JP2000293965A - 間欠メカノイズ低減装置 - Google Patents
間欠メカノイズ低減装置Info
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Abstract
した音声信号からノイズ成分のみを低減させた音声信号
を得ること。 【解決手段】 想定されるメカノイズ信号を予め標本抽
出(サンプリング)して、疑似ノイズ波形として不揮発
性メモリ等のメモリに記録させる手段を設け、マイクか
ら収音されるメカノイズのノイズピッチで上記不揮発性
メモリから疑似ノイズを読み出して、入力信号から減算
することによりノイズ低減を行う。
Description
部分から発生し音声信号に混入するノイズ)を低減する
ための装置に関する。
カメラ一体型VTRの回転ヘッドとテープの接触による
ノイズ音、いわゆるヘッド叩き音がマイクから音声信号
に混入した場合に、そのヘッド叩き音だけを低減するメ
カノイズ低減方式が既に提案されている。
て、図3を参照して、下記に説明する。ここに示す従来
のメカノイズ低減方式は、連続して発生するノイズの低
減を行う装置であり、ノイズ源は回転ドラムである。
1Bは機器本体に内蔵されたステレオマイクであるが、
これはステレオマイクである必要は特になく、モノラル
マイクでもかまわない。MIC1A,MIC1Bの出力
信号1L,1RはAMP2A,AMP2Bのプリアンプ
で増幅され信号2L,2Rとなり、AGC(オートマチ
ック・ゲイン・コントロール)回路3で最適なレベルに
調整され信号3L,3Rとなり、ADコンバータ(以下
ADC4A,ADC4Bという)でアナログ・ディジタ
ル変換されてディジタル信号4L,4Rとなる。
・キャンセル処理回路15に入力され、加算器6A,6
Bで左L,右Rチャネル毎に疑似ノイズ信号5L,5R
を減算して、信号6L,6Rとして出力される。また、
信号6L,6Rは適応型フィルタ5A,5Bへ帰還する
エラー信号として処理される。適応型フィルタ5A,5
Bは、このエラー信号とマイクロコンピュータ(以下マ
イコンという)8から入力するドラム基準信号7を使用
してLMS法(最小2乗法)により、オーディオ・サン
プリング周波数(32kHz,44.1kHz若しくは
48kHz)毎に、エラー信号が最小になるように演算
し、信号5L,5Rを出力する。
コン8から送出するサーボ信号12によってサーボコン
トロールされるドラムモータ13の回転位相、及び周波
数の基準になっているため、ドラムモータ13で駆動さ
れる時の回転ドラム14によるドラムノイズ音、及び回
転ドラム14に取り付けられる回転磁気ヘッド11A,
11Bと磁気テープ9の接触によるヘッド叩きノイズ音
は同じくドラム基準信号7の高調波領域に発生してい
る。従って、このノイズが空間や機器のキャビネットを
或伝達関数で伝達され内蔵マイクに音声と共に入力され
る。メカノイズ・キャンセル処理回路15の出力は記録
系信号処理に送られ映像信号とともに、磁気テープ9に
記録されるが、この部分の説明は、本発明とは直接の関
係がないので、省略する。
法は、時間的に連続して一定のノイズが発生する場合に
は非常に有効なノイズ低減方法であるが、モード遷移等
が起きてノイズ音が変化した場合や、時間的に間欠して
発生するノイズ音の場合にはあまり有効なノイズ低減方
法ではない。後者の場合には複数種類のノイズ音が連続
して発生したり、ノイズ発生が短時間であったりして、
疑似ノイズを生成及び修正するための時間が不足し、そ
の結果、ノイズ低減ができない場合がある。
明する。 1.記録媒体としてフロッピーディスク、MD等を用い
た静止画カメラ等で画像と同時に音声を記録する場合に
おいて、ディスク回転音、サーチや書込のためのヘッド
移動音、及びステッピングモータ音等に起因するノイ
ズ。 2.カメラ一体型VTRのオートフォーカス時のモータ
音に起因するノイズ。 3.カメラ一体型VTRの記録RECモードや記録・休
止REC PAUSEモード繰り返し等のモード遷移時
に発生するノイズ。
式は、実際にノイズが発生したときにそのノイズと適応
型フィルタにより生成される疑似ノイズを比較して、そ
の差であるエラー成分を再び適応型フィルタに入力して
帰還ループを構成し、エラー成分が無くなるように疑似
ノイズを生成するようになっているために、エラーが大
きいと目標値までの引き込みに時間がかかるという難点
がある。
合や間欠的に発生するノイズに対して効率良くノイズ低
減できるノイズ低減装置を提供することを課題とする。
装置の一実施形態においては、間欠的に発生するノイズ
を効率的に低減するために、予め発生が想定されるノイ
ズをサンプリングして、不揮発性メモリに書き込んでお
き、ノイズが発生したときにそれをメモリから読み出し
て同種類のノイズが混入した音声信号からそのノイズ成
分を減算する方式をとっている。
でメモリにサンプリングされているノイズ目標値を初期
状態で疑似ノイズとして減算するために適応型フィルタ
による引き込みに殆ど時間がかからないという特徴があ
る。
の手段を備えたノイズ低減装置を提供する。即ち、時間
的に間欠して発生するメカノイズが混入した音声信号か
らノイズ成分のみを低減させた音声信号を得るためのノ
イズ低減装置であって、想定されるメカノイズ信号を予
め標本抽出(サンプリング)して、疑似ノイズ波形とし
て不揮発性メモリ等のメモリに記録させる手段を有し、
マイクから収音されるメカノイズのノイズピッチで上記
不揮発性メモリから疑似ノイズを読み出して、入力信号
から減算することによりノイズ低減を行うメカノイズ低
減装置を提供する。
記メカノイズ低減装置において、上記ノイズ低減動作時
にLMS法(最小2乗法)で現状のマイクからのノイズ
波形と疑似ノイズ波形の差を修正するような学習効果を
持たせたメカノイズ低減装置を提供する。
メカノイズ低減装置の一実施形態について説明する。こ
こで、図3と同一部分については、説明を省略する。A
DC4からの信号4L,4RはDSP(ディジタルシグ
ナル・プロセッサ)やASIC IC等で構成されるメ
カノイズ・キャンセル処理回路32に入力される。
L,Rチャネル独立して適応型フィルタ20A,20B
から出力される疑似ノイズ信号20L,20Rを減算し
て23L,23Rとして出力され、記録系信号処理回路
に送られ各種記録媒体に記録される。図1に示す例にお
いては上記信号23L,23Rはディスク27に記録さ
れる。なお、上記信号23L,23Rを処理する後段の
回路は本発明と直接の関係がないので詳細な説明は省略
する。ここで、上記信号23L,23Rは夫々左L,右
Rチャネル独立した適応型フィルタ20A,20Bにエ
ラー信号として入力される。適応型フィルタ20A,2
0Bは、基本的にはLMS処理で構成されるが、ここに
は、揮発性メモリSRAM(スタティックRAM)21
A,21Bからの信号とマイコン25から送られてくる
ピッチ信号24が入力する。
フィルタ20A,20Bと双方向通信路で接続されてい
て、リード/ライン信号22でデータの読み書き、及び
アドレス制御ができるようになっている。また、マイコ
ン25に内蔵された不揮発性メモリEEPROM26と
信号26L,26Rのやり取りが行われる。信号26
L,26Rは双方向通信信号を示しており、EEPRO
M26とSRAM21A,21B間のデータの受け渡し
ができるようになっている。ピッチ信号24はノイズの
基準パルスで、例えば、発生するノイズと同位相の最低
周波数ピッチとスタートIDを含む。適応型フィルタ2
0A,20Bの詳細な説明は後で行う。また、図1では
不揮発性メモリにEEPROMを用いたが、フラッシュ
メモリ等の不揮発性メモリでもかまわない。
ィスクモータ28やステップモータ30に対してコント
ロール信号を送っている。即ち、ディスクモータ28に
はモータコントロール信号32を送っており、ヘッド位
置制御用のステップモータ30にはモータコントロール
信号31を送っている。これらのコントロール(制御)
信号はそれぞれモータを一定速度で回転させるための制
御、ヘッドを目的とするトラックやセクタまで移動させ
るための位置制御を行っている。このディスクモータ2
8によって駆動されるディスクやディスクの駆動系は、
マイコン25からアクセスされる時だけ動作するため、
ノイズ音は間欠的に発生する。
れるヘッドも同様でノイズ音は間欠的に発生する。図1
の例では、ディスクを例にとったが、このほかにもマイ
コンによって制御されるビデオカメラのAF(オートフ
ォーカス)制御等にも同様に応用可能である。
は、発生するノイズ音を予めサンプリングするようにな
っているが、一般的にノイズ音は複数の周波数とレベル
の信号を複雑に含んだマルチトーン信号であるために人
工的に生成することは難しい。
は、一例として、下記の手順で実際のノイズ音をサンプ
リングすることにより疑似ノイズを生成する。 1.ノイズ発生源とマイクの構造的な位置関係とキャビ
ネット等の音伝達に影響する機械的な構造が決定された
機器(商品)を用意する。 2.マイクにノイズだけが入力されるような環境を用意
する。例えば、音響的な無響室(外来音及び反射音が皆
無の部屋)で機器を動作させノイズ音だけ発生させる。 3.ここで、図1における加算器23A,23Bの出力
には信号23L,23Rとしてノイズ音のみが出力され
るため、これを適応型フィルタ20A,20Bに入力
し、発生しようとするノイズの最低1ピッチ分のノイズ
波形を、ピッチ信号24に同期して、メモリSRAM2
1A,21Bに取り込む。 4.SRAM21A,21Bは、揮発性メモリであるた
め、信号26L,26Rを使ってマイコン25に送り、
同マイコン内の不揮発性メモリEEPROM26に記憶
する。
ズ波形をメモリに取り込むことで、後はピッチ信号24
に同期して、発生するノイズの時間分、繰り返してメモ
リから読み出せばよい。また、ここでの1ピッチとは、
例えばノイズ発生源となるモータの1回転分に相当す
る。
A,20BとSRAM21A,21Bの部分を図2を参
照して下記に更に詳しく説明する。
る信号41は音声信号とノイズ信号が混在する信号であ
り、加算器45の一方の入力に印加される。加算器45
は他方の入力に印加される適応型フィルタ20から送ら
れてくる疑似ノイズ信号60を上記信号41から減算し
て、音声信号だけから成る信号46として出力する。
号41から疑似ノイズ信号60を減算した結果、信号4
1に含まれるノイズ信号が完全に除去されず、出力信号
46中に残ってしまうことがある。図2の回路では、出
力信号46の一部を適応型フィルタへフィードバックす
る通路が設けられているので、上記出力信号46中にノ
イズ信号成分が残っている場合に、そのノイズ信号成分
を含む信号が適応型フィルタ20内に取り込まれ、同フ
ィルタ20内に設けられたリミッター47で音声信号の
大レベル部分がリミットされた後、ゲイン制御回路48
を通り、加算器49の一方の入力に送られる。この信号
は同加算器49の他方の入力に印加ささるSRAM21
から読み出されるデータ信号54と加算され、データ出
力53としてSRAM21に書き込まれる。なお、上記
の動作において信号46に含まれる音声信号も適応型フ
ィルタ20に入力するが、ほとんどの場合、リミッター
47でリミットされる。
54は、スイッチSW51を通り、上記疑似ノイズ信号
60として加算器45の他方の入力に送られる。これに
よりノイズ低減動作ループが形成される。ここでゲイン
制御回路48はマイコン制御信号44によりゲインを変
えることができるようになっている。また、スイッチS
W51はマイコン等から送られてくるキャンセル制御信
号42により、加算器45へ送る疑似ノイズ信号60の
ON/OFFを制御できるようになっている。
ドレス番地の指定は、適応型フィルタ20から送られて
くるアドレス制御信号52で行う。そうして、このアド
レス制御信号52は適応型フィルタ20内のリード/ラ
インアドレスカウンタ50で生成される。リード/ライ
ンアドレスカウンタ50はピッチ信号43でアドレスリ
セットがかけられ、リード/ライトが繰り返し実行され
る。
43の繰り返し周期の1周期中に含まれるアドレス数分
のワード長(図2ではW(n)分)のメモリである。例
えば、副数種類のノイズ成分の低減を切り換えて実行す
る場合には、そのノイズ成分の最大ピッチに相当するメ
モリ容量を確保する必要がある。
出力ポートも用意されており、アドレス制御信号55、
及びデータ入力56の入力ポート、及びデータ出力57
のための出力ポートが設けられている。通常時の適応型
フィルタ20からの入出力ポートに対して、このマイコ
ン入出力ポートは、例えば機器の電源ON/OFF時や
モード遷移時等のタイミングで入出力される。
ズ音をサンプリングする場合には、ゲイン制御回路48
のゲインを1(スルー状態)にし、スイッチSW51を
OFF(切り)にしておいて、適応フィルタ20に入力
されたノイズ音をそのままSRAM21に書き込むこと
で実現している。また、スイッチSW51は、ノイズが
間欠的に発生する場合に、ノイズ発生源となるモータが
回転している時にON、停止している時にOFFとする
ことで、ノイズ発生時にのみノイズ低減を行うようにし
ている。
構成をとることにより、下記のような応用ができる。 1.予め想定される複数種類のノイズ音をマイコンのE
EPROMに記憶しておくことで、モード遷移時や複数
のモータを使用しているためにノイズ音が途中で変化す
る場合にもノイズ低減が可能である。 2.ピッチ信号43に合わせてSRAM21のアドレス
制御を可変とすることで、複数種類のモータ回転数(回
転ピッチ)に依存するノイズ音低減が可能である。
する。図1の適応型フィルタ20A,20Bは、通常ノ
イズ低減時にLMSアルゴリズムで動作しているため、
常に実際のノイズ音と減算している疑似ノイズ音の差を
最小にしようとSRAM21の内容を更新する。その更
新周期は、例えばオーディオサンプリング周波数の32
kHz,44.1kHz,48kHzの1サンプリング
毎に行う。
SRAM21内のデータWの更新を行う。 W(n)=W(n−1)+2μ・E(n−1)・X(n
−1) 但し、nはサンプル数であり、μは更新ステップゲイン
で図2のゲイン制御回路48に相当し、Eは残差エラー
信号で図2の音声信号出力46に相当し、Xは参照入力
で図2のピッチ信号43に相当する。
電源がON状態で常時SRAM21内データを最新のノ
イズ波形に更新し、これをメモリに記憶しているため、
例えば間欠的なノイズが発生した場合においても前回の
最新ノイズ波形から減算を開始でき、低減効率が良い。
また電源OFF時は、OFF直前のノイズ波形をマイコ
ン内EEPROM26に書き込んでデータを更新してお
き、次に電源ONされる時にEEPROM26から再び
SRAM21にデータを読み込んでノイズ波形を再現す
ることで常に最新ノイズ波形から減算を開始できる。以
上のとおり、本発明においては、ノイズ低減に学習効果
をもたせることができ、例えば、機器の経年時間による
ノイズの変化等でもノイズ低減が可能である。
方法は、実際にノイズが発生したときにそのノイズと適
応型フィルタにより生成される疑似ノイズを比較して、
その差であるエラー成分を再び適応型フィルタに入力し
て帰還ループを構成し、エラー成分が無くなるように疑
似ノイズを生成するようになっているために、エラーが
大きいと目標値までの引き込みに時間がかかるという難
点がある。これに対して、本発明のメカノイズ低減装置
は、ノイズが発生した時点でメモリにサンプリングされ
ているノイズ目標値を初期状態での疑似ノイズとして、
これを入力信号から減算するようになっているために適
応型フィルタによる引き込みに殆ど時間がかからないと
いう効果がある。
記の通り、予めメカノイズ信号を標本抽出して、疑似ノ
イズ波形として不揮発性メモリ等に記憶せしめておき、
マイクから収音されるメカノイズのノイズピッチでメモ
リから疑似ノイズを読み出して入力信号から減算するこ
とでノイズ低減を行うようになっているため、間欠的な
ノイズでもすばやい低減ができ、さらにモード遷移等の
ノイズ変化にも対応してノイズ低減ができる。
2乗法)で現状ノイズ波形と疑似ノイズ波形の差を修正
するような学習効果をもたせることで、次回のノイズ発
生時の低減効果をさらに改善できる。また、機器の経年
変化によるノイズ波形変化にも対応ができる。本発明の
ノイズ低減装置は、内蔵マイクと各種ノイズ音源を近接
して配置できるため、今後の機器の小型化に有利であ
る。また、本発明のノイズ低減装置は、ディジタル処理
で演算できるため、今後のシステムLSI化において有
利である。
ブロック図である。
分の回路ブロック図である。
ある。
P2B‥‥増幅器、3‥‥AGC回路、ADC‥‥アナ
ログ・ディジタル変換器、20A,20B‥‥適応型フ
ィルタ、SRAM‥‥メモリ、25‥‥マイコン、26
‥‥EEPROM(メモリ)、28‥‥ディスクモータ
Claims (2)
- 【請求項1】 時間的に間欠して発生するメカノイズが
混入した音声信号からノイズ成分のみを低減させた音声
信号を得るためのノイズ低減装置であって、 想定されるメカノイズ信号を予め標本抽出(サンプリン
グ)して、疑似ノイズ波形として不揮発性メモリ等のメ
モリに記録させる手段を有し、 マイクから収音されるメカノイズのノイズピッチで上記
不揮発性メモリから疑似ノイズを読み出して、入力信号
から減算することによりノイズ低減を行うメカノイズ低
減装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の装置において、上記ノ
イズ低減動作時にLMS法(最小2乗法)で現状のマイ
クからのノイズ波形と疑似ノイズ波形の差を修正するよ
うな学習効果を持たせたメカノイズ低減装置。
Priority Applications (1)
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JP10036299A JP3823594B2 (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | メカノイズ低減装置及びメカノイズ低減方法 |
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