(57)【要約】【課題】  劣化信号中の衝撃音を十分に抑圧すること。【解決手段】  劣化信号中の衝撃音を抑圧する。そのために、劣化信号中において衝撃音を検出する。そして、検出された衝撃音の位相情報を、位相情報の変化量が小さくなるように劣化信号中の衝撃音以外の信号の位相情報で処理することを特徴とする。【選択図】  図１
2011100082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
劣化信号中の衝撃音を抑圧するために、
前記劣化信号中において衝撃音を検出し、
検出された衝撃音の位相情報を、該位相情報の変化量が小さくなるように前記劣化信号中の前記衝撃音以外の信号の位相情報で処理することを特徴とする信号処理方法。
【請求項２】
前記衝撃音の位相情報を、前記劣化信号中の衝撃音発生前の信号の位相情報で処理することを特徴とする請求項１に記載の信号処理方法。
【請求項３】
前記衝撃音の位相情報を、前記劣化信号中の衝撃音発生前の信号の位相情報で置換することを特徴とする請求項２に記載の信号処理方法。
【請求項４】
前記衝撃音の位相情報を、前記劣化信号中の衝撃音発生前の信号の位相情報と、前記衝撃音の位相情報との平均値で置換することを特徴とする請求項２に記載の信号処理方法。
【請求項５】
前記劣化信号を遅延させ、前記衝撃音の位相情報を、前記劣化信号中の衝撃音発生前後の信号の位相情報で処理することを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の信号処理方法。
【請求項６】
前記劣化信号を、前記位相情報と振幅又はパワー情報とに分解し、
前記振幅又はパワー情報を用いて、前記劣化信号中の衝撃音を検出することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の信号処理方法。
【請求項７】
検出された衝撃音の前記振幅又はパワー情報が小さくなるように、前記劣化信号中の前記衝撃音以外の信号の前記振幅又はパワー情報を用いて処理することを特徴とする請求項６に記載の信号処理方法。
【請求項８】
検出された衝撃音の前記振幅又はパワー情報を、前記劣化信号中の前記衝撃音が発生する前の信号の振幅又はパワー情報と結合させることを特徴とする請求項７に記載の信号処理方法。
【請求項９】
検出された衝撃音の前記振幅又はパワー情報を、前記劣化信号中の前記衝撃音が発生する前の信号の振幅又はパワー情報を用いて平均化することを特徴とする請求項７に記載の信号処理方法。
【請求項１０】
前記劣化信号中の前記衝撃音が発生する前の信号の振幅又はパワー情報を用いて、検出された衝撃音の前記振幅又はパワー情報に制限をかけることを特徴とする請求項６に記載の信号処理方法。
【請求項１１】
前記劣化信号を遅延させ、前記衝撃音の振幅又はパワー情報を、前記劣化信号中の衝撃音発生前後の信号の振幅又はパワー情報で処理することを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載の信号処理方法。
【請求項１２】
雑音存在情報を入力し、該雑音存在情報が雑音の存在を示すときに前記衝撃音の抑圧を行なうことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の信号処理方法。
【請求項１３】
前記劣化信号中の重要度を評価し、
前記劣化信号中の重要度が高い部分は弱く、それ以外は強く前記衝撃音を抑圧することを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の信号処理方法。
【請求項１４】
前記劣化信号中の背景音を推定し、
前記劣化信号中の背景音推定値を下限値として、前記衝撃音を抑圧することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の信号処理方法。
【請求項１５】
前記振幅又はパワー情報の平均値を求め、該平均値からの分散を基準値以下にすることを特徴とする請求項６に記載の信号処理方法。
【請求項１６】
前記振幅又はパワー情報中の雑音を、雑音情報を用いて抑圧し、その結果を用いて、前記衝撃音を検出することを特徴とする請求項６に記載の信号処理方法。
【請求項１７】
前記振幅又はパワー情報中の雑音を、雑音情報を用いて抑圧し、
前記雑音情報を用いて、前記衝撃音を検出することを特徴とする請求項６に記載の信号処理方法。
【請求項１８】
入力信号を周波数領域信号に変換し、
該周波数領域信号を用いて衝撃音を検出し、
前記衝撃音が検出されたときに、
振幅と位相の変化分が小さくなるように衝撃音を抑圧することを特徴とする雑音抑圧の方法。
【請求項１９】
劣化信号中の衝撃音を抑圧する情報処理装置であって、
前記劣化信号中において衝撃音を検出する検出手段と、
検出された衝撃音の位相情報を、該位相情報の変化量が小さくなるように前記劣化信号中の前記衝撃音以外の信号の位相情報で処理する位相処理手段と、
を備えることを特徴とする情報処理装置。
【請求項２０】
劣化信号中の衝撃音を抑圧する信号処理プログラムであって、
コンピュータに、
前記劣化信号中において衝撃音を検出する工程と、
検出された衝撃音の位相情報を、該位相情報の変化量が小さくなるように前記劣化信号中の前記衝撃音以外の信号の位相情報を用いて処理する工程と、
を実行させることを特徴とする信号処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、劣化信号中の雑音を抑圧して所望の信号を強調するための信号処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
劣化信号（所望の信号に雑音が重畳された信号）から、雑音を抑圧し、強調信号（所望の信号を強調した信号）を出力する雑音抑圧技術(noise suppressing technology)が知られている。例えば、ノイズサプレッサは、所望の音声信号に重畳されている雑音(ノイズ)を抑圧するシステムであり、携帯電話など様々な音声端末において利用されている。
【０００３】
この種の技術に関し、特許文献１には、入力信号に１より小さな抑圧係数を乗算することによって、ノイズを抑圧する方法が開示されており、特許文献２には、推定された雑音を劣化信号から直接減算することによって、雑音を抑圧する方法が開示されている。しかし、特許文献１及び２に記載の技術は、雑音の推定に平均操作が含まれており、衝撃音のような突発的な雑音を十分に抑圧することができない。
【０００４】
これに対し、非特許文献１は、劣化信号パワースペクトルの平坦度と過去からの増分に基づいて衝撃音を検出する雑音抑圧システムを開示している。非音声区間で衝撃音が検出されなかったときに、背景雑音を推定する。非音声区間で衝撃音が検出されたときには、劣化信号を背景雑音の推定値で置換することで衝撃音を抑圧し、劣化信号と背景雑音との差を用いて衝撃音推定値を更新する。音声区間で衝撃音が検出されたときには、衝撃音推定値を劣化信号から減算することで衝撃音を抑圧する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２８２２２７号
【特許文献２】特開平８−２２１０９２号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】A. Sugiyama,  Single-channel impact-noise suppression with no auxiliary information for its detection," Proceedings of WASPAA2007, pp. 127--130, Oct. 2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の非特許文献１に開示された構成では、位相に関して衝撃音抑圧処理を適用しておらず、位相の不連続性がそのまま存在した。その結果、ユーザにとって、衝撃音の抑圧が十分に感じられない場合があった。
【０００８】
以上を踏まえ、本発明は、上述の課題を解決する信号処理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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る信号処理方法は、
劣化信号中の衝撃音を抑圧するために、
前記劣化信号中において衝撃音を検出し、
検出された衝撃音の位相情報を、位相情報の変化量が小さくなるように前記劣化信号中の前記衝撃音以外の信号の位相情報で処理することを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る情報処理装置は、
劣化信号中の衝撃音を抑圧する情報処理装置であって、
前記劣化信号中において衝撃音を検出する検出手段と、
検出された衝撃音の位相情報を、前記劣化信号中の前記衝撃音以外の信号の位相情報で処理する位相処理手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る信号処理プログラムは、
劣化信号中の衝撃音を抑圧する信号処理プログラムであって、
コンピュータに、
前記劣化信号中において衝撃音を検出する工程と、
検出された衝撃音の位相情報を、前記劣化信号中の前記衝撃音以外の信号の位相情報を用いて処理する工程と、
を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、劣化信号中の位相情報に関して衝撃音抑圧処理を適用することにより、位相に起因する信号の不連続性を低減し、衝撃音を十分に抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態としての雑音抑圧装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１実施形態としての雑音抑圧装置に含まれる変換部の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第１実施形態としての雑音抑圧装置に含まれる逆変換部の構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第１実施形態としての雑音抑圧装置に含まれる衝撃音抑圧部の構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第２実施形態としての雑音抑圧装置に含まれる衝撃音検出部の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第３実施形態としての雑音抑圧装置の概略構成を示すブロック図。
【図７】本発明の第３実施形態としての雑音抑圧装置に含まれる衝撃音抑圧部の構成を示すブロック図。
【図８】本発明の第４実施形態としての雑音抑圧装置の概略構成を示すブロック図。
【図９】本発明の第５実施形態としての雑音抑圧装置に含まれる衝撃音抑圧部の構成を示すブロック図。
【図１０】本発明の第６実施形態としての雑音抑圧装置に含まれる衝撃音抑圧部の構成を示すブロック図。
【図１１】本発明の第７実施形態としての雑音抑圧装置に含まれる衝撃音抑圧部の構成を示すブロック図。
【図１２】本発明の第８実施形態としての雑音抑圧装置の概略構成を示すブロック図。
【図１３】本発明の第９実施形態としての雑音抑圧装置の概略構成を示すブロック図。
【図１４】本発明の第１０実施形態としての雑音抑圧装置の概略構成を示すブロック図。
【図１５】本発明の他の実施形態としての信号処理プログラムを実行するコンピュータの概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１５】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、本明細書中、「雑音」とは処理対象となる情報以外の不要な情報一般を示し、音に限定されるものではない。また、本明細書中「衝撃音」は、雑音の一種であり、短時間に急激な変化を示す情報一般を示し、音に限定されるものではない。
【００１６】
（第１実施形態）
＜全体構成＞
本発明に係る信号処理方法を実現する第１実施形態として、雑音抑圧装置について説明する。図１は、雑音抑圧装置１００の全体構成を示すブロック図である。雑音抑圧装置１００は、例えばデジタルカメラ、ノートパソコン、携帯電話などといった装置の一部としても機能するが、本発明はこれに限定されるものではなく、入力信号からのノイズ除去を要求されるあらゆる情報処理装置に適用可能である。
【００１７】
入力端子１には、劣化信号(所望信号と雑音の混在する信号)が、サンプル値系列として供給される。入力端子１に供給された劣化信号は、変換部２においてフーリエ変換などの変換を施されて複数の周波数成分に分割される。複数の周波数成分のうち、振幅は振幅スペクトルとして多重化され、衝撃音検出部１０と逆変換部４に伝達される。一方、位相は、位相スペクトルとして衝撃音抑圧部１１へ供給される。
【００１８】
衝撃音検出部１０は、劣化信号スペクトルの周波数特性と時間特性に基づいて、衝撃音の存在を検出する。検出に当って、周波数特性と時間特性のいずれかを用いてもよいし、双方を用いてもよい。また、双方を用いる際に、それぞれの特性評価結果の重み付き和またはより複雑な関数で表現される統合結果を用いることもできる。衝撃音抑圧部１１は、変換部２から供給された劣化信号に対し、衝撃音検出部１０から供給された衝撃音検出情報に基づいて、各周波数で衝撃音を抑圧し、衝撃音抑圧結果を強調信号位相スペクトルとして逆変換部４に伝達する。
【００１９】
逆変換部４は、衝撃音抑圧部１１から供給された強調信号位相スペクトルと変換部２から供給された劣化信号振幅スペクトルとを合わせて逆変換を行い、強調信号サンプルとして、出力端子５に供給する。
【００２０】
＜変換部の構成＞
図２は、変換部２の構成を示すブロック図である。図２に示すように、変換部２はフレーム分割部２１、窓がけ処理部(windowing unit)２２、及びフーリエ変換部２３を含む。劣化信号サンプルは、フレーム分割部２１に供給され、Ｋ／２サンプル毎のフレームに分割される。ここで、Ｋは偶数とする。フレームに分割された劣化信号サンプルは、窓がけ処理部２２に供給され、窓関数(window function)であるw(t)との乗算が行なわれる。第ｎフレームの入力信号yn(t) (t=0, 1, ..., K/2-1) に対するw(t)で窓がけ(windowing)された信号は、次式（１）で与えられる。
【数１】
2011100082.tif 000003
【００２１】
また、連続する２フレームの一部を重ね合わせ(オーバラップ)して窓がけすることも広く行なわれている。オーバラップ長としてフレーム長の５０％を仮定すれば、t=0, 1, ..., K/2-1 に対して、以下の式（２）で得られる左辺が、窓がけ処理部２２の出力となる。
【数２】
2011100082.tif 000004
【００２２】
実数信号に対しては、左右対称窓関数が用いられる。また、窓関数は、MMSE STSA法における抑圧係数を１に設定したとき、又はＳＳ法においてゼロを減算したときの入力信号と出力信号が計算誤差を除いて一致するように設計される。これは、w(t)+w(t+K/2)=1 となることを意味する。
【００２３】
以後、連続する２フレームの５０％をオーバラップして窓がけする場合を例として説明を続ける。w(t)としては、例えば、次式（３）に示すハニング窓を用いることができる。
【数３】
2011100082.tif 000005
【００２４】
このほかにも、ハミング窓、ケイザー窓、ブラックマン窓など、様々な窓関数が知られている。窓がけされた出力はフーリエ変換部２３に供給され、劣化信号振幅スペクトルYn(k)に変換される。劣化信号振幅スペクトルYn(k)は位相と振幅に分離され、劣化信号位相スペクトル arg Yn(k)は逆変換部４に、劣化信号振幅スペクトル|Yn(k)|は衝撃音抑圧部１１に供給される。既に説明したように、振幅スペクトルの代わりにパワースペクトルを利用することもできる。
【００２５】
＜逆変換部の構成＞
図３は、逆変換部４の構成を示すブロック図である。図３に示すように、逆変換部４は逆フーリエ変換部４３、窓がけ処理部４２、及び、フレーム合成部４１を含む。逆フーリエ変換部４３は、衝撃音抑圧部１１から供給された強調信号振幅スペクトルと変換部２から供給された劣化信号位相スペクトル arg Yn(k)とを乗算して、強調信号（以下の式（４）の左辺）を求める。
【数４】
2011100082.tif 000006
【００２６】
得られた強調信号に逆フーリエ変換を施し、１フレームがＫサンプルを含む時間領域サンプル値系列xn(t) (t=0, 1, ..., K-1)として、窓がけ処理部４２に供給され、窓関数w(t)との乗算が行なわれる。第ｎフレームの入力信号xn(t) (t=0, 1, ..., K/2-1) に対してw(t)で窓がけされた信号は、次式（５）の左辺で与えられる。
【数５】
2011100082.tif 000007
【００２７】
また、連続する２フレームの一部を重ね合わせ(オーバラップ)して窓がけすることも広く行なわれている。フレーム長の５０％をオーバラップ長として仮定すれば、t=0, 1, ..., K/2-1 に対して、以下の式の左辺が、窓がけ処理部４２の出力となり、フレーム合成部４１に伝達される。
【数６】
2011100082.tif 000008
【００２８】
フレーム合成部４１は、窓がけ処理部４２からの隣接する２フレームの出力を、Ｋ／２サンプルずつ取り出して重ね合わせ、以下の式（７）によって、t=0, 1, ..., K-1における出力信号（式（７）の左辺）を得る。得られた出力信号は、フレーム合成部４１から出力端子５に伝達される。
【数７】
2011100082.tif 000009
【００２９】
なお、図２と図３において変換部と逆変換部における変換をフーリエ変換として説明したが、フーリエ変換に代えて、コサイン変換、修正コサイン変換、アダマール変換、ハール変換、ウェーブレット変換など、他の変換を用いることもできる。例えば、コサイン変換や修正コサイン変換は、変換結果として振幅だけしか得られない。このため、図１における変換部２から逆変換部４に至る経路は不要になる。また、雑音情報記憶部６に記録する雑音情報も、振幅（又はパワー）だけとなり、記憶容量の削減、雑音抑圧処理における演算量の削減に貢献する。ハール変換は、乗算が不要となり、ＬＳＩ化したときの面積を小さくすることができる。ウェーブレット変換は、周波数によって時間解像度を異なったものに変更できるために、雑音抑圧効果の向上が期待できる。
【００３０】
また、変換部２において得られる周波数成分を複数統合してから、衝撃音抑圧部１１で実際の抑圧を行うこともできる。その際、聴覚特性の弁別能力が高い低周波領域から、能力が低い高周波領域に向かって、よりたくさんの周波数成分を統合して、高い音質を達成することができる。このように、複数の周波数成分を統合してから衝撃音抑圧を実行すると、雑音抑圧を適用する周波数成分の数が少なくなり、全体の演算量を削減することができる。
【００３１】
＜衝撃音抑圧部の構成＞
図４は、衝撃音抑圧部１１の内部構成を示すブロック図である。図４に示すように、衝撃音抑圧部１１は、遅延部１１１と合成部１１２とを含む。遅延部１１１は、入力である劣化信号位相スペクトルを遅延させる。遅延量は一つである必要はなく、複数の遅延量で入力を遅延して、複数の遅延信号を生成することもできる。合成部１１２は、劣化信号位相スペクトルと遅延部１１１から供給される遅延した劣化信号位相スペクトルを用いて、強調信号位相スペクトルを合成する。
【００３２】
位相処理は、衝撃音検出部１０から衝撃音の検出が伝達されたときだけ行う。位相処理としては、過去（衝撃音発生前）の値を用いて、以下の数式（８）に示す処理を位相に適用することができる。
【数８】
2011100082.tif 000010
ここで、ｚ-lはｌサンプルの遅延を、Мは最大遅延を表わし、ｃｌｋは周波数ｋ、ｌサンプル遅延した劣化信号位相スペクトルに対する係数を表わす。
【００３３】
すなわち、周波数範囲０からＮ−１、遅延量０からМ−１の範囲にある位相の線形結合で、強調信号の位相を計算する。最も簡単な例が、各周波数における１フレーム前の位相との平均である。或いは、１フレーム前の位相と同じ位相を適用（置換）しても良い。現在の位相そのものよりも過去の位相との差が小さくなり、衝撃音として知覚されにくくなる。この考え方を拡張すると、信号全体を遅延させ、衝撃音に続く未来の信号成分の位相を、過去の信号成分の位相と同様に用いて、位相の変化を抑圧することによって、衝撃音抑圧効果を向上させることもできる。この位相処理による衝撃音抑圧効果は非常に大きく、パワー制御や振幅制御を行なわなくても、位相処理だけで、衝撃音抑圧効果を得ることができる。
【００３４】
さらに、位相に過去の値とは無関係な成分を加算することもできる。このような成分の例としては、ランダム位相がある。さらに、ランダム位相が４５度以下であるというように、ランダム位相の範囲に制約を加えることもできる。位相に過去の値と無関係な成分を付加することで、衝撃音を効果的に抑圧できる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態にあっては、劣化信号中の衝撃音を抑圧する際に、劣化信号中において衝撃音を検出し、検出された衝撃音の位相成分を、劣化信号中の衝撃音以外の信号の位相成分を用いて処理した。これにより、衝撃音が一層効果的に抑圧できるという効果が得られる。
【００３６】
（第２実施形態）
次に、図５を用いて本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は衝撃音の検出方法に特徴を有する衝撃音抑圧装置及び方法に関するものである。従来の衝撃音検出方法では十分な検出精度を得られていなかったが、本実施形態のように衝撃音の検出を行なうことで、非常に精度良く劣化信号中の衝撃音を検出できるようになる。
【００３７】
本実施形態における衝撃音検出部１０は、劣化信号振幅スペクトルの周波数特性と時間特性に基づいて、衝撃音の存在を検出する。検出に当って、周波数特性と時間特性のいずれかを用いてもよいし、双方を用いてもよい。また、双方を用いる際に、それぞれの特性評価結果の重み付き和またはより複雑な関数で表現される統合結果を用いることもできる。
【００３８】
＜衝撃音検出部の構成＞
図５は、衝撃音検出部１０の構成を示すブロック図である。図５を参照すると、衝撃音検出部１０は、スペクトル周波数特性評価部１０１、スペクトル時間特性評価部１０２、及び統合部１０３を含む。
【００３９】
スペクトル周波数特性評価部１０１は、スペクトルの周波数方向変化に関する特性を評価して、統合部１０３に供給する。スペクトルの周波数方向変化に関する特性としては、スペクトルの周波数方向平坦度を評価する。スペクトル平坦度としては、隣接周波数点におけるスペクトルの差分絶対値の総和を用いることができる。周波数ｋ、フレームｎにおける劣化信号振幅スペクトル|Yn(k)|を用いると、フレームｎにおけるスペクトル平坦度Ｆmf（ｎ）は、次式（９）で求めることができる。
【数９】
2011100082.tif 000011
【００４０】
また、スペクトル平坦度として、平均スペクトルとの差分絶対値の総和を用いることもできる。フレームｎにおける平均劣化信号振幅スペクトル|Yn|バーを用いると、フレームｎにおけるスペクトル平坦度Ｆmf（ｎ）は、次式（１０）で求めることができる。
【数１０】
2011100082.tif 000012
【００４１】
ｋによって平坦度計算の対象とする周波数を制限することもできる。特に、衝撃音スペクトルは高域で強く、通常信号のスペクトルは低域で強いので、ｋの範囲を高周波領域に限定することで、検出精度を高くすることができる。また、平坦度を複数のサブバンドで個別に求め、これらの線形または非線形結合によって、全体的な平坦度を求めてもよい。サブバンド処理は、衝撃音と摩擦音の識別に利用することもできる。衝撃音と摩擦音はいずれも広帯域にわたって平坦なスペクトル特性を有するが、一般的に摩擦音の方が狭帯域であり、低域パワーが弱い。このような特性の違いを識別するために、サブバンド処理と複数のサブバンド平坦度の結合は有効である。
【００４２】
このようにして求めた平坦度を閾値と比較して、平坦度のスコアを求める。平坦度のスコアは、どの程度平坦であるかを表す指標で、例えば、１と０の間に正規化した値として表現することができる。平坦度の上限閾値をσH、下限閾値をσL、これらに対応した平坦度をＦH、ＦLとすると、平坦度のスコアSｆ(n)は、式（１１)で定めることができる。
【数１１】
2011100082.tif 000013
式（１１）においては、上限閾値と下限閾値の間を線形補間しているが、これは任意の関数または多項式などによる補間を適用することができる。
【００４３】
閾値としては、予め定められた値の他、平坦度の過去の平均や中央値など、あるいはそれらに基づいて計算した値などを用いてもよい。また、複数の閾値を用意しておき、劣化信号スペクトルを分析した結果に基づいて、選択的に用いることもできる。このような分析結果の例としては、劣化信号振幅スペクトル、パワースペクトル、これらの統計量（平均値、中央値、最大値、最小値、分散）などがあげられる。
【００４４】
一方、スペクトル時間特性評価部１０２は、スペクトルの時間方向変化に関する特性を評価して、統合部１０３に供給する。スペクトルの時間方向変化としては、振幅又はパワースペクトルの増分を用いることができる。時間方向変化の評価は、各周波数点で行う。これらの線形または非線形結合によって、全体的な変化を求めてもよい。また、時間方向変化をサブバンドで求めることもできる。例えば、次式（１２）によって、一つのサブバンドにおける時間方向の変化Ｆmt（ｎ）を求めることができる。
【数１２】
2011100082.tif 000014
ｋの値によって、サブバンド下限が決定される。また、Ｎ−１の代わりに特定の周波数番号を用いれば、サブバンド上限が指定できる。また、時間方向変化を複数のサブバンドで個別に求め、これらの線形または非線形結合によって、全体的な変化を求めてもよい。衝撃音スペクトルは高域で強く、通常信号のスペクトルは低域で強いので、高周波領域に限定して変化を評価することで、検出精度を高くすることができる。
【００４５】
また、振幅又はパワースペクトルの周波数方向の統計量（平均値、中央値、最大値、最小値、分散）、あるいはそれらのうちいくつかの組合せを用いることもできる。例えば、最小値を用いた場合には、次式（１３）によって時間変化を求めることができる。
【数１３】
2011100082.tif 000015
【００４６】
このような最小値の時間変化を用いることで、非常に的確に衝撃音を検出することができる。これは、劣化信号の周波数方向の統計量は、通常、幅広い値を取り得るが、衝撃音に関しては、周波数方向の最小値が大きい傾向があるからである。
【００４７】
特に、これらの統計量のいずれかが小さな分散を有している場合には、分散の小さい統計量を利用することで、検出の精度を高くすることができる。
【００４８】
なお、数式（９）〜（１２）に対しては、劣化信号振幅スペクトル|Yn(k)|に代えてパワースペクトル|Yn(k)|2を用いることもできる。
【００４９】
このようにして求めた時間変化を閾値と比較して、時間変化のスコアを求める。時間変化のスコアは、どの程度の時間変化が存在するかを表す指標で、例えば、１と０の間に正規化した値として表現することができる。時間変化の上限閾値、下限閾値、これらに対応した時間変化量を用いて、時間変化のスコアSｔ(n)は、式（１１)と同様にして定めることができる。平坦度のスコアと同じように、線形補間の代わりに任意の関数または多項式などによる補間を適用することができる。
【００５０】
閾値として予め定められた値の他、時間変化の過去の平均や中央値など、あるいはそれらに基づいて計算した値などを用いてもよい。また、複数の閾値を用意しておき、劣化信号振幅スペクトルを分析した結果に基づいて、選択的に用いることもできる。このような分析結果の例としては、劣化信号振幅スペクトル、パワースペクトル、これらの統計量（平均値、中央値、最大値、最小値、分散）などがあげられる。
【００５１】
統合部１０３は、スペクトル周波数特性評価部１０１から供給されたスペクトルの周波数方向変化に関する特性とスペクトル時間特性評価部１０２から供給されたスペクトルの時間方向変化に関する特性を統合して、衝撃音検出データを生成し、これを出力する。衝撃音検出データは、例えば、０と１の間の値に正規化された衝撃音らしさである。例えば、衝撃音検出データが１であることは、１００％の確信をもって衝撃音と判定することであり、０．８であることは、２０％の不確定性をもって衝撃音と判定することである。
【００５２】
前記特性の統合の最も簡単な方法は、前記平坦度のスコアと時間変化のスコアの論理積である。２つのスコアの双方が１に等しいときに衝撃音データを１とする。また、論理積の代わりに論理和を用いることもできる。いずれか一方のスコアが１であれば、衝撃音データを１とする。
【００５３】
これらのスコアを統合した統合スコアを用いて衝撃音データを計算することもできる。例えば、両者の和を衝撃音データとすると、論理積や論理和より不確実な場合も、衝撃音を１以上に設定することができる。スコアの統合に際しては、両者の単純な和だけでなく、線形、非線形関数を含む様々な統合が可能である。この統合に用いる関数によって、周波数特性または時間特性のどちらをどの程度重視するのかを調整することができる。
【００５４】
このようにして求めた衝撃音データが１以上であれば、衝撃音が確実に存在すると判定して、衝撃音を完全に抑圧する。衝撃音データが１以下であれば、その値に応じて衝撃音抑圧の程度を弱くする。
【００５５】
以上のように、本実施形態では、劣化信号中の衝撃音を抑圧する際に、劣化信号から振幅又はパワー成分を抽出し、その振幅又はパワー成分の時間方向変化の統計量を用いて、衝撃音を検出する。これにより、より正確に衝撃音を検出することが可能となる。
【００５６】
なお、本実施形態では、第１実施形態の一部としての衝撃音検出部１０について説明したが、本実施形態の衝撃音検出方法は、第１実施形態に記載の衝撃音抑圧方法に限定されるものではなく、どのように衝撃音を抑圧するかについては問わない。すなわち、本実施形態の方法で検出した衝撃音に対し、第１実施形態で説明したように、位相処理によって衝撃音を抑圧してもよいし、従来のように振幅やパワーを制御することによって衝撃音を抑圧してもよい。
【００５７】
（第３実施形態）
ここで、本発明の第３実施形態としての雑音抑圧装置について説明する。図６は、本実施形態に係る雑音抑圧装置３００を示す図である。雑音抑圧装置３００は、第１衝撃音抑圧部１１と第２衝撃音抑圧部１２とを備える。第１衝撃音抑圧部１１の構成は、第１実施形態で説明した衝撃音抑圧部と同じであるため、ここでは詳しい説明を省略する。
【００５８】
図７は、第２衝撃音抑圧部１２の内部構成を示すブロック図である。図７に示すように、第２衝撃音抑圧部１２は、遅延部１２１と合成部１２２とを含む。遅延部１２１は、入力である劣化信号振幅スペクトルを遅延させる。遅延量は一つである必要はなく、複数の遅延量で入力を遅延して、複数の遅延信号を生成することもできる。合成部１２２は、入力した劣化信号振幅スペクトルと遅延部１２１から供給される遅延した劣化信号振幅スペクトルとを合成して、強調信号振幅スペクトルを生成する。遅延信号との合成処理は、衝撃音検出部１０において衝撃音が検出されたときだけ行う。
【００５９】
合成処理としては、過去の値を用いて、第１実施形態の数式（８）に示す処理を適用することができる。その場合、数式（８）においてｃlkは、周波数ｋ、ｌサンプル遅延した劣化信号振幅スペクトルに対する係数を表わす。すなわち、周波数範囲０からＮ−１、遅延量０からМ−１の範囲にあるサンプルの線形結合で、強調信号振幅スペクトルを計算する。最も簡単な例が、各周波数における１フレーム前のサンプルとの平均である。現在のサンプル単独の場合よりも過去のサンプルとの差が小さくなり、衝撃音として知覚されにくくなる。
【００６０】
合成の別の例として、過去のサンプルから求めた値（例えば平均値、最大値）を上限として、現在のサンプルに制限をかけてもよい。この合成法も、現在のサンプル単独の場合よりも過去のサンプルとの差が小さくなり、衝撃音として知覚されにくくなる。また、位相に対する処理と同様に、信号全体を遅延させ、衝撃音に続く未来の信号成分の振幅スペクトルを、過去の信号成分の振幅スペクトルと同様に用いて、振幅スペクトルの変化を抑圧することによって、衝撃音抑圧効果を向上させることもできる。なお、これらの合成において、劣化信号振幅スペクトルに代えて劣化信号パワースペクトルを利用できることは、すでに他の説明で述べた通りである。
【００６１】
以上のように本実施形態は、検出された衝撃音の振幅又はパワー成分が小さくなるように、劣化信号中の衝撃音以外の信号を用いて処理する。このように位相と振幅又はパワーの両面から衝撃音を処理することで、より一層効果的に衝撃音を抑圧することが可能となる。
【００６２】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態としての雑音抑圧装置４００について図８を用いて説明する。本実施形態では、第１実施形態の雑音抑圧装置１００に加えて、雑音存在情報を入力する入力端子９を有する。図８における衝撃音抑圧部３１は、第１実施形態の衝撃音抑圧部１１と同様に、入力端子９から供給された雑音存在情報を用いて、各周波数で位相処理を行なうことにより衝撃音を抑圧し、衝撃音抑圧結果を強調信号スペクトルとして逆変換部４に伝達する。強調信号位相スペクトルは、雑音存在情報が雑音の存在を示すときには劣化信号位相スペクトルに対して第１実施形態で説明した位相処理を施し衝撃音を抑圧したものとなる。一方、雑音存在情報が雑音の不存在を示すときには劣化信号位相スペクトルそのものとなる。
これにより、より効率の良い衝撃音抑圧を行なうことができる。
【００６３】
（第５実施形態）
次に本発明の第５実施形態としての雑音抑圧装置について説明する。本実施形態は、図６を用いて説明した第３実施形態に係る雑音抑圧装置をベースにしたものであり、第３実施形態とは、第２衝撃音抑圧部１２の内部構成が異なるものである。その他の構成及び動作は、第３実施形態と同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
【００６４】
本実施形態に係る第２衝撃音抑圧部５２の内部構成について、図９に示す。図９は、衝撃音抑圧部５２の構成を示すブロック図である。図９に示すように、第２衝撃音抑圧部５２は、遅延部１２１、合成部１２４に加えて、重要度評価部１２３を備えている。遅延部１２１については、第３実施形態において図７を用いて説明した通りの構成であるためここでは説明を省略する。
【００６５】
重要度評価部１２３は、重要度に応じた処理を遂行するための情報(重要度情報)を生成し、合成部１２４に供給する。合成部１２４は、強調信号スペクトル合成処理に加えて、重要度評価部１２３から供給された重要度情報に従って、重要度に応じた処理を行う。
【００６６】
重要度評価部１２３の生成する重要度情報の第１の例は、劣化信号振幅スペクトルのピークである。スペクトルのピークは、各周波数点におけるスペクトルを隣接する周波数点におけるスペクトルと比較して、十分に大きいかどうかを評価して検出することができる。最も簡単な例は、各周波数点のスペクトルをその両隣(低域側及び高域側)のスペクトルと比較して、その差が閾値より大きいときにピークと判定することである。差に対する閾値は、両側のスペクトルに対して等しい必要はない。日本工業規格 JIS×4332-3 「音響映像オブジェクトの符号化 ―第3部 音響―」、2002年3月には、高域側の差分閾値を低域側差分閾値よりも小さくすることが、聴覚特性に合致すると記載されている。同様にして、低域側及び高域側の複数の周波数点に対して差分を求め、これらの情報を総合してピークを検出することもできる。すなわち、すぐ隣の周波数点に対しては差分が大きいが、それよりも離れた隣接周波数点同志においては差分が小さい周波数点を検出すれば、それがピークとなる。このようにして検出したピークの位置（周波数）と大きさ(重要度)を、重要度評価部１２３から合成部１２４へ供給する。
【００６７】
重要度評価部１２３の生成する重要度情報の第２の例は、劣化信号振幅スペクトルの大きさである。スペクトルがピークを形成しなくても、その値が大きいときには、その周波数を大振幅として検出する。例えば、大きな値のスペクトルが周波数方向に連続すると、ピークとしては検出されない。しかし、このような部分は、聴覚にとって重要である。そこで、検出した大振幅の位置（周波数）と大きさ(重要度)を、重要度評価部１２３から合成部１２４へ供給する。
【００６８】
重要度評価部１２３の生成する重要度情報の第３の例は、劣化信号振幅スペクトルの雑音らしさである。前述のピーク検出を行い、検出されたピークのうち、特に低域に存在するピークは雑音の可能性が低い。また、スペクトル値が小さくピークでない位置では雑音らしさが高い。すなわち、ピークは雑音らしさが低く、非ピークでスペクトル値が小さいときは雑音らしさが高い。これらのピークの位置（周波数）と大きさ(重要度)を、重要度評価部１２３から合成部１２４へ供給する。
【００６９】
重要度評価部１２３の生成する重要度情報は、既に説明したピーク、大振幅、及び雑音らしさを適切に組み合わせてもよい。例えば、大振幅のスペクトルに対してピーク検出の閾値を低くして、振幅が大きい帯域では小さなピークも検出されるように制御することなどがその例である。指標を組み合わせて用いることで、より正確な重要度情報を得ることができる。また、これまでの他の説明のように、処理を特定の周波数帯域に限定する、サブバンド処理などを適用することが可能である。
【００７０】
具体的に合成部１２４は、重要度評価部１２３から供給された周波数点以外では、図７で説明した合成部１２２と同じ強調信号スペクトル合成処理を行う。重要度評価部１２３から供給された周波数点には重要な信号成分が存在し、これらは強調信号の音質に重要な役割を果たす。そこで、これらの周波数点においてはその重要度に応じた抑圧を適用する。つまり、重要度が高い場合には弱い抑圧を、重要度が低い場合には強い抑圧を適用する。
【００７１】
以上、本実施形態によれば、雑音の振幅又はパワースペクトルに対して、重要度を加味した抑圧を行なうことができ、より高品質の出力を得ることができる。
【００７２】
（第６実施形態）
次に本発明の第６実施形態としての雑音抑圧装置について説明する。本実施形態は、図６を用いて説明した第３実施形態に係る雑音抑圧装置をベースにしたものであり、第３実施形態とは、第２衝撃音抑圧部１２の内部構成が異なるものである。その他の構成及び動作は、第３実施形態と同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
【００７３】
図１０（ａ）は、本実施形態に係る雑音抑圧装置の全体構成図である。図６の構成によく似ているが、第２衝撃音抑圧部６２に、入力端子９から雑音存在情報が供給されている点で異なる。その他の構成及び動作については、図６と同様であるためここでは詳細な説明を省略する。
【００７４】
図１０（ｂ）は、第２衝撃音抑圧部６２の内部構成を示すブロック図である。図１０（ｂ）に示すように、衝撃音抑圧部６２は、遅延部１２１、合成部１３４及び背景音推定部１２５を含んでいる。遅延部１２１については、図７で説明したものと同様であるのでここでは説明を省略する。背景音推定部１２５は、劣化信号振幅スペクトルを変換部２から受け、雑音存在情報を入力端子９から受けて背景音レベルを推定し、背景音レベル推定値として合成部１３４に供給する。背景音レベル推定値は、入力として劣化信号振幅スペクトルが供給されるときには背景音振幅スペクトルの推定値、劣化信号パワースペクトルが供給されるときには背景音パワースペクトルの推定値として求める。背景音の推定は、雑音存在情報によって雑音が存在するとされるときだけ行い、背景音の推定値を更新する。合成部１３４は、合成部１１４と同じ強調信号スペクトル合成処理に加えて、背景音推定部１２５から供給された背景音推定値によって異なる処理を行う。
【００７５】
合成部１３４においては、入力端子９から供給される雑音存在情報が雑音の存在を表すときに、背景音推定部１２５から供給された背景音推定値を下限値とした抑圧を行う。すなわち、合成部１３４において合成した結果が背景音推定値より小さいときには、背景音推定値と等しくなるまで抑圧を弱くし、それを強調信号スペクトルとして出力する。合成結果が背景音推定値に等しいかそれよりも大きいときは、合成結果をそのまま強調信号スペクトルとして出力する。入力端子９から供給される雑音存在情報が雑音の非存在を表すときには、合成部１３４は背景音推定値を下限値とした処理を行わず、合成結果をそのまま強調信号スペクトルとして出力する。
【００７６】
以上のように背景音推定値を下限値とした抑圧を行うことにより、過剰抑圧を回避し、自然な聴感を与える強調信号を得ることができる。
【００７７】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態としての雑音抑圧装置について図１１を用いて説明する。本実施形態は、図６を用いて説明した第３実施形態に係る雑音抑圧装置をベースにしたものであり、第３実施形態とは、第２衝撃音抑圧部７２の内部構成が異なるものである。その他の構成及び動作は、第３実施形態と同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
【００７８】
図１１は、第２衝撃音抑圧部７２の内部構成を示すブロック図である。図１１に示すように、第２衝撃音抑圧部７２は、遅延部１２１、合成部１２２及び白色化処理部１２７を含んでいる。遅延部１２１と合成部１２２との関係については、図５から図７で説明した通りであるためここでは説明を省略する。白色化処理部１２７は、合成部１２２から強調信号スペクトルを供給され、これを白色化して、白色化強調信号スペクトルとして出力する。
【００７９】
白色化処理は、強調信号振幅スペクトルの平均値を求め、この平均値からの分散を基準値以下にする。具体的には、平均値＋εを超える振幅スペクトル値は平均値＋εで置き換える。また、平均値−εより小さい振幅スペクトル値は平均値−εで置き換える。それ以外の強調信号振幅スペクトルは、そのままとする。また、平均値±εで置き換える代わりに、平均値±εの範囲の乱数で置き換えても良い。例えば、平均値＋εを超える振幅スペクトル値は平均値＋εと平均値の間の乱数で置き換える。また、平均値−εより小さい振幅スペクトル値は平均値−εと平均値の間の乱数で置き換える。白色化処理によって振幅スペクトルの値が均一化し、雑音が知覚されにくくなる。
【００８０】
さらに、図１１の構成に加えて、図９を用いて説明した重要度評価部１２３を設けても良い。その場合、白色化に重要度評価部１２３の出力を利用することもできる。重要度評価部１２３で雑音らしさを求め、雑音らしさが大きいときだけ、白色化を適用する。このようにすることで、所望信号成分が少ないときに強調信号が白色信号に近くなり、雑音として知覚されにくくなる。
【００８１】
これら白色化処理において、複数のサブバンドで個別の処理を行うこともできる。また、特定のサブバンドで白色化を回避することもできる。サブバンド毎に異なる平均値を用いるので、自然な聴感を与える強調信号を得ることができる。
【００８２】
（第８実施形態）
図１２は、本発明の第８実施形態に係る雑音抑圧装置の構成を示すブロック図である。本実施形態を、第１実施形態と比べた場合、雑音抑圧部３が追加されている他は、同様の構成である。したがって、同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００８３】
雑音抑圧部３は、変換部２から供給された劣化信号振幅スペクトルと入力した雑音情報とを用いて、各周波数で雑音を抑圧し、雑音抑圧結果としての強調信号振幅スペクトルを逆変換部４に伝達する。
以上の構成により、衝撃音以外のノイズをも的確に抑圧することが可能となる。
【００８４】
（第９実施形態）
図１３は、本発明の第９実施形態に係る雑音抑圧装置の構成を示すブロック図である。本実施形態を、第８実施形態と比べた場合、衝撃音検出部９０が、雑音抑圧部３によって雑音を抑圧された結果を用いて衝撃音の検出を行なう点で異なる。その他は、同様の構成であるため、同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００８５】
雑音抑圧部３からの出力は衝撃音検出部９０に入力される。衝撃音検出部９０の構成は、第１実施形態で説明した衝撃音検出部１０と同じであるため、ここでは詳しい説明を省略する。
【００８６】
以上の構成により、雑音抑圧部３によって雑音を抑圧された結果を用いて、より正確に衝撃音を検出することが可能となる。
【００８７】
（第１０実施形態）
図１４は、本発明の第１０実施形態に係る雑音抑圧装置の構成を示すブロック図である。本実施形態を、第８実施形態と比べた場合、衝撃音検出部９１が、雑音抑圧部３に入力される雑音存在情報を用いて衝撃音の検出を行なう点で異なる。その他は、同様の構成であるため、同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００８８】
衝撃音検出部９１は、変換部２から供給された劣化信号振幅スペクトルと入力した雑音存在情報とを用いて、雑音存在情報が雑音の存在を表すときに衝撃音を検出する。
以上の構成により、正確に衝撃音を検出し、これを抑圧することが可能となる。
【００８９】
（他の実施形態）
以上説明してきた第１乃至第１０実施形態では、それぞれ別々の特徴を持つ雑音抑圧装置について説明したが、それらの特徴を如何様に組み合わせた雑音抑圧装置も、本発明の範疇に含まれる。
【００９０】
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、単体の装置に適用しても良い。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現するソフトウェアの信号処理プログラムが、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、或いはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明の範疇に含まれる。
【００９１】
図１５は、第１実施形態を信号処理プログラムにより構成する場合に、その信号処理プログラムを実行するコンピュータ１１００の構成図である。コンピュータ１１００は、入力部１１０１と、ＣＰＵ１１０２と、出力部１１０３と、メモリ１１０４と、通信制御部１１０６とを含む。
【００９２】
ＣＰＵ１１０２は、信号処理プログラムを読み込むことにより、コンピュータ１１００の動作を制御する。すなわち、信号処理プログラムを実行したＣＰＵ１１０２は、劣化信号中から衝撃音を検出する（Ｓ８０１）。次に、劣化信号中において検出した衝撃音の位相情報を、衝撃音以外の信号の位相情報を用いて処理する（Ｓ８０２）。
これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【図１】
2011100082.tif 000016
【図２】
2011100082.tif 000017
【図３】
2011100082.tif 000018
【図４】
2011100082.tif 000019
【図５】
2011100082.tif 000020
【図６】
2011100082.tif 000021
【図７】
2011100082.tif 000022
【図８】
2011100082.tif 000023
【図９】
2011100082.tif 000024
【図１０】
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【図１１】
2011100082.tif 000026
【図１２】
2011100082.tif 000027
【図１３】
2011100082.tif 000028
【図１４】
2011100082.tif 000029
【図１５】
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