信号処理装置
【課題】 複数の原信号が混合された混合信号から、対象となる原信号を良好に復元することができる信号処理装置を提供する。
【解決手段】 分離信号生成部２０は、周波数領域に変換された１フレーム分の混合信号から、互いに独立した複数の分離信号を生成する。マスク処理部３０は、第１および第２分離信号に基づいて、周波数ビン毎に第１分離信号の雑音状況を判断する。またマスク処理部３０は、雑音状況の判断結果に基づいて求められた第１雑音成分を第１分離信号から除去する。雑音量計測部４０は、第１分離信号の雑音量を計測する。雑音信号選択部５０は、雑音量計測部４０によって計測された雑音量に基づいて、周波数便毎に雑音信号を選択する。雑音除去処理部６０は、周波数ビン毎に、マスク処理部３０より入力された雑音除去信号から第２雑音成分を除去する。また雑音除去処理部６０は、第２雑音成分が除去された雑音除去信号を目的信号として出力する。
【解決手段】 分離信号生成部２０は、周波数領域に変換された１フレーム分の混合信号から、互いに独立した複数の分離信号を生成する。マスク処理部３０は、第１および第２分離信号に基づいて、周波数ビン毎に第１分離信号の雑音状況を判断する。またマスク処理部３０は、雑音状況の判断結果に基づいて求められた第１雑音成分を第１分離信号から除去する。雑音量計測部４０は、第１分離信号の雑音量を計測する。雑音信号選択部５０は、雑音量計測部４０によって計測された雑音量に基づいて、周波数便毎に雑音信号を選択する。雑音除去処理部６０は、周波数ビン毎に、マスク処理部３０より入力された雑音除去信号から第２雑音成分を除去する。また雑音除去処理部６０は、第２雑音成分が除去された雑音除去信号を目的信号として出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の波動源のうち対象となる波動源から出力された原信号を目的信号として復元する信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の音源から出力された音源信号について、周波数領域における独立成分分析法に基づいたブラインド音源分離方式の音源分離処理を用いることにより、各音源信号が重畳された複数の混合音源信号から、音源信号に対応した分離信号を生成する技術が知られている（例えば、特許文献１ないし特許文献３）。
【０００３】
特許文献１の技術では、周波数領域における独立成分分析法に基づいたブラインド音源分離方式の音源分離処理により、複数の分離信号としてＳＩＭＯ（single-input multiple-output）信号が、周波数ビン毎に生成される。次に、複数の分離信号のうち、分離対象となる音源に対応した第１分離信号と、この音源に対応した分離信号以外の第２分離信号と、が周波数ビン毎に比較される。そして、分離信号の比較結果に基づいたマスク処理により、周波数ビン毎に第１分離信号から雑音成分が除去されて、目的信号が生成される。
【０００４】
また、特許文献２の技術では、分離対象となる音源から出力される音源信号の到来方向と、雑音信号の到来方向と、が相違していることを利用して、音源分離処理が実行される。すなわち、周波数領域の独立成分分析法に基づいた音源分離処理後において、目的信号に対応するストレート成分の分離信号と、妨害音に対応するクロス成分の分離信号との、相互相関が演算され、この相互相関が最大となる時の遅延量から雑音推定のための係数が求められる。そして、この求められた係数に基づいて、目的信号に対応する分離信号から雑音成分が除去される。
【０００５】
さらに、特許文献３の技術では、目的の音源から出力される音源信号と、雑音信号との振幅スペクトルが、同時刻および同周波数において、同時に大きな値とならないという仮定に基づいた雑音推定および雑音除去が実行される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１５４３１４号公報
【特許文献２】特許３８３１２２０号公報
【特許文献３】特開２００５−３０８７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、屋外において特許文献１ないし特許文献３の技術が使用されて音源分離処理が実行される場合、以下のような問題が生ずる。すなわち、屋外には、虫の音、雨音、風、および波の音等の環境音や反響音のように分離対象となる音源から出力された音の周囲を覆う雑音が多く含まれている。そのため、このような雑音状況下にあっては、特許文献１の技術によっても、雑音信号から分離対象となる音源信号を良好に分離して抽出できない場合が生じている。
【０００８】
また、特許文献２の技術では、上述のように、分離対象となる目的の音源からの音源信号と、雑音信号とが、それぞれ異なる方向から出力されることを利用している。そのため、環境音や反響音のように、雑音信号が目的の音源から出力された音源信号を覆い、目的の音源信号と雑音信号とが重なり合う場合には、分離対象となる音源信号を良好に分離できないという問題が生じている。
【０００９】
さらに、特許文献３の技術では、分離対象となる音源信号と、雑音信号とは、スパース性が大きいこと、すなわち、この音源信号と雑音信号とが混合していても、周波数領域におけるこれら信号の重なりは少ないこと、を前提としている。そのため、特許文献３の技術についても、特許文献１および２の技術と同様に、屋外環境では、分離対象となる音源信号を良好に分離できないという問題が生じている。
【００１０】
そして、この問題は、音波に限定されず、電磁波や脳波のように複数の波動源のうち対象となる波動源から出力される原信号を目的信号として復元する場合にも同様に生ずる。
【００１１】
そこで、本発明では、複数の原信号が混合された混合信号から、対象となる原信号を良好に復元することができる信号処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、複数の波動源のうち対象となる波動源から出力された原信号を目的信号として復元する信号処理装置であって、各々が、前記複数の波動源から出力された複数の原信号につき、該複数の原信号を混合信号として観測可能な複数の観測部と、各観測部で観測されて周波数領域に変換された１フレーム分の前記混合信号から、互いに独立した複数の分離信号を前記フレーム内の周波数ビン毎に生成する分離信号生成部と、前記複数の分離信号のうち前記目的信号に対応する第１分離信号と、前記複数の分離信号のうち前記第１分離信号以外の第２分離信号と、に基づいて、前記第１分離信号の雑音状況を判断する処理と、雑音状況の判断結果に基づいて求められた第１雑音成分を前記第１分離信号から除去することにより雑音除去信号を生成する処理と、前記雑音状況の判断結果に基づいて雑音状況信号を生成する処理とを、前記フレーム内の周波数ビン毎に行うマスク処理部と、前記マスク処理部側から入力された前記周波数ビン毎の雑音状況信号に基づいて、前記フレーム毎に、前記第１分離信号に含まれる雑音量を計測する雑音量計測部と、前記雑音量計測部によって計測された前記雑音量に基づいて、前記周波数ビン毎に、前記第２分離信号のうちの１つの信号を雑音信号として選択する雑音信号選択部と、前記雑音信号に基づいて生成された第２雑音成分を、前記雑音除去信号から前記周波数ビン毎に除去するとともに、前記第２雑音成分が除去された前記雑音除去信号を目的信号として出力する雑音除去処理部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の信号処理装置において、前記マスク処理部は、前記周波数ビン毎に、前記目的信号に対応する前記第１分離信号の振幅スペクトルと、前記第２分離信号の振幅スペクトルと、の大小比較に基づいて、前記雑音状況の判断と、前記雑音状況信号の生成とを行い、前記雑音量計測部は、前記雑音状況信号を計数することによって、前記雑音量を計測することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３の発明は、複数の波動源のうち対象となる波動源から出力された原信号を目的信号として復元する信号処理装置であって、各々が、前記複数の波動源から出力された複数の原信号につき、該複数の原信号を混合信号として観測可能な複数の観測部と、各観測部で観測されて周波数領域に変換された１フレーム分の前記混合信号から、互いに独立した複数の分離信号を前記フレーム内の周波数ビン毎に生成する分離信号生成部と、前記複数の分離信号のうち前記目的信号に対応する第１分離信号と、前記複数の分離信号のうち前記第１分離信号以外の第２分離信号と、に基づいて、前記第１分離信号の雑音状況を判断する処理と、雑音状況の判断結果に基づいて求められた第１雑音成分を前記第１分離信号から除去することにより雑音除去信号を生成する処理とを前記フレーム内の周波数ビン毎に行うマスク処理部と、前記分離信号生成部から入力された前記複数の分離信号に基づいて、前記フレーム毎に、前記第１分離信号に含まれる雑音量を計測する雑音量計測部と、前記雑音量計測部によって計測された前記雑音量に基づいて、前記周波数ビン毎に、前記第２分離信号のうちの１つの信号を雑音信号として選択する雑音信号選択部と、前記雑音信号に基づいて生成された第２雑音成分を前記雑音除去信号から前記周波数ビン毎に除去するとともに、前記第２雑音成分が除去された前記雑音除去信号を目的信号として出力する雑音除去処理部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の信号処理装置において、前記雑音量計測部は、前記分離信号生成部から入力された周波数領域の第１分離信号を時間領域に変換するとともに、変換後の前記第１分離信号を用いて演算された尖度に基づいて、前記第１分離信号に含まれる前記雑音量を計測することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５の発明は、請求項３に記載の信号処理装置において、前記雑音量計測部は、前記分離信号生成部から入力された第２分離信号の広がり状況に基づいて、前記フレーム毎に、前記第１分離信号に含まれる雑音量を計測することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６の発明は、請求項５に記載の信号処理装置において、前記広がり状況は、第２分離信号の方向のばらつき状況であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項７の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の信号処理装置において、前記雑音除去処理部は、前記雑音量計測部側から入力された前記雑音量と、前記雑音信号選択部によって選択された雑音信号と、に基づいて、前記第２雑音成分を生成することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の信号処理装置において、前記雑音除去処理部は、前記雑音除去信号の振幅スペクトルから前記第２雑音成分の振幅スペクトルを減算することによって、前記周波数ビン毎に前記目的信号の振幅スペクトルを演算することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項９の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の信号処理装置において、Ｍ個の波動源から出力されたＭ個の原信号は、それぞれＮ個の観測部によって観測され（Ｍ、Ｎは、それぞれ２以上の自然数）、前記マスク処理部は、１個の第１分離信号と、（Ｍ−１）×Ｎ個の第２分離信号と、に基づいて雑音状況を判断し、前記雑音信号選択部は、（Ｍ−１）×Ｎ個の第２分離信号のうちの１つを、雑音信号として選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１ないし請求項９に記載の発明によれば、第１分離信号の雑音状況に応じ、マスク処理部および雑音除去処理部によって雑音除去が実行される。すなわち、マスク処理部により雑音除去された雑音除去信号からは、第１分離信号の雑音状況に応じた第２雑音成分が、さらに除去される。そのため、環境音や反響音のように波動源から出力された原信号の周囲を覆う雑音信号が多く含まれている場合であっても、、さらに良好に雑音成分を除去することができる。
【００２２】
また、請求項１、請求項２、および請求項７ないし請求項９に記載の発明によれば、雑音量計測部は、マスク処理部によって得られた雑音状況の判断結果を利用して、雑音量を計測することができる。そのため、雑音量計測部のハードウェア構成を簡略化することができ、装置全体の製造コストを低減させることができる。
【００２３】
また、請求項３ないし請求項９に記載の発明によれば、雑音量計測部は、分離信号生成部から出力された分離信号を使用して雑音量を計測することができる。すなわち、雑音量の計測にマスク処理部の介在は必要とされない。そのため、雑音量計測部とマスク処理部との間で実行される処理（例えば、同期処理）が不要となり、雑音量計測部およびマスク処理部の回路構成を簡略化することができる。
【００２４】
特に、請求項２に記載の発明によれば、雑音量計測部は、目的信号に対応する第１分離信号の振幅スペクトルと、第２分離信号の振幅スペクトルと、の大小比較によって生成された雑音状況信号について、該雑音状況信号を計数することによって雑音量を計測することができる。そのため、容易な演算処理で雑音量を求めることができ、雑音量計測部の計算コストを低減させることができる。
【００２５】
特に、請求項４に記載の発明によれば、雑音量計測部は、目的信号に対応する第１分離信号の統計量（尖度）に基づいて、第１分離信号に含まれる雑音量を計測することができる。そのため、第１分離信号の雑音状況を正確に把握することができ、雑音除去処理部による雑音除去を良好に実行することができる。
【００２６】
特に、請求項５および請求項６に記載の発明によれば、雑音量計測部は、第１分離信号と比較して雑音成分を多く含む第２分離信号につき、該第２分離信号の広がり状況（第２分離信号の方向のばらつき状況）に基づいて、波動源が配置された空間の雑音状況を定量化することができる。そのため、第１分離信号の雑音状況を正確に把握することができ、雑音除去処理部による雑音除去を良好に実行することができる。
【００２７】
特に、請求項７に記載の発明によれば、雑音信号から第２雑音成分を生成する場合において、雑音除去処理部は、雑音量計測部で生成された雑音量をも考慮に入れて第２雑音成分を生成することができる。そのため、目的信号に対応する雑音除去信号から雑音成分をさらに良好に除去することができる。
【００２８】
特に、請求項８に記載の発明によれば、雑音除去処理部は、減算処理によって目的信号の振幅スペクトルを演算することができる。そのため、雑音除去処理部の計算コストを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３０】
＜１．第１の実施の形態＞
＜１．１．信号処理装置の構成＞
図１は、第１の実施の形態における信号処理装置１の構成の一例を示すブロック図である。ここで、信号処理装置１は、複数の音源（波動源）１０（１０ａ、１０ｂ）のうち対象となる音源１０から出力された原信号を目的信号として復元する信号処理装置である。信号処理装置１において分離手法としては、いわゆる独立成分分析法に基づくブラインド音源分離方式が採用されている。
【００３１】
図１に示すように、信号処理装置１は、主として、観測部１５と、分離信号生成部２０と、マスク処理部３０と、雑音量計測部４０と、雑音信号選択部５０と、雑音除去処理部６０と、を備えている。
【００３２】
複数のマイク１５（１５ａ、１５ｂ）のそれぞれは、音源１０（１０ａ、１０ｂ）から出力された各音源信号（原信号）ｓ１（ｔ）、ｓ２（ｔ）につき、これら音源信号の混合信号を観測する観測部である。すなわち、各マイク１５では、複数（本実施の形態の場合、２つ）の音源１０のそれぞれから出力された音源信号が重畳されている。
【００３３】
また、マイク１５ａ、１５ｂは、それぞれ音源１０ａ、１０ｂ側に配置されている。したがって、マイク１５ａによって受音された時間領域の混合信号ｘ１（ｔ）からは、独立成分分析法に基づいて、目的信号ｙ１（ｔ）に対応する周波数領域の分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）（図２参照）が分離される。また同様に、マイク１５ｂによって受音された混合信号ｘ２（ｔ）からは、目的信号ｙ２（ｔ）に対応する分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）（図２参照）が分離される。
【００３４】
フーリエ変換部１７（１７ａ、１７ｂ）は、マイク１５（１５ａ、１５ｂ）から入力された時間領域の混合信号ｘ１（ｔ）、ｘ２（ｔ）を、周波数領域の混合信号ｘ１（ｆ，ｔ）、ｘ２（ｆ，ｔ）に変換する。なお、本実施の形態では、所定時間内の混合信号ｘ１（ｔ）、ｘ２（ｔ）をフレームとして、フレーム毎に離散的フーリエ変換が施される。また、離散的フーリエ変換の計算アルゴリズムとしては、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform)が使用される。
【００３５】
図２は、分離信号生成部２０の構成の一例を示すブロック図である。分離信号生成部２０は、各マイク１５で観測され、対応するフーリエ変換部１７によって周波数領域に変換された１フレーム分の混合信号ｘ１（ｆ，ｔ）、ｘ２（ｆ，ｔ）から、互いに独立した複数（本実施の形態では、４つ）の分離信号を生成する。図２に示すように、分離信号生成部２０は、主として、独立成分分析部２１と、逆射影演算部２２と、分離信号演算部２５と、を有している。
【００３６】
ここで、この分離信号は、フレーム内の周波数ビン（特定幅の周波数帯域）毎に生成される。また、本実施の形態において、各フレームは、１０２４個の周波数ビンに分割されているが、フレーム内の周波数ビンの個数はこれに限定されるものでなく、必要に応じて増減させてもよい。
【００３７】
独立成分分析部２１は、周波数領域の独立成分分析法で使用される分離行列（ｗ１１、ｗ２２）を求める。この係数ｗ１１、ｗ２２は、数１および数２に示すように、２つのマイク１５ａ、１５ｂに基づいた混合信号ｘ１（ｆ，ｔ）、ｘ２（ｆ，ｔ）から、各音源１０ａ、１０ｂに対応する分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ２１（ｆ，ｔ）を演算するために使用される。
【００３８】
【数１】
【００３９】
【数２】
【００４０】
なお、独立成分分析部２１において、係数ｗ１１、ｗ２２を求めるための学習アルゴリズムとしては、例えば、Amariによって考案された高速アルゴリズム（Kullback-Leibler divergenceの最小化に基づた教師なし適応アルゴリズム）が使用される。
【００４１】
逆射影演算部２２は、独立成分分析部２１で学習した分離行列（ｗ１１、ｗ２２）の逆射影を演算することによって、分離行列（ｗ１２、ｗ２１）を求める。この係数ｗ１２、ｗ２１は、数３および数４に示すように、混合信号ｘ１（ｆ，ｔ）、ｘ２（ｆ，ｔ）から、２つのマイク１５ａ、１５ｂの対角線上の信号成分（分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）、ｙ１２（ｆ，ｔ））を演算するために使用される。
【００４２】
【数３】
【００４３】
【数４】
【００４４】
ここで、対角線上の信号成分とは、音源１０ｂから出力されてマイク１５ａによって観測された音源信号（分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）が対応）を、音源１０ａから出力されてマイク１５ｂによって観測された音源信号（分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ）が対応）を、それぞれいう。
【００４５】
分離信号演算部２５は、独立成分分析部２１および逆射影演算部２２によって求められた分離行列（ｗ１１、ｗ２２、ｗ１２、ｗ２２）と、各マイク１５ａ、１５ｂから入力された混合信号ｘ１（ｆ，ｔ）、ｘ２（ｆ，ｔ）と、を数１ないし数４に代入することによって、分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ１２（ｆ，ｔ）、ｙ２１（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ）を演算する。
【００４６】
このように、本実施の形態の分離信号生成部２０では、ＳＩＭＯ（Single-Input Multiple-Output ）モデルに基づく独立成分分析によって、各分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ１２（ｆ，ｔ）、ｙ２１（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ）が求められる。
【００４７】
図３は、マスク処理部３０の構成の一例を示すブロック図である。図４ないし図６は、マスク処理部３０による雑音成分（第１雑音成分）の除去手法を説明するための図である。マスク処理部３０は、分離信号生成部２０から入力された複数の分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ１２（ｆ，ｔ）、ｙ２１（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ）のうち、目的信号に対応する分離信号（以下、「第１分離信号」とも呼ぶ）と、この複数の分離信号のうち、第１分離信号以外の分離信号（以下、「第２分離信号」とも呼ぶ）に基づいて、第１分離信号の雑音状況を判断する（雑音状況判断部３１が対応）。
【００４８】
また、マスク処理部３０は、雑音状況の判断結果に基づいて求められた雑音成分（第１雑音成分）を第１分離信号から除去することにより雑音除去信号を生成する（除去部３５が対応）。
【００４９】
図３に示すように、マスク処理部３０は、主として、雑音状況判断部３１と、除去部３５と、を有している。
【００５０】
雑音状況判断部３１（３１ａ、３１ｂ）は、分離信号生成部２０からの分離信号に基づいて、目的信号に含まれる雑音の状況を判断する。ここで、目的信号ｙ１（ｔ）に対応する第１分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）の雑音状況を判断する雑音状況判断部３１ａには、分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）、ｙ１２（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ）が第２分離信号として入力される。一方、目的信号ｙ２（ｔ）に対応する第１分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）の雑音状況を判断する雑音状況判断部３１ｂには、分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ）、ｙ１２（ｆ，ｔ）が第２分離信号として入力される。
【００５１】
各雑音状況判断部３１の選択部３２（３２ａ、３２ｂ）は、入力された各第２分離信号の振幅スペクトルの絶対値を比較し、その絶対値が最大となる第２分離信号を選択する。
【００５２】
比較部３３（３３ａ、３３ｂ）は、目的信号に対応する第１分離信号、および選択部３２によって選択された第２分離信号について、振幅スペクトルの絶対値の大小比較を周波数ビン毎に行う。
【００５３】
第１分離信号の振幅スペクトルの絶対値の方が第２分離信号の振幅スペクトルの絶対値より大きい場合には（図４および図５の周波数ビンＦＢ５を参照）、比較部３３（３３ａ、３３ｂ）は、第１分離信号の信号成分が雑音成分（第１雑音成分）に該当しないものとして判断する。そして、比較部３３ａ、３３ｂは、雑音状況信号ｍ１（ｆ，ｔ）、ｍ２（ｆ，ｔ）として「１」を生成する。
【００５４】
一方、第１分離信号の振幅スペクトルの絶対値が第２分離信号の振幅スペクトルの絶対値以下となる場合には（図４および図５の周波数ビンＦＢ１〜ＦＢ４を参照）、比較部３３（３３ａ、３３ｂ）は、第１分離信号の信号成分が雑音成分に該当するものとして判断する。そして、比較部３３ａ、３３ｂは、雑音状況信号ｍ１（ｆ，ｔ）、ｍ２（ｆ，ｔ）として「０」を生成する。
【００５５】
除去部３５（３５ａ、３５ｂ）は、対応する雑音状況信号ｍ１（ｆ，ｔ）、ｍ２（ｆ，ｔ）に基づいた雑音除去処理を実行する。すなわち、雑音状況信号ｍ１（ｆ，ｔ）が「０」の場合、除去部３５ａは、雑音状況信号ｍ１（ｆ，ｔ）に対応する周波数ビンの信号成分（第１雑音成分）を第１分離信号から除去する（図６の周波数ビンＦＢ１〜ＦＢ４を参照）。そして、除去部３５は、第１雑音成分が除去された雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）を出力する。
【００５６】
一方、雑音状況信号ｍ１（ｆ，ｔ）が「１」の場合、除去部３５ａは、雑音状況信号ｍ１（ｆ，ｔ）に対応する周波数ビンの信号成分を除去しない（図６の周波数ビンＦＢ５を参照）。そして、除去部３５は、分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）を雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）として出力する。
【００５７】
除去部３５ｂについても、除去部３５ａと同様な処理が実行されることによって、雑音状況信号ｍ２（ｆ，ｔ）に基づいた雑音成分の除去が行われ、雑音除去信号ｙ２１’（ｆ，ｔ）が出力される。
【００５８】
図７は、本実施の形態の雑音量計測部４０の構成の一例を示すブロック図である。雑音量計測部４０は、 マスク処理部３０側から入力された周波数ビン毎の雑音状況信号ｍ１（ｆ，ｔ）、ｍ２（ｆ，ｔ）に基づいて、フレーム毎に、前記第１分離信号に含まれる雑音量を計測する。図７に示すように、雑音量計測部４０は、主として、計数部４１（４１ａ、４１ｂ）を有している。
【００５９】
計数部４１（４１ａ、４１ｂ）は、対応する比較部３３（３３ａ、３３ｂ）から出力された前記雑音状況信号を計数し、その計数結果を雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）として出力する。このように、雑音量計測部４０は、容易な演算処理で雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）を求めることができる。そのため、雑音量計測部４０の計算コストを低減させることができる。
【００６０】
図８は、雑音信号選択部５０の構成の一例を示すブロック図である。雑音信号選択部５０は、雑音量計測部４０によって計測された雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）に基づいて、雑音信号を選択する処理を周波数ビン毎に実行する。図８に示すように、雑音信号選択部５０は、主として、選択信号生成部５１（５１ａ、５１ｂ）と、選択部５３（５３ａ、５３ｂ）と、を有している。
【００６１】
選択信号生成部５１ａは、音源１０ａからの音源信号（目的信号）に対応する雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）につき、この信号から除去される雑音信号の選択に使用される選択信号を周波数ビン毎に生成する。
【００６２】
すなわち、選択信号生成部５１ａに入力された雑音量ｎｃ１（ｔ）につき、雑音量ｎｃ１（ｔ）＜閾値Ｔｈ１０となる場合には、選択信号生成部５１ａは、雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）には、目的の音源１０ａから出力された音源信号と雑音信号との重なり合いが小さいものと判断する。そして、選択信号生成部５１ａは、雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）として、マイク１５ｂの対角線上の信号成分（すなわち、マイク１５ｂにて受音された音源１０ａに対応する分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ））を選択するよう、選択信号を生成する。 ここで、この選択信号によって選択される分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ）は、目的信号に対応する雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）と同様な信号が含まれている。したがって、目的信号に対応する信号が分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）（雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ））である場合、分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ）の雑音含有量は、他の第２分離信号（分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）、ｙ２１（ｆ，ｔ）と比較して少ない。
【００６３】
また、閾値Ｔｈ１０≦雑音量ｎｃ１（ｔ）＜閾値Ｔｈ１１となる場合には、選択信号生成部５１ａは、目的音源１０ａの音源信号と雑音信号との重なり合いが中程度であると判断する。そして、選択信号生成部５１ａは、雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）として、マイク１５ａの対角線上の信号成分（すなわち、マイク１５ａにて受音された音源１０ｂに対応する分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ））を選択するよう、選択信号を生成する。
【００６４】
ここで、この選択信号によって選択される分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）は、音源１０ｂからの目的信号に対応し、分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）に対応する信号である。また、分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）は、マイク１５ａの対角線上の信号成分であり、分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）と比較して、振幅スペクトルの絶対値が小さい。したがって、目的信号に対応する信号が分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）である場合、分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）の雑音含有量は、他の第２分離信号（分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ）、ｙ２１（ｆ，ｔ））と比較し中程度である。
【００６５】
さらに、閾値Ｔｈ１１≦雑音量ｎｃ１（ｔ）となる場合には、選択信号生成部５１ａは、目的音源１０ａの音源信号と雑音信号との重なり合いが大きいと判断する。そして、選択信号生成部５１ａは、雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）として、マイク１５ｂからの目的信号に対応する分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）を選択する。
【００６６】
ここで、この選択信号によって選択される分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）は、音源１０ｂからの目的信号に対応する。したがって、目的信号に対応する信号が分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）である場合、分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）の雑音含有量は、他の第２分離信号（分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ））と比較し大きい。
【００６７】
このように、選択部５３ａは、選択信号生成部５１ａ側から入力される選択信号に基づいて、周波数ビン毎に、分離信号生成部２０側から第２分離信号として入力される分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）、ｙ１２（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ）のうち１の分離信号を雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）を選択する。そして、選択された雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）は、雑音除去処理部６０側に出力される。
【００６８】
すなわち、選択部５３ａは、雑音量ｎｃ１（ｔ）に基づいて、第２分離信号から１の分離信号を雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）として選択できる。例えば、雑音量ｎｃ１（ｔ）が少ない場合には、目的信号に対して雑音含有量の小さな雑音信号が選択される。そのため、雑音除去処理部６０の除去処理によって目的信号が劣化することを抑制できる。
【００６９】
選択信号生成部５１ｂは、音源１０ｂからの音源信号（目的信号）に対応する雑音除去信号ｙ２１’（ｆ，ｔ）につき、この信号から除去される雑音信号の選択に使用される選択信号を周波数ビン毎に生成する。
【００７０】
すなわち、選択信号生成部５１ｂに入力された雑音量ｎｃ２（ｔ）につき、雑音量ｎｃ２（ｔ）＜閾値Ｔｈ２０となる場合には、選択信号生成部５１ｂは、雑音除去信号ｙ２１’（ｆ，ｔ）には、目的の音源１０ｂから出力された音源信号と雑音信号との重なり合いが小さいものと判断する。そして、選択信号生成部５１ｂは、雑音信号ｙｎ２（ｆ，ｔ）として、マイク１５ａの対角線上の信号成分（すなわち、マイク１５ａにて受音された音源１０ｂに対応する分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ））を選択するよう、選択信号を生成する。 ここで、この選択信号によって選択される分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）は、目的信号に対応する雑音除去信号ｙ２１’（ｆ，ｔ）と同様な信号が含まれている。したがって、目的信号に対応する信号が雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）（分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ））である場合、分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）の雑音含有量は、他の第２分離信号（分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）、ｙ１１（ｆ，ｔ）と比較して少ない。
【００７１】
また、閾値Ｔｈ２０≦雑音量ｎｃ２（ｔ）＜閾値Ｔｈ２１となる場合には、選択信号生成部５１ｂは、目的音源１０ｂの音源信号と雑音信号との重なり合いが中程度であると判断する。そして、選択信号生成部５１ｂは、雑音信号ｙｎ２（ｆ，ｔ）として、マイク１５ｂの対角線上の信号成分（すなわち、マイク１５ｂにて受音された音源１０ａに対応する分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ））を選択するよう、選択信号を生成する。
【００７２】
ここで、この選択信号によって選択される分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ）は、音源１０ａからの目的信号に対応し、分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）に対応する信号である。また、分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ）は、マイク１５ｂの対角線上の信号成分であり、分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）と比較して、振幅スペクトルの絶対値が小さい。したがって、目的信号に対応する信号が分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）である場合、分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ）の雑音含有量は、他の第２分離信号（分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ））と比較し中程度である。
【００７３】
さらに、閾値Ｔｈ２１≦雑音量ｎｃ２（ｔ）となる場合には、選択信号生成部５１ｂは、目的音源１０ｂの音源信号と雑音信号との重なり合いが大きいと判断する。そして、選択信号生成部５１ｂは、雑音信号ｙｎ２（ｆ，ｔ）として、マイク１５ａからの目的信号に対応する分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）を選択する。
【００７４】
ここで、この選択信号によって選択される分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）は、音源１０ａからの目的信号に対応する。したがって、目的信号に対応する信号が分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）である場合、分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）の雑音含有量は、他の第２分離信号（分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ））と比較し大きい。
【００７５】
このように、選択部５３ｂは、選択信号生成部５１ｂ側から入力される選択信号に基づいて、周波数ビン毎に、分離信号生成部２０側から第２分離信号として入力される分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ１２（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ）のうち１の分離信号を雑音信号ｙｎ２（ｆ，ｔ）として選択する。そして、選択された雑音信号ｙｎ２（ｆ，ｔ）は、雑音除去処理部６０側に出力される。
【００７６】
すなわち、選択部５３ｂは、雑音量ｎｃ２（ｔ）に基づいて、第２分離信号から１の分離信号を雑音信号ｙｎ２（ｆ，ｔ）として選択できる。例えば、雑音量ｎｃ２（ｔ）が少ない場合には、目的信号に対して雑音含有量の小さな雑音信号が選択される。そのため、雑音除去処理部６０の除去処理によって目的信号が劣化することを抑制できる。
【００７７】
図９は、雑音除去処理部６０の構成の一例を示すブロック図である。雑音除去処理部６０は、周波数ビン毎に、マスク処理部３０から入力された雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）、ｙ２１’（ｆ，ｔ）から雑音成分（第２雑音成分）を除去する。また、雑音除去処理部６０は、第２雑音成分が除去された雑音除去信号ｙ１１”（ｆ，ｔ）、ｙ２１”（ｆ，ｔ）を目的信号として逆フーリエ変換部１８（１８ａ、１８ｂ）側に出力する。
【００７８】
図９に示すように、雑音除去処理部６０は、主として、雑音成分生成部６１（６１ａ）と、除去部６５（６５ａ、６５ｂ）と、を有している。
【００７９】
なお、雑音成分生成部６１ａ、６１ｂでは同様な処理が行われるため、以下では雑音成分生成部６１ａで実行される処理についてのみ説明する。また、除去部６５ａ、６５ｂにおいても同様な処理が行われるため、以下では除去部６５ａで実行される処理についてのみ説明する。
【００８０】
雑音成分生成部６１ａは、雑音信号選択部５０側によって選択された雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）と、雑音量計測部４０側から入力された雑音量ｎｃ１（ｔ）と、に基づいて第２雑音成分を、周波数ビン毎に生成する。
【００８１】
ここで、本実施の形態において第２雑音成分は、雑音量ｎｃ１（ｔ）を線形変換（例えば、ルックアップテーブルに基づいて雑音量ｎｃ１（ｔ）を変換する、または、雑音量ｎｃ１（ｔ）を対数変換する等）し、変換後の雑音量ｎｃ１（ｔ）と、雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）とを乗算することによって求められる。なお、線形変換手法については、予め実験等により必要なパラメータ等が定められる。
【００８２】
このように、雑音除去処理部６０の雑音成分生成部６１ａでは、雑音量計測部４０で生成された雑音量ｎｃ１（ｔ）をも考慮に入れて第２雑音成分を生成することができる。そのため、目的信号に対応する雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）から雑音成分をさらに良好に除去することができる。
【００８３】
除去部６５ａは、雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）の振幅スペクトルの絶対値から第２雑音成分の振幅スペクトルの絶対値を減算することにより、目的信号に対応する信号の振幅スペクトルを求める。また、除去部６５ａは、雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）の位相角を検出する。そして、除去部６５ａは、求められた振幅スペクトルと位相角とに基づいて、雑音除去信号ｙ１１”（ｆ，ｔ）を生成する。
【００８４】
このようにの雑音除去処理部６０の除去部６５ａでは、減算処理によって目的信号の振幅スペクトルを演算することができる。そのため、除去部６５ａの計算コストを低減させることができる。
【００８５】
なお、雑音成分生成部６１ｂでは、第２雑音成分が、雑音成分生成部６１ａと同様な処理により、雑音量ｎｃ２（ｔ）と雑音信号ｙｎ２（ｆ，ｔ）とに基づいて演算される。また、除去部６５ｂでは、雑音除去信号ｙ２１’（ｆ，ｔ）の振幅スペクトルの絶対値から、第２雑音成分の振幅スペクトルの絶対値が減算されることによって、雑音除去信号ｙ２１”（ｆ，ｔ）の振幅スペクトルが演算される。
【００８６】
逆フーリエ変換部１８（１８ａ、１８ｂ）は、雑音除去処理部６０の除去部６５ａ、６５ｂから出力された周波数領域の雑音除去信号ｙ１１”（ｆ，ｔ）、ｙ２１”（ｆ，ｔ）を時間領域の目的信号ｙ１（ｔ）、ｙ２（ｔ）に変換する。
【００８７】
＜１．２．第１の実施の形態の信号処理装置の利点＞
以上のように、第１の実施の形態の信号処理装置１では、第１分離信号の雑音状況に応じ、マスク処理部３０および雑音除去処理部６０によって雑音除去が実行される。すなわち、マスク処理部３０により雑音除去された雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）、ｙ２１’（ｆ，ｔ）からは、第１分離信号の雑音状況に応じた第２雑音成分が、さらに除去される。そのため、環境音や反響音のように波動源から出力された原信号の周囲を覆う雑音信号が多く含まれている場合であっても、マスク処理部３０による除去処理がなされた第１分離信号から、さらに良好に雑音成分を除去することができる。
【００８８】
また、第１の実施の形態の雑音量計測部４０は、雑音量計測部は、マスク処理部３０によって得られた雑音状況の判断結果を利用して、雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）を計測することができる。そのため、雑音量計測部４０のハードウェア構成を簡略化することができ、装置全体の製造コストを低減させることができる。
【００８９】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態における信号処理装置１００は、第１の実施の形態と比較して、雑音量計測部１４０の構成が異なる点を除いては、第１の実施の形態と同様である。そこで、以下ではこの相違点を中心に説明する。なお、以下の説明において、第１の信号処理装置１における構成要素と同様な構成要素については同一符号を付している。これら同一符号の構成要素は、第１の実施の形態において説明済みであるため、本実施の形態では説明を省略する。
【００９０】
＜２．１．信号処理装置の構成＞
図１０は、第２および第３の実施の形態における信号処理装置１００、２００の全体構成の一例を示すブロック図である。図１１は、第２の実施の形態の雑音量計測部１４０の構成の一例を示すブロック図である。雑音量計測部１４０は、分離信号生成部２０から入力された周波数領域の第１分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ２１（ｆ，ｔ）を時間領域に変換するとともに、変換後の第１分離信号を用いて演算された尖度β２に基づいて、第１分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ２１（ｆ，ｔ）に含まれる雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）を計測する。図１１に示すように、雑音量計測部１４０は、主として、逆フーリエ変換部１４２（１４２ａ、１４２ｂ）と、尖度演算部１４３（１４３ａ、１４３ｂ）と、を有している。
【００９１】
逆フーリエ変換部１４２（１４２ａ、１４２ｂ）は、逆フーリエ変換部１８と同様なハードウェア構成を有する演算部である。逆フーリエ変換部１４２ａは、入力された周波数領域の第１分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）を時間領域の信号に変換する。また、逆フーリエ変換部１４２ｂは、入力された周波数領域のｙ２１（ｆ，ｔ）を時間領域の信号に変換する。
【００９２】
尖度演算部１４３（１４３ａ、１４３ｂ）は、逆フーリエ変換された後の時間領域の第１分離信号に基づいて、尖度β２を演算する。本実施の形態では、この尖度β２が雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）として使用されている。
【００９３】
なお、周波数領域の分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ２１（ｆ，ｔ）に対応する時間領域の第１分離信号を分離信号ｙ１１（ｔ）、ｙ２１（ｔ）とし、第１分離信号ｙ１１（ｔ）、ｙ２１（ｔ）の標準偏差をσ、平均値をｙａｖｅ、４次の積率をμ４とした場合、尖度β２は、数５および数６のように表される。
【００９４】
【数５】
【００９５】
【数６】
【００９６】
ここで、尖度β２は時間領域の第１分離信号の分布形を評価可能な統計量である。β２＝「０」のとき、時間領域の第１分離信号は、正規分布となる。この場合は、環境音や反響音のようにもう的信号の周囲を覆う雑音が、第１分離信号に多く含まれていると考えられる。一方、尖度β２の値が大きい程、時間領域における第１分離信号のばらつきが小さくなる。すなわち、第１分離信号には、容易に分離可能な雑音成分が含まれているものと考えられる。
【００９７】
＜２．２．第２の実施の形態の信号処理装置の利点＞
以上のように、第２の実施の形態の信号処理装置１００は、目的信号に対応する第１分離信号の尖度を使用することにより、第１分離信号に含まれる雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）を計測することができる。そのため、第１分離信号の雑音状況を正確に把握することができる。
【００９８】
また、第２の実施の形態の信号処理装置１００による雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）の計測において、マスク処理部３０の介在は必要とされない。そのため、雑音量計測部１４０とマスク処理部３０との間で実行される処理（例えば、同期処理）が不要となり、雑音量計測部１４０およびマスク処理部３０の回路構成を簡略化することができる。
【００９９】
＜３．第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。この第３の実施の形態における信号処理装置２００は、第１の実施の形態と比較して、雑音量計測部２４０の構成が異なる点を除いては、第１の実施の形態と同様である。そこで、以下ではこの相違点を中心に説明する。なお、以下の説明において、第１の信号処理装置１における構成要素と同様な構成要素については同一符号を付している。これら同一符号の構成要素は、第１の実施の形態において説明済みであるため、本実施の形態では説明を省略する。
【０１００】
＜３．１．信号処理装置の構成＞
図１２は、第３の実施の形態の雑音量計測部２４０の構成の一例を示すブロック図である。図１３および図１４は、第２分離信号の広がり状況を説明するための図である。雑音量計測部２４０は、分離信号生成部２０から入力された周波数領域の複数の分離信号のうち第２分離信号について、該第２分離信号の広がり状況を求める。そして、雑音量計測部２４０は、第２分離信号の広がり状況に基づいて、フレーム毎に、対応する第１分離信号に含まれる雑音量を計測する。図１２に示すように、雑音量計測部２４０は、主として、方向推定処理部２４５（２４５ａ、２４５ｂ）と、広がり判定処理部２４６（２６４ａ、２４６ｂ）と、を有している。
【０１０１】
方向推定処理部２４５（２４５ａ、２４５ｂ）は、いわゆるビームフォーミングと呼ばれる演算手法（ＤＯＡ：Direction of Arraival）を実行する。ここで、ビームフォーミングでは、到来する音源信号ｓ１（ｔ）、ｓ２（ｔ）について、マイク１５の位置によって変わる混合信号ｘ１（ｔ）、ｘ２（ｔ）の遅延時間と、マイク１５の特性とを利用して、音源方向を特定する。
【０１０２】
図１２に示すように、方向推定処理部２４５ａには分離行列のうち係数ｗ１１（ｆ）、ｗ１２（ｆ）が、方向推定処理部２４５ｂには分離行列のうち係数ｗ２１（ｆ）、ｗ２２（ｆ）が、それぞれ入力される。
【０１０３】
広がり判定処理部２４６（２４６ａ、２４６ｂ）は、方向推定処理部２４５（２４５ａ、２４５ｂ）によって演算された音源方向角を階級とし、階級について度数をプロットしたヒストグラムを求める。そして、広がり判定処理部２４６は、各第２分離信号の方向のばらつき状況を、例えば、（１）第２分離信号の標準偏差、（２）最大音源方向角から最小音源方向角を減算した角度幅Ｒ１（図１３参照）、Ｒ２（図１４参照）、および、（３）所定角度範囲に属する度数（すなわち、所定範囲におけるヒストグラムの面積）等に基づいて、演算する。本実施の形態では、この広がり状況（ばらつき状況）が雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）として使用されている。
【０１０４】
ここで、第２分離信号の広がり状況（例えば、標準偏差）が予め実験等によって求められた所定範囲の外側となる場合、第１分離信号には、環境音や反響音のように目的信号の周囲を覆う雑音が第１分離信号に多く含まれていると考えられる。一方、第２分離信号の広がり状況がこの所定範囲内となる場合、第１分離信号には、容易に分離可能な雑音成分が含まれているものと考えられる。
【０１０５】
＜３．２．第３の実施の形態の信号処理装置の利点＞
以上のように、第３の実施の形態の信号処理装置２００は、目的信号に対する第２分離信号の広がり状況を使用することにより、第１分離信号に含まれる雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）を計測することができる。そのため、第１分離信号の雑音状況を正確に把握することができる。
【０１０６】
また、第３の実施の形態の信号処理装置２００による雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）の計測において、マスク処理部３０の介在は必要とされない。そのため、雑音量計測部２４０とマスク処理部３０との間で実行される処理（例えば、同期処理）が不要となり、雑音量計測部２４０およびマスク処理部３０の回路構成を簡略化することができる。
【０１０７】
＜４．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【０１０８】
（１）第１ないし第３の実施の形態において、音源（波動源）１０は、２つであるものとして説明したが、これに限定されるものでなく、音源１０の個数は、Ｍ（≧３）の複数であってもよい。また、マイク（観測部）１５は、２つであるものとして説明したが、これに限定されるものでなく、観測部１５の個数は、Ｎ（≧３）の複数であってもよい。
【０１０９】
この場合において、マスク処理部３０は、１個の第１分離信号と、（Ｍ−１）×Ｎ個の第２分離信号と、に基づいて雑音状況を判断し、雑音信号選択部５０は、（Ｍ−１）×Ｎ個の第２分離信号のうちの１つを、雑音信号として選択する。
【０１１０】
（２）また、（１）第１ないし第３の実施の形態において、雑音除去処理部６０の雑音成分生成部６１（６１ａ、６１ｂ）は、線形変換後の雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）と、雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）、ｙｎ２（ｆ，ｔ）と、を乗算することによって、第２雑音成分を演算するものとして説明したがこれに限定されるものでない。例えば、雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）が、線形変換することなく、雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）、ｙｎ２（ｆ，ｔ）と乗算されることによって第２雑音成分が求められてもよい。これにより、雑音成分生成部６１における計算コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態における信号処理装置の全体構成を一例を示すブロック図である。
【図２】第１ないし第３の実施の形態における分離信号生成部の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】第１ないし第３の実施の形態におけるマスク処理部の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】マスク処理部による第１雑音成分の除去手法を説明するための図である。
【図５】マスク処理部による第１雑音成分の除去手法を説明するための図である。
【図６】マスク処理部による第１雑音成分の除去手法を説明するための図である。
【図７】第１の実施の実施の形態における雑音量計測部の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】第１ないし第３の実施の形態における雑音信号選択部の構成の一例を示すブロック図である。
【図９】第１ないし第３の実施の形態における雑音除去処理部の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】第２および第３の実施の形態における信号処理装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１１】第２の実施の形態における雑音量計測部の構成の一例を示すブロック図である。
【図１２】第３の実施の形態における雑音量計測部の構成の一例を示すブロック図である。
【図１３】第２分離信号の広がり状況を説明するための図である。
【図１４】第２分離信号の広がり状況を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１、１００、２００ 信号処理装置
１０（１０ａ、１０ｂ） 音源（波動源）
１５（１５ａ、１５ｂ） マイク（観測部）
２０ 分離信号生成部
３０ マスク処理部
４０、１４０、２４０ 雑音量計測部
４１（４１ａ、４１ｂ） 計数部
５０ 雑音信号選択部
６０ 雑音除去処理部
１４３（１４３ａ、１４３ｂ） 尖度演算部
２４５（２４５ａ、２４５ｂ） 方向推定処理部
２４６（２４６ａ、２４６ｂ） 広がり判定処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の波動源のうち対象となる波動源から出力された原信号を目的信号として復元する信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の音源から出力された音源信号について、周波数領域における独立成分分析法に基づいたブラインド音源分離方式の音源分離処理を用いることにより、各音源信号が重畳された複数の混合音源信号から、音源信号に対応した分離信号を生成する技術が知られている（例えば、特許文献１ないし特許文献３）。
【０００３】
特許文献１の技術では、周波数領域における独立成分分析法に基づいたブラインド音源分離方式の音源分離処理により、複数の分離信号としてＳＩＭＯ（single-input multiple-output）信号が、周波数ビン毎に生成される。次に、複数の分離信号のうち、分離対象となる音源に対応した第１分離信号と、この音源に対応した分離信号以外の第２分離信号と、が周波数ビン毎に比較される。そして、分離信号の比較結果に基づいたマスク処理により、周波数ビン毎に第１分離信号から雑音成分が除去されて、目的信号が生成される。
【０００４】
また、特許文献２の技術では、分離対象となる音源から出力される音源信号の到来方向と、雑音信号の到来方向と、が相違していることを利用して、音源分離処理が実行される。すなわち、周波数領域の独立成分分析法に基づいた音源分離処理後において、目的信号に対応するストレート成分の分離信号と、妨害音に対応するクロス成分の分離信号との、相互相関が演算され、この相互相関が最大となる時の遅延量から雑音推定のための係数が求められる。そして、この求められた係数に基づいて、目的信号に対応する分離信号から雑音成分が除去される。
【０００５】
さらに、特許文献３の技術では、目的の音源から出力される音源信号と、雑音信号との振幅スペクトルが、同時刻および同周波数において、同時に大きな値とならないという仮定に基づいた雑音推定および雑音除去が実行される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１５４３１４号公報
【特許文献２】特許３８３１２２０号公報
【特許文献３】特開２００５−３０８７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、屋外において特許文献１ないし特許文献３の技術が使用されて音源分離処理が実行される場合、以下のような問題が生ずる。すなわち、屋外には、虫の音、雨音、風、および波の音等の環境音や反響音のように分離対象となる音源から出力された音の周囲を覆う雑音が多く含まれている。そのため、このような雑音状況下にあっては、特許文献１の技術によっても、雑音信号から分離対象となる音源信号を良好に分離して抽出できない場合が生じている。
【０００８】
また、特許文献２の技術では、上述のように、分離対象となる目的の音源からの音源信号と、雑音信号とが、それぞれ異なる方向から出力されることを利用している。そのため、環境音や反響音のように、雑音信号が目的の音源から出力された音源信号を覆い、目的の音源信号と雑音信号とが重なり合う場合には、分離対象となる音源信号を良好に分離できないという問題が生じている。
【０００９】
さらに、特許文献３の技術では、分離対象となる音源信号と、雑音信号とは、スパース性が大きいこと、すなわち、この音源信号と雑音信号とが混合していても、周波数領域におけるこれら信号の重なりは少ないこと、を前提としている。そのため、特許文献３の技術についても、特許文献１および２の技術と同様に、屋外環境では、分離対象となる音源信号を良好に分離できないという問題が生じている。
【００１０】
そして、この問題は、音波に限定されず、電磁波や脳波のように複数の波動源のうち対象となる波動源から出力される原信号を目的信号として復元する場合にも同様に生ずる。
【００１１】
そこで、本発明では、複数の原信号が混合された混合信号から、対象となる原信号を良好に復元することができる信号処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、複数の波動源のうち対象となる波動源から出力された原信号を目的信号として復元する信号処理装置であって、各々が、前記複数の波動源から出力された複数の原信号につき、該複数の原信号を混合信号として観測可能な複数の観測部と、各観測部で観測されて周波数領域に変換された１フレーム分の前記混合信号から、互いに独立した複数の分離信号を前記フレーム内の周波数ビン毎に生成する分離信号生成部と、前記複数の分離信号のうち前記目的信号に対応する第１分離信号と、前記複数の分離信号のうち前記第１分離信号以外の第２分離信号と、に基づいて、前記第１分離信号の雑音状況を判断する処理と、雑音状況の判断結果に基づいて求められた第１雑音成分を前記第１分離信号から除去することにより雑音除去信号を生成する処理と、前記雑音状況の判断結果に基づいて雑音状況信号を生成する処理とを、前記フレーム内の周波数ビン毎に行うマスク処理部と、前記マスク処理部側から入力された前記周波数ビン毎の雑音状況信号に基づいて、前記フレーム毎に、前記第１分離信号に含まれる雑音量を計測する雑音量計測部と、前記雑音量計測部によって計測された前記雑音量に基づいて、前記周波数ビン毎に、前記第２分離信号のうちの１つの信号を雑音信号として選択する雑音信号選択部と、前記雑音信号に基づいて生成された第２雑音成分を、前記雑音除去信号から前記周波数ビン毎に除去するとともに、前記第２雑音成分が除去された前記雑音除去信号を目的信号として出力する雑音除去処理部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の信号処理装置において、前記マスク処理部は、前記周波数ビン毎に、前記目的信号に対応する前記第１分離信号の振幅スペクトルと、前記第２分離信号の振幅スペクトルと、の大小比較に基づいて、前記雑音状況の判断と、前記雑音状況信号の生成とを行い、前記雑音量計測部は、前記雑音状況信号を計数することによって、前記雑音量を計測することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３の発明は、複数の波動源のうち対象となる波動源から出力された原信号を目的信号として復元する信号処理装置であって、各々が、前記複数の波動源から出力された複数の原信号につき、該複数の原信号を混合信号として観測可能な複数の観測部と、各観測部で観測されて周波数領域に変換された１フレーム分の前記混合信号から、互いに独立した複数の分離信号を前記フレーム内の周波数ビン毎に生成する分離信号生成部と、前記複数の分離信号のうち前記目的信号に対応する第１分離信号と、前記複数の分離信号のうち前記第１分離信号以外の第２分離信号と、に基づいて、前記第１分離信号の雑音状況を判断する処理と、雑音状況の判断結果に基づいて求められた第１雑音成分を前記第１分離信号から除去することにより雑音除去信号を生成する処理とを前記フレーム内の周波数ビン毎に行うマスク処理部と、前記分離信号生成部から入力された前記複数の分離信号に基づいて、前記フレーム毎に、前記第１分離信号に含まれる雑音量を計測する雑音量計測部と、前記雑音量計測部によって計測された前記雑音量に基づいて、前記周波数ビン毎に、前記第２分離信号のうちの１つの信号を雑音信号として選択する雑音信号選択部と、前記雑音信号に基づいて生成された第２雑音成分を前記雑音除去信号から前記周波数ビン毎に除去するとともに、前記第２雑音成分が除去された前記雑音除去信号を目的信号として出力する雑音除去処理部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の信号処理装置において、前記雑音量計測部は、前記分離信号生成部から入力された周波数領域の第１分離信号を時間領域に変換するとともに、変換後の前記第１分離信号を用いて演算された尖度に基づいて、前記第１分離信号に含まれる前記雑音量を計測することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５の発明は、請求項３に記載の信号処理装置において、前記雑音量計測部は、前記分離信号生成部から入力された第２分離信号の広がり状況に基づいて、前記フレーム毎に、前記第１分離信号に含まれる雑音量を計測することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６の発明は、請求項５に記載の信号処理装置において、前記広がり状況は、第２分離信号の方向のばらつき状況であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項７の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の信号処理装置において、前記雑音除去処理部は、前記雑音量計測部側から入力された前記雑音量と、前記雑音信号選択部によって選択された雑音信号と、に基づいて、前記第２雑音成分を生成することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の信号処理装置において、前記雑音除去処理部は、前記雑音除去信号の振幅スペクトルから前記第２雑音成分の振幅スペクトルを減算することによって、前記周波数ビン毎に前記目的信号の振幅スペクトルを演算することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項９の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の信号処理装置において、Ｍ個の波動源から出力されたＭ個の原信号は、それぞれＮ個の観測部によって観測され（Ｍ、Ｎは、それぞれ２以上の自然数）、前記マスク処理部は、１個の第１分離信号と、（Ｍ−１）×Ｎ個の第２分離信号と、に基づいて雑音状況を判断し、前記雑音信号選択部は、（Ｍ−１）×Ｎ個の第２分離信号のうちの１つを、雑音信号として選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１ないし請求項９に記載の発明によれば、第１分離信号の雑音状況に応じ、マスク処理部および雑音除去処理部によって雑音除去が実行される。すなわち、マスク処理部により雑音除去された雑音除去信号からは、第１分離信号の雑音状況に応じた第２雑音成分が、さらに除去される。そのため、環境音や反響音のように波動源から出力された原信号の周囲を覆う雑音信号が多く含まれている場合であっても、、さらに良好に雑音成分を除去することができる。
【００２２】
また、請求項１、請求項２、および請求項７ないし請求項９に記載の発明によれば、雑音量計測部は、マスク処理部によって得られた雑音状況の判断結果を利用して、雑音量を計測することができる。そのため、雑音量計測部のハードウェア構成を簡略化することができ、装置全体の製造コストを低減させることができる。
【００２３】
また、請求項３ないし請求項９に記載の発明によれば、雑音量計測部は、分離信号生成部から出力された分離信号を使用して雑音量を計測することができる。すなわち、雑音量の計測にマスク処理部の介在は必要とされない。そのため、雑音量計測部とマスク処理部との間で実行される処理（例えば、同期処理）が不要となり、雑音量計測部およびマスク処理部の回路構成を簡略化することができる。
【００２４】
特に、請求項２に記載の発明によれば、雑音量計測部は、目的信号に対応する第１分離信号の振幅スペクトルと、第２分離信号の振幅スペクトルと、の大小比較によって生成された雑音状況信号について、該雑音状況信号を計数することによって雑音量を計測することができる。そのため、容易な演算処理で雑音量を求めることができ、雑音量計測部の計算コストを低減させることができる。
【００２５】
特に、請求項４に記載の発明によれば、雑音量計測部は、目的信号に対応する第１分離信号の統計量（尖度）に基づいて、第１分離信号に含まれる雑音量を計測することができる。そのため、第１分離信号の雑音状況を正確に把握することができ、雑音除去処理部による雑音除去を良好に実行することができる。
【００２６】
特に、請求項５および請求項６に記載の発明によれば、雑音量計測部は、第１分離信号と比較して雑音成分を多く含む第２分離信号につき、該第２分離信号の広がり状況（第２分離信号の方向のばらつき状況）に基づいて、波動源が配置された空間の雑音状況を定量化することができる。そのため、第１分離信号の雑音状況を正確に把握することができ、雑音除去処理部による雑音除去を良好に実行することができる。
【００２７】
特に、請求項７に記載の発明によれば、雑音信号から第２雑音成分を生成する場合において、雑音除去処理部は、雑音量計測部で生成された雑音量をも考慮に入れて第２雑音成分を生成することができる。そのため、目的信号に対応する雑音除去信号から雑音成分をさらに良好に除去することができる。
【００２８】
特に、請求項８に記載の発明によれば、雑音除去処理部は、減算処理によって目的信号の振幅スペクトルを演算することができる。そのため、雑音除去処理部の計算コストを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３０】
＜１．第１の実施の形態＞
＜１．１．信号処理装置の構成＞
図１は、第１の実施の形態における信号処理装置１の構成の一例を示すブロック図である。ここで、信号処理装置１は、複数の音源（波動源）１０（１０ａ、１０ｂ）のうち対象となる音源１０から出力された原信号を目的信号として復元する信号処理装置である。信号処理装置１において分離手法としては、いわゆる独立成分分析法に基づくブラインド音源分離方式が採用されている。
【００３１】
図１に示すように、信号処理装置１は、主として、観測部１５と、分離信号生成部２０と、マスク処理部３０と、雑音量計測部４０と、雑音信号選択部５０と、雑音除去処理部６０と、を備えている。
【００３２】
複数のマイク１５（１５ａ、１５ｂ）のそれぞれは、音源１０（１０ａ、１０ｂ）から出力された各音源信号（原信号）ｓ１（ｔ）、ｓ２（ｔ）につき、これら音源信号の混合信号を観測する観測部である。すなわち、各マイク１５では、複数（本実施の形態の場合、２つ）の音源１０のそれぞれから出力された音源信号が重畳されている。
【００３３】
また、マイク１５ａ、１５ｂは、それぞれ音源１０ａ、１０ｂ側に配置されている。したがって、マイク１５ａによって受音された時間領域の混合信号ｘ１（ｔ）からは、独立成分分析法に基づいて、目的信号ｙ１（ｔ）に対応する周波数領域の分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）（図２参照）が分離される。また同様に、マイク１５ｂによって受音された混合信号ｘ２（ｔ）からは、目的信号ｙ２（ｔ）に対応する分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）（図２参照）が分離される。
【００３４】
フーリエ変換部１７（１７ａ、１７ｂ）は、マイク１５（１５ａ、１５ｂ）から入力された時間領域の混合信号ｘ１（ｔ）、ｘ２（ｔ）を、周波数領域の混合信号ｘ１（ｆ，ｔ）、ｘ２（ｆ，ｔ）に変換する。なお、本実施の形態では、所定時間内の混合信号ｘ１（ｔ）、ｘ２（ｔ）をフレームとして、フレーム毎に離散的フーリエ変換が施される。また、離散的フーリエ変換の計算アルゴリズムとしては、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform)が使用される。
【００３５】
図２は、分離信号生成部２０の構成の一例を示すブロック図である。分離信号生成部２０は、各マイク１５で観測され、対応するフーリエ変換部１７によって周波数領域に変換された１フレーム分の混合信号ｘ１（ｆ，ｔ）、ｘ２（ｆ，ｔ）から、互いに独立した複数（本実施の形態では、４つ）の分離信号を生成する。図２に示すように、分離信号生成部２０は、主として、独立成分分析部２１と、逆射影演算部２２と、分離信号演算部２５と、を有している。
【００３６】
ここで、この分離信号は、フレーム内の周波数ビン（特定幅の周波数帯域）毎に生成される。また、本実施の形態において、各フレームは、１０２４個の周波数ビンに分割されているが、フレーム内の周波数ビンの個数はこれに限定されるものでなく、必要に応じて増減させてもよい。
【００３７】
独立成分分析部２１は、周波数領域の独立成分分析法で使用される分離行列（ｗ１１、ｗ２２）を求める。この係数ｗ１１、ｗ２２は、数１および数２に示すように、２つのマイク１５ａ、１５ｂに基づいた混合信号ｘ１（ｆ，ｔ）、ｘ２（ｆ，ｔ）から、各音源１０ａ、１０ｂに対応する分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ２１（ｆ，ｔ）を演算するために使用される。
【００３８】
【数１】
【００３９】
【数２】
【００４０】
なお、独立成分分析部２１において、係数ｗ１１、ｗ２２を求めるための学習アルゴリズムとしては、例えば、Amariによって考案された高速アルゴリズム（Kullback-Leibler divergenceの最小化に基づた教師なし適応アルゴリズム）が使用される。
【００４１】
逆射影演算部２２は、独立成分分析部２１で学習した分離行列（ｗ１１、ｗ２２）の逆射影を演算することによって、分離行列（ｗ１２、ｗ２１）を求める。この係数ｗ１２、ｗ２１は、数３および数４に示すように、混合信号ｘ１（ｆ，ｔ）、ｘ２（ｆ，ｔ）から、２つのマイク１５ａ、１５ｂの対角線上の信号成分（分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）、ｙ１２（ｆ，ｔ））を演算するために使用される。
【００４２】
【数３】
【００４３】
【数４】
【００４４】
ここで、対角線上の信号成分とは、音源１０ｂから出力されてマイク１５ａによって観測された音源信号（分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）が対応）を、音源１０ａから出力されてマイク１５ｂによって観測された音源信号（分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ）が対応）を、それぞれいう。
【００４５】
分離信号演算部２５は、独立成分分析部２１および逆射影演算部２２によって求められた分離行列（ｗ１１、ｗ２２、ｗ１２、ｗ２２）と、各マイク１５ａ、１５ｂから入力された混合信号ｘ１（ｆ，ｔ）、ｘ２（ｆ，ｔ）と、を数１ないし数４に代入することによって、分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ１２（ｆ，ｔ）、ｙ２１（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ）を演算する。
【００４６】
このように、本実施の形態の分離信号生成部２０では、ＳＩＭＯ（Single-Input Multiple-Output ）モデルに基づく独立成分分析によって、各分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ１２（ｆ，ｔ）、ｙ２１（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ）が求められる。
【００４７】
図３は、マスク処理部３０の構成の一例を示すブロック図である。図４ないし図６は、マスク処理部３０による雑音成分（第１雑音成分）の除去手法を説明するための図である。マスク処理部３０は、分離信号生成部２０から入力された複数の分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ１２（ｆ，ｔ）、ｙ２１（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ）のうち、目的信号に対応する分離信号（以下、「第１分離信号」とも呼ぶ）と、この複数の分離信号のうち、第１分離信号以外の分離信号（以下、「第２分離信号」とも呼ぶ）に基づいて、第１分離信号の雑音状況を判断する（雑音状況判断部３１が対応）。
【００４８】
また、マスク処理部３０は、雑音状況の判断結果に基づいて求められた雑音成分（第１雑音成分）を第１分離信号から除去することにより雑音除去信号を生成する（除去部３５が対応）。
【００４９】
図３に示すように、マスク処理部３０は、主として、雑音状況判断部３１と、除去部３５と、を有している。
【００５０】
雑音状況判断部３１（３１ａ、３１ｂ）は、分離信号生成部２０からの分離信号に基づいて、目的信号に含まれる雑音の状況を判断する。ここで、目的信号ｙ１（ｔ）に対応する第１分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）の雑音状況を判断する雑音状況判断部３１ａには、分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）、ｙ１２（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ）が第２分離信号として入力される。一方、目的信号ｙ２（ｔ）に対応する第１分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）の雑音状況を判断する雑音状況判断部３１ｂには、分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ）、ｙ１２（ｆ，ｔ）が第２分離信号として入力される。
【００５１】
各雑音状況判断部３１の選択部３２（３２ａ、３２ｂ）は、入力された各第２分離信号の振幅スペクトルの絶対値を比較し、その絶対値が最大となる第２分離信号を選択する。
【００５２】
比較部３３（３３ａ、３３ｂ）は、目的信号に対応する第１分離信号、および選択部３２によって選択された第２分離信号について、振幅スペクトルの絶対値の大小比較を周波数ビン毎に行う。
【００５３】
第１分離信号の振幅スペクトルの絶対値の方が第２分離信号の振幅スペクトルの絶対値より大きい場合には（図４および図５の周波数ビンＦＢ５を参照）、比較部３３（３３ａ、３３ｂ）は、第１分離信号の信号成分が雑音成分（第１雑音成分）に該当しないものとして判断する。そして、比較部３３ａ、３３ｂは、雑音状況信号ｍ１（ｆ，ｔ）、ｍ２（ｆ，ｔ）として「１」を生成する。
【００５４】
一方、第１分離信号の振幅スペクトルの絶対値が第２分離信号の振幅スペクトルの絶対値以下となる場合には（図４および図５の周波数ビンＦＢ１〜ＦＢ４を参照）、比較部３３（３３ａ、３３ｂ）は、第１分離信号の信号成分が雑音成分に該当するものとして判断する。そして、比較部３３ａ、３３ｂは、雑音状況信号ｍ１（ｆ，ｔ）、ｍ２（ｆ，ｔ）として「０」を生成する。
【００５５】
除去部３５（３５ａ、３５ｂ）は、対応する雑音状況信号ｍ１（ｆ，ｔ）、ｍ２（ｆ，ｔ）に基づいた雑音除去処理を実行する。すなわち、雑音状況信号ｍ１（ｆ，ｔ）が「０」の場合、除去部３５ａは、雑音状況信号ｍ１（ｆ，ｔ）に対応する周波数ビンの信号成分（第１雑音成分）を第１分離信号から除去する（図６の周波数ビンＦＢ１〜ＦＢ４を参照）。そして、除去部３５は、第１雑音成分が除去された雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）を出力する。
【００５６】
一方、雑音状況信号ｍ１（ｆ，ｔ）が「１」の場合、除去部３５ａは、雑音状況信号ｍ１（ｆ，ｔ）に対応する周波数ビンの信号成分を除去しない（図６の周波数ビンＦＢ５を参照）。そして、除去部３５は、分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）を雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）として出力する。
【００５７】
除去部３５ｂについても、除去部３５ａと同様な処理が実行されることによって、雑音状況信号ｍ２（ｆ，ｔ）に基づいた雑音成分の除去が行われ、雑音除去信号ｙ２１’（ｆ，ｔ）が出力される。
【００５８】
図７は、本実施の形態の雑音量計測部４０の構成の一例を示すブロック図である。雑音量計測部４０は、 マスク処理部３０側から入力された周波数ビン毎の雑音状況信号ｍ１（ｆ，ｔ）、ｍ２（ｆ，ｔ）に基づいて、フレーム毎に、前記第１分離信号に含まれる雑音量を計測する。図７に示すように、雑音量計測部４０は、主として、計数部４１（４１ａ、４１ｂ）を有している。
【００５９】
計数部４１（４１ａ、４１ｂ）は、対応する比較部３３（３３ａ、３３ｂ）から出力された前記雑音状況信号を計数し、その計数結果を雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）として出力する。このように、雑音量計測部４０は、容易な演算処理で雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）を求めることができる。そのため、雑音量計測部４０の計算コストを低減させることができる。
【００６０】
図８は、雑音信号選択部５０の構成の一例を示すブロック図である。雑音信号選択部５０は、雑音量計測部４０によって計測された雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）に基づいて、雑音信号を選択する処理を周波数ビン毎に実行する。図８に示すように、雑音信号選択部５０は、主として、選択信号生成部５１（５１ａ、５１ｂ）と、選択部５３（５３ａ、５３ｂ）と、を有している。
【００６１】
選択信号生成部５１ａは、音源１０ａからの音源信号（目的信号）に対応する雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）につき、この信号から除去される雑音信号の選択に使用される選択信号を周波数ビン毎に生成する。
【００６２】
すなわち、選択信号生成部５１ａに入力された雑音量ｎｃ１（ｔ）につき、雑音量ｎｃ１（ｔ）＜閾値Ｔｈ１０となる場合には、選択信号生成部５１ａは、雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）には、目的の音源１０ａから出力された音源信号と雑音信号との重なり合いが小さいものと判断する。そして、選択信号生成部５１ａは、雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）として、マイク１５ｂの対角線上の信号成分（すなわち、マイク１５ｂにて受音された音源１０ａに対応する分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ））を選択するよう、選択信号を生成する。 ここで、この選択信号によって選択される分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ）は、目的信号に対応する雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）と同様な信号が含まれている。したがって、目的信号に対応する信号が分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）（雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ））である場合、分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ）の雑音含有量は、他の第２分離信号（分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）、ｙ２１（ｆ，ｔ）と比較して少ない。
【００６３】
また、閾値Ｔｈ１０≦雑音量ｎｃ１（ｔ）＜閾値Ｔｈ１１となる場合には、選択信号生成部５１ａは、目的音源１０ａの音源信号と雑音信号との重なり合いが中程度であると判断する。そして、選択信号生成部５１ａは、雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）として、マイク１５ａの対角線上の信号成分（すなわち、マイク１５ａにて受音された音源１０ｂに対応する分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ））を選択するよう、選択信号を生成する。
【００６４】
ここで、この選択信号によって選択される分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）は、音源１０ｂからの目的信号に対応し、分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）に対応する信号である。また、分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）は、マイク１５ａの対角線上の信号成分であり、分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）と比較して、振幅スペクトルの絶対値が小さい。したがって、目的信号に対応する信号が分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）である場合、分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）の雑音含有量は、他の第２分離信号（分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ）、ｙ２１（ｆ，ｔ））と比較し中程度である。
【００６５】
さらに、閾値Ｔｈ１１≦雑音量ｎｃ１（ｔ）となる場合には、選択信号生成部５１ａは、目的音源１０ａの音源信号と雑音信号との重なり合いが大きいと判断する。そして、選択信号生成部５１ａは、雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）として、マイク１５ｂからの目的信号に対応する分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）を選択する。
【００６６】
ここで、この選択信号によって選択される分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）は、音源１０ｂからの目的信号に対応する。したがって、目的信号に対応する信号が分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）である場合、分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）の雑音含有量は、他の第２分離信号（分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ））と比較し大きい。
【００６７】
このように、選択部５３ａは、選択信号生成部５１ａ側から入力される選択信号に基づいて、周波数ビン毎に、分離信号生成部２０側から第２分離信号として入力される分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）、ｙ１２（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ）のうち１の分離信号を雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）を選択する。そして、選択された雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）は、雑音除去処理部６０側に出力される。
【００６８】
すなわち、選択部５３ａは、雑音量ｎｃ１（ｔ）に基づいて、第２分離信号から１の分離信号を雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）として選択できる。例えば、雑音量ｎｃ１（ｔ）が少ない場合には、目的信号に対して雑音含有量の小さな雑音信号が選択される。そのため、雑音除去処理部６０の除去処理によって目的信号が劣化することを抑制できる。
【００６９】
選択信号生成部５１ｂは、音源１０ｂからの音源信号（目的信号）に対応する雑音除去信号ｙ２１’（ｆ，ｔ）につき、この信号から除去される雑音信号の選択に使用される選択信号を周波数ビン毎に生成する。
【００７０】
すなわち、選択信号生成部５１ｂに入力された雑音量ｎｃ２（ｔ）につき、雑音量ｎｃ２（ｔ）＜閾値Ｔｈ２０となる場合には、選択信号生成部５１ｂは、雑音除去信号ｙ２１’（ｆ，ｔ）には、目的の音源１０ｂから出力された音源信号と雑音信号との重なり合いが小さいものと判断する。そして、選択信号生成部５１ｂは、雑音信号ｙｎ２（ｆ，ｔ）として、マイク１５ａの対角線上の信号成分（すなわち、マイク１５ａにて受音された音源１０ｂに対応する分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ））を選択するよう、選択信号を生成する。 ここで、この選択信号によって選択される分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）は、目的信号に対応する雑音除去信号ｙ２１’（ｆ，ｔ）と同様な信号が含まれている。したがって、目的信号に対応する信号が雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）（分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ））である場合、分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）の雑音含有量は、他の第２分離信号（分離信号ｙ２２（ｆ，ｔ）、ｙ１１（ｆ，ｔ）と比較して少ない。
【００７１】
また、閾値Ｔｈ２０≦雑音量ｎｃ２（ｔ）＜閾値Ｔｈ２１となる場合には、選択信号生成部５１ｂは、目的音源１０ｂの音源信号と雑音信号との重なり合いが中程度であると判断する。そして、選択信号生成部５１ｂは、雑音信号ｙｎ２（ｆ，ｔ）として、マイク１５ｂの対角線上の信号成分（すなわち、マイク１５ｂにて受音された音源１０ａに対応する分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ））を選択するよう、選択信号を生成する。
【００７２】
ここで、この選択信号によって選択される分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ）は、音源１０ａからの目的信号に対応し、分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）に対応する信号である。また、分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ）は、マイク１５ｂの対角線上の信号成分であり、分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）と比較して、振幅スペクトルの絶対値が小さい。したがって、目的信号に対応する信号が分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）である場合、分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ）の雑音含有量は、他の第２分離信号（分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ））と比較し中程度である。
【００７３】
さらに、閾値Ｔｈ２１≦雑音量ｎｃ２（ｔ）となる場合には、選択信号生成部５１ｂは、目的音源１０ｂの音源信号と雑音信号との重なり合いが大きいと判断する。そして、選択信号生成部５１ｂは、雑音信号ｙｎ２（ｆ，ｔ）として、マイク１５ａからの目的信号に対応する分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）を選択する。
【００７４】
ここで、この選択信号によって選択される分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）は、音源１０ａからの目的信号に対応する。したがって、目的信号に対応する信号が分離信号ｙ２１（ｆ，ｔ）である場合、分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）の雑音含有量は、他の第２分離信号（分離信号ｙ１２（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ））と比較し大きい。
【００７５】
このように、選択部５３ｂは、選択信号生成部５１ｂ側から入力される選択信号に基づいて、周波数ビン毎に、分離信号生成部２０側から第２分離信号として入力される分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ１２（ｆ，ｔ）、ｙ２２（ｆ，ｔ）のうち１の分離信号を雑音信号ｙｎ２（ｆ，ｔ）として選択する。そして、選択された雑音信号ｙｎ２（ｆ，ｔ）は、雑音除去処理部６０側に出力される。
【００７６】
すなわち、選択部５３ｂは、雑音量ｎｃ２（ｔ）に基づいて、第２分離信号から１の分離信号を雑音信号ｙｎ２（ｆ，ｔ）として選択できる。例えば、雑音量ｎｃ２（ｔ）が少ない場合には、目的信号に対して雑音含有量の小さな雑音信号が選択される。そのため、雑音除去処理部６０の除去処理によって目的信号が劣化することを抑制できる。
【００７７】
図９は、雑音除去処理部６０の構成の一例を示すブロック図である。雑音除去処理部６０は、周波数ビン毎に、マスク処理部３０から入力された雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）、ｙ２１’（ｆ，ｔ）から雑音成分（第２雑音成分）を除去する。また、雑音除去処理部６０は、第２雑音成分が除去された雑音除去信号ｙ１１”（ｆ，ｔ）、ｙ２１”（ｆ，ｔ）を目的信号として逆フーリエ変換部１８（１８ａ、１８ｂ）側に出力する。
【００７８】
図９に示すように、雑音除去処理部６０は、主として、雑音成分生成部６１（６１ａ）と、除去部６５（６５ａ、６５ｂ）と、を有している。
【００７９】
なお、雑音成分生成部６１ａ、６１ｂでは同様な処理が行われるため、以下では雑音成分生成部６１ａで実行される処理についてのみ説明する。また、除去部６５ａ、６５ｂにおいても同様な処理が行われるため、以下では除去部６５ａで実行される処理についてのみ説明する。
【００８０】
雑音成分生成部６１ａは、雑音信号選択部５０側によって選択された雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）と、雑音量計測部４０側から入力された雑音量ｎｃ１（ｔ）と、に基づいて第２雑音成分を、周波数ビン毎に生成する。
【００８１】
ここで、本実施の形態において第２雑音成分は、雑音量ｎｃ１（ｔ）を線形変換（例えば、ルックアップテーブルに基づいて雑音量ｎｃ１（ｔ）を変換する、または、雑音量ｎｃ１（ｔ）を対数変換する等）し、変換後の雑音量ｎｃ１（ｔ）と、雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）とを乗算することによって求められる。なお、線形変換手法については、予め実験等により必要なパラメータ等が定められる。
【００８２】
このように、雑音除去処理部６０の雑音成分生成部６１ａでは、雑音量計測部４０で生成された雑音量ｎｃ１（ｔ）をも考慮に入れて第２雑音成分を生成することができる。そのため、目的信号に対応する雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）から雑音成分をさらに良好に除去することができる。
【００８３】
除去部６５ａは、雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）の振幅スペクトルの絶対値から第２雑音成分の振幅スペクトルの絶対値を減算することにより、目的信号に対応する信号の振幅スペクトルを求める。また、除去部６５ａは、雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）の位相角を検出する。そして、除去部６５ａは、求められた振幅スペクトルと位相角とに基づいて、雑音除去信号ｙ１１”（ｆ，ｔ）を生成する。
【００８４】
このようにの雑音除去処理部６０の除去部６５ａでは、減算処理によって目的信号の振幅スペクトルを演算することができる。そのため、除去部６５ａの計算コストを低減させることができる。
【００８５】
なお、雑音成分生成部６１ｂでは、第２雑音成分が、雑音成分生成部６１ａと同様な処理により、雑音量ｎｃ２（ｔ）と雑音信号ｙｎ２（ｆ，ｔ）とに基づいて演算される。また、除去部６５ｂでは、雑音除去信号ｙ２１’（ｆ，ｔ）の振幅スペクトルの絶対値から、第２雑音成分の振幅スペクトルの絶対値が減算されることによって、雑音除去信号ｙ２１”（ｆ，ｔ）の振幅スペクトルが演算される。
【００８６】
逆フーリエ変換部１８（１８ａ、１８ｂ）は、雑音除去処理部６０の除去部６５ａ、６５ｂから出力された周波数領域の雑音除去信号ｙ１１”（ｆ，ｔ）、ｙ２１”（ｆ，ｔ）を時間領域の目的信号ｙ１（ｔ）、ｙ２（ｔ）に変換する。
【００８７】
＜１．２．第１の実施の形態の信号処理装置の利点＞
以上のように、第１の実施の形態の信号処理装置１では、第１分離信号の雑音状況に応じ、マスク処理部３０および雑音除去処理部６０によって雑音除去が実行される。すなわち、マスク処理部３０により雑音除去された雑音除去信号ｙ１１’（ｆ，ｔ）、ｙ２１’（ｆ，ｔ）からは、第１分離信号の雑音状況に応じた第２雑音成分が、さらに除去される。そのため、環境音や反響音のように波動源から出力された原信号の周囲を覆う雑音信号が多く含まれている場合であっても、マスク処理部３０による除去処理がなされた第１分離信号から、さらに良好に雑音成分を除去することができる。
【００８８】
また、第１の実施の形態の雑音量計測部４０は、雑音量計測部は、マスク処理部３０によって得られた雑音状況の判断結果を利用して、雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）を計測することができる。そのため、雑音量計測部４０のハードウェア構成を簡略化することができ、装置全体の製造コストを低減させることができる。
【００８９】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態における信号処理装置１００は、第１の実施の形態と比較して、雑音量計測部１４０の構成が異なる点を除いては、第１の実施の形態と同様である。そこで、以下ではこの相違点を中心に説明する。なお、以下の説明において、第１の信号処理装置１における構成要素と同様な構成要素については同一符号を付している。これら同一符号の構成要素は、第１の実施の形態において説明済みであるため、本実施の形態では説明を省略する。
【００９０】
＜２．１．信号処理装置の構成＞
図１０は、第２および第３の実施の形態における信号処理装置１００、２００の全体構成の一例を示すブロック図である。図１１は、第２の実施の形態の雑音量計測部１４０の構成の一例を示すブロック図である。雑音量計測部１４０は、分離信号生成部２０から入力された周波数領域の第１分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ２１（ｆ，ｔ）を時間領域に変換するとともに、変換後の第１分離信号を用いて演算された尖度β２に基づいて、第１分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ２１（ｆ，ｔ）に含まれる雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）を計測する。図１１に示すように、雑音量計測部１４０は、主として、逆フーリエ変換部１４２（１４２ａ、１４２ｂ）と、尖度演算部１４３（１４３ａ、１４３ｂ）と、を有している。
【００９１】
逆フーリエ変換部１４２（１４２ａ、１４２ｂ）は、逆フーリエ変換部１８と同様なハードウェア構成を有する演算部である。逆フーリエ変換部１４２ａは、入力された周波数領域の第１分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）を時間領域の信号に変換する。また、逆フーリエ変換部１４２ｂは、入力された周波数領域のｙ２１（ｆ，ｔ）を時間領域の信号に変換する。
【００９２】
尖度演算部１４３（１４３ａ、１４３ｂ）は、逆フーリエ変換された後の時間領域の第１分離信号に基づいて、尖度β２を演算する。本実施の形態では、この尖度β２が雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）として使用されている。
【００９３】
なお、周波数領域の分離信号ｙ１１（ｆ，ｔ）、ｙ２１（ｆ，ｔ）に対応する時間領域の第１分離信号を分離信号ｙ１１（ｔ）、ｙ２１（ｔ）とし、第１分離信号ｙ１１（ｔ）、ｙ２１（ｔ）の標準偏差をσ、平均値をｙａｖｅ、４次の積率をμ４とした場合、尖度β２は、数５および数６のように表される。
【００９４】
【数５】
【００９５】
【数６】
【００９６】
ここで、尖度β２は時間領域の第１分離信号の分布形を評価可能な統計量である。β２＝「０」のとき、時間領域の第１分離信号は、正規分布となる。この場合は、環境音や反響音のようにもう的信号の周囲を覆う雑音が、第１分離信号に多く含まれていると考えられる。一方、尖度β２の値が大きい程、時間領域における第１分離信号のばらつきが小さくなる。すなわち、第１分離信号には、容易に分離可能な雑音成分が含まれているものと考えられる。
【００９７】
＜２．２．第２の実施の形態の信号処理装置の利点＞
以上のように、第２の実施の形態の信号処理装置１００は、目的信号に対応する第１分離信号の尖度を使用することにより、第１分離信号に含まれる雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）を計測することができる。そのため、第１分離信号の雑音状況を正確に把握することができる。
【００９８】
また、第２の実施の形態の信号処理装置１００による雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）の計測において、マスク処理部３０の介在は必要とされない。そのため、雑音量計測部１４０とマスク処理部３０との間で実行される処理（例えば、同期処理）が不要となり、雑音量計測部１４０およびマスク処理部３０の回路構成を簡略化することができる。
【００９９】
＜３．第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。この第３の実施の形態における信号処理装置２００は、第１の実施の形態と比較して、雑音量計測部２４０の構成が異なる点を除いては、第１の実施の形態と同様である。そこで、以下ではこの相違点を中心に説明する。なお、以下の説明において、第１の信号処理装置１における構成要素と同様な構成要素については同一符号を付している。これら同一符号の構成要素は、第１の実施の形態において説明済みであるため、本実施の形態では説明を省略する。
【０１００】
＜３．１．信号処理装置の構成＞
図１２は、第３の実施の形態の雑音量計測部２４０の構成の一例を示すブロック図である。図１３および図１４は、第２分離信号の広がり状況を説明するための図である。雑音量計測部２４０は、分離信号生成部２０から入力された周波数領域の複数の分離信号のうち第２分離信号について、該第２分離信号の広がり状況を求める。そして、雑音量計測部２４０は、第２分離信号の広がり状況に基づいて、フレーム毎に、対応する第１分離信号に含まれる雑音量を計測する。図１２に示すように、雑音量計測部２４０は、主として、方向推定処理部２４５（２４５ａ、２４５ｂ）と、広がり判定処理部２４６（２６４ａ、２４６ｂ）と、を有している。
【０１０１】
方向推定処理部２４５（２４５ａ、２４５ｂ）は、いわゆるビームフォーミングと呼ばれる演算手法（ＤＯＡ：Direction of Arraival）を実行する。ここで、ビームフォーミングでは、到来する音源信号ｓ１（ｔ）、ｓ２（ｔ）について、マイク１５の位置によって変わる混合信号ｘ１（ｔ）、ｘ２（ｔ）の遅延時間と、マイク１５の特性とを利用して、音源方向を特定する。
【０１０２】
図１２に示すように、方向推定処理部２４５ａには分離行列のうち係数ｗ１１（ｆ）、ｗ１２（ｆ）が、方向推定処理部２４５ｂには分離行列のうち係数ｗ２１（ｆ）、ｗ２２（ｆ）が、それぞれ入力される。
【０１０３】
広がり判定処理部２４６（２４６ａ、２４６ｂ）は、方向推定処理部２４５（２４５ａ、２４５ｂ）によって演算された音源方向角を階級とし、階級について度数をプロットしたヒストグラムを求める。そして、広がり判定処理部２４６は、各第２分離信号の方向のばらつき状況を、例えば、（１）第２分離信号の標準偏差、（２）最大音源方向角から最小音源方向角を減算した角度幅Ｒ１（図１３参照）、Ｒ２（図１４参照）、および、（３）所定角度範囲に属する度数（すなわち、所定範囲におけるヒストグラムの面積）等に基づいて、演算する。本実施の形態では、この広がり状況（ばらつき状況）が雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）として使用されている。
【０１０４】
ここで、第２分離信号の広がり状況（例えば、標準偏差）が予め実験等によって求められた所定範囲の外側となる場合、第１分離信号には、環境音や反響音のように目的信号の周囲を覆う雑音が第１分離信号に多く含まれていると考えられる。一方、第２分離信号の広がり状況がこの所定範囲内となる場合、第１分離信号には、容易に分離可能な雑音成分が含まれているものと考えられる。
【０１０５】
＜３．２．第３の実施の形態の信号処理装置の利点＞
以上のように、第３の実施の形態の信号処理装置２００は、目的信号に対する第２分離信号の広がり状況を使用することにより、第１分離信号に含まれる雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）を計測することができる。そのため、第１分離信号の雑音状況を正確に把握することができる。
【０１０６】
また、第３の実施の形態の信号処理装置２００による雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）の計測において、マスク処理部３０の介在は必要とされない。そのため、雑音量計測部２４０とマスク処理部３０との間で実行される処理（例えば、同期処理）が不要となり、雑音量計測部２４０およびマスク処理部３０の回路構成を簡略化することができる。
【０１０７】
＜４．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【０１０８】
（１）第１ないし第３の実施の形態において、音源（波動源）１０は、２つであるものとして説明したが、これに限定されるものでなく、音源１０の個数は、Ｍ（≧３）の複数であってもよい。また、マイク（観測部）１５は、２つであるものとして説明したが、これに限定されるものでなく、観測部１５の個数は、Ｎ（≧３）の複数であってもよい。
【０１０９】
この場合において、マスク処理部３０は、１個の第１分離信号と、（Ｍ−１）×Ｎ個の第２分離信号と、に基づいて雑音状況を判断し、雑音信号選択部５０は、（Ｍ−１）×Ｎ個の第２分離信号のうちの１つを、雑音信号として選択する。
【０１１０】
（２）また、（１）第１ないし第３の実施の形態において、雑音除去処理部６０の雑音成分生成部６１（６１ａ、６１ｂ）は、線形変換後の雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）と、雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）、ｙｎ２（ｆ，ｔ）と、を乗算することによって、第２雑音成分を演算するものとして説明したがこれに限定されるものでない。例えば、雑音量ｎｃ１（ｔ）、ｎｃ２（ｔ）が、線形変換することなく、雑音信号ｙｎ１（ｆ，ｔ）、ｙｎ２（ｆ，ｔ）と乗算されることによって第２雑音成分が求められてもよい。これにより、雑音成分生成部６１における計算コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態における信号処理装置の全体構成を一例を示すブロック図である。
【図２】第１ないし第３の実施の形態における分離信号生成部の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】第１ないし第３の実施の形態におけるマスク処理部の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】マスク処理部による第１雑音成分の除去手法を説明するための図である。
【図５】マスク処理部による第１雑音成分の除去手法を説明するための図である。
【図６】マスク処理部による第１雑音成分の除去手法を説明するための図である。
【図７】第１の実施の実施の形態における雑音量計測部の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】第１ないし第３の実施の形態における雑音信号選択部の構成の一例を示すブロック図である。
【図９】第１ないし第３の実施の形態における雑音除去処理部の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】第２および第３の実施の形態における信号処理装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１１】第２の実施の形態における雑音量計測部の構成の一例を示すブロック図である。
【図１２】第３の実施の形態における雑音量計測部の構成の一例を示すブロック図である。
【図１３】第２分離信号の広がり状況を説明するための図である。
【図１４】第２分離信号の広がり状況を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１、１００、２００ 信号処理装置
１０（１０ａ、１０ｂ） 音源（波動源）
１５（１５ａ、１５ｂ） マイク（観測部）
２０ 分離信号生成部
３０ マスク処理部
４０、１４０、２４０ 雑音量計測部
４１（４１ａ、４１ｂ） 計数部
５０ 雑音信号選択部
６０ 雑音除去処理部
１４３（１４３ａ、１４３ｂ） 尖度演算部
２４５（２４５ａ、２４５ｂ） 方向推定処理部
２４６（２４６ａ、２４６ｂ） 広がり判定処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の波動源のうち対象となる波動源から出力された原信号を目的信号として復元する信号処理装置であって、
(a) 各々が、前記複数の波動源から出力された複数の原信号につき、該複数の原信号の混合信号として観測可能な複数の観測部と、
(b) 各観測部で観測されて周波数領域に変換された１フレーム分の前記混合信号から、互いに独立した複数の分離信号を前記フレーム内の周波数ビン毎に生成する分離信号生成部と、
(c) 前記複数の分離信号のうち前記目的信号に対応する第１分離信号と、前記複数の分離信号のうち前記第１分離信号以外の第２分離信号と、に基づいて、前記第１分離信号の雑音状況を判断する処理と、
雑音状況の判断結果に基づいて求められた第１雑音成分を前記第１分離信号から除去することにより雑音除去信号を生成する処理と、
前記雑音状況の判断結果に基づいて雑音状況信号を生成する処理と、
を、前記フレーム内の周波数ビン毎に行うマスク処理部と、
(d) 前記マスク処理部側から入力された前記周波数ビン毎の雑音状況信号に基づいて、前記フレーム毎に、前記第１分離信号に含まれる雑音量を計測する雑音量計測部と、
(e) 前記雑音量計測部によって計測された前記雑音量に基づいて、前記周波数ビン毎に、前記第２分離信号のうちの１つの信号を雑音信号として選択する雑音信号選択部と、
(f) 前記雑音信号に基づいて生成された第２雑音成分を、前記雑音除去信号から前記周波数ビン毎に除去するとともに、前記第２雑音成分が除去された前記雑音除去信号を目的信号として出力する雑音除去処理部と、
を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の信号処理装置において、
前記マスク処理部は、前記周波数ビン毎に、前記目的信号に対応する前記第１分離信号の振幅スペクトルと、前記第２分離信号の振幅スペクトルと、の大小比較に基づいて、前記雑音状況の判断と、前記雑音状況信号の生成と、を行い、
前記雑音量計測部は、前記雑音状況信号を計数することによって、前記雑音量を計測することを特徴とする信号処理装置。
【請求項３】
複数の波動源のうち対象となる波動源から出力された原信号を目的信号として復元する信号処理装置であって、
(a) 各々が、前記複数の波動源から出力された複数の原信号につき、該複数の原信号を混合信号として観測可能な複数の観測部と、
(b) 各観測部で観測されて周波数領域に変換された１フレーム分の前記混合信号から、互いに独立した複数の分離信号を前記フレーム内の周波数ビン毎に生成する分離信号生成部と、
(c) 前記複数の分離信号のうち前記目的信号に対応する第１分離信号と、前記複数の分離信号のうち前記第１分離信号以外の第２分離信号と、に基づいて、前記第１分離信号の雑音状況を判断する処理と、
雑音状況の判断結果に基づいて求められた第１雑音成分を前記第１分離信号から除去することにより雑音除去信号を生成する処理と、
を前記フレーム内の周波数ビン毎に行うマスク処理部と、
(d) 前記分離信号生成部から入力された前記複数の分離信号に基づいて、前記フレーム毎に、前記第１分離信号に含まれる雑音量を計測する雑音量計測部と、
(e) 前記雑音量計測部によって計測された前記雑音量に基づいて、前記周波数ビン毎に、前記第２分離信号のうちの１つの信号を雑音信号として選択する雑音信号選択部と、
(f) 前記雑音信号に基づいて生成された第２雑音成分を前記雑音除去信号から前記周波数ビン毎に除去するとともに、前記第２雑音成分が除去された前記雑音除去信号を目的信号として出力する雑音除去処理部と、
を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の信号処理装置において、
前記雑音量計測部は、前記分離信号生成部から入力された周波数領域の第１分離信号を時間領域に変換するとともに、変換後の前記第１分離信号を用いて演算された尖度に基づいて、前記第１分離信号に含まれる前記雑音量を計測することを特徴とする信号処理装置。
【請求項５】
請求項３に記載の信号処理装置において、
前記雑音量計測部は、前記分離信号生成部から入力された第２分離信号の広がり状況に基づいて、前記フレーム毎に、前記第１分離信号に含まれる雑音量を計測することを特徴とする信号処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の信号処理装置において、
前記広がり状況は、第２分離信号の方向のばらつき状況であることを特徴とする信号処理装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記雑音除去処理部は、前記雑音量計測部側から入力された前記雑音量と、前記雑音信号選択部によって選択された雑音信号と、に基づいて、前記第２雑音成分を生成することを特徴とする信号処理装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記雑音除去処理部は、前記雑音除去信号の振幅スペクトルから前記第２雑音成分の振幅スペクトルを減算することによって、前記周波数ビン毎に前記目的信号の振幅スペクトルを演算することを特徴とする信号処理装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の信号処理装置において、
Ｍ個の波動源から出力されたＭ個の原信号は、それぞれＮ個の観測部によって観測され（Ｍ、Ｎは、それぞれ２以上の自然数）、
前記マスク処理部は、１個の第１分離信号と、（Ｍ−１）×Ｎ個の第２分離信号と、に基づいて雑音状況を判断し、
前記雑音信号選択部は、（Ｍ−１）×Ｎ個の第２分離信号のうちの１つを、雑音信号として選択することを特徴とする信号処理装置。
【請求項１】
複数の波動源のうち対象となる波動源から出力された原信号を目的信号として復元する信号処理装置であって、
(a) 各々が、前記複数の波動源から出力された複数の原信号につき、該複数の原信号の混合信号として観測可能な複数の観測部と、
(b) 各観測部で観測されて周波数領域に変換された１フレーム分の前記混合信号から、互いに独立した複数の分離信号を前記フレーム内の周波数ビン毎に生成する分離信号生成部と、
(c) 前記複数の分離信号のうち前記目的信号に対応する第１分離信号と、前記複数の分離信号のうち前記第１分離信号以外の第２分離信号と、に基づいて、前記第１分離信号の雑音状況を判断する処理と、
雑音状況の判断結果に基づいて求められた第１雑音成分を前記第１分離信号から除去することにより雑音除去信号を生成する処理と、
前記雑音状況の判断結果に基づいて雑音状況信号を生成する処理と、
を、前記フレーム内の周波数ビン毎に行うマスク処理部と、
(d) 前記マスク処理部側から入力された前記周波数ビン毎の雑音状況信号に基づいて、前記フレーム毎に、前記第１分離信号に含まれる雑音量を計測する雑音量計測部と、
(e) 前記雑音量計測部によって計測された前記雑音量に基づいて、前記周波数ビン毎に、前記第２分離信号のうちの１つの信号を雑音信号として選択する雑音信号選択部と、
(f) 前記雑音信号に基づいて生成された第２雑音成分を、前記雑音除去信号から前記周波数ビン毎に除去するとともに、前記第２雑音成分が除去された前記雑音除去信号を目的信号として出力する雑音除去処理部と、
を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の信号処理装置において、
前記マスク処理部は、前記周波数ビン毎に、前記目的信号に対応する前記第１分離信号の振幅スペクトルと、前記第２分離信号の振幅スペクトルと、の大小比較に基づいて、前記雑音状況の判断と、前記雑音状況信号の生成と、を行い、
前記雑音量計測部は、前記雑音状況信号を計数することによって、前記雑音量を計測することを特徴とする信号処理装置。
【請求項３】
複数の波動源のうち対象となる波動源から出力された原信号を目的信号として復元する信号処理装置であって、
(a) 各々が、前記複数の波動源から出力された複数の原信号につき、該複数の原信号を混合信号として観測可能な複数の観測部と、
(b) 各観測部で観測されて周波数領域に変換された１フレーム分の前記混合信号から、互いに独立した複数の分離信号を前記フレーム内の周波数ビン毎に生成する分離信号生成部と、
(c) 前記複数の分離信号のうち前記目的信号に対応する第１分離信号と、前記複数の分離信号のうち前記第１分離信号以外の第２分離信号と、に基づいて、前記第１分離信号の雑音状況を判断する処理と、
雑音状況の判断結果に基づいて求められた第１雑音成分を前記第１分離信号から除去することにより雑音除去信号を生成する処理と、
を前記フレーム内の周波数ビン毎に行うマスク処理部と、
(d) 前記分離信号生成部から入力された前記複数の分離信号に基づいて、前記フレーム毎に、前記第１分離信号に含まれる雑音量を計測する雑音量計測部と、
(e) 前記雑音量計測部によって計測された前記雑音量に基づいて、前記周波数ビン毎に、前記第２分離信号のうちの１つの信号を雑音信号として選択する雑音信号選択部と、
(f) 前記雑音信号に基づいて生成された第２雑音成分を前記雑音除去信号から前記周波数ビン毎に除去するとともに、前記第２雑音成分が除去された前記雑音除去信号を目的信号として出力する雑音除去処理部と、
を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の信号処理装置において、
前記雑音量計測部は、前記分離信号生成部から入力された周波数領域の第１分離信号を時間領域に変換するとともに、変換後の前記第１分離信号を用いて演算された尖度に基づいて、前記第１分離信号に含まれる前記雑音量を計測することを特徴とする信号処理装置。
【請求項５】
請求項３に記載の信号処理装置において、
前記雑音量計測部は、前記分離信号生成部から入力された第２分離信号の広がり状況に基づいて、前記フレーム毎に、前記第１分離信号に含まれる雑音量を計測することを特徴とする信号処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の信号処理装置において、
前記広がり状況は、第２分離信号の方向のばらつき状況であることを特徴とする信号処理装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記雑音除去処理部は、前記雑音量計測部側から入力された前記雑音量と、前記雑音信号選択部によって選択された雑音信号と、に基づいて、前記第２雑音成分を生成することを特徴とする信号処理装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記雑音除去処理部は、前記雑音除去信号の振幅スペクトルから前記第２雑音成分の振幅スペクトルを減算することによって、前記周波数ビン毎に前記目的信号の振幅スペクトルを演算することを特徴とする信号処理装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の信号処理装置において、
Ｍ個の波動源から出力されたＭ個の原信号は、それぞれＮ個の観測部によって観測され（Ｍ、Ｎは、それぞれ２以上の自然数）、
前記マスク処理部は、１個の第１分離信号と、（Ｍ−１）×Ｎ個の第２分離信号と、に基づいて雑音状況を判断し、
前記雑音信号選択部は、（Ｍ−１）×Ｎ個の第２分離信号のうちの１つを、雑音信号として選択することを特徴とする信号処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−２５２５８７（Ｐ２００８−２５２５８７Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９２０６７（Ｐ２００７−９２０６７）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（５９１１２８４５３）株式会社メガチップス (322)
【出願人】（５０４１４３４４１）国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学 (226)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（５９１１２８４５３）株式会社メガチップス (322)
【出願人】（５０４１４３４４１）国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学 (226)
【Ｆターム（参考）】
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