JP2007010897A - 音響信号処理方法、装置及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】マイクロホン101−1〜Nからの複数チャネルの入力音響信号に対してチャネル間特徴量算出部102によりチャネル間の差異を表すチャネル間特徴量を算出し、予め用意された重み係数辞書103から選択部104によって該特徴量に対応付けられた複数チャネルの重み係数を選択し、選択した重み係数を用いて重み付け部105−1〜Nと加算器106により入力音響信号を重み付け加算して出力音響信号を生成する。
【選択図】 図1
Description
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図1に示されるように、本発明の第1の実施形態に従う音響信号処理装置は、複数(N)のマイクロホン101−1〜NからのNチャネルの受音信号(入力音響信号)のチャネル間特徴量を算出する特徴量算出部102、複数の重み係数(以下、重み係数係数ともいう)を格納した重み係数辞書103、チャネル間特徴量に基づき重み係数辞書103から重み係数を選択する選択部104、入力音響信号x1〜xNに選択された重み係数を重み付けする重み付け部105−1〜N、及び重み付け部105−1〜Nの出力信号を加算して目的音声信号が強調された出力音響信号を得る加算部106を有する。
wn={wn(0),wn(1),...,wn(L−1)}
n=1,2,..,N;ただし、Lはフィルタ長、
と表した場合、出力信号yは各チャネルの畳み込みの和として
到来時間差τを求める方法として例えば、CSP(cross-power-spectrum phase)法があげられる。CSP法ではN=2の場合、CSP係数を
図5は、本発明の第2の実施形態に従う音響信号処理装置を示している。本実施形態では、図1に示した第1の実施形態の音響処理装置に対してフーリエ変換部201−1〜Nとフーリエ逆変換部207が追加され、さらに図1の重み付け部105−1〜Nが周波数領域での乗算を行う重み付け部205−1〜Nに置き換わっている。ディジタル信号処理技術の分野において周知のように、時間領域での畳み込み演算は周波数領域での積で表される。本実施形態では、入力音響信号x1〜xNをフーリエ逆変換部201−1〜Nにおいて周波数領域に変換した後に重み付け加算を行う。この後、フーリエ逆変換部205においてフーリエ逆変換を行って時間領域の信号に戻して出力音響信号を生成する。本実施形態では、信号処理的には時間領域で処理する第1の実施形態と等価な処理を行っていることになる。数式(1)に対応する加算部106の出力信号は、畳み込みではなく積の形として、次式で表される。
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態では、図6に示されるように第2の実施形態である図5の音響信号処理装置にクラスタリング部208とクラスタリング辞書209が追加されている。クラスタリング辞書209は、LBG法により得られたI個のセントロイドを格納している。
チャネル間特徴量は音源位置や分析フレーム毎にある分布を持ち、その分布は連続的であるため、重み係数を離散化する場合にはチャネル間特徴量と重み係数との対応付けを行う必要がある。この対応付けは様々な方法があるが、ここではチャネル間特徴量をLBGアルゴリズムにより予めクラスタリングし、チャネル間特徴量との距離が最小となるセントロイドを有するクラスタの番号に対して重み係数を対応付ける方法を述べる。すなわち、チャネル間特徴量の平均値をクラスタ毎に求め、各クラスタに1つの重み係数を対応させる。
本発明の第4の実施形態では、図8に示されるように話者601−1,601−2が居る室内602にマイクロホン101−1〜Nと第1乃至第3の実施形態のいずれかで説明した音響信号処理装置100が配置される。室内602は、例えば自動車の内部である。音響信号処理装置603は、目的音方向を話者601−1の方向に設定して、室内602と同一か比較的類似した環境で第3の実施形態で説明したような学習が行われることにより、重み係数辞書が作成されている。従って、話者601−1の発声は抑圧されずに、話者601−2の発声のみ抑圧される。
本発明の第5の実施形態によると、図9に示されるようにロボット頭部701の両側、すなわち耳の部分にマイクロホン101−1,101−2が配置され、第1乃至第3の実施形態のいずれかで説明した音響信号処理装置100に接続される。
図10は、本発明の第6の実施形態に従う音響信号処理装置であるエコーキャンセラを示している。本実施形態のエコーキャンセラは、自動車内のような室内801にマイクロホン101−1〜Nと、音響信号処理装置100、送信機802及びスピーカ803が配置される。電話や形態情報端末(PDA)やパーソナルコンピュータ(PC)などでハンズフリー通話を行う場合、スピーカ803から発する音のマイクロホン101−1〜Nに回り込む成分(エコー)が通話の相手先に送られる問題がある。これを防止するため、一般的にエコーキャンセラが用いられる。
102・・・チャネル間特徴量算出部;
103・・・重み係数辞書;
104・・・選択部;
105−1〜N・・・重み付け部;
106・・・加算器
204・・・選択部;
205−1〜N・・・フーリエ変換部;
207・・・フーリエ逆変換部;
208・・・クラスタリング部;
209・・・クラスタリング辞書
Claims (14)
- 複数チャネルの入力音響信号のチャネル間の差異を表す特徴量を求めるステップと、
前記特徴量に対応付けられた複数チャネルの重み係数を予め用意された重み係数辞書から選択するステップ、及び
選択された重み係数を用いて前記入力音響信号を重み付け加算して出力音響信号を生成するステップを具備する音響信号処理方法。 - 複数チャネルの入力音響信号のチャネル間の差異を表す特徴量を求めるステップと、
前記特徴量をクラスタリングして複数のクラスタを生成するステップと、
前記クラスタのセントロイドを求めるステップと、
前記特徴量と前記セントロイドとの距離を求めるステップと、
前記距離が最小となるセントロイドを有するクラスタに対応付けられた複数チャネルの重み係数を予め用意された重み係数辞書から選択するステップ、及び
選択された重み係数を用いて前記入力音響信号を重み付け加算して出力音響信号を生成するステップを具備する音響信号処理方法。 - 複数チャネルの入力音響信号のチャネル間の差異を表す特徴量を求めるステップと、
前記特徴量と予め用意された複数の代表点との距離を求めるステップと、
前記距離が最小となる代表点を決定するステップと、
前記距離が最小となる代表点に対応付けられた複数チャネルの重み係数を予め用意した重み係数辞書から選択するステップ、及び
選択された重み係数を用いて前記入力音響信号を重み付け加算して出力音響信号を生成するステップを具備する音響信号処理方法。 - 前記特徴量を求めるステップは、前記入力音響信号のチャネル間の到達時間差に基づく特徴量を求める請求項1乃至3のいずれか1項記載の音響信号処理方法。
- 特徴量を求めるステップは、前記入力音響信号のチャネル間の複素コヒーレンスを求める請求項1乃至3のいずれか1項記載の音響信号処理方法。
- 位置を変化させつつ音源から発せられる一連の音響をマイクロホンで受音して得られる複数チャネルの第2入力音響信号のチャネル間の差異を表す第2特徴量を求めるステップと、
前記第2特徴量をクラスタリングして複数の第2クラスタを生成するステップと、
前記第2クラスタに対応する前記第2入力音響信号を第2重み係数により重み付け加算して第2出力音響信号を生成するステップと、
前記第2重み係数のうち前記第2出力音響信号の目標信号に対する誤差を最小化する重み係数を前記重み係数辞書として記録するステップとをさらに具備する請求項2に記載の音響信号処理方法。 - 前記マイクロホンは、音源との間に障害物が存在する状態で配置される請求項1乃至6のいずれか1項記載の音響信号処理方法。
- 前記重み係数辞書は、スピーカからの信号を抑圧するように重み係数が定められている請求項1乃至6のいずれか1項記載の音響信号処理方法。
- 前記重み係数は時間領域のフィルタ係数であり、入力音響信号への重み付けは入力音響信号と重み係数との畳み込みで表される請求項1乃至8のいずれか1項記載の音響信号処理方法。
- 前記重み係数は周波数領域のフィルタ係数であり、前記入力音響信号への重み付けは入力音響信号と重み係数との積で表される請求項1乃至8のいずれか1項記載の音響信号処理方法。
- 複数チャネルの入力音響信号のチャネル間の差異を表す特徴量を求める手段と、
前記特徴量に対応付けられた複数チャネルの重み係数を予め用意された辞書から選択する手段、及び
選択された重み係数を用いて前記入力音響信号を重み付け加算して出力音響信号を生成する手段を具備する音響信号処理装置。 - 複数チャネルの入力音響信号のチャネル間の差異を表す特徴量を求める手段と、
前記特徴量をクラスタリングして複数のクラスタを生成する手段と、
前記特徴量との距離が最小となるセントロイドを有するクラスタに対応付けられた複数チャネルの重み係数を予め用意された辞書から選択する手段、及び
選択された重み係数を用いて前記入力音響信号を重み付け加算して出力音響信号を生成する手段を具備する音響信号処理装置。 - 複数チャネルの入力音響信号のチャネル間の差異を表す特徴量を求める処理と、
前記特徴量に対応付けられた複数チャネルの重み係数を予め用意された辞書から選択する処理、及び
選択された重み係数を用いて前記入力音響信号を重み付け加算して出力音響信号を生成する処理をコンピュータに行わせるための音響信号処理プログラム。 - 複数チャネルの入力音響信号のチャネル間の差異を表す特徴量を求める処理と、
前記特徴量をクラスタリングして複数のクラスタを生成する処理と、
前記特徴量との距離が最小となるセントロイドを有するクラスタに対応付けられた複数チャネルの重み係数を予め用意された辞書から選択する処理、及び
選択された重み係数を用いて前記入力音響信号を重み付け加算して出力音響信号を生成する処理をコンピュータに行わせるための音響信号処理プログラム。
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