JP2014504743A - 雑音抑圧方法及び当該雑音抑圧方法を適用するための雑音抑圧器 - Google Patents

Abstract

雑音及び間欠的な音声をキャプチャできるように主マイクロホン及び基準マイクロホンが通信装置に配置された場合の、当該主マイクロホンによってキャプチャされた第１の信号の雑音を抑圧するための方法を提供する。本方法は、第１の信号が非定常の信号成分を含むか、または定常の雑音を実質的に含むかを判定するステップと、第１の信号が非定常の信号成分を含むと判定された場合に、第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むかを判定するステップと、第１の信号が定常の雑音を実質的に含むと判断される場合には、定常雑音パワースペクトルの推定値で、第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むと判断される場合には、遠距離場雑音パワースペクトルの推定値で、第１の信号の雑音パワースペクトルの推定値を更新するステップと、推定された雑音パワースペクトルに基づいて周波数応答を計算するステップと、周波数応答を第１の信号に適用することによって、第１の信号から雑音を抑圧するステップとに基づいている。当該雑音抑圧方法を実行可能な雑音抑圧器も提案する。

Description

本書面は、雑音を抑圧するための方法、及び提案される雑音抑圧方法を実行するのに適した雑音抑圧器に関するものである。

一般に、音声通信という用語には、遠端または離れたユーザに対する近端の音声信号の伝送が含まれると言うことができ、音声強調の課題は、キャプチャされた雑音のある信号から比較的きれいな音声信号を推定することにある。雑音の抑圧を検討すると、改善をもたらす多数の単一マイクロホン構成が存在する。

音場を同時にキャプチャするための、離れた２つのマイクロホンの使用によって、空間情報と、マイクロホンによってキャプチャされる音場の発生源である（１つ以上の）音源の特性とを使用する可能性がもたらされる。これらの特性は、モバイル通信装置の設計及び使用法だけでなく、モバイル通信装置上のマイクロホンの相対的な配置に関連しうる。雑音特性の適切な推定は、例えば、この特定の技術分野において慣用されているスペクトルサブトラクションに基づくアルゴリズムのような、雑音抑圧アルゴリズムの効率的な使用のための基礎を形成する。

複数のマイクロホンによって受信される信号が、通信装置のユーザによって生成される近端信号について、相対的に同じようなパワーレベルを有するという想定に基づいて、デュアル・マイクロホン雑音抑圧を実行するための様々な方法が提案されている。

特許文献１では、２つのマイクロホンによってキャプチャされた入力信号から、パワー差信号とパワー和信号との比を生成し、その後に２つの入力信号のうちの１つから推定された雑音を抑圧するように入力信号が処理されることによって、雑音抑圧が実行される。

特許文献１の欠点は、マイクロホンのペアによってキャプチャされた信号間の差分が小さいか、または差分さえ存在しないという想定に依存しており、実際には、モバイル装置上で隣り合って実装されたデュアル・マイクロホンが、任意のゲイン差を示すということである。この差は、製造時のマイクロホン・ゲインの大きな変動と、モバイル装置がハンドヘルド・モードで使用される際の、話者の口に対する当該モバイル装置の位置の小さな変化による、近距離場信号受信レベルの変動との両方に伴うものである。

例えば特許文献２に示される方法のような他の方法は、時間‐周波数領域において音声と雑音とを区別して、それに応じて雑音を抑圧するために、受信したマイクロホン信号間のレベル差を利用する。

しかし、典型的には主マイクロホンと称される、基本的に音声信号をキャプチャするために使用されるマイクロホンとともに、典型的には基準マイクロホンと称される、雑音をキャプチャするためのマイクロホンを使用すること、及び、２つのマイクロホンで得られる信号レベル差を利用することによって、時間‐周波数領域における、音声信号及び雑音信号のかなり良好な検出が可能であるものの、特許文献２に記載のアプローチのような、マスキング・アプローチに基づく雑音抑圧は、通常、抽出された音声信号に高い歪みを生じさせるとともに、多くの場合、音楽雑音ももたらす。

特許文献３には、デュアル・マイクロホン雑音抑圧に適用可能なスペクトルサブトラクション・ベースの方法が提案されており、当該方法では、雑音が低減された信号及び雑音が推定された信号を個別に生成するためにスペクトルプロセッサが使用されている。

特許文献３に記載された技術のような、スペクトルサブトラクション技術は、一般に、音声キャンセレーションに対して比較的ロバストであり、定常雑音の比較的良好な抑圧をもたらすことが証明されている。通常はスペクトルサブトラクションと関連して使用されるフィルタリング処理は、通常、雑音のスペクトルの推定値と、雑音のある音声のスペクトルの推定値とに依存する。雑音スペクトルは、望ましくは音声が途切れている間に推定され、雑音のみの定常部分に基づいている。しかし、例えば、レストラン、空港、通り、及びその他の公共の場のような、多くの背景雑音環境は、スペクトルサブトラクション技術に基づく既知の実装では考慮されていない、高いレベルの非定常雑音の存在によって特徴付けられ、それ故に、これらの技術を適用する際に、通信リンクの遠端のユーザへ送信される信号に、非定常雑音がフィルタリングされずに残ってしまう。

国際公開第２００７／０５９２５５号 米国特許出願公開第２００７／０１５４０３１号明細書 国際公開第２０００／０６２５７９号

本発明は、上記で概説した課題の少なくとも一部に対処することを目的としている。具体的には、本発明は、２つ以上のマイクロホンによってキャプチャされた雑音を抑圧する方法、及び提案される当該方法を実行する雑音抑圧器を提供することを目的としている。

一態様によれば、雑音及び間欠的な音声をキャプチャできるように通信装置に配置された、主マイクロホンによってキャプチャされた第１の信号の雑音を抑圧するための、通信装置における方法が提供され、雑音の抑圧は、第１の信号と、主マイクロホンと実質的に同一の信号レベルで雑音をキャプチャでき、かつ、主マイクロホンよりも低い信号レベルで音声をキャプチャできるように通信装置に配置された、基準マイクロホンを介してキャプチャされた第２の信号とを処理することによって実行される。

本方法は、第１の信号が非定常の信号成分を含むか、または定常の雑音を実質的に含むかを判定するステップを含む。第１の信号が非定常の信号成分を含むと判定された場合に、当該第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むかを判定する。

前のステップで、第１の信号が定常の雑音を実質的に含むと判断された場合には、定常雑音パワースペクトルの推定値で、第１の信号の雑音パワースペクトルの推定値を更新する一方、そうではなく、第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むと判断された場合には、遠距離場雑音パワースペクトルの推定値で、第１の信号を更新する。

次に、推定された雑音パワースペクトルに基づいて周波数応答を計算し、当該周波数応答を第１の信号に適用することによって、当該第１の信号から雑音を抑圧する。

本提案方法は、定常の雑音と非定常の雑音とを含む雑音を抑圧するのに特に適合した、改善された雑音抑圧方法である。

説明したステップは、雑音の現在の性質に基づく頻度の抑圧が常に実行されるよう、典型的には時間フレーム単位で繰り返される。

第１の信号が非定常の信号成分を含むか、または定常の雑音を実質的に含むかを判定するステップは、特定の時間フレームについて判定された第１の信号のパワースペクトルと、第１の信号の平均パワースペクトルとの差分を評価するステップと、当該差分が所定の閾値を超える場合に、第１の信号が非定常信号であると判定するステップと、によって達成されてもよい。

典型的には、本方法は、第１の信号について推定された第１のパワースペクトルと、第２の信号について推定された第２のパワースペクトルとの比である信号パワースペクトル比を計算するステップと、第１の信号が定常の雑音を実質的に含むと判断された場合に、パワースペクトル比が計算されたと判定されると、計算されたパワースペクトル比に基づいて、マイクロホン間ゲインオフセットを更新するステップとを含むか、または、第１の信号が非定常の信号成分を含むと判断された場合に、パワースペクトル比が計算されるたと判定されると、計算されたパワースペクトル比と更新されたマイクロホン間ゲインオフセットとを比較することによって、第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むかを判定するステップを含む、更新手順を含む。

非定常信号成分が第１の信号に存在しないことを検出したことに応じてマイクロホン間ゲインオフセットを更新することによって、第１及び第２のマイクロホン間の特有のゲイン差を、マイクロホンのキャリブレーションを何ら必要とすることなく補償可能である。本提案方法によれば、更新されたマイクロホン間ゲインオフセットが、所定のマージンが付加されたパワースペクトル比を超える場合に、第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むと判断されてもよい。

マイクロホン間ゲインオフセットの更新は、徐々に実行されてもよく、即ち、直前に計算されたマイクロホン間ゲインオフセットを、なだらかな適応が得られるよう、直前に計算されたパワースペクトル比に基づく所定の値を用いて徐々に増加または減少させることによって実行されてもよい。

代替的な実施形態によれば、本方法は、２つ以上の主マイクロホンと２つ以上の基準マイクロホンとの少なくともいずれかを備える通信装置に適用されてもよい。

後者の場合、上述した本方法のステップは、複数のマイクロホンのうちの主マイクロホン及び基準マイクロホンの、少なくとも１つの組み合わせごとに繰り返されてもよい。また、２つ以上の主マイクロホンのうちの１つを、ドミナント主マイクロホンとして選択し、更に、選択したドミナント主マイクロホンによってキャプチャされた信号から雑音を抑圧する。

パワースペクトル比の計算と、マイクロホン間ゲインオフセットの更新とを、マイクロホンの組み合わせごとに繰り返すことによって、提案する抑圧方法の精度が更に改善されうる。

本雑音抑圧は、典型的には、スペクトルサブトラクションフィルタに基づくフィルタの伝達関数を計算するステップを含む。

一実施形態によれば、最小ゲインがフィルタに適用されうる一方で、他の実施形態によれば、異なる複数の最小ゲインが、代わりにフィルタに適用されうる。その場合、そのような異なる複数のゲインは、第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むか、または定常の雑音を実質的に含むかに依存して、それぞれ適用可能である。

本雑音抑圧は、典型的には、最小位相法または線形位相法に基づいて、フィルタのフィルタ係数を計算するステップを含む。

他の態様によれば、主マイクロホンによってキャプチャされた第１の信号と、基準マイクロホンを介してキャプチャされた第２の信号とを処理することによって、当該第１の信号の雑音を抑圧するための雑音抑圧器が提供され、２つのマイクロホンは、上述の方法のために提案されたように配置される。

雑音抑圧器は、第１の信号が非定常の信号成分を含むか、または定常の雑音を実質的に含むかを判定する信号定常性評価部と、当該信号定常性評価部によって、第１の信号が非定常の信号成分を含むと判定された場合に、当該第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むかを判定する遠距離場信号評価器とを備える。

雑音抑圧器は、信号定常性評価部によって、第１の信号が定常の雑音を実質的に含むと判断された場合には、定常雑音パワースペクトルの推定値で、第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むと判断された場合には、遠距離場雑音パワースペクトルの推定値で、第１の信号の雑音パワースペクトルの推定値を更新する雑音パワースペクトル推定器を更に備える。

また、雑音抑圧器は、推定された雑音パワースペクトルに基づいて周波数応答を計算するとともに、当該周波数応答を前記第１の信号に適用することによって、第１の信号から雑音を抑圧するフィルタリング部を備える。

信号定常性推定器、遠距離場信号評価器、雑音パワースペクトル推定器、及びフィルタは、典型的には、時間フレーム単位で信号処理を繰り返し実行する。

信号定常性評価器は、特定の時間フレームについて判定された第１の信号のパワースペクトルと、第１の信号の平均パワースペクトルとの差分を評価し、かつ、当該差分が所定の閾値を超える場合に、第１の信号が非定常信号であると判定することによって、第１の信号が非定常の信号成分を含むか、または定常の雑音を実質的に含むかを判定する。

雑音抑圧器は、信号パワースペクトル比を計算するパワースペクトル計算部と、信号定常性評価器によって、第１の信号が定常の雑音を実質的に含むと判断された場合にパワースペクトル比が計算されたと判定されると、計算されたパワースペクトル比に基づいて、マイクロホン間ゲインオフセットを更新するマイクロホン間ゲインオフセット計算器と、信号定常性評価器によって、第１の信号が非定常の信号成分を含むと判断された場合にパワースペクトル比が計算されたと判定されると、計算されたパワースペクトル比と更新されたマイクロホン間ゲインオフセットとを比較することによって、第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むかを判定する遠距離場推定部とを更に備える。

遠距離場推定部は、パワー比計算部から提供されるマイクロホン間ゲインオフセットが、所定のマージンを付加されたパワースペクトル比を超えることを、マイクロホン間ゲインオフセット計算部から知らされた場合に、第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むと判断してもよい。

マイクロホン間ゲインオフセット計算器は、マイクロホン間ゲインオフセットを徐々に更新してもよく、即ち、直前に計算されたマイクロホン間ゲインオフセットを、直前に計算されたパワースペクトル比に基づく所定の値を用いて徐々に増加または減少させることによって、マイクロホン間ゲインオフセットを更新してもよい。

あるいは、雑音抑圧器は、２つ以上の主マイクロホンと２つ以上の基準マイクロホンとの少なくともいずれかを備えていてもよく、パワー比計算部及びマイクロホン間ゲインオフセット計算器は、複数のマイクロホンのうちの主マイクロホン及び基準マイクロホンの、少なくとも１つの更なる組み合わせごとに、それぞれの計算を繰り返す。

また、雑音抑圧器は、２つ以上の主マイクロホンのうちの１つを、ドミナント主マイクロホンとして選択するとともに、雑音の抑圧のために、選択したドミナント主マイクロホンの信号をフィルタリング部に提供する選択部を備えていてもよい。

フィルタリング部は、スペクトルサブトラクションフィルタに基づくフィルタの伝達関数を計算してもよい。

また、フィルタリング部は、最小ゲインをフィルタに適用してもよい。あるいは、定常推定部及び遠距離場推定部によって、第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むと判断されたか、または定常の雑音を実質的に含むと判断されたかに依存して、異なる複数の最小ゲインをフィルタに適用してもよい。

以下では、上述の実施形態に関連する更なる詳細及び例を更に詳細に説明する。

本発明の特徴だけでなく目的、利点及び効果は、例示的な実施形態についての以下の詳細な説明から、以下の添付図面とともに読んだ場合により容易に理解される。

ユーザが、２つのマイクロホンを介して音声及び雑音をキャプチャするように構成された通信装置を使用するシナリオの簡略化した例。 少なくとも２つのマイクロホンを介してキャプチャされた雑音を抑圧するための方法を示す、簡略化したフローチャート。 ２つのマイクロホンを介してキャプチャされた雑音を抑圧するよう構成された雑音抑圧器の簡略化したブロック・スキーム。 ２つを上回る数のマイクロホンを介した音声及び雑音のキャプチャを可能にするための、図３のブロック・スキームの一部を変更したものを示す、簡略化したブロック・スキーム。 図３の雑音抑圧器に対応する雑音抑圧器のソフトウェアベースの構成を示す簡略化したスキーム。

本発明は、様々な変更及び代替の構成をカバーするものの、本発明のいくつかの実施形態を図面に示すとともに、以下で詳細に説明する。しかし、当該説明及び図面は、本発明を本明細書で開示する特定の形式に限定することを意図したものではないことが理解されるべきである。逆に、特許請求される発明の範囲には、添付の特許請求の範囲に示されるような発明の精神及び範囲内に含まれる、当該発明のあらゆる変更及び代替の構成が含まれることが意図されている。

「備える、含む（comprising）」という単語は、リストされたもの以外の他の要素またはステップの存在を除外することはなく、要素に先立つ「１つの（a）」または「１つの（an）」は、複数のそのような要素を除外しない。いかなる参照符号も、特許請求の範囲を限定することはなく、本発明は、ハードウェア及びソフトウェアの両方を少なくとも部分的に実装されうること、及び、複数の「ユニット、部（units）」または「デバイス、装置（devices）」は、同一のハードウェアの項目によって表現されうることに更に留意されたい。

本文書では、間欠的な近距離場（near-field）の音声を含む信号から音声を抑圧するための方法であって、当該信号が、音声抑圧器によってキャプチャされ、当該音声抑圧器が、遠距離場（far-field）の雑音の抑圧に特に適している方法を提案する。近距離場という表現は、音響分野において、音源から波長の一部の範囲内に離れて広がる、約１メートル程度と通常は考えられる、音源の回りの空間の領域として定義される。また、聴く人の観点からすると、近距離場領域とは、聴く人の頭の中心から、または音場をキャプチャするマイクロホンから１メールの範囲内の空間の領域である。したがって、遠距離場は、その境界を超える領域として定義される。

本書面では、ユーザからの音声をキャプチャするよう構成され、かつ、上述した方法のような雑音抑圧方法を実行するために使用可能な、任意のタイプの通信装置での実装に適した、デュアル・マイクロホンまたはマルチ・マイクロホン遠距離場雑音抑圧器と称される雑音抑圧器を更に説明する。

主マイクロホン（primary microphone）でキャプチャされたマイクロホン入力信号は、ここではｘ(ｔ)と称され、音声信号ｓ(ｔ)成分と雑音ｎ(ｔ)成分とから成る信号として定義され、
ｘ(ｔ)＝ｓ(ｔ)＋ｎ(ｔ) (1)
となる。ここで、雑音成分は、定常成分ｎ^stat(ｔ)と非定常成分ｎ^nonstat(ｔ)とから成ると考えることができ、
ｎ(ｔ)＝ｎ^stat(ｔ)＋ｎ^nonstat(ｔ) (2)
となる。

スペクトルサブトラクション技術を使用する雑音抑圧フィルタの周波数応答Ｈ(ｆ)は、

として定義できる。ここで、Φ_n(ｆ)は、雑音パワースペクトルの推定値、Φ_x(ｆ)は、主信号の、雑音のある音声パワースペクトルの推定値である。パラメータδは、オーバーサブトラクション係数（over-subtraction factor）であり、雑音パワースペクトルの推定値のエンファシス（emphasis）またはデエンファシス（de-emphasis）を可能にする。δの典型的な値は、例えば１，２であってもよい。

当該周波数応答は、以下の逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）を使用して、時間領域のＦＩＲフィルタに変換できる。

得られた時間領域フィルタｈ(ｚ)を雑音のある音声信号ｘ(ｔ)に適用すると、雑音が抑圧された出力信号ｙ(ｔ)を、

のように得ることができる。ここで、Θは、畳み込み演算子である。

周波数応答の、雑音のある音声パワースペクトルΦ_x(ｆ)は、利用可能な入力信号ｘ(ｔ)に基づいて計算可能であり、雑音パワースペクトルΦ_n(ｆ)は、通常、音声が途切れた間に推定される。そのために、音声アクティビティの検出は、受信信号の定常性についての連続的な測度に基づきうる。このため、雑音スペクトルの推定は、雑音のみについての定常部分の推定に依存する。

定常雑音パワースペクトルΦ_n ^stat(ｆ)の推定は、ｘ(ｔ)が定常信号と判断される場合、ｘ(ｔ)の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用して得ることができ、

として表されうる。

スペクトルサブトラクション技術の性能を改善するためには、定常雑音の検出に単に依存するよりも良好な雑音スペクトルの推定値が必要となる。このため、目標は、主マイクロホンに作用する信号の非定常性が確認された場合に、近距離場の音声から遠距離場の雑音を区別することである。

提案する雑音抑圧方法は、近距離場の音声及び周囲の遠距離場の雑音をキャプチャするための少なくとも１つのマイクロホン・ペアの使用に基づいている。本明細書では、マイクロホン・ペアは、通信装置が通常の会話位置に保持された際に話者の口の比較的近くに位置付けられるように当該通信装置上に配置され、かつ、雑音及び間欠的な音声をキャプチャ可能な、以下では主マイクロホンと称される第１のマイクロホンと、主マイクロホンよりも低い信号レベルの間欠的な音声と、雑音とをキャプチャ可能なように、通信装置が通常の会話位置に保持または位置付けられた際に当該通信装置上でユーザの口から更に離れた位置に配置された、以下では基準マイクロホン（reference microphone）と称される第２のマイクロホンとから成るものとされている。その結果、ユーザの口との関係で、それぞれのマイクロホンの位置は、それらのマイクロホンが、区別可能な信号をどの程度良好にキャプチャできるかを決定する。

提案する抑圧方法は、典型的には、携帯電話等のようなポータブル・ハンドヘルド型の通信装置での使用に適しているが、上述の条件が満たされうるように少なくとも２つのマイクロホンを通信装置上に位置付けることを可能にする、固定された通信装置を含む、任意のタイプの通信装置に適用可能である。

上述のように、マイクロホン・ペアを構成する２つのマイクロホンを配置することによって、２つのマイクロホンに接続された、以下で更に詳細に説明する処理手段を、受信した入力信号に基づいて近距離場の音声なしで遠距離場の雑音を推定するために使用可能である。

２つ以上の、主マイクロホン及び基準マイクロホンの少なくともいずれかが使用される場合、主マイクロホンのそれぞれは、当該主マイクロホンと、１つから各基準マイクロホンに至るまでのどれかと組み合わせることによって、それぞれのマイクロホン・ペアを形成されうるとともに、その逆の組み合わせも同様である。即ち、それぞれの組み合わせが、主マイクロホンとして動作可能な第１のマイクロホンと、基準マイクロホンとして動作可能な第２のマイクロホンとを示す限りにおいて、任意の（複数の）組み合わせが適用されうる。また、より良好な雑音抑圧を実行するために、提案する処理が、定義されたマイクロホン・ペアごとに実行される。

遠距離場の雑音によって実質的に表されるものと判断される遠距離場信号と、近距離場信号との区別は、本提案方法によれば、主信号が非定常の信号成分を含むと判定された後に、マイクロホン間パワー比と、周波数領域におけるマイクロホン・ペアのゲインオフセットとの比較を行うことによって実現される。このため、定常の雑音だけでなく非定常の雑音を考慮するのに適したスペクトルサブトラクション・アルゴリズムが、時間‐周波数領域において識別される音源のタイプ（即ち、定常の雑音、近距離場の音声または遠距離場の雑音）に基づき、主マイクロホン信号から遠距離場の雑音を動的に抑圧することを可能にするために使用される。

スペクトルサブトラクションは、雑音抑圧フィルタの所望の周波数応答の設計に基本的には依存しており、当該雑音抑圧フィルタは、典型的には雑音のスペクトルの推定値と、キャプチャされた信号の、雑音のある音声とに基づいている。雑音のある音声のスペクトルは、主マイクロホンの入力データから得ることが可能であり、雑音のスペクトルは、音声間で推定され、雑音のみの定常部分の推定値で構成される。

スペクトルサブトラクション・アルゴリズムの性能を改善する１つの方法は、時間‐周波数領域においてアクティブであることが見いだされた音源のタイプの識別を改善することによって、定常雑音に加えて遠距離場の非定常雑音の検出及び抑圧を含めることである。

このため、目標は、主マイクロホンに作用する信号の非定常性が確認された場合に、キャプチャされた遠距離場の雑音を近距離場の音声から区別することである。以下で更に詳細に説明する、そのような区別を行うための処理では、周波数領域において近距離場の音声なしで遠距離場の雑音の存在を検出するとともに、その情報を、処理のために雑音抑圧器に提供する。

図１は、通信装置の簡略化した例であり、本例では携帯電話１００であり、主マイクロホン１０２から離れた位置に配置された１つの基準マイクロホン１０１を備え、主マイクロホン１０２はユーザの口１０３に近くに位置付けられている。携帯電話１００上で基準マイクロホン１０１及び主マイクロホン１０２を互いに離して、話者の口１０３に対して異なる距離に配置することによって、ここでは近距離場信号１０５と称される、ユーザの近くの環境から生じる信号と、ここでは遠距離場信号１０４と称される、携帯電話１００から離れた環境から生じる信号とが、上述の方法に従って２つのマイクロホンでキャプチャされた信号を処理することで区別可能になる。

基準マイクロホン１０１は、その位置に起因して、近距離場音声１０５を「口近くの」主マイクロホン１０２よりもかなり低いレベルで拾うことになる。一方、他の通信装置と同様、当該携帯電話についての比較的小さなサイズと、それによる、それぞれのマイクロホン・ペア間の短い距離とに起因して、遠距離場雑音１０４は、基本的に両マイクロホンで同じようなパワーレベルで受信される。

音声の性質が間欠的である（即ち、無音の期間が音声の期間によって中断される）一方、それとともに周囲の雑音の性質が変化するため、そのような変化に適応する能力が、どの程度効果的に雑音を抑圧できるかに影響する。本提案方法は、特に、そのような変化に効率的に適応するに適している。

雑音抑圧方法において改善した精度を得る他の方法は、信号処理が２つ以上のマイクロホン・ペアからの入力に基づきうるように、携帯電話１００上で異なる位置に配置された３つ以上のマイクロホンを有する携帯電話１００を提供することである。

以下では、図２を参照して、通信装置によってキャプチャされた遠距離場雑音を抑圧するのに特に適した、雑音を抑圧するための方法について、より詳細に説明する。本提案方法は、典型的には雑音が抑圧されるべき信号の時間フレームごとに繰り返される繰り返し処理として実行可能である。

第１のステップ２００では、キャプチャされた主信号が間欠的な音声及び雑音を含むように、通信装置上でユーザの口に対して近くに位置付けられた、主マイクロホンによって、以下では主信号と称される第１の信号がキャプチャされる。また、基準信号が、主信号よりも低い信号レベルの音声を含む一方、両方のマイクロホンによってキャプチャされた雑音が、同程度の信号レベルとなるように、通信装置上に位置付けられた、基準マイクロホンによって、以下では基準信号と称される第２の信号がキャプチャされる。

また、主マイクロホンが、通信装置の近距離場で話している人の音声を効率的にキャプチャするように選択された方向に配置される一方、基準マイクロホンが、装置から遠距離場に位置する他の音源から生じた音場を効率的にキャプチャするような方向に配置されるように、基準マイクロホンは、典型的には主マイクロホンの方向とは異なる方向に配置される。

このため、第２のステップ２１０に示されるように、２つのキャプチャされた信号は、当該２つのキャプチャされた信号のそれぞれの信号パワースペクトルＰ_prem(ｆ)及びＰ_ref(ｆ)が推定されるように処理される。次のステップ２２０で、当該２つの信号のパワースペクトル比Ｒ_p(ｆ)が、

のように計算され保存される。ここで、Ｐ_prim(ｆ)は、主マイクロホンのパワースペクトルで、Ｐ_refは、基準マイクロホンのパワースペクトルである。

入力信号を提供するために２つ以上の主マイクロホンまたは２つ以上の基準マイクロホンが使用される場合、ステップ２２０で、信号パワースペクトル比が、定義されたマイクロホン・ペアごとに計算される。また、２つ以上の主マイクロホンが使用される場合には、オプションのステップ２３０で、それらの主マイクロホンのうちの１つが、当該マイクロホンからの信号が雑音からフィルタリングされるマイクロホンとして選択される。以下では、選択された主マイクロホンを、ドミナント（dominant）主マイクロホンと称する。ドミナント主マイクロホンは、マイクロホン間ゲインオフセットの影響がサブトラクトされた後の基準マイクロホン信号に、相対的に最も大きな信号差を提供するマイクロホンを選ぶことによって、選択されうる。

更なるステップ２４０で、主信号が非定常の信号成分を含むと判断できるか、または当該信号が定常の雑音を実質的に含むかが判定される。雑音のタイプは、典型的には、それぞれの時間フレームｋごとの、主信号の信号パワースペクトルΦ_x,k(ｆ)が、その長期間平均値からどの程度異なるかを評価することによって、判定されうる。これは、長期間平均値に対する信号パワースペクトルΦ_x,k(ｆ)の比を所定の閾値と比較することによって判定可能である。その比が当該閾値を超える場合、当該信号は非定常であると判断される。

ステップ２４０で主信号が定常の雑音を実質的に含むと判定された場合、ステップ２５０ａで示されるように、ステップ２２０で計算された信号パワースペクトル比が、マイクロホン間ゲインオフセットＧ(ｆ)を更新するために使用される。Ｇ(ｆ)は、

として定義されうる。

ここで、Ｐ_prim ^statは、主マイクロホン信号のパワースペクトルである一方、Ｐ_ref ^statは、基準マイクロホン信号のパワースペクトルである。マイクロホン受信信号間のゲイン差は、個別のマイクロホンの特性に起因したマイクロホン・ゲインの変動と、ハンドヘルド・モードの使用中における、話者の口に対する通信装置の移動に起因した受信信号レベルの変動とを考慮するように、連続的に更新される。

主信号が定常の信号であることが見いだされた場合、ゲインオフセットは、明らかに、直前に計算されたパワースペクトル比を使用することによって得られる。このため、既知の雑音抑圧処理で通常行われるように静的なゲインオフセットを検討するのに代えて、ゲインオフセットは、マイクロホン・ペアによってキャプチャされた音場に動的に適応される。典型的なシナリオでは、マイクロホン間ゲインオフセットは、よりなだらかな変化を得るために徐々にに更新され、その場合、以前に更新されたマイクロホン間ゲインオフセットは、直前に計算されたパワースペクトル比に基づく所定の値を用いて徐々に増加または減少させられる。ゲインオフセットを減少または増加させるべきである周波数帯の検出は、ステップ２２０で計算されたパワースペクトル比を、以前に推定されたゲインオフセットと比較することによって行われる。

３つ以上のマイクロホンが使用される場合、マイクロホン間ゲインオフセットが、マイクロホン・ペアごとに更新される。

また、ステップ２４０で主信号が定常の雑音を実質的に含むと判定された場合、ステップ２６０ａで示されるように、主マイクロホンの、または２つ以上の主マイクロホンが使用されているときはドミナント主マイクロホンの、定常雑音パワースペクトルΦ_n ^stat(ｆ)が推定される。

そうではなく、ステップ２４０で主信号が非定常の信号成分を含むと判断された場合、次のステップ２５０ｂで示されるように、次のステップでは、当該非定常信号が遠距離場の雑音を実質的に含むか否かが判定される。ステップ２５０ｂで第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むと判定された場合、ステップ２６０ｂに示されるように、遠距離場雑音パワースペクトルが、それぞれの時間フレームについて推定される。

周波数領域における（即ち、周波数ｆの周辺に集中した周波数帯ごとに）遠距離場の信号と近距離場の信号との間の区別（即ち、ステップ２５０ｂの実行）は、評価されたそれぞれの時間フレームについて、周波数領域でマイクロホン間パワー比とゲインオフセットとの比較を実行することによって実現される。これにより、
Ｒ_p(ｆ)＜βＧ(ｆ) (9)
の場合に、主信号が遠距離場の信号であると判断される（即ち、遠距離場の雑音のみが当該主信号に存在している）。ここで、βは、計算誤差についてのマージンを提供する係数であり、例えばβ＝２として選択されてもよく、これは３ｄＢマージンに相当する。

２つ以上のマイクロホン・ペアが使用される場合、遠距離場の雑音の存在に関する判定は、適用される異なる複数のマイクロホン・ペアに基づいて、ステップ２５０ｂで行われる判定を組み合わせることによって改善できる。そのような組み合わされた判定を実行する１つの方法は、周波数帯ごとに全てのマイクロホン・ペアについての判定値を平均化することである。

上記で示したように、遠距離場雑音パワースペクトルまたは定常雑音パワースペクトルが更新される特定の条件下でのみ（即ち、それぞれの時間フレームの期間において判定された雑音のタイプに依存して）、それぞれの雑音パワースペクトルがその時間フレームについて更新される。

このことは、新しい時間フレームごとに、周波数応答が導出されることになるパワースペクトルが、雑音の現在のタイプに適応するために更新されることを意味する。しかし、ステップ２５０ｂで、基本的に遠距離場の雑音が第１の信号に存在しないと判定された（即ち、主信号が近距離場の音声を含むと判断された）場合、ステップ２７０で、雑音パワースペクトルの更新処理が、以前に更新された定常雑音パワースペクトルに基づいて実行される。

時間フレームｋにおける、主マイクロホンまたはドミナント主マイクロホンの雑音パワースペクトルの推定値は、

のように定義されうる。

ここで、時間フレームｋで更新された雑音パワースペクトルは、過去の時間フレーム（ｋ−１）で計算された雑音パワースペクトルと、時間フレームｋについて推定された定常雑音パワースペクトル及び遠距離場雑音パワースペクトルとの関数である。パラメータλは、その単位元よりも小さい正の減衰係数であり、例えば０．９に設定されうる。

パラメータＤ^nonstatは、図２のステップ２４０で行われる、主信号における近距離場非定常信号の存在に関する判定に基づいている。それぞれの時間フレームごとに、パラメータＤ^nonstatは、主マイクロホンに遠距離場雑音が実質的に存在すると判断される場合には１に設定され、または主マイクロホンに近距離場音声が存在すると判断される場合には０に設定される。

ステップ２８０では、上記で示したように更新された雑音パワースペクトルに基づいて、周波数応答が計算される。

他のステップ２９０では、主信号がフィルタリング部に供給され、当該フィルタリング部では、当該主信号から雑音が効率的に抑圧されるように、当該主信号に対して周波数応答が適用される。

既に上述したように、１つのマイクロホン・ペアを使用する代わりとして、本方法は、複数のマイクロホンからの入力に基づいてもよい。複数の入力信号を使用することによって、また、それぞれの時点において最も代表的な信号を選択することによって、より効率的な雑音抑圧を得ることができる。最もドミナントなマイクロホンとして指定されたマイクロホンによってキャプチャされた主信号は、ステップ２９０でフィルタリングされるべき信号として使用される。

当該フィルタリングは、スペクトルサブトラクションフィルタに基づくフィルタ伝達関数を計算することによって達成されてもよい。

雑音パワースペクトルは、

のように、時間フレームｋごとのスペクトルサブトラクションフィルタの周波数応答Ｈ_k ^spect(ｆ)を計算し、それに応じて入力信号をフィルタリングするために使用される。

実際には、雑音のランダムな性質とその不正確な推定に起因して、式(11)の周波数応答は、常に正になるとは限らない可能性がある。したがって、スペクトルサブトラクション技術は、通常、絶対フロアレベルに設定されうる閾値を適用するか、あるいは、雑音のある音声信号のパワースペクトルのほんのわずかとして設定されうる閾値を適用する。その結果、結果として得られる時間フレームｋの周波数応答Ｈ_k(ｆ)が、

として表されうるように、雑音抑圧器の周波数応答が、所望の最大減衰レベルＨ_min(ｆ)に調整される。

ここで、所望の最大減衰レベルは、ステップ２４０及び２５０ｂでそれぞれ判定された、定常雑音の実質的な存在に関する判定値Ｄ^statか、あるいは遠距離場雑音の実質的な存在に関する判定値Ｄ^nonstatの関数となるように、

として設計できる。

ステップ２８０による周波数応答の計算は、典型的には、周波数応答について、最大減衰の降伏（yield）についての判定を含む。既に上記で示したように、そのような最大減衰の降伏は、フィルタに対して考慮されるべき周波数帯を限定する、最小ゲインを適用することによって実現されうる。

一実施形態によれば、雑音が定常であることが見いだされたのか、または遠距離場の性質を有するかが見いだされたのかにかかわらず、１つかつ同一の最小ゲインが選択されうる。

他の実施形態によれば、主信号の判定された定常性に依存して、異なる複数の最小ゲインが適用されうる。そのようなものの１つの具体化は、

に従った最小ゲインの計算によって与えられる。ここで、Ｈ_min ^stat(ｆ)は、定常雑音の抑圧のために適用される最小ゲインであり、Ｈ_min ^nonstat(ｆ)は、遠距離場雑音が非定常雑音を含むと判断される場合の遠距離場雑音の抑圧のために適用される最小ゲインである。

フィルタリング処理によって適用されるフィルタリング係数は、典型的には、最小位相法または線形位相法に基づいて計算されうる。

上述した方法は、少なくとも１つの主マイクロホンを介して音声をキャプチャするよう構成され、かつ、少なくとも１つの第２の基準マイクロホンが装置上で主マイクロホンから離れた位置に実装可能な、任意のタイプの通信装置に適用するのに適している。そのような通信装置は、典型的には、セルラ電話であってもよく、その場合、マイクロホン・ペアを構成する複数のマイクロホンが、必ずしもそうではないが、通信装置の向かい合った端部に位置づけられることが望ましい。

以下では、通信装置に実装される場合の、図２を参照して上述した方法のような雑音抑圧方法を実行するのに適した雑音抑圧器について、図３を参照してより詳細に説明する。

図３の雑音抑圧器は、特定の数のマイクロホン用に設定されたパワースペクトル推定部３１０を備える。したがって、図３に示されるように、１つのマイクロホン・ペアに適した構成として、パワースペクトル推定部３１０は、主マイクロホン３０１ａによってキャプチャされた主信号のパワースペクトルを推定するよう構成された、第１パワースペクトル推定器３１１ａと、基準マイクロホン３０１ｂによってキャプチャされた基準信号のパワースペクトルを推定するよう構成された、第２パワースペクトル推定器３１１ｂとを備える。

第１パワースペクトル推定器３１１ａに接続された定常性評価部３２０は、主信号が、非定常の信号成分を含むか、または定常の雑音を実質的に含むのを判定するよう構成されている。遠距離場評価部３６０は、定常評価部３２０によって、主信号が非定常の信号成分を含むと判定された場合に、当該主信号が、遠距離場の雑音を実質的に含むかを判定するよう構成されている。それ故に、遠距離場評価部３６０は、主信号における非定常の信号成分の存在により、定常性評価部３２０によってトリガされる。上述のように、定常性評価部３２０は、典型的には、第１パワースペクトル推定器３１１ａから利用可能なパワースペクトルと、その長期間平均とを比較するよう構成されうる。

図３の雑音抑圧器３００は、更に、それぞれのパワースペクトル推定値に基づいて（即ち、定常雑音パワースペクトル推定部３４０、または遠距離場雑音パワースペクトル推定部３５０のいずれかから入力信号が提供された場合に）、主信号の雑音パワースペクトルを更新するよう構成された雑音パワースペクトル推定部３３０を備える。ここで、定常雑音パワースペクトル推定部３４０は、主信号の定常雑音のパワースペクトルを推定するよう構成されており、遠距離場雑音パワースペクトル推定部３５０は、主信号の遠距離場雑音のパワースペクトルを推定するよう構成されている。雑音パワースペクトル更新部３３０がいずれの入力を使用するのかは、定常評価部３２０及び遠距離場評価部３６０によって判定される。ここで、定常性評価部３２０及び遠距離場評価部３６０は、主信号が近距離場の音声を実質的に含んでいないと判定された時間フレームごとに、主信号に基づいて、あるいは主信号のパワースペクトル推定値に基づいて、定常雑音パワースペクトル推定部３４０または遠距離場雑音パワースペクトル推定部３５０をトリガするように構成されている。

定常評価部３２０は、主信号が定常の雑音を実質的に含んでいると判定すると、定常雑音のパワースペクトル推定値を雑音パワースペクトル更新部３３０に提供するよう、定常雑音パワースペクトル推定部３４０をトリガし、雑音パワースペクトル更新部３３０は、その入力データに基づいて雑音パワースペクトルを更新するよう構成されている。定常性評価部３２０は、そうではなく、主信号が非定常の信号成分を含んでいると判定すると、主マイクロホンによってキャプチャされた信号が、遠距離場の雑音を実質的に含んでいるか、または近距離場の音声を含んでいるかを判定するよう、更なる機能部をトリガする。

雑音抑圧器３００は、更に、本明細書でパワー比計算部３８０と称される機能部を備え、パワー比計算部３８０は、第１パワースペクトル推定器３１１ａによって推定された第１のパワースペクトルと、第２パワースペクトル推定器３１１ｂによって推定された第２のパワースペクトルとの間の、信号パワースペクトル比を計算するよう構成されている。パワー比計算部３８０は、マイクロホン間ゲインオフセット計算器３９０と称される、更に別の機能部に接続されている。マイクロホン間ゲインオフセット計算器３９０は、定常性評価部３２０によってトリガされた際に（即ち、主信号が定常の雑音を実質的に含むものと考えられると定常性評価部３２０によって判定された際に）、パワー比計算部３８０の信号パワースペクトル比に基づいてマイクロホン間ゲインオフセットを更新するよう構成されている。

上述の遠距離場推定部３６０は、主信号が遠距離場の雑音を実質的に含むか否かを判定するよう構成されている。そのような判定を可能にするために、遠距離場評価部３６０は、そのような処理が定常性評価部３２０によってトリガされた場合に（即ち、定常評価部３２０によって、主信号が非定常の信号成分を含むと判定された場合に）、パワー比計算部３８０によって提供される、計算されたパワースペクトル比を、マイクロホン間ゲインオフセット計算部３９０によって提供される、更新されたマイクロホン間ゲインオフセットと、式(9)に従って比較するよう構成されている。

マイクロホン間ゲインオフセット計算部３９０は、直前に計算されたマイクロホン間ゲインオフセットを、直前に計算されたパワースペクトル比に基づく所定の値を用いて徐々に増加または減少させることによって、マイクロホン間ゲインオフセットを適応させるよう構成されうる。

雑音パワースペクトル推定器３３０は、フィルタリング部３７０に接続されており、フィルタリング部３７０は、雑音パワースペクトル推定器３３０から提供される、推定された雑音パワースペクトルに基づいて周波数応答を計算するとともに、当該周波数応答を第１の信号に適用することによって当該第１の信号から雑音をフィルタリングするよう構成されている。雑音パワースペクトル推定器は、時間フレームごとに雑音パワースペクトル推定値をフィルタリング部３７０に提供するよう構成されている。

雑音抑圧器３００は、フィルタリングが時間フレーム単位で（即ち、主信号の時間フレームごとに）適応的に実行されるよう構成されており、定常性が信号定常評価器３２０によって判定されるとともに、その結果に基づいて、フィルタリング部３７０が、雑音パワースペクトル更新部３３０からの入力によって更新され、それにより、図３に示されるようにフィルタリング部３７０に提供される主信号の雑音の効率的な抑圧を提供できる。フィルタリング部３７０は、スペクトルサブトラクションフィルタに基づくフィルタ伝達関数を計算するよう構成されてもよい。

図４は、図３に係る雑音抑圧器の一部を示すブロック図であり、図３のパワースペクトル推定部３１０は、当該抑圧器が２つ以上のマイクロホンを設けることができ、図３の残りの機能が同一のままとなりうるように、適応パワースペクトル推定部４１０に置き換えられている。

図４は、各マイクロホンが個別のパワースペクトル推定器４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃに接続された、３つの主マイクロホン４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃと、それぞれの専用パワー推定部４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃに接続された、３つの基準マイクロホン４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃとを含んでいる。また、パワースペクトル比計算部３８０及びマイクロホン間ゲインオフセット計算部３９０（図示せず）は、選択された各マイクロホン・ペアごとに、それぞれの計算を繰り返すよう構成されている。本例では、最大９個の異なるマイクロホン・ペアが定義されうるとともに、雑音抑圧器へ入力データを提供するために使用されうる。例えば、３個のマイクロホン・ペアが定義される場合、主マイクロホン４０１ａは、例えば、基準マイクロホン４０２ａとともにマイクロホン・ペアを形成しうる一方、マイクロホン４０１ｂ及び４０２ｃは、第２のマイクロホン・ペアを形成し、マイクロホン４０１ｃ及び４０２ｃは、第３のマイクロホン・ペアを形成する。ただし、主マイクロホン及び基準マイクロホンを含む、任意の可能性のある組み合わせが適用されうる。

また、パワースペクトル推定部４１０は、選択部４２０を備えており、選択部４２０は、主マイクロホン４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃのうちの１つをドミナント主マイクロホンとして選択するとともに、選択したドミナント主マイクロホンについての信号をフィルタリングのためにフィルタリング部３７０に提供するよう構成されている。

図３及び図４で説明した機能部は、適切な更新手順が、上述の平均値のような平均測度だけでなく、過去の推定値及び計算値に基づいて実行可能となるように、従来の保存機能を備えているものと理解されるべきである。

更に、本書面で提案されるユニット（部）及び機能が、プログラム可能な特殊用途のマイクロプロセッサまたは汎用コンピュータとともにソフトウェア機能を用いて、単独で、または、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）と組み合わせて、実装されうることを、当業者は理解するであろう。本発明は、方法及び装置の形式で主として説明されているが、本発明は、コンピュータプログラムで実施されうるとともに、メモリに格納されたコンピュータプログラムを含み、プロセッサに接続されたシステムで実施されうることも、当業者は理解するであろう。その場合、メモリは、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、ＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）またはＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能ＲＯＭ）のいずれかであってもよい。

一実施形態に係る、ソフトウェアベースの雑音抑圧器は、図５に示される通信装置での実装に適しており、雑音抑圧器５００は、上述した方法のような雑音抑圧方法を実行するよう構成されたプロセッサ５１０を備える。図５の雑音抑圧器５００は、簡略化された図５では示されていないが典型的には何らかの種類の信号処理機能部を介してプロセッサ５００に接続されている、１つのマイクロホン・ペア５０１ａ、５０１ｂを備える。当該プロセッサは、雑音抑圧用コンピュータプログラムを実行するよう適合されており、当該プログラムは、通信装置で実行された場合に、図２を参照して上述した方法に相当する方法を当該通信装置に実行させるコンピュータ読み取り可能なコード手段を含む。プロセッサ５１０は、図５の実施形態によれば、パワースペクトル推定機能５２０、パワー比計算機能５３０、定常性評価機能５４０、遠距離場評価機能５５０、雑音パワースペクトル更新機能５６０、マイクロホン間ゲインオフセット計算機能５７０、定常雑音パワースペクトル推定機能５８０、遠距離場雑音パワースペクトル推定機能５９０、及びフィルタリング機能６００と称される、複数の機能を実行するよう構成されている。それらの機能は、通信装置で実行された場合に、パワースペクトル推定部３１０、パワー比計算部３８０、定常性評価部３２０、遠距離場評価部３９０、雑音パワースペクトル更新部３３０、マイクロホン間ゲインオフセット評価部３９０、定常雑音パワースペクトル推定部３４０、遠距離場雑音パワースペクトル推定部３５０、及びフィルタリング部３７０に、それぞれ対応する。雑音抑圧器５００は、更に、記憶部６１０及び接続部６２０を備え、接続部６２０は、フィルタリングされた主信号を、雑音抑圧器４００が実装されている通信部の従来の信号処理機能（図示せず）につなげるよう構成されている。

それぞれの実施形態と関連する上述のユニット（部）及び機能が、本提案方法を実行可能にする１つの方法を表していること、及び、上述の全体的な処理が適宜に実行可能である限りにおいて、他の組み合わせ、ユニットまたは機能が代替的に適用されうることを理解すべきである。

本発明について特定の実施形態を参照して説明してきたものの、当該説明は、全体として発明概念を示すことが意図されているのみであり、本発明の範囲を限定するものとして解釈されてはならない。本発明は、添付の特許請求の範囲によって規定される。

雑音抑圧器は、第１の信号が非定常の信号成分を含むか、または定常の雑音を実質的に含むかを判定する定常性評価部と、当該信号定常性評価部によって、第１の信号が非定常の信号成分を含むと判定された場合に、当該第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むかを判定する遠距離場評価部とを備える。

雑音抑圧器は、定常性評価部によって、第１の信号が定常の雑音を実質的に含むと判断された場合には、定常雑音パワースペクトルの推定値で、第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むと判断された場合には、遠距離場雑音パワースペクトルの推定値で、第１の信号の雑音パワースペクトルの推定値を更新する雑音パワースペクトル更新部を更に備える。

定常性評価部、遠距離場評価部、雑音パワースペクトル推定部、及びフィルタリング部は、典型的には、時間フレーム単位で信号処理を繰り返し実行する。

定常性評価部は、特定の時間フレームについて判定された第１の信号のパワースペクトルと、第１の信号の平均パワースペクトルとの差分を評価し、かつ、当該差分が所定の閾値を超える場合に、第１の信号が非定常信号であると判定することによって、第１の信号が非定常の信号成分を含むか、または定常の雑音を実質的に含むかを判定する。

雑音抑圧器は、信号パワースペクトル比を計算するパワー比計算部と、定常性評価部によって、第１の信号が定常の雑音を実質的に含むと判断された場合にパワースペクトル比が計算されたと判定されると、計算されたパワースペクトル比に基づいて、マイクロホン間ゲインオフセットを更新するマイクロホン間ゲインオフセット計算部と、定常性評価部によって、第１の信号が非定常の信号成分を含むと判断された場合にパワースペクトル比が計算されたと判定されると、計算されたパワースペクトル比と更新されたマイクロホン間ゲインオフセットとを比較することによって、第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むかを判定する遠距離場雑音パワースペクトル推定部とを更に備える。

遠距離場雑音パワースペクトル推定部は、パワー比計算部から提供されるマイクロホン間ゲインオフセットが、所定のマージンを付加されたパワースペクトル比を超えることを、マイクロホン間ゲインオフセット計算部から知らされた場合に、第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むと判断してもよい。

マイクロホン間ゲインオフセット計算部は、マイクロホン間ゲインオフセットを徐々に更新してもよく、即ち、直前に計算されたマイクロホン間ゲインオフセットを、直前に計算されたパワースペクトル比に基づく所定の値を用いて徐々に増加または減少させることによって、マイクロホン間ゲインオフセットを更新してもよい。

あるいは、雑音抑圧器は、２つ以上の主マイクロホンと２つ以上の基準マイクロホンとの少なくともいずれかを備えていてもよく、パワー比計算部及びマイクロホン間ゲインオフセット計算部は、複数のマイクロホンのうちの主マイクロホン及び基準マイクロホンの、少なくとも１つの更なる組み合わせごとに、それぞれの計算を繰り返す。

また、フィルタリング部は、最小ゲインをフィルタに適用してもよい。あるいは、定常性推定部及び遠距離場評価部によって、第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むと判断されたか、または定常の雑音を実質的に含むと判断されたかに依存して、異なる複数の最小ゲインをフィルタに適用してもよい。

第１パワースペクトル推定器３１１ａに接続された定常性評価部３２０は、主信号が、非定常の信号成分を含むか、または定常の雑音を実質的に含むのを判定するよう構成されている。遠距離場評価部３６０は、定常性評価部３２０によって、主信号が非定常の信号成分を含むと判定された場合に、当該主信号が、遠距離場の雑音を実質的に含むかを判定するよう構成されている。それ故に、遠距離場評価部３６０は、主信号における非定常の信号成分の存在により、定常性評価部３２０によってトリガされる。上述のように、定常性評価部３２０は、典型的には、第１パワースペクトル推定器３１１ａから利用可能なパワースペクトルと、その長期間平均とを比較するよう構成されうる。

図３の雑音抑圧器３００は、更に、それぞれのパワースペクトル推定値に基づいて（即ち、定常雑音パワースペクトル推定部３４０、または遠距離場雑音パワースペクトル推定部３５０のいずれかから入力信号が提供された場合に）、主信号の雑音パワースペクトルを更新するよう構成された雑音パワースペクトル更新部３３０を備える。ここで、定常雑音パワースペクトル推定部３４０は、主信号の定常雑音のパワースペクトルを推定するよう構成されており、遠距離場雑音パワースペクトル推定部３５０は、主信号の遠距離場雑音のパワースペクトルを推定するよう構成されている。雑音パワースペクトル更新部３３０がいずれの入力を使用するのかは、定常性評価部３２０及び遠距離場評価部３６０によって判定される。ここで、定常性評価部３２０及び遠距離場評価部３６０は、主信号が近距離場の音声を実質的に含んでいないと判定された時間フレームごとに、主信号に基づいて、あるいは主信号のパワースペクトル推定値に基づいて、定常雑音パワースペクトル推定部３４０または遠距離場雑音パワースペクトル推定部３５０をトリガするように構成されている。

定常性評価部３２０は、主信号が定常の雑音を実質的に含んでいると判定すると、定常雑音のパワースペクトル推定値を雑音パワースペクトル更新部３３０に提供するよう、定常雑音パワースペクトル推定部３４０をトリガし、雑音パワースペクトル更新部３３０は、その入力データに基づいて雑音パワースペクトルを更新するよう構成されている。定常性評価部３２０は、そうではなく、主信号が非定常の信号成分を含んでいると判定すると、主マイクロホンによってキャプチャされた信号が、遠距離場の雑音を実質的に含んでいるか、または近距離場の音声を含んでいるかを判定するよう、更なる機能部をトリガする。

上述の遠距離場評価部３６０は、主信号が遠距離場の雑音を実質的に含むか否かを判定するよう構成されている。そのような判定を可能にするために、遠距離場評価部３６０は、そのような処理が定常性評価部３２０によってトリガされた場合に（即ち、定常性評価部３２０によって、主信号が非定常の信号成分を含むと判定された場合に）、パワー比計算部３８０によって提供される、計算されたパワースペクトル比を、マイクロホン間ゲインオフセット計算部３９０によって提供される、更新されたマイクロホン間ゲインオフセットと、式(9)に従って比較するよう構成されている。

雑音パワースペクトル更新部３３０は、フィルタリング部３７０に接続されており、フィルタリング部３７０は、雑音パワースペクトル更新部３３０から提供される、推定された雑音パワースペクトルに基づいて周波数応答を計算するとともに、当該周波数応答を第１の信号に適用することによって当該第１の信号から雑音をフィルタリングするよう構成されている。雑音パワースペクトル更新部３３０は、時間フレームごとに雑音パワースペクトル推定値をフィルタリング部３７０に提供するよう構成されている。

雑音抑圧器３００は、フィルタリングが時間フレーム単位で（即ち、主信号の時間フレームごとに）適応的に実行されるよう構成されており、定常性が定常性評価部３２０によって判定されるとともに、その結果に基づいて、フィルタリング部３７０が、雑音パワースペクトル更新部３３０からの入力によって更新され、それにより、図３に示されるようにフィルタリング部３７０に提供される主信号の雑音の効率的な抑圧を提供できる。フィルタリング部３７０は、スペクトルサブトラクションフィルタに基づくフィルタ伝達関数を計算するよう構成されてもよい。

Claims (24)

1. 雑音及び間欠的な音声をキャプチャできるように通信装置に配置された、主マイクロホンによってキャプチャされた第１の信号の雑音を抑圧するための、前記通信装置における方法であって、
   前記雑音の抑圧は、前記第１の信号と、前記主マイクロホンと実質的に同一の信号レベルで雑音をキャプチャでき、かつ、前記主マイクロホンよりも低い信号レベルで音声をキャプチャできるように前記通信装置に配置された、基準マイクロホンを介してキャプチャされた第２の信号とを処理することによって実行され、
   前記方法は、
   ‐前記第１の信号が非定常の信号成分を含むか、または定常の雑音を実質的に含むかを判定するステップと、
   ‐前記第１の信号が非定常の信号成分を含むと判定された場合に、前記第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むかを判定するステップと、
   ‐前記第１の信号が定常の雑音を実質的に含むと判断された場合には、定常雑音パワースペクトルの推定値で、前記第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むと判断された場合には、遠距離場雑音パワースペクトルの推定値で、前記第１の信号の雑音パワースペクトルの推定値を更新するステップと、
   ‐推定された前記雑音パワースペクトルに基づいて周波数応答を計算するステップと、
   ‐前記周波数応答を前記第１の信号に適用することによって、前記第１の信号から雑音を抑圧するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記ステップを時間フレーム単位で繰り返すステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の信号が非定常の信号成分を含むか、または定常の雑音を実質的に含むかを判定する前記ステップは、
   ‐特定の時間フレームについて判定された前記第１の信号の前記パワースペクトルと、前記第１の信号の平均パワースペクトルとの差分を評価するステップと、
   ‐前記差分が所定の閾値を超える場合に、前記第１の信号が非定常信号であると判定するステップと
   を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. ‐前記第１の信号について推定された第１のパワースペクトルと、前記第２の信号について推定された第２のパワースペクトルとの比である信号パワースペクトル比を計算するステップと、
   ‐前記第１の信号が定常の雑音を実質的に含むと判断された場合に、前記パワースペクトル比が計算されると、計算された前記パワースペクトル比に基づいて、マイクロホン間ゲインオフセットを更新するステップと、
   ‐前記第１の信号が非定常の信号成分を含むと判断された場合に、前記パワースペクトル比が計算されると、計算された前記パワースペクトル比と更新された前記マイクロホン間ゲインオフセットとを比較することによって、前記第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むかを判定するステップと
   を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 更新された前記マイクロホン間ゲインオフセットが、所定のマージンが付加された前記パワースペクトル比を超える場合に、前記第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むと判断されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記雑音パワースペクトル比を更新する前記ステップは、
   ‐直前に計算された前記マイクロホン間ゲインオフセットを、直前に計算された前記パワースペクトル比に基づく所定の値を用いて徐々に増加または減少させることによって、前記マイクロホン間ゲインオフセットを適応させるステップ
   を含むことを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記通信装置は、２つ以上の主マイクロホンと２つ以上の基準マイクロホンとの少なくともいずれかを備え、
   前記方法は、
   ‐前記マイクロホンのうちの主マイクロホン及び基準マイクロホンの、少なくとも１つの組み合わせごとに、前記ステップを繰り返すステップと、
   ‐前記２つ以上の主マイクロホンのうちの１つを、ドミナント主マイクロホンとして選択するステップと、
   ‐前記ドミナント主マイクロホンによってキャプチャされた信号から雑音を抑圧するステップと
   を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. ‐マイクロホンの組み合わせごとに、前記パワースペクトル比の前記計算と前記マイクロホン間ゲインオフセットの前記更新とを繰り返すステップ
   を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記雑音の抑圧は、
   ‐スペクトルサブトラクションフィルタに基づくフィルタの伝達関数を計算するステップ
   を含むことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
10. ‐最小ゲインを前記フィルタに適用するステップ
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むか、または定常の雑音を実質的に含むかに依存して、異なる複数の最小ゲインをそれぞれ前記フィルタに適用可能であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記雑音の抑圧は、
    ‐最小位相法または線形位相法に基づいて、前記フィルタのフィルタ係数を計算するステップ
    を含むことを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 雑音及び間欠的な音声をキャプチャできるように通信装置に配置された、主マイクロホンによってキャプチャされた第１の信号の雑音を抑圧するための雑音抑圧器であって、
    前記雑音抑圧器は、前記第１の信号と、前記主マイクロホンと実質的に同一の信号レベルで雑音をキャプチャでき、かつ、前記主マイクロホンよりも低い信号レベルで音声をキャプチャできるように前記通信装置に配置された、基準マイクロホンを介してキャプチャされた第２の信号とを処理することによって雑音を抑圧し、
    ‐前記第１の信号が非定常の信号成分を含むか、または定常の雑音を実質的に含むかを判定する信号定常性評価部と、
    ‐前記第１の信号が非定常の信号成分を含むと判定された場合に、前記第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むかを判定する遠距離場信号評価器と、
    ‐前記第１の信号が定常の雑音を実質的に含むと判断された場合には、定常雑音パワースペクトルの推定値で、前記第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むと判断された場合には、遠距離場雑音パワースペクトルの推定値で、前記第１の信号の雑音パワースペクトルの推定値を更新する雑音パワースペクトル推定器と、
    ‐推定された前記雑音パワースペクトルに基づいて周波数応答を計算するとともに、前記周波数応答を前記第１の信号に適用することによって、前記第１の信号から雑音を抑圧するフィルタリング部と
    を備えることを特徴とする雑音抑圧器。
14. 前記信号定常性推定器、前記遠距離場信号評価器、前記雑音パワースペクトル推定器、及び前記フィルタは、時間フレーム単位で信号処理を繰り返し実行する
    ことを特徴とする請求項１３に記載の雑音抑圧器。
15. 前記信号定常性評価器は、特定の時間フレームについて判定された前記第１の信号の前記パワースペクトルと、前記第１の信号の平均パワースペクトルとの差分を評価し、かつ、前記差分が所定の閾値を超える場合に、前記第１の信号が非定常信号であると判定することによって、前記第１の信号が非定常の信号成分を含むか、または定常の雑音を実質的に含むかを判定する
    ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の雑音抑圧器。
16. ‐前記第１の信号について推定された第１のパワースペクトルと、前記第２の信号について推定された第２のパワースペクトルとの比である信号パワースペクトル比を計算するパワースペクトル計算部と、
    ‐前記第１の信号が定常の雑音を実質的に含むと判断された場合に、前記パワースペクトル比が計算されると、計算された前記パワースペクトル比に基づいて、マイクロホン間ゲインオフセットを更新するマイクロホン間ゲインオフセット計算器と、
    ‐前記第１の信号が非定常の信号成分を含むと判断された場合に、前記パワースペクトル比が計算されると、計算された前記パワースペクトル比と以前に更新された前記マイクロホン間ゲインオフセットとを比較することによって、前記第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むかを判定する遠距離場推定部と
    を更に備えることを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載の雑音抑圧器。
17. 前記遠距離場推定部は、前記パワー比計算部から提供される前記マイクロホン間ゲインオフセットが、所定のマージンを付加された前記パワースペクトル比を超えることを、前記マイクロホン間ゲインオフセット計算部から知らされた場合に、前記第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むと判断する
    ことを特徴とする請求項１６に記載の雑音抑圧器。
18. 前記マイクロホン間ゲインオフセット計算器は、直前に計算された前記マイクロホン間ゲインオフセットを、直前に計算された前記パワースペクトル比に基づく所定の値を用いて徐々に増加または減少させることによって、前記マイクロホン間ゲインオフセットを更新する
    ことを特徴とする請求項１６または１７に記載の雑音抑圧器。
19. ２つ以上の主マイクロホンと２つ以上の基準マイクロホンとの少なくともいずれかを備え、
    前記パワー比計算部及び前記マイクロホン間ゲインオフセット計算器は、前記マイクロホンのうちの主マイクロホン及び基準マイクロホンの、少なくとも１つの更なる組み合わせごとに、それぞれの計算を繰り返す
    ことを特徴とする請求項１３から１８のいずれか１項に記載の雑音抑圧器。
20. 前記２つ以上の主マイクロホンのうちの１つを、ドミナント主マイクロホンとして選択するとともに、雑音の抑圧のために、選択した前記ドミナント主マイクロホンの信号を前記フィルタリング部に提供する選択部
    を更に備えることを特徴とする請求項１９に記載の雑音抑圧器。
21. 前記フィルタリング部は、スペクトルサブトラクションフィルタに基づくフィルタの伝達関数を計算することを特徴とする請求項１３から２０のいずれか１項に記載の雑音抑圧器。
22. 前記フィルタリング部は、最小ゲインを前記フィルタに適用することを特徴とする請求項２１に記載の雑音抑圧器。
23. 前記フィルタリング部は、前記遠距離場推定部によって、前記第１の信号が遠距離場の雑音を実質的に含むと判断されたか、または定常の雑音を実質的に含むと判断されたかに依存して、異なる複数の最小ゲインを前記フィルタに適用する
    こと特徴とする請求項２２記載の雑音抑圧器。
24. 請求項１３から２３のいずれか１項に記載の雑音抑圧器を備えることを特徴とする通信装置。

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