WO2019092798A1 - 信号処理装置、信号処理方法、および信号処理プログラム - Google Patents

Abstract

ステップサイズを手動制御することなく、高速収束と低歪出力信号を達成するため、第１信号と第２信号とが混在した第１混在信号を入力する第１入力手段と、第１信号と相関のある第３信号と第２信号と相関のある第４信号とが混在した第２混在信号を入力する第２入力手段と、第２混在信号をフィルタ処理して第２信号の第１推定値を生成する第１適応フィルタと、第１混在信号と第２信号の第１推定値とから、第１信号の第１推定値と第１信号の第２推定値とを生成する第１減算部と、第１信号の第２推定値と第２信号の第１推定値と第２混在信号とを用いて第１信号と第２信号の振幅または電力の比を第１混在比として推定する推定部と、を備え、第１混在比を用いて第１の適応フィルタを制御する。

Description

信号処理装置、信号処理方法、および信号処理プログラム

　本発明は、信号に混在する雑音、妨害信号、エコーなどを消去する信号処理技術に関する。

　マイクロホンやハンドセット等から入力された音声信号には、しばしば背景雑音が重畳されており、音声符号化や音声認識を行う上で大きな問題となる。音響的に重畳した雑音の消去を目的とした信号処理装置として、特許文献１および２には、２つの適応フィルタを用いた２入力型雑音消去装置が開示されている。２つの適応フィルタの内、第１の適応フィルタを用いて推定した主信号における信号対雑音比を用いて、ステップサイズ算出部が第２の適応フィルタの係数更新ステップサイズを算出する。なお、第１の適応フィルタは第２の適応フィルタと同様に動作するが、第１の適応フィルタの係数更新ステップサイズは第２の適応フィルタの係数更新ステップサイズよりも大きな値に設定される。このため、第１の適応フィルタの出力は、環境変化への追従性が高いが雑音の推定精度が第２の適応フィルタよりも劣る。

　ステップサイズ算出部は、第１の適応フィルタを用いて推定した主信号における信号対雑音比を評価し、音声信号が雑音より大きいときには音声信号による妨害が大きいとみなし、小さな係数更新ステップサイズを第２の適応フィルタに提供する。逆に、音声信号が雑音より小さいときには音声信号による妨害が小さいとみなし、大きな係数更新ステップサイズを第２の適応フィルタに提供する。このように、ステップサイズ算出部から提供された係数更新ステップサイズで第２の適応フィルタを制御することにより、十分な環境変化への追従性と雑音消去後の信号における低歪とを同時に達成した雑音消去信号が出力される。

　特許文献３には、上記特許文献１および２の構成から第１の適応フィルタを削除した構成が開示されている。第２の適応フィルタを用いて推定した主信号（目的信号）と第２の適応フィルタ出力の比で信号対雑音比を近似して、その信号対雑音比に基づいて算出したステップサイズで、第２の適応フィルタ自身を制御する。さらに、特許文献３には、上記特許文献１および２の構成を拡張して、２雑音入力装置の入力において雑音に混入している音声信号の影響が大きい、いわゆる音声信号によるクロストークが存在する際に雑音に混入する音声信号の消去をも行なう雑音消去装置の構成が開示されている。特許文献３においては、上記特許文献１および２の構成に加えて、雑音入力信号から音声信号を消去する第３の適応フィルタを備えている。音声信号入力から正確に雑音を消去するため、第２のステップサイズ算出部において係数更新ステップサイズを算出し、第３の適応フィルタを制御する。

　すなわち、特許文献１乃至３の雑音消去装置は、雑音消去後の信号と適応フィルタ出力を用いて推定した信号対雑音比で、適応フィルタの係数更新を制御する。信号対雑音比が高いときには小さなステップサイズを、信号対雑音比が低いときには大きなステップサイズを用いることで、高速収束と低歪出力信号を両立している。

特開平10-215193号公報 特開2000-172299号公報 国際公開ＷＯ2012/046582公報

　しかしながら、特許文献１乃至３の雑音消去装置では、適応フィルタの係数が全く更新されない。これは、通常、適応フィルタ係数の初期値がゼロに設定されるためである。ゼロ係数の適応フィルタはゼロを出力する。これが信号対雑音比の推定値の分母であるために、信号対雑音比の推定値は極めて大きな値となり、対応するステップサイズとしてゼロが設定される。ゼロのステップサイズは、係数更新を行わないことを意味する。これを避けるためには、係数更新開始直後に強制的にステップサイズを非ゼロの値に設定しなければならないが、実際にどの値をステップサイズに設定するか、どれだけの期間、非ゼロの値に設定しなければならないかに関して明確な設計方法は開示されていない。すなわち、２入力雑音消去装置で高速収束と低歪出力信号を達成するためには、ステップサイズの手動制御が必要である。

　本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。

　上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、
　第１信号と第２信号とが混在した第１混在信号を入力する第１入力手段と、
　前記第１信号と相関のある第３信号と前記第２信号と相関のある第４信号とが混在した第２混在信号を入力する第２入力手段と、
　前記第２混在信号をフィルタ処理して前記第２信号の第１推定値を生成する第１適応フィルタと、
　前記第１混在信号と前記第２信号の第１推定値とから、前記第１信号の第１推定値と前記第１信号の第２推定値とを生成する第１減算部と、
　前記第１信号の第２推定値と前記第２信号の第１推定値と前記第２混在信号とを用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第１混在比として推定する推定部と、
　を備え、
　前記第１混在比を用いて前記第１の適応フィルタを制御する信号処理装置である。

　上記目的を達成するため、本発明に係る方法は、
　第１信号と第２信号が混在した第１混在信号を入力し、
　前記第１信号と相関のある第３信号と前記第２信号と相関のある第４信号とが混在した第２混在信号を入力し、
　前記第２混在信号をフィルタ処理して前記第２信号の第１推定値を生成し、
　前記第１混在信号と前記第２信号の第１推定値から前記第１信号の第１推定値と前記第１信号の第２推定値を生成し、
　前記第１信号の第２推定値と前記第２信号の第１推定値と前記第２混在信号とを用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第１混在比として推定し、
　前記第１混在比を用いて前記第２信号の第１推定値の生成を制御する信号処理方法である。

　上記目的を達成するため、本発明に係るプログラムは、
　コンピュータに、
　第１信号と第２信号が混在した第１混在信号を入力するステップと、
　前記第１信号と相関のある第３信号と前記第２信号と相関のある第４信号とが混在した第２混在信号を入力するステップと、
　前記第２混在信号をフィルタ処理して前記第２信号の第１推定値を生成するステップと、
　前記第１混在信号と前記第２信号の第１推定値から前記第１信号の第１推定値と前記第１信号の第２推定値を生成するステップと、
　前記第１信号の第２推定値と前記第２信号の第１推定値と前記第２混在信号とを用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第１混在比として推定するステップと、
　前記第１混在比を用いて前記第２信号の第１推定値の生成を制御するステップと、
　を実行させる信号処理プログラムである。

　本発明によれば、ステップサイズを手動制御することなく、高速収束と低歪出力信号を達成する信号処理装置を得ることができる。

本発明の第１実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る推定部の第１の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る第１減算部の第１の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る第１減算部の第２の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る信号対雑音比の時間推移を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る推定部の第２の構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る推定部の第１の構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る第２減算部の第１の構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る第２減算部の第２の構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る推定部の第２の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るコンピュータの構成を示すブロック図である。

　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］
　本発明の第１実施形態としての信号処理装置１００について、図１を用いて説明する。図１の信号処理装置１００は、第１信号と第２信号とが混在する第１混在信号ｘP(k)から、第１信号の第１推定値ｅ1(k)を求める装置である。

　図１に示すように、信号処理装置１００は、第１入力部１０１と、第２入力部１０２と、減算部１０３と、適応フィルタ１０４と、推定部１０６と、係数更新制御部１０７とを含む。

　このうち、第１入力部１０１は第１信号と第２信号とが混在した第１混在信号ｘP(k)を入力する。第２入力部１０２は、第３信号と第４信号とが混在した第２混在信号ｘR(k)を入力する。第１信号と第３信号は、同一の信号源Ａから生じており、互いに相関を有する。第２信号と第４信号は、同一の信号源Ｂから生じており、互いに相関を有する。

　減算部１０３は、第１混在信号ｘP(k)に混在する第２信号の第１推定値ｎ1（ｋ）と第１混在信号ｘP(k)を受けて、第１信号の第１推定値ｅ1(k)と第１信号の第２推定値ｘC(k)を出力する。そして、適応フィルタ１０４は、第２信号の第１推定値ｎ1(k)を求めるため、第２混在信号ｘR(k)または第２混在信号ｘR(k)に基づく信号に対して、第１信号の第１推定値ｅ1(k)に基づいて更新される係数１４１を用いてフィルタ処理を施す。

　推定部１０６は、第１信号の第２推定値と第２信号の第１推定値と第２混在信号とを用いて、第１信号と第２信号の振幅または電力の比を第１混在比Ｒ1(k)として推定する。係数更新制御部１０７は、推定部１０６によって得られた第１混在比Ｒ1(k)の値が大きい場合に、適応フィルタ１０４の係数１４１の更新量を小さくするための制御信号μ(k)を適応フィルタ１０４に出力する。

　このような構成を備えた本実施形態によれば、第１信号と第２信号とが混在する混在信号から、低演算量で、遅延なく第２信号を除くことができ、結果として、第２信号の消し残りが少なく、かつ、歪が少ない第１信号の推定値を得ることができる。

　［第２実施形態］
　本発明の第２実施形態に係る信号処理装置として、劣化信号（所望の信号と雑音とが混合された信号）と参照信号（主として雑音と相関のある信号を含む）を入力して、雑音の一部または全部を消去し、強調信号（所望の信号を強調した信号）を出力する雑音消去装置について説明する。ここで、劣化信号は第１信号と第２信号が混在する第１混在信号に相当し、参照信号は第２混在信号に相当し、強調信号は所望信号（第１信号の第１推定値）に相当する。

　（雑音消去の基礎技術の説明）
　以下、マイクロホン、ハンドセット、通信路等から入力された所望信号に混在する雑音、妨害信号、エコーなどを適応フィルタによって消去し、または所望信号を強調する雑音消去の基礎技術の説明を簡単に行なう。

　特許文献１乃至３に開示されているように、２入力型の雑音消去装置は、雑音源から音声入力端子に至る音響経路のインパルス応答を近似する適応フィルタを用いて、参照信号から音声入力端子において音声に混入する雑音成分に対応した擬似雑音（第２信号の第１推定値）を生成する。そして、音声入力端子に入力された信号（第１混在信号）からこの擬似雑音を差し引くことによって、雑音成分を抑圧するように動作する。ここで、混在信号とは、所望（音声）信号と雑音とが混在した信号のことであり、一般に、マイクロホンやハンドセットから音声入力端子に供給される。また、参照信号とは、雑音源における雑音成分と相関のある信号であり、雑音源近傍において捕捉される。このように、雑音源近傍において参照信号を捕捉することで、参照信号は雑音源における雑音成分とほぼ等しいとみなすことができる。適応フィルタには、参照入力端子に供給される参照信号を入力する。

　適応フィルタの係数は、劣化信号から擬似雑音を差し引いた誤差と参照入力端子に入力された参照信号との相関をとることにより修正される。このような適応フィルタの係数修正アルゴリズムとして、特許文献１乃至３には、「ＬＭＳアルゴリズム（Least Mean-Square  Algorithm）」や「ＬＩＭ（Learning  Identification  Method）」が開示されている。ＬＩＭはまた、正規化ＬＭＳアルゴリズムとも呼ばれる。

　ＬＭＳアルゴリズムやＬＩＭは、勾配法と呼ばれるアルゴリズムの一種であり、係数更新の速度と精度は、係数更新ステップサイズと呼ばれる定数に依存する。係数更新ステップサイズと誤差との積によってフィルタ係数を更新するが、誤差に含まれる所望信号（第１信号の第１推定値）は係数更新を妨害し、その影響を低減するためには、係数更新ステップサイズを極めて小さな値またはゼロに設定する必要がある。上記特許文献１乃至３は、係数更新ステップサイズが常に小さい場合には適応フィルタ係数の環境変化への追従性が低下するため、誤差が増大し、あるいは所望信号に歪が生じるという問題を解決する１つの方法を開示するものである。所望信号は一般的に音声であるために、以降音声と表記するが音声には限定されず、音響（オーディオ）信号を含むあらゆる種類の信号を表す。

（雑音消去装置の構成）
　図２は、本実施形態としての雑音消去装置２００の全体構成を示すブロック図である。雑音消去装置２００は、例えばデジタルカメラ、ノートパソコン、携帯電話などといった装置の一部としても機能するが、本発明はこれに限定されるものではなく、入力信号からの雑音消去を要求されるあらゆる信号処理装置に適用可能である。

　図２に示すように、雑音消去装置２００は、入力端子２０１から音声（第１信号）と雑音（第２信号）の混在した劣化信号（第１混在信号）ｘP(k)を入力する。そして、入力端子２０２から音声と雑音の混在した参照信号（第２混在信号）ｘR(k)を入力し、出力端子２０５から音声の推定値ｅ1(k)を出力する。また、雑音消去装置２００は、適応フィルタ２０３と、減算部２０４と、推定部２０６と、を備えている。適応フィルタ２０３は、図１における適応フィルタ１０４と係数更新制御部１０７とを包含する構成であり、第１混在比Ｒ1(k)を受けてステップサイズを算出し、算出したステップサイズを用いて係数を更新する。雑音消去装置２００は、消去しようとする雑音と相関のある参照信号ｘR(k)を適応フィルタ２０３で変形して擬似雑音ｎ1(k)を生成し、これを雑音の重畳した音声信号ｘP(k)から減算することで、雑音の消去を行うものである。

　入力端子２０１には、劣化信号ｘP(k)が、サンプル値系列として供給される。劣化信号ｘP(k)は、減算部２０４に伝達される。入力端子２０２には、参照信号ｘR(k)が、サンプル値系列として供給される。参照信号ｘR(k)は、適応フィルタ２０３と推定部２０６に伝達される。

　適応フィルタ２０３は、参照信号ｘR(k)とフィルタ係数の畳込み演算を行い、その結果を擬似雑音ｎ1(k)として減算部２０４と推定部２０６に伝達する。

　減算部２０４には、入力端子２０１から劣化信号ｘP(k)が、適応フィルタ２０３から擬似雑音ｎ1(k)が供給される。減算部２０４は、劣化信号ｘP(k)から擬似雑音ｎ1(k)を減算し、その結果を音声信号推定値（第１信号の第１推定値）として出力端子２０５に伝達すると同時に適応フィルタ２０３に帰還する。また、減算部２０４は、音声信号の第２推定値ｘC(k)を求めて、推定部２０６に供給する。

　推定部２０６は、音声信号の第２推定値、適応フィルタ２０３の出力、および参照信号を受けて、音声と雑音の振幅または電力の比を第１混在比Ｒ1(k)として推定し、適応フィルタ２０３に伝達する。適応フィルタ２０３は、第１混在比Ｒ1(k)が大きいときに小さなステップサイズを、第１混在比Ｒ1(k)が小さいときに大きなステップサイズを用いて、係数を更新する。第１混在比Ｒ1(k)、すなわち信号対雑音比の推定値を用いてステップサイズを制御する方法に関しては、特許文献１から３に詳細に開示されている。また、特許文献１から３に開示されているように、第１混在比Ｒ1(k)を平均化してから、ステップサイズ計算に用いてもよい。音声と雑音の振幅または電力の比に対する推定精度が向上する。

　図３は、推定部２０６の第１の内部構成を示すブロック図である。推定部２０６は、信号比推定部３０１、信号比推定部３０２、および混合部３０３を備えている。信号比推定部３０１は、音声の第２推定値ｘC(k)と擬似雑音ｎ1(k)とを受けて、音声と雑音の振幅または電力の比を第２混在比Ｒ2(k)として推定する。第２混在比Ｒ2(k)は、音声の第２推定値ｘC(k)と擬似雑音ｎ1(k)の振幅または電力の比としてもよいし、それらの振幅または電力に微小定数を加算してから比を計算してもよい。また、音声の第２推定値ｘC(k)と擬似雑音ｎ1(k)のいずれかまたは両方を、平均化してから用いてもよい。平均化によって、比の計算精度を向上することができる。

　信号比推定部３０２は、音声の第２推定値ｘC(k)と参照信号ｘR(k)（第２混在信号）とを受けて、音声と雑音の振幅または電力の比を第３混在比Ｒ3(k)として推定する。第３混在比Ｒ3(k)は、音声の第２推定値ｘC(k)と参照信号ｘR(k)の振幅または電力の比としてもよいし、それらの振幅または電力に微小定数を加算してから比を計算してもよい。また、音声の第２推定値ｘC(k)と参照信号ｘR(k)のいずれかまたは両方を、平均化してから用いてもよい。

　混合部３０３は、第２混在比Ｒ2(k)と第３混在比Ｒ3(k)を混合して、混合結果を第１混在比Ｒ1(k)として出力する。第２混在比Ｒ2(k)と第３混在比Ｒ3(k)は、重み付き加算によって混合してもよいし、さらに複雑な高次多項式を用いて混合してもよい。混合に先立って、第２混在比Ｒ2(k)と第３混在比Ｒ3(k)のいずれかまたは両方を平均化してもよい。平均化によって、第１混在比Ｒ1(k)の計算精度、すなわち音声と雑音の振幅または電力の近似精度を向上することができる。

　ここで、単純化のために、第２混在比Ｒ2(k)と第３混在比Ｒ3(k)を重み付き加算で混合することで、第１混在比Ｒ1(k)を求める場合を考える。また、両社の重みの和が１となるように設定する。適応フィルタ２０３の係数は、ゼロに初期化されることが一般的である。そのため、係数更新開始時には擬似雑音ｎ1(k)はゼロであり、第２混在比Ｒ2(k)は分母がゼロで無限大となる。このため、第２混在比Ｒ2(k)によって適応フィルタ２０３のステップサイズを算出すると、極めて小さな値またはゼロとなり、係数が成長しない。係数が成長しないと、擬似雑音ｎ1(k)も大きくならず、同じ問題が継続する。

　一方、第３混在比Ｒ3(k)の分母は参照信号ｘR(k)であり、係数更新開始時にゼロとは限らない。このため、第３混在比Ｒ3(k)が無限大になることはなく、対応するステップサイズも極小値とはならない。したがって、適応フィルタ２０３の係数は、係数更新とともに成長し、雑音の信号源から入力端子２０１に至る経路の音響特性を表す値に収束する。参照信号ｘR(k)がゼロのときは、適応フィルタ２０３の係数は更新しないので、第３混在比Ｒ3(k)が極めて大きな値をとっても問題とはならない。しかし、適応フィルタ２０３の係数がある程度成長して、擬似雑音ｎ1(k)が十分に大きく成長したときには、第３混在比Ｒ3(k)は第２混在比Ｒ2(k)よりも、音声と雑音の振幅または電力の比に対する近似精度が低い。

　そこで、混合部３０３は、適応フィルタ２０３の係数更新開始時に第３混在比Ｒ3(k)の重みを大きな値に設定し、係数の成長とともに減少させる。第２混在比Ｒ2(k)の重みは、適応フィルタ２０３の係数更新開始時に小さな値に設定し、時間とともに増加させる。これは、第３混在比Ｒ3(k)の第１混在比Ｒ1(k)における含有割合を、係数更新回数に対応して減少させることを表す。

　例えば、適応フィルタ２０３の係数更新開始時に第３混在比Ｒ3(k)の重みを１に設定すれば、重みの和が１という条件から、第２混在比Ｒ2(k)の重みは０となる。係数の成長は係数更新回数と対応する。したがって、適応フィルタ２０３の係数更新開始時に第３混在比Ｒ3(k)の重みを１に設定し、係数更新回数に対応してその重みを０に向かって減少させる。対応して、第２混在比Ｒ2(k)の重みは、０から１へ増加する。

　第３混在比Ｒ3(k)の重みは減少し、第２混在比Ｒ2(k)の重みは増加するので、ある係数更新回数で両者の大小関係は逆転する。両者の重みを１と０の２値で表せば、第３混在比Ｒ3(k)の重みは１を維持した後に０に変化する。第２混在比Ｒ2(k)の重みは０を維持した後に１に変化する。変化点としては、第２混在比Ｒ2(k)が十分に小さくなったときに設定することができる。適応フィルタ２０３の係数更新開始時には、第３混在比Ｒ3(k)が第２混在比Ｒ2(k)よりも大きく、係数収束後には第２混在比Ｒ2(k)が第３混在比Ｒ3(k)よりも小さい。したがって、第２混在比Ｒ2(k)が十分に小さくなったときを表す変化点として、第３混在比Ｒ3(k)より第２混在比Ｒ2(k)が小さくなった時を用いる。このとき、混合部３０３の動作は、適応フィルタ２０３の係数更新開始時に第３混在比Ｒ3(k)の含有割合を１００％に設定し、第３混在比Ｒ3(k)より第２混在比Ｒ2(k)が小さくなった時、第３混在比Ｒ3(k)の含有割合を０％に設定することになる。このような変化点の設定法は、第３混在比Ｒ3(k)と第２混在比Ｒ2(k)の大小関係が、係数更新開始時と反転する性質を利用しており、必要以上に安全度を見込んでいる可能性が高い。したがって、第３混在比Ｒ3(k)と第２混在比Ｒ2(k)の比が、十分に１に近づいたときを変化点と設定することもできる。その際に、混合部３０３の動作は、適応フィルタ２０３の係数更新開始時に第３混在比Ｒ3(k)の含有割合を１００％に設定し、第３混在比Ｒ3(k)と第２混在比Ｒ2(k)の比が十分１に近くなった時、第３混在比Ｒ3(k)の含有割合を０％に設定することになる。前記比が十分に１に近いかどうかの判定は、あらかじめ与えられた閾値、例えば０．８、との比較で行うことができる。また、前記大小関係逆転後に対応した閾値は１以上の値となる。

　図４は、減算部２０４の第１の内部構成を示すブロック図である。減算部２０４は、減算器４０１を備えている。減算器４０１は、劣化信号ｘP(k)から擬似雑音（第２信号の第１推定値）ｎ1(k)を減算し、減算結果を強調信号（音声の第１推定値）ｅ1(k)として出力する。また、第１混在信号xP(k)をそのまま、音声の第２推定値ｘC(k)として出力する。

　図５は、減算部２０４の第２の内部構成を示すブロック図である。減算部２０４は、減算器４０１を備えている。減算器４０１は、劣化信号ｘP(k)から擬似雑音（第２信号の第１推定値）ｎ1(k)を減算し、減算結果を強調信号（音声の第１推定値）ｅ1(k)として出力する。また、減算結果ｅ1(k)（音声の第１推定値）を音声の第２推定値ｘC(k)として出力する。

　図４と図５の差異は、音声の第２推定値として劣化信号ｘP(k)をそのまま用いるか、減算結果ｅ1(k)を用いるかである。本来、推定値は音声に近いほど高性能なので、係数がある程度成長してからは、減算結果ｅ1(k)を用いる図５の構成の方が優れている。しかし、図４の構成は、音声の第２推定値が適応フィルタ２０３の動作と無関係なので、適応フィルタ２０３の制御に問題があった場合にも問題なく利用することができる。すなわち、図４の構成の方が適応フィルタ２０３の動作の変化に対して頑健である。結局、図４と図５の優劣は一長一短であり、システムの要求条件に応じて適切に選択することがよい。

　第３混在比Ｒ3(k)は、音声の第２推定値ｘC(k)と参照信号ｘR(k)の振幅または電力の比である。音声の第２推定値ｘC(k)として劣化信号ｘP(k)を用いる（図４の構成）と仮定すると、第３混在比Ｒ3(k)と第２混在比Ｒ2(k)の、係数更新に対応した変化は図６に示す通りとなる。第３混在比Ｒ3(k)は、分母分子共に適応フィルタ２０３の動作と無関係であり、入力信号が定常であれば、図６に示すように一定値となる。一方、第２混在比Ｒ2(k)は、図４の構成を仮定すれば、劣化信号ｘP(k)と擬似雑音ｎ1(k)の振幅または電力の比であり、図６に示すように係数更新に伴って値が減少する。これは、分子が一定、分母が増加するためである。第２混在比Ｒ2(k)と第３混在比Ｒ3(k)は、係数更新回数がｋSのときに交差する。図６は、第２混在比Ｒ2(k)が十分に小さくなったときを表す変化点として、第３混在比Ｒ3(k)より第２混在比Ｒ2(k)が小さくなった時を用いることの有効性を表している。

　図７は、推定部２０６の第２の内部構成を示すブロック図である。推定部２０６は、混合部７０１と信号比推定部７０２とを備えている。混合部７０１は、参照信号ｘR(k)（第２混在信号）と擬似雑音ｎ1(k)（第２信号の第１推定値）とを混合して、第１混合信号を生成する。信号比推定部７０２は、音声の第２推定値ｘC(k)と第１混合信号とを受けて、音声と雑音の振幅または電力の比を第１混在比Ｒ1(k)として推定する。第１混在比Ｒ1(k)は、音声の第２推定値ｘC(k)と第１混合信号の振幅または電力の比としてもよいし、それらの振幅または電力に微小定数を加算してから比を計算してもよい。また、音声の第２推定値ｘC(k)と第１混合信号のいずれかまたは両方を、平均化してから用いてもよい。平均化によって、比の計算精度を向上することができる。

　図７に示す推定部２０６の第２の内部構成は、図３に示す推定部２０６の第１の内部構成と等価である。すなわち、図３に示す第１の内部構成は、音声と雑音の振幅または電力の比に対して２つの推定値を信号比推定部３０１、３０２で生成し、それらを混合して第１混在比Ｒ1(k)を算出する。図７に示す推定部２０６の第２の内部構成は、２種類の雑音の推定値、すなわち参照信号ｘR(k)と擬似雑音ｎ1(k)を混合して第１混合信号を生成して分母を確定し、分子である音声の第２推定値ｘC(k)と作用させて第１混在比Ｒ1(k)を算出する。これら２種類の構成が可能となったのは、図３に示す第１の内部構成と図７に示す第２の内部構成において、音声と雑音の振幅または電力の比を推定する際に、同一の分子、すなわち音声の第２推定値ｘC(k)を用いるからである。図７に示す推定部２０６の第２の内部構成は、図３に示す第１の内部構成よりも、構成が単純である。

　ここで、単純化のために、参照信号ｘR(k)と擬似雑音ｎ1(k)を重み付き加算で混合することで、第１混在比信号を求める場合を考える。また、両社の重みの和が１となるように設定する。このとき、混合部７０１は、適応フィルタ２０３の係数更新開始時に参照信号ｘR(k)の重みを大きな値に設定し、係数の成長とともに減少させる。擬似雑音ｎ1(k)の重みは、適応フィルタ２０３の係数更新開始時に小さな値に設定し、時間とともに増加させる。これは、擬似雑音ｎ1(k)が係数更新開始時にゼロとなるので、信号対雑音比が大きくなって係数が更新されないことを回避づるためである。このような制御は、参照信号ｘR(k)の第１混合信号における含有割合を、係数更新回数に対応して減少させることを表す。

　例えば、適応フィルタ２０３の係数更新開始時に参照信号ｘR(k)の重みを１に設定すれば、擬似雑音ｎ1(k)の重みは０となる。係数の成長は係数更新回数と対応する。したがって、適応フィルタ２０３の係数更新開始時に参照信号ｘR(k)の重みを１に設定し、係数更新回数に対応してその重みを０に向かって減少させる。対応して、擬似雑音ｎ1(k)の重みは、０から１へ増加する。

　参照信号ｘR(k)の重みは減少し、擬似雑音ｎ1(k)の重みは増加する。また、ある係数更新回数で両者の大小関係は逆転する。両者の重みを１と０の２値で表せば、参照信号ｘR(k)の重みは１を維持した後に０に変化する。擬似雑音ｎ1(k)の重みは０を維持した後に１に変化する。変化点としては、擬似雑音ｎ1(k)の振幅または電力が参照信号ｘR(k)の振幅または電力に十分に近くなった時に設定することができる。これは、参照信号ｘR(k)が雑音の信号源から入力端子２０１に至る経路の音響特性と畳み込み演算された結果が擬似雑音ｎ1(k)なので、擬似雑音ｎ1(k)の振幅または電力は参照信号ｘR(k)の振幅または電力に近づいていくからである。したがって、変化点として、参照信号ｘR(k)の振幅または電力と擬似雑音ｎ1(k)の振幅または電力の比が１に近づいた時を用いる。このとき、混合部７０１の動作は、適応フィルタ２０３の係数更新開始時に参照信号ｘR(k)の含有割合を１００％に設定し、参照信号ｘR(k)と擬似雑音ｎ1(k)の比が１に近づいた時、参照信号ｘR(k)の含有割合を０％に設定することになる。前記比が十分に１に近いかどうかの判定は、あらかじめ与えられた閾値、例えば０．８、との比較で行うことができる。

　以上の構成により、本実施形態によれば、ステップサイズに特別な値を強制的に設定することなく、円滑に係数更新を行うことができ、結果として、雑音の消し残りが少なく、かつ、信号歪が少ない出力信号を得ることができる。

［第３実施形態］
　これまでの説明では、雑音源近傍において参照信号の捕捉を行うことによって、参照信号は雑音そのものであると仮定してきた。しかし、現実にはこの条件を満たすことのできない場合が存在する。このような場合には、参照信号は雑音とそれに混入する音声信号とから構成される。このような参照信号に対する音声信号の混入成分はクロストークと呼ばれる。クロストークが存在する際の雑音消去装置の構成が、特許文献３に開示されている。

　本実施形態では、雑音の消去と同様に、クロストークを消去するための第２の適応フィルタを導入する。音声信号源から参照入力端子に至る音響経路（クロストークパス）のインパルス応答を近似する第２の適応フィルタを用いて、参照入力端子において混入する音声信号成分に対応した擬似クロストーク信号を生成する。そして、参照入力端子に入力された信号（参照信号）からこの擬似クロストーク信号を差し引くことによって、音声信号成分（クロストーク）を消去する。

　本発明の第３実施形態としての雑音消去装置について、図８を用いて説明する。第２実施形態と比べた場合、本実施形態に係る雑音消去装置は、減算部２０４、適応フィルタ２０３に加えて、減算部８０２、適応フィルタ８０１とを備え、推定部２０６が推定部８０４に置換されている。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成には同じ符号を付して詳しい説明を省略する。

　雑音消去装置８００は、消去しようとするクロストークに相関のある信号（出力端子２０５における出力＝推定音声信号あるいは強調信号）を適応フィルタで変形して擬似クロストークｎ2(k)（第３信号の第１推定値）を生成する。そして、これを音声と雑音の混在した参照信号ｘR(k)から減算することで、クロストークの消去を行う。適応フィルタ８０１の係数更新を行う際に、第４信号と第３信号の振幅またはパワーの比を近似する第４混在比Ｒ4(k)を用いてステップサイズを制御するために、係数更新を円滑に進めることができ、結果として、雑音の消し残りが少なく、かつ、信号歪が少ない出力信号を得ることができる。

　入力端子２０１には、劣化信号ｘP(k)が、サンプル値系列として供給され、減算部２０４に伝達される。入力端子２０２には、参照信号ｘR(k)がサンプル値系列として供給され、減算部８０２と推定部８０４に伝達される。

　減算部８０２には、入力端子２０２から参照信号ｘR(k)が、適応フィルタ８０１から擬似クロストークｎ2(k)が供給される。減算部２０４は、参照信号ｘR(k)から擬似クロストークｎ2(k)を減算し、その結果を雑音推定値（第４信号の第１推定値）として出力端子８０３に伝達すると同時に適応フィルタ８０１に帰還する。また、減算部２０４は、雑音の第２推定値ｘD(k)を求めて、推定部８０４に供給する。

　適応フィルタ８０１は、強調信号ｅ1(k)とフィルタ係数の畳込み演算を行い、その結果を擬似クロストークｎ2(k)（第３信号の第１推定値）として減算部８０２と推定部８０４に伝達する。

　減算部８０２には、入力端子２０２から参照信号ｘR(k)が、適応フィルタ８０１から擬似クロストークｎ2(k)が供給される。減算部８０２は、参照信号ｘR(k)から擬似クロストークｎ2(k)を減算し、その結果を雑音推定値（第４信号の第１推定値）として出力端子８０３に伝達すると同時に適応フィルタ８０１に帰還する。また、減算部８０２は、雑音の第２推定値ｘD(k)を求めて、推定部８０４に供給する。

　推定部８０４は、音声の第２推定値、適応フィルタ２０３の出力、および参照入力信号を受けて、音声と雑音の振幅または電力の比を第１混在比Ｒ1(k)として推定し、適応フィルタ２０３に伝達する。適応フィルタ２０３は、第１混在比Ｒ1(k)が大きいときに小さなステップサイズを、第１混在比Ｒ1(k)が小さいときに大きなステップサイズを用いて、係数を更新する。第１混在比Ｒ1(k)、すなわち信号対雑音比の推定値を用いてステップサイズを制御する方法に関しては、特許文献１から３に詳細に開示されている。また、特許文献１から３に開示されているように、第１混在比Ｒ1(k)を平均化してから、ステップサイズ計算に用いてもよい。音声と雑音の振幅または電力の比に対する推定精度が向上する。

　推定部８０４は、さらに、第４信号の第２推定値、適応フィルタ８０１の出力、および劣化信号ｘP(k)を受けて、第４信号と第３信号の振幅または電力の比を第４混在比Ｒ4(k)として推定し、適応フィルタ８０１に伝達する。適応フィルタ８０１は、第４混在比Ｒ4(k)が大きいときに小さなステップサイズを、第４混在比Ｒ4(k)が小さいときに大きなステップサイズを用いて、係数を更新する。第４混在比Ｒ4(k)、すなわち信号対雑音比の推定値を用いてステップサイズを制御する方法に関しては、特許文献１から３に詳細に開示されている。また、特許文献１から３に詳細に開示されているように、第４混在比Ｒ4(k)を平均化してから、ステップサイズ計算に用いてもよい。第４信号と第３信号の振幅または電力の比に対する推定精度が向上する。

　図９は、推定部８０４の第１の内部構成を示すブロック図である。推定部８０４は、推定部２０６の構成に加えて、信号比推定部９０１、信号比推定部９０２、および混合部９０３を備えている。信号比推定部９０１は、雑音の第２推定値ｘD(k)と擬似クロストークｎ2(k)を受けて、雑音とクロストークの振幅または電力の比を第５混在比Ｒ5(k)として推定する。第５混在比Ｒ5(k)は、雑音の第２推定値ｘD(k)と擬似クロストークｎ2(k)の振幅または電力の比としてもよいし、それらの振幅または電力に微小定数を加算してから比を計算してもよい。また、雑音の第２推定値ｘD(k)と擬似クロストークｎ2(k)のいずれかまたは両方を、平均化してから用いてもよい。平均化によって、比の計算精度を向上することができる。

　信号比推定部９０２は、雑音の第２推定値ｘD(k)と劣化信号ｘP(k)（第１混在信号）を受けて、雑音とクロストークの振幅または電力の比を第６混在比Ｒ6(k)として推定する。第６混在比Ｒ6(k)は、雑音の第２推定値ｘD(k)と劣化信号ｘP(k)の振幅または電力の比としてもよいし、それらの振幅または電力に微小定数を加算してから比を計算してもよい。また、雑音の第２推定値ｘD(k)と劣化信号ｘP(k)のいずれかまたは両方を、平均化してから用いてもよい。

　混合部９０３は、第５混在比Ｒ5(k)と第６混在比Ｒ6(k)を混合して、混合結果を第４混在比Ｒ4(k)として出力する。第５混在比Ｒ5(k)と第６混在比Ｒ6(k)は、重み付き加算によって混合してもよいし、さらに複雑な高次多項式を用いて混合してもよい。混合に先立って、第５混在比Ｒ5(k)と第６混在比Ｒ6(k)のいずれかまたは両方を平均化してもよい。平均化によって、第４混在比Ｒ4(k)の計算精度、すなわち雑音とクロストークの振幅または電力の近似精度を向上することができる。

　ここで、単純化のために、第５混在比Ｒ5(k)と第６混在比Ｒ6(k)を重み付き加算で混合することで、第４混在比Ｒ4(k)を求める場合を考える。また、両社の重みの和が１となるように設定する。適応フィルタ８０１の係数は、ゼロに初期化されることが一般的である。そのため、係数更新開始時には擬似クロストークｎ2(k)はゼロであり、第５混在比Ｒ5(k)は分母がゼロで無限大となる。このため、第５混在比Ｒ2(k)によって適応フィルタ８０１のステップサイズを算出すると、極めて小さな値またはゼロとなり、係数が成長しない。係数が成長しないと、擬似クロストークｎ2(k)も大きくならず、同じ問題が継続する。

　一方、第６混在比Ｒ6(k)の分母は劣化信号ｘP(k)であり、係数更新開始時にゼロとは限らない。このため、第６混在比Ｒ6(k)が無限大になることはなく、対応するステップサイズも極小値とはならない。したがって、適応フィルタ８０１の係数は、係数更新とともに成長し、音声の信号源から入力端子２０２に至る経路の音響特性を表す値に収束する。劣化信号ｘP(k)がゼロのときは、適応フィルタ８０１の係数は更新しないので、第６混在比Ｒ6(k)が極めて大きな値をとっても問題とはならない。しかし、適応フィルタ８０１の係数がある程度成長して、擬似クロストークｎ2(k)が十分に大きく成長したときには、第６混在比Ｒ6(k)は第５混在比Ｒ5(k)よりも、雑音とクロストークの振幅または電力の比に対する近似精度が低い。

　そこで、混合部９０３は、適応フィルタ８０１の係数更新開始時に第６混在比Ｒ6(k)の重みを大きな値に設定し、係数の成長とともに減少させる。第５混在比Ｒ5(k)の重みは、適応フィルタ８０１の係数更新開始時に小さな値に設定し、時間とともに増加させる。これは、第６混在比Ｒ6(k)の第４混在比Ｒ4(k)における含有割合を、係数更新回数に対応して減少させることを表す。

　例えば、適応フィルタ８０１の係数更新開始時に第６混在比Ｒ6(k)の重みを１に設定すれば、重みの和が１という条件から、第５混在比Ｒ5(k)の重みは０となる。係数の成長は係数更新回数と対応する。したがって、適応フィルタ８０１の係数更新開始時に第６混在比Ｒ6(k)の重みを１に設定し、係数更新回数に対応してその重みを０に向かって減少させる。対応して、第５混在比Ｒ5(k)の重みは、０から１へ増加する。

　第６混在比Ｒ6(k)の重みは減少し、第５混在比Ｒ5(k)の重みは増加するので、ある係数更新回数で両者の大小関係は逆転する。両者の重みを１と０の２値で表せば、第６混在比Ｒ6(k)の重みは１を維持した後に０に変化する。第５混在比Ｒ5(k)の重みは０を維持した後に１に変化する。変化点としては、第５混在比Ｒ5(k)が十分に小さくなったときに設定することができる。適応フィルタ８０１の係数更新開始時には、第６混在比Ｒ6(k)が第５混在比Ｒ5(k)よりも大きく、係数収束後には第５混在比Ｒ5(k)が第６混在比Ｒ6(k)よりも小さい。したがって、第５混在比Ｒ5(k)が十分に小さくなったときを表す変化点として、第６混在比Ｒ3(k)より第５混在比Ｒ5(k)が小さくなった時を用いる。このとき、混合部９０３の動作は、適応フィルタ８０１の係数更新開始時に第６混在比Ｒ6(k)の含有割合を１００％に設定し、第６混在比Ｒ6(k)より第５混在比Ｒ5(k)が小さくなった時、第６混在比Ｒ6(k)の含有割合を０％に設定することになる。このような変化点の設定法は、第６混在比Ｒ6(k)と第５混在比Ｒ5(k)の大小関係が、係数更新開始時と反転する性質を利用しており、必要以上に安全度を見込んでいる可能性が高い。したがって、第６混在比Ｒ6(k)と第５混在比Ｒ5(k)の比が、十分に１に近づいたときを変化点と設定することもできる。その際に、混合部９０３の動作は、適応フィルタ８０１の係数更新開始時に第６混在比Ｒ6(k)の含有割合を１００％に設定し、第６混在比Ｒ6(k)と第５混在比Ｒ5(k)の比が十分１に近くなった時、第６混在比Ｒ6(k)の含有割合を０％に設定することになる。前記比が十分に１に近いかどうかの判定は、あらかじめ与えられた閾値、例えば０．８、との比較で行うことができる。また、前記大小関係逆転後に対応した閾値は１以上の値となる。

　図１０は、減算部８０２の第１の内部構成を示すブロック図である。減算部８０２は、減算器１００１を備えている。減算器１００１は、参照信号ｘR(k)から擬似クロストーク（第３信号の第１推定値）ｎ2(k)を減算し、減算結果を強調雑音（第４信号の第１推定値）ｅ2(k)として出力する。また、参照信号ｘR(k)をそのまま、雑音の第２推定値ｘD(k)として出力する。

図１１は、減算部８０２の第２の内部構成を示すブロック図である。減算部８０２は、減算器１００１を備えている。減算器１００１は、参照信号ｘR(k)から擬似クロストーク（第３信号の第１推定値）ｎ2(k)を減算し、減算結果を強調雑音（第４信号の第１推定値）ｅ2(k)として出力する。また、減算結果ｅ2(k)を雑音の第２推定値ｘD(k)として出力する。

　図１０と図１１の差異は、図４と図５の差異と同様であり、雑音の第２推定値として参照信号ｘR(k)をそのまま用いるか、減算結果ｅ2(k)を用いるかである。本来、雑音の推定値は雑音に近いほど高性能なので、係数がある程度成長してからは、減算結果ｅ2(k)を用いる図１１の構成の方が優れている。しかし、図１０の構成は、雑音の第２推定値が適応フィルタ８０１の動作と無関係なので、適応フィルタ８０１の制御に問題があった場合にも問題なく利用することができる。すなわち、図１０の構成の方が適応フィルタ８０１の動作の変化に対して頑健である。結局、図１０と図１１の優劣は一長一短であり、システムの要求条件に応じて適切に選択することがよい。

　図１２は、推定部８０４の第２の内部構成を示すブロック図である。推定部８０４は、混合部７０１と信号比推定部７０２に加えて、さらに混合部１２０１と信号比推定部１２０２を備えている。混合部１２０１は、劣化信号ｘP(k)（第１混在信号）と擬似クロストークｎ2(k)（第３信号の第１推定値）を混合して、第２混合信号を生成する。信号比推定部１２０２は、雑音の第２推定値ｘD(k)と第２混合信号を受けて、雑音とクロストークの振幅または電力の比を第４混在比Ｒ4(k)として推定する。第４混在比Ｒ4(k)は、雑音の第２推定値ｘD(k)と第２混合信号の振幅または電力の比としてもよいし、それらの振幅または電力に微小定数を加算してから比を計算してもよい。また、雑音の第２推定値ｘD(k)と第２混合信号のいずれかまたは両方を、平均化してから用いてもよい。平均化によって、比の計算精度を向上することができる。

　図１２に示す推定部８０４の第２の内部構成は、図９に示す推定部８０４の第１の内部構成と等価である。すなわち、図９に示す第１の内部構成は、雑音とクロストークの振幅または電力の比に対して２つの推定値を信号比推定部９０１と９０２で生成し、それらを混合して第１混在比Ｒ1(k)を算出する。図１２に示す第２の内部構成は、２種類のクロストークの推定値、すなわち劣化信号ｘP(k)と擬似クロストークｎ2(k)を混合して第２混合信号を生成して分母を確定し、分子である雑音の第２推定値ｘD(k)と作用させて第４混在比Ｒ4(k)を算出する。これら２種類の構成が可能となったのは、図９に示す第１の内部構成と図１２に示す第２の内部構成において、雑音とクロストークの振幅または電力の比を推定する際に、同一の分子、すなわち雑音の第２推定値ｘD(k)を用いるからである。図１２に示す推定部８０４の第２の内部構成は、図９に示す第１の内部構成よりも、構成が単純である。

　ここで、単純化のために、雑音の第２推定値ｘD(k)と第２混合信号を重み付き加算で混合することで、第４混在比Ｒ4(k)を求める場合を考える。また、両社の重みの和が１となるように設定する。このとき、混合部１２０１は、適応フィルタ８０１の係数更新開始時に劣化信号ｘP(k)の重みを大きな値に設定し、係数の成長とともに減少させる。擬似クロストークｎ2(k)の重みは、適応フィルタ８０１の係数更新開始時に小さな値に設定し、時間とともに増加させる。これは、劣化信号ｘP(k)の第２混合信号における含有割合を、係数更新回数に対応して減少させることを表す。

　例えば、適応フィルタ８０１の係数更新開始時に劣化信号ｘP(k)の重みを１に設定すれば、擬似クロストークｎ2(k)の重みは０となる。係数の成長は係数更新回数と対応する。したがって、適応フィルタ８０１の係数更新開始時に劣化信号ｘP(k)の重みを１に設定し、係数更新回数に対応してその重みを０に向かって減少させる。対応して、擬似クロストークｎ2(k)の重みは、０から１へ増加する。

　劣化信号ｘP(k)の重みは減少し、擬似クロストークｎ2(k)の重みは増加する。また、ある係数更新回数で両者の大小関係は逆転する。両者の重みを１と０の２値で表せば、劣化信号ｘP(k)の重みは１を維持した後に０に変化する。擬似クロストークｎ2(k)の重みは０を維持した後に１に変化する。変化点としては、擬似クロストークｎ2(k)の振幅または電力が劣化信号ｘP(k)の振幅または電力に近くなった時に設定することができる。これは、劣化信号ｘP(k)が音声の信号源から入力端子２０２に至る経路の音響特性と畳み込み演算された結果が擬似クロストークｎ2(k)なので、擬似クロストークｎ2(k)の振幅または電力は劣化信号ｘP(k)の振幅または電力に近づいていくからである。したがって、変化点として、劣化信号xP(k)の振幅または電力と擬似クロストークｎ2(k)の振幅または電力の比が１に近づいた時を用いる。このとき、混合部１２０１の動作は、適応フィルタ８０１の係数更新開始時に劣化信号ｘP(k)の含有割合を１００％に設定し、劣化信号ｘP(k)と擬似クロストークｎ2(k)の比が１に近づいた時、劣化信号ｘP(k)の含有割合を０％に設定することになる。前記比が１に近づいたかどうかの判定は、あらかじめ与えられた閾値、例えば０．３、との比較で行うことができる。この閾値の値は、第２実施形態の混合部７０１で用いる値よりも小さい値となる。なぜなら、通常はクロストークの振幅が雑音の振幅よりも比較的小さく、劣化信号ｘP(k)と擬似クロストークｎ2(k)の比が第２の実施例ほどは１に近づかないからである。

　以上の構成により、本実施形態によれば、クロストークが存在する状況において、ステップサイズに特別な値を強制的に設定することなく、円滑に係数更新を行うことができ、結果として、雑音の消し残りが少なく、かつ、信号歪が少ない出力信号を得ることができる。

　［他の実施形態］
　以上、本発明の複数の実施形態について詳述したが、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。

　また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、上述の実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。そのようなプログラムは、信号処理装置あるいは雑音消去装置を構成するＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのプロセッサで実行される。さらには、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、ある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(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。

　図１３は、第１実施形態を信号処理プログラムにより構成する場合に、その信号処理プログラムを実行するコンピュータ１３００の構成図である。コンピュータ１３００は、入力部１３０１と、ＣＰＵ１３０２と、出力部１３０３と、メモリ１３０４とを含む。

　ＣＰＵ１３０２は、メモリ１３０４に記憶された信号処理プログラムを読み込むことにより、コンピュータ１３００の動作を制御する。すなわち、信号処理プログラムを実行したＣＰＵ１３０２は、ステップＳ１３１１において、まず、入力部１３０１から、第１信号と第２信号が混在した第１混在信号を入力し、第１信号と相関のある第３信号と第２信号と相関のある第４信号とが混在した第２混在信号を入力する。
　ＣＰＵ１３０２は、ステップＳ１３１３において、第２混在信号をフィルタ処理して第２信号の第１推定値を生成し、第１混在信号と第２信号の第１推定値から第１信号の第１推定値と第１信号の第２推定値を生成する。
　ＣＰＵ１３０２は、ステップＳ１３１５において、第１信号の第２推定値と第２信号の第１推定値と第２混在信号とを用いて第１信号と第２信号の振幅または電力の比を第１混在比として推定する。
　ＣＰＵ１３０２は、ステップＳ１３１７において、第１混在比を用いて第２信号の第１推定値の生成を制御する。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

　［実施形態の他の表現］
　上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
　第１信号と第２信号とが混在した第１混在信号を入力する第１入力手段と、
　前記第１信号と相関のある第３信号と前記第２信号と相関のある第４信号とが混在した第２混在信号を入力する第２入力手段と、
　前記第２混在信号をフィルタ処理して前記第２信号の第１推定値を生成する第１適応フィルタと、
　前記第１混在信号と前記第２信号の第１推定値とから、前記第１信号の第１推定値と前記第１信号の第２推定値とを生成する第１減算部と、
　前記第１信号の第２推定値と前記第２信号の第１推定値と前記第２混在信号とを用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第１混在比として推定する推定部と、
　を備え、
　前記第１混在比を用いて前記第１適応フィルタを制御する信号処理装置。
（付記２）
　前記推定部は、
　前記第１信号の第２推定値と前記第２信号の第１推定値とを用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第２混在比として推定する第１信号比推定部と、
　前記第１信号の第２推定値と前記第２混在信号とを用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第３混在比として推定する第２信号比推定部と、
　前記第２混在比と前記第３混在比を混合して前記第１混在比を生成する第１混合部と、
　を備えた付記１に記載の信号処理装置。
（付記３）
　前記第１混合部は、
　前記第１適応フィルタの係数更新回数に対応して、前記第３混在比の含有割合を減少させる付記２に記載の信号処理装置。
（付記４）
　前記第１混合部は、
　前記第１適応フィルタの係数更新開始時に前記第３混在比の含有割合を１００％に設定し、前記第３混在比と前記第２混在比との比が１に近くなった時、前記第３混在比の含有割合を０％に設定する付記２または３に記載の信号処理装置。
（付記５）
　前記第１減算部は、
　第１減算器を備え、
　前記第１混在信号から前記第２信号の第１推定値を減算した結果を前記第１信号の第１推定値として出力し、
　前記第１信号の第１推定値を前記第１信号の第２推定値として出力する付記１から４のいずれか１項に記載の信号処理装置。
（付記６）
　前記第１減算部は、
　第１減算器を備え、
　前記第１混在信号から前記第２信号の第１推定値を減算した結果を前記第１信号の第１推定値として出力し、
　前記第１信号の第１推定値を前記第１信号の第２推定値として出力する付記１から４のいずれか１項に記載の信号処理装置。
（付記７）
　前記推定部は、
　前記第２混在信号と前記第２信号の第１推定値を混合して第１混合信号を生成する第２混合部と、
　前記第１混合信号と前記第１信号の第２推定値を用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第１混在比として推定する第３信号比推定部と、
　を備えた付記１に記載の信号処理装置。
（付記８）
　前記第２混合部は、
　前記第１適応フィルタの係数更新回数に対応して、前記第２混在信号の含有割合を減少させる付記７に記載の信号処理装置。
（付記９）
　前記第２混合部は、
　前記第１適応フィルタの係数更新開始時に前記第２混在信号の含有割合を１００％に設定し、
　前記第２混在信号と前記第１信号の第１推定値との比が１に近くなった時、前記第２混在信号の含有割合を０％に設定する付記７または８に記載の信号処理装置。
（付記１０）
　前記第１信号の第１推定値をフィルタ処理して前記第３信号の第１推定値を生成する第２適応フィルタと、
　前記第２混在信号から前記第３信号の第１推定値を減算して前記第４信号の第１推定値と前記第４信号の第２推定値を生成する第２減算部と、
　をさらに備え、
　前記第１適応フィルタは前記第４信号の第１推定値を入力とし、
　前記推定部は前記第４信号の第２推定値と前記第３信号の第１推定値と前記第１混在信号とをさらに受けて、
　前記第４信号と前記第３信号の振幅または電力の比を第３混在比として推定し、
　前記第３混在比を用いて前記第２適応フィルタを制御する付記１に記載の信号処理装置。
（付記１１）
　前記推定部は、
　前記第１信号の第２推定値と前記第２信号の第１推定値とを用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第２混在比として推定する第１信号比推定部と、
　前記第１混在信号と前記第２混在信号とを用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第３混在比として推定する第２信号比推定部と、
　前記第２混在比と前記第３混在比を混合して前記第１混在比を生成する第１混合部と、
　前記第４信号の第２推定値と前記第３信号の第１推定値とを用いて前記第４信号と前記第３信号の振幅または電力の比を第５混在比として推定する第４信号比推定部と、
　前記第４信号の第２推定値と前記第１混在信号とを用いて前記第４信号と前記第３信号の振幅または電力の比を第６混在比として推定する第５信号比推定部と、
　前記第６混在比と前記第５混在比を混合して第４混在比を生成する第３混合部と、
　を備えた付記１０に記載の信号処理装置。
（付記１２）
　前記第３混合部は、
　前記第２適応フィルタの係数更新回数に対応して、前記第６混在比の含有割合を減少させる付記１１に記載の信号処理装置
（付記１３）
　前記第３混合部は、
　前記第２適応フィルタの係数更新開始時に前記第６混在比の含有割合を１００％に設定し、
　前記第６混在比と前記第５混在比との比が１に近くなった時、前記第６混在比の含有割合を０％に設定する付記１１または１２に記載の信号処理装置
（付記１４）
　前記第２減算部は、
　第２減算器を備え、
　前記第２混在信号から前記第３信号の第１推定値を減算した結果を前記第４信号の第１推定値として出力し、
　前記第２混在信号を前記第４信号の第２推定値として出力する付記１０から１３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
（付記１５）
　前記第２減算部は、
　第２減算器を備え、
　前記第２混在信号から前記第３信号の第１推定値を減算した結果を前記第４信号の第１推定値として出力し、
　前記第４信号の第１推定値を前記第４信号の第２推定値として出力する付記１０から１３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
（付記１６）
　前記推定部は、
　前記第２混在信号と前記第２信号の第１推定値を混合して第１混合信号を生成する第２混合部と、
　前記第１混合信号と前記第１信号の第２推定値を用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第１混在比として推定する第３信号比推定部と、
　前記第１混在信号と前記第３信号の第１推定値を混合して第２混合信号を生成する第４混合部と、
　前記第２混合信号と前記第４信号の第２推定値を用いて前記第４信号と前記第３信号の振幅または電力の比を第４混在比として求める第６信号比推定部と、
　を備えた付記１０に記載の信号処理装置。
（付記１７）
　前記第４混合部は、
　前記第２適応フィルタの係数更新回数に対応して、前記第１混在信号の含有割合を減少させる付記１６に記載の信号処理装置。
（付記１８）
　前記第４混合部は、
　前記第２適応フィルタの係数更新開始時に前記第１混在信号の含有割合を１００％に設定し、
　前記第１混在信号と前記第３信号の第１推定値との比が１に近くなった時、前記第１混在信号の含有割合を０％に設定する付記１６または１７に記載の信号処理装置。
（付記１９）
　第１信号と第２信号が混在した第１混在信号を入力し、
　前記第１信号と相関のある第３信号と前記第２信号と相関のある第４信号とが混在した第２混在信号を入力し、
　前記第２混在信号をフィルタ処理して前記第２信号の第１推定値を生成し、
　前記第１混在信号と前記第２信号の第１推定値から前記第１信号の第１推定値と前記第１信号の第２推定値を生成し、
　前記第１信号の第２推定値と前記第２信号の第１推定値と前記第２混在信号とを用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第１混在比として推定し、
　前記第１混在比を用いて前記第２信号の第１推定値の生成を制御する信号処理方法。
（付記２０）
　前記第１信号の第１推定値をフィルタ処理して前記第３信号の第１推定値を生成し、
　前記第２混在信号から前記第３信号の第１推定値を減算して前記第４信号の第１推定値と前記第４信号の第２推定値を生成し、
　前記第４信号の第１推定値を用いて前記第２信号の第１推定値を生成し、
　前記第４信号の第２推定値と前記第３信号の第１推定値と前記第１混在信号とを用いて、
　前記第４信号と前記第３信号の振幅または電力の比を第４混在比として推定し、
　前記第４混在比を用いて前記第３信号の第１推定値の生成を制御する付記１９に記載の信号処理方法。
（付記２１）
　コンピュータに、
　第１信号と第２信号が混在した第１混在信号を入力するステップと、
　前記第１信号と相関のある第３信号と前記第２信号と相関のある第４信号とが混在した第２混在信号を入力するステップと、
　前記第２混在信号をフィルタ処理して前記第２信号の第１推定値を生成するステップと、
　前記第１混在信号と前記第２信号の第１推定値から前記第１信号の第１推定値と前記第１信号の第２推定値を生成するステップと、
　前記第１信号の第２推定値と前記第２信号の第１推定値と前記第２混在信号とを用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第１混在比として推定するステップと、
　前記第１混在比を用いて前記第２信号の第１推定値の生成を制御するステップと、
　を実行させる信号処理プログラム。
（付記２２）
　前記第１信号の第１推定値をフィルタ処理して前記第３信号の第１推定値を生成するステップと、
　前記第２混在信号から前記第３信号の第１推定値を減算して前記第４信号の第１推定値と前記第４信号の第２推定値を生成するステップと、
　前記第４信号の第１推定値を用いて前記第２信号の第１推定値を生成するステップと、
　前記第４信号の第２推定値と前記第３信号の第１推定値と前記第１混在信号とを用いて、
　前記第４信号と前記第３信号の振幅または電力の比を第４混在比として推定するステップと、
　前記第４混在比を用いて前記第３信号の第１推定値の生成を制御するステップと、
　を実行させる付記２１に記載の信号処理プログラム。

Claims (22)

1. 　第１信号と第２信号とが混在した第１混在信号を入力する第１入力手段と、
   　前記第１信号と相関のある第３信号と前記第２信号と相関のある第４信号とが混在した第２混在信号を入力する第２入力手段と、
   　前記第２混在信号をフィルタ処理して前記第２信号の第１推定値を生成する第１適応フィルタと、
   　前記第１混在信号と前記第２信号の第１推定値とから、前記第１信号の第１推定値と前記第１信号の第２推定値とを生成する第１減算部と、
   　前記第１信号の第２推定値と前記第２信号の第１推定値と前記第２混在信号とを用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第１混在比として推定する推定部と、
   　を備え、
   　前記第１混在比を用いて前記第１適応フィルタを制御する信号処理装置。
2. 　前記推定部は、
   　前記第１信号の第２推定値と前記第２信号の第１推定値とを用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第２混在比として推定する第１信号比推定部と、
   　前記第１信号の第２推定値と前記第２混在信号とを用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第３混在比として推定する第２信号比推定部と、
   　前記第２混在比と前記第３混在比を混合して前記第１混在比を生成する第１混合部と、
   　を備えた請求項１に記載の信号処理装置。
3. 　前記第１混合部は、
   　前記第１適応フィルタの係数更新回数に対応して、前記第３混在比の含有割合を減少させる請求項２に記載の信号処理装置。
4. 　前記第１混合部は、
   　前記第１適応フィルタの係数更新開始時に前記第３混在比の含有割合を１００％に設定し、前記第３混在比と前記第２混在比との比が１に近くなった時、前記第３混在比の含有割合を０％に設定する請求項２または３に記載の信号処理装置。
5. 　前記第１減算部は、
   　第１減算器を備え、
   　前記第１混在信号から前記第２信号の第１推定値を減算した結果を前記第１信号の第１推定値として出力し、
   　前記第１信号の第１推定値を前記第１信号の第２推定値として出力する請求項１から４のいずれか１項に記載の信号処理装置。
6. 　前記第１減算部は、
   　第１減算器を備え、
   　前記第１混在信号から前記第２信号の第１推定値を減算した結果を前記第１信号の第１推定値として出力し、
   　前記第１信号の第１推定値を前記第１信号の第２推定値として出力する請求項１から４のいずれか１項に記載の信号処理装置。
7. 　前記推定部は、
   　前記第２混在信号と前記第２信号の第１推定値を混合して第１混合信号を生成する第２混合部と、
   　前記第１混合信号と前記第１信号の第２推定値を用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第１混在比として推定する第３信号比推定部と、
   　を備えた請求項１に記載の信号処理装置。
8. 　前記第２混合部は、
   　前記第１適応フィルタの係数更新回数に対応して、前記第２混在信号の含有割合を減少させる請求項７に記載の信号処理装置。
9. 　前記第２混合部は、
   　前記第１適応フィルタの係数更新開始時に前記第２混在信号の含有割合を１００％に設定し、
   　前記第２混在信号と前記第１信号の第１推定値との比が１に近くなった時、前記第２混在信号の含有割合を０％に設定する請求項７または８に記載の信号処理装置。
10. 　前記第１信号の第１推定値をフィルタ処理して前記第３信号の第１推定値を生成する第２適応フィルタと、
    　前記第２混在信号から前記第３信号の第１推定値を減算して前記第４信号の第１推定値と前記第４信号の第２推定値を生成する第２減算部と、
    　をさらに備え、
    　前記第１適応フィルタは前記第４信号の第１推定値を入力とし、
    　前記推定部は前記第４信号の第２推定値と前記第３信号の第１推定値と前記第１混在信号とをさらに受けて、
    　前記第４信号と前記第３信号の振幅または電力の比を第３混在比として推定し、
    　前記第３混在比を用いて前記第２適応フィルタを制御する請求項１に記載の信号処理装置。
11. 　前記推定部は、
    　前記第１信号の第２推定値と前記第２信号の第１推定値とを用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第２混在比として推定する第１信号比推定部と、
    　前記第１混在信号と前記第２混在信号とを用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第３混在比として推定する第２信号比推定部と、
    　前記第２混在比と前記第３混在比を混合して前記第１混在比を生成する第１混合部と、
    　前記第４信号の第２推定値と前記第３信号の第１推定値とを用いて前記第４信号と前記第３信号の振幅または電力の比を第５混在比として推定する第４信号比推定部と、
    　前記第４信号の第２推定値と前記第１混在信号とを用いて前記第４信号と前記第３信号の振幅または電力の比を第６混在比として推定する第５信号比推定部と、
    　前記第６混在比と前記第５混在比を混合して第４混在比を生成する第３混合部と、
    　を備えた請求項１０に記載の信号処理装置。
12. 　前記第３混合部は、
    　前記第２適応フィルタの係数更新回数に対応して、前記第６混在比の含有割合を減少させる請求項１１に記載の信号処理装置
13. 　前記第３混合部は、
    　前記第２適応フィルタの係数更新開始時に前記第６混在比の含有割合を１００％に設定し、
    　前記第６混在比と前記第５混在比との比が１に近くなった時、前記第６混在比の含有割合を０％に設定する請求項１１または１２に記載の信号処理装置
14. 　前記第２減算部は、
    　第２減算器を備え、
    　前記第２混在信号から前記第３信号の第１推定値を減算した結果を前記第４信号の第１推定値として出力し、
    　前記第２混在信号を前記第４信号の第２推定値として出力する請求項１０から１３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
15. 　前記第２減算部は、
    　第２減算器を備え、
    　前記第２混在信号から前記第３信号の第１推定値を減算した結果を前記第４信号の第１推定値として出力し、
    　前記第４信号の第１推定値を前記第４信号の第２推定値として出力する請求項１０から１３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
16. 　前記推定部は、
    　前記第２混在信号と前記第２信号の第１推定値を混合して第１混合信号を生成する第２混合部と、
    　前記第１混合信号と前記第１信号の第２推定値を用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第１混在比として推定する第３信号比推定部と、
    　前記第１混在信号と前記第３信号の第１推定値を混合して第２混合信号を生成する第４混合部と、
    　前記第２混合信号と前記第４信号の第２推定値を用いて前記第４信号と前記第３信号の振幅または電力の比を第４混在比として求める第６信号比推定部と、
    　を備えた請求項１０に記載の信号処理装置。
17. 　前記第４混合部は、
    　前記第２適応フィルタの係数更新回数に対応して、前記第１混在信号の含有割合を減少させる請求項１６に記載の信号処理装置。
18. 　前記第４混合部は、
    　前記第２適応フィルタの係数更新開始時に前記第１混在信号の含有割合を１００％に設定し、
    　前記第１混在信号と前記第３信号の第１推定値との比が１に近くなった時、前記第１混在信号の含有割合を０％に設定する請求項１６または１７に記載の信号処理装置。
19. 　第１信号と第２信号が混在した第１混在信号を入力し、
    　前記第１信号と相関のある第３信号と前記第２信号と相関のある第４信号とが混在した第２混在信号を入力し、
    　前記第２混在信号をフィルタ処理して前記第２信号の第１推定値を生成し、
    　前記第１混在信号と前記第２信号の第１推定値から前記第１信号の第１推定値と前記第１信号の第２推定値を生成し、
    　前記第１信号の第２推定値と前記第２信号の第１推定値と前記第２混在信号とを用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第１混在比として推定し、
    　前記第１混在比を用いて前記第２信号の第１推定値の生成を制御する信号処理方法。
20. 　前記第１信号の第１推定値をフィルタ処理して前記第３信号の第１推定値を生成し、
    　前記第２混在信号から前記第３信号の第１推定値を減算して前記第４信号の第１推定値と前記第４信号の第２推定値を生成し、
    　前記第４信号の第１推定値を用いて前記第２信号の第１推定値を生成し、
    　前記第４信号の第２推定値と前記第３信号の第１推定値と前記第１混在信号とを用いて、
    　前記第４信号と前記第３信号の振幅または電力の比を第４混在比として推定し、
    　前記第４混在比を用いて前記第３信号の第１推定値の生成を制御する請求項１９に記載の信号処理方法。
21. 　コンピュータに、
    　第１信号と第２信号が混在した第１混在信号を入力するステップと、
    　前記第１信号と相関のある第３信号と前記第２信号と相関のある第４信号とが混在した第２混在信号を入力するステップと、
    　前記第２混在信号をフィルタ処理して前記第２信号の第１推定値を生成するステップと、
    　前記第１混在信号と前記第２信号の第１推定値から前記第１信号の第１推定値と前記第１信号の第２推定値を生成するステップと、
    　前記第１信号の第２推定値と前記第２信号の第１推定値と前記第２混在信号とを用いて前記第１信号と前記第２信号の振幅または電力の比を第１混在比として推定するステップと、
    　前記第１混在比を用いて前記第２信号の第１推定値の生成を制御するステップと、
    　を実行させる信号処理プログラム。
22. 　前記第１信号の第１推定値をフィルタ処理して前記第３信号の第１推定値を生成するステップと、
    　前記第２混在信号から前記第３信号の第１推定値を減算して前記第４信号の第１推定値と前記第４信号の第２推定値を生成するステップと、
    　前記第４信号の第１推定値を用いて前記第２信号の第１推定値を生成するステップと、
    　前記第４信号の第２推定値と前記第３信号の第１推定値と前記第１混在信号とを用いて、
    　前記第４信号と前記第３信号の振幅または電力の比を第４混在比として推定するステップと、
    　前記第４混在比を用いて前記第３信号の第１推定値の生成を制御するステップと、
    　を実行させる請求項２１に記載の信号処理プログラム。

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