(57)【要約】【課題】部屋の残響の初期部分も抑圧することができる残響抑圧装置を提供する。【解決手段】話者方向に感度が高くなるように設置した主マイクロホンで収音した信号から求めた主パワースペクトルと、話者方向の感度が低くなるように設置した副マイクロホンで収音した信号から求めた遅延副パワースペクトルの２つを用い、減算部は主パワースペクトルから、遅延副パワースペクトルにフィルタ係数を乗じたフィルタ後信号を減算して直接音の推定パワーを求め、適応アルゴリズム部は遅延副パワースペクトルと直接音の推定パワーを入力として、当該直接音の推定パワーを最小化するようにフィルタ係数を更新し、周波数領域フィルタ部は遅延副パワースペクトルにフィルタ係数を乗じてフィルタリングしたフィルタ後信号を出力し、残響抑圧ゲイン計算部は主パワースペクトルと誤差信号を入力として、残響音を抑圧するための残響抑圧ゲインを計算する。【選択図】図２
2015037239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音源方向に対して最大感度を持つ主マイクロホンで収音した主収音信号を周波数領域の
周波数領域主収音信号に変換する主ＦＦＴ部と、
上記音源方向に最大感度を持たない副マイクロホンで収音した副収音信号を、周波数領
域の周波数領域副収音信号に変換する副ＦＦＴ部と、
上記周波数領域主収音信号のパワーを、周波数ごとに計算した主パワースペクトルを出
力する主パワー計算部と、
上記周波数領域副収音信号のパワーを、周波数ごとに計算した副パワースペクトルを出
力する副パワー計算部と、
上記副パワースペクトルを所定の遅延量だけ遅延させた遅延副パワースペクトルを出力
する遅延部と、
上記主パワースペクトルから、上記遅延副パワースペクトルにフィルタ係数を乗じたフィルタ後信号を減算して直接音の推定パワーを求める減算部と、
上記遅延副パワースペクトルと上記直接音の推定パワーを入力として、当該直接音の推
定パワーを最小化するように上記フィルタ係数を更新する適応アルゴリズム部と、
上記遅延副パワースペクトルに上記フィルタ係数を乗じてフィルタリングしたフィルタ
後信号を出力する周波数領域フィルタ部と、
上記主パワースペクトルと上記直接音の推定パワーを入力として、残響音を抑圧するた
めの残響抑圧ゲインを計算する残響抑圧ゲイン計算部と、
上記周波数領域主収音信号に上記残響抑圧ゲインを乗じて残響抑圧信号を出力する乗算部と、
上記残響除去信号を時間領域の残響抑圧信号に変換する逆ＦＦＴ部と、
を具備する残響抑圧装置。
【請求項２】
請求項１に記載した残響抑圧装置において、
更に、
複数のマイクロホンで収音した収音信号が入力され、上記複数のマイクロホンで構成されるマイクロホン感度の指向性を、上記音源方向に設定して上記主収音信号を出力するビームフォーマ部と、
上記複数のマイクロホンで収音した収音信号が入力され、上記複数のマイクロホンで構成されるマイクロホン感度の指向性を、上記音源方向以外の方向に設定して上記副収音信号を出力するヌルビームフォーマ部と、
を具備する残響抑圧装置。
【請求項３】
請求項２に記載した残響抑圧装置において、
更に、
上記複数のマイクロホンで収音した収音信号を入力として、音源の方向を推定して音源方向を出力する音源方向検出部と、
上記音源方向を入力として、当該音源方向の感度が高くなるように上記ビームフォーマ部のフィルタ係数を設定するビームフォーマフィルタ係数設定部と、
上記音源方向を入力として、当該音源方向の感度が低くなるように上記ヌルビームフォーマ部のフィルタ係数を設定するヌルビームフォーマ係数設定部と、
を具備する残響抑圧装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載した残響抑圧装置において、
上記適応アルゴリズム部は、
遅延パワースペクトルと誤差信号を入力として、適応アルゴリズムを用いて更新ベクトルを計算する更新ベクトル計算手段と、
上記更新ベクトルの値に応じてステップサイズを変更するステップサイズ設定手段と、
上記更新ベクトルに、上記ステップサイズを乗算したフィルタ係数を出力する乗算手段と、
上記乗算手段の出力するフィルタ係数に、１フレーム前のフィルタ係数を加算する加算
手段と、
上記加算手段の出力を、次のフレームのフィルタ係数として保持するフィルタ係数保持手段と、
を備えることを特徴とする残響抑圧装置。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れかに記載した残響抑圧装置において、
上記適応アルゴリズム部は、
遅延パワースペクトルと直接音の推定パワーを入力として、適応アルゴリズムを用いて更新ベクトルを計算する更新ベクトル計算手段と、
上記更新ベクトルに、上記ステップサイズを乗算したフィルタ係数を出力する乗算手段と、
上記乗算手段の出力するフィルタ係数に、１フレーム前のフィルタ係数を加算する加算
手段と、
上記加算手段の出力する更新後のフィルタ係数が負の値となった場合に、当該フィルタ係数の値を０に置き換える非負拘束手段と、
上記非負拘束手段の出力を、次のフレームのフィルタ係数として保持するフィルタ係数保持手段と、
を備えることを特徴とする残響抑圧装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載した残響抑圧装置において、
上記残響抑圧ゲイン計算部は、
上記誤差信号から聴覚マスキングレベルＱ（ω，ｔ）を計算するマスキングレベル計算手段と、
上記誤差信号と上記聴覚マスキングレベルＱ（ω，ｔ）を比較し、大きい方の値を、新たな直接音の推定パワーとして上記残響抑圧ゲインの計算に選択する最大値選択手段と、
を含むことを特徴とする残響抑圧装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載した残響抑圧装置において、
更に、
上記遅延パワースペクトルの大きさと、予め設定した閾値を比較し、当該遅延パワースペクトルの大きさが上記閾値を超えた場合のみ、上記適応アリゴリズム部によるフィルタ係数の更新が行われるように制御する適応区間検出部を、備えることを特徴とする残響抑圧装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載した残響抑圧装置において、
更に、
上記パワースペクトルの周波数分割ωを集約し、次式に示すようにより少ない周波数分割ω′に変換する帯域集約部と、
【数１４】
2015037239.tif 000016
ここでΩ（ω′）はω′のグループに属する周波数ωの集合、  
上記副パワースペクトルの周波数分割ωを集約し、次式に示すようにより少ない周波数分割ω′に変換する第２帯域集約部と、
【数１５】
2015037239.tif 000017
上記残響抑圧ゲインの周波数分割ω′を、次式に示すように上記ＦＦＴ部の周波数分割ωに変換する帯域展開部と、
【数１６】
2015037239.tif 000018
を具備することを特徴とする残響抑圧装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載した残響抑圧装置において、
更に、
上記フィルタ係数Ｆ（ω，ｍ，ｔ）の各々に、予め設定した係数Ｈ（ｍ）を乗算し、変換後のフィルタ係数Ｆ′（ω，ｍ，ｔ）を出力する係数乗算部と、
上記変換後のフィルタ係数Ｆ′（ω，ｍ，ｔ）を、上記遅延パワースペクトルに乗算する第２周波数領域フィルタ部と、
上記パワースペクトルから上記第２周波数領域フィルタ部の出力信号を減算した信号を上記直接音の推定パワーの代わりに上記残響抑圧ゲイン計算部に出力する第２減算部と、
を具備することを特徴とする残響抑圧装置。
【請求項１０】
音源方向に対して最大感度を持つ主マイクロホンで収音した主収音信号を周波数領域の
周波数領域主収音信号に変換する主ＦＦＴ過程と、
上記音源方向に最大感度を持たない副マイクロホンで収音した副収音信号を、周波数領
域の周波数領域副収音信号に変換する副ＦＦＴ過程と、
上記周波数領域主収音信号のパワーを、周波数ごとに計算した主パワースペクトルを出
力する主パワー計算過程と、
上記周波数領域副収音信号のパワーを、周波数ごとに計算した副パワースペクトルを出
力する副パワー計算過程と、
上記副パワースペクトルを所定の遅延量だけ遅延させた遅延副パワースペクトルを出力
する遅延過程と、
上記主パワースペクトルから、上記遅延副パワースペクトルにフィルタ係数を乗じたフィルタ後信号を減算して直接音の推定パワーを求める減算過程と、
上記遅延副パワースペクトルと上記直接音の推定パワーを入力として、当該直接音の推
定パワーを最小化するように上記フィルタ係数を更新する適応アルゴリズム過程と、
上記遅延副パワースペクトルに上記フィルタ係数を乗じてフィルタリングしたフィルタ
後信号を出力する周波数領域フィルタ過程と、
上記主パワースペクトルと上記直接音の推定パワーを入力として、残響音を抑圧するた
めの残響抑圧ゲインを計算する残響抑圧ゲイン計算過程と、
上記周波数領域主収音信号に上記残響抑圧ゲインを乗じて残響抑圧信号を出力する乗算過程と、
上記残響除去信号を時間領域の残響抑圧信号に変換する逆ＦＦＴ過程と、
を備える残響抑圧方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載した残響抑圧方法において、
更に、
複数のマイクロホンで収音した収音信号が入力され、上記複数のマイクロホンで構成されるマイクロホン感度の指向性を、上記音源方向に設定して上記主収音信号を出力するビームフォーマ過程と、
上記複数のマイクロホンで収音した収音信号が入力され、上記複数のマイクロホンで構成されるマイクロホン感度の指向性を、上記音源方向以外の方向に設定して上記副収音信号を出力するヌルビームフォーマ過程と、
を備える残響抑圧方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載した残響抑圧方法において、
更に、
上記複数のマイクロホンで収音した収音信号を入力として、音源の方向を推定して音源方向を出力する音源方向検出過程と、
上記音源方向を入力として、当該音源方向の感度が高くなるように上記ビームフォーマ部のフィルタ係数を設定するビームフォーマフィルタ係数設定過程と、
上記音源方向を入力として、当該音源方向の感度が低くなるように上記ヌルビームフォーマ部のフィルタ係数を設定するヌルビームフォーマ係数設定過程と、
を備える残響抑圧方法。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２の何れかに記載した残響抑圧方法において、
上記適応アルゴリズム過程は、
遅延パワースペクトルと誤差信号を入力として、適応アルゴリズムを用いて更新ベクトルを計算する更新ベクトル計算ステップと、
上記更新ベクトルの値に応じてステップサイズを変更するステップサイズ設定ステップ
と、
上記更新ベクトルに、上記ステップサイズを乗算したフィルタ係数を出力する乗算ステップと、
上記乗算ステップの出力するフィルタ係数に、１フレーム前のフィルタ係数を加算する
加算ステップと、
上記加算ステップの出力を、次のフレームのフィルタ係数として保持するフィルタ係数保持ステップと、
を含むことを特徴とする残響抑圧方法。
【請求項１４】
請求項１０乃至１２の何れかに記載した残響抑圧方法において、
上記適応アルゴリズム過程は、
遅延パワースペクトルと直接音の推定パワーを入力として、適応アルゴリズムを用いて更新ベクトルを計算する更新ベクトル計算ステップと、
上記更新ベクトルに、上記ステップサイズを乗算したフィルタ係数を出力する乗算ステップと、
上記乗算手段の出力するフィルタ係数に、１フレーム前のフィルタ係数を加算する加算
ステップと、
上記加算手段の出力する更新後のフィルタ係数が負の値となった場合に、当該フィルタ係数の値を０に置き換える非負拘束ステップと、
上記非負拘束手段の出力を、次のフレームのフィルタ係数として保持するフィルタ係数保持ステップと、
を含むことを特徴とする残響抑圧方法。
【請求項１５】
請求項１０乃至１４の何れかに記載した残響抑圧方法において、
上記残響抑圧ゲイン計算過程は、
上記誤差信号から聴覚マスキングレベルＱ（ω，ｔ）を計算するマスキングレベル計算ステップと、
上記誤差信号と上記聴覚マスキングレベルＱ（ω，ｔ）を比較し、大きい方の値を、新たな直接音の推定パワーとして上記残響抑圧ゲインの計算に選択する最大値選択ステップと、
を含むことを特徴とする残響抑圧方法。
【請求項１６】
請求項１０乃至１５の何れかに記載した残響抑圧方法において、
更に、
上記遅延パワースペクトルの大きさと、予め設定した閾値を比較し、当該遅延パワースペクトルの大きさが上記閾値を超えた場合のみ、上記適応アリゴリズム部によるフィルタ係数の更新が行われるように制御する適応区間検出過程を、備えることを特徴とする残響抑圧方法。
【請求項１７】
請求項１０乃至１６の何れかに記載した残響抑圧方法において、
更に、
上記主パワースペクトルの周波数分割ωを集約し、次式に示すようにより少ない周波数分割ω′に変換する第１帯域集約過程と、
【数１７】
2015037239.tif 000019
ここでΩ（ω′）はω′のグループに属する周波数ωの集合、
上記副パワースペクトルの周波数分割ωを集約し、次式に示すようにより少ない周波数分割ω′に変換する第２帯域集約過程と、
【数１８】
2015037239.tif 000020
上記残響抑圧ゲインの周波数分割ω′を、次式に示すように上記ＦＦＴ部の周波数分割ωに変換する帯域展開過程と、
【数１９】
2015037239.tif 000021
を備えることを特徴とする残響抑圧方法。
【請求項１８】
請求項１乃至１７の何れかに記載した残響抑圧方法において、
更に、
上記フィルタ係数Ｆ（ω，ｍ，ｔ）の各々に、予め設定した係数Ｈ（ｍ）を乗算し、変換後のフィルタ係数Ｆ′（ω，ｍ，ｔ）を出力する係数乗算過程と、
上記変換後のフィルタ係数Ｆ′（ω，ｍ，ｔ）を、上記遅延パワースペクトルに乗算する第２周波数領域フィルタ過程と、
上記パワースペクトルから上記第２周波数領域フィルタ部の出力信号を減算した信号を上記直接音の推定パワーの代わりに上記残響抑圧ゲイン計算部に出力する第２減算過程と、
を備えることを特徴とする残響抑圧方法。
【請求項１９】
請求項１乃至９の何れかに記載した残響抑圧装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【請求項２０】
請求項１９に記載した何れかのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロホンで収音した信号から部屋の残響による成分を抑圧する残響抑圧装置とその方法と、プログラムとその記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
室内で音声を収音した場合、壁や床などで反射した残響音成分が直接音と同時に収音され音声が劣化する。例えば、広い会議室でのハンズフリーによる音声会議や、残響の多い場所での携帯端末による通話では、残響の影響により聞き取り難い音声となってしまう。
【０００３】
そこで、従来から、このような残響による音質劣化を軽減する目的で、残響成分を抑圧する方法が提案されている。例えば、非特許文献１に開示されたマルチステップ線形予測を用いた残響抑圧装置９００が知られている。
【０００４】
図２１に、残響抑圧装置１０００の機能構成を示してその動作を簡単に説明する。残響抑圧装置９００は、白色化部９１０、マルチステップ線形予測部９２０、残響計算部９３０、ＦＦＴ部９４０、ＦＦＴ部９５０、スペクトルサブトラクション部９６０、逆ＦＦＴ部９７０、を具備する。白色化部９２０は、短いタップ長の線形予測を用いて音声の自己相関（人の口腔内の反射特性）に起因する周波数特性を取り除き白色化する。マルチステップ線形予測部９３０は、白色化された時間領域の収音信号に対して、長いタップ長のマルチステップ線形予測を行い残響成分を予測するフィルタ係数を算出する。長いタップ長とは、サンプリング周波数を例えば８ｋＨｚと仮定すると、６００〜７００ｍｓの残響時間に相当する５〜６千点程度の長さである。残響計算部９４０は、算出されたフィルタ係数で時間領域の収音信号をフィルタリングすることで残響成分を予測する。
【０００５】
ＦＦＴ部９４０は、予測された残響成分を短時間フーリエ変換によって周波数領域の信号である周波数領域残響成分に変換する。ＦＦＴ９５０は、時間領域の収音信号を短時間フーリエ変換によって周波数領域の信号である周波数領域収音信号に変換する。
【０００６】
スペクトルサブトラクション部９６０は、周波数領域残響成分の周波数ごとのパワーと、周波数領域収音信号の周波数ごとのパワーから残響を抑圧するゲインを計算し、周波数領域収音信号に当該ゲインを乗算することで残響を抑圧した残響抑圧信号を出力する。残響抑圧信号は、逆フーリエ変換によって時間領域の残響抑圧信号に変換される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Keisuke Kinoshita, Marc Delcroix, Tomohiro Nakaatani, and Masato Miyoshi, “Suppression of Late Reverberation Effect on Speech Signal Using Long-Term Multiple-step Linear Prediction,” IEEE TRANSACTIONS ON AUDIO, SPEECH, AND LANGUAGE PROCESSING, VOL. 17, No. 4, MAY 2009.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の残響抑圧装置９００では、音声自体が持っている自己相関（人の口腔内の反射特性）を取り除くための白色化処理において、部屋の音響特性に基づく初期反射成分も同時に取り除いている。また、マルチステップ線形予測部で音声の自己相関を予測してしまわないように与える数十〜数百ｍｓの遅延のために、部屋の残響の初期部分の抑圧ができない課題がある。
【０００９】
図１に、人の発声音がマイクロホンに到達するまでのモデルを示す。その図を参照して従来の課題を説明する。声帯で生成された振動が声道特性を通過して、音声として口から発話される。この発話された瞬間の音声が理想的な音声信号である。マイクロホンで収音される音声は、口から直接マイクロホンに到達する直接音成分と、壁や床、天井などで反射した残響音成分の２つが混ざったものである。
【００１０】
声道特性と残響特性の区別がつかないため、声道特性の応答長よりも遅延の大きな残響成分のみを推測し、声道特性を含まない特性のみを推定している。したがって、従来の残響抑圧装置９００では、声道特性の応答長よりも遅延の少ない初期反射成分を推定することができないため、初期反射成分を抑圧することができない課題がある。また、長いタップ長の線形予測を用いることから、演算量が膨大になる課題もあった。レビンソン・ダービンアルゴリズムによる線形予測であれば、演算量はタップ長の２乗のオーダーとなる。
【００１１】
上記した例では６×１０6オーダーの計算量が必要となる。
【００１２】
本発明は、この課題に鑑みてなされたものであり、部屋の残響の初期部分も抑圧すると共に演算量を削減した残響除去装置とその方法と、プログラムとその記録媒体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】
【００１３】
本発明の残響抑圧装置は、主ＦＦＴ部と、副ＦＦＴ部と、主パワー計算部と、副パワー計算部と、遅延部と、減算部と、適応アルゴリズム部と、周波数領域フィルタ部１１８と、残響抑圧ゲイン計算部と、乗算部と、逆ＦＦＴ部と、を具備する。主ＦＦＴ部は、音源方向に対して最大感度を持つ主マイクロホンで収音した主収音信号を周波数領域の周波数領域主収音信号に変換する。副ＦＦＴ部は、上記音源方向に最大感度を持たない副マイクロホンで収音した副収音信号を、周波数領域の周波数領域副収音信号に変換する。主パワー計算部は、主ＦＦＴ部が出力する周波数領域主収音信号のパワーを、周波数ごとに計算した主パワースペクトルを出力する。副パワー計算部は、副ＦＦＴ部が出力する周波数領域副収音信号のパワーを、周波数ごとに計算した副パワースペクトルを出力する。遅延部は、その副パワースペクトルを所定の遅延量だけ遅延させた遅延副パワースペクトルを出力する。主ＦＦＴ部は、上記音源に対して最大感度を持つ主マイクロホンで収音した主収音信号を周波数領域の周波数領域主収音信号に変換する。減算部は、主パワースペクトルから、上記遅延副パワースペクトルにフィルタ係数を乗じたフィルタ後信号を減算して直接音の推定パワーを求める。適応アルゴリズム部は、上記遅延副パワースペクトルと上記直接音の推定パワーを入力として、当該直接音の推定パワーを最小化するように上記フィルタ係数を更新する。周波数領域フィルタ部は、上記遅延副パワースペクトルに上記フィルタ係数を乗じてフィルタリングしたフィルタ後信号を出力する。残響抑圧ゲイン計算部は、上記主パワースペクトルと上記直接音の推定パワーを入力として、残響音を抑圧するための残響抑圧ゲインを計算する。乗算部は、主ＦＦＴ部が出力する周波数領域主収音信号に上記残響抑圧ゲインを乗じて残響抑圧信号を出力する。逆ＦＦＴ部は、その残響抑圧信号を時間領域の残響抑圧信号に変換する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の残響抑圧装置によれば、音源に対して最大感度を持つ主マイクロホンで収音された主収音信号と、音源に対して最大感度を持たない副マイクロホンで収音された副収音信号を用いて、主収音信号に含まれる残響成分を予測することで、主収音信号に含まれる直接音成分を残響と誤推定してしまうことを防止することができ、部屋の残響音の初期部分も含めて抑圧することができる。また、フィルタ係数を、パワースペクトルの領域で更新するので、フィルタのタップ長の１乗のオーダーの演算量で残響抑圧を行うことができ、従来法と比較して演算量も大幅に削減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】人の発声音がマイクロホンに到達するまでのモデルを示す図。
【図２】本発明の残響抑圧装置１００の機能構成例を示す図。
【図３】残響抑圧装置１００の動作フローを示す図。
【図４】主マイクロホンと副マイクロホンの配置例を示す図。
【図５】周波数領域フィルタ部１０８の機能構成例を示す図。
【図６】適応アルゴリズム部１０７の機能構成例を示す図。
【図７】残響抑圧ゲイン計算部１０９の機能構成例を示す図。
【図８】本発明の残響抑圧装置２００の機能構成例を示す図。
【図９】ビームフォーマ部２１０の機能構成例を示す図。
【図１０】本発明の残響抑圧装置３００の機能構成例を示す図。
【図１１】本発明の残響抑圧装置４００の適応アルゴリズム部４０７の機能構成例を示す図。
【図１２】適応アルゴリズム部４０７の動作フローを示す図。
【図１３】本発明の残響抑圧装置５００の適応アルゴリズム部５０７の機能構成例を示す図。
【図１４】適応アルゴリズム部５０７の動作フローを示す図。
【図１５】本発明の残響抑圧装置６００の残響抑圧ゲイン計算部６０７の機能構成例を示す図。
【図１６】残響抑圧ゲイン計算部６０７の前半の動作フローを示す図。
【図１７】残響抑圧ゲイン計算部６０７の後半の動作フローを示す図。
【図１８】本発明の残響抑圧装置７００の機能構成例を示す図。
【図１９】本発明の残響抑圧装置８００の機能構成例を示す図。
【図２０】本発明の残響抑圧装置９００の機能構成例を示す図。
【図２１】従来の残響抑圧装置１０００の機能構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。複数の図面中同一のものには同じ参照符号を付し、説明は繰り返さない。
【００１７】
〔この発明の考え〕
この発明では、声道特性を残響として推定してしまうことを防止する目的で、マイクロホンの指向特性を利用する。話者方向に感度が高くなるように設置した主マイクロホンと、話者方向の感度が低くなるように設置した副マイクロホンの２つを用いる。
【００１８】
主マイクロホンで収音した主収音信号に含まれる残響成分を、副マイクロホンで収音した副収音信号から推測する。話者方向に感度が低い副マイクロホンでは、話者音声の直接音成分のレベルが主マイクロホンに比べて低くなっているので、主収音信号に含まれる直接音成分（声道特性のみの経路）の推定が難しくなる。つまり、声道特性を残響特性として推定してしまうことを防ぐことができる。よって、初期反射成分も含めて残響成分を推測することができるので、初期反射も含めて残響成分を抑圧することが可能になる。また、減算部の出力信号である誤差信号を最小化するように適応アルゴリズムを用いてフィルタ係数を、パワースペクトルの領域で更新するので、フィルタのタップ長の１乗のオーダーの演算量で残響抑圧を行うことができる。
【実施例１】
【００１９】
図２に、この発明の残響抑圧装置１００の機能構成例を示す。その動作フローを図３に示す。残響抑圧装置１００は、主ＦＦＴ部１０１と、副ＦＦＴ部１０２と、主パワー計算部１０３と、副パワー計算部１０４と、遅延部１０５と、減算部１０６と、適応アルゴリズム部１０７と、周波数領域フィルタ部１０８と、残響抑圧ゲイン計算部１０９と、乗算部１１０と、逆ＦＦＴ部１１１と、制御部１１２と、を具備する。残響抑圧装置１００は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等で構成されるコンピュータに所定のプログラムが読み込まれて、ＣＰＵがそのプログラムを実行することで実現されるものである。以下説明する各装置についても同じである。
【００２０】
主ＦＦＴ部１０１は、音源方向に最大感度を持つ主マイクロホンで収音した主収音信号を周波数領域の周波数領域主収音信号に変換する（ステップＳ１０１）。副ＦＦＴ部１０２は、上記音源方向に最大感度を持たない副マイクロホンで収音した副収音信号を、周波数領域の周波数副収音信号に変換する（ステップＳ１０２）。
【００２１】
図４に、主マイクロホンと副マイクロホンの配置例を示す。部屋４０の屋内に、音源、この例では一人の話者１０と、主マイクロホン２０と、副マイクロホン３０と、が配置されている。主マイクロホン１０は指向性マイクロホンであり、話者１０の方向に最大感度の指向方向を向けて配置されている。副マイクロホン３０も指向性マイクロホンであり、その最大感度の指向方向を、主マイクロホン１０と１８０°異なる方向に向けて配置されている。このように、副マイクロホン３０は、音源方向に最大感度を持たないように配置される。
【００２２】
主収音信号は話者１０の発声した音声が支配的な信号であり、副収音信号は残響音が支配的な信号である。主収音信号と副収音信号は、例えばサンプリング周波数８ｋＨｚで離散値化されたディジタル信号である。図２において、収音信号をディジタル化するＡ/Ｄ変換器や、ディジタル信号を連続値化するＤ/Ａ変換器の表記は省略している。主ＦＦＴ部１０１と副ＦＦＴ部１０２は、短時間フーリエ変換によって、離散値化した主収音信号と副収音信号を、例えば１２８個集めたフレーム単位（ｔ＝１６ｍｓ）の間隔、ウィンドウサイズ３２ｍｓで周波数領域収音信号に変換する。ウィンドウはハニングウィンドウの平方根を取ったものなどを用いる。
【００２３】
主パワー計算部１０３は、主ＦＦＴ部１０１が出力する周波数領域主収音信号のパワーを、周波数ごとに計算した主パワースペクトルを出力する（ステップＳ１０３）。副パワー計算部１０４は、副ＦＦＴ部１０２が出力する周波数領域副収音信号のパワーを、周波数ごとに計算した副パワースペクトルを出力する（ステップＳ１０４）。
【００２４】
遅延部１０５は、副パワー計算部１０４が出力する副パワースペクトルを所定の遅延量だけ遅延させた遅延副パワースペクトルを出力する（ステップＳ１０５）。所定の遅延量とは、数１０ｍｓ〜１００ｍｓ程度の遅延時間である。
【００２５】
減算部１０６は、主パワー計算部１０３が出力する主パワースペクトルから、周波数領域フィルタ部１０８が出力するフィルタ後信号を減算して直接音の推定パワーを求める（ステップＳ１０６）。適応アルゴリズム部１０７は、遅延部１０５が出力する遅延副パワースペクトルと減算部１０６が出力する直接音の推定パワーを入力として、当該誤差信号を最小化するように上記フィルタ係数を更新する（ステップＳ１０７）。
【００２６】
周波数領域フィルタ部１０８は、遅延部１０５が出力する遅延副パワースペクトルに上記適応アルゴリズム部１０７で更新したフィルタ係数を乗じてフィルタリングしたフィルタ後信号を出力する（ステップＳ１０８）。残響抑圧ゲイン計算部１０９は、主パワー計算部１０３が出力する主パワースペクトルと減算部１０６が出力する直接音の推定パワーを入力として、残響音を抑圧するための残響抑圧ゲインを計算する（ステップＳ１０９）。
【００２７】
乗算部１１０は、主ＦＦＴ部１０１が出力する周波数領域主収音信号に残響抑圧ゲインを乗じて残響抑圧信号を出力する（ステップＳ１１０）。逆ＦＦＴ部１１１は、残響抑圧信号を、主ＦＦＴ部１０１と同じ間隔同じ点数で逆フーリエ変換し、その出力にウィンドウを乗算してオーバラップ加算して時間領域の残響抑圧信号に変換する（ステップＳ１１１）。以上説明したステップＳ１０１〜ステップＳ１１１の処理は、フレームを更新しながら（ステップＳ１１２ｂ）動作を停止するまで繰り返される（ステップＳ１１２ａのＮｏ）。この繰り返し処理の制御は制御部１１２が行う。制御部１１２は、残響抑圧装置１００の時系列動作を制御するものであり、特別なものではない。
【００２８】
残響抑圧装置１００では、減算部１０６の出力する誤差信号を最小化するように適応アルゴリズムを用いてフィルタ係数を更新することで、遅延部１０５で遅延させた遅延副パワースペクトルから遅延前の副パワースペクトルを予測している。すなわち、減算部１０６の出力する誤差信号は、予測できなかった信号成分ということになり、減算部１０６で減算された成分は予測できた信号成分ということになる。
【００２９】
一方、部屋の残響は、音源からマイクロホンまでに音が到達するときに、壁などで反射した音が、直接音から遅れてマイクロホンに到達する現象である。反射音は、必ず直接音よりも遅く到達するので、残響成分は、過去にマイクロホンに到達した音から予測可能である。これに対して、直接音は、最も早く到達するので過去の到達音からは完全には予測できない。よって、過去の信号から予測できない成分である減算部１０６の出力する誤差信号は、直接音の推定パワーとなる。
【００３０】
したがって、直接音の推定パワー（誤差信号）を、主パワースペクトルのパワーで除算した値をゲインとして周波数領域主収音信号に乗じれば、主マイクロホンで収音した主収音信号のスペクトルが、直接音の推定パワーのスペクトルに変形されるので、残響音を抑圧することができる。このように残響抑圧装置１００は、パワースペクトルの領域での適応アルゴリズムを用いて残響音を抑圧できる。適応アルゴリズムを用いることで周波数領域フィルタ部１０８のタップ長の１乗のオーダーの演算量で、残響抑圧を実現することができる。
【００３１】
以降では、各部のより具体的な機能構成例を示して、更に詳しく残響抑圧装置１００の動作を説明する。
【００３２】
〔周波数領域フィルタ部〕
図５に、周波数領域フィルタ部１０８の機能構成例を示す。周波数領域フィルタ部１０８は、信号バッファ手段１０８１と、畳み込み計算手段１０８２と、を備える。
【００３３】
信号バッファ手段１０８１は、遅延部１０５が出力する遅延副パワースペクトル｜Ｚ（ω，ｔ−Ｄ）｜２の過去Ｍ個分を保存する。但し、ｔはフレーム番号、ωは周波数、Ｄは遅延部で与えられる遅延量、Ｚ（ω，ｔ）は副ＦＦＴ部１０２が出力する周波数領域副収音信号である。
【００３４】
畳み込み計算手段１０８２は、適応アルゴリズム部１０７で保持されているＭタップのフィルタ係数Ｆ（ω，ｍ，ｔ），ｍ＝０，…，Ｍ−１を、周波数ごとに遅延副パワースペクトル｜Ｚ（ω，ｔ−Ｄ）｜２と畳み込み演算し、次式でフィルタ後信号｜Ｙ（ω，ｔ−Ｄ）｜２を計算して減算部１０６に出力する。
【００３５】
【数１】
2015037239.tif 000003
【００３６】
〔適応アルゴリズム部〕
図６に、適応アルゴリズム部１０７の機能構成例を示す。適応アルゴリズム部１０７は、更新ベクトル計算手段１０７１と、ステップサイズ乗算手段１０７２と、加算手段１０７３と、フィルタ係数保持手段１０７４と、を備える。
【００３７】
更新ベクトル計算手段１０７１は、遅延副パワースペクトル｜Ｚ（ω，ｔ−Ｄ）｜２と減算部１０６の出力信号Ｅ（ω，ｔ）を入力として、適応アルゴリズムを用いて更新ベクトルＵ（ω，ｍ，ｔ）を計算する。減算部１０６の出力信号Ｅ（ω，ｔ）は、次式に示すように主パワースペクトル｜Ｘ（ω，ｔ）｜２からフィルタ後信号｜Ｙ（ω，ｔ−Ｄ）｜２を減算した誤差信号である。減算部１０６の出力信号Ｅ（ω，ｔ）は、過去の信号から予測できなかった信号成分であり、直接音の推定パワーとなる。
【００３８】
【数２】
2015037239.tif 000004
【００３９】
適応アルゴリズムは例えばＮＬＭＳ法（参考文献１：Simon Haykin, Adaptive filter theory. Prentice-Hall, 1986.）を用いる。更新ベクトル計算手段１０７１は、次式で更新ベクトルＵ（ω，ｍ，ｔ）を計算する。
【００４０】
【数３】
2015037239.tif 000005
【００４１】
ここでｎはフィルタ係数の番号である。
【００４２】
ステップサイズ乗算部１０７２は、更新ベクトルＵ（ω，ｍ，ｔ）に、予め設定した０〜２の範囲のステップサイズαを乗じたフィルタ係数を出力する。加算手段１０７３は、ステップサイズ乗算部１０７２が出力するフィルタ係数に、フィルタ係数保持手段１０７４に保持されている１フレーム前のフィルタ係数を加算して次のフレームのフィルタ係数Ｆ（ω，ｍ，ｔ＋１）として出力する。
【００４３】
【数４】
2015037239.tif 000006
【００４４】
ＮＬＭＳ法などの適応アルゴリズムは、減算部１０６が出力する誤差信号Ｅ（ω，ｔ）の２乗平均を最小化するように動作する。よって、Ｄだけ過去の遅延副パワースペクトル｜Ｚ（ω，ｔ−Ｄ）｜２から、現在の周波数領域収音信号Ｘ（ω，ｔ）を出来る限り予測し、予測できた成分を取り除いた信号が誤差信号Ｅ（ω，ｔ）となる。したがって、過去の信号から予測できない成分のみが残り、誤差信号Ｅ（ω，ｔ）が直接音の推定パワーとなる。
【００４５】
〔残響抑圧ゲイン計算部〕
図７に、残響抑圧ゲイン計算部１０９の機能構成例を示す。残響抑圧ゲイン計算部１０９は、除算手段１０９１と、最大値制限手段１０９２と、時間平滑化手段１０９３と、を備える。
【００４６】
除算手段１０９１は、主パワースペクトル｜Ｘ（ω，ｔ）｜２と直接音の推定パワーＥ（ω，ｔ）を入力として、両者の比を計算し、その比をβ乗してゲインＧ′（ω，ｔ）を計算する（式（５））。
【００４７】
【数５】
2015037239.tif 000007
【００４８】
ここでβは、予め設定した定数であり、大きい値に設定するほど残響の抑圧量が強くなる。βは、おおよそ０.５〜１.０の間で設定される。
【００４９】
最大値制限手段１０９２は、除算手段１０９１が出力するゲインＧ′（ω，ｔ）の値を１を上限として、式（６）と式（７）に示すように制限する。
【００５０】
【数６】
2015037239.tif 000008
【００５１】
時間平滑化手段１０９３は、最大値制限手段１０９２の出力する制限されたゲインＧ″（ω，ｔ）を時間平滑化して、残響抑圧ゲインＧ（ω，ｔ）を出力する。時間平滑化は、例えば次式で実現される。
【００５２】
【数７】
2015037239.tif 000009
【００５３】
ここでγは平滑化係数であり、予め設定される。γは０〜１の範囲の値を取り、１に近いほど長い時定数での平滑化となる。
【００５４】
残響抑圧ゲイン計算部１０９が出力する残響抑圧ゲインＧ（ω，ｔ）は、推定した直接音の推定パワー（誤差信号）を、収音信号のパワーで除算した値を基に計算されるので、この残響抑圧ゲインＧ（ω，ｔ）を周波数領域収音信号Ｘ（ω，ｔ）に乗算することで、残響成分を抑圧した出力を得ることができる。
【００５５】
残響抑圧装置１００は、主マイクロホンで収音した主マイクロホン収音信号に含まれる残響成分を、副マイクロホンで収音した副マイクロホン収音信号から推測する。話者方向に感度が低い副マイクロホンでは、話者音声の直接音成分のレベルが主マイクロホンに比べて低くなっているので、主マイクロホン収音信号に含まれる直接音成分（声道特性のみの経路）を推定し難くなる。すなわち、声道特性を残響特性として推定してしまうことを防ぐことができる。よって、初期反射成分も含めて残響成分を推測することができ、初期反射も含めて残響成分を抑圧することが可能となる。
【００５６】
また、残響抑圧装置１００は、ＦＦＴと逆ＦＦＴを用いて収音信号を周波数領域の信号に変換して、適応アルゴリズムによって直接音成分の推定を実現しているので、周波数領域フィルタ部１０８のタップ長の１乗のオーダーの低演算量で残響成分を抑圧することができる。
【実施例２】
【００５７】
図８に、この発明の残響抑圧装置２００の機能構成例を示す。残響抑圧装置２００は、上記残響抑圧装置１００に、ビームフォーマ部２１０と、ヌルビームフォーマ部２２０の構成を追加したものである。
【００５８】
ビームフォーマ部２１０は、複数のマイクロホンで収音した収音信号が入力され、上記複数のマイクロホンで構成されるマイクロホン感度の指向性を、音源方向に設定して主収音信号を出力する。主収音信号は、残響抑圧装置１００の主ＦＦＴ部１０１の入力信号である。
【００５９】
ヌルビームフォーマ２２０は、複数のマイクロホンで収音した収音信号が入力され、上記複数のマイクロホンで構成されるマイクロホン感度の指向性を、上記音源方向以外の方向に設定して副収音信号を出力する。副収音信号は、残響抑圧装置１００の副ＦＦＴ部１０２の入力信号である。
【００６０】
図９に、ビームフォーマ部２１０の機能構成例を示す。ビームフォーマ部２１０は、複数のマイクロホンで収音した収音信号がそれぞれ入力される複数のマイクロホンの数に対応する数のフィルタ手段２１１１〜２１１Ｎと、複数（Ｎ個）のフィルタの出力信号を加算する加算手段２１２と、を備える。
【００６１】
フィルタ手段２１１１〜２１１Ｎに、それぞれ設定するフィルタ係数の値によって、複数のマイクロホンで構成されるマイクロホン感度の指向性を制御することができる。ビームフォーマ部２１０のフィルタ手段２１１１〜２１１Ｎのフィルタ係数は、そのマイクロホン感度の最大感度の指向性を、音源方向に向けるように設定される。ビームフォーマ部２１０の加算手段２１２の出力信号は、残響抑圧装置１００の主ＦＦＴ部１０１の入力信号となる。
【００６２】
ヌルビームフォーマ部２２０の機能構成も、ビームフォーマ部２１０と同じである。但し、ヌルビームフォーマ部２２０のフィルタ手段２２１１〜２２１Ｎ（図示は省略）のフィルタ係数は、複数のマイクロホンで構成されるマイクロホン感度の最小感度の指向性を、音源方向に向けるように設定される。ヌルビームフォーマ部２２０の加算手段２２２の出力信号は、残響抑圧装置１００の副ＦＦＴ部１０２の入力信号となる。
【００６３】
このように、ビームフォーマ部２１０とヌルビームフォーマ部２２０とを備えて、主収音信号と副収音信号を合成することで、単一の指向性マイクロホンを２本使う場合に比べて、より鋭いマイクロホン感度の指向特性を実現させることで残響抑制性能を向上させることができる。
【実施例３】
【００６４】
図１０に、この発明の残響抑圧装置３００の機能構成例を示す。残響抑圧装置３００は、残響抑圧装置２００に対して更に、音源方向検出部３３０と、ビームフォーマフィルタ係数設定部３４０と、ヌルビームフォーマフィルタ係数設定部３５０と、を具備する。
【００６５】
音源方向検出部３３０は、複数のマイクロホンで収音した収音信号を入力として、音源の方向を推定して音源方向を出力する。音源方向は、複数の収音信号の位相差から推定することが可能であり、周知技術で実現が可能である。
【００６６】
ビームフォーマフィルタ係数設定部３４０は、音源方向検出部３３０の出力する音源方向を入力として、当該音源方向の感度が高くなるようにビームフォーマ部２１０のフィルタ係数を設定する。
【００６７】
ヌルビームフォーマフィルタ係数設定部３５０は、音源方向検出部３３０の出力する音源方向を入力として、当該音源方向の感度が低くなるようにヌルビームフォーマ部２２０のフィルタ係数を設定する。
【００６８】
このように、音源方向検出部３３０とビームフォーマフィルタ係数設定部３４０とヌルビームフォーマフィルタ係数設定部３５０と、を備えることで、話者が移動したような場合でも適切に残響抑圧を行うことが可能になる。
【実施例４】
【００６９】
図１１に、この発明の残響抑圧装置４００の適応アルゴリズム部４０７の機能構成例を示す。その動作フローを図１２に示す。残響抑圧装置４００は、残響抑圧装置１００の適応アルゴリズム部１０７が、適応アルゴリズム部４０７に代わったのみの構成であるので、その全体の機能構成例は省略する。
【００７０】
適応アルゴリズム部４０７は、上記した適応アルゴリズム部１０７（図５）に対して、ステップサイズ設定手段４０７１を備える点で異なる。ステップサイズ設定手段４０７１は、更新ベクトル計算手段１０７１の出力する更新ベクトルＵ（ω，ｍ，ｔ）の値に応じて、ステップサイズαを更新する。例えば、更新ベクトルＵ（ω，ｍ，ｔ）が正の値を取る場合（ステップＳ４０７１ａのＹｅｓ）に予め設定した小さい値のステップサイズα１を設定（式（９））（ステップＳ４０７１ｂ）し、更新ベクトルＵ（ω，ｍ，ｔ）が負の値を取る場合（ステップＳ４０７１ａのＮｏ）に予め設定した大きい値のステップサイズα２を設定（式（１０））する（ステップＳ４０７１ｃ）。
【００７１】
【数８】
2015037239.tif 000010
【００７２】
このようにステップサイズを設定することで、直接音の推定誤差を制御することができる。ステップサイズを制御しない場合は、推定誤差はプラスマイナスに均等に出るが、上記したように制御することで、直接音の推定誤差を正の方向に多く出るように制御することができる。すなわち、直接音を小さく推定してしまうことを防ぎ、音質の劣化を抑えることができる。
【００７３】
このように残響抑圧装置４００によれば、残響抑圧装置１００で得られる演算量を削減する効果に加えて、高品質な残響抑圧音を出力する効果も奏することができる。
【実施例５】
【００７４】
図１３に、この発明の残響抑圧装置５００の適応アルゴリズム部５０７の機能構成例を示す。その動作フローを図１４に示す。残響抑圧装置５００は、上記した残響抑圧装置１００〜４００に対して、適応アルゴリズム部５０７が非負拘束手段５０７１を具備する点で異なる。
【００７５】
非負拘束手段５０７１は、加算手段１０７３の出力する更新後のフィルタ係数Ｆ（ω，ｍ，ｔ＋１）が負の値となった場合に、その値を０に置き換える（ステップＳ５０７１ｂ）ことで、フィルタ係数Ｆ（ω，ｍ，ｔ＋１）が負の値にならないように制御する。
【００７６】
この発明では、正の値しか持たない信号のパワーに着目して残響成分の推定を行っているので、フィルタ係数は正の値を取るのが正しい解である。フィルタ係数Ｆ（ω，ｍ，ｔ＋１）が負の値を取るということは、推定誤差であるので、その値を０に置き換えることで、より正確なフィルタ係数に修正することができる。このように、残響抑圧装置５００によれば、残響抑圧装置１００〜４００に対して正確にフィルタ係数を求めることができ、高品質な残響抑圧を行うことができる。
【実施例６】
【００７７】
図１５に、この発明の残響抑圧装置６００の残響抑圧ゲイン計算部６０９の機能構成例を示す。その動作フローを図１６と図１７に示す。残響抑圧装置６００は、上記した残響抑圧装置１００〜５００の残響抑圧ゲイン計算部１０９が、残響抑圧ゲイン計算部６０９に代わったのみの構成であるので、その全体の機能構成例は省略する。
【００７８】
残響抑圧ゲイン計算部６０９は、残響抑圧ゲイン計算部１０９（図７）に対して、更に、マスキングレベル計算手段６０９１と最大値選択手段６０９２と、を具備する点で異なる。マスキングレベル計算手段６０９１は、減算部１０６が出力する直接音の推定パワー｜Ｅ（ω，ｔ）｜２から、聴覚マスキングレベルＱ（ω，ｔ）を求める。聴覚マスキングとは、周波数ＫのパワーがＰ（ｋ）であった場合に、Ｐ（Ｋ）の関数として計算できる聴覚マスキングレベルを下回る音の成分は、人間の聴覚では聞き取れないという現象である。
【００７９】
聴覚マスキングレベルＱ（ω，ｔ）は、例えば次のようにして求めることができる。ある周波数ωの聴覚マスキングレベルＱ（ω，ｔ）を求める際に、その周波数の直接音の推定パワーＥ（ω，ｔ）と、その１つ下の周波数の仮の聴覚マスキングレベルＱ′（ω−１，ｔ）にそれぞれ係数ａ，ｂを乗じた値を比較（ステップＳ６０９１ｄ）し、大きい値を仮の聴覚マスキングレベルＱ′（ω，ｔ）とする（ステップＳ６０９１ｅ，Ｓ６０９１ｆ）。これを周波数ωの最小値から順に、ω＝最大値になるまで繰り返し実施する（ステップＳ６０９１ｇのＮｏのループ）。係数ａ，ｂは聴覚マスキングの特性に基づいて予め設定される１未満、０以上の定数である。また、係数ａ，ｂは周波数ωに応じて異なる値に設定しても良い。
【００８０】
【数９】
2015037239.tif 000011
【００８１】
周波数ω＝最大値になると（ステップＳ６０９１ｇのＹｅｓ，結合子Ａ）、次に周波数ωの最大値から順に、その周波数ωの仮の聴覚マスキングレベルＱ′（ω，ｔ）と、１つ上の周波数の仮の聴覚マスキングレベルＱ′（ω＋１，ｔ）に係数ｃを乗じた値を比較（ステップＳ６０９１ｋ）し、大きい値を聴覚マスキングレベルＱ（ω，ｔ）とする（ステップＳ６０９１Ｌ，Ｓ６０９１ｍ）。係数ｃは、聴覚マスキングの特性に基づいて予め設定される１未満０以上の定数である。また、係数ｃは周波数ωに応じて異なる値に設定しても良い。
【００８２】
【数１０】
2015037239.tif 000012
【００８３】
以上の方法により聴覚マスキングレベルＱ（ω，ｔ）を求めることができる。
【００８４】
最大値選択手段６０９２は、減算部１０６が出力する直接音の推定パワーＥ（ω，ｔ）と、聴覚マスキングレベルＱ（ω，ｔ）を比較（ステップＳ６０９２ａ）し、大きい方の値を新たな直接音の推定パワー（誤差信号Ｅ（ω，ｔ））として除算手段１０９１に出力する。
【００８５】
以上の方法により、残響抑圧装置６００は、聴覚マスキング特性を利用して、聴感上聞こえない残響成分を抑圧しないようにすることができる。したがって、残響抑圧装置６００は、残響音の不要な抑圧をしないようにすることができ、直接音の劣化を少なくする効果を奏する。
【実施例７】
【００８６】
図１８に、この発明の残響抑圧装置７００の機能構成例を示す。残響抑圧装置７００は、残響抑圧装置１００に、適応区間検出部７０１の構成を追加したものである。
【００８７】
適応区間検出部７０１は、遅延部１０５の出力する遅延副パワースペクトル｜Ｚ（ω，ｔ−Ｄ）｜２の大きさと、予め設定した閾値を比較し、遅延パワースペクトルの大きさが閾値を超えた場合にのみ、適応アルゴリズム部１０７によるフィルタ係数の更新が行われるように制御する。
【００８８】
この制御を付加することで、収音信号の信号レベルが小さく、周囲雑音の影響を受け易い区間での、フィルタ係数の更新を停止させることができるので、より高精度に残響を抑圧するためのフィルタ係数を求めることができる。
【００８９】
なお、残響抑圧装置７００を、残響抑圧装置１００に適応区間検出部７０１を追加した構成で説明を行ったが、上記した残響抑圧装置２００，３００，４００，５００，６００の何れにも適応区間検出部７０１の構成を追加することで、同様の効果を得ることができる。
【実施例８】
【００９０】
図１９に、この発明の残響抑圧装置８００の機能構成例を示す。残響抑圧装置８００は、残響抑圧装置１００に、第１帯域集約部８０１と、第２帯域集約部８０２と、帯域展開部８０３の構成を追加したものである。
【００９１】
第１帯域集約部８０１は、主パワー計算部１０３が出力する主パワースペクトル｜Ｘ（ω，ｔ）｜２の周波数ωを集約し、より少ない周波数分割数になる周波数ω′に変換する。周波数ωを複数のグループに分け、そのグループ単位で、主パワー計算部１０３の出力するパワースペクトル｜Ｘ（ω，ｔ）｜２の総和を取り、その値を新たな周波数ω′の主パワースペクトル｜Ｘ′（ω′，ｔ）｜２として出力する（式（１６））。主パワースペクトル｜Ｘ′（ω′，ｔ）｜２は、残響抑圧ゲイン計算部１０９と減算部１０６に供給される。
【００９２】
【数１１】
2015037239.tif 000013
【００９３】
ここでΩ（ω′）は、ω′のグループに属する周波数ωの集合である。
【００９４】
第２帯域集約部８０２は、帯域集約部８０１と同様にして副パワー計算部１０４の出力信号｜Ｚ（ω，ｔ）｜２の周波数分割ωを集約し、より少ない周波数分割ω′に変換する。
【００９５】
第２帯域集約部８０２の出力する周波数ωを集約したパワースペクトル｜Ｚ′（ω′，ｔ）｜２は、遅延部１０５を介して、適応アルゴリズム部１０７と周波数領域フィルタ部１０８、にそれぞれ供給される。残響抑圧ゲイン計算部１０９は、周波数ω′の単位で処理を行う。
【００９６】
帯域展開部８０３は、残響抑圧ゲイン計算部１０９で求められた残響抑圧ゲインＧ′（ω′，ｔ）の周波数ω′を、主ＦＦＴ部１０１の周波数分割数になる周波数ωに変換する。主ＦＦＴ部１０１の周波数ωが属する集約後の周波数ω′の残響抑圧ゲインを、周波数ωの残響抑圧ゲインにコピーすることで周波数ωに展開する（式（１７））。
【００９７】
【数１２】
2015037239.tif 000014
【００９８】
このように周波数ωを集約して残響抑圧ゲインを演算することにより、演算量を減らすことができる。なお、聴覚特性は周波数に対して対数的な感度を有しているので、高い周波数ほど周波数の集約数を大きくしても聴感上の劣化は少ないので、周波数帯域によって集約する周波数ω′の大きさを変えるようにして良い。
【００９９】
なお、残響抑圧装置８００を、残響抑圧装置１００に第１帯域集約部８０１と第２帯域集約部８０２と帯域展開部８０３を追加した構成で説明を行ったが、上記した残響抑圧装置２００，３００，４００，５００，６００，７００の何れにも同じ構成を追加することで、同様の効果を得ることができる。
【実施例９】
【０１００】
図２０に、この発明の残響抑圧装置９００の機能構成例を示す。残響抑圧装置９００は、残響抑圧装置１００に、係数乗算部９０１と、第２周波数領域フィルタ部９０２と、第２減算部９０３の構成を追加したものである。  
【０１０１】
係数乗算部９０１は、適応アルゴリズム部１０７が出力するフィルタ係数Ｆ（ω，ｍ，ｔ）の各々に、予め設定した係数Ｈ（ｍ）を乗算し、変換後のフィルタ係数Ｆ′（ω，ｍ，ｔ）を出力する（式（１８））。
【０１０２】
【数１３】
2015037239.tif 000015
【０１０３】
係数Ｈ（ｍ）の内、ｍが小さい部分の係数を１よりも小さく設定することで、人の口腔内の反響特性を残響成分として誤推定してしまうことを減らすことができる。人の口腔内の反響特性は、部屋の残響と比べ、短時間の応答であるため、ｍが小さい部分のフィルタ係数に大きく影響する。ｍが小さい部分のフィルタ係数に１よりも小さい係数Ｈ（ｍ）を乗算することで、その影響を軽減することができる。
【０１０４】
第２周波数領域フィルタ部９０２は、係数Ｈ（ｍ）を乗算した後のフィルタ係数を遅延部１０５の出力する遅延副パワースペクトル｜Ｚ（ω，ｔ−Ｄ）｜２に乗算する。第２減算部９０３は、主パワー計算部１０３が出力する主パワースペクトルから、第２周波数領域フィルタ部９０２の出力信号を減算する。減算部９０３の出力は、残響抑圧ゲイン計算部１０９に直接音の推定パワーの代わりに入力される。
【０１０５】
残響抑圧装置９００によれば、人の口腔内の反響特性を残響成分として誤推定してしまうことを減らすことができる。なお、残響抑圧装置９００を、残響抑圧装置１００に係数乗算部９０１と第２周波数領域フィルタ部９０２と減算部９０３を追加した構成で説明を行ったが、上記した残響抑圧装置２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００の何れにも同じ機能構成部を追加することで、同様の効果を得ることができる。
【０１０６】
以上説明したこの発明の残響抑圧装置によれば、話者に対して指向性を向けた主マイクロホンで収音された主収音信号と、話者からの直接音をなるべく拾わないように話者に対して指向性の谷を向けて設置された副マイクロホンで収音された副収音信号を用いて、主収音信号に含まれる残響成分を予測することで、主収音信号に含まれる直接音成分を残響と誤推定してしまうことを防ぐことができ、部屋の残響成分の初期部分を含めて抑圧することができる。
【０１０７】
上記装置における処理手段をコンピュータによって実現する場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、各装置における処理手段がコンピュータ上で実現される。
【０１０８】
この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。具体的には、例えば、磁気記録装置として、ハードディスク装置、フレキシブルディスク、磁気テープ等を、光ディスクとして、DVD（Digital Versatile Disc）、DVD-RAM（Random Access Memory）、CD-ROM（Compact Disc Read Only Memory）、CD-R（Recordable）/RW（ReWritable）等を、光磁気記録媒体として、MO（Magneto Optical disc）等を、半導体メモリとしてEEP-ROM（Electronically Erasable and Programmable-Read Only Memory）等を用いることができる。
【０１０９】
また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したDVD、CD-ROM等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記録装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。
【０１１０】
また、各手段は、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより構成することにしてもよいし、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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