JP2008129107A - Automatic gain control device, audio recording device, video/audio recording device and telephone call device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、オートゲインコントロール装置、ICレコーダ等の音声記録装置、ビデオカメラ等の映像・音声記録装置および携帯型電話機等の通話装置に関する。 The present invention relates to an automatic gain control device, an audio recording device such as an IC recorder, a video / audio recording device such as a video camera, and a communication device such as a mobile phone.
ICレコーダ、ビデオカメラ、携帯型電話機では、話者の位置や声の大きさにばらつきがあるため、マイクロホンで受音した信号のレベルを、自動的に一定レベルに合わせる処理が有効である。このような処理は、一般的にはオートゲインコントロールと呼ばれている。 In an IC recorder, a video camera, and a mobile phone, since the position of the speaker and the volume of the voice vary, it is effective to automatically adjust the level of the signal received by the microphone to a certain level. Such processing is generally called auto gain control.
図4は、オートゲインコントロール回路の第1従来例を示している(特開平8−297923号公報参照)。 FIG. 4 shows a first conventional example of an auto gain control circuit (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-297923).
左右のマイクロホンで受音した信号L、Rは、ゲイン制御部101に送られる。ゲイン制御部101は、信号L,Rそれぞれに、ゲイン制御量算出部103から与えられたゲイン制御量g1を乗算する。ゲイン制御部101によってゲイン調整された信号L,Rは、それぞれA/D変換器102L、102Rに送られてデジタル信号に変換される。ゲイン制御量算出部103は、A/D変換器102L、102Rの出力信号に基づいて、ゲイン制御量g1を算出し、算出したゲイン制御量g1をゲイン制御部101に与える。
The signals L and R received by the left and right microphones are sent to the
ところで、ICレコーダ、ビデオカメラ、携帯型電話機を屋外等で使用した場合には、マイクロホンで受音した信号に風雑音が含まれることがある。風雑音とは、通常200Hz以下の周波数帯域に大きなスペクトラムを有する音であり、風の乱流によって生じる音または風が直接マイクロホンの振動板に圧力をかけることにより生じる音である。風雑音の有無判定および除去方法としては様々な方法が提案されている。LchとRchの相関性が低い場合には風雑音が含まれていると判定して、ハイパスフィルタ等で入力音声の低域成分をカットまたは低減させる方法が最も一般的である(特開平5−7392号公報参照)。 By the way, when an IC recorder, a video camera, or a mobile phone is used outdoors, a signal received by a microphone may contain wind noise. Wind noise is a sound having a large spectrum in a frequency band of 200 Hz or less, and is a sound generated by wind turbulence or a sound generated by directly applying pressure to a diaphragm of a microphone. Various methods have been proposed for determining and removing the presence of wind noise. When the correlation between Lch and Rch is low, it is determined that wind noise is included, and the most common method is to cut or reduce the low frequency component of the input speech with a high-pass filter or the like (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 5-). 7392).
図4に示す第1従来例では、入力信号のパワーを元にゲイン制御量を算出しているため、風雑音によって音声信号レベルが変動し、音の揺らぎによる不自然さが目立つという問題がある。 In the first conventional example shown in FIG. 4, since the gain control amount is calculated based on the power of the input signal, the sound signal level fluctuates due to wind noise, and unnaturalness due to sound fluctuations is conspicuous. .
図5は、オートゲインコントロール回路の第2従来例を示している。 FIG. 5 shows a second conventional example of an auto gain control circuit.
第2従来例では、ゲイン制御量算出部103は、A/D変換器102L、102Rの出力信号からハイパスフィルタ104L、104Rによって低域成分をカットした信号を元に、ゲイン制御量g1を算出している。このため、第1従来例のような問題は発生しないが、風雑音などの大きな低音が入力された場合に、ゲイン調整後の信号がA/D変換器102L、102Rのレンジをオーバーしてしまい、信号が潰れてしまう可能性があるという問題がある。一旦、レンジオーバーにより信号が潰れてしまうと、高調波信号が発生するため、後から高調波信号を取り除くことは不可能である。
この発明は、風雑音によって音声信号レベルが変動するのを防止できるとともに、風雑音の影響によってゲイン調整後の信号がA/D変換器のレンジをオーバーするといったことを防止できる、オートゲインコントロール装置、音声記録装置、映像・音声記録装置および通話装置を提供することを目的とする。 The present invention can prevent an audio signal level from fluctuating due to wind noise, and can prevent a signal after gain adjustment from exceeding the range of an A / D converter due to the influence of wind noise. An object is to provide an audio recording device, a video / audio recording device, and a communication device.
請求項1に記載の発明は、入力音声信号の全周波数帯域信号レベルが一定レベルとなるように制御するオートゲイン制御手段、オートゲイン制御手段の出力信号から低周波帯域の信号を除去する低音除去手段、および低音除去手段の出力信号に対し、オートゲイン制御手段によるゲイン制御を打ち消した上で、出力信号レベルが一定レベルとなるように制御するオートゲイン補正手段を備えていることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, there is provided an auto gain control means for controlling so that the entire frequency band signal level of the input audio signal becomes a constant level, and a bass elimination for removing a low frequency band signal from the output signal of the auto gain control means. And an automatic gain correction means for controlling the output signal level to be a constant level after canceling the gain control by the automatic gain control means for the output signal of the bass removing means. .
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のオートゲインコントロール装置において、低音除去手段は、オートゲイン制御手段の出力信号から低周波数帯域の信号を除去するための高域通過フィルタ、オートゲイン制御手段の出力信号から低周波帯域の信号を抽出する抽出手段、抽出手段によって抽出された低周波帯域信号に基づいて当該低周波帯域信号に含まれる風雑音の割合を推定する推定手段、および推定手段によって推定された風雑音の割合に基づいて上記高域通過フィルタの特性を制御するフィルタ特性制御手段を備えており、フィルタ特性制御手段は、音声入力信号に含まれている風雑音の割合が大きいほど、オートゲイン制御手段の出力信号から低周波数帯域を低減させる度合いが大きくなるように高域通過フィルタのフィルタ特性を制御するものであることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the auto gain control device according to the first aspect, the bass sound removing means is a high-pass filter for removing a signal in a low frequency band from the output signal of the auto gain control means. Extraction means for extracting a low frequency band signal from the output signal of the gain control means, estimation means for estimating a ratio of wind noise contained in the low frequency band signal based on the low frequency band signal extracted by the extraction means, and Filter characteristic control means for controlling the characteristics of the high-pass filter based on the ratio of wind noise estimated by the estimation means is provided, and the filter characteristic control means is a ratio of wind noise included in the voice input signal. The filter of the high-pass filter increases so that the degree of reduction of the low frequency band from the output signal of the auto gain control means increases as the Characterized in that it is intended to control the properties.
請求項3に記載の発明は、入力音声信号の全周波数帯域信号レベルが一定レベルとなるように制御するオートゲイン制御手段、オートゲイン制御手段の出力信号から低周波数帯域の信号を除去するための高域通過フィルタ、オートゲイン制御手段の出力信号から低周波帯域の信号を抽出する抽出手段、抽出手段によって抽出された低周波帯域信号に基づいて当該低周波帯域信号に含まれる風雑音の割合を推定する推定手段、ならびにオートゲイン制御手段でのゲイン制御量と、抽出手段によって抽出された低周波数帯域の信号と、推定手段によって推定された風雑音の割合とに基づいて、入力音声信号から風雑音を除いた信号のレベルが一定となるように、高域通過フィルタの出力信号に対してゲイン補正を行なうゲイン補正手段を備えていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an auto gain control means for controlling the entire frequency band signal level of the input audio signal to be a constant level, and a signal for removing a low frequency band from the output signal of the auto gain control means. Extraction means for extracting a low frequency band signal from the output signal of the high pass filter, auto gain control means, the ratio of wind noise contained in the low frequency band signal based on the low frequency band signal extracted by the extraction means Based on the gain control amount in the estimation means to be estimated and the auto gain control means, the low-frequency band signal extracted by the extraction means, and the wind noise ratio estimated by the estimation means, Gain correction means is provided to perform gain correction on the output signal of the high-pass filter so that the signal level excluding noise is constant. It is characterized in.
請求項4に記載の発明は、請求項2に記載のオートゲインコントロール装置において、推定手段によって推定された風雑音の割合に基づいて上記高域通過フィルタの特性を制御するフィルタ特性制御手段を備えており、フィルタ特性制御手段は、音声入力信号に含まれている風雑音の割合が大きいほど、オートゲイン制御手段の出力信号から低周波数帯域を低減させる度合いが大きくなるように高域通過フィルタのフィルタ特性を制御するものであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the auto gain control apparatus according to the second aspect of the present invention, the auto gain control device further comprises filter characteristic control means for controlling the characteristic of the high-pass filter based on the ratio of wind noise estimated by the estimation means. The filter characteristic control means is configured so that the degree of reduction of the low frequency band from the output signal of the auto gain control means increases as the ratio of wind noise included in the audio input signal increases. The filter characteristic is controlled.
請求項5に記載の発明は、音声記録装置において、請求項1乃至4記載のオートゲインコントロール装置を備えていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, an audio recording apparatus includes the auto gain control device according to the first to fourth aspects.
請求項6に記載の発明は、映像・音声記録装置において、請求項1乃至4記載のオートゲインコントロール装置を備えていることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the video / audio recording apparatus, the automatic gain control device according to the first to fourth aspects is provided.
請求項7に記載の発明は、通話装置において、請求項1乃至4記載のオートゲインコントロール装置を備えていることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the communication device, the automatic gain control device according to the first to fourth aspects is provided.
この発明によれば、風雑音によって音声信号レベルが変動するのを防止できるとともに、風雑音の影響によってゲイン調整後の信号がA/D変換器のレンジをオーバーするといったことを防止できるようになる。 According to the present invention, it is possible to prevent the sound signal level from fluctuating due to wind noise, and to prevent the signal after gain adjustment from exceeding the range of the A / D converter due to the influence of wind noise. .
以下、図面を参照して、この発明をビデオカメラに設けられた音声信号処理回路に適用した場合の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention applied to an audio signal processing circuit provided in a video camera will be described below with reference to the drawings.
図1は、音声信号処理回路の構成を示している。 FIG. 1 shows the configuration of an audio signal processing circuit.
音声信号処理回路は、オートゲイン制御部10、低音除去部20およびオートゲイン補正部30を備えている。
The audio signal processing circuit includes an auto
オートゲイン制御部10は、ゲイン制御部11、A/D変換器12L、12Rおよび第1ゲイン制御量算出部13を備えている。低音除去部20は、ローパスフィルタ21L、21R、風雑音混合比予測部22およびハイパスフィルタ23L、23Rを備えている。オートゲイン補正部30は、ゲイン補正部31および第2ゲイン制御量算出部32を備えている。
The auto
〔1〕オートゲイン制御部10についての説明
図示しないLch用およびRch用のマイクロホンからの入力信号L、Rは、ゲイン制御部11に送られる。ゲイン制御部11は、Lchの入力信号Lに対して第1ゲイン制御量算出部13によって与えられるLch用の第1ゲイン制御量g1_Lt を乗算するとともに、Rchの入力信号Rに対して第1ゲイン制御量算出部13によって与えられるRch用の第1ゲイン制御量g1_Rt を乗算する。第1ゲイン制御部11によってゲイン調整されたLchおよびRchの信号は、それぞれA/D変換器12L、12Rに送られて、デジタル信号IN_Lt 、IN_Rt に変換される。A/D変換器12L、12Rによって得られたLchおよびRchのデジタル信号IN_Lt 、IN_Rt は、第1ゲイン制御量算出部13に送られるとともに、低音除去部20に送られる。
[1] Description of Auto
第1ゲイン制御量算出部13は、A/D変換器12L、12Rから出力されるLchおよびRchのデジタル信号IN_Lt 、IN_Rt を用いて、次式(1)に示すような演算を行なうことにより、Lch用の第1ゲイン制御量g1_Lt およびRch用の第1ゲイン制御量g1_Rt を算出する。 The first gain control amount calculation unit 13 uses the Lch and Rch digital signals IN_L t and IN_R t output from the A / D converters 12L and 12R to perform calculations as shown in the following equation (1). Accordingly, to calculate the first gain control amount G1_L t and the first gain control amount G1_R t for Rch for Lch.
IN_Lgt =IN_Lgt-1 ×exp -(1/T)+IN_ Lt 2
IN_Rgt =IN_Rgt-1 ×exp -(1/T)+IN_ Rt 2
g1_ Lt =Gtg/(IN _Lgt ) 1/2
if g1 _ Lt >g _TH, then g1_ Lt =g _THg
g1_ Rt =Gtg/(IN _Rgt ) 1/2
if g1 _ Rt >g _TH, then g1_ Rt =g _THg …(1)
IN_Lg t = IN_Lg t-1 × exp-(1 / T) + IN_L t 2
IN_Rg t = IN_Rg t-1 xexp-(1 / T) + IN_R t 2
g1_ L t = Gtg / (IN _Lg t) 1/2
if g1 _ L t> g _TH , then g1_ L t = g _THg
g1_ R t = Gtg / (IN _Rg t) 1/2
if g1 _ R t> g _TH , then g1_ R t = g _THg ... (1)
上記式(1)において、IN_Lgt 、IN_Rgt 、T、Gtg、g_THの意味は次の通りである。 In the above formula (1), IN_Lg t, IN_Rg t, T, Gtg, the meaning of g_TH is as follows.
IN_Lgt :信号IN_Lt の重み付け二乗平均
IN_Rgt :信号IN_Rt の重み付け二乗平均
T:時定数(レスポンスタイム)であり、予め設定されている係数
Gtg:Lch、Rch信号に対するゲイン制御目標振幅レベルであり、予め設定されている係数
g_TH:入力音声信号に対するゲイン制御量の上限値であり、予め設定されている係数
IN_Lg t: signal IN_L t weighted mean square IN_Rg t: signal IN_R t weighted root mean T: a time constant (response time), the coefficient is set in advance Gtg: Lch, the gain control target amplitude level for Rch signal Yes, preset coefficient g_TH: upper limit of gain control amount for input audio signal, preset coefficient
第1ゲイン制御量算出部13によって算出された、第1ゲイン制御量g1_Lt 、g1_Rt は、ゲイン制御部11に与えられるとともに、オートゲイン補正部30内の第2ゲイン制御量算出部32に与えられる。
The first gain control amounts g1_L t and g1_R t calculated by the first gain control amount calculation unit 13 are given to the
〔2〕低音除去部20についての説明
低音除去部20に入力するデジタル信号IN_Lt 、IN_Rt は、それぞれローパスフィルタ(LPF)21L、21Rに送られるとともに、ハイパスフィルタ(HPF)23L、23Rに送られる。
[2] Digital signal IN_L t input to described
LPF21L、21Rとしては、カットオフ周波数300Hzのローパスフィルタが用いられている。LPF21L、21Rを通過した信号L_lowt 、R_lowt は、風雑音混合比予測部22に送られる。
As the
風雑音混合比予測部22は、まず、次式(2)に基づいて、信号L_lowt と信号R_lowt との相関Wind_Levt を算出する。
First, the wind noise mixture
通常、ビデオカメラでは、2つのマイクロホンは近接して配置されているため、低い周波数帯域の通常の音声信号に対しては、信号L_lowt と信号R_lowt とはほぼ同一である。このため、Wind_Levt はほぼ零となる。一方、風雑音に対しては、音の伝播による音ではないため、信号L_lowt と信号R_lowt とは異なり、相関が低いため、Wind_Levt は1.0に近い値となる。 Usually, in a video camera, since two microphones are arranged close to each other, the signal L_low t and the signal R_low t are substantially the same for a normal audio signal in a low frequency band. For this reason, Wind_Lev t is almost zero. On the other hand, since wind noise is not a sound due to sound propagation, unlike signal L_low t and signal R_low t , Wind_Lev t is close to 1.0 because the correlation is low.
つまり、風雑音が含まれていない場合にはWind_Levt は0となり、全て風雑音の場合にはWind_Levt は1.0となることから、上記式(2)によって、風雑音の混入比を推定することが可能である。 That is, Wind_Lev t is 0 when wind noise is not included, and Wind_Lev t is 1.0 when all wind noise is present. Therefore, the wind noise mixing ratio is estimated by the above equation (2). Is possible.
風雑音混合比予測部22は、上記式(2)によって算出したWind_Levt に応じて、両HPF23L、23Rの特性を図2に示すように適応的に制御させる。つまり、風雑音の混入比が多いほど(Wind_Levt が大きいほど)、300Hz以下の低周波数信号を低減させる度合いが大きくなるように、両HPF23L、23Rの特性を変化させる。これにより、低音除去部20への入力信号から風雑音を含む低周波数信号を低減させる。
The wind noise mixing
各HPF23L、23Rを通過した信号L_hit 、R_hit は、オートゲイン補正部30に送られる。
Each HPF23L, signals L_hi t, R_hi t which has passed through the 23R is sent to the automatic
〔3〕オートゲイン補正部30についての説明
各HPF23L、23Rを通過した信号L_hit 、R_hit は、ゲイン補正部31に入力する。ゲイン補正部31は、信号L_hit に第2ゲイン制御量算出部32によって与えられるLch用のゲイン制御量G_Lt を乗算することにより、Lchの出力信号OUT_Lt を生成するとともに、信号R_hit に第2ゲイン制御量算出部32によって与えられるRch用のゲイン制御量G_Rt を乗算することにより、Rchの出力信号OUT_Rt を生成する。
[3] auto
ゲイン補正部31によってゲイン調整された信号OUT_Lt 、OUT_Rt は、出力信号として出力されるとともに、第2ゲイン制御量算出部32に送られる。
The signals OUT_L t and OUT_R t that have been gain-adjusted by the
第2ゲイン制御量算出部32は、第1ゲイン制御量算出部11によって算出されたLch用およびRch用の第1ゲイン制御量g1_Lt 、g1_Rt およびゲイン補正部31の出力信号OUT_Lt 、OUT_Rt を用いて、次式(3)の演算を行なって、ゲイン補正部31で用いられるLch用のゲイン制御量G_Lt およびRch用のゲイン制御量G_Rt を算出する。
The second gain control
OUT _Lgt =OUT _LGt-1 ×exp-(1/T) +OUT _ Lt 2
OUT _Rgt =OUT _RGt-1 ×exp-(1/T) +OUT _ Rt 2
g2_ Lt =Gtg/(OUT_Lgt ) 1/2
g2_ Rt =Gtg/(OUT_Rgt ) 1/2
G _ Lt =g2_ Lt /g1 _ Lt
if G_ Lt >g _TH, then G_ Lt =g _TH
G _ Rt =g2_ Rt /g1 _ Rt
if G_ Rt >g _TH, then G_ Rt =g _TH …(3)
OUT _Lg t = OUT _LG t-1 × exp- (1 / T) + OUT _L t 2
OUT _Rg t = OUT _RG t-1 × exp- (1 / T) + OUT _R t 2
g2_ L t = Gtg / (OUT_Lg t) 1/2
g2_ R t = Gtg / (OUT_Rg t) 1/2
G _ L t = g2_ L t / g1 _ L t
if G_ L t> g _TH, then G_ L t = g _TH
G _ R t = g2_ R t / g1 _ R t
if G_ R t> g _TH, then G_ R t = g _TH ... (3)
上記式(3)において、OUT_Lgt 、OUT_Rgt 、T、g2_Lt 、g2_Rt 、Gtg、g_THの意味は次の通りである。 In the above formula (3), OUT_Lg t, OUT_Rg t, T, g2_L t, g2_R t, Gtg, the meaning of g_TH is as follows.
OUT_Lgt :信号OUT_Lt の重み付け二乗平均
OUT_Rgt :信号OUT_Rt の重み付け二乗平均
T:時定数(レスポンスタイム)であり、予め設定されている係数
g2_Lt :風雑音が除去されたLchの信号に対するゲイン補正係数
g2_Rt :風雑音が除去されたRchの信号に対するゲイン補正係数
Gtg:ゲイン制御目標振幅レベルであり、予め設定されている係数
g_TH:ゲイン制御量の上限値であり、予め設定されている係数
For signals Lch the wind noise has been removed: OUT_Lg t: signal OUT_L t weighted mean square OUT_Rg t: signal OUT_R t weighted root mean T: a time constant (response time), the coefficient g2_L are preset t Gain correction coefficient g2_R t : Gain correction coefficient for Rch signal from which wind noise has been removed Gtg: Gain control target amplitude level, preset coefficient g_TH: Upper limit value of gain control amount, set in advance Coefficient
つまり、オートゲイン補正部30は、オートゲイン制御部10でのゲイン制御をキャンセルした後、適応的に風雑音が低減された信号に対して、再度、オートゲイン制御を実施している。
That is, after canceling the gain control in the auto
上記実施例では、オートゲイン制御部10は、風雑音を除去していない信号に基づいて、ゲイン制御を行なっているので、風雑音や大きな低音の影響によってゲイン調整後の信号がA/D変換器のレンジをオーバーするといったことを防止できるようになる。また、オートゲイン補正部30では、オートゲイン制御部10でのゲイン制御をキャンセルした後、適応的に風雑音が低減された信号に対して、再度、オートゲイン制御を実施しているので、純粋に必要な音声信号などにのみ適応した、自然なオートゲイン制御が行なえる。
In the above embodiment, the auto
図3は、音声信号処理回路の構成を示している。図3において、図1と同じものには、同じ符号を付してその説明を省略する。 FIG. 3 shows the configuration of the audio signal processing circuit. In FIG. 3, the same components as those in FIG.
音声信号処理回路は、オートゲイン制御部10、低音除去部20およびオートゲイン補正部40を備えている。オートゲイン制御部10は、図1のオートゲイン制御部10と同じである。また、低音除去部20は、図1の低音除去部20と同じである。ただし、低音除去部20内のLPF21L、21Rの出力信号L_lowt 、R_lowt と、風雑音混合比予測部22によって算出されるWind_Levt が、オートゲイン補正部40に送られている点が図1の低音除去部20と異なっている。オートゲイン補正部40は、図1のオートゲイン補正部30とは異なっている。
The audio signal processing circuit includes an auto
オートゲイン補正部40は、ゲイン補正部41および第2ゲイン制御量算出部42を備えている。
The auto
第2ゲイン制御量算出部42は、第1ゲイン制御量算出部13によって算出されたLch用およびRch用の第1ゲイン制御量g1_Lt 、g1_Rt 、LPF21L、21Rの出力信号L_lowt 、R_lowt および風雑音混合比予測部22によって算出されるWind_Levt を用いて、次式(4)の演算を行なうことにより、ゲイン補正部42で用いられるLch用のゲイン制御量G_Lt およびRch用のゲイン制御量G_Rt を算出する。
The second gain control
L _lowg' t =L _lowg' t-1 ×exp-(1/T) +(Wind _ Levt ×L _ lowt ) 2
R _lowg' t =R _lowg' t-1 ×exp-(1/T) +(Wind _ Levt ×R _ lowt ) 2
g3_ Lt =Gtg/{(Gtg/g1 _ Lt )2−L _lowg' t }1/2
g3_ Rt =Gtg/{(Gtg/g1 _ Rt )2−R _lowg' t }1/2
G _ Lt =g3_ Lt /g1 _ Lt
if G_ Lt >g _TH, then G_ Lt =g _TH
G _ Rt =g3_ Rt /g1 _ Rt
if G_ Rt >g _TH, then G_ Rt =g _TH …(4)
L _lowg 't = L _lowg' t-1 × exp- (1 / T) + (Wind _ Lev t × L _ low t) 2
R _lowg 't = R _lowg' t-1 × exp- (1 / T) + (Wind _ Lev t × R _ low t) 2
g3_ L t = Gtg / {( Gtg / g1 _ L t) 2 -L _lowg 't} 1/2
g3_ R t = Gtg / {( Gtg / g1 _ R t) 2 -R _lowg 't} 1/2
G _ L t = g3_ L t / g1 _ L t
if G_ L t> g _TH, then G_ L t = g _TH
G _ R t = g3_ R t / g1 _ R t
if G_ R t> g _TH, then G_ R t = g _TH ... (4)
上記式(4)において、L_lowg’t 、R_lowg’t 、T、g3_Lt 、g3_Rt 、Gtg、g_THの意味は次の通りである。 In the above equation (4), L_lowg ′ t , R_lowg ′ t , T, g3_L t , g3_R t , Gtg, and g_TH have the following meanings.
L_lowg’t :Lchの低周波信号に含まれる風雑音の重み付け二乗平均
R_lowg’t :Rchの低周波信号に含まれる風雑音の重み付け二乗平均
T:時定数(レスポンスタイム)であり、予め設定されている係数
g3_Lt :風雑音が除去されたLchの信号に対するゲイン補正係数
g3_Rt :風雑音が除去されたRchの信号に対するゲイン補正係数
g_TH:ゲイン制御量の上限値であり、予め設定されている係数
Gtg:ゲイン制御目標振幅レベルであり、予め設定されている係数
L_lowg ' t : Weighted mean square of wind noise contained in Lch low frequency signal R_lowg' t : Weighted mean square of wind noise contained in Rch low frequency signal T: Time constant (response time), set in advance and has coefficients g3_L t: gain correction coefficient for the signal of Lch the wind noise has been removed g3_R t: gain for the signal Rch which wind noise has been removed correction coefficient g_th: the upper limit value of the gain control amount is set in advance Coefficient Gtg: Gain control target amplitude level, preset coefficient
ゲイン補正部41は、低音除去部20から送られてきた信号L_hit に第2ゲイン制御量算出部42によって与えられるLch用のゲイン制御量G_Lt を乗算することにより、Lchの出力信号OUT_Lt を生成するとともに、信号R_hit に第2ゲイン制御量算出部42によって与えられるRch用のゲイン制御量G_Rt を乗算することにより、Rchの出力信号OUT_Rt を生成する。
上記式(4)について説明する。Lch用のゲイン制御量G_Lt およびRch用のゲイン制御量G_Rt の導き方は同じなので、Lch用のゲイン制御量G_Lt についてのみ説明する。 The above formula (4) will be described. The gain control amount G_L t and how the guidance of the gain control amount G_r t for Rch are the same for Lch, illustrating only the gain control amount G_L t for Lch.
入力音声信号IN_Lt を、風雑音成分IN_L_wint とそれ以外の信号IN_L_St に分離して考える。IN_L_Lowt を風雑音を含む低音信号とし、αをIN_L_Lowt の中に実際に含まれる風雑音の割合とすると、入力音声信号IN_Lt は、α・IN_L_Lowt とそれ以外の信号IN_L_othert とに分離することができる。したがって、次式(5)が成り立つ。 An input audio signal IN_L t, considered in isolation the wind noise component IN_L_win t and other signals IN_L_S t. The IN_L_Low t the bass signal including wind noise, when actually the ratio of wind noise contained in the alpha and IN_L_Low t, the input audio signal IN_L t is separated into α · IN_L_Low t and other signals IN_L_other t can do. Therefore, the following equation (5) is established.
IN_ Lt =IN_ L_ WINt +IN_L _ St
=α・IN_ L_ lowt +IN_ L_ othert …(5)
IN_L t = IN_L_WIN t + IN_L_S t
= Α ・ IN_L_low t + IN_L_other t (5)
A/D変換器12Lでの一時的なレンジオーバーを無視すれば、理想的なゲイン制御量g1_ L_ othert は、次式(6)となる。 If a temporary range over in the A / D converter 12L is ignored, an ideal gain control amount g1_L_other t is expressed by the following equation (6).
IN_Lg_ othert =IN_Lg_ othert-1 ×exp-(1/T) +IN_ L_ othert 2
g1_ L_ othert =Gtg/(IN _Lg_other t )1/2 …(6)
IN_Lg_other t = IN_Lg_other t-1 xexp- (1 / T) + IN_L_other t 2
g1_L_other t = Gtg / (IN_Lg_other t ) 1/2 (6)
第1ゲイン制御量算出部13で算出しているg1_Lt は、上記式(1)から、次式(7)で表される。 G1_L t calculated by the first gain control amount calculation unit 13 is expressed by the following equation (7) from the above equation (1).
IN_Lgt =IN_Lgt-1 ×exp -(1/T)+IN_ Lt 2
g1_ Lt =Gtg/(IN _Lgt ) 1/2 …(7)
IN_Lg t = IN_Lg t-1 × exp-(1 / T) + IN_L t 2
g1_ L t = Gtg / (IN _Lg t) 1/2 ... (7)
IN_Lgt は、IN_Lt の重み付け二乗平均である。IN_Lt =α・IN_L_Lowt +IN_L_othert であるので、IN_Lgt は、次式(8)に示すようになる。 IN_Lg t is a weighted mean square of IN_L t. Since IN_L t = α · IN_L_Low t + IN_L_other t , IN_Lgt is expressed by the following equation (8).
IN_Lgt =IN_Lgt-1 ×exp-(1/T) +IN_ Lt 2
=IN_Lgt-1 ×exp-(1/T) +( α・IN_ L_ lowt +IN_ L_ othert )2
=IN_Lgt-1 ×exp-(1/T)
+( α・IN_ L_ lowt )2
+2 {( α・IN_ L_ lowt ) ×(IN_ L_ othert ) }
+(IN_ L_ othert )2 …(8)
IN_Lg t = IN_Lg t-1 × exp- (1 / T) + IN_L t 2
= IN_Lg t-1 × exp- ( 1 / T) + (α · IN_ L_ low t + IN_ L_ other t) 2
= IN_Lg t-1 xexp- (1 / T)
+ (Α · IN_L_low t ) 2
+2 {(α · IN_L_low t ) × (IN_L_other t )}
+ (IN_L_other t ) 2 (8)
IN_Lg_low’t {風雑音( α・IN_L_Lowt ) の重み付け二乗平均}、IN_Lg_othert およびIN_Lg_low&othert を、次式(9)で定義する。 IN_Lg_low ′ t {weighted mean square of wind noise (α · IN_L_Low t )}, IN_Lg_other t, and IN_Lg_low & other t are defined by the following equation (9).
IN_Lg_ low' t =IN_Lg_ low' t-1 ×exp-(1/T) +(α・IN_ L_ lowt ) 2
IN_Lg_ othert =IN_Lg_ othert-1 ×exp-(1/T) +(IN _ L_ othert )2
IN_Lg_low &other t =IN_Lg_ low&other t-1 ×exp-(1/T)
+( α・IN_ L_ lowt )×(IN _ L_ othert )
…(9)
IN_Lg_low ' t = IN_Lg_low' t-1 × exp- (1 / T) + (α ・ IN_L_low t ) 2
IN_Lg_other t = IN_Lg_other t-1 xexp- (1 / T) + (IN_L_other t ) 2
IN_Lg_low & other t = IN_Lg_low & other t-1 xexp- (1 / T)
+ (Α ・ IN_L_low t ) × (IN_L_other t )
... (9)
IN_Lg_low&othert &othert は、平均化により零になると近似すると、上記式(8)は、式(10)に示すように近似が可能である。 IN_Lg_low & other t & other t, when approximated to be zero by averaging, the equation (8) may approximated as shown in Equation (10).
IN _Lgt =IN_Lg_ low' t +IN_Lg_ othert +2× IN _Lg_low &other t
≒IN_Lg_ low' t +IN_Lg_ othert …(10)
IN _Lg t = IN_Lg_ low 't + IN_Lg_ other t + 2 × IN _Lg_low & other t
≒ IN_Lg_ low ' t + IN_Lg_ other t (10)
第1ゲイン制御量g1_Lt は、上記式(7)および上記式(10)より、次式(11)で表される。 First gain control amount G1_L t is the formula (7) and from the formula (10) is expressed by the following equation (11).
g1_ Lt =Gtg/(IN _Lgt ) 1/2
=Gtg/(IN_Lg_ low' t +IN_Lg_ othert )1/2 …(11)
g1_ L t = Gtg / (IN _Lg t) 1/2
= Gtg / (IN_Lg_ low 't + IN_Lg_ other t) 1/2 ... (11)
式(11)より、IN_Lg_othert は、次式(12)で表される。 From Expression (11), IN_Lg_other t is expressed by the following Expression (12).
IN_Lg_ othert =(Gtg/g1_ Lt ) 2 −IN_Lg_ low' t …(12) IN_Lg_other t = (Gtg / g1_L t ) 2 −IN_Lg_low ′ t (12)
式(12)を、式(6)に代入すると、理想的なゲイン制御量g1_ L_ othert は、次式(13)で表される。 When Expression (12) is substituted into Expression (6), an ideal gain control amount g1_L_other t is represented by the following Expression (13).
g1_ L_ othert =Gtg/(IN_Lg_ other t )1/2
=Gtg/{(Gtg/g1 _ Lt ) 2 −( IN_Lg_ low' t ) }1/2
…(13)
g1_L_other t = Gtg / (IN_Lg_other t ) 1/2
= Gtg / {(Gtg / g1 _ L t) 2 - (IN_Lg_ low 't)} 1/2
... (13)
αを風雑音混合比予測部22によって算出されるWind_Levt に置き換えると、上記数式(13)内のIN_Lg_ low' t は、上記式(4)内のg3_ Lt を表す式内のL _lowg' t と等しくなるので、g3_ Lt =g1_ L_ othert となり、g3_ Lt は理想的なゲイン制御量g1_ L_ othert と等しくなる。
When α is replaced with Wind_Lev t calculated by the wind noise mixture
第2ゲイン制御量算出部42は、オートゲイン制御部10でのゲイン制御量g1_ Lt の影響を打ち消すために、ゲイン補正部41でのゲイン制御量 G_ Lt を、(g3_ Lt /g1 _ Lt )としている。
Second gain control
上記実施例1、2では、ビデオカメラの音声信号処理回路に適用した場合の実施例について説明したが、ビデオカメラ等の映像・音声記録装置の他、ICレコーダ等の音声記録装置、携帯型電話機等の通話装置に適用することが可能である。つまり、実施例1、2に記載の音声信号処理回路は、音声入力のためのマイクとマイクから入力された音声を記録するための回路を備えたICレコーダ等の音声記録装置の音声信号処理回路として用いることができる。また、実施例1、2に記載の音声信号処理回路は、音声入力のためのマイクとマイクから入力された音声を送信する回路を備えた携帯型電話機等の通話装置の音声信号処理回路として用いることができる。 In the first and second embodiments described above, the embodiments in the case where the present invention is applied to an audio signal processing circuit of a video camera have been described. It is possible to apply to a communication device such as. That is, the audio signal processing circuit according to the first and second embodiments includes a microphone for voice input and a voice signal processing circuit of a voice recording device such as an IC recorder provided with a circuit for recording voice input from the microphone. Can be used as Also, the audio signal processing circuit described in the first and second embodiments is used as an audio signal processing circuit of a communication device such as a portable telephone provided with a microphone for voice input and a circuit for transmitting voice input from the microphone. be able to.
10 オートゲイン制御部
20 低音除去部
30、40 オートゲイン補正部
11 ゲイン制御部
12L、12R A/D変換器
13 第1ゲイン制御量算出部
21L、21R ローパスフィルタ
22 風雑音混合比予測部
23L、23Rハイパスフィルタ
31、41 ゲイン補正部
32、42 第2ゲイン制御量算出部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
オートゲイン制御手段の出力信号から低周波帯域の信号を除去する低音除去手段、および
低音除去手段の出力信号に対し、オートゲイン制御手段によるゲイン制御を打ち消した上で、出力信号レベルが一定レベルとなるように制御するオートゲイン補正手段、
を備えていることを特徴とするオートゲインコントロール装置。 Auto gain control means for controlling the signal level of the entire frequency band of the input audio signal to be a constant level;
The bass signal removing means for removing the low frequency band signal from the output signal of the auto gain control means, and the output signal level is set to a constant level after canceling the gain control by the auto gain control means for the output signal of the bass sound removing means. Auto gain correction means for controlling
An auto gain control device characterized by comprising:
オートゲイン制御手段の出力信号から低周波数帯域の信号を除去するための高域通過フィルタ、
オートゲイン制御手段の出力信号から低周波帯域の信号を抽出する抽出手段、
抽出手段によって抽出された低周波帯域信号に基づいて当該低周波帯域信号に含まれる風雑音の割合を推定する推定手段、および
推定手段によって推定された風雑音の割合に基づいて上記高域通過フィルタの特性を制御するフィルタ特性制御手段を備えており、
フィルタ特性制御手段は、音声入力信号に含まれている風雑音の割合が大きいほど、オートゲイン制御手段の出力信号から低周波数帯域を低減させる度合いが大きくなるように高域通過フィルタのフィルタ特性を制御するものであることを特徴とする請求項1に記載のオートゲインコントロール装置。 Bass removal means
A high-pass filter for removing signals in the low frequency band from the output signal of the auto gain control means,
Extraction means for extracting a low frequency band signal from the output signal of the auto gain control means;
An estimation means for estimating a ratio of wind noise included in the low frequency band signal based on the low frequency band signal extracted by the extraction means, and the high-pass filter based on the ratio of wind noise estimated by the estimation means Filter characteristic control means for controlling the characteristics of
The filter characteristic control means adjusts the filter characteristic of the high-pass filter so that the degree of reduction of the low frequency band from the output signal of the auto gain control means increases as the ratio of the wind noise contained in the audio input signal increases. The automatic gain control device according to claim 1, wherein the automatic gain control device is controlled.
オートゲイン制御手段の出力信号から低周波数帯域の信号を除去するための高域通過フィルタ、
オートゲイン制御手段の出力信号から低周波帯域の信号を抽出する抽出手段、
抽出手段によって抽出された低周波帯域信号に基づいて当該低周波帯域信号に含まれる風雑音の割合を推定する推定手段、ならびに
オートゲイン制御手段でのゲイン制御量と、抽出手段によって抽出された低周波数帯域の信号と、推定手段によって推定された風雑音の割合とに基づいて、入力音声信号から風雑音を除いた信号のレベルが一定となるように、高域通過フィルタの出力信号に対してゲイン補正を行なうゲイン補正手段、
を備えていることを特徴とするオートゲインコントロール装置。 Auto gain control means for controlling the signal level of the entire frequency band of the input audio signal to be a constant level;
A high-pass filter for removing signals in the low frequency band from the output signal of the auto gain control means,
Extraction means for extracting a low frequency band signal from the output signal of the auto gain control means;
Based on the low frequency band signal extracted by the extraction means, the estimation means for estimating the ratio of wind noise included in the low frequency band signal, the gain control amount in the auto gain control means, and the low frequency extracted by the extraction means Based on the frequency band signal and the wind noise ratio estimated by the estimation means, the output signal of the high-pass filter is adjusted so that the level of the signal obtained by removing the wind noise from the input speech signal is constant. Gain correction means for performing gain correction;
An auto gain control device characterized by comprising:
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