JP6496941B2 - 情報処理装置 - Google Patents

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Description

本開示は、情報処理装置に関する。
近年では、通信技術の進歩や各種デバイスの小型化に伴い、所謂情報処理装置と呼ばれる機器の種別も多様化してきており、ＰＣ（Personal Computer）等に限らず、スマートフォンやタブレット端末のように、ユーザが携行可能に構成された情報処理装置も普及してきている。特に、近年では、ユーザが身体の一部に装着することで携行しながら使用可能に構成された、所謂ウェアラブルデバイスも提案されている。
また、近年では、所謂音声認識技術や自然言語処理技術の発展に伴い、ユーザが音声入力により、各種処理を指示することが可能なユーザインタフェース（ＵＩ：User Interface）を有する情報処理装置も普及してきている。
特開２０１２−２０３１２２号公報
また、音声認識や音声通話等のためにユーザが発する音声を集音可能に構成された情報処理装置においては、集音対象となる音声以外の他の音響（即ち、雑音）を抑圧することで、当該音声の集音品質をより向上させることが可能な仕組みが検討されている。例えば、特許文献１には、雑音を抑圧するための仕組みの一例が開示されている。
一方で、情報処理装置が屋外で使用される場合等のように、当該情報処理装置の利用シーンの多様化に伴い、当該情報処理装置の周囲の環境が動的に変化するような状況が想定される。このような状況下においては、風切音や振動に伴う音のように、情報処理装置上で発生する音が、雑音として集音される場合も想定され得る。このような音は、発生する箇所、発生する時刻が不規則でランダムに発生する雑音となる。
そこで、本開示では、雑音がランダムに発生するような環境下においても、目的音をより好適な態様で集音することが可能な情報処理装置を提案する。
本開示によれば、集音部と、流線形の形状を有する凸部を少なくとも一部に備え、前記凸部の先端、または、当該先端の近傍に位置するように前記集音部を支持する支持部材と、を備える、情報処理装置が提供される。
以上説明したように本開示によれば、雑音がランダムに発生するような環境下においても、目的音をより好適な態様で集音することが可能な情報処理装置が提供される。
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
本開示の第１の実施形態に係る情報処理装置の概略的な構成の一例について説明するための説明図である。 同実施形態に係る情報処理装置の概略的な構成の一例について説明するための説明図 風切音の影響を観測するための観測環境の一例について説明するための説明図である。 情報処理装置に設けられた複数の集音部それぞれの設置位置の一例を示している。 情報処理装置に対して、互いに異なる角度から風を当てた場合における、当該集音部それぞれによる風切音の観測結果の一例について説明するための説明図である。 同実施形態に係る情報処理装置の機能構成の一例を示したブロック図である。 同実施形態に係る情報処理装置が、複数の集音部それぞれの集音結果に基づき目的音を取得する処理の一例を示している。 同実施形態に係る情報処理装置の一連の処理の流れの一例を示したフローチャートである。 実施例１に係る情報処理装置の一例について説明するための説明図である。 実施例１に係る情報処理装置の他の一例について説明するための説明図である。 実施例１に係る情報処理装置の他の一例について説明するための説明図である。 実施例２に係る情報処理装置の一例について説明するための説明図である。 実施例２に係る情報処理装置の他の一例について説明するための説明図である。 実施例２に係る情報処理装置の他の一例について説明するための説明図である。 実施例２に係る情報処理装置の他の一例について説明するための説明図である。 実施例３に係る情報処理装置の一例について説明するための説明図である。 変形例３に係る情報処理装置３０の利用形態の一例について説明するための説明図である。 実施例４に係る情報処理装置の一例について説明するための説明図である。 実施例４に係る情報処理装置の他の一例について説明するための説明図である。 実施例５に係る情報処理装置の一例について説明するための説明図である。 実施例５に係る情報処理装置における撮像部のレンズの近傍の概略的な構成の一例について説明するための説明図である。 本開示の第２の実施形態に係る情報処理装置の機能構成の一例を示したブロック図である。 非相関成分パワー推定部の処理の基本原理について説明するための説明図である。 本開示の第３の実施形態に係る情報処理装置の機能構成の一例を示したブロック図である。 同実施形態に係る信号処理装置のハードウェア構成の一例を示した図である。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．第１の実施形態
１．１．概要
１．２．集音部の設置位置の検討
１．３．機能構成
１．４．処理
１．５．実施例
１．５．１．実施例１：首に装着されるウェアラブルデバイスの一例
１．５．２．実施例２：頭部に装着されるウェアラブルデバイスの一例
１．５．３．実施例３：携帯型情報端末への適用例
１．５．４．実施例４：時計型のウェアラブルデバイスへの適用例
１．５．５．実施例５：撮像装置への適用例
２．第２の実施形態
２．１．概要
２．２．機能構成
２．３．非相関成分パワー推定部の詳細
２．４．ランダムノイズパワー推定部の詳細
２．５．評価
３．第３の実施形態
３．１．概要
３．２．機能構成
３．３．マルチチャネルウィナーフィルタの算出方法の詳細
３．４．評価
４．ハードウェア構成
５．むすび
＜＜１．第１の実施形態＞＞
＜１．１．概要＞
まず、図１を参照して、本開示の第１の実施形態に係る情報処理装置の概略的な構成の一例について説明し、次いで、本実施形態に係る情報処理装置の技術的課題について説明する。図１は、本開示の第１の実施形態に係る情報処理装置の概略的な構成の一例について説明するための説明図である。
図１に示す例では、情報処理装置１０は、所謂ウェアラブルデバイスとして構成されている。より具体的には、情報処理装置１０は、一部が開口したリング状の形状（換言すると、カチューシャ状、または、Ｕ字状の形状）を成し、リング状の部分の内面のうち少なくとも一部が、ユーザの首の一部に当接するように（即ち、首に掛けるように）当該ユーザに装着される。
また、情報処理装置１０は、所謂マイクロフォンのような集音部を備え、当該集音部からユーザが発する音声を音響情報として集音する。例えば、図１に示す例では、情報処理装置１０は、参照符号１１１〜１１３で示される複数の集音部を備える。より具体的には、集音部１１１〜１１３は、例えば、情報処理装置１０の筐体１０１により支持される。
例えば、図２は、本実施形態に係る情報処理装置１０の概略的な構成の一例について説明するための説明図であり、当該情報処理装置１０のうち集音部１１１が設けられた部分の構成の一例を示した図である。図１及び図２に示すように、情報処理装置１０は、ユーザの首に装着されたときに、当該ユーザの口の近傍に、当該ユーザの前方に向かって突出するように流線形の形状を有する凸部が設けられており、当該凸部の先端（または、当該先端の近傍）に、当該凸部が突出する方向を向くように集音部１１１が設けられている。また、集音部１１１は、情報処理装置１０とは個別のデバイスとして構成され、当該凸部の先端（または、当該先端の近傍）に対して、当該凸部が突出する方向を向くように支持されていてもよい。なお、以降の説明においては、情報処理装置１０に対して集音部１１０が設けられていると記載した場合には、当該集音部１１０が情報処理装置１０とは別体として、当該情報処理装置１０の少なくとも一部に支持されている場合も含み得るものとする。
また、図１に示すように、集音部１１２及び１１３は、情報処理装置１０に対して、互いに異なる方向を向くように設けられている。より具体的には、集音部１１２及び１１３は、情報処理装置１０がユーザの首に装着されたときに、当該ユーザの首を基準として、互いに略対称となる位置に設けられている。なお、各集音部が設けられる位置については、詳細を別途後述する。また、図１に示す例では、集音部１１２及び１１３は、リング状の形状の筐体１０１に対して、当該リングの外側（即ち、リングの中心とは逆側）を向くように設けられている。即ち、集音部１１２と集音部１１３とは、互いに逆側の方向を向くように設けられていることとなる。
このような構成に基づき、例えば、情報処理装置１０は、集音部（例えば、集音部１１１〜１１３）により集音されたユーザの音声（音響情報）を、音声認識技術や自然言語処理技術に基づく解析を施すことで、ユーザが発話した内容を認識してもよい。これにより、情報処理装置１０は、例えば、ユーザからの指示内容を認識し、認識結果に応じて各種処理（アプリケーション）を実行することが可能となる。
また、他の一例として、情報処理装置１０は、所謂通話機能を備えていてもよい。この場合には、情報処理装置１０は、集音部（例えば、集音部１１１〜１１３）により集音された音声を、通話の相手である他の情報処理装置に転送してもよい。
一方で、図１に示すような所謂ウェアラブルデバイスのように、ユーザが携行可能に構成された情報処理装置１０は、例えば、屋外で使用される場合等のように利用シーンが多岐にわたり、当該情報処理装置１０の周囲の環境が動的に変化する状況が想定される。このような状況下においては、例えば、風切音、振動に伴う雑音、及び装置の装着に伴う衣擦れ等のようなランダムに発生する雑音が、情報処理装置１０の集音部により集音される場合がある。
そこで、本開示では、雑音がランダムに発生するような環境下においても、目的音をより好適な態様で集音することが可能な仕組みの一例として、各集音部の設置位置や、当該集音部による集音結果に基づく信号処理の一例について詳細に説明する。
＜１．２．集音部の設置位置の検討＞
まず、本実施形態に係る情報処理装置１０が、図１に示すように、ユーザの首に装着されるウェアラブルデバイスとして構成される場合を例に、当該ユーザの音声をより好適な態様で集音することが可能な集音部の設置位置に関する検討の結果について説明する。より具体的には、所謂風切音を雑音として想定し、複数箇所に集音部が設置された情報処理装置１０に対して、互いに異なる角度から風を当てた場合における、当該集音部それぞれによる風切音の観測結果の一例について説明する。
例えば、図３は、風切音の影響を観測するための観測環境の一例について説明するための説明図である。本観測では、図３に示すように、ユーザの胸より上の部位を模したダミー人形Ｕ１の首に情報処理装置１０を装着し、当該ダミー人形Ｕ１の正面にサーキュレーターＵ２を配置する。そして、ダミー人形Ｕ１の鉛直方向を軸として、当該ダミー人形Ｕ１を、０度〜３６０度の範囲内において１０度刻みで回転させることで、情報処理装置１０に対してサーキュレーターＵ２からの風が到来する角度を変更し、各集音部により集音される風切音のレベルを観測した。
図４は、今回の観測において、情報処理装置１０に設けられた複数の集音部それぞれの設置位置の一例を示している。具体的には、図４に示す例では、情報処理装置１０に対して、集音部Ｍ１〜Ｍ６が設置されている。情報処理装置１０に付されたマーカは、集音部Ｍ１〜Ｍ６それぞれが設置された位置を模式的に示している。なお、矢印が付されたマーカにおいて、当該矢印は、当該マーカに対応する集音部の向きを示している。また、矢印が付されていないマーカについては、当該マーカに対応する集音部（即ち、集音部Ｍ３及びＭ６）は、情報処理装置１０の鉛直上方向（即ち、図面に対して奥行き方向の手前側）を向くように設定されているものとする。
具体的には、集音部Ｍ１は、図１を参照して説明した情報処理装置１０における集音部１１１に相当する。即ち、集音部Ｍ１は、情報処理装置１０がユーザに装着されたときに、当該ユーザの口の近傍に相当する位置に、当該ユーザの前方に向けて突出するように設けられた凸部の先端に設けられている。また、集音部Ｍ５は、図１を参照して説明した情報処理装置１０における集音部１１２に相当する。即ち、集音部Ｍ５は、情報処理装置１０がユーザに装着されたときに、当該ユーザの左側（図３における略２７０度の方向）に相当する位置に、当該情報処理装置１０の筐体１０１の外側に、当該筐体１０１の外側（換言すると、図３における略２７０度の方向）を向くように設けられている。
また、集音部Ｍ２〜Ｍ４、及びＭ６は、情報処理装置１０がユーザに装着されたときに、当該ユーザの右前方（換言すると、図３における略４５度の方向）の領域に相当する位置に設けられている。このとき、集音部Ｍ２は、情報処理装置１０の筐体１０１とユーザの首との間に介在し、当該筐体１０１の内側を向くように設置されている。また、集音部Ｍ４は、情報処理装置１０の筐体１０１の外側に、当該筐体１０１の外側（換言すると、図３における略４５度の方向）を向くように設けられている。なお、集音部Ｍ３及びＭ６については、前述したように、鉛直上方向を向くように設けられている。
また、図５は、情報処理装置１０に対して、互いに異なる角度から風を当てた場合における、当該集音部それぞれによる風切音の観測結果の一例について説明するための説明図である。即ち、図５は、図３を参照して説明した観測環境における、図４を参照して説明した集音部Ｍ１〜Ｍ６それぞれによる風切音の集音結果の一例を示している。なお、図５に示した、集音部Ｍ１〜Ｍ６それぞれの集音結果を示すグラフにおいて、円周方向に記載された数値は、サーキュレーターＵ２からの風が到来する方向を示している。また、グラフの半径方向に沿って記載された数値は、対応する集音部により集音された音響のレベル（即ち、当該集音部の観測レベル）を示している。即ち、図５に示す集音部Ｍ１〜Ｍ６それぞれの集音結果を示すグラフにおいて、観測レベルが小さいほど（換言すると、観測値がグラフの内側に位置するほど）、風切音（即ち、雑音）の影響が小さいことを意味している。
ここで、集音部Ｍ１の観測結果に着目すると、特に、ユーザの正面（即ち、０度の方向）から風が到来する状況下において風切音の影響が小さいことがわかる。また、集音部Ｍ１については、正面以外の方向から風が到来する場合においても、他の集音部に比べて、風切音の影響が小さいことがわかる。
このことから、例えば、図１に示す集音部１１１のように、流線形の凸部の先端（または、当該先端の近傍）に当該凸部が突出する方向に向くように集音部を設けることで、風切音のようなランダムに発生する雑音の影響を小さくすることが可能となるものと推定される。
また、集音部Ｍ５及びＭ６の観測結果に着目すると、当該集音部に対してユーザの首側から風が到来する場合において、風切音の影響が小さいことがわかる。これは、ユーザの首や頭部により風が遮蔽されることで、風切音の影響が小さくなったものと推定される。
このことから、例えば、図１に示す集音部１１２及び１１３のように、情報処理装置１０が装着されるユーザの部位（例えば、首や頭部）を、風等に対する遮蔽物として利用可能な集音部を設けることで、他の集音部（例えば、図１に示す集音部１１１）の特性を補うことが可能であるものと推定される。
以上、図３〜図５を参照して、本実施形態に係る情報処理装置１０が、ユーザの首に装着されるウェアラブルデバイスとして構成される場合を例に、当該ユーザの音声をより好適な態様で集音する（即ち、風切音等の雑音の影響をより小さくする）ことが可能な集音部の設置位置に関する検討の結果について説明した。
＜１．３．機能構成＞
次いで、図６を参照して、本実施形態に係る情報処理装置１０の機能構成の一例について、特に、情報処理装置１０が、複数の集音部それぞれの集音結果に基づき目的音（例えば、ユーザの音声）を取得する処理に着目して説明する。図６は、本実施形態に係る情報処理装置１０の機能構成の一例を示したブロック図である。
図６に示すように、情報処理装置１０は、複数の集音部１１１〜１１Ｍ（Ｍは正の整数）と、周波数分解部１３と、チャネルパワー推定部１５と、フィルタ推定部１６と、フィルタ処理部１７と、周波数合成部１８とを含む。なお、以降の説明では、集音部１１１〜１１Ｍを特に区別しない場合には、「集音部１１０」と称する場合がある。また、集音部１１０の数（即ち、Ｍ）は、複数であれば特に限定はされないが、３以上であることがより望ましい。
集音部１１０は、所謂マイクロフォンのように、外部環境の音響（即ち、外部環境を伝搬して到達する音響）を集音するための集音デバイスとして構成される。なお、ユーザからの音声入力についても、集音部１１０により集音されることで、情報処理装置１０に取り込まれることとなる。また、集音部１１０は、例えば、マイクロフォンアレイのように、複数の集音デバイスを含んでもよい。集音部１１０は、外部環境の音響の集音結果に基づく音響信号を周波数分解部１３に出力する。なお、集音部１１０から出力される音響信号は、例えば、アンプ等によりゲインが調整され、ＡＤ変換によりアナログ信号からデジタル信号に変換されたうえで、周波数分解部１３に入力されてもよい。なお、以降の説明では、集音部１１０のチャネル番号をｍ（１≦ｍ≦Ｍ）、離散時間をｎとした場合に、当該集音部１１０から出力される音響信号をｘｍ（ｎ）で表すものとする。
周波数分解部１３は、集音部１１０から出力される音響信号ｘｍ（ｎ）を周波数成分に分解して出力するための構成である。具体的には、周波数分解部１３は、取得した音響信号ｘｍ（ｎ）に対して、フレーム分割、所定の窓関数の適用、及び、時間−周波数変換（例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）等）等の処理を施すことで、当該音響信号ｘｍ（ｎ）を周波数成分に分解する。なお、以降の説明では、音響信号ｘｍ（ｎ）の周波数成分を、Ｘｍ（ｉ，ｋ）と記載する場合がある。ここで、ｉはフレーム番号を示し、ｋは離散周波数番号を示すものとする。そして、周波数分解部１３は、取得した音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）を、後段に位置するフィルタ処理部１７と、チャネルパワー推定部１５とのそれぞれに出力する。これにより、集音部１１１〜１１Ｍそれぞれについて、音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）が、フィルタ処理部１７と、チャネルパワー推定部１５とのそれぞれに出力されることとなる。
チャネルパワー推定部１５は、周波数分解部１３から集音部１１０ごとに（即ち、集音部１１１〜１１Ｍそれぞれについて）音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）を取得する。次いで、チャネルパワー推定部１５は、各集音部１１０それぞれに対応する音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）に基づき、周波数ごとに、各集音部１１０のパワースペクトルを推定する。ここで、ｍ番目の集音部１１０（即ち、集音部１１ｍ）における、ｉフレーム、周波数ｋに対応するパワースペクトルをＰｍ（ｉ，ｋ）とした場合に、パワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）は、以下に（式１）として示す計算式で表される。なお、以下に示す（式１）において、Ｘｍ ＊（ｉ，ｋ）は、Ｘｍ（ｉ，ｋ）の共役複素数を示している。また、（式１）において、ｒは、急激なパワースペクトルの変化を抑制するためのフレーム方向の平滑化係数を表すものとする（０≦ｒ＜１）。
Figure 0006496941
 ・・・（式１）
そして、チャネルパワー推定部１５は、周波数ごとに、各集音部１１０のパワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）の推定結果をフィルタ推定部１６に出力する。
フィルタ推定部１６は、チャネルパワー推定部１５から出力される、周波数ごとの、各集音部１１０のパワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）の推定結果に基づき、後述するフィルタ処理部１７が、フィルタリング処理を実行するためのフィルタ係数を算出する。
具体的には、フィルタ推定部１６は、周波数ごとに、チャネルパワー推定部１５から取得した各集音部１１０のパワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）の推定結果に基づき、以下に（式２）として示す行列Ｒ（ｉ，ｋ）を生成する。
Figure 0006496941
 ・・・（式２）
また、フィルタ推定部１６は、各集音部１１０それぞれについて、周波数ごとに、当該集音部１１０と目的音の音源（例えば、ユーザの口元等）との間の距離に基づき、当該集音部１１０までの減衰及び遅延特性を示すアレイマニフォールドベクトルａ（ｋ）を算出する。なお、目的音の音源と各集音部１１０との間の距離については、情報処理装置１０がユーザに装着されたときに、情報処理装置１０（ひいては、当該情報処理装置１０に設けられた各集音部１１０）と当該音源との間の相対的な位置関係に基づき、あらかじめ特定することが可能である。
ここで、アレイマニフォールドベクトルａ（ｋ）は、以下に（式３）及び（式４）として示す計算式で表される。なお、以下に示す計算式において、ｄｍは、目的音の音源（例えば、口元）と、ｍ番目の集音部１１０（即ち、集音部１１ｍ）との間の距離を示している。また、ｇｍは、目的音が集音部１１ｍに到達するまでの減衰量を示している。また、ωｋは、離散周波数番号ｋに対応する角周波数を示している。また、Ｃは、音速を示している。また、上付き文字のＴが付された行列は、当該行列の転置を示すものとする。なお、以降の説明では、上付き文字のＴが付された行列を、「転置ベクトル行列」と称する場合がある。
Figure 0006496941
・・・（式４）
そして、フィルタ推定部１６は、生成した行列Ｒ（ｉ，ｋ）と、算出したアレイマニフォールドベクトルａ（ｋ）と、以下に（式５）として示す条件とに基づき、後述するフィルタ処理部１７が、フィルタリング処理を実行するためのフィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）を算出する。ここで、上付き文字のＨが付された行列は、当該行列の複素共役転置を示すものとする。なお、以降の説明では、上付き文字のＨが付された行列を、「複素共役転置ベクトル行列」と称する場合がある。
Figure 0006496941
 ・・・（式５）
周波数ごとのフィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）は、以下に（式６）として示す計算式で表される。なお、ｉはフレーム番号を示し、ｋは離散周波数番号を示すものとする。
Figure 0006496941
 ・・・（式６）
なお、上記（式６）として示したフィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）は、上記（式５）に示すように、目的音の音源（例えば、口元）から到来する成分ａ（ｋ）の利得を１に保ち、かつ、ノイズ成分（例えば、風切音等）を最小にする係数となっている。そして、フィルタ推定部１６は、周波数ごとに算出したフィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）を、フィルタ処理部１７に出力する。
フィルタ処理部１７は、周波数分解部１３から集音部１１０ごとに（即ち、集音部１１１〜１１Ｍそれぞれについて）音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）を取得する。また、フィルタ処理部１７は、フィルタ推定部１６から周波数ごとに算出されたフィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）を取得する。フィルタ処理部１７は、集音部１１０ごとの音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）を入力信号として、取得した周波数ごとのフィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）に基づくフィルタリング処理を施すことで、出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）を生成する。
具体的には、フィルタ処理部１７は、集音部１１０ごとの音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）を入力信号として、取得した周波数ごとのフィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）に基づき当該入力信号を重み付け加算することで、周波数ごとの出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）を生成する。例えば、出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）は、以下に（式７）として示す計算式で表される。なお、ｉはフレーム番号を示し、ｋは離散周波数番号を示すものとする。
Figure 0006496941
 ・・・（式７）
そして、フィルタ処理部１７は、周波数ごとに生成した出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）を、周波数合成部１８に出力する。
周波数合成部１８は、フィルタ処理部１７から周波数ごとに生成された出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）を取得する。周波数合成部１８は、取得した周波数ごとの出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）を合成することで、音響信号ｙ（ｎ）を生成する。即ち、周波数合成部１８は、前述した周波数分解部１３とは逆の処理を実行することとなる。具体的には、周波数合成部１８は、周波数ごとの出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）に対して、周波数−時間変換（例えば、ＩＦＦＴ（Inverse FFT）、ＩＤＦＴ（Inverse DFT）等）、所定の窓関数の適用、及びフレーム合成等の処理を施すことで、当該周波数ごとの出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）が合成された音響信号ｙ（ｎ）を生成する。
例えば、図７は、本実施形態に係る情報処理装置１０が、複数の集音部１１０それぞれの集音結果に基づき目的音を取得する処理の一例を示している。図７に示す例では、複数の集音部１１０として、集音部１１１〜１１４の４つのマイクロフォンを使用した場合の一例を示している。即ち、図７に示す例では、集音部１１１〜１１４それぞれによる集音結果の一例（即ち、集音された音響信号）と、情報処理装置１０による信号処理により、集音部１１１〜１１４それぞれの集音結果が合成された音響信号（合成音）の一例とを示している。
前述したように、複数の集音部１１０それぞれによる集音結果（より具体的には、音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ））を合成するためのフィルタリング処理の係数ｗ（ｉ，ｋ）は、目的音の音源（例えば、口元）から到来する成分ａ（ｋ）の利得を１に保ち、かつ、ノイズ成分（例えば、風切音等）を最小にする特性を有する。このような構成により、ノイズ成分のレベルがより小さい集音部１１０（換言するとノイズ成分の影響がより小さい集音部１１０）の入力がより優先されるように重み付けされて、各集音部１１０の集音結果が合成される。このような処理により、風切音のような雑音がランダムに発生するような環境下においても、当該雑音の影響を抑圧し、目的音をより好適な態様で集音することが可能となる。
なお、上記に説明したように本実施形態に係る情報処理装置１０は、複数の集音部１１０それぞれの集音結果から目的音を合成する構成となっており、複数の集音部１１０の中から集音結果を取得する集音部１１０を単に切り替える構成とは異なる。より具体的には、集音結果を取得する集音部１１０を単に切り替えるような構成の場合には、当該切り替えの前後で音響信号に劣化が生じる場合があり、特に、風切音等の雑音が到来する方向が動的に変化するような状況下では当該音響信号の劣化がより顕在化しやすい傾向にある。これに対して、本実施形態に係る情報処理装置１０は、上述した信号処理により目的音が合成されるため、風切音等の雑音が到来する方向が動的に変化するような状況下においても音響信号の劣化が発生せずに、より自然なかたちで目的音を取得することが可能となる。
なお、上記に説明した各集音部１１０の集音結果に対する信号処理はあくまで一例であり、ノイズ成分のレベルがより小さい集音部１１０の入力がより優先されるように重み付けされて、各集音部１１０の集音結果を合成することが可能であれば、その内容は特に限定されない。
そして、周波数合成部１８は、生成した音響信号ｙ（ｎ）を目的音の集音結果として出力する。周波数合成部１８から出力される音響信号ｙ（ｎ）は、例えば、情報処理装置１０により実行される各種処理（例えば、音声認識や音声通話等）に利用されることとなる。
なお、図６に示す構成はあくまで一例であり、上記に説明した各種処理が実現可能であれば、情報処理装置１０の構成は、必ずしも図６に示す例には限定されない。例えば、図６に示す例では、集音部１１１〜１１ｍそれぞれについて周波数分解部１３が設けられているが、複数の集音部１１０それぞれから出力される音響信号を、１つの周波数分解部１３が処理する構成としてもよい。また、一部の構成が、情報処理装置１０に対して外付けされてもよい。具体的な一例として、複数の集音部１１０のうち、少なくとも一部が、情報処理装置１０に対して着脱可能に構成されていてもよい。
以上、図６及び図７を参照して、本実施形態に係る情報処理装置１０の機能構成の一例について、特に、情報処理装置１０が、複数の集音部それぞれの集音結果に基づき目的音を取得する処理に着目して説明した。
＜１．４．処理＞
次に、図８を参照して、本実施形態に係る情報処理装置１０の一連の処理の流れの一例について、特に、情報処理装置１０が、複数の集音部それぞれの集音結果に基づき目的音（例えば、ユーザの音声）を取得する処理に着目して説明する。図８は、本実施形態に係る情報処理装置１０の一連の処理の流れの一例を示したフローチャートである。
（ステップＳ１０１）
外部環境の音響は、複数の集音部１１０により集音されることで、情報処理装置１０に取り込まれる。集音部１１０は、集音結果に基づく音響信号（アナログ信号）のゲインの調整し、ＡＤ変換によりアナログ信号からデジタル信号に変換したうえで、変換後の音響信号（デジタル信号）ｘｍ（ｎ）を周波数分解部１３に出力する。
（ステップＳ１０３）
周波数分解部１３は、集音部１１０から出力される音響信号ｘｍ（ｎ）に対して、フレーム分割、所定の窓関数の適用、及び、時間−周波数変換等の処理を施すことで、当該音響信号ｘｍ（ｎ）を周波数成分に分解する。そして、周波数分解部１３は、音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）を、後段に位置するフィルタ処理部１７と、チャネルパワー推定部１５とのそれぞれに出力する。これにより、複数の集音部１１０それぞれについて、音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）が、フィルタ処理部１７と、チャネルパワー推定部１５とのそれぞれに出力されることとなる。
（ステップＳ１０５）
チャネルパワー推定部１５は、周波数分解部１３から集音部１１０ごとに音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）を取得する。次いで、チャネルパワー推定部１５は、各集音部１１０それぞれに対応する音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）に基づき、周波数ごとに、各集音部１１０のパワースペクトルを推定する。そして、チャネルパワー推定部１５は、周波数ごとに、各集音部１１０のパワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）の推定結果をフィルタ推定部１６に出力する。
（ステップＳ１０７）
フィルタ推定部１６は、チャネルパワー推定部１５から出力される、周波数ごとの、各集音部１１０のパワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）の推定結果に基づき、後述するフィルタ処理部１７が、フィルタリング処理を実行するためのフィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）を算出する。
具体的には、フィルタ推定部１６は、各集音部１１０のパワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）に基づき、行列Ｒ（ｉ，ｋ）を生成する。また、フィルタ推定部１６は、各集音部１１０それぞれについて、周波数ごとに、当該集音部１１０と目的音の音源との間の距離に基づき、当該集音部１１０までの減衰及び遅延特性を示すアレイマニフォールドベクトルａ（ｋ）を算出する。そして、フィルタ推定部１６は、生成した行列Ｒ（ｉ，ｋ）と、算出したアレイマニフォールドベクトルａ（ｋ）とに基づき、フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）を算出し、当該フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）をフィルタ処理部１７に出力する。
（ステップＳ１０９）
フィルタ処理部１７は、周波数分解部１３から集音部１１０ごとに音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）を取得する。また、フィルタ処理部１７は、フィルタ推定部１６から周波数ごとに算出されたフィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）を取得する。フィルタ処理部１７は、集音部１１０ごとの音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）を入力信号として、取得した周波数ごとのフィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）に基づき当該入力信号を重み付け加算することで、周波数ごとの出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）を生成する。そして、フィルタ処理部１７は、周波数ごとに生成した出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）を、周波数合成部１８に出力する。
（ステップＳ１１１）
周波数合成部１８は、フィルタ処理部１７から出力される周波数ごとの出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）に対して、周波数−時間変換、所定の窓関数の適用、及びフレーム合成等の処理を施すことで、当該周波数ごとの出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）を合成する。これにより、各集音部１１０による集音結果が合成された音響信号ｙ（ｎ）が生成される。なお、周波数合成部１８により生成された音響信号ｙ（ｎ）は、集音結果として、情報処理装置１０により実行される各種処理（例えば、音声認識や音声通話等）に利用されることとなる。
以上、図８を参照して、本実施形態に係る情報処理装置１０の一連の処理の流れの一例について、特に、情報処理装置１０が、複数の集音部それぞれの集音結果に基づき目的音を取得する処理に着目して説明した。
＜１．５．実施例＞
次に、実施例として、本実施形態に係る情報処理装置１０の他の一態様について説明する。
＜１．５．１．実施例１：首に装着されるウェアラブルデバイスの一例＞
まず、実施例１として、図９〜図１１を参照して、図１に示した所謂ネックバンド型のウェアラブルデバイスのように、ユーザの首に装着され得るウェアラブルデバイスとして構成された情報処理装置の一例について説明する。
例えば、図９は、実施例１に係る情報処理装置の一例について説明するための説明図であり、ユーザの首に装着され得るウェアラブルデバイスとして構成された情報処理装置の一例を示している。なお、本説明では、図９に示す情報処理装置を、前述した実施形態に係る情報処理装置１０や、他の実施例に係る情報処理装置と区別するために、「情報処理装置１０ａ」と称する場合がある。
図９に示すように、情報処理装置１０ａは、集音部１１１〜１１４を備える。集音部１１１〜１１３は、図１を参照して前述した情報処理装置１０における集音部１１１〜１１３に対応している。また、集音部１１４は、情報処理装置１０ａがユーザの首に装着された場合に、当該ユーザの後方の位置に、当該ユーザの後方側を向くように設けられている。このような構成とすることで、例えば、ユーザの後方から到来する雑音の影響をより緩和することが可能となる。
また、情報処理装置１０ａは、集音部１１２〜１１４が設置される位置に、当該集音部１１２〜１１４それぞれが向く方向に突出し流線形の形状を有する凸部が設けられ、各凸部の先端に集音部１１２〜１１４のそれぞれが設けられている。このような構成とすることで、集音部１１２〜１１４についても、集音部１１１と同様に、風切音等のような雑音の影響を緩和し、凸部が突出する方向（即ち、集音部が向いた方向）から到来する音響をより好適な態様で集音することが可能となる。
なお、凸部を設ける位置（即ち、集音部１１０を設ける位置）については、特に限定はされない。そのため、例えば、ドライバ等の各種回路やバッテリー等が設けられることで筐体１０１にふくらみが生じ得る箇所に凸部を設け、当該凸部の先端（または、当該先端の近傍）に集音部１１０を設ける構成としてもよい。
また、図１０は、実施例１に係る情報処理装置の他の一例について説明するための説明図であり、ユーザの首に装着され得るウェアラブルデバイスとして構成された情報処理装置の一例を示している。なお、本説明では、図１０に示す情報処理装置を、前述した実施形態に係る情報処理装置１０や、他の実施例に係る情報処理装置と区別するために、「情報処理装置１０ｂ」と称する場合がある。
図１０に示すように、情報処理装置１０ｂは、リング状の形状を成し、参照符号１９で示された部分が開口可能に構成されている。なお、参照符号１９で示された部分が開口することで互いに離間する端部間は着脱可能に構成されている。このような構成により、情報処理装置１０ｂは、リング状の部分の内面がユーザの首に当接するように（即ち、首に巻きつけるように）当該ユーザに装着される。
また、情報処理装置１０ｂは、集音部１１５〜１１８が、リング状に形成された筐体の円周に沿って互いに異なる位置に、当該リングの外側（即ち、リングの中心とは逆側）を向くように設けられている。なお、情報処理装置１０ｂにおいては、集音部１１５〜１１８が、前述した実施形態に係る情報処理装置１０における、集音部１１０（例えば、図１に示す集音部１１１〜１１３等）に相当する。
このような構成により、集音部１１５〜１１８のそれぞれは、自身が向いている方向とは逆側から到来する雑音が、情報処理装置１０ｂが装着されるユーザの部位（即ち、首）により遮蔽されるため、当該雑音の影響が緩和されることとなる。特に、図１０に示す情報処理装置１０ｂにおいては、集音部１１５〜１１８のそれぞれが、図１に示した情報処理装置１０に比べてよりユーザの首に近接するように支持されるため、風切音等の雑音（特に、ユーザの首側から到来する雑音）の影響がより緩和される。このことは、図５を参照して説明した、集音部Ｍ５及びＭ６（即ち、よりユーザの部位に近接する集音部）において、ユーザの部位側から到来する雑音の影響がより緩和されていることからも明らかである。また、集音部１１５〜１１８のそれぞれは、互いに異なる方向を向くように設けられているため、例えば、一部の集音部の集音結果に基づき他の集音部の特性を補うことも可能となる。
なお、図１０に示す情報処理装置１０ｂにおいても、筐体の少なくとも一部に流線形の形状の凸部を設け、当該凸部の先端（または、当該先端の近傍）に集音部１１０（例えば、集音部１１５〜１１８のうちの少なくとも一部）を設けてもよい。
また、図１１は、実施例１に係る情報処理装置の他の一例について説明するための説明図であり、所謂ネックレスのような形状を成すウェアラブルデバイスとして構成された情報処理装置の一例を示している。なお、本説明では、図１１に示す情報処理装置を、前述した実施形態に係る情報処理装置１０や、他の実施例に係る情報処理装置と区別するために、「情報処理装置１０ｃ」と称する場合がある。
図１１において、参照符号１１９は、前述した実施形態に係る情報処理装置１０における集音部１１０の一例を示している。即ち、ネックレスのような形状を成す情報処理装置１０ｃにおいては、例えば、所謂ペンダントに相当する部分に、ユーザが装着したときに当該ユーザの前方を向くように流線型の凸部を設け、当該凸部の先端（または、当該先端の近傍）に集音部１１９を設ければよい。
なお、図１１に示す例では、情報処理装置１０ｃに対して集音部１１０を１つ設けているが、集音部１１０が複数設けられていてもよい。また、情報処理装置１０ｃに対して集音部１１０を複数設ける場合には、当該複数の集音部１１０のそれぞれが、互いに異なる方向を向くように設けられているとよい。
以上、実施例１として、図９〜図１１を参照して、図１に示した所謂ネックバンド型のウェアラブルデバイスのように、ユーザの首に装着され得るウェアラブルデバイスとして構成された情報処理装置の一例について説明した。
＜１．５．２．実施例２：頭部に装着されるウェアラブルデバイスの一例＞
次に、実施例２として、図１２〜図１５を参照して、頭部に装着され得るウェアラブルデバイスとして構成された情報処理装置の一例について説明する。
例えば、図１２は、実施例２に係る情報処理装置の一例について説明するための説明図であり、ユーザの頭部に装着され得るウェアラブルデバイスとして構成された情報処理装置の一例を示している。なお、本説明では、図１２に示す情報処理装置を、前述した実施形態に係る情報処理装置１０や、他の実施例に係る情報処理装置と区別するために、「情報処理装置２０ａ」と称する場合がある。
図１２に示すように、情報処理装置２０ａは、ユーザの頭部に装着されることで、各種機能を実現するための回路等が組み込まれた筐体が、ユーザの耳の近傍に保持される。具体的な一例として、図１２に示す例では、情報処理装置２０ａは、ユーザの耳孔内に挿入されるイヤフォン部と、ユーザの耳に掛けることで筐体を支持するケーブル状の支持部材とを備える。情報処理装置２０ａは、このイヤフォン部とケーブル状の支持部材とにより、筐体がユーザの耳の近傍に保持される。
また、図１２に示すように、情報処理装置２０ａは、集音部２１１及び２１２を備える。なお、情報処理装置２０ａおいては、集音部２１１及び２１２が、前述した実施形態に係る情報処理装置１０における、集音部１１０（例えば、図１に示す集音部１１１〜１１３等）に相当する。
具体的には、情報処理装置２０ａは、ユーザの頭部に装着された状態において、当該ユーザの耳の近傍に保持される筐体のユーザの前方側に位置する端部に、当該前方側を向くように突出した流線形の形状を有する凸部を備える。そして、当該凸部の先端には、集音部２１１が、当該凸部が突出する方向（即ち、ユーザの前方）を向くように設けられている。また、情報処理装置２０ａは、ユーザの頭部に装着された場合に、当該筐体の外側（即ち、当該頭部とは逆側）に位置する側面の少なくとも一部に、当該外側の方向（即ち、ユーザの横方向）を向くように集音部２１２が設けられている。また、情報処理装置２０ａは、筐体の側面に対して、当該筐体の外側の方向に向けて突出した流線形の形状を有する凸部を備え、当該凸部の先端に集音部２１２が設けられていてもよい。
なお、図１２に示す例では、ユーザの左耳の近傍に保持される筐体に着目して説明したが、当該ユーザの右耳の近傍に保持される筐体についても、左耳の近傍に保持される筐体と類似する構成をとり得る。具体的には、右耳側に保持される筐体には、集音部２１２に相当する構成のみが設けられていてもよいし、集音部２１１及び２１２に相当する構成が設けられていてもよい。
また、図１３は、実施例２に係る情報処理装置の他の一例について説明するための説明図であり、ユーザの頭部に装着される所謂メガネ型のウェアラブルデバイスとして構成された情報処理装置の一例を示している。なお、本説明では、図１３に示す情報処理装置を、前述した実施形態に係る情報処理装置１０や、他の実施例に係る情報処理装置と区別するために、「情報処理装置２０ｂ」と称する場合がある。
図１３に示すように、情報処理装置２０ｂは、集音部２１３〜２１５を備える。なお、情報処理装置２０ｂおいては、集音部２１３〜２１５が、前述した実施形態に係る情報処理装置１０における、集音部１１０（例えば、図１に示す集音部１１１〜１１３等）に相当する。
例えば、情報処理装置２０ｂは、メガネのフロントに相当する部分の少なくとも一部に集音部２１３が設けられている。より具体的な一例として、情報処理装置２０ｂは、メガネのブリッジに相当する部分に、前方に向けて突出した流線形の形状を有する凸部を備え、当該凸部の先端には、集音部２１３が、当該凸部が突出する方向を向くように設けられている。また、他の一例として、参照符号２１３’として示すように、メガネのフロントに相当する部分のうち、ブリッジに相当する部分とは異なる他の部分に当該凸部及び当該集音部が設けられていてもよい。
また、情報処理装置２０ｂは、メガネのテンプルに相当する部分の少なくとも一部に集音部２１４及び２１５が設けられている。なお、集音部２１４及び２１５は、例えば、情報処理装置２０ｂがユーザの頭部に装着された場合に、当該頭部とは逆側の方向（即ち、ユーザの横方向）に向くように設けられているとよい。
また、図１４は、実施例２に係る情報処理装置の他の一例について説明するための説明図であり、ユーザの頭部に装着され得るウェアラブルデバイスとして構成された情報処理装置の他の一例を示している。なお、本説明では、図１４に示す情報処理装置を、前述した実施形態に係る情報処理装置１０や、他の実施例に係る情報処理装置と区別するために、「情報処理装置２０ｃ」と称する場合がある。
図１４に示すように、情報処理装置２０ｃは、集音部２１６〜２１８を備える。なお、情報処理装置２０ｃおいては、集音部２１６〜２１８が、前述した実施形態に係る情報処理装置１０における、集音部１１０（例えば、図１に示す集音部１１１〜１１３等）に相当する。
より具体的には、メガネのフレームに相当する部分（例えば、フロント及びテンプル）の互いに異なる位置に、集音部２１６〜２１８が互いに異なる方向を向くように設けられている。より具体的には、集音部２１６〜２１８のそれぞれは、情報処理装置２０ｃがユーザの頭部に装着された場合に、当該頭部とは逆側の方向を向くように設けられる。
このような構成とすることで、集音部２１６〜２１８のそれぞれは、自身が向いている方向とは逆側から到来する雑音が、ユーザの頭部により遮蔽されるため、当該雑音の影響が緩和される。また、集音部２１６〜２１８のそれぞれは、互いに異なる方向を向くように設けられているため、例えば、一部の集音部の集音結果に基づき他の集音部の特性を補うことも可能となる。
また、図１５は、実施例２に係る情報処理装置の他の一例について説明するための説明図であり、所謂ヘッドフォン等のようなオーバヘッド型のウェアラブルデバイスとして構成された情報処理装置の一例を示している。なお、本説明では、図１５に示す情報処理装置を、前述した実施形態に係る情報処理装置１０や、他の実施例に係る情報処理装置と区別するために、「情報処理装置２０ｄ」と称する場合がある。
図１５に示す例では、情報処理装置２０ｄは、撮像部２５と、集音部２１９とを備える。なお、情報処理装置２０ｄおいては、集音部２１９が、前述した実施形態に係る情報処理装置１０における、集音部１１０（例えば、図１に示す集音部１１１〜１１３等）に相当する。
具体的には、撮像部２５は、情報処理装置２０ｄがユーザの頭部に装着された場合に、当該情報処理装置２０ｄの筐体の、当該ユーザの前方を画角内に収めることが可能な位置に設けられている。例えば、図１５に示す例では、撮像部２５は、情報処理装置２０ｄの筐体に、ユーザの前方を向くように設けられている。
また、情報処理装置２０ｄは、筐体の少なくとも一部に、ユーザの頭部に装着された状態においてユーザの前方側を向くように突出した流線形の形状を有する凸部を備え、当該凸部の先端には、集音部２１９が、当該凸部が突出する方向を向くように設けられている。例えば、図１５に示す例では、集音部２１９は、撮像部２５の近傍に設けられている。また、他の一例として、参照符号２１９’に示すように、情報処理装置２０ｄをユーザの頭部に保持するための保持部材の少なくとも一部に、ユーザの前方側を向くように突出した流線形の形状を有する凸部を設け、当該凸部の先端に、当該凸部が突出する方向を向くように集音部を設けてもよい。
以上、実施例２として、図１２〜図１５を参照して、頭部に装着され得るウェアラブルデバイスとして構成された情報処理装置の一例について説明した。なお、上記に説明した例はあくまで一例であり、必ずしも上記に示す例には限定されない。具体的な一例として、所謂カチューシャ状の形状を有する頭部装着型のウェアラブルデバイスとして構成された情報処理装置に対して、前述した実施形態に係る情報処理装置１０における集音部１１０に相当する構成を設けてもよい。
＜１．５．３．実施例３：携帯型情報端末への適用例＞
次に、実施例３として、図１６及び図１７を参照して、所謂スマートフォン等のような携帯型情報端末として構成された情報処理装置の一例について説明する。
例えば、図１６は、実施例３に係る情報処理装置の一例について説明するための説明図である。なお、本説明では、図１６に示す情報処理装置を、前述した実施形態に係る情報処理装置１０や、他の実施例に係る情報処理装置と区別するために、「情報処理装置３０」と称する場合がある。
図１６に示すように、情報処理装置３０は、集音部３１１〜３１４を含む。なお、情報処理装置３０おいては、集音部３１１〜３１４が、前述した実施形態に係る情報処理装置１０における、集音部１１０（例えば、図１に示す集音部１１１〜１１３等）に相当する。
具体的には、情報処理装置３０の筐体は、少なくとも一部に略矩形状の面３６を有し、当該面３６の角を含む所定の領域（即ち、当該角、または、当該角の近傍）に、当該筐体の外側を向くように流線型の形状を有する凸部が形成されている。換言すると、情報処理装置３０の筐体は、略平面状の面３６と、当該面３６の端部に沿って異なる方向を向くように形成された複数の側面３７１〜３７４とを備え、互いに隣り合う側面が連接する部分を含む所定の領域に流線形の形状を有する凸部が形成されている。なお、面３６は、例えば、ディスプレイ等の表示部が設けられる面に相当し得る。また、情報処理装置３０の筐体の角自体が、当該凸部であってもよい。そして、集音部３１１〜３１４のそれぞれは、当該凸部のうちのいずれかの先端（または、当該先端の近傍）に、情報処理装置３０の筐体の外側を向くように設けられている。
また、図１７は、変形例３に係る情報処理装置３０の利用形態の一例について説明するための説明図であり、ユーザが情報処理装置３０を利用して音声通話を行っている場合の一例を示している。
図１７に示すように、例えば、ユーザが情報処理装置３０を自身の右耳の近傍に保持しながら音声通話を行う場合には、集音部３１２が当該ユーザの略前方を向くように当該情報処理装置３０が保持されることとなる。このような構成により、例えば、ユーザが移動しながら音声通話を行っているような状況下においても、集音部３１２は、ユーザの移動により前方から到来する風に伴う風切音の影響を受けにくくなる。なお、ユーザが情報処理装置３０を自身の左耳の近傍に保持しながら音声通話を行う場合も想定され得る。この場合には、集音部３１１がユーザの略前方を向くように当該情報処理装置３０が保持されることとなり、当該集音部３１１が、ユーザの移動により前方から到来する風に伴う風切音の影響を受けにくくなる。即ち、情報処理装置３０は、上記に説明した構成に基づき、ユーザの移動により前方から到来する風に伴う風切音の影響を緩和することが可能となる。
また、情報処理装置３０は、集音部３１１〜３１４が互いに異なる方向を向くように設けられている。このような構成により、情報処理装置３０は、少なくとも一部の集音部の集音結果に基づき、他の集音部の特性を補うことも可能となる。
以上、実施例３として、図１６及び図１７を参照して、所謂スマートフォン等のような携帯型情報端末として構成された情報処理装置の一例について説明した。
＜１．５．４．実施例４：時計型のウェアラブルデバイスへの適用例＞
次に、実施例４として、図１８及び図１９を参照して、腕に装着され得る、所謂時計型のウェアラブルデバイスとして構成された情報処理装置の一例について説明する。
例えば、図１８は、実施例４に係る情報処理装置の一例について説明するための説明図である。なお、本説明では、図１８に示す情報処理装置を、前述した実施形態に係る情報処理装置１０や、他の実施例に係る情報処理装置と区別するために、「情報処理装置４０ａ」と称する場合がある。
図１８に示すように、情報処理装置４０ａは、集音部４１１〜４１５を含む。なお、情報処理装置４０ａおいては、集音部４１１〜４１５が、前述した実施形態に係る情報処理装置１０における、集音部１１０（例えば、図１に示す集音部１１１〜１１３等）に相当する。
具体的には、情報処理装置４０ａは、各種機能を実現するための回路等が組み込まれた筐体４８１と、当該筐体４８１をユーザの腕に支持するベルト状の支持部材４８２とを含む。筐体４８１は、前述した実施例３に係る情報処理装置３０と同様に、少なくとも一部に略矩形状の面を有し、当該略矩形状の面の角を含む所定の領域に、当該筐体４８１の外側を向くように流線型の形状を有する凸部が形成されている。なお、当該略矩形状の面は、所謂時計における文字盤が設けられる側の面に相当する。そして、集音部４１１〜４１４のそれぞれは、当該凸部のうちのいずれかの先端（または、当該先端の近傍）に、筐体４８１の外側を向くように設けられている。
また、支持部材４８２には、情報処理装置４０ａが腕に装着された状態において、当該腕を基準として、筐体４８１とは略対称となる位置に集音部４１５が、当該腕とは逆側の方向を向くように設けられている。
このような構成により、情報処理装置４０ａは、例えば、ユーザが、情報処理装置４０ａが装着された側の腕を振っているような状況下においても、集音部４１１〜４１４のうちの少なくともいずれかが、腕が振られる方向と略等しい方向を向いている状態となる。そのため、情報処理装置４０ａは、集音部４１１〜４１４による集音結果により、腕の振りに伴う風切音の影響を緩和することが可能となる。また、情報処理装置４０ａは、集音部４１１〜４１５が互いに異なる方向を向くように設けられている。特に、集音部４１５については、当該集音部４１５が向いている方向とは逆側から到来する雑音が、情報処理装置４０ａが装着された腕により遮蔽される。このような構成により、情報処理装置４０ａは、集音部４１１〜４１５のうち、少なくとも一部の集音部の集音結果に基づき、他の集音部の特性を補うことも可能となる。
また、図１９は、実施例４に係る情報処理装置の他の一例について説明するための説明図である。なお、本説明では、図１９に示す情報処理装置を、前述した実施形態に係る情報処理装置１０や、他の実施例に係る情報処理装置と区別するために、「情報処理装置４０ｂ」と称する場合がある。
図１９に示すように、情報処理装置４０ｂは、参照符号４８３で示された所謂時計のネジ部に相当する部分（以降では、「ネジ部４８３」と称する）に、集音部４１６を備える。具体的には、ネジ部４８３を、流線形の形状を有するように形成することで、当該ネジ部４８３を、集音部４１６を設けるための凸部として利用してもよい。なお、情報処理装置４０ｂおいては、集音部４１６が、前述した実施形態に係る情報処理装置１０における、集音部１１０（例えば、集音部１１１）に相当する。
以上、実施例４として、図１８及び図１９を参照して、腕に装着され得る、所謂時計型のウェアラブルデバイスとして構成された情報処理装置の一例について説明した。
＜１．５．５．実施例５：撮像装置への適用例＞
次に、実施例５として、図２０及び図２１を参照して、動画像や静止画像を撮像可能な撮像装置として構成された情報処理装置の一例について説明する。
例えば、図２０は、実施例５に係る情報処理装置の一例について説明するための説明図である。なお、本説明では、図２０に示す情報処理装置を、前述した実施形態に係る情報処理装置１０や、他の実施例に係る情報処理装置と区別するために、「情報処理装置５０」と称する場合がある。
図２０において、参照符号５３は、動画像や静止画像等の画像を撮像するための撮像部に相当する。また、参照符号５１１及び５１２は、情報処理装置５０に設けられた集音部の一例に相当する。なお、情報処理装置５０おいては、集音部５１１及び５１２が、前述した実施形態に係る情報処理装置１０における、集音部１１０（例えば、図１に示す集音部１１１〜１１３等）に相当する。
具体的には、図２０に示すように、情報処理装置５０は、例えば、撮像部５３を支持する筐体の、当該撮像部５３が画像を撮像する方向（以降では、「撮像方向」と称する場合がある）を向いた面の一部に、当該撮像方向に突出した流線形の形状を有する凸部を備える。そして、当該凸部の先端（または、当該先端の近傍）には、撮像部５３の撮像方向（換言すると、前方）を向くように集音部５１１が設けられている。
また、撮像部５３の近傍（例えば、撮像部５３のレンズの近傍）に、集音部５１２が設けられていてもよい。例えば、図２１は、実施例５に係る情報処理装置５０における撮像部５３のレンズの近傍の概略的な構成の一例について説明するための説明図である。図２１に示す例では、情報処理装置５０は、撮像部５３のレンズの近傍に、当該情報処理装置５０の筐体の外側に向けて突出する凸部５５１が設けられている。また、凸部５５１は、撮像部５３の撮像方向（即ち、前方）に向けて突出した流線型の形状を有する凸部５５３を備え、当該凸部５５３の先端（または、当該先端の近傍）に集音部５１３が設けられている。
このような構成により、情報処理装置５０は、例えば、ユーザが移動しながら画像を撮像するような状況下においても、ユーザの移動により前方から到来する風に伴う風切音の影響を緩和することが可能となる。
また、図２０及び図２１には図示していないが、情報処理装置５０は、集音部５１１及び５１２とは異なる他の集音部を備えていてもよい。この場合には、当該他の集音部は、集音部５１１及び５１２とは異なる方向を向くように設けられているとよい。より具体的な一例として、例えば、情報処理装置５０の筐体の、撮像部５３の撮像方向とは逆側の面に、当該撮像方向とは逆側の方向（即ち、後方）に向くように当該他の集音部が設けられていてもよい。このような構成とすることで、例えば、他の集音部による集音結果に基づき、集音部５１１及び５１２の特性を補うことも可能となる。
以上、実施例５として、図２０及び図２１を参照して、動画像や静止画像を撮像可能な撮像装置として構成された情報処理装置の一例について説明した。
＜＜２．第２の実施形態＞＞
＜２．１．概要＞
続いて、本開示の第２の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態に係る情報処理装置１０では、複数の集音部それぞれの集音結果に基づき、観測レベル（即ち、集音された音響のレベル）のより小さい集音部の入力が優先されるようにフィルタリング処理を施すことで、風切音のようなランダムに発生する雑音の影響を低減していた。このような制御により、特に、風切音のようなランダムに発生する雑音の影響がより大きい場合に、より好適な態様で当該雑音の影響を緩和することが可能となる。
一方で、上述した制御のように各集音部の集音結果をそのまま評価する場合には、音声等の目的音が主な成分として集音されるような状況下において、当該目的音をより高いレベルで集音した集音部の集音結果が使用されない場合がある。即ち、風切音等のランダムに発生する雑音の影響が小さい状況下においては、例えば、ＳＮ比（signal-to-noise ratio）の小さい集音部の集音結果が優先的に使用される場合がある。
そこで、本実施形態では、前述した第１の実施形態と同様に風切音等のランダムに発生する雑音の抑圧効果を維持し、さらに、ランダムに発生する雑音の影響が小さい場合において、より好適な態様で目的音を取得することが可能な仕組みの一例について提案する。
＜２．２．機能構成＞
まず、図２２を参照して、本実施形態に係る情報処理装置の機能構成の一例について説明する。図２２は、本実施形態に係る情報処理装置の機能構成の一例を示したブロック図である。なお、以降の説明では、本実施形態に係る情報処理装置を、前述した第１の実施形態に係る情報処理装置１０（図６参照）と明示的に区別するために、「情報処理装置６０」と称する場合がある。
図２２に示すように、本実施形態に係る情報処理装置６０は、複数の集音部１１１〜１１Ｍ（Ｍは正の整数）と、周波数分解部１３と、チャネルパワー推定部６５と、フィルタ推定部６６と、フィルタ処理部１７と、周波数合成部１８とを含む。なお、複数の集音部１１１〜１１Ｍ（Ｍは正の整数）と、周波数分解部１３と、フィルタ処理部１７と、周波数合成部１８とは、前述した第１の実施形態に係る情報処理装置１０（図６参照）において、同様の符号が付された構成に相当する。即ち、本実施形態に係る情報処理装置６０は、チャネルパワー推定部６５及びフィルタ推定部６６の処理内容が、前述した第１の実施形態に係る情報処理装置１０と異なる。そこで、以降では、本実施系形態に係る情報処理装置６０の機能構成について、特に、前述した第１の実施形態に係る情報処理装置１０と異なる部分に着目して説明し、当該情報処理装置１０と同様の構成については詳細な説明は省略する。
図２２に示すように、チャネルパワー推定部６５は、入力パワー推定部６５１と、非相関成分パワー推定部６５３と、ランダムノイズパワー推定部６５５とを含む。
入力パワー推定部６５１は、前述した第１の実施形態に係る情報処理装置１０におけるチャネルパワー推定部１５に相当する。即ち、入力パワー推定部６５１は、各集音部１１０それぞれに対応する音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）に基づき、周波数ごとに、各集音部１１０のパワースペクトルを推定する。そして、入力パワー推定部６５１は、周波数ごとに、各集音部１１０のパワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）の推定結果を、ランダムノイズパワー推定部６５５に出力する。
非相関成分パワー推定部６５３は、フィルタ処理部１７によりフィルタリング処理が施されることで生成された出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）のフィードバックを受ける。なお、当該出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）は、従前に集音された集音部１１０ごとの音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）において雑音（ランダムノイズ）の影響が抑圧された音響であり、例えば、ユーザが発話した音声等のような目的音の、集音部１１０ごとの周波数成分に相当する。次いで、非相関成分パワー推定部６５３は、各集音部１１０それぞれに対応する音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）と、フィードバックされた出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）との間の相関性に基づき、当該出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）と非相関の成分のパワースペクトルＱｍ（ｉ，ｋ）を推定する。なお、周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）のうち、出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）と非相関の成分（以降では、単に「非相関成分」とも称する）が、当該周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）に含まれるランダムノイズ等の雑音の成分に相当する。また、非相関成分パワー推定部６５３による信号処理の詳細については別途後述する。そして、非相関成分パワー推定部６５３は、周波数ごとに、各集音部１１０のパワースペクトルＱｍ（ｉ，ｋ）の推定結果をランダムノイズパワー推定部６５５に出力する。
ランダムノイズパワー推定部６５５は、入力パワー推定部６５１から、周波数ごとに、各集音部１１０のパワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）の推定結果を取得する。また、ランダムノイズパワー推定部６５５は、非相関成分パワー推定部６５３から、周波数ごとに、各集音部１１０に対応する非相関成分のパワースペクトルＱｍ（ｉ，ｋ）の推定結果を取得する。そして、ランダムノイズパワー推定部６５５は、取得したパワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）及びＱｍ（ｉ，ｋ）それぞれの推定結果に基づき、フィルタ推定部６６がフィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）を算出するための、周波数ごとの、各集音部１１０のパワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）を決定する。なお、ランダムノイズパワー推定部６５５による、パワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）の決定に係る処理の詳細については別途後述する。そして、ランダムノイズパワー推定部６５５は、周波数ごとに、各集音部１１０のパワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）を示す情報を、フィルタ推定部６６に出力する。
フィルタ推定部６６は、チャネルパワー推定部６５から出力される、周波数ごとの、各集音部１１０のパワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）を示す情報に基づき、フィルタ処理部１７が、フィルタリング処理を実行するためのフィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）を算出する。なお、このときフィルタ推定部６６は、（式２）として示した前述した行列Ｒ（ｉ，ｋ）を生成する際に、パワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）に替えて、パワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）を適用する点で、前述した第１の実施形態に係るフィルタ推定部１６と異なる。
一方で、以降の処理、即ち、（式３）〜（式６）に基づき前述した、アレイマニフォールドベクトルａ（ｋ）と、生成した行列Ｒ（ｉ，ｋ）とに基づきフィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）の算出に係る処理については、前述した第１の実施形態に係るフィルタ推定部１６と同様である。そのため、当該処理の内容については、詳細な説明は省略する。
以上のようにして、フィルタ推定部６６は、取得した周波数ごとの、各集音部１１０のパワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）を示す情報に基づきフィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）を算出し、算出したフィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）を、フィルタ処理部１７に出力する。なお、以降の処理については、前述した第１の実施形態に係る情報処理装置１０（図６参照）と同様である。
以上、図２２を参照して、本実施形態に係る情報処理装置の機能構成の一例について説明した。
＜２．３．非相関成分パワー推定部の詳細＞
続いて、非相関成分パワー推定部６５３が、周波数ごとに、各集音部１１０に対応する非相関成分のパワースペクトルＱｍ（ｉ，ｋ）を算出する処理の詳細について説明する。
まず、非相関成分パワー推定部６５３が、パワースペクトルＱｍ（ｉ，ｋ）を算出するための基本原理について説明する。マイクロフォン等の集音部に入力される音響（信号）には、例えば、ユーザの音声等のような目的音Ｓｍと、所謂背景ノイズＮｍと、風切音等のようなランダムノイズＷｍとが含まれる。即ち、集音部１１０ごとの音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）は、目的音Ｓｍ、背景ノイズＮｍ、及びランダムノイズＷｍに基づき、以下に（式８）として示す関係式で表される。
Figure 0006496941
 ・・・（式８）
ここで、Ｍ個の集音部それぞれの入力される音響（信号）をまとめると、以下に（式９）として示す関係式で表される。
Figure 0006496941
 ・・・（式９）
上記に示した（式９）において、Ｓは、目的音ＳｍをＭ個の集音部についてまとめたものである。同様に、Ｎは、背景ノイズＮｍをＭ個の集音部についてまとめたものであり、Ｗは、ランダムノイズＷｍをＭ個の集音部についてまとめたものである。なお、Ｓ、Ｎ、及びＷは、それぞれベクトルとして示される。また、Ｓｏｒｇは、音源から出力された目的音そのものを示しており、スカラー値で示される。また、ａｋは、前述したアレイマニフォールドベクトルａ（ｋ）に相当する。即ち、Ｓは、音源から出力された目的音Ｓｏｒｇが、集音部に到達するまでの空間を伝搬する際に生じる、信号の劣化や遅延等の影響を考慮した目的音の成分を示している。
ここで、風切音等のようなランダムノイズＷの発生タイミングはランダムであり、本開示に係る情報処理装置では、複数の集音部（特に、図１に示すように分散配置された集音部）間において近似的には相関性の無い信号として定義することが可能である。
このような特性に基づき、上記（式９）は、図２３に示すようなベクトル間の関係として規定することが可能である。図２３は、非相関成分パワー推定部６５３の処理の基本原理について説明するための説明図である。なお、図２３に示す例では、ユーザが発話した音声を目的音として集音する場合について示している。また、図２３に示すベクトル空間は、マニフォールドベクトルａｋに基づき規定される。
図２３において、Ｘは、集音部により集音された音響（即ち、入力信号）を示しており、（式９）に示したＸに相当する。また、Ｙは、理想的には、入力信号Ｘに対する目的音Ｓｏｒｇの推定結果に基づく成分（即ち、ユーザの発話成分）に相当する。即ち、成分Ｙは、入力信号Ｘに含まれる各成分のうち、ユーザの発話成分（もしくは、ユーザの発話成分と相関性を有する成分）を模式的に示している。これに対して、Ｚは、入力信号Ｘに含まれる各成分のうち、ユーザの発話成分との相関性が小さい（もしくは、相関性の無い）成分に相当する。
なお、背景ノイズＮとランダムノイズＷとを全て抑圧することが可能であれば、成分Ｚは、背景ノイズＮ及びランダムノイズＷの成分のみとなる。しかしながら、本開示に係る情報処理装置（例えば、図１参照）のように首回りに各集音部が配置される構成では、集音部間が比較的近傍に位置するため、背景ノイズＮは、当該集音部間において相関性を有する成分として観測される。そのため、成分Ｙには、ユーザの発話成分Ｓに加えて、背景ノイズＮの成分が含まれる。一方で、風切音等のようなランダムノイズＷは、ユーザの発話成分との相関性が小さいため、成分Ｚとして示される。
以上のような特性を利用し、非相関成分パワー推定部６５３は、出力信号Ｙ（即ち、ユーザの発話成分）のフィードバックを利用することで、当該出力信号Ｙと相関性の小さい（もしくは、相関性の無い）成分を、ランダムノイズＷの成分として抽出する。なお、以降の説明では、成分Ｚを、「非相関成分Ｚ」とも称する。
例えば、集音部１１０の数が４個の場合には、（式４）として前述した計算式に基づき、アレイマニフォールドベクトルａｋは、以下に（式１０）として示す計算式で表される。
Figure 0006496941
 ・・・（式１０）
ここで、入力信号Ｘと、マニフォールドベクトルａｋとの内積に基づき、当該入力信号Ｘをマニフォールドベクトルａｋに射影した成分を抽出することが可能である。このような特性から、マニフォールドベクトルａｋに直交する成分として、非相関成分Ｚを、以下に（式１１）として示す計算式に基づき抽出することが可能である。
Figure 0006496941
 ・・・（式１１）
ここで、上記（式１１）において、（ａｋ Ｈ・ａｋ）−１・ａｋ Ｈ・Ｘとして示された成分が、図２３に示したユーザの発話成分Ｙに相当する。即ち、上記（式１１）は、以下に（式１２）として示す計算式で表すことが可能となる。
Figure 0006496941
 ・・・（式１２）
ここで、上記（式１２）における成分Ｙとして、フィードバックされた出力信号Ｙ（即ち、フィルタ処理部１７によるフィルタリング処理後の出力信号）を適用すると、上記（式１２）は、前述した（式６）に基づき、以下に（式１３）として示す計算式で表すことが可能となる。
Figure 0006496941
 ・・・（式１３）
以上のようにして算出された非相関成分Ｚに基づき信号のパワーを算出し、時間平滑化を行うことで、非相関成分Ｚのパワースペクトルを推定することが可能となる。ここで、ｍ番目の集音部１１０（即ち、集音部１１ｍ）における、ｉフレーム、周波数ｋに対応する非相関成分ＺのパワースペクトルＱｍ（ｉ，ｋ）は、以下に（式１４）として示す計算式で表される。なお、以下に示す（式１４）において、Ｚｍ ＊（ｉ，ｋ）は、Ｚｍ（ｉ，ｋ）の共役複素数を示している。また、（式１４）において、ｒは、急激なパワースペクトルの変化を抑制するためのフレーム方向の平滑化係数を表すものとする（０≦ｒ＜１）。
Figure 0006496941
 ・・・（式１４）
以上のようにして、非相関成分パワー推定部６５３は、非相関成分のパワースペクトルＱｍ（ｉ，ｋ）を算出する。
なお、非相関成分パワー推定部６５３は、パワースペクトルＱｍ（ｉ，ｋ）を推定する際に、２以上の集音部１１０の集音結果を使用できれば、必ずしも全ての集音部１１０の集音結果を使用する必要はない。具体的な一例として、非相関成分パワー推定部６５３は、ユーザの頭部に対して後方に位置する集音部１１０のように、音声等の目的音を集音しにくい位置に設置された集音部１１０の集音結果については、パワースペクトルＱｍ（ｉ，ｋ）の推定に使用しなくてもよい。
以上、非相関成分パワー推定部６５３が、周波数ごとに、各集音部１１０に対応する非相関成分のパワースペクトルＱｍ（ｉ，ｋ）を算出する処理の詳細について説明した。
＜２．４．ランダムノイズパワー推定部の詳細＞
続いて、ランダムノイズパワー推定部６５５が、フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）の算出に用いられる、周波数ごとの、各集音部１１０のパワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）を決定する処理の詳細について説明する。
前述したように、ランダムノイズパワー推定部６５５は、入力パワー推定部６５１から取得されるパワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）と、非相関成分パワー推定部６５３から取得される非相関成分のパワースペクトルＱｍ（ｉ，ｋ）とのぞれぞれの推定結果に基づき、パワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）を決定する。
（パワースペクトルＱｍを適用するケース）
例えば、ランダムノイズパワー推定部６５５は、非相関成分のパワースペクトルＱｍ（ｉ，ｋ）の推定結果を、パワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）としてフィルタ推定部６６に出力してもよい。なお、この場合には、チャネルパワー推定部６５は、入力パワー推定部６５１を含まなくてもよい。
（パワースペクトルＰｍ及びＱｍを選択的に切り替えるケース）
また、他の一例として、ランダムノイズパワー推定部６５５は、所定の条件に基づき、パワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）及びＱｍ（ｉ，ｋ）それぞれの推定結果のうちのいずれかを選択的に、パワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）としてフィルタ推定部６６に出力してもよい。
（パワースペクトルＷｍを適応的に算出するケース）
また、他の一例として、ランダムノイズパワー推定部６５５は、パワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）及びＱｍ（ｉ，ｋ）それぞれの推定結果に基づき、パワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）を適応的に算出してもよい。
例えば、ランダムノイズパワー推定部６５５は、パワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）及びＱｍ（ｉ，ｋ）を入力として、以下に（式１５）として示す計算式に基づき、目的音（音声等）とランダムノイズとの関係を考慮したパワースペクトルＷｍ 〜を算出する。なお、「Ｗｍ 〜」は、「Ｗｍ」の上にチルダが付された文字を示すものとする。また、以下に示すＰｍ及びＱｍは、パワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）及びＱｍ（ｉ，ｋ）を一般化して記載したものである。
Figure 0006496941
 ・・・（式１５）
例えば、以下に示す（式１６）は、パワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）及びＱｍ（ｉ，ｋ）を入力として、目的音とランダムノイズとの関係を考慮したパワースペクトルＷｍ 〜を算出するための関数Ｆの具体的な一例を示している。
Figure 0006496941
 ・・・（式１６）
そして、ランダムノイズパワー推定部６５５は、上述した目的音とランダムノイズとの関係を考慮したパワースペクトルＷｍ 〜に基づき、パワースペクトルＷｍを、以下に（式１７）として示す計算式に基づき算出する。なお、（式１７）において、ｒは、急激なパワースペクトルの変化を抑制するためのフレーム方向の平滑化係数を表している（０≦ｒ＜１）。即ち、ランダムノイズパワー推定部６５５は、以下に（式１７）として示す計算式に基づき算出されるパワースペクトルＷｍを、係数ｒの設定に基づきフレーム間で平滑化してもよい。
Figure 0006496941
 ・・・（式１７）
ここで、（式１６）に示すパワースペクトルＰｍ、即ち、入力パワー推定部６５１によるパワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）の推定結果は、前述したように、集音部１１０により集音された音響のレベルに相当する。これに対して、（式１６）に示すパワースペクトルＱｍ、即ち、非相関成分パワー推定部６５３によるパワースペクトルＱｍ（ｉ，ｋ）の推定結果は、風切音等のようなランダムノイズのレベルに相当する。即ち、（式１６）に示した重みＱｍ／（Ｐｍ＋Ｑｍ）は、音声等の目的音と、風切音等のランダムノイズとの間の関係に基づき変化する。
具体的には、ランダムノイズに対して目的音の信号レベルが十分に大きい場合には、パワースペクトルＰｍの影響が支配的となり、重みＱｍ／（Ｐｍ＋Ｑｍ）はより小さくなる。即ち、この場合における当該重みＱｍ／（Ｐｍ＋Ｑｍ）は、対応するチャネル（即ち、集音部１１０）の集音結果の使用をより抑制する制御を示している。ここで、フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）の算出には、上記重みＱｍ／（Ｐｍ＋Ｑｍ）の逆数が適用される。そのため、ランダムノイズに対して目的音の信号レベルが十分に大きい場合には、該当するチャネルによる集音結果の使用がより優先されるように、フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）が算出されることとなる。
一方で、風切音等のようなランダムノイズの影響がより大きい場合には、パワースペクトルＱｍの影響がより支配的となり、重みＱｍ／（Ｐｍ＋Ｑｍ）はより大きくなる。即ち、この場合における当該重みＱｍ／（Ｐｍ＋Ｑｍ）は、対応するチャネル（即ち、集音部１１０）の集音結果の使用をより優先する制御を示している。なお、前述したようにフィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）の算出には、上記重みＱｍ／（Ｐｍ＋Ｑｍ）の逆数が適用される。そのため、ランダムノイズの影響がより大きい場合には、該当するチャネルによる集音結果の使用が抑制されるように、フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）が算出されることとなる。
即ち、上述した制御により、風切音等のランダムノイズの影響が小さく、主に音声が集音されるような状況下では、音声のレベルがより高く集音された集音部１１０の集音結果が、より優先的に使用されて、フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）が算出される。これに対して、風切音等のランダムノイズの影響が大きい状況下では、前述した第１の実施形態と同様に、観測レベルのより小さい集音部１１０の集音結果が、より優先的に使用されて、フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）が算出されることとなる。このように、ランダムノイズパワー推定部６５５は、フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）が算出するためのパワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）を、音声等のような目的音と、風切音等のようなランダムノイズとの関係に応じて、適応的に算出することが可能となる。
そして、ランダムノイズパワー推定部６５５は、上記（式１７）に基づき算出したパワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）を、フィルタ推定部６６に出力してもよい。
以上、ランダムノイズパワー推定部６５５が、フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）の算出に用いられる、周波数ごとの、各集音部１１０のパワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）を決定する処理の詳細について説明した。なお、上記に説明した例は、あくまで一例であり、パワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）及びＱｍ（ｉ，ｋ）の少なくともいずれかの推定結果に基づき、パワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）を決定することが可能であれば、その内容は特に限定されない。
＜２．５．評価＞
以上説明したように、本実施形態に係る情報処理装置６０は、複数の集音部１１０のうち少なくとも２以上の集音部１１０による集音結果と、フィルタ処理部１７の出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）のフィードバックとに基づき、非相関成分のパワースペクトルＱｍ（ｉ，ｋ）を推定する。そして、情報処理装置６０は、非相関成分のパワースペクトルＱｍ（ｉ，ｋ）の推定結果を、フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）の推定に利用する。このような構成により、情報処理装置６０は、前述した第１の実施形態と同様に風切音等のランダムに発生する雑音の抑圧効果を維持し、さらに、ランダムに発生する雑音の影響が小さい場合において、より好適な態様で目的音を取得することが可能となる。
なお、上記では、本実施形態に係る信号処理を、例えば、図１に示した所謂ネックバンド型のウェアラブルデバイスに適用する場合に着目して説明した。一方で、本実施形態に係る信号処理の適用先は、必ずしも図１に示す例のみには限定されない。具体的には、本実施系に係る信号処理は、複数の集音部を備える装置であれば適用することが可能である。なお、より好適には、複数の集音部は、目的音の音源（例えば、音声が発話される口元）からの距離が互いに異なるように配置されているとよい。また、より好適には、複数の集音部は、目的音の音源に対して互いに異なる方向に位置するように配置されているとよい。
＜＜第３の実施形態＞＞
＜３．１．概要＞
続いて、本開示の第３の実施形態として、本開示に係る技術を、所謂マルチチャネルウィナーフィルタ（ＭＷＦ：Multi Channel Wiener Filter）に適用した場合の一例について説明する。
まず、本実施形態に係る情報処理装置の特徴をよりわかりやすくするために、マルチチャネルウィナーフィルタについて概要を説明する。マルチチャネルウィナーフィルタは、背景ノイズの抑圧等に利用される技術である。例えば、マルチチャネルウィナーフィルタをＷｍｗｆとした場合に、Ｗｍｗｆは、以下に（式１８）として示す計算式に基づき算出される。
Figure 0006496941
 ・・・（式１８）
上記（式１８）において、Ｓは、音声等のような目的音を示しており、前述した（式９）に示したＳｏｒｇに相当する。また、Ｘは、集音部により集音された音響（即ち、入力信号）を示しており、前述した（式９）に示したＸに相当する。また、Ｗは、マルチチャネルウィナーフィルタにおいて、入力信号Ｘに対して適用されるフィルタを模式的に示したものである。即ち、マルチチャネルウィナーフィルタは、理想的には上記（式１８）に示したコスト関数を最小化するフィルタに基づいて元となる信号を復元する。
しかしながら、一般的には、目的音Ｓを独立して観測することは困難であるため、複数のチャネル（即ち、集音部）のうち一部のチャネルをリファレンスとして、信号劣化と、ノイズの抑圧量と、をトレードオフとした最小化問題に置き換える。この場合には、例えば、マルチチャネルウィナーフィルタＷｍｗｆは、以下に（式１９）として示す計算式で表される。
Figure 0006496941
 ・・・（式１９）
上記（式１９）において、Ｘｉは、リファレンスとしたチャネルによる集音結果に基づく出力信号を示している。なお、以降の説明においては、リファレンスとしたチャネルを「リファレンスマイク」とも称する。また、Ｎは、背景ノイズを示しており、前述した（式９）に示したＮに相当する。また、係数μは、目的音に対するノイズの抑圧量に応じて設定される係数（重み）であり、例えば、事前の実験等の結果に基づきあらかじめ設定される。また、上記（式１９）におけるＲｘ及びＲｎは、以下に（式２０）及び（式２１）として示す計算式で表される。また、（式１９）において、リファレンスマイクはｅｉにより特定される。ｅｉは、ｉ番目の値のみが１をとり他の値は０を示すＭ次ベクトルであり、例えば、以下に示す（式２２）のように表される。
Figure 0006496941
・・・（式２２）
なお、上記（式２０）において、Ｘは、複数のチャネルそれぞれによる集音結果に基づく入力信号をベクトルで表したものである。即ち、Ｒｘは、入力信号Ｘそのものから算出される。また、（式２１）において、Ｎは、目的音が集音されていない区間（以下、「休止区間」とも称する）における、複数のチャネルそれぞれによる集音結果に基づく入力信号（即ち、雑音に相当する信号）をベクトルで表したものである。そのため、Ｒｎは、例えば、目的音が集音される区間（以下、「目的音区間」とも称する）の検出結果に基づき特定される休止区間において算出される。なお、以降では、Ｒｘを「入力相関行列」とも称し、Ｒｎを「ノイズ相関行列」とも称する。
ここで、他の実施形態において前述したように、屋外で使用される場合等のような周囲の環境が動的に変化する状況下では、風切音、振動に伴う雑音、及び装置の装着に伴う衣擦れ等のようなランダムノイズが集音部により集音される場合がある。その一方で、従来のマルチチャネルウィナーフィルタにおいては、（式１９）においてｅｉにより固定的に決定される集音部（即ち、リファレンスマイク）に上記ランダムノイズが混入した場合には、当該ランダムノイズを抑制することが困難である。
そこで、本実施形態では、他の実施形態において上述した技術をマルチチャネルウィナーフィルタに対して適用することで、当該マルチチャネルウィナーフィルタにおけるランダムノイズの影響をより低減する仕組みの一例について提案する。
具体的には、本実施形態に係る情報処理装置では、前述したパワースペクトルＰｍ（または、パワースペクトルＷｍ）の推定結果に基づきランダムノイズの影響がより小さい集音部をリファレンスマイクとして適応的に選択することで、ランダムノイズの影響をより低減する。例えば、以下に（式２３）として示す計算式は、本実施形態に係る情報処理装置におけるマルチチャネルウィナーフィルタＷｍｗｆの導出に係る基本原理を示している。
Figure 0006496941
 ・・・（式２３）
上記（式２３）を前述した（式１９）と比較するとわかるように、本実施形態に係る情報処理装置では、リファレンスマイクによる集音結果に基づく出力信号Ｘｉとして、他の実施形態において前述したパワースペクトルＰｍ（または、パワースペクトルＷｍ）の推定結果に基づく出力信号Ｙを適用する。このような構成に基づき、本実施形態に係る情報処理装置は、ランダムノイズの影響がより顕著に表れる状況下（即ち、周囲の環境が動的に変化するような状況下）においても、ランダムノイズの影響のより小さい集音部をリファレンスマイクとして動的に選択する。これにより、本実施形態に係る情報処理装置に依れば、従来のマルチチャネルウィナーフィルタを適用した装置に比べて、ランダムノイズの影響をより低減し、ひいては、より好適な態様で目的音を抽出することが可能となる。なお、以降では、本実施形態に係る情報処理装置についてさらに詳しく説明する。
＜３．２．機能構成＞
図２４を参照して、本実施形態に係る情報処理装置の機能構成の一例について説明する。図２４は、本実施形態に係る情報処理装置の機能構成の一例を示したブロック図である。なお、以降の説明では、本実施形態に係る情報処理装置を、前述した他の実施形態に係る情報処理装置（例えば、情報処理装置１０及び６０）と明示的に区別するために、「情報処理装置７０」と称する場合がある。
図２４に示すように、本実施形態に係る情報処理装置７０は、複数の集音部１１１〜１１Ｍ（Ｍは正の整数）と、周波数分解部１３と、チャネルパワー推定部７１と、フィルタ推定部７２と、入力相関行列算出部７３と、ノイズ相関行列算出部７４と、マルチチャネルウィナーフィルタ算出部７５と、マルチチャネルウィナーフィルタ処理部７６と、周波数合成部７７と、を含む。なお、複数の集音部１１１〜１１Ｍ（Ｍは正の整数）と、周波数分解部１３とは、前述した第１の実施形態に係る情報処理装置１０（図６参照）において、同様の符号が付された構成に相当する。即ち、本実施形態に係る情報処理装置７０は、チャネルパワー推定部７１と、フィルタ推定部７２と、入力相関行列算出部７３と、ノイズ相関行列算出部７４と、マルチチャネルウィナーフィルタ算出部７５と、マルチチャネルウィナーフィルタ処理部７６と、周波数合成部７７との処理内容が、前述した第１の実施形態に係る情報処理装置１０と異なる。そこで、以降では、本実施系形態に係る情報処理装置７０の機能構成について、特に、前述した第１の実施形態に係る情報処理装置１０と異なる部分に着目して説明し、当該情報処理装置１０と同様の構成については詳細な説明は省略する。
（マルチチャネルウィナーフィルタ処理部７６）
マルチチャネルウィナーフィルタ処理部７６は、周波数分解部１３から集音部１１０ごとに音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）を取得する。また、マルチチャネルウィナーフィルタ処理部７６は、後述するマルチチャネルウィナーフィルタ算出部７５から、周波数ごとにマルチチャネルウィナーフィルタＷｍｗｆ（ｉ，ｋ）の算出結果を取得する。なお、マルチチャネルウィナーフィルタＷｍｗｆ（ｉ，ｋ）の算出方法については詳細を別途後述する。そして、マルチチャネルウィナーフィルタ処理部７６は、集音部１１０ごとの音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）を入力信号として、当該マルチチャネルウィナーフィルタＷｍｗｆ（ｉ，ｋ）に基づくフィルタリング処理を施すことで、出力信号Ｓを周波数ごとに生成する。例えば、出力信号Ｓは、以下に（式２４）として示す計算式で表される。なお、以下に示す（式２４）では、フレーム番号ｉ及び離散周波数番号ｋの記載を省略している。
Figure 0006496941
 ・・・（式２４）
そして、マルチチャネルウィナーフィルタ処理部７６は、周波数ごとに生成した出力信号Ｓを、周波数合成部７７に出力する。
（周波数合成部７７）
周波数合成部７７は、マルチチャネルウィナーフィルタ処理部７６から周波数ごとに生成された出力信号Ｓを取得する。周波数合成部７７は、取得した周波数ごとの出力信号Ｓを合成することで音響信号を生成する。なお、周波数合成部７７による処理は、前述した第１及び第２の実施形態に係る周波数合成部１８が、周波数ごとの出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）を合成することで音響信号ｙ（ｎ）を生成する処理と同様のため、詳細な説明は省略する。
（チャネルパワー推定部７１及びフィルタ推定部７２）
続いて、チャネルパワー推定部７１及びフィルタ推定部７２の構成について説明する。チャネルパワー推定部７１及びフィルタ推定部７２は、前述した第１の実施形態に係る情報処理装置１０と同様の仕組みを適用して構成してもよいし、第２の実施形態に係る情報処理装置６０と同様の仕組みを適用して構成してもよい。そこで、以下にそれぞれの場合に着目して説明する。
（チャネルパワー推定部７１及びフィルタ推定部７２の構成例１）
まず、前述した第１の実施形態に係る情報処理装置１０（図６参照）と同様の仕組みを適用して、チャネルパワー推定部７１及びフィルタ推定部７２を構成する場合について説明する。この場合には、チャネルパワー推定部７１及びフィルタ推定部７２は、第１の実施形態に係るチャネルパワー推定部１５及びフィルタ推定部１６に相当することとなる。
具体的には、チャネルパワー推定部７１は、各集音部１１０それぞれに対応する音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）に基づき、周波数ごとに、各集音部１１０のパワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）を推定する。
また、フィルタ推定部７２は、パワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）の推定結果に基づき、フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）を算出する。そして、フィルタ推定部７２は、フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）の算出結果に基づきフィルタＧを周波数ごとに算出し、当該フィルタＧの算出結果を後述するマルチチャネルウィナーフィルタ算出部７５に出力する。
（チャネルパワー推定部７１及びフィルタ推定部７２の構成例２）
続いて、前述した第２の実施形態に係る情報処理装置６０（図２２参照）と同様の仕組みを適用して、チャネルパワー推定部７１及びフィルタ推定部７２を構成する場合について説明する。この場合には、チャネルパワー推定部７１及びフィルタ推定部７２は、第２の実施形態に係るチャネルパワー推定部６５及びフィルタ推定部６６に相当することとなる。
具体的には、チャネルパワー推定部７１は、各集音部１１０それぞれに対応する音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）に基づき、周波数ごとに、各集音部１１０のパワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）を推定する。
また、チャネルパワー推定部７１は、フィルタリング処理に基づき雑音（特に、ランダムノイズ）の影響が抑圧された周波数ごとの音響信号のフィードバックを受ける。
具体的な一例として、フィルタ推定部７２は、マルチチャネルウィナーフィルタ処理部７６によるフィルタリング処理の結果として出力される周波数ごとの音響信号Ｓのフィードバックを受けてもよい。
また、他の一例として、第２の実施形態に係る情報処理装置６０におけるフィルタ処理部１７に相当する構成を別途設けることで、フィルタ推定部７２は、当該構成からノイズ成分が抑圧された周波数ごとの音響信号のフィードバックを受けてもよい。この場合には、フィルタ推定部７２は、第２の実施形態に係る情報処理装置６０における出力信号Ｙ（ｉ，ｋ）に相当する音響信号のフィードバックを受けることとなる。
上記フィードバックを受けると、チャネルパワー推定部７１は、各集音部１１０それぞれに対応する音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）と、フィードバックされた音響信号との間の相関性に基づき、当該音響信号と非相関の成分のパワースペクトルＱｍ（ｉ，ｋ）を推定する。
そして、チャネルパワー推定部７１は、パワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）及びＱｍ（ｉ，ｋ）それぞれの推定結果に基づき、フィルタ推定部７２がフィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）を算出するための、周波数ごとの、各集音部１１０のパワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）を決定すればよい。なお、パワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）及びＱｍ（ｉ，ｋ）それぞれの算出方法や、パワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）の決定方法については、前述した第２の実施形態に係るチャネルパワー推定部６５と同様のため詳細な説明は省略する。
また、フィルタ推定部７２は、パワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）の推定結果に基づき、フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）を算出する。そして、フィルタ推定部７２は、フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）の算出結果に基づきフィルタＧを周波数ごとに算出し、当該フィルタＧの算出結果を後述するマルチチャネルウィナーフィルタ算出部７５に出力すればよい。
なお、上述した通り、フィルタＧは、フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）に基づき算出されるため、前述した（式２）〜（式６）を鑑みると、例えば、以下に（式２５）及び（式２６）として示す計算式で表すことが可能である。
Figure 0006496941
なお、上記（式２５）及び（式２６）において、Ｒｗは、前述した（式６）における行列Ｒ（ｉ，ｋ）に相当する。即ち、第１の実施形態と同様の思想に基づく場合には、Ｒｗは、パワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）の推定結果に基づく行列となる。また、第１の実施形態と同様の思想に基づく場合には、パワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）及びＱｍ（ｉ，ｋ）それぞれの推定結果に応じて決定されたパワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）に基づく行列となる。
次いで、入力相関行列算出部７３、ノイズ相関行列算出部７４、及びマルチチャネルウィナーフィルタ算出部７５について説明する。
（入力相関行列算出部７３）
入力相関行列算出部７３は、周波数分解部１３から集音部１１０ごとに音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）を取得する。次いで、入力相関行列算出部７３は、取得した各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）を入力として、前述した（式２０）に基づき、入力相関行列Ｒｘを周波数ごとに算出する。そして、入力相関行列算出部７３は、周波数ごとに算出した入力相関行列Ｒｘをマルチチャネルウィナーフィルタ算出部７５に出力する。
（ノイズ相関行列算出部７４）
ノイズ相関行列算出部７４は、周波数分解部１３から集音部１１０ごとに音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）を取得する。次いで、ノイズ相関行列算出部７４は、音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）の取得結果に基づき休止区間を特定する。次いで、ノイズ相関行列算出部７４は、特定した休止区間における当該各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）を入力として、前述した（式２１）に基づき、ノイズ相関行列Ｒｎを周波数ごとに算出する。そして、ノイズ相関行列算出部７４は、周波数ごとに算出したノイズ相関行列Ｒｎをマルチチャネルウィナーフィルタ算出部７５に出力する。
（マルチチャネルウィナーフィルタ算出部７５）
マルチチャネルウィナーフィルタ算出部７５は、フィルタ推定部７２から、フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）に基づくフィルタＧの算出結果を周波数ごとに取得する。また、マルチチャネルウィナーフィルタ算出部７５は、入力相関行列算出部７３から、入力相関行列Ｒｘの算出結果を周波数ごとに取得する。また、マルチチャネルウィナーフィルタ算出部７５は、ノイズ相関行列算出部７４から、ノイズ相関行列Ｒｎの算出結果を周波数ごとに取得する。次いで、マルチチャネルウィナーフィルタ算出部７５は、周波数ごとに取得した、フィルタＧ、入力相関行列Ｒｘ、及びノイズ相関行列Ｒｎそれぞれの算出結果に基づき、周波数ごとにマルチチャネルウィナーフィルタＷｍｗｆ（ｉ，ｋ）を算出する。そして、マルチチャネルウィナーフィルタ算出部７５は、マルチチャネルウィナーフィルタＷｍｗｆ（ｉ，ｋ）の算出結果をマルチチャネルウィナーフィルタ処理部７６に出力する。これにより、マルチチャネルウィナーフィルタ処理部７６は、集音部１１０ごとの音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）に対して、当該マルチチャネルウィナーフィルタＷｍｗｆ（ｉ，ｋ）に基づきフィルタリング処理を施すことが可能となる。なお、マルチチャネルウィナーフィルタＷｍｗｆ（ｉ，ｋ）の算出方法については、より詳細な内容について別途後述する。
以上、図２４を参照して、本実施形態に係る情報処理装置の機能構成の一例について説明した。なお、上述した情報処理装置７０の各構成のうち、例えば、マルチチャネルウィナーフィルタ算出部７５及びマルチチャネルウィナーフィルタ処理部７６が、「出力制御部」の一例に相当する。
＜３．３．マルチチャネルウィナーフィルタの算出方法の詳細＞
続いて、マルチチャネルウィナーフィルタＷｍｗｆ（ｉ，ｋ）の算出方法についてより詳しく説明する。なお、本説明では、フレーム番号ｉ及び離散周波数番号ｋの記載については省略するものとする。
まず、前述した（式２３）に着目する。前述したように、フィルタＧは、フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）に基づき算出される。そのため、（式２３）に示す出力信号Ｙは、前述した（式７）を鑑みると、フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）に基づくフィルタＧと、入力信号Ｘと、により、以下に（式２７）として示す計算式で表すことが可能である。
Figure 0006496941
 ・・・（式２７）
即ち、前述した（式２３）は、上記（式２７）で示された出力信号Ｙと、フィルタＧ、入力相関行列Ｒｘ、及びノイズ相関行列Ｒｎと、により、以下に（式２８）として示す計算式で表すことが可能である。
Figure 0006496941
 ・・・（式２８）
ここで、上記（式２８）と前述した（式１９）とを比較するとわかるように、上記（式２８）は、前述した（式１９）において、リファレンスマイクを特定する行列ｅｉを、フィルタＧに置き換えた計算式と等価であることがわかる。また、フィルタＧは、前述した（式２５）及び（式２６）を鑑みると、以下に（式２９）として示す計算式で表すことも可能である。
Figure 0006496941
 ・・・（式２９）
ここで、上記（式２９）において、係数ｇ１、…、ｇｉ、…、ｇＭは、（式２５）及び（式２６）における行列Ｒｗに基づき決定される係数である。より具体的には、係数ｇ１、…、ｇｉ、…、ｇＭは、例えば、前述した第１の実施形態におけるパワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）の推定結果や、第２の実施形態におけるパワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ）の推定結果に基づき決定されることとなる。即ち、係数ｇ１、…、ｇｉ、…、ｇＭは、各集音部１１０それぞれに対するランダムノイズの影響の大きさに応じた重みを示しており、換言すると、各集音部１１０それぞれの集音結果が、目的音の集音結果としてのどの程度信頼できるかを示している。
即ち、本実施形態に係る情報処理装置７０においては、各集音部１１０による音響（特に、ランダムノイズ）の集音結果に応じて、係数ｇ１、…、ｇｉ、…、ｇＭが変化し、当該係数に応じて、例えば、ランダムノイズの影響がより小さい集音部１１０がリファレンスマイクとして動的に選択されることとなる。
＜３．４．評価＞
以上説明したように、本実施形態に係る情報処理装置７０は、各集音部１１０それぞれに対応する音響信号ｘｍ（ｎ）の各周波数成分Ｘｍ（ｉ，ｋ）に基づき、周波数ごとに、各集音部１１０のパワースペクトル（例えば、前述したパワースペクトルＰｍ（ｉ，ｋ）やパワースペクトルＷｍ（ｉ，ｋ））を推定する。そして、情報処理装置７０は、当該パワースペクトルの推定結果に基づきフィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）を推定し、当該フィルタ係数ｗ（ｉ，ｋ）の推定結果をマルチチャネルウィナーフィルタＷｍｗｆ（ｉ，ｋ）の算出に利用する。このような構成により、本実施形態に係る情報処理装置７０は、複数の集音部１１０のうち、ランダムノイズの影響がより小さい集音部１１０をリファレンスマイクとして動的に選択することが可能となる。即ち、本実施形態に係る情報処理装置７０に依れば、リファレンスマイクが固定的に設定される従来のマルチチャネルウィナーフィルタを適用した場合に比べて、ランダムノイズの影響をより低減し、ひいては、より好適な態様で目的音を抽出することが可能となる。
なお、本実施形態に係る信号処理の適用先は、必ずしも図１に示すような所謂ネックバンド型のウェアラブルデバイスの例のみには限定されない。具体的には、本実施系に係る信号処理は、複数の集音部を備える装置であれば適用することが可能である。なお、より好適には、複数の集音部は、目的音の音源（例えば、音声が発話される口元）からの距離が互いに異なるように配置されているとよい。また、より好適には、複数の集音部は、目的音の音源に対して互いに異なる方向に位置するように配置されているとよい。
＜＜４．ハードウェア構成＞＞
次に、図２５を参照して、本開示の各実施形態に係る情報処理装置１０（即ち、上述した信号処理装置１１〜１４）のハードウェア構成の一例について説明する。図２５は、本開示の各実施形態に係る情報処理装置１０のハードウェア構成の一例を示した図である。
図２５に示すように、本実施形態に係る情報処理装置１０は、プロセッサ９０１と、メモリ９０３と、ストレージ９０５と、操作デバイス９０７と、報知デバイス９０９と、音響デバイス９１１と、集音デバイス９１３と、バス９１７とを含む。また、情報処理装置１０は、通信デバイス９１５を含んでもよい。
プロセッサ９０１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）又はＳｏＣ（System on Chip）であってよく、情報処理装置１０の様々な処理を実行する。プロセッサ９０１は、例えば、各種演算処理を実行するための電子回路により構成することが可能である。なお、前述した周波数分解部１３、チャネルパワー推定部１５、フィルタ推定部１６、フィルタ処理部１７、及び周波数合成部１８は、プロセッサ９０１により実現され得る。
メモリ９０３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）を含み、プロセッサ９０１により実行されるプログラム及びデータを記憶する。ストレージ９０５は、半導体メモリ又はハードディスクなどの記憶媒体を含み得る。
操作デバイス９０７は、ユーザが所望の操作を行うための入力信号を生成する機能を有する。操作デバイス９０７は、例えば、タッチパネルとして構成され得る。また、他の一例として、操作デバイス９０７は、例えばボタン、スイッチ、及びキーボードなどユーザが情報を入力するための入力部と、ユーザによる入力に基づいて入力信号を生成し、プロセッサ９０１に供給する入力制御回路などから構成されてよい。
報知デバイス９０９は、出力デバイスの一例であり、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）装置、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどのデバイスであってよい。この場合には、報知デバイス９０９は、画面を表示することにより、ユーザに対して所定の情報を報知することができる。
なお、上記に示した報知デバイス９０９の例はあくまで一例であり、ユーザに対して所定の情報を報知可能であれば、報知デバイス９０９の態様は特に限定されない。具体的な一例として、報知デバイス９０９は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）のように、点灯又は点滅のパターンにより、所定の情報をユーザに報知するデバイスであってもよい。また、報知デバイス９０９は、所謂バイブレータのように、振動することで、所定の情報をユーザに報知するデバイスであってもよい。
音響デバイス９１１は、スピーカ等のように、所定の音響信号を出力することで、所定の情報をユーザに報知するデバイスである。
集音デバイス９１３は、マイクロフォン等のような、ユーザから発せられた音声や周囲の環境の音響を集音し、音響情報（音響信号）として取得するためのデバイスである。また、集音デバイス９１３は、集音された音声や音響を示すアナログの音響信号を示すデータを音響情報として取得してもよいし、当該アナログの音響信号をデジタルの音響信号に変換し、変換後のデジタルの音響信号を示すデータを音響情報として取得してもよい。なお、前述した集音部１１０（例えば、図６に示す集音部１１１〜１１Ｍ）は、集音デバイス９１３により実現され得る。
通信デバイス９１５は、情報処理装置１０が備える通信手段であり、ネットワークを介して外部装置と通信する。通信デバイス９１５は、有線または無線用の通信インタフェースである。通信デバイス９１５を、無線通信インタフェースとして構成する場合には、当該通信デバイス９１５は、通信アンテナ、ＲＦ（Radio Frequency）回路、ベースバンドプロセッサなどを含んでもよい。
通信デバイス９１５は、外部装置から受信した信号に各種の信号処理を行う機能を有し、受信したアナログ信号から生成したデジタル信号をプロセッサ９０１に供給することが可能である。
バス９１７は、プロセッサ９０１、メモリ９０３、ストレージ９０５、操作デバイス９０７、報知デバイス９０９、音響デバイス９１１、集音デバイス９１３、及び通信デバイス９１５を相互に接続する。バス９１７は、複数の種類のバスを含んでもよい。
また、コンピュータに内蔵されるプロセッサ、メモリ、及びストレージなどのハードウェアを、上記した情報処理装置１０が有する構成と同等の機能を発揮させるためのプログラムも作成可能である。また、当該プログラムを記録した、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体も提供され得る。
＜＜５．むすび＞＞
以上、説明したように、本実施形態に係る情報処理装置１０は、少なくとも一部に流線形の形状を有する凸部を備え、当該凸部の先端、または、当該先端の近傍に位置するように集音部１１０が支持される。このような構成とすることで、例えば、風切音、振動に伴う雑音、及び装置の装着に伴う衣擦れ等のようなランダムに発生する雑音の影響を緩和し、より好適な態様で目的音（例えば、ユーザの音声）を集音することが可能となる。
また、本実施形態に係る情報処理装置１０は、複数の集音部１１０を備え、当該複数の集音部１１０が互いに異なる方向を向くように支持されていてもよい。このような構成により、風切音、振動に伴う雑音、及び装置の装着に伴う衣擦れ等の雑音がランダムに発生するような状況下においても、一部の集音部（即ち、雑音の影響が少ない集音部）の集音結果に基づき、他の集音部の特性を補うことが可能となる。
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
集音部と、
流線形の形状を有する凸部を少なくとも一部に備え、前記凸部の先端、または、当該先端の近傍に位置するように前記集音部を支持する支持部材と、
を備える、情報処理装置。
（２）
前記集音部である第１の集音部に加えて、当該第１の集音部とは異なる１以上の第２の集音部を備える、前記（１）に記載の情報処理装置。
（３）
前記支持部材は、複数の前記第２の集音部のそれぞれが、互いに異なる方向を向くように支持する、前記（２）に記載の情報処理装置。
（４）
前記支持部材は、ユーザの所定の部位に装着され、前記集音部と当該部位とが所定の位置関係となるように当該集音部を支持する、前記（１）に記載の情報処理装置。
（５）
前記部位は、首であり、
前記支持部材は、前記首に装着された場合に、前記凸部の先端が当該ユーザの略前方を向くように当該凸部が設けられている、
前記（４）に記載の情報処理装置。
（６）
前記集音部である第１の集音部に加えて、当該第１の集音部とは異なる複数の第２の集音部を備え、
複数の前記第２の集音部のうち少なくとも２以上の第２の集音部を、前記部位を基準として互いに略対称となる位置に支持する、
前記（４）または（５）に記載の情報処理装置。
（７）
前記第１の集音部と１以上の前記第２の集音部とのそれぞれにより集音された音響に基づき、前記第１の集音部に対して所定の方向から到来する音響に対する雑音成分を抑圧する信号処理部を備える、前記（２）に記載の情報処理装置。
（８）
前記信号処理部は、前記第１の集音部と１以上の前記第２の集音部とのそれぞれにより集音された音響に基づき、当該音響の周波数成分それぞれの信号レベルを推定し、当該信号レベルの推定結果に基づき、前記雑音成分を抑圧する、前記（７）に記載の情報処理装置。
（９）
前記信号処理部は、前記第１の集音部と１以上の前記第２の集音部とのうちの少なくとも複数の集音部それぞれにより集音された第１の音響と、従前の処理により前記雑音成分が抑圧された第２の音響との間の相関性に基づき、前記第１の音響に含まれる前記雑音成分を抑圧する、前記（７）に記載の情報処理装置。
（１０）
前記支持部材は、前記複数の集音部のうち少なくとも２以上の集音部のそれぞれと、所定の音源との間の距離が互いに異なるように、当該複数の集音部を支持する、前記（９）に記載の情報処理装置。
（１１）
前記支持部材は、前記複数の集音部のうち少なくとも２以上の集音部のそれぞれが、所定の音源に対して互いに異なる方向に位置するように、当該複数の集音部を支持する、前記（９）または（１０）に記載の情報処理装置。
（１２）
前記第１の集音部と１以上の前記第２の集音部とのうち一部の集音部により集音された音響を選択的に出力する出力制御部を備え、
前記出力制御部は、前記第１の集音部と１以上の前記第２の集音部とのそれぞれにより集音された音響に基づき、当該音響の周波数成分それぞれの信号レベルを推定し、当該信号レベルの推定結果に基づき、前記一部の集音部を選択する、
前記（２）に記載の情報処理装置。
（１３）
前記出力制御部は、マルチチャネルウィナーフィルタを含み、当該マルチチャネルウィナーフィルタのリファレンスマイクを、前記信号レベルの推定結果に基づき選択する、前記（１２）に記載の情報処理装置。
（１４）
前記支持部材は、少なくとも一部に略矩形状の面を有する筐体であり、
前記筐体は、前記略矩形状の面の角を含む所定の領域中に前記凸部を有し、当該凸部の先端、または、当該先端の近傍に前記集音部を支持する、
前記（１）に記載の情報処理装置。
（１５）
複数の前記集音部を備え、
前記筐体は、前記略矩形状の面の角のうち複数の角それぞれについて、当該角を含む所定の領域中に前記凸部を有し、当該凸部の先端、または、当該先端の近傍に前記集音部を支持する、前記（１４）に記載の情報処理装置。
（１６）
ユーザの腕に対して前記筐体を支持するバンド部を備え、
前記バンド部は、前記腕に装着された場合に、当該腕を基準として前記筐体と略対称となる位置に前記集音部とは異なる他の集音部を備える、
前記（１４）または（１５）に記載の情報処理装置。
（１７）
前記支持部材は、ユーザの頭部に装着されるメガネ型のフレームであり、
前記フレームは、フロントの少なくとも一部に前記凸部を有し、当該凸部の先端、または、当該先端の近傍に前記集音部を支持する、
前記（１）に記載の情報処理装置。
（１８）
前記フレームは、ブリッジ、または、当該ブリッジの近傍に前記凸部を有し、当該凸部の先端、または、当該先端の近傍に前記集音部を支持する、前記（１７）に記載の情報処理装置。
１０ 情報処理装置
１３ 周波数分解部
１５ チャネルパワー推定部
１６ フィルタ推定部
１７ フィルタ処理部
１８ 周波数合成部
１１０〜１１３ 集音部
６０ 情報処理装置
６５ チャネルパワー推定部
６５１ 入力パワー推定部
６５３ 非相関成分パワー推定部
６５５ ランダムノイズパワー推定部
６６ フィルタ推定部

Claims (4)

  1. 第１の集音部と、
    前記第１の集音部とは異なる第２の集音部と、
    前記第１の集音部と前記第２の集音部を支持する支持部材と、
    前記第１の集音部により集音された音響信号と前記第２の集音部により集音された音響信号に基づいて、風切音が抑圧された音響信号を生成する信号処理部と、
    を具備し、
    前記支持部材は、
    一部が開口したリング状の端部の少なくとも一部に、流線形の形状を有する凸部を備え、
    前記凸部の先端、または、当該先端の近傍に位置し、かつ前記第１の集音部が当該凸部が突出する方向を向くように、当該第１の集音部を支持し、
    前記支持部材がユーザの首に掛けられたときに、前記第２の集音部が当該ユーザの口の方向を向くように、当該第２の集音部を支持する、
    情報処理装置。
  2. 前記支持部材は、前記第１の集音部と所定の音源との間の距離と、前記第２の集音部と前記所定の音源との間の距離が異なるように、当該第１の集音部および第２の集音部を支持する、請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 前記支持部材は、前記第１の集音部と前記第２の集音部が、所定の音源に対して異なる方向に位置するように、当該第１の集音部および当該第２の集音部を支持する、請求項１に記載の情報処理装置。
  4. 外部装置と無線で通信し、前記風切音が抑圧された音響信号を供給する通信部を更に備える、請求項１に記載の情報処理装置。
    に記載の情報処理装置。
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