JP2013011873A - ノイズ低減処理装置、カメラ、およびノイズ低減処理プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】動作部が動作するタイミングを示す動作タイミング信号を検出するタイミング信号検出部と、音信号を取得する音信号取得部と、前記動作タイミング信号を検出して、前記動作部の動作によって生じるノイズ音が発生する可能性の高い期間に取得される音信号の第1周波数スペクトルと、前記ノイズが発生しない可能性の高い期間に取得される音信号の第2周波数スペクトルとを算出し、前記算出した第1周波数スペクトルの少なくとも一部を前記算出した第2周波数スペクトルの対応する部分に置き換えた周波数スペクトルに基づき、前記音信号に対してノイズ低減を行ったノイズ低減音信号を算出するノイズ低減処理部と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
図1に示す通り、撮像装置100は、光学系による像を撮像し、得られた画像データを記憶媒体200に記憶させるとともに、マイクによって収音されたマイク音信号に対してノイズ低減処理を行い、ノイズ低減処理後の音信号を記憶媒体200に記憶させる。
この撮像装置100は、ノイズ低減処理部250を備える。このノイズ低減処理部250が、マイクによって収音された音からノイズを低減するノイズ低減処理を行う。
これら光学系111の各構成は、CPU190による焦点調整処理、手ブレ補正処理、およびズーム処理において、それぞれの駆動パターンに従って、駆動する。つまり、光学系111は、撮像装置100における動作部である。
レンズ駆動部116は、AFレンズ112およびズームレンズ114の位置を制御するための駆動制御信号(コマンド)をCPU190から入力する。このレンズ駆動部116は、入力する駆動制御信号に応じて、AFレンズ112およびズームレンズ114の位置を制御する。
つまり、この駆動制御信号がCPU190からレンズ駆動部116に入力されてレンズ駆動部116が駆動することにより、AFレンズ112およびズームレンズ114が移動(動作)する。本実施形態において、CPU190が駆動制御信号を出力したタイミングを、AFレンズ112およびズームレンズ114の動作が開始された動作開始タイミングという。
例えば、ズームレンズ114やAFレンズ112は、レンズ駆動部116によって駆動される駆動機構(例えばモータやカム等)が時計回り(CW)あるいは反時計回り(CCW)に回転することにより光軸方向に移動する。ズームエンコーダ115およびAFエンコーダ117は、それぞれ、駆動機構の回転方向(ここでは、時計回りあるいは反時計回り)を検出することよって、ズームレンズ114およびAFレンズ112が移動していることを検出するものであってもよい。
この撮像素子119は、操作部180を介して撮影指示を受け付けた際に得られる画像データを、静止画又は動画の画像データとして、A/D変換部120を介して記憶媒体200に記憶させる。一方、撮像素子119は、操作部180を介して撮像指示を受け付けていない状態において、連続的に得られる画像データをスルー画データとして、A/D変換部120を介してCPU190および表示部150に出力する。
図2(A)は、AFエンコーダ117の出力と時間との関係の一例を示す。図2(B)は、マイク音信号と時間の関係の一例が示されている。なお、図2(B)は、説明便宜のため、マイク音信号のうち、動作音の音信号のみを示し、目的音の音信号の図示を省略する。図2(A)と図2(B)に示すAFレンズ112の駆動パターンは、例えば、焦点距離αでピントを合わせるAF処理を行う場合の駆動パターンを示す。
この焦点距離αでピントを合わせるAF処理を行う駆動パターンでは、図2(A)に示す通り、AFレンズ112を駆動する駆動機構が、時刻t10〜t20において、時計回りCWに回転して、その後静止する。
つまり、時刻t10は、AFレンズ112の動作開始タイミングを、時刻t20は、AFレンズ112の動作停止タイミングを、それぞれ表わしている。なお、本実施形態において、動作開始タイミングの時刻t10は、AFレンズ112の位置を制御するための駆動制御信号をCPU190が出力したタイミングを示す。動作停止タイミングの時刻t20は、AFエンコーダ117からのパルス信号の出力が停止したタイミングを示す。
また、図2(B)に示す通り、時刻t10、t20においては、それぞれ衝撃音が発生している可能性が高い。本実施形態においては、時刻t10、t20において、AFレンズ112による衝撃音が発生している場合について以下説明する。
図3は、焦点距離αでピントを合わせるAF処理を行う駆動パターンでAFレンズ112を駆動した際に、マイク230で収音されるマイク音信号の一例を示す。図3に示すグラフは、縦軸にマイク230によって収音されたマイク音信号を、横軸に時間を、それぞれ示す。なお、図3は、説明便宜のため、マイク音信号のうち、動作音の音信号のみを示し、目的音の音信号の図示を省略する。
焦点距離αでピントを合わせるAF処理を行う駆動パターンでは、時刻t10〜t11までの時間、および時刻t20〜t21までの時間が、それぞれ、衝撃音の発生する時間であると予め決められている。
本実施形態では、図3に示す通り、この衝撃音の発生する期間において、衝撃音が発生している例について説明する。
CPU190は、設定された撮像条件(例えば絞り値、露出値等)に応じた駆動パターンに従って撮像部110を制御する。このCPU190は、ズームエンコーダ115から出力されるズームポジションおよびAFエンコーダ117から出力されるフォーカスポジションに基づき、レンズ駆動部116を駆動する駆動制御信号を生成して、レンズ駆動部116に出力する。その生成アルゴリズムは、必要に応じて既存のアルゴリズムを適宜用いてよい。
ここでいう動作部とは、例えば、上述した光学系111、あるいは、操作部180のことであり、撮像装置100が備えている構成のうち、動作することにより、または、動作されることにより、動作音が生じる(または、動作音が生じる可能性がある)構成である。
言い換えると、動作部とは、撮像装置100が備えている構成のうち、動作部が動作することにより生じた動作音、または、動作部が動作されることにより生じた動作音が、マイク230により収音される(または、収音される可能性のある)構成である。
また、タイミング信号検出部191は、操作部180から入力されるズームレンズ114、または、AFレンズ112を駆動させることを示す操作信号に基づいて、動作開始タイミングを検出してもよい。
例えば、タイミング信号検出部191は、ズームエンコーダ115またはAFエンコーダ117の出力に基づいて、ズームレンズ114またはAFレンズ112が駆動されたことを検出することにより、ズームレンズ114またはAFレンズ112の動作開始タイミングを検出してもよい。また、タイミング信号検出部191は、ズームエンコーダ115またはAFエンコーダ117の出力に基づいて、ズームレンズ114またはAFレンズ112が停止されたことを検出することにより、ズームレンズ114またはAFレンズ112の動作停止タイミングを検出してもよい。
また、タイミング信号検出部191は、手ブレ補正部118からの出力に基づいて、VRレンズ113が駆動されたことを検出することにより、VRレンズ113の動作開始タイミングを検出してもよい。このタイミング信号検出部191は、手ブレ補正部118からの出力に基づいて、VRレンズ113が停止されたことを検出することにより、VRレンズ113の動作停止タイミングを検出してもよい。
さらに、タイミング信号検出部191は、操作部180からの入力に基づいて、操作部180が操作されたことを検出することにより、動作部が動作するタイミングを検出してもよい。
本実施形態において、タイミング信号検出部191は、AFレンズ112を動かす駆動制御信号がCPU190からレンズ駆動部116に出力されるタイミングを、AFレンズ112の動作開始タイミングと判定する。タイミング信号検出部191は、例えば、図3を用いた例で示す衝撃音が発生している時刻t10〜t11を示す情報を、動作開始タイミング信号として出力する。
また、タイミング信号検出部191は、AFエンコーダ117から出力されるパルス信号に基づき、このパルス信号の出力が停止した時を、AFレンズ112の動作が停止した動作停止タイミングと判定する。タイミング信号検出部191は、例えば、図3を用いた例で示す衝撃音が発生している時刻t20〜t21を示す情報を、動作停止タイミング信号として出力する。
また、A/D変換部240は、デジタル信号であるマイク音信号を、バッファメモリ部130あるいは記憶媒体200に記憶させる構成であってもよい。
このノイズ低減処理部250は、音信号処理部251と、衝撃音ノイズ低減処理部252と、駆動音ノイズ低減処理部253と、逆フーリエ変換部254とを含む。
この音信号処理部251は、例えば、マイク音信号にフーリエ変換、あるいは高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)を行うことで、マイク音信号を周波数領域に変換する。音信号処理部251は、例えば、マイク音信号にフーリエ変換を行うことで、窓関数の各区間に対応する周波数スペクトルを算出する。
ここで、窓関数において予め定められた区間とは、信号処理の単位(フレーム)であって、一定の間隔で繰り返される区間である。これらの窓関数の各区間は、他の窓関数の各区間と半分ずつオーバーラップしている。なお、窓関数は、例えば、ハニング窓(ハニングウィンドウ)関数が利用可能である。
音信号処理部251は、上述の通り、A/D変換部240から出力されたマイク音信号に対して、図3に示すように他の区間と半分ずつオーバーラップしている窓関数W1〜W14で重み付けをする。これにより、マイク音信号は、窓関数のサイズに分割される。この音信号処理部251は、窓関数W1〜W14で重み付けされた各区間のマイク音信号ごとに、例えばフーリエ変換を行い、周波数領域における周波数スペクトルS1〜S14を算出する。つまり、音信号処理部251によって算出される周波数スペクトルS1〜S14は、窓関数W1〜W14の区間に対応する周波数スペクトルである。
本実施形態において、窓関数W2〜W4に対応する周波数スペクトルS2〜S4は、AFレンズ112の動作開始タイミングt10に対応する衝撃音発生期間t10〜t11に対応する音情報である。また、窓関数W9〜W12に対応する周波数スペクトルS9〜S12は、AFレンズ112の動作停止タイミングt20に対応する衝撃音発生期間t20〜t21に対応する音情報である。窓関数W5〜W8に対応する周波数スペクトルS5〜S8は、AFレンズ112による駆動音の発生期間に対応する音情報である。
音信号処理部251は、例えば、周波数スペクトルS1〜S14を算出し、衝撃音発生期間に対応する周波数スペクトルの周波数成分の総和と、予め決められた閾値とを比較する。この予め決められた閾値とは、衝撃音に対して目的音が大きいため衝撃音による音声劣化が少ないとされる目的音の周波数スペクトルの周波数成分の総和である。
衝撃音発生期間に対応する周波数スペクトルの周波数成分の総和が、予め決められた閾値未満であると判定した場合、駆動音ノイズ低減処理部253は、算出した周波数スペクトルS1〜S14を衝撃音ノイズ低減処理部252に出力して、衝撃音ノイズ低減処理を実行するよう制御する。
一方、衝撃音発生期間に対応する周波数スペクトルの周波数成分の総和が、予め決められた閾値以上であると判定した場合、駆動音ノイズ低減処理部253は、算出した周波数スペクトルS1〜S14を駆動音ノイズ低減処理部253に出力して、駆動音ノイズ低減処理を実行するよう制御する。
なお、本実施形態において、第2周波数スペクトルは、衝撃音が発生していない可能性の高い期間に対応する周波数スペクトルである。しかし、本発明はこれに限られず、第2周波数スペクトルは、動作部の動作によって発生するノイズ音が発生しない可能性の高い期間に対応する周波数スペクトルであることが好ましい。また、動作音が発生していない可能性の高い期間に対応する周波数スペクトルであってもよい。
例えば、衝撃音ノイズ低減処理部252は、動作開始タイミングt10に対応する衝撃音発生期間t10〜t11を示す動作タイミング信号に基づき、第1周波数スペクトルである周波数スペクトルS2、S3に対応する第2周波数スペクトルとして、周波数スペクトルS2、3の時間軸の過去方向に最も近い周波数スペクトルS1を取得する。また、衝撃音ノイズ低減処理部252は、動作開始タイミングt10に対応する衝撃音発生期間t10〜t11を示す動作タイミング信号に基づき、第1周波数スペクトルである周波数スペクトルS4に対応する第2周波数スペクトルとして、周波数スペクトルS4の時間軸の未来方向に最も近い周波数スペクトルS5を取得する。
例えば、衝撃音ノイズ低減処理部252は、第1周波数スペクトルのうち予め決められた閾値周波数以上の周波数スペクトルと、第2周波数スペクトルのうち予め決められた閾値周波数以上の周波数スペクトルとを、周波数成分ごとに比較して、第2周波数スペクトルの方が第1周波数スペクトルに比べて小さいと判定した場合に、第1周波数スペクトルにおける当該周波数成分を第2周波数スペクトルの周波数成分に置き換える。
図5に示す通り、周波数スペクトルS1,S3,S5,S7,S11,S13は、それぞれ、周波数成分f1〜f9の周波数成分を含む。
例えば、衝撃音ノイズ低減処理部252は、各周波数スペクトルの閾値周波数以上の周波数成分として、周波数成分f3〜f9について、第1周波数スペクトルと第2周波数スペクトルを比較することが予め決められている。よって、衝撃音ノイズ低減処理部252は、周波数成分f1,f2については、第1周波数スペクトルと第2周波数スペクトルを比較しない。
図6は、周波数スペクトルS1とS3の周波数成分ごとに、振幅の比較について説明するための図である。
例えば、衝撃音ノイズ低減処理部252は、周波数スペクトルS1の周波数成分f3の振幅と、周波数スペクトルS3の周波数成分f3の振幅とを比較する。この場合、周波数スペクトルS1の周波数成分f3の振幅の方が、周波数スペクトルS3の周波数成分f3の振幅に比べて小さい。よって、衝撃音ノイズ低減処理部252は、周波数スペクトルS3の周波数成分f3を、周波数スペクトルS1の周波数成分f3に置き換える。
また、衝撃音ノイズ低減処理部252は、周波数スペクトルS1の周波数成分f4の振幅と、周波数スペクトルS3の周波数成分f4の振幅とを比較する。この場合、周波数スペクトルS1の周波数成分f4の振幅の方が、周波数スペクトルS3の周波数成分f4の振幅に比べて大きい。よって、衝撃音ノイズ低減処理部252は、周波数スペクトルS3の周波数成分f4を、周波数スペクトルS1の周波数成分f4に置き換えない。
このようにして、衝撃音ノイズ低減処理部252は、周波数スペクトルS1の周波数成分の振幅の方が、周波数スペクトルS3の周波数成分の振幅に比べて小さい場合のみ、周波数スペクトルS3の周波数成分を周波数スペクトルS1の周波数成分に置き換える。
図6に示す場合、衝撃音ノイズ低減処理部252は、周波数スペクトルS3の周波数成分f3、f6〜f9を周波数スペクトルS1の周波数成分f3、f6〜f9に置き換える。
駆動音ノイズ低減処理部253は、タイミング信号検出部191から入力する動作タイミング信号に基づき、例えば、音信号処理部251から出力される周波数スペクトルS1〜S14から、駆動音が発生している可能性の高い期間に対応する周波数スペクトル(以下、第3周波数スペクトルという)を取得する。例えば、駆動音ノイズ低減処理部253は、動作開始タイミングt10に対応する衝撃音発生期間t10〜t11を示す動作タイミング信号と、動作停止タイミングt20に対応する衝撃音発生期間t20〜t21を示す動作タイミング信号に基づき、駆動音が発生している可能性のある期間に対応する周波数スペクトルS2〜S12を、第3周波数スペクトルとして取得する。
この逆フーリエ変換部254は、時間領域に変換された音信号を記憶媒体200に記憶させる。なお、逆フーリエ変換部254は、時間領域に変換された音信号と、撮像素子119により撮像された画像データとを、対応する日時情報を有する同士で対応付けて、記憶媒体200に記憶させてもよく、音信号を含む動画として記憶してもよい。
例えば、操作部180の電源スイッチがONされると、撮像装置100に電源が投入され、電池260から各構成部に対して電力が供給される。本実施形態では、撮像装置100に対して、撮像時の画像データと音声データを対応付けて記憶媒体200に記憶させることが予め設定されている。
マイク230は、例えば、電源がONされると、収音されたマイク音信号をA/D変換部240に出力する。A/D変換部240は、アナログ信号であるマイク音信号をデジタル変換したマイク音信号をノイズ低減処理部250に出力する。
ノイズ低減処理部250は、A/D変換部240からマイク音信号を入力する。
このレンズ駆動部116は、入力する駆動制御信号に基づき、焦点距離αでピントを合わせる駆動パターンに従って、AFレンズ112を移動させる。例えば、レンズ駆動部116は、AFレンズ112の駆動機構を時計回りに所定量回転させて、AFレンズ112を移動させる。なお、この駆動機構を回転させる回転量やスピードは、焦点距離αでピントを合わせる駆動パターンとして、予め決められている。
AFレンズ112が動くと、AFエンコーダ117は、パルス信号をCPU190のタイミング信号検出部191に出力する。動いていたAFレンズ112が停止すると、AFエンコーダ117は、パルス信号出力を停止する。
例えば、焦点距離αでピントを合わせるAF処理を実行するための駆動制御信号を入力した場合、タイミング信号検出部191は、AFレンズ112の動作開始タイミングt10に対応する衝撃音発生期間t10〜t11を示す動作開始タイミング信号を生成し、ノイズ低減処理部250に出力する。
そして、AFエンコーダ117から入力するパルス信号が停止された場合、タイミング信号検出部191は、AFレンズ112の動作停止タイミングt20に対応する衝撃音発生期間t20〜t21を示す動作停止タイミング信号を生成し、ノイズ低減処理部250に出力する。
ノイズ低減処理部250は、タイミング信号検出部191から動作タイミング信号が入力されたか否かを判定する。
(ステップST3)
動作タイミング信号が入力された場合、ノイズ低減処理部250の音信号処理部251は、A/D変換部240から出力されたマイク音信号に対して、予め決められた区間ごとに窓関数で重み付けするとともに、この区間毎のマイク音信号を周波数領域で表わされる周波数スペクトルに変換する。音信号処理部251は、例えば、窓関数で重み付けされた音信号をフーリエ変換して、周波数スペクトルS1〜S14を算出する。
そして、音信号処理部251は、動作タイミング信号に基づき、衝撃音発生期間に対応する周波数スペクトルの周波数成分の総和と、予め決められた閾値とを比較する。
例えば、音信号処理部251は、動作開始タイミングt10に対応する衝撃音発生期間t10〜t11を示す動作タイミング信号に基づき、衝撃音が発生している可能性のある期間に対応する周波数スペクトルS2〜S4を取得する。そして、音信号処理部251は、周波数スペクトルS2〜S4ごとに、周波数成分の総和が予め決められた閾値未満であるか否かを判定する。また、音信号処理部251は、動作停止タイミングt20に対応する衝撃音発生期間t20〜t21を示す動作タイミング信号に基づき、衝撃音が発生している可能性のある期間に対応する周波数スペクトルS9〜S12を取得する。そして、音信号処理部251は、周波数スペクトルS9〜S12ごとに、周波数成分の総和が予め決められた閾値未満であるか否かを判定する。
次いで、衝撃音ノイズ低減処理部252は、音信号処理部251から衝撃音ノイズ低減処理を実行する制御に基づき、A/D変換部240から入力するマイク音信号に対して衝撃音ノイズ低減処理を実行する。
例えば、衝撃音ノイズ低減処理部252は、動作開始タイミングt10に対応する衝撃音発生期間t10〜t11を示す動作タイミング信号に基づき、衝撃音が発生している可能性のある期間に対応する周波数スペクトルS2〜S4を、第1周波数スペクトルとして取得する。
そして、衝撃音ノイズ低減処理部252は、動作開始タイミングt10に対応する衝撃音発生期間t10〜t11を示す動作タイミング信号に基づき、第1周波数スペクトルである周波数スペクトルS2、S3に対応する第2周波数スペクトルとして、周波数スペクトルS2、3の直前の周波数スペクトルS1を取得する。また、衝撃音ノイズ低減処理部252は、動作開始タイミングt10に対応する衝撃音発生期間t10〜t11を示す動作タイミング信号に基づき、第1周波数スペクトルである周波数スペクトルS4に対応する第2周波数スペクトルとして、周波数スペクトルS4の直後の周波数スペクトルS5を取得する。
そして、衝撃音ノイズ低減処理部252は、動作停止タイミングt20に対応する衝撃音発生期間t20〜t21を示す動作タイミング信号に基づき、第1周波数スペクトルである周波数スペクトルS9、S10に対応する第2周波数スペクトルとして、周波数スペクトルS9、10の直前の周波数スペクトルS8を取得する。また、衝撃音ノイズ低減処理部252は、動作停止タイミングt20に対応する衝撃音発生期間t20〜t21を示す動作タイミング信号に基づき、第1周波数スペクトルである周波数スペクトルS11、12に対応する第2周波数スペクトルとして、周波数スペクトルS11、12の直後の周波数スペクトルS13を取得する。
次いで、衝撃音ノイズ低減処理部252は、各周波数スペクトルの閾値周波数以上の周波数成分として、周波数成分f3〜f9について、第1周波数スペクトルと第2周波数スペクトルを比較する。
例えば、衝撃音ノイズ低減処理部252は、周波数スペクトルS1の周波数成分f3の振幅と、周波数スペクトルS2の周波数成分f3の振幅とを比較する。この場合、周波数スペクトルS1の周波数成分f3の振幅の方が、周波数スペクトルS2の周波数成分f3の振幅に比べて小さい。よって、衝撃音ノイズ低減処理部252は、周波数スペクトルS3の周波数成分f3を、周波数スペクトルS1の周波数成分f3に置き換える。
また、衝撃音ノイズ低減処理部252は、周波数スペクトルS1の周波数成分f4の振幅と、周波数スペクトルS2の周波数成分f4の振幅とを比較する。この場合、周波数スペクトルS1の周波数成分f4の振幅の方が、周波数スペクトルS2の周波数成分f4の振幅に比べて大きい。よって、衝撃音ノイズ低減処理部252は、周波数スペクトルS3の周波数成分f4を、周波数スペクトルS1の周波数成分f4に置き換えない。
このようにして、衝撃音ノイズ低減処理部252は、周波数スペクトルS1の周波数成分の振幅の方が、周波数スペクトルS3の周波数成分の振幅に比べて小さい場合のみ、周波数スペクトルS3の周波数成分を周波数スペクトルS1の周波数成分に置き換える。
そして、衝撃音ノイズ低減処理部252は、周波数スペクトルS3の周波数成分f3、f6〜f9を、周波数成分を周波数スペクトルS1の周波数成分f3、f6〜f9と置き換えて、衝撃音ノイズ低減処理後の周波数スペクトルS´3を駆動音ノイズ低減処理部253に出力する。
次いで、駆動音ノイズ低減処理部253は、音信号処理部251から入力するマイク音信号の周波数スペクトルと、衝撃音ノイズ低減処理部252から入力する衝撃音ノイズ低減処理後の周波数スペクトルに基づき、駆動音ノイズ低減処理を実行する。例えば、駆動音ノイズ低減処理部253は、動作開始タイミングt10に対応する衝撃音発生期間t10〜t11を示す動作タイミング信号と、動作停止タイミングt20に対応する衝撃音発生期間t20〜t21を示す動作タイミング信号に基づき、駆動音が発生している可能性のある期間に対応する周波数スペクトルS2〜S12を、第3周波数スペクトルとして取得する。
この駆動音ノイズ低減処理部253は、取得した第3周波数スペクトルS2〜S12のうち、衝撃音が発生している期間に対応する周波数スペクトルS2〜S4、S9〜S12を、衝撃音ノイズ低減処理後の周波数スペクトルS´2、S´3、S´4、S´9、S´10、S´11、S´12に置き換える。そして、駆動音ノイズ低減処理部253は、衝撃音ノイズ低減処理後の周波数スペクトルS´2、S´3、S´4、S´9、S´10、S´11、S´12と、周波数スペクトルS5〜S7に対して駆動音ノイズ低減処理を実行する。つまり、駆動音ノイズ低減処理部253は、駆動パターンに応じて予め決められているノイズを表わす周波数スペクトルの周波数成分を、衝撃音ノイズ低減処理後の第3周波数スペクトルS´2〜S´4、S5〜7、S´9〜S´12の周波数成分からそれぞれ減算する。駆動音ノイズ低減処理部253は、この駆動音ノイズ低減処理後の周波数スペクトルを逆フーリエ変換部254に出力する。
逆フーリエ変換部254は、駆動音ノイズ低減処理部253から入力された駆動音ノイズ低減処理後の周波数スペクトルに対して、例えば逆フーリエ変換を行うことで、時間領域に変換する。この逆フーリエ変換部254は、時間領域に変換された音信号を記憶媒体200に記憶させる。
(1)衝撃音が発生している可能性の高い期間と時間軸方向に隣接あるいは重複する衝撃音が発生しない可能性の高い期間に取得される音信号に基づく第2周波数スペクトルであること。
(2)衝撃音および駆動音が発生しない可能性の高い期間に取得された音信号に基づく第2周波数スペクトルであること。
(3)第2周波数スペクトルのうち、予め決められた閾値以上の周波数成分であること。
(4)第2周波数スペクトルのうち、周波数スペクトルの周波数成分の総和において予め決められた割合以上の周波数成分であること。
このように、第1周波数スペクトルのうち、(1)〜(4)の少なくともいずれか1つの条件を満たす第2周波数スペクトルと対応する部分を、置き換えることによって、目的音の不連続性が目立たず、かつ、衝撃音を低減した音信号を取得することができる。
図8は、目的音が男声である場合の周波数スペクトルと、目的音が女声である場合の周波数スペクトルの一例を示す図である。
図8に示す通り、目的音が男声である場合、周波数スペクトルのうち、周波数が低い周波数成分を、目的音が女声である場合に比べてより多く、第1周波数スペクトルと第2周波数スペクトルの置換え範囲として設定することが好ましい。
ここでは、目的音が男声である場合、衝撃音ノイズ低減処理部252は、周波数成分f1、f2については置換えを行わずに、周波数成分f3〜f9についてのみ、第1周波数スペクトルの各周波数成分との大小関係を比較する。そして、第1周波数スペクトルの周波数成分の振幅よりも第2周波数スペクトルの周波数成分の振幅の方が小さい場合、この第1周波数スペクトルの周波数成分を第2周波数スペクトルの周波数成分と置き換える。
同様にして、目的音が女声である場合、衝撃音ノイズ低減処理部252は、周波数成分f1、f2、f3については置換えを行わずに、周波数成分f4〜f9についてのみ、第1周波数スペクトルの各周波数成分との大小関係を比較する。
この場合、衝撃音ノイズ低減処理部252は、第1周波数スペクトルの周波数成分の全ての和を100%として、周波数が低い方(f1、f2・・・)から周波数成分の40%に相当する周波数成分については、第2周波数スペクトルとの比較は行わない。衝撃音ノイズ低減処理部252は、周波数が高い方(f9、f8・・・)から周波数成分の60%に相当する周波数成分については、第2周波数スペクトルとの比較を行う。
これにより、周波数スペクトルのうち、周波数の低い周波数成分についての目的音の劣化を防止することができる。
図9には、例えば、AFエンコーダ117の出力と、マイク230が出力するマイク音信号の一例を示す図である。
図9に示す通り、AFエンコーダ117の出力がハイレベルとローレベルとを繰り返している期間を動作部による動作音が発生している期間であると決定した場合の一例について説明する。
この場合、AFエンコーダ117の出力が最初にハイレベルとなった時刻が、動作開始タイミングt1となる。よって、この時刻t1から衝撃音が発生している期間が開始する。また、AFエンコーダ117の出力が最後にハイレベルとなった際にローレベルに戻ったときの時刻が、動作停止タイミングt2となる。よって、この時刻t2から衝撃音が発生している期間が開始する
よって、時刻t1を動作開始タイミングとした場合、衝撃音ノイズ低減処理部252は、時刻t1からの一定期間を衝撃音が発生している可能性の高い期間として取り扱うこととなる。この場合、衝撃音ノイズ低減処理部252によって取得された第1周波数スペクトルには、衝撃音が含まれていない可能性が高い。
次に、図11〜13を参照して、本実施形態に係る撮像装置100の駆動パターンの他の例について説明する。
図11(A)は、AFエンコーダ117出力から求めた回転方向と時間との関係の一例を示す。図11(B)は、マイク音信号と時間の関係の一例が示されている。なお、図11(B)は、説明便宜のため、マイク音信号のうち、動作音の音信号のみを示し、目的音の音信号の図示を省略する。図11(A)と図11(B)に示すAFレンズ112の駆動パターンは、例えば、焦点距離βでピントを合わせるAF処理を行う場合の駆動パターンを示す。
この焦点距離βでピントを合わせるAF処理を行う駆動パターンでは、図11(A)に示す通り、AFレンズ112を駆動する駆動機構が、時刻t10〜t20において、時計回りCWに回転して、その後静止する。そして、AFレンズ112を駆動する駆動機構は、時刻t30〜t40まで、再び時計回りCWに回転した後、回転方向を反転させ、時刻t40〜t50まで、反時計回りCCWに回転して、その後静止する。
従って、図11(B)に示す通り、時刻t10〜t20の期間、および、時刻t30〜t50の期間で、マイク音信号にAFレンズ112による動作音が重畳(発生)している、又は、動作音が重畳している可能性が高い。本実施形態においては、時刻t10〜t20の期間、時刻t30〜t50の期間において、AFレンズ112による動作音であるノイズが発生している場合について以下説明する。
また、図11(B)に示す通り、時刻t10、t20、t30、t40、t50においては、それぞれ衝撃音が発生している可能性が高い。本実施形態においては、時刻t10、t20、t30、t40、t50において、AFレンズ112による衝撃音が発生している場合について以下説明する。
図12は、焦点距離βでピントを合わせるAF処理を行う駆動パターンでAFレンズ112を駆動した際に、マイク230で収音されるマイク音信号の一例を示す。なお、図12は、説明便宜のため、マイク音信号のうち、動作音の音信号のみを示し、目的音の音信号の図示を省略する。
本実施形態では、図12に示す通り、この衝撃音の発生する期間において、衝撃音が発生している例について説明する。
衝撃音ノイズ低減処理部252は、タイミング信号検出部191から入力する動作タイミング信号に基づき、例えば、音信号処理部251から出力される周波数スペクトルS0〜S32から、動作開始タイミングt10に対応する衝撃音発生期間t10〜t11を示す動作タイミング信号に基づき、衝撃音が発生している可能性のある期間に対応する周波数スペクトルS2〜S4を、第1周波数スペクトルとして取得する。また、衝撃音ノイズ低減処理部252は、動作停止タイミングt20に対応する衝撃音発生期間t20〜t21を示す動作タイミング信号に基づき、衝撃音が発生している可能性のある期間に対応する周波数スペクトルS9〜S12を、第1周波数スペクトルとして取得する。さらに、衝撃音ノイズ低減処理部252は、動作開始タイミングt30に対応する衝撃音発生期間t30〜t31を示す動作タイミング信号に基づき、衝撃音が発生している可能性のある期間に対応する周波数スペクトルS16〜S18を、第1周波数スペクトルとして取得する。また、衝撃音ノイズ低減処理部252は、動作反転タイミングt40に対応する衝撃音発生期間t40〜t41を示す動作タイミング信号に基づき、衝撃音が発生している可能性のある期間に対応する周波数スペクトルS22〜S24を、第1周波数スペクトルとして取得する。さらに、衝撃音ノイズ低減処理部252は、動作停止タイミングt50に対応する衝撃音発生期間t50〜t51を示す動作タイミング信号に基づき、衝撃音が発生している可能性のある期間に対応する周波数スペクトルS28〜S30を、第1周波数スペクトルとして取得する。
また、衝撃音ノイズ低減処理部252は、動作停止タイミングt20に対応する衝撃音発生期間t20〜t21を示す動作タイミング信号に基づき、第1周波数スペクトルである周波数スペクトルS11に対応する第2周波数スペクトルとして周波数スペクトルS11の直後の周波数スペクトルS13を、第1周波数スペクトルである周波数スペクトルS12に対応する第2周波数スペクトルとして周波数スペクトルS12の直後の周波数スペクトルS13を、それぞれ取得する。
また、衝撃音ノイズ低減処理部252は、動作開始タイミングt30に対応する衝撃音発生期間t30〜t31を示す動作タイミング信号に基づき、第1周波数スペクトルである周波数スペクトルS16に対応する第2周波数スペクトルとして周波数スペクトルS16の直前の周波数スペクトルS15を、第1周波数スペクトルである周波数スペクトルS18に対応する第2周波数スペクトルとして周波数スペクトルS18の直後の周波数スペクトルS19を、それぞれ取得する。
また、衝撃音ノイズ低減処理部252は、動作反転タイミングt40に対応する衝撃音発生期間t40〜t41を示す動作タイミング信号に基づき、第1周波数スペクトルである周波数スペクトルS22に対応する第2周波数スペクトルとして周波数スペクトルS22の直前の周波数スペクトルS21を、第1周波数スペクトルである周波数スペクトルS24に対応する第2周波数スペクトルとして周波数スペクトルS24の直後の周波数スペクトルS25を、それぞれ取得する。
また、衝撃音ノイズ低減処理部252は、動作停止タイミングt50に対応する衝撃音発生期間t50〜t51を示す動作タイミング信号に基づき、第1周波数スペクトルである周波数スペクトルS28に対応する第2周波数スペクトルとして周波数スペクトルS28の直前の周波数スペクトルS27を、第1周波数スペクトルである周波数スペクトルS30に対応する第2周波数スペクトルとして周波数スペクトルS30の直後の周波数スペクトルS31を、それぞれ取得する。
例えば、衝撃音ノイズ低減処理部252は、第1周波数スペクトルのうち予め決められた閾値周波数以上の周波数スペクトルと、第2周波数スペクトルのうち予め決められた閾値周波数以上の周波数スペクトルとを、周波数成分ごとに比較して、第2周波数スペクトルの方が第1周波数スペクトルに比べて小さいと判定した場合に、第1周波数スペクトルにおける当該周波数成分を第2周波数スペクトルの周波数成分に置き換える。
この場合、衝撃音ノイズ低減処理部252は、時間軸方向において、第1周波数スペクトルと隣接する周波数スペクトルのうち、駆動音を含まない周波数スペクトルが隣接している場合、この駆動音を含まない周波数スペクトルとの比較を行う。なお、時間軸方向において隣接する周波数スペクトルが駆動音を含む周波数スペクトルと衝撃音を含む周波数スペクトルである場合、衝撃音ノイズ低減処理部252は、駆動音を含む周波数スペクトルを第2周波数スペクトルとして取得する。
また、動作反転タイミングt40に対応する衝撃音発生期間t40〜t41のように、時間軸方向において、第1周波数スペクトルと隣接する周波数スペクトルが、いずれも駆動音を含む周波数スペクトルである場合、衝撃音ノイズ低減処理部252は、いずれか一方の周波数スペクトルを第2周波数スペクトルとして取得する。この場合、衝撃音ノイズ低減処理部252は、第1周波数スペクトルと時間軸方向においてより近い周波数スペクトルを第2周波数スペクトルとして取得する。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
Claims (10)
- 動作部が動作するタイミングを示す動作タイミング信号を検出するタイミング信号検出部と、
音信号を取得する音信号取得部と、
前記動作タイミング信号に基づき、前記動作部の動作によって生じるノイズが発生する可能性の高い期間に取得される音信号の第1周波数スペクトルと、前記ノイズが発生しない可能性の高い期間に取得される音信号の第2周波数スペクトルとを算出し、前記算出した第1周波数スペクトルの少なくとも一部を前記算出した第2周波数スペクトルの対応する部分に置き換えた周波数スペクトルに基づき、前記音信号に対してノイズ低減を行ったノイズ低減音信号を算出するノイズ低減処理部と、
を備えることを特徴とするノイズ低減処理装置。 - 前記ノイズ低減処理部は、
前記ノイズが発生する期間と時間軸方向に最も近い前記ノイズが発生しない可能性の高い期間に取得される音信号に基づき前記第2周波数スペクトルを算出することを特徴とする請求項1に記載のノイズ低減処理装置。 - 前記ノイズ低減処理部は、
前記動作部の動作時に前記動作部の状態が変化したことにより発生する衝撃音である前記ノイズが発生しない可能性の高い期間において取得された音信号に基づき前記第2周波数スペクトルを算出することを特徴とする請求項1あるいは2に記載のノイズ低減処理装置。 - 前記ノイズ低減処理部は、
前記ノイズが発生した可能性の高い期間に取得された音信号のうち、予め決められた周波数成分の範囲に含まれる前記第1周波数スペクトルの周波数成分を、前記予め決められた周波数成分の範囲に含まれる前記第2周波数スペクトルの周波数成分に置き換えることを特徴とする請求項1から3のうちいずれか一項に記載のノイズ低減処理装置。 - 前記ノイズ低減処理部は、
前記第1周波数スペクトルの振幅と前記第2周波数スペクトルの振幅とを周波数成分ごとに比較し、前記第2周波数スペクトルの周波数成分の振幅が前記第1周波数スペクトルの周波数成分の振幅よりも小さいと判定した場合、当該第1周波数スペクトルの当該周波数成分を当該第2周波数スペクトルの当該周波数成分に置き換えることを特徴とする請求項1から4のうちいずれか一項に記載のノイズ低減処理装置。 - 前記ノイズ低減処理部は、
前記第2周波数スペクトルを構成する複数の周波数成分の総和が予め決められた閾値以上であるか否かを判定し、前記閾値未満であった場合に、前記第1周波数スペクトルの少なくとも一部を前記第2周波数スペクトルの対応する部分に置き換えることを特徴とする請求項1から5のうちいずれか一項に記載のノイズ低減処理装置。 - 前記動作部を駆動させるためのコマンドを駆動部に出力する制御部と、
前記動作部が動いていることを検出し、前記動作部が動作していることを示す動作検出信号を出力する動作検出部と、をさらに備え、
前記ノイズ低減処理部は、
前記制御部がコマンドを出力したタイミングを示す第1動作タイミング信号と、前記動作検出部が前記動作検出信号の出力を停止したタイミングとを示す第2動作タイミング信号とに基づき、前記ノイズ音が発生する可能性の高い期間を判定することを特徴とする請求項1から6のうちいずれか一項に記載のノイズ低減処理装置。 - 前記ノイズ低減処理部は、
前記動作タイミング信号に基づき、前記動作部による動作の開始時であると判定した場合、動作開始時において前記ノイズ音が発生する可能性の高い期間の直前の前記ノイズ音が発生しない可能性の高い期間に取得される音信号に基づき、前記第2周波数スペクトルを算出し、
前記動作タイミング信号に基づき、前記動作部による動作の終了時であると判定した場合、動作終了時において前記ノイズ音が発生する可能性の高い期間の直後の前記ノイズ音が発生しない可能性の高い期間に取得される音信号に基づき、前記第2周波数スペクトルを算出することを特徴とする請求項1から7のうちいずれか一項に記載のノイズ低減処理装置。 - 上述の請求項1から8のうちいずれか一項に記載のノイズ低減処理装置を含むことを特徴とするカメラ。
- コンピュータを、
動作部が動作するタイミングを示す動作タイミング信号を検出するタイミング信号検出手段、
音信号を取得する音信号取得手段、
前記動作タイミング信号を検出して、前記動作部の動作によって生じるノイズ音が発生する可能性の高い期間に取得される音信号の第1周波数スペクトルと、前記ノイズ音が発生しない可能性の高い期間に取得される音信号の第2周波数スペクトルとを算出し、前記算出した第1周波数スペクトルの少なくとも一部を前記算出した第2周波数スペクトルの対応する部分に置き換えた周波数スペクトルに基づき、前記音信号に対してノイズ低減を行ったノイズ低減音信号を算出するノイズ低減処理手段、
として機能させるためのノイズ低減処理プログラム。
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