JP3084883B2 - Noise reduction device - Google Patents

Noise reduction device

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JP3084883B2
JP3084883B2 JP04024486A JP2448692A JP3084883B2 JP 3084883 B2 JP3084883 B2 JP 3084883B2 JP 04024486 A JP04024486 A JP 04024486A JP 2448692 A JP2448692 A JP 2448692A JP 3084883 B2 JP3084883 B2 JP 3084883B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、雑音低減装置、特に
マイクロホン出力の雑音成分を低減せしめる雑音低減装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a noise reduction device, and more particularly to a noise reduction device for reducing a noise component of a microphone output.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロホンは、音波の音圧の変化を振
動板の機械的な振動に変換し該振動に基づき電気音響変
換系を動作させる構造のものが多い。従って、マイクロ
ホンで収音する際、何らかの要因によって振動板に影響
が及ぼされると雑音が発生することになる。
2. Description of the Related Art Many microphones have a structure in which a change in sound pressure of a sound wave is converted into mechanical vibration of a diaphragm and an electroacoustic conversion system is operated based on the vibration. Therefore, when sound is picked up by the microphone, noise is generated if the diaphragm is affected by some factor.

【0003】上述の要因が風であれば風による雑音〔以
下、これを風雑音と称する〕が発生する。上述の風雑音
を低減する従来技術としては、例えば、以下のようなも
のがある。 (1)ウインドスクリーン〔風防〕の使用 (2)電気的/音響的ハイパスフィルタの使用 (3)低音域で無指向性を示す構成の採用
[0003] If the above-mentioned factor is wind, noise due to the wind (hereinafter referred to as wind noise) is generated. Conventional techniques for reducing the above-mentioned wind noise include, for example, the following. (1) Use of windscreen (windshield) (2) Use of electric / acoustic high-pass filter (3) Adoption of configuration showing omnidirectionality in low frequency range

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述の風雑音を低減す
る従来技術にあっては、夫々、以下のような問題点があ
った。 (1)に対して・・・機器に設ける場合には機器の小型
化に反する。 一般的に、風防の外形寸法が大きい程、また、マイクロ
ホンと風防内壁との距離が大きい程、風雑音は小さくな
る。
The prior arts for reducing the above-mentioned wind noise have the following problems, respectively. If (1) is provided in the device, it is against the downsizing of the device. In general, the wind noise becomes smaller as the outer dimension of the windshield is larger and as the distance between the microphone and the inner wall of the windshield is larger.

【0005】 (2)に対して・・・収音品質が低下する。 風雑音は低域成分が主体であるため、低域をカットする
ことは風雑音に対して有効である。しかしながら、この
場合には、風雑音のみならず音声の低域成分も同様にカ
ットされてしまう。
[0005] With respect to (2): the sound pickup quality is reduced. Since wind noise is mainly composed of low frequency components, cutting the low frequency is effective for wind noise. However, in this case, not only the wind noise but also the low frequency components of the voice are cut off in the same manner.

【0006】(3)に対して・・・風雑音の低下するレ
ベルが不十分である。 有指向性のマイクロホンに比較して無指向性のマイクロ
ホンでは、風雑音のレベルが低下するが、実際にはマイ
クロホン周囲の筐体の影響等によって、「低音域で無指
向性を示す構成」を採用するだけでは、十分に低いレベ
ルとはならない。
[0006] For (3): The level at which the wind noise is reduced is insufficient. Although the level of wind noise is lower in omnidirectional microphones than in directional microphones, the `` configuration showing omnidirectionality in the low frequency range '' is actually due to the effects of the housing around the microphone. Recruitment alone is not at a sufficiently low level.

【0007】従って、マイクロホンを備えてなる機器が
一層小型化すると共に、より高い収音品質が望まれる現
在の状況にあって、上述の従来技術のみを以てしては風
雑音をより一層低減させることが困難になりつつある。
[0007] Therefore, in the current situation where the equipment provided with the microphone is further downsized and higher sound pickup quality is desired, the wind noise can be further reduced only by the above-mentioned prior art. Is becoming more difficult.

【0008】従って、この発明の目的は、小型化が可能
で、雑音の除去と、音声入力に対する外部の影響の除去
を確実になし得る雑音低減装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a noise reduction apparatus which can be reduced in size and can reliably remove noise and external influence on voice input.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明は、近接して設
けられた第1および第2のマイクロホンと、第1および
第2の適応ノイズキャンセラとを備え、第1のマイクロ
ホンの出力を第1および第2の適応ノイズキャンセラの
主要入力としてそれぞれ供給し、第2のマイクロホンの
出力を第1の適応ノイズキャンセラの参照入力として供
給し、第1の適応ノイズキャンセラの残差出力を第2の
適応ノイズキャンセラの参照入力として供給するように
構成されることを特徴とする雑音低減装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION This invention comprises a first and a second microphone provided near the first and
And a second adaptive noise canceler, the first micro
Output of the first and second adaptive noise cancellers.
Each of which is supplied as a primary input and
The output is provided as a reference input for a first adaptive noise canceller.
And the residual output of the first adaptive noise canceller is
Supply as reference input of adaptive noise canceller
A noise reduction device characterized by being configured.

【0010】[0010]

【作用】近接して設けられた一対のマイクロホンの夫々
の出力には、音声信号成分と雑音成分が含まれている。
一対のマイクロホンは近接して設けられているため音声
信号成分同士の相関は高くなる。また、雑音成分の相関
は低く、略々無相関となる。
The output of each of a pair of microphones provided close to each other includes an audio signal component and a noise component.
Since the pair of microphones are provided close to each other, the correlation between the audio signal components is high. Further, the correlation of the noise component is low, and is substantially uncorrelated.

【0011】この前段の適応処理手段では、原理的に音
声信号成分の相関が高ければ、マイクロホンの感度の違
い、入力される音声信号間の位相差〔時間差〕等は吸収
される。従って、前段の適応処理手段に於いて、相関の
高い音声信号成分が除去され、雑音成分のみが残差成分
として出力される。
In the preceding adaptive processing means, if the correlation of the audio signal components is high in principle, the difference in microphone sensitivity, the phase difference (time difference) between the input audio signals, and the like are absorbed. Therefore, the audio signal component having a high correlation is removed by the preceding adaptive processing means, and only the noise component is output as the residual component.

【0012】後段の適応処理手段の主要入力は、一方の
マイクロホンの出力であり、参照入力は、前段の適応処
理手段の残差成分である。
The main input of the subsequent adaptive processing means is the output of one microphone, and the reference input is the residual component of the preceding adaptive processing means.

【0013】この後段の適応処理手段では、参照入力が
主要入力の雑音成分に等しくなるように適応的に処理さ
れ、該適応的に処理された参照入力が主要入力から減算
される。従って、主要入力の内、雑音成分のみが最小
化、即ち、キャンセルされ、音声信号対雑音比は最大化
される。
In the subsequent adaptive processing means, the reference input is adaptively processed so as to be equal to the noise component of the main input, and the adaptively processed reference input is subtracted from the main input. Accordingly, only the noise component of the main input is minimized, that is, canceled, and the audio signal to noise ratio is maximized.

【0014】[0014]

【実施例】以下、この発明の一実施例について図1乃至
図6を参照して説明する。近接して配置されている一対
のマイクロホン1、2では、周囲の音声が風雑音と共に
収音され、電気信号に変換されて出力される。該マイク
ロホン1、2は近接して配置されているため、略々同一
の音声及び風雑音が収音され、電気信号に変換されて出
力される。マイクロホン1、2の出力に含まれる風雑音
成分の周波数スペクトラムの例が図3に示されている。
この図3からも明らかなように、風雑音は低域成分が主
体であることが判る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the pair of microphones 1 and 2 arranged close to each other, surrounding sounds are collected together with wind noise, converted into electric signals, and output. Since the microphones 1 and 2 are arranged close to each other, substantially the same voice and wind noise are collected, converted into electric signals, and output. FIG. 3 shows an example of the frequency spectrum of the wind noise components included in the outputs of the microphones 1 and 2.
As is clear from FIG. 3, it can be understood that the wind noise is mainly composed of low frequency components.

【0015】マイクロホン1、2は同一方向に向けて配
置されるだけではなく、例えば、マイクロホン1、2間
の距離が所望の信号の周波数で規定される波長の範囲内
であれば相互に逆向きであってもよい。マイクロホン1
から出力される電気信号はA/D変換回路3に供給さ
れ、マイクロホン2から出力される電気信号はA/D変
換回路4に供給される。
The microphones 1 and 2 are not only arranged in the same direction, but are opposite to each other if, for example, the distance between the microphones 1 and 2 is within a wavelength range defined by the frequency of a desired signal. It may be. Microphone 1
Is supplied to the A / D conversion circuit 3, and the electric signal output from the microphone 2 is supplied to the A / D conversion circuit 4.

【0016】A/D変換回路3、4では、マイクロホン
1、2から供給される電気信号がデジタル信号に変換さ
れる。A/D変換回路3にて変換されたデジタル信号
は、(S+n)で表わされ、該信号(S+n)は適応ノ
イズキャンセラ6への主要入力とされる。また、A/D
変換回路4にて変換されたデジタル信号は、〔(S*)
+(n*)〕で表わされ、該信号〔(S*)+(n
*)〕は適応ノイズキャンセラ6への参照入力とされ
る。
In the A / D conversion circuits 3 and 4, electric signals supplied from the microphones 1 and 2 are converted into digital signals. The digital signal converted by the A / D conversion circuit 3 is represented by (S + n), and the signal (S + n) is used as a main input to the adaptive noise canceller 6. A / D
The digital signal converted by the conversion circuit 4 is [(S *)
+ (N *)], and the signal [(S *) + (n
*)] Is a reference input to the adaptive noise canceller 6.

【0017】上述の信号に於いて、S及び(S*)は音
声信号成分を表わし、n及び(n*)は風雑音成分を表
わす。また、雑音成分n及び(n*)は加法性を有し、
雑音成分(n*)とnは相関を有するものとされてい
る。
In the above signals, S and (S *) represent voice signal components, and n and (n *) represent wind noise components. Also, the noise components n and (n *) have an additive property,
The noise component (n *) and n have a correlation.

【0018】上述の主要入力(S+n)が適応ノイズキ
ャンセラ6に設けられている遅延回路7で所定時間、遅
延せしめられた後、適応ノイズキャンセラ6の加算器
8、適応ノイズキャンセラ21の遅延回路22に供給さ
れる。この遅延量は、適応処理のための演算に要する時
間遅れ或いは適応フイルタ9に於ける時間遅れ等に相当
するものとされ、システムの構成により適宜、設定可能
とされている。そして、A/D変換回路4の出力が適応
ノイズキャンセラ6に設けられている適応フイルタ9に
供給される。
The main input (S + n) described above is delayed for a predetermined time by a delay circuit 7 provided in the adaptive noise canceller 6, and then supplied to an adder 8 of the adaptive noise canceller 6 and a delay circuit 22 of the adaptive noise canceller 21. You. The delay amount corresponds to a time delay required for the calculation for the adaptive processing, a time delay in the adaptive filter 9, and the like, and can be appropriately set according to the system configuration. Then, the output of the A / D conversion circuit 4 is supplied to an adaptive filter 9 provided in the adaptive noise canceller 6.

【0019】適応フイルタ9では、フイルタ特性が逐次
自己調整され、参照入力〔(S*)+(n*)〕の音声
信号成分(S*)に基づいて、主要入力(S+n)の音
声信号成分Sに類似する成分としての信号Y0が形成さ
れる。尚、適応フイルタ9の構成及び、該適応フイルタ
9を適応動作させるためのアルゴリズムについては、適
応ノイズキャンセラ21に設けられている適応フイルタ
23と同様であるので、詳細な説明は適応フイルタ23
の説明にて行うこととし重複する説明を省略する。
In the adaptive filter 9, the filter characteristics are successively self-adjusted, and based on the audio signal component (S *) of the reference input [(S *) + (n *)], the audio signal component of the main input (S + n) A signal Y0 is formed as a component similar to S. The configuration of the adaptive filter 9 and the algorithm for adaptively operating the adaptive filter 9 are the same as those of the adaptive filter 23 provided in the adaptive noise canceller 21.
And the duplicate description will be omitted.

【0020】適応フイルタ9から出力され、負符号の付
されてなる信号Y0は、加算器8に供給される。また、
遅延回路7からは、主要入力(S+n)が加算器8、適
応ノイズキャンセラ21の遅延回路22に供給される。
The signal Y0 output from the adaptive filter 9 and given a negative sign is supplied to the adder 8. Also,
The main input (S + n) is supplied from the delay circuit 7 to the adder 8 and the delay circuit 22 of the adaptive noise canceller 21.

【0021】加算器8では、上述の主要入力(S+n)
と信号Y0との間で減算がなされる。加算器8では、信
号Y0によって音声信号成分Sが除去され、雑音成分、
即ち、(n−(n*))のみが残る。
In the adder 8, the above-mentioned main input (S + n)
And the signal Y0 is subtracted. In the adder 8, the audio signal component S is removed by the signal Y0, and a noise component,
That is, only (n- (n *)) remains.

【0022】ところで、前述したように、マイクロホン
1、2は近接して配置されているので、音声信号成分
S、(S*)は、特に低域に於いて、高い相関を示し、
他方、雑音成分n、(n*)は低い相関を示す。
By the way, as described above, since the microphones 1 and 2 are arranged close to each other, the audio signal components S and (S *) show a high correlation especially in a low frequency band.
On the other hand, the noise components n and (n *) show low correlation.

【0023】適応ノイズキャンセラ6の適応処理に於い
て、原理的に音声信号成分S、(S*)の相関が高けれ
ば、マイクロホン1、2の感度の違い、入力される音声
信号間の位相差〔時間差〕等を吸収することが可能とな
る。従って、音声信号成分S、(S*)同士が除去され
る。これによって、残差成分ε0としては雑音成分のみ
とされる。
In the adaptive processing of the adaptive noise canceller 6, if the correlation between the audio signal components S and (S *) is high in principle, the difference in sensitivity between the microphones 1 and 2 and the phase difference between the input audio signals [ Time difference] can be absorbed. Accordingly, the audio signal components S and (S *) are removed. As a result, only the noise component is used as the residual component ε0.

【0024】また、一対のマイクロホン1、2にて生ず
る風雑音成分のコヒーレンスの例が図4に示されてい
る。この図4に示されるように、一般的に2つの音響端
子に生ずる風雑音成分は相関の低いことが知られてい
る。従って、マイクロホン1、2の出力の差分をとって
も零にならず、上述の残差成分ε0〔=(n−(n
*))〕の形成が可能となる。この残差成分ε0〔=
(n−(n*))〕の周波数スペクトラムが図5に示さ
れている。
FIG. 4 shows an example of the coherence of the wind noise components generated by the pair of microphones 1 and 2. As shown in FIG. 4, it is generally known that wind noise components generated at two acoustic terminals have low correlation. Therefore, the difference between the outputs of the microphones 1 and 2 does not become zero even when the difference is obtained, and the above-mentioned residual component ε0 [= (n− (n
*))] Can be formed. This residual component ε0 [=
(N- (n *))] is shown in FIG.

【0025】該残差成分ε0〔=(n−(n*))〕は
参照入力として適応ノイズキャンセラ21の適応フイル
タ23に供給されると共に、適応フイルタ9にフイード
バックされる。
The residual component ε0 [= (n− (n *))] is supplied to the adaptive filter 23 of the adaptive noise canceller 21 as a reference input, and is fed back to the adaptive filter 9.

【0026】適応ノイズキャンセラ21の遅延回路22
では、主要入力(S+n)が所定時間、遅延せしめられ
た後に出力される。この遅延量は、適応処理のための演
算に要する時間遅れ或いは適応フイルタ23に於ける時
間遅れ等に相当するものとされ、システムの構成により
適宜、設定可能とされている。遅延回路22を経た主要
入力(S+n)は加算器24に供給される。
The delay circuit 22 of the adaptive noise canceller 21
In this example, the main input (S + n) is output after being delayed for a predetermined time. The delay amount corresponds to a time delay required for the calculation for the adaptive processing, a time delay in the adaptive filter 23, and the like, and can be appropriately set according to the system configuration. The main input (S + n) that has passed through the delay circuit 22 is supplied to the adder 24.

【0027】適応フイルタ23では、フイルタ特性が逐
次、自己調整されて主要入力(S+n)の雑音成分nに
類似する成分としての信号Y1が形成される。即ち、適
応ノイズキャンセラ21への参照入力(n−(n*))
が、該適応ノイズキャンセラ21への主要入力(S+
n)の音声信号成分Sに似るように、フイルタ特性が逐
次、自己調整される。該信号Y1は加算器24に供給さ
れる。
In the adaptive filter 23, the filter characteristics are successively self-adjusted to form a signal Y1 as a component similar to the noise component n of the main input (S + n). That is, the reference input to the adaptive noise canceller 21 (n- (n *))
Is the main input (S +
The filter characteristics are self-adjusted sequentially so as to resemble the audio signal component S of n). The signal Y1 is supplied to the adder 24.

【0028】適応フイルタ23の構成について説明す
る。この適応フィルタ23は、図2に示されるFIRフ
ィルタ型の適応形線形結合器が用いられている。図2の
構成に於いて、DL1〜DLLは遅延回路を表わし、M
〜MPLは係数乗算器を表している。また、16は
加算器、15、17は夫々、端子を表している。
The configuration of the adaptive filter 23 will be described. As the adaptive filter 23, an FIR filter type adaptive linear combiner shown in FIG. 2 is used. In the configuration of FIG. 2, DL1 to DLL represent delay circuits,
P 0 to MPL represent coefficient multipliers. Reference numeral 16 denotes an adder, and reference numerals 15 and 17 denote terminals.

【0029】上述の遅延回路DL1〜DLLに於ける
〔Z-1〕は単位サンプリング時間の遅延を表し、係数乗
算器MP〜MPLに供給されるWnkは加重係数を夫
々、表している。加重係数Wnkが固定されていれば通常
のFIRデジタルフィルタである。
[Z -1 ] in the delay circuits DL1 to DLL represents a delay of a unit sampling time, and W nk supplied to the coefficient multipliers MP 0 to MPL represents a weight coefficient. If the weighting coefficient W nk is fixed, it is a normal FIR digital filter.

【0030】加算器24では、遅延回路22からの出力
と、負符号が付され後述する適応フイルタ23から出力
される信号Y1との加算がなされる。この信号Y1は、
後述するように、主要入力(S+n)中の雑音成分nに
類似する成分とされている。従って、加算器24では、
主要入力(S+n)から雑音成分nが減算され、音声信
号成分Sが最大化される。換言すれば、主要入力(S+
n)の雑音成分nは最小化され、実質的にはキャンセル
される。
In the adder 24, the output from the delay circuit 22 and the signal Y1 which is given a negative sign and output from the adaptive filter 23 described later are added. This signal Y1 is
As will be described later, it is a component similar to the noise component n in the main input (S + n). Therefore, in the adder 24,
The noise component n is subtracted from the main input (S + n), and the audio signal component S is maximized. In other words, the main input (S +
The noise component n of n) is minimized and substantially canceled.

【0031】音声信号成分Sは、適応フイルタ23にフ
イードバックされると共に、D/A変換回路10に供給
される。該D/A変換回路10では、音声信号成分Sが
アナログ信号に変換され、該アナログ信号が端子11か
ら取出される。
The audio signal component S is fed back to the adaptive filter 23 and supplied to the D / A conversion circuit 10. In the D / A conversion circuit 10, the audio signal component S is converted into an analog signal, and the analog signal is taken out from the terminal 11.

【0032】この一実施例にかかる雑音低減の効果が図
6に示されている。図6には、実線にて示される主要入
力(S+n)、即ち、マイクロホン1の出力と、破線に
て示されるシステム出力、即ち、端子11から取出され
る適応ノイズキャンセラ21の出力が示されている。そ
して、音声信号成分Sを擬似的に表すものとして500
Hzの正弦波が加えられている。
FIG. 6 shows the effect of noise reduction according to this embodiment. FIG. 6 shows a main input (S + n) indicated by a solid line, that is, an output of the microphone 1, and a system output indicated by a broken line, that is, an output of the adaptive noise canceller 21 extracted from the terminal 11. . The audio signal component S is represented as 500 in a pseudo manner.
Hz sine wave is added.

【0033】この図6からも明らかなように、マイクロ
ホン1の出力に於ける雑音成分nのレベル〔図6中の実
線〕に対して、適応ノイズキャンセラ21の出力〔図6
中の破線〕のレベルの低下が顕著である。また、500
Hzの正弦波は、適応ノイズキャンセラ21の有無に係わ
らず、そのレベルを保持していることが判る。
As is apparent from FIG. 6, the level of the noise component n at the output of the microphone 1 [solid line in FIG. 6] corresponds to the output of the adaptive noise canceller 21 [FIG.
(Broken line in the middle) is remarkable. Also, 500
It can be seen that the Hz sine wave maintains its level regardless of the presence or absence of the adaptive noise canceller 21.

【0034】ここで、適応フイルタ23を適応動作させ
るためのアルゴリズムについて説明する。この適応フイ
ルタ23に於ける演算のアルゴリズムは、各種のものを
使用できるが、計算量が比較的少なく、実用的で且つ多
用されているLMS(最小平均自乗)アルゴリズムにつ
いて、以下に説明する。このLMS(最小平均自乗)ア
ルゴリズムは、以下の説明中、特に明示しないが、適応
ノイズキャンセラ6に設けられている適応フイルタ9に
於いても用いられている。
Here, an algorithm for adaptively operating the adaptive filter 23 will be described. Various algorithms can be used for the operation in the adaptive filter 23. However, the LMS (least mean square) algorithm, which has a relatively small amount of calculation, is practical, and is frequently used, will be described below. This LMS (Least Mean Square) algorithm is also used in the adaptive filter 9 provided in the adaptive noise canceller 6, although not particularly specified in the following description.

【0035】入力ベクトルXkを Xk =〔Xk k-1 k-2 ・・・・・・Xk-L 〕 として表せば、適応フイルタ23の出力Yk は、 で与えられる。If the input vector Xk is expressed as X k = [X k X k-1 X k-2 ... X kL ], the output Y k of the adaptive filter 23 becomes Given by

【0036】遅延回路22の出力をdk とすれば、その
差分出力〔残差出力〕は、 εk =dk −Xk T k となる。LMS(最小平均自乗)法では、加重ベクトル
の更新は以下の式に従って行われる。 Wk+1 =Wk +2μεk k 上式に於けるμは、適応の速度を安定性を決める利得因
子、いわゆるステップゲインである。
Assuming that the output of the delay circuit 22 is d k , the difference output (residual output) is ε k = d k −X k T W k . In the LMS (Least Mean Square) method, the updating of the weight vector is performed according to the following equation. W k + 1 = W k +2 με k X k In the above equation, μ is a gain factor that determines the stability of the speed of adaptation, that is, a so-called step gain.

【0037】加重ベクトルを上述のようにして更新して
いくことによって、システムの出力パワーを最小化する
ように動作がなされる。以下、この動作を定式化して説
明する。簡単のため遅延回路22を無視した場合、加算
器24からの差分出力εは ε=S+n−Y である。
By updating the weight vector as described above, an operation is performed to minimize the output power of the system. Hereinafter, this operation will be formalized and described. If the delay circuit 22 is ignored for simplicity, the difference output ε from the adder 24 is ε = S + n−Y.

【0038】εの自乗の期待値は、以下の式で表され
る。 E〔ε2 〕=E〔S2 〕+E〔(n−Y)2 〕+2E
〔S(n−Y)〕 ここで、Sはn及びYと無相関であるところから、上式
に於いて、 E〔S(n−Y)〕=0 となる。従って、εの自乗の期待値E〔ε2 〕は以下の
式で表される。 E〔ε2 〕=E〔S2 〕+E〔(n−Y)2
The expected value of the square of ε is represented by the following equation. E [ε 2 ] = E [S 2 ] + E [(n−Y) 2 ] + 2E
[S (n−Y)] Here, since S is uncorrelated with n and Y, E [S (n−Y)] = 0 in the above equation. Therefore, the expected value E of the squares of epsilon [epsilon 2] is represented by the following equation. E [ε 2 ] = E [S 2 ] + E [(n−Y) 2 ]

【0039】適応フイルタ23は、E〔ε2 〕が最小に
なるように調整されるが、E〔S2 〕は影響を受けない
ので、以下の式のようになる。 Emin 〔ε2 〕=E〔S2 〕+Emin 〔(n−Y)2
The adaptive filter 23 is adjusted so that E [ε 2 ] is minimized, but since E [S 2 ] is not affected, the following equation is obtained. Emin [ε 2 ] = E [S 2 ] + Emin [(n−Y) 2 ]

【0040】E〔S2 〕は影響を受けないことから、E
〔ε2 〕が最小化されることは、E〔(n−Y)2 〕が
最小化されることを意味している。従って、適応フイル
タ23の出力Yは、〔n〕の最良の最小自乗推定値にな
っている。
Since E [S 2 ] is not affected,
Minimizing [ε 2 ] means that E [(n−Y) 2 ] is minimized. Therefore, the output Y of the adaptive filter 23 is the best least squares estimated value of [n].

【0041】E〔(n−Y)2 〕が最小化される時、
〔ε−S=n−Y〕であることから、E〔(ε−
S)2 〕も最小化される。従って、適応フイルタ23を
調整して全出力パワ−を最小化することは、差分出力ε
が音声信号成分Sの最良の最小自乗推定値になることに
等しい。
When E [(n−Y) 2 ] is minimized,
Since [ε−S = n−Y], E [(ε−
S) 2 ] is also minimized. Therefore, adjusting the adaptive filter 23 to minimize the total output power is equivalent to the difference output ε
Becomes the best least squares estimate of the audio signal component S.

【0042】差分出力εは、一般的に音声信号成分Sに
多少の雑音成分が加わったものとなるが、出力される雑
音成分は(n−Y)で与えられるので、E〔(n−Y)
2 〕を最小化することは出力の信号対雑音比を最大化す
ることに等しい。
The difference output ε is generally a sound signal component S with some noise components added. Since the noise component to be output is given by (n−Y), E [(n−Y )
2 ] is equivalent to maximizing the signal-to-noise ratio of the output.

【0043】この一実施例によれば、近接して配置され
ている一対のマイクロホン1、2の出力の内、マイクロ
ホン1の出力に基づき主要入力(S+n)が形成され、
マイクロホン2の出力に基づき参照入力〔(S*)+
(n*)〕が形成される。
According to this embodiment, the main input (S + n) is formed based on the output of the microphone 1 among the outputs of the pair of microphones 1 and 2 arranged close to each other.
Reference input [(S *) + based on the output of microphone 2
(N *)] is formed.

【0044】適応ノイズキャンセラ6の適応フイルタ9
では、音声信号成分(S*)が音声信号成分Sになるよ
うに逐次、自己調整がなされ、音声信号成分(S*)に
基づいて形成された信号Y0が上述の主要入力(S+
n)から減算される。この結果、音声信号成分S、(S
*)は除去され、加算器8からは雑音成分のみの残差成
分ε0〔=(n−(n*))〕が出力される。つまり、
適応ノイズキャンセラ6からは、主要入力(S+n)と
残差成分ε0〔=雑音成分(n−(n*))が適応ノイ
ズキャンセラ21に供給される。
The adaptive filter 9 of the adaptive noise canceller 6
Then, the self-adjustment is sequentially performed so that the audio signal component (S *) becomes the audio signal component S, and the signal Y0 formed based on the audio signal component (S *) is input to the main input (S +
n). As a result, the audio signal components S, (S
*) Are removed, and the adder 8 outputs a residual component ε0 [= (n− (n *))] including only a noise component. That is,
From the adaptive noise canceller 6, the main input (S + n) and the residual component ε0 [= noise component (n− (n *)) are supplied to the adaptive noise canceller 21.

【0045】即ち、適応ノイズキャンセラ6の主要入力
(S+n)が、適応ノイズキャンセラ21の主要入力
(S+n)となり、適応ノイズキャンセラ6の残差成分
ε0が、適応ノイズキャンセラ21の参照入力となる。
That is, the main input (S + n) of the adaptive noise canceller 6 becomes the main input (S + n) of the adaptive noise canceller 21, and the residual component ε 0 of the adaptive noise canceller 6 becomes the reference input of the adaptive noise canceller 21.

【0046】適応ノイズキャンセラ21の適応フイルタ
23では、上述の参照入力(n−(n*))に基づき、
主要入力(S+n)中の雑音成分nに類似する信号Y1
が形成される。該信号Y1が加算器8にて主要入力(S
+n)から減算されることによって、雑音成分nがキャ
ンセルされて音声信号成分Sが出力される。
In the adaptive filter 23 of the adaptive noise canceller 21, based on the above-mentioned reference input (n- (n *)),
Signal Y1 similar to noise component n in primary input (S + n)
Is formed. The signal Y1 is supplied to the main input (S
+ N), the noise component n is canceled and the audio signal component S is output.

【0047】従って、通常の一対のマイクロホン1、2
を用いることによって、風雑音成分を確実にキャンセル
することができる。この雑音成分の除去に関しては、風
防を使用せず、また、マイクロホン1、2が近接して配
置されるため機器の小型化に貢献でき、そして、電気的
/音響的ハイパスフィルタ等を使用する必要がないため
収音品質の低下を防止することができる。
Therefore, a pair of ordinary microphones 1, 2
Is used, it is possible to reliably cancel the wind noise component. In order to remove this noise component, a windshield is not used, and the microphones 1 and 2 are arranged close to each other, which can contribute to downsizing of the device. Also, it is necessary to use an electric / acoustic high-pass filter or the like. Since there is no sound quality, it is possible to prevent a decrease in sound pickup quality.

【0048】また、適応ノイズキャンセラ6、21を用
いているので、風雑音の特性〔例えば、レベル或いはス
ペクトル分布等〕が変化しても、適応フイルタ9、23
の特性が自動的に更新され、風雑音成分を安定して低減
させることができる。
Further, since the adaptive noise cancellers 6 and 21 are used, even if the characteristics of the wind noise (for example, level or spectrum distribution) change, the adaptive filters 9 and 23 are changed.
Is automatically updated, and the wind noise component can be reduced stably.

【0049】更に、マイクロホン1、2の感度の違い、
入力される音声信号間の位相差〔時間差〕等を吸収する
ことが可能となり、これら外部の要因による音声信号成
分Sに対する影響を最小限のものとできる。
Further, the difference in sensitivity between the microphones 1 and 2,
The phase difference [time difference] between the input audio signals can be absorbed, and the influence on the audio signal component S due to these external factors can be minimized.

【0050】この一実施例に示される雑音低減装置は、
多方面の収音システムに対して適用が可能である。例え
ば、小型携帯用のビデオカメラ装置に対して、或いは単
品のマイクロホンに対して適用が可能である。この実施
例に示される一対のマイクロホン1、2は、指向性の有
無を問わず使用可能である。
The noise reduction device shown in this embodiment is
It can be applied to various sound collection systems. For example, the present invention can be applied to a small portable video camera device or a single microphone. The pair of microphones 1 and 2 shown in this embodiment can be used regardless of directivity.

【0051】この一実施例では、殆ど同一構成の適応ノ
イズキャンセラ6、21を2段に縦続接続して用いる例
が示されているが、これに限定されるものではない。例
えば、適応ノイズキャンセラ6、21をソフトウェア及
びDSPで実現し、時分割的に用いるようにしてもよ
い。
In this embodiment, an example is shown in which adaptive noise cancellers 6 and 21 having almost the same configuration are used in cascade connection in two stages. However, the present invention is not limited to this. For example, the adaptive noise cancellers 6 and 21 may be realized by software and a DSP and used in a time-division manner.

【0052】[0052]

【発明の効果】この発明にかかる雑音低減装置によれ
ば、雑音成分を確実にキャンセルすることができるとい
う効果がある。また、雑音成分の除去に関しては、風防
を使用せず、一対のマイクロホンを近接して配置するた
め機器の小型化に貢献でき、そして、電気的/音響的ハ
イパスフィルタ等を使用する必要がないため収音品質の
低下を防止することができるという効果がある。更に、
雑音の種類毎に処理系を用意せずとも、単一の処理系で
良好な収音品質を実現しうるという効果がある。
According to the noise reduction apparatus of the present invention, there is an effect that the noise component can be surely canceled. In addition, regarding the removal of noise components, a pair of microphones are disposed close to each other without using a windshield, thereby contributing to downsizing of the device. Further, there is no need to use an electric / acoustic high-pass filter or the like. There is an effect that a reduction in sound pickup quality can be prevented. Furthermore,
Even if a processing system is not prepared for each type of noise, there is an effect that good sound collection quality can be realized with a single processing system.

【0053】また、実施例によれば、適応ノイズキャン
セラを用いているので、風雑音の特性〔例えば、レベル
或いはスペクトル分布等〕が変化しても、適応フイルタ
の特性が自動的に更新され、風雑音成分を安定して低減
させることができるという効果がある。
Further, according to the embodiment, since the adaptive noise canceller is used, even if the characteristics of the wind noise (for example, the level or the spectrum distribution) change, the characteristics of the adaptive filter are automatically updated and the wind noise is reduced. There is an effect that the noise component can be stably reduced.

【0054】前段の適応処理手段により、外部の要因に
よる音声信号成分に対する影響を吸収でき、音声信号成
分に及ぼされる影響を最小限のものとすることができる
という効果がある。
The adaptive processing means in the preceding stage has an effect that the influence on the audio signal component due to external factors can be absorbed and the influence on the audio signal component can be minimized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】適応フイルタの構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an adaptive filter.

【図3】風雑音成分の周波数スペクトラムを示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating a frequency spectrum of a wind noise component.

【図4】一対のマイクロホンにて収音された風雑音成分
の相関度を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the degree of correlation between wind noise components collected by a pair of microphones.

【図5】一対のマイクロホンで収音された風雑音成分の
差分出力例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a difference output of a wind noise component collected by a pair of microphones.

【図6】雑音低減効果を示す波形図である。FIG. 6 is a waveform chart showing a noise reduction effect.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2 マイクロホン素子 6、21 適応ノイズキャンセラ 1,2 Microphone element 6,21 Adaptive noise canceller

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04R 3/00 320 G10K 11/178 H03H 21/00 H04R 1/40 320 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H04R 3/00 320 G10K 11/178 H03H 21/00 H04R 1/40 320

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 近接して設けられた第1および第2のマ
イクロホンと、第1および第2の適応ノイズキャンセラ とを備え 上記第1のマイクロホンの出力を上記第1および第2の
適応ノイズキャンセラの主要入力としてそれぞれ供給
し、上記第2のマイクロホンの出力を上記第1の適応ノ
イズキャンセラの参照入力として供給し、上記第1の適
応ノイズキャンセラの残差出力を上記第2の適応ノイズ
キャンセラの参照入力として供給するように構成され
ことを特徴とする雑音低減装置。
And 1. A first and second microphone provided near, and first and second adaptive noise canceler, the outputs of the first and second first microphone
Supplied as main input of adaptive noise canceller
Then, the output of the second microphone is changed to the first adaptive noise.
Is supplied as a reference input of the
The residual output of the adaptive noise canceller to the second adaptive noise
Noise reduction apparatus according to claim Rukoto configured to supply a canceller of the reference input.
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