KR101452537B1

KR101452537B1 - 신호처리장치

Info

Publication number: KR101452537B1
Application number: KR1020097019745A
Authority: KR
Inventors: 히로시 사루와타리; 요시미츠 모리; 에이지 바바
Original assignee: 고쿠리츠다이가쿠호징 나라 센탄카가쿠기쥬츠 다이가쿠인 다이가쿠
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2014-10-22
Also published as: US20100128897A1; JP4950733B2; KR20100014518A; US8488806B2; JP2008252587A; CN101653015A; WO2008123315A1; CN101653015B

Abstract

본 발명은, 복수의 원신호가 혼합된 혼합신호로부터 대상이 되는 원신호를 양호하게 복원할 수 있는 신호처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 분리신호생성부(20)는, 주파수 영역에 변환된 하나의 프레임 분의 혼합신호로부터, 서로 독립한 복수의 분리신호를 생성한다. 마스크처리부(30)는, 제1 및 제2분리신호에 기초해서 주파수 빈(frequency bin)마다 제1분리신호의 잡음상황을 판단한다. 또 마스크처리부(30)는, 잡음상황의 판단결과에 기초해서 구해진 제1잡음성분을 제1분리신호로부터 제거한다. 잡음량계측부(40)는, 제1분리신호의 잡음량을 계측한다. 잡음신호선택부(50)는, 잡음량계측부(40)에 의해서 계측된 잡음량에 기초해서, 주파수 빈마다잡음신호를 선택한다. 잡음제거처리부(60)는, 주파수 빈마다, 마스크처리부(30)에 의해 입력된 잡음제거신호로부터 제2잡음성분을 제거한다. 잡음제거처리부(60)는, 제2잡음성분이 제거된 잡음제거신호를 목적신호로서 출력한다.

잡음신호, 혼합신호, 잡음 제거 등

Description

신호처리장치{SIGNAL PROCESSING DEVICE}

본 발명은, 복수의 파동원 중 대상이 되는 파동원으로부터 출력된 원신호를 목적신호로서 복원하는 신호처리장치에 관한 것이다.

종래부터, 복수의 음원으로부터 출력된 음원신호에 대해서, 주파수 영역에 있어서의 독립성분분석법에 근거한 블라인드(blind) 음원 분리 방식의 음원 분리 처리를 이용하는 것으로, 각 음원신호가 중첩된 복수의 혼합 음원신호로부터, 음원신호에 대응한 분리신호를 생성하는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 내지 특허 문헌 3).

특허 문헌 1의 기술에서는, 주파수 영역에 있어서의 독립성분분석법에 근거한 블라인드 음원 분리 방식의 음원 분리 처리에 의해, 복수의 분리신호로서 SIMO(single-input multiple-output) 신호가, 주파수 빈(frequency bin: 특정폭의 주파수 대역)마다 생성된다. 다음으로, 복수의 분리신호 가운데, 분리 대상이 되는 음원에 대응한 제1분리신호와 이 음원에 대응한 분리신호 이외의 제2분리신호가 주파수 빈마다 비교된다. 그리고, 분리신호의 비교 결과에 근거한 마스크 처리에 의해, 주파수 빈마다 제1분리신호로부터 잡음성분이 제거되고, 목적신호가 생성된다.

또, 특허 문헌 2의 기술에서는, 분리 대상이 되는 음원으로부터 출력되는 음 원신호의 도래 방향과 잡음신호의 도래 방향이 상이한 것을 이용하고, 음원 분리 처리가 실행된다. 즉, 주파수 영역의 독립성분분석법에 근거한 음원 분리 처리 후에 있어서, 목적신호에 대응하는 스트레이트 성분의 분리신호와 방해음에 대응하는 크로스 성분의 분리신호의, 상호상관(相互相關)이 연산되어 이 상호상관이 최대가 될 때의 지연량으로부터 잡음 추정을 위한 계수가 구해진다. 그리고, 이 구해진 계수에 근거하여, 목적신호에 대응하는 분리신호로부터 잡음성분이 제거된다.

또한, 특허 문헌 3의 기술에서는, 목적의 음원으로부터 출력되는 음원신호와 잡음신호와의 진폭 스펙트럼이, 동시각(同時刻) 및 동주파수(同周波藪)에 있어서, 동시에 큰 값이 되지 않는다고 하는 가정에 근거한 잡음 추정 및 잡음 제거가 실행된다.

특허 문헌 1 : 일본특개2006-154314호공보

특허 문헌 2 : 일본특허 3831220호 공보

특허 문헌 3 : 일본특개2005-308771호공보

[발명이 해결하려고 하는 과제]

그러나, 옥외에 있어서 특허 문헌 1 내지 특허 문헌 3의 기술이 사용되어 음원 분리 처리가 실행되는 경우, 이하와 같은 문제가 발생한다. 즉, 옥외에는, 벌레의 소리, 빗소리, 바람, 및 물결의 소리 등의 환경음이나 반향음과 같이 분리 대상이 되는 음원으로부터 출력된 음의 주위를 가리는 잡음이 많이 포함되어 있다. 그 때문에, 이러한 잡음상황 하에 있어서는, 특허 문헌 1의 기술에 의해서도, 잡음신호로부터 분리 대상이 되는 음원신호를 양호하게 분리해 추출할 수 없는 경우가 생기고 있다.

또한, 특허 문헌 2의 기술에서는, 상술한 바와 같이, 분리 대상이 되는 목적의 음원으로부터의 음원신호와 잡음신호가, 각각 다른 방향에서 출력되는 것을 이용하고 있다. 그 때문에, 환경음이나 반향음과 같이, 잡음신호가 목적의 음원으로부터 출력된 음원신호를 가려서 목적의 음원신호와 잡음신호가 서로 겹치는 경우에는, 분리 대상이 되는 음원신호를 양호하게 분리할 수 없다고 하는 문제가 생기고 있다.

또한, 특허 문헌 3의 기술에서는, 분리 대상이 되는 음원신호와 잡음신호란, 스페이스(space)성이 큰 것, 즉, 이 음원신호와 잡음신호가 혼합해 있어도, 주파수 영역에 있어서의 이들 신호의 중복은 적은 것을 전제로 하고 있다. 그 때문에, 특허 문헌 3의 기술에 있어서도, 특허 문헌 1 및 2의 기술과 동일하게, 옥외 환경에서는, 분리 대상이 되는 음원신호를 양호하게 분리할 수 없다고 하는 문제가 생기고 있다.

그리고, 이 문제는, 음파로 한정되지 않고, 전자파나 뇌파와 같이 복수의 파동원 중 대상이 되는 파동원으로부터 출력되는 원신호를 목적신호로서 복원하는 경우에도 똑같이 발생한다.

그래서, 본 발명에서는, 복수의 원신호가 혼합된 혼합신호로부터, 대상이 되는 원신호를 양호하게 복원할 수 있는 신호처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 제1의 발명은, 복수의 파동원 중 대상이 되는 파동원으로부터 출력된 원신호를 목적신호로서 복원하는 신호처리장치로서, 각각이, 상기 복수의 파동원으로부터 출력된 복수의 원신호에 대해, 해당 복수의 원신호를 혼합신호로서 관측 가능한 복수의 관측부와, 각 관측부에서 관측되어 주파수 영역으로 변환된 하나의 프레임 분의 상기 혼합신호로부터, 서로 독립한 복수의 분리신호를 상기 프레임 내의 주파수 빈(frequency bin: 특정폭의 주파수 대역)마다 생성하는 분리신호생성부와, 상기 복수의 분리신호 중 상기 목적신호에 대응하는 제1분리신호와 상기 복수의 분리신호 중 상기 제1분리신호 이외의 제2분리신호에 근거하여, 상기 제1분리신호의 잡음상황을 판단하는 처리와, 잡음상황의 판단 결과에 근거해서 구해지는 제1잡음성분을 상기 제1분리신호로부터 제거하는 것으로써 잡음제거신호를 생성하는 처리와, 상기 잡음상황의 판단 결과에 근거해 잡음상황신호를 생성하는 처리를, 상기 프레임 내의 주파수 빈마다 실시하는 마스크처리부와, 상기 마스크처리부 측으로부터 입력된 상기 주파수 빈마다의 잡음상황신호에 근거하여, 상기 프레임마다, 상기 제1분리신호에 포함되는 잡음량을 계측하는 잡음량계측부와, 상기 잡음량계측부에 의해서 계측된 상기 잡음량에 근거해, 상기 주파수 빈마다, 상기 제2분리신호 중 하나의 신호를 잡음 신호로서 선택하는 잡음신호선택부와, 상기 잡음신호에 근거해 생성된 제2잡음성분을, 상기 잡음제거신호로부터 상기 주파수 빈마다 제거하는 것과 동시에, 상기 제2잡음성분이 제거된 상기 잡음제거신호를 목적신호로서 출력하는 잡음제거처리부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제2의 발명은, 제1의 발명의 신호처리장치에 있어서, 상기 마스크처리부는, 상기 주파수 빈마다, 상기 목적신호에 대응하는 상기 제1분리신호의 진폭 스펙트럼과 상기 제2분리신호의 진폭 스펙트럼과의 대소 비교에 근거하여, 상기 잡음상황의 판단과 상기 잡음상황신호의 생성을 실시하고, 상기 잡음량계측부는 상기 잡음상황신호를 계수하는 것에 의해서, 상기 잡음량을 계측하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제3의 발명은, 복수의 파동원 중 대상이 되는 파동원으로부터 출력된 원신호를 목적신호로서 복원하는 신호처리장치로서, 각각이, 상기 복수의 파동원으로부터 출력된 복수의 원신호에 대해, 해당 복수의 원신호를 혼합신호로서 관측 가능한 복수의 관측부와, 각 관측부에서 관측되어 주파수 영역으로 변환된 하나의 프레임 분의 상기 혼합신호로부터, 서로 독립한 복수의 분리신호를 상기 프레임 내의 주파수 빈마다 생성하는 분리신호생성부와, 상기 복수의 분리신호 중 상기 목적신호에 대응하는 제1분리신호와 상기 복수의 분리신호 중 상기 제1분리신호 이외의 제2분리신호에 근거하여, 상기 제1분리신호의 잡음상황을 판단하는 처리와 잡음상황의 판단 결과에 근거해서 구해진 제1잡음성분을 상기 제1분리신호로부터 제거하는 것으로써 잡음제거신호를 생성하는 처리를 상기 프레임 내의 주파수 빈마다 실시하는 마스크처리부와, 상기 분리신호생성부로부터 입력된 상기 복수의 분리신호에 근거하여, 상기 프레임마다, 상기 제1분리신호에 포함되는 잡음량을 계측하는 잡음량계측부와, 상기 잡음량계측부에 의해서 계측된 상기 잡음량에 근거하여, 상기 주파수 빈마다, 상기 제2분리신호 중 하나의 신호를 잡음신호로서 선택하는 잡음신호선택부와, 상기 잡음신호에 근거해 생성된 제2잡음성분을 상기 잡음제거신호로부터 상기 주파수 빈마다 제거하는 것과 동시에, 상기 제2잡음성분이 제거된 상기 잡음제거신호를 목적신호로서 출력하는 잡음제거처리부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제4의 발명은, 제3의 발명의 신호처리장치에 있어서, 상기 잡음량계측부는, 상기 분리신호생성부로부터 입력된 주파수 영역의 제1분리신호를 시간 영역으로 변환하는 것과 동시에, 변환 후의 상기 제1분리신호를 이용해 연산된 첨도(尖度)에 근거하여, 상기 제1분리신호에 포함되는 상기 잡음량을 계측하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제5의 발명은, 제3의 발명의 신호처리장치에 있어서, 상기 잡음량계측부는, 상기 분리신호생성부로부터 입력된 제2분리신호의 확대상황에 근거하여, 상기 프레임마다, 상기 제1분리신호에 포함되는 잡음량을 계측하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제6의 발명은, 제5의 발명의 신호처리장치에 있어서, 상기 확대상황은, 제2분리신호의 방향이 분산된 상황인 것을 특징으로 한다.

또한, 제7의 발명은, 제1 내지 제5의 발명의 신호처리장치의 어느 하나에 있어서, 상기 잡음제거처리부는, 상기 잡음량계측부 측으로부터 입력된 상기 잡음량과 상기 잡음신호선택부에 의해서 선택된 잡음신호에 근거하여, 상기 제2잡음성분을 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제8의 발명은, 제1 또는 제3의 발명의 신호처리장치에 있어서, 상기 잡음제거처리부는, 상기 잡음제거신호의 진폭 스펙트럼으로부터 상기 제2잡음성분의 진폭 스펙트럼을 감산하는 것에 의해서, 상기 주파수 빈마다 상기 목적신호의 진폭 스펙트럼을 연산하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제9의 발명은, 제1 또는 제3의 발명의 신호처리장치에 있어서, M개의 파동원으로부터 출력된 M개의 원신호는, 각각 N개의 관측부에 의해서 관측되고(M, N은 각각 2이상의 자연수), 상기 마스크처리부는 1개의 제1분리신호와 (M-1)×N개의 제2분리신호에 근거해 잡음상황을 판단하며, 상기 잡음신호선택부는 (M-1)×N개의 제2분리신호 중 하나를 잡음신호로서 선택하는 것을 특징으로 한다.

제1 내지 제9의 발명에 의하면, 제1분리신호의 잡음상황에 따라 마스크처리부 및 잡음제거처리부에 의해서 잡음 제거가 실행된다. 즉, 마스크처리부에 의해 잡음 제거된 잡음제거신호로부터는 제1분리신호의 잡음상황에 따른 제2잡음성분이, 한층 더 제거된다. 그 때문에, 환경음이나 반향음과 같이 파동원으로부터 출력된 원신호의 주위를 가리는 잡음신호가 많이 포함되어 있는 경우에도, 한층 더 양호하게 잡음성분을 제거할 수 있다.

또한, 제1, 제2 및 제7 내지 제9의 발명에 의하면, 잡음량계측부는, 마스크처리부에 의해서 얻어진 잡음상황의 판단 결과를 이용하여, 잡음량을 계측할 수 있다. 그 때문에, 잡음량계측부의 하드웨어 구성을 간략화할 수 있어 장치 전체의 제조 코스트를 절감시킬 수 있다.

또한, 제3 내지 제9에 기재된 발명에 의하면, 잡음량계측부는, 분리신호생성부로부터 출력된 분리신호를 사용해 잡음량을 계측할 수 있다. 즉, 잡음량의 계측에 마스크처리부의 개재(介在)는 필요하게 되지 않는다. 그 때문에, 잡음량계측부와 마스크처리부와의 사이에 실행되는 처리(예를 들면, 동기처리)가 불필요해져, 잡음량계측부 및 마스크처리부의 회로 구성을 간략화할 수 있다.

특히, 제2의 발명에 의하면, 잡음량계측부는, 목적신호에 대응하는 제1분리신호의 진폭 스펙트럼과 제2분리신호의 진폭 스펙트럼과의 대소 비교에 의해서 생성된 잡음상황신호에 대해서, 해당 잡음상황신호를 계수하는 것에 의해 잡음량을 계측할 수 있다. 그 때문에, 용이한 연산 처리로 잡음량을 구할 수 있어 잡음량계측부의 계산 코스트를 저감시킬 수 있다.

특히, 제4의 발명에 의하면, 잡음량계측부는, 목적신호에 대응하는 제1분리신호의 통계량(첨도)에 근거하여, 제1분리신호에 포함되는 잡음량을 계측할 수 있다. 그 때문에, 제1분리신호의 잡음상황을 정확하게 파악할 수 있어 잡음제거처리부에 의한 잡음 제거를 양호하게 실행할 수 있다.

특히, 제5 및 제6의 발명에 의하면, 잡음량계측부는, 제1분리신호와 비교해 잡음성분을 많이 포함한 제2분리신호에 대해, 해당 제2분리신호의 확대상황(제2분리신호의 방향이 분산된 상황)에 근거하여, 파동원이 배치된 공간의 잡음상황을 정량화할 수 있다. 그 때문에, 제1분리신호의 잡음상황을 정확하게 파악할 수 있어 잡음제거처리부에 의한 잡음 제거를 양호하게 실행할 수 있다.

특히, 제7의 발명에 의하면, 잡음신호로부터 제2잡음성분을 생성하는 경우에 있어서, 잡음제거처리부는 잡음량계측부에서 생성된 잡음량도 고려하여 제2잡음성분을 생성할 수 있다. 그 때문에, 목적신호에 대응하는 잡음제거신호로부터 잡음성분을 한층 더 양호하게 제거할 수 있다.

특히, 제8의 발명에 의하면, 잡음제거처리부는, 감산 처리에 의해서 목적신호의 진폭 스펙트럼을 연산할 수 있다. 그 때문에, 잡음제거처리부의 계산 코스트를 저감시킬 수 있다.

이 발명의 목적, 특징, 국면(局面), 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해서 보다 명백하게 된다.

[도 1] 본 발명의 제1의 실시의 형태에 있어서의 신호처리장치의 전체 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.

[도 2] 제1 내지 제3의 실시의 형태에 있어서의 분리신호생성부의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.

[도 3] 제1 내지 제3의 실시의 형태에 있어서의 마스크처리부의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.

[도 4] 마스크처리부에 의한 제1잡음성분의 제거 수법을 설명하기 위한 도이다.

[도 5] 마스크처리부에 의한 제1잡음성분의 제거 수법을 설명하기 위한 도이다.

[도 6] 마스크처리부에 의한 제1잡음성분의 제거 수법을 설명하기 위한 도이다.

[도 7] 제1의 실시의 형태에 있어서의 잡음량계측부의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.

[도 8] 제1 내지 제3의 실시의 형태에 있어서의 잡음신호선택부의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.

[도 9] 제1 내지 제3의 실시의 형태에 있어서의 잡음제거처리부의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.

[도 10] 제2 및 제3의 실시의 형태에 있어서의 신호처리장치의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.

[도 11] 제2의 실시의 형태에 있어서의 잡음량계측부의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.

[도 12] 제3의 실시의 형태에 있어서의 잡음량계측부의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.

[도 13] 제2분리신호의 확대상황을 설명하기 위한 도이다.

[도 14] 제2분리신호의 확대상황을 설명하기 위한 도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시의 형태에 대해 상세하게 설명한다.

(1. 제1의 실시의 형태)

(1.1.신호처리장치의 구성)

도 1은, 제1의 실시의 형태에 있어서의 신호처리장치(1)의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다. 여기서, 신호처리장치(1)는 복수의 음원(파동원)(10(10a, 10b)) 중 대상이 되는 음원(10)으로부터 출력된 원신호를 목적신호로서 복원하는 신호처리장치이다. 신호처리장치(1)에 있어서 분리 수법으로서는, 이른바 독립성분분석법에 근거하는 블라인드 음원 분리 방식이 채용되고 있다.

도 1에 나타난 바와 같이, 신호처리장치(1)는 주로 관측부(15)와 분리신호생성부(20)와 마스크처리부(30)와 잡음량계측부(40)와 잡음신호선택부(50)와 잡음제거처리부(60)를 구비하고 있다.

복수의 마이크(15(15a, 15b))의 각각은, 음원(10(10a, 10b))으로부터 출력된 각 음원신호(원신호)(s1(t), s2(t))에 대해, 이들 음원신호의 혼합신호를 관측하는 관측부이다. 즉, 각 마이크(15)에서는, 복수(본 실시의 형태의 경우, 2개)의 음원(10)의 각각으로부터 출력된 음원신호가 중첩되어 있다.

또한, 마이크(15a, 15b)는, 각각 음원(10a, 10b)측에 배치되어 있다. 따라서, 마이크 15a에 의해서 수음(受音)된 시간 영역의 혼합신호 x1(t)로부터, 독립성분분석법에 근거하여, 목적신호 y1(t)에 대응하는 주파수 영역의 분리신호 y11(f,t)(도 2 참조)가 분리된다. 또 같이 마이크 15b에 의해서 수음된 혼합신호 x2(t)부터, 목적신호 y2(t)에 대응하는 분리신호 y21(f,t)(도 2 참조)가 분리된다.

푸리에 변환부(17(17a, 17b))는 마이크(15(15a, 15b))로부터 입력된 시간 영역의 혼합신호(x1(t), x2(t))를 주파수 영역의 혼합신호(x1(f,t), x2(f,t))로 변환한다. 또한 본 실시의 형태에서는, 소정 시간 내의 혼합신호(x1(t), x2(t))를 프레임으로 하여, 프레임마다 이산적 푸리에 변환이 시행된다. 또한, 이산적 푸리에 변환의 계산 알고리즘으로서는, 고속 푸리에 변환(FFT:Fast Fourier Transform)이 사용된다.

도 2는 분리신호생성부(20)의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다. 분리신호생성부(20)는 각 마이크(15)로 관측되어 대응하는 푸리에 변환부(17)에 의해서 주파수 영역으로 변환된 하나의 프레임 분의 혼합신호(x1(f,t), x2(f,t))로부터 서로 독립한 복수(본 실시의 형태에서는, 4개)의 분리신호를 생성한다. 도 2에 나타난 바와 같이, 분리신호생성부(20)는 주로 독립성분분석부(21)와 역투영연산부(22)와 분리신호연산부(25)를 가지고 있다.

여기서, 이 분리신호는, 프레임내의 주파수 빈(특정폭의 주파수 대역)마다 생성된다. 또한, 본 실시의 형태에 있어서, 각 프레임은, 1024개의 주파수 빈으로 분할되고 있지만, 프레임 내의 주파수 빈의 개수는 이것으로 한정되는 것이 아니라, 필요에 따라서 증감시켜도 좋다.

독립성분분석부(21)는 주파수 영역의 독립성분분석법으로 사용되는 분리 행렬(w11, w22)을 구한다. 이 계수 w11, w22는, 식 1 및 식 2에 나타난 바와 같이 2개의 마이크(15a, 15b)에 근거한 혼합 신호 x1(f,t), x2(f,t)로부터, 각 음원(10a, 10b)에 대응하는 분리 신호 y11(f,t), y21(f,t)를 연산하기 위해서 사용된다.

[식 1]

[식 2]

또한 독립성분분석부(21)에 있어서, 계수(w11, w22)를 구하기 위한 학습 알 고리즘으로서는, 예를 들면, Amari에 의해서 고안된 고속 알고리즘(Kullback-Leibler divergence의 최소화에 근거한 교사 없이 적응 알고리즘(unsupervised adaptive algorithm based on minimization of Kullback-Leibler divergence))이 사용된다.

역투영연산부(22)는 독립성분분석부(21)로 학습한 분리행렬(w11, w22)의 역투영을 연산하는 것에 의해서, 분리행렬(w12, w21)을 구한다. 이 계수 w12, w21는 식 3 및 식 4에 나타난 바와 같이, 혼합신호 x1(f,t), x2(f,t)로부터, 2개의 마이크(15a, 15b)의 대각선상의 신호 성분(분리신호 y22(f,t), y12(f,t))을 연산하기 위해서 사용된다.

[식 3]

[식 4]

여기서, 대각선상의 신호 성분이란, 음원(10b)으로부터 출력되어 마이크(15a)에 의해서 관측된 음원신호(분리신호 y22(f,t)가 대응)를, 음원(10a)으로부터 출력되어 마이크(15b)에 의해서 관측된 음원신호(분리신호 y12(f,t)가 대응)을, 각각 말한다.

분리신호연산부(25)는 독립성분분석부(21) 및 역투영연산부(22)에 의해서 구하여지는 분리행렬(w11, w21, w12, w22)과 각 마이크(15a, 15b)로부터 입력된 혼합 신호(x1(f,t), x2(f,t))를 식 1 내지 식 4에 대입하는 것에 의해서, 분리신호 (y11(f,t), y12(f,t), y21(f,t), y22(f,t))를 연산한다.

이와 같이, 본 실시의 형태의 분리신호생성부(20)에서는, SIMO(Single-Input Multiple-Output) 모델에 근거하는 독립성분분석에 의해서, 각 분리신호( y11(f,t), y12(f,t), y21(f,t), y22(f,t))가 구해진다.

도 3은 마스크처리부(30)의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다. 도 4 내지 도 6은 마스크처리부(30)에 의한 잡음성분(제1잡음성분)의 제거 수법을 설명하기 위한 도이다. 마스크처리부(30)는 분리신호생성부(20)로부터 입력된 복수의 분리신호(y11(f,t), y12(f,t), y21(f,t), y22(f,t)) 가운데, 목적신호에 대응하는 분리신호(이하, 「제1분리신호」라고도 부른다)와 이 복수의 분리신호 가운데, 제1분리신호 이외의 분리신호(이하, 「제2분리신호」라고도 부른다)에 근거하여, 제1분리신호의 잡음상황을 판단한다(잡음상황판단부(31)가 대응).

또한, 마스크처리부(30)는 잡음상황의 판단 결과에 근거해서 구하여진 잡음성분(제1잡음성분)을 제1분리신호로부터 제거하는 것으로써 잡음제거신호를 생성한다(제거부(35)가 대응).

도 3에 나타난 바와 같이 마스크처리부(30)는 주로, 잡음상황판단부(31)와 제거부(35)를 가지고 있다.

잡음상황판단부(31(31a, 31b))는 분리신호생성부(20)로부터의 분리신호에 근거하여, 목적신호에 포함되는 잡음의 상황을 판단한다. 여기서, 목적신호 y1(t)에 대응하는 제1분리신호 y11(f,t)의 잡음상황을 판단하는 잡음상황판단부 31a에는, 분리신호 y21(f,t), y12(f,t), y22(f,t)가 제2분리신호로서 입력된다. 한편, 목적신호 y2(t)에 대응하는 제1분리신호 y21(f,t)의 잡음상황을 판단하는 잡음상황판단부 31b에는, 분리신호 y11(f,t), y22(f,t), y12(f,t)가 제2분리신호로서 입력된다.

각 잡음상황판단부(31)의 선택부(32(32a, 32b))는 입력된 각 제2분리신호의 진폭 스펙트럼의 절대치를 비교해, 그 절대치가 최대가 되는 제2분리신호를 선택한다.

비교부(33(33a, 33b))는 목적신호에 대응하는 제1분리신호 및 선택부(32)에 의해서 선택된 제2분리신호에 대해서, 진폭 스펙트럼의 절대치의 대소 비교를 주파수 빈마다 행한다.

제1분리신호의 진폭 스펙트럼의 절대치가 제2분리신호의 진폭 스펙트럼의 절대치보다 큰 경우에는(도 4 및 도 5의 주파수 빈 FB5를 참조), 비교부(33(33a, 33b))는 제1분리신호의 신호성분이 잡음성분(제1잡음성분)에 해당하지 않는 것으로서 판단한다. 그리고, 비교부(33a, 33b)는 잡음상황신호(m1(f,t), m2(f,t))로서 「1」을 생성한다.

한편, 제1분리신호의 진폭 스펙트럼의 절대치가 제2분리신호의 진폭 스펙트럼의 절대치 이하가 되는 경우에는(도 4 및 도 5의 주파수 빈 FB1~FB4를 참조), 비교부(33(33a, 33b))는 제1분리신호의 신호성분이 잡음성분에 해당하는 것으로서 판단한다. 그리고, 비교부(33a, 33b)는 잡음상황신호(m1(f,t), m2(f,t))로서 「0」을 생성한다.

제거부(35(35a, 35b))는 대응하는 잡음상황신호(m1(f,t), m2(f,t))에 근거한 잡음제거처리를 실행한다. 즉, 잡음상황신호 m1(f,t)가 「0」인 경우, 제거부 35a는 잡음상황신호 m1(f,t)에 대응하는 주파수 빈의 신호성분(제1잡음성분)을 제1분리신호로부터 제거한다(도 6의 주파수 빈 FB1~FB4를 참조). 그리고, 제거부 35a는 제1잡음성분이 제거된 잡음제거신호 y11＇(f,t)를 출력한다.

한편, 잡음상황신호 m1(f,t)가 「1」인 경우, 제거부 35a는 잡음상황신호 m1(f,t)에 대응하는 주파수 빈의 신호성분을 제거하지 않는다(도 6의 주파수 빈 FB5를 참조). 그리고, 제거부 35a는 분리신호 y11(f,t)를 잡음제거신호 y11＇(f,t)로서 출력한다.

제거부 35b에 대해서도, 제거부 35a와 같은 처리가 실행되는 것에 의해서, 잡음상황신호 m2(f,t)에 근거한 잡음성분의 제거를 하여 잡음제거신호 y21＇(f,t)가 출력된다.

도 7은, 본 실시의 형태의 잡음량계측부(40)의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다. 잡음량계측부(40)는 마스크처리부(30) 측으로부터 입력된 주파수 빈마다의 잡음상황신호(m1(f,t), m2(f,t))에 근거하여, 프레임마다, 상기 제1분리신호에 포함되는 잡음량을 계측한다. 도 7에 나타난 바와 같이, 잡음량계측부(40)는 주로, 계수부(41(41a, 41b))를 가지고 있다.

계수부(41(41a, 41b))는 대응하는 비교부(33(33a, 33b))로부터 출력된 상기 잡음상황신호를 계수하여, 그 계수 결과를 잡음량(nc1(t), nc2(t))으로서 출력한다. 이와 같이, 잡음량계측부(40)는 용이한 연산 처리로 잡음량(nc1(t), nc2(t))을 구할 수 있다. 그 때문에, 잡음량계측부(40)의 계산 코스트를 저감시킬 수 있다.

도 8은 잡음신호선택부(50)의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다. 잡음신호선택부(50)는 잡음량계측부(40)에 의해서 계측된 잡음량(nc1(t), nc2(t))에 근거하여, 잡음신호를 선택하는 처리를 주파수 빈마다 실행한다. 도 8에 나타난 바와 같이, 잡음신호선택부(50)는 주로, 선택신호생성부(51(51a, 51b))과 선택부(53(53a, 53b))를 가지고 있다.

선택신호생성부 51a는 음원 10a로부터의 음원신호(목적신호)에 대응하는 잡음제거신호 y11＇(f,t)에 대해, 이 신호로부터 제거되는 잡음신호의 선택에 사용되는 선택신호를 주파수 빈마다 생성한다.

즉, 선택신호생성부 51a에 입력된 잡음량 nc1(t)에 대해, 잡음량 nc1(t) < 문턱치 Th10이 되는 경우에는, 선택신호생성부 51a는, 잡음제거신호 y11＇(f,t)에는 목적의 음원 10a로부터 출력된 음원신호와 잡음신호의 중첩이 작은 것이라고 판단한다. 그리고, 선택신호생성부 51a는, 잡음신호 yn1(f,t)로서 마이크 15b의 대각선상의 신호성분(즉, 마이크 15b에서 수음된 음원 10a에 대응하는 분리신호 y12(f,t))을 선택하도록, 선택신호를 생성한다.

여기서, 이 선택신호에 의해서 선택되는 분리신호 y12(f,t)는, 목적신호에 대응하는 잡음제거신호 y11＇(f,t)와 같은 신호가 포함되어 있다. 따라서, 목적신호에 대응하는 신호가 분리신호 y11(f,t)(잡음제거신호 y11＇(f,t))인 경우, 분리신호 y12(f,t)의 잡음 함유량은, 다른 제2분리신호(분리신호 y22(f,t), y21(f,t))와 비교하면 적다.

또, 문턱치 Th10 ≤ 잡음량 nc1(t) <문턱치 Th11이 되는 경우에는, 선택신호생성부 51a는 목적음원 10a의 음원신호와 잡음신호와의 중첩이 중간 정도라고 판단한다. 그리고, 선택신호생성부 51a는, 잡음신호 yn1(f,t)로서 마이크 15a의 대각선상의 신호성분(즉, 마이크 15a에서 수음된 음원 10b에 대응하는 분리신호 y22(f,t))을 선택하도록, 선택신호를 생성한다.

여기서, 이 선택신호에 의해서 선택되는 분리신호 y22(f,t)는, 음원 10b로부터의 목적신호에 대응하고, 분리신호 y21(f,t)에 대응하는 신호이다. 또한, 분리신호 y22(f,t)는 마이크 15a의 대각선상의 신호성분이며, 분리신호 y21(f,t)와 비교하여 진폭 스펙트럼의 절대치가 작다. 따라서, 목적신호에 대응하는 신호가 분리신호 y11(f,t)인 경우, 분리신호 y22(f,t)의 잡음 함유량은 다른 제2분리신호(분리신호 y12(f,t), y21(f,t))와 비교해 중간 정도이다.

또한 문턱치 Th11≤잡음량 nc1(t)가 되는 경우에는, 선택신호생성부 51a는, 목적음원 10a의 음원신호와 잡음신호와의 중첩이 크다고 판단한다. 그리고, 선택신호생성부 51a는 잡음신호 yn1(f,t)로서 마이크 15b로부터의 목적신호에 대응하는 분리신호 y21(f,t)를 선택한다.

여기서, 이 선택신호에 의해서 선택되는 분리신호 y21(f,t)는, 음원 10b로부터의 목적신호에 대응한다. 따라서, 목적신호에 대응하는 신호가 분리신호 y11(f,t)인 경우, 분리신호 y22(f,t)의 잡음 함유량은, 다른 제2분리신호(분리신호 y12(f,t), y22(f,t))와 비교하면 크다.

이와 같이, 선택부 53a는, 선택신호생성부 51a측으로부터 입력되는 선택신호 에 근거하여, 주파수 빈마다, 분리신호생성부(20) 측으로부터 제2분리신호로서 입력되는 분리신호 y21(f,t), y12(f,t), y22(f,t) 중 하나의 분리신호를 잡음신호 yn1(f,t)로서 선택한다. 그리고, 선택된 잡음신호 yn1(f,t)는 잡음제거처리부(60) 측에 출력된다.

즉, 선택부 53a는 잡음량 nc1(t)에 근거하여 제2분리신호로부터 하나의 분리신호를 잡음신호 yn1(f,t)로서 선택할 수 있다. 예를 들면, 잡음량 nc1(t)가 적은 경우에는, 목적신호에 대해서 잡음 함유량이 작은 잡음신호가 선택된다. 그 때문에, 잡음제거처리부(60)의 제거 처리에 의해서 목적신호가 열화(劣化)하는 것을 억제할 수 있다.

선택신호생성부 51b는 음원 10b로부터의 음원신호(목적신호)에 대응하는 잡음제거신호 y21＇(f,t)에 대해, 이 신호로부터 제거되는 잡음신호의 선택에 사용되는 선택신호를 주파수 빈마다 생성한다.

즉, 선택신호생성부 51b에 입력된 잡음량 nc2(t)에 대해, 잡음량 nc2(t)< 문턱치 Th20이 되는 경우에는, 선택신호생성부 51b는 잡음제거신호 y21＇(f,t)에는 목적의 음원 10b로부터 출력된 음원신호와 잡음신호와의 중첩이 작은 것이라고 판단한다. 그리고, 선택신호생성부 51b는 잡음신호 yn2(f,t)로서 마이크 15a의 대각선상의 신호성분(즉, 마이크 15a에서 수음된 음원 10b에 대응하는 분리신호 y22(f,t))을 선택하도록, 선택신호를 생성한다. 여기서, 이 선택신호에 의해서 선택되는 분리신호 y22(f,t)는, 목적신호에 대응하는 잡음제거신호 y21＇(f,t)와 같은 신호가 포함되어 있다. 따라서, 목적신호에 대응하는 신호가 잡음제거신호 y11 ＇(f,t)(분리신호 y11(f,t))인 경우, 분리신호 y22(f,t)의 잡음 함유량은, 다른 제2분리신호(분리신호 y22(f,t), y11(f,t))와 비교하면 적다.

또한, 문턱치 Th20≤잡음량 nc2(t)<문턱치 Th21이 되는 경우에는, 선택신호생성부 51b는 목적음원 10b의 음원신호와 잡음신호와의 중첩이 중간 정도이다라고 판단한다. 그리고, 선택신호생성부 51b는, 잡음신호 yn2(f,t)로서 마이크 15b의 대각선상의 신호성분(즉, 마이크 15b에서 수음된 음원 10a에 대응하는 분리신호 y12(f,t))을 선택하도록, 선택신호를 생성한다.

여기서, 이 선택신호에 의해서 선택되는 분리신호 y12(f,t)는 음원 10a로부터의 목적신호에 대응하고, 분리신호 y11(f,t)에 대응하는 신호이다. 또한, 분리신호 y12(f,t)는 마이크 15b의 대각선상의 신호성분이며, 분리신호 y11(f,t)와 비교하여 진폭 스펙트럼의 절대치가 작다. 따라서, 목적신호에 대응하는 신호가 분리신호 y21(f,t)인 경우, 분리신호 y12(f,t)의 잡음 함유량은, 다른 제2분리신호(분리신호 y11(f,t), y22(f,t))와 비교하면 중간 정도이다.

또한 문턱치 Th21≤잡음량 nc2(t)가 되는 경우에는, 선택신호생성부 51b는 목적음원 10b의 음원신호와 잡음신호와의 중첩이 크다고 판단한다. 그리고, 선택신호생성부 51b는 잡음신호 yn2(f,t)로서 마이크 15a로부터의 목적신호에 대응하는 분리신호 y11(f,t)를 선택한다.

여기서, 이 선택신호에 의해서 선택되는 분리신호 y11(f,t)는, 음원 10a로부터의 목적신호에 대응한다. 따라서, 목적신호에 대응하는 신호가 분리신호 y21(f,t)인 경우, 분리신호 y11(f,t)의 잡음 함유량은, 다른 제2분리신호(분리신호 y12(f,t), y22(f,t))와 비교하면 크다.

이와 같이, 선택부 53b는 선택신호생성부 51b측으로부터 입력되는 선택신호에 근거하여, 주파수 빈마다, 분리신호생성부(20) 측으로부터 제2분리신호로서 입력되는 분리신호 y11(f,t), y12(f,t), y22(f,t) 중 하나의 분리신호를 잡음신호 yn2(f,t)로서 선택한다. 그리고, 선택된 잡음신호 yn2(f,t)는 잡음제거처리부(60) 측에 출력된다.

즉, 선택부 53b는 잡음량 nc2(t)에 근거하여 제2분리신호로부터 하나의 분리 신호를 잡음신호 yn2(f,t)로서 선택할 수 있다. 예를 들면, 잡음량 nc2(t)가 적은 경우에는, 목적신호에 대해서 잡음 함유량이 작은 잡음신호가 선택된다. 그 때문에, 잡음제거처리부(60)의 제거 처리에 의해서 목적신호가 열화하는 것을 억제할 수 있다.

도 9는, 잡음제거처리부(60)의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다. 잡음제거처리부(60)는 주파수 빈마다, 마스크처리부(30)로부터 입력된 잡음제거신호(y11＇(f,t), y21＇(f,t))로부터 잡음성분(제2잡음성분)을 제거한다. 또한, 잡음제거처리부(60)는 제2잡음성분이 제거된 잡음제거신호(y11”(f,t), y21”(f,t))를 목적신호로서 역(逆)푸리에 변환부(18(18a, 18b)) 측에 출력한다.

도 9에 나타난 바와 같이, 잡음제거처리부(60)는 주로, 잡음성분생성부 (61(61a))와 제거부(65(65a, 65b))를 가지고 있다.

또한, 잡음성분생성부(61a, 61b)에서는 동일한 처리를 하기 위해, 이하에서는 잡음성분생성부 61a에서 실행되는 처리에 대해서만 설명한다. 또한, 제거 부(65a, 65b)에 있어서도 동일한 처리를 하기 위해, 이하에서는 제거부 65a에서 실행되는 처리에 대해서만 설명한다.

잡음성분생성부 61a는, 잡음신호선택부(50) 측에 의해서 선택된 잡음신호 yn1(f,t)와, 잡음량계측부(40) 측으로부터 입력된 잡음량 nc1(t)에 근거해 제2잡음성분을 주파수 빈마다 생성한다.

여기서, 본 실시의 형태에 있어서 제2잡음성분은, 잡음량 nc1(t)를 선형변환(예를 들면, 룩업테이블(Look-up table:LUT)에 근거해 잡음량 nc1(t)를 변환하거나 잡음량 nc1(t)를 대수변환하는 등)하여, 변환 후의 잡음량 nc1(t)와 잡음신호 yn1(f,t)를 곱셈하는 것에 의해서 구할 수 있다. 또한 선형변환 수법에 대해서는, 미리 실험 등에 의해 필요한 파라미터 등이 정해진다.

이와 같이, 잡음제거처리부(60)의 잡음성분생성부 61a에서는, 잡음량계측부( 40)에서 생성된 잡음량 nc1(t)도 고려하여 제2잡음성분을 생성할 수 있다. 그 때문에, 목적신호에 대응하는 잡음신호 yn1(f,t)로부터 잡음성분을 한층 더 양호하게 제거할 수 있다.

제거부 65a는 잡음제거신호 y11＇(f,t)의 진폭 스펙트럼의 절대치로부터 제2 잡음성분의 진폭 스펙트럼의 절대치를 감산하는 것으로써, 목적신호에 대응하는 신호의 진폭 스펙트럼을 요구한다. 또한, 제거부(65a)는 잡음제거신호 y11＇(f,t)의 위상각을 검출한다. 그리고, 제거부 65a는 구하여진 진폭 스펙트럼과 위상각에 근거하여, 잡음제거신호 y11”(f,t)를 생성한다.

이와 같이 잡음제거처리부(60)의 제거부 65a에서는, 감산 처리에 의해서 목 적신호의 진폭 스펙트럼을 연산할 수 있다. 그 때문에, 제거부 65a의 계산 코스트를 절감시킬 수 있다.

또한, 잡음성분생성부 61b에서는, 제2잡음성분이 잡음성분생성부 61a와 같은 처리에 의해, 잡음량 nc2(t)와 잡음신호 yn2(f,t)에 근거하여 연산된다. 또한, 제거부 65b에서는, 잡음제거신호 y21＇(f,t)의 진폭 스펙트럼의 절대치로부터, 제2잡음성분의 진폭 스펙트럼의 절대치가 감산되는 것에 의해서, 잡음제거신호 y21”(f,t)의 진폭 스펙트럼이 연산된다.

역(逆)푸리에 변환부(18(18a, 18b))는 잡음제거처리부(60)의 제거부(65a, 65b)로부터 출력된 주파수 영역의 잡음제거신호(y11”(f,t), y21”(f,t))를 시간 영역의 목적 신호(y1(t), y2(t))로 변환한다.

(1.2.제1의 실시의 형태의 신호 처리 장치의 이점)

이상과 같이, 제1의 실시의 형태의 신호처리장치(1)에서는, 제1분리신호의 잡음상황에 따라 마스크처리부(30) 및 잡음제거처리부(60)에 의해서 잡음 제거가 실행된다. 즉, 마스크처리부(30)에 의해 잡음 제거된 잡음제거신호 y11＇(f,t), y21＇(f,t)로부터는, 제1분리신호의 잡음상황에 따른 제2잡음성분이, 한층 더 제거된다. 그 때문에, 환경음이나 반향음과 같이 파동원으로부터 출력된 원신호의 주위를 가리는 잡음신호가 많이 포함되어 있는 경우에도, 마스크처리부(30)에 의한 제거 처리가 이루어진 제1분리신호로부터, 한층 더 양호하게 잡음성분을 제거할 수 있다.

또한, 제1의 실시의 형태의 잡음량계측부(40)는 마스크처리부(30)에 의해서 얻어진 잡음상황의 판단 결과를 이용해서 잡음량(nc1(t), nc2(t))을 계측할 수 있다. 그 때문에, 잡음량계측부(40)의 하드웨어 구성을 간략화할 수 있어 장치 전체의 제조 코스트를 저감시킬 수 있다.

(2.제2의 실시의 형태)

다음으로, 본 발명의 제2의 실시의 형태에 대해 설명한다. 이 제2의 실시의 형태에 있어서의 신호처리장치(100)는 제1의 실시의 형태와 비교하여 잡음량계측부(140)의 구성이 다른 점을 제외하고는 제1의 실시의 형태와 같다. 따라서 이하에서는 이 차이점을 중심으로 설명한다. 또한 이하의 설명에 있어서, 제1의 신호처리장치(1)에 있어서의 구성요소와 같은 구성요소에 대해서는 동일 부호를 교부하고 있다. 이들 동일 부호의 구성요소는, 제1의 실시의 형태에 있어서 설명이 끝난 상태이기 때문에 본 실시의 형태에서는 설명을 생략한다.

(2.1.신호처리장치의 구성)

도 10은 제2 및 제3의 실시의 형태에 있어서의 신호처리장치(100, 200)의 전체 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다. 도 11은 제2의 실시의 형태의 잡음량계측부(140)의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다. 잡음량계측부(140)는 분리신호생성부(20)로부터 입력된 주파수 영역의 제1분리신호(y11(f,t), y21(f,t))를 시간 영역으로 변환하는 것과 동시에, 변환 후의 제1분리신호를 이용해 연산된 첨도(β2)에 근거하여, 제1분리신호(y11(f,t), y21(f,t))에 포함되는 잡음량(nc1(t), nc2(t))을 계측한다. 도 11에 나타난 바와 같이, 잡음량계측부(140)는 주로, 역푸리에 변환부(142(142a, 142b))와 첨도 연산부(143(143a, 143b))를 가지고 있다.

역푸리에 변환부(142(142a, 142b))는, 역푸리에 변환부(18)와 같은 하드웨어 구성을 가지는 연산부이다. 역푸리에 변환부 142a는, 입력된 주파수 영역의 제1분리신호 y11(f,t)를 시간 영역의 신호로 변환한다. 또, 역푸리에 변환부 142b는, 입력된 주파수 영역의 y21(f,t)를 시간 영역의 신호로 변환한다.

첨도연산부(143(143a, 143b))은, 역푸리에 변환된 후의 시간 영역의 제1분리신호에 근거하여, 첨도(β2)를 연산한다. 본 실시의 형태에서는, 이 첨도(β2)가 잡음량(nc1(t), nc2(t))으로서 사용되고 있다.

또한, 주파수 영역의 분리신호 y11(f,t), y21(f,t)에 대응하는 시간 영역의 제1분리신호를 분리신호 y11(t), y21(t)로 하고, 제1분리신호 y11(t), y21(t)의 표준 편차를 σ, 평균치를 yave, 4차의 적율(積率)을 μ4로 했을 경우, 첨도(β2)는, 식 5 및 식 6과 같이 나타내진다.

[식 5]

[식 6]

여기서, 첨도(β2)는 시간 영역의 제1분리신호의 분포형을 평가 가능한 통계량이다. β2=「0」 일 때, 시간 영역의 제1분리신호는, 정규 분포가 된다. 이 경우 는, 환경음이나 반향음과 같이 목적신호의 주위를 가리는 잡음이, 제1분리신호에 많이 포함되어 있다고 생각할 수 있다. 한편, 첨도(β2)의 값이 클수록, 시간 영역에 있어서의 제1분리신호의 분산이 작아진다. 즉, 제1분리신호에는, 용이하게 분리 가능한 잡음성분이 포함되어 있는 것이라고 생각할 수 있다.

(2.2.제2의 실시의 형태의 신호처리장치의 이점)

이상과 같이, 제2의 실시의 형태의 신호처리장치(100)는 목적신호에 대응하는 제1분리신호의 첨도를 사용하는 것으로써, 제1분리신호에 포함되는 잡음량(nc1(t), nc2(t))을 계측할 수 있다. 그 때문에, 제1분리신호의 잡음상황을 정확하게 파악할 수 있다.

또한, 제2의 실시의 형태의 신호처리장치(100)에 의한 잡음량(nc1(t), nc2(t))의 계측에 있어서 마스크처리부(30)의 개재(介在)는 필요하게 되지 않는다.그 때문에, 잡음량계측부(140)와 마스크처리부(30)와의 사이에 실행되는 처리(예를 들면, 동기처리)가 불필요해져, 잡음량계측부(140) 및 마스크처리부(30)의 회로 구성을 간략화할 수 있다.

(3.제3의 실시의 형태)

다음으로, 본 발명의 제3의 실시의 형태에 대해 설명한다. 이 제3의 실시의 형태에 있어서의 신호처리장치(200)는 제1의 실시의 형태와 비교하여 잡음량계측부(240)의 구성이 다른 점을 제외하고는 제1의 실시의 형태와 같다. 따라서 이하에서는 이 차이점을 중심으로 설명한다. 또한 이하의 설명에 있어서, 제1의 신호처리장치(1)에 있어서의 구성요소와 같은 구성요소에 대해서는 동일 부호를 교부하고 있다. 이들 동일 부호의 구성요소는, 제1의 실시의 형태에 있어서 설명이 끝난 상태이기 때문에, 본 실시의 형태에서는 설명을 생략한다.

(3.1.신호처리장치의 구성)

도 12는 제3의 실시의 형태의 잡음량계측부(240)의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다. 도 13 및 도 14는 제2분리신호의 확대상황을 설명하기 위한 도이다. 잡음량계측부(240)는 분리신호생성부(20)로부터 입력된 주파수 영역의 복수의 분리신호 중 제2분리신호에 대해서, 해당 제2분리신호의 확대상황을 구한다. 그리고, 잡음량계측부(240)는 제2분리신호의 확대상황에 근거하여, 프레임마다, 대응하는 제1분리신호에 포함되는 잡음량을 계측한다. 도 12에 나타난 바와 같이, 잡음량계측부(240)는 주로, 방향추정처리부(245(245a, 245b))와 확대판정처리부(246(264a, 246b))를 가지고 있다.

방향추정처리부(245(245a, 245b))는, 이른바 빔포밍으로 불리는 연산수법(DOA:Direction of Arrival)을 실행한다. 여기서, 빔포밍에서는, 도래하는 음원 신호(s1(t), s2(t))에 대해서, 마이크(15)의 위치에 의해서 변하는 혼합신호 (x1(t), x2(t))의 지연 시간과 마이크(15)의 특성을 이용해서 음원 방향을 특정한다.

도 12에 나타난 바와 같이, 방향추정처리부 245a에는 분리행렬 중 계수 w11(f), w12(f)가, 방향추정처리부 245b에는 분리행렬 중 계수 w21(f), w22(f)가, 각각 입력된다.

확대판정처리부(246(246a, 246b))는 방향추정처리부(245(245a, 245b))에 의해서 연산된 음원 방향각을 계급으로 해, 계급에 대해 도수를 플롯한 히스토그램을 구한다. 그리고, 확대판정처리부(246)는 각 제2분리신호의 방향의 분산상황을, 예를 들면, (1) 제2분리신호의 표준편차, (2) 최대음원 방향각으로부터 최소음원 방향각을 감산한 각도폭 R1(도 13 참조), R2(도 14 참조), 및, (3) 소정 각도 범위에 속하는 도수(즉, 소정 범위에 있어서의 히스토그램의 면적) 등에 근거하여 연산한다. 본 실시의 형태에서는, 이 확대상황(분산상황)이 잡음량(nc1(t), nc2(t))로서 사용되고 있다.

여기서, 제2분리신호의 확대상황(예를 들면, 표준편차)이 미리 실험 등에 의해서 구하여진 소정 범위의 외측이 되는 경우, 제1분리신호에는, 환경음이나 반향음과 같이 목적신호의 주위를 가리는 잡음이 제1분리신호에 많이 포함되어 있다고 생각할 수 있다. 한편, 제2분리신호의 확대상황이 이 소정 범위 내가 되는 경우, 제1분리신호에는, 용이하게 분리 가능한 잡음성분이 포함되어 있는 것이라고 생각할 수 있다.

(3.2.제3의 실시의 형태의 신호처리장치의 이점)

이상과 같이, 제3의 실시의 형태의 신호처리장치(200)는 목적신호에 대한 제2분리신호의 확대상황을 사용하는 것으로써, 제1분리신호에 포함되는 잡음량(nc1(t), nc2(t))을 계측할 수 있다. 그 때문에, 제1분리신호의 잡음상황을 정확하게 파악할 수 있다.

또한, 제3의 실시의 형태의 신호처리장치(200)에 의한 잡음량(nc1(t), nc2(t))의 계측에 있어서, 마스크처리부(30)의 개재(介在)는 필요하게 되지 않는 다. 그 때문에, 잡음량계측부(240)와 마스크처리부(30)와의 사이에 실행되는 처리(예를 들면, 동기처리)가 불필요해져, 잡음량계측부(240) 및 마스크처리부(30)의 회로 구성을 간략화할 수 있다.

(4.변형예)

이상, 본 발명의 실시의 형태에 대해 설명해 왔지만, 본 발명은 상기 실시의 형태로 한정되는 것은 아니고 여러가지 변형이 가능하다.

(1) 제1 내지 제3의 실시의 형태에 있어서, 음원(파동원)(10)은, 2개인 것으로서 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 음원(10)의 개수는, M(≥3)의 복수여도 좋다. 또한, 마이크(관측부)(15)는, 2개인 것으로서 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 관측부(15)의 개수는, N(≥3)의 복수여도 좋다.

이 경우에 있어서, 마스크처리부(30)는 1개의 제1분리신호와 (M-1)×N개의 제2분리신호에 근거해 잡음 상황을 판단하고, 잡음신호선택부(50)는 (M-1)×N개의 제2분리신호 중 하나를, 잡음신호로서 선택한다.

(2) 또한, 제1 내지 제3의 실시의 형태에 있어서, 잡음제거처리부(60)의 잡음성분생성부(61(61a, 61b))는 선형변환 후의 잡음량(nc1(t), nc2(t))과 잡음신호(yn1(f,t), yn2(f,t))를 곱셈하는 것에 의해서, 제2잡음성분을 연산하는 것으로 설명했지만 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 잡음량(nc1(t), nc2(t))이 선형변환하는 일 없이, 잡음신호(yn1(f,t), yn2(f,t))와 곱셈되는 것에 의해서 제2잡음성분이 구해져도 좋다. 이것에 의해, 잡음성분생성부(61)에 있어서의 계산 코스트를 저감시킬 수 있다.

이 발명은 상세하게 설명되어 있지만, 상기한 설명은 모든 국면에 있어서, 예시로서 이 발명이 그것에 한정되는 것은 아니다. 예시되어 있지 않은 무수한 변형예가 이 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이 상정될 수 있는 것이라고 해석된다.

Claims

복수의 파동원 중 대상이 되는 파동원으로부터 출력된 원신호를 목적신호로서 복원하는 신호처리장치로서,

(a) 각각이, 상기 복수의 파동원으로부터 출력된 복수의 원신호에 대해, 해당 복수의 원신호의 혼합신호로서 관측 가능한 복수의 관측부와,

(b) 각 관측부에서 관측되어 주파수 영역으로 변환된 하나의 프레임 분의 상기 혼합신호로부터, 서로 독립한 복수의 분리신호를 상기 프레임 내의 주파수 빈마다 생성하는 분리신호생성부와,

(c) 상기 복수의 분리신호 중 상기 목적신호에 대응하는 제1분리신호와, 상기 복수의 분리신호 중 상기 제1분리신호 이외의 제2분리신호에 근거하여, 상기 제1분리신호의 잡음상황을 판단하는 처리와,

잡음상황의 판단 결과에 근거해서 구하여진 제1잡음성분을 상기 제1분리신호로부터 제거하는 것에 의해 잡음제거신호를 생성하는 처리와,

상기 잡음상황의 판단 결과에 근거해 잡음상황신호를 생성하는 처리를 상기 프레임 내의 주파수 빈마다 실시하는 마스크처리부와,

(d) 상기 마스크처리부 측으로부터 입력된 상기 주파수 빈마다의 잡음상황신호에 근거하여, 상기 프레임마다, 상기 제1분리신호에 포함되는 잡음량을 계측하는 잡음량계측부와,

(e) 상기 잡음량계측부에 의해서 계측된 상기 잡음량에 근거하여, 상기 주파수 빈마다, 상기 제2분리신호 중 하나의 신호를 잡음신호로서 선택하는 잡음신호선택부와,

(f) 상기 잡음신호에 근거해 생성된 제2잡음성분을, 상기 잡음제거신호로부터 상기 주파수 빈마다 제거하는 것과 동시에, 상기 제2잡음성분이 제거된 상기 잡음 제거신호를 목적신호로서 출력하는 잡음제거처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
제1항에 있어서,

상기 마스크처리부는, 상기 주파수 빈마다, 상기 목적신호에 대응하는 상기 제1분리신호의 진폭 스펙트럼과, 상기 제2분리신호의 진폭 스펙트럼과의 대소 비교에 근거하여, 상기 잡음상황의 판단과 상기 잡음상황신호의 생성을 실시하고,

상기 잡음량계측부는, 상기 잡음상황신호를 계수하는 것에 의해서, 상기 잡음량을 계측하는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
복수의 파동원 중 대상이 되는 파동원으로부터 출력된 원신호를 목적신호로서 복원하는 신호처리장치로서,

(a) 각각이, 상기 복수의 파동원으로부터 출력된 복수의 원신호에 대해, 해당 복수의 원신호를 혼합신호로서 관측 가능한 복수의 관측부와,

(b) 각 관측부에서 관측되어 주파수 영역으로 변환된 하나의 프레임 분의 상기 혼합신호로부터, 서로 독립한 복수의 분리신호를 상기 프레임 내의 주파수 빈마다 생성하는 분리신호생성부와,

(c) 상기 복수의 분리신호 중 상기 목적신호에 대응하는 제1분리신호와, 상기 복수의 분리신호 중 상기 제1분리신호 이외의 제2분리신호에 근거하여, 상기 제1분리신호의 잡음상황을 판단하는 처리와,

잡음상황의 판단 결과에 근거해서 구하여진 제1잡음성분을 상기 제1분리신호로부터 제거하는 것에 의해 잡음제거신호를 생성하는 처리를 상기 프레임 내의 주파수 빈마다 실시하는 마스크처리부와,

(d) 상기 분리신호생성부로부터 입력된 상기 복수의 분리신호에 근거하여, 상기 프레임마다 상기 제1분리신호에 포함되는 잡음량을 계측하는 잡음량계측부와,

(e) 상기 잡음량계측부에 의해서 계측된 상기 잡음량에 근거하여, 상기 주파수 빈마다, 상기 제2분리신호 중 하나의 신호를 잡음신호로서 선택하는 잡음신호선택부와,

(f) 상기 잡음신호에 근거해 생성된 제2잡음성분을 상기 잡음제거신호로부터 상기 주파수 빈마다 제거하는 것과 동시에, 상기 제2잡음성분이 제거된 상기 잡음제거신호를 목적신호로서 출력하는 잡음제거처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
제3항에 있어서,

상기 잡음량계측부는 상기 분리신호생성부로부터 입력된 주파수 영역의 제1분리신호를 시간 영역으로 변환하는 것과 동시에, 변환 후의 상기 제1분리신호를 이용하여 연산된 첨도(尖度)에 근거하여, 상기 제1분리신호에 포함되는 상기 잡음량을 계측하는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
제3항에 있어서,

상기 잡음량계측부는, 상기 분리신호생성부로부터 입력된 제2분리신호의 확대상황에 근거하여, 상기 프레임마다, 상기 제1분리신호에 포함되는 잡음량을 계측하는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
제5항에 있어서,

상기 확대상황은, 제2분리신호의 방향이 분산된 상황인 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 잡음제거처리부는, 상기 잡음량계측부 측으로부터 입력된 상기 잡음량과, 상기 잡음신호선택부에 의해서 선택된 잡음신호에 근거하여, 상기 제2잡음성분을 생성하는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 잡음제거처리부는, 상기 잡음제거신호의 진폭 스펙트럼으로부터 상기 제2잡음성분의 진폭 스펙트럼을 감산하는 것에 의해서, 상기 주파수 빈마다 상기 목적신호의 진폭 스펙트럼을 연산하는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
제1항 또는 제3항에 있어서,

M개의 파동원으로부터 출력된 M개의 원신호는, 각각 N개의 관측부에 의해서 관측되고(M, N는, 각각 2 이상의 자연수),

상기 마스크처리부는, 1개의 제1분리신호와, (M-1)×N개의 제2분리신호에 근거해 잡음상황을 판단하며,

상기 잡음신호선택부는, (M-1)×N개의 제2분리신호 중 하나를, 잡음신호로서 선택하는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.