(57)【要約】【課題】予め多数の雑音情報を記憶することなく、未知な雑音を含む多種多様な雑音を抑圧する信号処理技術を提供すること。  【解決手段】  雑音が混在している劣化信号中から雑音を抑圧する。そのため、まず劣化信号中の雑音に関する雑音情報を、補正用情報を用いて補正する。この補正により、補正雑音情報を求める。求めた補正雑音情報を用いて劣化信号中の雑音を抑圧する。そのように雑音を抑圧した雑音抑圧結果に基づいて補正用情報を更新する。【選択図】  図１
2011100030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
劣化信号中の雑音を抑圧する際に、
前記劣化信号中の雑音に関する雑音情報を、補正用情報を用いて補正して補正雑音情報を求め、
前記補正雑音情報を用いて前記劣化信号中の雑音を抑圧し、
雑音抑圧結果に基づいて前記補正用情報を更新することを特徴とする信号処理方法。
【請求項２】
予め記憶された前記雑音情報を、前記補正用情報によって補正し、前記補正雑音情報を求め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】
前記補正用情報は、倍率係数を含み、前記雑音情報に倍率係数を乗算することによって、前記補正雑音情報を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の信号処理方法。
【請求項４】
前記補正用情報は、オフセットを含み、前記雑音情報にオフセットを減算することによって、前記補正雑音情報を求めることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の信号処理方法。
【請求項５】
さらに、雑音源から前記雑音情報を入力して、前記劣化信号中の雑音の抑圧に用いることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の信号処理方法。
【請求項６】
劣化信号中に雑音が存在するか否かを示す情報を入力し、
劣化信号中に雑音が存在している場合に、前記補正用情報の更新を行なう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】
前記劣化信号を解析して、前記劣化信号中に所望信号がどの程度存在しているかを判定し、その判定結果に基づいて、前記補正用情報を更新することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の信号処理方法。
【請求項８】
複数の入力端子から入力した複数の劣化信号を用いて前記雑音情報を生成して、前記劣化信号中の雑音の抑圧に用いることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の信号処理方法。
【請求項９】
劣化信号中の雑音を抑圧する雑音抑圧手段と、
前記劣化信号中の雑音を抑圧した結果に基づいて更新された補正用情報を用いて雑音情報を補正し、補正雑音情報を求める補正手段と、
を備え、
前記雑音抑圧手段は、前記補正雑音情報を用いて前記劣化信号中の雑音を抑圧することを特徴とする情報処理装置。
【請求項１０】
前記補正手段は、
前記補正用情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記補正用情報を、雑音抑圧結果に基づいて更新する更新手段と、
を含むことを特徴とする請求項９に記載の情報処理装置。
【請求項１１】
さらに、雑音の発生源となる機構部と、
前記機構部を制御する機構制御部と、
を備え、
前記機構制御部を介して前記機構部を動作させ、発生させた雑音を用いて、前記補正用情報の更新を行なうことを特徴とする請求項９又は１０に記載の情報処理装置。
【請求項１２】
劣化信号中の雑音を抑圧する雑音抑圧処理と、
前記劣化信号中の雑音を抑圧した結果に基づいて、雑音情報を補正して補正雑音情報を求める補正処理と、
をコンピュータに実行させる信号処理プログラムであって、
前記雑音抑圧処理は、前記補正雑音情報を用いて前記劣化信号中の雑音を抑圧す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（所望の信号と雑音とが混合された信号）から、雑音の一部又は全部を抑圧し、強調信号（所望の信号を強調した信号）を出力する信号処理技術として、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。
【０００４】
特許文献１及び２に記載の技術によれば、既に雑音が混合されて劣化している所望信号から、雑音を推定しなければならない。しかし、劣化信号だけから正確に雑音を推定することには限界があり、特許文献１及び２に記載された方法は、一般的に、雑音が所望信号に対して十分小さい場合のみ有効である。雑音が所望信号に対して十分に小さいという条件が満たされない場合は、雑音推定値の精度が低いため、特許文献１及び２に記載された方法では、十分な雑音抑圧の効果が得られず、さらに強調信号に大きな歪が含まれていた。
【０００５】
これに対し、雑音が所望信号に対して十分に小さいという条件が満たされない場合にも、十分な雑音抑圧効果と強調信号における小さな歪とを実現できる雑音抑圧システムが、特許文献３に開示されている。特許文献３に記載された方法は、所望信号に混入する雑音の特性が事前にある程度わかる場合を想定しており、事前に記録しておいた雑音情報（雑音の特性に関する情報）を、劣化信号から減算することで、雑音を抑圧する。また、入力信号を分析して得られた入力信号パワーが大きいときは大きな係数を、その入力信号パワーが小さいときは小さな係数を、雑音情報に積算して、その積算結果を劣化信号から減算する方法も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４２８２２２７号公報
【特許文献２】特開平８−２２１０９２号公報
【特許文献３】特開２００６−２７９１８５号公報
【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、上述の特許文献３に開示された構成では、雑音特性情報を予め記憶する必要があり、消去できる雑音の種類が非常に限定されてしまう。消去できる雑音の種類を増やそうとすると、雑音情報を多数記録する必要が生じるため、必要な記憶容量が増大し、装置の製造コストが増加する。さらに、記憶された雑音情報から乖離した、未知の雑音を抑圧できない。
【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、本発明に係る方法は、劣化信号中の雑音を抑圧する際に、
前記劣化信号中の雑音に関する雑音情報を、補正用情報を用いて補正して補正雑音情報を求め、
前記補正雑音情報を用いて前記劣化信号中の雑音を抑圧し、
雑音抑圧結果に基づいて前記補正用情報を更新することを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、劣化信号中の雑音を抑圧する雑音抑圧手段と、前記劣化信号中の雑音を抑圧した結果に基づいて更新された補正用情報を用いて雑音情報を補正し、補正雑音情報を求める補正手段と、を備え、
前記雑音抑圧手段は、前記補正雑音情報を用いて前記劣化信号中の雑音を抑圧することを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係るプログラムは、
劣化信号中の雑音を抑圧する雑音抑圧処理と
前記劣化信号中の雑音を抑圧した結果に基づいて、雑音情報を補正して補正雑音情報を求める補正処理と
をコンピュータに実行させる信号処理プログラムであって、
前記雑音抑圧処理は、前記補正雑音情報を用いて前記劣化信号中の雑音を抑圧することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、予め多数の雑音情報を記憶することなく、未知な雑音を含む多種多様な雑音を抑圧する信号処理技術を提供することができる。
【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補正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補正部の他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８】本発明の第５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６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１０】本発明の第７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１１】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】
（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、劣化信号（所望の信号と雑音とが混合された信号）から、雑音の一部又は全部を抑圧し、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。
【００１６】
入力端子１には、劣化信号が、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スペクトルは雑音抑圧部３へ供給され、位相スペクトルは、逆変換部４に伝達される。なお、ここでは、雑音抑圧部３に振幅スペクトルを供給しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、その二乗に相当するパワースペクトルを雑音抑圧部３に供給しても良い。
【００１７】
雑音情報記憶部６は、半導体メモリなどの記憶素子を含み、雑音情報（雑音の特性に関する情報）を記憶している。雑音情報としては、まず、雑音のスペクトルの形を記憶している。しかし、スペクトルに加えて、位相の周波数特性、特定の周波数における強弱や時間変化などの特徴量などを用いることもできる。雑音情報は、その他でも、統計量（最大、最小、分散、メジアン）などでも良い。雑音情報記憶部６に記録された雑音情報は、補正部７に供給される。補正部７は、倍率係数を乗算することにより雑音情報を補正し、補正雑音情報として雑音抑圧部３に供給する。
【００１８】
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補正部７から供給された補正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。強調信号振幅スペクトルは同時に、補正部７にも伝達される。補正部７は、雑音抑圧結果としての強調信号振幅スペクトルに基づいて、雑音情報を補正する。
【００１９】
逆変換部４は、雑音抑圧部３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の位相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】
2011100030.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】
2011100030.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】
2011100030.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、劣化信号スペクトルYn(k)に変換される。劣化信号スペクトル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、雑音抑圧部３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、雑音抑圧部３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】
2011100030.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】
2011100030.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】
2011100030.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】
2011100030.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、雑音抑圧部３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雑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】
＜雑音抑圧部の処理＞
雑音抑圧部３においては、様々な抑圧を行うことが可能であるが、代表的なものとして、SS(Spectrum Subtraction:スペクトル減算)法とMMSE STSA(Minimum Mean-Square Error Short-Time Spectral Amplitude Estimator:最小二乗平均誤差短時間振幅スペクトル推定)法とがある。ＳＳ法の場合は、補正部７から供給された補正雑音情報を、変換部２から供給された劣化信号振幅スペクトルから減算する。MMSE STSA法の場合は、補正部７から供給された補正雑音情報と変換部２から供給された劣化信号振幅スペクトルを用いて、複数の周波数成分それぞれに対して抑圧係数を計算し、この抑圧係数を劣化信号振幅スペクトルに乗算する。この抑圧係数は、強調信号の平均二乗パワーを最小化するように決定される。
【００３２】
雑音抑圧部３における雑音の抑圧に際しては、過剰な抑圧を避けるために、フロアリングを適用することができる。フロアリングとは、最大抑圧量を超える抑圧を避ける方法であり、フロアリングパラメータが最大抑圧量を決定する。ＳＳ法の場合は、補正雑音情報を劣化信号振幅スペクトルから減算した結果が、フロアリングパラメータより小さくならないように制約をかける。具体的には、減算結果がフロアリングパラメータよりも小さいときには、減算結果をフロアリングパラメータで置換する。また、MMSE STSA法の場合には、補正雑音情報と劣化信号振幅スペクトルから求めた抑圧係数が、フロアリングパラメータよりも小さいときに、抑圧係数をフロアリングパラメータで置換する。フロアリングの詳細に関しては、文献「M. Berouti, R. Schwartz and J. Makhoul, "Enhancement of speech corrupted by acoustic noise," Proceedings of ICASSP'79, pp. 208--211, Apr. 1979」に開示されている。フロアリングパラメータを導入することによって、過剰な抑圧を生じることがなく、強調信号の歪が大きくなることを防止することができる。
【００３３】
雑音抑圧部３において、雑音情報の周波数成分数を劣化信号スペクトルの周波数成分数よりも小さく設定することもできる。このとき、複数の雑音情報が複数の周波数成分に対して共用されることになる。劣化信号スペクトルと雑音情報の双方に対して、複数の周波数成分を統合する場合と比べて、劣化信号スペクトルの周波数分解能が高いので、周波数成分の統合が全くない場合よりも少ない演算量で、高い音質を達成することができる。劣化信号スペクトルの周波数成分数よりも少ない周波数成分数の雑音情報を用いた抑圧の詳細は、特開2008-203879号に開示されている。
【００３４】
＜補正部の構成＞
図４は、補正部７の構成を示すブロック図である。図４に示すように、補正部７は、乗算部７１、記憶部７２、及び更新部７３を含む。補正部７に供給された雑音情報は、乗算部７１に供給される。記憶部７２には、雑音情報を補正する際に用いられる補正用情報としての倍率係数が記憶されている。乗算部７１は、雑音情報と倍率係数の積を求め、補正雑音情報として出力する。
【００３５】
一方、更新部７３には、雑音抑圧結果としての強調信号振幅スペクトルが供給される。更新部７３は、記憶部７２内の倍率係数を読出し、雑音抑圧結果を用いて倍率係数を変更し、変更後の新しい倍率係数を記憶部７２に供給する。記憶部７２は、新しい倍率係数を、それまで記憶していた古い倍率係数に代えて、新たに記憶する。
【００３６】
補正部７に帰還(feedback)された雑音抑圧結果を用いて倍率係数を更新するときには、所望信号が入力されていないタイミングでの雑音抑圧結果が大きいほど（抑圧されずに残った雑音が大きいほど）補正雑音情報が大きくなるように、倍率係数を更新する。所望信号が入力されていないタイミングでの雑音抑圧結果が大きいということは、抑圧が不十分であることを示し、倍率係数を変更することによって補正雑音情報を大きくすることが望ましいからである。補正雑音情報が大きいときには、ＳＳ法では減算する値が大きくなり、雑音抑圧結果は小さくなる。また、MMSE STSA法のような乗算型の抑圧では、抑圧係数の計算に用いる信号対雑音比の推定値が小さくなり、小さな抑圧係数が得られる。これは、より強力な雑音抑圧をもたらす。倍率係数を更新するにあたって、複数の方法が考えられる。例として、再計算法及び逐次更新法について説明する。
【００３７】
雑音抑圧結果としては、雑音が完全に抑圧された状態が理想である。このため、例えば、劣化信号の振幅又はパワーが小さいときに、雑音が完全に抑圧されるように、倍率係数を再計算又は逐次更新することができる。劣化信号の振幅又はパワーが小さいときには、抑圧しようとする雑音以外の信号のパワーも小さい確率が高いからである。劣化信号の振幅又はパワーが小さいことは、劣化信号の振幅又はパワーが閾値よりも小さいことを用いて検出できる。
【００３８】
また、劣化信号の振幅又はパワーと雑音情報記憶部６に記録されている雑音情報との差分が、閾値より小さいことを用いても検出できる。すなわち、劣化信号の振幅又はパワーが雑音情報と似ているときに、劣化信号における雑音情報の占有率が高い（信号対雑音比が低い）ことを利用する。特に、複数の周波数点における情報を複合的に用いることにより、スペクトル概形を比較することが可能となり、検出精度を高くすることができる。
【００３９】
ＳＳ法における倍率係数は、各周波数において、補正雑音情報が、所望信号が入力されていないタイミングでの劣化信号スペクトルに等しくなるように、再計算する。言い換えれば、雑音だけを入力した時点で変換部２から供給された劣化信号振幅スペクトル|Yn(k)|が、倍率係数αnと雑音情報ν(k)との積に一致することが求められる。ここでｎはフレーム番号、ｋは、周波数番号である。すなわち、倍率係数αn(k)を次式（８）で計算する。
αn(k)＝|Yn(k)| / νn(k)      ・・・（８）
【００４０】
一方、ＳＳ法における倍率係数の逐次更新は、各周波数において、所望信号が入力されていないタイミングでの強調信号振幅スペクトルがゼロに近づくように、倍率係数を少しずつ更新する。逐次更新に最小二乗平均（ＬＭＳ）アルゴリズムを用いる場合には、ｎ番目フレーム、周波数番号ｋの誤差ｅn(k)を用いて、αn+1(k)を次式（９）で計算する。
αn+1(k)＝αn(k)+μｅn(k)／νn(k)・・・（９）
ただし、μはステップサイズと呼ばれる微小定数である。計算して得られた倍率係数αn(k)を直ちに利用するときには、数式（９）の代わりに以下の数式（１０）を用いる。
αn(k)＝αn-1(k)+μｅn(k)／νn(k)・・・（１０）
すなわち、現在の誤差を用いて現在の倍率係数αn(k)を計算し、直ちに適用する。倍率係数を直ちに更新することにより、リアルタイムで高精度の雑音抑圧を実現できる。
【００４１】
正規化最小二乗平均（ＮＬＭＳ）アルゴリズムを用いる場合には、上述の誤差ｅn(k)を用いて、倍率係数αn+1(k)を次式（１１）で計算する。
αn+1(k)＝αn(k)+μｅn(k)νn(k)/ σn(k)2・・・（１１）
σn(k)2は、雑音情報νn(k)の平均パワーであり、FIRフィルタに基づく平均(スライド窓を用いた移動平均)やIIRフィルタに基づく平均（漏れ積分）などを用いて計算できる。
【００４２】
また、摂動法を用いて、以下の式（１２）によって倍率係数αn+1(k)を計算しても良い。
αn+1(k)＝αn(k)+μｅn(k)・・・（１２）
また、誤差の符号だけ表わす符号関数sgn{ｅn(k)}を用いて、以下の式（１３）によって倍率係数αn+1(k)を計算しても良い。
αn+1(k)＝αn(k)+μ・sgn{ｅn(k)｝・・・（１３）
同様に、最小二乗アルゴリズム(ＬＳ)アルゴリズムやその他の適応アルゴリズムを用いてもよい。また、更新した倍率係数を直ちに適用することも可能であり、数式（９）から数式（１０）への変更を参照して、数式（１１）〜数式（１３）を変形して、倍率係数をリアルタイム更新してもよい。
【００４３】
MMSE STSA法においては、倍率係数を逐次更新する。各周波数において、数式（８）から数式（１３）を用いて説明した方法と同様の方法で、倍率係数αn(k)を更新する。
【００４４】
倍率係数の更新方法としての再計算と逐次更新について、再計算は追従速度が速く、逐次更新は精度が高いという特徴がある。これらの特徴を活かすために、最初は再計算を行い、後に逐次更新を行なう、というように更新方法を変更することも可能である。更新方法の変更のタイミングを決定するにあたり、倍率係数が最適値に十分近くなったこと条件とすることもできる。また、例えば、予め定められた時間が経過したときに更新方法を変更してもよい。またさらに、倍率係数の補正量が予め定められた閾値よりも小さくなったときに変更することもできる。
【００４５】
以上、本実施形態によれば、雑音抑圧に用いられる雑音情報を補正するにあたり、その補正に用いられる補正用情報を、雑音抑圧結果に基づいて更新するので、予め多数の雑音情報を記憶することなく、未知な雑音を含む多種多様な雑音を抑圧することができる。
【００４６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、図５を用いて説明する。上記第１実施形態では、雑音信号を補正するための補正用情報として倍率係数を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、倍率係数にオフセットを加えた値を補正用情報とすることもできる。この場合は、倍率係数とオフセットとの両方を雑音抑圧結果に基づいて更新する。
【００４７】
図５は、本実施形態に係る補正部１７の構成を示すブロック図である。図５に示すように、補正部１７は、図４で説明した構成に加えて、加算部７４、記憶部７５、及び更新部７６を有している。乗算部７１、記憶部７２、及び更新部７３の動作は図４を用いて説明した通りであるので、ここでは説明を省略する。
【００４８】
乗算部７１は、入力された雑音情報と記憶部７２から読出した倍率係数とを乗算し、その積を加算部７４に供給する。加算部７４は、記憶部７５に記憶されているオフセット値を、乗算部７１の出力から減算し、補正雑音情報として出力する。
【００４９】
一方、更新部７６は、更新部７３と同じ雑音抑圧結果が供給され、記憶部７５に記憶されているオフセット値を、雑音抑圧結果を用いて更新し、新しいオフセット値を記憶部７５に供給する。記憶部７５は、新しいオフセット値を、それまで記憶していた古いオフセット値に代えて、新たに記憶する。
【００５０】
以上のように本実施形態では、雑音情報の補正に用いられる補正用情報として、倍率係数とオフセットとを用いたので、より一層細かく雑音情報を補正することができ、結果として、雑音抑圧効果を高めることができる。
なお、第１実施形態及び第２実施形態において、補正用情報として、倍率係数及びオフセットを挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の情報（例えば、雑音情報の多項式や非線形関数）であっても構わない。
【００５１】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について、図６を用いて説明する。第３実施形態としての雑音抑圧装置３００は、上述の第１実施形態と異なり、雑音情報記憶部を備えておらず、入力端子６１からリアルタイムの雑音スペクトルを入力して補正部６７に伝達する。その他の構成及び動作については第１実施形態と同様であるためここでは詳細な説明を省略する。
【００５２】
例えば、別のマイクが雑音の発生源のそばにあり、その雑音用マイクの出力が入力端子６１に伝達される場合が考えられる。しかし、本実施形態はこれに限定されるものではなく、雑音情報を外部から得られる場合であれば如何なる場合にも適用可能である。この場合でも第１実施形態と同様に、補正部６７において、雑音抑圧結果に基づいて、雑音情報を補正して、補正雑音情報を生成し、その補正雑音情報を雑音抑圧部３に伝達する。
【００５３】
本実施形態によれば、より正確な雑音情報を得ることができ、また、雑音の変動にも追従できるため、予め多数の雑音情報を記憶することなく、未知な雑音を含む多種多様な雑音をより一層効果的に抑圧することができる。特に、補正部７が存在するため、所望信号用のマイクと雑音用マイクの電気的特性のバラツキに追従できる。
【００５４】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について、図７を用いて説明する。第４実施形態としての雑音抑圧装置４００に含まれる雑音抑圧部３及び補正部７７には、さらに、入力端子９から、入力した劣化信号中に特定の雑音が存在するか否かを示す情報（雑音存在情報）が供給される。これにより、特定の雑音が存在しているタイミングで、確実に雑音を抑圧し、同時に、補正用情報の更新を行なうことができる。その他の構成及び動作については第１実施形態と同様であるためここでは詳細な説明を省略する。
【００５５】
本実施形態によれば、特定の雑音が存在していないタイミングでは、補正用情報の更新を行なわないので、特定の雑音に対する雑音抑圧の精度を向上させることができる。
【００５６】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について、図８を用いて説明する。本実施形態における雑音抑圧装置５００は、所望信号存在判定部８１を有している。所望信号存在判定部８１には、変換部２からの劣化信号振幅スペクトルが伝達され、そこで、劣化信号振幅スペクトルを解析し、所望信号が存在するか否か、或いは、どの程度存在するのかを判定する。
【００５７】
補正部８７は、所望信号存在判定部８１での判定結果に基づいて、雑音情報を補正するための補正用情報を更新する。例えば、所望信号がないときには、劣化信号は全て雑音から構成されるので、雑音抑圧部での抑圧結果はゼロになるはずである。したがって、補正部８７は、この時の雑音抑圧結果がゼロになるように、倍率係数などを調整する。
【００５８】
一方、劣化信号に所望信号が含まれている場合には、所望信号の存在割合に応じて、補正部における補正用情報の更新を行なう。例えば、劣化信号中に所望信号が１０％存在している場合には、部分的に（９０％だけ）補正用情報を更新する。
【００５９】
本実施形態によれば、劣化信号中の雑音の割合に応じて補正情報を更新するので、結果的により精度の高い雑音抑圧結果を得ることができる。
【００６０】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について、図９を用いて説明する。本実施形態に係る雑音抑圧装置６００は、雑音情報記憶部６を持たず、その代わりに、雑音情報生成部６３を備えている。雑音情報生成部は、複数の入力端子１、１１から入力した信号を用いて、雑音情報を生成し補正部９７に伝達する。例えば、複数のマイクがあれば、指向性を作ることができる。特に、音響信号の場合、感度の低い方向（ヌル）をシャープに形成することができる。感度の低い方向を所望信号の到来方向に一致させることにより、所望信号のみが抑圧されて、雑音だけを出力として取り出すことが可能になる。複数マイクを用いた指向性形成の詳細に関しては、例えば、文献「M. Brandstein and D. Ward, Eds., ``Microphone Arrays," O. Hoshuyama and A. Sugiyama, Chap. 5, ``Robust Adaptive Beamforming," Springer, Berlin, pp.87-109, Jan. 2001」に開示されている。この方法によれば、第３実施形態の効果に加えて、雑音源に近いところにマイクを配置することが困難な場合でも、リアルタイムで雑音情報を得ることができる。
【００６１】
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について、図１０を用いて説明する。図１０は、第１実施形態に記載の雑音抑圧装置１００を含む情報処理装置７００を示す図である。情報処理装置７００は、雑音の発生源となる機構部９１と、機構部９１を制御する機構制御部９２と、を備える。機構制御部９２が何らかの契機で機構部９１を動作させた場合に、その動作情報を、雑音抑圧装置１００に伝達する。これにより、機構部９１が動作している間に確実に雑音抑圧装置を動作させ、補正用情報を更新することができる。或いは、雑音抑圧装置１００からの命令に基づいて、機構制御部９２が機構部９１を動作させ、雑音を発生させ、同時に、雑音抑圧装置内で、その雑音を含む劣化信号を用いて補正部７において補正用情報を更新してもよい。
【００６２】
（他の実施形態）
以上説明してきた第１乃至第７実施形態は、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。
【００６３】
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。
【００６４】
図１２は、第１乃至第７実施形態を信号処理プログラムにより構成した場合に、その信号処理プログラムを実行するコンピュータ１０００の構成図である。コンピュータ１０００は、入力部１００１と、ＣＰＵ１００２と、出力部１００３と、メモリ１００４と、外部記憶部１００５と、通信制御部１００６とを含む。
【００６５】
ＣＰＵ１００２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１０００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ＣＰＵ１００２は、劣化信号中の雑音に関する雑音信号を、補正用情報に基づいて補正し、補正雑音情報を算出する（Ｓ８０１）。次に、補正雑音情報を用いて劣化信号中の雑音を抑圧する（Ｓ８０２）。そして、動作停止イベントが入力されたか否か判定し（Ｓ８０３）。動作停止イベントが入力されていない場合には、雑音抑圧結果を用いて補正用情報を更新する（Ｓ８０４）動作停止イベントが入力された場合には、信号処理を終了する。すなわち、動作停止イベントが入力されるまで、雑音情報の更新生成及び雑音の抑圧を繰り返し行なう。ここで、動作停止イベントとしては、電源の停止や、マイクオフなど、様々なものが考えられる。
これにより、第１乃至第７実施形態と同様の効果を得ることができる。
【図１】
2011100030.tif 000010
【図２】
2011100030.tif 000011
【図３】
2011100030.tif 000012
【図４】
2011100030.tif 000013
【図５】
2011100030.tif 000014
【図６】
2011100030.tif 000015
【図７】
2011100030.tif 000016
【図８】
2011100030.tif 000017
【図９】
2011100030.tif 000018
【図１０】
2011100030.tif 000019
【図１１】
2011100030.tif 000020