(57)【要約】【課題】マイクロホンからの音入力中に周囲雑音が存在する場合であっても、音源の存在方向を高精度で推定することができる。【解決手段】複数方向に存在する音源からの音響信号が複数チャンネルの入力として受け付けられ（Ｓ３０１）、周波数軸上の信号に変換される（Ｓ３０３）。変換された周波数軸上の信号の位相成分が同一周波数ごとに算出され、複数チャンネル間の位相差分が算出される（Ｓ３０４）。一方、変換された周波数軸上の信号の振幅成分が算出され（Ｓ３０５）、算出された振幅成分から雑音成分が推定される（３０６）。振幅成分及び雑音成分に基づいて周波数ごとのＳＮ比が算出され（Ｓ３０７）、ＳＮ比が所定値よりも大きい周波数が選択される（Ｓ３０８）。選択された周波数の位相差分に基づいて到達距離の差分が算出され（Ｓ３１０）、目的とする音源が存在すると推定される方向が算出される（Ｓ３１１）。【選択図】図３
2008064733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数方向に存在する音源からの音響信号を複数チャンネルの入力として受け付け、チャンネルごとの時間軸上の信号に変換する音響信号受付手段と、該音響信号受付手段により変換された時間軸上の各信号を周波数軸上の信号にチャンネルごとに変換する信号変換手段と、該信号変換手段により変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分を同一周波数ごとに算出する位相成分算出手段と、該位相成分算出手段により同一周波数ごとに算出された各チャンネルの信号の位相成分を用いて、複数チャンネル間の位相差分を算出する位相差分算出手段と、該位相差分算出手段により算出された位相差分に基づいて、目的とする音源からの音響信号の到達距離の差分を算出する到達距離差分算出手段と、該到達距離差分算出手段により算出された到達距離の差分に基づいて、目的とする音源が存在する方向を推定する音源方向推定手段とを備えた音源方向推定装置において、
前記信号変換手段により変換された周波数軸上の信号の振幅成分を算出する振幅成分算出手段と、
該振幅成分算出手段により算出された振幅成分から雑音成分を推定する雑音成分推定手段と、
前記振幅成分算出手段により算出された振幅成分及び前記雑音成分推定手段により推定された雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出手段と、
該信号対雑音比算出手段により算出された信号対雑音比が所定値よりも大きい周波数を抽出する周波数抽出手段と
を備え、
前記到達距離差分算出手段は、前記周波数抽出手段により抽出された周波数の位相差分に基づいて前記到達距離の差分を算出するようにしてあることを特徴とする音源方向推定装置。
【請求項２】
前記周波数抽出手段は、前記信号対雑音比算出手段により算出された信号対雑音比が所定値よりも大きい周波数を、算出された信号対雑音比の降順に所定数選択して抽出するようにしてあることを特徴とする請求項１に記載の音源方向推定装置。
【請求項３】
複数方向に存在する音源からの音響信号を複数チャンネルの入力として受け付け、チャンネルごとの時間軸上のサンプリング信号に変換する音響信号受付手段と、該音響信号受付手段により変換された時間軸上の各サンプリング信号を周波数軸上の信号にチャンネルごとに変換する信号変換手段と、該信号変換手段により変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分を同一周波数ごとに算出する位相成分算出手段と、該位相成分算出手段により同一周波数ごとに算出された各チャンネルの信号の位相成分を用いて、複数チャンネル間の位相差分を算出する位相差分算出手段と、該位相差分算出手段により算出された位相差分に基づいて、目的とする音源からの音響信号の到達距離の差分を算出する到達距離差分算出手段と、該到達距離差分算出手段により算出された到達距離の差分に基づいて、目的とする音源が存在する方向を推定する音源方向推定手段とを備えた音源方向推定装置において、
前記信号変換手段により所定のサンプリング時点で変換された周波数軸上の信号の振幅成分を算出する振幅成分算出手段と、
該振幅成分算出手段により算出された振幅成分から雑音成分を推定する雑音成分推定手段と、
前記振幅成分算出手段により算出された振幅成分及び前記雑音成分推定手段により推定された雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出手段と、
該信号対雑音比算出手段により算出された信号対雑音比及び過去のサンプリング時点での位相差分の算出結果に基づいて、サンプリング時点での位相差分の算出結果を補正する補正手段と
を備え、
前記到達距離差分算出手段は、前記補正手段による補正後の位相差分に基づいて前記到達距離の差分を算出するようにしてあることを特徴とする音源方向推定装置。
【請求項４】
前記音響信号受付手段により受け付けられた音響信号入力の内の音声を示す区間である音声区間を特定する音声区間特定手段を更に備え、
前記信号変換手段は、前記音声区間特定手段により特定された音声区間の信号のみを周波数軸上の信号に変換するようにしてあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の音源方向推定装置。
【請求項５】
複数方向に存在する音源からの音響信号を複数チャンネルの入力として受け付け、チャンネルごとの時間軸上の信号に変換するステップと、時間軸上の各チャンネルの信号を周波数軸上の信号に変換するステップと、変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分を同一周波数ごとに算出するステップと、同一周波数ごとに算出された各チャンネルの信号の位相成分を用いて、複数チャンネル間の位相差分を算出するステップと、算出された位相差分に基づいて、目的とする音源からの音響信号の到達距離の差分を算出するステップと、算出された到達距離の差分に基づいて、目的とする音源が存在する方向を推定するステップとを含む音源方向推定方法において、
変換された周波数軸上の信号の振幅成分を算出するステップと、
算出された振幅成分から雑音成分を推定するステップと、
算出された振幅成分及び推定された雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比を算出するステップと、
信号対雑音比が所定値よりも大きい周波数を抽出するステップと
を含み、
前記到達距離の差分を算出するステップは、抽出された周波数の位相差分に基づいて前記到達距離の差分を算出することを特徴とする音源方向推定方法。
【請求項６】
複数方向に存在する音源からの音響信号を複数チャンネルの入力として受け付け、チャンネルごとの時間軸上のサンプリング信号に変換するステップと、時間軸上の各サンプリング信号を周波数軸上の信号にチャンネルごとに変換するステップと、変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分を同一周波数ごとに算出するステップと、同一周波数ごとに算出された各チャンネルの信号の位相成分を用いて、複数チャンネル間の位相差分を算出するステップと、算出された位相差分に基づいて、目的とする音源からの音響信号の到達距離の差分を算出するステップと、算出された到達距離の差分に基づいて、目的とする音源が存在する方向を推定するステップとを含む音源方向推定方法において、
所定のサンプリング時点で変換された周波数軸上の信号の振幅成分を算出するステップと、
算出された振幅成分から雑音成分を推定するステップと、
算出された振幅成分及び推定された雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比を算出するステップと、
算出された信号対雑音比及び過去のサンプリング時点での位相差分の算出結果に基づいて、サンプリング時点での位相差分の算出結果を補正するステップと
を含み、
前記到達距離の差分を算出するステップは、補正後の位相差分に基づいて前記到達距離の差分を算出することを特徴とする音源方向推定方法。
【請求項７】
コンピュータで実行することが可能であり、前記コンピュータを、複数方向に存在する音源からの音響信号を複数チャンネルの入力として受け付け、チャンネルごとの時間軸上の信号に変換する音響信号受付手段、時間軸上の各チャンネルの信号を周波数軸上の信号に変換する信号変換手段、変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分を同一周波数ごとに算出する位相成分算出手段、同一周波数ごとに算出された各チャンネルの信号の位相成分を用いて、複数チャンネル間の位相差分を算出する位相差分算出手段、算出された位相差分に基づいて、目的とする音源からの音響信号の到達距離の差分を算出する到達距離差分算出手段、及び算出された到達距離の差分に基づいて、目的とする音源が存在する方向を推定する音源方向推定手段として機能させるコンピュータプログラムにおいて、
前記コンピュータを、
変換された周波数軸上の信号の振幅成分を算出する振幅成分算出手段、
算出された振幅成分から雑音成分を推定する雑音成分推定手段、
算出された振幅成分及び推定された雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出手段、及び
算出された信号対雑音比が所定値よりも大きい周波数を抽出する周波数抽出手段
として機能させ、
前記到達距離差分算出手段としての機能は、前記周波数抽出手段としての機能により抽出された周波数の位相差分に基づいて前記到達距離の差分を算出するようにしてあることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項８】
コンピュータで実行することが可能であり、前記コンピュータを、複数方向に存在する音源からの音響信号を複数チャンネルの入力として受け付け、チャンネルごとの時間軸上の信号に変換する音響信号受付手段、時間軸上の各サンプリング信号を周波数軸上の信号にチャンネルごとに変換する信号変換手段、変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分を同一周波数ごとに算出する位相成分算出手段、同一周波数ごとに算出された各チャンネルの信号の位相成分を用いて、複数チャンネル間の位相差分を算出する位相差分算出手段、算出された位相差分に基づいて、目的とする音源からの音響信号の到達距離の差分を算出する到達距離差分算出手段、及び算出された到達距離の差分に基づいて、目的とする音源が存在する方向を推定する音源方向推定手段として機能させるコンピュータプログラムにおいて、
前記コンピュータを、
所定のサンプリング時点で変換された周波数軸上の信号の振幅成分を算出する振幅成分算出手段、
算出された振幅成分から雑音成分を推定する雑音成分推定手段、
算出された振幅成分及び推定された雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出手段、及び
算出された信号対雑音比及び過去のサンプリング時点での位相差分の算出結果に基づいて、サンプリング時点での位相差分の算出結果を補正する補正手段
として機能させ、
前記到達距離差分算出手段としての機能は、前記補正手段としての機能による補正後の位相差分に基づいて前記到達距離の差分を算出するようにしてあることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のマイクロホンを用い、周囲雑音が存在する場合であっても、音源からの音入力の到来方向を高精度で推定することができる音源方向推定装置、音源方向推定方法、及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今のコンピュータ技術の進展により、大量の演算処理を必要とする音響信号処理であっても実用的な処理速度で実行できるようになってきた。このような事情から、複数のマイクロホンを用いたマルチチャンネルの音響処理機能の実用化が期待されている。その一例が、音響信号の到来方向を推定する音源方向推定処理である。音源方向推定処理は、複数のマイクロホンを設置しておき、目的とする音源からの音響信号が２つのマイクロホンに到達した際の遅延時間を求め、マイクロホン間の到達距離の差及びマイクロホンの設置間隔に基づいて、音源からの音響信号の到来方向を推定する処理である。
【０００３】
従来の音源方向推定処理は、例えば２つのマイクロホンから入力された信号間の相互相関を算出し、相互相関が最大になる時間での２つの信号間の遅延時間を算出する。算出された遅延時間に、常温の空気中での音の伝播速度である約３４０ｍ／ｓ（温度に応じて変化する）を乗算することにより到達距離差が求められるので、マイクロホンの設置間隔から三角法に従って音響信号の到来方向が算出される。
【０００４】
また、特許文献１に開示されているように、２つのマイクロホンから入力された音響信号の周波数ごとの位相差スペクトルを算出し、周波数ベースに直線近似した場合の位相差スペクトルの傾きに基づいて、音源からの音響信号の到来方向を算出することも可能である。
【特許文献１】特開２００３−３３７１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の音源方向推定方法では、雑音が重畳した場合には相互相関が最大になる時間を特定すること自体が困難である。このことは、音源からの音響信号の到来方向を正しく特定することが困難になるという問題点を招来する。また、特許文献１に開示されている方法であっても、位相差スペクトルを算出する際に、雑音が重畳している場合には位相差スペクトルが激しく変動するので、位相差スペクトルの傾きを正確に求めることができないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、マイクロホンの周辺に周囲雑音が存在する場合であっても、目的とする音源からの音響信号の到来方向を高精度で推定することができる音源方向推定装置、音源方向推定方法、及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【０００７】
上記目的を達成するために第１発明に係る音源方向推定装置は、複数方向に存在する音源からの音響信号を複数チャンネルの入力として受け付け、チャンネルごとの時間軸上の信号に変換する音響信号受付手段と、該音響信号受付手段により変換された時間軸上の各信号を周波数軸上の信号にチャンネルごとに変換する信号変換手段と、該信号変換手段により変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分を同一周波数ごとに算出する位相成分算出手段と、該位相成分算出手段により同一周波数ごとに算出された各チャンネルの信号の位相成分を用いて、複数チャンネル間の位相差分を算出する位相差分算出手段と、該位相差分算出手段により算出された位相差分に基づいて、目的とする音源からの音響信号の到達距離の差分を算出する到達距離差分算出手段と、該到達距離差分算出手段により算出された到達距離の差分に基づいて、目的とする音源が存在する方向を推定する音源方向推定手段とを備えた音源方向推定装置において、前記信号変換手段により変換された周波数軸上の信号の振幅成分を算出する振幅成分算出手段と、該振幅成分算出手段により算出された振幅成分から雑音成分を推定する雑音成分推定手段と、前記振幅成分算出手段により算出された振幅成分及び前記雑音成分推定手段により推定された雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出手段と、該信号対雑音比算出手段により算出された信号対雑音比が所定値よりも大きい周波数を抽出する周波数抽出手段とを備え、前記到達距離差分算出手段は、前記周波数抽出手段により抽出された周波数の位相差分に基づいて前記到達距離の差分を算出するようにしてあることを特徴とする。
【０００８】
また、第２発明に係る音源方向推定装置は、第１発明において、前記周波数抽出手段は、前記信号対雑音比算出手段により算出された信号対雑音比が所定値よりも大きい周波数を、算出された信号対雑音比の降順に所定数選択して抽出するようにしてあることを特徴とする。
【０００９】
また、第３発明に係る音源方向推定装置は、複数方向に存在する音源からの音響信号を複数チャンネルの入力として受け付け、チャンネルごとの時間軸上のサンプリング信号に変換する音響信号受付手段と、該音響信号受付手段により変換された時間軸上の各サンプリング信号を周波数軸上の信号にチャンネルごとに変換する信号変換手段と、該信号変換手段により変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分を同一周波数ごとに算出する位相成分算出手段と、該位相成分算出手段により同一周波数ごとに算出された各チャンネルの信号の位相成分を用いて、複数チャンネル間の位相差分を算出する位相差分算出手段と、該位相差分算出手段により算出された位相差分に基づいて、目的とする音源からの音響信号の到達距離の差分を算出する到達距離差分算出手段と、該到達距離差分算出手段により算出された到達距離の差分に基づいて、目的とする音源が存在する方向を推定する音源方向推定手段とを備えた音源方向推定装置において、前記信号変換手段により所定のサンプリング時点で変換された周波数軸上の信号の振幅成分を算出する振幅成分算出手段と、該振幅成分算出手段により算出された振幅成分から雑音成分を推定する雑音成分推定手段と、前記振幅成分算出手段により算出された振幅成分及び前記雑音成分推定手段により推定された雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出手段と、該信号対雑音比算出手段により算出された信号対雑音比及び過去のサンプリング時点での位相差分の算出結果に基づいて、サンプリング時点での位相差分の算出結果を補正する補正手段とを備え、前記到達距離差分算出手段は、前記補正手段による補正後の位相差分に基づいて前記到達距離の差分を算出するようにしてあることを特徴とする。
【００１０】
また、第４発明に係る音源方向推定装置は、第１乃至第３発明のいずれか一つにおいて、前記音響信号受付手段により受け付けられた音響信号入力の内の音声を示す区間である音声区間を特定する音声区間特定手段を更に備え、前記信号変換手段は、前記音声区間特定手段により特定された音声区間の信号のみを周波数軸上の信号に変換するようにしてあることを特徴とする。
【００１１】
また、第５発明に係る音源方向推定方法は、複数方向に存在する音源からの音響信号を複数チャンネルの入力として受け付け、チャンネルごとの時間軸上の信号に変換するステップと、時間軸上の各チャンネルの信号を周波数軸上の信号に変換するステップと、変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分を同一周波数ごとに算出するステップと、同一周波数ごとに算出された各チャンネルの信号の位相成分を用いて、複数チャンネル間の位相差分を算出するステップと、算出された位相差分に基づいて、目的とする音源からの音響信号の到達距離の差分を算出するステップと、算出された到達距離の差分に基づいて、目的とする音源が存在する方向を推定するステップとを含む音源方向推定方法において、変換された周波数軸上の信号の振幅成分を算出するステップと、算出された振幅成分から雑音成分を推定するステップと、算出された振幅成分及び推定された雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比を算出するステップと、信号対雑音比が所定値よりも大きい周波数を抽出するステップとを含み、前記到達距離の差分を算出するステップは、抽出された周波数の位相差分に基づいて前記到達距離の差分を算出することを特徴とする。
【００１２】
また、第６発明に係る音源方向推定方法は、複数方向に存在する音源からの音響信号を複数チャンネルの入力として受け付け、チャンネルごとの時間軸上のサンプリング信号に変換するステップと、時間軸上の各サンプリング信号を周波数軸上の信号にチャンネルごとに変換するステップと、変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分を同一周波数ごとに算出するステップと、同一周波数ごとに算出された各チャンネルの信号の位相成分を用いて、複数チャンネル間の位相差分を算出するステップと、算出された位相差分に基づいて、目的とする音源からの音響信号の到達距離の差分を算出するステップと、算出された到達距離の差分に基づいて、目的とする音源が存在する方向を推定するステップとを含む音源方向推定方法において、所定のサンプリング時点で変換された周波数軸上の信号の振幅成分を算出するステップと、算出された振幅成分から雑音成分を推定するステップと、算出された振幅成分及び推定された雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比を算出するステップと、算出された信号対雑音比及び過去のサンプリング時点での位相差分の算出結果に基づいて、サンプリング時点での位相差分の算出結果を補正するステップとを含み、前記到達距離の差分を算出するステップは、補正後の位相差分に基づいて前記到達距離の差分を算出することを特徴とする。
【００１３】
また、第７発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータで実行することが可能であり、前記コンピュータを、複数方向に存在する音源からの音響信号を複数チャンネルの入力として受け付け、チャンネルごとの時間軸上の信号に変換する音響信号受付手段、時間軸上の各チャンネルの信号を周波数軸上の信号に変換する信号変換手段、変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分を同一周波数ごとに算出する位相成分算出手段、同一周波数ごとに算出された各チャンネルの信号の位相成分を用いて、複数チャンネル間の位相差分を算出する位相差分算出手段、算出された位相差分に基づいて、目的とする音源からの音響信号の到達距離の差分を算出する到達距離差分算出手段、及び算出された到達距離の差分に基づいて、目的とする音源が存在する方向を推定する音源方向推定手段として機能させるコンピュータプログラムにおいて、前記コンピュータを、変換された周波数軸上の信号の振幅成分を算出する振幅成分算出手段、算出された振幅成分から雑音成分を推定する雑音成分推定手段、算出された振幅成分及び推定された雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出手段、及び算出された信号対雑音比が所定値よりも大きい周波数を抽出する周波数抽出手段として機能させ、前記到達距離差分算出手段としての機能は、前記周波数抽出手段としての機能により抽出された周波数の位相差分に基づいて前記到達距離の差分を算出するようにしてあることを特徴とする。
【００１４】
また、第８発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータで実行することが可能であり、前記コンピュータを、複数方向に存在する音源からの音響信号を複数チャンネルの入力として受け付け、チャンネルごとの時間軸上の信号に変換する音響信号受付手段、時間軸上の各サンプリング信号を周波数軸上の信号にチャンネルごとに変換する信号変換手段、変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分を同一周波数ごとに算出する位相成分算出手段、同一周波数ごとに算出された各チャンネルの信号の位相成分を用いて、複数チャンネル間の位相差分を算出する位相差分算出手段、算出された位相差分に基づいて、目的とする音源からの音響信号の到達距離の差分を算出する到達距離差分算出手段、及び算出された到達距離の差分に基づいて、目的とする音源が存在する方向を推定する音源方向推定手段として機能させるコンピュータプログラムにおいて、前記コンピュータを、所定のサンプリング時点で変換された周波数軸上の信号の振幅成分を算出する振幅成分算出手段、算出された振幅成分から雑音成分を推定する雑音成分推定手段、算出された振幅成分及び推定された雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出手段、及び算出された信号対雑音比及び過去のサンプリング時点での位相差分の算出結果に基づいて、サンプリング時点での位相差分の算出結果を補正する補正手段として機能させ、前記到達距離差分算出手段としての機能は、前記補正手段としての機能による補正後の位相差分に基づいて前記到達距離の差分を算出するようにしてあることを特徴とする。
【００１５】
第１発明、第５発明、及び第７発明では、複数方向に存在する音源からの音響信号が複数チャンネルの入力として受け付けられ、チャンネルごとの時間軸上の信号に変換される。更に、時間軸上の各チャンネルの信号が周波数軸上の信号に変換され、変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分が用いられることにより、複数チャンネル間の位相差分が周波数ごとに算出される。算出された位相差分（以下、位相差スペクトルともいう）に基づいて、目的とする音源からの音入力の到達距離の差分が算出され、算出された到達距離の差分に基づいて、音源が存在する方向が推定される。一方、変換された周波数軸上の信号の振幅成分が算出され、算出された振幅成分から背景雑音成分が推定される。算出された振幅成分及び推定された背景雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比が算出される。そして、信号対雑音比が所定値よりも大きい周波数が抽出され、抽出された周波数の位相差分に基づいて到達距離の差分が算出される。この結果、入力された音響信号の振幅成分、いわゆる振幅スペクトルと、推定された背景雑音成分、いわゆる背景雑音スペクトルとに基づいて周波数ごとの信号対雑音比（ＳＮ比：Signal-to-Noise ratio)とが求められるので、信号対雑音比が大きい周波数での位相差分のみが用いられることにより、より正確な到達距離の差分を求めることができる。従って、精度の高い到達距離の差分に基づいて音響信号の入射角、即ち音源が存在する方向を高精度で推定することが可能になる。
【００１６】
第２発明では、信号対雑音比が所定値よりも大きい周波数が信号対雑音比の降順に所定数選択されて抽出される。この結果、雑音成分の影響度合が小さい周波数がサンプリングされて到達距離の差分が算出されるので、到達距離の差分の算出結果が大きくばらつくことがない。従って、より高精度で音響信号の入射角、即ち目的とする音源が存在する方向を推定することが可能になる。
【００１７】
第３発明、第６発明、及び第８発明では、複数方向に存在する音源からの音響信号が複数チャンネルの入力として受け付けられ、チャンネルごとの時間軸上のサンプリング信号に変換され、時間軸上の各サンプリング信号が周波数軸上の信号にチャンネルごとに変換される。変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分が用いられることにより、複数チャンネル間の位相差分が周波数ごとに算出される。算出された位相差分に基づいて、目的とする音源からの音入力の到達距離の差分が算出され、算出された到達距離の差分に基づいて、目的とする音源が存在する方向が推定される。所定のサンプリング時点で変換された周波数軸上の信号の振幅成分が算出され、算出された振幅成分から背景雑音成分が推定される。算出された振幅成分及び推定された背景雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比が算出される。そして、算出された信号対雑音比と過去のサンプリング時点での位相差分の算出結果とに基づいて、サンプリング時点での位相差分の算出結果が補正され、補正後の位相差分に基づいて到達距離の差分が算出される。この結果、過去のサンプリング時点での信号対雑音比が大きい周波数での位相差分の情報を反映させた位相差スペクトルを得ることができる。このため、背景雑音の状態、目的とする音源から発せられる音響信号の内容の変化等によって位相差分が大きくばらつくことがない。従って、より精度が高く安定した到達距離の差分に基づいて音響信号の入射角、即ち目的とする音源が存在する方向を高精度で推定することが可能になる。
【００１８】
第４発明では、受け付けられた音響信号の内の音声を示す区間である音声区間が特定され、特定された音声区間の信号のみが周波数軸上の信号に変換される。この結果、音声を発する音源が存在する方向を高精度で推定することが可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
第１発明、第５発明、及び第７発明によれば、入力された音響信号の振幅成分、いわゆる振幅スペクトルと、推定された背景雑音スペクトルとに基づいて周波数ごとの信号対雑音比（ＳＮ比）が求められ、信号対雑音比が大きい周波数での位相差分（位相差スペクトル）のみを用いることにより、より正確な到達距離の差分を求めることができる。従って、精度の高い到達距離の差分に基づいて音響信号の入射角、即ち音源が存在する方向を高精度で推定することが可能になる。
【００２０】
第２発明によれば、雑音成分の影響の度合が小さい周波数を優先的に選択することにより到達距離の差分が算出されるので、到達距離の差分の算出結果が大きくばらつくことがない。従って、より高精度で音響信号の入射角、即ち目的とする音源が存在する方向を高精度で推定することが可能になる。
【００２１】
第３発明、第６発明、及び第８発明によれば、到達距離の差分を求めるために位相差分（位相差スペクトル）を算出する場合に、過去のサンプリング時点で算出された位相差分に基づき、新たに算出された位相差分を順次補正することができる。補正された位相差スペクトルには、過去のサンプリング時点での信号対雑音比が大きい周波数での位相差分の情報も反映されているので、背景雑音の状態、目的とする音源から発せられる音響信号の内容の変化等によって位相差分が大きくばらつくことがない。従って、より精度が高く安定した到達距離の差分に基づいて音響信号の入射角、即ち目的とする音源が存在する方向を高精度で推定することが可能になる。
【００２２】
第４発明によれば、音声を発する音源、例えば人間が存在する方向を高精度で推定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。本実施の形態では、処理対象の音響信号が主として人間が発する音声である場合について説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る音源方向推定装置１を具現化する汎用コンピュータの構成を示すブロック図である。
【００２５】
本発明の実施の形態１に係る音源方向推定装置１として動作する汎用コンピュータは、少なくともＣＰＵ、ＤＳＰ等の演算処理部１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、外部のコンピュータとの間でデータ通信可能な通信インタフェース部１４、音声入力を受け付ける複数の音声入力部１５，１５，…、音声を出力する音声出力部１６を備えている。音声出力部１６は通信網２を介してデータ通信可能な通信端末装置３，３，…の音声入力部３１から入力された音声を出力する。なお、通信端末装置３，３，…の音声出力部３２からは雑音を抑制した音声が出力される。
【００２６】
演算処理部１１は内部バス１７を介して音源方向推定装置１の上述したようなハードウェア各部と接続されている。演算処理部１１は、上述したハードウェア各部を制御すると共に、ＲＯＭ１２に記憶されている処理プログラム、例えば周波数軸上の信号の振幅成分を算出するプログラム、算出された振幅成分から雑音成分を推定するプログラム、算出された振幅成分及び推定された雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比(Signal-to-Noise ratio：ＳＮ比) を算出するプログラム、ＳＮ比が所定値よりも大きい周波数を抽出するプログラム、抽出された周波数の位相差分（以下、位相差スペクトルという）に基づいて到達距離の差分を算出するプログラム、到達距離の差分に基づいて音源の方向を推定するプログラム、等に従って種々のソフトウェア的機能を実行する。
【００２７】
ＲＯＭ１２は、フラッシュメモリ等で構成されており、汎用コンピュータを音源方向推定装置１として機能させるために必要な上述したような処理プログラム及び処理プログラムが参照する数値情報を記憶している。ＲＡＭ１３は、ＳＲＡＭ等で構成されており、プログラムの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。通信インタフェース部１４は、外部のコンピュータからの上述したプログラムのダウンロード、通信網２を介して通信端末装置３，３，…への出力信号の送信、及び入力された音響信号の受信等を行なう。
【００２８】
音声入力部１５，１５，…は、具体的には、それぞれ音声を受け付けるマイクロホンであり、音源の方向を特定するために複数のマイクロホン、増幅器、及びＡ／Ｄ変換器等で構成されている。音声出力部１６はスピーカ等の出力装置である。なお、説明の便宜上、図１には音声入力部１５及び音声出力部１６が音源方向推定装置１に内蔵されているように図示されている。しかし、実際には音声入力部１５及び音声出力部１６がインタフェースを介して汎用コンピュータに接続されることによって音源方向推定装置１が構成されている。
【００２９】
図２は本発明の実施の形態１に係る音源方向推定装置１の演算処理部１１が前述したような処理プログラムを実行することにより実現される機能を示すブロック図である。なお、図２に示されている例では、二つの音声入力部１５、１５がいずれも一本のマイクロホンである場合について説明する。
【００３０】
図２に示すように、本発明の実施の形態１に係る音源方向推定装置１は、処理プログラムが実行された場合に実現される機能ブロックとして、少なくとも音声受付部（音響信号受付手段）２０１、信号変換部（信号変換手段）２０２、位相差スペクトル算出部（位相差分算出手段）２０３、振幅スペクトル算出部（振幅成分算出手段）２０４、背景雑音推定部（雑音成分推定手段）２０５、ＳＮ比算出部（信号対雑音比算出手段）２０６、位相差スペクトル選択部（周波数抽出手段）２０７、到達距離差算出部（到達距離差分算出手段）２０８、及び音源方向推定部（音源方向推定手段）２０９を備えている。
【００３１】
音声受付部２０１は音源である人間が発する音声を２本のマイクロホンから音声入力としてそれぞれ受け付ける。本実施の形態では、入力１及び入力２がそれぞれマイクロホンである音声入力部１５、１５を介して受け付けられる。
【００３２】
信号変換部２０２は、入力された音声について、時間軸上の信号を周波数軸上の信号、即ちスペクトルＩＮ１(f) 、ＩＮ２(f) に変換する。ここでｆは周波数(radian)を示している。信号変換部２０２では、例えばフーリエ変換のような時間−周波数変換処理が実行される。本実施の形態１では、フーリエ変換のような時間−周波数変換処理により、入力された音声がスペクトルＩＮ１(f) 、ＩＮ２(f) に変換される。
【００３３】
位相差スペクトル算出部２０３は、周波数変換されたスペクトルＩＮ１(f) 、ＩＮ２(f) に基づいて位相スペクトルを算出し、算出された位相スペクトル間の位相差分である位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(f) を周波数ごとに算出する。また、スペクトルＩＮ１(f) 、ＩＮ２(f) それぞれの位相スペクトルを求めるのではなく、ＩＮ１(f) ／ＩＮ２(f) の位相成分を求めることにより位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(f) を求めてもよい。ここで、振幅スペクトル算出部２０４は、いずれか一方、例えば図２に示す例では入力１の入力信号スペクトルＩＮ１(f) の振幅成分である振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜を算出する。いずれの振幅スペクトルを算出するかは特に限定されるものではない。振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜と｜ＩＮ２(f) ｜とを算出し、大きい方の値を選択してもよい。
【００３４】
なお、実施の形態１では、フーリエ変換されたスペクトルにおける周波数ごとに振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜を算出する構成を採っている。しかし、実施の形態１では、帯域分割を行ない、特定の中心周波数と間隔とで分割された分割帯域内で振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜の代表値を求める構成を採ってもよい。その場合の代表値は、分割帯域内における振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜の平均値であってもよいし、最大値であってもよい。なお、帯域分割された後の振幅スペクトルの代表値は｜ＩＮ１（ｎ）｜になる。ここで、ｎは分割した帯域のインデックスを示している。
【００３５】
背景雑音推定部２０５は、振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜に基づいて背景雑音スペクトル｜ＮＯＩＳＥ１(f) ｜を推定する。背景雑音スペクトル｜ＮＯＩＳＥ１(f) ｜の推定方法は特に限定されるものではない。音声認識での音声区間検出処理、又は携帯電話機等で用いられているノイズキャンセラ処理で行なわれる背景雑音推定処理等のような既に公知である方法を利用することが可能である。換言すれば、背景雑音のスペクトルを推定する方法であればどのような方法でも利用可能である。なお、上述したように、振幅スペクトルが帯域分割されている場合には、分割帯域ごとに背景雑音スペクトル｜ＮＯＩＳＥ１（ｎ）｜を推定すればよい。ここで、ｎは分割された帯域のインデックスを示している。
【００３６】
ＳＮ比算出部２０６は、振幅スペクトル算出部２０４で算出された振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜と、背景雑音推定部２０５で推定された背景雑音スペクトル｜ＮＯＩＳＥ１(f) ｜との比率を算出することにより、ＳＮ比ＳＮＲ(f) を算出する。ＳＮ比ＳＮＲ(f) は下記式（１）により算出される。なお、振幅スペクトルが帯域分割されている場合には、分割帯域ごとにＳＮＲ（ｎ）を算出すればよい。ここで、ｎは分割された帯域のインデックスを示している。
ＳＮＲ(f) ＝ 20.0 × log10（｜ＩＮ１(f) ｜／｜ＮＯＩＳＥ１(f) ｜）  …(1) 
【００３７】
位相差スペクトル選択部２０７は、所定値よりも大きいＳＮ比がＳＮ比算出部２０６で算出された周波数又は周波数帯域を抽出し、抽出された周波数に対応する位相差スペクトル又は抽出された周波数帯域内の位相差スペクトルを選択する。
【００３８】
到達距離差算出部２０８は、選択された位相差スペクトルと周波数ｆとの関係を直線近似した関数を求める。この関数に基づいて到達距離差算出部２０８は、音源と両音声入力部１５、１５それぞれとの間の距離の差、即ち音声が両音声入力部１５、１５にそれぞれ到達するまでの距離差Ｄを算出する。
【００３９】
音源方向推定部２０９は、到達距離差算出部２０８が算出した距離差Ｄと、両音声入力部１５、１５の設置間隔Ｌとを用いて音声入力の入射角θ、即ち音源である人間が存在すると推定される方向を示す角度θを算出する。
【００４０】
以下、本発明の実施の形態１に係る音源方向推定装置１の演算処理部１１が実行する処理手順について説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係る音源方向推定装置１の演算処理部１１が実行する処理手順を示すフローチャートである。
【００４１】
音源方向推定装置１の演算処理部１１はまず、音声入力部１５、１５から音響信号（アナログ信号）を受け付ける（ステップＳ３０１）。演算処理部１１は、受け付けた音響信号をＡ／Ｄ変換した後、得られたサンプル信号を所定の時間単位でフレーム化する（ステップＳ３０２）。この際、安定したスペクトルを求めるために、フレーム化されたサンプル信号に対してハミング窓(hamming window)、ハニング窓(hanning window)等の時間窓が乗じられる。フレーム化の単位は、サンプリング周波数、アプリケーションの種類等により決定される。例えば、１０ｍｓ〜２０ｍｓずつオーバーラップさせつつ２０ｍｓ〜４０ｍｓ単位でフレーム化が行なわれ、フレームごとに以下の処理が実行される。
【００４２】
演算処理部１１は、フレーム単位で時間軸上の信号を周波数軸上の信号、即ちスペクトルＩＮ１(f) 、ＩＮ２(f) に変換する（ステップＳ３０３）。ここでｆは周波数(radian)を示している。演算処理部１１は、例えばフーリエ変換のような時間−周波数変換処理を実行する。本実施の形態１では、演算処理部１１は、フーリエ変換のような時間−周波数変換処理により、フレーム単位の時間軸上の信号をスペクトルＩＮ１(f) 、ＩＮ２(f) に変換する。
【００４３】
次に、演算処理部１１は、周波数変換されたスペクトルＩＮ１(f) 、ＩＮ２(f) の実部及び虚部を用いて位相スペクトルを算出し、算出された位相スペクトル間の位相差分である位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(f) を周波数ごとに算出する（ステップＳ３０４）。
【００４４】
一方、演算処理部１１は、入力１の入力信号スペクトルＩＮ１(f) の振幅成分である振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜を算出する（ステップＳ３０５）。
【００４５】
但し、入力１の入力信号スペクトルＩＮ１(f) について振幅スペクトルを算出することに限定される必要はない。他にたとえば、入力２の入力信号スペクトルＩＮ２(f) について振幅スペクトルを算出してもよいし、両入力１、２の振幅スペクトルの平均値又は最大値等を振幅スペクトルの代表値として算出してもよい。ここではフーリエ変換されたスペクトルにおける周波数ごとに振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜を算出する構成を採っているが、帯域分割を行ない、特定の中心周波数と間隔とで分割された分割帯域内で振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜の代表値を算出する構成を採ってもよい。なお、代表値は、分割帯域内における振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜の平均値であってもよいし、最大値であってもよい。また、振幅スペクトルを算出する構成に限定される必要はなく、例えばパワースペクトルを算出する構成でもよい。この場合のＳＮ比ＳＮＲ(f) は下記式（２）により算出される。
ＳＮＲ(f) ＝10.0× log10（｜ＩＮ１(f) ｜2 ／｜ＮＯＩＳＥ１(f) ｜2 ）  …(2) 
【００４６】
演算処理部１１は、算出された振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜に基づいて雑音区間を推定し、推定された雑音区間の振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜に基づいて背景雑音スペクトル｜ＮＯＩＳＥ１(f) ｜を推定する（ステップＳ３０６）。
【００４７】
但し、雑音区間の推定方法は特に限定される必要はない。背景雑音スペクトル｜ＮＯＩＳＥ１(f) ｜を推定する方法については、たとえば他に、音声認識での音声区間検出処理、または携帯電話機等で用いられているノイズキャンセラ処理で行なわれる背景雑音推定処理等のような既に公知である方法を利用することが可能である。換言すれば、背景雑音のスペクトルを推定する方法であればどのような方法でも利用可能である。例えば、全帯域でのパワー情報を用いて背景雑音レベルを推定し、推定された背景雑音レベルに基づいて音声／雑音を判定するための閾値を求めることにより音声／雑音判定を行なうことが可能である。この結果、雑音と判定された場合は、そのときの振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜を用いて背景雑音スペクトル｜ＮＯＩＳＥ１(f) ｜を補正することにより、背景雑音スペクトル｜ＮＯＩＳＥ１(f) ｜を推定することが一般的である。
【００４８】
演算処理部１１は、式（１）（パワースペクトルの場合は式（２））に従って周波数又は周波数帯域ごとのＳＮ比ＳＮＲ(f) を算出する（ステップＳ３０７）。演算処理部１１は、算出されたＳＮ比が所定値よりも大きい周波数又は周波数帯域を選択する（ステップＳ３０８）。所定値の定め方に応じて、選択される周波数又は周波数帯域を変動させることができる。例えば、隣接する周波数又は周波数帯域間でＳＮ比の比較を行ない、ＳＮ比がより大きい周波数又は周波数帯域を順次ＲＡＭ１３に記憶させつつ選択していくことにより、ＳＮ比が最大である周波数又は周波数帯域を選択することができる。また、ＳＮ比が大きい順に上位Ｎ（Ｎは自然数）個を選択してもよい。
【００４９】
演算処理部１１は、一又は複数の選択された周波数又は周波数帯域に対応する位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(f) に基づいて、位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(f) と周波数ｆとの関係を直線近似する（ステップＳ３０９）。この結果、ＳＮ比が大きい周波数又は周波数帯域での位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(f) の信頼度が高いことを利用することができる。これにより、位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(f) と周波数ｆとの比例関係の推定精度を高めることができる。
【００５０】
図４は、ＳＮ比が所定値よりも大きい周波数又は周波数帯域を選択した場合の位相差スペクトルの補正方法を示す模式図である。
図４（ａ）は、周波数又は周波数帯域に対応する位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(f) を示している。通常は背景雑音が重畳されているので、一定の関係を見出すことは困難な状態になっている。
【００５１】
図４（ｂ）は、周波数又は周波数帯域内にあるＳＮ比ＳＮＲ(f) を示している。具体的には、図４（ｂ）において二重丸で示す部分が、ＳＮ比が所定値よりも大きい周波数又は周波数帯域を示している。従って、図４（ｂ）に示すようなＳＮ比が所定値よりも大きい周波数又は周波数帯域を選択することにより、選択された周波数又は周波数帯域に対応する位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(f) は図４（ａ）において二重丸で示す部分になる。図４（ａ）に示すように選択された位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(f) を直線近似することにより、位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(f) と周波数ｆとの間には、図４（ｃ）に示すような比例関係が存在することがわかる。
【００５２】
そこで、演算処理部１１は、ナイキスト周波数Ｆと、ナイキスト周波数Ｆにおける直線近似された位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ（π）の値、即ち図４（ｃ）におけるＲと、音速ｃとを用いて、下記式（３）に従って音源からの音入力の到達距離の差分Ｄを算出する（ステップＳ３１０）。なお、ナイキスト周波数はサンプリング周波数の半分の値であり、図４ではπである。具体的には、サンプリング周波数が８ｋＨｚである場合にはナイキスト周波数は４ｋＨｚになる。
【００５３】
なお、図４（ｃ）には、選択された位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(f) を原点を通る直線で近似した近似直線が示されている。しかし、音声入力部１５，１５，…としてのマイクロホンそれぞれの特性が相違する場合には位相差スペクトルに全帯域にわたってバイアスがかかる可能性がある。そのような場合には、近似直線の周波数０に対応する値、即ち近似直線の切片の値を考慮してナイキスト周波数における位相差の値Ｒを補正することにより近似直線を求めることも可能である。
Ｄ＝（Ｒ×ｃ）／（Ｆ×２π）  …（３）
【００５４】
演算処理部１１は、算出された到達距離の差分Ｄを用いて、音入力の入射角θ、即ち音源が存在すると推定される方向を示す角度θを算出する（ステップＳ３１１）。図５は、音源が存在すると推定される方向を示す角度θを算出する方法の原理を示す模式図である。
【００５５】
図５に示すように、２つの音声入力部１５、１５は間隔Ｌだけ離間して設置されている。この場合、音源からの音入力の到達距離の差分Ｄと、２つの音声入力部１５、１５間の間隔Ｌとの間には、「ｓｉｎθ＝（Ｄ／Ｌ）」の関係がある。従って、音源が存在すると推定される方向を示す角度θは下記式（４）により求めることができる。
θ＝ｓｉｎ-1（Ｄ／Ｌ）  …（４）
【００５６】
なお、ＳＮ比が大きい順にＮ個の周波数又は周波数帯域が選択された場合にも、上述した通り、上位Ｎ個の位相差スペクトルを用いて直線近似する。この他、ナイキスト周波数Ｆでの直線近似された位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(F) の値Ｒは用いずに、選択された周波数ｆにおける位相差スペクトルｒ（＝ＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(f))の値を用いて、式（３）のＦ及びＲをそれぞれｆ及びｒに置換し、選択された周波数ごとに到達距離の差分Ｄを算出し、算出された差分Ｄの平均値を用いて音源が存在すると推定される方向を示す角度θを算出することも可能である。勿論、このような方法に限定される必要はない。例えば、ＳＮ比に応じた重み付けを行なって到達距離の差分Ｄの代表値を算出することにより、音源が存在すると推定される方向を示す角度θを算出してもよい。
【００５７】
また、音声を発する人間が存在する方向を推定する場合には、音入力が人間が発した音声を示す音声区間であるか否かを判断し、音声区間であると判断された場合にのみ上述した処理を実行することにより、音源が存在すると推定される方向を示す角度θを算出してもよい。
【００５８】
更に、ＳＮ比が所定値よりも大きいと判断された場合であっても、アプリケーションの使用状態、使用条件等に鑑みて、想定されていない位相差である場合には、対応する周波数又は周波数帯域を選択対象から除外することが好ましい。例えば携帯電話機のように正面方向から発話することが想定されている機器に本実施の形態１に係る音源方向推定装置１を適用する場合、正面を０度として音源が存在すると推定される方向θが、θ＜―９０度又は９０度＜θであると算出された場合には想定外であると判断される。
【００５９】
また、ＳＮ比が所定値よりも大きいと判断された場合であっても、アプリケーションの使用状態、使用条件等に鑑みて、目的とする音源の方向を推定するためには好ましくない周波数又は周波数帯域を選択対象から除外することが好ましい。例えば目的とする音源が人間の発する音声である場合には、１００Ｈｚ以下の周波数には音声信号が存在しない。従って、１００Ｈｚ以下は選択対象から除外することができる。
【００６０】
以上のように、本実施の形態１に係る音源方向推定装置１は、入力された音響信号の振幅成分、いわゆる振幅スペクトルと、推定された背景雑音スペクトルとに基づいて周波数又は周波数帯域ごとのＳＮ比を求め、ＳＮ比が大きい周波数での位相差分（位相差スペクトル）を用いることにより、より正確な到達距離の差分Ｄを求めることができる。従って、精度の高い到達距離の差分Ｄに基づいて音響信号の入射角、即ち目的とする音源（本実施の形態１では人間）が存在すると推定される方向を示す角度θを高精度で算出することが可能になる。
【００６１】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２に係る音源方向推定装置１を、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の実施の形態２に係る音源方向推定装置１として動作する汎用コンピュータの構成は、実施の形態１と同様の構成であるので、図１に示すブロック図を参照することとして詳細な説明を省略する。本実施の形態２は、フレーム単位での位相差スペクトルの算出結果を記憶しておき、記憶してある前回の位相差スペクトル及び算出対象フレームでのＳＮ比に基づいて、算出対象フレームでの位相差スペクトルを随時補正する構成を採っている点で実施の形態１と相違する。
【００６２】
図６は、本発明の実施の形態２に係る音源方向推定装置１の演算処理部１１が処理プログラムを実行することにより実現される機能を示すブロック図である。なお、図６に示されている例では、実施の形態１と同様に、音声入力部１５、１５を２本のマイクロホンで構成した場合について説明する。
【００６３】
図６に示すように、本発明の実施の形態２に係る音源方向推定装置１は、処理プログラムが実行された場合に実現される機能ブロックとして、少なくとも音声受付部（音響信号受付部) ２０１、信号変換部（信号変換手段）２０２、位相差スペクトル算出部（位相差分算出手段）２０３、振幅スペクトル算出部（振幅成分算出手段）２０４、背景雑音推定部（雑音成分推定手段）２０５、ＳＮ比算出部（信号対雑音比算出手段）２０６、位相差スペクトル補正部（補正手段）２１０、到達距離差算出部（到達距離差分算出手段）２０８、及び音源方向推定部（音源方向推定手段）２０９を備えている。
【００６４】
音声受付部２０１は音源である人間が発する音声入力を２本のマイクロホンから受け付ける。本実施の形態では、入力１及び入力２がそれぞれマイクロホンである音声入力部１５、１５を介して受け付けられる。
【００６５】
信号変換部２０２は、入力された音声について、時間軸上の信号を周波数軸上の信号、即ちスペクトルＩＮ１(f) 、ＩＮ２(f) に変換する。ここでｆは周波数(radian)を示している。信号変換部２０２では、例えばフーリエ変換のような時間−周波数変換処理が実行される。本実施の形態２では、フーリエ変換のような時間−周波数変換処理により、入力された音声がスペクトルＩＮ１(f) 、ＩＮ２(f) に変換される。
【００６６】
なお、音声入力部１５、１５で受け付けた音声は、Ａ／Ｄ変換された後、得られたサンプル信号が所定の時間単位でフレーム化される。この際、安定したスペクトルを求めるために、フレーム化されたサンプル信号に対してハミング窓(hamming window)、ハニング窓(hanning window)等の時間窓が乗じられる。フレーム化の単位は、サンプリング周波数、アプリケーションの種類等により決定される。例えば、１０ｍｓ〜２０ｍｓずつオーバーラップさせつつ２０ｍｓ〜４０ｍｓ単位でフレーム化が行なわれ、フレームごとに以下の処理が実行される。
【００６７】
位相差スペクトル算出部２０３は、周波数変換されたスペクトルＩＮ１(f) 、ＩＮ２(f) に基づいてフレーム単位で位相スペクトルを算出し、算出された位相スペクトル間の位相差分である位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(f) をフレーム単位で算出する。ここで、振幅スペクトル算出部２０４は、いずれか一方、例えば図６に示す例では入力１の入力信号スペクトルＩＮ１(f) の振幅成分である振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜を算出する。いずれの振幅スペクトルを算出するかは特に限定されるものではない。振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜と｜ＩＮ２(f) ｜とを算出し、両者の平均値を選択してもよいし、大きい方の値を選択してもよい。
【００６８】
背景雑音推定部２０５は、振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜に基づいて背景雑音スペクトル｜ＮＯＩＳＥ１(f) ｜を推定する。背景雑音スペクトル｜ＮＯＩＳＥ１(f) ｜の推定方法は特に限定されるものではない。音声認識での音声区間検出処理、又は携帯電話機等で用いられているノイズキャンセラ処理で行なわれる背景雑音推定処理等のような既に公知である方法を利用することが可能である。換言すれば、背景雑音のスペクトルを推定する方法であればどのような方法でも利用可能である。
【００６９】
ＳＮ比算出部２０６は、振幅スペクトル算出部２０４で算出された振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜と、背景雑音推定部２０５で推定された背景雑音スペクトル｜ＮＯＩＳＥ１(f) ｜との比率を算出することにより、ＳＮ比ＳＮＲ(f) を算出する。ＳＮ比ＳＮＲ(f) は前述した式（１）により算出される。
【００７０】
位相差スペクトル補正部２１０は、ＳＮ比算出部２０６で算出されたＳＮ比と位相差スペクトル補正部２１０で補正された後にＲＡＭ１３に記憶されている前回のサンプリング時点で算出された位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt-1(f)とに基づいて、次のサンプリング時点、即ち現在のサンプリング時点で算出された位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt (f) を補正する。現在のサンプリング時点では、ＳＮ比及び位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt (f) が前回までと同様にして算出された後、ＳＮ比に応じて設定されている補正係数α（０≦α≦１）を使用して下記式（５）に従って、現在のサンプリング時点でのフレームの位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt (f) が算出される。
【００７１】
なお、補正係数αについては詳細は後述するが、たとえば、ＳＮ比に応じた値が処理プログラムが参照する数値情報として各プログラムと共にＲＯＭ１２に記憶されている。
ＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt (f) ＝α×ＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt (f) 
＋（１−α）×ＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt-1(f)  …（５）
【００７２】
到達距離差算出部２０８は、補正された位相差スペクトルと周波数ｆとの関係を直線近似した関数を求める。この関数に基づいて、到達距離差算出部２０８は、音源と両音声入力部１５、１５それぞれとの間の距離の差、即ち音声が両音声入力部１５、１５にそれぞれ到達するまでの距離差Ｄを算出する。
【００７３】
音源方向推定部２０９は、距離差Ｄと、両音声入力部１５、１５の設置間隔Ｌとを用いて、音入力の入射角θ、即ち音源である人間が存在すると推定される方向を示す角度θを算出する。
【００７４】
以下、本発明の実施の形態２に係る音源方向推定装置１の演算処理部１１が実行する処理手順について説明する。図７及び図８は、本発明の実施の形態２に係る音源方向推定装置１の演算処理部１１が実行する処理手順を示すフローチャートである。
【００７５】
音源方向推定装置１の演算処理部１１はまず、音声入力部１５、１５から音響信号（アナログ信号）を受け付ける（ステップＳ７０１）。演算処理部１１は、受け付けた音響信号をＡ／Ｄ変換した後、得られたサンプル信号を所定の時間単位でフレーム化する（ステップＳ７０２）。この際、安定したスペクトルを求めるために、フレーム化されたサンプル信号に対してハミング窓(hamming window)、ハニング窓(hanning window)等の時間窓が乗じられる。フレーム化の単位は、サンプリング周波数、アプリケーションの種類等により決定される。例えば、１０ｍｓ〜２０ｍｓずつオーバーラップさせつつ２０ｍｓ〜４０ｍｓ単位でフレーム化が行なわれ、フレームごとに以下の処理が実行される。
【００７６】
演算処理部１１は、フレーム単位で時間軸上の信号を周波数軸上の信号、即ちスペクトルＩＮ１(f) 、ＩＮ２(f) に変換する（ステップＳ７０３）。ここでｆは周波数(radian)又はサンプリングの際の一定の幅を有する周波数帯域を示している。演算処理部１１は、例えばフーリエ変換のような時間−周波数変換処理を実行する。本実施の形態２では、演算処理部１１は、フーリエ変換のような時間−周波数変換処理により、フレーム単位の時間軸上の信号をスペクトルＩＮ１(f) 、ＩＮ２(f) に変換する。
【００７７】
次に、演算処理部１１は、周波数変換されたスペクトルＩＮ１(f) 、ＩＮ２(f) の実部及び虚部を用いて位相スペクトルを算出し、算出された位相スペクトル間の位相差分である位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt (f) を周波数又は周波数帯域ごとに算出する（ステップＳ７０４）。
【００７８】
一方、演算処理部１１は、入力１の入力信号スペクトルＩＮ１(f) の振幅成分である振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜を算出する（ステップＳ７０５）。
【００７９】
但し、入力１の入力信号スペクトルＩＮ１(f) について振幅スペクトルを算出することに限定される必要はない。他にたとえば、入力２の入力信号スペクトルＩＮ２(f) について振幅スペクトルを算出してもよいし、両入力１、２の振幅スペクトルの平均値又は最大値等を振幅スペクトルの代表値として算出してもよい。また、振幅スペクトルを算出する構成に限定される必要はなく、例えばパワースペクトルを算出する構成でもよい。
【００８０】
演算処理部１１は、算出された振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜に基づいて雑音区間を推定し、推定された雑音区間の振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜に基づいて背景雑音スペクトル｜ＮＯＩＳＥ１(f) ｜を推定する（ステップＳ７０６）。
【００８１】
但し、雑音区間の推定方法は特に限定される必要はない。背景雑音スペクトル｜ＮＯＩＳＥ１(f) ｜を推定する方法については、たとえば他に、全帯域でのパワー情報を用いて背景雑音レベルを推定し、推定された背景雑音レベルに基づいて音声／雑音を判定するための閾値を求めることにより音声／雑音判定を行なうことが可能である。この結果、雑音と判定された場合は、そのときの振幅スペクトル｜ＩＮ１(f) ｜を用いて背景雑音スペクトル｜ＮＯＩＳＥ１(f) ｜を補正することにより、背景雑音スペクトル｜ＮＯＩＳＥ１(f) ｜を推定する等のような、背景雑音スペクトルを推定する方法であればどのような方法を利用してもよい。
【００８２】
演算処理部１１は、前述の式（１）に従って周波数又は周波数帯域ごとのＳＮ比ＳＮＲ(f) を算出する（ステップＳ７０７）。次に、演算処理部１１は、ＲＡＭ１３に前回のサンプリング時点での位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt-1(f)が記憶されているか否かを判断する（ステップＳ７０８）。
【００８３】
演算処理部１１は、前回のサンプリング時点での位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt-1(f)が記憶されていると判断した場合（ステップＳ７０８：ＹＥＳ）、算出されたサンプリング時点（現在のサンプリング時点）でのＳＮ比に応じた補正係数αをＲＯＭ１２から読み出す（ステップＳ７１０）。なお、ＳＮ比と補正係数αとの関係を表わす関数をプログラムに組み込んでおき、計算により補正係数αを求めてもよい。
【００８４】
図９は、ＳＮ比に応じた補正係数αの一例を示すグラフである。図９に示す例では、ＳＮ比が０（ゼロ）である場合に補正係数αが０（ゼロ）に設定されている。このことは、算出されたＳＮ比が０（ゼロ）である場合は、前述した式（５）から理解されるように、算出された位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt (f) は用いずに、前回の位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt-1(f)を現在の位相差スペクトルとして用いることにより後続の処理が行なわれることを意味している。以下、ＳＮ比が大きくなるに従って補正係数αは単調増加するように設定されている。ＳＮ比が２０ｄＢ以上の領域では、補正係数αは１よりも小さい最大値αmax に固定されている。ここで、補正係数αの最大値αmax を１よりも小さい値に設定している理由は、ＳＮ比が高い雑音が突発的に発生した場合に、位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt (f) の値がその雑音の位相差スペクトルに１００％置換されることを防ぐためである。
【００８５】
演算処理部１１は、ＳＮ比に応じてＲＯＭ１２から読み出された補正係数αを用いて、前述した式（５）に従って位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt (f) を補正する（ステップＳ７１１）。この後、演算処理部１１は、ＲＡＭ１３に記憶されている前回のサンプリング時点での補正後の位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt-1(f)を、現在のサンプリング時点での補正後の位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt (f) に更新して記憶する（ステップＳ７１２）。
【００８６】
演算処理部１１は、前回のサンプリング時点での位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt-1(f)が記憶されていないと判断した場合（ステップＳ７０８：ＮＯ）、現在のサンプリング時点での位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt (f) を用いるか否かを判断する（ステップＳ７１７）。現在のサンプリング時点での位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt (f) を用いるか否かの判断基準としては、帯域全体のＳＮ比、音声／雑音判定の結果等のような、目的とする音源から音響信号が発せられている（人間が発声している）か否かの判断基準が用いられる。
【００８７】
一方、演算処理部１１は、現在のサンプリング時点での位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt (f) を用いない、即ち音源から音響信号が発せられている可能性が低いと判断した場合（ステップＳ７１７：ＮＯ）、予め定められている位相差スペクトルの初期値を現在のサンプリング時点での位相差スペクトルとする（ステップＳ７１８）。この場合、位相差スペクトルの初期値は例えば全周波数にわたって０（ゼロ）に設定される。しかし、このステップＳ７１８での設定はこれに限定される必要はない。
【００８８】
次に、演算処理部１１は、位相差スペクトルの初期値を現在のサンプリング時点での位相差スペクトルとしてＲＡＭ１３に記憶し（ステップＳ７１９）、処理をステップＳ７１３へ進める。
【００８９】
演算処理部１１は、現在のサンプリング時点での位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt (f) を用いる、即ち音源から音響信号が発せられている可能性が高いと判断した場合（ステップＳ７１７：ＹＥＳ）、現在のサンプリング時点での位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥt (f) をＲＡＭ１３に記憶し（ステップＳ７２０）、処理をステップＳ７１３へ進める。
【００９０】
次に演算処理部１１は、ステップＳ７１２、Ｓ７１９，Ｓ７２０のいずれかで記憶された位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(f) に基づいて、位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(f) と周波数ｆとの関係を直線近似する（ステップＳ７１３）。この結果、補正後の位相差スペクトルに基づいて直線近似した場合には、現在のサンプリング時点のみならず、過去のサンプリング時点においてＳＮ比が大きかった（即ち、信頼度が高かった）周波数又は周波数帯域での位相差分の情報を反映している位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(f) を利用することができる。これにより、位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(f) と周波数ｆとの比例関係の推定精度を高めることができる。
【００９１】
演算処理部１１は、ナイキスト周波数Ｆでの直線近似された位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(F) の値Ｒを用いて、前述した式（３）に従って、音源からの音響信号の到達距離の差分Ｄを算出する（ステップＳ７１４）。但し、ナイキスト周波数Ｆでの直線近似された位相差スペクトルＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(F) の値Ｒを用いずに、任意の周波数ｆにおける位相差スペクトルｒ（＝ＤＩＦＦ＿ＰＨＡＳＥ(f))の値を用いたとしても、式（３）のＦ及びＲをｆ及びｒにそれぞれ置換することにより、到達距離の差分Ｄを求めることができる。そして演算処理部１１は、算出された到達距離の差分Ｄを用いて、音響信号の入射角θ、即ち音源（人間）が存在すると推定される方向を示す角度θを算出する（ステップＳ７１５）。
【００９２】
また、音声を発する人間が存在する方向を推定する場合には、音入力が人間が発した音声を示す音声区間であるか否かを判断し、音声区間であると判断された場合にのみ上述した処理を実行することにより、音源が存在すると推定される方向を示す角度θを算出してもよい。
【００９３】
更に、ＳＮ比が所定値よりも大きいと判断された場合であっても、アプリケーションの使用状態、使用条件等に鑑みて、想定されていない位相差である場合には、対応する周波数又は周波数帯域を現在のサンプリング時点での位相差スペクトルの補正対象から除外することが好ましい。例えば携帯電話機のように正面方向から発話することが想定されている機器に本実施の形態２に係る音源方向推定装置１を適用する場合、正面を０度として音源が存在すると推定される方向θが、θ＜―９０度又は９０度＜θであると算出された場合には想定外であると判断される。この場合、現在のサンプリング時点での位相差スペクトルを用いずに前回までに算出された位相差スペクトルが用いられる。
【００９４】
更に、ＳＮ比が所定値よりも大きいと判断された場合であっても、アプリケーションの使用状態、使用条件等に鑑みて、目的とする音源の方向を推定するためには好ましくない周波数又は周波数帯域を選択対象から除外することが好ましい。例えば目的とする音源が人間の発する音声である場合には、１００Ｈｚ以下の周波数には音声信号が存在しない。従って、１００Ｈｚ以下は補正対象から除外することができる。
【００９５】
以上のように本実施の形態２に係る音源方向推定装置１は、ＳＮ比が大きい周波数又は周波数帯域での位相差スペクトルを算出する場合に、前回のサンプリング時点で算出された位相差スペクトルよりもサンプリング時点（現在のサンプリング時点）での位相差スペクトルの方に重みをおいて補正し、ＳＮ比が小さい場合には前回の位相差スペクトルの方に重みをおいて補正する。このようにすることにより、新たに算出された位相差スペクトルを順次補正することができる。補正された位相差スペクトルには、過去のサンプリング時点でのＳＮ比が大きい周波数での位相差分の情報も反映されている。従って、背景雑音の状態、目的とする音源から発せられる音響信号の内容の変化等に影響されて位相差スペクトルが大きくばらつくことがない。従って、より精度の高い安定した到達距離の差分Ｄに基づいて音響信号の入射角、即ち目的とする音源が存在すると推定される方向を示す角度θを高精度で算出することが可能になる。なお、目的とする音源が存在すると推定される方向を示す角度θの算出方法は上述した到達距離の差分Ｄを用いた方法に限定されるものではなく、同様の精度で推定可能な方法であれば様々なバリエーションが存在することは言うまでもない。
【００９６】
以上の実施の形態１及び２に関し、更に以下の付記を開示する。
【００９７】
（付記１）
複数方向に存在する音源からの音響信号を複数チャンネルの入力として受け付け、チャンネルごとの時間軸上の信号に変換する音響信号受付手段と、該音響信号受付手段により変換された時間軸上の各信号を周波数軸上の信号にチャンネルごとに変換する信号変換手段と、該信号変換手段により変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分を同一周波数ごとに算出する位相成分算出手段と、該位相成分算出手段により同一周波数ごとに算出された各チャンネルの信号の位相成分を用いて、複数チャンネル間の位相差分を算出する位相差分算出手段と、該位相差分算出手段により算出された位相差分に基づいて、目的とする音源からの音響信号の到達距離の差分を算出する到達距離差分算出手段と、該到達距離差分算出手段により算出された到達距離の差分に基づいて、目的とする音源が存在する方向を推定する音源方向推定手段とを備えた音源方向推定装置において、
前記信号変換手段により変換された周波数軸上の信号の振幅成分を算出する振幅成分算出手段と、
該振幅成分算出手段により算出された振幅成分から雑音成分を推定する雑音成分推定手段と、
前記振幅成分算出手段により算出された振幅成分及び前記雑音成分推定手段により推定された雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出手段と、
該信号対雑音比算出手段により算出された信号対雑音比が所定値よりも大きい周波数を抽出する周波数抽出手段と
を備え、
前記到達距離差分算出手段は、前記周波数抽出手段により抽出された周波数の位相差分に基づいて前記到達距離の差分を算出するようにしてあることを特徴とする音源方向推定装置。
【００９８】
（付記２）
前記周波数抽出手段は、前記信号対雑音比算出手段により算出された信号対雑音比が所定値よりも大きい周波数を算出された信号対雑音比の降順に所定数選択して抽出するようにしてあることを特徴とする付記１に記載の音源方向推定装置。
【００９９】
（付記３）
複数方向に存在する音源からの音響信号を複数チャンネルの入力として受け付け、チャンネルごとの時間軸上のサンプリング信号に変換する音響信号受付手段と、該音響信号受付手段により変換された時間軸上の各サンプリング信号を周波数軸上の信号にチャンネルごとに変換する信号変換手段と、該信号変換手段により変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分を同一周波数ごとに算出する位相成分算出手段と、該位相成分算出手段により同一周波数ごとに算出された各チャンネルの信号の位相成分を用いて、複数チャンネル間の位相差分を算出する位相差分算出手段と、該位相差分算出手段により算出された位相差分に基づいて、目的とする音源からの音響信号の到達距離の差分を算出する到達距離差分算出手段と、該到達距離差分算出手段により算出された到達距離の差分に基づいて、目的とする音源が存在する方向を推定する音源方向推定手段とを備えた音源方向推定装置において、
前記信号変換手段により所定のサンプリング時点で変換された周波数軸上の信号の振幅成分を算出する振幅成分算出手段と、
該振幅成分算出手段により算出された振幅成分から雑音成分を推定する雑音成分推定手段と、
前記振幅成分算出手段により算出された振幅成分及び前記雑音成分推定手段により推定された雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出手段と、
該信号対雑音比算出手段により算出された信号対雑音比及び過去のサンプリング時点での位相差分の算出結果に基づいて、サンプリング時点での位相差分の算出結果を補正する補正手段と
を備え、
前記到達距離差分算出手段は、前記補正手段による補正後の位相差分に基づいて前記到達距離の差分を算出するようにしてあることを特徴とする音源方向推定装置。
【０１００】
（付記４）
前記音響信号受付手段により受け付けられた音響信号入力の内の音声を示す区間である音声区間を特定する音声区間特定手段を更に備え、
前記信号変換手段は、前記音声区間特定手段により特定された音声区間の信号のみを周波数軸上の信号に変換するようにしてあることを特徴とする付記１乃至３のいずれか一項に記載の音源方向推定装置。
【０１０１】
（付記５）
複数方向に存在する音源からの音響信号を複数チャンネルの入力として受け付け、チャンネルごとの時間軸上の信号に変換するステップと、時間軸上の各チャンネルの信号を周波数軸上の信号に変換するステップと、変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分を同一周波数ごとに算出するステップと、同一周波数ごとに算出された各チャンネルの信号の位相成分を用いて、複数チャンネル間の位相差分を算出するステップと、算出された位相差分に基づいて、目的とする音源からの音響信号の到達距離の差分を算出するステップと、算出された到達距離の差分に基づいて、目的とする音源が存在する方向を推定するステップとを含む音源方向推定方法において、
変換された周波数軸上の信号の振幅成分を算出するステップと、
算出された振幅成分から雑音成分を推定するステップと、
算出された振幅成分及び推定された雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比を算出するステップと、
信号対雑音比が所定値よりも大きい周波数を抽出するステップと
を含み、
前記到達距離の差分を算出するステップは、抽出された周波数の位相差分に基づいて前記到達距離の差分を算出することを特徴とする音源方向推定方法。
【０１０２】
（付記６）
前記周波数を抽出するステップは、信号対雑音比が所定値よりも大きい周波数を算出された信号対雑音比の降順に所定数選択して抽出することを特徴とする付記５に記載の音源方向推定方法。
【０１０３】
（付記７）
複数方向に存在する音源からの音響信号を複数チャンネルの入力として受け付け、チャンネルごとの時間軸上のサンプリング信号に変換するステップと、時間軸上の各サンプリング信号を周波数軸上の信号にチャンネルごとに変換するステップと、変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分を同一周波数ごとに算出するステップと、同一周波数ごとに算出された各チャンネルの信号の位相成分を用いて、複数チャンネル間の位相差分を算出するステップと、算出された位相差分に基づいて、目的とする音源からの音響信号の到達距離の差分を算出するステップと、算出された到達距離の差分に基づいて、目的とする音源が存在する方向を推定するステップとを含む音源方向推定方法において、
所定のサンプリング時点で変換された周波数軸上の信号の振幅成分を算出するステップと、
算出された振幅成分から雑音成分を推定するステップと、
算出された振幅成分及び推定された雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比を算出するステップと、
算出された信号対雑音比及び過去のサンプリング時点での位相差分の算出結果に基づいて、サンプリング時点での位相差分の算出結果を補正するステップと
を含み、
前記到達距離の差分を算出するステップは、補正後の位相差分に基づいて前記到達距離の差分を算出することを特徴とする音源方向推定方法。
【０１０４】
（付記８）
受け付けた音響信号入力の内の音声を示す区間である音声区間を特定するステップを更に含み、
前記周波数軸上の信号に変換するステップは、前記音声区間を特定するステップにおいて特定された音声区間の信号のみを周波数軸上の信号に変換することを特徴とする付記５乃至７のいずれか一項に記載の音源方向推定方法。
【０１０５】
（付記９）
コンピュータで実行することが可能であり、前記コンピュータを、複数方向に存在する音源からの音響信号を複数チャンネルの入力として受け付け、チャンネルごとの時間軸上の信号に変換する音響信号受付手段、時間軸上の各チャンネルの信号を周波数軸上の信号に変換する信号変換手段、変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分を同一周波数ごとに算出する位相成分算出手段、同一周波数ごとに算出された各チャンネルの信号の位相成分を用いて、複数チャンネル間の位相差分を算出する位相差分算出手段、算出された位相差分に基づいて、目的とする音源からの音響信号の到達距離の差分を算出する到達距離差分算出手段、及び算出された到達距離の差分に基づいて、目的とする音源が存在する方向を推定する音源方向推定手段として機能させるコンピュータプログラムにおいて、
前記コンピュータを、
変換された周波数軸上の信号の振幅成分を算出する振幅成分算出手段、
算出された振幅成分から雑音成分を推定する雑音成分推定手段、
算出された振幅成分及び推定された雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出手段、及び
算出された信号対雑音比が所定値よりも大きい周波数を抽出する周波数抽出手段
として機能させ、
前記到達距離差分算出手段としての機能は、前記周波数抽出手段としての機能により抽出された周波数の位相差分に基づいて前記到達距離の差分を算出するようにしてあることを特徴とするコンピュータプログラム。
【０１０６】
（付記１０）
前記周波数抽出手段としての機能は、信号対雑音比が所定値よりも大きい周波数を算出された信号対雑音比の降順に所定数選択して抽出するようにしてあることを特徴とする付記９に記載のコンピュータプログラム。
【０１０７】
（付記１１）
コンピュータで実行することが可能であり、前記コンピュータを、複数方向に存在する音源からの音響信号を複数チャンネルの入力として受け付け、チャンネルごとの時間軸上の信号に変換する音響信号受付手段、時間軸上の各サンプリング信号を周波数軸上の信号にチャンネルごとに変換する信号変換手段、変換された周波数軸上の各チャンネルの信号の位相成分を同一周波数ごとに算出する位相成分算出手段、同一周波数ごとに算出された各チャンネルの信号の位相成分を用いて、複数チャンネル間の位相差分を算出する位相差分算出手段、算出された位相差分に基づいて、目的とする音源からの音響信号の到達距離の差分を算出する到達距離差分算出手段、及び算出された到達距離の差分に基づいて、目的とする音源が存在する方向を推定する音源方向推定手段として機能させるコンピュータプログラムにおいて、
前記コンピュータを、
所定のサンプリング時点で変換された周波数軸上の信号の振幅成分を算出する振幅成分算出手段、
算出された振幅成分から雑音成分を推定する雑音成分推定手段、
算出された振幅成分及び推定された雑音成分に基づいて周波数ごとの信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出手段、及び
算出された信号対雑音比及び過去のサンプリング時点での位相差分の算出結果に基づいて、サンプリング時点での位相差分の算出結果を補正する補正手段
として機能させ、
前記到達距離差分算出手段としての機能は、前記補正手段としての機能による補正後の位相差分に基づいて前記到達距離の差分を算出するようにしてあることを特徴とするコンピュータプログラム。
【０１０８】
（付記１２）
前記コンピュータを、前記受け付けた音響信号入力の内の音声を示す区間である音声区間を特定する音声区間特定手段として機能させ、
前記信号変換手段としての機能は、前記音声区間特定手段としての機能により特定された音声区間の信号のみを周波数軸上の信号に変換するようにしてあることを特徴とする付記９乃至１１のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る音源方向推定装置を具現化する汎用コンピュータの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る音源方向推定装置の演算処理部が処理プログラムを実行することにより実現される機能を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る音源方向推定装置の演算処理部の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】ＳＮ比が所定値よりも大きい周波数又は周波数帯域を選択した場合の、位相差スペクトルの補正方法を示す模式図である。
【図５】音源が存在すると推定される方向を示す角度を算出する方法の原理を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る音源方向推定装置の演算処理部が処理プログラムを実行することにより実現される機能を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る音源方向推定装置の演算処理部の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態２に係る音源方向推定装置の演算処理部の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】ＳＮ比に応じた補正係数の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１０】
１  音源方向推定装置
１１  演算処理部
１２  ＲＯＭ
１３  ＲＡＭ
１４  通信インタフェース部
１５  音声入力部
１６  音声出力部
１７  内部バス
２０１  音声受付部
２０２  信号変換部
２０３  位相差スペクトル算出部
２０４  振幅スペクトル算出部
２０５  背景雑音推定部
２０６  ＳＮ比算出部
２０７  位相差スペクトル選択部
２０８  到達距離差算出部
２０９  音源方向推定部
２１０  位相差スペクトル補正部
【図１】
2008064733.tif 000003
【図２】
2008064733.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008064733.tif 000007
【図６】
2008064733.tif 000008
【図７】
2008064733.tif 000009
【図８】
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【図９】
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