噪声抑制装置、噪声抑制方法以及移动电话机的制作方法

专利名称：噪声抑制装置、噪声抑制方法以及移动电话机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种噪声抑制装置、具有该噪声抑制装置的移动电话机以及 噪声抑制方法，所述噪声抑制装置对通过接收来自多个方向的声音而得到的 声音信号，抑制来自规定方向以外的方向的声音信号。
背景技术：
现已开发出一种麦克风阵列装置，具有多个接收声音并分别变换成声音 信号而输出的电容式麦克风等声音接收部，根据各个声音接收部所输出的声 音信号进行各种各样的声音处理。有些麦克风阵列装置进行取得各声音接收 部所输出的各个声音信号的同步并相加，由此对目标声音进行强调的这种同 步相加处理。另外，还有些麦克风阵列装置进行取得各个声音信号的同步并 从一方减去另一方，由此对噪声源形成死角的这种同步相减处理，以进行噪 声抑制(例如参照非专利文献l)。
作为同步相加处理与同步相减处理等这样的由麦克风阵列装置所进行 麦克风阵列处理，噪声抑制处理与目的音强调处理，必然会使得执行后的声 音信号中产生变形。特别是在对安静的环境下所接收到的声音信号进行了麦 克风阵列处理的情况下，因麦克风阵列处理而产生的变形很显著。另外，对 于在嘈杂的环境下所接收到的声音信号，虽然多少都会产生变形，但通过麦 克风阵列处理抑制了噪声，从而获得了音质的提高。
因此，以前采用了一种噪声抑制装置，根据周围的噪声水平来切换是否 执行麦克风阵列处理。图11是表示以前的噪声抑制装置的构成的框图。以
前的噪声抑制装置具有声音接收部101、 102、噪声水平推定部103、噪声 抑制处理控制部104、开关105、 106、 109、噪声抑制处理部107、麦克风阵 列处理部108等。
声音接收部101根据所接收到的声音进行向作为电信号的声音信号的变 换，并将变换后的声音信号发送给噪声水平推定部103与开关105。声音接 收部102根据所接收到的声音进行向声音信号的变换，并将变换后的声音信号发送给开关106。声音接收部IOI、 102所输出的声音信号(模拟信号)， 由放大器(未图示)放大，并由模/数转换器(以下称作A/D转换器)(未 图示)转换为数字信号后，发送给噪声水平推定部103、开关105、 106。
噪声抑制处理部107取得从开关105的一端所输出的声音信号，根据所 取得的声音信号进行噪声抑制处理。具体而言，噪声抑制处理部107进行以 下处理根据从1个麦克风(声音接收部101)所输出的声音信号，检测出 该声音信号中含有的噪声成分，并将所检测出的噪声成分从声音信号中去 除。
麦克风阵列处理部108取得从开关105、 106各自的一端所输出的声音 信号，根据所取得的声音信号，进行同步相加处理或同步相减处理等麦克风 阵列处理。噪声水平推定部103根据声音接收部101所输出的声音信号，推 定周围的噪声。另外，噪声抑制处理控制部104，根据噪声水平推定部103 所推定的噪声水平，控制开关105、 106、 109的切换。
如果噪声水平推定部103所推定的噪声水平为规定值以上，噪声抑制处 理控制部104便控制开关105、 106的切换，以将来自声音接收部101、 102 的声音信号输出到麦克风阵列处理部108。并且，此时噪声抑制处理控制部 104控制开关109的切换，以将来自麦克风处理部108的声音信号输出到外 部。
另外，如果噪声水平推定部103所推定的噪声水平不满规定值，噪声抑 制处理控制部104便控制开关105、 106的切换，使得只有来自声音接收部 101的声音信号输出到噪声抑制处理部107。并且，此时噪声抑制处理控制 部104控制开关109的切换，以将来自噪声抑制处理部107的声音信号输出 到外部。
通过以上的结构，噪声抑制装置能够在周围很安静的情况下，进行基于 噪声抑制处理部107的采用了 1个麦克风的噪声抑制处理，在周围很嘈杂的 情况下，进行基于麦克风阵列处理部108的麦克风阵列处理。由此，通过与 周围的环境相应的处理，能够抑制噪声并提高音质。
非专利文献金田蔓著、「 7 Y夕口 '于、 >系(扭{少3 f < 、y'夕A 7 Y ,"
夕o応答」、日本音響学会誌、1989年，第45巻，第2号、125—128页 但是，上述结构的噪声抑制装置，仅仅根据来自1个声音接收部101的声音信号来推定周围的噪声水平，从而没有对来自目的声源的声音与此外的 声音进行区别。所以，以往的噪声抑制装置存在以下问题在推定噪声水平 时有时会将来自目的声源的声音也包括在其中，在根据本来不是噪声的声音 推定噪声水平的情况下，无法得到准确的噪声水平。

发明内容
本发明鉴于上述状况而做出，目的在于提供一种能够高精度地推定所接 收到的声音中含有的噪声水平，并根据所推定的噪声水平控制要接收的声音 的指向性的噪声抑制装置、具有该噪声抑制装置的移动电话机、以及基于所 述噪声抑制装置的噪声抑制方法。
本申请所揭示的噪声抑制装置，具有接收来自多个方向的声音并分别变 换为声音信号的多个声音接收部，根据由声音接收部分别变换过的信号，取 得规定声源的方向信息及/或到规定声源的距离信息，使用所求出的方向信息 及/或距离信息，推定所述声音信号中含有的噪声成分的成分值。并且，本申 请所揭示的噪声抑制装置，求出对被抑制的声音信号的方向的范围进行控制 的抑制量控制值，使用所述噪声成分的成分值及/或所述抑制量控制值，对所 述声音信号，抑制来自规定方向以外的方向的声音信号，并向规定的输出目 的地输出。
本申请所揭示的噪声抑制装置，根据由多个声音接收部所取得的声音信 号推定噪声成分的成分值，因此，与只根据由l个声音接收部所取得的声音 信号检测噪声成分的结构相比，能够高精度检测出噪声成分。并且，本申请 所揭示的噪声抑制装置，使用基于声音信号的规定声源的方向信息及/或与规 定声源之间的距离信息，推定噪声成分的成分值，因此能够更准确地推定噪 声成分。进而，本申请所揭示的噪声抑制装置，根据噪声成分的成分值，控 制对来自规定方向以外的方向的声音信号进行抑制的抑制量控制值，从而能 够根据噪声水平来控制所接收的声音的声音方向(指向性)。
本申请所揭示的噪声抑制装置，能够使用规定的声源的方向信息及与规 定声源之间的距离信息等，准确推定周围的噪声水平，并根据该水平控制所 接收的声音的方向。由此，在周围环境安静的情况下与周围环境嘈杂的情况 下，能够适当变更所接收的声音的方向。例如，在安静的环境下，将声音接收对象设为大范围，通过变形发生较少的指向性来进行声音接收，从而能够 得到音质良好的声音信号。并且，在嘈杂的环境下，将声音接收对象设为窄 范围，以重视噪声成分的抑制量的指向性进行声音接收，从而能够减轻噪声 引起的音质恶化。


图1A是表示实施方式1的移动电话机的结构的示意图。 图1B是表示实施方式1的移动电话机的结构的示意图。 图2是表示实施方式1的移动电话机的结构的框图。 图3是表示实施方式1的移动电话机的功能结构的功能框图。 图4是表示实施方式1的移动电话机的功能结构的功能框图。 图5是表示噪声水平推定部的减法部所输出的声音信号的指向性的模型 的示意图。
图6A是表示同步相减后的声音信号的指向性的模型的示意图。 图6B是表示同步相减后的声音信号的指向性的模型的示意图。 图7是表示噪声抑制处理的顺序的操作流程图。 图8是表示实施方式2的移动电话机的功能结构的功能框图。 图9是表示实施方式7的移动电话机的功能结构的功能框图。 图10A是表示通过抑制函数对振幅谱进行过修正的声音信号的指向性 模型的示意图。
图10B是表示通过抑制函数对振幅谱进行过修正的声音信号的指向性 模型的示意图。
图11是表示以前的噪声抑制装置的结构的框图。
具体实施例方式
附图中示出了将本申请所揭示噪声抑制装置应用于移动电话机的各实 施方式，下面便根据附图进行详细说明。需说明的是，本申请所揭示的噪声 抑制装置、噪声抑制方法、计算机程序并不仅限应用于移动电话机的这种结 构，还能够应用于例如使用所接收到的声音信号进行声音识别的声音识别装 置等对所取得的声音信号进行各种处理的声音处理装置。实施方式l
下面对实施方式1的相关移动电话机进行说明。图1A与图1B是表示实 施方式1的移动电话机的结构的示意图。图1A中示出了移动电话机10的外 观立体图，图1B中示出了移动电话机10的具有操作部4的框体从跟前侧所 看到的侧视图。
本实施方式1的移动电话机10，是一种折叠式移动电话机，具有显示部 5的第1框体10a与具有操作部4的第2框体10b通过铰链部10c连接在一 起。需说明的是，本申请所揭示的噪声抑制装置，对于折叠式移动电话机以 外的移动电话机、其他的声音输入装置也都是能够应用的。
移动电话机10，在框体10a的与铰链部10c的连接部分相反的一侧的端 部，具有扬声器8a。并且，移动电话机IO，在框体10b的与铰链部10c的连 接部分相反的一侧的端部，具有2个麦克风6a、 7a。麦克风6a设置在框体 10b的设有操作部4的一侧，麦克风7a设置在框体10b的设有操作部4的一 侧的背面。另外，移动电话机10的用户，将设置在框体10a中的扬声器8a 放在自己耳朵附近，并向设置在框体10b中的扬声器6a说话。因此，用户 (说话者)的嘴巴是移动电话机10a所要接收的目的声源(规定的声源)。
图2是表示实施方式1的移动电话机10的结构的框图。本实施方式1 的移动电话机10具有运算处理部1、 ROM (Read Only Memory) 2、 RAM (Random Access Memory) 3、操作部4、显示部5、第1声音输入部6、第 2声音输入部7、声音输出部8、通信部9等。上述硬件各部通过总线la互 相连接。
运算处理部1是CPU(Central Processing Unit)或MPU(Micro Processing Unit)等，控制上述硬件各部的动作，同时将预先存储在ROM2中的控制程 序适当地读出到RAM3中并执行。ROM2预先存储有让移动电话机10进行 工作所必须的各种控制程序。RAM3是SRAM或闪烁存储器等，对运算处理 部1执行控制程序时所产生的各种数据进行暂时存储。
操作部4具有用来让用户操作移动电话机10所必需的各种操作键。在 用户操作了各个操作键的情况下，操作部4将与被操作的操作键对应的控制 信号发送给运算处理部1，运算处理部1进行与从操作部4所取得的控制信号对应的处理。
显示部5例如是液晶显示器(LCD)，按照来自运算处理部l的指示， 显示移动电话机10的动作状况、通过操作部4所输入的信息、应当通知给 用户的信息等。
第1声音输入部6与第2声音输入部7 (声音接收部)，如图3所示， 分别具有麦克风6a、 7a、放大器6b、 7b、 A/D转换器6c、 7c。麦克风6a、 7a例如是电容式麦克风，根据所接收到的声音生成模拟声音信号并将所生成 的声音信号分别发送给放大器6b、 7b。
放大器6b、 7b例如是增益放大器，对从麦克风6a、 7a所输入的声音信 号进行放大，将所得到的声音信号分别发送给A/D转换器6c、 7c。 A/D转换 器6c、 7c对由放大器6b、 7b所输入的声音信号进行低通滤波(LPF)等滤 波处理，在移动电话机的情况下，以8000Hz的采样频率进行采样而转换成 数字的声音信号。第1声音输入部6与第2声音输入部7将通过A/D转换器 6c、 7c所得到的数字声音信号发送给规定的输出目的地。
声音输出部(输出部)8，具有输出声音的扬声器8a、数/模转换器、放 大器(均未图示)等。声音输出部8,将应当声音输出的数字声音信号通过 数/模转换器转换成模拟声音信号之后，由放大器进行放大，从扬声器8a输 出基于放大后的声音信号的声音。
通信部9是用来连接网络(未图示)的接口，通过网络(通信线路)进 行与其他的移动电话机、计算机等外部设备之间的通信。并且，通信部9例 如将通过第1声音输入部6与第2声音输入部7取得的声音信号，输出给通 信(通话)对方的移动电话机。
下面对上述结构的移动电话机10中，通过由运算处理部1执行ROM2 中所存储的各种控制程序而实现的移动电话机10的功能进行说明。图3是 表示实施方式1的移动电话机10的功能结构的功能框图。本实施方式1的 移动电话机10中，由运算处理部1执行ROM2中所存储的控制程序来实现 噪声水平推定部ll、噪声抑制处理控制部12、同步减法部13、设定部19等
的各个功能。
并且，噪声水平推定部ll、噪声抑制处理控制部12、同步减法部13、 设定部19这些各部，并不仅限于通过由运算处理部1执行ROM2中所存储的控制程序来实现。例如，上述各部也可以通过嵌入有本申请所揭示的计算
机程序以及各种数据的数字信号处理器(DSP: Digital Signal Processor)来实现。
第1声音输入部6与第2声音输入部7，分别将所接收得到的声音信号 发送给噪声水平推定部11与同步减法部13。另外，第1声音输入部6与第 2声音输入部7，接收从周围到达移动电话机10的声音，包括从目的声源即 说话者的嘴巴所发出的声音(目的音)以及其他声音(噪声)。
噪声水平推定部(推定部)11，根据从第1声音输入部6以及第2声音 输入部7分别输入的声音信号，推定声音信号中含有的噪声成分的水平(噪 声水平、噪声成分的成分值)。另外，噪声成分的水平是指表示移动电话机 IO的周围的噪声的大小的值。
本实施方式1的噪声水平推定部11，根据表示目的声源(这里是说话者 的嘴巴)的方向的方向信息，将指向性朝向目的声源的方向以外的方向，根 据从目的声源的方向以外的方向所到来的声音来推定噪声成分的水平。由于 在噪声水平的推定中不会采用说话者所发出的声音(目的音)，因此能够准 确推定噪声水平。噪声水平推定部11将所推定的噪声水平发送给噪声抑制 处理控制部12。另夕卜，不仅仅是目的声源的方向信息，还可以使用到目的声 源的距离信息，关于采用到目的声源的距离信息的实施方式，将在实施方式 2中说明。
噪声抑制处理控制部(控制部)12，根据噪声水平推定部11所推定的 噪声成分的水平，决定抑制量控制值(抑制量的控制值)，该抑制量控制值 用于控制由同步减法部13所进行的同步减法处理来抑制的噪声成分的抑制 量。噪声抑制处理控制部12，将所决定的抑制量控制值发送给同步减法部 13，由此来根据噪声成分的水平，控制由同步减法部13所抑制的声音信号 的方向的范围(指向性)。
同步减法部(抑制部)13，使用从噪声抑制处理控制部12所输入的抑 制量控制值来进行同步减法运算处理，从第1声音输入部6所取得的声音信 号中，减去对第2声音输入部7所取得的声音信号进行过延迟所得到的声音 信号。由此，在目的声音的相反方向生成"死角"，抑制来自目的声源的方 向以外的方向的声音(噪声)，产生对来自目的声源的方向的声音(目的音)进行了强调的声音信号。同步减法部13将进行过同步减法处理的声音信号 发送给规定的输出目的地。
同步减法部13，例如在将声音输入部6、 7所取得的声音信号发送给通 信(通话)对方的移动电话机的情况下，将进行过同步减法处理的声音信号 发送给通信部9。另外，通信部9将所取得的声音信号作为电话通信发送给 通信对方的终端。另外，在移动电话机10具有声音识别处理部，根据声音 输入部6、 7所取得的声音信号进行声音识别处理的情况下，同步减法部13 将进行过同步减法处理的声音信号发送给声音识别处理部。
下面对噪声水平推定部11与同步减法部13的详细结构进行说明。图4 为表示实施方式1的移动电话机10的功能结构的功能框图。本实施方式1 的移动电话机10中，噪声水平推定部11具有延迟部111、减法部112、水 平计算部113、水平更新部114等各个功能。
被输入给噪声水平推定部11的来自第1声音输入部6的声音信号，被 输入到延迟部111中，被输入给噪声水平推定部11的来自第2声音输入部7 的声音信号，被输入到减法部112中。延迟部111对由第1声音输入部6输 入的声音信号进行规定延迟时间的延迟。延迟时间依赖于麦克风6a的设置 位置与麦克风7a的设置位置之间的距离。延迟部111将延迟过的来自第1 声音输入部6的声音信号发送给减法部112。
减法部112从由第2声音输入部7输入的声音信号中，减去延迟部111 所输入的声音信号，将所得到的声音信号发送给水平计算部113。基于减法 部112的减法处理所得到的声音信号，成为具有如图5所示的指向性的声音 信号。图5为表示从噪声水平推定部11的减法部112所输出的声音信号的 指向性的模型的示意图。图5所示的模型中，示出了在以移动电话机10为 中心的水平方向360°的范围内，对以目的声源的方向为基准顺时针方向每 30°的各个方向所到来的声音信号的抑制量(图5中的0dB -60dB的各个 值)，在180°中的值为0dB。
图5所示的模型中示出了例如，对接收来自目的声源的方向(0°方 向)的声音而得到的声音信号，实施55dB的抑制，对接收来自以目的声源 的方向为基准的顺时针30。方向的声音而得到的声音信号，实施30dB的抑 制。图5所示的模型的指向性，是不含目的声源的方向的指向性。也即，从 减法部112所输出的声音信号中，来自目的声源方向的声音信号被抑制，因 此变成了来自目的声源方向以外的方向的声音信号。这里，认为来自目的声 源方向以外的方向的声音信号为噪声，接收噪声而得到的声音信号为噪声信 号。
水平计算部113，计算由减法部112所输入的、以图5所示的指向性所 接收的声音信号的水平(噪声信号的噪声水平)，发送给水平更新部114。 水平更新部114更新水平计算部113在规定的定时所计算出的噪声水平，将 更新后的信号水平发送给噪声抑制处理控制部12。
并且，水平更新部114可以将从水平计算部113所取得的噪声水平更新 为新噪声水平，还可以将考虑了此前水平计算部113所计算出的噪声水平(过 去的噪声水平)的噪声水平更新为新噪声水平。在考虑过去的噪声水平的情 况下，水平更新部114例如将过去的噪声水平乘以规定值(例如0.9、 0.99 等0以上1以下的值)，将新计算出的噪声水平与1减去规定值后所得到的 值(例如O.l、 0.01)相乘，再将两者相加，将所得到的值作为新噪声水平。 通过这样的处理计算出噪声水平，即使在声音输入部6、 7所取得的声音信 号的信号水平因框体本体被冲击等而产生了急剧的变化的情况下，也能够防 止噪声水平的误推定。
噪声抑制处理控制部12，使用由噪声水平推定部11所输入的噪声水平， 设定与噪声水平相应的抑制量控制值，输入给同步减法部13的修正部132。 抑制量控制值，是用来对同步减法部13的同步减法处理所抑制的噪声成分 的抑制量进行控制的值，抑制量控制值的值越大，则噪声成分的抑制量越多。
设定部19，使用从噪声水平推定部11经由噪声抑制处理控制部12所输 入的噪声水平(噪声成分的水平、噪声成分的成分值)，以及从噪声抑制处 理控制部12所取得的抑制量控制值，判断噪声水平是否为规定值(第1阈 值)以上。在噪声水平为第1阈值以上的情况下，为了能够将噪声抑制处理 控制部12应当抑制的信号方向的范围作为最大范围来进行控制，设定部19 将抑制量控制值(控制值)设定为规定值(第1控制值)。并且，设定部19 使用噪声水平及抑制量控制值，判断噪声水平是否不满规定值(第2阈值)。 在噪声水平不满第2阈值的情况下，为了能够将噪声抑制处理控制部12应当抑制的信号方向的范围作为最小范围来进行控制，设定部19将抑制量控 制值(控制值)设定为规定值(第2控制值)。设定部19将所设定的抑制 量控制值(控制值)返回输出给噪声抑制处理控制部12。
在从设定部19所输入的抑制量控制值与控制部12使用噪声水平推定部 11所输入的噪声水平已经设定的抑制量控制值不同的情况下，噪声抑制处理 控制部12将抑制量控制值更新为设定部19所输入的抑制量控制值。关于以 上所说明的使用第1阈值与第2阈值由噪声抑制处理控制部12与设定部19 设定抑制量控制值的功能，将在实施方式5的移动电话机10的说明中详细 说明。
抑制量控制值为0以上1以下的值，噪声抑制处理控制部12，在噪声水 平低，周围安静的情况下，使得抑制量控制值接近0,在噪声水平高，周围 嘈杂的情况下，使得抑制量控制值接近1。由此进行控制，周围越嘈杂，通 过同步减法处理所抑制的噪声成分的抑制量就越多。
另外，本实施方式1的移动电话机10中，同步减法器13具有延迟部131、 修正部132、减法部133等各个功能。
输入到同步减法部13的来自第1声音输入部6的声音信号，被输入给 减法部133，输入到同步减法部13的来自第2声音输入部7的声音信号，被 输入给延迟部131。延迟部131对第2声音输入部7所输入的声音信号实施 规定延迟时间的延迟。延迟时间依赖于麦克风6a的设置位置与麦克风7a的 设置位置之间的距离。延迟部131将延迟过的来自第2声音输入部6的声音 信号发送给修正部132。
修正部132将延迟部131所输入的声音信号与噪声抑制处理控制部12 所输入的抑制量控制值相乘，作为抑制噪声的抑制量发送给减法部133。被 乘以抑制量控制值的声音信号，是要被抑制的噪声成分的抑制量，也是要从 来自第i声音输入部6的声音信号中减去的声音信号。减法部133将第1声 音输入部6所输入的声音信号减去修正部132所输入的抑制量(与抑制量控 制值相乘过的声音信号)，并将所得到的声音信号发送给规定的输出目的地。
来自第2声音输入部7的声音信号被延迟部131所延迟，由此取得了与 从图IB中所示的框体10b的设有麦克风7a的一侧到达麦克风6a的噪声之 间的同步，因此，从修正部132所输出的声音信号，是用来通过同步减法抑制从框体10b的设有麦克风7a的一侧到达麦克风6a的噪声的声音信号。通 过从来自第1声音输入部6的声音信号中减去上述的声音信号，减法部33 能够输出这样一种声音信号，即该声音信号被迸行过在框体10b的设有麦克 风7a的一侧形成了指向性的死角的这种噪声抑制。
基于减法部133的减法处理所得到的声音信号，成为具有如图6所示的 指向性的声音信号。图6A与图6B为表示进行过同步相减的声音信号的指向 性模型的示意图。图6A中示出了抑制量控制值为1的情况下从同步减法部 13所输出的声音信号的指向性的模型，图6B中示出了抑制量控制值为0的 情况下从同步减法部13所输出的声音信号的指向性的模型。
图6A与图6B中所示的模型，与图5所示的模型一样，示出了在以移动 电话机10为中心的水平方向360°的范围内，对以目的声源的方向为基准顺 时针方向每30°的各个方向所到来的声音信号的抑制量，在0°中的值为 0dBo
并且，图6A中所示的模型的指向性为抑制量控制值接近1的情况，即 噪声水平高，周围嘈杂的情况下的指向性，在与目的声源的相反方向上形成 了死角。也即，在噪声水平高，移动电话机10的周围嘈杂的情况下，同步 减法部13对来自与目的声源相反的方向的声音信号进行抑制，由此生成来 自目的声源方向的声音信号被进行过强调的声音信号。
图6B中所示的模型的指向性为抑制量控制值接近0的情况，即噪声水 平低，周围安静的情况下的指向性，示出了移动电话机10的周围的全部方 向。也即，在噪声水平低，移动电话机10的周围安静的情况下，同步减法 部13不进行噪声抑制，生成来自所有方向的声音的声音信号。
通过上述处理，在周围嘈杂的情况下，从噪声抑制处理控制部12所输 出的抑制量控制值接近l，从修正部132输出的抑制量增大。这种情况下， 同步减法部13将应当抑制的声音信号的声音到来的方向设为大范围，输出 对来自目的声源的方向以外的方向的大范围的声音信号进行过抑制的声音 信号。由此，在周围嘈杂的情况下，移动电话机10只接收来自目的声源方 向的狭窄范围内的声音信号，从而能够高效地抑制噪声成分。
另外，在周围安静的情况下，从噪声抑制处理控制部12所输出的抑制 量控制值接近0，从修正部132输出的抑制量减小。这种情况下，同步减法部13通过降低(减小)在应当抑制的声音信号的声音到来的方向设置的死 角，来增大不进行抑制的范围。由此，在周围安静的情况下，移动电话机IO 接收来自大范围的声音信号，从而能够防止因噪声抑制而引起的音质恶化。
通过像这样根据周围的噪声水平变更抑制量控制值，能够变更要被抑制 的声音信号的声音到来的方向的范围，从而能够对应于周围的噪声水平控制 噪声抑制装置中的指向性。
下面，根据操作流程图对本实施方式1的移动电话机10的噪声抑制处 理进行说明。图7为表示噪声抑制处理的顺序的操作流程图。另外，以下的 处理由运算处理部1按照存储在移动电话机10的ROM2中的控制程序来执 行。
移动电话机10的运算处理部1，例如在与其他的移动电话机之间开始了 通信(通话)的情况下，由第1声音输入部6和第2声音输入部7接收声音 并生成声音信号(Sl)。运算处理部l (噪声水平推定部ll)根据所生成的 声音信号，确定声音信号中含有的噪声成分的水平(噪声水平)(S2)。另 外，运算处理部l (噪声抑制处理控制部12)根据所确定的噪声水平，设定 与噪声水平相对应的抑制量控制值(S3)。
运算处理部l (同步减法部13),通过由第2声音输入部7所得到的声 音信号，与根据噪声水平所设定的抑制量控制值，计算出要从来自第l声音 输入部6的声音信号中减去的声音信号(S4)。运算处理部1从通过第1声 音输入部6所得到的声音信号中，减去所计算出的要减去的声音信号(S5)， 生成噪声被抑制了的声音信号。这样，通过基于和噪声水平相对应的抑制量 控制值的同步减法处理，能够抑制来自与噪声水平相对应的范围的声音的声 音信号(噪声信号)。
上述实施方式l中，图5中所示的指向性，具体而言，根据接收来自目 的声源方向以外的方向的声音而得到的声音信号，推定周围的噪声水平。由 此，不会将来自目的声源方向的声音用于噪声水平推定，从而能够推定出高 精度的噪声水平。
上述实施方式1中，根据周围的噪声水平来控制要被抑制的噪声的抑制 量，因此实现了与周围的噪声水平相对应的指向性的控制。具体而言，在周 围安静的环境下，本来噪声就少，因此进行控制，减小抑制量，以具有大指向性，通过这样，来自目的声源的声音中不会产生变形，能够防止噪声抑制 处理所引起的音质恶化。另外，在周围嘈杂的环境下，进行控制，增大抑制 量，以具有窄指向性，通过这样，能够得到优秀的噪声抑制效果，使得麦克 风阵列处理后的声音容易听。
上述实施方式l中，以将本申请所揭示的噪声抑制装置应用于移动电话 机的这种结构为例进行了说明。在将本申请所揭示的噪声抑制装置应用于移 动电话机10的情况下，能够认为目的声源是用户的嘴巴，目的声音是用户
说话时的声音。也即，从设置在移动电话机10中的麦克风6a向用户的嘴巴 的方向的指向性，能够对应于根据来自用户嘴巴方向以外的方向的噪声水平 进行控制。由此，能够实现与移动电话机10的周围噪声环境的变化相适应 的噪声抑制处理。
实施方式2
下面对实施方式2相关的移动电话机进行说明。本实施方式2的移动电 话机能够通过与上述实施方式1的移动电话机10相同的结构来实现，因此 给相同结构标注同样的符号，省略其说明。
上述实施方式1的移动电话机10，根据来自目的声源方向以外的方向的 声音来推定周围的噪声水平。与此相对，本实施方式2的移动电话机10,根 据由第1声音输入部6所取得的声音信号的信号水平与由第2声音输入部7 取得的声音信号的信号水平之差不满规定值时的声音成分的水平，推定周围 的噪声水平。
从移动电话机10的正面(麦克风6a的正面)附近位置到来的声音，作 为球面波到达两个麦克风6a、 7a，因此，信号水平依存于声音的前进距离而 衰减。所以，与被第1声音输入部6取得的情况下的信号水平相比，被第2 声音输入部7取得的情况下的信号水平较低。另外，从远离移动电话机10 处到来的声音，能够被看做平面波，被第1声音输入部6取得的情况下的信 号水平，与被第2声音输入部7取得的情况下的信号水平之差很小。
因此，本实施方式2中，根据第1声音输入部6取得的声音信号与第2 声音输入部7取得的声音信号中，信号水平之差不满规定值的声音成分，即 来自远离移动电话机IO处的声音的水平，来推定周围的噪声水平。图8为表示实施方式2的移动电话机的功能结构的功能框图。本实施方 式2的移动电话机10中，运算处理部l所实现的噪声水平推定部ll，代替 图4所示的延迟部111以及减法部112而具有比较部115的功能，代替水平 更新部114而具有噪声频谱更新部116的功能。此外的结构均与上述实施方 式l的结构相同。
以下，作为对第1声音输入部6所取得的声音信号与第2声音输入部7 所取得的声音信号进行处理的一个变形例，对运算处理部1所实现的噪声水 平推定部ll进行说明。
来自第1声音输入部6的声音信号是时域信号。来自第2声音输入部7 的声音信号是时域信号。
比较部(检测部)115，将来自第1声音输入部6的声音信号与来自第2 声音输入部7的声音信号变换成频域的对应的频谱。比较部115计算出所变 换的频谱间的差频谱。比较部115从所计算出的差频谱中只提取出具有不满 规定强度的信号水平的频率，构建噪声频谱。也即，噪声频谱等同于差频谱 中具有超过了规定强度的信号水平的差频谱的频率信号水平为零强度的这 种差频谱。比较部115执行例如傅立叶变换之类的时间-频率变换处理。比较 部115将所构建的噪声频谱发送给噪声频谱更新部116。
噪声频谱更新部116从比较部115取得噪声频谱。噪声频谱更新部116 根据所取得的噪声频谱，将通过之前的更新所取得的噪声频谱更新为新的噪 声频谱。例如，噪声频谱更新部116将通过之前的更新所得到的噪声频谱乘 以规定值(例如0.9、 0.99等0以上1以下的值)，而得到第1频谱。噪声 频谱更新部116将从比较部115所取得的噪声频谱与1减去规定值后所得到 的值(例如O.l、 0.01)相乘，而得到第2频谱。噪声频谱更新部116将第1 频谱与第2频谱之和作为新的噪声频谱。这一系列的运算处理可以是噪声频 谱更新部116所执行的更新处理。
噪声频谱更新部116将更新后的新噪声频谱发送给水平计算部113。水 平计算部113从噪声频谱更新部116取得噪声频谱。水平计算部113根据所 取得的噪声频谱计算从比较部115所输出的声音信号的水平(噪声信号的噪 声水平)，并将所计算出的噪声信号的噪声水平发送给噪声抑制处理控制部 12。200910132280.0 比较部115根据所计算出的差频谱生成关于到目的声源的距离的距离信 息。本实施方式2中，生成到目的声源的距离信息并使用，但也可以与实施 方式1中所采用的目的声源的方向一起使用。
以下，作为对第1声音输入部6所取得的声音信号与第2声音输入部7 所取得的声音信号进行处理的另一个变形例，对运算处理部1所实现的噪声 水平推定部ll进行说明。
来自第1声音输入部6的声音信号是时域信号。来自第2声音输入部7 的声音信号是时域信号。
比较部(检测部)115，将来自第1声音输入部6的声音信号与来自第2 声音输入部7的声音信号变换成频域的对应的频谱。比较部115计算出所变 换的频谱间的差频谱。比较部115从所计算出的差频谱中只提取出具有不满 规定强度的信号水平的频率，构建噪声频谱。也即，噪声频谱等同于差频谱 中具有超过了规定强度的信号水平的差频谱的频率信号水平为零强度的这 种差频谱。比较部115执行例如傅立叶变换之类的时间-频率变换处理。比较 部115将所构建的噪声频谱变换成时域的噪声信号。比较部115将所变换的 噪声信号发送给噪声频谱更新部116。
噪声频谱更新部116从比较部115取得噪声信号。噪声频谱更新部116 从第2声音输入部取得声音信号。噪声频谱更新部116将所取得的时域的噪 声信号与声音信号变换成频域的对应的噪声频谱以及频谱。噪声频谱更新部
116根据来自比较部115的变换过的噪声频谱以及来自第2声音输入部的变 换过的频谱，将通过之前的更新所得到的噪声频谱更新为新的噪声频谱。例 如，噪声频谱更新部116将通过之前的更新所得到的噪声频谱乘以规定值(例 如0.9、 0.99等0以上1以下的值)，而得到第1频谱。噪声频谱更新部-116 将从比较部115所取得的噪声频谱与1减去规定值后所得到的值(例如0.1、 0.01)相乘，而得到第2频谱。噪声频谱更新部116将第1频谱与第2频谱 之和作为新的噪声频谱。这一系列的运算处理可以是噪声频谱更新部116所 执行的更新处理。
噪声频谱更新部116将更新后的新噪声频谱发送给水平计算部113。水 平计算部113从噪声频谱更新部U6取得噪声频谱。水平计算部113根据所 取得的噪声频谱计算从比较部115所输出的声音信号的水平(噪声信号的噪声水平)，并将所计算出的噪声信号的噪声水平发送给噪声抑制处理控制部12。
比较部115根据所计算出的差频谱生成关于到目的声源的距离的距离信 息。本实施方式2中，生成到目的声源的距离信息并使用，但也可以与实施 方式1中所采用的目的声源的方向一起使用。
通过以上结构，本实施方式2中，将由2个声音输入部6、 7取得的声 音信号的信号水平之差不满规定值的声音成分作为噪声成分，使用该声音成 分推定周围的噪声水平。由此，即使是来自目的声源方向的声音，也使用被 判断为噪声成分的声音来推定噪声水平，而不会将框体10b正面附近产生的 由移动电话机10的用户所发出的声音用于噪声水平的推定，从而能够进一 步提高噪声水平推定的精度
本实施方式2的噪声抑制处理控制部12、同步减法部13等各部，进行 与上述实施方式1中说明过的处理相同的处理，因此省略说明。
实施方式3
下面对实施方式3相关的移动电话机进行说明。本实施方式3的移动电 话机能够通过与上述实施方式1的移动电话机10相同的结构来实现，因此 给相同结构标注同样的符号，省略其说明。
上述实施方式1的移动电话机10，不管目的声源是否正在发声，都根据 来自目的声源的方向以外的方向的声音推定周围的噪声水平。与此相对，本 实施方式3的移动电话机10，在目的声源正在发声的情况下，根据来自目的 声源的方向以外的方向的声音推定周围的噪声水平，在目的声源不在发声的 情况下，根据来自包括目的声源方向的所有方向的声音推定周围的噪声水 平。
本实施方式3的移动电话机10中，图2中的运算处理部1例如作为同 步减法部13进行工作，将指向性朝向目的声源(说话者的嘴巴)方向，取 得声音信号。运算处理部1根据这样所取得的声音信号，判断是否接收到了 来自目的声源的方向的声音。也即，运算处理部l判断是否接收到了由目的 声源发出的声音。
运算处理部1，在判断接收到了来自目的声音方向的声音的情况下，与实施方式l一样，通过如图5所示的模型的指向性取得声音信号，根据所取 得的声音信号推定噪声水平。也即，运算处理部l根据来自目的声源的方向 以外的方向的声音推定周围的噪声水平。由此，在目的声源正在发声的情况 下，不会将来自目的声源的方向的声音用于噪声水平的推定，能够根据不含 有来自目的声源方向声音的声音，进行高精度的噪声水平推定。
另外，运算处理部1，在判断没有接收到来自目的声源方向的声音的情 况下，通过比图5所示的模型的指向性更大范围的指向性取得声音信号，根 据所取得的声音信号推定噪声水平。也即，运算处理部1，例如根据来自包 括目的声源的方向的所有方向的声音，推定周围的噪声水平。由此，在目的 声源不在发声的情况下，根据来自所有方向的声音推定噪声水平，因此即使 在噪声水平中产生了变化的情况下，也能够高速追踪噪声水平，实现更高精 度的噪声水平推定。
通过上述结构，本实施方式3中，在接收到了来自目的声源方向的声音 的情况下与没有接收到来自目的声源方向的声音的情况下，使用来自不同方 向(范围)的声音进行噪声水平的推定。因此，在目的声源在发声的状况下 与不在发声的状况下，分别能够进行高精度的噪声水平推定。
另外，作为判断是否接收到了来自目的声源方向的声音的方法，能够采 用各种方法。例如有在取得的声音信号的相位谱变得随机的情况下，判断没 有接收到来自目的声源方向的声音的这种方法、采用判断是否有来自目的声 源方向的声音的有声无声判断的这种方法、使用将指向性朝向不含目的声源 方向的方向进行推定得到的噪声水平与输入声音的水平之差(SNR)的方法 等。
以上将上述实施方式3作为实施方式1的变形例进行了说明，但也能够 应用于上述实施方式2的构成。
实施方式4
下面对实施方式4相关的移动电话机进行说明。本实施方式4的移动电 话机能够通过与上述实施方式1的移动电话机10相同的结构来实现，因此 给相同结构标注同样的符号，省略其说明。
上述实施方式1的移动电话机10，根据噪声水平变更抑制量控制值，通过与噪声水平相应的抑制量进行噪声抑制，控制指向性的范围。与此相对，
本实施方式4的移动电话机10，与上述实施方式3相同，判断是否接收到了 来自目的声源方向的声音，在接收到了来自目的声源方向的声音的情况下与 没有接收到来自目的声源方向的声音的情况下，对控制指向性范围的速度进 行变更。
本实施方式4的移动电话机10中，运算处理部1判断是否接收到了来 自目的声源的方向的声音。运算处理部(控制速度变更部)1，在判断出接 收到来自目的声源方向的声音的情况下，在作为噪声水平推定部11进行工 作时降低更新噪声水平的速度。
具体而言，在运算处理部1判断出接收到来自目的声源方向的声音的情 况下，噪声水平推定部ll的水平更新部114，将过去的噪声水平乘以0.99， 将新计算出的噪声水平乘以O.Ol，再将两者相加，将所得到的值作为新噪声 水平。另外，在运算处理部l判断出没有接收到来自目的声源方向的声音的 情况下，噪声水平推定部11的水平更新部114，将过去的噪声水平乘以0.9， 将新计算出的噪声水平乘以0.1，再将两者相加，将所得到的值作为新噪声 水平。
通过采用上述结构，在接收到了来自目的声源方向的声音的情况下，与 没有接收到来自目的声源方向的声音的情况相比，能够降低基于由声音输入 部6、 7取得的声音信号的噪声水平的更新速度。通过降低噪声水平的更新 速度，能够降低对同步减法部13所输出的声音信号的指向性范围进行控制 (变更)的速度。
另外，在运算处理部1判断出接收到了来自目的声源方向的声音的情况 下，也可以不进行噪声水平推定部11的动作。这种情况下，由于不进行噪 声的更新，因此控制指向性的范围的处理暂时停止，不进行指向性范围的控 制。
通过采用上述结构，本实施方式4中，在接收到了来自目的声源方向的 声音的情况下，降低控制指向性范围的速度，或不进行控制指向性范围的处 理。因此，能够防止在目的声源正在发声时，产生伴随着指向性的变更的音 质变化。
上述实施方式4中，通过降低噪声水平推定部11的水平更新部114更新噪声水平的更新速度，来降低对所接收到的声音的指向性进行控制(变更) 的速度。但并不仅限于这种结构，例如，还可以通过降低噪声抑制处理控制
部12根据由噪声水平推定部11所取得的噪声水平设定抑制量控制值时的抑
制量控制值的变更速度，来降低所接收到的声音的指向性的控制速度。
上述实施方式4中，在接收到了来自目的声源方向的声音的情况下，降 低控制(变更)指向性范围的速度，或不对指向性范围进行控制(变更)。 但并不仅限于这种结构，例如，还可以在接收到了来自目的声源方向的声音 的情况下，加快控制指向性范围的速度。这种情况下，能够高速进行向与目 的声源正在发声的这种状况相应的指向性的切换。
以上将上述实施方式4作为实施方式1的变形例进行了说明，但也能够 应用于上述实施方式2、 3的构成。
实施方式5
下面对实施方式5相关的移动电话机进行说明。本实施方式5的移动电 话机能够通过与上述实施方式1的移动电话机10相同的结构来实现，因此 给相同结构标注同样的符号，省略其说明。
上述实施方式1~4的移动电话机10，噪声水平越大便将抑制量控制值设 为越大的值，由此来进行噪声水平越大抑制量就越大的噪声抑制。并且，上 述实施方式1 4中，未涉及抑制量控制值为最小值(0)或最大值(1)时噪 声水平的值。
本实施方式5中，在噪声水平为规定值(第l阈值)以上的情况下，将 抑制量控制值设为最大值(1)，在噪声水平不满规定值(第2阈值)的情 况下，将抑制量控制值设为最小值(0)。
设定部19，使用从噪声水平推定部11经由噪声抑制处理控制部12所输 入的噪声水平(噪声成分的水平、噪声成分的成分值)，以及从噪声抑制处 理控制部12所取得的抑制量控制值，判断噪声水平是否为第1阈值以上。 在噪声水平为第1阈值以上的情况下，为了能够将噪声抑制处理控制部12 应当抑制的信号方向的范围作为最大范围来进行控制，设定部19将抑制量 控制值(控制值)设定为第1控制值(最大值，即"1")。并且，设定部 19使用噪声水平及抑制量控制值，判断噪声水平是否不满第2阈值。在噪声水平不满第2阈值的情况下，为了能够将噪声抑制处理控制部12应当抑制 的信号方向的范围作为最小范围来进行控制，设定部19将抑制量控制值(控 制值)设定为第2控制值(最小值，即"0")。设定部19将所设定的抑制 量控制值(控制值)返回输出给噪声抑制处理控制部12。
在从设定部19所输入的抑制量控制值与控制部12使用噪声水平推定部 11所输入的噪声水平已经设定的抑制量控制值不同的情况下，噪声抑制处理 控制部12将抑制量控制值更新为设定部19所输入的抑制量控制值。
本实施方式5的移动电话机10中，运算处理部1 (噪声抑制处理控制部 12)，基本上与实施方式1 一样，将与噪声水平相应的抑制量控制值发送给 同步减法部13。
在从噪声水平推定部11取得的噪声水平不满第2阈值的情况下，噪声 抑制处理控制部12，暂时性地，将第1阈值与第2阈值分别与第1规定值相 加，变更为新的第1阈值与第2阈值。由此，即使在不满第2阈值的噪声水 平仅仅上升了小于上述规定值的值的情况下，也不会变成变更后的第2阈值 以上，从而不会进行抑制量控制值的变更。
同样，在从噪声水平推定部11取得的噪声水平为第1阈值以上的情况 下，噪声抑制处理控制部12，暂时性地，将第1阈值与第2阈值分别减去第 2规定值，变更为新的第1阈值与第2阈值。由此，即使在第1阈值以上的 噪声水平仅仅降低了小于上述规定值的值的情况下，也不会变得小于变更后 的第1阈值，从而不会进行抑制量控制值的变更。
通过采用这种结构，能够防止在噪声水平为第1阈值附近的值的情况下， 噪声水平发生少量的变化而变为第1阈值以上的值，或变为不满第1阈值的 值，引起抑制量控制值被逐次更新。也即，在噪声水平变为第1阈值以上的 情况下，在到噪声水平变得比第1阈值小规定值以上之前，都将噪声水平看 作第1阈值以上，不进行抑制量控制值的变更。由此能够防止对应于噪声水 平的少量波动，抑制量控制值被逐次变更，从而频繁进行所接收的声音的指 向性的切换。
同样，能够防止在噪声水平为第2阈值附近的值的情况下，噪声水平发 生少量的变化而变为第2阈值以上的值，或变为不满第2阈值的值，弓l起抑 制量控制值被逐次更新。也即，在噪声水平变为不满第2阈值的情况下，在到噪声水平变得比第2阈值大规定值以上之前，都将噪声水平看作不满第2 阈值，不进行抑制量控制值的变更。由此能够防止对应于噪声水平的少量波 动，抑制量控制值被逐次变更，从而频繁进行所接收的声音的指向性的切换。
实施方式6
下面对实施方式6相关的移动电话机进行说明。本实施方式6的移动电 话机能够通过与上述实施方式4的移动电话机10相同的结构来实现，因此 给相同结构标注同样的符号，省略其说明。
上述实施方式4的移动电话机10，在接收到了来自目的声源方向的声音 的情况下，降低噪声水平的更新速度，由此来降低对接收声音的指向性进行 控制的速度。本实施方式6的移动电话机10，在随时推定的噪声水平急剧变 化的情况下，加快噪声水平的更新速度，由此来加快对接收声音的指向性进 行控制的速度。
本实施方式6的移动电话机10中，运算处理部l (噪声水平推定部U) 定期更新噪声水平，水平更新部114存储上一次所更新的噪声水平。水平更 新部114，在从水平计算部113新取得了噪声水平的情况下，与上一次的噪 声水平进行比较。水平更新部114判断所取得的新的噪声水平与上一次的噪 声水平之差是否为规定值以上。
水平更新部114，在判断出所取得的新的噪声水平与上一次的噪声水平 之差为规定值(例如20dB)以上的情况下，加快更新噪声水平的速度。具 体而言，水平更新部114，将过去的噪声水平乘以0.9，将新计算出的噪声水 平乘以0.1，再将两者相加，将所得到的值作为新噪声水平。另外，在判断 出所取得的新的噪声水平与上一次的噪声水平之差并不为规定值以上的情 况下，水平更新部114将过去的噪声水平乘以0.99，将新计算出的噪声水平 乘以O.Ol，再将两者相加，将所得到的值作为新噪声水平。
通过采用上述结构，在噪声水平的变化量(增加量)变为规定量以上的 情况下，与噪声水平的变化量不满规定量的情况相比，能够加快噪声水平的 更新速度。通过加快噪声水平的更新速度，能够加快对同步减法部13所输 出的声音信号的指向性范围进行控制(变更)的速度。因此，即使在噪声水 平急剧增加的情况下，也能够高速进行向与噪声环境相应的指向性的切换。上述实施方式6中，在噪声水平的增加量为规定量以上的情况下，加快 噪声水平的变更速度，从而加快对指向性范围进行控制的速度。除了这种结 构之外，例如，还可以在噪声水平的减少量为规定量以上的情况下，加快噪 声水平的变更速度，从而加快对指向性范围进行控制的速度。这种情况下， 即使在周围急剧变得安静的情况下，也能够高速进行向与噪声环境相应的指 向性的切换。
实施方式7
下面对实施方式7相关的移动电话机进行说明。本实施方式7的移动电 话机能够通过与上述实施方式1的移动电话机10相同的结构来实现，因此 给相同结构标注同样的符号，省略其说明。
上述实施方式1~6的移动电话机10，对时间轴上的声音信号进行同步减 法，由此来抑制噪声。但是，噪声抑制处理并不仅限于这种采用同步减法的 结构。本实施方式7的移动电话机10，将时间轴上的声音信号变换成频率轴 上的声音信号，对频率轴上的声音信号的振幅成分进行修正，由此来抑制噪 声。
图9为表示实施方式7的移动电话机10的功能结构的功能框图。本实 施方式7的移动电话机10中，运算处理部1代替图3中所示功能中的同步 减法部13，具有信号变换部14、信号修正部15、信号复原部16等各个功能。
并且，本实施方式7的噪声抑制处理控制部12，设定与从噪声水平推定 部11所取得的噪声水平相应的抑制函数，并将所设定的抑制函数发送给修 正部15。抑制函数规定了与频率相对应的抑制量，事先在RAM3等中存储 有与噪声水平相对应的多个抑制函数。另外，抑制函数是用来规定对来自目
的声源方向以外的方向的声音进行抑制的抑制量的函数，按以下方式设定 噪声水平越大，由信号修正部15抑制的噪声的抑制量就越大。
信号变换部14对从第1声音输入部6输入的声音信号，将时间轴上的 声音信号变换成频率轴上的声音信号(频谱)，并将所得到的频谱发送给信 号修正部15。另外，信号变换部14执行例如傅里叶变换这样的时间一频率 变换处理。
信号修正部15计算出从信号变换部14取得的频率的振幅成分(振幅谱)。并且，信号修正部15将所计算出的振幅成分与从噪声抑制处理控制 部12取得的抑制函数相乘，修正频率轴上的声音信号。信号修正部15将修 正后的频率轴上的声音信号发送给信号复原部16。
信号复原部16将从信号修正部15取得的频率轴上的声音信号变换成时 间轴上的声音信号，发送给规定的输出目的地。并且，信号复原部16进行 信号变换部14所进行的变换处理的逆变换处理，例如逆傅里叶变换处理。
通过采用上述结构，噪声被信号修正部15抑制了的声音信号，变成具 有如图IO所示的指向性的声音信号。图10A以及图10B为表示通过抑制函 数修正过振幅谱的声音信号的指向性的模型的示意图。图IOA中示出了指向 性窄的情况下的模型，图10B中示出了指向性宽的情况下的模型。图10中 所示的模型，与图5、 6所示的模型一样，示出了在以移动电话机10为中心 的水平方向36(T的范围内，对以目的声源的方向为基准顺时针方向每30。 的各个方向所到来的声音信号的抑制量。
图IOA所示的模型的指向性，为噪声水平高，周围嘈杂的情况下的指向 性。也即，在周围嘈杂的情况下，对来自目的声源方向的横向以及与目的声 源相反的方向的声音信号进行抑制，由此生成对来自目的声源方向的声音信 号进行过强调的声音信号。这样，在周围嘈杂的情况下，不但对来自与目的 声源的方向相反的方向的声音信号进行抑制，对来自目的声源方向的横向的 声音信号也进行抑制，从而能够实现充分的噪声抑制。
图IOB所示的模型的指向性，为噪声水平低，周围安静的情况下的指向 性。也即，在周围安静的情况下，对来自与目的声源相反的方向的声音信号 进行抑制，由此生成对来自目的声源方向和目的声源方向的横向的声音进行 过强调的声音信号。这样，在周围安静的情况下，对来自与目的声源的方向 相反的方向的声音信号进行抑制，而不对来自目的声源方向的横向的声音信 号进行抑制，从而能够防止噪声抑制所引起的音质的恶化。
并且，在将图10所示的模型的指向性朝向目的声源方向相反的方向来 进行噪声水平推定的情况下，不会将来自目的声源的声音误用于噪声水平推 定，所以能够实现基于高精度噪声水平的稳定的噪声抑制处理。
根据以上的实施方式，噪声抑制装置能够使用规定的声源的方向信息以 及与规定的声源之间的距离信息等，准确推定周围的噪声水平，并对应于该水平，控制所接收的声音的方向。由此，在周围环境安静的情况下，与周围 环境嘈杂的情况下，能够适当地变更所接收的声音的方向。例如，在安静的 环境下，将声音接收对象设为大范围，以很少会发生变形的指向性进行声音 接收，能够得到良好音质的声音信号。另外，在嘈杂的环境下，将声音接收 对象设为窄范围，以重视噪声成分的抑制量的指向性进行声音接收，能够减 轻噪声所引起的音质恶化。
权利要求
1.一种噪声抑制装置，对声音信号中包含的噪声成分进行抑制，具有多个声音接收部，接收来自多个方向的声音，并变换为对应的信号，该来自多个方向的声音中包括来自规定声源方向的声音；推定部，根据由所述声音接收部变换过的信号，取得关于规定声源的方向的方向信息及/或关于到规定声源的距离的距离信息，使用该方向信息及/或该距离信息，推定所述信号中含有的噪声成分的成分值；控制部，取得抑制量的控制值，该抑制量的控制值用于控制应被抑制的信号的方向的范围；抑制部，使用所述噪声成分的成分值及/或所述控制值，对来自规定声源方向以外的方向的信号进行抑制；以及输出部，输出来自所述规定声源方向以外的方向的信号被抑制了的信号。
2. 根据权利要求1所述的噪声抑制装置，其特征在于， 所述推定部，根据所取得的所述方向信息及/或所述距离信息，从由所述声音接收部变换过的信号中，确定来自所述规定声源方向以外的方向的信 号；所述推定部根据所确定的来自规定声源方向以外的方向的信号，推定所 述噪声成分的成分值。
3. 根据权利要求2所述的噪声抑制装置，其特征在于， 还具有根据由所述声音接收部变换过的信号，判断是否接收到了来自规定声源方向的声音的判断部；在判断为接收到了所述来自规定声源方向的声音的情况下，所述推定部 根据所述来自规定声源方向以外的方向的信号，推定所述噪声成分的成分 值。
4. 根据权利要求1所述的噪声抑制装置，其特征在于， 所述推定部包括计算部，求出由接收到了来自规定声源的方向的声音的所述多个声音接 收部变换过的信号的信号水平之间的差，根据该差以及规定声源的方向，计 算出关于到规定声源的距离的距离信息；以及检测部，从所述声音信号中，检测出所计算出的所述信号水平之间的差 不满规定值的声音成分，所述推定部根据所述检测部检测出的声音成分的成分值，推定所述噪声 成分的成分值。
5. 根据权利要求1~4中任一项所述的噪声抑制装置，其特征在于， 所述控制部，按照所述推定部推定出的噪声成分的成分值越大，就抑制来自越大范围的声音信号的方式，控制所述抑制部。
6. 根据权利要求1~4中任一项所述的噪声抑制装置，其特征在于还包括设定部，在所述噪声成分的成分值为第1阈值以上的情况下，将所述控 制值设为第1控制值，以将要抑制的所述信号方向的范围作为最大范围来进 行控制，在所述噪声成分的成分值不满第2阈值的情况下，将所述控制值设 定为第2控制值，以将要抑制的所述信号方向的范围作为最小范围来进行控 制。
7. 根据权利要求6所述的噪声抑制装置，其特征在于， 在所述推定部所推定的所述噪声成分的成分值不满所述第2阈值的情况下，所述控制部将所述第1阈值变更为所述第1阈值加上第1规定数后的值， 将所述第2阈值变更为所述第2阈值加上所述第1规定数后的值，在所述推定部所推定的所述噪声成分的成分值为所述第1阈值以上的情 况下，所述控制部将所述第1阈值变更为所述第1阈值减去第2规定数后的 值，将所述第2阈值变更为所述第2阈值减去第2规定数后的值。
8. 根据权利要求1~4中任一项所述的噪声抑制装置，其特征在于还包括判断部，根据由所述声音接收部所变换的声音信号，判断是否接收到了 来自规定声源方向的声音；以及控制速度变更部，在判断出接收到了来自所述规定声源方向的声音的情 况下，使所述控制部变更所述控制部控制所述抑制部的控制速度。
9. 根据权利要求8所述的噪声抑制装置，其特征在于 所述控制速度变更部，在判断出接收到了来自所述规定声源方向的声音的情况下，使所述控制部降低所述控制速度，或者使所述控制部不进行所述抑制部的控制。
10. 根据权利要求1 4中任一项所述的噪声抑制装置，其特征在于 所述推定部以规定的时间间隔推定噪声成分的成分值； 所述噪声抑制装置，具有判断由所述推定部以规定时间间隔推定的噪声成分的成分值的变化量是否为规定量以上的单元；所述噪声抑制装置，在判断出所述变化量为规定量以上的情况下，使所 述控制部加快控制所述抑制部的控制速度。
11. 一种移动电话机，其特征在于 具有权利要求1~4中任一项所述的噪声抑制装置； 所述多个声音接收部是麦克风。
12. —种声音处理装置，其特征在于具有权利要求1~4中任一项所述的噪声抑制装置，和对由噪声抑制装置所取得的声音信号进行规定的处理的单元， 所述多个声音接收部是麦克风。
13. —种噪声抑制方法，用于采用噪声抑制装置对声音信号中包含的噪声成分进行抑制，该噪声抑制装置具有多个声音接收部，接收来自多个方向的声音并变 换为对应的信号，该来自多个方向的声音中包括来自规定声源方向的声音； 所述噪声抑制方法包括以下步骤根据由所述声音接收部变换过的信号，取得关于规定声源的方向的方向 信息及/或关于到规定声源的距离的距离信息，使用该方向信息及/或该距离 信息，推定所述信号中含有的噪声成分的成分值；取得抑制量的控制值，该抑制量的控制值用于控制应被抑制的信号的方 向的范围；使用所述噪声成分的成分值及所述控制值，对来自规定声源方向以外的 方向的信号进行抑制；以及输出来自所述规定声源方向以外的方向的信号被抑制了的信号。
全文摘要
提供一种能够高精度推定所接收的声音中含有的噪声水平，根据所推定的噪声水平来控制指向性的噪声抑制装置、具有该噪声抑制装置的移动电话机以及基于噪声抑制装置的噪声抑制方法。第1声音输入部(6)和第2声音输入部(7)分别接收声音并取得声音信号，噪声水平推定部(11)根据由第1声音输入部(6)和第2声音输入部(7)分别取得的声音信号，推定声音信号中含有的噪声成分的水平。噪声抑制处理控制部(12)根据所推定的噪声成分的水平，设定用于通过同步减法处理抑制的噪声成分的抑制量的抑制量控制值。同步运算部(13)使用所设定的抑制量控制值进行同步减法运算处理，生成对来自目的声源方向以外的方向的声音进行抑制的声音信号。
文档编号G10L21/00GK101625871SQ200910132280
公开日2010年1月13日 申请日期2009年4月30日 优先权日2008年7月11日
发明者早川昭二, 松尾直司 申请人:富士通株式会社