JP3123736B2 - 音声処理回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロフォンに
を有して記録再生を行うことのできる音声処理回路に関
する。さらに詳しく言えば、その中でもマイクロフォン
の風雑音を低減する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロフォンを内蔵した記録再生装置
である例として、テープレコーダやカメラ一体型ビデオ
などが挙げられる。特に、カメラ一体型ビデオは収録が
屋外で使用する場合が多く、録音際して風の影響を受け
やすく、マイクロフォン特有の風雑音が目的とする音声
に対して影響を及ぼしてしまう。

【０００３】この影響を防ぐためには、マイクロフォン
に対して風防を取り付けて対応するのが最も効果的で性
能面でも優れていることが知られている。しかし、この
方法ではマイクロフォンをおおう風防がかなり大きくな
ってしまう。特に、カメラ一体型ビデオのように小型軽
量が製品の特徴になっているような商品では、先述のよ
うな風防は不適当な処理である。

【０００４】そこで、従来は風雑音が低音域に多く分布
している性質から、図２の様な音声処理回路が考えられ
る。図２において、左側を中心とした音声が、入力端子
２１から入力され、増幅器２３で増幅されて切り換えス
イッチ２７に直接接続される経路と、ハイパスフィルタ
（以下ＨＰＦ）２５を通ってスイッチ２７に接続される
経路がある。スイッチ２７の出力は出力端子２９に接続
され出力される。同様に、右側を中心とした音声は、入
力端子２２から入力され、増幅器２４で増幅されて切り
換えスイッチ２８に直接接続される経路と、ＨＰＦ２６
を通ってスイッチ２８に接続される経路がある。スイッ
チ２８出力は出力端子３０に接続され出力される。

【０００５】通常、風の影響がない場合は切り換えスイ
ッチ２７、２８はオフの方向に倒れており、増幅された
信号がそのまま出力されるようになっている。風が吹い
ている状態では、スイッチ２７、スイッチ２８をオンの
方向にしてＨＰＦを通過させ風雑音の成分が多く含まれ
る低音域の成分を減衰させることによって、風雑音のレ
ベルを低減していた。この風雑音の低減効果は、ＨＰＦ
の設定で変化させることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の方法ではＨＰＦの設定を風雑音の低減に対
して効果を出そうとすると、その影響で目的とする音声
の低音域も削られてしまい不自然な音質になっていた。
又、この影響を少なくしようとすると、風雑音の低減効
果も少なくなってしまい、両立させるには矛盾が生じて
いた。

【０００７】従って、この発明の目的は、目的とする音
声の低域成分が削られることなく、余分な風雑音の成分
だけを減衰させる音声処理回路を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、左側を中心とする音声信号が
入力される第一の入力端子（１）と、右側を中心とする
音声信号が入力される第二の入力端子（２）と、上記第
一の入力端子（１）に接続される第一の遅延手段（５）
と、上記第二の入力端子（２）に接続される第二の遅延
手段（６）と、上記第一の入力端子（１）と第２の遅延
手段（６）に接続される第一の減算手段（７）と、上記
第二の入力端子（２）と第一の遅延手段（５）に接続さ
れる第二の減算手段（８）と、上記第一の減算手段
（７）に接続される第一の低域通過手段（９）および第
一の高域通過手段（１１）と、上記第二の減算手段
（８）に接続される第二の低減通過手段（１０）および
第二の高域通過手段（１２）と、上記第一の低域通過手
段（９）と第二の低域通過手段（１０）に接続される第
一の加算手段（１５）と、上記第一の高域通過手段（１
１）と第一の加算手段（１５）に接続される第二の加算
手段と（１３）と、上記第二の高域通過手段（１２）と
第一の加算手段（１５）に接続される第三の加算手段
（１４）と、を有することを特徴とする音声処理回路で
ある。

【０００９】請求項２の発明は、さらに、上記第一の低
域通過手段（９）及び第二の低域通過手段（１０）のカ
ットオフ周波数と、上記第一の高域通過手段（１１）及
び第二の高域通過手段（１２）のカットオフ周波数とが
同じであることを特徴とする請求項１記載の音声処理回
路である。

【００１０】

【発明の実施の形態】まず、この発明に係る一実施形態
の概略を、図１において、第一の入力端子１に音声信号
低域成分ＬL＋音声高域成分ＬH＋風雑音成分ＷL＋ｄＲL
＋ｄＲHが入力され、第二の入力端子２に音声信号低域
成分ＲL＋音声信号高域成分ＲH＋風雑音成分ＷR＋ｄＬL
＋ｄＬHが入力される。

【００１１】遅延手段であるＬＰＦ５の出力信号は、Ｌ
L＋遅延され減衰した高域成分Ｉ＋ＷLとなる。遅延回路
であるＬＰＦ６の出力信号は、ＲL＋遅延され減衰した
高域成分ｒ＋ＷRとなる。

【００１２】従って、減算回路７の入力信号は、ＬL＋
ＬH＋ＷL−（ＲL＋ｒ＋ＷR）＝（ＬL−ＲL）＋（ＬH−
ｒ）＋（ＷL−ＷR）となって出力される。第一項と第二
項は音声信号であるため、位相のずれがあっても相関関
係があり、合成信号としての性質を有する。しかし、風
雑音の成分は、発生の仕方が構造的な要素で起こり渦気
流が主たる成分であるため、相関関係がなく合成信号と
しての性質を有さない。従って、（ＬL−ＲL）＝合成信
号ＬL’（ＬH−ｒ）＝合成信号ＬH’とおくことができ
る。そして、第一の低域通過手段であるＬＰＦ９に入力
され、ＬL’＋（ＷL−ＷR）として出力される。

【００１３】同様にして第二の低域通過手段であるＬＰ
Ｆ１０からの出力は、ＲL’＋（ＷR−ＷL）となる。

【００１４】両出力は信号の正負が逆であり、第一の加
算手段である加算回路１５で加算され、風雑音成分ＷL
とＷRがキャンセルされ、ＬL’＋ＲL’となった後に、
第一の高域通過手段であるＨＰＦ１１からの出力ＬH’
と、第二の加算手段である加算回路１３で加算され、Ｌ
H’＋ＬL’＋ＲL’として最終出力される。

【００１５】同様に、第二の高域通過手段であるＨＰＦ
１２からの出力ＲH’と、第三の加算手段である加算回
路１４で加算され、ＲH’＋ＬL’＋ＲL’として最終出
力される。

【００１６】なお、前記第一の高域通過手段であるＨＰ
Ｆ１１からの出力ＬH’と第二の高域通過手段であるＨ
ＰＦ１２からの出力ＲH’とは、信号の正負が逆である
が、前記したように、ともに合成信号としての性質を有
するので、キャンセルはされない。

【００１７】これら最終出力において、低音域はＬ、Ｒ
が合成されたモノ信号（ＬL’＋ＲL’）になっているも
のの、従来のように特定の低音域が減衰されてしまって
いるということがなく、高音域は左右に分かれたステレ
オ信号となっており、且つ風雑音の成分が減衰されてい
る。

【００１８】次に、この実施形態を図１を基に、より詳
しく説明する。

【００１９】入力端子１にはチャンネル１のマイクが、
入力端子２にはチャンネル２のマイクが接続されてい
る。ここで入力端子１には、左を中心とした音声信号Ｌ
が、入力端子２には、右を中心とした音声信号Ｒが、入
力される。音声信号Ｌは、増幅器３と遅延回路５に接続
されており、音声信号Ｒは、増幅器４と遅延回路６に接
続されている。増幅器３の出力と遅延回路６の出力は、
減算回路７に接続されており、減算処理される。増幅器
４の出力と遅延回路５の出力は、減算回路８に接続され
て、減算処理される。

【００２０】このとき本来、入力端子１には、左側の信
号のみが入力され、又入力端子２には、右側のみの信号
が入力されるのが理想的であるが、マイクの性能上お互
いに反対側の信号も混じって拾ってしまう。特に、マイ
クに無指向性の特性のものを使用するとほとんど左右の
信号の差が少なくなりステレオ感がなくなってしまう。
これを改善するために、２つのマイクが拾う信号の位相
差を利用し、お互い拾った信号を遅延させて相手の信号
から引き算することによって混ざっていた信号が減衰し
てセパレーションを得るものである。

【００２１】今、入力端子１の音声信号Ｌに風雑音成分
ＷLが、入力端子２の音声信号Ｒに風雑音成分ＷRが入っ
たとする。入力端子１から見ていくと、入力信号は、Ｌ
＋ＷLでこれが増幅器３で増幅されるが、成分としては
変化しないため増幅器３の出力は同じＬ＋ＷLである。
この信号がそのまま減算回路７と遅延回路５とに入力さ
れる。同じようにして入力端子２の方も増幅器６の出力
は、Ｒ＋ＷRとなる。

【００２２】遅延回路５と遅延回路６にＬＰＦを用いた
場合を考えてみる。遅延回路５の出力は、その入力信号
であるＬ＋ＷLをもう少し詳しく表現すると、Ｌは、低
域成分ＬLと高域成分ＬHとに分けて考えることができ
る。つまり、ＬL＋ＬH＋ＷLとなる。より詳しく説明す
ると、お互いのチャンネルには、時間の遅れた反対のチ
ャンネルの同じ信号が必ず到着するので、その項をも含
めて表現すると、ＬL＋ＬH＋ＷL＋ｄＲL＋ｄＲHとな
る。ただし、ｄＲL，ｄＲHは時間遅れを意味する。

【００２３】同じように遅延回路６の入力信号もＲL＋
ＲH＋ＷR＋ｄＬL＋ｄＬHと表現できる。そうすると、遅
延回路５の出力は、遅延回路がＬＰＦであるため、超低
域成分は遅延も減衰もされず通過するが、それより高い
周波数の低域成分は、少し遅延される。それをｔとし、
新合成分の前に添えて表現し考えることにする。高域成
分は遅延され減衰して通過する。その結果、ＬHの遅延
され減衰した高域成分をＩ、ＲHの遅延され減衰した高
域成分をｒとすると、風雑音成分ＷLは低域成分である
ため、出力信号は、ｔ（ＬL＋Ｉ＋ＷL＋ｄＲL＋ｄｒ）
となる。

【００２４】同様にして、遅延回路６の出力は、ｔ（Ｒ
L＋ｒ＋ＷR＋ｄＬL＋ｄＩ）となる。

【００２５】従って減算回路７の入力信号は、ＬL＋ＬH
＋ＷL＋ｄＲL＋ｄＲH−ｔ（ＲL＋ｒ＋ＷR＋ｄＬ＋ｄ
Ｉ）となり出力信号ａは、（ＬL-ｔｄＬL）+(-ｔＲL+ｄ
ＲL)＋（ＷL-ｔＷR)+（ＬH−ｔｄＩ）＋（dＲH−ｔｒ）
となる。音声信号である第一項と第二項、第四項と第五
項は元は同じ音声信号であるため、位相差がある信号の
合成信号として扱うことができる。しかし、風雑音の成
分は発生の仕方が構造的な要素で起こり、渦気流が主た
る成分であるため相関関係がなく合成信号として扱うこ
とができない。従って、 （ＬL−ｔｄＬL）＝ＬL(1-td) （ＬH−ｔｄＩ）＝ＬH’ （−ｔＲL＋ｄＲL)＝ＲL(d−t) （ｄＲH−ｔｒ）＝ＲH’とおくと、出力信号ａは、ＬL
(1-td)＋ＬH’＋ＲL(d-t)＋ＲH’＋（ＷL−ｔＷR）とな
る。

【００２６】今、ここで説明が簡単になるようにＲchの
信号がない状態を考えてみる。つまりＲL＋ＲH＝０とお
くと出力信号ａは、ＬL(1-td)＋ＬH’＋（ＷL−ｔＷR）
となる。

【００２７】同様にして減算回路８の出力信号ｂは、Ｒ
L＋ＲL＋ＷR＋ｄＬL＋ｄＬH−ｔ（ＬL＋Ｉ＋ＷL＋ｄＲL
＋ｄｒ）＝（ＲL-ｔｄＲL)+(-ｔＬL+ｄＬL)+(ＷR-ｔＷ
L)+(ＲH-ｔｄｒ)+(ｄＬH-ｔＩ）となる。

【００２８】 （ＲL−ｔｄＲL）＝ＲL(1-td) （ＲH−ｔｄｒ）＝ＲH” （−ｔＬL＋ｄＬL)＝ＬL(d-t) （ｔｄＬH−Ｉ）＝ＬH”とおくと、ＲL(1-td)＋ＲH”＋
ＬL(d-t)＋ＬH”＋（−ｔＷL＋ＷR））となるが、先述
したようにセパレーションを改善するための手法でＬ
H”成分は減衰するように設定されるためＬH”＝０とお
くことができる。

【００２９】またＲL＋ＲH＝０であるため出力信号ｂ
は、ＬL(d-t)＋（ｔＷL−ＷR）となる。

【００３０】出力信号ａはＬＰＦ９とＨＰＦ１１に入力
され、同様に高域成分と低域成分に分解され、ＬＰＦ９
の出力信号ｃは、ＬL＋(1-td)＋（ＷL−ｔＷR） ＨＰＦ１１の出力信号ｅは、ＬH’となる。

【００３１】同様に出力信号ｂは、ＬＰＦ１０とＨＰＦ
１２に入力され、ＬＰＦ１０の出力信号ｄは、ＬL(d-t)
＋(-tＷL＋ＷＲ） ＨＰＦ１２の出力信号ｆは、ゼロとなる。従って、加算
回路１５の出力信号ｇは、ＬL(1-td)＋（ＷL−ｔＷR)+
ＬL(d-t)+(-tＷL+ＷR）＝ＬL((１-td)+(d-t))＋ＷL(1-
t)＋ＷR(-t+1）となる。

【００３２】ここでＷL(1-t)とはある信号とそれと同じ
信号で位相がｔずれた信号との引き算を示し、ｔは先述
のＬＰＦの低域周波数での位相のずれであるため非常に
小さい。従って左側の風成分であるＷLはほとんどキャ
ンセルされてなくなる。同様にして右側の風の成分ＷR
もほとんどキャンセルされてなくなる。

【００３３】音声信号であるＬL((1-td)+(d-t))の意味
はある信号とそれと同じ信号で位相がｔと時間差ｄによ
る位相差がたされた信号との引き算した信号と時間差ｄ
により位相差とｔとの差の分ずれた信号の引き算した信
号との加算信号を意味する。従って、1-tdで表現される
信号は位相差がｔより大きくなるので引き算された信号
はキャンセルされにくい。またd-tで表現される信号
は、位相差が少なくなるのでキャンセルされて小さくな
る。従って、1-tdで表現される信号とd-tで表現される
信号の加算信号を意味するＬL((1-td)+(d-t))はキャン
セルはされない。残った成分は入力された音声信号の低
域成分であることがわかる。

【００３４】例えば、ＬＰＦの位相差がなくなる超低域
ではｔ＝０になるので、その場合を考えると、 ＷL(1-t)＋ＷR(-t+1) は同じ信号同士の引き算になるので完全になくなる。

【００３５】しかし、ＬL((1-td)+(d-t))は1-tdの方は
なくなるが、d-tの方は元々の時間差による位相差のズ
レは残るため、完全にキャンセルされない。つまり超低
域の説明のように音声は風に対して減衰量が必ず少な
く、結果として風の成分がより多く減衰する。

【００３６】最終出力信号であるｈは、ＬH’＋ＬL((1-
td)+(d-t))になり、最終出力信号であるｉは、ＬL((1-t
d)+(d-t))となる。

【００３７】つまり、低音域に関しては、Ｌ、Ｒが合成
されたモノ信号になっている。しかし、人間は低音域に
対する方向の検出能力があまりなく、低音の方向性は低
音の高調波成分である高音域の音で検出しており、合成
されたモノ音声でもほとんど不都合がない。

【００３８】なお、第一の低域通過手段であるＬＰＦ９
及び第二の低域通過手段であるＬＰＦ１０のカットオフ
周波数と、第一の高域通過手段であるＨＰＦ１１及び第
二の高域通過手段であるＨＰＦ１２のカットオフ周波数
とは全く同じであっても良いし、少しずれていても良
い。両通過域が重なる方向にずれれば、目的とする音声
の低音域が減衰されてしまうことをより防止でき、両通
過域が離れる方向にずれれば、風雑音をより完全に減衰
できる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によると、最終出力において、低
音域は左右の音声信号が合成されたモノ信号になってい
るものの、従来のように特定の低音域が減衰されてしま
っているということがなく、高音域は左右に分かれたス
テレオ信号となっており、且つ風雑音の成分が減衰され
ている。すなわち、目的とする音声の低音域の成分に対
して、ほとんど影響を与えることなく、耳障りな風雑音
の成分だけを減衰させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の音声処理回路のブロック図である。

【図２】従来の音声処理回路のブロック図である。

【符号の説明】

１ 第一の入力端子１ ２ 第二の入力端子 ３ 増幅器 ４ 増幅器 ５ ＬＰＦ ６ ＬＰＦ ７ 減算回路 ８ 減算回路 ９ ＬＰＦ １０ ＬＰＦ １１ ＨＰＦ １２ ＨＰＦ １３ 加算回路 １５ 加算回路 １４ 加算回路

───────────────────────────────────────────────────── 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 H04N 5/225 H04R 1/40 320 H04S 1/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 左側を中心とする音声信号が入力される
   第一の入力端子と、右側を中心とする音声信号が入力さ
   れる第二の入力端子と、上記第一の入力端子に接続され
   る第一の遅延手段と、上記第二の入力端子に接続される
   第二の遅延手段と、上記第一の入力端子と第２の遅延手
   段に接続される第一の減算手段と、上記第二の入力端子
   と第一の遅延手段に接続される第二の減算手段と、上記
   第一の減算手段に接続される第一の低域通過手段および
   第一の高域通過手段と、上記第二の減算手段に接続され
   る第二の低減通過手段および第二の高域通過手段と、上
   記第一の低域通過手段と第二の低域通過手段に接続され
   る第一の加算手段と、上記第一の高域通過手段と第一の
   加算手段に接続される第二の加算手段と、上記第二の高
   域通過手段と第一の加算手段に接続される第三の加算手
   段と、を有することを特徴とする音声処理回路。
2. 【請求項２】 上記第一の低域通過手段及び第二の低域
   通過手段のカットオフ周波数と、上記第一の高域通過手
   段及び第二の高域通過手段のカットオフ周波数とが同じ
   であることを特徴とする請求項１記載の音声処理回路。