(57)【要約】      （修正有）【課題】周期性雑音の種類によらず高い雑音抑圧効果を奏する雑音除去装置、雑音除去方法及び雑音除去プログラムを提供する。【解決手段】雑音除去装置１は、周期性雑音を含む入力信号を蓄積して、出力信号の主成分となる音声信号成分が予め設定された音声閾値レベル以下となる非音声区間の周期性雑音が少なくとも一周期分含まれる雑音履歴情報を記憶する周期性雑音情報記憶部３２と、雑音履歴情報を参照信号として、入力信号に含まれる周期性雑音を反転させた抑圧信号を生成し、抑圧信号により入力信号に含まれる周期性雑音を抑圧した出力信号Ｓｏを生成する雑音フィルタ３５と、を有する。【選択図】図１
2015169788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期性雑音を含む入力信号を蓄積して、出力信号の主成分となる音声信号成分が予め設定された音声閾値レベル以下となる非音声区間の前記周期性雑音が少なくとも一周期分含まれる雑音履歴情報を記憶する周期性雑音情報記憶部と、
前記雑音履歴情報を参照信号として、前記入力信号に含まれる前記周期性雑音を反転させた抑圧信号を生成し、前記抑圧信号により前記入力信号に含まれる前記周期性雑音を抑圧した前記出力信号を生成する雑音フィルタと、を有する雑音除去装置。
【請求項２】
前記入力信号に含まれる前記音声信号成分が前記音声閾値レベルよりも大きかった場合に音声区間信号をイネーブル状態とする音声区間判定部をさらに有し、
前記周期性雑音情報記憶部は、
前記入力信号を逐次記憶して、前記雑音履歴情報を蓄積する第１のバッファ部と、
前記第１のバッファ部に記憶された前記雑音履歴情報から前記非音声区間の前記周期性雑音の一周期分の長さの前記雑音履歴情報を記憶する第２のバッファ部と、を有し、
前記周期性雑音情報記憶部は、前記音声区間信号がイネーブル状態となったことに応じて、前記第１のバッファ部に記憶された前記雑音履歴情報をリセットし、かつ、前記第２のバッファ部に記憶される前記雑音履歴情報を出力する請求項１に記載の雑音除去装置。
【請求項３】
前記周期性雑音情報記憶部は、
前記第１のバッファ部に前記周期性雑音の一周期分の前記雑音履歴情報が蓄積したことに応じて、前記第１のバッファ部に記憶されている前記雑音履歴情報から、前記第２のバッファ部に記憶されている前記雑音履歴情報を更新する請求項２に記載の雑音除去装置。
【請求項４】
前記雑音フィルタは、
前記参照信号に基づき前記抑圧信号を生成する適応フィルタ部と、
前記抑圧信号と前記入力信号との残差成分を前記出力信号として出力する加算器と、を有し、
前記適応フィルタ部は、前記残差成分に基づき前記抑圧信号の波形を成形する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の雑音除去装置。
【請求項５】
前記雑音フィルタは、
前記参照信号が時間的に不連続な状態となったことに応じて前記適応フィルタ部の収束速度を速めるフィルタ制御信号を出力する適応フィルタ制御部を有する請求項４に記載の雑音除去装置。
【請求項６】
現入力信号と、前記現入力信号よりも前に入力された前入力信号と、の相関関係に基づき前記現入力信号に前記周期性雑音が含まれていることを検出した場合、前記周期性雑音の周期情報を含む周期性雑音検出信号を出力する雑音検出部と、
前記周期性雑音の周期情報に基づき、前記周期性雑音情報記憶部が出力する雑音履歴情報の範囲を指示する参照情報制御部と、さらに有する請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の雑音除去装置。
【請求項７】
前記雑音検出部は、
前記現入力信号を蓄積して前記前入力信号を記憶する入力信号記憶部と、
前記現入力信号と前記前入力信号との自己相関値を算出し、予め設定した自己相関閾値よりも大きな前記自己相関値の周期情報を解析する自己相関部と、
前記周期情報に基づき前記現入力信号に前記周期性雑音が含まれているか否かを判定し、前記現入力信号に前記周期性雑音が含まれている場合に前記周期情報を前記参照情報制御部に出力する周期性雑音判定部と、を有する請求項６に記載の雑音除去装置。
【請求項８】
入力信号に含まれる周期性雑音を抑圧して出力信号を出力する雑音除去装置における雑音除去方法であって、
前記入力信号を蓄積して、出力信号の主成分となる音声信号成分が予め設定された音声閾値レベル以下となる非音声区間の前記周期性雑音が少なくとも一周期分含まれる雑音履歴情報を記憶し、
前記雑音履歴情報を参照信号として、前記入力信号に含まれる前記周期性雑音を反転させた抑圧信号を生成し、
前記抑圧信号により前記入力信号に含まれる前記周期性雑音を抑圧して前記出力信号を生成する雑音除去方法。
【請求項９】
演算部と記憶部とを含み、入力信号に含まれる周期性雑音を抑圧して出力信号を出力する雑音除去装置において前記演算部で実行される雑音除去プログラムであって、
周期性雑音を含む入力信号を蓄積して、前記出力信号の主成分となる音声信号成分が予め設定された音声閾値レベル以下となる非音声区間の前記周期性雑音が少なくとも一周期分含まれる雑音履歴情報を前記記憶部に記憶する周期性雑音情報記憶ステップと、
前記雑音履歴情報を参照信号として、前記入力信号に含まれる前記周期性雑音を反転させた抑圧信号を生成し、前記抑圧信号により前記入力信号に含まれる前記周期性雑音を抑圧した前記出力信号を生成する雑音フィルタステップと、を実施する雑音除去プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は雑音低減装置に関し、特に、周期性がある雑音を低減する雑音低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信機では、周囲の環境によって目的音とは別の雑音が混入してしまうと、目的音である音声の取得が困難になってしまう問題がある。特に、無線機では、消防士等が火災現場に向かう際や、火災現場で活動する際に発生するサイレン音等の周期性雑音がある。サイレン音が発生している状態で無線機を使用した場合、音声と共にサイレン音も無線機に混入してしまい、受話側で音声が非常に聞き取りづらくなる問題がある。そこで、ノイズを低減する技術が特許文献１〜６に開示されている。
【０００３】
特許文献１では、音声処理方式ＳＰＡＣ（Speech Processing system by use of Auto correlation function）に改良を加えた処理を行っている。ＳＰＡＣとは、入力信号の一周期毎に短時間自己相関を求め、その相関関数の一周期の波形を接続することで目的信号である音声を強調させることができる。しかし、ＳＰＡＣはランダム性雑音の低減能力は大きいが、周期波形を強調する性質をもっているため、周期性雑音に対しては効果がない。そこで、特許文献１では相関関数の一周期の波形を接続して音声波形を合成する過程において、短時間自己相関関数を平均した波形を差し引くことでランダム性雑音と共に周期性雑音のレベルを低減することを可能としている。
【０００４】
しかしながら、移動体通信のように音声に背景雑音が混入してしまう状況では、自己相関関数で正確に一周期が測れない場合がある。そのため、特許文献１では、相関関数の一周期の波形を接続して音声波形を合成する過程においてフレームの不連続が発生しパルス性のノイズが発生する可能性がある。そのため特許文献１に記載の技術は音声に背景雑音が混入する形態の利用には向かない。
【０００５】
特許文献２では、音声信号にサイレン音が重なっている入力信号を、予め定められた時間長のフレーム毎に時間領域から周波数領域に変換し、周波数領域信号からサイレン音の有無を検出する。そして、特許文献２では、サイレン音があった場合はサイレン音の基本周波数を抽出してその数倍の高調波成分を抑圧することでサイレン音を抑圧する。ここで、特許文献２では、サイレン音を検出する手段として、まず、各周波数とその高調波のスペクトルの総和が最大となる箇所を基本周波数として算出する。そして、算出した基本周波数と、予めメモリに登録されたサイレン音基本周期パターンとの自乗平均誤差を計算する。自乗平均誤差が予め設定された閾値よりも小さければサイレン音ありと判定し、算出された自乗平均誤差が予め設定された閾値よりも大きければサイレン音なしと判定する。
【０００６】
特許文献３では、想定されるメカノイズ信号を予め標本抽出（サンプリング）して、疑似ノイズ波形として不揮発性メモリ等のメモリに記録させる手段を設け、マイクから収音されるメカノイズのノイズピッチで上記不揮発性メモリから疑似ノイズを読み出して、入力信号から減算することによりノイズ低減を行う。
【０００７】
特許文献４では、周波数領域に変換された信号からサイレン音抑圧情報設定部において、抑圧対象の雑音の有無を検出し、その基本周波数を抽出してサイレン音抑圧部に供給する。そして、特許文献４では、このサイレン音抑圧部において、これらの情報に基づいてサイレン音雑音を抑圧する。この場合、サイレン音抑圧情報設定部では予め定められたフレーム間隔毎に基本周波数を抽出することにより、長期平均スペクトル振幅更新部におけるメモリ容量を小さくすることができる。さらに、特許文献４では、サイレン音抑圧部の出力を定常雑音抑圧部に供給して、定常的な雑音を抑圧する。
【０００８】
特許文献５、６では、エネルギー発生手段を用いて発生したエネルギー波に基づいて情報信号に混入するノイズ成分と相関のある疑似ノイズ信号を適応フィルタを用いて生成し、情報信号から疑似ノイズ信号成分を減算することでノイズを低減する技術が開示されている。また、電子機器の動作モードが変化する場合、情報信号のノイズ成分が変化する。そのため、特許文献５、６では、電子機器の動作モードの遷移期間付近のステップゲインを変化させてノイズキャンセルの引き込み速度を大きくする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６０−０３３７５２号公報
【特許文献２】特開２００２−２５８８９９号公報
【特許文献３】特開２０００−２９３９６５号公報
【特許文献４】特開２００３−５８１８６号公報
【特許文献５】特開２００２−３６７２９８号公報
【特許文献６】特開平１１−２３２８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、サイレン音等の周期性雑音は、発生源或いは地域によって周波数変化速度が異なる。特許文献２〜５では、多くの種類の周期性雑音に対応するためには、その周期性雑音の種類に対応した多くのノイズ成分に関する情報を用意する必要があるが、全ての周期性雑音に対応することは困難である問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、周期性雑音を含む入力信号を蓄積して、出力信号の主成分となる音声信号成分が予め設定された音声閾値レベル以下となる非音声区間の前記周期性雑音が少なくとも一周期分含まれる雑音履歴情報を記憶する周期性雑音情報記憶部と、前記雑音履歴情報を参照信号として、前記入力信号に含まれる前記周期性雑音を反転させた抑圧信号を生成し、前記抑圧信号により前記入力信号に含まれる前記周期性雑音を抑圧した前記出力信号を生成する雑音フィルタと、を有する雑音除去装置を提供する。
【００１２】
本発明は、入力信号に含まれる周期性雑音を抑圧して出力信号を出力する雑音除去装置における雑音除去方法であって、前記入力信号を蓄積して、出力信号の主成分となる音声信号成分が予め設定された音声閾値レベル以下となる非音声区間の前記周期性雑音が少なくとも一周期分含まれる雑音履歴情報を記憶し、前記雑音履歴情報を参照信号として、前記入力信号に含まれる前記周期性雑音を反転させた抑圧信号を生成し、前記抑圧信号により前記入力信号に含まれる前記周期性雑音を抑圧して前記出力信号を生成する雑音除去方法を提供する。
【００１３】
本発明は、演算部と記憶部とを含み、入力信号に含まれる周期性雑音を抑圧して出力信号を出力する雑音除去装置において前記演算部で実行される雑音除去プログラムであって、周期性雑音を含む入力信号を蓄積して、前記出力信号の主成分となる音声信号成分が予め設定された音声閾値レベル以下となる非音声区間の前記周期性雑音が少なくとも一周期分含まれる雑音履歴情報を前記記憶部に記憶する周期性雑音情報記憶ステップと、前記雑音履歴情報を参照信号として、前記入力信号に含まれる前記周期性雑音を反転させた抑圧信号を生成し、前記抑圧信号により前記入力信号に含まれる前記周期性雑音を抑圧した前記出力信号を生成する雑音フィルタステップと、を実施する雑音除去プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、周期性雑音の種類によらず高い雑音抑圧効果を奏する雑音除去装置、雑音除去方法及び雑音除去プログラムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１にかかる雑音除去装置のブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかる適応フィルタ部のブロック図である。
【図３】実施の形態１にかかる雑音除去装置のサイレン音検出処理のフローチャートである。
【図４】実施の形態１にかかる雑音除去装置における自己相関値の時間変化の第１の例を示す図である。
【図５】実施の形態１にかかる雑音除去装置における自己相関値の時間変化の第２の例を示す図である。
【図６】実施の形態１にかかる雑音除去装置における自己相関値の時間変化の第３の例を示す図である。
【図７】実施の形態１にかかる雑音除去装置における自己相関値の時間変化の第４の例を示す図である。
【図８】実施の形態１にかかる雑音除去装置の雑音除去処理のフローチャートである。
【図９】実施の形態１にかかる雑音除去装置に入力される入力信号の一例を説明する図である。
【図１０】サイレン音の周波数の時間変化及び信号レベル周波数変化の第１の例を示す図である。
【図１１】サイレン音の周波数の時間変化及び信号レベルの周波数変化の第２の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。実施の形態１にかかる雑音除去装置１は、入力信号に周期性雑音が混入した場合に、入力信号から周期性雑音を抑圧した出力信号を出力する。ここで、周期性雑音は、周波数が周期的に変化する雑音であって、例えば、消防車等が発するサイレン音が該当する。以下の説明では、説明を簡単にするために、周期性雑音としてサイレン音を取り扱う例について説明する。しかし、周期性雑音は、サイレン音に限らず周波数が周期的に変化する雑音であれば良い。
【００１７】
図１に実施の形態１にかかる雑音除去装置１のブロック図を示す。図１に示すように、実施の形態１にかかる雑音除去装置１は、音声入力部１０、アナログデジタル変換器１１、フレーム構成部１２、雑音検出部２０、雑音抑圧部３０を有する。
【００１８】
なお、雑音除去装置１は、音声入力部１０、及び、各種情報を記憶する記憶部がハードウェアにより構成される。また、雑音除去装置１では、雑音検出部２０及び雑音抑圧部３０で行われる情報或いは信号に対して行われる処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の演算部により実行されるプログラム（例えば、雑音除去プログラム）により実現される。この場合、雑音除去プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、ＣＰＵを含むコンピュータに供給できる。また、プログラムにより実現される各構成要素は、ハードウェアによって構成されてもよい。
【００１９】
音声入力部１０は、例えば、マイクロフォン等のセンサであって、外部から音声信号を取得する。この音声入力部１０で取得される音声信号はアナログ信号である。アナログデジタル変換器１１は、音声信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。フレーム構成部１２は、予め設定されたサンプル数に従った単位でデジタル値に変換された入力信号をフレーム化する。雑音検出部２０及び雑音抑圧部３０は、フレーム化された入力信号に対して周期性雑音（例えば、サイレン音）検出処理及び雑音除去処理を行う。
【００２０】
雑音検出部２０は、現入力信号と、現入力信号よりも前に入力された前入力信号と、の相関関係に基づき現入力信号に周期性雑音が含まれていることを検出した場合、前記周期性雑音の周期情報を含む周期性雑音検出信号を出力する。より具体的には、雑音検出部２０は、入力信号を履歴情報として蓄積して前入力信号を生成し、前入力信号と現入力信号との相関関係に基づきサイレン音の有無及びサイレン音の周期を判定する。そして、雑音検出部２０は、入力信号にサイレン音が含まれていると判断した場合、周期性雑音検出信号に含まれるサイレン音モード信号を雑音抑圧部３０にサイレン音の除去処理を指示するサイレン音ロックモードとすると共に、サイレン音の周期情報を出力する。
【００２１】
雑音検出部２０は、入力信号記憶部２１、自己相関部２２、周期性雑音判定部（例えば、サイレン音判定部２３）を有する。また、自己相関部２２は、自己相関値算出部２２ａ及び相関値分析部２２ｂを有する。
【００２２】
入力信号記憶部２１は、入力信号を蓄積して前入力信号を生成する。入力信号記憶部２１が保持する前入力信号の長さは、サイレン音の周期性を取得するために必要な時間幅が確保されていればよい。つまり、入力信号記憶部２１は、前入力信号のうち最も古い入力信号の情報を破棄しながら、新たに入力される入力信号を前入力信号に追加して、常に必要な時間幅分の入力信号の情報を前入力信号の情報として保持する。
【００２３】
自己相関部２２は、現入力信号と前入力信号との自己相関値を算出し、予め設定した自己相関閾値よりも大きな自己相関値の周期情報を解析する。ここで、自己相関部２２では、自己相関値算出部２２ａにより現入力信号と前入力信号との自己相関値を算出する。また、相関値分析部２２ｂは、自己相関値算出部２２ａで算出された自己相関値を蓄積して、自己相関閾値よりも大きな値を示す自己相関値のピークの位置及び間隔を分析して、自己相関値のピークの位置及び間隔をサイレン音の周期情報として出力する。なお、自己相関閾値は、所定時間幅における相関値の平均値に対する正の差分値、或いは、相関値の平均値に対する所定の倍率などから求めた値などを用いることができる。
【００２４】
ここで、自己相関値算出部２２ａにおける自己相関値の計算方法について説明する。実施の形態１では、自己相関値の計算式として、例えば、（１）式を用いることができる。
【数１】
2015169788.tif 000003
（１）式において、ｍ、ｎは自然数であり、ｍは入力信号列から自己相関値を計算する範囲（時間幅）を示すものであって現入力信号と前入力信号に含まれる入力信号との位相差に当たる値であり、Ｎは定数であって最大位相差（探索範囲）であり、ｎは自己相関値を計算する入力信号列のサンプル数であり、ｘはフレーム化された入力信号であり、Ａ［ｍ］は位相差ｍにおける自己相関値である。
【００２５】
サイレン音判定部２３は、周期情報に基づき現入力信号に周期性雑音（例えば、サイレン音）が含まれているか否かを判定し、現入力信号にサイレン音が含まれている場合に周期情報を雑音抑圧部３０の参照情報制御部３１に出力する。サイレン音判定部２３では、サイレン音が含まれているか否かを判定するに当たり、以下のような判断を行う。
【００２６】
まず、周期情報を参照して等間隔の位置に自己相関値のピーク（例えば、自己相関閾値以上の値の自己相関値）があるか否かを判定する。続いて、等間隔の位置に自己相関値のピークがあると判定されたら、等間隔の位置にある自己相関値のピークの間に他の自己相関値のピークがあるか否かを判定する。続いて、等間隔の位置にある自己相関値のピークの間に他の自己相関値のピークがないと判定された場合、等間隔の位置にある相関値のピークの間隔がサイレン音の周期として想定されているサイレン周期閾値の範囲内であるか否かを判定する。続いて、等間隔の位置にある相関値のピークの間隔がサイレン周期閾値の範囲内である場合、信号レベルを判定し、信号レベルがサイレン音レベル閾値より大きければ、入力信号にサイレン音が含まれていると判断し、サイレン音モード信号をサイレン音ロックモードとする。
【００２７】
なお、サイレン音判定部２３は、サイレン音が入力信号に含まれると判定される期間が一定期間以上継続した場合に周期性雑音検出信号のサイレン音モード信号をサイレン音ロックモードとすることが好ましい。これは、サイレン音が含まれているとの判定結果に基づき即座にサイレン音ロックモードに移行してしまうと、サイレン音検出処理で生じる可能性のある誤判定が全体の処理に影響してしまうためである。
【００２８】
続いて、雑音抑圧部３０について説明する。雑音抑圧部３０は、入力信号から音声成分を含まない一周期分のサイレン音の情報を保持し、保持した一周期分のサイレン音の情報を参照信号としてサイレン音を反転した抑圧信号を生成する。そして、雑音抑圧部３０は、生成した抑圧信号を入力信号から減算することでサイレン音を抑圧した出力信号Ｓｏを出力する。図１に示すように、雑音抑圧部３０は、参照情報制御部３１、周期性雑音情報記憶部（例えば、サイレン音情報記憶部３２）、音声区間判定部３３、参照バッファ部３４、雑音フィルタ３５を有する。
【００２９】
参照情報制御部３１は、サイレン音判定部２３が出力した周期性雑音の周期情報に基づき、サイレン音情報記憶部３２が記憶する雑音履歴情報の範囲、出力する雑音履歴情報の切り出し位置を指示する。この雑音履歴情報の範囲の指示には、一周期分のサイレン音の時間幅の情報と、サイレン音情報記憶部３２に記憶されている雑音履歴情報の切り出し位置の情報と、が含まれる。
【００３０】
サイレン音情報記憶部３２は、周期性雑音を含む入力信号を蓄積して、出力信号の主成分となる音声信号成分が予め設定された音声閾値レベル以下となる非音声区間の周期性雑音が少なくとも一周期分含まれる雑音履歴情報を記憶する。また、音声区間判定部３３は、入力信号に含まれる音声信号成分が音声閾値レベルよりも大きかった場合に音声区間信号をイネーブル状態とする。つまり、音声区間判定部３３は、入力信号に含まれている信号成分を分析して、入力信号に音声信号成分が含まれているかを判定する。この分析方法としては、例えば、発明者らがすでに出願している特開２０１２−１２８４１１号公報に記載されている入力信号のスペクトル成分に基づく音声信号成分の判定方法等を利用することができる。
【００３１】
ここで、サイレン音情報記憶部３２に格納されている雑音履歴情報について、より具体的に説明する。サイレン音情報記憶部３２は、第１のバッファ部ＢＵＦ１及び第２のバッファ部ＢＵＦ２を有する。そして、サイレン音情報記憶部３２は、音声区間判定部３３により非音声区間であると判定されたフレームの入力信号により、第１のバッファ部ＢＵＦ１に記憶する雑音履歴情報と、第２のバッファ部ＢＵＦ２に記憶する雑音履歴情報と、を構成する。
【００３２】
第１のバッファ部ＢＵＦ１には、入力信号を逐次記憶することで雑音履歴情報が生成される。この第１のバッファ部ＢＵＦ１に記憶された雑音履歴情報は、新たな入力信号が入力される毎に古い情報を廃棄すると共に新たに入力された入力信号を最新の情報として追加することで一定の長さで維持される。また、第２のバッファ部ＢＵＦ２に記憶される雑音履歴情報は、第１のバッファ部ＢＵＦ１に記憶された雑音履歴情報のうち非音声区間の周期性雑音の一周期分の長さの雑音履歴情報により構成される。
【００３３】
そして、サイレン音情報記憶部３２は、音声区間信号がディスイネーブル状態である場合、第１のバッファ部ＢＵＦ１にサイレン音の一周期分の雑音履歴情報が蓄積されていれば第１のバッファ部ＢＵＦ１に記憶されている雑音履歴情報を出力する。一方、音声区間判定部３３で、音声区間信号がイネーブル状態となったことに応じて、第１のバッファ部ＢＵＦ１に記憶された雑音履歴情報をリセットし、かつ、第２のバッファ部ＢＵＦ２に記憶される雑音履歴情報を出力する。また、サイレン音情報記憶部３２は、第１のバッファ部ＢＵＦ１に周期性雑音の一周期分の雑音履歴情報が蓄積したことに応じて、第１のバッファ部ＢＵＦ１に記憶されている雑音履歴情報から、第２のバッファ部ＢＵＦ２に記憶されている前記雑音履歴情報を更新する。
【００３４】
なお、サイレン音情報記憶部３２は、出力する雑音履歴情報が不連続な状態か否かを示す連続性情報を出力する。この連続性情報は、雑音履歴情報の記憶元が切り替わった場合に雑音履歴情報に不連続が生じたとしてディスイネーブル状態となり、一定期間以上同じ記憶元から雑音履歴情報が出力されている場合にイネーブル状態となる。
【００３５】
参照バッファ部３４は、サイレン音情報記憶部３２が出力した雑音履歴情報を参照信号として保持する。具体的には、サイレン音情報記憶部３２が参照情報制御部３１によって指示された出力する雑音履歴情報の切り出し位置に基づいて出力された信号を参照信号として一時的に記憶する。
【００３６】
雑音フィルタ３５は、参照信号に基づき、入力信号に含まれる周期性雑音を反転させた抑圧信号を生成し、抑圧信号により入力信号に含まれる周期性雑音を抑圧した出力信号Ｓｏを生成する。より具体的には、雑音フィルタ３５は、適応フィルタ部３５ａ、加算器３５ｂ、適応フィルタ制御部３５ｃを有する。
【００３７】
適応フィルタ部３５ａは、例えば、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ等のフィルタ回路である。適応フィルタ部３５ａは、参照信号に基づき抑圧信号を生成する。加算器３５ｂは、抑圧信号と入力信号との残差成分を出力信号Ｓｏとして出力する。この加算器３５ｂは、適応フィルタ部３５ａが出力する抑圧信号が入力される側の端子が反転入力端子となっており、実質的に入力信号から抑圧信号の成分を減算する減算器として機能する。また加算器３５ｂは、出力信号Ｓｏとして出力する残差成分を適応フィルタ部３５ａにも出力する。適応フィルタ部３５ａは、この残差成分に基づき抑圧信号の波形を成形する。より具体的には、適応フィルタ部３５ａは、残差成分に基づき、抑圧信号の波形が入力信号の波形に近づくように適応フィルタ部３５ａの内部で用いられるフィルタ係数を制御する。この適応フィルタ部３５ａは、参照信号として入力される過去の入力信号列を擬似的な入力信号に変換するフィルタである。
【００３８】
適応フィルタ制御部３５ｃは、参照信号が時間的に不連続な状態となったことに応じて適応フィルタ部３５ａの収束速度を速めるフィルタ制御信号を出力する。参照バッファ部３４に格納されている信号は、サイレン音が検出され、かつ、非音声区間であれば、常に一周期前の過去のサイレン音信号により更新される。このサイレン音信号は連続性が保たれており、適応フィルタ部３５ａのフィルタ係数も安定な状態にある。一方、音声信号の状態が、サイレン音が検出され、かつ、音声区間と判断される状態に変化した場合、参照バッファ３４は、直前（例えば、一周期前）のサイレン音信号とは異なる信号列（サイレン音周期信号記憶部の第２のバッファ部ＢＵＦ２の雑音履歴情報）を参照音として格納する。この場合、参照信号の連続性が失われる。この結果、適応フィルタで生成される抑圧信号と入力信号との差分値が一時的に増大し、サイレン音抑制効果が低下する。この現象を防止するため、サイレン音情報記憶部３２が出力する連続性情報を基に適応フィルタ制御部３５ｃにて、所定のサイレン音抑制量に達するまで収束速度（加速係数）を高速化（増加）し、参照信号切り替えにおけるサイレン音抑制効果を維持する。
【００３９】
ここで、適応フィルタ部３５ａのブロック図の一例を図２に示し、適応フィルタ部３５ａについてさらに詳細に説明する。図２に示すように、適応フィルタ部３５ａは、適応係数更新部４１、遅延回路４２１〜４２ｎ、可変ゲインアンプ４３０〜４３ｎ、加算器４４１〜４４ｎを有する。なお、ｎは素子の番号を示す整数である。
【００４０】
遅延回路４２１〜４２ｎは、直列に接続される。そして、可変ゲインアンプ４３０は、参照信号を所定のゲインで増幅して加算器４４１に出力する。可変ゲインアンプ４３１〜４３ｎは、遅延回路４２１〜４２ｎの出力を所定のゲインで増幅して加算器４４１〜４４ｎに出力する。加算器４４２〜４４ｎは、前段に配置される加算器の出力と、可変ゲインアンプ４３２〜４３ｎの出力とを加算する。そして、最終段に配置される加算器４４ｎの出力が抑圧信号となる。
【００４１】
適応係数更新部４１は、加算器３５ｂが出力する残差信号を参照して可変ゲインアンプ４３０〜４３ｎのゲインを更新する。この可変ゲインアンプのゲインが適応フィルタ部３５ａのフィルタ係数に相当するものである。また、適応係数更新部４１は、適応フィルタ制御部３５ｃが出力するフィルタ制御信号ＳＣｃｎｔに基づきフィルタ係数を更新することで、残差信号の値が所定の値に達するまで収束速度を速める。
【００４２】
続いて、実施の形態１にかかる雑音除去装置１の動作について説明する。雑音除去装置１の動作は、雑音検出部２０で行われるサイレン音検出処理と、雑音抑圧部３０で行われるサイレン音除去処理との２つの処理に分けて考えることができる。そこで、以下では、２つの処理を分けて説明する。
【００４３】
図３に実施の形態１にかかる雑音除去装置のサイレン音検出処理のフローチャートを示す。図３に示すフローチャートは、１つの入力信号が入力された場合の処理であり、雑音検出部２０では、入力信号が入力される毎に、図３に示した処理を実施する。
【００４４】
図３に示すように雑音除去装置１では、入力信号が入力される毎に入力信号を入力信号記憶部２１に記憶する（ステップＳ１）。そして、入力信号が入力信号記憶部２１に記憶されたことに応じて、自己相関値算出部２２ａが入力信号記憶部２１に記憶されている入力信号の周期が周期数閾値より多いか否かを判定する（ステップＳ２）。この周期数閾値は、サイレン音の周期性を取得するために必要な時間幅を示すものである。例えば、周波数の時間変化が大きいサイレン音の一周期は８０ｍｓｅｃから３００ｍｓｅｃである。そこで、サイレン音の一周期を８０ｍｓｅｃから３００ｍｓｅｃとした場合、周期数閾値は、この周期の２倍以上の値に設定する。周期数閾値は、サイレン音の一周期の２倍に限られず、サイレン音の一周期の整数倍であればよい。
【００４５】
ステップＳ２において、入力信号記憶部２１に周期数閾値より多くの入力信号が蓄積されていないと判断された場合、サイレン音判定部２３は、サイレン音モード信号をサイレン音が未検出であることを示すサイレン音アンロックモードとする（ステップＳ１２）。そして、ステップＳ１２の処理の後、雑音検出部２０は一旦サイレン音検出処理を終了する。
【００４６】
一方、ステップＳ２において、入力信号記憶部２１に周期数閾値より多くの入力信号が蓄積されていると判断された場合、自己相関値算出部２２ａが、上記（１）式等に基づき自己相関値を算出する（ステップＳ３）。そして、相関値分析部２２ｂが自己相関値の分析を行い、自己相関閾値より大きな自己相関値があるか否かを判断する（ステップＳ４）。このステップＳ４において、自己相関閾値より大きな自己相関値がないと判断された場合、サイレン音判定部２３はステップＳ１２の処理を行い、雑音検出部２０は一旦サイレン音検出処理を終了する。一方、ステップＳ４において、自己相関閾値より大きな自己相関値があると判断された場合、相関値分析部２２ｂが自己相関値のピークの位置と間隔の情報をサイレン音判定部２３に出力し、サイレン音判定部２３がサイレン音の有無を判定する。
【００４７】
サイレン音判定部２３は、ステップＳ４に続くステップＳ５として、等間隔の位置に自己相関閾値以上の自己相関値（自己相関値のピーク）があるか否かを判定する。ステップＳ５において、自己相関値のピークが等間隔の位置にないと判定された場合、サイレン音判定部２３はステップＳ１２の処理を行い、雑音検出部２０は一旦サイレン音検出処理を終了する。一方、ステップＳ５において、自己相関値のピークが等間隔の位置にあると判定された場合、サイレン音判定部２３は、等間隔の自己相関値のピークの間に他の自己相関値のピークがあるか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００４８】
このステップＳ６において、等間隔の自己相関値のピークの間に他の自己相関値のピークがあると判定された場合（ステップＳ６のＮの枝）、サイレン音判定部２３はカウント値ＣＮＴを１つ増加させて（ステップＳ７）ステップＳ８の処理を行う。一方、ステップＳ６において等間隔の自己相関値のピークの間に他の自己相関値のピークがないと判定された場合（ステップＳ６のＹの枝）、サイレン音判定部２３はステップＳ７のカウント値ＣＮＴの操作は行わずにステップＳ８の処理を行う。
【００４９】
ステップＳ８では、サイレン音判定部２３が等間隔の位置にある自己相関値のピークの間の全ての自己相関値の検証が完了したかを判定する（ステップＳ８）。そして、サイレン音判定部２３は、自己相関値のピークの間の全ての自己相関値の検証が完了するまで、ステップＳ６の処理を繰り返す。そして、サイレン音判定部２３は、自己相関値のピークの間の全ての自己相関値の検証が完了した後にステップＳ９の処理を行う。
【００５０】
ステップＳ９では、カウント値ＣＮＴがサイレン音閾値よりも小さいか否かを判定する。カウント値ＣＮＴは、等間隔の位置にある自己相関値のピークの間に大きなピークを有する他の自己相関値の個数を示す。そこで、実施の形態１では、サイレン音閾値として、サイレン音以外に高い相関値となる可能性を考慮した値（例えば、１〜３程度の整数）を設定する。このようなサイレン音閾値とカウント値ＣＮＴとを比較することで、サイレン音以外の音であって、偶然高い自己相関値となってしまう音声があった場合の誤判定を防ぐことができる。
【００５１】
ステップＳ９において、カウント値ＣＮＴがサイレン音閾値以上の値であると判断された場合、サイレン音判定部２３はステップＳ１２の処理を行い、雑音検出部２０は一旦サイレン音検出処理を終了する。一方、ステップＳ９において、カウント値ＣＮＴがサイレン音閾値よりも小さい値であると判断された場合、サイレン音判定部２３は、ステップＳ１０の処理を行う。ステップＳ１０では、自己相関値のピークの間隔がサイレン周期閾値区間内に含まれているか否かを判定する。自己相関値のピークの間隔がサイレン音として考えられる周期よりも長い、或いは、短い場合、自己相関値のピークが等間隔に並んでいたとしてもサイレン音が混入している可能性は小さい。そこで、サイレン音として考えられる時間的な長さの範囲をサイレン周期閾値として予め設定することで、サイレン音以外の要因で偶発的に等間隔な位置にある自己相関値のピークによりサイレン音が混入していると誤判定することを防ぐことができる。なお、サイレン音の周波数変化の周期は、地域によって限定されるため、出荷時に設定しておく、或いは、ユーザーが使用開始前に設定できるようにしておくことができる。
【００５２】
ステップＳ１０において、自己相関値のピークの間隔がサイレン周期閾値区間内の値でないと判断された場合、サイレン音判定部２３はステップＳ１２の処理を行い、雑音検出部２０は一旦サイレン音検出処理を終了する。一方、ステップＳ１０において、自己相関値のピークの間隔がサイレン周期閾区間内であると判断された場合、サイレン音判定部２３は、入力信号の信号レベルがサイレン音レベル閾値よりも大きい否かを判定する（ステップＳ１１）。サイレン音は他の背景雑音に比べて信号レベルが高い。そのため、ステップＳ１０までの条件を満たしたとしても、信号レベルが小さければ、除去対象のサイレン音とは違う可能性が高い。
【００５３】
ステップＳ１１において、信号レベルがサイレン音レベル閾値以下の値であると判断された場合、サイレン音判定部２３はステップＳ１２の処理を行い、雑音検出部２０は一旦サイレン音検出処理を終了する。一方、ステップＳ１１において、信号レベルがサイレン音レベル閾値よりも大きな値であると判断された場合、サイレン音判定部２３は、サイレン音モード信号をサイレン音ロックモードに切り替えて（ステップＳ１３）、雑音検出部２０は一旦サイレン音検出処理を終了する。
【００５４】
ここで、図４〜図７に自己相関値の時間変化の例を示して、上記処理（特に、ステップＳ５、Ｓ６）についてさらに詳細に説明する。図４に示す例は、サイレン音のみを含む入力信号の自己相関値の時間変化を示すものである。図４に示すように、入力信号としてサイレン音のみが入力された場合、自己相関値のピークの間隔ｔ１、ｔ２は同じ間隔となる。
【００５５】
図５に示す例は、音声のみを含む入力信号の自己相関値の時間変化を示すものである。また、図６に示す例は、音声のみを含む入力信号の自己相関値の時間変化を示す別の例を示すものである。図５及び図６に示すように、入力信号に音声のみが含まれている場合、自己相関値のピークが生じたとしてもその間隔が等間隔にならない、或いは、等間隔となっても等間隔の位置にある自己相関値のピークの間に他の自己相関値のピークが発生する。
【００５６】
図７に示す例は、背景雑音のみを含む入力信号の自己相関値の時間変化である。図７に示すように、この場合、自己相関値は自己相関閾値以上とはならず、自己相関値のピークが生じない。
【００５７】
図３に示したフローチャートによれば、サイレン音が入力信号に混入しない図５〜図７の例についてはサイレン音として検出せず、図４のサイレン音が含まれる場合にのみサイレン音の検出が行われることがわかる。
【００５８】
続いて、実施の形態１にかかる雑音除去装置１のサイレン音除去処理について説明する。そこで、図８に実施の形態１にかかる雑音除去装置１のサイレン音除去処理のフローチャートを示す。なお、雑音除去装置１では、入力信号が入力される毎に図８に示すフローチャートのサイレン音除去処理を実施する。
【００５９】
図８に示すように、雑音抑圧部３０は、サイレン音モードがサイレン音ロックモードである場合にサイレン音除去処理を行う（ステップＳ１１）。サイレン音除去処理では、まず、音声区間判定部３３により、現入力信号が音声区間であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。このステップＳ１２において、現入力信号が音声信号成分の含まれていない非音声区間と判断された場合、第１のバッファ部ＢＵＦ１に一周期分のサイレン音が格納されていれば、サイレン音情報記憶部３２は、第１のバッファ部ＢＵＦ１に記憶されている雑音履歴情報を参照バッファ部３４に出力する（ステップＳ１３のＹの枝）。また、ステップＳ１３において、第１のバッファ部ＢＵＦ１に一周期分のサイレン音が格納されていない場合（ステップＳ１３のＮの枝）、第２のバッファ部ＢＵＦ２に一周期分のサイレン音が格納されていれば、サイレン音情報記憶部３２は、第２のバッファ部ＢＵＦ２に記憶されている雑音履歴情報を参照バッファ部３４に出力する（ステップＳ１４）。また、ステップＳ１２で現入力信号が音声区間であると判断された場合も第２のバッファ部ＢＵＦ２に一周期分のサイレン音が格納されていれば、サイレン音情報記憶部３２は、第２のバッファ部ＢＵＦ２に記憶されている雑音履歴情報を参照バッファ部３４に出力する（ステップＳ１４）。一方、第１のバッファ部ＢＵＦ１と第２のバッファ部ＢＵＦ２とのいずれにも一周期分のサイレン音が格納されていなければ、雑音抑圧部３０は、サイレン音除去処理を終了する（ステップＳ１４のＮの枝）。
【００６０】
続いて、参照バッファ部３４は、ステップＳ１３或いはステップＳ１４で出力された雑音履歴情報により参照信号の情報を更新する（ステップＳ１５）。ここで、参照信号の更新処理についてさらに詳細に説明する。そこで、図９に実施の形態１にかかる雑音除去装置に入力される入力信号の一例を説明する図を示し、図９を参照しながらこの参照信号のの更新処理を詳細に説明する。
【００６１】
図９に示す例は、入力信号の周波数の変化を示すものである。図９では、フレーム化された入力信号Ｆ１〜Ｆ１０が順に入力されている例を示した。そして、図９に示す例では、入力信号Ｆ５に音声信号成分が含まれている。また、図９では、サイレン音は２つのフレームで一周期となる長さを有する。
【００６２】
第１のバッファ部ＢＵＦ１に非音声区間の一周期分のサイレン音が記憶されている場合は、第１のバッファ部ＢＵＦ１から参照バッファとなる信号を取り出す。例えば、入力信号Ｆ３が入力された場合、第１のバッファ部ＢＵＦ１には入力信号Ｆ１、Ｆ２が記憶されている。この時、参照バッファには入力信号Ｆ３と同期する（フレーム周期が一周期ずれた位置）入力信号Ｆ１が入力される。同様に、入力信号Ｆ４が入力された場合は入力信号Ｆ２が参照バッファに入力される。
【００６３】
解析対象フレームに音声信号が含まれている場合、もしくは第１のバッファ部ＢＵＦ１に一周期分のサイレン音が記憶されていない場合は、第２のバッファ部ＢＵＦ２から参照バッファとなる信号を取り出す。音声信号が含まれている入力信号Ｆ５が入力された場合、第２のバッファ部ＢＵＦ２には入力信号Ｆ３、Ｆ４が記憶されているため、入力信号Ｆ３が参照バッファに入力され、入力信号Ｆ６が入力された場合入力信号Ｆ４が参照バッファに入力される。このように、第２のバッファ部ＢＵＦ２に解析対象フレームとフレーム周期が一周期ずれた位置が記憶されていれば、継続して一周期ずれた位置を参照バッファに入力できる。しかし、入力信号Ｆ７が入力された場合、入力信号Ｆ７と一周期ずれた位置の入力信号Ｆ５は音声信号が含まれており、記憶されていない。そのため、第２のバッファ部ＢＵＦ２に記憶されている入力信号Ｆ７と同期した入力信号Ｆ３を再び参照バッファに入力する。このように、音声信号の影響を受け、第１のバッファ部ＢＵＦ１に一周期分のサイレン音が記憶されていない場合は、過去の一周期分のサイレン音が記憶された第２のバッファ部ＢＵＦ２をループさせながら参照バッファとして取り出す。高速なサイレン音には周期性が存在しているため、過去のサイレン音を参照バッファとして利用しても適応フィルタへの影響は少ない。また、入力信号Ｆ８が入力された場合、第１のバッファ部ＢＵＦ１には非音声区間である一周期分のサイレン音（入力信号Ｆ６、Ｆ７）が記憶されているため、再び第１のバッファ部ＢＵＦ１から参照バッファに入力信号Ｆ６を出力するように切り替える。
【００６４】
以上のように参照バッファを更新する入力信号を有するバッファ部を切り替えることで、入力信号と同期した適切な信号を参照バッファとすることができる。しかし、問題点も存在する。第２のバッファ部ＢＵＦ２をループさせて参照バッファを出力する場合や、参照信号出力を第２のバッファ部ＢＵＦ２から第１のバッファ部ＢＵＦ１に切り替える場合には参照信号の接続部分で信号の不連続性が発生してしまう。この現象を解決するために、第２のバッファ部ＢＵＦ２をループさせた信号を参照バッファとした場合、参照信号出力を第２のバッファ部ＢＵＦ２から第１のバッファ部ＢＵＦ１に切り替えた場合は、雑音抑圧部３０は、後述するステップＳ１６の処理を行う。
【００６５】
続いて、雑音抑圧部３０は、サイレン音情報記憶部３２が出力する連続性情報、或いは、加算器３５ｂが出力する残差信号の値に基づき適応フィルタ部３５ａの収束速度の変更が必要か否かを判断する（ステップＳ１６）。このステップＳ１６において、連続性情報が参照信号が不連続であることを示すディスイネーブル状態或いは残差信号が所定の値以下に変化したと判断された場合は、適応フィルタ制御部３５ｃが収束速度を更新する（ステップＳ１７）。一方、ステップＳ１６において、連続性情報が参照信号が連続性を確保しているイネーブル状態或いは残差信号が所定の値以上を維持していると判断された場合は、ステップＳ１７の収束速度の更新は行わない。
【００６６】
続いて、雑音抑圧部３０は、雑音フィルタ３５において適応フィルタ処理を行って参照信号に基づく抑圧信号を生成する（ステップＳ１８）。そして、雑音抑圧部３０は、抑圧信号と現入力信号とを加算して出力信号Ｓｏを出力する（ステップＳ１９）。その後、雑音抑圧部３０は、サイレン音情報記憶部３２の第１のバッファ部ＢＵＦ１と第２のバッファ部ＢＵＦ２の更新を行い（ステップＳ２０）サイレン音除去処理を終了する。
【００６７】
ここで、ステップＳ２０のバッファ部の更新処理について詳細に説明する。ここでも、図９を参照して説明を行う。
【００６８】
サイレン音情報記憶部３２は、入力信号にサイレン音が含まれている場合、その一周期分のサイレン音の情報（例えば、雑音履歴情報）を記憶するものである。記憶されるサイレン音は、非音声区間の入力信号を蓄積したものである必要がある。第１のバッファ部ＢＵＦ１は、最新の非音声区間にて入力されたサイレン音を確保するものである。また、第２のバッファ部ＢＵＦ２は、一周期分の非音声区間のサイレン音を常に確保するものである。第１のバッファ部ＢＵＦ１に記憶されている雑音履歴情報は、音声区間信号がイネーブル状態（音声信号成分が含まれている入力信号が検出された状態）となった場合には初期化される。第２のバッファ部ＢＵＦ２には、第１のバッファ部ＢＵＦ１に非音声区間である一周期分のサイレン音が記憶されると、第１のバッファ部ＢＵＦ１に記憶されているサイレン音の情報が転送される。
【００６９】
より具体的には、入力信号Ｆ１が入力されると、第１のバッファ領域ＢＵＦ１に入力信号Ｆ１が記憶される。続いて、入力信号Ｆ２が入力されると入力信号Ｆ２が第１のバッファ部ＢＵＦ１に追記される。ここで第１のバッファ部ＢＵＦ１には、一周期分のサイレン音の情報が記憶されたので、第２のバッファ領域ＢＵＦ２に第１のバッファ部ＢＵＦ１に記憶されている一周期分のサイレン音が転送される。つまり、第２のバッファ部ＢＵＦ２には入力信号Ｆ１、Ｆ２の情報が雑音履歴情報として記憶される。第１のバッファ部ＢＵＦ１に一周期分のサイレン音が記憶されたかどうかは、雑音検出部２０で検出されたサイレン音の周期情報を基に判定する。
【００７０】
続いて、入力信号Ｆ３が入力されると、サイレン音情報記憶部３２は、第１のバッファ部ＢＵＦ１に記憶している古い入力信号Ｆ１を削除し、新たに入力された入力信号Ｆ３を追記する。これにより、再び、第１のバッファＢＵＦ１に一周期分のサイレン音が記憶されるため、第２のバッファ部ＢＵＦ２に一周期分のサイレン音の情報を書き出す。これにより、第２のバッファ部ＢＵＦ２には、入力信号Ｆ２、Ｆ３の信号が雑音履歴情報が記憶される。以降、入力信号Ｆ４の場合も入力信号Ｆ３のときと同様の処理で、第１のバッファ部ＢＵＦ１及び第２のバッファ部ＢＵＦ２に入力信号Ｆ３、Ｆ４の信号が記憶される。
【００７１】
続いて、音声信号成分が含まれているＦ５が入力された場合、第１のバッファ部ＢＵＦ１に入力信号Ｆ５は記憶されず、第１のバッファ部ＢＵＦ１は初期化される。これは、第１のバッファ部ＢＵＦ１に記憶する信号は非音声区間であることが求められるためである。これにより、第１のバッファ部ＢＵＦ１に一周期分のサイレン音が記憶されていない状態となるため、入力信号Ｆ５に基づく第２のバッファ部ＢＵＦ２の更新処理は行わない。
【００７２】
続いて、入力信号Ｆ６が入力されると、第１のバッファ部ＢＵＦ１に入力信号Ｆ６が記憶される。このとき、第１のバッファ部ＢＵＦ１には、一周期分のサイレン音が記憶されていないので、第２のバッファ部ＢＵＦ２の更新は行わない。そのため、入力信号Ｆ６が入力された時点では、第２のバッファ部ＢＵＦ２は、入力信号Ｆ３、Ｆ４が記憶されている状態が維持される。
【００７３】
続いて、入力信号Ｆ７が入力されると、第１のバッファ部ＢＵＦ１に入力信号Ｆ７が記憶される。これにより、第１のバッファ部ＢＵＦ１に一周期分のサイレン音が記憶された状態となるため、第２のバッファ部ＢＵＦ２に一周期分のサイレン音（入力信号Ｆ６、Ｆ７）が書き出される。
【００７４】
以上の様に音声区間判定部３３からの音声信号検出信号により、それぞれのバッファ部の更新及び記憶を選択する。バッファの形状は先頭から最後尾まで時系列に都度更新しても良いし、時間的な先頭位置を別途記憶するリングバッファとして古いデータを新しいデータに更新しても良い。
【００７５】
上記説明より、実施の形態１にかかる雑音除去装置１では、現入力信号の前に入力された前入力信号のうち音声信号成分を含まない入力信号から抑圧信号の生成に用いられる参照信号を生成する。そのため、実施の形態１にかかる雑音除去装置１では、予め参照信号のための情報を保持する必要がなく、かつ、入力信号に混入する周期性雑音の周期性に依存することなく、周期性雑音の特性に応じた精度の高いサイレン音除去処理を実施することができる。
【００７６】
また、形態１にかかる雑音除去装置１では、現入力信号と過去に入力された前入力信号の履歴情報とに基づき現入力信号と前入力信号との自己相関値を生成し、当該自己相関値のピークの周期性に着目してサイレン音の検出を行う。これにより、実施の形態１にかかる雑音除去装置１は、高い検出精度でサイレン音を検出することができる。この効果を図１０及び図１１に示した入力信号の周波数の時間変化及び信号レベルの周波数変化を示すグラフを参照して説明する。
【００７７】
図１０に示す例は、周波数の時間変化が比較的緩やかな入力信号の例を示したものである。図１１に示す例は、周波数の時間変化が比較的急な入力信号の例を示したものである。図１０を参照すると、周波数の時間変化が比較的緩やかである場合、信号レベルの周波数依存性が高く、入力信号を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換することで、信号レベルに基づく周期性雑音の有無の判断が比較的容易である。一方、図１１を参照すると、周波数の時間変化が比較的急である場合、信号レベルの周波数依存性が低く、入力信号を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換しても、信号レベルに基づく周期性雑音の有無の判断が難しい。しかしながら、時間領域信号による自己相関値は、前に入力された前入力信号と現入力信号との相関値を周期性雑音の有無の判断に利用しているため、前述の問題は生じない。
【００７８】
また、従来は、移動体通信におけるコミュニケーションの際に、背景雑音や、時間と共に周波数特性やパワーが変動する高速変化型のサイレン音などの雑音が、音声に悪影響を与えて非常に聞き難い音声となっていた。従来のスペクトルサブトラクション法、周波数領域での雑音・除去方法、ＳＰＡＣ方式では、周波数分解能、処理遅延、信号の不連続性などの問題から性能の改善に限界があった。しかしながら、実施の形態１にかかる雑音除去装置１では、自己相関結果のピーク位置、ピーク区間から高速変化型（周波数変化の周期が短い）のサイレン音の有無を正確に判定することができる。また、検出したサイレン音の周期、音声区間判定の情報から非音声区間の一周期分のサイレン音を音声区間判定部３３のバッファで適切に管理することができる。
【００７９】
また、実施の形態１にかかる雑音除去装置１では、非音声区間に取得したサイレン音の一周期分の入力信号から参照信号を生成するが、最新の入力信号を記憶する第１のバッファ部ＢＵＦ１に加えて、非音声区間で取得したサイレン音の一周期分の入力信号を常に保持する第２のバッファ部ＢＵＦ２を有する。これにより、音声信号成分を含む入力信号が入力された場合であっても、非音声区間で取得したサイレン音の一周期分の入力信号から参照信号を生成することができる。つまり、雑音除去装置１は、常に、過去に入力された入力信号に基づき音声信号成分を含まない参照信号を生成することができるため、高い雑音除去能力を確保することができる。
【００８０】
また、参照信号となる雑音履歴情報を出力するバッファの切り替え、或いは、バッファに格納された雑音履歴情報をループして利用する場合には、参照信号の連続性が保たれず（バッファ間のつなぎ目が生じる）、サイレン音の抑制効果が低下する場合がある。しかしながら、実施の形態１にかかる雑音除去装置１では、参照信号の不連続が生じる場合に、一時的に適応フィルタの収束速度を向上し、抑制効果を回復する。また、音声への影響を緩和するため、所定の時間間隔に従い、収束速度を遅くする。これにより、実施の形態１にかかる雑音除去装置１は、全体的な音声品質を確保することができる。このような工程により、周波数の時間変化の周期が短いサイレン音によって生じる音声信号の劣化を最小限に抑えることができ、通話品質の向上が期待できる。
【００８１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１  雑音除去装置
１０  音声入力部
１１  アナログデジタル変換器
１２  フレーム構成部
２０  雑音検出部
２１  入力信号記憶部
２２  自己相関部
２２ａ  自己相関値算出部
２２ｂ  相関値分析部
２３  サイレン音判定部
３０  雑音抑圧部
３１  参照情報制御部
３２  サイレン音情報記憶部
３３  音声区間判定部
３４  参照バッファ部
３５  雑音フィルタ
３５ａ  適応フィルタ部
３５ｂ  加算器
３５ｃ  適応フィルタ制御部
４１  適応係数更新部
４２１〜４２ｎ  遅延回路
４３０〜４３ｎ  可変ゲインアンプ
４４１〜４４ｎ  加算器
【図１】
2015169788.tif 000004
【図２】
2015169788.tif 000005
【図３】
2015169788.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015169788.tif 000010
【図８】
2015169788.tif 000011
【図９】
2015169788.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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