(57)【要約】風雑音を検出するための方法およびシステムが、複数の受音ユニットによって取得される複数の音信号のうちの２つについて、風雑音を含んでいるか否かを判断するように構成されている。この方法は、（ａ）前記２つの音信号のそれぞれを、複数の音フレームを含むそれぞれのデジタル化音信号へと変換するステップ、（ｂ）前記２つのデジタル化音信号からの対応する音フレームの各組の相関係数を計算するステップ、（ｃ）前記デジタル化音信号の一方を他方から減算し、得られたデジタル化音信号を周波数ドメインへと変換するステップ、（ｄ）前記音フレームのそれぞれの周波数ドメインにおいて周波数境界として機能する周波数ビンを選択し、前記周波数境界に従って前記音フレームのそれぞれのｄＢ差、低周波数エネルギー減衰係数、および低周波数リップル数を計算するステップ、ならびに（ｅ）それぞれの音フレームの相関係数、ｄＢ差、低周波数エネルギー減衰係数、および低周波数リップル数が、所定の判定ルールを満足するか否かを判断し、満足する場合に、前記２つの音信号が風雑音を含んでいると判断するステップ、を含んでいる。
2010505283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風雑音を検出するための方法であって、複数の受音ユニットによって取得される複数の音信号のうちの２つについて、風雑音を含んでいるか否かを判断するように構成されており、
（ａ）前記２つの音信号のそれぞれを、複数の音フレームを含むそれぞれのデジタル化音信号へと変換するステップ、
（ｂ）前記２つのデジタル化音信号からの対応する音フレームの各組の相関係数を計算するステップ、
（ｃ）前記デジタル化音信号の一方を他方から減算し、得られた信号を周波数ドメインへと変換するステップ、
（ｄ）前記音フレームのそれぞれの周波数ドメインにおいて周波数境界として機能する周波数ビンを選択し、前記周波数境界に従って前記音フレームのそれぞれのｄＢ差、低周波数エネルギー減衰係数、および低周波数リップル数を計算するステップ、ならびに
（ｅ）それぞれの音フレームの相関係数、ｄＢ差、低周波数エネルギー減衰係数、および低周波数リップル数が、所定の判定ルールを満足するか否かを判断し、満足する場合に、前記２つの音信号が風雑音を含んでいると判断するステップ
を含んでいる方法。
【請求項２】
ステップ（ｂ）において、前記相関係数が、以下の式
2010505283.tif 000007
に基づいて計算され、ここで、ｒが、前記相関係数を表しており、Ｎは、各音フレームの時間分割の数であり、ｘおよびｙは、２つのデジタル化音信号のそれぞれを表しており、
2010505283.tif 000008
および
2010505283.tif 000009
は、２つのデジタル化音信号のそれぞれの平均値を表しており、
ステップ（ｅ）において、前記所定の判定ルールが、前記相関係数が０．８〜１．０の範囲にあるしきい値よりも小さいことを含んでいる、請求項１に記載の風雑音を検出するための方法。
【請求項３】
時間分割の数が、１０２４である、請求項２に記載の風雑音を検出するための方法。
【請求項４】
ステップ（ｃ）において、前記得られた信号を周波数ドメインへと変換するために高速フーリエ変換が使用される、請求項１に記載の風雑音を検出するための方法。
【請求項５】
ステップ（ｄ）において、前記周波数境界の選択が、
（ｄ‐１）前記音フレームのそれぞれにおいて最大のエネルギーを有する周波数ビンおよび最小のエネルギーを有する周波数ビンに従って、エネルギー基準値を定めるサブステップ、および
（ｄ‐２）最低の周波数を有する周波数ビンから出発して最高の周波数を有する周波数ビンへと前記音フレームのそれぞれのすべての周波数ビンを対象に、エネルギーが前記エネルギー基準値を下回る最初の周波数ビンを、周波数境界として選択するサブステップ
を含んでいる、請求項１に記載の風雑音を検出するための方法。
【請求項６】
ステップ（ｄ‐１）において、前記エネルギー基準値を、「｛（それぞれの音フレームにおいて最大のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）−（それぞれの音フレームにおいて最小のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）｝／１０＋（最小のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）」として定めることができる、請求項５に記載の風雑音を検出するための方法。
【請求項７】
ステップ（ｄ）において、前記ｄＢ差が、前記音フレームのそれぞれの前記周波数境界に従って計算され、
ステップ（ｅ）において、前記所定の判定ルールが、前記ｄＢ差がしきい値よりも大きいことを含んでいる、請求項１に記載の風雑音を検出するための方法。
【請求項８】
ステップ（ｄ）において、前記ｄＢ差を、「（前記周波数境界よりも低い周波数を有する周波数ビンのうちで、最大のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）−（前記周波数境界よりも高い周波数を有する複数の直近の周波数ビンのうちで、最大のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）」として定めることができ、
前記しきい値が、１５〜２０デシベルの間の範囲にある、請求項７に記載の風雑音を検出するための方法。
【請求項９】
前記直近の周波数ビンが、前記周波数境界よりも高い周波数を有する３〜１０個の周波数ビンである、請求項８に記載の風雑音を検出するための方法。
【請求項１０】
ステップ（ｄ）において、前記低周波数エネルギー減衰係数が、前記音フレームのそれぞれの前記周波数境界に従って計算され、
ステップ（ｅ）において、前記所定の判定ルールが、前記低周波数エネルギー減衰係数が第１の所定の条件を満足することを含んでいる、請求項１に記載の風雑音を検出するための方法。
【請求項１１】
ステップ（ｄ）において、前記低周波数エネルギー減衰係数を、「｛（前記周波数境界よりも低い周波数を有しかつ前記周波数境界に最も近い周波数ビンのエネルギー）−（前記周波数境界のエネルギー）｝−｛（前記周波数境界よりも低い周波数を有する周波数ビンのうちで、最大のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）−（前記周波数境界よりも低い周波数を有する周波数ビンのうちで、最小のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）｝／２」として定めることができ、
前記第１の所定の条件が、前記低周波数エネルギー減衰係数が負の数であることである、請求項１０に記載の風雑音を検出するための方法。
【請求項１２】
ステップ（ｄ）において、前記低周波数リップル数が、前記音フレームのそれぞれの前記周波数境界に従って計算され、
ステップ（ｅ）において、前記所定の判定ルールが、前記低周波数リップル数が第２の所定の条件を満足することを含んでいる、請求項１に記載の風雑音を検出するための方法。
【請求項１３】
ステップ（ｄ）において、前記低周波数リップル数を、「（前記周波数境界よりも低い周波数を有する任意の２つの隣接する周波数ビンの間のエネルギーの差）＞〔｛（前記周波数境界よりも低い周波数を有する周波数ビンのうちで、最大のエネルギーを有する周波数ビンのエネルギー）−（前記周波数境界よりも低い周波数を有する周波数ビンのうちで、最小のエネルギーを有する周波数ビンのエネルギー）｝／１００〕」となる回数として定めることができ、
前記第２の所定の条件が、前記低周波数リップル数が０であることである、請求項１２に記載の風雑音を検出するための方法。
【請求項１４】
風雑音を検出するためのシステムであって、複数の受音ユニットによって取得される複数の音信号のうちの２つについて、風雑音を含んでいるか否かを判断するように構成されており、
前記２つの音信号のそれぞれを、複数の音フレームを含むそれぞれのデジタル化音信号へと変換するための音信号変換ユニット、
前記２つのデジタル化音信号からの対応する音フレームの各組の相関係数を計算するための相関係数計算ユニット、
前記デジタル化音信号の一方を他方から減算し、得られた信号を周波数ドメインへと変換するための音信号分離ユニット、
周波数境界決定モジュール、ｄＢ差計算モジュール、エネルギー減衰計算モジュール、およびリップル数計算モジュールを含んでおり、前記音フレームのそれぞれの周波数ドメインにおいて周波数境界として機能する周波数ビンを選択し、前記周波数境界に従って前記音フレームのそれぞれのｄＢ差、低周波数エネルギー減衰係数、および低周波数リップル数を計算するためのスペクトル処理ユニット、ならびに
それぞれの音フレームの相関係数、ｄＢ差、低周波数エネルギー減衰係数、および低周波数リップル数が所定の判定ルールを満足するか否かに基づいて、前記２つの音信号が風雑音を含んでいるか否かを判断する判定ユニット
を備えているシステム。
【請求項１５】
前記相関係数が、以下の式
2010505283.tif 000010
に基づいて計算され、ここで、ｒが、前記相関係数を表しており、Ｎは、各音フレームの時間分割の数であり、ｘおよびｙは、２つのデジタル化音信号のそれぞれを表しており、
2010505283.tif 000011
および
2010505283.tif 000012
は、２つのデジタル化音信号のそれぞれの平均値を表しており、
前記所定の判定ルールが、前記相関係数が０．８〜１．０の範囲にあるしきい値よりも小さいことを含んでいる、請求項１４に記載の風雑音を検出するためのシステム。
【請求項１６】
時間分割の数が、１０２４である、請求項１５に記載の風雑音を検出するためのシステム。
【請求項１７】
前記音信号分離ユニットが、前記得られた信号を周波数ドメインへと変換するために高速フーリエ変換を使用する、請求項１４に記載の風雑音を検出するためのシステム。
【請求項１８】
前記スペクトル処理ユニットの前記周波数境界決定モジュールが、前記音フレームのそれぞれにおいて最大のエネルギーを有する周波数ビンおよび最小のエネルギーを有する周波数ビンに従って、エネルギー基準値を定め、最低の周波数を有する周波数ビンから出発して最高の周波数を有する周波数ビンへと前記音フレームのそれぞれのすべての周波数ビンを対象に、エネルギーが前記エネルギー基準値を下回る最初の周波数ビンを、周波数境界として選択する、請求項１４に記載の風雑音を検出するためのシステム。
【請求項１９】
前記エネルギー基準値を、「｛（それぞれの音フレームにおいて最大のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）−（それぞれの音フレームにおいて最小のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）｝／１０＋（最小のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）」として定めることができる、請求項１８に記載の風雑音を検出するためのシステム。
【請求項２０】
前記スペクトル処理ユニットの前記ｄＢ差計算モジュールが、前記音フレームのそれぞれの前記周波数境界に従って前記ｄＢ差を計算し、
前記所定の判定ルールが、前記ｄＢ差がしきい値よりも大きいことを含んでいる、請求項１４に記載の風雑音を検出するためのシステム。
【請求項２１】
前記ｄＢ差を、「（前記周波数境界よりも低い周波数を有する周波数ビンのうちで、最大のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）−（前記周波数境界よりも高い周波数を有する複数の直近の周波数ビンのうちで、最大のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）」として定めることができ、
前記しきい値が、１５〜２０デシベルの間の範囲にある、請求項２０に記載の風雑音を検出するためのシステム。
【請求項２２】
前記直近の周波数ビンが、前記周波数境界よりも高い周波数を有する３〜１０個の周波数ビンである、請求項２１に記載の風雑音を検出するためのシステム。
【請求項２３】
前記スペクトル処理ユニットの前記エネルギー減衰計算モジュールが、前記音フレームのそれぞれの前記周波数境界に従って前記低周波数エネルギー減衰係数を計算し、
前記所定の判定ルールが、前記低周波数エネルギー減衰係数が第１の所定の条件を満足することを含んでいる、請求項１４に記載の風雑音を検出するためのシステム。
【請求項２４】
前記低周波数エネルギー減衰係数を、「｛（前記周波数境界よりも低い周波数を有しかつ前記周波数境界に最も近い周波数ビンのエネルギー）−（前記周波数境界のエネルギー）｝−｛（前記周波数境界よりも低い周波数を有する周波数ビンのうちで、最大のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）−（前記周波数境界よりも低い周波数を有する周波数ビンのうちで、最小のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）｝／２」として定めることができ、
前記第１の所定の条件が、前記低周波数エネルギー減衰係数が負の数であることである、請求項２３に記載の風雑音を検出するためのシステム。
【請求項２５】
前記スペクトル処理ユニットの前記リップル数計算モジュールが、前記音フレームのそれぞれの前記周波数境界に従って前記低周波数リップル数を計算し、
前記所定の判定ルールが、前記低周波数リップル数が第２の所定の条件を満足することを含んでいる、請求項１４に記載の風雑音を検出するためのシステム。
【請求項２６】
前記低周波数リップル数を、「（前記周波数境界よりも低い周波数を有する任意の２つの隣接する周波数ビンの間のエネルギーの差）＞〔｛（前記周波数境界よりも低い周波数を有する周波数ビンのうちで、最大のエネルギーを有する周波数ビンのエネルギー）−（前記周波数境界よりも低い周波数を有する周波数ビンのうちで、最小のエネルギーを有する周波数ビンのエネルギー）｝／１００〕」となる回数として定めることができ、
前記第２の所定の条件が、前記低周波数リップル数が０であることである、請求項２５に記載の風雑音を検出するためのシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風雑音を処理するための方法およびシステムに関し、さらに詳しくは、風雑音を検出するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
耳の不自由な者においては、そのような者を効果的に補助して周囲の音をはっきりと聞き取ることができるようにするために、補聴器を使用して周囲の音を増幅することができる。これは、耳の不自由な者にとって、生活および学習における大きな助けである。しかしながら、最新の補聴器は、小型であって携行に好都合であるが、依然として、風が吹くことによって引き起こされる風雑音などといった煩わしい雑音を取り除くことができる人間の耳ほどには、音を精密に処理することができない。一般的に言えば、風が補聴器に吹き付けるとき、補聴器が、設計されたとおりに風の音を増幅し、きわめて大きな雑音を発生させる。そのような予期せぬ雑音が、ユーザにとってたいへんな不快を引き起こすことが多い。したがって、風雑音の問題を軽減するために、３つの従来からの技術が提案されている。
【０００３】
「Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  Ｗｉｎｄ  Ｎｏｉｓｅ」という名称の米国特許出願公開第２００４０１６１１２０Ａ１号に、上述の問題を回避するための方法が開示されている。この特許刊行物に開示されているとおり、２つの入力信号が低域通過フィルタへと伝達され、フィルタ処理後の信号の相互相関関数および自己相関関数の演算結果が比較され、風雑音の存在が検出される。しかしながら、上述の刊行物に開示の方法は、固定の低周波数分布の信号について、低相関であるか否かを検出するために使用されており、風雑音に向けられたものではないため、効果がきわめて不満足である。これは、そのような固定の低周波数分布の低相関信号に属する雑音が、例えば閉じた部屋における非有声性のスピーチまたは環境雑音など、他にも多数存在するためである。
【０００４】
さらに、「Ｈｅａｒｉｎｇ  Ａｉｄ  ｗｉｔｈ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｍａｔｃｈｉｎｇ  ｏｆ  Ｉｎｐｕｔ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ」という米国特許第６７４１７１４Ｂ２号に、複数の入力トランスデューサを備える補聴装置が開示されており、それらの入力トランスデューサが、通常の状態のもとで指向性を有している。入力トランスデューサのうちの１つが風雑音を受信すると、すべての入力トランスデューサが、風雑音の影響を小さくするために、指向性から無指向性へと切り換えられる。風雑音の存在を検出するための方法の１つが、所与の時点において複数の入力トランスデューサ信号が同じ符号を有しているか否かを判断し、その時点から、或る時間間隔内の各時点において反対の符号を有する入力トランスデューサ信号の発生回数を測定することである。発生回数がしきい値を上回る場合、風雑音であると判断される。この方法は、複数の入力トランスデューサ信号が同じ符号を有するか否かに基づいて、風雑音を判断している。しかしながら、風雑音の特性は必ずしもこのようではないため、結果が不正確である。
【０００５】
さらに、「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ａ  Ｈｅａｒｉｎｇ  Ａｉｄ  ｏｒ  Ｈｅａｒｉｎｇ  Ａｉｄ  Ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ  ａ  Ｈｅａｒｉｎｇ  Ａｉｄ  ａｎｄ  Ｈｅａｒｉｎｇ  Ａｉｄ  Ｓｙｓｔｅｍ」という米国特許第６８８２７３６Ｂ２号に、風雑音を検出するための他の方法が開示されている。この特許の考え方は、１つの入力信号を別の入力信号から減算することによって、複数の入力信号の相関を計算することにある。信号間の相関が高いほど、減算後の結果の平均値が小さくなる。平均値がしきい値よりも大きい場合、それが風雑音の存在を示している。この特許は、入力信号の相関を単に簡単な計算によって判断しているため、風雑音を正確に検出することができない。
【０００６】
上述の３つの従来技術の技法はすべて、風雑音を正確に検出することができず、他の種類の雑音を風雑音と誤認し、結果として誤った処理を招く。したがって、技術的解決策へのニーズが存在している。
【発明の開示】
【０００７】
したがって、本発明の１つの目的は、風雑音を検出するための方法を提供することにある。
【０００８】
したがって、風雑音を検出するための本発明の方法は、複数の受音ユニットによって取得される複数の音信号のうちの２つについて、風雑音を含んでいるか否かを判断するように構成されている。この方法は、以下のステップを含んでいる。第１に、前記２つの音信号のそれぞれが、複数の音フレームを含むそれぞれのデジタル化音信号へと変換される。次いで、前記２つのデジタル化音信号からの対応する音フレームの各組の相関係数が、計算される。次に、前記２つのデジタル化音信号の一方が他方から減算され、得られた信号が、周波数ドメインへと変換される。続いて、前記音フレームのそれぞれについて、周波数ドメイン内の或る周波数ビンが、周波数境界として機能するように選択され、該周波数境界に従って前記音フレームのそれぞれのｄＢ差、低周波数エネルギー減衰係数、および低周波数リップル数が計算される。その後に、それぞれの音フレームの相関係数、ｄＢ差、低周波数エネルギー減衰係数、および低周波数リップル数について、所定の判定ルールを満足するか否かが判断され、満足する場合に、前記２つの音信号が風雑音を含んでいると判断される。
【０００９】
本発明の別の目的は、風雑音を検出するためのシステムを提供することにある。
【００１０】
したがって、風雑音を検出するための本発明のシステムは、複数の受音ユニットによって取得される複数の音信号のうちの２つについて、風雑音を含んでいるか否かを判断するように構成されている。このシステムは、音信号変換ユニット、相関係数計算ユニット、音信号分離ユニット、スペクトル処理ユニット、および判定ユニットを備えている。
【００１１】
前記音信号変換ユニットが、前記２つの音信号のそれぞれを、複数の音フレームを含むそれぞれのデジタル化音信号へと変換する。前記相関係数計算ユニットが、前記２つのデジタル化音信号からの対応する音フレームの各組の相関係数を計算するために使用される。前記音信号分離ユニットが、前記２つのデジタル化音信号の一方を他方から減算し、得られた信号を周波数ドメインへと変換するために使用される。前記スペクトル処理ユニットが、前記音フレームのそれぞれの周波数ドメインにおいて周波数境界として機能する周波数ビンを選択し、前記周波数境界に従って前記音フレームのそれぞれのｄＢ差、低周波数エネルギー減衰係数、および低周波数リップル数を計算するために使用される。前記スペクトル処理ユニットは、周波数境界決定モジュール、ｄＢ差計算モジュール、エネルギー減衰計算モジュール、およびリップル数計算モジュールを含んでいる。前記判定ユニットが、それぞれの音フレームの相関係数、ｄＢ差、低周波数エネルギー減衰係数、および低周波数リップル数が所定の判定ルールを満足するか否かに基づいて、前記２つの音信号が風雑音を含んでいるか否かを判断するために使用される。
【００１２】
本発明の有利な効果は、風雑音を正確に検出でき、補聴器の動作効率に影響を及ぼすことなく、フィルタ処理を要する音信号の判断において補聴器を効果的に補佐することができる点にある。
【００１３】
本発明の他の特徴および利点が、添付の図面を参照し、好ましい実施形態についての以下の詳細な説明において明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１を参照すると、風雑音を検出するための本発明によるシステムの好ましい実施形態が、複数の受音ユニット１によって取得される複数の音信号のうちの２つの音信号について、風雑音を含んでいるか否かを判断するように構成されている。この好ましい実施形態においては、受音ユニット１の数は２つであり、したがって２つの音信号が取得される。本システムは、音信号変換ユニット２、相関係数計算ユニット３、音信号分離ユニット４、スペクトル処理ユニット５、および判定ユニット６を含んでいる。
【００１５】
音信号変換ユニット２は、２つの音信号を受信して、それらを複数の音フレームを含む相応のデジタル化音信号へと変換するために、受音ユニット１へと電気的に接続されている。
【００１６】
相関係数計算ユニット３は、音信号変換ユニット２へと電気的に接続されている。相関係数計算ユニット３の目的は、２つのデジタル化音信号からの対応する音フレームの各組の相関係数を計算することにあり、より小さな相関係数の値が、風雑音の可能性がより高いことを示している。相関係数計算ユニット３は、以下の式（１）
2010505283.tif 000003
を使用して計算を行い、ここで、ｒが、相関係数を表しており、Ｎは、各音フレームの時間分割の数であって、この好ましい実施形態においては１０２４に等しく、ｘおよびｙは、２つのデジタル化音信号のそれぞれを表しており、
2010505283.tif 000004
および
2010505283.tif 000005
は、２つのデジタル化音信号のそれぞれの平均値を表している。
【００１７】
音信号分離ユニット４は、音信号変換ユニット２へと電気的に接続され、２つのデジタル化音信号を受信する。音信号分離ユニット４の目的は、２つのデジタル化音信号の一方を他方から減算し、得られた信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用して周波数ドメインへと変換することにある。周波数ドメインへの変換は、２つのデジタル化音信号のその後の分析に役立つであろう。
【００１８】
スペクトル処理ユニット５は、音信号分離ユニット４へと電気的に接続されている。スペクトル処理ユニット５は、周波数境界決定モジュール５１、ｄＢ差計算モジュール５２、エネルギー減衰計算モジュール５３、およびリップル数計算モジュール５４を備えている。周波数境界決定モジュール５１が、最初に使用される。
【００１９】
図１および２を参照すると、周波数境界決定モジュール５１の目的は、それぞれの音フレームの周波数境界を探すことにある。最初に、それぞれの音フレームにおいて最大のエネルギーを有している周波数ビン（矢印７３１によって示されているとおり）および最小のエネルギーを有している周波数ビン（矢印７３２によって示されているとおり）に従って、エネルギー基準値が定められる。エネルギー基準値を、「｛（それぞれの音フレームにおいて最大のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）−（それぞれの音フレームにおいて最小のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）｝／１０＋（最小のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）」として定めることができる。これにより、矢印７３４によって示されるとおりの線分を得ることができる。その後に、最低の周波数を有する周波数ビンから出発して最高の周波数を有する周波数ビンへとそれぞれの音フレームのすべての周波数ビンを対象にして、周波数境界決定モジュール５１が、矢印７３３によって示されているとおりエネルギーが前記エネルギー基準値を下回る最初の周波数ビンを、周波数境界として選択する。
【００２０】
図１を参照すると、スペクトル処理ユニット５のｄＢ差計算モジュール５２、エネルギー減衰計算モジュール５３、およびリップル数計算モジュール５４は、いずれも周波数境界決定モジュール５１へと接続されており、同時に使用することが可能である。
【００２１】
図１および３を参照すると、スペクトル処理ユニット５のｄＢ差計算モジュール５２が、それぞれの音フレームの周波数境界に従って、ｄＢ差を計算する。ｄＢ差を、「（周波数境界よりも低い周波数を有する周波数ビンのうちで、最大のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー（矢印７４１によって示されているとおり））−（周波数境界よりも高い周波数を有する５つの直近の周波数ビンのうちで、最大のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー（矢印７４２によって示されているとおり））」として定めることができる。
【００２２】
図１および４を参照すると、スペクトル処理ユニット５のエネルギー減衰計算モジュール５３は、それぞれの音フレームの周波数境界に従って、低周波数エネルギー減衰係数を計算する。低周波数エネルギー減衰係数を、「｛（周波数境界よりも低い周波数を有しかつ周波数境界に最も近い周波数ビンのエネルギー）−（周波数境界のエネルギー）｝（矢印７５１によって示されているとおり）−｛（周波数境界よりも低い周波数を有する周波数ビンのうちで、最大のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）−（周波数境界よりも低い周波数を有する周波数ビンのうちで、最小のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）｝／２（すなわち、矢印７５２によって示されている差の値を半分にして、矢印７５３によって示されている値を得る）」として定めることができる。
【００２３】
図１および５を参照すると、スペクトル処理ユニット５のリップル数計算モジュール５４は、それぞれの音フレームの周波数境界に従って、低周波数リップル数を計算する。低周波数リップル数を、「（周波数境界よりも低い周波数を有する任意の２つの隣接する周波数ビンの間のエネルギーの差）＞〔｛（周波数境界よりも低い周波数を有する周波数ビンのうちで、最大のエネルギーを有する周波数ビンのエネルギー）−（周波数境界よりも低い周波数を有する周波数ビンのうちで、最小のエネルギーを有する周波数ビンのエネルギー）｝／１００〕」となる回数として定めることができる。図５に示した音フレームを例とすると、矢印７６１が、音フレームに明らかなリップルが存在することを示しており、リップルの数が３つであることを知ることができる。
【００２４】
判定ユニット６が、それぞれの音フレームの相関係数、ｄＢ差、低周波数エネルギー減衰係数、および低周波数リップル数が所定の判定ルールを満足するか否かに基づいて、２つの音信号が風雑音を含んでいるか否かを判断するために使用される。この実施形態においては、所定の判定ルールは、相関係数が０．９よりも小さいこと、ｄＢ差が１７．４デシベルよりも大きいこと、低周波数エネルギー減衰係数が負の数であること、およびリップル数がゼロであること、であってよい。実験により、このように設定された所定の判定ルールが、システムの風雑音検出能力を最も効果的に高めることができることが示されている。
【００２５】
図１および６を参照すると、風雑音を検出するための本発明による方法は、以下のステップを含んでいる。
【００２６】
最初に、ステップ７０１において、受音ユニット１が、２つの音信号を取得する。
【００２７】
次に、ステップ７０２において、２つの音信号のそれぞれが、音信号変換ユニット２を使用して複数の音フレームを含むそれぞれのデジタル化音信号へと変換される。
【００２８】
続いて、相関係数計算ユニット３によって実行されるステップ７０３において、２つのデジタル化音信号からの対応する音フレームの各組の相関係数が、上述の式（１）を使用して計算される。
【００２９】
その後に、ステップ７０４において、音信号分離ユニット４が、２つのデジタル化音信号の一方を他方から減算する。得られた信号が、次に、ステップ７０５において、高速フーリエ変換を使用して周波数ドメインへと変換される。
【００３０】
次いで、ステップ７０６において、スペクトル処理ユニット５の周波数境界決定モジュール５１が、それぞれの音フレームの周波数ドメインにおいて、周波数境界として機能する周波数ビンを選択する。周波数境界を選択する方法は、以下のサブステップを含んでいる。
【００３１】
最初に、それぞれの音フレームにおいて最大のエネルギーを有する周波数ビンおよび最小のエネルギーを有する周波数ビンが特定され、エネルギー基準値が定められる。エネルギー基準値は、「｛（それぞれの音フレームにおいて最大のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）−（それぞれの音フレームにおいて最小のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）｝／１０＋（最小のエネルギーを有している周波数ビンのエネルギー）」として定められる。
【００３２】
その後に、最低の周波数を有する周波数ビンから出発して最高の周波数を有する周波数ビンへとそれぞれの音フレームのすべての周波数ビンを対象に、エネルギーが前記エネルギー基準値を下回る最初の周波数ビンが、周波数境界として選択される。
【００３３】
その後に、ｄＢ差、低周波数エネルギー減衰係数、および低周波数リップル数を、周波数境界に従って求めなければならない。
【００３４】
ステップ７０７において、スペクトル処理ユニット５のｄＢ差計算モジュール５２が、それぞれの音フレームの周波数境界に従って、ｄＢ差を計算する。ステップ７０８において、スペクトル処理ユニット５のエネルギー減衰計算モジュール５３が、それぞれの音フレームの周波数境界に従って、低周波数エネルギー減衰係数を計算する。ステップ７０９において、スペクトル処理ユニット５のリップル数計算モジュール５４が、それぞれの音フレームの周波数境界に従って、低周波数リップル数を計算する。
【００３５】
最後に、ステップ７１０において、判定ユニット６が、それぞれの音フレームの相関係数、ｄＢ差、低周波数エネルギー減衰係数、および低周波数リップル数が所定の判定ルールを満足するか否かを判断する。所定の判定ルールとして、相関係数が０．９よりも小さいこと、ｄＢ差が１７．４デシベルよりも大きいこと、低周波数エネルギー減衰係数が負の数であること、およびリップル数が０であること、が含まれる。この所定の判定ルールを満足する場合に、２つの音信号が風雑音を含んでいると判断される。
【００３６】
要約すると、風雑音を、本発明のシステムおよび方法を使用して正確に検出することが可能である。本発明の好ましい実施形態と米国特許第６７４１７１４Ｂ２号および米国特許第６８８２７３６Ｂ２号との間の比較が、表１に示した結果を呈する。太字の数字が、３者のうちの最良の風雑音検出効果を表している。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
風雑音が存在する場合に、本発明が風雑音を検出する可能性が最も高いこと、および風雑音が存在しない場合に、本発明が風雑音を検出する可能性がきわめて低いことを、表１から見て取ることができ、これが本発明におけるより良好な風雑音検出効果を示している。
【００３９】
以上、本発明を最も現実的かつ好ましい実施形態であると考えられる内容に関して説明したが、本発明が、本明細書に開示された実施形態に限定されず、最も広い解釈の精神および範囲に含まれる種々の構成を包含し、そのような変形および均等な構成のすべてを網羅することを理解すべきである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、風雑音を検出するための方法およびシステムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】風雑音を検出するための本発明によるシステムの好ましい実施形態を説明するシステムブロック図である。
【図２】好ましい実施形態における境界周波数の計算方法を説明するヒストグラムである。
【図３】図２と同様の図であり、好ましい実施形態におけるｄＢ差の計算方法を説明している。
【図４】図２と同様の図であり、好ましい実施形態における低周波数エネルギー減衰係数の計算方法を説明している。
【図５】図２と同様の図であり、好ましい実施形態における低周波数リップル数の計算方法を説明している。
【図６】風雑音を検出するための本発明による方法の好ましい実施形態を説明するためのフローチャートである。
【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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【国際調査報告】
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