WO2011055832A1

WO2011055832A1 - 情報処理装置、その付属装置、情報処理システム、その制御方法並びに制御プログラム

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Publication number: WO2011055832A1
Application number: PCT/JP2010/069873
Authority: WO
Inventors: 昭彦杉山
Original assignee: 日本電気株式会社
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2010-11-02
Publication date: 2011-05-12
Also published as: CN102598126A; CN102598126B; JP5294085B2; US20120224708A1; JP2011100031A; EP2498252A4; EP2498252A1; EP2498252B1; US9548062B2

Abstract

　予め多数の雑音情報を記憶することなく、未知な雑音を含む多種多様な雑音を抑圧する雑音抑圧技術を提供すること。　情報処理装置に接続可能な付属装置であって、情報処理装置は、雑音情報を用いて劣化信号中の雑音を抑圧する雑音抑圧劣化信号中の雑音を抑圧し、雑音抑圧結果に基づいて雑音情報を生成し、生成された雑音情報を用いて劣化信号中の雑音を抑圧する手段と、劣化信号中の雑音を抑圧した結果に基づいて雑音情報を更新する雑音情報生成手段と、を備え、付属装置は、雑音抑圧手段が抑圧すべき雑音を発生させる機構部と、雑音抑圧手段が雑音抑圧処理を行なうタイミングで雑音が発生するように機構部を制御する機構制御部と、を備える。

Description

情報処理装置、その付属装置、情報処理システム、その制御方法並びに制御プログラム

　本発明は、劣化信号中の雑音を抑圧して所望の信号を強調するための技術に関する。

　劣化信号（所望の信号と雑音とが混合された信号）から、雑音の一部又は全部を抑圧し、強調信号（所望の信号を強調した信号）を出力する信号処理技術として、雑音抑圧技術（ｎｏｉｓｅ　ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）が知られている。例えば、ノイズサプレッサは、所望の音声信号に重畳されている雑音（ノイズ）を抑圧するシステムであり、携帯電話など様々な音声端末において利用されている。
　この種の技術の一例として、特許文献１には、入力信号に１より小さな抑圧係数を乗算することによって、雑音を抑圧する方法が開示されている。また、特許文献２には、推定された雑音を劣化信号から直接減算することによって、雑音を抑圧する方法が開示されている。
　特許文献１及び２に記載の技術によれば、既に雑音が混合されて劣化している所望信号から、雑音を推定しなければならない。しかし、劣化信号だけから正確に雑音を推定することには限界があり、特許文献１及び２に記載された方法は、一般的に、雑音が所望信号に対して十分小さい場合のみ有効である。雑音が所望信号に対して十分に小さいという条件が満たされない場合は、雑音推定値の精度が低いため、特許文献１及び２に記載された方法では、十分な雑音抑圧の効果が得られず、さらに強調信号に大きな歪が含まれていた。
　これに対し、雑音が所望信号に対して十分に小さいという条件が満たされない場合にも、十分な雑音抑圧効果と強調信号における小さな歪とを実現できる雑音抑圧システムが、特許文献３に開示されている。特許文献３に記載された方法は、所望信号に混入する雑音の特性が事前にある程度わかる場合を想定しており、事前に記録しておいた雑音情報（雑音の特性に関する情報）を、劣化信号から減算することで、雑音を抑圧する。また、入力信号を分析して得られた入力信号パワーが大きいときは大きな係数を、その入力信号パワーが小さいときは小さな係数を、雑音情報に積算して、その積算結果を劣化信号から減算する方法も開示されている。

特許第４２８２２２７号公報特開平８−２２１０９２号公報特開２００６−２７９１８５号公報

　しかしながら、上述の特許文献３に開示された構成では、雑音特性情報を予め記憶する必要があり、消去できる雑音の種類が非常に限定されてしまう。消去できる雑音の種類を増やそうとすると、雑音情報を多数記録する必要が生じるため、必要な記憶容量が増大し、装置の製造コストが増加する。さらに、予め記憶した雑音情報は、環境の変化などに伴い、実際に抑圧しようとする雑音情報と乖離している可能性もある。
　以上を踏まえ、本発明は、上述の課題を解決する信号処理技術を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、情報処理装置に接続可能な付属装置であって、前記情報処理装置は、雑音情報を用いて劣化信号中の雑音を抑圧する雑音抑圧手段と、前記劣化信号中の雑音を抑圧した結果に基づいて前記雑音情報を更新する雑音情報生成手段と、を備え、前記付属装置は、前記雑音抑圧手段が抑圧すべき雑音を発生させる機構部と、前記雑音抑圧手段が雑音抑圧処理を行なうタイミングで雑音が発生するように前記機構部を制御する機構制御部と、を備える。
　上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、付属装置を接続可能な情報処理装置であって、前記付属装置は、雑音を発生させる機構部を備え、前記情報処理装置は、雑音情報を用いて劣化信号中の雑音を抑圧する雑音抑圧手段と、前記劣化信号中の雑音を抑圧した結果に基づいて前記雑音情報を更新する雑音情報生成手段と、を備え、前記雑音抑圧手段は、前記機構部が発生させた雑音を抑圧し、前記雑音情報生成手段は、前記機構部が発生させた雑音を抑圧した結果に基づいて前記雑音情報を更新する。
　上記目的を達成するため、本発明に係るシステムは、情報処理装置と、該情報処理装置に接続された付属装置とを含む情報処理システムであって、前記情報処理装置は、雑音情報を用いて劣化信号中の雑音を抑圧する雑音抑圧手段と、前記劣化信号中の雑音を抑圧した結果に基づいて前記雑音情報を更新する雑音情報生成手段と、を備え、前記付属装置は、前記雑音抑圧手段が抑圧すべき雑音を発生させる機構部と、前記雑音抑圧手段が雑音抑圧処理を行なうタイミングで雑音が発生するように前記機構部を制御する機構制御部と、を備える。
　上記目的を達成するため、本発明に係る方法は、情報処理装置に接続可能な付属装置の制御方法であって、前記情報処理装置は、雑音情報を用いて劣化信号中の雑音を抑圧する雑音抑圧手段と、前記劣化信号中の雑音を抑圧した結果に基づいて前記雑音情報を更新する雑音情報生成手段と、を備え、前記付属装置は、前記雑音抑圧手段が抑圧すべき雑音を発生させる機構部を備え、前記雑音抑圧手段が雑音抑圧処理を行なうタイミングで雑音が発生するように機構部を制御する。
　上記目的を達成するため、本発明に係る他の方法は、雑音を発生させる機構部を備えた付属装置を接続可能な情報処理装置の制御方法であって、雑音情報を用いて劣化信号中において、前記機構部が発生させた雑音を抑圧し、前記劣化信号中の前記雑音を抑圧した結果に基づいて前記雑音情報を更新する。
　上記目的を達成するため、本発明に係るさらに他の方法は、情報処理装置と、該情報処理装置に接続された付属装置とを含む情報処理システムの制御方法であって、抑圧すべき雑音を前記付属装置において発生させ、前記付属装置において発生した前記雑音が混在する劣化信号を入力し、雑音情報を用いて前記劣化信号中の前記雑音を抑圧し、前記劣化信号中の雑音を抑圧した結果に基づいて前記雑音情報を更新する。
　上記目的を達成するため、本発明に係るプログラム記録媒体に格納されるプログラムは、情報処理装置に接続可能な付属装置の制御プログラムであって、前記情報処理装置は、雑音情報を用いて劣化信号中の雑音を抑圧する雑音抑圧手段と、前記劣化信号中の雑音を抑圧した結果に基づいて前記雑音情報を更新する雑音情報生成手段と、を備え、前記付属装置は、前記雑音抑圧手段が抑圧すべき雑音を発生させる機構部を備え、前記雑音抑圧手段が雑音抑圧処理を行なうタイミングで雑音を発生させるように機構部を制御する処理をコンピュータに実行させる。
　上記目的を達成するため、本発明に係る他のプログラム記録媒体に格納されるプログラムは、雑音を発生させる機構部を備えた付属装置を接続可能な情報処理装置の制御プログラムであって、雑音情報を用いて劣化信号中において、前記機構部が発生させた雑音を抑圧する処理と、前記劣化信号中の前記雑音を抑圧した結果に基づいて前記雑音情報を更新する処理と、をコンピュータに実行させる。

　本発明によれば、予め多数の雑音情報を記憶することなく、未知な雑音を含む多種多様な雑音を抑圧する信号処理技術を提供することができる。

本発明の第１実施形態としての情報処理システムの概略構成を示すブロック図。本発明の第１実施形態に係る情報処理装置に含まれる変換部２の構成を示すブロック図。本発明の第１実施形態に係る情報処理装置に含まれる逆変換部４の構成を示すブロック図。本発明の第２実施形態としての情報処理システムの概略構成を示すブロック図。本発明の第３実施形態としての情報処理システムの概略構成を示すブロック図。本発明の第４実施形態としての情報処理システムの概略構成を示すブロック図。本発明の第５実施形態としての情報処理システムの概略構成を示すブロック図。本発明の第６実施形態としての情報処理システムの概略構成を示すブロック図。本発明の第７実施形態としての情報処理システムの概略構成を示すブロック図。本発明の第８実施形態としての情報処理システムの概略構成を示すブロック図。本発明の他の実施形態としての信号処理プログラムを実行するコンピュータシステムの概略構成を示すブロック図。本発明の情報処理システムの構成例を示す図。

　以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
　（第１実施形態）
　＜全体構成＞
　本発明の第１実施形態としての情報処理装置及びその付属装置について説明する。図１、図１２は、付属装置１００と情報処理装置２００とが接続された情報処理システムを示すブロック図である。情報処理装置２００は、具体例としては、デジタルカメラ、ノートパソコン、ＰＤＡ、携帯電話などといった装置である。一方、付属装置１００は、具体例としては、カメラに接続されるレンズやフラッシュライトデバイス、ノートパソコンやＰＤＡや携帯電話に接続されるメディアドライブや外付けキーボードなどといった装置である。すなわちこれらの製品は全て本発明の範疇に含まれうる。もちろん、本発明はこれらに限定されるものではなく、入力信号からの雑音除去を要求されるあらゆる情報処理装置及び／又は雑音を発生させる付属装置に適用可能である。
　＜本体構成＞
　まず、本体としての情報処理装置２００の構成について説明する。入力端子１には、劣化信号（所望信号と雑音の混在する信号）が、サンプル値系列として供給される。入力端子１に供給された劣化信号は、変換部２においてフーリエ変換などの変換を施されて複数の周波数成分に分割される。複数の周波数成分のうち振幅スペクトルは雑音抑圧部３へ供給され、位相スペクトルは、逆変換部４に伝達される。なお、ここでは、雑音抑圧部３に振幅スペクトルが供給されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、その二乗に相当するパワースペクトルが雑音抑圧部３に供給されても良い。
　一時記憶部６は、半導体メモリなどの記憶素子を含み、雑音情報（雑音の特性に関する情報）を記憶することができる。一時記憶部６は、雑音情報として、例えば、雑音のスペクトルの形状を記憶している。しかし、一時記憶部６は、スペクトルの代わりに、あるいはスペクトルとともに、位相の周波数特性、特定の周波数における強弱や時間変化などの特徴量などを記憶しても良い。雑音情報は、統計量（最大、最小、分散、メジアン）などでも良い。
　雑音抑圧部３は、変換部２から供給された劣化信号振幅スペクトルと一時記憶部６から供給された雑音情報とを用いて、各周波数で雑音を抑圧し、雑音抑圧結果としての強調信号振幅スペクトルを逆変換部４に伝達する。逆変換部４は、雑音抑圧部３から供給された強調信号振幅スペクトルと変換部２から供給された劣化信号の位相とを合わせて逆変換を行い、強調信号サンプルとして、出力端子５に供給する。
　雑音抑圧結果としての強調信号振幅スペクトルは、同時に、雑音情報生成部７にも伝達される。雑音情報生成部７は、雑音抑圧結果としての強調信号振幅スペクトルに基づいて、新しい雑音情報を生成し、一時記憶部６に供給する。一時記憶部６は、雑音情報生成部７から供給された新しい雑音情報を用いて、現在の雑音情報を更新する。
　＜変換部２の構成＞
　図２は、変換部２の構成を示すブロック図である。図２に示すように、変換部２はフレーム分割部２１、窓がけ処理部（ｗｉｎｄｏｗｉｎｇ　ｕｎｉｔ）２２、及びフーリエ変換部２３を含む。劣化信号サンプルは、フレーム分割部２１に供給され、Ｋ／２サンプル毎のフレームに分割される。ここで、Ｋは偶数とする。フレームに分割された劣化信号サンプルは、窓がけ処理部２２に供給され、窓関数（ｗｉｎｄｏｗ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ）であるｗ（ｔ）との乗算が行なわれる。第ｎフレームの入力信号ｙｎ（ｔ）（ｔ＝０，１，．．．，Ｋ／２−１）に対するｗ（ｔ）で窓がけ（ｗｉｎｄｏｗｉｎｇ）された信号は、次式（１）で与えられる。

　また、窓がけ処理部２２は、連続する２フレームの一部を重ね合わせ（オーバラップ）して窓がけしてもよい。オーバラップ長としてフレーム長の５０％を仮定すれば、ｔ＝０，１，．．．，Ｋ／２−１に対して、以下の式（２）で得られる左辺が、窓がけ処理部２２の出力となる。

　窓がけ処理部２２は、実数信号に対しては、左右対称窓関数を用いてもよい。また、窓関数は、ＭＭＳＥ　ＳＴＳＡ法における抑圧係数を１に設定したとき、またはＳＳ法においてゼロを減算したときの入力信号と出力信号が計算誤差を除いて一致するように設計される。これは、ｗ（ｔ）＋ｗ（ｔ＋Ｋ／２）＝１となることを意味する。
　以後、連続する２フレームの５０％をオーバラップして窓がけする場合を例として説明を続ける。窓がけ処理部２２は、ｗ（ｔ）として、例えば、次式（３）に示すハニング窓を用いてもよい。

　このほかにも、ハミング窓、ケイザー窓、ブラックマン窓など、様々な窓関数が知られている。窓がけされた出力はフーリエ変換部２３に供給され、劣化信号スペクトルＹｎ（ｋ）に変換される。劣化信号スペクトルＹｎ（ｋ）は位相と振幅に分離され、劣化信号位相スペクトルａｒｇ　Ｙｎ（ｋ）は、逆変換部４に、劣化信号振幅スペクトル｜Ｙｎ（ｋ）｜は、雑音抑圧部３に供給される。既に説明したように、変換部２は、振幅スペクトルの代わりにパワースペクトルを利用することもできる。
　＜逆変換部４の構成＞
　図３は、逆変換部４の構成を示すブロック図である。図３に示すように、逆変換部４は逆フーリエ変換部４３、窓がけ処理部４２、及び、フレーム合成部４１を含む。逆フーリエ変換部４３は、雑音抑圧部３から供給された強調信号振幅スペクトルと変換部２から供給された劣化信号位相スペクトルａｒｇ　Ｙｎ（ｋ）とを組み合わせて、強調信号（以下の式（４）の左辺）を求める。

　逆フーリエ変換部４３は、得られた強調信号に逆フーリエ変換を施す。逆フーリエ変換された強調信号は、１フレームがＫサンプルを含む時間領域サンプル値系列ｘｎ（ｔ）（ｔ＝０，１，．．．，Ｋ−１）として、窓がけ処理部４２に供給され、窓関数ｗ（ｔ）との乗算が行なわれる。第ｎフレームの入力信号ｘｎ（ｔ）（ｔ＝０，１，．．．，Ｋ／２−１）に対してｗ（ｔ）で窓がけされた信号は、次式（５）の左辺で与えられる。

　また、窓がけ処理部４２は、連続する２フレームの一部を重ね合わせ（オーバラップ）して窓がけしてもよい。フレーム長の５０％をオーバラップ長として仮定すれば、ｔ＝０，１，．．．，Ｋ／２−１に対して、以下の式の左辺が、窓がけ処理部４２の出力となり、フレーム合成部４１に伝達される。

　フレーム合成部４１は、窓がけ処理部４２からの隣接する２フレームの出力を、Ｋ／２サンプルずつ取り出して重ね合わせ、以下の式（７）によって、ｔ＝０，１，．．．，Ｋ−１における出力信号（式（７）の左辺）を得る。得られた出力信号は、フレーム合成部４１から出力端子５に伝達される。

　なお、図２と図３において変換部２と逆変換部４における変換をフーリエ変換として説明した。変換部２、逆変換部４は、フーリエ変換に代えて、コサイン変換、修正コサイン変換、アダマール変換、ハール変換、ウェーブレット変換など、他の変換を用いることもできる。例えば、コサイン変換や修正コサイン変換は、変換結果として振幅だけしか得られない。このため、図１における変換部２から逆変換部４に至る経路は不要になる。また、一時記憶部６に記録する雑音情報も、振幅（またはパワー）だけとなり、記憶容量の削減、雑音抑圧処理における演算量の削減に貢献する。変換部２、逆変換部４がハール変換を用いた場合には、乗算が不要となり、ＬＳＩ化したときの面積を小さくすることができる。変換部２、逆変換部４がウェーブレット変換を用いた場合には、周波数によって時間解像度を異なったものに変更できるために、雑音抑圧効果の向上が期待できる。
　また、変換部２が周波数成分を複数統合してから、雑音抑圧部３が実際の抑圧を行うこともできる。その際、変換部２は、聴覚特性の弁別能力が高い低周波領域から、能力が低い高周波領域に向かって、よりたくさんの周波数成分を統合することにより、高い音質を達成することができる。このように、複数の周波数成分を統合してから雑音抑圧を実行すると、雑音抑圧を適用する周波数成分の数が少なくなり、情報処理装置２００は、全体の演算量を削減することができる。
　＜雑音抑圧部３の処理＞
　雑音抑圧部３は、様々な抑圧を行うことが可能である。抑圧方法は、代表的なものとして、ＳＳ（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ：スペクトル減算）法とＭＭＳＥ　ＳＴＳＡ（Ｍｉｎｉｍｕｍ　Ｍｅａｎ−Ｓｑｕａｒｅ　Ｅｒｒｏｒ　Ｓｈｏｒｔ−Ｔｉｍｅ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｅｓｔｉｍａｔｏｒ：最小二乗平均誤差短時間振幅スペクトル推定）法とがある。雑音抑圧部３がＳＳ法を用いる場合は、雑音抑圧部３は一時記憶部６から供給された雑音情報を、変換部２から供給された劣化信号振幅スペクトルから減算する。雑音抑圧部３がＭＭＳＥ　ＳＴＳＡ法を用いる場合は、雑音抑圧部３は、一時記憶部６から供給された雑音情報と変換部２から供給された劣化信号振幅スペクトルを用いて、複数の周波数成分それぞれに対して抑圧係数を計算し、この抑圧係数を劣化信号振幅スペクトルに乗算する。この抑圧係数は、強調信号の平均二乗パワーを最小化するように決定される。
　雑音抑圧部３は、雑音の抑圧に際して、過剰な抑圧を避けるために、フロアリングを適用することができる。フロアリングとは、最大抑圧量を超える抑圧を避ける方法である。フロアリングパラメータは最大抑圧量を決定する。雑音抑圧部３がＳＳ法を用いる場合は、雑音抑圧部３は、雑音情報を劣化信号振幅スペクトルから減算した結果が、フロアリングパラメータより小さくならないように制約をかける。具体的には、雑音抑圧部３は、減算結果がフロアリングパラメータよりも小さいときには、減算結果をフロアリングパラメータで置換する。また、雑音抑圧部３がＭＭＳＥ　ＳＴＳＡ法を用いる場合には、雑音抑圧部３は、雑音情報と劣化信号振幅スペクトルから求めた抑圧係数が、フロアリングパラメータよりも小さいときに、抑圧係数をフロアリングパラメータで置換する。フロアリングの詳細に関しては、文献「Ｍ．Ｂｅｒｏｕｔｉ，Ｒ．Ｓｃｈｗａｒｔｚ　ａｎｄ　Ｊ．Ｍａｋｈｏｕｌ，″Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｐｅｅｃｈ　ｃｏｒｒｕｐｔｅｄ　ｂｙ　ａｃｏｕｓｔｉｃ　ｎｏｉｓｅ，″Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ＩＣＡＳＳＰ’７９，ｐｐ．２０８−−２１１，Ａｐｒ．１９７９」に開示されている。フロアリングを導入することによって、雑音抑圧部３は、過剰な抑圧を生じなくなる。フロアリングは、強調信号の歪が大きくなることを防止することができる。
　雑音抑圧部３は、雑音情報の周波数成分数を劣化信号振幅スペクトルの周波数成分数よりも小さく設定することもできる。このとき、複数の雑音情報が複数の周波数成分に対して共用される。劣化信号振幅スペクトルと雑音情報の双方に対して、複数の周波数成分を統合する場合と比べて、劣化信号振幅スペクトルの周波数分解能が高いので、雑音抑圧部３は、周波数成分の統合が全くない場合よりも少ない演算量で、高い音質を達成することができる。劣化信号振幅スペクトルの周波数成分数よりも少ない周波数成分数の雑音情報を用いた抑圧の詳細は、特開２００８−２０３８７９号に開示されている。
　＜雑音情報生成部７の構成＞
　雑音情報生成部７には、雑音抑圧結果としての強調信号振幅スペクトルが供給される。雑音情報生成部７は、この雑音抑圧結果を用いて、新しい雑音情報を生成し、これを用いて一時記憶部６に記憶されている雑音情報を更新する。一時記憶部６に記憶されている雑音情報の初期値としては、例えば、フラットな形状の信号スペクトルが用意されている。雑音情報生成部７は、その信号スペクトルを雑音情報として用いた雑音抑圧結果に応じて、新しい雑音情報を生成する。雑音情報生成部７は、この新しい雑音情報を用いて、一時記憶部６に記憶されている、既に抑圧に使用された雑音情報を更新する。
　雑音情報生成部７は、雑音情報生成部７に帰還（ｆｅｅｄｂａｃｋ）された雑音抑圧結果を用いて新しい雑音情報を求めるときには、所望信号が入力されていないタイミングでの雑音抑圧結果が大きいほど（抑圧されずに残った雑音が大きいほど）雑音情報が大きくなるように、雑音情報を生成する。所望信号が入力されていないタイミングでの雑音抑圧結果が大きいということは、抑圧が不十分であることを示すため、雑音情報を大きくすることが望ましいからである。雑音情報が大きいときには、ＳＳ法では減算する値が大きくなるため、雑音抑圧結果は小さくなる。また、ＭＭＳＥ　ＳＴＳＡ法のような乗算型の抑圧では、抑圧係数の計算に用いる信号対雑音比の推定値が小さくなるため、小さな抑圧係数が得られる。これは、より強力な雑音抑圧をもたらす。新しい雑音情報を生成する方法は、複数の方法が考えられる。例として、再計算法及び逐次更新法について説明する。
　雑音抑圧結果としては、雑音が完全に抑圧された状態が理想である。このため、雑音情報生成部７は、例えば、劣化信号の振幅又はパワーが小さいときに雑音が完全に抑圧されるように、雑音情報を再計算又は逐次更新することができる。劣化信号の振幅又はパワーが小さいときには、抑圧しようとする雑音以外の信号のパワーも小さい確率が高いからである。雑音情報生成部７は、劣化信号の振幅又はパワーが小さいことを、劣化信号のパワー又は振幅の絶対値が閾値よりも小さいことを用いて検出できる。
　また、雑音情報生成部７は、劣化信号の振幅又はパワーが小さいことを、劣化信号の振幅又はパワーと一時記憶部６に記録されている雑音情報との差分が、閾値より小さいことを用いても検出できる。すなわち、雑音情報生成部７は、劣化信号の振幅又はパワーが雑音情報と似ているときに、劣化信号における雑音情報の占有率が高い（信号対雑音比が低い）ことを利用する。特に、雑音情報生成部７は、複数の周波数点における情報を複合的に用いることにより、スペクトル概形を比較することが可能となり、検出精度を高くすることができる。
　ＳＳ法における雑音情報は、各周波数において所望信号が入力されていないタイミングでの劣化信号振幅スペクトルと等しくなるように、再計算される。言い換えれば、雑音情報生成部７は、雑音だけを入力した時点で変換部２から供給された劣化信号振幅スペクトル｜Ｙｎ（ｋ）｜と、雑音情報νｎ（ｋ）が一致するように計算する。ここでｎはフレーム番号、ｋは、周波数番号である。すなわち、雑音情報生成部７は、雑音情報νｎ（ｋ）を次式（８）で計算する。
　νｎ（ｋ）＝｜Ｙｎ（ｋ）｜　　・・・（８）
　また、雑音情報生成部７は、雑音情報νｎ（ｋ）を直接利用する代わりに、その平均を用いてもよい。平均は、ＦＩＲフィルタに基づく平均（スライド窓を用いた移動平均）やＩＩＲフィルタに基づく平均（漏れ積分）などでもよい。
　一方、ＳＳ法における雑音情報の逐次更新は、各周波数において、所望信号が入力されていないタイミングでの強調信号振幅スペクトルがゼロに近づくように、雑音情報を少しずつ更新する。雑音情報生成部７は、逐次更新に摂動法を用いる場合には、ｎ番目フレーム、周波数番号ｋの誤差ｅｎ（ｋ）を用いて、νｎ＋１（ｋ）を次式（９）で計算する。
　νｎ＋１（ｋ）＝νｎ（ｋ）＋μｅｎ（ｋ）・・・（９）
但し、μはステップサイズと呼ばれる微小定数である。雑音情報生成部７は、計算して得られた雑音情報νｎ（ｋ）を直ちに利用するときには、数式（９）の代わりに以下の数式（１０）を用いる。
　νｎ（ｋ）＝νｎ−１（ｋ）＋μｅｎ（ｋ）・・・（１０）
すなわち、雑音情報生成部７は、現在の誤差を用いて現在の雑音情報νｎ（ｋ）を計算し、直ちに適用する。雑音情報生成部７は、雑音情報を直ちに更新することにより、リアルタイムで高精度の雑音抑圧を実現できる。
　また、雑音情報生成部７は、誤差の符号だけ表わす符号関数ｓｇｎ｛ｅｎ（ｋ）｝を用いて、以下の式（１１）によって雑音情報νｎ＋１（ｋ）を計算しても良い。
　νｎ＋１（ｋ）＝νｎ（ｋ）＋μ・ｓｇｎ｛ｅｎ（ｋ）｝・・・（１１）
同様に、雑音情報生成部７は、その他の適応アルゴリズム（逐次更新アルゴリズム）を用いてもよい。
　ＭＭＳＥ　ＳＴＳＡ法は、雑音情報を逐次更新する。雑音情報生成部７は、各周波数において、数式（９）から数式（１１）を用いて説明した方法と同様の方法で、雑音情報νｎ（ｋ）を更新する。
　上述した雑音情報の更新方法としての再計算法と逐次更新法について、再計算法は追従速度が速く、逐次更新法は精度が高いという特徴がある。これらの特徴を活かすために、雑音情報生成部７は、最初は再計算法を用い、後に逐次更新法を用いる、というように更新方法を変更することも可能である。雑音情報生成部７は、更新方法の変更のタイミングを決定するにあたり、雑音情報が最適値に十分近くなったこと条件として更新方法を変更してもよい。また、雑音情報生成部７は、例えば、予め定められた時間が経過したときに更新方法を変更してもよい。またさらに、雑音情報生成部７は、雑音情報の補正量が予め定められた閾値よりも小さくなったときに更新方法を変更してもよい。
　＜付属装置の構成＞
　次に、付属装置１００の構成について説明する。付属装置１００は、雑音の発生源となる機構部１１と、機構部１１を制御する機構制御部１２とを備え、接続部１３を介して情報処理装置２００に接続されている。
　例えば、付属装置１００が情報処理装置２００に取り付けられて付属装置１００に電力が供給されると、機構制御部１２は、所定のタイミングで機構部１１を動作させる。これにより、所定のタイミングで機構部１１から雑音が発生する。この雑音は、雑音抑圧部３が抑圧すべき雑音である。
　一方、情報処理装置２００側では、付属装置１００の電源投入などを検知し、機構部１１から雑音が発生しているタイミングで、雑音抑圧部３及び雑音情報生成部７が動作する。具体的には、機構部１１で発生した雑音は、入力端子１から入力される。雑音抑圧部３は、入力された雑音を抑圧し、雑音抑圧結果を雑音情報生成部７に提供する。雑音情報生成部７は、雑音抑圧結果に応じた雑音情報を生成して、一時記憶部６に上書き保存する。
　所定のタイミングについては、例えば「取付後２秒間」などと、予め定められた条件が、付属装置１００及び情報処理装置２００のそれぞれに記憶される。そして、付属装置１００では機構部１１を、情報処理装置２００では雑音抑圧部３及び雑音情報生成部７をほぼ同じタイミングで制御して、発生した雑音から雑音情報を生成すればよい。
　このように本実施形態の構成によれば、機構制御部１２は、雑音抑圧部３が雑音抑圧処理を行なうタイミングで雑音が発生するように機構部１１を制御する。そして、機構制御部１２が抑圧対象となる雑音を故意に発生させ、発生した雑音を用いて雑音情報を生成することができる。
　すなわち、環境の変化などに拘わらず、実際に劣化信号に混入する可能性の高い雑音から雑音情報を生成するため、情報処理装置２００は劣化信号中の雑音を的確に抑圧することが可能となる。そして、情報処理装置２００は、予め多数の雑音情報を記憶することなく、未知な雑音を含む多種多様な雑音を抑圧することができる。なお、雑音信号を生成する際に、雑音抑圧結果を用いて雑音情報を直接生成したが、本発明はこれに限定されるものではない。情報処理装置２００は、基準情報に倍率係数を乗算することで雑音情報を生成する構成として倍率係数を更新したり、基準情報に倍率係数を乗算した後にオフセットを加えた値を雑音情報とする構成として倍率係数とオフセットを更新することもできる。その他、情報処理装置２００は、多項式や非線形関数を用いて基準情報から雑音情報を生成してもよい。さらに、情報処理装置２００は、倍率係数やオフセットだけでなく、これらと同時に基準情報を更新する構成とすることもできる。
　（第２実施形態）
　本発明の第２実施形態について、図４を用いて説明する。本実施形態における付属装置３００と情報処理装置４００は、第１実施形態の構成に加えてさらに、取付センサ１４と取付センサ８とを有している。
　付属装置３００が情報処理装置４００に取り付けられると、取付センサ１４がその旨を機構制御部１２に通知する。機構制御部１２はこの通知に応じて、所定のタイミングで機構部１１を動作させる。これにより、所定のタイミングで機構部１１から雑音抑圧部３が抑圧すべき雑音が発生する。
　一方、情報処理装置４００側では、付属装置３００が情報処理装置４００に取り付けられた旨の通知が、取付センサ８から、雑音抑圧部３及び雑音情報生成部７に伝達され、所定のタイミングでそれらを動作させる。具体的には、機構部１１で発生した雑音は、入力端子１から入力され、雑音抑圧部３で抑圧される。雑音抑圧部３は、雑音抑圧結果を雑音情報生成部７に提供する。雑音情報生成部７は、雑音抑圧結果に応じた雑音情報を生成して、一時記憶部６に上書き保存する。すなわち、雑音情報生成部７は、機構部１１の雑音のみが入力される条件下で、雑音抑圧部３の抑圧結果がゼロになるように、雑音情報を生成する。
　所定のタイミングについては、例えば「付属装置取付後２秒間」などと、予め定められた条件が、付属装置３００及び情報処理装置４００のそれぞれで記憶される。そして、付属装置３００では機構部１１を制御し、情報処理装置４００は発生した雑音から雑音情報を生成すればよい。
　これにより、情報処理装置４００は、特定の雑音が存在しているタイミングで、確実に雑音を抑圧し、同時に、雑音情報の生成を行なうことができる。その他の構成及び動作については第１実施形態と同様であるためここでは詳細な説明を省略する。
　（第３実施形態）
　本発明の第３実施形態について、図５を用いて説明する。本実施形態における情報処理装置６００は、制御部９を有しており、付属装置５００の機構制御部１２は、制御部９からの制御を受ける。また、制御部９は、変換部２から出力されたスペクトル信号を入力して解析し、抑圧すべき雑音以外の信号の混在レベルが所定の閾値よりも小さいか否かを判定する。このような解析の一例として、制御部９は、スペクトル信号パワーの評価を行うことができる。この場合、制御部９は、パワーが閾値より小さいか否かを判定する。
　雑音の混在レベルが小さい場合には、制御部９は、機構制御部１２に対して、機構部１１の動作を指示し、雑音を発生させる。これにより、入力端子１から入力した劣化信号は、ほぼ全て機構部１１で発生した雑音から構成される。そして、そのタイミングで、制御部９は、雑音抑圧部３と雑音情報生成部７とを動作させる。そして、雑音抑圧部３での抑圧結果がゼロになるように、雑音情報生成部７で雑音情報を生成するか、或いは倍率係数などを調整すれば、雑音抑圧精度を非常に高くすることができる。その他の構成及び動作については第１実施形態と同様であるためここでは詳細な説明を省略する。
　（第４実施形態）
　本発明の第４実施形態について、図６を用いて説明する。本実施形態における情報処理装置６５０は、制御部９５を有しており、付属装置５５０の機構制御部１２は、制御部９５からの制御を受ける。制御部９５は、第１実施形態と同様に機構部１１を動作させる。また、制御部９５は、変換部２から出力されたスペクトル信号を入力して解析し、その信号が一時記憶部６から供給される雑音情報に似ているか否かを判定する。さらに、情報処理装置６５０は、雑音情報生成部７５を有する。雑音情報生成部７５は、制御部９５から解析結果を供給される。
　変換部２から出力されたスペクトル信号が一時記憶部６から供給された雑音情報に似ている場合には、制御部９５は、雑音抑圧部３と雑音情報生成部７５とを動作させる。そして、雑音抑圧部３での抑圧結果がゼロになるように、雑音情報生成部７５で雑音情報を生成するか、或いは倍率係数などを調整すれば、雑音抑圧精度を非常に高くすることができる。その他の構成及び動作については第１実施形態と同様であるためここでは詳細な説明を省略する。
　（第５実施形態）
　本発明の第５実施形態について、図７を用いて説明する。本実施形態における情報処理装置８００は、制御部９を有している一方で、付属装置７００は、機構制御部を備えず、機構部１１は、制御部９からの制御を受ける。また、制御部９は、変換部２から出力されたスペクトル信号を入力して解析し、雑音以外の信号［ａｋｓ１］の入力が所定の閾値よりも小さいか否かを判定する。
　この場合も第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
　（第６実施形態）
　本発明の第６実施形態について、図８を用いて説明する。本実施形態における付属装置９００は、操作部１５を有している。操作部１５は、ユーザからのノイズ発生操作を受け付け、機構制御部１２にその操作入力を通知する。機構制御部１２は、その操作入力に応じて機構部１１を動作させ雑音を発生させる。また同時に、機構制御部１２は、操作入力があったことを、情報処理装置１０００に通知する。
　情報処理装置１０００は、操作入力があった旨の通知を機構制御部１２から受け取ると、所定のタイミングで雑音抑圧部３及び雑音情報生成部７を動作させる。そして、情報処理装置１００は、機構部１１で発生した雑音を入力端子１から入力して、雑音抑圧部３で抑圧し、雑音抑圧結果を雑音情報生成部７に提供して、雑音抑圧結果に応じた雑音情報を生成して、一時記憶部６に上書き保存する。
　所定のタイミングについては、例えば「操作入力後２秒間」などと、予め定められた条件が、付属装置９００及び情報処理装置１０００のそれぞれに記憶される。そして、付属装置９００では機構部１１を制御し、情報処理装置１０００は雑音情報生成部７を動作させて発生した雑音から雑音情報を生成すればよい。
　これにより、情報処理装置１０００は、特定の雑音が存在しているタイミングで、確実に雑音を抑圧し、同時に、雑音情報の生成を行なうことができる。その他の構成及び動作については第１実施形態と同様であるためここでは詳細な説明を省略する。
　（第７実施形態）
　本発明の第７実施形態について、図９を用いて説明する。本実施形態における情報処理装置１２００は、操作部１０を有している。操作部１０は、ユーザからの雑音発生操作を受け付け、制御部９を介して付属装置１１００の機構制御部１２にその操作入力を通知する。機構制御部１２は、その操作入力に応じて機構部１１を動作させ雑音を発生させる。また同時に、制御部９は、所定のタイミングで雑音抑圧部３と雑音情報生成部７とを制御して発生した雑音から雑音情報を生成する。
　これにより、情報処理装置１２００は、特定の雑音が存在しているタイミングで、確実に雑音を抑圧し、同時に、雑音情報の生成を行なうことができる。その他の構成及び動作については第１実施形態と同様であるためここでは詳細な説明を省略する。
　（第８実施形態）
　本発明の第８実施形態について、図１０を用いて説明する。本実施形態における付属装置１３００は、タイマ１６を有している。タイマ１６は、機構制御部１２に所定時間の経過を通知する。機構制御部１２は、その通知に応じて機構部１１を動作させ雑音を発生させる。また同時に、機構制御部１２は、所定時間経過したことを、情報処理装置１４００に通知する。
　情報処理装置１４００は、所定時間経過の通知を機構制御部１２から受け取ると、所定のタイミングで雑音抑圧部３及び雑音情報生成部７を動作させる。そして、情報処理装置１４００は、機構部１１で発生した雑音を入力端子１から入力して、雑音抑圧部３で抑圧し、雑音抑圧結果を雑音情報生成部７に提供して、雑音抑圧結果に応じた雑音情報を生成して、一時記憶部６に上書き保存する。
　所定のタイミングについては、例えば「所定時間経過後２秒間」などと、予め定められた条件が、付属装置１３００及び情報処理装置１４００のそれぞれに記憶される。そして、付属装置１３００では機構部１１を制御し、情報処理装置１４００は雑音情報生成部７を動作させて発生した雑音から雑音情報を生成すればよい。
　タイマ１６によって計測される時間は、例えば、電源投入後の経過時間や、前回の雑音生成動作からの経過時間や、雑音発生操作を受け付けてからの経過時間などである。なお、タイマ１６は、機構制御部１２の一部として構成されていても良い。
　本実施形態により、情報処理装置１４００は、特定の雑音が存在しているタイミングで、確実に雑音を抑圧し、同時に、雑音情報の生成を行なうことができる。その他の構成及び動作については第１実施形態と同様であるためここでは詳細な説明を省略する。
　（他の実施形態）
　以上説明してきた第１乃至第８実施形態は、それぞれ別々の特徴を持つ情報処理装置及びその付属装置について説明したが、それらの特徴を如何様に組み合わせた情報処理装置及びその付属装置も、本発明の範疇に含まれる。例えば、付属装置９００が取付センサ１４と操作部１５とタイマ１６とを備え、機構制御部１２が、これら何れかからの通知に応じて、機構部１１を制御して雑音を発生させる構成でも良い。
　さらに、本発明は、上述の実施形態の機能を実現するソフトウェアの信号処理プログラムが、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するためにコンピュータにインストールされるプログラム、或いはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明の範疇に含まれる。
　図１１は、本発明の実施形態を信号処理プログラムにより構成した場合に、その信号処理プログラムを実行する広義のコンピュータ１５００、１６００の構成図である。コンピュータ１５００は、ＣＰＵ１５０１とメモリ１５０２と通信部１５０３と機構部１５０４とを備え、上記実施形態における付属装置として機能する。一方、コンピュータ１６００は、ＣＰＵ１６０１とメモリ１６０２と通信部１６０３と入力部１６０４と出力部１６０５とを備え、上記実施形態における情報処理装置として機能する。
　ＣＰＵ１５０１は、情報処理プログラムを読み込むことにより、コンピュータ１５００の動作を制御する。すなわち、付属装置用の情報処理プログラムを実行したＣＰＵ１５０１は、所定のタイミングで機構部１５０４を動作させ（Ｓ９０１）、雑音情報生成を目的とする雑音を発生する（Ｓ９０２）。
　一方、情報処理装置用の情報処理プログラムを実行したＣＰＵ１６０１は、入力部１６０４を介して、機構部で発生した雑音を入力する（Ｓ８０１）。そして、ＣＰＵ１６０１は、劣化信号中の雑音を抑圧し（Ｓ８０２）、雑音抑圧結果に基づいて、雑音情報を生成する（Ｓ８０３）。
　このように構成したコンピュータシステムにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は以上の実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で同業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２００９年１１月６日に出願された日本出願特願２００９−２５５４２１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims

　情報処理装置に接続可能な付属装置であって、
　前記情報処理装置は、
　雑音情報を用いて劣化信号中の雑音を抑圧する雑音抑圧手段と、
　前記劣化信号中の雑音を抑圧した結果に基づいて前記雑音情報を更新する雑音情報生成手段と、
　を備え、
　前記付属装置は、
　前記雑音抑圧手段が抑圧すべき雑音を発生させる機構部と、
　前記雑音抑圧手段が雑音抑圧処理を行なうタイミングで雑音が発生するように前記機構部を制御する機構制御部と、
　を備える付属装置。
　さらに、前記情報処理装置との接続を検知するセンサを備え、
　前記機構制御部は、前記センサからの検知信号を受けて、雑音が発生するように前記機構部を制御する請求項１に記載の付属装置。
　前記機構制御部は、前記情報処理装置に設けられた制御部からの指示を受けて、雑音が発生するように前記機構部を制御する請求項１又は２に記載の付属装置。
　さらに、ユーザからの雑音発生操作を受け付ける操作部を備え、
　前記機構制御部は、前記操作部に対する雑音発生操作を受けて、雑音が発生するように前記機構部を制御する請求項１、２又は３に記載の付属装置。
　さらに、経過時間を測定するタイマを備え、
　前記機構制御部は、前記タイマが、所定時間の経過を検知した場合に、雑音が発生するように前記機構部を制御する請求項１乃至４の何れか１項に記載の付属装置。
　付属装置を接続可能な情報処理装置であって、
　前記付属装置は、雑音を発生させる機構部を備え、
　前記情報処理装置は、
　雑音情報を用いて劣化信号中の雑音を抑圧する雑音抑圧手段と、
　前記劣化信号中の雑音を抑圧した結果に基づいて前記雑音情報を更新する雑音情報生成手段と、
　を備え、
　前記雑音抑圧手段は、前記機構部が発生させた雑音を抑圧し、
　前記雑音情報生成手段は、前記機構部が発生させた雑音を抑圧した結果に基づいて前記雑音情報を更新する情報処理装置。
　前記機構部を制御して雑音を発生させる制御部をさらに備える請求項６に記載の情報処理装置。
　前記制御部は、入力した前記劣化信号中に含まれる雑音以外の信号の混在レベルを判定し、前記混在レベルが所定値以下であれば、前記機構部を制御して雑音を発生させる請求項７に記載の情報処理装置。
　さらに、ユーザからのノイズ発生操作を受け付ける操作部を備え、
　前記制御部は、前記操作部に対するノイズ発生操作を受けて、雑音が発生するように前記機構部を制御する請求項６、７又は８に記載の情報処理装置。
　前記付属装置は、前記機構部を制御する機構制御部を備え、
　前記雑音抑圧手段及び前記雑音情報生成手段は、
　前記機構制御部からの指示に応じて、雑音の抑圧及び雑音情報の生成を行なう請求項６乃至９の何れか１項に記載の情報処理装置。
　情報処理装置と、該情報処理装置に接続された付属装置とを含む情報処理システムであって、
　前記情報処理装置は、
　雑音情報を用いて劣化信号中の雑音を抑圧する雑音抑圧手段と、
　前記劣化信号中の雑音を抑圧した結果に基づいて前記雑音情報を更新する雑音情報生成手段と、
　を備え、
　前記付属装置は、
　前記雑音抑圧手段が抑圧すべき雑音を発生させる機構部と、
　前記雑音抑圧手段が雑音抑圧処理を行なうタイミングで雑音が発生するように前記機構部を制御する機構制御部と、
　を備える情報処理システム。
　情報処理装置に接続可能な付属装置の制御方法であって、
　前記情報処理装置は、
　雑音情報を用いて劣化信号中の雑音を抑圧する雑音抑圧手段と、
　前記劣化信号中の雑音を抑圧した結果に基づいて前記雑音情報を更新する雑音情報生成手段と、
　を備え、
　前記付属装置は、前記雑音抑圧手段が抑圧すべき雑音を発生させる機構部を備え、
　前記雑音抑圧手段が雑音抑圧処理を行なうタイミングで雑音が発生するように機構部を制御する付属装置の制御方法。
　雑音を発生させる機構部を備えた付属装置を接続可能な情報処理装置の制御方法であって、
　劣化信号中において、雑音情報を用いて前記機構部が発生させた雑音を抑圧し、
　前記劣化信号中の前記雑音を抑圧した結果に基づいて前記雑音情報を更新する情報処理装置の制御方法。
　情報処理装置と、該情報処理装置に接続された付属装置とを含む情報処理システムの制御方法であって、
　抑圧すべき雑音を前記付属装置において発生させ、
　前記付属装置において発生した前記雑音が混在する劣化信号を入力し、
　雑音情報を用いて前記劣化信号中の前記雑音を抑圧し、
　前記劣化信号中の雑音を抑圧した結果に基づいて前記雑音情報を更新する情報処理システムの制御方法。
　情報処理装置に接続可能な付属装置の制御プログラムであって、
　前記情報処理装置は、
　雑音情報を用いて劣化信号中の雑音を抑圧する雑音抑圧手段と、
　前記劣化信号中の雑音を抑圧した結果に基づいて前記雑音情報を更新する雑音情報生成手段と、
　を備え、
　前記付属装置は、前記雑音抑圧手段が抑圧すべき雑音を発生させる機構部を備え、
　前記雑音抑圧手段が雑音抑圧処理を行なうタイミングで雑音を発生させるように機構部を制御する処理をコンピュータに実行させる付属装置の制御プログラムを格納したプログラム記録媒体。
　雑音を発生させる機構部を備えた付属装置を接続可能な情報処理装置の制御プログラムであって、
　劣化信号中において、雑音情報を用いて前記機構部が発生させた雑音を抑圧する処理と、
　前記劣化信号中の前記雑音を抑圧した結果に基づいて前記雑音情報を更新する処理と、
　をコンピュータに実行させる情報処理装置の制御プログラムを格納したプログラム記録媒体。