(57)【要約】【課題】音響信号の残響抑圧に必要な記憶容量を削減する。【解決手段】音響処理装置は、音響信号の強度の移動平均に応じた第１指標値と、当該第１指標値を上回る追従性で音響信号の強度に追従する第２指標値とを利用して、音響信号の残響成分を抑圧するための調整値Ｑ(k,m)を算定する第１算定部５２と、第１算定部５２が算定した調整値Ｑ(k,m)を適用した調整処理により音響信号の残響成分Ｒ(k,m)を推定する残響推定部５４と、残響推定部５４が推定した残響成分Ｒ(k,m)を音響信号から抑圧するための調整値Ｇ(k,m)を算定する第２算定部５６とを具備する。【選択図】図２
2015169901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響信号の強度の移動平均に応じた第１指標値と、当該第１指標値を上回る追従性で前記音響信号の強度に追従する第２指標値とを利用して、前記音響信号の残響成分を抑圧するための第１調整値を算定する第１算定手段と、
前記第１算定手段が算定した第１調整値を適用した調整処理により前記音響信号の前記残響成分を推定する残響推定手段と、
前記残響推定手段が推定した残響成分を前記音響信号から抑圧するための第２調整値を算定する第２算定手段と
を具備する音響処理装置。
【請求項２】
前記第１算定手段による第１調整値の算定と、前記残響推定手段による残響成分の推定と、前記第２算定手段による単位調整値の算定とを含む単位処理が複数回にわたり反復され、
前記複数回の単位処理の各々において、
前記第１算定手段は、当該単位処理の直前の単位処理で前記第２算定手段が算定した前記単位調整値を前記音響信号に累積的に作用させた強度に応じた前記第１指標値と前記第２指標値とを利用して前記第１調整値を算定し、
前記残響推定手段は、前記第１算定手段が算定した前記第１調整値を適用した調整処理により前記音響信号の残響成分を推定し、
前記第２算定手段は、前記残響推定手段が推定した残響成分を前記音響信号から抑圧するための前記単位調整値を算定し、
前記複数回の単位処理の反復後に、前記第２算定手段は、前記複数回の単位処理で算定した複数の単位調整値に応じて前記第２調整値を算定する
請求項１の音響処理装置。
【請求項３】
前記第２算定手段は、前記複数の単位調整値の総乗で前記第２調整値を算定する
請求項２の音響処理装置。
【請求項４】
前記残響推定手段は、所定値と前記第１調整値との差分値を前記第１指標値または前記第２指標値に乗算する前記調整処理により前記音響信号の前記残響成分を推定する
請求項１から請求項３の何れかの音響処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響信号の残響成分を抑圧する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
残響成分が付加された音響信号から残響成分を抑圧する各種の技術が従来から提案されている。例えば非特許文献１には、室内インパルス応答を近似する指数減衰モデルを利用して音響信号の後期残響成分を推定し、周波数領域での後期残響成分の減算に相当する調整値（スペクトルゲイン）を音響信号の各周波数成分に乗算する構成が開示されている。また、非特許文献２には、相互に離間して配置された複数の収音機器で収録された各音響信号の相関を利用して音響信号から残響成分を抑圧する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】K. Lebart amd J.M. Boucher, "A New Method Based on Spectral Subtraction for Speech Dereverberation," Acta Acoust., vol. 87, p. 359-366, 2001
【非特許文献２】J. B. Allen, D. A. Berkley, and J. Blauert, "Multi-microphone signal-processing technique to remove room reverberation from speech signals," J, Acoust. Soc. Am., vol. 62, no. 4, p. 912-915, Oct. 1977
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、非特許文献１の技術では、音響信号の過去の強度の時系列を遅延および減衰させることで後期残響成分が推定される。したがって、過去の多数の時点にわたる音響信号の強度を遅延のために保持する必要があり、演算に必要な記憶容量が大きいという問題がある。また、非特許文献２の技術では、複数の収音機器が必要であるから、装置構成が複雑化する（装置規模が増大する）という問題や既存のモノラルの音響信号に適用できないという問題がある。以上の事情を考慮して、本発明は、音響信号の残響抑圧に必要な記憶容量の削減を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、本発明の音響処理装置は、音響信号の強度の移動平均に応じた第１指標値と、当該第１指標値を上回る追従性で音響信号の強度に追従する第２指標値とを利用して、音響信号の残響成分を抑圧するための第１調整値を算定する第１算定手段と、第１算定手段が算定した第１調整値を適用した調整処理により音響信号の残響成分を推定する残響推定手段と、残響推定手段が推定した残響成分を音響信号から抑圧するための第２調整値を算定する第２算定手段とを具備する。以上の構成では、音響信号の強度の移動平均に応じた第１指標値と第１指標値を上回る追従性で音響信号の強度に追従する第２指標値とを利用して第１調整値が算定され、第１調整値を適用した調整処理で推定される残響成分が抑圧されるように第２調整値が算定される。したがって、過去の多数の時点にわたる音響信号の強度が遅延および減衰のために保持される非特許文献１の技術と比較して、演算に必要な記憶容量を削減できるという利点がある。また、複数系統の音響信号は原理的に不要であるから、複数の音響信号の相関を利用して残響成分を抑圧する非特許文献２の技術と比較して装置構成が簡素化されるという利点もある。
【０００６】
本発明の好適な態様において、第１算定手段による第１調整値の算定と、残響推定手段による残響成分の推定と、第２算定手段による単位調整値の算定とを含む単位処理が複数回にわたり反復され、複数回の単位処理の各々において、第１算定手段は、当該単位処理の直前の単位処理で第２算定手段が算定した単位調整値を音響信号に累積的に作用させた強度に応じた第１指標値と第２指標値とを利用して第１調整値を算定し、残響推定手段は、第１算定手段が算定した第１調整値を適用した調整処理により音響信号の残響成分を推定し、第２算定手段は、残響推定手段が推定した残響成分を音響信号から抑圧するための単位調整値を算定し、複数回の単位処理の反復後に、第２算定手段は、複数回の単位処理で算定した複数の単位調整値に応じて第２調整値を算定する。以上の態様では、複数回の単位処理で算定された複数の単位調整値に応じて第２調整値が算定されるから、複数の単位調整値に応じた第２調整値を適用した残響抑圧に起因するミュージカルノイズを低減することが可能である。また、複数の単位調整値の総乗で第２調整値を算定する構成によれば、簡易な演算で複数の単位調整値から第２調整値を算定できるという利点がある。
【０００７】
本発明の好適な態様において、残響推定手段は、所定値と第１調整値との差分値を第１指標値または第２指標値に乗算する調整処理により音響信号の残響成分を推定する。以上の態様では、第１調整値を適用した簡便な調整処理で残響成分を推定できるという利点がある。
【０００８】
以上の各態様に係る音響処理装置は、音響信号の処理に専用されるＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのハードウェア（電子回路）によって実現されるほか、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の汎用の演算処理装置とプログラムとの協働によっても実現される。コンピュータが読取可能な記録媒体に格納された形態で提供されてコンピュータにインストールされ得る。記録媒体は、例えば非一過性（non-transitory）の記録媒体であり、ＣＤ-ＲＯＭ等の光学式記録媒体（光ディスク）が好例であるが、半導体記録媒体や磁気記録媒体等の公知の任意の形式の記録媒体を包含し得る。また、例えば、本発明のプログラムは、通信網を介した配信の形態で提供されてコンピュータにインストールされ得る。また、本発明は、以上に説明した各態様に係る音響処理装置の動作方法（音響処理方法）としても特定される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る音響処理装置の構成図である。
【図２】残響処理部の構成図である。
【図３】音響処理装置の動作のフローチャートである。
【図４】第４実施形態における残響処理部の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る音響処理装置１００の構成図である。図１に例示される通り、第１実施形態の音響処理装置１００には信号供給装置１２と放音装置１４とが接続される。信号供給装置１２は、音響信号ｘを音響処理装置１００に供給する。音響信号ｘは、発音源から放射された音響に対して音響空間内で反射または散乱した残響成分（初期反射成分および後期残響成分）を付加した音響の波形を示す時間領域信号である。例えば、収録音や合成音等の既存の音響に対して事後的に残響効果を付与した音響信号ｘや、残響効果がある音響空間（例えば音響ホール等）内で実際に収録された音響の音響信号ｘが信号供給装置１２から音響処理装置１００に供給される。具体的には、周囲の音響を収音して音響信号ｘを生成する収音装置や、可搬型または内蔵型の記録媒体から音響信号ｘを取得して音響処理装置１００に供給する再生装置や、通信網から音響信号ｘを受信して音響処理装置１００に供給する通信装置が信号供給装置１２として採用され得る。
【００１１】
第１実施形態の音響処理装置１００は、音響信号ｘの残響成分（後期残響成分）を抑圧した時間領域の音響信号ｙを生成する残響抑圧装置である。放音装置１４（例えばスピーカやヘッドホン）は、音響処理装置１００が生成した音響信号ｙに応じた音波を放射する。なお、音響信号ｙをデジタルからアナログに変換するＤ/Ａ変換器や音響信号ｙを増幅する増幅器等の図示は便宜的に省略した。
【００１２】
図１に例示される通り、音響処理装置１００は、演算処理装置２２と記憶装置２４とを具備するコンピュータシステムで実現される。記憶装置２４は、演算処理装置２２が実行するプログラムや演算処理装置２２が使用する各種のデータを記憶する。半導体記録媒体や磁気記録媒体等の公知の記録媒体または複数種の記録媒体の組合せが記憶装置２４として任意に採用され得る。音響信号ｘを記憶装置２４に記憶した構成（したがって信号供給装置１２は省略される）も好適である。
【００１３】
演算処理装置２２は、記憶装置２４に記憶されたプログラムを実行することで、音響信号ｘから音響信号ｙを生成するための複数の機能（周波数解析部３２，残響処理部３４，波形生成部３６）を実現する。なお、演算処理装置２２の各機能を複数の装置に分散した構成や、専用の電子回路（例えばＤＳＰ）が演算処理装置２２の一部の機能を実現する構成も採用され得る。
【００１４】
周波数解析部３２は、信号供給装置１２から供給される音響信号ｘを解析することで、相異なる周波数（周波数帯域）に対応する複数の音響成分（周波数スペクトル）Ｘ(k,m)を時間軸上の単位区間（フレーム）毎に順次に生成する。記号ｋは、周波数軸上に離散的に設定された複数の周波数（周波数ビン）のうち任意の１個の周波数を意味し、記号ｍは、時間軸上の任意の１個の単位区間（時間軸上の特定の時点）を意味する。各音響成分Ｘ(k,m)の算定には、短時間フーリエ変換等の公知の周波数解析が任意に採用され得る。なお、通過帯域が相違する複数の帯域通過フィルタの系列（フィルタバンク）を周波数解析部３２として利用することも可能である。
【００１５】
残響処理部３４は、音響信号ｘの各音響成分Ｘ(k,m)から残響成分を抑圧することで音響信号ｙの各周波数の音響成分（周波数スペクトル）Ｙ(k,m)を単位区間毎に順次に生成する。図１に例示される通り、第１実施形態の残響処理部３４は、残響解析部４２と残響抑圧部４４とを含んで構成される。
【００１６】
残響解析部４２は、音響信号ｘの残響成分を抑圧するための調整値Ｇ(k,m)を各周波数について単位区間毎に順次に算定する。調整値Ｇ(k,m)は、音響信号ｘの各音響成分Ｘ(k,m)に含有される残響成分を抑圧する（直接音成分や初期反射成分を強調する）ための変数である。具体的には、音響成分Ｘ(k,m)にて残響成分が優勢である（直接音成分や初期反射成分が劣勢である）ほど調整値Ｇ(k,m)は小さい数値に設定されるという概略的な傾向がある（０≦Ｇ(k,m)≦１）。
【００１７】
図１の残響抑圧部４４は、残響解析部４２が算定した各調整値Ｇ(k,m)を音響信号ｘの各音響成分Ｘ(k,m)に作用させることで音響成分Ｙ(k,m)を生成する。具体的には、残響抑圧部４４は、調整値Ｇ(k,m)を音響成分Ｘ(k,m)に乗算することで音響成分Ｙ(k,m)を算定する（Ｙ(k,m)＝Ｇ(k,m)Ｘ(k,m)）。以上の説明から理解される通り、調整値Ｇ(k,m)は、音響信号ｘの音響成分Ｘ(k,m)に対するゲイン（スペクトルゲイン）に相当する。
【００１８】
波形生成部３６は、残響処理部３４（残響抑圧部４４）が生成した各音響成分Ｙ(k,m)から時間領域の音響信号ｙを生成する。音響信号ｙの生成には短時間逆フーリエ変換が好適に利用される。波形生成部３６が生成した音響信号ｙが放音装置１４に供給されて音波として放射される。
【００１９】
図２は、残響解析部４２の構成図である。図２に例示される通り、第１実施形態の残響解析部４２は、第１算定部５２と残響推定部５４と第２算定部５６とを含んで構成される。第１算定部５２は、音響信号ｘの音響成分Ｘ(k,m)から残響成分を抑圧するための暫定的な調整値Ｑ(k,m)を各周波数について単位区間毎に順次に算定する。調整値Ｑ(k,m)は、音響成分Ｘ(k,m)に乗算された場合に当該音響成分Ｘ(k,m)の残響成分を抑圧するように作用する変数である。具体的には、調整値Ｇ(k,m)と同様に、音響成分Ｘ(k,m)にて残響成分が優勢であるほど調整値Ｑ(k,m)は小さい数値に設定されるという概略的な傾向がある（０≦Ｑ(k,m)≦１）。
【００２０】
第１実施形態の調整値Ｑ(k,m)の算定には例えば特開２０１３−１３０８５７号公報に開示された方法が好適に採用される。具体的には、調整値Ｑ(k,m)は以下の数式(1)で表現される。なお、数式(1)の記号μ（μ乗根）は、所定の正数（典型的にはμ＝２）に設定される。また、数式(1)の演算子min()は、括弧内の複数の数値から最小値を選択する演算（調整値Ｑ(k,m)を１以下の範囲に制限する演算）である。
【数１】
2015169901.tif 000003
【００２１】
数式(1)の指標値ＰA(k,m)および指標値ＰB(k,m)は、音響成分Ｘ(k,m)の強度|Ｘ(k,m)|ξの移動平均により算定される変数である。具体的には、以下の数式(2A)および数式(2B)で表現される通り、相異なる係数（αA，αB）を適用した強度|Ｘ(k,m)|ξの指数移動平均が指標値ＰA(k,m)および指標値ＰB(k,m)として算定される。なお、音響成分Ｘ(k,m)の振幅|Ｘ(k,m)|に対する冪指数ξは任意の非負値に設定され得る。すなわち、数式(2A)や数式(2B)の記号|Ｘ(k,m)|ξは、振幅（ξ＝１）およびパワー（ξ＝２）等の狭義の強度以外の非負値をも包含し得るが、便宜的に強度|Ｘ(k,m)|ξと表記する。
【数２】
2015169901.tif 000004
【００２２】
数式(2A)の係数αAは１未満の非負値に設定され、数式(2B)の係数αBは、係数αAを上回る１以下の非負値に設定される（αB＞αA）。数式(2A)および数式(2B)から理解される通り、指標値ＰA(k,m)および指標値ＰB(k,m)は、音響信号ｘの強度|Ｘ(k,m)|ξに追従して経時的に変動する。係数αBは係数αAを上回るから、指標値ＰB(k,m)は、指標値ＰA(k,m)と比較して高い追従性で強度|Ｘ(k,m)|ξに追従する。なお、強度|Ｘ(k,m)|ξを指標値ＰB(k,m)として利用する（αB＝１）ことも可能である。以上の説明から理解される通り、第１算定部５２は、音響信号ｘの強度|Ｘ(k,m)|ξの移動平均に応じた指標値ＰA(k,m)（第１指標値）と、指標値ＰA(k,m)を上回る追従性で強度|Ｘ(k,m)|ξに追従する指標値ＰB(k,m)（第２指標値）とを利用して、音響信号ｘの残響成分を抑圧するための暫定的な調整値Ｑ(k,m)（第１調整値）を算定する。
【００２３】
図２の残響推定部５４は、第１算定部５２が算定した調整値Ｑ(k,m)を適用した調整処理により音響信号ｘの各周波数の残響成分Ｒ(k,m)を単位区間毎に順次に算定する。前述の通り、調整値Ｑ(k,m)は、音響信号ｘの残響成分を抑圧するように作用する。したがって、所定値（以下の例示では１）から調整値Ｑ(k,m)を減算した調整値｛１−Ｑ(k,m)｝は、調整値Ｑ(k,m)とは反対に、音響成分Ｘ(k,m)の残響成分を強調する係数（直接音成分や初期反射成分を抑圧する係数）として機能する。すなわち、音響成分Ｘ(k,m)にて残響成分が優勢であるほど調整値｛１−Ｑ(k,m)｝は大きい数値に設定されるという概略的な傾向がある（０≦｛１−Ｑ(k,m)｝≦１）。
【００２４】
以上の傾向を考慮して、第１実施形態の残響推定部５４は、以下の数式(3)で表現される調整処理により各周波数の残響成分Ｒ(k,m)を単位区間毎に推定する。すなわち、第１実施形態の残響推定部５４は、調整値｛１−Ｑ(k,m)｝を数式(2B)の指標値ＰB(k,m)に乗算する調整処理で残響成分Ｒ(k,m)を算定する。
【数３】
2015169901.tif 000005
【００２５】
図２の第２算定部５６は、残響推定部５４が推定した残響成分Ｒ(k,m)を音響信号ｘの音響成分Ｘ(k,m)から抑圧するための調整値Ｇ(k,m)を算定する。具体的には、第１実施形態の第２算定部５６は、以下の数式(4)の演算で調整値Ｇ(k,m)を算定する。なお、数式(4)の記号ρおよび記号νは所定の正数（典型的にはρ＝ν＝２）に設定される。また、数式(4)の係数（抑圧係数）βおよび係数（フロアリング係数）ηの各々は、所定の正数に設定される。
【数４】
2015169901.tif 000006
【００２６】
数式(4)から理解される通り、第２算定部５６による調整値Ｇ(k,m)の算定は、残響推定部５４が推定した残響成分Ｒ(k,m)の強度Ｒ(k,m)ν/ξ（振幅Ｒ(k,m)1/ξのν乗）と係数βとの乗算値β・Ｒ(k,m)ν/ξを音響成分Ｘ(k,m)の強度|Ｘ(k,m)|νから減算した数値を、音響成分Ｘ(k,m)の強度|Ｘ(k,m)|νと係数ηとの乗算値η・|Ｘ(k,m)|νを下限値とする範囲内に制限し、強度|Ｘ(k,m)|νで除算（正規化）したうえでρ乗根を算定する非線形演算である。数式(4)から理解される通り、調整値Ｇ(k,m)は、音響成分Ｘ(k,m)に調整値Ｇ(k,m)を作用させた結果が、周波数領域で音響成分Ｘ(k,m)から残響成分Ｒ(k,m)を減算（スペクトル減算）した結果に近似する、という条件のもとで導出されるスペクトル減算型のウィナーフィルタに相当する。したがって、以上の手順で残響解析部４２（第２算定部５６）が算定した調整値Ｇ(k,m)を、残響抑圧部４４が音響信号ｘの各音響成分Ｘ(k,m)に作用させることで、音響信号ｘの残響成分Ｒ(k,m)を抑圧した音響成分Ｙ(k,m)が算定される。
【００２７】
図３は、残響処理部３４（残響解析部４２，残響抑圧部４４）の動作のフローチャートである。例えば利用者から指示（残響成分の抑圧の開始指示）を契機として図３の処理が開始される。
【００２８】
残響処理部３４は、時間軸上の任意の１個の単位区間（以下「選択区間」という）を選択する（Ｓ1）。残響解析部４２の第１算定部５２は、選択区間の音響成分Ｘ(k,m)の強度|Ｘ(k,m)|ξを適用した数式(1)（数式(2A)および数式(2B)）の演算で調整値Ｑ(k,m)を算定し（Ｓ2）、残響推定部５４は、第１算定部５２が算定した調整値Ｑ(k,m)を適用した数式(3)の演算で周波数毎の残響成分Ｒ(k,m)を推定する（Ｓ3）。第２算定部５６は、残響推定部５４が推定した残響成分Ｒ(k,m)を適用した数式(4)の演算で各周波数について選択区間の調整値Ｇ(k,m)を算定する（Ｓ4）。残響抑圧部４４は、第２算定部５６が算定した調整値Ｇ(k,m)を選択区間の音響成分Ｘ(k,m)に作用させることで音響成分Ｙ(k,m)を算定する（Ｓ5）。音響信号ｘの各単位区間について以上の処理が順次に反復され（Ｓ6：NO）、全部の単位区間について処理が完了した場合（Ｓ6：YES）に図３の処理が終了する。
【００２９】
以上に説明した通り、第１実施形態では、音響信号ｘの強度|Ｘ(k,m)|ξの移動平均（指数移動平均）で算定された指標値ＰA(k,m)および指標値ＰB(k,m)に応じて残響成分の抑圧用の調整値Ｑ(k,m)が算定され、調整値Ｑ(k,m)を利用した調整処理で推定された残響成分Ｒ(k,m)が抑圧されるように調整値Ｇ(k,m)が算定される。したがって、過去の多数の時点にわたる音響信号の強度が遅延および減衰（後期残響成分の推定）のために保持される非特許文献１の技術と比較して、演算に必要な記憶容量を削減できるという利点がある。また、複数系統の音響信号ｘは原理的に不要であるから、複数の音響信号の相関を利用して残響成分を抑圧する非特許文献２の技術と比較して装置構成が簡素化される（装置規模が縮小される）という利点もある。
【００３０】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を説明する。以下に例示する各形態において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【００３１】
第２実施形態の第２算定部５６は、事前ＳＮ（Signal to Noise）比λ(k,m)を適用した以下の数式(5)の演算で調整値Ｇ(k,m)を算定する。
【数５】
2015169901.tif 000007
【００３２】
数式(5)の事前ＳＮ比λ(k,m)は、残響推定部５４が推定した残響成分Ｒ(k,m)（ξ＝２，μ＝１）を適用した以下の数式(6)の演算で算定される。記号εは、事前ＳＮ比λ(k,m)の下限値に相当し、典型的にはゼロに設定されるが、所定の正数（バイアス値）にも設定され得る。また、係数αは１以下の正数である。
【数６】
2015169901.tif 000008
【００３３】
第２実施形態の残響抑圧部４４は、第２算定部５６が数式(5)の演算で算定した調整値Ｇ(k,m)と音響信号ｘの各音響成分Ｘ(k,m)とを適用した以下の数式(7A)および数式(7B)の非線形演算で、残響成分Ｒ(k,m)が抑圧された音響成分Ｙ(k,m)を算定する。
【数７】
2015169901.tif 000009
【００３４】
第１算定部５２や残響抑圧部４４の動作は第１実施形態と同様である。したがって、第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。
【００３５】
＜第３実施形態＞
第３実施形態の第２算定部５６は、ＭＭＳＥ-ＳＴＳＡ（Minimum Mean-Square-Error Short-Time Spectral Amplitude）を適用した演算で調整値Ｇ(k,m)を算定する。具体的には、第２算定部５６は、事後ＳＮ比γo(k,m)と事前ＳＮ比γr(k,m)とを適用した以下の数式(8)の演算で調整値Ｇ(k,m)を算定する。なお、数式(8)の記号Ｉ0は０次の変形ベッセル関数を意味し、記号Ｉ1は１次の変形ベッセル関数を意味する。
【数８】
2015169901.tif 000010
【００３６】
数式(8)の事後ＳＮ比γo(k,m)は、残響推定部５４が推定した残響成分Ｒ(k,m)を（ξ＝２，μ＝１）を適用した以下の数式(9)の演算で算定される。
【数９】
2015169901.tif 000011
【００３７】
事前ＳＮ比γr(k,m)は、数式(9)の事後ＳＮ比γo(k,m)を適用した以下の数式(10)の演算で算定される。数式(10)の定数εは、第２実施形態と同様に、所定の非負値（ゼロまたは正数）に設定される。また、係数αは１以下の正数である。
【数１０】
2015169901.tif 000012
【００３８】
数式(8)の変数γn(k,m)は、数式(9)の事後ＳＮ比γo(k,m)と数式(10)の事前ＳＮ比γr(k,m)とを含む以下の数式(11)で表現される。
【数１１】
2015169901.tif 000013
【００３９】
第３実施形態の残響抑圧部４４は、第１実施形態と同様に、第２算定部５６が算定した調整値Ｇ(k,m)を音響信号ｘの音響成分Ｘ(k,m)に乗算することで音響成分Ｙ(k,m)を算定する。第１算定部５２や残響抑圧部４４の動作は第１実施形態と同様である。したがって、第３実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。なお、前掲の数式(10)では事後ＳＮ比γo(k,m)から１を減算した数値｛γo(k,m)−１｝の下限値を定数εに制限したが、以下の数式(12)で表現される通り、数式(10)の右辺全体の下限値を定数εに制限することも可能である。
【数１２】
2015169901.tif 000014
【００４０】
＜第４実施形態＞
図４は、第４実施形態における残響解析部４２の構成図である。第４実施形態では、第１算定部５２による調整値Ｑ(k,m)の算定と、残響推定部５４による残響成分Ｒ(k,m)の推定と、第２算定部５６による調整値Ｇ(k,m)の算定とを含む演算処理（以下「単位処理」という）がＮ回にわたり反復される（Ｎは２以上の自然数）。以下の説明では、第ｎ回目（ｎ＝１〜Ｎ）の単位処理での演算結果に便宜的に記号<n>を付加する。すなわち、第ｎ回目の単位処理では、図４に例示される通り、第１算定部５２により調整値Ｑ<n>(k,m)が算定され、残響推定部５４により残響成分Ｒ<n>(k,m)が推定され、第２算定部５６により調整値（以下「単位調整値」という）Ｇ<n>(k,m)が算定される。Ｎ回にわたる単位処理で算定されたＮ個の単位調整値Ｇ<1>(k,m)〜Ｇ<N>(k,m)を相互に統合することで、残響抑圧部４４による残響成分の抑圧（音響成分Ｙ(k,m)の生成）に実際に適用される確定的な調整値（第２調整値）Ｇ(k,m)が生成される。
【００４１】
第１算定部５２は、第ｎ回目の単位処理において、音響信号ｘの音響成分Ｘ(k,m)から残響成分を抑圧するための暫定的な調整値Ｑ<n>(k,m)を算定する。具体的には、第１算定部５２は、前掲の数式(1)と同様の数式(13)の演算で調整値Ｑ<n>(k,m)を算定する。
【数１３】
2015169901.tif 000015
【００４２】
数式(13)の指標値ＰB<n>(k,m)は、以下の数式(14A)の演算で算定され、指標値ＰA<n>(k,m)は、以下の数式(14B)の演算で算定される。
【数１４】
2015169901.tif 000016
【００４３】
数式(14A)および数式(14B)の強度Ｚξ<n>(k,m)は、数式(2A)や数式(2B)における強度|Ｘ(k,m)|ξに対応する数値であり、直前（第(n-1)回目）の単位処理で算定された単位調整値Ｇ<n-1>(k,m)を直前の強度Ｚξ<n-1>(k,m)に作用させる以下の数式(15)の演算で算定される。
【数１５】
2015169901.tif 000017
第１回目（ｎ＝１）の単位処理における強度Ｚξ<1>(k,m)の算定では、音響信号ｘの音響成分Ｘ(k,m)の強度|Ｘ(k,m)|ξが強度Ｚξ<n>(k,m)の初期値Ｚξ<0>(k,m)として適用され、単位調整値Ｇ<0>(k,m)は所定の初期値（例えば１）に設定される。以上の説明から理解される通り、第２算定部５６が各単位処理にて算定した単位調整値Ｇ<n-1>(k,m)を音響成分Ｘ(k,m)に対して累積的に作用させることで強度Ｚξ<n>(k,m)が単位処理毎に順次に更新される。
【００４４】
図４の残響推定部５４は、第ｎ回目の単位処理において、第１算定部５２が算定した調整値Ｑ<n>(k,m)を適用した以下の数式(16)の演算で音響成分Ｘ(k,m)の残響成分Ｒ<n>(k,m)を推定する。
【数１６】
2015169901.tif 000018
【００４５】
第２算定部５６は、第ｎ回目の単位処理において、残響推定部５４が算定した残響成分Ｒ<n>(k,m)を抑圧するための単位調整値Ｇ<n>(k,m)を算定する。具体的には、第２算定部５６は、前掲の数式(4)と同様の数式(17)の演算で単位調整値Ｇ<n>(k,m)を算定する。ただし、数式(17)における係数（フロアリング係数）ηは、数式(4)の係数ηと比較して充分に大きい数値に設定される。具体的には、数式(17)の係数ηは、１に近い数値であって残響成分が適切に抑圧される数値（例えば０.８）に設定される。したがって、単位調整値Ｇ<n>(k,m)による残響成分Ｒ<n>(k,m)の抑圧の作用は、第１実施形態と比較して充分に抑制される。
【数１７】
2015169901.tif 000019
【００４６】
数式(17)の強度Ｚν<n>(k,m)は、数式(4)における音響成分Ｘ(k,m)の強度|Ｘ(k,m)|νに対応する数値であり、前掲の数式(15)と同様に、直前（第(n-1)回目）の単位処理で算定された単位調整値Ｇ<n-1>(k,m)を直前の強度Ｚν<n-1>(k,m)に作用させる以下の数式(18)の演算で算定される。
【数１８】
2015169901.tif 000020
第１回目（ｎ＝１）の単位処理における強度Ｚν<1>(k,m)の算定では、音響成分Ｘ(k,m)の強度|Ｘ(k,m)|νが強度Ｚξ<n>(k,m)の初期値Ｚξ<0>(k,m)として適用され、単位調整値Ｇ<0>(k,m)は所定の初期値（例えば１）に設定される。第ｎ回目の単位処理における数式(15)や数式(18)の演算には、直前（第(n-1)回目）の単位処理にて数式(17)で算定された単位調整値Ｇ<n-1>(k,m)が適用される。なお、以上の説明では、音響成分Ｘ(k,m)の振幅|Ｘ(k,m)|に対する冪指数ξと冪指数νとを相互に区別したが、冪指数ξと冪指数νとを共通させた構成では、数式(15)の強度Ｚξ<n>(k,m)が数式(17)の強度Ｚν<n>(k,m)として利用される。
【００４７】
以上に説明した単位処理がＮ回にわたり反復されることでＮ個の単位調整値Ｇ<1>(k,m)〜Ｇ<N>(k,m)が算定される。Ｎ回の単位処理が完了すると、第２算定部５６は、Ｎ個の単位調整値Ｇ<1>(k,m)〜Ｇ<N>(k,m)に応じた調整値Ｇ(k,m)を算定する。具体的には、第２算定部５６は、以下の数式(19)で表現される通り、Ｎ個の単位調整値Ｇ<1>(k,m)〜Ｇ<N>(k,m)の総乗で確定的な調整値Ｇ(k,m)を算定する。
【数１９】
2015169901.tif 000021
【００４８】
第３実施形態の残響抑圧部４４は、第１実施形態と同様に、残響解析部４２（第２算定部５６）が数式(19)の演算により算定した調整値Ｇ(k,m)を音響信号ｘの音響成分Ｘ(k,m)に乗算することで音響成分Ｙ(k,m)を算定する（Ｙ(k,m)＝Ｇ(k,m)Ｘ(k,m)）。第４実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。
【００４９】
ところで、前掲の数式(4)で算定される第１実施形態の調整値Ｇ(k,m)は、周波数領域で音響成分Ｘ(k,m)から残響成分Ｒ(k,m)を減算する機能を実現する。しかし、周波数領域での残響抑圧においては、非線形演算に起因した耳障りなミュージカルノイズが問題となり得る。第４実施形態の調整値Ｇ(k,m)は、第１実施形態と比較して充分に大きい係数ηのもとでＮ回にわたり残響成分Ｒ<n>(k,m)を累積的に抑圧する反復型の残響抑圧に相当するから、数式(17)の非線形演算に起因したミュージカルノイズを低減することが可能である。
【００５０】
なお、特開２０１３−０６８９１９号公報には、雑音成分の抑圧を複数回にわたり反復する反復型の雑音抑圧において、音響信号（特に雑音成分）の強度の度数分布（以下「強度分布」という）の尖度が雑音抑圧の前後で変化しないように雑音成分の特性値（形状母数）に応じてフロアリング係数や反復回数を可変に設定する構成が開示されている。以上の技術は、第４実施形態における残響成分の抑圧にも同様に適用され得る。すなわち、残響成分の抑圧前の各音響成分Ｘ(k,m)の強度分布と抑圧後の音響成分Ｙ(k,m)の強度分布とで尖度の変動が抑制される（理想的には残響成分の付加前の尖度と同等となる）ように、数式(17)の係数η（フロアリング係数）や単位処理の反復回数Ｎを、音響信号ｘの特性値（例えば残響成分Ｒ<n>(k,m)の強度分布の形状母数）に応じて可変に設定する構成が好適である。以上の構成によれば、周波数領域での残響抑圧に起因したミュージカルノイズの発生を有効に抑制できるとう利点がある。
【００５１】
＜変形例＞
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は適宜に併合され得る。
【００５２】
（１）第１算定部５２が指標値ＰA(k,m)および指標値ＰB(k,m)を利用して調整値Ｑ(k,m)を算定する演算は前掲の数式(1)に限定されない。例えば、以下の数式(1A)で表現される通り、指標値ＰA(k,m)および指標値ＰB(k,m)の双方を分母に含む演算で調整値Ｑ(k,m)を算定する構成が採用される。
【数２０】
2015169901.tif 000022
数式(1A)の記号ｗは指標値ＰB(k,m)に対する加重値を意味する。典型的には加重値ｗは所定値に固定されるが、加重値ｗを可変に設定することも可能である。例えば、音響信号ｘが収録された音響空間の残響時間に応じて加重値ｗを制御する構成が採用される。なお、第４実施形態の数式(13)についても、数式(1A)と同様に、指標値ＰB<n>(k,m)を分母に含む内容に変更され得る。
【００５３】
（２）前述の各形態に例示した各定数（ξ，μ，ρ，ν）は任意の数値に設定される。なお、例えば特開２０１１−１８０２１９号公報に開示される通り、周波数領域で音響信号から推定雑音を抑圧（減算）する雑音抑圧においては、推定雑音の振幅や音響信号の振幅の冪指数が小さいほどミュージカルノイズが低減されるという傾向がある。前述の各形態における残響抑圧に以上の観点を適用すると、例えば冪指数νを充分に小さい数値に設定することでミュージカルノイズを低減することが可能である。具体的には、冪指数νは０.５以下の数値（さらに好適には０.０１以下の数値）に設定される。なお、冪指数ν以外の各定数（ξ，ρ，ν）も同様に小さい数値に設定され得る。
【００５４】
（３）前述の各形態では、例えば数式(3)に例示した通り、調整値｛１−Ｑ(k,m)｝を指標値ＰB(k,m)に乗算することで残響成分Ｒ(k,m)を算定したが、調整値｛１−Ｑ(k,m)｝を指標値ＰA(k,m)や音響成分Ｘ(k,m)の強度|Ｘ(k,m)|ξに乗算することで残響成分Ｒ(k,m)を推定することも可能である。同様に、第４実施形態（数式(16)）では、調整値｛１−Ｑ<n>(k,m)｝を例えば指標値ＰA<n>(k,m)に乗算することで残響成分Ｒ<n>(k,m)を推定する構成も採用され得る。
【００５５】
（４）第４実施形態の単位調整値Ｇ<n>(k,m)の算定に適用される演算は、前掲の数式(17)に限定されない。例えば、第２実施形態で例示した数式(5)の演算や第３実施形態で例示した数式(8)の演算を、第４実施形態の単位調整値Ｇ<n>(k,m)の算定に適用することも可能である。
【００５６】
（５）前述の各形態を公知の音声強調やエコー除去と併用することも可能である。例えば、音声強調やエコー除去等の処理後の音響信号ｘを対象として、残響解析部４２による調整値Ｇ(k,m)の算定や残響抑圧部４４による残響成分の抑圧が実行される。残響抑圧部４４による処理後の音響信号ｙは、例えば音声認識や話者認識等の各種の音響処理の対象としても好適である。
【００５７】
（６）携帯電話機等の端末装置と通信するサーバ装置（典型的にはウェブサーバ）で音響処理装置１００を実現することも可能である。例えば、音響処理装置１００は、端末装置から受信した音響信号ｘから音響信号ｙを生成して端末装置に送信する。なお、音響信号ｘの各音響成分Ｘ(k,m)が端末装置から送信される構成（例えば端末装置が周波数解析部３２を具備する構成）では音響処理装置１００から周波数解析部３２が省略され、残響分離処理の実行後の音響成分Ｙ(k,m)を音響処理装置１００から端末装置に送信する構成（例えば端末装置が波形生成部３６を具備する構成）では音響処理装置１００から波形生成部３６が省略される。また、端末装置が残響抑圧部４４を具備する構成では、音響処理装置１００から残響抑圧部４４が省略され、残響解析部４２が算定した調整値Ｇ(k,m)が音響処理装置１００から端末装置に提供される。以上の説明から理解される通り、本発明は、音響信号ｘの解析で調整値Ｇ(k,m)を算定する装置としても実現され得る。
【００５８】
（７）音響空間内での反射や散乱に起因した狭義の残響成分に加えて、例えば楽器の演奏音等の響き成分（共鳴成分）も残響成分に含意される。具体的には、ピアノ等の鍵盤楽器の響板による共鳴成分やバイオリン等の弦楽器の共鳴成分（胴鳴り，箱鳴り）の調整にも本発明を適用することが可能である。すなわち、本発明の残響成分は、経時的に減衰する成分（減衰成分）を意味する。
【符号の説明】
【００５９】
１００……音響処理装置、１２……信号供給装置、１４……放音装置、２２……演算処理装置、２４……記憶装置、３２……周波数解析部、３４……残響処理部、３６……波形生成部、４２……残響解析部、４４……残響抑圧部、５２……第１算定部、５４……残響推定部、５６……第２算定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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