JP5351856B2 - 音源パラメータ推定装置と音源分離装置とそれらの方法と、プログラムと記憶媒体 - Google Patents
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Description
同じ参照符号を付し、説明は繰り返さない。実施例の説明の前にこの発明の基本的な考えについて説明する。
この発明は、観測信号の音源位置特徴量と音源パワー特徴量の両者を考慮しながら最適な音源パラメータを推定する点で新しい。最初に説明に用いる記号について説明する。観測信号には、Ns個の音源信号が重畳しており、その音源信号をNm本のマイクロホンで収音する。m番目のマイクロホンからの収音した収音信号を短時間フーリエ変換等を用いて周波数領域の信号に変換した観測信号をx(m) n,kと表記する。nはn番目の時間つまりフレーム番号、kはk番目の周波数つまりビン番号であり、n番目の時間及びk番目の周波数に対応する時間周波数点を参照する場合に、時間周波数点(n,k)と表記する。なお、記号^の位置や添え字の表記とその位置は、式中の表記が正しい。
この仮定に従うと、音源位置パラメータの概算値はAnをクラスタリングすることにより得られることになる。従って、例えば次のようにすることで、音源占有度M^(l) n,kの初期化を行うことが出来る。
図3にこの発明の音源分離装置200の機能構成例を示す。その動作フローを図4に示す。音源分離装置200は、上記した音源パラメータ推定装置100と、音源分離部60と、を具備する。音源分離部60は、音源パラメータ推定装置100が出力する更新した音源占有度M^(l) n,kと、音源パワー特徴量Xn,kと、更新した音源パワーパラメータq^(l) nと、上記各音源信号の各時間周波数点における事後確率密度関数βq(l),n,k(S)と、を入力として複数の音源のそれぞれの音源分離信号S^(l) n,kを、最小自乗誤差推定により求める。
この発明の音源分離性能を評価する目的で確認実験を行った。10組の観測信号から成る3つのテストデータセットを用意した。観測信号は合計30組であり、全ての観測信号において、音源数はNs=2とした。3つのデータセットは、それぞれ、2人の男性の発話、2人の女性の発話、1名の女性と1名の男性の発話の混合音で構成されている。
なお、上記装置における処理手段をコンピュータによって実現する場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、各装置における処理手段がコンピュータ上で実現される。
Claims (11)
- 複数の音源信号それぞれの音源パワー時系列全体の状態を表す音源パワーパラメータの事前確率密度関数と、その音源パワーパラメータが与えられた場合の各音源信号の各時間周波数点における事後確率密度関数とを記憶した音源モデル記憶部と、
上記複数の音源信号を複数のマイクロホンで収音した時間領域信号を時間周波数領域信号に変換した観測信号を入力として、各時間周波数点における音源位置特徴量と音源パワー特徴量を抽出する特徴抽出部と、
上記音源パワー特徴量と、上記観測信号が得られた下での占有的な音源の事後確率密度関数である音源占有度を入力として、上記音源パワーパラメータの事前確率密度関数と上記各音源信号の事後確率密度関数に基づいて上記各音源の音源パワーパラメータを更新する音源パワーパラメータ更新部と、
上記音源位置特徴量と音源占有度を入力として、上記各音源の音源位置パラメータを更新する音源位置パラメータ更新部と、
上記音源位置特徴量と音源パワー特徴量と各音源の更新された音源パワーパラメータと音源位置パラメータを元に上記各音源の音源占有度を更新する音源占有度更新部と、
を具備する音源パラメータ推定装置。 - 請求項1に記載した音源パラメータ推定装置において、
上記音源位置特徴量はマイク間位相差であり、上記音源パワー特徴量は上記観測信号の対数パワースペクトルであり、その音源パワー特徴量の時系列は隠れマルコフモデルに従うこと、
を特徴とする音源パラメータ推定装置。 - 請求項1又は2に記載した音源パラメータ推定装置において、
各時間ごとの音源位置特徴量を全周波数でまとめて出来る音源位置特徴量ベクトルにクラスタリングを適用して得られる中央値を、各音源の音源位置パラメータの最初の推定値とし、その結果得られる音源位置特徴量が得られた下での占有的な音源の事後確率密度関数を、上記音源占有度の初期値とすることを特徴とする音源パラメータ推定装置。 - 請求項1乃至3の何れかに記載した音源パラメータ推定装置と、
上記音源パラメータ推定装置が出力する更新した音源占有度と、音源パワー特徴量と、更新した音源パワーパラメータと、上記各音源信号の各時間周波数点における事後確率密度関数と、を入力として複数の音源のそれぞれの音源分離信号を、最小自乗誤差推定により求める音源分離部と、
を具備する音源分離装置。 - 複数の音源信号を複数のマイクロホンで収音した時間領域信号を時間周波数領域信号に変換した観測信号を入力として、各時間周波数点における音源位置特徴量と音源パワー特徴量を抽出する特徴抽出過程と、
上記音源パワー特徴量と上記観測信号が得られた下での占有的な音源の事後確率密度関数である音源占有度を入力として、音源モデル記憶部に記憶された複数の音源信号それぞれの音源パワー時系列全体の状態を表す音源パワーパラメータの事前確率密度関数とその音源パワーパラメータが与えられた場合の各音源信号の事後確率密度関数に基づいて上記各音源の音源パワーパラメータを更新する音源パワーパラメータ更新過程と、
上記音源位置特徴量と音源占有度を入力として、上記各音源の音源位置パラメータを更新する音源位置パラメータ更新過程と、
上記音源位置特徴量と音源パワー特徴量と各音源の更新された音源パワーパラメータと音源位置パラメータを元に上記各音源の音源占有度を更新する音源占有度更新過程と、
を含む音源パラメータ推定方法。 - 請求項5に記載した音源パラメータ推定方法において、
上記音源位置特徴量はマイク間位相差であり、上記音源パワー特徴量は上記観測信号の対数パワースペクトルでありその音源パワー特徴量の時系列は隠れマルコフモデルに従うこと、
を特徴とする音源パラメータ推定方法。 - 請求項5又は6に記載した音源パラメータ推定方法において、
各時間ごとの音源位置特徴量を全周波数でまとめて出来る音源位置特徴量ベクトルにクラスタリングを適用して得られる中央値を各音源の音源位置パラメータの最初の推定値とし、その結果得られる音源位置特徴量が得られた下での占有的な音源の事後確率密度関数を、上記音源占有度の初期値とすることを特徴とする音源パラメータ推定方法。 - 請求項5乃至7の何れかに記載した音源パラメータ推定方法と、
上記音源パラメータ推定方法で更新した音源占有度と、音源パワー特徴量と、更新した音源パワーパラメータと、上記各音源信号の各時間周波数点における事後確率密度関数と、を入力として複数の音源のそれぞれの音源分離信号を、最小自乗誤差推定により求める音源分離過程と、
を含む音源分離方法。 - 請求項1乃至3の何れかに記載した音源パラメータ推定装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
- 請求項4に記載した音源分離装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
- 請求項9又は10に記載した何れかのプログラムを記憶したコンピュータで読み取り可能な記憶媒体。
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