特許 6221258 信号処理装置、方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6221258

(24)【登録日】2017年10月13日

(45)【発行日】2017年11月1日

(54)【発明の名称】信号処理装置、方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G10L 21/028 20130101AFI20171023BHJP

   H04R 3/00 20060101ALI20171023BHJP

   G10L 21/0272 20130101ALI20171023BHJP

   G10L 21/0232 20130101ALI20171023BHJP

【ＦＩ】

   G10L21/028 B

   H04R3/00 320

   G10L21/0272 100A

   G10L21/0232

【請求項の数】5

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2013-36360(P2013-36360)

(22)【出願日】2013年2月26日

(65)【公開番号】特開2014-164191(P2014-164191A)

(43)【公開日】2014年9月8日

【審査請求日】2015年11月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000295

【氏名又は名称】沖電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090620

【弁理士】

【氏名又は名称】工藤 宣幸

(74)【代理人】

【識別番号】100161861

【弁理士】

【氏名又は名称】若林 裕介

(74)【代理人】

【識別番号】100180275

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 倫太郎

(72)【発明者】

【氏名】高橋 克之

【審査官】 大野 弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２４８２９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ１０Ｌ ２１／０２８

Ｇ１０Ｌ ２１／０２３２

Ｇ１０Ｌ ２１／０２７２

Ｈ０４Ｒ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の入力音声信号の少なくとも一方に含まれている雑音成分を、反復スペクトル引き算手段がスペクトル引き算処理を反復して繰り返すことによって抑圧して出力する信号処理装置において、
当該特徴量算出手段への入力信号から、その入力信号における目的音声の含有量を示す特徴量を算出する特徴量算出手段と、
上記特徴量に基づいて、スペクトル引き算処理の反復回数を制御する反復回数制御手段とを備え、
上記特徴量算出手段は、
当該第１の指向性形成部への一対の入力信号に基づいて、第１の所定方位に死角を有する指向性特性を付与した第１の指向性信号を形成する第１の指向性形成部と、
上記一対の入力信号に基づいて、上記第１の所定方位とは異なる第２の所定方位に死角を有する指向性特性を付与した第２の指向性信号を形成する第２の指向性形成部と、
上記第１及び第２の指向性信号を用いて、上記特徴量としてのコヒーレンスを得るコヒーレンス計算部とを備える
ことを特徴とする信号処理装置。

【請求項2】

上記第１の指向性形成部及び上記第２の指向性形成部への一対の入力信号が上記一対の入力音声信号であり、
上記反復回数制御手段は、上記コヒーレンス計算部が計算したコヒーレンスに応じて反復回数を定めて、上記反復スペクトル引き算手段へ通知する
ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。

【請求項3】

上記第１の指向性形成部及び上記第２の指向性形成部への一対の入力信号が、新たな反復回数のスペクトル引き算処理に供する一対の信号であり、
上記反復回数制御手段は、上記コヒーレンス計算部が計算したコヒーレンスが増大から減少に転じたときに、上記反復スペクトル引き算手段へ反復処理の終了を通知する
ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。

【請求項4】

一対の入力音声信号の少なくとも一方に含まれている雑音成分を、反復スペクトル引き算手段がスペクトル引き算処理を反復して繰り返すことによって抑圧して出力する信号処理方法において、
特徴量算出手段が、当該特徴量算出手段への入力信号から、その入力信号における目的音声の含有量を示す特徴量を算出し、
反復回数制御手段が、上記特徴量に基づいて、スペクトル引き算処理の反復回数を制御し、
上記特徴量算出手段の第１の指向性形成部は、当該第１の指向性形成部への一対の入力信号に基づいて、第１の所定方位に死角を有する指向性特性を付与した第１の指向性信号を形成し、
上記特徴量算出手段の第２の指向性形成部は、上記一対の入力信号に基づいて、上記第１の所定方位とは異なる第２の所定方位に死角を有する指向性特性を付与した第２の指向性信号を形成し、
上記特徴量算出手段のコヒーレンス計算部は、上記第１及び第２の指向性信号を用いて、上記特徴量としてのコヒーレンスを得る
ことを特徴とする信号処理方法。

【請求項5】

一対の入力音声信号の少なくとも一方に含まれている雑音成分をスペクトル引き算処理を反復して繰り返すことによって抑圧して出力する信号処理装置に搭載されたコンピュータを、
当該特徴量算出手段への入力信号から、その入力信号における目的音声の含有量を示す特徴量を算出する特徴量算出手段と、
上記特徴量に基づいて、スペクトル引き算処理の反復回数を制御する反復回数制御手段として機能させ、
上記特徴量算出手段は、
当該第１の指向性形成部への一対の入力信号に基づいて、第１の所定方位に死角を有する指向性特性を付与した第１の指向性信号を形成する第１の指向性形成部と、
上記一対の入力信号に基づいて、上記第１の所定方位とは異なる第２の所定方位に死角を有する指向性特性を付与した第２の指向性信号を形成する第２の指向性形成部と、
上記第１及び第２の指向性信号を用いて、上記特徴量としてのコヒーレンスを得るコヒーレンス計算部とを備える
ことを特徴とする信号処理プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は信号処理装置、方法及びプログラムに関し、例えば、電話機やテレビ会議装置などの音声信号（この明細書では、音声信号と音響信号の双方を含めて「音声信号」と呼んでいる）を扱う通信機や通信ソフトウェアに適用し得るものである。

【背景技術】

【0002】

取得した音声信号中に含まれる雑音成分を抑圧する手法の一つとして、スペクトル引き算法（スペクトル減算法や周波数減算法や周波数引き算法とも呼ばれる）が挙げられる。これは、非特許文献１に記載されているように、雑音を含む音声信号のスペクトルから雑音スペクトルを減算する手法である。

【0003】

ところで、スペクトル引き算処理は雑音成分を抑圧する効果がある一方で、ミュージカルノイズという異音成分（トーン性の雑音）を発生させてしまうという課題がある。

【0004】

この課題への対策の一つが、非特許文献１に記載されているように、スペクトル引き算処理を反復するという手法（反復スペクトル引き算法）である。反復スペクトル引き算法は、スペクトル引き算処理によって雑音成分が抑圧された信号に対して、再び、スペクトル引き算処理を行い、この反復処理を所定回数（非特許文献１では１０回の例が記載されている）だけ繰り返すという手法である。雑音成分抑圧後の信号から再度雑音成分を推定することにより、発生したミュージカルノイズを含む雑音特性を推定し、それを抑圧することを期待している。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】緒方伸哉、島村徹也著、「反復スペクトル引き算法によるミュージカルノイズの低減」、日本音響学会講演論文集、ｐｐ３８７−３８８、２００１年３月

【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、反復スペクトル引き算法は、反復を繰り返すたびに音声成分が歪んで自然さが損なわれるという課題がある。

【0007】

そのため、反復スペクトル引き算法に従って雑音成分を抑圧しても、音質の自然さと、ミュージカルノイズを含む雑音の抑圧性能とがバランス良く実現できる信号処理装置、方法及びプログラムが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第１の本発明は、一対の入力音声信号の一方に含まれている雑音成分を、反復スペクトル引き算手段がスペクトル引き算処理を反復して繰り返すことによって抑圧して出力する信号処理装置において、（１）当該特徴量算出手段への入力信号から、その入力信号における目的音声の含有量を示す特徴量を算出する特徴量算出手段と、（２）上記特徴量に基づいて、スペクトル引き算処理の反復回数を制御する反復回数制御手段とを備え、上記特徴量算出手段は、（３−１）当該第１の指向性形成部への一対の入力信号に基づいて、第１の所定方位に死角を有する指向性特性を付与した第１の指向性信号を形成する第１の指向性形成部と、（３−２）上記一対の入力信号に基づいて、上記第１の所定方位とは異なる第２の所定方位に死角を有する指向性特性を付与した第２の指向性信号を形成する第２の指向性形成部と、（３−３）上記第１及び第２の指向性信号を用いて、上記特徴量としてのコヒーレンスを得るコヒーレンス計算部とを備えることを特徴とする。

【0009】

第２の本発明は、一対の入力音声信号の一方に含まれている雑音成分を、反復スペクトル引き算手段がスペクトル引き算処理を反復して繰り返すことによって抑圧して出力する信号処理方法において、（１）特徴量算出手段が、当該特徴量算出手段への入力信号から、その入力信号における目的音声の含有量を示す特徴量を算出し、（２）反復回数制御手段が、上記特徴量に基づいて、スペクトル引き算処理の反復回数を制御し、（３−１）上記特徴量算出手段の第１の指向性形成部は、当該第１の指向性形成部への一対の入力信号に基づいて、第１の所定方位に死角を有する指向性特性を付与した第１の指向性信号を形成し、（３−２）上記特徴量算出手段の第２の指向性形成部は、上記一対の入力信号に基づいて、上記第１の所定方位とは異なる第２の所定方位に死角を有する指向性特性を付与した第２の指向性信号を形成し、（３−３）上記特徴量算出手段のコヒーレンス計算部は、上記第１及び第２の指向性信号を用いて、上記特徴量としてのコヒーレンスを得ることを特徴とする。

【0010】

第３の本発明の信号処理プログラムは、一対の入力音声信号の一方に含まれている雑音成分をスペクトル引き算処理を反復して繰り返すことによって抑圧して出力する信号処理装置に搭載されたコンピュータを、（１）当該特徴量算出手段への入力信号から、その入力信号における目的音声の含有量を示す特徴量を算出する特徴量算出手段と、（２）上記特徴量に基づいて、スペクトル引き算処理の反復回数を制御する反復回数制御手段として機能させ、上記特徴量算出手段は、（３−１）当該第１の指向性形成部への一対の入力信号に基づいて、第１の所定方位に死角を有する指向性特性を付与した第１の指向性信号を形成する第１の指向性形成部と、（３−２）上記一対の入力信号に基づいて、上記第１の所定方位とは異なる第２の所定方位に死角を有する指向性特性を付与した第２の指向性信号を形成する第２の指向性形成部と、（３−３）上記第１及び第２の指向性信号を用いて、上記特徴量としてのコヒーレンスを得るコヒーレンス計算部とを備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、反復スペクトル引き算法に従って雑音成分を抑圧しても、音質の自然さと、ミュージカルノイズを含む雑音の抑圧性能とがバランス良く実現できる信号処理装置、方法及びプログラムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１の実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。

【図2】第１の実施形態における第１及び第２の指向性形成部からの指向性信号の性質を示す説明図である。

【図3】第１の実施形態における第１及び第２の指向性形成部による指向性特性を示す説明図である。

【図4】方位ごとのコヒーレンスの挙動を示す説明図である。

【図5】第１の実施形態における反復スペクトル引き算部の詳細構成を示すブロック図である。

【図6】第１の実施形態の反復スペクトル引き算部における第３の指向性形成部の出力信号の指向性の説明図である。

【図7】第１の実施形態における反復回数制御部の詳細構成を示すブロック図である。

【図8】第１の実施形態の反復回数制御部における反復回数記憶部の記憶内容の説明図である。

【図9】第１の実施形態の反復スペクトル引き算部における詳細動作を示すフローチャートである。

【図10】第２の実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。

【図11】第２の実施形態における反復スペクトル引き算部の詳細構成を示すブロック図である。

【図12】第２の実施形態における反復回数制御部の詳細構成を示すブロック図である。

【図13】第２の実施形態の反復スペクトル引き算部における詳細動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による信号処理装置、方法及びプログラムの第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

【0014】

第１の実施形態の信号処理装置、方法及びプログラムは、スペクトル引き算処理を反復して繰り返す反復回数を適応的に制御することを特徴としている。

【0015】

（Ａ−１）第１の実施形態に至った考え方（反復回数を適応的に制御する理由）
第１の実施形態の信号処理装置の構成及び動作を説明する前に、第１の実施形態に至った考え方、すなわち、反復スペクトル引き算処理の反復回数を適応的に制御する理由を説明する。

【0016】

反復スペクトル引き算処理によって音声成分が歪む原因は、推定した雑音成分を過剰に引き算しすぎてしまうことにある。この課題は、指向性を形成して雑音信号を推定する場合に顕著となる。

【0017】

妨害音声（目的話者以外の人の音声）の到来方位が、形成される指向性の方位と一致する場合には、推定した雑音信号の精度が高いため、一度の引き算で大きな抑圧効果が得られる。このような場合には、反復回数は少なくても良いのにも拘わらず、固定の反復回数を適用すると、反復回数が多すぎて必要以上に引き算してしまうため、目的音声成分まで抑圧され、音声に歪みが生じてしまう。

【0018】

一方、妨害音声の到来方位が、形成した指向性方位から逸れている場合には、推定した雑音成分の精度が低くなり、そのため、一度の引き算での抑圧効果は小さく、反復回数が多いことが好ましい。しかし、反復回数が固定されていると、実際の反復回数が所望する反復回数より少なくなり、目的音声への影響は小さいものの、雑音成分の抑圧性能が不足する。

【0019】

以上のように、妨害音声の到来方位によって最適な反復回数は変動する。

【0020】

そこで、第１の実施形態の信号処理装置は、妨害音声の到来方位に応じて、反復スペクトル引き算処理の反復回数を制御し、音声の自然さと雑音の抑圧性能の双方を実現しようとした。

【0021】

（Ａ−２）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。ここで、一対のマイクｍ１及びｍ２を除いた部分は、ハードウェアで構成することも可能であり、また、ＣＰＵが実行するソフトウェア（信号処理プログラム）とＣＰＵとで実現することも可能であるが、いずれの実現方法を採用した場合であっても、機能的には図１で表すことができる。

【0022】

図１において、第１の実施形態の信号処理装置１は、一対のマイクｍ１、ｍ２、ＦＦＴ部１１、第１の指向性形成部１２、第２の指向性形成部１３、コヒーレンス計算部１４、反復回数制御部１５、反復スペクトル引き算部１６及びＩＦＦＴ部１７を有する。

【0023】

一対のマイクｍ１、ｍ２は、所定距離（若しくは任意の距離）だけ離れて配置され、それぞれ、周囲の音声を捕捉するものである。各マイクｍ１、ｍ２で捕捉された音声信号（入力信号）は、図示しない対応するＡＤ変換器を介してデジタル信号ｓ１（ｎ）、ｓ２（ｎ）に変換されてＦＦＴ部１１に与えられる。なお、ｎはサンプルの入力順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、ｎが小さいほど古い入力サンプルであり、大きいほど新しい入力サンプルであるとする。

【0024】

ＦＦＴ部１１は、マイクｍ１及びｍ２から入力信号系列ｓ１（ｎ）及びｓ２（ｎ）を受け取り、その入力信号ｓ１及びｓ２に高速フーリエ変換（あるいは離散フーリエ変換）を行うものである。これにより、入力信号ｓ１及びｓ２を周波数領域で表現することができる。なお、高速フーリエ変換を実施するにあたり、入力信号ｓ１（ｎ）及びｓ２（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）及びＦＲＡＭＥ２（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）を構成する例を以下の（１）式に示すが、分析フレームＦＲＡＭＥ２（Ｋ）も同様である。

【数1】

【0025】

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。

【0026】

ＦＦＴ部１１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、周波数領域信号Ｘ１（ｆ，Ｋ）、Ｘ２（ｆ，Ｋ）に変換し、得られた周波数領域信号Ｘ１（ｆ，Ｋ）及びＸ２（ｆ，Ｋ）をそれぞれ、反復コヒーレンスフィルタ処理部１２に与える。なお、ｆは周波数を表すインデックスである。また、Ｘ１（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（但し、いずれかの周波数要素の一つを表す場合にも同様の表記を用いることもある）。さらに、Ｘ１（ｆ，Ｋ）は複素数であり、実部と虚部からなる。Ｘ２（ｆ，Ｋ）や後述するＢ１（ｆ，Ｋ）及びＢ２（ｆ，Ｋ）も同様である。

【0027】

Ｘ１（ｆ，Ｋ）＝｛Ｘ１（ｆ１，Ｋ），Ｘ１（ｆ２，Ｋ），…，Ｘ１（ｆｍ，Ｋ）｝ …（２）
反復スペクトル引き算部１６は、スペクトル引き算処理を、反復回数制御部１５から与えられた反復回数Θ（Ｋ）だけ繰り返し実行し、雑音成分が抑圧された信号ＳＳ＿ｏｕｔ（ｆ，Ｋ）を得て、ＩＦＦＴ部１７に与えるものである。

【0028】

ＩＦＦＴ部１７は、雑音抑圧後信号ＳＳ＿ｏｕｔ（ｆ，Ｋ）に対して、逆高速フーリエ変換を施して時間領域信号である出力信号ｙ（ｎ）を得るものである。

【0029】

第１の指向性形成部１２、第２の指向性形成部１３、コヒーレンス計算部１４及び反復回数制御部１５は、反復スペクトル引き算部１６が適用する反復回数Θ（Ｋ）を決定するための構成である。上述したように、実施形態の信号処理装置１では、妨害音声の到来方位に応じて、反復スペクトル引き算処理の反復回数を制御し、音声の自然さと雑音の抑圧性能の双方を実現しようとしている。妨害音声の到来方位を反映した特徴量としてコヒーレンスを適用する。

【0030】

第１の指向性形成部１２は、周波数領域信号Ｘ１（ｆ，Ｋ）及びＸ２（ｆ，Ｋ）から特定方向に指向性が強い信号Ｂ１（ｆ，Ｋ）を形成するものである。第２の指向性形成部１３は、周波数領域信号Ｘ１（ｆ，Ｋ）及びＸ２（ｆ，Ｋ）から特定方向（上述の特定方向とは異なる）に指向性が強い信号Ｂ２（ｆ，Ｋ）を形成するものである。特定方向に指向性が強い信号Ｂ１（ｆ，Ｋ）、Ｂ２（ｆ，Ｋ）の形成方法としては既存の方法を適用でき、例えば、（３）式を適用して右方向に指向性が強いＢ１（ｆ，Ｋ）や（４）式を適用して左方向に指向性が強いＢ２（ｆ，Ｋ）が形成できる。（３）式及び（４）式では、フレームインデックスＫは演算に関与しないので省略している。

【数2】

【0031】

これらの式の意味を、（３）式を例に、図２及び図３を用いて説明する。図２（Ａ）に示した方向θから音波が到来し、距離ｌだけ隔てて設置されている一対のマイクｍ１及びｍ２で捕捉されたとする。このとき、音波が一対のマイクｍ１及びｍ２に到達するまでには時間差が生じる。この到達時間差τは、音の経路差をｄとすると、ｄ＝ｌ×ｓｉｎθなので、音速をｃとすると（５）式で与えられる。

【0032】

τ＝ｌ×ｓｉｎθ／ｃ …（５）
ところで、入力信号ｓ１（ｎ）にτだけ遅延を与えた信号ｓ１（ｔ−τ）は、入力信号ｓ２（ｔ）と同一の信号である。従って、両者の差をとった信号ｙ（ｎ）＝ｓ２（ｔ）−ｓ１（ｔ−τ）は、θ方向から到来した音が除去された信号となる。結果として、マイクロフォンアレーｍ１及びｍ２は図２（Ｂ）のような指向特性を持つようになる。

【0033】

なお、以上では、時間領域での演算を記したが、周波数領域で行っても同様なことがいえる。この場合の式が、上述した（３）式及び（４）式である。今、一例として、到来方位θが±９０度であることを想定する。すなわち、第１の指向性形成部１２からの指向性信号Ｂ１（ｆ）は、図３（Ａ）に示すように右方向に強い指向性を有し、第２の指向性形成部１３からの指向性信号Ｂ２（ｆ）は、図３（Ｂ）に示すように左方向に強い指向性を有する。

【0034】

コヒーレンス計算部１４は、以上のようにして得られた指向性信号Ｂ１（ｆ，Ｋ）、Ｂ２（ｆ，Ｋ）に対し、（６）式、（７）式に示す演算を施すことでコヒーレンスＣＯＨ（ｋ）を得るものである。（６）式におけるＢ２（ｆ）^＊はＢ２（ｆ）の共役複素数である。また、フレームインデックスＫは、（６）式、（７）式の演算には関与しないので、（６）式、（７）式ではフレームインデックスＫの記載を省略している。

【数3】

【0035】

ここで、コヒーレンスの大小で入力信号（目的音声若しくは妨害音声）が正面から到来した信号か否かを判定できる理由を簡単に説明する。

【0036】

コヒーレンスの概念は、右から到来する信号と左から到来する信号の相関と言い換えられる（上述した（６）式はある周波数成分についての相関を算出する式であり、（７）式は全ての周波数成分の相関値の平均を計算している）。従って、コヒーレンスＣＯＨが小さい場合とは、２つの指向性信号Ｂ１及びＢ２の相関が小さい場合であり、反対にコヒーレンスＣＯＨが大きい場合とは相関が大きい場合と言い換えることができる。そして、相関が小さい場合の入力信号は、入力到来方位が右又は左のどちらかに大きく偏っている、つまり、正面以外から到来している信号といえる。一方、コヒーレンスＣＯＨの値が大きい場合は、到来方位の偏りがないため、入力信号が正面から到来する場合であるといえる。このようにコヒーレンスの大小で入力信号の到来方位が正面か否かを判定することができる。

【0037】

図４は、コヒーレンスの挙動を示した説明図である。図４に示すように、到来方位に応じて、コヒーレンスの値がとるレンジが変化していることが分かる。この性質を用いることで、妨害音声の到来方位を推定し、その結果に基づいて、反復スペクトル引き算処理の反復回数を制御することとした。

【0038】

反復回数制御部１５は、コヒーレンス計算部１４が算出したコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ）がどのような範囲内の値かによって定まる反復回数Θ（Ｋ）を得て、反復スペクトル引き算部１６に与えるものである。

【0039】

図５は、反復スペクトル引き算部１６の詳細構成を示すブロック図である。なお、反復回数制御部１５から与えられた反復回数Θ（Ｋ）だけスペクトル引き算処理を実行させる構成が従来と異なっており、スペクトル引き算処理の実行構成や、それを反復させるための構成等は、既存のいかなる構成を適用しても良く、図５は一例として記載したものである。

【0040】

図５において、反復スペクトル引き算部１６は、入力信号・反復回数受信部２１、反復回数カウンタ・被減算信号初期化部２２、第３の指向性形成部２３、スペクトル引き算処理部２４、反復回数カウンタ更新・反復実施可否制御部２５、被減算信号更新部２６及びスペクトル引き算処理後信号送信部２７を有する。

【0041】

反復スペクトル引き算部１６においては、これらの各部２１〜２７が協働して動作することにより、後述する図９のフローチャートに示す処理を実行する。

【0042】

入力信号・反復回数受信部２１は、ＦＦＴ部１１から出力された周波数領域信号Ｘ１（ｆ，Ｋ）、Ｘ２（ｆ，Ｋ）と、反復回数制御部１５から出力された反復回数Θ（Ｋ）とを受け取るものである。

【0043】

反復回数カウンタ・被減算信号初期化部２２は、反復回数を表すカウンタ変数（以下、反復回数カウンタと呼ぶ）ｐと、スペクトル引き算処理において雑音信号が減算される信号である被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）、ｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）を初期化する。反復回数カウンタｐの初期化値は０であり、被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）の初期化値はそれぞれ、Ｘ１（ｆ，Ｋ）、Ｘ２（ｆ，Ｋ）である。

【0044】

第３の指向性形成部２３は、現反復回数における被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）に基づいて、（８）式に従って、雑音信号（第３の指向性信号）Ｎ（ｆ，Ｋ，ｐ）を形成する。

【数4】

【0045】

雑音信号Ｎ（ｆ，Ｋ，ｐ）は反復回数によって変化するものである。被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）の初期化値がそれぞれＸ１（ｆ，Ｋ）、Ｘ２（ｆ，Ｋ）であって、これらの絶対値の差分をとって雑音信号Ｎ（ｆ，Ｋ，ｐ）を形成していることから理解できるように、雑音信号Ｎ（ｆ，Ｋ，ｐ）は、図６に示す指向性を有する。すなわち、雑音信号Ｎ（ｆ，Ｋ，ｐ）は、正面方位に死角を有する指向性を有する。

【0046】

スペクトル引き算処理部２４は、現反復回数における被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）と、雑音信号Ｎ（ｆ，Ｋ，ｐ）とに基づいて、（９）式及び（１０）式に従って、現反復回数におけるスペクトル引き算処理を行い、スペクトル引き算処理後信号ＳＳ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びＳＳ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）を形成する。

【数5】

【0047】

反復回数カウンタ更新・反復実施可否制御部２５は、現反復回数におけるスペクトル引き算処理が終了したときに、反復回数カウンタｐを１インクリメントした後、反復回数カウンタｐが反復回数制御部１５から出力された反復回数Θ（Ｋ）に達したかを判定し、達しない場合にはスペクトル引き算処理の反復を継続するように各部を制御し、達した場合にはスペクトル引き算処理の反復繰り返しを終了するように各部を制御するものである。

【0048】

被減算信号更新部２６は、スペクトル引き算処理の反復を継続する場合に、被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）をそれぞれ、前回の反復回数でのスペクトル引き算処理後信号ＳＳ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ−１）及びＳＳ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ−１）に更新する。

【0049】

スペクトル引き算処理後信号送信部２７は、スペクトル引き算処理の反復繰り返しを終了する場合に、その時点で得られているスペクトル引き算処理後信号ＳＳ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びＳＳ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）の一方を、反復スペクトル引き算後信号ＳＳ＿ｏｕｔ（ｆ，Ｋ）としてＩＦＦＴ部１７に与えるものである。また、スペクトル引き算処理後信号送信部２７は、フレームを規定する変数Ｋを１だけ増加させて次のフレームの処理を起動させるものである。

【0050】

図７は、反復回数制御部１５の詳細構成を示すブロック図である。

【0051】

図７において、反復回数制御部１５は、コヒーレンス受信部３１、反復回数照合部３２、反復回数記憶部３３及び反復回数送信部３４を有する。

【0052】

コヒーレンス受信部３１は、コヒーレンス計算部１４から出力されたコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ）を取込むものである。

【0053】

反復回数照合部３２は、コヒーレンスＣＯＨ（Ｋ）をキーとして、反復回数記憶部３３から、反復スペクトル引き算処理の反復回数Θ（Ｋ）を取り出すものである。

【0054】

反復回数記憶部３３は、図８に示すように、コヒーレンスＣＯＨの範囲に対応付けて反復回数Θ（Ｋ）を記憶している。図８は、コヒーレンスＣＯＨがＡより大きくＢ以下の場合には反復回数αが対応付けられ、コヒーレンスＣＯＨがＢより大きくＣ以下の場合には反復回数β（β＜α）が対応付けられ、コヒーレンスＣＯＨがＣより大きくＤ以下の場合には反復回数γ（γ＜β）が対応付けられた例を示している。

【0055】

反復回数送信部３４は、反復回数照合部３２が得た反復回数Θ（Ｋ）を反復スペクトル引き算部１６に与えるものである。

【0056】

（Ａ−３）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態の信号処理装置１の動作を、図面を参照しながら、全体動作、反復スペクトル引き算部１６における詳細動作の順に説明する。

【0057】

一対のマイクｍ１及びｍ２から入力された信号ｓ１（ｎ）、ｓ２（ｎ）はそれぞれ、ＦＦＴ部１１によって時間領域から周波数領域の信号Ｘ１（ｆ，Ｋ）、Ｘ２（ｆ，Ｋ）に変換された後、第１及び第２の指向性形成部１２及び１３、反復スペクトル引き算部１６に与えられる。

【0058】

周波数領域の信号Ｘ１（ｆ，Ｋ）及びＸ２（ｆ，Ｋ）に基づき、第１及び第２の指向性形成部１２及び１３のそれぞれによって、所定の方位に死角を有する第１及び第２の指向性信号Ｂ１(ｆ，Ｋ)及びＢ２（ｆ，Ｋ）が生成される。そして、コヒーレンス計算部１４において、第１及び第２の指向性信号Ｂ１（ｆ，Ｋ）及びＢ２（ｆ，Ｋ）を適用して、（６）式及び（７）式の演算が実行され、コヒーレンスＣＯＨ（Ｋ）が算出され、反復回数制御部１５において、算出されたコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ）が属する範囲に応じた反復回数Θ（Ｋ）が取り出され、反復スペクトル引き算部１６に与えられる。

【0059】

反復スペクトル引き算部１６においては、周波数領域信号Ｘ１（ｆ，Ｋ）及びＸ２（ｆ，Ｋ）を当初の被減算信号とした、スペクトル引き算処理が反復回数Θ（Ｋ）だけ繰り返し実行され、得られた反復スペクトル引き算後信号ＳＳ＿ｏｕｔ（ｆ，Ｋ）がＩＦＦＴ部１７に与えられる。

【0060】

ＩＦＦＴ部１７においては、周波数領域信号である反復スペクトル引き算後信号ＳＳ＿ｏｕｔ（ｆ，Ｋ）が、逆高速フーリエ変換によって、時間領域信号ｙ（ｎ）に変換され、この時間領域信号ｙ（ｎ）が出力される。

【0061】

次に、反復スペクトル引き算部１６における詳細動作を、図９のフローチャートを参照しながら説明する。なお、図９は、あるフレームの処理を示しており、フレームごとに、図９に示す処理が繰り返される。

【0062】

新たなフレームになり、新たなフレーム（現フレームＫ）の周波数領域信号Ｘ１（ｆ，Ｋ）、Ｘ２（ｆ，Ｋ）がＦＦＴ部１１から与えられると、反復回数カウンタｐが０に、被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）がそれぞれ、周波数領域信号Ｘ１（ｆ，Ｋ）、Ｘ２（ｆ，Ｋ）に初期化される（ステップＳ１）。

【0063】

その後、現反復回数における被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）に基づいて、（８）式に従って、雑音信号Ｎ（ｆ，Ｋ，ｐ）が形成される（ステップＳ２）。さらに、現反復回数における被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）と、雑音信号Ｎ（ｆ，Ｋ，ｐ）とに基づいて、（９）式及び（１０）式に従って、現反復回数におけるスペクトル引き算処理が実行され、スペクトル引き算処理後信号ＳＳ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びＳＳ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）が形成される（ステップＳ３）。

【0064】

次に、反復回数カウンタｐが１インクリメントされた後（ステップＳ４）、更新された反復回数カウンタｐが反復回数制御部１５から出力された反復回数Θ（Ｋ）より小さいか否かが判定される（ステップＳ５）。

【0065】

更新された反復回数カウンタｐが反復回数制御部１５から出力された反復回数Θ（Ｋ）より小さい場合には、被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）がそれぞれ、前回の反復回数でのスペクトル引き算処理後信号ＳＳ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ−１）及びＳＳ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ−１）に更新された後（ステップＳ６）、上述したステップＳ２に移行する。

【0066】

これに対して、更新された反復回数カウンタｐが反復回数制御部１５から出力された反復回数Θ（Ｋ）に一致した場合には、その時点で得られているスペクトル引き算処理後信号ＳＳ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びＳＳ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）の一方が、反復スペクトル引き算後信号ＳＳ＿ｏｕｔ（ｆ，Ｋ）としてＩＦＦＴ部１７に与えられ、また、フレームを規定するパラメータＫが１だけ増加され（ステップＳ７）、今回のフレームの処理を終了し、次のフレームの処理に移行する。

【0067】

（Ａ−４）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、妨害音声の到来方位に応じて、反復スペクトル引き算処理の反復回数を適応的に定めて、その反復回数だけ反復スペクトル引き算処理を実行するようにしたので、音質と抑圧性能とをバランス良く実現することができる。

【0068】

これにより、第１の実施形態の信号処理装置を、テレビ会議システムや携帯電話やスマートフォンなどの通信装置に適用することで、通話音質の向上が期待できる。

【0069】

（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明による信号処理装置、方法及びプログラムの第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

【0070】

第２の実施形態の信号処理装置、方法及びプログラムも、スペクトル引き算処理を反復して繰り返す反復回数を適応的に制御することを特徴としており、その制御のために利用するパラメータの挙動が第1の実施形態とは異なっている。

【0071】

（Ｂ−１）第２の実施形態に至った考え方
従来では、スペクトル引き算処理の反復回数が固定であった。しかし、最適な反復回数は、雑音の特性によって変動する。そのため、反復回数を固定にした場合、雑音の抑圧量が不足する恐れがある。また、反復を繰り返すたびに音声が歪み自然さが損なわれる場合があり、反復回数を徒に多くしても不都合が生じる。そのため、第２の実施形態でも、歪みやミュージカルノイズが少ない音質の自然さと、抑圧性能とがバランス良く実現されるような最適な反復回数を設定することを意図している。

【0072】

第２の実施形態では、コヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ）の挙動を反復の終了判定に利用しており、以下では、利用することとした理由を説明する。

【0073】

（７）式に示すような平均処理することでコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ）を算出させるコヒーレンスフィルタ係数ｃｏｅｆ（ｆ，Ｋ，ｐ）は、（６）式に示すように、左右に死角を有する信号成分の相互相関でもあるので、相関が大きい場合は、到来方位には偏りがない正面から到来する音声成分であり、相関が小さい場合は、到来方位が右か左に偏った成分である、というように入力音声の到来方位とも対応付けられる。

【0074】

実際に、コヒーレンスフィルタ係数ｃｏｅｆ（ｆ，Ｋ，ｐ）を全ての周枚数成分で平均した値であるコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ）を（６）式、（７）式に従って算出して挙動を確認すると、反復回数が増すほど、雑音区間におけるコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ）は増大していき、横から到来する成分の寄与が小さくなっていくことが確認できる。

【0075】

しかし、必要以上に反復した場合には、正面から到来する成分まで抑圧されるようになり、音質が歪む。そして、その際、コヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ）は正面から到来する成分の影響が小さくなるため減少していく。

【0076】

以上のような反復回数に応じたコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ）の挙動から、コヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ）が極大値をとる反復回数が、抑圧性能と音質とのバランスがとれる回数であると考えられる。

【0077】

そこで、第２の実施形態では、反復ごとのコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ）を観測し、コヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ）の変化（挙動）が増加から減少に転じた時点で反復処理を終了することとした。これにより、最適な反復回数で反復スペクトル引き算処理を実行させることができる。

【0078】

（Ｂ−２）第２の実施形態の構成
図１０は、第２の実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図であり、第１の実施形態に係る図１との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。

【0079】

図１０において、第２の実施形態の信号処理装置１Ａは、一対のマイクｍ１、ｍ２、ＦＦＴ部１１、第１の指向性形成部１２、第２の指向性形成部１３、コヒーレンス計算部１４、反復回数制御部１５Ａ、反復スペクトル引き算部１６Ａ及びＩＦＦＴ部１７を有し、反復回数制御部１５Ａ及び反復スペクトル引き算部１６Ａが第１の実施形態のものと異なっている。

【0080】

第２の実施形態の反復スペクトル引き算部１６Ａは、各反復回数での被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）がそれぞれ、第１及び第２の指向性形成部１２及び１３に出力させ、その出力に応じて、反復回数制御部１５Ａが出力した反復終了フラグＦＬＧ（Ｋ，ｐ）を取込み、反復終了フラグＦＬＧ（Ｋ，ｐ）がオフのときに現反復回数ｐでのスペクトル引き算処理を実行し、反復終了フラグＦＬＧ（Ｋ，ｐ）がオンのときに現反復回数ｐでのスペクトル引き算処理を実行しないで、反復スペクトル引き算処理を終了させるものである。

【0081】

なお、上述したように、第２の実施形態の場合、第１の指向性形成部１２及び第２の指向性形成部１３にはそれぞれ、被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）、ｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）が入力され、この入力信号に対して、第１の実施形態と同様な演算を施して、指向性信号Ｂ１（ｆ，Ｋ，ｐ）、Ｂ２（ｆ，Ｋ，ｐ）を形成するようになっている。

【0082】

第２の実施形態の反復回数制御部１５Ａは、コヒーレンス計算部１４から与えられたコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ）の変化が増加から減少に転じたかを判別し、転じていない場合にオフをとり、転じた場合にオンをとる反復終了フラグＦＬＧ（Ｋ，ｐ）を反復スペクトル引き算部１６Ａに与えるものである。

【0083】

図１１は、第２の実施形態の反復スペクトル引き算部１６Ａ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５との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。

【0084】

図１１において、反復スペクトル引き算部１６Ａは、入力信号受信部２１Ａ、反復回数カウンタ・被減算信号初期化部２２、被減算信号送信・反復終了フラグ受信部２８、反復実施可否制御・反復回数カウンタ更新部２５Ａ、第３の指向性形成部２３、スペクトル引き算処理部２４、被減算信号更新部２６及びスペクトル引き算処理後信号送信部２７を有する。

【0085】

入力信号・反復回数受信部２１Ａは、ＦＦＴ部１１から出力された周波数領域信号Ｘ１（ｆ，Ｋ）、Ｘ２（ｆ，Ｋ）を受け取るものである。

【0086】

反復回数カウンタ・被減算信号初期化部２２は、第１の実施形態のものと同様であり、その説明は省略する。

【0087】

被減算信号送信・反復終了フラグ受信部２８は、現反復回数における被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）、ｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）をそれぞれ第１の指向性形成部１２、第２の指向性形成部１３に送信すると共に、反復回数制御部１５Ａが送信した反復終了フラグＦＬＧ（Ｋ，ｐ）を受け取るものである。

【0088】

反復実施可否制御・反復回数カウンタ更新部２５Ａは、受け取った反復終了フラグＦＬＧ（Ｋ，ｐ）がオンかオフかを判定し、反復終了フラグＦＬＧ（Ｋ，ｐ）がオフの場合にはスペクトル引き算処理の反復を継続するように各部を制御し、反復終了フラグＦＬＧ（Ｋ，ｐ）がオンの場合にはスペクトル引き算処理の反復繰り返しを終了するように各部を制御するものである。また、反復実施可否制御・反復回数カウンタ更新部２５Ａは、反復終了フラグＦＬＧ（Ｋ，ｐ）がオフの場合に反復回数カウンタｐを１インクリメントするものである。

【0089】

第３の指向性形成部２３、スペクトル引き算処理部２４、被減算信号更新部２６及びスペクトル引き算処理後信号送信部２７は、第１の実施形態のものと同様であり、その説明は省略する。

【0090】

図１２は、第２の実施形態の反復回数制御部１５Ａの詳細構成を示すブロック図である。

【0091】

図１２において、反復回数制御部１５Ａは、コヒーレンス受信部３１、コヒーレンス挙動判定部３２Ａ、前コヒーレンス記憶部３３Ａ及び反復終了フラグ送信部３４Ａを有する。

【0092】

コヒーレンス受信部３１は、第１の実施形態と同様に、コヒーレンス計算部１４から出力されたコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ）を取込むものである。

【0093】

コヒーレンス挙動判定部３２Ａは、受信した現反復回数のコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ）と、前コヒーレンス記憶部３３Ａに記憶されている前回の反復回数のコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ−１）とから、コヒーレンスの挙動を捉えて、反復終了フラグＦＬＧ（Ｋ，ｐ）を形成し、その後、現反復回数のコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ）を前コヒーレンス記憶部３３Ａに記憶させるものである。

【0094】

コヒーレンス挙動判定部３２Ａは、例えば、現反復回数のコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ）が前回の反復回数のコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ−１）より大きい場合に反復終了フラグＦＬＧ（Ｋ，ｐ）をオフとし、現反復回数のコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ）が前回の反復回数のコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ−１）以下の場合に反復終了フラグＦＬＧ（Ｋ，ｐ）をオンとする。

【0095】

前コヒーレンス記憶部３３Ａは、前回の反復回数におけるコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ−１）を記憶しているものである。

【0096】

反復終了フラグ送信部３４Ａは、コヒーレンス挙動判定部３２Ａが形成した現反復回数の反復終了フラグＦＬＧ（Ｋ，ｐ）を反復スペクトル引き算部１６Ａに与えるものである。

【0097】

（Ｂ−３）第２の実施形態の動作
次に、第２の実施形態の信号処理装置１Ａの動作を、図面を参照しながら、全体動作、反復スペクトル引き算部１６Ａにおける詳細動作の順に説明する。

【0098】

一対のマイクｍ１及びｍ２から入力された信号ｓ１（ｎ）、ｓ２（ｎ）はそれぞれ、ＦＦＴ部１１によって時間領域から周波数領域の信号Ｘ１（ｆ，Ｋ）、Ｘ２（ｆ，Ｋ）に変換されて反復スペクトル引き算部１６Ａに与えられる。

【0099】

反復スペクトル引き算部１６Ａにおいては、反復回数ごとに、その反復回数での被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）、ｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）が形成され、これら被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）、ｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）が対応する第１又は第２の指向性形成部１２又は１３に与えられる。

【0100】

そして、被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）、ｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）に基づき、第１及び第２の指向性形成部１２及び１３のそれぞれによって、所定の方位に死角を有する第１及び第２の指向性信号Ｂ１(ｆ，Ｋ，ｐ)及びＢ２（ｆ，Ｋ，ｐ）が生成される。そして、コヒーレンス計算部１４において、第１及び第２の指向性信号Ｂ１（ｆ，Ｋ，ｐ）及びＢ２（ｆ，Ｋ，ｐ）を適用して、（６）式及び（７）式の演算が実行され、コヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ）が算出され、反復回数制御部１５Ａにおいて、算出された現反復回数のコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ）と、内蔵する前回の反復回数におけるコヒーレンスＣＯＨ（Ｋ，ｐ−１）とに基づいて、反復終了フラグＦＬＧ（Ｋ，ｐ）が形成されて反復スペクトル引き算部１６Ａ与えられる。

【0101】

反復スペクトル引き算部１６Ａにおいては、周波数領域信号Ｘ１（ｆ，Ｋ）及びＸ２（ｆ，Ｋ）を当初の被減算信号とした、スペクトル引き算処理が、反復終了フラグＦＬＧ（Ｋ，ｐ）がオンとなる反復回数まで繰り返し実行され、得られた反復スペクトル引き算後信号ＳＳ＿ｏｕｔ（ｆ，Ｋ）がＩＦＦＴ部１７に与えられる。

【0102】

ＩＦＦＴ部１７においては、周波数領域信号である反復スペクトル引き算後信号ＳＳ＿ｏｕｔ（ｆ，Ｋ）が、逆高速フーリエ変換によって、時間領域信号ｙ（ｎ）に変換され、この時間領域信号ｙ（ｎ）が出力される。

【0103】

次に、反復スペクトル引き算部１６Ａにおける詳細動作を、図１３のフローチャートを参照しながら説明する。なお、図１３は、あるフレームの処理を示しており、フレームごとに、図１３に示す処理が繰り返される。また、図１３において、第１の実施形態に係る図９との同一ステップには同一符号を付して示している。

【0104】

新たなフレームになり、新たなフレーム（現フレームＫ）の周波数領域信号Ｘ１（ｆ，Ｋ）、Ｘ２（ｆ，Ｋ）がＦＦＴ部１１から与えられると、反復スペクトル引き算部１６Ａは、反復回数カウンタｐを０に、被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）をそれぞれ、周波数領域信号Ｘ１（ｆ，Ｋ）、Ｘ２（ｆ，Ｋ）に初期化する（ステップＳ１）。

【0105】

その後、反復スペクトル引き算部１６Ａは、現反復回数の被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）をそれぞれ、第１の指向性形成部１２、第２の指向性形成部１３に送信し（ステップＳ８）、それに応じて形成されて送信されてきた反復終了フラグＦＬＧ（Ｋ，ｐ）を受信する（ステップＳ９）。

【0106】

そして、反復スペクトル引き算部１６Ａは、受信した反復終了フラグＦＬＧ（Ｋ，ｐ）がオンか否かを判定する（ステップＳ１０）。

【0107】

受信した反復終了フラグＦＬＧ（Ｋ，ｐ）がオフの場合には、反復スペクトル引き算部１６Ａは、現反復回数における被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）に基づいて、（８）式に従って、雑音信号Ｎ（ｆ，Ｋ，ｐ）を形成し（ステップＳ２）、さらに、現反復回数における被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）と、雑音信号Ｎ（ｆ，Ｋ，ｐ）とに基づいて、（９）式及び（１０）式に従って、現反復回数におけるスペクトル引き算処理を実行し、スペクトル引き算処理後信号ＳＳ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びＳＳ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）を形成する（ステップＳ３）。次に、反復スペクトル引き算部１６Ａは、反復回数カウンタｐを１インクリメントした後（ステップＳ４）、被減算信号ｔｍｐ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）及びｔｍｐ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ）をそれぞれ、前回の反復回数でのスペクトル引き算処理後信号ＳＳ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ−１）及びＳＳ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ−１）に更新した後（ステップＳ６）、上述したステップＳ８に移行する。

【0108】

これに対して、受信した反復終了フラグＦＬＧ（Ｋ，ｐ）がオンの場合には、反復スペクトル引き算部１６Ａは、前回の反復回数で得られているスペクトル引き算処理後信号ＳＳ＿１ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ−１）及びＳＳ＿２ｃｈ（ｆ，Ｋ，ｐ−１）の一方を、反復スペクトル引き算後信号ＳＳ＿ｏｕｔ（ｆ，Ｋ）としてＩＦＦＴ部１７に与え、また、フレームを規定するパラメータＫを１だけ増加し（ステップＳ７）、今回のフレームの処理を終了し、次のフレームの処理に移行する。

【0109】

（Ｂ−４）第２の実施形態の効果
第２の実施形態によれば、目的音声の到来方位に応じて、反復スペクトル引き算処理の反復繰り返しの終了タイミングを捉え、その終了タイミングになるまで反復スペクトル引き算処理を実行するようにしたので、音質と抑圧性能とをバランス良く実現することができる。

【0110】

これにより、第２の実施形態の信号処理装置を、テレビ会議システムや携帯電話やスマートフォンなどの通信装置に適用することで、通話音質の向上が期待できる。

【0111】

（Ｃ）他の実施形態
上述したように、スペクトル引き算処理は、上記実施形態で説明されたものに限定されるものではない。上記実施形態以外でも、スペクトル引き算処理として公知になっているものは多い。例えば、雑音信号Ｎ（ｆ，Ｋ，ｐ）に減算係数を乗算した後に、減算処理を行うようにしても良い。また例えば、反復スペクトル引き算後信号ＳＳ＿ｏｕｔ（ｆ，Ｋ）にフロアリング処理を施してからＩＦＦＴ部１７に与えるようにしても良い。

【0112】

上記第１の実施形態では、コヒーレンスＣＯＨ（Ｋ）を用いて全ての周波数成分で同一の反復回数を設定するものを示したが、周波数ごとに異なる反復回数を設定するようにしても良い。この場合は、例えば、コヒーレンスＣＯＨ（Ｋ）に代えて、（６）式で得られる周波数成分ごとの相関値ｃｏｅｆ（ｆ）を用いて反復回数を決定するようにすれば良い。

【0113】

上記第１の実施形態では、コヒーレンスＣＯＨ（Ｋ）が大きいほど反復回数を少なくするようにしたものを示したが、スペクトル引き算における雑音成分の推定方法によっては、逆に、コヒーレンスＣＯＨ（Ｋ）が大きいほど反復回数を多くするような構成とするようにしても良い。

【0114】

上記第１の実施形態では、コヒーレンスの範囲と反復回数とを予め対応付けておき、今回のコヒーレンスが属する範囲に対応付けられている反復回数を反復スペクトル引き算処理での反復回数とするものを示したが、コヒーレンスと反復回数との関係を予め関数化しておき、今回のコヒーレンスを入力とした関数演算により、反復スペクトル引き算処理での反復回数を定めるようにしても良い。

【0115】

上記第２の実施形態では、現在の反復回数でのコヒーレンスが前回の反復回数でのコヒーレンス以下であることが１回生じたことにより、反復回数ごとのコヒーレンスの挙動が増加から減少に転じたと判定するものを示したが、現在の反復回数でのコヒーレンスが前回の反復回数でのコヒーレンス以下であることが所定回（例えば２回）連続したときに、コヒーレンスの挙動が増加から減少に転じたと判定するようにしても良い。

【0116】

上記第２の実施形態では、抑圧性能と音質のバランスがとれることを目標として反復回数を制御したが、抑圧性能を重視して音質を低めにしたり、反対に、音質を重視して抑圧性能を控え目に設定したりするようにしても良い。前者の場合であれば、例えば、コヒーレンスが減少に転じた以降も、予め定められている回数だけ反復処理を繰り返す。後者の場合であれば、例えば、コヒーレンスが減少に転じた反復回数より、予め定められている回数だけ前の反復回数でのスペクトル引き算処理後の信号を、出力信号とするようにすれば良い。

【0117】

なお、第１の実施形態においても、変換テーブルに記述するコヒーレンスの範囲と反復回数との関係を、抑圧性能を重視して音質を低めにするように定めたり、反対に、音質を重視して抑圧性能を控え目に設定したりするように定めても良い。

【0118】

上記第２の実施形態では、相前後する反復回数でのコヒーレンスの大小に基づいて、反復処理の終了を判定するものを示したが、相前後する反復回数でのコヒーレンスの傾き（微分係数）に基づいて、反復処理の終了を判定するようにしても良い。傾きが０（若しくは０±α（αは極大値を判定できる程度の小さな値）の範囲内の値）に変化したときに、反復処理を終了させると判定する。傾きは、相前後する反復回数でのコヒーレンスの算出時刻の時間差が一定の場合であれば、相前後する反復回数でのコヒーレンスの差として算出することができ、相前後する反復回数でのコヒーレンスの算出時刻の時間差が一定でない場合であれば、コヒーレンスの算出ごとにその時刻を記録しておき、相前後する反復回数でのコヒーレンスの差を、時刻の差で割ることによって算出することができる。

【0119】

上記第２の実施形態では、コヒーレンスフィルタ係数（周波数成分ごとの相関値であるｃｏｅｆ（ｆ））の平均であるコヒーレンスを反復処理の終了判定に利用するものを示したが、周波数成分ごとのコヒーレンスフィルタ係数ｃｏｅｆ（０，Ｋ，ｐ）〜ｃｏｅｆ（Ｍ−１，Ｋ，ｐ）の分布の代表値を表す統計量であれば、コヒーレンスに代えて他の統計量（例えば、メディアン）を適用するようにしても良い。

【0120】

上記各実施形態では、反復処理の継続か終了かの判定に、コヒーレンスＣＯＨ（Ｋ）を用いたものを示したが、コヒーレンスＣＯＨ（Ｋ）に代えて、「入力音声信号における目的音声の含有量」という概念を持つ他の特徴量を用いて、反復処理の継続か終了かの判定を行うようにしても良い。

【0121】

上記各実施形態において、周波数領域の信号で処理していた処理を、可能ならば時間領域の信号で処理するようにしても良い。

【0122】

上記各実施形態では、一対のマイクが捕捉した信号を直ちに処理する場合を示したが、本発明の処理対象の音声信号はこれに限定されるものではない。例えば、記録媒体から読み出した一対の音声信号を処理する場合にも、本発明を適用することができ、また、対向装置から送信されてきた一対の音声信号を処理する場合にも、本発明を適用することができる。このような変形実施形態の場合であれば、信号処理装置に入力される段階で、既に周波数領域の信号になっていても良い。

【符号の説明】

【0123】

１、１Ａ…信号処理装置、１１…ＦＦＴ部、１２…第１の指向性形成部、１３…第２の指向性形成部、１４…コヒーレンス計算部、１５、１５Ａ…反復回数制御部、１６、１６Ａ…反復スペクトル引き算部、１７…ＩＦＦＴ部、ｍ１、ｍ２…マイク、２１…入力信号・反復回数受信部、２１Ａ…入力信号受信部、２２…反復回数カウンタ・被減算信号初期化部、２３…第３の指向性形成部、２４…スペクトル引き算処理部、２５…反復回数カウンタ更新・反復実施可否制御部、２５Ａ…反復実施可否制御・反復回数カウンタ更新部、２６…被減算信号更新部、２７…スペクトル引き算処理後信号送信部、２８…被減算信号送信・反復終了フラグ受信部３１…コヒーレンス受信部、３２…反復回数照合部、３２Ａ…コヒーレンス挙動判定部、３３…反復回数記憶部、３３Ａ…前コヒーレンス記憶部、３４…反復回数送信部、３４Ａ…反復終了フラグ送信部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】