JP2000181498A

JP2000181498A - ビームフォーマを用いた信号入力装置及び信号入力用プログラムを記録した記録媒体

Info

Publication number: JP2000181498A
Application number: JP10356015A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Masai; 康之正井; Tomohiro Onoki; 智宏小野木
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Computer Engineering Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Computer Engineering Corp
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】任意の方向からの目的信号入力を可能にする。【解決手段】マイクロフォン１０１ａ，１０１ｂで受け
てディジタル化された信号を周波数分析部１０２にて各
チャネル毎に周波数分析し、周波数スペクトルを出力す
る。ビームフォーマ１０３，１０４はその周波数スペク
トルを用いて適応フィルタ処理で目的音，雑音の到来方
向に指向性を集中し、目的音，雑音の周波数スペクトル
を出力する。方向推定部１０５，１０６はビームフォー
マ１０４，１０３の適応フィルタから目的音，雑音の方
向を推定し、その結果に基づき修正部１０９，１１０が
ビームフォーマ１０３，１０４の入力方向を逐次修正す
る。修正部１０９，１１０は、目的音，雑音の周波数ス
ペクトルに基づき方向雑音抽出部１０７で雑音到来方向
から雑音が抽出され、それが特定キーワードであると方
向雑音判定部１０８で判定されると、その方向が目的音
方向となるよう修正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空間を伝搬する信
号を機器に入力するのに好適な、ビームフォーマを用い
た信号入力装置及び信号入力用プログラムを記録した記
録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】空間を伝搬する信号（音声、或いは可視
光線、赤外線、電波等の電磁波など）を入力して処理す
る装置、例えば音声を入力して処理する音声認識装置で
は、装置に音声（信号）を入力する際に、騒音や他の声
などの雑音が混入してしまうと装置の性能が著しく低下
することが知られている。

【０００３】そこで、雑音混入時の性能低下を解決する
ために、雑音や複数の音源から目的信号、つまり目的音
だけを抽出する方法として、（イ）目的音に雑音が重畳した主入力と雑音のみの参照
入力を用い、適応フィルタによって主入力の雑音を参照
入力から推定し、主入力から減算する方法（ロ）目的音が入力されていない雑音だけのときか、ま
たは別途雑音のみの参照入力から雑音の周波数成分を求
め、雑音の重畳した目的音の周波数成分から雑音の周波
数成分を減算する方法（スペクトルサブトラクション）（ハ）複数のマイクを用い、目的音の方向に指向性を集
中することによって目的音以外の方向の雑音を抑圧する
方法（ビームフォーマ）などが、従来から用いられてきている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記した従来技
術にあっては、例えば（イ）、（ロ）の方法では、目的
音（目的信号）の入力には１つのマイクを用い、かつ参
照入力に目的音が混入しない位置でなければならないた
め、入力可能な位置・方向はかなりの制約を受けるとい
う問題がある。一方、（ハ）の方法については、複数の
マイクを用いて指向性を制御するため、利用者が入力可
能な方向は（イ）、（ロ）に比べると広くなるものの、
目的音方向と雑音方向を区別する必要があるため、目的
音の入力可能な方向は単一の方向かまたは単一の方向の
前後θの範囲に制限する必要がある。したがって、上記
（イ）、（ロ）、（ハ）のいずれの方法も、利用者が使
用する際に任意の、更には複数の方向から目的音（目的
信号）を入力することはできないという問題があった。
この問題は、音声に限らず、可視光線、赤外線、電波な
ど、空間を伝搬する信号を入力して処理する装置全般に
共通である。

【０００５】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
でその目的は、空間を伝搬する目的の信号への指向性を
制御することにより、任意の方向からの目的信号入力を
可能にするビームフォーマを用いた信号入力装置及び信
号入力用プログラムを記録した記録媒体を提供すること
にある。

【０００６】本発明の他の目的は、空間を伝搬する目的
の信号への指向性を制御することにより、任意の且つ複
数の方向からの目的信号入力を可能にするビームフォー
マを用いた信号入力装置及び信号入力用プログラムを記
録した記録媒体を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の信号入力装置
は、空間を伝搬する信号を少なくとも２箇所の異なった
位置で受信して量子化することで得られた量子化ディジ
タル信号を入力し、入力した各受信位置に対応する量子
化ディジタル信号を複数の周波数帯域毎に周波数分析し
て各周波数帯域毎の周波数スペクトルを出力する周波数
分析手段と、上記各周波数帯域毎の周波数スペクトルを
用いて適応フィルタ処理により目的信号以外の到来方向
の信号の抑圧処理を行って目的信号を出力する第１のビ
ームフォーマ処理手段と、上記各周波数帯域毎の周波数
スペクトルを用いて適応フィルタ処理により目的信号の
到来方向の信号の抑圧処理を行って目的信号以外の雑音
を出力する第２のビームフォーマ処理手段と、上記第１
のビームフォーマ処理手段で計算される適応フィルタ係
数から雑音の方向を推定する雑音方向推定手段と、上記
第２のビームフォーマ処理手段で計算される適応フィル
タ係数から目的信号の方向を推定する目的信号方向推定
手段と、上記第１のビームフォーマ処理手段で計算され
る周波数スペクトルと上記第２のビームフォーマ処理手
段で計算される周波数スペクトルを用いて雑音到来方向
からの雑音を抽出する方向雑音抽出手段と、上記抽出さ
れた雑音が特定のキーワード或いは特定周波数信号であ
るか否かを判定する方向雑音判定手段と、上記第１のビ
ームフォーマ処理手段において入力対象とする目的信号
の到来方向（第１の入力方向）を、上記推定された目的
信号方向に基づいて逐次修正する一方、上記抽出された
雑音が上記特定のキーワード或いは特定周波数信号であ
ると判定された場合には、その特定のキーワード或いは
特定周波数信号を発した方向が目的信号方向となるよう
に上記第１の入力方向を修正する目的信号方向修正手段
と、上記第２のビームフォーマ処理手段において入力対
象とする雑音の到来方向（第２の入力方向）を、上記推
定された雑音方向に基づいて逐次修正する一方、上記抽
出された雑音が上記特定のキーワード或いは特定周波数
信号であると判定された場合には、その特定のキーワー
ド或いは特定周波数信号を発した方向が目的信号方向と
なるように上記第２の入力方向を修正する雑音方向修正
手段とを備えたことを特徴とする。

【０００８】上記の構成において、第１のビームフォー
マ処理手段（目的音ビームフォーマ）では、各周波数帯
域毎の周波数スペクトルを用いて適応フィルタ処理によ
り目的信号以外の到来方向の信号の抑圧処理が行われて
目的信号（の周波数スペクトル）が出力される一方、こ
れとは別に、第２のビームフォーマ処理手段（雑音ビー
ムフォーマ）では、各周波数帯域毎の周波数スペクトル
を用いて適応フィルタ処理により目的信号の到来方向の
信号の抑圧処理が行われて目的信号以外の雑音（の周波
数スペクトル）が出力される。

【０００９】そこで、第１のビームフォーマ処理手段で
目的信号以外の到来方向の信号、つまり雑音が抑圧され
ることに着目し、第１のビームフォーマ処理手段で計算
される適応フィルタ係数から雑音の方向を推定すること
が可能となる。同様に、第２のビームフォーマ処理手段
で目的信号の到来方向の信号が抑圧されることに着目
し、第２のビームフォーマ処理手段で計算される適応フ
ィルタ係数から目的信号の方向を推定することが可能と
なる。ここでは、抑圧が最も強く行われる方向が、推定
される方向として得られる。

【００１０】したがって、この推定された目的信号方向
に基づいて、上記第１のビームフォーマ処理手段におい
て入力対象とする目的信号到来方向（第１の入力方向）
を逐次修正し、推定された雑音方向に基づいて、上記第
２のビームフォーマ処理手段において入力対象とする雑
音到来方向（第２の入力方向）を逐次修正することで、
第１のビームフォーマ処理手段からは目的信号の周波数
スペクトルを、第２のビームフォーマ処理手段からは雑
音の周波数スペクトルを、別々に高精度に出力すること
が可能となる。

【００１１】また、上記の構成においては、上記第１及
び第２のビームフォーマ処理手段からそれぞれ出力され
る周波数スペクトルを用いて雑音到来方向からの雑音を
抽出し、その抽出した雑音が特定のキーワード或いは特
定周波数信号であると判定できた場合には、その特定の
キーワード或いは特定周波数信号を発した方向が目的信
号方向となるように、第１のビームフォーマ処理手段に
おける第１の入力方向と、第２のビームフォーマ処理手
段における第２の入力方向とが修正される。これによ
り、雑音方向からの到来信号であっても、目的信号方向
（第１の入力方向）を、特定のキーワード或いは特定周
波数信号を発した方向に修正し、これに応じて雑音方向
（第２の入力方向）も修正することで、空間を伝搬する
信号を２箇所以上の異なった位置で受けて量子化するこ
とで得られた量子化ディジタル信号から、目的信号の周
波数スペクトルと雑音の周波数スペクトルとを高精度に
抽出して出力することができる。つまり、上記の構成に
おいては、利用者が特定のキーワード或いは特定周波数
信号を任意の方向から与えることで、その方向からの目
的信号の入力が可能となるため、目的信号の入力可能な
方向を制限する必要がなく、任意の方向から目的信号を
入力できる。

【００１２】ここで、方向雑音抽出手段に適応フィルタ
を用いるならば、雑音方向の周波数スペクトルと目的信
号方向の周波数スペクトルとに基づいて、雑音到来方向
からの雑音の抽出を簡単に行うことが可能となる。この
場合、雑音方向の周波数スペクトルを主入力、目的信号
方向の周波数スペクトルを参照入力として、雑音方向の
周波数スペクトルに合まれる背景雑音を抑圧し、真に雑
音方向から到来する信号（方向雑音）のみを抽出するよ
うにするとよい。この他、方向雑音抽出手段での雑音到
来方向からの雑音の抽出に、スペクトルサブトラクショ
ンを用いることも可能である。

【００１３】また、目的信号の入力可能な方向の指定に
特定のキーワードを用いる場合には、方向雑音判定手段
に音声認識機能を持たせて、方向雑音抽出手段により抽
出された雑音に対する音声認識処理を行って、その認識
結果から特定のキーワードであるか否かを判定するよう
にするとよい。

【００１４】また、目的信号の入力可能な方向の指定に
特定の周波数信号を用いる場合には、方向雑音抽出手段
により抽出された雑音（方向雑音）の周波数スペクトル
の特定の周波数成分の有無を検出する機能を、方向雑音
判定手段に持たせればよい。この場合、例えば、正弦波
のような信号でも、その発生（入力）方向を目的信号の
方向とすることができる。ここで、特定の周波数成分の
有無は、方向雑音抽出手段により抽出された方向雑音の
各周波数帯域毎の周波数スペクトルを比較し、最も値
（例えばパワー）の大きい周波数帯域をその方向雑音の
周波数成分とし、その周波数成分が特定の周波数成分に
一致するか否かをチェックすることで検出するとよい。

【００１５】また、上記方向雑音抽出手段によって抽出
された雑音が特定のキーワード或いは特定周波数信号で
あると方向雑音判定手段により判定された場合に、その
特定のキーワード或いは特定周波数信号を発した方向が
目的信号方向となるように、上記の如く第１のビームフ
ォーマ処理手段における第１の入力方向と、第２のビー
ムフォーマ処理手段における第２の入力方向を修正する
代わりに、空間を伝搬する信号を少なくとも２箇所の異
なった位置で受信して量子化する信号量子化装置を駆動
して、その受信位置の向きを変える駆動手段を設け、特
定のキーワード或いは特定周波数信号を発した方向が目
的信号方向となるように、上記駆動手段により上記信号
量子化装置を駆動してその受信位置の向きを変えるよう
にしても構わない。

【００１６】また本発明は、複数の任意の方向から目的
信号を入力可能なように、上記第１のビームフォーマ処
理手段に相当する第１の主ビームフォーマ処理手段、上
記第２のビームフォーマ処理手段に相当する第２の主ビ
ームフォーマ処理手段、上記雑音方向推定手段に相当す
る主雑音方向推定手段、上記目的信号方向推定手段に相
当する主目的信号方向推定手段、上記目的信号方向修正
手段に相当する主目的信号方向修正手段、及び上記雑音
方向修正手段に相当する主雑音方向修正手段（を有する
信号源推定ビームフォーマ処理手段）と、上記周波数分
析手段の他に、上記主目的信号推定手段によって推定さ
れた目的信号方向の信号源に対して指向性を集中させる
ために、その信号源に対応した以下に述べる機能構成の
信号源ビームフォーマ処理手段（として機能させるため
のプロセス）を動的に生成する信号源ビーム制御手段
と、この信号源ビーム制御手段により生成されている上
記信号源ビームフォーマ処理手段の出力する信号源方向
の周波数スペクトルのうちの少なくとも１つを選択する
信号源ビーム選択手段とを備えたことをも特徴とする。

【００１７】ここで、信号源ビームフォーマ処理手段
は、上記周波数分析手段から出力される各周波数帯域毎
の周波数スペクトルを用いて適応フィルタ処理により該
当する目的信号以外の到来方向の信号の抑圧処理を行っ
て目的信号を出力する第１の副ビームフォーマ処理手段
と、上記各周波数帯域毎の周波数スペクトルを用いて適
応フィルタ処理により目的信号の到来方向の信号の抑圧
処理を行って目的信号以外の雑音を出力する第２の副ビ
ームフォーマ処理手段と、上記第１の副ビームフォーマ
処理手段で計算される適応フィルタ係数から雑音の方向
を推定する副雑音方向推定手段と、上記第２の副ビーム
フォーマ処理手段で計算される適応フィルタ係数から目
的信号の方向を推定する副目的信号方向推定手段と、上
記第１の副ビームフォーマ処理手段において入力対象と
する目的信号の到来方向である第１の副入力方向を、上
記副目的信号方向推定手段で推定された目的信号方向に
基づいて逐次修正する副目的信号方向修正手段と、上記
第２の副ビームフォーマ処理手段において入力対象とす
る雑音の到来方向である第２の副入力方向を、上記副雑
音方向推定手段で推定された雑音方向に基づいて逐次修
正する副雑音方向修正手段を有し、対応する信号源から
の目的信号の周波数スペクトルと、雑音の周波数スペク
トルとを別個に出力可能なように構成されている。

【００１８】上記の構成においては、目的信号の信号源
が複数存在する場合でも、（信号源推定ビームフォーマ
処理手段での探索範囲で）その信号源から目的信号が発
せられると、（信号源推定ビームフォーマ処理手段内
の）主目的信号推定手段によってその目的信号の方向が
推定されて第１の主ビームフォーマ処理手段により、そ
の目的信号の信号源に対して指向性が集中される結果、
その信号源の方向に対してのみ指向性を持ち、他の方向
からの信号は雑音として抑圧するように働く信号源ビー
ムフォーマ処理手段（として機能させるためのプロセ
ス）が動的に生成されるため、つまり複数の信号源の各
々に対して、その信号源にビームを集中した信号源ビー
ムフォーマ処理手段が動的に生成されるため、生成され
た各信号源ビームフォーマ処理手段により、該当する信
号源に対応した信号の周波数スペクトルをそれぞれ出力
することが可能となる。また、各信号源に対応した信号
の周波数スペクトルの出力とは別に、信号源以外から到
来する雑音の周波数スペクトルも、例えば（信号源推定
ビームフォーマ処理手段内の）第２の主ビームフォーマ
処理手段から出力することが可能となる。

【００１９】ここで、上記主目的信号推定手段によって
推定された目的信号方向からの信号到来が一定時間以上
継続する特定状態（第１の状態）を検出する継続時間判
定手段を設け、この継続時間判定手段による上記第１の
状態の検出に応じて、上記信号源ビーム制御手段による
信号源ビームフォーマ処理手段の生成が行われる構成と
するとよい。また、既に生成されている信号源ビームフ
ォーマ処理手段に対応する信号源に対しては、たとえ上
記第１の状態が判定されたとしても、新たにその信号源
の方向に対応した信号源ビームフォーマ処理手段の生成
は行わないようにするとよい。

【００２０】また、上記継続時間判定手段に、上記主目
的信号推定手段によって推定された目的信号方向からの
信号到来が一定時間以上ない第２の状態を検出する機能
を追加し、この第２の状態の検出された場合には、上記
信号源ビーム制御手段により、その際の信号到来方向と
同一方向を目的信号到来方向とする信号源ビームフォー
マ処理手段（として機能させるためのプロセス）が削除
されるようにするとよい。

【００２１】また、上記信号源ビーム選択手段に、生成
されている信号源ビームフォーマ処理手段のうち、最も
最近にまたは最も以前に生成された信号源ビームフォー
マ処理手段から出力される信号源方向の周波数スペクト
ルを選択して出力する機能を持たせるとよい。この場
合、各信号源ビームフォーマ処理手段に対応させて、そ
の信号源ビームフォーマ処理手段の生成順序を管理する
ための生成情報記憶手段を設けるとよい。ここで、生成
順序の管理情報としては、生成時刻、或いは生成順番を
表す数値等が利用可能である。生成情報記憶手段は、各
信号源ビームフォーマ処理手段に分散配置しても、１箇
所に集中させても構わない。

【００２２】また、上記信号源ビーム選択手段に、生成
された各信号源ビームフォーマ処理手段から出力される
周波数スペクトルを全て加算した周波数スペクトルを出
力する機能を持たせてもよい。

【００２３】また、上記信号源ビーム選択手段に、生成
されている信号源ビームフォーマ処理手段の出力する信
号源方向の周波数スペクトルのうち、特定のキーワード
の周波数スペクトル或いは特定の周波数信号の周波数ス
ペクトルを選択して出力する機能を持たせてもよい。こ
こで、特定のキーワードの周波数スペクトルを検出する
には、音声認識機能を用いればよく、特定の周波数信号
の周波数スペクトルを検出するには、先に述べた特定周
波数成分の有無を検出する機能を用いればよい。

【００２４】更に、上記信号源ビーム選択手段に、上記
の各機能のうちの少なくとも２つを持たせ、いずれの機
能を用いるかを外部からの指定に応じて選択可能な構成
としてもよい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき
図面を参照して説明する。以下の説明では主に人間の発
声を対象としているが、空間を伝搬する信号であれば、
それ以外の信号、例えば光線、電波等の電磁波であって
もよい。

【００２６】［第１の実施形態］図１は本発明の第１の
実施形態に係る信号入力装置の基本構成を示すブロック
図である。

【００２７】まず、空間を伝搬する信号、例えば人が発
声した音声は、音声入力部１０１に入力される。音声入
力部１０１は複数の、例えば２つのそれぞれ異なった位
置に配置されたマイクロフォン１０１ａ，１０１ｂと、
Ａ／Ｄ変換部（ＡＤＣ）１０１ｃ，１０１ｄとを有して
いる。音声入力部１０１に入力された音声はマイクロフ
ォン１０１ａ，１０１ｂによりそれぞれ受音されて電気
信号（音声信号）に変換され、更にＡ／Ｄ変換部１０１
ｃ，１０１ｄによりそれぞれディジタル信号（量子化デ
ィジタル信号）に変換されて周波数分析部１０２に送ら
れる。

【００２８】周波数分析部１０２は、音声入力部１０１
により入力される各音声信号のそれぞれについて予め定
められた複数の周波数帯域（以下、チャネルと称する）
毎に周波数分析を行う。この周波数分析では、例えば高
速フーリエ変換（ＦＦＴ）などにより周波数スペクトル
が計算される。周波数スペクトルは固定の時間長を単位
に計算する。この固定の時間長をフレームという。

【００２９】周波数分析部１０２による各マイクロフォ
ン１０１ａ，１０１ｂからの入力音声信号別の各チャネ
ル毎の周波数分析結果（周波数スペクトル計算結果）
は、目的音ビームフォーマ１０３及び雑音ビームフォー
マ１０４にそれぞれ入力される。このように、ビームフ
ォーマ１０３，１０４には、従来のビームフォーマと異
なって、音声信号（ディジタル音声信号）ではなくて、
その音声信号の周波数分析結果である周波数スペクトル
が入力されることに注意されたい。

【００３０】目的音ビームフォーマ１０３は、周波数分
析部１０２から送られる各チャネル毎の周波数スペクト
ルから、周波数領域の適応フィルタ２１２（図２（ａ）
参照））により（目的信号としての）目的音（目的音
声）以外の到来方向の音、つまり雑音の抑圧処理を行っ
て目的音方向の音声の周波数スペクトル（目的音周波数
スペクトル）を出力する。ここでは、目的音の方向が音
声入力部１０１（内のマイクロフォン１０１ａ，１０１
ｂ）の正面となるように、目的音方向推定部１０５の出
力に基づく目的音方向修正部１０９による目的音入力方
向修正のための方向指定（入力方向指定）に従って後述
する整相部２１１（図２（ａ）参照）で位相操作が行わ
れる。

【００３１】一方、雑音ビームフォーマ１０４は、周波
数分析部１０２から送られる各チャネル毎の周波数スペ
クトルから、周波数領域の適応フィルタ２１２（図２
（ａ）参照）により目的音の到来方向の音声（目的音）
を抑圧する処理を行って、目的音以外の音、つまり雑音
の周波数スペクトルを出力する。ここでは、雑音の方向
が音声入力部１０１（内のマイクロフォン１０１ａ，１
０１ｂ）の正面となるように、雑音方向推定部１０５の
出力に基づく雑音方向修正部１１０による雑音入力方向
修正のための方向指定（入力方向指定）に従って図２
（ａ）中の整相部２１１で位相操作が行われる。

【００３２】本実施形態において、目的音ビームフォー
マ１０３及び雑音ビームフォーマ１０４は同一構成であ
る。目的音ビームフォーマ１０３と雑音ビームフォーマ
１０４との相違点は、目的音ビームフォーマ１０３には
周波数分析部１０２からのチャネル毎の周波数スペクト
ルの他に、目的音方向修正部１０９からの目的音方向の
修正指定が入力されるのに対し、雑音ビームフォーマ１
０４には周波数分析部１０２からのチャネル毎の周波数
スペクトルの他に、雑音方向修正部１１０からの雑音方
向の修正指定が入力されることにある。

【００３３】上記目的音方向推定部１０５は、雑音ビー
ムフォーマ１０４の適応フィルタ係数から目的音方向を
推定する。一方、上記雑音方向推定部１０６は、目的音
ビームフォーマ１０３の適応フィルタ係数から雑音方向
を推定する。

【００３４】目的音ビームフォーマ１０３から出力され
る目的音方向の周波数スペクトル、及び雑音ビームフォ
ーマ１０４から出力される雑音方向の周波数スペクトル
は、図１の信号入力装置を入力インタフェースに持つ、
音声認識装置等の利用機器（図示せず）に入力されると
共に、方向雑音抽出部１０７に入力される。方向雑音抽
出部１０７は、適応フィルタを用い、雑音方向の周波数
スペクトルを主入力、目的音方向の周波数スペクトルを
参照入力として、雑音方向の周波数スペクトルに合まれ
る背景雑音を抑圧し、真に雑音方向から到来する音声
（方向雑音）のみを抽出する。

【００３５】通常、方向雑音抽出部１０７が抽出する方
向雑音は装置全体としては抑圧すべきものであるが、目
的音以外の雑音の方向で音声が発せられると、その発声
が方向をもった雑音となるため、方向雑音抽出部１０７
で抽出することによって雑音方向で発せられた音声を得
ることができる。

【００３６】方向雑音抽出部１０７により抽出された方
向雑音は方向雑音判定部１０８に入力される。方向雑音
判定部１０８は、方向雑音抽出部１０７の抽出（検出）
した方向雑音が雑音であるか、あるい発声音であるかを
判定し、発声音であって且つその発声音が特定のキーワ
ードに一致する場合には、目的音方向推定部１０５及び
雑音方向推定部１０６にキーワード検出通知を送り、当
該目的音方向推定部１０５及び雑音方向推定部１０６を
介して目的音方向修正部１０９及び雑音方向修正部１１
０により、特定のキーワードの発声があった方向が目的
音の方向となるように修正させる。ここでは、方向雑音
判定部１０８でのキーワードの判定に音声認識技術を用
いる。

【００３７】なお、方向雑音判定部１０８での音声認識
に用いられる方向雑音抽出部１０７からの出力は、音声
認識の入力としては劣化が大きいものの、方向を決定す
るキーワードは１つかまたは少数でよく、種類が極めて
限られているため、実用上問題ない性能が得られる。

【００３８】また、方向雑音判定部１０８で、方向雑音
の周波数スペクトルの特定の周波数成分の有無を検出す
るようにすれば、例えば、正弦波のような信号でもその
方向を目的音の方向とすることができる。この特定の周
波数成分の有無は、各チャネル（周波数チャネル、周波
数帯域）毎の周波数スペクトルを比較し、最も値（例え
ばパワー）の大きいチャネルの周波数帯域をその信号の
周波数成分とし、その周波数成分が特定の周波数成分に
一致するか否かをチェックすることで検出できる。

【００３９】図２（ａ）は、目的音ビームフォーマ１０
３及び雑音ビームフォーマ１０４のブロック構成を示
す。

【００４０】ビームフォーマ１０３及び１０４は、入力
対象となる方向からの信号が等価的に同時に２つのマイ
クロフォン１０１ａ，１０２ｂに到着したとみなせるよ
うに、対応する２つの周波数スペクトルに遅延を施し整
相する整相部２１１と、適応フィルタ２１２を含むビー
ムフォーマ本体２１３とから構成される。

【００４１】マイクロフォン１０１ａ，１０２ｂが、例
えば図２（ｂ）に示すように配置されている場合、マイ
クロフォン１０１ａの信号の位相とマイクロフォン１０
１ｂの信号の位相が同じになるように、マイクロフォン
１０１ａの信号に伝搬時間差τ＝ｒ・ｃ＝ｄ・ｃ・sin
αに相当する複素数Ｗ１＝（cosj ωτ，sinjωτ）の
複素共役をかけることにより行う。ここで、ｃは音速、
ｄはマイクロフォン１０１ａ，１０１ｂ間の距離であ
る。

【００４２】一方、マイクロフォン１０１ｂの信号に
は、複素数Ｗ２＝（１，０）の複素共役をかけるものと
する。このとき、Ｗ１とＷ２を並べたベクトルＷ１，Ｗ
２を一般に方向ベクトルと呼び、複素共役のベクトルＷ
１^*，Ｗ２^*を補正ベクトルと呼ぶ。

【００４３】目的音ビームフォーマ１０３の整相部２１
１では目的音が入力対象となるようにマイクロフォン１
０１ａ，１０１ｂの信号に対応する２つの周波数スペク
トルに遅延を施す。一方、雑音ビームフォーマ１０４の
整相部２１１では雑音を入力対象とするように上記２つ
の周波数スペクトルに遅延を施す。

【００４４】目的音ビームフォーマ１０３のビームフォ
ーマ本体２１３は、整相部２１１で整相された上記２つ
の周波数スペクトルから、周波数領域の適応フィルタ２
１２により雑音を抑圧し、目的音方向の周波数スペクト
ルを出力する。一方、雑音ビームフォーマ１０４のビー
ムフォーマ本体２１３は、整相部２１１で整相された上
記２つの周波数スペクトルから、周波数領域の適応フィ
ルタ２１２により目的音を抑圧し、雑音方向の周波数ス
ペクトルを出力する。ここでは、ビームフォーマ本体２
１３は一般化サイドローブキャンセラ（ＧＳＣ）により
構成されるものとするが、フロスト型ビームフォーマ
等、ＧＳＣ以外のビームフォーマ構成も適用可能であ
る。

【００４５】次に、目的音方向推定部１０５及び雑音方
向推定部１０６での方向推定処理の詳細について、図３
のフローチャートを参照して説明する。なお、このフロ
ーチャートに従う処理は、フレーム単位で、目的音方向
推定部１０５及び雑音方向推定部１０６でほぼ同様に行
われる。

【００４６】目的音方向推定部１０５及び雑音方向推定
部１０６は、まず目的音の追尾範囲θc±θrを設定し、
それに対応した探索範囲を設定する初期設定処理を行う
（ステップＳ１）。ここで、目的音追尾範囲の中心角度
を示すθcは可変のパラメータであり、初期値は０゜で
ある。また、θrは固定のパラメータであり、例えば２
０゜である。また、探索範囲は、雑音方向推定部１０６
では、雑音の到来方向を調べる角度範囲φ１を示し、θ
c＋θr＜φ１＜１８０゜＋θc−θrと、−１８０゜＋θ
c＋θr＜φ１＜θc−θrに設定される。一方、目的音方
向推定部１０５では、探索範囲は目的音の到来方向を調
べる角度範囲φ２を示し、θc−θr＜φ２＜θc＋θrに
設定される。また、初期設定処理では、周波数分析部１
０２により得られる周波数スペクトルの成分数（ＦＦＴ
長）が設定される。ここでは、ＦＦＴ長は２５６であ
る。

【００４７】次に方向推定部１０５，１０６は、ビーム
フォーマ１０３，１０４の適応フィルタ係数を取得する
（ステップＳ２）。ここで、本実施形態で適用する図２
の構成のＧＳＣを用いたビームフォーマ１０３，１０４
では、従来の音声信号を入力するＧＳＣを用いたビーム
フォーマ１０３と異なって、音声の周波数スペクトルを
入力していることから、つまり時間領域の適応フィルタ
ではなくて、周波数領域の適応フィルタ２１２を使用し
ていることから、従来のように時間領域のフィルタ係数
から周波数領域のフィルタ係数への変換処理を行うこと
なく、周波数領域のフィルタ係数を取得できる。したが
って、処理の高速化が可能となる。

【００４８】次に方向推定部１０５，１０６は、周波数
スペクトルの各周波数成分の番号をｋとすると（ＦＦＴ
長が２５６の本実施形態では、ｋ＝０〜２５５）、自身
の探索範囲内の１つの角度θについて、各周波数成分毎
に方向ベクトルＳ（ｋ，θ）を生成し、フィルタ係数Ｗ
（ｋ）と当該方向ベクトルＳ（ｋ，θ）との内積を計算
して対応する方向θへの感度（方向別感度）｜Ｗ（ｋ）
・Ｓ（ｋ，θ）｜²を求め、全周波数成分（ｋ＝０〜２
５６）についてその感度を加算して、その方向別感度の
累積値Ｄ（θ）＝Σ｜Ｗ（ｋ）・Ｓ（ｋ，θ）｜²を求
める処理を行う（ステップＳ３〜Ｓ５）。

【００４９】方向推定部１０５，１０６は、上記した方
向別感度の累積値Ｄ（θ）を求める処理を、自身の探索
範囲内で、所定角度、例えば１゜刻みで繰り返し実行す
る（ステップＳ６）。

【００５０】次に方向推定部１０５，１０６は、求めた
方向別感度の累積値Ｄ（θ）の群の中から、最小値とな
る方向θmin＝ｍｉｎ｛Ｄ（θ）｝を求める（ステップ
Ｓ７）。ここで、方向推定部（目的音方向推定部）１０
５で求められるθminは、雑音ビームフォーマ１０４で
到来信号が最も抑圧されている角度、つまり目的音の到
来方向（の推定結果）を示し、方向推定部（雑音方向推
定部）１０６で求められるθminは、目的音ビームフォ
ーマ１０３で到来信号が最も抑圧されている角度、つま
り主たる雑音の到来方向（の推定結果）を示す。

【００５１】次に方向推定部１０５，１０６は、方向雑
音判定部１０８からキーワード検出通知が送られている
か否かをチェックする（ステップＳ８）。もし、キーワ
ード検出通知が送られていない場合には、方向推定部１
０５，１０６は、ステップＳ７で求めた、（方向別感度
の累積値Ｄ（θ）が最小値となる）方向θminを信号
（方向推定部１０５では目的音、方向推定部１０６では
雑音）の到来方向（入力方向）と推定し、その推定した
到来方向（入力方向）θminを方向修正部１０９，１１
０に通知して（ステップＳ９）、次のフレームの処理
（ステップＳ２）に戻る。

【００５２】これに対し、キーワード検出通知が送られ
ている場合には、方向推定部（目的音方向推定部）１０
５と方向推定部（雑音方向推定部）１０６とで異なる処
理が次のように行われる。なお、図３のフローチャート
では、キーワード検出通知が送られている場合の雑音方
向推定部１０６の処理手順は省略されている。

【００５３】まず、目的音方向推定部１０５は、目的音
方向追尾範囲の中心角度θcをステップＳ７で求めた方
向θminに更新すると共に、その更新後のθcを雑音方向
推定部１０６に通知して（ステップＳ１０）、次のフレ
ームの処理（ステップＳ２）に戻る。一方、雑音方向推
定部１０６は、推定した雑音到来方向（入力方向）θmi
nを雑音方向修正部１１０に通知すると共に、目的音方
向推定部１０５から通知されるθcを、新たなθcとして
設定する。

【００５４】次に、目的音方向修正部１０９及び雑音方
向修正部１１０の動作の詳細を説明する。目的音方向修
正部１０９は、前フレームまでの目的音の入力方向と現
フレームの目的音方向推定部１０５での方向推定結果と
を平均化して、新たな目的音入力方向を計算し、その入
力方向を目的音ビームフォーマ１０３の整相部２１１に
出力する。同様に、雑音方向修正部１１０は、前フレー
ムまでの雑音の入力方向と現フレームの雑音方向推定部
１０６での方向推定結果とを平均化して、新たな雑音入
力方向を計算し、その入力方向を雑音ビームフォーマ１
０４の整相部２１１に出力する。

【００５５】目的音方向修正部１０９及び雑音方向修正
部１１０での上記した入力方向の平均化は、ｎを現フレ
ーム（現在の処理フレーム）の番号、Ｅ（ｎ）を現フレ
ームの方向推定結果、θ１（ｎ−１）を前フレームまで
の入力方向、θ１（ｎ）を平均化された入力方向とする
と、例えば係数αを用いて次式 θ１（ｎ）＝θ１（ｎ−１）・（１一α）十Ｅ（ｎ）・α に従って行われる。ここで、αはビームフォーマの出力
パワーに基づいて可変にしてもよい。

【００５６】次に、方向雑音抽出部１０７の詳細を説明
する。図４は方向雑音抽出部１０７のブロック構成を示
す。方向雑音抽出部１０７は、雑音ビームフォーマ１０
４から出力される雑音方向の周波数スペクトルを主入
力、目的音ビームフォーマ１０３から出力される目的音
方向の周波数スペクトルを参照入力とした適応フィルタ
１０７ａを用いて構成される。

【００５７】主入力をＰn、参照入力をＰvとすると、Ｐ
n，Ｐvは、Ｐn＝Ｎ＋Ｂ′ Ｐv＝Ｖ＋Ｂ″ と表すことができる。但し、Ｎは雑音源、Ｖは目的音、
Ｂ′は雑音方向の背景雑音成分、Ｂ″は目的音方向の背
景雑音成分である。

【００５８】このとき、雑音方向から目的音方向変更の
ためのキーワードが発声されると、Ｐn＝Ｖ＋Ｂ′ Ｐv＝Ｂ″ となる。

【００５９】適応フィルタ１０７ａは目的音方向の背景
雑音成分Ｂ″が雑音方向の背景雑音成分Ｂ′に近付くよ
うにフィルタ係数を更新するため、ＰnはＶのみとな
り、キーワードの発声を抽出することができる。つまり
方向雑音抽出部１０７では、先に述べたように、雑音方
向の周波数スペクトルを主入力、目的音方向の周波数ス
ペクトルを参照入力として、雑音方向の周波数スペクト
ルに合まれる背景雑音を抑圧し、真に雑音方向から到来
する音声（ここでは目的音以外の雑音の方向から発せら
れた音声としての方向雑音）の周波数スペクトルのみを
抽出する。ここでは適応フィルタを用いたが、スペクト
ルサブトラクションなどを用いてもよい。

【００６０】方向雑音抽出部１０７により抽出された方
向雑音の周波数スペクトルは方向雑音判定部１０８に入
力される。以下、この方向雑音判定部１０８の詳細を説
明する。

【００６１】図５は方向雑音判定部１０８のブロック構
成を示す。同図において、音声区間検出部１０８ａは、
フレーム単位で方向雑音の周波数スペクトルからパワー
を求め、音声区間を検出する。もし、音声区間が検出さ
れなかった場合には、方向雑音が雑音であるとして、次
に述べるベクトル量子化部１０８ｂに制御を渡さない。
これに対して音声区間が検出された場合には、方向雑音
が発声音であるとして、その発声音の認識処理のため
に、ベクトル量子化部１０８ｂに制御を渡す。

【００６２】ベクトル量子化部１０８ｂは、音声区間検
出部１０８ａにより検出された音声区間内の周波数スペ
クトル列に対してコードブック１０８ｃとの類似度計算
を行い、音声記号列を出力する。

【００６３】マッチング処理部１０８ｄは、予め認識辞
書１０８ｅに登録された特定のキーワード（１種類とは
限らない）の標準パターン（認識対象単語）と音声記号
列とのマッチングを行って、そのマッチングの度合いを
示すスコア（マッチングスコア）を求め、一定レベル以
上のスコアが得られた場合に、特定のキーワード（コマ
ンド）を検出したものとして、キーワード検出通知を目
的音方向推定部１０５及び雑音方向推定部１０６に送
る。この場合、前記したように目的音方向追尾範囲の中
心角度θcが、キーワードの発声音の到来方向（θmin）
に更新される。

【００６４】次に、以上に述べた機能を持つ図１の信号
入力装置の全体の処理について、図６のフローチャート
を参照して説明する。この処理はフレーム毎に行われる
もので、まずステップＳ１１の初期設定処理により、目
的音方向の追尾範囲θc±θrが設定され（ここではθc
＝０゜，θr＝２０゜）、これに応じて雑音方向推定部
１０６の探索範囲φ１がθc＋θr＜φ１＜１８０゜＋θ
c−θrと、−１８０゜＋θc＋θr＜φ１＜θc−θrに、
目的音方向推定部１０５の探索範囲φ２がθc−θr＜φ
２＜θc＋θrに、それぞれ設定される。また、目的音の
入力方向（第１の入力方向）θ1の初期値を０゜、雑音
の入力方向（第２の入力方向）θ２の初期値を９０゜と
する。

【００６５】次に、目的音ビームフォーマ１０３の処理
を行って、雑音方向推定部１０６にて雑音方向（θmi
n）を推定する（ステップＳ１２，Ｓ１３）。雑音方向
修正部１１０では、推定された雑音方向（θmin）がφ
２の範囲内であれば（ステップＳ１４）、雑音ビームフ
ォーマ１０４での雑音入力方向をθminだけ修正し（ス
テップＳ１５）、そうでなければ、修正しない。

【００６６】続いて、雑音ビームフォーマ１０４の処理
に進み、目的音方向推定部１０５にて目的音の方向（θ
min）を推定する（ステップＳ１６，Ｓ１７）。推定さ
れた目的音の方向がφ１の範囲内ならば、方向雑音抽出
部１０７にて方向雑音の抽出を行う（ステップＳ１８，
Ｓ１９）。

【００６７】もし、抽出された方向雑音が特定のキーワ
ード、つまりコマンド（或いは特定周波数の信号）であ
ると方向雑音判定部１０８で判定されたならば（ステッ
プＳ２０，Ｓ２１）、目的音の方向が雑音の方向となる
ように目的音方向推定部１０５、雑音方向推定部１０６
にて目的音追尾範囲の中心角度θcをθminに更新するこ
とで、目的音方向修正部１０９、雑音方向修正部１１０
を介して、目的音ビームフォーマ１０３での目的音入力
方向、雑音ビームフォーマ１０４での雑音入力方向を修
正し（ステップＳ２２，Ｓ２３）、次のフレームの処理
に移る。

【００６８】これに対し、方向雑音が特定のキーワード
（或いは特定周波数理信号）でないならば（ステップＳ
２０，Ｓ２１）、それは単なる雑音として何もせずに次
のフレームの処理に移る。

【００６９】一方、目的音方向推定部１０５で推定され
た目的音の方向（θmin）がφ１の範囲内でないならば
（ステップＳ１８）、つまりφ２の範囲内ならば、目的
音方向修正部１０９を介して目的音ビームフォーマ１０
３での目的音入力方向を、θminだけ修正し（ステップ
Ｓ２４）、次のフレームの処理に移る。

【００７０】以上に述べた図１の構成の信号入力装置
は、例えば、音声入力部１０１を内蔵したパーソナルコ
ンピュータ等の情報処理装置（計算機）を、周波数分析
部１０２、目的音ビームフォーマ１０３、雑音ビームフ
ォーマ１０４、目的音方向推定部１０５、雑音方向推定
部１０６、方向雑音抽出部１０７、方向雑音判定部１０
８、目的音方向修正部１０９及び雑音方向修正部１１０
として機能させるためのプログラム（信号入力用プログ
ラム）が記録されたＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーディス
ク、メモリカード等の機械読み取り可能な記録媒体か
ら、そのプログラムを当該情報処理装置にて読み取り実
行することで、実現される。なお、上記プログラムが、
ネットワーク等の通信媒体を介して情報処理装置にダウ
ンロードされるものであっても構わない。また、音声入
力部１０１は、当該情報処理装置に内蔵されている必要
はなく、当該情報処理装置に外部接続して使用されるも
のであっても構わない。

【００７１】［第２の実施形態］図７は本発明の第２の
実施形態に係る信号入力装置の基本構成を示すブロック
図であり、図１と同一部分には同一符号を付してある。

【００７２】以下、図７の構成の信号入力装置の特徴に
ついて、前記第１の実施形態における図１の構成との相
違点を中心に述べる。まず図７の構成が図１と異なる第
１の点は、音声入力部１０１に駆動部２０１が取り付け
られていることである。この駆動部２０１は声入力部１
０１（内の両マイクロフォン１０１ａ，１０１ｂ）を駆
動（角度回転）することで、当該音声入力部１０１の向
き（角度）を変えるようになっている。

【００７３】また、図７の構成が図１と異なる第１の点
は、目的音方向推定部１０５及び雑音方向推定部１０６
に代えて、目的音方向推定部２０５及び雑音方向推定部
２０６が用いられていることである。目的音方向推定部
２０５は、方向雑音検出部１０７により検出された方向
雑音が発声であって、且つその発声が特定のキーワード
である場合、つまり方向雑音判定部１０８からのキーワ
ード検出通知がある場合に、図１中の目的音方向推定部
１０５とは異なって、目的音の追尾範囲の中心角度θc
を前記図３のフローチャートのステップＳ７に相当する
処理で取得されるθmin（信号到来方向）に更新する代
わりに、そのθminの角度だけ音声入力部１０１（内の
両マイクロフォン１０１ａ，１０１ｂ）の向きを変える
ように、駆動部２０１に対して方向変更指示を与える。

【００７４】一方、雑音方向推定部２０６は、方向雑音
判定部１０８からのキーワード検出通知がある場合に
は、図１中の雑音方向推定部１０６とは異なって、目的
音の追尾範囲の中心角度θcの更新を行うことなく、そ
のまま次のフレームの処理に移る。

【００７５】なお、方向雑音検出部１０７により検出さ
れた方向雑音が発声でないか、発声であっても、その発
声が特定のキーワードでない場合、つまり方向雑音判定
部１０８からのキーワード検出通知がない場合の目的音
方向推定部２０５、雑音方向推定部２０６の動作は、図
１中の目的音方向推定部１０５、雑音方向推定部１０６
と同様であり、取得したθminが目的音方向修正部１０
９、雑音方向修正部１１０に通知される。

【００７６】次に、図７の信号入力装置の全体の処理に
ついて、図８のフローチャートを参照して説明する。

【００７７】この処理はフレーム毎に行われるもので、
まずステップＳ３１の初期設定処理により、目的音方向
の追尾範囲θc±θrが設定され（ここではθc＝０゜，
θr＝２０゜）、これに応じて雑音方向推定部２０６の
探索範囲φ１がθc＋θr＜φ１＜１８０゜＋θc−θr
と、−１８０゜＋θc＋θr＜φ１＜θc−θrに、目的音
方向推定部２０５の探索範囲φ２がθc−θr＜φ２＜θ
c＋θrに、それぞれ設定される。また、目的音の入力方
向θ1の初期値を０゜、雑音の入力方向θ２の初期値を
９０゜とする。

【００７８】次に、目的音ビームフォーマ１０３の処理
を行って、雑音方向推定部２０６にて雑音方向を推定し
（ステップＳ３２，Ｓ３３）、雑音方向がφ２の範囲内
であれば（ステップＳ３４）、雑音方向修正部１１０に
より雑音ビームフォーマ１０４の入力方向を修正し（ス
テップＳ３５）、そうでなければ、修正しない。

【００７９】続いて、雑音ビームフォーマ１０４の処理
に進み、目的音方向推定部１０５にて目的音の方向を推
定する（ステップＳ３６，Ｓ３７）。推定された目的音
の方向がφ１の範囲内ならば、方向雑音抽出部１０７に
て方向雑音の抽出を行う（ステップＳ３８，Ｓ３９）。
ここまでの処理は、前記第１の実施形態における第６の
フローチャートに示した処理と同様である。

【００８０】さて、方向雑音抽出の結果、抽出された方
向雑音が特定のキーワード（或いは特定周波数の信号）
であると方向雑音判定部１０８で判定されたならば（ス
テップＳ４０，Ｓ４１）、目的音の方向が雑音の方向と
なるように、目的音方向推定部２０５から駆動部２０１
に対して（信号到来方向として求められた）角度θmin
だけの方向変更を指示して、当該駆動部２０１により音
声入力部１０１（のマイクロフォン１０１ａ，１０１
ｂ）の向きをθminだけ物理的に修正させ（ステップＳ
４２）、次のフレームの処理に移る。

【００８１】これに対し、方向雑音が特定のキーワード
（或いは特定周波数理信号）でないならば（ステップＳ
４０，Ｓ４１）、前記第１の実施形態と同様に、それは
単なる雑音として何もせずに次のフレームの処理に移
る。

【００８２】一方、目的音方向推定部２０５で推定され
た目的音の方向（θmin）がφ１の範囲内でないならば
（ステップＳ３８）、つまりφ２の範囲内ならば、目的
音方向修正部１０９を介して目的音ビームフォーマ１０
３での目的音入力方向をθminだけ修正し（ステップＳ
４３）、次のフレームの処理に移る。

【００８３】以上に述べたように本実施形態において
は、方向雑音判定部２０８からのキーワード検出通知に
応じて、目的音方向推定部２０５から駆動部２０１に対
して方向変更指示が出されることにより、音声入力部１
０１（内のマイクロフォン１０１ａ，１０１ｂ）の向き
（入力方向）がθminだけ物理的に変更されるようにし
ている。この動作は、前記第１の実施形態において目的
音追尾範囲の中心角度θcをθminに更新するのと同様の
効果を与えることができ、これにより目的音は物理的に
常に音声入力部１０１の正面となり、目的音の入力方向
を常に良好に保つことができる。

【００８４】以上に述べた図７の構成の信号入力装置
は、例えば、音声入力部１０１及び駆動部２０１が内
蔵、または外部接続されたパーソナルコンピュータ等の
情報処理装置（計算機）を、周波数分析部１０２、目的
音ビームフォーマ１０３、雑音ビームフォーマ１０４、
目的音方向推定部２０５、雑音方向推定部２０６、方向
雑音抽出部１０７、方向雑音判定部１０８、目的音方向
修正部１０９及び雑音方向修正部１１０として機能させ
るためのプログラムが記録された機械読み取り可能な記
録媒体から、そのプログラムを当該情報処理装置にて読
み取り実行することで、実現される。なお、上記プログ
ラムが、ネットワーク等の通信媒体を介して情報処理装
置にダウンロードされるものであっても構わない。

【００８５】［第３の実施形態］図９は本発明の第３の
実施形態に係る信号入力装置の基本構成を示すブロック
図であり、図１と同一部分には同一符号を付してある。

【００８６】図９の信号入力装置は、音声入力部１０
１、及び周波数分析部１０２の他に、図１の主構成と同
様の構成を有し、複数の音源、例えばＡ音源、Ｂ音源、
…ｎ音源のうちの目的の音源に対して指向性を集中する
ことが可能な音源推定ビームフォーマ３０１と、図１の
主構成と同様の構成を有し、所定のＡ音源、Ｂ音源、…
ｎ音源に対してそれぞれ指向性を集中する音源ビームフ
ォーマＡ，Ｂ，…ｎを動的に生成・削除することが可能
な音源ビーム制御部３０２と、音源ビームフォーマＡ，
Ｂ，…ｎから出力される音源方向の周波数スペクトルの
少なくとも１つを選択する音源選択部３０３とを備えて
いる。

【００８７】ここで、図９の構成の信号入力装置は、例
えば、音声入力部１０１を内蔵した、或いは外部接続可
能なパーソナルコンピュータ等の情報処理装置（計算
機）を、周波数分析部１０２、音源推定ビームフォーマ
３０１、音源ビーム制御部３０２、音源選択部３０３、
及び音源ビーム制御部３０２により生成・削除される音
源ビームフォーマｉ（ｉ＝Ａ，Ｂ，…）として機能させ
るためのプログラムが記録された機械読み取り可能な記
録媒体から、そのプログラムを当該情報処理装置にて読
み取り実行することで、実現される。なお、上記プログ
ラムが、ネットワーク等の通信媒体を介して情報処理装
置にダウンロードされるものであっても構わない。

【００８８】図９の構成において、ｉ音源（ｉはＡ，
Ｂ，…）からの例えば音声は音声入力部１０１に入力さ
れる。音声入力部１０１に入力された音声はマイクロフ
ォン１０１ａ，１０１ｂにより電気信号（音声信号）に
変換され、更にＡ／Ｄ変換部１０１ｃ，１０１ｄにより
ディジタル化されて周波数分析部１０２に送られる。周
波数分析部１０２は、各入力音声信号のそれぞれについ
て周波数分析を行い、各チャネル毎の周波数分析結果で
ある周波数スペクトルを取得する。各チャネル毎の周波
数分析結果（周波数スペクトル計算結果）は、音源推定
ビームフォーマ３０１に入力される。

【００８９】音源推定ビームフォーマ３０１は、図１０
に示すように、目的音ビームフォーマ１０３、雑音ビー
ムフォーマ１０４、目的音方向推定部１０５、雑音方向
推定部１０６、目的音方向修正部１０９、及び雑音方向
修正部１１０の各機能要素を備えている。音源推定ビー
ムフォーマ３０１は、目的音の探索範囲でｉ音源から目
的音が発せられると、ｉ音源に対して指向性を集中す
る。この操作は、前記第１の実施形態において、（方向
雑音判定部１０８にてキーワードが検出されない場合と
同様に行われる。即ち、目的音方向推定部１０５、雑音
方向推定部１０６にてフレーム毎に信号到来方向（入力
方向）としてのθminが求められ、それが目的音方向修
正部１０９、雑音方向修正部１１０に通知されること
で、目的音ビームフォーマ１０３、雑音ビームフォーマ
１０４により実現される。

【００９０】音源推定ビームフォーマ３０１の特徴は、
上記の機能要素の外に、目的音方向からの音声到来の状
況を監視して、音声到来が予め定められた一定時間以上
継続している第１の状態と、音声非到来が予め定められ
た一定時間以上継続している第２の状態を判定する継続
時間判定部３０４を備えていることである。継続時間判
定部３０４は、上記第１の状態を判定した場合には、音
源ビームフォーマ生成を要求する第１の判定結果を、上
記第２の状態を判定した場合には、音源ビームフォーマ
削除を要求する第２の判定結果を、音源ビーム制御部３
０２に出力する。

【００９１】ここで、上記継続時間は、次のようにして
求められる。まず、目的音方向推定部１０５では、図３
のフローチャートに示す処理と同様の処理が行われる。
但し本実施形態では、前記第１の実施形態とは異なっ
て、ステップＳ７での最小値計算で信号到来方向と推定
されるθminを求めた後は、必ずステップＳ９が実行さ
れて、そのθminが目的音方向修正部１０９に通知され
る。また、本実施形態では、最小値計算に用いられた、
探索範囲内の各角度θ毎の方向別感度の累積値Ｄ（θ）
が、目的音方向推定部１０５から継続時間判定部３０４
に渡される。

【００９２】継続時間判定部３０４は、目的音方向推定
部１０５から渡された探索範囲内の各角度θ毎の方向別
感度の累積値Ｄ（θ）の最大値と最小値との差を求め、
その差が予め定められた規定値以上ある場合に音声到来
を、規定値に満たない場合に音声非到来を判定する。そ
して継続時間判定部３０４は、予め定められた一定フレ
ーム数連続して音声到来を判定した場合に、上記第１の
状態を判定する。同様に継続時間判定部３０４は、予め
定められた一定フレーム数連続して音声非到来を判定し
た場合に、上記第２の状態を判定する。

【００９３】音源ビーム制御部３０２は、ｉ音源からの
音声到来が一定時間以上継続した結果、音源推定ビーム
フォーマ３０１内の継続時間判定部３０４から第１の判
定結果が出力された場合、ｉ音源用の音源ビームフォー
マｉの生成が要求されているものと判断し、ｉ音源の方
向にビームを集中した音源ビームフォーマｉを新たに生
成する。但し、既に音源ビームフォーマｉが生成されて
いる場合には、新たな生成は行わない。つまり、同一方
向の音源ビームフォーマｉを重複して生成しないる。

【００９４】音源ビームフォーマｉは、図１１に示すよ
うに、音源推定ビームフォーマ３０１と同様の機能構
成、即ち目的音ビームフォーマ１０３、雑音ビームフォ
ーマ１０４、目的音方向推定部１０５、雑音方向推定部
１０６、目的音方向修正部１０９、及び雑音方向修正部
１１０の各機能要素を備えている。音源ビームフォーマ
ｉの構成が音源推定ビームフォーマ３０１と異なる点
は、継続時間判定部３０４に代えて生成情報記憶部３０
５が設けられていることである。この生成情報記憶部３
０５には、該当する音源ビームフォーマｉの生成時刻
（を示す情報）、または当該音源ビームフォーマｉの生
成順番を示す生成番号が記憶される。

【００９５】音源選択部３０３は、生成されている各音
源ビームフォーマｉの生成情報記憶部３０５に記憶され
ている生成時刻（或いは生成番号）に基づいて、例えば
最も最近に生成された音源ビームフォーマｉ、或いは最
も以前に生成された音源ビームフォーマｉの、目的音ビ
ームフォーマ１０３から出力される目的音の周波数スペ
クトル、即ちｉ音源方向からの音声の周波数スペクトル
を選択する。ここで、いずれの音源ビームフォーマｉに
より出力されるｉ音源方向からの周波数スペクトルを選
択するかは、システムで予め定められていても、ユーザ
の選択操作により指定されるものであっても構わない。

【００９６】図１２（ａ）に、音源推定ビームフォーマ
３０１での、Ａ，Ｂ，Ｃの各音源に対する指向性（入力
方向の変化範囲）と雑音の入力方向との関係を示す。ま
た、図１２（ｂ），（ｃ），（ｄ）に、Ａ，Ｂ，Ｃの各
音源に対して音源ビームフォーマＡ，Ｂ，Ｃがそれぞれ
生成された場合の、当該音源ビームフォーマＡ，Ｂ，
Ｃ、での、Ａ，Ｂ，Ｃの各音源に対する指向性（入力方
向の変化範囲）と雑音の入力方向との関係を示す。

【００９７】音源ビームフォーマＡはＡ音源に対しての
み指向性を持ち、他の方向からの音声は雑音として抑圧
するように働く。同様に、音源ビームフォーマＢはＢ音
源に対してのみ、音源ビームフォーマＣはＣ音源に対し
てのみ、それぞれ指向性を持ち、他の方向からの音声は
雑音として抑圧するように働く。先に述べたように、既
に音源ビームフォーマｉを生成しているｉ音源に対して
は２回目以降の音源ビームフォーマの生成は行わない。
また、ｉ音源に対応する音源ビームフォーマｉは、記憶
容量の許す限り生成できるものとし、一定時間その音源
からの発声がなければ削除される。

【００９８】以上に述べた図９の構成の信号入力装置に
より、複数の目的音音源が存在してもそれぞれの音源の
音声を個別に抽出することが可能になる。ここで、各音
源ビームフォーマｉ内の生成情報記憶部３０５には生成
時刻、或いは生成番号が記憶されるので、前記したよう
に当該生成情報記憶部３０５の情報に基づいて、音源選
択部３０３により、例えば、最初に生成された音源ビー
ムフォーマの結果を採用するとか、最後に生成された音
源ビームフォーマの結果を採用するといったことが可能
となる。また、音源の音声毎に抽出した音声を音源選択
部３０３にて全て加算するならば、音源以外の雑音を除
去した音声を得ることができる。また、音源選択部３０
３に音声認識装置を付加し、音源からの音声が人間の発
声である場合に、音源毎に音声認識装置へ入力して認識
処理を行わせるならば、認識結果が特定のキーワードで
あった周波数スペクトルだけを選択することが可能であ
る。同様に、周波数判別を行うことにより、特定の周波
数信号であった周波数スペクトルだけを選択することも
可能である。

【００９９】次に、以上に述べた機能を持つ図９の信号
入力装置の全体の処理について、図１３のフローチャー
トを参照して説明する。この処理はフレーム毎に行われ
るもので、まずステップＳ５１の初期設定処理により、
音源推定ビームフォーマ３０１における目的音方向の追
尾範囲θc±θrが設定され（ここではθc＝０゜，θr＝
２０゜）、これに応じて音源推定ビームフォーマ３０１
内の雑音方向推定部１０６の探索範囲φ１がθc＋θr＜
φ１＜１８０゜＋θc−θrと、−１８０゜＋θc＋θr＜
φ１＜θc−θrに、同じく音源推定ビームフォーマ３０
１内の目的音方向推定部１０５の探索範囲φ２がθc−
θr＜φ２＜θc＋θrに、それぞれ設定される。また、
目的音の入力方向θ1の初期値を０゜、雑音の入力方向
θ２の初期値を９０゜とする。

【０１００】次に、音源推定ビームフォーマ３０１内の
目的音ビームフォーマ１０３の処理を行って、音源推定
ビームフォーマ３０１内の雑音方向推定部１０６にて雑
音方向を推定し（ステップＳ５２，Ｓ５３）、雑音方向
がφ２の範囲内であれば（ステップＳ５４）、音源推定
ビームフォーマ３０１内の雑音方向修正部１１０により
当該音源推定ビームフォーマ３０１内の雑音ビームフォ
ーマ１０４の入力方向を修正し（ステップＳ５５）、そ
うでなければ、修正しない。

【０１０１】続いて、音源推定ビームフォーマ３０１内
の雑音ビームフォーマ１０４の処理に進み、当該音源推
定ビームフォーマ３０１内の目的音方向推定部１０５に
て目的音の方向（θmin）を推定する（ステップＳ５
６，Ｓ５７）。推定された目的音の方向（θmin）がφ
１の範囲内でないならば（ステップＳ５８）、つまりφ
２の範囲内であるならば、音源推定ビームフォーマ３０
１内の目的音方向修正部１０９にて目的音ビームフォー
マ１０３の入力方向をθminだけ修正し（ステップＳ５
９）、ステップＳ６０に進む。これに対し、推定された
目的音の方向（θmin）がφ１の範囲内であるならば
（ステップＳ５８）、そのままステップＳ６０に進む。

【０１０２】ステップＳ６０では、音源推定ビームフォ
ーマ３０１内の継続時間判定部３０４にて音声到来の継
続時間、或いは音声非到来の継続時間が判定される。も
し、一定時間以上同じ方向からの音声の到来が継続して
いる場合には、その音声の音源ｉに対応した音源ビーム
フォーマｉを、当該音源ビームフォーマｉが生成されて
いないことを条件に、音源ビーム制御部３０２にて生成
する（ステップＳ６１，Ｓ６２）。

【０１０３】これに対し、既に生成してある音源ビーム
フォーマｉが指向性を集中している方向（ｉ音源の方
向）から、一定時間以上音声が到来しないことが判定さ
れた場合には、その音源ビームフォーマｉを音源ビーム
制御部３０２にて削除する（ステップＳ６３，Ｓ６
４）。なお、継続時間判定部３０４で判定する音声到来
の継続時間は、必ずしも連続して発せられる音声の継続
時間でなくてもよく、例えば断続的に発せられる音声で
もよい、なお、以上の各実施形態では、音声入力部１０
１内のマイクロフォンの数が２個の場合について説明し
たが、マイクロフォン数は複数であればよく、３個以上
であっても構わない。

【０１０４】また、以上の各実施形態では、人が発声し
た音声を入力対象とする信号入力装置について説明した
が、本発明は、空間を伝搬する信号であれば、音声に限
らず、可視光線、赤外線、電波等の電磁波などの信号も
入力対象とすることが可能である。但し、この場合には
入力部に、マイクロフォンに代えて、受光器やアンテナ
等を用いる必要がある。なお、この入力部は信号入力装
置の構成要素とせずに、当該装置に外部接続して用いる
構成であっても構わない。

【０１０５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、特
定のキーワード或いは特定周波数信号を任意の方向から
与えることで、指向性を集中する方向が変更されて、そ
の特定のキーワード或いは特定周波数信号が発せられた
方向に指向性を集中させることができるため、目的信号
の入力可能な方向を制限する必要がなくなり、任意の方
向から目的信号を入力できる。

【０１０６】また本発明によれば、目的信号の信号源が
複数存在する場合でも、その信号源から目的信号が発せ
られると、その信号源の方向に対してのみ指向性を持
ち、他の方向からの信号は雑音として抑圧するように働
く信号源ビームフォーマ処理手段が動的に生成されるた
め、任意の且つ複数の方向から目的信号を入力できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る信号入力装置の
基本構成を示すブロック図。

【図２】図１中の目的音ビームフォーマ１０３及び雑音
ビームフォーマ１０４のブロック構成図と、当該ビーム
フォーマ１０３及び１０４による入力方向の設定を説明
するための図。

【図３】目的音方向推定部１０５及び雑音方向推定部１
０６での方向推定処理を説明するためのフローチャー
ト。

【図４】図１中の方向雑音抽出部１０７の構成を示すブ
ロック図。

【図５】図１中の方向雑音判定部１０８の構成を示すブ
ロック図。

【図６】図１の構成の全体の処理を説明するためのフロ
ーチャート。

【図７】本発明の第２の実施形態に係る信号入力装置の
基本構成を示すブロック図。

【図８】図７の構成の全体の処理を説明するためのフロ
ーチャート。

【図９】本発明の第３の実施形態に係る信号入力装置の
基本構成を示すブロック図。

【図１０】図９中の音源推定ビームフォーマ３０１の構
成を示すブロック図。

【図１１】図９中の音源ビームフォーマｉ（ｉ＝Ａ，
Ｂ，…ｎ）の構成を示すブロック図。

【図１２】音源推定ビームフォーマ３０１での、Ａ，
Ｂ，Ｃの各音源に対する指向性（入力方向の変化範囲）
と雑音の入力方向との関係を示す図と、音源ビームフォ
ーマＡ，Ｂ，Ｃでの、Ａ，Ｂ，Ｃの各音源に対する指向
性と雑音の入力方向との関係を示す図。

【図１３】図９の構成の全体の処理を説明するためのフ
ローチャート。

【符号の説明】

１０１…音声入力部（信号量子化装置）１０１ａ，１０１ｂ…マイクロフォン１０１ｃ，１０１ｄ…Ａ／Ｄ変換部（ＡＤＣ）１０２…周波数分析部１０３…目的音ビームフォーマ（第１の主ビームフォー
マ処理手段、第１の副ビームフォーマ処理手段）１０４…雑音ビームフォーマ（第２の主ビームフォーマ
処理手段、第２の副ビームフォーマ処理手段）１０５…目的音方向推定部（目的信号方向推定手段、主
目的信号方向推定手段、副目的信号方向推定手段）１０６…雑音方向推定部（主雑音方向推定手段、副雑音
方向推定手段）１０７…方向雑音抽出部１０７ａ…適応フィルタ１０８…方向雑音判定部１０９…目的音方向修正部（目的信号方向修正手段、主
目的信号方向修正手段、副目的信号方向修正手段）１１０…雑音方向修正部（主雑音方向修正手段、副雑音
方向修正手段）２０１…駆動部２０５…目的音方向推定部（目的信号方向推定手段、制
御手段）２０６…雑音方向推定部２１１…整相部２１２…適応フィルタ２１３…ビームフォーマ本体３０１…音源推定ビームフォーマ（信号源推定ビームフ
ォーマ処理手段）３０２…音源ビーム制御部（信号源ビーム制御手段）３０３…音源選択部（信号源ビーム選択手段）３０４…継続時間判定部３０５…生成情報記憶部Ａ，Ｂ，Ｃ〜ｎ，ｉ…音源ビームフォーマ（信号源ビー
ムフォーマ処理手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小野木智宏東京都青梅市新町３丁目３番地の１東芝コンピュ―タエンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 5D015 DD02 EE05 5K052 AA01 BB23 DD01 EE12 EE40 FF02 FF31 9A001 BB06 EZ05 GZ03 GZ04 HH17 HH34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空間を伝搬する信号を少なくとも２箇所
の異なった位置で受信して量子化することで得られた量
子化ディジタル信号を入力し、入力した各受信位置に対
応する量子化ディジタル信号を複数の周波数帯域毎に周
波数分析して各周波数帯域毎の周波数スペクトルを出力
する周波数分析手段と、前記各周波数帯域毎の周波数スペクトルを用いて適応フ
ィルタ処理により目的信号以外の到来方向の信号の抑圧
処理を行って目的信号を出力する第１のビームフォーマ
処理手段と、前記各周波数帯域毎の周波数スペクトルを用いて適応フ
ィルタ処理により目的信号の到来方向の信号の抑圧処理
を行って目的信号以外の雑音を出力する第２のビームフ
ォーマ処理手段と、前記第１のビームフォーマ処理手段で計算される適応フ
ィルタ係数から雑音の方向を推定する雑音方向推定手段
と、前記第２のビームフォーマ処理手段で計算される適応フ
ィルタ係数から目的信号の方向を推定する目的信号方向
推定手段と、前記第１のビームフォーマ処理手段で計算される周波数
スペクトルと前記第２のビームフォーマ処理手段で計算
される周波数スペクトルを用いて雑音到来方向からの雑
音を抽出する方向雑音抽出手段と、前記方向雑音抽出手段によって抽出された雑音が特定の
キーワード或いは特定周波数信号であるか否かを判定す
る方向雑音判定手段と、前記第１のビームフォーマ処理手段において入力対象と
する目的信号の到来方向である第１の入力方向を、前記
目的信号方向推定手段で推定された目的信号方向に基づ
いて逐次修正する一方、前記方向雑音抽出手段によって
抽出された雑音が前記特定のキーワード或いは特定周波
数信号であると前記方向雑音判定手段により判定された
場合には、その特定のキーワード或いは特定周波数信号
を発した方向が目的信号方向となるように前記第１の入
力方向を修正する目的信号方向修正手段と、前記第２のビームフォーマ処理手段において入力対象と
する雑音の到来方向である第２の入力方向を、前記雑音
方向推定手段で推定された雑音方向に基づいて逐次修正
する一方、前記方向雑音抽出手段によって抽出された雑
音が前記特定のキーワード或いは特定周波数信号である
と前記方向雑音判定手段により判定された場合には、そ
の特定のキーワード或いは特定周波数信号を発した方向
が目的信号方向となるように前記第２の入力方向を修正
する雑音方向修正手段とを具備することを特徴とする信
号入力装置。
【請求項２】空間を伝搬する信号を少なくとも２箇所
の異なった位置で受信して量子化する信号量子化装置
と、前記信号量子化装置によって量子化された前記各受信位
置に対応する信号を複数の周波数帯域毎に周波数分析し
て各周波数帯域毎の周波数スペクトルを出力する周波数
分析手段と、前記各周波数帯域毎の周波数スペクトルを用いて適応フ
ィルタ処理により目的信号以外の到来方向の信号の抑圧
処理を行って目的信号を出力する第１のビームフォーマ
処理手段と、前記各周波数帯域毎の周波数スペクトルを用いて適応フ
ィルタ処理により目的信号の到来方向の信号の抑圧処理
を行って目的信号以外の雑音を出力する第２のビームフ
ォーマ処理手段と、前記第１のビームフォーマ処理手段で計算される適応フ
ィルタ係数から雑音の方向を推定する雑音方向推定手段
と、前記第２のビームフォーマ処理手段で計算される適応フ
ィルタ係数から目的信号の方向を推定する目的信号方向
推定手段と、前記第１のビームフォーマ処理手段で計算される周波数
スペクトルと前記第２のビームフォーマ処理手段で計算
される周波数スペクトルを用いて雑音到来方向からの雑
音を抽出する方向雑音抽出手段と、前記方向雑音抽出手段によって抽出された雑音が特定の
キーワード或いは特定周波数信号であるか否かを判定す
る方向雑音判定手段と、前記第１のビームフォーマ処理手段において入力対象と
する目的信号の到来方向である第１の入力方向を、前記
目的信号方向推走手段で推定された目的信号方向に基づ
いて逐次修正する目的信号方向修正手段と、前記第２のビームフォーマ処理手段において入力対象と
する雑音の到来方向である第２の入力方向を、前記雑音
方向推定手段で推定された雑音方向に基づいて逐次修正
する雑音方向修正手段と、前記方向雑音抽出手段によって抽出された雑音が前記特
定のキーワード或いは特定周波数信号であると前記方向
雑音判定手段により判定された場合に、その特定のキー
ワード或いは特定周波数信号を発した方向が目的信号方
向となるように、前記信号量子化装置を駆動する駆動手
段とを具備することを特徴とする信号入力装置。
【請求項３】空間を伝搬する信号を少なくとも２箇所
の異なった位置で受信して量子化することで得られた量
子化ディジタル信号を入力し、入力した各受信位置に対
応する量子化ディジタル信号を複数の周波数帯域毎に周
波数分析して各周波数帯域毎の周波数スペクトルを出力
する周波数分析手段と、前記各周波数帯域毎の周波数スペクトルを用いて適応フ
ィルタ処理により目的信号以外の到来方向の信号の抑圧
処理を行って目的信号を出力する第１の主ビームフォー
マ処理手段と、前記各周波数帯域毎の周波数スペクトルを用いて適応フ
ィルタ処理により目的信号の到来方向の信号の抑圧処理
を行って目的信号以外の雑音を出力する第２の主ビーム
フォーマ処理手段と、前記第１の主ビームフォーマ処理手段で計算される適応
フィルタ係数から雑音の方向を推定する主雑音方向推定
手段と、前記第２の主ビームフォーマ処理手段で計算される適応
フィルタ係数から目的信号の方向を推定する主目的信号
方向推定手段と、前記第１の主ビームフォーマ処理手段において入力対象
とする目的信号の到来方向である第１の主入力方向を、
前記主目的信号方向推定手段で推定された目的信号方向
に基づいて逐次修正する主目的信号方向修正手段と、前記第２の主ビームフォーマ処理手段において入力対象
とする雑音の到来方向である第２の主入力方向を、前記
主雑音方向推定手段で推定された雑音方向に基づいて逐
次修正する主雑音方向修正手段と、前記主目的信号推定手段によって推定された目的信号方
向の信号源に対して指向性を集中させるために、前記各
周波数帯域毎の周波数スペクトルを用いて適応フィルタ
処理により該当する目的信号以外の到来方向の信号の抑
圧処理を行って目的信号を出力する第１の副ビームフォ
ーマ処理手段、前記各周波数帯域毎の周波数スペクトル
を用いて適応フィルタ処理により目的信号の到来方向の
信号の抑圧処理を行って目的信号以外の雑音を出力する
第２の副ビームフォーマ処理手段、前記第１の副ビーム
フォーマ処理手段で計算される適応フィルタ係数から雑
音の方向を推定する副雑音方向推定手段、前記第２の副
ビームフォーマ処理手段で計算される適応フィルタ係数
から目的信号の方向を推定する副目的信号方向推定手
段、前記第１の副ビームフォーマ処理手段において入力
対象とする目的信号の到来方向である第１の副入力方向
を、前記副目的信号方向推定手段で推定された目的信号
方向に基づいて逐次修正する副目的信号方向修正手段、
及び前記第２の副ビームフォーマ処理手段において入力
対象とする雑音の到来方向である第２の副入力方向を、
前記副雑音方向推定手段で推定された雑音方向に基づい
て逐次修正する副雑音方向修正手段の各機能要素を有す
る信号源ビームフォーマ処理手段を動的に生成する信号
源ビーム制御手段と、前記信号源ビーム制御手段により生成されている前記信
号源ビームフォーマ処理手段の出力する信号源方向の周
波数スペクトルのうちの少なくとも１つを選択する信号
源ビーム選択手段とを具備することを特徴とする信号入
力装置。
【請求項４】前記主目的信号推定手段によって推定さ
れた目的信号方向からの信号到来が一定時間以上継続す
る特定状態を検出する継続時間判定手段を更に具備し、前記信号源ビーム制御手段は、前記継続時間判定手段に
よる前記特定状態の検出に応じて前記信号源ビームフォ
ーマ処理手段の生成を行うことを特徴とする請求項３記
載の信号入力装置。
【請求項５】前記主目的信号推定手段によって推定さ
れた目的信号方向からの信号到来が一定時間以上継続す
る第１の状態と、前記目的信号方向からの信号到来が一
定時間以上ない第２の状態とを検出する継続時間判定手
段を更に具備し、前記信号源ビーム制御手段は、前記継続時間判定手段に
よる前記第１の状態の検出に応じて前記信号源ビームフ
ォーマ処理手段の生成を行い、前記継続時間判定手段に
よる前記第２の状態の検出に応じて、その際の信号到来
方向と同一方向を目的信号到来方向とする前記信号源ビ
ームフォーマ処理手段を削除することを特徴とする請求
項３記載の信号入力装置。
【請求項６】前記信号源ビーム選択手段は、前記信号
源ビーム制御手段により生成されている前記信号源ビー
ムフォーマ処理手段のうち、最も最近にまたは最も以前
に生成された信号源ビームフォーマ処理手段から出力さ
れる信号源方向の周波数スペクトルを選択して出力する
ことを特徴とする請求項３記載の信号入力装置。
【請求項７】前記信号源ビーム選択手段は、前記信号
源ビーム制御手段により生成されている前記信号源ビー
ムフォーマ処理手段の出力する信号源方向の周波数スペ
クトルを全て選択し、それらを加算して出力することを
特徴とする請求項３記載の信号入力装置。
【請求項８】前記信号源ビーム選択手段は、前記信号
源ビーム制御手段により生成されている前記信号源ビー
ムフォーマ処理手段の出力する信号源方向の周波数スペ
クトルのうち、特定のキーワードの周波数スペクトル或
いは特定の周波数信号の周波数スペクトルを選択して出
力することを特徴とする請求項３記載の信号入力装置。
【請求項９】コンピュータを、空間を伝搬する信号を少なくとも２箇所の異なった位置
で受信して量子化することで得られた量子化ディジタル
信号を入力し、入力した各受信位置に対応する量子化デ
ィジタル信号を複数の周波数帯域毎に周波数分析して各
周波数帯域毎の周波数スペクトルを出力する周波数分析
手段と、前記各周波数帯域毎の周波数スペクトルを用いて適応フ
ィルタ処理により目的信号以外の到来方向の信号の抑圧
処理を行って目的信号を出力する第１のビームフォーマ
処理手段と、前記各周波数帯域毎の周波数スペクトルを用いて適応フ
ィルタ処理により目的信号の到来方向の信号の抑圧処理
を行って目的信号以外の雑音を出力する第２のビームフ
ォーマ処理手段と、前記第１のビームフォーマ処理手段で計算される適応フ
ィルタ係数から雑音の方向を推定する雑音方向推定手段
と、前記第２のビームフォーマ処理手段で計算される適応フ
ィルタ係数から目的信号の方向を推定する目的信号方向
推定手段と、前記第１のビームフォーマ処理手段で計算される周波数
スペクトルと前記第２のビームフォーマ処理手段で計算
される周波数スペクトルを用いて雑音到来方向からの雑
音を抽出する方向雑音抽出手段と、前記方向雑音抽出手段によって抽出された雑音が特定の
キーワード或いは特定周波数信号であるか否かを判定す
る方向雑音判定手段と前記第１のビームフォーマ処理手段において入力対象と
する目的信号の到来方向である第１の入力方向を、前記
目的信号方向推定手段で推定された目的信号方向に基づ
いて逐次修正する一方、前記方向雑音抽出手段によって
抽出された雑音が前記特定のキーワード或いは特定周波
数信号であると前記方向雑音判定手段により判定された
場合には、その特定のキーワード或いは特定周波数信号
を発した方向が目的信号方向となるように前記第１の入
力方向を修正する目的信号方向修正手段と、前記第２のビームフォーマ処理手段において入力対象と
する雑音の到来方向である第２の入力方向を、前記雑音
方向推定手段で推定された雑音方向に基づいて逐次修正
する一方、前記方向雑音抽出手段によって抽出された雑
音が前記特定のキーワード或いは特定周波数信号である
と前記方向雑音判定手段により判定された場合には、そ
の特定のキーワード或いは特定周波数信号を発した方向
が目的信号方向となるように前記第２の入力方向を修正
する雑音方向修正手段として機能させるためのプログラ
ムを記録した機械読み取り可能な記録媒体。
【請求項１０】コンピュータを、空間を伝搬する信号を信号量子化装置により少なくとも
２箇所の異なった位置で受信して量子化することで得ら
れた量子化ディジタル信号を入力し、入力した各受信位
置に対応する量子化ディジタル信号を複数の周波数帯域
毎に周波数分析して各周波数帯域毎の周波数スペクトル
を出力する周波数分析手段と、前記各周波数帯域毎の周波数スペクトルを用いて適応フ
ィルタ処理により目的信号以外の到来方向の信号の抑圧
処理を行って目的信号を出力する第１のビームフォーマ
処理手段と、前記各周波数帯域毎の周波数スペクトルを用いて適応フ
ィルタ処理により目的信号の到来方向の信号の抑圧処理
を行って目的信号以外の雑音を出力する第２のビームフ
ォーマ処理手段と、前記第１のビームフォーマ処理手段で計算される適応フ
ィルタ係数から雑音の方向を推定する雑音方向推定手段
と、前記第２のビームフォーマ処理手段で計算される適応フ
ィルタ係数から目的信号の方向を推定する目的信号方向
推定手段と、前記第１のビームフォーマ処理手段で計算される周波数
スペクトルと前記第２のビームフォーマ処理手段で計算
される周波数スペクトルを用いて雑音到来方向からの雑
音を抽出する方向雑音抽出手段と、前記方向雑音抽出手段によって抽出された雑音が特定の
キーワード或いは特定周波数信号であるか否かを判定す
る方向雑音判定手段と、前記第１のビームフォーマ処理手段において入力対象と
する目的信号の到来方向である第１の入力方向を、前記
目的信号方向推走手段で推定された目的信号方向に基づ
いて逐次修正する目的信号方向修正手段と、前記第２のビームフォーマ処理手段において入力対象と
する雑音の到来方向である第２の入力方向を、前記雑音
方向推定手段で推定された雑音方向に基づいて逐次修正
する雑音方向修正手段と、前記方向雑音抽出手段によって抽出された雑音が前記特
定のキーワード或いは特定周波数信号であると前記方向
雑音判定手段により判定された場合に、その特定のキー
ワード或いは特定周波数信号を発した方向が目的信号方
向となるように、前記信号量子化装置を駆動手段により
駆動させる制御手段として機能させるためのプログラム
を記録した機械読み取り可能な記録媒体。
【請求項１１】コンピュータを、空間を伝搬する信号を少なくとも２箇所の異なった位置
で受信して量子化することで得られた量子化ディジタル
信号を入力し、入力した各受信位置に対応する量子化デ
ィジタル信号を複数の周波数帯域毎に周波数分析して各
周波数帯域毎の周波数スペクトルを出力する周波数分析
手段と、前記各周波数帯域毎の周波数スペクトルを用いて適応フ
ィルタ処理により目的信号以外の到来方向の信号の抑圧
処理を行って目的信号を出力する第１の主ビームフォー
マ処理手段と、前記各周波数帯域毎の周波数スペクトルを用いて適応フ
ィルタ処理により目的信号の到来方向の信号の抑圧処理
を行って目的信号以外の雑音を出力する第２の主ビーム
フォーマ処理手段と、前記第１の主ビームフォーマ処理手段で計算される適応
フィルタ係数から雑音の方向を推定する主雑音方向推定
手段と、前記第２の主ビームフォーマ処理手段で計算される適応
フィルタ係数から目的信号の方向を推定する主目的信号
方向推定手段と、前記第１の主ビームフォーマ処理手段において入力対象
とする目的信号の到来方向である第１の主入力方向を、
前記主目的信号方向推定手段で推定された目的信号方向
に基づいて逐次修正する主目的信号方向修正手段と、前記第２の主ビームフォーマ処理手段において入力対象
とする雑音の到来方向である第２の主入力方向を、前記
主雑音方向推定手段で推定された目的信号方向に基づい
て逐次修正する主雑音方向修正手段と、前記主目的信号推定手段によって推定された目的信号方
向の信号源に対して指向性を集中させるために、前記各
周波数帯域毎の周波数スペクトルを用いて適応フィルタ
処理により該当する目的信号以外の到来方向の信号の抑
圧処理を行って目的信号を出力する第１の副ビームフォ
ーマ処理手段、前記各周波数帯域毎の周波数スペクトル
を用いて適応フィルタ処理により目的信号の到来方向の
信号の抑圧処理を行って目的信号以外の雑音を出力する
第２の副ビームフォーマ処理手段、前記第１の副ビーム
フォーマ処理手段で計算される適応フィルタ係数から雑
音の方向を推定する副雑音方向推定手段、前記第２の副
ビームフォーマ処理手段で計算される適応フィルタ係数
から目的信号の方向を推定する副目的信号方向推定手
段、前記第１の副ビームフォーマ処理手段において入力
対象とする目的信号の到来方向である第１の副入力方向
を、前記副目的信号方向推定手段で推定された目的信号
方向に基づいて逐次修正する副目的信号方向修正手段、
及び前記第２の副ビームフォーマ処理手段において入力
対象とする雑音の到来方向である第２の副入力方向を、
前記副雑音方向推定手段で推定された雑音方向に基づい
て逐次修正する副雑音方向修正手段の各機能要素を有す
る信号源ビームフォーマ処理手段を動的に生成する信号
源ビーム制御手段と、前記信号源ビーム制御手段により生成されている前記信
号源ビームフォーマ処理手段の出力する信号源方向の周
波数スペクトルのうちの少なくとも１つを選択する信号
源ビーム選択手段として機能させるためのプログラムを
記録した機械読み取り可能な記録媒体。
【請求項１２】空間を伝搬する信号を少なくとも２箇
所の異なった位置で受信して量子化することで得られた
量子化ディジタル信号を入力し、入力した各受信位置に
対応する量子化ディジタル信号を複数の周波数帯域毎に
周波数分析して各周波数帯域毎の周波数スペクトルを出
力するステップと、前記各周波数帯域毎の周波数スペクトルを用いて適応フ
ィルタ処理により目的信号以外の到来方向の信号の抑圧
処理を行って目的信号の周波数スペクトルを出力する第
１のビームフォーマ処理を行うステップと、前記第１のビームフォーマ処理で計算される適応フィル
タ係数から雑音の方向を推定するステップと、前記推定された雑音方向が目的信号の追尾範囲内にある
場合に、前記各周波数帯域毎の周波数スペクトルを用い
て適応フィルタ処理により目的信号の到来方向の信号の
抑圧処理を行って目的信号以外の雑音の周波数スペクト
ルを出力する第２のビームフォーマ処理において入力対
象とする雑音の到来方向である第２の入力方向を、前記
推定された雑音方向に基づいて修正するステップと、前記推定された雑音方向が目的信号の追尾範囲内にある
場合には、前記第２の入力方向の修正後に、前記推定さ
れた雑音方向が目的信号の追尾範囲外にある場合にはそ
のまま前記第２のビームフォーマ処理を行うステップ
と、前記第２のビームフォーマ処理で計算される適応フィル
タ係数から目的信号の方向を推定するステップと、前記推定された目的信号方向が目的信号の追尾範囲内に
ある場合に、前記第１のビームフォーマ処理において入
力対象とする目的信号の到来方向である第１の入力方向
を、前記推定された目的信号方向に基づいて修正するス
テップと、前記推定された目的信号方向が目的信号の追尾範囲内に
ない場合に、前記第１のビームフォーマ処理で計算され
る周波数スペクトルと前記第２のビームフォーマ処理で
計算される周波数スペクトルを用いて雑音到来方向から
の雑音を抽出するステップと、前記抽出された雑音が特定のキーワード或いは特定周波
数信号であるか否かを判定するステップと、前記抽出された雑音が特定のキーワード或いは特定周波
数信号であると判定された場合には、当該特定のキーワ
ード或いは特定周波数信号を発した方向が目的信号方向
となるように前記第１の入力方向及び前記第２の入力方
向を修正するステップとを具備することを特徴とする信
号入力方法。、