JP2004080464A - 自動風音低減回路および自動風音低減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】音声信号のマルチチャンネル化に対応し、性能とシステム設計の自由度とを向上させることが可能な自動風音低減回路および自動風音低減方法を提供することを目的とする。
【解決手段】演算器２６、２７、２８により、それぞれ異なるように選択される音声チャンネル以外の音声チャンネルについての音声信号の加算信号を得て、演算器２９、３０、３１により、選択された音声チャンネルの音声信号から、対応する演算器２６、２７、２８からの加算信号を減算する。演算器２９、３０、３１からの減算信号は、ＬＰＦ２１、２３、２５により風音信号の周波数帯域に帯域制限されており、この帯域制限された演算器２９、３０、３１からの減算信号をレベル可変増幅器３２、３３、３４によりレベル制御した後、対応する音声チャンネルの音声信号から減算する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、デジタルビデオカメラなどの音声信号を処理する機器において、処理する音声信号の風音雑音を低減する自動風音低減回路および自動風音低減方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルビデオカメラ等のカメラ一体型ＶＴＲにおいて、音声は、ある任意の間隔で配置される複数の内蔵マイクロホンを用いて収音し、指向性演算回路を介して、Ｌ（左チャンネル）及びＲ（右チャンネル）の２チャンネルのステレオ音声信号として記録媒体に記録されるのが一般的である。
【０００３】
さらに、カメラ一体型ＶＴＲを用いた屋外撮影においては、ほとんどの場合、音声信号とともに、風音による風雑音が収音されてしまい、従来から非常に耳障りであった。しかしながら、特開平１１−６９４８０号特許公開公報、特開２００１−１８６５８５号特許公開公報には、マイクロホンを通じて収音される音声信号と風音信号との混合信号において、風音信号だけを回路的に自動低減する風音低減回路が提案されており、耳障りな風雑音を低減する方式が提供されるようになってきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の特開平１１−６９４８０号特許公開公報、特開２００１−１８６５８５号特許公開公報において開示されている方式は、音声信号が、Ｌ及びＲの２チャンネルのステレオ音声信号として記録されることを前提にして風音低減回路を構成していたために、３チャンネル以上の音声信号の記録には対応できていない。
【０００５】
つまり、マイクカプセル（マイクロホン）を３ヶ以上使用した場合でも、ステレオ音場処理等の指向性演算回路を介して、必ず２チャンネルの音声信号にして風音低減処理を行っている。したがって従来の風音低減回路は、ほとんどの場合に上述のステレオ音場処理等の指向性演算回路の後段に挿入する制約が発生し、性能向上とシステム設計の自由度アップという、指向性演算回路の前段に風音低減回路を挿入することのメリットを享受することができなかった。
【０００６】
さらに現状の民生用ＤＶ（デジタルビデオ）の記録フォーマットをみると４チャンネルまでのマルチチャンネル記録が可能であり、また近年のＭＰＥＧ／ＡＡＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ａｕｄｉｏ　Ｃｏｄｉｎｇ）方式、ドルビーデジタル方式、ＤＴＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｔｈｅａｔｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ）方式のようなマルチチャンネル記録を採用するようなカメラ一体型ＶＴＲの提供も今後期待されており、音声信号のマルチチャンネル記録に対応した自動風音低減回路の提供が望まれている。
【０００７】
以上のことにかんがみ、この発明は、上述した問題点を一掃し、音声信号のマルチチャンネル化に対応し、性能とシステム設計の自由度とを向上させることが可能な自動風音低減回路および自動風音低減方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の自動風音低減回路は、
Ｎ（Ｎは２以上の正数）個の音声チャンネルと、
前記Ｎ個の音声チャンネルから選択される１つの音声チャンネル以外のＮ−１個の音声チャンネルの音声信号をすべて加算する第１の加算手段と、
前記第１の加算手段において加算されていない前記選択される１つの音声チャンネルの音声信号から、前記第１の加算手段からの加算信号を減算する第１の減算手段と、
前記第１の加算手段と前記第１の減算手段との前段において前記Ｎ個の音声チャンネルの音声信号のそれぞれについて、あるいは、前記第１の減算手段の後段において、前記第１の減算手段からの出力信号について、風音信号の帯域成分を抽出する第１の抽出手段と、
前記第１の抽出手段により帯域制限された前記第１の減算手段からの出力信号の利得を制御する第１の利得制御手段と、
前記選択された１つの音声チャンネルの音声信号から、前記第１の利得制御手段により利得が制御された信号を減算する第２の減算手段と
を有し、
前記第２の減算手段の出力信号を前記選択された１つの音声チャンネルの音声出力とすることを特徴とする。
【０００９】
この請求項１に記載の発明の自動風音低減回路によれば、第１の加算手段により、予め選択される音声チャンネル以外の音声チャンネルについての音声信号の加算信号が得られ、第１の減算手段により、選択された音声チャンネルの音声信号から、第１の加算手段からの加算信号が減算されて、減算信号が得られる。
【００１０】
この減算信号は、第１の加算手段と第１の減算手段との前段において、あるいは、第１の減算手段の後段において、風音信号の帯域成分の信号となるように、第１の抽出手段により帯域制限するようにされたものである。帯域制限するようにされた第１の減算手段からの減算信号は、第１の利得制限手段によりその利得が制御され、利得制御された減算信号が、選択された音声チャンネルの音声信号（帯域制限されていない風音信号を含むもの）から減算され、減算後の音声信号が選択された音声チャンネルの出力信号とされる。
【００１１】
これにより、風音信号を含む選択される音声チャンネルの音声信号から風音信号のみキャンセルするようにし、風音信号を効果的に低減させた音声信号を得ることができるようにされる。また、上述した構成の自動風音低減回路を、複数チャンネルある音声チャンネルのうちの目的とする音声チャンネルに設けることにより、その音声チャンネルの音声信号から風音信号を効果的に低減させることができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明の自動風音低減回路は、請求項１に記載の自動風音低減回路であって、
前記第１の加算手段と、前記第１の減算手段と、前記第１の抽出手段と、前記第１の利得制御手段と、前記第２の減算手段とを前記Ｎ個の音声チャンネルに対応してＮ系統分有し、
前記選択される１つの音声チャンネルが各系統で重複することがないようにされていることを特徴とする。
【００１３】
この請求項２に記載の発明の自動風音低減回路によれば、Ｎ個の音声チャンネルのそれぞれに対して、自動風音低減回路が設けられるようにされ、Ｎ個の音声チャンネルのそれぞれの音声信号から風音信号を低減させるようにすることができるようにされる。
【００１４】
つまり、各音声チャンネルごとの音声信号について、風音信号を低減させるように処理することができるので、ステレオ２チャンネルはもとより、３チャンネル以上のマルチチャンネルにも対応することができるようにされる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明の自動風音低減回路は、請求項１または請求項２に記載の自動風音低減回路であって、
前記Ｎ個の音声チャンネルの音声信号のうち、任意の音声信号間の差分音声信号を得る第３の減算手段と、
前記第３の減算手段からの前記差分音声信号から風音信号の帯域成分を抽出する第２の抽出手段と、
前記第２の抽出手段よりの抽出信号が供給されて、風音信号のレベル検波信号を発生する検波手段と
を有し、
前記検波手段よりのレベル検波信号に基づいて、前記第１の利得制御手段の利得を可変制御することを特徴とする。
【００１６】
この請求項３に記載の自動風音低減回路によれば、Ｎ個の音声チャンネルの音声信号のうちの任意の音声信号間の差分音声信号から実際の風音信号のレベルに応じたレベル検波信号を得て、個のレベル検波信号に基づいて、第１の利得制御手段における利得が制御するようにされる。
【００１７】
これにより、音声信号に含まれる実際の風音信号のレベルに応じて、風音信号をキャンセルするための第１の減算回路からの減算信号のレベルを制御することができるので、音声信号に含まれる風音信号をそのレベルに対応して効果的にキャンセルするようにすることができる。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明の自動風音低減回路は、請求項２または請求項３に記載の自動風音低減回路であって、
前記Ｎ系統分の前記第２の減算手段のそれぞれからの出力信号をすべて加算する第２の加算手段と、
前記第２の加算手段よりの信号が供給されて、風音信号の帯域成分を抽出する第３の抽出手段と、
前記第３の抽出手段からの出力信号の利得を制御する第２の利得制御手段と、
前記Ｎ系統分の前記第２の減算手段のそれぞれからの出力信号から、前記第２の利得制御手段の出力信号を減算するＮ系統分の第４の減算手段と
を有するようにし、
前記Ｎ系統分の第４の減算手段のそれぞれからの出力信号を前記Ｎ個の音声チャンネルの音声出力とすることを特徴とする。
【００１９】
この請求項４に記載の発明の自動風音低減回路によれば、Ｎ個の第２の減算手段からの出力信号が第２の加算手段で加算されるとともに、第２の抽出手段で風音信号の帯域成分に帯域制限され、さらに第２の利得制御手段により利得制御される。この利得制御された信号が、第４の減算手段において、Ｎ個の第２の減算手段の出力信号のそれぞれから減算され、風音信号の残留成分をもキャンセルしたＮ個の音声チャンネルに対応したＮ個の音声信号が得られる。
【００２０】
これにより、風音信号が低減された音声信号に残留する風音信号成分をさらに効果的に低減させ、風音信号が気にならない音声信号を出力することができるようにされる。
【００２１】
また、請求項５に記載の発明の自動風音低減回路は、請求項４に記載の自動風音低減回路であって、
前記検波手段よりのレベル検波信号によって、前記第２の利得制御手段の利得を可変制御することを特徴とする自動風音低減回路。
【００２２】
この請求項５に記載の発明の自動風音低減回路によれば、第２の利得制限手段においては、検波手段からのレベル検波信号に基づいて、入力信号の利得が制御するようにされる。
【００２３】
これにより、風音信号のキャンセルに用いられる信号のレベルを、音声信号に含まれる実際の風音信号のレベルに応じて制御することができるので、音声信号に残存する風音信号を効果的にキャンセルすることができるようにされる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、この発明による自動風音低減回路、自動風音低減方法の一実施の形態について説明する。まず、全体の説明を簡単にするため、一般的なビデオカメラ（カメラ一体型ＶＴＲ）における風音信号の周波数特性と、従来のＬ／Ｒ２チャンネル風音低減回路の一例について説明する。
【００２５】
［風音信号の周波数特性について］
図４は、一般的なビデオカメラにおいて収音される風音信号の周波数特性の例を示す図である。図４に示すように、風音信号は、約１ｋＨｚ程度から低周波数になるにしたがって１／Ｆ特性（Ｆは周波数）でレベルが増加する。
【００２６】
しかし、使用するマイクユニットの特性や、音声信号を処理するアナログ回路のカップリングコンデンサの影響で極低周波数ではレベルが減少するために、約２００Ｈｚ付近にピークをもっている。また、風音信号は、マイクロホン近辺に発生する渦状の気流が原因であるために、それぞれのマイクロホンからの風音信号は、音声信号と比較して相関性がないランダム信号である。
【００２７】
［２チャンネルの風音低減回路について］
次に、上述したような特徴を有する風音信号を低減するための従来のＬ／Ｒ２チャンネル風音低減回路について説明する。図５は、従来のＬ／Ｒ２チャンネル風音低減回路を説明するためのブロック図である。
【００２８】
マイクロホン１０１、１０２により収音された風音信号を含むＲｃｈ（右チャンネル）、Ｌｃｈ（左チャンネル）の音声信号は、それぞれ増幅器１０３、１０４を介して、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ　ｔｏ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１０５、１０６に供給され、ここでアナログ−デジタル変換されてデジタル信号とされる。
【００２９】
ＡＤＣ１０５においてデジタル信号に変換されたＲｃｈ側の音声信号は、遅延器１０７と演算器１０９の−（マイナス）端子に供給され、ＡＤＣ１０６においてデジタル信号に変換されたＬｃｈ側の音声信号は、遅延器１０８と演算器１０９の＋（プラス）端子に供給される。演算器１０９では、Ｒｃｈ側の音声信号とＬｃｈ側の音声信号との差成分（Ｌ−Ｒ）信号を演算し、これをＬＰＦ（Ｌｏｗ−Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）１１０、１２１に供給する。
【００３０】
ここで前述したように、風音信号はＬ／Ｒチャンネル間で相関性がないために、差成分（Ｌ−Ｒ）信号についてＬＰＦ１１０において、図４に示した風音帯域のみを通過させることによりほとんどの風音信号が抽出できる。また、ＬＰＦ１２１では、さらに極低周波数を通過させると、ほとんど音声信号を含まない風音信号のみが抽出できる。
【００３１】
そして、ＬＰＦ１２１からの出力は、増幅器１２２において増幅され、ＤＥＴ（検波処理部）１２３において風音信号がレベル検波される。ＤＥＴ１２３からのレベル検波出力は、係数生成部１２４に供給される。係数生成部１２４は、ＤＥＴ１２３からのレベル検波出力を成形して次段への制御係数としての風音レベル検波信号を生成し、これをレベル可変増幅器１１１、１１８に供給する。
【００３２】
また、前述のＬＰＦ１１０からの出力はレベル可変増幅器１１１において、係数生成部１２４からの風音レベル検波信号によりレベルコントロールされる。このときレベル可変増幅器１１１は、風音が大きい、つまり風音レベル検波信号のレベルが大きいときに出力が大きくなるように制御され、逆に風音がないときは、風音レベル検波信号のレベルがゼロになり出力がゼロになるように制御される。
【００３３】
そして、図５に示すように、このレベル可変増幅器１１１からの出力信号は、演算器１１２で遅延器１０７からの遅延された信号と加算され、演算器１１３で遅延器１０８からの遅延された信号から減算される。
【００３４】
これら演算器１１２、１１３においての演算の意味について説明する。まずＬｃｈの音声信号をＬｓ、Ｌｃｈの風音信号をＬｗとし、Ｒｃｈの音声信号をＲｓ、Ｒｃｈの風音信号をＲｗとし、さらに風音が最大の時、レベル可変増幅器１１１の出力／入力比を０．５倍に設定すると、演算器１１２の出力Ｒａと演算器１１３の出力Ｌａはそれぞれ（１）式、（２）式で表わされる。
【００３５】
Ｒａ＝（Ｒｓ＋Ｒｗ）＋０．５（Ｌｗ−Ｒｗ）
＝Ｒｓ＋０．５（Ｌｗ＋Ｒｗ）　　・・・（１）式
Ｌａ＝（Ｌｓ＋Ｌｗ）−０．５（Ｌｗ−Ｒｗ）
＝Ｌｓ＋０．５（Ｌｗ＋Ｒｗ）　　・・・（２）式。
【００３６】
つまり、風音信号Ｒｗ、Ｌｗが大きい時は、風音信号はどちらも（Ｌｗ＋Ｒｗ）成分でモノラル信号となり、風音信号Ｒｗ、Ｌｗがゼロではそれぞれの音声信号Ｒｓ、Ｌｓが出力される。風音信号は音声信号と比較して、チャンネル間の相関性がないため、加算することで大きく低減することができる。また、遅延器１０７、１０８は、ＬＰＦ１１０による遅延分を本線側で補償しているもので、演算器１１２、１１３での信号タイミングを合わせて、より低減効果を上げている。
【００３７】
さらに、演算器１１２、１１３の出力は、それぞれ遅延器１１５、１１６に入力されるとともに、演算器１１４に入力されて両者が加算され、その出力がＬＰＦ１１７に供給される。ＬＰＦ１１７は、ＬＰＦ１１０と同様に風音帯域を抽出する帯域に設定される。
【００３８】
ＬＰＦ１１７の出力は、レベル可変増幅器１１８において前述の係数生成部１２３からの風音レベル検波信号によりレベルコントロールされ、風音が大きい、つまり風音レベル検波信号のレベルが大きいときに出力が大きくなるように制御され、逆に風音がないときは、風音レベル検波信号のレベルがゼロになり出力がゼロになるように制御される。レベル可変増幅器１１８の出力は、演算器１１９で、遅延器１１５を通った信号から減算され、演算器１２０で遅延器１１６を通った信号から減算される。
【００３９】
これら演算器１１９、１２０においての演算の意味について説明する。まず上述した（１）式、（２）式を用い、さらに風音が最大の時、レベル可変増幅器１１８の出力／入力比を０．５倍に設定すると、演算器１１９の出力Ｒｂと演算器１２０の出力Ｌｂはそれぞれ（３）式、（４）式で表わされる。
【００４０】
Ｒｂ＝Ｒｓ＋０．５（Ｌｗ＋Ｒｗ）−０．５（Ｌｗ＋Ｒｗ）＝Ｒｓ・・・（３）式
Ｌｂ＝Ｌｓ＋０．５（Ｌｗ＋Ｒｗ）−０．５（Ｌｗ＋Ｒｗ）＝Ｌｓ・・・（４）式。
【００４１】
したがって、風音信号Ｒｗ、Ｌｗはキャンセルされて音声信号Ｒｓ、Ｌｓのみが得られる。また、前述の遅延器１１５、１１６は、ＬＰＦ１１７による遅延分を本線側で補償しているもので、演算器１１９、１２０での信号タイミングを合わせて、より低減効果を上げている。したがって演算器１１９、１２０の出力信号は、以上のように風音信号が低減された音声信号となり、ビデオカメラであれば記録系信号処理に入力され、映像信号系からの映像信号とともにテープ等の記録媒体に記録されることになる。
【００４２】
［マルチチャンネルの自動風音低減回路、自動風音低減方法について］
上述したように、従来のＬ／Ｒ２チャンネル風音低減回路の場合には、風音信号のレベルに応じて、効果的に風音を低減させることができるものの、音声チャンネルが、Ｌ／Ｒ２チャンネルを前提としていたために、音声チャンネルが３チャンネル以上のマルチチャンネルの場合にも２チャンネルにした後でなければ風音低減処理を行うことができず、性能やシステム設計上の自由度の向上を図ることができなかった。
【００４３】
以下に説明するこの発明による自動風音低減回路、自動風音低減方法は、３チャンネル以上のマルチチャンネルの場合であっても、Ｌ／Ｒ２チャンネルの音声信号に変換することなく、各チャンネルの音声信号と風音信号とからなる合成信号から、風音信号のみを効果的に低減させることができるものである。以下においては、音声信号チャンネルが３チャンネルの場合を例にして説明する。
【００４４】
図１は、この発明によるマルチチャンネルに対応した自動風音低減回路、自動風音低減方法が適用された自動風音低減回路１を説明するためのブロック図である。図１に示すように、この実施の形態の自動風音低減回路１は、３つのマイクロホン１０、１１、１２により収音された音声信号のそれぞれを独立に処理することが可能な３チャンネル対応のものである。
【００４５】
マイクロホン１１により収音されたＲｃｈ（右チャンネル）の音声信号と、マイクロホン１０により収音されたＣｃｈ（中央チャンネル）の音声信号と、マイクロホン１２により収音されたＬｃｈ（左チャンネル）の音声信号とのそれぞれは、対応する増幅器１３、１４、１５を通じて、対応するＡＤＣ１６、１７、１８に供給される。ＡＤＣ１６、１７、１８のそれぞれは、対応する増幅器１３、１４，１５のそれぞれからのアナログ音声信号をデジタル信号に変換する。
【００４６】
そして、ＡＤＣ１６からのＲｃｈのデジタル音声信号Ｒは、遅延器２０と、ＬＰＦ２１と、演算器１９の−側端子に供給され、ＡＤＣ１７からのＣｃｈのデジタル音声信号Ｃは、遅延器２２と、ＬＰＦ２３に供給され、ＡＤＣ１８からのＬｃｈのデジタル音声信号Ｌは、遅延器２４と、ＬＰＦ２５と、演算器１９の＋側端子に供給される。
【００４７】
演算器１９では、＋側端子に供給されたＬｃｈのデジタル音声信号Ｌから、−側端子に供給されたＲｃｈのデジタル音声信号Ｒを減算し、その出力信号である（Ｌ−Ｒ）信号をＬＰＦ１２１に供給し、増幅器１２２、ＤＥＴ１２３、係数生成部１２４を通じて風音レベル検波信号を生成する。この風音レベル検波信号の生成方法は、図５に示した２チャンネルの風音低減回路の同一参照符号を付したブロック部分と同じである。
【００４８】
また、ＬＰＦ２１において図４に示した風音帯域に制限されたＲｃｈのデジタル音声信号（Ｒｃｈの風音信号）Ｒｗは、演算器３０の＋側端子と、演算器２６の一方の＋側端子と、演算器２７の一方の＋側端子に供給され、ＬＰＦ２３において図４に示した風音帯域に制限されたＣｃｈのデジタル音声信号（Ｃｃｈの風音信号）Ｃｗは、演算器３１の＋側端子と、演算器２６の他方の＋側端子と、演算器２８の一方の＋側端子に供給され、ＬＰＦ２５において図４に示した風音帯域に制限されたＬｃｈのデジタル音声信号（Ｌｃｈの風音信号）Ｌｗは、演算器２９の＋側端子と、演算器２８の他方の＋側端子と、演算器２７の他方の＋側端子に入力される。
【００４９】
さらに、演算器２６からのＲｃｈの風音信号ＲｗとＣｃｈの風音信号Ｃｗとの加算信号である（Ｒｗ＋Ｃｗ）信号は、演算器２９の−側端子に供給され、演算器２９の＋側端子に供給されるＬｃｈの風音信号Ｌｗから減算され、（Ｌｗ−Ｒｗ−Ｃｗ）信号としてレベル可変増幅器３４に供給される。
【００５０】
同様に、演算器２７からのＲｃｈの風音信号ＲｗとＬｃｈの風音信号Ｌｗとの加算信号である（Ｒｗ＋Ｌｗ）信号は、演算器３１の−側端子に入力され、演算器３１の＋側端子に供給されるＣｃｈの風音信号Ｃｗから減算され、（Ｃｗ−Ｒｗ−Ｌｗ）信号としてレベル可変増幅器３３に供給される。
【００５１】
また、演算器２８からのＬｃｈの風音信号ＬｗとＣｃｈの風音信号Ｃｗとの加算信号である（Ｌｗ＋Ｃｗ）信号は、演算器３０の−側端子に入力され、演算器３０の＋側端子に供給されるＲｃｈの風音信号Ｒｗから減算されて、（Ｒｗ−Ｌｗ−Ｃｗ）信号としてレベル可変増幅器３２に供給される。
【００５２】
そして、レベル可変増幅器３２、３３、３４のそれぞれは、係数生成部１２４からの前述した風音レベル検波信号によりレベルコントロールされ、風音が大きい、つまり風音レベル検波信号のレベルが大きいときに出力が大きくなるように制御され、逆に風音がないときは、風音レベル検波信号のレベルがゼロになり出力がゼロになるように制御される。
【００５３】
さらに、レベル可変増幅器３２、３３、３４からの出力信号は、それぞれ演算器３５、３６、３７の−側端子に入力され、それぞれ対応する遅延器２０、２２、２４からの＋側端子に供給されたデジタル音声信号Ｒ、Ｃ、Ｌのそれぞれから減算されて、その出力信号が対応する端子４０、４１、４２からＲｃｈ信号、Ｃｃｈ信号、Ｌｃｈ信号として出力され、また風音レベル検波信号は端子４３から検波出力として出力される。
【００５４】
ここで、図１に示したこの実施の形態の自動風音低減回路１の動作について説明する。ここでは、Ｌｃｈの音声信号をＬｓ、風音信号をＬｗとし、Ｒｃｈの音声信号をＲｓ、風音信号をＲｗとし、Ｃｃｈの音声信号をＣｓ、風音信号をＣｗとし、さらに風音が最大の時、レベル可変増幅器３２、３３、３４の出力／入力比を０．５倍に設定し、また、出力端子４０、４１、４２から出力されるＲｃｈ信号、Ｃｃｈ信号、Ｌｃｈ信号の出力信号をそれぞれＲａ、Ｃａ、Ｌａで表わすとすると、そのそれぞれは以下に示す（５）式、（６）式、（７）式で表わされる。
【００５５】
Ｒａ＝（Ｒｓ＋Ｒｗ）−０．５（Ｒｗ−Ｌｗ−Ｃｗ）
＝Ｒｓ＋０．５（Ｒｗ＋Ｌｗ＋Ｃｗ）　　・・・（５）式
Ｃａ＝（Ｃｓ＋Ｃｗ）−０．５（Ｃｗ−Ｒｗ−Ｌｗ）
＝Ｃｓ＋０．５（Ｒｗ＋Ｌｗ＋Ｃｗ）　　・・・（６）式
Ｌａ＝（Ｌｓ＋Ｌｗ）−０．５（Ｌｗ−Ｒｗ−Ｃｗ）
＝Ｌｓ＋０．５（Ｒｗ＋Ｌｗ＋Ｃｗ）　　・・・（７）式。
【００５６】
つまり、風音の大きい時は、それぞれの出力における風音信号はどれも（Ｒｗ＋Ｌｗ＋Ｃｗ）成分となり、すべてのチャンネルの風音信号を加算したモノラル信号になるため、音声信号と比較してチャンネル間の相関性がない風音信号は、これを加算する形式にすることで大きく低減することができる。また、風音がない時は、Ｒｗ、Ｃｗ、Ｌｗがゼロになりそれぞれの音声信号Ｒｓ、Ｃｓ、Ｌｓが出力される。
【００５７】
また、遅延器２０、２２、２４は、それぞれＬＰＦ２１、２３、２５による遅延分を本線側で補償しているもので、演算器３５、３６、３７での信号タイミングを合わせて、より低減効果を上げている。また、ＬＰＦ２１、２３、２５は、図４に示した風音帯域を通過帯域としてほとんどの風音信号が抽出でき、ＬＰＦ１２１ではさらに極低周波数を通過させるとほとんど音声信号を含まない風音信号のみが抽出される。
【００５８】
尚、図１において風音レベル検波信号の生成には、演算器１９により（Ｌ−Ｒ）信号を使用したが、これに限定されるものではなく、３チャンネルの差成分であれば（Ｃ−Ｒ）信号でも、（Ｌ−Ｃ）信号でも良く、またこれらの差成分の組み合わせのうち、最大値を選択しても良い。
【００５９】
このように、図１に示した自動風音低減回路は、各音声チャンネルに対して、自動風音低減回路を設けている。すなわち、図１にも示したように、Ｒｃｈに対しては、演算器２８（第１の加算手段）、演算器３０（第１の減算手段）、レベル可変増幅器３２（第１の利得制御手段）、演算器３５（第２の減算手段）からなる自動風音低減回路を設け、Ｃｃｈに対しては、演算器２７（第１の加算手段）、演算器３１（第１の減算手段）、レベル可変増幅器３３（第１の利得制御手段）、演算器３６（第２の減算手段）からなる自動風音低減回路を設けている。
【００６０】
また、Ｌｃｈに対しては、演算器２６（第１の加算手段）、演算器２９（第１の減算手段）、レベル可変増幅器３４（第１の利得制御手段）、演算器３７（第２の減算手段）からなる自動風音低減回路を設けている。また、ＬＰＦ２１、２３、２５のそれぞれが第１の抽出手段に相当するものである。
【００６１】
このように、各音声チャンネルに対して、自動風音低減回路を設けるようにすることにより、音声チャンネル数に左右されること無く、各音声チャンネルの音声について、風音信号を低減させることができるようにしている。
【００６２】
なお、複数の音声チャンネルのそれぞれに自動風音低減回路を設ける場合に限るものではなく、例えば、Ｌｃｈ（左チャンネル）とＲｃｈ（右チャンネル）だけに自動風音低減回路を設けるなど、選択した音声チャンネルに対して自動風音低減回路を設けるようにしてもよい。
【００６３】
このように、風音信号を収音しやすい音声チャンネルのみに自動風音低減回路を設けるようにすることにより、風音信号を低減させた安価な音声信号処理システムを構築することができるようにされる。
【００６４】
しかし、図１に示した自動風音低減回路１の場合、上述した（５）式、（６）式、（７）式からもわかるように、風音信号が残留している。そこで、図１に示した自動風音低減回路１の後段に、残留風音低減用の自動風音低減回路を設けることにより、残留する風音信号をさらに低減させることが可能となる。
【００６５】
図２は、図１に示した自動風音低減回路１の後段に設けられ、残留する風音信号をさらに低減させるための自動風音低減回路２を説明するためのブロック図である。すなわち、図２に示す自動風音低減回路２は、図１に示した自動風音低減回路１からの出力信号の供給を受けて、供給される音声信号に残留する風音信号をさらに低減するためのものである。
【００６６】
図１に示した自動風音低減回路１から図２に示した自動風音低減回路２に接続される端子は、図１に示した自動風音低減回路１と同じ参照符号を付して説明する。
【００６７】
図２に示すように、端子４０を通じて供給される図１に示した自動風音低減回路１からのＲｃｈのデジタル音声信号は、演算器５０の一方の＋側端子と、遅延器５４を介して演算器５７の＋側端子に供給される。また、端子４１を通じて供給される図１に示した自動風音低減回路１からのＣｃｈのデジタル音声信号は、演算器５０の他方の＋側端子と、遅延器５５を介して演算器５８の＋側端子に供給される。
【００６８】
同様に、端子４２を通じて供給される図１に示した自動風音低減回路１からのＬｃｈのデジタル音声信号は、演算器５１の一方の＋側端子と、遅延器５６を介して演算器５９の＋側端子に供給される。
【００６９】
また、演算器５０からの加算出力は、演算器５１の他方の＋側端子に供給され、その演算器５１からの加算出力は、ＬＰＦ５２を介してレベル可変増幅器５３に供給されるが、このレベル可変増幅器５３は、端子４３からの風音レベル検波信号により、図１に示した自動風音低減回路１のレベル可変増幅器３２、３３、３４と同様に制御される。
【００７０】
そして、レベル可変増幅器５３の出力は、演算器５７、５８、５９のそれぞれの−側端子に供給され、＋側端子のＲｃｈのデジタル音声信号、Ｃｃｈのデジタル音声信号、Ｌｃｈのデジタル音声信号からそれぞれ減算されて、端子６０、６１、６２からＲｃｈ出力、Ｃｃｈ出力、Ｌｃｈ出力として出力される。
【００７１】
ここで、図２に示した自動風音低減回路２の動作について説明する。前述した（５）式、（６）式、（７）式のそれぞれを用い、さらに風音が最大の時、レベル可変５３の出力／入力比を０．５倍に設定し、端子６０、６１、６２からのＲｃｈ出力、Ｃｃｈ出力、Ｌｃｈ出力のそれぞれをＲｂ、Ｃｂ、Ｌｂとすると、Ｒｃｈ出力Ｒｂ、Ｃｃｈ出力Ｃｂ、Ｌｃｈ出力Ｌｂのそれぞれは、以下に示す（８）式、（９）式、（１０）式で表わされる。
【００７２】
Ｒｂ＝Ｒｓ＋０．５（Ｒｗ＋Ｌｗ＋Ｃｗ）
−０．５（Ｒｗ＋Ｌｗ＋Ｃｗ）＝Ｒｓ　　　・・・（８）式
Ｃｂ＝Ｃｓ＋０．５（Ｒｗ＋Ｌｗ＋Ｃｗ）
−０．５（Ｒｗ＋Ｌｗ＋Ｃｗ）＝Ｃｓ　　　・・・（９）式
Ｌｂ＝Ｌｓ＋０．５（Ｒｗ＋Ｌｗ＋Ｃｗ）
−０．５（Ｒｗ＋Ｌｗ＋Ｃｗ）＝Ｌｓ　　　・・・（１０）式。
【００７３】
したがって、残留する風音信号Ｒｗ、Ｌｗ、Ｃｗはすべてキャンセルされて音声信号Ｒｓ、Ｃｓ、Ｌｓのみが得られる。また、遅延器５４、５５、５６は、ＬＰＦ５２による遅延分を本線側で補償しているもので、演算器５７、５８、５９での信号タイミングを合わせて、より低減効果を上げている。
【００７４】
以上のように、端子６０、６１、６２から出力されるＲｃｈ出力、Ｃｃｈ出力、Ｌｃｈ出力は、風音信号がキャンセルされて風音信号を含まない音声信号となり、ビデオカメラであれば記録系信号処理に入力され、映像信号系からの映像信号とともにテープ等の記録媒体に記録されることになる。
【００７５】
そして、上述したように、自動風音低減回路を３チャンネル以上のマルチチャンネル対応にすることにより、容易に指向性演算回路の前段で風音低減処理を行うことができるようになり、性能向上とシステム設計の自由度アップが可能になる。もちろん、２チャンネルにも対応できることは言うまでもない。
【００７６】
なお、図２において、演算器５０、５１が第２の加算手段に相当し、ＬＰＦ５２が第３の抽出手段に相当し、レベル可変増幅器５３が、第２の利得制御手段に相当し、演算器５７、５８、５９が第４の減算手段に相当するものである。
【００７７】
次に、この発明による自動風音低減回路、自動風音低減方法を利用した音声信号処理系のマルチチャンネル化の例について説明する。図３は、３ヶのマイクロホンを有する場合の音声信号処理系のマルチチャンネル化の例を説明するための図である。
【００７８】
この例は、図３Ａに示すように、３ヶの無指向性マイクロホンＭＬ、ＭＣ、ＭＲを配置した場合に、フロント右方向（以下ＦＲ方向という。）と、フロント中央方向（以下ＦＣ方向という。）と、フロント左方向（以下ＦＬ方向という。）と、リア左方向（以下ＲＬ方向という）と、リア中央（以下ＲＣ方向という。）と、リア右（以下ＲＲ方向という）からの音声に指向性をもつマルチチャンネル化の例である。
【００７９】
この例の３ヶのマイクロホンＭＬ、ＭＣ、ＭＲのそれぞれは、無指向特性のものであり、マイクロホン受音面の方向は特に限定せず、図３Ａに示したように三角形を成して配置される。それぞれのマイクロホンＭＬ、ＭＣ、ＭＲからの出力信号をＬ、Ｒ、Ｃとすれば、この時合成される各指向方向の信号は以下の式で表される。
【００８０】
フロント左方向　（ＦＬ）：Ｌ−α（Ｃ−φ）　　　　　　・・・（１１）式
フロント中央方向（ＦＣ）：（Ｌ＋Ｒ）／２−α（Ｃ−φ）　・・・（１２）式
フロント右方向　（ＦＲ）：Ｒ−α（Ｃ−φ）　　　　　　・・・（１３）式
リア左方向　　　（ＲＬ）：Ｃ−α（Ｒ−φ）　　　　　　・・・（１４）式
リア中央方向　　（ＲＣ）：Ｃ−α（（Ｌ＋Ｒ）／２−φ）　・・・（１５）式
リア右方向　　　（ＲＲ）：Ｃ−α（Ｌ−φ）　　　　　　・・・（１６）式
ここで、αは所定乗算係数、φは所定時間遅延とする。
【００８１】
これらの指向パターンは、各方向に向かって１次音圧傾斜（カージオイド）特性を示す。なお、上述したように、αは周波数特性をフラットにするための乗算係数を表わしており、φは配置されたマイク間の物理的距離に相当する時間遅延成分を表わしている。
【００８２】
したがって、マイクロホンＭＬ、ＭＲ、ＭＣからの出力信号に、この発明によるマルチチャンネル対応の自動風音低減回路を通して、図３Ｂに示し、また上述もした指向性演算処理を施すことにより、風音低減がなされた各指向性を有するマルチチャンネル化された音声信号が得られる。
【００８３】
また、図３においてＦＬ方向とＦＲ方向だけを演算して、それぞれステレオ２チャンネル信号のＬｃｈ出力、Ｒｃｈ出力とすることも可能であり、この場合には、指向性演算処理の後段に図５の従来の２チャンネル自動風音低減処理を挿入することもできるが、図３のように指向性演算処理の前段に挿入することにより、従来にない効果が得られる。
【００８４】
これは、一般に指向性演算処理は、各マイクロホンからの信号の位相ずれを強調する処理であるがゆえに、各マイクロホンからの信号に相関性がない風音信号は、指向性演算処理を通すとレベルが悪化してしまう。したがって指向性演算処理の前段にこの発明によるマルチチャンネル対応の自動風音低減処理回路を挿入することで、この悪化を防ぐことができる。
【００８５】
また、上述の実施の形態においては、３チャンネルの音声信号に対して自動風音低減処理を施す例を説明したが、４チャンネル以上の場合においても、同様に処理が可能である。
【００８６】
つまり、Ｎ（Ｎは２以上の整数）チャンネルの音声チャンネルがある場合に、重複することがないようにＮチャンネルの音声チャンネルから１の音声チャンネルを選択し、この選択された音声チャンネル以外の音声チャンネルの音声信号を加算してＮ個の加算信号を得て、選択された音声チャンネルの音声信号から対応する加算信号を減算してＮ個の減算信号を得て、このＮ個の減算信号が風音信号の帯域となるように帯域制限する。
【００８７】
そして、Ｎ個の音声チャンネルの音声信号のそれぞれから、帯域制限するようにされたＮ個の減算信号のうちの対応する減算信号をレベル調整（利得制御）して減算することにより、Ｎ個の音声チャンネルのそれぞれの音声信号に含まれる風音信号を低減させることができる。
【００８８】
さらに、上述したように、風音信号が低減されたＮ個の音声チャンネルの音声信号のそれぞれから、風音信号が低減されたＮ個の音声チャンネルの音声信号の加算信号を風音信号の周波数帯域に帯域制限し、レベル調整した信号を減算することにより、目的とする音声信号中に残留する風音信号をキャンセルし、風音信号を含まない目的とする音声信号のみを得ることができる。
【００８９】
また、レベル調整は、音声信号に含まれる風音信号の信号レベルに応じて行うものに限るものではなく、風音信号の平均的なレベルに応じて固定的に行うようにしたり、また、強、中、弱のように、予め決められた段階ごとのレベルに応じて、レベル調整を選択された段階に応じて行うようにしたりすることもできる。
【００９０】
また、前述した実施の形態においては、演算器２６、３９、演算器２７、３１、演算器２８、２９の前段において、各音声チャンネルの音声信号の帯域制限を行うようにしたが、これに限るものではなく、演算器２９、３０、３１の出力信号について帯域制限するようにしてもよい。
【００９１】
また、上述した実施の形態においては、マイクロホンにより収音された音声信号に対して自動風音低減処理を施す例を説明したが、これに限るものではない。マルチチャンネル記録された記録媒体からの音声信号の再生時においても、図１及び図２に示した場合と同様に自動風音低減処理が可能である。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明による自動風音低減回路、自動風音低減方法によれば、３チャンネル以上の音声信号に対しても自動風音低減処理を施すことができるため、自動風音低減処理を挿入する場所を選ばず自由度があり、今後のマルチチャンネル化にも対応可能である。
【００９３】
また、風音低減処理を、図１、図２に示したように、２段階に分けることができるので、システムの必要性に応じて回路規模を選択することができる。
【００９４】
また、ステレオ演算処理等の指向性演算処理の前段に風音低減処理を施すことで、風音信号レベルが悪化する前に低減することができ、後段の信号のダイナミックレンジの確保が楽になり、システム設計がし易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による自動風音低減回路、自動風音低減方法の一実施の形態を説明するための図である。
【図２】この発明による自動風音低減回路、自動風音低減方法の一実施の形態を説明するための図である。
【図３】無指向性マイクロホン３ヶ配置による音声信号系のマルチチャンネルの一例を説明するための図である。
【図４】ビデオカメラに搭載されたマイクロホンにより収音される風音信号の周波数特性を説明するための図である。
【図５】従来の２チャンネルの自動風音低減回路の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
１、２…自動風音低減回路、１０、１１、１２…マイクロホン、１３、１４、１５…増幅器、１６、１７、１８…ＡＤＣ（アナログ／デジタル変換器）、１９…演算器（減算用）、２０、２２、２４…遅延器、２１、２３、２５…ＬＰＦ、２６、２７、２８…演算器（加算用）、２９、３０、３１…演算器（減算用）、３２、３３、３４…レベル可変増幅器、３５、３６、３７…演算器（減算用）、４０…Ｒｃｈ端子、４１…Ｃｃｈ端子、４２…Ｌｃｈ端子、４３…検波端子、５０、５１…演算器（加算用）、５２…ＬＰＦ、５３…レベル可変増幅器、５４、５５、５６…遅延器、５７、５８、５９…演算器（減算用）、６０…Ｒｃｈ端子、６１…Ｃｃｈ端子、６２…Ｌｃｈ端子、１２１…ＬＰＦ、１２２…増幅器、１２３…検波器、１２４…係数生成部

Claims (10)

1. Ｎ（Ｎは２以上の正数）個の音声チャンネルと、
   前記Ｎ個の音声チャンネルから選択される１つの音声チャンネル以外のＮ−１個の音声チャンネルの音声信号をすべて加算する第１の加算手段と、
   前記第１の加算手段において加算されていない前記選択される１つの音声チャンネルの音声信号から、前記第１の加算手段からの加算信号を減算する第１の減算手段と、
   前記第１の加算手段と前記第１の減算手段との前段において前記Ｎ個の音声チャンネルの音声信号のそれぞれについて、あるいは、前記第１の減算手段の後段において、前記第１の減算手段からの出力信号について、風音信号の帯域成分を抽出する第１の抽出手段と、
   前記第１の抽出手段により帯域制限された前記第１の減算手段からの出力信号の利得を制御する第１の利得制御手段と、
   前記選択された１つの音声チャンネルの音声信号から、前記第１の利得制御手段により利得が制御された信号を減算する第２の減算手段と
   を有し、
   前記第２の減算手段の出力信号を前記選択された１つの音声チャンネルの音声出力とすることを特徴とする自動風音低減回路。
2. 請求項１に記載の自動風音低減回路であって、
   前記第１の加算手段と、前記第１の減算手段と、前記第１の抽出手段と、前記第１の利得制御手段と、前記第２の減算手段とを前記Ｎ個の音声チャンネルに対応してＮ系統分有し、
   前記選択される１つの音声チャンネルが各系統で重複することがないようにされていることを特徴とする自動風音低減回路。
3. 請求項１または請求項２に記載の自動風音低減回路であって、
   前記Ｎ個の音声チャンネルの音声信号のうち、任意の音声信号間の差分音声信号を得る第３の減算手段と、
   前記第３の減算手段からの前記差分音声信号から風音信号の帯域成分を抽出する第２の抽出手段と、
   前記第２の抽出手段よりの抽出信号が供給されて、風音信号のレベル検波信号を発生する検波手段と
   を有し、
   前記検波手段よりのレベル検波信号に基づいて、前記第１の利得制御手段の利得を可変制御することを特徴とする自動風音低減回路。
4. 請求項２または請求項３に記載の自動風音低減回路であって、
   前記Ｎ系統分の前記第２の減算手段のそれぞれからの出力信号をすべて加算する第２の加算手段と、
   前記第２の加算手段よりの信号が供給されて、風音信号の帯域成分を抽出する第３の抽出手段と、
   前記第３の抽出手段からの出力信号の利得を制御する第２の利得制御手段と、
   前記Ｎ系統分の前記第２の減算手段のそれぞれからの出力信号から、前記第２の利得制御手段の出力信号を減算するＮ系統分の第４の減算手段と
   を有し、
   前記Ｎ系統分の第４の減算手段のそれぞれからの出力信号を前記Ｎ個の音声チャンネルのそれぞれの音声出力とすることを特徴とする自動風音低減回路。
5. 請求項４に記載の自動風音低減回路であって、
   前記検波手段よりのレベル検波信号によって、前記第２の利得制御手段の利得を可変制御することを特徴とする自動風音低減回路。
6. Ｎ（Ｎは２以上の正数）個の音声チャンネルから選択される１つの音声チャンネル以外のＮ−１個の音声チャンネルの音声信号をすべて加算して加算信号を得る第１の加算工程と、
   前記第１の加算工程において加算されていない前記選択される１つの音声チャンネルの音声信号から、前記第１の加算工程において得られた前記加算信号を減算し、第１の減算信号を得る第１の減算工程と、
   前記第１の加算工程と前記第１の減算工程との前段において前記Ｎ個の音声チャンネルの音声信号のそれぞれについて、あるいは、前記第１の減算工程の後段において、前記第１の減算工程において得られた第１の減算信号について、風音信号の帯域成分を抽出する第１の抽出工程と、
   前記第１の抽出工程において帯域制限するようにされた前記第１の減算信号の利得を制御する第１の利得制御工程と、
   前記選択された１つの音声チャンネルの音声信号から、前記第１の利得制御工程において、利得が制御するようにされた前記第１の減算信号を減算し、第２の減算信号を得る第２の減算工程と
   を有し、
   前記第２の減算信号を前記選択された１つの音声チャンネルの音声出力とすることを特徴とする自動風音低減方法。
7. 請求項６に記載の自動風音低減方法であって、
   前記第１の加算工程においては、前記選択される１つの音声チャンネルが相互に重複することが無いようにされて、選択された前記音声チャンネルが異なるＮ個の前記加算信号を得るようにし、
   前記第１の減算工程においては、相互に重複することが無いように選択された音声チャンネルの音声信号のそれぞれから、前記第１の加算工程において得られた前記Ｎ個の加算信号のうちの対応する加算信号を減算して、Ｎ個の第１の減算信号を得るようにし、
   前記第１の抽出工程においては、前記Ｎ個の第１の減算信号のそれぞれが、風音信号の帯域成分となるように帯域制限するようにし、
   前記第１の利得制御工程においては、帯域制限後の前記Ｎ個の第１の減算信号のそれぞれについて、利得を制御するようにし、
   前記第２の減算工程においては、Ｎ個の前記選択された音声チャンネルの音声信号のそれぞれから、前記第１の利得制御工程において、利得が制御するようにされた前記Ｎ個の第１の減算信号のうちの対応する第１の減算信号を減算し、Ｎ個の第２の減算信号を得るようにし、
   前記Ｎ個の第２の減算信号を前記Ｎ個の音声チャンネルのそれぞれの音声出力とすることを特徴とする自動風音低減方法。
8. 請求項６または請求項７に記載の自動風音低減方法であって、
   前記Ｎ個の音声チャンネル音声信号のうち、任意の音声信号間の差分音声信号を得る第３の減算工程と、
   前記第３の減算工程において得られた前記差分音声信号から風音信号の帯域成分を抽出する第２の抽出工程と、
   前記第２の抽出工程において抽出された抽出信号から風音信号のレベル検波信号を発生する検波工程と
   を有し、
   前記検波工程において発生させた前記レベル検波信号に基づいて、前記第１の利得制御工程においての利得を可変制御するようにすることを特徴とする自動風音低減方法。
9. 請求項７または請求項８に記載の自動風音低減方法であって、
   前記第２の減算工程において得られた前記第２の減算信号のすべてを加算する第２の加算工程と、
   前記第２の加算工程において加算されて得られた加算信号から、風音信号の帯域成分を抽出する第３の抽出工程と、
   前記第３の抽出工程において抽出された抽出信号の利得を制御する第２の利得制御工程と、
   前記第２の減算工程において得られた前記Ｎ個の第２の減算信号のそれぞれから、前記第２の利得制御工程において利得制御された前記抽出信号を減算し、Ｎ個の第３の減算信号を得る第４の減算工程と
   を有し、
   前記Ｎ個の第３の減算信号のそれぞれを前記Ｎ個の音声チャンネルの音声出力とすることを特徴とする自動風音低減方法。
10. 請求項９に記載の自動風音低減方法であって、
    前記検波工程において発生させた前記レベル検波信号によって、前記第２の利得制御工程においての利得を可変制御するようにすることを特徴とする自動風音低減方法。

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