(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準線を挟む各位置の収音機器が生成した第１音響信号と第２音響信号とを処理する装置であって、
前記第１音響信号と前記第２音響信号とのスペクトルの加算で和成分を生成する和成分生成手段と、
前記第１音響信号と前記第２音響信号とのスペクトルの減算で差成分を生成する差成分生成手段と、
前記和成分と差成分との加算で第１成分を生成する第１合成手段と、
前記和成分と差成分との減算で第２成分を生成する第２合成手段と、
前記基準線を挟んで第１側からの到来音を強調するための第１処理係数列を前記和成分と前記第１成分との減算で生成する第１係数列生成手段と、
前記基準線を挟んで前記第１側とは反対の第２側からの到来音を強調するための第２処理係数列を前記和成分と前記第２成分との減算で生成する第２係数列生成手段と、
前記基準線の方向からの到来音を強調するための第３処理係数列を前記和成分と前記差成分との減算で生成する第３係数列生成手段と
を具備する音響処理装置。
【請求項２】
前記第１音響信号および前記第２音響信号の一方または双方もしくは前記第１音響信号と前記第２音響信号とを加算した信号を被処理信号として当該被処理信号に前記第１処理係数列を作用させる第１指向性付与手段と、
前記被処理信号に前記第２処理係数列を作用させる第２指向性付与手段と、
前記被処理信号に前記第３処理係数列を作用させる第３指向性付与手段と
を具備する請求項１の音響処理装置。
【請求項３】
前記第１指向性付与手段が生成する信号と前記第２指向性付与手段が生成する信号と前記第３指向性付与手段が生成する信号との何れかを選択する選択手段
を具備する請求項２の音響処理装置。
【請求項４】
前記第１指向性付与手段が生成する信号と前記第２指向性付与手段が生成する信号と前記第３指向性付与手段が生成する信号との合成で複数の音響信号を生成する合成手段
を具備する請求項２の音響処理装置。
【請求項５】
相異なる位置に配置された３個以上の収音機器から２個を選択する複数の組合せの各々について、当該組合せに係る２個の収音機器の各々が生成した音響信号を前記第１音響信号および前記第２音響信号として生成された処理係数列で処理された信号を、前記収音機器の相異なる組合せの間で合成する合成手段
を具備する請求項１の音響処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相異なる方向からの到来音が強調された複数の音響信号を、無指向性の収音機器が生成した複数の音響信号に対する信号処理で生成する技術に関連する。
【背景技術】
【０００２】
相異なる方向からの到来音が強調された複数の音響信号を生成する技術が従来から提案されている。例えば特許文献１には、無指向性の４個の収音機器を利用してステレオ形式の音響信号を生成する技術が開示されている。特許文献２には、単一指向性の３個の収音機器を利用してステレオ形式の音響信号を生成する技術が開示されている。また、独立成分分析（ICA：Independent Component Analysis）や計算論的聴覚情景分析（CASA：Computational Auditory Scene Analysis）等の公知の技術を利用した音源分離で複数の音響信号を生成することも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−０７５１９５号公報
【特許文献２】特開平７−２９８３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１や特許文献２の技術では、２系統の音響信号の生成に３個以上の収音機器が必要であるから、装置が大規模化するという問題がある。更に、特許文献２の技術では単一指向性の収音機器が必須であるから、単一指向性の収音機器の搭載が困難である環境（例えば、携帯型の電子機器に搭載するために無指向性の小型の収音機器を採択せざるを得ない場合）には特許文献２の技術を適用できない。また、独立成分分析や計算論的聴覚情景分析を利用した音源分離では、演算処理の複雑化により処理時間（レイテンシ）や消費電力が増大するという問題がある。以上の事情を考慮して、本発明は、少数の無指向性の収音機器を利用して簡便な処理で複数の音響信号を生成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために本発明が採用する手段を説明する。なお、本発明の理解を容易にするために、以下の説明では、本発明の各要素と後述の各実施形態の要素との対応を括弧書で付記するが、本発明の範囲を実施形態の構成に限定する趣旨ではない。
【０００６】
本発明の音響処理装置は、基準線を挟む各位置の収音機器が生成した第１音響信号と第２音響信号とのスペクトルの加算で和成分（例えば和成分Ｍ）を生成する和成分生成手段（例えば和成分生成部３４）と、第１音響信号と第２音響信号とのスペクトルの減算で差成分（例えば差成分Ｓ）を生成する差成分生成手段（例えば差成分生成部３６）と、和成分と差成分との加算で第１成分（例えば右成分Ｒ）を生成する第１合成手段（例えば第１合成部３８２）と、和成分と差成分との減算で第２成分（例えば左成分Ｌ）を生成する第２合成手段（例えば第２合成部３８４）と、基準線を挟んで第１側（例えば左方）からの到来音を強調するための第１処理係数列（例えば処理係数列ＧL）を和成分と第１成分との減算で生成する第１係数列生成手段（例えば係数列生成部４２L）と、基準線を挟んで第１側とは反対の第２側（例えば右方）からの到来音を強調するための第２処理係数列（例えば処理係数列ＧR）を和成分と第２成分との減算で生成する第２係数列生成手段（例えば係数列生成部４２R）と、基準線の方向からの到来音を強調するための第３処理係数列（例えば処理係数列ＧC）を和成分と差成分との減算で生成する第３係数列生成手段（例えば係数列生成部４２C）とを具備する。
【０００７】
以上の構成においては、第１音響信号と第２音響信号とのスペクトルの減算で、基準線に交差する方向に指向する（すなわち基準線の方向に収音の死角が形成された）双指向性の差成分が生成されるから、基準線の第２側からの到来音を強調した第１成分が和成分と差成分との加算で生成され、基準線の第１側からの到来音を強調した第２成分が和成分と差成分との減算で生成される。したがって、和成分と第１成分との減算で生成される第１処理係数列は、基準線を挟んで第１側からの到来音を強調するように作用し、和成分と第２成分との減算で生成される第２処理係数列は、基準線を挟んで第２側からの到来音を強調するように作用する。以上に説明したように、本発明の音響処理装置においては、基準線の第１側からの到来音を強調する第１処理係数列と第２側からの到来音を強調する第２処理係数列と基準線の方向からの到来音を強調する第３処理系列とを、無指向性の２個の収音機器で生成された第１音響信号と第２音響信号とから生成することが可能である。すなわち、少数の無指向性の収音機器を利用して簡便な処理で複数の音響信号を生成できるという利点がある。なお、以上の説明のように本発明では原理的には収音機器の指向性は不要であるが、指向性（例えば単一指向性）の収音機器が生成した音響信号を処理することも可能である。
【０００８】
本発明の好適な態様に係る音響処理装置は、第１音響信号および第２音響信号の一方または双方もしくは第１音響信号と第２音響信号とを加算（加重和や平均を含む）した信号を被処理信号（例えば周波数スペクトルＸ）として当該被処理信号に第１処理係数列を作用させる第１指向性付与手段（例えば指向性付与部５２L）と、被処理信号に第２処理係数列を作用させる第２指向性付与手段（例えば指向性付与部５２R）と、被処理信号に第３処理係数列を作用させる第３指向性付与手段（例えば指向性付与部５２C）とを具備する。以上の態様においては、第１音響信号および第２音響信号の少なくとも一方または両者の加算を被処理信号として各処理係数列が適用されるから、和成分生成手段や差成分生成手段や第１合成手段や第２合成手段による処理後の信号に対して各処理係数列を作用させる構成と比較して、各処理で顕在化する雑音成分の影響を低減することが可能である。例えば、差成分生成手段による減算に起因した低域成分の強度低下を補償する観点からは、差成分の低域成分を増幅する補正手段（例えば補正部３６４）を追加した構成が好適であるが、補正手段による低域成分の増幅で雑音成分も顕在化する。したがって、補正手段を具備する構成では、補正手段による処理を経ていない被処理信号に各処理係数列を作用させる形態が、雑音成分の影響の低減という観点からは格別に好適である。もっとも、雑音成分が問題とならない（例えば他の要素により雑音成分を低減する）のであれば、補正手段による補正後の音響信号を被処理信号として各処理係数列を作用させる構成（例えば後述の第２実施形態）も採用され得る。
【０００９】
本発明の好適な態様に係る音響処理装置は、第１指向性付与手段が生成する信号と第２指向性付与手段が生成する信号と第３指向性付与手段が生成する信号との何れかを選択する選択手段（例えば選択部５４）を具備する。以上の態様においては、基準線の方向からの到来音と基準線の第１側からの到来音と基準線の第２側からの到来音とを相互に分離して選択的に利用（例えば再生）することが可能である。なお、以上の態様の具体例は、例えば第１実施形態や第３実施形態として後述される。
【００１０】
本発明の好適な態様に係る音響処理装置は、第１指向性付与手段が生成する信号と第２指向性付与手段が生成する信号と第３指向性付与手段が生成する信号との合成で複数の音響信号を生成する合成手段（例えば合成部６４）を具備する。以上の態様においては、各指向性付与手段による処理後の信号の合成で複数の音響信号が生成される。したがって、例えば、第３指向性付与手段の出力信号を優先させることで基準線の方向の指向性が高い音響信号を生成し、または、第１指向性付与手段や第２指向性付与手段の出力信号を優先させることで基準線の両側からの音響（ステレオ感）が強調された音響信号を生成するといった多様な処理が可能である。なお、以上の態様の具体例は、例えば第５実施形態として後述される。
【００１１】
本発明の好適な態様に係る音響処理装置は、相異なる位置に配置された３個以上の収音機器から２個を選択する複数の組合せの各々について、当該組合せに係る２個の収音機器の各々が生成した音響信号を第１音響信号および第２音響信号として生成された処理係数列で処理された信号を、収音機器の相異なる組合せの間で合成する合成手段（例えば合成部６２）を具備する。以上の態様においては、収音機器の相異なる組合せに対応する処理係数列で生成された信号が合成されるから、収音特性を多様に変化させることが可能である。なお、以上の態様の具体例は、例えば第４実施形態として後述される。
【００１２】
以上の各態様に係る音響処理装置は、音響信号の処理に専用されるＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのハードウェア（電子回路）によって実現されるほか、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの汎用の演算処理装置とプログラム（ソフトウェア）との協働によっても実現される。本発明のプログラムは、基準線を挟む各位置の収音機器が生成した第１音響信号と第２音響信号とのスペクトルの加算で和成分を生成する和成分生成処理と、第１音響信号と第２音響信号とのスペクトルの減算で差成分を生成する差成分生成処理と、和成分と差成分との加算で第１成分を生成する第１合成処理と、和成分と差成分との減算で第２成分を生成する第２合成処理と、基準線を挟んで第１側からの到来音を強調するための第１処理係数列を和成分と第１成分との減算で生成する第１係数列生成処理と、基準線を挟んで第１側とは反対の第２側からの到来音を強調するための第２処理係数列を和成分と第２成分との減算で生成する第２係数列生成処理と、基準線の方向からの到来音を強調するための第３処理係数列を和成分と差成分との減算で生成する第３係数列生成処理とをコンピュータに実行させる。以上のプログラムによれば、本発明の音響処理装置と同様の作用および効果が実現される。本発明のプログラムは、コンピュータが読取可能な記録媒体に格納された形態で利用者に提供されてコンピュータにインストールされるほか、通信網を介した配信の形態でサーバ装置から提供されてコンピュータにインストールされる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る音響処理装置のブロック図である。
【図２】各収音機器の位置の説明図である。
【図３】和成分および差成分の指向特性の説明図である。
【図４】和成分と差成分との位相差の説明図である。
【図５】第２実施形態に係る音響処理装置のブロック図である。
【図６】第３実施形態に係る音響処理装置のブロック図である。
【図７】第４実施形態に係る音響処理装置のブロック図である。
【図８】第４実施形態における各収音機器の位置の説明図である。
【図９】収音機器の組合せに応じた収音特性の説明図である。
【図１０】合成部による指向成分の合成の説明図である。
【図１１】第４実施形態における収音の指向特性の説明図である。
【図１２】合成部による他の処理の説明図である。
【図１３】第５実施形態に係る音響処理装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜Ａ：第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る音響処理装置１００Aのブロック図である。図１に示すように、音響処理装置１００Aには、２個の収音機器ＭIC（ＭIC1，ＭIC2）と２個の放音機器１６（１６R，１６L）とが接続される。各収音機器ＭICは、収音感度が全方向にわたって略均等な無指向性のマイクロホンである。収音機器ＭIC1は、周囲の音響（音声や楽音）の波形を表す時間領域の音響信号ｘ1を生成する。同様に、収音機器ＭIC2は音響信号ｘ2を生成する。なお、音響信号ｘ1や音響信号ｘ2をデジタル信号に変換するＡ/Ｄ変換器の図示は便宜的に省略されている。
【００１５】
図２は、収音機器ＭIC1および収音機器ＭIC2の配置を説明するための模式図である。収音機器ＭIC1および収音機器ＭIC2は、所定の基準線ＤCを挟む各位置（具体的には基準線ＤCに関して線対称な各位置）に相互に間隔ｄをあけて配置される。間隔ｄは例えば１cm程度である。基準線ＤC上の基準点Ｑは、収音機器ＭIC1と収音機器ＭIC2との中点に相当する。基準点Ｑからみて基準線ＤCに沿う片方側を「前方」と表記するとともに反対側を「後方」と表記する。
【００１６】
図１の音響処理装置１００Aは、音響信号ｘ1および音響信号ｘ2に対する信号処理で音響信号ｚ1および音響信号ｚ2を生成する。音響信号ｚ1および音響信号ｚ2は、特定の方向からの到来音を選択的に強調した信号（他方向からの到来音を抑圧した信号）である。具体的には、音響信号ｚ1および音響信号ｚ2においては、図２に示すように、基準点Ｑの前方および後方の範囲ＡC（center）からの到来音と、基準線ＤCの右方の範囲ＡR（right）からの到来音と、基準線ＤCの左方の範囲ＡL（left）からの到来音との何れかが選択的に強調される。
【００１７】
図１の放音機器１６Rは受聴者の右方（例えば右前方）に設置され、放音機器１６Lは受聴者の左方（例えば左前方）に配置される。放音機器１６Rは音響信号ｚ1に応じた音波を再生し、放音機器１６Lは音響信号ｚ2に応じた音波を再生する。なお、音響信号ｚ1や音響信号ｚ2をアナログ信号に変換するＤ/Ａ変換器の図示は便宜的に省略されている。
【００１８】
図１に示すように、音響処理装置１００Aは、演算処理装置２２と記憶装置２４とを具備する。記憶装置２４は、演算処理装置２２が実行するプログラムＰGMや演算処理装置２２が使用する各種の情報を記憶する。半導体記録媒体や磁気記録媒体等の公知の記録媒体や複数種の記録媒体の組合せが記憶装置２４として任意に採用される。演算処理装置２２は、記憶装置２４に格納されたプログラムＰGMを実行することで、音響信号ｘ1および音響信号ｘ2から音響信号ｚ1および音響信号ｚ2を生成するための複数の機能（周波数分析部３２，和成分生成部３４，差成分生成部３６，第１合成部３８２，第２合成部３８４，係数列生成部４２C〜４２L，信号処理部５０，選択部５４，波形合成部５６）を実現する。なお、演算処理装置２２の各機能を複数の集積回路に分散した構成や、専用の電子回路（ＤＳＰ）が各機能を実現する構成も採用され得る。
【００１９】
周波数分析部３２は、音響信号ｘ1の周波数スペクトル（複素スペクトル）Ｘ1と音響信号ｘ2の周波数スペクトル（複素スペクトル）Ｘ2とを時間軸上の単位期間（フレーム）毎に順次に生成する。周波数スペクトルＸ1および周波数スペクトルＸ2の生成には、短時間フーリエ変換等の公知の周波数分析が任意に採用される。周波数スペクトルＸ1は、相異なる周波数に対応するＫ個の成分値Ｘ1[1]〜Ｘ1[K]の系列である。同様に、周波数スペクトルＸ2はＫ個の成分値Ｘ2[1]〜Ｘ2[K]で表現される。
【００２０】
和成分生成部３４は、音響信号ｘ1の周波数スペクトルＸ1と音響信号ｘ2の周波数スペクトルＸ2との加算を含む演算で単位期間毎に順次に和成分Ｍを生成する。和成分Ｍは、相異なる周波数に対応するＫ個の成分値Ｍ[1]〜Ｍ[K]の系列である。図１に示すように、和成分生成部３４は、加算部３４２と補正部３４４とを含んで構成される。加算部３４２は、周波数スペクトルＸ1と周波数スペクトルＸ2との加算で和成分Ｍ0を生成する。和成分Ｍ0は、Ｋ個の成分値Ｍ0[1]〜Ｍ0[K]の系列（Ｍ0[k]＝Ｘ1[k]＋Ｘ2[k]）である。
【００２１】
ところで、収音機器ＭIC1および収音機器ＭIC2に対する到来音は、到来方向に応じた時間差（位相差）で収音機器ＭIC1および収音機器ＭIC2の各々に到達する。したがって、音響信号ｘ1のうち特定の方向からの到来音の成分と音響信号ｘ2における当該成分との間には位相差がある。到来音のうち周波数が低い成分（低域成分）ほど音響信号ｘ1と音響信号ｘ2との間の位相差は小さいから、到来音の低域成分ほど加算部３４２による加算で強度が増加する。補正部３４４は、以上に説明した強度の不均衡（低域成分ほど強度が増加する傾向）が抑制されるように和成分Ｍ0を補正することで和成分Ｍを生成する。具体的には、補正部３４４は、以下の数式(1)で定義される関数ＨM(ω)を和成分Ｍ0に乗算する。
【数１】
0005454375.tif 000002
数式(1)の記号ｊは虚数単位を意味し、記号ωは角周波数を意味する。また、記号τは、図１に示すように、基準線ＤCに対して角度θをなす方向からの到来音（速度ｃ）が収音機器ＭIC1および収音機器ＭIC2の各々に到来する時間差（τ＝ｄ・sinθ／ｃ）を意味する。角度θは、例えば、収音機器ＭIC1と収音機器ＭIC2とを通過する直線（エンドファイア方向）が基準線ＤCに対してなす角度（θ＝±π/２）に設定される。数式(1)から理解されるように、周波数が低いほど関数ＨM(ω)は小さい数値に設定される。したがって、加算部３４２による加算に起因した強度の不均衡が補償される。なお、角度θの選定の方法は任意である。例えば利用者からの指示に応じて角度θを可変に設定する構成も採用され得る。
【００２２】
以上のように、和成分Ｍは、周波数スペクトルＸ1と周波数スペクトルＸ2との加算で生成されるから、図３に示すように、基準点Ｑに位置する仮想的な全指向性（略無指向性）の収音機器が生成する音響信号の周波数スペクトルと同視され得る。
【００２３】
図１の差成分生成部３６は、音響信号ｘ1の周波数スペクトルＸ1と音響信号ｘ2の周波数スペクトルＸ2との減算を含む演算で単位期間毎に順次に差成分Ｓを生成する。差成分Ｓは、相異なる周波数に対応するＫ個の成分値Ｓ[1]〜Ｓ[K]の系列である。図１に示すように、差成分生成部３６は、減算部３６２と補正部３６４とを含んで構成される。減算部３６２は、周波数スペクトルＸ1から周波数スペクトルＸ2を減算することで差成分Ｓ0（Ｓ0[1]〜Ｓ0[K]）を生成する（Ｓ0[k]＝Ｘ1[k]−Ｘ2[k]）。
【００２４】
ところで、図４から理解されるように、周波数スペクトルＸ1と周波数スペクトルＸ2との加算に相当する和成分Ｍ0（Ｍ）と、両者間の減算で生成される差成分Ｓ0とでは、複素平面に規定されるベクトルが相互に直交する。また、前述のように到来音の低域成分ほど音響信号ｘ1と音響信号ｘ2との間の位相差は小さいから、到来音の低域成分ほど減算部３６２による減算で強度が減少する。補正部３６４は、以上に説明した和成分Ｍ0との位相差と強度の不均衡（低域成分ほど強度が減衰する傾向）とが抑制されるように差成分Ｓ0を補正することで差成分Ｓを生成する。具体的には、補正部３６４は、以下の数式(2)で定義される関数ＨS(ω)を差成分Ｓ0に乗算する。
【数２】
0005454375.tif 000003
【００２５】
数式(2)の前半部（ｅ-jπ/2）は、差成分Ｓ0の位相の補正（和成分Ｍ0に位相を合致させる処理）を意味する。また、数式(2)の後半部（|１/(１−ｅ-jωτ)|）から理解されるように、周波数が低いほど関数ＨS(ω)は大きい数値に設定される。したがって、減算部３６２による減算に起因した和成分Ｍ0との位相差と強度の不均衡とが補償される。なお、差成分Ｓ0の位相の補正に代えて和成分Ｍ0の位相を補正する（差成分Ｓ0に位相を合致させる）構成も採用され得る。
【００２６】
基準線ＤCの方向（前方または後方）からの到来音は、収音機器ＭIC1および収音機器ＭIC2に略同位相で到達するから、周波数スペクトルＸ1から周波数スペクトルＸ2を減算した差成分Ｓにおいては、基準線ＤCの方向からの到来音が他方向からの到来音と比較して抑圧される。すなわち、基準線ＤCの方向に収音の死角が形成される。したがって、差成分生成部３６が生成する差成分Ｓは、図３に示すように、基準線ＤCの右方（範囲ＡR）および左方（範囲ＡL）からの到来音を強調した双指向性の信号となる。なお、本実施形態の例示では周波数スペクトルＸ1を被減数として周波数スペクトルＸ2が減算されるから、差成分Ｓにおいては、基準線ＤCの右方（範囲ＡR）からの到来音に対応する成分が和成分Ｍと同極性（例えば正極性）となり、基準線ＤCの左方（範囲ＡL）からの到来音に対応する成分が和成分Ｍとは逆極性（負極性）となる。
【００２７】
図１の第１合成部３８２は、和成分生成部３４が生成した和成分Ｍと差成分生成部３６が生成した差成分Ｓとの加算で右成分Ｒを生成する。右成分Ｒは、Ｋ個の成分値Ｒ[1]〜Ｒ[K]で表現される（Ｒ[k]＝Ｍ[k]＋Ｓ[k]）。他方、第２合成部３８４は、和成分Ｍから差成分Ｓを減算することで左成分Ｌを生成する。左成分Ｌは、Ｋ個の成分値Ｌ[1]〜Ｌ[K]で表現される（Ｌ[k]＝Ｍ[k]−Ｓ[k]）。
【００２８】
差成分Ｓのうち基準線ＤCの右方からの到来音に対応する成分は和成分Ｍと同極性であり、基準線ＤCの左方からの到来音に対応する成分は和成分Ｍとは逆極性である。したがって、和成分Ｍと差成分Ｓとの加算で生成される右成分Ｒにおいては、基準線ＤCに対する右方（範囲ＡR）からの到来音が他方向からの到来音と比較して強調され、和成分Ｍと差成分Ｓとの減算で生成される左成分Ｌにおいては、基準線ＤCに対する左方（範囲ＡL）からの到来音が他方向からの到来音と比較して強調される。以上の説明から理解されるように、和成分Ｍは、ＭＳ（Mid-Side）方式の収音技術におけるＭマイク（単一指向性）の収音信号として代用され、差成分Ｓは、Ｓマイク（双指向性）の収音信号として代用される。
【００２９】
図１の係数列生成部４２Cは、基準線ＤCの方向（範囲ＡC）からの到来音を強調するための処理係数列ＧCを生成する。処理係数列ＧCは、相異なる周波数に対応するＫ個の係数値ｇC[1]〜ｇC[K]の系列である。同様に、係数列生成部４２Rは、基準線ＤCの右方（範囲ＡR）からの到来音を強調するための処理係数列ＧR（係数値ｇR[1]〜ｇR[K]の系列）を生成し、係数列生成部４２Lは、基準線ＤCの左方（範囲ＡL）からの到来音を強調するための処理係数列ＧL（係数値ｇL[1]〜ｇL[K]の系列）を生成する。なお、以下の説明では、強調の対象となる方向（範囲）を識別するための符号（C，L，R）を記号Vで一般化する場合がある（V＝C，R，L）。例えば、係数列生成部４２Vに関する説明は、係数列生成部４２Cと係数列生成部４２Rと係数列生成部４２Lとの各々に同様に適用される。
【００３０】
各係数列生成部４２Vは、以下の数式(3)の演算で処理係数列ＧV（ＧC，ＧR，ＧL）の各係数値ｇV[k]（ｇC[k]，ｇR[k]，ｇL[k]）を算定する。和成分Ｍの振幅|Ｍ[k]|での除算を数式(3)が含むのは、係数値ｇV[k]を１以下の数値（０≦ｇV[k]≦１）に正規化するためである。
【数３】
0005454375.tif 000004
【００３１】
係数列生成部４２Cは、以下の数式(4C_a)および数式(4C_b)の演算で数式(3)の強度（パワー）ＰC[k]を算定する。
【数４】
0005454375.tif 000005
数式(4C_a)から理解されるように、数式(3)の強度ＰC[k]の数値は、差成分Ｓの強度（パワー）|Ｓ[k]|2と所定の係数αCとの乗算値を和成分Ｍの強度|Ｍ[k]|2から減算した数値に設定される（スペクトル減算）。ただし、数式(4C_a)の数値がゼロ以下となる周波数での強度ＰC[k]は所定値（具体的には和成分Ｍの強度|Ｍ[k]|2と所定の係数βCとの乗算値）に設定される（フロアリング処理）。
【００３２】
差成分Ｓは基準線ＤCに対する右方および左方からの到来音を強調した成分であるから、数式(4C_a)および数式(4C_b)で算定される強度ＰC[1]〜ＰC[K]の系列は、和成分Ｍのうち右方および左方からの到来音を抑圧したパワースペクトルに相当する。したがって、処理係数列ＧCの係数値ｇC[1]〜ｇC[K]は、基準線ＤCの方向（基準点Ｑの前方または後方）からの到来音の強度が大きい周波数の係数値ｇC[k]ほど１に近い数値となり、基準線ＤCの方向からの到来音の強度が小さい周波数の係数値ｇC[k]ほどゼロに近い数値となる。
【００３３】
係数列生成部４２Rは、以下の数式(4R_a)および数式(4R_b)の演算で数式(3)の強度ＰR[k]を算定する。
【数５】
0005454375.tif 000006
すなわち、係数列生成部４２Rは、左成分Ｌの強度|Ｌ[k]|2と係数αRとの乗算値を和成分Ｍの強度|Ｍ[k]|2から減算することで強度ＰR[k]を算定するスペクトル減算（数式(４R_a)）と、数式(4R_a)の数値がゼロ以下となる周波数の強度ＰR[k]を所定値（βR|Ｍ[k]|2）に設定するフロアリング処理とを実行する。左成分Ｌは基準線ＤCの左方からの到来音を強調した成分であるから、数式(4R_a)および数式(4R_b)で算定される強度ＰR[1]〜ＰR[K]の系列は、和成分Ｍのうち左方からの到来音を抑圧（右方からの到来音を強調）したパワースペクトルに相当する。したがって、係数列生成部４２Rが数式(3)で生成する処理係数列ＧRの係数値ｇR[1]〜ｇR[K]は、基準線ＤCの右方からの到来音の強度（振幅）が大きい周波数の係数値ｇR[k]ほど１に近い数値となり、基準線ＤCの右方からの到来音の強度が小さい周波数の係数値ｇR[k]ほどゼロに近い数値となる。
【００３４】
係数列生成部４２Rと同様に、係数列生成部４２Lは、以下の数式(4L_a)および数式(4L_b)の演算で数式(3)の強度ＰL[k]を算定する。
【数６】
0005454375.tif 000007
【００３５】
すなわち、係数列生成部４２Lは、右成分Ｒの強度|Ｒ[k]|2と係数αLとの乗算値を和成分Ｍの強度|Ｍ[k]|2から減算することで強度ＰL[k]を算定するスペクトル減算（数式(４L_a)）と、数式(4L_a)の数値がゼロ以下となる周波数の強度ＰL[k]を所定値（βL|Ｍ[k]|2）に設定するフロアリング処理とを実行する。右成分Ｒは基準線ＤCの右方からの到来音を強調した成分であるから、数式(4L_a)および数式(4L_b)で算定される強度ＰL[1]〜ＰL[K]の系列は、和成分Ｍのうち右方からの到来音を抑圧（左方からの到来音を強調）したパワースペクトルに相当する。したがって、係数列生成部４２Lが数式(3)で生成する処理係数列ＧLの係数値ｇL[1]〜ｇL[K]は、基準線ＤCの左方からの到来音の強度（振幅）が大きい周波数の係数値ｇL[k]ほど１に近い数値となり、基準線ＤCの左方からの到来音の強度が小さい周波数の係数値ｇL[k]ほどゼロに近い数値となる。
【００３６】
なお、係数列生成部４２Vが強度ＰV[k]の算定に適用する係数αV（αC，αR，αL）および係数βV（βC，βR，βL）は適切な数値に設定される。また、フロアリング処理で設定される強度ＰV[k]の数値は、前述の例示（βV|Ｍ[k]|2）に限定されず、例えば和成分Ｍとは無関係の所定値（例えばゼロ）に設定され得る。
【００３７】
図１の信号処理部５０は、音響信号ｘ1の周波数スペクトルＸ1と音響信号ｘ2の周波数スペクトルＸ2とに各処理係数列ＧV（ＧC，ＧR，ＧL）を作用させる。すなわち、信号処理部５０は、音響信号ｘ1および音響信号ｘ2に指向性を付与する（特定の方向からの到来音を強調する）。図１に示すように、信号処理部５０は、指向性付与部５２Cと指向性付与部５２Rと指向性付与部５２Lとを含んで構成される。
【００３８】
各指向性付与部５２V（５２C，５２R，５２L）は、係数列生成部４２Vが生成した処理係数列ＧV（係数値ｇV[1]〜ｇV[K]）を周波数スペクトルＸ1および周波数スペクトルＸ2の各々に作用させる（具体的には乗算する）ことで単位期間毎に指向成分Ｙ1Vと指向成分Ｙ2Vとを順次に生成する。指向成分Ｙ1Vは、Ｋ個の成分値Ｙ1V[1]〜Ｙ1V[K]の系列で表現される周波数スペクトル（複素スペクトル）である。同様に、指向成分Ｙ2Vは、Ｋ個の成分値Ｙ2V[1]〜Ｙ2V[K]の系列で表現される周波数スペクトルである。
【００３９】
具体的には、指向性付与部５２Cは、以下の数式(5C)の演算で指向成分Ｙ1C（成分値Ｙ1C[k]）および指向成分Ｙ2C（成分値Ｙ2C[k]）を算定する。
【数７】
0005454375.tif 000008
前述のように、処理係数列ＧCの係数値ｇC[1]〜ｇC[K]は、基準線ＤCの方向（前方または後方）からの到来音の強度が大きい周波数の係数値ｇC[k]ほど１に近い数値に設定される。したがって、音響信号ｘ1のうち基準線ＤCの方向からの到来音を強調した指向成分Ｙ1Cと音響信号ｘ2のうち基準線ＤCの方向からの到来音を強調した指向成分Ｙ2Cとが数式(5C)の演算で生成される。
【００４０】
また、指向性付与部５２Rは、以下の数式(5R)の演算で指向成分Ｙ1Rおよび指向成分Ｙ2Rを算定する。処理係数列ＧRの係数値ｇR[1]〜ｇR[K]は、基準線ＤCの右方からの到来音の強度が大きい周波数の係数値ｇR[k]ほど１に近い数値に設定されるから、数式(5R)で生成される指向成分Ｙ1Rは、音響信号ｘ1のうち右方からの到来音を強調した周波数スペクトルとなる。他方、指向成分Ｙ2Rの成分値Ｙ2R[1]〜Ｙ2R[K]はゼロ（消音）に設定される。
【数８】
0005454375.tif 000009
【００４１】
指向性付与部５２Rと同様に、指向性付与部５２Lは、以下の数式(5L)の演算で指向成分Ｙ1Lおよび指向成分Ｙ2Lを算定する。処理係数列ＧLの係数値ｇL[1]〜ｇL[K]は、基準線ＤCの左方からの到来音の強度が大きい周波数の係数値ｇL[k]ほど１に近い数値に設定されるから、数式(5L)で生成される指向成分Ｙ2Lは、音響信号ｘ2のうち左方からの到来音を強調した周波数スペクトルとなる。他方、指向成分Ｙ1Lの成分値Ｙ1L[1]〜Ｙ1L[K]はゼロに設定される。
【数９】
0005454375.tif 000010
【００４２】
図１の選択部５４は、指向性付与部５２Cが生成した指向成分Ｙ1Cおよび指向成分Ｙ2Cの組と、指向性付与部５２Rが生成した指向成分Ｙ1Rおよび指向成分Ｙ2Rの組と、指向性付与部５２Lが生成した指向成分Ｙ1Lおよび指向成分Ｙ2Lの組との何れかを選択する。選択部５４による選択の対象は、例えば操作子（図示略）に対する利用者からの操作に応じて可変に設定される。選択部５４が選択した指向成分Ｙ1V（Ｙ1C，Ｙ1R，Ｙ1L）は周波数スペクトルＺ1として波形合成部５６に供給され、選択部５４が選択した指向成分Ｙ2V（Ｙ2C，Ｙ2R，Ｙ2L）は周波数スペクトルＺ2として波形合成部５６に供給される。
【００４３】
図１の波形合成部５６は、選択部５４から供給される周波数スペクトルＺ1および周波数スペクトルＺ2から時間領域の音響信号ｚ1および音響信号ｚ2を生成する。具体的には、波形合成部５６は、単位期間毎の周波数スペクトルＺ1を逆フーリエ変換で時間領域の信号に変換するとともに前後の単位期間について相互に連結することで音響信号ｚ1を生成する。同様に、波形合成部５６は、各周波数スペクトルＺ2から音響信号ｚ2を生成する。音響信号ｚ1は放音機器１６Rから再生され、音響信号ｚ2は放音機器１６Rから再生される。
【００４４】
選択部５４が指向成分Ｙ1Cおよび指向成分Ｙ2Cを選択した場合、基準線ＤCの方向（範囲ＡC）からの到来音を強調した再生音が放音機器１６Rおよび放音機器１６Lの双方から放音される。他方、選択部５４が指向成分Ｙ1Rおよび指向成分Ｙ2Rを選択した場合、基準線ＤCの右方（範囲ＡR）からの到来音を強調した再生音が放音機器１６Rから放音され、放音機器１６Lは無音（Ｙ2R＝０）に設定される。また、選択部５４が指向成分Ｙ1Lおよび指向成分Ｙ2Lを選択した場合、基準線ＤCの左方（範囲ＡL）からの到来音を強調した再生音が放音機器１６Lから放音され、放音機器１６Rは無音（Ｙ1L＝０）に設定される。すなわち、基準点Ｑに対する方向に応じて到来音を分離（音源分離）した各音響が選択的に再生される。なお、数式(5C)が係数(１/２)1/2での除算を含むのは、基準線ＤCの方向からの到来音を強調する場合（放音機器１６Rおよび放音機器１６Lの双方が放音する場合）と、基準線ＤCの片側からの到来音を強調する場合（放音機器１６Rおよび放音機器１６Lの片方のみが放音する場合）とで、受聴者が知覚する音量の差異を低減するためである。
【００４５】
以上に説明した第１実施形態によれば、２個の収音機器ＭIC（ＭIC1，ＭIC2）が生成した音響信号ｘ1および音響信号ｘ2に対する信号処理で３方向の音源分離が実現されるから、例えば４個の収音機器が必要な特許文献１の技術や３個の収音機器が必要な特許文献２の技術と比較して音響処理装置１００Aを小型化することが可能である。しかも、無指向性の収音機器ＭIC（ＭIC1，ＭIC2）を利用できるから、単一指向性の収音機器が必要な特許文献２の技術と比較すると、音響処理装置１００Aの実現に必要な費用を削減できるという利点や、単一指向性の収音機器の搭載が困難な場合（例えば携帯型の電子機器に搭載するために無指向性の小型の収音機器ＭICを採択せざるを得ない場合）にも有効に適用できるという利点がある。また、独立成分分析（ICA）や計算論的聴覚情景分析（CASA）を利用した音源分離と比較して非常に簡便な処理で音源分離後の音響信号ｚ1および音響信号ｚ2が生成される。したがって、処理時間（レイテンシ）や消費電力が削減されるという利点がある。なお、音響の調波構造を利用する計算論的聴覚情景分析では音源分離の対象が調波構造を持つ音響信号に制約されるが、第１実施形態では音響の調波構造が前提とならないから、音響信号ｘ1および音響信号ｘ2の調波構造の有無に関わらず処理できるという利点もある。
【００４６】
＜Ｂ：第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を説明する。なお、以下の各例示において作用や機能が第１実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【００４７】
図５は、第２実施形態の音響処理装置１００Bのブロック図である。第１実施形態の音響処理装置１００Aでは音響信号ｘ1の周波数スペクトルＸ1と音響信号ｘ2の周波数スペクトルＸ2とが信号処理部５０に供給される。他方、第２実施形態の音響処理装置１００Bでは、図５に示すように、第１合成部３８２が生成した右成分Ｒと第２合成部３８４が生成した左成分Ｌとが信号処理部５０で処理される。すなわち、指向性部付与部５２V（５２C，５２R，５２L）は、処理係数列ＧVを右成分Ｒに作用させることで指向成分Ｙ1V（Ｙ1C，Ｙ1R，Ｙ1L）を生成し、処理係数列ＧVを左成分Ｌに作用させることで指向成分Ｙ2V（Ｙ2C，Ｙ2R，Ｙ2L）を生成する。すなわち、数式(5C)〜(5L)における成分値Ｘ1[k]が右方向Ｒの成分値Ｒ[k]に置換され、数式(5C)〜(5L)における成分値Ｘ2[k]が左成分Ｌの成分値Ｌ[k]に置換される。第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。
【００４８】
なお、数式(2)の関数ＨS(ω)（数式(2)）を適用した補正で補正部３６４が差成分Ｓ0の低域成分を増幅させると、差成分Ｓ0に含まれる雑音成分（例えば各収音機器ＭICで振動板の振動を電気信号に変化するときに発生する雑音）も増幅される。右成分Ｒおよび左成分Ｌは、差成分Ｓを利用して生成されるから、関数ＨS(ω)による補正で増幅された差成分Ｓの雑音成分を含む。したがって、右成分Ｒおよび左成分Ｌに対する信号処理で音響信号ｚ1と音響信号ｚ2とを生成する第２実施形態では、補正部３６４による補正で増幅された雑音成分が音響信号ｚ1および音響信号ｚ2に現れる可能性がある。第１実施形態においては、補正部３６４による補正の実行前（雑音成分の増幅前）の音響信号ｘ1および音響信号ｘ2に対する信号処理で音響信号ｚ1および音響信号ｚ2が生成されるから、第２実施形態と比較して雑音成分が少ない高品質な再生音を生成できるという利点がある。
【００４９】
＜Ｃ：第３実施形態＞
図６は、第３実施形態に係る音響処理装置１００Cのブロック図である。第１実施形態の音響処理装置１００Aでは周波数スペクトルＸ1および周波数スペクトルＸ2の２系統が信号処理部５０で処理されるのに対し、第３実施形態の音響処理装置１００Cの信号処理部５０は、図６に示すように１系統の周波数スペクトルＸ（Ｋ個の成分値Ｘ[1]〜Ｘ[K]の系列）を処理する。周波数スペクトルＸは、例えば周波数分析部３２が生成した周波数スペクトルＸ1および周波数スペクトルＸ2の一方である。ただし、周波数スペクトルＸ1と周波数スペクトルＸ2との加算や平均（あるいは音響信号ｘ1と音響信号ｘ2との加算や平均の周波数スペクトル）を周波数スペクトルＸとした構成も採用され得る。
【００５０】
信号処理部５０の各指向性付与部５２V（５２C，５２R，５２L）は、係数列生成部４２Vが生成した処理係数列ＧVを周波数スペクトルＸに作用させることで１系統の指向成分ＹV（ＹC，ＹR，ＹL）を生成する。指向成分ＹC（ＹC[k]＝ｇC[k]・Ｘ[k]）は、基準線ＤCの方向からの到来音を強調した周波数スペクトルである。また、指向成分ＹR（ＹR[k]＝ｇR[k]・Ｘ[k]）においては基準線ＤCの右方（範囲ＡR）からの到来音が強調され、指向成分ＹL（ＹL[k]＝ｇL[k]・Ｘ[k]）においては基準線ＤCの左方（範囲ＡL）からの到来音が強調される。
【００５１】
選択部５４は、指向性付与部５２Cが生成した指向成分ＹCと指向性付与部５２Rが生成した指向成分ＹRと指向性付与部５２Lが生成した指向成分ＹLとの何れかを周波数スペクトルＺとして選択する。波形合成部５６が周波数スペクトルＺから生成した時間領域の音響信号ｚが１個の放音機器１６から再生される。第３実施形態においても、無指向性の２個の収音機器ＭIC（ＭIC1，ＭIC2）を利用して３系統の音源分離が実行されるから、第１実施形態と同様の効果が実現される。
【００５２】
＜Ｄ：第４実施形態＞
図７は、第４実施形態に係る音響処理装置１００Dのブロック図である。図７に示すように、第４実施形態の音響処理装置１００Dには３個の収音機器ＭIC（ＭIC1，ＭIC2，ＭIC3）が接続される。図８に示すように、３個の収音機器ＭIC（ＭIC1，ＭIC2，ＭIC3）は、各辺が長さｄの正三角形の各頂点の位置に配置される。収音機器ＭIC1は音響信号ｘ1を生成し、収音機器ＭIC2は音響信号ｘ2を生成し、収音機器ＭIC3は音響信号ｘ3を生成する。
【００５３】
第４実施形態では、３個の収音機器ＭIC（ＭIC1，ＭIC2，ＭIC3）から２個を選択する全通り（３通り）の組合せの各々について、その組合せの各収音機器ＭICが生成した２系統の音響信号ｘを対象として第３実施形態と同様の信号処理が実行される。以下の説明では、収音機器ＭICi（ｉ＝1，2，3）と収音機器ＭICj（ｊ＝1，2，3、ｉ≠ｊ）との組合せ（音響信号ｘiと音響信号ｘjとの組合せ）に関連する要素には添字「ij」を付加する。
【００５４】
図８に示すように、収音機器ＭICiと収音機器ＭICjとは基準線ＤCijに関して線対称な位置に設置される。以下の説明では便宜的に、収音機器ＭICiと収音機器ＭICjとの組合せについて、両者間の基準点（中点）Ｑijからみて基準線ＤCijに沿う片方側（残りの収音機器ＭICとは反対側）を「前方」と表記するとともに反対側を「後方」と表記する。すなわち、基準点Ｑijに対する方向（前方，後方，右方，左方）の表記を収音機器ＭICiと収音機器ＭICjとの組合せ毎に個別に規定する。
【００５５】
図７の音響処理装置１００Dは、３個の信号分離部Ｕij（Ｕ12，Ｕ23，Ｕ31）と合成部６２および波形合成部５６とを含んで構成される。各信号分離部Ｕijは、第３実施形態の音響処理装置１００C（図６）から選択部５４と波形合成部５６とを省略した構成であり、周波数分析部３２と和成分生成部３４と差成分生成部３６と３個の係数列生成部４２C〜４２Lと信号処理部５０とを具備する。信号分離部Ｕijの各要素は、音響信号ｘiおよび音響信号ｘjを対象として第３実施形態と同様の処理を実行する。
【００５６】
信号処理部５０の各指向性付与部５２V（５２C，５２R，５２L）は、第３実施形態と同様に、係数列生成部４２Vが生成した処理係数列ＧVを周波数スペクトルＸ（例えば音響信号ｘiまたは音響信号ｘjや両者の加算または平均）に作用させることで指向成分ＹVij（ＹCij，ＹRij，ＹLij）を生成する。具体的には、信号分離部Ｕ12は、図９の部分(A)の指向特性が付与された３系統の指向成分ＹV12（ＹC12，ＹR12，ＹL12）を生成する。同様に、信号分離部Ｕ23は、図９の部分(B)の指向成分ＹV23（ＹC23，ＹR23，ＹL23）を生成し、信号分離部Ｕ31は、図９の部分(C)の指向成分ＹV31（ＹC31，ＹR31，ＹL31）を生成する。図９から理解されるように、各指向成分ＹCijは、基準線ＤCijの方向（前方および後方）からの到来音を強調した信号である。また、指向成分ＹRijにおいては基準線ＤCijの右方からの到来音が強調され、指向成分ＹLijにおいては基準線ＤCijの左方からの到来音が強調される。
【００５７】
図７の合成部６２は、３個の信号分離部Ｕijが並列に生成した９系統の指向成分ＹVijの選択および合成で周波数スペクトルＺ（Ｚa〜Ｚf）を生成する。第３実施形態と同様に、波形合成部５６が周波数スペクトルＺから生成した時間領域の音響信号ｚが１個の放音機器１６から再生される。
【００５８】
合成部６２の具体的な動作を以下に説明する。合成部６２は、以下の数式(6a)の演算で周波数スペクトルＺa（振幅|Ｚa[k]|）を生成する。数式(6a)の演算子max(a,b)は、数値ａおよび数値ｂの最大値を意味する。
【数１０】
0005454375.tif 000011
すなわち、周波数スペクトルＺaの振幅|Ｚa[k]|は、指向成分ＹC12の振幅|ＹC12[k]|と指向成分ＹR23の振幅|ＹR23[k]|との差分値に設定される。ただし、振幅|ＹC12[k]|と振幅|ＹR23[k]|との差分値が負数となる周波数の振幅|Ｚa[k]|はゼロに設定される。
【００５９】
図１０は、指向成分ＹC12と指向成分ＹR23とを抽出した模式図である。図１０に示すように、指向成分ＹC12のうち後方からの到来音は指向成分ＹR23の成分と概ね重複するから、指向成分ＹC12から指向成分ＹR23を減算すると、指向成分ＹC12のうち基準線ＤC12に沿う後方からの到来音は抑圧される。したがって、数式(6a)で生成される周波数スペクトルＺaは、図１１に示すように、指向成分ＹC12のうち基準線ＤC12に沿う前方からの到来音のみを強調した信号となる。
【００６０】
数式(6a)と同様に、９系統の指向成分ＹVijから選択された２系統の指向成分ＹVijの差分を算定することで、合成部６２は、図１１のように相異なる方向からの到来音を強調した周波数スペクトルＺb〜Ｚfを生成する。すなわち、第４実施形態における収音の方向は、合成部６２による処理に応じて、６種類の方向（３種類の基準線ＤCijの各々の前方および後方）の各々に可変に制御される。周波数スペクトルＺb〜Ｚfの算定には、例えば数式(6a)と同様の数式(6b)〜(6f)が利用される。
【数１１】
0005454375.tif 000012
【００６１】
第４実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。また、第４実施形態においては、収音機器ＭICの組合せ毎に生成された指向成分ＹVijを適宜に合成することで、収音方向を多様に変化させることが可能である。したがって、例えば第４実施形態の音響処理装置１００Dを可搬型の音声記録装置（ＩＣレコーダ）に搭載すれば、相異なる方向（６方向）に位置する発話者（例えば会議の参加者）毎に発声音を分離することが可能である。また、例えば動画像と音声とを収録する撮像装置（ビデオカメラ）に第４実施形態の音響処理装置１００Dを搭載すれば、相異なる方向からの複数の到来音の収音（サラウンド収音）が可能である。第４実施形態の各収音機器ＭICの間隔ｄは１cm程度であるから、小型の音声記録装置や撮像装置にも容易に搭載され得る。
【００６２】
なお、合成部６２による合成の方法は以上の例示に限定されない。例えば、図１２の部分(A)に示すように、指向成分ＹL12と指向成分ＹR23とを加算することで、基準線ＤC12に対して左後方（網掛部）からの到来音を強調した収音が実現される。また、図１２の部分(B)に示すように、指向成分ＹL23と指向成分ＹR12とを加算することで、基準線ＤC12に対して右前方（網掛部）からの到来音を強調した収音が実現される。
【００６３】
＜Ｅ：第５実施形態＞
図１３は、第５実施形態に係る音響処理装置１００Eのブロック図である。図１３に示すように、第５実施形態の音響処理装置１００Eは、第１実施形態の音響処理装置１００Aの選択部５４を合成部６４に置換した構成である。合成部６４は、各指向性付与部５２Vが生成した指向成分Ｙ1V（Ｙ1
C，Ｙ1R，Ｙ1L）と指向成分Ｙ2V（Ｙ2C，Ｙ2R，Ｙ2L）との合成で周波数スペクトルＺ1および周波数スペクトルＺ2を生成する。
【００６４】
合成部６４は、以下の数式(7R)に示すように、指向性付与部５２Cが生成する指向成分Ｙ1Cと指向性付与部５２Rが生成する指向成分Ｙ1Rとの加重和を周波数スペクトルＺ1として算定する。また、合成部６４は、以下の数式(7L)に示すように、指向性付与部５２Cが生成する指向成分Ｙ2Cと指向性付与部５２が生成する指向成分Ｙ2Lとの加重和を周波数スペクトルＺ2として算定する。数式(7R)および数式(7L)の記号γCおよび記号γRLは加重値である。加重値γCおよび加重値γRLは、例えば操作子（図示略）に対する利用者からの操作に応じて可変に設定される。周波数スペクトルＺ1を変換した音響信号ｚ1が放音機器１６Rから再生され、周波数スペクトルＺ2を変換した音響信号ｚ2が放音機器１６Lから再生される。
【数１２】
0005454375.tif 000013
【００６５】
第１実施形態にて前述したように、指向成分Ｙ1Cおよび指向成分Ｙ2Cにおいては基準線ＤCの方向（範囲ＡC）からの到来音が強調される。また、指向成分Ｙ1Rにおいては基準線ＤCの右方からの到来音が強調され、指向成分Ｙ2Lにおいては基準線ＤCの左方からの到来音が強調される。したがって、数式(7R)および数式(7L)における加重値γCが加重値γRLに対して大きい数値に設定されるほど、各放音機器１６からの再生音において基準線ＤCの方向からの到来音（前方に対する指向性）が強調され、加重値γRLが加重値γCに対して大きい数値に設定されるほど、各放音機器１６からの再生音において左右方向からの到来音（ステレオ感）が強調される。
【００６６】
第５実施形態においては、無指向性の２個の収音機器ＭIC（ＭIC1，ＭIC2）が生成した音響信号ｘ1および音響信号ｘ2の信号処理でステレオ形式の音響信号ｚ1および音響信号ｚ2が生成される。したがって、第１実施形態と同様に、無指向性の収音機器ＭICを利用しながら収音機器ＭICの個数を削減することが可能である。また、独立成分分析（ICA）や計算論的聴覚情景分析（CASA）を利用した音源分離と比較して非常に簡便な処理で音源分離後の音響信号ｚ1および音響信号ｚ2が生成されるという利点もある。
【００６７】
なお、第５実施形態は、例えば動画像と音声とを収録する撮像装置（ビデオカメラ）の収音特性を可変に制御する音声ズーム処理に好適に採用され得る。すなわち、合成部６４は、撮像装置のズームレンズの焦点距離（撮影倍率）に応じて加重値γCおよび加重値γRLを可変に設定する。具体的には、合成部６４は、焦点距離が望遠端に接近する（すなわち撮影範囲が狭い）ほど、基準線ＤCの方向からの到来音が強調されるように加重値γCを加重値γRLに対して増加させる。また、合成部６４は、焦点距離が広角端に接近する（すなわち撮影範囲が広い）ほど、左右方向からの到来音が強調される（ステレオ感が増加する）ように加重値γRLを加重値γCに対して増加させる。
【００６８】
＜Ｆ：変形例＞
以上の各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は適宜に併合され得る。
【００６９】
（１）変形例１  
第１実施形態から第３実施形態では、選択部５４による選択の対象（すなわち収音方向）を利用者からの指示に応じて可変に制御したが、複数の指向成分Ｙの各々の強度に応じて選択部５４が指向成分Ｙを選択する構成も採用され得る。例えば、複数の指向成分Ｙのうち強度が高い指向成分Ｙを選択部５４が選択すれば、発音源の方向を事前に知得せずに発音源からの到来音を抽出するブラインド音源分離が実現される。なお、複数の発音源が同方向に位置する場合には音響信号ｚに各発音源からの到来音が混在するが、周波数や音量の相違に応じて分離することが可能である。
【００７０】
（２）変形例２  
第１実施形態から第３実施形態では、選択部５４の後段に波形合成部５６を設置したが、選択部５４と波形合成部５６との先後を逆転させた構成（すなわち、波形合成部５６が各指向成分Ｙから生成した複数の時間領域の音響信号ｚを選択部５４が選択する構成）も採用され得る。同様に、第４実施形態や第５実施形態における合成部（６２，６４）と波形合成部５６との先後を逆転させた構成（すなわち、波形合成部５６が各指向成分Ｙから生成した複数の時間領域の音響信号ｚを合成部６２または合成部６４が合成する構成）も採用され得る。
【００７１】
（３）変形例３  
第１実施形態から第５実施形態は適宜に併合され得る。例えば、第３実施形態から第５実施形態において、第１合成部３８２が生成した右成分Ｒと第２合成部３８４が生成した左成分Ｌとを信号処理部５０に供給する第２実施形態の構成を採用することが可能である。
【００７２】
（４）変形例４
第４実施形態においては３個の収音機器ＭICを利用した場合を例示したが、収音機器ＭICの個数は任意である。例えば、４個以上の収音機器ＭICを利用した構成も採用され得る。音響処理装置１００Dは、４個の収音機器ＭICから２個を選択する組合せ毎に指向成分ＹVij（ＹCij，ＹRij，ＹLij）を生成する。なお、以上の各形態では複数の収音機器ＭICを直線状または平面状に配置した場合を例示したが、４個以上の収音機器ＭICを立体的に配置した構成も採用され得る。また、合成部６２が選択する各指向成分ＹVijについて、当該指向成分ＹVijに対応する処理係数列ＧVの生成に適用される係数αVを可変に制御することで、収音の指向範囲の広狭を可変に制御することも可能である。
【００７３】
（５）変形例５  
以上の各形態で説明した処理を、所定の周波数帯域内の成分のみに限定的に適用する構成も採用され得る。また、各音響信号ｘを複数の周波数帯域に分割し、以上の各形態での処理を周波数帯域毎に並列に実行してから合成する構成も採用され得る。
【００７４】
（６）変形例６  
以上の各形態では無指向性の収音機器ＭICを利用したが、指向性（例えば単一指向性や双指向性）の収音機器ＭICを利用した構成にも本発明は適用され得る。例えば単一指向性の２個の収音機器ＭICの各々が生成した音響信号の周波数スペクトルを和成分Ｍおよび差成分Ｓとした構成（したがって和成分生成部３４や差成分生成部３６は省略される）が採用される。また、第４実施形態のように３個以上の収音機器ＭICを利用する構成では、全部の収音機器ＭICを指向性とするほか、無指向性の収音機器ＭICと指向性（例えば単一指向性）の収音機器ＭICとを併用することも可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１００A，１００B，１００C，１００D，１００E……音響処理装置、ＭIC（ＭIC1，ＭIC2，ＭIC3）……収音機器、１６R，１６L……放音機器、２２……演算処理装置、２４……記憶装置、３２……周波数分析部、３４……和成分生成部、３６……差成分生成部、３８２……第１合成部、３８４……第２合成部、４２V（４２C，４２R，４２L）……係数列生成部、５０……信号処理部、５２V（５２C，５２R，５２L）……指向性付与部、５４……選択部、５６……波形合成部、６２，６４……合成部、Ｕij（Ｕ12，Ｕ23，Ｕ31）……信号分離部。
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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