JP2002258897A

JP2002258897A - 雑音抑圧装置

Info

Publication number: JP2002258897A
Application number: JP2001052485A
Authority: JP
Inventors: Kensaku Fujii; 健作藤井
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2002-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、通信機器その他の多様な装置に搭
載され、かつ所望の信号に重畳された雑音を抑圧する雑
音抑圧装置に関し、その信号に重畳された雑音のスペク
トルの如何にかかわらず、その雑音が安定に、かつ確度
高く抑圧されることを目的とする。【解決手段】重畳信号に含まれる信号と雑音との自己
相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その
雑音の成分を予測残差として得る信号分析手段１１と、
雑音の周波数スペクトルが予め与えられ、かつ信号分析
手段１１によって得られた雑音の成分をその周波数スペ
クトルを平坦化可能な濾波特性で濾波し、再生雑音を出
力する雑音再生手段１２と、重畳信号と雑音再生手段１
２によって出力された再生雑音との差をとり、信号の成
分を得る雑音抑圧手段１３とを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信機器その他の
多様な装置に搭載され、かつ所望の信号に重畳された雑
音を抑圧する雑音抑圧装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多くの車両が走行するトンネル内に設置
された非常用電話機の送話器には、送話者によって発せ
られた音声に併せて、車両、換気設備その他によって発
生し、かつレベルが高い騒音が定常的にあるいは間欠的
に到来する。さらに、この騒音は、送話器から防側音回
路を介して受話器に回り込むために、通話相手によって
発せられた音声に重畳して送話者の耳に音響信号として
伝えられる。

【０００３】したがって、このような非常用電話機を含
んでなる多くの通信系では、騒音による通話品質（ＳＮ
比）の劣化を軽減する雑音抑圧装置が電話機等に搭載さ
れている。図１３は、従来の雑音抑圧装置の構成例を示
す図である。図において、図１４(a) に示す音声信号に
既述の騒音等の雑音が重畳されてなる重畳信号（図１４
(b))は、減算器９１、線形予測フィルタ９２および係数
更新部９３の一方の入力に与えられる。減算器９１の出
力は係数変更回路９３の他方の入力に接続され、その係
数更新部９３の第一の出力は線形予測フィルタ９２の係
数入力に接続される。線形予測フィルタ９２の出力は減
算器９１の他方の入力に接続され、その線形予測フィル
タ９２の出力には、後述する出力信号が得られる。

【０００４】なお、以下では、上述した音声信号、雑
音、音声の成分および予測残差の瞬時値については、時
系列ｊに対してそれぞれＸ_j、Ｎ_j、Ｘ_j'、Ｅ_jと表されると
仮定する。さらに、係数更新部９３によって線形予測フ
ィルタ９２の係数入力に与えられる係数については、そ
の線形予測フィルタ９２のタップ数Ｉと上述した時系列
ｊとに対して下記のベクトルＨ_jとして表されると仮定
する。

【０００５】Ｈ_j＝［Ｈ_j(1) …Ｈ_j(I)］^T ・・・(1) このような構成の雑音抑圧装置では、線形予測フィルタ
９２は、例えば、トランスバーサルフィルタとして構成
され、かつ時系列の順にそのトランスバーサルフィルタ
の各段に保持された標本値と上述した係数Ｈ_j との積和
として、「その時系列の順に後続して入力される重畳信
号の成分の内、既述の音声の成分の瞬時値Ｘ_j'の列から
なり、かつ音声信号の瞬時値Ｘ_j の予測値に相当する出
力信号」を出力する。

【０００６】一方、減算器９１は、既述の重畳信号の瞬
時値とこの瞬時値Ｘ_j'との差をとることによって、予測
残差の瞬時値Ｅ_j を求める。係数更新部９３は、例え
ば、上述した音声信号の瞬時値の変化に精度よく追従可
能な適応アルゴリズムに基づいて、その瞬時値Ｅ_j の自
乗和が最小となる値に係数Ｈ_j を適宜更新する。また、
このような適応アルゴリズムによれば、係数Ｈ_jは、線
形予測フィルタ９２と係数更新部９３とが連係して行う
演算の下で重畳信号の自己相関関数に関係する値に収束
する。

【０００７】さらに、線形予測フィルタ９２は、段数が
「２５６」と大きな値であるトランスバーサルフィルタ
として構成されるので、例えば、図１５に示すように、
音声信号に含まれる母音の成分の線スペクトルが分布す
る帯域に通過域を有する先鋭な櫛型フィルタとして機能
する。また、公知のスペクトルサブトラクション法が適
用された雑音抑圧装置との対比においては、係数更新部
９３によって行われる演算は、時間領域と周波数領域と
の間における双方向の変換処理が何ら行われることなく
達成され、かつ雑音のパワースペクトルが既知でなくて
も可能である。

【０００８】したがって、線形予測フィルタ９２によっ
て上述した積和として出力される瞬時値Ｘ_j'は、重畳信
号に含まれる音声信号の瞬時値Ｘ_j を精度よく示す。す
なわち、従来例では、音声信号に定常的にあるいは間欠
的に高いレベルの雑音が重畳する場合であっても、その
雑音が安定に抑圧されるので、図１４(c) に示すよう
に、ＳＮ比が改善され、かつ通話品質が高められる。

【０００９】なお、上述した従来例の構成および作用の
詳細については、平成１１年１２月１３日付けで本願と
同一の出願人によって出願された「騒音抑圧装置」に記
載される通りである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来例では、重畳信号に含まれる雑音の成分の内、例え
ば、周波数スペクトルの偏りや偏差に相当する成分は音
声信号と同様に瞬時値の列の自己相関が高いために、大
半が上述した瞬時値Ｘ_j' の列として線形予測フィルタ
９２によって出力される。

【００１１】すなわち、重畳信号に実際に含まれる雑音
が有色雑音である場合であっても、減算器９１によって
予測残差Ｅ_j として出力される雑音のスペクトルが平坦
化されるために、ＳＮ比は必ずしも十分には改善されな
かった。本発明は、信号に重畳された雑音のスペクトル
の如何にかかわらず、その雑音が安定に、かつ確度高く
抑圧される雑音抑圧装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明にかかわ
る第一の雑音抑圧装置の原理ブロック図である。請求項
１に記載の発明では、信号分析手段１１は、重畳信号に
含まれる信号と雑音との自己相関の相違に基づいてこの
信号の瞬時値を予測し、その雑音の成分を予測残差とし
て得る。雑音再生手段１２は、上述した雑音の周波数ス
ペクトルが予め与えられ、かつ信号分析手段１１によっ
て得られた雑音の成分をその周波数スペクトルを平坦化
可能な濾波特性の逆の濾波特性で濾波することによっ
て、再生雑音を出力する。雑音抑圧手段１３は、上述し
た重畳信号と雑音再生手段１２によって出力された再生
雑音との差をとることによって、信号の成分を得る。

【００１３】すなわち、雑音再生手段１２は、重畳信号
に含まれ、かつ信号分析手段１１によって一旦白色雑音
に変換された雑音の成分の周波数スペクトルを復元す
る。したがって、重畳信号に含まれる雑音は、白色雑音
と有色雑音との何れである場合であっても雑音抑圧手段
１３によって精度よく抑圧される。

【００１４】請求項２に記載の発明では、信号分析手段
１１Ａは、重畳信号に含まれる信号と雑音との自己相関
の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その予測
を実現する濾波処理に適用された濾波特性を求めると共
に、この雑音の成分を予測残差として得る。雑音再生手
段１２Ａは、このようにして得られた雑音の成分を信号
分析手段１１Ａによって求められた濾波特性の逆の濾波
特性で濾波することによって、再生雑音を出力する。雑
音抑圧手段１３Ａは、上述した重畳信号と雑音再生手段
１２Ａによって出力された再生雑音との差をとることに
よって、信号の成分を得る。

【００１５】すなわち、雑音再生手段１２Ａは、重畳信
号に含まれる信号と雑音とのレベル、周波数スペクトル
その他の特性が変動し得る場合であっても、その雑音を
精度よく安定に復元する。したがって、上述した濾波特
性が何ら更新されることがない請求項１に記載の発明に
比べて、ＳＮ比が安定に、かつ高く維持される。

【００１６】図２は、本発明にかかわる第二の雑音抑圧
装置の原理ブロック図である。請求項３に記載の発明で
は、信号分析手段１１は、重畳信号に含まれる信号と雑
音との自己相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予
測し、その雑音の成分を予測残差として得る。雑音再生
手段１２Ｂは、このようにして得られた信号の成分のレ
ベルを最小とする適応制御の下で濾波特性を求め、かつ
信号分析手段１１によって得られた雑音の成分にその濾
波特性に基づいて濾波処理を施すことによって再生雑音
を出力する。雑音抑圧手段１３Ｂは、上述した重畳信号
と雑音再生手段１２Ｂによって出力された再生雑音との
差をとることによって信号の成分を得る。

【００１７】上述した再生雑音は、雑音再生手段１２Ｂ
と雑音抑圧手段１３Ｂとが連係することによって行われ
るフィードバック制御の下で更新される濾波特性で濾波
処理が行われることによって、得られる。したがって、
構成の自由度が確保され、かつ重畳信号に含まれる雑音
および信号の特性が変動し得る場合であっても、重畳信
号に含まれる雑音が精度よく抑圧される。

【００１８】図３は、本発明にかかわる第三の雑音抑圧
装置の原理ブロック図である。請求項４に記載の発明で
は、信号分析手段１１は、重畳信号に含まれる信号と雑
音との自己相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予
測し、その雑音の成分を予測残差として得る。雑音分析
手段１４は、上述した信号と雑音との自己相関の相違に
基づいて上述した雑音の瞬時値を予測し、その予測を実
現する濾波処理に適用された濾波特性を求める。雑音再
生手段１２Ｃは、信号分析手段１１によって得られた雑
音の成分を雑音分析手段１４によって求められた濾波特
性の逆の濾波特性で濾波することによって再生雑音を出
力する。雑音抑圧手段１３Ｃは、上述した重畳信号と雑
音再生手段１２Ｃによって出力された再生雑音との差を
とることによって信号の成分を得る。

【００１９】すなわち、再生雑音を得るために雑音再生
手段１２Ｃが行う濾波処理に適用される濾波特性は、重
畳信号に含まれる信号の瞬時値の予測を実現する濾波処
理に適用される濾波特性ではなく、その信号に重畳され
た雑音の瞬時値の予測を実現する濾波特性の逆の濾波特
性に設定される。したがって、重畳信号に含まれる信号
の非定常性と雑音の定常性とが顕著である限り、ＳＮ比
がさらに安定に高く維持される。

【００２０】図４は、本発明にかかわる第四の雑音抑圧
装置の原理ブロック図である。請求項５に記載の発明で
は、予測濾波手段２０-1〜２０-nでは、これらの予測濾
波手段２０-1〜２０-nに個別備えられた信号分析手段２
１と付加処理手段２２とは、並行して下記の通りに連係
する。信号分析手段２１は、入力された重畳信号に含ま
れる信号と雑音との自己相関の相違に基づいてその信号
の瞬時値を予測し、この信号に重畳された雑音の成分を
予測残差として得ると共に、これらの瞬時値の列からな
る信号の成分を得る。付記処理手段２２は、このように
して得られた雑音の成分と「１」未満の定数との積と上
述した信号の成分との和をとり、その結果を雑音の残留
分を含む重畳信号として後段の予測濾波手段に与え、あ
るいは出力する。

【００２１】すなわち、予測濾波手段２０-1〜２０-n
は、個別に備えられた信号分析手段２１によって予測さ
れた信号の成分に伴う誤差を軽減しつつ、その信号と共
に重畳信号に含まれる雑音の成分を段階的に抑圧する。
したがって、上述した信号の瞬時値を予測するために信
号分析手段２１が行うべき濾波処理の手順にかかわる制
約が軽減され、かつＳＮ比が安定に高く維持される。

【００２２】請求項２に記載の発明の第一の下位概念の
発明では、信号分析手段１１Ａは、外部から通知され、
かつ重畳信号に雑音のみが含まれる期間に限ってその重
畳信号の自己相関に基づいてこの雑音の瞬時値を予測
し、その予測を実現する濾波処理に適用された濾波特性
を求める。雑音再生手段１２Ａは、このようにして得ら
れた雑音の成分をその信号分析手段１１Ａに求められた
最新の濾波特性の逆の濾波特性で濾波することによって
再生雑音を出力する。

【００２３】すなわち、このような逆の濾波特性は、信
号分析手段１１Ａによって求められた濾波特性に基づい
て得られるので、その信号分析手段１１Ａ以外の手段に
よって間接的に、あるいは理論的に求められる場合に比
べて、この信号分析手段１１Ａの構成や固有の特性に柔
軟に整合した値となる。したがって、特性の偏差に対す
る柔軟な適応が可能となり、かつＳＮ比が安定に高く維
持される。

【００２４】請求項２に記載の発明の第二の下位概念の
発明では、信号分析手段１１Ａは、時系列の順に求めら
れた濾波特性を平滑化することによって平滑濾波特性を
求める。雑音再生手段１２Ａは、信号分析手段１１Ａに
よって得られた雑音の成分をこのようにして求められた
最新の平滑濾波特性の反対の濾波特性で濾波するとによ
って再生雑音を出力する。

【００２５】すなわち、重畳信号に含まれる信号と雑音
との双方もしくは何れか一方のレベルや周波数スペクト
ルが変動し得る場合であっても、上述した再生雑音は安
定に得られ、かつ信号分析手段１１Ａはその信号の瞬時
値を精度よく予測することができ。したがって、信号に
重畳された雑音は、安定に、かつ確度高く抑圧される。

【００２６】請求項４に記載の発明の第一の下位概念の
発明では、雑音分析手段１４は、外部から通知され、か
つ重畳信号に雑音のみが含まれる期間に限ってその重畳
信号の自己相関に基づいてこの雑音の瞬時値を予測し、
その予測を実現する濾波処理に適用された濾波特性を求
める。雑音再生手段１２Ｃは、このようにして得られた
雑音の成分を雑音分析手段１４に求められた最新の濾波
特性の逆の濾波特性で濾波することによって再生雑音を
出力する。

【００２７】すなわち、このような逆の濾波特性は、雑
音分析手段１４によって求められた濾波特性に基づいて
得られるので、その雑音分析手段１４以外の手段によっ
て間接的に、あるいは理論的に求められる場合に比べ
て、この雑音分析手段１４の構成や固有の特性に柔軟に
整合した値となる。したがって、特性の偏差に対する柔
軟な適応が可能となり、かつＳＮ比が安定に高く維持さ
れる。

【００２８】請求項４に記載の発明の第二の下位概念の
発明では、雑音分析手段１４は、時系列の順に求められ
た濾波特性を平滑化することによって平滑濾波特性を求
める。雑音再生手段１２Ｃは、信号分析手段１１によっ
て得られた雑音の成分をこのようにして求められた最新
の平滑濾波特性の反対の濾波特性で濾波することによっ
て再生雑音を出力する。

【００２９】すなわち、重畳信号に含まれる信号と雑音
との双方もしくは何れか一方のレベルや周波数スペクト
ルが変動し得る場合であっても、上述した再生雑音は安
定に得られ、かつ雑音分析手段１４はその雑音の瞬時値
を精度よく予測することができる。したがって、信号に
重畳された雑音は、安定に、かつ確度高く抑圧される。

【００３０】請求項１ないし請求項５に関連した第一の
発明では、雑音抑圧手段１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ
は、雑音再生手段１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃによっ
て出力された再生雑音のレベルの偏差を補正しつつ重畳
信号との差をとり、その重畳信号に含まれる信号の成分
を得る。すなわち、信号分析手段１１、１１Ａと雑音再
生手段１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃとの双方もしくは
何れか一方で行われる演算の過程で何らかの誤差が発生
し、そのために上述した再生雑音のレベルに偏差が生じ
得る場合であっても、この雑音は安定に確度高く抑圧さ
れる。

【００３１】請求項１ないし請求項５に関連した第二の
発明では、信号分析手段１１、１１Ａは、得られた雑音
の成分の自己相関に基づいてこの雑音の成分に残留する
信号の瞬時値を予測し、その残留する信号の成分を得ら
れた予測残差から減じることによってこの予測残差の精
度を高める。このような予測残差として得られ、かつ再
生雑音を得るために適用されるべき雑音の成分に含まれ
る信号の成分は、上述したように信号分析手段１１、１
１Ａによって少なくとも２回以上に亘って反復して行わ
れる濾波処理の過程で段階的に抑圧される。

【００３２】したがって、このような濾波処理の過程で
生じる遅延が許容され、あるいは補償され得る限り、そ
の濾波処理を実現する濾波特性の適正化が容易となり、
かつ所望のＳＮ比が確度高く達成される。請求項１ない
し請求項４に記載の発明に関連した記録媒体は、信号分
析手段１１、１１Ａ、雑音再生手段１２、１２Ａ、１２
Ｂ、１２Ｃ、雑音抑圧手段１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３
Ｃおよび雑音分析手段１４の全てまたは一部としてコン
ピュータを機能させるためのプログラムが記録され、か
つコンピュータ読み取り可能である。

【００３３】このようなプログラムは、上述したコンピ
ュータによって実行されるべきソフトウエアまたはその
コンピュータに組み込まれたマイクロプログラムとして
構成され、このようなコンピュータとは別体の着脱可能
な記憶媒体に記録されることによって流通し得る。した
がって、本発明にかかわる記憶媒体からこのようなプロ
グラムを読み取ってする実行するコンピュータは、請求
項１ないし請求項４の何れか１項に記載された雑音抑圧
装置の構成要素となる。

【００３４】請求項５に記載の発明に関連した記録媒体
は、予測濾波手段２０、信号分析手段２１および付加処
理手段２２の全てあるいは一部としてコンピュータを機
能させるためのプログラムが記録され、かつコンピュー
タ読み取り可能である。このようなプログラムは、上述
したコンピュータによって実行されるべきソフトウエア
またはそのコンピュータに組み込まれたマイクロプログ
ラムとして構成され、このようなコンピュータとは別体
の着脱可能な記憶媒体に記録されることによって流通し
得る。

【００３５】したがって、本発明にかかわる記憶媒体か
らこのようなプログラムを読み取ってする実行するコン
ピュータは、請求項５に記載された雑音抑圧装置の構成
要素となる。請求項１ないし請求項４に記載の発明に関
連したプログラムは、信号分析手段１１、１１Ａ、雑音
再生手段１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、雑音抑圧手段
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃおよび雑音分析手段１４
の全てまたは一部としてコンピュータを機能させる。

【００３６】したがって、本発明にかかわるプログラム
を実行するコンピュータは、請求項１ないし請求項４の
何れか１項に記載された雑音抑圧装置の構成要素とな
る。請求項５に記載の発明に関連したプログラムは、予
測濾波手段２０、信号分析手段２１および付加処理手段
２２の全てまたは一部としてコンピュータを機能させ
る。

【００３７】したがって、本発明にかかわるプログラム
を実行するコンピュータは、請求項５に記載された雑音
抑圧装置の構成要素となる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態について詳細に説明する。

【００３９】図５は、本発明の第一、第二、第五ないし
第七の実施形態を示す図である。図において、線形予測
分析部３１の入力と減算器３２の一方の入力とには雑音
が所定の信号に重畳されてなる重畳信号が与えられ、そ
の線形予測分析部３１の出力は逆フィルタ３３を介して
減算器３２の他方の入力に接続される。逆フィルタ３３
の係数入力には後述する係数Ｈ_j が予め与えられ、かつ
減算器３２の出力には重畳信号の成分の内、上述した雑
音の成分が抑圧されてなる出力信号が得られる。

【００４０】線形予測分析部３１の構成については、図
１４に示す雑音抑圧装置の構成と基本的に同じであるの
で、ここではその説明を省略する。なお、逆フィルタ３
３の入力に接続される線形予測分析部３１の出力は、そ
の線形予測分析部３１を構成する要素の内、線形予測フ
ィルタ９２ではなく、減算器９１の出力である。以下、
図５を参照して本発明の第一の実施形態の動作を説明す
る。

【００４１】逆フィルタ３３の係数入力には、重畳信号
に上述した信号と雑音との成分が定常的に含まれる状態
において、これらの信号および雑音の振幅分布、周波数
スペクトルその他の性質の定常性が確実に反映される程
度に長時間に亘って係数更新部９３によって更新され、
その定常性に整合した収束値として予め求められた係数
Ｈ_j が与えられる。

【００４２】一方、線形予測分析部３１は、重畳信号の
成分の内、雑音の成分を示し、時系列ｊに対して瞬時値
Ｅ_j の列として与えられる予測残差を従来例と同様にし
て出力する。逆フィルタ３３は、既述の係数Ｈ_j に対し
て下式で示される伝達関数（濾波特性）Ｚでこの予測残
差を濾波することによって、瞬時値ｅ_j の列で与えられ
る補正予測残差を出力する。

【００４３】Ｚ＝１／Ｈ_j ・・・(2) ところで、重畳信号に含まれる雑音の成分の内、周波数
スペクトルの分布の偏りや偏差に相当する成分は、係数
更新部９３によって求められた係数に応じて線形予測フ
ィルタ９２が行う濾波処理の過程では、その重畳信号に
含まれる信号と雑音とが既述の通りに定常であっても、
瞬時値の列の自己相関が高いために抑圧され難い。した
がって、減算器９１によって出力される予測残差Ｅ_j
は、重畳信号に含まれる雑音が有色雑音であっても白色
雑音として得られる。

【００４４】しかし、逆フィルタ３３は、上式(2) で示
されるように、線形予測分析部３１で行われた濾波処理
を可逆的に実現する濾波特性Ｚに基づいてこの白色雑音
（予測残差Ｅ_j）を濾波する。したがって、重畳信号に
含まれる有色雑音の成分は、逆フィルタ３３によって既
述の補正予測残差の瞬時値ｅ_j の列として精度よく復元
される。

【００４５】また、重畳信号に含まれる雑音が白色雑音
と見なされ得る場合には、一般に、その雑音の瞬時値の
自己相関はこの雑音が重畳されている信号の瞬時値の自
己相関に比べて著しく低いので、上述した係数Ｈ_j で与
えられる伝達特性は雑音が分布する帯域において平坦と
なる。したがって、本実施形態によれば、既述の信号と
雑音との特性が定常であり、これらの特性に整合した係
数Ｈ_j が精度よく確実に与えられる限り、その雑音が有
色雑音と白色雑音との何れであっても、図６(a)、(b) に
示すように、従来例に比べてＳＮ比が高められ、かつ安
定に維持される。

【００４６】以下、図５を参照して本発明の第二の実施
形態について説明する。本実施形態の特徴は、図５に点
線で示すように、線形予測分析部３１に備えられた係数
更新部９３が逆フィルタ３３の係数入力に直結され、か
つ既述の係数Ｈ _j の出力に供されるべき第二の出力端子
を有する点にある。以下、本実施形態の動作を説明す
る。

【００４７】本実施形態では、係数更新部９３によって
更新された最新の係数Ｈ_j が逆フィルタ３３に与えら
れ、その逆フィルタ３３は、この最新の係数Ｈ_j に対し
て上式(2) で示される濾波特性Ｚで既述の予測残差を濾
波することによって、瞬時値ｅ _j の列で与えられる補正
予測残差を出力する。このような補正予測残差の瞬時値
ｅ_j は、逆フィルタ９３によって設定され、かつ重畳信
号に実際に含まれる信号と有色雑音との特性に整合した
最新の係数Ｈ _j に基づいて求められる。

【００４８】したがって、この係数Ｈ_j が予め定数とし
て与えられる第一の実施形態に比べて、上述した信号と
その信号に重畳された雑音との特性の変動に対する応答
が精度よく柔軟に行われ、かつＳＮ比が安定に高く維持
される。図７は、本発明の第三の実施形態を示す図であ
る。本実施形態と既述の第二の実施形態との構成の相違
点は、下記の点にある。

【００４９】・線形予測分析部３１と共に並行して重
畳信号が与えられる線形予測分析部３１Ｎが備えられ
る。・逆フィルタ３３の係数入力には、線形予測分析部３
１Ｎの対応する出力が線形予測分析部３１の出力に代わ
って直結される。なお、線形予測分析部３１Ｎについて
は、基本的に線形予測分析部３１と構成が同じであるの
で、以下では、個々の要素に添え番号として「Ｎ」が付
加された同じ符号を付与することとし、ここではその説
明および図示を省略する。

【００５０】以下、図７を参照して本実施形態の動作を
説明する。線形予測分析部３１に備えられた係数更新部
９３は、下記の条件が成立する程度に大きな値のステッ
プサイズμ_L が適用された適応アルゴリズムに基づいて
線形予測フィルタ９２の係数Ｈ_j を更新する。・重畳信号に含まれ、かつ非定常的な（瞬時値の列の
自己相関が低い）音声信号等の信号に対して、線形予測
フィルタ９２が柔軟に応答する。

【００５１】・重畳信号に含まれ、かつ定常な（瞬時
値の列の自己相関が高い）雑音に対しては、線形予測フ
ィルタ９２がほとんど応答しない。線形予測フィルタ９
２は、このような係数Ｈ_j で示される濾波特性で重畳信
号を濾波することによって、その重畳信号に含まれる音
声等の信号の瞬時値を精度よく示す瞬時値Ｘ_j'の列を出
力する。

【００５２】一方、線形予測分析部３１Ｎでは、係数更
新部９３Ｎは、下記の条件が成立する程度に小さな値の
ステップサイズμ_S が適用された適応アルゴリズムに基
づいて線形予測フィルタ９２Ｎに与えられるべき係数Ｈ
n_jを更新する。 (a) 重畳信号に含まれ、かつ定常的な（瞬時値の列の自
己相関が高い）雑音に対して、線形予測フィルタ９２Ｎ
が柔軟に応答する。

【００５３】(b) 重畳信号に含まれ、かつ非定常な（瞬
時値の列の自己相関が低い）音声等の信号に対しては、
線形予測フィルタ９２Ｎがほとんど応答しない。線形予
測フィルタ９２Ｎは、その係数Ｈn_jで示される濾波特性
で重畳信号を濾波することによって、その重畳信号に含
まれる雑音の成分を精度よく抽出する。すなわち、逆フ
ィルタ３３に与えられる係数Ｈn_jは、重畳信号に含まれ
る信号の瞬時値を予測する線形予測フィルタ９２の濾波
特性ではなく、その信号に重畳された雑音の瞬時値を予
測する線形予測フィルタ９２Ｎの濾波特性を実現する値
に設定される。

【００５４】したがって、本実施形態によれば、上述し
た条件(a)、(b) として示されるように、重畳信号に含ま
れる信号の非定常性と雑音の定常性とが顕著であるほ
ど、補正予測残差ｅ_j が精度よく得られ、その雑音が確
度高く安定に抑圧される。図８は、本発明の第四の実施
形態を示す図である。本実施形態の特徴は、振幅補正部
３４が備えられず、かつ減算器３２の出力に直結された
制御端子を有し、かつ出力がその減算器３２の他方の入
力に直結された逆フィルタ４１が逆フィルタ３２に代え
て備えられた点にある。

【００５５】逆フィルタ４１は、下記の要素から構成さ
れる。・線形予測分岐部３１の出力に入力が直結され、かつ
出力が減算器３２の他方の入力に直結されたＦＩＲフィ
ルタ４２・減算器３２の出力に入力が直結され、かつ出力がＦ
ＩＲフィルタ４２の係数入力に直結された係数更新部４
３以下、図８を参照して本実施形態の動作を説明する。

【００５６】係数更新部４３は、始動時には、ＦＩＲフ
ィルタ４２に係数ｈ_j として予め与えられた初期値を与
える。ＦＩＲフィルタ４２は、線形予測分析部３１によ
って与えられた予測残差の瞬時値Ｅ_j の列にこのような
係数ｈ_j で示される濾波特性に基づく濾波処理を施すこ
とによって、補正予測残差ｅ_j を出力する。

【００５７】係数更新部４３は、規定の適応アルゴリズ
ム（例えば、「学習同定法」）に基づいて、上述した係
数ｈ_j を減算器３２によって出力される出力信号のレベ
ルが最小となる値に適宜更新する。したがって、本実施
形態によれば、重畳信号に含まれる雑音が有色雑音であ
り、その雑音とこの雑音が重畳された信号との特性が変
動し得る場合であっても、上述した予測残差として得ら
れた白色雑音は、線形予測分析部３１によって既述の係
数Ｈ_j が与えられることなく行われる濾波処理の下で、
重畳信号に実際に含まれる雑音を精度よく示す補正予測
残差ｅ_j に変換される。

【００５８】以下、図５および図７を参照して本発明の
第五の実施形態の動作を説明する。本実施形態の特徴
は、線形予測分析部３１によって行われる下記の処理の
手順にある。線形予測分析部３１では、係数更新部９３
は、外部から与えられ、かつ重畳信号に雑音のみが含ま
れる期間を示す要求が与えられる期間に限って下記の何
れかの処理を行うことによって、逆フィルタ３３に与え
られるべき係数Ｈ_j(Ｈ_nj）を求める。

【００５９】・既述の第一ないし第四の実施形態にお
いて線形予測分析部３１に備えられた係数更新部９３に
よって行われる処理と同じ処理・既述の第三の実施形態において、線形予測分析部３
１Ｎに備えられた係数更新部９３Ｎによって行われる処
理と同じ処理さらに、係数更新部９３は、このような期間が経過した
時点には上述した処理の過程で得られた最新の係数Ｈ
_j(Ｈ_nj）を保持し、かつ既述の第二の出力を介してその
最新の係数Ｈ_j(Ｈ_nj）を逆フィルタ３３に与え続ける。

【００６０】また、係数更新部９３は、このような時点
以降には、既述の第一ないし第四の実施形態において線
形予測分析部３１に備えられた係数更新部９３によって
行われる処理と同じ処理を継続して行うことによって、
線形予測フィルタ９２に与えられるべき係数Ｈ_jを適宜
更新する。すなわち、逆フィルタ３３に定数として与え
られるべき係数Ｈ_j(Ｈ_nj）は、重畳信号に雑音のみが含
まれる期間にその逆フィルタ３３の前段に実際に配置さ
れた線形予測分析部３１によって求められる。

【００６１】このように本実施形態によれば、上述した
係数Ｈ_j(Ｈ_nj）は、その係数Ｈ_j(Ｈ _nj）が線形予測分析
部３１以外の機器やソフトウエアによって求められる場
合に比べて、この線形予測分析部３１の構成や特性の偏
差に柔軟に整合した値として与えられる。

【００６２】したがって、重畳信号に含まれる雑音の特
徴が定常である限り、既述の第一の実施形態に比べて、
補正予測残差ｅ_j が精度よく求められ、ＳＮ比や伝送品
質が安定に高く維持される。なお、本実施形態は、既述
の第二の実施形態の構成が変更されることによって構成
されている。

【００６３】しかし、本発明はこのような構成に限定さ
れず、例えば、図７に示すように既述の第三の実施形態
において、線形予測分析部３１Ｎに備えられた係数更新
部９３Ｎが本実施形態における係数更新部９３によって
行われる既述の処理と同じ処理を行うことによって、補
正予測残差ｅ_j の精度に併せて、ＳＮ比や伝送品質が安
定に高く維持されると共に、消費電力が節減されてもよ
い。

【００６４】以下、図５を参照して本発明の第六の実施
形態の動作を説明する。本実施形態の特徴は、線形予測
分析部３１に備えられた係数更新部９３によって行われ
る下記の処理の手順にある。係数更新部９３は、既述の
式(1) で示される係数Ｈ_j を更新する処理の過程では、
その線形予測フィルタ９２の各段（整数ｉ(＝1〜I) で
示される）毎に、時系列ｊと線形予測フィルタ９２の段
数Ｉとに対応した係数Ｈ_j(1)〜Ｈ_j(I)を個別に平滑する
ことによって新たな係数Ｈ_j を求める。

【００６５】なお、このような平滑処理は、時系列の順
に変更して得られた係数に対して適正な重みによる重み
付けが行われる限り、移動平均法、指数平滑法その他の
如何なるアルゴリズムに基づいて行われてもよい。この
ように本実施形態によれば、重畳信号に含まれる信号の
レベルや周波数スペクトルが変動し得る場合であって
も、線形予測分析部３１によって得られる予測残差Ｅ_j
の値は無用に増減することなく安定に得られる。

【００６６】さらに、重畳信号に含まれる雑音のレベル
や周波数スペクトルが変動し得る場合であっても、上述
した平滑処理において実質的な時定数として適用される
係数がこれらのレベルや周波数スペクトルが変動し得る
速度や範囲に整合した値に設定される限り、線形予測フ
ィルタ９２の濾波特性（伝達関数）は急変することなく
適正に維持される。

【００６７】なお、本実施形態は、既述の第二の実施形
態の構成が変更されることによって構成されている。し
かし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、
図７に示すように既述の第三の実施形態において、下記
の係数更新部の双方もしくは何れか一方が本実施形態に
おいて係数更新部９３によって行われる既述の処理と同
じ処理を行うことによって、ＳＮ比や伝送品質がさらに
安定に高く維持され、かつ消費電力が節減されてもよ
い。

【００６８】・線形予測分析部３１に備えられた係数
更新部９３・線形予測分析部３１Ｎに備えられた係数更新部９３
Ｎ以下、図５を参照して本発明の第七の実施形態について
説明する。本実施形態の特徴は、図５に二点鎖線で示す
ように、逆フィルタ３３と減算器３２との段間に振幅補
正部３４が付加された点にある。

【００６９】振幅補正部３４は、下記の要素から構成さ
れる。・一方の入力に重畳信号が与えられ、かつ他方の入力
が逆フィルタ３３の出力に直結された相関部３５・逆フィルタ３３の出力と相関部３５の出力とにそれ
ぞれ直結された２つの入力を有する乗算器３６・逆フィルタ３３の出力と乗算器３６の出力とにそれ
ぞれ直結された２つの入力を有し、かつ出力が減算器３
２の他方の入力に直結された乗算器３７以下、図５を参照して本実施形態の動作を説明する。

【００７０】振幅補正部３４では、相関部３５は、重畳
信号と、逆フィルタ３３によって出力された補正予測残
差ｅ_j との相関をとることによって、両者の相互相関係
数を求める。乗算器３６は、補正予測残差ｅ_j にこの相
互相関係数を乗じることによって、その補正予測残差ｅ
_j と重畳信号との間に生じた不適正なレベルの偏差を時
系列ｊの順に示す係数α_j を算出する。

【００７１】さらに、乗算器３７は、その係数α_j を補
正予測残差ｅ_j に乗じることによって、上述したレベル
の偏差を補正する。したがって、本実施形態によれば、
例えば、線形予測分析部３１と逆フィルタ３３とによっ
て行われる演算の過程で打ち切り誤差、丸め誤差その他
の誤差が発生し、そのために逆フィルタ３３によって得
られた補正予測残差ｅ_j と、重畳信号に含まれる雑音と
の間に上述したレベルの偏差が生じ得る場合であって
も、その雑音は確度高く安定に抑圧される。

【００７２】なお、本実施形態は、既述の第一、第二、
第五および第六の実施形態の何れかに振幅補正部３４が
付加されることによって構成されている。しかし、本発
明はこのような構成に限定されず、例えば、図７〜図９
に二点鎖線で付記されるように、既述の第三および第四
の実施形態、あるいは後述する第八の実施形態に振幅補
正部３４が付加されることによって構成されてもよい。

【００７３】図９は、本発明の第八の実施形態を示す図
である。本実施形態の特徴は、図５に示す線形予測分析
部３１に代えて縦続接続された複数の線形予測分析部５
１-1〜５１-Pが配置された点にある。なお、線形予測分
析部５１-1〜５１-Pの基本的な構成は、線形予測分析部
３１の構成と同じである。したがって、以下では、その
線形予測分析部３１に備えられた減算器９１、線形予測
フィルタ９２および係数更新部９３に相当する要素につ
いては、添え文字「１」〜「Ｐ」がそれぞれ付加された
同じ符号で示し、ここではその説明および図示を省略す
る。

【００７４】以下、図９を参照して本実施形態の動作を
説明する。まず、以下では、線形予測分析部５１-1〜５
１-Pに共通の事項については、添え文字「１」〜「Ｐ」
に代えて、これらの添え文字の何れにも該当することを
意味する添え文字「Ｃ」を符号に付加することによって
記述する。図５に示す線形予測分析部３１では、係数更
新部９３は、線形予測フィルタ９２の濾波特性を示す係
数Ｈ_j を既述の適応アルゴリズムに基づいて順次更新す
る。

【００７５】また、線形予測フィルタ９２が非巡回型の
フィルタとして構成される場合には、線形予測分析部３
１によって行われる線形予測の精度は、一般に、上述し
た適応アルゴリズムに基づいて行われる適応制御の収束
の速度を決定するステップサイズμが小さいほど高めら
れる。しかし、重畳信号に含まれる信号の変化（例え
ば、その信号が音声信号である場合における音韻の変
化）に対するこの適応制御の応答は、そのステップサイ
ズμが小さいほど遅れる。したがって、このような場合
には、線形予測分析部３１によって求められた予測残差
Ｅ_j には雑音の成分に併せて信号の成分が多く含まれ、
その雑音は必ずしも十分には抑圧されない。

【００７６】本実施形態に備えられた線形予測分析部５
１-Cでは、係数更新部９３-Cは、上述した精度の低下が
回避される程度に大きな値のステップサイズμを適用す
ることによって、線形予測フィルタ９２-Cに与えられる
べき係数Ｈ_j-C を更新する。すなわち、線形予測分析部
５１-Cによって個別に達成される線形予測の精度は低下
するが、このような精度は縦属接続された線形予測分析
部５１-1〜５１-Pによって段階的に高められる。

【００７７】したがって、本実施形態によれば、下記の
条件が満たされる限り、上述した線形予測の精度の向上
に併せて、予測残差Ｅ_j に含まれる信号の成分の抑圧が
確実に実現され、ＳＮ比がさらに高められる。

【００７８】(a) 線形予測分析器５１-1〜５１-Pにおい
て個別に適用されたステップサイズμの値に整合する値
に、これらの線形予測分析器５１-1〜５１-Pの段数Ｐが
設定される。 (b) 線形予測分析器５１-1〜５１-Pで直列に行われる処
理の演算に要する時間が許容される程度に短く、あるい
はその時間に亘る遅延を補償することが可能である。

【００７９】なお、本実施形態は、既述の第一、第二、
第五ないし第七の実施形態の何れかに備えられた線形予
測分析部３１が上述した線形予測分析器５１-1〜５１-P
で代替されることによって構成されている。しかし、本
発明はこのような構成に限定されず、例えば、既述の第
三および第四の実施形態に備えられた線形予測分析部３
１、３１Ｎの双方もしくは何れか一方が上述した線形予
測分析部５１-1〜５１-Pで代替されることによって構成
されてもよい。

【００８０】また、本実施形態では、線形予測分析部５
１-1〜５１-Pに適用されたステップサイズμの値が共通
となっている。しかし、本発明はこのような構成に限定
されず、上述した条件(a)、(b) が成立する限り、線形予
測分析部５１-1〜５１-Pの全てもしくは一部のステップ
サイズは異なる値に設定されてもよい。

【００８１】図１０は、本発明の第九の実施形態を示す
図である。図において、雑音抑圧モジュール６０-1の入
力には既述の重畳信号が与えられ、その雑音抑圧モジュ
ール６０-1の出力には雑音抑圧モジュール６０-2〜６０
-Nが縦続接続され、この雑音抑圧モジュール６０-Nの出
力には既述の出力信号が得られる。

【００８２】雑音抑圧モジュール６０-1は、下記の要素
から構成される。・既述の線形予測分析部３１と構成が同じである線形
予測分析部６１-1 ・線形予測分析部６１-1によって求められた予測残差
Ｅ_j 一方の入力にが与えられ、かつ他方の入力に後述す
る係数ｋが与えられた乗算器６２-1 ・線形予測分析部６１に備えられた線形予測フィルタ
の出力が一方の入力に直結され、かつ他方の入力に乗算
器６２の出力が直結されると共に、最終段として配置さ
れた加算器６３-1 なお、線形予測分析部６１-1に備えられた減算器、線形
予測フィルタおよび係数更新部については、以下では、
簡単のため、添え文字「１」がそれぞれ付加された符号
「９１-1」、「９２-1」、「９３-1」を付して示す。

【００８３】また、雑音抑圧モジュール６０-2〜６０-N
の構成については、雑音抑圧モジュール６０-1の構成と
同じである。したがって、これらの雑音抑圧モジュール
６０-2〜６０-Nの要素については、以下では、簡単のた
め、対応する符号に添え文字「２」〜「Ｎ」を付加して
示す。

【００８４】以下、図１０を参照して本実施形態の動作
を説明する。まず、線形予測分析部６１-1〜６１-Nにお
いて行われる処理については、既述の第八の実施形態に
備えられた線形予測分析器５１-1〜５１-Pで行われる処
理と同じであるので、ここでは、その詳細な説明を省略
する。なお、以下では、線形予測分析部６１-1〜６１-N
に共通の事項については、これらの線形予測分析部６１
-1〜６１-Nの何れにも該当することを示す添え文字
「Ｃ」が付加された符号を用いて記述する。

【００８５】線形予測分析部６１-Cでは、線形予測フィ
ルタ９２-Cによって出力された信号の成分の瞬時値Ｘ_j'
には、係数更新部９３-Cによって適用されたステップサ
イズμが如何なる値であっても、その値が定数であり、
かつ既述の音韻等の変化に柔軟に整合する変数としては
与えられないために、誤差が含まれ得る。

【００８６】また、線形予測分析部６１-C（減算器９１
-C）によって得られた予測残差Ｅ_j-Cには、重畳信号に
含まれる信号の成分が含まれる。乗算器６２-Cは、上述
した誤差とこの信号の成分と比を所望の精度で示す値と
して予め設定された係数ｋ（＜１）が与えられ、その係
数ｋを上述した予測残差Ｅ_j-Cに乗じることによって、
絶対値がこの誤差の絶対値にほぼ等しい補正分を含む予
測残差Ｅ_j'-Cを出力する。

【００８７】加算器６３-Cは、その予測残差Ｅ_j'-C を
上述した信号の成分の瞬時値Ｘ_j'に加えることによっ
て、既述の誤差を軽減する。したがって、本実施形態に
よれば、ステップサイズμの選定にかかわる制約が緩和
され、かつ既述の第八の実施形態に比べてＳＮ比が安定
に高く維持される。なお、本実施形態では、線形予測分
析部６１-1〜６１-Nの何れにも共通の係数ｋが適用され
ている。

【００８８】しかし、本発明はこのような構成に限定さ
れず、係数ｋは、下記の条件の内、所望の条件が満たさ
れるならば、線形予測分析部６１-1〜６１-Nのそれぞれ
に異なる値と同じ値との何れであってもよく、かつ乗算
器６２-Cによって行われる乗算の演算対象として係数の
語長（精度）と異なる語長（精度）で与えられてもよ
い。

【００８９】・最終段の雑音抑圧モジュール６１-Nの
出力端において、所望のＳＮ比が達成される。・雑音抑圧モジュール６１-1〜６１-Nにおいて個別に
発生した既述の誤差の内、後段の雑音抑圧モジュールに
伝達される誤差の瞬時値、レベルその他が所望の基準を
満たす。

【００９０】また、本実施形態では、雑音抑圧モジュー
ル６１-1〜６１-Nの何れに適用された係数ｋも「０」に
設定されていない。しかし、本発明はこのような構成に
限定されず、これらの雑音抑圧モジュール６０-1〜６０
-Nの何れかに適用されるべき係数が「０」と見なされ得
る程度に小さい場合には、該当する雑音抑圧モジュール
は、符号「６２」、「６３」で示される乗算器および加
算器が備えられることなく、既述の線形予測分析部３１
のみとて構成されてもよい。

【００９１】さらに、線形予測分析部６１-1〜６１-(N-
1)の出力に得られる信号に残留する雑音のスペクトルが
平坦化されても、後段に配置された線形予測分析部６１
-2〜６０-Nによって順次抑圧されることによって達成さ
れるＳＮ比が十分な値である場合には、雑音抑圧モジュ
ール６１-1〜６１-Nに適用されるべき係数ｋの全てが
「０」に設定されることが許容されるので、これらの雑
音抑圧モジュール６０-1〜６０-Nは、図１１に示すよう
に、それぞれ線形予測分析部６１-1〜６１-Nのみから構
成されてもよい。

【００９２】また、上述した各実施形態は、騒音が重畳
された音声を示す重畳信号からその騒音の成分を抑圧す
る騒音抑圧装置として構成されている。しかし、本発明
は、このような騒音抑圧装置に限定されず、下記の条件
が満たされるならば、周波数帯の如何にかかわらず、多
様な機器やシステムに適用可能である。

【００９３】・信号に重畳され、かつ抑圧されるべき
雑音の周波数スペクトルが平坦ではなく、その信号との
分離が予測濾波処理の下で可能である。・ハードウエアのコスト、規模（物理的な寸法を含
む。）、消費電力、熱設計その他にかかわる制約の範囲
で、この濾波処理に必要な処理量の確保が可能である。

【００９４】さらに、上述した各実施形態では、図５、
図７〜図１１に示す各要素の全てが専用のハードウエア
として構成されている。しかし、本発明はこのような構
成に限定されず、所望の応答性や性能が確保される限
り、これらの要素の全てあるいは一部は、ＤＳＰ等に搭
載されたソフトウエア（蓄積論理）として実現されても
よい。

【００９５】また、上述した各実施形態では、信号に重
畳された雑音として線スペクトル状の成分が含まれる場
合には、例えば、本願と同一の出願人によって平成１２
年３月１日付けで出願された「ノッチフィルタ」が併用
されることによって、その雑音が確度高く抑圧されても
よい。さらに、上述した各実施形態では、線形予測フィ
ルタ９２、９２Ｎ、９２-1〜９２-P（９２-N）としてト
ランスバーサルフィルタが適用されている。

【００９６】しかし、本発明はこのような構成に限定さ
れず、上述した線形予測フィルタ９２、９２Ｎ、９２-1
〜９２-P（９２-N）は、例えば、図１２に示すように、
下記のラティスフィルタ（格子型フィルタ）として構成
されてもよい。・縦続接続された演算モジュールの列として構成され
る。・段数Ｉ以下の自然数として与えられる番号ｉと時系
列ｊとに対応した係数α_j(i)、β_j(i)に応じて、その時
系列ｊの昇順（前向き）と降順（後向き）との双方にお
ける重畳信号の瞬時値の相関ｆ_j(i)、ｂ_j(i)を並行し
て、かつＩ段に亘って反復してとることによって、これ
らの係数α_j(i)、β_j(i)の組み合わせとして与えられる
濾波特性に基づく濾波処理を行う。

【００９７】・段数Ｉの更新が反復演算の回数として
容易に、かつ柔軟に達成され得る。・係数α_j(i)、β_j(i)、演算器および演算結果が格納
されるレジスタ等の語長による丸め誤差に対する感度が
低く、特性が安定であって有限語長による演算に適す
る。また、既述の第二、第三、第五ないし第八の実施形
態に備えられた線形予測フィルタ９２、９２Ｎ、９２-1
〜９２-Pとしてこのようなラティスフィルタが適用され
た場合には、図１２に示すように、そのラティスフィル
タとの対比において、２つの信号の流れの方向が反対で
ある点を除いて構成が同じであるラティスフィルタとし
て逆フィルタ３３が構成されることによって、構成の標
準化と簡略化とが図られてもよい。

【００９８】さらに、既述の第六の実施形態に備えられ
た線形予測フィルタ９２として図１２に示すラティスフ
ィルタが適用された場合には、係数Ｈ_j(1)〜Ｈ_j(I)を個
別に平滑する処理に等価な処理は、例えば、下記の算術
演算として実現される。 (1) ステップサイズμに代わる係数ρ（＜１）と、(i−
1)段目において時系列ｊの昇順と降順とに対応して個別
にとられた相関の結果ｆ_j(i-1)、ｂ_j-1(i-1)とに対し
て、下記の漸化式で示され、かつこれらの相関の結果に
個別に対応したパワーＰ_j(i)、Ｑ_j(i)を算出する。

【００９９】Ｐ_j(i)＝(1−ρ)ｆ_j ² _(i-1)＋ρＰ_j(i-1) Ｑ_j(i)＝(1−ρ)ｂ_j-1 ² _(i-1)＋ρＱ_j(i-1) (2) 下記の漸化式で示され、かつ上述した相関の結果ｆ
_j(i-1)、ｂ_j-1(i-1)の相互相関を示す予測係数Ｃ_j(i)を
算出する。Ｃ_j(i)＝(1−ρ)ｆ_j(i-1)ｂ_j-1(i-1)＋ρＣ_(i-1) (3) これらのパワーＰ_j(i)、Ｑ_j(i)および予測係数Ｃ
_j(i)に対して下式で示される算術演算を行うことによっ
て、係数α_j(i)、β_j(i)を求める。

【０１００】α_j(i)＝Ｃ_j(i)／Ｐ_j(i) β_j(i)＝Ｃ_j(i)／Ｑ_j(i) また、本発明は、上述した実施形態に限定されるもので
はなく、本発明の範囲において、多様な形態による実施
形態が可能であり、かつ構成装置の一部もしくは全てに
如何なる改良が施されてもよい。

【０１０１】以下、上述した各実施形態に開示された発
明の構成を階層的・多面的に整理し、かつ付記項として
順次列記する。（付記１）重畳信号に含まれる信号と雑音との自己相
関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その雑
音の成分を予測残差として得る信号分析手段１１と、前
記雑音の周波数スペクトルが予め与えられ、かつ前記信
号分析手段１１によって得られた雑音の成分をその周波
数スペクトルを平坦化可能な濾波特性で濾波し、再生雑
音を出力する雑音再生手段１２と、前記重畳信号と前記
雑音再生手段１２によって出力された再生雑音との差を
とり、前記信号の成分を得る雑音抑圧手段１３とを備え
たことを特徴とする雑音抑圧装置。

【０１０２】（付記２）重畳信号に含まれる信号と雑
音との自己相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予
測し、その予測を実現する濾波処理に適用された濾波特
性を求めると共に、この雑音の成分を予測残差として得
る信号分析手段１１Ａと、前記信号分析手段１１Ａによ
って得られた雑音の成分をその信号分析手段１１Ａによ
って求められた濾波特性の逆の濾波特性で濾波し、再生
雑音を出力する雑音再生手段１２Ａと、前記重畳信号と
前記雑音再生手段１２Ａによって出力された再生雑音と
の差をとり、前記信号の成分を得る雑音抑圧手段１３Ａ
とを備えたことを特徴とする雑音抑圧装置。

【０１０３】（付記３）重畳信号に含まれる信号と雑
音との自己相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予
測し、その雑音の成分を予測残差として得る信号分析手
段１１と、前記信号分析手段１１によって得られた雑音
の成分に濾波処理を施し、再生雑音を出力する雑音再生
手段１２Ｂと、前記重畳信号と前記雑音再生手段１２Ｂ
によって出力された再生雑音との差をとり、前記信号の
成分を得る雑音抑圧手段１３Ｂとを備え、前記雑音再生
手段１２Ｂは、前記雑音抑圧手段１３Ｂによって得られ
た信号の成分のレベルを最小とする適応制御の下で濾波
特性を求め、かつ前記信号分析手段１１によって得られ
た雑音の成分にその濾波特性に前記濾波処理を基づいて
施すことを特徴とする雑音抑圧装置。

【０１０４】（付記４）重畳信号に含まれる信号と雑
音との自己相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予
測し、その雑音の成分を予測残差として得る信号分析手
段１１と、前記自己相関の相違に基づいて前記雑音の瞬
時値を予測し、その予測を実現する濾波処理に適用され
た濾波特性を求める雑音分析手段１４と、前記信号分析
手段１１によって得られた雑音の成分を前記雑音分析手
段１４によって求められた濾波特性の逆の濾波特性で濾
波し、再生雑音を出力する雑音再生手段１２Ｃと、前記
重畳信号と前記雑音再生手段１２Ｃによって出力された
再生雑音との差をとり、前記信号の成分を得る雑音抑圧
手段１３Ｃとを備えたことを特徴とする雑音抑圧装置。

【０１０５】（付記５）付記２に記載の雑音抑圧装置
において、信号分析手段１１Ａは、外部から通知され、
かつ重畳信号に雑音のみが含まれる期間に限ってその重
畳信号の自己相関に基づいてこの雑音の瞬時値を予測
し、その予測を実現する濾波処理に適用された濾波特性
を求め、雑音再生手段１２Ａは、前記信号分析手段１１
Ａによって得られた雑音の成分をその信号分析手段１１
Ａに求められた最新の濾波特性の逆の濾波特性で濾波す
ることによって、再生雑音を出力することを特徴とする
雑音抑圧装置。

【０１０６】（付記６）付記４に記載の雑音抑圧装置
において、雑音分析手段１４は、外部から通知され、か
つ重畳信号に雑音のみが含まれる期間に限ってその重畳
信号の自己相関に基づいてこの雑音の瞬時値を予測し、
その予測を実現する濾波処理に適用された濾波特性を求
め、雑音再生手段１２Ｃは、信号分析手段１１によって
得られた雑音の成分を前記雑音分析手段１４に求められ
た最新の濾波特性の逆の濾波特性で濾波することによっ
て、再生雑音を出力することを特徴とする雑音抑圧装
置。

【０１０７】（付記７）付記２に記載の雑音抑圧装置
において、信号分析手段１１Ａは、時系列の順に求めら
れた濾波特性を平滑化することによって平滑濾波特性を
求め、雑音再生手段１２Ａは、前記信号分析手段１１Ａ
によって得られた雑音の成分をその信号分析手段１１Ａ
に求められた最新の平滑濾波特性の反対の濾波特性で濾
波することによって、再生雑音を出力することを特徴と
する雑音抑圧装置。

【０１０８】（付記８）付記４に記載の雑音抑圧装置
において、雑音分析手段１４は、時系列の順に求められ
た濾波特性を平滑化することによって平滑濾波特性を求
め、雑音再生手段１２Ｃは、信号分析手段１１によって
得られた雑音の成分を前記雑音分析手段１４に求められ
た最新の平滑濾波特性の反対の濾波特性で濾波すること
によって、再生雑音を出力することを特徴とする雑音抑
圧装置。

【０１０９】（付記９）付記１ないし付記８の何れか
１項に記載の雑音抑圧装置において、雑音抑圧手段１
３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは、雑音再生手段１２、１
２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃによって出力された再生雑音のレ
ベルの偏差を補正しつつ重畳信号との差をとり、その重
畳信号に含まれる前記信号の成分を得ることを特徴とす
る雑音抑圧装置。

【０１１０】（付記１０）付記１ないし付記９の何れ
か１項に記載の雑音抑圧装置において、信号分析手段１
１、１１Ａは、得られた雑音の成分の自己相関に基づい
てこの雑音の成分に残留する信号の瞬時値を予測し、そ
の残留する信号の成分を得られた予測残差から減じるこ
とによってこの予測残差の精度を高めることを特徴とす
る雑音抑圧装置。

【０１１１】（付記１１）重畳信号に信号と共に含ま
れる雑音の成分を段階的に抑圧し、その信号とこの雑音
の残留分とを含む重畳信号を出力する複数の予測濾波手
段２０-1〜２０-nを備え、前記複数の予測濾波手段２０
-1〜２０-nは、入力された重畳信号に含まれる信号と雑
音との自己相関の相違に基づいてその信号の瞬時値を予
測し、この信号に重畳された雑音の成分を予測残差とし
て得ると共に、これらの瞬時値の列からなる信号の成分
を得る信号分析手段２１と、前記信号分析手段２１によ
って得られた雑音の成分と「１」未満の定数との積と、
その信号分析手段２１によって得られた信号の成分との
和をとり、その結果を前記雑音の残留分を含む重畳信号
として出力する付加処理手段２２とを個別に有すること
を特徴とする雑音抑圧装置。

【０１１２】（付記１２）付記１ないし付記１０の何
れか１項に記載された信号分析手段１１、１１Ａ、雑音
再生手段１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、雑音抑圧手段
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃおよび雑音分析手段１４
の全てまたは一部としてコンピュータを機能させるため
のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な
記録媒体。

【０１１３】（付記１３）付記１１の何れか１項に記
載された予測濾波手段２０、信号分析手段２１および付
加処理手段２２の全てあるいは一部としてコンピュータ
を機能させるためのプログラムが記録されたコンピュー
タ読み取り可能な記録媒体。（付記１４）付記１ないし付記１０の何れか１項に記
載された信号分析手段１１、１１Ａ、雑音再生手段１
２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、雑音抑圧手段１３、１３
Ａ、１３Ｂ、１３Ｃおよび雑音分析手段１４の全てまた
は一部としてコンピュータを機能させるためのプログラ
ム。

【０１１４】（付記１５）付記１１に記載された予測
濾波手段２０、信号分析手段２１および付加処理手段２
２の全てまたは一部としてコンピュータを機能させるた
めのプログラム。

【０１１５】

【発明の効果】上述したように請求項１に記載の発明で
は、重畳信号に含まれる雑音は、白色雑音と有色雑音と
の何れである場合であっても精度よく抑圧される。

【０１１６】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の発明に比べて、ＳＮ比が安定に、かつ高く維
持される。さらに、請求項３に記載の発明では、構成の
自由度が確保され、かつ重畳信号に含まれる雑音および
信号の特性が変動し得る場合であっても、ＳＮ比が安定
に、かつ高く維持される。

【０１１７】また、請求項４に記載の発明では、重畳信
号に含まれる信号の非定常性と雑音の定常性とが顕著で
ある限り、ＳＮ比がさらに安定に高く維持される。さら
に、請求項５に記載の発明では、信号の瞬時値を予測す
るために行われるべき濾波処理の手順にかかわる制約が
軽減され、かつＳＮ比が安定に高く維持される。

【０１１８】また、請求項２に記載の発明の第一の下位
概念の発明と請求項４に記載の発明の第一の下位概念の
発明とでは、構成要素の特性の偏差に対する柔軟な適応
が可能となり、かつＳＮ比が安定に高く維持される。さ
らに、請求項２に記載の発明の第二の下位概念の発明と
請求項４に記載の発明の第二の下位概念の発明とでは、
信号に重畳された雑音が安定に、かつ確度高く抑圧され
る。

【０１１９】また、請求項１ないし請求項５に関連した
第一の発明では、信号分析手段と雑音再生手段との双方
もしくは何れか一方で行われる演算の過程で何らかの誤
差が発生し、そのために再生雑音のレベルに偏差が生じ
得る場合であっても、この雑音は安定に確度高く抑圧さ
れる。さらに、請求項１ないし請求項５に関連した第二
の発明では、濾波処理の過程で生じる遅延が許容され、
あるいは補償され得る限り、その濾波処理を実現する濾
波特性の適正化が容易となり、かつ所望のＳＮ比が確度
高く達成される。

【０１２０】また、請求項１ないし請求項４に記載の発
明に関連した第一の発明では、本発明にかかわる記憶媒
体からプログラムを読み取ってする実行するコンピュー
タは、それぞれ請求項１ないし請求項４に記載された雑
音抑圧装置の構成要素となる。さらに、請求項１ないし
請求項４に記載の発明に関連した第二の発明では、本発
明にかかわるプログラムを読み取ってする実行するコン
ピュータは、それぞれ請求項１ないし請求項４に記載さ
れた雑音抑圧装置の構成要素となる。

【０１２１】また、請求項５に記載の発明に関連した第
一の発明では、本発明にかかわる記憶媒体からこのよう
なプログラムを読み取ってする実行するコンピュータ
は、請求項５に記載された雑音抑圧装置の構成要素とな
る。さらに、請求項５に記載の発明に関連した第二の発
明では、本発明にかかわるプログラムを実行するコンピ
ュータは、請求項５に記載された雑音抑圧装置の構成要
素となる。

【０１２２】したがって、これらの発明が適用された機
器やシステムでは、所望の信号に重畳した雑音はその雑
音の振幅分布、周波数スペクトルその他の多様な特性に
柔軟に適応した濾波処理の下で確度高く安定に抑圧さ
れ、かつ性能および信頼性が高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかわる第一の雑音抑圧装置の原理ブ
ロック図である。

【図２】本発明にかかわる第二の雑音抑圧装置の原理ブ
ロック図である。

【図３】本発明にかかわる第三の雑音抑圧装置の原理ブ
ロック図である。

【図４】本発明にかかわる第四の雑音抑圧装置の原理ブ
ロック図である。

【図５】本発明の第一、第二、第五ないし第七の実施形
態を示す図である。

【図６】本実施形態によって達成されるＳＮ比の改善を
示す図である。

【図７】本発明の第三の実施形態を示す図である。

【図８】本発明の第四の実施形態を示す図である。

【図９】本発明の第八の実施形態を示す図である。

【図１０】本発明の第九の実施形態を示す図である。

【図１１】本発明の第九の実施形態の他の構成を示す図
である。

【図１２】ラティスフィルタとして構成された線形予測
フィルタと逆フィルタとの構成を示す図である。

【図１３】従来の雑音抑圧装置の構成例を示す図であ
る。

【図１４】従来例によって達成されＳＮ比の改善を示す
図である。

【図１５】線形予測フィルタの濾波特性を示す図であ
る。

【符号の説明】１１，１１Ａ，２１信号分析手段１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ雑音再生手段１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ雑音抑圧手段１４雑音分析手段２０予測濾波手段２２付加処理手段３１，３１Ｎ，５１，６１線形予測分析部３２，９１減算器３３，４１逆フィルタ３４振幅補正部３５相関部３６，３７，６２乗算器４２ＦＩＲフィルタ４３，９３係数更新部６０雑音抑圧モジュール６３加算器９２線形予測フィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重畳信号に含まれる信号と雑音との自己
相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その
雑音の成分を予測残差として得る信号分析手段と、前記雑音の周波数スペクトルが予め与えられ、かつ前記
信号分析手段によって得られた雑音の成分をその周波数
スペクトルを平坦化可能な濾波特性で濾波し、再生雑音
を出力する雑音再生手段と、前記重畳信号と前記雑音再生手段によって出力された再
生雑音との差をとり、前記信号の成分を得る雑音抑圧手
段とを備えたことを特徴とする雑音抑圧装置。
【請求項２】重畳信号に含まれる信号と雑音との自己
相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その
予測を実現する濾波処理に適用された濾波特性を求める
と共に、この雑音の成分を予測残差として得る信号分析
手段と、前記信号分析手段によって得られた雑音の成分をその信
号分析手段によって求められた濾波特性の逆の濾波特性
で濾波し、再生雑音を出力する雑音再生手段と、前記重畳信号と前記雑音再生手段によって出力された再
生雑音との差をとり、前記信号の成分を得る雑音抑圧手
段とを備えたことを特徴とする雑音抑圧装置。
【請求項３】重畳信号に含まれる信号と雑音との自己
相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その
雑音の成分を予測残差として得る信号分析手段と、前記信号分析手段によって得られた雑音の成分に濾波処
理を施し、再生雑音を出力する雑音再生手段と、前記重畳信号と前記雑音再生手段によって出力された再
生雑音との差をとり、前記信号の成分を得る雑音抑圧手
段とを備え、前記雑音再生手段は、前記雑音抑圧手段によって得られた信号の成分のレベル
を最小とする適応制御の下で濾波特性を求め、かつ前記
信号分析手段によって得られた雑音の成分にその濾波特
性に基づいて前記濾波処理を施すことを特徴とする雑音
抑圧装置。
【請求項４】重畳信号に含まれる信号と雑音との自己
相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その
雑音の成分を予測残差として得る信号分析手段と、前記自己相関の相違に基づいて前記雑音の瞬時値を予測
し、その予測を実現する濾波処理に適用された濾波特性
を求める雑音分析手段と、前記信号分析手段によって得られた雑音の成分を前記雑
音分析手段によって求められた濾波特性の逆の濾波特性
で濾波し、再生雑音を出力する雑音再生手段と、前記重畳信号と前記雑音再生手段によって出力された再
生雑音との差をとり、前記信号の成分を得る雑音抑圧手
段とを備えたことを特徴とする雑音抑圧装置。
【請求項５】重畳信号に信号と共に含まれる雑音の成
分を段階的に抑圧し、その信号とこの雑音の残留分とを
含む重畳信号を出力する複数の予測濾波手段を備え、前記複数の予測濾波手段は、入力された重畳信号に含まれる信号と雑音との自己相関
の相違に基づいてその信号の瞬時値を予測し、この信号
に重畳された雑音の成分を予測残差として得ると共に、
これらの瞬時値の列からなる信号の成分を得る信号分析
手段と、前記信号分析手段によって得られた雑音の成分と「１」
未満の定数との積と、その信号分析手段によって得られ
た信号の成分との和をとり、その結果を前記雑音の残留
分を含む重畳信号として出力する付加処理手段とを個別
に有することを特徴とする雑音抑圧装置。