(57)【要約】【課題】  動的な適応フィルタによって音響特性の影響を受けた原音信号を忠実に再現し、マイクロホンで集音された音信号からノイズ信号を適切に抽出してノイズキャンセル信号を生成することで、原音信号の劣化を抑止しつつノイズを適切に打ち消す。【解決手段】  本発明の雑音除去装置１００は、音を出力するスピーカ１１０と、音を集音して音信号に変換するマイクロホン１１２と、マイクロホンが変換した音信号から第１適応フィルタ１１６の出力信号を減算して第１差分信号を生成する第１差分回路１１４と、原音信号から第１差分信号を減算して第２差分信号を生成しスピーカに伝達する第２差分回路１１８と、を備え、第１適応フィルタは、第２差分信号を参照入力とし、第１差分信号を適応誤差として、フィルタ係数が適応的に調整されることを特徴とする。【選択図】    図１
2010250131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音を出力するスピーカと、
前記音を集音して音信号に変換するマイクロホンと、
前記マイクロホンが変換した音信号から第１適応フィルタの出力信号を減算して第１差分信号を生成する第１差分回路と、
原音信号から前記第１差分信号を減算して第２差分信号を生成し前記スピーカに伝達する第２差分回路と、
を備え、
前記第１適応フィルタは、前記第２差分信号を参照入力とし、前記第１差分信号を適応誤差として、フィルタ係数が適応的に調整されることを特徴とする雑音除去装置。
【請求項２】
音を出力するスピーカと、
前記音を集音して音信号に変換するマイクロホンと、
前記マイクロホンが変換した音信号から第１複製フィルタの出力信号を減算して第１差分信号を生成する第１差分回路と、
原音信号から前記第１差分信号を減算して第２差分信号を生成し、前記スピーカおよび前記第１複製フィルタに伝達する第２差分回路と、
前記マイクロホンが変換した音信号から第１適応フィルタの出力信号を減算して第３差分信号を生成する第３差分回路と、
前記原音信号を参照入力とし、前記第３差分信号を適応誤差として、フィルタ係数が適応的に調整される第１適応フィルタと、
を備え、
前記第１複製フィルタのフィルタ係数には、前記第１適応フィルタのフィルタ係数が随時複製されることを特徴とする雑音除去装置。
【請求項３】
音を出力するスピーカと、
前記音を集音して音信号に変換するマイクロホンと、
第２適応フィルタの出力信号から第１遅延回路の出力信号を減算して第４差分信号を生成する第４差分回路と、
前記マイクロホンが変換した音信号を参照入力とし、前記第４差分信号の反転信号を適応誤差として、フィルタ係数が適応的に調整される第２適応フィルタと、
原音信号から前記第４差分信号を減算して第５差分信号を生成し、前記スピーカおよび前記第１遅延回路に伝達する第５差分回路と、
を備え、
前記第１遅延回路は、前記スピーカから前記マイクロホンまでの音伝搬遅延と前記第２適応フィルタの遅延との和に相当する時間だけ前記第５差分信号を遅延させることを特徴とする雑音除去装置。
【請求項４】
音を出力するスピーカと、
前記音を集音して音信号に変換するマイクロホンと、
前記マイクロホンが変換した音信号を参照入力とし、第６差分信号を適応誤差として、フィルタ係数が適応的に調整される第２適応フィルタと、
入力された信号を前記スピーカから前記マイクロホンまでの音伝搬遅延と前記第２適応フィルタの遅延との和に相当する時間だけ遅延させる第１遅延回路と、
前記第２適応フィルタの出力信号から前記第１遅延回路の出力信号を減算した第４差分信号を生成する第４差分回路と、
原音信号から前記第４差分信号を減算して第５差分信号を生成し、前記スピーカおよび前記第１遅延回路に伝達する第５差分回路と、
を備え、
前記第６差分信号は、前記スピーカから前記マイクロホンまでの音伝搬遅延と前記第２適応フィルタの遅延との和に相当する時間だけ前記原音信号を遅延させた信号から前記第２適応フィルタの出力信号を減算して生成されることを特徴とする雑音除去装置。
【請求項５】
音を出力するスピーカと、
前記音を集音して音信号に変換するマイクロホンと、
前記マイクロホンが変換した音信号から第１複製フィルタの出力信号を減算して第１差分信号を生成し、第２複製フィルタに伝達する第１差分回路と、
原音信号から前記第２複製フィルタの出力信号を減算して第２差分信号を生成し、前記スピーカおよび前記第１複製フィルタに伝達する第２差分回路と、
前記マイクロホンが変換した音信号から第１適応フィルタの出力信号を減算して第３差分信号を生成する第３差分回路と、
前記原音信号を参照入力とし、前記第３差分信号を適応誤差として、フィルタ係数が適応的に調整される第１適応フィルタと、
前記スピーカから前記マイクロホンまでの音伝搬遅延と第２適応フィルタの遅延との和に相当する時間だけ前記原音信号を遅延させる第２遅延回路と、
前記第２遅延回路の出力信号から前記第２適応フィルタの出力信号を減算して第６差分信号を生成する第６差分回路と、
前記マイクロホンが変換した音信号を参照入力とし、前記第６差分信号を適応誤差として、フィルタ係数が適応的に調整される第２適応フィルタと、
を備え、
前記第１複製フィルタのフィルタ係数には、前記第１適応フィルタのフィルタ係数が随時複製され、前記第２複製フィルタのフィルタ係数には、前記第２適応フィルタの係数が随時複製されることを特徴とする雑音除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部からの雑音（ノイズ）によって所望する原音の音質が損なわれるのを防止することが可能な雑音除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドホンから出力された音（原音）は、空間等の伝送路を通じてそのヘッドホンを装着している人の耳に伝達される。従って、所望する原音以外の音響ノイズ（以下単にノイズと略す。）も同伝送路を通じて人の耳に伝達されてしまい、所望する原音の音質が損なわれる。
【０００３】
そこで、ヘッドホンにモニタ用マイクロホンを設置し、そのマイクロホンの出力を反転、原音信号に加算してスピーカから出力することで、外部のノイズを打ち消すヘッドホンが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
しかし、かかる技術においては、スピーカから出力された原音もフィードバック経路を経てノイズキャンセル信号となってしまうため、原音の音質の劣化を招いていた。そこで、スピーカからマイクロホンまでの音響特性を推定した等価回路を設け、スピーカに伝達される原音信号を等価回路にも入力し、マイクロホンの出力信号から等価回路の出力信号を減じることで、原音信号のノイズキャンセル信号への再帰還を防止する技術も開示されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４４５６７５号明細書
【特許文献２】特開平２−２２４５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、特許文献１の技術では、スピーカから出力された原音信号もマイクロホンおよび帰還回路を通じてノイズキャンセル信号となってしまうため原音信号が劣化していた。このような原音信号の劣化を防止するため、ノイズキャンセル信号から予め原音信号を除いてノイズキャンセル信号を生成する必要がある。その点、特許文献２の技術では、原音信号がノイズキャンセル信号から減じられているので原音信号の劣化をある程度抑制することができる。
【０００７】
しかし、特許文献２においても、スピーカからマイクロホンまでの音響特性に完全に一致する等価回路を設定するのは困難を極め、一致に至らなかった特性部分に関しては定常的な偏差が残ってしまう。仮に、スピーカからマイクロホンまでの音響特性に完全に一致する等価回路を設定できたとしても、スピーカとマイクロホンとの位置関係やスピーカ（ヘッドホン）を装着したときの人の耳の形状の変動、その時の温度等に従い、スピーカからマイクロホンまでの音響特性は時々刻々と変化するので、特許文献２のような固定的な等価回路でその変化を補償することはできなかった。
【０００８】
このようにスピーカからマイクロホンまでの音響特性と等価回路とが異なる特性を示すとノイズキャンセル信号から原音信号を完全に取り除くことができず、帰還される原音信号によって所望する原音信号が却って劣化してしまうといった問題が生じ得る。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑み、動的な適応フィルタによって音響特性の影響を受けた原音信号を忠実に再現し、マイクロホンで集音された音信号からノイズ信号を適切に抽出してノイズキャンセル信号を生成することで、原音信号の劣化を抑止しつつノイズを適切に打ち消すことが可能な雑音除去装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の雑音除去装置は、音を出力するスピーカと、音を集音して音信号に変換するマイクロホンと、マイクロホンが変換した音信号から第１適応フィルタの出力信号を減算して第１差分信号を生成する第１差分回路と、原音信号から第１差分信号を減算して第２差分信号を生成しスピーカに伝達する第２差分回路と、を備え、第１適応フィルタは、第２差分信号を参照入力とし、第１差分信号を適応誤差として、フィルタ係数が適応的に調整されることを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によると、スピーカからマイクロホンまでの音響特性の順特性を適応フィルタによって適応的に推定（同定）することができるので、スピーカおよびマイクロホンを経由した原音信号を適切に推定することが可能となる。従って、第１差分信号としてノイズ信号を適切に抽出することができ、原音信号の劣化を抑止しつつノイズを動的に打ち消すことが可能となる。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の他の雑音除去装置は、音を出力するスピーカと、音を集音して音信号に変換するマイクロホンと、マイクロホンが変換した音信号から第１複製フィルタの出力信号を減算して第１差分信号を生成する第１差分回路と、原音信号から第１差分信号を減算して第２差分信号を生成し、スピーカおよび第１複製フィルタに伝達する第２差分回路と、マイクロホンが変換した音信号から第１適応フィルタの出力信号を減算して第３差分信号を生成する第３差分回路と、原音信号を参照入力とし、第３差分信号を適応誤差として、フィルタ係数が適応的に調整される第１適応フィルタと、を備え、第１複製フィルタのフィルタ係数には、第１適応フィルタのフィルタ係数が随時複製されることを特徴とする。
【００１３】
雑音除去装置における第１適応フィルタを含む経路は、スピーカからマイクロホンまでの音響特性の順特性に基づく原音信号の推定と、ノイズキャンセル信号のフィードバックとの２つの役割を担う。従って、適応フィルタの参照入力はノイズキャンセル信号を含んでいる。本発明では、原音信号を直接参照入力としてフィルタ係数の推定を行い、本来第１適応フィルタを配置すべき位置に設けられた第１複製フィルタに第１適応フィルタのフィルタ係数を随時複製することで音響特性の推定精度を向上することが可能となる。
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の他の雑音除去装置は、音を出力するスピーカと、音を集音して音信号に変換するマイクロホンと、第２適応フィルタの出力信号から第１遅延回路の出力信号を減算して第４差分信号を生成する第４差分回路と、マイクロホンが変換した音信号を参照入力とし、第４差分信号の反転信号を適応誤差として、フィルタ係数が適応的に調整される第２適応フィルタと、原音信号から第４差分信号を減算して第５差分信号を生成し、スピーカおよび第１遅延回路に伝達する第５差分回路と、を備え、第１遅延回路は、スピーカからマイクロホンまでの音伝搬遅延と第２適応フィルタの遅延との和に相当する時間だけ第５差分信号を遅延させることを特徴とする。
【００１５】
適応フィルタがスピーカからマイクロホンまでの音響特性の逆特性を推定する構成により、マイクロホンで集音された音信号にさらに音響特性の逆特性の影響を与え、スピーカに入力された原音信号を再現すると共に、反転ノイズ源をスピーカの位置に音像定位することが可能となる。従って、第４差分信号としてノイズ信号を適切に抽出することができ、原音信号の劣化を抑止しつつノイズを動的に打ち消すことが可能となる。また、本発明では、ノイズ信号も音響特性の逆特性の影響を受けるので、スピーカからは逆特性の影響を受けたノイズキャンセル信号が出力され、ノイズキャンセル信号のフィードバックによるキャンセル誤差を低減することが可能となる。
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の他の雑音除去装置は、音を出力するスピーカと、音を集音して音信号に変換するマイクロホンと、マイクロホンが変換した音信号を参照入力とし、第６差分信号を適応誤差として、フィルタ係数が適応的に調整される第２適応フィルタと、入力された信号をスピーカからマイクロホンまでの音伝搬遅延と第２適応フィルタの遅延との和に相当する時間だけ遅延させる第１遅延回路と、第２適応フィルタの出力信号から第１遅延回路の出力信号を減算した第４差分信号を生成する第４差分回路と、原音信号から第４差分信号を減算して第５差分信号を生成し、スピーカおよび第１遅延回路に伝達する第５差分回路と、を備え、第６差分信号は、スピーカからマイクロホンまでの音伝搬遅延と第２適応フィルタの遅延との和に相当する時間だけ原音信号を遅延させた信号から第２適応フィルタの出力信号を減算して生成されることを特徴とする。
【００１７】
雑音除去装置における第２適応フィルタの主入力となる第１遅延回路を含む経路は、ノイズキャンセル信号のフィードバックとしても利用される。従って、適応フィルタの主入力はノイズキャンセル信号を含む第５差分信号となっている。本発明では、原音信号の遅延信号を主入力とし、第２適応フィルタの推定をその適応誤差に基づいて実行することで音響特性の推定精度を向上することが可能となる。
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明の他の雑音除去装置は、音を出力するスピーカと、音を集音して音信号に変換するマイクロホンと、マイクロホンが変換した音信号から第１複製フィルタの出力信号を減算して第１差分信号を生成し、第２複製フィルタに伝達する第１差分回路と、原音信号から第２複製フィルタの出力信号を減算して第２差分信号を生成し、スピーカおよび第１複製フィルタに伝達する第２差分回路と、マイクロホンが変換した音信号から第１適応フィルタの出力信号を減算して第３差分信号を生成する第３差分回路と、原音信号を参照入力とし、第３差分信号を適応誤差として、フィルタ係数が適応的に調整される第１適応フィルタと、スピーカからマイクロホンまでの音伝搬遅延と第２適応フィルタの遅延との和に相当する時間だけ原音信号を遅延させる第２遅延回路と、第２遅延回路の出力信号から第２適応フィルタの出力信号を減算して第６差分信号を生成する第６差分回路と、マイクロホンが変換した音信号を参照入力とし、第６差分信号を適応誤差として、フィルタ係数が適応的に調整される第２適応フィルタと、を備え、第１複製フィルタのフィルタ係数には、第１適応フィルタのフィルタ係数が随時複製され、第２複製フィルタのフィルタ係数には、第２適応フィルタの係数が随時複製されることを特徴とする。
【００１９】
本発明は、原音信号を参照入力として第１適応フィルタの推定を行い、本来適応フィルタを配置すべき位置に設けられた第１複製フィルタに第１適応フィルタのフィルタ係数を随時複製することで音響特性の推定精度を向上する。また、第１差分信号に第２適応フィルタによって推定された音響特性の逆特性の影響を与えることで、逆特性の影響を受けたノイズキャンセル信号をスピーカから出力することができ、ノイズキャンセル信号のフィードバックによるキャンセル誤差を低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の雑音除去装置は、動的な適応フィルタによって音響特性の影響を受けた原音信号を忠実に再現し、マイクロホンで集音された音信号からノイズ信号を適切に抽出してノイズキャンセル信号を生成することで、原音信号の劣化を抑止しつつノイズを適切に打ち消すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態にかかる雑音除去装置の電気的な構成を示した機能ブロック図である。
【図２】第１適応フィルタの構成例を示した説明図である。
【図３】第２の実施形態にかかる雑音除去装置の電気的な構成を示した機能ブロック図である。
【図４】第３の実施形態にかかる雑音除去装置の電気的な構成を示した機能ブロック図である。
【図５】逆特性推定における位相調整に応じて第１遅延回路の遅延時間を短くすることができることを説明するための説明図である。
【図６】逆特性推定における位相調整に応じて第１遅延回路の遅延時間を短くすることができることを説明するための説明図である。
【図７】逆特性推定における位相調整に応じて第１遅延回路の遅延時間を短くすることができることを説明するための説明図である。
【図８】逆特性推定における位相調整に応じて第１遅延回路の遅延時間を短くすることができることを説明するための説明図である。
【図９】逆特性推定における位相調整に応じて第１遅延回路の遅延時間を短くすることができることを説明するための説明図である。
【図１０】逆特性推定における位相調整に応じて第１遅延回路の遅延時間を短くすることができることを説明するための説明図である。
【図１１】逆特性推定における位相調整に応じて第１遅延回路の遅延時間を短くすることができることを説明するための説明図である。
【図１２】第４の実施形態にかかる雑音除去装置の電気的な構成を示した機能ブロック図である。
【図１３】第５の実施形態にかかる雑音除去装置の電気的な構成を示した機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２３】
本発明の実施形態では、スピーカの近傍のユーザ、例えばヘッドホンを装着したユーザにそのスピーカやヘッドホンから所望する原音信号を出力する際、外部から入力される不特定のノイズを、例えばユーザの耳（聴覚）等の所望する点で相殺することを目的としている。ここでは、ユーザの耳の位置にマイクロホンを設置し、そのマイクロホンに入力された音信号から原音信号を取り除いてノイズ成分のみを抽出して、それをノイズキャンセル信号として原音信号に加えスピーカやヘッドホンから出力する。スピーカやヘッドホンから出力されたノイズキャンセル音は外部のノイズと打ち消し合い、ユーザはノイズが排除された原音のみを聞くことが可能となる。
【００２４】
本実施形態では、適切なノイズ信号を抽出するため、スピーカやマイクロホンを経由した原音信号を推定する。しかし、かかる音響特性は、スピーカとマイクロホンとの位置関係やスピーカ（ヘッドホン）を装着したときの人の耳の形状の変動、その時の温度等に従い時々刻々と変化する。本実施形態では、時々刻々と変化する音響特性を適応フィルタで適応的に推定することで、音響特性の推定精度を向上させることができる。
【００２５】
ところで、音響特性を推定する適応フィルタは、推定対象となる伝送路と並列に設け、マイクロホンからの出力信号と差分が小さくなるように調整する順特性を推定するフィルタと、推定対象となる伝送路に直列に設け、音響特性の逆特性を推定するフィルタとに大別される。以下、前者を第１および第２の実施形態で、後者を第３および第４の実施形態で説明し、その特徴的部分を合わせた雑音除去装置を第５の実施形態で説明する。
【００２６】
（第１の実施形態：雑音除去装置１００）
図１は、第１の実施形態にかかる雑音除去装置１００の電気的な構成を示した機能ブロック図である。雑音除去装置１００は、スピーカ１１０と、マイクロホン１１２と、第１差分回路１１４と、第１適応フィルタ１１６と、第２差分回路１１８とを含んで構成される。
【００２７】
スピーカ１１０は、電磁素子や圧電素子などの電気信号を物理振動に変換する振動素子によって構成される機器であり、入力された音信号を音（音声）に変換して出力する。スピーカ１１０に入力される音信号は、基本的にユーザが所望する原音信号であるが、本実施形態では、ノイズをキャンセルするためのノイズキャンセル信号（ノイズ信号の反転信号）と原音信号との合成信号が入力される。また、本実施形態に適用可能なスピーカ１１０は、音信号を任意の伝達媒体の振動に変換できれば足り、例えば、ダイナミックスピーカ、コンデンサスピーカ、骨伝導スピーカ、ヘッドホン、ブザー、アクチュエータ等も用いることができる。
【００２８】
マイクロホン１１２は、物理振動を電気信号に変換する機器であり、マイクロホン１１２周囲の音を集音して音信号に変換する。従って、スピーカ１１０から出力された原音のみならず周囲のノイズ源１５０から発せられたノイズも受けることとなる。また、本実施形態に適用可能なマイクロホン１１２は、任意の伝達媒体の振動を音信号に変換できれば足り、例えば、コンデンサマイク、ダイナミックマイク、リボンマイク、圧電マイク、カーボンマイク等も用いることができる。
【００２９】
本実施形態の目的は、少なくともユーザの耳の位置におけるノイズをキャンセルしユーザの聴覚にノイズの影響を与えないことにある。従って、マイクロホン１１２をユーザの耳の近傍に配置し、マイクロホン１１２の位置におけるノイズをキャンセルすることでひいてはユーザの耳に入るノイズをキャンセルする。
【００３０】
以下の説明では、マイクロホン１１２から出力される音信号、即ち、スピーカ１１０およびマイクロホン１１２を経由した原音信号とマイクロホン１１２によって集音されたノイズ信号とが混合した音信号を適応フィルタの所望信号（主入力）としている。本実施形態の目的は上記ノイズ信号の抽出であるため、所望信号は、厳密にはスピーカ１１０およびマイクロホン１１２を経由した原音信号のみとすべきである。しかし、スピーカ１１０およびマイクロホン１１２を経由した原音信号とノイズ信号とは相関が無いのでノイズ信号が適応フィルタのフィルタ係数に影響することは無く、マイクロホン１１２から出力される音信号を所望信号としても問題は生じない。
【００３１】
上述したように、マイクロホン１１２には、スピーカ１１０から出力された原音とノイズとが入力される。しかし、後述するように、スピーカ１１０にはノイズ信号の位相を反転した信号であるノイズキャンセル信号が入力されるので、マイクロホン１１２の位置においてノイズと、ノイズキャンセル信号に基づくノイズキャンセル音とが相殺され、ユーザは原音のみを聴くことができる。
【００３２】
第１差分回路１１４は、マイクロホン１１２が変換した音信号から第１適応フィルタ１１６の出力信号（図中第１適応フィルタ１１６右の端子）を減算して第１差分信号（ノイズ信号）を生成する。第１適応フィルタ１１６は、後述するようにスピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音響特性の順特性を推定している。従って、第１適応フィルタ１１６の出力信号は、スピーカ１１０およびマイクロホン１１２を経由した原音信号を推定した信号となり、第１差分回路１１４は、マイクロホン１１２が変換した音信号に含まれる原音信号とノイズ信号とから原音信号のみを取り除き、ノイズ信号を抽出することができる。
【００３３】
第１適応フィルタ１１６は、原音信号を、厳密には原音信号とノイズキャンセル信号の合成信号である第２差分信号を参照入力とし（図中第１適応フィルタ１１６左の端子）、マイクロホン１１２が変換した音信号から自体の出力信号を減算した第１差分信号を適応誤差とし（図中第１適応フィルタの中央斜線で示す端子）、第１差分信号が小さくなるように随時自体のフィルタ係数を調整して、未知のシステムであるスピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音響特性の順特性を推定する。ここでは、未知のシステム（伝送路の音響特性）に推定システム（第１適応フィルタ１１６）が並列に設置され、その差分（第１差分信号）に基づいて推定システムを未知のシステムに近づける順システム同定が用いられる。
【００３４】
図２は、第１適応フィルタ１１６の構成例を示した説明図である。ここでは、適応フィルタの適応アルゴリズムとして、２乗平均誤差を最急降下法に基づいて最小にするＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを採用しており、第１適応フィルタ１１６は、シフトレジスタ１７０と、乗算器１７２と、加算器１７４とを含んで構成される。
【００３５】
図２において、所定のサンプリング時刻ｎ（整数）における第２差分信号に相当する参照入力信号Ｘ（ｎ）は、所定のサンプリング周期で信号をシフトするシフトレジスタ１７０に入力され、Ｘ（ｎ）〜Ｘ（ｎ−Ｎ＋１）の時間差信号列となる（Ｎはフィルタの段数）。そして、Ｎ個の乗算器１７２によって、時間差信号列Ｘ（ｎ）〜Ｘ（ｎ−Ｎ＋１）に各フィルタ係数Ｗ０（ｎ）〜ＷＮ−１（ｎ）が乗算され、その乗算結果が加算器１７４によって加算される。従って、第１適応フィルタ１１６の出力信号Ｙ（ｎ）は、数式１に示すように、
【数１】
2010250131.tif 000003
…（数式１）
参照入力信号Ｘ（ｎ）〜Ｘ（ｎ−Ｎ＋１）とフィルタ係数Ｗ０（ｎ）〜ＷＮ−１（ｎ）を畳み込むことによって得ることができる。
【００３６】
また、適応誤差入力ｅ（ｎ）は、数式２に従い、マイクロホン１１２が変換した音信号に相当する所望信号ｄ（ｎ）から第１適応フィルタ１１６の出力信号Ｙ（ｎ）を減算することによって得られる。
【数２】
2010250131.tif 000004
…（数式２）
そして、フィルタ係数Ｗ０（ｎ）〜ＷＮ−１（ｎ）は数式３に従って適応誤差入力ｅ（ｎ）が小さくなるように調整され、その調整結果によってフィルタ係数が更新される。かかる数式３のμは更新の速度と収束の精度を決定するステップサイズパラメータであり、参照入力信号の統計的性質から最適な値を選択することができる。一般には０．０１〜０．００１程度の値をとることが多い。
【数３】
2010250131.tif 000005
…（数式３）
ここでは、第１適応フィルタ１１６の適応アルゴリズムとしてＬＭＳアルゴリズムを適用しているが、かかる場合に限らず、ＲＬＭＳ（Recursive LMS）、ＮＬＭＳ（Normalized LMS）アルゴリズム等、様々な既存のアルゴリズムを適用することができる。
【００３７】
こうして、伝送路の音響特性である未知のシステムを、第２差分信号を参照入力とした第１適応フィルタ１１６で推定することが可能となる。結果的に第１適応フィルタ１１６の出力（適応信号）は、第２差分信号がスピーカ１１０およびマイクロホン１１２を経由した信号とほぼ等しくなるため、実際に経由した音信号と推定された音信号との差分である第１差分信号には原音信号がほとんど含まれなくなり、ノイズ信号のみを取り出すことができる。
【００３８】
第２差分回路１１８は、原音信号にノイズ信号（第１差分信号）の反転信号を合成すべく、原音信号から第１差分信号を減算して第２差分信号を生成し、スピーカ１１０および第１適応フィルタ１１６に伝達する。
【００３９】
上述したように第１差分回路１１４からは原音信号が削減されたノイズ信号が出力されるので、そのノイズ信号を減算して反転信号（ノイズキャンセル信号）を原音信号に合成することで、原音信号と共にノイズキャンセル信号をスピーカ１１０から出力することができ、マイクロホン１１２の位置におけるノイズをキャンセルすることが可能となる。
【００４０】
本実施形態では、マイクロホンを１つ用いて生成されたノイズキャンセル信号をスピーカ側に帰還させるフィードバック方式を採用している。かかるフィードバック方式に対して、マイクロホンを２つ用い、一方をノイズ源に、他方を人の耳に配置し、一方のマイクロホンから他方のマイクロホンへの音響特性を推定し、一方のマイクロホンで取得された音信号にその推定した音響特性を反映し、さらに反転した信号をスピーカから出力することで、他方のマイクロホンの位置（人の耳）におけるノイズをキャンセルするフィードフォワード方式も存在する。
【００４１】
フィードバック方式は、フィードフォワード方式と比べ、伝達遅延によって実時間が合わなくなる（因果律を満たさなくなる）可能性は残るものの、ノイズを観測するマイクロホンが１つなので、ノイズキャンセルの作用点も１カ所に絞れるといった利点を有す。従って、フィードフォワード方式のようにノイズの到来方向を定める必要がなく、作用点で集音されたすべての到来方向からのノイズに対する適切なノイズキャンセル音を生成することができる。
【００４２】
以上説明した雑音除去装置１００を用いることで、スピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音響特性の順特性を第１適応フィルタ１１６によって適応的に推定することができるので、スピーカ１１０およびマイクロホン１１２を経由した原音信号を適切に推定することが可能となる。従って、第１差分信号としてノイズ信号を適切に抽出することができ、原音信号の劣化を抑止しつつノイズを動的に打ち消すことが可能となる。
【００４３】
（第２の実施形態：雑音除去装置２００）
第１の実施形態における雑音除去装置１００では、第１適応フィルタ１１６により、スピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音響特性を適応的に推定することで、ノイズ信号を適切に抽出することができるようになった。かかる音響特性の推定において、第１の実施形態では、第１適応フィルタ１１６への参照入力が原音信号とノイズキャンセル信号との合成信号となっているが、本実施形態が、適切なノイズ信号の抽出を目的としていることを踏まえると、参照入力は原音信号のみとするのが望ましい。
【００４４】
しかし、図１における第１適応フィルタ１１６を含む経路は、音響特性の影響を受けた原音信号を推定する役割以外にも、ノイズ信号を第１差分回路１１４にフィードバックさせて適切なノイズ信号を生成し続ける役割も担っている。従って、第１適応フィルタ１１６の参照入力を単純に原音信号から引っ張ると、ノイズ信号が第１差分回路１１４に適切に帰還しなくなり、系が発振する可能性が生じる。
【００４５】
そこで、第２の実施形態では、雑音除去装置上においてノイズ信号をフィードバックさせる役割を維持しつつ、第１適応フィルタ１１６のフィルタ係数の推定における参照入力として原音信号のみを用いることとした。
【００４６】
図３は、第２の実施形態にかかる雑音除去装置２００の電気的な構成を示した機能ブロック図である。雑音除去装置２００は、スピーカ１１０と、マイクロホン１１２と、第１差分回路１１４と、第２差分回路１１８と、第３差分回路１２０と、第１複製フィルタ１２２と、第１適応フィルタ１１６とを含んで構成される。
【００４７】
スピーカ１１０は、入力された音信号を音（音声）に変換して出力する。マイクロホン１１２は、スピーカ１１０から出力された音や周囲のノイズ源１５０から発せられたノイズを集音して音信号に変換し、その音信号を第１差分回路１１４と後述する第３差分回路１２０に伝達する。
【００４８】
第１差分回路１１４は、マイクロホン１１２が変換した音信号から、後述する第１複製フィルタ１２２の出力信号を減算して第１差分信号を生成する。かかる第１複製フィルタ１２２は第１の実施形態における第１適応フィルタ１１６の役割を担うので、第１差分回路１１４は、マイクロホン１１２が変換した音信号に含まれる原音信号とノイズ信号から原音信号を取り除き、第１差分信号としてノイズ信号のみを抽出することができる。
【００４９】
第２差分回路１１８は、原音信号から第１差分信号を減算して第２差分信号を生成し、スピーカ１１０および第１複製フィルタ１２２に伝達する。従って、第１の実施形態同様、第１差分回路１１４で生成されたノイズ信号を減算し、即ち、反転信号（ノイズキャンセル信号）を原音信号に合成することで、原音信号と共にノイズキャンセル信号をスピーカ１１０から出力することができ、マイクロホン１１２の位置におけるノイズをキャンセルすることが可能となる。
【００５０】
第３差分回路１２０は、マイクロホン１１２が変換した音信号から第１適応フィルタ１１６の出力信号を減算した第３差分信号を生成する。
【００５１】
第１適応フィルタ１１６は、第１の実施形態同様、図２に示したＬＭＳアルゴリズムを用いて、原音信号を参照入力とし、第３差分信号を適応誤差として、第３差分信号が小さくなるように自体のフィルタ係数を調整し、スピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音響特性の順特性を推定する。ここでは、スピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音響特性の順特性を原音信号のみを用いて推定しているので、音響特性をより高精度で推定することができ、より適切にノイズ信号を抽出することが可能となる。
【００５２】
第１複製フィルタ１２２のフィルタ係数は、原音信号を参照入力として推定された第１適応フィルタ１１６のフィルタ係数が複製されるので、第１複製フィルタ１２２は、第１適応フィルタ１１６として機能する。
【００５３】
上述したように第１の実施形態における第１適応フィルタ１１６を含む経路は、スピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音響特性の順特性に基づく原音信号の推定と、ノイズキャンセル信号のフィードバックとの２つの役割を担う。ここでは、第１複製フィルタ１２２が、第２差分信号を帰還させる系でありながら、そのフィルタ係数の推定を原音信号に基づいて実行することができるので、音響特性の推定精度を向上することが可能となる。
【００５４】
また、第１適応フィルタ１１６のフィルタ係数の推定は常時行われるが、そのフィルタ係数の第１複製フィルタ１２２への複製は適切なタイミングで随時行われる。本実施形態では、第１適応フィルタ１１６の参照入力信号が原音信号のみであるため、即ち、不確定要素であるノイズ信号が含まれないため、音響特性を推定する際、発振等の不安定な状態になることはない。しかし、かかる推定されたフィルタ係数を常時反映すると、第１複製フィルタ１２２への入力信号によっては雑音除去装置２００の系が不安定になる可能性が生じる。
【００５５】
そこで、所定時間間隔もしくは外部からの制御のタイミングに応じて適応的にフィルタ係数を複製することとし、突発的な過大入力や音響空間の変化に対してフィルタ係数の推定が過度に反応してしまい、その結果、望ましくない発振が生じる等不安定な動作とならないように制御する。例えば、適応誤差である第３差分信号が大きくなると、第１適応フィルタ１１６の更新頻度を高めたり、突出したノイズが入ってきた場合、第１適応フィルタ１１６の更新頻度を低くして適応誤差への影響を軽減したりすることができる。
【００５６】
（第３の実施形態：雑音除去装置３００）
第１および第２の実施形態では、音響特性を推定する第１適応フィルタ１１６を伝送路と並列に設け、マイクロホンからの出力信号と差分が小さくなるように調整する所謂順特性を推定するフィルタを説明した。第３の実施形態では、適応フィルタを伝送路と直列に接続し、音響特性の逆特性を推定するフィルタを説明する。
【００５７】
図４は、第３の実施形態にかかる雑音除去装置３００の電気的な構成を示した機能ブロック図である。雑音除去装置３００は、スピーカ１１０と、マイクロホン１１２と、第２適応フィルタ１２４と、第４差分回路１２６と、インバータ１２８と、第５差分回路１３０と、第１遅延回路１３２とを含んで構成される。
【００５８】
スピーカ１１０は、入力された音信号を音（音声）に変換して出力する。マイクロホン１１２は、スピーカ１１０から出力された音や周囲のノイズを集音して音信号に変換し、その音信号を第２適応フィルタ１２４に伝達する。
【００５９】
第２適応フィルタ１２４は、マイクロホン１１２が変換した音信号を参照入力とし、後述する第４差分信号の反転信号を適応誤差として、第４差分信号の反転信号が小さくなるように自体のフィルタ係数を調整し、スピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音響特性の逆特性を推定する。ここでは、未知のシステム（伝送路の音響特性）に推定システム（第１適応フィルタ１１６）が直列に設置され、原音信号との差分（第４差分信号の反転信号）に基づいて推定システムを未知のシステムに近づける逆システム同定が用いられる。
【００６０】
第４差分回路１２６は、第２適応フィルタ１２４の出力信号から、後述する第１遅延回路１３２の出力信号を減算して第４差分信号（ノイズ信号）を生成する。
【００６１】
第２適応フィルタ１２４がスピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音響特性の逆特性を推定する構成により、マイクロホン１１２で集音された音信号にさらに音響特性の逆特性の影響を与え、スピーカ１１０に入力された原音信号を再現すると共に、ノイズキャンセル音を発する反転ノイズ源をスピーカ１１０の位置に音像定位することが可能となる。従って、第４差分回路１２６では、第４差分信号としてノイズ信号を適切に抽出することができる。
【００６２】
インバータ１２８は、第２適応フィルタ１２４の適応誤差を生成すべく、第４差分回路１２６が生成した第４差分信号を反転する。
【００６３】
第５差分回路１３０は、原音信号から第４差分信号を減算して第５差分信号を生成し、スピーカおよび第１遅延回路１３２に伝達する。
【００６４】
第１遅延回路１３２は、スピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音伝搬遅延（順特性）と第２適応フィルタ１２４の遅延（逆特性）との和に相当する時間だけ、第５差分信号を遅延させる。スピーカ１１０からマイクロホン１１２への伝送路や第２適応フィルタ１２４では位相遅延が生じ得る。第３の実施形態では、かかる伝送路と第２適応フィルタ１２４とが直列に接続されているので、音伝搬遅延と第２適応フィルタ１２４の遅延が生じ、第１遅延回路１３２は、そのすべてを含む遅延時間と等しい遅延量で第５差分信号を遅延させる。かかる構成により、第４差分回路１２６に入力される２つの入力信号の位相を合わせることが可能となる。
【００６５】
また、本実施形態では、ノイズ信号も音響特性の逆特性の影響を受けるので、スピーカ１１０からは逆特性の影響を受けたノイズキャンセル信号が出力され、ノイズキャンセル信号のフィードバックによるキャンセル誤差を低減することが可能となる。
【００６６】
また、上述した第２適応フィルタ１２４は、音響特性の逆特性を推定するため、振幅成分のみならず位相成分に関しても逆特性を推定することができる。例えば、音響特性が、高周波数帯域の振幅が減衰し易い所謂低域通過フィルタの特性を示す場合、高域通過フィルタおよび増幅回路を用いて、高周波数帯域の振幅を増幅したり、また、音響特性における伝搬遅延分の位相遅れを位相進み（予測）補償したりすることが考えられる。従って、例えば、音響特性の順特性で数ｍｓｅｃの遅延を伴う場合、単純に逆特性で同じ時間分だけ位相を進ませることができれば、因果律を満たすことができるのみならず、第１遅延回路１３２の遅延時間を０に近づけることができる。
【００６７】
図５〜１１は、逆特性推定における位相調整に応じて第１遅延回路１３２の遅延時間を短くすることができることを説明するための説明図である。ここでは、横軸にサンプル数（sample）を、縦軸に振幅（amplitude）を示している。スピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音響特性の順特性が、図５のようなインパルス応答（Ｃ）であった場合、その音響特性の逆特性のインパルス応答（１／Ｃ）は、図６のような軌跡を辿る。
【００６８】
ここでは、スピーカ１１０とマイクロホン１１２との伝送路に対して第２適応フィルタ１２４を直列に接続しているので、図５に示した順特性のインパルス応答と図６に示した逆特性のインパルス応答とを畳み込むと図７のような１つのインパルス信号のみが出現するインパルス応答となる。従って、図６に示した逆特性のインパルス応答（１／Ｃ）が、図５に示した順特性のインパルス応答（Ｃ）の逆特性であることを理解することができる。
【００６９】
また、図６に示した逆特性のインパルス応答において、位相を進め、フィルタの応答時間を短くした場合、即ち、図６に示した逆特性のインパルス応答を図中左にシフトした場合、図８のような逆特性のインパルス応答を示すこととなる。かかる図８の逆特性のインパルス応答を図５に示した順特性のインパルス応答に畳み込むと、図９に示すように、図７と同様の１つのインパルス信号が出現し、応答時間を短くした逆特性のフィルタが図５に示した順特性の逆特性を維持していることが確認できる。
【００７０】
ここで、図９に示した逆特性のインパルス応答の応答時間をさらに短くすると（左にシフトすると）、逆特性のインパルス応答は図１０のようになる。ここで、図１０の逆特性のインパルス応答と図５の順特性のインパルス応答とを畳み込むと図１１に示すようにインパルス波形に多少の乱れが現れ始める。
【００７１】
上述した第１遅延回路１３２の遅延時間は図７、図９、図１１のインパルスの応答時間に相当し、この遅延時間の設定により、第２適応フィルタ１２４で実現されるフィルタ特性は図６、図８、図１０のように変化する。また図７、図９、図１１に示すようなインパルス応答の変化（乱れ具合）を計算することによって、遅延時間に対するインパルス応答を把握することができるため、適切な逆特性を得ることができる範囲で遅延時間をなるべく短くするような設定を行うことが可能となる。これによりノイズキャンセル信号と元のノイズ信号との時間差を小さくすることができ、位相遅れの少ないノイズキャンセルを実現することが可能となる。
【００７２】
（第４の実施形態：雑音除去装置４００）
第３の実施形態における雑音除去装置３００では、第２適応フィルタ１２４により、スピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音響特性の逆特性を適応的に推定することで、ノイズ信号を適切に抽出することができるようになった。かかる音響特性の逆特性の推定において、第３の実施形態では、第２適応フィルタ１２４への適応誤差が、原音信号とノイズキャンセル信号との合成信号の遅延信号と自体の出力信号との差分となっているが、本実施形態が、適切なノイズ信号の抽出を目的としていることを踏まえると、適応誤差は原音信号の遅延信号と自体の出力信号との差分とするのが望ましい。
【００７３】
しかし、図４における第１遅延回路１３２を含む経路は、第２適応フィルタ１２４の主入力としての役割以外にも、ノイズ信号を第４差分回路１２６にフィードバックさせて適切なノイズ信号を生成し続ける役割も担っている。従って、第２適応フィルタ１２４の主入力を単純に原音信号から引っ張ると、ノイズ信号が第４差分回路１２６に適切に帰還しなくなり、系が発振する可能性が生じる。
【００７４】
そこで、第４の実施形態では、第２適応フィルタ１２４の雑音除去装置上の役割を維持しつつ、そのフィルタ係数の推定における主入力として原音信号の遅延信号のみを用いることとした。
【００７５】
図１２は、第４の実施形態にかかる雑音除去装置４００の電気的な構成を示した機能ブロック図である。雑音除去装置４００は、スピーカ１１０と、マイクロホン１１２と、第２適応フィルタ１２４と、第４差分回路１２６と、第５差分回路１３０と、第１遅延回路１３２と、第２遅延回路１３４と、第６差分回路１３６とを含んで構成される。
【００７６】
スピーカ１１０は、入力された音信号を音（音声）に変換して出力する。マイクロホン１１２は、スピーカ１１０から出力された音や周囲のノイズを集音して音信号に変換し、その音信号を第２適応フィルタ１２４に伝達する。
【００７７】
第２適応フィルタ１２４は、マイクロホン１１２が変換した音信号を参照入力とし、後述する第６差分信号を適応誤差として、第６差分信号が小さくなるように自体のフィルタ係数を調整し、スピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音響特性の逆特性を推定する。ただし、適応誤差としては、第４差分信号の反転信号ではなく、第６差分信号が用いられる。
【００７８】
第４差分回路１２６は、第２適応フィルタ１２４の出力信号から、後述する第１遅延回路１３２の出力信号を減算して第４差分信号（ノイズキャンセル信号）を生成する。
【００７９】
第２適応フィルタ１２４がスピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音響特性の逆特性を推定する構成により、マイクロホン１１２で集音された音信号にさらに音響特性の逆特性の影響を与え、スピーカ１１０に入力された原音信号を再現すると共に、反転ノイズ源をスピーカ１１０の位置に音像定位することが可能となる。従って、第４差分信号としてノイズ信号を適切に抽出することができ、原音信号の劣化を抑止しつつノイズを動的にキャンセルすることが可能となる。
【００８０】
第５差分回路１３０は、原音信号から第４差分信号を減算して第５差分信号を生成し、スピーカ１１０および第１遅延回路１３２に伝達する。
【００８１】
第１遅延回路１３２は、スピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音伝搬遅延（順特性）と第２適応フィルタ１２４の遅延（逆特性）との和に相当する時間だけ、第５差分信号を遅延させる。ここでは、スピーカ１１０からマイクロホン１１２への伝送路と第２適応フィルタ１２４とが直列に接続されているので、伝送路と第２適応フィルタ１２４の逆特性分の遅延が生じ、第１遅延回路１３２は、そのすべてを含む遅延時間と等しい遅延量で第５差分信号を遅延させる。かかる構成により、第４差分回路１２６に入力される２つの入力信号の位相を合わせることが可能となる。
【００８２】
第２遅延回路１３４は、原音信号を第１遅延回路１３２と同等の時間遅延させる。
【００８３】
第６差分回路１３６は、第２遅延回路１３４で遅延された原音信号から第２適応フィルタ１２４の出力信号を減算して第６差分信号を生成する。
【００８４】
上述したように、当該雑音除去装置４００における第２適応フィルタ１２４の主入力となる第１遅延回路１３２を含む経路は、ノイズ信号のフィードバックとしても利用される。従って、第２適応フィルタ１２４の主入力はノイズキャンセル信号を含む第５差分信号となっている。ここでは、原音信号の遅延信号を主入力とし、その適応誤差に基づいて第２適応フィルタ１２４の推定を実行することで音響特性の推定精度を向上することが可能となる。
【００８５】
（第５の実施形態：雑音除去装置５００）
第５の実施形態においては、第２の実施形態の応用として、第１差分回路１１４で生成されたノイズ信号に音響特性の逆特性の影響を与えることで、第３の実施形態同様、スピーカ１１０からは逆特性の影響を受けたノイズキャンセル信号が出力され、ノイズキャンセル信号のフィードバックによるキャンセル誤差を低減することが可能となる。また、かかる音響特性の逆特性を推定するにあたり、第４の実施形態を応用し、原音信号を主入力とした適応誤差に基づいて第２適応フィルタ１２４のフィルタ係数を推定し、それを複製することで適切なノイズ信号を得ることができる。従って、第５の実施形態における雑音除去装置５００は、第２、第３、および第４の実施形態の特徴的部分を合わせたハイブリッド型雑音除去装置である。
【００８６】
図１３は、第５の実施形態にかかる雑音除去装置５００の電気的な構成を示した機能ブロック図である。雑音除去装置５００は、スピーカ１１０と、マイクロホン１１２と、第１差分回路１１４と、第２複製フィルタ１３８と、第２差分回路１１８と、第３差分回路１２０と、第１適応フィルタ１１６と、第１複製フィルタ１２２と、第２遅延回路１３４と、第６差分回路１３６と、第２適応フィルタ１２４とを含んで構成される。
【００８７】
スピーカ１１０は、入力された音信号を音（音声）に変換して出力する。マイクロホン１１２は、スピーカ１１０から出力された音や周囲のノイズを集音して音信号に変換し、その音信号を第１差分回路１１４と第３差分回路１２０と第２適応フィルタ１２４に伝達する。
【００８８】
第１差分回路１１４は、マイクロホン１１２が変換した音信号から、後述する第１複製フィルタ１２２の出力信号を減算して第１差分信号を生成する。かかる第１複製フィルタ１２２は第１適応フィルタ１１６の役割を担うので、第１差分回路１１４は、マイクロホン１１２が変換した音信号に含まれる原音信号とノイズ信号から原音信号を取り除き、第１差分信号としてノイズ信号のみを抽出することができる。
【００８９】
第２複製フィルタ１３８は、第１差分回路１１４のノイズ信号（第１差分信号）を加工する。ここで、第２複製フィルタ１３８のフィルタ係数は、後述する第２適応フィルタ１２４のフィルタ係数が複製され第２適応フィルタ１２４の役割を担う。従って、第２複製フィルタ１３８は、ノイズ信号に対して音響特性の逆特性の影響を与えることとなる。そうすると、スピーカ１１０からは逆特性の影響を受けたノイズキャンセル信号が出力され、ノイズキャンセル信号のフィードバックによるキャンセル誤差を低減することが可能となる。
【００９０】
第２差分回路１１８は、原音信号から第２複製フィルタ１３８の出力信号（ノイズ信号）を減算して第２差分信号を生成し、スピーカ１１０および第１複製フィルタ１２２に伝達する。従って、第１差分回路１１４で生成されたノイズ信号を減算して反転信号（ノイズキャンセル信号）を原音信号に合成することで、原音信号と共にノイズキャンセル信号をスピーカ１１０から出力することができ、マイクロホン１１２の位置におけるノイズをキャンセルすることが可能となる。
【００９１】
第３差分回路１２０は、マイクロホン１１２が変換した音信号から第１適応フィルタ１１６の出力信号を減算した第３差分信号を生成する。
【００９２】
第１適応フィルタ１１６は、原音信号を参照入力とし、第３差分信号を適応誤差として、第３差分信号が小さくなるように自体のフィルタ係数を調整し、スピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音響特性の順特性を推定する。ここでは、スピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音響特性の順特性を原音信号のみを用いて推定しているので、音響特性をより高精度で推定することができ、第２差分回路１１８からより適切にノイズ信号を抽出することが可能となる。
【００９３】
第１複製フィルタ１２２は、原音信号を参照入力として推定された第１適応フィルタ１１６のフィルタ係数を複製することで、第１適応フィルタ１１６として機能する。
【００９４】
上述したように第１適応フィルタ１１６を含む経路は、スピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音響特性の順特性に基づく原音信号の推定と、ノイズキャンセル信号のフィードバックとの２つの役割を担う。ここでは、第２の実施形態同様、第１複製フィルタ１２２が、第２差分信号を帰還させる系でありながら、そのフィルタ係数の推定を原音信号に基づいて実行することができるので、音響特性の推定精度を向上することが可能となる。
【００９５】
第２遅延回路１３４は、スピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音伝搬遅延（順特性）と第２適応フィルタ１２４の遅延（逆特性）との和に相当する時間だけ、原音信号を遅延させる。スピーカ１１０からマイクロホン１１２への伝送路や第２適応フィルタ１２４では位相遅延が生じ得る。ここでは、かかる伝送路と第２適応フィルタ１２４とが直列に接続されているので、音伝搬遅延と第２適応フィルタ１２４の遅延が生じ、第２遅延回路１３４は、そのすべてを含む遅延時間と等しい遅延量で原音信号を遅延させる。かかる構成により、第２適応フィルタ１２４のフィルタ係数の推定精度を向上することができる。
【００９６】
第６差分回路１３６は、第２遅延回路１３４で遅延された原音信号から第２適応フィルタ１２４の出力信号を減算して第６差分信号を生成する。
【００９７】
第２適応フィルタ１２４は、マイクロホン１１２が変換した音信号を参照入力とし、第６差分信号を適応誤差として、第６差分信号が小さくなるように自体のフィルタ係数を調整する。ここでは、第２適応フィルタ１２４の推定を、原音信号の遅延信号を主入力とし、その適応誤差に基づいて実行することで音響特性の推定精度を向上することが可能となる。
【００９８】
また、第２適応フィルタ１２４がスピーカ１１０からマイクロホン１１２までの音響特性の逆特性を推定する構成により、第３の実施形態同様、マイクロホン１１２で集音された音信号にさらに音響特性の逆特性の影響を与え、スピーカ１１０に入力された原音信号を再現すると共に、反転ノイズ源をスピーカの位置に音像定位することが可能となる。
【００９９】
本実施形態の雑音除去装置５００では、上述したように、原音信号を参照入力として第１適応フィルタ１１６の推定を行い、本来第１適応フィルタ１１６を配置すべき位置に設けられた第１複製フィルタ１２２に第１適応フィルタ１１６のフィルタ係数を随時複製することで音響特性の推定精度を向上する。また、第１差分信号に第２適応フィルタ１２４によって推定された音響特性の逆特性の影響を与えることで、逆特性の影響を受けたノイズキャンセル信号をスピーカ１１０から出力することができ、ノイズキャンセル信号のフィードバックによるキャンセル誤差を低減することが可能となる。
【０１００】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０１】
例えば、上述した実施形態においては、各構成要素をハード的に実現するかソフト的に実現するかを限定していない。これは、雑音除去装置をデジタルフィルタや加減算器またはアナログフィルタやオペアンプ等の具体的なハードウェアで構成することも、コンピュータを用い、上記雑音除去装置として機能するプログラムによってソフトウェアで実現することも可能だからである。後者の場合、雑音除去装置と共に、その各構成要素をコンピュータに機能させるプログラムおよびそれを記録した記録媒体も提供される。
【０１０２】
また、上述した実施形態においては、ノイズキャンセルの作用点として人の耳を挙げて説明したが、かかる場合に限らず、スピーカとマイクロホンの位置関係に応じて様々な範囲を作用範囲とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、外部からの雑音（ノイズ）によって所望する原音の音質が損なわれるのを防止することが可能な雑音除去装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１００  …雑音除去装置
１１０  …スピーカ
１１２  …マイクロホン
１１４  …第１差分回路
１１６  …第１適応フィルタ
１１８  …第２差分回路
１２０  …第３差分回路
１２２  …第１複製フィルタ
１２４  …第２適応フィルタ
１２６  …第４差分回路
１２８  …インバータ
１３０  …第５差分回路
１３２  …第１遅延回路
１３４  …第２遅延回路
１３６  …第６差分回路
１３８  …第２複製フィルタ
【図１】
2010250131.tif 000006
【図２】
2010250131.tif 000007
【図３】
2010250131.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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