JP2010020165A - 雑音抑圧装置、携帯電話機、雑音抑圧方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】受音した音に含まれる雑音レベルを精度よく推定し、推定した雑音レベルに応じて指向性を制御する雑音抑圧装置、該雑音抑圧装置を備えた携帯電話機、前記雑音抑圧装置による雑音抑圧方法及び前記雑音抑圧装置をコンピュータによって実現するためのコンピュータプログラムを提供する。
【解決手段】第１音入力部６及び第２音入力部７のそれぞれは、受音して音信号を取得し、雑音レベル推定部１１は、第１音入力部６及び第２音入力部７のそれぞれによって取得された音信号に基づいて、音信号に含まれる雑音成分のレベルを推定する。雑音抑圧処理制御部１２は、推定された雑音成分のレベルに基づいて、同期減算処理によって抑圧される雑音成分の抑圧量を制御するための抑圧量制御値を設定する。同期減算部１３は、設定された抑圧量制御値を用いて同期減算処理を行ない、目的の音源の方向以外の方向から到来する音を抑圧した音信号を生成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数方向からの音を受音して得られた音信号に対して、所定の方向以外の方向からの音信号を抑圧する雑音抑圧装置、該雑音抑圧装置を備えた携帯電話機、雑音抑圧方法及びコンピュータプログラムに関する。

受音してそれぞれ音信号に変換して出力するコンデンサマイク等の受音部を複数有し、各受音部から出力された音信号に基づいて様々な音処理を行なうマイクアレイ装置が開発されている。マイクアレイ装置は、各受音部から出力された各音信号の同期を取って加算することで目的とする音を強調する同期加算処理を行なうように構成されている場合がある。また、マイクアレイ装置は、各音信号の同期を取って一方から他方を減算することで雑音源に対して死角を形成する同期減算処理によって雑音抑圧を行なうように構成されている場合がある（例えば、非特許文献１参照）。

同期加算処理及び同期減算処理等のようにマイクアレイ装置が行なうマイクアレイ処理である雑音抑圧処理や目的音強調処理は、実行後の音信号に必ず歪みを生じさせる。特に、静かな環境下で受音された音信号に対してマイクアレイ処理を行なった場合には、マイクアレイ処理によって生じた歪みが目立ってしまう。一方、騒がしい環境下で受音された音信号に対しては、多少の歪みが発生しても、マイクアレイ処理によって雑音を抑圧することによる音質の向上が得られる。

そこで、従来では、周囲の雑音レベルに応じて、マイクアレイ処理を実行するか否かを切り替えるように構成された雑音抑圧装置が用いられていた。図１１は従来の雑音抑圧装置の構成を示すブロック図である。従来の雑音抑圧装置は、受音部１０１，１０２、雑音レベル推定部１０３、雑音抑圧処理制御部１０４、スイッチ１０５，１０６，１０９、雑音抑圧処理部１０７、マイクアレイ処理部１０８等を備える。

受音部１０１は、受音した音に基づいて電気信号である音信号に変換し、変換した音信号を雑音レベル推定部１０３及びスイッチ１０５に送出する。受音部１０２は、受音した音に基づいて音信号を変換し、変換した音信号をスイッチ１０６に送出する。
なお、受音部１０１，１０２から出力された音信号（アナログ信号）は、増幅器（図示せず）によって増幅され、アナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）（図示せず）によってデジタル信号に変換された後、雑音レベル推定部１０３、スイッチ１０５，１０６に送出される。

雑音抑圧処理部１０７は、スイッチ１０５の一端から出力される音信号を取得し、取得した音信号に基づいて雑音抑圧処理を行なう。具体的には、雑音抑圧処理部１０７は、１個のマイク（受音部１０１）から出力された音信号に基づいて、この音信号に含まれる雑音成分を検出し、検出した雑音成分を音信号から取り除く処理を行なう。

マイクアレイ処理部１０８は、スイッチ１０５，１０６のそれぞれの一端から出力される音信号を取得し、取得した音信号に基づいて、同期加算処理又は同期減算処理等のマイクアレイ処理を行なう。雑音レベル推定部１０３は、受音部１０１から出力される音信号に基づいて周囲の雑音レベルを推定する。また、雑音抑圧処理制御部１０４は、雑音レベル推定部１０３によって推定された雑音レベルに基づいて、スイッチ１０５，１０６，１０９の切り替えを制御する。

雑音抑圧処理制御部１０４は、雑音レベル推定部１０３が推定した雑音レベルが所定値以上であれば、受音部１０１，１０２からの音信号をマイクアレイ処理部１０８へ出力するようにスイッチ１０５，１０６の切り替えを制御する。またこのとき、雑音抑圧処理制御部１０４は、マイクアレイ処理部１０８からの音信号を外部へ出力するようにスイッチ１０９の切り替えを制御する。

一方、雑音抑圧処理制御部１０４は、雑音レベル推定部１０３が推定した雑音レベルが所定値未満であれば、受音部１０１からの音信号のみを雑音抑圧処理部１０７へ出力するようにスイッチ１０５，１０６の切り替えを制御する。またこのとき、雑音抑圧処理制御部１０４は、雑音抑圧処理部１０７からの音信号を外部へ出力するようにスイッチ１０９の切り替えを制御する。

このような構成により、雑音抑圧装置は、周囲が静かな環境である場合には雑音抑圧処理部１０７による１個マイクを用いた雑音抑圧処理を行ない、周囲が騒がしい環境である場合にはマイクアレイ処理部１０８によるマイクアレイ処理を行なうことができる。よって、周囲の環境に応じた処理によって雑音を抑圧して音質を向上させることができる。
金田豊著、「マイクロホン系におけるディジタルフィルタの応答」、日本音響学会誌、１９８９年，第４５巻，第２号、１２５−１２８頁

しかし、上述した構成の雑音抑圧装置は、１個の受音部１０１からの音信号のみに基づいて周囲の雑音レベルを推定する構成であるので、目的の音源からの音と、それ以外の音との区別がつかない。よって、従来の雑音抑圧装置は、雑音レベルを推定する際に目的の音源からの音が含まれることがあり、本来雑音ではない音に基づいて雑音レベルを推定した場合、正確な雑音レベルを得ることができないという問題を有する。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、受音した音に含まれる雑音レベルを精度よく推定し、推定した雑音レベルに応じて、受音する音の指向性を制御する雑音抑圧装置、該雑音抑圧装置を備える携帯電話機、前記雑音抑圧装置による雑音抑圧方法及び前記雑音抑圧装置をコンピュータによって実現するためのコンピュータプログラムを提供することにある。

本願に開示する雑音抑圧装置は、複数方向からの音を受音してそれぞれ音信号に変換する複数の受音部を備える雑音抑圧装置において、受音部のそれぞれによって変換された音信号に基づいて、所定の音源の方向情報及び／又は所定の音源との距離情報を求め、求めた方向情報及び／又は距離情報を用いて、前記音信号に含まれる雑音成分の成分値を推定する。また、本願に開示する雑音抑圧装置は、抑圧される音信号の方向の範囲を制御する抑圧量制御値を求め、前記雑音成分の成分値及び前記抑圧量制御値を用いて、前記音信号に対して、所定の方向以外の方向からの音信号を抑圧し、所定の出力先へ出力する。

本願に開示する雑音抑圧装置によれば、複数の受音部で取得した音信号に基づいて雑音成分の成分値を推定するので、１個の受音部で取得した音信号のみに基づいて雑音成分を検出する構成と比較して、雑音成分を精度よく検出することが可能となる。また、本願に開示する雑音抑圧装置によれば、音信号に基づく所定の音源の方向情報及び／又は所定の音源との距離情報を用いて雑音成分の成分値を推定するので、雑音成分をより正確に推定することが可能となる。更に、本願に開示する雑音抑圧装置によれば、雑音成分の成分値に応じて、所定の方向以外の方向からの音信号を抑圧させる抑圧量制御値を制御するので、雑音レベルに応じて、受音する音の方向（指向性）を制御することが可能となる。

本願に開示する雑音抑圧装置では、所定の音源の方向情報及び所定の音源との距離情報等を用いて周囲の雑音レベルを正確に推定し、そのレベルに応じて、受音する音の方向を制御できる。これにより、周囲が静かな環境である場合と、周囲が騒がしい環境である場合とにおいて、受音する音の方向を適切に変更させることができる。よって、例えば、静かな環境下では、受音対象を広い範囲とし、歪みの発生が少ない指向性での受音を行なうことにより、良好な音質の音信号を得ることができる。また、騒がしい環境下では、受音対象を狭い範囲とし、雑音成分の抑圧量を重視する指向性での受音を行なうことにより、雑音による音質の劣化を軽減することができる。

以下に、本願に開示する雑音抑圧装置を、携帯電話機に適用した各実施形態を示す図面に基づいて詳述する。なお、本願に開示する雑音抑圧装置、雑音抑圧方法、コンピュータプログラムは、携帯電話機に適用される構成に限られず、例えば、受音して得られた音信号を用いて音声認識を行なう音声認識装置等、取得した音信号に各種の処理を行なう音声処理装置に適用することもできる。

（実施形態１）
以下に、実施形態１に係る携帯電話機について説明する。図１Ａ及び図１Ｂは実施形態１の携帯電話機の構成を示す模式図である。なお、図１Ａには携帯電話機１０の外観斜視図を、図１Ｂには携帯電話機１０の操作部４を有する筺体を手前側から見た図をそれぞれ示す。

本実施形態１の携帯電話機１０は、表示部５を有する第１の筺体１０ａと操作部４を有する第２の筺体１０ｂとが、ヒンジ部１０ｃを介して連結された折り畳み式の携帯電話機である。なお、本願に開示する雑音抑圧装置は、折り畳み式の携帯電話機以外の携帯電話機にも、他の音声入力装置にも適用できる。

携帯電話機１０は、筺体１０ａのヒンジ部１０ｃとの連結部とは反対側の端部にスピーカ８ａを有する。また、携帯電話機１０は、筺体１０ｂのヒンジ部１０ｃとの連結部とは反対側の端部に２つのマイク６ａ，７ａを有する。マイク６ａは、筺体１０ｂの操作部４が設けられた側面に設けられており、マイク７ａは、筺体１０ｂの操作部４が設けられた側面の裏面に設けられている。なお、携帯電話機１０のユーザは、筺体１０ａに設けられたスピーカ８ａを自身の耳元に配置させ、筺体１０ｂに設けられたマイク６ａに向かって発話する。よって、ユーザ（発話者）の口が、携帯電話機１０が受音しようとする目的の音源（所定の音源）である。

図２は実施形態１の携帯電話機１０の構成を示すブロック図である。本実施形態１の携帯電話機１０は、演算処理部１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２、ＲＡＭ（Random Access Memory）３、操作部４、表示部５、第１音入力部６、第２音入力部７、音出力部８、通信部９等を備える。上述したハードウェア各部はバス１ａを介して相互に接続されている。

演算処理部１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）又はＭＰＵ（Micro Processor Unit）等であり、上述したハードウェア各部の動作を制御すると共に、ＲＯＭ２に予め格納してある制御プログラムを適宜ＲＡＭ３に読み出して実行する。ＲＯＭ２は、携帯電話機１０を動作させるために必要な種々の制御プログラムを予め格納している。ＲＡＭ３はＳＲＡＭ又はフラッシュメモリ等であり、演算処理部１による制御プログラムの実行時に発生する種々のデータを一時的に記憶する。

操作部４は、ユーザが携帯電話機１０を操作するために必要な各種の操作キーを備えている。ユーザにより各操作キーが操作された場合、操作部４は操作された操作キーに対応した制御信号を演算処理部１へ送出し、演算処理部１は操作部４から取得した制御信号に対応した処理を実行する。
表示部５は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であり、演算処理部１からの指示に従って、携帯電話機１０の動作状況、操作部４を介して入力された情報、ユーザに対して通知すべき情報等を表示する。

第１音入力部６及び第２音入力部７（受音部）のそれぞれは、図３に示すように、マイク６ａ，７ａ、増幅器６ｂ、７ｂ、Ａ／Ｄ変換器６ｃ、７ｃを有する。マイク６ａ，７ａは、例えばコンデンサマイクであり、受音した音に基づいてアナログの音信号を生成し、生成した音信号をそれぞれ増幅器６ｂ、７ｂへ送出する。

増幅器６ｂ、７ｂは、例えばゲインアンプであり、マイク６ａ，７ａから入力された音信号を増幅し、得られた音信号をそれぞれＡ／Ｄ変換器６ｃ，７ｃへ送出する。Ａ／Ｄ変換器６ｃ，７ｃは、増幅器６ｂ、７ｂから入力された音信号に対して、ＬＰＦ（Low Pass Filter）等のフィルタ処理を行ない、携帯電話機の場合は８０００Ｈｚのサンプリング周波数でサンプリングしてデジタルの音信号に変換する。第１音入力部６及び第２音入力部７は、Ａ／Ｄ変換器６ｃ，７ｃによって得られたデジタルの音信号を所定の出力先へ送出する。

音出力部８は、音を出力するスピーカ８ａ、デジタル／アナログ変換器、増幅器（共に図示せず）等を有する。音出力部８は、音声出力すべきデジタルの音信号を、デジタル／アナログ変換器によってアナログの音信号に変換した後、増幅器によって増幅し、増幅した音信号に基づく音をスピーカ８ａから出力する。

通信部９は、ネットワーク（図示せず）に接続するためのインタフェースであり、ネットワーク（通信回線）を介して他の携帯電話機、コンピュータ等の外部機器との間で通信を行なう。なお、通信部９は、例えば、第１音入力部６及び第２音入力部７によって取得された音信号を、通信（通話）相手の携帯電話機へ出力する。

以下に、上述した構成の携帯電話機１０において、演算処理部１がＲＯＭ２に格納されている種々の制御プログラムを実行することによって実現される携帯電話機１０の機能について説明する。図３は実施形態１の携帯電話機１０の機能構成を示す機能ブロック図である。本実施形態１の携帯電話機１０において、演算処理部１は、ＲＯＭ２に記憶してある制御プログラムを実行することによって、雑音レベル推定部１１、雑音抑圧処理制御部１２、同期減算部１３等の各機能を実現する。

なお、雑音レベル推定部１１、雑音抑圧処理制御部１２、同期減算部１３の各部は、ＲＯＭ２に格納された制御プログラムを演算処理部１が実行することによって実現される構成に限られない。例えば、上述した各部を、本願に開示するコンピュータプログラム及び各種のデータが組み込まれたＤＳＰ（Digital Signal Processor）によって実現してもよい。

第１音入力部６及び第２音入力部７のそれぞれは、受音して得られた音信号を雑音レベル推定部１１及び同期減算部１３にそれぞれ送出する。なお、第１音入力部６及び第２音入力部７は、目的の音源である発話者の口から発せられる音（目的音）及びその他の音（雑音）を含み、携帯電話機１０に対して周囲から到来する音を受音する。

雑音レベル推定部（推定手段）１１は、第１音入力部６及び第２音入力部７のそれぞれから入力された音信号に基づいて、音信号に含まれる雑音成分のレベル（成分値）を推定する。なお、雑音成分のレベル（成分値）とは、携帯電話機１０の周囲の雑音の大きさを表す値である。

また、本実施形態１の雑音レベル推定部１１は、目的の音源（ここでは、発話者の口）の方向を示す方向情報に基づいて、目的の音源の方向以外の方向に指向性を向け、目的の音源の方向以外の方向から到来する音に基づいて雑音成分のレベルを推定する。よって、発話者が発した音（目的音）を雑音レベルの推定に用いないので、雑音レベルを正確に推定できる。雑音レベル推定部１１は、推定した雑音レベルを雑音抑圧処理制御部１２へ送出する。なお、目的音源の方向情報だけでなく、目的音源までの距離情報も用いてもよく、目的音源までの距離情報も用いた実施形態については、実施形態２で説明する。

雑音抑圧処理制御部１２は、雑音レベル推定部１１によって推定された雑音成分のレベルに基づいて、同期減算部１３が行なう同期減算処理によって抑圧される雑音成分の抑圧量を制御するための抑圧量制御値を決定する。雑音抑圧処理制御部（制御手段）１２は、決定した抑圧量制御値を同期減算部１３へ送出することにより、雑音成分のレベルに応じて、同期減算部１３によって抑圧される音信号の方向の範囲（指向性）を制御する。

同期減算部（抑圧手段）１３は、雑音抑圧処理制御部１２から入力された抑圧量制御値を用いて同期減算処理を行ない、第１音入力部６によって取得された音信号から、第２音入力部７によって取得された音信号に遅延を掛けた音信号を減算する。これにより、目的の音源と反対方向に死角ができ、目的の音源の方向以外の方向から到来する音（雑音）を抑圧することによって、目的の音源の方向から到来する音（目的音）を強調した音信号が生成される。同期減算部１３は、同期減算処理を行なった音信号を、所定の出力先へ送出する。

同期減算部１３は、例えば、音入力部６，７によって取得した音信号を、通信（通話）相手の携帯電話機へ送信する場合には、同期減算処理を行なった音信号を通信部９へ送出する。なお、通信部９は、取得した音信号を電話通信として通信相手の端末へ送信する。また、携帯電話機１０が音声認識処理部を有する構成であり、音入力部６，７によって取得した音信号に基づいて音声認識処理を行なう場合には、同期減算部１３は、同期減算処理を行なった音信号を音声認識処理部へ送出する。

以下に、雑音レベル推定部１１及び同期減算部１３の詳細な構成について説明する。図４は実施形態１の携帯電話機１０の機能構成を示す機能ブロック図である。本実施形態１の携帯電話機１０において、雑音レベル推定部１１は、遅延部１１１、減算部１１２、レベル計算部１１３、レベル更新部１１４等の各機能を有する。

雑音レベル推定部１１に入力される第１音入力部６からの音信号は遅延部１１１に入力され、雑音レベル推定部１１に入力される第２音入力部７からの音信号は減算部１１２に入力される。遅延部１１１は、第１音入力部６から入力される音信号に対して所定の遅延時間の遅延を掛ける。遅延時間は、マイク６ａが設けられた位置とマイク７ａが設けられた位置との距離に依存した遅延時間である。遅延部１１１は、遅延させた第１音入力部６からの音信号を減算部１１２へ送出する。

減算部１１２は、第２音入力部７から入力された音信号から、遅延部１１１から入力された音信号を減算し、得られた音信号をレベル計算部１１３へ送出する。減算部１１２による減算処理によって得られた音信号は、図５に示すような指向性を有する音信号となる。図５は雑音レベル推定部１１の減算部１１２から出力される音信号の指向性のパターンを示す模式図である。図５に示すパターンは、携帯電話機１０を中心とした水平方向に３６０°の範囲において、目的の音源の方向を基準として時計回りに３０°毎の各方向から到来する音信号に対する抑圧量（図５においては０ｄＢ〜−６０ｄＢの各値）を、１８０°での値を０ｄＢとして示している。

図５に示すパターンでは、例えば、目的の音源の方向（０°の方向）からの音を受信して得られた音信号に対しては５５ｄＢの抑圧が掛かり、目的の音源の方向を基準として時計回りに３０°の方向からの音を受信して得られた音信号に対しては３０ｄＢの抑圧が掛かることを示している。

なお、図５に示すパターンの指向性は、目的の音源の方向を含まない指向性になっている。即ち、減算部１１２から出力される音信号は、目的の音源の方向からの音信号が抑圧されるので、目的の音源の方向以外の方向からの音信号となる。ここで、目的の音源の方向以外の方向からの音信号を雑音とし、雑音を受信して得られた音信号を雑音信号とする。

レベル計算部１１３は、減算部１１２から入力された、図５に示すような指向性で受音された音信号のレベル（雑音信号の雑音レベル）を計算し、レベル更新部１１４へ送出する。レベル更新部１１４は、レベル計算部１１３が所定のタイミングで算出してきた雑音レベルを更新し、更新した信号レベルを雑音抑圧処理制御部１２へ送出する。

なお、レベル更新部１１４は、レベル計算部１１３から取得した雑音レベルを新たな雑音レベルに更新してもよいし、これまでにレベル計算部１１３によって算出された雑音レベル（過去の雑音レベル）を考慮した雑音レベルを新たな雑音レベルに更新してもよい。過去の雑音レベルを考慮する場合、レベル更新部１１４は、例えば、過去の雑音レベルに所定値（例えば、０．９、０．９９等の０以上１以下の値）を掛け、新たに算出された雑音レベルに１から所定値を減算した値（例えば、０．１、０．０１）を掛けて足し合わせた値を新たな雑音レベルとする。なお、このような処理によって雑音レベルを算出することにより、音入力部６，７によって取得された音信号の信号レベルが筺体本体への衝撃等により急激に変化した場合であっても、雑音レベルの誤推定を防止できる。

雑音抑圧処理制御部１２は、雑音レベル推定部１１から入力された雑音レベルを用いて、雑音レベルに応じた抑圧量制御値を設定し、同期減算部１３の補正部１３２に入力する。抑圧量制御値は、同期減算部１３による同期減算処理によって抑圧される雑音成分の抑圧量を制御するための値であり、抑圧量制御値の値が大きいほど雑音成分の抑圧量が多くなる。

抑圧量制御値は０以上１以下の値であり、雑音抑圧処理制御部１２は、雑音レベルが低く周囲が静かな場合には抑圧量制御値を０に近づけ、雑音レベルが高く周囲が騒がしい場合には抑圧量制御値を１に近づける。よって、周囲が騒がしいほど、同期減算処理によって抑圧される雑音成分の抑圧量が多くなるように制御される。

また、本実施形態１の携帯電話機１０において、同期減算器１３は、遅延部１３１、補正部１３２、減算部１３３等の各機能を有する。
同期減算部１３に入力される第１音入力部６からの音信号は減算部１３３に入力され、同期減算部１３に入力される第２音入力部７からの音信号は遅延部１３１に入力される。遅延部１３１は、第２音入力部７から入力される音信号に対して所定の遅延時間の遅延を掛ける。遅延時間は、マイク６ａが設けられた位置とマイク７ａが設けられた位置との距離に依存した遅延時間である。遅延部１３１は、遅延させた第２音入力部６からの音信号を補正部１３２へ送出する。

補正部１３２は、遅延部１３１から入力された音信号に、雑音抑圧処理制御部１２から入力された抑圧量制御値を乗算し、雑音を抑圧する抑圧量として減算部１３３へ送出する。なお、抑圧量制御値が乗算された音信号は、抑制される雑音成分の抑制量であり、第１音入力部６からの音信号から差し引く音信号である。減算部１３３は、第１音入力部６から入力された音信号から、補正部１３２から入力された抑圧量（抑圧量制御値を乗算された音信号）を減算し、得られた音信号を所定の出力先へ送出する。

なお、第２音入力部７からの音信号は、遅延部１３１によって遅延されることにより、図１Ｂに示す筺体１０ｂのマイク７ａが設けられた側面側からマイク６ａに到来する雑音との同期が取られているので、補正部１３２から出力された音信号は、同期減算にて筺体１０ｂのマイク７ａが設けられた側面側からマイク６ａに到来する雑音を抑圧するための音信号となる。このような音信号を、第１音入力部６からの音信号から減算することにより、減算部１３３は、筺体１０ｂのマイク７ａが設けられた側面側に指向性の死角を形成した雑音抑圧が行なわれた音信号を出力することができる。

減算部１３３による減算処理によって得られた音信号は、図６に示すような指向性を有する音信号となる。図６Ａ及び図６Ｂは同期減算された音信号の指向性のパターンを示す模式図である。図６Ａには抑圧量制御値が１の場合に同期減算部１３から出力される音信号の指向性のパターンを、図６Ｂには抑圧量制御値が０の場合に同期減算部１３から出力される音信号の指向性のパターンをそれぞれ示す。

図６Ａ及び図６Ｂに示すパターンは、図５に示したパターンと同様に、携帯電話機１０を中心とした水平方向に３６０°の範囲において、目的の音源の方向を基準として時計回りに３０°毎の各方向から到来する音信号に対する抑圧量を、０°での値を０ｄＢとして示している。
なお、図６Ａに示すパターンの指向性は、抑圧量制御値が１に近い値の場合、即ち、雑音レベルが高く周囲が騒がしい場合の指向性であり、目的の音源と反対方向に死角を形成している。即ち、同期減算部１３は、雑音レベルが高く携帯電話機１０の周囲が騒がしい場合は、目的の音源と反対方向からの音信号を抑圧することによって、目的の音源の方向からの音信号が強調された音信号を生成する。

また、図６Ｂに示すパターンの指向性は、抑圧量制御値が０に近い値の場合、即ち、雑音レベルが低く周囲が静かな場合の指向性であり、携帯電話機１０の周囲の全ての方向を示す。即ち、同期減算部１３は、雑音レベルが低く携帯電話機１０の周囲が静かな場合は、雑音抑圧を行なわず、全ての方向からの音の音信号を生成する。

上述した処理により、周囲が騒がしい場合には、雑音抑圧処理制御部１２から出力される抑圧量制御値は１に近い値となり、補正部１３２から出力される抑圧量が大きくなる。この場合、同期減算部１３は、抑圧すべき音信号の音が到来する方向を広い範囲とし、目的の音源の方向以外の方向の広い範囲からの音信号を抑圧した音信号を出力する。よって、携帯電話機１０は、周囲が騒がしい場合には、目的の音源の方向の狭い範囲からの音信号を受信することによって、雑音成分を効率よく抑圧することができる。

また、周囲が静かな場合には、雑音抑圧処理制御部１２から出力される抑圧量制御値は０に近い値となり、補正部１３２から出力される抑圧量が小さくなる。この場合、同期減算部１３は、抑圧すべき音信号の音が到来する方向に作る死角を弱く（小さく）することで、抑圧しない範囲を広くする。よって、携帯電話機１０は、周囲が静かな場合には、広い範囲からの音信号を受信することによって、雑音抑圧による音質の劣化を防止することができる。

このように、周囲の雑音レベルに応じて抑圧量制御値を変更することにより、抑圧される音信号の音が到来する方向の範囲を変更することができるので、周囲の雑音レベルに応じて雑音抑圧装置における指向性を制御することができる。

以下に、本実施形態１の携帯電話機１０による雑音抑圧処理についてオペレーションチャートに基づいて説明する。図７は雑音抑圧処理の手順を示すオペレーションチャートである。なお、以下の処理は、携帯電話機１０のＲＯＭ２に格納してある制御プログラムに従って演算処理部１によって実行される。

携帯電話機１０の演算処理部１は、例えば他の携帯電話機との間で通信（通話）が開始された場合、第１音入力部６及び第２音入力部７によって音を受音して音信号を生成する（Ｓ１）。演算処理部１（雑音レベル推定部１１）は、生成した音信号に基づいて、音信号に含まれる雑音成分のレベル（雑音レベル）を決定する（Ｓ２）。また、演算処理部１（雑音抑圧処理制御部１２）は、決定した雑音レベルに基づいて、雑音レベルに応じた抑圧量制御値を設定する（Ｓ３）。

演算処理部１（同期減算部１３）は、第２音入力部７によって得られた音信号と、雑音レベルに基づいて設定した抑圧量制御値とにより、第１音入力部６からの音信号から差し引く音信号を算出する（Ｓ４）。演算処理部１は、第１音入力部６によって得られた音信号から、算出した差し引く音信号を減算し（Ｓ５）、雑音が抑圧された音信号を生成する。これにより、雑音レベルに応じた抑圧量制御値に基づく同期減算処理によって、雑音レベルに応じた範囲からの音に基づく音信号（雑音信号）を抑圧することができる。

上述した実施形態１では、図５に示すような指向性、具体的には、目的の音源の方向以外の方向からの音を受音して得られた音信号に基づいて、周囲の雑音レベルを推定する。よって、目的の音源の方向からの音を雑音レベルの推定に用いないので、精度のよい雑音レベルを推定できる。

上述した実施形態１では、周囲の雑音レベルに応じて、抑圧される雑音の抑圧量を制御するので、周囲の雑音レベルに応じた指向性の制御を実現できる。具体的には、周囲が静かな環境下では、元々雑音が少ないので、抑圧量を少なくして広い指向性を有するように制御することにより、目的の音源からの音に歪みが生じず、雑音抑圧処理による音質の劣化を防止できる。また、周囲が騒がしい環境下では、抑圧量を大きくして狭い指向性を有するように制御することにより、優れた雑音抑圧効果が得られ、マイクアレイ処理後の音を聞き易くすることができる。

上述した実施形態１では、本願に開示する雑音抑圧装置を、携帯電話機１０に適用した構成を例に説明した。本願に開示する雑音抑圧装置を携帯電話機１０に適用した場合、目的の音源をユーザの口とし、目的の音をユーザが発話する際の音声とすることができる。即ち、携帯電話機１０に設けられたマイク６ａからユーザの口の方向に向けられた指向性を、ユーザの口の方向以外の方向からの音に基づく雑音レベルに応じて制御することができる。これにより、携帯電話機１０の周囲の雑音環境の変化に合わせた雑音抑圧処理の実行が可能となる。

（実施形態２）
以下に、実施形態２に係る携帯電話機について説明する。なお、本実施形態２の携帯電話機は、上述した実施形態１の携帯電話機１０と同様の構成によって実現することができるので、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

上述した実施形態１の携帯電話機１０は、目的の音源の方向以外の方向からの音に基づいて周囲の雑音レベルを推定する構成であった。これに対して、本実施形態２の携帯電話機１０は、第１音入力部６によって取得した音信号の信号レベルと、第２音入力部７によって取得した音信号の信号レベルとの差が所定値未満となる音成分のレベルに基づいて周囲の雑音レベルを推定する構成とする。

携帯電話機１０の正面（マイク６ａの正面）近傍の位置から到来する音は、球面波として両マイク６ａ，７ａに到来するため、音が進行する距離に依存して信号レベルが減衰する。よって、第１音入力部６によって取得された場合の信号レベルよりも、第２音入力部６によって取得された場合の信号レベルの方が小さい。一方、携帯電話機１０から離れた位置から到来する音は、平面波とみなすことができ、第１音入力部６によって取得された場合の信号レベルと、第２音入力部７によって取得された場合の信号レベルとの差が小さい。

よって、本実施形態２では、第１音入力部６が取得した音信号と、第２音入力部７が取得した音信号とにおいて信号レベルの差が所定値未満となる音成分、即ち、携帯電話機１０から離れた位置から到来する音のレベルに基づいて周囲の雑音レベルを推定する。

図８は実施形態２の携帯電話機の機能構成を示す機能ブロック図である。本実施形態２の携帯電話機１０において、演算処理部１が実現する雑音レベル推定部１１は、図４に示した遅延部１１１及び減算部１１２の代わりに比較部１１５の機能を有し、レベル更新部１１４の代わりに雑音スペクトル更新部１１６の機能を有する。なお、これ以外の構成については、上述した実施形態１の構成と同一である。

比較部（検出手段）１１５は、第１音入力部６からの音信号の信号レベルと、第２音入力部７からの音信号の信号レベルとの差を、目的の音源との距離情報として算出し、２つの音信号の信号レベルの差が所定値未満となる音成分を検出する。比較部１１５は、検出した音成分の音信号を雑音スペクトル更新部１１６へ送出する。比較部１１５がレベル計算部１１３へ送出する音信号は、第１音入力部６からの音信号であっても、第２音入力部７からの音信号であってもよいし、大きい値の信号レベルを有する音信号であってもよい。本実施形態２では、目的の音源までの距離情報を算出して用いているが、実施形態１で用いた目的音源の方向と合わせて使用してもよい。

雑音スペクトル更新部１１６は、比較部１１５から取得した音信号について、時間軸上の音信号を周波数軸上の音信号（スペクトル）に変換し、得られたスペクトル（雑音スペクトル）を更新する。なお、雑音スペクトル更新部１１６は、例えば、フーリエ変換のような時間−周波数変換処理を実行する。雑音スペクトル更新部１１６は、これまでに算出した雑音スペクトルに所定値（例えば、０．９、０．９９等の０以上１以下の値）を掛け、新たに得られた雑音スペクトルに１から所定値を減算した値（例えば、０．１、０．０１）を掛けて足し合わせた値を新たな雑音スペクトルとする。

雑音スペクトル更新部１１６は、更新した雑音スペクトルをレベル計算部１１３へ送出する。レベル計算部１１３は、雑音スペクトル更新部１１６から取得した雑音スペクトルに基づいて、比較部１１５から出力された音信号のレベル（雑音信号の雑音レベル）を計算して雑音抑圧処理制御部１２へ送出する。

上述した構成により、本実施形態２では、２つの音入力部６，７によって取得された音信号の信号レベルの差が所定値未満である音成分を雑音成分とし、この音成分を用いて周囲の雑音レベルを推定する。よって、目的の音源の方向からの音であっても、雑音成分と判断される音を用いて雑音レベルを推定しつつ、筺体１０ｂの正面近傍で発せられる携帯電話機１０の利用者が発する音声を雑音レベルの推定に使用しないので、雑音レベルの推定の精度をより向上させることができる。

本実施形態２の雑音抑圧処理制御部１２、同期減算部１３等の各部は、上述の実施形態１で説明した処理と同様の処理を行なうので、説明を省略する。

（実施形態３）
以下に、実施形態３に係る携帯電話機について説明する。なお、本実施形態３の携帯電話機は、上述した実施形態１の携帯電話機１０と同様の構成によって実現することができるので、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

上述した実施形態１の携帯電話機１０は、目的の音源が音を発しているか否かに拘わらず、目的の音源の方向以外の方向からの音に基づいて周囲の雑音レベルを推定する構成であった。これに対して、本実施形態３の携帯電話機１０は、目的の音源が音を発している場合には、目的の音源の方向以外の方向からの音に基づいて周囲の雑音レベルを推定し、目的の音源が音を発していない場合には、目的の音源の方向を含む全ての方向からの音に基づいて周囲の雑音レベルを推定する構成とする。

本実施形態３の携帯電話機１０において、図２における演算処理部１は、例えば、同期減算部１３として動作し、目的の音源（発話者の口）の方向に指向性を向けて音信号を取得する。演算処理部１は、このようにして取得した音信号に基づいて、目的の音源の方向からの音を受音しているか否かを判定する。即ち、演算処理部１は、目的の音源によって発せられた音を受音しているか否かを判定する。

そして、演算処理部１は、目的の音源の方向からの音を受音していると判定した場合、実施形態１と同様に、図５に示すようなパターンの指向性で音信号を取得し、取得した音信号に基づいて雑音レベルを推定する。即ち、演算処理部１は、目的の音源の方向以外の方向からの音に基づいて周囲の雑音レベルを推定する。よって、目的の音源が音を発している場合には、目的の音源の方向からの音を雑音レベルの推定に用いないので、目的の音源からの音を含まない音（雑音）に基づいて精度のよい雑音レベルの推定が可能となる。

一方、演算処理部１は、目的の音源の方向からの音を受音していないと判定した場合、図５に示すようなパターンの指向性よりも広い範囲の指向性で音信号を取得し、取得した音信号に基づいて雑音レベルを推定する。即ち、演算処理部１は、例えば、目的の音源の方向を含む全ての方向からの音に基づいて周囲の雑音レベルを推定する。よって、目的の音源が音を発していない場合には、全ての方向からの音に基づいて雑音レベルを推定するので、雑音レベルに変化が生じた場合であっても、高速に雑音レベルの追従が可能であり、より精度のよい雑音レベルの推定が可能となる。

上述した構成により、本実施形態３では、目的の音源の方向からの音を受音している場合と受音していない場合とにおいて、異なる方向（範囲）から到来する音を用いて雑音レベルの推定を行なう。よって、目的の音源が音を発している状況と発していない状況とにおいて、それぞれ精度のよい雑音レベルの推定が可能となる。

なお、目的の音源の方向からの音を受音しているか否かを判定する方法としては、各種の方法を用いることができる。例えば、取得した音信号の位相スペクトルがランダムになっている場合に目的の音源の方向からの音を受音していないと判定する方法、目的の音源の方向からの音が有るか無いかを判定する有音無音判定を用いる方法、目的の音源の方向を含まない方向に指向性を向けて推定した雑音レベルと入力音のレベルとの差（ＳＮＲ）を用いる方法等がある。

上述した実施形態３は、実施形態１の変形例として説明したが、上述した実施形態２の構成にも適用できる。

（実施形態４）
以下に、実施形態４に係る携帯電話機について説明する。なお、本実施形態４の携帯電話機は、上述した実施形態１の携帯電話機１０と同様の構成によって実現することができるので、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

上述した実施形態１の携帯電話機１０は、雑音レベルに応じて抑圧量制御値を変更することにより、雑音レベルに応じた抑圧量での雑音抑圧を行ない、指向性の範囲を制御する構成であった。これに対して、本実施形態４の携帯電話機１０は、上述した実施形態３と同様に、目的の音源の方向からの音を受音しているか否かを判定し、目的の音源の方向からの音を受音している場合と受音していない場合とにおいて、指向性の範囲を制御する速さを変更する構成とする。

本実施形態４の携帯電話機１０において、演算処理部１は、目的の音源の方向からの音を受音しているか否かを判定する。演算処理部（制御速度変更手段）１は、目的の音源の方向からの音を受音していると判定した場合、雑音レベル推定部１１として動作する際に雑音レベルを更新する速度を遅くする。

具体的には、演算処理部１が目的の音源の方向からの音を受音していると判定している場合、雑音レベル推定部１１のレベル更新部１１４は、過去の雑音レベルに０．９９を掛け、新たに算出された雑音レベルに０．０１を掛けて足し合わせた値を新たな雑音レベルとする。一方、演算処理部１が目的の音源の方向からの音を受音していないと判定している場合、雑音レベル推定部１１のレベル更新部１１４は、過去の雑音レベルに０．９を掛け、新たに算出された雑音レベルに０．１を掛けて足し合わせた値を新たな雑音レベルとする。

このような構成とすることにより、目的の音源の方向からの音を受音している場合には、目的の音源の方向からの音を受音していない場合と比較して、音入力部６，７によって取得された音信号に基づく雑音レベルの更新速度を遅くすることができる。雑音レベルの更新速度を遅くすることにより、同期減算部１３から出力された音信号の指向性の範囲を制御（変更）する速さを遅くすることができる。

また、演算処理部１が目的の音源の方向からの音を受音していると判定している場合には、雑音レベル推定部１１の動作を行なわないようにしてもよい。この場合、雑音レベルの更新が行なわれないので、指向性の範囲を制御する処理が一時的に停止し、指向性の範囲の制御が行なわれない。

上述した構成により、本実施形態４では、目的の音源の方向からの音を受音している場合には、指向性の範囲を制御する速度を遅くする、又は指向性の範囲を制御する処理を行なわない。よって、目的の音源が音を発している間は、指向性の変更に伴う音質の変化を防止することができる。

上述した実施形態４では、雑音レベル推定部１１のレベル更新部１１４によって更新される雑音レベルの更新速度を遅くすることによって、受音する音の指向性を制御（変更）する速度を遅くする構成であった。このような構成に限られず、例えば、雑音抑圧処理制御部１２が、雑音レベル推定部１１から取得した雑音レベルから抑圧量制御値を設定する際の抑圧量制御値の変更速度を遅くすることによって、受音する音の指向性の制御速度を遅くする構成としてもよい。

なお、上述した実施形態４では、目的の音源の方向からの音を受音している場合に、指向性の範囲を制御（変更）する速度を遅くする、又は指向性の範囲を制御（変更）しない構成であった。このような構成に限られず、例えば、目的の音源の方向からの音を受音している場合に、指向性の範囲を制御する速度を速くしてもよい。この場合、目的の音源が音を発している状況に応じた指向性への切り替えを高速に行なうことができる。

上述した実施形態４は、実施形態１の変形例として説明したが、上述した実施形態２，３の構成にも適用できる。

（実施形態５）
以下に、実施形態５に係る携帯電話機について説明する。なお、本実施形態５の携帯電話機は、上述した実施形態１の携帯電話機１０と同様の構成によって実現することができるので、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

上述した実施形態１〜４の携帯電話機１０は、雑音レベルが大きいほど抑圧量制御値を大きい値とすることにより、雑音レベルが大きいほど抑圧量の大きい雑音抑圧を行なう構成であった。また、上述した実施形態１〜４では、抑圧量制御値が最小値（０）又は最大値（１）となる雑音レベルの値については言及していなかった。

そこで、本実施形態５の携帯電話機１０は、雑音レベルが所定値（第１閾値とする）以上となった場合に抑圧量制御値を最大値（１）とし、雑音レベルが所定値（第２閾値とする）未満となった場合に抑圧量制御値を最小値（０）とする構成とする。

本実施形態５の携帯電話機１０において、演算処理部１（雑音抑圧処理制御部１２）は、基本的には実施形態１と同様に、雑音レベルに応じた抑圧量制御値を設定して同期減算部１３へ送出する。

本実施形態５の雑音抑圧処理制御部１２は、雑音レベル推定部１１から取得した雑音レベルが第２閾値未満であった場合、最小値の抑圧量制御値を同期減算部１３へ送出する。また、このとき雑音抑圧処理制御部１２は一時的に、第１閾値及び第２閾値のそれぞれに第１の所定値を加算し、新たな第１閾値及び第２閾値に変更する。これにより、一旦第２閾値未満となった雑音レベルが前記所定値よりも小さい値だけ上がった場合であっても、変更された第２閾値以上とはならないので、抑圧量制御値の変更が行なわれない。

同様に、雑音抑圧処理制御部１２は、雑音レベル推定部１１から取得した雑音レベルが第１閾値以上であった場合、最大値の抑圧量制御値を同期減算部１３へ送出する。また、このとき雑音抑圧処理制御部１２は一時的に、第１閾値及び第２閾値のそれぞれから第２の所定値を減算し、新たな第１閾値及び第２閾値に変更する。これにより、一旦第１閾値以上となった雑音レベルが前記所定値よりも小さい値だけ下がった場合であっても、変更された第１閾値未満とはならないので、抑圧量制御値の変更が行なわれない。

このような構成とすることにより、雑音レベルが第１閾値の近傍の値である場合に、雑音レベルが、少量の変化で第１閾値以上の値となったり、第１閾値未満の値となることによって抑圧量制御値が逐次更新されることを防止する。即ち、一旦雑音レベルが第１閾値以上となった場合には、雑音レベルが第１閾値よりも所定値以上小さい値となるまでの間は、雑音レベルが第１閾値以上であるとみなして抑圧量制御値の変更を行なわない。よって、雑音レベルの少量の揺らぎに応じて抑圧量制御値が逐次変更されることにより、受音する音の指向性の切り替えが頻繁に行なわれることを防止することができる。

同様に、雑音レベルが第２閾値の近傍の値である場合に、雑音レベルが、少量の変化で第２閾値以上の値となったり、第２閾値未満の値となることによって抑圧量制御値が逐次更新されることを防止する。即ち、一旦雑音レベルが第２閾値未満となった場合には、雑音レベルが第２閾値よりも所定値以上大きい値となるまでの間は、雑音レベルが第２閾値未満であるとみなして抑圧量制御値の変更を行なわない。よって、雑音レベルの少量の揺らぎに応じて抑圧量制御値が逐次変更されることにより、受音する音の指向性の切り替えが頻繁に行なわれることを防止することができる。

（実施形態６）
以下に、実施形態６に係る携帯電話機について説明する。なお、本実施形態６の携帯電話機は、上述した実施形態４の携帯電話機１０と同様の構成によって実現することができるので、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

上述した実施形態４の携帯電話機１０は、目的の音源の方向からの音を受音している場合に、雑音レベルの更新速度を遅くすることによって、受音する音の指向性を制御する速度を遅くする構成であった。本実施形態６の携帯電話機１０は、随時推定される雑音レベルが急激に変化した場合に、雑音レベルの更新速度を速くすることによって、受音する音の指向性を制御する速度を速くする構成とする。

本実施形態６の携帯電話機１０において、演算処理部１（雑音レベル推定部１１）は、定期的に雑音レベルを更新しており、レベル更新部１１４は、前回更新した雑音レベルを記憶している。レベル更新部１１４は、レベル計算部１１３から新たに雑音レベルを取得した場合、前回の雑音レベルと比較する。レベル更新部１１４は、取得した新しい雑音レベルが、前回の雑音レベルよりも所定値以上大きい値であるか否かを判断する。

レベル更新部１１４は、取得した新しい雑音レベルが、前回の雑音レベルよりも所定値（例えば２０ｄＢ）以上大きい値であると判断した場合、雑音レベルを更新する速度を速くする。具体的には、レベル更新部１１４は、過去の雑音レベルに０．９を掛け、新たに算出された雑音レベルに０．１を掛けて足し合わせた値を新たな雑音レベルとする処理を行なう。なお、取得した新しい雑音レベルが、前回の雑音レベルよりも所定値以上大きい値でないと判断した場合、レベル更新部１１４は、過去の雑音レベルに０．９９を掛け、新たに算出された雑音レベルに０．０１を掛けて足し合わせた値を新たな雑音レベルとする処理を行なう。

このような構成とすることにより、雑音レベルの変化量（増加量）が所定量以上となった場合には、雑音レベルの変化量が所定量未満である場合と比較して、雑音レベルの更新速度を速くすることができる。雑音レベルの更新速度を速くすることにより、同期減算部１３から出力された音信号の指向性の範囲を制御（変更）する速さを速くすることができる。よって、雑音レベルが急激に増加した場合であっても、雑音環境に応じた指向性への切り替えを高速に行なうことができる。

なお、上述した実施形態６では、雑音レベルの増加量が所定量以上となった場合には、雑音レベルの変更速度を速くして、指向性の範囲を制御する速度を速くする構成であった。このような構成のほかに、例えば、雑音レベルの減少量が所定量以上となった場合には、雑音レベルの変更速度を速くして、指向性の範囲を制御する速度を速くする構成としてもよい。この場合、周囲が急激に静かになった場合にも、雑音環境に応じた指向性への切り替えを高速に行なうことができる。

（実施形態７）
以下に、実施形態７に係る携帯電話機について説明する。なお、本実施形態７の携帯電話機は、上述した実施形態１の携帯電話機１０と同様の構成によって実現することができるので、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

上述した実施形態１〜６の携帯電話機１０は、時間軸上の音信号に対して同期減算を行なうことによって雑音を抑圧する構成であった。しかし、雑音抑圧処理はこのような同期減算を用いる構成に限られない。そこで、本実施形態７の携帯電話機１０は、時間軸上の音信号を周波数軸上の音信号に変換し、周波数軸上の音信号の振幅成分を補正することによって雑音を抑圧する構成とする。

図９は実施形態７の携帯電話機１０の機能構成を示す機能ブロック図である。本実施形態７の携帯電話機１０において、演算処理部１は、図３に示した機能における同期減算部１３の代わりに、信号変換部１４、信号補正部１５、信号復元部１６等の各機能を有する。

なお、本実施形態７の雑音抑圧処理制御部１２は、雑音レベル推定部１１から取得する雑音レベルに応じた抑圧関数を設定し、設定した抑圧関数を信号補正部１５へ送出する。抑圧関数は周波数に応じた抑圧量を規定しており、雑音レベルに応じた抑圧関数が複数予めＲＡＭ３等に格納されている。また、抑圧関数は、目的の音源の方向以外の方向からの音を抑圧する抑圧量を規定するための関数であり、雑音レベルが大きいほど、信号補正部１５によって抑圧される雑音の抑圧量が大きくなるように設定されている。

信号変換部１４は、第１音入力部６から入力された音信号について、時間軸上の音信号を周波数軸上の音信号（スペクトル）に変換し、得られたスペクトルを信号補正部１５へ送出する。なお、信号変換部１４は、例えば、フーリエ変換のような時間−周波数変換処理を実行する。

信号補正部１５は、信号変換部１４から取得したスペクトルの振幅成分（振幅スペクトル）を算出する。また、信号補正部１５は、算出した振幅成分に、雑音抑圧処理制御部１２から取得した抑圧関数を乗算し、周波数軸上の音信号を補正する。信号補正部１５は、補正した周波数軸上の音信号を信号復元部１６へ送出する。

信号復元部１６は、信号補正部１５から取得した周波数軸上の音信号を時間軸上の音信号に変換し、所定の出力先へ送出する。なお、信号復元部１６は、信号変換部１４が行なう変換処理の逆変換処理、例えば逆フーリエ変換処理を実行する。

上述した構成により、信号補正部１５によって雑音が抑圧された音信号は、図１０に示すような指向性を有する音信号となる。図１０Ａ及び図１０Ｂは振幅スペクトルが抑圧関数により補正された音信号の指向性のパターンを示す模式図である。図１０Ａには指向性が狭い場合のパターンを、図１０Ｂには指向性が広い場合のパターンをそれぞれ示す。図１０に示すパターンは、図５，６に示したパターンと同様に、携帯電話機１０を中心とした水平方向に３６０°の範囲において、目的の音源の方向を基準として時計回りに３０°毎の各方向から到来する音に対する抑圧量を示している。

図１０Ａに示すパターンの指向性は、雑音レベルが高く周囲が騒がしい場合の指向性である。即ち、周囲が騒がしい場合、目的の音源の方向に対して横方向及び目的の音源の方向とは逆方向からの音信号を抑圧することによって、目的の音源の方向からの音信号が強調された音信号となる。よって、周囲が騒がしい場合には、目的の音源の方向とは逆方向からの音信号だけでなく、目的の音源の方向に対して横方向からの音信号も抑圧することにより、十分な雑音抑圧が可能となる。

また、図１０Ｂに示すパターンの指向性は、雑音レベルが低く周囲が静かな場合の指向性である。即ち、周囲が静かな場合、目的の音源の方向とは逆方向からの音を抑圧することで、目的の音源の方向及び目的の音源の方向に対して横方向からの音が強調された音信号が得られる。よって、周囲が静かな場合には、目的の音源の方向とは逆方向からの音は抑圧するが、目的の音源の方向に対して横方向からの音を抑圧しないことにより、雑音抑圧による音質の劣化を防止することができる。

また、図１０に示すようなパターンの指向性を目的の音源の方向とは反対の方向に向けて雑音レベルの推定を行なった場合、目的の音源からの音を誤って雑音レベルの推定に用いることがないので、精度のよい雑音レベルに基づく安定した雑音抑圧処理が可能となる。

以上の実施形態１〜７を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）
複数方向からの音を受音してそれぞれ音信号に変換する複数の受音部を備え、前記音信号に含まれる雑音成分を抑圧する雑音抑圧装置において、
前記受音部のそれぞれによって変換された音信号に基づいて、所定の音源の方向情報及び／又は所定の音源との距離情報を求め、該方向情報及び／又は該距離情報を用いて、前記音信号に含まれる雑音成分の成分値を推定する推定手段と、
抑圧される音信号の方向の範囲を制御する抑圧量制御値を求める制御手段と、
前記雑音成分の成分値及び前記抑圧量制御値を用いて、前記音信号に対して、所定の方向以外の方向からの音信号を抑圧する抑圧手段と、
前記所定の方向以外の方向からの音信号を抑圧された音信号を出力する手段と
を備えることを特徴とする雑音抑圧装置。

（付記２）
前記推定手段は、求めた所定の音源の方向情報及び／又は所定の音源との距離情報に基づいて、前記受音部のそれぞれによって変換された音信号に含まれる所定の音源の方向以外の方向からの音信号を決定し、該所定の音源の方向以外の方向からの音信号に基づいて、前記雑音成分の成分値を推定するように構成してあることを特徴とする付記１に記載の雑音抑圧装置。

（付記３）
前記受音部によって変換された音信号に基づいて、所定の音源の方向からの音を受音しているか否かを判定する手段を備え、
前記推定手段は、前記所定の音源の方向からの音を受音していると判定された場合、前記所定の音源の方向以外の方向からの音信号に基づいて、前記雑音成分の成分値を推定するように構成してあることを特徴とする付記２に記載の雑音抑圧装置。

（付記４）
前記推定手段は、さらに、
所定の音源の方向からの音を受音した前記受音部のそれぞれによって変換された音信号の信号値のレベル差を求め、該レベル差及び所定の音源の方向に基づいて、所定の音源との距離情報を算出する手段と、
算出した前記信号値のレベル差が所定値未満である音成分を前記音信号から検出する検出手段とを備え、
前記推定手段は、前記検出手段が検出した音成分の成分値に基づいて、前記雑音成分の成分値を推定するように構成してあることを特徴とする付記１に記載の雑音抑圧装置。

（付記５）
前記制御手段は、前記推定手段が推定した雑音成分の成分値が大きいほど、広い範囲からの音信号を抑圧させるように前記抑圧手段を制御するように構成してあることを特徴とする付記１から４までのいずれかひとつに記載の雑音抑圧装置。

（付記６）
前記制御手段が最も広い範囲からの音信号を前記抑圧手段に抑圧させる際の雑音成分の成分値を第１閾値とし、
前記制御手段が最も狭い範囲からの音信号を前記抑圧手段に抑圧させる際の雑音成分の成分値を第２閾値とし、
前記推定手段が推定した成分値が前記第２閾値未満となった場合に、前記第１閾値及び前記第２閾値のそれぞれを、前記第１閾値及び前記第２閾値のそれぞれに第１の所定数を加算した値に変更する手段と、
前記推定手段が推定した成分値が前記第１閾値以上となった場合に、前記第１閾値及び前記第２閾値のそれぞれを、前記第１閾値及び前記第２閾値のそれぞれから第２の所定数を減算した値に変更する手段と
を備えることを特徴とする付記１から５までのいずれかひとつに記載の雑音抑圧装置。

（付記７）
前記受音部によって変換された音信号に基づいて、所定の音源の方向からの音を受音しているか否かを判定する手段と、
前記所定の音源の方向からの音を受音していると判定された場合、前記制御手段が前記抑圧手段を制御する制御速度を変更させる制御速度変更手段と
をさらに備えることを特徴とする付記１から６までのいずれかひとつに記載の雑音抑圧装置。

（付記８）
前記制御速度変更手段は、前記所定の音源の方向からの音を受音していると判定された場合、前記制御速度を遅くする又は前記制御手段による前記抑圧手段の制御を行なわないように構成してあることを特徴とする付記７に記載の雑音抑圧装置。

（付記９）
前記推定手段は、所定時間間隔で雑音成分の成分値を推定するように構成してあり、
前記推定手段が所定時間間隔で推定する成分値の変化量が所定量以上であるか否かを判断する手段を備え、
前記制御手段は、前記変化量が所定量以上であると判断された場合、前記制御手段が前記抑圧手段を制御する制御速度を速くするように構成してあること
を特徴とする付記１から８までのいずれかひとつに記載の雑音抑圧装置。

（付記１０）
前記複数の受音部がマイクロホンであり、
付記１から９までのいずれかひとつに記載の雑音抑圧装置を備えることを特徴とする携帯電話機。

（付記１１）
前記複数の受音部がマイクロホンであり、
付記１から９までのいずれかひとつに記載の雑音抑圧装置と、
該雑音抑圧装置によって取得した音信号に所定の処理を行なう手段と
を備えることを特徴とする音声処理装置。

（付記１２）
複数方向からの音を受音してそれぞれ音信号に変換する複数の受音部を備える雑音抑圧装置に、前記音信号に含まれる雑音成分を抑圧させる雑音抑圧方法において、
前記雑音抑圧装置が、前記受音部のそれぞれによって変換された音信号に基づいて、所定の音源の方向情報及び／又は所定の音源との距離情報を求め、該方向情報及び／又は該距離情報を用いて、前記音信号に含まれる雑音成分の成分値を推定するステップと、
前記雑音抑圧装置が、抑圧される音信号の方向の範囲を制御する抑圧量制御値を求めるステップと
前記雑音抑圧装置が、前記雑音成分の成分値及び前記抑圧量制御値を用いて、前記音信号に対して、所定の方向以外の方向からの音信号を抑圧するステップと、
前記雑音抑圧装置が、前記所定の方向以外の方向からの音信号を抑圧された音信号を出力するステップと
を含むことを特徴とする雑音抑圧方法。

（付記１３）
コンピュータに、複数方向からの音を受音してそれぞれ音信号に変換された各音信号に含まれる雑音成分を抑圧させるためのコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、
前記音信号に基づいて、所定の音源の方向情報及び／又は所定の音源との距離情報を求め、該方向情報及び／又は該距離情報を用いて、前記音信号に含まれる雑音成分の成分値を推定するステップと、
抑圧される音信号の方向の範囲を制御する抑圧量制御値を求めるステップと、
前記雑音成分の成分値及び前記抑圧量制御値を用いて、前記音信号に対して、所定の方向以外の方向からの音信号を抑圧するステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラム。

実施形態１の携帯電話機の構成を示す模式図である。 実施形態１の携帯電話機の構成を示す模式図である。 実施形態１の携帯電話機の構成を示すブロック図である。 実施形態１の携帯電話機の機能構成を示す機能ブロック図である。 実施形態１の携帯電話機の機能構成を示す機能ブロック図である。 雑音レベル推定部の減算部から出力される音信号の指向性のパターンを示す模式図である。 同期減算された音信号の指向性のパターンを示す模式図である。 同期減算された音信号の指向性のパターンを示す模式図である。 雑音抑圧処理の手順を示すオペレーションチャートである。 実施形態２の携帯電話機の機能構成を示す機能ブロック図である。 実施形態７の携帯電話機の機能構成を示す機能ブロック図である。 振幅スペクトルが抑圧関数により補正された音信号の指向性のパターンを示す模式図である。 振幅スペクトルが抑圧関数により補正された音信号の指向性のパターンを示す模式図である。 従来の雑音抑圧装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 携帯電話機（雑音抑圧装置）
１ 演算処理部
１１ 雑音レベル推定部（推定手段）
１２ 雑音抑圧処理制御部（制御手段）
１３ 同期減算部（抑圧手段）
６，７ 音入力部（受音部）

Claims (10)

1. 複数方向からの音を受音してそれぞれ音信号に変換する複数の受音部を備え、前記音信号に含まれる雑音成分を抑圧する雑音抑圧装置において、
   前記受音部のそれぞれによって変換された音信号に基づいて、所定の音源の方向情報及び／又は所定の音源との距離情報を求め、該方向情報及び／又は該距離情報を用いて、前記音信号に含まれる雑音成分の成分値を推定する推定手段と、
   抑圧される音信号の方向の範囲を制御する抑圧量制御値を求める制御手段と、
   前記雑音成分の成分値及び前記抑圧量制御値を用いて、前記音信号に対して、所定の方向以外の方向からの音信号を抑圧する抑圧手段と、
   前記所定の方向以外の方向からの音信号を抑圧された音信号を出力する手段と
   を備えることを特徴とする雑音抑圧装置。
2. 前記推定手段は、求めた所定の音源の方向情報及び／又は所定の音源との距離情報に基づいて、前記受音部のそれぞれによって変換された音信号に含まれる所定の音源の方向以外の方向からの音信号を決定し、該所定の音源の方向以外の方向からの音信号に基づいて、前記雑音成分の成分値を推定するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の雑音抑圧装置。
3. 前記推定手段は、さらに、
   所定の音源の方向からの音を受音した前記受音部のそれぞれによって変換された音信号の信号値のレベル差を求め、該レベル差及び所定の音源の方向に基づいて、所定の音源との距離情報を算出する手段と、
   算出した前記信号値のレベル差が所定値未満である音成分を前記音信号から検出する検出手段とを備え、
   前記推定手段は、前記検出手段が検出した音成分の成分値に基づいて、前記雑音成分の成分値を推定するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の雑音抑圧装置。
4. 前記制御手段は、前記推定手段が推定した雑音成分の成分値が大きいほど、広い範囲からの音信号を抑圧させるように前記抑圧手段を制御するように構成してあることを特徴とする請求項１から３までのいずれかひとつに記載の雑音抑圧装置。
5. 前記制御手段が最も広い範囲からの音信号を前記抑圧手段に抑圧させる際の雑音成分の成分値を第１閾値とし、
   前記制御手段が最も狭い範囲からの音信号を前記抑圧手段に抑圧させる際の雑音成分の成分値を第２閾値とし、
   前記推定手段が推定した成分値が前記第２閾値未満となった場合に、前記第１閾値及び前記第２閾値のそれぞれを、前記第１閾値及び前記第２閾値のそれぞれに第１の所定数を加算した値に変更する手段と、
   前記推定手段が推定した成分値が前記第１閾値以上となった場合に、前記第１閾値及び前記第２閾値のそれぞれを、前記第１閾値及び前記第２閾値のそれぞれから第２の所定数を減算した値に変更する手段と
   を備えることを特徴とする請求項１から４までのいずれかひとつに記載の雑音抑圧装置。
6. 前記受音部によって変換された音信号に基づいて、所定の音源の方向からの音を受音しているか否かを判定する手段と、
   前記所定の音源の方向からの音を受音していると判定された場合、前記制御手段が前記抑圧手段を制御する制御速度を変更させる制御速度変更手段と
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から５までのいずれかひとつに記載の雑音抑圧装置。
7. 前記推定手段は、所定時間間隔で雑音成分の成分値を推定するように構成してあり、
   前記推定手段が所定時間間隔で推定する成分値の変化量が所定量以上であるか否かを判断する手段を備え、
   前記制御手段は、前記変化量が所定量以上であると判断された場合、前記制御手段が前記抑圧手段を制御する制御速度を速くするように構成してあること
   を特徴とする請求項１から６までのいずれかひとつに記載の雑音抑圧装置。
8. 前記複数の受音部がマイクロホンであり、
   請求項１から７までのいずれかひとつに記載の雑音抑圧装置を備えることを特徴とする携帯電話機。
9. 複数方向からの音を受音してそれぞれ音信号に変換する複数の受音部を備える雑音抑圧装置に、前記音信号に含まれる雑音成分を抑圧させる雑音抑圧方法において、
   前記雑音抑圧装置が、前記受音部のそれぞれによって変換された音信号に基づいて、所定の音源の方向情報及び／又は所定の音源との距離情報を求め、該方向情報及び／又は該距離情報を用いて、前記音信号に含まれる雑音成分の成分値を推定するステップと、
   前記雑音抑圧装置が、抑圧される音信号の方向の範囲を制御する抑圧量制御値を求めるステップと
   前記雑音抑圧装置が、前記雑音成分の成分値及び前記抑圧量制御値を用いて、前記音信号に対して、所定の方向以外の方向からの音信号を抑圧するステップと、
   前記雑音抑圧装置が、前記所定の方向以外の方向からの音信号を抑圧された音信号を出力するステップと
   を含むことを特徴とする雑音抑圧方法。
10. コンピュータに、複数方向からの音を受音してそれぞれ音信号に変換された各音信号に含まれる雑音成分を抑圧させるためのコンピュータプログラムにおいて、
    コンピュータに、
    前記音信号に基づいて、所定の音源の方向情報及び／又は所定の音源との距離情報を求め、該方向情報及び／又は該距離情報を用いて、前記音信号に含まれる雑音成分の成分値を推定するステップと、
    抑圧される音信号の方向の範囲を制御する抑圧量制御値を求めるステップと、
    前記雑音成分の成分値及び前記抑圧量制御値を用いて、前記音信号に対して、所定の方向以外の方向からの音信号を抑圧するステップと、
    を実行させるためのコンピュータプログラム。

Images