JP2012235267A - マイクロホンアレイ装置及び音信号処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のマイクロホンからの入力において特定の雑音を抑圧することができると共に、特定の雑音以外の音の抑圧を防止することを目的とする。
【解決手段】複数のマイクロホンからそれぞれ入力される音信号から、所定時間間隔でサンプルを取得する取得部と、前記複数のマイクロホンにそれぞれ入力された前記音信号各々について、複数の前記サンプルが有する音信号の大きさに基づく値を、算出する演算部と、前記音信号毎に算出された前記値に基づいて、前記音信号間の相関係数を算出する相関係数算出部と、前記相関係数に基づいて、前記複数のマイクロホンにそれぞれ入力された音信号に対する抑圧ゲインを算出するゲイン算出部とを含むことを特徴とするマイクロホンアレイ装置。
【選択図】図２

Description

開示する技術は、マイクロホンアレイ装置及び音信号処理プログラムに関する。

従来より、マイクロホンアレイ装置では、様々な方向から音が到来している環境で、マイクロホンに風が当たることで生じる雑音のみを検出して抑圧することが課題である。

マイクロホンに風が当たった場合、振動板が大きく動くことで風雑音が生じる。ここで、複数のマイクロホンがある場合は、マイクロホン間の個体差や風圧、風向、さらには各マイクロホンの設置位置などの様々な条件により、複数のマイクロホンの各々において、風当りによる振動板の動きが異なる。従って、複数のマイクロホンからの入力信号間の相関を計算し、相関が小さい場合には風当りによる雑音が生じていると判定し、マイク信号の抑圧を行うマイクロホンアレイ装置が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００８―２６３４８３号公報

従来技術は、風当り以外による音のレベルが低い場合には、高精度に風当りによる雑音を検出することができる。一方で、音声等の音波が様々な方向から到来している環境であっても、音の到来方向によっては相関が小さくなる場合がある。よって、従来技術では、風当りによる雑音の検出精度と、その検出精度を基にした風当り雑音の抑圧精度とが低下してしまう、という問題がある。例えば、上記特許文献１に記載のマイクロホンアレイ装置は、マイクロホンの並列方向からの到来音を、過度に抑圧してしまう、という問題がある。

開示する技術が解決しようとする課題は、複数のマイクロホンからの入力信号間の相関に基づいて音声信号の抑圧処理を行う技術において、目的音の過度な抑圧を防止することにある。

開示するマイクロホンアレイ装置は、複数のマイクロホンからそれぞれ入力される音信号から、所定時間間隔でサンプルを取得する取得部と、前記複数のマイクロホンにそれぞれ入力された前記音信号各々について、複数の前記サンプルが有する音信号の大きさに基づく値を、算出する演算部と、前記音信号毎に算出された前記値に基づいて、前記音信号間の相関係数を算出する相関係数算出部と、前記相関係数に基づいて、前記複数のマイクロホンにそれぞれ入力された音信号に対する抑圧ゲインを算出するゲイン算出部とを有する。

開示する技術によれば、複数のマイクロホンからの入力信号間の相関に基づいて音声信号の抑圧処理を行う技術において、目的音の過度な抑圧を防止することができる。

図１は、マイクロホンアレイ装置の構成例を示す図である。 図２は、第１の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置の機能ブロック図である。 図３は、第１の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置の雑音抑圧処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 図４は、第２の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置の機能ブロック図である。 図５は、第２の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置の雑音抑圧処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 図６は、第３の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置の機能ブロック図である。 図７は、第３の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置の雑音抑圧処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 図８は、第５の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置の機能ブロック図である。 図９は、第５の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置の雑音抑圧処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 図１０は、相関係数とゲインとの関係を示すグラフである。 図１１Ａは、従来技術を用いた手法により計算されたゲインを示すグラフである。図１１Ｂは、第１の実施の形態の手法により計算されたゲインを示すグラフである。 図１２は、マイクホロンアレイ装置の他の構成例を示す図である。 図１３は、従来技術のマイクロホンアレイ装置の機能ブロック図である。

以下、実施の形態について詳細に説明する。

図１は、第１の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置のハードウェア構成を示すブロック図の一例である。マイクロホンアレイ装置１００は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０３、マイクロホンアレイ１０４、及び通信Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒ Ｆａｃｅ）１０５を有している。

マイクロホンアレイ１０４には、少なくとも２つのマイクロホンが含まれる。ここでは、２つのマイクロホンＭＩＣ１、ＭＩＣ２が含まれる場合を例に説明する。

ＲＯＭ１０２は、マイクロホンアレイ装置１００が行う後述の各種制御に関わる各種制御プログラムを記憶している。各種制御プログラムには、例えば後述の雑音抑圧処理ルーチンを実行するためのプログラムなどが含まれる。また、ＲＯＭ１０２は、後述の定数αなどを記憶している。

ＲＡＭ１０３は、ＲＯＭ１０２内の各種制御プログラム及びマイクロホンアレイ１０４が取得した音信号などを一時的に記憶する。また、ＲＡＭ１０３は、各種制御プログラムの実行に応じて各種フラグなどの情報を一時的に記憶する。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶された各種制御プログラムをＲＡＭ１０３に展開し、各種制御を行う。

通信Ｉ／Ｆ１０５は、ＣＰＵ１０１の制御に基づいて、マイクロホンアレイ装置１００を外部のネットワークなどに接続する。例えば、マイクロホンアレイ装置１００は、通信Ｉ／Ｆ１０５を介して音声認識装置などに接続され、マイクロホンアレイ装置１００で処理された音信号を音声認識装置に出力する。

図２は、第１の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置１００の機能構成を示すブロック図の一例である。

このようなマイクロホンアレイ装置１００の各機能部による処理は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２に記憶されたプログラム、及びマイクロホンアレイ１０４などが互いに連携することにより実行される。

マイクロホンアレイ装置１００の各機能部には、例えば、第１取得部１１１、第２取得部１１２、第１演算部１１３、第２演算部１１４、相関係数算出部１１５、ゲイン算出部１１６、及び抑圧部１１７などが含まれる。以下に各機能部について説明する。

マイクロホンＭＩＣ１は、音を収音し、アナログ信号に変換して第１取得部１１１に入力する。第１取得部１１１は、ＡＭＰ（ＡＭＰｌｉｆｉｅｒ）１１１ａ、ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）１１１ｂ及びＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器１１１ｃを含む。第１取得部１１１は、マイクロホンＭＩＣ１から入力された目的音を含む音をサンプリング処理して音信号のサンプルを生成する。

ＡＭＰ１１１ａは、マイクロホンＭＩＣ１から入力されたアナログ信号を増幅し、ＬＰＦ１１１ｂに入力する。

低域通過フィルタであるＬＰＦ１１１ｂは、ＡＭＰ１１１ａの出力を例えば遮断周波数ｆｃにより低域の信号を通過させる。ここでは、低域通過フィルタのみを用いているが、帯域通過フィルタ又は高域通過フィルタと併用されても良い。

Ａ／Ｄ変換器１１１ｃは、サンプリング周波数ｆｓでＬＰＦ１１１ｂの出力を、所定時間間隔ごとに、サンプリングする。なお、所定時間間隔をサンプリング周期という。そして、Ａ／Ｄ変換器１１１ｃは、デジタル信号に変換し、音信号のサンプルＬｉｎ（ｔ）を出力する。

マイクロホンＭＩＣ２は、音を収音し、アナログ信号に変換して第２取得部１１２に入力する。第２取得部１１２は、ＡＭＰ１１２ａ、ＬＰＦ１１２ｂ、及びＡ／Ｄ変換器１１２ｃを含み、マイクロホンＭＩＣ２から入力された雑音を含む音をサンプリング処理して音信号のサンプルを生成する。ＡＭＰ１１２ａ、ＬＰＦ１１２ｂ、及びＡ／Ｄ変換器１１２ｃによる処理は上記と同様であるので説明を省略する。第２取得部１１２は、デジタル信号として音信号のサンプルＲｉｎ（ｔ）を出力する。

ここで、本実施の形態の原理について説明する。従来のマイクロホンアレイは、各マイクロホンにより入力された音信号の相関が小さい場合に、風雑音が発生していると推定するとともに、風雑音の抑圧を行っていた。しかし、音声の発生源位置によっては、音声などの目的音が、各マイクロホンに入力された場合であっても、各マイクロホンから出力された各音信号間の相関が小さくなる。

本実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置は、マイクロホン間での音声などの目的音が到達する時間のずれ（マイクロホン間の距離によるが１サンプル程度）が、風雑音が各マイクロホンで発生した場合の時間軸上の波形のずれ（マイクロホンの個体差によるが数サンプル程度）よりも小さい事に着目した。よって、本実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置では、複数サンプルの音信号を累積した単位で各マイクロホン間の相関を求める。したがって、本実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置は、音声などの目的音が到達する時間のずれにより、相関が小さくなる事への影響を低減することができる。

そこで、本実施の形態では、第１演算部１１３が、音信号の過去のサンプルを含む複数のサンプルＬｉｎ（ｔ）を用いて、以下の数式１に従って、音信号Ｌｉｎ（ｔ）のパワーＬｐｏｗ（ｔ）を計算する。ここで，ｔはサンプリング番号を示す．

ただし、加算の次数（ｊの最大値−１）は、「サンプリング周波数×マイク間隔／音速」よりも大きな実数である。例えば、サンプリング周波数８ｋＨｚ、マイク間隔４．２ｃｍの場合、加算の次数を８とする。なお、加算の次数は、マイクロホンの個体差等を考慮して、実験的に求めることができる。上記数式１で計算されるパワーＬｐｏｗ（ｔ）は、音信号の複数のサンプルのパワーの和であり、複数のサンプルを含む処理単位における音声信号の大きさの一例である。

第２演算部１１４は、音信号の過去のサンプルを含む複数のサンプルＲｉｎ（ｔ）を用いて、以下の数式２に従って、音信号Ｒｉｎ（ｔ）のパワーＲｐｏｗ（ｔ）を計算する。

ただし、加算の次数（ｊの最大値−１）は、上記数式１と同様とする。

相関係数算出部１１５は、所定期間分のパワーＬｐｏｗ（ｔ）及びＲｐｏｗ（ｔ）に基づいて、以下の数式３に従って、音信号Ｌｉｎ（ｔ）のパワーと音信号Ｒｉｎ（ｔ）のパワーとに対する相関係数ｒ（ｔ）を計算する。所定期間とは、いくつの処理単位に関して相関係数を算出するかを規定するものである。なお、以下、特に記述しない限りは、ｒ（ｔ）は、絶対値であるとする。つまり、ｒ（ｔ）は０から１までの実数となる。

ゲイン算出部１１６は、相関係数ｒ（ｔ）が小さいほど風雑音が、処理対象に含まれる複数サンプル分の音信号に含まれているとして、相関係数ｒ（ｔ）に基づいて、以下の数式４に従って、雑音を抑圧するためのゲインｇ（ｔ）を計算する。

ただし、αは、０以上、１以下の下限値であり、定数である。関数ｍａｘ（ｒ（ｔ）， α）は、ｒ（ｔ），またはαの内、大きい方の値を返す関数である。上記数式４により、ｒ（ｔ）がαより大きい場合には、ゲイン算出部１１６は、ｒ（ｔ）をｇ（ｔ）とする。ｒ（ｔ）がα以下である場合には、ゲイン算出部１１６は、αをｇ（ｔ）とする。なお、ゲインｇ（ｔ）の算出方法は上記に限られない。例えば、ゲインｇ（ｔ）は、離散的に設定されるとしても良い。つまり、ａ＜ｒ（ｔ）≦ｂの場合は、ｇ（ｔ）＝ｃとしても良い。ａ、ｂ、ｃは適宜設定される値であって、０から１の実数である。

抑圧部１１７は、以下の数式５、数式６に示すように、ゲイン算出部１１６によって計算されたゲインｇ（ｔ）を、音信号のサンプルＬｉｎ（ｔ）及びＲｉｎ（ｔ）に掛けて、雑音を抑圧した音信号Ｌｏｕｔ（ｔ）、Ｒｏｕｔ（ｔ）を求めて出力する。

上記数式５、数式６において、相関ｒ（ｔ）が小さいほど、ゲインｇ（ｔ）も小さくなる。つまり、音信号に風雑音が含まれている場合ほど、ｇ（ｔ）が小さくなる。したがって、音信号の抑圧量は大きくなり、風雑音を含むサンプルに対して大きな抑圧が行われる。なお、サンプリング番号毎に、Ｌｉｎ（ｔ）、Ｒｉｎ（ｔ）、ｇ（ｔ）を算出するとして説明したが、本実施の形態はこれに限られない。例えば、複数サンプルごとに、共通のｇ（ｔ）を用いるとしても良い。さらに、複数サンプルを、ｊ個のサンプルとしても良い。つまり、マイクロホンアレイ装置、Ｌｉｎ（ｔ）、Ｒｉｎ（ｔ）、ｇ（ｔ）の算出を、入力サンプルのｊ個毎に行う。そして、算出されたｇ（ｔ）を、算出後の入力サンプルのｊ個にわたって用いるとしても良い。この構成により、計算量を低減することができる。

ここで、上述した処理により抑圧される雑音は、風雑音のように、音波としてマイクロホンＭＩＣ１、ＭＩＣ２に伝わる音ではなく、流体がマイクロホンに衝突することで発生する雑音である。風がＭＩＣ１、ＭＩＣ２に衝突すると、乱流が発生する。例え、同じタイミングで、同じ風圧の風が衝突しても、ＭＩＣ１とＭＩＣ２との個体差（振動板の張りの強さ、マイクの表面形状の誤差等）や、ＭＩＣ１とＭＩＣ２の設置環境の差等で、発生する乱流は異なる。つまり、乱流が振動板を揺らすことで検出される各マイクロホンの波形は、相関が著しく小さい。

一方、音波は、各々のマイクロホンに時間差を持って到達する以外は、波形は相関を有する。特に、音源からマイクロホンまでの距離がマイク間隔に比較して十分に大きい場合は、音波は平面波として各マイクロホンへ到達する。よって、パワー等の減衰も小さいため、時間的に波形がずれる以外は、各マイクロホンで検出した信号の波形は類似する。

次に、第１の実施の形態の作用を説明する。

マイクロホンアレイ装置１００のマイクロホンＭＩＣ１、ＭＩＣ２から、入力された音のアナログ信号が出力され、第１取得部１１１及び第２取得部１１２によって、音信号Ｌｉｎ（ｔ）、Ｒｉｎ（ｔ）のサンプルが生成される。第１取得部１１１及び第２取得部１１２によって、音信号Ｌｉｎ（ｔ）、Ｒｉｎ（ｔ）が生成される度に、マイクロホンアレイ装置１００のＣＰＵ１０１によって、図３に示す雑音抑制処理ルーチンが実行される。

ステップＳ１００において、ＣＰＵ１０１が、第１取得部１１１及び第２取得部１１２によって生成された音信号Ｌｉｎ（ｔ）、Ｒｉｎ（ｔ）を取得し、ＲＡＭ１０３に格納する。

そして、ステップＳ１０２において、ＣＰＵ１０１が、ＲＡＭ１０３に格納された音信号の複数サンプルＬｉｎ（ｔ）、Ｌｉｎ（ｔ−１）、・・・、Ｌｉｎ（ｔ−Ｎ）を用いて、上記数式１に従って音信号Ｌｉｎ（ｔ）のパワーＬｐｏｗ（ｔ）を演算する。また、ＣＰＵ１０１が、ＲＡＭ１０３に格納された音信号の複数サンプルＲｉｎ（ｔ）、Ｒｉｎ（ｔ−１）、・・・、Ｒｉｎ（ｔ−Ｎ）を用いて、上記数式２に従って、音信号Ｒｉｎ（ｔ）のパワーＲｐｏｗ（ｔ）を演算する。ＣＰＵ１０１は、計算した音信号Ｌｉｎ（ｔ）のパワーＬｐｏｗ（ｔ）及び音信号Ｒｉｎ（ｔ）のパワーＲｐｏｗ（ｔ）を、ＲＡＭ１０３に格納する。ただし、Ｎは、上記数式１、数式２における加算の次数に基づく値である。

そして、ステップＳ１０４において、ＣＰＵ１０１が、ＲＡＭ１０３に格納されたパワーＲｐｏｗ（ｔ）、Ｒｐｏｗ（ｔ−１）、・・・、Ｒｐｏｗ（ｔ−Ｍ）及びパワーＬｐｏｗ（ｔ）、Ｌｐｏｗ（ｔ−１）、・・・、Ｌｐｏｗ（ｔ−Ｍ）を取得する。ＣＰＵ１０１が、上記数式３に従って、相関係数ｒ（ｔ）を計算する。ここで、Ｍは、上記数式３における累積加算に用いる次数である．
そして、ステップＳ１０６において、ＣＰＵ１０１が、上記ステップＳ１０４で計算した相関係数ｒ（ｔ）を用いて、上記数式４に従って、ゲインｇ（ｔ）を計算する。

次のステップＳ１０８では、ＣＰＵ１０１が、上記ステップＳ１００で取得した音信号のサンプルＬｉｎ（ｔ）に、上記ステップＳ１０６で計算したゲインｇ（ｔ）を掛けて、音信号Ｌｏｕｔ（ｔ）を生成する。そして、ＣＰＵ１０１が、音信号Ｌｏｕｔ（ｔ）を出力する。また、ＣＰＵ１０１が、上記ステップＳ１００で取得した音信号のサンプルＲｉｎ（ｔ）に、上記ステップＳ１０６で計算したゲインｇ（ｔ）を掛けて、音信号Ｒｏｕｔ（ｔ）を生成する。そして、ＣＰＵ１０１が、音信号Ｒｏｕｔ（ｔ）を出力する。そして、雑音抑圧処理ルーチンを終了する。

以上説明したように、第１の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置１００は、複数のマイクロホンの各々について、音信号の複数サンプルのパワーの和を計算する。マイクロホンアレイ装置１００は、各々のマイクロホンで受付けた音信号のパワーの和間で、相関係数を計算する。マイクロホンアレイ装置１００は、相関係数が小さい場合には、風雑音が生じているとして、相関係数に基づいて風雑音を抑圧するためのゲインを算出する。これによって、マイクロホンアレイ装置１００は、複数のマイクロホンからの音信号において風雑音を抑圧することができると共に、風雑音以外の音の抑圧を防止することができる。

次に第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して、構成に関する説明を省略する。

第２の実施の形態では、マイクロホンアレイ装置が、音信号Ｌｉｎ（ｔ）のパワーと音信号Ｒｉｎ（ｔ）のパワーとの比を用いてゲインを計算する点が、第１の実施の形態と異なっている。

図４に示すように、第２の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置２００の各機能部には、例えば、第１取得部１１１、第２取得部１１２、第１演算部１１３、第２演算部１１４、及び相関係数算出部１１５などが含まれる。また、マイクロホンアレイ装置２００の各機能部に、比算出部２１５などが含まれる。比算出部２１５は、ゲイン算出部に含まれるとしても良い。

比算出部２１５は、計算されたパワーＬｐｏｗ（ｔ）及びパワーＲｐｏｗ（ｔ）に基づいて、以下の数式７に従って、音信号Ｌｉｎ（ｔ）を含む複数サンプルのパワーと、Ｒｉｎ（ｔ）を含む複数サンプルのパワー比ＬＲ（ｔ）を計算する。

ゲイン算出部１１６は、相関係数ｒ（ｔ）とパワー比ＬＲ（ｔ）とに基づいて、以下のようにゲインｇ（ｔ_i）を計算する。

ＬＲ（ｔ）＜１の場合、すわなち、Ｌｐｏｗ（ｔ）の方がＲｐｏｗ（ｔ）よりも大きい場合に、ゲイン算出部１１６は、以下の数式８、数式９に従って、音信号Ｌｉｎ（ｔ）、Ｒｉｎ（ｔ）に対するゲインＬｇ（ｔ）、Ｒｇ（ｔ）を計算する。なお、ＬＲ（ｔ）＜１の場合、Ｒｇ（ｔ）を１としても良い。つまり、マイクロホンアレイ装置は、Ｒｉｎ（ｔ）をＲｏｕｔ（ｔ）として出力する。

ただし、αは、０以上、１以下の下限値であり、定数である。なお、パワー比ＬＲ（ｔ）が、マイクの入力信号の大きさを、複数マイクロホン間で揃えるための補正係数の一例である。

ＬＲ（ｔ）＞１の場合、すわなち、Ｒｐｏｗ（ｔ）の方がＬｐｏｗ（ｔ）よりも大きい場合には、ゲイン算出部１１６は、以下の数式１０、数式１１に従って、音信号Ｌｉｎ（ｔ）、Ｒｉｎ（ｔ）に対するゲインＬｇ（ｔ）、Ｌｇ（ｔ）を計算する。

なお、１／ＬＲ（ｔ）が、補正係数の一例である。

抑圧部１１７は、以下の数式１２、数式１３に示すように、ゲイン算出部１１６によって計算されたゲインＬｇ（ｔ）、Ｒｇ（ｔ）を、音信号Ｌｉｎ（ｔ）、Ｒｉｎ（ｔ）に掛けて、音信号Ｌｏｕｔ（ｔ）、Ｒｏｕｔ（ｔ）を求めて出力する。

次に、第２の実施の形態の作用を説明する。

マイクロホンアレイ装置２００のマイクロホンＭＩＣ１、ＭＩＣ２から、入力された音のアナログ信号が出力され、第１取得部１１１及び第２取得部１１２によって、音信号のサンプルＬｉｎ（ｔ）、Ｒｉｎ（ｔ）が生成される。第１取得部１１１及び第２取得部１１２によって、音信号のサンプルＬｉｎ（ｔ）、Ｒｉｎ（ｔ）が生成される度に、マイクロホンアレイ装置２００のＣＰＵ１０１によって、図５に示す雑音抑圧処理ルーチンが実行される。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

ステップＳ１００において、ＣＰＵ１０１が、第１取得部１１１及び第２取得部１１２によって生成された音信号のサンプルＬｉｎ（ｔ）、Ｒｉｎ（ｔ）を取得し、ＲＡＭ１０３に格納する。

そして、ステップＳ１０２において、ＣＰＵ１０１が、音信号Ｌｉｎ（ｔ）のパワーＬｐｏｗ（ｔ）を演算して、ＲＡＭ１０３に格納する。また、ＣＰＵ１０１が、音信号Ｒｉｎ（ｔ）のパワーＲｐｏｗ（ｔ）を演算して、ＲＡＭ１０３に格納する。

そして、ステップＳ２００において、ＣＰＵ１０１が、上記ステップＳ１０２で計算されたパワーＲｐｏｗ（ｔ）及びパワーＬｐｏｗ（ｔ）に基づいて、上記数式７に従って、パワー比ＬＲ（ｔ）を計算する。

そして、ステップＳ１０４において、ＣＰＵ１０１が、相関係数ｒ（ｔ）を計算する。なお、Ｓ２００とＳ１０４の順序は問わない。次のステップＳ２０２では、ＣＰＵ１０１が、上記ステップＳ２００で計算したパワー比ＬＲ（ｔ）と上記ステップＳ１０４で計算した相関係数ｒ（ｔ）とを用いて、上記数式８及び数式９に従って、ゲインＬｇ（ｔ）、Ｒｇ（ｔ）を計算する。または、ＣＰＵ１０１が、上記数式１０及び数式１１に従って、ゲインＬｇ（ｔ）、Ｒｇ（ｔ）を計算する。

次のステップＳ２０４では、ＣＰＵ１０１が、上記ステップＳ１００で取得した音信号のサンプルＬｉｎ（ｔ）に、上記ステップＳ２０２で計算したゲインＬｇ（ｔ）を掛けて、音信号Ｌｏｕｔ（ｔ）を求めて出力する。また、ＣＰＵ１０１が、上記ステップＳ１００で取得した音信号のサンプルＲｉｎ（ｔ）に、上記ステップＳ２０２で計算したゲインＲｇ（ｔ）を掛けて、音信号Ｒｏｕｔ（ｔ）を求めて出力し、雑音抑圧処理ルーチンを終了する。

以上説明したように、第２の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置２００は、複数のマイクロホンの各々について、音信号の複数サンプルのパワーの和を計算して、相関係数を計算すると共に、複数のマイクロホンの入力音信号間で、パワー比を計算する。音信号に風雑音が含まれている場合は、複数のマイクロホンが出力する音信号のうち、風雑音が含まれる音信号のパワーは大きくなる。よって、風雑音が含まれる音信号に対する抑圧を、風雑音が含まれない音信号に対する抑圧よりも大きく行う必要がある。そこで、マイクロホンアレイ装置２００は、相関係数とパワー比とを用いて抑圧量を決定するゲインを計算する。そして、マイクロホンアレイ装置２００は、数式８乃至数式１０に示すように、複数のマイクロホンが各々に出力する音信号のうち、パワーが大きい方の信号に対して、より小さな値のゲインを設定する。これによって、マイクロホンアレイ装置２００は、複数のマイクロホンの音信号間でのパワー比を考慮して、風雑音を抑圧することができる。

なお、上記の実施の形態では、マイクロホンアレイ装置が、複数のマイクロホンの各々について、音信号の複数サンプルのパワーの和を計算する場合を説明したが、これに限定されるものではない。後述する第４の実施の形態で説明するように、マイクロホンアレイ装置が、複数のマイクロホンの各々について、音信号の複数サンプルのパワーの平均を計算するようにしてもよい。

次に第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態または第２の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して、構成に関する説明を省略する。

第３の実施の形態では、マイクロホンアレイ装置が、音信号Ｌｉｎ（ｔ）、Ｒｉｎ（ｔ）に対してフーリエ変換を行い、周波数成分毎に、雑音を抑圧している点が、第１の実施の形態または第２の実施の形態と異なっている。

図６に示すように、第３の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置３００の各機能部には、例えば、第１取得部１１１、第２取得部１１２、第１高速フーリエ変換部３１１、及び第２高速フーリエ変換部３１２が含まれる。また、マイクロホンアレイ装置３００の各機能部には、第１演算部１１３、第２演算部１１４、相関係数算出部１１５、比算出部２１５、ゲイン算出部１１６、及び抑圧部１１７が含まれる。また、マイクロホンアレイ装置３００の各機能部には、第１逆高速フーリエ変換部３１９、及び第２逆高速フーリエ変換部３２０などが含まれる。なお、第１高速フーリエ変換部３１１及び第２高速フーリエ変換部３１２が、変換部の一例である。なお、図では、高速フーリエ変換をＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）と示す。さらに、図では、逆高速フーリエ変換を、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）と示す。

第１高速フーリエ変換部３１１は、分析フレーム単位に相当する期間分の音信号のサンプルＬｉｎ（ｔ）に対して、高速フーリエ変換を行って、分析フレーム単位毎に、音信号Ｌｉｎ（ｔ）の各周波数成分ＬＩＮ（ｉ，ｆ）を計算する。ここで、ｉは音信号の分析フレーム番号であり、ｆは周波数番号を示す。

第２高速フーリエ変換部３１２は、分析フレーム単位に相当する期間分の音信号のサンプルＲｉｎ（ｔ）に対して、高速フーリエ変換を行って、分析フレーム単位毎に、音信号Ｒｉｎ（ｔ）の各周波数成分ＲＩＮ（ｉ，ｆ）を計算する。

第１演算部１１３は、各分析フレームｉについて、周波数成分ｆ毎に、当該周波数成分の複数の値ＬＩＮ（ｉ，ｆ）を用いて、以下の数式１４に従って、周波数成分ＬＩＮ（ｉ，ｆ）のパワーＬＰＯＷ（ｉ，ｆ）を計算する。

ただし、加算の次数（ｊの最大値−１）は、「サンプリング周波数×マイク間隔／（音速×分析フレーム長）」の少なくとも数倍とする。なお、上記数式１４で計算されるパワーＬＰＯＷ（ｉ，ｆ）が、複数の分析フレームの周波数成分のパワーの和であり、処理単位ごと、かつ周波数成分ごとの、大きさの一例である。なお、本実施例において、処理単位とは、複数の分析フレームであって、加算の次数分の分析フレームである。

第２演算部１１４は、各分析フレームｉについて、周波数成分ｆ毎に、当該周波数成分の複数の値ＲＩＮ（ｉ，ｆ）を用いて、以下の数式１５に従って、周波数成分ＲＩＮ（ｉ，ｆ）のパワーＲＰＯＷ（ｉ，ｆ）を計算する。

ただし、加算の次数（ｊの最大値−１）は、上記数式１４と同様とする。

相関係数算出部１１５は、各分析フレームｉについて、周波数成分ｆ毎に、所定期間分のパワーＬＰＯＷ（ｉ，ｆ）、ＲＰＯＷ（ｉ，ｆ）に基づいて、以下の数式１６に従って、相関係数Ｒ（ｉ，ｆ）を計算する。所定期間とは、いくつの処理単位に関して相関係数を算出するかを規定するものである。

上記数式１６では、周波数成分ＬＩＮ（ｉ，ｆ）のパワーと周波数成分ＲＩＮ（ｉ，ｆ）のパワーとに対する相関係数Ｒ（ｉ，ｆ）が計算される。

比算出部２１５は、各分析フレームｉについて、周波数成分ｆ毎に、計算されたパワーＬＰＯＷ（ｉ，ｆ）及びパワーＲＰＯＷ（ｉ，ｆ）に基づいて、以下の数式１７に従って、パワー比ＬＲ（ｉ，ｆ）を計算する。

上記数式１７では、周波数成分ＬＩＮ（ｉ，ｆ）のパワーと周波数成分ＲＩＮ（ｉ，ｆ）のパワーとのパワー比ＬＲ（ｉ，ｆ）が計算される。

ゲイン算出部１１６は、各分析フレームｉについて、周波数成分ｆ毎に、相関係数Ｒ（ｉ，ｆ）とパワー比ＬＲ（ｉ，ｆ）とに基づいて、以下のように周波数成分ＬＩＮ（ｉ，ｆ）、ＲＩＮ（ｉ，ｆ）に対するゲインＬＧ（ｉ，ｆ），ＲＧ（ｉ，ｆ）を計算する。

ＬＲ（ｉ，ｆ）＜１の場合、すわなち、ＬＰＯＷ（ｉ，ｆ）の方がＲＰＯＷ（ｉ，ｆ）よりも大きい場合に、ゲイン算出部１１６は、以下の数式１８、数式１９に従って、ゲインＬＧ（ｉ，ｆ）、ＲＧ（ｉ，ｆ）を計算する。

ただし、αは、０以上、１以下の下限値であり、定数である。

ＬＲ（ｉ，ｆ）＞１の場合、すわなち、ＲＰＯＷ（ｉ，ｆ）の方がＬＰＯＷ（ｉ，ｆ）よりも大きい場合に、ゲイン算出部１１６は、以下の数式２０、数式２１に従って、ゲインＬＧ（ｉ，ｆ）、ＲＧ（ｉ，ｆ）を計算する。

抑圧部１１７は、各分析フレームｉについて、周波数成分ｆ毎に、以下の数式２２、数式２３に示すように、雑音を抑圧した周波数成分ＬＯＵＴ（ｉ，ｆ）、ＲＯＵＴ（ｉ，ｆ）を求める。

上記数式２２、数式２３では、ゲイン算出部１１６によって計算されたゲインＬＧ（ｉ，ｆ）、ＲＧ（ｉ，ｆ）に、周波数成分ＬＩＮ（ｉ，ｆ）、ＲＩＮ（ｉ，ｆ）が掛けられている。

第１逆高速フーリエ変換部３１９は、各分析フレームｉについて、各周波数成分ＬＯＵＴ（ｉ，ｆ）に対して、逆高速フーリエ変換を行って、音信号Ｌｏｕｔ（ｔ）を求めて出力する。

第２逆高速フーリエ変換部３２０は、各分析フレームｉについて、各周波数成分ＲＯＵＴ（ｉ，ｆ）に対して、逆高速フーリエ変換を行って、音信号Ｒｏｕｔ（ｔ）を求めて出力する。

次に、第３の実施の形態の作用を説明する。

マイクロホンアレイ装置３００のマイクロホンＭＩＣ１、ＭＩＣ２から、入力された音のアナログ信号が出力され、第１取得部１１１及び第２取得部１１２によって、音信号のサンプルＬｉｎ（ｔ）、Ｒｉｎ（ｔ）が生成される。第１取得部１１１及び第２取得部１１２によって、音信号のサンプルＬｉｎ（ｔ_i）、Ｒｉｎ（ｔ_i）が生成される度に、マイクロホンアレイ装置３００のＣＰＵ１０１によって、図７に示す雑音抑制処理ルーチンが実行される。

まず、ステップＳ３００において、ＣＰＵ１０１が、第１取得部１１１及び第２取得部１１２によって生成された音信号のサンプルＬｉｎ（ｔ_i）〜Ｌｉｎ（ｔ_i−Ｍ）、Ｒｉｎ（ｔ_i）〜Ｒｉｎ（ｔ_i−Ｍ）を取得する。ただし、分析フレーム単位に相当する期間分の音信号のサンプル数を、Ｍ＋１とする。

そして、ステップＳ３０２において、ＣＰＵ１０１が、上記ステップＳ３００で取得した音信号のサンプルＬｉｎ（ｔ_i）〜Ｌｉｎ（ｔ_i−Ｍ）に対して、高速フーリエ変換を行って、各周波数成分ＬＩＮ（ｉ，ｆ）を計算し、ＲＡＭ１０３に格納する。ただし、ステップＳ３０２において高速フーリエ変換が行われた分析フレームの番号をｉとする。また、ＣＰＵ１０１が、上記ステップＳ３００で取得した音信号のサンプルＲｉｎ（ｔ_i）〜Ｒｉｎ（ｔ_i−Ｍ）に対して、高速フーリエ変換を行って、各周波数成分ＲＩＮ（ｉ，ｆ）を計算し、ＲＡＭ１０３に格納する。

次のステップＳ３０４では、ＣＰＵ１０１が、各周波数成分ｆについて、ＲＡＭ１０３に格納された周波数成分ＬＩＮ（ｉ，ｆ）、ＬＩＮ（ｉ−１，ｆ）、・・・、ＬＩＮ（ｉ−Ｎ，ｆ）を読み出す。そして、ＣＰＵ１０１が、上記数式１４に従って、周波数成分ＬＩＮ（ｉ，ｆ）のパワーＬＰＯＷ（ｉ，ｆ）を演算する。また、ＣＰＵ１０１が、各周波数成分ｆについて、ＲＡＭ１０３に格納された周波数成分ＲＩＮ（ｉ，ｆ）、ＲＩＮ（ｉ−１，ｆ）、・・・、Ｒｉｎ（ｉ−Ｎ，ｆ）を読み出す。そして、ＣＰＵ１０１が、上記数式１５に従って、周波数成分ＲＩＮ（ｉ，ｆ）のパワーＲＰＯＷ（ｉ，ｆ）を演算する。ＣＰＵ１０１は、計算した周波数成分ＬＩＮ（ｉ，ｆ）のパワーＬＰＯＷ（ｉ，ｆ）及び周波数成分ＲＩＮ（ｉ，ｆ）のパワーＲＰＯＷ（ｉ，ｆ）を、ＲＡＭ１０３に格納する。ただし、Ｎは、上記数式１４、数式１５における加算の次数に基づく値である。

そして、ステップＳ３０６において、ＣＰＵ１０１が、各周波数成分ｆについて、上記ステップＳ３０４で計算されたパワーＲＰＯＷ（ｉ，ｆ）及びパワーＬＰＯＷ（ｉ，ｆ）に基づいて、上記数式１７に従って、パワー比ＬＲ（ｉ，ｆ）を計算する。

そして、ステップＳ３０８において、ＣＰＵ１０１が、各周波数成分ｆについて、ＲＡＭ１０３に格納されたパワーＲＰＯＷ（ｉ，ｆ）、ＲＰＯＷ（ｉ−１，ｆ）、・・・、ＲＰＯＷ（ｉ−Ｌ，ｆ）を取得する。また、ＣＰＵ１０１が、各周波数成分ｆについて、ＲＡＭ１０３に格納されたパワーＬＰＯＷ（ｉ，ｆ）、ＬＰＯＷ（ｉ−１，ｆ）、・・・、ＬＰＯＷ（ｉ−Ｌ，ｆ）を取得する。ＣＰＵ１０１が、上記数式１６に従って、相関係数Ｒ（ｉ，ｆ）を計算する。ただし、Ｌは、上記数式１６における加算の次数に基づく値である。なお、Ｓ３０６とＳ３０８の順序は問わない。

次のステップＳ３１０では、ＣＰＵ１０１が、各周波数成分ｆについて、上記で計算したパワー比ＬＲ（ｉ，ｆ）と相関係数Ｒ（ｉ，ｆ）とを用いて、上記数式１８及び数式１９に従って、ゲインＬＧ（ｉ，ｆ）、ＲＧ（ｉ，ｆ）を計算する。または、ＣＰＵ１０１が、各周波数成分ｆについて、上記数式２０及び数式２１に従って、ゲインＬＧ（ｉ，ｆ）、ＲＧ（ｉ，ｆ）を計算する。

そして、ステップＳ３１２では、ＣＰＵ１０１が、各周波数成分ｆについて、上記ステップＳ３０２で計算した周波数成分ＬＩＮ（ｉ，ｆ）に、上記ステップＳ３１０で計算したゲインＬＧ（ｉ，ｆ）を掛けて、周波数成分ＬＯＵＴ（ｉ，ｆ）を求める。また、ＣＰＵ１０１が、各周波数成分ｆについて、上記ステップＳ３０６で計算した周波数成分ＲＩＮ（ｉ，ｆ）に、上記ステップＳ３１０で計算したゲインＲＧ（ｉ，ｆ）を掛けて、周波数成分ＲＯＵＴ（ｉ，ｆ）を求める。

次のステップＳ３１４では、ＣＰＵ１０１が、上記ステップＳ３１２で求めた各周波数成分ｆのＬＯＵＴ（ｉ，ｆ）に対して、逆高速フーリエ変換を行って、音信号のサンプルＬｏｕｔ（ｔ_i）を求めて出力する。また、ＣＰＵ１０１が、上記ステップＳ３１２で求めた各周波数成分ｆのＲＯＵＴ（ｉ，ｆ）に対して、逆高速フーリエ変換を行って、音信号のサンプルＲｏｕｔ（ｔ_i）を求めて出力し、雑音抑圧処理ルーチンを終了する。

以上説明したように、第３の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置３００は、複数のマイクロホンの各々について、音信号の周波数成分毎に、複数の分析フレームにおける周波数成分のパワーの和を計算して、相関係数を計算する。マイクロホンアレイ装置３００は、相関係数が小さい場合には、風雑音が生じているとして、周波数成分毎に、相関係数に基づいて雑音を抑圧するためのゲインを算出する。これによって、マイクロホンアレイ装置３００は、周波数成分毎に、複数のマイクロホンからの音信号において風雑音を抑圧することができると共に、風雑音以外の音の抑圧を防止することができる。例えば、風雑音は、低周波領域に集中する可能性が高いことが知られているため、周波数成分ごとに、処理を行うことで、より精度良く風雑音の抑圧を行うことができる。

なお、上記の実施の形態では、マイクロホンアレイ装置が、複数のマイクロホンの各々について、複数の分析フレームにおける音信号の周波数成分のパワーの和を計算する場合を説明したが、これに限定されるものではない。マイクロホンアレイ装置が、複数のマイクロホンの各々について、複数の分析フレームにおける音信号の周波数成分のパワーの平均を計算するようにしてもよい。

次に第４の実施の形態について説明する。なお、第４の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置の構成は、第１の実施の形態と同一構成であるため、同一符号を付して説明を省略する。

第４の実施の形態では、処理単位ごとの音信号のパワーの計算方法が、第１の実施の形態と異なっている。

第４の実施の形態では、第１演算部１１３は、過去のサンプルを含む音信号の複数サンプルＬｉｎ（ｔ）を用いて、以下の数式２４に従って、音信号Ｌｉｎ（ｔ_i）のパワーＬｐｏｗ（ｔ_i）を計算する。

ただし、ｔはサンプリング番号である。γは０以上、１未満の定数であり、過去の影響を受ける程度より定められる。例えば、ｎサンプル過去の影響度合いを、影響が殆ど無い−２０ｄＢ（パワー比０．０１）とすると、γ＝０．０１^1/nとなる。上記数式２４で計算されるパワーＬｐｏｗ（ｔ_i）は、音信号の複数のサンプルのパワーの加重平均であり、複数のサンプルを含む処理単位における音声信号の大きさの一例である。

第２演算部１１４は、過去のサンプルを含む音信号の複数サンプルＲｉｎ（ｔ）を用いて、以下の数式２５に従って、音信号Ｒｉｎ（ｔ_i）のパワーＲｐｏｗ（ｔ_i）を計算する。

なお、第４の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置の他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

以上説明したように、第４の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置は、複数のマイクロホンの各々について、音信号の複数サンプルのパワーの加重平均を計算して、相関係数を計算する。マイクロホンアレイ装置は、相関係数が小さい場合には、風雑音が生じているとして、相関係数に基づいて雑音を抑圧するためのゲインを算出する。これによって、マイクロホンアレイ装置は、複数のマイクロホンからの音信号において風雑音を抑圧することができると共に、風雑音以外の音の抑圧を防止することができる。加重平均を用いることで、数式１や数式２に示す計算を行う場合と比較して、メモリ使用量を減らすことができる。また、加重平均を用いることで、最新のサンプルまたはフレームに近い値を優遇し、より適したゲインを計算することができる。

次に第５の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して、構成に関する説明を省略する。

第５の実施の形態では、マイクロホンアレイ装置が、音信号Ｌｉｎ（ｔ_i）、Ｒｉｎ（ｔ_i）の振幅の絶対値の平均を計算し、振幅の絶対値の相関を求めている点が、第１の実施の形態と異なっている。

図８に示すように、第５の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置５００の各機能部には、例えば、第１取得部１１１、第２取得部１１２、第３演算部５１３、第４演算部５１４、及び相関係数算出部１１５が含まれる。また、マイクロホンアレイ装置５００の各機能部には、ゲイン算出部１１６、及び抑圧部１１７などが含まれる。

第３演算部５１３は、過去のサンプルを含む音信号の複数サンプルＬｉｎ（ｔ）を用いて、以下の数式２６に従って、音信号Ｌｉｎ（ｔ）の振幅の絶対値の平均Ｌａｍｐ（ｔ）を計算する。

ただし、ｔはサンプリング番号である。γは０以上、１未満の定数であり、過去の影響を受ける程度より定められる。例えば、ｎサンプル過去の影響度合いを、影響が殆ど無い−２０ｄＢ（振幅比０．１）とすると、γ＝０．１^1/nとなる。上記数式２６で計算される振幅の絶対値平均Ｌａｍｐ（ｔ）は、音信号の複数のサンプルの振幅の絶対値の平均であり、複数のサンプルを含む処理単位における音声信号の大きさの一例である。

第４演算部５１４は、過去のサンプルを含む音信号の複数サンプルＲｉｎ（ｔ）を用いて、以下の数式２７に従って、音信号Ｒｉｎ（ｔ）の振幅の絶対値の平均Ｒａｍｐ（ｔ）を計算する。

相関係数算出部１１５は、所定期間分の振幅の絶対値平均Ｌａｍｐ（ｔ）、Ｒａｍｐ（ｔ）に基づいて、以下の数式２８に従って、音信号Ｌｉｎ（ｔ）の振幅の絶対値平均と音信号Ｒｉｎ（ｔ）の振幅の絶対値平均とに対する相関係数ｒ（ｔ）を計算する。

次に、第５の実施の形態の作用を説明する。

マイクロホンアレイ装置５００のマイクロホンＭＩＣ１、ＭＩＣ２から、入力された音のアナログ信号が出力され、第１取得部１１１及び第２取得部１１２によって、音信号のサンプルＬｉｎ（ｔ）、Ｒｉｎ（ｔ）が生成される。第１取得部１１１及び第２取得部１１２によって、音信号Ｌｉｎ（ｔ）、Ｒｉｎ（ｔ）のサンプルが生成される度に、マイクロホンアレイ装置５００のＣＰＵ１０１によって、図９に示す雑音抑制処理ルーチンが実行される。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

まず、ステップＳ１００において、ＣＰＵ１０１が、第１取得部１１１及び第２取得部１１２によって生成された音信号のサンプルＬｉｎ（ｔ）、Ｒｉｎ（ｔ）を取得し、ＲＡＭ１０３に格納する。

そして、ステップＳ５００において、ＣＰＵ１０１が、ＲＡＭ１０３に格納された音信号の複数サンプルＬｉｎ（ｔ）、Ｌｉｎ（ｔ−１）、・・・を用いて、上記数式２６に従って、音信号Ｌｉｎ（ｔ）の振幅の絶対値平均Ｌａｍｐ（ｔ）を演算する。また、ＣＰＵ１０１が、ＲＡＭ１０３に格納された音信号の複数サンプルＲｉｎ（ｔ）、Ｒｉｎ（ｔ−１）、・・・を用いて、上記数式２７に従って、音信号Ｒｉｎ（ｔ）の振幅の絶対値平均Ｒａｍｐ（ｔ）を演算する。ＣＰＵ１０１は、計算した音信号Ｌｉｎ（ｔ）の振幅の絶対値平均Ｌａｍｐ（ｔ）及び音信号Ｒｉｎ（ｔ）の振幅の絶対値平均Ｒａｍｐ（ｔ）を、ＲＡＭ１０３に格納する。

そして、ステップＳ５０２において、ＣＰＵ１０１が、ＲＡＭ１０３に格納された振幅の絶対値平均Ｒａｍｐ（ｔ）、Ｒａｍｐ（ｔ−１）、・・・、Ｒａｍｐ（ｔ−Ｍ）を取得する。また、ＣＰＵ１０１が、ＲＡＭ１０３に格納された振幅の絶対値平均Ｌａｍｐ（ｔ）、Ｌａｍｐ（ｔ−１）、・・・、Ｌａｍｐ（ｔ−Ｍ）を取得する。ＣＰＵ１０１が、上記数式２８に従って、相関係数ｒ（ｔ）を計算する。ただし、Ｍは、上記数式２８における加算の次数に基づく値である。

そして、ステップＳ１０６において、ＣＰＵ１０１が、上記ステップＳ１０４で計算した相関係数ｒ（ｔ）を用いて、上記数式４に従って、ゲインｇ（ｔ）を計算する。

次のステップＳ１０８では、ＣＰＵ１０１が、上記ステップＳ１００で取得した音信号のサンプルＬｉｎ（ｔ）に、上記ステップＳ１０６で計算したゲインｇ（ｔ）を掛けて、音信号Ｌｏｕｔ（ｔ）を求めて出力する。また、ＣＰＵ１０１が、上記ステップＳ１００で取得した音信号のサンプルＲｉｎ（ｔ）に、上記ステップＳ１０６で計算したゲインｇ（ｔ）を掛けて、音信号Ｒｏｕｔ（ｔ）を求めて出力し、雑音抑圧処理ルーチンを終了する。

以上説明したように、第５の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置５００は、複数のマイクロホンの各々について、音信号の複数サンプルの振幅の絶対値平均を計算して、相関係数を計算する。マイクロホンアレイ装置５００は、相関係数が小さい場合には、風雑音が生じているとして、相関係数に基づいて風雑音を抑圧するためのゲインを算出する。これによって、マイクロホンアレイ装置５００は、複数のマイクロホンからの音信号において風雑音を抑圧することができると共に、風雑音以外の音の抑圧を防止することができる。振幅の絶対値を用いることで、パワーを用いる場合に比べて低コストでの実装が可能となる。例えば，信号を１６ビット精度で持つ場合，パワーは３２ビット必要となるが，振幅の絶対値は１６ビットあれば良い。

なお、上記の実施の形態において、マイクロホンアレイ装置が、上述した第２の実施の形態及び第３の実施の形態と同様に、音信号の振幅の絶対値平均の比を補正係数として用いて、ゲインを計算するようにしてもよい。または、マイクロホンアレイ装置が、音信号の振幅の絶対値平均の差に応じた補正係数を用いて、ゲインを計算するようにしてもよい。

また、マイクロホンアレイ装置が、音信号の振幅の絶対値平均を計算する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。マイクロホンアレイ装置が、音信号の振幅の絶対値の和を計算するようにしてもよい。

次に第６の実施の形態について説明する。なお、第６の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置の構成は、第１の実施の形態と同一構成であるため、同一符号を付して説明を省略する。

第６の実施の形態では、ゲインの計算方法が、第１の実施の形態と異なっている。

第６の実施の形態では、ゲイン算出部１１６に対して、マイクロホンＭＩＣ１、ＭＩＣ２の設置間隔に応じた、相関係数ｒ（ｔ）と雑音抑圧用ゲインｇ（ｔ）の関係が設定される。

例えば、図１０に示すように、下限値αを除くと、サンプリング周波数８ｋＨｚの場合、マイクロホンＭＩＣ１、ＭＩＣ２の設置間隔が４．２ｃｍのときは、ｇ（ｔ）／ｒ（ｔ）＝１．０の関係になる。また、マイクロホンＭＩＣ１、ＭＩＣ２の設置間隔が２．１ｃｍのときは、ｇ（ｔ）／ｒ（ｔ）＝０．５の関係になる。

β＝ｇ（ｔ）／ｒ（ｔ）として、オペレータが、マイクロホンＭＩＣ１、ＭＩＣ２の設置間隔に応じたβを、マイクロホンアレイ装置１００に設定する。

ゲイン算出部１１６は、相関係数ｒ（ｔ）に基づいて、以下の数式２９に従って、雑音を抑圧するためのゲインｇ（ｔ）を計算する。

なお、第６の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置の他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

このように、第６の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置は、マイクロホンの設置間隔に応じて、相関係数と雑音を抑圧するためのゲインとの関係βを設定することができる。これによって、マイクロホンの設置間隔が変わっても、マイクロホンアレイ装置は、マイクロホンの設置間隔に対応して、複数のマイクロホンからの音信号において雑音を抑圧することができると共に、雑音以外の音の抑圧を防止することができる。

次に、上述した第１の実施の形態の手法を用いて行った実験例を説明する。

図１１は風がマイクロホンアレイ装置に当たらない環境において、マイクロホンアレイ装置が算出したゲインｇ（ｔ）を表した図である。本実施形態におけるマイクロホンアレイ装置と、図１３に示す従来技術に係るマイクロホンアレイ装置との各々が、計算したゲインｇ（ｔ）である。図１１Ａは、従来技術に係るマイクロホンアレイ装置が計算したゲインを示す。また、図１１Ｂは、上述した第１の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置が計算したゲインを示す。従来技術を用いた手法では、風雑音は発生していないにも関わらず、特に、図１１Ａ中で丸で囲まれた発話始め（音声区間の頭）において、入力信号に対する大きな抑圧処理がおこなわれた。一方、第１の実施の形態の手法では、音声区間では、図１１Ａのような大きな抑圧処理は行われていない。

また、風雑音と音声が混じった音を、上述した第１の実施の形態に係るマイクロホンアレイ装置に対して入力した場合には、マイクロホンアレイ装置は、音声のレベルを維持しながら、風雑音を１０ｄＢ抑圧した。

なお、上記の第２の実施の形態及び第３の実施の形態では、マイクロホンアレイ装置が、パワー比ＬＲ（ｔ）又は１／ＬＲ（ｔ）を補正係数として用いて、ゲインを計算する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、マイクロホンアレイ装置が、パワーの差に応じた補正係数を用いて、ゲインを計算するようにしてもよい。

また、マイクロホンアレイ装置が、パワー比を、Ｌｐｏｗ（ｔ）に対するＲｐｏｗ（ｔ）の比に基づいて計算する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。マイクロホンアレイ装置が、パワー比を、Ｒｐｏｗ（ｔ）に対するＬｐｏｗ（ｔ）の比に基づいて計算するようにしてもよい。

また、マイクロホンアレイ装置は、ハードウェアの機構に関して、特に限定されない。

更に、上記では、雑音抑制処理ルーチンを実行するためのプログラムが、ＲＯＭ１０２に記憶されている態様を説明したが、当該プログラムを、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ等の可搬型の記録媒体に記憶されている形態で提供することも可能である。例えば、図１２に示すように、雑音抑圧処理ルーチンを実行するためのプログラムを記憶した、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ等の記録媒体１５４が、マイクロホンアレイ装置１００のドライブ装置１５２にセットされる。そして、雑音抑圧処理ルーチンを実行するためのプログラムが、記録媒体１５４からドライブ装置１５２を介して、ＨＤＤ１５０にインストールされる。

１００、２００、３００、５００ マイクロホンアレイ装置
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ マイクロホンアレイ
１１１ 第１取得部
１１２ 第２取得部
１１３ 第１演算部
１１４ 第２演算部
１１５ 相関係数算出部
１１６ ゲイン算出部
１１７ 抑圧部
２１５ 比算出部
３１１ 第１高速フーリエ変換部
３１２ 第２高速フーリエ変換部
３１９ 第１逆高速フーリエ変換部
３２０ 第２逆高速フーリエ変換部
５１３ 第３演算部
５１４ 第４演算部
ＭＩＣ１、ＭＩＣ２ マイクロホン

Claims (8)

1. 複数のマイクロホンからそれぞれ入力される音信号から、所定時間間隔でサンプルを取得する取得部と、
   前記複数のマイクロホンにそれぞれ入力された前記音信号各々について、複数の前記サンプルが有する音信号の大きさに基づく値を、算出する演算部と、
   前記音信号毎に算出された前記値に基づいて、前記音信号間の相関係数を算出する相関係数算出部と、
   前記相関係数に基づいて、前記複数のマイクロホンにそれぞれ入力された音信号に対する抑圧ゲインを算出するゲイン算出部と
   を含むことを特徴とするマイクロホンアレイ装置。
2. 前記演算部は、前記複数のマイクロホン間の距離と前記所定時間間隔と音速とに応じた数の前記サンプルに基づいて、前記値を算出することを特徴とする請求項１記載のマイクロホンアレイ装置。
3. 前記ゲイン算出部は、前記音信号各々について算出された前記値の差又は比に応じた補正係数を用いて、第一の音信号より前記値が大きい第二の音信号に対する前記抑圧ゲインを算出することを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロホンアレイ装置。
4. 前記演算部は、前記複数のサンプル各々が有する音信号の大きさの和又は該平均を、前記値として算出することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のマイクロホンアレイ装置。
5. 前記演算部は、前記サンプル各々が有する音信号のパワーに基づいて前記値を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のマイクロホンアレイ装置。
6. 前記演算部は、前記サンプル各々が有する音信号の振幅の絶対値に基づいて前記値を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のマイクロホンアレイ装置。
7. 前記取得部で取得した前記複数の音信号の各々について、分析フレーム単位で周波数分析を行う変換部を、さらに有し、
   前記演算部は、周波数成分毎に前記値を算出し、
   前記相関係数算出部は、前記周波数成分毎に、前記相関係数を算出し、
   前記ゲイン算出部は、前記周波数成分毎に、前記抑圧ゲインを算出することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のマイクロホンアレイ装置。
8. コンピュータに、
   複数のマイクロホンからそれぞれ入力される音信号から、所定時間間隔でサンプルを取得し、
   前記複数のマイクロホンにそれぞれ入力された前記音信号各々について、複数の前記サンプルが有する音信号の大きさに基づく値を算出し、
   前記音信号毎に算出された前記値に基づいて、前記音信号間の相関係数を算出し、
   前記相関係数に基づいて、前記複数のマイクロホンにそれぞれ入力された音信号に対する抑圧ゲインを算出する
   処理を実行させることを特徴とする音信号処理プログラム。
   
   

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