(57)【要約】【課題】  信号処理によって外部雑音を低減することが可能な肉伝導音集音システム及び当該肉伝導音集音システムの装着方法を提供する。【解決手段】  肉伝導音集音システム１は、肉伝導音を集音して第１電気信号を生成する第１マイクロホン１１と、空気伝導音を集音して第２電気信号を生成する第２マイクロホン１２と、第１電気信号及び第２電気信号に基づいて第１電気信号に含まれる外部雑音の成分を低減した第３電気信号を生成する信号処理部１３と、を備える。信号処理部１３は、第１マイクロホン１１では内部音声及び外部雑音が集音され、第２マイクロホン１２では内部音声は集音されないが外部雑音は集音されるとみなして、第３電気信号を生成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の人体の軟組織を伝導する肉伝導音を集音して第１電気信号を生成する第１マイクロホンと、
空気を伝導する空気伝導音を集音して第２電気信号を生成する第２マイクロホンと、
前記第１電気信号及び前記第２電気信号に基づいて、前記第１電気信号に含まれる前記使用者の人体の外部で発生する外部雑音の成分を低減した第３電気信号を生成する信号処理部と、を備え、
前記信号処理部は、前記第１マイクロホンでは前記使用者の人体の内部で発生する内部音声及び前記外部雑音が集音され、前記第２マイクロホンでは前記内部音声は集音されないが前記外部雑音は集音されるとみなして、前記第３電気信号を生成することを特徴とする肉伝導音集音システム。
【請求項２】
前記信号処理部は、得られた前記第３電気信号に基づいて、当該第３電気信号に含まれる前記外部雑音の成分がさらに低減されるように、前記第１電気信号及び前記第２電気信号に対する信号処理のパラメータを更新することを特徴とする請求項１に記載の肉伝導音集音システム。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記第２電気信号に基づいて前記第１電気信号に含まれる前記外部雑音の成分を推定し、推定した前記外部雑音の成分を前記第１電気信号から減算することによって、前記第３電気信号を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の肉伝導音集音システム。
【請求項４】
前記信号処理部は、前記第２電気信号に対するフィルタ処理によって、前記第１電気信号に含まれる前記外部雑音の成分を推定するものであり、
前記信号処理部は、得られた前記第３電気信号に基づいて、当該第３電気信号に含まれる前記外部雑音の成分がさらに低減されるように、前記フィルタ処理におけるフィルタ係数を更新することを特徴とする請求項３に記載の肉伝導音集音システム。
【請求項５】
前記信号処理部は、前記第１マイクロホン及び前記第２マイクロホンにおける前記内部音声及び前記外部雑音の集音特性を表す混合行列の逆行列である分離行列を、前記第１電気信号及び前記第２電気信号を要素として含む行列に対して乗算して前記第３電気信号を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の肉伝導音集音システム。
【請求項６】
前記信号処理部は、前記第１電気信号及び前記第２電気信号を要素として含む行列に対して前記分離行列を乗算して生成される前記第３電気信号及び第４電気信号に基づいて、当該第３電気信号に含まれる前記外部雑音の成分がさらに低減されるように、前記分離行列の要素を更新することを特徴とする請求項５に記載の肉伝導音集音システム。
【請求項７】
前記第１マイクロホンは、前記使用者の皮膚に密着する振動伝導部と、当該振動伝導部と接触して当該振動伝導部の振動を前記第１電気信号に変換する第１振動検出器と、を備え、
前記第２マイクロホンは、空気と接触して当該空気の振動を前記第２電気信号に変換する第２振動検出器を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の肉伝導音集音システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の肉伝導音集音システムの装着方法であって、
前記第２電気信号における雑音対信号比が１０ｄＢ以上となる位置に、前記第２マイクロホンを装着することを特徴とする肉伝導音集音システムの装着方法。
【請求項９】
前記第２電気信号における雑音対信号比が２０ｄＢ以上となる位置に、前記第２マイクロホンを装着することを特徴とする請求項８に記載の肉伝導音集音システムの装着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚や筋肉、脂肪などの人体の軟組織を伝導する肉伝導音を集音して当該肉伝導音を表す電気信号を生成する肉伝導音集音システムと、当該肉伝導音集音システムの人体に対する装着方法と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＮＡＭ（Non-Audible Murmur：非可聴つぶやき）音声を利用した新たなコミュニケーション方法が研究されている。ＮＡＭ音声は、声帯の振動音ではなく呼気の乱流雑音を使用して発声される微弱な音声（特に、他人には聞かれない程度の微弱な音声）であるため、秘匿性の高い情報を伝達する場合や、公共の場などの大きな声を出すことを控えるべき状況下で情報を伝達する場合、声帯を摘出した者が発声する場合など、様々な場面での利用が期待されている。
【０００３】
ＮＡＭ音声は、人体の内部で発生して当該人体の軟組織を伝導するため、肉伝導音を集音するマイクロホンを用いることで集音することができる。ただし、ＮＡＭ音声は、極めて微弱な音声である。そのため、肉伝導音を集音するマイクロホンが、雑音（特に、人体の外部で発生して空気を伝導する外部雑音）を集音すると、当該マイクロホンで生成される電気信号において、ＮＡＭ音声の成分が当該雑音の成分に埋もれてしまうため、問題となる。
【０００４】
そこで、特許文献１では、遮音構造を設けることによって外部雑音の集音を抑制したＮＡＭマイクロホンが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１７０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１で提案されているような遮音構造を有するＮＡＭマイクロホンであっても、外部雑音の集音の抑制には限界がある。特に、外部雑音の強度が大きくなると、人体（例えば、皮膚）や遮音構造を介してＮＡＭマイクロホンで集音される外部雑音の強度が無視できない程度まで大きくなり、ＮＡＭマイクロホンで生成される電気信号において、ＮＡＭ音声の成分が外部雑音の成分に埋もれてしまう。
【０００７】
ところで、この問題を解決するために、従来の信号処理による雑音低減技術を採用することが考えられる。しかし、従来の信号処理による雑音低減技術は、空気を伝導する空気伝導音を集音する一般的なマイクロホンを使用することが前提になっている。そのため、上述のような肉伝導音を集音する特殊なマイクロホンを使用する場合は、従来の信号処理による雑音低減技術を適用することができない。
【０００８】
具体的に、従来の信号処理による雑音低減技術が前提としているケースでは、目的音声及び雑音が、共にマイクロホンの周囲の空間内で別々に発生して、共に空気を伝導してマイクロホンで集音される。そのため、このケースでは、空気伝導音を集音するマイクロホンを異なる位置に複数設置するとともに、マイクロホン毎に異なる目的音声及び雑音の伝導距離及び伝導方向の差異（マイクロホンに対する相対的な音源位置の差異）を利用することによって、雑音を選択的に低減することが可能である。
【０００９】
これに対して、上述のような肉伝導音を集音する特殊なマイクロホンを使用するケースでは、目的音声（ＮＡＭ音声）は人体の内部で発生するともに人体の軟組織を伝導してマイクロホンに集音されるが、雑音は人体の外部で発生するとともに空気を伝導してマイクロホンに至り、さらに人体またはマイクロホンの遮音構造を介して集音される。このようなケースでは、マイクロホンに集音されるまでの目的音声及び雑音の伝導態様が全く異なる。そのため、仮に肉伝導音を集音する特殊なマイクロホンを複数設置したとしても、それぞれのマイクロホンで生成される電気信号には、目的音声及び雑音の伝導距離及び伝導方向の差異（マイクロホンに対する相対的な音源位置の違い）が明確には現れない。したがって、上述のような肉伝導音を集音する特殊なマイクロホンを使用するケースでは、当該差異を利用して雑音を選択的に低減する従来の信号処理による雑音低減技術を適用することはできない。
【００１０】
このように、肉伝導音を集音する特殊なマイクロホンを使用する場合、従来の信号処理による雑音低減技術を適用することができない。そのため、肉伝導音を集音する特殊なマイクロホンを使用する場合においては、信号処理による有効な雑音低減技術が確立されていなかった。
【００１１】
そこで、本発明は、信号処理によって外部雑音を低減することが可能な肉伝導音集音システム及び当該肉伝導音集音システムの装着方法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】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は、使用者の人体の軟組織を伝導する肉伝導音を集音して第１電気信号を生成する第１マイクロホンと、空気を伝導する空気伝導音を集音して第２電気信号を生成する第２マイクロホンと、前記第１電気信号及び前記第２電気信号に基づいて、前記第１電気信号に含まれる前記使用者の人体の外部で発生する外部雑音の成分を低減した第３電気信号を生成する信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、前記第１マイクロホンでは前記使用者の人体の内部で発生する内部音声及び前記外部雑音が集音され、前記第２マイクロホンでは前記内部音声は集音されないが前記外部雑音は集音されるとみなして、前記第３電気信号を生成することを特徴とする肉伝導音集音システムを提供する。
【００１３】
この肉伝導音集音システムによれば、肉伝導音（主に内部音声）を集音する第１マイクロホン及び空気伝導音（主に外部雑音）を集音する第２マイクロホンという、集音する音声の種類が異なる２種類のマイクロホンを用いるとともに、信号処理部が、第２マイクロホンでは内部音声が集音されず外部雑音が集音されるとみなした信号処理を行う。これにより、第２マイクロホンで生成される外部雑音の成分を含む第２電気信号を利用して、第１マイクロホンで生成される第１電気信号に含まれる外部雑音の成分を選択的に低減することができる。そして、このような「みなし」を伴う信号処理を行ったとしても、第１電気信号に含まれる外部雑音の成分を十分に低減した第３電気信号を生成可能であることが、本願において実証されている（後述する図７参照）。
【００１４】
さらに、上記特徴の肉伝導音集音システムにおいて、前記信号処理部は、得られた前記第３電気信号に基づいて、当該第３電気信号に含まれる前記外部雑音の成分がさらに低減されるように、前記第１電気信号及び前記第２電気信号に対する信号処理のパラメータを更新してもよい。
【００１５】
この肉伝導音集音システムによれば、空気伝導音である外部雑音が肉伝導音を集音する第１マイクロホンに集音されるまでの経緯を数式等で表した複雑な混入モデルの構築を不要として、簡易かつ精度良く外部雑音を低減した第３電気信号を生成することが可能になる。
【００１６】
さらに、上記特徴の肉伝導音集音システムにおいて、前記信号処理部は、前記第２電気信号に基づいて前記第１電気信号に含まれる前記外部雑音の成分を推定し、推定した前記外部雑音の成分を前記第１電気信号から減算することによって、前記第３電気信号を生成してもよい。
【００１７】
この肉伝導音集音システムによれば、第１電気信号に含まれる外部雑音の成分を、第２電気信号に基づいて推定して低減することで、第１電気信号に含まれる外部雑音の成分を低減した第３電気信号を生成することができる。
【００１８】
さらに、上記特徴の肉伝導音集音システムにおいて、前記信号処理部は、前記第２電気信号に対するフィルタ処理によって、前記第１電気信号に含まれる前記外部雑音の成分を推定するものであり、前記信号処理部は、得られた前記第３電気信号に基づいて、当該第３電気信号に含まれる前記外部雑音の成分がさらに低減されるように、前記フィルタ処理におけるフィルタ係数を更新してもよい。
【００１９】
この肉伝導音集音システムによれば、空気伝導音である外部雑音が肉伝導音を集音する第１マイクロホンに集音されるまでの経緯を数式等で表した複雑な混入モデルの構築を不要として、簡易かつ精度良く外部雑音を低減した第３電気信号を生成することが可能になる。
【００２０】
また、上記特徴の肉伝導音集音システムにおいて、前記信号処理部は、前記第１マイクロホン及び前記第２マイクロホンにおける前記内部音声及び前記外部雑音の集音特性を表す混合行列の逆行列である分離行列を、前記第１電気信号及び前記第２電気信号を要素として含む行列に対して乗算して前記第３電気信号を生成してもよい。
【００２１】
この肉伝導音集音システムによれば、第１電気信号及び第２電気信号を適宜組み合わせる演算を行うことによって、第１電気信号に含まれる外部雑音の成分を低減した第３電気信号を生成することができる。また、この肉伝導音集音システムによれば、高強度の雑音が発生する場合であっても、効果的に外部雑音を低減することができる。
【００２２】
さらに、上記特徴の肉伝導音集音システムにおいて、前記信号処理部は、前記第１電気信号及び前記第２電気信号を要素として含む行列に対して前記分離行列を乗算して生成される前記第３電気信号及び第４電気信号に基づいて、当該第３電気信号に含まれる前記外部雑音の成分がさらに低減されるように、前記分離行列の要素を更新してもよい。
【００２３】
この肉伝導音集音システムによれば、空気伝導音である外部雑音が肉伝導音を集音する第１マイクロホンに集音されるまでの経緯を数式等で表した複雑な混入モデルの構築を不要として、簡易かつ精度良く外部雑音を低減した第３電気信号を生成することが可能になる。また、この肉伝導音集音システムによれば、第１電気信号において内部音声が集音されている期間であっても、分離行列の要素を適切に更新することができる。
【００２４】
また、上記特徴の肉伝導音集音システムにおいて、前記第１マイクロホンは、前記使用者の皮膚に密着する振動伝導部と、当該振動伝導部と接触して当該振動伝導部の振動を前記第１電気信号に変換する第１振動検出器と、を備え、前記第２マイクロホンは、空気と接触して当該空気の振動を前記第２電気信号に変換する第２振動検出器を備えてもよい。
【００２５】
この肉伝導音集音システムによれば、第１マイクロホンにおいて肉伝導音が精度良く検出されるとともに、第２マイクロホンにおいて空気伝導音が精度良く検出されるようにすることができる。
【００２６】
また、本発明は、上記の肉伝導音集音システムの装着方法であって、前記第２電気信号における雑音対信号比が１０ｄＢ以上となる位置に、前記第２マイクロホンを装着することを特徴とする肉伝導音集音システムの装着方法を提供する。
【００２７】
この肉伝導音集音システムの装着方法によれば、肉伝導音集音システムによる外部雑音の低減効果を、明確に発揮させることが可能になる。
【００２８】
さらに、上記特徴の肉伝導音集音システムの装着方法において、前記第２電気信号における雑音対信号比が２０ｄＢ以上となる位置に、前記第２マイクロホンを装着してもよい。
【００２９】
この肉伝導音集音システムの装着方法によれば、肉伝導音集音システムによる外部雑音の低減効果を、最大限まで発揮させることが可能になる。
【発明の効果】
【００３０】
上記特徴の肉伝導音集音システムによれば、第２マイクロホンで生成される外部雑音の成分を含む第２電気信号を利用して、第１マイクロホンで生成される第１電気信号に含まれる外部雑音の成分を選択的に低減することができる。したがって、肉伝導音を集音する特殊なマイクロホン（第１マイクロホン）を使用する場合であっても、信号処理によって外部雑音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムの基本構成の一例について示すブロック図。
【図２】第１マイクロホンの構造の一例について示す断面図及び平面図。
【図３】第２マイクロホンの構造の一例について示す断面図及び平面図。
【図４】第１マイクロホン及び第２マイクロホンの装着方法の一例について示す平面図。
【図５】本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムの第１実施例について示すブロック図。
【図６】本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムの第２実施例について示すブロック図。
【図７】本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムの第１実施例及び第２実施例による外部雑音の低減効果を示すグラフ。
【図８】本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムの第２実施例による外部雑音の低減効果の主観的評価を示すグラフ。
【図９】本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムの第２実施例が行う信号処理における更新回数と外部雑音の低減効果との関係を示すグラフ。
【図１０】本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムの第２実施例による外部雑音の低減効果と第２マイクロホンの装着位置との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムについて、図面を参照して説明する。なお、以下では説明の具体化のため、ＮＡＭ音声の集音を目的とした肉伝導音集音システムを例に挙げて説明するが、本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムは、ＮＡＭ音声以外の音声（例えば、声帯の振動音を使用して発声される通常の音声）の集音を目的とする肉伝導音集音システムにも適用可能である。
【００３３】
＜＜基本構成＞＞
最初に、本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムの基本構成の一例について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムの基本構成の一例について示すブロック図である。
【００３４】
図１に示すように、肉伝導音集音システム１は、第１マイクロホン１１と、第２マイクロホン１２と、信号処理部１３と、を備える。
【００３５】
第１マイクロホン１１は、人体の軟組織（例えば、皮膚や筋肉、脂肪など）を伝導する肉伝導音を集音して第１電気信号を生成する。特に、第１マイクロホン１１は、使用者の人体の内部で発生する内部音声であるＮＡＭ音声を集音するために設けられている。
【００３６】
ここで、第１マイクロホン１１の構造の一例について、図面を参照して説明する。図２は、第１マイクロホンの構造の一例について示す断面図及び平面図である。なお、図２（ａ）は、第１マイクロホン１１を使用者に装着した状態の断面図であり、図２（ｂ）は、第１マイクロホン１１において集音を行う面（図２（ａ）において皮膚Ｓに密着している面）から見た平面図である。
【００３７】
図２に示すように、第１マイクロホン１１は、一部の面が皮膚Ｓに密着する振動伝導部１１１と、振動伝導部１１１に接触して振動伝導部１１１の振動を第１電気信号に変換する第１振動検出器１１２と、皮膚Ｓに密着する面を除いた振動伝導部１１１の外側を覆う内側カバー１１３と、内側カバー１１３の外側を覆うとともに一部の面が皮膚Ｓに密着する密着遮音部１１４と、皮膚Ｓに密着する面を除いた密着遮音部１１４の外側を覆う外側カバー１１５と、を備える。
【００３８】
振動伝導部１１１は、例えば、ウレタンエラストマやシリコーンゴムなどの人体の軟組織に対して音響インピーダンスが近い素材で構成されている。第１振動検出器１１２は、例えば、コンデンサ型（振動膜と背面電極との間の静電容量の変化を電気信号として出力するタイプ）などの比較的感度が高い振動検出器で構成されている。密着遮音部１１４は、例えば、ウレタンエラストマなどの皮膚Ｓに対する密着性が高い材料で構成されている。内側カバー１１３及び外側カバー１１５は、例えば、樹脂や金属などの材料で構成されている。
【００３９】
第２マイクロホン１２は、空気を伝導する空気伝導音を集音して第２電気信号を生成する。特に、第２マイクロホン１２は、使用者の人体の外部で発生する外部雑音を集音するために設けられている。
【００４０】
ここで、第２マイクロホン１２の構造の一例について、図面を参照して説明する。図３は、第２マイクロホンの構造の一例について示す断面図及び平面図である。なお、図３（ａ）は、第２マイクロホン１２を使用者に装着した状態の断面図であり、図３（ｂ）は、第２マイクロホン１２において集音を行う面（図３（ａ）において皮膚Ｓとは反対側の面）から見た平面図である。
【００４１】
図３に示すように、第２マイクロホン１２は、空気と接触して当該空気の振動を第２電気信号に変換する第２振動検出器１２１と、第２振動検出器１２１を支持する筐体１２２と、を備える。なお、図３では、筐体１２２が皮膚Ｓに密着しているかのように図示しているが、筐体１２２は皮膚Ｓから離間していてもよい。
【００４２】
第２振動検出器１２１は、例えば、コンデンサ型やダイナミック型（振動板に固定されているコイルと磁石とによる電磁誘導によって生じる電圧の変化を電気信号として出力するタイプ）などの振動検出器で構成されている。筐体１２２は、例えば、樹脂や金属などの材料で構成されている。
【００４３】
また、第１マイクロホン１１及び第２マイクロホン１２の人体への装着方法の一例について、図面を参照して説明する。図４は、第１マイクロホン及び第２マイクロホンの装着方法の一例について示す平面図である。
【００４４】
図４に示すように、第１マイクロホン１１は、集音を行う面（図２（ｂ）に示した面）が使用者Ｕの首の皮膚Ｓに対して密着するように、使用者Ｕに対して装着される。例えば、第１マイクロホン１１は、第１マイクロホン１１の外側カバー１１５に一端が固定されるとともに弾性力によって首を両端で挟持するネックバンド２１によって、使用者Ｕに装着される。また、第１マイクロホン１１は、ＮＡＭ音声を集音し易い位置（例えば、図４に示すような使用者Ｕの首の周囲）に装着すると、好ましい。
【００４５】
第２マイクロホン１２は、集音を行う面（図３（ｂ）に示した面）が皮膚Ｓの反対側を向くように、使用者Ｕに対して装着される。例えば、第２マイクロホン１２は、当該第２マイクロホンの筐体１２２に固定されるとともに耳に掛けることができるように湾曲した形状となるイヤーバンド２２によって、使用者Ｕに装着される。なお、図３及び図４では、第２マイクロホン１２の集音を行う面が、皮膚Ｓの反対側を向いている場合について例示しているが、外部雑音を集音可能であれば、必ずしも皮膚Ｓの反対側を向いていなくてもよい。例えば、第２マイクロホン１２の集音を行う面が、使用者Ｕの正面方向や背中方向などの他の方向を向いてもよいし、皮膚Ｓに対向してもよい。ただし、図４に示すように、第２マイクロホン１２は、使用者Ｕの口から離れるとともに第１マイクロホン１１に近接した位置に装着すると、好ましい（詳細については後述の＜＜装着方法＞＞において説明する）。
【００４６】
信号処理部１３は、第１電気信号及び第２電気信号に基づいて、第３電気信号を生成する。信号処理部１３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのデジタル信号処理が可能な演算装置と、半導体メモリなどの記憶装置と、で構成されている。なお、信号処理部１３が、アナログ信号処理を行う回路を備えていてもよい。
【００４７】
上述のように、外部雑音の強度が大きくなると、人体（例えば、皮膚）や遮音構造（例えば、外側カバー１１５、密着遮音部１１４及び内側カバー１１３）を介して第１マイクロホン１１で集音される外部雑音の強度が無視できない程度まで大きくなる。そのため、第１マイクロホン１１が生成する第１電気信号には、ＮＡＭ音声の成分だけでなく、外部雑音の成分も含まれ得る。一方、第２マイクロホン１２では外部雑音が集音される。そのため、第２マイクロホン１２が生成する第２電気信号には、外部雑音の成分が含まれる。
【００４８】
そこで、信号処理部１３は、第１電気信号及び第２電気信号に基づいて、第１電気信号に含まれる外部雑音の成分を低減した第３電気信号を生成する。
【００４９】
ただし、使用者がＮＡＭ音声を発する場合、肉電導音だけでなく、強度は小さいが空気電導音も生じる。そのため、第２マイクロホン１２では外部雑音だけでなくＮＡＭ音声も集音され、第２マイクロホン１２が生成する第２電気信号にはＮＡＭ音声の成分が含まれ得る。
【００５０】
しかし、信号処理部１３は、敢えて、第１マイクロホン１１ではＮＡＭ音声及び外部雑音が集音され、第２マイクロホン１２ではＮＡＭ音声は集音されないが外部雑音は集音されるとみなして（図１における破線の矢印のように集音されるとみなして）、第３電気信号を生成する。
【００５１】
以上のように、本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システム１は、肉伝導音（主に内部音声）を集音する第１マイクロホン１１及び空気伝導音（主に外部雑音）を集音する第２マイクロホン１２という、集音する音声の種類が異なる２種類のマイクロホンを用いるとともに、信号処理部１３が、第２マイクロホン１２では内部音声が集音されず外部雑音が集音されるとみなした信号処理を行う。これにより、第２マイクロホン１２で生成される外部雑音の成分を含む第２電気信号を利用して、第１マイクロホン１１で生成される第１電気信号に含まれる外部雑音の成分を選択的に低減することができる。そして、このような「みなし」を伴う信号処理を行ったとしても、第１電気信号に含まれる外部雑音の成分を十分に低減した第３電気信号を生成可能であることが、本願において実証された（後述する図７参照）。
【００５２】
したがって、本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システム１によれば、肉伝導音を集音する特殊なマイクロホン（第１マイクロホン１１）を使用する場合であっても、信号処理によって外部雑音を低減することができる。
【００５３】
＜＜実施例＞＞
次に、本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システム１の具体的な実施例について、図面を参照して説明する。なお、以下において説明する肉伝導音集音システム１の第１実施例及び第２実施例は、いずれも図１に示した肉伝導音集音システム１における信号処理部１３を具体化したものである。そのため、以下では、信号処理部１３について中心に説明する。
【００５４】
＜第１実施例＞
最初に、本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムの第１実施例について図面を参照して説明する。図５は、本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムの第１実施例について示すブロック図である。
【００５５】
図５に示すように、第１実施例の肉伝導音集音システム１Ａは、フィルタ処理部１３１と、減算部１３２と、で構成される信号処理部１３Ａを備える。なお、図５に示すフィルタ処理部１３１及び減算部１３２は、信号処理部１３Ａが実現する機能をブロックとして表したものである。そのため、図５に示すフィルタ処理部１３１及び減算部１３２のそれぞれは、信号処理部１３Ａにおいて、必ずしも独立した回路や素子で構成されている必要はない。
【００５６】
信号処理部１３Ａは、第２電気信号に基づいて第１電気信号に含まれる外部雑音の成分を推定し、推定した外部雑音の成分を第１電気信号から減算することによって、第３電気信号を生成する。具体的には、フィルタ処理部１３１が、第２電気信号に対するフィルタ処理によって第１電気信号に含まれる外部雑音の成分を推定し、減算部１３２が、フィルタ処理部１３１が推定した外部雑音の成分を第１電気信号から減算することによって、第３電気信号を生成する。
【００５７】
この信号処理部１３Ａによる処理について、数式を用いて具体的に説明する。まず、第１マイクロホン１１の集音によって生成される第１電気信号と、第２マイクロホン１２の集音によって生成される第２電気信号は、下記式（１−１）及び（１−２）のように表される。なお、下記式（１−１）及び（１−２）において、ｘ１（ｔ）は第１電気信号、ｘ２（ｔ）は第２電気信号、ｓ１（ｔ）は肉伝導音として第１マイクロホン１１で集音されるＮＡＭ音声、ｓ２（ｔ）は空気伝導音として第２マイクロホン１２で集音される外部雑音であり、いずれも時間ｔで変動し得る値である。また、ｈ（ｔ）は、第１マイクロホン１１及び第２マイクロホン１２の間の伝達特性であり、時間ｔで変動し得る値である。具体的に、ｈ（ｔ）は、空気伝導音として第２マイクロホン１２で集音される外部雑音ｓ２（ｔ）を、第１マイクロホン１１で集音される外部雑音に変換する値である。また、フィルタ処理部１３１が行うフィルタ処理におけるフィルタ係数（後述する式（１−３）におけるｈ’（ｔ））は、このｈ（ｔ）を推定した値である。
【００５８】
【数１】
2017050626.tif 000003
【００５９】
上述のように、信号処理部１３Ａは、第２マイクロホン１２ではＮＡＭ音声は集音されないが外部雑音は集音されるとみなす。そのため、上記式（１−２）に示したように、第２電気信号ｘ２（ｔ）は、外部雑音ｓ２（ｔ）と等しいものとみなされる。
【００６０】
そして、信号処理部１３Ａは、上記式（１−１）及び（１−２）の関係を前提として、下記式（１−３）の演算を行うことで、第３電気信号を生成する。なお、下記式（１−３）において、ｚ３（ｔ）は第３電気信号、ｈ’（ｔ）はフィルタ係数であり、いずれも時間ｔで変動し得る値である。また、フィルタ処理部１３１はｈ’（ｔ）＊ｘ２（ｔ）の演算を行い、減算部１３２はフィルタ処理部１３１の演算結果をｘ１（ｔ）から減算する演算を行う。
【００６１】
【数２】
2017050626.tif 000004
【００６２】
さらに、信号処理部１３Ａは、得られた第３電気信号に基づいて、当該第３電気信号に含まれる外部雑音の成分がさらに低減されるように、第１電気信号及び第２電気信号に対する信号処理のパラメータを更新する。
【００６３】
具体的に、フィルタ処理部１３１は、得られた第３電気信号を利用した適応フィルタ処理を行う。具体的に、フィルタ処理部１３１は、得られた第３電気信号に基づいて、当該第３電気信号に含まれる外部雑音の成分がさらに低減されるように、フィルタ処理におけるフィルタ係数ｈ’（ｔ）を更新する処理を行う。例えば、フィルタ処理部１３１は、学習同定法（ＮＬＭＳ：Normalized Least Mean Square）、アフィン射影法（ＡＰＡ：Affine Projection Algorithm）、再帰最小二乗法（ＲＬＳ：Recursive Least Squares）などの適応フィルタ処理を行う。
【００６４】
フィルタ処理部１３１が適応フィルタ処理を行う場合、第１電気信号にＮＡＭ音声の成分が含まれている期間においては、不適切なフィルタ係数の更新が生じる可能性がある。そのため、フィルタ処理部１３１が、第１電気信号にＮＡＭ音声が含まれている期間（例えば、第１電気信号の強度が所定の大きさ以上になる期間や、第２電気信号の強度に対する第１電気信号の強度の比が所定の大きさ以上になる期間、使用者の口付近に別途設置した空気伝導音を集音するマイクロホンが生成する電気信号の強度が所定の大きさ以上になる期間など）を検出して、その期間に限りフィルタ係数の更新を停止するように構成すると、好ましい。
【００６５】
以上のように、第１実施例の肉伝導音集音システム１Ａは、第１電気信号に含まれる外部雑音の成分を、第２電気信号に基づいて推定して低減することによって、第１電気信号に含まれる外部雑音の成分を低減した第３電気信号を生成することができる。
【００６６】
＜第２実施例＞
次に、本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムの第２実施例について図面を参照して説明する。図６は、本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムの第２実施例について示すブロック図である。
【００６７】
図６に示すように、第２実施例の肉伝導音集音システム１Ｂは、第１電気信号及び第２電気信号を要素として含む行列に対して分離行列Ｗを乗算する信号処理部１３Ｂを備える。分離行列Ｗは、第１マイクロホン１１及び第２マイクロホン１２におけるＮＡＭ音声及び外部雑音の集音特性を表す混合行列Ｈの逆行列であり、第１電気信号及び第２電気信号を要素として含む行列に対して乗算することで、第３電気信号及び第４電気信号が生成される。なお、詳細については以下において説明するが、第４電気信号は、外部雑音を表す電気信号であり、目的とする電気信号ではない。そのため、肉伝導音集音システム１Ｂは、第４電気信号を外部に出力しなくてもよい。
【００６８】
また、第２実施例の肉伝導音集音システム１Ｂでは、信号処理部１３Ｂが、第１電気信号及び第２電気信号に対して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理などの時間軸の信号から周波数軸の信号に変換する処理を行った上で、以下に述べる第３電気信号を生成するための信号処理を行う。
【００６９】
この信号処理部１３Ｂによる処理について、数式を用いて具体的に説明する。まず、第１マイクロホン１１の集音によって生成される第１電気信号と、第２マイクロホン１２の集音によって生成される第２電気信号は、下記式（２−１）〜（２−３）のように表される。なお、下記式（２−１）及び（２−２）において、ｘ１（ｆ，τ）は第１電気信号、ｘ２（ｆ，τ）は第２電気信号、ｓ１（ｆ，τ）は肉伝導音として第１マイクロホン１１で集音されるＮＡＭ音声、ｓ２（ｆ，τ）は空気伝導音として第２マイクロホン１２で集音される外部雑音であり、いずれも周波数ビン番号ｆ及び時刻フレーム番号τで変動し得る値である。また、下記式（２−１）及び（２−２）において、ｓ（ｆ，τ）はｓ１（ｆ，τ）及びｓ２（ｆ，τ）を要素として含む行列であり、ｘ（ｆ，τ）はｘ１（ｆ，τ）及びｘ２（ｆ，τ）を要素として含む行列である。また、下記式（２−３）において、Ｈ（ｆ）は、第１マイクロホン１１及び第２マイクロホン１２におけるＮＡＭ音声及び外部雑音の集音特性を表す混合行列であり、周波数ビン番号ｆで変動し得るが時間フレーム番号τでは変動しない行列である。具体的に、Ｈ（ｆ）は、ＮＡＭ音声及び外部雑音を要素として含む行列ｓ（ｆ，τ）を、第１電気信号及び第２電気信号から成る行列ｘ（ｆ，τ）に変換する行列である。
【００７０】
【数３】
2017050626.tif 000005
【００７１】
そして、信号処理部１３Ｂは、上記式（２−１）〜（２−３）の関係を前提として、下記式（２−４）及び（２−５）の演算を行うことで、第３電気信号を生成する。なお、下記式（２−４）において、ｚ３（ｆ，τ）は第３電気信号、ｚ４（ｆ，τ）は第４電気信号であり、いずれも周波数ビン番号ｆ及び時刻フレーム番号τで変動し得る値である。また、下記式（２−４）及び（２−５）において、ｚ（ｆ，τ）はｚ３（ｆ，τ）及びｚ４（ｆ，τ）を要素として含む行列である。また、下記式（２−５）において、Ｗ（ｆ）は、混合行列の逆行列である分離行列であり、周波数ビン番号ｆで変動し得るが時間フレーム番号τでは変動しない行列である。
【００７２】
【数４】
2017050626.tif 000006
【００７３】
上記式（２−５）における分離行列Ｗ（ｆ）は、下記式（２−６）のように表される。なお、下記式（２−６）における分離行列Ｗ（ｆ）の要素ｗ１１（ｆ）及びｗ１２（ｆ）は、周波数ビン番号ｆで変動し得るが時間フレーム番号τでは変動しない値である。
【００７４】
【数５】
2017050626.tif 000007
【００７５】
上記式（２−６）において、分離行列Ｗ（ｆ）では、２行目の要素が０と１になっている。これは、信号処理部１３Ｂが、第２マイクロホン１２ではＮＡＭ音声は集音されないが外部雑音は集音されるとみなしているからである。そのため、上記式（２−４）及び（２−５）の演算を行うと、第４電気信号ｚ４（ｆ，τ）は第２電気信号ｘ２（ｆ，τ）と等しくなる。
【００７６】
また、周波数ビンごとのスケールの不定性を解消するために、逆投影法（ＰＢ：Projection Back）を用いると、最終的に算出される第３電気信号は、下記式（２−７）のように表される。
【００７７】
【数６】
2017050626.tif 000008
【００７８】
さらに、信号処理部１３Ｂは、得られた第３電気信号（さらには、第４電気信号）に基づいて、当該第３電気信号に含まれる外部雑音の成分がさらに低減されるように、第１電気信号及び前記第２電気信号に対する信号処理のパラメータを更新する。
【００７９】
具体的に、信号処理部１３Ｂは、下記式（２−８）〜（２−１１）に示すように、更新量Δｗを算出する。なお、下記式（２−８）〜（２−１１）は、自然勾配法に基づく独立成分分析（ＩＣＡ：Independent Component Analysis）によって更新量Δｗを算出するものである。また、下記式（２−８）及び（２−１１）において、ｗ（ｆ）は上記式（２−６）に示した分離行列Ｗ（ｆ）の要素ｗ１１（ｆ）及びｗ１２（ｆ）を要素として含む行列（分離ベクトルとも言う）である。また、下記式（２−９）及び（２−１１）において、ｙ（ｆ，τ）は分離信号であり、周波数ビン番号ｆ及び時間フレーム番号τで変動し得る要素ｙ１（ｆ，τ）及びｙ２（ｆ，τ）を要素として含む行列である。また、下記式（２−１０）及び（２−１１）において、φ（ｙ１（ｆ，τ））はスコア関数と呼ばれる非２次的関数であり、下記式（２−１０）では目的信号の分布がスーパーガウシアンであると仮定している。また、下記式（２−１１）において、ηはステップ幅であり、＜＞τは時間平均演算を表す演算記号である。
【００８０】
【数７】
2017050626.tif 000009
【００８１】
そして、上記式（２−１１）によって算出される更新量Δｗをｗ（ｆ）に加算する（即ち、ｗ（ｆ）＋Δｗの演算を行う）ことによって、新たなｗ（ｆ）が算出される。即ち、分離行列Ｗ（ｆ）の要素ｗ１１（ｆ）及びｗ１２（ｆ）が更新される。
【００８２】
以上のように、第２実施例の肉伝導音集音システム１Ｂは、第１電気信号及び第２電気信号を適宜組み合わせる演算を行うことによって、第１電気信号に含まれる外部雑音の成分を低減した第３電気信号を生成することができる。
【００８３】
なお、第２実施例の肉伝導音集音システム１Ｂは、第１実施例の肉伝導音集音システム１Ａとは異なり、第１電気信号にＮＡＭ音声が含まれている期間であっても、分離行列Ｗ（ｆ）の要素ｗ１１（ｆ）及びｗ１２（ｆ）を適切に更新することができる。
【００８４】
＜外部雑音の低減効果＞
上述した本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムの第１実施例及び第２実施例による外部雑音の低減効果について、図面を参照して説明する。図７は、本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムの第１実施例及び第２実施例による外部雑音の低減効果を示すグラフである。
【００８５】
図７に示すグラフの横軸は各種条件（雑音の種類と信号処理方法との組み合わせ）であり、縦軸はそれぞれの条件で得られる電気信号のＳＮ比（Signal to Noise ratio、信号対雑音比）である。また、図７では、１名の話者が所定の５０文のＮＡＭ音声を発している間に、強度が６０ｄＢである人混みの雑音と、強度が７０ｄＢである展示場の雑音と、強度が８０ｄＢである駅構内の雑音のそれぞれの外部雑音が生じた場合において、第１マイクロホン１１の集音によって生成される第１電気信号に対して各種の信号処理を行って得られるそれぞれの電気信号のＳＮ比について示している。
【００８６】
図７では、第１実施例の肉伝導音集音システム１Ａにおける信号処理部１３Ａのフィルタ処理部１３１が、学習同定法（ＮＬＭＳ）と、アフィン射影法（ＡＰＡ）と、再帰最小二乗法（ＲＬＳ）のそれぞれのフィルタ処理を行って得られる第３電気信号のＳＮ比を示している。ただし、フィルタ処理部１３１は、これらのフィルタ処理を行う際に、使用者がＮＡＭ音声を発している期間についてはフィルタ係数の更新を行わないものとする。なお、使用者がＮＡＭ音声を発している期間は、使用者の口付近でＮＡＭ音声の空気伝導音を集音するとともに得られた電気信号に対して音声区間検出（ＶＡＤ：Voice Activity Detection）を行うことで検出する。
【００８７】
ここで、学習同定法（ＮＬＭＳ）は、フィルタ長が６４ｍｓ（１０２４点）であり、ステップ幅は０．０１，０．０５，０．１，０．２５，０．５の中で第３電気信号におけるＳＮ比が最大になるものが選択されている。また、アフィン射影法（ＡＰＡ）は、フィルタ長が６４ｍｓ（１０２４点）、拘束条件数が２であり、ステップ幅は０．０１，０．０５，０．１，０．２５，０．５の中で第３電気信号におけるＳＮ比が最大になるものが選択されている。また、再帰最小二乗法（ＲＬＳ）は、フィルタ長が１６ｍｓ（２５６点）であり、忘却係数は０．９９，０．９９５，０．９９９，１の中で第３電気信号におけるＳＮ比が最大となるものが選択されている。
【００８８】
また、図７では、第２実施例の肉伝導音集音システム１Ｂにおける信号処理部１３Ｂが、フレーム長が６４ｍｓ（１０２４点）であり、シフト長が３２ｍｓであるＦＦＴ処理を行うとともに、上記式（２−６）における分離行列Ｗ（ｆ）の要素であるｗ１１（ｆ）の初期値が１であってｗ１２（ｆ）の初期値が０、上記式（２−１１）におけるステップ幅ηが０．０１、更新回数が２００回である信号処理を行って得られる第３電気信号のＳＮ比を示している。
【００８９】
さらに、図７では、比較例として、信号処理が行われていない電気信号（即ち、第１電気信号）のＳＮ比である「処理なし」と、外部雑音のみが含まれているデータに対して最小二乗法（ＬＳ：Least Squares）による推定によって得られるフィルタを用いて第１電気信号から外部雑音を除去して得られる電気信号のＳＮ比である「上限値」と、を併せて示している。
【００９０】
また、図７及び以下説明する図８及び図９のそれぞれでは、第１マイクロホン１１及び第２マイクロホン１２の使用者に対する装着位置が、図４に示した位置である。さらに、図７及び以下説明する図８〜１０のそれぞれでは、第１マイクロホン１１及び第２マイクロホン１２のサンプリング周波数が、１６ｋＨｚである。
【００９１】
図７に示すように、強度が６０ｄＢである人混みの雑音が生じる場合、「処理なし」も含めて全ての信号処理によって得られる電気信号のＳＮ比が大きくなる。そのため、この程度の強度の外部雑音が生じる場合であれば、第１マイクロホン１１で集音される外部雑音の強度が小さくなり、ＮＡＭ音声が外部雑音に埋もれるという問題が生じ難いと言える。
【００９２】
しかしながら、強度が７０ｄＢである展示場の雑音や、強度が８０ｄＢである駅構内の雑音が生じる場合では、「処理なし」で得られる電気信号のＳＮ比が小さくなる。特に、強度が８０ｄＢである駅構内の雑音が生じる場合では、「処理なし」で得られる電気信号のＳＮ比が負の値になっていることから、当該電気信号ではＮＡＭ音声の成分が外部雑音の成分に完全に埋もれてしまっていることが分かる。
【００９３】
これに対して、強度が７０ｄＢである展示場の雑音や、強度が８０ｄＢである駅構内の雑音が生じる場合であっても、第１実施例及び第２実施例の肉伝導音集音システム１Ａ，１Ｂの信号処理を行って得られる第３電気信号のＳＮ比は、「処理なし」で得られる電気信号のＳＮ比よりも十分に大きくなる。特に、強度が８０ｄＢである駅構内の雑音が生じる場合であっても、第１実施例及び第２実施例の肉伝導音集音システム１Ａ，１Ｂの信号処理を行って得られる第３電気信号のＳＮ比は、十分に大きい正の値となっていることから、当該第３電気信号においてＮＡＭ音声の成分が外部雑音の成分に埋もれていないことが分かる。
【００９４】
これによって、本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システム１において、信号処理部１３が、第２マイクロホン１２において内部音声が集音されず外部雑音が集音されるとみなして、第１電気信号及び第２電気信号に対して信号処理を行ったとしても、第１電気信号に含まれる外部雑音の成分を十分に低減した第３電気信号を生成可能であることが実証された。
【００９５】
また、強度が８０ｄＢである駅構内の雑音が生じる場合、第２実施例の肉伝導音集音システム１Ｂの信号処理を行って得られる第３電気信号のＳＮ比は、第１実施例の肉伝導音集音システム１Ａによる３種類のフィルタ処理を行って得られるいずれの第３電気信号のＳＮ比よりも大きくなっている。
【００９６】
したがって、第２実施例の肉伝導音集音システム１Ｂの信号処理を行うことで、高強度の雑音が発生する場合であっても、効果的に外部雑音を低減した第３電気信号を生成可能であることが分かる。なお、第２実施例の肉伝導音集音システム１Ｂの信号処理が、高強度の雑音が発生する場合においても外部雑音の低減に対して効果的である理由の１つとして、第１電気信号にＮＡＭ音声の成分が含まれているか否かにかかわらず、分離行列Ｗの要素を更新可能であることが挙げられる。
【００９７】
また、第２実施例の肉伝導音集音システム１Ｂによる外部雑音の低減効果の主観的評価について、図面を参照して説明する。図８は、本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムの第２実施例による外部雑音の低減効果の主観的評価を示すグラフである。
【００９８】
図８では、１名の話者が所定の５０文のＮＡＭ音声を発している間に、強度が７０ｄＢである展示場の雑音と、強度が８０ｄＢである駅構内の雑音のそれぞれの外部雑音が生じた場合において、第１マイクロホン１１の集音によって生成される第１電気信号に対して各種の信号処理を行って得られるそれぞれの電気信号を再生した音声と、外部雑音を含まないＮＡＭ音声のそれぞれをサンプルとしている。そして、図８では、１０人の被験者のそれぞれに対して、１つの条件（雑音の種類と信号処理方法の組み合わせ、雑音がない場合のＮＡＭ音声）につき１８のサンプル（図８では条件が５つであるため合計すると９０のサンプル）を聞かせて、その音質を１（非常に悪い）から５（非常に良い）までの５段階の評価スコアによって評価させた結果について示している。
【００９９】
図８において、「雑音なし」とは、外部雑音を含まないＮＡＭ音声に対する評価スコアである。また、「処理なし」とは、信号処理が行われていない電気信号（即ち、第１電気信号）を再生した音声に対する評価スコアである。また、「処理あり」とは、第２実施例の肉伝導音集音システム１Ｂによる信号処理によって得られる第３電気信号を再生した音声に対する評価スコアである。
【０１００】
図８に示すように、「処理あり」の評価スコアは、「雑音なし」の評価スコアには及ばないものの、「処理なし」の評価スコアよりは明らかに大きくなっている。このことから、第２実施例の肉伝導音集音システム１Ｂは、聞いた人に音質が良い（即ち、外部雑音が低減されてＮＡＭ音声が明瞭になっている）と評価される第３電気信号を生成可能であることが分かる。
【０１０１】
また、第２実施例の肉伝導音集音システム１Ｂが行う信号処理における更新回数と外部雑音の低減効果との関係について、図面を参照して説明する。図９は、本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムの第２実施例が行う信号処理における更新回数と外部雑音の低減効果との関係を示すグラフである。
【０１０２】
図９に示すグラフの横軸は更新回数であり、縦軸は各種の信号処理によって得られる電気信号のＳＮ比である。また、図９は、１名の話者が所定の５０文のＮＡＭ音声を発している間に、強度が７０ｄＢである展示場の雑音と、強度が８０ｄＢである駅構内の雑音のそれぞれの外部雑音が生じた場合において、第１マイクロホン１１の集音によって生成される第１電気信号に対して各種の信号処理を行って得られるそれぞれの電気信号のＳＮ比について示したものである。なお、図９（ａ）が、強度が７０ｄＢである展示場の雑音が生じた場合のグラフであり、図９（ｂ）が、強度が８０ｄＢである駅構内の雑音が生じた場合のグラフである。
【０１０３】
図９において、「処理なし」とは、図７の「処理なし」と同じ信号処理を行って得られる電気信号のＳＮ比である。同様に、図９の「上限値」とは、図７の「上限値」と同じ信号処理を行って得られる電気信号のＳＮ比である。この「処理なし」及び「上限値」の電気信号を得るために行われる信号処理は、パラメータが更新されないものであるため、更新回数とは無関係であり一定値をとる。
【０１０４】
また、図９の「処理あり（理想値）」及び「処理あり（実測値）」は、ともに第２実施例の肉伝導音集音システム１Ｂが行う信号処理によって得られる第３電気信号のＳＮ比である。ただし、「処理あり（理想値）」は、第２マイクロホン１２においてＮＡＭ音声が一切集音されないようにした場合に生成される第３電気信号のＳＮ比である。また、「処理あり（実測値）」は、第２マイクロホン１２においてＮＡＭ音声が集音され得るようにした場合に生成される第３電気信号のＳＮ比である。
【０１０５】
図９に示すように、「処理あり（理想値）」及び「処理あり（実測値）」は、更新回数が数回程度と少ない場合であってもＳＮ比はある程度大きいが、更新回数が増大すると、「上限値」に近づくようにＳＮ比が増大する。特に、図９（ｂ）に示している、強度が８０ｄＢである駅構内の雑音が生じる場合のような、強度が大きい外部雑音が生じる場合は、更新を繰り返すことによるＳＮ比の改善が顕著になる。
【０１０６】
また、図９に示すように、「処理あり（理想値）」及び「処理あり（実測値）」は、略同じ値である。したがって、ある程度の強度の外部雑音が生じている場合であっても、第２マイクロホン１２で集音されるＮＡＭ音声は、無視が可能な程度に小さいと言える。
【０１０７】
ただし、上述のように、図９に示すグラフは、第１マイクロホン１１及び第２マイクロホン１２の使用者に対する装着位置が、図４に示す位置である場合に得られたものである。そのため、例えば第２マイクロホン１２の使用者に対する装着位置を、図４に示す位置とは異ならせた場合、第２マイクロホン１２で集音されるＮＡＭ音声が無視できない程度に大きくなる場合もあり得る（詳細については以下の＜＜装着方法＞＞において説明する）。
【０１０８】
＜＜装着方法＞＞
上述した本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムの好適な装着方法（特に、第２マイクロホン１２の使用者に対する好適な装着位置）について、図面を参照して説明する。図１０は、本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システムの第２実施例による外部雑音の低減効果と第１マイクロホン及び第２マイクロホンの装着位置との関係を示すグラフである。
【０１０９】
図１０に示すグラフの横軸は第２電気信号のＮＳ比（Noise to Signal ratio、雑音対信号比）であり、縦軸は第３電気信号のＳＮ比である。また、図１０では、強度が７０ｄＢである展示場の雑音と、強度が８０ｄＢである駅構内の雑音のそれぞれの外部雑音が生じる場合において、第２電気信号のＮＳ比を変動させると、第２実施例の肉伝導音集音システム１Ｂが生成する第３電気信号のＳＮ比がどのように変動するのかをシミュレーションによって算出した結果について示している。
【０１１０】
ここで、第２電気信号のＮＳ比は、第２マイクロホン１２において空気伝導音として集音されるＮＡＭ音声の強度に応じて変化する。具体的に、第２マイクロホン１２を使用者の口に近づけると、第２マイクロホン１２において空気伝導音として集音されるＮＡＭ音声の強度が大きくなる（雑音の相対的な強度が小さくなる）ため、第２電気信号のＮＳ比は小さくなる。一方、第２マイクロホン１２を使用者の口から遠ざけると、第２マイクロホン１２において空気伝導音として集音されるＮＡＭ音声の強度が小さくなる（雑音の相対的な強度が大きくなる）ため、第２電気信号のＮＳ比は大きくなる。
【０１１１】
図１０に示すように、第２電気信号のＮＳ比が１０ｄＢ以上となる位置に第２マイクロホン１２を装着すると、第２実施例の肉伝導音集音システム１Ｂが生成する第３電気信号のＳＮ比が、数ｄＢ以上になる。そのため、このような位置に第２マイクロホン１２を装着することで、第２実施例の肉伝導音集音システム１Ｂによる外部雑音の低減効果を、明確に発揮させることが可能になる。
【０１１２】
さらに、図１０に示すように、第２電気信号のＮＳ比が２０ｄＢ以上となる位置に第２マイクロホン１２を装着すると、第２実施例の肉伝導音集音システム１Ｂが生成する第３電気信号のＳＮ比が、最大値に近い大きさになる。そのため、このような位置に第２マイクロホン１２を装着することで、第２実施例の肉伝導音集音システム１Ｂによる外部雑音の低減効果を、最大限まで発揮させることが可能になる。
【０１１３】
なお、上述のように、第１マイクロホン１１は、ＮＡＭ音声を集音し易い位置（例えば、使用者Ｕの首の周囲、図４参照）に装着すると、好ましい。また、本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システム１は、第２マイクロホン１２で外部雑音を集音して得られた第２電気信号を利用して、第１マイクロホン１１で生成された第１電気信号に含まれる外部雑音を低減する信号処理を行う。そのため、第１マイクロホン１１及び第２マイクロホン１２のそれぞれで集音される外部雑音において、できるだけ差異が生じないようにするために、第１マイクロホン１１及び第２マイクロホン１２を近接して配置すると、好ましい。
【０１１４】
そこで、例えば、第１マイクロホン１１及び第２マイクロホン１２を、共に使用者Ｕの首の周囲に装着すると（図４参照）、第１マイクロホン１１ではＮＡＭ音声が集音し易くなり、第２マイクロホン１２では空気伝導音として集音されるＮＡＭ音声の強度が小さくなり、さらに第１マイクロホン１１及び第２マイクロホン１２のそれぞれで集音される外部雑音の差異が小さくなるため、好ましい。
【０１１５】
また、図１０では、第２実施例の肉伝導音集音システム１Ｂによる外部雑音の低減効果のみを示しているが、第１実施例の肉伝導音集音システム１Ａによる外部雑音の低減効果も、図１０と同様の傾向になる。
【０１１６】
＜＜変形等＞＞
［１］  上述の実施形態では、内部音声がＮＡＭ音声であるものとして説明したが、内部音声はＮＡＭ音声に限らず、声帯の振動音を使用して発声される通常の音声などの他の音声であってもよい。
【０１１７】
ただし、使用者がＮＡＭ音声以外の内部音声を発する場合、空気電導音として生じる内部音声の強度が大きくなることで、第２マイクロホン１２が生成する第２電気信号に含まれる内部音声の成分の強度が大きくなり得る。しかし、外部雑音の強度が非常に大きい場合は、第２マイクロホンが生成する第２電気信号における内部音声の成分の強度が小さくなる（例えば、図１０に示したように、第２電気信号のＮＳ比が１０ｄＢ以上、さらには２０ｄＢ以上になる）ため、本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システム１を使用することができる。
【０１１８】
［２］  図４では、第１マイクロホン１１及び第２マイクロホン１２が別体である場合について例示したが、両者を構造的に一体化してもよい。例えば、第２マイクロホン１２を第１マイクロホン１１の外部ケース１１５に固定することで、第１マイクロホン１１及び第２マイクロホン１２の相対的な位置関係を固定してもよい。
【０１１９】
第１マイクロホン１１及び第２マイクロホン１２を一体化すると、例えば第１マイクロホン１１を使用者の好ましい位置（例えば、使用者の首の周囲）に装着するだけで、図１０を参照して説明したような好ましい装着方法を容易に実現することが可能になる。
【０１２０】
［３］  上述した本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システム１の第１実施例及び第２実施例は、いずれも信号処理のパラメータを更新するものとして説明したが、信号処理のパラメータを更新しないようにしてもよい。この場合は、適切な信号処理を行うためのパラメータを、事前に算出しておけばよい。
【０１２１】
ただし、上述した本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システム１において、信号処理のパラメータを算出するためには、空気伝導音である外部雑音が肉伝導音を集音する第１マイクロホン１１に集音されるまでの経緯を数式等で表した混入モデルを構築する必要があるが、このモデルは極めて複雑なものとなり得る。
【０１２２】
したがって、上述した本発明の実施形態に係る肉伝導音集音システム１の第１実施例及び第２実施例のように、信号処理のパラメータを更新する構成にすることによって、複雑な外部雑音の混入モデルの構築を不要として、簡易かつ精度良く外部雑音を低減した第３電気信号を生成することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明は、ＮＡＭ音声などの内部音声を集音するための肉伝導音集音システムや、当該肉伝導音集音システムの人体に対する装着方法に適用すると好適である。
【符号の説明】
【０１２４】
１，１Ａ，１Ｂ  ：  肉伝導音集音システム
１１    ：  第１マイクロホン
１１１  ：  振動伝導部
１１２  ：  第１振動検出器
１１３  ：  内側カバー
１１４  ：  密着遮音部
１１５  ：  外側カバー
１２    ：  第２マイクロホン
１２１  ：  第２振動検出器
１２２  ：  筐体
１３，１３Ａ，１３Ｂ  ：  信号処理部
１３１  ：  フィルタ処理部
１３２  ：  減算部
２１    ：  ネックバンド
２２    ：  イヤーバンド
【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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