JP7380783B1 - 収音装置、収音プログラム、収音方法、判定装置、判定プログラム及び判定方法 - Google Patents

収音装置、収音プログラム、収音方法、判定装置、判定プログラム及び判定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 雑音・妨害音の誤検知や、目的音の誤棄却を抑制する収音装置、収音プログラム及び収音方法、判定装置、判定プログラム及び判定方法を提供する。【解決手段】 本発明は、収音装置に関する。そして本発明の収音装置は、複数のマイクアレイから供給される入力信号に基づいて、目的エリアへの方向に指向性を形成してビームフォーミング出力に基づいて目的エリア音抽出信号と非目的エリア音抽出信号を取得する手段と、目的エリア音抽出信号に目的エリア音が存在するか否かを目的エリア音閾値を用いて判定する手段と、非目的エリア音抽出信号に非目的エリア音が存在するか否かを判定する手段と、判定処理の結果に基づいて目的エリア音閾値を調整する手段と、目的エリア音の判定処理結果従って目的エリア音抽出信号を出力する手段とを有することを特徴とする。【選択図】 図１

Description

この発明は、収音装置、収音プログラム及び収音方法に関し、例えば、特定のエリアの音を強調してそれ以外のエリアの音を抑制するシステムや、音声区間検出を必要とする音声認識システム等に適用し得る。
雑音下での音声認識では、雑音の影響により音声認識の精度が下がるため、発話していない雑音区間を除外し、利用者の発話のみを切り出す音声区間検出には、高い精度が要求される。従来、音声区間検出を行う方式として、音声と雑音のパワー比に基づき区別する方式や、スペクトルの形状のような音声らしさに基づき区別する方式などが多数紹介されている。一方で、従来、目的音の存在するエリアを空間上で区切って、その区切られた音を使用して区間検出する方式として、特許文献１、特許文献２のような方式も提案されている。以下、特許文献１、２の記載技術について説明する。
特許文献１の記載技術では、背景雑音が強い環境下でエリアにある音を抽出する処理を行うと、ミュージカルノイズが残留してしまい、特に、エリアに音がない区間では、顕著に耳障りになるという問題を設定している。それに対して、特許文献１では、エリアを空間上で区切って、その区切られた音の情報に基づいて、エリアの音の有無を判定して、音が無い場合は処理結果を出力しないことを提案している。
一方で、特許文献１の記載技術では、背景雑音が強い環境でのミュージカルノイズへ対処できたが、ＳＮ比が悪いことに変わりはない。そのため、特許文献２では、エリアを空間上で区切って得られた音において、目的音が雑音に埋もれてしまい、特に無声子音はもともとパワーが小さく検出できないという問題を設定している。それに対して、特許文献２では、特許文献１の記載技術で無音と判定された場合であっても、エリアの音を周波数成分ごとに再判定する方式を提案している。
ここで、特許文献１、２の背景技術について記載する。
従来、複数の音源が存在する環境下において、ある特定方向の音のみ分離し収音する技術として、マイクロホンアレイを用いたビームフォーマ（Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｅｒ；以下「ＢＦ」とも呼ぶ）がある。ＢＦとは、各マイクロホンに到達する音の時間差を利用して指向性を形成する技術である（非特許文献１参照）。
従来、ＢＦは、加算型と減算型の大きく２つの種類に分けられる。特に減算型ＢＦは、加算型即に比べ、少ないマイクロホン数で指向性を形成できるという利点がある。
図１０は、マイクロホンＭの数が２個の場合の減算型ＢＦ４００に係る構成を示すブロック図である。
図１１は、２個のマイクロホンＭ１、Ｍ２を用いた減算型ＢＦ４００により形成される指向性フィルタの例について示した説明図である。
減算型ＢＦ４００は、まず遅延器４１０により目的とする方向に存在する音（以下、「目的音」と呼ぶ）が各マイクロホンＭ１、Ｍ２に到来する音の時間差を算出し、遅延を加えることにより目的音の位相を合わせる。上述の時間差は以下の（１）式により算出することができる。
ここで、ｄはマイクロホンＭ１、Ｍ２間の距離、ｃは音速、τＬは遅延量である。また、ここでθＬは、各マイクロホンＭ（Ｍ１、Ｍ２）を結んだ直線に対する垂直方向から目的方向への角度である。
また、ここで、死角がマイクロホンＭ１とＭ２の中心に対し、マイクロホンＭ１の方向に存在する場合、遅延器は、マイクロホンＭ１の入力信号ｘ１（ｔ）に対し遅延処理を行う。その後、減算型ＢＦ４００では、以下の（２）式に従い処理（減算処理）を行う。減算型ＢＦ４００の処理は周波数領域でも同様に行うことができ、その場合（２）式は以下の（３）のように変更される。
Figure 0007380783000002
ここでθＬ＝±π／２の場合、減算型ＢＦ４００により形成される指向性は図１１(ａ)に示すように、カージオイド型の単一指向性となる。また、「θＬ＝０，π」の場合、減算型ＢＦ４００により形成される指向性は、図１１(ｂ)のような８の字型の双指向性となる。以下では、入力信号から単一指向性を形成するフィルタを「単一指向性フィルタ」と呼び、双指向性を形成するフィルタを双指向性フィルタと呼ぶものとする。
また、減算器４２０では、スペクトル減算法（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ；以下、単に、「ＳＳ」とも呼ぶ）を用いることで、双指向性の死角に強い指向性を形成することもできる。ＳＳによる指向性は、以下の（４）式に従い全周波数、もしくは指定した周波数帯域で形成される。以下の（４）式では、マイクロホンＭ１の入力信号Ｘ１を用いているが、マイクロホンＭ２の入力信号Ｘ２でも同様の効果を得ることができる。
ここでβは、ＳＳの強度を調節するための係数である。また、減算器４２０では、減算時に値がマイナスなった場合は、０または元の値を小さくした値に置き換えるフロアリング処理を行う。以上のような減算型ＢＦ４００の処理方式では、双指向性の特性によって目的方向以外に存在する音（以下、「非目的音」と呼ぶ）を抽出し、抽出した非目的音の振幅スペクトルを入力信号の振幅スペクトルから減算することで、目的音を強調することができる。
Ｙ（ｎ）＝Ｘ１（ｎ）－βＭ（ｎ）…（４）
ここで、ある特定のエリア内に存在する音（以下、「目的エリア音」と呼ぶ）だけを収音したい場合、減算型ＢＦを用いるだけでは、そのエリアの周囲に存在する音源の音（以下、「非目的エリア音」と呼ぶ）も収音してしまう可能性がある。そこで、特許文献１、特許文献２では、複数のマイクロホンアレイを用い、それぞれ別々の方向から目的エリアヘ指向性を向け、指向性を目的エリアで交差させることで目的エリア音を収音する手法（以下、「エリア収音」と呼ぶ）を提案している。
エリア収音では、まず各マイクロホンアレイのＢＦ出力に含まれる目的エリア音の振幅スペクトルの比率を推定し、それを補正係数とする。
図１２は、従来のマイクロホンアレイを用いたエリア収音処理の例について示した図である。
例えば、図１２に示すように、２つのマイクロホンアレイＭＡ１、ＭＡ２を使用する場合、目的エリア音振幅スペクトルの補正係数は、以下の（５）式及び（６）式の組み合わせ、又は以下の（７）式及び（８）式の組み合わせにより算出することができる。ここで、Ｙ１ｋ（ｎ）は第１のマイクロホンアレイＭＡ１のＢＦ出力の振幅スペクトルであり、Ｙ２ｋ（ｎ）は第２のマイクロホンアレイＭＡ２のＢＦ出力の振幅スペクトルであり、Ｎは周波数ビンの総数であり、ｋは周波数である。また、ここで、α１（ｎ）、α２（ｎ）は各ＢＦ出力に対する振幅スペクトル補正係数である。さらに、ここで、ｍｏｄｅは最頻値を表し、ｍｅｄｅｉａｎは中央値を表している。
Figure 0007380783000003
以上の処理により、減算器４２０は、補正係数α１（ｎ）、α２（ｎ）を求め、求めた補正係数により各ＢＦ出力を補正し、ＳＳすることで、目的エリア方向に存在する非目的エリア音を抽出する。さらに、減算器４２０は、抽出した非目的エリア音を各ＢＦの出力からＳＳすることにより目的エリア音を抽出することができる。
減算型ＢＦ４００は、第１のマイクロホンアレイＭＡ１からみた目的エリア方向に存在する非目的エリア音Ｎ１（ｎ）を抽出する際、例えば、（９）式に示すように、第１のマイクロホンアレイＭＡ１のＢＦ出力Ｙ１（ｎ）から第２のマイクロホンアレイＭＡ２のＢＦ出力Ｙ２（ｎ）に振幅スペクトル補正係数α２を掛けたものをＳＳする。減算型ＢＦ４００は、同様に、以下の（１０）式に従い、第２のマイクロホンアレイＭＡ２からみた目的エリア方向に存在する非目的エリア音Ｎ２（ｎ）を抽出する。
その後、減算型ＢＦ４００は、以下の（１１）式、又は（１２）式に従い、各ＢＦ出力から非目的エリア音をＳＳして目的エリア音を抽出する。なお、以下の（１１）式は、第１のマイクロホンアレイＭＡ１を基準として、目的エリア音を抽出する場合の処理を示している。また、以下の（１２）式は、第２のマイクロホンアレイＭＡ２を基準として目的エリア音を抽出する場合の処理を示している。ここでγ１（ｎ）、γ２（ｎ）は、ＳＳ時の強度を変更するための係数である。
Ｎ１（ｎ）＝Ｙ１（ｎ）－α２（ｎ）Ｙ２（ｎ）…（９）
Ｎ２（ｎ）＝Ｙ２（ｎ）－α１（ｎ）Ｙ１（ｎ）…（１０）
Ｚ１（ｎ）＝Ｙ１（ｎ）－γ１（ｎ）Ｎ１（ｎ）…（１１）
Ｚ２（ｎ）＝Ｙ２（ｎ）－γ２（ｎ）Ｎ２（ｎ）…（１２）
以上のように、特許文献１、２に記載技術では、複数のマイクロホンアレイで構成され、各マイクロホンアレイはビームフォーマによって目的エリア方向への指向性を形成し、すべてのビームフォーマ出力に含まれる目的エリア音のパワーが等しくなるようにパワーを補正し、それぞれのビームフォーマ出力をスペクトル減算することで非目的エリア音を抽出し、各ビームフォーマ出力から非目的エリア音をスペクトル減算することで、目的エリア音を抽出する。
特開２０１６－１２７４５７号公報 特開２０１８－１６４１５６号公報
浅野太著，"音響テクノロジーシリーズ１６ 音のアレイ信号処理－音源の定位・追跡と分離－"，日本音響学会編，コロナ社，２０１１年２月２５日発行
しかしながら、従来のエリア収音処理においても、雑音が支配的な区間で雑音を誤検知したり、目的音が支配的な区間で目的音を誤棄却したりするという課題があった。具体的には、従来のエリア収音処理では、雑音が支配的な区間（つまり、目的音となる音声が無く雑音のみの区間）で、エリアの音を抽出する音処理において雑音の消し残りがあった場合に、誤って雑音のみの区間を目的音の区間と検知してしまうことがある。また、従来のエリア収音処理では、目的音が支配的な区間（つまり、目的音が存在する区間）において、無声子音などのパワーが小さい区間を誤って棄却して、処理結果を出力しないことがある。
以上のような問題に鑑みて、雑音・妨害音の誤検知や、目的音の誤棄却を抑制することができる収音装置、収音プログラム、収音方法、判定装置、判定プログラム及び判定方法が望まれている。
第１の本発明の収音装置は、複数のマイクアレイから供給される入力信号に基づいて、目的エリアへの方向に指向性を形成してビームフォーミング出力を取得し、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリアを音源とする音を抽出する目的エリア音抽出処理を行い、目的エリア音抽出信号を取得する目的エリア音取得手段と、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリア以外の非目的エリアを音源とする音を抽出する非目的エリア音抽出処理を行い、非目的エリア音抽出信号を取得する非目的エリア音取得手段と、前記目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える目的エリア音が存在するか否かを、目的エリア音閾値を用いて判定する目的エリア音判定処理を行う目的エリア音判定手段と、前記非目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える非目的エリア音が存在するか否かを判定する非目的エリア音判定処理を行う非目的エリア音判定手段と、前記目的エリア音判定手段の判定結果と前記非目的エリア音判定手段の判定結果とに基づいて前記目的エリア音閾値を調整する閾値調整手段と、前記目的エリア音判定手段により目的エリア音が存在すると判断された前記目的エリア音抽出信号を出力する出力手段とを有することを特徴とする。
第２の本発明の収音プログラムは、コンピュータを、複数のマイクアレイから供給される入力信号に基づいて、目的エリアへの方向に指向性を形成してビームフォーミング出力を取得し、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリアを音源とする音を抽出する目的エリア音抽出処理を行い、目的エリア音抽出信号を取得する目的エリア音取得手段と、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリア以外の非目的エリアを音源とする音を抽出する非目的エリア音抽出処理を行い、非目的エリア音抽出信号を取得する非目的エリア音取得手段と、前記目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える目的エリア音が存在するか否かを、目的エリア音閾値を用いて判定する目的エリア音判定処理を行う目的エリア音判定手段と、前記非目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える非目的エリア音が存在するか否かを判定する非目的エリア音判定処理を行う非目的エリア音判定手段と、前記目的エリア音判定手段の判定結果と前記非目的エリア音判定手段の判定結果とに基づいて前記目的エリア音閾値を調整する閾値調整手段と、前記目的エリア音判定手段により目的エリア音が存在すると判断された前記目的エリア音抽出信号を出力する出力手段とて機能させることを特徴とする。
第３の本発明は、収音装置が行う収音方法において、前記収音装置は、目的エリア音取得手段、非目的エリア音取得手段、目的エリア音判定手段、閾値調整手段、非目的エリア音判定手段及び出力手段を有し、前記目的エリア音取得手段は、複数のマイクアレイから供給される入力信号に基づいて、目的エリアへの方向に指向性を形成してビームフォーミング出力を取得し、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリアを音源とする音を抽出する目的エリア音抽出処理を行い、目的エリア音抽出信号を取得し、前記非目的エリア音取得手段は、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリア以外の非目的エリアを音源とする音を抽出する非目的エリア音抽出処理を行い、非目的エリア音抽出信号を取得し、前記目的エリア音判定手段は、前記目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える目的エリア音が存在するか否かを、目的エリア音閾値を用いて判定する目的エリア音判定処理を行い、前記非目的エリア音判定手段は、前記非目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える非目的エリア音が存在するか否かを判定する非目的エリア音判定処理を行い、前記閾値調整手段は、前記目的エリア音判定手段の判定結果と前記非目的エリア音判定手段の判定結果とに基づいて前記目的エリア音閾値を調整し、前記出力手段は、前記目的エリア音判定手段により目的エリア音が存在すると判断された前記目的エリア音抽出信号を出力することを特徴とする。
第４の本発明は、判定装置において、複数のマイクアレイから供給される入力信号に基づいて、目的エリアへの方向に指向性を形成してビームフォーミング出力を取得し、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリアを音源とする音を抽出する目的エリア音抽出処理を行い、目的エリア音抽出信号を取得する目的エリア音取得手段と、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリア以外の非目的エリアを音源とする音を抽出する非目的エリア音抽出処理を行い、非目的エリア音抽出信号を取得する非目的エリア音取得手段と、前記目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える目的エリア音が存在するか否かを、目的エリア音閾値を用いて判定する目的エリア音判定処理を行う目的エリア音判定手段と、前記非目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える非目的エリア音が存在するか否かを判定する非目的エリア音判定処理を行う非目的エリア音判定手段と、前記目的エリア音判定手段の判定結果と前記非目的エリア音判定手段の判定結果とに基づいて前記目的エリア音閾値を調整する閾値調整手段と、前記目的エリア音判定処理の結果を出力する出力手段とを有することを特徴とする。
第５の本発明の判定プログラムは、コンピュータを複数のマイクアレイから供給される入力信号に基づいて、目的エリアへの方向に指向性を形成してビームフォーミング出力を取得し、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリアを音源とする音を抽出する目的エリア音抽出処理を行い、目的エリア音抽出信号を取得する目的エリア音取得手段と、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリア以外の非目的エリアを音源とする音を抽出する非目的エリア音抽出処理を行い、非目的エリア音抽出信号を取得する非目的エリア音取得手段と、前記目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える目的エリア音が存在するか否かを、目的エリア音閾値を用いて判定する目的エリア音判定処理を行う目的エリア音判定手段と、前記非目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える非目的エリア音が存在するか否かを判定する非目的エリア音判定処理を行う非目的エリア音判定手段と、前記目的エリア音判定手段の判定結果と前記非目的エリア音判定手段の判定結果とに基づいて前記目的エリア音閾値を調整する閾値調整手段と、前記目的エリア音判定処理の結果を出力する出力手段として機能させることを特徴とする判定プログラム。
第６の本発明は、判定装置が行う判定方法において、前記判定装置は、目的エリア音取得手段、非目的エリア音取得手段、目的エリア音判定手段、閾値調整手段、非目的エリア音判定手段及び出力手段を有し、前記目的エリア音取得手段は、複数のマイクアレイから供給される入力信号に基づいて、目的エリアへの方向に指向性を形成してビームフォーミング出力を取得し、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリアを音源とする音を抽出する目的エリア音抽出処理を行い、目的エリア音抽出信号を取得し、前記非目的エリア音取得手段は、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリア以外の非目的エリアを音源とする音を抽出する非目的エリア音抽出処理を行い、非目的エリア音抽出信号を取得し、前記目的エリア音判定手段は、前記目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える目的エリア音が存在するか否かを、目的エリア音閾値を用いて判定する目的エリア音判定処理を行い、前記非目的エリア音判定手段は、前記非目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える非目的エリア音が存在するか否かを判定する非目的エリア音判定処理を行い、前記閾値調整手段は、前記目的エリア音判定手段の判定結果と前記非目的エリア音判定手段の判定結果とに基づいて前記目的エリア音閾値を調整し、前記出力手段は、前記目的エリア音判定処理の結果を出力することを特徴とする収音方法。
本発明によれば、雑音・妨害音の誤検知や、目的音の誤棄却を抑制する収音装置、収音プログラム、収音方法、判定装置、判定プログラム及び判定方法を提供することができる。
第１の実施形態に係る収音装置の機能的構成について示したブロック図である。 第１の実施形態に係る収音装置のハードウェア構成の例について示したブロック図である。 第1の実施形態に係る目的エリア音取得部の機能的構成の例について示したブロック図である。 第１の実施形態に係る目的エリア音出力判定部の機能的構成の例について示したブロック図である。 第１の実施形態に係る閾値調整部が閾値を調整する例について表形式で示した図である。 第３の実施形態に係る収音装置の機能的構成について示したブロック図である。 第３の実施形態に係る目的エリア音取得部の機能的構成の例について示したブロック図である。 第４の実施形態に係る収音装置の機能的構成について示したブロック図である。 第５の実施形態に係る収音装置の機能的構成について示したブロック図である。 従来の減算型に係る構成を示すブロック図である。 従来の減算型ＢＦにより形成される指向性フィルタの例について示した説明図である。 従来のマイクロホンアレイを用いたエリア収音処理の例について示した図である。
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による収音装置、プログラム及び収音方法の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
（Ａ－１）第１の実施形態の構成
図１は、この実施形態の収音装置１０の全体構成を示すブロック図である。
なお、図１において、括弧内の符号は後述する第２の実施形態でのみ用いられる符号である。
収音装置は、２つのマイクロホンアレイＭＡ（ＭＡ１、ＭＡ２）からの入力信号を用いて、目的エリアの音源からの目的エリア音を収音する目的エリア音収音処理を行う。
マイクロホンアレイＭＡ１、ＭＡ２は、目的エリアが存在する空間の任意の場所に配置される。目的エリアに対するマイクロホンアレイＭＡ１、ＭＡ２の位置は、指向性が目的エリアでのみ重なればどこでも良く、例えば目的エリアを挟んで対向に配置しても良い。各マイクロホンアレイＭＡは２つ以上のマイクロホンＭから構成され、各マイクロホンＭにより音響信号を収音する。この実施形態では、各マイクロホンアレイＭＡに、音響信号を収音する２つのマイクロホンＭ（Ｍ１、Ｍ２）が配置されるものとして説明する。すなわち、各マイクロホンアレイＭＡは、２ｃｈマイクロホンアレイを構成している。なお、マイクロホンアレイＭＡの数は２つに限定するものではなく、目的エリアが複数存在する場合、全てのエリアをカバーできる数のマイクロホンアレイＭＡを配置する必要がある。
次に、収音装置１０の内部構成について説明する。
収音装置１０は、データ入力部１１、目的エリア音取得部１２、非目的エリア音取得部１３、及び目的エリア音出力判定部１４を有している。収音装置１０の各要素の詳細構成については後述する。
データ入力部１１は、各マイクロホンアレイ（ＭＡ１、ＭＡ２）で収音した音響信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、さらに時間領域から周波数領域に変換した入力信号として取得する。
目的エリア音取得部１２は、各マイクロホンアレイ（ＭＡ１、ＭＡ２）の入力信号に基づいて、目的エリアに対するエリア収音処理を行い、目的エリア音を取得する処理を行う。
非目的エリア音取得部１３は、いずれかの入力信号から、非目的エリア（目的エリア以外のエリア）を音源とする非目的エリア音を抽出して取得する処理を行う。例えば、非目的エリア音取得部１３は、いずれかの入力信号から、目的エリア音取得部１２が取得した目的エリア音を減算することで、非目的エリア音を抽出するようにしてもよい。
目的エリア音出力判定部１４は、目的エリア音取得部１２が取得した目的エリア音を出力するか否かを判定する処理（以下、「目的エリア音判定処理」と呼ぶ）を行い、その結果に応じて目的エリア音の出力を制御する処理を行う。
目的エリア音出力判定部１４は、目的エリア音取得部１２から供給される目的エリア音について、時系列順のフレーム（周波数領域で表現された１つの時系列の信号）ごとに目的エリア音判定処理を行い、目的エリア音が存在すると判定されたフレーム（信号）についてのみ出力する。つまり、目的エリア音出力判定部１４は、目的エリア音が存在すると判定されたフレーム（信号）についてはそのまま所定の形式／手段により出力する処理を行い、目的エリア音が存在しないと判定されたフレーム（信号）については出力しない。なお、このとき、目的エリア音出力判定部１４は、目的エリア音が存在しないと判定されたフレーム（信号）に替えて、別のダミーの信号（例えば、無音の信号等）を出力するようにしてもよい。目的エリア音出力判定部１４による目的エリア音判定処理の詳細については後述する。
目的エリア音出力判定部１４の出力形式については限定されないものであり、種々の出力形式／手段を適用することができる。例えば、目的エリア音出力判定部１４は、周波数領域で表現された目的エリア音をそのまま出力するようにしてもよいし、時間領域の信号／データ（例えば、ＰＣＭや所定のコーデックの信号／データ）に変換して出力するようにしてもよい。また、目的エリア音出力判定部１４は、目的エリア音をデジタル信号で出力してもよいしアナログ信号に変換して出力するようにしてもよい。
次に、収音装置１０のハードウェア構成の例について説明する。
収音装置１０は、全てハードウェア（例えば、専用チップ等）により構成するようにしてもよいし一部又は全部についてソフトウェア（プログラム）として構成するようにしてもよい。収音装置１０は、例えば、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータにプログラム（実施形態の収音プログラムを含む）をインストールすることにより構成するようにしてもよい。
図２は、収音装置１０のハードウェア構成の例について示したブロック図である。
図２では、収音装置１０を、ソフトウェア（コンピュータ）を用いて構成する際のハードウェア構成の例について示している。
図２に示す収音装置１０は、ハードウェア的な構成要素として、プログラム（実施形態の収音プログラムを含む）がインストールされたコンピュータ２００を有している。また、コンピュータ２００は、収音プログラム専用のコンピュータとしてもよいし、他の機能のプログラムと共用される構成としてもよい。
図２に示すコンピュータ２００は、プロセッサ２０１、一次記憶部２０２、及び二次記憶部２０３を有している。一次記憶部２０２は、プロセッサ２０１の作業用メモリ（ワークメモリ）として機能する記憶手段であり、例えば、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の高速動作するメモリを適用することができる。二次記憶部２０３は、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）やプログラムデータ（実施形態に係る収音プログラムのデータを含む）等の種々のデータを記録する記憶手段であり、例えば、ＦＬＡＳＨ（登録商標）メモリやＨＤＤやＳＳＤ等の不揮発性メモリを適用することができる。この実施形態のコンピュータ２００では、プロセッサ２０１が起動する際、二次記憶部２０３に記録されたＯＳやプログラム（実施形態に係る収音プログラムを含む）を読み込み、一次記憶部２０２上に展開して実行する。
なお、コンピュータ２００の具体的な構成は図２の構成に限定されないものであり、種々の構成を適用することができる。例えば、一次記憶部２０２が不揮発メモリ（例えば、ＦＬＡＳＨメモリ等）であれば、二次記憶部２０３については除外した構成としてもよい。
次に、目的エリア音取得部１２の内部構成の例について図３を用いて説明する。
図３は、この実施形態の目的エリア音取得部１２の機能的構成の例について示したブロック図である。
この実施形態において、目的エリア音取得部１２による目的エリア音の取得は、例えば、図３に示す構成により実現されるものとして説明するが、その他の方式を用いて目的エリア音の取得を行う構成を適用するようにしてもよい。
図３に示すように、この実施形態の例では、目的エリア音取得部１２は、雑音抑圧部１２１、指向性形成部１２２、遅延補正部１２３、補正係数導出部と、空間座標データ保持部１２５と、目的エリア音抽出部１２４を有しているものとして説明する。目的エリア音取得部１２の各要素の詳細構成については後述する。
次に、目的エリア音出力判定部１４の内部構成の例について図４を用いて説明する。
図４は、この実施形態の目的エリア音出力判定部１４の機能的構成の例について示したブロック図である。
図４に示すように、この実施形態の例では、目的エリア音出力判定部１４は、目的エリア音閾値判定部１４１、非目的エリア音閾値判定部１４２、閾値調整部１４３、及び目的エリア音出力部１４４を有しているものとして説明する。この実施形態において、目的エリア音出力判定部１４による目的エリア音出力判定は、例えば、図３に示す構成により実現されるものとして説明するが、その他の方式を用いて目的エリア音出力判定を行う構成を適用するようにしてもよい。
（Ａ－２）第１の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第１の実施形態の収音装置１０の動作（実施形態に係る収音方法）を説明する。
まず、データ入力部１１の動作について説明する。
データ入力部１１は、各マイクロホンアレイ（ＭＡ１、ＭＡ２）で収音した音響信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。そして、データ入力部１１は、当該デジタル信号を時間領域から周波数領域の信号に変換する。データ入力部１１は、例えば、高速フーリエ変換を用いて時間領域から周波数領域へ変換するようにしてもよい。なお、ここでは、各マイクロホンアレイにおいて、マイクロホンＭ１、Ｍ２の入力スペクトル（周波数領域の入力信号）を、それぞれＸ１、Ｘ２とする。
次に、目的エリア音取得部１２の動作について図３を用いて説明する。
雑音抑圧部１２１は、データ入力部１１から取得した音に含まれる背景雑音の成分を推定し、抑圧する。雑音抑圧部１２１による雑音抑圧には、例えば、ＳＳやウィーナーフィルタリング法（Ｗｉｅｎｅｒ Ｆｉｌｌｔｅｒｉｎｇ）などを用いることができる。
指向性形成部１２２は、マイクロホンアレイ毎に雑音抑圧部１２１により背景雑音を抑圧した信号に対し、（４）式に従いＢＦにより目的エリア方向に指向性を形成する。
遅延補正部１２３は、目的エリアと各マイクロホンアレイの距離の違いにより発生する遅延を算出し、補正する。遅延補正部１２３は、まず空間座標データ保持部１２５から目的エリアの位置と各マイクロホンアレイの位置を取得し、各マイクロホンアレイヘの目的エリア音の到達時間の差を算出する。次に最も目的エリアから遠い位置に配置されたマイクロホンアレイを基準として、全てのマイクロホンアレイに目的エリア音が同時に到達するように遅延を加える。
空間座標データ保持部１２５は、全ての目的エリアと各マイクロホンアレイを構成するマイクロホンの位置情報を保持している。空間座標データ保持部１２５が各マイクロホンアレイの各マイクロホンの位置情報を保持する方法や、空間座標データ保持部１２５が保持する位置情報の具体的な形式は限定されないものであり、種々のデータ形式を適用することができる。
補正係数算出部１２６は、各ＢＦ出力に含まれる目的エリア音成分の振幅スペクトルを同じにするための補正係数を（５）、（６）式または（７）、（８）式に従い算出する。
目的エリア音抽出部１２４は、補正係数算出部１２６で算出した補正係数により補正しＢＦ出力データを（９）、もしくは（１０）式に従いＳＳし、目的エリア方向に存在する非目的エリア音を抽出する。さらに、目的エリア音抽出部１２４は、抽出した雑音を各ＢＦの出力から（１１）、もしくは（１２）式に従いＳＳすることにより目的エリア音を抽出する。
次に、非目的エリア音取得部１３の動作について説明する。
非目的エリア音取得部１３は、データ入力部１１から取得した入力信号から、目的エリア音取得部１２から取得した目的エリア音を減算することで、非目的エリア音として抽出する。減算時に値がマイナスになった場合は、０または元の値を小さくした値に置き換えるフロアリング処理を行う。具体的には、（１３）式に基づき非目的エリア音を算出する。ここで、Ｘ１ｋは、マイクロホンアレイＭＡ１の入力信号Ｘ１（第１のマイクロホンＭ１の入力信号）における周波数ｋの振幅スペクトルであり、Ｖ１ｋは、非目的エリア音Ｖ１における周波数ｋの振幅スペクトルであり、Ｚ１ｋは目的エリア音出力データにおける周波数ｋの振幅スペクトルである。
Ｖ１ｋ＝Ｘ１ｋ－Ｚ１ｋ…（１３）
なお、非目的エリア音取得部１３は、この実施形態の例では、（１３）式に示す方法で非目的エリア音として抽出したが、他の抽出方法でもよい。例えば、非目的エリア音取得部１３では、（９）式に示すように、第１のマイクロホンアレイのＢＦ出力Ｙ１（ｎ）から第２のマイクロホンアレイのＢＦ出力Ｙ２（ｎ）に振幅スペクトル補正係数α２を掛けたものをＳＳして抽出する方法や、同様に、（１０）式に示すように、第２のマイクロホンアレイのＢＦ出力Ｙ２（ｎ）から第１のマイクロホンアレイのＢＦ出力Ｙ１（ｎ）に振幅スペクトル補正係数α１を掛けたものをＳＳして抽出する方法により、非目的エリア音を取得するようにしてもよい。
次に、目的エリア音出力判定部１４の動作について図４を用いて説明する。
目的エリア音閾値判定部１４１は、時系列順のフレームごとに目的エリア音取得部１２から取得した目的エリア音Ｚ１ｋに目的エリア音が存在するか否か（所定の基準を超える音の成分が含まれているか否か）を判定する処理（以下、「目的エリア音判定処理」と呼ぶ）を行う。目的エリア音閾値判定部１４１は、目的エリア音判定処理の結果、目的エリア音が存在すると判定した場合判定値として「１」を出力し、目的エリア音が存在しないと判定した場合判定値として「０」を出力するものとする。この実施形態では、上記の通り目的エリア音閾値判定部１４１の出力する判定値は１又は０の２値であるものとして説明するが、目的エリア音閾値判定部１４１の出力する判定値の形式は上記の例に限定されず種々の形式を適用することができる。
目的エリア音閾値判定部１４１は、まず、周波数ごとに、データ入力部１１から取得した入力信号Ｘ１ｋと、目的エリア音取得部１２から取得した目的エリア音Ｚ１ｋを用いて、周波数ごとの振幅比ＲＡｋを算出する。具体的には、目的エリア音閾値判定部１４１は、（１４）式に基づき周波数毎の振幅比を算出する。ここで、Ｘ１ｋは、マイクロホンアレイＭＡ１の入力信号Ｘ１（第１のマイクロホンＭ１の入力信号）における周波数ｋの振幅スペクトルであり、Ｚ１ｋは目的エリア音における周波数ｋの振幅スペクトルである。また、ｍは処理対象の周波数の下限、ｎは周波数の上限である。
Figure 0007380783000004
次に、目的エリア音閾値判定部１４１は、あらかじめ設定された閾値ＴＡと、振幅比ＲＡｋの周波数ｋ＝ｍ，…，ｎまでの和に基づく判定値ＲＡを比較する。具体的には、目的エリア音閾値判定部１４１は、（１５）式に基づき周波数毎の振幅比の和を算出する。目的エリア音閾値判定部１４１は、判定値ＲＡが閾値ＴＡを超える場合には、目的エリア音が存在すると判定して「１」を判定値（判定結果）とし、判定値ＲＡが閾値ＴＡを超えない場合には、目的エリア音が存在しないと判定して「０」を判定値（判定結果）とする。
Figure 0007380783000005
なお、目的エリア音閾値判定部１４１は、この実施形態の例では、（１４）式に示すように判定値に、目的エリア音の振幅スペクトルＺ１ｋと入力信号の振幅スペクトルＸ１ｋの振幅比を用いたが、他の判定値でもよい。例えば、目的エリア音閾値判定部１４１において、目的エリア音のパワー「（Ｚ１ｋ）２」と入力信号のパワー「（Ｘ１ｋ）２」のパワー比を判定値として用いてもよい。
非目的エリア音閾値判定部１４２は、非目的エリア音取得部１３から取得した非目的エリア音Ｖ１ｋに非目的エリア音が存在するか否か（所定の基準を超える音の成分が含まれているか否か）を判定する処理（以下、「非目的エリア音判定処理」と呼ぶ）を行う。非目的エリア音閾値判定部１４２は、非目的エリア音判定処理の結果、非目的エリア音が存在すると判定した場合判定値（判定結果）として「１」を出力し、非目的エリア音が存在しないと判定した場合判定値（判定結果）として「０」を出力するものとする。この実施形態では、上記の通り非目的エリア音閾値判定部１４２の出力する判定値は１又は０の２値であるものとして説明するが、非目的エリア音閾値判定部１４２の出力する判定値の形式は上記の例に限定されず種々の形式を適用することができる。
非目的エリア音閾値判定部１４２は、まず、周波数ごとに、データ入力部１１から取得した入力信号Ｘ１ｋと、非目的エリア音取得部１３から取得した非目的エリア音Ｖ１ｋを用いて周波数ごとの振幅比ＲＢｋを算出する。具体的には、非目的エリア音閾値判定部１４２は、（１６）式に基づき周波数毎の振幅比を算出する。Ｖ１ｋは非目的エリア音における周波数ｋの振幅である。
Figure 0007380783000006
次に、非目的エリア音閾値判定部１４２は、あらかじめ設定された閾値ＴＢと、振幅比ＲＢｋの周波数ｋ＝ｍ，…，ｎまでの和に基づく判定値ＲＢを比較する。具体的には、非目的エリア音閾値判定部１４２は、（１７）式に基づき周波数毎の振幅比の和を算出する。非目的エリア音閾値判定部１４２は、判定値ＲＢが閾値ＴＢを超える場合には、非目的エリア音が存在すると判定して「１」を判定値（判定結果）とし、判定値ＲＢが閾値ＴＢを超えない場合には、非目的エリア音が存在しないと判定して「０」を判定値（判定結果）とする。
Figure 0007380783000007
なお、非目的エリア音閾値判定部１４２では、この実施形態の例では、（１６）式に示すように判定値に、非目的エリア音の振幅スペクトルＶ１ｋと入力信号の振幅スペクトルＸ１ｋの振幅比を用いたが、他の判定値でもよく、例えば、非目的エリア音のパワー「（Ｖ１ｋ）２」と入力信号のパワー「（Ｘ１ｋ）２」のパワー比を用いてもよい。
閾値調整部１４３は、目的エリア音閾値判定部１４１と非目的エリア音閾値判定部１４２からそれぞれで取得した判定値（判定結果）から、適切な閾値ＴＡを設定（閾値ＴＡを調整；閾値ＴＡを制御；閾値ＴＡを補正）する。以下の例では、閾値調整部１４３は、閾値ＴＡの初期値をＴｉｎｉとし、目的エリア音閾値判定部１４１と非目的エリア音閾値判定部１４２の判定値に応じて閾値ＴＡを調整（Ｔｉｎｉから調整）するものとして説明する。
図５は、目的エリア音閾値判定部１４１と非目的エリア音閾値判定部１４２の判定値に応じて、閾値調整部１４３が閾値ＴＡを調整する処理の内容（閾値ＴＡの補正内容）について表形式で示した図である。
閾値調整部１４３は、図５に示すように、目的エリア音閾値判定部１４１の判定値が「０」で、かつ、非目的エリア音閾値判定部１４２の判定値が「０」である場合、閾値ＴＡに、初期閾値Ｔｉｎｉを設定する（つまり、閾値ＴＡを初期閾値Ｔｉｎｉのまま調整しない）。また、閾値調整部１４３は、目的エリア音閾値判定部１４１の判定値が「１」で、かつ、非目的エリア音閾値判定部１４２の判定値が「１」である場合も、閾値ＴＡに初期閾値Ｔｉｎｉを設定する。さらに、閾値調整部１４３は、目的エリア音閾値判定部１４１の判定値が「１」で、かつ、非目的エリア音閾値判定部１４２の判定値が「０」である場合、閾値ＴＡに、(Ｔｉｎｉ－ｐ１)を設定し、目的エリア音を抽出しやすくする。さらにまた、閾値調整部１４３は、目的エリア音閾値判定部１４１の判定値が「０」で、かつ、非目的エリア音閾値判定部１４２の判定値が「１」である場合、閾値ＴＡに、(Ｔｉｎｉ＋ｐ２)を設定し、非目的エリア音を抽出しにくくする。
つまり、閾値調整部１４３は、目的エリア音又は非目的エリア音のいずれか一方のみが存在する場合（所定の基準以上の音である場合；２つの判定値のうち一方のみが１の場合）に、閾値ＴＡを調整する。具体的には上記の通り閾値調整部１４３は、目的エリア音のみが存在する場合閾値ＴＡを下げる調整を行って目的エリア音を抽出（出力）しやすくし、非目的エリア音のみが存在する場合閾値ＴＡを上げる調整を行って非目的エリア音を抽出（出力）しにくくする処理を行う。
なお、ｐ１とｐ２は、あらかじめ設定された任意の値としてもよいし、ユーザ（オペレータ）の操作により任意の値に設定可能な値としてもよい。つまり、ｐ１、ｐ２は、ユーザによる使用環境や実験等により求められた好適な値が設定されることが望ましい。また、Ｐ１とＰ２は同じ値としてもよいし、異なる値としてもよい。
閾値調整部１４３が、閾値を設定することができるタイミングは複数存在する。したがって、閾値調整部１４３において、閾値を設定するタイミングは後述するタイミングのいずれかを適用するようにしてもよい。例えば、閾値調整部１４３は、目的エリア音閾値判定部１４１から取得した今回のフレームの判定値より、次回のフレームの閾値ＴＡを調整してもよい。また、閾値調整部１４３は、目的エリア音閾値判定部１４１から取得した前回のフレームの判定値より、今回のフレームの閾値ＴＡを調整してもよい。
以上のように、閾値調整部１４３は、閾値ＴＡを調整する処理を行う。
目的エリア音出力部１４４は、目的エリア音閾値判定部１４１の判定結果に基づいて、出力する信号を制御する。具体的には、目的エリア音出力部１４４は、目的エリア音閾値判定部１４１から取得した判定値が「１」となるフレーム（信号）についてのみ出力する。
（Ａ－３）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
第１の実施形態の収音装置１０では、非目的エリア音のみが存在する場合、誤って目的エリア音と判定しにくくするために、目的エリア音用の閾値ＴＡを上げておくことで、雑音や妨害音の誤検知を防ぐことができる。
また、第１の実施形態の収音装置１０では、目的エリア音のみが存在する区間で、誤って目的エリア音がないと判定されにくくするために、目的エリア音用の閾値ＴＡを下げておくことで、無声子音などのパワーが小さい音声による、目的音の誤棄却を防ぐことができる。
以上のように、第１の実施形態の収音装置では、雑音や妨害音の誤検知や、目的音の誤棄却を低減することができる。
（Ｂ）第２の実施形態
以下、本発明による収音装置、プログラム及び収音方法の第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
（Ｂ－１）第２の実施形態の構成
第２の実施形態に係る収音装置１０Ａの構成についても、第１の実施形態と同様に上述の図１～図５、図１０を用いて示すことができる。なお、図１～図５、図１０において、括弧内の符号は第２の実施形態でのみ用いられる符号である。以下では、第２の実施形態について第１の実施形態との差異のみを説明する。
第１の実施形態では、閾値調整部１４３の閾値の設定のタイミングについては、「目的エリア音閾値判定部１４１から取得した今回のフレームの判定値より、次回のフレームの閾値ＴＡを調整する場合」と、「目的エリア音閾値判定部１４１から取得した前回のフレームの判定値より、今回のフレームの閾値ＴＡを調整する場合」の２つを挙げていた。しかしながら、第１の実施形態の収音装置１０では、どちらの場合も過去のフレームの判定値を使って取得した閾値に基づいて、現在のフレームの判定値を出力していたため、過去の情報と現在の情報に、判定結果に影響を及ぼすような差があった場合に、誤った判定値を出力する懸念があった。そのため、第２の実施形態の収音装置１０Ａでは、第１の実施形態の課題を解決するために、現在（今回；最新）のフレームの判定値を使って取得した閾値に基づいて、現在のフレームの判定値を出力するように構成されている。
図１に示すように、収音装置１０Ａでは、目的エリア音出力判定部１４が目的エリア音出力判定部１４Ａに置き換わっている点で第１の実施形態と異なっている。また、図４に示すように、目的エリア音出力判定部１４Ａでは、目的エリア音閾値判定部１４１と、閾値調整部１４３と、目的エリア音出力部１４４Ａとが、それぞれ、目的エリア音閾値判定部１４１Ａと、閾値調整部１４３Ａと、目的エリア音出力部１４４Ａとに置き換わっている点で第１の実施形態と異なっている。
（Ｂ－２）第２の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第２の実施形態の収音装置１０の動作（実施形態に係る収音方法）について第１の実施形態との差異のみを説明する。
上記の通り、第２の実施形態では、目的エリア音閾値判定部１４１Ａ、閾値調整部１４３Ａ及び目的エリア音出力部１４４Ａの動作のみが異なる。
第２の実施形態の目的エリア音出力判定部１４Ａは、今回（最新）に到来した処理対象のフレーム（以下、「処理対象フレーム」と呼ぶ）について目的エリア音閾値判定処理及び非目的エリア音閾値判定処理を行い、その結果に応じて閾値ＴＡを調整した後に、再度処理対象フレームについて目的エリア音閾値判定処理を行い、再度行った目的エリア音閾値判定処理を用いて最終的な目的エリア音判定処理を行う。つまり、第２の実施形態の目的エリア音出力判定部１４Ａでは、１つの処理対象フレームについて目的エリア音閾値判定処理が２度行われる。以下では、任意の処理対象フレームについて行われる最初の目的エリア音閾値判定処理の判定値を第１の判定値と呼び、２度目の目的エリア音閾値判定処理の判定値を第２の判定値と呼ぶ。また以下では、第１の判定値に基づいて調整される前の閾値ＴＡを第１の閾値ＴＡ１と呼び、第１の判定値に基づいて調整された後の閾値ＴＡを第２の閾値ＴＡ２と呼ぶものとする。
次に、目的エリア音出力判定部１４Ａにおける１つの処理対象フレーム（今回のフレーム）に対する処理の詳細について説明する。
まず、目的エリア音閾値判定部１４１Ａにより、処理対象フレームの振幅比と第１の閾値ＴＡ１を用いて第１の判定値が取得される。
次に、閾値調整部１４３Ａにより、目的エリア音閾値判定部１４１Ａで取得された第１の判定値に基づいて、第１の閾値ＴＡ１が第２の閾値ＴＡ２に調整される。なお、上記の図５に示すように、ＴＡ１とＴＡ２は、閾値調整部１４３Ａによる処理（閾値調整の処理）の結果同じ値となる場合もあり得る。
次に、目的エリア音閾値判定部１４１Ａにより、処理対象フレームの振幅比と第２の閾値ＴＡ２に基づいて第２の判定値が取得される。
次に、目的エリア音出力部１４４Ａにより、第２の判定値に基づいて、処理対象フレーム（目的エリア音抽出音）が処理（出力が制御）される。この場合、目的エリア音出力部１４４Ａは、第２の判定値が「１」である場合のみ、処理対象フレームについて出力（目的エリア音が存在すると判定して出力）する制御を行う。
（Ｂ－３）第２の実施形態の効果
第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて以下のような効果を奏することができる。
第２の実施形態の収音装置１０Ａでは、目的音の発話開始時や発話終了時、または、雑音や妨害音の発話開始時や発話終了時などのタイミングにおいて、目的音の誤棄却や雑音や妨害音の誤検知を引き起こさないように、過去の情報に基づいて現在のフレームの出力判定を行うのではなく、現在の情報に基づいて現在のフレームの出力判定を行うことで、上記のタイミングでの誤作動を防ぐことができる。これにより、第２の実施形態の収音装置１０Ａでは、第１の実施形態と比較して、目的音の発話開始時や発話終了時、または、雑音や妨害音の発話開始時や発話終了時にも、雑音や妨害音の誤検知や、目的音の誤棄却を減らすことができる。
（Ｃ）第３の実施形態
以下、本発明による判定装置、判定プログラム及び判定方法の一実施形態（第３の実施形態）を、図面を参照しながら詳述する。
（Ｃ－１）第３の実施形態の構成
図６は、第３の実施形態に係る判定装置２０の機能的構成について示したブロック図である。
第１及び第２の実施形態の収音装置１０、１０Ａは、目的エリア音判定処理の結果に応じて出力音を出力しているが、第３の実施形態の判定装置２０は、目的エリア音判定処理の判定結果を出力する処理を行う。言い換えると、第３の実施形態の判定装置２０は、目的エリア音の存在する区間（以下、「目的エリア有音区間」とも呼ぶ）と目的エリア音の存在しない区間（以下、「目的エリア無音区間」とも呼ぶ）を判定して、その判定結果（つまり目的エリア音判定処理の判定結果）を出力する。
判定装置２０は、目的エリア音出力判定部１４が目的エリア音出力判定部１４Ｂに置き換わっている点で、第１及び第２の実施形態に係る収音装置１０、１０Ａと異なっている。
判定装置２０は、全てハードウェア（例えば、専用チップ等）により構成するようにしてもよいし一部又は全部についてソフトウェア（プログラム）として構成するようにしてもよい。判定装置２０は、例えば、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータにプログラム（実施形態の判定プログラムを含む）をインストールすることにより構成するようにしてもよい。例えば、判定装置２０についても、上述の図２に示すようなコンピュータ２００に、実施形態に係る判定プログラムをインストールすることにより構成してもよい。
図７は、目的エリア音出力判定部１４Ｂの機能的構成について示したブロック図である。
目的エリア音出力判定部１４Ｂでは、目的エリア音出力部１４４が除外されている点で、第１及び第２の実施形態と異なっている。また、目的エリア音出力判定部１４Ｂでは、目的エリア音閾値判定部１４１の判定結果がそのまま出力される構成となっている。なお、目的エリア音閾値判定部１４１は、閾値調整部１４３により調整済の閾値ＴＡに基づいた判定結果のみを出力するようにしても良い。
（Ｃ－２）第３の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第３の実施形態の判定装置２０の動作（実施形態に係る判定方法）について、が第１及び第２の実施形態との差異のみを説明する。
上記の通り第３の実施形態の判定装置２０では、目的エリア音出力判定部１４Ｂのみが第１及び第２の実施形態と異なっているので、目的エリア音出力判定部１４Ｂの動作についてのみ説明する。
目的エリア音出力判定部１４Ｂは、目的エリア音閾値判定部１４１で取得される目的エリア音判定処理の判定結果を出力データとして出力する。なお、目的エリア音閾値判定部１４１は、閾値調整部１４３により調整済の閾値ＴＡに基づいた判定結果のみを出力するようにしても良い。目的エリア音出力判定部１４Ｂの出力形式については限定されないものであり、種々の出力形式／手段を適用することができる。例えば、目的エリア音出力判定部１４Ｂは、出力データ（０又は１の判定結果のデータ）をそのまま出力するようにしてもよいし、任意の電文の形式で出力するようにしてもよい。目的エリア音出力判定部１４Ｂから出力される出力データは、例えば、任意の音声認識処理装置等に供給される。
また、目的エリア音出力判定部１４Ｂは、目的エリア音判定処理の判定結果と共に、判定結果を出力するタイミングを示す情報（以下、単に「タイミング情報」と呼ぶ）を出力してもよい。タイミング情報としては、例えば、目的エリア音出力判定部１４Ｂが判定結果を出力するタイミングを示す情報（例えば、タイムスタンプ等の時刻情報）としてもよいし、目的エリア音判定処理に係る入力信号と同期したタイミングを示す情報（例えば、タイムスタンプ等の時刻情報）としてもよい。
（Ｃ－３）第３の実施形態の効果
第３の実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
第３の実施形態の判定装置２０では、非目的エリア音のみが存在する場合、誤って目的エリア音が存在すると判定しにくくするために、目的エリア音用の閾値ＴＡを上げておくことで、雑音や妨害音の誤検知を防ぐことができる。
また、第３の実施形態の判定装置２０では、目的エリア音のみが存在する区間で、誤って目的エリア音無音区間と判定されにくくするために、目的エリア音用の閾値ＴＡを下げておくことで、無声子音などのパワーが小さい音声による誤判定（目的エリア音が存在する場合でも目的エリア無音区間と誤判定しまうこと）を防ぐことができる。
以上のように、第３の実施形態の判定装置２０では、雑音や妨害音の誤検知や、目的エリア音が存在する場合でも目的エリア無音区間と誤判定しまうことを低減することができる。
（Ｄ）第４の実施形態
以下、本発明による判定装置、判定プログラム及び判定方法の一実施形態（第４の実施形態）を、図面を参照しながら詳述する。
（Ｄ－１）第４の実施形態の構成
図８は、第４の実施形態に係る判定装置２０Ａの機能的構成について示したブロック図である。
第４の実施形態の判定装置２０Ａは、目的エリア音判定処理の判定結果に、入力信号を付加して出力する点で第３の実施形態と異なっている。
第４の実施形態の判定装置２０Ａでは、データ入力部１１がデータ入力部１１Ａに置き換わっており、さらに、入力信号選択部１５及び出力部１６が追加されている点で第３の実施形態と異なっている。また、第４の実施形態では、目的エリア音出力判定部１４Ｂから出力される判定結果が、出力部１６に供給される構成となっている。
（Ｄ－２）第４の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第４の実施形態の判定装置２０Ａの動作（実施形態に係る判定方法）について、第３の実施形態との差異のみを説明する。
データ入力部１１Ａは、各マイクロホンアレイＭＡ１、ＭＡ２の各マイクロホンＭ１、Ｍ２の入力信号（時間領域のデジタル信号）を、入力信号選択部１５に供給する。
入力信号選択部１５は、データ入力部１１Ａから供給される入力信号に基づいた信号を取得し、出力部１６に供給する処理を行う。例えば、入力信号選択部１５は、いずれかのマイクロホンアレイのいずれかのマイクロホンの入力信号を選択（任意の入力信号を選択）して、出力部１６に供給するようにしてもよい。また、入力信号選択部１５は、いずれかのマイクロホンアレイ（任意のマイクロホン）を選択し、選択したマイクロホンアレイの２つのマイクロホンＭ１、Ｍ２の入力信号を混合した信号（例えば、２つの信号の平均値）を取得し、出力部１６に供給してもよい。
出力部１６は、目的エリア音判定処理の判定結果に入力信号選択部１５から供給された信号を付加して出力する。以下では、出力部１６が、目的エリア音判定処理の判定結果に付加する信号を「出力信号」と呼ぶ。出力部１６は、例えば、所定の区間ごと（例えば、フレームごとや所定期間ごと）に、目的エリア音判定処理の判定結果と、出力信号（入力信号選択部１５から供給された信号）とを対応付けて（セットで）出力する。
なお、出力部１６は、目的エリア音判定処理の判定結果が「１」（目的エリア音有が存在する）だった場合にのみ目的エリア音判定処理の判定結果に出力信号を付加し、目的エリア音判定処理の判定結果が「０」（目的エリア音が存在しない）だった場合には目的エリア音判定処理の判定結果のみ出力したり、任意のダミーデータ（例えば、無音データ）を付加するようにしてもよい。
（Ｄ－３）第４の実施形態の効果
第４の実施形態では、第３の実施形態の効果に加えて以下のような効果を奏することができる。
第４の実施形態では、判定装置２０Ａが目的エリア音判定処理の判定結果に入力信号選択部１５から供給された信号を付加したデータを出力データとして出力する。これにより、第４の実施形態では、出力データの供給を受けた音声認識処理装置において、目的エリア音判定処理の判定結果を利用して高精度な音声認識処理を行うこと（例えば、目的エリア音が存在する区間に対してのみ音声認識処理を行うこと）ができる。
（Ｅ）第５の実施形態
以下、本発明による判定装置、判定プログラム及び判定方法の一実施形態（第５の実施形態）を、図面を参照しながら詳述する。
（Ｅ－１）第５の実施形態の構成
図９は、第５の実施形態に係る判定装置２０Ａの機能的構成について示したブロック図である。
第５の実施形態の判定装置２０Ａは、目的エリア音判定処理の判定結果に、目的エリア音の信号を付加して出力する点で第４の実施形態と異なっている。
第５の実施形態の判定装置２０Ａでは、データ入力部１１Ａがデータ入力部１１（第１及び第２の実施形態と同様の構成）に戻っており、さらに、入力信号選択部１５が周波数・時間変換部１７に置き換わっている点で第４の実施形態と異なっている。
また、第５の実施形態では、目的エリア音取得部１２で取得された目的エリア音が、周波数・時間変換部１７に供給される点で、第４の実施形態と異なっている。
（Ｅ－２）第５の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第５の実施形態の判定装置２０Ａの動作（実施形態に係る判定方法）について、が第４の実施形態との差異のみを説明する。
目的エリア音取得部１２は、取得した目的エリア音の信号（周波数領域の信号）を、周波数・時間変換部１７に供給する。
周波数・時間変換部１７は、目的エリア音取得部１２から供給された目的エリア音の信号（周波数領域の信号）を時間領域の信号に変換して出力部１６に供給する。
出力部１６は、目的エリア音判定処理の判定結果に、周波数・時間変換部１７から供給された目的エリア音の信号を出力信号として付加して出力する。なお、出力部１６は、第４の実施形態と同様に、目的エリア音判定処理の判定結果が「１」（目的エリア音が存在する）だった場合にのみ目的エリア音判定処理の判定結果に出力信号を付加するようにしてもよい。
（Ｅ－３）第５の実施形態の効果
第５の実施形態では、第３の実施形態の効果に加えて以下のような効果を奏することができる。
第５の実施形態では、判定装置２０Ｂが目的エリア音判定処理の判定結果に目的エリア音を付加したデータを出力データとして出力する。これにより、第５の実施形態では、第４の実施形態と同様に、出力データの供給を受けた音声認識処理装置において、目的エリア音判定処理の判定結果を利用して高精度な音声認識処理を行うこと（例えば、目的エリア音が存在する区間に対してのみ音声認識処理を行うこと）ができる。
（Ｆ）他の実施形態
本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。
（Ｆ－１）上記の各実施形態において、目的エリア音閾値判定部１４１は、入力信号Ｘ１ｋと目的エリア音Ｚ１ｋの比に関するその他の判定値を用いることで、目的エリア音判定処理を行うようにしてもよい。
例えば、周波数ごとの入力信号Ｘ１ｋの合計値をＳＵＭ＿Ｘ、周波数ごとの目的エリア音Ｚ１ｋの合計値をＳＵＭ＿Ｚとした場合、目的エリア音閾値判定部１４１において、ＳＵＭ＿Ｚ／ＳＵＭ＿Ｘを判定値として用いるようにしてよい。
また、目的エリア音閾値判定部１４１では、上記の（１５）式のように、全ての周波数（成分）の振幅比の合計値ではなく、一部の周波数（成分）の振幅比について除外（例えば、所定以下及び又は所定以上の周波数の成分に関する振幅比を除外）した合計値を判定値として用いるようにしてもよい。
（Ｆ－２）上記の各実施形態において、非目的エリア音閾値判定部１４２は、入力信号Ｘ１ｋと非目的エリア音Ｖ１ｋの比に関するその他の判定値を用いることで、目的エリア音判定処理を行うようにしてもよい。
例えば、周波数ごとの入力信号Ｘ１ｋの合計値をＳＵＭ＿Ｘ、周波数ごとの非目的エリア音Ｖ１ｋの合計値をＳＵＭ＿Ｖとした場合、非目的エリア音閾値判定部１４２において、ＳＵＭ＿Ｖ／ＳＵＭ＿Ｘを判定値として用いるようにしてよい。
また、非目的エリア音閾値判定部１４２では、上記の（１７）式のように、全ての周波数（成分）の振幅比の合計値ではなく、一部の周波数（成分）の振幅比について除外（例えば、所定以下及び又は所定以上の周波数の成分に関する振幅比を除外）した合計値を判定値として用いるようにしてもよい。
１０、１０Ａ…収音装置、１１…データ入力部、１２…目的エリア音取得部、１３…非目的エリア音取得部、１４、１４Ａ、１４Ｂ…目的エリア音出力判定部、１５…入力信号選択部、１６…出力部、１７…周波数・時間返還部、１２１…雑音抑圧部、１２２…指向性形成部、１２３…遅延補正部、１２４…目的エリア音抽出部、１２５…空間座標データ保持部、１２６…補正係数算出部、１４１、１４１Ａ…目的エリア音閾値判定部、１４２…非目的エリア音閾値判定部、１４３、１４３Ａ…閾値調整部、１４４、１４４Ａ…目的エリア音出力部、Ｍ、Ｍ１、Ｍ２…マイクロホン、ＭＡ、ＭＡ１、ＭＡ２…マイクロホンアレイ、２０…判定装置、

Claims (11)

  1. 複数のマイクアレイから供給される入力信号に基づいて、目的エリアへの方向に指向性を形成してビームフォーミング出力を取得し、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリアを音源とする音を抽出する目的エリア音抽出処理を行い、目的エリア音抽出信号を取得する目的エリア音取得手段と、
    それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリア以外の非目的エリアを音源とする音を抽出する非目的エリア音抽出処理を行い、非目的エリア音抽出信号を取得する非目的エリア音取得手段と、
    前記目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える目的エリア音が存在するか否かを、目的エリア音閾値を用いて判定する目的エリア音判定処理を行う目的エリア音判定手段と、
    前記非目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える非目的エリア音が存在するか否かを判定する非目的エリア音判定処理を行う非目的エリア音判定手段と、
    前記目的エリア音判定手段の判定結果と前記非目的エリア音判定手段の判定結果とに基づいて前記目的エリア音閾値を調整する閾値調整手段と、
    前記目的エリア音判定手段により目的エリア音が存在すると判断された前記目的エリア音抽出信号を出力する出力手段と
    を有することを特徴とする収音装置。
  2. 前記目的エリア音判定手段は、前記入力信号と前記目的エリア音抽出信号との間の比に関する判定値と前記目的エリア音閾値との比較結果に基づいて、前記目的エリア音判定処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の収音装置。
  3. 前記目的エリア音判定手段は、前記入力信号と前記目的エリア音抽出信号との比に関する判定値が、前記目的エリア音閾値よりも大きい場合に、前記目的エリア音抽出信号に目的エリア音が存在すると判断する請求項２に記載の収音装置。
  4. 前記目的エリア音判定手段、前記非目的エリア音判定手段、前記閾値調整手段、及び前記出力手段は、時系列順のフレーム毎に信号処理を行い、
    前記目的エリア音判定手段は、処理対象のフレームに係る前記目的エリア音抽出信号について前記目的エリア音判定処理を行って第１の判定結果を取得し、
    前記閾値調整手段は、前記第１の判定結果を用いて前記目的エリア音閾値を調整して調整処理済の前記目的エリア音閾値を取得し、
    前記目的エリア音判定手段は、前記処理対象のフレームに係る前記目的エリア音抽出信号について、前記調整処理済の前記目的エリア音閾値を用いて前記目的エリア音判定処理を行って第２の判定結果を取得し、
    前記出力手段は、前記処理対象のフレームに係る前記目的エリア音抽出信号について、前記第２の判定結果に基づいて処理する
    ことを特徴とする請求項１に記載の収音装置。
  5. 前記非目的エリア音判定手段は、前記入力信号と前記非目的エリア音抽出信号との比に関する判定値が、非目的エリア音閾値よりも大きい場合に、前記非目的エリア音抽出信号に非目的エリア音が存在すると判断する請求項１に記載の収音装置。
  6. コンピュータを、
    複数のマイクアレイから供給される入力信号に基づいて、目的エリアへの方向に指向性を形成してビームフォーミング出力を取得し、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリアを音源とする音を抽出する目的エリア音抽出処理を行い、目的エリア音抽出信号を取得する目的エリア音取得手段と、
    それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリア以外の非目的エリアを音源とする音を抽出する非目的エリア音抽出処理を行い、非目的エリア音抽出信号を取得する非目的エリア音取得手段と、
    前記目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える目的エリア音が存在するか否かを、目的エリア音閾値を用いて判定する目的エリア音判定処理を行う目的エリア音判定手段と、
    前記非目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える非目的エリア音が存在するか否かを判定する非目的エリア音判定処理を行う非目的エリア音判定手段と、
    前記目的エリア音判定手段の判定結果と前記非目的エリア音判定手段の判定結果とに基づいて前記目的エリア音閾値を調整する閾値調整手段と、
    前記目的エリア音判定手段により目的エリア音が存在すると判断された前記目的エリア音抽出信号を出力する出力手段と
    して機能させることを特徴とする収音プログラム。
  7. 収音装置が行う収音方法において、
    前記収音装置は、目的エリア音取得手段、非目的エリア音取得手段、目的エリア音判定手段、閾値調整手段、非目的エリア音判定手段及び出力手段を有し、
    前記目的エリア音取得手段は、複数のマイクアレイから供給される入力信号に基づいて、目的エリアへの方向に指向性を形成してビームフォーミング出力を取得し、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリアを音源とする音を抽出する目的エリア音抽出処理を行い、目的エリア音抽出信号を取得し、
    前記非目的エリア音取得手段は、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリア以外の非目的エリアを音源とする音を抽出する非目的エリア音抽出処理を行い、非目的エリア音抽出信号を取得し、
    前記目的エリア音判定手段は、前記目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える目的エリア音が存在するか否かを、目的エリア音閾値を用いて判定する目的エリア音判定処理を行い、
    前記非目的エリア音判定手段は、前記非目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える非目的エリア音が存在するか否かを判定する非目的エリア音判定処理を行い、
    前記閾値調整手段は、前記目的エリア音判定手段の判定結果と前記非目的エリア音判定手段の判定結果とに基づいて前記目的エリア音閾値を調整し、
    前記出力手段は、前記目的エリア音判定手段により目的エリア音が存在すると判断された前記目的エリア音抽出信号を出力する
    ことを特徴とする収音方法。
  8. 複数のマイクアレイから供給される入力信号に基づいて、目的エリアへの方向に指向性を形成してビームフォーミング出力を取得し、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリアを音源とする音を抽出する目的エリア音抽出処理を行い、目的エリア音抽出信号を取得する目的エリア音取得手段と、
    それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリア以外の非目的エリアを音源とする音を抽出する非目的エリア音抽出処理を行い、非目的エリア音抽出信号を取得する非目的エリア音取得手段と、
    前記目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える目的エリア音が存在するか否かを、目的エリア音閾値を用いて判定する目的エリア音判定処理を行う目的エリア音判定手段と、
    前記非目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える非目的エリア音が存在するか否かを判定する非目的エリア音判定処理を行う非目的エリア音判定手段と、
    前記目的エリア音判定手段の判定結果と前記非目的エリア音判定手段の判定結果とに基づいて前記目的エリア音閾値を調整する閾値調整手段と、
    前記目的エリア音判定処理の結果を出力する出力手段と
    を有することを特徴とする判定装置。
  9. 前記出力手段は、前記目的エリア音判定処理の結果に、前記入力信号に基づく信号又は前記目的エリア音抽出信号を付加して出力することを特徴とする請求項８に記載の判定装置。
  10. コンピュータを
    複数のマイクアレイから供給される入力信号に基づいて、目的エリアへの方向に指向性を形成してビームフォーミング出力を取得し、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリアを音源とする音を抽出する目的エリア音抽出処理を行い、目的エリア音抽出信号を取得する目的エリア音取得手段と、
    それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリア以外の非目的エリアを音源とする音を抽出する非目的エリア音抽出処理を行い、非目的エリア音抽出信号を取得する非目的エリア音取得手段と、
    前記目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える目的エリア音が存在するか否かを、目的エリア音閾値を用いて判定する目的エリア音判定処理を行う目的エリア音判定手段と、
    前記非目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える非目的エリア音が存在するか否かを判定する非目的エリア音判定処理を行う非目的エリア音判定手段と、
    前記目的エリア音判定手段の判定結果と前記非目的エリア音判定手段の判定結果とに基づいて前記目的エリア音閾値を調整する閾値調整手段と、
    前記目的エリア音判定処理の結果を出力する出力手段と
    して機能させることを特徴とする判定プログラム。
  11. 判定装置が行う判定方法において、
    前記判定装置は、目的エリア音取得手段、非目的エリア音取得手段、目的エリア音判定手段、閾値調整手段、非目的エリア音判定手段及び出力手段を有し、
    前記目的エリア音取得手段は、複数のマイクアレイから供給される入力信号に基づいて、目的エリアへの方向に指向性を形成してビームフォーミング出力を取得し、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリアを音源とする音を抽出する目的エリア音抽出処理を行い、目的エリア音抽出信号を取得し、
    前記非目的エリア音取得手段は、それぞれの前記ビームフォーミング出力に基づいて、前記目的エリア以外の非目的エリアを音源とする音を抽出する非目的エリア音抽出処理を行い、非目的エリア音抽出信号を取得し、
    前記目的エリア音判定手段は、前記目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える目的エリア音が存在するか否かを、目的エリア音閾値を用いて判定する目的エリア音判定処理を行い、
    前記非目的エリア音判定手段は、前記非目的エリア音抽出信号に所定の基準を超える非目的エリア音が存在するか否かを判定する非目的エリア音判定処理を行い、
    前記閾値調整手段は、前記目的エリア音判定手段の判定結果と前記非目的エリア音判定手段の判定結果とに基づいて前記目的エリア音閾値を調整し、
    前記出力手段は、前記目的エリア音判定処理の結果を出力する
    ことを特徴とする収音方法。
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