雑音抑圧装置、雑音抑圧方法およびプログラム
【課題】入力信号から雑音信号の推定を行って雑音信号を選択的に低減する際の音質の向上を図る。
【解決手段】雑音抑圧ゲイン算出部３２は、事後ＳＮＲと事前ＳＮＲとから、各帯域の雑音抑圧ゲインを算出する。事前ＳＮＲ算出部３１は、直前フレームおよび現在フレームの事後ＳＮＲと、直前フレームの雑音抑圧ゲインと、重み係数α(k,b)を用いて、各帯域の事前ＳＮＲを算出する。α算出部３０で算出される各帯域の重み係数α(k,b)は、信号の状態に応じて適応的に変化させられる。つまり、重み係数α(k,b)は、雑音と判定される帯域ｂにあっては最大値αMAX(b)に近づいていくように更新され、非雑音と判定される帯域ｂにあっては直ちに最小値αMIN(b)とされる。これにより、雑音抑圧ゲイン生成部１５で算出される各帯域の雑音抑圧ゲインの精度（追従性）を高めることができ、音質の向上を図ることができる。
【解決手段】雑音抑圧ゲイン算出部３２は、事後ＳＮＲと事前ＳＮＲとから、各帯域の雑音抑圧ゲインを算出する。事前ＳＮＲ算出部３１は、直前フレームおよび現在フレームの事後ＳＮＲと、直前フレームの雑音抑圧ゲインと、重み係数α(k,b)を用いて、各帯域の事前ＳＮＲを算出する。α算出部３０で算出される各帯域の重み係数α(k,b)は、信号の状態に応じて適応的に変化させられる。つまり、重み係数α(k,b)は、雑音と判定される帯域ｂにあっては最大値αMAX(b)に近づいていくように更新され、非雑音と判定される帯域ｂにあっては直ちに最小値αMIN(b)とされる。これにより、雑音抑圧ゲイン生成部１５で算出される各帯域の雑音抑圧ゲインの精度（追従性）を高めることができ、音質の向上を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、雑音抑圧装置、雑音抑圧方法およびプログラムに関し、特に、入力信号から雑音信号の推定を行って雑音信号を選択的に低減した出力信号を得る雑音抑圧装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）や携帯電話などの通信機器やＩＣレコーダなど、マイクロホンで収音した人間の音声をＡＤ（Analog to Digital）変換し、デジタル信号として伝送・記録したうえで再生を行う電子機器が広く普及している。これらの電子機器の使用時には周囲環境から発せられる音がマイクに混入し音声を聞き取る妨げとなる。
【０００３】
そこで、従来、携帯電話などにおいては、入力信号から雑音信号の推定を行い、雑音信号を選択的に低減する雑音抑圧技術が導入されてきた。この種の雑音抑圧技術は、例えば、非特許文献１などに開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Yariv Ephraim and David Malarah, ”SpeechEnhancementUsing a Minimum Mean Square Error Short-Time Spectral Amplitude Estimator”,IEEE Transactions on Accoustics, Speech, And Signal Processing,Vol. ASSP-32, No. 6, December1994 pp1109-1121.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の雑音抑圧技術においては、入力信号が複数帯域に分割され、帯域毎に、信号の帯域パワーと推定された雑音の帯域パワーとからＳＮＲが算出され、この算出されたＳＮＲが平滑化され、この平滑化されたＳＮＲに基づいて雑音抑圧ゲインが決定される。この場合、平滑化係数αは固定値である０．９８で扱うことが推奨されているが、速い信号変化に追従できない。結果として、雑音抑圧ゲインに誤差が生じ、音声の冒頭がつぶれてしまうなど音質劣化の原因となる。一方、追従速度を速めるために平滑化係数αに小さな値を用いると、こんどはミュージカルノイズとよばれる聴感上耳障りな副作用が生じ、音質が劣化する。
【０００６】
この発明の目的は、入力信号から雑音信号の推定を行って雑音信号を選択的に低減する際の音質の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の概念は、
入力信号を所定フレーム長のフレームに分割してフレーム化するフレーム化部と、
上記フレーム化部で得られたフレーム化信号を複数の帯域に分割して帯域分割信号を得る帯域分割部と、
上記帯域分割部で得られた各帯域分割信号から帯域パワーを得る帯域パワー算出部と、
上記フレーム化信号の特性に基づいて、各帯域の帯域分割信号が雑音か否かを判定する雑音判定部と、
上記帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音判定部の判定結果から、各帯域の雑音の帯域パワーを推定する雑音帯域パワー推定部と、
上記帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定する雑音抑圧ゲイン決定部と、
上記帯域分割部で得られた各帯域分割信号に、上記雑音抑圧ゲイン決定部で決定された各帯域の雑音抑圧ゲインを適用して雑音が抑圧された帯域分割信号を得る雑音抑圧部と、
上記雑音抑圧部で得られた各帯域分割信号を帯域合成して雑音抑圧されたフレーム化信号を得る帯域合成部と、
上記帯域合成部で得られた各フレームのフレーム化信号をフレーム合成して雑音を抑圧した出力信号を得るフレーム合成部とを備え、
上記雑音抑圧ゲイン決定部は、
帯域毎に、上記帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーとからＳＮＲを算出するＳＮＲ算出部と、
帯域毎に、上記ＳＮＲ算出部で算出されたＳＮＲを平滑化するＳＮＲ平滑化部とを有し、
上記ＳＮＲ平滑部で平滑化された各帯域のＳＮＲに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定し、
上記ＳＮＲ平滑化部は、
平滑化の係数を、上記雑音判定部の判定結果および周波数帯域に基づいて変更する
雑音抑圧装置にある。
【０００８】
この発明において、フレーム化部により、入力信号は所定時間長のフレームに分割されてフレーム化される。そして、帯域分割部により、フレーム化信号が複数の帯域に分割されて帯域分割信号が得られる。例えば、この帯域分割部では、フレーム化信号に対して高速フーリエ変換が施されて周波数領域の信号とされて、複数帯域に分割される。
【０００９】
帯域パワー算出部により、帯域分割部で得られた各帯域分割信号から帯域パワーが得られる。この場合、例えば、フーリエ変換で得られる複素スペクトルからパワースペクトルが算出され、パワースペクトルの帯域内の最大値あるいは平均値などが代表値、つまり帯域パワーとされる。
【００１０】
雑音判定部により、フレーム化信号の特性に基づいて、各帯域の帯域分割信号が雑音か否かが判定される。例えば、各帯域が順次判定帯域とされ、この判定帯域の帯域分割信号の現在のフレームと過去のフレームとの帯域パワーが比較され、該帯域パワーの変動が閾値内にあるとき、この判定帯域は雑音と判定される。この判定は、雑音のパワーはフレーム間で一定であり、逆にパワー変動が大きい信号は雑音ではないとの仮定に基づいている。
【００１１】
また、例えば、フレーム化信号におけるゼロクロス幅のヒストグラムに基づいて、各帯域が雑音か否か判定される。例えば、雑音でないときには、同様の波形が繰り返されることから、所定のゼロクロス幅の度数が大きくなる。そのため、ゼロクロス幅のヒストグラムに基づいて、各帯域が雑音か否の判定が可能となる。
【００１２】
また、例えば、フレーム化信号におけるゼロクロス幅のヒストグラムに基づいて、各帯域が雑音か否かの最初の判定が行われる。この最初の判定において、各帯域が雑音と判定されるとき、次の判定が行われる。次の判定では、各帯域が順次判定帯域とされ、この判定帯域の帯域分割信号の現在のフレームと過去のフレームとが比較され、変動が閾値内にあるとき、この判定帯域は雑音と判定される。このような２段階の判定により、雑音判定の精度が高められる。
【００１３】
各帯域が雑音か否かの判定を、帯域分割信号の状態を監視して行う判定だけでは不十分な場合がある。例えば、帯域パワーの定常性を検出して雑音と判定しようとする場合、特に帯域分割の帯域幅が広いようなケースではトーン性の信号と雑音の区別がつかない。そこで、フレーム全体で雑音か否かの判定を行って、これと帯域ごとの判定を組み合わせることで、最終的な雑音判定精度を高めることが可能となる。
【００１４】
雑音帯域パワー推定部により、帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと雑音判定部の判定結果から、各帯域の雑音帯域パワーが推定される。例えば、雑音と判定される帯域の雑音帯域パワーの推定は、前のフレームの雑音の帯域パワーの推定値と帯域分割信号の帯域パワーを重み付け加算して更新することで行われる。
【００１５】
雑音抑圧ゲイン決定部により、帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインが決定される。この場合、雑音抑圧ゲイン決定部は、帯域毎に、帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーとからＳＮＲを算出するＳＮＲ算出部と、帯域毎に、ＳＮＲ算出部で算出されたＳＮＲを平滑化するＳＮＲ平滑化部とを有する構成とされる。
【００１６】
雑音抑圧ゲイン決定部では、ＳＮＲ平滑部で平滑化された各帯域のＳＮＲに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインが決定される。この場合、平滑化の係数は、雑音判定部の判定結果および周波数帯域に基づいて変更される。
【００１７】
例えば、雑音抑圧ゲイン決定部では、帯域毎に、現在のフレームの信号の帯域パワーと推定された雑音の帯域パワーの比が第１のＳＮＲとされ、直前フレームの信号の帯域のパワーと雑音抑圧ゲインが乗算された量と直前フレームの推定された雑音の帯域パワーの比が第２のＳＮＲとされる。そして、雑音抑圧ゲイン決定部では、第１のＳＮＲと第２のＳＮＲとが用いられて雑音抑圧ゲインが決定される。
【００１８】
なお、雑音抑圧ゲイン決定部では、ＳＮＲ平滑化部で平滑化された各帯域のＳＮＲと共に、ＳＮＲ算出部で算出されたＳＮＲに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインが決定される、ようにしてもよい。
【００１９】
雑音抑圧部により、帯域分割部で得られた各帯域分割信号に、雑音抑圧ゲイン決定部で決定された各帯域の雑音抑圧ゲインが適用されて、雑音が抑圧された帯域分割信号が得られる。そして、帯域合成部により、雑音抑圧部で得られた各帯域分割信号が帯域合成されて雑音抑圧されたフレーム化信号が得られ、フレーム合成部により、帯域合成部で得られた各フレームのフレーム化信号がフレーム合成されて、雑音が抑圧された出力信号が得られる。
【００２０】
このように、この発明においては、帯域毎に、平滑化ＳＮＲに基づいて雑音抑圧ゲインが決定されるが、その平滑化係数が雑音判定部の判定結果および帯域に基づいて変更される。例えば、各フレーム、各帯域で、非雑音と判定される場合の平滑化係数（α）は小さい値へと変更され、雑音と判定される場合の平滑化係数（α）は大きい値へと変更される。これにより、信号の時間変化が激しい区間での平滑化ＳＮＲの追従性を改善でき、また、信号の時間変化が少ない区間での平滑化ＳＮＲの無用な変化を抑制できる。そのため、各帯域の雑音抑圧ゲインの精度を高めることができ、音質の劣化を少なく抑えることができる。
【００２１】
この発明において、例えば、雑音抑圧ゲイン決定部で決定された雑音抑圧ゲインが予め設定された下限値より小さくなるとき、雑音抑圧ゲインの値をこの下限値に修正する雑音抑圧ゲイン修正部をさらに備え、雑音抑圧部は、雑音抑圧ゲイン修正部で修正された雑音抑圧ゲインを用いる、ようにされる。
【００２２】
この場合、下限値は帯域別に設定される。例えば、非雑音の信号が音声である場合に、音声信号が含まれる確率の高い帯域については雑音抑圧ゲインの下限値が高めの値に設定される。そして、雑音抑圧ゲイン決定部で決定された雑音抑圧ゲインが下限値を下回った場合は下限値で置き換えられる。これにより、雑音抑圧ゲイン決定部で決定された雑音抑圧ゲインの誤差があっても聴感上の音質劣化が少なくされる。
【００２３】
また、この発明の他の概念は、
複数チャネルの入力信号をそれぞれ所定フレーム長のフレームに分割してフレーム化する複数のフレーム化部と、
上記複数のフレーム化部で得られたフレーム化信号をそれぞれ複数の帯域に分割して帯域分割信号を得る複数の帯域分割部と、
上記複数の帯域分割部で得られた各帯域分割信号からそれぞれ帯域パワーを得る複数の帯域パワー算出部と、
上記複数チャネルのフレーム化信号の特性に基づいて、各帯域が雑音か否かを判定する雑音判定部と、
上記複数の帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音判定部の判定結果からそれぞれ各帯域の雑音の帯域パワーを推定する複数の雑音帯域パワー推定部と、
上記複数の帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記複数の雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーに基づいてそれぞれ各帯域の雑音抑圧ゲインを決定する複数の雑音抑圧ゲイン決定部と、
上記複数の帯域分割部で得られた各帯域分割信号に、上記複数の雑音抑圧ゲイン決定部で決定された各帯域の雑音抑圧ゲインを適用してそれぞれ雑音が抑圧された帯域分割信号を得る複数の雑音抑圧部と、
上記複数の雑音抑圧部で得られた各帯域分割信号を帯域合成してそれぞれ雑音抑圧されたフレーム化信号を得る複数の帯域合成部と、
上記複数の帯域合成部で得られた各フレームのフレーム化信号をフレーム合成してそれぞれ雑音を抑圧した出力信号を得る複数のフレーム合成部とを備え、
上記雑音抑圧ゲイン決定部は、
帯域毎に、上記帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーとからＳＮＲを算出するＳＮＲ算出部と、
帯域毎に、上記ＳＮＲ算出部で算出されたＳＮＲを平滑化するＳＮＲ平滑化部とを有し、
上記ＳＮＲ平滑部で平滑化された各帯域のＳＮＲに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定し、
上記ＳＮＲ平滑化部は、
平滑化の係数を、上記雑音判定部の判定結果および周波数帯域に基づいて変更する
雑音抑圧装置にある。
【００２４】
この発明においては、雑音判定部により、各チャネルにおいて、各帯域の雑音抑圧ゲインが決定されて、雑音抑圧処理が行われる。複数チャネルのフレーム化信号の特性に基づいて、各帯域が雑音か否かが判定される。例えば、各帯域が順次判定帯域とされ、判定帯域について各チャネルで雑音か否かが判定され、全てのチャネルで雑音と判定されるとき、この判定帯域は雑音であると判定される。各チャネルにおいて、フレーム毎に各帯域の雑音抑圧ゲインを決定する際には、雑音判定部の判定結果が共通に用いられる。
【００２５】
このように、この発明においては、複数チャネル（例えば、ステレオ信号の場合の左右チャネル）における雑音の帯域パワーの推定誤差により複数チャネルの雑音抑圧ゲインに意図しない振幅差が発生することが抑制され、複数チャネルの不整合による定位の破壊が回避される。
【発明の効果】
【００２６】
この発明によれば、入力信号から雑音信号の推定を行って雑音信号を選択的に低減する際の音質の劣化を少なく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の第１の実施の形態としての雑音抑圧装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】有声音検出部のゼロクロス幅計算部における計算動作を説明するための図である。
【図３】フレーム化信号が音声（非雑音）である場合における、信号波形（各サンプルの振幅）と、ゼロクロス幅のヒストグラムの一例を示す図である。
【図４】フレーム化信号が音声（雑音）である場合における、信号波形（各サンプルの振幅）と、ゼロクロス幅のヒストグラムの一例を示す図である。
【図５】雑音・非雑音判定部の判定処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【図６】α算出部で算出される重み係数α(k,b)の推移例を示す図である。
【図７】この発明の第２の実施の形態としての雑音抑圧装置の構成例を示すブロック図である。
【図８】雑音抑圧装置を構成する雑音抑圧ゲイン生成部の構成例を示すブロック図である。
【図９】雑音・非雑音判定部の判定処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１０】雑音抑圧処理をソフトウェアで行うコンピュータ装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」とする）について説明する。なお、説明を以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
３．変形例
【００２９】
＜１．第１の実施の形態＞
［雑音抑圧装置］
図１は、第１の実施の形態としての雑音抑圧装置１０の構成例を示している。この雑音抑圧装置１０は、信号入力端子１１と、フレーム化部１２と、窓がけ部１３と、高速フーリエ変換部１４と、雑音抑圧ゲイン生成部１５を有している。また、この雑音抑圧装置１０は、フーリエ係数修正部１６と、逆高速フーリエ変換部１７と、窓がけ部１８と、オーバーラップ加算部１９と、信号出力端子２０を有している。
【００３０】
信号入力端子１１は、入力信号ｙ(n)を供給する端子である。この入力信号ｙ(n)は、標本化周波数がｆsのデジタル信号である。フレーム化部１２は、信号入力端子１１に供給される入力信号ｙ(n)を、フレーム毎の処理を行うために、所定フレーム長、例えばフレーム長がＮfサンプルのフレームに分割してフレーム化する。例えば、ｋ番目のフレームの信号のｎ番目のサンプルは、ｙf(k,n)と表記される。フレーム化部１２におけるフレーム化処理においては、隣接フレームをオーバーラップさせてもよい。
【００３１】
窓がけ部１３は、フレーム化信号ｙf(k,n)に分析窓wana(n)による窓がけを行う。窓がけ部１３は、分析窓wana(n)として、例えば、以下の（１）式で定義されるものを用いる。Ｎｗは、窓長である。
【数１】
【００３２】
高速フーリエ変換部１４は、窓がけ部１３で窓がけされたフレーム化信号ｙf(k,n)に対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fouriertransform）処理を施し、時間領域信号を周波数領域信号に変換する。雑音抑圧ゲイン生成部１５は、フレーム化処理で得られたフレーム化信号ｙf(k,n)と、高速フーリエ変換処理で得られた各フーリエ係数（各周波数スペクトル）とに基づいて、各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインを生成する。この各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインは、周波数軸上のフィルタを構成する。この雑音抑圧ゲイン生成部１５の詳細については、後述する。
【００３３】
フーリエ係数修正部１６は、高速フーリエ変換処理で得られた各フーリエ係数と、雑音抑圧ゲイン生成部１５で生成された各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインの積をとることで係数修正を行う。つまり、フーリエ係数修正部１６は、周波数軸上で、雑音を抑圧するためのフィルタ計算を行う。
【００３４】
逆高速フーリエ変換部１７は、係数修正された各フーリエ係数に対して、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier transform）処理を施す。この逆高速フーリエ変換部１７は、上述の高速フーリエ変換部１４とは逆の処理を行い、周波数領域信号を時間領域信号に変換する。
【００３５】
窓がけ部１８は、逆高速フーリエ変換部１７で得られた雑音抑圧されたフレーム化信号に合成窓wsyn(n)による窓がけを行う。窓がけ部１８は、合成窓wsyn(n)として、例えば、以下の（２）式で定義されるものを用いる。
【数２】
【００３６】
なお、窓がけ部１３における分析窓wana(n)および窓がけ部１８における合成窓wsyn(n)の形状は任意でよい。しかし、一連の分析・合成系において、完全再構成条件を満たすものを用いることが望ましい。
【００３７】
オーバーラップ加算部１９は、窓がけ部１８で窓がけされた各フレームのフレーム化信号のフレーム境界部分について重ね合わせを行って、雑音が抑圧された出力信号を得る。信号出力端子２０は、オーバーラップ加算部１９で得られた出力信号を出力する。
【００３８】
雑音抑圧装置１０の動作を簡単に説明する。信号入力端子１１に入力信号ｙ(n)が供給され、この入力信号ｙ(n)は、フレーム化部１２に供給される。このフレーム化部１２では、フレーム毎に処理を行うために、入力信号ｙ(n)がフレーム化される。つまり、このフレーム化部１２では、入力信号ｙ(n)が、所定フレーム長、例えばフレーム長がＮfサンプルのフレームに分割される。フレーム毎のフレーム化信号ｙf(k,n)は、窓がけ部１３に、順次供給される。
【００３９】
窓がけ部１３では、後述する高速フーリエ変換部１４で安定したフーリエ係数を得るために、フレーム化信号ｙf(k,n)に分析窓wana(n)による窓がけが行われる。このように窓がけされたフレーム化信号ｙf(k,n)は、高速フーリエ変換部１４に供給される。この高速フーリエ変換部１４では、窓がけされたフレーム化信号ｙf(k,n)に対して、高速フーリエ変換処理が施され、時間領域信号から周波数領域信号に変換される。高速フーリエ変換処理で得られた各フーリエ係数（各周波数スペクトル）は、フーリエ係数修正部１６に供給される。
【００４０】
フレーム化部１２で得られたフレーム毎のフレーム化信号ｙf(k,n)は、雑音抑圧ゲイン生成部１５に供給される。また、高速フーリエ変換部１４で得られたフレーム毎の各フーリエ係数は、雑音抑圧ゲイン生成部１５に供給される。雑音抑圧ゲイン生成部１５では、フレーム毎に、フレーム化信号ｙf(k,n)と各フーリエ係数とに基づいて、各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインが生成される。この各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインは、フーリエ係数修正部１６に供給される。
【００４１】
フーリエ係数修正部１６では、フレーム毎に、高速フーリエ変換部１４で高速フーリエ変換処理されて得られた各フーリエ係数と、雑音抑圧ゲイン生成部１５で生成された各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインの積が取られて係数修正が行われる。つまり、このフーリエ係数修正部１６では、周波数軸上で、雑音を抑圧するためのフィルタ計算が行われる。係数修正された各フーリエ係数は、逆高速フーリエ変換部１７に供給される。
【００４２】
逆高速フーリエ変換部１７では、フレーム毎に、係数修正された各フーリエ係数に対して、逆高速フーリエ変換処理が施され、周波数領域信号が時間領域信号に変換される。逆高速フーリエ変換部１７で得られたフレーム化信号は、窓がけ部１８に供給される。この窓がけ部１８では、フレーム毎に、逆高速フーリエ変換部１７で得られた雑音抑圧されたフレーム化信号に合成窓wsyn(n)による窓がけが行われる。
【００４３】
窓がけ部１８で窓がけされた各フレームのフレーム化信号は、オーバーラップ加算部１９に供給される。このオーバーラップ加算部１９では、各フレームのフレーム化信号のフレーム境界部分について重ね合わせが行われて、雑音が抑圧された出力信号が得られる。そして、この出力信号は、信号出力端子２０に出力される。
【００４４】
［雑音抑圧ゲイン生成部］
雑音抑圧ゲイン生成部１５の詳細を説明する。この雑音抑圧ゲイン生成部１５は、基本的には、上述した非特許文献１などに開示されている雑音抑圧技術を用いて、雑音抑圧ゲインを生成する。最初に、この雑音抑圧技術の概要を以下に説明する。
【００４５】
この雑音抑圧技術では、第ｋフレーム、ｂ番目の帯域の入力帯域信号をＹ(k,b)としたとき、以下の（３）式に示されるように、雑音抑圧ゲインＧ(k,b)が用いられて、雑音を抑圧した帯域信号Ｘ(k,b)が得られる。雑音抑圧ゲインＧ(k,b)は、事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」および事後ＳＮＲ「γ(k,b)」から計算される。
Ｘ(k,b)＝Ｇ(k,b)Ｙ(k,b) ・・・（３）
【００４６】
事後ＳＮＲ「γ(k,b)」は、入力信号の帯域パワーをＢ(k,b)、雑音の推定帯域パワーをＤ(k,b)とするとき、以下の（４）式により計算される。
γ(k,b)＝Ｂ(k,b)／Ｄ(k,b) ・・・（４）
【００４７】
事前ＳＮＲ「ξ(k, b)」は、重み係数（平滑化係数）αを用いて、以下の（５）式により計算される。
ξ(k,b)＝αＧ２(k-1,b)γ(k?1,b)＋(１-α)Ｐ[γ(k,b)-1] ・・・（５）
【００４８】
ここで、Ｐ[・]は、以下の（６）式のように定義される演算子である。
【数３】
【００４９】
雑音抑圧ゲインＧ(k,b)は、事前ＳＮＲ「ξ(k, b)」および事後ＳＮＲ「γ(k,b)」を用いて、以下の（７）式のように計算される。In(x) は第一種変形ベッセル関数である。
【数４】
【００５０】
雑音抑圧ゲインは事前ＳＮＲおよび事後ＳＮＲの推定値から計算されるため、推定精度は雑音抑圧の適切さに直接的な影響を及ぼす。中でも、雑音の帯域パワー推定値Ｄ(k,b)は、ＳＮＲ推定値全てに影響を及ぼすため、この推定精度向上は装置全体の性能向上を目指すうえで重要な課題となる。
【００５１】
雑音の帯域パワーに推定誤差が無いと仮定した場合も、上述の事前ＳＮＲの計算方法（（５）式参照）において、非特許文献１では、α＝０．９８と固定値で扱うことを推奨しており、速い信号変化に推定が追従できない。結果として、雑音抑圧ゲインＧ(k,b)の推定誤差が生じ、音声の冒頭がつぶれてしまうなど音質劣化の原因となる。一方、追従速度を速めるためにαに小さな値を用いると、こんどはミュージカルノイズと呼ばれる聴感上耳障りな副作用が生じ、音質が劣化してしまうという問題がある。
【００５２】
雑音抑圧ゲイン生成部１５は、基本的には、上述した非特許文献１などに開示されている雑音抑圧技術を用いる。しかし、雑音の帯域パワーを精度良く推定するとともに、信号の状態に応じて適応的な係数変更を行うことで、最適な雑音抑圧ゲインＧ(k,b)の生成を行い得るものとされる。
【００５３】
雑音抑圧ゲイン生成部１５は、帯域分割部２１と、帯域パワー算出部２２と、有声音検出部２３と、雑音・非雑音判定部２７と、雑音帯域パワー推定部２８を有している。また、雑音抑圧ゲイン生成部１５は、事後ＳＮＲ算出部２９と、α算出部３０と、事前ＳＮＲ算出部３１と、雑音抑圧ゲイン算出部３２と、雑音抑圧ゲイン修正部３３と、フィルタ構成部３４を有している。
【００５４】
帯域分割部２１は、高速フーリエ変換部１４で高速フーリエ変換処理されて得られた各周波数スペクトル（各フーリエ係数）を、例えば、２５の周波数帯域に分割する。表１は、帯域分割の一例を示している。バンド番号は、各帯域を識別するために付された番号である。各周波数帯域は、人間の聴覚システムが、高域ほど知覚分解能が劣化するという聴覚心理の研究から得られた知見に基づいている。
【００５５】
【表１】
【００５６】
帯域パワー算出部２２は、帯域分割部２１で分割された帯域毎に、周波数スペクトルから帯域パワーＢ(k,b)を算出する。ここで、(k,b)は、第ｋフレーム、ｂ番目の帯域を示している。帯域パワー算出部２２は、帯域パワーＢ(k,b)を算出する方法として、各周波数スペクトルからパワースペクトルをそれぞれ算出し、周波数レンジ内で最大値を求め、この最大値を代表値としてＢ(k,b)とする方法を用いる。なお、帯域パワー算出部２２は、帯域パワーＢ(k,b)を算出する方法として、各周波数スペクトルからパワースペクトルをそれぞれ算出し、周波数レンジ内における平均値を求め、この平均値を代表値としてＢ(k,b)とする方法を用いてもよい。
【００５７】
有声音検出部２３は、フレーム化部１２で得られたフレーム化信号ｙf(k,n)に基づいて、フレーム毎に、有声音が含まれているか否かを示す有声音フラグＦv(k)を出力する。この有声音検出部２３は、ゼロクロス幅計算部２４、ヒストグラム計算部２５および有声音フラグ算出部２６を有している。
【００５８】
ゼロクロス幅計算部２４は、フレーム化された連続するサンプル間で符号が、例えば正から負、あるいは負から正というように逆転する箇所、または、逆の符号を有するサンプル間で０という値を有するサンプルが存在する箇所をゼロクロス点として検出する。そして、ゼロクロス幅計算部２４は、図２に示すように、隣接するゼロクロス点の間のサンプル数を計算してＬz(0)，Ｌz(1)，・・・，Ｌz(m)のようにゼロクロス幅として記録する。
【００５９】
ヒストグラム計算部２５は、ゼロクロス幅計算部２４からゼロクロス幅Ｌz(p)を受け取って、フレーム内における分布を調べる。例えば、１０サンプルおきに２０領域で統計を取る場合、ヒストグラム計算部２５は、初期値として、Ｈz(q)＝０（０≦ｑ＜２０）とする。そして、ヒストグラム計算部２５は、以下の（８）式のように、ヒストグラムＨz(q)を得る。
【００６０】
【数５】
【００６１】
有声音フラグ算出部２６は、ヒストグラム計算部２５で得られた度数Ｈz(q)が最大値となるインデックス（階級）ｑpeakを求める。そして、有声音フラグ算出部２６は、インデックスｑpeakの度数Ｈz(q)を、そのインデックスｑpeakのしきい値Ｔh(q)と比較し、以下の（９）式に示すように、有声音フラグＦv(k)を設定する。ここで、各インデックスは、各ゼロクロス幅レンジを示す。
【００６２】
【数６】
【００６３】
図３（ａ），（ｂ）は、フレーム化信号ｙf(k,n)が音声（非雑音）である場合における、信号波形（各サンプルの振幅）と、ゼロクロス幅のヒストグラムの一例を示している。音声（非雑音）の場合、同様の波形が繰り返され、所定のゼロクロス幅レンジの度数が大きくなる。そのため、Ｈz(q)＞Ｔh(q)となり、有声音フラグＦv(k)は、Ｆv(k)＝１に設定される。ここで、しきい値Ｔh(q)は、ゼロクロス幅レンジ（インデックス）毎に設定されており、ゼロクロス幅の小さなゼロクロス幅レンジに対応するＴh(q)ほど大きな値とされている。
【００６４】
一方、図４（ａ），（ｂ）は、フレーム化信号ｙf(k,n)が雑音である場合における、信号波形（各サンプルの振幅）と、ゼロクロス幅のヒストグラムの一例を示している。雑音の場合、ゼロクロス幅の小さなゼロクロス幅レンジの度数が大きくなる。そのため、Ｈz(q)≦Ｔh(q)となり、有声音フラグＦv(k)は、Ｆv(k)＝０に設定される。
【００６５】
雑音・非雑音判定部２７は、フレーム毎に、有声音検出部２３で得られた有声音フラグＦv(k)と、帯域パワー算出部２２で算出された各帯域の帯域パワーＢ(k,b)を用いて、各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)を設定する。雑音・非雑音判定部２７は、図５のフローチャートに示す判定処理を、フレーム毎に、各帯域において、実行する。
【００６６】
雑音・非雑音判定部２７は、ステップＳＴ１において、判定処理を開始し、システムの初期化を行う。この初期化において、雑音・非雑音判定部２７は、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)を、Ｃn(b)＝０に初期化しておく。
【００６７】
次に、雑音・非雑音判定部２７は、ステップＳＴ２の処理に移る。このステップＳＴ２において、雑音・非雑音判定部２７は、有声音フラグＦv(k)が０より大きいか否か、つまり、Ｆv(k)＝１であるか否かを判断する。Ｆv(k)＝１であるとき、つまり現在フレームｋが有声音であるとき、雑音・非雑音判定部２７は、ステップＳＴ３において、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)をクリアし、Ｃn(b)＝０とする。そして、雑音・非雑音判定部２７は、現在帯域ｂは雑音でないと判定し、ステップＳＴ４において、雑音帯域フラグＦnz(k,b)を、Ｆnz(k,b)＝０とし、その後に、ステップＳＴ５において、判定処理を終了する。
【００６８】
ステップＳＴ２でＦv(k)＝０であるとき、つまり現在フレームｋが有声音でないとき、雑音・非雑音判定部２７は、ステップＳＴ６の処理に移る。このステップＳＴ６において、雑音・非雑音判定部２７は、現在フレームｋの帯域パワーＢ(k,b)と、直前フレームｋ−１の帯域パワーＢ(k-1,b)のパワー比を求める。そして、雑音・非雑音判定部２７は、このステップＳＴ６において、パワー比が、低レベル側のしきい値ＴpL(b)と高レベル側のしきい値ＴpH(b)との間に収まっているか否かを判断する。
【００６９】
雑音・非雑音判定部２７は、パワー比がしきい値間に収まっているとき、現在帯域ｂを雑音の候補とし、パワー比がしきい値間に収まっていないとき、現在帯域ｂは雑音でないと判定する。この判定は、雑音信号のパワーは一定であり、逆にパワー変動が激しい信号は雑音でないとの仮定に基づいている。
【００７０】
パワー比がしきい値間に収まっていないとき、つまり、現在帯域ｂは雑音でないと判定するとき、雑音・非雑音判定部２７は、ステップＳＴ３において、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)をクリアし、Ｃn(b)＝０とする。そして、雑音・非雑音判定部２７は、ステップＳＴ４において、Ｆnz(k,b)＝０とし、その後に、ステップＳＴ５において、判定処理を終了する。
【００７１】
一方、パワー比がしきい値間に収まっているとき、つまり、現在帯域ｂを雑音の候補とするとき、雑音・非雑音判定部２７は、ステップＳＴ７の処理に移る。このステップＳＴ７において、雑音・非雑音判定部２７は、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)を、１だけカウントアップする。
【００７２】
そして、雑音・非雑音判定部２７は、ステップＳＴ８において、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)が、しきい値Ｔcを超えたか否かを判定する。Ｃn(b)＞Ｔcでないとき、雑音・非雑音判定部２７は、現在帯域ｂは雑音でないと判定し、ステップＳＴ４において、Ｆnz(k,b)＝０とし、その後に、ステップＳＴ５において、判定処理を終了する。
【００７３】
一方、Ｃn(b)＞Ｔcであるとき、雑音・非雑音判定部２７は、ステップＳＴ９の処理に移る。このステップＳＴ９において、雑音・非雑音判定部２７は、現在帯域ｂが雑音であると判定し、雑音帯域フラグＦnz(k,b)を、Ｆnz(k,b)＝１にセットし、その後に、ステップＳＴ５において、判定処理を終了する。
【００７４】
上述の図５のフローチャートの判定処理では、有声音検出部２３で得られた有声音フラグＦv(k)を用いてフレーム全体で一つの雑音・非雑音判定を行い、これと帯域毎の判定を組み合わせることで、最終的な判定結果としている。これは、帯域毎の信号の状態を監視して行う判定だけでは不十分な場合があるからである。例えば、帯域パワーの定常性を検出して雑音と判定しようとする場合、特に帯域分割の帯域幅が広いようなケースではトーン性の信号と雑音の区別がつかない。したがって、図５のフローチャートの判定処理を行うことで、帯域毎の雑音判定精度を高めることができる。
【００７５】
図１に戻って、雑音帯域パワー推定部２８は、フレーム毎に、各帯域の雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)を推定する。雑音帯域パワー推定部２８は、雑音・非雑音判定部２７で設定された雑音帯域フラグＦnz(k,b)に基づいて、Ｆnz(k,b)＝１である帯域、つまり雑音の帯域についてのみ、雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)の更新を行う。
【００７６】
雑音帯域パワー推定部２８における雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)の更新方法の例としては、例えば、以下の（１０）式に示すように、帯域パワーＢ(k,b)を使用し、指数重みμnzを用いて更新する方法が考えられる。μnz の値は、０．９から１．０程度の間で、雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)が実際の雑音の変化に追従し、なおかつ、聴感上違和感が無い程度に、設定されることが望ましい。
【００７７】
【数７】
【００７８】
事後ＳＮＲ算出部２９は、以下の（１１）式に基づき、入力信号の帯域パワーＢ(k,b)と、雑音帯域パワーの推定値Ｄ(k,b)を用いて、フレーム毎に、各帯域の事後ＳＮＲ「γ(k,b)」を算出する。なお、この（１１）式は、上述した（４）式と同じものである。この事後ＳＮＲ算出部２９は、ＳＮＲ算出部を構成している。
γ(k,b)＝Ｂ(k,b)／Ｄ(k,b) ・・・（１１）
【００７９】
事前ＳＮＲ算出部３１は、以下の（１２）式に基づき、フレーム毎に、各帯域の事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」を算出する。この場合、事前ＳＮＲ算出部３１は、直前フレームおよび現在フレームの事後ＳＮＲ「γ(k-1,b)，γ(k,b)」と、直前フレームの雑音抑圧ゲインＧ′(k-1,b)と、重み係数αを用いる。なお、この（１２）式は、雑音抑圧ゲインＧ(k-1,b)がリミッタ処理による修正後の雑音抑圧ゲインＧ′(k-1,b)に変わっていることを除き、上述した（５）式と同じものである。
ξ(k,b)＝αＧ′２(k-1,b)γ(k-1,b)＋(１-α)Ｐ[γ(k,b)-1] ・・・（１２）
【００８０】
α算出部３０は、上述の（１２）式における重み係数αを、定数ではなく、フレームと周波数帯域で変動する重み係数α(k,b)として、（１３）式に基づいて、算出する。αMAX(b)およびαMIN(b)は、それぞれ、帯域ごとに設定された重み係数α(k,b)の最大値および最小値である。重み係数α(k,b)を（１３）式に基づいて算出する場合、雑音と判定される帯域ｂにあっては、重み係数α(k,b)は最大値αMAX(b)に近づいていき、非雑音と判定される帯域ｂにあっては、最小値αMIN(b)となる。図６は、重み係数α(k,b)の推移例を示している。
【００８１】
【数８】
【００８２】
上述の（１２）式におけるαを、上述のα(k,b)を用いた形に書き直すと、以下の（１４）式のようになる。
ξ(k,b)＝α(k-1,b)Ｇ′２(k-1,b)γ(k?1,b)＋(１-α(k,b))Ｐ[γ(k,b)-1]
・・・（１４）
【００８３】
事前ＳＮＲ算出部３１は、上述の（１４）式に基づき、事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」の算出を行う。上述した重み係数α(k,b)の算出の仕組みにより、音声など一般的に変化の激しい非雑音に対しては追従が早く、一方、定常性を仮定している雑音に対してはゆっくり追従するよう、事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」の計算がされるようになる。この事前ＳＮＲ算出部３１は、ＳＮＲ平滑部を構成している。
【００８４】
雑音抑圧ゲイン算出部３２は、事後ＳＮＲ算出部２９で算出された事後ＳＮＲ「γ(k,b)」と事前ＳＮＲ算出部３１で算出された事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」とから、以下の（１５）式に基づいて、フレーム毎に、各帯域の雑音抑圧ゲインＧ(k,b)を算出する。なお、この（１５）式は、上述した（７）式と同じものである。
【数９】
【００８５】
雑音抑圧ゲイン修正部３３は、雑音抑圧ゲイン算出部３２で算出された雑音抑圧ゲインＧ(k,b)に、帯域毎に予め設定してある雑音抑圧ゲインの下限値ＧMIN(b)に基づいてリミッタをかけ、修正された雑音抑圧ゲインＧ′(k,b)を算出する。以下の（１６）式は、雑音抑圧ゲイン修正部３３におけるリミッタ処理を表している。
【数１０】
【００８６】
この雑音抑圧ゲイン修正部３３は、聴感上の雑音低減量を最大化しつつも、雑音推定における過大見積りに起因して雑音抑圧ゲインが小さくなりすぎないようにするために設けられている。ここで、下限値ＧMIN(b)は、対象音源の性質や聴覚心理に基づいて、帯域別に設定される。例えば、非雑音の信号が音声である場合に、音声信号が含まれる確率の高い帯域については雑音抑圧ゲインの下限値が高めの値に設定される。雑音抑圧ゲインＧ(k,b)が下限値ＧMIN(b)を下回った場合は、この下限値ＧMIN(b)で置き換えられる。これにより、雑音抑圧ゲインＧ(k,b)の誤差があっても聴感上の音質劣化が少なくされる。
【００８７】
フィルタ構成部３４は、雑音抑圧ゲイン修正部３３で修正されたフレーム毎の各帯域の雑音抑圧ゲインＧ′(k,b)から、フレーム毎に、各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインを算出し、周波数軸上のフィルタを構成する。算出方法は、帯域分割部２１でフーリエ係数を帯域分割したのと逆写像して得られたものをそのまま用いる単純な方法でもよいが、ゲインが周波数軸上で不連続にならないように上述の方法で得られたものをさらに周波数軸上でスムージングする方法でもよい。
【００８８】
雑音抑圧ゲイン生成部１５の動作を簡単に説明する。高速フーリエ変換部１４でフレーム毎に高速フーリエ変換処理されて得られた各周波数スペクトル（各フーリエ係数）は、帯域分割部２１に供給される。この帯域分割部２１では、フレーム毎に、各周波数スペクトルが、例えば、２５の周波数帯域に分割される（表１参照）。
【００８９】
帯域分割部２１で帯域分割されて得られた各帯域の周波数スペクトルは、フレーム毎に、帯域パワー算出部２２に供給される。この帯域パワー算出部２２では、フレーム毎に、各帯域の帯域パワーＢ(k,b)が算出される。例えば、帯域ｂ内の各周波数スペクトルに対応したパワースペクトルがそれぞれ算出され、その最大値あるいは平均値が帯域パワーＢ(k,b)とされる。
【００９０】
また、フレーム化部１２で得られたフレーム化信号ｙf(k,n)は、有声音検出部２３に供給される。この有声音検出部２３では、フレーム化信号ｙf(k,n)に基づいて、フレーム毎に、有声音が含まれているか否かを示す有声音フラグＦv(k)が得られる。有声音検出部２３では、フレーム全体の雑音・非雑音の判定が行われ、非雑音と判定されるときはＦv(k)＝１とされ、雑音と判定されるときはＦv(k)＝０とされる。ここで、有声音検出部２３における雑音・非雑音の判定は、フレーム化信号ｙf(k,n)に基づいてゼロクロス幅が検出され、このゼロクロス幅のヒストグラムが計算されることで行われる。
【００９１】
有声音検出部２３で得られたフレーム毎の有声音フラグＦv(k)は、雑音・非雑音判定部２７に供給される。また、帯域パワー算出部２２で算出されたフレーム毎の各帯域の帯域パワーＢ(k,b)は、雑音・非雑音判定部２７に供給される。この雑音・非雑音判定部２７では、フレーム毎に、有声音フラグＦv(k)と、各帯域の帯域パワーＢ(k,b)を用いて、各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)が設定される（図５参照）。この場合、有声音フラグＦv(k)が１であってフレーム全体として非雑音と判定されているときは、全ての帯域が雑音でないと判定され、全ての帯域でＦnz(k,b)＝０とされる。
【００９２】
また、有声音フラグＦv(k)が０であってフレーム全体として雑音と判定されているときは、帯域毎に、帯域パワーの定常性検出により雑音か非雑音かの判定が行われる。帯域パワーに定常性があって、その帯域が雑音候補と判定されるとき、その帯域の雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)がカウントアップされる。そして、そのカウント値がしきい値Ｔｃを超えるとき、その帯域は雑音であると判定され、Ｆnz(k,b)＝１とされる。
【００９３】
一方、帯域パワーに定常性がなく、その帯域が非雑音と判定されるとき、Ｆnz(k,b)＝０とされる。また、帯域パワーに定常性があって、その帯域が雑音候補と判定されても、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)のカウント値がしきい値Ｔｃ以下のとき、その帯域は非雑音であると判定され、Ｆnz(k,b)＝０とされる。
【００９４】
雑音・非雑音判定部２７でフレーム毎に設定された各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)は雑音帯域パワー推定部２８に供給される。また、帯域パワー算出部２２でフレーム毎に算出された各帯域の帯域パワーＢ(k,b)は、雑音帯域パワー推定部２８に供給される。この雑音帯域パワー推定部２８では、フレーム毎に、各帯域の雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)が推定される。
【００９５】
この雑音帯域パワー推定部２８では、雑音帯域フラグＦnz(k,b)に基づいて、Ｆnz(k,b)＝１である帯域、つまり雑音の帯域についてのみ、雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)の更新が行われる。例えば、帯域パワーＢ(k,b)が使用され、指数重みμnzが用いられて更新される（（１０）式参照）。μnz の値は、０．９から１．０程度の間で、雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)が実際の雑音の変化に追従し、なおかつ、聴感上違和感が無い程度に、設定される。
【００９６】
雑音帯域パワー推定部２８でフレーム毎に推定された各帯域の雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)は、事後ＳＮＲ算出部２９に供給される。また、帯域パワー算出部２２でフレーム毎に算出された各帯域の帯域パワーＢ(k,b)は、事後ＳＮＲ算出部２９に供給される。事後ＳＮＲ算出部２９では、フレーム毎に、帯域パワーＢ(k,b)と、雑音帯域パワーの推定値Ｄ(k,b)が用いられて、各帯域の事後ＳＮＲ「γ(k,b)」が算出される（（１１）式参照）。
【００９７】
雑音・非雑音判定部２７でフレーム毎に設定された各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)は、α算出部３０に供給される。このα算出部３０では、フレーム毎に、各帯域の事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」の算出（（１４）式参照）のための重み係数α(k,b)が算出される。重み係数α(k,b)は、雑音と判定される帯域ｂにあっては、最大値αMAX(b)に近づいていくように更新され、非雑音と判定される帯域ｂにあっては、直ちに最小値αMIN(b)とされる（（１３）式、図６参照）。
【００９８】
事後ＳＮＲ算出部２９でフレーム毎に算出された各帯域の事後ＳＮＲ「γ(k,b)」は、事前ＳＮＲ算出部３１に供給される。また、α算出部３０でフレーム毎に算出された各帯域の重み係数α(k,b)は、事前ＳＮＲ算出部３１に供給される。さらに、雑音抑圧ゲイン修正部３３で修正された直前フレームの各帯域の雑音抑圧ゲインＧ′(k,b)は、事前ＳＮＲ算出部３１に供給される。事前ＳＮＲ算出部３１では、フレーム毎に、各帯域の事前ＳＮＲ「ξ(k, b)」が算出される（（１４）式参照）。この場合、直前フレームおよび現在フレームの事後ＳＮＲ「γ(k?1,b)，γ(k,b)」と、直前フレームの雑音抑圧ゲインＧ′(k-1,b)と、重み係数α(k,b)が用いられる。
【００９９】
上述したように、α算出部３０で算出される各帯域の重み係数α(k,b)は、雑音と判定される帯域ｂにあっては、最大値αMAX(b)に近づいていくように更新され、非雑音と判定される帯域ｂにあっては、直ちに最小値αMIN(b)とされる。そのため、音声など一般的に変化の激しい非雑音に対しては追従が早く、一方、定常性を仮定している雑音に対してはゆっくり追従するよう、事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」が計算される。
【０１００】
事後ＳＮＲ算出部２９でフレーム毎に算出された各帯域の事後ＳＮＲ「γ(k,b)」は、雑音抑圧ゲイン算出部３２に供給される。また、事前ＳＮＲ算出部３１でフレーム毎に算出された各帯域の事前ＳＮＲ「ξ(k, b)」は、雑音抑圧ゲイン算出部３２に供給される。雑音抑圧ゲイン算出部３２では、フレーム毎に、事後ＳＮＲ「γ(k,b)」と事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」とから、各帯域の雑音抑圧ゲインＧ(k,b)が算出される（（１５）式参照）。
【０１０１】
雑音抑圧ゲイン算出部３２でフレーム毎に算出された各帯域の雑音抑圧ゲインＧ(k,b)は、雑音抑圧ゲイン修正部３３に供給される。この雑音抑圧ゲイン修正部３３では、フレーム毎に、各帯域の雑音抑圧ゲインＧ(k,b)に対して、帯域毎に予め設定してある雑音抑圧ゲインの下限値ＧMIN(b)に基づいてリミッタがかけられ、修正された雑音抑圧ゲインＧ′(k,b)が算出される。
【０１０２】
雑音抑圧ゲイン修正部３３でフレーム毎に修正された各帯域の雑音抑圧ゲインＧ′(k,b)は、フィルタ構成部３４に供給される。このフィルタ構成部３４では、フレーム毎に、各帯域の雑音抑圧ゲインＧ′(k,b)から、各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインが算出される。このようにフィルタ構成部３４でフレーム毎に算出された各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインは、雑音抑圧ゲイン生成部１５の出力としてフーリエ係数修正部１６に供給される。
【０１０３】
上述したように、図１に示す雑音抑圧装置１０において、雑音抑圧ゲイン生成部１５の雑音抑圧ゲイン算出部３２では、事後ＳＮＲ「γ(k,b)」と事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」とから、各帯域の雑音抑圧ゲインＧ(k,b)が算出される。また、事前ＳＮＲ算出部３１では、各帯域の事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」が算出される。この場合、直前フレームおよび現在フレームの事後ＳＮＲ「γ(k?1,b)，γ(k,b)」と、直前フレームの雑音抑圧ゲインＧ′(k-1,b)と、重み係数α(k,b)が用いられる。
【０１０４】
α算出部３０で算出される各帯域の重み係数α(k,b)は、信号の状態に応じて適応的に変化させられる。つまり、重み係数α(k,b)は、雑音と判定される帯域ｂ（Ｆnz(k,b)＝１）にあっては最大値αMAX(b)に近づいていくように更新され、非雑音と判定される帯域ｂ（Ｆnz(k,b)＝０）にあっては直ちに最小値αMIN(b)とされる。そのため、音声など一般的に変化の激しい非雑音に対しては追従が早く、一方、定常性を仮定している雑音に対してはゆっくり追従するよう、事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」が計算される。
【０１０５】
そのため、雑音抑圧ゲイン生成部１５で算出される各帯域の雑音抑圧ゲインＧ(k,b)の精度（追従性）を高めることができる。したがって、例えば、音声信号の冒頭など信号の変化が激しい箇所で発生する音質劣化を抑制でき、定常雑音の区間など信号の変化がゆるやかな箇所ではミュージカルノイズを抑制でき、音質向上を図ることができる。
【０１０６】
また、上述したように、図１に示す雑音抑圧装置１０において、雑音抑圧ゲイン生成部１５の雑音・非雑音判定部２７では、有声音フラグＦv(k)と、各帯域の帯域パワーＢ(k,b)を用いて、各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)が設定される。つまり、雑音と非雑音が混合した信号においても非雑音と重複しない帯域の雑音に関しては検出できる。また、雑音帯域パワー推定部２８では、雑音帯域フラグＦnz(k,b)に基づいて、Ｆnz(k,b)＝１である帯域、つまり雑音の帯域についてのみ、雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)の更新が行われる。そのため、雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)の推定における時間追従性を改善できると共に、推定精度を高めることができる。したがって、結果的に雑音抑圧ゲインの精度を高めることができ、音質向上を図ることができる。
【０１０７】
また、上述したように、図１に示す雑音抑圧装置１０において、雑音抑圧ゲイン生成部１５の雑音・非雑音判定部２７では、有声音フラグＦv(k)と、各帯域の帯域パワーＢ(k,b)を用いて、各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)が設定される。つまり、雑音・非雑音判定部２７では、有声音フラグＦv(k)によるフレーム全体での雑音・非雑音判定が行われ、これと帯域パワーの定常性検出による帯域毎の判定が組み合わせられることで、最終的な判定結果が得られる。したがって、帯域毎の雑音・非雑音の判定精度を高めることができる。
【０１０８】
また、上述したように、図１に示す雑音抑圧装置１０において、雑音抑圧ゲイン生成部１５の雑音抑圧ゲイン修正部３３では、修正された雑音抑圧ゲインＧ′(k,b)が算出される。この場合、各帯域の雑音抑圧ゲインＧ(k,b)に対して、帯域毎に予め設定してある雑音抑圧ゲインの下限値ＧMIN(b)に基づいてリミッタがかけられて、修正が行われる。したがって、聴感上の雑音低減量を最大化しつつも、推定誤差などによる音質劣化を最小限に抑えることができる。
【０１０９】
なお、図１に示す雑音抑圧装置１０において、雑音抑圧ゲイン生成部１５の雑音・非雑音判定部２７では、有声音フラグＦv(k)と、各帯域の帯域パワーＢ(k,b)を用いて、各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)が設定される。しかし、雑音・非雑音判定部２７では、フレーム毎に、有声音フラグＦv(k)あるいは各帯域の帯域パワーＢ(k,b)のいずれかのみを用いて、各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)を設定することも考えられる。
【０１１０】
有声音フラグＦv(k)のみを用いて各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)を設定する場合、雑音・非雑音判定部２７では、例えば、図５のフローチャートにおいて、ステップＳＴ６の処理を除いた判定処理が行われる。一方、各帯域の帯域パワーＢ(k,b)のいずれかのみを用いて各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)を設定する場合、雑音・非雑音判定部２７では、例えば、図５のフローチャートにおいて、ステップＳＴ２の処理を除いた判定処理が行われる。
【０１１１】
＜２．第２の実施の形態＞
［雑音抑圧装置］
図７は、第２の実施の形態としての雑音抑圧装置１０Ｓの構成例を示している。図１に示す雑音抑圧装置１０がモノラル信号の雑音抑圧に適用した場合の構成例であるのに対して、この雑音抑圧装置１０Ｓはステレオ信号の雑音抑圧に適用した場合の構成例である。この図７において、図１と対応する部分には、同一符号、あるいは同一符号に「Ｌ」、「Ｒ」の文字を添えて示し、適宜、その詳細説明を省略する。ステレオ信号に適用する際には、基本的にはモノラル信号の処理を各チャネルに行えばよい。しかし、ステレオ信号の場合は推定誤差などの要因により処理結果の定位が崩れてしまうなどの弊害が発生する。そのため、ステレオ信号に対応するための対策が施される。
【０１１２】
この雑音抑圧装置１０Ｓは、左チャネル（Ｌch）処理系１００Ｌと、右チャネル（Ｒch）処理系１００Ｌと、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓとから構成されている。左チャネル処理系１００Ｌおよび右チャネル処理系１００Ｌは、それぞれ、図１に示す雑音抑圧装置１０における信号入力端子１１から信号出力端子２０までの処理系と同様に構成されている。
【０１１３】
すなわち、左チャネル処理系１００Ｌは、信号入力端子１１Ｌと、フレーム化部１２Ｌと、窓がけ部１３Ｌと、高速フーリエ変換部１４Ｌを有している。また、この左チャネル処理系１００Ｌは、フーリエ係数修正部１６Ｌと、逆高速フーリエ変換部１７Ｌと、窓がけ部１８Ｌと、オーバーラップ加算部１９Ｌと、信号出力端子２０Ｌを有している。
【０１１４】
また、右チャネル処理系１００Ｒは、信号入力端子１１Ｒと、フレーム化部１２Ｒと、窓がけ部１３Ｒと、高速フーリエ変換部１４Ｒを有している。また、この右チャネル処理系１００Ｒは、フーリエ係数修正部１６Ｒと、逆高速フーリエ変換部１７Ｒと、窓がけ部１８Ｒと、オーバーラップ加算部１９Ｒと、信号出力端子２０Ｒを有している。
【０１１５】
雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓは、フレーム毎に、左チャネル処理系１００Ｌの各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインと、右チャネル処理系１００Ｒの各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインを生成する。この雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓは、左チャネル処理系１００Ｌおよび右チャネル処理系１００Ｒの各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインＧfL (k,f)，ＧfR (k,f)を生成する。この場合、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓは、フレーム化信号および各フーリエ係数（各周波数スペクトル）に基づいて、それぞれのチャネルの雑音抑圧ゲインＧfL (k,f)，ＧfR (k,f)を生成する。この雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓの詳細については、後述する。
【０１１６】
雑音抑圧装置１０Ｓの動作を簡単に説明する。左チャネル処理系１００Ｌにおいて、信号入力端子１１Ｌに左チャネルの入力信号ｙL(n)が供給され、この入力信号ｙL(n)は、フレーム化部１２Ｌに供給される。このフレーム化部１２Ｌでは、フレーム毎に処理を行うために、入力信号ｙL(n)がフレーム化される。つまり、このフレーム化部１２Ｌでは、入力信号ｙL(n)が、所定フレーム長、例えばフレーム長がＮfサンプルのフレームに分割される。フレーム毎のフレーム化信号ｙfL(k,n)は、窓がけ部１３Ｌに、順次供給される。
【０１１７】
窓がけ部１３Ｌでは、後述する高速フーリエ変換部１４Ｌで安定したフーリエ係数を得るために、フレーム化信号ｙfL(k,n)に分析窓wana(n)による窓がけが行われる。このように窓がけされたフレーム化信号ｙfL(k,n)は、高速フーリエ変換部１４Ｌに供給される。この高速フーリエ変換部１４Ｌでは、窓がけされたフレーム化信号ｙfL(k,n)に対して、高速フーリエ変換処理が施され、時間領域信号から周波数領域信号に変換される。高速フーリエ変換処理で得られた各フーリエ係数（各周波数スペクトル）ＹfL(k,f)は、フーリエ係数修正部１６Ｌに供給される。なお、(k,f)は、ｋ番目のフレームのｆ番目の周波数を示している。
【０１１８】
また、右チャネル処理系１００Ｒにおいて、信号入力端子１１Ｒに右チャネルの入力信号ｙR(n)が供給され、この入力信号ｙR(n)は、フレーム化部１２Ｒに供給される。このフレーム化部１２Ｒでは、フレーム毎に処理を行うために、入力信号ｙR(n)がフレーム化される。つまり、このフレーム化部１２Ｒでは、入力信号ｙR(n)が、所定フレーム長、例えばフレーム長がＮfサンプルのフレームに分割される。フレーム毎のフレーム化信号ｙfR(k,n)は、窓がけ部１３Ｒに、順次供給される。
【０１１９】
窓がけ部１３Ｒでは、後述する高速フーリエ変換部１４Ｒで安定したフーリエ係数を得るために、フレーム化信号ｙfR(k,n)に分析窓wana(n)による窓がけが行われる。このように窓がけされたフレーム化信号ｙfR(k,n)は、高速フーリエ変換部１４Ｒに供給される。この高速フーリエ変換部１４Ｒでは、窓がけされたフレーム化信号ｙfR(k,n)に対して、高速フーリエ変換処理が施され、時間領域信号から周波数領域信号に変換される。高速フーリエ変換処理で得られた各フーリエ係数（各周波数スペクトル）ＹfR(k,f)は、フーリエ係数修正部１６Ｒに供給される。なお、(k,f)は、ｋ番目のフレームのｆ番目の周波数を示している。
【０１２０】
フレーム化部１２Ｌ，１２Ｒで得られたフレーム毎のフレーム化信号ｙfL(k,n)，ｙfR(k,n)は、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓに供給される。また、高速フーリエ変換部１４Ｌ，１４Ｒで得られたフレーム毎のフーリエ係数ＹfL(k,n)，ＹfR(k,n)は、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓに供給される。雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓでは、フレーム毎に、フレーム化信号ｙfL(k,n)，ｙfR(k,n)とフーリエ係数ＹfL(k,n)，ＹfR(k,n)に基づいて、左右チャネルに共通の、各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインが生成される。
【０１２１】
また、左チャネル処理系１００Ｌにおいて、フーリエ係数修正部１６Ｌでは、フレーム毎に、高速フーリエ変換部１４Ｌで高速フーリエ変換処理されて得られた各フーリエ係数ＹfL(k,n)の修正が行われる。この場合、各フーリエ係数ＹfL(k,n)と、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓで生成された各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインＧfL(k,f)の積が取られて係数修正が行われる。つまり、このフーリエ係数修正部１６Ｌでは、周波数軸上で、雑音を抑圧するためのフィルタ計算が行われる。係数修正された各フーリエ係数は、逆高速フーリエ変換部１７Ｌに供給される。
【０１２２】
逆高速フーリエ変換部１７Ｌでは、フレーム毎に、係数修正された各フーリエ係数に対して、逆高速フーリエ変換処理が施され、周波数領域信号が時間領域信号に変換される。逆高速フーリエ変換部１７Ｌで得られたフレーム化信号は、窓がけ部１８Ｌに供給される。この窓がけ部１８Ｌでは、フレーム毎に、逆高速フーリエ変換部１７Ｌで得られたフレーム化信号に合成窓wsyn(n)による窓がけが行われる。
【０１２３】
窓がけ部１８Ｌで窓がけされた各フレームのフレーム化信号は、オーバーラップ加算部１９Ｌに供給される。このオーバーラップ加算部１９Ｌでは、各フレームのフレーム化信号のフレーム境界部分について重ね合わせが行われて、雑音が抑圧された出力信号が得られる。そして、この出力信号は、左チャネル処理系１００Ｌの信号出力端子２０Ｌに出力される。
【０１２４】
また、右チャネル処理系１００Ｒにおいて、フーリエ係数修正部１６Ｒでは、フレーム毎に、高速フーリエ変換部１４Ｒで高速フーリエ変換処理されて得られた各フーリエ係数ＹfR(k,n)の修正が行われる。この場合、各フーリエ係数ＹfR(k,n)と、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓで生成された各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインＧfR(k,f)の積が取られて係数修正が行われる。つまり、このフーリエ係数修正部１６Ｒでは、周波数軸上で、雑音を抑圧するためのフィルタ計算が行われる。係数修正された各フーリエ係数は、逆高速フーリエ変換部１７Ｒに供給される。
【０１２５】
逆高速フーリエ変換部１７Ｒでは、フレーム毎に、係数修正された各フーリエ係数に対して、逆高速フーリエ変換処理が施され、周波数領域信号が時間領域信号に変換される。逆高速フーリエ変換部１７Ｒで得られたフレーム化信号は、窓がけ部１８Ｒに供給される。この窓がけ部１８Ｒでは、フレーム毎に、逆高速フーリエ変換部１７Ｒで得られたフレーム化信号に合成窓wsyn(n)による窓がけが行われる。
【０１２６】
窓がけ部１８Ｒで窓がけされた各フレームのフレーム化信号は、オーバーラップ加算部１９Ｒに供給される。このオーバーラップ加算部１９Ｒでは、各フレームのフレーム化信号のフレーム境界部分について重ね合わせが行われて、雑音が抑圧された出力信号が得られる。そして、この出力信号は、右チャネル処理系１００Ｒの信号出力端子２０Ｒに出力される。
【０１２７】
［雑音抑圧ゲイン生成部］
雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓの詳細を説明する。図８は、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓの構成例を示している。この図８において、図１と対応する部分には、同一符号、あるいは同一符号に「Ｌ」、「Ｒ」、「Ｓ」の文字を添えて示し、適宜、その詳細説明を省略する。ここで、「Ｌ」は左チャネル側の処理部分を示し、「Ｒ」は右チャネル側の処理部分を示し、「Ｓ」は左右チャネルの共通処理部分を示す。
【０１２８】
雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓは、帯域分割部２１Ｌ，２１Ｒと、帯域パワー算出部２２Ｌ，２２Ｒと、有声音検出部２３Ｌ，２３Ｒと、雑音・非雑音判定部２７Ｓと、雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒを有している。また、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓは、事後ＳＮＲ算出部２９Ｌ，２９Ｒと、α算出部３０Ｓと、事前ＳＮＲ算出部３１Ｌ，３１Ｒと、雑音抑圧ゲイン算出部３２Ｌ，３２Ｒと、雑音抑圧ゲイン修正部３３Ｌ，３３Ｒと、フィルタ構成部３４Ｌ，３４Ｒを有している。
【０１２９】
帯域分割部２１Ｌ，２１Ｒは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５の帯域分割部２１と同様に構成されている。帯域分割部２１Ｌ，２１Ｒは、高速フーリエ変換部１４Ｌ，１４Ｒで得られた各周波数スペクトル（各フーリエ係数）ＹfL(k,f)，ＹfR(k,f)を、例えば、２５の周波数帯域に分割する（表１参照）。帯域パワー算出部２２Ｌ，２２Ｒは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５の帯域パワー算出部２２と同様に構成されている。帯域パワー算出部２２Ｌ，２２Ｒは、帯域分割部２１Ｌ，２１Ｒで分割された帯域毎に、周波数スペクトルから帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)を算出する。
【０１３０】
有声音検出部２３Ｌ，２３Ｒは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５の有声音検出部２３と同様に構成されている。有声音検出部２３Ｌ，２３Ｒは、フレーム化部１２Ｌ，１２Ｒで得られたフレーム化信号ｙfL(k,n)，ｙfR(k,n)に基づいて、フレーム毎に、有声音が含まれているか否かを示す有声音フラグＦvL(k)，ＦvR(k)を出力する。
【０１３１】
雑音・非雑音判定部２７Ｓは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５の雑音・非雑音判定部２７とほぼ同様に構成されている。この雑音・非雑音判定部２７Ｓは、ステレオ対応とされており、フレーム毎に、左右チャネル共通の各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)を設定する。
【０１３２】
雑音・非雑音判定部２７Ｓは、各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)を設定する。この場合、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、有声音検出部２３Ｌ，２３Ｒで得られた有声音フラグＦvL(k)，ＦvR(k)と、帯域パワー算出部２２Ｌ，２２Ｒで算出された各帯域の帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)を用いる。雑音・非雑音判定部２７Ｓは、図９のフローチャートに示す判定処理を、フレーム毎に、各帯域において、実行する。
【０１３３】
雑音・非雑音判定部２７Ｓは、ステップＳＴ１１において、判定処理を開始し、システムの初期化を行う。この初期化において、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)を、Ｃn(b)＝０に初期化しておく。
【０１３４】
次に、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、ステップＳＴ１２の処理に移る。このステップＳＴ１２において、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、有声音フラグＦvL(k)が０より大きいか否か、つまり、ＦvL(k)＝１であるか否かを判断する。また、このステップＳＴ１２において、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、有声音フラグＦvR(k)が０より大きいか否か、つまり、ＦvR(k)＝１であるか否かを判断する。
【０１３５】
ＦvL(k)＝１、かつＦvR(k)＝１であるとき、つまり現在フレームｋが左右チャネル共に有声音であるとき、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、ステップＳＴ１３において、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)をクリアし、Ｃn(b)＝０とする。そして、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、現在帯域ｂは雑音でないと判定し、ステップＳＴ１４において、雑音帯域フラグＦnz(k,b)を、Ｆnz(k,b)＝０とし、その後に、ステップＳＴ１５において、判定処理を終了する。
【０１３６】
ステップＳＴ１２でＦvL(k)＝１、かつＦvR(k)＝１でないとき、つまり現在フレームｋの少なくとも左右チャネルのいずれかが有声音でないとき、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、ステップＳＴ１６の処理に移る。このステップＳＴ１６において、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、左チャネル側の現在フレームｋの帯域パワーＢL(k,b)と、直前フレームｋ−１の帯域パワーＢL(k-1,b)のパワー比を求める。また、このステップＳＴ１６において、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、右チャネル側の現在フレームｋの帯域パワーＢR(k,b)と、直前フレームｋ−１の帯域パワーＢR(k-1,b)のパワー比を求める。
【０１３７】
そして、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、このステップＳＴ１６において、左右チャネルのパワー比の双方が低レベル側のしきい値ＴpL(b)と高レベル側のしきい値ＴpH(b)との間に収まっているか否かを判断する。すなわち、ＴpL(b)< ＢL(k,b)/ ＢL(k-1,b)<ＴpH(b)、かつＴpL(b)< ＢR(k,b)/ ＢR(k-1,b)< ＴpH(b)であるか否かを判断する。
【０１３８】
雑音・非雑音判定部２７Ｓは、左右チャネルのパワー比の双方がしきい値間に収まっているとき、現在帯域ｂを雑音の候補とし、左右チャネルのパワー比の双方がしきい値間に収まっていないとき、現在帯域ｂは雑音でないと判定する。この判定は、雑音信号のパワーは一定であり、逆にパワー変動が激しい信号は雑音でないとの仮定に基づいている。
【０１３９】
左右チャネルのパワー比の双方がしきい値間に収まっていないとき、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、ステップＳＴ１３において、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)をクリアし、Ｃn(b)＝０とする。そして、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、現在帯域ｂは雑音でないと判定し、ステップＳＴ１４において、Ｆnz(k,b)＝０とし、その後に、ステップＳＴ１５において、判定処理を終了する。
【０１４０】
一方、左右チャネルのパワー比の双方がしきい値間に収まっているとき、つまり、現在帯域ｂを雑音の候補とするとき、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、ステップＳＴ１７の処理に移る。このステップＳＴ１７において、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)を、１だけカウントアップする。
【０１４１】
そして、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、ステップＳＴ１８において、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)が、しきい値Ｔcを超えたか否かを判定する。Ｃn(b)＞Ｔcでないとき、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、現在帯域ｂは雑音でないと判定し、ステップＳＴ１４において、Ｆnz(k,b)＝０とし、その後に、ステップＳＴ１５において、判定処理を終了する。
【０１４２】
一方、Ｃn(b)＞Ｔcであるとき、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、ステップＳＴ１９の処理に移る。このステップＳＴ１９において、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、現在帯域ｂが雑音であると判定し、雑音帯域フラグＦnz(k,b)を、Ｆnz(k,b)＝１にセットし、その後に、ステップＳＴ１５において、判定処理を終了する。
【０１４３】
図８に戻って、雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５の雑音帯域パワー推定部２８と同様に構成されている。雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒは、フレーム毎に、各帯域の雑音帯域パワー推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)を推定する。雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒは、Ｆnz(k,b)＝１である帯域、つまり雑音の帯域についてのみ、雑音帯域パワー推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)の更新を行う（（１０）式参照）。この場合、雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒは、雑音・非雑音判定部２７Ｓで設定された左右チャネル共通の雑音帯域フラグＦnz(k,b)に基づいて、処理を行う。
【０１４４】
事後ＳＮＲ算出部２９Ｌ，２９Ｒは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５の事後ＳＮＲ算出部２９と同様に構成されている。事後ＳＮＲ算出部２９Ｌ，２９Ｒは、フレーム毎に、各帯域の事後ＳＮＲ「γL(k,b)，γR(k,b)」を算出する(（１１）式参照)。この場合、事後ＳＮＲ算出部２９Ｌ，２９Ｒは、入力信号の帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)と、雑音帯域パワーの推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)を用いる。
【０１４５】
事前ＳＮＲ算出部３１Ｌ，３１Ｒは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５の事前ＳＮＲ算出部３１と同様に構成されている。事前ＳＮＲ算出部３１Ｌ，３１Ｒは、フレーム毎に、各帯域の事前ＳＮＲ「ξL(k,b)，ξR(k,b)」を算出する(（１４）式参照)。
【０１４６】
ここで、事前ＳＮＲ算出部３１Ｌは、各帯域の事前ＳＮＲ「ξL(k,b)」を算出する。この場合、事前ＳＮＲ算出部３１Ｌは、直前フレームおよび現在フレームの事後ＳＮＲ「γL(k-1,b)，γL(k,b)」と、直前フレームの雑音抑圧ゲインＧ′L(k-1,b)と、左右チャネル共通の重み係数α(k,b)を用いる。また、事前ＳＮＲ算出部３１Ｒは、各帯域の事前ＳＮＲ「ξR(k,b)」を算出する。この場合、事前ＳＮＲ算出部３１Ｒは、直前フレームおよび現在フレームの事後ＳＮＲ「γR(k-1,b)，γR(k,b)」と、直前フレームの雑音抑圧ゲインＧ′R(k-1,b)と、左右チャネル共通の重み係数α(k,b)を用いる。
【０１４７】
α算出部３０Ｓは、図１に示す雑音抑圧装置１０におけるα算出部３０と同様に構成され、事前ＳＮＲ算出部３１Ｌ，３１Ｒで用いられる左右チャネル共通の重み係数α(k,b)を算出する。このα算出部３０Ｓは、定数ではなく、フレームと帯域で変動する重み係数α(k,b)として算出する（（１３）式参照）。この重み係数α(k,b)は、雑音と判定される帯域ｂ（Ｆnz(k,b)＝１）にあっては、重み係数α(k,b)は最大値αMAX(b)に近づいていき、非雑音と判定される帯域ｂ（Ｆnz(k,b)＝０）にあっては、最小値αMIN(b)となる。
【０１４８】
雑音抑圧ゲイン算出部３２Ｌ，３２Ｒは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５の雑音抑圧ゲイン算出部３２と同様に構成されている。雑音抑圧ゲイン算出部３２Ｌ，３２Ｒは、フレーム毎に、各帯域の雑音抑圧ゲインＧL(k,b)，ＧR(k,b)を算出する((１５）式参照)。この場合、雑音抑圧ゲイン算出部３２Ｌ，３２Ｒは、事後ＳＮＲ「γL(k,b)，γR(k,b)」と、事前ＳＮＲ「ξL(k,b)，ξR(k,b)」とから、各帯域の雑音抑圧ゲインＧL(k,b)，ＧR(k,b)を算出する。
【０１４９】
雑音抑圧ゲイン修正部３３Ｌ，３３Ｒは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５の雑音抑圧ゲイン修正部３３と同様に構成されている。雑音抑圧ゲイン修正部３３Ｌ，３３Ｒは、フレーム毎に、雑音抑圧ゲイン算出部３２Ｌ，３２Ｒで算出された雑音抑圧ゲインＧL(k,b)，ＧR(k,b)の修正を行う。つまり、雑音抑圧ゲイン修正部３３Ｌ，３３Ｒは、修正された雑音抑圧ゲインＧ′L(k,b)，Ｇ′R(k,b)を算出する（（１６）式参照）。この場合、雑音抑圧ゲイン修正部３３Ｌ，３３Ｒは、雑音抑圧ゲインＧL(k,b)，ＧR(k,b)に、帯域毎に予め設定してある雑音抑圧ゲインの下限値ＧMIN(b)に基づいてリミッタをかける。
【０１５０】
フィルタ構成部３４Ｌ，３４Ｒは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５のフィルタ構成部３４と同様に構成されている。フィルタ構成部３４Ｌ，３４Ｒは、フレーム毎に、雑音抑圧ゲイン修正部３３で修正された各帯域の雑音抑圧ゲインＧ′L(k,b)，Ｇ′R(k,b)から、各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインＧfL(k,f)，ＧfR(k,f)を算出する。この場合、フィルタ構成部３４Ｌ，３４Ｒは、周波数軸上のフィルタを構成する。
【０１５１】
雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓの動作を簡単に説明する。高速フーリエ変換部１４Ｌ，１４Ｒでフレーム毎に高速フーリエ変換処理されて得られた各周波数スペクトル（各フーリエ係数）ＹfL(k,f)，ＹfR(k,f)は、帯域分割部２１Ｌ，２１Ｒに供給される。この帯域分割部２１Ｌ，２１Ｒでは、フレーム毎に、各周波数スペクトルＹfL(k,f)，ＹfR(k,f)が、例えば、２５の周波数帯域に分割される（表１参照）。
【０１５２】
帯域分割部２１Ｌ，２１Ｒで帯域分割されて得られた各帯域の周波数スペクトルは、フレーム毎に、帯域パワー算出部２２Ｌ，２２Ｒに供給される。この帯域パワー算出部２２Ｌ，２２Ｒでは、フレーム毎に、各帯域の帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)が算出される。例えば、帯域ｂ内の各周波数スペクトルに対応したパワースペクトルがそれぞれ算出され、その最大値あるいは平均値が帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)とされる。
【０１５３】
また、フレーム化部１２Ｌ，１２Ｒで得られたフレーム化信号ｙfL(k,n)，ｙfR(k,n)は、有声音検出部２３Ｌ，２３Ｒに供給される。この有声音検出部２３Ｌ，２３Ｒでは、フレーム化信号ｙfL(k,n)，ｙfR(k,n)に基づいて、フレーム毎に、有声音が含まれているか否かを示す有声音フラグＦvL(k)，ＦvR(k)が得られる。有声音検出部２３Ｌ，２３Ｒでは、フレーム全体の雑音・非雑音の判定が行われ、非雑音と判定されるときはＦvL(k)，ＦvR(k)＝１とされ、雑音と判定されるときはＦvL(k)，ＦvR(k)＝０とされる。ここで、有声音検出部２３Ｌ，２３Ｒにおける雑音・非雑音の判定は、フレーム化信号ｙfL(k,n)，ｙfR(k,n)に基づいてゼロクロス幅が検出され、このゼロクロス幅のヒストグラムが計算されることで行われる。
【０１５４】
有声音検出部２３Ｌ，２３Ｒで得られたフレーム毎の有声音フラグＦvL(k)，ＦvR(k)は、雑音・非雑音判定部２７Ｓに供給される。また、帯域パワー算出部２２Ｌ，２２Ｒで算出されたフレーム毎の各帯域の帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)は、雑音・非雑音判定部２７Ｓに供給される。この雑音・非雑音判定部２７Ｓでは、フレーム毎に、有声音フラグＦvL(k)，ＦvR(k)と、各帯域の帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)を用いて、左右チャネル共通の各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)が、設定される（図９参照）。
【０１５５】
この場合、ＦvL(k)＝１、かつＦvR(k)＝１であって、左右チャネルの双方でフレーム全体として非雑音と判定されているときは、全ての帯域が雑音でないと判定され、全ての帯域でＦnz(k,b)＝０とされる。
【０１５６】
また、ＦvL(k)＝１、かつＦvR(k)＝１ではなく、左右チャネルの双方でフレーム全体として非雑音と判定されていないときは、帯域毎に、帯域パワーの定常性検出により雑音か非雑音かの判定が行われる。左右チャネルの双方で帯域パワーに定常性があって、その帯域が雑音候補と判定されるとき、その帯域の雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)がカウントアップされる。そして、そのカウント値がしきい値Ｔｃを超えるとき、その帯域は雑音であると判定され、Ｆnz(k,b)＝１とされる。
【０１５７】
一方、左右チャネルの双方、あるいはいずれかで帯域パワーに定常性がなく、その帯域が非雑音と判定されるとき、Ｆnz(k,b)＝０とされる。また、左右チャネルの双方で帯域パワーに定常性があって、その帯域が雑音候補と判定されても、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)のカウント値がしきい値Ｔｃ以下のとき、その帯域は非雑音であると判定され、Ｆnz(k,b)＝０とされる。
【０１５８】
雑音・非雑音判定部２７Ｓでフレーム毎に設定された左右チャネル共通の各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)は、α算出部３０Ｓに供給される。このα算出部３０Ｓでは、フレーム毎に、各帯域の事前ＳＮＲ「ξL(k,b)，ξR(k,b)」の算出のための、左右チャネル共通の重み係数α(k,b)が算出される（（１３）式参照）。この場合、雑音と判定される帯域ｂ（Ｆnz(k,b)＝１）にあっては、重み係数α(k,b)は最大値αMAX(b)に近づいていくように更新され、非雑音と判定される帯域ｂ（Ｆnz(k,b)＝０）にあっては、直ちに最小値αMIN(b)とされる。
【０１５９】
雑音・非雑音判定部２７Ｓでフレーム毎に設定された左右チャネル共通の各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)は雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒに供給される。また、帯域パワー算出部２２Ｌ，２２Ｒでフレーム毎に算出された各帯域の帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)は、雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒに供給される。この雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒでは、フレーム毎に、各帯域の雑音帯域パワー推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)が推定される。
【０１６０】
この雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒでは、雑音帯域フラグＦnz(k,b)に基づいて、Ｆnz(k,b)＝１である帯域、つまり雑音の帯域についてのみ、雑音帯域パワー推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)の更新が行われる。例えば、帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)が使用され、指数重みμnzが用いられて更新される（（１０）式参照）。μnz の値は、０．９から１．０程度の間で、雑音帯域パワー推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)が実際の雑音の変化に追従し、なおかつ、聴感上違和感が無い程度に、設定される。
【０１６１】
雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒでフレーム毎に推定された各帯域の雑音帯域パワー推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)は、事後ＳＮＲ算出部２９Ｌ，２９Ｒに供給される。また、帯域パワー算出部２２Ｌ，２２Ｒでフレーム毎に算出された各帯域の帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)は、事後ＳＮＲ算出部２９Ｌ，２９Ｒに供給される。事後ＳＮＲ算出部２９Ｌ，２９Ｒでは、フレーム毎に、各帯域の事後ＳＮＲ「γL(k,b)，γR(k,b)」が算出される（（１１）式参照）。この場合、帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)と、雑音帯域パワーの推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)が用いられる。
【０１６２】
事後ＳＮＲ算出部２９Ｌ，２９Ｒでフレーム毎に算出された各帯域の事後ＳＮＲ「γL(k,b)，γR(k,b)」は、事前ＳＮＲ算出部３１Ｌ，３１Ｒに供給される。また、α算出部３０Ｓでフレーム毎に算出された左右チャネル共通の各帯域の重み係数α(k,b)は、事前ＳＮＲ算出部３１Ｌ，３１Ｒに供給される。さらに、雑音抑圧ゲイン修正部２３Ｌ，２３Ｒで修正された直前フレームの各帯域の雑音抑圧ゲインＧ′L(k,b)，Ｇ′R(k,b)は、事前ＳＮＲ算出部３１Ｌ，３１Ｒに供給される。
【０１６３】
事前ＳＮＲ算出部３１Ｌ，３１Ｒでは、各帯域の事前ＳＮＲ「ξL(k, b)，ξR(k, b)」が算出される（（１４）式参照）。事前ＳＮＲ算出部３１Ｌでは、フレーム毎に、各帯域の事前ＳＮＲ「ξL(k, b)」が算出される。この場合、直前フレームおよび現在フレームの事後ＳＮＲ「γL(k-1,b)，γL(k,b)」と、直前フレームの雑音抑圧ゲインＧ′L(k-1,b)と、重み係数α(k,b)が用いられる。また、事前ＳＮＲ算出部３１Ｒでは、各帯域の事前ＳＮＲ「ξR(k,b)」が算出される。この場合、フレーム毎に、直前フレームおよび現在フレームの事後ＳＮＲ「γR(k-1,b)，γR(k,b)」と、直前フレームの雑音抑圧ゲインＧ′R(k-1,b)と、重み係数α(k,b)が用いられる。
【０１６４】
上述したように、左右チャネル共通の各帯域の重み係数α(k,b)は、雑音と判定される帯域ｂにあっては、最大値αMAX(b)に近づいていくように更新され、非雑音と判定される帯域ｂにあっては、直ちに最小値αMIN(b)とされる。そのため、音声など一般的に変化の激しい非雑音に対しては追従が早く、一方、定常性を仮定している雑音に対してはゆっくり追従するよう、事前ＳＮＲ「ξL(k,b)，ξR(k,b)」が計算される。
【０１６５】
事後ＳＮＲ算出部２９Ｌ，２９Ｒでフレーム毎に算出された各帯域の事後ＳＮＲ「γL(k,b)，γR(k,b)」は、雑音抑圧ゲイン算出部３２Ｌ，３２Ｒに供給される。また、事前ＳＮＲ算出部３１Ｌ，３１Ｒでフレーム毎に算出された各帯域の事前ＳＮＲ「ξL(k, b)，ξR(k, b)」は、雑音抑圧ゲイン算出部３２Ｌ，３２Ｒに供給される。雑音抑圧ゲイン算出部３２Ｌ，３２Ｒでは、フレーム毎に、事後ＳＮＲ「γL(k,b)，γR(k,b)」と事前ＳＮＲ「ξL(k, b)，ξR(k, b)」とから、各帯域の雑音抑圧ゲインＧL(k,b)，ＧR(k,b)が算出される（（１５）式参照）。
【０１６６】
雑音抑圧ゲイン算出部３２Ｌ，３２Ｒでフレーム毎に算出された各帯域の雑音抑圧ゲインＧL(k,b)，ＧR(k,b)は、雑音抑圧ゲイン修正部３３Ｌ，３３Ｒに供給される。この雑音抑圧ゲイン修正部３３Ｌ，３３Ｒでは、フレーム毎に、修正された雑音抑圧ゲインＧ′L(k,b)，Ｇ′R(k,b)が算出される。この場合、各帯域の雑音抑圧ゲインＧL(k,b)，ＧR(k,b)に対して、帯域毎に予め設定してある雑音抑圧ゲインの下限値ＧMIN(b)に基づいてリミッタがかけられる。
【０１６７】
雑音抑圧ゲイン修正部３３Ｌ，３３Ｒでフレーム毎に修正された各帯域の雑音抑圧ゲインＧ′L(k,b)，Ｇ′R(k,b)は、フィルタ構成部３４Ｌ，３４Ｒに供給される。このフィルタ構成部３４Ｌ，３４Ｒでは、フレーム毎に、各帯域の雑音抑圧ゲインＧ′L(k,b)，Ｇ′R(k,b)から、各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインＧfL(k,f)，ＧfR(k,f)が算出される。このようにフィルタ構成部３４Ｌ，３４Ｒでフレーム毎に算出された各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインは、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓの出力としてフーリエ係数修正部１６Ｌ，１６Ｒに供給される。
【０１６８】
上述したように、図７に示す雑音抑圧装置１０Ｓはステレオ信号に適用した場合の構成例であるが、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓは、基本的に、図１に示す雑音抑圧装置１０の雑音抑圧ゲイン生成部１５と同様に構成されている。したがって、図７に示す雑音抑圧装置１０Ｓにおいても、図１に示す雑音抑圧装置１０と同様の効果を得ることができる。
【０１６９】
また、図７に示す雑音抑圧装置１０Ｓにおいて、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓの雑音・非雑音判定部２７Ｓでは、フレーム毎に、左右チャネル共通の各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)が、設定される。この場合、有声音フラグＦvL(k)，ＦvR(k)と、各帯域の帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)を用いられる。そして、雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒでは、フレーム毎に、雑音・非雑音判定部２７Ｓで設定された左右チャネル共通の各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)が使用されて、各帯域の雑音帯域パワー推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)が推定される。
【０１７０】
このように、左右チャネルの雑音・非雑音の判定を共通にし、雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒで共通の判定結果が用いられる。したがって、図７に示す雑音抑圧装置１０Ｓにおいて、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓでは、左右チャネルの雑音帯域パワー推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)の推定誤差により雑音抑圧ゲインＧL(k,b)，ＧR(k,b)に意図しない振幅差が発生することを抑制できる。そして、これにより、左右チャネルの不整合による定位の破壊を回避できる。
【０１７１】
なお、図７に示す雑音抑圧装置１０Ｓは、ステレオ信号の雑音抑圧に適用した場合の構成例である。詳細説明は省略するが、３チャネル以上の多チャンネル信号の雑音抑圧に適用する雑音抑圧装置も、各チャネルの雑音・非雑音の判定を共通にして、同様に構成できることは勿論である。
【０１７２】
＜３．変形例＞
なお、上述実施の形態における雑音抑圧装置１０，１０Ｓは、ハードウェアで構成できる他、同様の処理をソフトウェアで行うこともできる。図１０は、ソフトウェアで処理を行うコンピュータ装置５０の構成例を示している。このコンピュータ装置５０は、ＣＰＵ１８１、ＲＯＭ１８２、ＲＡＭ１８３およびデータ入出力部（データＩ／Ｏ）１８４により構成されている。
【０１７３】
ＲＯＭ１８２には、ＣＰＵ１８１の処理プログラム、その他の必要なデータが格納されている。ＲＡＭ１８３は、ＣＰＵ１８１のワークエリアとして機能する。ＣＰＵ１８１は、ＲＯＭ１８２に格納されている処理プログラムを必要に応じて読み出し、読み出した処理プログラムをＲＡＭ１８３に転送して展開し、当該展開された処理プログラムを読み出して、雑音抑圧処理を実行する。
【０１７４】
このコンピュータ装置５０においては、入力信号（モノラル信号、ステレオ信号）は、データＩ／Ｏ１８４を介して入力され、ＲＡＭ１８３に蓄積される。このＲＡＭ１８３に蓄積された入力信号に対して、ＣＰＵ１８１により、上述実施の形態と同様の雑音抑圧処理が行われる。そして、処理結果としての雑音が抑圧された出力信号は、データＩ／Ｏ１８４を介して外部に出力される。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
この発明は、例えば、ＶｏＩＰや携帯電話などの通信機器やＩＣレコーダなど、マイクロホンで収音した人間の音声をＡＤ変換し、デジタル信号として伝送・記録したうえで再生を行う電子機器に適用できる。
【符号の説明】
【０１７６】
１０，１０Ｓ・・・雑音抑圧装置
１１，１１Ｌ，１１Ｒ・・・信号入力端子
１２，１２Ｌ，１２Ｒ・・・フレーム化部
１３，１３Ｌ，１３Ｒ・・・窓がけ部
１４，１４Ｌ，１４Ｒ・・・高速フーリエ変換部
１５，１５Ｓ・・・雑音抑圧ゲイン生成部
１６，１６Ｌ，１６Ｒ・・・フーリエ係数修正部
１７，１７Ｌ，１７Ｒ・・・逆高速フーリエ変換部
１８，１８Ｌ，１８Ｒ・・・窓がけ部
１９，１９Ｌ，１９Ｒ・・・オーバーラップ加算部
２０，２０Ｌ，２０Ｒ・・・信号出力端子
２１，２１Ｌ，２１Ｒ・・・帯域分割部
２２，２２Ｌ，２２Ｒ・・・帯域パワー算出部
２３，２３Ｌ，２３Ｒ・・・有声音検出部
２４・・・ゼロクロス幅計算部
２５・・・ヒストグラム計算部
２６・・・有声音フラグ算出部
２７，２７Ｓ・・・雑音・非雑音判定部
２８，２８Ｌ，２８Ｒ・・・雑音帯域パワー推定部
２９，２９Ｌ，２９Ｒ・・・事後ＳＮＲ算出部
３０，３０Ｓ・・・α算出部
３１，３１Ｌ，３１Ｒ・・・事前ＳＮＲ算出部
３２，３２Ｌ，３２Ｒ・・・雑音抑圧ゲイン算出部
３３，３３Ｌ，３３Ｒ・・・雑音抑圧ゲイン修正部
３４，３４Ｌ，３４Ｒ・・・フィルタ構成部
５０・・・コンピュータ装置
１００Ｌ・・・左チャネル処理系
１００Ｒ・・・右チャネル処理系
【技術分野】
【０００１】
この発明は、雑音抑圧装置、雑音抑圧方法およびプログラムに関し、特に、入力信号から雑音信号の推定を行って雑音信号を選択的に低減した出力信号を得る雑音抑圧装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）や携帯電話などの通信機器やＩＣレコーダなど、マイクロホンで収音した人間の音声をＡＤ（Analog to Digital）変換し、デジタル信号として伝送・記録したうえで再生を行う電子機器が広く普及している。これらの電子機器の使用時には周囲環境から発せられる音がマイクに混入し音声を聞き取る妨げとなる。
【０００３】
そこで、従来、携帯電話などにおいては、入力信号から雑音信号の推定を行い、雑音信号を選択的に低減する雑音抑圧技術が導入されてきた。この種の雑音抑圧技術は、例えば、非特許文献１などに開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Yariv Ephraim and David Malarah, ”SpeechEnhancementUsing a Minimum Mean Square Error Short-Time Spectral Amplitude Estimator”,IEEE Transactions on Accoustics, Speech, And Signal Processing,Vol. ASSP-32, No. 6, December1994 pp1109-1121.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の雑音抑圧技術においては、入力信号が複数帯域に分割され、帯域毎に、信号の帯域パワーと推定された雑音の帯域パワーとからＳＮＲが算出され、この算出されたＳＮＲが平滑化され、この平滑化されたＳＮＲに基づいて雑音抑圧ゲインが決定される。この場合、平滑化係数αは固定値である０．９８で扱うことが推奨されているが、速い信号変化に追従できない。結果として、雑音抑圧ゲインに誤差が生じ、音声の冒頭がつぶれてしまうなど音質劣化の原因となる。一方、追従速度を速めるために平滑化係数αに小さな値を用いると、こんどはミュージカルノイズとよばれる聴感上耳障りな副作用が生じ、音質が劣化する。
【０００６】
この発明の目的は、入力信号から雑音信号の推定を行って雑音信号を選択的に低減する際の音質の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の概念は、
入力信号を所定フレーム長のフレームに分割してフレーム化するフレーム化部と、
上記フレーム化部で得られたフレーム化信号を複数の帯域に分割して帯域分割信号を得る帯域分割部と、
上記帯域分割部で得られた各帯域分割信号から帯域パワーを得る帯域パワー算出部と、
上記フレーム化信号の特性に基づいて、各帯域の帯域分割信号が雑音か否かを判定する雑音判定部と、
上記帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音判定部の判定結果から、各帯域の雑音の帯域パワーを推定する雑音帯域パワー推定部と、
上記帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定する雑音抑圧ゲイン決定部と、
上記帯域分割部で得られた各帯域分割信号に、上記雑音抑圧ゲイン決定部で決定された各帯域の雑音抑圧ゲインを適用して雑音が抑圧された帯域分割信号を得る雑音抑圧部と、
上記雑音抑圧部で得られた各帯域分割信号を帯域合成して雑音抑圧されたフレーム化信号を得る帯域合成部と、
上記帯域合成部で得られた各フレームのフレーム化信号をフレーム合成して雑音を抑圧した出力信号を得るフレーム合成部とを備え、
上記雑音抑圧ゲイン決定部は、
帯域毎に、上記帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーとからＳＮＲを算出するＳＮＲ算出部と、
帯域毎に、上記ＳＮＲ算出部で算出されたＳＮＲを平滑化するＳＮＲ平滑化部とを有し、
上記ＳＮＲ平滑部で平滑化された各帯域のＳＮＲに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定し、
上記ＳＮＲ平滑化部は、
平滑化の係数を、上記雑音判定部の判定結果および周波数帯域に基づいて変更する
雑音抑圧装置にある。
【０００８】
この発明において、フレーム化部により、入力信号は所定時間長のフレームに分割されてフレーム化される。そして、帯域分割部により、フレーム化信号が複数の帯域に分割されて帯域分割信号が得られる。例えば、この帯域分割部では、フレーム化信号に対して高速フーリエ変換が施されて周波数領域の信号とされて、複数帯域に分割される。
【０００９】
帯域パワー算出部により、帯域分割部で得られた各帯域分割信号から帯域パワーが得られる。この場合、例えば、フーリエ変換で得られる複素スペクトルからパワースペクトルが算出され、パワースペクトルの帯域内の最大値あるいは平均値などが代表値、つまり帯域パワーとされる。
【００１０】
雑音判定部により、フレーム化信号の特性に基づいて、各帯域の帯域分割信号が雑音か否かが判定される。例えば、各帯域が順次判定帯域とされ、この判定帯域の帯域分割信号の現在のフレームと過去のフレームとの帯域パワーが比較され、該帯域パワーの変動が閾値内にあるとき、この判定帯域は雑音と判定される。この判定は、雑音のパワーはフレーム間で一定であり、逆にパワー変動が大きい信号は雑音ではないとの仮定に基づいている。
【００１１】
また、例えば、フレーム化信号におけるゼロクロス幅のヒストグラムに基づいて、各帯域が雑音か否か判定される。例えば、雑音でないときには、同様の波形が繰り返されることから、所定のゼロクロス幅の度数が大きくなる。そのため、ゼロクロス幅のヒストグラムに基づいて、各帯域が雑音か否の判定が可能となる。
【００１２】
また、例えば、フレーム化信号におけるゼロクロス幅のヒストグラムに基づいて、各帯域が雑音か否かの最初の判定が行われる。この最初の判定において、各帯域が雑音と判定されるとき、次の判定が行われる。次の判定では、各帯域が順次判定帯域とされ、この判定帯域の帯域分割信号の現在のフレームと過去のフレームとが比較され、変動が閾値内にあるとき、この判定帯域は雑音と判定される。このような２段階の判定により、雑音判定の精度が高められる。
【００１３】
各帯域が雑音か否かの判定を、帯域分割信号の状態を監視して行う判定だけでは不十分な場合がある。例えば、帯域パワーの定常性を検出して雑音と判定しようとする場合、特に帯域分割の帯域幅が広いようなケースではトーン性の信号と雑音の区別がつかない。そこで、フレーム全体で雑音か否かの判定を行って、これと帯域ごとの判定を組み合わせることで、最終的な雑音判定精度を高めることが可能となる。
【００１４】
雑音帯域パワー推定部により、帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと雑音判定部の判定結果から、各帯域の雑音帯域パワーが推定される。例えば、雑音と判定される帯域の雑音帯域パワーの推定は、前のフレームの雑音の帯域パワーの推定値と帯域分割信号の帯域パワーを重み付け加算して更新することで行われる。
【００１５】
雑音抑圧ゲイン決定部により、帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインが決定される。この場合、雑音抑圧ゲイン決定部は、帯域毎に、帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーとからＳＮＲを算出するＳＮＲ算出部と、帯域毎に、ＳＮＲ算出部で算出されたＳＮＲを平滑化するＳＮＲ平滑化部とを有する構成とされる。
【００１６】
雑音抑圧ゲイン決定部では、ＳＮＲ平滑部で平滑化された各帯域のＳＮＲに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインが決定される。この場合、平滑化の係数は、雑音判定部の判定結果および周波数帯域に基づいて変更される。
【００１７】
例えば、雑音抑圧ゲイン決定部では、帯域毎に、現在のフレームの信号の帯域パワーと推定された雑音の帯域パワーの比が第１のＳＮＲとされ、直前フレームの信号の帯域のパワーと雑音抑圧ゲインが乗算された量と直前フレームの推定された雑音の帯域パワーの比が第２のＳＮＲとされる。そして、雑音抑圧ゲイン決定部では、第１のＳＮＲと第２のＳＮＲとが用いられて雑音抑圧ゲインが決定される。
【００１８】
なお、雑音抑圧ゲイン決定部では、ＳＮＲ平滑化部で平滑化された各帯域のＳＮＲと共に、ＳＮＲ算出部で算出されたＳＮＲに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインが決定される、ようにしてもよい。
【００１９】
雑音抑圧部により、帯域分割部で得られた各帯域分割信号に、雑音抑圧ゲイン決定部で決定された各帯域の雑音抑圧ゲインが適用されて、雑音が抑圧された帯域分割信号が得られる。そして、帯域合成部により、雑音抑圧部で得られた各帯域分割信号が帯域合成されて雑音抑圧されたフレーム化信号が得られ、フレーム合成部により、帯域合成部で得られた各フレームのフレーム化信号がフレーム合成されて、雑音が抑圧された出力信号が得られる。
【００２０】
このように、この発明においては、帯域毎に、平滑化ＳＮＲに基づいて雑音抑圧ゲインが決定されるが、その平滑化係数が雑音判定部の判定結果および帯域に基づいて変更される。例えば、各フレーム、各帯域で、非雑音と判定される場合の平滑化係数（α）は小さい値へと変更され、雑音と判定される場合の平滑化係数（α）は大きい値へと変更される。これにより、信号の時間変化が激しい区間での平滑化ＳＮＲの追従性を改善でき、また、信号の時間変化が少ない区間での平滑化ＳＮＲの無用な変化を抑制できる。そのため、各帯域の雑音抑圧ゲインの精度を高めることができ、音質の劣化を少なく抑えることができる。
【００２１】
この発明において、例えば、雑音抑圧ゲイン決定部で決定された雑音抑圧ゲインが予め設定された下限値より小さくなるとき、雑音抑圧ゲインの値をこの下限値に修正する雑音抑圧ゲイン修正部をさらに備え、雑音抑圧部は、雑音抑圧ゲイン修正部で修正された雑音抑圧ゲインを用いる、ようにされる。
【００２２】
この場合、下限値は帯域別に設定される。例えば、非雑音の信号が音声である場合に、音声信号が含まれる確率の高い帯域については雑音抑圧ゲインの下限値が高めの値に設定される。そして、雑音抑圧ゲイン決定部で決定された雑音抑圧ゲインが下限値を下回った場合は下限値で置き換えられる。これにより、雑音抑圧ゲイン決定部で決定された雑音抑圧ゲインの誤差があっても聴感上の音質劣化が少なくされる。
【００２３】
また、この発明の他の概念は、
複数チャネルの入力信号をそれぞれ所定フレーム長のフレームに分割してフレーム化する複数のフレーム化部と、
上記複数のフレーム化部で得られたフレーム化信号をそれぞれ複数の帯域に分割して帯域分割信号を得る複数の帯域分割部と、
上記複数の帯域分割部で得られた各帯域分割信号からそれぞれ帯域パワーを得る複数の帯域パワー算出部と、
上記複数チャネルのフレーム化信号の特性に基づいて、各帯域が雑音か否かを判定する雑音判定部と、
上記複数の帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音判定部の判定結果からそれぞれ各帯域の雑音の帯域パワーを推定する複数の雑音帯域パワー推定部と、
上記複数の帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記複数の雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーに基づいてそれぞれ各帯域の雑音抑圧ゲインを決定する複数の雑音抑圧ゲイン決定部と、
上記複数の帯域分割部で得られた各帯域分割信号に、上記複数の雑音抑圧ゲイン決定部で決定された各帯域の雑音抑圧ゲインを適用してそれぞれ雑音が抑圧された帯域分割信号を得る複数の雑音抑圧部と、
上記複数の雑音抑圧部で得られた各帯域分割信号を帯域合成してそれぞれ雑音抑圧されたフレーム化信号を得る複数の帯域合成部と、
上記複数の帯域合成部で得られた各フレームのフレーム化信号をフレーム合成してそれぞれ雑音を抑圧した出力信号を得る複数のフレーム合成部とを備え、
上記雑音抑圧ゲイン決定部は、
帯域毎に、上記帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーとからＳＮＲを算出するＳＮＲ算出部と、
帯域毎に、上記ＳＮＲ算出部で算出されたＳＮＲを平滑化するＳＮＲ平滑化部とを有し、
上記ＳＮＲ平滑部で平滑化された各帯域のＳＮＲに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定し、
上記ＳＮＲ平滑化部は、
平滑化の係数を、上記雑音判定部の判定結果および周波数帯域に基づいて変更する
雑音抑圧装置にある。
【００２４】
この発明においては、雑音判定部により、各チャネルにおいて、各帯域の雑音抑圧ゲインが決定されて、雑音抑圧処理が行われる。複数チャネルのフレーム化信号の特性に基づいて、各帯域が雑音か否かが判定される。例えば、各帯域が順次判定帯域とされ、判定帯域について各チャネルで雑音か否かが判定され、全てのチャネルで雑音と判定されるとき、この判定帯域は雑音であると判定される。各チャネルにおいて、フレーム毎に各帯域の雑音抑圧ゲインを決定する際には、雑音判定部の判定結果が共通に用いられる。
【００２５】
このように、この発明においては、複数チャネル（例えば、ステレオ信号の場合の左右チャネル）における雑音の帯域パワーの推定誤差により複数チャネルの雑音抑圧ゲインに意図しない振幅差が発生することが抑制され、複数チャネルの不整合による定位の破壊が回避される。
【発明の効果】
【００２６】
この発明によれば、入力信号から雑音信号の推定を行って雑音信号を選択的に低減する際の音質の劣化を少なく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の第１の実施の形態としての雑音抑圧装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】有声音検出部のゼロクロス幅計算部における計算動作を説明するための図である。
【図３】フレーム化信号が音声（非雑音）である場合における、信号波形（各サンプルの振幅）と、ゼロクロス幅のヒストグラムの一例を示す図である。
【図４】フレーム化信号が音声（雑音）である場合における、信号波形（各サンプルの振幅）と、ゼロクロス幅のヒストグラムの一例を示す図である。
【図５】雑音・非雑音判定部の判定処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【図６】α算出部で算出される重み係数α(k,b)の推移例を示す図である。
【図７】この発明の第２の実施の形態としての雑音抑圧装置の構成例を示すブロック図である。
【図８】雑音抑圧装置を構成する雑音抑圧ゲイン生成部の構成例を示すブロック図である。
【図９】雑音・非雑音判定部の判定処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１０】雑音抑圧処理をソフトウェアで行うコンピュータ装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」とする）について説明する。なお、説明を以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
３．変形例
【００２９】
＜１．第１の実施の形態＞
［雑音抑圧装置］
図１は、第１の実施の形態としての雑音抑圧装置１０の構成例を示している。この雑音抑圧装置１０は、信号入力端子１１と、フレーム化部１２と、窓がけ部１３と、高速フーリエ変換部１４と、雑音抑圧ゲイン生成部１５を有している。また、この雑音抑圧装置１０は、フーリエ係数修正部１６と、逆高速フーリエ変換部１７と、窓がけ部１８と、オーバーラップ加算部１９と、信号出力端子２０を有している。
【００３０】
信号入力端子１１は、入力信号ｙ(n)を供給する端子である。この入力信号ｙ(n)は、標本化周波数がｆsのデジタル信号である。フレーム化部１２は、信号入力端子１１に供給される入力信号ｙ(n)を、フレーム毎の処理を行うために、所定フレーム長、例えばフレーム長がＮfサンプルのフレームに分割してフレーム化する。例えば、ｋ番目のフレームの信号のｎ番目のサンプルは、ｙf(k,n)と表記される。フレーム化部１２におけるフレーム化処理においては、隣接フレームをオーバーラップさせてもよい。
【００３１】
窓がけ部１３は、フレーム化信号ｙf(k,n)に分析窓wana(n)による窓がけを行う。窓がけ部１３は、分析窓wana(n)として、例えば、以下の（１）式で定義されるものを用いる。Ｎｗは、窓長である。
【数１】
【００３２】
高速フーリエ変換部１４は、窓がけ部１３で窓がけされたフレーム化信号ｙf(k,n)に対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fouriertransform）処理を施し、時間領域信号を周波数領域信号に変換する。雑音抑圧ゲイン生成部１５は、フレーム化処理で得られたフレーム化信号ｙf(k,n)と、高速フーリエ変換処理で得られた各フーリエ係数（各周波数スペクトル）とに基づいて、各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインを生成する。この各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインは、周波数軸上のフィルタを構成する。この雑音抑圧ゲイン生成部１５の詳細については、後述する。
【００３３】
フーリエ係数修正部１６は、高速フーリエ変換処理で得られた各フーリエ係数と、雑音抑圧ゲイン生成部１５で生成された各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインの積をとることで係数修正を行う。つまり、フーリエ係数修正部１６は、周波数軸上で、雑音を抑圧するためのフィルタ計算を行う。
【００３４】
逆高速フーリエ変換部１７は、係数修正された各フーリエ係数に対して、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier transform）処理を施す。この逆高速フーリエ変換部１７は、上述の高速フーリエ変換部１４とは逆の処理を行い、周波数領域信号を時間領域信号に変換する。
【００３５】
窓がけ部１８は、逆高速フーリエ変換部１７で得られた雑音抑圧されたフレーム化信号に合成窓wsyn(n)による窓がけを行う。窓がけ部１８は、合成窓wsyn(n)として、例えば、以下の（２）式で定義されるものを用いる。
【数２】
【００３６】
なお、窓がけ部１３における分析窓wana(n)および窓がけ部１８における合成窓wsyn(n)の形状は任意でよい。しかし、一連の分析・合成系において、完全再構成条件を満たすものを用いることが望ましい。
【００３７】
オーバーラップ加算部１９は、窓がけ部１８で窓がけされた各フレームのフレーム化信号のフレーム境界部分について重ね合わせを行って、雑音が抑圧された出力信号を得る。信号出力端子２０は、オーバーラップ加算部１９で得られた出力信号を出力する。
【００３８】
雑音抑圧装置１０の動作を簡単に説明する。信号入力端子１１に入力信号ｙ(n)が供給され、この入力信号ｙ(n)は、フレーム化部１２に供給される。このフレーム化部１２では、フレーム毎に処理を行うために、入力信号ｙ(n)がフレーム化される。つまり、このフレーム化部１２では、入力信号ｙ(n)が、所定フレーム長、例えばフレーム長がＮfサンプルのフレームに分割される。フレーム毎のフレーム化信号ｙf(k,n)は、窓がけ部１３に、順次供給される。
【００３９】
窓がけ部１３では、後述する高速フーリエ変換部１４で安定したフーリエ係数を得るために、フレーム化信号ｙf(k,n)に分析窓wana(n)による窓がけが行われる。このように窓がけされたフレーム化信号ｙf(k,n)は、高速フーリエ変換部１４に供給される。この高速フーリエ変換部１４では、窓がけされたフレーム化信号ｙf(k,n)に対して、高速フーリエ変換処理が施され、時間領域信号から周波数領域信号に変換される。高速フーリエ変換処理で得られた各フーリエ係数（各周波数スペクトル）は、フーリエ係数修正部１６に供給される。
【００４０】
フレーム化部１２で得られたフレーム毎のフレーム化信号ｙf(k,n)は、雑音抑圧ゲイン生成部１５に供給される。また、高速フーリエ変換部１４で得られたフレーム毎の各フーリエ係数は、雑音抑圧ゲイン生成部１５に供給される。雑音抑圧ゲイン生成部１５では、フレーム毎に、フレーム化信号ｙf(k,n)と各フーリエ係数とに基づいて、各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインが生成される。この各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインは、フーリエ係数修正部１６に供給される。
【００４１】
フーリエ係数修正部１６では、フレーム毎に、高速フーリエ変換部１４で高速フーリエ変換処理されて得られた各フーリエ係数と、雑音抑圧ゲイン生成部１５で生成された各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインの積が取られて係数修正が行われる。つまり、このフーリエ係数修正部１６では、周波数軸上で、雑音を抑圧するためのフィルタ計算が行われる。係数修正された各フーリエ係数は、逆高速フーリエ変換部１７に供給される。
【００４２】
逆高速フーリエ変換部１７では、フレーム毎に、係数修正された各フーリエ係数に対して、逆高速フーリエ変換処理が施され、周波数領域信号が時間領域信号に変換される。逆高速フーリエ変換部１７で得られたフレーム化信号は、窓がけ部１８に供給される。この窓がけ部１８では、フレーム毎に、逆高速フーリエ変換部１７で得られた雑音抑圧されたフレーム化信号に合成窓wsyn(n)による窓がけが行われる。
【００４３】
窓がけ部１８で窓がけされた各フレームのフレーム化信号は、オーバーラップ加算部１９に供給される。このオーバーラップ加算部１９では、各フレームのフレーム化信号のフレーム境界部分について重ね合わせが行われて、雑音が抑圧された出力信号が得られる。そして、この出力信号は、信号出力端子２０に出力される。
【００４４】
［雑音抑圧ゲイン生成部］
雑音抑圧ゲイン生成部１５の詳細を説明する。この雑音抑圧ゲイン生成部１５は、基本的には、上述した非特許文献１などに開示されている雑音抑圧技術を用いて、雑音抑圧ゲインを生成する。最初に、この雑音抑圧技術の概要を以下に説明する。
【００４５】
この雑音抑圧技術では、第ｋフレーム、ｂ番目の帯域の入力帯域信号をＹ(k,b)としたとき、以下の（３）式に示されるように、雑音抑圧ゲインＧ(k,b)が用いられて、雑音を抑圧した帯域信号Ｘ(k,b)が得られる。雑音抑圧ゲインＧ(k,b)は、事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」および事後ＳＮＲ「γ(k,b)」から計算される。
Ｘ(k,b)＝Ｇ(k,b)Ｙ(k,b) ・・・（３）
【００４６】
事後ＳＮＲ「γ(k,b)」は、入力信号の帯域パワーをＢ(k,b)、雑音の推定帯域パワーをＤ(k,b)とするとき、以下の（４）式により計算される。
γ(k,b)＝Ｂ(k,b)／Ｄ(k,b) ・・・（４）
【００４７】
事前ＳＮＲ「ξ(k, b)」は、重み係数（平滑化係数）αを用いて、以下の（５）式により計算される。
ξ(k,b)＝αＧ２(k-1,b)γ(k?1,b)＋(１-α)Ｐ[γ(k,b)-1] ・・・（５）
【００４８】
ここで、Ｐ[・]は、以下の（６）式のように定義される演算子である。
【数３】
【００４９】
雑音抑圧ゲインＧ(k,b)は、事前ＳＮＲ「ξ(k, b)」および事後ＳＮＲ「γ(k,b)」を用いて、以下の（７）式のように計算される。In(x) は第一種変形ベッセル関数である。
【数４】
【００５０】
雑音抑圧ゲインは事前ＳＮＲおよび事後ＳＮＲの推定値から計算されるため、推定精度は雑音抑圧の適切さに直接的な影響を及ぼす。中でも、雑音の帯域パワー推定値Ｄ(k,b)は、ＳＮＲ推定値全てに影響を及ぼすため、この推定精度向上は装置全体の性能向上を目指すうえで重要な課題となる。
【００５１】
雑音の帯域パワーに推定誤差が無いと仮定した場合も、上述の事前ＳＮＲの計算方法（（５）式参照）において、非特許文献１では、α＝０．９８と固定値で扱うことを推奨しており、速い信号変化に推定が追従できない。結果として、雑音抑圧ゲインＧ(k,b)の推定誤差が生じ、音声の冒頭がつぶれてしまうなど音質劣化の原因となる。一方、追従速度を速めるためにαに小さな値を用いると、こんどはミュージカルノイズと呼ばれる聴感上耳障りな副作用が生じ、音質が劣化してしまうという問題がある。
【００５２】
雑音抑圧ゲイン生成部１５は、基本的には、上述した非特許文献１などに開示されている雑音抑圧技術を用いる。しかし、雑音の帯域パワーを精度良く推定するとともに、信号の状態に応じて適応的な係数変更を行うことで、最適な雑音抑圧ゲインＧ(k,b)の生成を行い得るものとされる。
【００５３】
雑音抑圧ゲイン生成部１５は、帯域分割部２１と、帯域パワー算出部２２と、有声音検出部２３と、雑音・非雑音判定部２７と、雑音帯域パワー推定部２８を有している。また、雑音抑圧ゲイン生成部１５は、事後ＳＮＲ算出部２９と、α算出部３０と、事前ＳＮＲ算出部３１と、雑音抑圧ゲイン算出部３２と、雑音抑圧ゲイン修正部３３と、フィルタ構成部３４を有している。
【００５４】
帯域分割部２１は、高速フーリエ変換部１４で高速フーリエ変換処理されて得られた各周波数スペクトル（各フーリエ係数）を、例えば、２５の周波数帯域に分割する。表１は、帯域分割の一例を示している。バンド番号は、各帯域を識別するために付された番号である。各周波数帯域は、人間の聴覚システムが、高域ほど知覚分解能が劣化するという聴覚心理の研究から得られた知見に基づいている。
【００５５】
【表１】
【００５６】
帯域パワー算出部２２は、帯域分割部２１で分割された帯域毎に、周波数スペクトルから帯域パワーＢ(k,b)を算出する。ここで、(k,b)は、第ｋフレーム、ｂ番目の帯域を示している。帯域パワー算出部２２は、帯域パワーＢ(k,b)を算出する方法として、各周波数スペクトルからパワースペクトルをそれぞれ算出し、周波数レンジ内で最大値を求め、この最大値を代表値としてＢ(k,b)とする方法を用いる。なお、帯域パワー算出部２２は、帯域パワーＢ(k,b)を算出する方法として、各周波数スペクトルからパワースペクトルをそれぞれ算出し、周波数レンジ内における平均値を求め、この平均値を代表値としてＢ(k,b)とする方法を用いてもよい。
【００５７】
有声音検出部２３は、フレーム化部１２で得られたフレーム化信号ｙf(k,n)に基づいて、フレーム毎に、有声音が含まれているか否かを示す有声音フラグＦv(k)を出力する。この有声音検出部２３は、ゼロクロス幅計算部２４、ヒストグラム計算部２５および有声音フラグ算出部２６を有している。
【００５８】
ゼロクロス幅計算部２４は、フレーム化された連続するサンプル間で符号が、例えば正から負、あるいは負から正というように逆転する箇所、または、逆の符号を有するサンプル間で０という値を有するサンプルが存在する箇所をゼロクロス点として検出する。そして、ゼロクロス幅計算部２４は、図２に示すように、隣接するゼロクロス点の間のサンプル数を計算してＬz(0)，Ｌz(1)，・・・，Ｌz(m)のようにゼロクロス幅として記録する。
【００５９】
ヒストグラム計算部２５は、ゼロクロス幅計算部２４からゼロクロス幅Ｌz(p)を受け取って、フレーム内における分布を調べる。例えば、１０サンプルおきに２０領域で統計を取る場合、ヒストグラム計算部２５は、初期値として、Ｈz(q)＝０（０≦ｑ＜２０）とする。そして、ヒストグラム計算部２５は、以下の（８）式のように、ヒストグラムＨz(q)を得る。
【００６０】
【数５】
【００６１】
有声音フラグ算出部２６は、ヒストグラム計算部２５で得られた度数Ｈz(q)が最大値となるインデックス（階級）ｑpeakを求める。そして、有声音フラグ算出部２６は、インデックスｑpeakの度数Ｈz(q)を、そのインデックスｑpeakのしきい値Ｔh(q)と比較し、以下の（９）式に示すように、有声音フラグＦv(k)を設定する。ここで、各インデックスは、各ゼロクロス幅レンジを示す。
【００６２】
【数６】
【００６３】
図３（ａ），（ｂ）は、フレーム化信号ｙf(k,n)が音声（非雑音）である場合における、信号波形（各サンプルの振幅）と、ゼロクロス幅のヒストグラムの一例を示している。音声（非雑音）の場合、同様の波形が繰り返され、所定のゼロクロス幅レンジの度数が大きくなる。そのため、Ｈz(q)＞Ｔh(q)となり、有声音フラグＦv(k)は、Ｆv(k)＝１に設定される。ここで、しきい値Ｔh(q)は、ゼロクロス幅レンジ（インデックス）毎に設定されており、ゼロクロス幅の小さなゼロクロス幅レンジに対応するＴh(q)ほど大きな値とされている。
【００６４】
一方、図４（ａ），（ｂ）は、フレーム化信号ｙf(k,n)が雑音である場合における、信号波形（各サンプルの振幅）と、ゼロクロス幅のヒストグラムの一例を示している。雑音の場合、ゼロクロス幅の小さなゼロクロス幅レンジの度数が大きくなる。そのため、Ｈz(q)≦Ｔh(q)となり、有声音フラグＦv(k)は、Ｆv(k)＝０に設定される。
【００６５】
雑音・非雑音判定部２７は、フレーム毎に、有声音検出部２３で得られた有声音フラグＦv(k)と、帯域パワー算出部２２で算出された各帯域の帯域パワーＢ(k,b)を用いて、各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)を設定する。雑音・非雑音判定部２７は、図５のフローチャートに示す判定処理を、フレーム毎に、各帯域において、実行する。
【００６６】
雑音・非雑音判定部２７は、ステップＳＴ１において、判定処理を開始し、システムの初期化を行う。この初期化において、雑音・非雑音判定部２７は、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)を、Ｃn(b)＝０に初期化しておく。
【００６７】
次に、雑音・非雑音判定部２７は、ステップＳＴ２の処理に移る。このステップＳＴ２において、雑音・非雑音判定部２７は、有声音フラグＦv(k)が０より大きいか否か、つまり、Ｆv(k)＝１であるか否かを判断する。Ｆv(k)＝１であるとき、つまり現在フレームｋが有声音であるとき、雑音・非雑音判定部２７は、ステップＳＴ３において、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)をクリアし、Ｃn(b)＝０とする。そして、雑音・非雑音判定部２７は、現在帯域ｂは雑音でないと判定し、ステップＳＴ４において、雑音帯域フラグＦnz(k,b)を、Ｆnz(k,b)＝０とし、その後に、ステップＳＴ５において、判定処理を終了する。
【００６８】
ステップＳＴ２でＦv(k)＝０であるとき、つまり現在フレームｋが有声音でないとき、雑音・非雑音判定部２７は、ステップＳＴ６の処理に移る。このステップＳＴ６において、雑音・非雑音判定部２７は、現在フレームｋの帯域パワーＢ(k,b)と、直前フレームｋ−１の帯域パワーＢ(k-1,b)のパワー比を求める。そして、雑音・非雑音判定部２７は、このステップＳＴ６において、パワー比が、低レベル側のしきい値ＴpL(b)と高レベル側のしきい値ＴpH(b)との間に収まっているか否かを判断する。
【００６９】
雑音・非雑音判定部２７は、パワー比がしきい値間に収まっているとき、現在帯域ｂを雑音の候補とし、パワー比がしきい値間に収まっていないとき、現在帯域ｂは雑音でないと判定する。この判定は、雑音信号のパワーは一定であり、逆にパワー変動が激しい信号は雑音でないとの仮定に基づいている。
【００７０】
パワー比がしきい値間に収まっていないとき、つまり、現在帯域ｂは雑音でないと判定するとき、雑音・非雑音判定部２７は、ステップＳＴ３において、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)をクリアし、Ｃn(b)＝０とする。そして、雑音・非雑音判定部２７は、ステップＳＴ４において、Ｆnz(k,b)＝０とし、その後に、ステップＳＴ５において、判定処理を終了する。
【００７１】
一方、パワー比がしきい値間に収まっているとき、つまり、現在帯域ｂを雑音の候補とするとき、雑音・非雑音判定部２７は、ステップＳＴ７の処理に移る。このステップＳＴ７において、雑音・非雑音判定部２７は、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)を、１だけカウントアップする。
【００７２】
そして、雑音・非雑音判定部２７は、ステップＳＴ８において、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)が、しきい値Ｔcを超えたか否かを判定する。Ｃn(b)＞Ｔcでないとき、雑音・非雑音判定部２７は、現在帯域ｂは雑音でないと判定し、ステップＳＴ４において、Ｆnz(k,b)＝０とし、その後に、ステップＳＴ５において、判定処理を終了する。
【００７３】
一方、Ｃn(b)＞Ｔcであるとき、雑音・非雑音判定部２７は、ステップＳＴ９の処理に移る。このステップＳＴ９において、雑音・非雑音判定部２７は、現在帯域ｂが雑音であると判定し、雑音帯域フラグＦnz(k,b)を、Ｆnz(k,b)＝１にセットし、その後に、ステップＳＴ５において、判定処理を終了する。
【００７４】
上述の図５のフローチャートの判定処理では、有声音検出部２３で得られた有声音フラグＦv(k)を用いてフレーム全体で一つの雑音・非雑音判定を行い、これと帯域毎の判定を組み合わせることで、最終的な判定結果としている。これは、帯域毎の信号の状態を監視して行う判定だけでは不十分な場合があるからである。例えば、帯域パワーの定常性を検出して雑音と判定しようとする場合、特に帯域分割の帯域幅が広いようなケースではトーン性の信号と雑音の区別がつかない。したがって、図５のフローチャートの判定処理を行うことで、帯域毎の雑音判定精度を高めることができる。
【００７５】
図１に戻って、雑音帯域パワー推定部２８は、フレーム毎に、各帯域の雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)を推定する。雑音帯域パワー推定部２８は、雑音・非雑音判定部２７で設定された雑音帯域フラグＦnz(k,b)に基づいて、Ｆnz(k,b)＝１である帯域、つまり雑音の帯域についてのみ、雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)の更新を行う。
【００７６】
雑音帯域パワー推定部２８における雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)の更新方法の例としては、例えば、以下の（１０）式に示すように、帯域パワーＢ(k,b)を使用し、指数重みμnzを用いて更新する方法が考えられる。μnz の値は、０．９から１．０程度の間で、雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)が実際の雑音の変化に追従し、なおかつ、聴感上違和感が無い程度に、設定されることが望ましい。
【００７７】
【数７】
【００７８】
事後ＳＮＲ算出部２９は、以下の（１１）式に基づき、入力信号の帯域パワーＢ(k,b)と、雑音帯域パワーの推定値Ｄ(k,b)を用いて、フレーム毎に、各帯域の事後ＳＮＲ「γ(k,b)」を算出する。なお、この（１１）式は、上述した（４）式と同じものである。この事後ＳＮＲ算出部２９は、ＳＮＲ算出部を構成している。
γ(k,b)＝Ｂ(k,b)／Ｄ(k,b) ・・・（１１）
【００７９】
事前ＳＮＲ算出部３１は、以下の（１２）式に基づき、フレーム毎に、各帯域の事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」を算出する。この場合、事前ＳＮＲ算出部３１は、直前フレームおよび現在フレームの事後ＳＮＲ「γ(k-1,b)，γ(k,b)」と、直前フレームの雑音抑圧ゲインＧ′(k-1,b)と、重み係数αを用いる。なお、この（１２）式は、雑音抑圧ゲインＧ(k-1,b)がリミッタ処理による修正後の雑音抑圧ゲインＧ′(k-1,b)に変わっていることを除き、上述した（５）式と同じものである。
ξ(k,b)＝αＧ′２(k-1,b)γ(k-1,b)＋(１-α)Ｐ[γ(k,b)-1] ・・・（１２）
【００８０】
α算出部３０は、上述の（１２）式における重み係数αを、定数ではなく、フレームと周波数帯域で変動する重み係数α(k,b)として、（１３）式に基づいて、算出する。αMAX(b)およびαMIN(b)は、それぞれ、帯域ごとに設定された重み係数α(k,b)の最大値および最小値である。重み係数α(k,b)を（１３）式に基づいて算出する場合、雑音と判定される帯域ｂにあっては、重み係数α(k,b)は最大値αMAX(b)に近づいていき、非雑音と判定される帯域ｂにあっては、最小値αMIN(b)となる。図６は、重み係数α(k,b)の推移例を示している。
【００８１】
【数８】
【００８２】
上述の（１２）式におけるαを、上述のα(k,b)を用いた形に書き直すと、以下の（１４）式のようになる。
ξ(k,b)＝α(k-1,b)Ｇ′２(k-1,b)γ(k?1,b)＋(１-α(k,b))Ｐ[γ(k,b)-1]
・・・（１４）
【００８３】
事前ＳＮＲ算出部３１は、上述の（１４）式に基づき、事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」の算出を行う。上述した重み係数α(k,b)の算出の仕組みにより、音声など一般的に変化の激しい非雑音に対しては追従が早く、一方、定常性を仮定している雑音に対してはゆっくり追従するよう、事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」の計算がされるようになる。この事前ＳＮＲ算出部３１は、ＳＮＲ平滑部を構成している。
【００８４】
雑音抑圧ゲイン算出部３２は、事後ＳＮＲ算出部２９で算出された事後ＳＮＲ「γ(k,b)」と事前ＳＮＲ算出部３１で算出された事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」とから、以下の（１５）式に基づいて、フレーム毎に、各帯域の雑音抑圧ゲインＧ(k,b)を算出する。なお、この（１５）式は、上述した（７）式と同じものである。
【数９】
【００８５】
雑音抑圧ゲイン修正部３３は、雑音抑圧ゲイン算出部３２で算出された雑音抑圧ゲインＧ(k,b)に、帯域毎に予め設定してある雑音抑圧ゲインの下限値ＧMIN(b)に基づいてリミッタをかけ、修正された雑音抑圧ゲインＧ′(k,b)を算出する。以下の（１６）式は、雑音抑圧ゲイン修正部３３におけるリミッタ処理を表している。
【数１０】
【００８６】
この雑音抑圧ゲイン修正部３３は、聴感上の雑音低減量を最大化しつつも、雑音推定における過大見積りに起因して雑音抑圧ゲインが小さくなりすぎないようにするために設けられている。ここで、下限値ＧMIN(b)は、対象音源の性質や聴覚心理に基づいて、帯域別に設定される。例えば、非雑音の信号が音声である場合に、音声信号が含まれる確率の高い帯域については雑音抑圧ゲインの下限値が高めの値に設定される。雑音抑圧ゲインＧ(k,b)が下限値ＧMIN(b)を下回った場合は、この下限値ＧMIN(b)で置き換えられる。これにより、雑音抑圧ゲインＧ(k,b)の誤差があっても聴感上の音質劣化が少なくされる。
【００８７】
フィルタ構成部３４は、雑音抑圧ゲイン修正部３３で修正されたフレーム毎の各帯域の雑音抑圧ゲインＧ′(k,b)から、フレーム毎に、各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインを算出し、周波数軸上のフィルタを構成する。算出方法は、帯域分割部２１でフーリエ係数を帯域分割したのと逆写像して得られたものをそのまま用いる単純な方法でもよいが、ゲインが周波数軸上で不連続にならないように上述の方法で得られたものをさらに周波数軸上でスムージングする方法でもよい。
【００８８】
雑音抑圧ゲイン生成部１５の動作を簡単に説明する。高速フーリエ変換部１４でフレーム毎に高速フーリエ変換処理されて得られた各周波数スペクトル（各フーリエ係数）は、帯域分割部２１に供給される。この帯域分割部２１では、フレーム毎に、各周波数スペクトルが、例えば、２５の周波数帯域に分割される（表１参照）。
【００８９】
帯域分割部２１で帯域分割されて得られた各帯域の周波数スペクトルは、フレーム毎に、帯域パワー算出部２２に供給される。この帯域パワー算出部２２では、フレーム毎に、各帯域の帯域パワーＢ(k,b)が算出される。例えば、帯域ｂ内の各周波数スペクトルに対応したパワースペクトルがそれぞれ算出され、その最大値あるいは平均値が帯域パワーＢ(k,b)とされる。
【００９０】
また、フレーム化部１２で得られたフレーム化信号ｙf(k,n)は、有声音検出部２３に供給される。この有声音検出部２３では、フレーム化信号ｙf(k,n)に基づいて、フレーム毎に、有声音が含まれているか否かを示す有声音フラグＦv(k)が得られる。有声音検出部２３では、フレーム全体の雑音・非雑音の判定が行われ、非雑音と判定されるときはＦv(k)＝１とされ、雑音と判定されるときはＦv(k)＝０とされる。ここで、有声音検出部２３における雑音・非雑音の判定は、フレーム化信号ｙf(k,n)に基づいてゼロクロス幅が検出され、このゼロクロス幅のヒストグラムが計算されることで行われる。
【００９１】
有声音検出部２３で得られたフレーム毎の有声音フラグＦv(k)は、雑音・非雑音判定部２７に供給される。また、帯域パワー算出部２２で算出されたフレーム毎の各帯域の帯域パワーＢ(k,b)は、雑音・非雑音判定部２７に供給される。この雑音・非雑音判定部２７では、フレーム毎に、有声音フラグＦv(k)と、各帯域の帯域パワーＢ(k,b)を用いて、各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)が設定される（図５参照）。この場合、有声音フラグＦv(k)が１であってフレーム全体として非雑音と判定されているときは、全ての帯域が雑音でないと判定され、全ての帯域でＦnz(k,b)＝０とされる。
【００９２】
また、有声音フラグＦv(k)が０であってフレーム全体として雑音と判定されているときは、帯域毎に、帯域パワーの定常性検出により雑音か非雑音かの判定が行われる。帯域パワーに定常性があって、その帯域が雑音候補と判定されるとき、その帯域の雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)がカウントアップされる。そして、そのカウント値がしきい値Ｔｃを超えるとき、その帯域は雑音であると判定され、Ｆnz(k,b)＝１とされる。
【００９３】
一方、帯域パワーに定常性がなく、その帯域が非雑音と判定されるとき、Ｆnz(k,b)＝０とされる。また、帯域パワーに定常性があって、その帯域が雑音候補と判定されても、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)のカウント値がしきい値Ｔｃ以下のとき、その帯域は非雑音であると判定され、Ｆnz(k,b)＝０とされる。
【００９４】
雑音・非雑音判定部２７でフレーム毎に設定された各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)は雑音帯域パワー推定部２８に供給される。また、帯域パワー算出部２２でフレーム毎に算出された各帯域の帯域パワーＢ(k,b)は、雑音帯域パワー推定部２８に供給される。この雑音帯域パワー推定部２８では、フレーム毎に、各帯域の雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)が推定される。
【００９５】
この雑音帯域パワー推定部２８では、雑音帯域フラグＦnz(k,b)に基づいて、Ｆnz(k,b)＝１である帯域、つまり雑音の帯域についてのみ、雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)の更新が行われる。例えば、帯域パワーＢ(k,b)が使用され、指数重みμnzが用いられて更新される（（１０）式参照）。μnz の値は、０．９から１．０程度の間で、雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)が実際の雑音の変化に追従し、なおかつ、聴感上違和感が無い程度に、設定される。
【００９６】
雑音帯域パワー推定部２８でフレーム毎に推定された各帯域の雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)は、事後ＳＮＲ算出部２９に供給される。また、帯域パワー算出部２２でフレーム毎に算出された各帯域の帯域パワーＢ(k,b)は、事後ＳＮＲ算出部２９に供給される。事後ＳＮＲ算出部２９では、フレーム毎に、帯域パワーＢ(k,b)と、雑音帯域パワーの推定値Ｄ(k,b)が用いられて、各帯域の事後ＳＮＲ「γ(k,b)」が算出される（（１１）式参照）。
【００９７】
雑音・非雑音判定部２７でフレーム毎に設定された各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)は、α算出部３０に供給される。このα算出部３０では、フレーム毎に、各帯域の事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」の算出（（１４）式参照）のための重み係数α(k,b)が算出される。重み係数α(k,b)は、雑音と判定される帯域ｂにあっては、最大値αMAX(b)に近づいていくように更新され、非雑音と判定される帯域ｂにあっては、直ちに最小値αMIN(b)とされる（（１３）式、図６参照）。
【００９８】
事後ＳＮＲ算出部２９でフレーム毎に算出された各帯域の事後ＳＮＲ「γ(k,b)」は、事前ＳＮＲ算出部３１に供給される。また、α算出部３０でフレーム毎に算出された各帯域の重み係数α(k,b)は、事前ＳＮＲ算出部３１に供給される。さらに、雑音抑圧ゲイン修正部３３で修正された直前フレームの各帯域の雑音抑圧ゲインＧ′(k,b)は、事前ＳＮＲ算出部３１に供給される。事前ＳＮＲ算出部３１では、フレーム毎に、各帯域の事前ＳＮＲ「ξ(k, b)」が算出される（（１４）式参照）。この場合、直前フレームおよび現在フレームの事後ＳＮＲ「γ(k?1,b)，γ(k,b)」と、直前フレームの雑音抑圧ゲインＧ′(k-1,b)と、重み係数α(k,b)が用いられる。
【００９９】
上述したように、α算出部３０で算出される各帯域の重み係数α(k,b)は、雑音と判定される帯域ｂにあっては、最大値αMAX(b)に近づいていくように更新され、非雑音と判定される帯域ｂにあっては、直ちに最小値αMIN(b)とされる。そのため、音声など一般的に変化の激しい非雑音に対しては追従が早く、一方、定常性を仮定している雑音に対してはゆっくり追従するよう、事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」が計算される。
【０１００】
事後ＳＮＲ算出部２９でフレーム毎に算出された各帯域の事後ＳＮＲ「γ(k,b)」は、雑音抑圧ゲイン算出部３２に供給される。また、事前ＳＮＲ算出部３１でフレーム毎に算出された各帯域の事前ＳＮＲ「ξ(k, b)」は、雑音抑圧ゲイン算出部３２に供給される。雑音抑圧ゲイン算出部３２では、フレーム毎に、事後ＳＮＲ「γ(k,b)」と事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」とから、各帯域の雑音抑圧ゲインＧ(k,b)が算出される（（１５）式参照）。
【０１０１】
雑音抑圧ゲイン算出部３２でフレーム毎に算出された各帯域の雑音抑圧ゲインＧ(k,b)は、雑音抑圧ゲイン修正部３３に供給される。この雑音抑圧ゲイン修正部３３では、フレーム毎に、各帯域の雑音抑圧ゲインＧ(k,b)に対して、帯域毎に予め設定してある雑音抑圧ゲインの下限値ＧMIN(b)に基づいてリミッタがかけられ、修正された雑音抑圧ゲインＧ′(k,b)が算出される。
【０１０２】
雑音抑圧ゲイン修正部３３でフレーム毎に修正された各帯域の雑音抑圧ゲインＧ′(k,b)は、フィルタ構成部３４に供給される。このフィルタ構成部３４では、フレーム毎に、各帯域の雑音抑圧ゲインＧ′(k,b)から、各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインが算出される。このようにフィルタ構成部３４でフレーム毎に算出された各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインは、雑音抑圧ゲイン生成部１５の出力としてフーリエ係数修正部１６に供給される。
【０１０３】
上述したように、図１に示す雑音抑圧装置１０において、雑音抑圧ゲイン生成部１５の雑音抑圧ゲイン算出部３２では、事後ＳＮＲ「γ(k,b)」と事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」とから、各帯域の雑音抑圧ゲインＧ(k,b)が算出される。また、事前ＳＮＲ算出部３１では、各帯域の事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」が算出される。この場合、直前フレームおよび現在フレームの事後ＳＮＲ「γ(k?1,b)，γ(k,b)」と、直前フレームの雑音抑圧ゲインＧ′(k-1,b)と、重み係数α(k,b)が用いられる。
【０１０４】
α算出部３０で算出される各帯域の重み係数α(k,b)は、信号の状態に応じて適応的に変化させられる。つまり、重み係数α(k,b)は、雑音と判定される帯域ｂ（Ｆnz(k,b)＝１）にあっては最大値αMAX(b)に近づいていくように更新され、非雑音と判定される帯域ｂ（Ｆnz(k,b)＝０）にあっては直ちに最小値αMIN(b)とされる。そのため、音声など一般的に変化の激しい非雑音に対しては追従が早く、一方、定常性を仮定している雑音に対してはゆっくり追従するよう、事前ＳＮＲ「ξ(k,b)」が計算される。
【０１０５】
そのため、雑音抑圧ゲイン生成部１５で算出される各帯域の雑音抑圧ゲインＧ(k,b)の精度（追従性）を高めることができる。したがって、例えば、音声信号の冒頭など信号の変化が激しい箇所で発生する音質劣化を抑制でき、定常雑音の区間など信号の変化がゆるやかな箇所ではミュージカルノイズを抑制でき、音質向上を図ることができる。
【０１０６】
また、上述したように、図１に示す雑音抑圧装置１０において、雑音抑圧ゲイン生成部１５の雑音・非雑音判定部２７では、有声音フラグＦv(k)と、各帯域の帯域パワーＢ(k,b)を用いて、各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)が設定される。つまり、雑音と非雑音が混合した信号においても非雑音と重複しない帯域の雑音に関しては検出できる。また、雑音帯域パワー推定部２８では、雑音帯域フラグＦnz(k,b)に基づいて、Ｆnz(k,b)＝１である帯域、つまり雑音の帯域についてのみ、雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)の更新が行われる。そのため、雑音帯域パワー推定値Ｄ(k,b)の推定における時間追従性を改善できると共に、推定精度を高めることができる。したがって、結果的に雑音抑圧ゲインの精度を高めることができ、音質向上を図ることができる。
【０１０７】
また、上述したように、図１に示す雑音抑圧装置１０において、雑音抑圧ゲイン生成部１５の雑音・非雑音判定部２７では、有声音フラグＦv(k)と、各帯域の帯域パワーＢ(k,b)を用いて、各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)が設定される。つまり、雑音・非雑音判定部２７では、有声音フラグＦv(k)によるフレーム全体での雑音・非雑音判定が行われ、これと帯域パワーの定常性検出による帯域毎の判定が組み合わせられることで、最終的な判定結果が得られる。したがって、帯域毎の雑音・非雑音の判定精度を高めることができる。
【０１０８】
また、上述したように、図１に示す雑音抑圧装置１０において、雑音抑圧ゲイン生成部１５の雑音抑圧ゲイン修正部３３では、修正された雑音抑圧ゲインＧ′(k,b)が算出される。この場合、各帯域の雑音抑圧ゲインＧ(k,b)に対して、帯域毎に予め設定してある雑音抑圧ゲインの下限値ＧMIN(b)に基づいてリミッタがかけられて、修正が行われる。したがって、聴感上の雑音低減量を最大化しつつも、推定誤差などによる音質劣化を最小限に抑えることができる。
【０１０９】
なお、図１に示す雑音抑圧装置１０において、雑音抑圧ゲイン生成部１５の雑音・非雑音判定部２７では、有声音フラグＦv(k)と、各帯域の帯域パワーＢ(k,b)を用いて、各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)が設定される。しかし、雑音・非雑音判定部２７では、フレーム毎に、有声音フラグＦv(k)あるいは各帯域の帯域パワーＢ(k,b)のいずれかのみを用いて、各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)を設定することも考えられる。
【０１１０】
有声音フラグＦv(k)のみを用いて各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)を設定する場合、雑音・非雑音判定部２７では、例えば、図５のフローチャートにおいて、ステップＳＴ６の処理を除いた判定処理が行われる。一方、各帯域の帯域パワーＢ(k,b)のいずれかのみを用いて各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)を設定する場合、雑音・非雑音判定部２７では、例えば、図５のフローチャートにおいて、ステップＳＴ２の処理を除いた判定処理が行われる。
【０１１１】
＜２．第２の実施の形態＞
［雑音抑圧装置］
図７は、第２の実施の形態としての雑音抑圧装置１０Ｓの構成例を示している。図１に示す雑音抑圧装置１０がモノラル信号の雑音抑圧に適用した場合の構成例であるのに対して、この雑音抑圧装置１０Ｓはステレオ信号の雑音抑圧に適用した場合の構成例である。この図７において、図１と対応する部分には、同一符号、あるいは同一符号に「Ｌ」、「Ｒ」の文字を添えて示し、適宜、その詳細説明を省略する。ステレオ信号に適用する際には、基本的にはモノラル信号の処理を各チャネルに行えばよい。しかし、ステレオ信号の場合は推定誤差などの要因により処理結果の定位が崩れてしまうなどの弊害が発生する。そのため、ステレオ信号に対応するための対策が施される。
【０１１２】
この雑音抑圧装置１０Ｓは、左チャネル（Ｌch）処理系１００Ｌと、右チャネル（Ｒch）処理系１００Ｌと、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓとから構成されている。左チャネル処理系１００Ｌおよび右チャネル処理系１００Ｌは、それぞれ、図１に示す雑音抑圧装置１０における信号入力端子１１から信号出力端子２０までの処理系と同様に構成されている。
【０１１３】
すなわち、左チャネル処理系１００Ｌは、信号入力端子１１Ｌと、フレーム化部１２Ｌと、窓がけ部１３Ｌと、高速フーリエ変換部１４Ｌを有している。また、この左チャネル処理系１００Ｌは、フーリエ係数修正部１６Ｌと、逆高速フーリエ変換部１７Ｌと、窓がけ部１８Ｌと、オーバーラップ加算部１９Ｌと、信号出力端子２０Ｌを有している。
【０１１４】
また、右チャネル処理系１００Ｒは、信号入力端子１１Ｒと、フレーム化部１２Ｒと、窓がけ部１３Ｒと、高速フーリエ変換部１４Ｒを有している。また、この右チャネル処理系１００Ｒは、フーリエ係数修正部１６Ｒと、逆高速フーリエ変換部１７Ｒと、窓がけ部１８Ｒと、オーバーラップ加算部１９Ｒと、信号出力端子２０Ｒを有している。
【０１１５】
雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓは、フレーム毎に、左チャネル処理系１００Ｌの各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインと、右チャネル処理系１００Ｒの各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインを生成する。この雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓは、左チャネル処理系１００Ｌおよび右チャネル処理系１００Ｒの各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインＧfL (k,f)，ＧfR (k,f)を生成する。この場合、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓは、フレーム化信号および各フーリエ係数（各周波数スペクトル）に基づいて、それぞれのチャネルの雑音抑圧ゲインＧfL (k,f)，ＧfR (k,f)を生成する。この雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓの詳細については、後述する。
【０１１６】
雑音抑圧装置１０Ｓの動作を簡単に説明する。左チャネル処理系１００Ｌにおいて、信号入力端子１１Ｌに左チャネルの入力信号ｙL(n)が供給され、この入力信号ｙL(n)は、フレーム化部１２Ｌに供給される。このフレーム化部１２Ｌでは、フレーム毎に処理を行うために、入力信号ｙL(n)がフレーム化される。つまり、このフレーム化部１２Ｌでは、入力信号ｙL(n)が、所定フレーム長、例えばフレーム長がＮfサンプルのフレームに分割される。フレーム毎のフレーム化信号ｙfL(k,n)は、窓がけ部１３Ｌに、順次供給される。
【０１１７】
窓がけ部１３Ｌでは、後述する高速フーリエ変換部１４Ｌで安定したフーリエ係数を得るために、フレーム化信号ｙfL(k,n)に分析窓wana(n)による窓がけが行われる。このように窓がけされたフレーム化信号ｙfL(k,n)は、高速フーリエ変換部１４Ｌに供給される。この高速フーリエ変換部１４Ｌでは、窓がけされたフレーム化信号ｙfL(k,n)に対して、高速フーリエ変換処理が施され、時間領域信号から周波数領域信号に変換される。高速フーリエ変換処理で得られた各フーリエ係数（各周波数スペクトル）ＹfL(k,f)は、フーリエ係数修正部１６Ｌに供給される。なお、(k,f)は、ｋ番目のフレームのｆ番目の周波数を示している。
【０１１８】
また、右チャネル処理系１００Ｒにおいて、信号入力端子１１Ｒに右チャネルの入力信号ｙR(n)が供給され、この入力信号ｙR(n)は、フレーム化部１２Ｒに供給される。このフレーム化部１２Ｒでは、フレーム毎に処理を行うために、入力信号ｙR(n)がフレーム化される。つまり、このフレーム化部１２Ｒでは、入力信号ｙR(n)が、所定フレーム長、例えばフレーム長がＮfサンプルのフレームに分割される。フレーム毎のフレーム化信号ｙfR(k,n)は、窓がけ部１３Ｒに、順次供給される。
【０１１９】
窓がけ部１３Ｒでは、後述する高速フーリエ変換部１４Ｒで安定したフーリエ係数を得るために、フレーム化信号ｙfR(k,n)に分析窓wana(n)による窓がけが行われる。このように窓がけされたフレーム化信号ｙfR(k,n)は、高速フーリエ変換部１４Ｒに供給される。この高速フーリエ変換部１４Ｒでは、窓がけされたフレーム化信号ｙfR(k,n)に対して、高速フーリエ変換処理が施され、時間領域信号から周波数領域信号に変換される。高速フーリエ変換処理で得られた各フーリエ係数（各周波数スペクトル）ＹfR(k,f)は、フーリエ係数修正部１６Ｒに供給される。なお、(k,f)は、ｋ番目のフレームのｆ番目の周波数を示している。
【０１２０】
フレーム化部１２Ｌ，１２Ｒで得られたフレーム毎のフレーム化信号ｙfL(k,n)，ｙfR(k,n)は、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓに供給される。また、高速フーリエ変換部１４Ｌ，１４Ｒで得られたフレーム毎のフーリエ係数ＹfL(k,n)，ＹfR(k,n)は、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓに供給される。雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓでは、フレーム毎に、フレーム化信号ｙfL(k,n)，ｙfR(k,n)とフーリエ係数ＹfL(k,n)，ＹfR(k,n)に基づいて、左右チャネルに共通の、各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインが生成される。
【０１２１】
また、左チャネル処理系１００Ｌにおいて、フーリエ係数修正部１６Ｌでは、フレーム毎に、高速フーリエ変換部１４Ｌで高速フーリエ変換処理されて得られた各フーリエ係数ＹfL(k,n)の修正が行われる。この場合、各フーリエ係数ＹfL(k,n)と、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓで生成された各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインＧfL(k,f)の積が取られて係数修正が行われる。つまり、このフーリエ係数修正部１６Ｌでは、周波数軸上で、雑音を抑圧するためのフィルタ計算が行われる。係数修正された各フーリエ係数は、逆高速フーリエ変換部１７Ｌに供給される。
【０１２２】
逆高速フーリエ変換部１７Ｌでは、フレーム毎に、係数修正された各フーリエ係数に対して、逆高速フーリエ変換処理が施され、周波数領域信号が時間領域信号に変換される。逆高速フーリエ変換部１７Ｌで得られたフレーム化信号は、窓がけ部１８Ｌに供給される。この窓がけ部１８Ｌでは、フレーム毎に、逆高速フーリエ変換部１７Ｌで得られたフレーム化信号に合成窓wsyn(n)による窓がけが行われる。
【０１２３】
窓がけ部１８Ｌで窓がけされた各フレームのフレーム化信号は、オーバーラップ加算部１９Ｌに供給される。このオーバーラップ加算部１９Ｌでは、各フレームのフレーム化信号のフレーム境界部分について重ね合わせが行われて、雑音が抑圧された出力信号が得られる。そして、この出力信号は、左チャネル処理系１００Ｌの信号出力端子２０Ｌに出力される。
【０１２４】
また、右チャネル処理系１００Ｒにおいて、フーリエ係数修正部１６Ｒでは、フレーム毎に、高速フーリエ変換部１４Ｒで高速フーリエ変換処理されて得られた各フーリエ係数ＹfR(k,n)の修正が行われる。この場合、各フーリエ係数ＹfR(k,n)と、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓで生成された各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインＧfR(k,f)の積が取られて係数修正が行われる。つまり、このフーリエ係数修正部１６Ｒでは、周波数軸上で、雑音を抑圧するためのフィルタ計算が行われる。係数修正された各フーリエ係数は、逆高速フーリエ変換部１７Ｒに供給される。
【０１２５】
逆高速フーリエ変換部１７Ｒでは、フレーム毎に、係数修正された各フーリエ係数に対して、逆高速フーリエ変換処理が施され、周波数領域信号が時間領域信号に変換される。逆高速フーリエ変換部１７Ｒで得られたフレーム化信号は、窓がけ部１８Ｒに供給される。この窓がけ部１８Ｒでは、フレーム毎に、逆高速フーリエ変換部１７Ｒで得られたフレーム化信号に合成窓wsyn(n)による窓がけが行われる。
【０１２６】
窓がけ部１８Ｒで窓がけされた各フレームのフレーム化信号は、オーバーラップ加算部１９Ｒに供給される。このオーバーラップ加算部１９Ｒでは、各フレームのフレーム化信号のフレーム境界部分について重ね合わせが行われて、雑音が抑圧された出力信号が得られる。そして、この出力信号は、右チャネル処理系１００Ｒの信号出力端子２０Ｒに出力される。
【０１２７】
［雑音抑圧ゲイン生成部］
雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓの詳細を説明する。図８は、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓの構成例を示している。この図８において、図１と対応する部分には、同一符号、あるいは同一符号に「Ｌ」、「Ｒ」、「Ｓ」の文字を添えて示し、適宜、その詳細説明を省略する。ここで、「Ｌ」は左チャネル側の処理部分を示し、「Ｒ」は右チャネル側の処理部分を示し、「Ｓ」は左右チャネルの共通処理部分を示す。
【０１２８】
雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓは、帯域分割部２１Ｌ，２１Ｒと、帯域パワー算出部２２Ｌ，２２Ｒと、有声音検出部２３Ｌ，２３Ｒと、雑音・非雑音判定部２７Ｓと、雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒを有している。また、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓは、事後ＳＮＲ算出部２９Ｌ，２９Ｒと、α算出部３０Ｓと、事前ＳＮＲ算出部３１Ｌ，３１Ｒと、雑音抑圧ゲイン算出部３２Ｌ，３２Ｒと、雑音抑圧ゲイン修正部３３Ｌ，３３Ｒと、フィルタ構成部３４Ｌ，３４Ｒを有している。
【０１２９】
帯域分割部２１Ｌ，２１Ｒは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５の帯域分割部２１と同様に構成されている。帯域分割部２１Ｌ，２１Ｒは、高速フーリエ変換部１４Ｌ，１４Ｒで得られた各周波数スペクトル（各フーリエ係数）ＹfL(k,f)，ＹfR(k,f)を、例えば、２５の周波数帯域に分割する（表１参照）。帯域パワー算出部２２Ｌ，２２Ｒは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５の帯域パワー算出部２２と同様に構成されている。帯域パワー算出部２２Ｌ，２２Ｒは、帯域分割部２１Ｌ，２１Ｒで分割された帯域毎に、周波数スペクトルから帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)を算出する。
【０１３０】
有声音検出部２３Ｌ，２３Ｒは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５の有声音検出部２３と同様に構成されている。有声音検出部２３Ｌ，２３Ｒは、フレーム化部１２Ｌ，１２Ｒで得られたフレーム化信号ｙfL(k,n)，ｙfR(k,n)に基づいて、フレーム毎に、有声音が含まれているか否かを示す有声音フラグＦvL(k)，ＦvR(k)を出力する。
【０１３１】
雑音・非雑音判定部２７Ｓは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５の雑音・非雑音判定部２７とほぼ同様に構成されている。この雑音・非雑音判定部２７Ｓは、ステレオ対応とされており、フレーム毎に、左右チャネル共通の各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)を設定する。
【０１３２】
雑音・非雑音判定部２７Ｓは、各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)を設定する。この場合、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、有声音検出部２３Ｌ，２３Ｒで得られた有声音フラグＦvL(k)，ＦvR(k)と、帯域パワー算出部２２Ｌ，２２Ｒで算出された各帯域の帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)を用いる。雑音・非雑音判定部２７Ｓは、図９のフローチャートに示す判定処理を、フレーム毎に、各帯域において、実行する。
【０１３３】
雑音・非雑音判定部２７Ｓは、ステップＳＴ１１において、判定処理を開始し、システムの初期化を行う。この初期化において、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)を、Ｃn(b)＝０に初期化しておく。
【０１３４】
次に、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、ステップＳＴ１２の処理に移る。このステップＳＴ１２において、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、有声音フラグＦvL(k)が０より大きいか否か、つまり、ＦvL(k)＝１であるか否かを判断する。また、このステップＳＴ１２において、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、有声音フラグＦvR(k)が０より大きいか否か、つまり、ＦvR(k)＝１であるか否かを判断する。
【０１３５】
ＦvL(k)＝１、かつＦvR(k)＝１であるとき、つまり現在フレームｋが左右チャネル共に有声音であるとき、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、ステップＳＴ１３において、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)をクリアし、Ｃn(b)＝０とする。そして、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、現在帯域ｂは雑音でないと判定し、ステップＳＴ１４において、雑音帯域フラグＦnz(k,b)を、Ｆnz(k,b)＝０とし、その後に、ステップＳＴ１５において、判定処理を終了する。
【０１３６】
ステップＳＴ１２でＦvL(k)＝１、かつＦvR(k)＝１でないとき、つまり現在フレームｋの少なくとも左右チャネルのいずれかが有声音でないとき、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、ステップＳＴ１６の処理に移る。このステップＳＴ１６において、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、左チャネル側の現在フレームｋの帯域パワーＢL(k,b)と、直前フレームｋ−１の帯域パワーＢL(k-1,b)のパワー比を求める。また、このステップＳＴ１６において、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、右チャネル側の現在フレームｋの帯域パワーＢR(k,b)と、直前フレームｋ−１の帯域パワーＢR(k-1,b)のパワー比を求める。
【０１３７】
そして、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、このステップＳＴ１６において、左右チャネルのパワー比の双方が低レベル側のしきい値ＴpL(b)と高レベル側のしきい値ＴpH(b)との間に収まっているか否かを判断する。すなわち、ＴpL(b)< ＢL(k,b)/ ＢL(k-1,b)<ＴpH(b)、かつＴpL(b)< ＢR(k,b)/ ＢR(k-1,b)< ＴpH(b)であるか否かを判断する。
【０１３８】
雑音・非雑音判定部２７Ｓは、左右チャネルのパワー比の双方がしきい値間に収まっているとき、現在帯域ｂを雑音の候補とし、左右チャネルのパワー比の双方がしきい値間に収まっていないとき、現在帯域ｂは雑音でないと判定する。この判定は、雑音信号のパワーは一定であり、逆にパワー変動が激しい信号は雑音でないとの仮定に基づいている。
【０１３９】
左右チャネルのパワー比の双方がしきい値間に収まっていないとき、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、ステップＳＴ１３において、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)をクリアし、Ｃn(b)＝０とする。そして、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、現在帯域ｂは雑音でないと判定し、ステップＳＴ１４において、Ｆnz(k,b)＝０とし、その後に、ステップＳＴ１５において、判定処理を終了する。
【０１４０】
一方、左右チャネルのパワー比の双方がしきい値間に収まっているとき、つまり、現在帯域ｂを雑音の候補とするとき、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、ステップＳＴ１７の処理に移る。このステップＳＴ１７において、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)を、１だけカウントアップする。
【０１４１】
そして、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、ステップＳＴ１８において、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)が、しきい値Ｔcを超えたか否かを判定する。Ｃn(b)＞Ｔcでないとき、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、現在帯域ｂは雑音でないと判定し、ステップＳＴ１４において、Ｆnz(k,b)＝０とし、その後に、ステップＳＴ１５において、判定処理を終了する。
【０１４２】
一方、Ｃn(b)＞Ｔcであるとき、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、ステップＳＴ１９の処理に移る。このステップＳＴ１９において、雑音・非雑音判定部２７Ｓは、現在帯域ｂが雑音であると判定し、雑音帯域フラグＦnz(k,b)を、Ｆnz(k,b)＝１にセットし、その後に、ステップＳＴ１５において、判定処理を終了する。
【０１４３】
図８に戻って、雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５の雑音帯域パワー推定部２８と同様に構成されている。雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒは、フレーム毎に、各帯域の雑音帯域パワー推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)を推定する。雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒは、Ｆnz(k,b)＝１である帯域、つまり雑音の帯域についてのみ、雑音帯域パワー推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)の更新を行う（（１０）式参照）。この場合、雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒは、雑音・非雑音判定部２７Ｓで設定された左右チャネル共通の雑音帯域フラグＦnz(k,b)に基づいて、処理を行う。
【０１４４】
事後ＳＮＲ算出部２９Ｌ，２９Ｒは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５の事後ＳＮＲ算出部２９と同様に構成されている。事後ＳＮＲ算出部２９Ｌ，２９Ｒは、フレーム毎に、各帯域の事後ＳＮＲ「γL(k,b)，γR(k,b)」を算出する(（１１）式参照)。この場合、事後ＳＮＲ算出部２９Ｌ，２９Ｒは、入力信号の帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)と、雑音帯域パワーの推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)を用いる。
【０１４５】
事前ＳＮＲ算出部３１Ｌ，３１Ｒは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５の事前ＳＮＲ算出部３１と同様に構成されている。事前ＳＮＲ算出部３１Ｌ，３１Ｒは、フレーム毎に、各帯域の事前ＳＮＲ「ξL(k,b)，ξR(k,b)」を算出する(（１４）式参照)。
【０１４６】
ここで、事前ＳＮＲ算出部３１Ｌは、各帯域の事前ＳＮＲ「ξL(k,b)」を算出する。この場合、事前ＳＮＲ算出部３１Ｌは、直前フレームおよび現在フレームの事後ＳＮＲ「γL(k-1,b)，γL(k,b)」と、直前フレームの雑音抑圧ゲインＧ′L(k-1,b)と、左右チャネル共通の重み係数α(k,b)を用いる。また、事前ＳＮＲ算出部３１Ｒは、各帯域の事前ＳＮＲ「ξR(k,b)」を算出する。この場合、事前ＳＮＲ算出部３１Ｒは、直前フレームおよび現在フレームの事後ＳＮＲ「γR(k-1,b)，γR(k,b)」と、直前フレームの雑音抑圧ゲインＧ′R(k-1,b)と、左右チャネル共通の重み係数α(k,b)を用いる。
【０１４７】
α算出部３０Ｓは、図１に示す雑音抑圧装置１０におけるα算出部３０と同様に構成され、事前ＳＮＲ算出部３１Ｌ，３１Ｒで用いられる左右チャネル共通の重み係数α(k,b)を算出する。このα算出部３０Ｓは、定数ではなく、フレームと帯域で変動する重み係数α(k,b)として算出する（（１３）式参照）。この重み係数α(k,b)は、雑音と判定される帯域ｂ（Ｆnz(k,b)＝１）にあっては、重み係数α(k,b)は最大値αMAX(b)に近づいていき、非雑音と判定される帯域ｂ（Ｆnz(k,b)＝０）にあっては、最小値αMIN(b)となる。
【０１４８】
雑音抑圧ゲイン算出部３２Ｌ，３２Ｒは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５の雑音抑圧ゲイン算出部３２と同様に構成されている。雑音抑圧ゲイン算出部３２Ｌ，３２Ｒは、フレーム毎に、各帯域の雑音抑圧ゲインＧL(k,b)，ＧR(k,b)を算出する((１５）式参照)。この場合、雑音抑圧ゲイン算出部３２Ｌ，３２Ｒは、事後ＳＮＲ「γL(k,b)，γR(k,b)」と、事前ＳＮＲ「ξL(k,b)，ξR(k,b)」とから、各帯域の雑音抑圧ゲインＧL(k,b)，ＧR(k,b)を算出する。
【０１４９】
雑音抑圧ゲイン修正部３３Ｌ，３３Ｒは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５の雑音抑圧ゲイン修正部３３と同様に構成されている。雑音抑圧ゲイン修正部３３Ｌ，３３Ｒは、フレーム毎に、雑音抑圧ゲイン算出部３２Ｌ，３２Ｒで算出された雑音抑圧ゲインＧL(k,b)，ＧR(k,b)の修正を行う。つまり、雑音抑圧ゲイン修正部３３Ｌ，３３Ｒは、修正された雑音抑圧ゲインＧ′L(k,b)，Ｇ′R(k,b)を算出する（（１６）式参照）。この場合、雑音抑圧ゲイン修正部３３Ｌ，３３Ｒは、雑音抑圧ゲインＧL(k,b)，ＧR(k,b)に、帯域毎に予め設定してある雑音抑圧ゲインの下限値ＧMIN(b)に基づいてリミッタをかける。
【０１５０】
フィルタ構成部３４Ｌ，３４Ｒは、図１に示す雑音抑圧装置１０における雑音抑圧ゲイン生成部１５のフィルタ構成部３４と同様に構成されている。フィルタ構成部３４Ｌ，３４Ｒは、フレーム毎に、雑音抑圧ゲイン修正部３３で修正された各帯域の雑音抑圧ゲインＧ′L(k,b)，Ｇ′R(k,b)から、各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインＧfL(k,f)，ＧfR(k,f)を算出する。この場合、フィルタ構成部３４Ｌ，３４Ｒは、周波数軸上のフィルタを構成する。
【０１５１】
雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓの動作を簡単に説明する。高速フーリエ変換部１４Ｌ，１４Ｒでフレーム毎に高速フーリエ変換処理されて得られた各周波数スペクトル（各フーリエ係数）ＹfL(k,f)，ＹfR(k,f)は、帯域分割部２１Ｌ，２１Ｒに供給される。この帯域分割部２１Ｌ，２１Ｒでは、フレーム毎に、各周波数スペクトルＹfL(k,f)，ＹfR(k,f)が、例えば、２５の周波数帯域に分割される（表１参照）。
【０１５２】
帯域分割部２１Ｌ，２１Ｒで帯域分割されて得られた各帯域の周波数スペクトルは、フレーム毎に、帯域パワー算出部２２Ｌ，２２Ｒに供給される。この帯域パワー算出部２２Ｌ，２２Ｒでは、フレーム毎に、各帯域の帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)が算出される。例えば、帯域ｂ内の各周波数スペクトルに対応したパワースペクトルがそれぞれ算出され、その最大値あるいは平均値が帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)とされる。
【０１５３】
また、フレーム化部１２Ｌ，１２Ｒで得られたフレーム化信号ｙfL(k,n)，ｙfR(k,n)は、有声音検出部２３Ｌ，２３Ｒに供給される。この有声音検出部２３Ｌ，２３Ｒでは、フレーム化信号ｙfL(k,n)，ｙfR(k,n)に基づいて、フレーム毎に、有声音が含まれているか否かを示す有声音フラグＦvL(k)，ＦvR(k)が得られる。有声音検出部２３Ｌ，２３Ｒでは、フレーム全体の雑音・非雑音の判定が行われ、非雑音と判定されるときはＦvL(k)，ＦvR(k)＝１とされ、雑音と判定されるときはＦvL(k)，ＦvR(k)＝０とされる。ここで、有声音検出部２３Ｌ，２３Ｒにおける雑音・非雑音の判定は、フレーム化信号ｙfL(k,n)，ｙfR(k,n)に基づいてゼロクロス幅が検出され、このゼロクロス幅のヒストグラムが計算されることで行われる。
【０１５４】
有声音検出部２３Ｌ，２３Ｒで得られたフレーム毎の有声音フラグＦvL(k)，ＦvR(k)は、雑音・非雑音判定部２７Ｓに供給される。また、帯域パワー算出部２２Ｌ，２２Ｒで算出されたフレーム毎の各帯域の帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)は、雑音・非雑音判定部２７Ｓに供給される。この雑音・非雑音判定部２７Ｓでは、フレーム毎に、有声音フラグＦvL(k)，ＦvR(k)と、各帯域の帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)を用いて、左右チャネル共通の各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)が、設定される（図９参照）。
【０１５５】
この場合、ＦvL(k)＝１、かつＦvR(k)＝１であって、左右チャネルの双方でフレーム全体として非雑音と判定されているときは、全ての帯域が雑音でないと判定され、全ての帯域でＦnz(k,b)＝０とされる。
【０１５６】
また、ＦvL(k)＝１、かつＦvR(k)＝１ではなく、左右チャネルの双方でフレーム全体として非雑音と判定されていないときは、帯域毎に、帯域パワーの定常性検出により雑音か非雑音かの判定が行われる。左右チャネルの双方で帯域パワーに定常性があって、その帯域が雑音候補と判定されるとき、その帯域の雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)がカウントアップされる。そして、そのカウント値がしきい値Ｔｃを超えるとき、その帯域は雑音であると判定され、Ｆnz(k,b)＝１とされる。
【０１５７】
一方、左右チャネルの双方、あるいはいずれかで帯域パワーに定常性がなく、その帯域が非雑音と判定されるとき、Ｆnz(k,b)＝０とされる。また、左右チャネルの双方で帯域パワーに定常性があって、その帯域が雑音候補と判定されても、雑音候補フレーム連続カウンタＣn(b)のカウント値がしきい値Ｔｃ以下のとき、その帯域は非雑音であると判定され、Ｆnz(k,b)＝０とされる。
【０１５８】
雑音・非雑音判定部２７Ｓでフレーム毎に設定された左右チャネル共通の各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)は、α算出部３０Ｓに供給される。このα算出部３０Ｓでは、フレーム毎に、各帯域の事前ＳＮＲ「ξL(k,b)，ξR(k,b)」の算出のための、左右チャネル共通の重み係数α(k,b)が算出される（（１３）式参照）。この場合、雑音と判定される帯域ｂ（Ｆnz(k,b)＝１）にあっては、重み係数α(k,b)は最大値αMAX(b)に近づいていくように更新され、非雑音と判定される帯域ｂ（Ｆnz(k,b)＝０）にあっては、直ちに最小値αMIN(b)とされる。
【０１５９】
雑音・非雑音判定部２７Ｓでフレーム毎に設定された左右チャネル共通の各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)は雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒに供給される。また、帯域パワー算出部２２Ｌ，２２Ｒでフレーム毎に算出された各帯域の帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)は、雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒに供給される。この雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒでは、フレーム毎に、各帯域の雑音帯域パワー推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)が推定される。
【０１６０】
この雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒでは、雑音帯域フラグＦnz(k,b)に基づいて、Ｆnz(k,b)＝１である帯域、つまり雑音の帯域についてのみ、雑音帯域パワー推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)の更新が行われる。例えば、帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)が使用され、指数重みμnzが用いられて更新される（（１０）式参照）。μnz の値は、０．９から１．０程度の間で、雑音帯域パワー推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)が実際の雑音の変化に追従し、なおかつ、聴感上違和感が無い程度に、設定される。
【０１６１】
雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒでフレーム毎に推定された各帯域の雑音帯域パワー推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)は、事後ＳＮＲ算出部２９Ｌ，２９Ｒに供給される。また、帯域パワー算出部２２Ｌ，２２Ｒでフレーム毎に算出された各帯域の帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)は、事後ＳＮＲ算出部２９Ｌ，２９Ｒに供給される。事後ＳＮＲ算出部２９Ｌ，２９Ｒでは、フレーム毎に、各帯域の事後ＳＮＲ「γL(k,b)，γR(k,b)」が算出される（（１１）式参照）。この場合、帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)と、雑音帯域パワーの推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)が用いられる。
【０１６２】
事後ＳＮＲ算出部２９Ｌ，２９Ｒでフレーム毎に算出された各帯域の事後ＳＮＲ「γL(k,b)，γR(k,b)」は、事前ＳＮＲ算出部３１Ｌ，３１Ｒに供給される。また、α算出部３０Ｓでフレーム毎に算出された左右チャネル共通の各帯域の重み係数α(k,b)は、事前ＳＮＲ算出部３１Ｌ，３１Ｒに供給される。さらに、雑音抑圧ゲイン修正部２３Ｌ，２３Ｒで修正された直前フレームの各帯域の雑音抑圧ゲインＧ′L(k,b)，Ｇ′R(k,b)は、事前ＳＮＲ算出部３１Ｌ，３１Ｒに供給される。
【０１６３】
事前ＳＮＲ算出部３１Ｌ，３１Ｒでは、各帯域の事前ＳＮＲ「ξL(k, b)，ξR(k, b)」が算出される（（１４）式参照）。事前ＳＮＲ算出部３１Ｌでは、フレーム毎に、各帯域の事前ＳＮＲ「ξL(k, b)」が算出される。この場合、直前フレームおよび現在フレームの事後ＳＮＲ「γL(k-1,b)，γL(k,b)」と、直前フレームの雑音抑圧ゲインＧ′L(k-1,b)と、重み係数α(k,b)が用いられる。また、事前ＳＮＲ算出部３１Ｒでは、各帯域の事前ＳＮＲ「ξR(k,b)」が算出される。この場合、フレーム毎に、直前フレームおよび現在フレームの事後ＳＮＲ「γR(k-1,b)，γR(k,b)」と、直前フレームの雑音抑圧ゲインＧ′R(k-1,b)と、重み係数α(k,b)が用いられる。
【０１６４】
上述したように、左右チャネル共通の各帯域の重み係数α(k,b)は、雑音と判定される帯域ｂにあっては、最大値αMAX(b)に近づいていくように更新され、非雑音と判定される帯域ｂにあっては、直ちに最小値αMIN(b)とされる。そのため、音声など一般的に変化の激しい非雑音に対しては追従が早く、一方、定常性を仮定している雑音に対してはゆっくり追従するよう、事前ＳＮＲ「ξL(k,b)，ξR(k,b)」が計算される。
【０１６５】
事後ＳＮＲ算出部２９Ｌ，２９Ｒでフレーム毎に算出された各帯域の事後ＳＮＲ「γL(k,b)，γR(k,b)」は、雑音抑圧ゲイン算出部３２Ｌ，３２Ｒに供給される。また、事前ＳＮＲ算出部３１Ｌ，３１Ｒでフレーム毎に算出された各帯域の事前ＳＮＲ「ξL(k, b)，ξR(k, b)」は、雑音抑圧ゲイン算出部３２Ｌ，３２Ｒに供給される。雑音抑圧ゲイン算出部３２Ｌ，３２Ｒでは、フレーム毎に、事後ＳＮＲ「γL(k,b)，γR(k,b)」と事前ＳＮＲ「ξL(k, b)，ξR(k, b)」とから、各帯域の雑音抑圧ゲインＧL(k,b)，ＧR(k,b)が算出される（（１５）式参照）。
【０１６６】
雑音抑圧ゲイン算出部３２Ｌ，３２Ｒでフレーム毎に算出された各帯域の雑音抑圧ゲインＧL(k,b)，ＧR(k,b)は、雑音抑圧ゲイン修正部３３Ｌ，３３Ｒに供給される。この雑音抑圧ゲイン修正部３３Ｌ，３３Ｒでは、フレーム毎に、修正された雑音抑圧ゲインＧ′L(k,b)，Ｇ′R(k,b)が算出される。この場合、各帯域の雑音抑圧ゲインＧL(k,b)，ＧR(k,b)に対して、帯域毎に予め設定してある雑音抑圧ゲインの下限値ＧMIN(b)に基づいてリミッタがかけられる。
【０１６７】
雑音抑圧ゲイン修正部３３Ｌ，３３Ｒでフレーム毎に修正された各帯域の雑音抑圧ゲインＧ′L(k,b)，Ｇ′R(k,b)は、フィルタ構成部３４Ｌ，３４Ｒに供給される。このフィルタ構成部３４Ｌ，３４Ｒでは、フレーム毎に、各帯域の雑音抑圧ゲインＧ′L(k,b)，Ｇ′R(k,b)から、各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインＧfL(k,f)，ＧfR(k,f)が算出される。このようにフィルタ構成部３４Ｌ，３４Ｒでフレーム毎に算出された各フーリエ係数に対応した雑音抑圧ゲインは、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓの出力としてフーリエ係数修正部１６Ｌ，１６Ｒに供給される。
【０１６８】
上述したように、図７に示す雑音抑圧装置１０Ｓはステレオ信号に適用した場合の構成例であるが、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓは、基本的に、図１に示す雑音抑圧装置１０の雑音抑圧ゲイン生成部１５と同様に構成されている。したがって、図７に示す雑音抑圧装置１０Ｓにおいても、図１に示す雑音抑圧装置１０と同様の効果を得ることができる。
【０１６９】
また、図７に示す雑音抑圧装置１０Ｓにおいて、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓの雑音・非雑音判定部２７Ｓでは、フレーム毎に、左右チャネル共通の各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)が、設定される。この場合、有声音フラグＦvL(k)，ＦvR(k)と、各帯域の帯域パワーＢL(k,b)，ＢR(k,b)を用いられる。そして、雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒでは、フレーム毎に、雑音・非雑音判定部２７Ｓで設定された左右チャネル共通の各帯域の雑音帯域フラグＦnz(k,b)が使用されて、各帯域の雑音帯域パワー推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)が推定される。
【０１７０】
このように、左右チャネルの雑音・非雑音の判定を共通にし、雑音帯域パワー推定部２８Ｌ，２８Ｒで共通の判定結果が用いられる。したがって、図７に示す雑音抑圧装置１０Ｓにおいて、雑音抑圧ゲイン生成部１５Ｓでは、左右チャネルの雑音帯域パワー推定値ＤL(k,b)，ＤR(k,b)の推定誤差により雑音抑圧ゲインＧL(k,b)，ＧR(k,b)に意図しない振幅差が発生することを抑制できる。そして、これにより、左右チャネルの不整合による定位の破壊を回避できる。
【０１７１】
なお、図７に示す雑音抑圧装置１０Ｓは、ステレオ信号の雑音抑圧に適用した場合の構成例である。詳細説明は省略するが、３チャネル以上の多チャンネル信号の雑音抑圧に適用する雑音抑圧装置も、各チャネルの雑音・非雑音の判定を共通にして、同様に構成できることは勿論である。
【０１７２】
＜３．変形例＞
なお、上述実施の形態における雑音抑圧装置１０，１０Ｓは、ハードウェアで構成できる他、同様の処理をソフトウェアで行うこともできる。図１０は、ソフトウェアで処理を行うコンピュータ装置５０の構成例を示している。このコンピュータ装置５０は、ＣＰＵ１８１、ＲＯＭ１８２、ＲＡＭ１８３およびデータ入出力部（データＩ／Ｏ）１８４により構成されている。
【０１７３】
ＲＯＭ１８２には、ＣＰＵ１８１の処理プログラム、その他の必要なデータが格納されている。ＲＡＭ１８３は、ＣＰＵ１８１のワークエリアとして機能する。ＣＰＵ１８１は、ＲＯＭ１８２に格納されている処理プログラムを必要に応じて読み出し、読み出した処理プログラムをＲＡＭ１８３に転送して展開し、当該展開された処理プログラムを読み出して、雑音抑圧処理を実行する。
【０１７４】
このコンピュータ装置５０においては、入力信号（モノラル信号、ステレオ信号）は、データＩ／Ｏ１８４を介して入力され、ＲＡＭ１８３に蓄積される。このＲＡＭ１８３に蓄積された入力信号に対して、ＣＰＵ１８１により、上述実施の形態と同様の雑音抑圧処理が行われる。そして、処理結果としての雑音が抑圧された出力信号は、データＩ／Ｏ１８４を介して外部に出力される。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
この発明は、例えば、ＶｏＩＰや携帯電話などの通信機器やＩＣレコーダなど、マイクロホンで収音した人間の音声をＡＤ変換し、デジタル信号として伝送・記録したうえで再生を行う電子機器に適用できる。
【符号の説明】
【０１７６】
１０，１０Ｓ・・・雑音抑圧装置
１１，１１Ｌ，１１Ｒ・・・信号入力端子
１２，１２Ｌ，１２Ｒ・・・フレーム化部
１３，１３Ｌ，１３Ｒ・・・窓がけ部
１４，１４Ｌ，１４Ｒ・・・高速フーリエ変換部
１５，１５Ｓ・・・雑音抑圧ゲイン生成部
１６，１６Ｌ，１６Ｒ・・・フーリエ係数修正部
１７，１７Ｌ，１７Ｒ・・・逆高速フーリエ変換部
１８，１８Ｌ，１８Ｒ・・・窓がけ部
１９，１９Ｌ，１９Ｒ・・・オーバーラップ加算部
２０，２０Ｌ，２０Ｒ・・・信号出力端子
２１，２１Ｌ，２１Ｒ・・・帯域分割部
２２，２２Ｌ，２２Ｒ・・・帯域パワー算出部
２３，２３Ｌ，２３Ｒ・・・有声音検出部
２４・・・ゼロクロス幅計算部
２５・・・ヒストグラム計算部
２６・・・有声音フラグ算出部
２７，２７Ｓ・・・雑音・非雑音判定部
２８，２８Ｌ，２８Ｒ・・・雑音帯域パワー推定部
２９，２９Ｌ，２９Ｒ・・・事後ＳＮＲ算出部
３０，３０Ｓ・・・α算出部
３１，３１Ｌ，３１Ｒ・・・事前ＳＮＲ算出部
３２，３２Ｌ，３２Ｒ・・・雑音抑圧ゲイン算出部
３３，３３Ｌ，３３Ｒ・・・雑音抑圧ゲイン修正部
３４，３４Ｌ，３４Ｒ・・・フィルタ構成部
５０・・・コンピュータ装置
１００Ｌ・・・左チャネル処理系
１００Ｒ・・・右チャネル処理系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を所定フレーム長のフレームに分割してフレーム化するフレーム化部と、
上記フレーム化部で得られたフレーム化信号を複数の帯域に分割して帯域分割信号を得る帯域分割部と、
上記帯域分割部で得られた各帯域分割信号から帯域パワーを得る帯域パワー算出部と、
上記フレーム化信号の特性に基づいて、各帯域が雑音か否かを判定する雑音判定部と、
上記帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音判定部の判定結果から、各帯域の雑音の帯域パワーを推定する雑音帯域パワー推定部と、
上記帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定する雑音抑圧ゲイン決定部と、
上記帯域分割部で得られた各帯域分割信号に、上記雑音抑圧ゲイン決定部で決定された各帯域の雑音抑圧ゲインを適用して雑音が抑圧された帯域分割信号を得る雑音抑圧部と、
上記雑音抑圧部で得られた各帯域分割信号を帯域合成して雑音抑圧されたフレーム化信号を得る帯域合成部と、
上記帯域合成部で得られた各フレームのフレーム化信号をフレーム合成して雑音を抑圧した出力信号を得るフレーム合成部とを備え、
上記雑音抑圧ゲイン決定部は、
帯域毎に、上記帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーとからＳＮＲを算出するＳＮＲ算出部と、
帯域毎に、上記ＳＮＲ算出部で算出されたＳＮＲを平滑化するＳＮＲ平滑化部とを有し、
上記ＳＮＲ平滑部で平滑化された各帯域のＳＮＲに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定し、
上記ＳＮＲ平滑化部は、
平滑化の係数を、上記雑音判定部の判定結果および周波数帯域に基づいて変更する
雑音抑圧装置。
【請求項２】
上記雑音抑圧ゲイン決定部は、
上記ＳＮＲ平滑化部で平滑化された各帯域のＳＮＲと共に、上記ＳＮＲ算出部で算出されたＳＮＲに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定する
請求項１に記載の雑音抑圧装置。
【請求項３】
上記雑音抑圧ゲイン決定部は、
帯域毎に、現在のフレームの信号の帯域パワーと上記推定された雑音の帯域パワーの比を第１のＳＮＲとし、直前フレームの信号の帯域のパワーと雑音抑圧ゲインを乗算した量と直前フレームの推定された雑音の帯域パワーの比を第２のＳＮＲとし、上記第１のＳＮＲと上記第２のＳＮＲとを用いて雑音抑圧ゲインを決定する
請求項１に記載の雑音抑圧装置。
【請求項４】
上記雑音判定部は、
各帯域を判定帯域とし、該判定帯域の帯域分割信号の現在のフレームと過去のフレームとの帯域パワーを比較し、該帯域パワーの変動が閾値内にあるとき該判定帯域を雑音と判定する
請求項１に記載の雑音抑圧装置。
【請求項５】
上記フレーム化部で得られたフレーム化信号におけるゼロクロス幅のヒストグラムを算出するヒストグラム算出部を、さらに、備え、
上記雑音判定部は、
上記ヒストグラム算出部で算出されたヒストグラムに基づいて各帯域が雑音か否かを判定する
請求項１に記載の雑音抑圧装置。
【請求項６】
上記フレーム化部で得られたフレーム化信号におけるゼロクロス幅のヒストグラムを算出するヒストグラム算出部を、さらに、備え、
上記雑音判定部は、上記ヒストグラム算出部で算出されたヒストグラムに基づいて雑音と判定する場合であって、各帯域を順次判定帯域として、該判定帯域の帯域分割信号の現在のフレームと過去のフレームとの間の変動が閾値内にあるとき、該判定帯域を雑音と判定する
請求項１に記載の雑音抑圧装置。
【請求項７】
上記雑音抑圧ゲイン決定部で決定された雑音抑圧ゲインが予め設定された下限値より小さくなるとき、雑音抑圧ゲインの値を該下限値に修正する雑音抑圧ゲイン修正部をさらに備え、
上記雑音抑圧部は、上記雑音抑圧ゲイン修正部で修正された雑音抑圧ゲインを用いる
請求項１に記載の雑音抑圧装置。
【請求項８】
複数チャネルの入力信号をそれぞれ所定フレーム長のフレームに分割してフレーム化する複数のフレーム化部と、
上記複数のフレーム化部で得られたフレーム化信号をそれぞれ複数の帯域に分割して帯域分割信号を得る複数の帯域分割部と、
上記複数の帯域分割部で得られた各帯域分割信号からそれぞれ帯域パワーを得る複数の帯域パワー算出部と、
上記複数チャネルのフレーム化信号の特性に基づいて、各帯域が雑音か否かを判定する雑音判定部と、
上記複数の帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音判定部の判定結果からそれぞれ各帯域の雑音の帯域パワーを推定する複数の雑音帯域パワー推定部と、
上記複数の帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記複数の雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーに基づいてそれぞれ各帯域の雑音抑圧ゲインを決定する複数の雑音抑圧ゲイン決定部と、
上記複数の帯域分割部で得られた各帯域分割信号に、上記複数の雑音抑圧ゲイン決定部で決定された各帯域の雑音抑圧ゲインを適用してそれぞれ雑音が抑圧された帯域分割信号を得る複数の雑音抑圧部と、
上記複数の雑音抑圧部で得られた各帯域分割信号を帯域合成してそれぞれ雑音抑圧されたフレーム化信号を得る複数の帯域合成部と、
上記複数の帯域合成部で得られた各フレームのフレーム化信号をフレーム合成してそれぞれ雑音を抑圧した出力信号を得る複数のフレーム合成部とを備え、
上記雑音抑圧ゲイン決定部は、
帯域毎に、上記帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーとからＳＮＲを算出するＳＮＲ算出部と、
帯域毎に、上記ＳＮＲ算出部で算出されたＳＮＲを平滑化するＳＮＲ平滑化部とを有し、
上記ＳＮＲ平滑部で平滑化された各帯域のＳＮＲに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定し、
上記ＳＮＲ平滑化部は、
平滑化の係数を、上記雑音判定部の判定結果および周波数帯域に基づいて変更する
雑音抑圧装置。
【請求項９】
上記雑音判定部は、各帯域を順次判定帯域とし、該判定帯域について各チャネルで雑音か否かを判定し、全てのチャネルで雑音と判定するとき、該判定帯域は雑音であると判定する
請求項８に記載の雑音抑圧装置。
【請求項１０】
入力信号を所定フレーム長のフレームに分割してフレーム化するフレーム化ステップと、
上記フレーム化ステップで得られたフレーム化信号を複数の帯域に分割して帯域分割信号を得る帯域分割ステップと、
上記帯域分割ステップで得られた各帯域分割信号から帯域パワーを得る帯域パワー算出ステップと、
上記フレーム化信号の特性に基づいて、帯域毎に雑音か否かを判定する雑音判定ステップと、
上記帯域パワー算出ステップで得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音判定ステップの判定結果から、各帯域の雑音の帯域パワーを推定する雑音帯域パワー推定ステップと、
上記帯域パワー算出ステップで得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定ステップで推定された各帯域の雑音の帯域パワーに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定する雑音抑圧ゲイン決定ステップと、
上記帯域分割ステップで得られた各帯域分割信号に、上記雑音抑圧ゲイン決定ステップで決定された各帯域の雑音抑圧ゲインを適用して雑音が抑圧された帯域分割信号を得る雑音抑圧ステップと、
上記雑音抑圧ステップで得られた各帯域分割信号を帯域合成して雑音抑圧されたフレーム化信号を得る帯域合成ステップと、
上記帯域合成ステップで得られた各フレームのフレーム化信号をフレーム合成して雑音を抑圧した出力信号を得るフレーム合成ステップとを備え、
上記雑音抑圧ゲイン決定ステップでは、
帯域毎に、上記帯域パワー算出ステップで得られた帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定ステップで推定された帯域の雑音の帯域パワーとからＳＮＲを算出し、該算出されたＳＮＲを平滑化し、該平滑化されたＳＮＲに基づいて雑音抑圧ゲインを決定し、平滑化の係数を上記雑音判定ステップの判定結果および周波数帯域に基づいて変更する
雑音抑圧方法。
【請求項１１】
コンピュータを、
入力信号を所定フレーム長のフレームに分割してフレーム化するフレーム化手段と、
上記フレーム化手段で得られたフレーム化信号を複数の帯域に分割して帯域分割信号を得る帯域分割手段と、
上記帯域分割手段で得られた各帯域分割信号から帯域パワーを得る帯域パワー算出手段と、
上記フレーム化信号の特性に基づいて、帯域毎に雑音か否かを判定する雑音判手段と、
上記帯域パワー算出手段で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音判定手段の判定結果から、各帯域の雑音の帯域パワーを推定する雑音帯域パワー推定手段と、
上記帯域パワー算出手段で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定手段で推定された各帯域の雑音の帯域パワーに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定する雑音抑圧ゲイン決定手段と、
上記帯域分割手段で得られた各帯域分割信号に、上記雑音抑圧ゲイン決定手段で決定された各帯域の雑音抑圧ゲインを適用して雑音が抑圧された帯域分割信号を得る雑音抑圧手段と、
上記雑音抑圧手段で得られた各帯域分割信号を帯域合成して雑音抑圧されたフレーム化信号を得る帯域合成手段と、
上記帯域合成手段で得られた各フレームのフレーム化信号をフレーム合成して雑音を抑圧した出力信号を得るフレーム合成手段として機能させ、
上記雑音抑圧ゲイン決定手段は、
帯域毎に、上記帯域パワー算出手段で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定手段で推定された各帯域の雑音の帯域パワーとからＳＮＲを算出するＳＮＲ算出手段と、
帯域毎に、上記ＳＮＲ算出手段で算出されたＳＮＲを平滑化するＳＮＲ平滑化手段とを有し、
上記ＳＮＲ平滑手段で平滑化された各帯域のＳＮＲに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定し、
上記ＳＮＲ平滑化手段は、
平滑化の係数を、上記雑音判定手段の判定結果および周波数帯域に基づいて変更する
プログラム。
【請求項１】
入力信号を所定フレーム長のフレームに分割してフレーム化するフレーム化部と、
上記フレーム化部で得られたフレーム化信号を複数の帯域に分割して帯域分割信号を得る帯域分割部と、
上記帯域分割部で得られた各帯域分割信号から帯域パワーを得る帯域パワー算出部と、
上記フレーム化信号の特性に基づいて、各帯域が雑音か否かを判定する雑音判定部と、
上記帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音判定部の判定結果から、各帯域の雑音の帯域パワーを推定する雑音帯域パワー推定部と、
上記帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定する雑音抑圧ゲイン決定部と、
上記帯域分割部で得られた各帯域分割信号に、上記雑音抑圧ゲイン決定部で決定された各帯域の雑音抑圧ゲインを適用して雑音が抑圧された帯域分割信号を得る雑音抑圧部と、
上記雑音抑圧部で得られた各帯域分割信号を帯域合成して雑音抑圧されたフレーム化信号を得る帯域合成部と、
上記帯域合成部で得られた各フレームのフレーム化信号をフレーム合成して雑音を抑圧した出力信号を得るフレーム合成部とを備え、
上記雑音抑圧ゲイン決定部は、
帯域毎に、上記帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーとからＳＮＲを算出するＳＮＲ算出部と、
帯域毎に、上記ＳＮＲ算出部で算出されたＳＮＲを平滑化するＳＮＲ平滑化部とを有し、
上記ＳＮＲ平滑部で平滑化された各帯域のＳＮＲに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定し、
上記ＳＮＲ平滑化部は、
平滑化の係数を、上記雑音判定部の判定結果および周波数帯域に基づいて変更する
雑音抑圧装置。
【請求項２】
上記雑音抑圧ゲイン決定部は、
上記ＳＮＲ平滑化部で平滑化された各帯域のＳＮＲと共に、上記ＳＮＲ算出部で算出されたＳＮＲに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定する
請求項１に記載の雑音抑圧装置。
【請求項３】
上記雑音抑圧ゲイン決定部は、
帯域毎に、現在のフレームの信号の帯域パワーと上記推定された雑音の帯域パワーの比を第１のＳＮＲとし、直前フレームの信号の帯域のパワーと雑音抑圧ゲインを乗算した量と直前フレームの推定された雑音の帯域パワーの比を第２のＳＮＲとし、上記第１のＳＮＲと上記第２のＳＮＲとを用いて雑音抑圧ゲインを決定する
請求項１に記載の雑音抑圧装置。
【請求項４】
上記雑音判定部は、
各帯域を判定帯域とし、該判定帯域の帯域分割信号の現在のフレームと過去のフレームとの帯域パワーを比較し、該帯域パワーの変動が閾値内にあるとき該判定帯域を雑音と判定する
請求項１に記載の雑音抑圧装置。
【請求項５】
上記フレーム化部で得られたフレーム化信号におけるゼロクロス幅のヒストグラムを算出するヒストグラム算出部を、さらに、備え、
上記雑音判定部は、
上記ヒストグラム算出部で算出されたヒストグラムに基づいて各帯域が雑音か否かを判定する
請求項１に記載の雑音抑圧装置。
【請求項６】
上記フレーム化部で得られたフレーム化信号におけるゼロクロス幅のヒストグラムを算出するヒストグラム算出部を、さらに、備え、
上記雑音判定部は、上記ヒストグラム算出部で算出されたヒストグラムに基づいて雑音と判定する場合であって、各帯域を順次判定帯域として、該判定帯域の帯域分割信号の現在のフレームと過去のフレームとの間の変動が閾値内にあるとき、該判定帯域を雑音と判定する
請求項１に記載の雑音抑圧装置。
【請求項７】
上記雑音抑圧ゲイン決定部で決定された雑音抑圧ゲインが予め設定された下限値より小さくなるとき、雑音抑圧ゲインの値を該下限値に修正する雑音抑圧ゲイン修正部をさらに備え、
上記雑音抑圧部は、上記雑音抑圧ゲイン修正部で修正された雑音抑圧ゲインを用いる
請求項１に記載の雑音抑圧装置。
【請求項８】
複数チャネルの入力信号をそれぞれ所定フレーム長のフレームに分割してフレーム化する複数のフレーム化部と、
上記複数のフレーム化部で得られたフレーム化信号をそれぞれ複数の帯域に分割して帯域分割信号を得る複数の帯域分割部と、
上記複数の帯域分割部で得られた各帯域分割信号からそれぞれ帯域パワーを得る複数の帯域パワー算出部と、
上記複数チャネルのフレーム化信号の特性に基づいて、各帯域が雑音か否かを判定する雑音判定部と、
上記複数の帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音判定部の判定結果からそれぞれ各帯域の雑音の帯域パワーを推定する複数の雑音帯域パワー推定部と、
上記複数の帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記複数の雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーに基づいてそれぞれ各帯域の雑音抑圧ゲインを決定する複数の雑音抑圧ゲイン決定部と、
上記複数の帯域分割部で得られた各帯域分割信号に、上記複数の雑音抑圧ゲイン決定部で決定された各帯域の雑音抑圧ゲインを適用してそれぞれ雑音が抑圧された帯域分割信号を得る複数の雑音抑圧部と、
上記複数の雑音抑圧部で得られた各帯域分割信号を帯域合成してそれぞれ雑音抑圧されたフレーム化信号を得る複数の帯域合成部と、
上記複数の帯域合成部で得られた各フレームのフレーム化信号をフレーム合成してそれぞれ雑音を抑圧した出力信号を得る複数のフレーム合成部とを備え、
上記雑音抑圧ゲイン決定部は、
帯域毎に、上記帯域パワー算出部で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定部で推定された各帯域の雑音の帯域パワーとからＳＮＲを算出するＳＮＲ算出部と、
帯域毎に、上記ＳＮＲ算出部で算出されたＳＮＲを平滑化するＳＮＲ平滑化部とを有し、
上記ＳＮＲ平滑部で平滑化された各帯域のＳＮＲに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定し、
上記ＳＮＲ平滑化部は、
平滑化の係数を、上記雑音判定部の判定結果および周波数帯域に基づいて変更する
雑音抑圧装置。
【請求項９】
上記雑音判定部は、各帯域を順次判定帯域とし、該判定帯域について各チャネルで雑音か否かを判定し、全てのチャネルで雑音と判定するとき、該判定帯域は雑音であると判定する
請求項８に記載の雑音抑圧装置。
【請求項１０】
入力信号を所定フレーム長のフレームに分割してフレーム化するフレーム化ステップと、
上記フレーム化ステップで得られたフレーム化信号を複数の帯域に分割して帯域分割信号を得る帯域分割ステップと、
上記帯域分割ステップで得られた各帯域分割信号から帯域パワーを得る帯域パワー算出ステップと、
上記フレーム化信号の特性に基づいて、帯域毎に雑音か否かを判定する雑音判定ステップと、
上記帯域パワー算出ステップで得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音判定ステップの判定結果から、各帯域の雑音の帯域パワーを推定する雑音帯域パワー推定ステップと、
上記帯域パワー算出ステップで得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定ステップで推定された各帯域の雑音の帯域パワーに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定する雑音抑圧ゲイン決定ステップと、
上記帯域分割ステップで得られた各帯域分割信号に、上記雑音抑圧ゲイン決定ステップで決定された各帯域の雑音抑圧ゲインを適用して雑音が抑圧された帯域分割信号を得る雑音抑圧ステップと、
上記雑音抑圧ステップで得られた各帯域分割信号を帯域合成して雑音抑圧されたフレーム化信号を得る帯域合成ステップと、
上記帯域合成ステップで得られた各フレームのフレーム化信号をフレーム合成して雑音を抑圧した出力信号を得るフレーム合成ステップとを備え、
上記雑音抑圧ゲイン決定ステップでは、
帯域毎に、上記帯域パワー算出ステップで得られた帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定ステップで推定された帯域の雑音の帯域パワーとからＳＮＲを算出し、該算出されたＳＮＲを平滑化し、該平滑化されたＳＮＲに基づいて雑音抑圧ゲインを決定し、平滑化の係数を上記雑音判定ステップの判定結果および周波数帯域に基づいて変更する
雑音抑圧方法。
【請求項１１】
コンピュータを、
入力信号を所定フレーム長のフレームに分割してフレーム化するフレーム化手段と、
上記フレーム化手段で得られたフレーム化信号を複数の帯域に分割して帯域分割信号を得る帯域分割手段と、
上記帯域分割手段で得られた各帯域分割信号から帯域パワーを得る帯域パワー算出手段と、
上記フレーム化信号の特性に基づいて、帯域毎に雑音か否かを判定する雑音判手段と、
上記帯域パワー算出手段で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音判定手段の判定結果から、各帯域の雑音の帯域パワーを推定する雑音帯域パワー推定手段と、
上記帯域パワー算出手段で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定手段で推定された各帯域の雑音の帯域パワーに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定する雑音抑圧ゲイン決定手段と、
上記帯域分割手段で得られた各帯域分割信号に、上記雑音抑圧ゲイン決定手段で決定された各帯域の雑音抑圧ゲインを適用して雑音が抑圧された帯域分割信号を得る雑音抑圧手段と、
上記雑音抑圧手段で得られた各帯域分割信号を帯域合成して雑音抑圧されたフレーム化信号を得る帯域合成手段と、
上記帯域合成手段で得られた各フレームのフレーム化信号をフレーム合成して雑音を抑圧した出力信号を得るフレーム合成手段として機能させ、
上記雑音抑圧ゲイン決定手段は、
帯域毎に、上記帯域パワー算出手段で得られた各帯域分割信号の帯域パワーと上記雑音帯域パワー推定手段で推定された各帯域の雑音の帯域パワーとからＳＮＲを算出するＳＮＲ算出手段と、
帯域毎に、上記ＳＮＲ算出手段で算出されたＳＮＲを平滑化するＳＮＲ平滑化手段とを有し、
上記ＳＮＲ平滑手段で平滑化された各帯域のＳＮＲに基づいて、各帯域の雑音抑圧ゲインを決定し、
上記ＳＮＲ平滑化手段は、
平滑化の係数を、上記雑音判定手段の判定結果および周波数帯域に基づいて変更する
プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−５８３５８（Ｐ２０１２−５８３５８Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９９５１２（Ｐ２０１０−１９９５１２）
【出願日】平成２２年９月７日（２０１０．９．７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月７日（２０１０．９．７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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