(57)【要約】【課題】信号取得状況が広範囲に変化する場合に適応的に入力信号の補正を行うことが可能で、少ない計算量で所望の信号に混入した他の信号を抑圧できる信号処理装置および方法を提供する。【解決手段】主として目標とする信号を取得する主信号取得手段１と、主として目標以外の信号を取得する参照信号取得手段２−１〜２−ｎと、前記主信号取得手段１が取得する主信号と前記参照信号取得手段が取得する参照信号を用いて、前記主信号に含まれる目標以外の信号成分を抑圧した雑音抑圧信号を生成する信号抑圧手段と、前記各参照信号を補正する補正手段３と、を備え、前記補正手段３が前記雑音抑圧信号に基づいて補正内容を更新する。【選択図】図１
2010156742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標とする信号を取得して主信号として出力する主信号取得手段と、
目標以外の信号を取得して参照信号として出力する少なくとも２つ以上の参照信号取得手段と、
前記参照信号を補正して補正参照信号を出力する第１の補正手段と、
前記主信号および前記補正参照信号を用いて、前記主信号に含まれる目標以外の信号成分を抑圧した雑音抑圧信号を出力する信号抑圧手段と、を備えた信号処理装置において、
前記第１の補正手段が前記雑音抑圧信号に基づいて補正内容を更新することを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
前記信号抑圧手段は、前記補正参照信号が入力されて擬似雑音信号を出力する適応フィルタと、
前記主信号と前記擬似雑音信号の差を前記雑音抑圧信号として出力する減算手段と、を備えることを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記第１の補正手段は、前記参照信号の振幅を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記第１の補正手段は、前記参照信号の位相を補正することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の信号処理装置。
【請求項５】
目標とする信号を取得して主信号として出力する少なくとも２つ以上の主信号取得手段と、
目標以外の信号を取得して参照信号として出力する少なくとも２つ以上の参照信号取得手段と、
前記参照信号を補正して補正参照信号を出力する第１の補正手段と、
前記主信号を補正して補正主信号を出力する第２の補正手段と、
前記補正主信号および前記補正参照信号を用いて、前記補正主信号に含まれる目標以外の信号成分を抑圧した雑音抑圧信号を出力する第１の信号抑圧手段と、
前記補正参照信号および前記補正主信号を用いて、前記補正参照信号に含まれる目標信号成分を抑圧した目標抑圧信号を出力する第２の信号抑圧手段と、を備えた信号処理装置において、
前記第１の補正手段は前記雑音抑圧信号に基づいて補正内容を更新し、
前記第２の補正手段は前記目標抑圧信号に基づいて補正内容を更新することを特徴とする信号処理装置。
【請求項６】
前記第１の信号抑圧手段は、前記目標抑圧信号が入力されて擬似雑音信号を出力する第１適応フィルタと、前記補正主信号と前記擬似雑音信号の差を前記雑音抑圧信号として出力する第１減算手段と、を備え、
前記第２の信号抑圧手段は、前記雑音抑圧信号が入力されて擬似目標信号を出力する第２適応フィルタと、前記補正参照信号と前記擬似目標信号の差を前記目標抑圧信号として出力する第２減算手段と、を備えることを特徴とする請求項５記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記雑音抑圧信号及び前記目標抑圧信号から信号対雑音比を算出する信号対雑音比推定手段をさらに備え、
前記第１の補正手段および前記第２の補正手段が前記信号対雑音比に基づいて補正内容を更新するか否かを判定することを特徴とする請求項５または６に記載の信号処理装置。
【請求項８】
前記第１の補正手段は、前記参照信号の振幅を補正し、
前記第２の補正手段は、前記主信号の振幅を補正することを特徴とする請求項５乃至７いずれかに記載の信号処理装置。
【請求項９】
前記第１の補正手段は、前記参照信号の位相を補正し、
前記第２の補正手段は、前記主信号の位相を補正することを特徴とする請求項５乃至８いずれかに記載の信号処理装置。
【請求項１０】
目標とする信号を取得して主信号として出力する主信号取得手段と、目標以外の信号を取得して参照信号として出力する少なくとも２つ以上の参照信号取得手段と、前記参照信号を補正して補正参照信号を出力する第１の補正手段と、前記主信号および前記補正参照信号を用いて、前記主信号に含まれる目標以外の信号成分を抑圧した雑音抑圧信号を出力する信号抑圧手段と、を備えた信号処理装置において、
前記第１の補正手段が前記雑音抑圧信号に基づいて補正内容を更新することを特徴とする信号処理方法。
【請求項１１】
前記信号抑圧手段は、前記補正参照信号が入力されて擬似雑音信号を出力する適応フィルタと、
前記主信号と前記擬似雑音信号の差を前記雑音抑圧信号として出力する減算手段と、を備えることを特徴とする請求項１０記載の信号処理方法。
【請求項１２】
前記第１の補正手段は、前記参照信号の振幅を補正することを特徴とする請求項１０に記載の信号処理方法。
【請求項１３】
前記第１の補正手段は、前記参照信号の位相を補正することを特徴とする請求項１０または１１に記載の信号処理方法。
【請求項１４】
目標とする信号を取得して主信号として出力する少なくとも２つ以上の主信号取得手段と、
目標以外の信号を取得して参照信号として出力する少なくとも２つ以上の参照信号取得手段と、
前記参照信号を補正して補正参照信号を出力する第１の補正手段と、
前記主信号を補正して補正主信号を出力する第２の補正手段と、
前記補正主信号および前記補正参照信号を用いて、前記補正主信号に含まれる目標以外の信号成分を抑圧した雑音抑圧信号を出力する第１の信号抑圧手段と、
前記補正参照信号および前記補正主信号を用いて、前記補正参照信号に含まれる目標信号成分を抑圧した目標抑圧信号を出力する第２の信号抑圧手段と、
を備えた信号処理装置において、
前記第１の補正手段は前記雑音抑圧信号に基づいて補正内容を更新し、
前記第２の補正手段は前記目標抑圧信号に基づいて補正内容を更新することを特徴とする信号処理方法。
【請求項１５】
前記第１の信号抑圧手段は、前記目標抑圧信号が入力されて擬似雑音信号を出力する第１適応フィルタと、前記補正主信号と前記擬似雑音信号の差を前記雑音抑圧信号として出力する第１減算手段と、を備え、
前記第２の信号抑圧手段は、前記雑音抑圧信号が入力されて擬似目標信号を出力する第２適応フィルタと、前記補正参照信号と前記擬似目標信号の差を前記目標抑圧信号として出力する第２減算手段と、を備えることを特徴とする請求項１４記載の信号処理方法。
【請求項１６】
目標とする信号を取得して主信号として出力する少なくとも２つ以上の主信号取得手段と、
目標以外の信号を取得して参照信号として出力する少なくとも２つ以上の参照信号取得手段と、前記参照信号を補正して補正参照信号を出力する第１の補正手段と、前記主信号および前記補正参照信号を用いて、前記主信号に含まれる目標以外の信号成分を抑圧した雑音抑圧信号を出力する第１の信号抑圧手段と、前記主信号を補正して補正主信号を出力する第２の補正手段と、前記参照信号および前記補正主信号を用いて、前記参照信号に含まれる目標信号成分を抑圧した目標抑圧信号を出力する第２の信号抑圧手段と、
前記雑音抑圧信号及び前記目標抑圧信号から信号対雑音比を算出する信号対雑音比推定手段と、を備えた信号処理装置において、
前記第１の補正手段および前記第２の補正手段が前記信号対雑音比に基づいて補正内容を更新するか否かを判定することを特徴とする信号処理方法。
【請求項１７】
前記第１の補正手段は、前記参照信号の振幅を補正し、
前記第２の補正手段は、前記主信号の振幅を補正することを特徴とする請求項１４乃至１６いずれかに記載の信号処理方法。
【請求項１８】
前記第１の補正手段は、前記参照信号の位相を補正し、
前記第２の補正手段は、前記主信号の位相を補正することを特徴とする請求項１４乃至１７いずれかに記載の信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号処理装置および方法に関し、所望の信号に対して混入した他の信号を抑圧する、または、所望の信号を強調するための信号処理装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロフォンやハンドセット等から入力した音声信号は、音声符号化や音声認識処理の対象となる。このような音声信号に混入した背景雑音信号は、情報圧縮度の高い狭帯域音声符号化装置や音声認識装置等において、音声符号化や音声認識を行う上で、大きな問題となる。このような音響的に重畳した不要成分の抑圧を目的とした信号処理方法として、例えば、特許文献１に、複数の入力信号を入力として、適応フィルタにより不要成分の抑圧を行う方法が記載されている。
【０００３】
図４は、従来の信号処理装置の代表的な構成を示す図である。この信号処理装置は、主信号取得手段１と、複数の参照信号取得手段２−１〜２−ｎと、適応フィルタ４５−１〜４５−ｎと、減算手段６と、出力手段７と、を備えている。ただし、ｎは参照信号取得手段の数を示す値である。
【０００４】
時刻ｋにおいて、主信号取得手段１には、話者近傍に置かれたマイクロフォン等によって音響電気変換された信号x(k)が入力され、参照信号取得手段２−１〜２−ｎには、話者近傍に置かれたマイクロフォン等によって音響電気変換された信号y1(k)〜yn(k)が入力される。
【０００５】
適応フィルタ４５−１〜４５−ｎは、それぞれ入力信号y1(k)〜yn(k)を入力としてフィルタ演算を行い、演算結果として擬似雑音信号r1(k)〜rn(k)を出力する。
【０００６】
減算手段４６は、主信号x(k)から擬似雑音信号r1(k)〜rn(k)を減算して差信号e(k)を生成し、出力信号として出力手段７に出力するとともに、適応フィルタ４５−１〜４５−ｎの係数更新のための誤差信号として適応フィルタ４５−１〜４５−ｎに供給する。
【０００７】
適応フィルタ４５−１〜４５−ｎは、それぞれ入力された誤差信号をもとに、係数更新アルゴリズムを用いてフィルタ係数の更新を行う。ここで、適応フィルタの係数更新アルゴリズムとして、非特許文献１に記載のＬＭＳアルゴリズムを仮定し、時刻kにおける適応フィルタ４５−ｉのｊ番目の係数wij(k)とすると、適応フィルタ４５−ｉが出力する擬似雑音信号ri(k)は、式（１）で表される。
【０００８】
【数１】
2010156742.tif 000003
【０００９】
ここで、Tr(i)は適応フィルタ４５−ｉのタップ数と呼ばれる定数であり、フィルタのサイズを示すパラメータである。
また、係数の更新は式（２）にしたがって行われる。
【００１０】
【数２】
2010156742.tif 000004
【００１１】
ここで、μr(i)はステップサイズと呼ばれる定数であり、係数の収束時間や収束後の残留誤差を決定するパラメータである。
【００１２】
また、このような複数の入力信号を用いる方法においては、各入力端子間の特性の差に応じて、入力信号を最適化することが重要となる。このような複数の入力信号間の補正を行う方法として、例えば特許文献２に、マイクロフォン素子の製造上のばらつきや取り付け時の配線等に起因する入力信号のばらつきを解消する方法が記載されている
【００１３】
図５は従来の入力信号補正装置の代表的な構成を示す図である。この信号補正装置は、複数の信号取得手段２−１〜２−ｎと、補正手段５３−１〜５３−ｎと、信号処理部５５と、出力手段７と、を備えている。
【００１４】
時刻ｋにおいて、信号取得手段２−１〜２−ｎには、マイクロフォン等によって音響電気変換された信号y1(k)〜yn(k)が入力される。
【００１５】
補正手段５３−１〜５３−ｎは、それぞれ入力信号y1(k)〜yn(k)を入力として補正演算を行い、演算結果として補正入力信号y’1(k)〜y’n(k)を出力する。
【００１６】
信号処理部５５は、補正入力信号y’1(k)〜y’n(k)を入力として、信号処理演算を行い、演算結果として出力信号e(k)を生成し、出力手段７に出力する。
【特許文献１】特開平１１−１８１９４「マイクロフォンアレイ装置」
【特許文献２】特開２００２−９９２９７「マイクロフォン装置」
【非特許文献１】Ｊｉｎ−ｉｃｈｉ  Ｎａｇｕｍｏ  ａｎｄ  Ａｔｓｕｈｉｋｏ  Ｎｏｄａ，  “Ａ  Ｌｅａｒｎｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，”  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ，  ＶＯＬ．１２，  Ｎｏ．３，  １９６７，  ｐｐ．２８２−２８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、従来の複数の適応フィルタを用いた信号処理方法では、式（１）（２）に示すような適応フィルタの演算処理を、入力信号の数に応じた回数行う必要があるため、入力信号の数に応じて計算量が増大するという問題を有している。
【００１８】
また、従来の入力信号補正方法は、予め与えられた値に基づいて、各信号の特性を一致させるように作用するものであり、広範囲に変化する音源の位置や音量等に応じて、適応的に特定の入力信号に重み付けを行う等の補正ができないという問題を有している。
【００１９】
したがって、本発明の目的は、信号取得状況が広範囲に変化する場合に適応的に入力信号の補正を行うことが可能で、少ない計算量で所望の信号に混入した他の信号を抑圧できる信号処理装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、目標とする信号を取得して主信号として出力する主信号取得手段と、目標以外の信号を取得して参照信号として出力する少なくとも２つ以上の参照信号取得手段と、前記参照信号を補正して補正参照信号を出力する第１の補正手段と、前記主信号および前記補正参照信号を用いて、前記主信号に含まれる目標以外の信号成分を抑圧した雑音抑圧信号を出力する信号抑圧手段と、を備えた信号処理装置において、前記第１の補正手段が前記雑音抑圧信号に基づいて補正内容を更新することを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記信号抑圧手段は、前記補正参照信号が入力されて擬似雑音信号を出力する適応フィルタと、前記主信号と前記擬似雑音信号の差を前記雑音抑圧信号として出力する減算手段と、を備えることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記第１の補正手段は、前記参照信号の振幅を補正することを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記第１の補正手段は、前記参照信号の位相を補正することを特徴とするものである。
また、請求項５に記載の発明は、目標とする信号を取得して主信号として出力する少なくとも２つ以上の主信号取得手段と、目標以外の信号を取得して参照信号として出力する少なくとも２つ以上の参照信号取得手段と、前記参照信号を補正して補正参照信号を出力する第１の補正手段と、前記主信号を補正して補正主信号を出力する第２の補正手段と、前記補正主信号および前記補正参照信号を用いて、前記補正主信号に含まれる目標以外の信号成分を抑圧した雑音抑圧信号を出力する第１の信号抑圧手段と、前記補正参照信号および前記補正主信号を用いて、前記補正参照信号に含まれる目標信号成分を抑圧した目標抑圧信号を出力する第２の信号抑圧手段と、を備えた信号処理装置において、前記第１の補正手段は前記雑音抑圧信号に基づいて補正内容を更新し、前記第２の補正手段は前記目標抑圧信号に基づいて補正内容を更新することを特徴とするものである。
また、請求項６に記載の発明は、前記第１の信号抑圧手段は、前記目標抑圧信号が入力されて擬似雑音信号を出力する第１適応フィルタと、前記補正主信号と前記擬似雑音信号の差を前記雑音抑圧信号として出力する第１減算手段と、を備え、前記第２の信号抑圧手段は、前記雑音抑圧信号が入力されて擬似目標信号を出力する第２適応フィルタと、前記補正参照信号と前記擬似目標信号の差を前記目標抑圧信号として出力する第２減算手段と、を備えることを特徴とするものである。
また、請求項７に記載の発明は、前記雑音抑圧信号及び前記目標抑圧信号から信号対雑音比を算出する信号対雑音比推定手段をさらに備え、前記第１の補正手段および前記第２の補正手段が前記信号対雑音比に基づいて補正内容を更新するか否かを判定することを特徴とするものである。
また、請求項８に記載の発明は、前記第１の補正手段は、前記参照信号の振幅を補正し、前記第２の補正手段は、前記主信号の振幅を補正することを特徴とするものである。
また、請求項９に記載の発明は、前記第１の補正手段は、前記参照信号の位相を補正し、前記第２の補正手段は、前記主信号の位相を補正することを特徴とするものである。
また、請求項１０に記載の発明は、目標とする信号を取得して主信号として出力する主信号取得手段と、目標以外の信号を取得して参照信号として出力する少なくとも２つ以上の参照信号取得手段と、前記参照信号を補正して補正参照信号を出力する第１の補正手段と、前記主信号および前記補正参照信号を用いて、前記主信号に含まれる目標以外の信号成分を抑圧した雑音抑圧信号を出力する信号抑圧手段と、を備えた信号処理装置において、前記第１の補正手段が前記雑音抑圧信号に基づいて補正内容を更新することを特徴とするものである。
また、請求項１１に記載の発明は、前記信号抑圧手段は、前記補正参照信号が入力されて擬似雑音信号を出力する適応フィルタと、前記主信号と前記擬似雑音信号の差を前記雑音抑圧信号として出力する減算手段と、を備えることを特徴とするものである。
また、請求項１２に記載の発明は、前記第１の補正手段は、前記参照信号の振幅を補正することを特徴とするものである。
また、請求項１３に記載の発明は、前記第１の補正手段は、前記参照信号の位相を補正することを特徴とするものである。
また、請求項１４に記載の発明は、目標とする信号を取得して主信号として出力する少なくとも２つ以上の主信号取得手段と、目標以外の信号を取得して参照信号として出力する少なくとも２つ以上の参照信号取得手段と、前記参照信号を補正して補正参照信号を出力する第１の補正手段と、前記主信号を補正して補正主信号を出力する第２の補正手段と、前記補正主信号および前記補正参照信号を用いて、前記補正主信号に含まれる目標以外の信号成分を抑圧した雑音抑圧信号を出力する第１の信号抑圧手段と、前記補正参照信号および前記補正主信号を用いて、前記補正参照信号に含まれる目標信号成分を抑圧した目標抑圧信号を出力する第２の信号抑圧手段と、を備えた信号処理装置において、前記第１の補正手段は前記雑音抑圧信号に基づいて補正内容を更新し、前記第２の補正手段は前記目標抑圧信号に基づいて補正内容を更新することを特徴とするものである。
また、請求項１５に記載の発明は、前記第１の信号抑圧手段は、前記目標抑圧信号が入力されて擬似雑音信号を出力する第１適応フィルタと、前記補正主信号と前記擬似雑音信号の差を前記雑音抑圧信号として出力する第１減算手段と、を備え、前記第２の信号抑圧手段は、前記雑音抑圧信号が入力されて擬似目標信号を出力する第２適応フィルタと、前記補正参照信号と前記擬似目標信号の差を前記目標抑圧信号として出力する第２減算手段と、を備えることを特徴とするものである。
また、請求項１６に記載の発明は、目標とする信号を取得して主信号として出力する少なくとも２つ以上の主信号取得手段と、目標以外の信号を取得して参照信号として出力する少なくとも２つ以上の参照信号取得手段と、前記参照信号を補正して補正参照信号を出力する第１の補正手段と、前記主信号および前記補正参照信号を用いて、前記主信号に含まれる目標以外の信号成分を抑圧した雑音抑圧信号を出力する第１の信号抑圧手段と、前記主信号を補正して補正主信号を出力する第２の補正手段と、前記参照信号および前記補正主信号を用いて、前記参照信号に含まれる目標信号成分を抑圧した目標抑圧信号を出力する第２の信号抑圧手段と、前記雑音抑圧信号及び前記目標抑圧信号から信号対雑音比を算出する信号対雑音比推定手段と、を備えた信号処理装置において、前記第１の補正手段および前記第２の補正手段が前記信号対雑音比に基づいて補正内容を更新するか否かを判定することを特徴とするものである。
また、請求項１７に記載の発明は、前記第１の補正手段は、前記参照信号の振幅を補正し、前記第２の補正手段は、前記主信号の振幅を補正することを特徴とするものである。
また、請求項１８に記載の発明は、前記第１の補正手段は、前記参照信号の位相を補正し、前記第２の補正手段は、前記主信号の位相を補正することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、補正手段が、出力信号の雑音抑圧量が最大となるように信号取得手段により取得される入力信号の補正内容を決定することにより、入力信号に対して、信号取得手段間の特性差によらず、広範囲に変化する音源の位置や音量等に応じて雑音抑圧量が最大となるように補正を行うことが可能となり、精度の高い雑音成分の抑圧が可能となる。また、入力信号に対して補正のみを行うことにより、計算量の少ない信号処理を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
【実施例１】
【００２３】
本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。以下では、本発明に基づく信号処理方法を、音響信号を処理する方法として実現化した例を挙げて説明する。しかしながら、以下の実施形態の信号処理方法は、その構成を変更することなく、音響信号以外の各種信号に用いることができる。例えば、この各種信号には、アンテナ信号、画像信号、モータ駆動制御信号等が含まれる。
[構成の説明]
図１は、本発明の第１の実施形態の信号処理装置の構成を示すブロック図である。この信号処理装置は、主信号取得手段１と、ｎ個の参照信号取得手段２−１〜２−ｎと、補正手段３と、平均手段４と、適応フィルタ５と、減算手段６と、出力手段７と、で少なくとも構成される。
[動作の説明]
【００２４】
次に、時刻ｋにおける本発明の動作について説明する。主信号取得手段１は、主として目的音源から到来する音響信号を取得し、音響−電気変換した主信号x(k)を出力する。主信号取得手段１は、例えばマイクロフォンなどの音声入力装置である。
【００２５】
参照信号取得手段２−１〜２−ｎは、主として雑音源から到来する音響信号を取得し、音響−電気変換した参照信号y1(k) 〜 yn(k)を出力する。参照信号取得手段２−１〜２−ｎは、例えばマイクロフォンなどの音声入力装置である。ここで、ｎは２以上の整数であり、参照信号取得手段２−１〜２−ｎは、少なくとも２つの音声入力装置で構成される。
【００２６】
補正手段３は、前記参照信号y1(k) 〜 yn(k)を入力とし、各参照信号の補正演算を行い、演算結果として補正参照信号y’1(k) 〜 y’n(k)を出力する。
【００２７】
本実施の形態では、補正演算の一例として、式（１１）で表されるように、参照信号y(k) 〜 yn(k)に補正係数α1(k) 〜 αn(k)を乗じたものを補正参照信号y’1(k) 〜 y’n(k)とする。この補正係数α1(k) 〜 αn(k)は、更新される係数であるが、詳細については後述する。
【００２８】
【数３】
2010156742.tif 000005
2010156742.tif 000006
【００２９】
平均手段４は、前記補正参照信号y’1(k) 〜 y’n(k)を入力とし、各補正参照信号の平均化を行い、演算結果として平均参照信号Y(k)を出力する。本実施の形態では、平均化の一例として、式（１２）に表されるように、前記補正参照信号y’1(k) 〜 y’n(k)の総和を参照信号数nで除したものを平均参照信号Y(k)とする。
【００３０】
【数４】
2010156742.tif 000007
【００３１】
適応フィルタ５は、前記平均参照信号Y(k)を入力として、フィルタ演算を行い、演算結果として擬似雑音信号r(k)を出力する。
【００３２】
減算手段６は、前記主信号x(k)と前記擬似雑音信号r(k)を入力とし、前記主信号x(k)から前記擬似雑音信号r(k)を減算し、演算結果として誤差主信号es(k)を出力する。
ここで、適応フィルタ５と減算手段６とで第１の信号抑圧手段を構成する。
【００３３】
【数５】
2010156742.tif 000008
【００３４】
出力端子７は、第１の信号抑圧手段が出力する前記誤差主信号es(k)を雑音抑圧信号として外部に出力する。
【００３５】
適応フィルタ５は、誤差主信号es(k)を入力として、係数更新アルゴリズムを用いてフィルタの係数の更新を行う。本実施の形態では、適応フィルタの係数更新アルゴリズムの一例として、LMSアルゴリズムを仮定し、時刻kにおける適応フィルタ５のｊ番目の係数wj(k)とすると、適応フィルタ５が出力する擬似雑音信号r(k)は、式（１４）で表される。
【００３６】
【数６】
2010156742.tif 000009
【００３７】
ここで、Trは適応フィルタ５のタップ数と呼ばれる定数であり、フィルタのサイズを示すパラメータである。
また、係数の更新は式（１５）にしたがって行われる。
【００３８】
【数７】
2010156742.tif 000010
【００３９】
ここで、μrはステップサイズと呼ばれる定数であり、係数の収束時間や収束後の残留誤差を決定するパラメータである。
【００４０】
補正手段３は、第１の信号抑圧手段の出力である誤差主信号es(k)を入力として、係数更新アルゴリズムを用いて補正係数α1(k) 〜 αn(k)の更新を行う。本実施の形態では、補正係数の更新アルゴリズムの一例として、LMSアルゴリズムを仮定し、時刻kにおけるi番目の参照信号yi(k)に対する補正係数αi(k)の更新は式（１６）にしたがって行われる。
【００４１】
【数８】
2010156742.tif 000011
【００４２】
ここで、λαは補正係数更新のためのステップサイズである。
式（１６）において、誤差主信号e(k)に代えて、式（１７）で表される瞬間誤差主信号ess(k)を用いる構成としてもよい。
【００４３】
【数９】
2010156742.tif 000012
【００４４】
なお、本実施の形態において、補正手段３は、各信号の実数値のみを扱うことにより振幅を補正する構成としたが、複素数変換を行い複素数として扱うことにより、同じ構成により位相も補正する構成とすることも可能である。
また、いずれの係数更新アルゴリズムも、適応的に係数更新を行うアルゴリズムを用いる構成であればよく、LMSアルゴリズムに限られるものではない。
さらに、適応フィルタ５における適応フィルタの係数の更新、および、補正手段３における補正係数の更新は、信号の取得周期ごとではなく、特定の周期毎に更新処理を行う構成や、更新量が閾値を上回った場合にのみ更新処理を行う構成としてもよい。
【００４５】
本発明の第１の実施形態における信号処理装置は、以上説明したような構成および動作により、主信号に対する雑音成分の抑圧量が最大となるように各参照信号に対する補正係数の更新を行うことが可能となり、マイクロフォン素子や配線等のばらつき、雑音源の位置や音量等の状況の変化等の原因によらず、精度の高い雑音の抑圧を実現することができる。
また、一つの参照信号に対して一つの補正係数しか持たないため、一つの参照信号に対して適応フィルタの複数の係数更新とフィルタ演算を行う場合よりも計算量を削減することが可能となる。
【実施例２】
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
[構成の説明]
【００４７】
図２は、本発明の第２の実施形態の信号処理装置の構成を示すブロック図である。この信号処理装置は、図１に示した第１の実施形態に係る信号処理装置と比較すると、主信号取得手段１に代えて、ｍ個の主信号取得手段２１−１〜２１−ｍを備えている。ここで、ｍは２以上の整数である。さらに、第２の補正手段２３と、第２の平均化手段２４と、第２の適応フィルタ２５と、減算手段２６、とを追加した構成のものである。
【００４８】
本図においては、図１に示した要素と同一または同等の要素には同一の参照符号が付されている。そこで、以下では、図１と同一要素で同一の動作を行うものについての説明は省略し、追加された構成要素、および動作の異なる要素について説明する。
[動作の説明]
【００４９】
時刻ｋにおいて、主信号取得手段２１−１〜２１−ｍは、例えばマイクロフォンなどにより、主として目的音源から到来する音響信号を取得し、音響−電気変換した主信号x1(k) 〜 xm(k)を出力する。
【００５０】
補正手段２３は、前記主信号x1(k) 〜 xm(k)を入力とし、各主信号の補正演算を行い、演算結果として補正主信号x'1(k) 〜 x'n(k)を出力する。
本実施の形態では、補正演算の一例として、式（２１）で表されるように、主信号x1(k) 〜 xm(k)に補正係数β1(k) 〜 βm(k)を乗じたものを補正主信号x'1(k) 〜 x'm(k)とする。
【００５１】
【数１０】
2010156742.tif 000013
2010156742.tif 000014
【００５２】
平均手段２４は、前記補正主信号x’1(k) 〜 x’m(k)を入力とし、各補正主信号の平均化を行い、演算結果として平均主信号X(k)を出力する。本実施の形態では、平均化の一例として、式（２２）に表されるように、前記補正主信号x’1(k) 〜 x’m(k)の総和を主信号数mで除したものを平均参照信号X(k)とする。
【００５３】
【数１１】
2010156742.tif 000015
【００５４】
適応フィルタ２５は、誤差主信号es(k)を入力として、フィルタ演算を行い、演算結果として擬似目標信号s(k)を出力する。
【００５５】
減算手段２６は、前記平均参照信号Y(k)と前記擬似目標信号s(k)を入力とし、式（２３）に表されるように、前記平均参照信号Y(k)から前記擬似目標信号s(k)を減算し、演算結果として誤差参照信号er(k)（目標抑圧信号）を出力する。
ここで、適応フィルタ２５と減算手段２６とで第２の信号抑圧手段を構成する。
【００５６】
【数１２】
2010156742.tif 000016
【００５７】
適応フィルタ２５は、第２の信号抑圧手段が出力する誤差参照信号er(k)を入力として、係数更新アルゴリズムを用いてフィルタの係数の更新を行う。本実施の形態では、適応フィルタの係数更新アルゴリズムの一例として、LMSアルゴリズムを仮定し、時刻kにおける適応フィルタ２５のｊ番目の係数vj(k)とすると、適応フィルタ２５が出力する擬似目標信号s(k)は、式（２４）で表される。
【００５８】
【数１３】
2010156742.tif 000017
【００５９】
ここで、Tsは適応フィルタ２５のタップ数と呼ばれる定数であり、フィルタのサイズを示すパラメータである。
また、係数の更新は式（２５）にしたがって行われる。
【００６０】
【数１４】
2010156742.tif 000018
【００６１】
ここで、μsはステップサイズと呼ばれる定数であり、係数の収束時間や収束後の残留誤差を決定するパラメータである。
【００６２】
適応フィルタ５は、前記平均参照信号Y(k)に代わり、前記誤差参照信号er(k)を入力として、フィルタ演算を行い、演算結果として擬似雑音信号r(k)を出力する。このとき、適応フィルタ５が出力する擬似雑音信号r(k)は、式（１４）に代わり、式（２６）で表される。
【００６３】
【数１５】
2010156742.tif 000019
【００６４】
また、係数の更新は式（２７）にしたがって行われる。
【００６５】
【数１６】
2010156742.tif 000020
【００６６】
補正手段２３は、誤差参照信号er(k)（目標抑圧信号）を入力として、補正係数β1(k) 〜 βm(k)の更新を行う。
本実施の形態では、補正係数の更新アルゴリズムの一例として、LMSアルゴリズムを仮定し、時刻kにおけるi番目の主信号xi(k)に対する補正係数βi(k)の更新は式（２８）にしたがって行われる。
【００６７】
【数１７】
2010156742.tif 000021
【００６８】
ここで、λβは補正係数更新のためのステップサイズである。
それ以外の構成要素の動作については、図１に示した第１の実施形態と同様である。
【００６９】
本発明の第２の実施形態における信号処理装置は、以上説明したような構成および動作により、主信号に対する雑音成分の抑圧量、及び参照信号に対する目標成分の抑圧量が最大となるように各入力信号に対する補正係数の更新を行うことが可能となる。そのため、マイクロフォン素子や配線等のばらつき、雑音源や目標音源の位置や音量等の状況の変化等の原因によらず、精度の高い雑音の抑圧を実現することができる。また、一つの入力信号に対して一つの補正係数しか持たない。そのため、一つの入力信号に対して適応フィルタの複数の係数更新とフィルタ演算を行う場合よりも計算量を削減することが可能となる。
【実施例３】
【００７０】
次に、本発明の第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
[構成の説明]
【００７１】
図３は、本発明の第３の実施形態の信号処理装置の構成を示すブロック図である。この信号処理装置は、図２に示した第２の実施形態に係る信号処理装置と比較すると、信号対雑音比推定手段３１を追加した構成のものである。
本図においては、図２に示した要素と同一または同等の要素には同一の参照符号が付されている。そこで、以下では、図２と同一要素で同一の動作を行うものについての説明は省略し、追加された構成要素、および動作の異なる要素について説明する。
[動作の説明]
【００７２】
時刻ｋにおいて、信号対雑音比推定手段３１は、前記誤差主信号es(k)と誤差参照信号er(k)を入力とし、入力信号の信号対雑音比の推定を行い、推定結果として推定信号対雑音比SNR(k)を出力する。本実施の形態では、信号対雑音比の推定方法の一例として、式（３１）〜（３３）に表されるように、前記前記誤差主信号es(k)と誤差参照信号er(k)の時刻k-Lから時刻kまでの平均電力の比を推定信号対雑音比SNR(k)とする。
【００７３】
【数１８】
2010156742.tif 000022
【００７４】
【数１９】
2010156742.tif 000023
【００７５】
【数２０】
2010156742.tif 000024
【００７６】
なお、信号対雑音比は、電力比に代えて、信号の絶対振幅比を求めるように動作させてもよい。
【００７７】
補正手段３は、前記誤差主信号es(k)と前記推定信号対雑音比SNR(k)を入力として、推定信号対雑音比SNR(k)が閾値τrを下回った場合に、補正係数α1(k) 〜 αn(k)の更新を行う。係数更新内容は、第１の実施形態と同様に決定する。
【００７８】
補正手段２３は、前記誤差参照信号e(k)と前記推定信号対雑音比SNR(k)を入力として、推定信号対雑音比SNR(k)が閾値τsを上回った場合に、補正係数β1(k) 〜 βm(k)の更新を行う。係数更新内容は、第２の実施形態と同様に決定する。
【００７９】
それ以外の構成要素の動作については、図２に示した第２の実施形態と同様である。
【００８０】
本発明の第３の実施形態における信号処理装置は、以上説明したような構成および動作により、信号対雑音比が小さい場合、すなわち雑音信号が支配的である場合に、参照信号に対する補正係数の更新を行い、信号対雑音比が大きい場合、すなわち目標信号が支配的である場合に、主信号に対する補正係数の更新を行う。これにより、不要な信号に対して補正係数の更新が行われることを回避しながら、主信号に対する雑音成分の抑圧量、及び参照信号に対する目標成分の抑圧量が最大となるように各入力信号に対する補正係数の更新を行うことが可能となる。その結果、マイクロフォン素子や配線等のばらつき、雑音源や目標音源の位置や音量等の状況の変化等の原因によらず、精度の高い雑音の抑圧を実現することができる。
また、一つの入力信号に対して一つの補正係数しか持たない。そのため、一つの入力信号に対して適応フィルタの複数の係数更新とフィルタ演算を行う場合よりも計算量を削減することが可能となる。
【００８１】
なお、本発明の適応フィルタのステップサイズを推定信号対雑音比に応じて可変とする構成や、適応フィルタに代わり、固定フィルタや独立成分分析等の他の手法により擬似雑音信号を出力する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１の実施形態の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の実施形態の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の実施形態の信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図４】従来の信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図５】従来の信号補正装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  主信号取得手段
２−１〜２−ｎ  参照信号取得手段
３  補正手段
４  平均手段
５  適応フィルタ
６  減算手段
７  出力端子
２１−１〜２１−ｍ  主信号取得手段
２３  補正手段
２４  平均手段
２５  適応フィルタ
２６  減算手段
３１  信号対雑音比推定手段
４５−１〜４５−ｎ  適応フィルタ
４６  減算手段
５３−１〜５３−ｎ  補正手段
５５  信号処理部
【図１】
2010156742.tif 000025
【図２】
2010156742.tif 000026
【図３】
2010156742.tif 000027
【図４】
2010156742.tif 000028
【図５】
2010156742.tif 000029