JP2007081560A - 雑音低減装置及び雑音低減方法並びに雑音低減プログラムとその電子機器用収音装置 - Google Patents

雑音低減装置及び雑音低減方法並びに雑音低減プログラムとその電子機器用収音装置 Download PDF

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Abstract

【課題】複数のマイクロフォンからの信号を、所定期間毎に適宜ミニマム（最小化）選択して再合成することで、風雑音を強力に最小化した雑音低減装置及び雑音低減方法並びに雑音低減プログラムとその電子機器用収音装置を得る。
【解決手段】複数の音声信号から複数の所定帯域を抽出した抽出信号の加算平均を演算して、複数の帯域抽出信号の所定期間における信号レベルを検出する複数の第１のレベル検出手段６６，６８と、加算平均を演算した信号の所定期間における信号レベルを検出する第２のレベル検出手段６７と、複数の第１のレベル検出手段６６、６８及び第２のレベル検出手段６７から検出されるレベル値で最もレベルの小さいレベル値を有する信号を所定期間毎に選択手段で選択した信号を帯域制限し、この帯域制限した信号と複数の抽出帯域以外の帯域信号とを夫々の音声チャンネル毎に帯域合成して各音声チャンネルの出力信号とする。
【選択図】図２

Description

本発明は電気回路的にマイクロフォンの風により生ずる雑音を低減可能な雑音低減装置及び雑音低減方法並びに雑音低減プログラムとその電子機器用収音装置に係わり、特に、複数のマイクロフォン信号を所定期間毎に適宜最小化して、これを選択して再合成する様にした、雑音低減装置及び雑音低減方法並びに雑音低減プログラムとその電子機器用収音装置に関する。
従来から、放送用もしくは業務用の大型ビデオカメラでは、屋外収音における風雑音を防ぐために、マイクロフォンにジャーマーと呼ばれる風防装置を取り付け、或いは、ウレタンでマイクロフォンをカバーする場合が多いが、家庭用ビデオカメラ等の携帯型の電子機器用音声収音装置に於ける内蔵マイクロフォンでは、小型化のために上述の機構的風防装置に代わって、電気回路構成の風防対策を施している場合がほとんどである。従来から、この様な電気回路構成の風防対策として、以下のような手法が実施されていた。
１．各音声信号の有する指向特性（音場特性、独立性）を制御して、モノラル化する。
２．風雑音成分を多く含む周波数帯域のレベルを減衰させる。
３．音場生成演算処理を変更して、無指向性化する。
そして、これらの対策を、単独もしくは複合して実施する場合が多い。
例えば、特許文献１には、風成分を含む第１の低域成分に対して、上記１項と２項の両者の対策を施し、更に、風雑音成分をより多く含む第２の低域成分を検波した信号でその特性を自動制御する収音装置が開示されている。図１３は特許文献１に開示された収音装置の左／右（以下Ｌ／Ｒと記す）２チャンネルの自動風雑音低減回路の全体的系統図を示している。又、図１３の破線部分にその概略の系統図を示している。図１３に於いて、Ｒマイクロフォン１及びＬマイクロフォン２から入力した風雑音信号を含む右音声信号（以下Ｒｃｈと記す）及び左音声信号（以下Ｌｃｈと記す）は、夫々増幅器（以下ＡＭＰと記す）３及び４を介して、アナログ−デジタル変換器（以下ＡＤＣと記す）５及び６でアナログ音声信号と風雑音信号はデジタル変換され、デジタルデータとして、Ｒｃｈ側は遅延器（以下ＤＬと記す）７と加算器９のマイナス端子に入力され、Ｌｃｈ側はＤＬ８と加算器９のプラス端子に入力され、加算器９では両者の差信号成分（Ｌ−Ｒ）を演算し、低域通過フィルタ（以下ＬＰＦと記す）１０及び２１に入力される。
ここで、図１４に、一般的なビデオカメラにおける風雑音信号の周波数特性例を示す。風雑音信号は、約１ｋＨｚ程度から低周波数側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が、使用するマイクロフォンの特性や、入力段のアナログ回路に接続する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１００〜２００Ｈｚ付近にピークをもっている。更に、風雑音信号の特徴は、マイクロフォン近傍に発生する渦状（カルマン渦と呼ばれる）の気流が原因であるために、複数のマイクロフォンからの風雑音信号は、音声信号と比較して相関性が無いランダム信号に近似する。この様に風雑音信号はＬ／Ｒチャンネル間で相関性が無いために差信号成分（Ｌ−Ｒ）には風雑音成分が多く抽出される。そしてＬＰＦ２１では極低周波数成分のみを通過させるとほとんど音声信号を含まない風雑音信号のみが抽出される（図１３の破線で示す風雑音抽出手段３３）。また、ＬＰＦ２１の出力は、ＡＭＰ２２で増幅され、検波器（以下ＤＥＴと記す）２３にて風雑音信号のレベルが検波される（図１３の破線で示す検波手段３４）。更に、ＭＡＫＥＣＯＥＦ（制御係数生成器）２４にて次段へ供給する制御係数を成形して、アタック／リカバリ時定数をともなった風雑音レベル検波信号を得ている（図１３の破線で示す制御値生成手段３５）。
又、前述のＬＰＦ１０では図１４に示した低域の風雑音帯域を通過させることにより、ほとんどの風雑音信号が抽出でき、この信号をレベル可変器１１にて風雑音レベル検波信号によりレベル制御するが、この時、レベル可変器１１は風雑音が大きい、つまり、風雑音レベル検波信号のレベルが大きい時に出力が大きくなるように制御し、逆に風雑音が無いときは、風雑音レベル検波信号のレベルを零にし、出力が零になるように制御する。そして、このレベル可変器１１の出力は加算器１２によってＤＬ７を通した信号と加算され、加算器１３はＤＬ８を通した信号から減算される（図１３の破線で示す第１の制御手段３１）。
ここで、この演算の意味について説明する。まずＬｃｈの音声信号をＬｓ、風雑音信号をＬｗとし、Ｒｃｈの音声信号をＲｓ、風雑音信号をＲｗとして、さらに風雑音が最大の時、レベル可変器１１の出力／入力比を０.５倍に設定すると、加算器１２の出力Ｒａと加算器１３の出力Ｌａは夫々以下の数1に示す（１）、（２）式で表わされる。
[数１]
Ｒａ＝（Ｒｓ＋Ｒｗ）＋０.５（Ｌｗ−Ｒｗ）＝Ｒｓ＋０.５（Ｌｗ＋Ｒｗ）・・・（１）
Ｌａ＝（Ｌｓ＋Ｌｗ）−０.５（Ｌｗ−Ｒｗ）＝Ｌｓ＋０.５（Ｌｗ＋Ｒｗ）・・・（２）
つまり、風雑音信号Ｒｗ、Ｌｗが大きい時は、風雑音信号はどちらも（Ｌｗ＋Ｒｗ）成分でモノラル信号となり、風雑音信号Ｒｗ、Ｌｗが零では夫々の音声信号Ｒｓ、Ｌｓが出力される。風雑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出来る。又、ＤＬ７及びＤＬ８は、ＬＰＦ１０による遅延分を本線側で補償しているので、加算器１２及び加算器１３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。更に加算器１２及び１３の出力は、夫々ＤＬ１５及びＤＬ１６に入力されると共に、加算器１４に入力されて両者が加算され、その出力はＬＰＦ１７に入力する。ＬＰＦ１７はＬＰＦ１０と同様に風雑音帯域を抽出する帯域に設定される。
このＬＰＦ１７の出力は、レベル可変器１８にて前述の風雑音レベル検波信号によりレベル制御され、風雑音が大きい、つまり風雑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、逆に風雑音がないときは、風雑音レベル検波信号のレベルが零になり出力が零になるように制御される。レベル可変器１８の出力は、加算器１９でＤＬ１５を通った信号から減算され、加算器２０はＤＬ１６を通った信号から減算される（図１３の第２の制御手段３２）。
ここで、この演算の意味について説明する。まず（１）、（２）式と、更に、風雑音が最大の時、レベル可変器１８の出力／入力比を０.５倍に設定すると、加算器１９の出力Ｒｂと加算器２０の出力Ｌｂは夫々以下の数２に示す（３）（４）式で表わされる。
[数２]
Ｒｂ＝Ｒｓ＋０.５（Ｌｗ＋Ｒｗ）−０.５（Ｌｗ＋Ｒｗ）＝Ｒｓ・・・（３）
Ｌｂ＝Ｌｓ＋０.５（Ｌｗ＋Ｒｗ）−０.５（Ｌｗ＋Ｒｗ）＝Ｌｓ・・・（４）
従って、風雑音信号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ＤＬ１５、ＤＬ１６は、ＬＰＦ１７による遅延分を本線側で補償しているもので、加算器１９及び加算器２０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。従って、加算器１９及び加算器２０の出力信号は風雑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別途用意される映像信号と共にテープ等の記録媒体に記録される。
又、特許文献２に開示のマイクロフォン装置及び再生音声信号の処理装置並びに音声信号の風音低減装置に於いては、特許文献１に開示の収音装置の検波手段からの検波信号に最小クリップレベルと最大リミッタレベルを設けることで、複数のマイクロフォンよりの複数の音声信号に基づくＬ／Ｒｃｈの音声信号の夫々に含まれる風雑音を低減する風雑音低減回路の前段回路に於けるＬ／Ｒｃｈ回路の特性のバラツキ、収音時に使用されるマイクロフォンの形状、周辺の風防装置（スポンジ、金網等）の形状、取付け方法、マイクロフォン間の間隔等の違い、収音時に使用される複数のマイクロフォンよりの音声信号のステレオ化演算処理回路によるＬ／Ｒｃｈの音声信号への変換等に起因する風雑音以外の左及び右チャンネル音声信号の非相関成分量が増加しても、Ｌ／Ｒｃｈの音声信号から、風雑音の信号だけを確実に低減することが出来るマイクロフォンが開示されている。
又、特許文献３には、１チャンネルのマイクロフォンより収音された信号に、風成分の１／ｆ揺らぎの同時性を検出し、上述の２項を利用して自動的に低域レベルを減衰させる風音低減方法及びその風音低減装置が開示されている。更に、特許文献４には、ステレオ音場生成処理に於いて、風雑音成分を多く含む帯域と、それ以外の帯域に分割して、風雑音検出時には、風成分を多く含む帯域のステレオ音場生成処理を変更する収音装置及びステレオ演算方法が開示されている（上述の３項）。特許文献４には、３チャンネル以上のマイクロフォンより収音されたマルチチャンネル音場生成処理に対応した自動風音低減処理を行なう自動風音低減装置及び自動風音低減方法も開示されている（上述の１項および２項）。
更に又、特許文献５には収音しようとする音声の低域成分が削られることなく、余分な風雑音成分だけを減衰させることができる音声処理回路装置が開示されている。図１５は上記特許文献５に開示の音声処理回路装置を示すもので、図１５に於いて、Ｒｃｈのマイクロフォン２０１及びＬｃｈのマイクロフォン２０２には右と左を中心としたＲｃｈ及びＬｃｈの音声信号Ｒｓ、Ｌｓ並びに風雑音信号Ｌｗ、Ｒｗが入力される。
Ｒｃｈは、ＡＭＰ２０３を介して、ＬＰＦ構成の低域を通過させるアナログの遅延回路２０５に接続されており、左側音声信号のＬｃｈはＡＭＰ２０４を介してアナログの遅延回路２０６に接続されている。ＡＭＰ２０３の出力と遅延回路２０６の出力は、減算回路２０７に接続されて減算処理が行われる。又、ＡＭＰ２０４の出力と遅延回路２０５の出力は減算回路２０８に接続されて減算処理が行われる。この時、本来なら右マイクロフォン２０１には右側の音声信号のみが入力され、叉、左マイクロフォン２０２には左側の音声信号のみ入力されるのが理想的であるが、左右マイクロフォン２０２、２０１の性能上互いに反対側の音声信号も混じって収音してしまう。特に使用するマイクロフォンの指向性が無指向性である場合には、ほとんど差がなくなり、ステレオ感がなくなるので、この構成の音声処理装置２００では、２つの左右イクロフォン２０２、２０１で収音される音声信号の位相差を利用し、互いのマイクロフォンより出力される音声信号を夫々遅延させて、相手の音声信号から減算することによって、混合収音される信号成分を減衰させ、チャンネルセパレーションを向上させている。
今、右マイクロフォン２０１のＲｃｈの音声信号Ｒｓに風雑音成分Ｒｗが、左マイクロフォン２０２のＬｃｈの左側音声信号Ｌｓに風雑音成分Ｌｗ混じったとすると、右マイクロフォン２０１に入力される音声信号はＲｓ＋Ｒｗとなり、これがＡＭＰ２０３で増幅されるが、信号成分としては変化しないためＡＭＰ２０３の出力は同じ、Ｒｓ＋Ｒｗであり、左マイクロフォン２０２に入力される音声信号はＬｓ＋Ｌｗとなり、これがＡＭＰ２０４で増幅されるが、信号成分としては変化しないためＡＭＰ２０４の出力は同じ、Ｌｓ＋Ｌｗである。これ等の信号がそのまま減算器２０７、２０８、と遅延回路２０５、２０６とに入力される。
ここで、遅延回路２０５と遅延回路２０６としてのＬＰＦを用いた場合を考えると、遅延回路２０５の入力信号である音声信号Ｒｓ＋Ｒｗの右側信号Ｒｓは、右側音声低域成分ＲｓＬと右側音声高域成分ＲｓＨとに分けて考えることができる。つまり、遅延回路２０５の出力は（ＲｓＬ＋ＲｓＨ）＋Ｒｗとなり、同じように遅延回路２０６の入力信号であるＬｓ＋Ｌｗの出力も（ＬｓＬ＋ＬｓＨ）＋Ｌｗと表現できるが、遅延回路２０５や２０６はＬＰＦであるため、遅延回路２０５や２０６の出力は、音声の低域成分は減衰されず通過するが、それより高い周波数成分は減衰される。その結果、遅延が施されたＲｓＬ及びＬｓＬをＬＲ及びＬＬとし、ＲｓＨ及びＬｓＨが減衰された高域成分をＨＲ及びＨＬとすると出力は、ＬＲ＋ＨＲ＋ＷＲ及びＬＬ＋ＨＬ＋ＷＬとなる。
従って、減算回路２０７の入力信号は、ＲｓＬ＋ＲｓＨ＋Ｒｗ−(ＬＬ＋ＨＬ＋ＷＬ)となり、その出力信号ａは、下記の数３の（５）式で表される。
[数３]
ａ＝(ＲｓＬ−ＬＬ)＋(ＲｓＨ−ＨＬ)＋(Ｒｗ−ＷＬ)・・・（５）
上記（５）式の第１項と第２項は音声信号であるため、位相差がある音声信号の合成信号として扱うことが出来る。一方、風雑音成分は発生の仕方はマイクロフォン２０１、２０２の構造的な要素で起こり、渦気流が主たる成分であるため、左右のマイクロフォン２０１，２０２で収音される風雑音には互いに相関がなく合成信号として扱うことができない。従って、(ＲｓＬ−ＬＬ)＝ＲＬ'、(ＲｓＨ−ＨＬ)＝ＲＨ’とおくと、減算回路２０７の（５）式の出力信号a及び減算回路２０８の出力信号ｂは下記の数４の（６）及び（７）式で表される。
[数４]
ａ＝ＲＬ'＋ＲＨ’＋(Ｒｗ−ＷＬ)・・・（６）
ｂ＝ＬＬ'＋ＬＨ’＋(Ｌｗ−ＷＲ)・・・（７）
上記、出力信号ａはＬＰＦ２１０とＨＰＦ２０９に於いて、高域成分と低域成分に分けられ、ＬＰＦ２１０の出力信号ｃはＲｃｈの低域成分の音声信号ＲＬ'＋(Ｒｗ−ＷＬ)を 出力し、ＨＰＦ２０９の出力信号ｅはＲＨ’となる。ＬＰＦ２１０の出力信号ｃは加算器２１３とはスイッチ２１４の固定接点Ａに入力される。出力信号ｂはＬＰＦ２１１とＨＰＦ２１２で低域成分と高域成分に分けられＬＰＦ２１１の出力信号ｄはＬｃｈの低域成分の音声信号ＬＬ'＋(Ｌｗ−ＷＲ)を出力し、ＨＰＦ２１２の出力信号ｆはＬＨ’となり、ＬＰＦ２１１の出力信号ｄは加算器２１３とスイッチ２１４の固定接点Ｄに入力される。信号ｇは風雑音成分を含まないＲｃｈとＬｃｈの低域成分の合成音声信号を示しＲＬ’＋(Ｒｗ−ＷＬ) ＋ＬＬ'＋(Ｌｗ−ＷＲ)となり風雑音成分は（Ｒｗ＋Ｌｗ）−（ＷＬ＋ＷＲ）となり相関性がないために低減される、残った成分は入力された音声信号の低域成分の合成信号ＲＬ'＋ＬＬ'であることが解る。叉、スイッチ２１４の固定接点ＡとＢ及び固定接点ＣとＤを切換える可動接片に接続された出力端子Ｅ、Ｆからは、接点Ａか接点Ｂからの信号又は接点Ｄか接点Ｃからの信号が選択出力される。スイッチ２１４出力端子Ｅ，Ｆより出力される信号ｊ、ｋは、スイッチ２１４の固定接点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに応じて各固定接点より入力される信号ｃ、ｇ、ｄを切換選択して加算器２１５、２１６より出力端子２１７，２１８に出力することが出来る。
従って、スイッチ２１４を操作することにより、風雑音成分の低減効果を相殺する指示を与えると、スイッチ２１４は、出力端子Ｅを接点Ａに接続し、出力端子Ｆを接点Ｄに接続して、風雑音の低減効果が無い状態とし、叉、スイッチ２１４を操作して、風雑音の低減効果を効かせる指示を与えると、スイッチ２１４は、出力端子Ｅを接点Ｂに接続し、出力端子Ｆを接点Ｃに接続することにより、風雑音の低減効果が最大の状態とする。つまり、スイッチ２１４による切換え動作により、風雑音の低減効果を断続的に切換えることができ、必要な時だけ、風雑音の低減効果を断続的に選択する様にしている。
上述の特許文献１乃至特許文献４に開示の技術は、すべて上記した対策手法を利用した風雑音低減処理であった。ところで今後のテレビ放送のハイビジョン化の普及に伴い、家庭でも容易にハイビジョン記録及び／又は再生が行われるようになり、これにともなってハイビジョンの高画質化に合わせた、小型でも高音質記録ができる収音システムが求められている。又、特許文献５に開示の音声処理装置によると、収音しようとする音声の低域成分に対して、やはり、前段のステレオセパレーションを向上させる回路を、風雑音の低減時はモノラル化（低域信号ＲＬ'＋ＬＬ'はモノラル信号）している。
特許第３５９３８６０号公報 特開２００１−１８６５８５号公報 特開２００１−３５２５９４号公報 特開２００３−２９９１８３号公報 特開平１０−３２８９４号公報
本発明が解決ししようとする課題は、近年の家庭用デジタルビデオカメラのような、複数のマイクロフォンが近接して内蔵化される収音方式に於いて、特に好適な、風雑音の低減手法として、複数のマイクロフォンからの信号を、所定期間毎に適宜ミニマム（最小化）選択して再合成することで、従来の対策手法よりも、風雑音を大幅に最小化することが可能な雑音低減装置及び雑音低減方法並びに雑音低減プログラムとその電子機器用収音装置を提供するものである。
第１の本発明の雑音低減装置は、複数の音声チャンネルから複数の音声信号を入力する入力手段と、複数の音声信号から所定帯域を抽出する複数の帯域抽出手段と、複数の帯域抽出手段からの信号の加算平均を演算する演算手段と、複数の帯域抽出手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する複数の第１のレベル検出手段と、演算手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する第２のレベル検出手段と、複数の第１のレベル検出手段及び第２のレベル検出手段から検出されるレベル値で最もレベルの小さいレベル値を有する信号を所定期間毎に選択する選択手段と、選択手段からの信号の帯域制限を行う帯域制限手段と、帯域制限手段からの信号と複数の帯域抽出手段における抽出帯域以外の帯域信号とを夫々の音声チャンネル毎に帯域合成する帯域合成手段とを有し、各帯域合成手段の出力を各音声チャンネル出力信号としたものである。
第２の本発明の雑音低減装置は、複数の音声チャンネルから複数の音声信号を入力する入力手段と、複数の音声信号から所定帯域を抽出する複数の帯域抽出手段と、複数の帯域抽出手段からの信号の加算平均を演算する演算手段と、複数の帯域抽出手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する複数の第１のレベル検出手段と、演算手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する第２のレベル検出手段と、複数の第１のレベル検出手段からのレベル値及び第２のレベル検出手段からのレベル値を各音声チャンネルで所定期間毎にレベルの小さい方のレベル値を有する信号を選択する選択手段と、選択手段からの信号の帯域制限を行う複数の帯域制限手段と、複数の帯域制限手段からの信号と複数の帯域抽出手段における抽出帯域以外の帯域信号とを夫々の音声チャンネル毎に帯域合成する帯域合成手段を有し、各帯域合成手段の出力を各音声チャンネル出力信号としたものである。
第３の本発明の雑音低減方法は、数の音声チャンネルから複数の音声信号を入力する過程と、複数の音声信号から所定帯域を抽出する過程と、複数の帯域抽出過程からの信号の加算平均を演算する過程と、複数の帯域抽出過程からの信号の所定期間における第１の信号レベルを検出する過程と、演算過程からの信号の所定期間における第２の信号レベルを検出する過程と、第１の信号レベルを検出する過程及び第２の信号レベルを検出する過程から検出されるレベル値で最もレベルの小さいレベル値を有する信号を所定期間毎に選択する過程と、選択過程からの信号の帯域制限を行う過程と、帯域制限過程からの信号と複数の帯域抽出過程における抽出帯域以外の帯域信号とを夫々の音声チャンネル毎に帯域合成する過程とを有し、各帯域合成過程の出力を各音声チャンネル出力信号としたものである。
第４の本発明の雑音低減方法は、複数の音声チャンネルから複数の音声信号を入力する過程と、複数の音声信号から所定帯域を抽出する過程と、複数の帯域抽出手段からの信号の加算平均を演算する過程と、複数の帯域抽出手段からの信号の所定期間における第１の信号レベルを検出する過程と、演算手段からの信号の所定期間における第２の信号レベルを検出する過程と、第１の信号レベルを検出する過程からのレベル値及び第２の信号レベルを検出する過程からのレベル値を各音声チャンネルで所定期間毎にレベルの小さい方のレベル値を有する信号を選択する選択過程と、選択過程からの信号の帯域制限を行う複数の帯域制限過程と、複数の帯域制限過程からの信号と複数の帯域抽出過程における抽出帯域以外の帯域信号とを夫々の音声チャンネル毎に帯域合成する過程とを有し、各帯域合成過程の出力を各音声チャンネル出力信号としたものである。
第５の本発明の雑音低減プログラムは、複数の音声チャンネルから複数の音声信号を入力する入力手段と、複数の音声信号から所定帯域を抽出する複数の帯域抽出手段と、複数の帯域抽出手段からの信号の加算平均を演算する演算手段と、複数の帯域抽出手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する複数の第１のレベル検出手段と、演算手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する第２のレベル検出手段と、複数の第１のレベル検出手段及び第２のレベル検出手段から検出されるレベル値で最もレベルの小さいレベル値を有する信号を所定期間毎に選択する選択手段と、選択手段からの信号の帯域制限を行う帯域制限手段と、帯域制限手段からの信号と複数の帯域抽出手段における抽出帯域以外の帯域信号とを夫々の音声チャンネル毎に帯域合成する帯域合成手段とを有し、各帯域合成手段の出力を各音声チャンネル出力信号としたものである。
第６の本発明の雑音低減プログラムは、複数の音声チャンネルから複数の音声信号を入力する入力手段と、複数の音声信号から所定帯域を抽出する複数の帯域抽出手段と、複数の帯域抽出手段からの信号の加算平均を演算する演算手段と、複数の帯域抽出手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する複数の第１のレベル検出手段と、演算手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する第２のレベル検出手段と、複数の第１のレベル検出手段からのレベル値及び第２のレベル検出手段からのレベル値を各音声チャンネルで所定期間毎にレベルの小さい方のレベル値を有する信号を選択する選択手段と、選択手段からの信号の帯域制限を行う複数の帯域制限手段と、複数の帯域制限手段からの信号と複数の帯域抽出手段における抽出帯域以外の帯域信号とを夫々の音声チャンネル毎に帯域合成する帯域合成手段とを有し、各帯域合成手段の出力を各音声チャンネル出力信号としたものである。
第７の本発明の電子機器用収音装置は、複数の音声チャンネルから複数の音声信号を収音する収音手段を有する電子機器に於いて、複数の音声信号から所定帯域を抽出する複数の帯域抽出手段と、複数の帯域抽出手段からの信号の加算平均を演算する演算手段と、複数の帯域抽出手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する複数の第１のレベル検出手段と、演算手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する第２のレベル検出手段と、複数の第１のレベル検出手段及び第２のレベル検出手段から検出されるレベル値で最もレベルの小さいレベル値を有する信号を所定期間毎に選択する選択手段と、選択手段からの信号の帯域制限を行う帯域制限手段と、帯域制限手段からの信号と複数の帯域抽出手段における抽出帯域以外の帯域信号とを夫々の音声チャンネル毎に帯域合成する帯域合成手段とを有し、各帯域合成手段の出力を各音声チャンネル出力信号としたものである。
第８の本発明の電子機器用収音装置は、複数の音声チャンネルから複数の音声信号を収音する収音手段を有する電子機器に於いて、複数の音声信号から所定帯域を抽出する複数の帯域抽出手段と、複数の帯域抽出手段からの信号の加算平均を演算する演算手段と、複数の帯域抽出手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する複数の第１のレベル検出手段と、演算手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する第２のレベル検出手段と、複数の第１のレベル検出手段からのレベル値及び第２のレベル検出手段からのレベル値を各音声チャンネルで所定期間毎にレベルの小さい方のレベル値を有する信号を選択する選択手段と、選択手段からの信号の帯域制限を行う複数の帯域制限手段と、複数の帯域制限手段からの信号と複数の帯域抽出手段における抽出帯域以外の帯域信号とを夫々の音声チャンネル毎に帯域合成する帯域合成手段とを有し、各帯域合成手段の出力を各音声チャンネル出力信号としたものである。
第１、第３、第５、第７の本発明によれば、従来のモノラル化（加算平均化）する風雑音低減処理に対して、本発明ではミニマム（最小値）選択処理を行ったので、複数の信号に含まれる同相成分のみを強力に抽出できるため、ビデオカメラの内蔵マイクからの音声信号のように相関性が強い信号は同相成分として抽出され、風雑音信号のように相関性がない信号は大きく除去され、風雑音成分の低減効果を大きく出来る雑音低減装置及び雑音低減方法並びに雑音低減プログラムとその電子機器用収音装置が得られる。
第２、第４、第６、第８の本発明によれば、 従来のモノラル化（加算平均化）する風雑音低減処理では、その加算平均化した帯域がモノラル化してしまうが、各チャンネルの音声信号とモノラル化（加算平均化）処理した信号に対して、本発明ではミニマム（最小値）選択処理を実施することにより、風雑音を低減しつつ、各音声チャンネルの音場感（独立性）を保つことができる雑音低減装置及び雑音低減方法並びに雑音低減プログラムとその電子機器用収音装置が得られる。
以下、本発明の１形態例を図１乃至図１２によって説明する。図１は本発明の雑音低減装置の１形態例を示す系統図、図２は本発明の雑音低減装置に用いるレベル値検出／判定手段の系統図、図３は本発明の雑音低減装置の風雑音低減方法を説明するための動作波形図、図４は本発明の雑音低減に用いるレベル値検出／判定手段のフローチャート、図５は本発明の雑音低減装置の第２形態例を示す系統図、図６は本発明の第２形態例の雑音低減装置の風雑音低減方法を説明するための動作波形図、図７は本発明の雑音低減装置の第３の形態例を示す系統図、図８は第３の形態例の分割帯域を示す波形図、図９は本発明の雑音低減装置の第４の形態例を示す系統図、図１０は本発明の自動雑音低減装置の１形態例を示す系統図、図１１は本発明の雑音低減装置の第５の形態例を示す系統図、図１２は本発明の自動雑音低減装置の概略を示す系統図である。
以下、本発明を図１乃至図１２によって説明する。先ず、図１により本発明の雑音低減装置について説明する。図１は２チャンネルの風雑音低減装置を示すもので、端子４０、４１から入力するＲｃｈ、Ｌｃｈ信号は、夫々にＨＰＦ４２とＬＰＦ４３、及びＨＰＦ４５とＬＰＦ４４に入力され、ＬＰＦ４３からのＲｃｈ低域信号とＬＰＦ４４からのＬｃｈ低域信号は、加算器４６と、レベル値検出／判定手段４８と切換スイッチ（ＳＷ）４９の固定接点Ｌ、Ｎに夫々に入力される。更に、加算器４６の出力は乗算器４７で１／２を乗じて、（Ｌ＋Ｒ）ｃｈ信号としてレベル値検出／判定手段４８とＳＷ４９の固定接点Ｍに入力される。
ここで、レベル値検出／判定手段４８のブロック構成を図２で説明する。図２に於いて、端子６０、６１、６２からのＲｃｈ、（Ｌ＋Ｒ）ｃｈ、Ｌｃｈの信号が夫々に、絶対値処理手段６３、６４、６５にて、例えば正値に絶対値化され、更に、レベル検出手段６６、６７、６８で夫々のレベルが検出され、後段のレベル値判定手段６９にて夫々のレベル値の比較が行われて、その判定結果が判定出力端子７０から出力される。
ここで、図１においては、この判定出力により適宜、切換えＳＷ４９の可動接片を切換えて、Ｒｃｈ、（Ｌ＋Ｒ）ｃｈ、Ｌｃｈの信号が選択され、ＬＰＦ５０を介して加算器５１にてＨＰＦ４２の出力と加算されて出力端子５３よりＲｃｈ信号が出力され、同様に加算器５２にてＨＰＦ４５の出力と加算されて出力端子５４よりＬｃｈ信号が出力される。
上述の図１のレベル値検出／判定手段４８の動作について図３で説明する。まずＬＰＦ４３、４４は、図１４に示した風雑音帯域を通過させる。ここではＬＰＦ４４の出力を図３（Ａ）に示すＬｃｈの信号と、ＬＰＦ４３の出力を図３（Ｂ）に示すＲｃｈの信号とし、更に、加算器４６及び１／２の乗算器４７による乗算処理にて図３（Ｃ）に示す（Ｌ＋Ｒ）／２合成信号を生成する。更に、レベル値検出／判定手段４８では図２に示したように出力端子６０、６１、６２に入力される夫々の信号は絶対値処理手段６３、６４、６５とレベル検出手段６６、６７、６８を介しレベル値判定手段６９によってレベル比較が行われるが、ここでレベル値判定手段６９の動作を、図４のフローチャートにより説明する。
図４に於いて、第１ステップＳＴ１では入力端子６０にＲｃｈの信号を入力し、絶対値処理手段６３及びレベル検出手段６６に基づいてＲｃｈの信号レベル値を検出し、第２ステップＳＴ２では入力端子６２にＬｃｈの信号を入力し、絶対値処理手段６５及びレベル検出手段６８に基づいてＬｃｈの信号レベル値を検出し、第３ステップＳＴ３では入力端子６１に（Ｌ＋Ｒ）ｃｈの合成信号を入力し、絶対値処理手段６４及びレベル検出手段６７に基づいて（Ｌ＋Ｒ）ｃｈの合成信号レベル値を検出する。
第１乃至第３ステップＳＴ１〜ＳＴ３の終了後は第４ステップＳＴ４に進み、レベル値判定手段６９内では（Ｌ＋Ｒ）ｃｈの合成信号≦Ｌｃｈの信号かの判断がなされ「ＮＯ」であれば第６ステップＳＴ６に進み、Ｒｃｈの信号≦Ｌｃｈの信号かの判断がされ「ＹＥＳ」であれば第５ステップＳＴ５に進み（Ｌ＋Ｒ）ｃｈの合成信号≦Ｒｃｈの信号かの判断がされる。第５ステップＳＴ５が［ＹＥＳ」であれば第７ステップＳＴ７に進み（Ｌ＋Ｒ）ｃｈの合成信号を判定出力に設定し、「ＮＯ」であれば第８ステップＳＴ８に進みＲｃｈの信号を判定出力に設定する。また第６ステップＳＴ６が「ＹＥＳ」の場合は第８ステップＳＴ８に進みＲｃｈの信号を判定出力に設定する。第６ステップＳＴ６が「ＮＯ」の場合は第９ステップＳＴ９に進みＬｃｈの信号を判定出力に設定する。第７乃至第９ステップＳＴ７〜ＳＴ９の終了後は第１０ステップＳＴ１０に進み、判定出力端子７０に判定出力が出力される。
従って、出力端子７０には、常にレベルの最も小さい信号が選択されるように動作している。そして図１に於いて、この判定出力端子７０の判定出力をＳＷ４９に入力して、その最小信号を選択する様に動作させると、図３（Ｄ）の太線の様に図３（Ａ）のＬｃｈと、図３（Ｂ）のＲｃｈ信号と図３（Ｃ）の（Ｌ＋Ｒ）／２の合成信号から最もレベルの小さな信号が選択出力され、更に、高調波成分を抑えるためにＬＰＦ５０を通すと、図３（Ｅ）のように出力される。そしてＨＰＦ４２、４５からの風雑音帯域以外の帯域信号と加算器５１、５２で加算し、帯域再合成することで、風雑音の低減されたＲｃｈ、Ｌｃｈ信号が生成される。
ところで、従来の風雑音対策は、多チャンネル信号をモノラル化することが上げられ、まさに図１３の破線部分で示した第１の制御手段３１は、２ｃｈ信号をモノラル化する処理であった。ここで図３（Ｃ）の（Ｌ＋Ｒ）ｃｈ信号はモノラル信号であり、従来の風雑音対策後の信号と言えるが、本発明の風雑音対策後の信号である図３（Ｅ）は、これに比較してもレベルが大幅に減少しており、風雑音成分のようなチャンネル間で相関性がない成分を強力に除去し、音声信号の様なチャンネル間で相関性の強い成分のみを抽出している。
次に、本発明の２チャンネル風雑音低減装置の第２の形態例を説明する。図５に示す系統図は、図１の雑音低減装置の様に風雑音帯域をモノラル化せずに風雑音低減化を行うものである。まず入力端子７１、７２から入力するＲｃｈ、Ｌｃｈ信号は、夫々にＨＰＦ７５とＬＰＦ７３、及びＨＰＦ７６とＬＰＦ７４に入力され、ＬＰＦ７３からのＲｃｈの低域信号は、加算器７７と、第１のレベル値検出／判定手段７９とＳＷ８１の固定接点Ｒに入力され、ＬＰＦ７４からのＬｃｈの低域信号は、加算器７７と、第２のレベル値検出／判定手段８０とＳＷ８２の固定接点Ｖに入力される。
又、加算器７７の出力は乗算器７８で１／２を乗じて、（Ｌ＋Ｒ）ｃｈ信号として第１及び第２のレベル値検出／判定手段７９、８０とＳＷ８１、８２の固定接点Ｓ，Ｕに入力される。ここで第１及び第２のレベル値検出／判定手段７９、８０は、レベル値検出／判定手段４８と同様の動作で、入力する信号のレベルの小さい方を適宜に判定して、夫々のＳＷ８１、８２にＲｃｈ判定出力とＬｃｈ判定出力として出力し、ＳＷ８１、８２にて判定された出力が選択されて、夫々ＬＰＦ８３、８４を介して加算器８５にてＨＰＦ７５の出力と加算されて出力端子８７よりＲｃｈ信号として出力され、同様に加算器８６にてＨＰＦ７６の出力と加算されて端子８８よりＬｃｈ信号として出力される。
ここで、図５に示す構成について、図６の信号波形により雑音低減装置の動作を説明する。入力端子７１、７２に供給される入力信号を、先ず、ＬＰＦ７３、７４によって、図１４で説明した風雑音帯域を通過させる。ＬＰＦ７４の出力を図６（Ａ）に示すＬｃｈ信号とし、ＬＰＦ７３の出力を図６（Ｂ）に示すＲｃｈ信号とする。更に、加算器７７、１／２の乗算器７８にて図６（Ｃ）の（Ｌ＋Ｒ）／２合成信号が生成される。第１のレベル値検出／判定手段７９及びＳＷ８１で図６（Ａ）に示すＬｃｈ信号と図６（Ｃ）に示す（Ｌ＋Ｒ）／２合成信号の最小値が常に選択されて、図６（Ｄ）の太線のようにＬｃｈ信号が出力される。更に、高調波成分を抑えるためにＬＰＦ８３を通すと図６（Ｅ）のように最小化されたＬｃｈ信号が出力される。同様に第２のレベル値検出／判定手段８０及び、ＳＷ８２で図６（Ｂ）に示すＲｃｈ信号と図６（Ｃ）に示す（Ｌ＋Ｒ）／２合成信号の最小値がＳＷ８２を介して選択されると、図６（Ｆ）に示す太線の様に最小化されたＲｃｈ信号が出力され、更に、高調波成分を抑えるためにＬＰＦ８４を通すと図６（Ｇ）のように最小化されて出力される。そしてＨＰＦ７５、７６からの風雑音帯域以外の帯域信号とＬＰＦ８３、８４の最小化されたＬｃｈ、Ｒｃｈ信号は加算器８５、８６で加算され、帯域再合成することで、風雑音の低減されたＲｃｈ及びＬｃｈ信号が生成される。
従って、第２の形態例では、従来の風雑音装置によって形成される図６（Ｃ）の（Ｌ＋Ｒ）／２合成信号に対して、図６（Ｅ）及び図６（Ｇ）に示すように風雑音成分のレベルを低減することが出来ると共にモノラル化せずにＬｃｈ及びＲｃｈ信号成分を残すことが出来るものが得られる。
ここで、本発明における最小値を選択するためのサンプリング間隔と、その後の帯域制限周波数について説明する。前述の図３（Ｄ）及び図６（Ｄ）（Ｆ）では、レベル比較して最小値を選択する時間単位を、デジタル信号の最小時間単位であるサンプリング間隔に設定したが、この時の後段における帯域制限周波数は、サンプリング周波数をＦｓとすれば、サンプリング定理によりＦｓ／２以下に設定すれば良い。然し、図１４の様に風雑音帯域は一般的に１ｋＨｚ以下の低周波であるから、最小値選択のサンプリング間隔は０.５ｍｓ（２ｋＨｚ）程度まで大きくすることも可能である。つまり最大で０.５ｍｓ毎にレベル検出を行い、その期間のレベル最小信号を選択するようにしても良いことになる。
次に、図７で雑音低減装置の第３の形態例の系統図について説明する。尚、図１に示した雑音低減装置の系統図との対応部分の同一符号にａ，ｂの符号を付して詳細説明を省略する。図７は図８に示す周波数帯域特性曲線の様に風雑音帯域以外の周波数帯域を帯域３とし、風雑音帯域周波数を帯域１と帯域２に帯域分割した場合として説明する。
先ず、入力端子１１１、１１２から入力するＲｃｈ及びＬｃｈ信号は、夫々に帯域通過フィルタ（以下ＢＰＦ１、１１５、１１６・ＢＰＦ２、１１７、１１８・ＢＰＦ３、１１３、１１４と記す）により帯域分割され、風雑音帯域周波数はＢＰＦ１、１１５、１１６とＢＰＦ２、１１７、１１８により帯域１、帯域２の分割帯域周波数毎に処理される。先ず、ＢＰＦ１、１１５、１１６からのＲｃｈ信号及びＬｃｈ信号と、加算器４６ａ並びに乗算器４７ａ、からの（Ｌ＋Ｒ）ｃｈ信号は、レベル値検出／判定手段４８ａ及び、ＳＷ４９ａで最小値が選択されて、ＬＰＦ５０ａを介して加算器１１９に入力される。同様に、ＢＰＦ２、１１７、１１８からのＬｃｈ及びＲｃｈ信号と、加算器４６ｂ並びに乗算器４７ｂからの（Ｌ＋Ｒ）ｃｈ信号は、レベル値検出／判定手段４８ｂ及びＳＷ４９ｂで最小値が選択されて、ＬＰＦ５０ｂを介して加算器１１９に入力される。そして加算器１１９で帯域１と帯域２が帯域合成され、更に、加算器５１ａ、５２ｂでＨＰＦ３、１１３、１１４からの帯域３が帯域合成されて出力端子５３ａからＲｃｈ、出力端子５４ｂからＬｃｈが出力される。このように帯域分割を行ってから、帯域毎に最小値を選択処理することで、同位相成分である音声信号の再現性を上げながら風雑音低減を行うことが出来る。また第３の形態例では風雑音帯域周波数を帯域１と帯域２に帯域分割した場合で説明したが、さらに分割帯域を増やして同様に処理しても良い。
図９は、本発明の雑音低減装置の第４の形態例を示すもので、高速フーリエ変換（以下ＦＦＴと記す）を行うことで図７に説明した、第３の形態例よりも音声信号の再現性を、更に、上げた例である。ここでは入力端子１３５、１３６から入力するＲｃｈ、Ｌｃｈ信号は、夫々にＦＦＴ手段１３９、１４１で、音声帯域の時間軸信号を周波数ｆ１〜ｆｍのｍ個の周波数軸信号に変換する。また加算器１３７と１／２の乗算器１３８からの（Ｌ＋Ｒ）ｃｈの合成信号も、同様にＦＦＴ手段１４０で周波数ｆ１〜ｆｍのｍ個の周波数軸信号に変換する。ここで各ＦＦＴ手段１３９、１４０、１４１では周波数ｆ１〜ｆｍの周波数軸信号を風雑音帯域の周波数ｆ１〜ｆｎと、風雑音帯域以外の周波数ｆ（ｎ＋１）〜ｆｍに分割して、周波数ｆ１〜ｆｎのＲｃｈ及びＬｃｈ信号と（Ｌ＋Ｒ）ｃｈ信号をレベル比較／選択手段１４２に入力し、周波数ｆ１〜ｆｎの周波数毎にレベル比較を行い、最もレベルの小さいチャンネルの信号を選択する動作を、すべての周波数ｆ１〜ｆｎについて実施する。
そして、選択された信号を帯域合成手段１４３、１４４に入力し、再び周波数ｆ（ｎ＋１）〜ｆｍの信号と帯域合成し、周波数ｆ１〜ｆｍの信号として、逆高速フーリエ変換（以下ＩＦＦＴと記す）手段１４５、１４６に送り、周波数軸信号を時間軸信号に逆変換して端子１４７、１４８からＲｃｈ信号、Ｌｃｈ信号として出力する。
上述の構成では、Ｌｃｈ、Ｒｃｈの２チャンネルにおける風雑音低減について説明してきたが、本発明では、３チャンネル以上のマルチチャンネルにも対応可能である。図１１により、本発明の３チャンネル雑音低減装置の第５の形態例について説明する。まず入力端子１８０、１８１、１８２からＲｃｈ及びセンターチャンネル（以下Ｃｃｈと記す）並びにＬｃｈの各信号を入力し、夫々にＨＰＦ１８３とＬＰＦ１８６、ＨＰＦ１８４とＬＰＦ１８７、ＨＰＦ１８５とＬＰＦ１８８にて、風雑音帯域と非風雑音帯域に帯域分割され、各ＬＰＦからの風雑音帯域信号Ｒｃｈ、Ｃｃｈ、ＬｃｈはＳＷ１９２とレベル値検出／判定手段１９１に入力される。
又、ＬＰＦ１８６、１８７、１８８の各出力は加算器１８９にも入力されすべてが加算されて、１／３乗算器１９０で乗算処理が行なわれ平均化されて（Ｌ＋Ｒ＋Ｃ）ｃｈ信号として、ＳＷ１９２とレベル値検出／判定手段１９１に入力される。レベル値検出／判定手段１９１で最もレベルの小さい信号が、所定サンプリング期間毎に判定され、ＳＷ１９２にてその信号が選択されてＬＰＦ１９３を介して、各チャンネルの各ＨＰＦ１８３、１８４、１８５からの非風雑音帯域信号と加算器１９５、１９４、１９６で帯域合成されて、出力端子１９７、１９８、１９９からＲｃｈ、Ｃｃｈ、Ｌｃｈ信号として出力される。
又、４チャンネル以上の場合においても、各チャンネルの平均化処理を変更し、同様に最小値選択処理を行うことで風雑音低減処理が可能である。尚、前述した第３乃至第５の形態例においても、第２の形態例のようにすべてのチャンネルを加算した平均化信号と各チャンネル信号の最小値選択処理を行い、各チャンネルの独立性を高めた風雑音低減処理を行っても良い。以上説明したように本発明の風雑音低減装置は、従来よりも風雑音の低減効果が高められ、各チャンネルの独立性も保つことができるが、さらに従来例と組み合わせることで風雑音を検出して自動的に低減するように自動化を図っても良い。
図１２に自動化した場合の系統図を示して以下に説明する。図１２に於いて、入力端子９０からの入力信号は混合比制御手段９２と、上述の第１乃至第５の形態例で説明した、本発明の風雑音低減手段９１と、風雑音抽出手段９３に入力する。ここで風雑音抽出手段９３に入力した信号は、検波手段９４、制御値生成手段９５を介して混合比制御手段９２を制御する制御値として使用されるが、これは図１３の破線で示す風雑音抽出手段３３と、検波手段３４と、制御値生成手段３５と同様に構成される。そして混合比制御手段９２では、入力信号と風雑音低減手段９１の出力信号の混合比を、風雑音が大きい時に、風雑音低減手段９１の出力の最大比を１００％にし、逆に風雑音が零の時には、入力信号側の最大比を１００％にするように制御すれば、自動化が達成出来る。また図１３に示したように、第１乃至第５の形態例の本発明の風雑音低減手段９１を第１の制御手段３１とすれば、第２の制御手段３３を同様に併用しても良い。
この場合の自動風雑音低減装置の具体的な系統図を図１０により説明する。端子１５１、１５２から入力した風雑音信号を含むＲｃｈ及びＬｃｈ音声信号の、Ｒｃｈ側は遅延器（ＤＬ）１５４と加算器１６０のマイナス端子に入力され、Ｌｃｈ側はＤＬ１５５と加算器１６０のプラス端子に入力され、加算器１６０では両者の差成分（Ｌ−Ｒ）信号を演算してＬＰＦ１６１に入力する。風雑音信号はＬ／Ｒチャンネル間で相関性がないために差成分（Ｌ−Ｒ）信号には風雑音成分が多く抽出され、ＬＰＦ１６１では極低周波数成分のみを通過させるとほとんど音声信号を含まない風雑音信号のみが抽出される（図１２の風雑音抽出手段９３）。更に、ＬＰＦ１６１の出力はＡＭＰ１６２にて増幅され、検波器（ＤＥＴ）１６３にて風雑音信号のレベル検波が成され（図１２の検波手段９４）、更に、係数生成用の制御係数成器（ＭＡＫＥＣＯＥＦ）１６４〔図１２の制御値生成手段９５〕にて制御係数を成形して、アタック／リカバリ時定数を伴った風雑音レベル検波信号が得られる。
上述の第１乃至第５の形態例の本発明の風雑音低減手段１５６にて処理された信号を第１及び第２の混合比制御手段１５７及び１５８にて風雑音レベル検波信号によりレベル制御するが、このときの混合比は風雑音が大きい、つまり風雑音レベル検波信号のレベルが大きいときに風雑音低減手段１５６の出力の混合比を１００％にし、逆に風雑音が無い時には、風雑音レベル検波信号のレベルを零にし、ＤＬ１５４、１５５の出力が１００％になるように制御する（図１２の混合比制御手段９２）。更に、第１及び第２の混合比制御手段１５７及び１５８の出力は夫々ＤＬ１７１及び１７２に入力すると共に、加算器１７０に入力して両者を加算し、その出力をＬＰＦ１７３に入力する。
ＬＰＦ１７３は風雑音帯域を抽出する帯域に設定される。このＬＰＦ１７３の出力は、レベル可変器１７４にて、ＭＡＫＥＣＯＦＥ１６４からの風雑音レベル検波信号によりレベル制御され、風雑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、逆に風雑音が無い時は、風雑音レベル検波信号のレベルが零になり出力が零になるように制御される。レベル可変器１７４の出力は、加算器１７５でＤＬ１７１を通った信号から減算され、加算器１７６でＤＬ１７２を通った信号から減算される（図１３の第２の制御手段３２）。そして加算器１７５、１７６の出力が出力端子１７７、１７８から夫々Ｒｃｈ、Ｌｃｈ信号として出力される。このように本発明の風雑音低減手段１５６に、更に、従来の風雑音帯域を減衰させる処理を組み合わせることで、更に、低減効果を高めることが出来る。
上記した、一連の風雑音低減装置の入力端子に、従来例の図１３の様に、マイクロフォン１、２からの信号を供給し、ビデオカメラ等の電子機器の収音システム（方法）もしくは記録／再生システム（方法）として構成しても良いが、本発明は、これに限定されず、記録／再生装置や電子機器収音装置に実施しても良い。又、コンピュータ内のアプリケーションソフトウェアとして実施し、ビデオ／オーディオファイルの編集時や、ファイル変換時、さらにＤＶＤディスクの書き込み時に非リアルタイム処理として実施しても良いことは明らかである。
本発明の請求項１、請求項８、請求項１０、請求項１２によれば、従来のモノラル化（加算平均化）する風雑音低減処理に対して、ミニマム（最小値）選択処理を行ったので、複数の信号に含まれる同相成分のみを強力に抽出できるため、ビデオカメラの内蔵マイクからの音声信号のように相関性が強い信号は同相成分として抽出され、風雑音信号のように相関性がない信号は大きく除去され、風雑音成分の低減効果を大きく出来る雑音低減装置及び雑音低減方法並びに雑音低減プログラムとその電子機器用収音装置が得られる。
本発明の請求項２、請求項９、請求項１１、請求項１３によれば、 従来のモノラル化（加算平均化）する風雑音低減処理では、その加算平均化した帯域がモノラル化してしまうが、各チャンネルの音声信号とモノラル化（加算平均化）処理した信号に対して、本発明ではミニマム（最小値）選択処理を実施することにより、風雑音を低減しつつ、各音声チャンネルの音場感（独立性）を保つことが出来る雑音低減装置及び雑音低減方法並びに雑音低減プログラムとその電子機器用収音装置が得られる。
本発明の請求項３によれば、風雑音帯域を抽出する場合に、各音声チャンネル毎にＬＰＦで抽出するが、さらに複数のＬＰＦやＢＰＦにより、風雑音帯域を複数の帯域に分割して夫々に帯域毎に、ミニマム（最小値）選択処理を施すことで、風雑音を低減しつつ、各音声チャンネルの音声信号の再現性を良好にすることが出来る雑音低減装置及び雑音低減方法並びに雑音低減プログラムとその電子機器用収音装置が得られる。
本発明の請求項４によれば、風雑音帯域を抽出する場合に、ＦＦＴ手段を利用して周波数信号に変換し、周波数信号毎にミニマム（最小値）選択処理を実施することにより、風雑音を低減しつつ、各音声チャンネルの音声信号の再現性を更に良好にすることが出来る雑音低減装置及び雑音低減方法並びに雑音低減プログラムとその電子機器用収音装置が得られる。
本発明の請求項５によれば、ミニマム（最小値）選択処理を実施する最小時間単位は、デジタル信号であればサンプリング時間であるが、風雑音帯域が一般的には１ｋＨｚ以下の帯域であることを考えれば、サンプリング定理（ナイキスト定理）により、最低サンプリング周波数は２ｋＨｚとなり、最長所定時間は０.５ｍｓまで伸ばすことができ、本発明のミニマム（最小値）選択処理を行う時間長としては、１／Ｆｓ〜０.５ｍｓに選択可能な雑音低減装置及び雑音低減方法並びに雑音低減プログラムとその電子機器用収音装置が得られる。
本発明の請求項６及び請求７によれば、風雑音低減処理の出力信号と、処理前の入力信号との混合比を制御することで低減効果を可変することが出来、更に、風雑音レベルにより、その混合比を可変することで自動風雑音低減処理が実現出来る雑音低減装置及び雑音低減方法並びに雑音低減プログラムとその電子機器用収音装置が得られる。
又、本発明の風雑音低減処理と、従来の風雑音低減処理を組み合わせて実施した場合でも、従来例よりも風雑音低減効果を上げることが出来る雑音低減装置及び雑音低減方法並びに雑音低減プログラムとその電子機器用収音装置が得られる。
本発明の雑音低減装置の１形態例を示す系統図である。 本発明の雑音低減装置に用いるレベル値検出／判定手段の系統図である。 図３は本発明の雑音低減装置の風雑音低減方法を説明するための動作波形図 本発明の雑音低減装置に用いるレベル値検出／判定手段のフローチャートである。 本発明の雑音低減装置の第２形態例を示す系統図である。 本発明の第２形態例の雑音低減装置の風雑音低減方法を説明するための動作波形図である。 本発明の雑音低減装置の第３の形態例を示す系統図である・ 第３の形態例の分割帯域を示す帯域周波数特性曲線図である。 本発明の雑音低減装置の第４の形態例を示す系統図である。 本発明の自動雑音低減装置の１形態例を示す具体的な系統図である。 本発明の雑音低減装置の第５の形態例を示す系統図である。 本発明の自動雑音低減装置の概略的な系統図である。 従来の自動雑音低減装置の概略を示す系統図である。 風雑音成分を説明するための周波数特性曲線図である。 従来の自動雑音低減装置の他の構成を示す系統図である。
符号の説明
１、２、２０１、２０２・・・マイクロフォン、３、４、２２、２０３、２０４・・・アンプ（ＡＭＰ）、５、６・・・アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）、７、８、１５、１６、１５４、１５５、１７１、１７２・・・遅延器（ＤＬ）、９、１２、１３、１４、１９、２０、４６、４６ａ、４６ｂ、５１、５１ａ、５２、６２ｂ、５４、７７、８５、８６、１１９、１３７、１６０、１７０、１７５、１７６、１８９、１９４、１９５、１９６、２０７、２０８、２１３、２１５、２１６・・・加算器、１０、１７、２１、４３、４４、５０、５０ａ、５０ｂ、７３、７４、８３、８４、１６１、１７３、１８６、１８７、１８８、１９３、２０５、２０６、２１０、２１１・・・低域通過フィルタ、１１、１８・・・レベル可変器、２３・・・検波器、２４・・・制御係数生成器（ＭＡＫＥＣＯＥＦ）、３１・・・第１の制御手段、３２・・・第２の制御手段、３４・・・レベル検出手段、４２、４５、７５、７６、１８３、１８４、１８５、２０９、２１２・・・高域通過フィルタ、４９、８１、８２、４９ａ、４９ｂ、１９２、２１４・・・スイッチ（ＳＷ）、４０、４１、６０、６１、６２、７１、７２、９０、１１１、１１２、１３５、１３６、１５１、１５２、１８０、１８１、１８２・・・入力端子、２５、２６、５３、５４、８７、８８、９６、１４７、１４８、１７７、１７８、１９７、１９９・・・出力端子、４７、４７ａ、４７ｂ、７８、１３８、１９０・・・乗算器、４８・・・レベル値検出／判定手段、６３、６４、６５・・・絶対値処理手段、６６、６７、６８・・・レベル検出手段、６９・・・レベル値判定手段、７９・・・第１のレベル値検出／判定手段、８０・・・第２のレベル値検出／判定手段、９１・・・風雑音低減手段、９２・・・混合比制御手段、９３・・・風雑音抽出手段、９４・・・検波手段、９５・・・制御値生成手段、１３９、１４０、１４１・・・ＦＦＴ手段、１４２・・・レベル比較／選択手段、１４３、１４４・・・帯域合成手段、１４５、１４６・・・ＩＦＦＴ手段、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８・・・帯域通過フィルタ

Claims (13)

  1. 複数の音声チャンネルから複数の音声信号を入力する入力手段と、
    前記複数の音声信号から所定帯域を抽出する複数の帯域抽出手段と、
    前記複数の帯域抽出手段からの信号の加算平均を演算する演算手段と、
    前記複数の帯域抽出手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する複数の第１のレベル検出手段と、
    前記演算手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する第２のレベル検出手段と、
    前記複数の第１のレベル検出手段及び前記第２のレベル検出手段から検出されるレベル値で最もレベルの小さいレベル値を有する信号を前記所定期間毎に選択する選択手段と、
    前記選択手段からの信号の帯域制限を行う帯域制限手段と、
    前記帯域制限手段からの信号と前記複数の帯域抽出手段における抽出帯域以外の帯域信号とを夫々の音声チャンネル毎に帯域合成する帯域合成手段とを有し、
    前記各帯域合成手段の出力を各音声チャンネル出力信号とすることを特徴とする雑音低減装置。
  2. 複数の音声チャンネルから複数の音声信号を入力する入力手段と、
    前記複数の音声信号から所定帯域を抽出する複数の帯域抽出手段と、
    前記複数の帯域抽出手段からの信号の加算平均を演算する演算手段と、
    前記複数の帯域抽出手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する複数の第１のレベル検出手段と、
    前記演算手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する第２のレベル検出手段と、
    前記複数の第１のレベル検出手段からのレベル値及び前記第２のレベル検出手段からのレベル値を各音声チャンネルで前記所定期間毎にレベルの小さい方のレベル値を有する信号を選択する選択手段と、
    前記選択手段からの信号の帯域制限を行う複数の帯域制限手段と、
    前記複数の帯域制限手段からの信号と前記複数の帯域抽出手段における抽出帯域以外の帯域信号とを夫々の音声チャンネル毎に帯域合成する帯域合成手段を有し、
    前記各帯域合成手段の出力を各音声チャンネル出力信号とすることを特徴とする雑音低減装置。
  3. 前記帯域抽出手段は、複数のフィルタ手段で構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の雑音低減装置。
  4. 前記帯域抽出手段は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）手段で構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の雑音低減装置。
  5. 前記所定期間を構成する最小単位は雑音帯域のサンプリング期間であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の雑音低減装置。
  6. 複数の前記入力音声信号と、各音声チャンネル出力信号との混合比を可変する制御手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の雑音低減装置。
  7. 前記制御手段は雑音レベルにより混合比を可変することを特徴とする請求項６に記載の雑音低減装置。
  8. 複数の音声チャンネルから複数の音声信号を入力する過程と、
    前記複数の音声信号から所定帯域を抽出する過程と、
    前記複数の帯域抽出過程からの信号の加算平均を演算する過程と、
    前記複数の帯域抽出過程からの信号の所定期間における第１の信号レベルを検出する過程と、
    前記演算過程からの信号の所定期間における第２の信号レベルを検出する過程と、
    前記第１の信号レベルを検出する過程及び前記第２の信号レベルを検出する過程から検出されるレベル値で最もレベルの小さいレベル値を有する信号を前記所定期間毎に選択する過程と、
    前記選択過程からの信号の帯域制限を行う過程と、
    前記帯域制限過程からの信号と前記複数の帯域抽出過程における抽出帯域以外の帯域信号とを夫々の音声チャンネル毎に帯域合成する過程とを有し、
    前記各帯域合成過程の出力を各音声チャンネル出力信号とすることを特徴とする雑音低減方法。
  9. 複数の音声チャンネルから複数の音声信号を入力する過程と、
    前記複数の音声信号から所定帯域を抽出する過程と、
    前記複数の帯域抽出手段からの信号の加算平均を演算する過程と、
    前記複数の帯域抽出手段からの信号の所定期間における第１の信号レベルを検出する過程と、
    前記演算手段からの信号の所定期間における第２の信号レベルを検出する過程と、
    前記第１の信号レベルを検出する過程からのレベル値及び前記第２の信号レベルを検出する過程からのレベル値を各音声チャンネルで前記所定期間毎にレベルの小さい方のレベル値を有する信号を選択する選択過程と
    前記選択過程からの信号の帯域制限を行う複数の帯域制限過程と、
    前記複数の帯域制限過程からの信号と前記複数の帯域抽出過程における抽出帯域以外の帯域信号とを夫々の音声チャンネル毎に帯域合成する過程とを有し、
    前記各帯域合成過程の出力を各音声チャンネル出力信号とすることを特徴とする雑音低減方法。
  10. 複数の音声チャンネルから複数の音声信号を入力する入力手段と、
    前記複数の音声信号から所定帯域を抽出する複数の帯域抽出手段と、
    前記複数の帯域抽出手段からの信号の加算平均を演算する演算手段と、
    前記複数の帯域抽出手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する複数の第１のレベル検出手段と、
    前記演算手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する第２のレベル検出手段と、
    前記複数の第１のレベル検出手段及び前記第２のレベル検出手段から検出されるレベル値で最もレベルの小さいレベル値を有する信号を前記所定期間毎に選択する選択手段と、
    前記選択手段からの信号の帯域制限を行う帯域制限手段と、
    前記帯域制限手段からの信号と前記複数の帯域抽出手段における抽出帯域以外の帯域信号とを夫々の音声チャンネル毎に帯域合成する帯域合成手段とを有し、
    前記各帯域合成手段の出力を各音声チャンネル出力信号とすることを特徴とする雑音低減プログラム。
  11. 複数の音声チャンネルから複数の音声信号を入力する入力手段と、
    前記複数の音声信号から所定帯域を抽出する複数の帯域抽出手段と、
    前記複数の帯域抽出手段からの信号の加算平均を演算する演算手段と、
    前記複数の帯域抽出手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する複数の第１のレベル検出手段と、
    前記演算手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する第２のレベル検出手段と、
    前記複数の第１のレベル検出手段からのレベル値及び前記第２のレベル検出手段からのレベル値を各音声チャンネルで前記所定期間毎にレベルの小さい方のレベル値を有する信号を選択する選択手段と、
    前記選択手段からの信号の帯域制限を行う複数の帯域制限手段と、
    前記複数の帯域制限手段からの信号と前記複数の帯域抽出手段における抽出帯域以外の帯域信号とを夫々の音声チャンネル毎に帯域合成する帯域合成手段とを有し、
    前記各帯域合成手段の出力を各音声チャンネル出力信号とすることを特徴とする雑音低減プログラム。
  12. 複数の音声チャンネルから複数の音声信号を収音する電子機器用収音装置に於いて、
    複数の音声信号から所定帯域を抽出する複数の帯域抽出手段と、
    複数の帯域抽出手段からの信号の加算平均を演算する演算手段と、
    複数の帯域抽出手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する複数の第１のレベル検出手段と、
    演算手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する第２のレベル検出手段と、
    複数の第１のレベル検出手段及び第２のレベル検出手段から検出されるレベル値で最もレベルの小さいレベル値を有する信号を所定期間毎に選択する選択手段と、
    選択手段からの信号の帯域制限を行う帯域制限手段と、
    帯域制限手段からの信号と複数の帯域抽出手段における抽出帯域以外の帯域信号とを夫々の音声チャンネル毎に帯域合成する帯域合成手段とを有し、
    前記各帯域合成手段の出力を各音声チャンネル出力信号とすることを特徴とする電子機器用収音装置。
  13. 複数の音声チャンネルから複数の音声信号を収音する電子機器用収音装置に於いて、
    複数の音声信号から所定帯域を抽出する複数の帯域抽出手段と、
    複数の帯域抽出手段からの信号の加算平均を演算する演算手段と、
    複数の帯域抽出手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する複数の第１のレベル検出手段と、
    演算手段からの信号の所定期間における信号レベルを検出する第２のレベル検出手段と、
    複数の第１のレベル検出手段からのレベル値及び第２のレベル検出手段からのレベル値を各音声チャンネルで所定期間毎にレベルの小さい方のレベル値を有する信号を選択する選択手段と、
    選択手段からの信号の帯域制限を行う複数の帯域制限手段と、
    複数の帯域制限手段からの信号と複数の帯域抽出手段における抽出帯域以外の帯域信号とを夫々の音声チャンネル毎に帯域合成する帯域合成手段とを有し、
    前記各帯域合成手段の出力を各音声チャンネル出力信号とすることを特徴とする電子機器用収音装置。
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