JP6064774B2 - 雑音除去装置、雑音除去方法、及び雑音除去プログラム - Google Patents

Description

本発明は、雑音除去装置、雑音除去方法、及び雑音除去プログラムに関する。

携帯型の音声収録装置に搭載されたマイクロフォンで周囲の音声を収録する際に、風による雑音(以下、風雑音)や装置の筐体等にタッチすることで発生するタッチ音(以下、タッチ雑音)が問題になることがある。

風雑音は、主に１ＫＨｚ以下の周波数成分からなるため、低域周波数成分の風雑音成分を除去する手法で低減されることが多い。手法の一つとして本出願人による先の出願、特願２０１２−２３０１３で提案したように、Ｌｃｈの音声信号とＲｃｈの音声信号との差信号の低域周波数成分を風雑音成分として、周波数領域で差し引くことで風雑音を低減する手法がある。一方、タッチ雑音はインパルス状の雑音であり、広い周波数帯域をもつため特定の帯域を除去することにより低減することは難しく、インパルス状の雑音部分を減衰させたり、あるいは完全に遮断してから遮断期間を前後の信号等で補間する手法がとられる（特許文献１）。
この２つの雑音を低減させる手法は対象とする雑音に対しては有効であるが、対象としない雑音に対して行うと効果がないだけでなく音質を損ねる結果になることがある。例えば風雑音に対してタッチ雑音の低減手法を用いると、比較的長い時間に亘って収録対象音声が減衰することになって、音質を損ねてしまう。また、風雑音を低減させる手法をタッチ雑音に適用しても雑音低減効果が小さい。
特許文献２では、２つのマイクロフォンのそれぞれ低域周波数成分の差成分信号の絶対値と和成分信号の絶対値とを比較し、差成分信号の絶対値の方が和成分信号の絶対値の和よりも大きい状態が所定期間以上連続した場合に風雑音とみなして、風雑音低減処理を行う方法が開示されている。

特開２００５−３０３６８１号公報 特開２００９−３６８３１号公報

しかしながら、所定期間以上連続していることを判定した後で風雑音の低減手段（特許文献２では、ＨＰＦ）の動作を開始させるものとすると、その所定期間の間、風雑音は低減されないことになってしまう。また、特許文献２では、タッチ雑音についての低減手段について記載されていない。そのため、特許文献２の方法をもってしても風雑音とタッチ雑音の両方の低減効果は十分ではないという問題点がある。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、風雑音とタッチ雑音を的確に判別し、そのどちらも低減させることができる雑音除去装置、雑音除去方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の１）〜３）に記載の手段よりなる。

すなわち、
１）第一の音声信号を取得する第一の集音手段と、
第二の音声信号を取得する第二の集音手段と、
前記第一の音声信号の第一の周波数帯域の成分と前記第二の音声信号の前記第一の周波数帯域の成分との差である第一の差信号およびその和である第一の和信号を算出する第一の算出手段と、
前記第一の音声信号の第二の周波数帯域の成分と前記第二の音声信号の前記第二の周波数帯域の成分との差である第二の差信号およびその和である第二の和信号を算出する第二の算出手段と、
前記第一の音声信号および前記第二の音声信号に対して第一の雑音低減処理を行い、第一の低減処理信号を出力する第一の雑音低減処理手段と、
前記第一の音声信号および前記第二の音声信号に対して第二の雑音低減処理を行い、第二の低減処理信号を出力する第二の雑音低減処理手段と、
前記第一の低減処理信号または前記第二の低減処理信号を選択して出力する切替手段と、
前記第一の差信号の振幅と前記第一の和信号の振幅とに基づいて前記第一の低減処理信号を選択するか否かを判定して、前記第一の低減処理信号を選択すると判定した場合には前記第一の低減処理信号を出力するように前記切替手段を制御する第一の制御手段と、
前記第二の差信号の振幅と前記第二の和信号の振幅とに基づいて前記第二の雑音低減処理手段を制御する第二の制御手段と、
を有することを特徴とする雑音除去装置。
２）複数のチャンネルから入力される複数の音声信号のうちの一つのチャンネルの第一の音声信号の第一の周波数帯域の成分と他の一つのチャンネルの第二の音声信号の前記第一の周波数帯域の成分との差である第一の差信号およびその和である第一の和信号を算出するステップと、
前記第一の差信号の振幅を算出するステップと、
前記第一の和信号の振幅を算出するステップと、
前記第一の音声信号の第二の周波数帯域の成分と前記第二の音声信号の前記第二の周波数帯域の成分との差である第二の差信号およびその和である第二の和信号を算出するステップと、
前記第二の差信号の振幅を算出するステップと、
前記第二の和信号の振幅を算出するステップと、
前記第一の音声信号および前記第二の音声信号に対して第一の雑音低減処理を行って第一の低減処理信号を算出するステップと、
前記第一の音声信号および前記第二の音声信号に対して第二の雑音低減処理を行って第二の低減処理信号を算出するステップと、
前記第一の低減処理信号または前記第二の低減処理信号を選択して出力するステップと、
前記第一の差信号の振幅と前記第一の和信号の振幅とに基づいて前記第一の低減処理信号を選択するか否かを判定して、前記第一の低減処理信号を選択すると判定した場合には前記第一の低減処理信号を出力するように制御するステップと、
前記第二の差信号の振幅と前記第二の和信号の振幅とに基づいて前記第二の雑音低減処理を制御するステップと、
を備える雑音除去方法。
３）雑音を除去する雑音除去方法をコンピュータに対して実行させる雑音除去プログラムであって、
複数のチャンネルから入力される複数の音声信号のうちの一つのチャンネルの第一の音声信号の第一の周波数帯域の成分と他の一つのチャンネルの第二の音声信号の前記第一の周波数帯域の成分との差である第一の差信号およびその和である第一の和信号を算出するステップと、
前記第一の差信号の振幅を算出するステップと、
前記第一の和信号の振幅を算出するステップと、
前記第一の音声信号の第二の周波数帯域の成分と前記第二の音声信号の前記第二の周波数帯域の成分との差である第二の差信号およびその和である第二の和信号を算出するステップと、
前記第二の差信号の振幅を算出するステップと、
前記第二の和信号の振幅を算出するステップと、
前記第一の音声信号および前記第二の音声信号に対して第一の雑音低減処理を行って第一の低減処理信号を算出するステップと、
前記第一の音声信号および前記第二の音声信号に対して第二の雑音低減処理を行って第二の低減処理信号を算出するステップと、
前記第一の低減処理信号または前記第二の低減処理信号を選択して出力するステップと、
前記第一の差信号の振幅と前記第一の和信号の振幅とに基づいて前記第一の低減処理信号を選択するか否かを判定して、前記第一の低減処理信号を選択すると判定した場合には前記第一の低減処理信号を出力するように制御するステップと、
前記第二の差信号の振幅と前記第二の和信号の振幅とに基づいて前記第二の雑音低減処理を制御するステップと、
を備える雑音除去プログラム。

本発明によれば、風雑音とタッチ雑音を的確に判別し、そのどちらも低減させることができる雑音除去装置、雑音除去方法、及び雑音除去プログラムを提供することができる。

実施の形態１に係る雑音除去装置の構成図である。 実施の形態１に係る風雑音／タッチ雑音検出手段の構成図である。 実施の形態１に係る風雑音低減手段の構成図である。 実施の形態１に係るタッチ雑音低減手段の構成図である。 実施の形態１に係るタッチ雑音低減手段の減衰特性を示すグラフである。 実施の形態１に係る切替手段の構成図である。 実施の形態２に係る雑音除去装置の構成図である。 実施の形態２に係る風雑音検出手段の構成図である。 実施の形態２に係るタッチ雑音検出手段の構成図である。

以下、本発明に係る雑音除去装置を実施するための好適な実施の形態を説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１にかかる雑音除去装置の構成を示す図である。携帯型の音声収録装置の筐体に配置された、図示しない２つのマイクロフォンからステレオの左、右チャンネル（Ｌｃｈ，Ｒｃｈ）の音声信号がＡ／Ｄ変換されて入力端子１０１，１０２から入力される。２つのマイクロフォンは、第一の集音手段と第二の集音手段であり、左、右チャンネルの音声信号は、第一の音声信号と第二の音声信号である。

雑音除去装置１００は、風雑音／タッチ雑音検出手段１０５、風雑音低減手段１０６、タッチ雑音低減手段１０７、切替手段１０８、入力端子１０１、入力端子１０２、出力端子１０３、出力端子１０４を備えている。
なお、雑音除去装置１００は、アナログ回路及びデジタル回路などで実現してもよく、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ(Digital Signal Processor)などのソフトウエアで実現してもよく、これらの組み合わせで実現してもよい。
左のマイクロフォンからの音声信号Ｌｃｈは、入力端子１０１に入力される。右のマイクロフォンからの音声信号Ｒｃｈは、入力端子１０２に入力される。各チャンネルの音声信号は、風雑音／タッチ雑音検出手段１０５と第一の雑音低減処理手段である風雑音低減手段１０６と第二の雑音低減処理手段であるタッチ雑音低減手段１０７に入力する。風雑音／タッチ雑音検出手段１０５からは、タッチ雑音低減を制御する信号がタッチ雑音低減手段１０７へ出力される。また、風雑音低減手段１０６の出力信号とタッチ雑音低減手段１０７の出力信号とを切り替えるための制御信号が切替手段１０８へと出力される。また、風雑音／タッチ雑音検出手段１０５は風雑音低減手段の動作のＯＮ，ＯＦＦの制御も行う。
風雑音低減手段１０６の出力信号は、切替手段１０８の一方の入力（Ａ入力）となる。タッチ雑音低減手段１０７の出力信号は、切替手段１０８の他方の入力（Ｂ入力）となる。切替手段１０８では、Ａ入力とＢ入力とが切り替えられて出力される。
切替手段１０８の出力は、図示しない符号化手段に入力されて、圧縮符号化等が行われて記録媒体に記録される。あるいは、図示しないＤ／Ａ変換手段によりアナログ信号に変換されて、スピーカー等に出力される。
図２は、風雑音／タッチ雑音検出手段１０５の内部の構成を示す図である。図１の入力端子１０１，１０２からのＬｃｈ，Ｒｃｈの音声信号が入力端子２０１，２０２から入力される。各信号は減算器２０５、加算器２０６に入力し、減算と加算が行われて差信号と和信号が生成される。
減算器２０５の出力である差信号は、帯域通過フィルタ２０７，２０９に入力する。加算器２０６の出力である和信号は、帯域通過フィルタ２０８，２１０に入力する。ここで、帯域通過フィルタ２０７の通過帯域は比較的低く、帯域通過フィルタ２０９の通過帯域は帯域通過フィルタ２０７に比較して高い。例えば、帯域通過フィルタ２０７の通過帯域は５０Ｈｚ〜３００Ｈｚであり、帯域通過フィルタ２０９の通過帯域は５００Ｈｚ〜１．５ＫＨｚである。また、帯域通過フィルタ２０８は帯域通過フィルタ２０７と同様の特性をもち、帯域通過フィルタ２１０は帯域通過フィルタ２０９と同様の特性をもつ。

減算器２０５と帯域通過フィルタ２０７との組み合わせで、第一の差信号を算出している。加算器２０６と帯域通過フィルタ２０８との組み合わせで、第一の和信号を算出している。第一の算出手段は、減算器２０５、帯域通過フィルタ２０７、加算器２０６、および帯域通過フィルタ２０８とで構成されている。減算器２０５と帯域通過フィルタ２０９との組み合わせで、第二の差信号を算出している。加算器２０６と帯域通過フィルタ２１０との組み合わせで、第二の和信号を算出している。第二の算出手段は、減算器２０５、帯域通過フィルタ２０９、加算器２０６および帯域通過フィルタ２１０とで構成されている。
帯域通過フィルタ２０７の通過帯域を５０Ｈｚ〜３００Ｈｚとすることは、従来例で同様の場合に用いられる帯域よりも低い帯域となっている。従来例では、１ＫＨｚ以下の通過帯域としている。通過帯域を５０Ｈｚ〜３００Ｈｚとしても、風雑音については、その帯域の低域周波数成分が多く存在するために、フィルタ出力として比較的大きな振幅の信号が出力される。一方、タッチ雑音はインパルス性の雑音であって広い周波数帯域をもつが、５０Ｈｚ〜３００Ｈｚの低域周波数成分は小さく、通過帯域を５０Ｈｚ〜３００Ｈｚとした帯域通過フィルタの出力振幅は、ほとんど０となる。
近接して配置された２つのマイクロフォンに入力する音声信号は、数ＫＨｚ以下の低域周波数成分はほぼ等しい信号であり、それ以上の周波数ではマイクロフォン間の距離の応じた差をもつ信号である。大気中での音速を３４０ｍ／秒としたとき、１ＫＨｚの周波数の信号の波長は３４ｃｍであり、２つのマイクロフォン間の距離が２ｃｍである場合、ほぼ等しい信号波形が入力する。従って、その差信号はほぼ０となる。一方、１０ＫＨｚの周波数の信号の波長は３．４ｃｍであり、この周波数の信号が２つのマイクロフォンの並びの横方向から信号が入来した場合、２つのマイクロフォンには逆相の信号波形として入力する。従って、その差信号は大きな振幅の信号となる。
風雑音によるマイクロフォンに発生する信号は、風による乱流によって起こされるものであり、近接したマイクロフォンであっても乱流の状況が異なるために、その差信号は低域周波数帯域においても大きな振幅をもつ。また、風雑音信号の周波数帯域は１ＫＨｚ以下の成分が主であって、数十Ｈｚ以下の周波数成分も含む。
タッチ雑音は、人の指等が筐体に触れたことにより発生するものであり、インパルス性の雑音であって広い周波数帯域をもつが、５００Ｈｚ以下の低域周波数成分は小さい。また、タッチ雑音は、近接した２つのマイクロフォンであっても、異なった波形の信号となる。タッチ雑音は筐体を伝搬してマイクロフォンに到達しているものと考えられ、その振動がマイクロフォンに伝わる際に差異が生じるものと考えられる。
差信号が入力される帯域通過フィルタ２０７の出力信号は、音声信号については、ほぼ０となり、風雑音については比較的大きな振幅の出力信号となる。また、タッチ雑音については、出力信号がほぼ０となる。
同様に差信号が入力される帯域通過フィルタ２０９の出力信号は、音声信号については、ほぼ０となり、風雑音については比較的大きな振幅の出力信号となる。また、タッチ雑音についても、比較的大きな振幅の出力信号となる。
和信号が入力される帯域通過フィルタ２０８の出力信号は、音声信号については入力信号の周波数分布に応じた信号となり、風雑音についても比較的大きな振幅の出力信号となる。また、タッチ雑音については、出力信号がほぼ０となる。
同様に和信号が入力される帯域通過フィルタ２１０の出力信号は、音声信号については、入力信号の周波数分布に応じた信号となり、風雑音についても比較的大きな振幅の出力信号となる。また、タッチ雑音についても、比較的大きな振幅の出力信号となる。
帯域通過フィルタ２０７，２０９，２０８，２１０の出力は、絶対値化器２１１，２１２，２１３および２１４に入力して、絶対値化されて出力される。絶対値化は、比較器２１５，２１６での振幅の比較を容易にするために行う。代わりに二乗演算器によって二乗値化した値を出力してもよい。また、絶対値化したそれぞれの信号を、図示しない低域通過フィルタなどで時間軸で平滑化したデータを出力するようにしてもよい。
絶対値化器２１１の出力信号と、絶対値化器２１３の出力信号とが、比較器２１５に入力される。同様に、絶対値化器２１２の出力信号と、絶対値化器２１４の出力信号とが、比較器２１６に入力される。
比較器２１５では、絶対値化器２１１の出力信号（第一の差信号に係る絶対値信号）Ｓdiff_Ｌと絶対値化手段２１３の出力信号（第一の和信号に係る絶対値信号）Ｓsum_Lとを比較する。また、Ｓdiff_Lの大きさそのものを参照する。所定の係数ｋ_L（ｋ_Lは、例えば０．５）と、所定の閾値Ｖth_L とで、次の（１）式かつ（２）式が成立する場合に、

比較器２１５は出力信号ＣＭＰ_L =１を出力し、それ以外の場合にＣＭＰ_L =０を出力する。ＣＭＰ_Lは、出力端子２０３から出力される。

比較器２１６では、絶対値化器２１２の出力信号（第二の差信号に係る絶対値信号）Ｓdiff_Hと絶対値化器２１４の出力信号（第二の和信号に係る絶対値信号）Ｓsum_Hとを比較する。また、Ｓdiff_Hの大きさを参照する。さらに、比較器２１５の出力信号ＣＭＰ_L を参照する。所定の係数ｋ_H（ｋ_Hは、例えば０．５）と、所定の閾値Ｖth_H とで、次の（３）式かつ（４）式かつ（５）式が成立する場合に、

比較器２１６は出力信号ＣＭＰ_H =１を出力し、それ以外の場合にＣＭＰ_H =０を出力する。ＣＭＰ_Hは出力端子２０４から出力される。

比較器２１５では、第一の周波数帯域の第一の音声信号と第二の音声信号の差である第一の差信号の振幅とその和である第一の和信号の振幅とに基づいてＣＭＰ_Lを生成する。第一の差信号の振幅が所定の閾値以上で、かつ第一の和信号の振幅の所定の比率以上の振幅である場合にＣＭＰ_L＝１が出力される。前述のように、本実施の形態では第一の所定の周波数帯域をＢＰＦ２０７，２０８の通過域５０Ｈｚ〜３００Ｈｚとしている。この周波数帯域で和信号の振幅と差信号の振幅についての条件が成立するのは風雑音の場合のみである。

比較器２１６では、第二の周波数帯域の第一の音声信号と第二の音声信号の差である第二の差信号の振幅とその和である第二の和信号の振幅とに基づいてＣＭＰ_Hを生成する。第二の差信号の振幅が所定の閾値以上で、かつ第二の和信号の振幅の所定の比率以上の振幅であり、さらに比較器２１５からの信号ＣＭＰ_L＝０の場合にＣＭＰ_H＝１が出力される。前述のように、本実施の形態では第二の所定の周波数帯域をＢＰＦ２０９，２１０の通過域５００Ｈｚ〜１．５ＫＨｚとしている。この周波数帯域で和信号の振幅と差信号の振幅についての条件が成立するのは風雑音の場合とタッチ雑音の場合であるが、さらにＣＭＰ_L＝０の条件を加味することでタッチ雑音の場合のみとなる。

第一の制御手段は、絶対値化器２１１、絶対値器２１３、比較器２１５とで構成されている。第二の制御手段は、絶対値化器２１２、絶対値化器２１４および比較器２１６とで構成されている。

なお、図２の風雑音／タッチ雑音検出手段１０５では、入力信号の差信号と和信号を算出し、算出した差信号、和信号を帯域通過フィルタに入力する構成としているが、入力信号をまず帯域通過フィルタに入力し、帯域通過フィルタの出力の差信号と和信号を求めるようにしてもよい。その場合、帯域通過フィルタ２０７，２０９に入力端子２０１からのＬｃｈの音声信号を入力し、帯域通過フィルタ２０８，２１０に入力端子２０２からのＲｃｈの音声信号を入力する。帯域通過フィルタ２０７と２０８の出力の差信号と和信号を算出し、差信号を絶対値化器２１１に入力させる。和信号を絶対値化器２１３に入力させる。また、帯域通過フィルタ２０９と２１０の出力の差信号と和信号を算出し、差信号を絶対値化器２１２に入力させる。和信号を絶対値化器２１４に入力させる。他の構成は図２と同様とする。

図３は、風雑音低減手段１０６の内部の構成を示す図である。図１の入力端子１０１，１０２からのＬｃｈ，Ｒｃｈの音声信号が入力端子３０１，３０２から入力される。風雑音低減手段１０６は、Ｌｃｈの音声信号とＲｃｈの音声信号との差信号の低域周波数成分を風雑音成分として、周波数領域で差し引くことで風雑音を低減するものである。

ＬｃｈとＲｃｈの音声信号は、それぞれＳＴＦＴ処理手段３０８，３１０に入力する。また、減算器３０６でＬｃｈとＲｃｈの音声信号の差信号が算出され、定数倍器３０７で1/2倍された後、ＳＴＦＴ処理手段３０９に入力する。

ＳＴＦＴ（Short Time Fourier Transform）処理手段は、入力信号を所定時間ごとにずらしながら所定長のフレームにまとめてフレーム化し、各フレームに対して、所定の時間窓を掛ける処理を行い、時間窓をかけた信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を実行し、各フレームの各周波数における位相値および振幅値を出力するものである。

２５６次のＦＦＴであれば、１２８個の振幅値 ｜Ｙ(t,k×f0)｜ (K=0〜127)と位相値
φy(k×f0) (K=0〜127) を出力する。Ｌｃｈの信号については、｜ＹL(t,k×f0)｜，φyL(k×f0)、Ｒｃｈの信号については、｜ＹR(t,k×f0)｜，φyR(k×f0)、差信号については、｜Ｙs(t,k×f0)｜，φys(k×f0) で表す。
Ｌｃｈの信号と差信号のそれぞれ低周波域の振幅値データは、係数乗算/減算処理手段３１１に入力する。例えば、低域の３２個ずつのデータ、｜ＹL(t,k×f0)｜，｜Ｙs(t,k×f0)｜ (K=0〜31)である。係数乗算/減算処理手段では、｜Ｙs(t,k×f0)｜ (K=0〜31) の各データに所定の係数Ｃを乗算する。Ｃは、１前後の値である。

次に、その乗算結果をＬｃｈ信号の振幅値データから減算する。ここで、次の（６）式のように減算結果が負になる場合は、０に置き換える。

この減算結果とＬｃｈの信号の高周波域の振幅値データ｜ＹL(t,k×f0)｜ (K=32〜127)とＬｃｈの信号の位相値 φyL(k×f0) (K=0〜127) は、ＩＦＦＴ処理手段３１３に入力する。ＩＦＦＴ処理手段３１３では、これらの振幅情報と位相情報を用いて、ＩＦＦＴ(Inverse FFT)処理を行う。

ＩＦＦＴ処理手段３１３の出力は、波形合成手段３１５に入力される。波形合成手段３１５では、インバースウィンドイング処理、波形合成処理を行って、Ｌｃｈの音声信号を出力端子３０３から出力する。
同様にＲｃｈの信号と差信号のそれぞれ低周波域の振幅値データは、係数乗算/減算処理手段３１２に入力され、係数乗算、減算されて出力される。この減算結果とＲｃｈの信号の位相値 φyR(k×f0) (K=0〜127) は、ＩＦＦＴ処理手段３１４に入力する。ＩＦＦＴ処理手段３１４では、これらの振幅情報と位相情報を用いて、ＩＦＦＴ(Inverse FFT)処理を行う。ＩＦＦＴ処理手段３１４の出力は、波形合成手段３１６に入力され、波形合成手段３１５と同様の処理が行われて、Ｒｃｈの音声信号が出力端子３０４から出力される。

この風雑音低減手段１０６は、比較手段２１５の出力信号ＣＭＰ_L が１の期間のみ動作し、ＣＭＰ_L が０の期間は動作を停止するように制御される。風雑音低減手段１０６は比較的演算量が多く、動作時の消費電力が多い。風雑音は常時発生しているわけではないので、風雑音が発生していない期間は動作を停止させることで消費電力を削減できる。

図４は、タッチ雑音低減手段１０７の内部の構成を示す図である。図１の入力端子１０１、１０２からのＬｃｈ，Ｒｃｈの音声信号が入力端子４０１，４０２から入力される。また、図１の風雑音／タッチ雑音検出手段からタッチ雑音検出結果である出力信号ＣＭＰ_Hが入力端子４０５に入力される。タッチ雑音低減手段１０７は、タッチ雑音検出時から所定の期間だけ音声信号を減衰させるものである。

入力信号４０５の立ち上がりを検出して、カウンタ４０６がリセットされる。その後、音声信号のサンプリング周期に同期してカウントアップし、所定の時間Ｔ３に相当する値に到達したところでカウントアップを停止し、その値を保持する。カウンタ４０６のカウント値は減衰曲線生成手段４０７に入力する。減衰曲線生成手段４０７は、入力されるカウント値に従って、図５に示す減衰曲線に相当する減衰係数を生成する。すなわち、所定の時間Ｔ１に相当するカウント値までは、カウント値に従って小さくなり、Ｔ２までその値を保って、Ｔ３まで大きくなる。具体的には、入力されるカウント値に係るデータをアドレスとし、減衰係数に係る値を出力するＲＯＭ（読み出し専用メモリ）等で構成することができる。

減衰曲線生成手段４０７から出力される減衰係数は、乗算器４０８、乗算器４０９に入力される。乗算器４０８の他方の入力には、入力端子４０１から入力された音声信号が入力され、減衰係数との乗算が行われて出力される。同様に、乗算器４０９の他方の入力には、入力端子４０２から入力された音声信号が入力され、減衰係数との乗算が行われて出力される。

図６は、切替手段１０８の内部の構成を示す図である。図１の風雑音低減手段１０６の出力信号であるＬｃｈ，Ｒｃｈの音声信号が入力端子５０１，５０２からそれぞれ入力される。また、図１のタッチ雑音低減手段１０７の出力信号であるＬｃｈ，Ｒｃｈの音声信号が入力端子５０３，５０４からそれぞれ入力される。また、図１の風雑音／タッチ雑音検出手段から風雑音検出信号ＣＭＰ_Lが入力端子５０５から入力される。切替手段１０８は、風雑音低減手段１０６からの入力信号とタッチ雑音低減手段１０７からの入力信号を切り替えて出力するものである。

入力端子５０１からの音声信号は、係数乗算器５０８に入力する。入力端子５０２からの音声信号は、係数乗算器５１０に入力する。係数乗算器５０８、係数乗算器５１０の制御信号として、入力端子５０５からの風雑音検出信号ＣＭＰ_Lが入力する。係数乗算器５０８、係数乗算器５１０は、風雑音検出信号ＣＭＰ_L = １のときに、乗算係数１を乗算し、ＣＭＰ_L = ０のときに、乗算係数０を乗算する。

入力端子５０３からの音声信号は、係数乗算器５０９に入力する。入力端子５０４からの音声信号は、係数乗算器５１１に入力する。係数乗算器５０９、係数乗算器５１１は、風雑音検出信号ＣＭＰ_L = １のときに、乗算係数０を乗算し、ＣＭＰ_L = ０のときに、乗算係数１を乗算する。
係数乗算器５０８の出力と係数乗算器５０９の出力は加算器５１２に入力され、加算
演算が行われて、出力端子５０６から出力される。係数乗算器５１０の出力と係数乗算器
５１１の出力は加算器５１３に入力され、加算演算が行われて、出力端子５０７から出力
される。

従って、風雑音を検出して、ＣＭＰ_L =１である期間は風雑音低減手段の出力信号が選択されて出力され、風雑音が検出されずにＣＭＰ_L =０である期間はタッチ雑音低減手段の出力信号が選択されて出力される。

なお、入力端子５０５からの信号ＣＭＰ_Lを図示しない時定数手段に入力し、その出力信号αを係数乗算器５０８，５０９，５１０，５１１に入力するようにしてもよい。時定数手段では、ＣＭＰ_Lが０から１に立ち上がる場合には音声信号のサンプリング周期に同期してα=０，α=０．２，α=０．４，α=０．６，α=０．８，α=１．０ と階段状に増加させる。ＣＭＰ_Lが１から０に立ち下がる場合には音声信号のサンプリング周期に同期してα=１．０，α=０．８，α=０．６，α=０．４，α=０．２，α=０ と階段状に減少させる。出力信号αは、係数乗算器５０８，５１０では乗算係数として使用され、係数乗算器５０９，５１１では（１−α）として乗算係数として使用される。このように、階段状に変化させることで、切り替えに伴う違和感を減じることができる。

以上のように、本実施の形態では、第一の音声信号と第二の音声信号のそれぞれ第一の周波数帯域の成分の差である第一の差信号の振幅と和である第一の和信号の振幅とに基づいて生成した信号ＣＭＰ_Lによって、第一の雑音低減処理であるところの風雑音低減処理を行った信号を選択して出力している。また、第一の音声信号と第二の音声信号のそれぞれ第二の周波数帯域の成分の差である第二の差信号の振幅と和である第二の和信号の振幅と信号ＣＭＰ_Lに基づいて、第二の雑音低減処理であるところのタッチ雑音低減処理を制御している。

また、信号ＣＭＰ_Lが０の期間は、風雑音低減処理手段１０６の動作を停止するようにしている。

本実施の形態によれば、タッチ雑音に対して誤って風雑音低減処理を行うことがなくなり、また風雑音に対して誤ってタッチ雑音低減処理を行うことがなくなる。その結果、雑音の特性に合致した低減処理を施すことができるので、音質の劣化を最低限に抑えることが可能になる。また、風雑音低減手段１０６の動作を風雑音発生時以外は停止することができるので、消費電力を低減することができる。

なお、図２の風雑音／タッチ雑音検出手段１０５内の比較手段２１６で、（５）式については要件としないでＣＭＰ_Hを生成してもよい。その場合、風雑音の場合でもタッチ雑音低減処理が機能することになり、消費電力の点では不利となる。ただし、切替手段１０８では風雑音低減手段１０６からの出力信号が選択されるために、出力信号には影響を与えない。
＜実施の形態２＞
次に、本発明による雑音除去装置の第２の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図７は、実施の形態２にかかる雑音除去装置の構成を示す図であり、第一の実施形態に係る図１との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。
実施の形態１と同様に２つのマイクロフォンからステレオの左、右チャンネル（Ｌｃｈ，Ｒｃｈ）の音声信号がＡ／Ｄ変換されて入力端子６０１と６０２から入力される。入力されたＬｃｈ，Ｒｃｈの音声信号は、第一の雑音低減処理手段である風雑音低減手段１０６、風雑音検出手段６０５と切替手段１０８のＢ入力に入力する。風雑音低減手段１０６は、実施の形態１の図１の風雑音低減手段１０６と同様のものである。なお、風雑音低減手段１０６への入力に対して風雑音低減処理のために遅延が生じて出力される場合は、切替手段１０８のＢ入力の前に図示しない遅延手段を設けて遅延を補償するようにしてもよい。

風雑音低減手段１０６の出力信号は、切替手段１０８のＡ入力となる。切替手段１０８
は、実施の形態１の図１の風雑音低減手段１０６と同様のものである。風雑音検出手段６０５は風雑音の有無を検出して、風雑音低減手段１０６の出力信号と入力端子６０１，６０２からの信号とを切り替えるための制御信号を切替手段１０８へ出力する。

切替手段１０８の出力信号は、タッチ雑音検出手段６０６と第二の雑音低減処理手段であるタッチ雑音低減手段１０７とに入力する。タッチ雑音低減手段１０７は、図１のタッチ雑音低減手段１０７と同様のものであり、その出力信号が出力端子６０３，６０４から出力される。タッチ雑音検出手段１０７は、タッチ雑音を検出してタッチ雑音低減を制御する信号をタッチ雑音低減手段１０７へ出力する。

図８は、風雑音検出手段６０５の内部の構成を示す図である。図６の入力端子６０１，６０２からのＬｃｈ，Ｒｃｈの音声信号が入力端子７０１，７０２から入力される。各信号は、帯域通過フィルタ７０６，７０７に入力する。
帯域通過フィルタ７０６，７０７は、図２の帯域通過フィルタ２０７と同様のものであり、その通過帯域は５０Ｈｚ〜３００Ｈｚである。帯域通過フィルタ７０６，７０７の出力は、減算器７０４、加算器７０５に入力し、減算と加算が行われて差信号と和信号が生成される。差信号は絶対値化器７０８で、和信号は絶対値化器７０９でそれぞれ絶対値化されて、比較器７１０に入力される。
第一の算出手段は、帯域通過フィルタ７０６，７０７、減算器７０４および加算器７０５とで構成されている。

比較器７１０では、絶対値化器７０８の出力信号（第一の差信号に係る絶対値信号）Ｓdiff_Ｌと絶対値化器７０９の出力信号（第一の和信号に係る絶対値信号）Ｓsum_Lとを比較する。また、第一の差信号に係る絶対値信号入力Ｓdiff_Lの大きさを参照する。
所定の係数ｋ_L（ｋ_Lは、例えば０．５）と、所定の閾値Ｖth_L とで、次の（７）式かつ（８）式が成立する場合に、

比較器７１０は出力端子７０３から出力信号ＣＭＰ_L =１を出力し、それ以外の場合にＣＭＰ_L =０を出力する。

第一の制御手段は、絶対値化器７０８、絶対値器７０９および比較器７１０とで構成されている。

比較器７１０の出力信号ＣＭＰ_Ｌは、切替手段１０８の入力端子５０４に入力される。切替手段１０８の内部の構成は図６に示すものであり、実施の形態１で説明したような動作を行う。

前述したように、近接した２つのマイクロフォンからの音声信号の低域周波数帯域、特に、３００Ｈｚ以下の周波数帯域の差信号では、音声信号、タッチ雑音成分はほぼ０となり、風雑音が主成分となる。従って、風雑音低減手段１０６からの出力ＣＭＰ_Lは風雑音がある場合のみＣＭＰ_L =１となり、風雑音が無く、音声信号あるいはタッチ雑音がある場合にはＣＭＰ_L =０のままである。

切替手段１０８は、ＣＭＰ_L =１の場合にＡ入力を選択して出力し、ＣＭＰ_L =０の場合はＢ入力を選択して出力する。また、実施の形態１と同様に、ＣＭＰ_L =０の場合に風雑音低減手段１０６の動作を停止する。

図９は、タッチ雑音検出手段６０６の内部の構成を示す図である。図７の切替手段１０８からのＬｃｈ，Ｒｃｈの音声信号が入力端子８０１，８０２から入力される。各信号は、減算器８０４、加算器８０５に入力し、減算と加算が行われて差信号と和信号が生成される。差信号は帯域通過フィルタ８０６に入力する。和信号は帯域通過フィルタ８０７に入力する。帯域通過フィルタ８０６，８０７は、図２の帯域通過フィルタ２０９と同様のものであり、その通過帯域は、５００Ｈｚ〜１．５ＫＨｚである。
第二の算出手段は、減算器８０４、加算器８０５、帯域通過フィルタ８０６および帯域通過フィルタ８０７とで構成されている。

帯域通過フィルタ８０６の出力は絶対値化器８０８で、帯域通過フィルタ８０７の出力は絶対値化器８０９でそれぞれ絶対値化されて、比較器８１０に入力される。

比較器８１０では、絶対値化器８０８の出力信号（第二の差信号に係る絶対値信号）Ｓdiff_Hと絶対値化器８０９の出力信号（第二の和信号に係る絶対値信号）Ｓsum_Hとを比較する。また、第二の差信号に係る絶対値信号Ｓdiff_Hの大きさを参照する。

所定の係数ｋ_H（ｋ_Hは、例えば０．５）と、所定の閾値Ｖth_Ｈ とで、次の（９）式かつ（１０）式が成立する場合に、

比較器８１０は、出力端子８０３から出力信号ＣＭＰ_H =１を出力し、それ以外の場合にＣＭＰ_H =０を出力する。
第二の制御手段は、絶対値化器８０８、絶対値化器８０９および比較器８１０とで構成されている。

出力信号ＣＭＰ_H は、タッチ雑音低減手段１０７に入力する。タッチ雑音低減手段１０７は実施の形態１の図１のタッチ雑音低減手段１０７と同様であり、その内部構成を図４に示す。ＣＭＰ_H は、入力端子４０５に入力する。タッチ雑音低減手段１０７の動作は、すでに説明した通りである。

帯域通過フィルタ８０６，８０７の通過帯域は５００Ｈｚ〜１．５ＫＨｚであり、前述したように、近接して配置された２つのマイクロフォンの信号の差信号が入力した場合、音声信号については出力信号の振幅がほぼ０となる。一方、タッチ雑音については、差信号が入力した場合には比較的大きな振幅の出力信号となる。また本来であれば、風雑音についても比較的大きな振幅の出力信号になるが、本実施の形態の場合には前段の風雑音低減手段１０６で風雑音分が低減された信号についての差信号であるので、風雑音による出力信号の振幅は小さい。

従って、タッチ雑音検出手段６０６で第二の差信号に係る絶対値と第二の和信号にかかる絶対値を上記のように比較することで、タッチ雑音のみを検出することができる。さらに検出した信号によって、タッチ雑音低減手段をタッチ雑音入力時のみ動作させることができるので、効果的にタッチ雑音を低減できる。

なお、図８の風雑音検出手段６０５では、まず帯域通過フィルタをかけてから差信号と
和信号を算出する構成としたが、図２や図９のようにまず差信号と和信号を算出して、そ
れらに対して帯域通過フィルタをかける構成としてもよい。また図９のタッチ雑音検出手
段では、まず差信号と和信号を算出して、それらに対して帯域通過フィルタをかける構成
としたが、図８のようにまず帯域通過フィルタをかけてから差信号と和信号を算出する構
成としてもよい。

また、絶対値化器の二乗演算器への置き換えや絶対値化した信号に対し低域通過フィルタなどで時間軸での平滑化を行うなど、実施の形態１で記述した変形を同様に行うことができる。

以上のように、本実施の形態では、第一の音声信号と第二の音声信号のそれぞれ第一の所定の周波数帯域の成分の差である第一の差信号の振幅と和である第一の和信号の振幅とに基づいて、第一の雑音低減処理であるところの風雑音低減処理を行った信号とその処理を行っていない音声信号とを選択して出力する。さらにその出力信号について、第一の音声信号に係る信号と第二の音声信号に係る信号のそれぞれ第二の所定の周波数帯域の成分の差である第二の差信号の振幅と和である第二の和信号の振幅とに基づいて、第二の雑音低減処理を行う。
本実施の形態によれば、タッチ雑音に対して誤って風雑音低減処理を行うことがなくなり、風雑音に対して誤ってタッチ雑音低減処理を行うことがなくなる。その結果、雑音の特性に合致した低減処理を施すことができるので、音質の劣化を最低限に抑えることが可能になる。また、風雑音低減手段の動作を風雑音発生時以外は停止することができるので、消費電力を低減することができる。

上記した雑音除去するための処理は、コンピュータプログラムによって実行されてもよい。上述した雑音除去プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、ＣＤ−ＲＯＭ(Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ(例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ(Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ(Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ(Random Access Memory））を含む。
また、雑音除去プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、雑音除去プログラムをコンピュータに供給できる。

また、コンピュータが上述の実施の形態の機能を実現する雑音除去プログラムを実行することにより、上述の実施の形態の機能が実現される場合だけでなく、この雑音除去プログラムが、コンピュータ上で稼動しているＯＳ(Operating System)もしくはアプリケーションソフトウェアと共同して、上述の実施の形態の機能を実現する場合も、本発明の実施の形態に含まれる。

１００，６００ 雑音除去装置
１０１，１０２，２０１，２０２，３０１，３０２ 入力端子
４０１，４０２，４０５，５０１，５０２，５０３，５０４ 入力端子
６０１，６０２，７０１，７０２，８０１，８０２ 入力端子
１０３，１０４，２０３，２０４，３０３，３０４ 出力端子
４０３，４０４，５０６，５０７，６０３，６０４ 出力端子
７０３，８０３ 出力端子
１０５ 風雑音／タッチ雑音検出手段
１０６ 風雑音低減手段
１０７ タッチ雑音低減手段
１０８ 切替手段
２０５ 減算器
２０６ 加算器
２０７，２０８，２０９，２１０ 帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
２１１，２１２，２１３，２１４ 絶対値化器
２１５，２１６ 比較器
３０６ 減算器
３０７ 定数乗算器
３０８，３０９，３１０ ＳＴＦＴ処理手段
３１１，３１２ 係数乗算／減算処理手段
３１３，３１４ ＩＦＦＴ処理手段
３１５，３１６ 波形合成手段
４０６ カウンタ
４０７ 減衰曲線生成手段
４０８，４０９ 乗算器
５０８，５０９，５１０，５１１ 係数乗算器
５１２，５１３ 加算器
６０５ 風雑音検出手段
６０６ タッチ雑音検出手段
７０６，７０７，８０６，８０７ 帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
７０８，７０９，８０８，８０９ 絶対値化器
７０４，８０４ 減算器
７０５，８０５ 加算器
７１０，８１０ 比較器

Claims (7)

1. 第一の音声信号を取得する第一の集音手段と、
   第二の音声信号を取得する第二の集音手段と、
   前記第一の音声信号の第一の周波数帯域の成分と前記第二の音声信号の前記第一の周波数帯域の成分との差である第一の差信号およびその和である第一の和信号を算出する第一の算出手段と、
   前記第一の音声信号の第二の周波数帯域の成分と前記第二の音声信号の前記第二の周波数帯域の成分との差である第二の差信号およびその和である第二の和信号を算出する第二の算出手段と、
   前記第一の音声信号および前記第二の音声信号に対して第一の雑音低減処理を行い、第一の低減処理信号を出力する第一の雑音低減処理手段と、
   前記第一の音声信号および前記第二の音声信号に対して第二の雑音低減処理を行い、第二の低減処理信号を出力する第二の雑音低減処理手段と、
   前記第一の低減処理信号または前記第二の低減処理信号を選択して出力する切替手段と、
   前記第一の差信号の振幅と前記第一の和信号の振幅とに基づいて前記第一の低減処理信号を選択するか否かを判定して、前記第一の低減処理信号を選択すると判定した場合には前記第一の低減処理信号を出力するように前記切替手段を制御する第一の制御手段と、
   前記第二の差信号の振幅と前記第二の和信号の振幅とに基づいて前記第二の雑音低減処理手段を制御する第二の制御手段と、
   を有することを特徴とする雑音除去装置。
2. 前記第二の制御手段が、前記第一の差信号の振幅、前記第一の和信号の振幅、前記第二の差信号の振幅及び前記第二の和信号の振幅に基づいて前記第二の雑音低減処理手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の雑音除去装置
3. 第一の音声信号を取得する第一の集音手段と、
   第二の音声信号を取得する第二の集音手段と、
   前記第一の音声信号の第一の周波数帯域の成分と前記第二の音声信号の前記第一の周波数帯域の成分との差である第一の差信号およびその和である第一の和信号を算出する第一の算出手段と、
   前記第一の音声信号および前記第二の音声信号に対して第一の雑音低減処理を行い、第一の低減処理信号を出力する第一の雑音低減処理手段と、
   前記第一の低減処理信号または前記第一の音声信号及び前記第二の音声信号を選択して第一の選択後信号および第二の選択後信号を出力する切替手段と、
   前記第一の差信号の振幅と前記第一の和信号の振幅とに基づいて前記第一の低減処理信号を選択するか否かを判定して、前記第一の低減処理信号を選択すると判定した場合には前記第一の低減処理信号を出力するように前記切替手段を制御する第一の制御手段と、
   前記第一の選択後信号の第二の周波数帯域の成分と前記第二の選択後信号の前記第二の周波数帯域の成分との差である第二の差信号およびその和である第二の和信号を算出する手段と、
   前記第一の選択後信号と前記第二の選択後信号に対して第二の雑音低減処理を行う第二の雑音低減手段と、
   前記第二の差信号の振幅と前記第二の和信号の振幅とに基づいて前記第二の雑音低減手段を制御する第二の制御手段と、
   を有することを特徴とする雑音除去装置。
4. 前記第一の周波数帯域が前記第二の周波数帯域よりも低周波数帯域であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の雑音除去装置。
5. 前記第一の低減処理信号が選択されない期間に、前記第一の雑音低減処理手段の動作を停止させることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の信号処理装置。
6. 複数のチャンネルから入力される複数の音声信号のうちの一つのチャンネルの第一の音声信号の第一の周波数帯域の成分と他の一つのチャンネルの第二の音声信号の前記第一の周波数帯域の成分との差である第一の差信号およびその和である第一の和信号を算出するステップと、
   前記第一の差信号の振幅を算出するステップと、
   前記第一の和信号の振幅を算出するステップと、
   前記第一の音声信号の第二の周波数帯域の成分と前記第二の音声信号の前記第二の周波数帯域の成分との差である第二の差信号およびその和である第二の和信号を算出するステップと、
   前記第二の差信号の振幅を算出するステップと、
   前記第二の和信号の振幅を算出するステップと、
   前記第一の音声信号および前記第二の音声信号に対して第一の雑音低減処理を行って第一の低減処理信号を算出するステップと、
   前記第一の音声信号および前記第二の音声信号に対して第二の雑音低減処理を行って第二の低減処理信号を算出するステップと、
   前記第一の低減処理信号または前記第二の低減処理信号を選択して出力するステップと、
   前記第一の差信号の振幅と前記第一の和信号の振幅とに基づいて前記第一の低減処理信号を選択するか否かを判定して、前記第一の低減処理信号を選択すると判定した場合には前記第一の低減処理信号を出力するように制御するステップと、
   前記第二の差信号の振幅と前記第二の和信号の振幅とに基づいて前記第二の雑音低減処理を制御するステップと、
   を備える雑音除去方法。
7. 雑音を除去する雑音除去方法をコンピュータに対して実行させる雑音除去プログラムであって、
   複数のチャンネルから入力される複数の音声信号のうちの一つのチャンネルの第一の音声信号の第一の周波数帯域の成分と他の一つのチャンネルの第二の音声信号の前記第一の周波数帯域の成分との差である第一の差信号およびその和である第一の和信号を算出するステップと、
   前記第一の差信号の振幅を算出するステップと、
   前記第一の和信号の振幅を算出するステップと、
   前記第一の音声信号の第二の周波数帯域の成分と前記第二の音声信号の前記第二の周波数帯域の成分との差である第二の差信号およびその和である第二の和信号を算出するステップと、
   前記第二の差信号の振幅を算出するステップと、
   前記第二の和信号の振幅を算出するステップと、
   前記第一の音声信号および前記第二の音声信号に対して第一の雑音低減処理を行って第一の低減処理信号を算出するステップと、
   前記第一の音声信号および前記第二の音声信号に対して第二の雑音低減処理を行って第二の低減処理信号を算出するステップと、
   前記第一の低減処理信号または前記第二の低減処理信号を選択して出力するステップと、
   前記第一の差信号の振幅と前記第一の和信号の振幅とに基づいて前記第一の低減処理信号を選択するか否かを判定して、前記第一の低減処理信号を選択すると判定した場合には前記第一の低減処理信号を出力するように制御するステップと、
   前記第二の差信号の振幅と前記第二の和信号の振幅とに基づいて前記第二の雑音低減処理を制御するステップと、
   を備える雑音除去プログラム。
   

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