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【発明の名称】 雑音抑圧装置
【発明者】 【氏名】藤井 健作
【要約】 【課題】本発明は、通信機器その他の多様な装置に搭載され、かつ所望の信号に重畳された雑音を抑圧する雑音抑圧装置に関し、その信号に重畳された雑音のスペクトルの如何にかかわらず、その雑音が安定に、かつ確度高く抑圧されることを目的とする。

【解決手段】重畳信号に含まれる信号と雑音との自己相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その雑音の成分を予測残差として得る信号分析手段１１と、雑音の周波数スペクトルが予め与えられ、かつ信号分析手段１１によって得られた雑音の成分をその周波数スペクトルを平坦化可能な濾波特性で濾波し、再生雑音を出力する雑音再生手段１２と、重畳信号と雑音再生手段１２によって出力された再生雑音との差をとり、信号の成分を得る雑音抑圧手段１３とを備えて構成される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 重畳信号に含まれる信号と雑音との自己相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その雑音の成分を予測残差として得る信号分析手段と、前記雑音の周波数スペクトルが予め与えられ、かつ前記信号分析手段によって得られた雑音の成分をその周波数スペクトルを平坦化可能な濾波特性で濾波し、再生雑音を出力する雑音再生手段と、前記重畳信号と前記雑音再生手段によって出力された再生雑音との差をとり、前記信号の成分を得る雑音抑圧手段とを備えたことを特徴とする雑音抑圧装置。
【請求項２】 重畳信号に含まれる信号と雑音との自己相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その予測を実現する濾波処理に適用された濾波特性を求めると共に、この雑音の成分を予測残差として得る信号分析手段と、前記信号分析手段によって得られた雑音の成分をその信号分析手段によって求められた濾波特性の逆の濾波特性で濾波し、再生雑音を出力する雑音再生手段と、前記重畳信号と前記雑音再生手段によって出力された再生雑音との差をとり、前記信号の成分を得る雑音抑圧手段とを備えたことを特徴とする雑音抑圧装置。
【請求項３】 重畳信号に含まれる信号と雑音との自己相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その雑音の成分を予測残差として得る信号分析手段と、前記信号分析手段によって得られた雑音の成分に濾波処理を施し、再生雑音を出力する雑音再生手段と、前記重畳信号と前記雑音再生手段によって出力された再生雑音との差をとり、前記信号の成分を得る雑音抑圧手段とを備え、前記雑音再生手段は、前記雑音抑圧手段によって得られた信号の成分のレベルを最小とする適応制御の下で濾波特性を求め、かつ前記信号分析手段によって得られた雑音の成分にその濾波特性に基づいて前記濾波処理を施すことを特徴とする雑音抑圧装置。
【請求項４】 重畳信号に含まれる信号と雑音との自己相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その雑音の成分を予測残差として得る信号分析手段と、前記自己相関の相違に基づいて前記雑音の瞬時値を予測し、その予測を実現する濾波処理に適用された濾波特性を求める雑音分析手段と、前記信号分析手段によって得られた雑音の成分を前記雑音分析手段によって求められた濾波特性の逆の濾波特性で濾波し、再生雑音を出力する雑音再生手段と、前記重畳信号と前記雑音再生手段によって出力された再生雑音との差をとり、前記信号の成分を得る雑音抑圧手段とを備えたことを特徴とする雑音抑圧装置。
【請求項５】 重畳信号に信号と共に含まれる雑音の成分を段階的に抑圧し、その信号とこの雑音の残留分とを含む重畳信号を出力する複数の予測濾波手段を備え、前記複数の予測濾波手段は、入力された重畳信号に含まれる信号と雑音との自己相関の相違に基づいてその信号の瞬時値を予測し、この信号に重畳された雑音の成分を予測残差として得ると共に、これらの瞬時値の列からなる信号の成分を得る信号分析手段と、前記信号分析手段によって得られた雑音の成分と「１」未満の定数との積と、その信号分析手段によって得られた信号の成分との和をとり、その結果を前記雑音の残留分を含む重畳信号として出力する付加処理手段とを個別に有することを特徴とする雑音抑圧装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信機器その他の多様な装置に搭載され、かつ所望の信号に重畳された雑音を抑圧する雑音抑圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの車両が走行するトンネル内に設置された非常用電話機の送話器には、送話者によって発せられた音声に併せて、車両、換気設備その他によって発生し、かつレベルが高い騒音が定常的にあるいは間欠的に到来する。さらに、この騒音は、送話器から防側音回路を介して受話器に回り込むために、通話相手によって発せられた音声に重畳して送話者の耳に音響信号として伝えられる。
【０００３】したがって、このような非常用電話機を含んでなる多くの通信系では、騒音による通話品質（ＳＮ比）の劣化を軽減する雑音抑圧装置が電話機等に搭載されている。図１３は、従来の雑音抑圧装置の構成例を示す図である。図において、図１４(a) に示す音声信号に既述の騒音等の雑音が重畳されてなる重畳信号（図１４(b))は、減算器９１、線形予測フィルタ９２および係数更新部９３の一方の入力に与えられる。減算器９１の出力は係数変更回路９３の他方の入力に接続され、その係数更新部９３の第一の出力は線形予測フィルタ９２の係数入力に接続される。線形予測フィルタ９２の出力は減算器９１の他方の入力に接続され、その線形予測フィルタ９２の出力には、後述する出力信号が得られる。
【０００４】なお、以下では、上述した音声信号、雑音、音声の成分および予測残差の瞬時値については、時系列ｊに対してそれぞれＸj、Ｎj、Ｘj'、Ｅjと表されると仮定する。さらに、係数更新部９３によって線形予測フィルタ９２の係数入力に与えられる係数については、その線形予測フィルタ９２のタップ数Ｉと上述した時系列ｊとに対して下記のベクトルＨjとして表されると仮定する。
【０００５】Ｈj＝［Ｈj(1) …Ｈj(I)］T ・・・(1)このような構成の雑音抑圧装置では、線形予測フィルタ９２は、例えば、トランスバーサルフィルタとして構成され、かつ時系列の順にそのトランスバーサルフィルタの各段に保持された標本値と上述した係数Ｈj との積和として、「その時系列の順に後続して入力される重畳信号の成分の内、既述の音声の成分の瞬時値Ｘj'の列からなり、かつ音声信号の瞬時値Ｘj の予測値に相当する出力信号」を出力する。
【０００６】一方、減算器９１は、既述の重畳信号の瞬時値とこの瞬時値Ｘj'との差をとることによって、予測残差の瞬時値Ｅj を求める。係数更新部９３は、例えば、上述した音声信号の瞬時値の変化に精度よく追従可能な適応アルゴリズムに基づいて、その瞬時値Ｅj の自乗和が最小となる値に係数Ｈj を適宜更新する。また、このような適応アルゴリズムによれば、係数Ｈjは、線形予測フィルタ９２と係数更新部９３とが連係して行う演算の下で重畳信号の自己相関関数に関係する値に収束する。
【０００７】さらに、線形予測フィルタ９２は、段数が「２５６」と大きな値であるトランスバーサルフィルタとして構成されるので、例えば、図１５に示すように、音声信号に含まれる母音の成分の線スペクトルが分布する帯域に通過域を有する先鋭な櫛型フィルタとして機能する。また、公知のスペクトルサブトラクション法が適用された雑音抑圧装置との対比においては、係数更新部９３によって行われる演算は、時間領域と周波数領域との間における双方向の変換処理が何ら行われることなく達成され、かつ雑音のパワースペクトルが既知でなくても可能である。
【０００８】したがって、線形予測フィルタ９２によって上述した積和として出力される瞬時値Ｘj'は、重畳信号に含まれる音声信号の瞬時値Ｘj を精度よく示す。すなわち、従来例では、音声信号に定常的にあるいは間欠的に高いレベルの雑音が重畳する場合であっても、その雑音が安定に抑圧されるので、図１４(c) に示すように、ＳＮ比が改善され、かつ通話品質が高められる。
【０００９】なお、上述した従来例の構成および作用の詳細については、平成１１年１２月１３日付けで本願と同一の出願人によって出願された「騒音抑圧装置」に記載される通りである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従来例では、重畳信号に含まれる雑音の成分の内、例えば、周波数スペクトルの偏りや偏差に相当する成分は音声信号と同様に瞬時値の列の自己相関が高いために、大半が上述した瞬時値Ｘj' の列として線形予測フィルタ９２によって出力される。
【００１１】すなわち、重畳信号に実際に含まれる雑音が有色雑音である場合であっても、減算器９１によって予測残差Ｅj として出力される雑音のスペクトルが平坦化されるために、ＳＮ比は必ずしも十分には改善されなかった。本発明は、信号に重畳された雑音のスペクトルの如何にかかわらず、その雑音が安定に、かつ確度高く抑圧される雑音抑圧装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】図１は、本発明にかかわる第一の雑音抑圧装置の原理ブロック図である。請求項１に記載の発明では、信号分析手段１１は、重畳信号に含まれる信号と雑音との自己相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その雑音の成分を予測残差として得る。雑音再生手段１２は、上述した雑音の周波数スペクトルが予め与えられ、かつ信号分析手段１１によって得られた雑音の成分をその周波数スペクトルを平坦化可能な濾波特性の逆の濾波特性で濾波することによって、再生雑音を出力する。雑音抑圧手段１３は、上述した重畳信号と雑音再生手段１２によって出力された再生雑音との差をとることによって、信号の成分を得る。
【００１３】すなわち、雑音再生手段１２は、重畳信号に含まれ、かつ信号分析手段１１によって一旦白色雑音に変換された雑音の成分の周波数スペクトルを復元する。したがって、重畳信号に含まれる雑音は、白色雑音と有色雑音との何れである場合であっても雑音抑圧手段１３によって精度よく抑圧される。
【００１４】請求項２に記載の発明では、信号分析手段１１Ａは、重畳信号に含まれる信号と雑音との自己相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その予測を実現する濾波処理に適用された濾波特性を求めると共に、この雑音の成分を予測残差として得る。雑音再生手段１２Ａは、このようにして得られた雑音の成分を信号分析手段１１Ａによって求められた濾波特性の逆の濾波特性で濾波することによって、再生雑音を出力する。雑音抑圧手段１３Ａは、上述した重畳信号と雑音再生手段１２Ａによって出力された再生雑音との差をとることによって、信号の成分を得る。
【００１５】すなわち、雑音再生手段１２Ａは、重畳信号に含まれる信号と雑音とのレベル、周波数スペクトルその他の特性が変動し得る場合であっても、その雑音を精度よく安定に復元する。したがって、上述した濾波特性が何ら更新されることがない請求項１に記載の発明に比べて、ＳＮ比が安定に、かつ高く維持される。
【００１６】図２は、本発明にかかわる第二の雑音抑圧装置の原理ブロック図である。請求項３に記載の発明では、信号分析手段１１は、重畳信号に含まれる信号と雑音との自己相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その雑音の成分を予測残差として得る。雑音再生手段１２Ｂは、このようにして得られた信号の成分のレベルを最小とする適応制御の下で濾波特性を求め、かつ信号分析手段１１によって得られた雑音の成分にその濾波特性に基づいて濾波処理を施すことによって再生雑音を出力する。雑音抑圧手段１３Ｂは、上述した重畳信号と雑音再生手段１２Ｂによって出力された再生雑音との差をとることによって信号の成分を得る。
【００１７】上述した再生雑音は、雑音再生手段１２Ｂと雑音抑圧手段１３Ｂとが連係することによって行われるフィードバック制御の下で更新される濾波特性で濾波処理が行われることによって、得られる。したがって、構成の自由度が確保され、かつ重畳信号に含まれる雑音および信号の特性が変動し得る場合であっても、重畳信号に含まれる雑音が精度よく抑圧される。
【００１８】図３は、本発明にかかわる第三の雑音抑圧装置の原理ブロック図である。請求項４に記載の発明では、信号分析手段１１は、重畳信号に含まれる信号と雑音との自己相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その雑音の成分を予測残差として得る。雑音分析手段１４は、上述した信号と雑音との自己相関の相違に基づいて上述した雑音の瞬時値を予測し、その予測を実現する濾波処理に適用された濾波特性を求める。雑音再生手段１２Ｃは、信号分析手段１１によって得られた雑音の成分を雑音分析手段１４によって求められた濾波特性の逆の濾波特性で濾波することによって再生雑音を出力する。雑音抑圧手段１３Ｃは、上述した重畳信号と雑音再生手段１２Ｃによって出力された再生雑音との差をとることによって信号の成分を得る。
【００１９】すなわち、再生雑音を得るために雑音再生手段１２Ｃが行う濾波処理に適用される濾波特性は、重畳信号に含まれる信号の瞬時値の予測を実現する濾波処理に適用される濾波特性ではなく、その信号に重畳された雑音の瞬時値の予測を実現する濾波特性の逆の濾波特性に設定される。したがって、重畳信号に含まれる信号の非定常性と雑音の定常性とが顕著である限り、ＳＮ比がさらに安定に高く維持される。
【００２０】図４は、本発明にかかわる第四の雑音抑圧装置の原理ブロック図である。請求項５に記載の発明では、予測濾波手段２０-1〜２０-nでは、これらの予測濾波手段２０-1〜２０-nに個別備えられた信号分析手段２１と付加処理手段２２とは、並行して下記の通りに連係する。信号分析手段２１は、入力された重畳信号に含まれる信号と雑音との自己相関の相違に基づいてその信号の瞬時値を予測し、この信号に重畳された雑音の成分を予測残差として得ると共に、これらの瞬時値の列からなる信号の成分を得る。付記処理手段２２は、このようにして得られた雑音の成分と「１」未満の定数との積と上述した信号の成分との和をとり、その結果を雑音の残留分を含む重畳信号として後段の予測濾波手段に与え、あるいは出力する。
【００２１】すなわち、予測濾波手段２０-1〜２０-nは、個別に備えられた信号分析手段２１によって予測された信号の成分に伴う誤差を軽減しつつ、その信号と共に重畳信号に含まれる雑音の成分を段階的に抑圧する。したがって、上述した信号の瞬時値を予測するために信号分析手段２１が行うべき濾波処理の手順にかかわる制約が軽減され、かつＳＮ比が安定に高く維持される。
【００２２】請求項２に記載の発明の第一の下位概念の発明では、信号分析手段１１Ａは、外部から通知され、かつ重畳信号に雑音のみが含まれる期間に限ってその重畳信号の自己相関に基づいてこの雑音の瞬時値を予測し、その予測を実現する濾波処理に適用された濾波特性を求める。雑音再生手段１２Ａは、このようにして得られた雑音の成分をその信号分析手段１１Ａに求められた最新の濾波特性の逆の濾波特性で濾波することによって再生雑音を出力する。
【００２３】すなわち、このような逆の濾波特性は、信号分析手段１１Ａによって求められた濾波特性に基づいて得られるので、その信号分析手段１１Ａ以外の手段によって間接的に、あるいは理論的に求められる場合に比べて、この信号分析手段１１Ａの構成や固有の特性に柔軟に整合した値となる。したがって、特性の偏差に対する柔軟な適応が可能となり、かつＳＮ比が安定に高く維持される。
【００２４】請求項２に記載の発明の第二の下位概念の発明では、信号分析手段１１Ａは、時系列の順に求められた濾波特性を平滑化することによって平滑濾波特性を求める。雑音再生手段１２Ａは、信号分析手段１１Ａによって得られた雑音の成分をこのようにして求められた最新の平滑濾波特性の反対の濾波特性で濾波するとによって再生雑音を出力する。
【００２５】すなわち、重畳信号に含まれる信号と雑音との双方もしくは何れか一方のレベルや周波数スペクトルが変動し得る場合であっても、上述した再生雑音は安定に得られ、かつ信号分析手段１１Ａはその信号の瞬時値を精度よく予測することができ。したがって、信号に重畳された雑音は、安定に、かつ確度高く抑圧される。
【００２６】請求項４に記載の発明の第一の下位概念の発明では、雑音分析手段１４は、外部から通知され、かつ重畳信号に雑音のみが含まれる期間に限ってその重畳信号の自己相関に基づいてこの雑音の瞬時値を予測し、その予測を実現する濾波処理に適用された濾波特性を求める。雑音再生手段１２Ｃは、このようにして得られた雑音の成分を雑音分析手段１４に求められた最新の濾波特性の逆の濾波特性で濾波することによって再生雑音を出力する。
【００２７】すなわち、このような逆の濾波特性は、雑音分析手段１４によって求められた濾波特性に基づいて得られるので、その雑音分析手段１４以外の手段によって間接的に、あるいは理論的に求められる場合に比べて、この雑音分析手段１４の構成や固有の特性に柔軟に整合した値となる。したがって、特性の偏差に対する柔軟な適応が可能となり、かつＳＮ比が安定に高く維持される。
【００２８】請求項４に記載の発明の第二の下位概念の発明では、雑音分析手段１４は、時系列の順に求められた濾波特性を平滑化することによって平滑濾波特性を求める。雑音再生手段１２Ｃは、信号分析手段１１によって得られた雑音の成分をこのようにして求められた最新の平滑濾波特性の反対の濾波特性で濾波することによって再生雑音を出力する。
【００２９】すなわち、重畳信号に含まれる信号と雑音との双方もしくは何れか一方のレベルや周波数スペクトルが変動し得る場合であっても、上述した再生雑音は安定に得られ、かつ雑音分析手段１４はその雑音の瞬時値を精度よく予測することができる。したがって、信号に重畳された雑音は、安定に、かつ確度高く抑圧される。
【００３０】請求項１ないし請求項５に関連した第一の発明では、雑音抑圧手段１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは、雑音再生手段１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃによって出力された再生雑音のレベルの偏差を補正しつつ重畳信号との差をとり、その重畳信号に含まれる信号の成分を得る。すなわち、信号分析手段１１、１１Ａと雑音再生手段１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃとの双方もしくは何れか一方で行われる演算の過程で何らかの誤差が発生し、そのために上述した再生雑音のレベルに偏差が生じ得る場合であっても、この雑音は安定に確度高く抑圧される。
【００３１】請求項１ないし請求項５に関連した第二の発明では、信号分析手段１１、１１Ａは、得られた雑音の成分の自己相関に基づいてこの雑音の成分に残留する信号の瞬時値を予測し、その残留する信号の成分を得られた予測残差から減じることによってこの予測残差の精度を高める。このような予測残差として得られ、かつ再生雑音を得るために適用されるべき雑音の成分に含まれる信号の成分は、上述したように信号分析手段１１、１１Ａによって少なくとも２回以上に亘って反復して行われる濾波処理の過程で段階的に抑圧される。
【００３２】したがって、このような濾波処理の過程で生じる遅延が許容され、あるいは補償され得る限り、その濾波処理を実現する濾波特性の適正化が容易となり、かつ所望のＳＮ比が確度高く達成される。請求項１ないし請求項４に記載の発明に関連した記録媒体は、信号分析手段１１、１１Ａ、雑音再生手段１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、雑音抑圧手段１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃおよび雑音分析手段１４の全てまたは一部としてコンピュータを機能させるためのプログラムが記録され、かつコンピュータ読み取り可能である。
【００３３】このようなプログラムは、上述したコンピュータによって実行されるべきソフトウエアまたはそのコンピュータに組み込まれたマイクロプログラムとして構成され、このようなコンピュータとは別体の着脱可能な記憶媒体に記録されることによって流通し得る。したがって、本発明にかかわる記憶媒体からこのようなプログラムを読み取ってする実行するコンピュータは、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載された雑音抑圧装置の構成要素となる。
【００３４】請求項５に記載の発明に関連した記録媒体は、予測濾波手段２０、信号分析手段２１および付加処理手段２２の全てあるいは一部としてコンピュータを機能させるためのプログラムが記録され、かつコンピュータ読み取り可能である。このようなプログラムは、上述したコンピュータによって実行されるべきソフトウエアまたはそのコンピュータに組み込まれたマイクロプログラムとして構成され、このようなコンピュータとは別体の着脱可能な記憶媒体に記録されることによって流通し得る。
【００３５】したがって、本発明にかかわる記憶媒体からこのようなプログラムを読み取ってする実行するコンピュータは、請求項５に記載された雑音抑圧装置の構成要素となる。請求項１ないし請求項４に記載の発明に関連したプログラムは、信号分析手段１１、１１Ａ、雑音再生手段１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、雑音抑圧手段１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃおよび雑音分析手段１４の全てまたは一部としてコンピュータを機能させる。
【００３６】したがって、本発明にかかわるプログラムを実行するコンピュータは、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載された雑音抑圧装置の構成要素となる。請求項５に記載の発明に関連したプログラムは、予測濾波手段２０、信号分析手段２１および付加処理手段２２の全てまたは一部としてコンピュータを機能させる。
【００３７】したがって、本発明にかかわるプログラムを実行するコンピュータは、請求項５に記載された雑音抑圧装置の構成要素となる。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３９】図５は、本発明の第一、第二、第五ないし第七の実施形態を示す図である。図において、線形予測分析部３１の入力と減算器３２の一方の入力とには雑音が所定の信号に重畳されてなる重畳信号が与えられ、その線形予測分析部３１の出力は逆フィルタ３３を介して減算器３２の他方の入力に接続される。逆フィルタ３３の係数入力には後述する係数Ｈj が予め与えられ、かつ減算器３２の出力には重畳信号の成分の内、上述した雑音の成分が抑圧されてなる出力信号が得られる。
【００４０】線形予測分析部３１の構成については、図１４に示す雑音抑圧装置の構成と基本的に同じであるので、ここではその説明を省略する。なお、逆フィルタ３３の入力に接続される線形予測分析部３１の出力は、その線形予測分析部３１を構成する要素の内、線形予測フィルタ９２ではなく、減算器９１の出力である。以下、図５を参照して本発明の第一の実施形態の動作を説明する。
【００４１】逆フィルタ３３の係数入力には、重畳信号に上述した信号と雑音との成分が定常的に含まれる状態において、これらの信号および雑音の振幅分布、周波数スペクトルその他の性質の定常性が確実に反映される程度に長時間に亘って係数更新部９３によって更新され、その定常性に整合した収束値として予め求められた係数Ｈj が与えられる。
【００４２】一方、線形予測分析部３１は、重畳信号の成分の内、雑音の成分を示し、時系列ｊに対して瞬時値Ｅj の列として与えられる予測残差を従来例と同様にして出力する。逆フィルタ３３は、既述の係数Ｈj に対して下式で示される伝達関数（濾波特性）Ｚでこの予測残差を濾波することによって、瞬時値ｅj の列で与えられる補正予測残差を出力する。
【００４３】Ｚ＝１／Ｈj ・・・(2)ところで、重畳信号に含まれる雑音の成分の内、周波数スペクトルの分布の偏りや偏差に相当する成分は、係数更新部９３によって求められた係数に応じて線形予測フィルタ９２が行う濾波処理の過程では、その重畳信号に含まれる信号と雑音とが既述の通りに定常であっても、瞬時値の列の自己相関が高いために抑圧され難い。したがって、減算器９１によって出力される予測残差Ｅj は、重畳信号に含まれる雑音が有色雑音であっても白色雑音として得られる。
【００４４】しかし、逆フィルタ３３は、上式(2) で示されるように、線形予測分析部３１で行われた濾波処理を可逆的に実現する濾波特性Ｚに基づいてこの白色雑音（予測残差Ｅj）を濾波する。したがって、重畳信号に含まれる有色雑音の成分は、逆フィルタ３３によって既述の補正予測残差の瞬時値ｅj の列として精度よく復元される。
【００４５】また、重畳信号に含まれる雑音が白色雑音と見なされ得る場合には、一般に、その雑音の瞬時値の自己相関はこの雑音が重畳されている信号の瞬時値の自己相関に比べて著しく低いので、上述した係数Ｈj で与えられる伝達特性は雑音が分布する帯域において平坦となる。したがって、本実施形態によれば、既述の信号と雑音との特性が定常であり、これらの特性に整合した係数Ｈj が精度よく確実に与えられる限り、その雑音が有色雑音と白色雑音との何れであっても、図６(a)、(b) に示すように、従来例に比べてＳＮ比が高められ、かつ安定に維持される。
【００４６】以下、図５を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。本実施形態の特徴は、図５に点線で示すように、線形予測分析部３１に備えられた係数更新部９３が逆フィルタ３３の係数入力に直結され、かつ既述の係数Ｈj の出力に供されるべき第二の出力端子を有する点にある。以下、本実施形態の動作を説明する。
【００４７】本実施形態では、係数更新部９３によって更新された最新の係数Ｈj が逆フィルタ３３に与えられ、その逆フィルタ３３は、この最新の係数Ｈj に対して上式(2) で示される濾波特性Ｚで既述の予測残差を濾波することによって、瞬時値ｅj の列で与えられる補正予測残差を出力する。このような補正予測残差の瞬時値ｅj は、逆フィルタ９３によって設定され、かつ重畳信号に実際に含まれる信号と有色雑音との特性に整合した最新の係数Ｈj に基づいて求められる。
【００４８】したがって、この係数Ｈj が予め定数として与えられる第一の実施形態に比べて、上述した信号とその信号に重畳された雑音との特性の変動に対する応答が精度よく柔軟に行われ、かつＳＮ比が安定に高く維持される。図７は、本発明の第三の実施形態を示す図である。本実施形態と既述の第二の実施形態との構成の相違点は、下記の点にある。
【００４９】・ 線形予測分析部３１と共に並行して重畳信号が与えられる線形予測分析部３１Ｎが備えられる。
・ 逆フィルタ３３の係数入力には、線形予測分析部３１Ｎの対応する出力が線形予測分析部３１の出力に代わって直結される。なお、線形予測分析部３１Ｎについては、基本的に線形予測分析部３１と構成が同じであるので、以下では、個々の要素に添え番号として「Ｎ」が付加された同じ符号を付与することとし、ここではその説明および図示を省略する。
【００５０】以下、図７を参照して本実施形態の動作を説明する。線形予測分析部３１に備えられた係数更新部９３は、下記の条件が成立する程度に大きな値のステップサイズμL が適用された適応アルゴリズムに基づいて線形予測フィルタ９２の係数Ｈj を更新する。
・ 重畳信号に含まれ、かつ非定常的な（瞬時値の列の自己相関が低い）音声信号等の信号に対して、線形予測フィルタ９２が柔軟に応答する。
【００５１】・ 重畳信号に含まれ、かつ定常な（瞬時値の列の自己相関が高い）雑音に対しては、線形予測フィルタ９２がほとんど応答しない。線形予測フィルタ９２は、このような係数Ｈj で示される濾波特性で重畳信号を濾波することによって、その重畳信号に含まれる音声等の信号の瞬時値を精度よく示す瞬時値Ｘj'の列を出力する。
【００５２】一方、線形予測分析部３１Ｎでは、係数更新部９３Ｎは、下記の条件が成立する程度に小さな値のステップサイズμS が適用された適応アルゴリズムに基づいて線形予測フィルタ９２Ｎに与えられるべき係数Ｈnjを更新する。
(a) 重畳信号に含まれ、かつ定常的な（瞬時値の列の自己相関が高い）雑音に対して、線形予測フィルタ９２Ｎが柔軟に応答する。
【００５３】(b) 重畳信号に含まれ、かつ非定常な（瞬時値の列の自己相関が低い）音声等の信号に対しては、線形予測フィルタ９２Ｎがほとんど応答しない。線形予測フィルタ９２Ｎは、その係数Ｈnjで示される濾波特性で重畳信号を濾波することによって、その重畳信号に含まれる雑音の成分を精度よく抽出する。すなわち、逆フィルタ３３に与えられる係数Ｈnjは、重畳信号に含まれる信号の瞬時値を予測する線形予測フィルタ９２の濾波特性ではなく、その信号に重畳された雑音の瞬時値を予測する線形予測フィルタ９２Ｎの濾波特性を実現する値に設定される。
【００５４】したがって、本実施形態によれば、上述した条件(a)、(b) として示されるように、重畳信号に含まれる信号の非定常性と雑音の定常性とが顕著であるほど、補正予測残差ｅj が精度よく得られ、その雑音が確度高く安定に抑圧される。図８は、本発明の第四の実施形態を示す図である。本実施形態の特徴は、振幅補正部３４が備えられず、かつ減算器３２の出力に直結された制御端子を有し、かつ出力がその減算器３２の他方の入力に直結された逆フィルタ４１が逆フィルタ３２に代えて備えられた点にある。
【００５５】逆フィルタ４１は、下記の要素から構成される。
・ 線形予測分岐部３１の出力に入力が直結され、かつ出力が減算器３２の他方の入力に直結されたＦＩＲフィルタ４２・ 減算器３２の出力に入力が直結され、かつ出力がＦＩＲフィルタ４２の係数入力に直結された係数更新部４３以下、図８を参照して本実施形態の動作を説明する。
【００５６】係数更新部４３は、始動時には、ＦＩＲフィルタ４２に係数ｈj として予め与えられた初期値を与える。ＦＩＲフィルタ４２は、線形予測分析部３１によって与えられた予測残差の瞬時値Ｅj の列にこのような係数ｈj で示される濾波特性に基づく濾波処理を施すことによって、補正予測残差ｅj を出力する。
【００５７】係数更新部４３は、規定の適応アルゴリズム（例えば、「学習同定法」）に基づいて、上述した係数ｈj を減算器３２によって出力される出力信号のレベルが最小となる値に適宜更新する。したがって、本実施形態によれば、重畳信号に含まれる雑音が有色雑音であり、その雑音とこの雑音が重畳された信号との特性が変動し得る場合であっても、上述した予測残差として得られた白色雑音は、線形予測分析部３１によって既述の係数Ｈj が与えられることなく行われる濾波処理の下で、重畳信号に実際に含まれる雑音を精度よく示す補正予測残差ｅj に変換される。
【００５８】以下、図５および図７を参照して本発明の第五の実施形態の動作を説明する。本実施形態の特徴は、線形予測分析部３１によって行われる下記の処理の手順にある。線形予測分析部３１では、係数更新部９３は、外部から与えられ、かつ重畳信号に雑音のみが含まれる期間を示す要求が与えられる期間に限って下記の何れかの処理を行うことによって、逆フィルタ３３に与えられるべき係数Ｈj(Ｈnj）を求める。
【００５９】・ 既述の第一ないし第四の実施形態において線形予測分析部３１に備えられた係数更新部９３によって行われる処理と同じ処理・ 既述の第三の実施形態において、線形予測分析部３１Ｎに備えられた係数更新部９３Ｎによって行われる処理と同じ処理さらに、係数更新部９３は、このような期間が経過した時点には上述した処理の過程で得られた最新の係数Ｈj(Ｈnj）を保持し、かつ既述の第二の出力を介してその最新の係数Ｈj(Ｈnj）を逆フィルタ３３に与え続ける。
【００６０】また、係数更新部９３は、このような時点以降には、既述の第一ないし第四の実施形態において線形予測分析部３１に備えられた係数更新部９３によって行われる処理と同じ処理を継続して行うことによって、線形予測フィルタ９２に与えられるべき係数Ｈjを適宜更新する。すなわち、逆フィルタ３３に定数として与えられるべき係数Ｈj(Ｈnj）は、重畳信号に雑音のみが含まれる期間にその逆フィルタ３３の前段に実際に配置された線形予測分析部３１によって求められる。
【００６１】このように本実施形態によれば、上述した係数Ｈj(Ｈnj）は、その係数Ｈj(Ｈnj）が線形予測分析部３１以外の機器やソフトウエアによって求められる場合に比べて、この線形予測分析部３１の構成や特性の偏差に柔軟に整合した値として与えられる。
【００６２】したがって、重畳信号に含まれる雑音の特徴が定常である限り、既述の第一の実施形態に比べて、補正予測残差ｅj が精度よく求められ、ＳＮ比や伝送品質が安定に高く維持される。なお、本実施形態は、既述の第二の実施形態の構成が変更されることによって構成されている。
【００６３】しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、図７に示すように既述の第三の実施形態において、線形予測分析部３１Ｎに備えられた係数更新部９３Ｎが本実施形態における係数更新部９３によって行われる既述の処理と同じ処理を行うことによって、補正予測残差ｅj の精度に併せて、ＳＮ比や伝送品質が安定に高く維持されると共に、消費電力が節減されてもよい。
【００６４】以下、図５を参照して本発明の第六の実施形態の動作を説明する。本実施形態の特徴は、線形予測分析部３１に備えられた係数更新部９３によって行われる下記の処理の手順にある。係数更新部９３は、既述の式(1) で示される係数Ｈj を更新する処理の過程では、その線形予測フィルタ９２の各段（整数ｉ(＝1〜I) で示される）毎に、時系列ｊと線形予測フィルタ９２の段数Ｉとに対応した係数Ｈj(1)〜Ｈj(I)を個別に平滑することによって新たな係数Ｈj を求める。
【００６５】なお、このような平滑処理は、時系列の順に変更して得られた係数に対して適正な重みによる重み付けが行われる限り、移動平均法、指数平滑法その他の如何なるアルゴリズムに基づいて行われてもよい。このように本実施形態によれば、重畳信号に含まれる信号のレベルや周波数スペクトルが変動し得る場合であっても、線形予測分析部３１によって得られる予測残差Ｅj の値は無用に増減することなく安定に得られる。
【００６６】さらに、重畳信号に含まれる雑音のレベルや周波数スペクトルが変動し得る場合であっても、上述した平滑処理において実質的な時定数として適用される係数がこれらのレベルや周波数スペクトルが変動し得る速度や範囲に整合した値に設定される限り、線形予測フィルタ９２の濾波特性（伝達関数）は急変することなく適正に維持される。
【００６７】なお、本実施形態は、既述の第二の実施形態の構成が変更されることによって構成されている。しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、図７に示すように既述の第三の実施形態において、下記の係数更新部の双方もしくは何れか一方が本実施形態において係数更新部９３によって行われる既述の処理と同じ処理を行うことによって、ＳＮ比や伝送品質がさらに安定に高く維持され、かつ消費電力が節減されてもよい。
【００６８】・ 線形予測分析部３１に備えられた係数更新部９３・ 線形予測分析部３１Ｎに備えられた係数更新部９３Ｎ以下、図５を参照して本発明の第七の実施形態について説明する。本実施形態の特徴は、図５に二点鎖線で示すように、逆フィルタ３３と減算器３２との段間に振幅補正部３４が付加された点にある。
【００６９】振幅補正部３４は、下記の要素から構成される。
・ 一方の入力に重畳信号が与えられ、かつ他方の入力が逆フィルタ３３の出力に直結された相関部３５・ 逆フィルタ３３の出力と相関部３５の出力とにそれぞれ直結された２つの入力を有する乗算器３６・ 逆フィルタ３３の出力と乗算器３６の出力とにそれぞれ直結された２つの入力を有し、かつ出力が減算器３２の他方の入力に直結された乗算器３７以下、図５を参照して本実施形態の動作を説明する。
【００７０】振幅補正部３４では、相関部３５は、重畳信号と、逆フィルタ３３によって出力された補正予測残差ｅj との相関をとることによって、両者の相互相関係数を求める。乗算器３６は、補正予測残差ｅj にこの相互相関係数を乗じることによって、その補正予測残差ｅj と重畳信号との間に生じた不適正なレベルの偏差を時系列ｊの順に示す係数αj を算出する。
【００７１】さらに、乗算器３７は、その係数αj を補正予測残差ｅj に乗じることによって、上述したレベルの偏差を補正する。したがって、本実施形態によれば、例えば、線形予測分析部３１と逆フィルタ３３とによって行われる演算の過程で打ち切り誤差、丸め誤差その他の誤差が発生し、そのために逆フィルタ３３によって得られた補正予測残差ｅj と、重畳信号に含まれる雑音との間に上述したレベルの偏差が生じ得る場合であっても、その雑音は確度高く安定に抑圧される。
【００７２】なお、本実施形態は、既述の第一、第二、第五および第六の実施形態の何れかに振幅補正部３４が付加されることによって構成されている。しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、図７〜図９に二点鎖線で付記されるように、既述の第三および第四の実施形態、あるいは後述する第八の実施形態に振幅補正部３４が付加されることによって構成されてもよい。
【００７３】図９は、本発明の第八の実施形態を示す図である。本実施形態の特徴は、図５に示す線形予測分析部３１に代えて縦続接続された複数の線形予測分析部５１-1〜５１-Pが配置された点にある。なお、線形予測分析部５１-1〜５１-Pの基本的な構成は、線形予測分析部３１の構成と同じである。したがって、以下では、その線形予測分析部３１に備えられた減算器９１、線形予測フィルタ９２および係数更新部９３に相当する要素については、添え文字「１」〜「Ｐ」がそれぞれ付加された同じ符号で示し、ここではその説明および図示を省略する。
【００７４】以下、図９を参照して本実施形態の動作を説明する。まず、以下では、線形予測分析部５１-1〜５１-Pに共通の事項については、添え文字「１」〜「Ｐ」に代えて、これらの添え文字の何れにも該当することを意味する添え文字「Ｃ」を符号に付加することによって記述する。図５に示す線形予測分析部３１では、係数更新部９３は、線形予測フィルタ９２の濾波特性を示す係数Ｈj を既述の適応アルゴリズムに基づいて順次更新する。
【００７５】また、線形予測フィルタ９２が非巡回型のフィルタとして構成される場合には、線形予測分析部３１によって行われる線形予測の精度は、一般に、上述した適応アルゴリズムに基づいて行われる適応制御の収束の速度を決定するステップサイズμが小さいほど高められる。しかし、重畳信号に含まれる信号の変化（例えば、その信号が音声信号である場合における音韻の変化）に対するこの適応制御の応答は、そのステップサイズμが小さいほど遅れる。したがって、このような場合には、線形予測分析部３１によって求められた予測残差Ｅj には雑音の成分に併せて信号の成分が多く含まれ、その雑音は必ずしも十分には抑圧されない。
【００７６】本実施形態に備えられた線形予測分析部５１-Cでは、係数更新部９３-Cは、上述した精度の低下が回避される程度に大きな値のステップサイズμを適用することによって、線形予測フィルタ９２-Cに与えられるべき係数Ｈj-C を更新する。すなわち、線形予測分析部５１-Cによって個別に達成される線形予測の精度は低下するが、このような精度は縦属接続された線形予測分析部５１-1〜５１-Pによって段階的に高められる。
【００７７】したがって、本実施形態によれば、下記の条件が満たされる限り、上述した線形予測の精度の向上に併せて、予測残差Ｅj に含まれる信号の成分の抑圧が確実に実現され、ＳＮ比がさらに高められる。
【００７８】(a) 線形予測分析器５１-1〜５１-Pにおいて個別に適用されたステップサイズμの値に整合する値に、これらの線形予測分析器５１-1〜５１-Pの段数Ｐが設定される。
(b) 線形予測分析器５１-1〜５１-Pで直列に行われる処理の演算に要する時間が許容される程度に短く、あるいはその時間に亘る遅延を補償することが可能である。
【００７９】なお、本実施形態は、既述の第一、第二、第五ないし第七の実施形態の何れかに備えられた線形予測分析部３１が上述した線形予測分析器５１-1〜５１-Pで代替されることによって構成されている。しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、既述の第三および第四の実施形態に備えられた線形予測分析部３１、３１Ｎの双方もしくは何れか一方が上述した線形予測分析部５１-1〜５１-Pで代替されることによって構成されてもよい。
【００８０】また、本実施形態では、線形予測分析部５１-1〜５１-Pに適用されたステップサイズμの値が共通となっている。しかし、本発明はこのような構成に限定されず、上述した条件(a)、(b) が成立する限り、線形予測分析部５１-1〜５１-Pの全てもしくは一部のステップサイズは異なる値に設定されてもよい。
【００８１】図１０は、本発明の第九の実施形態を示す図である。図において、雑音抑圧モジュール６０-1の入力には既述の重畳信号が与えられ、その雑音抑圧モジュール６０-1の出力には雑音抑圧モジュール６０-2〜６０-Nが縦続接続され、この雑音抑圧モジュール６０-Nの出力には既述の出力信号が得られる。
【００８２】雑音抑圧モジュール６０-1は、下記の要素から構成される。
・ 既述の線形予測分析部３１と構成が同じである線形予測分析部６１-1・ 線形予測分析部６１-1によって求められた予測残差Ｅj 一方の入力にが与えられ、かつ他方の入力に後述する係数ｋが与えられた乗算器６２-1・ 線形予測分析部６１に備えられた線形予測フィルタの出力が一方の入力に直結され、かつ他方の入力に乗算器６２の出力が直結されると共に、最終段として配置された加算器６３-1なお、線形予測分析部６１-1に備えられた減算器、線形予測フィルタおよび係数更新部については、以下では、簡単のため、添え文字「１」がそれぞれ付加された符号「９１-1」、「９２-1」、「９３-1」を付して示す。
【００８３】また、雑音抑圧モジュール６０-2〜６０-Nの構成については、雑音抑圧モジュール６０-1の構成と同じである。したがって、これらの雑音抑圧モジュール６０-2〜６０-Nの要素については、以下では、簡単のため、対応する符号に添え文字「２」〜「Ｎ」を付加して示す。
【００８４】以下、図１０を参照して本実施形態の動作を説明する。まず、線形予測分析部６１-1〜６１-Nにおいて行われる処理については、既述の第八の実施形態に備えられた線形予測分析器５１-1〜５１-Pで行われる処理と同じであるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。なお、以下では、線形予測分析部６１-1〜６１-Nに共通の事項については、これらの線形予測分析部６１-1〜６１-Nの何れにも該当することを示す添え文字「Ｃ」が付加された符号を用いて記述する。
【００８５】線形予測分析部６１-Cでは、線形予測フィルタ９２-Cによって出力された信号の成分の瞬時値Ｘj'には、係数更新部９３-Cによって適用されたステップサイズμが如何なる値であっても、その値が定数であり、かつ既述の音韻等の変化に柔軟に整合する変数としては与えられないために、誤差が含まれ得る。
【００８６】また、線形予測分析部６１-C（減算器９１-C）によって得られた予測残差Ｅj-Cには、重畳信号に含まれる信号の成分が含まれる。乗算器６２-Cは、上述した誤差とこの信号の成分と比を所望の精度で示す値として予め設定された係数ｋ（＜１）が与えられ、その係数ｋを上述した予測残差Ｅj-Cに乗じることによって、絶対値がこの誤差の絶対値にほぼ等しい補正分を含む予測残差Ｅj'-Cを出力する。
【００８７】加算器６３-Cは、その予測残差Ｅj'-C を上述した信号の成分の瞬時値Ｘj'に加えることによって、既述の誤差を軽減する。したがって、本実施形態によれば、ステップサイズμの選定にかかわる制約が緩和され、かつ既述の第八の実施形態に比べてＳＮ比が安定に高く維持される。なお、本実施形態では、線形予測分析部６１-1〜６１-Nの何れにも共通の係数ｋが適用されている。
【００８８】しかし、本発明はこのような構成に限定されず、係数ｋは、下記の条件の内、所望の条件が満たされるならば、線形予測分析部６１-1〜６１-Nのそれぞれに異なる値と同じ値との何れであってもよく、かつ乗算器６２-Cによって行われる乗算の演算対象として係数の語長（精度）と異なる語長（精度）で与えられてもよい。
【００８９】・ 最終段の雑音抑圧モジュール６１-Nの出力端において、所望のＳＮ比が達成される。
・ 雑音抑圧モジュール６１-1〜６１-Nにおいて個別に発生した既述の誤差の内、後段の雑音抑圧モジュールに伝達される誤差の瞬時値、レベルその他が所望の基準を満たす。
【００９０】また、本実施形態では、雑音抑圧モジュール６１-1〜６１-Nの何れに適用された係数ｋも「０」に設定されていない。しかし、本発明はこのような構成に限定されず、これらの雑音抑圧モジュール６０-1〜６０-Nの何れかに適用されるべき係数が「０」と見なされ得る程度に小さい場合には、該当する雑音抑圧モジュールは、符号「６２」、「６３」で示される乗算器および加算器が備えられることなく、既述の線形予測分析部３１のみとて構成されてもよい。
【００９１】さらに、線形予測分析部６１-1〜６１-(N-1)の出力に得られる信号に残留する雑音のスペクトルが平坦化されても、後段に配置された線形予測分析部６１-2〜６０-Nによって順次抑圧されることによって達成されるＳＮ比が十分な値である場合には、雑音抑圧モジュール６１-1〜６１-Nに適用されるべき係数ｋの全てが「０」に設定されることが許容されるので、これらの雑音抑圧モジュール６０-1〜６０-Nは、図１１に示すように、それぞれ線形予測分析部６１-1〜６１-Nのみから構成されてもよい。
【００９２】また、上述した各実施形態は、騒音が重畳された音声を示す重畳信号からその騒音の成分を抑圧する騒音抑圧装置として構成されている。しかし、本発明は、このような騒音抑圧装置に限定されず、下記の条件が満たされるならば、周波数帯の如何にかかわらず、多様な機器やシステムに適用可能である。
【００９３】・ 信号に重畳され、かつ抑圧されるべき雑音の周波数スペクトルが平坦ではなく、その信号との分離が予測濾波処理の下で可能である。
・ ハードウエアのコスト、規模（物理的な寸法を含む。）、消費電力、熱設計その他にかかわる制約の範囲で、この濾波処理に必要な処理量の確保が可能である。
【００９４】さらに、上述した各実施形態では、図５、図７〜図１１に示す各要素の全てが専用のハードウエアとして構成されている。しかし、本発明はこのような構成に限定されず、所望の応答性や性能が確保される限り、これらの要素の全てあるいは一部は、ＤＳＰ等に搭載されたソフトウエア（蓄積論理）として実現されてもよい。
【００９５】また、上述した各実施形態では、信号に重畳された雑音として線スペクトル状の成分が含まれる場合には、例えば、本願と同一の出願人によって平成１２年３月１日付けで出願された「ノッチフィルタ」が併用されることによって、その雑音が確度高く抑圧されてもよい。さらに、上述した各実施形態では、線形予測フィルタ９２、９２Ｎ、９２-1〜９２-P（９２-N）としてトランスバーサルフィルタが適用されている。
【００９６】しかし、本発明はこのような構成に限定されず、上述した線形予測フィルタ９２、９２Ｎ、９２-1〜９２-P（９２-N）は、例えば、図１２に示すように、下記のラティスフィルタ（格子型フィルタ）として構成されてもよい。
・ 縦続接続された演算モジュールの列として構成される。
・ 段数Ｉ以下の自然数として与えられる番号ｉと時系列ｊとに対応した係数αj(i)、βj(i)に応じて、その時系列ｊの昇順（前向き）と降順（後向き）との双方における重畳信号の瞬時値の相関ｆj(i)、ｂj(i)を並行して、かつＩ段に亘って反復してとることによって、これらの係数αj(i)、βj(i)の組み合わせとして与えられる濾波特性に基づく濾波処理を行う。
【００９７】・ 段数Ｉの更新が反復演算の回数として容易に、かつ柔軟に達成され得る。
・ 係数αj(i)、βj(i)、演算器および演算結果が格納されるレジスタ等の語長による丸め誤差に対する感度が低く、特性が安定であって有限語長による演算に適する。また、既述の第二、第三、第五ないし第八の実施形態に備えられた線形予測フィルタ９２、９２Ｎ、９２-1〜９２-Pとしてこのようなラティスフィルタが適用された場合には、図１２に示すように、そのラティスフィルタとの対比において、２つの信号の流れの方向が反対である点を除いて構成が同じであるラティスフィルタとして逆フィルタ３３が構成されることによって、構成の標準化と簡略化とが図られてもよい。
【００９８】さらに、既述の第六の実施形態に備えられた線形予測フィルタ９２として図１２に示すラティスフィルタが適用された場合には、係数Ｈj(1)〜Ｈj(I)を個別に平滑する処理に等価な処理は、例えば、下記の算術演算として実現される。
(1) ステップサイズμに代わる係数ρ（＜１）と、(i−1)段目において時系列ｊの昇順と降順とに対応して個別にとられた相関の結果ｆj(i-1)、ｂj-1(i-1)とに対して、下記の漸化式で示され、かつこれらの相関の結果に個別に対応したパワーＰj(i)、Ｑj(i)を算出する。
【００９９】
Ｐj(i)＝(1−ρ)ｆj2(i-1)＋ρＰj(i-1)Ｑj(i)＝(1−ρ)ｂj-12(i-1)＋ρＱj(i-1)(2) 下記の漸化式で示され、かつ上述した相関の結果ｆj(i-1)、ｂj-1(i-1)の相互相関を示す予測係数Ｃj(i)を算出する。
Ｃj(i)＝(1−ρ)ｆj(i-1)ｂj-1(i-1)＋ρＣ(i-1)(3) これらのパワーＰj(i)、Ｑj(i)および予測係数Ｃj(i)に対して下式で示される算術演算を行うことによって、係数αj(i)、βj(i)を求める。
【０１００】αj(i)＝Ｃj(i)／Ｐj(i)βj(i)＝Ｃj(i)／Ｑj(i)また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲において、多様な形態による実施形態が可能であり、かつ構成装置の一部もしくは全てに如何なる改良が施されてもよい。
【０１０１】以下、上述した各実施形態に開示された発明の構成を階層的・多面的に整理し、かつ付記項として順次列記する。
（付記１） 重畳信号に含まれる信号と雑音との自己相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その雑音の成分を予測残差として得る信号分析手段１１と、前記雑音の周波数スペクトルが予め与えられ、かつ前記信号分析手段１１によって得られた雑音の成分をその周波数スペクトルを平坦化可能な濾波特性で濾波し、再生雑音を出力する雑音再生手段１２と、前記重畳信号と前記雑音再生手段１２によって出力された再生雑音との差をとり、前記信号の成分を得る雑音抑圧手段１３とを備えたことを特徴とする雑音抑圧装置。
【０１０２】（付記２） 重畳信号に含まれる信号と雑音との自己相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その予測を実現する濾波処理に適用された濾波特性を求めると共に、この雑音の成分を予測残差として得る信号分析手段１１Ａと、前記信号分析手段１１Ａによって得られた雑音の成分をその信号分析手段１１Ａによって求められた濾波特性の逆の濾波特性で濾波し、再生雑音を出力する雑音再生手段１２Ａと、前記重畳信号と前記雑音再生手段１２Ａによって出力された再生雑音との差をとり、前記信号の成分を得る雑音抑圧手段１３Ａとを備えたことを特徴とする雑音抑圧装置。
【０１０３】（付記３） 重畳信号に含まれる信号と雑音との自己相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その雑音の成分を予測残差として得る信号分析手段１１と、前記信号分析手段１１によって得られた雑音の成分に濾波処理を施し、再生雑音を出力する雑音再生手段１２Ｂと、前記重畳信号と前記雑音再生手段１２Ｂによって出力された再生雑音との差をとり、前記信号の成分を得る雑音抑圧手段１３Ｂとを備え、前記雑音再生手段１２Ｂは、前記雑音抑圧手段１３Ｂによって得られた信号の成分のレベルを最小とする適応制御の下で濾波特性を求め、かつ前記信号分析手段１１によって得られた雑音の成分にその濾波特性に前記濾波処理を基づいて施すことを特徴とする雑音抑圧装置。
【０１０４】（付記４） 重畳信号に含まれる信号と雑音との自己相関の相違に基づいてこの信号の瞬時値を予測し、その雑音の成分を予測残差として得る信号分析手段１１と、前記自己相関の相違に基づいて前記雑音の瞬時値を予測し、その予測を実現する濾波処理に適用された濾波特性を求める雑音分析手段１４と、前記信号分析手段１１によって得られた雑音の成分を前記雑音分析手段１４によって求められた濾波特性の逆の濾波特性で濾波し、再生雑音を出力する雑音再生手段１２Ｃと、前記重畳信号と前記雑音再生手段１２Ｃによって出力された再生雑音との差をとり、前記信号の成分を得る雑音抑圧手段１３Ｃとを備えたことを特徴とする雑音抑圧装置。
【０１０５】（付記５） 付記２に記載の雑音抑圧装置において、信号分析手段１１Ａは、外部から通知され、かつ重畳信号に雑音のみが含まれる期間に限ってその重畳信号の自己相関に基づいてこの雑音の瞬時値を予測し、その予測を実現する濾波処理に適用された濾波特性を求め、雑音再生手段１２Ａは、前記信号分析手段１１Ａによって得られた雑音の成分をその信号分析手段１１Ａに求められた最新の濾波特性の逆の濾波特性で濾波することによって、再生雑音を出力することを特徴とする雑音抑圧装置。
【０１０６】（付記６） 付記４に記載の雑音抑圧装置において、雑音分析手段１４は、外部から通知され、かつ重畳信号に雑音のみが含まれる期間に限ってその重畳信号の自己相関に基づいてこの雑音の瞬時値を予測し、その予測を実現する濾波処理に適用された濾波特性を求め、雑音再生手段１２Ｃは、信号分析手段１１によって得られた雑音の成分を前記雑音分析手段１４に求められた最新の濾波特性の逆の濾波特性で濾波することによって、再生雑音を出力することを特徴とする雑音抑圧装置。
【０１０７】（付記７） 付記２に記載の雑音抑圧装置において、信号分析手段１１Ａは、時系列の順に求められた濾波特性を平滑化することによって平滑濾波特性を求め、雑音再生手段１２Ａは、前記信号分析手段１１Ａによって得られた雑音の成分をその信号分析手段１１Ａに求められた最新の平滑濾波特性の反対の濾波特性で濾波することによって、再生雑音を出力することを特徴とする雑音抑圧装置。
【０１０８】（付記８） 付記４に記載の雑音抑圧装置において、雑音分析手段１４は、時系列の順に求められた濾波特性を平滑化することによって平滑濾波特性を求め、雑音再生手段１２Ｃは、信号分析手段１１によって得られた雑音の成分を前記雑音分析手段１４に求められた最新の平滑濾波特性の反対の濾波特性で濾波することによって、再生雑音を出力することを特徴とする雑音抑圧装置。
【０１０９】（付記９） 付記１ないし付記８の何れか１項に記載の雑音抑圧装置において、雑音抑圧手段１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは、雑音再生手段１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃによって出力された再生雑音のレベルの偏差を補正しつつ重畳信号との差をとり、その重畳信号に含まれる前記信号の成分を得ることを特徴とする雑音抑圧装置。
【０１１０】（付記１０） 付記１ないし付記９の何れか１項に記載の雑音抑圧装置において、信号分析手段１１、１１Ａは、得られた雑音の成分の自己相関に基づいてこの雑音の成分に残留する信号の瞬時値を予測し、その残留する信号の成分を得られた予測残差から減じることによってこの予測残差の精度を高めることを特徴とする雑音抑圧装置。
【０１１１】（付記１１） 重畳信号に信号と共に含まれる雑音の成分を段階的に抑圧し、その信号とこの雑音の残留分とを含む重畳信号を出力する複数の予測濾波手段２０-1〜２０-nを備え、前記複数の予測濾波手段２０-1〜２０-nは、入力された重畳信号に含まれる信号と雑音との自己相関の相違に基づいてその信号の瞬時値を予測し、この信号に重畳された雑音の成分を予測残差として得ると共に、これらの瞬時値の列からなる信号の成分を得る信号分析手段２１と、前記信号分析手段２１によって得られた雑音の成分と「１」未満の定数との積と、その信号分析手段２１によって得られた信号の成分との和をとり、その結果を前記雑音の残留分を含む重畳信号として出力する付加処理手段２２とを個別に有することを特徴とする雑音抑圧装置。
【０１１２】（付記１２） 付記１ないし付記１０の何れか１項に記載された信号分析手段１１、１１Ａ、雑音再生手段１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、雑音抑圧手段１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃおよび雑音分析手段１４の全てまたは一部としてコンピュータを機能させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【０１１３】（付記１３） 付記１１の何れか１項に記載された予測濾波手段２０、信号分析手段２１および付加処理手段２２の全てあるいは一部としてコンピュータを機能させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（付記１４） 付記１ないし付記１０の何れか１項に記載された信号分析手段１１、１１Ａ、雑音再生手段１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、雑音抑圧手段１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃおよび雑音分析手段１４の全てまたは一部としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【０１１４】（付記１５） 付記１１に記載された予測濾波手段２０、信号分析手段２１および付加処理手段２２の全てまたは一部としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【０１１５】
【発明の効果】上述したように請求項１に記載の発明では、重畳信号に含まれる雑音は、白色雑音と有色雑音との何れである場合であっても精度よく抑圧される。
【０１１６】また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明に比べて、ＳＮ比が安定に、かつ高く維持される。さらに、請求項３に記載の発明では、構成の自由度が確保され、かつ重畳信号に含まれる雑音および信号の特性が変動し得る場合であっても、ＳＮ比が安定に、かつ高く維持される。
【０１１７】また、請求項４に記載の発明では、重畳信号に含まれる信号の非定常性と雑音の定常性とが顕著である限り、ＳＮ比がさらに安定に高く維持される。さらに、請求項５に記載の発明では、信号の瞬時値を予測するために行われるべき濾波処理の手順にかかわる制約が軽減され、かつＳＮ比が安定に高く維持される。
【０１１８】また、請求項２に記載の発明の第一の下位概念の発明と請求項４に記載の発明の第一の下位概念の発明とでは、構成要素の特性の偏差に対する柔軟な適応が可能となり、かつＳＮ比が安定に高く維持される。さらに、請求項２に記載の発明の第二の下位概念の発明と請求項４に記載の発明の第二の下位概念の発明とでは、信号に重畳された雑音が安定に、かつ確度高く抑圧される。
【０１１９】また、請求項１ないし請求項５に関連した第一の発明では、信号分析手段と雑音再生手段との双方もしくは何れか一方で行われる演算の過程で何らかの誤差が発生し、そのために再生雑音のレベルに偏差が生じ得る場合であっても、この雑音は安定に確度高く抑圧される。さらに、請求項１ないし請求項５に関連した第二の発明では、濾波処理の過程で生じる遅延が許容され、あるいは補償され得る限り、その濾波処理を実現する濾波特性の適正化が容易となり、かつ所望のＳＮ比が確度高く達成される。
【０１２０】また、請求項１ないし請求項４に記載の発明に関連した第一の発明では、本発明にかかわる記憶媒体からプログラムを読み取ってする実行するコンピュータは、それぞれ請求項１ないし請求項４に記載された雑音抑圧装置の構成要素となる。さらに、請求項１ないし請求項４に記載の発明に関連した第二の発明では、本発明にかかわるプログラムを読み取ってする実行するコンピュータは、それぞれ請求項１ないし請求項４に記載された雑音抑圧装置の構成要素となる。
【０１２１】また、請求項５に記載の発明に関連した第一の発明では、本発明にかかわる記憶媒体からこのようなプログラムを読み取ってする実行するコンピュータは、請求項５に記載された雑音抑圧装置の構成要素となる。さらに、請求項５に記載の発明に関連した第二の発明では、本発明にかかわるプログラムを実行するコンピュータは、請求項５に記載された雑音抑圧装置の構成要素となる。
【０１２２】したがって、これらの発明が適用された機器やシステムでは、所望の信号に重畳した雑音はその雑音の振幅分布、周波数スペクトルその他の多様な特性に柔軟に適応した濾波処理の下で確度高く安定に抑圧され、かつ性能および信頼性が高められる。
【出願人】 【識別番号】０００００５２２３
【氏名又は名称】富士通株式会社
【出願日】 平成１３年２月２７日（２００１．２．２７）
【代理人】 【識別番号】１０００７２７１８
【弁理士】
【氏名又は名称】古谷 史旺
【公開番号】 特開２００２−２５８８９７（Ｐ２００２−２５８８９７Ａ）
【公開日】 平成１４年９月１１日（２００２．９．１１）
【出願番号】 特願２００１−５２４８５（Ｐ２００１−５２４８５）