JP5257366B2 - 雑音抑圧装置、雑音抑圧制御装置、雑音抑圧方法及び雑音抑圧プログラム - Google Patents

Description

本発明は、受音した音に基づいて音信号を出力する受音部が受音した音に含まれる雑音を抑圧する雑音抑圧装置、雑音抑圧装置を制御する雑音抑圧制御装置、雑音抑圧装置を用いた雑音抑圧方法、及び雑音抑圧方法を制御するための雑音抑圧プログラムに関する。

受音した音に基づいて音信号を出力するコンデンサマイク等のマイクロホンを用いた受音部を複数有し、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うマイクアレイ等の装置が開発されている。この様な複数の受音部を有する装置は、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、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等の処理による雑音抑圧を行うことが可能である。

図１は、従来の雑音抑圧装置の構成例を示す機能ブロック図である。図１中１００００は、同期減算により雑音抑圧を行う雑音抑圧装置である。雑音抑圧装置１００００は、受音した音に基づいて生成した音信号を出力する主受音部１０００１及び副受音部１０００２と、音信号を増幅する第１増幅部１１００１及び第２増幅部１１００２と、音信号に対してＡ／Ｄ変換を行う第１Ａ／Ｄ変換部１２００１及び第２Ａ／Ｄ変換部１２００２と、音信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換:Fast Fourier Transformation）処理を行う第１ＦＦＴ処理部１３００１及び第２ＦＦＴ処理部１３００２と、主受音部１０００１及び副受音部１０００２の感度差を補正する補正値を算出する補正値算出部１４０００と、音信号を遅延させる遅延部１５０００と、音信号を補正する補正部１６０００と、音信号の減算処理を行う減算部１７０００とを備えている。なお主受音部１０００１及び副受音部１０００２は、話者が発声した音声が到来する方向に沿って適切な間隔で配設されており、話者は主受音部１０００１側から音声を発声する。

主受音部１０００１にて生成されたアナログ信号である音信号は、第１増幅部１１００１により増幅され、第１Ａ／Ｄ変換部１２００１によりデジタル信号に変換され、第１ＦＦＴ処理部１３００１により周波数軸上の成分に変換される。また副受音部１０００２にて生成されたアナログ信号である音信号は、第２増幅部１１００２により増幅され、第２Ａ／Ｄ変換部１２００２によりデジタル信号に変換され、第２ＦＦＴ処理部１３００２により周波数軸上の成分に変換される。

補正値算出部１４０００は、周波数軸上の成分に変換された主受音部１０００１に係る音信号及び副受音部１０００２に係る音信号に基づいて補正値を算出し、算出した補正値を補正部１６０００へ出力する。また遅延部１５０００は、副受音部１０００２に係る音信号に対して遅延時間τの遅延を掛け、補正部１６０００へ出力する。遅延時間τは、副受音部１０００２側から到来した雑音が、副受音部１０００２に到達してから主受音部１０００１に到達するまでの時間に基づいている。

補正部１６０００は、遅延させた副受音部１０００２に係る音信号に対して補正値に基づく補正を行い、減算部１７０００へ出力する。補正部１６０００の補正により、副受音部１０００２に係る音信号のレベルが、主受音部１０００１に係る音信号のレベルに合わせられる。減算部１７０００は、主受音部１０００１に係る音信号から、補正された副受音部１０００２に係る音信号を減算する。この様にして雑音抑圧装置１００００は、音信号の同期減算を行い、副受音部１０００２側に指向性の死角を形成して雑音抑圧を行う。

図１に例示した様な複数の受音部を備える雑音抑圧装置１００００に、乱流である風が当った場合、各受音部に係る音信号間のレベル差が大きくなる、音信号間の相関が小さくなる、低周波数領域にパワーが集中する、音信号間の位相差スペクトルが乱れる等の特徴を持つ風雑音が発生する。

例えば図１に例示した雑音抑圧装置１００００では、風雑音により、補正値算出部１４０００の補正値の計算が乱れてレベルが合わなくなり、副受音部１０００２に係る音信号のレベルが大きめに補正されることによる音の歪み、レベルが小さめに補正されることによる雑音の残存等の異常が発生する。また副受音部１０００２に風が当った場合、主受音部１０００１に係る音信号から副受音部１０００２に係る音信号を減じることにより、副受音部１０００２に係る音信号に含まれる風雑音の成分が湧き出してしまうという異常が発生する場合もある。

そこで受音部に対する風当たりを検出して風成分を抑圧する様々な技術が提案されている。特許文献１には、低周波数成分と高周波数成分とのレベル比を用いて風雑音のレベルを測定し、風雑音の場合には低周波数成分を抑圧する技術が開示されている。

特許文献２には、第１のマイクロホンユニットからの出力信号及び第２のマイクロホンユニットからの出力信号間の差に基づく適応フィルタ係数に基づいて風雑音の有無を検出し、風雑音を検出した場合に第１のマイクロホンユニットからの出力信号を抑圧制御する技術が開示されている。

特許文献３には、二のマイクロホンの出力の減算値又は相対値を用いて風の強さを判定する技術が開示されている。

特許文献４には、全波整流波形を平滑化して、風雑音を検出し、風雑音を検出した場合には、低周波数領域を抑圧し、高周波数領域と合成した波形を出力することで風成分を抑圧する技術が開示されている。

特許第３０８６５３９号明細書 特許第３２８３４２３号明細書 特開平５−３０８６９６号公報 特開平６−３１１５８３号公報

しかしながら風雑音を抑圧する技術は、雑音環境下では風雑音と背景雑音との差が小さくなるため、低周波数領域と高周波数領域とのレベル差に基づいて風雑音を検出する特許文献１及び特許文献３、全波整流波形を平滑化して風雑音を検出する特許文献４等の技術では、低周波数領域のレベルが大きい背景雑音環境下では検出精度が低下すると考えられる。

また二のマイクロホンユニットの出力信号の差に基づく適応フィルタ係数を用いた特許文献２等の技術では、背景雑音の特性によって風雑音が存在する場合のフィルタ係数が異なるため検出精度が低下すると考えられる。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、複数の受音部に係る音信号を周波数軸上の成分に変換したスペクトルに基づくばらつき度を導出し、導出したばらつき度が所定値以上である場合に、風雑音等の状況が発生していると判定して、抑圧を調整することにより、背景雑音に拘わらず、風雑音等の状況の発生を高精度に検出することが可能な雑音抑圧装置、雑音抑圧装置を制御する雑音抑圧制御装置、雑音抑圧装置を用いた雑音抑圧方法、及び雑音抑圧方法を制御するための雑音抑圧プログラムの提供を目的とする。

本願の雑音抑圧装置は、受音した音に基づいて夫々音信号を出力する複数の受音部と連携可能であり、該受音部が受音した音に含まれる雑音を抑圧する雑音抑圧装置において、前記受音部から出力された複数の音信号に基づいて導出した抑圧量の雑音成分を音信号から低減することで雑音を抑圧する抑圧部と、前記複数の音信号を周波数軸上の成分に変換して得られる位相スペクトルに基づく前記複数の音信号の位相差の周波数間のばらつきを数値化したばらつき度を導出するばらつき導出部と、該ばらつき度が所定のばらつき閾値以上である場合に、風当たりによる風雑音が発生していると判定する判定部と、該判定部による風雑音の発生の有無の判定結果に応じて前記抑圧量を調整する調整部とを備え、前記抑圧部は、前記調整部により調整された抑圧量に基づいて雑音成分を音信号から低減することで雑音を抑圧する様にしてあることを要件とする。

本願の雑音抑圧装置は、更に、前記複数の受音部の感度差を是正すべく、前記複数の音信号の振幅比に基づいて算出した補正値により、前記音信号のレベルを補正する補正部を備え、該補正部は、前記判定部が、風雑音が発生していると判定した場合、補正値の算出又は補正を停止する様にしてあることを要件とする。

本願の雑音抑圧装置は、前記判定部は、更に、所定の周波数帯域における音信号の平均パワーが所定のパワー閾値以上であるか否かを判定する様にしてあり、前記調整部は、前記判定部が、ばらつき度がばらつき閾値以上であり、かつ平均パワーがパワー閾値以上であると判定した場合に、風雑音が発生していると判定する様にしてあることを要件とする。

本願の雑音抑圧装置は、前記調整部は、風雑音が発生していると判定した場合の抑圧量の漸増、及び風雑音が発生していないと判定した場合の抑圧量の漸減の少なくとも一方による調整を行う様にしてあることを要件とする。

本願の雑音抑圧装置は、前記複数の受音部から出力される音信号に基づいて雑音源の方向を推定する雑音源推定部を更に備え、前記抑圧部は、更に、推定した雑音源の方向を加味して導出した前記抑圧量の雑音成分を低減する様にしてあり、前記調整部は、更に、風雑音が発生していると判定した場合に、雑音源推定部が推定した雑音源の方向を加味させない様にすることにより、抑圧量を調整する様にしてあることを要件とする。

本願の雑音抑圧装置は、受音した音に基づいて夫々音信号を出力する複数の受音部と連携可能で、該受音部が受音した音に含まれる雑音を抑圧する雑音抑圧装置において、前記受音部から出力された複数の音信号に基づいて導出した抑圧量の雑音成分を音信号から低減することで雑音を抑圧する抑圧部と、前記複数の音信号を周波数軸上の成分に変換して得られる位相スペクトルに基づく前記複数の音信号の位相差の周波数間のばらつきを数値化したばらつき度を導出するばらつき導出部と、該ばらつき度が所定のばらつき閾値以上であるか否かを判定する判定部と、該判定部がばらつき閾値以上であると判定した場合に、抑圧量を調整する調整部とを備え、前記抑圧部は、前記調整部により調整された抑圧量に基づいて雑音成分を音信号から低減することで雑音を抑圧する様にしてあることを要件とする。

本願の雑音抑圧制御装置は、受音した音に基づいて夫々音信号を出力する複数の受音部が受音した音に含まれる雑音を、前記受音部から出力された複数の音信号に基づき導出した雑音成分を音信号から低減することで抑圧する抑圧部の雑音抑圧処理を制御する雑音抑圧制御装置において、前記複数の音信号を周波数軸上の成分に変換して得られる位相スペクトルに基づく前記複数の音信号の位相差の周波数間のばらつきを数値化したばらつき度を導出するばらつき導出部と、該ばらつき導出部が導出したばらつき度が所定のばらつき閾値以上である場合に、風当たりによる風雑音が発生していると判定する判定部と、該判定部による風雑音の有無の判定結果に応じて、前記雑音の抑圧量を調整させる指示を前記抑圧部へ出力する抑圧制御部とを備えることを要件とする。

本願の雑音抑圧方法は、受音した音に基づいて夫々音信号を出力する複数の受音部と連携可能なコンピュータを用いて、前記受音部が受音した音に含まれる雑音を、前記受音部から出力された複数の音信号に基づき導出した雑音成分を音信号から低減することで抑圧する雑音抑圧方法において、前記複数の音信号を周波数軸上の成分に変換して得られる位相スペクトルに基づく前記複数の音信号の位相差の周波数間のばらつきを数値化したばらつき度を導出するばらつき導出手順と、導出したばらつき度が所定のばらつき閾値以上である場合に、風当たりによる風雑音が発生していると判定する判定手順と、風雑音の有無の判定結果に応じて、前記雑音の抑圧量を調整する調整手順とをコンピュータに実行させることを要件とする。

本願の雑音抑圧プログラムは、受音した音に基づいて夫々音信号を出力する複数の受音部と連携可能なコンピュータに、前記受音部が受音した音に含まれる雑音を、前記受音部から出力された複数の音信号に基づき導出した雑音成分を音信号から低減することで抑圧させる雑音抑制プログラムにおいて、前記複数の音信号を周波数軸上の成分に変換して得られる位相スペクトルに基づく前記複数の音信号の位相差の周波数間のばらつきを数値化したばらつき度を導出するばらつき導出ステップと、該ばらつき導出部が導出したばらつき度が所定のばらつき閾値以上であるか否かを判定する判定ステップと、ばらつき閾値以上であると判定した場合に、前記雑音の抑圧量を調整する調整ステップとをコンピュータに実行させることを要件とする。

本願では、風雑音等の状況が発生した場合、音信号にばらつきが発生するという特性に基づいて、風雑音等の状況の発生を検出することにより、他の背景雑音環境下であっても高精度な検出が可能である。

本願では、風雑音の影響による誤補正を防止することが可能である。

本願では、例えば風雑音が発生した場合、位相スペクトルに基づく複数の音信号の位相差の周波数間のばらつき、振幅スペクトルに基づく複数の音信号間の振幅のばらつき等のばらつきが発生するという特性に基づいて、風雑音の発生を検出することにより、他の背景雑音環境下であっても高精度な検出が可能である。

本願では、暗雑音環境下、一の音信号のレベルが著しく低い場合等の状況を、風雑音の発生と誤検出することを防止することが可能である。

本願では、雑音抑圧後の音信号の急激な変化を防止することが可能である。

本願では、雑音の到来方向に応じた抑圧量の調整を行うことが可能である。

本願の雑音抑圧装置では、風雑音発生環境下において低周波領域にパワーが集中する雑音の影響を排除することが可能である。

本願は、複数の受音部が受音した音に基づいて夫々出力する複数の音信号を周波数軸上の成分に変換したスペクトルに基づくばらつき度を導出し、導出したばらつき度が予め設定されているばらつき閾値以上である場合に、雑音を抑圧する抑圧部の抑圧量を調整する技術を開示する。

この構成により、本願では、例えば風雑音が発生した場合、位相スペクトルに基づく複数の音信号の位相差の周波数間のばらつき、振幅スペクトルに基づく複数の音信号間の振幅のばらつき等のばらつきが発生するという特性に基づいて、風雑音等の状況の発生を検出し、抑圧量を調整するので、風雑音以外の背景雑音が発生している環境下であっても、背景雑音による影響を受け難いので、高精度な風雑音の検出が可能であり、また、雑音環境下で風が受音部に当っても雑音抑圧に悪影響を与えない等、優れた効果を奏する。

また本願は、１００〜３４００Ｈｚ等の所定の周波数帯域の平均パワーが予め設定されているパワー閾値以上であり、かつばらつき度がばらつき閾値以上である場合に抑圧量を調整する。

この構成により、本願では、暗雑音環境、一の音信号のレベルが著しく低い場合等の状況下において、音信号の平均パワーが下がるという特性を考慮し、平均パワーに基づく条件を設定することで、この様な状況下での風雑音の誤検出を排除することが可能である等、優れた効果を奏する。

従来の雑音抑圧装置の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る雑音抑圧装置の構成例を模式的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る雑音抑圧装置が備える雑音抑圧機構の機能構成例を示す機能ブロック図である。 周波数と位相差との関係の一例を示すグラフである。 周波数と位相差との関係の一例を示すグラフである。 本発明の実施の形態１に係る雑音抑圧装置の雑音抑圧処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る雑音抑圧装置の抑圧量制御処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る雑音抑圧装置が備える雑音抑圧機構の機能構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る雑音抑圧装置が備える雑音抑圧機構の風雑音抑圧部による風雑音の抑制の一例を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係る雑音抑圧装置の雑音抑圧処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る雑音抑圧装置が備える雑音抑圧機構の機能構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る雑音抑圧装置の雑音方向推定処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４に係る各種装置の構成例を模式的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態４に係る雑音抑圧装置及び雑音抑圧制御装置の機能構成例を示す機能ブロック図である。

符号の説明

１ 雑音抑圧装置
１０ 制御機構
１１ 記録機構
１２ 通信機構
１３ 音出力機構
１０１ 主受音機構
１０２ 副受音機構
１１１ 第１増幅機構
１１２ 第２増幅機構
１２１ 第１Ａ／Ｄ変換機構
１２２ 第２Ａ／Ｄ変換機構
１３０ 雑音抑圧機構
１３０１ 第１フレーム化部
１３０２ 第２フレーム化部
１３１１ 第１ＦＦＴ処理部
１３１２ 第２ＦＦＴ処理部
１３２０ 補正値算出部
１３３０ 遅延部
１３４０ 補正部
１３５０ 調整部
１３６０ 減算部
１３７１ 振幅比算出部
１３７２ 位相差算出部
１３８０ 風雑音判定部
１３９０ 雑音抑圧制御部
１４００ 風雑音抑圧部
１４１０ 雑音方向推定部
２ 受音装置
２０１ 主受音機構
２０２ 副受音機構
２１１ 第１増幅機構
２１２ 第２増幅機構
２２１ 第１Ａ／Ｄ変換機構
２２２ 第２Ａ／Ｄ変換機構
３ 雑音抑圧装置
３０１ 第１フレーム化部
３０２ 第２フレーム化部
３１１ 第１ＦＦＴ処理部
３１２ 第２ＦＦＴ処理部
３２０ 補正値算出部
３３０ 遅延部
３４０ 補正部
３５０ 調整部
３６０ 減算部
４ 雑音抑圧制御装置
４００ 振幅比算出部
４１０ 位相差算出部
４２０ 風雑音判定部
４３０ 雑音抑圧制御部
２００ 雑音抑圧プログラム
１００００ 雑音抑圧装置
１０００１ 主受音部
１０００２ 副受音部
１１００１ 第１増幅部
１１００２ 第２増幅部
１２００１ 第１Ａ／Ｄ変換部
１２００２ 第２Ａ／Ｄ変換部
１３００１ 第１ＦＦＴ処理部
１３００２ 第２ＦＦＴ処理部
１４０００ 補正値算出部
１５０００ 遅延部
１６０００ 補正部
１７０００ 減算部

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

実施の形態１．
図２は、本発明の実施の形態１に係る雑音抑圧装置の構成例を模式的に示すブロック図である。図２中１は、携帯電話等の装置に適用される雑音抑圧装置である。雑音抑圧装置１は、受音した音を変換した音信号を出力するコンデンサマイク等のマイクロホンを用いた主受音機構１０１及び副受音機構１０２と、音信号を増幅するゲインアンプ等の第１増幅機構１１１及び第２増幅機構１１２と、音信号に対してＡ／Ｄ変換を行う第１Ａ／Ｄ変換機構１２１及び第２Ａ／Ｄ変換機構１２２と、本発明の雑音抑圧プログラム２００及びデータ等のファームウェアが組み込まれたＤＳＰ(Digital Signal Processor)等の雑音抑圧機構１３０とを備えている。そして携帯電話等のコンピュータは、雑音抑圧機構１３０にファームウェアとして組み込まれている本発明の雑音抑圧プログラム２００を実行することにより、携帯電話を本発明の雑音抑圧装置１として機能させる。

さらに雑音抑圧装置１は、携帯電話としての各種処理を実行すべく、装置全体を制御するＣＰＵ(Central Processing Unit)等の制御機構１０と、各種プログラム及びデータを記録するＲＯＭ、ＲＡＭ等の記録機構１１と、アンテナ及びその付属機器等の通信機構１２と、音を出力するスピーカ等の音出力機構１３と等の各種機構を備えている。

主受音機構１０１及び副受音機構１０２は、携帯電話である雑音抑圧装置１を把持する話者の口元方向等の目的とする音源からの音が到来する方向に沿って適切な間隔で配設されており、主受音機構１０１が音声の到来方向側に位置する。主受音機構１０１及び副受音機構１０２は、夫々受音した音に基づいてアナログ信号である音信号を生成し、生成した音信号を夫々第１増幅機構１１１及び第２増幅機構１１２へ出力する。第１増幅機構１１１及び第２増幅機構１１２は、入力された音信号を増幅し、増幅した音信号を夫々第１Ａ／Ｄ変換機構１２１及び第２Ａ／Ｄ変換機構１２２へ出力する。第１Ａ／Ｄ変換機構１２１及び第２Ａ／Ｄ変換機構１２２は、ＬＰＦ(Low Pass Filter )等の濾波機能にて濾波し、８０００Ｈｚ、１１０２５Ｈｚ等のサンプリング周波数でサンプリングしてデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換した音信号を雑音抑圧機構１３０へ出力する。

図３は、本発明の実施の形態１に係る雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０の機能構成例を示す機能ブロック図である。雑音抑圧機構１３０は、雑音抑圧プログラム２００を実行することにより、音信号に対するフレーム化を行う第１フレーム化部１３０１及び第２フレーム化部１３０２と、音信号に対するＦＦＴ処理を行う第１ＦＦＴ処理部１３１１及び第２ＦＦＴ処理部１３１２と、主受音機構１０１及び副受音機構１０２の感度差を補正する補正値を算出する補正値算出部１３２０と、音信号を遅延させる遅延部１３３０と、音信号を補正する補正部１３４０と、音信号の抑圧量を調整する調整部１３５０と、音信号の減算処理を行う減算部１３６０と等の各種プログラムモジュールを生成する。

また雑音抑圧機構１３０は、雑音抑圧プログラム２００を実行することにより、音信号の振幅比を算出する振幅比算出部１３７１と、音信号の位相差を算出する位相差算出部１３７２と、風雑音の有無を判定する風雑音判定部１３８０と、補正値算出部１３２０及び調整部１３５０を制御する制御信号を出力する雑音抑圧制御部１３９０と等の各種プログラムモジュールを生成する。

図３に示した各種機能による音信号に対する信号処理について説明する。雑音抑圧機構１３０は、第１Ａ／Ｄ変換機構１２１及び第２Ａ／Ｄ変換機構１２２からデジタル信号である音信号を受け付ける。第１フレーム化部１３０１及び第２フレーム化部１３０２は、第１Ａ／Ｄ変換機構１２１及び第２Ａ／Ｄ変換機構１２２から出力された音信号を夫々受け付け、受け付けた音信号を例えば３２ｍｓ等の所定長の単位でフレーム化する。各フレームは、２０ｍｓ等の所定長ずつシフトさせながら処理を進める。そして各フレームに対しては、ハミング窓、ハニング窓等の窓関数、高域強調フィルタによるフィルタリング等の音声処理の分野で一般的なフレーム処理が施される。

第１ＦＦＴ処理部１３１１及び第２ＦＦＴ処理部１３１２は、第１フレーム化部１３０１及び第２フレーム化部１３０２にて夫々フレーム化された音信号に対してＦＦＴ処理を行うことにより、周波数軸上の成分に変換した複素スペクトルの音信号を生成する。ＦＦＴ処理は、例えば８０００Ｈｚでサンプリングされている場合、２５６点の周波数に基づいて行われる。

補正値算出部１３２０は、周波数軸上の成分に変換された主受音機構１０１に係る音信号及び副受音機構１０２に係る音信号に基づいて補正値を算出する。補正値は、主受音機構１０１に係る音信号及び副受音機構１０２に係る音信号について、複素スペクトルの絶対値である振幅スペクトルの平均値を夫々計算し、計算した振幅スペクトルの平均値の比として算出される。振幅スペクトルの平均値の差は、主受音機構１０１及び副受音機構１０２の感度差に起因する差であると推定することができるので、補正値による補正を行うことにより、主受音機構１０１及び副受音機構１０２間の感度差が補正される。そして補正値算出部１３２０は、算出した補正値を補正部１３４０へ渡す。

遅延部１３３０は、副受音機構１０２に係る音信号に対して遅延時間τの遅延を掛ける。遅延時間τは、副受音機構１０２側から到来した雑音が、副受音機構１０２に到達してから主受音機構１０１に到達するまでの時間に基づいている。そして遅延部１３３０は、遅延させた副受音機構１０２に係る音信号を補正部１３４０へ渡す。

補正部１３４０は、遅延させた副受音機構１０２に係る音信号に補正値を乗じて補正を行う。補正部１３４０の補正により、副受音機構１０２に係る音信号の振幅スペクトルの平均値が、主受音機構１０１に係る音信号の振幅スペクトルの平均値に合わせられる。そして補正部１３４０は、補正した副受音機構１０２に係る音信号を調整部１３５０へ渡す。補正部１３４０から調整部１３５０へ渡される副受音機構１０２に係る音信号は、振幅スペクトルに基づくレベル補正がなされ、遅延により主受音機構１０１に係る音信号との同期がなされているため、同期減算にて雑音を抑圧する抑圧量となる。この様な抑圧量に基づく同期減算を行った場合、雑音抑圧装置１は、副受音機構１０２側に指向性の死角を形成した雑音抑圧を実現することができる。

調整部１３５０は、雑音を抑圧する抑圧量として、補正された副受音機構１０２に係る音信号を補正部１３４０から受け付ける。受け付けた抑圧量に対しては、雑音抑圧制御部１３９０から受け付ける制御信号に基づいて適宜調整が行われる。そして調整部１３５０は、抑圧量を減算部１３６０へ渡す。

減算部１３６０は、主受音機構１０１に係る音信号から、副受音機構１０２に係る音信号に基づく抑圧量を減算することにより雑音を抑圧する抑圧部として機能する。そして減算部１３６０は、雑音抑圧後の主受音機構１０１に係る音信号を出力する。音信号は、例えば通信機構１２へ出力され、通信機構１２から電話通信として送信される。また音信号は、例えば音出力機構１３へ出力され、音出力機構１３から音として出力される。減算部１３６０からの音信号の出力に際し、音信号に対して、時間軸上の信号に変換するＩＦＦＴ処理、アナログ信号に変化するＤ／Ａ変換処理、増幅処理、その他各種音響処理が必要に応じて行われる。

振幅比算出部１３７１は、下記の式（１）により、主受音機構１０１に係る音信号の振幅スペクトル及び副受音機構１０２に係る音信号の振幅スペクトルに基づき、音信号間の振幅のばらつきを数値化したばらつき度として、周波数毎の振幅比を導出するばらつき導出部である。なお振幅比に代替してパワー比を用いる様にしても良い。

｜２０ｌｏｇ₁₀（Ｓ1 （ω）／Ｓ2 （ω））｜ …式（１）
但し、ω：周波数
Ｓ1 （ω）：主受音機構１０１に係る音信号の振幅スペクトル
Ｓ2 （ω）：副受音機構１０２に係る音信号の振幅スペクトル

そして振幅比算出部１３７１は、導出したばらつき度を、風雑音判定部１３８０へ渡す。

位相差算出部１３７２は、主受音機構１０１に係る音信号の位相及び副受音機構１０２に係る音信号の位相の差を示す位相差スペクトルに基づき、下記の式（２）により、フレーム単位で位相差の周波数間のばらつきを数値化したばらつき度を導出するばらつき導出部である。

式（２）では、周波数ω0 〜ω1 における位相差φ（ω）の二乗の平均値を導出している。なおω0 としては、例えば１００Ｈｚ以下の周波数が用いられ、ω1 としては、例えば１０００Ｈｚが用いられる。そして位相差算出部１３７２は、導出したばらつき度を、風雑音判定部１３８０へ渡す。

風雑音判定部１３８０は、振幅比算出部１３７１から受け付けたばらつき度を、予め設定されている第１閾値αと比較し、下記の式（３）に示す条件１を満足するか否かを判定する。

｜２０ｌｏｇ₁₀（Ｓ1 （ω）／Ｓ2 （ω））｜＞α …式（３）
但し、α：第１閾値

風雑音発生環境下では、主受音機構１０１に係る音信号及び副受音機構１０２に係る音信号のいずれか一方が大きくなり易いという性質がある。この性質を利用して、風雑音判定部１３８０では、振幅のばらつき度が条件１を満足する場合に、風雑音が発生していると判定する。

また風雑音判定部１３８０は、位相差算出部１３７２から受け付けたばらつき度を、予め設定されている第２閾値βと比較し、下記の式（４）に示す条件２を満足するか否かを判定する。

風雑音発生環境下では、通常の音とは異なる異常な位相差スペクトルが生じるという性質がある。この性質を利用して、風雑音判定部１３８０では、位相差スペクトルのばらつき度が条件２を満足する場合に、風雑音が発生していると判定する。

図４は、周波数と位相差との関係の一例を示すグラフである。図４に示す位相差は副受音機構１０２で受音される音信号の位相スペクトルから主受音機構１０１で受音される音信号の位相スペクトルを引いて求めている。図４は、横軸を周波数ωとし、縦軸をラジアン単位の位相差φとして、その関係を示している。図４（ａ）は、人が発声した通常の音声を受音した場合の周波数と位相差との関係を示しており、図４（ｂ）は、風雑音環境下での周波数と位相差との関係を示している。図４（ａ）に示す様に、通常の発声では、原点を通り、周波数が高くなる程、位相差が負の方向に大きくなる直線に沿って推移するという性質がある。しかしながら風雑音環境下では、図４（ｂ）に示す様に周波数に関わらず帯域全体に位相差スペクトルの乱れが生じている。図４（ｂ）に示す様な位相差スペクトルの乱れが発生している場合、式（４）に示す条件２を満足するので、風雑音が発生していると判定することができる。

風雑音判定部１３８０は、この様な条件１及び条件２に基づいて風雑音の発生の有無を判定する。但し、振幅比算出部１３７１から受け付けたばらつき度は、主受音機構１０１及び副受音機構１０２の一方の音信号のレベルが著しく低く０に近似される場合、大きな値を取るため、式（３）に示す条件１が成立し易くなり、風雑音が発生していなくても風雑音が発生すると誤判定する可能性が高くなる。

また暗雑音の位相差スペクトルの周波数と位相差との関係は、広帯域でばらつきが生じているので、受音する音のレベルが低く暗雑音が相対的に大きくなる場合、式（４）に示す条件２が成立し易くなり、風雑音が発生していなくても風雑音が発生していると誤判定する可能性が高くなる。

図５は、周波数と位相差との関係の一例を示すグラフである。図５は、横軸を周波数ωとし、縦軸をラジアン単位の位相差φとして、その関係を示している。図５は、暗雑音の周波数と位相差との関係を示しており、図４（ｂ）に示した風雑音環境下での関係と同様に、帯域全体に位相差スペクトルの乱れが生じている。従って式（４）に示す条件２では、暗雑音を風雑音と誤判定する可能性がある。

そこで条件１及び条件２による風雑音の発生の判定に際し、下記の式（５）による条件３を設定し、条件３を満足しない場合は、風雑音が発生していないと判定する。

式（５）は、周波数ω2 〜ω3 における振幅の二乗、即ちパワーの平均値を導出し、導出したパワーの平均値が予め設定されている第３閾値γ以上である場合に、風雑音が発生している可能性があるとする条件３を規定している。条件３を設定することにより、一方の音信号が著しく低い場合の誤判定を防止することが可能となる。また受音する音のレベルが低く暗雑音が相対的に大きくなる場合の誤判定を防止することが可能となる。なおω2 としては、例えば１００Ｈｚ以下の周波数が用いられ、ω3 としては、例えば３４００Ｈｚが用いられる。

風雑音判定部１３８０は、条件３を満足していることを前提とし、条件１及び条件２の論理積又は論理和に基づいて風雑音の発生の有無を判定する。即ち論理積が判定の条件として設定されている場合、条件１及び条件２を満足し、かつ条件３を満足している場合に風雑音が発生していると判定し、条件１及び条件２並びに条件３のいずれか一つでも満足しない場合に風雑音は発生していないと判定する。また論理和が判定の条件として設定されている場合、条件１又は条件２を満足し、かつ条件３を満足している場合に、風雑音が発生していると判定し、条件１及び条件２のいずれも満足していない場合、又は条件３を満足していない場合に風雑音は発生していないと判定する。そして風雑音判定部１３８０は、風雑音の有無の判定結果を雑音抑圧制御部１３９０へ渡す。

雑音抑圧制御部１３９０は、風雑音の有無の判定結果に基づく制御信号を補正値算出部１３２０及び調整部１３５０へ渡す。補正値算出部１３２０へ渡す制御信号とは、風雑音の有無に基づいて補正値算出の要否を示す「１」又は「０」の信号である。風雑音が発生していないと判定した場合、補正値を算出して更新させる「１」の信号を渡し、風雑音が発生していると判定した場合、補正値の更新を停止させる「０」の信号を渡す。風雑音が発生している場合には、主受音機構１０１及び副受音機構１０２間の感度差を補正する振幅スペクトルの平均値の差の更新を停止させる様に制御することで、感度差の補正値が乱れることを防止する。

補正値算出部１３２０は、前述した様に、平均値の差に基づいて補正値を算出し、算出した補正値を補正部１３４０へ渡すが、「０」の制御信号を受け取った場合、平均値の差の更新を停止し、また補正値の更新を停止する。この様に風雑音判定部１３８０から補正値算出部１３２０へ制御信号を渡すことにより、感度差の補正値の更新又は停止を行い、雑音の抑圧量を調整することができる。

雑音抑圧制御部１３９０が、調整部１３５０へ渡す制御信号とは、抑圧量を段階的に制御する「１．０」、「０．８」、「０．６」、「０．４」、「０．２」又は「０．０」の級信号である。風雑音判定部１３８０は、Ｎ＝０〜５の整数値をとる図示しないカウンタを有している。カウンタの初期値は、Ｎ＝０であり、例えば風雑音が発生していると判定した場合に、１増加し、風雑音が発生していないと判定した場合に１減少する。そしてカウンタの値Ｎが、「０」の場合に級信号「１．０」、「１」の場合に級信号「０．８」、「２」の場合に「０．６」、「３」の場合に「０．４」、「４」の場合に「０．２」、「５」の場合に「０．０」を調整部１３５０へ渡す。級信号の値は図３に示す補正部１３４０の出力に乗じる乗数であり、級信号に基づく乗数を乗じることにより、雑音の抑圧量が調整される。つまり５フレーム連続して風雑音が発生していると判定した場合に抑圧量が０．０、すなわち抑圧されないようになり、この状態から５フレーム連続して風雑音が発生していないと判定された場合には抑圧量が１．０、すなわち通常の雑音抑圧量に戻る。なお制御信号として「１」又は「０」を調整部１３５０へ渡して、抑圧を行う様にしても良いが、級信号として段階的に調整することにより、急激な抑圧量の変化を防止し、違和感のない音を出力することが可能となる。

調整部１３５０は、前述した様に、補正部１３４０から、副受音機構１０２に係る音信号を雑音と時間同期した音信号として受け付け、更に風雑音判定部１３８０から乗数を示す制御信号を受け付ける。そして調整部１３５０は、雑音と時間同期した音信号に制御信号として示される乗数を乗じて調整を行い、調整した雑音と時間同期した音信号を減算部１３６０へ渡す。

この様な構成例により、主受音機構１０１に係る音信号の雑音を抑圧する場合に、風雑音に応じて抑圧量を調整する雑音抑圧装置１が実現される。

次に本発明の実施の形態１に係る雑音抑圧装置１の処理について説明する。図６は、本発明の実施の形態１に係る雑音抑圧装置１の雑音抑圧処理の一例を示すフローチャートである。雑音抑圧装置１は、主受音機構１０１及び副受音機構１０２により、到来する音を夫々受音し、受音した音に基づいて夫々アナログ信号である音信号を生成し（Ｓ１０１）、生成した音信号を夫々第１増幅機構１１１及び第２増幅機構１１２へ出力する。

雑音抑圧装置１は、第１増幅機構１１１及び第２増幅機構１１２により、夫々入力された音信号を増幅し、第１Ａ／Ｄ変換機構１２１及び第２Ａ／Ｄ変換機構１２２により、デジタル信号に変換して、雑音抑圧機構１３０へ出力する。

雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０は、第１フレーム化部１３０１及び第２フレーム化部１３０２により、入力された音信号を夫々フレーム化し（Ｓ１０２）、フレーム化した音信号を、第１ＦＦＴ処理部１３１１及び第２ＦＦＴ処理部１３１２により、周波数軸上の成分の音信号に変換する（Ｓ１０３）。ステップＳ１０３において、周波数軸上の成分に変換する方法としては、必ずしもＦＦＴを用いる必要はなく、ＤＣＴ（離散コサイン変換：Discrete Cosine Transform ）等の他の周波数変換方法を用いてもよい。

雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０は、遅延部１３３０により、周波数軸上の成分に変換された副受音機構１０２に係る音信号に対して遅延時間τの遅延を掛けて遅延させる（Ｓ１０４）。

雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０は、補正値算出部１３２０により、周波数軸上の成分に変換された主受音機構１０１に係る音信号及び副受音機構１０２に係る音信号に基づいて補正値を算出する（Ｓ１０５）。ステップＳ１０５において、補正値算出部１３２０は、風雑音判定部１３８０から、風雑音が発生していることを示す「０」の制御信号を受け付けている場合、補正値の更新を停止する。

雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０は、補正部１３４０により、遅延部１３３０から受け付けた副受音機構１０２に係る音信号に、補正値算出部１３２０から受け付けた補正値を乗じて補正を行い（Ｓ１０６）、補正した副受音機構１０２に係る音信号を、雑音を抑圧する抑圧量として調整部１３５０へ渡す。

雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０は、調整部１３５０により、雑音抑圧制御部１３９０から受け付ける制御信号に基づいて同期減算による抑圧量の調整を行う（Ｓ１０７）。

雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０は、減算部１３６０により、主受音機構１０１に係る音信号から、抑圧量を調整された雑音と時間同期した音信号を減算する（Ｓ１０８）。ステップＳ１０８の減算により、主受音機構１０１に係る音信号の雑音が抑制される。そして減算部１３６０は、雑音抑圧後の主受音機構１０１に係る音信号を出力する。

図７は、本発明の実施の形態１に係る雑音抑圧装置１の抑圧量制御処理を示すフローチャートである。雑音抑圧装置１は、雑音抑圧処理に並行して抑圧量制御処理を実行する。雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０は、振幅比算出部１３７１により、主受音機構１０１に係る音信号及び副受音機構１０２に係る音信号に基づいて、ばらつき度として振幅比を導出する（Ｓ２０１）。

雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０は、位相差算出部１３７２により、主受音機構１０１に係る音信号及び副受音機構１０２に係る音信号に基づいて、位相差のばらつきを示すばらつき度を導出する（Ｓ２０２）。ステップＳ２０１及びＳ２０２の処理は実質的に並行して行われる。

雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０は、風雑音判定部１３８０により、受け付けた夫々のばらつき度と、予め設定されている第１閾値、第２閾値及び第３閾値との比較に基づいて、風当たりによる風雑音が発生しているか否かを判定し（Ｓ２０３）、風雑音の有無の判定結果を雑音抑圧制御部１３９０へ渡す。

雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０は、雑音抑圧制御部１３９０により、風雑音の有無の判定結果に応じて抑圧量を調整させる制御信号を補正値算出部１３２０及び調整部１３５０へ渡すことで、抑圧量の調整を行う（Ｓ２０４）。

この様に実施の形態１に係る雑音抑圧装置１は、背景雑音に拘わらず、風雑音の発生を高精度に検出して、背景雑音の抑圧量を調整することが可能である。

実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１において、背景雑音を抑圧する雑音抑圧処理を行った後、風雑音の成分を更に抑圧する形態である。なお以降の説明において、実施の形態１と同様の構成については、実施の形態１と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

実施の形態２に係る雑音抑圧装置１の構成例は、実施の形態１と同様であるので、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。図８は、本発明の実施の形態２に係る雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０の機能構成例を示す機能ブロック図である。雑音抑圧機構１３０は、雑音抑圧プログラム２００を実行することにより、第１フレーム化部１３０１及び第２フレーム化部１３０２と、第１ＦＦＴ処理部１３１１及び第２ＦＦＴ処理部１３１２と、補正値算出部１３２０と、遅延部１３３０と、補正部１３４０と、調整部１３５０と、減算部１３６０と等の各種プログラムモジュールを生成する。

また雑音抑圧機構１３０は、雑音抑圧プログラム２００を実行することにより、振幅比算出部１３７１と、位相差算出部１３７２と、風雑音判定部１３８０と、雑音抑圧制御部１３９０と、風雑音の成分を抑圧する風雑音抑圧部１４００と等の各種プログラムモジュールを生成する。

図８に示した各種機能による音信号に対する信号処理について説明する。実施の形態２において、第１フレーム化部１３０１及び第２フレーム化部１３０２、第１ＦＦＴ処理部１３１１及び第２ＦＦＴ処理部１３１２、補正値算出部１３２０、遅延部１３３０、補正部１３４０、調整部１３５０、振幅比算出部１３７１、位相差算出部１３７２、並びに雑音抑圧制御部１３９０の信号処理は、実施の形態１と同様であるので、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。

減算部１３６０は、雑音抑圧後の主受音機構１０１に係る音信号を風雑音抑圧部１４００へ渡す。

風雑音判定部１３８０は、風雑音の有無の判定結果を雑音抑圧制御部１３９０と風雑音抑圧部１４００とへ渡す。

風雑音抑圧部１４００は、風雑音の有無の判定結果に基づいて、雑音抑圧後の主受音機構１０１に係る音信号から、所定の周波数以下の低周波成分を低減することにより、風雑音を抑圧する。即ち風雑音抑圧部１４００は、風雑音が低周波成分に影響するという性質に基づき、風雑音が発生していると判定した場合、所定の周波数、例えば２０００Ｈｚ以下の低周波成分に対して所定の傾きの抑圧ゲインを掛けることにより風雑音を抑圧する。

風雑音抑圧部１４００には、Ｍ＝０〜５の整数値をとる図示しないカウンタが設けられている。カウンタの初期値は、Ｍ＝０であり、例えば風雑音が発生していると判定した場合に、カウンタの値Ｍを１増加させ、風雑音が発生していないと判定した場合に２減少させる。そしてカウンタの値Ｍに応じて風雑音の抑圧量を段階的に変化させる。風雑音の抑圧量を段階的に調整することにより、急激な音信号の変化を防止し、違和感のない音を出力することが可能となる。

図９は、本発明の実施の形態２に係る雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０の風雑音抑圧部１４００による風雑音の抑制の一例を示すグラフである。図９は、横軸を周波数ωとし、縦軸を抑圧ゲインとして、その関係を示している。図９に示す様にカウンタの値Ｍ＝０である場合、抑圧ゲインは全周波数帯において１．０であり、風雑音抑圧部１４００による実質的な抑圧は行われない。風雑音の発生の検出により、カウンタの値Ｍ＝１となった場合、０Ｈｚで０．８倍となり、所定の周波数である２０００Ｈｚで１．０倍となる傾きの抑圧ゲインを音信号に掛ける。そしてカウンタの値Ｍの増加に応じてゲインの傾きを大きくし、カウンタの値Ｍ＝５となった場合に、０Ｈｚで０．０倍となり、２０００Ｈｚで１．０倍となる傾きの抑圧ゲインを音信号に掛ける。

そして風雑音抑圧部１４００は、雑音成分を抑圧した雑音抑圧後の主受音機構１０１に係る音信号を出力する。音信号は、例えば通信機構１２へ出力され、通信機構１２から電話通信として送信される。また音信号は、例えば音出力機構１３へ出力され、音出力機構１３から音として出力される。減算部１３６０からの音信号の出力に際し、音信号に対して、時間軸上の信号に変換するＩＦＦＴ処理、アナログ信号に変化するＤ／Ａ変換処理、増幅処理、その他各種音響処理が必要に応じて行われる。

この様な構成例により、主受音機構１０１に係る音信号の雑音を抑圧後、更に風雑音の成分を抑圧する雑音抑圧装置１が実現される。なお風雑音を抑圧する上記方法は一例に過ぎず、上記で示した風雑音抑圧方法に限定されない。

次に本発明の実施の形態２に係る雑音抑圧装置１の処理について説明する。図１０は、本発明の実施の形態２に係る雑音抑圧装置１の雑音抑圧処理の一例を示すフローチャートである。実施の形態２では、実施の形態１に係る雑音抑圧処理のフローチャートに示したステップＳ１０１〜Ｓ１０８の処理を実行後、雑音抑圧機構１３０の風雑音抑圧部１４００により、風雑音の成分を抑圧する処理を実行する。

雑音抑圧装置１は、実施の形態１にて示したステップＳ１０１〜Ｓ１０８の処理を実行する。そして雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０は、風雑音抑圧部１４００により、風雑音の有無の判定結果に基づいて、雑音抑圧後の主受音機構１０１に係る音信号から、所定の周波数以下の低周波成分を低減することにより、風雑音を抑圧する（Ｓ３０１）。そして風雑音抑圧部１４００は、雑音抑圧後の主受音機構１０１に係る音信号を出力する。

実施の形態２に係る雑音抑圧装置１の抑圧量制御処理は、実施の形態１と同様であるので、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。なお実施の形態２に係る抑圧量制御処理において、雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０は、風雑音判定部１３８０により、風雑音の有無の判定結果を、雑音抑圧制御部１３９０と共に、風雑音抑圧部１４００へ渡す。

この様に実施の形態２に係る雑音抑圧装置１は、風雑音の発生状況に応じて、風雑音の成分を抑圧することが可能である。

実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１において、雑音方向の到来方向を推定し、推定した到来方向に基づいて適応的に遅延時間を更新する形態である。なお以降の説明において、実施の形態１と同様の構成については、実施の形態１と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

実施の形態３に係る雑音抑圧装置１の構成例は、実施の形態１と同様であるので、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。図１１は、本発明の実施の形態３に係る雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０の機能構成例を示す機能ブロック図である。雑音抑圧機構１３０は、雑音抑圧プログラム２００を実行することにより、第１フレーム化部１３０１及び第２フレーム化部１３０２と、第１ＦＦＴ処理部１３１１及び第２ＦＦＴ処理部１３１２と、補正値算出部１３２０と、遅延部１３３０と、補正部１３４０と、調整部１３５０と、減算部１３６０と等の各種プログラムモジュールを生成する。

また雑音抑圧機構１３０は、雑音抑圧プログラム２００を実行することにより、振幅比算出部１３７１と、位相差算出部１３７２と、風雑音判定部１３８０と、雑音抑圧制御部１３９０と、雑音の到来方向を推定する雑音方向推定部１４１０と等の各種プログラムモジュールを生成する。

図１１に示した各種機能による音信号に対する信号処理について説明する。実施の形態３において、第１フレーム化部１３０１及び第２フレーム化部１３０２、第１ＦＦＴ処理部１３１１及び第２ＦＦＴ処理部１３１２、補正値算出部１３２０、補正部１３４０、調整部１３５０、振幅比算出部１３７１、位相差算出部１３７２並びに風雑音判定部１３８０の信号処理は、実施の形態１と同様であるので、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。

雑音抑圧制御部１３９０は、風雑音の有無の判定結果に基づく制御信号を補正値算出部１３２０と、調整部１３５０と、雑音方向推定部１４１０へ渡す。雑音方向推定部１４１０へ渡す制御信号とは、風雑音の有無を示す信号である。

減算部１３６０は、雑音抑圧後の主受音機構１０１に係る音信号に基づく出力を行うと共に、音信号を雑音方向推定部１４１０へ渡す。

雑音方向推定部１４１０は、背景雑音のみの区間において、遅延部１３３０の遅延時間τを変更することで、減算部１３６０から受け付けた主受音機構１０１に係る音信号のパワーが最小になる遅延時間τを探し、パワーが最小となる場合における遅延時間τを特定する。パワーが最小となる遅延時間τを適応的に特定して設定することにより、背景雑音が到来する方向を推定し、推定した方向に死角ができる様にすることができる。そして推定した方向に基づいて背景雑音の抑圧に係る基準点を形成する。遅延時間τの変更により、背景雑音が到来する方向を推定する処理は、適応型アレイとして開発されている様々な処理を適用することができる。

但し、雑音方向推定部１４１０は、雑音抑圧制御部１３９０から受け付けた制御信号が、風雑音が発生していないことを示す信号である場合、遅延時間τの特定による背景雑音が到来する方向の推定を継続するが、制御信号が、風雑音が発生していることを示す信号である場合、遅延時間τの特定による背景雑音が到来する方向の推定を停止する。

そして雑音方向推定部１４１０は、特定した遅延時間τを遅延部１３３０へ渡す。但し、風雑音が発生している場合は、直前に特定した遅延時間τを渡すことになる。なお風雑音が発生している場合、遅延時間τを渡さない様にし、遅延部１３３０における遅延時間τの更新を停止する様にしても良い。

遅延部１３３０は、受け付けた遅延時間τに基づいて、設定している遅延時間τを更新する。

この様な構成例により、雑音抑圧装置１は、遅延時間τを適応的に更新するが、風雑音が発生している時には、更新を停止し、背景雑音の到来方向の推定を誤ることを防止し、かつ風雑音が止んだ後、風雑音発生前の雑音抑圧性能を維持することが可能である。

次に本発明の実施の形態３に係る雑音抑圧装置１の処理について説明する。実施の形態３に係る雑音抑圧装置１の雑音抑圧処理は、実施の形態１と同様であるので、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。なお実施の形態３に係る雑音抑圧処理において、雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０は、減算部１３６０により、雑音抑圧後の主受音機構１０１に係る音信号に基づく出力を行うと共に、雑音方向推定部１４１０へ渡す。

また実施の形態３に係る雑音抑圧装置１の抑圧量制御処理は、実施の形態１と同様であるので、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。なお実施の形態３に係る抑圧量制御処理により、雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０は、雑音抑圧制御部１３９０により、風雑音の有無の判定結果に応じて抑圧量を調整させる制御信号を補正値算出部１３２０及び調整部１３５０と共に、雑音方向推定部１４１０へ渡すことで、抑圧量の調整を行う。

図１２は、本発明の実施の形態３に係る雑音抑圧装置１の雑音方向推定処理の一例を示すフローチャートである。実施の形態３に係る雑音抑圧装置１は、雑音抑圧処理及び抑圧量制御処理に並行して、雑音方向推定処理を実行する。雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０は、雑音方向推定部１４１０により、雑音抑圧制御部１３９０から受け付けた制御信号に基づいて、風雑音が発生しているか否かを判定する（Ｓ４０１）。

ステップＳ４０１において、風雑音が発生していないと判定した場合（Ｓ４０１：ＮＯ）、雑音抑圧装置１が備える雑音抑圧機構１３０は、雑音方向推定部１４１０により、減算部１３６０から受け付けた主受音機構１０１に係る音信号に基づいて、背景雑音の到来方向の推定として、減算部１３６０の出力信号のパワーが最も小さくなる遅延時間τを特定し（Ｓ４０２）、特定した遅延時間τを遅延部１３３０へ渡して、遅延時間τを更新させる（Ｓ４０３）。

ステップＳ４０１において、風雑音が発生していると判定した場合（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、ステップＳ４０２の処理は行わず、直前に特定した遅延時間τを遅延部１３３０へ渡すことにより、遅延時間τの更新を実質的に停止させる（Ｓ４０４）。

この様にして実施の形態３に係る雑音抑圧装置１は、背景雑音の到来方向を推定し、遅延時間τを適応的に更新しながらも、風雑音による誤推定を防止する。

実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態１において、雑音抑圧装置を複数の装置として構成する形態である。

図１３は、本発明の実施の形態４に係る各種装置の構成例を模式的に示すブロック図である。図１３中２は、マイクロホンアレイ装置等の受音装置であり、受音装置２には、受音装置２が生成した音信号を補正するＶＬＳＩ等のチップを有する雑音抑圧装置３と、雑音抑圧装置３の雑音抑圧量を制御する雑音抑圧制御装置４とが接続されている。なお雑音抑圧装置３及び雑音抑圧制御装置４を、受音装置２に接続する装置としてではなく、受音装置２に組み込まれる装置として構成する様にしても良い。

受音装置２は、主受音機構２０１及び副受音機構２０２、第１増幅機構２１１及び第２増幅機構２１２、並びに第１Ａ／Ｄ変換機構２２１及び第２Ａ／Ｄ変換機構２２２を備えている。そして受音装置２は、第１受音機構２０１及び第２受音機構２０２が夫々受音した音に基づく音信号を増幅し、デジタル信号に変換して雑音抑圧装置３及び雑音抑圧制御装置４へ出力する。なお受音装置２は、図１３に示した機構だけでなく、制御機構、記録機構、通信機構、音出力機構等の様々な機構を備えていても良い。

図１４は、本発明の実施の形態４に係る雑音抑圧装置３及び雑音抑圧制御装置４の機能構成例を示す機能ブロック図である。雑音抑圧装置３は、第１フレーム化部３０１及び第２フレーム化部３０２と、第１ＦＦＴ処理部３１１及び第２ＦＦＴ処理部３１２と、補正値算出部３２０と、遅延部３３０と、補正部３４０と、調整部３５０と、減算部３６０と等の各種プログラムモジュールを実行する。

雑音抑圧制御装置４は、振幅比算出部４００と、位相差算出部４１０と、風雑音判定部４２０と、雑音抑圧制御部４３０と等の各種プログラムモジュールを実行する。これらの各種プログラムモジュールの機能及び処理は、実施の形態１と同様であるので、実施の形態１を参照するものとし、その詳細な説明を省略する。

前記実施の形態１乃至４は、本発明の無限にある実施の形態の一部を例示したに過ぎず、各種ハードウェア及びソフトフェア等の構成は、適宜設定することが可能であり、また例示した基本的な処理以外にも様々な処理を組み合わせることが可能である。

例えば話者の方向推定を行い、その方向から到来する方向を強調する同期加算を行う装置に適用し、風雑音が発生したと判定した場合に、話者の方向推定を停止する形態に展開することも可能である。その場合、風雑音が発生している時には、話者の方向推定を誤ることを防止し、かつ風雑音が止んだ後、風雑音発生前の性能を維持するという効果を奏する。

また背景雑音のレベル又はスペクトルを推定して雑音抑圧処理を行うスペクトルサブトラクション等の方法を実行する装置に適用し、風雑音が発生したと判定した場合に、背景雑音又はスペクトルの推定を停止することにより、風雑音の悪影響を排除する構成に適用することも可能である。

さらに前記実施の形態１乃至４では、携帯電話に適用する形態を示したが、本発明はこれに限らず、開放型の車両に配設されるカーナビゲーションシステム等の風切り音を受音する可能性のある様々な装置に適用することが可能である。

なお前記実施の形態１乃至４で述べた風とは、水平方向の大気の流れを示す狭義の風に限るものではなく、垂直方向の大気の流れを示す気流、人の息、その他の空気の流れ等の乱流状態で受音する流体全般を示す。

Claims (9)

1. 受音した音に基づいて夫々音信号を出力する複数の受音部と連携可能であり、該受音部が受音した音に含まれる雑音を抑圧する雑音抑圧装置において、
   前記受音部から出力された複数の音信号に基づいて導出した抑圧量の雑音成分を音信号から低減することで雑音を抑圧する抑圧部と、
   前記複数の音信号を周波数軸上の成分に変換して得られる位相スペクトルに基づく前記複数の音信号の位相差の周波数間のばらつきを数値化したばらつき度を導出するばらつき導出部と、
   該ばらつき度が所定のばらつき閾値以上である場合に、風当たりによる風雑音が発生していると判定する判定部と、
   該判定部による風雑音の発生の有無の判定結果に応じて前記抑圧量を調整する調整部と
   を備え、
   前記抑圧部は、前記調整部により調整された抑圧量に基づいて雑音成分を音信号から低減することで雑音を抑圧する様にしてある
   ことを特徴とする雑音抑圧装置。
2. 更に、前記複数の受音部の感度差を是正すべく、前記複数の音信号の振幅比に基づいて算出した補正値により、前記音信号のレベルを補正する補正部を備え、
   該補正部は、前記判定部が、風雑音が発生していると判定した場合、補正値の算出又は補正を停止する様にしてある
   ことを特徴とする請求項１に記載の雑音抑圧装置。
3. 前記判定部は、更に、所定の周波数帯域における音信号の平均パワーが所定のパワー閾値以上であるか否かを判定する様にしてあり、
   前記調整部は、前記判定部が、ばらつき度がばらつき閾値以上であり、かつ平均パワーがパワー閾値以上であると判定した場合に、風雑音が発生していると判定する様にしてある
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の雑音抑圧装置。
4. 前記調整部は、風雑音が発生していると判定した場合の抑圧量の漸増、及び風雑音が発生していないと判定した場合の抑圧量の漸減の少なくとも一方による調整を行う様にしてあることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の雑音抑圧装置。
5. 前記複数の受音部から出力される音信号に基づいて雑音源の方向を推定する雑音源推定部を更に備え、
   前記抑圧部は、更に、推定した雑音源の方向を加味して導出した前記抑圧量の雑音成分を低減する様にしてあり、
   前記調整部は、更に、風雑音が発生していると判定した場合に、雑音源推定部が推定した雑音源の方向を加味させない様にすることにより、抑圧量を調整する様にしてある
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の雑音抑圧装置。
6. 受音した音に基づいて夫々音信号を出力する複数の受音部と連携可能で、該受音部が受音した音に含まれる雑音を抑圧する雑音抑圧装置において、
   前記受音部から出力された複数の音信号に基づいて導出した抑圧量の雑音成分を音信号から低減することで雑音を抑圧する抑圧部と、
   前記複数の音信号を周波数軸上の成分に変換して得られる位相スペクトルに基づく前記複数の音信号の位相差の周波数間のばらつきを数値化したばらつき度を導出するばらつき導出部と、
   該ばらつき度が所定のばらつき閾値以上であるか否かを判定する判定部と、
   該判定部がばらつき閾値以上であると判定した場合に、抑圧量を調整する調整部と
   を備え、
   前記抑圧部は、前記調整部により調整された抑圧量に基づいて雑音成分を音信号から低減することで雑音を抑圧する様にしてある
   ことを特徴とする雑音抑圧装置。
7. 受音した音に基づいて夫々音信号を出力する複数の受音部が受音した音に含まれる雑音を、前記受音部から出力された複数の音信号に基づき導出した雑音成分を音信号から低減することで抑圧する抑圧部の雑音抑圧処理を制御する雑音抑圧制御装置において、
   前記複数の音信号を周波数軸上の成分に変換して得られる位相スペクトルに基づく前記複数の音信号の位相差の周波数間のばらつきを数値化したばらつき度を導出するばらつき導出部と、
   該ばらつき導出部が導出したばらつき度が所定のばらつき閾値以上である場合に、風当たりによる風雑音が発生していると判定する判定部と、
   該判定部による風雑音の有無の判定結果に応じて、前記雑音の抑圧量を調整させる指示を前記抑圧部へ出力する抑圧制御部と
   を備えることを特徴とする雑音抑圧制御装置。
8. 受音した音に基づいて夫々音信号を出力する複数の受音部と連携可能なコンピュータを用いて、前記受音部が受音した音に含まれる雑音を、前記受音部から出力された複数の音信号に基づき導出した雑音成分を音信号から低減することで抑圧する雑音抑圧方法において、
   前記複数の音信号を周波数軸上の成分に変換して得られる位相スペクトルに基づく前記複数の音信号の位相差の周波数間のばらつきを数値化したばらつき度を導出するばらつき導出手順と、
   導出したばらつき度が所定のばらつき閾値以上である場合に、風当たりによる風雑音が発生していると判定する判定手順と、
   風雑音の有無の判定結果に応じて、前記雑音の抑圧量を調整する調整手順と
   をコンピュータに実行させる雑音抑圧方法。
9. 受音した音に基づいて夫々音信号を出力する複数の受音部と連携可能なコンピュータに、前記受音部が受音した音に含まれる雑音を、前記受音部から出力された複数の音信号に基づき導出した雑音成分を音信号から低減することで抑圧させる雑音抑制プログラムにおいて、
   前記複数の音信号を周波数軸上の成分に変換して得られる位相スペクトルに基づく前記複数の音信号の位相差の周波数間のばらつきを数値化したばらつき度を導出するばらつき導出ステップと、
   該ばらつき導出部が導出したばらつき度が所定のばらつき閾値以上であるか否かを判定する判定ステップと、
   ばらつき閾値以上であると判定した場合に、前記雑音の抑圧量を調整する調整ステップと
   をコンピュータに実行させる雑音抑圧プログラム。

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