JP2019192963A - ノイズ軽減装置、ノイズ軽減方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】音声データを劣化させることなく、ミュージカルノイズの発生を抑えることができるノイズ軽減装置、ノイズ軽減方法およびプログラムを提供する。【解決手段】ノイズ軽減装置１は、外部から入力された第１の音声データに対して、フーリエ変換を行うことによって周波数毎の振幅データに変換した第１のデータを生成する第１の変換部２と、予め検出したノイズデータを記録するノイズデータ記録部４１と、第１のデータからノイズデータを減算することによって第２のデータを生成する減算部３と、第１のデータおよび第２のデータを合成することによって、第３のデータを生成する演算部５と、第３のデータに対して、逆フーリエ変換を行うことによって第２の音声データを生成する第２の変換部６と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、音声データに含まれるノイズを軽減するノイズ軽減装置、ノイズ軽減方法およびプログラムに関する。

従来、音声データに重畳したノイズを除去する方法として、スペクトル減算法が知られている。このスペクトル減算法は、予めノイズ（雑音）のスペクトル信号に減算係数を乗じたものを、入力音声データに基づく入力スペクトル信号から減算することによって減算スペクトル信号を生成し、この減算スペクトル信号を用いてノイズが軽減された出力スペクトル信号および音声データを生成する。しかしながら、スペクトル減算法では、ノイズを抑制するため、減算係数が大きな値となり、入力音声データに含まれる音声とノイズのレベル差によっては、減算結果がゼロ以下となることで、出力スペクトルが大きく歪み、この歪みが異音、いわゆるミュージカルノイズとして発生する。

上述のミュージカルノイズの発生を防止する方法として、入力音声データに基づく入力スペクトル信号に対して、ノイズのスペクトル信号に所定の係数を逐次変更しながら乗じて得た信号を減算することで生成した減算スペクトル信号と予め取得された暗騒音スペクトル信号とを用いて音声データを生成することで、ミュージカルノイズの発生を防止する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１４−４４３１３号公報

ところで、上述した特許文献１では、バンドごとのノイズのスペクトル信号に係数を乗じ、それぞれの信号の中で一番大きな信号を選択する方法である。上述した特許文献１では、低減対象のノイズが撮像装置におけるレンズの駆動音等であり、小さい目的音に関しては暗騒音が選択されることもあるため、音声データが劣化するという問題点があった。また、最低でも暗騒音程度のスペクトルを保持する方法によりミュージカルノイズの発生を防止するから、小さな目的音や暗騒音のようなノイズレベルが小さいノイズを軽減する場合に課題となっていた。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、音声データを劣化させることなく、ミュージカルノイズの発生を抑えることができるノイズ軽減装置、ノイズ軽減方法およびプログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るノイズ軽減装置は、外部から入力された第１の音声データに対して、フーリエ変換を行うことによって周波数毎の振幅データに変換した第１のデータを生成する第１の変換部と、予め検出したノイズデータを記録するノイズデータ記録部と、前記第１のデータから前記ノイズデータを減算することによって第２のデータを生成する減算部と、前記第１のデータおよび前記第２のデータを合成することによって、第３のデータを生成する演算部と、前記第３のデータに対して、逆フーリエ変換を行うことによって第２の音声データを生成する第２の変換部と、を備えることを特徴とする。

また、本開示に係るノイズ軽減方法は、予め検出したノイズデータを記録するノイズデータ記録部を備えるノイズ軽減装置が実行するノイズ軽減方法であって、外部から入力された第１の音声データに対して、フーリエ変換を行うことによって周波数毎の振幅データに変換した第１のデータを生成する第１の変換ステップと、前記第１のデータから前記ノイズデータを減算することによって第２のデータを生成する減算ステップと、前記第１のデータおよび前記第２のデータを合成することによって、第３のデータを生成する演算ステップと、前記第３のデータに対して、逆フーリエ変換を行うことによって第２の音声データを生成する第２の変換ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本開示に係るプログラムは、予め検出したノイズデータを記録するノイズデータ記録部を備えるノイズ軽減装置に、外部から入力された第１の音声データに対して、フーリエ変換を行うことによって周波数毎の振幅データに変換した第１のデータを生成する第１の変換ステップと、前記第１のデータから前記ノイズデータを減算することによって第２のデータを生成する減算ステップと、前記第１のデータおよび前記第２のデータを合成することによって、第３のデータを生成する演算ステップと、前記第３のデータに対して、逆フーリエ変換を行うことによって第２の音声データを生成する第２の変換ステップと、を含むことを特徴とする。

本開示によれば、音声データを劣化させることなく、ミュージカルノイズの発生を抑えることができるという効果を奏する。

図１は、本開示の実施の形態１に係るノイズ軽減装置の機能構成を示すブロック図である。 図２は、本開示の実施の形態１に係るノイズ軽減装置が実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図３は、本開示の実施の形態１に係るノイズ軽減装置によるノイズ除去前後の音声データを示す図である。 図４は、本開示の実施の形態２に係る電子機器の機能構成を示すブロック図である。 図５は、本開示の実施の形態２に係るノイズデータ記録部が記録するノイズデータの一例を模式的に示す図である。 図６は、本開示の実施の形態２に係るノイズデータ記録部が記録するノイズデータの別の一例を模式的に示す図である。 図７は、本開示の実施の形態２に係るノイズデータ記録部が記録するノイズデータの別の一例を模式的に示す図である。 図８は、本開示の実施の形態２に係る電子機器が実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図９は、本開示の実施の形態２に係る電子機器が実行する動作のタイミングチャートである。 図１０は、本開示の実施の形態２に係る設定部が音量検出部によって検出された音量に応じて第１のデータおよび第２のデータの各々に設定する係数の模式的に示す図である。 図１１は、第１のデータおよび第２のデータの各々の音量に応じた係数を模式的に示す図である。 図１２は、本開示の実施の形態２に係る演算部の演算方法を模式的に示す図である。 図１３は、本開示の実施の形態２の変形例に係る設定部が音量検出部によって検出された音量に応じて第１のデータおよび第２のデータの各々に設定する係数を模式的に示す図である。 図１４は、本開示の実施の形態３に係る電子機器が実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図１５は、本開示の実施の形態３に係る電子機器が実行する動作のタイミングチャートである。 図１６は、本開示の実施の形態４に係る電子機器が実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図１７は、本開示の実施の形態４に係る電子機器が実行する動作のタイミングチャートである。

以下、本開示を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を図面とともに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本開示が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本開示の内容を理解でき得る程度に形状、大きさおよび位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。即ち、本開示は、各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものでない。

（実施の形態１）
図１は、本開示の実施の形態１に係るノイズ軽減装置の機能構成を示すブロック図である。図１に示すノイズ軽減装置１は、例えばマイク等で音声を取得して音声データとして記録するとともに、スピーカ等で音声データを出力するＩＣレコーダ等の音声記録装置、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子およびスピーカ等によって生成された動画データや画像データを記録するとともに、動画データに対応する動画を表示することができる撮像装置、外部機器からの音声データを再生して出力するヘッドフォン、ネットワークを介して外部のサーバから送信された音声データを再生する再生装置、および、ネットワークを介して外部の装置から送信された音声データを記録するとともに配信を行うサーバ等のいずれかに用いることができる。

図１に示すノイズ軽減装置１は、第１の変換部２と、減算部３と、記録部４と、演算部５と、第２の変換部６と、制御部７とを備える。

第１の変換部２は、制御部７の制御のもと、外部から入力された第１の音声データに対して、フーリエ変換を行うことによって周波数毎の振幅データに変換した第１のデータを生成し、この第１のデータを減算部３および演算部５へ出力する。例えば、第１の変換部２は、フーリエ変換として、離散フーリエ変換や高速フーリエ変換等を行う。第１の変換部２は、例えばＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）回路またはＦＦＴ（Fast Fourier Transform）回路等を用いて構成される。なお、実施の形態１では、フーリエ変換として離散フーリエ変換を行う場合について説明する。

減算部３は、制御部７の制御のもと、第１の変換部２から入力された第１のデータから記録部４が記録するノイズデータを減算することによって第２のデータを算出し、この算出した第２のデータを演算部５へ出力する。ここで、ノイズデータとは、予め無響状態で取得された音声データに対して、フーリエ変換を行うことによって求められた結果を統計計算して求めた統計データである。具体的には、ノイズデータは、複数の音声データに対してフーリエ変換を行うことによって求められた統計値（例えばａｖｅ＋２σ，ａｖｅ＋３σ，ａｖｅ×１．５，ａｖｅ×２，ｍａｘ値）など、大きな値とすることで、ノイズ引き残しを起こさない係数を選ぶ。

記録部４は、ＦｌａｓｈメモリやＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等を用いて構成される。記録部４は、減算部３が減算に用いるノイズデータを記録するノイズデータ記録部４１と、ノイズ軽減装置１が実行する各種のプログラムを記録するプログラム記録部４２と、を有する。

演算部５は、制御部７の制御のもと、第１の変換部２から入力された第１のデータと、減算部３から入力された第２のデータとを合成することによって第３のデータを生成する演算を行い、この第３のデータを第２の変換部６へ出力する。例えば、演算部５は、第１の変換部２から入力された第１のデータと、減算部３から入力された第２のデータと、を所定の比率（例えば１：１）で合成する演算を行うことによって第３のデータを生成する。

第２の変換部６は、演算部５から入力された第３のデータに対して、逆フーリエ変換を行うことによって第２の音声データを生成して出力する。第２の変換部６は、逆フーリエ変換として逆離散フーリエ変換や逆高速フーリエ変換等を行う。第２の変換部６は、例えばＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transform）回路、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）回路等を用いて構成される。なお、実施の形態１では、フーリエ変換として逆離散フーリエ変換を行う場合について説明する。なお、第１の変換部２、減算部３、演算部５および第２の変換部６の各々は、ＤＳＰ（Digital Signal Processing）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）およびＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を用いて構成し、記録部４に記録された各種プログラムを読み込むことにより、上述した機能を発揮するように構成してもよい。

制御部７は、ノイズ軽減装置１を構成する各部を制御する。制御部７は、例えばＤＳＰ、ＦＰＧＡおよびＣＰＵ等を用いて構成される。

〔ノイズ軽減装置の処理〕
次に、ノイズ軽減装置１が実行する処理について説明する。図２は、ノイズ軽減装置１が実行する処理の概要を示すフローチャートである。

図２に示すように、まず、第１の変換部２は、外部から入力された第１の音声データに対して、フーリエ変換を行って周波数毎の振幅データに変換した第１のデータを生成する（ステップＳ１）。

続いて、減算部３は、第１の変換部２から入力された第１のデータから記録部４が記録するノイズデータを減算することによって第２のデータを生成する（ステップＳ２）。なお、減算部３は、減算結果がマイナスとなる場合には振幅を０とする。

その後、演算部５は、第１の変換部２から入力された第１のデータおよび減算部３から入力された第２のデータを合成することによって第３のデータを生成する（ステップＳ３）。

続いて、第２の変換部６は、演算部５から入力された第３のデータに対して、逆フーリエ変換を行って第２の音声データを生成して出力する（ステップＳ４）。ステップＳ４の後、ノイズ軽減装置１は、本処理を終了する。

図３は、ノイズ軽減装置１によるノイズ除去前後の音声データを示す図である。図３において、横軸が周波数（Ｈｚ）を示し、縦軸が音声データのｄＢを示す。さらに、図３において、曲線Ｌ１がノイズ除去前の音声データ（第１の音声データ）を示し、曲線Ｌ２がノイズ除去後の音声データ（第２の音声）を示す。図３において、目的音を１ｋＨｚとする。

以上説明した実施の形態１によれば、演算部５が第１の変換部２から入力された第１のミュージカルノイズの発生していないデータおよび減算部３から入力されたミュージカルノイズの発生していない、もしくは発生していたとしてもわずかである第２のデータを合成することによって第３のデータを生成するので、音声データの劣化を抑えつつ、ミュージカルノイズの発生を抑えることができる。

また、実施の形態１によれば、ノイズ除去に関し、例えば上述した図３の曲線Ｌ１および曲線Ｌ２に示すように、１ｋＨｚにおいては、ノイズ除去後のＳＮが６ｄＢ改善している。このように、実施の形態１に係るノイズ軽減装置１によれば、目的音を保持しつつ、ミュージカルノイズの発生を抑えノイズを除去することができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２は、上述した実施の形態１に係るノイズ軽減装置１を備える電子機器である。このため、以下においては、実施の形態２に係る電子機器の構成を説明後、実施の形態２に係る電子機器が実行する処理について説明する。なお、上述した実施の形態１に係るノイズ軽減装置１と同一の構成には同一の符号を付して詳細な説明は、省略する。

〔電子機器の構成〕
図４は、実施の形態２に係る電子機器の機能構成を示すブロック図である。図４に示す電子機器１００は、音声記録装置、携帯電話、撮像装置、携帯型音声再生装置およびヘッドフォン等を用いて構成される。

図４に示す電子機器１００は、音声入力部１０１と、増幅部１０２と、ＡＤ変換部１０３と、ゲイン調整部１０４と、ノイズ軽減部１０５と、記録処理部１０６と、記録媒体１０７と、音量検出部１０８と、温度検出部１０９と、操作部１１０と、記録部１１１と、表示部１１２と、制御部１１３と、を備える。

音声入力部１０１は、音声を入力してアナログの音声信号（電気信号）に変換し、この音声信号を増幅部１０２へ出力する。音声入力部１０１は、指向性マイクまたはステレオマイク等を用いて構成される。

増幅部１０２は、制御部１１３の制御のもと、音声入力部１０１から入力されたアナログの音声信号を所定の増幅率で増幅してＡＤ変換部１０３へ出力する。増幅部１０２は、増幅アンプ等を用いて構成される。

ＡＤ変換部１０３は、制御部１１３の制御のもと、増幅部１０２から入力されたアナログの音声信号に対してＡＤ変換処理を行って所定のビット数のデジタルの音声データ、例えば１６ｂｉｔや２４ｂｉｔの第１の音声データ（量子化データ）を生成する。ＡＤ変換部１０３は、ＡＤ変換回路等を用いて構成される。

ゲイン調整部１０４は、制御部１１３の制御のもと、第１の音声データのゲインを調整してノイズ軽減部１０５へ出力する。ゲイン調整部１０４は、ゲイン調整回路等を用いて構成される。

ノイズ軽減部１０５は、制御部１１３の制御のもと、ゲイン調整部１０４から入力された第１の音声データに対してノイズを軽減するノイズ軽減処理を行って記録処理部１０６へ出力する。ノイズ軽減部１０５は、上述した実施の形態１に係るノイズ軽減装置１の第１の変換部２、減算部３、演算部５および第２の変換部６と、を有する。

記録処理部１０６は、制御部１１３の制御のもと、ノイズ軽減部１０５から入力された第２の音声データを、所定のフォーマットの音声ファイルに格納して記録媒体１０７に記録する。記録処理部１０６は、例えばＭＰ３、ＭＡＶ、ＡＩＦＦ、ＦＬＡＣおよびＭＰＥＧ４等のいずれかの音声フォーマットの音声ファイルに第２の音声データを格納して記録媒体１０７へ記録する。記録処理部１０６は、例えば音声コーディック等を用いて構成される。

記録媒体１０７は、電子機器１００の外部から装着自在であり、記録処理部１０６から入力された音声ファイル等を記録する。記録媒体１０７は、例えばメモリカード等を用いて構成される。

音量検出部１０８は、増幅部１０２から入力されたアナログの音声信号の電圧値に基づいて、音声の音量を検出し、この検出結果を制御部１１３へ出力する。音量検出部１０８は、例えば電圧計や電圧検出回路等を用いて構成される。

温度検出部１０９は、電子機器１００の周囲の温度を検出し、この検出結果を制御部１１３へ出力する。温度検出部１０９は、温度センサ等を用いて構成される。

操作部１１０は、電子機器１００に関する各種の操作を指示する指示信号の入力を受け付け、この受け付けた指示信号を制御部１１３へ出力する。操作部１１０は、電子機器１００に録音の開始を指示する開始信号、録音の終了を指示する終了信号、電子機器１００が実行することができる複数のモード（例えば録音モードＡ，録音モードＢ等）のいずれかを切り替える切替信号および音声データのゲインを調整する調整信号等の入力を受け付ける。操作部１１０は、ボタン、スイッチ、トグルスイッチおよびタッチパネル等を用いて構成される。

記録部１１１は、ＦｌａｓｈメモリやＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等を用いて構成される。記録部４は、減算部３が減算に用いるノイズデータを記録するノイズデータ記録部４１Ａと、ノイズ軽減装置１が実行する各種のプログラムを記録するプログラム記録部４２と、を有する。

図５は、ノイズデータ記録部４１Ａが記録するノイズデータの一例を模式的に示す図である。図５において、横軸が温度を示し、縦軸がノイズレベルを示し、曲線Ｌ１０が温度とノイズレベルとの関係を示す。図５の曲線Ｌ１に示すように、ノイズデータ記録部４１Ａは、温度毎にノイズレベルを記録する。なお、図５においては、全ての温度に対してノイズレベルが連続的に対応付けているが、これに限定されることなく、ノイズレベルと温度とを離散的に対等付けて記録してもよい。

図６は、ノイズデータ記録部４１Ａが記録するノイズデータの別の一例を模式的に示す図である。図６において、横軸がモードの種別を示し、横軸がノイズレベルを示す。図６に示すように、ノイズデータ記録部４１Ａは、電子機器１００が行う複数のモード毎にノイズレベルを記録する。なお、図６では、２つのモードのみであるが、これに限定されることなく、複数のモード、例えば撮影モード、特殊効果撮影モード、動画モード、ライブ録音モードおよび会議モード等のモード毎にノイズデータを記録してもよい。

図７は、ノイズデータ記録部４１Ａが記録するノイズデータの別の一例を模式的に示す図である。図７において、横軸がゲインを示し、縦軸がノイズレベルを示し、直線Ｌ１１がゲインとノイズレベルとの関係を示す。図７の直線Ｌ１１に示すように、ノイズデータ記録部４１Ａは、ゲイン毎にノイズレベルを記録する。なお、図７においては、ゲインとノイズレベルが連続的に対応付けているが、これに限定されることなく、ノイズレベルとゲインとを離散的に対等付けて記録してもよい。

図４に戻り、電子機器１００の構成の説明を続ける。
表示部１１２は、制御部１１３の制御のもと、電子機器１００に関する各種情報を表示する。例えば、表示部１１２は、制御部１１３の制御のもと、電子機器１００に関する各種モードやゲインの値等を表示する。表示部１１２は、液晶や有機ＥＬ（Electro Luminescence）等の表示パネルを用いて構成される。

制御部１１３は、電子機器１００の各部を統括的に制御する。制御部１１３は、例えばＣＰＵ、ＦＰＧＡおよびＡＳＩＣ等を用いて構成される。制御部１１３は、判定部１１３ａと、設定部１１３ｂと、を有する。

判定部１１３ａは、ノイズデータ記録部４１が記録するノイズデータから減算部３が用いるノイズレベルを判定する（選択する）。具体的には、判定部１１３ａは、ノイズデータ記録部４１が記録するノイズデータと、ゲイン調整部１０４が第１の音声データに対して調整したゲインと、に基づいて、ゲイン調整部１０４が第１のデータにゲイン調整を行った際のノイズレベルを判定する（図７を参照）。また、判定部１１３ａは、温度検出部１０９が検出した温度とノイズデータ記録部４１が記録するノイズデータとに基づいて、現在の温度に対応するノイズレベルを判定する（図５を参照）。さらに、判定部１１３ａは、操作部１１０に応じた設定されたモードの種別と、ノイズデータ記録部４１が記録するノイズデータと、に基づいて、操作部１１０に応じて設定されたモードに応じたノイズレベルを判定する（図６を参照）。なお、判定部１１３ａは、ゲイン調整部１０４によるゲイン、温度検出部１０９が検出した温度および操作部１１０に応じて設定されたモードのいずれか１つを選択してノイズレベルを判定してもよい。もちろん、判定部１１３ａは、ゲイン調整部１０４によるゲイン、温度検出部１０９が検出した温度および操作部１１０に応じて設定されたモードの中でノイズレベルが一番高いもの選択して判定してもよいし、ノイズレベルが一番低いものを選択して判定してもよい。さらに、判定部１１３ａは、ゲイン調整部１０４によるゲイン、温度検出部１０９が検出した温度および操作部１１０に応じて設定されたモードの各々のノイズレベルを平均化したものを選択して判定してもよい。

設定部１１３ｂは、第１の音声データの音量に基づいて、演算部５が第１のデータおよび第２のデータの各々に対して乗じる係数を設定する。具体的には、設定部１１３ｂは、音声信号の電圧値に基づいて、演算部５が第１のデータおよび第２のデータの各々に対して乗じる係数を設定する。

〔電子機器の処理〕
次に、電子機器１００が実行する処理について説明する。図８は、電子機器１００が実行する処理の概要を示すフローチャートである。図９は、電子機器１００が実行する動作のタイミングチャートである。

図８に示すように、まず、制御部１１３は、操作部１１０の電源ボタンが操作され、電子機器１００が起動した場合、電子機器１００に関する各種の初期設定を行う（ステップＳ１０１）。ここで、初期設定とは、記録媒体１０７に記録された音声ファイルの有無の確認、電池の残量の確認および日時の設定等である。

続いて、操作部１１０が操作されて開始信号が入力され、音声の録音開始を行う場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）において、判定部１１３ａは、電子機器１００のモードを判定するとともに（ステップＳ１０３）、操作部１１０の操作に応じて設定された電子機器１００の録音レベル（ゲイン）を判定し（ステップＳ１０４）、かつ、温度検出部１０９からの検出結果に基づいて、温度を判定する（ステップＳ１０５）。このとき、音声入力部１０１は、録音データの取り込みを行い（ステップＳ１０６）、設定部１１３ｂは、音量検出部１０８が検出した音量に応じた係数を設定する（ステップＳ１０７）。具体的には、図９に示すように、操作部１１０の録音ボタンが操作され、開始信号が入力された場合（時刻ｔ_１）、音声入力部１０１は、録音データの取り込みを行うとともに、判定部１１３ａは、ノイズデータ記録部４１Ａが記録するノイズデータと、電子機器１００のモード、録音レベル（ゲイン）および温度のいずれか一つ以上と、を用いて減算部３が用いるノイズレベルを判定する（時刻ｔ_２）。さらに、図９（ｂ）に示すように、Ａ,Ｂなどのある区間のデータで設定部１１３ｂは、音量検出部１０８が検出した音量に応じた係数（例えば３：７）を設定する（時刻ｔ_３）。

図１０は、設定部１１３ｂが音量検出部１０８によって検出された音量に応じて第１のデータおよび第２のデータの各々に設定する係数の模式的に示す図である。図１１は、第１のデータおよび第２のデータの各々の音量に応じた係数を模式的に示す図である。図１１において、横軸が音量を示し、縦軸が係数を示す。また、図１１において、直線Ｌ２１が第１のデータに乗じる係数αを示し、直線Ｌ２２が第２のデータに乗じる係数βを示す。

図１０および図１１に示すように、設定部１１３ｂは、音量が大きくなるほど、第２のデータの比率が大きくなるように係数が設定し、音量が小さくなるほど、第１のデータの比率が大きくなるように設定する。具体的には、図９〜図１１に示すように、設定部１１３ｂは、音量検出部１０８が検出した音量に応じた係数、例えば音量検出部１０８の各回路が出力する「Ｈ」の数が３つの場合、第１のデータおよび第２のデータの各々に乗じる係数を３：７に設定する（時刻ｔ_３）。

図８に戻り、ステップＳ１０８以降の説明を続ける。
ステップＳ１０８において、減算部３が用いるノイズレベルを変更する場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、電子機器１００は、後述するステップＳ１１６へ移行する。これに対して、減算部３が用いるノイズレベルを変更しない場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、電子機器１００は、後述するステップＳ１０９へ移行する。

ステップＳ１０９において、第１の変換部２は、ゲイン調整部１０４から入力された第１の音声データに対して、フーリエ変換を行うことによって周波数毎の振幅データに変換した第１のデータを生成し、この第１のデータを減算部３および演算部５へ出力する。具体的には、図９に示すように、第１の変換部２は、ゲイン調整部１０４から入力された第１の音声データに対して、フーリエ変換を行うことによって周波数毎の振幅データに変換した第１のデータ（第１のデータａ）を生成し、この第１のデータを減算部３および演算部５へ出力する（時刻ｔ_３）。

その後、減算部３は、第１の変換部２から入力された第１のデータ（第１のデータａ）から判定部１１３ａの判定結果に応じたノイズデータを減算して第２のデータを生成し（ステップＳ１１０）、演算部５は、第１の変換部２から入力された第１のデータおよび減算部３から入力された第２のデータの各々に対して、設定部１１３ｂによって設定された係数を乗じることによって合成した第３のデータを生成する（ステップＳ１１１）。具体的には、図９に示すように、演算部５は、第１のデータと、第２のデータと、第１のデータおよび第２のデータの各々の係数（例えば３：７）とに基づいて、第３のデータを生成する（時刻ｔ_４）。この場合、演算部５は、第１のデータに乗じる係数をα、第２のデータに乗じる係数をβとした場合、以下の式（１）によって第３のデータγを生成する。
γ＝（第１のデータ×α＋第２のデータ×β）／（α＋β）・・・（１）

ステップＳ１１１の後、第２の変換部６は、演算部５から入力された第３のデータに対して、逆フーリエ変換を行って音声データに変換する。具体的には、図９に示すように、第２の変換部６は、演算部５から入力された第３のデータに対して、逆フーリエ変換を行って音声データに変換する（時刻ｔ_５）。これにより、ミュージカルノイズを抑制することができる。

続いて、制御部１１３は、記録処理部１０６に第２の変換部６によって生成された音声データを記録媒体１０７に記録させる（ステップＳ１１３）。

その後、音声入力部１０１が取り込んだ音声データが一定量に達した場合（ステップＳ１１４：Ｙｅｓ）、電子機器１００は、後述するステップＳ１１５へ移行する。これに対して、音声入力部１０１が取り込んだ音声データが一定量に達していない場合（ステップＳ１１４：Ｎｏ）、電子機器１００は、上述したステップＳ１０９へ戻る。

ステップＳ１１５において、操作部１１０が操作され、録音を終了する終了信号が入力された場合（ステップＳ１１５：Ｙｅｓ）、電子機器１００は、本処理を終了する。これに対して、操作部１１０が操作され、録音を終了する終了信号が入力されていない場合（ステップＳ１１５：Ｎｏ）、電子機器１００は、上述したステップＳ１０３へ戻る。

ステップＳ１１６において、設定部１１３ｂは、音量検出部１０８が検出した音量が変換した場合、演算部５が第１のデータおよび第２のデータを合成する際の係数を音量に応じて更新する。ステップＳ１１６の後、電子機器１００は、ステップＳ１０９へ移行する。この場合、図９および図１２に示すように、設定部１１３ｂが第１のデータおよび第２のデータの各々に乗じる係数を３：７から７：３に変更する場合、演算部５は、演算する毎に段階的に係数を上げながら第１のデータおよび第２のデータに乗じる係数（３：７→５：５→７：３）を変更しながら第３のデータを生成する（時刻ｔ_６〜時刻ｔ_１１）。このように、電子機器１００は、録音を終了するまで、上述したステップＳ１０３〜ステップＳ１１４を繰り返し、その都度、第１のデータおよび第２のデータの各々に対するノイズレベルおよび係数を変更しながら第３のデータを生成するので、変化が滑らかな第３のデータを生成することができるので、音声データの劣化を抑えつつ、違和感なく、ノイズを抑制することができる。

以上説明した実施の形態２によれば、演算部５が第１の変換部２から入力された第１のデータおよび減算部３から入力された第２のデータの各々に対して所定の比率の係数を乗じて重み付けを行うことによって合成した第３のデータを生成するので、音声データを劣化させることなく、ノイズおよびミュージカルノイズの発生を抑えることができる。

また、実施の形態２によれば、演算部５が第１の変換部２から入力された第１のデータおよび減算部３から入力された第２のデータの各々に対して、設定部１１３ｂが設定した係数を乗じて重み付けを行うので、変化が滑らかな第３のデータを生成することができ、違和感なく、ノイズを抑制することができる。

また、実施の形態２によれば、減算部３が判定部１１３ａによって判定されたノイズレベルを用いて第１の音声データからノイズデータを削除するので、温度、モードおよびゲイン等の環境に応じて発生するノイズを抑制することができる。

なお、上述した実施の形態２では、音量検出部１０８が増幅部１０２から出力される音声信号の電圧値に基づいて、音量を検出していたが、これに限定されることなく、例えば図１３に示すように、ＡＤ変換部１０３が出力するデジタルの音声データのデジタル値に基づいて、音量を検出してもよい。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３は、上述した実施の形態２に係る電子機器１００と同一の構成であり、実行する処理が異なる。具体的には、実施の形態３は、リアルタイムで音声データの取り込みを行いつつ、第１のデータおよび第２のデータの各々に乗じる係数をリアルタイムで更新しながら合成する。以下においては、実施の形態２に係る電子機器が実行する処理について説明する。なお、上述した実施の形態２に係る電子機器１００と同一の構成には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

〔電子機器の処理〕
図１４は、実施の形態３に係る電子機器１００が実行する処理の概要を示すフローチャートである。図１５は、実施の形態３に係る電子機器が実行する動作のタイミングチャートである。

図１４において、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０５は、上述したステップＳ１０１〜ステップＳ１０５それぞれに対応する。ステップＳ２０６およびステップＳ２０７は、上述したステップＳ１０７およびステップＳ１０８それぞれに対応する。この場合、図１５に示すように、判定部１１３ａは、ノイズレベルを逐次判定する（例えば時刻ｔ_１２、ｔ_１３、ｔ_１４）。さらに、設定部１１３ｂは、係数を例えば３：７で設定する（時刻ｔ_１３）。

ステップＳ２０８において、音声入力部１０１は、音声データの取り込みを行う。具体的には、図１５に示すように、音声入力部１０１は、音声データの取り込みを逐次行う（例えば時刻ｔ_１４）。この場合、第１の変換部２は、音声入力部１０１が取り込んだ音声データに対して第１の変換処理を逐次行う（時刻ｔ_１４）。さらに、判定部１１３ａは、判定を逐次行うとともに、設定部１１３ｂは、係数の判定を行う。さらに、減算部３および演算部５の各々も演算を行う（時刻ｔ_１５）。この場合において、設定部１１３ｂは、音量検出部１０８が検出した音量が変化した場合、係数を変更する旨の信号（Ｈｉｇｈ）を出力する（時刻ｔ_１６）。

ステップＳ２０８〜ステップＳ２１３は、上述した図８のステップＳ１０９〜ステップＳ１１３それぞれに対応する。この場合、図１５に示すように、ステップＳ２１４およびステップＳ２１５は、上述した図８のステップＳ１１５およびステップＳ１１６それぞれに対応する。この場合、図１５に示すように、設定部１１３ｂが第１のデータおよび第２のデータの各々に乗じる係数を３：７から７：３に徐々に変更する場合、演算部５は、演算する毎に段階的に係数を上げながら第１のデータおよび第２のデータに乗じる係数（３：７→５：５→７：３）を変更しながら第３のデータを生成する（時刻ｔ_１６→時刻ｔ_１７→時刻ｔ_１８→時刻ｔ_１９）。これにより、変化が滑らかな第３のデータを生成することができるので、違和感なく、ノイズを抑制することができる。

以上説明した実施の形態３によれば、演算部５が第１の変換部２から入力された第１のデータおよび減算部３から入力された第２のデータの各々に対して、設定部１１３ｂが逐次設定した係数を乗じて重み付けを行うので、変化が滑らかな第３のデータを生成することができ、違和感なく、ノイズを抑制することができる。

また、実施の形態３によれば、演算部５が第１の変換部２から入力された第１のデータおよび減算部３から入力された第２のデータの各々に対して所定の比率の係数を乗じて重み付けを行うことによって合成した第３のデータを生成するので、音声データを劣化させることなく、ノイズおよびミュージカルノイズの発生抑えることができる。

（実施の形態４）
次に、実施の形態４について説明する。実施の形態４は、上述した実施の形態３に係る電子機器１００と同一の構成であり、実行する処理が異なる。具体的には、上述した実施の形態３に係る電子機器１００は、リアルタイムで第１のデータおよび第２のデータの各々に乗じる係数を逐次変更していたが、実施の形態４は、一定時間経過毎に第１のデータおよび第２のデータの各々に乗じる係数を変更する。以下においては、実施の形態４に係る電子機器が実行する処理について説明する。なお、上述した実施の形態３に係る電子機器１００と同一の構成には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

〔電子機器の処理〕
図１６は、実施の形態４に係る電子機器１００が実行する処理の概要を示すフローチャートである。図１７は、実施の形態４に係る電子機器１００が実行する動作のタイミングチャートである。

図１６において、ステップＳ３０１〜ステップＳ３１５は、上述したステップＳ２０１〜ステップＳ２１５それぞれに対応する。

ステップＳ３１６において、録音開始から一定時間経過した場合（ステップＳ３１６：Ｙｅｓ）、電子機器１００は、上述したステップＳ３０５へ戻る。これに対して、録音開始から一定時間経過していない場合（ステップＳ３１６：Ｎｏ）、電子機器１００は、上述したステップＳ３０８へ戻る。この場合、図１７に示すように、設定部１１３ｂが一定時間経過する毎に第１のデータおよび第２のデータの各々に乗じる係数を変更し（３：７→５：５→７：３）、演算部５は、設定部１１３ｂが係数を変更して設定する毎に、第１のデータおよび第２のデータの各々に乗じる係数をリアルタイムで変更しながら第３のデータを生成する（時刻ｔ_２２〜時刻ｔ_２８）。これにより、変化が滑らかな第３のデータを生成することができるので、違和感なく、ノイズを抑制することができる。

以上説明した実施の形態４によれば、設定部１１３ｂが一定時間経過毎に係数を判定し、演算部５が第１の変換部２から入力された第１のデータおよび減算部３から入力された第２のデータの各々に対して、設定部１１３ｂが設定した係数を乗じて重み付けを行うので、変化が滑らかな第３のデータを生成することができ、違和感なく、ノイズを抑制することができる。

また、実施の形態４によれば、演算部５が第１の変換部２から入力された第１のデータおよび減算部３から入力された第２のデータの各々に対して所定の比率の係数を乗じて重み付けを行うことによって合成した第３のデータを生成するので、音声データを劣化させることなく、ノイズおよびミュージカルノイズの発生を抑えることができる。

（その他の実施の形態）
上述した実施の形態１〜４に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の形態を形成することができる。例えば、上述した実施の形態１〜４に記載した全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、上述した実施の形態１〜４で説明した構成要素を適宜組み合わせてもよい。

また、実施の形態１〜４では、上述してきた「部」は、「手段」や「回路」などに読み替えることができる。例えば、制御部は、制御手段や制御回路に読み替えることができる。

また、実施の形態１〜４に係るノイズ軽減装置または電子機器に実行させるプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルデータでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＵＳＢ媒体、フラッシュメモリ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。

また、実施の形態１〜４に係るノイズ軽減装置または電子機器に実行させるプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。さらに、実施の形態１〜４に係るノイズ軽減装置または電子機器に実行させるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

なお、本明細書におけるフローチャートの説明では、「まず」、「その後」、「続いて」等の表現を用いてステップ間の処理の前後関係を明示していたが、本発明を実施するために必要な処理の順序は、それらの表現によって一意的に定められるわけではない。即ち、本明細書で記載したフローチャートにおける処理の順序は、矛盾のない範囲で変更することができる。また、こうした、単純な分岐処理からなるプログラムに限らず、より多くの判定項目を総合的に判定して分岐させてもよい。

以上、本願の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、本発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。

１・・・ノイズ軽減装置；２・・・第１の変換部；３・・・減算部；４，１１１・・・記録部；５・・・演算部；６・・・第２の変換部；７・・・：制御部；４１，４１Ａ・・・ノイズデータ記録部；４２・・・プログラム記録部；１００・・・電子機器；１０１・・・音声入力部；１０２・・・増幅部；１０３・・・ＡＤ変換部；１０４・・・ゲイン調整部；１０５・・・ノイズ軽減部；１０６・・・記録処理部；１０７・・・記録媒体；１０８・・・音量検出部；１０９・・・温度検出部；１１０・・・操作部；１１２・・・表示部；１１３・・・制御部；１１３ａ・・・判定部；１１３ｂ・・・設定部

Claims (9)

1. 外部から入力された第１の音声データに対して、フーリエ変換を行うことによって周波数毎の振幅データに変換した第１のデータを生成する第１の変換部と、
   予め検出したノイズデータを記録するノイズデータ記録部と、
   前記第１のデータから前記ノイズデータを減算することによって第２のデータを生成する減算部と、
   前記第１のデータおよび前記第２のデータを合成することによって、第３のデータを生成する演算部と、
   前記第３のデータに対して、逆フーリエ変換を行うことによって第２の音声データを生成する第２の変換部と、
   を備えることを特徴とするノイズ軽減装置。
2. 前記演算部は、前記第１のデータおよび前記第２のデータの各々に対して所定の比率の係数を乗じて重み付けを行うことによって合成した前記第３のデータを生成することを特徴とする請求項１に記載のノイズ軽減装置。
3. 前記第１の音声データの音量に基づいて、前記演算部が前記第１のデータおよび前記第２のデータの各々に対して乗じる係数を設定する設定部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のノイズ軽減装置。
4. 前記設定部は、
   前記第１の音声データに対応する音声信号の電圧値に基づいて、前記係数を設定することを特徴とする請求項３に記載のノイズ軽減装置。
5. 音声の入力を受け付けてアナログの音声信号を出力する音声入力部と、
   前記音声入力部が受け付けた音声信号に対して、ＡＤ変換を行うことによって前記第１の音声データを生成するＡＤ変換部と、
   をさらに備え、
   前記ＡＤ変換部は、前記第１の音声データを所定のビット数で変換することができることを特徴とする請求項３または４に記載のノイズ軽減装置。
6. 前記ノイズデータは、予め無響状態で取得された音声データに対して、フーリエ変換を行うことによって求められた結果を統計計算して求められた統計データであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のノイズ軽減装置。
7. 前記ノイズデータは、ノイズレベルと温度毎、ノイズレベルと前記第１の音声データに対するゲイン毎またはノイズレベルと当該ノイズ軽減装置が実行可能な複数のモード毎に対応付けられて前記ノイズデータ記録部に記録されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のノイズ軽減装置。
8. 予め検出したノイズデータを記録するノイズデータ記録部を備えるノイズ軽減装置が実行するノイズ軽減方法であって、
   外部から入力された第１の音声データに対して、フーリエ変換を行うことによって周波数毎の振幅データに変換した第１のデータを生成する第１の変換ステップと、
   前記第１のデータから前記ノイズデータを減算することによって第２のデータを生成する減算ステップと、
   前記第１のデータおよび前記第２のデータを合成することによって、第３のデータを生成する演算ステップと、
   前記第３のデータに対して、逆フーリエ変換を行うことによって第２の音声データを生成する第２の変換ステップと、
   を含むことを特徴とするノイズ軽減方法。
9. 予め検出したノイズデータを記録するノイズデータ記録部を備えるノイズ軽減装置に、
   外部から入力された第１の音声データに対して、フーリエ変換を行うことによって周波数毎の振幅データに変換した第１のデータを生成する第１の変換ステップと、
   前記第１のデータから前記ノイズデータを減算することによって第２のデータを生成する減算ステップと、
   前記第１のデータおよび前記第２のデータを合成することによって、第３のデータを生成する演算ステップと、
   前記第３のデータに対して、逆フーリエ変換を行うことによって第２の音声データを生成する第２の変換ステップと、
   を含むことを特徴とするプログラム。

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