JP2004023404A - 音響ノイズ低減装置及び低減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生する専用スピーカを新たに設けずして、音響ノイズを低減させる。
【解決手段】音響ノイズ発生源２０のノイズ音を参照する参照マイク２１からの信号を参照入力とする適応フィルタからの疑似ノイズ信号を、音声再生用の内蔵スピーカ５４に供給して、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生させ、エラーマイク２４に音響ノイズ発生源からの音響ノイズの残差成分を収音させ、参照マイクからの信号を、所定の伝達関数を有する遅延手段に供給して、内蔵スピーカ及びエラーマイク間の音響経路に相当する遅延時間だけ遅延させ、その遅延手段の出力を参照入力とし、最小二乗平均演算手段に供給すると共に、エラーマイクからの残差信号の最小二乗平均演算を行い、その演算結果によって適応フィルタの適応フィルタ係数を決定する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響ノイズ低減装置及び低減方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のノートパソコン、液晶プロジェクタ、ビデオカメラ等の民生用電子機器の小型化には、めざましい進歩が見られる。しかし、電子機器の高性能化、高機能化の要求により、電子機器内部での消費電力は、電子機器の小型化の割には減少しないため、相対的に電子機器内部での発熱が内部部品の許容温度を越えることが問題となっていた。
【０００３】
これらの対策として、小型電子機器にも、放熱対策のために冷却ファンを取り付けることが増えてきている。しかし、特に民生用電子機器においては、冷却ファンによる騒音の発生が、静かな家庭内での電子機器の使用に対し、無視できない程度に問題となってきている。
【０００４】
そこで、以前より、このような騒音による音響ノイズを適応処理で打ち消す技術の提案が成されており、その場合には、キャンセル音を発生するスピーカを電子機器内に設ける必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特に、小型電子機器の場合は、このようなキャンセル音を発生するスピーカを新たに設けるのは、取付けスペースの点で問題があった。
【０００６】
かかる点に鑑み、本発明は、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生する専用スピーカを新たに設けずして、音響ノイズを低減させることのできる音響ノイズ低減装置及び低減方法を提案しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、音響ノイズを発生する音響ノイズ発生源と、その音響ノイズ発生源の近傍に配置された参照マイクと、その参照マイクからの信号を参照入力とする適応フィルタと、その適応フィルタからの疑似ノイズ信号が供給されることによって、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生する音声再生用の内蔵スピーカと、音響ノイズ発生源からの音響ノイズの残差成分を収音するエラーマイクと、参照マイクからの信号を、内蔵スピーカ及びエラーマイク間の音響経路に相当する遅延時間だけ遅延させる、所定の伝達関数を有する遅延手段と、その遅延手段の出力を参照入力とし、エラーマイクからの残差信号の最小二乗平均演算を行い、その演算結果によって適応フィルタの適応フィルタ係数を決定する最小二乗平均演算手段とを有する音響ノイズ低減装置である。
【０００８】
第１の発明によれば、音響ノイズ発生源よりの音響ノイズを参照マイクによって収音させ、参照マイクからの信号を参照入力として適応フィルタに供給し、その適応フィルタからの疑似ノイズ信号を音声再生用の内蔵スピーカに供給して、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生させ、エラーマイクによって、音響ノイズ発生源からの音響ノイズの残差成分を収音させ、参照マイクからの信号を、内蔵スピーカ及びエラーマイク間の音響経路に相当する遅延時間だけ遅延させ、その遅延信号を参照入力として最小二乗平均演算手段に供給し、この最小二乗平均演算手段によって、エラーマイクからの残差信号の最小二乗平均演算を行い、その演算結果によって適応フィルタの適応フィルタ係数を決定する
【０００９】
第２の発明は、駆動手段によって駆動されて、音響ノイズを発生する音響ノイズ発生源と、駆動手段の駆動周波数を検出する駆動周波数検出手段と、その駆動周波数検出手段よりの駆動周波数検出信号を参照入力とする適応フィルタと、その適応フィルタからの疑似ノイズ信号が供給されることによって、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生する音声再生用の内蔵スピーカとを有する音響ノイズ低減装置である。
【００１０】
第３の発明は、駆動手段によって駆動されて、音響ノイズを発生する音響ノイズ発生源と、駆動手段の駆動周波数を検出する駆動周波数検出手段と、その駆動周波数検出手段よりの駆動周波数検出信号を参照入力とする適応フィルタと、その適応フィルタからの疑似ノイズ信号が供給されることによって、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生する音声再生用の内蔵スピーカと、音響ノイズ発生源からの音響ノイズの残差成分を収音するエラーマイクと、駆動周波数検出手段よりの駆動周波数検出信号を、内蔵スピーカ及びエラーマイク間の音響経路に相当する遅延時間だけ遅延させる、所定の伝達関数を有する遅延手段と、その遅延手段の出力を参照入力とし、エラーマイクからの残差信号の最小二乗平均演算を行い、その演算結果によって適応フィルタの適応フィルタ係数を決定する最小二乗平均演算手段とを有する音響ノイズ低減装置である。
【００１１】
第４、第５及び第６の発明は、それぞれ第１、第２及び第３の発明の音響ノイズ低減装置において、所定の音声信号と適応フィルタからの疑似ノイズ信号を加算する加算器を設けてなり、その加算器の加算出力を内蔵スピーカに供給することによって、音響ノイズ発生源よりの音響ノイズを低減するようにした音響ノイズ低減装置である。
【００１２】
第７及び第８の発明は、それぞれ第１及び第３の発明の音響ノイズ低減装置において、エラーマイクよりの残差信号をリミットするリミット手段を設けてなり、そのリミット手段の出力を、最小二乗平均演算手段によって、最小二乗平均演算するようにした音響ノイズ低減装置である。
【００１３】
第９の発明は、第２の発明の音響ノイズ低減装置において、予め事前学習により求められた、適応フィルタの適応フィルタ係数を記憶する記憶手段を設けてなり、その記憶手段に記憶されている適応フィルタ係数を適宜読み出して使用するようにした音響ノイズ低減装置である。
【００１４】
第１０の発明は、音響ノイズ発生源よりの音響ノイズを参照マイクによって収音させ、参照マイクからの信号を参照入力として適応フィルタに供給し、その適応フィルタからの疑似ノイズ信号を音声再生用の内蔵スピーカに供給して、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生させ、エラーマイクによって、音響ノイズ発生源からの音響ノイズの残差成分を収音させ、参照マイクからの信号を、内蔵スピーカ及びエラーマイク間の音響経路に相当する遅延時間だけ遅延させ、その遅延信号を参照入力とし、エラーマイクからの残差信号の最小二乗平均演算を行い、その演算結果によって適応フィルタの適応フィルタ係数を決定するようにした音響ノイズ低減方法である。
【００１５】
第１１の発明は、音響ノイズを発生する音響ノイズ発生源を駆動する駆動手段の駆動周波数を検出し、その駆動周波数検出信号を参照入力として適応フィルタに供給し、その適応フィルタからの疑似ノイズ信号を音声再生用の内蔵スピーカに供給して、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生させるようにした音響ノイズ低減方法である。
【００１６】
第１２の発明は、駆動手段によって駆動される音響ノイズ発生源よりの音響ノイズを参照マイクによって収音させ、駆動手段の駆動周波数を検出し、その駆動周波数検出信号を参照入力として適応フィルタに供給し、その適応フィルタからの疑似ノイズ信号を音声再生用の内蔵スピーカに供給して、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生させ、エラーマイクによって、音響ノイズ発生源からの音響ノイズの残差成分を収音させ、参照マイクからの信号を、内蔵スピーカ及びエラーマイク間の音響経路に相当する遅延時間だけ遅延させ、その遅延信号を参照入力とし、エラーマイクからの残差信号の最小二乗平均演算を行い、その演算結果によって適応フィルタの適応フィルタ係数を決定するようにした音響ノイズ低減方法である。
【００１７】
第１３、第１４及び第１５の発明は、それぞれ第１０、第１１及び第１２の発明の音響ノイズ低減方法において、所定の音声信号と適応フィルタからの疑似ノイズ信号を加算し、その加算出力を内蔵スピーカに供給することによって、音響ノイズ発生源よりの音響ノイズを低減するようにした音響ノイズ低減方法である。
【００１８】
第１６の発明は、第１０の発明の音響ノイズ低減方法において、エラーマイクよりの残差信号をリミットし、そのリミット出力を最小二乗平均演算するようにした音響ノイズ低減方法である。
【００１９】
第１７の発明は、第１２の発明の音響ノイズ低減方法において、エラーマイクよりの残差信号をリミットし、そのリミット出力を最小二乗平均演算するようにした音響ノイズ低減方法である。
【００２０】
第１８の発明は、第１１の発明の音響ノイズ低減方法において、予め事前学習により求められた、適応フィルタの適応フィルタ係数を記憶手段に記憶しておき、その記憶されている適応フィルタ係数を適宜読み出して使用するようにした音響ノイズ低減方法である。
【００２１】
第１９、第２０及び第２１の発明は、それぞれ第１、第２及び第３の発明のノイズ低減装置において、音響ノイズ発生源は、冷却ファンである。
【００２２】
第２２、第２３及び第２４の発明は、それぞれ第１０、第１１及び第１２の発明のノイズ低減方法において、音響ノイズ発生源は、冷却ファンである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、図１を参照して、本発明を、記録再生装置付きデジタルビデオカメラに適用した実施の形態の音響ノイズ低減装置の例を、その音響ノイズ低減方法と共に説明する。４８は、ヘリカルスキャン方式の磁気記録再生装置等の記録再生装置で、記録／再生用切り換えスイッチ４７を通じて、記録系及び再生系に接続されている。この記録再生装置４８は、光ディスク、光磁気ディスク、磁気ディスク等のディスク記録再生装置や、半導体メモリを記録再生媒体とした記録再生装置等も可能である。
【００２４】
記録（ＲＥＣ）モード時は、切り換えスイッチ４７はＲＥＣ側に切換えられる。固体撮像素子としてのＣＣＤ（チャージ・カプルド・デバイス）４１からの撮像信号は、カメラ系信号処理回路４２に供給されて、アナログ／デジタル変換されると共に、γ処理、エンコード処理等が行われる。
【００２５】
このカメラ系信号処理回路４２からのデジタル映像信号は、記録系映像／音声信号処理回路４３に入力される。又、音声マイク４４からの音声信号が、前段増幅器（ＡＭＰ）４５を通じて、Ａ／Ｄ変換器４６に供給されて、アナログ／デジタル変換された後、記録系映像／音声信号処理回路４３に入力される。記録系映像／音声信号処理回路４３では、デジタル映像信号及びデジタル音声信号のシャフリング処理、圧縮処理等が行われた後、マルチプレクス化され、そのマルチプレクス化信号が切り換えスイッチ４７のＲＥＣ側を通じて、記録再生装置４８に入力されて、記録媒体、即ち、磁気テープに記録される。
【００２６】
次に、音響ノイズ発生源としての冷却ファン２０について説明する。この冷却ファン２０は、電子機器の内部を冷却するためのものである。この冷却ファン２０は、駆動手段としての内蔵モータ（図示せず）により任意の回転数で回転せしめられる。そして、この冷却ファン２０の近傍に参照入力マイク２１を設けて、冷却ファン２０よりの放射ノイズ音を、この参照入力マイク２１によって収音（ピックアップ）させるようにする。参照入力マイク２１よりのノイズ音信号は、増幅器（ＡＭＰ）２２を通じてＡ／Ｄ変換器２３に供給されてデジタルノイズ信号に変換された後、破線で囲まれた適応処理回路３０内のＬＭＳ（最小二乗平均）アルゴリズムによって信号処理を行う適応信号処理回路３１に、参照入力信号として入力される。
【００２７】
又、５４は、音声再生用の内蔵スピーカ５４で、電子機器、即ち、ここでは、記録再生装置付きデジタルビデオカメラに内蔵されている。そして、冷却ファン２０の吹き出し口付近が、内蔵スピーカ５４の前面側の近傍に位置するように、冷却ファン２０を配置する。又、内蔵スピーカ５４の前面側の近傍で、且つ、冷却ファン２０の吹き出し口側の近傍に、エラーマイク２４を配置する。冷却ファン２０からのノイズ音（騒音）をキャンセルするように、冷却ファン２０より発生するノイズ音に対し逆位相の音を内蔵スピーカ５４から放声させるようにする。そして、そのキャンセル時の残留音は、エラーマイク２４でピックアップ（収音）された後、その残留音信号は増幅器（ＡＭＰ）２５を通じてＡ／Ｄ変換器２６に供給されて、デジタル残留音信号に変換された後、破線で囲まれた適応処理回路３０内のリミッタ３３に入力される。
【００２８】
適応処理回路３０内の適応信号処理回路３１において、デジタル参照入力信号から騒音キャンセルのための疑似ノイズ信号を生成せしめ、その疑似ノイズ信号が加算器５１の一方の＋端子に入力される。切り換えスイッチ４７が再生（ＰＢ）側に切換えられているときに、加算器５１の他方の＋端子には、再生系映像／音声信号処理回路５０からの再生系音声信号が入力される。尚、切り換えスイッチ４７が記録（ＲＥＣ）側に切り換えられているときは、再生系映像／音声信号処理回路５０から音声信号は出力されない。
【００２９】
加算器５１の出力側には、疑似ノイズ信号単独、又は、疑似ノイズ信号及びデジタル音声信号の和信号が出力され、疑似ノイズ信号単独、又は、疑似ノイズ信号及びデジタル音声信号の和信号が、Ｄ／Ａ変換器５２に供給されてアナログ信号に変換された後、増幅器（ＡＭＰ）５３を通じて、内蔵スピーカ５４に入力される。又、エラーマイク２４からの残留音信号は、増幅器（ＡＭＰ）２５を通じて、Ａ／Ｄ変換器２６に供給されて、デジタル残留音信号に変換され、そのデジタル残留音信号が、適応処理回路３０内のリミッタ３３に供給されて、冷却ファン２０よりの通常のノイズレベルと比較してレベルが大きいときにのみ、そのデジタル残留音信号の外乱音信号がレベル制限（レベルクリップ）されて、その外乱音信号がレベル制限されたデジタル残留音信号が、ステップゲイン手段３２を通じて、適応信号処理回路３１に入力されて、後述するＬＭＳ演算処理のパラメータであるステップゲイン係数が設定される。
【００３０】
適応信号処理回路３１では、ＬＭＳ（最小二乗平均）アルゴリズムに従って、エラーマイク２４からの残留音信号が最小化されるように、内部の適応係数を更新し、上述の疑似ノイズ信号を生成する。この適応信号処理回路３１については後述する。
【００３１】
次に、再生（ＰＢ）モード時は、切り換えスイッチ４７が再生（ＰＢ）側に切換えられて、記録再生装置４８からテープ等の記録媒体に記録された再生映像／音声信号が、その切り換えスイッチ４７を通じて、再生系映像／音声信号処理回路５０に入力される。再生系映像／音声信号処理回路５０では、マルチプレクス化信号がデマルチプレクス化されて、デジタル映像信号及びデジタル音声信号に分離されると共に、これらデジタル映像信号及びデジタル音声信号が、デシャフリング処理、伸張処理、デコード処理等が行われて、デジタル映像信号及びデジタル音声信号が出力される。又、デジタル音声信号は加算器５１に入力されて、適応信号処理回路３１からの疑似ノイズ信号と加算され、その加算信号がＤ／Ａ変換器５２に供給されて、アナログ信号に変換され、そのアナログ信号が増幅器（ＡＭＰ）５３を通じて、内蔵スピーカ５４に入力される。尚、再生系映像／音声信号処理回路５０より出力されたデジタル映像信号については、本発明とは無関係であるため、説明を省略する。
【００３２】
図１においては、特に、音声再生用に用意された内蔵スピーカ５４を、騒音キャンセル用のスピーカとして兼用し、記録（ＲＥＣ）及び再生（ＰＢ）時の冷却ファン２０の騒音を低減することが出来る。
【００３３】
次に、図２を参照して、本発明を、記録再生装置付きデジタルビデオカメラに適用した実施の形態の音響ノイズ低減装置の他の例を、その音響ノイズ低減方法と共に説明するも、図２において、図１と対応する部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００３４】
図２の例では、冷却ファン２０を駆動する内蔵モータ（図示せず）に、ホール素子センサ等でモータの回転数を検出して出力するＦＧ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）（回転数検出手段）２７を取り付けて、この冷却ファン２０を駆動する内蔵モータの回転数を検出し、この回転数検出信号が、増幅器（ＡＭＰ）２２を通じて、Ａ／Ｄ変換器２３に供給されて、デジタル回転数検出信号に変換され、そのデジタル回転数検出信号が、適応処理回路３０における適応信号処理回路３１に入力される。
【００３５】
従って、この図２の例では、図１の例で使用した参照入力マイク２１は不要になる。そして、破線で囲まれる適応処理回路３０では、ＦＧ２７よりの冷却ファンの回転数に依存する信号を参照入力として、適応信号処理回路３１で疑似ノイズ信号を生成し、図１の例と同様に、冷却ファン２０による騒音をキャンセルするように内蔵スピーカ５４より騒音と逆位相の音を放声することによって、冷却ファン２０よりの騒音をキャンセルし、そのキャンセル時の残留音がエラーマイク２４によってピックアップ（収音）され、その残留音信号が増幅器（ＡＭＰ）２５を通じて、Ａ／Ｄ変換器２６に供給されて、デジタル残留音信号に変換され、そのデジタル残留音信号が破線で囲まれた適応処理回路３０に入力されて、図１の例と同様に信号処理される。その他の構成及び動作は、図１の例と同様であるので、重複説明を省略する。
【００３６】
次に、図３を参照して、本発明を、記録再生装置付きデジタルビデオカメラに適用した実施の形態の音響ノイズ低減装置の更に他の例を、その音響ノイズ低減方法と共に説明するも、図３において、図１及び図２と対応する部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００３７】
図３の例では、図４を参照して、後に詳述する適応信号処理回路３１における適応フィルタ６と同様に構成される適応フィルタ３４を設け、その適応フィルタ３４の内部適応係数を事前学習にて、あらかじめ求めて、その係数をマイコン（マイクロコンピュータ）６０内のＲＯＭに書き込んで記憶させておき、適宜このマイコン６０のＲＯＭから適応係数を読み出して、適応フィルタ３４に使用するようにする。
【００３８】
図３の例は、エラーマイク２４を不要とすることに特徴がある。適応フィルタ３４への参照入力信号は、図２の例と同様のＦＧ２７よりの冷却ファンの回転数に依存する信号を使用するために、回転数が同じであれば、冷却ファン２０より発生する騒音も同じであるために、図２の例と同様に、冷却ファン２０より発生する騒音を、内蔵スピーカ５４からの疑似音響波によって、キャンセルすることができる。
【００３９】
次に、図４を参照して、図１及び図２の例における適応信号処理回路３０において行う信号処理のアルゴリズムの例、即ち、フィルタード（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ）−Ｘ　ＬＭＳ（最小二乗平均）アルゴリズムを説明する。先ず、入力端子１への主要入力Ｓは希望信号であり、具体的には、内蔵スピーカ５４から放出される、記録再生装置４８の磁気テープから再生された再生信号に基づく再生音声である。又、入力端子２へのノイズＮは、冷却ファン２０から発生する放射ノイズ音（騒音）である。入力端子３への参照入力Ｘは、ノイズＮと相関のある信号である。
【００４０】
Ｐｌａｎｔ　７は、ある任意の伝達関数をもつ伝達経路であり、例えば、ある空間に放射された音響信号の伝達経路をモデル化したものと考えることができる。この伝達経路は、本例では、図１及び図２における内蔵スピーカ５４からエラーマイク２４までの音響経路を示す。このアルゴリズムは、参照入力Ｘに、このＰｌａｎｔ　７の伝達関数をＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタ４で同定して、ＬＭＳ（最小二乗平均）演算部５に入力することから、フィルタード（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ）Ｘ　ＬＭＳアルゴリズムと呼ばれる。上述の内蔵スピーカ５４からエラーマイク２４までの音響経路が非常に小さい場合には、ＦＩＲフィルタ４をスルーにすることも可能である。
【００４１】
先ず、入力端子１からの主要入力Ｓが、加算器８の一方の＋側端子に入力され、他方の＋側端子に、入力端子２よりノイズＮが入力されて、この加算器８によって、両者が音響的に単純加算されて空間に放出される。又、この音響出力が加算器（減算器）９の＋側端子に入力され、この音響出力から、加算器９の−側端子に入力される適応フィルタ６よりの適応フィルタ出力Ｙ、つまり、本例では内蔵スピーカ５４から放出される疑似ノイズ音が減算される。加算器（減算器）９よりの減算出力は、Ｐｌａｎｔ　７を通じて、出力端子１０より出力され、即ち、エラーマイク２４より出力されると共に、残差信号ＥとしてＬＭＳ演算部５に入力される。入力端子３よりの参照入力Ｘが、所定の伝達関数を有する遅延手段としてのＦＩＲフィルタ４を通じて、ＬＭＳ演算部５に入力される。又、参照入力Ｘは、適応フィルタ６にも入力される。
【００４２】
この適応フィルタ６は、一般的には、図５について後述するＦＩＲフィルタから構成され、そのフィルタ係数が、ＬＭＳ演算部５の演算結果により適応制御されることによって、加算器（減算器）９によって、ノイズＮが減算されて、希望信号が出力されるように構成される。
【００４３】
次に、図５を参照して、図４の適応フィルタ（ＦＩＲフィルタ）６の具体的構成例を説明する。先ず、図５における参照入力Ｘは、図４の参照入力Ｘに相当し、破線で囲まれた適応フィルタ６に入力されるとともに、遅延手段としてのＦＩＲフィルタ４を通じてＬＭＳ演算処理部５に入力される。適応フィルタ６は、一般的にはタップ数が数百程度のＦＩＲデジタルフィルタで構成されており、それぞれのタップにある適応フィルタ係数Ｗを、ＬＭＳアルゴリズムにしたがって適応的に更新していく。
【００４４】
この適応フィルタ６は、ここでは（ｍ＋１）タップのＦＩＲフィルタを示しており、１１_１〜１１_ｍは単位サンプリング時間の遅延器である。Ｘ_０〜Ｘ_ｍは、それぞれ参照入力Ｘ及び遅延器１１_１〜１１_ｍの各遅延出力である。信号Ｘ_０〜Ｘ_ｍは、それぞれ係数がＷ_０〜Ｗ_ｍである係数乗算器１２_０〜１２_ｍに供給されて、それぞれの係数Ｗ_０〜Ｗ_ｍが乗算される。係数乗算器１２_０〜１２_ｍよりの各出力は、加算器１３に供給されて加算されて、適応フィルタ出力Ｙとして出力される。その適応フィルタ出力Ｙは、次の数１の式で表わされる。
【００４５】
【数１】

【００４６】
ここで、Ｙは図４の適応フィルタ出力Ｙに相当する。更に、ＬＭＳ演算処理部５では、参照入力Ｘと、残差信号Ｅとから、次の数２に示す式に従って、それぞれの適応フィルタ係数Ｗ_０〜Ｗ_ｍをサンプリング毎に更新していく。
【００４７】
【数２】

【００４８】
ここで、数２の式において、添え字ｋは時間経過を表わしており、ｋを、例えば、単位サンプリング番号とし、（ｋ＋１）サンプリング目のＷ_ｋ＋１が現在の適応フィルタ係数とすれば、Ｗ_ｋはｋサンプリング目、即ち、１サンプリング過去の適応フィルタ係数を表わしている。又、μは、ステップゲイン手段３２のステップゲインを示し、このステップゲインは、ステップサイズとも呼ばれる。このステップゲインは、ＬＭＳアルゴリズムにおける収束スピードを決定するパラメータであり、大きいと収束が早くなるが収束後の精度が落ち、逆に小さいと収束は遅くなるが収束後の精度が上がるため、使用する適応システム条件により最適化して設定される。また、Ｅ_ｋとＸ_ｋは夫々ｋサンプリング目の残差信号Ｅと参照入力Ｘである。従って、数２の式においては、（ｋ＋１）サンプリング目のＷ_ｋ＋１をｋサンプリング目のＷ_ｋと、Ｅ_ｋと、Ｘ_ｋとから逐次演算して更新していく処理が行われる。
【００４９】
そして、図４のフィルタード−Ｘ　ＬＭＳアルゴリズムにおいては、適応フィルタ６内の適応係数と、残差信号Ｅとの間には、Ｐｌａｎｔ　７による時間遅延が存在するため、参照入力Ｘにも同様の時間遅延をＦＩＲフィルタ４によって与えた後、ＬＭＳ演算部５に入力して同一サンプリング内の逐次演算を満足させている。しかし、適応フィルタ６の処理タイミングと、ＬＭＳ演算部５の処理タイミングとの間には、やはり時間遅延分のずれが生じている。しかし、適応フィルタは、一般的には非線形、時変システムであるが、ターゲットのノイズＮがサンプリング時間に対して十分に長い時間で変化し、適応動作がこれに合わせてゆっくりと進むために、線形、時不変システムとして扱うことができ、数２の式を当てはめることができる。
【００５０】
従って、図４におけるＬＭＳ演算部５は、適応フィルタ６における適応フィルタ係数Ｗを、残差信号Ｅに含まれる参照入力Ｘに相関の高い信号であるノイズＮ成分を常に最小にするように、数２の式で更新していくため、出力端子１０からは常にノイズ低減が成された出力が得られる。
【００５１】
以上のように、本発明の実施の形態の例では、内蔵スピーカを内蔵する電子機器において、本来の内蔵スピーカの出力音声信号に疑似ノイズ信号を加算して内蔵スピーカから音響波として出力しても、適応処理回路に入力する参照入力を音響ノイズと相関性の高い信号とすることにより、本来の音声信号に影響を及ぼさずに音響ノイズだけをキャンセルすることが可能である。
【００５２】
尚、本発明の実施の形態の例における冷却ファン２０、内蔵スピーカ５４、エラーマイク２４、参照入力マイク２１それぞれの位置関係は、図示したものに限られず、様々な変形、変更が可能である。
【００５３】
音響ノイズ発生源としては、上述の冷却ファンの他に、ヘリカルスキャン方式の磁気記録再生装置の回転ドラム、パーソナルコンピュータのハードディスク等が可能で、それぞれの駆動手段は、モータである。
【００５４】
【発明の効果】
第１の発明によれば、音響ノイズを発生する音響ノイズ発生源と、その音響ノイズ発生源の近傍に配置された参照マイクと、その参照マイクからの信号を参照入力とする適応フィルタと、その適応フィルタからの疑似ノイズ信号が供給されることによって、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生する音声再生用の内蔵スピーカと、音響ノイズ発生源からの音響ノイズの残差成分を収音するエラーマイクと、参照マイクからの信号を、内蔵スピーカ及びエラーマイク間の音響経路に相当する遅延時間だけ遅延させる、所定の伝達関数を有する遅延手段と、その遅延手段の出力を参照入力とし、エラーマイクからの残差信号の最小二乗平均演算を行い、その演算結果によって適応フィルタの適応フィルタ係数を決定する最小二乗平均演算手段とを有するので、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生する専用スピーカを新たに設けずして、音響ノイズを低減させることのできる音響ノイズ低減装置を得ることができる。
【００５５】
第２の発明によれば、駆動手段によって駆動されて、音響ノイズを発生する音響ノイズ発生源と、駆動手段の駆動周波数を検出する駆動周波数検出手段と、その駆動周波数検出手段よりの駆動周波数検出信号を参照入力とする適応フィルタと、その適応フィルタからの疑似ノイズ信号が供給されることによって、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生する音声再生用の内蔵スピーカとを有するので、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生する専用スピーカを新たに設けずして、音響ノイズを低減させることができると共に、第１の発明における参照マイク及びエラーマイクを不要とする、構成の簡単な音響ノイズ低減装置を得ることができる。
【００５６】
第３の発明によれば、駆動手段によって駆動されて、音響ノイズを発生する音響ノイズ発生源と、駆動手段の駆動周波数を検出する駆動周波数検出手段と、その駆動周波数検出手段よりの駆動周波数検出信号を参照入力とする適応フィルタと、その適応フィルタからの疑似ノイズ信号が供給されることによって、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生する音声再生用の内蔵スピーカと、音響ノイズ発生源からの音響ノイズの残差成分を収音するエラーマイクと、駆動周波数検出手段よりの駆動周波数検出信号を、内蔵スピーカ及びエラーマイク間の音響経路に相当する遅延時間だけ遅延させる、所定の伝達関数を有する遅延手段と、その遅延手段の出力を参照入力とし、エラーマイクからの残差信号の最小二乗平均演算を行い、その演算結果によって適応フィルタの適応フィルタ係数を決定する最小二乗平均演算手段とを有するので、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生する専用スピーカを新たに設けずして、音響ノイズを低減させることができると共に、第１の発明における参照マイクを不要とする、構成の簡単な音響ノイズ低減装置を得ることができる。
【００５７】
第４、第５及び第６の発明によれば、それぞれ第１、第２及び第３の発明の音響ノイズ低減装置において、所定の音声信号と適応フィルタからの疑似ノイズ信号を加算する加算器を設けてなり、その加算器の加算出力を内蔵スピーカに供給することによって、音響ノイズ発生源よりの音響ノイズを低減するようにしたので、それぞれ第１、第２及び第３の発明と同様の効果が得られると共に、内蔵スピーカよりの疑似ノイズ音響波によって、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減し得、しかもその内蔵スピーカより、これに供給された音声信号に基づく音声を放声させることのできる音響ノイズ低減装置を得ることができる。
【００５８】
第７及び第８の発明によれば、それぞれ第１及び第３の発明の音響ノイズ低減装置において、エラーマイクよりの残差信号をリミットするリミット手段を設けてなり、そのリミット手段の出力を、最小二乗平均演算手段によって、最小二乗平均演算するようにしたので、それぞれ第１及び第３の発明と同様の効果が得られると共に、最小二乗平均演算手段に大きなレベルの残差信号が入力するのが回避されるので、適応処理の収束速度が速くなると共に、誤動作が減少する音響ノイズ低減装置を得ることができる。
【００５９】
第９の発明によれば、第２の発明の音響ノイズ低減装置において、予め事前学習により求められた、適応フィルタの適応フィルタ係数を記憶する記憶手段を設けてなり、その記憶手段に記憶されている適応フィルタ係数を適宜読み出して使用するようにしたので、第２の発明と同様の効果が得られると共に、複雑な最小二乗平均演算処理を行わなくも、適応フィルタの適応フィルタ係数を容易に決定することのできる音響ノイズ低減装置を得ることができる。
【００６０】
第１０の発明によれば、音響ノイズ発生源よりの音響ノイズを参照マイクによって収音させ、参照マイクからの信号を参照入力として適応フィルタに供給し、その適応フィルタからの疑似ノイズ信号を音声再生用の内蔵スピーカに供給して、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生させ、エラーマイクによって、音響ノイズ発生源からの音響ノイズの残差成分を収音させ、参照マイクからの信号を、内蔵スピーカ及びエラーマイク間の音響経路に相当する遅延時間だけ遅延させ、その遅延信号を参照入力とし、エラーマイクからの残差信号の最小二乗平均演算を行い、その演算結果によって適応フィルタの適応フィルタ係数を決定するようにしたので、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生する専用スピーカを新たに設けずして、音響ノイズを低減させることのできる音響ノイズ低減方法を得ることができる。
【００６１】
第１１の発明によれば、音響ノイズを発生する音響ノイズ発生源を駆動する駆動手段の駆動周波数を検出し、その駆動周波数検出信号を参照入力として適応フィルタに供給し、その適応フィルタからの疑似ノイズ信号を音声再生用の内蔵スピーカに供給して、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生させるようにしたので、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生する専用スピーカを新たに設けずして、音響ノイズを低減させることができると共に、第１０の発明における参照マイク及びエラーマイクを不要とする、構成の簡単な音響ノイズ低減方法を得ることができる。
【００６２】
第１２の発明によれば、駆動手段によって駆動される音響ノイズ発生源よりの音響ノイズを参照マイクによって収音させ、駆動手段の駆動周波数を検出し、その駆動周波数検出信号を参照入力として適応フィルタに供給し、その適応フィルタからの疑似ノイズ信号を音声再生用の内蔵スピーカに供給して、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生させ、エラーマイクによって、音響ノイズ発生源からの音響ノイズの残差成分を収音させ、参照マイクからの信号を、内蔵スピーカ及びエラーマイク間の音響経路に相当する遅延時間だけ遅延させ、その遅延信号を参照入力とし、エラーマイクからの残差信号の最小二乗平均演算を行い、その演算結果によって適応フィルタの適応フィルタ係数を決定するようにしたので、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生する専用スピーカを新たに設けずして、音響ノイズを低減させることができると共に、第１０の発明における参照マイクを不要とする音響ノイズ低減方法を得ることができる。
【００６３】
第１３、第１４及び第１５の発明によれば、それぞれ第１０、第１１及び第１２の発明の音響ノイズ低減方法において、所定の音声信号と適応フィルタからの疑似ノイズ信号を加算し、その加算出力を内蔵スピーカに供給することによって、音響ノイズ発生源よりの音響ノイズを低減するようにしたので、それぞれ第１、第２及び第３の発明と同様の効果が得られると共に、内蔵スピーカよりの疑似ノイズ音響波によって、音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減し得、しかもその内蔵スピーカより、これに供給された音声信号に基づく音声を放声させることのできる音響ノイズ低減方法を得ることができる。
【００６４】
第１６及び第１７の発明によれば、それぞれ第１０及び第１２の発明の音響ノイズ低減方法において、エラーマイクよりの残差信号をリミットし、そのリミット出力を最小二乗平均演算するようにしたので、それぞれ第１０及び第１２の発明と同様の効果が得られるとと共に、最小二乗平均演算手段に大きなレベルの残差信号が入力するのが回避されるので、適応処理の収束速度が速くなると共に、誤動作が減少する音響ノイズ低減方法を得ることができる。
【００６５】
第１８の発明によれば、第１１の発明の音響ノイズ低減方法において、予め事前学習により求められた、適応フィルタの適応フィルタ係数を記憶手段に記憶しておき、その記憶されている適応フィルタ係数を適宜読み出して使用するようにしたので、第１１の発明と同様の効果が得られると共に、複雑な最小二乗平均演算処理を行わなくも、適応フィルタの適応フィルタ係数を容易に決定することのできる音響ノイズ低減方法を得ることができる。
【００６６】
第１９、第２０及び第２１の発明によれば、それぞれ第１、第２及び第３の発明のノイズ低減装置において、音響ノイズ発生源は、冷却ファンであるので、それぞれ第１、第２及び第３の発明の効果に加えて、本発明のノイズ低減装置が適用される電子機器内を冷却することのできるノイズ低減装置を得ることができる。
【００６７】
第２２、第２３及び第２４の発明によれば、それぞれ第１０、第１１及び第１２の発明のノイズ低減方法において、音響ノイズ発生源は、冷却ファンであるので、それぞれ第１０、第１１及び第１２の発明の効果に加えて、本発明のノイズ低減方法が適用される電子機器内を冷却することのできるノイズ低減方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の音響ノイズ低減装置の例を示すブロック線図である。
【図２】本発明の実施の形態の音響ノイズ低減装置の他の例を示すブロック線図である。
【図３】本発明の実施の形態の音響ノイズ低減装置の更に他の例を示すブロック線図である。
【図４】適応信号処理回路の例としてのフィルタード−Ｘ　ＬＭＳアルゴリズムの例を示すブロック線図である。
【図５】ＬＭＳ適応フィルタの例を示すブロック線図である。
【符号の説明】
４　ＦＩＲフィルタ、５　ＬＭＳ演算部、６　適応フィルタ、７　Ｐｌａｎｔ、８　加算器、９　加算器、２０　冷却ファン、２１　参照入力マイク、２２　増幅器（ＡＭＰ）、２３　Ａ／Ｄ変換器、２５　増幅器（ＡＭＰ）、２６　Ａ／Ｄ変換器、３０　適応処理回路、３１　適応信号処理回路、３２　ステップゲイン回路、３３　リミッタ、４１　ＣＣＤ（撮像素子）、４２　カメラ系信号処理回路、４３　記録系映像／音声信号処理回路、４４　音声マイク、４５　増幅器（ＡＭＰ）、４６　Ａ／Ｄ変換器、４７　切り換えスイッチ、４８　記録再生装置、５０　再生系映像／音声信号処理装置、５１　加算器、５２　Ｄ／Ａ変換器、５３　増幅器（ＡＭＰ）、５４　内蔵スピーカ。

Claims (24)

1. 音響ノイズを発生する音響ノイズ発生源と、
   該音響ノイズ発生源の近傍に配置された参照マイクと、
   該参照マイクからの信号を参照入力とする適応フィルタと、
   該適応フィルタからの疑似ノイズ信号が供給されることによって、上記音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生する音声再生用の内蔵スピーカと、
   上記音響ノイズ発生源からの音響ノイズの残差成分を収音するエラーマイクと、
   上記参照マイクからの信号を、上記内蔵スピーカ及び上記エラーマイク間の音響経路に相当する遅延時間だけ遅延させる、所定の伝達関数を有する遅延手段と、
   該遅延手段の出力を参照入力とし、上記エラーマイクからの残差信号の最小二乗平均演算を行い、その演算結果によって上記適応フィルタの適応フィルタ係数を決定する最小二乗平均演算手段とを有することを特徴とする音響ノイズ低減装置。
2. 駆動手段によって駆動されて、音響ノイズを発生する音響ノイズ発生源と、
   上記駆動手段の駆動周波数を検出する駆動周波数検出手段と、
   該駆動周波数検出手段よりの駆動周波数検出信号を参照入力とする適応フィルタと、
   該適応フィルタからの疑似ノイズ信号が供給されることによって、上記音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生する音声再生用の内蔵スピーカとを有することを特徴とする音響ノイズ低減装置。
3. 駆動手段によって駆動されて、音響ノイズを発生する音響ノイズ発生源と、
   上記駆動手段の駆動周波数を検出する駆動周波数検出手段と、
   該駆動周波数検出手段よりの駆動周波数検出信号を参照入力とする適応フィルタと、
   該適応フィルタからの疑似ノイズ信号が供給されることによって、上記音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生する音声再生用の内蔵スピーカと、
   上記音響ノイズ発生源からの音響ノイズの残差成分を収音するエラーマイクと、
   上記駆動周波数検出手段よりの駆動周波数検出信号を、上記内蔵スピーカ及び上記エラーマイク間の音響経路に相当する遅延時間だけ遅延させる、所定の伝達関数を有する遅延手段と、
   該遅延手段の出力を参照入力とし、上記エラーマイクからの残差信号の最小二乗平均演算を行い、その演算結果によって上記適応フィルタの適応フィルタ係数を決定する最小二乗平均演算手段とを有することを特徴とする音響ノイズ低減装置。
4. 請求項１に記載の音響ノイズ低減装置において、
   所定の音声信号と上記適応フィルタからの疑似ノイズ信号を加算する加算器を設けてなり、
   該加算器の加算出力を上記内蔵スピーカに供給することによって、上記音響ノイズ発生源よりの音響ノイズを低減することを特徴とする音響ノイズ低減装置。
5. 請求項２に記載の音響ノイズ低減装置において、
   所定の音声信号と上記適応フィルタからの疑似ノイズ信号を加算する加算器を設けてなり、
   該加算器の加算出力を上記内蔵スピーカに供給することによって、上記音響ノイズ発生源よりの音響ノイズを低減することを特徴とする音響ノイズ低減装置。
6. 請求項３に記載の音響ノイズ低減装置において、
   所定の音声信号と上記適応フィルタからの疑似ノイズ信号を加算する加算器を設けてなり、
   該加算器の加算出力を上記内蔵スピーカに供給することによって、上記音響ノイズ発生源よりの音響ノイズを低減することを特徴とする音響ノイズ低減装置。
7. 請求項１に記載の音響ノイズ低減装置において、
   上記エラーマイクよりの残差信号をリミットするリミット手段を設けてなり、該リミット手段の出力を、上記最小二乗平均演算手段によって、最小二乗平均演算することを特徴とする音響ノイズ低減装置。
8. 請求項３に記載の音響ノイズ低減装置において、
   上記エラーマイクよりの残差信号をリミットするリミット手段を設けてなり、該リミット手段の出力を、上記最小二乗平均演算手段によって、最小二乗平均演算することを特徴とする音響ノイズ低減装置。
9. 請求項２に記載の音響ノイズ低減装置において、
   予め事前学習により求められた、上記適応フィルタの適応フィルタ係数を記憶する記憶手段を設けてなり、
   該記憶手段に記憶されている上記適応フィルタ係数を適宜読み出して使用することを特徴とする音響ノイズ低減装置。
10. 音響ノイズ発生源よりの音響ノイズを参照マイクによって収音させ、
    上記参照マイクからの信号を参照入力として適応フィルタに供給し、
    該適応フィルタからの疑似ノイズ信号を音声再生用の内蔵スピーカに供給して、上記音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生させ、
    エラーマイクによって、上記音響ノイズ発生源からの音響ノイズの残差成分を収音させ、
    上記参照マイクからの信号を、上記内蔵スピーカ及び上記エラーマイク間の音響経路に相当する遅延時間だけ遅延させ、
    該遅延信号を参照入力とし、上記エラーマイクからの残差信号の最小二乗平均演算を行い、その演算結果によって上記適応フィルタの適応フィルタ係数を決定することを特徴とする音響ノイズ低減方法。
11. 音響ノイズを発生する音響ノイズ発生源を駆動する駆動手段の駆動周波数を検出し、
    該駆動周波数検出信号を参照入力として適応フィルタに供給し、
    該適応フィルタからの疑似ノイズ信号を音声再生用の内蔵スピーカに供給して、上記音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生させることを特徴とする音響ノイズ低減方法。
12. 駆動手段によって駆動される音響ノイズ発生源よりの音響ノイズを参照マイクによって収音させ、
    上記駆動手段の駆動周波数を検出し、
    該駆動周波数検出信号を参照入力として適応フィルタに供給し、
    該適応フィルタからの疑似ノイズ信号を音声再生用の内蔵スピーカに供給して、上記音響ノイズ発生源からの音響ノイズを低減するための疑似ノイズ音響波を発生させ、
    エラーマイクによって、上記音響ノイズ発生源からの音響ノイズの残差成分を収音させ、
    上記参照マイクからの信号を、上記内蔵スピーカ及び上記エラーマイク間の音響経路に相当する遅延時間だけ遅延させ、
    該遅延信号を参照入力とし、上記エラーマイクからの残差信号の最小二乗平均演算を行い、その演算結果によって上記適応フィルタの適応フィルタ係数を決定することを特徴とする音響ノイズ低減方法。
13. 請求項１０に記載の音響ノイズ低減方法において、
    所定の音声信号と上記適応フィルタからの疑似ノイズ信号を加算し、該加算出力を上記内蔵スピーカに供給することによって、上記音響ノイズ発生源よりの音響ノイズを低減することを特徴とする音響ノイズ低減方法。
14. 請求項１１に記載の音響ノイズ低減方法において、
    所定の音声信号と上記適応フィルタからの疑似ノイズ信号を加算し、該加算出力を上記内蔵スピーカに供給することによって、上記音響ノイズ発生源よりの音響ノイズを低減することを特徴とする音響ノイズ低減方法。
15. 請求項１２に記載の音響ノイズ低減方法において、
    所定の音声信号と上記適応フィルタからの疑似ノイズ信号を加算し、該加算出力を上記内蔵スピーカに供給することによって、上記音響ノイズ発生源よりの音響ノイズを低減することを特徴とする音響ノイズ低減方法。
16. 請求項１０に記載の音響ノイズ低減方法において、
    上記エラーマイクよりの残差信号をリミットし、該リミット出力を最小二乗平均演算することを特徴とする音響ノイズ低減方法。
17. 請求項１２に記載の音響ノイズ低減方法において、
    上記エラーマイクよりの残差信号をリミットし、該リミット出力を最小二乗平均演算することを特徴とする音響ノイズ低減方法。
18. 請求項１１に記載の音響ノイズ低減方法において、
    予め事前学習により求められた、上記適応フィルタの適応フィルタ係数を記憶手段に記憶しておき、該記憶されている適応フィルタ係数を適宜読み出して使用することを特徴とする音響ノイズ低減方法。
19. 請求項１に記載の音響ノイズ低減装置において、
    上記音響ノイズ発生源は、冷却ファンであることを特徴とする音響ノイズ低減装置。
20. 請求項２に記載の音響ノイズ低減装置において、
    上記音響ノイズ発生源は、冷却ファンであることを特徴とする音響ノイズ低減装置。
21. 請求項３に記載の音響ノイズ低減装置において、
    上記音響ノイズ発生源は、冷却ファンであることを特徴とする音響ノイズ低減装置。
22. 請求項１０に記載の音響ノイズ低減方法において、
    上記音響ノイズ発生源は、冷却ファンであることを特徴とする音響ノイズ低減方法。
23. 請求項１１に記載の音響ノイズ低減方法において、
    上記音響ノイズ発生源は、冷却ファンであることを特徴とする音響ノイズ低減方法。
24. 請求項１２に記載の音響ノイズ低減方法において、
    上記音響ノイズ発生源は、冷却ファンであることを特徴とする音響ノイズ低減方法。

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