JP2018196050A - ノイズ除去装置、ノイズ除去方法およびノイズ除去プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】スピーカへの出力信号による、マイクロホンからの入力信号へのエコーを除去する際に、装置の内部のノイズを除去する。【解決手段】ノイズ除去装置１０は、マイクロホン３０からの入力信号をデジタルデータに変換し入力デジタルデータを生成する第１変換部であるＡＤＣ１２と、内部のノイズ信号をデジタルデータに変換する第２変換部であるＡＤＣ１４と、スピーカ２０への出力信号に対応するデジタルデータとＡＤＣ１４によって変換されたデジタルデータとを参照データとし、ＡＤＣ１２によって変換された入力デジタルデータから参照データに対応する成分を除去する信号処理部１００とを有する。ノイズ除去装置１０が有しているエコー除去の機能を利用して、エコー成分とともに、ノイズを除去する。【選択図】図１

Description

本発明は、ノイズ除去装置、ノイズ除去方法およびノイズ除去プログラムに関する。

カーオーディオには、ユーザーの音声を検出するシステムとして、ハンズフリーと呼ばれるシステム（以下、ハンズフリーシステムと呼ぶ）を有するものがある。ハンズフリーシステムでは、マイクロホンを用いて集音した運転者の音声をデジタルデータに変換する。マイクロホンなどのアナログ信号については、本来入力される音声信号以外に装置内部のノイズが混入することがある。例えば、ハンズフリーシステムに用いられるアナログデジタル変換器に使われている電源やグランドにノイズが混入すると、変換された後の音声のデジタルデータはノイズが含まれたデータとなる。

ここで、デジタル化された検出信号にリアルタイムにノイズ除去処理を施す技術として、特許文献１が知られている。特許文献１では、最近取得された検出信号の累積加算値の平均値を演算し、その演算結果をノイズ除去処理後の検出信号としている。

特開平１１−１０１６５６号公報

ハンズフリーシステムでは、エコー除去装置を設けて音響エコーを除去することがある。特許文献１に記載の技術によると、ノイズを除去するために累積加算処理を行って平均値を演算する必要があることから、ハンズフリーシステムに適用するには改善の余地がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、装置内部に混在したノイズを除去できるノイズ除去装置、ノイズ除去方法およびノイズ除去プログラムを提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のある態様によるノイズ除去装置は、マイクロホンからの入力信号をデジタルデータに変換し入力デジタルデータを生成する第１変換部と、内部ノイズ信号をデジタルデータに変換する第２変換部と、スピーカへの出力信号に対応するデジタルデータと前記第２変換部によって変換されたデジタルデータとを参照データとし、前記入力デジタルデータから前記参照データに対応する成分を除去する信号処理部と、を有する。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のある態様によるノイズ除去方法は、マイクロホンからの入力信号を第１変換部によってデジタルデータに変換し入力デジタルデータを生成する工程と、内部ノイズ信号を第２変換部によってデジタルデータに変換する工程と、スピーカへの出力信号に対応するデジタルデータと前記第２変換部によって変換されたデジタルデータとを参照データとし、信号処理部によって前記入力デジタルデータから前記参照データに対応する成分を除去する工程と、を有する。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のある態様によるノイズ除去プログラムは、コンピュータを、通信相手からの受信データに、内部ノイズ信号のデジタルデータを加算する加算部、加算されたデジタルデータを参照データとし、前記参照データとエコーパスの特性を模擬した特性情報とに基づいて前記参照データを処理して生成したキャンセルデータを前記通信相手への送信信号から減算するエコーキャンセル部、として機能させるためのノイズ除去プログラムである。

本発明によれば、装置内部に混入したノイズを、エコーとともに除去することができる。

図１は、本実施形態によるノイズ除去装置の構成例を示す図である。 図２は、図１中の信号処理部の構成例を示す図である。 図３は、図２中のエコーキャンセル部の構成例を示す図である。 図４は、比較例によるエコー除去装置の構成を示す図である。 図５は、図４のエコー除去装置における信号処理部の構成例を示す図である。 図６は、変形例によるノイズ除去装置の構成を示す図である。 図７は、図６のノイズ除去装置における信号処理部の構成例を示す図である。 図８は、信号処理部によるエコー除去動作の例を示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態の説明において、同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。なお、実施形態により本発明が限定されるものではない。また、実施形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、この実施形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

[ノイズ除去装置]
図１は、本実施形態によるノイズ除去装置の構成例を示す図である。図１において、本実施形態によるノイズ除去装置１０は、車両１に搭載されて用いられる。車両１には、スピーカ２０と、マイクロホン（以下、マイクと略称する）３０とが搭載される。スピーカ２０は、車両１内に音声を出力する。スピーカ２０は、入力されるアナログの音声信号を、音声に変換する。マイク３０は、車両１内の音声を取得する。マイク３０は、取得した音声をアナログの音声信号に変換する。

ノイズ除去装置１０は、信号処理部１００と、増幅部（Amplifier；以下、ＡＭＰと呼ぶ）１１および１５と、アナログデジタル変換部（Analog Digital Converter；以下、ＡＤＣと呼ぶ）１２および１４と、デジタルアナログ変換部（Digital Analog Converter；以下、ＤＡＣと呼ぶ）１３と、を有する。

信号処理部１００は、デジタルの音声データに対して、エコーやノイズ等の対象の音声以外を除去する処理を行う。信号処理部１００は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）を利用して実現することができる。信号処理部１００は、ＳＯＣ（System-on-a-chip）によって実現してもよい。信号処理部１００は、ＤＳＰとＳＯＣとの両方を利用して実現してもよい。

ＡＭＰ１１は、マイクアンプである。ＡＭＰ１１は、マイク３０から出力されるアナログの音声信号を増幅する。

ＡＤＣ１２は、入力されるアナログの音声信号をデジタルの音声データに変換する第１変換部である。ＡＤＣ１２によって変換されたデジタルの音声データは、信号処理部１００に入力される。

ＤＡＣ１３は、入力されるデジタルの音声データをアナログの音声信号に変換する。ＤＡＣ１３によって変換されたアナログの音声信号は、ＡＭＰ１５に入力される。

ＡＭＰ１５は、スピーカアンプである。ＡＭＰ１５は、入力されるアナログの音声信号を増幅する。ＡＭＰ１５が増幅したアナログの音声信号は、スピーカ２０に入力される。

ＡＤＣ１４は、入力されるアナログの信号をデジタルのデータに変換する第２変換部である。ＡＤＣ１４は、自装置すなわちノイズ除去装置１０内部のノイズ信号を入力する。本実施形態では、ＡＤＣ１４は、デジタルデータに変換すべき信号が入力される入力端子が、アナロググランド１０６に接続されている。アナロググランド１０６は、例えば、ＡＭＰ１１のアナロググランドである。ＡＤＣ１４は、アナロググランド１０６の電圧レベルをデジタルのデータに変換する。このため、本来０[Ｖ]であるはずのアナロググランド１０６にノイズが混在していれば、ＡＤＣ１４はそのノイズの電圧レベルに対応するデジタルデータを出力する。ＡＤＣ１４によって変換されたデジタルのデータは、ノイズ除去装置１０内部のノイズに対応するデータである。

ＡＤＣ１４の変換結果である音声データには、ＡＤＣ１４に繋がっている電源電圧、グランド、中点電圧からのノイズがＡＤＣ１２と同じ成分で混入している。ノイズ除去装置１０は、ＡＤＣ１４によって変換されたデータを自装置内部のノイズとして参照データに加えることにより、信号処理部１００のエコー除去処理を用いてスピーカ２０およびマイク３０によるエコーだけでなく自装置内部のノイズについてもマイク３０への入力音声から取り除く。

ところで、ノイズを有効に除去するには、ＡＤＣ１２に混入するノイズとできるだけ同じ成分のノイズをＡＤＣ１４に入力することが好ましい。このため、ノイズ除去装置１０は、複数のＡＤＣを有する１つの集積回路を用いて、ＡＤＣ１２およびＡＤＣ１４を実現することが好ましい。本実施形態のノイズ除去装置１０は、ステレオ入出力チャンネルを有するＡＤＣ集積回路を用意し、一方の入出力チャンネルにＡＤＣ１２を、他方の入出力チャンネルにＡＤＣ１４を対応付ける。ノイズ除去装置１０は、物理的に１つの集積回路を用いてＡＤＣ１２およびＡＤＣ１４を実現する。こうすることで、ＡＤＣ１２およびＡＤＣ１４がノイズ成分の影響を同じように受ける。ＡＤＣ１２を実現する集積回路と、ＡＤＣ１４を実現する集積回路とを物理的に別のものとすると、ＡＤＣ１２およびＡＤＣ１４とが受けるノイズ成分の影響は異なることがある。これに対し、物理的に１つの集積回路に設けられているＡＤＣ１２およびＡＤＣ１４を用いれば、ＡＤＣ１２とＡＤＣ１４とはノイズ成分の影響を同じように受けるので、別々のＡＤＣ集積回路をＡＤＣ１２およびＡＤＣ１４に用いるよりも、ノイズを有効に除去できる。ステレオ入出力チャンネルを有するＡＤＣ集積回路にかぎらず、ＡＤＣ１２とＡＤＣ１４とを、物理的に１つの集積回路に複数含まれている変換部それぞれによって実現すればよい。

電話機４０は、音声信号を通話相手側に送信すると共に、通話相手側からの音声信号を受信する。電話機４０は、例えば、移動電話機やスマートフォンである。

[信号処理部]
図２は、図１中の信号処理部１００の構成例を示す図である。信号処理部１００は、加算部１０１と、エコーキャンセル部１０２と、ノイズサプレッサ１０３とを有する。

加算部１０１は、スピーカ２０に向けて出力するデジタルの音声データとＡＤＣ１４によって変換されたデジタルデータとを加算する。加算部１０１の加算結果は、参照データとしてエコーキャンセル部１０２に入力される。なお、信号処理部１００は、エコーキャンセル部１０２に入力される参照データを遅延させる遅延部を有していてもよい。

エコーキャンセル部１０２は、デジタルの音声データを参照データとして入力する。参照データは、スピーカ２０から出力するアナログの音声信号に変換する前の音声データである。エコーキャンセル部１０２は、マイク３０に入力された音声信号を変換したデジタルの音声データから、参照データに対応する成分を除去するエコー除去処理を行う。エコー除去処理とは、マイク３０に入力された音声信号を変換したデジタルの音声データから、参照データに対応する成分を差し引く処理である。このエコー除去処理を行うことにより、スピーカ２０から出力される音声が通話相手に出力する音声に含まれないようにすることができる。

ノイズサプレッサ１０３は、デジタルの音声データについて処理を行い、音声に混入したノイズを抑制する。特に、ノイズサプレッサ１０３は、ロードノイズなどを小さくする処理を行う。加算部１０１、エコーキャンセル部１０２、および、ノイズサプレッサ１０３は、例えば、ＤＳＰを利用して実現することができる。

[エコーキャンセル部]
図３は、エコーキャンセル部１０２の構成例を示す図である。図３に示すように、エコーキャンセル部１０２は、適応フィルタ１０２１と、減算部１０２２とを有する。

適応フィルタ１０２１は、スピーカ２０の出力からマイク３０への入力までの空間すなわちエコーパスの特性に基づいて参照データを処理してキャンセルデータを生成する。より具体的には、適応フィルタ１０２１は、エコーパスの特性を模擬した特性情報を、参照データに掛けてキャンセルデータを生成する。適応フィルタ１０２１は、適応フィルタ係数で畳み込み処理を行い、キャンセルデータを生成する。適応フィルタ１０２１は、生成したキャンセルデータを減算部１０２２に入力する。

減算部１０２２は、マイク３０に入力される音声信号に対応する音声データからキャンセルデータを減算する。減算部１０２２の出力は誤差データとして適応フィルタ１０２１に入力される。適応フィルタ１０２１は、フィルタ係数を更新し、誤差信号が最小になるように収束させる動作を行う。

[動作]
次に、車両１に搭載されたハンズフリーシステムの動作について説明する。ハンズフリーシステムの動作については、ノイズ除去装置１０の動作を中心に説明する。

本実施形態では、エコーキャンセル機能を使用して、エコーに加え、装置内部のノイズを減らす。エコーキャンセル部１０２は、消したい音の音源の入力である参照データと、マイク入力のような所望の音と消したい不要な音とが混ざったデータとが入力され、消したい音を消した処理後のデータを出力する。エコーキャンセル部１０２は、通常はスピーカ２０への出力音声データを参照データとして入力することで、参照データに対応する成分を除去する。マイク３０から入力するスピーカ２０からの音声を消すことで、エコーの無い音がエコーキャンセル部１０２の出力から得られる。

通話相手側への送話側の経路は、以下のようになる。すなわち、マイク３０は、車両１内の音声を取得する。マイク３０は、取得した音声をアナログの音声信号に変換する。マイク３０によって変換された音声信号は、ＡＭＰ１１に入力される。ＡＭＰ１１は、音声信号の電圧レベルを増幅する。ＡＭＰ１１は、後段でクリップしない程度に、音声信号の電圧レベルを調整する。ＡＤＣ１２は、ＡＭＰ１１によってレベルが調整されたアナログの音声信号をデジタルの音声データに変換する。ＡＤＣ１２によって変換されたデジタルの音声データは、信号処理部１００に入力される。信号処理部１００は、デジタルの音声データについて、エコーを除去する処理を行う。信号処理部１００によってエコーが除去された音声データは、ノイズ除去装置１０から出力される。ノイズ除去装置１０から出力された音声データは、電話機４０に入力される。電話機４０は、音声データを通話相手側の図示しない電話機に送信する。

通話相手側の電話機からの受話側の経路は、以下のようになる。すなわち、電話機４０は、通話相手側の電話機から受信した、デジタルの音声データを出力する。ノイズ除去装置１０は、電話機４０から出力されるデジタルの音声データを入力する。ノイズ除去装置１０は、信号処理部１００においてデジタルの音声データについて必要な処理を行う。信号処理部１００は、デジタルの音声データを出力する。信号処理部１００が出力するデジタルの音声データは、ＤＡＣ１３に入力される。ＤＡＣ１３は、入力されるデジタルの音声データをアナログの音声信号に変換する。ＤＡＣ１３によって変換されたアナログの音声信号は、ＡＭＰ１５に入力される。ＡＭＰ１５は、音声信号の電圧レベルを増幅する。ＡＭＰ１１によって電圧レベルが増幅された音声信号は、スピーカ２０に入力される。スピーカ２０は、車両１内に音声を出力する。

ここで、車両１内に、スピーカ２０とマイク３０とが設けられている。このため、スピーカ２０が車両１内に出力した音声は、マイク３０に入力される。その場合、エコーが発生し聞き取りづらくなることがある。そこで、信号処理部１００のエコーキャンセル部１０２において、エコー除去処理を行う。

エコーキャンセル部１０２は、デジタルの音声データを参照データとして入力する。参照データであるデジタルの音声データは、スピーカ２０から出力するアナログの音声信号に変換する前の音声データである。ＡＤＣ１４によって変換された、ノイズに対応するデジタルデータは、加算部１０１によって参照データに加算される。エコーキャンセル部１０２は、マイク３０に入力された音声信号を変換したデジタルの音声データから、参照データに対応する成分を差し引くエコー除去処理を行う。このエコー除去処理を行うことにより、スピーカ２０から出力される音声が、通話相手に出力する音声に含まれないようにすることができる。

以上説明したように、本実施形態では、マイク３０の入力音声のデータとＡＤＣ１４によって変換されたデータとを加算したデータをエコーキャンセル部１０２の参照データとする。ＡＤＣ１４には、ＡＤＣ１４が繋がっているグランドからノイズがＡＤＣ１２と同じ成分で入ってくる。この装置内部のノイズに対応するデータを参照データに加えることによって、エコーキャンセルの動作を用いてスピーカ２０からマイク３０へのエコーだけでなく自装置内部のノイズも通話相手への音声データから取り除くことができる。

[比較例]
次に、比較例として、エコー除去装置について説明する。比較例のエコー除去装置は、図１に示すノイズ除去装置１０においてＡＤＣ１４を設けず、かつ、図２において加算部１０１を設けない構成である。

図４は、比較例によるエコー除去装置１０Ａの構成を示す図である。図５は、図４のエコー除去装置１０Ａにおける信号処理部１００Ａの構成例を示す図である。比較例は、ＡＤＣ１４と加算部１０１とを設けない構成であり、ＡＤＣ１４の出力を参照データに加えない。

通話相手側への送話側の経路は、以下のようになる。すなわち、ＡＭＰ１１から出力されるアナログの音声信号は、ＡＤＣ１２でデジタルの音声データに変換されて、信号処理部１００Ａに入力される。信号処理部１００Ａは、デジタルの音声データについて、エコーを除去する処理を行う。信号処理部１００Ａによってエコーが除去された音声データは、エコー除去装置１０Ａから出力される。

通話相手側からの受話側の経路は、図１および図２を参照して上述した経路と同様である。すなわち、エコー除去装置１０Ａの信号処理部１００Ａが出力するデジタルの音声データは、ＤＡＣ１３によってアナログの音声信号に変換され、ＡＭＰ１５に入力される。ＡＭＰ１５によって電圧レベルが増幅された音声信号により、スピーカ２０から音声が出力される。

図５において、エコーキャンセル部１０２は、デジタルの音声データを参照データとして入力し、キャンセルデータを生成する。エコーキャンセル部１０２は、マイク３０に入力された音声信号を変換したデジタルの音声データから、キャンセルデータを差し引くエコー除去処理を行う。

ここで、図４のＡＤＣ１２以降の信号処理部１００Ａにおいては、デジタル処理を行うため、アナログノイズは混入しない。マイク３０への音声以外のノイズとしては、マイク３０からＡＭＰ１１までの配線に飛び込むノイズ、ＡＭＰ１１の電源やグランドに混入するノイズ、ＡＤＣ１２の電源、グランド、中点電圧に混入するノイズなどがある。装置の電源のノイズやグランドノイズは、マイク３０に入力される信号のノイズフロアに影響する。

ＡＭＰ１１は、クリップしないように電圧を調整して音量を下げているので、音声を規定の音量に増幅すると、上記のような自装置内部のノイズも増幅してしまうことがある。このため、マイク３０の配線のノイズを低減する必要がある。マイク３０の配線に混入するノイズ成分は、ＡＭＰ１１の入力側を差動入力とし、入力電圧同士の差分をとることで除去できる。しかしながら、装置内部の電源やグランドに混入するノイズを除去することはできない。

また、ハンズフリーシステム用のマイク３０は、高ダイナミックレンジを必要とする。マイク３０は、大きな音でも波形がマイク３０やＡＤＣ１２への入力の許容レベルを超えないように設計されている。このため、通常時にマイク３０から得られる音声信号のレベルはとても小さいので、混入するノイズのレベルが大きい場合、音声がノイズに埋もれて聞き取りにくくなる。

[比較例に対するメリット]
一方、図１から図３を参照して説明した本実施形態によるノイズ除去装置１０は、ＡＤＣ１４を有する。ＡＤＣ１４は、装置内部のノイズをデジタルデータに変換する。ＡＤＣ１４によって変換されたデジタルデータは、加算部１０１によって参照データに加算される。エコーキャンセル部１０２は、装置内部のノイズを含む参照データに基づいて、エコー除去処理を行う。このように、ノイズ除去装置１０が有しているエコー除去の機能を利用して、エコー成分とともに、ノイズを除去する。電源やグランドに混入するノイズを除去するための処理を別に行う必要はなく、装置全体の処理負荷が増加せずにノイズを除去することができる。

装置内部のノイズを除去できれば、ロードノイズなどを小さくさせるノイズサプレッサの強度を弱めることができるので、出力される音声の品質も劣化しなくなる。また、ノイズが下がることで、信号対雑音比（signal-to-noise ratio）が良くなり、音声が聞き取りやすくなるメリットもある。さらに、装置内部のノイズに埋もれた小さな音声についても認識できるようになるので、ノイズサプレッサやエコーサプレッサなどの機能によってかき消されなくなる。

[変形例]
図１から図３を参照して説明したノイズ除去装置１０では、アナロググランドをＡＤＣ１４に入力している。変形例として、電源とアナロググランドとの間の電圧をＡＤＣ１４に入力してもよい。

図６は、変形例によるノイズ除去装置１０Ｂの構成を示す図である。図６に示すように、本例のノイズ除去装置１０Ｂは、電源１０７とアナロググランド１０６との間に設けられた抵抗素子１０８および抵抗素子１０９を有する。抵抗素子１０８と抵抗素子１０９とは電源１０７とアナロググランド１０６との間に直列に接続されている。抵抗素子１０８と抵抗素子１０９との間の接続点は、ＡＤＣ１４の入力端子に接続される。このため、抵抗素子１０８の抵抗値と抵抗素子１０９の抵抗値との比による抵抗分圧で設定される電圧値がＡＤＣ１４に入力される。例えば、抵抗素子１０８と抵抗素子１０９とを同じ抵抗値に設定しておけば、電源１０７の電圧値とアナロググランド１０６の０[Ｖ]との中点の電圧値がＡＤＣ１４に入力される。つまり、ＡＤＣ１４は、デジタルデータに変換すべき信号が入力される入力端子の電圧値が、電源１０７の電圧とアナロググランド１０６との間の電圧値に設定されており、設定された電圧値におけるノイズ信号をデジタルデータに変換する。

したがって、抵抗素子１０８と抵抗素子１０９とで設定された電圧値(以下、設定電圧値とよぶ)にノイズが混入していれば、そのノイズ成分がＡＤＣ１４によってデジタルデータに変換される。ＡＤＣ１４によって変換されたノイズ成分のデータは、信号処理部１００Ｂに入力される。

図７は、図６のノイズ除去装置１０Ｂにおける信号処理部１００Ｂの構成例を示す図である。本例の信号処理部１００Ｂは、加算部１０１と、エコーキャンセル部１０２と、ノイズサプレッサ１０３と、減算部１０４とを有する。減算部１０４は、ＡＤＣ１４によって変換されたノイズ成分のデータから、基準データを減算する。基準データは、設定電圧値に対応するデジタルデータである。加算部１０１、エコーキャンセル部１０２、ノイズサプレッサ１０３、および、減算部１０４は、例えば、ＤＳＰを利用して実現することができる。

ＡＤＣ１４の入力端子に入力される信号にノイズ成分が混入していなければ、設定電圧値をＡＤＣ１４で変換したデジタルデータが減算部１０４に入力される。ノイズ成分が混入していなければ、減算部１０４に入力されるデジタルデータは、基準データと一致する。このため、減算部１０４によって基準データが減算されると、減算部１０４の出力データは０[Ｖ]に対応するデータとなる。０[Ｖ]に対応するデータは、加算部１０１に入力される。

一方、ＡＤＣ１４の入力端子に入力される信号にノイズ成分が混入していれば、設定電圧値にノイズ成分を加えた信号をＡＤＣ１４で変換したデジタルデータが減算部１０４に入力される。ノイズ成分が混入していれば、減算部１０４に入力されるデジタルデータは、基準データと一致しない。このため、減算部１０４によって基準データが減算されると、減算部１０４の出力データは０[Ｖ]ではなく、ノイズ成分に対応するデータとなる。ノイズ成分に対応するデータは、加算部１０１に入力される。

加算部１０１の加算結果は、先述したように、参照データとしてエコーキャンセル部１０２に入力される。エコーキャンセル部１０２は、先述したように、エコー除去処理とともにノイズ除去を行う。

なお、抵抗素子１０８の抵抗値と抵抗素子１０９の抵抗値との比を予め調整しておけば、アナロググランド１０６に近いレベルのノイズ成分や電源１０７の電圧に近いレベルのノイズ成分をＡＤＣ１４に入力し、エコー除去処理とともにノイズ除去を行うことができる。つまり、抵抗素子１０８と抵抗素子１０９とによって、ノイズ成分が混入しやすいレベルを設定しておけば、より有効にノイズ除去を行うことができる。例えば、電源に混入するノイズが大きい場合は、中点電圧ではなく、電源電圧値により近い電圧値がＡＤＣ１４に入力されるように抵抗値の比を設定しておく。

以上説明したように、マイク３０の入力音声のデータとＡＤＣ１４によって変換されたデータとを加算したデータをエコーキャンセル部１０２の参照データとする。ＡＤＣ１４には、ＡＤＣ１４の入力端子が繋がっている電源電圧、アナロググランド、中点電圧からノイズがＡＤＣ１２と同じ成分で入ってくる。この装置内部のノイズに対応するデータを参照データに加えることによって、エコーキャンセルの動作を用いてスピーカ２０からマイク３０へのエコーだけでなく自装置内部のノイズも通話相手への音声データから取り除くことができる。

[エコー除去処理の例]
図８は、信号処理部１００によるエコー除去動作の例を示すフローチャートである。ステップＳ１０１では、加算部１０１が、通信相手からの受信データに、ノイズ信号のデジタルデータを加算する。ステップＳ１０２では、加算されたデジタルデータを参照データとして入力する適応フィルタ１０２１が、適応フィルタ係数で畳み込み処理を行い、キャンセルデータを生成する。ステップＳ１０３では、減算部１０２２が、通信相手へ送信するデジタルデータからキャンセルデータを減算する。

[ノイズ除去方法]
上記ノイズ除去装置により、以下のノイズ除去方法が実現される。すなわち、マイクロホンからの入力信号を第１変換部によってデジタルデータに変換し入力デジタルデータを生成する工程と、内部ノイズ信号を第２変換部によってデジタルデータに変換する工程と、スピーカへの出力信号に対応するデジタルデータと上記第２変換部によって変換されたデジタルデータとを参照データとし、信号処理部によって上記入力デジタルデータから上記参照データに対応する成分を除去する工程と、を有するノイズ除去方法が実現される。このノイズ除去方法によれば、自装置内部に混入したノイズを、エコーとともに除去することができる。

[ノイズ除去プログラム]
上記ノイズ除去装置は、コンピュータを、通信相手からの受信データに、内部ノイズ信号のデジタルデータを加算する加算部、加算されたデジタルデータを参照データとし、上記参照データとエコーパスの特性を模擬した特性情報とに基づいて上記参照データを処理して生成したキャンセルデータを上記通信相手への送信信号から減算するエコーキャンセル部、として機能させるためのノイズ除去プログラムを利用して実現してもよい。このノイズ除去プログラムを利用すれば、自装置内部に混入したノイズを、エコーとともに除去することができる。

[まとめ]
以上説明したように、本実施形態では、エコーキャンセル部が有しているエコー除去の機能を利用して、エコー成分とともに、ノイズを除去する。電源やグランドに混入するノイズを除去するために累積加算処理などを特別に行う必要はなく、装置全体の処理負荷が増加せずにノイズを除去することができる。

本実施形態によるノイズ除去装置は、マイクとスピーカとを有する装置について適用することができる。例えば、インカーコミュニケーションをはじめとする自動車内でのハンズフリーシステムの他、テレビ電話、移動電話機やスマートフォンを用いたハンズフリー通話、テレビ会議システム、カラオケ装置について適用できる。

１ 車両
１０、１０Ｂ ノイズ除去装置
１０Ａ エコー除去装置
１１、１５ 増幅部
１２、１４ アナログデジタル変換部
１３ デジタルアナログ変換部
２０ スピーカ
３０ マイクロホン
４０ 電話機
１００、１００Ａ、１００Ｂ 信号処理部
１０１ 加算部
１０２ エコーキャンセル部
１０３ ノイズサプレッサ
１０４、１０２２ 減算部
１０６ アナロググランド
１０７ 電源
１０８、１０９ 抵抗素子
１０２１ 適応フィルタ

Claims (8)

1. マイクロホンからの入力信号をデジタルデータに変換し入力デジタルデータを生成する第１変換部と、
   内部ノイズ信号をデジタルデータに変換する第２変換部と、
   スピーカへの出力信号に対応するデジタルデータと前記第２変換部によって変換されたデジタルデータとを参照データとし、前記入力デジタルデータから前記参照データに対応する成分を除去する信号処理部と、を有するノイズ除去装置。
2. 前記第２変換部は、デジタルデータに変換すべき信号が入力される入力端子が、アナロググランドに接続されており、前記アナロググランドにおけるノイズ信号をデジタルデータに変換する請求項１に記載のノイズ除去装置。
3. 前記第２変換部は、デジタルデータに変換すべき信号が入力される入力端子の電圧値が、電源電圧とアナロググランドとの間の電圧値に設定されており、設定された電圧値におけるノイズ信号をデジタルデータに変換する請求項１に記載のノイズ除去装置。
4. 前記信号処理部は、前記スピーカへの出力信号に対応するデジタルデータと前記第２変換部によって変換されたデジタルデータとを加算する加算部を含み、
   前記加算部の出力を前記参照データとする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のノイズ除去装置。
5. 前記信号処理部は、前記参照データが入力され、前記スピーカの出力から前記マイクロホンへの入力までの空間の特性に基づいて前記参照データを処理して生成したキャンセルデータを出力する適応フィルタと、
   前記キャンセルデータを前記入力デジタルデータから減算する減算部と、を含む請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のノイズ除去装置。
6. 前記第１変換部と前記第２変換部とが、物理的に１つの集積回路に設けられている請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のノイズ除去装置。
7. マイクロホンからの入力信号を第１変換部によってデジタルデータに変換し入力デジタルデータを生成する工程と、
   内部ノイズ信号を第２変換部によってデジタルデータに変換する工程と、
   スピーカへの出力信号に対応するデジタルデータと前記第２変換部によって変換されたデジタルデータとを参照データとし、信号処理部によって前記入力デジタルデータから前記参照データに対応する成分を除去する工程と、
   を有するノイズ除去方法。
8. コンピュータを、
   通信相手からの受信データに、内部ノイズ信号のデジタルデータを加算する加算部、
   加算されたデジタルデータを参照データとし、前記参照データとエコーパスの特性を模擬した特性情報とに基づいて前記参照データを処理して生成したキャンセルデータを前記通信相手への送信信号から減算するエコーキャンセル部、
   として機能させるためのノイズ除去プログラム。

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