(57)【要約】【課題】風雑音を効果的に低減することができる雑音除去装置、雑音除去方法、及びプログラムを提供すること。【解決手段】本発明にかかる雑音除去装置は、複数の音声チャンネルから入力された複数の音声信号のうちの一つのチャンネルの音声信号と他の一つのチャンネルの音声信号の和信号と差信号を算出する減算器１１及び加算器１２と、時間領域における和信号と差信号をそれぞれフレーム分割した後、周波数領域における和信号及び差信号に変換するＳＴＦＴ処理部１３、１４と、周波数領域における差信号と周波数領域における和信号とに基づいて、周波数領域における減算信号を生成する係数乗算／減算処理部１５と、周波数領域における減算信号を時間領域の時間信号に逆変換するＩＦＦＴ処理部２１と、を備えたものである。【選択図】図１
2014102317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の音声チャンネルから入力された複数の音声信号のうちの一つのチャンネルの音声信号と他の一つのチャンネルの音声信号の和信号と差信号を算出する信号算出部と、
時間領域における前記和信号と前記差信号をそれぞれフレーム分割した後、周波数領域における和信号及び差信号に変換する変換部と、
周波数領域における前記差信号と前記周波数領域における和信号とに基づいて、周波数領域における減算信号を生成する減算処理部と、
周波数領域における前記減算信号を時間領域の時間信号に逆変換する逆変換部と、を備えた雑音除去装置。
【請求項２】
前記減算処理部が、周波数領域における前記差信号のデータ値の大きさに応じた値に係数を乗じた値を周波数領域における前記和信号のデータ値の大きさに応じた値から減算することで、前記減算信号を算出する請求項１に記載の雑音除去装置。
【請求項３】
前記減算処理部が、前記和信号と前記差信号のうちの低周波数成分についてのみ減算処理を行って、前記減算信号を生成する請求項１、又は２に記載の雑音除去装置。
【請求項４】
風量に応じて、前記減算処理が行われる前記低周波数成分の範囲を変更する請求項３に記載の雑音除去装置。
【請求項５】
前記逆変換部が逆変換した前記時間信号と、前記音声チャンネルから入力された音声信号とを切り替えて、出力する切替部をさらに備えた請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の雑音除去装置。
【請求項６】
前記切替部が前記音声信号を出力する場合、前記逆変換部による逆変換処理を省略する請求項５に記載の雑音除去装置。
【請求項７】
前記音声チャンネルからの音声信号の高周波数域を通過させる高域通過フィルタをさらに備え、
前記逆変換された時間信号の高周波数域の成分を除去する除去処理がなされており、
前記音声チャンネルからの前記音声信号の低周波数域を通過させる低域通過フィルタ、差信号及び和信号の低周波数域を通過させる低域通過フィルタ、前記逆変換された信号の低周波数域と通過させる低域通過フィルタ、又は前記変換部において前記高周波数域のデータ値の大きさを小さくする処理によって、前記除去処理がなされ、
前記高域通過フィルタを通過した音声信号と、前記除去処理がなされた信号とを合成する請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の雑音除去装置。
【請求項８】
前記高域通過フィルタの遮断周波数を調整する請求項７に記載の雑音除去装置。
【請求項９】
前記音声チャンネルからの前記音声信号の低周波数域を通過させる低域通過フィルタ、又は差信号及び和信号の低周波数域を通過させる低域通過フィルタによって、前記除去処理がなされ、
前記和信号及び前記差信号からデータを間引き、
前記逆変換部で逆変換した後に、データを補間する請求項７、又は８に記載の雑音除去装置。
【請求項１０】
低周波数域の前記差信号のデータ値の大きさに応じて、前記変換部での前記和信号の周波数信号への変換処理、前記減算処理部での減算処理、及び前記逆変換部での逆変換処理の少なくとも一つを省略する請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の雑音除去装置。
【請求項１１】
任意の周波数における前記減算信号の値が、前記任意の周波数の前後を含む周波数の前記差信号の値に基づいて算出されている請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の雑音除去装置。
【請求項１２】
前記変換部が時間領域の前記和信号及び差信号をフーリエ変換することで、前記周波数領域の前記和信号及び前記差信号に変換し、
前記フーリエ変換の振幅スペクトル又はパワースペクトルを用いて、前記減算信号を算出している請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の雑音除去装置。
【請求項１３】
前記変換部は、正負の符号付きで前記周波数領域の前記和信号及び前記差信号を算出し、
前記減算処理部は、前記和信号及び前記差信号の絶対値、又は前記和信号及び前記差信号の２乗値を用い、結果の信号に前記和信号の符号を付して、前記減算信号を算出している請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の雑音除去装置。
【請求項１４】
複数の音声チャンネルから入力された複数の音声信号のうちの一つのチャンネルの音声信号と他の一つのチャンネルの音声信号の和信号と差信号を算出するステップと、
時間領域における前記和信号と前記差信号をそれぞれフレーム分割した後、周波数領域における和信号及び差信号に変換するステップと、
周波数領域における前記差信号と前記周波数領域における和信号とに基づいて、周波数領域における減算信号を生成するステップと、
周波数領域における前記減算信号を時間領域の信号に逆変換するステップと、を備えた雑音除去方法。
【請求項１５】
雑音を除去する雑音除去方法をコンピュータに対して実行させるプログラムであって、
前記雑音除去方法が、
複数の音声チャンネルから入力された複数の音声信号のうちの一つのチャンネルの音声信号と他の一つのチャンネルの音声信号の和信号と差信号を算出するステップと、
時間領域における前記和信号と前記差信号をそれぞれフレーム分割した後、周波数領域における和信号及び差信号に変換するステップと、
周波数領域における前記差信号と前記周波数領域における和信号とに基づいて、周波数領域における減算信号を生成するステップと、
周波数領域における前記減算信号を時間領域の信号に逆変換するステップと、を備えている、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雑音除去装置、雑音除去方法、及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、スペクトルサブトラクション（ＳＳ）法を利用した方法が開示されている。一般にＳＳ法では、無音区間の音声信号から雑音信号を推定して、音声信号から雑音信号を除去している。具体的には、雑音を含む音声信号の周波数スペクトルから雑音信号の周波数スペクトルを減算する。特許文献１の方法は、予め複数通りの雑音モデルを用意し、その中から選択したモデルの周波数スペクトルを減算するというものである。
【０００３】
特許文献２には、風雑音を低減するための別の装置が開示されている。特許文献２の装置では、複数の音声チャネルの入力信号をＦＦＴ部で周波数信号に変換している。そして、風雑音帯域の周波数信号を取り出して、振幅比較部及び位相比較部により、複数の音声チャンネル間での差分を振幅と位相の両方から求めている。さらに、減衰係数生成部により、風雑音成分を減衰するための振幅係数に変換している。周波数選択／減衰部が、振幅と位相の一方の係数を選択して、風雑音帯域の周波数信号に乗算する。帯域合成部が、風雑音帯域以外の周波数信号と合成し、ＩＦＦＴ部が時間信号に逆変換する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４７６３９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の手法では時々刻々変化する風雑音について、適当なモデルを用意して、選択するのが容易ではなく、結果的に風雑音の低減効果が不十分であるという問題点がある。特許文献２の手法では、風雑音帯域と音声帯域が重複している場合には、音声が同時に低減されてしまうことという問題点がある
【０００６】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、風雑音を効果的に除去することができる雑音除去装置、雑音除去方法、及びプログラムを提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る雑音除去装置は、複数の音声チャンネルから入力された複数の音声信号のうちの一つのチャンネルの音声信号と他の一つのチャンネルの音声信号の和信号と差信号を算出する信号算出部と、時間領域における前記和信号と前記差信号をそれぞれフレーム分割した後、周波数領域における和信号及び差信号に変換する変換部と、周波数領域における前記差信号と前記周波数領域における和信号とに基づいて、周波数領域における減算信号を生成する減算処理部と、周波数領域における前記減算信号を時間領域の時間信号に逆変換する逆変換部と、を備えるものである。
本発明の一態様に係る雑音除去方法は、複数の音声チャンネルから入力された複数の音声信号のうちの一つのチャンネルの音声信号と他の一つのチャンネルの音声信号の和信号と差信号を算出するステップと、時間領域における前記和信号と前記差信号をそれぞれフレーム分割した後、周波数領域における和信号及び差信号に変換するステップと、周波数領域における前記差信号と前記周波数領域における和信号とに基づいて、周波数領域における減算信号を生成するステップと、周波数領域における前記減算信号を時間領域の信号に逆変換するステップと、を備えたものである。
本発明の一態様に係る雑音除去方法は、プログラムは、雑音を除去する雑音除去方法をコンピュータに対して実行させるプログラムであって、前記雑音除去方法が、複数の音声チャンネルから入力された複数の音声信号のうちの一つのチャンネルの音声信号と他の一つのチャンネルの音声信号の和信号と差信号を算出するステップと、時間領域における前記和信号と前記差信号をそれぞれフレーム分割した後、周波数領域における和信号及び差信号に変換するステップと、周波数領域における前記差信号と前記周波数領域における和信号とに基づいて、周波数領域における減算信号を生成するステップと、周波数領域における前記減算信号を時間領域の信号に逆変換するステップと、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、風雑音を効果的に低減することができる雑音除去装置、雑音除去方法、及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１にかかる雑音除去装置の構成を回路ブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかる雑音除去装置の係数乗算／減算処理部を示す図である。
【図３】切替部を切り替えるためのしきい値を示すグラフである。
【図４】実施の形態１にかかる雑音除去装置の切替部を示す図である。
【図５】実施の形態２にかかる雑音除去装置の構成を回路ブロック図である。
【図６】実施の形態２にかかる雑音除去装置の係数乗算／減算処理部を示す図である。
【図７】実施の形態３にかかる雑音除去装置の構成を回路ブロック図である。
【図８】実施の形態４にかかる雑音除去装置の構成を回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１にかかる雑音低減装置の構成を示す図である。電子機器の筐体内に配置された２つのマイクロフォンからステレオの右、左チャンネル（Ｒｃｈ，Ｌｃｈ）の音声信号がＡ／Ｄ変換されて入力端子から入力される。
【００１１】
雑音除去装置１００は、遅延部３１、遅延部３２、切替部３３、切替部３４、入力端子１０１、入力端子１０２、出力端子１０３、出力端子１０４、及び雑音除去処理部１１０を備えている。雑音除去処理部１１０は、減算器１１、加算器１２、ＳＴＦＴ処理部１３、ＳＴＦＴ処理部１４、係数乗算／減算処理部１５、合成比算出部１６、ＩＦＦＴ処理部２１、及び波形合成部２２を備えている。なお、雑音除去装置１００は、アナログ回路及びデジタル回路などで実現してもよく、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ(Digital Signal Processor)などのソフトウエアで実現してもよく、これらの組み合わせで実現してもよい。
【００１２】
左のマイクロフォンからの音声信号Ｌｃｈは、入力端子１０１に入力される。右のマイクロフォンからの音声信号Ｒｃｈは、入力端子１０２に入力される。減算器１１は、ＬｃｈとＲｃｈの音声信号の差信号を算出する。加算器１２はＬｃｈとＲｃｈの音声信号の和信号を算出する。減算器１１、及び加算器１２は、音声信号の和信号と差信号を算出する信号算出部となる。
【００１３】
差信号は、定数倍器１７で１／２倍された後、ＳＴＦＴ処理部１３に入力される。同様に、和信号は、定数倍器１８で１／２倍された後、ＳＴＦＴ処理部１４に入力される。ＳＴＦＴ処理部１３、１４は、ＳＴＦＴ（Short Time Fourier Transform）処理を実行する。具体的には、ＳＴＦＴ処理部１３、１４は入力された差信号及び和信号を所定時間ごとにずらしながら、所定長のフレームにフレーム分割を行う。ＳＴＦＴ処理部１３、１４は、フレーム分割された各フレームに対し、所定の時間窓を掛ける処理を行う。ＳＴＦＴ処理部１３、１４は、時間窓をかけた信号に対してＦＦＴ（Fast  Fourier  Transform）処理を実行し、各フレームの各周波数における位相値および振幅値を出力する。ＳＴＦＴ処理部１３、１４は、時間領域における和信号と差信号をそれぞれフレーム分割した後、周波数領域における和信号及び差信号に変換する変換部となる。
【００１４】
例えば、２５６次のＦＦＴであれば、周波数信号は、１２８個の振幅値 ｜Ｙ(t,k×f0)｜ (K=0〜127)と位相値φy(k×f0) (K=0〜127)を有している。差信号については、｜Ｙs(t,k×f0)｜、φys(k×f0)、和信号については、｜Ｙw(t,k×f0)｜、φyw(k×f0) で表す。もちろん、ｋの最大値は１２７に限らず、任意の自然数とすることができる。
【００１５】
差信号と和信号のそれぞれ低周波数域の振幅値データは、係数乗算/減算処理部１５に入力される。例えば、低域の３２個ずつのデータ、｜Ｙs(t,k×f0)｜、｜Ｙw(t,k×f0)｜ (K=0〜31)が係数乗算/減算処理部１５に入力される。
【００１６】
係数乗算/減算処理部１５では、｜Ｙs(t,k×f0)｜ (K=0〜31) の各振幅値データに所定の係数Ｃkを乗算する。したがって、振幅値データに係数を乗算した乗算値データは、Ｃk ×｜Ｙs(t,k×f0)｜となる。Ｃkは、低域ほど大きく、高域になるにつれて小さくなるような値である。例えば、Ｃk = Ｃ×(1 - (K / 32)× (K / 32)) とすることができる。Ｃは、１前後の値とすることが望ましい。後述するように、差信号の低周波数域の信号は風雑音によるものであるが、高周波数域になるにつれて風雑音以外の本来のステレオ成分が混じったものとなる。従って、低周波数域ほど、乗算値を大きくする。あるいは、K によらず、一定の値であっても良い。演算回路を簡素化できるという利点がある。さらに、Ｃk(K=0〜31)の一部、又は全部を１としてもよい。
【００１７】
係数乗算/減算処理部１５は、係数と差信号の振幅値データとの乗算値データを和信号の振幅値データから減算する。すなわち、係数乗算／減算処理部１５は、和信号の振幅値データから乗算値データを引いた減算値データを周波数ごとに算出する。係数乗算/減算処理部１５は｜Ｙw(t,k×f0)｜ - Ｃk × ｜Ｙs(t,k×f0)｜を算出する。｜Ｙw(t,k×f0)｜ - Ｃk × ｜Ｙs(t,k×f0)｜はｋ毎に算出される。
【００１８】
係数乗算／減算処理部１５の具体的な構成について、図２を用いて説明する。図２は、係数乗算／減算処理部１５の構成例を示す図である。係数乗算／減算処理部１５は、定数倍器４１と減算器４２とのペアを備えている。定数倍器４１と減算器４２のペア数は、それぞれ、抽出する低周波数域に含まれるデータ数に対応しており、上記の例では、３２(K=0〜31)となる。
【００１９】
定数倍器４１のそれぞれには、予め定められた係数Ｃkが設定されている。そして、定数倍器４１は、差信号の振幅値データと係数の乗算値を求める。そして、減算器４２が和信号の振幅値データと乗算値データとの差分を周波数毎に求めて、減算値とする。これにより、係数乗算／減算処理部１５が減算値からなる減算信号を生成する。
【００２０】
ここで、減算値である｜Ｙw(t,k×f0)｜ - Ｃk × ｜Ｙs(t,k×f0)｜ が負になる場合は、０に置き換える。なお、負になる場合に０に書き換える処理に代えて、所定の正定数以下になる場合にその所定の正定数で置き換えるようにしても良い。ミュージカルノイズと呼ばれるノイズを目立たなくする効果がある。
【００２１】
なお、対応する周波数の振幅値データとその周辺の周波数の振幅値データから生成した値を差信号のデータとしても良い。例えば、｜Ｙs(t,k×f0)｜ の代わりに、max( ｜Ｙs(t,(k-1)×f0)｜, ｜Ｙs(t,k×f0)｜,｜Ｙs(t,(k+1)×f0)｜ ) のように、前後３つの周波数の振幅値のうちの最大値を求める。このように、対応する周波数の振幅値データとその周辺の周波数の振幅値データの最大値を用いてもよい。雑音成分が隣接する周波数の振幅値として現れる場合もあるからである。このように、係数乗算/減算処理部１５は差信号の振幅値データと和信号の振幅値データとに基づいて、減算処理を行う。すなわち、係数乗算/減算処理部１５は、差信号と和信号とに基づいて減算信号を生成する。振幅値データの最大値の代わりに、振幅値データの平均値や中間値などを用いてもよい。こうすることで、風雑音成分をより効果的に削減することができる。
【００２２】
なお、減算に用いる差信号の低周波数域の振幅値データについて、K毎に過去のフレームの振幅値データを用いて平滑化した値としても良い。例えばK=5の振幅値データについて、過去３フレーム分の振幅値データで、(｜Ｙs(t-3,5×f0)｜+ 2×｜Ｙs(t-2,5×f0)｜+ 3×｜Ｙs(t-１,5×f0)｜+ 4×｜Ｙs(t,5×f0)｜) / 10のように演算した値とする。他のKについても同様とする。差信号(後述するように、これは風雑音分である)の急激な時間変化の影響を緩和して、ミュージカルノイズと呼ばれるノイズを目立たなくする効果がある。
【００２３】
この減算信号は、図１に示すＩＦＦＴ処理部２１に入力される。和信号の高周波数域の振幅値データ｜Ｙw(t,k×f0)｜ (K=32〜127)と和信号の位相値 φy(k×f0) (K=0〜127) は、ＩＦＦＴ処理部２１に入力される。ＩＦＦＴ処理部２１では、これらの振幅情報と位相情報を用いて、ＩＦＦＴ(Inverse ＦＦＴ)処理を行う。これにより、ＩＦＦＴ処理部２１は周波数領域における減算信号を時間領域の時間信号に逆変換する逆変換部となる。
【００２４】
ＩＦＦＴ処理部２１の出力は、波形合成部２２に入力される。波形合成部２２では、インバースウィンドイング処理、及び波形合成処理を行って、音声信号 ｙnr(i)を出力する。この音声信号は、右、左チャンネル（Ｒｃｈ，Ｌｃｈ）の音声信号の和信号から、風雑音成分が除去されたものとなっている。
【００２５】
差信号の低周波数域の振幅値データ｜Ｙs(t,k×f0)｜ (K=0〜31)は、合成比算出部１６に入力される。合成比算出部１６は、例えば、振幅値データ｜Ｙs(t,k×f0)｜ (K=0〜31) の低域の加重を大きくした加重平均値を求める。合成比算出部１６は、加重平均値を、閾値１、閾値２と比較する。図３に示すように、加重平均値等が所定の閾値１よりも小さい場合には、合成比算出部１６は合成比データＱ=０を出力する。加重平均値などが所定の閾値２よりも大きい場合には、合成比算出部１６はＱ＝１を出力する。加重平均値が閾値１から閾値２の間の場合、合成比算出部１６は、値に応じて０より大きく１より小さい値を合成比データＱとして出力する。ここでは、閾値１から閾値２の間では、加重平均値に対して、合成比データＱが線形に増加している。
【００２６】
なお、加重平均値の代わりに、振幅値データ｜Ｙs(t,k×f0)｜ (K=0〜31)の和、あるいは二乗和を用いてもよい。すなわち、｜Ｙs(t,k×f0)｜ (K=0〜31)の和、二乗和、又は加重平均値を閾値１、閾値２と比較される比較値とすることができる。この比較値は、音声信号に含まれる低周波数域の雑音成分を示している。
【００２７】
また、以上のように算出した合成比データＱに対して、時間軸方向の平滑化を行っても良い。例えば、過去ｎ−１フレームの結果を保持しておき、現在の結果と合わせてｎフレームの平均値を算出して出力しても良い。あるいは、時間軸方向でＬＰＦをかけた値を出力しても良い。合成比算出部１６の出力は、図１に示すように、Ｌｃｈ用とＲｃｈ用の切替部３３、３４に入力される。
【００２８】
Ｌｃｈ用の切替部３３には、Ｌｃｈの音声信号が遅延部３１を経て入力される。遅延部３１は、雑音除去処理部１１０におけるＳＴＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理、波形合成処理に要する時間を補償するものである。すなわち、遅延部３１は、ＳＴＦＴ処理部１３、１４の処理と係数乗算／減算処理部１５の処理とＩＦＦＴ処理部２１の処理と波形合成部２２の処理に対応する時間だけＬｃｈの音声信号を遅延する。例えば、ＳＴＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理、波形合成処理に、Ａ／Ｄ変換のサンプリング周期でｍサンプル分がかかる場合には、遅延部３１でもｍサンプル分遅延させて、ｙd(i)として出力する。切替部３３には、波形合成部２２の出力信号ｙnr(i)と合成比算出部１６の出力である合成比データＱも入力される。切替部３３では、ｙd(i)、ｙnr(i)、及び合成比データＱから、 (1 - Ｑ) × ｙd(i) + Ｑ × ｙnr(i) を算出して出力する。
【００２９】
切替部３３の構成は、図４に示すようになっている。切替部３３は、可変数倍器７１、可変数倍器７２、及び加算器７３を備えている。可変数倍器７１、７２には、合成比データＱが入力されている。そして、可変数倍器７１は、ｙnr(i)をＱ倍する。可変数倍器７２は、ｙd(i)を(1 - Ｑ)倍する。そして、加算器７３は、可変数倍器７１と可変数倍器７２の出力の和を求める。これにより、(1 - Ｑ) × ｙd(i) + Ｑ × ｙnr(i)が算出される。
【００３０】
Ｒｃｈ用の音声信号についても同様の処理が行われる。すなわち、Ｒｃｈの音声信号は遅延部３２を経て、切替部３４に入力される。遅延部３２は、遅延部３１と同様の処理を行う。切替部３４は、切替部３３と同様の構成を有しており、切替部３３と同様の処理を行う。よって、切替部３４からは、Ｒｃｈの(1 - Ｑ) × ｙd(i) + Ｑ × ｙnr(i)が出力される。そして、切替部３３、３４からの出力信号はそれぞれ出力端子１０３、１０４から出力され、図示しない符号化器によって符号化されて記録媒体に記録される。あるいはＤ／Ａ変換された後に、スピーカなどに出力される。
【００３１】
低周波数域の加重平均値が閾値１よりも小さい場合、Ｑ＝０となっている。すなわち、雑音成分が小さいため、出力信号はｙd(i)となり、入力端子１０１に入力された音声信号がそのまま出力される。一方、低周波数域の加重平均値が閾値２よりも大きい場合、Ｑ＝１となっている。すなわち、雑音成分が大きいため、出力信号はｙnr(i)となり、波形合成部２２で合成された信号が出力端子１０３に出力される。このように、切替部３３は、入力端子１０１に入力された音声信号ｙd(i)又は雑音除去処理部１１０で求められた信号ｙnr(i)を切り替えて出力する。また、加重平均値が閾値１以上閾値２以下の場合、出力信号は(1 - Ｑ) × ｙd(i) + Ｑ × ｙnr(i)となり、入力端子１０１に入力された音声信号と雑音除去処理部１１０で求められた信号を所定の割合で合成したものとなる。
【００３２】
なお、合成比データＱは、差信号の低周波数域の振幅値データ以外から求めても良い。例えば、合成比データＱは、差信号の低周波数域のパワー値のデータから求めても良い。さらには、特開平５−３２８４８０で記述されている風圧センサを用いて算出しても良い。あるいは、差信号をＢＰＦに通して、その出力の絶対値をピーク検波したデータから算出するようにしても良い。ここで、ＢＰＦの通過域は、風雑音の主成分である１００Ｈｚ〜１ＫＨｚ等にする。このように、差信号の振幅値データ、又はその他の手段を用いて音声信号に含まれる雑音成分を測定する。そして、雑音成分の測定結果に応じて、合成比算出部１６が合成比データＱを算出すればよい。こうすることで、切替部３３が、適切に切り替えを行うことができる。
【００３３】
電子機器の筐体内にＬｃｈ用とＲｃｈ用として配置された２つのマイクロフォンの場合には、マイクロフォン間の距離が近い。そのため、収録する音声信号のうち、特に低周波分については、両チャンネルの差はほとんど無い。高周波になるにつれて、音源と２つのマイクロフォンとの位置に応じた、本来のステレオ成分の差が存在する。一方、風雑音は主に1KHz以下の低周波成分が主体である。また、風雑音はＬｃｈ用とＲｃｈ用のマイクロフォンで相関なく発生する。
【００３４】
従って、ＬｃｈとＲｃｈの差信号をＦＦＴした結果の低周波分は、風雑音によるものと考えられる。ＬｃｈとＲｃｈの和信号の低周波分の振幅値データから、差信号の対応する周波数の振幅値データを減算する。このようにすることで、和信号から風雑音分を低減することが出来る。
【００３５】
合成比算出部１６は、差信号をＦＦＴした結果の低周波分の振幅値データを用いて合成比データＱを算出する。切替部３３、３４は、合成比データＱを用いて、元の音声信号と風雑音分を低減した和信号とを合成する。こうすることにより、風雑音が無い場合には元の音声信号を出力するので、ステレオ成分がある音声信号となる。風雑音が大きい場合には、風雑音を低減した音声信号を出力するので、風がある場合でも風雑音の影響の少ない音声信号を出力できる。
【００３６】
なお、以上の記述では電子機器のＬｃｈ用とＲｃｈ用のマイクロフォンを例に説明したが、種々の電気機器に利用することができる。例えば、録音機能を有する電子機器や、スピーカで音声を再生する電気機器に、雑音除去装置１００を搭載することができる。また、音声信号を検出するマイクロフォンは、ＬｃｈとＲｃｈと有するステレオマイクでなくてもよく、近接して配置された複数のマイクロフォンであれば良い。マイクロフォンの数も２つに限られるものではなく、２つ以上のマイクロフォンがあればよい。
【００３７】
なお、以上の説明では、和信号、及び差信号の振幅値｜Ｙｗ(t,k×f0)｜、｜Ｙs(t,k×f0)｜を用いたが、これを２乗したパワー値｜Ｙｗ(t,k×f0)｜２、｜Ｙs(t,k×f0)｜２を用いて、減算信号を生成してもよい。例えば、係数乗算／減算処理部１５が和信号のパワー値から、差信号のパワー値に係数をかけた値を減算する。そして、減算した結果を１／２乗する。この場合、係数乗算／減算処理部１５から出力される減算信号は、( (｜Ｙw(t,k×f0)｜)2  - Ｃk × (｜Ｙs(t,k×f0)｜) 2 )0.5とすることができる。あるいは、パワー値の減算結果を和信号の２乗で除算する。そして、除算値に和信号の振幅値データを乗じた結果を減算信号としてもよい。この場合、係数乗算／減算処理部１５から出力される減算信号は、｜Ｙw(t,k×f0)｜× ( (｜Ｙw(t,k×f0)｜)2  - Ｃk × (｜Ｙs(t,k×f0)｜) 2 )／(｜Ｙw(t,k×f0)｜)2となる。
【００３８】
このようにパワー値を用いることによって、和信号及び差信号の振幅値データを用いた場合と同様の効果を得ることができる。このように、フーリエ変換の振幅スペクトル又はパワースペクトルを用いて、減算信号を生成することができる。
【００３９】
ここで、合成比算出部１６で算出した合成比データＱが、あるフレームで０の場合には、係数乗算/減算処理部、ＩＦＦＴ処理部、波形合成部の演算処理の一部、又は全部を実行しないようにするようにしてもよい。例えば、雑音の測定結果に応じて、ＩＦＦＴ処理部２１が逆フーリエ変換を行わないようにする。こうすることで、処理を簡素化することができる。
【００４０】
例えば、本実施形態にかかる雑音除去装置を例えば音声収録装置に用いた場合、常時、風が吹いているわけではなく、時には長い期間吹かないことがある。これらの処理部が回路で実現されている場合には、その回路を動作させないようにすることで消費電力の削減ができる。これらの処理部がＣＰＵやＤＳＰなどのソフトウエアで実現されている場合には、それらの処理を実行するルーチンをスキップする。その結果、風雑音が小さい場合に、処理を省略することができ、消費電力を削減することができる。
【００４１】
具体的には、雑音除去処理部１１０内の処理がＣＰＵやＤＳＰなどのソフトウエアで実現されている場合には、まず、差信号についてＳＴＦＴ処理を行う。得られた結果の振幅値データ｜Ｙs(t,k×f0)｜ (K=0〜31) の大きさが、全て所定の閾値より小さい場合、和信号のＳＴＦＴ処理、係数乗算/減算処理、ＩＦＦＴ処理、波形合成処理の全て、あるいは一部をスキップする。このように、振幅値データと閾値を比較することで、和信号のＳＴＦＴ処理、係数乗算/減算処理、ＩＦＦＴ処理、波形合成処理の全て、あるいは一部を省略してもよい。こうすることで、処理を簡素化することができる。
【００４２】
なお、雑音除去処理部１１０は、雑音の測定に、振幅値データではなく、パワー値のデータと用いてもよい。なお、閾値はK 毎に決められていてもよく、同じ閾値でもよい。また、雑音除去処理部１１０が、振幅値データ、又はパワー値のデータを加重して総和をとった総和値と閾値とを比較してもよい。そして、比較結果に応じて、風雑音が小さいか否かを判定し、判定結果に応じて処理を省略してもよい。そして、少なくとも一部の処理をスキップした場合は、雑音除去処理部１１０が、和信号入力をそのまま所定の時間遅延させて出力する。なお、所定の時間は、和信号のＳＴＦＴ処理、係数乗算／減算処理、ＩＦＦＴ処理、波形合成処理を行う場合と、同じサンリング周期分とすることができる。あるいは、切替部３３、３４で遅延部３１、３２の出力を選択する。
【００４３】
実施の形態２．
本実施の形態にかかる雑音除去装置について、図５を用いて説明する。図５は、雑音除去装置の構成を示す図である。本実施の形態にかかる雑音除去装置は、実施の形態１と同様に、電子機器の筐体内に配置されたマイクロフォンからの音声信号に対して雑音除去処理を行っている。すなわち、２つのマイクロフォンからステレオの右、左チャンネル（Ｒｃｈ，Ｌｃｈ）の音声信号がＡ／Ｄ変換されて入力端子１０１、１０２から入力される。
【００４４】
本実施の形態では、離散フーリエ変換ではなく、離散コサイン変換を用いて、時間領域の音声信号を周波数領域の信号に変換している。したがって、ＳＴＦＴ処理部１３、１４が窓関数処理＋ＤＣＴ処理部１９、２０に置き換わっている。また、ＩＦＦＴ処理部２１が逆ＤＣＴ処理部２３に置き換わっている。なお、実施の形態１と同様の処理については、適宜説明を省略する。
【００４５】
実施の形態１と同様に、減算器１１で、ＬｃｈとＲｃｈの差信号が算出され、加算器１２で和信号が算出される。これらの差信号、和信号は、定数倍器１７、１８で１／２倍された後、それぞれ窓関数処理＋ＤＣＴ処理部１９、２０に入力される。窓関数処理＋ＤＣＴ処理部１９、２０は窓関数処理とＤＣＴ処理を実行する。
【００４６】
窓関数処理では、入力信号を所定時間ごとにずらしながら所定長のフレームにフレーム分割する処理が行われる。そして、フレーム分割された各フレームに対し、所定の時間窓を掛ける処理が行われる。このフレームは、所定のサンプル数の重なりを持つようにする。さらに、時間窓をかけた信号に対して離散コサイン変換ＤＣＴ（Discrete  Cosine
Transform）処理を実行して周波数領域の信号に変換する。窓関数処理＋ＤＣＴ処理部１９、２０は、時間領域における和信号と差信号をそれぞれフレーム分割した後、周波数領域における和信号及び差信号に変換する変換部となる。
【００４７】
ｔ時刻のフレームについて、２５６次のＤＣＴであれば、２５６個の周波数領域データはＦ(t,k)  (K=0〜255)である。差信号については、Ｆs(t,k)、和信号については、Ｆw(t,k)で表す。ここで、ｋの小さいデータが低周波数域のデータである。
【００４８】
差信号と和信号のそれぞれ低周波数域の周波数領域データは、係数乗算/減算処理部１５に入力される。例えば、低域の３２個ずつのデータ、Ｆs(t,k)、Ｆw(t,k)  (K=0〜31)である。係数乗算／減算処理部１５の構成を図６に示す。係数乗算／減算処理部１５は、ＡＢＳ部４３と、定数倍器４１と、減算器４２と、ＳＧＮ部４４を有している。
【００４９】
係数乗算/減算処理部１５のＡＢＳ部４３は、Ｆs(t,k)、Ｆw(t,k)のそれぞれを絶対値化して｜Ｆs(t,k)｜、 ｜Ｆw(t,k)｜ とする。ここで、係数乗算/減算処理部１５はＦw(t,k)の各値の正負の符号を記憶しておく。
【００５０】
定数倍器４１は、｜Ｆs(t,k)｜(K=0〜31) の各データに所定の係数Ｃkを乗算する。係数Ｃkは、実施の形態１と同様の値とすることができる。これにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
次に、減算器４２が、絶対値と係数との乗算値を和信号の周波数領域データの絶対値から減算する。ここで、減算結果、すなわち、｜Ｆw(t,k)｜ - Ｃk × ｜Ｆs(t,k)｜ が負になる場合は、０に置き換える。なお、負になる場合に０に書き換える処理に代えて、所定の正定数以下になる場合にその所定の正定数で置き換えるようにしても良い。ミュージカルノイズと呼ばれるノイズを目立たなくする効果がある。
【００５２】
なお、実施の形態１と同様に、対応する周波数のデータの絶対値とその周辺の周波数のデータの絶対値の最大値を用いてもよい。この場合、｜Ｆs(t,k)｜ の代わりに、max( ｜Ｆs(t,k-1)｜, ｜Ｆs(t,k)｜,｜Ｆs(t,k+1)｜)を用いることになる。あるいは、これらの値の平均値、中間値を用いても良い。実施の形態１と同様に、減算に用いる差信号の低周波数域の周波数領域データについて、各K毎に過去のフレームのデータを用いて平滑化した値としても良い。この場合、例えばK=5のデータについて、過去３フレーム分のデータで、(｜Ｆs(t-3,5)｜+ 2×｜Ｆs(t-2,5)｜+ 3×｜Ｆs(t-3,5)｜+ 4×｜Ｆs(t,5)｜) / 10のように演算した値とする。これにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
ＳＧＮ部４４は、この減算結果に、絶対値化する時に記憶しておいた各値の正負の符号を付ける。すなわち、和信号の周波数領域データの正負は変わることがなく、その絶対値が差信号の周波数領域データの絶対値に係る量だけ減少することになる。結果的に、このような値になるのであれば、必ずしもＡＢＳ部４３の位置での絶対値化やＳＧＮ部４４の位置で符号を付けることを行う必要はなく、減算時に論理的に判断して演算するようにしても良い。
【００５４】
また、周波数領域データを絶対値化する代わりに、ＡＢＳ部４３で２乗値化しても良い。この場合、減算器４２の出力は、(｜Ｆw(t,k)｜)2  - Ｃk × (｜Ｆs(t,k)｜)2となる。そして、ＳＧＮ部４４は減算器４２の出力データを１／２乗化して符号を付ける。ＳＧＮ部４４の出力は、( (｜Ｆw(t,k)｜)2  - Ｃk × (｜Ｆs(t,k)｜)2  )0.5に符号が付いた値となる。あるいは、減算器４２の出力データを和信号の２乗で除算した除算値を求め、除算値に和信号の周波数領域データを乗じてもよい。この場合、係数乗算／減算処理部１５から出力される減算信号はＦw(t,k)× ( (｜Ｆw(t,k)｜)2  - Ｃk × (｜Ｆs(t,k×f0)｜) 2 )／(｜Ｆw(t,k)｜)2となる。なお、除算部の分子は、前述のように負にはならない。したがって、和信号の周波数領域データの正負は変化しないので、ＳＧＮ部４４の位置で符号を付ける必要はない。このように、周波数領域データの２乗値を減算することで、減算信号を算出するようにしてもよい。
【００５５】
減算結果に正負の符号が付けられた周波数領域データと和信号の高周波数域の周波数領域データＦw(t,k) (K=32〜127)は、逆ＤＣＴ処理部２３に入力される。逆ＤＣＴ処理部２３では、これらの周波数領域データを用いて、逆ＤＣＴ処理を行う。これにより、周波数領域の信号が、時間領域の信号に逆変換される。逆ＤＣＴ処理部２３の出力は、波形合成部２２に入力される。逆ＤＣＴ処理部２３は、周波数領域における減算信号を時間領域の時間信号に逆変換する逆変換部となる。波形合成部２２は、実施の形態１と同様に、波形合成処理を行って、音声信号 ｙnr(i)を出力する。この音声信号は、右、左チャンネル（Ｒｃｈ，Ｌｃｈ）の音声信号の和信号から、風雑音成分が除去されたものとなっている。
【００５６】
差信号の低周波数域の周波数領域データＦs(t,k) (K=0〜31)は、合成比算出部１６にも入力される。合成比算出部１６は、実施の形態１と同様に、合成比データＱを出力する。すなわち、合成比算出部１６は、ＡＢＳ部４３が求めた絶対値｜Ｆs(t,k)｜を閾値１、２と比較することで合成比データＱを算出する。
【００５７】
なお、合成比データＱは、差信号の低周波数域データの絶対値ではなく、例えば、低周波数域データの２乗値を用いて算出してもよい。この場合、合成比算出部１６は、(｜Ｆs(t,k)｜)2を閾値１、２と比較する。あるいは、実施の形態１と同様に風圧センサやＢＰＦなどを用いることができる。こうすることで、切替部３３が、適切に切り替えを行うことができる。また、以上のように算出した絶対値等に対して、以前のフレームでの算出結果を用いて、時間軸方向の平滑化を行っても良い。この平滑化処理は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００５８】
Ｌｃｈ用の切替部３３には、Ｌｃｈの音声信号が遅延部３１を経て入力される。遅延部３１は、窓関数処理＋ＤＣＴ処理、係数乗算/減算処理、逆ＤＣＴ処理、波形合成処理に要する時間を補償するものである。これらの処理に、Ａ／Ｄ変換のサンプリング周期でｍサンプル分がかかる場合には、遅延部３１でもｍサンプル分遅延させて、ｙd(i)として出力する。切替部３３には、波形合成部２２の出力ｙnr(i)と合成比算出部１６の出力である合成比データＱが入力される。
【００５９】
切替部３３では、実施の形態１と同様に、(1 - Ｑ) × ｙd(i) + Ｑ × ｙnr(i) を算出して出力する。切替部３４からは、Ｒｃｈの(1 - Ｑ) × ｙd(i) + Ｑ × ｙnr(i)が出力される。Ｒｃｈ用の切替部３４でも切替部３３と同様の処理を行う。そして、切替部３３、３４からの出力信号はそれぞれ出力端子１０３、１０４から出力され、図示しない符号化器によって符号化されて記録媒体に記録される。あるいはＤ／Ａ変換された後に、スピーカなどに出力される。
【００６０】
実施の形態１で説明したように、風雑音は、1KHz以下の低周波成分が主体であり、Ｌｃｈ用とＲｃｈ用のマイクロフォンで相関なく発生する。一方、収録する音声信号では、低周波成分では差がなく、高周波数になるにつれて、音源と２つのマイクロフォンとの位置に応じた、本来のステレオ成分の差が存在する。従って、ＬｃｈとＲｃｈの差信号をＤＣＴ変換した結果の低周波数分は、風雑音によるものと考えられる。ＬｃｈとＲｃｈの和信号をＤＣＴ変換した結果の低周波数分の絶対値又は２乗値から、差信号の対応する周波数の絶対値又は２乗値を減算することで、和信号から風雑音分を低減することが出来る。あるいは、２乗値同士を減算した結果を和信号の２乗値で除算した除算値を求め、除算値に和信号の周波数領域データを乗ずることで、和信号から風雑音分を低減することが出来る。
【００６１】
合成比算出部１６において、差信号をＤＣＴ変換した結果の低周波分の振幅値データで合成比データＱを算出する。その結果を利用して、切替部３３、３４が元の音声信号と風雑音分を低減した和信号とを合成する。風雑音が無い場合には切替部３３、３４が元の音声信号を出力する。よって、ステレオ成分がある音声信号となる。風雑音が大きい場合には、風雑音を低減した音声信号を出力する。よって、風がある場合でも風雑音の影響の少ない音声信号を出力できる。これにより、実施の形態１と同様の効果をえることができる。
【００６２】
ここで、合成比算出部で算出した合成比データＱが、あるフレームで０の場合には、係数乗算/減算処理部１５、逆ＤＣＴ処理部２３、波形合成部２２の演算処理の一部または全部を実行しないようにしてもよい。これにより、実施の形態１と同様の効果をえることができる。
【００６３】
なお、ＤＣＴ変換の代わりに、修正離散コサイン変換（ＭＤＣＴ）や、ハートレー変換、離散サイン変換を用いても良い。特にＭＤＣＴと適当な窓関数を用いて、フレームの重なりをフレーム全長の１／２とすることで、フレームの重なり分による、演算すべき周波数領域サンプル数を減らすことができるという効果がある。また。これらの直交変換を用いて時間領域から周波数領域信号に変換することが好適だが、直交変換でなくても良い。非直交変換であっても、直交変換と同様な時間領域、周波数領域変換が行えれば良い。
【００６４】
実施の形態３．
本実施の形態にかかる雑音除去装置の構成について、図７を用いて説明する。図７は、雑音除去装置の構成を示す図である。なお、雑音除去装置１００の基本的構成については、実施の形態１、又は実施の形態２と同様であるため説明を省略する。具体的には、本実施の形態では、雑音除去処理部１１０に合成比算出部１６が設けられていないが、雑音除去処理部１１０のその他の構成については、実施の形態１と同様である。したがって、図１又は図４で示した雑音除去処理部１１０から合成比算出部１６を取り除いた構成を雑音除去処理部１１０として用いることができる。雑音除去処理部１１０は、実施の形態１と同様の処理を行い、波形合成部２２で合成された信号を出力する。
【００６５】
以下の説明では、雑音除去処理部１１０が実施の形態１で示したように、ＳＴＦＴ処理、及びＩＦＦＴ処理を行うものとして説明する。もちろん、実施の形態２で示したように、雑音除去処理部１１０が、ＤＣＴ変換処理、及び逆ＤＣＴ変換処理を行ってもよい。
【００６６】
本実施形態では、入力端子１０１の後段にＨＰＦ（High Pass Filter）５１と、ＬＰＦ（Low Pass Filter）５２が設けられている。入力端子１０１から出力されたＬｃｈの音声信号は分岐されて、ＨＰＦ５１、及びＬＰＦ５２に入力される。同様に、入力端子１０２の後段にＨＰＦ５４と、ＬＰＦ５３が設けられている。入力端子１０２から出力されたＲｃｈの音声信号は分岐されて、ＨＰＦ５４、及びＬＰＦ５３に入力される。
【００６７】
ＬＰＦ５２、５３の出力は、デシメータ５５、５６に入力される。デシメータ５５、５６の出力は、雑音除去装置１００に入力される。雑音除去装置１００の出力はインターポレータ６１に入力される。インターポレータ６１の出力は、ＬＰＦ６２でフィルタリングされ、加算器６３、６４に入力される。ＨＰＦ５１の出力は、遅延部３５を経て、加算器６３に入力される。ＨＰＦ５４の出力は、遅延部３６を経て、加算器６４に入力される。
【００６８】
本実施形態では、Ｌｃｈ、Ｒｃｈともに、ＨＰＦ５１とＬＰＦ５２、及びＨＰＦ５４とＬＰＦ５３とで帯域分割を行う。なお、ＬＰＦ５２、５３の代わりに、同様の高域減衰特性を持ち、さらに１００Ｈｚ以下を減衰させるＢＰＦ（Band Pass Filter）を用いてもよい。前述したように、除去すべき風雑音は低周波成分が主体である。一方、収録すべき音声信号の高周波成分にはステレオ成分のためにＬｃｈとＲｃｈとで差があるが、これは保存したい成分である。そこで、風雑音除去を低域についてのみ行う。ＬｃｈとＲｃｈのＬＰＦ出力は、それぞれデシメータ５５、５６により、時間領域でデータの間引きが行われる。
【００６９】
デシメータ５５、５６による間引きを行うことで、ＳＴＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理などに要する演算量を削減することができる。ＳＴＦＴ処理部１３、１４、ＩＦＦＴ処理部２１などをハードウエアの回路で構成する場合は、回路規模を削減できるので、低コスト化できる。あるいは回路規模を同じにすれば、回路を動作させるクロックの周波数を低いものに出来るので、消費電力を削減することができる。またマイコンやＤＳＰなどで実行するソフトウエアでＳＴＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理などを実現する場合には、演算量が少なくなることできる。よって、動作クロックを低くすることができ、消費電力を削減することができる。
【００７０】
デシメータ５５、５６による時間領域信号のデータの間引き率は、前段のＬＰＦ５２、５３による帯域制限によって決定することが出来る。帯域制限が元の音声信号のナイキスト周波数の１／４以上で十分にされていれば、１／２に間引くことができる。帯域制限が１／８以上で十分にされていれば、１／４に間引くことができる。なお、デシメータ５５、５６による間引き、並びに、インターポレータ６１とＬＰＦ６２によるデータの補間は、行わなくても良い。
【００７１】
雑音除去処理部１１０内での処理は、図１の点線内の処理と同様であるので記述を省略する。ただし、合成比算出部１６は不要である。また、ＳＴＦＴ処理部１３，１４の出力に関して、低周波数域振幅成分と高周波数域振幅成分を分けて処理しないで、すべて低周波数域振幅成分として扱っても良い。雑音除去処理部１１０への入力が、低周波成分だからである。あるいは、実施形態１と同様に、低周波数域振幅成分と高周波数域振幅成分を分けて処理しても良い。
【００７２】
雑音除去処理部１１０からの出力信号は風雑音分を低減した音声信号である。インターポレータ６１は、デシメータ５５、５６による間引きに対応してゼロデータの補間を雑音除去処理部１１０からの出力信号に対して行う。例えば、音声データが１／２に間引かれていた場合は、１サンプル置きに０データが補間される。音声データが、１／４に間引かれていた場合は、サンプル間に３つの０データが補間される。インターポレータ６１の出力は、ＬＰＦ６２に入力される。ＬＰＦ６２で元のナイキスト周波数に帯域制限される。このように、インターポレータ６１は、逆変換した後の信号に対して、データを補間する。
【００７３】
ＨＰＦ５１で帯域分割された高域側の音声信号は、遅延部３５で低域側の処理に相当する期間だけ遅延される。遅延部３５の出力は、前述のＬＰＦ出力と加算されて、出力される。以上の処理により、風雑音がある場合でも、風雑音分を低減できるとともに、ステレオ成分を損なうことがないという効果がある。また、デシメーション処理により、全体の演算量を削減できる。
【００７４】
なお、ＬＰＦ５２、５３を通過した信号から和信号、差信号を算出するとしたが、和信号、差信号を算出した後で、それぞれの信号についてＬＰＦをかけても良い。デシメーション処理はその後行う。
【００７５】
なお、デシメーション処理、インターポレーション処理を行わなくても良い。その場合、雑音除去処理部１１０内の処理を行う前にはＬＰＦをかけず、雑音除去処理部１１０からの出力信号に対してＬＰＦをかけても良い。あるいは、出力信号にＬＰＦをかける代わりに、ＩＦＦＴ処理の際に高周波数域データの振幅値を小さくしていくことで、ＬＰＦ効果を持たせても良い。
【００７６】
また、雑音除去処理部１１０内の処理がＣＰＵやＤＳＰなどのソフトウエアで実現されている場合には、まず、差信号についてＳＴＦＴ処理を行う。得られた結果の振幅値データ｜Ｙs(t,k×f0)｜ (K=0〜31) の大きさが、全て所定の閾値より小さい（あるいは、K 毎に決められた閾値より小さい、または、加重して総和をとった値が閾値より小さい、など）場合、和信号のＳＴＦＴ処理、係数乗算/減算処理、ＩＦＦＴ処理、波形合成処理の全て、あるいは一部をスキップする。代わりに和信号を所定の時間（和信号のＳＴＦＴ処理、係数乗算/減算処理、ＩＦＦＴ処理、波形合成処理を行う場合と同じサンプリング周期分）遅延させて、出力する。このように、雑音測定の結果に応じて、雑音除去処理部１１０が一部の処理を省略する。これにより、実施の形態１と同様に処理を簡素化することができる。
【００７７】
また、実施の形態１、２と同様に、風が吹いていないときは、処理の一部またはすべてをスキップすることで、消費電力の削減ができる。なお、本実施の形態の雑音除去処理部１１０を図５で示した雑音除去処理部１１０としてもよい。
【００７８】
実施の形態４．
本実施の形態にかかる雑音除去装置１００について、図８を用いて説明する。図８は、雑音除去装置１００の構成を示すブロック図である。なお、雑音除去装置１００の基本的構成については、実施の形態１〜３と同様であるため説明を省略する。本実施の形態では、雑音除去処理部１１０に合成比算出部１６が設けられており、実施の形態１と同様である。雑音除去処理部１１０からは、波形合成部２２で合成された波形の信号が出力される。
【００７９】
以下の説明では、雑音除去処理部１１０が実施の形態１で示したように、ＳＴＦＴ処理、及びＩＦＦＴ処理を行うものとして説明する。もちろん、実施の形態２で示したように、雑音除去処理部１１０が、ＤＣＴ変換処理、及び逆ＤＣＴ変換処理を行ってもよい。
【００８０】
本実施の形態では、実施の形態１、２で示した遅延部３１、３２、及び切替部３３、３４が設けられている。遅延部３１、３２、及び切替部３３、３４は、実施の形態１と同様の処理を行う。さらに、実施の形態３で示した、遅延部３５、３６及び加算器６３、６４が設けられている。
【００８１】
遅延部３５、３６は、それぞれＨＰＦ５１、５４で帯域分割された高域側の音声信号を、実施の形態３と同様に遅延する。そして、加算器６３、６４は、実施の形態３と同様に、雑音除去処理部１１０から出力される出力信号と、遅延部３５、３６で遅延された高域側の音声信号を合成する。
【００８２】
また、本実施の形態にかかる雑音除去装置１００は、実施形態３のデシメータ、インターポレータを省いた構成となっているが、実施形態３と同様にデシメータ、インターポレータを設ける構成としても良い。
【００８３】
本実施形態では、実施形態１と同様に、雑音除去処理部１１０内の合成比算出部１６で合成比データＱを算出して、切替部３３、３４に出力する。そして、切替部３３は、合成比データＱを用いて、加算器６３からの出力信号と元のＬｃｈの音声信号を遅延部３１で遅延させた遅延信号とを切り替える。Ｒｃｈについても同様である。
【００８４】
ここで、合成比算出部１６で算出した合成比データＱが、あるフレームで０の場合には、係数乗算/減算処理部、ＩＦＦＴ処理部、波形合成部の演算処理を実行しないようにする。なお、合成比データは、差信号の低周波数域の振幅値データ以外から求めても良い。
【００８５】
また、実施の形態１、２と同様に、風が吹いていないときは、処理の一部またはすべてをスキップすることで、消費電力の削減ができる。なお、本実施の形態の雑音除去処理部１１０を図５で示した雑音除去処理部１１０としてもよい。
【００８６】
その他の実施の形態．
実施形態１〜４では、フレーム内のサンプル数が固定であるとして記述したが、フレーム内のサンプル数を時々刻々変化させても良い。入力された音声信号の状況に応じて変えることで、風雑音除去後の音質をあげることが出来る。または、風雑音の検出状況（差信号の低域振幅の分布状況）によって、サンプル数を変えても良い。風雑音が比較的小さくて、その周波数分布が低域に留まるような場合にサンプル数を大きくし、風雑音が比較的大きく、その周波数分布が高域まで伸びているような場合にサンプル数を小さくする。このような制御を行うことで風雑音の除去をより効果的に行うことが出来る。
【００８７】
なお、以上の実施例では係数乗算/減算処理する低周波数域のデータ数は固定(実施形態では、３２)であり、またＣkが高域になるにつれて小さくなる度合いも固定であるとした。しかしながら、風雑音の周波数分布は風が緩やかな場合には比較的低い周波数成分のみからなるが、強風になるにつれて、高周波数域まで分布するようになる。一方、２つのマイクロフォン間の距離に依存するが、ある程度の周波数以上では本来のステレオ成分が存在する。そこで、比較的風量が少ない場合は係数乗算/減算処理する低周波数域のデータ数を少なくする。あるいは、Ｃkの減衰度合いを急峻にする。一方、比較的風量が多い場合は、係数乗算/減算処理する低周波数域のデータ数を多くする。あるいは、Ｃkの減衰度合いを緩やかにする。このように、風量に応じて、係数乗算／減算処理部１５において減算処理を行う低周波数成分の範囲を変更することができる。このように、風量に応じて、低周波数域のデータ数を変更する。換言すると、減算処理が行われる低周波数成分の範囲を調整する。こうすることで、効果的に風雑音を低減することができる。
【００８８】
風量の検出は、差信号低周波数域の振幅値データ｜Ｙs(t,k×f0)｜ (K=0〜20) の和、あるいは二乗和、あるいは低周波数域データの加重を大きくした加重平均値などで行う。あるいは、実施の形態１と同様に、風圧センサを用いてもよい。実施の形態１と同様に、差信号をＢＰＦに通して、その出力の絶対値をピーク検波したデータから算出するようにしても良い。ここで、ＢＰＦの通過域は、風雑音の主成分である１００Ｈｚ〜１ＫＨｚ等にする。
【００８９】
実施形態３，４で、ＨＰＦ、ＬＰＦにより帯域分割を行っている。帯域分割の際の各フィルタの遮断周波数は固定であるとしたが、その遮断周波数を風量の検出結果によって変更するようにしても良い。雑音除去処理部１１０内の処理の出力は和信号について風雑音を低減した結果となるが、その出力とＬｃｈ、Ｒｃｈの両ｃｈのＨＰＦ出力とを合成して出力するため、低域成分についてはＬｃｈ、Ｒｃｈともに同じ信号を用いることになる。従って、遮断周波数が高すぎるとステレオ感が損なわれてしまう。一方、風量が大きい場合には比較的高周波数域まで風雑音の成分が存在するので、遮断周波数を高くしたい。風量に応じて遮断周波数を変更することで、ステレオ感と風雑音低減を両立させることができる。
【００９０】
なお、係数乗算/減算処理での処理は、｜Ｙs(t,k×f0)｜ (K=0〜31) の各データに所定の係数Ｃkを乗算して、その乗算結果を一方のｃｈ信号の振幅値データ（例えば、Ｌｃｈのデータ ｜ＹL(t,k×f0)｜）から減算するとしたが、これと類似の処理であっても良い。例えば、｜Ｙs(t,k×f0)｜の値が小さな時は小さく、大きな時は大きい値に変換し、その値で一方のｃｈ信号の振幅値データを除算するようにしても良い。
【００９１】
なお、ＬｃｈとＲｃｈのマイクロフォンでなくてもよく、複数のチャンネルのマイクロフォンがあればよい。例えば、近接して配置された２以上のマイクロフォンであれば良い。また、ＲｃｈとＬｃｈの一方のみ雑音除去するようにしてもよい。さらに、マイクロフォンがアレイ状に配列されたマイクロフォンアレイからの音声信号に対して、雑音除去してもよい。
【００９２】
上記した雑音除去するための処理は、コンピュータプログラムによって実行されても良い。上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、ＣＤ−ＲＯＭ(Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ(例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ(Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ(Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ(Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００９３】
また、コンピュータが上述の実施の形態の機能を実現するプログラムを実行することにより、上述の実施の形態の機能が実現される場合だけでなく、このプログラムが、コンピュータ上で稼動しているＯＳ(Operating System)もしくはアプリケーションソフトウェアと共同して、上述の実施の形態の機能を実現する場合も、本発明の実施の形態に含まれる。
【符号の説明】
【００９４】
１００  雑音除去装置
１１  減算器
１２  加算器
１３  ＳＴＦＴ処理部
１４  ＳＴＦＴ処理部
１５  係数乗算／減算処理部
１６  合成比算出部
１９  窓関数処理＋ＤＣＴ処理部
２０  窓関数処理＋ＤＣＴ処理部
２１  ＩＦＦＴ処理部
２２  波形合成部
３１  遅延部
３２  遅延部
３３  切替部
３４  切替部
４１  定数倍器
４２  減算器
１１０  雑音除去処理部
【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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【図８】
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