(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１音響信号の雑音成分を抑圧した第２音響信号を生成する雑音抑圧装置であって、
前記第１音響信号の雑音区間のうち時間軸上の位置が相違する複数の抽出区間の各々から雑音成分を生成する雑音取得手段と、
前記複数の雑音成分の各々を前記第１音響信号から抑圧して複数の抑圧成分を生成する抑圧処理を、前記第１音響信号の単位区間毎に順次に実行する雑音抑圧手段と、
前記雑音抑圧手段が前記第１音響信号の一の単位区間から生成した前記複数の抑圧成分のうち当該一の単位区間に対して時間的に近い抽出区間の雑音成分の抑圧で生成された抑圧成分ほど大きい数値に設定された加重値で前記複数の抑圧成分の加重和を算定することで前記第２音響信号を生成する信号生成手段と
を具備する雑音抑圧装置。
【請求項２】
第１音響信号の雑音成分を抑圧した第２音響信号を生成する雑音抑圧装置であって、
前記第１音響信号の雑音区間のうち時間軸上の位置が相違する複数の抽出区間の各々から雑音成分を生成する雑音取得手段と、
前記複数の雑音成分の各々について前記第１音響信号から当該雑音成分を抑圧した抑圧成分を生成する雑音抑圧手段と、
前記雑音抑圧手段が生成した複数の抑圧成分の加算で前記第２音響信号を生成する信号生成手段と
を具備する雑音抑圧装置。
【請求項３】
第１音響信号の雑音成分を抑圧した第２音響信号を生成する雑音抑圧装置であって、
相異なる複数の雑音成分を取得する雑音取得手段と、
前記複数の雑音成分の各々について前記第１音響信号から当該雑音成分を抑圧した抑圧成分を生成する雑音抑圧手段と、
前記雑音抑圧手段が生成した複数の抑圧成分の加算で前記第２音響信号を生成する信号生成手段と、
前記信号生成手段が生成した前記第２音響信号からガウス雑音を抑圧するガウス雑音抑圧手段と
を具備する雑音抑圧装置。
【請求項４】
第１音響信号の雑音成分を抑圧した第２音響信号を生成するために、コンピュータに、
前記第１音響信号の雑音区間のうち時間軸上の位置が相違する複数の抽出区間の各々から雑音成分を生成する雑音取得処理と、
前記複数の雑音成分の各々を前記第１音響信号から抑圧して複数の抑圧成分を生成する抑圧処理を、前記第１音響信号の単位区間毎に順次に実行する雑音抑圧処理と、
前記雑音抑圧処理で前記第１音響信号の一の単位区間から生成した前記複数の抑圧成分のうち当該一の単位区間に対して時間的に近い抽出区間の雑音成分の抑圧で生成された抑圧成分ほど大きい数値に設定された加重値で前記複数の抑圧成分の加重和を算定することで前記第２音響信号を生成する信号生成処理と
を実行させるプログラム。
【請求項５】
第１音響信号の雑音成分を抑圧した第２音響信号を生成するために、コンピュータに、
前記第１音響信号の雑音区間のうち時間軸上の位置が相違する複数の抽出区間の各々から雑音成分を生成する雑音取得処理と、
前記複数の雑音成分の各々について前記第１音響信号から当該雑音成分を抑圧した抑圧成分を生成する雑音抑圧処理と、
前記雑音抑圧処理で生成した複数の抑圧成分の加算で前記第２音響信号を生成する信号生成処理と
を実行させるプログラム。
【請求項６】
第１音響信号の雑音成分を抑圧した第２音響信号を生成するために、コンピュータに、
相異なる複数の雑音成分を取得する雑音取得処理と、
前記複数の雑音成分の各々について前記第１音響信号から当該雑音成分を抑圧した抑圧成分を生成する雑音抑圧処理と、
前記雑音抑圧処理で生成した複数の抑圧成分の加算で前記第２音響信号を生成する信号生成処理と、
前記信号生成処理で生成した前記第２音響信号からガウス雑音を抑圧するガウス雑音抑圧処理と
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響信号から雑音成分を抑圧する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響信号から雑音成分を抑圧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、音響信号のスペクトルから雑音成分のスペクトルを減算する技術が開示されている。雑音成分のスペクトルは、音響信号のうち雑音区間のスペクトルを複数のフレームにわたって平均して生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１２３８３５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を含む従来の雑音抑圧の技術では、雑音成分の抑圧後に時間軸上および周波数軸上に点在する成分が、人工的で耳障りなミュージカルノイズとして受聴者に知覚されるという問題がある。以上の事情を考慮して、本発明は、雑音成分の抑圧に起因したミュージカルノイズを知覚され難く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、本発明の雑音抑圧装置は、第１音響信号の雑音成分を抑圧した第２音響信号を生成する雑音抑圧装置であって、相異なる複数の雑音成分を取得する雑音取得手段と、複数の雑音成分の各々について第１音響信号から当該雑音成分を抑圧した抑圧成分を生成する雑音抑圧手段と、雑音抑圧手段が生成した複数の抑圧成分の加算で第２音響信号を生成する信号生成手段とを具備する。以上の構成においては、相異なる雑音成分の抑圧後の複数の抑圧成分の加算で第２音響信号が生成される。すなわち、雑音成分の抑圧に起因して各抑圧成分に発生したミュージカルノイズは、信号生成手段による加算でガウス性の雑音に近づく（中心極限定理）。したがって、雑音成分の抑圧に起因したミュージカルノイズを知覚され難くすることが可能である。
【０００６】
なお、複数の抑圧成分の加算は、時間領域および周波数領域の何れでも実現され得る。すなわち、抑圧成分は、時間領域の音響信号（例えば第１実施形態の音響信号ｙk(t)）および周波数領域のスペクトル（例えば第３実施形態のスペクトルＹk(f)）の双方を包含する概念である。
【０００７】
信号生成部による複数の抑圧成分の加算には単純平均や加重平均（加重和）が好適に採用される。複数の抑圧成分の加重和で第２音響信号を生成する構成の好適例において、雑音取得手段は、第１音響信号の雑音区間のうち時間軸上の位置が相違する複数の抽出区間の各々から雑音成分を生成し、雑音抑圧手段は、複数の雑音成分の各々の抑圧処理を、第１音響信号の単位区間毎に順次に実行し、信号生成手段は、雑音抑圧手段が第１音響信号の一の単位区間から生成した複数の抑圧成分のうち当該一の単位区間に対して時間的に近い抽出区間の雑音成分の抑圧で生成された抑圧成分ほど大きい数値に設定された加重値で複数の抑圧成分の加重和を算定する。以上の態様においては、第１音響信号の一の単位区間から生成された複数の抑圧成分のうち当該一の単位区間に近い抽出区間の雑音成分の抑圧で生成された抑圧成分の加重値ほど大きい数値に設定されるから、雑音成分が経時的に変化する場合でも、雑音成分を適切に抑圧した第２音響信号が生成されるという利点がある。なお、以上の態様の具体例は、例えば第２実施形態として後述される。
【０００８】
各抑圧成分のミュージカルノイズを複数の抑圧成分について加算した雑音成分はガウス雑音に近い。したがって、信号生成手段が生成した第２音響信号からガウス雑音を抑圧するガウス雑音抑圧手段を具備する構成が好適に採用される。以上の構成によれば、ミュージカルノイズを変換した雑音成分（ガウス雑音）をも抑圧されるから、目的音成分の強調の効果は格別に顕著となる。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。
【０００９】
本発明の好適な態様に係る雑音抑圧装置は、相互に離間して配置された複数の収音機器が生成した複数の第１音響信号に対応し、雑音抑圧手段および信号生成手段を各々が含む複数の単位処理手段と、所定の方向から各収音機器に到来する成分の強調処理を、複数の単位処理手段が生成した複数の第２音響信号に対して実行する強調処理手段とを具備する。例えば、目的の方向に応じた遅延量を複数の第１音響信号の各々に付与したうえで加算するビーム形成処理（遅延加算型）が強調処理として好適に採用され得る。以上の構成によれば、各単位処理手段が生成した第２音響信号に対して強調処理が実行されるから、目的音成分の強調の効果は格別に顕著となる。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。
【００１０】
以上の各態様に係る雑音抑圧装置は、雑音成分の抑圧に専用される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、相異なる複数の雑音成分を取得する雑音取得処理と、複数の雑音成分の各々について第１音響信号から当該雑音成分を抑圧した抑圧成分を生成する雑音抑圧処理と、雑音抑圧処理で生成した複数の抑圧成分の加算で第２音響信号を生成する信号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、本発明の雑音抑圧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】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る雑音抑圧装置のブロック図である。
【図２】雑音成分の抽出について説明するための概念図である。
【図３】第１実施形態の効果を説明するためのグラフである。
【図４】第１実施形態の効果を説明するためのグラフである。
【図５】第３実施形態に係る雑音抑圧装置のブロック図である。
【図６】第４実施形態に係る雑音抑圧装置のブロック図である。
【図７】第５実施形態に係る雑音抑圧装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜Ａ：第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る雑音抑圧装置１００Aのブロック図である。雑音抑圧装置１００Aには信号供給装置１２と放音装置１４とが接続される。信号供給装置１２は、音響（音声や楽音）の波形を表す時間領域の音響信号ｘ(t)を雑音抑圧装置１００Aに供給する。周囲の音響を収音して音響信号ｘ(t)を生成する収音機器や、可搬型または内蔵型の記録媒体から音響信号ｘ(t)を取得して雑音抑圧装置１００Aに出力する再生装置や、通信網から音響信号ｘ(t)を受信して雑音抑圧装置１００Aに出力する通信装置が信号供給装置１２として採用され得る。
【００１３】
雑音抑圧装置１００Aは、信号供給装置１２が供給する音響信号ｘ(t)から音響信号ｙ(t)を生成する音響処理装置である。音響信号ｙ(t)は、音響信号ｘ(t)から雑音成分を抑圧した音響成分（目的音成分を強調した音響成分）の波形を表す時間領域の信号である。放音装置１４（例えばスピーカやヘッドホン）は、雑音抑圧装置１００Aが生成した音響信号ｙ(t)に応じた音波を放射する。
【００１４】
図１に示すように、雑音抑圧装置１００Aは、演算処理装置２２と記憶装置２４とを具備するコンピュータシステムで実現される。記憶装置２４は、演算処理装置２２が実行するプログラムＰGや演算処理装置２２が使用するデータを記憶する。半導体記録媒体や磁気記録媒体など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得る。音響信号ｘ(t)を記憶装置２４に記憶した構成（したがって信号供給装置１２は省略され得る）も好適である。
【００１５】
演算処理装置２２は、記憶装置２４に格納されたプログラムＰGを実行することで、音響信号ｘ(t)から音響信号ｙ(t)を生成するための複数の機能（周波数分析部３２，雑音取得部３４，雑音抑圧部３６，信号生成部３８）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。
【００１６】
図１の周波数分析部３２は、音響信号ｘ(t)のスペクトル（複素スペクトル）Ｘ(f)を時間軸上の単位区間（フレーム）Ｆ毎に順次に生成する。スペクトルＸ(f)の生成には、短時間フーリエ変換などの公知の周波数分析が任意に採用され得る。なお、通過帯域が相違する複数の帯域通過フィルタで構成されるフィルタバンクも周波数分析部３２として採用され得る。
【００１７】
雑音取得部３４は、相異なるＫ種類の雑音成分Ｎ1〜ＮKを取得する。雑音成分Ｎk（ｋ＝１〜Ｋ）は周波数領域のスペクトル（パワースペクトル）μk(f)で表現される。第１実施形態の雑音取得部３４は、目的音が存在しない雑音区間内の音響信号ｘ(t)から雑音成分Ｎ1〜ＮKを生成する。具体的には、雑音取得部３４は、図２に示すように、例えば公知の音声検出（VAD：voice activity detection）を利用して音響信号ｘ(t)を音声区間と雑音区間とに区分し、雑音区間内において時間軸上の位置が相違するＫ個の抽出区間Ｄ1〜ＤKの各々から雑音成分Ｎkを生成する。例えば、第ｋ番目の抽出区間Ｄk内の複数の単位区間ＦにわたるスペクトルＸ(f)の自乗平均（パワースペクトル）が雑音成分Ｎkのスペクトルμk(f)として生成される。したがって、Ｋ個の雑音成分Ｎ1〜ＮKの各々の音響特性（スペクトルμ1(f)〜μK(f)）は相違する。
【００１８】
図１の雑音抑圧部３６は、Ｋ個の雑音成分Ｎ1〜ＮKの各々を共通の音響信号ｘ(t)（音声区間および雑音区間の双方）のスペクトルＸ(f)から抑圧することで、相異なる雑音成分Ｎ1〜ＮKに対応するＫ個のスペクトルＹ1(f)〜ＹK(f)を生成する。スペクトルＹk(f)は、音響信号ｘ(t)から第ｋ番目の雑音成分Ｎkを抑圧した時間領域の信号（以下「抑圧信号」という）ｙk(t)のスペクトル（複素スペクトル）である。各雑音成分Ｎkの抑圧は音響信号ｘ(t)の単位区間Ｆ毎（スペクトルＸ(f)毎）に順次に実行される。
【００１９】
図１に示すように、雑音抑圧部３６は、相異なる雑音成分Ｎk（Ｎ1〜ＮK）に対応するＫ個の抑圧処理部Ｓ1〜ＳKを含んで構成される。第ｋ番目の抑圧処理部Ｓkは、雑音取得部３４が生成したＫ個の雑音成分Ｎ1〜ＮKのうち自身に対応する雑音成分Ｎkのスペクトルμk(f)を音響信号ｘ(t)のスペクトルＸ(f)から減算（スペクトル減算）することで抑圧信号ｙk(t)のスペクトルＹk(f)を生成する。具体的にはスペクトルＹk(f)は以下の数式(1)で定義される（記号ｊは虚数単位）。
【数１】
0005641186.tif 000002
【００２０】
数式(1)の記号θx(f)は、音響信号ｘ(t)の位相スペクトルを意味する。また、数式(1)の記号Ｐk(f)は、抑圧信号ｙk(t)のパワースペクトルを意味し、以下の数式(2a)および数式(2b)で定義される。
【数２】
0005641186.tif 000003
【００２１】
すなわち、音響信号ｘ(t)のパワー|Ｘ(f)|2が所定値ＸTHを上回る周波数では、抑圧信号ｙk(t)のパワースペクトルＰk(f)は、数式(2a)に示すように、所定の係数（減算係数）αと雑音成分Ｎkのスペクトル（パワースペクトル）μk(f)との乗算値を音響信号ｘ(t)のパワースペクトル|Ｘ(f)|2から減算した数値に設定される。所定値ＸTHは、例えば係数αとスペクトルμk(f)との乗算値に設定される。係数αは、雑音抑圧の度合（抑圧性能）を決定する変数である。具体的には、係数αが大きいほど雑音成分の抑圧性能は高くなる。
【００２２】
他方、音響信号ｘ(t)のパワー|Ｘ(f)|2が所定値ＸTHを下回る周波数では、抑圧信号ｙk(t)のパワースペクトルＰk(f)は、数式(2b)に示すように、所定の係数（フロアリング係数）βと音響信号ｘ(t)のパワー|Ｘ(f)|2との乗算値に設定される。Ｋ個の抑圧処理部Ｓ1〜ＳKの各々が以上の演算を並列に実行することで、音響信号ｘ(t)の単位区間Ｆ毎にＫ個のスペクトルＹ1(f)〜ＹK(f)が順次に生成される。なお、前述の係数αや係数βを可変に制御する構成や、数式(2b)のパワースペクトル|Ｘ(f)|2を雑音成分Ｎkのスペクトルμk(f)に置換した構成も採用され得る。
【００２３】
図１の信号生成部３８は、雑音抑圧部３６が生成したＫ系統の抑圧成分（抑圧信号ｙ1(t)〜ｙK(t)のスペクトルＹ1(f)〜ＹK(f)）の加算で音響信号ｙ(t)を生成する。図１に示すように、信号生成部３８は、波形合成部３８２と加算部３８４とを含んで構成される。
【００２４】
波形合成部３８２は、雑音抑圧部３６が生成したＫ系統のスペクトルＹ1(f)〜ＹK(f)から時間領域の抑圧信号ｙ1(t)〜ｙK(t)を生成する。具体的には、波形合成部３８２は、単位区間Ｆ毎に生成されるスペクトルＹk(f)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区間Ｆについて相互に連結することで抑圧信号ｙk(t)（ｙ1(t)〜ｙK(t)）を生成する。
【００２５】
加算部３８４は、波形合成部３８２が生成したＫ系統の抑圧信号ｙ1(t)〜ｙK(t)を加算（平均）することで音響信号ｙ(t)を生成する。第１実施形態の加算部３８４は、以下の数式(3)で表現されるように、Ｋ系統の抑圧信号ｙ1(t)〜ｙK(t)の単純平均（各加重値を同値とした加重平均）で音響信号ｙ(t)を算定する。加算部３８４が数式(3)の演算で生成した音響信号ｙ(t)が放音装置１４に供給されて音波として再生される。
【数３】
0005641186.tif 000004
【００２６】
以上の形態においては、音響信号ｘ(t)から雑音成分Ｎ1〜ＮKの各々を抑圧したＫ系統の抑圧信号ｙ1(t)〜ｙK(t)の加算で音響信号ｙ(t)が生成されるから、以下に詳述するように、雑音成分Ｎkの抑圧に起因したミュージカルノイズが音響信号ｙ(t)では知覚され難くなるという利点がある。
【００２７】
音響信号ｘ(t)（目的音成分と雑音成分との混合音）から雑音成分Ｎkを抑圧した抑圧信号ｙk(t)は以下の数式(4)で表現される。
【数４】
0005641186.tif 000005
数式(4)の記号ｈ(t)は、音響信号ｘ(t)の目的音成分を意味する。また、記号εk(t)は、音響信号ｘ(t)に含まれる雑音成分のうち抑圧処理部Ｓkでの処理後に残存した成分であり、抑圧信号ｙk(t)を再生した場合に受聴者にミュージカルノイズとして知覚される音響成分（非ガウス性の雑音）に相当する。
【００２８】
加算部３８４による加算後（平均後）の音響信号ｙ(t)は、数式(3)および数式(4)から以下の数式(5)で表現される。
【数５】
0005641186.tif 000006
数式(5)の右辺の第２項の数値の分布は、数式(4)の雑音成分（ミュージカルノイズ）εk(t)の数値の分布と比較して正規分布に近づく（中心極限定理）。すなわち、各抑圧信号ｙk(t)に残存した雑音成分εk(t)は、加算部３８４での処理によりガウス雑音に近い成分に変換される。したがって、雑音成分Ｎkの抑圧に起因したミュージカルノイズを受聴者に知覚され難くすることが可能である。
【００２９】
次に、雑音抑圧に起因したミュージカルノイズの発生量の尺度として尖度（Kurtosis）に着目する。信号強度の度数分布（確率密度関数）の尖度は、ガウス性の尺度として機能し、非ガウス性の雑音であるミュージカルノイズの発生量と相関する。具体的には、雑音抑圧後の信号強度の度数分布の尖度が高いほどミュージカルノイズが顕在化するという傾向がある。尖度とミュージカルノイズとの相関については、上村益永ほか４名／「スペクトル減算法におけるミュージカルノイズ発生量と対数カートシス比の関連」／電子情報通信学会技術研究報告  応用音響／社団法人電子情報通信学会／１０８（１４３）  ｐ．４３−４８／２００８年７月１１日に詳述されている。
【００３０】
図３は、雑音抑圧後の信号強度の度数分布の尖度（縦軸）と数式(2a)の係数α（横軸）との関係を示すグラフである。図３には、音響信号ｘ(t)から１種類の雑音成分のみを減算する従来の雑音抑圧（以下「対比例」という）で生成された音響信号の特性Ｆa1（破線）と、第１実施形態で生成される音響信号ｙ(t)の特性Ｆa2（実線）とが併記されている。特性Ｆa1は、雑音成分Ｎkの抑圧の直後（加算部３８４による加算前）の抑圧信号ｙk(t)の特性としても把握される。
【００３１】
図３の特性Ｆa1が示すように、対比例における雑音抑圧後の尖度はガウス雑音の尖度「３」と比較して大きい数値となり、非ガウス性の雑音であるミュージカルノイズが顕在化していることが確認できる。また、雑音成分の抑圧性能を高める（係数αを増加する）ほどミュージカルノイズは顕在化する。他方、図３の特性Ｆa2が示すように、第１実施形態で生成される音響信号ｙ(t)の尖度はガウス雑音の尖度「３」に近い数値に抑制されるから、音響信号ｙ(t)の再生音からミュージカルノイズは知覚され難い。しかも、係数αの広範囲にわたって音響信号ｙ(t)の尖度が低い数値に維持されるから、抑圧性能を高めるために係数αを大きい数値に設定した場合でも音響信号ｙ(t)のミュージカルノイズが有効に低減されるという利点がある。
【００３２】
図４は、目的音成分に対する雑音抑圧後の音響信号の誤差（縦軸）と数式(2a)の係数α（横軸）との関係を示すグラフである。図４には、対比例の雑音抑圧で生成された音響信号の特性Ｆb1（破線）と、第１実施形態で生成される音響信号ｙ(t)の特性Ｆb2（実線）とが併記されている。図４の縦軸は、雑音抑圧後の音響信号と目的音成分との平均二乗誤差（MSE：mean square error）に相当し、数値が小さいほど雑音抑圧の性能が高い（雑音成分の適切な抑圧で目的音成分を有効に強調できる）ことを意味する。
【００３３】
図４から理解されるように、第１実施形態（特性Ｆb2）によれば、前述の通りミュージカルノイズを有効に低減しながら、対比例（特性Ｆb1）と同等以上の抑圧性能を実現することが可能である。また、対比例のもとで係数αを過度に大きい数値（６以上）に設定した場合には雑音成分の過剰な抑圧に起因して平均二乗誤差が増加するのに対し、第１実施形態のもとでは係数αを大きい数値に設定した場合でも平均二乗誤差は殆ど変化しない。すなわち、第１実施形態によれば、係数αの増加（雑音成分の過度な抑圧）に対して極めて頑健な目的音成分の強調を実現できるという利点もある。
【００３４】
＜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、第１実施形態と同様の符号を付して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【００３５】
第１実施形態の加算部３８４は、前掲の数式(3)で表現されるように、Ｋ系統の抑圧信号ｙ1(t)〜ｙK(t)の単純平均で音響信号ｙ(t)を算定した。第２実施形態の加算部３８４は、以下の数式(3a)で定義されるように、Ｋ系統の抑圧信号ｙ1(t)〜ｙK(t)の加重平均（加重和）を音響信号ｙ(t)として算定する。
【数６】
0005641186.tif 000007
数式(3a)の記号ｗkは、抑圧信号ｙk(t)の加重値を意味し、Ｋ個の加重値ｗ1〜ｗKの総和が１となる（ｗ1＋ｗ2＋…＋ｗK＝１）ように選定される。なお、第１実施形態は、数式(3a)の加重値ｗ1〜ｗKを相等しい数値（１/Ｋ）に設定した形態としても把握される。
【００３６】
加重値ｗ1〜ｗKの選定の方法は任意であるが、例えば、抑圧信号ｙk(t)の生成に適用された雑音成分Ｎkの抽出元となる抽出区間Ｄkの位置に応じて加重値ｗk（ｗ1〜ｗK）を単位区間Ｆ毎に可変に設定する構成が好適である。具体的には、音響信号ｘ(t)の１個の単位区間Ｆから生成された各抑圧信号ｙk(t)の加重値ｗkは、雑音成分Ｎkの抽出区間Ｄkが当該単位区間Ｆに近いほど大きい数値に設定される。例えば、図２の音声区間内に便宜的に図示された１個の単位区間Ｆに着目すると、当該単位区間Ｆの音響信号ｘ(t)から生成されたＫ系統の抑圧信号ｙ1(t)〜ｙK(t)のうち、当該単位区間Ｆに対して時間的に近い抽出区間Ｄkの雑音成分Ｎkの抑圧後の抑圧信号ｙk(t)に対応する加重値ｗkほど大きい数値に設定される。図２に図示された単位区間Ｆは、雑音区間の経過後の音声区間内に位置するから、Ｋ個の抽出区間Ｄ1〜ＤKのうち時間的に後方の抽出区間Ｄk（単位区間Ｆに近い抽出区間Ｄk）に対応する加重値ｗkほど大きい数値に設定される（ｗ1＜ｗ2＜…＜ｗK）。
【００３７】
以上の構成によれば、抑圧信号ｙ1(t)〜ｙK(t)の加重平均（加重和）で音響信号ｙ(t)が生成されるから、抑圧信号ｙ1(t)〜ｙK(t)の単純平均を算定する第１実施形態と比較して、音響信号ｙ(t)に対する雑音成分Ｎ1〜ＮKの影響の軽重を可変に制御できるという利点がある。また、音響信号ｘ(t)の各単位区間Ｆに実際に含まれる雑音成分の音響特性は、その単位区間Ｆに対して時間的に近い抽出区間Ｄkの雑音成分Ｎkに類似する可能性が高いという傾向があるから、各単位区間Ｆに近い抽出区間Ｄkの雑音成分Ｎkに対応する加重値ｗkほど大きい数値に設定する前述の構成によれば、雑音成分が経時的に変化する場合でも音響信号ｘ(t)の目的音成分を適切に強調できる（雑音成分を適切に抑圧できる）という利点がある。
【００３８】
＜Ｃ：第３実施形態＞
図５は、第３実施形態に係る雑音抑圧装置１００Bのブロック図である。図５に示すように、第３実施形態の雑音抑圧装置１００Bは、第１実施形態の信号生成部３８の加算部３８４と波形合成部３８２とを相互に置換した構成である。加算部３８４は、雑音抑圧部３６が単位区間Ｆ毎に生成するＫ系統のスペクトルＹ1(f)〜ＹK(f)を加算（平均）することで単位区間Ｆ毎に順次に音響信号ｙ(t)のスペクトルＹ(f)を生成する。具体的には、以下の数式(6)の演算（単純平均）でスペクトルＹ(f)が算定される。
【数７】
0005641186.tif 000008
【００３９】
加算部３８４の後段の波形合成部３８２は、加算部３８４が生成するスペクトルＹ(f)から時間領域の音響信号ｙ(t)を生成する。具体的には、波形合成部３８２は、各単位区間ＦのスペクトルＹ(f)を時間領域の信号に変換して相互に連結することで音響信号ｙ(t)を生成する。波形合成部３８２の生成した音響信号ｙ(t)が放音装置１４に供給される。
【００４０】
第３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３実施形態においては、周波数領域から時間領域への変換を１系統のスペクトルＹ(f)について実行すれば足りるから、Ｋ系統のスペクトルＹ1(f)〜ＹK(f)の各々について時間領域への変換が必要となる第１実施形態と比較して波形合成部３８２の処理の負荷が軽減されるという利点がある。
【００４１】
なお、音響信号ｙ(t)の生成に加重平均を利用する第２実施形態の構成は第３実施形態にも同様に適用される。すなわち、加算部３８４は、以下の数式(6a)に示すように、Ｋ系統のスペクトルＹ1(f)〜ＹK(f)の加重平均（加重和）を音響信号ｙ(t)のスペクトルＹ(f)として単位区間Ｆ毎に順次に生成する。加重値ｗ1〜ｗKの選定の方法は第２実施形態と同様である。数式(6a)を利用した構成でも第３実施形態と同様の効果が実現される。
【数８】
0005641186.tif 000009
【００４２】
＜Ｄ：第４実施形態＞
図６は、第４実施形態に係る雑音抑圧装置１００Cのブロック図である。図６に示すように、第４実施形態の雑音抑圧装置１００Cは、第１実施形態の雑音抑圧装置１００Aにガウス雑音抑圧部４２を追加した構成である。ガウス雑音抑圧部４２は、音響信号ｙ(t)に含まれるガウス雑音を抑圧するフィルタである。ガウス雑音の抑圧や除去に好適な公知のフィルタがガウス雑音抑圧部４２として任意に採用され得る。ガウス雑音抑圧部４２による処理後の音響信号が放音装置１４に供給されて音波として再生される。
【００４３】
前掲の数式(5)を参照して説明したように、抑圧信号ｙ1(t)〜ｙK(t)の各々に含まれるミュージカルノイズ（雑音成分εk(t)）は、信号生成部３８による加算でガウス雑音に変換される。第４実施形態によれば、ミュージカルノイズの変換後のガウス雑音（数式(5)の右辺の第２項）がガウス雑音抑圧部４２にて抑圧されるから、音響信号ｙ(t)にガウス雑音が残留し得る第１実施形態と比較して目的音成分の強調の効果は格別に顕著となる。なお、以上の説明では便宜的に第１実施形態を基礎としたが、第４実施形態のガウス雑音抑圧部４２は第２実施形態や第３実施形態にも同様に追加され得る。
【００４４】
＜Ｅ：第５実施形態＞
図７は、第５実施形態に係る雑音抑圧装置１００Dのブロック図である。図７に示すように、雑音抑圧装置１００Dに接続される信号供給装置１２は、Ｍ個（Ｍは２以上の自然数）の収音機器５２-1〜５２-Mの集合（マイクアレイ）である。収音機器５２-1〜５２-Mの各々は、相互に間隔をあけて直線状または平面状に配列される。収音機器５２-m（ｍ＝１〜Ｍ）は、周囲から到来する音響を収音して音響信号ｘ(t)_mを生成する。
【００４５】
図７に示すように、雑音抑圧装置１００Dの演算処理装置２２は、記憶装置２４に格納されたプログラムＰGを実行することでＭ個の単位処理部Ｕ1〜ＵMと強調処理部４４とを実現する。単位処理部Ｕ1〜ＵMの各々は相異なる収音機器５２-mに対応する。
【００４６】
各単位処理部Ｕmは、第１実施形態の雑音抑圧装置１００Aと同様に、周波数分析部３２と雑音取得部３４と雑音抑圧部３６と信号生成部３８とを含んで構成され、自身に対応する収音機器５２-mの音響信号ｘ(t)_mから雑音成分を抑圧した音響信号ｙ(t)_mを生成する。単位処理部Ｕmが音響信号ｘ(t)_mから音響信号ｙ(t)_mを生成する方法は、第１実施形態の雑音抑圧装置１００Aが音響信号ｘ(t)から音響信号ｙ(t)を生成する方法と同様である。なお、単位処理部Ｕ1〜ＵMにて使用される雑音成分Ｎ1〜ＮKは共通する。したがって、１個の雑音取得部３４が生成した雑音成分Ｎ1〜ＮKを単位処理部Ｕ1〜ＵMが共通に使用する構成も好適である。ただし、雑音成分Ｎ1〜ＮKを単位処理部Ｕk毎に相違させた構成も採用され得る。
【００４７】
図７の強調処理部４４は、単位処理部Ｕ1〜ＵMが生成した音響信号ｙ(t)_1〜ｙ(t)_Mに対する強調処理で音響信号ｚ(t)を生成する。強調処理は、所定の方向から収音機器５２-1〜５２-Mに到来する音響成分（目的音成分）を他の成分に対して強調する処理である。例えば、目的音成分の方向に応じた遅延を音響信号ｙ(t)_1〜ｙ(t)_Mの各々に付与してから相互に加算することで目的音成分を強調する遅延加算（ＤＳ：delay-sum）型のビーム形成処理が強調処理として好適に採用され得る。強調処理後の音響信号ｚ(t)が放音装置１４に供給されて音波として再生される。なお、強調処理部４４による強調処理は、時間領域および周波数領域の何れでも実行され得る。
【００４８】
以上に説明したように、第５実施形態では、単位処理部Ｕ1〜ＵMが生成した音響信号ｙ(t)_1〜ｙ(t)_Mに対する強調処理で特定の方向の目的音成分が強調される。したがって、ミュージカルノイズが知覚され難いという第１実施形態と同様の効果に加えて、各音響信号ｙ(t)_mに残留するガウス雑音成分（数式(5)の右辺の第２項）が目的音成分に対して有効に抑圧されるという効果も実現される。
【００４９】
なお、以上の説明では便宜的に第１実施形態を基礎としたが、複数の音響信号ｙ(t)_1〜ｙ(t)_Mに強調処理を実行する第５実施形態の構成は、第２実施形態から第４実施形態にも同様に適用され得る。すなわち、各単位処理部Ｕkの加算部３８４が抑圧信号ｙ1(t)〜ｙK(t)の加重平均を算定する構成（第２実施形態）や、各単位処理部Ｕkの加算部３８４が各抑圧信号ｙ1(t)〜ｙK(t)のスペクトルＹ1(f)〜ＹK(f)を加算（単純平均や加重平均）する構成も好適である。また、第４実施形態のガウス雑音抑圧部４２を各単位処理部Ｕkに設置した構成も採用され得る。
【００５０】
＜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。
【００５１】
（１）変形例１  
以上の各形態においては音響信号ｘ(t)のスペクトルＸ(f)から雑音成分Ｎkのスペクトルμk(f)を減算（スペクトル減算）したが、雑音成分Ｎkの抑圧には公知の技術が任意に採用され得る。例えばＭＭＳＥ-ＳＴＳＡ法やＭＡＰ推定法やウィナーフィルタ（Wiener filter）を利用した音声強調が、以上の各形態における雑音成分Ｎkの抑圧に適用され得る。ＭＭＳＥ-ＳＴＳＡ法については、Y. Ephraim and D. Malah, "Speech enhancement using a minimum mean-square error short-time spectral amplitude estimator", IEEE ASSP, vol.ASSP-32, no.6, p.1109-1121, Dec. 1984に開示され、ＭＡＰ推定法については、T. Lotter and P. Vary, "Speech enhancement by MAP spectral amplitude estimation using a Super-Gaussian speech model", EURASIP Journal on Applied Signal Processing, vol.2005, no, 7, p.1110-1126, July 2005に開示されている。また、数式(2a)ではパワースペクトル間の減算（|Ｘ(f)|2−α・μk(f)）を例示したが、音響信号ｘ(t)の振幅スペクトル|Ｘ(f)|から雑音成分Ｎkの振幅スペクトルμk(f)1/2を減算することで抑圧信号ｙk(t)の振幅スペクトルＰk(f)1/2を生成する構成（Ｐk(f)1/2＝|Ｘ(f)|−α・μk(f)1/2）も採用され得る。
【００５２】
（２）変形例２  
以上の各形態においては音響信号ｘ(t)の各抽出区間Ｄkから雑音成分Ｎk（スペクトルμk(f)）を生成したが、雑音成分Ｎ1〜ＮKを取得する方法は本発明において任意である。例えば、以上の各形態では、抽出区間Ｄk内の複数の単位区間ＦにわたるスペクトルＸ(f)の自乗平均で雑音成分Ｎkのスペクトルμk(f)を生成したが、単位区間Ｆ毎の１個のスペクトルＸ(f)を雑音成分Ｎkのスペクトル（複素スペクトル）μk(f)として利用する構成も採用され得る。
【００５３】
また、雑音成分Ｎkを音響信号ｘ(t)から抽出する構成は必須ではない。例えば、音響信号ｘ(t)とは無関係に生成されたＫ種類の雑音成分Ｎ1〜ＮKを記憶装置２４に格納した構成が採用され得る。雑音成分Ｎ1〜ＮKは、例えば、雑音抑圧装置１００（１００A，１００B，１００C，１００D）について想定される使用環境のもとで発生し得る典型的な雑音（例えば会議室の空調設備の動作音）から生成される。雑音取得部３４は、記憶装置２４から雑音成分Ｎ1〜ＮKを取得して雑音抑圧部３６の各抑圧処理部Ｓkに提供する。以上の説明から理解されるように、雑音取得部３４は、相異なるＫ個の雑音成分Ｎ1〜ＮKを取得する要素として包括され、雑音成分Ｎ1〜ＮKの取得方法や取得元は任意である。
【００５４】
（３）変形例３  
数式(3a)や数式(6a)の加重値ｗ1〜ｗKを設定する方法は任意である。例えば、加重値ｗ1〜ｗKを所定値に固定した構成や、利用者からの指示に応じて加重値ｗ1〜ｗKを可変に設定する構成も採用され得る。
【００５５】
（４）変形例４  
音響信号ｘ(t)のスペクトルＸ(f)が信号供給装置１２から雑音抑圧装置１００に供給される構成（したがって周波数分析部３２は省略される）や、記憶装置２４に事前に記憶されたスペクトルＸ(f)が雑音抑圧の対象となる構成も採用され得る。また、雑音抑圧装置１００が生成した音響信号ｙ(t)（第５実施形態では音響信号ｚ(t)）を通信網から他の通信端末に送信する構成（したがって放音装置１４は省略される）も採用され得る。
【符号の説明】
【００５６】
１００A，１００B，１００C，１００D……雑音抑圧装置、１２……信号供給装置、５２-m（５２-1〜５２-M）……収音機器、１４……放音装置、２２……演算処理装置、２４……記憶装置、３２……周波数分析部、３４……雑音取得部、３６……雑音抑圧部、Ｓk（Ｓ1〜ＳK）……抑圧処理部、３８……信号生成部、３８２……波形合成部、３８４……加算部、４２……ガウス雑音抑圧部、Ｕm（Ｕ1〜ＵM）……単位処理部、４４……強調処理部。
【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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