(57)【要約】【課題】  衝撃音のような非目的音があっても、意図した音源からの目的音がある目的音区間と、それ以外の非目的音区間とを適切に切り分けられる目的音区間検出装置を提供する。【解決手段】  本発明の目的音区間検出装置では、異なるマイクロホンが得た複数の入力音信号又はそれに対して所定処理が施された複数の入力音信号から、各入力音信号における周波数成分毎の相関を反映させたコヒーレンスを算出し、さらに、コヒーレンスの傾き方向が変化する回数とその大きさを反映させたｍｏｄＧＩを算出し、ｍｏｄＧＩを閾値と比較して、現在の入力音信号が目的音区間か非目的音区間かを決定する。【選択図】      図２
2016038405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２本のマイクロホンが周囲音を捕捉して得られた入力音信号又はそれに対して所定処理を実行した入力音信号であって、所定方位の音源からの目的音とその他の方位から到来する非目的音とが混在した複数の入力音信号から、第１特徴量を算出する第１特徴量算出手段と、
得られた第１特徴量を時間変化信号と捉え、その信号波形の傾き方向が変化する回数とその大きさを反映させた第２特徴量を得る第２特徴量算出手段と、
得られた第２特徴量を閾値と比較し、処理時点の入力音信号が目的音区間か非目的音区間かを検出する目的音区間検出手段と
を有することを特徴とする目的音区間検出装置。
【請求項２】
上記第１特徴量算出手段は、複数の入力音信号から、死角方位がそれぞれ異なる複数の指向性信号を形成し、これら指向性信号の相関を周波数成分毎に計算し、周波数成分毎の相関値の平均値であるコヒーレンスを上記第１特徴量として計算する
ことを特徴とする請求項１に記載の目的音区間検出装置。
【請求項３】
上記第２特徴量算出手段は、上記コヒーレンスについてのｍｏｄＧＩ値、若しくは、その値自体に対する関数演算値を上記第２特徴量として計算する
ことを特徴とする請求項２に記載の目的音区間検出装置。
【請求項４】
上記第２特徴量算出手段は、上記コヒーレンスについてのｍｏｄＧＩ値を統計処理して得た統計量を上記第２特徴量として計算する
ことを特徴とする請求項２に記載の目的音区間検出装置。
【請求項５】
上記各マイクロホンが周囲音を捕捉して得られた入力音信号に対する所定処理が、スピーカから放音され、上記各マイクロホンで捕捉された放音に伴う非目的音を疑似した疑似放音非目的音信号を生成し、上記各マイクロホンからの入力音信号から減算することにより、上記各マイクロホンで捕捉された放音非目的音を除去する放音非目的音除去処理であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の目的音区間検出装置。
【請求項６】
コンピュータを、
少なくとも２本のマイクロホンが周囲音を捕捉して得られた入力音信号又はそれに対して所定の処理を実行した入力音信号であって、所定方位の音源からの目的音とその他の方位から到来する非目的音とが混在した複数の入力音信号から、第１特徴量を算出する第１特徴量算出手段と、
得られた第１特徴量を時間変化信号と捉え、その信号波形の傾き方向が変化する回数とその大きさを反映させた第２特徴量を得る第２特徴量算出手段と、
得られた第２特徴量を閾値と比較し、処理時点の入力音信号が目的音区間か非目的音区間かを検出する目的音区間検出手段と
して機能させることを特徴とする目的音区間検出プログラム。
【請求項７】
少なくとも２本のマイクロホンが周囲音を捕捉する集音部と、１又は複数のスピーカから放音する放音部とを有する集音・放音装置において、
上記放音部が放音する音信号が入力され、上記スピーカから放音され、上記各マイクロホンで捕捉された放音に伴う非目的音を疑似した疑似放音非目的音信号を生成し、上記各マイクロホンからの入力音信号から減算することにより、上記各マイクロホンで捕捉された放音非目的音を除去する放音非目的音除去装置と、
上記放音非目的音除去装置の後段に設けられ、上記放音非目的音除去装置から出力された音信号に対し、その音信号が、目的音とその他の非目的音とが混在した目的音区間にあるか上記非目的音だけを含む非目的音区間にあるかを検出する目的音区間検出装置とを備え、
上記目的音区間検出装置として、請求項１〜５のいずれかに記載の目的音区間検出装置を適用したことを特徴とする集音・放音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集音・放音装置、目的音区間検出装置及び目的音区間検出プログラムに関し、例えば、マイクロホンによる捕捉音声、捕捉音響などから、所定方向の音源から到来する音（以下、目的音と呼ぶ）を有する区間（以下、目的音区間と呼ぶ；この区間では背景雑音など目的音以外の音が重畳されている）とそれ以外の区間（以下、非目的音区間と呼ぶ；この区間では目的音は含まれていない）を切り分けることを欲する通信端末や音声認識装置などに適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、スマートフォンに通話音声を入力する場合や、オーディオ機器やスマートフォンなどに音声コマンドを入力する場合などにおいて、音声が入力される機器は、利用者の口が存在すると思われる正面からの音声だけを、他の方向からの音声、音楽、雑音など（以下、非目的音と呼ぶ）と区別して抽出することが好ましい。
【０００３】
ところで、近年、図９に示すように、携帯端末（例えば、スマートフォンやタブレット端末）などの通信機能を有する集音機器２の両脇に、一対のスピーカ３Ｌ及び３Ｒを配置して接続し、このような構成で遠隔地と通話を行なう集音・放音装置１が利用されるようになってきている。また、同様な構成で、集音機器２内に記録された音楽ファイルやインターネット上の音楽配信サイトから取得した楽曲ファイルによる音（音楽）を、両脇のスピーカ３Ｌ及び３Ｒから放音させている状態で、利用者が、集音機器２のマイクロホン正面から発した音声によるコマンドを受ける方法も検討されている。
【０００４】
しかし、両脇のスピーカ３Ｌ及び３Ｒから音楽などが放音されている状態で（以下、非目的音の中でこのような放音によるものを妨害音と呼ぶ）、正面から到来する目的音を抽出し、通話相手に発話内容を伝えたり、若しくは、音声認識処理を介して音声コマンドを認識して音声コマンドに対応する処理を実行したりする場合には、スピーカ３Ｌ、３Ｒから発する音などが妨害音（雑音）となり、通話音質や音声認識率を大きく低下させる。
【０００５】
そこで、特許出願人は、特願２０１３−１９９９８１号明細書及び図面において、図１０に示し、以下で説明するような技術を提案している。
【０００６】
各音源データ記憶部２１Ｌ、２１Ｒから読み出された音源データ（例えば、楽曲データ）はそれぞれ、対応するＤ／Ａ変換部２２Ｌ、２２Ｒによってアナログ信号に変換された後、各スピーカ３Ｌ、３Ｒから放音される。このような音楽や、利用者が当該集音・放音装置１０に向かって発音した音声は、両マイクロホン４Ｌ及び４Ｒによって捕捉される。各マイクロホン４Ｌ、４Ｒが捕捉して得た入力音信号はそれぞれ、対応するＡ／Ｄ変換部３１Ｌ、３１Ｒによってデジタル信号ｉｎｐｕｔＬ、ｉｎｐｕｔＲに変換されて放音非目的音キャンセラ処理部３２に与えられる。放音非目的音キャンセラ処理部３２には、音源データｓｉｇＬ及びｓｉｇＲも与えられる。
【０００７】
放音非目的音キャンセラ処理部３２は、音響エコーキャンセラのうちのステレオエコーキャンセラの技術が流用されて構成されている（非特許文献１参照）。放音非目的音キャンセラ処理部３２においては、入力音信号（デジタル信号）ｉｎｐｕｔＬ、ｉｎｐｕｔＲから、内部で生成した疑似放音非目的音信号を減算することにより、放音非目的音（妨害音）が除去された入力音信号ＥＣｏｕｔＬ、ＥＣｏｕｔＲが得られる。
【０００８】
このようにして得られた入力音信号ＥＣｏｕｔＬ、ＥＣｏｕｔＲに対して、さらに、音源分離処理を組み合わせることも検討されている。例えば、特許文献１に記載のようなボイススイッチ処理によって、非目的音区間の入力音信号に大きく減衰させる減衰ゲインを乗算して、振幅を大幅に減衰させて目的音をより強調することも可能である。特許文献１の記載技術では、入力音が正面から到来する場合にはコヒーレンスは大きな値をとり、横から到来する場合にはコヒーレンスは小さい値をとる、という挙動に基づいて、目的音区間を検出してボイススイッチ処理を稼働させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−１２６０２６号公報
【特許文献２】特開２０１４−１０６３３７号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】北脇信彦著、「デジタル音声・オーディオ技術（未来ねっと技術シリーズ）」、電気通信協会発行、ｐ２１８〜ｐ２４３、１９９９年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、妨害音はマイクロホン近傍に設けられたスピーカから放音されたものであるので、音源データ（例えば、楽曲データ）によっては大きな振幅をとることもあり、また、使用されている楽器（例えば、ドラム）や同時演奏の楽器数によっては多くの周波数成分を有するものとなることもある。
【００１２】
例えば、妨害音にドラム音のような衝撃音が含まれる場合には、コヒーレンスが目的音区間と同等以上の値をとることもある。このような場合では、コヒーレンスに基づいて目的音区間と検出した区間が、妨害音を主に含む非目的音区間のこともあり得る。すなわち、目的音区間と非目的音区間との切り分けを誤ることもある。
【００１３】
目的音区間か非目的音区間かの検出を誤れば、その検出結果を利用する各種の処理（音声認識処理、音声強調処理（雑音抑圧処理）等）の精度も低下する。例えば、目的音と妨害音が重なった区間に対する過剰な抑圧処理により音質を低下させたり、妨害音だけを含む区間に対して抑圧処理が機能せずに音質を低下させたりする恐れがある。
【００１４】
そのため、衝撃音のような非目的音がある状況においても、意図した音源からの目的音がある目的音区間と、目的音を含まない非目的音区間とを適切に切り分けることができる集音・放音装置、目的音区間検出装置及び目的音区間検出プログラムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の本発明の目的音区間検出装置は、（１）少なくとも２本のマイクロホンが周囲音を捕捉して得られた入力音信号又はそれに対して所定処理を実行した入力音信号であって、所定方位の音源からの目的音とその他の方位から到来する非目的音とが混在した複数の入力音信号から、第１特徴量を算出する第１特徴量算出手段と、（２）得られた第１特徴量を時間変化信号と捉え、その信号波形の傾き方向が変化する回数とその大きさを反映させた第２特徴量を得る第２特徴量算出手段と、（３）得られた第２特徴量を閾値と比較し、処理時点の入力音信号が目的音区間か非目的音区間かを検出する目的音区間検出手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
第２の本発明の目的音区間検出プログラムは、コンピュータを、（１）少なくとも２本のマイクロホンが周囲音を捕捉して得られた入力音信号又はそれに対して所定処理を実行した入力音信号であって、所定方位の音源からの目的音とその他の方位から到来する非目的音とが混在した複数の入力音信号から、第１特徴量を算出する第１特徴量算出手段と、（２）得られた第１特徴量を時間変化信号と捉え、その信号波形の傾き方向が変化する回数とその大きさを反映させた第２特徴量を得る第２特徴量算出手段と、（３）得られた第２特徴量を閾値と比較し、処理時点の入力音信号が目的音区間か非目的音区間かを検出する目的音区間検出手段として機能させることを特徴とする。
【００１７】
第３の本発明は、少なくとも２本のマイクロホンが周囲音を捕捉する集音部と、１又は複数のスピーカから放音する放音部とを有する集音・放音装置において、（１）上記放音部が放音する音信号が入力され、上記スピーカから放音され、上記各マイクロホンで捕捉された放音に伴う非目的音を疑似した疑似放音非目的音信号を生成し、上記各マイクロホンからの入力音信号から減算することにより、上記各マイクロホンで捕捉された放音非目的音を除去する放音非目的音除去装置と、（２）上記放音非目的音除去装置の後段に設けられ、上記放音非目的音除去装置から出力された音信号に対し、その音信号が、目的音とその他の非目的音とが混在した目的音区間にあるか上記非目的音だけを含む非目的音区間にあるかを検出する目的音区間検出装置とを備え、（３）上記目的音区間検出装置として、第１の本発明の目的音区間検出圧装置を適用したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、衝撃音のような非目的音がある状況においても、意図した音源からの目的音がある目的音区間と、目的音を含まない非目的音区間とを適切に切り分けられる集音・放音装置、目的音区間検出装置及び目的音区間検出プログラムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態の集音・放音装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態の集音・放音装置における目的音区間検出部の詳細構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態の集音・放音装置における放音非目的音キャンセラ処理部からの出力信号と、それより求めたコヒーレンスとの時間変化を示す特性図である。
【図４】第１の実施形態の集音・放音装置における放音非目的音キャンセラ処理部からの出力信号と、それより求めたコヒーレンスについてのｍｏｄＧＩ値との時間変化を示す特性図である。
【図５】第１の実施形態の集音・放音装置における目的音区間検出部内の閾値比較部の動作を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態の集音・放音装置における目的音区間検出部の詳細構成を示すブロック図である。
【図７】第３の実施形態の集音・放音装置における目的音区間検出部の詳細構成を示すブロック図である。
【図８】第３の実施形態の集音・放音装置の目的音区間検出部による検出用閾値の決定方法の説明図である。
【図９】従来のマイクロホンを有する集音・放音装置にスピーカを接続した様子を示す説明図である。
【図１０】スピーカが放音しマイクロホンを捕捉した成分を除去する提案中の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による集音・放音装置、目的音区間検出装置及び目的音区間検出プログラムの第１の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
第１の実施形態の集音・放音装置は、一対のマイクロホンが搭載され、若しくは、外付けされており、かつ、一対のスピーカが搭載され、若しくは、外付けされているものである。例えば、スマートフォンやタブレット端末などの集音機器を利用している集音・放音装置であれば、一対のマイクロホンが搭載され、一対のスピーカが外付けされて構成される。また例えば、スピーカ一体型のオーディオ機器が該当する集音・放音装置であれば、一対のマイクロホンも一対のスピーカも搭載されて構成される。以上のように、一対のマイクロホン及び一対のスピーカの接続形態は多様であるが、いずれの接続形態を適用したものであっても良い。
【００２２】
以下では、第１の実施形態の集音・放音装置が、上述した図９に示すように、一対のマイクロホンが搭載され、一対のスピーカが外付けされて構成されているとして説明を行う。また、第１の実施形態の集音・放音装置における各構成要素の符号も、上述した図９や図１０に記述されている構成要素に関しては、図９や図１０で用いている符号をそのまま用いる。
【００２３】
図１は、第１の実施形態の集音・放音装置１０の構成を示すブロック図である。
【００２４】
第１の実施形態の集音・放音装置１０は、ハードウェア的な各種構成要素を接続して構築されたものであっても良く、また、一部の構成要素（例えば、スピーカ、マイクロホン、アナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）、デジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ変換部）を除く部分）を、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのプログラムの実行構成を適用してその機能を実現するように構築されたものであっても良い。いずれの構築方法を適用した場合であっても、集音・放音装置１０の機能的な詳細構成は、図１で表す構成となっている。なお、プログラムを適用する場合において、プログラムは、集音・放音装置１０が有するメモリに装置出荷時から書き込まれているものであっても良く、また、ダウンロードによりインストールされるものであっても良い。例えば、後者の場合としては、スマートフォン用のアプリケーションとしてプログラムを用意しておき、必要とする利用者が、インターネットを介してダウンロードしてインストールする場合を挙げることができる。
【００２５】
図１において、第１の実施形態の集音・放音装置１０は、放音部２０及び集音部３０を有する。
【００２６】
放音部２０は、既存の放音部と同様な構成を有する。放音部２０は、Ｌチャンネル及びＲチャンネルの音源データ記憶部２１Ｌ及び２１Ｒ、Ｄ／Ａ変換部２２Ｌ及び２２Ｒ、並びに、スピーカ３Ｌ及び３Ｒを有する。
【００２７】
一方、集音部３０は、Ｌチャンネル及びＲチャンネルのマイクロホン４Ｌ及び４Ｒ、並びに、Ａ／Ｄ変換部３１Ｌ及び３１Ｒと、放音非目的音キャンセラ処理部３２と、図２に詳細構成を示す目的音区間検出部３３とを有する。ここで、後述する音源データの入力端子を有する集音部３０の全体が音源分離ユニットとして構築されて、市販に供するものであっても良い。また、Ａ／Ｄ変換部３１Ｌ、３１Ｒ、放音非目的音キャンセラ処理部３２及び目的音区間検出部３３でなる部分が、後述する音源データの入力端子を有して、音源分離ユニットとして構築され、市販に供するものであっても良い。すなわち、集音・放音装置１０は、特に、集音部３０は、音源分離ユニットを用いて構築されたものであっても良い。
【００２８】
音源データ記憶部２１Ｌ及び２１Ｒはそれぞれ、Ｌチャンネル、Ｒチャンネル用の音源データ（デジタル信号）ｓｉｇＬ、ｓｉｇＲを記憶し、図示しない放音制御部の制御下で音源データｓｉｇＬ、ｓｉｇＲを読み出して出力するものである。音源データｓｉｇＬ、ｓｉｇＲは、例えば、楽曲データであっても良く、電子書籍その他の読み上げ用などの音声データであっても良い。各音源データ記憶部２１Ｌ、２１Ｒは、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体が装填された記録媒体アクセス装置であっても良く、インターネット上のサイトなどの外部装置から通信によって取得した音源データを記憶する当該装置の記憶部によって構成されたものであっても良い。また、各音源データ記憶部２１Ｌ、２１Ｒは、例えば、ＵＳＢコネクタ接続で接続される外付けの装置が該当するものであっても良い。さらに、各音源データ記憶部２１Ｌ、２１Ｒは「記憶部」とネーミングしているが、各音源データ記憶部２１Ｌ、２１Ｒの概念には、デジタル音声放送の受信機のような、受信した音源データをリアルタイムに出力する構成をも含むものとする。
【００２９】
Ｄ／Ａ変換部２２Ｌ及び２２Ｒはそれぞれ、対応する音源データ記憶部２１Ｌ、２１Ｒから出力された音源データｓｉｇＬ、ｓｉｇＲをアナログ信号に変換して対応するスピーカ３Ｌ、３Ｒに与えるものである。
【００３０】
スピーカ３Ｌ及び３Ｒはそれぞれ、対応するＤ／Ａ変換部２２Ｌ、２２Ｒから与えられた音源信号を放音出力（発音出力）するものである。ここで、スピーカ３Ｌ及び３Ｒから放音出力された音響若しくは音声は、マイクロホン４Ｒ、４Ｌに捕捉されることを意図したものではなく、マイクロホン４Ｒ、４Ｌの捕捉機能から見たとき妨害音になっている。
【００３１】
以上では、スピーカ３Ｌ、３Ｒから放音される音楽、音声の当初の信号形式がデジタル信号（音源データ）であるものを示したが、音源データ記憶部２１Ｌ、２１Ｒに相当する構成が、レコードプレイヤ、オーディオカセットテープレコーダ、ＡＭやＦＭのラジオ受信機などであって、アナログ信号でなる音響信号や音声信号を出力するものであっても良い。この場合には、Ｄ／Ａ変換部２２Ｌ及び２２Ｒは省略され、別途、Ｌチャンネル、Ｒチャンネル用のＡ／Ｄ変換部を設けて、アナログ信号の音響信号や音声信号をデジタル信号に変換して放音非目的音キャンセラ処理部３２に与えることになる。
【００３２】
マイクロホン４Ｒ及び４Ｌはそれぞれ、周囲音を捕捉して電気信号（アナログ信号）に変換するものである。一対のマイクロホン４Ｒ及び４Ｌにより、ステレオ信号が得られる。各マイクロホン４Ｒ、４Ｌは、当該集音・放音装置１０の正面から到来する音を主として捕捉するような指向性を有するものであるが、両脇に配置されているスピーカ３Ｌ、３Ｒから放音された音をも捕捉してしまう。なお、スピーカ３Ｌ、３Ｒは、一対のマイクロホン４Ｒ及び４Ｌの両脇に配置されることが好ましいが、この配置に限定されるものではない。
【００３３】
各マイクロホン４Ｒ、４Ｌは、例えば、当該集音・放音装置１０の筐体に設けられた筒体内に取り付けられる。ここで、筒体の内面には合成樹脂でなる遮音部材が設けられ、マイクロホン４Ｒ、４Ｌが取り付けられたときに、筐体の内外を音が通過する経路ができないようになされている。これにより、筐体内部で発生した雑音や、外部から筐体内部に入り込んで反射により筐体外部に出ていこうとする雑音などを、マイクロホン４Ｒ、４Ｌが捕捉するようなことを極力防止することができる。
【００３４】
Ａ／Ｄ変換部３１Ｌ及び３１Ｒはそれぞれ、対応するマイクロホン４Ｒ、４Ｌが捕捉した入力音信号をデジタル信号ｉｎｐｕｔＬ、ｉｎｐｕｔＲに変換して放音非目的音キャンセラ処理部３２に与えるものである。各Ａ／Ｄ変換部３１Ｌ、３１Ｒは、例えば、音源データｓｉｇＬ、ｓｉｇＲのサンプリングレートと同じサンプリングレートのデジタル信号に変換する。
【００３５】
放音非目的音キャンセラ処理部３２には、音源データ記憶部２１Ｌ及び２１Ｒから出力された音源データｓｉｇＬ及びｓｉｇＲも与えられる。ここで、放音非目的音キャンセラ処理部３２に入力される４つのデジタル信号のサンプリングレートが揃っていることを要する。例えば、インターネットのサイトからダウンロードし、音源データ記憶部２１Ｌ及び２１Ｒに記憶された音源データｓｉｇＬ、ｓｉｇＲのサンプリングレートが、Ａ／Ｄ変換部３１Ｌ、３１Ｒからのデジタル信号ｉｎｐｕｔＬ、ｉｎｐｕｔＲのサンプリングレートと異なる場合には、Ｄ／Ａ変換部２２Ｌ、２２Ｒへはダウンロードした音源データｓｉｇＬ、ｓｉｇＲをそのまま与え、放音非目的音キャンセラ処理部３２へは音源データｓｉｇＬ、ｓｉｇＲのサンプリングレートを変換した音源データを与えるようにすれば良い。
【００３６】
放音非目的音キャンセラ処理部３２は、音源データ記憶部２１Ｌ及び２１Ｒから出力された音源データｓｉｇＬ及びｓｉｇＲに基づき、入力音信号（デジタル信号）ｉｎｐｕｔＬ、ｉｎｐｕｔＲに含まれている、スピーカ３Ｌ、３Ｒから放音されることによる非目的音成分（以下、適宜、放音非目的音と呼ぶ）を除去（若しくは軽減）し、除去処理後の入力音信号ＥＣｏｕｔＬ、ＥＣｏｕｔＲを目的音区間検出部３３に与えるものである。
【００３７】
ここで、スピーカ３Ｌ、３Ｒから放音され、マイクロホン４Ｒ、４Ｌによって捕捉される、目的音から見て不要な音（放音非目的音、妨害音）は、電話通信において問題となっている音響エコーと同様にみなすことができる。そこで、第１の実施形態においては、放音非目的音キャンセラ処理部３２を、音響エコーキャンセラの技術を流用して構成している。例えば、非特許文献１には「ステレオエコーキャンセラ」が記載されている。第１の実施形態では、放音非目的音キャンセラ処理部３２として、非特許文献１の図３．７１若しくは図３．７５の記載のものを適用しているとする。なお、非特許文献１の図３．７３には、Ｌチャンネルのスピーカからの音をＬチャンネルのマイクロホンで捕捉した成分を除去するモノラルエコーキャンセラと、Ｒチャンネルのスピーカからの音をＬチャンネルのマイクロホンで捕捉した成分を除去するモノラルエコーキャンセラとを縦続接続して除去処理後の入力音信号ＥＣｏｕｔＬを得ると共に、Ｌチャンネルのスピーカからの音をＲチャンネルのマイクロホンで捕捉した成分を除去するモノラルエコーキャンセラと、Ｒチャンネルのスピーカからの音をＲチャンネルのマイクロホンで捕捉した成分を除去するモノラルエコーキャンセラとを縦続接続して除去処理後の入力音信号ＥＣｏｕｔＲを得る構成が記載されているが、この構成もステレオエコーキャンセラの範疇に属し、第１の実施形態に適用することができる。
【００３８】
目的音区間検出部３３は、図２に示す詳細構成を有し、放音非目的音が除去された入力音信号ＥＣｏｕｔＬ、ＥＣｏｕｔＲに基づき、入力音信号ＥＣｏｕｔＬ又はＥＣｏｕｔＲにおける目的音を含む区間である目的音区間を、それ以外の非目的音区間と区別して検出し、目的音区間か非目的音区間かを表す検出結果ｏｕｔを出力するものである。
【００３９】
上述した特許文献１では、一対のマイクロホンが得た音信号から算出したコヒーレンスは、所定方位（装置正面）から到来する音（音信号）について算出した値は大きく、その他の方位から到来する音（音信号）について算出した値は小さいということに基づき、正面からの目的音を含む区間を検出している。しかし、課題の項で説明したように、放音非目的音に衝撃音を含むような場合には、誤検出の恐れがある。
【００４０】
そのため、第１の実施形態の目的音区間検出部３３は、コヒーレンスの大小に基づく検出方法ではない、新たな検出方法に従った詳細構成を有する。
【００４１】
図２において、目的音区間検出部３３は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部４１、コヒーレンス計算部４２、ｍｏｄＧＩ計算部４３及び閾値比較部４４を有する。
【００４２】
ＦＦＴ部４１は、時間領域の信号である、放音非目的音が除去された入力音信号ＥＣｏｕｔＬ（ｎ）、ＥＣｏｕｔＲ（ｎ）をそれぞれ、周波数領域の信号ＹＬ（ｆ，Ｋ）、ＹＲ（ｆ，Ｋ）に変換し、コヒーレンス計算部４２に与えるものである。なお、上記での「ｎ」は時刻を表すパラメータであり、「ｆ」は周波数を表すパラメータである。
【００４３】
今、入力音信号ＥＣｏｕｔＬ（ｎ）を入力信号ｓ１（ｎ）で表すこととする。入力信号ｓ１（ｎ）から、所定のＮ個のサンプルからなる分析フレームＦＲＡＭＥ１（Ｋ）を構成して適用する。入力信号ｓ１（ｎ）から分析フレームＦＲＡＭＥ１（Ｋ）を構成する例を（１）式に示す。なお、Ｋはフレームの順番を表すインデックスであり、正の整数で表現される。本文中では、Ｋが小さいほど古い分析フレームであり、大きいほど新しい分析フレームであるとする。また、以降の説明において、特に但し書きがない限りは、分析対象となる最新の分析フレームを表すインデックスはＫであるとする。フレームの順番が特に問題とならない場合にはＫを省略して表現していることもある（後述する（３）式〜（６）式参照）。
【数１】
2016038405.tif 000003
【００４４】
ＦＦＴ部４１は、分析フレームごとに高速フーリエ変換処理を施すことで、入力信号ｓ１（ｎ）を周波数領域信号ＹＬ（ｆ，Ｋ）に変換する。ここで、ＹＬ（ｆ，Ｋ）は単一の値ではなく、（２）式に示すように、複数の周波数ｆ１〜ｆｍのスペクトル成分から構成されるものである。
ＹＬ（ｆ，Ｋ）
＝｛（ｆ１，Ｋ），（ｆ２，Ｋ），…，（ｆｍ，Ｋ）｝  …（２）
【００４５】
ＦＦＴ部４１は、入力音信号ＥＣｏｕｔＲ（ｎ）に対しても同様な処理を行い、周波数領域信号ＹＲ（ｆ，Ｋ）を得る。
【００４６】
コヒーレンス計算部４２は、放音非目的音が除去された入力音信号ＥＣｏｕｔＬ（ｎ）、ＥＣｏｕｔＲ（ｎ）から得られた周波数領域信号ＹＬ（ｆ，Ｋ）及びＹＲ（ｆ，Ｋ）に基づいて、（３）式〜（６）式に従って、コヒーレンスＣＯＨ（Ｋ）を計算するものである。コヒーレンスＣＯＨ（Ｋ）は、全ての周波数ｆ１〜ｆｍのコヒーレンス係数ｃｏｅｆ（ｆ，Ｋ）の平均値として算出される。（５）式がコヒーレンス係数ｃｏｅｆ（ｆ，Ｋ）の算出式であり、（５）式におけるＢ１（ｆ）及びＢ２（ｆ）はそれぞれ、（３）式、（４）式に従って算出される指向性を有する信号となっている。
【数２】
2016038405.tif 000004
【００４７】
ｍｏｄＧＩ計算部４３は、コヒーレンスＣＯＨ（Ｋ）についてのｍｏｄＧＩ値ｍｏｄＧＩ（Ｋ）を計算して閾値比較部４４に与えるものである。今、コヒーレンスＣＯＨ（Ｋ）をｓ（Ｋ）で表すと、ｍｏｄＧＩ（Ｋ）の計算式は（７）式で表される。
【数３】
2016038405.tif 000005
【００４８】
閾値比較部４４は、コヒーレンスＣＯＨ（Ｋ）についてのｍｏｄＧＩ値ｍｏｄＧＩ（Ｋ）を閾値Ψと比較し、ｍｏｄＧＩ値ｍｏｄＧＩ（Ｋ）が閾値Ψより小さいときに検出結果ｏｕｔ（Ｋ）を目的音区間を表す値にし、ｍｏｄＧＩ値ｍｏｄＧＩ（Ｋ）が閾値Ψ以上のときに、検出結果ｏｕｔ（Ｋ）を非目的音区間を表す値にし、得られた検出結果ｏｕｔ（Ｋ）を外部処理部（図示せず）に与えるものである。
【００４９】
ここで、ｍｏｄＧＩ値について簡単に説明する（詳細については、特許文献２参照）。ｍｏｄＧＩは、グラディエント・インデックス（Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｉｎｄｅｘ：以下、ＧＩと呼ぶ）を修正したものを意味している。
【００５０】
修正される前のＧＩについては、参照文献「Ｎａｏｆｕｍｉ  Ａｏｋｉ，”Ａ  Ｂａｎｄ  Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  Ｎａｒｒｏｗ−Ｂａｎｄ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｙ  Ｓｐｅｅｃｈ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｆｕｌｌ  Ｗａｖｅ  Ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ”，  ＩＥＩＣＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｃｏｍｍｕｎ．，Ｖｏｌ．Ｅ９３−Ｂ（３），ｐｐ．７２９−７３１，２０１０」に記載されている。
【００５１】
ＧＩは、信号波形の傾き方向が変化する回数とその大きさを測る指標である。ＧＩは、傾き方向が変化したときの、相前後するサンプルの差分絶対値の総和を、そのフレームのパワーの平方根で除算したものとして求められる。従って、ＧＩは、１フレーム内の傾きの変化回数が多いほど大きくなり易く、また、傾きが変化したときの変化量が大きいほど大きくなり易いものである。
【００５２】
しかしながら、ＧＩは、変数ΔΨ（ｎ）という０又は２の２値しかとらない、時系列的に値の大きな飛び跳ねが多発するパラメータを算出要素としているため、値が不規則に大きくなったり小さくなったりするという特徴（「値が暴れる」）がある。
【００５３】
ｍｏｄＧＩは、ＧＩの値が暴れる（値の大きな飛び跳ねを有する）という性質を有することに鑑み、ＧＩに代えて、ＧＩと高い相関を持ちながら、値の大きな飛び跳ねを抑制した、変化が安定した新しい特徴量として提案されたものである。ｍｏｄＧＩは、特徴量算出対象の任意の信号（本願ではコヒーレンス）に関し、その「算出対象信号のパワー」で正規化された、その「算出対象信号の２階差分のパワー」（これを定数倍したものも含まれる）として定義される。
【００５４】
ｍｏｄＧＩは、ＧＩと高い相関を持つので、信号波形の傾き方向が変化する回数とその大きさを測る安定した指標として機能する。
【００５５】
以下、目的音区間の検出にコヒーレンスについてのｍｏｄＧＩ値を適用することとした理由を説明する。
【００５６】
放音非目的音キャンセラ処理部３２の出力信号（ＥＣｏｕｔＬ又はＥＣｏｕｔＲ）からコヒーレンスを計算し、目的音と妨害音（放音音）とが重なった目的音区間と妨害音が単独で存在する非目的音区間でコヒーレンスの特性を比較すると、次のような差異がある。なお、図３は、コヒーレンスの演算に供する前の原信号（ＥＣｏｕｔＬ又はＥＣｏｕｔＲ）と、演算によって得られたコヒーレンスの時間変化を示す特性図である。
【００５７】
妨害音が単独で存在する非目的音区間においては、スピーカ３Ｌ、３Ｒからの放音音にドラム音のような衝撃音が生じた瞬間だけコヒーレンスは大きな値となる。マイクロホン４Ｌ、４Ｒで捕捉された音源音成分（放音音成分）は放音非目的音キャンセラ処理部３２を介することにより、その大半が除去される。しかし、ドラム音のような広範囲の周波数成分を有するしかもレベルも大きい衝撃音は、放音非目的音キャンセラ処理部３２を介しても除去が不十分となる。図３におけるコヒーレンス演算前の原信号中のレベルが瞬間的に大きくなっている部分が衝撃音の部分である。演算で得られたコヒーレンスでも、衝撃音が生じた瞬間だけ大きな値となる。非目的音区間における衝撃音以外の区間では、放音された音源音があっても、コヒーレンスは背景雑音だけがある場合と同じくらいのレンジまで小さくなる。そのため、衝撃音が間欠的に生じる放音音が妨害音として存在する場合には、『急増→急減→背景雑音のような微細な変動』というような振る舞いを繰り返し、コヒーレンスの傾きの正負は頻繁に変動する。
【００５８】
これに対して、目的音及び妨害音が共に存在する目的音区間においては、衝撃音が生じた瞬間にコヒーレンスは大きくなるが、それ以外の区間でも目的音が存在するために、コヒーレンスはほどほどの大きさを維持する。そのため、コヒーレンスの変動は妨害音単独の非目的音区間よりは小さく、傾きの正負の変動も少ない。
【００５９】
なお、図３から明らかなように、非目的音区間におけるダイナミックレンジと目的音区間におけるダイナミックレンジとに有意な差がないことが分かる。
【００６０】
以上のように、妨害音が単独で存在する非目的音区間と、目的音及び妨害音が共に存在する目的音区間とは、算出されたコヒーレンスのダイナミックレンジに差はない一方、算出されたコヒーレンスの傾き方向が変化する回数や大きさが異なるので、非目的音区間と目的音区間とを弁別する指標として、上述したｍｏｄＧＩを適用可能である。
【００６１】
図４は、コヒーレンスについて計算したｍｏｄＧＩ値の変化を示している。図４は、コヒーレンスの演算に供する前の原信号（ＥＣｏｕｔＬ又はＥＣｏｕｔＲ）も示している。
【００６２】
目的音区間と非目的音区間とでｍｏｄＧＩ値を比較すると、妨害音が単独で存在する非目的音区間ではｍｏｄＧＩは大きな値をとり、目的音区間ではｍｏｄＧＩは小さな値をとっていることが分かる。また、目的音の有無によってｍｏｄＧＩのレンジが異なることも明らかである。以上から、ｍｏｄＧＩの大小に注目することにより、従来は不可能であった目的音だけでなく妨害音も含まれる目的音区間を検出できることが分かる。
【００６３】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態の集音・放音装置１０の動作を説明する。以下では、音源データが楽曲データであり、目的音が、集音・放音装置１０の正面に位置する利用者が発音した音声であるとして、適宜、説明する。
【００６４】
各音源データ記憶部２１Ｌ、２１Ｒから読み出された音源データ（楽曲データ）はそれぞれ、対応するＤ／Ａ変換部２２Ｌ、２２Ｒによってアナログ信号に変換された後、各スピーカ３Ｌ、３Ｒから放音される。このような音楽が当該集音・放音装置１０から流れているときに、利用者が当該集音・放音装置１０に向かって発音した音声は、両マイクロホン４Ｌ及び４Ｒによって捕捉される。この際、スピーカ３Ｌ、３Ｒから音楽も流れているため、スピーカ３Ｌからの音楽も両マイクロホン４Ｌ及び４Ｒによって捕捉され、スピーカ３Ｒからの音楽も両マイクロホン４Ｌ及び４Ｒによって捕捉される。さらに、周囲の背景雑音（エアコンの駆動音、近くを走行する車両からの走行音など）も、両マイクロホン４Ｌ及び４Ｒによって捕捉される。
【００６５】
すなわち、各マイクロホン４Ｌ、４Ｒが捕捉して得た入力音信号には、利用者の音声という目的音以外に、背景雑音や自装置が放音した音楽という放音非目的音（妨害音）などが含まれている。
【００６６】
各マイクロホン４Ｌ、４Ｒが捕捉して得た入力音信号はそれぞれ、対応するＡ／Ｄ変換部３１Ｌ、３１Ｒによってデジタル信号ｉｎｐｕｔＬ、ｉｎｐｕｔＲに変換されて放音非目的音キャンセラ処理部３２に与えられる。放音非目的音キャンセラ処理部３２には、音源データｓｉｇＬ及びｓｉｇＲも与えられる。
【００６７】
放音非目的音キャンセラ処理部３２においては、Ｌチャンネルに係る入力音信号（デジタル信号）ｉｎｐｕｔＬから、内部で生成した疑似放音目的音信号を減算することにより、放音非目的音が除去された入力音信号ＥＣｏｕｔＬが得られ、同様に、Ｒチャンネルに係る入力音信号（デジタル信号）ｉｎｐｕｔＲから、内部で生成した疑似放音目的音信号を減算することにより、放音非目的音が除去された入力音信号ＥＣｏｕｔＲが得られる。このようにして得られた放音非目的音が除去された一対の信号ＥＣｏｕｔＬ、ＥＣｏｕｔＲが目的音区間検出部３３に与えられる。
【００６８】
放音非目的音が除去された一対の信号ＥＣｏｕｔＬ及びＥＣｏｕｔＲが与えられる目的音区間検出部３３の内部では、以下のように動作する。
【００６９】
ＦＦＴ部４１において、放音非目的音が除去された時間領域信号である信号ＥＣｏｕｔＬ（ｎ）、ＥＣｏｕｔＲ（ｎ）はそれぞれ、周波数領域信号ＹＬ（ｆ，Ｋ）、ＹＲ（ｆ，Ｋ）に変換され、コヒーレンス計算部４２に与られえる。
【００７０】
コヒーレンス計算部４２においては、ＦＦＴ部４１からの周波数領域信号ＹＬ（ｆ，Ｋ）及びＹＲ（ｆ，Ｋ）に基づいて、上述した（３）式〜（６）式に従って、コヒーレンスＣＯＨ（Ｋ）が計算され、得られたコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ）がｍｏｄＧＩ計算部４３に与えられる。
【００７１】
ｍｏｄＧＩ計算部４３においては、上述した（７）式に従ってコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ）についてのｍｏｄＧＩ（Ｋ）が計算され、得られたｍｏｄＧＩ（Ｋ）が閾値比較部４４に与えられる。
【００７２】
図５は、目的音区間検出部３３内の閾値比較部４４の動作を示すフローチャートである。閾値比較部４４は、ソフトウェアを中心として構成することを要するものではないが、その動作は、図５で表すことができる。
【００７３】
閾値比較部４４は、新たなフレームが閾値Ψとの比較対象となると、新たなフレームについてのｍｏｄＧＩ値ｍｏｄＧＩ（Ｋ）を取込み（ステップＳ１０１）、取り込んだｍｏｄＧＩ値ｍｏｄＧＩ（Ｋ）を閾値Ψと比較する（ステップＳ１０２）。そして、閾値比較部４４は、ｍｏｄＧＩ値ｍｏｄＧＩ（Ｋ）が閾値Ψより小さいときには検出結果ｏｕｔ（Ｋ）を目的音区間を表す値にし（ステップＳ１０３）、一方、ｍｏｄＧＩ値ｍｏｄＧＩ（Ｋ）が閾値Ψ以上のときには検出結果ｏｕｔ（Ｋ）を非目的音区間を表す値にする（ステップＳ１０４）。そして、得られた検出結果ｏｕｔ（Ｋ）を外部処理部（図示せず）に送出すると共に、次のフレームを新たな比較対象フレームとする（ステップＳ１０５）。このような処理を、ｍｏｄＧＩ値ｍｏｄＧＩ（Ｋ）の入力（言い換えると、目的音区間検出部３３への信号入力）がなくなるまで繰り返す。
【００７４】
以上のようにして得られた目的音区間に関する検出結果ｏｕｔ（Ｋ）は、図示しない後段の処理部で利用される。例えば、後段処理部が、ボイススイッチなどの雑音抑圧処理部であれば、目的音区間と非目的音区間とで雑音抑圧や音声強調のパラメータの値を切り替えるために検出結果ｏｕｔ（Ｋ）が利用される。例えば、後段処理部が音声符号化部であれば、目的音区間の入力音声信号だけを符号化するように検出結果ｏｕｔ（Ｋ）が利用される。
【００７５】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、目的音区間と非目的音区間とで、コヒーレンスについてのｍｏｄＧＩの挙動が異なることに基づいて、目的音区間と非目的音区間とを切り分けるようにしたので、目的音と放音された衝撃音が同時にマイクロホンで捕捉されたような、従来では検出が困難であった目的音区間も非目的音区間と区別して正しく検出することができる。
【００７６】
その結果、この目的音区間に関する検出結果を利用する各種処理の精度も向上させることができる。すなわち、第１の実施形態の集音・放音装置、目的音区間検出装置及び目的音区間検出プログラムを適用した装置の特質等を向上させることに寄与できる。例えば、通話装置における通話音質の向上や音声認識システムにおける認識性能の向上などが期待できる。
【００７７】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明による集音・放音装置、目的音区間検出装置及び目的音区間検出プログラムの第２の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００７８】
第２の実施形態の集音・放音装置（第１の実施形態と同じ符号「１０」を用いる）の全体構成も、第１の実施形態の説明で用いた図１で表すことができる。
【００７９】
しかし、第２の実施形態の集音・放音装置１０は、目的音区間検出部（符号「３３Ａ」を用いる）の内部構成が第１の実施形態の集音・放音装置のものと異なっている。
【００８０】
第２の実施形態の目的音区間検出部３３Ａにおいても、信号波形の傾き方向が変化する回数とその大きさを測る安定した指標であるｍｏｄＧＩを利用して目的音区間か非目的音区間かを切り分けるものであるが、ｍｏｄＧＩ値をそのまま用いるのではなく、ｍｏｄＧＩ値の統計量に基づいて、目的音区間か非目的音区間かを切り分けるようにしたものである。以下、第１の実施形態との相違点を中心に、第２の実施形態を説明する。
【００８１】
図６は、第２の実施形態における目的音区間検出部３３Ａの詳細構成を示すブロック図であり、第１の実施形態に係る図２との同一、対応部分には同一符号を付して示している。
【００８２】
図６において、第２の実施形態の目的音区間検出部３３Ａは、ＦＦＴ部４１、コヒーレンス計算部４２、ｍｏｄＧＩ計算部４３、統計量計算部４５及び閾値比較部４４Ａを有する。
【００８３】
ＦＦＴ部４１、コヒーレンス計算部４２及びｍｏｄＧＩ計算部４３の機能は、第１の実施形態のものと同様であるので、その説明は省略する。
【００８４】
統計量計算部４５は、直前の所定期間内等の複数のｍｏｄＧＩ値ｍｏｄＧＩ（Ｋ）〜ｍｏｄＧＩ（Ｋ−Ｍ）の平均値ＡＶＥｍｏｄＧＩ（Ｋ）や分散値ＶＡＲｍｏｄＧＩ（Ｋ）を計算するものである。なお、平均値に代え、中央値等の他の代表値を表す統計量を算出するようにしても良く、また、分散値に代え、標準偏差などの他のばらつき度合いを表す統計量を算出するようにしても良い。
【００８５】
第２の実施形態の閾値比較部４４Ａは、平均値ＡＶＥｍｏｄＧＩ（Ｋ）が平均値用閾値αより小さく、かつ、分散値ＶＡＲｍｏｄＧＩ（Ｋ）が分散値用閾値βより小さい場合に、検出結果ｏｕｔ（Ｋ）を目的音区間を表す値にし、一方、他の場合には、検出結果ｏｕｔ（Ｋ）を非目的音区間を表す値にする。
【００８６】
上述した図４から分かるように、コヒーレンスについてのｍｏｄＧＩ値は、目的音区間ではそのレベルも変化幅も概ね小さく、非目的音区間ではそのレベルも変化幅も概ね大きい。従って、平均値のような代表的統計量に基づいて目的音区間か非目的音区間かを切り分けることができ、また、分散値のようなばらつき度合いを表す統計量に基づいて目的音区間か非目的音区間かを切り分けることができる。第２の実施形態は、平均値ＡＶＥｍｏｄＧＩ（Ｋ）と分散値ＶＡＲｍｏｄＧＩ（Ｋ）とを併用して目的音区間か非目的音区間かを検出することとした。
【００８７】
なお、第２の実施形態の変形例として、平均値ＡＶＥｍｏｄＧＩ（Ｋ）だけを利用して目的音区間か非目的音区間かを検出するものを挙げることができ、また、分散値ＶＡＲｍｏｄＧＩ（Ｋ）だけを利用して目的音区間か非目的音区間かを検出するものを挙げることができ、さらに、ｍｏｄＧＩ値ｍｏｄＧＩ（Ｋ）と平均値ＡＶＥｍｏｄＧＩ（Ｋ）と分散値ＶＡＲｍｏｄＧＩ（Ｋ）との３つを利用して目的音区間か非目的音区間かを検出するものを挙げることができる。
【００８８】
複数のパラメータを検出に利用する場合において、並列的に複数のパラメータを適用しても良く、また、順次、複数のパラメータを利用するようにしても良い。後者の方法として、例えば、第１のパラメータで非目的音区間と決定したときにはそれ以上の判定に進まず、第１のパラメータで目的音区間と決定したときには第２のパラメータによる判定に進み、第２のパラメータで非目的音区間と決定したときにはそれ以上の判定に進まず、第２のパラメータで目的音区間と決定したときには第３のパラメータによる判定に進むような方法を挙げることができる。
【００８９】
第２の実施形態によっても、第１の実施形態とほぼ同様な効果を奏することができる。第２の実施形態では、ｍｏｄＧＩ値の統計量に基づいて、目的音区間か非目的音区間かを検出するようにしたので、ｍｏｄＧＩ値の急峻な瞬時値の変化による誤検出の恐れを小さいものとすることができる。
【００９０】
（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明による集音・放音装置、目的音区間検出装置及び目的音区間検出プログラムの第３の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００９１】
第３の実施形態の集音・放音装置（第１の実施形態と同じ符号「１０」を用いる）の全体構成も、第１の実施形態の説明で用いた図１で表すことができる。
【００９２】
しかし、第３の実施形態の集音・放音装置１０は、目的音区間検出部（符号「３３Ｂ」を用いる）の内部構成が第１の実施形態の集音・放音装置のものと異なっている。
【００９３】
第３の実施形態の目的音区間検出部３３Ｂにおいても、信号波形の傾き方向が変化する回数とその大きさを測る安定した指標であるｍｏｄＧＩを利用して目的音区間か非目的音区間かを切り分けるものであるが、ｍｏｄＧＩ値と比較する閾値Ψをダイナミックに変化させるようにしたものである。以下、第１の実施形態との相違点を中心に、第３の実施形態を説明する。
【００９４】
図７は、第３の実施形態における目的音区間検出部３３Ｂの詳細構成を示すブロック図であり、第１の実施形態に係る図２との同一、対応部分には同一符号を付して示している。
【００９５】
図７において、第３の実施形態の目的音区間検出部３３Ｂは、ＦＦＴ部４１、コヒーレンス計算部４２、ｍｏｄＧＩ計算部４３、閾値決定部４６及び閾値比較部４４Ｂを有する。
【００９６】
ＦＦＴ部４１、コヒーレンス計算部４２及びｍｏｄＧＩ計算部４３の機能は、第１の実施形態のものと同様であるので、その説明は省略する。
【００９７】
閾値決定部４６には、ｍｏｄＧＩ計算部４３からｍｏｄＧＩ値ｍｏｄＧＩ（Ｋ）に基づいて、その時点で適用する閾値Ψ（Ｋ）を決定するものである。なお、後述する閾値の決定方法によっては、閾値決定部４６には検出結果ｏｕｔ（Ｋ）も与えられるようになされており、過去の検出結果も、閾値Ψ（Ｋ）の決定に利用される。
【００９８】
第３の実施形態の閾値比較部４４Ｂは、固定の閾値Ψを利用するのではなく、閾値決定部４６が決定したその時点で適用すべき閾値Ψ（Ｋ）を用いて、目的音区間か非目的音区間かを検出するものであり、この点を除けば、第１の実施形態のものと同様である。
【００９９】
以下、閾値決定部４６による閾値Ψ（Ｋ）の決定方法を２つの例を挙げて説明する。
【０１００】
第１は、その直前所定期間のｍｏｄＧＩ値ｍｏｄＧＩ（Ｋ−１）〜ｍｏｄＧＩ（Ｋ−Ｍ）の平均値を所定倍（１倍であっても良い）したものを閾値Ψ（Ｋ）とする。
【０１０１】
第２は、図８に示すような非目的音区間フレームの１つ前の連続期間におけるｍｏｄＧＩ値の最小値を所定倍（１倍であっても良い）したものを閾値Ψ（Ｋ）とする。直前のフレームＫ−１の検出結果が目的音区間であれば、それより古い検出結果が非目的音区間である、最も現在寄りのフレームを探索し、それより過去側に遡って、非目的音区間フレームの１つ前の連続期間を特定し、閾値Ψ（Ｋ）を決定する。直前のフレームＫ−１の検出結果が非目的音区間であれば（図８はこの場合を示している）、目的音区間フレームの連続期間を挟んでそれより古い非目的音区間フレームの連続期間を特定し、その連続期間を非目的音区間フレームの１つ前の連続期間として閾値Ψ（Ｋ）を決定する。
【０１０２】
第３の実施形態によっても、第１の実施形態とほぼ同様な効果を奏することができる。第３の実施形態では、ｍｏｄＧＩ値と比較する閾値Ψもダイナミックに変化させるようにしたので、検出精度の一段の向上を期待できる。
【０１０３】
（Ｄ）他の実施形態
上記各実施形態の説明においても、種々変形実施形態に言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。
【０１０４】
上記各実施形態の説明では、ｍｏｄＧＩを、特許文献２の（１３）式と同じである（７）式で計算するものを示したが、特許文献２に記載されている他の計算式に従ってｍｏｄＧＩを計算するようにしても良い。また、修正される前のＧＩも、信号波形の傾き方向が変化する回数とその大きさを測る指標であるので、上記各実施形態におけるｍｏｄＧＩに代えてＧＩを適用するようにしても良い。また、ｍｏｄＧＩやＧＩを適用する場合も、その値をそのまま適用するのではなく、対数など、所定の関数演算を行った後に、目的音区間の検出に利用するようにしても良い。
【０１０５】
上記各実施形態では、目的音区間検出部が、放音非目的音キャンセラ処理部からの出力信号から目的音区間を検出するものを示したが、他の信号から目的音区間を検出するようにしても良い。例えば、マイクロホンが捕捉し、デジタル信号に変換した入力信号ｉｎｐｕｔＬ、ｉｎｐｕｔＲも、目的音区間と非目的音区間とが混在するので、目的音区間の検出に利用することができる。
【０１０６】
上記各実施形態では、コヒーレンスについてのｍｏｄＧＩ値を、目的音区間の検出に利用するものを示したが、コヒーレンス以外の指向性を有する信号についてｍｏｄＧＩ値を検出して目的音区間の検出に利用するようにしても良い。例えば、一対の入力音信号ｉｎｐｕｔＬ、ｉｎｐｕｔＲ、若しくは、放音非目的音が除去された一対の入力音信号ＥＣｏｕｔＬ、ＥＣｏｕｔＲから、装置正面方向の成分を抑圧した正面抑圧信号を形成し、この正面抑圧信号についてｍｏｄＧＩ値を検出して目的音区間の検出に利用するようにしても良い。
【０１０７】
上記各実施形態では、ｍｏｄＧＩ値を閾値と比較して目的音区間か非目的音区間かを検出するものを示したが、ｍｏｄＧＩ値を２つ（若しくは３つ以上）の閾値と比較して、目的音区間か非目的音区間かその中間的な区間かを検出するようにしても良い。例えば、検出結果をボイススイッチで利用する場合において、３種類の区間で異なる減衰量にするようにしても良い。また例えば、検出結果が中間的な区間になった場合には、ｍｏｄＧＩ値以外のパラメータを適用して目的音区間か非目的音区間かを定めるようにしても良い。この場合において、ｍｏｄＧＩが１番目に適用されるパラメータではなく、２番目以降に適用されるパラメータであっても良い。
【０１０８】
上記各実施形態では、スピーカが２つの場合を示したが、スピーカは１つでも３つ以上であっても良い。また、マイクロホンも２つに限定されず、３以上あっても良い。スピーカとマイクロホンとの数に応じて定まる放音音響経路の数を考慮して、放音非目的音キャンセラ処理部３２の内部構成を設計すれば良い。
【０１０９】
上記各実施形態では、集音・放音装置単体で全ての処理を実行するものを示したが、目的音区間の検出などを外部のサーバに委ねて実行するようにしても良い。例えば、集音・放音装置がスマートフォンの場合において、いわゆるクラウドによってシステムを構成し、利用者から外部サーバの存在が分からないように目的音区間の検出を行っても良い。特許請求の範囲における「集音・放音装置」の請求項は、利用者からは見えない外部サーバが処理を行っている場合を含むものとする。
【０１１０】
上記各実施形態では、一対のマイクロホンが捕捉した信号を直ちに処理する装置やプログラムを示したが、一対のマイクロホンが捕捉した信号を記録媒体に記録し、それを再生する場合にも、本発明を適用することができる。
【０１１１】
また、一対のマイクロホンの両脇にスピーカがない場合にも本発明の技術思想を適用することができる。例えば、カーオーディオを放音している状況下でカーナビにボイスコマンドを発するような場合、妨害音源が既知ならば、信号処理部の前段で放音非目的音キャンセラ処理部を有効に稼働させることができるので、本発明は有効である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０…集音・放音装置、
２０…放音部、２１Ｌ、２１Ｒ…音源データ記憶部、２２Ｌ、２２Ｒ…Ｄ／Ａ変換部、３Ｌ、３Ｒ…スピーカ、
３０…集音部、４Ｌ、４Ｒ…マイクロホン、３１Ｌ、３１Ｒ…Ａ／Ｄ変換部、３２…放音非目的音キャンセラ処理部、３３、３３Ａ、３３Ｂ…目的音区間検出部、
４１…ＦＦＴ部、４２…コヒーレンス計算部、４３…ｍｏｄＧＩ計算部、４４、４４Ａ、４４Ｂ…閾値比較部、４５…統計量計算部、４６…閾値決定部。
【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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