JP6128547B2 - 音源分離方法、装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、音波信号に基づき、任意の方向にある音源に向けて指向性を形成する音源分離方法、装置及びプログラムに関する。

目的音源の音波を精度よく分離し、雑音等の目的外音を抑制するには、一般的に、指向性マイクを用いたり、一定以上の間隔でそれらマイクロフォンを複数並べる必要があった。しかしながら、ＩＣレコーダーのような小型の集音機器では、指向性マイクの搭載や間隔を広くとった複数マイクを用いた集音技術の適用は困難である。また、複数の音源から人工的にダウンミックス処理しておいた収録済みの音声について、これら集音技術を適用することによる精度の良い音源分離は困難である。

そこで、音波の収録後、各マイクロフォンから出力される信号間の振幅差や位相差を解析し、解析結果に応じた信号処理を施すことで、目的音源を分離抽出する技術が多数提案されている。近年では、統計的解析、周波数解析、複素解析等が持ち出され、入力信号の波形構造の違いを検出し、その検出結果を音源分離処理に生かしている。

例えば、入力信号を時間軸から周波数軸に変換し、周波数ごとに位相の差分を算出し、この差分を基に目的音源から入力された音波周波数帯を特定し、その周波数帯の音波を強調するように信号処理している（特許文献１参照）。

また、信号処理では、近接配置された２個のマイクロフォンの入力信号に基づいて入力された音波が目的方向にあるかを判断し、２個の入力信号の位相差の差分を補正し、目的方向に存在する音を強調している（特許文献２参照）。２つの入力信号同士を互いに参照させ、得られた信号を利用して逐次フィルタを更新している（特許文献３参照）。

特開２００７−３１８５２８号公報 特表２００９−１３５５９３号公報 特開２００９−０２７３８８号公報

集音機器または集音機器を搭載する機器の小型化は、マイクロフォンの配置間隔の一層の近接化を伴い、そのため、信号間の振幅差や位相差は極小となり、これら振幅差や位相差の明瞭な特定に多大な労力が必要となっている。特に、遠方の音源からの信号においては、振幅差は極小となるため、振幅差や位相差の明確な特定は困難となっている。

近年では、特許文献１乃至３のように、波形構造の周波数解析、複素解析、又は統計的解析を複雑高度化することで、マイクロフォンの近接化に対応している。しかしながら、これら解析の複雑高度化は、周波数領域に変換する場合のフレーム長の長大化、遅延器の多数配置、長いフィルタ長、長いフィルタ係数等を招いてしまう結果となり、演算処理能力の都合上、リアルタイムに指向性を形成することが困難となってきた。演算処理の負荷軽減を図るためにはマイクロフォンの数を増加させればよいが、機器の限られたスペースにより、マイクロフォンの離間距離は更に短くなってしまう。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために成されたものであり、その目的は、任意の方向から到来する音を、複雑高度な解析を必要とせず、少ない演算量で強調又は抑圧して出力することができる音源分離方法、装置及びプログラムを提供することにある。

上記の目的を達成するために、実施形態の音源分離方法は、一対の音波信号に対して、特定方向に指向性を形成する音源分離方法であって、任意のフィルタと、その後段に設けられた任意の数の加算器とを用いる、前記一対の音波信号の振幅比を変更し、方向毎に固有の振幅比に設定する振幅比設定ステップと、前記特定方向における振幅が同一となるように、前記一対の音波信号の前記特定方向の振幅比を変更する振幅変更ステップと、を含み、前記振幅変更ステップを経た前記一対の音波信号の波形間の差分に応じて利得を決定する利得決定ステップと、前記利得を音波信号に乗じて出力する出力ステップと、を含むこと、を特徴とする。

振幅比設定ステップでは、前記一対の音波信号の振幅を、方向によって固有の変化率で変化させると共に、同一方向に由来する振幅を、異なる変化率で変化させても良い。

前記変化率の比を示すポーラパターンは、前記一対の音波信号毎に異なるものであっても良い。

前記振幅の変化率は、強調または減衰を行う特定方向において、その変化率が、他の方向の振幅率と比較して大きいものであっても良い。

前記利得決定ステップは、前記振幅変更ステップを経た合成信号を、交換回路によって前記一対の合成信号を１サンプル毎に交互に入れ替えることで、一対の交換信号を生成する交換ステップと、前記交換信号の片方に係数ｍを乗じた上で、前記交換信号の誤差信号を生成する生成ステップと、前記誤差信号を含む係数ｍの漸化式を演算して係数ｍを１サンプル毎に更新する更新ステップと、逐次更新された係数ｍを前記一対の合成信号に乗じて出力する出力ステップと、を備えることもできる。

前記一対の音波信号は、一対のマイクロフォンから入力された一対の音波信号であっても良い。

前記一対の音波信号は、音源からマイクロフォンまでの系を模擬した場合の伝達係数により表わされた系が畳み込まれたものであっても良い。

また、上記の目的を達成するために、実施形態の音源分離装置は、一対の音波信号に対して、特定方向に指向性を形成する音源分離装置であって、任意の数のフィルタと、その後段に設けられた任意の数の加算器と、前記一対の音波信号についてその振幅を一定の割合で変更させるフィルタ処理を施し、当該一定の割合とは、特定の振幅比を同一に変更する振幅変更部と、前記一対の音波信号の振幅比のうち特定振幅比を同一振幅に変更する振幅変更部と、前記振幅変更ステップを経た一対の音波信号の波形間の差分に応じて利得を決定する利得決定部と、前記利得を音波信号に乗じて出力する出力部と、を備えること、を特徴とする。

さらに、上記の目的を達成するために、実施形態の音源分離プログラムは、一対の音波信号に対して、特定方向に指向性を形成する音源分離プログラムであって、任意の数のフィルタと、その後段に設けられた任意の数の加算器と、を備えるコンピュータを、前記フィルタと加算器とにより、得られた前記一対の音波信号の振幅比を方向毎に固有な値とする振幅比設定手段と、前記一対の音波信号についてその振幅を一定の割合で変更させるフィルタ処理を施し、当該一定の割合とは、特定の振幅比を同一に変更する振幅変更手段と、前記振幅変更ステップを経た一対の音波信号の波形間の差分に応じて利得を決定する利得決定手段と、前記利得を音波信号に乗じて出力する出力手段と、して機能させることを特徴とする。

本発明によれば、信号間の振幅や差分を特定する煩雑な解析を必要とせずに、演算数を大幅に削減しながらも、任意の方向に対する指向性を精度よく強調できる。

本発明の実施形態に係る音源分離装置の構成を示すブロック図である。 係数決定回路の一例を示すブロック図である。 係数更新回路の一例を示すブロック図である。 音源とマイクロフォンＭ１、Ｍ２との関係を示すモデルである。 音波信号ＩｎＭ１（ｋ）、ＩｎＭ２（ｋ）の指向性を示すポーラプロットである。 音波信号ＩｎＭ１（ｋ）、ＩｎＭ２（ｋ）の２７０ｄｅｇ〜９０ｄｅｇの間の振幅比を示すグラフである。 合成信号ＩｎＡ（ｋ）、ＩｎＢ（ｋ）のポーラプロットである。 合成信号ＩｎＡ（ｋ）、ＩｎＢ（ｋ）の２７０ｄｅｇ〜９０ｄｅｇの間の振幅比を示すグラフである。 合成信号ＩｎＡ（ｋ）、ＩｎＢ（ｋ）の３０ｄｅｇの振幅比を１にシフトさせたグラフである。 音波信号ＩｎＭ１（ｋ）、ＩｎＭ２（ｋ）の振幅を５０ｄｅｇ方向で差分を無くすように調整したポーラプロットである。 合成信号ＩｎＡ（ｋ）、ＩｎＢ（ｋ）の振幅を５０ｄｅｇ方向で差分を無くすように調整したポーラプロットである。 振幅比設定部がない場合の２７０ｄｅｇ〜９０ｄｅｇに応じた係数ｍ（ｋ）を示すグラフである。 振幅比設定部がある場合の２７０ｄｅｇ〜９０ｄｅｇに応じた係数ｍ（ｋ）について、０から１となるよう正規化した（ｍ（ｋ）＋１）／２を示すグラフである。 交換回路の有無に応じた係数ｍ（ｋ）の収束速度を示すグラフである。 その他の実施形態に係る音源分離装置の構成を示すブロック図である。 その他の実施形態に係る音源分離装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明に係る音源分離方法及び装置の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１の実施形態）
（構成）

図１は、音源分離装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、音源分離装置は、離間配置される一対のマイクロフォンＭ１、Ｍ２に接続されている。音源分離装置には、マイクロフォンＭ１、Ｍ２から音波信号ＩｎＭ１（ｋ）と音波信号ＩｎＭ２（ｋ）が入力され、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）と音波信号ＩｎＭ２（ｋ）を信号処理して方向毎に固有の振幅比を有する一対の合成信号に合成される。音源分離装置は、一対の合成信号の特定方向の振幅比を強調することで、特定方向の音波を他方向から到来する音波と比して相対的に強調する。方向とは、マイクロフォンＭ１、Ｍ２との中点を基準とし、その中点に向かう音波の到来方向、言い換えると音源が配置される方向である。特定方向とは、目的音源の方向である。

この音源分離装置には、マイクロフォンＭ１、Ｍ２の後段に、振幅比設定部１が設けられる。この振幅比設定部１は、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）と音波信号ＩｎＭ２（ｋ）とから合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）とを生成する。合成信号ＩｎＡ（ｋ）は、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）の振幅を変化させた信号であり、合成信号ＩｎＢ（ｋ）は、音波信号ＩｎＭ２（ｋ）の振幅を変化させた信号である。この振幅比設定部１は、合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）が方向によって固有の振幅比を持つように、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）と音波信号ＩｎＭ２（ｋ）とをそれぞれ信号処理する。
すなわち、振幅比設定部１は、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）と音波信号ＩｎＭ２（ｋ）の振幅を、方向によって固有の変化率で変化させる。さらに、振幅比設定部１は、同一方向に由来する音波信号ＩｎＭ１（ｋ）と音波信号ＩｎＭ２（ｋ）の振幅を、異なる変化率で変化させる。換言すると、振幅比設定部１は、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）の振幅変化率を規定するポーラパターンと、音波信号ＩｎＭ２（ｋ）の振幅変化率を規定するポーラパターンを有する。両ポーラパターンは、同一方向において規定する振幅変化率が異なる。さらに、両ポーラパターンが規定する振幅変化率の比は、方向毎に固有となっている。
このポーラパターンは、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）と音波信号ＩｎＭ２（ｋ）を、フィルタＨ１〜Ｈ４と加算器１ａ、１ｂを通すことにより実現する。

振幅比設定部１は、合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）とを合成するために、フィルタＨ１〜Ｈ４と加算器１ａ、１ｂとを備える。フィルタＨ１〜Ｈ４は、伝達関数Ｈ１〜Ｈ４により、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）と音波信号ＩｎＭ２（ｋ）をフィルタ処理するフィルタである。フィルタＨ１〜Ｈ４は、例えばＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタ等である。

フィルタＨ１〜Ｈ４の伝達関数は、例えば、以下式（１）〜（４）で表される。
Ｈ１＝X ・・・・（１）
Ｈ２＝-(X*C195_2 ) / C195_1・・・・（２）
Ｈ３＝-(X*C105_1 ) / C105_2・・・・（３）
Ｈ４＝X ・・・・（４）
式中Ｘは、任意の一定遅延と振幅特性をもつ信号で、変換の基準となる伝達関数である。
C195_1は、195[deg]方向の音源からＭ１までの伝達関数。
C195_2は、195[deg]方向の音源からＭ２までの伝達関数。
C105_1は、105[deg]方向の音源からＭ１までの伝達関数。
C105_2は、105[deg]方向の音源からＭ２までの伝達関数。

式（１）に示すように、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）は、フィルタＨ１を経て、変換の基準となる関数Ｘによりフィルタ処理される。
また、式（３）に示すように、音波信号ＩｎＭ２（ｋ）は、フィルタＨ３を経ることで、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）とは、同位相で振幅の正負が反転した関係となる。フィルタＨ３は、１０５ｄｅｇの音源からのマイクＭ１までの伝達関数と、１０５ｄｅｇの音源からのマイクＭ２までの伝達関数の逆数を、変換の基準となる関数Ｘに乗じた値に、さらにマイナスをかけるものである。すなわち、このフィルタＨ３は、１０５ｄｅｇ方向の音源から発信された音波が、マイクロフォンＭ１、Ｍ２に到達したときに生じる信号の相違をマイクロフォンＭ２を基準とした割合を表している。このフィルタＨ３は、この割合をいずれの方向由来の音波信号ＩｎＭ２（ｋ）に対しても乗じる。
そうすると、このフィルタＨ３を通った音波信号ＩｎＭ２（ｋ）は、この音波信号ＩｎＭ２（ｋ）が１０５ｄｅｇ方向の音源由来である場合、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）とは、同位相で同振幅を持ちつつも、正負が反転することになる。その他の方向の音源由来である場合には、マイクロフォンＭ１、Ｍ２に達した時に生じる信号の相違とは、ズレた割合が乗じられるため、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）と音波信号ＩｎＭ２（ｋ）の振幅が一致しなくなり、そのズレは、１０５ｄｅｇから離れるに従って大きくなっていく。

振幅比設定部１では、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）をフィルタＨ１でフィルタ処理した信号と、音波信号ＩｎＭ２（ｋ）をフィルタＨ３でフィルタ処理した信号とを加算器１ａで合成し、合成信号ＩｎＡ（ｋ）として出力するように構成される。合成信号ＩｎＡ（ｋ）は、以下の（５）で表される。
合成信号ＩｎＡ（ｋ） = M1*H1 + M2*H3・・・・（５）
音波信号ＩｎＭ１と、音波信号ＩｎＭ２は、フィルタＨ１とフィルタＨ３とにより、同位相で振幅の正負が反転した関係となる。式（５）においては、フィルタＨ１を経た音波信号ＩｎＭ１（ｋ）から、１０５ｄｅｇからのズレ量に応じた割合で振幅を変更させた音波信号ＩｎＭ２（ｋ）を減じる。そのため、１０５ｄｅｇにおいては近づけば近づくほど、相殺の程度が大きく、１０５ｄｅｇ方向から離れると、相殺の程度は小さくなる。つまり、１０５ｄｅｇを最低振幅として、１０５ｄｅｇから離れると、振幅を大きくした信号を出力する。

同様に、式（４）に示すように、音波信号ＩｎＭ２（ｋ）は、フィルタＨ４を経て、変換の基準となる関数Ｘによりフィルタ処理される。また、式（２）に示すように、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）は、フィルタＨ２を経ることで、音波信号ＩｎＭ２（ｋ）とは、同位相で振幅の正負が反転した関係となる。フィルタＨ２は、１９５ｄｅｇの音源からのマイクＭ２までの伝達関数と、１９５ｄｅｇの音源からのマイクＭ１までの伝達関数の逆数を、変換の基準となる関数Ｘに乗じた値に、さらにマイナスをかけるものである。すなわち、このフィルタＨ２は、１９５ｄｅｇ方向の音源から発信された音波が、マイクロフォンＭ１、Ｍ２に到達したときに生じる信号の相違をマイクロフォンＭ１を基準とした割合を表している。このフィルタＨ２は、この割合をいずれの方向由来の音波信号ＩｎＭ１（ｋ）に対しても乗じる。

振幅比設定部１では、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）をフィルタＨ２でフィルタ処理した信号と、音波信号ＩｎＭ２（ｋ）をフィルタＨ４でフィルタ処理した信号とを加算器１ｂで合成し、合成信号ＩｎＢ（ｋ）として出力するように構成される。合成信号ＩｎＢ（ｋ）は、以下の（６）で表される。
合成信号ＩｎＢ（ｋ） = M1*H2 + M2*H4・・・・（６）
音波信号ＩｎＭ１（ｋ）と、音波信号ＩｎＭ２（ｋ）は、フィルタＨ２とフィルタＨ４とにより、同位相で振幅の正負が反転した関係となる。式（６）においては、フィルタＨ４を経た音波信号ＩｎＭ２（ｋ）から、１９５ｄｅｇからのズレ量に応じた割合で振幅を変更させた音波信号ＩｎＭ１（ｋ）を減じる。そのため、１９５ｄｅｇにおいては近づけば近づくほど、相殺の程度が大きく、１９５ｄｅｇ方向から離れると、相殺の程度は小さくなる。つまり、１９５ｄｅｇを最低振幅として、１９５ｄｅｇから離れると、振幅を大きくした信号を出力する。

振幅比設定部１は、フィルタＨ１〜Ｈ４、及び加算器１ａ、１ｂにより、方向毎に固有な振幅比を有する合成信号ＩｎＡ（ｋ）及び合成信号ＩｎＢ（ｋ）を生成する。

音源分離装置は、振幅比設定部１の後段に、合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）における特定方向の振幅比の信号を同一振幅に変更する振幅変更部２を備える。振幅変更部２では、合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）における特定方向の振幅比を同一振幅に揃える一方、特定方向以外の振幅比については、特定方向から逸れるほど振幅差を付けていく。振幅変更部２は、フィルタＤ１、フィルタＴ１を備える。

振幅変更部２では、合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）とをフィルタ処理することにより、合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）との特定方向の振幅比を同一にする。振幅変更部２は、合成信号ＩｎＡ（ｋ）にフィルタ処理を施すフィルタＤ１と、合成信号ＩｎＢ（ｋ）にフィルタ処理を施すフィルタＴ１とを備える。

フィルタＤ１、Ｔ１の伝達関数Ｄ１、Ｔ１の一例としては、以下式（７）（８）で表される。
Ｄ１＝ 1 ・・・・（７）
Ｔ１＝ (c11*h2 +
c12*h4)/(c11*h1 + c12*h3)・・・・（８）
ｃ１１は、音源Ｓ１からマイクロフォンＭ１までの伝達関数。
ｃ１２は、音源Ｓ１からマイクロフォンＭ２までの伝達関数。

この式（７）（８）を満たす伝達関数Ｄ１、Ｔ１により、合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）とにおける特定方向の振幅比を同一に変更する。

振幅変更部２を経た合成信号ＩｎＡ（ｋ）及び合成信号ＩｎＢ（ｋ）は、係数決定回路３と、合成回路４への経路とに分配される。本実施形態では、係数決定回路３で決定した係数ｍ（ｋ）に応じた利得ｇを合成回路４内で決定する。合成回路４では、その利得により、出力信号ＯｕｔＲ（ｋ）、出力信号ＯｕｔＬ（ｋ）を出力する。

係数決定回路３は、図２に示すように、特性補正回路３ａ、交換回路３ｂ、及びに係数更新回路３ｃが直列に接続された回路である。

特性補正回路３ａは、周波数特性補正フィルタと位相特性補正回路とを有する。周波数特性補正フィルタは、所望周波数帯の音波信号を抽出する。位相特性補正回路は、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）と音波信号ＩｎＭ２（ｋ）に対するマイクロフォンＭ１、Ｍ２の音響特性が与える影響を減少させる。

交換回路３ｂは、合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）を１サンプルおきに交互に入れ替えて出力する。すなわち、交換信号ＩｎＣ（ｋ）及び交換信号ＩｎＤ（ｋ）のデータ列は、ｋ＝１、２、３、４・・・において、以下のようになる。
ＩｎＣ（ｋ）＝｛ＩｎＡ（１） ＩｎＢ（２） ＩｎＡ（３） ＩｎＢ（４）・・・｝
ＩｎＤ（ｋ）＝｛ＩｎＢ（１） ＩｎＡ（２） ＩｎＢ（３） ＩｎＡ（４）・・・｝

交換信号ＩｎＣ（ｋ）及び交換信号ＩｎＤ（ｋ）は、係数更新回路３ｃに入力される。この係数更新回路３ｃは、交換信号ＩｎＣ（ｋ）と交換信号ＩｎＤ（ｋ）との誤差を計算し、誤差に応じた係数ｍ（ｋ）を決定する。また、係数更新回路３ｃは、過去の係数ｍ（ｋ−１）を参照して逐次的に係数ｍ（ｋ）を更新する。

同着の交換信号ＩｎＡ（ｋ）と交換信号ＩｎＢ（ｋ）の誤差信号ｅ（ｋ）を以下式（９）のように定義する。

係数更新回路３ｃは、誤差信号ｅ（ｋ）を係数ｍ（ｋ−１）の関数とし、誤差信号ｅ（ｋ）を含む係数ｍ（ｋ）の隣接二項間漸化式を演算することで、誤差信号ｅ（ｋ）が最小となる係数ｍ（ｋ）を探索する。係数更新回路３ｃは、この演算処理により、合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）とに特定方向の振幅差が生じていればいるほど、係数ｍ（ｋ）を減少させる方向で更新し、振幅差がなければ係数ｍ（ｋ）を１に近づけて出力する。

係数ｍ（ｋ）は、合成信号ＩｎＡ（ｋ）及び合成信号ＩｎＢ（ｋ）と共に、合成回路４に入力される。合成回路４は、合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）に対して、任意の比率で係数ｍ（ｋ）を乗じ、任意の比率で足し合わせて、その結果として出力信号ＯｕｔＬ（ｋ）と出力信号ＯｕｔＲ（ｋ）を出力する。

係数更新回路３ｃの一例を更に説明する。図３は、係数更新回路３の一例を示すブロック図である。図３に示すように、係数更新回路３ｃは、複数の積算器と加算器から構成され、隣接二項間漸化式を体現した回路であり、過去の係数ｍ（ｋ−１）を参照して係数ｍ（ｋ）を漸次更新するものである。長いタップ数を有する適応フィルタは排除されている。

この係数更新回路３ｃにおいて、交換信号ＩｎＤ（ｋ）を参照信号として用いて誤差信号ｅ（ｋ）を生成する。すなわち、交換信号ＩｎＣ（ｋ）は、積算器５に入力される。積算器５は、交換信号ＩｎＣ（ｋ）に対して１サンプル前の係数ｍ（ｋ−１）の−１倍を掛け合わせる。積算器５の出力側には、加算器６が接続されている。この加算器６には、積算器５から出力された信号と交換信号ＩｎＤ（ｋ）とが入力され、これら信号を加算することで、瞬時誤差信号ｅ（ｋ）を得る。この演算処理による誤差信号ｅ（ｋ）は以下式（１０）の通りである。

誤差信号ｅ（ｋ）は、音波信号をμ倍する積算器７に入力される。係数μは、１未満のステップサイズパラメータである。積算器７の出力側には、積算器８が接続される。積算器８には、交換信号ＩｎＣ（ｋ）と積算器を経た信号μｅ（ｋ）とが入力される。この積算器８は、交換信号ＩｎＣ（ｋ）と信号μｅ（ｋ）とを乗じ、以下式（１１）で表される瞬時二乗誤差の微分信号∂Ｅ（ｍ）^２／∂ｍを得る。

積算器８には加算器９が接続されている。加算器９は、以下式（１２）を演算することで係数ｍ（ｋ）を完成させ、合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）とから出力信号ＯｕｔＬ（ｋ）とＯｕｔＲ（ｋ）を生成する合成回路４に係数ｍ（ｋ）をセットする。
すなわち、加算器９は微分信号∂Ｅ（ｍ）^２／∂ｍに対して信号β・ｍ（ｋ−１）を加算することで係数ｍ（ｋ）を完成させる。

信号β・ｍ（ｋ−１）は、加算器９の出力側に１サンプル分だけ信号を遅延させる遅延器１０と定数βを積算する積算器１１とが接続されており、１サンプル前の信号処理により更新された係数ｍ（ｋ−１）に対して積算器１１で定数βを乗じることにより生成される。

これにより、係数更新回路３では、以下の漸化式（１３）の演算処理が実現し、係数ｍ（ｋ）を生成され、サンプリング毎に漸次更新していく。

（作用）
（振幅比設定部の作用）
図４に、音源とマイクロフォンＭ１、Ｍ２との位置関係を示す。この位置関係を示すモデルは、ｘ軸上に原点を中心にして４ｃｍ離したマイクロフォンＭ１、Ｍ２を設置している。原点から１．０ｍの距離に音源Ｓ１を配置している。音源Ｓ１は、ｙ軸正方向を０ｄｅｇ、ｘ軸正方向を９０ｄｅｇとして角度で特定し、本実施形態では、５０ｄｅｇの方向に配置するものとする。

音源Ｓ１からの音波信号は、マイクロフォンＭ１、Ｍ２に入力する。このマイクロフォンＭ１、Ｍ２は、無指向性のマイクロフォンである。つまり、図５に示すように、マイクロフォンＭ１、Ｍ２は、円形のポーラパターンを有し、特定方向に対して指向性を有しない。そのため、３６０゜のいずれに存在する音源から、同一の音圧の音波信号を入力した際には、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）、ＩｎＭ２（ｋ）の振幅には差が存在しない。

図６は、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）、ＩｎＭ２（ｋ）の振幅比を示した図である。音波信号ＩｎＭ１（ｋ）、ＩｎＭ２（ｋ）の振幅にほとんど差がないため、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）、ＩｎＭ２（ｋ）の振幅比は、２７０ｄｅｇ〜９０ｄｅｇの範囲において、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）と音波信号ＩｎＭ２（ｋ）の振幅の差は、かなり小さくなる。すなわち、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）と音波信号ＩｎＭ２（ｋ）の振幅比は、１：１に近づく。

振幅比設定部１に入力した音波信号ＩｎＭ１（ｋ）、ＩｎＭ２（ｋ）は、フィルタＨ１〜Ｈ４及び加算器により、フィルタリング処理される。図７は、フィルタリング処理され、加算器１ａから出力した合成信号ＩｎＡ（ｋ）、加算器１ｂから出力した合成信号ＩｎＢ（ｋ）とを示した図である。図７に示すように、フィルタリング処理された合成信号ＩｎＡ（ｋ）、合成信号ＩｎＢ（ｋ）は、それぞれ異なるポーラパターンを有する。そのため、合成信号ＩｎＡ（ｋ）、合成信号ＩｎＢ（ｋ）の振幅は、２７０ｄｅｇ〜９０ｄｅｇにおいて異なる。

図８は、合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）との振幅比を示した図である。図８に示すように、合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）との振幅比は、２７０ｄｅｇ〜１５ｄｅｇの範囲で１．１〜８．１となる。この範囲において、振幅比は重複することはなく、振幅比は角度毎に固有の値となっている。
同様に、合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）との振幅比は、１５ｄｅｇ〜９０ｄｅｇの範囲で０．１〜８．１となる。この範囲において、振幅比は重複することはなく、振幅比は角度毎に固有の値となっている。

（振幅変更部の作用）
振幅変更部２では、合成信号ＩｎＡ（ｋ）及び合成信号ＩｎＢをフィルタＴ１，Ｄ１でフィルタ処理することにより振幅比を一定の割合で変更させ、特定方向の振幅比の信号を同一にする。例えば、特定方向である５０ｄｅｇ方向の振幅比を１となるように、合成信号ＩｎＢ（ｋ）を処理するフィルタＴ１の値を設定する。
この場合、フィルタＴ１により、５０ｄｅｇ方向の振幅比は１となる。一方、５０ｄｅｇ方向以外の振幅比は、５０ｄｅｇ方向の振幅比と異なるため１にはならず、５０ｄｅｇ方向の振幅比からの差に応じて、１から離れた値となる。図９は、図８の合成信号ＩｎＡ（ｋ）と、合成信号ＩｎＢ（ｋ）の振幅比において、特定方向３０ｄｅｇの振幅比が１となるようにシフトしたグラフである。図９に示すように、１５ｄｅｇ〜９０ｄｅｇの範囲では、特定方向３０ｄｅｇの振幅比を１にすることにより、他の方向の振幅比は、３０ｄｅｇから離れるごとに、１より離れる。

図１０は、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）、ＩｎＭ２（ｋ）の５０ｄｅｇ方向の振幅差が無くなるように調整した場合の音波信号ＩｎＭ１（ｋ）、ＩｎＭ２（ｋ）のポーラパターンを示した図である。音波信号ＩｎＭ１（ｋ）、ＩｎＭ２（ｋ）のポーラパターンは、５０ｄｅｇの方向で重なり合う。この場合、図１２に示すように係数ｍ（ｋ）は、特定方向である５０ｄｅｇに近ければ近いほど１に近い係数ｍ（ｋ）となる。

一方、図１１は、合成信号ＩｎＡ（ｋ）、ＩｎＢ（ｋ）の５０ｄｅｇ方向の振幅差が無くなるように調整した場合の合成信号ＩｎＡ（ｋ）、ＩｎＢ（ｋ）のポーラパターンを示した図である。合成信号ＩｎＡ（ｋ）、ＩｎＢ（ｋ）のポーラパターンは、５０ｄｅｇの方向で重なり合う。この場合、図１３に示すように係数ｍ（ｋ）は、特定方向である５０ｄｅｇに近ければ近いほど１に近い係数ｍ（ｋ）となる。特に、振幅比設定部１において、各方向の振幅差を強調することにより、５０ｄｅｇ付近と、それ以外で係数ｍ（ｋ）の値に大きな差ができる。つまり、鋭い指向性が得られている。

これにより、出力信号ＯｕｔＬ（ｋ）と出力信号ＯｕｔＲ（ｋ）には、音源の存在位置が５０ｄｅｇの方向に近ければ近いほど、１に近い係数ｍ（ｋ）によって相対的に強調される利得が与えられる。一方、音源の存在位置が５０ｄｅｇの方向から離れれば離れるほど、１未満の係数ｍ（ｋ）によって相対的に抑制される利得が与えられる。

（交換回路の作用）
次に、交換回路の意義について説明する。交換回路を経ることによって、係数更新回路は、以下の数式（１４）を交互に演算する。

数式（１４）において、信号の二乗の項は、ホワイトノイズ等の無相関成分を時間の経過とともに小さくなるように作用する。一方、その隣接項は、相関係数を逐次的に算出する以下の数式（１５）の分子部分と同等であり、相関成分の影響を係数ｍに反映させていくこととなる。

つまり、係数更新回路３ｃが合成信号ＩｎＡ（ｋ）に対して合成信号ＩｎＢ（ｋ）を近似させようとしたときには、合成信号ＩｎＡ（ｋ）の無相関成分は増幅方向となり、合成信号ＩｎＢ（ｋ）の無相関成分は抑制方向となる。また、合成信号ＩｎＢ（ｋ）に対して合成信号ＩｎＡ（ｋ）を近似させようとしたときには、合成信号ＩｎＢ（ｋ）の無相関成分は増幅方向となり、合成信号ＩｎＡ（ｋ）の無相関成分は抑制方向となる。

そこで、係数更新回路３ｃの前に交換回路２を設置すると、合成信号ＩｎＡ（ｋ）に対して合成信号ＩｎＢ（ｋ）を近似させて同期加算しようとする働きと、合成信号ＩｎＢ（ｋ）に対して合成信号ＩｎＡ（ｋ）を近似させて同期加算しようとする働きとを交互に繰り返すこととなる。そのため、無相関成分を増幅及び抑制しようとする働きは、交互に打ち消し合うことになり、係数ｍ（ｋ）には相関成分の影響を濃く反映させていくことになる。

尚、図１４は、交換回路３ｂがある場合とない場合での係数ｍ（ｋ）の収束状態を示している。両収束状態は、共にセンター位置に音源を置き、マイクロフォンＭ１、Ｍ２で集音したものである。図１４の曲線Ｆが示すように、交換回路３ｂがある場合には約１０００回目に係数ｍ（ｋ）が１に収束したが、曲線Ｇが示すように、交換回路２がない場合には、係数ｍ（ｋ）を１００００回更新しても未だ１に収束することはなく、その開きは１０倍であった。すなわち、交換回路３ｂが存在する場合には、音源分離が速やかに完了することを示している。

（効果）
以上のように、本実施形態に係る音源分離装置では、マイクロフォンＭ１、Ｍ２に入力される一対の音波信号ＩｎＭ１（ｋ）、ＩｎＭ２（ｋ）から、方向毎に固有な振幅比を有する合成信号ＩｎＡ（ｋ）、及び合成信号ＩｎＢ（ｋ）を合成する。そして、
合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）における特定方向の振幅比の信号を同一振幅に変更する。この同一振幅比を強調することで、特定方向の音波を他方向から到来する音波と比して相対的に強調するフィルタ処理を施す。そして、フィルタ処理の後、交換回路２に合成信号ＩｎＡ（ｋ）、と合成信号ＩｎＢ（ｋ）を１サンプル毎に交互に入れ替えることで、一対の交換信号ＩｎＣ（ｋ）とＩｎＤ（ｋ）を生成し、この交換信号ＩｎＣ（ｋ）とＩｎＤ（ｋ）の片方に係数ｍを乗じた上で、交換信号ＩｎＣ（ｋ）とＩｎＤ（ｋ）の誤差信号を生成する。更に、誤差信号を含む係数ｍの漸化式を演算して係数ｍを１サンプル毎に更新する。最後に、逐次更新された係数ｍを一対の音波信号に乗じて出力する。

例えば、１サンプル前に算出された過去の係数ｍの−１倍がセットされた積算器５に交換信号の片方を通し、積算器５を経た後に、一対の交換信号を加算する加算器６を通し、加算器６を経た後に、定数μがセットされた積算器７を通し、積算器７を経た後に、過去の係数ｍが乗算される前の片方の交換信号がセットされた積算器８を通し、積算器８を経た後に、１サンプル前に算出された過去の係数ｍがセットされた加算器９を通すことで、係数ｍを１サンプル毎に更新する。

これにより、本実施形態の音源分離装置は、音源Ｓ１からの音波信号の振幅比に焦点をあて、煩雑な演算を回避でき、音波信号ＩｎＭ１（ｋ）と音波信号ＩｎＭ２（ｋ）との振幅差が極微小であっても、特定方向に指向性を形成することができる。

更に、その指向性を形成するためにタップ数の多いフィルタ等に依ることはなく、交換回路と漸化式を演算する一つの係数更新回路によって実現できる。従って、演算数を大幅に削減でき、最終的な遅延は数十マイクロ秒〜数ミリ秒以内におさめることが可能となる。

合成信号ＩｎＡ（ｋ）及び合成信号ＩｎＢ（ｋ）は、方向毎の振幅比を個別な値となるような相関性を有していれば良く、それぞれの合成信号は、任意のポーラパターンを有している。ポーラパターンの一例としては、カーディオイド型、双指向性型、鋭指向性型のポーラパターンが挙げられる。さらに、合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）のポーラパターンが線対称であっても良い。また、合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）のポーラパターンが、それぞれ異なる形状を有するものでも良い。

本実施形態では、図８に示すように、１５ｄｅｇの振幅比が最大となるように、合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）の振幅を設定したが、振幅比が最大となる角度は任意の方向とすることができる。例えば、特定方向の指向性を高めたい場合は、その方向の振幅比が拡大するように設定することもできる。これにより、特定方向については、特に振幅比が拡大するため、後の利得決定に際して、更に、相対的に強調される利得が与えられる。さらに、振幅比を大きくするだけでなく、特定の角度の振幅比を強調するよう振幅比を設定しても良い。言い換えると、特定方向の振幅比を他の方向の振幅比と区別しやすいものとする。例えば、角度毎の振幅比をグラフにした場合には、特定方向の振幅比をピークとしたグラフとなり、そのピークは急峻となる。このように、特定方向とその他の方向の振幅比の差が大きければ、大きいほど指向性を強くすることができる。

一方、特定方向に対してマイナスの指向性、つまり特定方向の音を減衰させたい場合には、減衰させたい方向の振幅比を、他の振幅比と比較して小さいものとする。これにより、減衰させたい方向の振幅比と、他の方向の振幅比との差は、大きくなるため、後の利得決定回路において、他の方向の音を強調される利得ｇが与えられ、特定方向に対しては相対的に抑制される利得が与えられる。

また、本実施形態では、２７０ｄｅｇ〜９０ｄｅｇの範囲において、２７０ｄｅｇ〜１５ｄｅｇの範囲と、１５ｄｅｇ〜９０ｄｅｇの範囲でそれぞれ方向毎に固有の振幅比として設定した。しかしながら、２７０ｄｅｇ〜９０ｄｅｇの範囲で、方向毎に固有の振幅比として設定することもできる。さらに、０ｄｅｇ〜３６０ｄｅｇの範囲で、方向毎に固有の振幅比として設定しても良い。

本実施形態では、係数決定回路３として、特性補正回路３ａ、交換回路３ｂ、及びに係数更新回路３ｃが直列に接続された回路を使用したが、合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）の波形間の差分に応じて利得を決定する回路であれば、上記実施形態に限定することなく、他の回路や方法で実現可能である。

本実施形態では、合成回路４において、合成信号ＩｎＡ（ｋ）と合成信号ＩｎＢ（ｋ）に対して、任意の比率で係数ｍ（ｋ）を乗じ、任意の比率で足し合わせて利得ｇを決定する。利得ｇの一例としては、以下の（１）〜（５）が挙げられる。
（１）そのままの係数ｍ（ｋ）。
（２）ｇ＝ｍ（ｋ）＾２、ｇ＝ｍ（ｋ）＾３のように、係数ｍ（ｋ）を指定数乗した値。
（３）ｇ＝ｍ（ｋ）＋ａ、ｇ＝ｍ（ｋ）−ａのように、係数ｍ（ｋ） に指定数を足した値。
（４）ｇ＝ｍ（ｋ）＊ｂのように、係数ｍ（ｋ）に一定数ｂを掛け合わせた値。
（５）ｇ＝（（ｍ（ｋ）＋ａ）＊ｂ）＾２のように、（２）〜（４）を組み合わせた値。

また、出力信号ＯｕｔＬ（ｋ）と出力信号ＯｕｔＲ（ｋ）は、以下の式（１６）（１７）のように合成することもできる。
出力信号ｏｕｔＬ＝（ＩｎＭ１（ｋ）＋ｏｕｔＬ（ｋ））＊ｇ
出力信号ｏｕｔＲ＝（ＩｎＭ２（ｋ）＋ｏｕｔＲ（ｋ））＊ｇ・・・・（１６）

出力信号ｏｕｔＬ＝ｏｕｔＲ＝（ｏｕｔＬ＋ｏｕｔＲ）＊ｇ＋ＩｎＭ１（ｋ）＋ＩｎＭ２（ｋ） ・・・・（１７）

（その他の実施形態）
以上のように、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、そのほかの様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、実施形態では、音源分離装置がＩＣレコーダやＰＣや携帯端末等の収録機能を有する機器に搭載されることを前提に説明したが、その他のあらゆる音響機器に搭載することもでき、マイクロフォンに代えて、音波データを記憶したメモリから音波信号ＩｎＭ１及びＩｎＭ２の提供を受けることができる。例えば、マイクロフォンからリアルタイムに入力された音波信号の他、音源分離装置に接続された一対のマイクロフォンで予め収録されて得られた音波信号、全く別の一対のマイクロフォンで予め収録されて得られた音波信号、コンピュータ等を用いて一対のマイクロフォンで収録された音波に見立てて擬似的に生成された音波信号に対して、特定方向に指向性を形成することを含む。

また、図１５に示すように、振幅比設定部１の後段に、合成信号の振幅比を測定する振幅比測定部１２を設けることもできる。振幅比測定部１２では、予め振幅比設定部１における方向毎の振幅率の比のデータを保持し、新たに入力した一対の音波信号の振幅比により、その音波信号の方向を測定する。
すなわち、予め音波信号ＩｎＭ１（ｋ）及び音波信号ＩｎＭ２（ｋ）が入力した際の振幅比設定部１における方向毎の振幅率の比のデータをメモリ内に記録する。その上で、入力する音波信号とＩｎＭ１’（ｋ）と音波信号ＩｎＭ２’（ｋ）との合成信号ＩｎＡ’（ｋ）と合成信号ＩｎＢ’（ｋ）との振幅比を測定する。そして、測定した振幅比を、振幅比測定部１２内のメモリ内に記憶する振幅比設定部１での音波信号ＩｎＭ１（ｋ）及び音波信号ＩｎＭ２（ｋ）の振幅変化率の比と比較する。
音波信号ＩｎＭ１（ｋ）及び音波信号ＩｎＭ２（ｋ）の振幅変化率の比は、方向毎に固有の値であるために、測定した合成信号ＩｎＡ’（ｋ）と合成信号ＩｎＢ’（ｋ）との振幅比と比較することで、音波信号とＩｎＭ１’（ｋ）と音波信号ＩｎＭ２’（ｋ）を発生する音源の方向を知ることもできる。

また、図１６に示すように、係数更新回路は、交換信号の片方に係数ｍを乗じた上で、交換信号の誤差信号を生成し、この誤差信号を含む係数ｍの漸化式を演算して係数ｍを１サンプル毎に更新するようにすれば、上記実施形態に限定することなく、その他の態様で実現可能である。

また、この音源分離装置は、ＣＰＵやＤＳＰのソフトウェア処理として実現してもよいし、専用のデジタル回路で構成するようにしてもよい。ソフトウェア処理として実現する場合には、ＣＰＵ、外部メモリ、ＲＡＭを備えるコンピュータにおいて、振幅比設定部１、振幅変更部２、係数決定回路３、合成回路４と同一の処理内容を記述したプログラムをＲＯＭやハードディスクやフラッシュメモリ等の外部メモリに記憶させ、ＲＡＭに適宜展開し、ＣＰＵで其のプログラムに従って演算を行うようにすればよい。

１ 振幅比設定部
１ａ 加算器
１ｂ 加算器
２ 振幅変更部
３ 係数決定回路
３ａ 特性補正回路
３ｂ 交換回路
３ｃ 係数更新回路
４ 合成回路
５ 積算器
６ 加算器
７ 積算器
８ 積算器
９ 加算器
１０ 遅延器
１１ 積算器
１２ 振幅比測定部

Claims (19)

1. 一対の音波信号に対して、特定方向に指向性を形成する音源分離方法であって、
   任意のフィルタと、その後段に設けられた任意の数の加算器とを用いる、
   前記一対の音波信号の振幅比を変更し、方向毎に固有の振幅比に設定する振幅比設定ステップと、
   前記特定方向における振幅が同一となるように、前記一対の音波信号の前記特定方向の振幅比を変更する振幅変更ステップと、
   を含み、
   前記振幅変更ステップを経た前記一対の音波信号の波形間の差分に応じて利得を決定する利得決定ステップと、
   前記利得を音波信号に乗じて出力する出力ステップと、
   を含むこと、
   を特徴とする音源分離方法。
2. 前記振幅比設定ステップでは、
   前記一対の音波信号の振幅を、方向によって固有の変化率で変化させると共に、同一方向に由来する振幅を、異なる変化率で変化させることを特徴とする請求項１に記載の音源分離方法。
3. 前記変化率の比を示すポーラパターンは、
   前記一対の音波信号毎に異なることを特徴とする請求項２に記載の音源分離方法。
4. 前記振幅の変化率は、強調または減衰を行う特定方向において、
   その変化率が、他の方向の振幅率と比較して大きいものであることを特徴とする請求項３に記載の音源分離方法。
5. 前記利得決定ステップは、
   前記振幅変更ステップを経た音波信号を、交換回路によって前記一対の音波信号を１サンプル毎に交互に入れ替えることで、一対の交換信号を生成する交換ステップと、
   前記交換信号の片方に係数ｍを乗じた上で、前記交換信号の誤差信号を生成する生成ステップと、
   前記誤差信号を含む係数ｍの漸化式を演算して係数ｍを１サンプル毎に更新する更新ステップと、
   逐次更新された係数ｍを前記一対の音波信号に乗じて出力する出力ステップと、
   を備えること、
   を特徴とする請求項４に記載の音源分離方法。
6. 前記一対の音波信号は、一対のマイクロフォンから入力された一対の音波信号であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の音源分離方法。
7. 前記一対の音波信号は、音源からマイクロフォンまでの系を模擬した場合の伝達係数により表わされた系が畳み込まれたものであることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の音源分離方法。
8. 一対の音波信号に対して、特定方向に指向性を形成する音源分離装置であって、
   任意の数のフィルタと、その後段に設けられた任意の数の加算器と、から成る、
   前記一対の音波信号の振幅比を変更し、方向毎に固有の振幅比に設定する振幅比設定部と、
   前記特定方向における振幅が同一となるように、前記一対の音波信号の前記特定方向の振幅比を変更する振幅変更部と、
   を備え、
   前記振幅変更部を経た前記一対の音波信号の波形間の差分に応じて利得を決定する利得決定部と、
   前記利得を音波信号に乗じて出力する出力部、
   を備えること、
   を特徴とする音源分離装置。
9. 前記振幅比設定部では、前記一対の音波信号の振幅を、方向によって固有の変化率で変化させると共に、同一方向に由来する振幅を、異なる変化率で変化させる、ことを特徴とする請求項８に記載の音源分離装置。
10. 前記変化率の比を示すポーラパターンは、
    前記一対の音波信号毎に異なることを特徴とする請求項９に記載の音源分離装置。
11. 前記振幅の変化率は、強調または減衰を行う特定方向において、
    その変化率が、他の方向の振幅率と比較して大きいものであることを特徴とする請求項１０に記載の音源分離装置。
12. 前記利得決定部は、
    前記振幅変更部を経た音波信号を、交換回路によって前記一対の音波信号を１サンプル毎に交互に入れ替えることで、一対の交換信号を生成する交換部と、
    前記交換信号の片方に係数ｍを乗じた上で、前記交換信号の誤差信号を生成する生成部と、
    前記誤差信号を含む係数ｍの漸化式を演算して係数ｍを１サンプル毎に更新する更新部と、
    逐次更新された係数ｍを前記一対の音波信号に乗じて出力する出力部と、
    を備えること、
    を特徴とする請求項１１に記載の音源分離装置。
13. 前記一対の音波信号は、一対のマイクロフォンから入力された一対の音波信号であることを特徴とする請求項８乃至１２の何れかに記載の音源分離装置。
14. 前記一対の音波信号は、音源からマイクロフォンまでの系を模擬した場合の伝達係数により表わされた系が畳み込まれたものであることを特徴とする請求項８乃至１２の何れかに記載の音源分離装置。
15. 一対の音波信号に対して、特定方向に指向性を形成する音源分離プログラムであって、
    コンピュータを、
    前記一対の音波信号における其々の音波信号の振幅比を変更し、方向毎に固有の振幅比を有する一対の音波信号を生成する振幅比設定手段と、
    前記特定方向における振幅が同一となるように、前記一対の音波信号の前記特定方向の振幅比を変更する振幅変更手段と、
    前記振幅変更手段を経た前記一対の音波信号の波形間の差分に応じて利得を決定する利得決定手段と、
    前記利得を音波信号に乗じて出力する出力手段と、
    して機能させることを特徴とする音源分離プログラム。
16. 前記振幅比設定手段では、前記一対の音波信号の振幅を、方向によって固有の変化率で変化させると共に、同一方向に由来する振幅を、異なる変化率で変化させる、ことを特徴とする請求項１５に記載の音源分離プログラム。
17. 前記変化率の比を示すポーラパターンは、
    前記一対の音波信号毎に異なることを特徴とする請求項１６に記載の音源分離プログラム。
18. 前記振幅の変化率は、強調または減衰を行う特定方向において、
    その変化率が、他の方向の振幅率と比較して大きいものであることを特徴とする請求項１７に記載の音源分離プログラム。
19. 前記振幅変更手段を経た音波信号を、交換回路によって前記一対の音波信号を１サンプル毎に交互に入れ替えることで、一対の交換信号を生成させ、
    前記交換信号の片方に係数ｍを乗じた上で、前記交換信号の誤差信号を生成し、
    前記誤差信号を含む係数ｍの漸化式を演算して係数ｍを１サンプル毎に更新させ、
    逐次更新された係数ｍを前記一対の音波信号に乗じて出力させる、
    機能を実現することを特徴とする請求項１８に記載の音源分離プログラム。