WO2025220135A1 - 信号処理装置、信号処理方法及び信号処理プログラム - Google Patents

信号処理装置、信号処理方法及び信号処理プログラム

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noise
pitch
comb
audio signal
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信秋 田中
智史 山▲崎▼
澤田　貴光
陽太 大森
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Mitsubishi Electric Corp
Mitsubishi Electric Building Solutions Corp
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Mitsubishi Electric Corp
Mitsubishi Electric Building Solutions Corp
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00—Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
    • G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/0208—Noise filtering
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers

Definitions

  • This disclosure relates to technology for removing noise contained in audio signals.
  • This technology uses an acoustic sensor such as a microphone to observe the operating sounds of the equipment and determines whether the observed signal, which is the audio signal obtained through the observation, contains any abnormal sounds.
  • noise mixed in the observed signal examples include noise from mechanical equipment other than the device being inspected (such as the noise of an air conditioner), environmental noise (such as the sound of wind and rain), and electrical noise associated with measurements.
  • noises generated by machinery and equipment include alarms, chimes, and the like.
  • These alarms, chimes, and the like are electronic sounds that are emitted for the purpose of signals or warnings. Furthermore, these alarms, chimes, and the like often have a melody. Therefore, alarms, chimes, and the like have the characteristic that their pitch changes frequently during playback. For this reason, alarms, chimes, and the like are not constant.
  • Many noise removal techniques that assume stationary noise (e.g., simple spectral subtraction) cannot handle such non-stationary noise.
  • the waveform of such melodic noise is periodic within the same interval. For this reason, in the power spectrum domain, the noise waveform appears as several peaks consisting of the fundamental frequency component and its harmonic components. Therefore, if we consider only a single interval, the noise can be removed using a notch filter or comb filter that blocks these peak components.
  • Patent Document 1 discloses a technique for removing periodic waveform noise using a comb filter.
  • Patent Document 1 discloses a technique for removing periodic waveform noise using a comb filter.
  • changes in the pitch of the noise i.e., changes in the period of the noise waveform
  • the technology of Patent Document 1 has the problem of making the configuration for removing noise complex.
  • the primary objective of this disclosure is to solve the problems described above. Specifically, the primary objective of this disclosure is to enable the removal of noise whose pitch changes over time using a simple configuration.
  • the signal processing device includes: a comb filter selector that, when receiving an audio signal containing noise whose pitch changes over time, selects, in accordance with the change in pitch of the noise over time, a comb filter whose pitch to be removed matches the pitch of the noise as a selected comb filter from a plurality of comb filters each having a different pitch to be removed; and a comb filter applying unit that applies the selected comb filter to the audio signal to remove the noise from the audio signal.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the functional configuration of the alarm removal device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the alarm removal device according to the first embodiment.
  • 4 is a flowchart showing an example of the operation of the alarm removal device according to the first embodiment.
  • 10 is a flowchart illustrating an example of the operation of a comb filter selection unit when a comb filter is applied in the frequency domain by fast Fourier transform according to the first embodiment.
  • 10 is a flowchart illustrating an example of the operation of a comb filter selection unit when a comb filter is applied in the frequency domain by fast Fourier transform according to the first embodiment.
  • Embodiment 1 ***overview*** In this embodiment, a configuration will be described for removing noise whose pitch changes over time and that is mixed into an observation signal, which is an audio signal obtained from an acoustic sensor.
  • the noise to be removed in this embodiment is composed of multiple discrete pitches, such as alarms and chimes, and different pitches are reproduced at different times.
  • the noise to be removed may also be multiple pitches reproduced simultaneously to form a chord.
  • a comb filter is used to remove such noise.
  • a comb filter is a filter that selectively removes noise of a certain pitch.
  • a comb filter has the characteristic of blocking only the fundamental frequency of the pitch to be removed and its overtones.
  • a simple comb filter only blocks a single interval, but multiple simple comb filters can be combined to create a comb filter that blocks multiple intervals, which can also remove chords because they block multiple intervals simultaneously.
  • the alarm elimination device 2 stores multiple comb filters with different cutoff characteristics.
  • the alarm elimination device 2 selects an optimal comb filter from the multiple comb filters based on an observed signal.
  • the alarm elimination device 2 then applies the selected comb filter to the observed signal and outputs a signal from which noise has been removed.
  • FIG. 1 shows an example of the functional configuration of an alarm removal device 2 according to this embodiment.
  • FIG. 2 shows an example of the hardware configuration of the alarm removal device 2 according to this embodiment.
  • the alarm removal device 2 corresponds to a signal processing device.
  • the operation procedure of the alarm removal device 2 corresponds to a signal processing method.
  • the program that realizes the operation of the alarm removal device 2 corresponds to a signal processing program.
  • the alarm removal device 2 is a computer.
  • the alarm removal device 2 includes, as hardware, a processor 901, a main memory device 902, an auxiliary memory device 903, and an input/output device 904.
  • the alarm elimination device 2 includes, as its functional components, a comb filter selector 21, a comb filter storage unit 22, and a comb filter applicator 23.
  • the functions of the comb filter selector 21 and the comb filter applicator 23 are realized, for example, by a program.
  • the auxiliary storage device 903 stores a program that realizes the functions of the comb filter selector 21 and the comb filter applicator 23 . These programs are loaded from the auxiliary storage device 903 to the main storage device 902.
  • FIG. 2 schematically shows a state in which the processor 901 is executing a program that realizes the functions of the comb filter selector 21 and the comb filter applicator 23 .
  • the comb filter storage unit 22 is realized by, for example, the auxiliary storage device 903 .
  • the input/output device 904 is used to input an observation signal from an external device, the signal input device 1.
  • the input/output device 904 is also used to output a noise-removed signal, which is a signal from which noise has been removed.
  • the alarm removal device 2 receives an observation signal from the signal input device 1 .
  • the observed signal is an audio signal containing noise whose pitch changes over time.
  • the alarm removal device 2 removes noise from the observed signal and outputs the noise-removed signal.
  • the signal input device 1 is composed of, for example, a microphone and an A/D (Analog/Digital) converter.
  • the A/D converter converts the analog signal observed by the microphone into a digital signal and outputs it to the alarm removal device 2.
  • the signal input device 1 may also use, as observation means, an acceleration pickup, an ultrasonic sensor, a laser Doppler accelerometer, etc.
  • the comb filter selector 21 receives an observation signal from the signal input device 1 . Then, the comb filter selector 21 selects a comb filter suitable for noise removal for each unit time in accordance with changes in the pitch of the noise over time. More specifically, the comb filter selector 21 selects a comb filter for each unit time whose pitch to be removed matches the pitch of the noise.
  • the unit time is a time that is significantly shorter than the change in pitch of the noise. For example, the unit time is 1 millisecond or less. The unit time can be changed as appropriate depending on the degree of change in pitch of the noise and the processing capacity of the processor or processing circuit that operates the alarm removal device 2.
  • the comb filter selector 21 references pitch information to be removed, which indicates pitches to be removed for each of the multiple comb filters stored in the comb filter storage unit 22.
  • the pitch information to be removed is held, for example, in the auxiliary storage device 903.
  • the pitch information to be removed is loaded into the main storage device 902, and the comb filter selector 21 can reference the pitch information to be removed.
  • the comb filter selector 21 identifies the pitch of the noise contained in the observed signal for each unit time, and selects a comb filter whose removal target pitch indicated in the removal target pitch information matches the pitch of the noise.
  • the comb filter selector 21 notifies the comb filter storage unit 22 of the selection result. That is, the comb filter selector 21 notifies the comb filter storage unit 22 of the selected comb filter (hereinafter referred to as the selected comb filter).
  • the processing performed by the comb filter selector 21 corresponds to a comb filter selection process.
  • the comb filter storage unit 22 stores a plurality of comb filters.
  • the plurality of comb filters each have a different target pitch to be removed.
  • the comb filter storage unit 22 outputs the selected comb filter notified as the selection result by the comb filter selector 21 to the comb filter application unit 23 .
  • the comb filter application unit 23 applies a selected comb filter to the observed signal to remove noise from the observed signal. Then, comb filter application unit 23 outputs the noise-removed signal, which is the observed signal from which noise has been removed, to a predetermined output destination.
  • the processing performed by the comb filter application unit 23 corresponds to comb filter application processing.
  • the comb filter selector 21 selects a comb filter suitable for noise removal for each unit time in accordance with changes in the pitch of the noise over time.
  • This configuration allows an appropriate comb filter to be applied for each unit time to noise whose pitch changes over time. This allows for effective removal of non-stationary noise such as alarms and chimes.
  • this configuration selects an appropriate comb filter based only on the observed signal, there is no need to provide information about the pitch of the noise from an external source, which helps to avoid increasing the complexity of the device.
  • FIG. 3 shows an example of the operation of the alarm removal device 2 according to this embodiment. The flow shown in FIG. 3 is repeated every unit time.
  • step S1 the comb filter selector 21 receives an observation signal from the signal input device 1.
  • step S2 the comb filter selector 21 selects a comb filter suitable for noise removal.
  • the method of selecting a comb filter by comb filter selector 21 will be described in detail later.
  • step S3 the comb filter selection unit 21 notifies the comb filter storage unit 22 of the selected comb filter.
  • step S4 the comb filter storage unit 22 outputs the selected comb filter to the comb filter application unit 23.
  • step S5 the comb filter application unit 23 applies the selected comb filter to the observed signal to remove noise from the observed signal.
  • step S6 the comb filter application unit 23 outputs the noise-removed signal.
  • the comb filter selector 21 can identify the pitch of the noise using an analysis method such as autocorrelation or linear prediction, and then select a corresponding comb filter based on the identified pitch of the noise.
  • an analysis method such as autocorrelation or linear prediction
  • the desired signal acts as a disturbance to these analysis methods. If the purpose is to inspect the operating sound of a machine, the desired signal is the operating sound of the object being inspected. In such cases, it is difficult to make analytical techniques such as autocorrelation and linear prediction function robustly.
  • one possible method for selecting comb filters in the comb filter selector 21 is to select comb filters that maximize the total amount of energy to be blocked. That is, the comb filter selector 21 calculates, for each unit time, the amount of energy removed from the observed signal when each comb filter removes signal components whose pitch matches the target pitch from the observed signal as the amount of energy removed by each comb filter. The comb filter selector 21 then selects the comb filter with the largest calculated amount of energy removed. The frequency components that the comb filter selects to block match the fundamental frequency and its harmonics of the noise, resulting in effective noise removal. Furthermore, comb filters allow signals to pass through most frequency bands. This means that external disturbances have almost no effect on the calculation of the amount of energy that is blocked. This makes them more robust than analytical methods that estimate pitch using autocorrelation, linear prediction, etc., and allows for the expectation of highly accurate noise removal.
  • the comb filter selector 21 when applying a comb filter in the frequency domain using a fast Fourier transform, the comb filter selector 21 prepares in advance an array a of index numbers of frequency bins corresponding to frequencies to be cut off. As shown in FIG. 4 , the comb filter selector 21 then refers to only the frequency bins with the index numbers stored in the array a and cuts off those frequency components. That is, each comb filter is assigned a frequency bin corresponding to the frequency component of the pitch to be removed. The comb filter selector 21 calculates the amount of energy in the frequency bin assigned to each comb filter per unit time as the amount of energy removed by each comb filter. The comb filter selector 21 then selects the comb filter with the largest calculated amount of energy removed.
  • the observed signal is processed block by block, so the unit time is preferably set to a range of approximately 10 to 30 ms depending on the block length. Note that the unit time can be changed as appropriate depending on the analysis window length or block length of the fast Fourier transform.
  • FIG. 4 shows an example of the operation of comb filter selector 21 when a comb filter is applied in the frequency domain by fast Fourier transform according to this embodiment.
  • the flow shown in FIG. 4 is repeated every unit time.
  • step S21 the comb filter selection unit 21 initializes the loop counter i to 1.
  • step S22 the comb filter selection unit 21 determines whether the loop counter i is less than or equal to the length (size) of array a. If the loop counter i is less than or equal to the length of array a (YES in step S22), the process proceeds to step S23. If the loop counter i exceeds the length of array a (NO in step S22), the flow ends.
  • step S23 the comb filter selection unit 21 assigns the i-th index number of array a to variable w.
  • step S24 the comb filter selection unit 21 blocks the component of the wth frequency bin.
  • step S25 the comb filter selection unit 21 increments the loop counter i by 1. Then, the comb filter selection unit 21 returns to the determination process of step S22.
  • the comb filter application unit 23 applies a selective comb filter to frequency components obtained by performing a fast Fourier transform on the observed signal for each unit time.
  • the comb filter selector 21 blocks frequency components by replacing the value stored in the frequency bin with 0.
  • the comb filter selector 21 may block frequency components by flooring (multiplying by a small real number such as 0.001).
  • the total amount of energy blocked by the comb filter can be quantified as the sum of the amplitudes or powers of those frequency bins. This quantification can be performed in the same way as applying a comb filter.
  • the comb filter selector 21 quantifies the frequency components by referencing only the frequency bins with the respective index numbers stored in array a and calculating the sum of the absolute values (or squares of the absolute values) of those frequency components.
  • FIG. 5 shows an example of the operation of comb filter selector 21 when a comb filter is applied in the frequency domain by fast Fourier transform according to this embodiment.
  • the flow shown in FIG. 5 is repeated every unit time.
  • step S31 the comb filter selection unit 21 initializes the loop counter i to 1 and the total energy s to 0.
  • step S32 the comb filter selection unit 21 determines whether loop counter i is less than or equal to the length (size) of array a. If loop counter i is less than or equal to the length of array a (YES in step S32), processing proceeds to step S33. If loop counter i exceeds the length of array a (NO in step S32), processing proceeds to step S36.
  • step S33 the comb filter selection unit 21 assigns the i-th index number of array a to variable w.
  • step S34 the comb filter selection unit 21 adds the energy of the wth frequency bin to the variable s.
  • step S35 the comb filter selection unit 21 increments the loop counter i by 1. Then, the comb filter selection unit 21 returns to the determination process of step S32.
  • step S36 the comb filter selection unit 21 outputs the value of the variable s as the sum of the energies. The flow then ends.
  • a comb filter blocks only a small number of frequency bins, implementing the comb filter selection and application process as described above can achieve highly accurate noise reduction with extremely low computational cost.
  • a discrete Fourier transform may be used in the comb filter.
  • the comb filter storage unit 22 stores a plurality of comb filters to be selected by the comb filter selection unit 21.
  • the comb filter storage unit 22 stores comb filters that are prepared in advance and that block all pitches that may occur as noise. This allows noise of various pitches to be removed.
  • the following methods are conceivable for generating such a comb filter.
  • Method 1 Determine the fundamental frequency of all possible pitches, then design a comb filter to block the fundamental frequency and all of its overtone frequencies.
  • Method 2 Samples of possible noise are recorded separately for each pitch, and a comb filter is designed to block the peaks of each pitch in the power spectrum domain.
  • Method 3 We record a series of samples of melodic noise, decompose the spectrogram into interval-specific bases using nonnegative matrix factorization, and design comb filters corresponding to each interval.
  • a comb filter is available to select, which removes all the pitches that make up the chord. This makes it possible to handle chords as well.
  • the comb filter application unit 23 applies the selected comb filter to the observed signal from the signal input device 1. Then, the comb filter application unit 23 outputs the noise-removed signal.
  • a method for comb filter application unit 23 to apply a comb filter to an observed signal in addition to the above-described frequency domain method, the following method can be considered as an example of a time domain method.
  • the comb filter application unit 23 configures an IIR (Infinite Impulse Response) filter by connecting BiQuad notch filters in series to cut off the fundamental frequency and harmonic frequencies.
  • the energy blocked by the comb filter can be quantified, for example, in the following way. The energy of the signal before and after applying the comb filter is compared, and the amount of energy attenuation is considered the amount of energy blocked by the comb filter.
  • the comb filter selector 21 selects multiple comb filters, and the comb filter application unit 23 to apply these comb filters simultaneously. For example, assume that the noise melody contains a chord with at most three intervals. In this case, comb filters corresponding to all the single notes contained in the melody are stored in the comb filter storage unit 22. The comb filter selector 21 then selects the three most effective comb filters. That is, the comb filter selector 21 selects three comb filters per unit time whose target intervals correspond to the three intervals constituting the noise. The comb filter applicator 23 then applies the three selected comb filters to the observed signal per unit time to remove noise from the observed signal. This configuration eliminates the need to prepare a comb filter for each chord, reducing implementation costs.
  • the noise when noise contains reverberation, the noise can be removed, including the reverberation. Specifically, when the reverberation of a previously played note overlaps with the next note, creating a chord-like effect, the noise can be removed, including the reverberation. This results in a more effective noise removal effect.
  • the comb filter selector 21 will always select one of the comb filters. Therefore, one of the comb filters will be applied even if the observed signal does not contain noise. Because comb filters only block a small number of frequency components, such a configuration is usually thought to have little effect on the output signal.
  • the comb filter selector 21 does not select any comb filter.
  • the comb filter applicator 23 outputs the observed signal from the signal input device 1 as is.
  • the following conditions are considered as conditions under which the comb filter selector 21 does not select a comb filter. For example, when a comb filter that blocks the maximum amount of energy is known, if the total amount of energy blocked by that comb filter is equal to or less than a predetermined threshold, the comb filter selector 21 determines that the observed signal does not contain noise.
  • the comb filter selector 21 determines that the observed signal does not contain noise. In this case, the comb filter selector 21 does not select any comb filter. In this configuration, when the observed signal is not mixed with noise, the signal output from the comb filter application unit 23 is not distorted, and good sound quality can be obtained.
  • a score function is introduced that includes the sum of the energy blocked by the selected comb filter for each unit time as a reward term and the number of times the selected comb filter is switched as a penalty term.
  • the comb filter selector 21 selects the comb filter that maximizes this score function for each unit time.
  • the comb filter selection unit 21 can efficiently determine a comb filter switching method that maximizes such a score function by using, for example, dynamic programming. This allows the comb filter selection to be stable even when a large disturbance occurs, resulting in better sound quality.
  • the procedure described in this embodiment is an example. Therefore, it is possible to carry out only a part of the procedure described in this embodiment. Furthermore, at least part of the procedure described in this embodiment may be combined with a procedure not described in this embodiment. Furthermore, the configuration and procedures described in this embodiment may be modified as necessary.
  • the processor 901 shown in FIG. 2 is an integrated circuit (IC) that performs processing.
  • the processor 901 is a CPU (Central Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), or the like.
  • the main storage device 902 shown in FIG. 2 is a RAM (Random Access Memory).
  • the auxiliary storage device 903 shown in FIG. 2 is a read-only memory (ROM), a flash memory, a hard disk drive (HDD), or the like.
  • the auxiliary storage device 903 also stores an OS (Operating System). At least a part of the OS is executed by the processor 901 .
  • the processor 901 executes a program that realizes the functions of the comb filter selector 21 and the comb filter applicator 23 while executing at least a part of the OS.
  • the processor 901 executes the OS, which performs task management, memory management, file management, communication control, and the like.
  • at least one of information, data, signal values, and variable values indicating the results of processing by the comb filter selection unit 21 and the comb filter application unit 23 is stored in at least one of the main memory device 902, the auxiliary memory device 903, a register within the processor 901, and a cache memory.
  • the program for realizing the functions of the comb filter selector 21 and the comb filter applicator 23 may be stored on a portable recording medium such as a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a Blu-ray (registered trademark) disk, a DVD, etc.
  • a portable recording medium on which the program for realizing the functions of the comb filter selector 21 and the comb filter applicator 23 is stored may be distributed.
  • the "part" in at least one of the comb filter selection part 21 and the comb filter application part 23 may be read as a “circuit", a “step”, a “procedure”, a "process”, or a “circuitry”.
  • the alarm removal device 2 may also be realized by a processing circuit, such as a logic IC (Integrated Circuit), a GA (Gate Array), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field-Programmable Gate Array).
  • the comb filter selector 21 and the comb filter applicator 23 are each realized as part of a processing circuit.
  • the term "processing circuitry” refers to a generic concept that encompasses a processor and a processing circuit. That is, a processor and a processing circuit are each specific examples of "processing circuitry.”
  • Signal input device 2. Alarm removal device, 21.
  • Comb filter selection unit 22.
  • Comb filter storage unit 23.
  • Comb filter application unit 901. Processor, 902. Main memory device, 903. Auxiliary memory device, 904. Input/output device.

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Abstract

コムフィルタ選択部（２１）は、時間の経過に伴って音程が変化するノイズが含まれる観測信号が受信された際に、時間の経過に伴うノイズの音程の変化に合わせて、除去対象の音程である除去対象音程がそれぞれ異なる複数のコムフィルタから、除去対象音程がノイズの音程に一致するコムフィルタを、選択コムフィルタとして選択する。コムフィルタ適用部（２３）は、選択コムフィルタを観測信号に適用して、観測信号からノイズを除去する。

Description

信号処理装置、信号処理方法及び信号処理プログラム
　本開示は、音声信号に含まれるノイズを除去する技術に関する。
　音声信号を解析して機器の異常を検出する技術がある。このような技術では、マイクロフォン等の音響センサを用いて機器の動作音を観測し、観測により得られた音声信号である観測信号に異音が含まれているかどうかを判定する。
　しかし、このような技術には、観測信号に混入するノイズの影響により判定精度が劣化するという課題がある。
　観測信号に混入するノイズとして、検査対象の機器以外の機械設備から生じる騒音（例えば空気調和機の騒音）、環境音（例えば風雨の音）、測定に伴う電気的ノイズ等が挙げられる。
　上記の検査技術が必要となる環境は機械室、製造ライン等であることが多い。機械室、製造ライン等では周囲に多数の機械設備が配置されていることが多い。このため、上記の検査技術を適切に用いるためには、これらの機械設備から生じる騒音の対策を確立する必要がある。このような対策が確立できなければ、実環境において機器の動作音から異常を精度良く検出することは困難である。
　特に、機械設備から生じる騒音には、アラーム、チャイム等が含まれる。これらアラーム、チャイム等は、合図や警告を目的として発せられる電子音である。そして、これらアラーム、チャイム等はメロディとなっていることが多い。従って、アラーム、チャイム等には、再生中に頻繁に音程が変わるという特性がある。このため、アラーム、チャイム等には定常性がない。
　ノイズの定常性を仮定する多くのノイズ除去手法（例えば単純なスペクトル減算法）では、こうした定常性のないノイズに対応することはできない。
　こうしたメロディとなっているノイズの波形は、同一音程の区間では周期的である。このため、パワースペクトル領域においては、ノイズの波形は、基本周波数に対応する成分とその倍音成分から構成されるいくつかのピークとして表れる。従って、単一の音程だけを想定するならば、それらのピーク成分を遮断するようなノッチフィルタやコムフィルタでノイズを除去することができる。
特開２００６－３３１５６７号公報
　特許文献１は、このようなノイズ除去技術の例を開示する。特許文献１では、コムフィルタを用いて周期的な波形のノイズを除去する技術が開示されている。
　しかし、特許文献１に開示されている構成では、ノイズの音程の変化、つまりノイズの波形が持つ周期の変化に対応するために、その周期を何らかの手段で別途与える必要がある。従って、メロディとなっているノイズに対応するには、メロディの音程を何らかの方法で時間ごとに与える必要がある。この結果、特許文献１の技術では、ノイズを除去するための構成が複雑化するという課題がある。
　本開示は、上記のような課題を解決することを主な目的とする。具体的には、本開示は、簡易な構成で、時間の経過に伴って音程が変化するノイズを除去できるようにすることを主な目的とする。
　本開示に係る信号処理装置は、
　時間の経過に伴って音程が変化するノイズが含まれる音声信号が受信された際に、時間の経過に伴う前記ノイズの音程の変化に合わせて、除去対象の音程である除去対象音程がそれぞれ異なる複数のコムフィルタから、前記除去対象音程が前記ノイズの音程に一致するコムフィルタを、選択コムフィルタとして選択するコムフィルタ選択部と、
　前記選択コムフィルタを前記音声信号に適用して、前記音声信号から前記ノイズを除去するコムフィルタ適用部とを有する。
　本開示によれば、簡易な構成で、時間の経過に伴って音程が変化するノイズを除去することができる。
実施の形態１に係るアラーム除去装置の機能構成例を示す図。 実施の形態１に係るアラーム除去装置のハードウェア構成例を示す図。 実施の形態１に係るアラーム除去装置の動作例を示すフローチャート。 実施の形態１に係る、コムフィルタを高速フーリエ変換により周波数領域で適用する場合のコムフィルタ選択部の動作例を示すフローチャート。 実施の形態１に係る、コムフィルタを高速フーリエ変換により周波数領域で適用する場合のコムフィルタ選択部の動作例を示すフローチャート。
　以下、実施の形態を図を用いて説明する。以下の実施の形態の説明及び図面において、同一の符号を付したものは、同一の部分又は相当する部分を示す。
　実施の形態１．
＊＊＊概要＊＊＊
　本実施の形態では、音響センサから得られる音声信号である観測信号に混入している、時間の経過に伴って音程が変化するノイズを除去する構成を説明する。
　本実施の形態で除去対象とするノイズは、アラーム、チャイムのように複数の離散的な音程から構成されており、時間ごとに異なる音程が再生される。また、除去対象のノイズは、複数の音程が同時に再生されて和音を成すものでもよい。
　本実施の形態では、こうしたノイズを除去するためにコムフィルタを用いる。コムフィルタとは、ある音程のノイズを選択的に除去するフィルタである。コムフィルタは、除去対象の音程の基本周波数とその倍音の成分だけを遮断する特性を持つ。
　単純なコムフィルタは単一の音程だけを遮断するが、単純なコムフィルタを複数組み合わせて複数の音程を遮断するコムフィルタを得ることもできる。そのようなコムフィルタは複数の音程を同時に遮断するため、和音を除去することも可能である。
　メロディとなっているノイズを除去するには、そのメロディの音程に応じて時間ごとに適切なコムフィルタを選択して適用すればよい。
　本実施の形態では、後述するアラーム除去装置２が、遮断特性が異なる複数のコムフィルタを保持する。そして、アラーム除去装置２は、観測信号に基づき、複数のコムフィルタから、最適なコムフィルタを選択する。更に、アラーム除去装置２は、選択したコムフィルタを観測信号に適用してノイズが除去された信号を出力する。
　観測信号からノイズの音程に応じて最適なコムフィルタを選択することで、簡易な構成により、音程が頻繁に変わるノイズの除去が可能になる。
＊＊＊構成の説明＊＊＊
　図１は、本実施の形態に係るアラーム除去装置２の機能構成例を示す。
　図２は、本実施の形態に係るアラーム除去装置２のハードウェア構成例を示す。
　アラーム除去装置２は、信号処理装置に相当する。アラーム除去装置２の動作手順は、信号処理方法に相当する。また、アラーム除去装置２の動作を実現するプログラムは、信号処理プログラムに相当する。
　先ず、図２を参照して、アラーム除去装置２のハードウェア構成例を概説する。
　本実施の形態に係るアラーム除去装置２は、コンピュータである。
　アラーム除去装置２は、ハードウェアとして、プロセッサ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３及び入出力装置９０４を備える。
　また、アラーム除去装置２は、図１に示すように、機能構成として、コムフィルタ選択部２１、コムフィルタ格納部２２及びコムフィルタ適用部２３を備える。コムフィルタ選択部２１及びコムフィルタ適用部２３の機能は、例えば、プログラムにより実現される。
　補助記憶装置９０３には、コムフィルタ選択部２１及びコムフィルタ適用部２３の機能を実現するプログラムが記憶されている。
　これらプログラムは、補助記憶装置９０３から主記憶装置９０２にロードされる。そして、プロセッサ９０１がこれらプログラムを実行して、後述するコムフィルタ選択部２１及びコムフィルタ適用部２３の動作を行う。
　図２は、プロセッサ９０１がコムフィルタ選択部２１及びコムフィルタ適用部２３の機能を実現するプログラムを実行している状態を模式的に表している。
　コムフィルタ格納部２２は、例えば、補助記憶装置９０３により実現される。
　入出力装置９０４は、外部機器である信号入力機器１から観測信号を入力するために用いられる。また、入出力装置９０４は、ノイズが除去された信号であるノイズ除去済み信号を出力するために用いられる。
　次に、図１を参照して、アラーム除去装置２の機能構成例を説明する。
　アラーム除去装置２は、信号入力機器１から観測信号を受信する。
　観測信号は、前述したように、時間の経過に伴って音程が変化するノイズが含まれる音声信号である。
　アラーム除去装置２は、観測信号のノイズを除去し、ノイズ除去済み信号を出力する。
　信号入力機器１は、例えばマイクロフォンとＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器によって構成される。信号入力機器１では、マイクロフォンによって観測されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換器がデジタル信号に変換し、アラーム除去装置２に出力する。信号入力機器１において、マイクロフォン以外にも、例えば加速度ピックアップ、超音波センサ、レーザードップラー加速度計等を観測手段として用いてもよい。
　コムフィルタ選択部２１は、信号入力機器１から観測信号を受信する。
　そして、コムフィルタ選択部２１は、時間の経過に伴うノイズの音程の変化に合わせて、ノイズ除去に適したコムフィルタを単位時間ごとに選択する。より具体的には、コムフィルタ選択部２１は、単位時間ごとに、除去対象の音程である除去対象音程がノイズの音程に一致するコムフィルタを選択する。
　単位時間は、ノイズの音程の変化に対して有意に短い時間である。単位時間は、例えば、１ミリ秒以下である。なお、単位時間は、ノイズの音程の変化の度合いや、アラーム除去装置２を動作させるプロセッサ又は処理回路の処理能力などに応じて、適宜変更することができる。例えば、ノイズの音程の変化が緩やかな場合に単位時間を長くすることで、コムフィルタを選択するための処理回数（頻度）が少なくなる。したがって、アラーム除去装置２を動作させるプロセッサ又は処理回路の処理量を削減することができる。
　コムフィルタ選択部２１は、コムフィルタ格納部２２に格納されている複数のコムフィルタの各々の除去対象音程が示される除去対象音程情報を参照する。除去対象音程情報は、例えば補助記憶装置９０３で保持されている。除去対象音程情報は主記憶装置９０２にロードされ、コムフィルタ選択部２１は除去対象音程情報を参照することができる。
　コムフィルタ選択部２１は、単位時間ごとに、観測信号に含まれるノイズの音程を識別し、除去対象音程情報に示される除去対象音程がノイズの音程に一致するコムフィルタを選択する。
　コムフィルタ選択部２１は、選択結果をコムフィルタ格納部２２に通知する。つまり、コムフィルタ選択部２１は、選択したコムフィルタ（以下、選択コムフィルタという）をコムフィルタ格納部２２に通知する。
　コムフィルタ選択部２１により行われる処理は、コムフィルタ選択処理に相当する。
　コムフィルタ格納部２２は、複数のコムフィルタを格納している。
　複数のコムフィルタは、除去対象の音程である除去対象音程がそれぞれ異なる。
　コムフィルタ格納部２２は、コムフィルタ選択部２１から選択結果として通知された選択コムフィルタをコムフィルタ適用部２３に出力する。
　コムフィルタ適用部２３は、選択コムフィルタを観測信号に適用して、観測信号からノイズを除去する。
　そして、コムフィルタ適用部２３は、ノイズが除去された観測信号であるノイズ除去済み信号を既定の出力先に出力する。
　コムフィルタ適用部２３により行われる処理は、コムフィルタ適用処理に相当する。
　このように、コムフィルタ選択部２１は、時間の経過に伴うノイズの音程の変化に合わせて、ノイズ除去に適したコムフィルタを単位時間ごとに選択する。この構成により、音程が時間変化するノイズに対して単位時間ごとに適切なコムフィルタが適用される。従って、アラーム、チャイム等の非定常的なノイズを効果的に除去することができる。
　また、この構成では観測信号のみから適切なコムフィルタを選択するため、ノイズの音程に関する情報を外部から与える必要がない。これにより装置の複雑化を回避することができる。
＊＊＊動作の説明＊＊＊
　図３は、本実施の形態に係るアラーム除去装置２の動作例を示す。
　図３に示すフローは単位時間ごとに繰り返される。
　ステップＳ１において、コムフィルタ選択部２１は、信号入力機器１から観測信号を受信する。
　次に、ステップＳ２において、コムフィルタ選択部２１は、ノイズ除去に適したコムフィルタを選択する。
　コムフィルタ選択部２１のコムフィルタの選択方法の詳細は後述する。
　次に、ステップＳ３において、コムフィルタ選択部２１は、選択コムフィルタをコムフィルタ格納部２２に通知する。
　次に、ステップＳ４において、コムフィルタ格納部２２は、選択コムフィルタをコムフィルタ適用部２３に出力する。
　次に、ステップＳ５において、コムフィルタ適用部２３は、選択コムフィルタを観測信号に適用して観測信号からノイズを除去する。
　最後に、ステップＳ６において、コムフィルタ適用部２３がノイズ除去済み信号を出力する。
　次に、コムフィルタ選択部２１によるコムフィルタの具体的な選択方法を説明する。
　適切なコムフィルタが選択されている状態とは、除去対象のノイズが持つ音程と、選択されたコムフィルタが遮断する音程が一致している状態である。従って、コムフィルタ選択部２１は、例えば、自己相関、線形予測等の分析手法を用いてノイズの音程を特定し、特定したノイズの音程に基づき対応するコムフィルタを選択するという手法が考えられる。
　しかし、ノイズに加えて所望の信号が観測信号に重畳される状況では、所望の信号がこれらの分析手法に対して外乱として作用することになる。所望の信号とは、機械動作音の検査を目的とするなら検査対象の動作音である。
　このようなケースでは、自己相関、線形予測等の分析手法を頑健に機能させることは難しい。
　このため、コムフィルタ選択部２１のコムフィルタの選択方法として、遮断されるエネルギーの総量を最大化するようにコムフィルタを選択することが考えられる。つまり、コムフィルタ選択部２１は、単位時間ごとに、各コムフィルタが観測信号から除去対象音程に一致する音程の信号成分を除去する場合に観測信号から除去されるエネルギー量を各コムフィルタの除去エネルギー量として算出する。そして、コムフィルタ選択部２１は、算出した各コムフィルタの除去エネルギー量が最大のコムフィルタを選択する。
　こうして選択されたコムフィルタが遮断する周波数成分は、ノイズが持つ基本周波数及びその倍音と一致している。この結果、ノイズが効果的に除去される。
　また、コムフィルタは大部分の周波数帯において信号を通過させる。このため、遮断されるエネルギー量の算出に際して外乱がほとんど影響しない。これにより、前述のような音程を自己相関、線形予測等により推定する分析手法と比較して頑健性が高く、高いノイズ除去精度を期待することができる。
　更に、コムフィルタを高速フーリエ変換により周波数領域で適用する場合は、コムフィルタ選択部２１は、遮断する周波数に対応する周波数ビンのインデックス番号の配列ａを事前に用意しておく。そして、コムフィルタ選択部２１は、図４に示すように、配列ａに格納されている各インデックス番号の周波数ビンだけを参照しそれらの周波数成分を遮断する。
　つまり、各コムフィルタには、除去対象音程の周波数成分に対応する周波数ビンが割り当てられている。コムフィルタ選択部２１は、単位時間ごとに、各コムフィルタに割り当てられている周波数ビンのエネルギー量を各コムフィルタの除去エネルギー量として算出する。そして、コムフィルタ選択部２１は、最大の除去エネルギー量が算出されたコムフィルタを選択する。
　コムフィルタを高速フーリエ変換により周波数領域で適用する場合、観測信号をブロックごとに処理するため、単位時間は、ブロック長に連動して１０～３０ｍｓ程度の範囲で設定するのが好ましい。なお、単位時間は、高速フーリエ変換の分析窓長またはブロック長に応じて適宜変更することができる。
　図４は、本実施の形態に係る、コムフィルタを高速フーリエ変換により周波数領域で適用する場合のコムフィルタ選択部２１の動作例である。
　図４に示されるフローは、単位時間ごとに繰り返される。
　ステップＳ２１において、コムフィルタ選択部２１は、ループカウンタｉを１で初期化する。
　次に、ステップＳ２２において、コムフィルタ選択部２１は、ループカウンタｉは配列ａの長さ（サイズ）以下か否かを判定する。ループカウンタｉが配列ａの長さ以下の場合（ステップＳ２２のＹＥＳ）、処理がステップＳ２３に移行する。ループカウンタｉが配列ａの長さを超える場合（ステップＳ２２のＮＯ）、フローが終了する。
　次に、ステップＳ２３において、コムフィルタ選択部２１は、変数ｗに配列ａのｉ番目のインデックス番号を代入する。
　次に、ステップＳ２４において、コムフィルタ選択部２１は、ｗ番目の周波数ビンの成分を遮断する。
　次に、ステップＳ２５において、コムフィルタ選択部２１は、ループカウンタｉに１を加算する。そして、コムフィルタ選択部２１は、ステップＳ２２の判定処理に戻る。
　コムフィルタ適用部２３は、単位時間ごとに、観測信号に高速フーリエ変換を行って得られた周波数成分に選択コムフィルタを適用する。
　コムフィルタ選択部２１は、周波数成分を遮断する処理を、その周波数ビンに格納されている値を０で置き換える処理により行う。また、コムフィルタ選択部２１は、周波数成分を遮断する処理を、フロアリング処理（０．００１等の小さな実数を掛けること）により行ってもよい。この場合、コムフィルタによって遮断されるエネルギーの総量は、それらの周波数ビンが持っていた振幅またはパワーの総和として定量化できる。この定量化を行う処理は、コムフィルタの適用処理と同様に行うことができる。具体的には、コムフィルタ選択部２１は、図５に示すように、配列ａに格納されている各インデックス番号の周波数ビンだけを参照しそれらの周波数成分の絶対値（または絶対値の二乗）の和を計算して定量化を行う。
　図５は、本実施の形態に係る、コムフィルタを高速フーリエ変換により周波数領域で適用する場合のコムフィルタ選択部２１の動作例である。
　図５に示されるフローは、単位時間ごとに繰り返される。
　ステップＳ３１において、コムフィルタ選択部２１は、ループカウンタｉを１で初期化すると共に、エネルギーの総和ｓを０で初期化する。
　次に、ステップＳ３２において、コムフィルタ選択部２１は、ループカウンタｉは配列ａの長さ（サイズ）以下か否かを判定する。ループカウンタｉが配列ａの長さ以下の場合（ステップＳ３２のＹＥＳ）、処理がステップＳ３３に移行する。ループカウンタｉが配列ａの長さを超える場合（ステップＳ３２のＮＯ）、処理がステップＳ３６に移行する。
　次に、ステップＳ３３において、コムフィルタ選択部２１は、変数ｗに配列ａのｉ番目のインデックス番号を代入する。
　次に、ステップＳ３４において、コムフィルタ選択部２１は、ｗ番目の周波数ビンのエネルギーを変数ｓに加算する。
　次に、ステップＳ３５において、コムフィルタ選択部２１は、ループカウンタｉに１を加算する。そして、コムフィルタ選択部２１は、ステップＳ３２の判定処理に戻る。
　ステップＳ３６において、コムフィルタ選択部２１は、変数ｓの値をエネルギーの総和として出力する。そして、フローが終了する。
　コムフィルタは少数の周波数ビンだけを遮断する。このため、以上のようにコムフィルタの選択処理と適用処理を実装すると、極めて小さな計算コストで高精度なノイズ除去を実現することができる。
　なお、高速フーリエ変換の代わりとして、コムフィルタに離散フーリエ変換が用いられてもよい。
　コムフィルタ格納部２２は、コムフィルタ選択部２１の選択対象として複数のコムフィルタを格納している。コムフィルタ格納部２２には、例えば、ノイズとして発生し得るすべての音程に対して、それを遮断するコムフィルタを事前に用意し格納しておく。
　これにより様々な音程のノイズを除去できる。
　このようなコムフィルタを生成する方法として以下が考えられる。
　方法１
　発生し得る音程の基本周波数を求める。そして、基本周波数とその倍音の周波数をすべて遮断するようにコムフィルタを設計する。
　方法２
　発生し得るノイズのサンプルを音程ごとに個別に録音する。そして、パワースペクトル領域で各音程が持つピークを遮断するようにコムフィルタを設計する。
　方法３
　メロディとなっているノイズの一連のサンプルを録音する。そのスペクトログラムを非負値行列因子分解により音程ごとの基底に分解する。そして、それらに基づき各音程に対応するコムフィルタを設計する。
　メロディとなっているノイズに和音が含まれる場合は、その和音を構成する音程をすべて除去するコムフィルタを選択対象として用意する。これにより、和音にも対応できる。
　コムフィルタ適用部２３は、前述のように、選択コムフィルタを信号入力機器１からの観測信号に適用する。そして、コムフィルタ適用部２３は、ノイズ除去済み信号を出力する。
　コムフィルタ適用部２３がコムフィルタを観測信号に適用する方法としては、前述の周波数領域の方法に加えて、時間領域の方法の例として以下の方法が考えられる。
　例えば、コムフィルタ適用部２３が、ＢｉＱｕａｄ型ノッチフィルタを直列に接続して基本周波数と倍音の周波数を遮断するようなＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ　Ｉｍｐｕｌｓｅ　Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタを構成する方法が考えられる。
　この場合に、コムフィルタによって遮断されるエネルギーは例えば以下の方法で定量化することができる。
　コムフィルタを適用する前後の信号のエネルギーを比較する。そして、エネルギーの減衰量をコムフィルタによって遮断されたエネルギー量と見なす。
　コムフィルタ選択部２１が複数のコムフィルタを選択し、コムフィルタ適用部２３がそれらのコムフィルタを同時に適用するという構成も可能である。
　例えば、メロディとなっているノイズが和音を含んでおり、なおかつ和音を構成する音程の数が高々３である場合を想定する。この場合は、コムフィルタ格納部２２にはメロディに含まれているすべての単音について対応するコムフィルタを用意しておく。そして、コムフィルタ選択部２１は、効果が高い上位３個のコムフィルタを選択する。つまり、コムフィルタ選択部２１は、単位時間ごとに、ノイズを構成する３つの音程に除去対象音程が対応する３つのコムフィルタを選択する。そして、コムフィルタ適用部２３は、単位時間ごとに、３つの選択コムフィルタを観測信号に適用して、観測信号からノイズを除去する。
　この構成では、和音ごとに対応するコムフィルタを用意する作業が不要であり、実装コストを下げることができる。また、ノイズに残響がある場合に、残響も含めてノイズを除去することができる。具体的には、過去に発された音程の残響が次の音程に重畳し和音のようになっている場合に、残響も含めてノイズを除去することができる。このため、より高いノイズ除去効果が得られる。
　以上の構成では、コムフィルタ選択部２１は常にいずれかのコムフィルタを選択することを想定している。したがって、観測信号にノイズが混合していない場合でもいずれかのコムフィルタが適用されることになる。コムフィルタは少数の周波数成分だけしか遮断しないため、通常そのような構成でも出力信号への影響は小さいと考えられる。
　しかし、出力信号の歪みを小さくしたい場合、コムフィルタ選択部２１がいずれのコムフィルタも選択しない状態を導入することも可能である。コムフィルタ選択部２１がコムフィルタを選択しない状態では、コムフィルタ適用部２３は信号入力機器１からの観測信号をそのまま出力する。
　コムフィルタ選択部２１がコムフィルタを選択しない条件としては以下が考えられる。
　例えば、遮断するエネルギーの総量が最大となるコムフィルタが分かっているとき、そのコムフィルタが遮断するエネルギーの総量が既定の閾値以下であれば、コムフィルタ選択部２１は観測信号にノイズが混合していないと判定する。つまり、いずれかの単位時間において、最大のエネルギーの総量（最大の除去エネルギー量）が既定の閾値以下である場合に、コムフィルタ選択部２１は、観測信号にノイズが混合していないと判定する。この場合には、コムフィルタ選択部２１は、いずれのコムフィルタも選択しない。
　この構成では、観測信号にノイズが混合していないタイミングではコムフィルタ適用部２３から出力する信号に歪みが生じず、良好な音質を得ることができる。
　以上の構成では、適用されるコムフィルタが時間ごとに切り替わる動作について、特に制約は与えられていない。
　従って、観測信号に大きな外乱が生じている場合では、単位時間ごとに適切なコムフィルタが選択されない可能性がある。そして、この場合では、コムフィルタが必要以上の頻度で切り替わることで出力信号に歪みが生じる可能性がある。これを回避するため、必要以上にコムフィルタが切り替わらないようにする構成が考えられる。具体的には、コムフィルタ選択部２１に対してコムフィルタが切り替わることに対するペナルティを与える構成が考えられる。
　例えば、各単位時間で選択したコムフィルタが遮断するエネルギーの総和が報酬項として含まれ、選択されるコムフィルタが切り替わる回数がペナルティ項として含まれるスコア関数を導入する。そして、コムフィルタ選択部２１は、このスコア関数を最大化するコムフィルタを各単位時間で選択する。
　コムフィルタ選択部２１は、こうしたスコア関数を最大化するコムフィルタの切り替え方法を、例えば動的計画法を用いて効率的に求めることができる。
　これにより、大きな外乱が生じている場合でもコムフィルタの選択結果が安定する。この結果、より良好な音質を得ることができる。
＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
　以上、本実施の形態によれば、簡易な構成で、時間の経過に伴って音程が変化するノイズを除去することができる。
　また、本実施の形態によれば、周波数ビンのインデックス番号の配列ａを用いることで、極めて小さな計算コストで高精度なノイズ除去を実現することができる。
　また、本実施の形態によれば、ノイズに和音が含まれる場合でも、効果的にノイズの和音を除去することができる。
　また、本実施の形態によれば、ノイズに残響がある場合でも、残響も含めてノイズを除去することができる。
　また、本実施の形態によれば、観測信号にノイズが混入していない場合にはコムフィルタが選択されない。このため、出力される信号に歪みが生じず、良好な音質を得ることができる。
　また、本実施の形態によれば、大きな外乱が生じている場合でもスコア関数を用いることでコムフィルタの選択結果が安定する。このため、より良好な音質を得ることができる。
　なお、本実施の形態で説明した手順は一例である。
　このため、本実施の形態で説明した手順の一部のみを実施しても構わない。
　また、本実施の形態で説明した手順の少なくとも一部と、本実施の形態で説明していない手順とを組み合わせて実施しても構わない。
　また、本実施の形態に記載された構成及び手順を必要に応じて変更してもよい。
＊＊＊ハードウェア構成の補足説明＊＊＊
　最後に、アラーム除去装置２のハードウェア構成の補足説明を行う。
　図２に示すプロセッサ９０１は、プロセッシングを行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。
　プロセッサ９０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等である。
　図２に示す主記憶装置９０２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）である。
　図２に示す補助記憶装置９０３は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）等である。
　また、補助記憶装置９０３には、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）も記憶されている。
　そして、ＯＳの少なくとも一部がプロセッサ９０１により実行される。
　プロセッサ９０１はＯＳの少なくとも一部を実行しながら、コムフィルタ選択部２１及びコムフィルタ適用部２３の機能を実現するプログラムを実行する。
　プロセッサ９０１がＯＳを実行することで、タスク管理、メモリ管理、ファイル管理、通信制御等が行われる。
　また、コムフィルタ選択部２１及びコムフィルタ適用部２３の処理の結果を示す情報、データ、信号値及び変数値の少なくともいずれかが、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、プロセッサ９０１内のレジスタ及びキャッシュメモリの少なくともいずれかに記憶される。
　また、コムフィルタ選択部２１及びコムフィルタ適用部２３の機能を実現するプログラムは、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤ等の可搬記録媒体に格納されていてもよい。そして、コムフィルタ選択部２１及びコムフィルタ適用部２３の機能を実現するプログラムが格納された可搬記録媒体を流通させてもよい。
　また、コムフィルタ選択部２１及びコムフィルタ適用部２３の少なくともいずれかの「部」を、「回路」又は「工程」又は「手順」又は「処理」又は「サーキットリー」に読み替えてもよい。
　また、アラーム除去装置２は、処理回路により実現されてもよい。処理回路は、例えば、ロジックＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＧＡ（Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）である。
　この場合は、コムフィルタ選択部２１及びコムフィルタ適用部２３は、それぞれ処理回路の一部として実現される。
　なお、本明細書では、プロセッサと処理回路との上位概念を、「プロセッシングサーキットリー」という。
　つまり、プロセッサと処理回路とは、それぞれ「プロセッシングサーキットリー」の具体例である。
　１　信号入力機器、２　アラーム除去装置、２１　コムフィルタ選択部、２２　コムフィルタ格納部、２３　コムフィルタ適用部、９０１　プロセッサ、９０２　主記憶装置、９０３　補助記憶装置、９０４　入出力装置。

Claims (9)

  1. 　時間の経過に伴って音程が変化するノイズが含まれる音声信号が受信された際に、時間の経過に伴う前記ノイズの音程の変化に合わせて、除去対象の音程である除去対象音程がそれぞれ異なる複数のコムフィルタから、前記除去対象音程が前記ノイズの音程に一致するコムフィルタを、選択コムフィルタとして選択するコムフィルタ選択部と、
    　前記選択コムフィルタを前記音声信号に適用して、前記音声信号から前記ノイズを除去するコムフィルタ適用部とを有する信号処理装置。
  2. 　前記コムフィルタ選択部は、
    　単位時間ごとに、各コムフィルタが前記音声信号から前記除去対象音程に一致する音程の信号成分を除去する場合に前記音声信号から除去されるエネルギー量を各コムフィルタの除去エネルギー量として算出し、算出した各コムフィルタの除去エネルギー量に基づき、前記選択コムフィルタを選択する請求項１に記載の信号処理装置。
  3. 　前記コムフィルタ選択部は、
    　最大の除去エネルギー量が算出されたコムフィルタを前記選択コムフィルタとして選択する請求項２に記載の信号処理装置。
  4. 　各コムフィルタには、前記除去対象音程の周波数成分に対応する周波数ビンが割り当てられており、
    　前記コムフィルタ選択部は、
    　前記単位時間ごとに、各コムフィルタに割り当てられている周波数ビンのエネルギー量を各コムフィルタの除去エネルギー量として算出し、
    　前記コムフィルタ適用部は、
    　前記単位時間ごとに、前記音声信号にフーリエ変換を行って得られた周波数成分に前記選択コムフィルタを適用する請求項２に記載の信号処理装置。
  5. 　前記ノイズは、２以上の音程で構成され、
    　前記コムフィルタ選択部は、
    　単位時間ごとに、前記ノイズを構成する前記２以上の音程のいずれかにそれぞれの除去対象音程が対応する２以上のコムフィルタを前記選択コムフィルタとして選択し、
    　前記コムフィルタ適用部は、
    　前記単位時間ごとに、２以上の前記選択コムフィルタを前記音声信号に適用して、前記音声信号から前記ノイズを除去する請求項１に記載の信号処理装置。
  6. 　前記コムフィルタ選択部は、
    　いずれかの単位時間において、最大の除去エネルギー量が既定の閾値以下である場合に、いずれのコムフィルタも前記選択コムフィルタとして選択せず、
    　前記コムフィルタ適用部は、
    　前記選択コムフィルタが選択されない場合に、前記音声信号を処理せずに前記音声信号を既定の出力先に出力する請求項２に記載の信号処理装置。
  7. 　前記コムフィルタ選択部は、
    　各コムフィルタの除去エネルギー量が報酬項として含まれ、前記選択コムフィルタとして選択されるコムフィルタが切り替わる回数がペナルティ項として含まれるスコア関数を最大化するコムフィルタを、前記選択コムフィルタとして選択する請求項１に記載の信号処理装置。
  8. 　時間の経過に伴って音程が変化するノイズが含まれる音声信号が受信された際に、コンピュータが、時間の経過に伴う前記ノイズの音程の変化に合わせて、除去対象の音程である除去対象音程がそれぞれ異なる複数のコムフィルタから、前記除去対象音程が前記ノイズの音程に一致するコムフィルタを、選択コムフィルタとして選択し、
    　前記コンピュータが、前記選択コムフィルタを前記音声信号に適用して、前記音声信号から前記ノイズを除去する信号処理方法。
  9. 　時間の経過に伴って音程が変化するノイズが含まれる音声信号が受信された際に、時間の経過に伴う前記ノイズの音程の変化に合わせて、除去対象の音程である除去対象音程がそれぞれ異なる複数のコムフィルタから、前記除去対象音程が前記ノイズの音程に一致するコムフィルタを、選択コムフィルタとして選択するコムフィルタ選択処理と、
    　前記選択コムフィルタを前記音声信号に適用して、前記音声信号から前記ノイズを除去するコムフィルタ適用処理とをコンピュータに実行させる信号処理プログラム。
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