JP2001100800A - 雑音成分抑圧処理装置および雑音成分抑圧処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】計算量が少なく、突発雑音除去も可能な雑音抑
圧処理を可能にする。 【解決手段】複数位置で音声検出し得た受音位置別音声
信号毎に周波数(f)分析しチャネル(ch)別f成分を得る手
段12、各chのf成分につき所望方向外を低感度化するフ
ィルタ(F)係数によるF処理にて話者方向の雑音(N)を抑
圧し目的音声(Oa)成分を得る第１ビームフォーマ処理手
段(B1)13、手段12での各chのf成分につき所望方向外を
低感度化するＦ処理で話者音声抑圧しN成分を得る第２
ビームフォーマ処理手段(B2)16、B1のＦ係数からN方向
を推定しB2のＦ係数からOa方向を推定する推定手段17,1
8、B1において入力対象(Oj)のOaの到来方向を推定手段
の推定Oa方向に応じ修正しB2においてOjのNの到来方向
を推定手段の推定雑音方向に応じ修正する手段14,15、B
1とB2の出力に基づきスペクトルサブトラクション(SS)
処理する手段30、手段12の出力から到来音の時間差と振
幅差に応じた方向性指標Dを得る手段40、Dと手段12のOa
方向とに基づきSS処理制御する手段50を持つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数のマイクロホン
を用いて雑音を抑圧し、目的の音声を取り出す雑音成分
抑圧装置および雑音成分抑圧方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】環境下には種々の雑音源があることか
ら、マイクロホンで音声信号を取り込む場合において
も、周囲から紛れ込む雑音を避けることは難しい。しか
し、雑音が混入した音声信号を再生すると、目的の音声
が聴き辛いものとなるから、雑音成分の低減処理が必要
となる。

【０００３】ところで、音声に紛れる雑音の低減処理技
術として、従来より知られているものに、複数のマイク
ロホンを用いて雑音を抑圧する技術がある。そして、こ
のマイクロホン処理技術は、音声認識装置やテレビ会議
装置などの音声入力を目的として従来から多くの研究者
によって技術開発に力が注がれている。中でも、少ない
マイクロホン数で大きな効果が得られる適応ビームフォ
ーマ処理技術を利用したマイクロホンアレイに関して
は、文献１（電子情報通信学会編：音響システムとデジ
タル処理）あるいは文献２（Heykin著；Adaptive Filt
er Theory（Plentice Hall））に述べられているよう
に、一般化サイドロープキャンセラ（ＧＳＣ）、フロス
ト型ビームフォーマ、参照信号法など、種々の方法が知
られている。

【０００４】なお、適応ビームフォーマ処理と云うの
は、一般には、妨害雑音の到来方向に死角を形成したフ
ィルタにより雑音を抑圧する処理である。

【０００５】しかしながら、この適応ビームフォーマ処
理技術においては、実際の目的信号の到来方向が、仮定
した到来方向と異なる場合、その目的信号が雑音と見做
されて除去されてしまうことから、性能が劣化するとい
う問題を抱えている。

【０００６】そこで、これを改善すべく、例えば文献３
（宝珠山他：“ブロッキング行列にリーク適応フィルタ
を用いたロバスト一般化サイドローブキャンセラ”、電
子情報通信学会論文誌 Ａ Ｖｏｌ．Ｊ７９−Ａ Ｎ
ｏ．９ ｐｐ１５１６−１５２４（１９９６．９））に
開示されているように、仮定した到来方向と実際の到来
方向とのずれを許容するような技術が開発されている
が、この場合、目的信号の除去は軽減されても、実際の
到来方向と仮定した到来方向とのずれにより、目的信号
が歪むおそれがある。

【０００７】これに対し、例えば、特開平９‐９７９４
号公報において、複数のビームフォーマを用いて、話者
方向を逐次検知してその方向にビームフォーマの入力方
向を修正することで、話者の方向を追尾し、目的信号の
歪みを小さくする方法も開示されている。

【０００８】しかしながら、特開平９‐９７９４号公報
に開示されている方法は、時間領域の適応フィルタ処理
を行っているため、フィルタ係数から話者方向を推定す
る際、時間領域のフィルタ係数から周波数領域への変換
が必要であり、計算量が大きくなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】音声の雑音を抑圧する
技術として、複数本のマイクロホンを用い、これらのマ
イクロホンで、話者の音声を取り込むと共に、妨害雑音
の到来方向に死角を形成したフィルタを通すことによ
り、雑音成分を抑圧する適応ビームフォーマ処理技術が
ある。

【００１０】この適応ビームフォーマ処理技術において
は、実際の目的信号の到来方向、すなわち、話者のいる
方向が、予め仮定した到来方向と異なる場合、目的信号
が雑音と見做されて除去され、音声収集性能が劣化する
という問題を抱えている。

【００１１】そこで、これを改善すべく、仮定した到来
方向と実際の到来方向とのずれを許容するような技術が
開発されているが、この場合、目的信号の除去は軽減さ
れても、実際の到来方向と仮定した到来方向とのずれに
より、目的信号が歪む心配があり、得られる音声の品質
の問題を残している。

【００１２】また、複数のビームフォーマを用い、話者
方向を逐次検知してその方向にビームフォーマの入力方
向を修正することで、話者の方向を追尾し、目的信号の
歪みを小さくする方法も提案されている。しかしなが
ら、この方法は、時間領域の適応フィルタ処理を行って
いるため、フィルタ係数から話者方向を推定する際、時
間領域のフィルタ係数から周波数領域への変換が必要で
あり、計算量が大きくなるという問題があった。

【００１３】故に、従来の技術はいずれも一長一短であ
り、高品位に目的信号を収集できると共に、処理時間も
短時間で済むようなビームフォーマ処理技術の開発が嘱
望されている。また、例えば、車両内や街頭あるいは駅
等に設置されている音声認識装置などを考えた場合、車
走行中などに遭遇する突発雑音や、高速で移動する対向
車などの雑音、通過する車両の音などがあり、また、テ
レビ会議などでは、部屋に設置された電話の突然の呼び
出し音、部屋に出入りする人のドア開閉音といった突発
雑音も考えられるので、これらのような継続時間がごく
短い雑音に関しても十分な雑音抑圧性能が欲しいところ
である。

【００１４】そこで、この発明の目的とするところは、
周波数領域で動作するビームフォーマを用いることで、
計算量を大幅に削減することができると共に、継続時間
がごく短い雑音に対する雑音の抑圧性能や移動する音源
についての抑圧性能も十分期待できて突発性の雑音にも
対処できるようにした雑音成分抑圧処理装置および雑音
成分抑圧処理方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成する。

【００１６】［１］ 第１には、話者の音声を異なる２
箇所以上の位置で受音してそれぞれ音声信号として出力
する音声入力手段と、前記受音位置に対応する音声信号
のチャネル毎に周波数分析を行ってそれぞれチャネル別
の周波数成分を出力する周波数分析手段と、前記周波数
分析手段の出力する複数チャネルの周波数成分を用いて
適応フィルタ処理により目的の音声以外の到来雑音の抑
圧処理を行い、目的音声成分の信号を出力する第１のビ
ームフォーマ処理手段と、前記周波数分析手段の出力す
る複数チャネルの周波数成分を用いて適応フィルタ処理
により目的の音声の抑圧処理を行って雑音成分の信号を
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フィルタ係数から
雑音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フィルタ係数から目
的音方向を推定する目的音方向推定手段と、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音
の到来方向である第１の入力方向を、前記目的音方向推
定手段で推定された目的音方向に基づいて逐次修正する
第１の入力方向修正手段と、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第２の入力方向修正手
段と、前記第１のビームフォーマ処理手段の出力と第２
のビームフォーマ処理手段の出力に基づいて非線形の雑
音抑圧処理であるスペクトルサブトラクション処理を行
うスペクトルサブトラクション手段と、前記周波数分析
手段から出力された周波数成分から到来音の時間差と振
幅の差に基づいた方向性の指標を計算する方向性検出手
段と、該方向性指標と前記目的音方向推定手段から出力
された目的音方向とに基づいて前記スペクトルサブトラ
クション手段のスペクトルサブトラクション処理を制御
するスペクトルサブトラクション制御手段とを具備して
構成する。

【００１７】［２］ 第２には、話者の音声を異なる２
箇所以上の位置で受音してそれぞれ音声信号として出力
する音声入力手段と、前記受音位置に対応する音声信号
のチャネル毎に周波数分析を行ってそれぞれチャネル別
の周波数成分を出力する周波数分析手段と、この周波数
分析手段にて得られる前記複数チャネルの周波数成分に
ついて、所望方向外の感度が低くなるように計算したフ
ィルタ係数を用いての適応フィルタ処理を施すことによ
り前記話者方向からの音声以外の音声を抑圧する到来雑
音抑圧処理を行い、目的音声成分を得る第１のビームフ
ォーマ処理手段と、前記周波数分析手段にて得られる前
記複数チャネルの周波数成分について、所望方向外の感
度が低くなるように計算したフィルタ係数を用いての適
応フィルタ処理を施すことにより前記話者方向からの音
声を抑圧し、第１の雑音成分を得る第２のビームフォー
マ処理手段と、前記周波数分析手段にて得られる前記複
数チャネルの周波数成分について、所望方向外の感度が
低くなるように計算したフィルタ係数を用いての適応フ
ィルタ処理を施すことにより前記話者方向からの音声を
抑圧し、第２の雑音成分を得る第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
れるフィルタ係数から雑音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
るフィルタ係数から第１の目的音方向を推定する第１の
目的音方向推定手段と、前記第３の適応ビームフォーマ
処理手段で計算されるフィルタ係数から第２の目的音方
向を推定する第２の目的音方向推定手段と、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音
の到来方向である第１の入力方向を、前記第１の目的音
方向推定手段で推定された第１の目的音方向と、第２の
目的音方向推定手段で推定された第２の目的音方向のい
ずれか一方または両方に基づいて逐次修正する第１の入
力方向修正手段と、前記雑音方向修正手段で推定された
雑音方向が所定の第１の範囲にある場合に、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の入力方向を該雑音方向に基づいて
逐次修正する第２の入力方向修正手段と、前記雑音方向
修正手段で推定された雑音方向が所定の第２の範囲にあ
る場合に、前記第３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３の入力方向を
該雑音方向に基づいて逐次修正する第３の入力方向修正
手段と、前記雑音方向推定手段で推定された雑音方向が
所定の第１の範囲から到来したか所定の第２の範囲から
到来したかに基づいて前記第１および第２の出力雑音の
いずれか一方を真の雑音出力と決定していずれか一方の
雑音を出力すると同時に、第１の音声方向推定手段と第
２の音声方向推定手段のいずれの推定結果が有効である
かを決定していずれか一方の音声方向推定結果を第１の
入力方向修正手段へ出力する有効雑音決定手段と、前記
第１のビームフォーマ処理手段の出力と第２のビームフ
ォーマ処理手段の出力に基づいて非線形の雑音抑圧処理
であるスペクトルサブトラクション処理を行うスペクト
ルサブトラクション手段と、前記周波数分析手段から出
力された周波数成分から到来音の時間差と振幅の差に基
づいた方向性の指標を計算する方向性検出手段と、該方
向性指標と前記目的音方向推定手段から出力された目的
音方向とに基づいて前記スペクトルサブトラクション手
段のスペクトルサブトラクション処理を制御するスペク
トルサブトラクション制御手段とを具備して構成する。

【００１８】［３］ また、第３には、前記スペクトル
サブトラクション手段は、得られた音声周波数を、周波
数帯域毎に分割して帯域毎の音声パワーを計算する音声
帯域パワー計算手段と、前記得られた雑音周波数成分
を、周波数帯域毎に分割して帯域毎の雑音パワーを計算
する雑音帯域パワー計算手段と、前記音声帯域パワー計
算手段と雑音帯域パワー計算手段とから得られる音声と
雑音の周波数帯域パワーおよび前記スペクトルサブトラ
クション制御手段の出力に基き、帯域重み係数を求める
帯域重み計算手段と、音声信号をその周波数帯域毎に前
記帯域重み係数をかけて背景雑音を抑圧するスペクトル
減算手段と、から構成することを特徴とする雑音成分抑
圧装置。

【００１９】［４］ また、第４には、前記スペクトル
サブトラクション手段は、前記得られた音声周波数を、
周波数帯域毎に分割して帯域毎の音声パワーを計算する
音声帯域パワー計算手段と、前記得られた雑音周波数成
分を、周波数帯域毎に分割して帯域毎の雑音パワーを計
算する雑音帯域パワー計算手段と、前記音声入力手段か
ら得られた入力信号を周波数分析した入力信号の周波数
成分を周波数帯域毎に分割し、帯域毎の入力パワーを計
算する入力帯域パワー計算手段と、前記音声帯域パワー
計算手段と雑音帯域パワー計算手段とから得られる音声
と雑音の周波数帯域パワーおよび前記入力帯域パワー計
算手段にて得られる帯域毎の入力パワー並びに前記スペ
クトルサブトラクション制御手段の出力に基き、帯域重
み係数を求める帯域重み計算手段と、音声信号の周波数
帯域毎に前記帯域重み係数をかけて背景雑音を抑圧する
修正スペクトル減算手段を具備することを特徴とする。

【００２０】このような構成の本発明は、［１］の構成
の場合、話者の発声した音声を異なる２箇所以上の位置
で音声入力手段は受音し、周波数分析手段では、これを
前記受音位置に対応する音声信号のチャネル毎に周波数
分析して複数チャネルの周波数成分を出力する。そし
て、第１のビームフォーマ処理手段はこの周波数分析手
段にて得られる前記複数チャネルの周波数成分につい
て、所望方向外の感度が低くなるように計算したフィル
タ係数を用いての適応フィルタ処理を施すことにより前
記話者方向からの音声以外の音声を抑圧する到来雑音抑
圧処理を行い、目的音声成分を得、また、第２のビーム
フォーマ処理手段は、前記周波数分析手段にて得られる
前記複数チャネルの周波数成分について、所望方向外の
感度が低くなるように計算したフィルタ係数を用いての
適応フィルタ処理を施すことにより前記話者方向からの
音声を抑圧し、雑音成分を得る。そして、雑音方向推定
手段は、前記第１のビームフォーマ処理手段で計算され
るフィルタ係数から雑音方向を推定し、目的音方向推定
手段は、前記第２のビームフォーマ処理手段で計算され
るフィルタ係数から目的音方向を推定する。目的音方向
修正手段は、前記第１のビームフォーマにおいて入力対
象となる目的音の到来方向である第１の入力方向を、前
記目的音方向推定手段で推定された目的音方向に基づい
て逐次修正するので、第１のビームフォーマは第１の入
力方向以外から到来する雑音成分を抑圧して話者の音声
成分を低雑音で抽出することになる。また、雑音方向修
正手段は、前記第２のビームフォーマにおいて入力対象
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
正するので、第２のビームフォーマは第２の入力方向以
外から到来する成分を抑圧して話者の音声成分を抑圧し
た残りの雑音成分を抽出することになる。

【００２１】このように本システムは雑音成分を抑圧し
た音声周波数成分と、音声成分を抑圧した雑音周波数成
分とを別々に得ることができるが、この発明の最大の特
徴は、第１及び第２のビームフォーマとして、周波数領
域で動作するビームフォーマを用いるようにした点、そ
して、本発明では、突発性の雑音にも対処できるよう
に、短時間データを用いて到来音が目的方向から到来し
たかどうかを決めるための方向性の指標を高精度に求め
る方向性検出手段を組み入れ、方向性指標と従来処理に
おける話者方向とからスペクトルサブトラクションを制
御して突発性雑音を抑圧するようにした点にある。

【００２２】これによると、上述した方向性指標とビー
ムフォーマのフィルタの指向性から求めた話者方向との
両方に基づいて目的音／雑音の判定を行うことにより、
設定した話者範囲以外からの音声を除去できるととも
に、突発雑音など、継続時間の短い信号も高精度で除去
できるようになるため、実環境における雑音抑圧処理を
極めて高精度に行うことが可能となる。

【００２３】また、第１及び第２のビームフォーマとし
て、周波数領域で動作するビームフォーマを用いるよう
にしたことによって、計算量を大幅に削減することがで
きるようになる。

【００２４】そしてこの発明によると、適応フィルタの
処理量が大幅に低減されるのに加え、入力音声に対する
周波数分析以外の周波数分析処理を省略することがで
き、かつ、フィルタ演算時に必要であった時間領域から
周波数領域ヘの変換処理も不要となり、全体の演算量を
大幅に削減することができる。

【００２５】すなわち、従来技術では、ビームフォーマ
で抑圧できない拡散性雑音の抑圧処理のために、スペク
トルサブトラクション（以後、ＳＳと略称する）処理
を、ビームフォーマ処理の後に行うようにしており、こ
のＳＳは周波数スペクトルを入力とするため、ＦＦＴ
（高速フーリエ変換）などの周波数分析が従来必要であ
ったが、周波数領域で動作するビームフォーマを用いる
と当該ビームフォーマからは周波数スペクトルが出力さ
れるため、これをＳＳに流用できるので、特別にＳＳの
ためのＦＦＴを実施する従来のＦＦＴ処理工程は省略す
ることができる。故に、全体の演算量を大幅に削減する
ことができる。

【００２６】また、ビームフォーマのフィルタを用いた
方向推定の際に必要であった時間領域から周波数領域へ
の変換処理も不要となり、全体の演算量を大幅に削減す
ることができる。

【００２７】また、［２］の構成の場合、話者の発声し
た音声を異なる２箇所以上の位置で音声入力手段は受音
し、周波数分析手段では、これを前記受音位置に対応す
る音声信号のチャネル毎に周波数分析して複数チャネル
の周波数成分を出力する。そして、第１のビームフォー
マ処理手段はこの周波数分析手段にて得られる前記複数
チャネルの周波数成分について、所望方向外の感度が低
くなるように計算したフィルタ係数を用いての適応フィ
ルタ処理を施すことにより前記話者方向からの音声以外
の音声を抑圧する到来雑音抑圧処理を行い、目的音声成
分を得、また、第２のビームフォーマ処理手段は、前記
周波数分析手段にて得られる前記複数チャネルの周波数
成分について、所望方向外の感度が低くなるように計算
したフィルタ係数を用いての適応フィルタ処理を施すこ
とにより前記話者方向からの音声を抑圧し、雑音成分を
得る。そして、雑音方向推定手段は、前記第１のビーム
フォーマ処理手段で計算されるフィルタ係数から雑音方
向を推定し、目的音方向推定手段は、前記第２のビーム
フォーマ処理手段で計算されるフィルタ係数から目的音
方向を推定する。

【００２８】また、第１の目的音方向推定手段は前記第
２のビームフォーマ処理手段で計算されるフィルタ係数
から第１の目的音方向を推定し、第２の目的音方向推定
手段は、前記第３の適応ビームフォーマ処理手段で計算
されるフィルタ係数から第２の目的音方向を推定する。

【００２９】第１の入力方向修正手段は、前記第１のビ
ームフォーマにおいて入力対象とする目的音の到来方向
である第１の入力方向を、前記第１の目的音方向推定手
段で推定された第１の目的音方向と、第２の目的音方向
推定手段で推定された第２の目的音方向のいずれか一方
または両方に基づいて逐次修正する。そして、第２の入
力方向修正手段は、前記雑音方向修正手段で推定された
雑音方向が所定の第１の範囲にある場合に、前記第２の
ビームフォーマにおいて入力対象とする雑音の到来方向
である第２の入力方向を該雑音方向に基づいて逐次修正
し、第３の入力方向修正手段は、前記雑音方向修正手段
で推定された雑音方向が所定の第２の範囲にある場合
に、前記第３のビームフォーマにおいて入力対象とする
雑音の到来方向である第３の入力方向を該雑音方向に基
づいて逐次修正する。

【００３０】従って、第２の入力方向修正手段の出力に
より第２の入力方向を修正される第２のビームフォーマ
は第２の入力方向以外から到来する成分を抑圧して残り
の雑音成分を抽出することになり、また、第３の入力方
向修正手段の出力により第３の入力方向を修正される第
３のビームフォーマは第３の入力方向以外から到来する
成分を抑圧して残りの雑音成分を抽出することになる。

【００３１】そして、有効雑音決定手段は、前記雑音方
向推定手段で推定された雑音方向が所定の第１の範囲か
ら到来したか所定の第２の範囲から到来したかに基づい
て前記第１の出力雑音と前記第２の出力雑音のいずれか
一方を真の雑音出力と決定していずれか一方の雑音を出
力すると同時に、第１の音声方向推定手段と第２の音声
方向推定手段のいずれの推定結果が有効であるかを決定
して有効な方の音声方向推定結果を第１の入力方向修正
手段へ出力する。

【００３２】この結果、目的音方向修正手段は、前記第
１のビームフォーマにおいて入力対象となる目的音の到
来方向である第１の入力方向を、前記決定した方の目的
音方向推定手段で得た目的音方向に基づいて逐次修正す
るので、第１のビームフォーマは第１の入力方向以外か
ら到来する雑音成分を抑圧して話者の音声成分を低雑音
で抽出することになる。

【００３３】このように本システムは雑音成分を抑圧し
た音声周波数成分と、音声成分を抑圧した雑音周波数成
分とを別々に得ることができるが、この発明の最大の特
徴は、第１及び第２のビームフォーマとして、周波数領
域で動作するビームフォーマを用いるようにした点、そ
して、本発明では、突発性の雑音にも対処できるよう
に、短時間データを用いて到来音が目的方向から到来し
たかどうかを決めるための方向性の指標を高精度に求め
る方向性検出手段を組み入れ、方向性指標と従来処理に
おける話者方向とからスペクトルサブトラクションを制
御して突発性雑音を抑圧するようにした点にある。

【００３４】これによると、上述した方向性指標とビー
ムフォーマのフィルタの指向性から求めた話者方向との
両方に基づいて目的音／雑音の判定を行うことにより、
設定した話者範囲以外からの音声を除去できるととも
に、突発雑音など、継続時間の短い信号も高精度で除去
できるようになるため、実環境における雑音抑圧処理を
極めて高精度に行うことが可能となる。

【００３５】また、第１及び第２のビームフォーマとし
て、周波数領域で動作するビームフォーマを用いるよう
にしたことによって、計算量を大幅に削減することがで
きるようになる。

【００３６】そしてこの発明によると、適応フィルタの
処理量が大幅に低減されるのに加え、入力音声に対する
周波数分析以外の周波数分析処理を省略することがで
き、かつ、フィルタ演算時に必要であった時間領域から
周波数領域ヘの変換処理も不要となり、全体の演算量を
大幅に削減することができる。

【００３７】また、本発明では、雑音追尾に監視領域を
全く異ならせた雑音追尾用のビームフォーマを設けてあ
り、それぞれの出力からそれぞれ音声方向を推定させる
と共に、それぞれの推定結果からいずれが有効な雑音追
尾をしているかを判断して、有効と判断された方のビー
ムフォーマのフィルタ係数による音声方向の推定結果を
第１の目的音方向修正手段に与えることで第１の目的音
方向修正手段は、前記第１のビームフォーマにおいて入
力対象となる目的音の到来方向である第１の入力方向
を、前記目的音方向推定手段で推定された目的音方向に
基づいて逐次修正するので、第１のビームフォーマは第
１の入力方向以外から到来する雑音成分を抑圧して話者
の音声成分を低雑音で抽出することができ、雑音源が移
動してもこれを見失うことなく追尾して抑圧することが
できるようになるものである。

【００３８】従来技術においては、２ｃｈ、すなわち、
２本のマイクロホンだけでも目的音源の追尾を可能とす
べく、雑音追尾用のビームフォーマを雑音抑圧のビーム
フォーマとは別に１個用いるが、例えば、雑音源が目的
音の方向を横切って移動したような場合、雑音の追尾精
度が低下することがあった。

【００３９】しかし、本発明では、雑音を追尾するビー
ムフォーマを複数用いて各々別個の追尾範囲を受け持つ
ようにしたことにより、上記のような場合でも追尾精度
の低下を抑止できるようになる。

【００４０】また、［３］項の構成の場合、音声帯域パ
ワー計算手段は、得られた音声周波数のスペクトル成分
を、周波数帯域毎に分割して帯域毎の音声パワーを計算
し、雑音帯域パワー計算手段は、前記得られた雑音周波
数のスペクトル成分を、周波数帯域毎に分割して帯域毎
の雑音パワーを計算する。そして、帯域重み計算手段
は、前記音声帯域パワー計算手段と雑音帯域パワー計算
手段とから得られる音声と雑音の周波数帯域パワーとス
ペクトルサブトラクション制御手段の出力とに基き、帯
域毎の重み係数を求め、スペクトル減算手段は、音声信
号の周波数帯域毎にこの重み係数をかけて背景雑音を抑
圧する。

【００４１】この構成によれば、ビームフォーマでは抑
圧できない方向性のない雑音（背景雑音）は、本発明シ
ステムのビームフォーマで得ることのできる目的音声成
分と雑音成分を利用し、これをスペクトルサブトラクシ
ョン処理することで抑圧する。すなわち、本システムで
は、ビームフォーマとして目的音声成分抽出用と雑音成
分抽出用の２つのビームフォーマを備えているが、これ
らのビームフォーマの出力である目的音声成分と雑音成
分を利用してスペクトルサブトラクション処理すること
により、方向性のない背景雑音成分の抑圧を行う。スペ
クトルサブトラクション（ＳＳ）処理は雑音抑圧処理と
して知られるが、一般的に行われるスペクトルサブトラ
クション（ＳＳ）処理は、１チャネルのマイクロホン
（つまり、１本のマイクロホン）を用い、このマイクロ
ホンの出力から音声のない区間において雑音のパワーを
推定するため、非定常な雑音が音声に重畳している場合
には対処できない。また、２チャネルのマイクロホン
（つまり、２本のマイクロホン）を用いて、一方を雑音
収集用、片方を雑音重畳音声収集用とする場合にも、両
マイクロホンの設置場所を離す必要があり、その結果、
音声に重畳する雑音と、雑音収集用マイクロホンで取り
込む雑音との位相がずれ、スペクトルサブトラクション
処理しても雑音抑圧の改善効果は大きく上がらない。

【００４２】しかし、本発明では、雑音成分を取り出す
ビームフォーマを用意して、このビームフォーマの出力
を用いるようにしたため、位相のずれは補正されてお
り、従って、非定常雑音の場合でも高精度なスペクトル
サブトラクション処理を実現できる。さらに、周波数領
域のビームフォーマの出力を利用しているため、周波数
分析を省略してスペクトルサブトラクションが可能であ
り、従来より少ない演算量で非定常雑音を抑圧できる。

【００４３】更に［４］項の発明は、上記［３］の発明
の雑音抑圧装置において、音声入力手段から得られた入
力信号を周波数分析した入力信号の周波数成分を周波数
帯域毎に分割し、帯域毎の入力パワーを計算する入力信
号帯域パワー計算手段を設けてあり、音声信号の周波数
帯域毎に重みをかけて背景雑音を抑圧する処理を実施さ
せるようにしており、この構成の場合、音声帯域パワー
計算手段は、得られた音声周波数のスペクトル成分を、
周波数帯域毎に分割して帯域毎の音声パワーを計算し、
雑音帯域パワー計算手段は、前記得られた雑音周波数の
スペクトル成分を、周波数帯域毎に分割して帯域毎の雑
音パワーを計算する。

【００４４】また、入力帯域パワー計算手段があり、こ
の入力帯域パワー計算手段は、音声入力手段から得られ
た入力信号を周波数分析して得た入力音声の周波数スペ
クトル成分を受けて、これを周波数帯域毎に分割し、帯
域毎の入力パワーを計算する。

【００４５】そして、帯域重み計算手段は、前記音声帯
域パワー計算手段と雑音帯域パワー計算手段と入力信号
帯域パワー計算手段とから得られる音声入力の周波数帯
域パワーと雑音入力の周波数帯域パワー、そして、音声
と雑音の混入した入力の周波数帯域パワーおよびスペク
トルサブトラクション制御手段の出力とに基き、帯域毎
の重み係数を求め、スペクトル減算手段は、音声信号の
周波数帯域毎にこの重み係数をかけて背景雑音を抑圧す
る。

【００４６】この［４］項の発明においては、［３］項
の発明におけるスペクトルサブトラクション（ＳＳ）処
理において、更に雑音成分についてそのパワーを修正す
るようにしたことにより、一層高精度に雑音抑圧を行う
ことを可能とするものである。すなわち、［３］項の発
明では雑音源のパワ−Ｎが小さいという仮定をおいたた
め、スペクトルサブトラクション（ＳＳ）処理を行うと
雑音源の成分が音声に重畳している部分では歪みが大き
くなる可能性が残るが、ここでは入力信号のパワーを用
いて第３の発明でのスペクトルサブトラクション処理に
おける帯域重みの計算を修正するようにした。

【００４７】これにより、方向を持つ雑音成分および方
向のない雑音成分を抑圧した歪みの少い音声成分のみの
抽出ができるようになる。

【００４８】

【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。

【００４９】（基本構成例）図１は、本発明による雑音
成分抑圧装置の基本構成図である。このシステムの特徴
は、音声入力部として指向性のある少なくとも２チャネ
ル分のマイクロホンを互いに指向性の軸方向を傾けて配
置し、これらのマイクロホンで得た音声信号をそれぞれ
チャネル別に周波数分析し、これを所望方向外の感度が
低くなるように計算したフィルタ係数を用いての適応ビ
ームフォーマ処理することで、話者方向からの音声を抑
圧して雑音成分を得、この雑音成分を抑圧する処理を施
して雑音の少ない話者音声成分を得ると云った雑音抑圧
処理装置を用いることにより、雑音抑制した話者音声成
分と雑音成分とを得るようにすると共に、この雑音抑圧
処理装置に、短時間周波数分析に基づく方向性検出部を
追加し、ビームフォーマ処理で抑圧できない突発性雑音
や高速移動音源等の到来をこの方向性検出部で検出し、
この検出結果と雑音抑圧処理装置にて求めた話者音声成
分と雑音成分とを用いて行うスペクトルサブトラクショ
ンを制御することにより、話者方向の許容範囲を高精度
に設定できる話者追尾機能を確保しつつ、しかも、突発
性雑音、高速移動音源等を抑圧することを可能としてい
る。

【００５０】すなわち、図１において、１０は音声入力
部と周波数分析部および雑音抑制処理装置とを備える話
者追尾マイクロホンアレイであり、３０はスペクトルサ
ブトラクション処理部、４０は方向検出部、５０はスペ
クトルサブトラクション制御部である。

【００５１】話者追尾マイクロホンアレイ１０の構成要
素である音声入力部は話者者の発声した音声を少なくと
も異なる２箇所以上の位置で受音して音声信号を得るた
めのものであって、少なくとも指向性のある２個のマイ
クロホンを軸を互いに傾けて配置することにより、集音
方向がずれたものとなるようにしたものである。また、
話者追尾マイクロホンアレイ１０の構成要素である周波
数分析部は、前記受音位置に対応する音声信号のチャネ
ル毎に周波数分析を行って複数チャネルの周波数成分を
出力するものである。

【００５２】また、話者追尾マイクロホンアレイ１０の
構成要素である雑音抑制処理装置は、例えば、周波数分
析部にて得られる前記複数チャネルの周波数成分につい
て、所望方向外の感度が低くなるように計算したフィル
タ係数を用いての適応フィルタ処理を施すことにより前
記話者方向からの音声以外の音声を抑圧する到来雑音抑
圧処理を行い、目的音声成分を得る第１のビームフォー
マ処理手段と、前記周波数分析部にて得られる前記複数
チャネルの周波数成分について、所望方向外の感度が低
くなるように計算したフィルタ係数を用いての適応フィ
ルタ処理を施すことにより前記話者方向からの音声を抑
圧し、雑音成分を得る第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フ
ィルタ係数から雑音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フ
ィルタ係数から目的音方向を推定する目的音方向推定手
段と、前記第１のビームフォーマにおいて入力対象とな
る目的音の到来方向である第１の入力方向を、前記目的
音方向推定手段で推定された目的音方向に基づいて逐次
修正する目的音方向修正手段と、前記第２のビームフォ
ーマ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を具備
すると云った如きの構成である。

【００５３】方向検出部４０は、前記周波数分析部から
出力された周波数成分から到来音の時間差と振幅の差に
基づいた方向性の指標Ｄを計算するものであり、スペク
トルサブトラクション処理部３０は、前記第１のビーム
フォーマ出力と第２のビームフォーマ出力に基づいて非
線形の雑音抑圧処理であるスペクトルサブトラクション
処理を行うためのものである。

【００５４】また、スペクトルサブトラクション制御部
５０は方向検出部４０にて得られた方向性指標Ｄと前記
雑音抑制処理装置の目的音方向推定手段から出力された
目的音方向とに基づいて前記スペクトルサブトラクショ
ン手段の処理を制御するものである。

【００５５】本雑音成分抑圧処理全体の流れを図２に示
す。

【００５６】まず、基本的な雑音抑圧処理について説明
する。ここでは２チャネル、すなわち、マイクロホン２
本で捉えた２系統の音声信号を用いる例で説明するが、
３チャネル以上となった場合でも処理の方法は同様であ
る。

【００５７】２つのマイクロホンを持つ話者追尾マイク
ロホンアレイ１０の音声入力部から入力された音声は、
周波数分析部に送られ、例えば高速フーリエ変換（ＦＦ
Ｔ）等により周波数成分が計算される。次に、話者追尾
マイクロホンアレイ１０の雑音抑圧処理装置における構
成要素の一つである第１のビームフォーマでは、２チャ
ネルの入力に対する周波数成分から、周波数領域の適応
フィルタにより雑音を抑圧し、目的音の方向の周波数成
分を出力する。ここでは、目的音の方向をマイクロホン
の正面とするように、目的音方向推定部からの出力を用
いて入力方向修正部１で位相を整える操作を行う。

【００５８】また、話者追尾マイクロホンアレイ１０の
雑音抑圧処理装置における構成要素の一つである第２の
ビームフォーマ１６では、２チャネルの入力に対する周
波数成分から、周波数領域の適応フィルタにより目的音
を抑圧し、雑音の方向の周波数成分を出力する。ここで
は、雑音の方向をマイクロホンの正面と仮定し、２つの
マイクロホンに対して雑音が同時に到着したと見なせる
ように、雑音方向推定部からの出力を用いて第２の入力
方向修正部で位相を整える操作（整相）を行う。

【００５９】ここで、話者追尾マイクロホンアレイ１０
の雑音抑圧処理装置における構成要素の一つである雑音
方向推定部では、第１のビームフォーマの適応フィルタ
から雑音方向を推定し、目的音方向推定部、第２のビー
ムフォーマの適応フィルタから目的音方向を推定する。
なお、これらの処理は例えば８［ｍｓｅｃ］等の固定時
間毎に行われる。

【００６０】次に、本発明の重要なポイントである方向
検出部４０とスペクトルサブトラクション制御部５０に
ついて説明する。方向検出部４０では、その詳細は後述
するが、短時間ＦＦＴなどの周波数分析に基づき、２つ
のマイクロホンの位相差のみならず、各チャネルの入力
信号のパワー比を用いて、方向性指標を計算する。スペ
クトルサブトラクション制御部５０は、話者追尾マイク
ロホンアレイ１０の雑音抑圧処理装置における構成要素
の一つである目的音方向推定部で推定された目的音方向
（話者方向）と、方向性検出部４０で計算された方向性
指標Ｄに基づいて、図２に示すように、方向性指標Ｄの
値に応じた３通りの信号のうちのいずれかをスペクトル
サブトラクション処理部３０に送り、スペクトルサブト
ラクション処理部３０では、その３種類の信号にしたが
って拡散性雑音の抑圧処理であるスペクトルサブトラク
ション処理を行う。

【００６１】ここで、スペクトルサブトラクション制御
部５０から出力される３種類の信号とは、“０”と
“１”と“２”の３通りの信号を指し、これらのうち、
信号“０”はほとんど雑音のみの区間であることを表
し、信号“１”は大きな突発性雑音が音声区間に重畳し
ている区間であることを表し、信号“２”はほぼ音声の
みの区間であることを表す。

【００６２】まず、初期設定として、例えば、話者方向
の許容範囲を２つのマイクホンの中心から±２０゜、方
向性指標Ｄのしきい値を“１．０”とする（図２のステ
ップＳ２０）。このしきい値は一例であって、実際には
使用環境で実験より調整することが望ましい。

【００６３】ここで、方向性検出部４０から送られてく
る方向性指標Ｄが、しきい値（１．０）以下か否かを判
定し（図２のステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）、その
結果、しきい値以下であれば、つぎに目的音方向（話者
方向）が設定範囲内かどうかを判定し（図２のステップ
Ｓ２４）、設定範囲内であれば、スペクトルサブトラク
ション処理部３０に信号２”を送る（図２のステップＳ
２５）。また、設定範囲外であれば、信号“０”を送る
（図２のステップＳ２６）。

【００６４】方向性指標Ｄがしきい値以上であり、目的
音方向が設定範囲内であれば（図２のステップＳ２１，
Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２７）、話者方向から到来する音声
に突発性の雑音が重畳していると判定して信号“１”を
送り（図２のステップＳ２８）、方向性指標Ｄがしきい
値以上であり、目的音方向が設定範囲外であれば（図２
のステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２７）、信号
“０”を送る（図２のステップＳ２２６）。

【００６５】スペクトルサブトラクション処理部３０で
は、スペクトルサブトラクション制御部５０からの信号
が“０”の時は、ほとんど雑音区間と見なせるので、最
小重みをかけて、出力信号をカットする。そして、これ
を最終的な音声周波数成分として出力する。

【００６６】また、スペクトルサブトラクション制御部
５０からの信号が“１”の時は、音声区間に突発性雑音
が重畳していると見なし、第２のビームフォーマからの
出力を雑音成分として扱う２チャネルのスペクトルサブ
トラクション処理を行う。そして、これを最終的な音声
周波数成分として出力する。

【００６７】また、スペクトルサブトラクション処理部
３０では、スペクトルサブトラクション制御部５０から
の信号が“２”の時は、音声のみの区間と見なして、第
１のビームフォーマの出力に対し、１チャネルのスペク
トルサブトラクションを行う。そして、これを最終的な
音声周波数成分として出力する。

【００６８】なお、別の制御方法として、信号“１”の
時は、大きな突発性雑音が音声に重畳しているため、雑
音区間と見なして信号“０”と同様の処理にしてもよ
い。

【００６９】これにより、話者方向の許容範囲を高精度
に設定できる話者追尾機能を確保しつつ、しかも、突発
性雑音、高速移動音源等を抑圧することを可能とするシ
ステムが得られる。

【００７０】以上は、本発明の概要であるが、このよう
なシステムを構築するに必要な各構成要素の詳細につい
てふれておく。

【００７１】＜話者追尾マイクロホンアレイ１０の構成
例１＞話者追尾マイクロホンアレイ１０の構成例につい
て説明する。この例は請求項０Ａ１の内容に相当する。

【００７２】図３は話者追尾マイクロホンアレイ１０の
構成例１としてのシステムの構成例を示すブロック図で
あって、本発明の一実施形態に係る雑音抑圧装置の基本
構成を示すブロック図である。本発明は、マイクロホン
数が２ｃｈ（ｃｈ；チャネル）すなわち、２本と云った
最小の場合でも話者追尾可能とするための技術であるた
め、ここでは２ｃｈで説明するが、３ｃｈ以上となった
場合でも処理の方法は同様である。

【００７３】図３において、１１は音声入力部、１２は
周波数解析部、１３は第１のビームフォーマ、１４は第
１の入力方向修正部、１５は第２の入力方向修正部、１
６は第２のビームフォーマ、１７は雑音方向推定部、１
８は目的音方向推定部（音声方向推定部）である。

【００７４】これらのうち、音声入力部１１は、例え
ば、音声収集対象である話者の発声した音声（目的音
声）を異なる２箇所以上の位置で受音するためのもので
あり、具体的にはそれぞれ地点を異ならせて設置した２
本のマイクロホンを用いて音声を取り込み、電気信号に
変換するものである。また、周波数分析部１２は、前記
マイクロホンの受音位置に対応する音声信号のチャネル
毎に周波数分析を行って複数チャネルの周波数成分を出
力するものであり、具体的にはここでは第１のマイクロ
ホンのとらえた音声信号（第１チャネルｃｈ１の音声信
号）および第２のマイクロホンのとらえた音声信号（第
２チャネルｃｈ２の音声信号）を、それぞれ別々に高速
フーリエ変換するなどして時間領域の信号成分から周波
数領域の成分のデータにに変換することにより、各チャ
ネル別に周波数スペクトルのデータに変換して出力する
ものである。

【００７５】第１のビームフォーマ１３は、この周波数
分析部１２からの複数チャネルの周波数成分出力、この
場合、ｃｈ１，ｃｈ２の音声信号を用いて、これより目
的音声の周波数分を抽出するためのものであって、前記
ｃｈ１，ｃｈ２それぞれの周波数成分（周波数スペクト
ルデータ）を用いて適応フィルタ処理により目的の音声
以外の到来雑音の抑圧処理を行うことにより、目的とす
る音源方向からの周波数成分を抽出するといったことを
行う処理手段であり、第２のビームフォーマ１６は、周
波数分析部１２からの複数チャネルの周波数成分出力、
この場合、ｃｈ１，ｃｈ２の音声信号を用いて、これよ
り雑音源方向からの周波数成分を抽出するためのもので
あって、前記ｃｈ１，ｃｈ２それぞれの周波数成分（周
波数スペクトルデータ）を用いて適応フィルタ処理によ
り雑音音源方向からの音声以外の成分の抑圧処理を行う
ことにより、雑音源方向からの周波数スペクトル成分の
データを抽出するといったことを行う処理手段である。

【００７６】また、雑音方向推定部１７は、前記第１の
ビームフォーマ１３で計算されるフィルタ係数から雑音
方向を推定すると云った処理を行うものであって、具体
的には前記第１のビームフォーマ１３の適応フィルタか
ら得られるフィルタリング処理用のフィルタ係数などの
パラメータを用いて雑音方向を推定し、その推定量対応
のデータを出力し、また、目的音方向推定部（音声方向
推定部）１８は、前記第２のビームフォーマ１６で計算
されるフィルタ係数から目的音方向を推定すると云った
処理を行うものであって、具体的には前記第２のビーム
フォーマ１６の適応フィルタで用いられているフィルタ
係数などのパラメータから雑音方向を推定し、その推定
量対応のデータを出力するものである。

【００７７】また、第１の入力方向修正部１４は、本来
の目的音方向にビームフォーマの入力方向を修正するた
めのものであって、前記第１のビームフォーマ１３にお
いて、入力対象とする目的音の到来方向である第１の入
力方向を、前記目的音方向推定部１８で推定された目的
音方向に基づいて逐次方向修正するための出力を発生
し、第１のビームフォーマ１３に与えるものである。具
体的には、第１の入力方向修正部１４は、目的音方向推
定部１８の出力する推定量対応のデータを現在の目的と
する音源方向の角度情報αに変換して目標角度情報αと
して第１のビームフォーマ１３に出力するものである。

【００７８】第２の入力方向修正部１５は第２のビーム
フォーマ１６の入力方向を雑音方向に修正するためのも
のであって、前記第２のビームフォーマ１６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、前記雑音方向推定部１７で推定された雑音方向に基
づいて逐次方向修正するための出力を発生し、第２のビ
ームフォーマ１４に与えるものである。具体的には、第
２の入力方向修正部１５は、雑音方向推定部１７の出力
する推定量対応のデータを現在の目的とする雑音源方向
の角度情報に変換して目標角度情報αとして第２のビー
ムフォーマ１６に出力するものである。

【００７９】ここでビームフォーマ１３，１６の構成例
を示しておく。

【００８０】＜ビームフォーマの構成例＞本発明システ
ムで用いるビームフォーマ１３，１６は、図４（ａ）に
示すような構成となる。すなわち、本発明システムにお
いて用いられるビームフォーマ１３，１６は、入力音声
中から抽出したい対象となる信号成分を得ることができ
るようにするために、抽出したい対象となる信号成分の
到来方向に、ビームフォーマの入力方向を設定するため
の移相部１００と、抽出したい対象となる信号成分の到
来方向以外の方向からの成分を抑圧するビームフォーマ
本体１０１とから構成される。

【００８１】移相部１００は補正ベクトル生成部１００
ａと乗算手段１００ｂ，１００ｃとから構成され、ビー
ムフォーマ本体１０１は加算手段１０１ａ，１０１ｂ，
１０１ｃと適応フィルタ１０１ｄとから構成される。

【００８２】補正ベクトル生成部１００ａは入力方向修
正部１４または１５からの角度情報αを入力方向の情報
として受けて、これよりα対応の補正ベクトルを生成す
るものであり、乗算手段１００ｂは周波数分析部１２か
ら出力されるｃｈ１の周波数スペクトル成分のデータに
対して補正ベクトル分を乗算して出力するものであり、
乗算手段１００ｃは周波数分析部１２から出力されるｃ
ｈ２の周波数スペクトル成分のデータに対して補正ベク
トル分を乗算して出力するものである。

【００８３】また、加算手段１０１ａは乗算手段１００
ｂの出力と加算手段１００ｃの出力を加算して出力する
ものであり、加算手段１０１ｂは乗算手段１００ｂの出
力と加算手段１００ｃの出力の差分を出力するものであ
り、加算手段１０１ｃは加算手段１０１ａの出力に対す
る適応フィルタ１０１ｄの出力の差分をビームフォーマ
の出力として出力するものであり、適応フィルタ１０１
ｄは加算手段１０１ｂの出力に対してフィルタリング演
算処理して出力するためのデジタルフィルタであって、
加算手段１０１ｃの出力が最小となるようにフィルタ係
数（パラメータ）が逐次変更される構成である。

【００８４】ここで、本例ではマイクロホン構成が２
本、すなわち、第１及び第２のマイクロホンｍ１，ｍ２
を用いる収集音声２チャネル（ｃｈ１，ｃｈ２）構成の
システムとしており、この場合、ビームフォーマの入力
方向の設定とは、図４（ｂ）に示すように、入力対象の
存在する方向からの音声信号が等価的に同時に両マイク
ロホンｍ１，ｍ２に到着したと見做せるように、ｃｈ
１，ｃｈ２の２つの音声チャネルの周波数成分に対して
遅延を施し、位相を揃える（整相）ようにすることを指
す。これは、図４の構成の場合、入力方向修正部１４，
１５の出力する角度情報α対応に移相部１００で移相調
整することによって実現している。

【００８５】すなわち、図４の構成の場合、移相部１０
０は補正したい入力方向（角度情報α）対応の補正ベク
トルを補正ベクトル生成部１００ａで生成するようにし
ており、この補正ベクトルを１ｃｈ，２ｃｈの各チャネ
ルの信号にそれぞれ乗算する乗算手段１００ｂ，１００
ｃで乗算する構成とした移相部１００により次のように
して位相を揃える。

【００８６】例えば、図４（ｂ）に符号ｍ１，ｍ２を付
して示すような無指向性マイクロホン配置であって、Ｐ
１点に居る目的音源である話者が、あたかもＰ２点に居
るかのように信号に位相補正することを考えてみる。こ
のような場合には、距離ｄだけ離れた第１のマイクロホ
ンｍ１で検出した話者音声信号（ｃｈ１）の位相と第２
のマイクロホンｍ２で検出した話者音声信号（ｃｈ２）
の位相が同じになるように、第１のマイクロホンｍ１の
話者音声信号（ｃｈ１）に伝搬時間差τ τ＝ｒ・ｃ＝ｒ・sinα ｒ＝ｄ・sinα に相当する複素数Ｗ１ Ｗ１＝（ cos ｊωτ，sin ｊωτ） の複素共役をかける。ここで、ｃは音速、ｄはマイクロ
ホン間距離、αはマイクロホンｍ１から見た目的音の音
源である話者の移動した角度、ｊは虚数、ωは角周波数
である。

【００８７】つまり、Ｗ１の複素共役をかけたことによ
り、αなる角度に移動した目的音源の音声について注目
すれば、第１のマイクロホンｍ１でとらえた信号（ｃｈ
１）が、第２のマイクロホンｍ２でとらえた信号と同位
相となるように移相制御したことになる。

【００８８】尚、第２のマイクロホンｍ２の信号（ｃｈ
２）には、複素数Ｗ２＝（１，０）の複素共役をかける
ものとする。つまり、これは第２のマイクロホンｍ２の
信号（ｃｈ２）には、角度補正をしないことを意味す
る。

【００８９】ここで、複素数Ｗ１と複素数Ｗ２を並べた
ベクトル｛Ｗ１，Ｗ２｝は、一般に方向ベクトルと呼ば
れ、この｛Ｗ１，Ｗ２｝における複素共役のベクトル共
役｛Ｗ１*，Ｗ２*｝を、補正ベクトルと呼ぶ。

【００９０】角度情報α対応に補正ベクトルを生成さ
せ、ｃｈ１，ｃｈ２の周波数スペクトル成分に対してこ
の補正ベクトルを乗算すれば、第１のマイクロホンｍ１
の出力は、音源がＰ１よりＰ２に移動したにもかかわら
ず、第２のマイクロホンｍ２の位相と同じになるように
補正されたことになり、第１のマイクロホンｍ１に関す
る限り、第２のマイクロホンｍ１，ｍ２のＰ２位置音源
に対する距離はあたかも等しいかたちになる。

【００９１】本実施例では、ビームフォーマは２つある
が、これら２つあるビームフォーマのうち、第１のビー
ムフォーマ１３はその移相部１００により目的音の音源
方向を入力対象方向とするように、ｃｈ１（もしくはｃ
ｈ２）の周波数成分に上述の手法で遅延を施し、第２の
ビームフォーマ１６はその移相部１００により雑音源方
向を入力対象方向とするように、ｃｈ１（もしくはｃｈ
２）の周波数成分に上述の手法で遅延を施してそれぞれ
両者の位相を揃える。ただし、目的音Ｓの到来方向以外
からの音成分、すなわち、雑音成分Ｎについては第１お
よび第２のマイクロホンｍ１，ｍ２ともに位相は全く無
修正であるから、第１のマイクロホンｍ１と第２のマイ
クロホンｍ２で検出されるタイミングに時間差がある。

【００９２】このように移相部１００により、目的音方
向の音源からの検出される音声信号について位相修正し
た第１のマイクロホンｍ１の出力（目的音声成分Ｓと雑
音分Ｎからなるｃｈ１の周波数スペクトルデータ）およ
び修正の加えられない第２のマイクロホンｍ２の出力
（目的音声成分Ｓと雑音分Ｎ′からなるｃｈ２の周波数
スペクトルデータ）は、それぞれ加算手段１０１ａ，１
０１ｂに入力される。そして、加算手段１０１ａではｃ
ｈ１の出力とｃｈ２の出力が加算されることによって目
的音声Ｓの２倍の信号と雑音成分Ｎ＋Ｎ′についてのパ
ワー成分が求められ、加算手段１０１ｂではｃｈ１の出
力（Ｓ＋Ｎ）とｃｈ２の出力（Ｓ＋Ｎ′）の差分（（Ｓ
＋Ｎ）−（Ｓ＋Ｎ′）＝Ｎ−Ｎ′）、つまり、ノイズ分
のパワー成分が求められる。そして、加算手段１０１ｃ
で加算手段１０１ａの出力に対する適応フィルタ１０１
ｄの出力の差分を求め、これをビームフォーマの出力と
すると共に、適応フィルタ１０１ｄにフィードバックす
る。

【００９３】適応フィルタ１０１ｄは加算手段１０１ｂ
の出力に対して現在の探査方向対応の方向から到来した
音の成分の周波数スペクトルが抽出されるようフィルタ
リング演算処理して出力するためのデジタルフィルタで
あり、逐次、角度１°刻みに到来信号の探査角度を可変
していて、入力される信号方向に探査角度が一致したと
き最大の出力を出す。従って、到来信号の入射方向と探
査角度が一致すれば適応フィルタ１０１ｄの出力（Ｎ−
Ｎ′）は最大になる。そして、適応フィルタ１０１ｄの
出力（Ｎ−Ｎ′）は雑音成分のパワーであるから、それ
が最大のときの出力を加算手段１０１ｃに与え、加算手
段１０１ａからの出力（２Ｓ＋Ｎ＋Ｎ′）から差し引け
ば、雑音成分Ｎが最大限キャンセルされて雑音抑圧が成
される。故に、この状態のときは、加算手段１０１ｃの
出力は最小である。

【００９４】そのため、適応フィルタ１０１ｄは加算手
段１０１ｃの出力が最小となるように角度１°刻みの信
号到来方向探査角度（角度１°刻みの方向別感度）とフ
ィルタ係数（パラメータ）を逐次変更させることによ
り、到来信号の入射方向と探査角度（到来信号の入射方
向とその方向に対する感度）が一致することになるか
ら、適応フィルタ１０１ｄはこれらを制御しつつ、加算
手段１０１ｃの出力が最小となるようにする。

【００９５】つまり、この制御の結果、目的方向からの
音声成分をビームフォーマは抽出できることになる。ま
た、雑音成分を目的音として抽出する場合には、上述の
目的音を雑音と見做すようにしたかたちで、上記制御を
施すようにすればよい。

【００９６】なお、ビームフォーマ本体１０１に関して
は、一般化サイドローブキャンセラ（ＧＳＣ）の他に、
フロスト型ビームフォーマなど種々のものが上述同様の
考え方で適用可能であり、従って、本発明では特に限定
はされない。

【００９７】このような構成の本システムの作用を説明
する。本システムは、目的音の音声周波数成分と雑音周
波数成分とを別々に抽出出力する構成としていることを
特徴としている。

【００９８】まず、複数のマイクロホンを持つ音声入力
部１１、この例では第１及び第２の計２本のマイクロホ
ンｍ１，ｍ２を持つ音声入力部１１でｃｈ１，ｃｈ２の
音声を取り込む。そして、この音声入力部１１から入力
された２チャネル分の音声の信号ｃｈ１，ｃｈ２（すな
わち、第１チャネルｃｈ１は第１のマイクロホンｍ１か
らの音声、第２チャネルｃｈ２は第２のマイクロホンｍ
２からの音声に該当する）は、周波数分析部１２に送ら
れ、ここで例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の処理
を行うことによって、それぞれのチャネル別に周波数成
分（周波数スペクトル）が求められる。

【００９９】周波数分析部１２でそれぞれ求められたチ
ャネル別の周波数成分は、それぞれ第１及び第２のビー
ムフォーマ１３，１６に与えられる。

【０１００】第１のビームフォーマ１３では、２チャネ
ル分の周波数成分入力について、目的音の方向対応に位
相を合わせた上で、周波数領域の適応フィルタにより上
述のようにして処理することで雑音を抑圧し、目的音の
方向の周波数成分を出力する。

【０１０１】ここで、具体的に説明すると第１の入力方
向修正部１４は第１のビームフォーマ１３に対して次の
ような角度情報（α）を与える。つまり、第１の入力方
向修正部１４は、与えられる音声方向推定部１８からの
出力を用い、目的音の方向があたかもマイクロホンの正
面方向となるよう、上記２チャネルの周波数成分の入力
位相を整えるに必要な角度情報（α）を入力方向修正量
として第１のビームフォーマ１３に対して与える。

【０１０２】この結果、第１のビームフォーマ１３はこ
の修正量（α）対応に目的音方向を修正し、当該目的音
方向以外の方向から到来する音声を抑圧させるようにす
ることで、雑音成分を抑圧し、目的音を抽出する。

【０１０３】すなわち、目的音方向推定部１８は雑音成
分を抽出するための第２のビームフォーマ１６における
適応フィルタのパラメータを用いて雑音源方向を知り、
それを反映させた出力を出し、第１の入力方向修正部１
４ではこの目的音方向推定部１８からの出力対応に入力
方向修正量（α）を発生してこの修正量（α）対応に第
１のビームフォーマ１３における目的音方向を修正し、
これによって第１のビームフォーマ１３に当該目的音方
向以外の方向から到来する音声を抑圧させるようにする
ことで、雑音成分を抑圧し、目的音を抽出する。

【０１０４】つまり、第２のビームフォーマ１６の場
合、雑音が目的音であるから、雑音に位相を合わせてい
る。その結果、第２のビームフォーマ１６では話者の音
源は雑音源として扱われ、ビームフォーマの内蔵する適
応フィルタは話者音源からの音を抽出する処理をするこ
とになるので、当該第２のビームフォーマ１６の適応フ
ィルタのパラメータからは話者音源の方向を反映した出
力が得られる。従って、目的音方向推定部１８により、
第２のビームフォーマ１６における適応フィルタのパラ
メータを用いて雑音源方向を知れば、それは目的音であ
る話者音源の方向を反映させたものである。従って、目
的音方向推定部１８により、第２のビームフォーマ１６
における適応フィルタのパラメータを反映させた出力を
出し、第１の入力方向修正部１４でこの目的音方向推定
部１８からの出力対応に入力方向修正量（α）を発生
し、この修正量対応に第１のビームフォーマ１３におけ
る目的音方向を修正すれば、第１のビームフォーマ１３
に当該目的音方向以外の方向から到来する音声を抑圧さ
せることができる。

【０１０５】また、第２のビームフォーマ１６では、２
チャネル分の周波数成分入力に対して、周波数領域の適
応フィルタにより目的音を抑圧し、雑音の方向の周波数
成分を出力する。ここでは、具体的には雑音の方向をマ
イクロホンの正面と仮定し、２つのマイクロホンに対し
て雑音が同時に到着したと見做せるように、雑音方向推
定部１７からの出力を用いて第２の入力方向修正部５で
位相を整える操作（整相）を行う。

【０１０６】すなわち、雑音方向推定部１７では、話者
音声成分を抽出するための第１のビームフォーマ１３に
おける適応フィルタのパラメータを用いて雑音音源方向
を知り、それを反映させた出力を出し、第２の入力方向
修正部１５では雑音方向推定部１７からの出力対応に入
力方向修正量（α）を発生させて第２のビームフォーマ
１６に与えることによって、当該第２のビームフォーマ
１６に当該修正量対応に雑音方向を修正させるように
し、この方向以外の方向から到来する音声を抑圧するこ
とで雑音成分のみを抽出する。

【０１０７】ここで、雑音方向推定部１７では、第１の
ビームフォーマ１３の適応フィルタから雑音方向を推定
し、目的音方向推定部１８では、第２のビームフォーマ
１６の適応フィルタから目的音方向を推定する。

【０１０８】なお、これらの処理は、例えば、８［ｍse
c］等の短い固定時間毎に行われる。以降固定時間をフ
レームと呼ぶ。

【０１０９】このようにして、第１のビームフォーマ１
３により、目的音（話者）の音声成分を抽出することが
でき、また、第２のビームフォーマ１６により、雑音成
分を抽出することができる。

【０１１０】本装置の設置環境が、静かな会議室であ
り、この会議室にテレビ会議システム設置して当該テレ
ビ会議システムの話者音声抽出のために使用していると
するならば、除去しなければならない雑音と云っても、
そう問題のある大きな妨害音ではないと考えられるの
で、このような場合、第１のビームフォーマ１３によ
り、抽出された目的音（話者）の成分を逆フーリエ変換
して時間領域に戻すことで音声信号に戻し、これをスピ
ーカなどで音声として出力させたり、送信するなどすれ
ば、低雑音化された話者音声として利用できる。

【０１１１】ここで、方向推定部１７，１８の処理手順
について触れておく。

【０１１２】［方向推定部の処理手順］図５に方向推定
部１７，１８の処理手順を示す。

【０１１３】この処理はフレーム毎に行われる。まず、
初期設定をする（ステップＳ１）。この初期設定内容と
しては図５に点線枠で囲んで示してあるように、“目的
音の追尾範囲”を“０゜±θｒ（例えば、２０゜）”と
し、それ以外の範囲を雑音の探索範囲として設定する。

【０１１４】初期設定が終わったならば、次にステップ
Ｓ２の処理に移る。このステップＳ２では方向ベクトル
を生成する処理を行う。そして、方向別感度計算を行っ
た後、方向別感度周波数累積を行う（ステップＳ３，Ｓ
４）。

【０１１５】そして、これを全ての周波数と方向につい
て、実施した後、最小値であるものを求めて、その最小
値となった累積値を持つものの方向を信号到来方向とす
る（ステップＳ５，Ｓ６）。

【０１１６】すなわち、具体的にはステップＳ２からＳ
４においては、フィルタ係数Ｗ（ｋ）と方向べクトルＳ
（ｋ，θ）との内積を各周波数成分毎に１゜刻みで所定
の範囲の方向について計算し、対応する方向への感度を
求め、次に、全周波数成分についてその感度を加算する
と云う処理を行う。そして、ステップＳ７，Ｓ８におい
ては、全周波数成分についてその感度を加算した結果と
して得られる各方向別の累積値のうち、その値が最小値
である方向を、信号到来方向とすると云う処理をする。

【０１１７】この図５に示した処理手順は、雑音方向推
定部１７および目的音推定部１８ともに同様のものとな
る。

【０１１８】このようにして、雑音方向推定部１７は雑
音方向の推定を行い、また、目的音推定部１８は目的音
方向の推定を行う。そして、この推定結果はそれぞれの
対応する入力方向修正部１４，１５に与える。

【０１１９】雑音方向の推定結果を受け取った第１の入
力方向修正部１４は、前フレームまでの入力方向と現フ
レームの方向推定結果を平均化し、新たな入力方向を計
算してビームフォーマの移相部１００へ出力し、また、
目的音推定結果を受け取った第２の入力方向修正部１５
もまた、前フレームまでの入力方向と現フレームの方向
推定結果を平均化し、新たな入力方向を計算してビーム
フォーマの移相部１００へ出力する。

【０１２０】平均化は例えば、係数βを用いて次式のよ
うに行う。

【０１２１】θ１（ｎ）＝θ１（ｎ−１） ・（１−
α）＋Ｅ（ｎ）・β ここで、θ１は音の入力方向、ｎは処理フレームの番
号、Ｅは現フレームの方向推定結果である。なお、係数
β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。

【０１２２】ビームフォーマがＧＳＣである場合に、従
来、方向推定の際、時間領域のフィルタ係数から周波数
領域への変換が必要であったが、本発明ではＧＳＣの適
応フィルタが周波数スペクトルに対して方向性感度を以
てフィルタ演算処理し、目的方向外の成分を抽出すると
云った処理をするものを用いており、フィルタ演算処理
に使用するフィルタ係数は、もともと周波数領域で得ら
れるため、従来のように、時間領域のフィルタ係数から
周波数領域への変換と云う処理は不要となる。従って、
本発明システムではＧＳＣは使用していても、時間領域
のフィルタ係数から周波数領域への変換が不要である
分、処理の高速化が可能となる。

【０１２３】［全体の処理手順］図６にシステムの全体
の処理手順を示す。この処理はフレーム毎に行われる。

【０１２４】まず、初期設定する（ステップＳ１１）。
初期設定内容としては、目的音方向の追尾範囲を０゜±
θｒ（例えばθｒ＝２０゜）とし、雑音方向推定部１７
の探索範囲を θｒ ＜ φ１ ＜ 180゜−θｒ ， −180゜＋θｒ ＜ φ１ ＜−θｒ とし、目的音方向推定部１８の探索範囲を −θｒ ＜ φ２ ＜ θｒ とする。

【０１２５】そして、目的音の入力方向の初期値をθ１
＝０゜、雑音の入力方向の初期値をθ２＝９０°とす
る。

【０１２６】初期設定が済んだならば、まず、第１のビ
ームフォーマ１３の処理を行い（ステップＳ１２）、雑
音方向を推定し（ステップＳ１３）、雑音方向がφ２の
範囲内であれば、第２のビームフォーマ１６の入力方向
を修正し（ステップＳ１４，Ｓ１５）、そうでなければ
修正しない（ステップＳ１４）。

【０１２７】次に，第２のビームフォーマ１６の処理に
進み（ステップＳ１６）、目的音の方向を推定する（ス
テップＳ１７）。そして、この推定した目的音の方向が
φ１の範囲内ならば、第１のビームフォーマ１３の入力
方向を修正し（ステップＳ１８，Ｓ１９）、そうでなけ
れば何もせずに、次のフレームの処理に移る。

【０１２８】以上の例においては、ビームフォーマとし
て周波数領域で動作するビームフォーマを用いるように
したことを特徴としており、これによって計算量を大幅
に削減することができるようにしている。

【０１２９】すなわち、話者の発声した音声を少なくと
も異なる２箇所以上の位置で受音する音声入力手段と、
前記受音位置に対応する音声信号のチャネル毎に周波数
分析を行って複数チャネルの周波数成分を出力する周波
数分析手段と、この周波数分析手段にて得られる前記複
数チャネルの周波数成分について、所望方向外の感度が
低くなるように計算したフィルタ係数を用いての適応フ
ィルタ処理を施すことにより前記話者方向からの音声以
外の音声を抑圧する到来雑音抑圧処理を行い、目的音声
成分を得る第１のビームフォーマ処理手段と、前記周波
数分析手段にて得られる前記複数チャネルの周波数成分
について、所望方向外の感度が低くなるように計算した
フィルタ係数を用いての適応フィルタ処理を施すことに
より前記話者方向からの音声を抑圧し、雑音成分を得る
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フィルタ係数から雑音方向
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フィルタ係数から目的音方向
を推定する目的音方向推定手段と、前記第１のビームフ
ォーマにおいて入力対象となる目的音の到来方向である
第１の入力方向を、前記目的音方向推定手段で推定され
た目的音方向に基づいて逐次修正する目的音方向修正手
段と、前記第２のビームフォーマ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を具備する。

【０１３０】そして、話者の発声した音声を異なる２箇
所以上の位置で音声入力手段は受音し、周波数分析手段
では、これを前記受音位置に対応する音声信号のチャネ
ル毎に周波数分析して複数チャネルの周波数成分を出力
する。そして、第１のビームフォーマ処理手段はこの周
波数分析手段にて得られる前記複数チャネルの周波数成
分について、所望方向外の感度が低くなるように計算し
たフィルタ係数を用いての適応フィルタ処理を施すこと
により前記話者方向からの音声以外の音声を抑圧する到
来雑音抑圧処理を行い、目的音声成分を得、また、第２
のビームフォーマ処理手段は、前記周波数分析手段にて
得られる前記複数チャネルの周波数成分について、所望
方向外の感度が低くなるように計算したフィルタ係数を
用いての適応フィルタ処理を施すことにより前記話者方
向からの音声を抑圧し、雑音成分を得る。そして、雑音
方向推定手段は、前記第１のビームフォーマ処理手段で
計算されるフィルタ係数から雑音方向を推定し、目的音
方向推定手段は、前記第２のビームフォーマ処理手段で
計算されるフィルタ係数から目的音方向を推定する。目
的音方向修正手段は、前記第１のビームフォーマにおい
て入力対象となる目的音の到来方向である第１の入力方
向を、前記目的音方向推定手段で推定された目的音方向
に基づいて逐次修正するので、第１のビームフォーマは
第１の入力方向以外から到来する雑音成分を抑圧して話
者の音声成分を低雑音で抽出することになる。また、雑
音方向修正手段は、前記第２のビームフォーマにおいて
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
いて逐次修正するので、第２のビームフォーマは第２の
入力方向以外から到来する成分を抑圧して話者の音声成
分を抑圧した残りの雑音成分を抽出することになる。

【０１３１】このように本システムは雑音成分を抑圧し
た音声周波数成分と、音声成分を抑圧した雑音周波数成
分とを別々に得ることができるが、この発明の最大の特
徴は、第１及び第２のビームフォーマとして、周波数領
域で動作するビームフォーマを用いるようにした点にあ
る。そして、このことによって、計算量を大幅に削減す
ることができるようにしている。

【０１３２】そしてこの発明によると、適応フィルタの
処理量が大幅に低減されるのに加え、入力音声に対する
周波数分析以外の周波数分析処理を省略することがで
き、かつ、フィルタ演算時に必要であった時間領域から
周波数領域ヘの変換処理も不要となり、全体の演算量を
大幅に削減することができる。

【０１３３】すなわち、従来技術では、ビームフォーマ
で抑圧できない拡散性雑音の抑圧処理のために、スペク
トルサブトラクション（以後、ＳＳと略称する）処理
を、ビームフォーマ処理の後に行うようにしており、こ
のＳＳは周波数スペクトルを入力とするため、ＦＦＴ
（高速フーリエ変換）などの周波数分析が従来必要であ
ったが、周波数領域で動作するビームフォーマを用いる
と当該ビームフォーマからは周波数スペクトルが出力さ
れるため、これをＳＳに流用できるので、特別にＳＳの
ためのＦＦＴを実施する従来のＦＦＴ処理工程は省略す
ることができる。故に、全体の演算量を大幅に削減する
ことができる。

【０１３４】また、ビームフォーマのフィルタを用いた
方向推定の際に必要であった時間領域から周波数領域へ
の変換処理も不要となり、全体の演算量を大幅に削減す
ることができる。

【０１３５】次に、雑音源が目的音方向の範囲を横切っ
て移動した場合にも追尾が高精度で行えるようにした例
を説明する。

【０１３６】＜話者追尾マイクロホンアレイ１０の構成
例２＞話者追尾マイクロホンアレイ１０の別の構成例に
ついて説明する。

【０１３７】本例では、雑音源が目的音方向の範囲を横
切って移動した場合にも追尾が高精度で行えるように、
雑音を追尾するビームフォーマを２つ用いる場合の例に
ついて説明する。

【０１３８】話者追尾マイクロホンアレイ１０の構成例
２としての全体構成図を図７に示す。図７において、１
１は音声入力部、１２は周波数解析部、１３は第１のビ
ームフォーマ、１４は第１の入力方向修正部、１５は第
２の入力方向修正部、１６は第２のビームフォーマ、１
７は雑音方向推定部、１８は第１の音声方向推定部（目
的音方向推定部）、そして、２１は第３の入力方向修正
部、２２は第３のビームフォーマ、２３は第２の音声方
向推定部、２４は有効雑音決定部である。

【０１３９】これらのうち、第３の入力方向修正部２１
は、第３のビームフォーマ２２の入力方向を雑音方向に
修正するためのものであって、第３のビームフォーマ２
２において、入力対象とする雑音の到来方向である第３
の入力方向を、前記雑音方向推定部１７で推定された雑
音方向に基づいて逐次方向修正するための出力を発生
し、第３のビームフォーマ２２に与えるものである。具
体的には、第３の入力方向修正部２１は、雑音方向推定
部１７の出力する推定量対応のデータを現在の目的とす
る雑音源方向の角度情報に変換して目標角度情報αとし
て第３のビームフォーマ２２に出力するものである。

【０１４０】第３のビームフォーマ２２は、周波数分析
部１２からの複数チャネルの周波数成分出力、この場
合、１ｃｈ，２ｃｈの音声信号の周波数スペクトルを用
いて、これより雑音源方向からの周波数スペクトル成分
を抽出するためのものであって、前記１ｃｈ，２ｃｈそ
れぞれの周波数成分（周波数スペクトルデータ）に対し
て方向別感度調整を施した適応フィルタ処理により雑音
音源方向以外の周波数スペクトル成分の抑圧処理を行う
ことで、雑音音源方向からの周波数スペクトル成分のデ
ータを抽出するといったことを行う処理手段である。こ
の第３のビームフォーマ２２も第１及び第２のビームフ
ォーマ１３，１６同様、図４で説明した如きの構成を採
用している。

【０１４１】第２の音声方向推定部２３は、目的音声推
定部（音声方向推定部）１８と同様のものであって、前
記第３のビームフォーマ２２で計算されるフィルタ係数
から目的音方向を推定すると云った処理を行うものであ
り、具体的には前記第３のビームフォーマ２２の適応フ
ィルタから音声方向を推定し、その推定量対応のデータ
を出力するものである。

【０１４２】有効雑音決定部２４は、音声方向推定部１
８，２３および雑音方向推定部１７の推定する音声方向
および雑音方向の情報に基づき、第２のビームフォーマ
１６と第３のビームフォーマ２２のいずれが雑音を有効
に追尾しているかを判断し、有効に追尾していると判断
した方のビームフォーマの出力を、雑音成分として出力
するものである。なお、その他、図３の構成と同一符号
を付したものは同一物を示しているので、詳細は先の説
明を参照することとし、ここでは改めて説明はしない。

【０１４３】図からわかるように当該構成例２の話者追
尾マイクロホンアレイ１０と構成例１の話者追尾マイク
ロホンアレイ１０との違いは、構成例１に対し、更に第
３の入力方向修正部２１と、第３のビームフォーマ２２
と、第２の音声方向推定部２３、および有効雑音決定部
２４を追加した点である。

【０１４４】そして、第２及び第３のビームフォーマ１
６，２２の出力、及び、雑音方向推定部１７の出力、及
び、第１及び第２の音声方向推定部１８，２３の出力を
有効雑音決定部２４に渡し、有効雑音決定部２４の出力
を第１の入力方向修正部１４に渡す構成としてある。

【０１４５】このような構成の本システムの作用を説明
する。

【０１４６】まず、複数のマイクロホンを持つ音声入力
部１１、この例では第１及び第２の計２本のマイクロホ
ンｍ１，ｍ２を持つ音声入力部１１でｃｈ１，ｃｈ２の
音声を取り込む。そして、この音声入力部１１から入力
された２チャネル分の音声の信号ｃｈ１，ｃｈ２（すな
わち、第１チャネルｃｈ１は第１のマイクロホンｍ１か
らの音声、第２チャネルｃｈ２は第２のマイクロホンｍ
２からの音声に該当する）は、周波数分析部１２に送ら
れ、ここで例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の処理
を行うことによって、それぞれのチャネル別に周波数成
分（周波数スペクトル）が求められる。

【０１４７】周波数分析部１２でそれぞれ求められたチ
ャネル別の周波数成分は、それぞれ第１、第２及び第３
のビームフォーマ１３，１６，２２に与えられる。

【０１４８】第１のビームフォーマ１３では、２チャネ
ル分の周波数成分入力について、目的音の方向対応に位
相を合わせた上で、周波数領域の適応フィルタにより上
述のようにして処理することで雑音を抑圧し、目的音の
方向の周波数成分を出力する。ここで、具体的に説明す
ると第１の入力方向修正部１４は第１のビームフォーマ
１３に対して次のような角度情報（α）を与える。つま
り、第１の入力方向修正部１４は、有効雑音決定部２４
を介して与えられる音声方向推定部１８若しくは音声方
向推定部２３からの出力を用い、目的音の方向があたか
もマイクロホンの正面方向となるよう、上記２チャネル
の周波数成分の入力位相を整えるに必要な角度情報
（α）を入力方向修正量として第１のビームフォーマ１
３に対して与える。

【０１４９】この結果、第１のビームフォーマ１３はこ
の修正量（α）対応に目的音方向を修正し、当該目的音
方向以外の方向から到来する音声を抑圧させるようにす
ることで、雑音成分を抑圧し、目的音を抽出する。

【０１５０】つまり、第２および第３のビームフォーマ
１６，２２の場合、雑音が目的音であるから、雑音に位
相を合わせている。その結果、第２，第３のビームフォ
ーマ１６，２２では話者の音源は雑音源として扱われ、
各ビームフォーマの内蔵する適応フィルタは話者音源か
らの音を抽出する処理をすることになるので、当該第
２，第３のビームフォーマ１６，２２の適応フィルタの
パラメータからは話者音源の方向を反映した情報が得ら
れることになる。

【０１５１】従って、第１または第２の音声方向推定部
１８または２３により、第２または第３のビームフォー
マ１６または２２における適応フィルタのパラメータを
用いて雑音源方向を知れば、それは目的音である話者音
源の方向を反映させたものである。従って、第１または
第２の音声方向推定部１８または２３により、第２また
は第３のビームフォーマ１６または２２における適応フ
ィルタのパラメータを反映させた出力を出し、第１の入
力方向修正部１４でこの出力対応に入力方向修正量
（α）を発生し、この修正量対応に第１のビームフォー
マ１３における目的音方向を修正すれば、第１のビーム
フォーマ１３は当該目的音方向以外の方向から到来する
音声を抑圧するので、この場合、話者音源からの成分を
抽出できることになる。

【０１５２】一方、第１のビームフォーマ１３の適応フ
ィルタでは雑音成分が抽出されるようにパラメータが制
御されているので、このパラメータから雑音方向推定部
１７では、雑音方向を推定し、その情報を第２及び第３
の入力方向修正部１５，２１と有効雑音決定部２４に与
えることになる。

【０１５３】そして、当該雑音方向推定部１７からの出
力を受けた第２の入力方向修正部１５では、当該雑音方
向推定部１７からの出力対応に入力方向修正量（α）を
発生し、この修正量対応に第２のビームフォーマ１６に
おける目的音方向を修正すれば、第２のビームフォーマ
１６は当該目的音方向以外の方向から到来する音声を抑
圧するので、この場合、話者音源以外からの成分である
雑音成分を抽出できることになる。

【０１５４】このとき、第２のビームフォーマ１６の適
応フィルタでは目的音である話者音声成分が抽出される
ようにパラメータが制御されているので、このパラメー
タから第１の音声方向推定部１８では、話者音声方向を
推定することができる。そして、第１の音声方向推定部
１８はその推定した情報を有効雑音決定部２４に与え
る。

【０１５５】また、雑音方向推定部１７からの出力が第
３の入力方向修正部２１にも与えられているが、これを
受けた第３の入力方向修正部２１では、当該雑音方向推
定部１７からの出力対応に入力方向修正量（α）を発生
に、第３のビームフォーマ２２に与える。これにより、
第３のビームフォーマ２２はこの与えられた修正量対応
に、自己における目的音方向を修正する。

【０１５６】これにより、第３のビームフォーマ２２は
当該目的音方向以外の方向から到来する音声を抑圧する
ので、この場合、話者音源以外からの成分、つまり、雑
音成分を抽出できることになる。

【０１５７】このとき、第３のビームフォーマ２２の適
応フィルタでは目的音である話者音声成分が抽出される
ようにパラメータが制御されているので、このパラメー
タから第２の音声方向推定部２３では、話者音声方向を
推定できる。そして、この推定した情報は有効雑音決定
部２４に与えることになる。

【０１５８】有効雑音決定部２４では、第１および第２
の音声方向推定部１８，２３から与えられた話者音声方
向の推定情報と、雑音方向推定部１７から与えられた雑
音方向の推定情報とをもとに、第２のビームフォーマ１
６と第３のビームフォーマ２２のいずれが雑音を有効に
追尾しているかを判断する。そして、この判断結果に基
づき、有効に追尾していると判断した方のビームフォー
マにおける適応フィルタのパラメータを第１の入力方向
修正部１４に与える。

【０１５９】そのため、第１の入力方向修正部１４で
は、当該パラメータを反映させた出力を出し、第１の入
力方向修正部１４でこの出力対応に入力方向修正量
（α）を発生し、この修正量対応に第１のビームフォー
マ１３における目的音方向を修正するので、第１のビー
ムフォーマ１３は当該目的音方向以外の方向から到来す
る音声を抑圧することになって、この場合、話者音源か
らの成分を抽出でき、しかも、広く移動する雑音源から
の雑音を対象とする場合に、その移動する雑音源を見失
うことなく、確実にとらえて雑音除去することが可能と
なる。

【０１６０】すなわち、この実施例においては、話者の
音声周波数成分の抽出用として第１のビームフォーマ１
３が設けてあり、また、雑音周波数成分の抽出用として
第２および第３のビームフォーマ１６，２２が設けてあ
る。そして、観測点から見て図８に示すように、話者が
０°方向に位置していて０°±θの角度範囲で監視すれ
ば良いとすると、当該話者の音声周波数成分を抽出する
ために設けた第１のビームフォーマ１３の変化範囲φ
１、すなわち、適応フィルタにおける感度を高くする方
向についての１°刻み変化範囲はせいぜい −θ ＜ φ１ ＜ θ に設定してこの範囲でフィルタリングに用いることにな
る。この場合、雑音周波数成分を抽出するために設けた
第２および第３のビームフォーマ１６，２２のうち、第
２のビームフォーマ１６の変化範囲φ２は −180゜＋θ ＜ φ２ ＜ −θ そして、第３のビームフォーマ２２の変化範囲φ３は θ ＜ φ３ ＜ 180゜−θ に設定することになる。但し、１８０°は中心点を介し
て０°の対向位置、−は０°位置から見て図における反
時計方向回り、＋は時計方向回りを示す。

【０１６１】故に、このようにすると、第２のビームフ
ォーマ１６と第３のビームフォーマ２２は、目的音到来
範囲φ１を挟んで各々別々の範囲から到来する雑音を追
尾することになる。そのため、φ２の範囲にあった雑音
源がφ１の範囲を横切ってφ３の範囲に急に移動した場
合でも、φ３の領域を持ち場とする第３のビームフォー
マ２２が当該移動して来た雑音源を直ちに捕えることが
できるため、雑音方向を見失うことがなくなる。

【０１６２】この構成の場合、第２のビームフォーマ１
６の出力と、第３のビームフォーマビーム２２の出力の
計２つの出力が、雑音の出力として得られるが、雑音方
向推定部１７の結果に基づき、有効雑音決定部２４にお
いて、第２のビームフォーマ１６と第３のビームフォー
マ２２のいずれが雑音を有効に追尾しているかを判断
し、この判断結果に基づき、有効に追尾して方の出力を
雑音成分として用いることになる。

【０１６３】［構成例２の話者追尾マイクロホンアレイ
１０における全体の処理の流れ］以上の処理の全体の流
れを図９に示しておく。この処理はフレーム毎に行われ
る。各ビームフォーマの変化範囲および入力方向の初期
値を設定した後に（ステップＳ３１）、第１のビームフ
ォーマ１３の処理を行い（ステップＳ３２）、雑音方向
を推定した後に（ステップＳ３３）、該雑音方向を入力
として有効雑音決定部２４において、雑音方向がφ２に
あるか、φ３にあるかの判定を実施し、第２のビームフ
ォーマ１６と第３のビームフォーマ２２のどちらを選択
するかを決定する（ステップＳ３４）。

【０１６４】そして、推定された雑音方向が第２の入力
方向修正部１５あるいは第３の入力方向修正部２１のど
ちらかに送られ、雑音方向が修正され、選択されたビー
ムフォーマの処理が実行される。

【０１６５】すなわち、推定された雑音方向がφ２の領
域であれば雑音方向が第２の入力方向修正部１５に送ら
れ、雑音方向が修正され、第２のビームフォーマ１６の
処理が実行され、目的音方向が推定される（ステップＳ
３４，Ｓ３５，Ｓ３６，Ｓ３７）。

【０１６６】また、推定された雑音方向がφ３の領域で
あれば雑音方向が第３の入力方向修正部２１に送られ、
雑音方向が修正され、第３のビームフォーマ２２の処理
が実行され、目的音方向が推定される（ステップＳ３
４，Ｓ３８，Ｓ３９，Ｓ４０，Ｓ４１）。

【０１６７】次に、選択されたビームフォーマにより推
定された音声方向（目的音方向）がφ１の範囲内かどう
か判断され、範囲内の場合は、推定された音声方向が第
１のビームフォーマ１３の第１の入力方向修正部１４に
送られ、入力方向の修正が実行される（ステップＳ４
２，Ｓ４３）。範囲外の場合は修正処理が実行されず、
次のフレームに対する処理に進む（ステップＳ４２，Ｓ
３１）。

【０１６８】この処理がフレーム毎に行われ、音声およ
び雑音方向を追尾しながら、雑音抑圧が行われる。

【０１６９】このように、この例では、話者の発声した
音声を少なくとも異なる２箇所以上の位置で受音する音
声入力手段と、前記受音位置に対応する音声信号のチャ
ネル毎に周波数分析を行って複数チャネルの周波数成分
を出力する周波数分析手段と、この周波数分析手段にて
得られる前記複数チャネルの周波数成分について、所望
方向外の感度が低くなるように計算したフィルタ係数を
用いての適応フィルタ処理を施すことにより前記話者方
向からの音声以外の音声を抑圧する到来雑音抑圧処理を
行い、目的音声成分を得る第１のビームフォーマ処理手
段と、前記周波数分析手段にて得られる前記複数チャネ
ルの周波数成分について、所望方向外の感度が低くなる
ように計算したフィルタ係数を用いての適応フィルタ処
理を施すことにより前記話者方向からの音声を抑圧し、
第１の雑音成分を得る第２のビームフォーマ処理手段
と、前記周波数分析手段にて得られる前記複数チャネル
の周波数成分について、所望方向外の感度が低くなるよ
うに計算したフィルタ係数を用いての適応フィルタ処理
を施すことにより前記話者方向からの音声を抑圧し、第
２の雑音成分を得る第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フィル
タ係数から雑音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フィルタ
係数から第１の目的音方向を推定する第１の目的音方向
推定手段と、前記第３の適応ビームフォーマ処理手段で
計算されるフィルタ係数から第２の目的音方向を推定す
る第２の目的音方向推定手段と、前記第１のビームフォ
ーマにおいて入力対象とする目的音の到来方向である第
１の入力方向を、前記第１の目的音方向推定手段で推定
された第１の目的音方向と、第２の目的音方向推定手段
で推定された第２の目的音方向のいずれか一方または両
方に基づいて逐次修正する第１の入力方向修正手段と、
前記雑音方向修正手段で推定された雑音方向が所定の第
１の範囲にある場合に、前記第２のビームフォーマにお
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
向を該雑音方向に基づいて逐次修正する第２の入力方向
修正手段と、前記雑音方向修正手段で推定された雑音方
向が所定の第２の範囲にある場合に、前記第３のビーム
フォーマにおいて入力対象とする雑音の到来方向である
第３の入力方向を該雑音方向に基づいて逐次修正する第
３の入力方向修正手段と、前記雑音方向推定手段で推定
された雑音方向が所定の第１の範囲から到来したか所定
の第２の範囲から到来したかに基づいて前記第１の出力
雑音と前記第２の出力雑音のいずれか一方を真の雑音出
力と決定していずれか一方の雑音を出力すると同時に、
第１の音声方向推定手段と第２の音声方向推定手段のい
ずれの推定結果が有効であるかを決定していずれか一方
の音声方向推定結果を第１の入力方向修正手段へ出力す
る有効雑音決定手段とを具備して構成したものである。

【０１７０】そして、このような構成の場合、話者の発
声した音声を異なる２箇所以上の位置で音声入力手段は
受音し、周波数分析手段では、これを前記受音位置に対
応する音声信号のチャネル毎に周波数分析して複数チャ
ネルの周波数成分を出力する。そして、第１のビームフ
ォーマ処理手段はこの周波数分析手段にて得られる前記
複数チャネルの周波数成分について、所望方向外の感度
が低くなるように計算したフィルタ係数を用いての適応
フィルタ処理を施すことにより前記話者方向からの音声
以外の音声を抑圧する到来雑音抑圧処理を行い、目的音
声成分を得、また、第２のビームフォーマ処理手段は、
前記周波数分析手段にて得られる前記複数チャネルの周
波数成分について、所望方向外の感度が低くなるように
計算したフィルタ係数を用いての適応フィルタ処理を施
すことにより前記話者方向からの音声を抑圧し、雑音成
分を得る。そして、雑音方向推定手段は、前記第１のビ
ームフォーマ処理手段で計算されるフィルタ係数から雑
音方向を推定し、目的音方向推定手段は、前記第２のビ
ームフォーマ処理手段で計算されるフィルタ係数から目
的音方向を推定する。また、第１の目的音方向推定手段
は前記第２のビームフォーマ処理手段で計算されるフィ
ルタ係数から第１の目的音方向を推定し、第２の目的音
方向推定手段は、前記第３の適応ビームフォーマ処理手
段で計算されるフィルタ係数から第２の目的音方向を推
定する。

【０１７１】また、第１の入力方向修正手段は、前記第
１のビームフォーマにおいて入力対象とする目的音の到
来方向である第１の入力方向を、前記第１の目的音方向
推定手段で推定された第１の目的音方向と、第２の目的
音方向推定手段で推定された第２の目的音方向のいずれ
か一方または両方に基づいて逐次修正する。そして、第
２の入力方向修正手段は、前記雑音方向修正手段で推定
された雑音方向が所定の第１の範囲にある場合に、前記
第２のビームフォーマにおいて入力対象とする雑音の到
来方向である第２の入力方向を該雑音方向に基づいて逐
次修正し、第３の入力方向修正手段は、前記雑音方向修
正手段で推定された雑音方向が所定の第２の範囲にある
場合に、前記第３のビームフォーマにおいて入力対象と
する雑音の到来方向である第３の入力方向を該雑音方向
に基づいて逐次修正する。

【０１７２】従って、第２の入力方向修正手段の出力に
より第２の入力方向を修正される第２のビームフォーマ
は第２の入力方向以外から到来する成分を抑圧して残り
の雑音成分を抽出することになり、また、第３の入力方
向修正手段の出力により第３の入力方向を修正される第
３のビームフォーマは第３の入力方向以外から到来する
成分を抑圧して残りの雑音成分を抽出することになる。

【０１７３】そして、有効雑音決定手段は、前記雑音方
向推定手段で推定された雑音方向が所定の第１の範囲か
ら到来したか所定の第２の範囲から到来したかに基づい
て前記第１の出力雑音と前記第２の出力雑音のいずれか
一方を真の雑音出力と決定していずれか一方の雑音を出
力すると同時に、第１の音声方向推定手段と第２の音声
方向推定手段のいずれの推定結果が有効であるかを決定
して有効な方の音声方向推定結果を第１の入力方向修正
手段へ出力する。

【０１７４】この結果、目的音方向修正手段は、前記第
１のビームフォーマにおいて入力対象となる目的音の到
来方向である第１の入力方向を、前記決定した方の目的
音方向推定手段で得た目的音方向に基づいて逐次修正す
るので、第１のビームフォーマは第１の入力方向以外か
ら到来する雑音成分を抑圧して話者の音声成分を低雑音
で抽出することになる。

【０１７５】このように本システムは雑音成分を抑圧し
た音声周波数成分と、音声成分を抑圧した雑音周波数成
分とを別々に得ることができるが、この発明の最大の特
徴は、第１乃至第３のビームフォーマとして、周波数領
域で動作するビームフォーマを用いるようにした点にあ
る。そして、このことによって、計算量を大幅に削減す
ることができるようにしている。

【０１７６】そしてこの発明によると、適応フィルタの
処理量が大幅に低減されるのに加え、入力音声に対する
周波数分析以外の周波数分析処理を省略することがで
き、かつ、フィルタ演算時に必要であった時間領域から
周波数領域ヘの変換処理も不要となり、全体の演算量を
大幅に削減することができる。

【０１７７】また、本発明では、雑音追尾に監視領域を
全く異ならせた雑音追尾用のビームフォーマを設けてあ
り、それぞれの出力からそれぞれ音声方向を推定させる
と共に、それぞれの推定結果からいずれが有効な雑音追
尾をしているかを判断して、有効と判断された方のビー
ムフォーマのフィルタ係数による音声方向の推定結果を
第１の目的音方向修正手段に与えることで第１の目的音
方向修正手段は、前記第１のビームフォーマにおいて入
力対象となる目的音の到来方向である第１の入力方向
を、前記目的音方向推定手段で推定された目的音方向に
基づいて逐次修正するので、第１のビームフォーマは第
１の入力方向以外から到来する雑音成分を抑圧して話者
の音声成分を低雑音で抽出することができ、雑音源が移
動してもこれを見失うことなく追尾して抑圧することが
できるようになるものである。

【０１７８】従来技術においては、２ｃｈ、すなわち、
２本のマイクロホンだけでも目的音源の追尾を可能とす
べく、雑音追尾用のビームフォーマを雑音抑圧のビーム
フォーマとは別に１個用いるが、例えば、雑音源が目的
音の方向を横切って移動したような場合、雑音の追尾精
度が低下することがあった。

【０１７９】しかし、本発明では、雑音を追尾するビー
ムフォーマを複数用いて各々別個の追尾範囲を受け持つ
ようにしたことにより、上記のような場合でも追尾精度
の低下を抑止できるようになる。

【０１８０】以上の構成例１及び構成例２の話者追尾マ
イクロホンアレイ１０は、演算負荷の軽減を図りつつ、
主として方向を持つ雑音について抑圧できるようにする
例であった。そして、これらはテレビ会議システムなど
のように、話者音源の配置がわかっていて、しかも、環
境的に雑音が少ないような環境下での利用に適している
が、レベルも特性もまちまちで雑多な雑音の影響を受け
る屋外や、大勢の人の集まる店舗や駅と云った所で使用
するには十分でない可能性がある。

【０１８１】そこで、方向性の無い背景雑音も効果的に
抑制できるようにしたいところであるが、それには次に
説明するように、スペクトルサブトラクション（ＳＳ）
処理機能をさらに付加すればよい。

【０１８２】すなわち、方向性のある雑音はビームフォ
ーマにより抑圧し、方向性のない背景雑音はスペクトル
サブトラクション（ＳＳ）処理により、抑圧する。その
ためには、図３または図７の構成のシステムの後段に、
更に図１０の構成のスペクトルサブトラクション（Ｓ
Ｓ）処理部３０を接続した構成とする。

【０１８３】スペクトルサブトラクション（ＳＳ）処理
部３０は図に示すように、音声帯域パワー計算部３１、
雑音帯域パワー計算部３２、帯域重み計算部３３、スペ
クトル減算部３４から構成されている。

【０１８４】これらのうち、音声帯域パワー計算部３１
は、前記ビームフォーマ１３により得られた音声周波数
を、周波数帯域毎に分割して帯域毎の音声パワーを計算
するものであり、雑音帯域パワー計算部３２は、前記ビ
ームフォーマ１６により得られた雑音周波数成分（また
はビームフォーマ１６，２２によりそれぞれ得られ、有
効雑音決定部２４により選択されて出力された雑音周波
数成分）を、周波数帯域毎に分割して帯域毎の雑音パワ
ーを計算するものである。

【０１８５】帯域重み計算部３３は、帯域ｋ毎に、得ら
れた音声の平均帯域パワーＰv（k）と雑音の平均帯域パ
ワーＰn（k）を用い、帯域毎の帯域重み係数Ｗ（ｋ）を
計算するものであり、修正スペクトル減算部３４は、前
記入力帯域パワー計算部３１にて計算された入力帯域パ
ワーと、音声帯域パワー計算部３１で計算された音声帯
域パワーとに基き、音声信号の周波数帯域毎に重みをか
けて背景雑音を抑圧するものである。

【０１８６】音声帯域パワー計算部３１で用いる音声周
波数成分と、雑音帯域パワー計算部３２で用いる雑音周
波数成分は、いずれも実施例０Ａ１あるいは実施例０Ａ
２のビームフォーマの２つの出力である目的音声成分と
雑音成分を利用する。そして、一般に、スペクトルサブ
トラクション（ＳＳ）として知られる雑音抑圧処理によ
り、方向性のない背景雑音成分の抑圧を行う。

【０１８７】一般的に行われるスペクトルサブトラクシ
ョン（ＳＳ）は、１チャネルのマイクロホン（つまり、
１本のマイクロホン）を用い、このマイクロホンの出力
から音声のない区間において雑音のパワーを推定するた
め、非定常な雑音が音声に重畳している場合には対処で
きない。

【０１８８】また、２チャネルのマイクロホン（つま
り、２本のマイクロホン）を用いて、一方を雑音収集
用、片方を雑音重畳音声収集用とする場合にも、両マイ
クロホンの設置場所を離す必要があり、その結果、音声
に重畳する雑音と、雑音収集用マイクロホンで取り込む
雑音との位相がずれ、スペクトルサブトラクションして
も雑音抑圧の改善効果は大きく上がらなかった。

【０１８９】本実施例では、雑音成分を取り出すビーム
フォーマを用意して、このビームフォーマの出力を用い
るようにしたため、構成例１および構成例２で述べたよ
うに、位相のずれが補正され、非定常雑音の場合でも高
精度なスペクトルサブトラクション（ＳＳ）を実現でき
る。

【０１９０】さらに、周波数領域のビームフォーマの出
力を利用しているため、周波数分析を省略してスペクト
ルサブトラクションが可能であり、従来より少ない演算
量で非定常雑音を抑圧できる。

【０１９１】以下、具体的なスペクトルサブトラクショ
ン（ＳＳ）方法について述べる。

【０１９２】＜スペクトルサブトラクション（ＳＳ）の
原理＞まず、スペクトルサブトラクションの原理につい
て説明する。

【０１９３】目的音声用ビームフォーマ（第１のビーム
フォーマ１３）の出力をＰｖ、雑音用ビームフォーマ
（第２または第３のビームフォーマ１６または２２）の
出力をＰｎとすると、 Ｐｖ＝Ｖ＋Ｂ′ Ｐｎ＝Ｎ＋Ｂ″ と表すことができる。ここで、Ｖは音声成分のパワー、
Ｂ′は音声出力に含まれる背景雑音のパワーであり、Ｎ
は雑音源成分のパワー、Ｂ″は雑音出力に含まれる背景
雑音のパワーである。これらのうち、音声出力成分に含
まれる背景雑音成分を、スペクトルサブトラクション処
理により抑圧する。

【０１９４】音声出力成分中のＢ′は、雑音出力成分中
のＢ″と同等であり、雑音源成分のパワーＮも音声成分
のパワーＶに比べて小さいとすると、Ｂ′＝Ｐｎと考え
ることができ、スペクトルサブトラクション（ＳＳ）処
理用の重み係数Ｗは以下のように求めることができる。
すなわち、Ｗは Ｗ＝（Ｐv−Ｐn）／Ｐv 〜 Ｖ／（Ｖ＋Ｂ′） となり、 Ｖ 〜 Ｐｖ＊Ｗ として音声成分を近似的に求めることができる。

【０１９５】このような処理は、スペクトルサブトラク
ション処理部３０にて行わせるが、当該スペクトルサブ
トラクション処理部３０の具体例を次に述べる。

【０１９６】＜スペクトルサブトラクション処理部の構
成例＞図１０にスペクトルサブトラクション（ＳＳ）処
理に必要な構成を、また、図１１にスペクトルサブトラ
クション処理手順を示す。

【０１９７】図１０に示すように、スペクトルサブトラ
クション処理部３０は、音声帯域パワー計算部３１、雑
音帯域パワー計算部３２、帯域重み計算部３３、スペク
トル減算部３４、制御部３５とより構成されている。

【０１９８】これらのうち、音声帯域パワー計算部３１
は、第１のビームフォーマ１３からの出力である音声周
波数成分を用いて音声帯域パワーを計算すると共にこの
計算されたパワー値を時間方向に平均化し、帯域毎に平
均パワー（音声の平均帯域パワーＰv（k））を求めて、
帯域重み計算部３３に与えるものであり、雑音帯域パワ
ー計算部３２は、第２のビームフォーマ１６（または第
３のビームフォーマ２２）からの出力である雑音周波数
成分を用いて雑音帯域パワーを計算すると共にこの計算
されたパワー値を時間方向に平均化し、帯域毎に平均パ
ワー（雑音の平均帯域パワーＰn（k））を求めて帯域重
み計算部３３に与えるものである。

【０１９９】また、帯域重み計算部３３は、帯域ｋ毎
に、得られた音声の平均帯域パワーＰv（k）と雑音の平
均帯域パワーＰn（k）を用い、帯域毎の帯域重み係数Ｗ
（ｋ）を計算するものであり、スペクトル減算部３４
は、帯域重み計算部３３で計算された帯域毎の重み係数
Ｗ（k）を用い、第１のビームフォーマ１３より入力さ
れる音声周波数成分Ｐv（k）に重みをかけることにより
雑音成分を抑圧した音声周波数成分Ｐv（k）′を求める
ものである。

【０２００】制御部３５は、スペクトルサブトラクショ
ン制御部５０からの信号を受け、その信号種別対応に、
帯域重み計算部３３を制御するものであって、スペクト
ルサブトラクション制御部５０からの信号が“０”の時
は、帯域重み計算部３３に最小重みを発生させるように
制御指令を与えて帯域重み計算部３３の出力が最小重み
となるように制御し、また、スペクトルサブトラクショ
ン制御部５０からの信号が“１”および“２”の時は、
制御部３５は通常の重み係数を求めるように帯域重み計
算部３３を制御するものである。

【０２０１】制御部３５は、スペクトルサブトラクショ
ン制御部５０からの信号を受けた場合に、帯域重み計算
部３３とスペクトル減算部３４をスペクトルサブトラク
ション制御部５０からの信号種別対応に、所要の制御を
行うものであって、スペクトルサブトラクション制御部
５０からの信号が“０”の時は、帯域重み計算部３３に
最小重みを発生させるように制御指令を与えて帯域重み
計算部３３の出力が最小重みとなるようにし、第１のビ
ームフォーマ１３の出力する音声周波数成分にこの最小
重みをかける計算をスペクトル減算部３４に実施させて
出力信号をカットするように制御し、また、スペクトル
サブトラクション制御部５０からの信号が“１”の時
は、制御部３５は音声区間に突発性雑音が重畳している
と見なし、第２のビームフォーマ１６からの出力を雑音
成分として扱う２チャネルのスペクトルサブトラクショ
ン処理を行うようスペクトル減算部３４を制御し、これ
により、スペクトル減算部３４は第２のビームフォーマ
１６からの出力を雑音成分として扱う２チャネルのスペ
クトルサブトラクション処理を行わせる制御をし、スペ
クトルサブトラクション制御部５０からの信号が“２”
の時は、音声のみの区間と見なして、第１のビームフォ
ーマ１３の出力に対し、１チャネルのスペクトルサブト
ラクションを行うよう制御部３５がスペクトル減算部３
４を制御して、スペクトル減算部３４に第１のビームフ
ォーマ１３の出力に対し、１チャネルのスペクトルサブ
トラクションを行わせるように制御する。

【０２０２】尚、スペクトルサブトラクション制御部５
０からの信号が“１”の時と“２”の時は、帯域重み計
算部３３には帯域ｋ毎に、得られた音声の平均帯域パワ
ーＰv（k）と雑音の平均帯域パワーＰn（k）を用い、帯
域毎の帯域重み係数Ｗ（ｋ）を計算する形態をとらせ、
スペクトルサブトラクション制御部５０からの信号が
“０”の時のみ、帯域重み係数Ｗ（ｋ）を最小にする形
態をとらせるべく制御部３５は制御する構成としてあ
る。

【０２０３】２つのビームフォーマ１３，１５（または
２２）からの出力として音声周波数成分と雑音周波数成
分が得られる。第１のビームフォーマ１３からの出力で
ある音声周波数成分を用いて音声帯域パワー計算が実施
され（ステップＳ５１）、ビームフォーマ１５（または
２２）からの出力である雑音周波数成分を用いて雑音帯
域パワー計算が実施される（ステップＳ５２）。

【０２０４】ここでのパワー計算は、上述した本発明シ
ステムの音声周波数成分と雑音周波数成分を利用してお
り、これらはビームフォーマの処理を周波数領域で行っ
ていることから、周波数分析なしに、そのまま音声およ
び雑音の周波数成分の各帯域毎にパワーの計算を実行で
きる。

【０２０５】次に、計算されたパワー値を時間方向に平
均化し、帯域毎に平均パワーを求める（ステップＳ５
３）。帯域重み計算部３３では、帯域ｋ毎に、得られた
音声の平均帯域パワーＰv（k）と雑音の平均帯域パワー
Ｐn（k）を用い、次式により、帯域毎の帯域重み係数Ｗ
（ｋ）を計算する。

【０２０６】Ｗ（k）＝（Ｐｖ（k）−Ｐｎ（k））／Ｐ
ｖ（k）（Ｐｖ（k）＞Ｐｎ（k）の時） Ｗ（k）＝Ｗmin（Ｐv（k）＜＝Ｐn（k）の時） 帯域重みは最大値１．０と最小値Ｗminの間の値をと
り、Ｗminの値は例えば“０．０１”等とする。

【０２０７】次にスペクトル減算部３４では、帯域重み
計算部３３で計算された帯域毎の重み係数Ｗ（k）を用
い、入力の音声周波数成分Ｐv（k）に重みをかけ、雑音
成分を抑圧した音声周波数成分Ｐv（k）′を求める（ス
テップＳ５４）。

【０２０８】Ｐv（k）′＝Ｐv（k）＊Ｗ（k） こうして、方向のない背景雑音はスペクトルサブトラク
ション（ＳＳ）処理により、抑圧され、方向を持つ雑音
は前述のビームフォーマにより抑圧されて、結果的に高
精度の雑音抑圧が可能となる。

【０２０９】スペクトルサブトラクション処理部３０で
は、話者追尾マイクロホンアレイ１０の第１のビームフ
ォーマ１３から与えられる音声周波数成分と第２のビー
ムフォーマ１６（または、第３のビームフォーマ２２）
から与えられる雑音周波数成分とを受け、基本的にはこ
のような処理により雑音圧縮を行うが、スペクトルサブ
トラクション制御部５０から出力される３種類の信号に
したがって所要の雑音圧縮処理を行うことで、突発的な
雑音の抑圧も可能にしている。

【０２１０】すなわち、スペクトルサブトラクション処
理部３０では、スペクトルサブトラクション制御部５０
からの信号を受け取り、信号が“０”の時は、ほとんど
雑音区間と見なせるので、制御部３５は帯域重み計算部
３３に最小重み係数を出力させ、これを用いてスペクト
ル減算部３４に音声周波数成分に対する計算処理をさせ
ることで、スペクトルサブトラクション処理部３０から
の出力信号をカットする。

【０２１１】また、スペクトルサブトラクション制御部
５０からの信号が“１”の時は、音声区間に突発性雑音
が重畳していると見なし、制御部３５は帯域重み計算部
３３に通常の重み係数計算をさせて、得られた重み係数
をスペクトル減算部３４に与えるようにし、これを用い
てスペクトル減算部３４に第２のビームフォーマ１６か
らの出力を雑音成分として扱う２チャネルのスペクトル
サブトラクション処理を行わせる。

【０２１２】また、スペクトルサブトラクション処理部
３０では、スペクトルサブトラクション制御部５０から
の信号が“２”の時は、音声のみの区間と見なして、制
御部３５は帯域重み計算部３３に通常の重み係数計算を
させて、得られた重み係数をスペクトル減算部３４に与
えるようにし、これを用いてスペクトル減算部３４に第
１のビームフォーマ１３の出力に対し、１チャネルのス
ペクトルサブトラクションを行うよう制御し、これによ
り、スペクトル減算部３４は第１のビームフォーマ１３
の出力に対し、１チャネルのスペクトルサブトラクショ
ンを行い、音声周波数成分の出力として出力する。

【０２１３】この構成の場合、音声帯域パワー計算手段
は、得られた音声周波数のスペクトル成分を、周波数帯
域毎に分割して帯域毎の音声パワーを計算し、雑音帯域
パワー計算手段は、前記得られた雑音周波数のスペクト
ル成分を、周波数帯域毎に分割して帯域毎の雑音パワー
を計算する。そして、スペクトル減算手段は、前記音声
帯域パワー計算手段と雑音帯域パワー計算手段とから得
られる音声と雑音の周波数帯域パワーに基き、音声信号
の周波数帯域毎に重みをかけて背景雑音を抑圧する。

【０２１４】この構成によれば、ビームフォーマでは抑
圧できない方向性のない雑音（背景雑音）は、本発明シ
ステムのビームフォーマで得ることのできる目的音声成
分と雑音成分を利用し、これをスペクトルサブトラクシ
ョン処理することで抑圧する。すなわち、本システムで
は、ビームフォーマとして目的音声成分抽出用と雑音成
分抽出用の２つのビームフォーマを備えているが、これ
らのビームフォーマの出力である目的音声成分と雑音成
分を利用してスペクトルサブトラクション処理すること
により、方向性のない背景雑音成分の抑圧を行う。スペ
クトルサブトラクション（ＳＳ）処理は雑音抑圧処理と
して知られるが、一般的に行われるスペクトルサブトラ
クション（ＳＳ）処理は、１チャネルのマイクロホン
（つまり、１本のマイクロホン）を用い、このマイクロ
ホンの出力から音声のない区間において雑音のパワーを
推定するため、非定常な雑音が音声に重畳している場合
には対処できない。また、２チャネルのマイクロホン
（つまり、２本のマイクロホン）を用いて、一方を雑音
収集用、片方を雑音重畳音声収集用とする場合にも、両
マイクロホンの設置場所を離す必要があり、その結果、
音声に重畳する雑音と、雑音収集用マイクロホンで取り
込む雑音との位相がずれ、スペクトルサブトラクション
処理しても雑音抑圧の改善効果は大きく上がらない。

【０２１５】しかし、本発明では、雑音成分を取り出す
ビームフォーマを用意して、このビームフォーマの出力
を用いるようにしたため、位相のずれは補正されてお
り、従って、非定常雑音の場合でも高精度なスペクトル
サブトラクション処理を実現できる。さらに、周波数領
域のビームフォーマの出力を利用しているため、周波数
分析を省略してスペクトルサブトラクションが可能であ
り、従来より少ない演算量で非定常雑音を抑圧できる。

【０２１６】＜方向性検出部４０の構成例＞次に、ホン
システムにおける重要な構成要素である方向性検出部４
０の構成例について説明する。

【０２１７】図１２は、方向性検出部４０の基本構成を
示すブロック図である。図１２において、１は対向指向
性マイクロホン、２は周波数分析部であり、これらは話
者追尾マイクロホンアレイ１０の構成要素である。４１
は位相差相当量計算部、４２はチャネル間パワー比計算
部、４３は方向性計算部であり、これら位相差相当量計
算部４１、チャネル間パワー比計算部４２、方向性計算
部４３で方向性検出部４０を構成している。

【０２１８】対向指向性マイクロホン１は、上述したよ
うに指向性のある２本のマイクロホンを互いに軸を傾け
て配置した２チャネル（２ｃｈ）マイクロホンであり、
周波数分析部１２は、この対向指向性マイクロホン１か
らの音声信号２チャネル分を受け、各チャネル毎に例え
ば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等により、周波数成分
を計算するものであり、位相差相当量計算部４１は、こ
の周波数分析部１２の計算した各チャネルの周波数成分
から２チャネル間の位相差に対応する位相差相当量Ｔを
求めるものである。

【０２１９】チャネル間パワー比計算部４２は、周波数
分析部１２の計算した各チャネルの周波数成分のデータ
を各チャネル別に合計してチャネル毎の全周波数成分の
合計パワーの大きさを求め、求めたチャネル別合計パワ
ーの大きさの値を用いて、両チャネル間の値の比率二種
（一方対他方と、他方対一方の二種）を求め、求めたう
ちの大きい方をパワー比Ｒとするものである。

【０２２０】また、方向性計算部４３は位相差相当量計
算部４１で求めた位相差相当量Ｔとパワー比計算部４２
で求めたパワー比Ｒを用いて両者を乗算し、その結果を
方向性指標Ｄとして求めるためのものである。

【０２２１】次に、上記構成の方向性検出部４０の作用
を説明する。

【０２２２】本発明では、２チャネル以上のマイクロホ
ンを用いた雑音抑圧処理技術を実現するが、ここでは簡
単のため、最も基本的な構成である２チャネルマイクロ
ホンの場合を例にとって説明する。

【０２２３】図１３に処理の流れを示す。図１３に従っ
て説明すると、まず、２つの指向性マイクロホンを軸を
傾けて配置した対向指向性マイクロホンによる音声入力
部１１を集音場所に設置することにより、この対向指向
性マイクロホンから入力された音声は、周波数分析部１
２に送られ、各チャネル毎に例えば高速フーリエ変換
（ＦＦＴ）等により周波数成分が計算される。

【０２２４】方向性検出部４０では、この求められた２
チャネル分（ｃｈ１，ｃｈ２）の周波数成分のデータを
受けると、分位相差相当量計算部４１において、この受
け取った各チャネルの周波数成分のデータから２チャネ
ル間の位相差に対応する量Ｔを計算する。

【０２２５】位相差相当量Ｔの求め方は、例えば、まず
２チャネル（ｃｈ１，ｃｈ２）間のクロススペクトルＷ
xyを求め、Ｗxyの虚数成分についてはそれを絶対値表現
した値を式（１）に示すように、全周波数成分に関して
和をとる。

【０２２６】 Ｓ＝Σ｛Real(Wxy), ｜Imag(Wxy)｜｝ …（１） 次に、式（２）に示すように、逆正接関数でＳの位相Ｔ
を求め、これを位相差相当量とする。

【０２２７】 Ｔ＝ａtan2(Imag(S), Real(S)) …（２） なお、ここでは全周波数成分を使うとしたが、それに限
る必要はなく、例えば、平均パワーよりも大きい周波数
成分のみを用いるようにしてもよい。

【０２２８】また一方、チャネル間パワー比計算部４２
では、周波数分析部１２で求められた周波数成分のデー
タを用いて、チャネル別に全周波数成分の合計パワーを
式（３）により求める。

【０２２９】Ｐｘ＝ΣＸ， Ｐｙ＝ΣＹ …（３） （Ｘ，Ｙは各チャネルの各周波数帯域のパワー成分）そ
して、Ｐｘ／Ｐｙと、Ｐｙ／Ｐｘのうち大きい方の値を
パワー比Ｒとして方向性計算部４３に与える。

【０２３０】方向性計算部４３では、例えば、位相差相
当量計算部４１で計算した位相差相当量Ｔと、チャネル
間パワー比計算部４２で計算したパワー比Ｒを用いて、
式（４）のように方向性指標Ｄを求める。

【０２３１】Ｄ＝Ｔ* Ｒ …（４） また、式（４）のかわりに、式（５）のような重み付き
和により方向性指標Ｄを求めることも可能である。

【０２３２】 Ｄ＝ａ* Ｔ＋ｂ* Ｒ （ａ，ｂは定数） …（５） 要するに、方向性検出部４０は、周波数解析結果に基づ
き求めた位相差相当量Ｔの情報だけではなく、チャネル
間のパワー比Ｒも情報の一つとして用いて方向性指標Ｄ
を出す点が本発明のポイントである。

【０２３３】方向性指標Ｄを求めるに当たり、パワー比
Ｒを導入することにより、波形の振幅差を考慮すること
になり、正面から信号が到来し、２チャネル間で全く同
じ信号が出力された場合には方向性指標Ｄは値が“０”
となり、そうでない場合は大きな値となるので、この方
向性指標Ｄの値の大小により、到来方向が正面か否かを
判断できる訳である。

【０２３４】方向性検出部４０ではこの処理を、例え
ば、８［ｍsec］等の短い固定時間毎に行う。なお、以
降、当該固定時間をフレームと呼ぶ。

【０２３５】従って、例えば、８［ｍsec］のフレーム
周期でこのような処理を繰り返すことで、時々刻々変化
する到来音声の方向性指標Ｄを得ることができる。

【０２３６】＜方向性検出部４０の別の実施例＞方向性
検出部４０はまた、図１４の如き構成でも実現可能であ
る。図１４において、１１は前述同様の対向指向性マイ
クロホン、１２は周波数分析部、４４はスペクトル正規
化部、４５はチャネル間スペクトル差計算部である。

【０２３７】これらのうち、対向指向性マイクロホン１
は前述同様のものであって、指向性のある２本のマイク
ロホンを互いに軸を傾けて配置した２チャネル（２ｃ
ｈ）マイクロホンである。また、周波数分析部２は、対
向指向性マイクロホン１からの音声信号２チャネル分を
受け、各チャネル毎に例えば、高速フーリエ変換（ＦＦ
Ｔ）等により、周波数成分を計算するものであり、ま
た、スペクトル正規化部４４は、周波数分析部１２から
の周波数成分のデータを受け、この周波数成分のデータ
を各チャネルそれぞれについて正規化するのもであり、
チャネル間スペクトル差計算部４５はこの正規化した周
波数成分からチャネル間スペクトル差を計算するもので
ある。

【０２３８】つまり、スペクトル正規化部４４、チャネ
ル間スペクトル差計算部４５にて方向検出部４０を構成
する例である。

【０２３９】本例では、演算量を削減するため、位相差
相当量Ｔを直接求めるのではなく、振幅差だけを用い
て、間接的に位相差を考慮した方向性指標Ｄを求める。

【０２４０】図１５に処理の流れを示す。

【０２４１】まず、２つの指向性マイクロホンを軸を傾
けて配置した対向指向性マイクロホン１１から入力され
た２ｃｈ分の音声は、周波数分析部１２に送られ、各チ
ャネル毎に例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等により
周波数成分が計算される。そして、この周波数分析部１
２にて求められた各チャネル別の周波数成分はスペクト
ル正規化部４４入力される。

【０２４２】次に、スペクトル正規化部４４では、これ
ら入力された各チャネル別の周波数成分のうち、一方の
チャネルの周波数成分についてその合計パワーの平方根
Ｒｘ（式（６））を求め、この求めたＲｘで両方のチャ
ネルの周波数成分を正規化する（式（７））。

【０２４３】 Ｒｘ＝√（ΣＸ） …（６） Ｘ′（ｋ）＝Ｘ（ｋ）／Ｒｘ Ｙ′（ｋ）＝Ｙ（ｋ）／Ｒｘ …（７） 次に、この正規化されたチャネルの周波数成分はチャネ
ル間スペクトル差計算部２２に入力され、このチャネル
間スペクトル差計算部４５において、正規化されたスペ
クトル間の差のパワーを式（８）により計算し、これを
方向性指標Ｄとする。

【０２４４】 Σ｜Ｘ′（ｋ）−Ｙ′（ｋ）｜**２ …（８） これにより、正面から信号が到来し、２チャネル間で全
く同じ信号が出力された場合は“０”となり、そうでな
い場合は大きな値となるので、この値の大小から到来方
向が正面か否かを判断できる。

【０２４５】なお、スペクトル正規化は、上述の例に限
ったものでなく、例えば、２チャネルのスペクトルの絶
対値の和を使っても良いし、２チャネルのスペクトルの
和の絶対値を使っても良く、また、２チャネルのうち、
大きい方の絶対値を使っても良い。また、周波数成分毎
に、２チャネルのうちの周波数成分の合計パワーの大き
い方の絶対値で正規化しても良い。

【０２４６】この処理を、例えば、８［ｍｓｅｃ］のフ
レーム周期で繰り返すことで、時々刻々変化する到来音
声の方向性指標Ｄを得ることができる。

【０２４７】（本発明雑音抑圧処理装置の具体的構成例
１）図１に示した基本構成例は、上述した如き構成の話
者追尾マイクロホンアレイ１０、スペクトルサブトラク
ション処理部３０、方向検出部４０、スペクトルサブト
ラクション制御部５０を用いて実現した一例としての本
発明の雑音抑圧処理装置である。

【０２４８】この雑音抑圧処理装置の作用を説明する。
図１に示した本発明による雑音抑圧装置の基本構成は、
話者追尾マイクロホンアレイ１０として図３の構成を、
スペクトルサブトラクション処理部３０として図１０の
構成を、方向検出部４０として図１２もしくは図１４の
構成を採用した場合、図１６に示す如きとなる。

【０２４９】このシステムの特徴は、音声入力部として
指向性のある少なくとも２チャネル分のマイクロホンを
互いに軸方向を傾けて配置し、これらのマイクロホンで
得た音声信号をそれぞれチャネル別に周波数分析し、こ
れを所望方向外の感度が低くなるように計算したフィル
タ係数を用いての適応ビームフォーマ処理することで、
話者方向からの音声を抑圧して雑音成分を得、この雑音
成分を抑圧する処理を施して雑音の少ない話者音声成分
を得ると云った雑音抑圧処理装置を用いることにより、
雑音抑制した話者音声成分と雑音成分とを得る（図１７
のステップＳ１３１）ようにすると共に、この雑音抑圧
処理装置に、短時間周波数分析に基づく方向性検出部を
追加し、ビームフォーマ処理で抑圧できない突発性雑音
や高速移動音源等の到来をこの方向性検出部で検出し
（図１７のステップＳ１３２）、この検出結果と雑音抑
圧処理装置にて求めた話者音声成分と雑音成分とを用い
て行うスペクトルサブトラクションを制御する（図１７
のステップＳ１３３，Ｓ１３４）ことにより、話者方向
の許容範囲を高精度に設定できる話者追尾機能を確保し
つつ、しかも、突発性雑音、高速移動音源等を抑圧する
ことを可能としている。

【０２５０】すなわち、図１６の雑音抑圧処理装置は、
２つのマイクロホンを持つ音声入力部１１から入力され
た音声は、周波数分析部１２に送られ、例えば高速フー
リエ変換（ＦＦＴ）等により周波数成分が計算される。
そして、これら求められた各チャネル別周波数成分のデ
ータは第１及び第２のビームフォーマ１３，１６および
方向性検出部４０に与えられる。

【０２５１】第１のビームフォーマ１３では、周波数分
析部１２からの２チャネルの入力に対する周波数成分か
ら、周波数領域の適応フィルタにより雑音を抑圧し、目
的音の方向の周波数成分を出力する（音声周波数成分出
力）。ここでは、目的音の方向をマイクロホンの正面と
するように、目的音方向推定部１８からの出力を用いて
第１の入力方向修正部１４で位相を整える操作を行う。

【０２５２】また、第２のビームフォーマ１６では、周
波数分析部１２からの２チャネルの入力に対する周波数
成分から、周波数領域の適応フィルタにより目的音を抑
圧し、雑音の方向の周波数成分を出力する（雑音周波数
成分出力）。ここでは、雑音の方向をマイクロホンの正
面と仮定し、２つのマイクロホンに対して雑音が同時に
到着したと見なせるように、雑音方向推定部１７からの
出力を用いて第２の入力方向修正部１５で位相を整える
操作（整相）を行う。

【０２５３】ここで、雑音方向推定部１７では、第１の
ビームフォーマ１３の適応フィルタから雑音方向を推定
し、目的音方向推定部１８では、第２のビームフォーマ
１６の適応フィルタから目的音方向を推定する。これら
の処理は例えば８［ｍｓｅｃ］等の固定時間毎に行われ
る。

【０２５４】次に、本発明システムの重要な要素の一つ
である方向検出部４０とスペクトルサブトラクション制
御部５０について説明する。

【０２５５】方向検出部４０では、上述したとおり、短
時間ＦＦＴなどの周波数分析に基づき、２つのマイクロ
ホンの位相差Ｔのみならず、各チャネルの入力信号のパ
ワー比Ｒを用いて、方向性指標Ｄを計算する。そして、
この求めた方向性指標Ｄをスペクトルサブトラクション
制御部５０に与える。

【０２５６】スペクトルサブトラクション制御部５０
は、この求めた方向性指標Ｄと目的音方向推定部１８の
出力である目的音方向情報より目的音方向（話者方向）
とに基づいて、３通りの信号（“０”，“１”，
“２”）のいずれかを発生し、スペクトルサブトラクシ
ョン処理部３０に送る。

【０２５７】ここで、３種類の信号のうち、信号“０”
はほとんど雑音のみの区間であることを表し、信号
“１”は大きな突発性雑音が音声区間に重畳している区
間であることを表し、信号“２”はほぼ音声のみの区間
であることを表している。

【０２５８】これは次のようにして求める。まず、話者
方向の許容範囲を２つのマイクホンの中心から何度、方
向性指標Ｄのしきい値を“いくつ”と設定する。例え
ば、話者方向の許容範囲を２つのマイクホンの中心から
±２０゜、方向性指標Ｄのしきい値を“１．０”と設定
すると云った具合に使用環境対応に最適値を設定する。

【０２５９】そして、方向性検出部４０から送られてく
る方向性指標Ｄが、しきい値（１．０）以下か否かを判
定し、その結果、しきい値以下であれば、つぎに目的音
方向推定部１８からの出力である目的音方向情報より目
的音方向（話者方向）が設定範囲内かどうかを判定し、
設定範囲内であればそれはほぼ音声のみの区間であるこ
とを意味しているので信号“２”を発生してスペクトル
サブトラクション処理部３０に送る。また、設定範囲外
であれば、ほとんど雑音のみの区間であることを意味し
ているので信号“０”を発生してスペクトルサブトラク
ション処理部３０に送る。

【０２６０】方向性指標Ｄがしきい値以上であり、目的
音方向が設定範囲内であれば、それは大きな突発性雑音
が音声区間に重畳している区間であることを意味してお
り、従って、話者方向から到来する音声に突発性の雑音
が重畳していると判定して信号“１”を発生してスペク
トルサブトラクション処理部３０に送り、方向性指標Ｄ
がしきい値以上であり、目的音方向が設定範囲外であれ
ば、それはほとんど雑音のみの区間であることを意味す
るので信号“０”を発生してスペクトルサブトラクショ
ン処理部３０に送る。

【０２６１】このようにして、スペクトルサブトラクシ
ョン制御部５０は、目的音方向推定部１８で推定された
目的音方向（話者方向）と、方向性検出部４０で計算さ
れた方向性指標Ｄに基づいて、３通りの信号（“０”，
“１”，“２”）のいずれかをスペクトルサブトラクシ
ョン処理部３０に送る。

【０２６２】スペクトルサブトラクション処理部３０で
は、話者追尾マイクロホンアレイ１０の第１のビームフ
ォーマ１３から与えられる音声周波数成分と第２のビー
ムフォーマ１６（または、第３のビームフォーマ２２）
から与えられる雑音周波数成分とを受け、スペクトルサ
ブトラクション制御部５０から出力されるその３種類の
信号にしたがって所要の雑音圧縮処理を行う。

【０２６３】スペクトルサブトラクション処理部３０で
は、このスペクトルサブトラクション制御部５０からの
信号を受け取り、信号が“０”の時は、ほとんど雑音区
間と見なせるので、最小重みをかけて、出力信号をカッ
トする。また、スペクトルサブトラクション制御部５０
からの信号が“１”の時は、音声区間に突発性雑音が重
畳していると見なし、第２のビームフォーマ１６からの
出力を雑音成分として扱う２チャネルのスペクトルサブ
トラクション処理を行う。

【０２６４】すなわち、スペクトルサブトラクション制
御部５０から受け取った信号が“０”の時は、ほとんど
雑音区間と見なせるので、スペクトルサブトラクション
処理部３０では、制御部３５が帯域重み計算部３３に最
小重みを発生させるように制御指令を与え、これによ
り、帯域重み計算部３３は最小重みを発生させてスペク
トル減算部３４に与えるので、当該スペクトル減算部３
４は音声周波数成分の出力に当該最小重みをかける計算
をしてその結果を出力することで出力信号をカットす
る。

【０２６５】また、スペクトルサブトラクション制御部
５０からの信号が“１”の時は、音声区間に突発性雑音
が重畳していると見なすことができるので、この信号を
受けた制御部３５は帯域重み計算部３３に通常の重み係
数を計算して出力させるように制御指令を与え、これに
より、帯域重み計算部３３は音声帯域パワー計算部３１
と雑音帯域パワー計算部３２の出力を元に帯域重み係数
を求める。

【０２６６】そして、帯域重み計算部３３はこの求めた
帯域重み係数をスペクトル減算部３４に与えるので、当
該スペクトル減算部３４は第１のビームフォーマ１３か
らの音声周波数成分の出力に、当該重みをかける計算を
してその結果を出力することで、第２のビームフォーマ
１６からの出力を雑音成分として扱う２チャネルのスペ
クトルサブトラクション処理が行われたことになり、当
該スペクトルサブトラクション処理結果を雑音抑圧処理
済みの音声周波数成分として出力できる。

【０２６７】また、スペクトルサブトラクション制御部
５０からの信号が“２”の時は、音声のみの区間と見な
すことができるので、スペクトルサブトラクション処理
部３０では、この信号を受けた制御部３５は帯域重み計
算部３３に通常の重み係数を計算して出力させるように
制御指令を与え、これにより、帯域重み計算部３３は音
声帯域パワー計算部３１と雑音帯域パワー計算部３２の
出力を元に帯域重み係数を求める。

【０２６８】そして、帯域重み計算部３３はこの求めた
帯域重み係数をスペクトル減算部３４に与えるので、当
該スペクトル減算部３４は第１のビームフォーマ１３か
らの音声周波数成分の出力に、当該重みをかける計算を
してその結果を出力することで、第１のビームフォーマ
１３の出力に対し、１チャネルのスペクトルサブトラク
ションを行った状態の結果を得、これを音声周波数成分
の出力として出力する。

【０２６９】なお、別の制御方法として、信号“１”の
時は、大きな突発性雑音が音声に重畳しているため、雑
音区間と見なして信号“０”と同様の処理にしてもよ
い。

【０２７０】本装置により、方向を持つ雑音成分および
方向のない雑音成分を抑圧したひずみの少ない音声成分
のみの抽出ができると共に、突発的な雑音に対しても、
雑音成分を抑圧したひずみの少ない音声成分の抽出がで
きる。

【０２７１】（本発明雑音抑圧処理装置の具体的構成例
２）この具体的構成例は図１８に示す如きであって、こ
の場合、話者追尾マイクロホンアレイ１０としては図７
の構成を用いると共に、スペクトルサブトラクション処
理部３０としては図１０の構成、そして、方向検出部４
０として図１２もしくは図１４の構成を採用した例であ
る。

【０２７２】このような構成の本システムの作用を説明
する。

【０２７３】まず、複数のマイクロホンを持つ音声入力
部１１、この例では第１及び第２の計２本のマイクロホ
ンｍ１，ｍ２を持つ音声入力部１１でｃｈ１，ｃｈ２の
音声を取り込む。そして、この音声入力部１１から入力
された２チャネル分の音声の信号ｃｈ１，ｃｈ２（すな
わち、第１チャネルｃｈ１は第１のマイクロホンｍ１か
らの音声、第２チャネルｃｈ２は第２のマイクロホンｍ
２からの音声に該当する）は、周波数分析部１２に送ら
れ、ここで例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の処理
を行うことによって、それぞれのチャネル別に周波数成
分（周波数スペクトル）が求められる。

【０２７４】周波数分析部１２でそれぞれ求められたチ
ャネル別の周波数成分は、それぞれ第１、第２及び第３
のビームフォーマ１３，１６，２２に与えられる。

【０２７５】第１のビームフォーマ１３では、２チャネ
ル分の周波数成分入力について、目的音の方向対応に位
相を合わせた上で、周波数領域の適応フィルタにより上
述のようにして処理することで雑音を抑圧し、目的音の
方向の周波数成分を出力する。

【０２７６】すなわち、第１の入力方向修正部１４は第
１のビームフォーマ１３に対して次のような角度情報
（α）を与える。つまり、第１の入力方向修正部１４
は、有効雑音決定部２４を介して与えられる音声方向推
定部１８若しくは音声方向推定部２３からの出力を用
い、目的音の方向があたかもマイクロホンの正面方向と
なるよう、上記２チャネルの周波数成分の入力位相を整
えるに必要な角度情報（α）を入力方向修正量として第
１のビームフォーマ１３に対して与える。

【０２７７】この結果、第１のビームフォーマ１３はこ
の修正量（α）対応に目的音方向を修正し、当該目的音
方向以外の方向から到来する音声を抑圧させるようにす
ることで、雑音成分を抑圧し、目的音を抽出する。

【０２７８】つまり、第２および第３のビームフォーマ
１６，２２の場合、雑音が目的音であるから、雑音に位
相を合わせている。その結果、第２，第３のビームフォ
ーマ１６，２２では話者の音源は雑音源として扱われ、
各ビームフォーマの内蔵する適応フィルタは話者音源か
らの音を抽出する処理をすることになるので、当該第
２，第３のビームフォーマ１６，２２の適応フィルタの
パラメータからは話者音源の方向を反映した情報が得ら
れることになる。

【０２７９】従って、第１または第２の音声方向推定部
１８または２３により、第２または第３のビームフォー
マ１６または２２における適応フィルタのパラメータを
用いて雑音源方向を知れば、それは目的音である話者音
源の方向を反映させたものである。従って、第１または
第２の音声方向推定部１８または２３により、第２また
は第３のビームフォーマ１６または２２における適応フ
ィルタのパラメータを反映させた出力を出し、第１の入
力方向修正部１４でこの出力対応に入力方向修正量
（α）を発生し、この修正量対応に第１のビームフォー
マ１３における目的音方向を修正すれば、第１のビーム
フォーマ１３は当該目的音方向以外の方向から到来する
音声を抑圧するので、この場合、話者音源からの成分を
抽出できることになる。

【０２８０】一方、第１のビームフォーマ１３の適応フ
ィルタでは雑音成分が抽出されるようにパラメータが制
御されているので、このパラメータから雑音方向推定部
１７では、雑音方向を推定し、その情報を第２及び第３
の入力方向修正部１５，２１と有効雑音決定部２４に与
えることになる。

【０２８１】そして、当該雑音方向推定部１７からの出
力を受けた第２の入力方向修正部１５では、当該雑音方
向推定部１７からの出力対応に入力方向修正量（α）を
発生し、この修正量対応に第２のビームフォーマ１６に
おける目的音方向を修正すれば、第２のビームフォーマ
１６は当該目的音方向以外の方向から到来する音声を抑
圧するので、この場合、話者音源以外からの成分である
雑音成分を抽出できることになる。

【０２８２】このとき、第２のビームフォーマ１６の適
応フィルタでは目的音である話者音声成分が抽出される
ようにパラメータが制御されているので、このパラメー
タから第１の音声方向推定部１８では、話者音声方向を
推定することができる。そして、第１の音声方向推定部
１８はその推定した情報を有効雑音決定部２４に与え
る。

【０２８３】また、雑音方向推定部１７からの出力が第
３の入力方向修正部２１にも与えられているが、これを
受けた第３の入力方向修正部２１では、当該雑音方向推
定部１７からの出力対応に入力方向修正量（α）を発生
に、第３のビームフォーマ２２に与える。これにより、
第３のビームフォーマ２２はこの与えられた修正量対応
に、自己における目的音方向を修正する。

【０２８４】これにより、第３のビームフォーマ２２は
当該目的音方向以外の方向から到来する音声を抑圧する
ので、この場合、話者音源以外からの成分、つまり、雑
音成分を抽出できることになる。

【０２８５】このとき、第３のビームフォーマ２２の適
応フィルタでは目的音である話者音声成分が抽出される
ようにパラメータが制御されているので、このパラメー
タから第２の音声方向推定部２３では、話者音声方向を
推定できる。そして、この推定した情報は有効雑音決定
部２４に与えることになる。

【０２８６】有効雑音決定部２４では、第１および第２
の音声方向推定部１８，２３から与えられた話者音声方
向の推定情報と、雑音方向推定部１７から与えられた雑
音方向の推定情報とをもとに、第２のビームフォーマ１
６と第３のビームフォーマ２２のいずれが雑音を有効に
追尾しているかを判断する。そして、この判断結果に基
づき、有効に追尾していると判断した方のビームフォー
マにおける適応フィルタのパラメータを第１の入力方向
修正部１４に与える。

【０２８７】そのため、第１の入力方向修正部１４で
は、当該パラメータを反映させた出力を出し、第１の入
力方向修正部１４でこの出力対応に入力方向修正量
（α）を発生し、この修正量対応に第１のビームフォー
マ１３における目的音方向を修正するので、第１のビー
ムフォーマ１３は当該目的音方向以外の方向から到来す
る音声を抑圧することになって、この場合、話者音源か
らの成分を抽出でき、しかも、広く移動する雑音源から
の雑音を対象とする場合に、その移動する雑音源を見失
うことなく、確実にとらえて雑音除去することが可能と
なる。

【０２８８】ただし、突発的な雑音には対処できないの
で、ここでは、サブトラクション処理部３０、方向性検
出部４０、サブトラクション制御部５０からなる構成に
より対処できるようにしている。

【０２８９】すなわち、短時間周波数分析に基づく方向
性検出部を追加し、ビームフォーマ処理で抑圧できない
突発性雑音や高速移動音源等の到来をこの方向性検出部
４０で検出し、この検出結果と雑音抑圧処理装置にて求
めた話者音声成分と雑音成分とを用いて行うスペクトル
サブトラクション処理を制御することにより、話者方向
の許容範囲を高精度に設定できる話者追尾機能を確保し
つつ、しかも、突発性雑音、高速移動音源等を抑圧する
ことを可能としている。

【０２９０】すなわち、方向検出部４０では、上述した
とおり、短時間ＦＦＴなどの周波数分析に基づき、２つ
のマイクロホンの位相差Ｔのみならず、各チャネルの入
力信号のパワー比Ｒを用いて、方向性指標Ｄを計算す
る。そして、この求めた方向性指標Ｄをスペクトルサブ
トラクション制御部５０に与える。

【０２９１】スペクトルサブトラクション制御部５０
は、この求めた方向性指標Ｄと目的音方向推定部１８の
出力である目的音方向情報より目的音方向（話者方向）
とに基づいて、３通りの信号（“０”，“１”，
“２”）のいずれかを発生し、スペクトルサブトラクシ
ョン処理部３０に送る。

【０２９２】ここで、３種類の信号のうち、信号“０”
はほとんど雑音のみの区間であることを表し、信号
“１”は大きな突発性雑音が音声区間に重畳している区
間であることを表し、信号“２”はほぼ音声のみの区間
であることを表している。

【０２９３】これは次のようにして求める。まず、話者
方向の許容範囲を２つのマイクホンの中心から何度、方
向性指標Ｄのしきい値を“いくつ”と設定する。例え
ば、話者方向の許容範囲を２つのマイクホンの中心から
±２０゜、方向性指標Ｄのしきい値を“１．０”と設定
すると云った具合に使用環境対応に最適値を設定する。

【０２９４】そして、方向性検出部４０から送られてく
る方向性指標Ｄが、しきい値（１．０）以下か否かを判
定し、その結果、しきい値以下であれば、つぎに目的音
方向推定部１８からの出力である目的音方向情報より目
的音方向（話者方向）が設定範囲内かどうかを判定し、
設定範囲内であればそれはほぼ音声のみの区間であるこ
とを意味しているので信号“２”を発生してスペクトル
サブトラクション処理部３０に送る。また、設定範囲外
であれば、ほとんど雑音のみの区間であることを意味し
ているので信号“０”を発生してスペクトルサブトラク
ション処理部３０に送る。

【０２９５】方向性指標Ｄがしきい値以上であり、目的
音方向が設定範囲内であれば、それは大きな突発性雑音
が音声区間に重畳している区間であることを意味してお
り、従って、話者方向から到来する音声に突発性の雑音
が重畳していると判定して信号“１”を発生してスペク
トルサブトラクション処理部３０に送り、方向性指標Ｄ
がしきい値以上であり、目的音方向が設定範囲外であれ
ば、それはほとんど雑音のみの区間であることを意味す
るので信号“０”を発生してスペクトルサブトラクショ
ン処理部３０に送る。

【０２９６】このようにして、スペクトルサブトラクシ
ョン制御部５０は、目的音方向推定部１８で推定された
目的音方向（話者方向）と、方向性検出部４０で計算さ
れた方向性指標Ｄに基づいて、３通りの信号（“０”，
“１”，“２”）のいずれかをスペクトルサブトラクシ
ョン処理部３０に送る。

【０２９７】スペクトルサブトラクション処理部３０で
は、話者追尾マイクロホンアレイ１０の第１のビームフ
ォーマ１３から与えられる音声周波数成分と第２のビー
ムフォーマ１６（または、第３のビームフォーマ２２）
から与えられる雑音周波数成分とを受け、スペクトルサ
ブトラクション制御部５０から出力されるその３種類の
信号にしたがって所要の雑音圧縮処理を行う。

【０２９８】スペクトルサブトラクション処理部３０で
は、このスペクトルサブトラクション制御部５０からの
信号を受け取り、信号が“０”の時は、ほとんど雑音区
間と見なせるので、最小重みをかけて、出力信号をカッ
トする。また、スペクトルサブトラクション制御部５０
からの信号が“１”の時は、音声区間に突発性雑音が重
畳していると見なし、第２のビームフォーマ１６からの
出力を雑音成分として扱う２チャネルのスペクトルサブ
トラクション処理を行う。

【０２９９】すなわち、スペクトルサブトラクション制
御部５０から受け取った信号が“０”の時は、ほとんど
雑音区間と見なせるので、スペクトルサブトラクション
処理部３０では、制御部３５が帯域重み計算部３３に最
小重みを発生させるように制御指令を与え、これによ
り、帯域重み計算部３３は最小重みを発生させてスペク
トル減算部３４に与えるので、当該スペクトル減算部３
４は音声周波数成分の出力に当該最小重みをかける計算
をしてその結果を出力することで出力信号をカットす
る。

【０３００】また、スペクトルサブトラクション制御部
５０からの信号が“１”の時は、音声区間に突発性雑音
が重畳していると見なすことができるので、この信号を
受けた制御部３５は帯域重み計算部３３に通常の重み係
数を計算して出力させるように制御指令を与え、これに
より、帯域重み計算部３３は音声帯域パワー計算部３１
と雑音帯域パワー計算部３２の出力を元に帯域重み係数
を求める。

【０３０１】そして、帯域重み計算部３３はこの求めた
帯域重み係数をスペクトル減算部３４に与えるので、当
該スペクトル減算部３４は第１のビームフォーマ１３か
らの音声周波数成分の出力に、当該重みをかける計算を
してその結果を出力することで、第２のビームフォーマ
１６からの出力を雑音成分として扱う２チャネルのスペ
クトルサブトラクション処理が行われたことになり、当
該スペクトルサブトラクション処理結果を雑音抑圧処理
済みの音声周波数成分として出力できる。

【０３０２】また、スペクトルサブトラクション制御部
５０からの信号が“２”の時は、音声のみの区間と見な
すことができるので、スペクトルサブトラクション処理
部３０では、この信号を受けた制御部３５は帯域重み計
算部３３に通常の重み係数を計算して出力させるように
制御指令を与え、これにより、帯域重み計算部３３は音
声帯域パワー計算部３１と雑音帯域パワー計算部３２の
出力を元に帯域重み係数を求める。

【０３０３】そして、帯域重み計算部３３はこの求めた
帯域重み係数をスペクトル減算部３４に与えるので、当
該スペクトル減算部３４は第１のビームフォーマ１３か
らの音声周波数成分の出力に、当該重みをかける計算を
してその結果を出力することで、第１のビームフォーマ
１３の出力に対し、１チャネルのスペクトルサブトラク
ションを行った状態の結果を得、これを音声周波数成分
の出力として出力する。

【０３０４】なお、上述同様に別の制御方法として、信
号“１”の時は、大きな突発性雑音が音声に重畳してい
るため、雑音区間と見なして信号“０”と同様の処理に
してもよい。

【０３０５】本装置により、方向を持つ雑音成分および
方向のない雑音成分を抑圧したひずみの少ない音声成分
のみの抽出ができると共に、突発的な雑音に対しても、
雑音成分を抑圧したひずみの少ない音声成分の抽出がで
きる。

【０３０６】次に、具体的構成例１を更に高精度化する
ことができるようにした雑音抑圧処理装置の例を具体的
構成例２として次に説明する。

【０３０７】（スペクトルサブトラクション（ＳＳ）処
理の別の例）この具体的構成例は図１８に示す如きであ
って、この場合、話者追尾マイクロホンアレイ１０とし
ては図７の構成を用いると共に、スペクトルサブトラク
ション処理部３０としては図１９に示す如きの構成を適
用する。

【０３０８】本実施例は、スペクトルサブトラクション
（ＳＳ）処理において、雑音成分のパワーを修正するこ
とにより、さらに高精度に雑音抑圧を行うことを可能と
するものである。すなわち、上述した例では雑音源のパ
ワーＮが小さいという仮定をおいている。そのため、ス
ペクトルサブトラクション（ＳＳ）処理を行うと雑音源
の成分が音声に重畳している部分では歪みが大きくなる
懸念が残る。

【０３０９】そこで、ここではスペクトルサブトラクシ
ョン処理における帯域重みの計算を、入力信号（周波数
分析部１２の出力）のパワーを用いて修正するようにす
る。

【０３１０】まず、音声出力パワーをＰv、音声成分の
パワーをＶ、音声出力に含まれる背景雑音パワーを
Ｂ′、雑音出力パワーをＰn、雑音源成分のパワーを
Ｎ、雑音出力に含まれる背景雑音成分をＢ″、どの信号
も抑圧されていない入力信号のパワーをＰxとすると、 Ｐx＝Ｖ＋Ｎ＋Ｂ Ｐv＝Ｖ＋Ｂ′ Ｐn＝Ｎ＋Ｂ″ ここで、ここで、Ｂ 〜 Ｂ′ 〜 Ｂ″と仮定する
と、真の背景雑音成分のパワーＰbは、 Ｐb＝Ｐv＋Ｐn−Ｐx ＝Ｖ＋Ｂ′＋Ｎ＋Ｂ″−（Ｖ＋Ｎ＋Ｂ） ＝Ｂ′＋Ｂ″−Ｂ ＝Ｂ となる。この雑音パワーを用いたスペクトルサブトラク
ション（ＳＳ）の重みは、 Ｗ＝（Ｐv−Ｐb）／Ｐｖ ＝（Ｐx−Ｐn）／Ｐv と計算でき、背景雑音が非定常でかつ、Ｎが大きい場合
でも歪みの少いＳＳ処理を行うことができる。

【０３１１】本実施例で使用するスペクトルサブトラク
ション処理部３０の構成例を図１９に示し、処理の流れ
を図２０に示す。図１９中、３１は音声帯域パワー計算
部、３２は雑音帯域パワー計算部、３４はスペクトル減
算部、３５は制御部、３７は入力信号帯域パワー計算部
である。

【０３１２】これらのうち、音声帯域パワー計算部３１
は、前記第１のビームフォーマ１３により得られた音声
周波数を、周波数帯域毎に分割して帯域毎の音声パワー
を計算すると共に、この計算されたパワー値を時間方向
に平均化し、帯域毎に平均パワー（音声の平均帯域パワ
ーＰv（k））を求めて、帯域重み計算部３３に与えるも
のであり、雑音帯域パワー計算部３２は、前記第１のビ
ームフォーマ１６または（第２のビームフォーマ２２）
により得られ、有効雑音決定部２４により選択されて出
力された雑音周波数成分を用いて雑音帯域パワーを計算
すると共に、この計算されたパワー値を時間方向に平均
化し、帯域毎に平均パワー（雑音の平均帯域パワーＰn
（k））を求めて、帯域重み計算部３３に与えるもので
ある。

【０３１３】また、入力信号帯域パワー計算部３７は、
前記周波数分析部１２から得られた入力信号（ｃｈ１ま
たはｃｈ２いずれか一方）の周波数スペクトル成分を周
波数帯域毎に分割し、帯域毎の入力パワーを計算すると
共に、この計算されたパワー値を時間方向に平均化し、
帯域毎に平均パワー（入力信号の平均帯域パワーＰ（
k））を求めて、帯域重み計算部３３に与えるものであ
り、帯域重み計算部３３に与えるものである。

【０３１４】また、帯域重み計算部３３は、帯域ｋ毎
に、得られた音声の平均帯域パワーＰv（k）と雑音の平
均帯域パワーＰn（k）と前記入力信号帯域パワー計算部
３７にて計算された平均入力帯域パワーＰ（ k）とに基
き、帯域毎の帯域重み係数Ｗ（k）を計算するものであ
り、スペクトル減算部３４は、前記帯域重み計算部３３
の求めた帯域毎の帯域重み係数Ｗ（k）を用い、音声信
号の周波数帯域ごとに当該重み係数をかけて背景雑音を
抑圧するものである。

【０３１５】また、制御部３５は、スペクトルサブトラ
クション制御部５０からの信号を受け、その信号種別対
応に、帯域重み計算部３３を制御するものであって、ス
ペクトルサブトラクション制御部５０からの信号が
“０”の時は、帯域重み計算部３３に最小重みを発生さ
せるように制御指令を与えて帯域重み計算部３３の出力
が最小重みとなるように制御し、また、スペクトルサブ
トラクション制御部５０からの信号が“１”および
“２”の時は、制御部３５は通常の重み係数を求めるよ
うに帯域重み計算部３３を制御するものである。

【０３１６】スペクトル減算部３４は帯域重み計算部３
３の出力する重み係数を用い、これを第２のビームフォ
ーマ１６からの出力に乗算して雑音成分を抑圧した音声
周波数成分の信号として出力するためのものである。

【０３１７】図１９に示すスペクトルサブトラクション
（ＳＳ）処理部３０の構成が図１０のスペクトルサブト
ラクション（ＳＳ）処理部３０の構成と異なる点は、何
も抑圧されていない入力信号の周波数成分（周波数分析
部１２の出力）を更に用いる点である。

【０３１８】周波数分析部１２の出力はマイクロホンが
２本あるので、ｃｈ１，ｃｈ２の２系統あるが、いずれ
を用いてもよい。この周波数分析部１２からの入力信号
周波数成分について、入力信号帯域パワー計算部３７で
は、ビームフォーマからの音声周波数成分あるいは雑音
周波数成分と同様に、帯域毎にパワーを計算する（ステ
ップＳ６１）。

【０３１９】また、図１０と同様に、第１のビームフォ
ーマ１３からの出力として音声周波数成分が、そして、
第２のビームフォーマ１５（または第３のビームフォー
マ２２）からの出力として雑音周波数成分が与えられる
ので、音声帯域パワー計算部３１では第１のビームフォ
ーマ１３からの出力である音声周波数成分を用いて音声
帯域パワー計算を実施し（ステップＳ６２）、雑音帯域
パワー計算部３２では第２のビームフォーマ１５（また
は第３のビームフォーマ２２）からの出力である雑音周
波数成分を用いて雑音帯域パワー計算を実施する（ステ
ップＳ６３）。

【０３２０】そして、これらを用いて上述したように帯
域重み計算部３３により重み係数を求める（ステップＳ
６４）。

【０３２１】そして、スペクトル減算部３４はこの求め
られた重み係数を用いて第１のビームフォーマ１３から
の音声周波数成分の出力に、当該重みをかける計算を
し、その結果を出力することでスペクトルサブトラクシ
ョン処理した音声周波数成分を出力する（ステップＳ６
５）。

【０３２２】帯域重み計算部３３による重み係数の計算
は、方向検出部４０とスペクトルサブトラクション制御
部５０にて前述同様の制御のもとに実施される。すなわ
ち、方向検出部４０では、上述したとおり、短時間ＦＦ
Ｔなどの周波数分析に基づき、２つのマイクロホンの位
相差Ｔのみならず、各チャネルの入力信号のパワー比Ｒ
を用いて、方向性指標Ｄを計算する。そして、この求め
た方向性指標Ｄをスペクトルサブトラクション制御部５
０に与える。

【０３２３】スペクトルサブトラクション制御部５０
は、この求めた方向性指標Ｄと目的音方向推定部１８の
出力である目的音方向情報より目的音方向（話者方向）
とに基づいて、３通りの信号（“０”，“１”，
“２”）のいずれかを発生し、スペクトルサブトラクシ
ョン処理部３０に送る。

【０３２４】ここで、３種類の信号のうち、信号“０”
はほとんど雑音のみの区間であることを表し、信号
“１”は大きな突発性雑音が音声区間に重畳している区
間であることを表し、信号“２”はほぼ音声のみの区間
であることを表している。

【０３２５】これは次のようにして求める。まず、話者
方向の許容範囲を２つのマイクホンの中心から何度、方
向性指標Ｄのしきい値を“いくつ”と設定する。例え
ば、話者方向の許容範囲を２つのマイクホンの中心から
±２０゜、方向性指標Ｄのしきい値を“１．０”と設定
すると云った具合に使用環境対応に最適値を設定する。

【０３２６】そして、方向性検出部４０から送られてく
る方向性指標Ｄが、しきい値（１．０）以下か否かを判
定し、その結果、しきい値以下であれば、つぎに目的音
方向推定部１８からの出力である目的音方向情報より目
的音方向（話者方向）が設定範囲内かどうかを判定し、
設定範囲内であればそれはほぼ音声のみの区間であるこ
とを意味しているので信号“２”を発生してスペクトル
サブトラクション処理部３０に送る。また、設定範囲外
であれば、ほとんど雑音のみの区間であることを意味し
ているので信号“０”を発生してスペクトルサブトラク
ション処理部３０に送る。

【０３２７】方向性指標Ｄがしきい値以上であり、目的
音方向が設定範囲内であれば、それは大きな突発性雑音
が音声区間に重畳している区間であることを意味してお
り、従って、話者方向から到来する音声に突発性の雑音
が重畳していると判定して信号“１”を発生してスペク
トルサブトラクション処理部３０に送り、方向性指標Ｄ
がしきい値以上であり、目的音方向が設定範囲外であれ
ば、それはほとんど雑音のみの区間であることを意味す
るので信号“０”を発生してスペクトルサブトラクショ
ン処理部３０に送る。

【０３２８】このようにして、スペクトルサブトラクシ
ョン制御部５０は、目的音方向推定部１８で推定された
目的音方向（話者方向）と、方向性検出部４０で計算さ
れた方向性指標Ｄに基づいて、３通りの信号（“０”，
“１”，“２”）のいずれかをスペクトルサブトラクシ
ョン処理部３０に送る。

【０３２９】スペクトルサブトラクション処理部３０で
は、話者追尾マイクロホンアレイ１０の第１のビームフ
ォーマ１３から与えられる音声周波数成分と第２のビー
ムフォーマ１６（または、第３のビームフォーマ２２）
から与えられる雑音周波数成分とを受け、スペクトルサ
ブトラクション制御部５０から出力されるその３種類の
信号にしたがって所要の雑音圧縮処理を行う。

【０３３０】スペクトルサブトラクション処理部３０で
は、このスペクトルサブトラクション制御部５０からの
信号を受け取り、信号が“０”の時は、ほとんど雑音区
間と見なせるので、最小重みをかけて、出力信号をカッ
トする。また、スペクトルサブトラクション制御部５０
からの信号が“１”の時は、音声区間に突発性雑音が重
畳していると見なし、第２のビームフォーマ１６からの
出力を雑音成分として扱う２チャネルのスペクトルサブ
トラクション処理を行う。

【０３３１】すなわち、スペクトルサブトラクション制
御部５０から受け取った信号が“０”の時は、ほとんど
雑音区間と見なせるので、スペクトルサブトラクション
処理部３０では、制御部３５が帯域重み計算部３３に最
小重みを発生させるように制御指令を与え、これによ
り、帯域重み計算部３３は最小重みを発生させてスペク
トル減算部３４に与えるので、当該スペクトル減算部３
４は音声周波数成分の出力に当該最小重みをかける計算
をしてその結果を出力することで出力信号をカットす
る。

【０３３２】また、スペクトルサブトラクション制御部
５０からの信号が“１”の時は、音声区間に突発性雑音
が重畳していると見なすことができるので、この信号を
受けた制御部３５は帯域重み計算部３３に通常の重み係
数を計算して出力させるように制御指令を与え、これに
より、帯域重み計算部３３は音声帯域パワー計算部３１
と雑音帯域パワー計算部３２の出力を元に帯域重み係数
を求める。

【０３３３】そして、帯域重み計算部３３はこの求めた
帯域重み係数をスペクトル減算部３４に与えるので、当
該スペクトル減算部３４は第１のビームフォーマ１３か
らの音声周波数成分の出力に、当該重みをかける計算を
してその結果を出力することで、第２のビームフォーマ
１６からの出力を雑音成分として扱う２チャネルのスペ
クトルサブトラクション処理が行われたことになり、当
該スペクトルサブトラクション処理結果を雑音抑圧処理
済みの音声周波数成分として出力できる。

【０３３４】また、スペクトルサブトラクション制御部
５０からの信号が“２”の時は、音声のみの区間と見な
すことができるので、スペクトルサブトラクション処理
部３０では、この信号を受けた制御部３５は帯域重み計
算部３３に通常の重み係数を計算して出力させるように
制御指令を与え、これにより、帯域重み計算部３３は音
声帯域パワー計算部３１と雑音帯域パワー計算部３２の
出力を元に帯域重み係数を求める。

【０３３５】そして、帯域重み計算部３３はこの求めた
帯域重み係数をスペクトル減算部３４に与えるので、当
該スペクトル減算部３４は第１のビームフォーマ１３か
らの音声周波数成分の出力に、当該重みをかける計算を
してその結果を出力することで、第１のビームフォーマ
１３の出力に対し、１チャネルのスペクトルサブトラク
ションを行った状態の結果を得、これを音声周波数成分
の出力として出力する。

【０３３６】なお、上述同様に別の制御方法として、信
号“１”の時は、大きな突発性雑音が音声に重畳してい
るため、雑音区間と見なして信号“０”と同様の処理に
してもよい。

【０３３７】本装置により、方向を持つ雑音成分および
方向のない雑音成分を抑圧したひずみの少ない音声成分
のみの抽出ができると共に、突発的な雑音に対しても、
雑音成分を抑圧したひずみの少ない音声成分の抽出がで
き、しかも、スペクトルサブトラクション（ＳＳ）処理
において、雑音成分のパワーを修正するようにしたこと
により、より高精度に雑音抑圧を行うことが可能となる
雑音抑圧処理装置を提供できる。

【０３３８】これにより、方向を持つ雑音成分および方
向のない雑音成分を抑圧した歪みの少い音声成分のみの
抽出ができるようになる。

【０３３９】このように、この例は雑音抑圧装置におい
て、音声入力手段から得られた入力信号を周波数分析し
た入力信号の周波数成分を周波数帯域毎に分割し、帯域
毎の入力パワーを計算する入力帯域パワー計算手段を設
けて、スペクトル減算手段には、入力帯域パワーと音声
帯域パワーと雑音帯域パワーとに基き、音声信号の周波
数帯域毎に重みをかけて背景雑音を抑圧する処理を実施
させるように構成したことを特徴とする。

【０３４０】この構成の場合、音声帯域パワー計算手段
は、得られた音声周波数のスペクトル成分を、周波数帯
域毎に分割して帯域毎の音声パワーを計算し、雑音帯域
パワー計算手段は、前記得られた雑音周波数のスペクト
ル成分を、周波数帯域毎に分割して帯域毎の雑音パワー
を計算する。また、入力帯域パワー計算手段があり、こ
の入力帯域パワー計算手段は、音声入力手段から得られ
た入力信号を周波数分析して得た入力音声の周波数スペ
クトル成分を受けて、これを周波数帯域毎に分割し、帯
域毎の入カパワーを計算する。そして、スペクトル減算
手段は、前記音声帯域パワー計算手段と雑音帯域パワー
計算手段とから得られる音声と雑音の周波数帯域パワー
に基き、音声信号の周波数帯域毎に重みをかけて背景雑
音を抑圧する。

【０３４１】この実施例においては、構成例１における
スペクトルサブトラクション処理において、更に雑音成
分についてそのパワーを修正するようにしたことによ
り、一層高精度に雑音抑圧を行うことを可能とするもの
である。すなわち、第３の発明では雑音源のパワ−Ｎが
小さいという仮定をおいたため、スペクトルサブトラク
ション処理を行うと雑音源の成分が音声に重畳している
部分では歪みが大きくなることが避けられない点を、こ
こでは入力信号のパワーを用いてスペクトルサブトラク
ション処理における帯域重み係数の計算の修正するよう
にした。

【０３４２】これにより、方向を持つ雑音成分および方
向のない雑音成分を抑圧した歪みの少い音声成分のみの
抽出ができるようになるものである。

【０３４３】以上、種々の実施例を説明したが、本発明
は第１には、話者の音声を異なる２箇所以上の位置で受
音してそれぞれ音声信号として出力する音声入力手段
と、前記受音位置に対応する音声信号のチャネル毎に周
波数分析を行ってそれぞれチャネル別の周波数成分を出
力する周波数分析手段と、前記周波数分析手段の出力す
る複数チャネルの周波数成分を用いて適応フィルタ処理
により目的の音声以外の到来雑音の抑圧処理を行い、目
的音声成分の信号を出力する第１のビームフォーマ処理
手段と、前記周波数分析手段の出力する複数チャネルの
周波数成分を用いて適応フィルタ処理により目的の音声
の抑圧処理を行って雑音成分の信号を出力する第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フィルタ係数から雑音方向を推定す
る雑音方向推定手段と、前記第２のビームフォーマ処理
手段で計算されるフィルタ係数から目的音方向を推定す
る目的音方向推定手段と、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音の到来方向である
第１の入力方向を、前記目的音方向推定手段で推定され
た目的音方向に基づいて逐次修正する第１の入力方向修
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
いて逐次修正する第２の入力方向修正手段と、前記第１
のビームフォーマ処理手段の出力と第２のビームフォー
マ処理手段の出力に基づいて非線形の雑音抑圧処理であ
るスペクトルサブトラクション処理を行うスペクトルサ
ブトラクション手段と、前記周波数分析手段から出力さ
れた周波数成分から到来音の時間差と振幅の差に基づい
た方向性の指標を計算する方向性検出手段と、該方向性
指標と前記目的音方向推定手段から出力された目的音方
向とに基づいて前記スペクトルサブトラクション手段の
スペクトルサブトラクション処理を制御するスペクトル
サブトラクション制御手段とを具備して構成したもので
ある。

【０３４４】そして、このような構成の場合、話者の発
声した音声を異なる２箇所以上の位置で音声入力手段は
受音し、周波数分析手段では、これを前記受音位置に対
応する音声信号のチャネル毎に周波数分析して複数チャ
ネルの周波数成分を出力する。そして、第１のビームフ
ォーマ処理手段はこの周波数分析手段にて得られる前記
複数チャネルの周波数成分について、所望方向外の感度
が低くなるように計算したフィルタ係数を用いての適応
フィルタ処理を施すことにより前記話者方向からの音声
以外の音声を抑圧する到来雑音抑圧処理を行い、目的音
声成分を得、また、第２のビームフォーマ処理手段は、
前記周波数分析手段にて得られる前記複数チャネルの周
波数成分について、所望方向外の感度が低くなるように
計算したフィルタ係数を用いての適応フィルタ処理を施
すことにより前記話者方向からの音声を抑圧し、雑音成
分を得る。そして、雑音方向推定手段は、前記第１のビ
ームフォーマ処理手段で計算されるフィルタ係数から雑
音方向を推定し、目的音方向推定手段は、前記第２のビ
ームフォーマ処理手段で計算されるフィルタ係数から目
的音方向を推定する。目的音方向修正手段は、前記第１
のビームフォーマにおいて入力対象となる目的音の到来
方向である第１の入力方向を、前記目的音方向推定手段
で推定された目的音方向に基づいて逐次修正するので、
第１のビームフォーマは第１の入力方向以外から到来す
る雑音成分を抑圧して話者の音声成分を低雑音で抽出す
ることになる。また、雑音方向修正手段は、前記第２の
ビームフォーマ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ので、第２のビ
ームフォーマは第２の入力方向以外から到来する成分を
抑圧して話者の音声成分を抑圧した残りの雑音成分を抽
出することになる。

【０３４５】このように本システムは雑音成分を抑圧し
た音声周波数成分と、音声成分を抑圧した雑音周波数成
分とを別々に得ることができるが、この発明の最大の特
徴は、第１及び第２のビームフォーマとして、周波数領
域で動作するビームフォーマを用いるようにした点、そ
して、本発明では、突発性の雑音にも対処できるよう
に、短時間データを用いて到来音が目的方向から到来し
たかどうかを決めるための方向性の指標を高精度に求め
る方向性検出手段を組み入れ、方向性指標と従来処理に
おける話者方向とからスペクトルサブトラクションを制
御して突発性雑音を抑圧するようにした点にある。

【０３４６】これによると、上述した方向性指標とビー
ムフォーマのフィルタの指向性から求めた話者方向との
両方に基づいて目的音／雑音の判定を行うことにより、
設定した話者範囲以外からの音声を除去できるととも
に、突発雑音など、継続時間の短い信号も高精度で除去
できるようになるため、実環境における雑音抑圧処理を
極めて高精度に行うことが可能となる。

【０３４７】また、第１及び第２のビームフォーマとし
て、周波数領域で動作するビームフォーマを用いるよう
にしたことによって、計算量を大幅に削減することがで
きるようになる。

【０３４８】そしてこの発明によると、適応フィルタの
処理量が大幅に低減されるのに加え、入力音声に対する
周波数分析以外の周波数分析処理を省略することがで
き、かつ、フィルタ演算時に必要であった時間領域から
周波数領域ヘの変換処理も不要となり、全体の演算量を
大幅に削減することができる。

【０３４９】すなわち、従来技術では、ビームフォーマ
で抑圧できない拡散性雑音の抑圧処理のために、スペク
トルサブトラクション（以後、ＳＳと略称する）処理
を、ビームフォーマ処理の後に行うようにしており、こ
のＳＳは周波数スペクトルを入力とするため、ＦＦＴ
（高速フーリエ変換）などの周波数分析が従来必要であ
ったが、周波数領域で動作するビームフォーマを用いる
と当該ビームフォーマからは周波数スペクトルが出力さ
れるため、これをＳＳに流用できるので、特別にＳＳの
ためのＦＦＴを実施する従来のＦＦＴ処理工程は省略す
ることができる。故に、全体の演算量を大幅に削減する
ことができる。

【０３５０】また、ビームフォーマのフィルタを用いた
方向推定の際に必要であった時間領域から周波数領域へ
の変換処理も不要となり、全体の演算量を大幅に削減す
ることができる。

【０３５１】また、本発明は第２には、話者の音声を異
なる２箇所以上の位置で受音してそれぞれ音声信号とし
て出力する音声入力手段と、前記受音位置に対応する音
声信号のチャネル毎に周波数分析を行ってそれぞれチャ
ネル別の周波数成分を出力する周波数分析手段と、この
周波数分析手段にて得られる前記複数チャネルの周波数
成分について、所望方向外の感度が低くなるように計算
したフィルタ係数を用いての適応フィルタ処理を施すこ
とにより前記話者方向からの音声以外の音声を抑圧する
到来雑音抑圧処理を行い、目的音声成分を得る第１のビ
ームフォーマ処理手段と、前記周波数分析手段にて得ら
れる前記複数チャネルの周波数成分について、所望方向
外の感度が低くなるように計算したフィルタ係数を用い
ての適応フィルタ処理を施すことにより前記話者方向か
らの音声を抑圧し、第１の雑音成分を得る第２のビーム
フォーマ処理手段と、前記周波数分析手段にて得られる
前記複数チャネルの周波数成分について、所望方向外の
感度が低くなるように計算したフィルタ係数を用いての
適応フィルタ処理を施すことにより前記話者方向からの
音声を抑圧し、第２の雑音成分を得る第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
計算されるフィルタ係数から雑音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
算されるフィルタ係数から第１の目的音方向を推定する
第１の目的音方向推定手段と、前記第３の適応ビームフ
ォーマ処理手段で計算されるフィルタ係数から第２の目
的音方向を推定する第２の目的音方向推定手段と、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
目的音の到来方向である第１の入力方向を、前記第１の
目的音方向推定手段で推定された第１の目的音方向と、
第２の目的音方向推定手段で推定された第２の目的音方
向のいずれか一方または両方に基づいて逐次修正する第
１の入力方向修正手段と、前記雑音方向修正手段で推定
された雑音方向が所定の第１の範囲にある場合に、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の入力方向を該雑音方向に基
づいて逐次修正する第２の入力方向修正手段と、前記雑
音方向修正手段で推定された雑音方向が所定の第２の範
囲にある場合に、前記第３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３の入力
方向を該雑音方向に基づいて逐次修正する第３の入力方
向修正手段と、前記雑音方向推定手段で推定された雑音
方向が所定の第１の範囲から到来したか所定の第２の範
囲から到来したかに基づいて前記第１および第２の出力
雑音のいずれか一方を真の雑音出力と決定していずれか
一方の雑音を出力すると同時に、第１の音声方向推定手
段と第２の音声方向推定手段のいずれの推定結果が有効
であるかを決定していずれか一方の音声方向推定結果を
第１の入力方向修正手段へ出力する有効雑音決定手段
と、前記第１のビームフォーマ処理手段の出力と第２の
ビームフォーマ処理手段の出力に基づいて非線形の雑音
抑圧処理であるスペクトルサブトラクション処理を行う
スペクトルサブトラクション手段と、前記周波数分析手
段から出力された周波数成分から到来音の時間差と振幅
の差に基づいた方向性の指標を計算する方向性検出手段
と、該方向性指標と前記目的音方向推定手段から出力さ
れた目的音方向とに基づいて前記スペクトルサブトラク
ション手段のスペクトルサブトラクション処理を制御す
るスペクトルサブトラクション制御手段とを具備して構
成した。

【０３５２】この構成の場合、話者の発声した音声を異
なる２箇所以上の位置で音声入力手段は受音し、周波数
分析手段では、これを前記受音位置に対応する音声信号
のチャネル毎に周波数分析して複数チャネルの周波数成
分を出力する。そして、第１のビームフォーマ処理手段
はこの周波数分析手段にて得られる前記複数チャネルの
周波数成分について、所望方向外の感度が低くなるよう
に計算したフィルタ係数を用いての適応フィルタ処理を
施すことにより前記話者方向からの音声以外の音声を抑
圧する到来雑音抑圧処理を行い、目的音声成分を得、ま
た、第２のビームフォーマ処理手段は、前記周波数分析
手段にて得られる前記複数チャネルの周波数成分につい
て、所望方向外の感度が低くなるように計算したフィル
タ係数を用いての適応フィルタ処理を施すことにより前
記話者方向からの音声を抑圧し、雑音成分を得る。そし
て、雑音方向推定手段は、前記第１のビームフォーマ処
理手段で計算されるフィルタ係数から雑音方向を推定
し、目的音方向推定手段は、前記第２のビームフォーマ
処理手段で計算されるフィルタ係数から目的音方向を推
定する。

【０３５３】また、第１の目的音方向推定手段は前記第
２のビームフォーマ処理手段で計算されるフィルタ係数
から第１の目的音方向を推定し、第２の目的音方向推定
手段は、前記第３の適応ビームフォーマ処理手段で計算
されるフィルタ係数から第２の目的音方向を推定する。

【０３５４】第１の入力方向修正手段は、前記第１のビ
ームフォーマにおいて入力対象とする目的音の到来方向
である第１の入力方向を、前記第１の目的音方向推定手
段で推定された第１の目的音方向と、第２の目的音方向
推定手段で推定された第２の目的音方向のいずれか一方
または両方に基づいて逐次修正する。そして、第２の入
力方向修正手段は、前記雑音方向修正手段で推定された
雑音方向が所定の第１の範囲にある場合に、前記第２の
ビームフォーマにおいて入力対象とする雑音の到来方向
である第２の入力方向を該雑音方向に基づいて逐次修正
し、第３の入力方向修正手段は、前記雑音方向修正手段
で推定された雑音方向が所定の第２の範囲にある場合
に、前記第３のビームフォーマにおいて入力対象とする
雑音の到来方向である第３の入力方向を該雑音方向に基
づいて逐次修正する。

【０３５５】従って、第２の入力方向修正手段の出力に
より第２の入力方向を修正される第２のビームフォーマ
は第２の入力方向以外から到来する成分を抑圧して残り
の雑音成分を抽出することになり、また、第３の入力方
向修正手段の出力により第３の入力方向を修正される第
３のビームフォーマは第３の入力方向以外から到来する
成分を抑圧して残りの雑音成分を抽出することになる。

【０３５６】そして、有効雑音決定手段は、前記雑音方
向推定手段で推定された雑音方向が所定の第１の範囲か
ら到来したか所定の第２の範囲から到来したかに基づい
て前記第１の出力雑音と前記第２の出力雑音のいずれか
一方を真の雑音出力と決定していずれか一方の雑音を出
力すると同時に、第１の音声方向推定手段と第２の音声
方向推定手段のいずれの推定結果が有効であるかを決定
して有効な方の音声方向推定結果を第１の入力方向修正
手段へ出力する。

【０３５７】この結果、目的音方向修正手段は、前記第
１のビームフォーマにおいて入力対象となる目的音の到
来方向である第１の入力方向を、前記決定した方の目的
音方向推定手段で得た目的音方向に基づいて逐次修正す
るので、第１のビームフォーマは第１の入力方向以外か
ら到来する雑音成分を抑圧して話者の音声成分を低雑音
で抽出することになる。

【０３５８】このように本システムは雑音成分を抑圧し
た音声周波数成分と、音声成分を抑圧した雑音周波数成
分とを別々に得ることができるが、この発明の最大の特
徴は、第１及び第２のビームフォーマとして、周波数領
域で動作するビームフォーマを用いるようにした点、そ
して、本発明では、突発性の雑音にも対処できるよう
に、短時間データを用いて到来音が目的方向から到来し
たかどうかを決めるための方向性の指標を高精度に求め
る方向性検出手段を組み入れ、方向性指標と従来処理に
おける話者方向とからスペクトルサブトラクションを制
御して突発性雑音を抑圧するようにした点にある。

【０３５９】これによると、上述した方向性指標とビー
ムフォーマのフィルタの指向性から求めた話者方向との
両方に基づいて目的音／雑音の判定を行うことにより、
設定した話者範囲以外からの音声を除去できるととも
に、突発雑音など、継続時間の短い信号も高精度で除去
できるようになるため、実環境における雑音抑圧処理を
極めて高精度に行うことが可能となる。

【０３６０】また、第１及び第２のビームフォーマとし
て、周波数領域で動作するビームフォーマを用いるよう
にしたことによって、計算量を大幅に削減することがで
きるようになる。

【０３６１】そしてこの発明によると、適応フィルタの
処理量が大幅に低減されるのに加え、入力音声に対する
周波数分析以外の周波数分析処理を省略することがで
き、かつ、フィルタ演算時に必要であった時間領域から
周波数領域ヘの変換処理も不要となり、全体の演算量を
大幅に削減することができる。

【０３６２】また、本発明では、雑音追尾に監視領域を
全く異ならせた雑音追尾用のビームフォーマを設けてあ
り、それぞれの出力からそれぞれ音声方向を推定させる
と共に、それぞれの推定結果からいずれが有効な雑音追
尾をしているかを判断して、有効と判断された方のビー
ムフォーマのフィルタ係数による音声方向の推定結果を
第１の目的音方向修正手段に与えることで第１の目的音
方向修正手段は、前記第１のビームフォーマにおいて入
力対象となる目的音の到来方向である第１の入力方向
を、前記目的音方向推定手段で推定された目的音方向に
基づいて逐次修正するので、第１のビームフォーマは第
１の入力方向以外から到来する雑音成分を抑圧して話者
の音声成分を低雑音で抽出することができ、雑音源が移
動してもこれを見失うことなく追尾して抑圧することが
できるようになるものである。

【０３６３】従来技術においては、２ｃｈ、すなわち、
２本のマイクロホンだけでも目的音源の追尾を可能とす
べく、雑音追尾用のビームフォーマを雑音抑圧のビーム
フォーマとは別に１個用いるが、例えば、雑音源が目的
音の方向を横切って移動したような場合、雑音の追尾精
度が低下することがあった。

【０３６４】しかし、本発明では、雑音を追尾するビー
ムフォーマを複数用いて各々別個の追尾範囲を受け持つ
ようにしたことにより、上記のような場合でも追尾精度
の低下を抑止できるようになる。

【０３６５】尚、本発明は上述した実施例に限定される
ものではなく、種々変形して実施可能である。

【０３６６】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、全体の演算量を大幅に削減することができ、また、
ビームフォーマのフィルタを用いた方向推定の際に必要
であった時間領域から周波数領域への変換処理も不要と
なり、全体の演算量を大幅に削減することができると云
う効果が得られる。

【０３６７】また、本発明では、雑音成分を取り出すビ
ームフォーマを用意して、このビームフォーマの出力を
用いるようにしたため、位相のずれは補正されており、
従って、非定常雑音の場合でも高精度なスペクトルサブ
トラクション処理を実現できる。さらに、周波数領域の
ビームフォーマの出力を利用しているため、周波数分析
を省略してスペクトルサブトラクションが可能であり、
従来より少ない演算量で非定常雑音を抑圧できて、方向
性のある雑音成分ばかりか、方向性のない雑音成分（背
景雑音）も抑圧できて歪みの少い音声成分の抽出ができ
るようになると云う効果が得られる。

【０３６８】特に本発明は方向性指標とビームフォーマ
のフィルタの指向性から求めた話者方向との両方に基づ
いて目的音／雑音の判定を行うようにしたことにより、
設定した話者範囲以外からの音声を除去できるととも
に、突発雑音など、継続時間の短い信号も高精度で除去
できるようになるため、実環境における雑音抑圧処理を
極めて高精度に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための図であって、本発明の
基本構成例を示す全体構成ブロック図である。

【図２】本発明を説明するための図であって、本発明シ
ステムで用いるスペクトルサブトラクション処理制御部
の処理の流れを示すフローチャートである。

【図３】本発明を説明するための図であって、本発明シ
ステムで用いる話者追尾マイクロホンアレイ１０の構成
例の全体構成を示すブロック図である。

【図４】本発明を説明するための図であって、本発明シ
ステムで用いるビームフォーマの構成例と動作例を説明
する図である。

【図５】本発明を説明するための図であって、本発明シ
ステムで用いる方向推定部の作用を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図６】本発明を説明するための図であって、本発明シ
ステムの作用を説明するためのフローチャートである。

【図７】本発明を説明するための図であって、本発明シ
ステムの別の構成例を示す全体構成ブロック図である。

【図８】本発明を説明するための図であって、本発明シ
ステムの構成例２におけるビームフォーマの追尾範囲を
説明するための図である。

【図９】本発明を説明するための図であって、本発明シ
ステムの構成例２におけるシステムの作用を説明するた
めのフローチャートである。

【図１０】本発明を説明するための図であって、本発明
システムにて用いるスペクトルサブトラクション（Ｓ
Ｓ）処理部３０の構成例を示すブロック図である。

【図１１】本発明を説明するための図であって、本発明
システムにて用いるスペクトルサブトラクション（Ｓ
Ｓ）処理部３０の作用を説明するためのフローチャート
である。

【図１２】本発明を説明するための図であって、本発明
システムにて用いる方向性検出部の構成例を示すブロッ
ク図である。

【図１３】本発明を説明するための図であって、本発明
システムにて用いる方向性指標検出部の処理の流れを示
す図である。

【図１４】本発明を説明するための図であって、本発明
システムにて用いる方向性検出部の別の構成例を示すブ
ロック図である。

【図１５】本発明を説明するための図であって、本発明
システムにて用いる方向性指標検出部の処理の流れを示
す図である。

【図１６】本発明を説明するための図であって、本発明
システムの別の具体的構成例を示すブロック図である。

【図１７】本発明を説明するための図であって、本発明
システムにて用いるマイクロホンアレイの全体処理の流
れを示す図である。

【図１８】本発明を説明するための図であって、本発明
システムの別の具体的構成例を示すブロック図である。

【図１９】本発明を説明するための図であって、本発明
システムにて用いるスペクトルサブトラクション（Ｓ
Ｓ）処理部３０の別の構成例を示すブロック図である。

【図２０】本発明を説明するための図であって、本発明
システムにて用いる図１９の構成のスペクトルサブトラ
クション（ＳＳ）処理部３０の作用を説明するためのフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１０…話者追尾マイクロホンアレイ １１…音声入力部 １２…周波数解析部 １３…第１のビームフォーマ １４…第１の入力方向修正部 １５…第２の入力方向修正部 １６…第２のビームフォーマ １７…雑音方向推定部 １８…第１の音声方向推定部（目的音方向推定部） ２１…第３の入力方向修正部 ２２…第３のビームフォーマ ２３…第２の音声方向推定部 ２４…有効雑音決定部 ３０…スペクトルサブトラクション（ＳＳ）処理部 ３１…音声帯域パワー計算部 ３２…雑音帯域パワー計算部 ３３…帯域重み計算部 ３４…スペクトル減算部 ３５…入力信号帯域パワー計算部 ４０…方向検出部 ５０…スペクトルサブトラクション制御部。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】話者の音声を異なる２箇所以上の位置で受
   音してそれぞれ音声信号として出力する音声入力手段
   と、 前記受音位置に対応する音声信号のチャネル毎に周波数
   分析を行ってそれぞれチャネル別の周波数成分を出力す
   る周波数分析手段と、 前記周波数分析手段の出力する複数チャネルの周波数成
   分を用いて適応フィルタ処理により目的の音声以外の到
   来雑音の抑圧処理を行い、目的音声成分の信号を出力す
   る第１のビームフォーマ処理手段と、 前記周波数分析手段の出力する複数チャネルの周波数成
   分を用いて適応フィルタ処理により目的の音声の抑圧処
   理を行って雑音成分の信号を出力する第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フィル
   タ係数から雑音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フィル
   タ係数から目的音方向を推定する目的音方向推定手段
   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
   する目的音の到来方向である第１の入力方向を、前記目
   的音方向推定手段で推定された目的音方向に基づいて逐
   次修正する第１の入力方向修正手段と、 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
   する第２の入力方向修正手段と、 前記第１のビームフォーマ処理手段の出力と第２のビー
   ムフォーマ処理手段の出力に基づいて非線形の雑音抑圧
   処理であるスペクトルサブトラクション処理を行うスペ
   クトルサブトラクション手段と、 前記周波数分析手段から出力された周波数成分から到来
   音の時間差と振幅の差に基づいた方向性の指標を計算す
   る方向性検出手段と、 該方向性指標と前記目的音方向推定手段から出力された
   目的音方向とに基づいて前記スペクトルサブトラクショ
   ン手段のスペクトルサブトラクション処理を制御するス
   ペクトルサブトラクション制御手段とを具備し、目的の
   音声周波数成分を出力することを特徴とする雑音抑圧装
   置。
2. 【請求項２】それぞれ指向性を有する複数のマイクロホ
   ンを、その指向方向の軸を互いに傾けて配置してなり、
   話者の音声を音声信号として得る音声入力手段と、 この音声入力手段の前記各マイクロホン毎にその音声信
   号を周波数分析してチャネル別に周波数成分を出力する
   周波数分析手段と、 前記周波数分析手段の出力する複数チャネルの周波数成
   分を用いて適応フィルタ処理により目的の音声以外の到
   来雑音の抑圧処理を行い、目的音声成分の信号を出力す
   る第１のビームフォーマ処理手段と、 前記周波数分析手段の出力する複数チャネルの周波数成
   分を用いて適応フィルタ処理により目的の音声の抑圧処
   理を行って雑音成分の信号を出力する第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フィル
   タ係数から雑音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フィル
   タ係数から目的音方向を推定する目的音方向推定手段
   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
   する目的音の到来方向である第１の入力方向を、前記目
   的音方向推定手段で推定された目的音方向に基づいて逐
   次修正する第１の入力方向修正手段と、 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
   する第２の入力方向修正手段と、 前記第１のビームフォーマ処理手段の出力と第２のビー
   ムフォーマ処理手段の出力に基づいて非線形の雑音抑圧
   処理であるスペクトルサブトラクション処理を行うスペ
   クトルサブトラクション手段と、 前記周波数分析手段の出力する各チャネルの周波数成分
   のうち、２チャネル分の周波数成分の位相差に基づき、
   チャネル信号間の時間差に対応した量である位相差相当
   量を計算する位相差相当量計算手段、前記２チャネル分
   の周波数成分からチャネル間のパワー比を計算するチャ
   ネル間パワー比計算手段、前記位相差相当量計算手段で
   求めた位相相当量と前記チャネル間パワー比計算手段で
   求めたチャネル間パワー比とに基づいて方向性指標を計
   算する方向性計算手段とからなる方向性検出手段と、 この方向性検出手段の求めた方向性指標と前記目的音方
   向推定手段から出力された目的音方向とに基づいて前記
   スペクトルサブトラクション手段の処理を制御するスペ
   クトルサブトラクション制御手段とを具備し、目的の音
   声周波数成分を出力することを特徴とする雑音成分抑圧
   装置。
3. 【請求項３】それぞれ指向性を有する複数のマイクロホ
   ンを、その指向方向の軸を互いに傾けて配置してなり、
   話者の音声を音声信号として得る音声入力手段と、 この音声入力手段の前記各マイクロホン毎にその音声信
   号を周波数分析してチャネル別に周波数成分を出力する
   周波数分析手段と、 前記周波数分析手段の出力する複数チャネルの周波数成
   分を用いて適応フィルタ処理により目的の音声以外の到
   来雑音の抑圧処理を行い、目的音声成分の信号を出力す
   る第１のビームフォーマ処理手段と、 前記周波数分析手段の出力する複数チャネルの周波数成
   分を用いて適応フィルタ処理により目的の音声の抑圧処
   理を行って雑音成分の信号を出力する第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フィル
   タ係数から雑音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フィル
   タ係数から目的音方向を推定する目的音方向推定手段
   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
   する目的音の到来方向である第１の入力方向を、前記目
   的音方向推定手段で推定された目的音方向に基づいて逐
   次修正する第１の入力方向修正手段と、 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
   する第２の入力方向修正手段と、 前記第１のビームフォーマ処理手段の出力と第２のビー
   ムフォーマ処理手段の出力に基づいて非線形の雑音抑圧
   処理であるスペクトルサブトラクション処理を行うスペ
   クトルサブトラクション手段と、 複数チャネルの周波数成分のうちの２チャネルの周波数
   成分から、それらの周波数成分の大きさを正規化するス
   ペクトル正規化手段および前記スペクトル正規化手段に
   おいて正規化した２チャネルの周波数成分からそれらの
   差の成分のパワーを計算して当該差スペクトルのパワー
   を方向性指標として得るチャネル間スペクトル差計算手
   段とからなる方向性検出手段と、 この方向性検出手段の求めた方向性指標と前記目的音方
   向推定手段から出力された目的音方向とに基づいて前記
   スペクトルサブトラクション手段の処理を制御するスペ
   クトルサブトラクション制御手段と、 を具備し、目的の音声周波数成分を出力することを特徴
   とする雑音成分抑圧装置。
4. 【請求項４】話者の音声を異なる２箇所以上の位置で受
   音してそれぞれ音声信号として出力する音声入力手段
   と、 前記受音位置に対応する音声信号のチャネル毎に周波数
   分析を行ってそれぞれチャネル別の周波数成分を出力す
   る周波数分析手段と、 この周波数分析手段にて得られる前記複数チャネルの周
   波数成分について、所望方向外の感度が低くなるように
   計算したフィルタ係数を用いての適応フィルタ処理を施
   すことにより前記話者方向からの音声以外の音声を抑圧
   する到来雑音抑圧処理を行い、目的音声成分を得る第１
   のビームフォーマ処理手段と、 前記周波数分析手段にて得られる前記複数チャネルの周
   波数成分について、所望方向外の感度が低くなるように
   計算したフィルタ係数を用いての適応フィルタ処理を施
   すことにより前記話者方向からの音声を抑圧し、第１の
   雑音成分を得る第２のビームフォーマ処理手段と、 前記周波数分析手段にて得られる前記複数チャネルの周
   波数成分について、所望方向外の感度が低くなるように
   計算したフィルタ係数を用いての適応フィルタ処理を施
   すことにより前記話者方向からの音声を抑圧し、第２の
   雑音成分を得る第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フィル
   タ係数から雑音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フィル
   タ係数から第１の目的音方向を推定する第１の目的音方
   向推定手段と、 前記第３の適応ビームフォーマ処理手段で計算されるフ
   ィルタ係数から第２の目的音方向を推定する第２の目的
   音方向推定手段と、 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
   する目的音の到来方向である第１の入力方向を、前記第
   １の目的音方向推定手段で推定された第１の目的音方向
   と、第２の目的音方向推定手段で推定された第２の目的
   音方向のいずれか一方または両方に基づいて逐次修正す
   る第１の入力方向修正手段と、 前記雑音方向修正手段で推定された雑音方向が所定の第
   １の範囲にある場合に、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
   の入力方向を該雑音方向に基づいて逐次修正する第２の
   入力方向修正手段と、 前記雑音方向修正手段で推定された雑音方向が所定の第
   ２の範囲にある場合に、前記第３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３
   の入力方向を該雑音方向に基づいて逐次修正する第３の
   入力方向修正手段と、 前記雑音方向推定手段で推定された雑音方向が所定の第
   １の範囲から到来したか所定の第２の範囲から到来した
   かに基づいて前記第１および第２の出力雑音のいずれか
   一方を真の雑音出力と決定していずれか一方の雑音を出
   力すると同時に、第１の音声方向推定手段と第２の音声
   方向推定手段のいずれの推定結果が有効であるかを決定
   していずれか一方の音声方向推定結果を第１の入力方向
   修正手段へ出力する有効雑音決定手段と、 前記第１のビームフォーマ処理手段の出力と第２のビー
   ムフォーマ処理手段の出力に基づいて非線形の雑音抑圧
   処理であるスペクトルサブトラクション処理を行うスペ
   クトルサブトラクション手段と、 前記周波数分析手段から出力された周波数成分から到来
   音の時間差と振幅の差に基づいた方向性の指標を計算す
   る方向性検出手段と、 該方向性指標と前記目的音方向推定手段から出力された
   目的音方向とに基づいて前記スペクトルサブトラクショ
   ン手段のスペクトルサブトラクション処理を制御するス
   ペクトルサブトラクション制御手段とを具備し、目的の
   音声周波数成分を出力することを特徴とする雑音成分抑
   圧装置。
5. 【請求項５】それぞれ指向性を有する複数のマイクロホ
   ンを、その指向方向の軸を互いに傾けて配置してなり、
   話者の音声を音声信号として得る音声入力手段と、 この音声入力手段の前記各マイクロホン毎にその音声信
   号を周波数分析してチャネル別に周波数成分を出力する
   周波数分析手段と、 この周波数分析手段にて得られる前記複数チャネルの周
   波数成分について、所望方向外の感度が低くなるように
   計算したフィルタ係数を用いての適応フィルタ処理を施
   すことにより前記話者方向からの音声以外の音声を抑圧
   する到来雑音抑圧処理を行い、目的音声成分を得る第１
   のビームフォーマ処理手段と、 前記周波数分析手段にて得られる前記複数チャネルの周
   波数成分について、所望方向外の感度が低くなるように
   計算したフィルタ係数を用いての適応フィルタ処理を施
   すことにより前記話者方向からの音声を抑圧し、第１の
   雑音成分を得る第２のビームフォーマ処理手段と、 前記周波数分析手段にて得られる前記複数チャネルの周
   波数成分について、所望方向外の感度が低くなるように
   計算したフィルタ係数を用いての適応フィルタ処理を施
   すことにより前記話者方向からの音声を抑圧し、第２の
   雑音成分を得る第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フィル
   タ係数から雑音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フィル
   タ係数から第１の目的音方向を推定する第１の目的音方
   向推定手段と、 前記第３の適応ビームフォーマ処理手段で計算されるフ
   ィルタ係数から第２の目的音方向を推定する第２の目的
   音方向推定手段と、 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
   する目的音の到来方向である第１の入力方向を、前記第
   １の目的音方向推定手段で推定された第１の目的音方向
   と、第２の目的音方向推定手段で推定された第２の目的
   音方向のいずれか一方または両方に基づいて逐次修正す
   る第１の入力方向修正手段と、 前記雑音方向修正手段で推定された雑音方向が所定の第
   １の範囲にある場合に、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
   の入力方向を該雑音方向に基づいて逐次修正する第２の
   入力方向修正手段と、 前記雑音方向修正手段で推定された雑音方向が所定の第
   ２の範囲にある場合に、前記第３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３
   の入力方向を該雑音方向に基づいて逐次修正する第３の
   入力方向修正手段と、 前記雑音方向推定手段で推定された雑音方向が所定の第
   １の範囲から到来したか所定の第２の範囲から到来した
   かに基づいて前記第１および第２の出力雑音のいずれか
   一方を真の雑音出力と決定していずれか一方の雑音を出
   力すると同時に、第１の音声方向推定手段と第２の音声
   方向推定手段のいずれの推定結果が有効であるかを決定
   していずれか一方の音声方向推定結果を第１の入力方向
   修正手段へ出力する有効雑音決定手段と、 前記第１のビームフォーマ処理手段の出力と第２のビー
   ムフォーマ処理手段の出力に基づいて非線形の雑音抑圧
   処理であるスペクトルサブトラクション処理を行うスペ
   クトルサブトラクション手段と、 前記周波数分析手段の出力する各チャネルの周波数成分
   のうち、２チャネル分の周波数成分の位相差に基づき、
   チャネル信号間の時間差に対応した量である位相差相当
   量を計算する位相差相当量計算手段、前記２チャネル分
   の周波数成分からチャネル間のパワー比を計算するチャ
   ネル間パワー比計算手段、前記位相差相当量計算手段で
   求めた位相相当量と前記チャネル間パワー比計算手段で
   求めたチャネル間パワー比とに基づいて方向性指標を計
   算する方向性計算手段とからなる方向性検出手段と、 この方向性検出手段の求めた方向性指標と前記目的音方
   向推定手段から出力された目的音方向とに基づいて前記
   スペクトルサブトラクション手段のスペクトルサブトラ
   クション処理を制御するスペクトルサブトラクション制
   御手段とを具備し、目的の音声周波数成分を出力するこ
   とを特徴とする雑音成分抑圧装置。
6. 【請求項６】それぞれ指向性を有する複数のマイクロホ
   ンを、その指向方向の軸を互いに傾けて配置してなり、
   話者の音声を音声信号として得る音声入力手段と、 この音声入力手段の前記各マイクロホン毎にその音声信
   号を周波数分析してチャネル別に周波数成分を出力する
   周波数分析手段と、 この周波数分析手段にて得られる前記複数チャネルの周
   波数成分について、所望方向外の感度が低くなるように
   計算したフィルタ係数を用いての適応フィルタ処理を施
   すことにより前記話者方向からの音声以外の音声を抑圧
   する到来雑音抑圧処理を行い、目的音声成分を得る第１
   のビームフォーマ処理手段と、 前記周波数分析手段にて得られる前記複数チャネルの周
   波数成分について、所望方向外の感度が低くなるように
   計算したフィルタ係数を用いての適応フィルタ処理を施
   すことにより前記話者方向からの音声を抑圧し、第１の
   雑音成分を得る第２のビームフォーマ処理手段と、 前記周波数分析手段にて得られる前記複数チャネルの周
   波数成分について、所望方向外の感度が低くなるように
   計算したフィルタ係数を用いての適応フィルタ処理を施
   すことにより前記話者方向からの音声を抑圧し、第２の
   雑音成分を得る第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フィル
   タ係数から雑音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フィル
   タ係数から第１の目的音方向を推定する第１の目的音方
   向推定手段と、 前記第３の適応ビームフォーマ処理手段で計算されるフ
   ィルタ係数から第２の目的音方向を推定する第２の目的
   音方向推定手段と、 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
   する目的音の到来方向である第１の入力方向を、前記第
   １の目的音方向推定手段で推定された第１の目的音方向
   と、第２の目的音方向推定手段で推定された第２の目的
   音方向のいずれか一方または両方に基づいて逐次修正す
   る第１の入力方向修正手段と、 前記雑音方向修正手段で推定された雑音方向が所定の第
   １の範囲にある場合に、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
   の入力方向を該雑音方向に基づいて逐次修正する第２の
   入力方向修正手段と、 前記雑音方向修正手段で推定された雑音方向が所定の第
   ２の範囲にある場合に、前記第３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３
   の入力方向を該雑音方向に基づいて逐次修正する第３の
   入力方向修正手段と、 前記雑音方向推定手段で推定された雑音方向が所定の第
   １の範囲から到来したか所定の第２の範囲から到来した
   かに基づいて前記第１および第２の出力雑音のいずれか
   一方を真の雑音出力と決定していずれか一方の雑音を出
   力すると同時に、第１の音声方向推定手段と第２の音声
   方向推定手段のいずれの推定結果が有効であるかを決定
   していずれか一方の音声方向推定結果を第１の入力方向
   修正手段へ出力する有効雑音決定手段と、 前記第１のビームフォーマ処理手段の出力と第２のビー
   ムフォーマ処理手段の出力に基づいて非線形の雑音抑圧
   処理であるスペクトルサブトラクション処理を行うスペ
   クトルサブトラクション手段と、 複数チャネルの周波数成分のうちの２チャネルの周波数
   成分から、それらの周波数成分の大きさを正規化するス
   ペクトル正規化手段および前記スペクトル正規化手段に
   おいて正規化した２チャネルの周波数成分からそれらの
   差の成分のパワーを計算して当該差スペクトルのパワー
   を方向性指標として得るチャネル間スペクトル差計算手
   段とからなる方向性検出手段と、 この方向性検出手段の求めた方向性指標と前記目的音方
   向推定手段から出力された目的音方向とに基づいて前記
   スペクトルサブトラクション手段のスペクトルサブトラ
   クション処理を制御するスペクトルサブトラクション制
   御手段と、を具備し、目的の音声周波数成分を出力する
   ことを特徴とする雑音成分抑圧装置。
7. 【請求項７】話者の音声を音声信号として得る音声入力
   手段は、それぞれ指向性を有する複数のマイクロホン
   を、その指向方向の軸を互いに傾けて配置した構成であ
   り、 周波数分析手段はこの音声入力手段の前記各マイクロホ
   ン毎にその音声信号を周波数分析してチャネル別に周波
   数成分を出力するものであることを特徴とする請求項１
   ないし６いずれか一項記載の雑音成分抑圧装置。
8. 【請求項８】請求項１ないし６いずれか１項に記載の雑
   音成分抑圧装置において、 前記スペクトルサブトラクション手段は、 得られた音声周波数を、周波数帯域毎に分割して帯域毎
   の音声パワーを計算する音声帯域パワー計算手段と、 前記得られた雑音周波数成分を、周波数帯域毎に分割し
   て帯域毎の雑音パワーを計算する雑音帯域パワー計算手
   段と、 前記音声帯域パワー計算手段と雑音帯域パワー計算手段
   とから得られる音声と雑音の周波数帯域パワーおよび前
   記スペクトルサブトラクション制御手段の出力に基き、
   帯域重み係数を求める帯域重み計算手段と、 音声信号をその周波数帯域毎に前記帯域重み係数をかけ
   て背景雑音を抑圧するスペクトル減算手段と、から構成
   することを特徴とする雑音成分抑圧装置。
9. 【請求項９】請求項１ないし６いずれか１項に記載の雑
   音成分抑圧装置において、 前記スペクトルサブトラクション手段は、 前記得られた音声周波数を、周波数帯域毎に分割して帯
   域毎の音声パワーを計算する音声帯域パワー計算手段
   と、 前記得られた雑音周波数成分を、周波数帯域毎に分割し
   て帯域毎の雑音パワーを計算する雑音帯域パワー計算手
   段と、 前記音声入力手段から得られた入力信号を周波数分析し
   た入力信号の周波数成分を周波数帯域毎に分割し、帯域
   毎の入力パワーを計算する入力帯域パワー計算手段と、 前記音声帯域パワー計算手段と雑音帯域パワー計算手段
   とから得られる音声と雑音の周波数帯域パワーおよび前
   記入力帯域パワー計算手段にて得られる帯域毎の入力パ
   ワー並びに前記スペクトルサブトラクション制御手段の
   出力に基き、帯域重み係数を求める帯域重み計算手段
   と、 音声信号の周波数帯域毎に前記帯域重み係数をかけて背
   景雑音を抑圧する修正スペクトル減算手段を具備するこ
   とを特徴とする雑音成分抑圧装置。
10. 【請求項１０】話者の音声を異なる２箇所以上の位置で
    受音してそれぞれ音声信号を得るステップと、 前記受音位置に対応する音声信号のチャネル毎に周波数
    分析を行ってそれぞれチャネル別の周波数成分を出力す
    る周波数分析ステップと、 この周波数分析ステップにて得られた複数チャネルの周
    波数成分を用いて適応フィルタ処理により目的の音声以
    外の到来雑音の抑圧処理を行い、目的音声成分の信号を
    出力する第１のビームフォーマ処理ステップと、 前記周波数分析ステップにて得られた複数チャネルの周
    波数成分を用いて適応フィルタ処理により目的の音声の
    抑圧処理を行って雑音成分の信号を出力する第２のビー
    ムフォーマ処理ステップと、 前記第１のビームフォーマ処理ステップで計算されるフ
    ィルタ係数から雑音方向を推定する雑音方向推定ステッ
    プと、 前記第２のビームフォーマ処理ステップで計算されるフ
    ィルタ係数から目的音方向を推定する目的音方向推定ス
    テップと、 前記第１のビームフォーマ処理ステップにおいて入力対
    象とする目的音の到来方向である第１の入力方向を、前
    記目的音方向推定ステップで推定された目的音方向に基
    づいて逐次修正する第１の入力方向修正ステップと、 前記第２のビームフォーマ処理ステップにおいて入力対
    象とする雑音の到来方向である第２の入力方向を、前記
    雑音方向推定ステップで推定された雑音方向に基づいて
    逐次修正する第２の入力方向修正ステップと、 前記第１のビームフォーマ処理ステップで得た出力と第
    ２のビームフォーマ処理ステップで得た出力に基づいて
    非線形の雑音抑圧処理であるスペクトルサブトラクショ
    ン処理を行うスペクトルサブトラクション処理ステップ
    と、 前記周波数分析ステップにて得られた周波数成分から到
    来音の時間差と振幅の差に基づいた方向性の指標を計算
    する方向性検出ステップと、 該方向性指標と前記目的音方向推定ステップにて得られ
    た目的音方向とに基づいて前記スペクトルサブトラクシ
    ョン処理ステップのスペクトルサブトラクション処理を
    制御するスペクトルサブトラクション制御ステップとを
    具備し、目的の音声周波数成分を出力することを特徴と
    する雑音成分抑圧方法。
11. 【請求項１１】話者の音声を異なる２箇所以上の位置で
    受音してそれぞれ音声信号として出力する音声入力ステ
    ップと、 前記受音位置に対応する音声信号のチャネル毎に周波数
    分析を行ってそれぞれチャネル別の周波数成分を出力す
    る周波数分析ステップと、 この周波数分析ステップにて得られる前記複数チャネル
    の周波数成分について、所望方向外の感度が低くなるよ
    うに計算したフィルタ係数を用いての適応フィルタ処理
    を施すことにより前記話者方向からの音声以外の音声を
    抑圧する到来雑音抑圧処理を行い、目的音声成分を得る
    第１のビームフォーマ処理ステップと、 前記周波数分析ステップにて得た前記複数チャネルの周
    波数成分について、所望方向外の感度が低くなるように
    計算したフィルタ係数を用いての適応フィルタ処理を施
    すことにより前記話者方向からの音声を抑圧し、第１の
    雑音成分を得る第２のビームフォーマ処理ステップと、 前記周波数分析ステップにて得た前記複数チャネルの周
    波数成分について、所望方向外の感度が低くなるように
    計算したフィルタ係数を用いての適応フィルタ処理を施
    すことにより前記話者方向からの音声を抑圧し、第２の
    雑音成分を得る第２のビームフォーマ処理ステップと、 前記第１のビームフォーマ処理ステップで計算されるフ
    ィルタ係数から雑音方向を推定する雑音方向推定ステッ
    プと、 前記第２のビームフォーマ処理ステップで計算されるフ
    ィルタ係数から第１の目的音方向を推定する第１の目的
    音方向推定ステップと、 前記第３の適応ビームフォーマ処理手段で計算されるフ
    ィルタ係数から第２の目的音方向を推定する第２の目的
    音方向推定ステップと、 前記第１のビームフォーマ処理ステップにおいて入力対
    象とする目的音の到来方向である第１の入力方向を、前
    記第１の目的音方向推定手段で推定された第１の目的音
    方向と、第２の目的音方向推定ステップで推定された第
    ２の目的音方向のいずれか一方または両方に基づいて逐
    次修正する第１の入力方向修正ステップと、 前記雑音方向修正ステップで推定された雑音方向が所定
    の第１の範囲にある場合に、前記第２のビームフォーマ
    処理ステップにおいて入力対象とする雑音の到来方向で
    ある第２の入力方向を該雑音方向に基づいて逐次修正す
    る第２の入力方向修正ステップと、 前記雑音方向修正ステップで推定された雑音方向が所定
    の第２の範囲にある場合に、前記第３のビームフォーマ
    処理ステップにおいて入力対象とする雑音の到来方向で
    ある第３の入力方向を該雑音方向に基づいて逐次修正す
    る第３の入力方向修正ステップと、 前記雑音方向推定ステップで推定された雑音方向が所定
    の第１の範囲から到来したか所定の第２の範囲から到来
    したかに基づいて前記第１および第２の出力雑音のいず
    れか一方を真の雑音出力と決定していずれか一方の雑音
    を出力すると同時に、第１の音声方向推定ステップと第
    ２の音声方向推定手段のいずれの推定結果が有効である
    かを決定していずれか一方の音声方向推定結果を第１の
    入力方向修正手段へ出力する有効雑音決定ステップと、 前記第１のビームフォーマ処理ステップの出力と第２の
    ビームフォーマ処理ステップの出力に基づいて非線形の
    雑音抑圧処理であるスペクトルサブトラクション処理を
    行うスペクトルサブトラクション処理ステップと、 前記周波数分析ステップにて得た周波数成分から到来音
    の時間差と振幅の差に基づいた方向性の指標を計算する
    方向性検出ステップと、 該方向性指標と前記目的音方向推定ステップから出力さ
    れた目的音方向とに基づいて前記スペクトルサブトラク
    ション処理ステップでのスペクトルサブトラクション処
    理を制御するスペクトルサブトラクション制御ステップ
    とを具備し、目的の音声周波数成分を出力することを特
    徴とする雑音成分抑圧方法。