(57)【要約】  所望の信号成分を除去せずに、雑音成分だけを除去するため、少なくとも２つのチャンネルから、所望信号と雑音信号が混在する少なくとも２つの入力信号を入力し、少なくとも２つの入力信号の間で相関を有する雑音信号を除去する相関雑音除去手段と、相関雑音除去手段の出力信号と少なくとも２つの入力信号に含まれる少なくとも１つの入力信号との位相差に基づいて、相関雑音除去手段の出力信号に含まれる残留雑音を除去する残留雑音除去手段と、を備えた信号処理装置。
2015141103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのチャンネルから、所望信号と雑音信号が混在する少なくとも２つの入力信号を入力し、前記少なくとも２つの入力信号の間で相関を有する雑音信号を除去する相関雑音除去手段と、
前記相関雑音除去手段の出力信号と前記少なくとも２つの入力信号に含まれる少なくとも１つの入力信号との位相差に基づいて、前記相関雑音除去手段の出力信号に含まれる残留雑音を除去する残留雑音除去手段と、
を備えた信号処理装置。
【請求項２】
前記残留雑音除去手段が、位相差に基づく雑音除去手段を有する請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記位相差に基づく雑音除去手段は、
前記相関雑音除去手段の出力信号と少なくとも１つの前記入力信号の位相差に基づいて抑圧係数を算出する抑圧係数算出手段と、
少なくとも１つの前記抑圧係数算出手段からの抑圧係数を受けて統合抑圧係数を出力する抑圧係数統合手段と、
抑圧係数統合手段からの統合抑圧係数を用いて、前記相関雑音除去手段の出力信号に含まれる残留雑音を抑圧する抑圧手段と、を含む請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記残留雑音除去手段は、前記位相差に基づく雑音除去手段の前段に、各チャンネルの前記入力信号を補正する補正手段を有する請求項２または３に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記残留雑音除去手段は、前記位相差に基づく雑音除去手段の後段に、再雑音除去手段を有する請求項２乃至４のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記再雑音除去手段は、
前記相関雑音除去手段の出力信号のパワーと前記位相差に基づく雑音除去手段の出力信号のパワーから残留雑音のパワーを推定する残留雑音推定手段と、
前記相関雑音除去手段の出力信号のパワーと前記位相差に基づく雑音除去手段の出力信号のパワーと前記推定した残留雑音のパワーを用いて再抑圧係数を計算する再抑圧係数計算手段と、
前記再抑圧係数計算手段からの再抑圧係数を用いて、前記相関雑音除去手段の出力信号に含まれる残留雑音を抑圧する抑圧手段と、
を含む請求項５に記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記残留雑音除去手段は、前記位相差に基づく雑音除去手段の後段、かつ前記再雑音除去手段の前段に、振幅に基づく雑音除去手段を有する請求項５に記載の信号処理装置。
【請求項８】
前記振幅に基づく雑音除去手段は、
前記位相差に基づく雑音除去手段の出力信号に含まれる雑音のパワーを推定する、振幅に基づく雑音推定手段と、
前記位相差に基づく雑音除去手段の出力信号のパワーと振幅に基づく雑音推定手段からの推定雑音パワーを用いて振幅に基づく抑圧係数を計算する振幅に基づく抑圧係数計算手段と、
前記振幅に基づく抑圧係数計算手段からの振幅に基づく抑圧係数を用いて、前記位相差に基づく雑音除去手段の出力信号に含まれる雑音を抑圧する抑圧手段と、を備えた請求項７に記載の信号処理装置。
【請求項９】
少なくとも２つのチャンネルから、所望信号と雑音信号が混在する少なくとも２つの入力信号を入力し、前記少なくとも２つの入力信号の間で相関を有する雑音信号を除去する相関雑音除去ステップと、
前記相関雑音除去ステップの出力信号と前記少なくとも２つの入力信号に含まれる少なくとも１つの入力信号との位相差に基づいて、前記相関雑音除去ステップによる出力信号に含まれる残留雑音を除去する残留雑音除去ステップと、
を含む信号処理方法。
【請求項１０】
少なくとも２つのチャンネルから、所望信号と雑音信号が混在する少なくとも２つの入力信号を入力し、前記少なくとも２つの入力信号の間で相関を有する雑音信号を除去する相関雑音除去ステップと、
前記相関雑音除去ステップの出力信号と前記少なくとも２つの入力信号に含まれる少なくとも１つの入力信号との位相差に基づいて、前記相関雑音除去ステップによる出力信号に含まれる残留雑音を除去する残留雑音除去ステップと、
をコンピュータに実行させ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、所望の信号と雑音とが混在する混在信号から所望の信号を取得する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記技術分野において、特許文献１には、多チャンネルの入力信号のうち、少なくとも２つの入力信号の位相差を計算し、その位相差を強調することにより、入力信号に含まれる雑音成分を除去する際、雑音の消し残しを減少させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００７／０２５２６５号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００５／０２４７８７号公報
【特許文献３】特許４７６５４６１号公報
【特許文献４】特許４２８２２２７号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Handbook of Speech Processing 47章Adaptive Beamforming and Postfiltering、Springer 2008年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記文献に記載の技術では、位相差を強調して雑音の消し残しを減少させているが、雑音成分と共に所望の信号成分も除去してしまう場合があった。【０００６】
本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明にかかる信号処理装置は、
少なくとも２つのチャンネルから、所望信号と雑音信号が混在する少なくとも２つの入力信号を入力し、前記少なくとも２つの入力信号の間で相関を有する雑音信号を除去する相関雑音除去手段と、
前記相関雑音除去手段の出力信号と前記少なくとも２つの入力信号に含まれる少なくとも１つの入力信号との位相差に基づいて、前記相関雑音除去手段の出力信号に含まれる残留雑音を除去する残留雑音除去手段と、
を備えた。【０００８】
上記目的を達成するため、本発明にかかる信号処理方法は、少なくとも２つのチャンネルから、所望信号と雑音信号が混在する少なくとも２つの入力信号を入力し、前記少なくとも２つの入力信号の間で相関を有する雑音信号を除去する相関雑音除去ステップと、
前記相関雑音除去ステップの出力信号と前記少なくとも２つの入力信号に含まれる少なくとも１つの入力信号との位相差に基づいて、前記相関雑音除去ステップによる出力信号に含まれる残留雑音を除去する残留雑音除去ステップと、
を含む。【０００９】
上記目的を達成するため、本発明にかかる信号処理プログラムは、少なくとも２つのチャンネルから、所望信号と雑音信号が混在する少なくとも２つの入力信号を入力し、前記少なくとも２つの入力信号の間で相関を有する雑音信号を除去する相関雑音除去ステップと、
前記相関雑音除去ステップの出力信号と前記少なくとも２つの入力信号に含まれる少なくとも１つの入力信号との位相差に基づいて、前記相関雑音除去ステップによる出力信号に含まれる残留雑音を除去する残留雑音除去ステップと、
をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、所望の信号成分を除去せずに、雑音成分だけを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る信号処理装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る残留雑音除去部の構成を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る信号処理装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る残留雑音除去部の構成を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る位相差に基づく雑音除去部の構成を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る信号処理装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態に係る残留雑音除去部の構成を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る補正計算部の一例を示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る残留雑音除去部の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る再雑音除去部の構成を示す図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る残留雑音除去部の構成を示す図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る振幅に基づく雑音除去部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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、以下の説明中における「音声信号」とは、音声その他の音響に従って生ずる直接的の電気的変化であって、音声その他の音響を伝送するためのものをいい、音声に限定されない。
【００１３】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としての信号処理装置１００について、図１と図２を用いて説明する。図１に示すように、信号処理装置１００は、相関雑音除去部１０１と、残留雑音除去部１０２とを含む。また図２に示すように、残留雑音除去部１０２は、抑圧係数算出部２０１1〜２０１Mと、抑圧部２０２とを含む。
【００１４】
相関雑音除去部１０１は、少なくとも２つのチャンネルから、所望信号と雑音信号が混在する少なくとも２つの入力信号X1〜XMを入力する。そして、それらの入力信号に共通に含まれる雑音成分、すなわちチャンネル間で相関を有する雑音成分を除去し、X0を出力する。
【００１５】
残留雑音除去部１０２は、相関雑音除去部１０１の出力信号X0と、少なくとも２つの入力信号X1〜XMのうち少なくとも１つの入力信号を入力とする。出力信号X0の位相と、X1〜XMのうち少なくとも１つの入力信号の位相との差分（位相差）に基づいてX0に含まれる雑音成分を除去し、S0を出力する。
【００１６】
抑圧係数算出部２０１1〜２０１Mは、それぞれ、入力信号X0とX1〜XMの位相差に基づいて抑圧係数W1〜WMを算出する。抑圧部２０２は、抑圧係数W1〜WMのうち少なくとも１つの抑圧係数を用いて、入力信号X0に含まれる残留雑音成分を除去する。
【００１７】
以上の構成によれば、所望の信号成分を除去せずに、雑音成分だけを除去することができる。
【００１８】
［第２実施形態］
次に、図３乃至図６を参照して、本発明の第２実施形態に係る信号処理装置３００について説明する。なお図６は、本実施形態の信号処理装置の処理を示すフローチャートである。
【００１９】
（全体構成）
図３は、本実施形態に係る信号処理装置３００の構成を示す図である。本実施形態において、信号処理装置３００は所望の信号と雑音とが混在する多チャンネルの混在信号から所望の信号を取得するシステムである。以降では所望の信号を音声信号として説明するが、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。
【００２０】
信号処理装置３００は、相関雑音除去部３０１、残留雑音除去部３０２を含む。相関雑音除去部３０１は、２以上の多チャンネル入力信号X1〜XMを入力とし、２以上の複数のチャンネルに含まれる雑音成分、すなわちチャンネル間で相関を有する雑音成分を主に除去し、X0を出力する。
【００２１】
残留雑音除去部３０２は、相関雑音除去部３０１の出力信号X0と、多チャンネル入力信号X1〜XMのうち少なくとも１つの信号を入力とする。X0の位相と、X1〜XMのうち少なくとも１つの信号の位相との差分（位相差）に基づいてX0に含まれる雑音成分を除去し、S0を出力する。
【００２２】
（相関雑音除去部）
多チャンネルの入力信号X1〜XMを次のようにモデル化する。
【数１】
2015141103.tif 000003
X1〜XMは入力信号の複素スペクトルであり、対応するチャンネルの時間領域の信号に対して離散フーリエ変換などの周波数分析を行うことにより得られる。fは周波数のインデックス、tは時間のインデックスである。以降、fとtは必要な場合を除いて適宜省略する。Sは所望の音声成分の複素スペクトルである。Nc1〜NcMは各チャンネル１〜Ｍのうち２以上の複数のチャンネルに含まれる雑音成分、すなわちチャンネル間で相関を有する雑音成分の複素スペクトルである。Ni1〜NiMは各チャンネル１〜Ｍそれぞれに独立して含まれる雑音成分、すなわちチャンネル間で相関が低い雑音成分の複素スペクトルである。
【００２３】
相関雑音除去部３０１では、適応ノイズキャンセラ（例えば、特許文献２：国際公開第２００５／０２４７８７号公報に記載の方法）、適応ビームフォーマ（一般化サイドローブキャンセラや最小分散ビームフォーマなど、非特許文献１：Handbook of Speech Processing 47章Adaptive Beamforming and Postfiltering、Springer 2008年、に記載の方法）などの技術を用いて、チャンネル間で相関を有する雑音成分Nc1〜NcMを主に除去する。相関雑音除去部３０１における除去処理は、周波数領域、時間領域のどちらの処理でもよいことはもちろんである。チャンネル間で相関を有する雑音成分を除去する処理を時間領域で行う場合には、処理後に周波数分析により周波数領域の信号X0に変換すればよい。相関雑音除去部３０１は、以下の（式2）で表すX0を出力する。
【数２】
2015141103.tif 000004
Ni0は相関雑音除去部３０１の処理後の残留雑音であり、主にチャンネル間で相関を有さない雑音成分である。なお、チャンネル間でのNc1〜NcMの違い（位相差、振幅差）があらかじめわかっている場合には、ある特定の空間にヌルを向ける固定のビームフォーマなど適応動作が不要な方法を用いることも可能である。
【００２４】
（残留雑音除去部）
図４は、残留雑音除去部３０２の構成を示す。残留雑音除去部３０２は、位相差に基づく雑音除去部４２１を含む。位相差に基づく雑音除去部４２１は、相関雑音除去部３０１の出力信号X0と、多チャンネル入力信号X1〜XMのうち少なくとも１つの信号を入力とする。X0の位相と、X1〜XMのうち少なくとも１つの信号の位相との差分（位相差）に基づいてX0に含まれる雑音成分を除去し、S1を出力する。S1はS0として残留雑音除去部３０２から出力される。
【００２５】
（位相差に基づく雑音除去部）
図５は、位相差に基づく雑音除去部４２１の構成を示す。位相差に基づく雑音除去部４２１は、抑圧係数算出部５０１1〜５０１M、抑圧係数統合部５０２、抑圧部５０３を含む。
【００２６】
（抑圧係数算出部）
抑圧係数算出部５０１1〜５０１Mは、それぞれ、相関雑音除去部３０１の出力信号X0と多チャンネル入力信号X1〜XMを用いて抑圧係数W1〜WMを算出する。チャンネル１〜Ｍに対する動作は同じであるため、抑圧係数算出部５０１1について説明する。
【００２７】
抑圧係数算出部５０１1に入力されるX0の位相成分exp{-jθX0}は、（式2）をX0の振幅成分|X0|で正規化することにより得られる。θX0は、X0の位相とする。
【数３】
2015141103.tif 000005
同様に、チャンネル１の入力信号X1の位相成分exp{-jθX1}は、（式1-1）をX1の振幅成分|X1|で正規化することにより得られる。ただしθX1は、X1の位相とする。
【数４】
2015141103.tif 000006
X0の位相成分exp{-jθX0}とX1の位相成分exp{-jθX1}を用いて、抑圧係数W1を次の式で算出する。
【数５】
2015141103.tif 000007
ただし、Real[]は複素数の実部のみを抽出する演算子、*は複素共役を表す。また|X0|と|X1|がほぼ同じ場合、（式5）の補正項|X1|/|X0|は省略可能である。（式5）に（式3）、（式4）を代入すると次のようになる。
【数６】
2015141103.tif 000008
複素スペクトルS、Ni0、NC1、Ni1を振幅成分と位相成分に分解し、複素共役をとると次のようになる。
【数７】
2015141103.tif 000009
さらに整理すると次のようになる。
【数８】
2015141103.tif 000010
ただし、以下である。
【数９】
2015141103.tif 000011
【数１０】
2015141103.tif 000012
ここで、音声成分S、雑音成分Ni0、NC1、Ni1がそれぞれ無相関とすると、（式9）と（式10）の分子において、位相成分が実数部、虚数部とも-1〜1の値をランダムにとる。その結果、ES1とEN1の期待値はゼロとなり、無視できる。したがって、（式8）は近似的に次のように書ける。
【数１１】
2015141103.tif 000013
なお（式5）より、
【数１２】
2015141103.tif 000014
であるため、W1はX0とX1位相差θX0-θX1に基づいている。
【００２８】
同様に、抑圧係数算出部５０１Mでは抑圧係数WMを次の式で計算する。
【数１３】
2015141103.tif 000015
抑圧係数算出部５０１1〜５０１Mは、（式5）、（式13）で計算したW1、WMを出力する。なお、|S|と|X0|が共に正の数であること、また|S|≦|X0|の仮定から、W1〜WMを0〜1の範囲になるように制限をかけて出力してもよい。
【００２９】
（抑圧係数統合部）
抑圧係数統合部５０２は、抑圧係数算出部５０１1〜５０１Mからの抑圧係数W1〜WMを受けて、統合抑圧係数WS1を出力する。例えば、統合抑圧係数WS1を次のように求める。
【数１４】
2015141103.tif 000016
ただし、Aveは平均演算子である。なお、平均演算は全ての抑圧係数W1〜WMで行う必要はなく、全体の平均値からのずれが大きい抑圧係数を省いて、再度平均することも考えられる。また事前に定めた範囲の値をとるチャンネルの抑圧係数だけを用いて平均する、事前に決めたチャンネルの抑圧係数だけを用いて平均することも考えられる。さらに、平均せずに、事前に決めたチャンネルの抑圧係数を使用する、所望の音声成分が除去されないように抑圧係数W1〜WMのうち値が最大となるチャンネルの抑圧係数を使用するなどが考えられる。
抑圧係数統合部５０２は、周波数f、時間tごとに、抑圧係数W1〜WMを受ける。そのため、（式14）のようなチャンネル間だけの平均ではなく、近接周波数f、近接時間tに対して平均演算を行うことも考えられる。
【００３０】
（抑圧部）
抑圧部５０３は、相関雑音除去部３０１からの信号X0と統合抑圧係数WS1を受けて、X0に含まれる残留雑音を除去する。
【数１５】
2015141103.tif 000017
（式15）に示すように、抑圧部５０３の出力信号S1は、振幅成分が所望の音声信号の振幅成分、位相成分が相関雑音除去部３０１からの信号X0の位相成分である。
【００３１】
図６は、本実施形態にかかる雑音除去方法を説明するためのフローチャートである。まず、ステップＳ６０１で、複数のチャンネルから入力された入力信号を用いて、相関のある雑音成分を除去し、１つの出力信号を得る。例えば簡単のためM=2とした場合、（式1-1）と（式1-2）において、Nc1とNc2を消去して、Sについて解く。Nc1とNc2は相関を有するため、Nc2をNc1で書くことができる。Ni1とNi2は無関係であるため、出力に残る。
次にステップＳ６０３において、ステップＳ６０１で求めた出力信号に残っている雑音を抑圧するための抑圧係数を、出力信号の位相成分と入力信号の位相成分を用いて算出する。
さらにステップＳ６０５では、抑圧係数の平均を用いることにより、統合抑圧係数を求める。
そして、ステップＳ６０７に進み、統合抑圧係数を用いて、残留雑音を除去する。
【００３２】
以上、本実施形態によれば、相関雑音除去部３０１において、チャンネル間で相関を有する雑音成分を除去し、X0を得る。X0は音声成分を除いて、多チャンネル入力信号X1〜XMに含まれる雑音成分とは相関が低い。そのため、X0の位相とX1〜XMのうち少なくとも１つの信号の位相差に基づいて雑音抑圧係数を求めることにより、残留雑音を除去できる。これにより、本実施形態によれば、（式15）に示すように、所望の音声成分を除去せずに、雑音成分だけを除去することができる。
【００３３】
［第３実施形態］
図７、図８を参照して、本発明の第３実施形態に係る信号処理装置について説明する。本実施形態に係る信号処理装置では、図３の残留雑音除去部３０２が図７で示す残留雑音除去部７０２である点を除き、図３の第２実施形態に係る信号処理装置と同じである。したがって、残留雑音除去部７０２についてだけ説明する。
【００３４】
図７は、残留雑音除去部７０２の構成を示す。残留雑音除去部７０２は、補正部７２２1〜７２２M、位相差に基づく雑音除去部４２１を含む。位相差に基づく雑音除去部４２１は、図４で示した位相差に基づく雑音除去部と同じ動作であるため、同じ符号を付して説明を省略する。
【００３５】
（補正部）
補正部７２２1〜７２２Mは、多チャンネル入力信号X1〜XMをそれぞれ受けて、入力信号を補正し、出力する。入力信号X1〜XMが、(式1-1)〜(式1-M)ではなく、以下の（式16-1）
〜(式16-M)であるとする。
【数１６】
2015141103.tif 000018
ただし、G1〜GMは、それぞれチャンネル１〜Ｍに含まれる音声成分に対する周波数応答であり、複素スペクトルである。また、相関雑音除去部３０１の出力信号X0が、(式2)ではなく、以下の（式17）であるとする。
【数１７】
2015141103.tif 000019
ただし、G0は音声成分に対する周波数応答であり、複素スペクトルである。補正部７２２1〜７２２Mは、それぞれ（式16-1）〜（式16-M）における音声成分が（式17）の音声成分と等しくなるように以下の（式18-1）〜（式18-M）で示す補正係数Q1〜QMを用いて補正する。
【数１８】
2015141103.tif 000020
すなわち、補正係数Q1〜QMを入力信号X1〜XMに乗算する。
【数１９】
2015141103.tif 000021
以下のように置くと、
【数２０】
2015141103.tif 000022
【数２１】
2015141103.tif 000023
【数２２】
2015141103.tif 000024
【数２３】
2015141103.tif 000025
（式19-1）〜（式19-M）と（式17）はそれぞれ次のように書き換えられる。
【数２４】
2015141103.tif 000026
【数２５】
2015141103.tif 000027
（式24-1）〜（式24-M）で示す多チャンネルの信号X'1〜X'M、（式25）で示す信号X0を入力とすることにより、位相差に基づく雑音除去部４２１は、X0に含まれる残留雑音を除去することができる。
【００３６】
（式18-1）〜（式18-M）で示す補正係数Q1〜QMは、例えば、多チャンネル入力信号X1〜XMを取得するためのマイクの配置や音声を発する話者の位置、相関雑音除去部３０１での処理内容によっては、事前に決めることが可能である。また補正係数Q1〜QMは、X0と補正前の多チャンネルの信号X1〜XM、補正後の多チャンネルの信号X'1〜X'Mを用いて、計算することが可能である。チャンネル１〜Ｍに対する動作は同じであるため、チャンネル１の場合についてだけ図８に例示する。図８はチャンネル１の補正係数計算部８０１、補正部８０２を示す。補正部８０２は、補正係数Q1を補正係数計算部８０１とやりとりすることを除き、補正部７２２1と同じである。
【００３７】
（補正係数計算部）
補正係数計算部８０１は、X0とX'1の誤差が最小になるように、補正係数Q1を更新する。X0とX'1は、両信号に含まれる音声成分だけの相関が高い。そのため、更新には適応フィルタを更新する際に用いられるLMS（Least Mean Square）法、正規化LMS法などを用いればよい。
【数２６】
2015141103.tif 000028
ただし、μは更新の度合いを調整するステップサイズパラメタである。
【００３８】
本実施形態では、（式16-1）〜(式16-M)の多チャンネル入力信号X1〜XMに含まれる音声成分の周波数応答G1〜GM、また（式17）のX0に含まれる音声成分の周波数応答G0に差異がある場合においても、補正部７２２1〜７２２Mで多チャンネル入力信号X1〜XMを補正する。これにより、残留雑音除去部３０２において、X0に含まれる残留雑音成分を除去できる。すなわち、本実施形態に係る信号処理装置は、所望の音声成分を除去せずに、雑音成分だけを除去することができる。
【００３９】
［第４実施形態］
図９、図１０を参照して、本発明の第４実施形態に係る信号処理装置について説明する。本実施形態に係る信号処理装置では、図３の残留雑音除去部３０２が図９で示す残留雑音除去部９０２に置き換わる点を除き、第２実施形態に係る信号処理装置と同じである。したがって、残留雑音除去部９０２についてだけ説明する。
【００４０】
図９は、残留雑音除去部９０２の構成を示す。残留雑音除去部９０２は、補正部９２２1〜９２２M、位相差に基づく雑音除去部４２１、および再雑音除去部９２３を含む。補正部９２２1〜９２２Mは、図７で示した補正部７２２1〜７２２Mと同じ動作であり、位相差に基づく雑音除去部４２１は、図４で示した位相差に基づく雑音除去部４２１と同じ動作を行なうため、説明を省略する。
【００４１】
（再雑音除去部）
再雑音除去部９２３は、相関雑音除去部の出力信号X0とそのX0に含まれる残留雑音を除去した位相差に基づく雑音除去部の出力信号S1を受けて、X0に含まれる残留雑音を再度除去する。図１０は、再雑音除去部９２３の構成を示す。再雑音除去部９２３は、パワー計算部１００１、１００２、残留雑音推定部１００３、再抑圧係数計算部１００４、抑圧部１００５を含む。
【００４２】
（パワー計算部）
パワー計算部１００１、１００２は、それぞれX0とS1のパワーを計算し、出力する。すなわち、以下のX0PとS1Pをそれぞれ出力する。
【数２７】
2015141103.tif 000029
【数２８】
2015141103.tif 000030
【００４３】
（残留雑音推定部）
残留雑音推定部１００３は、X0PとS1Pを用いて、残留雑音のパワーを推定し、推定雑音パワーとして出力する。すなわち、以下のN0Pを出力する。
【数２９】
2015141103.tif 000031
ただし、max[]は最大値を取得する演算子である。
【００４４】
（再抑圧係数計算部）
再抑圧係数計算部１００４は、X0P、S1P、N0Pを用いて、再抑圧係数WS0を計算し、出力する。例えば、
【数３０】
2015141103.tif 000032
ただし、ηDDは事前SNRであり、
【数３１】
2015141103.tif 000033
である。αは定数であり、α=0.98など事前に決定しておけばよい。過去の信号と組み合わせることにより、ηDDの推定精度が向上する。
【００４５】
またηDDは、次のように計算してもよい。
【数３２】
2015141103.tif 000034
ただし、
【数３３】
2015141103.tif 000035
【数３４】
2015141103.tif 000036
である。（式32）の分母と分子を（式33）と（式34）に示すように、過去の信号を用いて別々に計算することにより、ηDDの値がより安定する。
【００４６】
さらに、（式31）〜（式34）のS1P、S1PDDは、特許文献３：日本国特許４７６５４６１号の方法を用い、所望の信号（例えば音声）のパターン（モデル）により補正することも可能である。
【００４７】
また再抑圧係数WS0は、（式30）の代わりに次のように計算してもよい。
【数３５】
2015141103.tif 000037
ただし、γは事後SNRであり、
【数３６】
2015141103.tif 000038
である。現在のX0Pを再抑圧係数の計算に用いることにより、音声信号の立ち上がりにおいて、抑圧精度が改善する。（式36）右辺の分母のN0Pには、（式34）のN0PDDを使用してもよいことはもちろんである。再抑圧係数の計算には、MMSE STSA（Minimum Mean Square Error Short Time Spectral Amplitude）法、MMSE LSA（Minimum Mean Square Error Log Spectral Amplitude）法など（式30）、（式35）とは異なる方法を用いてもよいことはもちろんである。
【００４８】
（抑圧部）
抑圧部１００５は、相関雑音除去部３０１からの信号X0と再抑圧係数WS0を受けて、X0に含まれる残留雑音を除去する。
【数３７】
2015141103.tif 000039
そして、信号S0が出力される。
【００４９】
本実施形態では、（式31）、(式33)、(式34)のように過去の信号を組み合わせて再抑圧係数を計算する、所望の信号のパターン（モデル）により補正して再抑圧係数を計算する、（式36）のように現在のX0Pを再抑圧係数の計算に利用する。これらにより、所望の音声成分を除去せずに、雑音成分だけをさらに高精度に除去することができる。
【００５０】
［第５実施形態］
図１１、図１２を参照して、本発明の第５実施形態に係る信号処理装置について説明する。本実施形態に係る信号処理装置では、図３の残留雑音除去部３０２を図１１で示す残留雑音除去部１１０２に置き換えた点を除き、第２実施形態に係る信号処理装置と同じである。したがって、残留雑音除去部１１０２についてだけ説明する。
【００５１】
図１１は、残留雑音除去部１１０２の構成を示す。残留雑音除去部１１０２は、補正部７２２1〜７２２M、位相差に基づく雑音除去部４２１、再雑音除去部９２３、振幅に基づく雑音除去部１１２１を含む。補正部７２２1〜７２２Mは、図７で説明した補正部と同じ動作を行なうため、同じ符号を付して説明を省略する。また、位相差に基づく雑音除去部４２１は、図４で示した位相差に基づく雑音除去部と同じ動作を行なうため、同じ符号を付して説明を省略する。再雑音除去部９２３は、図９で示した再雑音除去部と同じ動作を行なうため、同じ符号を付して説明を省略する。
【００５２】
（振幅に基づく雑音除去部）
振幅に基づく雑音除去部１１２１は、位相差に基づく雑音除去部４２１の出力信号S1を少なくとも受けて、S1に含まれる残留雑音を除去し、S2を出力する。図１２は、振幅に基づく雑音除去部１１２１の構成を示す。振幅に基づく雑音除去部１１２１は、パワー計算部１２０１、振幅に基づく雑音推定部１２０２、振幅に基づく抑圧係数計算部１２０３、抑圧部１２０４を含む。
【００５３】
（パワー計算部）
パワー計算部１２０１は、S1のパワーを計算し、出力する。すなわち、以下のS1Pを出力する。
【数３８】
2015141103.tif 000040
【００５４】
（振幅に基づく雑音推定部）
振幅に基づく雑音推定部１２０２は、少なくともS1Pを用いて、S1Pに含まれる残留雑音のパワーを推定し、出力する。すなわち、以下のN1Pを出力する。
【数３９】
2015141103.tif 000041
ただし、NE[]は雑音パワー推定演算子であり、最小統計法、特許文献４：日本国特許４２８２２２７号で示される重み付き雑音推定法、など様々な雑音パワー推定法を用いることが可能である。
【００５５】
（振幅に基づく抑圧係数計算部）
振幅に基づく抑圧係数計算部１２０３は、S1P、N1Pを用いて、振幅に基づく抑圧係数WS2を計算し、出力する。例えば、
【数４０】
2015141103.tif 000042
ただし、ηDDは事前SNRであり、
【数４１】
2015141103.tif 000043
である。αは定数であり、α=0.98など事前に決定しておけばよい。
【００５６】
またηDDは、次のように計算してもよい。
【数４２】
2015141103.tif 000044
ただし、
【数４３】
2015141103.tif 000045
【数４４】
2015141103.tif 000046
である。（式42）の分母と分子を（式43）と（式44）に示すように、過去の信号を用いて別々に計算することにより、ηDDの値がより安定する。
【００５７】
また振幅に基づく抑圧係数WS2は、（式40）の代わりに次のように計算してもよい。
【数４５】
2015141103.tif 000047
ただし、γは事後SNRであり、
【数４６】
2015141103.tif 000048
である。現在のS1Pを振幅に基づく抑圧係数の計算に用いることにより、音声信号の立ち上がりにおいて、抑圧精度が改善する。（式46）右辺の分母のN1Pには、（式44）のN1PDDを使用してもよいことはもちろんである。
【００５８】
（抑圧部）
抑圧部１２０４は、位相差に基づく雑音除去部４２１からの信号S1と振幅に基づく抑圧係数WS2を受けて、S1に含まれる残留雑音を除去する。
【数４７】
2015141103.tif 000049
そして、信号S2が出力される。
【００５９】
本実施形態では、再雑音除去部９２３の後段ではなく、前段に、振幅に基づく雑音除去部１１２１を用いる。これにより、位相差に基づく雑音除去部４２１において、（式9）
と（式10）に示すES1とEN1がゼロでない場合であっても、所望の音声成分を除去せずに、雑音成分だけをさらに高精度に除去することができる。
【００６０】
［他の実施形態］
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。例えば、上記実施形態に記載した信号処理装置を含むマイクユニットも本発明の範疇に含まれる。
【００６１】
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されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する多チャンネル雑音除去プログラムが、システムあるいは装置に直接ある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、ある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(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。
【００６２】
［実施形態の他の表現］
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
少なくとも２つのチャンネルから、所望信号と雑音信号が混在する少なくとも２つの入力信号を入力し、前記少なくとも２つの入力信号の間で相関を有する雑音信号を除去する相関雑音除去手段と、
前記相関雑音除去手段の出力信号と前記少なくとも２つの入力信号に含まれる少なくとも１つの入力信号との位相差に基づいて、前記相関雑音除去手段の出力信号に含まれる残留雑音を除去する残留雑音除去手段と、
を備えた信号処理装置。
（付記２）
前記残留雑音除去手段が、位相差に基づく雑音除去手段を有する付記１に記載の信号処理装置。
（付記３）
前記位相差に基づく雑音除去手段は、
前記相関雑音除去手段の出力信号と少なくとも１つの前記入力信号の位相差に基づいて抑圧係数を算出する抑圧係数算出手段と、
少なくとも１つの前記抑圧係数算出手段からの抑圧係数を受けて統合抑圧係数を出力する抑圧係数統合手段と、
抑圧係数統合手段からの統合抑圧係数を用いて、前記相関雑音除去手段の出力信号に含まれる残留雑音を抑圧する抑圧手段と、を含む付記２に記載の信号処理装置。
（付記４）
前記残留雑音除去手段は、前記位相差に基づく雑音除去手段の前段に、各チャンネルの前記入力信号を補正する補正手段を有する付記２または３に記載の信号処理装置。
（付記５）
前記残留雑音除去手段は、前記位相差に基づく雑音除去手段の後段に、再雑音除去手段を有する付記２乃至４のいずれか１項に記載の信号処理装置。
（付記６）
前記再雑音除去手段は、
前記相関雑音除去手段の出力信号のパワーと前記位相差に基づく雑音除去手段の出力信号のパワーから残留雑音のパワーを推定する残留雑音推定手段と、
前記相関雑音除去手段の出力信号のパワーと前記位相差に基づく雑音除去手段の出力信号のパワーと前記推定した残留雑音のパワーを用いて再抑圧係数を計算する再抑圧係数計算手段と、
前記再抑圧係数計算手段からの再抑圧係数を用いて、前記相関雑音除去手段の出力信号に含まれる残留雑音を抑圧する抑圧手段と、
を含む付記５に記載の信号処理装置。
（付記７）
前記残留雑音除去手段は、前記位相差に基づく雑音除去手段の後段、かつ前記再雑音除去手段の前段に、振幅に基づく雑音除去手段を有する付記５に記載の信号処理装置。
（付記８）
前記振幅に基づく雑音除去手段は、
前記位相差に基づく雑音除去手段の出力信号に含まれる雑音のパワーを推定する、振幅に基づく雑音推定手段と、
前記位相差に基づく雑音除去手段の出力信号のパワーと振幅に基づく雑音推定手段からの推定雑音パワーを用いて振幅に基づく抑圧係数を計算する振幅に基づく抑圧係数計算手段と、
前記振幅に基づく抑圧係数計算手段からの振幅に基づく抑圧係数を用いて、前記位相差に基づく雑音除去手段の出力信号に含まれる雑音を抑圧する抑圧手段と、を備えた付記７に記載の信号処理装置（付記９）
少なくとも２つのチャンネルから、所望信号と雑音信号が混在する少なくとも２つの入力信号を入力し、前記少なくとも２つの入力信号の間で相関を有する雑音信号を除去する相関雑音除去ステップと、
前記相関雑音除去ステップの出力信号と前記少なくとも２つの入力信号に含まれる少なくとも１つの入力信号との位相差に基づいて、前記相関雑音除去ステップによる出力信号に含まれる残留雑音を除去する残留雑音除去ステップと、
を含む信号処理方法。
（付記１０）
少なくとも２つのチャンネルから、所望信号と雑音信号が混在する少なくとも２つの入力信号を入力し、前記少なくとも２つの入力信号の間で相関を有する雑音信号を除去する相関雑音除去ステップと、
前記相関雑音除去ステップの出力信号と前記少なくとも２つの入力信号に含まれる少なくとも１つの入力信号との位相差に基づいて、前記相関雑音除去ステップによる出力信号に含まれる残留雑音を除去する残留雑音除去ステップと、
をコンピュータに実行させる信号処理プログラム。
【００６３】
この出願は、２０１４年３月１７日に出願された日本出願特願２０１４−０５４２３９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１】
2015141103.tif 000050
【図２】
2015141103.tif 000051
【図３】
2015141103.tif 000052
【図４】
2015141103.tif 000053
【図５】
2015141103.tif 000054
【図６】
2015141103.tif 000055
【図７】
2015141103.tif 000056
【図８】
2015141103.tif 000057
【図９】
2015141103.tif 000058
【図１０】
2015141103.tif 000059
【図１１】
2015141103.tif 000060
【図１２】
2015141103.tif 000061
【国際調査報告】
2015141103.tif 000062
2015141103.tif 000063
2015141103.tif 000064
2015141103.tif 000065