参照信号から音声入力端子において音声に混入する雑音成分に対応した擬似雑音（擬似第２信号）を生成する。そして、雑音消去装置は、音声入力端子に入力された信号（第１混在信号）からこの擬似雑音を差し引くことによって、雑音成分を抑圧するように動作する。ここで、混在信号とは、音声信号と雑音とが混在した信号のことであり、一般に、マイクロホンやハンドセットから音声入力端子に供給される。また、参照信号とは、雑音源における雑音成分と相関のある信号であり、雑音源近傍において捕捉される。このように、雑音源近傍において参照信号が捕捉されることで、参照信号は雑音源における雑音成分とほぼ等しいとみなすことができる。適応フィルタには、参照入力端子に供給される参照信号が入力される。
適応フィルタの係数は、受信信号から擬似雑音を差し引いた誤差と参照入力端子に入力された参照信号との相関をとることにより修正される。このような適応フィルタの係数修正アルゴリズムとして、特許文献１乃至３には、「ＬＭＳアルゴリズム（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ−Ｓｑｕａｒｅ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）」や「ＬＩＭ（Ｌｅａｒｎｉｎｇ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ）」が開示されている。ＬＩＭはまた、正規化ＬＭＳアルゴリズムとも呼ばれる。
ＬＭＳアルゴリズムやＬＩＭは、勾配法と呼ばれるアルゴリズムの一種であり、係数更新の速度と精度は、係数更新ステップサイズと呼ばれる定数に依存する。係数更新ステップサイズと誤差との積によってフィルタ係数が更新されるが、誤差に含まれる所望信号は係数更新を妨害する。その影響を低減するためには、係数更新ステップサイズは極めて小さな値に設定される必要がある。上記特許文献１乃至３は、係数更新ステップサイズが小さい場合には適応フィルタ係数の環境変化への追従性が低下するため、誤差が増大しあるいは所望信号に歪が生じるという問題を解決する１つの方法を開示する。
（第２実施形態の雑音消去装置の構成）
図２は、第２実施形態の雑音消去装置２００の全体構成を示すブロック図である。雑音消去装置２００は、たとえばデジタルカメラ、ノートパソコン、携帯電話などといった装置の一部としても機能するが、本発明はこれに限定されるものではなく、入力信号からの雑音消去を要求されるあらゆる情報処理装置に適用可能である。
図２に示すように、雑音消去装置２００には、入力端子２０１から音声と雑音の混在した主信号（第１混在信号）ｘＰ（ｋ）が入力される。そして、雑音消去装置２００には、入力端子２０２から音声と雑音の混在した参照信号（第２混在信号）ｘＳ（ｋ）が入力される。また、雑音消去装置２００は、出力端子２０５から推定所望信号ｅ１（ｋ）を出力する。また、雑音消去装置２００は、適応フィルタ２０４と、減算器２０３と、誤差評価部２０６と、ステップサイズ制御部２０７と、を備えている。雑音消去装置２００は、消去しようとする雑音と相関のある参照信号ｘＳ（ｋ）を適応フィルタ２０４で変形して擬似雑音ｎ１（ｋ）を生成し、これを雑音の重畳した主信号ｘＰ（ｋ）から減算することで、雑音の消去を行う。雑音消去装置２００は、減算後の推定所望信号（出力）ｅ１（ｋ）に基づいて適応フィルタ２０４の係数更新を行い、減算前後の信号を比較し、減算前の主信号ｘＰ（ｋ）が減算後の推定所望信号ｅ１（ｋ）より大きいときに、これを異常事態と判定し、係数更新量μ１（ｋ）を小さくする。
入力端子２０１には、主信号ｘＰ（ｋ）が、サンプル値系列として供給される。主信号ｘＰ（ｋ）は、減算器２０３と誤差評価部２０６に伝達される。入力端子２０２には、参照信号ｘＳ（ｋ）が、サンプル値系列として供給される。参照信号ｘＳ（ｋ）は、適応フィルタ２０４に伝達される。
適応フィルタ２０４は、参照信号ｘＳ（ｋ）とフィルタ係数の畳込み演算を行い、その結果を擬似雑音ｎ１（ｋ）として減算器２０３に伝達する。
減算器２０３には、入力端子２０１から主信号ｘＰ（ｋ）が、適応フィルタ２０４から擬似雑音ｎ１（ｋ）が供給される。減算器２０３は、主信号ｘＰ（ｋ）から擬似雑音ｎ１（ｋ）を減算し、その結果を推定所望信号として出力端子２０５及び誤差評価部２０６に伝達すると同時に適応フィルタ２０４に帰還する。
誤差評価部２０６には、主信号と推定所望信号が供給される。誤差評価部２０６は、主信号と推定所望信号とを比較して、両者の大小関係で定められる評価結果β１（ｋ）を出力する。評価結果β１（ｋ）の最も簡単な決定法は、主信号の二乗値ｘＰ２（ｋ）よりも出力の二乗値ｅ１２（ｋ）が大きいときにβ１（ｋ）＝１、主信号よりも出力が小さいときにβ１（ｋ）＝０とする方法である。同等の処理として、主信号と出力の比Γ（ｋ）を求め、比の値と予め定められた閾値δ０との比較によって評価結果β１（ｋ）が決定されても良い。すなわち、誤差評価部２０６は、以下の（数式１）に対して、Γ（ｋ）≧δ０ならβ１（ｋ）＝１、Γ（ｋ）＜δ０ならβ１（ｋ）＝０としても良い。
【数１】
2012046582.tif 000003
誤差評価部２０６は、主信号ｘＰ（ｋ）の二乗値の代わりに主信号ｘＰ（ｋ）の絶対値を用いても、同様の効果を得ることができる。なお、ここでは、評価結果β１（ｋ）の値として１と０を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、出力の２つの異なる状態を表現できるものならばどのような表現でもよい。例えば、β１（ｋ）の値は、１０と０、＋１と−１などでも良い。
これまで説明した決定法は、Γ（ｋ）を閾値と比較して、１又は０の２値判定（硬判定）を行うものであるが、誤差評価部２０６は、軟判定を適用しても良い。たとえば、軟判定の上限閾値がδ０＋δ１、下限閾値がδ０−δ２と設定された場合、誤差評価部２０６は、Γ（ｋ）が上限閾値を超えたときにβ１（ｋ）＝１、Γ（ｋ）が下限閾値に満たないときにβ１（ｋ）＝０、Γ（ｋ）が下限閾値と上限閾値の間の値をとるときにはβ１（ｋ）を１と０の間の値としても良い。すなわち、β１（ｋ）は次式（数式２）で求められても良い。
【数２】
2012046582.tif 000004
（数式２）は、上限閾値と下限閾値の間を直線補間した式であるが、より複雑な任意の関数、又は多項式を用いてβ１（ｋ）が規定されても良い。これまでに説明した方法のうちのいずれかによって計算された評価結果β１（ｋ）は、ステップサイズ制御部２０７に伝達される。
ステップサイズ制御部２０７には、誤差評価部２０６から、評価結果β１（ｋ）が供給される。ステップサイズ制御部２０７は、誤差評価部２０６から供給された評価結果β１（ｋ）の値に応じて係数更新量補正値α１（ｋ）を求め、最終的に係数更新ステップサイズμ１（ｋ）を誤差に応じた値に設定する。
係数更新量補正値α１（ｋ）は評価結果β１（ｋ）の関数になっており、この関数をΨ１と表すと、以下の（数式３）となる。
【数３】
2012046582.tif 000005
係数更新量補正値α１（ｋ）の値は、評価結果β１（ｋ）の値が大きいときに小さく、評価結果β１（ｋ）の値が小さいときに大きくなるように、関数Ψ１が設定される。ただし、０≦α１（ｋ）≦１である。たとえば、β１（ｋ）＝１のときにα１（ｋ）＝０．１２５、β１（ｋ）＝０のときにα１（ｋ）＝１と設定されても良い。
ステップサイズ制御部２０７は、本来の係数更新量μ０（定数）に係数更新量補正値α１（ｋ）を乗算して最終的な係数更新ステップサイズμ１（ｋ）を求め、適応フィルタ２０４に供給する。すなわち、係数更新ステップサイズμ１（ｋ）は、以下の（数式４）で表わされる。
【数４】
2012046582.tif 000006
適応フィルタ２０４は、ステップサイズ制御部２０７から供給されたμ１（ｋ）を係数更新ステップサイズとして用いて、係数更新を行う。適応フィルタ２０４は、本来の係数更新量μ０を係数更新量補正値α１（ｋ）で補正してから用いることによって、係数更新量を小さくすることができる。特に、α１（ｋ）＝０は係数更新停止を、α１（ｋ）＝１は係数更新に対してステップサイズ制御部２０７がまったく影響を与えない状態を表す。
係数更新量を小さくすることによって、妨害信号に対する頑健性が増し、消し残り雑音と出力信号の歪が少ない信号処理を実現できるのは、次に示す理由による。まず、参照信号をｘＳ（ｋ）、適応フィルタ２０４の出力をｎ１（ｋ）とする。また、雑音源信号をｎ０（ｋ）、音声源信号Ｓ（ｋ）、雑音源から入力端子２０１までの音響経路の特性ベクトル（インパルス応答）をＨ１と表す。説明を簡単にするために、この音響経路は時不変であると仮定し、時間の概念に相当するサンプル番号ｋを省略した。適応フィルタの係数ベクトルをＷ（ｋ）、そのタップ数をＭ、雑音源信号ｎ０（ｋ）の時系列サンプルからなる雑音源信号ベクトルをＮ０（ｋ）、音響経路の特性ベクトルの要素をｈ１（ｊ），ｊ＝０，１，，，Ｍ−１とすると、Ｗ（ｋ）、Ｎ０（ｋ）、Ｈ１は次式で表される。ここで、［  ］Ｔは行列の転置を表す。
【数５】
2012046582.tif 000007
【数６】
2012046582.tif 000008
【数７】
2012046582.tif 000009
主信号ｘＰ（ｋ）は、以下の（数式８）で表されるので、減算器２０３の出力ｅ１（ｋ）は、（数式９）で表すことができる。
【数８】
2012046582.tif 000010
【数９】
2012046582.tif 000011
ここで＊は、畳込み演算を表す。適応フィルタ２０４の係数ベクトルＷ（ｋ）を更新することで最小化できるのは、（数式９）の右辺第２項であり、Ｓ（ｋ）はこれとは無関係の振る舞いをする、第２項に対する妨害信号となる。すなわち、右辺第１項が右辺第２項より十分に小さくないときには、ｅ１（ｋ）を用いた係数更新は正しく行われない。そこで、右辺第１項が右辺第２項より十分に小さくないことを検出し、係数更新量を小さくすることが有効である。
本実施形態では、この検出にｘＰ（ｋ）とｅ１（ｋ）の大小関係を利用する。まず、簡単のために、Ｓ（ｋ）＝０とする。このとき、次式が成り立つ。
【数１０】
2012046582.tif 000012
【数１１】
2012046582.tif 000013
適応フィルタ２０４の係数ベクトルＷ（ｋ）が音響経路の特性ベクトルＨ１をある程度近似しているならば、これらの極性は等しい。また、係数ベクトルＷ（ｋ）の初期値は０とするのが一般的な適応フィルタの使用法であること、及び、｜ｗ（ｋ，ｊ）｜＞０、ｊ＝０、１、．．．、Ｍ−１、であることを考慮すると、（数式１０）と（数式１１）から、以下の（数式１２）が成立する。
【数１２】
2012046582.tif 000014
もしも、（数式１２）が成立しないならば、その理由はＳ（ｋ）＝０という仮定の誤りである。すなわち、Ｓ（ｋ）≠０となる。このため、（数式１２）の逆条件、すなわち、以下の（数式１３）の成立が検出されることによって、妨害信号Ｓ（ｋ）がゼロであるかどうかを知ることができる。
【数１３】
2012046582.tif 000015
一方、係数ベクトルＷ（ｋ）が音響経路の特性ベクトルＨ１をほとんど近似していないことも、特に係数更新開始直後にはありえる。この場合、係数ベクトルＷ（ｋ）と音響経路の特性ベクトルＨ１の極性の一致する確率は、０．５から始まって係数ベクトルの正しい値への収束に伴って１に近づく。したがって、（数式１３）を用いた妨害信号Ｓ（ｋ）の存在検出が正しい確率も、０．５から始まって１に近づくと考えられる。妨害信号Ｓ（ｋ）の存在が係数更新に決定的な悪影響を与えることを考えると、検出できないことよりも誤検出の方が望ましい。したがって、係数ベクトルＷ（ｋ）が音響経路の特性ベクトルＨ１をほとんど近似していないとき、すなわち、係数更新直後であっても、（数式１３）を用いた妨害信号Ｓ（ｋ）の検出は有効である。
これまでの説明では、主信号と出力それぞれの二乗値を用いてきた。しかし、主信号と出力それぞれの二乗値の代わりに絶対値を用いても、同様の効果を得ることができる。
以上の構成により、本実施形態によれば、妨害信号に対する頑健性が強く、消し残り雑音と出力信号の歪が少ない信号処理を実現することができる。特に、（数式１３）を用いて妨害信号Ｓ（ｋ）を検出し、検出したときに係数更新量を小さくすることによって、少ない演算量で高い頑健性を達成することができる。
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態について、図３を用いて説明する。第２実施形態に係る誤差評価部２０６は、主信号ｘＰ（ｋ）と推定所望信号ｅ１（ｋ）の双方をそのまま比較して、誤差を評価していた。これに対し、本実施形態の誤差評価部３０６は、主信号ｘＰ（ｋ）と推定所望信号ｅ１（ｋ）のいずれか、又は双方を平均化して誤差の評価に用いる。誤差評価部３０６は、平均値を用いることで、信号の統計的不確定性を吸収し、より正確な評価結果β１（ｋ）を求めることができる。平均値は、ＦＩＲフィルタに基づく平均（スライド窓を用いた移動平均）やＩＩＲフィルタに基づく平均（漏れ積分）などを用いて算出できる。推定所望信号ｅ１２（ｋ）の平均値をｅ１２（ｋ）バーとすると、ｅ１２（ｋ）バーは次の（数式１４）で記述できる。
【数１４】
2012046582.tif 000016
ここで、Ｒは平均値を求めるために用いるサンプル数（窓長）を表す自然数である。平均値を、漏れ積分演算によって求めるときには、ｅ１２（ｋ）バーは次の（数式１５）で表される。
【数１５】
2012046582.tif 000017
ここで、γは０＜γ＜１を満たす定数である。同様にして、ｘＰ２（ｋ）バーも求めることができる。誤差評価部３０６は、このようにして求めたｅ１２（ｋ）バーとｘＰ２（ｋ）バーを、（数式１３）のｅ１２（ｋ）とｘＰ２（ｋ）に代えて用いる。
図３は、本実施形態に係る誤差評価部３０６の内部構成を示すブロック図である。ここで、誤差評価部３０６は、平均部３６１、３６２、及び評価結果算出部３６３を備えている。平均部３６１は、推定所望信号ｅ１（ｋ）を受けてその二乗値を求め、それを平均化して評価結果算出部３６３へ供給する。平均部３６１は、二乗値の代わりに推定所望信号ｅ１（ｋ）の絶対値を求め、それを平均化した上で評価結果算出部３６３へ供給してもよい。これらの特殊な場合として、平均部３６１は、平均化を１サンプルに対して行えば、それぞれ、二乗値又は絶対値の瞬時値を評価結果算出部３６３へ供給することもできる。平均部３６２は、主信号ｘＰ（ｋ）に対して、平均部３６１とまったく同じ動作をし、同様に平均部３６２の出力は、評価結果算出部３６３へ供給される。
平均化操作は、スライド窓を用いた平均化や漏れ積分によって実現することができる。推定所望信号ｅ１（ｋ）の平均値（推定第１信号平均値）と主信号ｘＰ（ｋ）の平均値（第１混在信号平均値）をそれぞれ、ｅ１２（ｋ）バーとｘＰ２（ｋ）バーとすると、平均部３６１の出力であるｅ１２（ｋ）バーは、（数式１４）又は（数式１５）に示した通りである。Ｒ及びγの値は、（数式１４）又は（数式１５）で用いた値と異なってよい。また、平均部３６２の出力であるｘＰ２（ｋ）バーは、以下の（数式１６）又は（数式１７）で記述できる。
【数１６】
2012046582.tif 000018
【数１７】
2012046582.tif 000019
このときのＲ及びγの値も、（数式１４）又は（数式１５）で用いた値や上記のｅ１２（ｋ）バーの計算とは独立に決定することができる。
評価結果算出部３６３は、平均部３６１と平均部３６２の出力である出力パワー平均値ｅ１２（ｋ）バーと主信号パワー平均値ｘＰ２（ｋ）バーを受けて、以下の（数式１８）に示すように評価結果Γ（ｋ）を計算する。
【数１８】
2012046582.tif 000020
また、以下の（数式１９）に示すように、（数式１８）の右辺の対数をとったものを、Γ（ｋ）としてもよい。
【数１９】
2012046582.tif 000021
（数式１８）又は（数式１９）で求めたΓ（ｋ）を用いて、第２の実施形態と同様にβ１（ｋ）を定める。β１（ｋ）は、ステップサイズ制御部２０７に供給される。
以上のように平均値を用いて誤差評価を行なえば、信号の統計的不確定性を吸収し、より正確な評価結果β１（ｋ）を求めることができる。
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態としての雑音消去装置４００について、図４を用いて説明する。第２実施形態と比べた場合、本実施形態に係る雑音消去装置４００は、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）推定部４０８が設けられ、ステップサイズ制御部２０７がステップサイズ制御部４０７に置換されている点で第２実施形態と異なる。他の構成は第２実施形態と同じであるため、ここでは同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
図４において、ＳＮＲ推定部４０８は、推定所望信号ｅ１（ｋ）の、適応フィルタ２０４の出力である擬似雑音信号ｎ１（ｋ）に対する比を、ＳＮＲ推定値ＳＮＲ１（ｋ）として求める比出力部として機能する。雑音消去装置４００は、推定所望信号ｅ１（ｋ）を音声源信号Ｓ（ｋ）の推定値として利用することができる。また、雑音消去装置４００は、擬似雑音信号ｎ１（ｋ）を主信号に含まれる雑音成分Ｈ１Ｔ＊Ｎ０（ｋ）の推定値として利用することができる。したがって、ＳＮＲ推定部４０８は、これらの比を第１のＳＮＲ推定値とすることができる。
ステップサイズ制御部４０７は、係数更新量μ１（ｋ）を次式によって計算し、適応フィルタ２０４に伝達する。
【数２０】
2012046582.tif 000022
【数２１】
2012046582.tif 000023
ＳＮＲ推定値ＳＮＲ１（ｋ）が高いということは、音声源信号Ｓ（ｋ）のパワーが大きいことを意味する。このため、高ＳＮＲのときにはμ１（ｋ）の値がより小さくなるように、低ＳＮＲのときにはμ１（ｋ）の値がより大きくなるように、関数Φ１｛  ｝が設計される。すなわち、関数Φ１｛  ｝は、ＳＮＲ１（ｋ）の値が大きいときに小さな値を、ＳＮＲ１（ｋ）の値が小さいときに大きな値を与えるような単調減少関数とすることがよい。また、その値域は、ｍ１ｍｉｎ≦ｍ１（ｋ）≦ｍ１ｍａｘとする。ただし、ｍ１ｍｉｎ、ｍ１ｍａｘは、ｍ１ｍｉｎ＜ｍ１ｍａｘを満たす定数である。
ステップサイズ制御部４０７は、まず、誤差評価部２０６から供給された信号α１（ｋ）に基づいて、第２実施形態で説明したようにμ０・α１（ｋ）としてμ１（ｋ）の値を決定する。ステップサイズ制御部４０７は、このようにして決定されたμ１（ｋ）の値を、ＳＮＲ推定部４０８から供給されたＳＮＲ推定値ＳＮＲ１（ｋ）に基づいた値ｍ１（ｋ）＝Φ１｛ＳＮＲ１（ｋ）｝でさらに補正する。
関数Φ１｛  ｝の最も簡単な例は、右下がりの直線であり、（数式２２）〜（数式２４）で表すことができる。
【数２２】
2012046582.tif 000024
【数２３】
2012046582.tif 000025
【数２４】
2012046582.tif 000026
値域ｍ１ｍｉｎとｍ１ｍａｘに対応したＳＮＲ１の値を、ＳＮＲ１ｍｉｎと上限値ＳＮＲ１ｍａｘとすれば、単調減少関数Φ１｛ＳＮＲ１（ｋ）｝は、たとえば、以下の（数式２５）〜（数式２７）で表すことができる。
【数２５】
2012046582.tif 000027
【数２６】
2012046582.tif 000028
【数２７】
2012046582.tif 000029
ＳＮＲ１（ｋ）が大きいときに小さなｍ１（ｋ）を得るために、及び、ＳＮＲ１（ｋ）が小さなときに大きなｍ１（ｋ）を得るために、単調減少関数が用いられる。したがって、（数式２５）〜（数式２７）に示した１次関数以外に、高次関数や三角関数などの非線形関数又はそれらの組合せで表現されるさらに複雑な関数などが用いられてもよい。以上の手続きで、ステップサイズ制御部４０７は、（数式２０）によって求められたμ１（ｋ）をステップサイズとして出力する。
適応フィルタ２０４は、ステップサイズ制御部４０７から供給されたμ１（ｋ）を、係数更新ステップサイズとして用いて、係数更新を行う。適応フィルタ２０４は、（数式２０）に示すように、α１（ｋ）及びＳＮＲ１（ｋ）で補正された係数更新ステップサイズを用いることによって、係数更新に対する妨害信号が存在するときに係数更新量を小さくすることができる。
以上の構成により、本実施形態によれば、妨害信号に対する頑健性が強く、消し残り雑音と出力信号の歪が少ない信号処理を実現することができる。
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態としての雑音消去装置５００について、図５を用いて説明する。第２実施形態と比べた場合、本実施形態に係る雑音消去装置５００は、主信号ｘＰ（ｋ）として近端信号（近端音声）とエコーの混じった信号を受ける。また、雑音消去装置５００は、参照信号ｘＳ（ｋ）としてエコー発生の原因となる遠端信号を受ける。そして、雑音消去装置５００は、適応フィルタ２０４によって擬似エコーを生成し、これを主信号から減算することによって主信号中のエコーを消去する。
図５においては、入力端子２０２が出力端子５０２に置換されている点、さらに適応フィルタ２０４の入力が入力端子５０１から供給される点で第２実施形態と異なる。入力端子５０１に供給された遠端信号は適応フィルタ２０４に供給されると同時に、出力端子５０２にも供給される。出力端子５０２はスピーカー５５０に接続され、入力端子２０１に接続されたマイクロホン５５１に回り込む信号が、結果的にエコーとなる。そこで、本実施形態に係る雑音消去装置５００は、ノイズの代わりにエコーを消去するためのエコー消去装置として動作する。これ以外の構成は第２実施形態と同様であるため、ここでは同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
以上の構成により、本実施形態によれば、妨害信号に対する頑健性が強く、消し残りエコーと出力信号の歪が少ない信号処理を実現することができる。
［第６実施形態］
本発明の第６実施形態としての雑音消去装置６００について、図６を用いて説明する。本実施形態においては、ＳＮＲ推定部４０８が追加された点で、上述の第５実施形態と異なる。これ以外の構成は第５実施形態と同様であるため、ここでは同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
本実施形態によれば、妨害信号に対する頑健性が強く、消し残りエコーと出力信号の歪が少ない信号処理を実現することができる。
［第７実施形態］
これまでの説明では、雑音源近傍において参照信号の捕捉を行うことによって、参照信号は雑音そのものであると仮定してきた。しかし、現実にはこの条件を満たすことのできない場合が存在する。このような場合には、参照信号は雑音とそれに混入する音声信号から構成される。このような参照信号に対する音声信号の混入成分はクロストークと呼ばれる。クロストークが存在する際の雑音消去装置の構成が、ＷＯ２００５／０２４７８７に開示されている。
本実施形態では、雑音の消去と同様に、クロストークを消去するための第２の適応フィルタが導入される。雑音消去装置７００は、音声信号源から参照入力端子に至る音響経路（クロストークパス）のインパルス応答を近似する第２の適応フィルタを用いて、参照入力端子において混入する音声信号成分に対応した擬似音声信号を生成する。そして、雑音消去装置７００は、参照入力端子に入力された信号（参照信号）からこの擬似音声信号を差し引くことによって、音声信号成分（クロストーク）を消去する。
本発明の第７実施形態としての雑音消去装置７００について、図７を用いて説明する。第２実施形態と比べた場合、本実施形態に係る雑音消去装置７００は、減算器２０３、適応フィルタ２０４、誤差評価部２０６、ステップサイズ制御部２０７に加えて、減算器７０３、適応フィルタ７０４、誤差評価部７０６、ステップサイズ制御部７０７とを備える。その他の構成及び動作は、第２実施形態と同じであるため、同じ構成には同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
雑音消去装置７００は、消去しようとするクロストークに相関のある信号（出力端子２０５における出力＝推定所望信号）を適応フィルタで変形して擬似クロストークｎ２（ｋ）を生成する。そして、雑音消去装置７００は、これを音声と雑音の混在した参照信号から減算することで、クロストークの消去を行う。雑音消去装置７００は、クロストーク消去結果に基づいて適応フィルタの係数更新を行う際に、減算前後の信号を比較し、減算後の信号が減算前より小さくないときにこれを異常事態と判定し、係数更新量を小さくする。
入力端子２０２には、音声と雑音の混在した参照信号が、サンプル値系列として供給される。参照信号は、減算器７０３と誤差評価部７０６に伝達される。
適応フィルタ７０４には、出力端子２０５から推定所望信号ｅ１（ｋ）が供給される。適応フィルタ７０４は、推定所望信号ｅ１（ｋ）とフィルタ係数の畳込み演算を行い、その結果を擬似クロストークｎ２（ｋ）として減算器７０３に伝達する。
減算器７０３には、入力端子２０２から参照信号ｘＳ（ｋ）が供給され、適応フィルタ７０４から擬似クロストークｎ２（ｋ）が供給される。減算器７０３は、参照信号ｘＳ（ｋ）から擬似クロストークｎ２（ｋ）を減算し、その結果を適応フィルタ２０４及び誤差評価部７０６に伝達すると同時に適応フィルタ７０４に帰還する。
誤差評価部７０６及びステップサイズ制御部７０７の動作は、第２実施形態において説明した誤差評価部２０６及びステップサイズ制御部２０７の動作と等しいので、詳細な説明を省略する。
以上の構成により、本実施形態によれば、クロストークの存在する状況において、妨害信号に対する頑健性が強く、消し残り雑音と出力信号の歪が少ない信号処理を実現することができる。
［第８実施形態］
本発明の第８実施形態としての雑音消去装置８００について、図８を用いて説明する。第７実施形態と比べた場合、本実施形態に係る雑音消去装置８００は、さらにＳＮＲ推定部４０８、８０８を備える。
雑音消去装置８００は、消去しようとするクロストークと相関のある信号（出力端子２０５における出力＝音声の推定値）を適応フィルタで変形して擬似クロストークを生成する。そして、雑音消去装置８００は、これを音声の重畳した雑音から減算することで、クロストークの消去を行う。雑音消去装置８００は、クロストーク消去結果に基づいて適応フィルタの係数更新を行う際に、減算前後の信号を比較し、減算後の信号が減算前より小さくないときにこれを異常事態と判定し、係数更新量を小さくする。さらに、雑音消去装置８００は、ＳＮＲ推定部８０８から供給される第２のＳＮＲ推定値、すなわち、入力端子２０２における雑音成分と音声信号成分の比に基づいて、係数更新量を制御する。
なお、ここでは、減算器７０３の理想的な出力は、雑音であることに注意する必要がある。このため、適応フィルタ７０４の係数更新によって変化する成分は消し残りのクロストークとなり、影響を受けない雑音成分は、適応フィルタ７０４の係数更新における妨害成分となる。これらの関係から、ＳＮＲ推定部８０８から供給される第２のＳＮＲ推定値ＳＮＲ２（ｋ）は、入力端子２０２における音声信号成分対雑音成分の比ではなく、雑音成分対クロストーク成分の比（雑音対クロストーク比）となる。
図８において、ＳＮＲ推定部８０８は、減算器７０３の出力である推定雑音信号ｅ２（ｋ）の、適応フィルタ７０４の出力ｎ２（ｋ）に対する比を、第２のＳＮＲ推定値ＳＮＲ２（ｋ）として求める。
推定雑音信号ｅ２（ｋ）は雑音ｎ０（ｋ）の推定値として、適応フィルタ７０４の出力ｎ２（ｋ）は第２混在信号ｘＳ（ｋ）に含まれるクロストーク成分の推定値として、利用することができる。
したがって、これらの比をＳＮＲ推定値ＳＮＲ２（ｋ）（雑音対クロストーク比推定値）とすることができる。ＳＮＲ推定部８０８は、求めたＳＮＲ推定値ＳＮＲ２（ｋ）を、ステップサイズ制御部８０７に供給する。
ＳＮＲ推定部８０８は、第４実施形態で図４を用いて説明したＳＮＲ推定部４０８の構成とまったく等しくすることができるので、詳細な説明を省略する。
次に、ステップサイズ制御部８０７の動作を、すでに第４実施形態で説明したステップサイズ制御部４０７の動作に沿って説明する。
ステップサイズ制御部８０７には、誤差評価部７０６から雑音ｎ０（ｋ）の存在を表す信号β２（ｋ）が供給される。また、ステップサイズ制御部８０７には、ＳＮＲ推定部８０８からＳＮＲ推定値ＳＮＲ２（ｋ）が供給される。ステップサイズ制御部８０７は、これらの情報に基づいた値μ２（ｋ）を次式によって計算し、適応フィルタ７０４に伝達する。
【数２８】
2012046582.tif 000030
【数２９】
2012046582.tif 000031
ＳＮＲ推定値ＳＮＲ２（ｋ）が高いということは、雑音ｎ０（ｋ）のパワーが大きいことを意味する。このため、高ＳＮＲのときにはμ２（ｋ）の値がより小さくなるように、低ＳＮＲのときにはμ２（ｋ）の値がより大きくなるように、関数Φ２｛  ｝が設計される。すなわち、関数Φ２｛  ｝は、ＳＮＲ推定値ＳＮＲ２（ｋ）の値が大きいときに小さな値を、ＳＮＲ２（ｋ）の値が小さいときに大きな値を与えるような単調減少関数とすることがよい。また、その値域は、ｍ２ｍｉｎ≦ｍ２（ｋ）≦ｍ２ｍａｘとする。ただし、ｍ２ｍｉｎ、ｍ２ｍａｘは、ｍ２ｍｉｎ＜ｍ２ｍａｘを満たす定数である。
μ２（ｋ）の値はまず、誤差評価部７０６から供給された信号α２（ｋ）に基づいて、第４実施形態で説明したようにμ０・α２（ｋ）として決定される。このようにして決定されたμ２（ｋ）の値は、ＳＮＲ推定部８０８から供給されたＳＮＲ推定値ＳＮＲ２（ｋ）に基づいた値ｍ２（ｋ）＝Φ２｛ＳＮＲ２（ｋ）｝でさらに補正される。
関数Φ２｛  ｝の最も簡単な例は、右下がりの直線であり、（数式３０）〜（数式３２）で表すことができる。
【数３０】
2012046582.tif 000032
【数３１】
2012046582.tif 000033
【数３２】
2012046582.tif 000034
値域ｍ２ｍｉｎとｍ２ｍａｘに対応したＳＮＲ２の値を、ＳＮＲ２ｍｉｎと上限値ＳＮＲ２ｍａｘとすれば、単調減少関数Φ２｛ＳＮＲ２（ｋ）｝は、たとえば、以下の（数式３３）〜（数式３５）で表すことができる。
【数３３】
2012046582.tif 000035
【数３４】
2012046582.tif 000036
【数３５】
2012046582.tif 000037
ＳＮＲ２（ｋ）が大きいときに小さな、小さなときに大きなｍ２（ｋ）を得るために単調減少関数が用いられる。（数式３３）〜（数式３５）に示した１次関数以外に、高次関数や三角関数などの非線形関数又はそれらの組合せで表現されるさらに複雑な関数などが用いられてもよい。以上の手続きで、ステップサイズ制御部８０７は、（数式２８）によって求められたμ２（ｋ）をステップサイズとして出力する。
適応フィルタ７０４は、ステップサイズ制御部８０７から供給されたμ２（ｋ）を、係数更新ステップサイズとして用いて、係数更新を行う。適応フィルタ７０４は、（数式２８）に示すように、α２（ｋ）及びＳＮＲ２（ｋ）で補正された係数更新ステップサイズを用いることによって、係数更新に対する妨害信号が存在するときに係数更新量を小さくすることができる。
以上の構成により、本実施形態によれば、クロストークの存在する状況において、妨害信号に対する頑健性が強く、消し残り雑音と出力信号の歪が少ない信号処理を実現することができる。主信号や参照信号における広範囲な所望信号対雑音比の入力信号に対して、環境変化への追従性が高く、出力歪の少ない雑音消去を達成することができる。
［第９実施形態］
本発明の第９実施形態としての雑音消去装置９００について、図９に示す。本実施形態では、第２実施形態に示した雑音消去装置２００の構成に加えて減算器９０３を備えている。減算器９０３は、参照信号ｘＳ（ｋ）を入力して、推定所望信号ｅ１（ｋ）を減算することにより、参照信号の雑音成分を推定し、さらに適応フィルタ２０４でフィルタ処理することで擬似雑音信号ｎ１（ｋ）を求めている。
本実施形態によれば、より精度良く消し残り雑音と出力信号の歪が少ない信号処理を実現することができる。
［他の実施形態］
以上、本発明の複数の実施形態について詳述したが、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステム又は装置も、本発明の範疇に含まれる。
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されても良いし、単体の装置に適用されても良い。さらに、本発明は、上述の実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。そのようなプログラムは、信号処理装置あるいは雑音消去装置を構成するＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などのプロセッサで実行される。さらには、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂ）サーバも、本発明の範疇に含まれる。
図１０は、第１実施形態を信号処理プログラムにより構成する場合に、その信号処理プログラムを実行するコンピュータ１０００の構成図である。コンピュータ１０００は、入力部１００１と、ＣＰＵ１００２と、出力部１００３と、メモリ１００４とを含む。
ＣＰＵ１００２は、メモリ１００４に記憶された信号処理プログラムを読み込むことにより、コンピュータ１０００の動作を制御する。すなわち、信号処理プログラムを実行したＣＰＵ１００２は、ステップＳ１０１１において、まず、入力部１００１から、所望信号と雑音とが混在した主信号を入力し、所望信号と雑音とが主信号とは異なる割合で混在した参照信号を入力する。次に、ＣＰＵ１００２は、ステップＳ１０１３において、適応フィルタを用いて、参照信号に対し、推定所望信号に基づいて更新される係数を用いてフィルタ処理を施し、擬似雑音信号を求める。
さらに、ＣＰＵ１００２は、ステップＳ１０１５において、主信号から擬似雑音信号を減算して誤差を出力する。ＣＰＵ１００２は、ステップＳ１０１９において、主信号の値と誤差の値とを比較し、誤差の値が主信号の値よりも大きい場合には、ステップＳ１０２１に進み、誤差の値が主信号の値よりも小さい場合と比較して、係数の更新量を小さくする。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
［実施形態の他の表現］
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
第１信号を入力する第１入力手段と、
前記第１信号と前記第２信号とが、前記第１混在信号とは異なる割合で混在した第２混在信号を入力する第２入力手段と、
前記第１混在信号を出力する第１減算手段と、
前記擬似第２信号を求めるため、前記第２混在信号に対し、前記推定第１信号に基づいて更新される第１係数を用いてフィルタ処理を施す第１適応フィルタと、
前記第１混在信号の値とを比較する第１比較手段と、
前記第１比較手段による比較の結果、前記推定第１信号の値よりも小さい場合に比べて、前記係数の更新量を小さくするための第１制御信号を前記第１適応フィルタに出力する第１制御手段と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。
（付記２）
前記第１適応フィルタは、前記第２混在信号を入力とすることを特徴とする付記１に記載の信号処理装置。
（付記３）
前記第１比較手段は、前記第１混在信号の値を平均化して推定第１信号平均値を求め、前記第１混在信号平均値と前記推定第１信号平均値とを比較し、
前記第１制御手段は、前記第１混在信号平均値よりも前記推定第１信号平均値が大きい場合には、前記第１混在信号平均値よりも前記推定第１信号平均値が小さい場合に比べて、前記第１適応フィルタの係数更新量を小さくするための第１制御信号を前記第１適応フィルタに出力することを特徴とする付記１又は２に記載の信号処理装置。
（付記４）
前記推定第１信号に対する比を、第１比として出力する第１比出力部をさらに備え、
前記第１制御手段は、前記第１比の値が大きいときには、前記第１比の値が小さいときと比較して、前記第１適応フィルタの係数更新量を小さくするための前記第１制御信号を前記第１適応フィルタに出力することを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
（付記５）
前記第１信号が近端信号であり、
前記第２信号が前記近端信号と相関のない遠端信号であることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載の信号処理装置。
（付記６）
前記第１適応フィルタは、前記第２混在信号に基づく推定第２信号を入力とし、
前記第２混在信号に混在すると推定される擬似第１信号を出力する第２減算手段と、
前記擬似第１信号に基づいて更新される第２係数を用いてフィルタ処理を施す第２適応フィルタと、
前記第２混在信号の値とを比較する第２比較手段と、
前記第２比較手段による比較の結果、前記推定第２信号の値よりも小さい場合に比べて、前記第２係数の更新量を小さくするための第２制御信号を前記第２適応フィルタに出力する第２制御手段と、
をさらに備えたことを特徴とする付記１に記載の信号処理装置。
（付記７）
前記第１比較手段は、前記第１混在信号の値を平均化して推定第１信号平均値を求め、前記第１混在信号平均値と前記推定第１信号平均値とを比較し、
前記第１制御手段は、前記第１混在信号平均値よりも前記推定第１信号平均値が大きい場合には、前記第１混在信号平均値よりも前記推定第１信号平均値が小さい場合に比べて、前記第１適応フィルタの係数更新量を小さくするための第１制御信号を前記第１適応フィルタに出力し、
前記第２比較手段は、前記第２混在信号の値を平均化して推定第２信号平均値を求め、前記第２混在信号平均値と前記推定第２信号平均値とを比較し、
前記第２制御手段は、前記第２混在信号平均値よりも前記推定第２信号平均値が大きい場合には、前記第２混在信号平均値よりも前記推定第２信号平均値が小さい場合に比べて、前記第２適応フィルタの係数更新量を小さくするための第２制御信号を前記第２適応フィルタに出力することを特徴とする付記６に記載の信号処理装置。
（付記８）
前記推定第２信号に対する比を、第２比として出力する第２比出力部をさらに備え、
前記第２制御手段は、前記第２比の値が大きいときには、前記第２比の値が小さいときと比較して、前記第２適応フィルタの係数更新量を小さくするための前記第２制御信号を前記第２適応フィルタに出力することを特徴とする付記６又は７に記載の信号処理装置。
（付記９）
前記第１信号は所望音声信号であり、前記第２信号は雑音信号であって、
前記第１混在信号は前記所望音声信号が前記雑音信号より多く混在した信号であり、前記第２混在信号は前記雑音信号が前記所望音声信号より多く混在した信号であることを特徴とする付記１乃至８のいずれか１項に記載の信号処理装置。
（付記１０）
第１信号と第２信号とが混在した第１混在信号から、前記第１混在信号に混在すると推定される擬似第２信号を減算して、推定第１信号を生成し、
前記第１信号と前記第２信号とが前記第１混在信号と異なる割合で混在した第２混在信号を用いて、第１適応フィルタにより、前記第１混在信号に混在すると推定される擬似第２信号を求める際に、
前記推定第１信号が前記第１混在信号より大きい場合には、前記推定第１信号が前記第１混在信号より小さい場合と比較して、前記第１適応フィルタの係数の更新量を小さくすることを特徴とする信号処理方法。
（付記１１）
前記第１適応フィルタは、前記第２混在信号を入力して前記擬似第２信号を生成することを特徴とする付記１０に記載の信号処理方法。
（付記１２）
前記第１混在信号の値を平均化して推定第１信号平均値を求め、前記第１混在信号平均値と前記推定第１信号平均値とを比較し、
前記第１混在信号平均値よりも前記推定第１信号平均値が大きい場合には、前記第１混在信号平均値よりも前記推定第１信号平均値が小さい場合に比べて、前記第１適応フィルタの係数更新量を小さくすることを特徴とする付記１０又は１１に記載の信号処理方法。
（付記１３）
前記推定第１信号に対する比を、第１比として出力し、
前記第１比の値が大きいときには、前記第１比の値が小さいときと比較して、前記第１適応フィルタの係数更新量を小さくすることを特徴とする付記１０乃至１２のいずれか１項に記載の信号処理方法。
（付記１４）
前記第１信号が近端信号であり、
前記第２信号が前記近端信号と相関のない遠端信号である
ことを特徴とする付記１０乃至１３のいずれか１項に記載の信号処理方法。
（付記１５）
前記第１適応フィルタは、前記第２混在信号に基づく推定第２信号を入力とし、
前記第２混在信号に混在すると推定される擬似第１信号を生成し、
前記推定第１信号を求める際に、
前記推定第２信号の値よりも小さい場合と比較して、前記第２係数の更新量を小さくすることを特徴とする付記１０に記載の信号処理方法。
（付記１６）
前記第１混在信号の値を平均化して推定第１信号平均値を求め、前記第１混在信号平均値と前記推定第１信号平均値とを比較し、
前記第１混在信号平均値よりも前記推定第１信号平均値が大きい場合には、前記第１混在信号平均値よりも前記推定第１信号平均値が小さい場合に比べて、前記第１適応フィルタの係数更新量を小さくし、
前記第２混在信号の値を平均化して推定第２信号平均値を求め、前記第２混在信号平均値と前記推定第２信号平均値とを比較し、
前記第２混在信号平均値よりも前記推定第２信号平均値が大きい場合には、前記第２混在信号平均値よりも前記推定第２信号平均値が小さい場合に比べて、前記第２適応フィルタの係数更新量を小さくすることを特徴とする付記１５に記載の信号処理方法。
（付記１７）
前記推定第２信号に対する比を、第２比として出力し、
前記第２比の値が大きいときには、前記第２比の値が小さいときと比較して、前記第２適応フィルタの係数更新量を小さくすることを特徴とする付記１５又は１６に記載の信号処理装置。
（付記１８）
前記第１信号は所望音声信号であり、前記第２信号は雑音信号であって、
前記第１混在信号は前記所望音声信号が前記雑音信号より多く混在した信号であり、前記第２混在信号は前記雑音信号が前記所望音声信号より多く混在した信号であることを特徴とする付記１０乃至１７のいずれか１項に記載の信号処理方法。
（付記１９）
コンピュータに、
第１信号と第２信号とが混在した第１混在信号から、前記第１混在信号に混在すると推定される擬似第２信号を減算して、推定第１信号を生成するステップと、
前記第１信号と前記第２信号とが前記第１混在信号と異なる割合で混在した第２混在信号を用いて、第１適応フィルタにより前記第１混在信号に混在すると推定される擬似第２信号を求める際に、
前記推定第１信号が前記第１混在信号より大きい場合には、前記推定第１信号が前記第１混在信号より小さい場合と比較して、前記第１適応フィルタの係数の更新量を小さくするステップと、
を実行させることを特徴とする信号処理プログラム。
実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
この出願は、２０１０年１０月８日に出願された日本出願特願２０１０−２２８６５５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０００９】
１０１  第１入力部
１０２  第２入力部
２０１，２０２，５０１  入力端子
１０３  減算部
２０３、７０３  減算器
１０４，２０４、７０４  適応フィルタ
２０５  出力端子
１０６  比較部
２０６、７０６  誤差評価部
１０７  係数更新制御部
２０７、７０７  ステップサイズ制御部
４０８、８０８  ＳＮＲ推定部
３６１，３６２  平均部
３６３  評価結果算出部
５５０  スピーカ
５５１  マイク
【図１】
2012046582.tif 000038
【図２】
2012046582.tif 000039
【図３】
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【図４】
2012046582.tif 000041
【図５】
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【図６】
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【図７】
2012046582.tif 000044
【図８】
2012046582.tif 000045
【図９】
2012046582.tif 000046
【図１０】
2012046582.tif 000047
【国際調査報告】
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2012046582.tif 000049