音響空間情報を用いた環境依存性の低い雑音除去法に関する研究

本研究の目的は、音源が有する空間情報を積極的に利用し、環境に依存することなく、高精度に雑音を除去することである。本年度は、(1)音源の空間的特徴である音源方向を高精度かつ安定して推定する手法を確立し、(2)雑音除去のための効率的なマイクロホン配置について検討した。まず、(1)音源方向推定に関しては、音源の時間的動き及び環境雑音の周波数的特徴を動的及び静的にモデリングすることにより、音源方向推定の耐雑音性向上を試みた。具体的には、両モデルを用いて、音源方向を与える空間確率分布の非線形フィルタリングを行い、雑音に頑健な空間特徴量の抽出を行う。本研究の特徴は、パーティクルフィルタを用いて、非ガウシアンである空間確率分布を効率的に表現することである。性能評価実験の結果、提案法は、信号対雑音比(SNR)が0dB以下の劣悪な雑音環境においても音源方向を安定して推定できることがわかった。一方、(2)マイクロホン配置に関しては、信号帯域の広い音声信号を対象とするため、等間隔配置ではなく、周波数に応じて異なるマイクロホン間隔のマイクロホンアレーを利用するが、その配置を入れ子構造とすることにより、マイクロホン配置の最適化を行った。この結果、SNRやスペクトル歪み(SD)の客観的歪み評価尺度により、提案配置の有効性を確認した。但し、主観評価実験の結果、提案配置では特定周波数で雑音除去能力が低下することがわかったため、今後は主観評価と客観的評価尺度の併用による効率的な配置最適化手法について検討する予定である。これらの要素研究を統合することにより、環境依存性の低い雑音除去法の確立が期待できる。

本研究の目的は、音源が有する空間情報を積極的に利用し、環境に依存することなく、高精度に雑音を除去することである。本年度は、(1)音源の空間的特徴である音源方向を高精度かつ安定して推定する手法を確立し、(2)雑音除去のための効率的なマイクロホン配置について検討した。まず、(1)音源方向推定に関しては、音源の時間的動き及び環境雑音の周波数的特徴を動的及び静的にモデリングすることにより、音源方向推定の耐雑音性向上を試みた。具体的には、両モデルを用いて、音源方向を与える空間確率分布の非線形フィルタリングを行い、雑音に頑健な空間特徴量の抽出を行う。本研究の特徴は、パーティクルフィルタを用いて、非ガウシアンである空間確率分布を効率的に表現することである。性能評価実験の結果、提案法は、信号対雑音比(SNR)が0dB以下の劣悪な雑音環境においても音源方向を安定して推定できることがわかった。一方、(2)マイクロホン配置に関しては、信号帯域の広い音声信号を対象とするため、等間隔配置ではなく、周波数に応じて異なるマイクロホン間隔のマイクロホンアレーを利用するが、その配置を入れ子構造とすることにより、マイクロホン配置の最適化を行った。この結果、SNRやスペクトル歪み(SD)の客観的歪み評価尺度により、提案配置の有効性を確認した。但し、主観評価実験の結果、提案配置では特定周波数で雑音除去能力が低下することがわかったため、今後は主観評価と客観的評価尺度の併用による効率的な配置最適化手法について検討する予定である。これらの要素研究を統合することにより、環境依存性の低い雑音除去法の確立が期待できる。