(57)【要約】【課題】発話者および聴取者の会話特性を考慮しつつ、効果的にノイズキャンセル処理を行うことによって、自然な通話音声の品質を確保し、円滑な会話を実現すること。【解決手段】音声信号処理装置１は、発話成分と背景雑音成分とを有する入力信号Ｓ１に対してフーリエ変換処理を行うことにより第１周波数特性Ｆ１を求める第１周波数変換手段１１０と、第１周波数特性Ｆ１の発話周波数帯域における信号レベルが０ｄＢ以上になるように、第１周波数特性Ｆ１にオフセット処理を行って第１抑圧周波数特性Ｆ２，Ｆ３を算出する第１抑圧周波数特性算出手段１２０と、第１周波数特性Ｆ１から第１抑圧周波数特性Ｆ２，Ｆ３を減算して逆フーリエ変換処理を行うことにより第１処理信号Ｓ２を生成する第１処理信号生成手段１４０とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発話成分と背景雑音成分とを有する入力信号に対して、フーリエ変換処理を行うことにより、前記入力信号の周波数特性を第１周波数特性として求める第１周波数変換手段と、
発話に利用される所定の周波数範囲を発話周波数帯域として予め設定し、前記第１周波数変換手段により求められた前記第１周波数特性の前記発話周波数帯域における信号レベルが０ｄＢ以上になるように、前記第１周波数特性の信号レベルを全体的にオフセット処理した周波数特性に基づいて、第１抑圧周波数特性を算出する第１抑圧周波数特性算出手段と、
前記第１周波数変換手段により求められた前記第１周波数特性から前記第１抑圧周波数特性算出手段により算出された前記第１抑圧周波数特性を減算し、当該減算処理により求められた周波数特性に対して逆フーリエ変換処理を行うことによって、第１処理信号を生成する第１処理信号生成手段と
を備えることを特徴とする音声信号処理装置。
【請求項２】
前記第１処理信号生成手段により生成された前記第１処理信号の信号レベルを第１信号レベルとして検出する第１レベル検出手段と、
前記発話成分がロンバート効果により増大していない前記入力信号に基づいて生成された前記第１処理信号の信号レベルを、第１目標出力レベルとして予め設定し、前記第１レベル検出手段により検出された前記第１信号レベルの方が、前記第１目標出力レベルよりも大きい場合に、前記第１目標出力レベルから前記第１信号レベルを減算することにより、第１レベル差を算出する第１レベル差算出手段と、
前記第１抑圧周波数特性算出手段により算出された前記第１抑圧周波数特性の全ての帯域の信号レベルに対して、前記第１レベル差算出手段により算出された前記第１レベル差を加算することによって、前記第１抑圧周波数特性における全帯域の信号レベルを一律に低減させた第２抑圧周波数特性を算出する第２抑圧周波数特性算出手段と、
前記第１レベル検出手段により検出された前記第１信号レベルの方が、前記第１目標出力レベルよりも大きい場合に、前記第１処理信号の信号レベルに前記第１レベル差を加算することによって第２処理信号を生成する第２処理信号生成手段と
を備え、
前記第１処理信号生成手段は、前記第１周波数変換手段により求められた前記第１周波数特性から、前記第２抑圧周波数特性算出手段により算出された前記第２抑圧周波数特性を減算し、当該減算処理により求められた周波数特性に対して逆フーリエ変換処理を行うことによって、前記第１処理信号を生成すること
を特徴とする請求項１に記載の音声信号処理装置。
【請求項３】
前記第２処理信号生成手段により生成された前記第２処理信号に対して、フーリエ変換処理を行うことによって、前記第２処理信号の周波数特性を第２周波数特性として求める第２周波数変換手段と、
該第２周波数変換手段により求められた前記第２周波数特性より定常性の高い各周波数の信号レベルを求めて定常周波数特性を抽出する定常周波数特性抽出手段と、
該定常周波数特性抽出手段により抽出された定常周波数特性において、最も高い信号レベルの値を示した周波数の値を、ピーク周波数として検出するピーク周波数検出手段と、
該ピーク周波数検出手段により検出されたピーク周波数に基づいて臨界帯域幅を求めて、前記ピーク周波数を前記臨界帯域幅の中心の周波数とした場合に求められる前記臨界帯域幅の一端から他端までの周波数範囲をマスキング帯域として抽出するマスキング帯域抽出手段と、
前記発話周波数帯域を複数の抑圧帯域幅に予め分割し、前記第２周波数特性の信号レベルにおける一定時間の変化量を前記抑圧帯域幅毎に検出する変化量検出手段と、
前記マスキング帯域に該当する前記第２周波数特性の抑圧帯域幅を抽出し、抽出された前記抑圧帯域幅のうち、前記変化量検出手段により検出された変化量が、１ｄＢ以上の値であって６ｄＢ未満の値に該当する前記抑圧帯域幅の周波数範囲を補正帯域として抽出する補正帯域抽出手段と
を有し、
前記第１抑圧周波数特性算出手段は、前記補正帯域に該当しない抑圧帯域幅に関して、当該抑圧帯域幅毎の信号レベルを、
当該抑圧帯域幅の信号レベル＝（当該抑圧帯域幅における前記第１周波数特性の信号レベル＋定数α）×定数β
により算出し、
前記補正帯域に該当する抑圧帯域幅に関して、当該抑圧帯域幅毎の信号レベルを、
当該抑圧帯域幅の信号レベル＝（当該抑圧帯域幅における前記第１周波数特性の信号レベル＋定数α）×定数β−（当該抑圧帯域幅の変化量×定数γ）
により算出することによって、前記第１抑圧周波数特性を算出し、
前記定数αを、前記第１周波数特性の前記発話周波数帯域における信号レベルが０ｄＢ以上になるようにオフセット処理させることが可能な信号レベルとし、
前記定数βおよび前記定数γを、０＜β＜γ＜１．０とすること
を特徴とする請求項２に記載の音声信号処理装置。
【請求項４】
前記第２処理信号生成手段により生成された前記第２処理信号の信号レベルを第２信号レベルとして検出する第２レベル検出手段と、
前記第２処理信号の基準となる信号レベルを、予め第２目標出力レベルとして設定し、前記第２レベル検出手段により検出された前記第２信号レベルから前記第２目標出力レベルを減算して、第２レベル差を算出する第２レベル差算出手段と
を有し、
前記第２抑圧周波数特性算出手段は、当該第２抑圧周波数特性算出手段により算出された前記第２抑圧周波数特性の全帯域の信号レベルに、前記第２レベル差算出手段により算出された前記第２レベル差を加算することによって、新たな第２抑圧周波数特性を算出し、
前記第１処理信号生成手段は、前記第１周波数変換手段により求められた前記第１周波数特性から、前記第２抑圧周波数特性算出手段により算出された新たな前記第２抑圧周波数特性を減算し、当該減算処理により求められた周波数特性に対し逆フーリエ変換処理を行うことにより、前記第１処理信号を生成すること
を特徴とする請求項２又は請求項３に記載の音声信号処理装置。
【請求項５】
前記第１処理信号生成手段により生成された前記第１処理信号に対して、フーリエ変換処理を行うことによって、前記第１処理信号の周波数特性を第３周波数特性として求める第３周波数変換手段と、
該第３周波数変換手段により求められた前記第３周波数特性より定常性の高い各周波数の信号レベルを求めて定常周波数特性を抽出する定常周波数特性抽出手段と、
該定常周波数特性抽出手段により抽出された定常周波数特性において、最も高い信号レベルの値を示した周波数の値を、ピーク周波数として検出するピーク周波数検出手段と、
該ピーク周波数検出手段により検出されたピーク周波数に基づいて臨界帯域幅を求めて、前記ピーク周波数を前記臨界帯域幅の中心の周波数とした場合に求められる前記臨界帯域幅の一端から他端までの周波数範囲をマスキング帯域として抽出するマスキング帯域抽出手段と、
前記発話周波数帯域を複数の抑圧帯域幅に予め分割し、前記第３周波数特性の信号レベルにおける一定時間の変化量を前記抑圧帯域幅毎に検出する変化量検出手段と、
前記マスキング帯域に該当する前記第３周波数特性の抑圧帯域幅を抽出し、抽出された前記抑圧帯域幅のうち、前記変化量検出手段により検出された変化量が、１ｄＢ以上の値であって６ｄＢ未満の値に該当する前記抑圧帯域幅の周波数範囲を補正帯域として抽出する補正帯域抽出手段と
を有し、
前記第１抑圧周波数特性算出手段は、前記補正帯域に該当しない抑圧帯域幅に関して、当該抑圧帯域幅毎の信号レベルを、
当該抑圧帯域幅の信号レベル＝（当該抑圧帯域幅における前記第１周波数特性の信号レベル＋定数α）×定数β
により算出し、
前記補正帯域に該当する抑圧帯域幅に関して、当該抑圧帯域幅毎の信号レベルを、
当該抑圧帯域幅の信号レベル＝（当該抑圧帯域幅における前記第１周波数特性の信号レベル＋定数α）×定数β−（当該抑圧帯域幅の変化量×定数γ）
により算出することによって、前記第１抑圧周波数特性を算出し、
前記定数αを、前記第１周波数特性の前記発話周波数帯域における信号レベルが０ｄＢ以上になるようにオフセット処理させることが可能な信号レベルとし、
前記定数βおよび前記定数γを、０＜β＜γ＜１．０とすること
を特徴とする請求項１に記載の音声信号処理装置。
【請求項６】
前記第１処理信号生成手段により生成された前記第１処理信号の信号レベルを第１信号レベルとして検出する第１レベル検出手段と、
前記第１処理信号の基準となる信号レベルを、予め第３目標出力レベルとして設定し、前記第１レベル検出手段により検出された前記第１信号レベルから前記第３目標出力レベルを減算して、第３レベル差を算出する第３レベル差算出手段と、
前記第１抑圧周波数特性算出手段により算出された前記第１抑圧周波数特性の全帯域の信号レベルに、前記第３レベル差算出手段により算出された前記第３レベル差を加算することによって、第２抑圧周波数特性を算出する第２抑圧周波数特性算出手段と
を有し、
前記第１処理信号生成手段は、前記第１周波数変換手段により求められた前記第１周波数特性から、前記第２抑圧周波数特性算出手段により算出された前記第２抑圧周波数特性を減算し、当該減算処理により求められた周波数特性に対し逆フーリエ変換処理を行うことにより、前記第１処理信号を生成すること
を特徴とする請求項１又は請求項５に記載の音声信号処理装置。
【請求項７】
発話成分と背景雑音成分とを有する入力信号に対して、フーリエ変換処理を行うことにより、第１周波数変換手段が、前記入力信号の周波数特性を第１周波数特性として求める第１周波数変換ステップと、
発話に利用される所定の周波数範囲を発話周波数帯域として予め設定し、前記第１周波数変換ステップにおいて求められた前記第１周波数特性の前記発話周波数帯域における信号レベルが０ｄＢ以上になるように、前記第１周波数特性の信号レベルを全体的にオフセット処理した周波数特性に基づいて、第１抑圧周波数特性算出手段が、第１抑圧周波数特性を算出する第１抑圧周波数特性算出ステップと、
前記第１周波数変換ステップにおいて求められた前記第１周波数特性から、前記第１抑圧周波数特性算出ステップにおいて算出された前記第１抑圧周波数特性を減算し、当該減算処理により求められた周波数特性に対して逆フーリエ変換処理を行うことによって、第１処理信号生成手段が、第１処理信号を生成する第１処理信号生成ステップと
を備えることを特徴とする音声信号処理方法。
【請求項８】
前記第１処理信号生成ステップにおいて生成された前記第１処理信号の信号レベルを、第１レベル検出手段が、第１信号レベルとして検出する第１レベル検出ステップと、
前記発話成分がロンバート効果により増大していない前記入力信号に基づいて生成された前記第１処理信号の信号レベルを、第１目標出力レベルとして予め設定し、前記第１レベル検出ステップにおいて検出された前記第１信号レベルの方が、前記第１目標出力レベルよりも大きい場合に、前記第１目標出力レベルから前記第１信号レベルを減算することにより、第１レベル差算出手段が、第１レベル差を算出する第１レベル差算出ステップと、
前記第１抑圧周波数特性算出ステップにおいて算出された前記第１抑圧周波数特性の全ての帯域の信号レベルに対して、前記第１レベル差算出ステップにおいて算出された前記第１レベル差を加算することによって、第２抑圧周波数特性算出手段が、前記第１抑圧周波数特性における全帯域の信号レベルを一律に低減させた第２抑圧周波数特性を算出する第２抑圧周波数特性算出ステップと、
前記第１レベル検出ステップにおいて検出された前記第１信号レベルの方が、前記第１目標出力レベルよりも大きい場合に、前記第１処理信号の信号レベルに前記第１レベル差を加算することによって、第２処理信号生成手段が第２処理信号を生成する第２処理信号生成ステップと
を備え、
前記第１処理信号生成ステップにおいて前記第１処理信号生成手段は、前記第１周波数変換ステップにおいて求められた前記第１周波数特性から、前記第２抑圧周波数特性算出ステップにおいて算出された前記第２抑圧周波数特性を減算し、当該減算処理により求められた周波数特性に対して逆フーリエ変換処理を行うことによって、前記第１処理信号を生成すること
を特徴とする請求項７に記載の音声信号処理方法。
【請求項９】
前記第２処理信号生成ステップにおいて生成された前記第２処理信号に対して、フーリエ変換処理を行うことによって、第２周波数変換手段が、前記第２処理信号の周波数特性を第２周波数特性として求める第２周波数変換ステップと、
該第２周波数変換ステップにおいて求められた前記第２周波数特性より定常性の高い各周波数の信号レベルを求めて、定常周波数特性抽出手段が、定常周波数特性を抽出する定常周波数特性抽出ステップと、
該定常周波数特性抽出ステップにより抽出された定常周波数特性において、最も高い信号レベルの値を示した周波数の値を、ピーク周波数検出手段が、ピーク周波数として検出するピーク周波数検出ステップと、
該ピーク周波数検出ステップにおいて検出されたピーク周波数に基づいて臨界帯域幅を求めて、前記ピーク周波数を前記臨界帯域幅の中心の周波数とした場合に求められる前記臨界帯域幅の一端から他端までの周波数範囲を、マスキング帯域抽出手段が、マスキング帯域として抽出するマスキング帯域抽出ステップと、
前記発話周波数帯域を複数の抑圧帯域幅に予め分割し、変化量検出手段が、前記第２周波数特性の信号レベルにおける一定時間の変化量を前記抑圧帯域幅毎に検出する変化量検出ステップと、
前記マスキング帯域に該当する前記第２周波数特性の抑圧帯域幅を抽出し、抽出された前記抑圧帯域幅のうち、前記変化量検出ステップにおいて検出された変化量が、１ｄＢ以上の値であって６ｄＢ未満の値に該当する前記抑圧帯域幅の周波数範囲を、補正帯域抽出手段が、補正帯域として抽出する補正帯域抽出ステップと
を有し、
前記第１抑圧周波数特性算出ステップにおいて前記第１抑圧周波数特性算出手段は、前記補正帯域に該当しない抑圧帯域幅に関して、当該抑圧帯域幅毎の信号レベルを、
当該抑圧帯域幅の信号レベル＝（当該抑圧帯域幅における前記第１周波数特性の信号レベル＋定数α）×定数β
により算出し、
前記補正帯域に該当する抑圧帯域幅に関して、当該抑圧帯域幅毎の信号レベルを、
当該抑圧帯域幅の信号レベル＝（当該抑圧帯域幅における前記第１周波数特性の信号レベル＋定数α）×定数β−（当該抑圧帯域幅の変化量×定数γ）
により算出することによって、前記第１抑圧周波数特性を算出し、
前記定数αを、前記第１周波数特性の前記発話周波数帯域における信号レベルが０ｄＢ以上になるようにオフセット処理させることが可能な信号レベルとし、
前記定数βおよび前記定数γを、０＜β＜γ＜１．０とすること
を特徴とする請求項８に記載の音声信号処理方法。
【請求項１０】
前記第２処理信号生成ステップにおいて生成された前記第２処理信号の信号レベルを、第２レベル検出手段が、第２信号レベルとして検出する第２レベル検出ステップと、
前記第２処理信号の基準となる信号レベルを、予め第２目標出力レベルとして設定し、前記第２レベル検出ステップにおいて検出された前記第２信号レベルから前記第２目標出力レベルを減算して、第２レベル差算出手段が、第２レベル差を算出する第２レベル差算出ステップと
を有し、
前記第２抑圧周波数特性算出ステップにおいて前記第２抑圧周波数特性算出手段は、当該第２抑圧周波数特性算出ステップにおいて算出された前記第２抑圧周波数特性の全帯域の信号レベルに、前記第２レベル差算出ステップにおいて算出された前記第２レベル差を加算することによって、新たな第２抑圧周波数特性を算出し、
前記第１処理信号生成ステップにおいて前記第１処理信号生成手段は、前記第１周波数変換ステップにおいて求められた前記第１周波数特性から、前記第２抑圧周波数特性算出ステップにおいて算出された新たな前記第２抑圧周波数特性を減算し、当該減算処理により求められた周波数特性に対し逆フーリエ変換処理を行うことにより、前記第１処理信号を生成すること
を特徴とする請求項８又は請求項９に記載の音声信号処理方法。
【請求項１１】
前記第１処理信号生成ステップにおいて生成された前記第１処理信号に対して、フーリエ変換処理を行うことによって、第３周波数変換手段が、前記第１処理信号の周波数特性を第３周波数特性として求める第３周波数変換ステップと、
該第３周波数変換ステップにおいて求められた前記第３周波数特性より定常性の高い各周波数の信号レベルを求めて、定常周波数特性抽出手段が、定常周波数特性を抽出する定常周波数特性抽出ステップと、
該定常周波数特性抽出ステップにより抽出された定常周波数特性において、最も高い信号レベルの値を示した周波数の値を、ピーク周波数検出手段が、ピーク周波数として検出するピーク周波数検出ステップと、
該ピーク周波数検出ステップにおいて検出されたピーク周波数に基づいて臨界帯域幅を求めて、前記ピーク周波数を前記臨界帯域幅の中心の周波数とした場合に求められる前記臨界帯域幅の一端から他端までの周波数範囲を、マスキング帯域抽出手段が、マスキング帯域として抽出するマスキング帯域抽出ステップと、
前記発話周波数帯域を複数の抑圧帯域幅に予め分割し、前記第３周波数特性の信号レベルにおける一定時間の変化量を、変化量検出手段が、前記抑圧帯域幅毎に検出する変化量検出ステップと、
前記マスキング帯域に該当する前記第３周波数特性の抑圧帯域幅を抽出し、抽出された前記抑圧帯域幅のうち、前記変化量検出ステップにおいて検出された変化量が、１ｄＢ以上の値であって６ｄＢ未満の値に該当する前記抑圧帯域幅の周波数範囲を、補正帯域抽出手段が、補正帯域として抽出する補正帯域抽出ステップと
を有し、
前記第１抑圧周波数特性算出ステップにおいて前記第１抑圧周波数特性算出手段は、前記補正帯域に該当しない抑圧帯域幅に関して、当該抑圧帯域幅毎の信号レベルを、
当該抑圧帯域幅の信号レベル＝（当該抑圧帯域幅における前記第１周波数特性の信号レベル＋定数α）×定数β
により算出し、
前記補正帯域に該当する抑圧帯域幅に関して、当該抑圧帯域幅毎の信号レベルを、
当該抑圧帯域幅の信号レベル＝（当該抑圧帯域幅における前記第１周波数特性の信号レベル＋定数α）×定数β−（当該抑圧帯域幅の変化量×定数γ）
により算出することによって、前記第１抑圧周波数特性を算出し、
前記定数αを、前記第１周波数特性の前記発話周波数帯域における信号レベルが０ｄＢ以上になるようにオフセット処理させることが可能な信号レベルとし、
前記定数βおよび前記定数γを、０＜β＜γ＜１．０とすること
を特徴とする請求項７に記載の音声信号処理方法。
【請求項１２】
前記第１処理信号生成ステップにおいて生成された前記第１処理信号の信号レベルを、第１レベル検出手段が、第１信号レベルとして検出する第１レベル検出ステップと、
前記第１処理信号の基準となる信号レベルを、予め第３目標出力レベルとして設定し、前記第１レベル検出ステップにおいて検出された前記第１信号レベルから前記第３目標出力レベルを減算して、第３レベル差算出手段が、第３レベル差を算出する第３レベル差算出ステップと、
前記第１抑圧周波数特性算出ステップにおいて算出された前記第１抑圧周波数特性の全帯域の信号レベルに、前記第３レベル差算出ステップにおいて算出された前記第３レベル差を加算することによって、第２抑圧周波数特性算出手段が、第２抑圧周波数特性を算出する第２抑圧周波数特性算出ステップと
を有し、
前記第１処理信号生成ステップにおいて前記第１処理信号生成手段は、前記第１周波数変換ステップにおいて求められた前記第１周波数特性から、前記第２抑圧周波数特性算出ステップにおいて算出された前記第２抑圧周波数特性を減算し、当該減算処理により求められた周波数特性に対し逆フーリエ変換処理を行うことにより、前記第１処理信号を生成すること
を特徴とする請求項７又は請求項１１に記載の音声信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号処理装置および音声信号処理方法に関し、より詳細には、発話に利用される周波数帯域の背景雑音を音声信号から低減することが可能な音声信号処理装置および音声信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、携帯電話等を用いて音声通話を行う場合、通話環境の騒音等によって通話音声にノイズが付加されてしまい、円滑な音声通話を阻害するおそれがあった。例えば、走行する車両内で音声通話を行う場合には、車両停止時に比べて車室内の背景雑音がノイズ音として通話音声に付加されてしまうため、円滑な音声通話に影響を与えるおそれがあった。
【０００３】
このため、今日では、通話音声（発話成分と背景雑音成分とを有する入力信号）から背景雑音を低減させるノイズ除去装置等が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。ノイズ除去装置を用いて、通話音声から背景雑音を低減させることによって、発話内容が明確になるため、円滑な音声通話を実現することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１１２８６０
【特許文献２】特開２００７−０５２１５０
【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、ノイズ除去装置を用いて、通話音声から背景雑音の低減を行う場合には、背景雑音成分だけに音響処理（ノイズ除去処理）が行われるのではなく、発話成分に対しても音響処理が行われるため、発話成分の音質低下を招いてしまうという問題があった。
【０００６】
例えば、通話音声からノイズ除去処理を行う一般的な方法として、スペクトルサブトラクション法が知られている。スペクトルサブトラクション法では、通話音声から背景雑音成分を減算する方法（背景雑音信号レベルを抑圧する処理）を用いてノイズの低減処理を行う。しかしながら、ＳＮ比が悪い帯域でスペクトルサブトラクション法を用いてノイズの低減処理（背景雑音の抑圧処理）を行うと、ミュージカルノイズが発生してしまい、却って、通話音声に不要な雑音が付加されてしまうおそれがあった。
【０００７】
また、ノイズ除去装置の一般的なノイズ除去方法として、ＡＧＣ機能（自動利得制御機能：Automatic Gain Control機能）が知られている。ＡＧＣ機能では、通話信号において最も信号レベルが高いピーク信号レベルを検出し、ピーク信号レベルをフィードバックさせることによって、入力される通話信号の信号レベルに対し、利得が適切な範囲になるように調整を行う。ＡＧＣ機能を用いることによって、通話音声に対するノイズを効果的に低減させることが可能になる。しかしながら、音声通話において発話者が発話を行っていないときには、発話成分のない通話信号の信号レベルに基づいて、利得の調整が行われてしまうため、却って背景雑音の信号レベルが上昇してしまう場合がある。このため、発話の有無によって背景雑音が不連続に変化する現象が生じ、耳障りな通話音声になってしまうという問題があった。
【０００８】
さらに、日常の会話状態等を考慮すると、背景雑音が多い状況では、発話者が無意識に音声レベルを上げて発話を行うという発話特性（ロンバート効果）が知られている。また、背景雑音が多い状況であっても、聴取者は、発話者の音声に注意を傾けることによって、無意識に背景雑音から発話内容だけを聞き分けることができるという聴覚特性（カクテルパーティー効果）が知られている。これらの特徴を考慮すると、発話者と聴取者とが通話を行う場合に、ノイズキャンセル処理等を積極的に行わなくても、発話特性および聴覚特性によって、違和感のない会話を成り立たせることが可能であると考えられる。
【０００９】
発話特性および聴覚特性を考慮して、ノイズ除去装置において通話音声から背景雑音成分を減算しすぎないようにすることによって、自然で違和感のない会話を実現することができる。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、発話特性および聴取特性を考慮しつつ、効果的にノイズキャンセル処理を行うことによって、自然な通話音声の品質を確保し、円滑な会話を実現することが可能な音声信号処理装置および音声信号処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る音声信号処理装置は、発話成分と背景雑音成分とを有する入力信号に対して、フーリエ変換処理を行うことにより、前記入力信号の周波数特性を第１周波数特性として求める第１周波数変換手段と、発話に利用される所定の周波数範囲を発話周波数帯域として予め設定し、前記第１周波数変換手段により求められた前記第１周波数特性の前記発話周波数帯域における信号レベルが０ｄＢ以上になるように、前記第１周波数特性の信号レベルを全体的にオフセット処理した周波数特性に基づいて、第１抑圧周波数特性を算出する第１抑圧周波数特性算出手段と、前記第１周波数変換手段により求められた前記第１周波数特性から前記第１抑圧周波数特性算出手段により算出された前記第１抑圧周波数特性を減算し、当該減算処理により求められた周波数特性に対して逆フーリエ変換処理を行うことによって、第１処理信号を生成する第１処理信号生成手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る音声信号処理方法は、発話成分と背景雑音成分とを有する入力信号に対して、フーリエ変換処理を行うことにより、第１周波数変換手段が、前記入力信号の周波数特性を第１周波数特性として求める第１周波数変換ステップと、発話に利用される所定の周波数範囲を発話周波数帯域として予め設定し、前記第１周波数変換ステップにおいて求められた前記第１周波数特性の前記発話周波数帯域における信号レベルが０ｄＢ以上になるように、前記第１周波数特性の信号レベルを全体的にオフセット処理した周波数特性に基づいて、第１抑圧周波数特性算出手段が、第１抑圧周波数特性を算出する第１抑圧周波数特性算出ステップと、前記第１周波数変換ステップにおいて求められた前記第１周波数特性から、前記第１抑圧周波数特性算出ステップにおいて算出された前記第１抑圧周波数特性を減算し、当該減算処理により求められた周波数特性に対して逆フーリエ変換処理を行うことによって、第１処理信号生成手段が、第１処理信号を生成する第１処理信号生成ステップとを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る音声信号処理装置および音声信号処理方法は、発話成分と背景雑音成分とを有する入力信号に対して、フーリエ変換処理を行うことにより、第１周波数特性を算出し、この第１周波数特性に基づいて、入力信号の発話周波数帯域から背景雑音成分を低減するための第１抑圧周波数特性を算出する。このため、背景雑音の信号レベルが増減変化する場合であっても、第１抑圧周波数特性の信号レベルを背景雑音の信号レベル状態に応じて、適切に調整（自動調整）することができる。
【００１４】
さらに、第１抑圧周波数特性は、第１周波数特性の発話周波数帯域の信号レベルが０ｄＢ以上になるようにオフセット処理された周波数特性に基づいて算出される。このため、ノイズ低減用の周波数特性として、入力信号のうち発話に利用される発話周波数帯域に限定した、第１抑圧周波数特性を利用することができる。
【００１５】
さらに、入力信号をフーリエ変換処理した第１周波数特性から第１抑圧周波数特性を減算した後に、逆フーリエ変換処理を行って第１処理信号を算出する。これらの処理によって、背景雑音の信号レベル状況に応じて、入力信号から発話周波数帯域のノイズ低減が行われた信号（第１処理信号）を、生成することが可能になる。
【００１６】
また、第１抑圧周波数特性の信号レベルは、背景雑音の信号レベル状況に応じて適切に調整される。このため、例えば、背景雑音の信号レベルが高い場合には、第１抑圧周波数特性の信号レベルが高い値で算出され、背景雑音の信号レベルが低い場合には、第１抑圧周波数特性の信号レベルが低い値で算出される。このため、逆フーリエ変換処理により算出される第１処理信号では、発話周波数帯域における背景雑音成分を、背景雑音の信号レベルに応じて、適切に除去することが可能になる。
【００１７】
また、上述した音声信号処理装置は、前記第１処理信号生成手段により生成された前記第１処理信号の信号レベルを第１信号レベルとして検出する第１レベル検出手段と、前記発話成分がロンバート効果により増大していない前記入力信号に基づいて生成された前記第１処理信号の信号レベルを、第１目標出力レベルとして予め設定し、前記第１レベル検出手段により検出された前記第１信号レベルの方が、前記第１目標出力レベルよりも大きい場合に、前記第１目標出力レベルから前記第１信号レベルを減算することにより、第１レベル差を算出する第１レベル差算出手段と、前記第１抑圧周波数特性算出手段により算出された前記第１抑圧周波数特性の全ての帯域の信号レベルに対して、前記第１レベル差算出手段により算出された前記第１レベル差を加算することによって、前記第１抑圧周波数特性における全帯域の信号レベルを一律に低減させた第２抑圧周波数特性を算出する第２抑圧周波数特性算出手段と、前記第１レベル検出手段により検出された前記第１信号レベルの方が、前記第１目標出力レベルよりも大きい場合に、前記第１処理信号の信号レベルに前記第１レベル差を加算することによって第２処理信号を生成する第２処理信号生成手段とを備え、前記第１処理信号生成手段は、前記第１周波数変換手段により求められた前記第１周波数特性から、前記第２抑圧周波数特性算出手段により算出された前記第２抑圧周波数特性を減算し、当該減算処理により求められた周波数特性に対して逆フーリエ変換処理を行うことによって、前記第１処理信号を生成するものであってもよい。
【００１８】
また、上述した音声信号処理方法は、前記第１処理信号生成ステップにおいて生成された前記第１処理信号の信号レベルを、第１レベル検出手段が、第１信号レベルとして検出する第１レベル検出ステップと、前記発話成分がロンバート効果により増大していない前記入力信号に基づいて生成された前記第１処理信号の信号レベルを、第１目標出力レベルとして予め設定し、前記第１レベル検出ステップにおいて検出された前記第１信号レベルの方が、前記第１目標出力レベルよりも大きい場合に、前記第１目標出力レベルから前記第１信号レベルを減算することにより、第１レベル差算出手段が、第１レベル差を算出する第１レベル差算出ステップと、前記第１抑圧周波数特性算出ステップにおいて算出された前記第１抑圧周波数特性の全ての帯域の信号レベルに対して、前記第１レベル差算出ステップにおいて算出された前記第１レベル差を加算することによって、第２抑圧周波数特性算出手段が、前記第１抑圧周波数特性における全帯域の信号レベルを一律に低減させた第２抑圧周波数特性を算出する第２抑圧周波数特性算出ステップと、前記第１レベル検出ステップにおいて検出された前記第１信号レベルの方が、前記第１目標出力レベルよりも大きい場合に、前記第１処理信号の信号レベルに前記第１レベル差を加算することによって、第２処理信号生成手段が第２処理信号を生成する第２処理信号生成ステップとを備え、前記第１処理信号生成ステップにおいて前記第１処理信号生成手段は、前記第１周波数変換ステップにおいて求められた前記第１周波数特性から、前記第２抑圧周波数特性算出ステップにおいて算出された前記第２抑圧周波数特性を減算し、当該減算処理により求められた周波数特性に対して逆フーリエ変換処理を行うことによって、前記第１処理信号を生成するものであってもよい。
【００１９】
本発明に係る音声信号処理装置および音声信号処理方法では、発話成分がロンバート効果により増大していない入力信号に基づいて生成された第１処理信号の信号レベルを、第１目標出力レベルとして予め設定し、第１処理信号の信号レベルを示す第１信号レベルの方が、第１目標出力レベルよりも大きい場合に、第１目標出力レベルから第１信号レベルを減算することにより第１レベル差を算出する。つまり、ロンバート効果により発話の信号レベルが増大していない第１処理信号の信号レベル（第１目標出力レベル）から、ロンバート効果により発話の信号レベルが増大した第１処理信号を減算して第１レベル差を算出する。
【００２０】
そして、本発明に係る音声信号処理装置および音声信号処理方法では、第１処理信号の信号レベルに第１レベル差を加算することによって、ロンバート効果により信号レベルが増大した第１レベル差だけ第１処理信号の信号レベルを低減させた第２処理信号を生成する。このようにして、第１処理信号の信号レベルを低減させた第２処理信号を生成することによって、ロンバート効果により大きくなった発話成分の信号レベルを低減することが可能になる。
【００２１】
一方で、第１レベル差だけ発話成分の信号レベルを低減させることによって、背景雑音成分も同時に低減されてしまうという問題が生じる。このため、本発明に係る音声信号処理装置および音声信号処理方法では、第１抑圧周波数特性の全ての帯域の信号レベルに対して、第１レベル差を加算して、全帯域の信号レベルを一律に低減させた第２抑圧周波数特性を算出する。そして、第１処理信号生成手段が、第１周波数特性から第２抑圧周波数特性を減算して逆フーリエ変換処理を行うことによって、第１処理信号を生成する。この処理により、第１抑圧周波数特性の信号レベルを、第１レベル差だけ低減させた第２抑圧周波数特性を算出することができる。
【００２２】
このため、第２抑圧周波数特性を算出する際に、第１処理信号の信号レベルから第１レベル差だけ信号レベルの低減が行われることを考慮して、第２抑圧周波数特性の信号レベル（抑圧レベル）を予め抑えることが可能になる。したがって、ロンバート効果による発話の信号レベルの増大を抑制しつつ、低減され得る背景雑音の信号レベルを、元の信号レベルまで回復させることが可能になる。これにより、ロンバート効果による発話成分の信号レベル増大を抑えつつ、背景雑音の過大な減少によって生じ得るミュージカルノイズの発生を低減させることができ、聴取者に自然な通話音声を提供して、円滑な会話を実現させることが可能になる。
【００２３】
また、上述の音声信号処理装置は、前記第２処理信号生成手段により生成された前記第２処理信号に対して、フーリエ変換処理を行うことによって、前記第２処理信号の周波数特性を第２周波数特性として求める第２周波数変換手段と、該第２周波数変換手段により求められた前記第２周波数特性より定常性の高い各周波数の信号レベルを求めて定常周波数特性を抽出する定常周波数特性抽出手段と、該定常周波数特性抽出手段により抽出された定常周波数特性において、最も高い信号レベルの値を示した周波数の値を、ピーク周波数として検出するピーク周波数検出手段と、該ピーク周波数検出手段により検出されたピーク周波数に基づいて臨界帯域幅を求めて、前記ピーク周波数を前記臨界帯域幅の中心の周波数とした場合に求められる前記臨界帯域幅の一端から他端までの周波数範囲をマスキング帯域として抽出するマスキング帯域抽出手段と、前記発話周波数帯域を複数の抑圧帯域幅に予め分割し、前記第２周波数特性の信号レベルにおける一定時間の変化量を前記抑圧帯域幅毎に検出する変化量検出手段と、前記マスキング帯域に該当する前記第２周波数特性の抑圧帯域幅を抽出し、抽出された前記抑圧帯域幅のうち、前記変化量検出手段により検出された変化量が、１ｄＢ以上の値であって６ｄＢ未満の値に該当する前記抑圧帯域幅の周波数範囲を補正帯域として抽出する補正帯域抽出手段とを有し、前記第１抑圧周波数特性算出手段は、前記補正帯域に該当しない抑圧帯域幅に関して、当該抑圧帯域幅毎の信号レベルを、
当該抑圧帯域幅の信号レベル
＝（当該抑圧帯域幅における前記第１周波数特性の信号レベル＋定数α）×定数β
により算出し、前記補正帯域に該当する抑圧帯域幅に関して、当該抑圧帯域幅毎の信号レベルを、
当該抑圧帯域幅の信号レベル
＝（当該抑圧帯域幅における前記第１周波数特性の信号レベル＋定数α）×定数β
−（当該抑圧帯域幅の変化量×定数γ）
により算出することによって、前記第１抑圧周波数特性を算出し、前記定数αを、前記第１周波数特性の前記発話周波数帯域における信号レベルが０ｄＢ以上になるようにオフセット処理させることが可能な信号レベルとし、前記定数βおよび前記定数γを、０＜β＜γ＜１．０とするものであってもよい。
【００２４】
さらに、上述の音声信号処理装置は、前記第１処理信号生成手段により生成された前記第１処理信号に対して、フーリエ変換処理を行うことによって、前記第１処理信号の周波数特性を第３周波数特性として求める第３周波数変換手段と、該第３周波数変換手段により求められた前記第３周波数特性より定常性の高い各周波数の信号レベルを求めて定常周波数特性を抽出する定常周波数特性抽出手段と、該定常周波数特性抽出手段により抽出された定常周波数特性において、最も高い信号レベルの値を示した周波数の値を、ピーク周波数として検出するピーク周波数検出手段と、該ピーク周波数検出手段により検出されたピーク周波数に基づいて臨界帯域幅を求めて、前記ピーク周波数を前記臨界帯域幅の中心の周波数とした場合に求められる前記臨界帯域幅の一端から他端までの周波数範囲をマスキング帯域として抽出するマスキング帯域抽出手段と、前記発話周波数帯域を複数の抑圧帯域幅に予め分割し、前記第３周波数特性の信号レベルにおける一定時間の変化量を前記抑圧帯域幅毎に検出する変化量検出手段と、前記マスキング帯域に該当する前記第３周波数特性の抑圧帯域幅を抽出し、抽出された前記抑圧帯域幅のうち、前記変化量検出手段により検出された変化量が、１ｄＢ以上の値であって６ｄＢ未満の値に該当する前記抑圧帯域幅の周波数範囲を補正帯域として抽出する補正帯域抽出手段とを有し、前記第１抑圧周波数特性算出手段は、前記補正帯域に該当しない抑圧帯域幅に関して、当該抑圧帯域幅毎の信号レベルを、
当該抑圧帯域幅の信号レベル＝（当該抑圧帯域幅における前記第１周波数特性の信号レベル＋定数α）×定数β
により算出し、前記補正帯域に該当する抑圧帯域幅に関して、当該抑圧帯域幅毎の信号レベルを、
当該抑圧帯域幅の信号レベル
＝（当該抑圧帯域幅における前記第１周波数特性の信号レベル＋定数α）×定数β
−（当該抑圧帯域幅の変化量×定数γ）
により算出することによって、前記第１抑圧周波数特性を算出し、前記定数αを、前記第１周波数特性の前記発話周波数帯域における信号レベルが０ｄＢ以上になるようにオフセット処理させることが可能な信号レベルとし、前記定数βおよび前記定数γを、０＜β＜γ＜１．０とするものであってもよい。
【００２５】
また、上述した音声信号処理方法は、前記第２処理信号生成ステップにおいて生成された前記第２処理信号に対して、フーリエ変換処理を行うことによって、第２周波数変換手段が、前記第２処理信号の周波数特性を第２周波数特性として求める第２周波数変換ステップと、該第２周波数変換ステップにおいて求められた前記第２周波数特性より定常性の高い各周波数の信号レベルを求めて、定常周波数特性抽出手段が、定常周波数特性を抽出する定常周波数特性抽出ステップと、該定常周波数特性抽出ステップにより抽出された定常周波数特性において、最も高い信号レベルの値を示した周波数の値を、ピーク周波数検出手段が、ピーク周波数として検出するピーク周波数検出ステップと、該ピーク周波数検出ステップにおいて検出されたピーク周波数に基づいて臨界帯域幅を求めて、前記ピーク周波数を前記臨界帯域幅の中心の周波数とした場合に求められる前記臨界帯域幅の一端から他端までの周波数範囲を、マスキング帯域抽出手段が、マスキング帯域として抽出するマスキング帯域抽出ステップと、前記発話周波数帯域を複数の抑圧帯域幅に予め分割し、変化量検出手段が、前記第２周波数特性の信号レベルにおける一定時間の変化量を前記抑圧帯域幅毎に検出する変化量検出ステップと、前記マスキング帯域に該当する前記第２周波数特性の抑圧帯域幅を抽出し、抽出された前記抑圧帯域幅のうち、前記変化量検出ステップにおいて検出された変化量が、１ｄＢ以上の値であって６ｄＢ未満の値に該当する前記抑圧帯域幅の周波数範囲を、補正帯域抽出手段が、補正帯域として抽出する補正帯域抽出ステップとを有し、前記第１抑圧周波数特性算出ステップにおいて前記第１抑圧周波数特性算出手段は、前記補正帯域に該当しない抑圧帯域幅に関して、当該抑圧帯域幅毎の信号レベルを、
当該抑圧帯域幅の信号レベル
＝（当該抑圧帯域幅における前記第１周波数特性の信号レベル＋定数α）×定数β
により算出し、前記補正帯域に該当する抑圧帯域幅に関して、当該抑圧帯域幅毎の信号レベルを、
当該抑圧帯域幅の信号レベル
＝（当該抑圧帯域幅における前記第１周波数特性の信号レベル＋定数α）×定数β
−（当該抑圧帯域幅の変化量×定数γ）
により算出することによって、前記第１抑圧周波数特性を算出し、前記定数αを、前記第１周波数特性の前記発話周波数帯域における信号レベルが０ｄＢ以上になるようにオフセット処理させることが可能な信号レベルとし、前記定数βおよび前記定数γを、０＜β＜γ＜１．０とするものであってもよい。
【００２６】
さらに、上述した音声信号処理方法は、前記第１処理信号生成ステップにおいて生成された前記第１処理信号に対して、フーリエ変換処理を行うことによって、第３周波数変換手段が、前記第１処理信号の周波数特性を第３周波数特性として求める第３周波数変換ステップと、該第３周波数変換ステップにおいて求められた前記第３周波数特性より定常性の高い各周波数の信号レベルを求めて、定常周波数特性抽出手段が、定常周波数特性を抽出する定常周波数特性抽出ステップと、該定常周波数特性抽出ステップにより抽出された定常周波数特性において、最も高い信号レベルの値を示した周波数の値を、ピーク周波数検出手段が、ピーク周波数として検出するピーク周波数検出ステップと、該ピーク周波数検出ステップにおいて検出されたピーク周波数に基づいて臨界帯域幅を求めて、前記ピーク周波数を前記臨界帯域幅の中心の周波数とした場合に求められる前記臨界帯域幅の一端から他端までの周波数範囲を、マスキング帯域抽出手段が、マスキング帯域として抽出するマスキング帯域抽出ステップと、前記発話周波数帯域を複数の抑圧帯域幅に予め分割し、前記第３周波数特性の信号レベルにおける一定時間の変化量を、変化量検出手段が、前記抑圧帯域幅毎に検出する変化量検出ステップと、前記マスキング帯域に該当する前記第３周波数特性の抑圧帯域幅を抽出し、抽出された前記抑圧帯域幅のうち、前記変化量検出ステップにおいて検出された変化量が、１ｄＢ以上の値であって６ｄＢ未満の値に該当する前記抑圧帯域幅の周波数範囲を、補正帯域抽出手段が、補正帯域として抽出する補正帯域抽出ステップとを有し、前記第１抑圧周波数特性算出ステップにおいて前記第１抑圧周波数特性算出手段は、前記補正帯域に該当しない抑圧帯域幅に関して、当該抑圧帯域幅毎の信号レベルを、
当該抑圧帯域幅の信号レベル
＝（当該抑圧帯域幅における前記第１周波数特性の信号レベル＋定数α）×定数β
により算出し、前記補正帯域に該当する抑圧帯域幅に関して、当該抑圧帯域幅毎の信号レベルを、
当該抑圧帯域幅の信号レベル
＝（当該抑圧帯域幅における前記第１周波数特性の信号レベル＋定数α）×定数β
−（当該抑圧帯域幅の変化量×定数γ）
により算出することによって、前記第１抑圧周波数特性を算出し、前記定数αを、前記第１周波数特性の前記発話周波数帯域における信号レベルが０ｄＢ以上になるようにオフセット処理させることが可能な信号レベルとし、前記定数βおよび前記定数γを、０＜β＜γ＜１．０とするものであってもよい。
【００２７】
本発明に係る音声信号処理装置および音声信号処理方法では、補正帯域に該当しない抑圧帯域幅の信号レベルについて、抑圧帯域幅の信号レベル＝（当該抑圧帯域幅における第１周波数特性の信号レベル＋定数α）×定数βを用いることにより、抑圧帯域毎に第１抑圧周波数特性の信号レベルを算出する。一方で、補正帯域に該当する抑圧帯域幅の信号レベルについて、抑圧帯域幅の信号レベル＝（当該抑圧帯域幅における第１周波数特性の信号レベル＋定数α）×定数β−（当該抑圧帯域幅の変化量×定数γ）を用いることにより、抑圧帯域幅毎に第１抑圧周波数特性の信号レベルを算出する。補正帯域幅に該当する抑圧帯域幅では、補正帯域に該当しない抑圧帯域幅に比べて、（抑圧帯域幅の変化量ｄＢ×定数γ）だけ信号レベルが低減される。
【００２８】
ここで、補正帯域とは、マスキング帯域に該当する抑圧帯域幅であって、変化量が１ｄＢ以上の値であって６ｄＢ未満の値に該当する抑圧帯域幅の周波数範囲である。このため、補正帯域に該当する第１抑圧周波数特性の信号レベルを低減させることによって、ＳＮ比が比較的悪いマスキング帯域に対する抑圧量（第１抑圧周波数特性の抑圧レベル）を低減させることが可能になる。このように、音声強調を行っても認知され難いマスキング領域の抑圧量を低減させることによって、ＳＮ比が悪い環境で発生し易いミュージカルノイズ（不要な雑音）の発生を抑制することができると共に、マスキング領域付近の音質劣化を低減させることが可能になる。
【００２９】
また、上述の音声信号処理装置は、前記第２処理信号生成手段により生成された前記第２処理信号の信号レベルを第２信号レベルとして検出する第２レベル検出手段と、前記第２処理信号の基準となる信号レベルを、予め第２目標出力レベルとして設定し、前記第２レベル検出手段により検出された前記第２信号レベルから前記第２目標出力レベルを減算して、第２レベル差を算出する第２レベル差算出手段とを有し、前記第２抑圧周波数特性算出手段は、当該第２抑圧周波数特性算出手段により算出された前記第２抑圧周波数特性の全帯域の信号レベルに、前記第２レベル差算出手段により算出された前記第２レベル差を加算することによって、新たな第２抑圧周波数特性を算出し、前記第１処理信号生成手段は、前記第１周波数変換手段により求められた前記第１周波数特性から、前記第２抑圧周波数特性算出手段により算出された新たな前記第２抑圧周波数特性を減算し、当該減算処理により求められた周波数特性に対し逆フーリエ変換処理を行うことにより、前記第１処理信号を生成するものであってもよい。
【００３０】
さらに、上述の音声信号処理装置は、前記第１処理信号生成手段により生成された前記第１処理信号の信号レベルを第１信号レベルとして検出する第１レベル検出手段と、前記第１処理信号の基準となる信号レベルを、予め第３目標出力レベルとして設定し、前記第１レベル検出手段により検出された前記第１信号レベルから前記第３目標出力レベルを減算して、第３レベル差を算出する第３レベル差算出手段と、前記第１抑圧周波数特性算出手段により算出された前記第１抑圧周波数特性の全帯域の信号レベルに、前記第３レベル差算出手段により算出された前記第３レベル差を加算することによって、第２抑圧周波数特性を算出する第２抑圧周波数特性算出手段とを有し、前記第１処理信号生成手段は、前記第１周波数変換手段により求められた前記第１周波数特性から、前記第２抑圧周波数特性算出手段により算出された前記第２抑圧周波数特性を減算し、当該減算処理により求められた周波数特性に対し逆フーリエ変換処理を行うことにより、前記第１処理信号を生成するものであってもよい。
【００３１】
また、上述した音声信号処理方法は、前記第２処理信号生成ステップにおいて生成された前記第２処理信号の信号レベルを、第２レベル検出手段が、第２信号レベルとして検出する第２レベル検出ステップと、前記第２処理信号の基準となる信号レベルを、予め第２目標出力レベルとして設定し、前記第２レベル検出ステップにおいて検出された前記第２信号レベルから前記第２目標出力レベルを減算して、第２レベル差算出手段が、第２レベル差を算出する第２レベル差算出ステップとを有し、前記第２抑圧周波数特性算出ステップにおいて前記第２抑圧周波数特性算出手段は、当該第２抑圧周波数特性算出ステップにおいて算出された前記第２抑圧周波数特性の全帯域の信号レベルに、前記第２レベル差算出ステップにおいて算出された前記第２レベル差を加算することによって、新たな第２抑圧周波数特性を算出し、前記第１処理信号生成ステップにおいて前記第１処理信号生成手段は、前記第１周波数変換ステップにおいて求められた前記第１周波数特性から、前記第２抑圧周波数特性算出ステップにおいて算出された新たな前記第２抑圧周波数特性を減算し、当該減算処理により求められた周波数特性に対し逆フーリエ変換処理を行うことにより、前記第１処理信号を生成するものであってもよい。
【００３２】
さらに、上述した音声信号処理方法は、前記第１処理信号生成ステップにおいて生成された前記第１処理信号の信号レベルを、第１レベル検出手段が、第１信号レベルとして検出する第１レベル検出ステップと、前記第１処理信号の基準となる信号レベルを、予め第３目標出力レベルとして設定し、前記第１レベル検出ステップにおいて検出された前記第１信号レベルから前記第３目標出力レベルを減算して、第３レベル差算出手段が、第３レベル差を算出する第３レベル差算出ステップと、前記第１抑圧周波数特性算出ステップにおいて算出された前記第１抑圧周波数特性の全帯域の信号レベルに、前記第３レベル差算出ステップにおいて算出された前記第３レベル差を加算することによって、第２抑圧周波数特性算出手段が、第２抑圧周波数特性を算出する第２抑圧周波数特性算出ステップとを有し、前記第１処理信号生成ステップにおいて前記第１処理信号生成手段は、前記第１周波数変換ステップにおいて求められた前記第１周波数特性から、前記第２抑圧周波数特性算出ステップにおいて算出された前記第２抑圧周波数特性を減算し、当該減算処理により求められた周波数特性に対し逆フーリエ変換処理を行うことにより、前記第１処理信号を生成するものであってもよい。
【００３３】
本発明に係る音声信号処理装置および音声信号処理方法では、最終的に生成・出力される第２処理信号の信号レベルと、第２処理信号の基準となる第２目標出力レベルとのレベル差を、第２レベル差として算出する。さらに、第２抑圧周波数特性算出手段により算出された第２抑圧周波数特性の全帯域の信号レベルに、第２レベル差を加算処理することによって、第２抑圧周波数特性を新たに算出して、第１処理信号を生成する。
【００３４】
また、本発明に係る音声信号処理装置および音声信号処理方法では、最終的に生成・出力される第１処理信号の信号レベルと、第１処理信号の基準となる第３目標出力レベルとのレベル差を、第３レベル差として算出する。さらに、第１抑圧周波数特性算出手段により算出された第１抑圧周波数特性の全帯域の信号レベルに、第３レベル差を加算処理することによって、第２抑圧周波数特性を算出して、第１処理信号を生成する。
【００３５】
このようにして第１処理信号を生成することにより、発話者の音響環境に依存する背景雑音のレベル差を、調整することが可能になる。また、背景雑音のレベル差を調整することにより、背景雑音の信号レベルが安定した状態になる。このため、背景雑音等により信号レベルが激しく変化してしまうことを抑制することができ、第１処理信号または第２処理信号において、発話内容を聞き取り易くすることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明に係る音声信号処理装置および音声信号処理方法は、発話成分と背景雑音成分とを有する入力信号に対して、フーリエ変換処理を行うことにより、第１周波数特性を算出する。この第１周波数特性に基づいて、入力信号の発話周波数帯域から背景雑音成分を低減するための第１抑圧周波数特性を算出する。このため、背景雑音の信号レベルが増減変化する場合であっても、第１抑圧周波数特性の信号レベルを背景雑音の信号レベル状態に応じて、適切に調整（自動調整）することができる。
【００３７】
さらに、第１抑圧周波数特性は、第１周波数特性の発話周波数帯域の信号レベルが０ｄＢ以上になるようにオフセット処理された周波数特性に基づいて算出される。このため、ノイズ低減用の周波数特性として、入力信号のうち発話に利用される発話周波数帯域に限定した、第１抑圧周波数特性を利用することができる。
【００３８】
さらに、入力信号をフーリエ変換処理した第１周波数特性から第１抑圧周波数特性を減算した後に、逆フーリエ変換処理を行って第１処理信号を算出する。これらの処理によって、背景雑音の信号レベル状況に応じて、入力信号から発話周波数帯域のノイズ低減が行われた信号（第１処理信号）を、生成することが可能になる。
【００３９】
また、第１抑圧周波数特性の信号レベルは、背景雑音の信号レベル状況に応じて適切に調整されるため、例えば、背景雑音の信号レベルが高い場合には、第１抑圧周波数特性の信号レベルが高い値で算出され、背景雑音の信号レベルが低い場合には、第１抑圧周波数特性の信号レベルが低い値で算出される。このため、逆フーリエ変換処理により算出される第１処理信号では、発話周波数帯域における背景雑音成分を、背景雑音の信号レベルに応じて、適切に除去することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】音声処理装置の概略構成を示したブロック図である。
【図２】ノイズキャンセル処理部の概略構成を示したブロック図である。
【図３】（ａ）は、雑音推定部の処理内容を示したフローチャートである。（ｂ）は、補正帯域決定部の処理内容を示したフローチャートである。
【図４】（ａ）は、アイドリング時の入力信号の周波数特性を示した図である。（ｂ）は、走行時の入力信号の周波数特性を示した図である。
【図５】（ａ）は、抑圧カーブ算出部の処理内容を示したフローチャートである。（ｂ）は、抑圧量算出部の処理内容を示したフローチャートである。
【図６】（ａ）（ｂ）は、図４（ａ）（ｂ）に示した第１周波数特性Ｆ１に対して抑圧帯域幅を明記した図である。（ｃ）は、図４（ａ）に示した第１周波数特性Ｆ１に基づいて、式１より算出した第１抑圧周波数特性Ｆ２を示した図である。（ｄ）は、図４（ｂ）に示した第１周波数特性Ｆ１に基づいて、式１より算出した第１抑圧周波数特性Ｆ２を示した図である。
【図７】（ａ）は、マイクで集音された入力信号における車内の振幅変化状態を示した図である。（ｂ）は、図６（ｄ）に示した第１抑圧周波数特性Ｆ２に基づいて、ＡＧＣゲイン設定値＝０ｄＢ、過不足量オフセット値＝０ｄＢとして、式２により算出された第２抑圧周波数特性Ｆ３を示した図である。
【図８】信号制御部の概略構成を示したブロック図である。
【図９】信号制御部の処理内容を示したフローチャートである。
【図１０】（ａ）は、車両走行速度に基づいて変化する、背景雑音成分の信号レベルと発話成分の信号レベルとを示した図である。（ｂ）は、車室内の騒音の信号レベルに対するＡＧＣゲイン設定値の変化を示した図である。（ｃ）は、ＡＧＣゲイン設定値に基づいて、全帯域の信号レベルが調整される前後（オフセット処理前後）の第２抑圧周波数特性を示した図である。
【図１１】ＡＧＣ処理部の概略構成を示したブロック図である。
【図１２】ＡＧＣ処理部の処理を示したフローチャートである。
【図１３】（ａ）は、ＡＧＣゲイン設定値によって第１処理信号Ｓ２の信号レベルを低減させた前後における、第２処理信号Ｓ３の信号レベル変化を、車両の走行速度に応じて示した図である。（ｂ）は、ＡＧＣゲイン設定値に基づいて第１抑圧周波数特性Ｆ２のオフセット処理が行われる前後の、発話成分および背景雑音成分の信号レベル変化を、車両の走行速度に基づいて示した図である。
【図１４】マスキング処理部の概略構成を示したブロック図である。
【図１５】マスキング処理部の処理内容を示したフローチャートである。
【図１６】（ａ）は、第２周波数特性Ｆ４において、定常性の高い背景雑音成分と変動性の高い発話成分とを示した図である。（ｂ）は、中心周波数と臨界帯域幅との関係を示した図である。
【図１７】（ａ）は、ピーク周波数と、臨界帯域幅とに基づいて決定されたマスキング帯域を示した図である。（ｂ）は、第２周波数特性Ｆ４における、一定時間内のパワースペクトルの変化状態を示した図である。（ｃ）は、式２を用いて、補正帯域の信号レベルを、変化量ｄＢ×定数γだけ低減させた第１抑圧周波数特性Ｆ２を示した図である。
【図１８】雑音レベル判定部の概略構成を示したブロック図である。
【図１９】雑音レベル判定部の処理内容を示したフローチャートである。
【図２０】（ａ）は、第２処理信号Ｓ３の信号レベルと、目標出力レベルと、過不足量との関係を示した図である。（ｂ）は、過不足量オフセット値に応じて、第１抑圧周波数特性Ｆ２の信号レベルを全体として増減させた状態（オフセット処理される状態）を示した図である。
【図２１】（ａ）は、図２０（ａ）により算出された過不足量オフセット値に基づいて、抑圧量算出部で抑圧量のオフセット処理が行われた後の第２処理信号Ｓ３を示した図である。（ｂ）は、抑圧量算出部において過不足量オフセット値が限界値により修正されることにより、第２処理信号Ｓ３の信号レベルが調整された状態を示した図である。
【図２２】音声処理装置の他の概略構成を示したブロック図である。
【図２３】音声処理装置の他の概略構成を示したブロック図である。
【図２４】音声処理装置の他の概略構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明に係る音声信号処理装置について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明に係る音声信号処理装置の一例である、音声処理装置の概略構成を示したブロック図である。音声処理装置１は、例えば、車両走行時等において、携帯電話による通話をハンズフリー機能によって実現するために用いられる装置である。音声処理装置１によって、発話者の音声信号から適切にノイズ成分を除去することにより、円滑かつ自然な通話を実現することが可能になる。
【００４２】
図１に示すように、音声処理装置１には、Ａ／Ｄ変換部４を介して、発話者の音声等を集音するためのマイク（マイクロフォン）３が接続されている。マイク３により集音された音声等には、発話者の音声（発話成分）だけでなく環境音（背景雑音成分）が含まれる。マイク３により集音された音声等は、Ａ／Ｄ変換部４によって、アナログ信号からデジタル信号に変換処理された後に、音声処理装置１へ出力される。以下、Ａ／Ｄ変換部４から音声処理装置１に対して出力される信号を、入力信号Ｓ１と称する。
【００４３】
また、音声処理装置１において音声処理された信号（この信号を、第２処理信号Ｓ３と称する。）は、携帯電話等からなる遠端入力部５へ出力される。遠端入力部５では、音声処理装置１で処理された信号（第２処理信号Ｓ３）を、電話回線等を介して相手の携帯電話等へ出力する。
【００４４】
音声処理装置１は、図１に示すように、ノイズキャンセル処理部１００と、ＡＧＣ処理部２００と、マスキング処理部３００と、雑音レベル判定部４００とを備えている。
【００４５】
［ノイズキャンセル処理部］
ノイズキャンセル処理部１００は、入力信号Ｓ１の所定の周波数帯域における背景雑音成分を除去する処理を行う。図２は、ノイズキャンセル処理部１００の概略構成を示したブロック図である。ノイズキャンセル処理部１００は、図２に示すように、雑音推定部（第１周波数変換手段）１１０と、抑圧カーブ算出部（第１抑圧周波数特性算出手段）１２０と、抑圧量算出部（第２抑圧周波数特性算出手段）１３０、信号制御部（第１処理信号生成手段）１４０と、補正帯域決定部（補正帯域抽出手段）１５０を有している。
【００４６】
［雑音推定部］
図３（ａ）は、雑音推定部１１０の処理内容を示したフローチャートである。雑音推定部１１０は、まず、Ａ／Ｄ変換部４より入力信号Ｓ１を取得する（ステップＳ．１）。そして雑音推定部１１０は、入力信号Ｓ１に対してフーリエ変換処理を行うことによって、入力信号Ｓ１を時間領域から周波数領域に変換する処理を行う（ステップＳ．２）。雑音推定部１１０において周波数領域に変換された入力信号Ｓ１の周波数特性を、本実施の形態では第１周波数特性Ｆ１と称する。雑音推定部１１０は、求められた第１周波数特性Ｆ１を、抑圧カーブ算出部１２０と信号制御部１４０とへ出力して（ステップＳ．３）、処理を終了する。その後、雑音推定部１１０は、再度、入力信号Ｓ１を取得する処理（ステップＳ．１）を開始することにより、ステップＳ．１〜Ｓ．３に示す処理を繰り返し実行する。Ａ／Ｄ変換部４から入力信号Ｓ１が入力されている間、ステップＳ．１〜Ｓ．３に示す処理が、繰り返し継続的に実行される。
【００４７】
図７（ａ）は、マイク３で集音された入力信号Ｓ１における車内の振幅変化状態（信号状態）を示した図である。図７（ａ）において振幅の小さな前半部分の信号波形はアイドリング状態の波形を示しており、後半部分の信号波形は走行状態の波形を示している。図４（ａ）は、図７（ａ）に示したアイドリング状態の信号の第１周波数特性Ｆ１を示している。また、図４（ｂ）は、図７（ａ）に示した走行状態の信号の第１周波数特性Ｆ１を示している。雑音推定部１１０では、継続的にフーリエ変換処理を行っているため、走行状態に応じて異なる周波数特性を検出することができる。
【００４８】
なお、図４（ａ）（ｂ）に示す周波数特性では、３００Ｈｚ付近から３．４ｋＨｚ付近までの周波数の信号レベルが示されている。３００Ｈｚ付近から３．４ｋＨｚ付近までの周波数範囲は、携帯電話等において音声通話に利用される周波数帯域である。本実施の形態に係る音声処理装置１では、３００Ｈｚ付近から３．４ｋＨｚ付近までの周波数範囲に対するノイズ除去処理を行う。このように音声通話に利用される周波数帯域は、音声処理装置１においてノイズ除去処理を行う周波数帯域として、予め設定されている。携帯電話等において音声通話に利用されている周波数帯域を、本実施の形態では発話周波数帯域と称する。
【００４９】
発話周波数帯域は、携帯電話等で利用される周波数範囲となるため、一般的な携帯電話では、約３００Ｈｚから約３．４ｋＨｚの範囲に該当することになる。しかしながら、より新しい通信規格の携帯電話では、携帯電話等で利用される周波数範囲が、約５０Ｈｚから約７ｋＨｚまでの周波数帯域に拡大された。このため、新しい携帯電話において音声処理装置１を利用する場合には、約５０Ｈｚから約７ｋＨｚまでの周波数帯域が、発話周波数帯域に該当することになる。さらに、将来的には、携帯電話等で利用される周波数範囲が、フルバンド音声帯域まで（約２０Ｈｚから約２０ｋＨｚまで）拡張される予定である。このため、携帯電話等で利用される周波数範囲が、フルバンド音声帯域まで拡張された場合には、約２０Ｈｚから約２０ｋＨｚまでの周波数帯域が、発話周波数帯域に該当することになる。
【００５０】
第１周波数特性Ｆ１の信号レベルを、図４（ａ）に示すアイドリング状態と、図４（ｂ）に示す走行状態とで比較すると、アイドリング状態の信号レベルは、走行状態の信号レベルよりも全体的に低い値を示している。発話周波数帯域（３００Ｈｚ付近から３．４ｋＨｚ付近までの周波数範囲）におけるアイドリング状態の信号レベルは、図４（ａ）に示すように、約−８５ｄＢＶｒｍｓから約−１２０ｄＢＶｒｍｓまでの範囲となる。一方で、走行状態の信号レベルは、図４（ｂ）に示すように、約−４０ｄＢＶｒｍｓから約−１００ｄＢＶｒｍｓまでの範囲となる。
【００５１】
［補正帯域決定部］
補正帯域決定部１５０は、補正帯域の決定を行うと共に、該当する補正帯域の変化量を求めて、補正帯域情報および該当する変化量情報として、抑圧カーブ算出部１２０へ出力する。図３（ｂ）は、補正帯域決定部１５０の処理内容を示したフローチャートである。補正帯域決定部１５０は、マスキング処理部３００より、マスキング帯域情報と、抑圧帯域毎の変化量情報と、抑圧帯域毎の区分情報とを取得する（ステップＳ．１１）。
【００５２】
ここで、第１周波数特性Ｆ１および後述する第２周波数特性Ｆ４の周波数帯域のうち、発話周波数帯域に該当する周波数帯域は、予め複数の帯域に分割されている。本実施の形態では、分割された各帯域を、抑圧帯域と称し、それぞれの抑圧帯域の帯域幅を、抑圧帯域幅と称する。また、区分情報については後述するが、「変化なし」、「変化小」、「変化大」の３つの区分で構成されている。
【００５３】
補正帯域決定部１５０は、ステップＳ．１１において、マスキング処理部３００よりマスキング帯域情報、抑圧帯域毎の変化量情報および区分情報の全ての情報を取得できたか否かを判断する（ステップＳ．１２）。全ての情報を取得することができなかった場合（ステップＳ１２においてＮｏの場合）、補正帯域決定部１５０は、処理を後述するＳ.１５へ移行する。
【００５４】
ステップＳ．１１において、全ての情報を取得できた場合（ステップＳ.１２においてＹｅｓの場合）、補正帯域決定部１５０は、複数の抑圧帯域幅のうち、マスキング帯域に該当する抑圧帯域幅の周波数範囲を抽出する（ステップＳ．１３）。また、補正帯域決定部１５０は、区分情報から、「変化小」に該当する抑圧帯域幅を抽出する（ステップＳ．１４）。そして、補正帯域決定部１５０は、マスキング帯域に該当する抑圧帯域幅であって、かつ「変化小」に該当する抑圧帯域幅を、補正帯域として抽出する（ステップＳ．１５）。なお、ステップＳ．１１において、全ての情報を取得することができなかったできた場合（ステップＳ.１２においてＮｏの場合）、補正帯域決定部１５０は、補正帯域の抽出を行わない（ステップＳ．１５）。
【００５５】
そして、補正帯域決定部１５０は、補正帯域を抽出できた場合には、補正帯域情報と、補正帯域に該当する抑圧帯域幅の変化量情報とを、抑圧カーブ算出部１２０へ出力する（ステップＳ．１６）。一方で、補正帯域の抽出を行わなかった場合に、補正帯域決定部１５０は、「補正帯域の抽出を行わなかった」旨の情報を補正帯域情報として抑圧カーブ算出部１２０へ出力する（ステップＳ．１６）。補正帯域決定部１５０は、抑圧カーブ算出部１２０へ補正帯域情報と変化量情報とを出力した後（または、「補正帯域の抽出を行わなかった」旨の補正帯域情報を出力した後）に処理を終了し、その後に再度、次のマスキング帯域情報と、抑圧帯域毎の変化量情報と、抑圧帯域毎の区分情報とを取得する処理（ステップＳ．１１）を開始することによって、上述した処理（ステップＳ．１１〜Ｓ．１５）を繰り返し実行する。
【００５６】
なお、本実施の形態に係る補正帯域決定部１５０で取得する抑圧帯域幅毎の変化量、および、補正帯域決定部１５０から出力する補正帯域の変化量は、抑圧帯域幅の中心周波数の変化量である。しかしながら、変化量は、必ずしも抑圧帯域幅の中心周波数からなる１点の値だけに限定されるものではない。抑圧帯域幅における複数箇所から変化量を求めるものであってもよい。
【００５７】
［抑圧カーブ算出部］
抑圧カーブ算出部１２０は、第１周波数特性Ｆ１から背景雑音を低減するための周波数特性を求める。本実施の形態では、背景雑音を低減するために抑圧カーブ算出部１２０で生成される周波数特性を、第１抑圧周波数特性Ｆ２と称する。第１抑圧周波数特性Ｆ２の信号レベルは、抑圧帯域幅毎に抑圧レベル（信号レベル）として求められる。図５（ａ）は、抑圧カーブ算出部１２０の処理内容を示したフローチャートである。
【００５８】
まず、抑圧カーブ算出部１２０は、雑音推定部１１０から第１周波数特性Ｆ１を取得する（ステップＳ．２１）。また、抑圧カーブ算出部１２０は、補正帯域決定部１５０から、補正帯域情報と変化量情報とを取得する（Ｓ．２２）。そして、抑圧カーブ算出部１２０は、取得した第１周波数特性Ｆ１と、補正帯域情報と、変化量情報とに基づいて、第１抑圧周波数特性Ｆ２を算出する（ステップＳ．２３）。
【００５９】
第１抑圧周波数特性Ｆ２を生成するために、抑圧カーブ算出部１２０は、まず、発話周波数帯域（３００Ｈｚ付近から３．４ｋＨｚ付近までの周波数範囲）の信号レベルが、０ｄＢ以上になるように、第１周波数特性Ｆ１に対してオフセット処理を行う。オフセット処理により、第１周波数特性Ｆ１の発話周波数帯域に該当する周波数範囲の信号レベルが０ｄＢ以上の信号レベルとなると共に、それ以外の周波数範囲の信号レベルは０ｄＢとなる。抑圧カーブ算出部１２０は、抑圧帯域幅毎にオフセット処理を行うが、結果的に、第１周波数特性Ｆ１の発話周波数帯域の全体の信号レベルがオフセット処理されることになる。
【００６０】
次に、抑圧カーブ算出部１２０は、補正帯域決定部１５０より取得した補正帯域情報と、補正帯域に該当する変化量情報とに基づいて、第１抑圧周波数特性Ｆ２の周波数帯域の補正帯域に該当する周波数特性の信号レベルを修正する。
【００６１】
具体的には、抑圧カーブ算出部１２０が、次の式１または式２に基づいて、第１抑圧周波数特性Ｆ２の抑圧帯域幅毎の信号レベルを算出する。
【００６２】
補正帯域に該当しない抑圧帯域幅に関しては、
第１抑圧周波数特性Ｆ２の抑圧帯域幅の信号レベル
＝（第１周波数特性Ｆ１の抑圧帯域幅の信号レベル＋定数αｄＢ）×定数β
・・・式１
補正帯域に該当する抑圧帯域幅に関しては、
第１抑圧周波数特性Ｆ２の抑圧帯域幅の信号レベル
＝（（第１周波数特性Ｆ１の抑圧帯域幅の信号レベル＋定数αｄＢ）×定数β）
−（抑圧帯域幅の変化量ｄＢ×定数γ）                ・・・式２
【００６３】
但し、αは第１周波数特性Ｆ１における発話周波数帯域（３００Ｈｚ付近から３．４ｋＨｚ付近までの周波数範囲）の信号レベルが０ｄＢ以上になるようにオフセット処理させることが可能な定数の信号レベルであり、定数βと定数γとは、０＜β＜γ＜１．０とする。
【００６４】
なお、補正帯域決定部１５０より取得した補正帯域情報が、「補正帯域の抽出を行わなかった」旨の情報であった場合、抑圧カーブ算出部１２０は、式１のみに基づいて、第１抑圧周波数特性Ｆ２の抑圧帯域幅毎の信号レベルを算出する。
【００６５】
本実施の形態に係る抑圧カーブ算出部１２０では、定数α＝１２０ｄＢ、定数β＝０．１、定数γ＝０．５とする。本実施の形態に係る抑圧カーブ算出部１２０では、α＝１２０ｄＢとすることによって、第１周波数特性Ｆ１の抑圧帯域幅毎の信号レベルに対して、抑圧帯域毎に１２０ｄＢ分のオフセット処理を行う。第１周波数特性Ｆ１に対して１２０ｄＢのオフセット処理を行うことによって、第１周波数特性Ｆ１のうち最も信号レベルの低い周波数の信号レベル（図４（ａ）に示した約３．４ｋＨｚの信号レベル−１２０ｄＢＶｒｍｓ）を、０ｄＢ以上にすることができる。
【００６６】
図６（ａ）（ｂ）は、図４（ａ）（ｂ）に示した第１周波数特性Ｆ１に対して抑圧帯域幅を明記した図である。図６（ｃ）は、図４（ａ）に示した第１周波数特性Ｆ１に基づいて、式１を用いて算出した第１抑圧周波数特性Ｆ２を示した図である。また、図６（ｄ）は、図４（ｂ）に示した第１周波数特性Ｆ１に基づいて、式１を用いて算出した第１抑圧周波数特性Ｆ２を示した図である。
【００６７】
図６（ｃ）（ｄ）に示すように、発話周波数帯域（３００Ｈｚ付近から３．４ｋＨｚ付近までの周波数範囲）の信号レベル（抑圧レベル）が０ｄＢ以上になるようにして、第１抑圧周波数特性Ｆ２が算出されている。第１抑圧周波数特性Ｆ２の信号レベル（抑圧レベル）は、図６（ｄ）に示すように、走行時であって車室内の騒音が高い場合に、全体的に高い値となっている。また、図６（ｃ）に示すように、アイドリング時であって車室内の騒音が低い場合に、全体的に低い値となっている。このように、算出された第１抑圧周波数特性Ｆ２は、車室内の騒音に応じて、つまり、車室内の背景雑音の大きさに応じて、全体の信号レベル（抑圧レベル）が増減される。このため、車室内の騒音状態（車室内の騒音環境）に応じて、背景雑音を低減させるための抑圧カーブ（第１抑圧周波数特性Ｆ２）を生成することが可能になる。
【００６８】
なお、抑圧カーブ算出部１２０が、上述した式２を用いて第１抑圧周波数特性Ｆ２を算出する処理については後述する。また、変化量は上述したように、抑圧帯域幅の中心周波数の値であるため、式１または式２に基づいて求められる第１抑圧周波数特性Ｆ２の抑圧帯域幅毎の信号レベルも、抑圧帯域幅の中心周波数の信号レベルとして求められる。但し、変化量は、中心周波数の値だけに限定されるものではない。例えば、抑圧帯域幅の信号レベルを複数の点で求めることにより、第１抑圧周波数特性Ｆ２の抑圧カーブの形状をより詳細に求めることができる。
【００６９】
抑圧カーブ算出部１２０は、算出した第１抑圧周波数特性Ｆ２を、抑圧量算出部１３０へ出力する（ステップＳ．２４）。抑圧カーブ算出部１２０は、抑圧量算出部１３０へ第１抑圧周波数特性Ｆ２を出力した後に処理を終了し、その後に再度、次の第１周波数特性Ｆ１を取得する処理（ステップＳ．２１）を開始することにより、上述した処理（ステップＳ．２１〜Ｓ．２４）を繰り返し実行する。
【００７０】
［抑圧量算出部］
抑圧量算出部１３０は、抑圧カーブ算出部１２０により算出された第１抑圧周波数特性Ｆ２の信号レベルを、抑圧帯域幅毎に調整して、第２抑圧周波数特性Ｆ３を生成する。第２抑圧周波数特性Ｆ３は、結果的に抑圧帯域毎に背景雑音を抑圧するための抑圧データとして利用される。図５（ｂ）は、抑圧量算出部１３０の処理内容を示したフローチャートである。
【００７１】
抑圧量算出部１３０は、抑圧カーブ算出部１２０から第１抑圧周波数特性Ｆ２を取得する（ステップＳ.３１）。次に、抑圧量算出部１３０は、ＡＧＣ処理部２００から後述するＡＧＣゲイン設定値情報を取得する（ステップＳ．３２）。ＡＧＣ処理部２００からＡＧＣゲイン設定値情報を取得することができなかった場合、抑圧量算出部１３０は、ＡＧＣゲイン設定値として０ｄＢを設定する。
【００７２】
さらに、抑圧量算出部１３０は、雑音レベル判定部４００から後述する過不足量オフセット値情報を取得する（ステップＳ．３３）。雑音レベル判定部４００から過不足量オフセット値情報を取得することができなかった場合、抑圧量算出部１３０は、過不足量オフセット値として０ｄＢを設定する。
【００７３】
抑圧量算出部１３０は、第１抑圧周波数特性Ｆ２、ＡＧＣゲイン設定値情報および過不足量オフセット値情報を取得あるいは設定した後、以下の式３に基づいて第２抑圧周波数特性Ｆ３を算出する（ステップＳ.３４）。
【００７４】
第２抑圧周波数特性Ｆ３の信号レベル
＝第１抑圧周波数特性Ｆ２の信号レベル
＋ＡＧＣゲイン設定値ｄＢ＋過不足量オフセット値ｄＢ      ・・・式３
【００７５】
このように、第１抑圧周波数特性Ｆ２における信号レベルを、ＡＧＣゲイン設定値ｄＢの値と過不足量オフセット値ｄＢとを用いて、抑圧帯域幅毎に調整（オフセット処理）することにより、第２抑圧周波数特性Ｆ３を算出する。ＡＧＣゲイン設定値と過不足量オフセット値とに基づく第１抑圧周波数特性Ｆ２の調整は、抑圧帯域幅毎に行われるが、全ての抑圧帯域幅を対象とするため、結果的に全帯域の信号レベルが一律に調整されることになる。なお、ＡＧＣゲイン設定値情報および過不足量オフセット値情報の詳細については、後述する。
【００７６】
図７（ｂ）は、図６（ｄ）に示した第１抑圧周波数特性Ｆ２に基づいて、ＡＧＣゲイン設定値＝０ｄＢ、過不足量オフセット値＝０ｄＢとして、式３により算出された第２抑圧周波数特性Ｆ３を示した図である。図７（ｂ）は、ＡＧＣゲイン設定値＝０ｄＢ、過不足量オフセット値＝０ｄＢの場合を示しているため、第２抑圧周波数特性Ｆ３と第１抑圧周波数特性Ｆ２とは全く同じ周波数特性となっている。抑圧量算出部１３０において算出された第２抑圧周波数特性Ｆ３は、信号制御部１４０に出力される（ステップＳ．３５）。抑圧量算出部１３０は、信号制御部１４０へ第２抑圧周波数特性Ｆ３を出力した後に処理を終了し、その後に再度、次の第１周波数特性Ｆ１を取得する処理（ステップＳ．３１）を開始することによって、上述した処理（ステップＳ．３１〜Ｓ．３５）を繰り返し実行する。
【００７７】
［信号制御部］
信号制御部１４０は、雑音推定部１１０より取得した第１周波数特性Ｆ１と、抑圧量算出部１３０より取得した第２抑圧周波数特性Ｆ３とに基づいて、入力信号Ｓ１の発話周波数帯域から背景雑音を低減した信号を算出する。信号制御部１４０により、入力信号Ｓ１から背景雑音が低減した信号を、説明の便宜上、第１処理信号Ｓ２と称する。
【００７８】
図８は、信号制御部１４０の概略構成を示したブロック図である。また、図９は、信号制御部１４０の処理内容を示したフローチャートである。信号制御部１４０は、図８に示すように、遅延処理部１４１と、減算部（第１処理信号生成手段）１４２と、逆フーリエ変換部（第１処理信号生成手段）１４３とを有している。信号制御部１４０の遅延処理部１４１は、雑音推定部１１０から第１周波数特性Ｆ１を取得する（ステップＳ.４１）。次に、遅延処理部１４１は、第１周波数特性Ｆ１を取得した後に、一定時間経過してから（つまり、遅延処理を行ってから）、第１周波数特性Ｆ１を減算部１４２へ出力する（ステップＳ．４２）。遅延処理部１４１において遅延処理を行うことによって、減算部１４２が遅延処理部１４１から第１周波数特性Ｆ１を取得するタイミングと、減算部１４２が、抑圧カーブ算出部１２０および抑圧量算出部１３０の処理を経て生成された第２抑圧周波数特性Ｆ３を、抑圧量算出部１３０から取得するタイミングとの、同期を図ることが可能になる。
【００７９】
減算部１４２は、遅延処理部１４１から第１周波数特性Ｆ１を取得し（ステップＳ．４３）するとともに、抑圧量算出部１３０から第２抑圧周波数特性Ｆ３を取得する（ステップＳ.４４）。そして、減算部１４２は、第１周波数特性Ｆ１から第２抑圧周波数特性Ｆ３を減算することによって、入力信号Ｓ１の周波数特性から、発話周波数帯域における背景雑音を低減させた周波数特性を算出する（ステップＳ．４５）。
【００８０】
逆フーリエ変換部１４３は、発話周波数帯域における背景雑音が低減された周波数特性を、減算部１４２から取得して、逆フーリエ変換処理を行うことにより、第１処理信号Ｓ２を算出する（ステップＳ．４６）。逆フーリエ変換部１４３において、発話周波数帯域における背景雑音が低減された周波数特性に、逆フーリエ変換処理を行うことによって、入力信号Ｓ１の周波数成分から発話周波数帯域における背景雑音成分を低減させた第１処理信号Ｓ２を算出することが可能になる。逆フーリエ変換部１４３は、算出された第１処理信号Ｓ２を、ＡＧＣ処理部２００へ出力する（ステップＳ.４７）。
【００８１】
信号制御部１４０は、ＡＧＣ処理部２００へ第１処理信号Ｓ２を出力した後に処理を終了し、その後に再度、次の第１周波数特性Ｆ１の取得処理（ステップＳ．４１）を開始することによって、上述した処理（ステップＳ．４１〜Ｓ．４７）を繰り返し実行する。
【００８２】
このように、ノイズキャンセル処理部１００では、入力信号Ｓ１に対してフーリエ変換処理を行うことにより、第１周波数特性Ｆ１を算出し、この第１周波数特性Ｆ１に基づいて、入力信号Ｓ１の発話周波数帯域から背景雑音成分を低減するための第２抑圧周波数特性Ｆ３を算出する。このため、車両の走行時やアイドリング時のように背景雑音の信号レベルが増減変化する場合であっても、第２抑圧周波数特性Ｆ３の信号レベルを車室内の騒音状態に応じて、常時・適切に調整（自動調整）することができる。
【００８３】
さらに、第２抑圧周波数特性Ｆ３を算出するために用いられる第１抑圧周波数特性Ｆ２は、第１周波数特性Ｆ１の発話周波数帯域の信号レベルが０ｄＢとなるようにオフセット処理された周波数特性である。このため、第２抑圧周波数特性Ｆ３を、携帯電話等で音声通話に用いられる発話周波数帯域に限定したノイズ低減用の周波数特性として利用することができる。
【００８４】
さらに、ノイズキャンセル処理部１００では、入力信号Ｓ１をフーリエ変換処理した第１周波数特性Ｆ１から第２抑圧周波数特性Ｆ３を減算した後に、逆フーリエ変換処理を行って第１処理信号Ｓ２を算出することによって、車両の走行状態等に応じて発話周波数帯域のノイズ低減が行われた信号（第１処理信号Ｓ２）を、常時生成することが可能になる。
【００８５】
また、第２抑圧周波数特性Ｆ３の信号レベルは、上述したように、車室内の騒音状態に応じて適切に調整されるため、車両走行時には、第２抑圧周波数特性Ｆ３の信号レベルが高い値で算出され、アイドリング時には、第２抑圧周波数特性Ｆ３の信号レベルが低い値で算出される。このため、逆フーリエ変換処理により算出される第１処理信号Ｓ２では、発話周波数帯域における背景雑音成分を、車両の走行状態等に応じて、常時、適切に除去することが可能になる。
【００８６】
［ＡＧＣ処理部］
ＡＧＣ処理部２００は、ノイズキャンセル処理部１００より取得した第１処理信号Ｓ２に基づいて、自動利得制御処理（Automatic Gain Control処理）を行う。ここで、一般的なＡＧＣ処理機能では、入力される信号において最も信号レベルが高いピーク信号レベルを検出し、ピーク信号レベルをフィードバックさせることによって、入力される音声信号の利得が適切な範囲になるように調整を行う。
【００８７】
しかしながら、車室内の音響特性では、車両の走行時あるはアイドリング時等において、車室内の背景雑音の大きさが大きく変化する場合がある。車室内のようにＳＮ比が比較的悪い環境下では、聴取者に聞き取り易いように、発話者が自然と声を大きく張り上げて声を変化させる「ロンバート効果」が発生し易い。
【００８８】
図１０（ａ）は、車両走行速度に基づいて変化する、背景雑音成分の信号レベルと発話成分の信号レベルとを示した図である。車両の走行速度が低い場合には、背景雑音成分の信号レベルが比較的低いため、発話者は、一定の声の大きさで（声の大きさを変化させることなく）発話を行う。しかしながら、車両の走行速度が一定速度以上になって（図１０（ａ）では、約６０ｋｍ／ｈ）、背景雑音が比較的大きくなると、発話者は、背景雑音に負けないように、声の大きさを大きくする。このような、発話者の声の大きさの変化をロンバート効果と呼ぶ。ロンバート効果によって、発話者の声の信号レベルが増大すると、発話信号の高域成分が強調されてしまう（高域成分の信号レベルが増大されてしまう）傾向がある。
【００８９】
このため、一般的なＡＧＣ処理のように、入力される音声信号の信号レベルに対し、利得が適切な範囲になるように調整を行うと、ロンバート効果により増大された発話者の信号レベルがさらに強調されてしまい、ミュージカルノイズを発生させてしまうおそれがある。このため、本実施の形態に係るＡＧＣ処理部２００では、ロンバート効果により発話成分の信号レベルが顕著に強調されてしまうことを抑制しつつ、全体として信号レベルの調整処理を行う。
【００９０】
図１１は、ＡＧＣ処理部２００の概略構成を示したブロック図である。また、図１２は、ＡＧＣ処理部２００の処理内容を示したフローチャートである。ＡＧＣ処理部２００は、図１１に示すように、第１レベル検出部（第１レベル検出手段）２１０と、ゲイン制御部（第１レベル差算出手段）２２０と、出力制御部（第２処理信号生成手段）２３０とを有している。ノイズキャンセル処理部１００の信号制御部１４０によって算出された第１処理信号Ｓ２は、信号制御部１４０から第１レベル検出部２１０と出力制御部２３０とへ出力される。
【００９１】
［第１レベル検出部］
第１レベル検出部２１０は取得した第１処理信号Ｓ２の信号レベル（第１信号レベル）を検出する。まず、第１レベル検出部２１０は、信号制御部１４０から第１処理信号Ｓ２を取得する（ステップＳ．５１）。そして、第１レベル検出部２１０は、第１処理信号Ｓ２の信号レベルを検出する（ステップＳ．５２）。第１処理信号Ｓ２は、ノイズキャンセル処理部１００において、入力信号Ｓ１から発話周波数帯域の背景雑音が低減された信号である。このため、第１レベル検出部２１０において検知される信号レベルは、入力信号Ｓ１に対して発話周波数帯域の背景雑音の低減が行われているが、発話成分と他の帯域の背景雑音とが含まれた信号の信号レベルとなる。第１レベル検出部２１０において検出された信号レベルの情報は、検出レベル情報として、ゲイン制御部２２０へ出力される。
【００９２】
［ゲイン制御部］
ゲイン制御部２２０は、予め設定されているＡＧＣ目標出力レベル（第１目標出力レベル）と、第１レベル検出部２１０から取得した検出レベル情報とに基づいて、ＡＧＣゲイン設定値を算出・設定する。まず、ゲイン制御部２２０では、予め基準となる信号レベルがＡＧＣ目標出力レベル（第１目標出力レベル）として設定されている。ＡＧＣ目標出力レベルは、車室内のＳＮ比が良好な環境における発話者の信号レベルを基準として設定される。より具体的には、発話者がロンバート効果により発話成分の信号レベルを大きくしていない（増大させていない）入力信号Ｓ１の信号レベルを基準として設定される。例えば、図１０（ａ）に示した６０ｄＢＡが、発話成分の信号レベルを大きくする前の信号レベルに該当する。
【００９３】
また、車室内のＳＮ比が良好な環境とは、発話成分の信号レベルが大きくなっていない（増大していない）車室内の環境を意味している。例えば、車両が低速で走行している時の車室内の環境（図１０（ａ）において車速が６０ｋｍ／ｈになる前の状態）などが該当する。
【００９４】
ゲイン制御部２２０は、第１レベル検出部２１０から取得した検出レベルと、ＡＧＣ目標出力レベルとを比較して（ステップＳ．５３）、検出レベルがＡＧＣ目標出力レベルよりも大きい値（高い値）であるか否かを判断する（ステップＳ．５４）。検出レベルがＡＧＣ目標出力レベルよりも大きい値（高い値）である場合（ステップＳ．５４においてＹｅｓの場合）、ゲイン制御部２２０は、ＡＧＣ目標出力レベルから検出レベルを減算した値（第１レベル差）をＡＧＣゲイン設定値として設定する（ステップＳ．５５）。検出レベルの方が、ＡＧＣ目標出力レベルよりも大きい値であるため、ＡＧＣ目標出力レベルから検出レベルを減算した値（ＡＧＣゲイン設定値）はマイナスの値となる。
【００９５】
一方で、検出レベルがＡＧＣ目標出力レベル以下の値（低い値）である場合（ステップＳ．５４においてＮｏの場合）、ゲイン制御部２２０は、ＡＧＣゲイン設定値として０ｄＢを設定する（ステップＳ．５６）。Ｓ．５５およびＳ．５６の処理により、ＡＧＣゲイン設定値は、０ｄＢを上限とした０ｄＢ以下の値となる。
【００９６】
図１０（ｂ）は、車室音の信号レベルに対するＡＧＣゲイン設定値の変化を示した図である。図１０（ｂ）において破線で示した車室音の信号レベル（騒音状態）は、ＡＧＣ目標出力レベルに該当するときの信号レベルを示している。図１０（ｂ）では、６０ｄＢＡより少し大きい値のときに、車室内の騒音がＡＧＣ目標出力レベルに該当することになる。  
【００９７】
図１０（ｂ）に示すように、ＡＧＣゲイン設定値は、検出レベルがＡＧＣ目標出力レベル以下の場合に、０ｄＢに設定され、検出レベルがＡＧＣ目標出力レベルより大きい場合に、差分の値（第１レベル差）に応じたマイナスの値を示すことになる。ゲイン制御部２２０により算出・設定されたＡＧＣゲイン設定値は、ＡＧＣゲイン設定値情報として、出力制御部２３０と、抑圧量算出部１３０とへ出力される（ステップＳ．５７）。
【００９８】
抑圧量算出部１３０は、ゲイン制御部２２０より取得したＡＧＣゲイン設定値情報に基づいて（ステップＳ．３２）、既に説明した以下の式３を用いて、第２抑圧周波数特性Ｆ３の信号レベルを算出する（ステップＳ．３４）。
【００９９】
第２抑圧周波数特性Ｆ３の信号レベル
＝第１抑圧周波数特性Ｆ２の信号レベル
＋ＡＧＣゲイン設定値ｄＢ＋過不足量オフセット値ｄＢ      ・・・式３
【０１００】
ここで、上述したように、ＡＧＣゲイン設定値は０ｄＢ以下の値である。このため、式３に示すように、第１抑圧周波数特性Ｆ２の信号レベルにＡＧＣゲイン設定値を「加算」しても、第２抑圧周波数特性Ｆ３の信号レベルは増加せず、変わらない（ＡＧＣゲイン設定値が０ｄＢの場合）か、あるいは減少する（ＡＧＣゲイン設定値がマイナスの場合）ことになる。
【０１０１】
図１０（ｃ）は、ＡＧＣゲイン設定値に基づいて、全帯域の信号レベルが調整される前後（オフセット処理前後）の第２抑圧周波数特性Ｆ３を示した図である。図１０（ｃ）に示すように、ＡＧＣゲイン設定値に基づくオフセット処理が行われる前、あるいはＡＧＣゲイン設定値が０ｄＢに該当する場合における第２抑圧周波数特性Ｆ３の信号レベル（抑圧レベル）は、比較的高い値に設定されている。しかしながら、ＡＧＣゲイン設定値に基づいてオフセット処理が行われた後（マイナスの値からなるＡＧＣゲイン設定値が加算された後）には、抑圧カーブのカーブ形状を維持しつつ、第２抑圧周波数特性Ｆ３の信号レベル（抑圧レベル）が全ての帯域で一律に低減される。
【０１０２】
このように、抑圧量算出部１３０において、ＡＧＣゲイン設定値に基づいて、第２抑圧周波数特性Ｆ３の信号レベル（抑圧レベル）が一律に低減される（全ての抑圧帯域幅に対して抑圧帯域幅毎に低減される）ことによって、第２抑圧周波数特性Ｆ３の抑圧レベル（発話周波数帯域の信号レベル）が抑圧されることになる。
【０１０３】
ここで、ＡＧＣゲイン設定値の値は、検出レベルがＡＧＣ目標出力レベルよりも大きい値（高い値）である場合に、マイナスの値として設定される。つまり、発話者がロンバート効果により発話成分の信号レベルを大きくするような、ＳＮ比の悪い環境において、ＡＧＣゲインの設定値が、マイナスの値として設定される。このため、図１０（ｃ）に示すように、発話者がロンバート効果により発話の信号レベルを大きくする環境において、第２抑圧周波数特性Ｆ３の信号レベルが抑圧されることになる。したがって、発話者が発話の声を大きくする状況において、第２抑圧周波数特性Ｆ３の信号レベル（抑圧レベル）を効果的に抑制することができる。
【０１０４】
［出力制御部］
出力制御部２３０は、ゲイン制御部２２０より取得したＡＧＣゲイン設定値情報に基づいて、信号制御部１４０より出力される第１処理信号Ｓ２の信号レベルを低減させる処理を行う。具合的に、出力制御部２３０が、第１処理信号Ｓ２に対してＡＧＣゲイン設定値を「加算」することにより、第２処理信号Ｓ３を算出する（ステップＳ．５８）。
【０１０５】
ここで、ＡＧＣゲイン設定値は、０ｄＢ以下の値となるため、ＡＧＣゲイン設定値を第１処理信号Ｓ２の信号レベルに加算した場合には、第１処理信号Ｓ２の信号レベルが低減されることになる。このようにして、第１処理信号Ｓ２の信号レベルを低減させて第２処理信号Ｓ３を生成することにより、第１処理信号Ｓ２の信号レベルが、ＡＧＣ目標出力レベルよりも大きい場合に、ＡＧＣ目標出力レベルよりも大きい信号レベルのレベル差だけ、第１処理信号Ｓ２の信号レベルを低減させることが可能になる。
【０１０６】
図１３（ａ）は、出力制御部２３０において、第１処理信号Ｓ２の信号レベルをＡＧＣゲイン設定値によって低減させる前後の、第２処理信号Ｓ３の信号レベル変化を、車両の走行速度に応じて示した図である。但し、図１３（ａ）に示した図は、ＡＧＣゲイン設定値に基づいて第１抑圧周波数特性Ｆ２のオフセット処理が、抑圧量算出部１３０で行われていない場合を示している。
【０１０７】
図１３（ａ）では、ＡＧＣゲイン設定値に基づいて、出力制御部２３０が第１処理信号Ｓ２の信号レベルを低減させる前の状態をＡＧＣ処理前として示し、第１処理信号Ｓ２の信号レベルを低減させた後の状態をＡＧＣ処理後として示している。
【０１０８】
図１３（ａ）において、まず、車両速度が６０ｋｍ／ｈ以下の場合に着目する。車両速度が６０ｋｍ／ｈ以下の場合には、図１０（ａ）と同様に、発話成分の信号レベルが一定の大きさに維持されている。この状態では、背景雑音の信号レベルが比較的低いため、発話者が声を大きくしていない状態（ロンバート効果が生じる前の状態）と判断することができる。車両速度が６０ｋｍ／ｈ以下の場合にＡＧＣ処理を行っても、検出レベルがＡＧＣ目標出力レベル以下となるため、ＡＧＣゲイン設定値が０ｄＢに設定される。このため、出力制御部２３０においてＡＧＣ処理（第１処理信号Ｓ２の信号レベルを低減する処理）は行われない。なお、背景雑音の信号レベルは、車両速度に比例するようにして徐々に大きくなっている。
【０１０９】
次に、図１３（ａ）において、まず、車両速度が６０ｋｍ／ｈより高い場合に着目する。車両速度が６０ｋｍ／ｈより高い場合であって、出力制御部２３０によってＡＧＣ処理を行う前には、発話成分の信号レベルが車両速度に比例するようにして徐々に大きくなっている。これは、ロンバート効果により、発話者が声を大きくしたためであると判断できる。
【０１１０】
しかしながら、車両速度が６０ｋｍ／ｈより高い場合であって、出力制御部２３０によってＡＧＣ処理を行った後では、発話の信号レベルが、車両速度６０ｋｍ／ｈ以下の場合の信号レベルを維持している。車両速度が６０ｋｍ／ｈより高い場合には、検出レベルがＡＧＣ目標出力レベルより大きな値となる。このため、ＡＧＣゲイン設定値がマイナスの値となる。出力制御部２３０では、信号制御部１４０より出力される第１処理信号Ｓ２の信号レベルを、マイナスの値からなるＡＧＣゲイン設定値を用いて低減させる処理（マイナスの値の加算）を行う。このため、発話の信号レベルは、車両速度が６０ｋｍ／ｈよりも高い場合であっても、６０ｋｍ／ｈ以下の時の信号レベルを維持することになる。
【０１１１】
背景雑音の信号レベルも同様である。車両速度が６０ｋｍ／ｈより高い場合であって、出力制御部２３０によってＡＧＣ処理を行う前には、背景雑音の信号レベルが、車両速度に比例するようにして徐々に大きくなっている。しかしながら、車両速度が６０ｋｍ／ｈより高い場合であって、出力制御部２３０によってＡＧＣ処理を行った後では、出力制御部２３０が、信号制御部１４０より出力される第１処理信号Ｓ２の信号レベルを、マイナスの値からなるＡＧＣゲイン設定値を用いて低減させる処理を行っている。このため、車両速度が６０ｋｍ／ｈよりも高い場合であっても、ＡＧＣ処理を行うことにより、出力制御部２３０でＡＧＣゲイン設定値の分だけ信号レベルが低減される。したがって、背景雑音の信号レベルが車両速度に応じて緩やかに増加する状況に変化する。
【０１１２】
一方で、図１３（ｂ）は、抑圧量算出部１３０で、ＡＧＣゲイン設定値に基づいて第１抑圧周波数特性Ｆ２のオフセット処理が行われる前後における、発話成分および背景雑音成分の信号レベル変化を、車両の走行速度に基づいて示した図である。なお、図１３（ｂ）では、出力制御部２３０で、ＡＧＣ処理を行った後（第１処理信号Ｓ２からＡＧＣゲイン設定値による減算処理を行った後）の第２処理信号Ｓ３の信号レベルが示されている。
【０１１３】
図１３（ａ）に示したＡＧＣ処理後の発話成分および背景雑音成分の信号レベル状態と、図１３（ｂ）に示した発話成分および背景雑音成分の信号レベル状態とを比較する。発話の信号レベルは、ＡＧＣ処理によって、車両速度に拘わらず一定のレベルに維持されている点で共通している。また、背景雑音の信号レベルも、時速６０ｋｍ／ｈ以下では、オフセット処理の前後に拘わらず同じような信号レベルの傾きを示している。
【０１１４】
しかしながら、背景雑音の信号レベルに関して、車両速度が６０ｋｍ／ｈより高い値となったときの信号レベルの傾きを比較すると、図１３（ｂ）においてオフセット処理を行う前の背景雑音の信号レベルは、図１３（ａ）におけるＡＧＣ処理後の信号レベルと同じ傾きを有している。しかしながら、図１３（ｂ）において、オフセット処理を行った後の背景雑音の信号レベルは、図１３（ａ）におけるＡＧＣ処理前の信号レベルと同じ傾きとなっている。
【０１１５】
このことから明らかなように、ＡＧＣゲイン設定値に基づいて、出力制御部２３０で第１処理信号Ｓ２にＡＧＣ処理を行うと同時に、ＡＧＣゲイン設定値に基づいて、抑圧量算出部１３０で第１抑圧周波数特性Ｆ２のオフセット処理を行うことにより、ＳＮ比が悪い環境において声が大きくなり易い発話者の信号レベル（ロンバート効果による発話の信号レベル増大）を、ＡＧＣ目標出力レベルに維持させることができる。さらに、ＡＧＣ処理によって低減された背景雑音の信号レベルを、ＡＧＣ処理前の信号レベルに戻すことできる。
【０１１６】
以上のことから、出力制御部２３０によるＡＧＣ処理と、抑圧量算出部１３０によるオフセット処理の効果をまとめる。ＡＧＣ処理部２００へ入力される第１処理信号Ｓ２の信号レベルが、ＡＧＣ目標出力レベルよりも大きくなるに従って、出力制御部２３０で、第１処理信号Ｓ２の信号レベルを低減させる（ＡＧＣ処理する）ことにより、第２処理信号Ｓ３の発話成分の信号レベルと背景雑音成分の信号レベルとを低減させることができる（図１３（ａ））。出力制御部２３０のＡＧＣ処理により、ロンバート効果による発話成分の信号レベルの増大を抑制することが可能となる。一方で、出力制御部２３０のＡＧＣ処理により、背景雑音成分の信号レベルも同時に抑制されてしまう。
【０１１７】
このため、ＡＧＣゲイン設定値に基づいて、抑圧量算出部１３０でオフセット処理を行うことによって、出力制御部２３０において低減され得る発話成分の信号レベルを、予め抑圧量算出部１３０で抑制する。このオフセット処理により、ロンバート効果による発話成分の信号レベルの増大を抑制しつつ、出力制御部２３０のＡＧＣ処理により低減され得る背景雑音の信号レベルを、元の信号レベルまで回復させることが可能になる。したがって、ＡＧＣ処理を用いて過大に背景ノイズを減少させる場合に発生し得るミュージカルノイズを抑制することができる。また、聴取者に自然な通話音声を提供して、円滑な会話を実現させることが可能になる。
【０１１８】
出力制御部２３０によりＡＧＣ処理された第１処理信号Ｓ２は、第２処理信号Ｓ３として、マスキング処理部３００と、雑音レベル判定部４００と、遠端入力部５とへ出力される（ステップＳ．５９）。出力制御部２３０は、マスキング処理部３００、雑音レベル判定部４００および遠端入力部５へ第２処理信号Ｓ３を出力した後に処理を終了し、その後に再度、次の第１処理信号Ｓ２の取得処理（ステップＳ．５１）を開始することにより、上述した処理（ステップＳ．５１〜Ｓ．５９）を繰り返し実行する。
【０１１９】
［マスキング処理部］
マスキング処理部３００は、第２処理信号Ｓ３に基づいて、マスキング帯域と、抑圧帯域幅毎の信号レベルの変化量と、変化量に基づいて決定される区分情報とを求めて、補正帯域決定部１５０へ出力する処理を行う。
【０１２０】
一般的な聴覚特性として、マスキング効果（同時マスキング）が知られている。マスキング効果とは、混在した２つの音声成分の周波数帯域が近似していると、一方の音声成分が他方の音声成分によってかき消されて（マスクされて）聞こえなくなってしまう現象である。マスキング効果の大きい周波数帯域付近では、ＳＮ比が悪くなる傾向がある。また、スペクトルサブトラクション法を、ＳＮ比が悪い部分の多い周波数帯域近辺で適用すると、ミュージカルノイズが発生しやすいという傾向がある。
【０１２１】
このため、低中域成分の走行雑音に対してノイズキャンセル処理を行って、低中域成分における発話者の発話音声を強調しようとしても、マスキング効果によって聴取者に発話音声が認識され難くなってしまう。さらに、不要な雑音（ミュージカルノイズ）を発生させてしまうおそれがある。
【０１２２】
一方で、一般的な聴覚特性として、カクテルパーティー効果が知られている。カクテルパーティー効果とは、沢山の人がそれぞれ雑談している中でも、自分の興味のある人物の会話の内容や、自分の名前などを自然と聞き取ることができる効果である。カクテルパーティー効果により、雑音環境下でも音声信号の基本周波数に差があれば聞き分けることができ、都合のよい音を脳に伝達し易くなる。
【０１２３】
したがって、音声の聞き取りをよくするためにノイズキャンセル処理を行う場合には、走行雑音と音声との周波数帯域差が大きく、ＳＮ比が良い中高速に特化して行うことが好ましい。本実施の形態に係るマスキング処理部３００では、これらの効果を応用して、ＳＮ比が悪い周波数低域に対する抑圧量（抑圧量算出部１３０における抑圧カーブの抑圧レベル）を必要最低限に調整することによって、不要な雑音の発生を抑制して音質劣化の低減を図る。
【０１２４】
図１４は、マスキング処理部３００の概略構成を示したブロック図である。また、図１５は、マスキング処理部３００の処理内容を示したフローチャートである。マスキング処理部３００は、図１４に示すように、フーリエ変換部（第２周波数変換手段）３１０と、定常周波数成分抽出部（定常周波数特性抽出手段）３２０と、ピーク周波数検出部（ピーク周波数検出手段）３３０と、マスキング帯域検出部（マスキング帯域抽出手段）３４０と、変化量検出部（変化量検出手段）３５０と、区分情報設定部３６０とを有している。
【０１２５】
フーリエ変換部３１０は、ＡＧＣ処理部２００の出力制御部２３０より第２処理信号Ｓ３を取得する（ステップＳ．６１）。そして、フーリエ変換部３１０は、第２処理信号Ｓ３に対してフーリエ変換処理を行うことによって、第２処理信号Ｓ３を時間領域から周波数領域に変換する処理を行う（ステップＳ．６２）。周波数領域に変換された第２処理信号Ｓ３の周波数特性を、説明の便宜上、第２周波数特性Ｆ４と称する。フーリエ変換部３１０は、算出された第２周波数特性Ｆ４を、定常周波数成分抽出部３２０と、変化量検出部３５０とへ出力する。
【０１２６】
定常周波数成分抽出部３２０は、フーリエ変換部３１０より取得した第２周波数特性Ｆ４の周波数成分から、定常性の高い背景雑音成分を抽出する（ステップＳ．６３）。具体的に、定常周波数成分抽出部３２０は、第２抑圧周波数特性Ｆ３のパワースペクトル変化（信号レベルの変化）を一定時間検出することによって、第２抑圧周波数特性Ｆ３のパワースペクトルの変化量が少ない信号レベルを周波数毎に求める。
【０１２７】
図１６（ａ）は、第２周波数特性Ｆ４において、定常性の高い背景雑音成分と変動性の高い発話成分とを示した図である。一般に、背景雑音成分の信号レベルは、アイドリング中であっても走行中であっても、発話成分の信号レベル変化よりも変化量が少ない。このため、一定時間（例えば数秒間）の第２周波数特性Ｆ４のパワースペクトル変化状態を求めることによって、定常性の高い背景雑音の周波数特性（パワースペクトル）を求めることができる。求められた定常性の高い周波数特性は、ピーク周波数検出部３３０へ出力される。
【０１２８】
ピーク周波数検出部３３０は、定常周波数成分抽出部３２０より定常性の高い周波数特性を取得し、取得した定常性の高い周波数特性に基づいて、最も信号レベルの高い周波数（最大レベルの周波数）を検出する（ステップＳ．６４）。最も信号レベルが高い周波数を、ピーク周波数と称する。ピーク周波数検出部３３０は、ピーク周波数の情報を、ピーク周波数情報としてマスキング帯域検出部３４０へ出力する。
【０１２９】
マスキング帯域検出部３４０は、ピーク周波数検出部３３０により求められたピーク周波数に基づいて、臨界帯域幅を求める。
【０１３０】
ここで、臨界帯域とは、帯域雑音の音の大きさが、帯域幅に関係なく一定であるときの最大の周波数帯域を意味している。また、臨界帯域は、帯域雑音のスペクトルレベル（信号レベル）を一定に保った状態で帯域幅を増していくとき、帯域雑音の中心周波数に等しい純音がちょうど聞こえる帯域雑音の最小の周波数帯域幅を意味する。臨界帯域幅では、ある音が聞こえているときにもう一つの音を聞かせると、２番目の音が１番目の音によってかき消され（マスクされ）聞こえなくなってしまうマスキング現象を生じる。臨界帯域幅は、中心周波数の関数として算出されるため、中心周波数を決定することによって求めることができる。
【０１３１】
図１６（ｂ）は、中心周波数と臨界帯域幅との関係を示した図である。マスキング帯域検出部３４０は、ピーク周波数検出部３３０により求められたピーク周波数を取得し、ピーク周波数の周波数値を中心周波数として用いることにより、臨界帯域幅を決定する（ステップＳ．６５）。その後、マスキング帯域検出部３４０は、決定された臨界帯域幅とピーク周波数とに基づいてマスキング帯域を決定する（ステップＳ．６６）。
【０１３２】
図１７（ａ）は、ピーク周波数と、臨界帯域幅とに基づいて決定されたマスキング帯域を示した図である。マスキング帯域検出部３４０は、臨界帯域幅の中心の周波数をピーク周波数とした場合おいて、臨界帯域幅の一端に該当する周波数から他端に該当する周波数までの周波数範囲を、マスキング帯域として決定する。マスキング帯域検出部３４０により決定されたマスキング帯域の情報は、マスキング帯域情報として、補正帯域決定部１５０へ出力される（ステップＳ．６７）。
【０１３３】
変化量検出部３５０は、フーリエ変換部３１０によって算出された第２周波数特性Ｆ４を取得し、抑圧帯域毎に一定時間内のパワースペクトルの変化量を検出する（ステップＳ．６８）。図１７（ｂ）は、第２周波数特性Ｆ４における、一定時間内のパワースペクトルの変化状態を示した図である。図１７（ｂ）では、一定時間内に発話成分が、発話１のパワースペクトルから発話２のパワースペクトルへと変化した状態が示されている。第２周波数特性Ｆ４のうち、車室内の背景雑音成分は定常性の高いパワースペクトルを示すが、発話成分のパワースペクトルは、信号レベルが頻繁に変化する傾向がある。このため、抑圧帯域幅毎に一定時間内のパワースペクトルの変化量を検出することにより、抑圧帯域幅毎の発話による周波数変化を検出することができる。変化量検出部３５０は、検出された抑圧帯域幅毎の変化量情報を、補正帯域決定部１５０と、区分情報設定部３６０とへ出力する（ステップＳ．６９）。
【０１３４】
区分情報設定部３６０は、変化量検出部３５０より取得した抑圧帯域幅毎の変化量情報に基づいて、各抑圧帯域幅における変化量を示す区分の決定を行う（ステップＳ．７０）。区分情報設定部３６０は、変化量が０ｄＢ以上であって１ｄＢ未満である場合に、変化量の区分を「変化なし」に決定し、変化量が１ｄＢ以上であって６ｄＢ未満である場合に、変化量の区分を「変化小」に決定し、変化量が６ｄＢ以上である場合に、変化量の区分を「変化大」に決定する。このように、区分情報設定部３６０により、抑圧帯域幅毎に「変化なし」、「変化小」、「変化大」のいずれかの区分の決定が行われた区分情報は、補正帯域決定部１５０へ出力される（ステップＳ．７１）。
【０１３５】
マスキング処理部３００は、抑圧帯域幅毎の区分情報を補正帯域決定部１５０へ出力した後に処理を終了し、その後に再度、次の第２処理信号Ｓ３の取得処理（ステップＳ．６１）を開始することにより、上述した処理（ステップＳ．６１〜Ｓ．７１）を繰り返し実行する。
【０１３６】
ノイズキャンセル処理部１００の補正帯域決定部１５０は、マスキング帯域検出部３４０よりマスキング帯域情報を取得する（ステップＳ．１１）。また、補正帯域決定部１５０は、変化量検出部３５０より、抑圧帯域幅毎の変化量情報を取得する（ステップＳ．１１）。さらに、補正帯域決定部１５０は、区分情報設定部３６０より抑圧帯域幅毎の区分情報を取得する（ステップＳ．１１）。
【０１３７】
そして、補正帯域決定部１５０は、複数の抑圧帯域幅のうちで、マスキング帯域に該当する抑圧帯域幅を抽出する（ステップＳ．１３）。また、補正帯域決定部１５０は、区分情報が「変化小」に該当する抑圧帯域幅を抽出する（ステップＳ．１４）。そして、補正帯域決定部１５０は、マスキング帯域に該当し、かつ「変化小」の区分に該当する抑圧帯域幅の周波数範囲を、補正周波数として抽出する（ステップＳ．１５）。そして、補正帯域決定部１５０は、補正周波数に該当する抑圧帯域幅の変化量情報を抽出し、補正周波数情報と、補正周波数に該当する抑圧帯域幅の変化量情報とを、抑圧カーブ算出部１２０へ出力する（ステップＳ．１６）。
【０１３８】
抑圧カーブ算出部１２０は、既に説明したように、第１周波数特性Ｆ１の信号レベルと、抑圧帯域幅の変化量情報とに基づいて、第１抑圧周波数特性Ｆ２を算出する（ステップＳ．２３）。具体的に説明すると、抑圧カーブ算出部１２０は、補正帯域に該当しない抑圧帯域幅の信号レベルについて、既に説明した式１を用いることにより、抑圧帯域毎に信号レベルを算出する。
【０１３９】
一方で、抑圧カーブ算出部１２０は、補正帯域に該当する抑圧帯域幅の信号レベルについて、既に説明した式２を用いることにより、抑圧帯域幅毎に信号レベルを算出する。補正帯域に該当する抑圧帯域幅では、補正帯域に該当しない抑圧帯域幅に比べて、（抑圧帯域の変化量ｄＢ×定数γ）だけ信号レベルが低減されることになる。
【０１４０】
図１７（ｃ）は、式２を用いて、補正帯域の信号レベルを、変化量ｄＢ×定数γだけ低減させた前後（補正前後）の第１抑圧周波数特性Ｆ２を示した図である。図１７（ｃ）に示すように、補正帯域の信号レベルを低減させることによって、ＳＮ比が比較的悪いマスキング帯域（低中域付近）に対する抑圧量（第１抑圧周波数特性Ｆ２の抑圧レベル（信号レベル））を低減させることが可能になる。音声強調を行っても認知され難いマスキング領域の抑圧量を低減させることによって、ＳＮ比が悪い環境で発生し易いミュージカルノイズ（不要な雑音）の発生を抑制することができる。さらに、低中域付近の音質劣化を低減させることが可能になる。
【０１４１】
［雑音レベル判定部］
雑音レベル判定部４００は、音声処理装置１から遠端入力部５に対して出力される最終的な信号（第２処理信号Ｓ３）の信号レベルが、所定の目標出力レベル（第２目標出力レベル）になるように、目標出力レベルと第２処理信号Ｓ３とのレベル差（過不足量、第２レベル差）を、過不足量オフセット値として算出する。雑音レベル判定部４００は、算出された過不足量オフセット値情報を、ノイズキャンセル処理部１００の抑圧量算出部１３０に出力する。抑圧量算出部１３０では、過不足量オフセット値によって、発話者の音響環境（車室内等の環境）に依存する背景雑音のレベル差（第２レベル差）を調整することが可能になる。
【０１４２】
また、背景雑音のレベル差の調整によって、背景雑音を安定化させることができるため、背景雑音に対する聴取者の聴覚的な刺激反応を低減させることができ、発話内容に対するカクテルパーティー効果の向上を図ることが可能になる。
【０１４３】
図１８は、雑音レベル判定部４００の概略構成を示したブロック図である。また、図１９は、雑音レベル判定部４００の処理内容を示したフローチャートである。雑音レベル判定部４００は、図１８に示すように、第２レベル検出部（第２レベル検出手段）４１０と、過不足量算出部（第２レベル差算出手段）４２０とを有している。
【０１４４】
雑音レベル判定部４００には、遠端入力部５へ送出させたい第２処理信号Ｓ３の基準となる信号レベルが、予め目標出力レベル（第２目標出力レベル）として設定されている。雑音レベル判定部４００の第２レベル検出部４１０は、ＡＧＣ処理部２００の出力制御部２３０から第２処理信号Ｓ３を取得する（ステップＳ．８１）。そして、第２レベル検出部４１０は、第２処理信号Ｓ３の信号レベル（第２信号レベル）を検出する（ステップＳ．８２）。
【０１４５】
過不足量算出部４２０は、検出された第２処理信号Ｓ３の信号レベルを、第２レベル検出部４１０から取得する。そして、過不足量算出部４２０は、以下の式４に基づいて、取得された第２処理信号Ｓ３の信号レベルから目標出力レベルを減算し、信号レベルの差分値を過不足量として算出する（ステップＳ．８３）。
過不足量ｄＢ＝第２処理信号Ｓ３の信号レベルｄＢ−目標出力レベルｄＢ・・・式４
【０１４６】
図２０（ａ）は、第２処理信号Ｓ３の信号レベルと、目標出力レベルと、過不足量との関係を示した図である。式４より明らかなように、第２処理信号Ｓ３の信号レベルが目標出力レベルよりも高い値の場合には、過不足量はプラス（０ｄＢ以上）の値となり、第２処理信号Ｓ３の信号レベルが目標出力レベルよりも低い値の場合には、過不足量はマイナス（０ｄＢ以下）となる。雑音レベル判定部４００で算出された過不足量ｄＢは、過不足量オフセット値情報として、抑圧量算出部１３０へ出力される（ステップＳ．８４）。
【０１４７】
抑圧量算出部１３０は、雑音レベル判定部４００より過不足量オフセット値情報を取得して（ステップＳ．３３）、既に説明した式３に基づいて、第２抑圧周波数特性Ｆ３の信号レベルを算出する（ステップＳ．３４）。
【０１４８】
第２抑圧周波数特性Ｆ３の信号レベル
＝第１抑圧周波数特性Ｆ２の信号レベル
＋ＡＧＣゲイン設定値ｄＢ＋過不足量オフセット値ｄＢ      ・・・式３
【０１４９】
図２０（ｂ）は、過不足量オフセット値に応じて、第１抑圧周波数特性Ｆ２の全帯域の信号レベルを増減させた状態（オフセット処理された状態）を示した図である。上述したように、雑音レベル判定部４００において、第２処理信号Ｓ３の信号レベルが目標出力レベルよりも高い値の場合には、過不足量はプラスの値（＝過大量）となる。このため、第２処理信号Ｓ３の信号レベルが目標出力レベルよりも高い値の場合には、オフセット処理によって、第２抑圧周波数特性Ｆ３の信号レベルの値が過不足量だけ高い値となる。したがって、抑圧量算出部１３０においてオフセット処理により算出される抑圧量（抑圧カーブの抑圧レベル）が高い値となり、ノイズキャンセル処理部１００におけるノイズキャンセル効果が高くなる。ノイズキャンセル効果を高くすることによって、音声処理装置１から遠端入力部５に対して出力される最終的な信号の信号レベルを、所定の目標出力レベルになるように低減させることが可能になる。
【０１５０】
また、同様に、第２処理信号Ｓ３の信号レベルが目標出力レベルよりも低い値の場合には、第２抑圧周波数特性Ｆ３の信号レベルの値が過不足量だけ低い値（＝不足量）となる。このため、抑圧量算出部１３０においてオフセット処理により算出される抑圧量（抑圧カーブの抑圧レベル）が低い値となり、ノイズキャンセル処理部１００におけるノイズキャンセル効果が低くなる。このため、音声処理装置１から遠端入力部５に対して出力される最終的な信号の信号レベルを、所定の目標出力レベルになるように増加させることが可能になる。
【０１５１】
なお、過不足量に基づく抑圧量のオフセット処理（抑圧量算出部１３０の処理）には、式３で用いることが可能な過不足量オフセット値の限界値（上限値および下限値）が、予め設定されている。このため、抑圧量算出部１３０が過不足量オフセット値を用いて、式３により第２抑圧周波数特性Ｆ３の信号レベルを算出する場合には、過不足量オフセット値が限界値に収まっているか否かを判断し、限界値を超える場合には、上限値あるいは下限値に値を修正した上で、式３により第２抑圧周波数特性Ｆ３の信号レベルを算出する。
【０１５２】
図２１（ａ）は、図２０（ａ）に示されるような過不足量オフセット値に基づいて、抑圧量算出部１３０で抑圧量のオフセット処理が行われた後の第２処理信号Ｓ３の信号レベルを示した図である。図２０（ａ）と図２１（ａ）とを比較すると明らかなように、第２処理信号Ｓ３の信号レベルが目標出力レベルよりも高い場合も低い場合も、信号レベルが目標出力レベルに調整されている。
【０１５３】
但し、抑圧量算出部１３０において過不足量オフセット値が限界値によって修正された場合には、図２１（ｂ）に示すように、第２処理信号Ｓ３の信号レベルが調整されることになる。図２１（ｂ）では、車両速度が低い場合には、第２処理信号Ｓ３の信号レベルが目標出力レベルまで達しない状態で出力される。このように車両速度が低中速の場合には、第２処理信号Ｓ３の信号レベルが目標出力レベルに到達しない状況になる。
【０１５４】
しかしながら、車両の速度が低中速の場合において、第２処理信号Ｓ３の信号レベル、特に背景雑音の信号レベルは、雑音レベル判定部４００において制御処理される前よりも上昇することになる。このように、低中速域において信号レベルが上昇しても、低中速域ではＳＮ比が良いため、発話者の発話成分は聞き取り易くなる。したがって、聞き取りに関する悪影響が小さくなるため、円滑な会話等が阻害される可能性は低い。
【０１５５】
このように、雑音レベル判定部４００では、音声処理装置１から遠端入力部５に対して出力される最終的な信号の信号レベルと、所定の目標出力レベルとのレベル差によって、過不足量オフセット値を算出し、抑圧量算出部１３０において、過不足量オフセット値に基づいてノイズキャンセル処理を行う。このようにしてノイズキャンセル処理を行うことにより、発話者の音響環境（車室内等の環境）に依存する背景雑音のレベル差を、調整することが可能になる。また、背景雑音のレベル差を調整することにより、背景雑音の信号レベルが、車両の走行状態等に応じて安定した状態になる。このため、背景雑音等により信号レベルが激しく変化してしまうことを抑制することができ、聴取者に対して発話内容を聞き取り易くすることができる。
【０１５６】
以上、本発明に係る音声信号処理装置について、一例として音声処理装置１を用いて詳細に説明したが、本発明に係る音声信号処理装置は、実施の形態に示した音声処理装置１の構成には限定されない。
【０１５７】
例えば、本実施の形態に係る音声処理装置１では、ノイズキャンセル処理部１００と、ＡＧＣ処理部２００と、マスキング処理部３００と、雑音レベル判定部４００との全てを備えた構成となっている。しかしながら、音声処理装置１は、ノイズキャンセル処理部１００、ＡＧＣ処理部２００、マスキング処理部３００および雑音レベル判定部４００の全てを必ずしも備える必要はない。
【０１５８】
図２２は、ノイズキャンセル処理部１００とＡＧＣ処理部２００とを備えた音声処理装置１ａの概略構成を示したブロック図である。図２２に示す音声処理装置１ａの構成であっても、音声処理装置１のノイズキャンセル処理部１００およびＡＧＣ処理部２００に関する効果と同様の効果を奏することが可能である。
【０１５９】
また、図２３は、ノイズキャンセル処理部１００と雑音レベル判定部４００とを備えた音声処理装置１ｂの概略構成を示したブロック図である。図２３に示す音声処理装置１ｂでは、雑音レベル判定部４００の第２レベル検出部４１０が、ノイズキャンセル処理部１００の信号制御部１４０により算出された第１処理信号Ｓ２の信号レベル（第１信号レベル）を検出する。次に、過不足量算出部４２０が、第２レベル検出部４１０により検出された信号レベル（第１信号レベル）から、予め設定されている目標出力レベル（第３目標出力レベル）を減算して、過不足量（第３レベル差）を算出する。そして、過不足量算出部４２０は、算出された過不足量（第３レベル差）の情報を過不足量オフセット値情報として、抑圧量算出部１３０へ出力する。図２３に示す音声処理装置１ｂの構成であっても、音声処理装置１のノイズキャンセル処理部１００および雑音レベル判定部４００に関する効果と同様の効果を奏することが可能である。
【０１６０】
さらに、図２４は、ノイズキャンセル処理部１００とマスキング処理部３００とを備えた音声処理装置１ｃの概略構成を示したブロック図である。図２４に示す音声処理装置１ｃでは、マスキング処理部３００のフーリエ変換部３１０が、ノイズキャンセル処理部１００の信号制御部１４０により算出された第１処理信号Ｓ２に対してフーリエ変換処理を行うことによって、第３周波数特性を算出する。そして、この第３周波数特性に基づいて、マスキング処理部３００が、マスキング帯域情報と、変化量情報と、区分情報とを求めて、補正帯域決定部１５０へ出力する。図２４に示す音声処理装置１ｃの構成であっても、音声処理装置１のノイズキャンセル処理部１００およびマスキング処理部３００に関する効果と同様の効果を奏することが可能である。その他、本発明に係る音声信号処理装置は、ノイズキャンセル処理部１００と、ＡＧＣ処理部２００と、マスキング処理部３００と、雑音レベル判定部４００とのうちいずれか３種類が設けられる構成であってもよい。このような構成であっても、音声処理装置１の組み合わされた機能部に関する効果と同様の効果を奏することが可能である。
【０１６１】
また、実施の形態に係る音声処理装置１では、ノイズキャンセル処理部１００に補正帯域決定部１５０を設けて、補正帯域決定部１５０が、マスキング帯域情報、変化量情報および区分情報に基づいて、補正帯域と補正帯域の変化量情報とを求め、抑圧カーブ算出部１２０へ出力する構成について説明した。ここで、抑圧カーブ算出部１２０では、少なくとも補正帯域と補正帯域の変化量情報とを知ることができれば、ＳＮ比が比較的悪いマスキング帯域（低中域付近）に対する抑圧量（抑圧カーブの抑圧レベル）を低減させることが可能になる。
【０１６２】
したがって、補正帯域決定部１５０をマスキング処理部３００に設けることによって、マスキング処理部３００からノイズキャンセル処理部１００の抑圧カーブ算出部１２０に対して、補正帯域情報とその変化量情報とを出力する構成であっても、音声処理装置１と同様の効果を奏することが可能である。
【０１６３】
また、実施の形態に係る音声処理装置１では、抑圧量算出部１３０におけるオフセット処理を抑圧帯域幅毎に行う構成とした。しかしながら、抑圧量算出部１３０におけるオフセット処理は、ＡＧＣゲイン設定値に基づく場合であっても、あるいは、過不足量オフセット値に基づくものであっても、全ての抑圧帯域幅に対して適用される。このため、抑圧帯域幅毎ではなく、第１抑圧周波数特性Ｆ２の全帯域に対して一律に信号レベルを低減させる構成であってもよい。このように第１抑圧周波数特性Ｆ２の全帯域に対して一律に信号レベルを低減させる構成であっても、音声処理装置１と同様の効果を奏することが可能である。
【符号の説明】
【０１６４】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ     …音声処理装置（音声信号処理装置）
３     …マイク
４     …Ａ／Ｄ変換部
５     …遠端入力部
１００  …ノイズキャンセル処理部
１１０  …雑音推定部（第１周波数変換手段）
１２０  …抑圧カーブ算出部（第１抑圧周波数特性算出手段）
１３０  …抑圧量算出部（第２抑圧周波数特性算出手段）
１４０  …信号制御部（第１処理信号生成手段）
１４１  …遅延処理部
１４２  …減算部（第１処理信号生成手段）
１４３  …逆フーリエ変換部（第１処理信号生成手段）
１５０  …補正帯域決定部（補正帯域抽出手段）
２００  …ＡＧＣ処理部
２１０  …第１レベル検出部（第１レベル検出手段）
２２０  …ゲイン制御部（第１レベル差算出手段）
２３０  …出力制御部（第２処理信号生成手段）
３００  …マスキング処理部
３１０  …フーリエ変換部（第２周波数変換手段）
３２０  …定常周波数成分抽出部（定常周波数特性抽出手段）
３３０  …ピーク周波数検出部（ピーク周波数検出手段）
３４０  …マスキング帯域検出部（マスキング帯域抽出手段）
３５０  …変化量検出部（変化量検出手段）
３６０  …区分情報設定部
４００  …雑音レベル判定部
４１０  …第２レベル検出部（第２レベル検出手段）
４２０  …過不足量算出部（第２レベル差算出手段）
Ｆ１   …第１周波数特性
Ｆ２   …第１抑圧周波数特性
Ｆ３   …第２抑圧周波数特性
Ｆ４   …第２周波数特性
Ｓ１   …入力信号
Ｓ２   …第１処理信号
Ｓ３   …第２処理信号
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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