(57)【要約】【課題】雑音を抑制しつつ目的音の歪みを抑制する技術を提供することを目的とする。【解決手段】複数のマイクロホンから入力される複数の音信号を取得する音取得部と、前記音取得部で取得し、非抑圧方向に配置したマイクロホンから得られる非抑圧音信号と、前記音取得部で取得し、抑圧方向に配置したマイクロホンから得られる抑圧音信号とを比較して、前記非抑圧音信号に含まれる目的音に対する、前記抑圧方向からの非目的音の影響を評価する評価パラメータを求める評価部と、前記評価パラメータに基づいて、前記非目的音の抑圧量を制御する抑圧部を有し、当該抑圧部を制御することで前記マイクロホンの指向性を制御する指向性制御部と、を備えるマイクロホンアレイ装置を提供する。【選択図】図２
2011244232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイクロホンから入力される複数の音信号を取得する音取得部と、
前記音取得部で取得し、非抑圧方向に配置したマイクロホンから得られる非抑圧音信号と、前記音取得部で取得し、抑圧方向に配置したマイクロホンから得られる抑圧音信号とを比較して、前記非抑圧音信号に含まれる目的音に対する、前記抑圧方向からの非目的音の影響を評価する評価パラメータを求める評価部と、
前記評価パラメータに基づいて、前記非目的音の抑圧量を制御する抑圧部を有し、当該抑圧部を制御することで前記マイクロホンの指向性を制御する指向性制御部と、を備えるマイクロホンアレイ装置。
【請求項２】
前記評価部は、前記非抑圧音信号及び前記抑圧音信号に基づいて、前記非目的音のレベル及び前記非目的音のレベル変化を含む前記評価パラメータを求める請求項１に記載のマイクロホンアレイ装置。
【請求項３】
前記抑圧部は、前記評価パラメータに基づいて、
前記非目的音のレベルが閾値Ｘ１より大きい場合、又は、
前記非目的音のレベル変化が閾値Ｙ１より大きい場合には、
前記非目的音の抑圧量を増加させ、
前記非目的音のレベルが閾値Ｘ２より小さい場合、又は、
前記非目的音のレベル変化が閾値Ｙ２より小さい場合には、
前記非目的音の抑圧量を減少させる、請求項２に記載のマイクロホンアレイ装置。
【請求項４】
前記抑圧部は、
前記非目的音のレベル及び前記非目的音のレベル変化の両方に基づいて前記抑圧音信号の抑圧量を調整する場合、
前記非目的音のレベルが前記非目的音のレベル変化よりも前記抑圧量に与える影響が大きい期間が閾値期間以上継続すると、前記非目的音のレベルが前記抑圧量に与える影響を小さくし、
前記非目的音のレベル変化が前記非目的音のレベルよりも前記抑圧量に与える影響が大きい期間が閾値期間以上継続すると、前記非目的音のレベル変化が前記抑圧量に与える影響を小さくする、請求項２又は３のいずれかに記載のマイクロホンアレイ装置。
【請求項５】
前記評価部は、前記非抑圧音信号のレベルと前記抑圧音信号のレベルとの大小を評価して前記評価パラメータを求めし、
前記指向性制御部は、前記評価パラメータに基づいて、目的音源が存在する受音方向を含み、前記目的音源からの目的音を受音するための受音範囲を制御する、請求項１に記載のマイクロホンアレイ装置。
【請求項６】
前記指向性制御部は、前記複数のマイクロホンのうち、レベルの大きい音信号を受音したマイクロホン側に前記受音範囲を設定する、請求項５に記載のマイクロホンアレイ装置。
【請求項７】
前記指向性制御部は、前記複数のマイクロホンのうち、レベルの小さい音信号を受音したマイクロホン側に、前記目的音源以外からの非目的音を受音するための抑圧範囲を設定する、請求項６に記載のマイクロホンアレイ装置。
【請求項８】
複数のマイクロホンから入力される複数の音信号を取得し、
非抑圧方向に配置したマイクロホンから得られる非抑圧音信号と、抑圧方向に配置したマイクロホンから得られる抑圧音信号とを比較して、前記非抑圧音信号に含まれる目的音に対する、抑圧方向からの非目的音の影響を評価する評価パラメータを求め、
前記評価パラメータに基づいて、前記非目的音の抑圧量を制御する抑圧し、前記マイクロホンの指向性を制御する処理をコンピュータに実行させる指向性制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロホンアレイ装置及び前記マイクロホンアレイ装置が実行するプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロホンアレイ装置は、所望の目的音源ＳＳからの目的音を取得する。マイクロホンアレイ装置は、所望の目的音の取得のために、例えば図２６に示す同期減算方式及び図２７に示す方式などを利用している。図２６、図２７は、従来のマイクロホンアレイ装置を示す説明図である。
【０００３】
図２６のマイクロホンアレイ装置は、マイクロホンＭＩＣ１及びマイクロホンＭＩＣ２を有する。図２６において、マイクロホンＭＩＣ１の左側に受音方向が設定されており、マイクロホンＭＩＣ２の右側に抑圧方向が設定されている。ここで、受音方向とは目的音源ＳＳが含まれる方向であり、抑圧方向とは受音方向とは逆側の方向である。マイクロホンＭＩＣ１は、指向性が制御されていない無指向性マイクロホンである。また、マイクロホンＭＩＣ２も指向性が制御されていない無指向性マイクロホンである。
【０００４】
遅延部１は、マイクロホンＭＩＣ２が取得した雑音を含む音信号を所定の遅延時間だけ遅延させる。次に、減算部２は、マイクロホンＭＩＣ１が取得した目的音を含む音信号から、遅延部１からの出力信号を減算する。このような同期減算方式により、マイクロホンアレイ装置は、図２６の波線に示す指向性を有するように構成され、抑圧方向からの雑音を抑制しつつ、目的音源ＳＳからの目的音を得ることができる。
【０００５】
また、図２７のマイクロホンアレイ装置は、マイクロホンＭＩＣ１及びマイクロホンＭＩＣ２を有する。図２７において、マイクロホンＭＩＣ１の左側に受音範囲が設定されており、マイクロホンＭＩＣ２の右側に切替範囲及び抑圧範囲が設定されている。受音範囲とは目的音源ＳＳが含まれる範囲であり、抑圧範囲とは、その範囲を音源とする雑音を抑圧するための範囲である。切替範囲とは、受音範囲と抑圧範囲との間に設定され、受音範囲と抑圧範囲との間で雑音の抑圧の程度を徐々に移行させる範囲である。
【０００６】
ＦＦＴ３ａは、マイクロホンＭＩＣ１が取得した音信号をＦＦＴ変換により、周波数軸上の複素スペクトルＩＮ１（ｆ）に変換する。同様に、ＦＦＴ３ｂは、マイクロホンＭＩＣ２が取得した音信号をＦＦＴ変換により周波数軸上の複素スペクトルＩＮ２（ｆ）に変換する。位相スペクトル差算出部４は、複素スペクトルＩＮ１（ｆ）及び複素スペクトルＩＮ２（ｆ）に基づいて、マイクロホンＭＩＣ１が取得した音信号とマイクロホンＭＩＣ２が取得した音信号との位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）を算出する。この位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）により、周波数毎に音源がどの範囲に含まれるかを特定可能である。雑音抑圧用ゲイン算出部５は、特定された音源の範囲に基づいて雑音抑圧用ゲインＧ（ｆ）を算出する。雑音抑圧用ゲインＧ（ｆ）とは、入出力比を決定する変数であり、この値が調整されることで雑音をどの程度抑圧するかが決定される。雑音抑圧部６は、複素スペクトルＩＮ１（ｆ）と雑音抑圧用ゲインＧ（ｆ）とに基づいて、雑音が抑圧された出力ＯＵＴ（ｆ）を算出する。ＩＦＦＴ７は、出力ＯＵＴ（ｆ）に逆ＦＦＴ変換を行い出力を得る。このような方式により、マイクロホンアレイ装置は、雑音を抑制しつつ、目的音源ＳＳからの目的音を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2007-318528号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記図２６の同期減算方式によれば、減算部２は、雑音の抑圧のために、目的音を含む音信号から、遅延部１からの出力を減算する。そのため、目的音を含む音信号のスペクトルに歪みが生じ、最終的に出力される目的音の音質が変化するなどの影響がある。
【０００９】
さらに、目的音源ＳＳが受音方向に存在するにも関わらず、目的音源ＳＳである話者などの動き、壁の反射、空気の流れなどの周囲の環境などによる音の到来方向のゆらぎにより、マイクロホンアレイ装置は、目的音源ＳＳが抑圧方向にあると誤認識してしまう。このような場合、マイクロホンアレイ装置は、目的音源ＳＳが実際には受音方向にあるにも関わらず、抑圧方向から到来する目的音を雑音とみなして上述の通り同期減算する。これによっても、減算部２から出力される目的音を含む音信号のスペクトルに歪みが生じ、目的音の音質が変化するなどの影響がある。
【００１０】
同様の現象は図２７の場合にも生じる。例えば、目的音源ＳＳが受音範囲に存在するにも関わらず、目的音源ＳＳである話者などの動き、周囲の環境などの音のゆらぎにより、マイクロホンアレイ装置は、目的音源ＳＳが切替範囲及び抑圧範囲にあると誤認識してしまう。このような場合、切替範囲及び抑圧範囲から到来する目的音が雑音とみなされ、位相スペクトル差算出部４、雑音抑圧用ゲイン算出部５及び雑音抑圧部６などの処理を経て、目的音が抑圧されてしまう。そのため、ＩＦＦＴ７から出力される目的音を含む音信号のスペクトルに歪みが生じ、目的音の音質が変化するなどの影響がある。
【００１１】
さらに、携帯電話などで目的音源ＳＳからの目的を受音する場合、携帯電話の持ち方によっては受音方向及び受音範囲が変化し得る。このような場合に、目的音を抑圧方向、抑圧範囲及び切換範囲から受音した場合には、マイクロホンアレイ装置は目的音を雑音とみなして抑圧してしまい、目的音に歪みが生じる。
【００１２】
上記図２６の同期減算方式及び図２７に示す方式などを用いて雑音を抑圧することは必要である。また、上述したように目的音源ＳＳが周囲の環境などにより異なる位置にあると誤認識され、それ故に目的音が雑音とみなされて抑圧されてしまうことも回避できない。さらに、機器の移動により受音方向及び受音範囲が変化してしまうことも回避できない。しかしながら、目的音の歪みを抑制し音質を向上することも必要である。
【００１３】
そこで、雑音を抑制しつつ目的音の歪みを抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、複数のマイクロホンから入力される複数の音信号を取得する音取得部と、前記音取得部で取得し、非抑圧方向に配置したマイクロホンから得られる非抑圧音信号と、前記音取得部で取得し、抑圧方向に配置したマイクロホンから得られる抑圧音信号とを比較して、前記非抑圧音信号に含まれる目的音に対する、前記抑圧方向からの非目的音の影響を評価する評価パラメータを求める評価部と、前記評価パラメータに基づいて、前記非目的音の抑圧量を制御する抑圧部を有し、当該抑圧部を制御することで前記マイクロホンの指向性を制御する指向性制御部と、を備えるマイクロホンアレイ装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
以上の手段により、雑音を抑制しつつ目的音の歪みを抑制する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置のハードウェア構成を示すブロック図。
【図２】第１実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置の機能構成を示すブロック図。
【図３】雑音のレベルＬ（ｔｉ）とゲインｇ（ｔｉ）との関係の一例を示す関係図。
【図４】雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）とゲインｇ（ｔｉ）との関係の一例を示す関係図。
【図５】本実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置が実行する雑音抑圧処理の流れを示すフローチャート。
【図６】第２実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置の機能構成を示すブロック図。
【図７】図６に示すマイクロホンＭＩＣ１及びＭＩＣ２の配置における、各周波数と位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）（−π≦ＤＩＦＦ（ｆ）≦π）との関係を示す関係図。
【図８】雑音のレベルＬ（ｆ）と、レベル相対値（ｆ）と、の関係図。
【図９】雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）と、Ｒａｔｅ（ｆ）と、の関係図。
【図１０】受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲の制御方法の一例を示す説明図（１）。
【図１１】受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲の制御方法の一例を示す説明図（２）。
【図１２】受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲の制御方法の一例を示す説明図（３）。
【図１３】受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲の制御方法の一例を示す説明図（４）。
【図１４】雑音の状態を示す総合値ＬＳ（ｆ）とゲインｇ（ｆ）との関係の一例を示す関係図。
【図１５】本実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置が実行する雑音抑圧処理の流れを示すフローチャート。
【図１６】第３実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置の機能構成を示すブロック図
【図１７】（ａ）は、（ｂ）の初期設定から変更された受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を説明するための説明図あり、（ｂ）は、受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲が初期設定された状態での、ゲインG（ｆ）と位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）との関係を説明するための説明図あり、（ｃ）は、（ｂ）の初期設定から変更された受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を説明するための説明図ある。受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲とゲインG（ｆ）との関係を説明するための説明図。
【図１８】本実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置が実行する雑音抑圧処理の流れを示すフローチャート。
【図１９】第４実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置の機能構成を示すブロック図の一例。
【図２０】（ａ）は、レベル１≫レベル２の場合の各マイクロホンに対する受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲の制御方法の一例を示す説明図であり、（ｂ）は、レベル１≒レベル２の場合の各マイクロホンに対する受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲の制御方法の一例を示す説明図であり、（ｃ）は、レベル１≪レベル２の場合の各マイクロホンに対する受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲の制御方法の一例を示す説明図である。
【図２１】（ａ）は、図２０（ａ）の範囲制御を、各周波数と位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）（−π≦ＤＩＦＦ（ｆ）≦π）との関係により表した説明図であり、（ｂ）は、図２０（ｂ）の範囲制御を、各周波数と位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）（−π≦ＤＩＦＦ（ｆ）≦π）との関係により表した説明図であり、（ｃ）は、図２０（ｃ）の範囲制御を、各周波数と位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）（−π≦ＤＩＦＦ（ｆ）≦π）との関係により表した説明図である。
【図２２】本実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置が実行する、レベル比に基づく範囲設定処理の流れを示すフローチャートの一例。
【図２３】第２実施形態例と第４実施形態例とを組み合わせた場合の機能構成を示すブロック図の一例。
【図２４】（ａ）は、受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲の設定方法の一例を示す説明図であり、（ｂ）は受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲の制御方法の一例を示す説明図であり、（ｃ）は、（ｂ）の範囲制御を、各周波数と位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）（−π≦ＤＩＦＦ（ｆ）≦π）との関係により表した説明図である。
【図２５】第３実施形態例と第４実施形態例とを組み合わせた場合の機能構成を示すブロック図の一例。
【図２６】従来のマイクロホンアレイ装置を示す説明図（１）。
【図２７】従来のマイクロホンアレイ装置を示す説明図（２）。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
下記実施形態例では、複数のマイクロホンのうち、２つのマイクロホンで取得した各音信号を用いて処理が行われる。ここで、２つのマイクロホンのうち一方は、受音方向又は受音範囲からの所望とする目的音を含む音を主として取得するためのマイクロホンであり、他方は、抑圧方向、抑圧範囲又は切換範囲からの雑音を含む音を主として取得するためのマイクロホンである。言い換えると、受音方向又は受音範囲に配置されたマイクロホンは、抑圧方向、抑圧範囲又は切換範囲以外の非抑圧方向からの音信号として非抑圧音信号を取得する。一方、抑圧方向、抑圧範囲又は切換範囲に配置されたマイクロホンは抑圧音信号を取得する。ここで、非抑圧音信号には目的音が含まれ、抑圧音信号には非目的音が含まれる。非目的音は、目的音とは異なる音であり、例えば雑音である。
【００１８】
下記実施形態例のマイクロホンアレイ装置は、雑音を抑制しつつ目的音の歪みを抑制するために、まず、非抑圧方向からの非抑圧音信号と、抑圧方向からの抑圧音信号と、の比較結果に基づいて、目的音に対する非目的音の影響を評価するための評価パラメータを求める。マイクロホンアレイ装置は、この評価パラメータに基づいて非目的音の抑圧量を制御し、マイクロホンの指向性を制御する。
【００１９】
評価パラメータとしては、雑音のレベル及び雑音のレベル変化などの雑音の状態を示すパラメータが挙げられる。また、評価パラメータとしては、各音信号のレベルの評価結果により目的音源の方向を示すパラメータが挙げられる。以下では、それぞれ、雑音の状態を示す評価パラメータに基づいて雑音の抑圧処理を行う方法について、一例として第１〜第３実施形態例を挙げて以下に説明し、目的音源の方向を示す評価パラメータ基づいて受音方向を決定する方法について、一例として第４実施形態例を例に挙げて説明する。
【００２０】
第１実施形態例では、２つのマイクロホンで取得した各音信号を時間軸上で処理して雑音の状態を取得し、雑音の状態に基づいた同期減算処理により雑音を抑圧する方法を説明する。
【００２１】
第２実施形態例では、２つのマイクロホンで取得した各音信号を周波数解析して雑音の状態を取得し、雑音の状態に基づいた同期減算処理により雑音を抑圧する方法を説明する。
【００２２】
第３実施形態例では、２つのマイクロホンで取得した各音信号を周波数解析して雑音の状態を取得し、雑音の状態に基づいて雑音抑圧用ゲインを調整して雑音を抑圧する方法を説明する。
【００２３】
第４実施形態例では、２つのマイクロホンで取得した各音信号を周波数解析して、各音信号のレベルを比較し、比較結果に基づいて受音範囲を決定する方法を説明する。
【００２４】
＜第１実施形態例＞
（１）ハードウェア構成
図１は、第１実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置のハードウェア構成を示すブロック図の一例である。マイクロホンアレイ装置１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、マイクロホンアレイ１０４及び通信Ｉ／Ｆ（Inter Face）１０５を有している。
【００２５】
マイクロホンアレイ１０４には、少なくとも２つのマイクロホンが含まれ、ここでは、マイクロホンＭＩＣ１、ＭＩＣ２・・・ＭＩＣｎ（ｎは２以上の整数）が含まれる。マイクロホンアレイ１０４において指向性が制御されることで、受音方向から所望の目的音を主として受音し、雑音を抑制することが可能となる。
【００２６】
ＲＯＭ１０２は、マイクロホンアレイ装置１００が行う後述の各種制御に関わる各種制御プログラムを記憶している。各種プログラムには、例えば後述の雑音状態を取得するためのプログラム、雑音を抑圧するためのプログラムなどが含まれる。また、ＲＯＭ１０２は、後述の閾値としての所定値Ａ１、所定値Ａ２などの各種所定値、後述のα、β、τなどの定数又は係数などを記憶している。さらに、ＲＯＭ１０２は、後述の雑音のレベルＬ（ｆ）とレベル相対値（ｆ）との関係、雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）とＲａｔｅ（ｆ）との関係など、予め設定された関係を記憶している。
【００２７】
ＲＡＭ１０３は、ＲＯＭ１０２内の各種制御プログラム及びマイクロホンアレイ１０４が取得した音信号などを一時的に記憶する。また、ＲＡＭ１０３は、各種制御プログラムの実行に応じて各種フラグなどの情報を一時的に記憶する。
【００２８】
ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶された各種制御プログラムをＲＡＭ１０３に展開し、各種制御を行う。
【００２９】
通信Ｉ／Ｆ１０５は、ＣＰＵ１０１の制御に基づいて、マイクロホンアレイ装置１００を外部のネットワークなどに接続する。例えば、マイクロホンアレイ装置１００は、通信Ｉ／Ｆ１０５を介して音声認識装置などに接続され、マイクロホンアレイ装置１００で処理された音信号を音声認識装置に出力する。
【００３０】
（２）機能構成
図２は、第１実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置の機能構成を示すブロック図の一例である。図２では、マイクロホンアレイ装置１００が有するマイクロホンアレイ１０４のうち、マイクロホンＭＩＣ１及びマイクロホンＭＩＣ２を示している。ここでは、マイクロホンＭＩＣ１及びマイクロホンＭＩＣ２は、指向性マイクロホンであり、直線上に配置されている。
【００３１】
また、図２において、ＭＩＣ１の左側に目的音源ＳＳがあり、ＭＩＣ１の左側に受音方向が設定されている。また、マイクロホンＭＩＣ２の右側に抑圧方向が設定されている。ここで、目的音源ＳＳとは、所望の目的音が発生される音源であり、受音方向とは目的音源ＳＳが含まれる方向である。一方、抑圧方向とは、例えば受音方向とは逆側の方向であり、典型的には、受音方向とは１８０度異なる方向に設定される。ここでは、抑圧方向から到来する音を雑音としている。なお、受音方向及び抑圧方向の設定は、マイクロホンアレイ装置１００のユーザ入力受付部（図示せず）を介してユーザから受け付けても良い。あるいは、受音方向及び抑圧方向の設定は、マイクロホンアレイ装置１００の方向特定部が（図示せず）、目的音源ＳＳを特定し、その特定された目的音源ＳＳに基づいて行っても良い。
【００３２】
また、マイクロホンＭＩＣ１とマイクロホンＭＩＣ２とのマイクロホン間隔ｄは、例えばサンプリング定理を満たすように、次式（１）のように設定される。
【００３３】
マイクロホン間隔ｄ＝音速ｃ／サンプリング周波数ｆｓ    ・・・（１）
このようなマイクロホンアレイ装置１００の各機能部による処理は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、マイクロホンアレイ１０４などが互いに連携することにより実行される。
【００３４】
マイクロホンアレイ装置１００の各機能部には、例えば、第１音受付部１１１、第２音受付部１１２、第１遅延部１１３、第１減算部１１４、第２遅延部１１５、第２減算部１１６、雑音状態評価部１１７及び減算調整部１１８などが含まれる。以下に各機能部について説明する。
【００３５】
（２−１）第１音受付部及び第２音受付部
マイクロホンＭＩＣ１は、目的音を含む音を取得し、アナログ信号に変換して第１音受付部１１１に入力する。第１音受付部１１１は、ＡＭＰ（AMPlifier）１１１ａ、ＬＰＦ（Low Pass Filter）１１１ｂ及びＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換器１１１ｃを含み、マイクロホンＭＩＣ１から入力された目的音を含む音を処理して音信号を生成する。
【００３６】
ＡＭＰ１１１ａは、マイクロホンＭＩＣ１から入力されたアナログ信号を増幅し、ＬＦＰ１１１ｂに入力する。
【００３７】
低域通過フィルタであるＬＦＰ１１１ｂは、ＡＭＰ１１１ａの出力を例えば遮断周波数ｆｃにより低域通過濾波する。ここでは、低域通過フィルタをのみ用いているが、帯域通過フィルタ又は高域通過フィルタと併用されても良い。
【００３８】
Ａ／Ｄ変換器１１１ｃは、サンプリング周波数ｆｓ（ｆｓ＞２ｆｃ）でＬＦＰ１１１ｂの出力を取り込み、デジタル信号に変換し、時間軸上の音信号ｉｎ１（ｔｉ）を出力する。
【００３９】
マイクロホンＭＩＣ２は、雑音を含む音を取得し、アナログ信号に変換して第２音受付部１１２に入力する。第２音受付部１１２は、ＡＭＰ１１２ａ、ＬＰＦ１１２ｂ及びＡ／Ｄ変換器１１２ｃを含み、マイクロホンＭＩＣ２から入力された雑音を含む音を処理して音信号を生成する。ＡＭＰ１１２ａ、ＬＰＦ１１２ｂ及びＡ／Ｄ変換器１１２ｃによる処理は上記と同様であるので説明を省略する。第２音受付部１１２は、時間軸上のデジタル信号として音信号ｉｎ２（ｔｉ）を出力する。
【００４０】
（２−２）第２遅延部及び第２減算部
第２遅延部１１５及び第２減算部１１６は、受音方向以外の方向、つまり抑圧方向からの音を取り込むように、マイクロホンＭＩＣ１及びマイクロホンＭＩＣ２からなるマイクロホンアレイの指向性を制御する。第２遅延部１１５及び第２減算部１１６から出力される音信号の指向性の一例が、図２に“逆の指向性”として実線で示されている。これにより、マイクロホンアレイ装置１００は、抑圧方向から到来する雑音を含む音を取得する。
【００４１】
なお、第２遅延部１１５及び第２減算部１１６による処理は、第１遅延部１１３及び第１減算部１１４による処理とは、逆方向に対する処理である。第１遅延部１１３及び第１減算部１１４による処理は、後述の通り、受音方向からの音を取り込むように指向性を制御する処理であり、その指向性は図２において“正の指向性”として波線で示されている。ここでは、受音方向と抑圧方向とは１８０度の差があり、“正の指向性”と“逆の指向性”とは、互いに左右対称の指向性となっている。
【００４２】
第２遅延部１１５は、目的音を含む音信号ｉｎ１（ｔｉ）を第１音受付部１１１から受信し、音信号ｉｎ１（ｔｉ）を所定期間Ｔａのあいだ遅延させた音信号、例えばｉｎ１（ｔｉ−１）を生成する。ここで、所定期間Ｔａとは、例えば、マイクロホンＭＩＣ１とマイクロホンＭＩＣ２との間のマイクロホン間隔ｄに依存する時間である。上記式（１）のようにマイクロホン間隔ｄが設定されている場合には、所定期間Ｔａは、信号のサンプリング間隔＝１／サンプリング周波数ｆｓで定義される。また、ｔｉとは、音信号がマイクロホンに取り込まれた時の時刻であり、ｔの添え字ｉは、サンプリング周波数ｆｓで音を取り込んだ時の各音信号のサンプリング番号であり、１以上の整数である。
【００４３】
第２減算部１１６は、雑音を含む音信号ｉｎ２（ｔｉ）を第２音受付部１１２から受信し、音信号ｉｎ２（ｔｉ）から、遅延後の音信号ｉｎ１（ｔｉ−１）を減算し、次式（２）に示すように雑音信号Ｎ（ｔｉ）を算出する。
【００４４】
雑音信号Ｎ（ｔｉ）＝音信号ｉｎ２（ｔｉ）−音信号ｉｎ１（ｔｉ−１）・・・（２）
このような処理により、第２減算部１１６から出力される雑音信号Ｎ（ｔｉ）の指向性は“逆の指向性”に設定される。つまり、目的音源ＳＳを含む受音方向以外の方向からの音が主として取り込まれ、受音方向からの目的音を含む音信号が抑圧される。その結果、第２減算部１１６からは、抑圧方向からの雑音が強調された雑音信号Ｎ（ｔｉ）が出力される。この雑音信号Ｎ（ｔｉ）により雑音の状態を把握可能である。
【００４５】
（２−３）雑音状態評価部
雑音状態評価部１１７は、第２減算部１１６の出力である雑音信号Ｎ（ｔｉ）に基づいて、雑音の状態を評価する。雑音の状態としては、例えば雑音のレベル及び雑音のレベル変化などが挙げられる。雑音のレベルとは、雑音の大きさを示す指標である。雑音のレベル変化とは、雑音のレベルの時間的変化が大きいか小さいかを示す指標である。雑音のレベル変化が小さい場合、雑音の定常性が強い、つまり、雑音の非定常性が弱い。逆に、雑音のレベル変化が大きい場合、雑音の定常性が弱い、つまり、雑音の非定常性が強い。雑音のレベル及び雑音のレベル変化は、例えば下記式（３）、（４）で表される。
【００４６】
雑音のレベルＬ（ｔｉ）＝１０ｌｏｇ１０（Ｎ（ｔｉ）２）    ・・・（３）
雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）＝
雑音のレベルＬ（ｔｉ）／時刻ｔｉより前の雑音のレベルの平均値・・・（４）
その他、雑音状態評価部１１７は、雑音のレベルＬ（ｔｉ）及び雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）の両方を変数とする関数として、総合値ＬＳ（ｔｉ）を求めても良い。
【００４７】
（２−４）減算調整部
減算調整部１１８は、雑音の状態に応じて、時間軸上において雑音の抑圧量を調整するためのゲインｇ（ｔｉ）を設定する。ゲインｇ（ｔｉ）の調整により、減算調整部１１８での入出力比が調整され、第１減算部１１４が音信号ｉｎ１（ｔｉ）から音信号ｉｎ２（ｔｉ−１）を減算するときの減算量が調整される。結果として、マイクロホンＭＩＣ１が取得した音に含まれる雑音の抑圧量が調整される。なお、ゲインｇ（ｔｉ）は０以上１．０以下である。また、ゲインｇ（ｔｉ）は、音信号のサンプリング毎に更新され得る。または、複数サンプル毎に更新することも可能である。
【００４８】
例えば、減算調整部１１８は、雑音のレベルＬ（ｔｉ）が大きいほどゲインｇ（ｔｉ）を１．０に近づけ、雑音のレベルＬ（ｔｉ）が小さいほどゲインｇ（ｔｉ）を０に近づける。また、減算調整部１１８は、雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）が大きく定常性が弱いほどゲインｇ（ｔｉ）を１．０に近づけ、雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）が小さく定常性が強いほどゲインｇ（ｔｉ）を０に近づける。具体例を以下に説明する。
【００４９】
（ａ）雑音のレベルＬ（ｔｉ）に応じたゲインｇ（ｔｉ）の設定
図３は、雑音のレベルＬ（ｔｉ）とゲインｇ（ｔｉ）との関係の一例を示す関係図である。各所定値は閾値である。
【００５０】
（ａ１）雑音のレベルＬ（ｔｉ）＜所定値Ａ１：ゲインｇ（ｔｉ）＝０
例えば、雑音のレベルＬ（ｔｉ）が所定値Ａ１より小さい場合は、減算調整部１１８は、雑音のレベルＬ（ｔｉ）が小さいと判断し、ゲインｇ（ｔｉ）を０に設定する。
【００５１】
（ａ２）雑音のレベルＬ（ｔｉ）＞所定値Ａ２：ゲインｇ（ｔｉ）＝１．０
逆に、雑音のレベルＬ（ｔｉ）が所定値Ａ２より大きい場合は、減算調整部１１８は、雑音のレベルＬ（ｔｉ）が大きいと判断し、ゲインｇ（ｔｉ）を１．０に設定する。
【００５２】
（ａ３）所定値Ａ１≦雑音のレベルＬ（ｔｉ）≦所定値Ａ２
雑音のレベルＬ（ｔｉ）が所定値Ａ１以上であり所定値Ａ２以下の場合は、例えば、下記式（５）に示す一次の加重平均によりゲインｇ（ｔｉ）を設定する。なお、一次の加重平均は、一例であり、相加平均、二次の加重平均、三次の加重平均なども使用可能である。
【００５３】
ゲインｇ（ｔｉ）＝（雑音のレベルＬ（ｔｉ）−Ａ１）／（Ａ２−Ａ１）・・・（５）
（ｂ）雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）に応じたゲインｇ（ｔｉ）の設定
図４は、雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）とゲインｇ（ｔｉ）との関係の一例を示す関係図である。
【００５４】
（ｂ１）雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）＜所定値Ｂ１：ゲインｇ（ｔｉ）＝０
例えば、雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）が所定値Ｂ１より小さい場合は、減算調整部１１８は、雑音のレベル変化が小さく定常性が強いと判断し、ゲインｇ（ｔｉ）を０に設定する。
【００５５】
（ｂ２）雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）＞所定値Ｂ２：ゲインｇ（ｔｉ）＝１．０
逆に、雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）が所定値Ｂ２より大きい場合は、減算調整部１１８は、雑音のレベル変化が大きく定常性が弱いと判断し、ゲインｇ（ｔｉ）を１．０に設定する。
【００５６】
（ｂ３）所定値Ｂ１≦雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）≦所定値Ｂ２
雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）が所定値Ｂ１以上であり所定値Ｂ２以下の場合は、減算調整部１１８は、例えば、下記式（６）の一次の加重平均によりゲインｇ（ｔｉ）を設定する。なお、一次の加重平均は、一例であり、相加平均、二次の加重平均、三次の加重平均なども使用可能である。
【００５７】
ゲインｇ（ｔｉ）＝（雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）−Ｂ１）／（Ｂ２−Ｂ１）  ・・・（６）
（ｃ）雑音のレベルＬ（ｔｉ）及び雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）に応じたゲインｇ（ｔｉ）の設定
減算調整部１１８は、雑音のレベルＬ（ｔｉ）又は雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）のいずれか一方に基づいてゲインｇ（ｔｉ）を設定しても良いし、雑音のレベルＬ（ｔｉ）及び雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）の両方に基づいてゲインｇ（ｔｉ）を設定しても良い。
【００５８】
例えば、減算調整部１１８は、雑音のレベルＬ（ｔｉ）＜所定値Ａ１の場合、及び／又は、雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）＜所定値Ｂ１の場合は、ゲインｇ（ｔｉ）を０に設定する。また、減算調整部１１８は、雑音のレベルＬ（ｔｉ）＞所定値Ａ２の場合、及び／又は、雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）＞所定値Ｂ２の場合は、ゲインｇ（ｔｉ）を１．０に設定する。
【００５９】
また、所定値Ａ１≦雑音のレベルＬ（ｔｉ）≦所定値Ａ２の場合、及び／又は、所定値Ｂ１≦雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）≦所定値Ｂ２のいずれかの条件を満たす場合には、次のようにゲインｇ（ｔｉ）が設定され得る。減算調整部１１８は、条件を満たす雑音の状態が雑音のレベルＬ（ｔｉ）である場合には上記式（５）に基づいてゲインｇ（ｔｉ）を設定する。また、減算調整部１１８は、条件を満たす雑音の状態が雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）である場合には上記式（６）に基づいてゲインｇ（ｔｉ）を設定する。また、減算調整部１１８は、いずれの条件も満たす場合には、上記式（５）又は上記式（６）のいずれかに基づいてゲインｇ（ｔｉ）を設定する。
【００６０】
その他、減算調整部１１８は、総合値ＬＳ（ｔｉ）に応じてゲインｇ（ｔｉ）を設定することも可能である。これにより、雑音のレベルＬ（ｔｉ）及び雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）を考慮した雑音の抑圧処理を行うことができる。
【００６１】
減算調整部１１８は、後述の第１遅延部１１３から音信号ｉｎ２（ｔｉ−１）を受信する。減算調整部１１８は、ゲインｇ（ｔｉ）と音信号ｉｎ２（ｔｉ−１）とを乗算し、乗算結果を第１減算部１１４に出力する。
【００６２】
（２−５）第１遅延部、第１減算部
第１遅延部１１３及び第１減算部１１４は、受音方向からの音を主として取り込むように指向性を制御する。その指向性は図２において“正の指向性”として波線で示されている。これにより、マイクロホンアレイは受音方向から到来する目的音を含む音を主として取得する。
【００６３】
第１遅延部１１３は、第２音受付部１１２からの雑音を含む音信号ｉｎ２（ｔｉ）を取り込み、音信号ｉｎ２（ｔｉ）を所定期間Ｔａのあいだ遅延させた音信号、例えばｉｎ２（ｔｉ−１）を生成し、減算調整部１１８に出力する。
【００６４】
第１減算部１１４は、目的音を含む音信号ｉｎ１（ｔｉ）を第１音受付部１１１から受信する。また、第１減算部１１４は、ゲインｇ（ｔｉ）と音信号ｉｎ２（ｔｉ−１）との乗算結果を減算調整部１１８から受信する。第１減算部１１４は、音信号ｉｎ１（ｔｉ）から、乗算結果を減算し、次式（７）に示すように目的音信号ＯＵＴ（ｔｉ）を出力する。
【００６５】
目的音信号ＯＵＴ（ｔｉ）＝
音信号ｉｎ１（ｔｉ）−音信号ｉｎ２（ｔｉ−１）×ゲインｇ（ｔｉ）・・（７）
このような処理により、第１減算部１１４から出力される目的音信号ＯＵＴ（ｔｉ）の指向性は図２の波線に示すように、受音方向からの音を取り込む指向性を示し、抑圧方向からの雑音を含む音信号が抑圧されている。その結果、第１減算部１１４からは、受音方向からの目的音が強調された目的音信号ＯＵＴ（ｔｉ）が出力される。
【００６６】
ここで、ゲインｇ（ｔｉ）は、第１減算部１１４において、音信号ｉｎ１（ｔｉ）から減算する音信号ｉｎ２（ｔｉ−１）の減算量を決定する。つまり、ゲインｇ（ｔｉ）は、目的音を含む音信号ｉｎ１（ｔｉ）における雑音の抑圧量を決定する。また、ゲインｇ（ｔｉ）は、上述の通り雑音の状態によって決定されるため、雑音の抑圧量は雑音の状態によって決定される。
【００６７】
このように雑音の状態に応じて、雑音の抑圧処理が必要な場合は行うが、雑音の抑圧処理の必要度が小さい場合は抑圧処理を緩める又は止めることで、雑音を抑制しつつ、目的音源ＳＳからの目的音の歪みを抑制することができる。
【００６８】
ここで、マイクロホンアレイ装置１００は、目的音源ＳＳである話者などの動き、壁の反射、空気の流れなどの周囲の環境による音の到来方向のゆらぎにより、受音方向の目的音源ＳＳが抑圧方向にあると誤認識してしまう場合がある。しかし、このような場合でも、雑音の状態に応じて雑音の抑圧処理が行われるため、雑音の抑圧の程度が小さい場合には目的音の歪みを抑制することができる。
【００６９】
なお、定常性が強い雑音は、一般的にマイクロホンアレイにより雑音の音源方向を特定するのが困難である。例えば、定常性が強い雑音は、一般的に様々な方向から到来しており、またそのレベル変化も小さいため、音源方向が特定しにくい。そこで、雑音の定常性が強い場合は、雑音を抑圧するよりも、目的音源ＳＳからの目的音の歪みを抑制するように制御し、雑音の抑圧量を小さくする。一方、定常性が弱い雑音は、一般的に音源方向を特定するのが容易である。そこで、マイクロホンアレイ装置は、特定された雑音を目的音に対して抑圧する。
【００７０】
（３）処理の流れ
以下に、本実施形態例の処理について図５を用いて説明する。図５は、本実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置が実行する雑音抑圧処理の流れを示すフローチャートの一例である。
【００７１】
ステップＳ１：第１音受付部１１１は、受音方向からの目的音を含む音信号ｉｎ１（ｔｉ）を取得する。第２音受付部１１２は、抑圧方向からの雑音を含む音信号ｉｎ２（ｔｉ）を取得する。
【００７２】
ステップＳ２：第２遅延部１１５は、目的音を含む音信号ｉｎ１（ｔｉ）を第１音受付部１１１から受信し、音信号ｉｎ１（ｔｉ）を所定期間Ｔａのあいだ遅延させた音信号ｉｎ１（ｔｉ−１）を生成する。
【００７３】
ステップＳ３：第２減算部１１６は、音信号ｉｎ２（ｔｉ）から音信号ｉｎ１（ｔｉ−１）を減算し、雑音信号Ｎ（ｔｉ）を算出する。これにより、受音方向以外の方向からの音信号を主として取り込み、受音方向からの目的音を含む音信号が抑圧されるように指向性が制御される。その結果、第２減算部１１６からは抑圧方向からの雑音が強調された雑音信号Ｎ（ｔｉ）が出力される。
【００７４】
ステップＳ４：雑音状態評価部１１７は、第２減算部１１６からの出力である雑音信号Ｎ（ｔｉ）に基づいて、雑音の状態を評価する。雑音の状態としては、例えば、雑音のレベル（ｔｉ）及び雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）などが挙げられる。
【００７５】
ステップＳ５：減算調整部１１８は、雑音の状態に応じて、時間軸上において雑音の抑圧量を調整するためのゲインｇ（ｔｉ）を設定する。
【００７６】
ステップＳ６：第１遅延部１１３は、第２音受付部１１２からの雑音を含む音信号ｉｎ２（ｔｉ）を受信し、音信号ｉｎ２（ｔｉ）を所定期間Ｔａのあいだ遅延させた音信号ｉｎ２（ｔｉ−１）を生成する。
【００７７】
ステップＳ７：減算調整部１１８は、ゲインｇ（ｔｉ）と音信号ｉｎ２（ｔｉ−１）とを乗算し、乗算結果を第１減算部１１４に出力する。
【００７８】
ステップＳ８：第１減算部１１４は、目的音を含む音信号ｉｎ１（ｔｉ）を第１音受付部１１１から受信し、音信号ｉｎ１（ｔｉ）から、前記乗算結果を減算する。
【００７９】
＜第２実施形態例＞
第１実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置１００では、２つのマイクロホンで取得した各音信号を時間軸上で処理した。第２実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置２００では、２つのマイクロホンで取得した各音信号を周波数軸上で処理して雑音の状態を取得し、雑音の状態に基づいた同期減算処理により雑音を抑圧する。第２実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置２００のハードウェア構成は第１実施形態例と同様である。また、以下において、第１実施形態例と同様の構成には、同様の符号番号を付している。
【００８０】
（１）機能構成
図６は、第２実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置の機能構成を示すブロック図の一例である。図６では、マイクロホンアレイ装置２００が有するマイクロホンアレイ１０４のうち、マイクロホンＭＩＣ１及びマイクロホンＭＩＣ２を示している。ここでは、マイクロホンＭＩＣ１及びマイクロホンＭＩＣ２は、無指向性マイクロホンである。
【００８１】
また、図６において、マイクロホンＭＩＣ１の左側に目的音源ＳＳがあり、マイクロホンＭＩＣ１の左側に目的音が到来する受音方向が設定されている。また、受音方向と１８０°反対側である、マイクロホンＭＩＣ２の右側に抑圧方向が設定されている。ここでは、さらに、目的音源ＳＳを含む所定の角度範囲を受音範囲と設定し、抑圧方向を含む所定の角度範囲を抑圧範囲と設定し、受音範囲と抑圧範囲との間を切換範囲と設定している。切換範囲は、抑圧範囲と受音範囲との間の切り換えを緩やかにし、抑圧範囲から受音範囲にかけて雑音の抑圧の程度を緩やかにするための範囲である。
【００８２】
初期設定として、図６の場合、受音範囲は０°〜−πの角度範囲に設定され、切換範囲は０°〜θ°及び（π−θ）°〜πの角度範囲に設定され、抑圧範囲はθ°〜（π−θ）°の角度範囲に設定されている。
【００８３】
マイクロホンＭＩＣ１とマイクロホンＭＩＣ２とのマイクロホン間隔ｄは、第１実施形態例と同様に設定されている。
【００８４】
このようなマイクロホンアレイ装置２００の各機能部による処理は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、マイクロホンアレイ１０４などが互いに連携することにより実行される。
【００８５】
マイクロホンアレイ装置２００の各機能部には、例えば、第１音受付部１１１、第２音受付部１１２、範囲設定部１２１、第１信号変換部１２２、第２信号変換部１２３、位相スペクトル差算出部１２４、雑音状態評価部１２５、同期化係数算出部１２６、同期化部１２７、減算部１２８及び信号復元部１２９などが含まれる。以下に各機能部について説明する。
【００８６】
（１−１）範囲設定部
範囲設定部１２１は、例えば、ユーザ入力に基づいて各マイクロホンの受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を初期設定する。マイクロホンアレイ装置２００は、ユーザ入力受付部（図示せず）を介してユーザ入力を受け付け、ユーザ入力受付部は受け付けたユーザ入力を範囲設定部１２１に出力する。
【００８７】
また、範囲設定部１２１は、ＲＯＭ１０２内に予め格納された初期値に基づいて各マイクロホンの受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を初期設定しても良い。
【００８８】
さらに、範囲設定部１２１は、雑音状態評価部１２５から雑音のレベルＬ（ｆ）、雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）及び総合値ＬＳ（ｆ）を含む雑音の状態を受信し、雑音の状態に基づいて受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を制御する。これらの範囲の制御については、雑音状態評価部１２５の項目で説明する。
【００８９】
（１−２）第１音受付部及び第２音受付部
第１音受付部１１１及び第２音受付部１１２は第１実施形態例と同様である。第１音受付部１１１は、マイクロホンＭＩＣ１から所定のサンプリング周波数ｆｓで音信号をサンプリングし、時間軸上のデジタル信号として音信号ｉｎ１（ｔｉ）を出力する。同様に、第２音受付部１１２は、マイクロホンＭＩＣ２から所定のサンプリング周波数ｆｓで音信号をサンプリングし、時間軸上のデジタル信号として音信号ｉｎ２（ｔｉ）を出力する。
【００９０】
（１−３）第１信号変換部、第２信号変換部
第１信号変換部１２２は、時間軸上の音信号ｉｎ１（ｔｉ）を周波数変換し、複素スペクトルＩＮ１（ｆ）を生成する。ここで、ｆは周波数である。周波数変換としては、例えば、高速フーリエ変換、離散コサイン変換、ウェーブレット変換などを用いることができる。また、サブバンド分割処理のような複数のバンドパスフィルタリング処理なども用いることができる。ここでは、第１信号変換部１２２は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を用い、音信号ｉｎ１（ｔｉ）の各信号区間にオーバラップしながら窓関数を乗算する。さらに、第１信号変換部１２２は、乗算結果を高速フーリエ変換し、周波数軸上の複素スペクトルＩＮ１（ｆ）を生成する。
【００９１】
同様に、第２信号変換部１２３は、時間軸上の音信号ｉｎ２（ｔｉ）を周波数変換し、周波数軸上の複素スペクトルＩＮ２（ｆ）を生成する。
【００９２】
ここで、複素スペクトルＩＮ１（ｆ）及び複素スペクトルＩＮ２（ｆ）は下記式（８）、式（９）で表される。
【００９３】
ＩＮ１（ｆ）＝Ｗ１ｅｘｐ（ｊ（２πｆｔｉ＋φ１（ｆ）））      ・・・（８）
ＩＮ２（ｆ）＝Ｗ２ｅｘｐ（ｊ（２πｆｔｉ＋φ２（ｆ）））      ・・・（９）
ｆは周波数、Ｗ１及びＷ２は振幅、ｊは単位虚数、φ１（ｆ）及びφ２（ｆ）は周波数ｆの関数である遅延位相である。また、ｔｉとは、音信号がマイクロホンに取り込まれた時の時刻であり、ｔの添え字ｉは、サンプリング周波数ｆｓで音を取り込んだ時の各音信号のサンプリング番号であり、１以上の整数である。
【００９４】
オーバラップ窓掛け関数として、例えば、ハミング窓関数、ハニング窓関数、ブラックマン窓関数、３シグマガウス窓関数、又は三角窓関数などを使用可能である。
【００９５】
（１−４）位相スペクトル差算出部
位相スペクトル差算出部１２４は、第１信号変換部１２２及び第２信号変換部１２３から、それぞれ複素スペクトルＩＮ１（ｆ）及び複素スペクトルＩＮ２（ｆ）を受信する。位相スペクトル差算出部１２４は、複素スペクトルＩＮ１（ｆ）及び複素スペクトルＩＮ２（ｆ）に基づいて、周波数ごとに位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）を算出する。位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）は、間隔ｄだけ離れたマイクロホンＭＩＣ１とマイクロホンＭＩＣ２との間での、周波数ｆごとの音源方向を示す。
【００９６】
ここで、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）は下記式（１０）で表される。
【００９７】
ＤＩＦＦ（ｆ）＝ｔａｎ−１（ＩＮ２（ｆ）／ＩＮ１（ｆ））      ・・・（１０）
＝ｔａｎ−１（（Ｗ２／Ｗ１）ｅｘｐ（ｊ（φ２（ｆ）−φ１（ｆ）））
図７は、図６のように各範囲が設定された場合における、各周波数と位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）（−π≦ＤＩＦＦ（ｆ）≦π）との関係を示す関係図である。図７の場合、横軸の下側が受音範囲であり、横軸の上側が切換範囲及び抑圧範囲であり、斜線部分が切換範囲である。
【００９８】
位相スペクトル差算出部１２４は、図７に示す関係と、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）と、に基づいて、到来音の音源がどの範囲に含まれるのかを特定する。例えば、ある周波数ｆにおける位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）が図７の抑圧範囲内に存在する場合、位相スペクトル差算出部１２４は、到来音の音源が抑圧範囲にあると判断する。また、ある周波数ｆにおける位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）が図７の切換範囲内に存在する場合、位相スペクトル差算出部１２４は、到来音の音源が切換範囲にあると判断する。
【００９９】
なお、マイクロホン間隔ｄが第１実施形態例の式（１）に設定されているため、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）は図７に示す受音範囲、切換範囲及び受音範囲のいずれかに含まれる。
【０１００】
このように周波数軸上で所定の周波数ごとに音信号を処理する方が、時間軸上で音信号を処理するよりも、より高い精度で各マイクロホン間の位相スペクトル差を検出することができる。例えば、マイクロホンＭＩＣ１からの音信号とマイクロホンＭＩＣ２からの音信号には、目的音源ＳＳからの目的音と、他の複数の音源が様々な周波数で発する雑音と、が混在している。よって、周波数ごとに細分化して位相スペクトル差を検出することで、各音の音源方向及び雑音の状態をより精度良く検出することができる。
【０１０１】
（１−５）雑音状態評価部
雑音状態評価部１２５は、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）に基づいて判断された到来音の音源の範囲を、位相スペクトル差算出部１２４から受信する。雑音状態評価部１２５は、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）が図７の抑圧範囲に含まれる場合、つまり周波数ｆにおいて、抑圧範囲に到来音の音源が含まれる場合、到来音が雑音であるとみなし、その雑音の状態を評価する。このように、雑音状態評価部１２５は、音源方向が抑圧範囲にある場合に雑音の状態を評価する。そのため、雑音状態評価部１２５は、例えば、受音範囲を目的音源とする目的音は雑音の状態の評価に用いないため、概ね雑音そのものに基づいて雑音の状態を正確に評価することができる。
【０１０２】
雑音の状態としては、例えば雑音のレベル及び雑音のレベル変化などが挙げられ、以下にそれぞれの算出例を示す。
【０１０３】
（ａ）雑音の状態の算出
（ａ１）雑音のレベルＬ（ｆ）の算出
まず、雑音のレベルＬ（ｆ）の算出方法について説明する。
【０１０４】
雑音状態評価部１２５は、抑圧範囲に到来音の音源が含まれる場合、まず、次式（１１）に基づいて|ＩＮ１（ｆ）|の平均値を算出する。
【０１０５】
|ＩＮ１（ｆ）|の平均値＝β×（|ＩＮ１（ｆ）|の１分析フレーム前の平均値）
＋（１−β）×|ＩＮ１（ｆ）|  ・・・（１１）
ここで、βは、|ＩＮ１（ｆ）|の平均値を求めるための時定数であり、前の分析フレームの加算割合又は合成割合を示す。１分析フレーム前とは、ここでは、高速フーリエ変換における分析窓のシフト、つまり、オーバラップさせる長さ分だけ遡った時を言う。βは０より大きく１．０未満である。
【０１０６】
また、|ＩＮ１（ｆ）|の平均値を算出することは、|ＩＮ１（ｆ）|に平滑化フィルタを適用することと同義であり、その場合にはβは平滑化フィルタの時定数である。
【０１０７】
次に、雑音状態評価部１２５は、|ＩＮ１（ｆ）|の平均値が示す雑音のレベルについて、フルスケールに対するレベル相対値（ｆ）を算出する。ここで、デジタル信号である|ＩＮ１（ｆ）|はビットにより表される。このとき、ビットで表される|ＩＮ１（ｆ）|のレベルについて、その最大値と最小値との比をデシベルで表したものを、ここではフルスケールと言う。例えば、|ＩＮ１（ｆ）|が１６ｂｉｔで表される場合、|ＩＮ１（ｆ）|のレベルの最大値と最小値との比をデシベル値で表すと、約９８デジベルである。よって、この場合、フルスケールは９８デシベルと設定できる。なお、フルスケールは、|ＩＮ１（ｆ）|を表現するビット数により値が変わる。以下では、|ＩＮ１（ｆ）|は１６ビットで表されるものとする。
【０１０８】
フルスケール（ここでは９８デジベル）に対する、|ＩＮ１（ｆ）|の平均値のレベル相対値（ｆ）は、次式（１２）により表される。
【０１０９】
レベル相対値（ｆ）＝９８−１０ｌｏｇ１０（|ＩＮ１（ｆ）|の平均値）２
＝９８−２０ｌｏｇ１０（|ＩＮ１（ｆ）|の平均値）・・（１２）
さらに、雑音状態評価部１２５は、雑音のレベルＬ（ｆ）と、レベル相対値（ｆ）と、の予め設定された関係に基づいて、雑音のレベルＬ（ｆ）を算出する。
【０１１０】
図８は、雑音のレベルＬ（ｆ）と、レベル相対値（ｆ）と、の関係図の一例である。雑音状態評価部１２５は、図８の関係図を参照し、レベル相対値（ｆ）に対応する雑音のレベルＬ（ｆ）を次のように求める。なお、雑音のレベルＬ（ｆ）は、０≦雑音のレベルＬ（ｆ）≦１．０の範囲で定義され、１．０に近づくほどレベルが大きく、０に近づくほどレベルが小さいとする。
【０１１１】
例えば、レベル相対値（ｆ）がγ２より大きい（レベル相対値（ｆ）＞γ２）場合、つまり、雑音のレベルが大きい場合、雑音状態評価部１２５は、雑音のレベルＬ（ｆ）を１．０と算出する。また、レベル相対値（ｆ）がγ１より小さい（レベル相対値（ｆ）＜γ１）場合、つまり、雑音のレベルが小さい場合、雑音状態評価部１２５は、雑音のレベルＬ（ｆ）を０と算出する。例えば、γ１は５８ｄｂであり、γ２は６８ｄｂであり、実験から求め得る。
【０１１２】
また、レベル相対値（ｆ）がγ１以上、かつ、γ２以下である（γ１≦レベル相対値（ｆ）≦γ２）場合は、例えば、下記式（１３）に示す一次の加重平均により雑音のレベルＬ（ｆ）を算出する。なお、一次の加重平均は、一例であり、相加平均、二次の加重平均、三次の加重平均なども使用可能である。
【０１１３】
雑音のレベルＬ（ｆ）＝（レベル相対値（ｆ）−γ１）／（γ２−γ１）・・（１３）
（ａ２）雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）の算出
次に、雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）の算出方法について説明する。
【０１１４】
雑音状態評価部１２５は、抑圧範囲に到来音の音源が含まれる場合、まず、前述の式（１１）に基づいて|ＩＮ１（ｆ）|の平均値を算出する。
【０１１５】
次に、雑音状態評価部１２５は、|ＩＮ１（ｆ）|と|ＩＮ１（ｆ）|の平均値との比であるＲａｔｅ（ｆ）を次式（１４）により算出する。
【０１１６】
Ｒａｔｅ（ｆ）＝|ＩＮ１（ｆ）|／|ＩＮ１（ｆ）|の平均値      ・・・（１４）
さらに、雑音状態評価部１２５は、雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）と、Ｒａｔｅ（ｆ）と、の予め設定された関係に基づいて、雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）を算出する。図９は、雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）と、Ｒａｔｅ（ｆ）と、の関係図の一例である。なお、雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）は、０≦雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）≦１．０の範囲で定義され、１．０に近づくほど雑音のレベル変化が大きく定常性が弱いとする。一方、雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）は、０に近づくほど雑音のレベル変化が小さく定常性が強いとする。雑音状態評価部１２５は、図９の関係図を参照し、Ｒａｔｅ（ｆ）に対応する雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）を次のように求める。
【０１１７】
例えば、Ｒａｔｅ（ｆ）がδ２より大きい（Ｒａｔｅ（ｆ）＞δ２）場合、雑音状態評価部１２５は、雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）を１．０と算出する。また、Ｒａｔｅ（ｆ）がδ１より小さい（Ｒａｔｅ（ｆ））＜δ１）場合、雑音状態評価部１２５は、雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）を０と算出する。例えば、δ１は０．７であり、γ２は１．４であり、実験から求め得る。
【０１１８】
また、Ｒａｔｅ（ｆ）がδ１以上、かつ、δ２以下である（δ１≦Ｒａｔｅ（ｆ）≦δ２）場合は、例えば、下記式（１５）に示す一次の加重平均により雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）を算出する。なお、一次の加重平均は、一例であり、相加平均、二次の加重平均、三次の加重平均なども使用可能である。
【０１１９】
雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）＝
（Ｒａｔｅ（ｆ）−δ１）／（δ２−δ１）      ・・・（１５）
（ａ３）総合値ＬＳ（ｆ）の算出
また、雑音状態評価部１２５は、雑音のレベルＬ（ｆ）及び雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）の両方を変数とする関数として、総合値ＬＳ（ｆ）を算出する。総合値ＬＳ（ｆ）は、例えば、雑音のレベルＬ（ｆ）及び雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）の一次の加重平均により次式（１６）により算出可能である。
【０１２０】
総合値ＬＳ（ｆ）＝τ×Ｌ（ｆ）＋（１−τ）×Ｓ（ｆ）      ・・・（１６）
ここで、τは、雑音のレベルＬ（ｆ）及び雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）が総合値ＬＳ（ｆ）に占める割合を決定する値であり、実験から求め得る。また、τは、０≦τ≦１．０の範囲で定義される。
【０１２１】
総合値ＬＳ（ｆ）は、０≦総合値ＬＳ（ｆ）≦１．０の範囲で定義される。雑音のレベルＬ（ｆ）が大きく、かつ、雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）が大きいほど、総合値ＬＳ（ｆ）は１．０に近づくとする。逆に、雑音のレベルＬ（ｆ）が小さく、かつ、雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）が小さいほど、総合値ＬＳ（ｆ）は０に近づくとする。
【０１２２】
ここで、雑音状態評価部１２５は、雑音のレベルＬ（ｆ）＜雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）が所定期間のあいだ継続すると、τの値を増加する。これにより、雑音のレベルＬ（ｆ）＜雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）の状態において、雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）が総合値ＬＳ（ｆ）に与える影響を小さくする。逆に、雑音状態評価部１２５は、雑音のレベルＬ（ｆ）＞雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）が所定期間のあいだ継続すると、τの値を減らす。これにより、雑音のレベルＬ（ｆ）＞雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）の状態において、雑音のレベルＬ（ｆ）が総合値ＬＳ（ｆ）に与える影響を小さくする。このような処理により、総合値ＬＳ（ｆ）は、雑音のレベルＬ（ｆ）及び雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）の両方が適度に考慮された関数となり得る。
【０１２３】
（ｂ）範囲設定部による雑音の状態に基づいた範囲の制御
次に、雑音の状態に基づいた、受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲の制御方法について説明する。
【０１２４】
まず、範囲設定部１２１は、雑音状態評価部１２５から雑音のレベルＬ（ｆ）及び雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）を含む雑音の状態を受信する。次に、範囲設定部１２１は、雑音の状態に基づいて受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を制御し、マイクロホンＭＩＣ１及びマイクロホンＭＩＣ２を含むマイクロホンアレイの指向性を制御する。図１０〜図１３は、受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲の制御方法の一例を示す説明図である。特に、図１１及び図１３は、図１０及び図１２における範囲制御を、各周波数と位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）（−π≦ＤＩＦＦ（ｆ）≦π）との関係により表した関係図である。
【０１２５】
まず図１０について説明する。範囲設定部１２１は、雑音のレベルＬ（ｆ）が大きく、例えば雑音のレベルＬ（ｆ）＝１．０の場合、切換範囲を狭めて抑圧範囲を広げる。図１０を参照すると、切換範囲と抑圧範囲との境界が、変更前から変更後にかけて受音範囲側に移動している。抑圧範囲を広げることで、抑圧範囲を音源とする雑音を効率的に抑圧することができるようにマイクロホンアレイの指向性を制御できる。また、受音範囲を固定のままで、抑圧範囲及び切換範囲を調整するため、目的音源ＳＳからの目的音を効率よく集音しつつ、雑音を抑圧することができる。なお、受音範囲を狭めても良い。
【０１２６】
範囲設定部１２１は、雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）が大きく定常性が弱い場合、例えば雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）＝１．０の場合も、図１０と同様に各範囲を制御する。また、総合値ＬＳ（ｆ）の値が大きく、例えば総合値ＬＳ（ｆ）＝１．０の場合も、範囲設定部１２１は、図１０と同様に各範囲を制御する。
【０１２７】
図１１では、図１０に示した各範囲の制御が、各周波数と位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）との関係図に示されている。図１１において、横軸の下側が受音範囲であり、横軸の上側が切換範囲及び抑圧範囲であり、斜線部分が切換範囲である。点Ｐ１は、ある周波数ｆにおける位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）が、図１１の範囲内に占める位置を示す。点Ｐ１は、切換範囲が狭められる前は切換範囲に位置しているが、切換範囲が狭められた後は抑圧範囲に位置している。よって、点Ｐ１の特性を示す雑音の抑圧量は、切換範囲の変更前よりも変更後の方が増加している。このような切換範囲を狭めて抑圧範囲を広げる制御により、雑音が効率よく抑圧されているのが分かる。
【０１２８】
次に、図１２について説明する。範囲設定部１２１は、雑音のレベルＬ（ｆ）が小さく、例えば雑音のレベルＬ（ｆ）＝０の場合、切換範囲を広げて抑圧範囲を狭くする。図１２を参照すると、切換範囲と抑圧範囲との境界が、変更前から変更後にかけて抑圧範囲側に移動している。抑圧範囲を狭めることで、受音範囲の目的音源ＳＳからの目的音の歪みを抑制しつつ、抑圧範囲を音源とする雑音も抑圧することができるようにマイクロホンアレイの指向性を制御できる。また、切換範囲が広がることで、受音範囲から抑圧範囲への切り換えが緩やかになり、雑音の抑圧の程度を減らすことができる。
【０１２９】
ここで、マイクロホンアレイ装置２００は、目的音源ＳＳである話者などの動き、周囲の環境などによる音の到来方向のゆらぎにより、受音範囲の目的音源ＳＳが切替範囲にあると誤認識してしまう場合がある。しかし、このような場合でも、図１２のように範囲が制御されることで、雑音の抑圧の程度を抑えることができ、目的音の歪みを抑制することができる。
【０１３０】
範囲設定部１２１は、雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）が小さく定常性が強い場合、例えば雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）＝０の場合も、図１２と同様に各範囲を制御する。また、総合値ＬＳ（ｆ）の値が小さく、例えば総合値ＬＳ（ｆ）＝０の場合も、図１２と同様に各範囲を制御する。
【０１３１】
図１３では、図１２に示した各範囲の制御が、各周波数と位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）との関係図に示されている。点Ｐ２は、ある周波数ｆにおける位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）が、図１３の範囲内に占める位置を示す。点Ｐ２は、切換範囲が広げられる前は抑圧範囲に位置しているが、切換範囲が広げられた後は切換範囲に位置している。よって、点Ｐ２の特性を示す雑音の抑圧量は、切換範囲の変更前よりも変更後の方が小さくなっている。このような切換範囲を広げて抑圧範囲を狭める制御により、雑音の抑圧量を低下させて目的音の歪みを抑制することができる。
【０１３２】
上記では、範囲設定部１２１は、切換範囲及び抑圧範囲のみを制御したが、受音範囲も制御しても良い。例えば、図１０、図１１において、雑音のレベルＬ（ｆ）が大きい場合には、受音範囲を狭めて抑圧範囲を広げる、あるいは、受音範囲及び切換範囲の両方を狭めて抑圧範囲を広げる。また、図１２、図１３において、雑音のレベルＬ（ｆ）が小さい場合には、受音範囲を広げて抑圧範囲を狭くする、あるいは、受音範囲及び切換範囲の両方を広げて抑圧範囲を狭くする。
【０１３３】
（１−６）同期化係数算出部
同期化係数算出部１２６は、雑音の状態に基づいて設定された受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲の情報を範囲設定部１２１から受信する。同期化係数算出部１２６は、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）を位相差スペクトル差算出部１２４から受信する。同期化係数算出部１２６は、雑音の状態に基づいた受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲と、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）と、に基づいて、次の（ａ１）〜（ａ３）のように同期化係数Ｃ（ｆ）を算出する。
【０１３４】
（ａ）同期化係数Ｃ（ｆ）
（ａ１）位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）が抑圧範囲にある場合
同期化係数算出部１２６は、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）が抑圧範囲にある場合は、次式（１７）に基づいて同期化係数Ｃ（ｆ）を算出する。
【０１３５】
ここで、同期化係数算出部１２６は、マイクロホンＭＩＣ１が取得する雑音について次のような推定を行っている。特定の周波数ｆについてマイクロホンＭＩＣ１が取得した音には、抑圧範囲からの雑音が含まれている。同期化係数算出部１２６は、マイクロホンＭＩＣ１のこの雑音は、マイクロホンＭＩＣ２が取得した音に含まれる同じ雑音が、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）だけ遅れてマイクロホンＭＩＣ１に到達したものであると推定している。
【０１３６】
同期化係数Ｃ（ｆ）
＝α×Ｃ（ｆ）’＋（１−α）×（ＩＮＩ（ｆ）／ＩＮ２（ｆ））・・・（１７）
ここで、Ｃ（ｆ）’は、更新前の同期化係数である。同期化係数Ｃ（ｆ）の更新は、例えば１分析フレーム毎に行われる。αは、同期化のための前の分析フレームの遅延位相量の加算割合又は合成割合を示す。αは０より大きく１．０未満である。
【０１３７】
（ａ２）位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）が受音範囲にある場合
同期化係数算出部１２６は、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）が受音範囲にある場合は、次式（１８）又は（１９）に基づいて同期化係数Ｃ（ｆ）を算出する。
【０１３８】
同期化係数Ｃ（ｆ）＝ｅｘｐ（−２πｆ／ｆｓ）      ・・・（１８）
または，同期化係数Ｃ（ｆ）＝０      ・・・（１９）
ｆｓはサンプリング周波数である。
【０１３９】
（ａ３）位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）が切換範囲にある場合
同期化係数算出部１２６は、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）が切換範囲にある場合は、その位置に応じて、上記（ａ１）及び上記（ａ２）に基づく同期化係数Ｃ（ｆ）の算出結果を例えば加重平均することにより同期化係数Ｃ（ｆ）を算出する。
【０１４０】
同期化係数Ｃ（ｆ）の算出例を、再び図１１及び図１３を用いて説明する。図１１の場合、点Ｐ１は、切換範囲が狭められる前は切換範囲に位置しているが、切換範囲が狭められた後は抑圧範囲に位置している。よって、同期化係数算出部１２６は、範囲の変更前は上記（ａ３）の加重平均に基づいて同期化係数Ｃ（ｆ）を算出する。一方、同期化係数算出部１２６は、範囲の変更後は抑圧範囲での式（１７）に基づいて同期化係数Ｃ（ｆ）を算出する。
【０１４１】
図１３の場合、点Ｐ２は、切換範囲が広げられる前は抑圧範囲に位置しているが、切換範囲が広げられた後は切換範囲に位置している。よって、同期化係数算出部１２６は、範囲の変更前は抑圧範囲での式（１７）に基づいて同期化係数Ｃ（ｆ）を算出する。一方、同期化係数算出部１２６は、範囲の変更後は上記（ａ３）の加重平均に基づいて同期化係数Ｃ（ｆ）を算出する。
【０１４２】
（ｂ）ゲインｇ（ｆ）に依存する同期化係数Ｃｇ（ｆ）
同期化係数算出部１２６は、上記（ａ１）〜（ａ３）に基づいて算出した同期化係数Ｃ（ｆ）に、次式（２０）に示すようにさらにゲインｇ（ｆ）を乗算し、ゲインｇ（ｆ）に依存する同期化係数Ｃｇ（ｆ）を算出しても良い。
【０１４３】
同期化係数Ｃｇ（ｆ）＝ゲインｇ（ｆ）×同期化係数Ｃ（ｆ）      ・・・（２０）
ここで、ゲインｇ（ｆ）は、周波数軸上において雑音の抑圧量を調整するためのゲインである。同期化係数算出部１２６は、ゲインｇ（ｆ）を雑音の状態に応じて設定する。図１４は、雑音の状態を示す総合値ＬＳ（ｆ）とゲインｇ（ｆ）との関係の一例を示す関係図である。同期化係数算出部１２６は、前記式（１６）で算出した総合値ＬＳ（ｆ）と図１４とに基づいてゲインｇ（ｆ）を設定する。なお、ゲインｇ（ｆ）は０以上１．０以下である。後述の減算部１２８が、ゲインｇ（ｆ）に依存する同期化係数Ｃｇ（ｆ）を用いて処理を行うことで、複素スペクトルＩＮ１（ｆ）からの複素スペクトルＩＮ２（ｆ）の減算量が調整される。結果として、マイクロホンＭＩＣ１が取得した音に含まれる雑音の抑圧量が調整される。
【０１４４】
なお、ここでは総合値ＬＳ（ｆ）に基づいてゲインｇ（ｆ）を算出したが、その他、雑音のレベルＬ（ｆ）又は雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）に基づいて算出しても良い。
【０１４５】
（１−７）同期化部
同期化部１２７は、同期化係数算出部１２６から、同期化係数Ｃ（ｆ）又はゲインｇ（ｆ）に依存する同期化係数Ｃｇ（ｆ）を受信する。同期化部１２７は、雑音の状態に基づいて、同期化係数Ｃ（ｆ）又は同期化係数Ｃｇ（ｆ）のいずれかを用いて同期化を行う。あるいは、同期化部１２７は、いずれの同期化係数を用いるかについての初期設定に基づいて、同期化を行っても良い。
【０１４６】
例えば、同期化係数Ｃｇ（ｆ）を用いる場合には、同期化部１２７は、次式（２１）に示すように複素スペクトルＩＮ２（ｆ）に同期化係数Ｃｇ（ｆ）を乗算する。これにより、複素スペクトルＩＮ２（ｆ）が複素スペクトルＩＮ１（ｆ）に同期化された複素スペクトルＩＮｓ２（ｆ）を算出する。
【０１４７】
ＩＮｓ２（ｆ）＝Ｃｇ（ｆ）×ＩＮ２（ｆ）      ・・・（２１）
なお、ここでは、同期化係数としてＣｇ（ｆ）を用いたが、Ｃ（ｆ）を用いても良い。
【０１４８】
（１−８）減算部
減算部１２８は、次式（２２）に示すように、複素スペクトルＩＮ１（ｆ）から同期化された複素スペクトルＩＮｓ２（ｆ）を減算し、出力ＯＵＴ（ｆ）を得る。
【０１４９】
ＯＵＴ（ｆ）＝ＩＮ１（ｆ）−ＩＮｓ２（ｆ）      ・・・（２２）
（１−９）信号復元部
信号復元部１２９は、減算部１２８からの出力ＯＵＴ（ｆ）を時間軸上の信号に変換する。信号復元部１２９での処理は、第１及び第２信号変換部１２２、１２３での変換に対して逆変換処理である。ここでは、信号復元部１２９は、出力ＯＵＴ（ｆ）を逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）する。さらに、信号復元部１２９は、逆高速フーリエ変換の結果をオーバラップ加算し、マイクロホンＭＩＣ１の時間軸上の出力信号を生成する。
【０１５０】
（２）処理の流れ
以下に、本実施形態例の処理について図１５を用いて説明する。図１５は、本実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置が実行する雑音抑圧処理の流れを示すフローチャートの一例である。
【０１５１】
ステップＳ１１：範囲設定部１２１は、例えば、ユーザ入力に基づいて各マイクロホンの受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を初期設定する。
【０１５２】
ステップＳ１２：第１音受付部１１１及び第２音受付部１１２は、時間軸上の音信号ｉｎ１（ｔｉ）及び音信号ｉｎ２（ｔｉ）を取得する。
【０１５３】
ステップＳ１３、Ｓ１４：第１信号変換部１２２は、音信号ｉｎ１（ｔｉ）の各信号区間にオーバラップ窓関数を乗算し（Ｓ１３）、さらに高速フーリエ変換して周波数軸上の複素スペクトルＩＮ１（ｆ）を生成する（Ｓ１４）。同様に、第２信号変換部１２３は、音信号ｉｎ２（ｔｉ）を周波数変換し、周波数軸上の複素スペクトルＩＮ２（ｆ）を生成する。
【０１５４】
ステップＳ１５：位相スペクトル差算出部１２４は、周波数ｆごとに、複素スペクトルＩＮ１（ｆ）と複素スペクトルＩＮ２（ｆ）との間の位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）を算出する。
【０１５５】
ステップＳ１６：位相スペクトル差算出部１２４は、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）が受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲のどの範囲に含まれるかを判断する。位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）が抑圧範囲に含まれる場合はステップＳ１７に進み、そうでない場合はステップＳ１２に戻る。
【０１５６】
ステップＳ１７：雑音状態評価部１２５は、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）が抑圧範囲に含まれる場合、つまり到来音の音源が抑圧範囲に含まれる場合、到来音が雑音であるとみなし、その雑音の状態を評価する。雑音の状態としては、雑音のレベルＬ（ｆ）、雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）及びそれらの総合値ＬＳ（ｆ）などが挙げられる。
【０１５７】
ステップＳ１８：範囲設定部１２１は、雑音状態評価部１２５から雑音の状態を取得し、雑音の状態に基づいて受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を制御してマイクロホンアレイの指向性を制御する。
【０１５８】
ステップＳ１９：同期化係数算出部１２６は、雑音の状態に基づいて設定された受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲と、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）と、に基づいて、同期化係数Ｃ（ｆ）を算出する。
【０１５９】
ステップＳ２０：同期化係数Ｃ（ｆ）をさらに調整し、ゲインｇ（ｆ）に依存する同期化係数Ｃｇ（ｆ）を算出する場合は、ステップＳ２１に進み、そうでない場合はステップＳ２４に進む。
【０１６０】
ステップＳ２１：同期化係数算出部１２６は、同期化係数Ｃ（ｆ）にゲインｇ（ｆ）を乗算し、ゲインｇ（ｆ）に依存する同期化係数Ｃｇ（ｆ）を算出する。ここで、ゲインｇ（ｆ）は、周波数軸上において雑音の抑圧量を調整するためのゲインである。
【０１６１】
ステップＳ２２：同期化部１２７は、複素スペクトルＩＮ２（ｆ）に同期化係数Ｃｇ（ｆ）を乗算し、複素スペクトルＩＮ２（ｆ）を複素スペクトルＩＮ１（ｆ）に同期化する。
【０１６２】
ステップＳ２３：減算部１２８は、複素スペクトルＩＮ１（ｆ）からステップＳ２２の乗算結果を減算し、出力ＯＵＴ（ｆ）を得る。
【０１６３】
ステップＳ２４：同期化部１２７は、複素スペクトルＩＮ２（ｆ）に同期化係数Ｃ（ｆ）を乗算し、複素スペクトルＩＮ２（ｆ）を複素スペクトルＩＮ１（ｆ）に同期化する。
【０１６４】
ステップＳ２５：減算部１２８は、複素スペクトルＩＮ１（ｆ）からステップＳ２４の乗算結果を減算し、出力ＯＵＴ（ｆ）を得る。
【０１６５】
ステップＳ２６：信号復元部１２９は、減算部１２８からの出力ＯＵＴ（ｆ）を時間軸上の信号に変換し、さらにオーバラップ加算して、マイクロホンＭＩＣ１における時間領域の出力信号を出力する。処理が終了すると、ステップＳ１２に戻り、例えば所定のサンプリング周波数に基づいた間隔で上記処理が繰り返される。
【０１６６】
このように上記マイクロアレイ装置２００によれば、雑音の状態に応じて受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を制御するため、雑音の状態に応じて雑音を抑圧することができる。例えば、雑音のレベルＬ（ｆ）が大きい場合には、切換範囲を狭めて抑圧範囲を広げることで、抑圧範囲を音源とする雑音を効率的に抑圧することができる。
【０１６７】
また、例えば、雑音のレベルＬ（ｆ）が小さい場合には、切換範囲を広げて抑圧範囲を狭めることで、目的音源ＳＳからの目的音の歪みを抑制しつつ、抑圧範囲を音源とする雑音も抑圧することができる。このとき、切換範囲が広がるため、受音範囲から抑圧範囲への切り換えが緩やかになり、雑音の抑圧の程度を緩やかにすることができる。
【０１６８】
ここで、音の揺らぎなどにより受音範囲の目的音源ＳＳが切換範囲にあると誤認識されたとしても、切換範囲からマイクロホンアレイ装置２００に到来した音の状態によっては、抑圧の程度が緩められる。例えば前述のように切換範囲が広げられた場合には、雑音と誤認識された目的音の抑圧の程度が緩められ、目的音源ＳＳからの目的音の歪みを抑えることができる。
【０１６９】
以上のように、雑音の状態に応じて雑音の抑圧処理が行われるため、雑音の抑圧の必要度に応じて雑音が抑圧される。よって、目的音の歪みを抑制することができる。
【０１７０】
＜第３実施形態例＞
第２実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置２００では、２つのマイクロホンで取得した各音信号を周波数軸上で処理して雑音の状態を取得し、雑音の状態に基づいた同期減算処理により雑音を抑圧する。
【０１７１】
第３実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置３００では、２つのマイクロホンで取得した各音信号を周波数軸上で処理して雑音の状態を取得し、雑音の状態に基づいて、雑音の抑圧量を調整するためのゲインを調整して雑音を抑圧する。
【０１７２】
第３実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置３００のハードウェア構成は第１実施形態例と同様である。また、以下において、第２実施形態例と同様の構成には、同様の符号番号を付している。
【０１７３】
（１）機能構成
図１６は、第３実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置の機能構成を示すブロック図の一例である。第３実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置３００は、図６に示す第２実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置２００と同様に、第１音受付部１１１、第２音受付部１１２、範囲設定部１２１、第１信号変換部１２２、第２信号変換部１２３、位相スペクトル差算出部１２４、雑音状態評価部１２５及び信号復元部１２９を有している。これらの機能部での処理は第２実施形態例と同様である。
【０１７４】
以下に、雑音抑圧用ゲイン算出部１４０及びゲイン乗算部１４１について説明する。
【０１７５】
（１−１）雑音抑圧用ゲイン算出部
雑音抑圧用ゲイン算出部１４０は、雑音の状態に基づいて設定された受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲の情報を範囲設定部１２１から受信する。また、雑音抑圧用ゲイン算出部１４０は、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）を位相差スペクトル差算出部１２４から受信する。雑音抑圧用ゲイン算出部１４０は、雑音の状態に基づいた受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲と、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）と、に基づいて、周波数軸上において雑音の抑圧量を調整するためのゲインG（ｆ）を算出する。なお、ゲインG（ｆ）は０以上１．０以下である。
【０１７６】
例えば、雑音抑圧用ゲイン算出部１４０は、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）が受音範囲に含まれる場合は、ゲインG（ｆ）を１．０に設定し、抑圧範囲に含まれる場合は、ゲインG（ｆ）を０に設定する。また、雑音抑圧用ゲイン算出部１４０は、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）が切換範囲に含まれる場合は、その位置に応じて、抑圧範囲でのゲインG（ｆ）と受音範囲でのゲインG（ｆ）とを例えば一次の加重平均する。なお、一次の加重平均は、一例であり、相加平均、二次の加重平均、三次の加重平均なども使用可能である。
【０１７７】
このようなゲインG（ｆ）の調整により、ゲイン乗算部１４１において、複素スペクトルＩＮ１（ｆ）のレベルの抑圧量が調整され、これによりマイクロホンＭＩＣ１が取得した音に含まれる雑音の抑圧量を調整する。また、ゲインG（ｆ）は、音信号のサンプリング毎に更新され得る。
【０１７８】
図１７は、受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲とゲインG（ｆ）との関係を説明するための説明図である。
【０１７９】
同図（ｂ）は、受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲が初期設定された状態での、ゲインG（ｆ）と位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）との関係を示している。
【０１８０】
雑音状態評価部１２５から取得した雑音のレベルＬ（ｆ）が小さい場合、又は雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）が小さい場合など、範囲設定部１２１は、例えば同図（ａ）に示すように各範囲を設定する。ここでは、範囲設定部１２１は、同図（ｂ）と比較して切換範囲を広げて抑圧範囲を狭めている。切換範囲が広がるため、ゲインG（ｆ）は受音範囲から抑圧範囲にかけて緩やかに減少することとなる。そのため、受音範囲から抑圧範囲への切り換えが緩やかになり、雑音の抑圧の程度を小さくする。よって、到来音の音源が受音範囲から切換範囲にずれたとしても、その抑圧の程度が小さいため、目的音の歪みを抑えることができる。
【０１８１】
一方、雑音状態評価部１２５から取得した雑音のレベルＬ（ｆ）が大きい場合、又は雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）が大きい場合など、範囲設定部１２１は、例えば同図（ｃ）に示すように各範囲を設定する。ここでは、範囲設定部１２１は、同図（ｂ）と比較して切換範囲を狭めて抑圧範囲を広げている。切換範囲が狭まるため、ゲインG（ｆ）は受音範囲から抑圧範囲にかけて急激に減少し、抑圧範囲を音源とする雑音を効率的に抑圧することができる。
【０１８２】
（１−２）ゲイン乗算部
ゲイン乗算部１４１は、雑音抑圧用ゲイン算出部１４０からゲインG（ｆ）を取得し、次式（２３）に示すように複素スペクトルＩＮ１（ｆ）に乗算してＯＵＴ（ｆ）を出力する。
【０１８３】
ＯＵＴ（ｆ）＝ＩＮ１（ｆ）×Ｇ（ｆ）      ・・・（２３）
このＯＵＴ（ｆ）は、信号復元部１２９により処理され、マイクロホンＭＩＣ１における時間軸上の出力信号として出力される。
【０１８４】
（２）処理の流れ
以下に、本実施形態例の処理について図１８を用いて説明する。図１８は、本実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置が実行する雑音抑圧処理の流れを示すフローチャートの一例である。
【０１８５】
ステップＳ３１〜Ｓ３８：第２実施形態例の図１５のステップＳ１１〜Ｓ１８と同様である。マイクロホンアレイ装置３００は、マイクロホンＭＩＣ１及びマイクロホンＭＩＣ２により受信した音信号に基づいて雑音の状態を評価し、雑音の状態に基づいて各範囲を制御する。
【０１８６】
ステップＳ３９：雑音抑圧用ゲイン算出部１４０は、雑音の状態に基づいて設定された受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲と、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）と、に基づいて、周波数軸上において雑音の抑圧量を調整するためのゲインＧ（ｆ）を算出する。
【０１８７】
ステップＳ４０：ゲイン乗算部１４１は、ゲインＧ（ｆ）と複素スペクトルＩＮ１（ｆ）とを乗算してＯＵＴ（ｆ）を出力する。
【０１８８】
ステップＳ４１：信号復元部１２９は、出力ＯＵＴ（ｆ）を時間軸上の信号に変換し、さらにオーバラップ加算して、マイクロホンＭＩＣ１における時間領域の出力信号を出力する。処理が終了すると、ステップＳ３２に戻り、例えば所定のサンプリング周波数に基づいた間隔で上記処理が繰り返される。
【０１８９】
第３実施形態例もまた、第１及び第２実施形態例と同様に、雑音の状態に応じて雑音の抑圧処理が行われるため、雑音の抑圧の必要度に応じて雑音が抑圧される。よって、目的音の歪みを抑制することができる。
【０１９０】
＜第４実施形態例＞
上記第１〜第３実施形態例では、目的音源ＳＳが存在する方向、つまり目的音が到来する受音方向は予め初期設定されており、マイクロホンアレイ装置は、その受音方向を前提として、受音方向及び受音範囲からの目的音の抑圧量を調整する。一方、本実施形態例のマイクロホンアレイ装置４００は、目的音源ＳＳの方向を検出し、目的音源ＳＳの方向に基づいて受音方向を設定する。なお、本実施形態例のマイクロホンアレイ装置４００は、予め受音方向が初期設定されている場合にも適用可能であり、例えば検出した目的音源ＳＳの方向に基づいて、初期設定された受音方向を変更する。以下に第４実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置４００について説明する。
【０１９１】
第４実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置４００では、第２、第３実施形態例と同様に、２つのマイクロホンＭＩＣ１及びＭＩＣ２で取得した各音信号を周波数軸上で処理する。第４実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置４００のハードウェア構成は第１実施形態例と同様である。また、以下において、第１実施形態例と同様の構成には、同様の符号番号を付している。
【０１９２】
（１）機能構成
図１９は、第４実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置の機能構成を示すブロック図の一例である。第４実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置４００は、図６に示す第２実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置２００と同様の機能構成を一部に含む。第４実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置４００は、第１音受付部１１１、第２音受付部１１２、範囲設定部１２１、第１信号変換部１２２、第２信号変換部１２３、位相スペクトル差算出部１２４、同期化係数算出部１２６、同期化部１２７、減算部１２８及び信号復元部１２９などを含む。また、図１９のマイクロホンアレイ装置４００は、第２実施形態例の雑音状態評価部１２５に代えて、レベル評価部１５０を含む。
【０１９３】
以下に、第２実施形態例と異なる構成について説明する。
【０１９４】
（１−１）範囲設定部
範囲設定部１２１は、各マイクロホンの受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を初期設定しない。よって、各マイクロホンは初期設定の段階では無指向性の状態に設定される。
【０１９５】
あるいは、範囲設定部１２１は、例えば、ユーザ入力に基づいて各マイクロホンの受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を初期設定しても良い。また、範囲設定部１２１は、ＲＯＭ１０２内に予め格納された初期値に基づいて各マイクロホンの受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を初期設定しても良い。
【０１９６】
さらに、範囲設定部１２１は、２つのマイクロホンＭＩＣ１及びＭＩＣ２において受音した音のレベルの評価結果をレベル評価部１５０から受信し、評価結果に基づいて受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を制御する。これらの範囲の制御については、レベル評価部１５０の項目で説明する。
【０１９７】
（１−２）レベル評価部
（ａ）レベル評価
レベル評価部１５０は、第１信号変換部１２２及び第２信号変換部１２３から、それぞれ複素スペクトルＩＮ１（ｆ）及び複素スペクトルＩＮ２（ｆ）を受信する。レベル評価部１５０は、複素スペクトルＩＮ１（ｆ）及び複素スペクトルＩＮ２（ｆ）に基づいて、マイクロホンＭＩＣ１が取得した音信号ｉｎ１（ｔｉ）のレベル１及びマイクロホンＭＩＣ２が取得した音信号ｉｎ２（ｔｉ）のレベル２を周波数毎に算出する。各音信号のレベルは、下記式（２４）、（２５）により算出可能である。
【０１９８】
レベル１＝Σ|ＩＮ１（ｆ）|２      ・・・（２４）
レベル２＝Σ|ＩＮ２（ｆ）|２      ・・・（２５）
（ｂ）目的音源ＳＳの方向の検出
次に、レベル評価部１５０は、上記各音信号のレベルの大小を評価し、目的音源ＳＳの方向を検出する。例えば、レベル評価部１５０は、次のような評価に基づいて目的音源ＳＳの方向を検出することができる。
【０１９９】
レベル１≫レベル２の場合、レベル評価部１５０は、マイクロホンＭＩＣ１側の近傍に目的音源ＳＳが存在すると判断する。レベル１≫レベル２の場合とは、例えば、Σ|ＩＮ１（ｆ）|２≧２．０×Σ|ＩＮ２（ｆ）|２の場合などが挙げられる。
【０２００】
レベル１≒レベル２の場合、レベル評価部１５０は、マイクロホンＭＩＣ１及びマイクロホンＭＩＣ２からほぼ等距離に目的音源ＳＳが存在すると判断する。
【０２０１】
レベル１≪レベル２の場合、レベル評価部１５０は、マイクロホンＭＩＣ２側の近傍に目的音源ＳＳが存在すると判断する。レベル１≪レベル２の場合とは、例えば、２．０×Σ|ＩＮ１（ｆ）|２≦Σ|ＩＮ２（ｆ）|２の場合などが挙げられる。
【０２０２】
このようなレベル１及びレベル２と、目的音源ＳＳの方向と、の関係は、例えば実験により決まり得る。
【０２０３】
なお、目的音源ＳＳが例えばマイクロホンＭＩＣ１又はマイクロホンＭＩＣ２から、マイクロホン間隔ｄの例えば約１０倍の距離以内に存在する場合に、レベル評価部１５０は上記のような判定が可能である。よって、本実施形態例の場合、例えば，電話のハンドセットを使用中のユーザの口のように、マイクロホン近傍の近傍音源が目的音源ＳＳとなる。なお、目的音源ＳＳがマイクロホン間隔ｄの約１０倍より遠いところにある場合には、各マイクロホンＭＩＣ１、ＭＩＣ２が取得する音信号のレベルが同程度となり、比較が困難となる。
【０２０４】
（ｃ）範囲設定部による目的音源ＳＳの方向に基づいた範囲の制御
次に、レベル評価部１５０が検出した目的音源ＳＳの方向に基づいた、受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲の制御方法について説明する。
【０２０５】
図２０は、各マイクロホンに対する受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲の制御方法の一例を示す説明図である。図２１は、図２０の範囲制御を、各周波数と位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）（−π≦ＤＩＦＦ（ｆ）≦π）との関係により表した説明図である。
【０２０６】
レベル１≫レベル２の場合、範囲設定部１２１は、図２０（ａ）及び図２１（ａ）に示すように各範囲を設定する。つまり、範囲設定部１２１は、マイクロホンＭＩＣ１側に目的音源ＳＳが存在するため、マイクロホンＭＩＣ１側に受音範囲を設定し、マイクロホンＭＩＣ２側に抑圧範囲を設定する。受音範囲及び抑圧範囲の間は切換範囲に設定される。図２０（ａ）の場合、受音範囲及び切換範囲は、０°よりもマイナス（ＭＩＣ１）側に設定され、抑圧範囲は０°よりもプラス（ＭＩＣ２）側に設定される。
【０２０７】
なお、マイクロホンＭＩＣ１が取得した音信号ｉｎ１（ｔｉ）のレベル１が、マイクロホンＭＩＣ２が取得した音信号ｉｎ１（ｔｉ）のレベル２よりも大きいため、受音範囲は抑圧範囲に比べて狭く設定されている。マイクロホンＭＩＣ１の近傍に目的音源ＳＳが存在し、そのレベルが大きいため、受音範囲が狭くても目的音源ＳＳからの目的音を十分に受音可能であるからである。
【０２０８】
レベル１≒レベル２の場合、範囲設定部１２１は、図２０（ｂ）及び図２１（ｂ）に示すように各範囲を設定する。つまり、範囲設定部１２１は、マイクロホンＭＩＣ１及びマイクロホンＭＩＣ２からほぼ等距離に目的音源ＳＳが存在するため、マイクロホンＭＩＣ１及びマイクロホンＭＩＣ２との中間部分に受音範囲を設定する。受音範囲は、０°付近の角度範囲である第１の受音範囲と、−π（ＭＩＣ１側）又は＋π（ＭＩＣ２側）付近の角度範囲である第２の受音範囲と、を含む。一方、範囲設定部１２１は、マイクロホンＭＩＣ１及びマイクロホンＭＩＣ２の両側に抑圧範囲を設定する。抑圧範囲は、＋π／２付近の角度範囲である第１の抑圧範囲と、−π／２付近の角度範囲である第２の抑圧範囲と、を含む。受音範囲及び抑圧範囲の間は切換範囲に設定される。第１の受音範囲と第２の受音範囲とが同等の体積となるように制御し、第１の抑圧範囲と第２の抑圧範囲とが同等の体積となるように制御することで、マイクロホンＭＩＣ及びマイクロホンＭＩＣ２からの各音信号の雑音抑圧量を同程度とすることができる。
【０２０９】
レベル１≪レベル２の場合、範囲設定部１２１は、図２０（ｃ）及び図２１（ｃ）に示すように各範囲を設定する。つまり、範囲設定部１２１は、マイクロホンＭＩＣ２側に目的音源ＳＳが存在するため、マイクロホンＭＩＣ２側に受音範囲を設定し、マイクロホンＭＩＣ１側に抑圧範囲を設定する。受音範囲及び抑圧範囲の間は切換範囲に設定される。図２０（ｃ）の場合、受音範囲及び切換範囲は、０°よりもプラス（ＭＩＣ２）側に設定され、抑圧範囲は０°よりもマイナス（ＭＩＣ１）側に設定される。
【０２１０】
なお、レベル１とレベル２とのレベル比と、受音範囲、抑圧範囲及び切換範囲の各範囲の大きさと、の関係は、例えば実験により決まり得る。
【０２１１】
（１−３）同期化係数算出部
同期化係数算出部１２６は、レベル評価に基づいて設定された受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲の情報を範囲設定部１２１から受信する。同期化係数算出部１２６は、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）を位相差スペクトル差算出部１２４から受信する。同期化係数算出部１２６は、レベル評価に基づいて設定された受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲と、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）と、に基づいて同期化係数Ｃ（ｆ）を算出する。同期化係数Ｃ（ｆ）の算出方法は、第２実施形態例と同様であるので説明を省略する。また、同期化係数算出部１２６は、上記第２実施形態例と同様に、同期化係数Ｃ（ｆ）に式（２０）に示すようにさらにゲインｇ（ｆ）を乗算し、ゲインｇ（ｆ）に依存する同期化係数Ｃｇ（ｆ）を算出しても良い。
【０２１２】
（２）処理の流れ
以下に、本実施形態例の処理について図２２を用いて説明する。図２２は、本実施形態例に係るマイクロホンアレイ装置が実行する、レベル比に基づく範囲設定処理の流れを示すフローチャートの一例である。
【０２１３】
ステップＳ５１〜Ｓ５３：第２実施形態例のステップＳ１２〜Ｓ１４と同様である。第１音受付部１１１及び第２音受付部１１２は、時間軸上の音信号ｉｎ１（ｔｉ）及び音信号ｉｎ２（ｔｉ）を取得する。第１信号変換部１２２は、音信号ｉｎ１（ｔｉ）から周波数軸上の複素スペクトルＩＮ１（ｆ）を生成し、第２信号変換部１２３は、音信号ｉｎ２（ｔｉ）から複素スペクトルＩＮ２（ｆ）を生成する。
【０２１４】
ステップＳ５４：レベル評価部１５０は、複素スペクトルＩＮ１（ｆ）及び複素スペクトルＩＮ２（ｆ）に基づいて、各音信号のレベル１及びレベル２を算出する。また、レベル評価部１５０は、レベル１及びレベル２の比較結果に基づいて、目的音源ＳＳの方向を特定する。
【０２１５】
ステップＳ５５：範囲設定部１２１は、目的音源ＳＳの方向に基づいて受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を制御する。
【０２１６】
ステップＳ５６：位相スペクトル差算出部１２４は、周波数ｆごとに、複素スペクトルＩＮ１（ｆ）と複素スペクトルＩＮ２（ｆ）との間の位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）を算出する。
【０２１７】
ステップＳ５７〜Ｓ６０：第２実施形態例のステップＳ１９〜Ｓ２６と同様である。同期化係数算出部１２６は、レベル評価に基づいた受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲と、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）と、に基づいて同期化係数Ｃ（ｆ）を算出する（Ｓ５７）。また、ゲインｇ（ｆ）に依存する同期化係数Ｃｇ（ｆ）を算出しても良い。
【０２１８】
同期化部１２７は、複素スペクトルＩＮ２（ｆ）に同期化係数Ｃ（ｆ）又は同期化係数Ｃｇ（ｆ）を乗算し、複素スペクトルＩＮ２（ｆ）を複素スペクトルＩＮ１（ｆ）に同期化する（Ｓ５８）。減算部１２８は、複素スペクトルＩＮ１（ｆ）からステップＳ５８の乗算結果を減算し、出力ＯＵＴ（ｆ）を得る（Ｓ５９）。信号復元部１２９は、減算部１２８からの出力ＯＵＴ（ｆ）を時間軸上の信号に変換し、さらにオーバラップ加算して、マイクロホンＭＩＣ１における時間領域の出力信号を出力する（Ｓ６０）。処理が終了すると、ステップＳ５１に戻り、例えば所定のサンプリング周波数に基づいた間隔で上記処理が繰り返される。
【０２１９】
このように上記マイクロアレイ装置４００によれば、目的音源ＳＳの方向に応じて各範囲を設定する。例えば、携帯電話の持ち方によっては、予め設定された目的音源ＳＳの方向と、実際の目的音源ＳＳとの方向が変わる場合がある。本実施携帯例のマイクロホンアレイ装置４００は、目的音源ＳＳの方向が変化しても、変化に応じて受音範囲等を設定するため、目的音源ＳＳからの目的音を受音範囲からの音として受音することができ、目的音の歪みを抑制しつつ、雑音を抑制することができる。
【０２２０】
（３）第２及び第３実施形態例との組み合わせ
第４実施形態例は、第２及び第３実施形態例と組み合わせることも可能である。つまり、マイクロホンアレイ装置は、まず第４実施形態例に示すように２つのマイクロホンＭＩＣ１及びＭＩＣ２において受音した音のレベルの評価結果に基づいて受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を制御する。次に、マイクロホンアレイ装置は、第２実施形態例又は第３実施形態例に示すように、雑音の状態に応じて受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を制御する。
【０２２１】
（３−１）第２実施形態例と第４実施形態例との組み合わせ
図２３は、第２実施形態例と第４実施形態例とを組み合わせた場合の機能構成を示すブロック図の一例である。第２実施形態例の図６の機能構成にさらにレベル評価部１５０が設けられている。
【０２２２】
レベル評価部１５０は、上記と同様にマイクロホンＭＩＣ１及びマイクロホンＭＩＣ２の各音信号のレベル１及びレベル２を算出して比較し、目的音源ＳＳの方向を特定する。範囲設定部１２１は、目的音源ＳＳの方向に基づいて、受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を制御する。この範囲設定に基づいて同期化係数Ｃ（ｆ）等が算出され、信号復元部１２９から出力信号が出力される。このような検出された目的音源ＳＳの方向に基づいて各範囲を制御する処理は、例えば所定のサンプリング周波数に基づいた間隔で繰り返される。
【０２２３】
一方、雑音状態評価部１２５は、第２実施形態例と同様に、雑音状態を評価する際の受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲において、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）が抑圧範囲に含まれる場合には、到来音が雑音であるとみなして雑音の状態を評価する。また、範囲設定部１２１は、雑音状態評価部１２５から雑音の状態を取得し、雑音の状態に基づいて受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を制御する。さらに、同期化係数Ｃ（ｆ）等が算出され、信号復元部１２９から出力信号が出力される。このような雑音の状態に基づいて各範囲を制御する処理は、例えば所定のサンプリング周波数に基づいた間隔で繰り返される。
【０２２４】
このような範囲の制御の例を図２４を用いて説明する。図２４は、受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲の制御方法の一例を示す説明図である。
【０２２５】
例えば、レベル評価部１５０による評価の結果、マイクロホンＭＩＣ１及びマイクロホンＭＩＣ２の音信号のレベルが、レベル１≫レベル２であるとする。この場合、レベル評価部１５０は、マイクロホンＭＩＣ１側に目的音源ＳＳが存在すると判断する。範囲設定部１２１は、同図（ａ）に示すようにマイクロホンＭＩＣ１側に受音範囲を設定し、マイクロホンＭＩＣ２側に抑圧範囲を設定する。受音範囲及び抑圧範囲の間は切換範囲に設定される。
【０２２６】
次に、雑音状態評価部１２５は、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）が同図（ａ）のように設定された抑圧範囲に含まれる場合、到来音が雑音であるとみなして雑音の状態を評価する。例えば、雑音のレベルＬ（ｆ）が小さく雑音のレベルＬ（ｆ）＝０であり、雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）が小さく雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）＝０であり、総合値ＬＳ（ｆ）＝０であるとする。この場合、範囲設定部１２１は同図（ａ）から同図（ｂ）に示すように各範囲を変更する。同図（ｂ）では、一例として切換範囲が広げられて抑圧範囲が狭められている。切換範囲と抑圧範囲との境界が、変更前から変更後にかけて抑圧範囲側に移動している。抑圧範囲を狭めることで、受音範囲の目的音源ＳＳからの目的音の歪みを抑制しつつ、抑圧範囲を音源とする雑音を抑圧することができるようにマイクロホンアレイの指向性を制御できる。また、切換範囲が広がることで、受音範囲から抑圧範囲への切り換えが緩やかになり、雑音の抑圧の程度を緩やかにすることができる。
【０２２７】
同図（ｃ）は、同図（ｂ）における範囲制御を、各周波数と位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）（−π≦ＤＩＦＦ（ｆ）≦π）との関係により表している。点Ｐ２は、切換範囲が広げられる前は抑圧範囲に位置しているが、切換範囲が広げられた後は切換範囲に位置している。よって、点Ｐ２の特性を示す雑音の抑圧量は、切換範囲の変更前よりも変更後の方が小さくなっている。このような切換範囲を広げて抑圧範囲を狭める制御により、雑音の抑圧量を低下させて目的音の歪みを抑制することができる。
【０２２８】
（３−２）第３実施形態例と第４実施形態例との組み合わせ
図２５は、第３実施形態例と第４実施形態例とを組み合わせた場合の機能構成を示すブロック図の一例である。第３実施形態例の図１６の機能構成にさらにレベル評価部１５０が設けられている。
【０２２９】
範囲設定部１２１は、上記と同様に、レベル評価部１５０によるレベル１及びレベル２の比較結果に基づいて、受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を制御する。
【０２３０】
一方、雑音状態評価部１２５は、第２実施形態例と同様に、雑音状態を評価する際の受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲において、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）が抑圧範囲に含まれる場合には、到来音が雑音であるとみなして雑音の状態を評価する。雑音抑圧用ゲイン算出部１４０は、雑音の状態に基づいた受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲と、位相スペクトル差ＤＩＦＦ（ｆ）と、に基づいて、周波数軸上において雑音の抑圧量を調整するためのゲインＧ（ｆ）を算出する。ゲイン乗算部１４１は、ゲインＧ（ｆ）と複素スペクトルＩＮ１（ｆ）とを乗算してＯＵＴ（ｆ）を出力する。信号復元部１２９は、出力ＯＵＴ（ｆ）を時間軸上の信号に変換し、さらにオーバラップ加算して、マイクロホンＭＩＣ１における時間領域の出力信号を出力する。このような雑音の状態に基づいた処理は、例えば所定のサンプリング周波数に基づいた間隔で繰り返される。
【０２３１】
以上のように目的音源ＳＳの方向及び雑音の状態に応じて各範囲が設定されることで、目的音の歪みを抑制しつつ雑音を抑制することができる。
【０２３２】
＜変形例＞
上記実施形態例は、以下のような変形例にも適用可能である。
【０２３３】
（ａ）変形例１
上記第１〜第４実施形態例では、雑音の状態として、雑音のレベル、雑音のレベル変化及びそれらの総合値を用いた。しかし、雑音の状態を表すあらゆる要素を、本願の雑音の状態とすることができる。また、上記第１〜第３実施形態例では、雑音のレベル、雑音のレベル変化及びそれらの総合値を算出する方法の一例を示しただけであり、それらの算出方法は上記の方法に限定されない。
【０２３４】
（ｂ）変形例２
上記第２及び第３実施形態例では、雑音のレベルＬ（ｆ）及び雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）の両方を適度に考慮して雑音の抑圧量を調整する。そのために、雑音のレベルＬ（ｆ）＜雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）、又は、雑音のレベルＬ（ｆ）＞雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）の継続期間を測定している。そして、その継続期間に応じて、雑音のレベルＬ（ｆ）又は雑音のレベル変化Ｓ（ｆ）が総合値ＬＳ（ｆ）に与える影響を調整し、雑音の抑圧量に与える影響を調整している。
【０２３５】
このような調整方法は、第１実施形態例にも適用可能である。この場合、第１実施形態例においても、第２実施形態例と同様に雑音のレベルＬ（ｔｉ）と雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）とを比較可能なように設定する必要がある。例えば、雑音状態評価部１２５は、|ｉｎ１（ｔｉ）|の平均値が示す雑音のレベルについて、フルスケールに対する相対値を算出し、この相対値に基づいて雑音のレベルＬ（ｔｉ）を算出する。また、雑音状態評価部１２５は、|ｉｎ１（ｔｉ）|と|ｉｎ１（ｔｉ）|の平均値との比を算出し、この比に基づいて雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）を算出する。これにより、雑音のレベルＬ（ｔｉ）及び雑音のレベル変化Ｓ（ｔｉ）はともに０以上１以下の値となり、比較可能となる。
【０２３６】
（ｃ）変形例３
また、上記第１〜第４実施形態例では、雑音の状態に基づいて雑音の抑圧量を調整し、目的音の歪みを抑制する方法を開示した。雑音の抑圧量を雑音の状態に基づいて調整する基本概念は、上記の同期減算方式などだけではなく、例えば同期加算方式などあらゆる方法に適用可能である。
【０２３７】
（ｄ）変形例４
上記第１〜第４実施形態例では、複数のマイクロホンを直線上に一次元で配置し、そのうちマイクロホンＭＩＣ１、マイクロホンＭＩＣ２を用いている。しかし、複数のマイクロホンを例えば、三角形の頂点の位置に配置するなど二次元の関係となるように配置しても良い。このように二次元に配置することで、より複雑により詳細に指向性を制御することができる。
【０２３８】
（ｅ）変形例５
また、上記マイクロホンアレイ装置は、例えば、音声認識装置を有する車載装置又はカーナビゲーション装置、ハンズフリー電話機又は携帯電話機などの機器に組み込み可能である。
【０２３９】
（ｆ）変形例６
また、上記処理は、ＲＯＭ１０２に格納されたプログラムを、ＣＰＵ１０１の各機能部が実行することによって実現される。しかし、ハードウェアとして実装された信号処理回路が、プログラムに従って上記処理を実行しても良い。
【０２４０】
（ｇ）変形例７
また、前述の方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明の範囲に含まれる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc−Read Only Memory）、ＭＯ（Magneto Optical disk）、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ（ＤＶＤ−Random Access Memory）、ＢＤ（Blue-ray Disc）、ＵＳＢメモリ、半導体メモリなどを挙げることができる。前記コンピュータプログラムは、前記記録媒体に記録されたものに限られず、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク等を経由して伝送されるものであってもよい。
【０２４１】
以上の実施形態例、実施例及びその他の実施形態例に関し、更に以下の付記を開示する。
【０２４２】
＜付記＞
（付記１）
複数のマイクロホンから入力される複数の音信号を取得する音取得部と、
前記音取得部で取得し、非抑圧方向に配置したマイクロホンから得られる非抑圧音信号と、前記音取得部で取得し、抑圧方向に配置したマイクロホンから得られる抑圧音信号とを比較して、前記非抑圧音信号に含まれる目的音に対する、前記抑圧方向からの非目的音の影響を評価する評価パラメータを求める評価部と、
前記評価パラメータに基づいて前記非目的音の抑圧量を制御する抑圧部を有し、当該抑圧部を制御することで前記マイクロホンの指向性を制御する指向性制御部と、を備えるマイクロホンアレイ装置。
【０２４３】
ここで、評価部は、非抑圧方向からの非抑圧音信号と、抑圧方向からの抑圧音信号と、の比較結果に基づいて、目的音に対する非目的音の影響を評価するための評価パラメータを求める。なお、非抑圧音信号には目的音源ＳＳからの目的音が含まれる。また、抑圧音信号には、目的音とは異なる非目的音が含まれ、非目的音は例えば雑音である。評価パラメータとしては、雑音のレベル及び雑音のレベル変化などの雑音の状態を示すパラメータが挙げられる。また、評価パラメータとしては、各音信号のレベルの評価結果により目的音源の方向を示すパラメータが挙げられる。
【０２４４】
指向性制御部は、例えば雑音の状態に基づいて次のように指向性を制御する。指向性制御部は、雑音のレベルが大きい場合、あるいは雑音のレベル変化が大きい場合などは、雑音の抑圧量が大きくなるようにマイクロホンの指向性を制御する。逆に、指向性制御部は、雑音のレベルが小さい場合、あるいは雑音のレベル変化が小さい場合などは、雑音の抑圧量が小さくなるように指向性を制御する。このように雑音の状態に応じて雑音の抑圧処理を行うため、必要度に応じて雑音が抑圧される。よって、雑音の抑圧の必要度が小さい場合には、雑音の抑圧の程度を小さくして目的音の歪みを抑制することができる。
【０２４５】
また、指向性制御部は、非抑圧音信号のレベルと抑圧音信号のレベルとの比較結果に基づいて例えば次のように指向性を制御する。ここで、評価部は、音信号のレベルが大きいマイクロホンの側に、目的音の音源である目的音源ＳＳが存在すると判断する。指向性制御部は、目的音源ＳＳの方向に応じてマイクロホンの指向性を制御する。例えば、一の音信号のレベルが他の音信号のレベルよりも大きい場合、評価部は一の音信号を受音したマイクロホン側に目的音源ＳＳが存在すると判断する。この場合、指向性制御部は、当該マイクロホンで受音した音を目的音源ＳＳからの目的音とみなし、また他のマイクロホンで受音した音を雑音とみなして、雑音を抑圧するように指向性を制御する。これにより、目的音源ＳＳの位置に応じて、目的音を精度良く受音可能なように指向性が制御されるため、雑音を抑制しつつ目的音の歪みを抑制することができる。
【０２４６】
（付記２）
前記評価部は、前記非抑圧音信号及び前記抑圧音信号に基づいて、前記非目的音のレベル及び前記非目的音のレベル変化を含む前記評価パラメータを求める付記１に記載のマイクロホンアレイ装置。
【０２４７】
評価部は、非抑圧音信号と抑圧音信号とに基づいて、非目的音のレベル及び非目的音のレベル変化など非目的音の状態を評価する。これに基づいて、例えば、抑圧部は、非目的音である雑音のレベルが大きい場合には、目的音を含む非抑圧音信号における雑音信号の抑圧量を大きくし、雑音のレベルが小さい場合には雑音信号の抑圧量を小さくするように制御する。また、抑圧部は、例えば雑音のレベル変化が大きい場合には、目的音を含む非抑圧音信号における雑音信号の抑圧量を大きくし、雑音のレベル変化が小さい場合には雑音信号の抑圧量を小さくするように制御する。
【０２４８】
このように上記マイクロホンアレイ装置は、雑音の状態に応じて雑音の抑圧処理を行うため、必要度に応じて雑音が抑圧される。よって、雑音の抑圧の必要度が小さい場合には、雑音の抑圧の程度を小さくして目的音の歪みを抑制することができる。そのため、上記マイクロホンアレイ装置によれば、雑音を抑圧しつつ目的音の歪みを可能な限り抑制することができる。
【０２４９】
なお、抑圧部は、例えば、図２の減算調整部１１８及び第１減算部１１４を含み、図６、図１９、図２３の範囲設定部１２１、同期化係数算出部１２６、同期化部１２７及び減算部１２８などを含む。また、抑圧部は、例えば、図１６、図２５の雑音抑圧用ゲイン算出部１４０及びゲイン乗算部１４１などを含む。また、ここでの評価部は、例えば、図２の雑音状態評価部１１７、図６の雑音状態評価部１２５、図１６、図２３、図２５の雑音状態評価部１２５などを含む。
【０２５０】
（付記３）
前記抑圧部は、前記評価パラメータに基づいて、
前記非目的音のレベルが閾値Ｘ１より大きい場合、又は、
前記非目的音のレベル変化が閾値Ｙ１より大きい場合には、
前記非目的音の抑圧量を増加させ、
前記非目的音のレベルが閾値Ｘ２より小さい場合、又は、
前記非目的音のレベル変化が閾値Ｙ２より小さい場合には、
前記非目的音の抑圧量を減少させる、付記２に記載のマイクロホンアレイ装置。
【０２５１】
よって、非目的音である雑音のレベルが大きい場合及び雑音のレベル変化が大きい場合には、雑音の抑圧量を大きくすることで、目的音から効率的に雑音を除去することができる。また、非目的音である雑音のレベルが小さい場合及び雑音のレベル変化が小さい場合には、雑音の抑圧量を小さくすることで、目的音の歪みを抑制することができる。
【０２５２】
（付記４）
前記評価部は、前記非抑圧音信号と前記抑圧音信号との差分に基づく信号により、前記評価パラメータを求める、付記１〜３のいずれかに記載のマイクロホンアレイ装置。
【０２５３】
ここで、一のマイクロホンは主として目的音源ＳＳからの非抑圧音信号を受音し、他のマイクロホンは目的音源ＳＳの方向以外の方向からの抑圧音信号を主として受音する。また、一のマイクロホンは、目的音源ＳＳの方向以外の方向からの抑圧音信号も受音する。このとき、一のマイクロホンが取得した抑圧音信号は、他のマイクロホンが取得した前記抑圧音信号と同じ抑圧音信号が、一のマイクロホンと他のマイクロホンとの間の距離分だけ遅れて、一のマイクロホンに到達したものであると推定できる。つまり、一のマイクロホンが取得した雑音は、他のマイクロホンが取得した前記雑音と同じ雑音が、一のマイクロホンと他のマイクロホンとの間の距離分だけ遅れて、一のマイクロホンに到達したものであると推定できる。よって、非抑圧音信号と抑圧音信号との差分に基づく信号により雑音の状態を示す評価パラメータを求めることができる。
【０２５４】
（付記５）
前記抑圧部は、
前記非目的音のレベル及び前記非目的音のレベル変化の両方に基づいて前記非目的音の抑圧量を調整する場合、
前記非目的音のレベルが前記非目的音のレベル変化よりも前記抑圧量に与える影響が大きい期間が閾値期間以上継続すると、前記非目的音のレベルが前記抑圧量に与える影響を小さくし、
前記非目的音のレベル変化が前記非目的音のレベルよりも前記抑圧量に与える影響が大きい期間が閾値期間以上継続すると、前記非目的音のレベル変化が前記抑圧量に与える影響を小さくする、請求項２〜４のいずれかに記載のマイクロホンアレイ装置。
【０２５５】
このような処理により、非目的音である雑音のレベル及び雑音のレベル変化の両方を適度に考慮して、雑音の抑圧制御を行うことができる。
【０２５６】
（付記６）
前記評価部は、前記非抑圧音信号を遅延させた遅延非抑圧音信号と、前記抑圧音信号と、の差分に基づいて、前記評価パラメータを求める、付記１〜５のいずれかに記載のマイクロホンアレイ装置。
【０２５７】
抑圧音信号から遅延非抑圧音信号を減算することで、目的音源が存在する受音方向以外の方向、つまり抑圧方向からの音をマイクロホンにより取り込むように指向性が制御される。よって、評価部は、非目的音である雑音が強調された雑音信号を抑圧方向から取得して評価パラメータを求め、これにより雑音の状態を把握可能である。
【０２５８】
（付記７）
前記抑圧部は、
前記非抑圧音信号から、前記抑圧音信号を遅延させた遅延抑圧音信号を減算する減算量を定義するゲインを、前記評価パラメータに基づいて決定し、
前記遅延抑圧音信号と前記ゲインとの乗算結果を、前記非抑圧音信号から減算する、付記６に記載のマイクロホンアレイ装置。
【０２５９】
前述の通り、評価部は評価パラメータに基づいて、非目的音である雑音の状態を把握可能である。よって、マイクロホンアレイ装置は、遅延抑圧音信号の非抑圧音信号からの減算量を評価パラメータに基づいて調整することで、雑音の状態に基づいて、非抑圧音信号における雑音の抑圧量を調整することができる。
【０２６０】
（付記８）
前記非抑圧方向を含み、前記目的音を受音するための受音範囲と、前記非目的音を受音するための抑圧範囲と、前記受音範囲と前記抑圧範囲との間の切換範囲と、が設定されることで指向性が制御され、
前記抑圧部は、前記評価パラメータに基づいて、
前記非目的音のレベルが閾値Ｘ１より大きい場合、又は、
前記非目的音のレベル変化が閾値Ｙ１より大きい場合には、
前記非目的音の抑圧量を増加させるように、前記受音範囲、前記切換範囲及び前記抑圧範囲の少なくとも１の範囲を制御し、
前記非目的音のレベルが閾値Ｘ２より小さい場合、又は、
前記非目的音のレベル変化が閾値Ｙ２より小さい場合には、
前記非目的音の抑圧量を減少させるように、前記受音範囲、前記切換範囲及び前記抑圧範囲の少なくとも１の範囲を制御する、付記２〜５のいずれかに記載のマイクロホンアレイ装置。
【０２６１】
非目的音である雑音の状態に応じて受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲を制御することで、付記３と同様の効果を得ることができる。
【０２６２】
（付記９）
前記抑圧部は、前記非目的音の抑圧量を増加させる場合には前記抑圧範囲を広げ、前記非目的音の抑圧量を減少させる場合には前記抑圧範囲を狭くする、付記８に記載のマイクロホンアレイ装置。
【０２６３】
（付記１０）
前記音取得部が受け付けた前記非抑圧音信号及び前記抑圧音信号を、周波数軸上の非抑圧スペクトル信号及び抑圧スペクトル信号に変換する信号変換部と、
前記非抑圧スペクトル信号に対する、前記抑圧スペクトル信号の位相スペクトル差を算出する位相スペクトル差算出部と、
をさらに含み、
前記評価部は、所定の位相スペクトル差と、前記受音範囲、前記抑圧範囲及び前記切換範囲と、が所定の関係にある場合において、前記位相スペクトル差算出部が算出した前記位相スペクトル差が前記抑圧範囲に含まれる場合、前記非抑圧スペクトル信号に基づいて前記評価パラメータを求める、付記８又は９に記載のマイクロホンアレイ装置。
【０２６４】
時間軸上で音信号を処理するよりも周波数軸上で所定の周波数ごとに音信号を処理する方が、より高い精度で非抑圧音信号と抑圧音信号との位相スペクトル差を検出することができる。例えば、非抑圧音信号及び抑圧音信号には、目的音源からの目的音と、他の複数の音源が様々な周波数で発する非目的音と、が混在している。よって、周波数ごとに細分化して位相スペクトル差を検出することで、各音の音源方向と、非目的音である雑音の状態と、をより精度良く検出することができる。
【０２６５】
また、評価部は、位相スペクトル差が抑圧範囲である場合に、そのときの音源からの音が目的音源以外の音源からの雑音（非目的音）であるとみなし、雑音の状態を評価する。そのため、例えば、受音範囲を目的音源とする目的音は雑音の状態の評価に用いないため、概ね雑音そのものに基づいて雑音の状態を正確に評価することができる。
【０２６６】
（付記１１）
前記抑圧部は、
前記位相スペクトル差算出部が算出した前記位相スペクトル差と、前記評価パラメータに応じて制御された前記受音範囲、前記切換範囲及び前記抑圧範囲と、に基づいて、前記第２スペクトル信号の位相量を示す同期化係数を算出する同期化係数算出部と、
前記同期化係数と前記抑圧スペクトル信号とを乗算する同期化部と、
前記非抑圧スペクトル信号から、前記同期化係数と前記抑圧スペクトル信号との乗算結果を減算する減算部と、
を含む、付記１０に記載のマイクロホンアレイ装置。
【０２６７】
同期化係数算出部は、評価パラメータが示す雑音の状態に応じて制御された受音範囲、切換範囲及び抑圧範囲に基づいて同期化係数を算出する。そのため、非目的音である雑音の状態に応じた同期化係数が算出される。ここで、同期化係数は雑音の抑圧量を決定する係数であり、それ故にマイクロホンの雑音の抑圧量を雑音の状態に応じて調整することができる。
【０２６８】
（付記１２）
前記同期化係数算出部は、前記減算部での前記乗算結果の減算量を調整するゲインを前記評価パラメータに基づいて算出し、前記同期化係数に前記ゲインを乗算し、
前記減算部は、前記非抑圧スペクトル信号から、前記ゲインが乗算された同期化係数と前記抑圧スペクトル信号との乗算結果を減算する、付記１１に記載のマイクロホンアレイ装置。
【０２６９】
同期化係数にゲインを乗算することで、非抑圧スペクトル信号からの、抑圧スペクトル信号の減算量をさらに調整することができる。結果として、非目的音である雑音の状態に基づくゲインを調整することで、雑音の抑圧量を調整することができる。
【０２７０】
（付記１３）
前記非目的音のレベルは、前記非目的音の取り得るレベルの最大値に対する、対象となる非目的音のレベルの相対値で表され、
前記非目的音のレベル変化は、所定期間の前記非目的音のレベルの平均値に対する、前記対象となる非目的音のレベルの相対値で表され、
前記評価部は、前記非目的音のレベル及び前記非目的音のレベル変化の両方を変数とする関数に基づいて、前記評価パラメータを求め、
前記非目的音のレベルが前記非目的音のレベル変化よりも大きい期間が所定期間以上継続すると、前記非目的音のレベルが前記関数に与える影響を小さくし、前記非目的音のレベル変化が前記非目的音のレベルよりも大きい期間が所定期間以上継続すると、前記非目的音のレベル変化が前記関数に与える影響を小さくする、付記１０に記載のマイクロアレイ装置。
【０２７１】
上記のような処理により、前記関数において、非目的音である雑音のレベルにのみ依存する、あるいは、非目的音である雑音のレベル変化にのみ依存するなどの偏重を抑制し、雑音のレベル及び雑音のレベル変化の両方に基づいた関数とすることができる。よって、雑音のレベル及び雑音のレベル変化の両方に基づいて、雑音の抑圧制御を行うことができる。
【０２７２】
（付記１４）
前記抑圧部は、
前記位相スペクトル差算出部が算出した前記位相スペクトル差と、前記評価パラメータに応じて制御された前記受音範囲、前記切換範囲及び前記抑圧範囲と、に基づいて、前記非抑圧スペクトル信号の抑圧量を調整するためのゲインを算出する雑音抑圧用ゲイン算出部と、
前記非抑圧スペクトル信号に前記ゲインを乗算するゲイン乗算部と、
を含む、付記１０に記載のマイクロホンアレイ装置。
【０２７３】
非目的音である雑音の状態に応じてゲインが調整され、結果として非抑圧スペクトル信号における雑音の抑圧量が雑音の状態に応じて調整される。
【０２７４】
（付記１５）
前記評価部は、前記非抑圧音信号のレベルと前記抑圧音信号のレベルとの大小を評価して前記評価パラメータを求め、
前記指向性制御部は、前記評価パラメータに基づいて、前記受音方向を含み、前記目的音を受音するための受音範囲を制御する、付記１に記載のマイクロホンアレイ装置。
【０２７５】
これにより、目的音源ＳＳの位置に応じて、目的音を精度良く受信可能なようにマイクロホンアレイの指向性が制御されるため、非目的音である雑音を抑制しつつ目的音の歪みを抑制することができる。前記評価部は、例えば、図１９、図２３、図２５のレベル評価部１５０を含む。
【０２７６】
（付記１６）
前記指向性制御部は、レベルの大きい音信号を受音したマイクロホン側に前記受音範囲を設定する、付記１５に記載のマイクロホンアレイ装置。
【０２７７】
（付記１７）
前記指向性制御部は、レベルの小さい音信号を受音したマイクロホン側に、前記非目的音を受音するための抑圧範囲を設定する、付記１６に記載のマイクロホンアレイ装置。
【０２７８】
（付記１８）
複数のマイクロホンから入力される複数の音信号を取得し、
非抑圧方向に配置したマイクロホンから得られる非抑圧音信号と、抑圧方向に配置したマイクロホンから得られる抑圧音信号とを比較して、前記非抑圧音信号に含まれる目的音に対する、抑圧方向からの非目的音の影響を評価する評価パラメータを求め、
前記評価パラメータに基づいて、前記非目的音の抑圧量を制御する抑圧し、前記マイクロホンの指向性を制御する処理をコンピュータに実行させる指向性制御プログラム。
【符号の説明】
【０２７９】
マイクロホン：ＭＩＣ１、ＭＩＣ２：
１００、２００、３００、４００：マイクロホンアレイ装置  
１０１：ＣＰＵ       
１０２：ＲＯＭ       
１０３：ＲＡＭ       
１０４：マイクロホンアレイ  
１０５：通信Ｉ／Ｆ   
１１１、１１２：第１音受付部、第２音受付部       
１１１ａ、１１２ａ：ＡＭＰ  
１１１ｂ、１１２ｂ：ＬＦＰ  
１１１ｃ、１１２ｃ：Ａ／Ｄ変換器   
１１３：第１遅延部   
１１４：第１減算部   
１１５：第２遅延部   
１１６：第２減算部   
１１７、１２５：雑音状態評価部     
１１８：減算調整部   
１２１：範囲設定部   
１２２：第１信号変換部      
１２３：第２信号変換部      
１２４：位相スペクトル差算出部     
１２６：同期化係数算出部    
１２７：同期化部     
１２８：減算部       
１２９：信号復元部   
１４０：雑音抑圧用ゲイン算出部     
１４１：ゲイン乗算部 
１５０：レベル評価部 
【図１】
2011244232.tif 000003
【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】
2011244232.tif 000009
【図８】
2011244232.tif 000010
【図９】
2011244232.tif 000011
【図１０】
2011244232.tif 000012
【図１１】
2011244232.tif 000013
【図１２】
2011244232.tif 000014
【図１３】
2011244232.tif 000015
【図１４】
2011244232.tif 000016
【図１５】
2011244232.tif 000017
【図１６】
2011244232.tif 000018
【図１７】
2011244232.tif 000019
【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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