JP3141673B2 - 雑音低減装置 - Google Patents
雑音低減装置Info
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- JP3141673B2 JP3141673B2 JP06026539A JP2653994A JP3141673B2 JP 3141673 B2 JP3141673 B2 JP 3141673B2 JP 06026539 A JP06026539 A JP 06026539A JP 2653994 A JP2653994 A JP 2653994A JP 3141673 B2 JP3141673 B2 JP 3141673B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、不要な雑音を低減する
ための雑音低減装置に関し、特に、例えば、カメラ一体
ビデオテープレコーダやテープレコーダに搭載して好適
な雑音低減装置に関する。
ための雑音低減装置に関し、特に、例えば、カメラ一体
ビデオテープレコーダやテープレコーダに搭載して好適
な雑音低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】不要な雑音を低減するための装置である
雑音低減装置としては、例えばカメラ一体型ビデオテー
プレコーダ（以下ＶＴＲという。）やテープレコーダに
搭載して好適な適応雑音キャンセラ（Adaptive Noise C
anceler：ＡＮＣ）がある。この適応雑音キャンセラ
は、システムの置かれた環境や特性が変化しても自ら最
適な雑音キャンセリングを行い、希望する音声信号など
の信号対雑音比が改善され、より聞き易い音声を得るこ
とができる。
雑音低減装置としては、例えばカメラ一体型ビデオテー
プレコーダ（以下ＶＴＲという。）やテープレコーダに
搭載して好適な適応雑音キャンセラ（Adaptive Noise C
anceler：ＡＮＣ）がある。この適応雑音キャンセラ
は、システムの置かれた環境や特性が変化しても自ら最
適な雑音キャンセリングを行い、希望する音声信号など
の信号対雑音比が改善され、より聞き易い音声を得るこ
とができる。
【０００３】この適応雑音キャンセラについて図４を参
照しながら説明する。主要入力端子５１を通じて入力さ
れた主要入力信号は、遅延回路５２を介して加算回路５
３に供給される。また、参照入力端子５４を通じて入力
された参照用の雑音信号ｎ1は、適応フィルタ回路５５
を介して加算回路５３に供給され、遅延回路５２からの
信号から減算される。この加算回路５３の減算出力は、
適応フィルタ回路５５に帰還されると共に、出力端子５
６に導出される。
照しながら説明する。主要入力端子５１を通じて入力さ
れた主要入力信号は、遅延回路５２を介して加算回路５
３に供給される。また、参照入力端子５４を通じて入力
された参照用の雑音信号ｎ1は、適応フィルタ回路５５
を介して加算回路５３に供給され、遅延回路５２からの
信号から減算される。この加算回路５３の減算出力は、
適応フィルタ回路５５に帰還されると共に、出力端子５
６に導出される。
【０００４】主要入力信号は、希望信号Ｓとこれと無相
関の雑音信号ｎ0とが加算された信号である。一方、参
照入力雑音信号ｎ1は、希望信号Ｓとは無相関である
が、雑音信号ｎ0とは相関がある。
関の雑音信号ｎ0とが加算された信号である。一方、参
照入力雑音信号ｎ1は、希望信号Ｓとは無相関である
が、雑音信号ｎ0とは相関がある。
【０００５】適応フィルタ回路５５は、参照入力雑音信
号ｎ1をフィルタリングして、雑音信号ｎ0に近似する信
号ｙを出力する。この信号ｙは、加算回路５３におい
て、主要入力信号から減算される。このため、出力端子
５６から導出される信号は、希望信号Ｓに近似してい
く。遅延回路５２は、適応フィルタ回路５５での適応処
理演算に要する時間遅れやフィルタの伝搬時間その他の
遅れを補償するために挿入してある。
号ｎ1をフィルタリングして、雑音信号ｎ0に近似する信
号ｙを出力する。この信号ｙは、加算回路５３におい
て、主要入力信号から減算される。このため、出力端子
５６から導出される信号は、希望信号Ｓに近似してい
く。遅延回路５２は、適応フィルタ回路５５での適応処
理演算に要する時間遅れやフィルタの伝搬時間その他の
遅れを補償するために挿入してある。
【０００６】適応フィルタ回路５５としては、図５に示
すような、ＦＩＲフィルタ型の適応形線形結合器６０が
用いられている。この適応型線形結合器６０は、それぞ
れ単位サンプリング時間の遅延時間Ｚー1を有する複数個
の遅延回路６１1，６１2，・・・６１m（ｍは整数）
と、参照入力雑音信号ｎ1及び各遅延回路６１1，６
１2，・・・６１mの出力信号と加重係数との乗算を行う
加重回路６２0，６２1，６２2，・・・６２mと、加重回
路６２0，６２1，６２2，・・・６２mの出力を加算する
加算回路６３とを備える。加算回路６３の出力信号ｙ
は、出力端子６４を介して図４の加算回路５３に供給さ
れる。
すような、ＦＩＲフィルタ型の適応形線形結合器６０が
用いられている。この適応型線形結合器６０は、それぞ
れ単位サンプリング時間の遅延時間Ｚー1を有する複数個
の遅延回路６１1，６１2，・・・６１m（ｍは整数）
と、参照入力雑音信号ｎ1及び各遅延回路６１1，６
１2，・・・６１mの出力信号と加重係数との乗算を行う
加重回路６２0，６２1，６２2，・・・６２mと、加重回
路６２0，６２1，６２2，・・・６２mの出力を加算する
加算回路６３とを備える。加算回路６３の出力信号ｙ
は、出力端子６４を介して図４の加算回路５３に供給さ
れる。
【０００７】加重回路６２0，６２1，６２2，・・・６
２mに供給する加重係数は、例えばマイクロコンピュー
タからなるＬＭＳ演算回路６５において入力端子６６を
介して図４に示す加算回路５３から供給される残差信号
ｅや、参照入力雑音信号ｎ1に応じて形成される。この
ＬＭＳ演算回路６５で実行されるアルゴリズムは、次の
ようになる。
２mに供給する加重係数は、例えばマイクロコンピュー
タからなるＬＭＳ演算回路６５において入力端子６６を
介して図４に示す加算回路５３から供給される残差信号
ｅや、参照入力雑音信号ｎ1に応じて形成される。この
ＬＭＳ演算回路６５で実行されるアルゴリズムは、次の
ようになる。
【０００８】今、時刻ｋにおける入力ベクトルＸkを、
図５にも示すように、 Ｘk＝［ｘ0k，ｘ1k，ｘ2k・・・ｘmk］T ・・・（１） とし、出力をｙk、加重係数をｗjk（ｊ＝０，１，２・
・・ｍ）とすると、入出力の関係は、
図５にも示すように、 Ｘk＝［ｘ0k，ｘ1k，ｘ2k・・・ｘmk］T ・・・（１） とし、出力をｙk、加重係数をｗjk（ｊ＝０，１，２・
・・ｍ）とすると、入出力の関係は、
【０００９】
【数１】
【００１０】となる。
【００１１】そして、時刻ｋにおける加重ベクトルＷk
を、 Ｗk＝［ｗ0k，ｗ1k，ｗ2k・・・ｗmk］T ・・・（３） と定義すれば、上記（２）式に示した入出力関係は、 ｙk＝Ｘk T・Ｗk ・・・（４） で与えられる。希望の応答をｄkとすれば、その差分出
力（残差出力）ｅkは、 ｅk＝ｄk−ｙk ＝ｄk−Ｘk T・Ｗk ・・・（５） となる。
を、 Ｗk＝［ｗ0k，ｗ1k，ｗ2k・・・ｗmk］T ・・・（３） と定義すれば、上記（２）式に示した入出力関係は、 ｙk＝Ｘk T・Ｗk ・・・（４） で与えられる。希望の応答をｄkとすれば、その差分出
力（残差出力）ｅkは、 ｅk＝ｄk−ｙk ＝ｄk−Ｘk T・Ｗk ・・・（５） となる。
【００１２】ＬＭＳ（最小平均自乗）法では、加重ベク
トルの更新を、 Ｗk+1＝Ｗk＋２μ・ｅk・Ｘk ・・・（６） なる式により行っていく。ここで、μは適応の速度と安
定性を決める利得因子（ステップゲイン）である。
トルの更新を、 Ｗk+1＝Ｗk＋２μ・ｅk・Ｘk ・・・（６） なる式により行っていく。ここで、μは適応の速度と安
定性を決める利得因子（ステップゲイン）である。
【００１３】このように適応フィルタ５５は、加重ベク
トルを上述したような方法で更新していくことで、出力
パワーを最小化するように動作する。この動作を簡単に
定式化して以下に説明する。なお、適応システムにおい
てはすべてが時変性であることを積極的に示すため添え
字kを付けてきたが、以下においては省略する。
トルを上述したような方法で更新していくことで、出力
パワーを最小化するように動作する。この動作を簡単に
定式化して以下に説明する。なお、適応システムにおい
てはすべてが時変性であることを積極的に示すため添え
字kを付けてきたが、以下においては省略する。
【００１４】適応フィルタ回路５５における上述した適
応のアルゴリズムは、加算回路５３の出力である減算出
力（残差出力）ｅを最小にするように働く。すなわち、
適応フィルタ回路５５では、残差出力ｅと参照入力とか
ら適応フィルタ係数の更新量を、その演算手段により求
め、適応フィルタ係数を更新する。
応のアルゴリズムは、加算回路５３の出力である減算出
力（残差出力）ｅを最小にするように働く。すなわち、
適応フィルタ回路５５では、残差出力ｅと参照入力とか
ら適応フィルタ係数の更新量を、その演算手段により求
め、適応フィルタ係数を更新する。
【００１５】今、遅延回路５２の遅延を無視するとき、
希望入力信号Ｓ、雑音信号ｎ0、参照雑音入力信号ｎ1及
び出力信号ｙは統計的に定常である。また、これらの信
号の平均値が０であると仮定すると残差出力ｅは、 ｅ＝Ｓ＋ｎ0−ｙ ・・・（７） となる。これを二乗したものの期待値Ｅ［ｅ2］は、希
望入力信号Ｓが雑音信号ｎ0と、また、出力信号ｙと無
相関であるから、 Ｅ［ｅ2］＝Ｅ［Ｓ2］＋Ｅ［（ｎ0−ｙ）2＋２Ｅ［Ｓ（ｎ0−ｙ）］ ＝Ｅ［Ｓ2］＋Ｅ［（ｎ0−ｙ）2］ ・・・（８） となる。適応フィルタ５５が収束するものとすれば、適
応フィルタ回路５５は、Ｅ［ｅ2］が最小になるよう
に、適応フィルタ係数を更新するものである。このと
き、Ｅ［Ｓ2］は影響を受けないので、その最小値Ｅmin
［ｅ2］は、 Ｅmin［ｅ2］＝Ｅ［Ｓ2］＋Ｅmin［（ｎ0−ｙ）2］ ・・・（９） となる。
希望入力信号Ｓ、雑音信号ｎ0、参照雑音入力信号ｎ1及
び出力信号ｙは統計的に定常である。また、これらの信
号の平均値が０であると仮定すると残差出力ｅは、 ｅ＝Ｓ＋ｎ0−ｙ ・・・（７） となる。これを二乗したものの期待値Ｅ［ｅ2］は、希
望入力信号Ｓが雑音信号ｎ0と、また、出力信号ｙと無
相関であるから、 Ｅ［ｅ2］＝Ｅ［Ｓ2］＋Ｅ［（ｎ0−ｙ）2＋２Ｅ［Ｓ（ｎ0−ｙ）］ ＝Ｅ［Ｓ2］＋Ｅ［（ｎ0−ｙ）2］ ・・・（８） となる。適応フィルタ５５が収束するものとすれば、適
応フィルタ回路５５は、Ｅ［ｅ2］が最小になるよう
に、適応フィルタ係数を更新するものである。このと
き、Ｅ［Ｓ2］は影響を受けないので、その最小値Ｅmin
［ｅ2］は、 Ｅmin［ｅ2］＝Ｅ［Ｓ2］＋Ｅmin［（ｎ0−ｙ）2］ ・・・（９） となる。
【００１６】ここで、Ｅ［ｅ2］が最小化されること
は、Ｅ［（ｎ0−ｙ）2］が最小化されることである。し
たがって、フィルタ出力ｙは、雑音信号ｎ0の最良の最
小二乗推定値になっている。Ｅ［（ｎ0−ｙ）2］が最小
化されるときに、Ｅ［（ｅ−Ｓ）2］も最小化される。
これは、ｅ−Ｓ＝ｎ0−ｙであるためである。すなわ
ち、フィルタを調整して全出力パワーを最小化すること
は、残差出力ｅが希望信号Ｓの最良の最小二乗推定値に
なることに等しい。
は、Ｅ［（ｎ0−ｙ）2］が最小化されることである。し
たがって、フィルタ出力ｙは、雑音信号ｎ0の最良の最
小二乗推定値になっている。Ｅ［（ｎ0−ｙ）2］が最小
化されるときに、Ｅ［（ｅ−Ｓ）2］も最小化される。
これは、ｅ−Ｓ＝ｎ0−ｙであるためである。すなわ
ち、フィルタを調整して全出力パワーを最小化すること
は、残差出力ｅが希望信号Ｓの最良の最小二乗推定値に
なることに等しい。
【００１７】残差出力ｅは一般に希望信号Ｓに多少の雑
音が残ったものとなるが、出力雑音はｎ0−ｙで与えら
れるから、Ｅ［（ｎ0−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。
音が残ったものとなるが、出力雑音はｎ0−ｙで与えら
れるから、Ｅ［（ｎ0−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。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、実際、図４
の適応フィルタ回路５５には、参照入力雑音信号ｎ1に
希望信号Ｓが混入してしまうことがある。例えば、この
適応雑音キャンセラをカメラ一体型ＶＴＲに搭載するマ
イクロホン装置に適用した場合を考慮する。
の適応フィルタ回路５５には、参照入力雑音信号ｎ1に
希望信号Ｓが混入してしまうことがある。例えば、この
適応雑音キャンセラをカメラ一体型ＶＴＲに搭載するマ
イクロホン装置に適用した場合を考慮する。
【００１９】図４において、主要入力端子５１に供給さ
れる主要入力信号は、主要入力用マイクロホン５７によ
って収音される。参照入力端子５４に供給される参照入
力雑音信号ｎ0は、参照入力用マイクロホン５８によっ
て収音される。
れる主要入力信号は、主要入力用マイクロホン５７によ
って収音される。参照入力端子５４に供給される参照入
力雑音信号ｎ0は、参照入力用マイクロホン５８によっ
て収音される。
【００２０】一般に主要入力用マイクロホン５７は、無
指向性のマイクロホンである。一方、参照入力用マイク
ロホン５８は、排除したい音声入力方向にのみ感度を有
するような単一指向性のマイクロホンである。よって、
このようなマイクロホン装置を備えたカメラ一体型ＶＴ
Ｒを、屋外などの自由音場もしくはそれに近い響きの少
ない音場で使用するときには、あまり問題とならない
が、拡散音場に近い響きの多い音場で使用するときに
は、参照入力用マイクロホン５８に希望信号の間接音が
到達してしまうことがある。
指向性のマイクロホンである。一方、参照入力用マイク
ロホン５８は、排除したい音声入力方向にのみ感度を有
するような単一指向性のマイクロホンである。よって、
このようなマイクロホン装置を備えたカメラ一体型ＶＴ
Ｒを、屋外などの自由音場もしくはそれに近い響きの少
ない音場で使用するときには、あまり問題とならない
が、拡散音場に近い響きの多い音場で使用するときに
は、参照入力用マイクロホン５８に希望信号の間接音が
到達してしまうことがある。
【００２１】理想としては、適応雑音キャンセラの参照
入力用マイクロホン５８には、参照入力として参照入力
雑音信号ｎ1或は該雑音信号ｎ1と相関の大きい信号だけ
が供給されるのが望ましいが、上述したように、実際に
は参照入力用マイクロホン５８から希望信号Ｓが混入し
てしまうことが多い。
入力用マイクロホン５８には、参照入力として参照入力
雑音信号ｎ1或は該雑音信号ｎ1と相関の大きい信号だけ
が供給されるのが望ましいが、上述したように、実際に
は参照入力用マイクロホン５８から希望信号Ｓが混入し
てしまうことが多い。
【００２２】ここで参照入力用マイクロホン５８に希望
信号Ｓの洩れ込みがある場合を図６を参照しながら説明
する。図６において、希望信号Ｓは、主要入力用マイク
ロホン５７を介して主要入力に供給されているが、参照
入力用マイクロホン５８を介して参照入力にも混入して
いる。希望信号Ｓの参照入力への混入の伝達関数をＪ
（ｚ）、雑音ｎ0の主要入力への混入の伝達関数をＨ
（ｚ）とすると、通常は｜Ｈ（ｚ）｜＞｜Ｊ（ｚ）｜と
みなして良いので、参照入力に希望信号が洩れ込むこと
によって生じる出力信号の歪Ｄ（ｚ）は、
信号Ｓの洩れ込みがある場合を図６を参照しながら説明
する。図６において、希望信号Ｓは、主要入力用マイク
ロホン５７を介して主要入力に供給されているが、参照
入力用マイクロホン５８を介して参照入力にも混入して
いる。希望信号Ｓの参照入力への混入の伝達関数をＪ
（ｚ）、雑音ｎ0の主要入力への混入の伝達関数をＨ
（ｚ）とすると、通常は｜Ｈ（ｚ）｜＞｜Ｊ（ｚ）｜と
みなして良いので、参照入力に希望信号が洩れ込むこと
によって生じる出力信号の歪Ｄ（ｚ）は、
【００２３】
【数２】
【００２４】で与えられる。ただし、出力信号の歪Ｄ
（ｚ）は、適応フィルタ５５を介して伝搬する信号成分
のスペクトルと主要入力における信号成分のスペクトル
の比として定義している。
（ｚ）は、適応フィルタ５５を介して伝搬する信号成分
のスペクトルと主要入力における信号成分のスペクトル
の比として定義している。
【００２５】また、この出力信号の歪Ｄ（ｚ）は、
【００２６】
【数３】
【００２７】のようにも与えられる。ただし、ρ
ref（ｚ）は参照入力における信号対雑音のパワー密度
比で、ρpri（ｚ）は主要入力における信号対雑音のパ
ワー密度比である。
ref（ｚ）は参照入力における信号対雑音のパワー密度
比で、ρpri（ｚ）は主要入力における信号対雑音のパ
ワー密度比である。
【００２８】したがって、主要入力における信号対雑音
比が大きいほど、また参照入力における信号対雑音比が
小さいほど、出力における歪は小さい。このため、参照
入力に希望信号の洩れがある場合には、雑音キャンセル
率が低下するばかりでなく、出力における希望信号に歪
が加わってくる。
比が大きいほど、また参照入力における信号対雑音比が
小さいほど、出力における歪は小さい。このため、参照
入力に希望信号の洩れがある場合には、雑音キャンセル
率が低下するばかりでなく、出力における希望信号に歪
が加わってくる。
【００２９】本発明は、上述したような実情に鑑みてな
されたものであり、参照入力に希望信号が混入しても、
雑音キャンセル率の低下を防ぎ、かつ、歪を補正して高
品質の希望信号を出力させる雑音低減装置の提供を目的
とする。
されたものであり、参照入力に希望信号が混入しても、
雑音キャンセル率の低下を防ぎ、かつ、歪を補正して高
品質の希望信号を出力させる雑音低減装置の提供を目的
とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る雑音低減装
置は、希望信号を含む主要入力を入力する主要入力手段
と、参照入力を入力する参照入力手段と、上記参照入力
手段からの信号を適応的に制御する適応フィルタ処理手
段と、上記主要入力手段の出力から上記適応フィルタ処
理手段の出力を減算処理する減算処理手段とを有する雑
音低減装置において、上記参照入力に上記希望入力が洩
れ込むことにより生ずる歪を補正する歪補正手段を上記
主要入力手段と出力端子との間に挿入することにより上
記課題を解決する。
置は、希望信号を含む主要入力を入力する主要入力手段
と、参照入力を入力する参照入力手段と、上記参照入力
手段からの信号を適応的に制御する適応フィルタ処理手
段と、上記主要入力手段の出力から上記適応フィルタ処
理手段の出力を減算処理する減算処理手段とを有する雑
音低減装置において、上記参照入力に上記希望入力が洩
れ込むことにより生ずる歪を補正する歪補正手段を上記
主要入力手段と出力端子との間に挿入することにより上
記課題を解決する。
【００３１】この場合、上記歪補正手段を上記主要入力
手段と上記減算手段との間に挿入するようにしてもよ
い。
手段と上記減算手段との間に挿入するようにしてもよ
い。
【００３２】また、上記歪補正手段を上記減算手段と上
記出力端子との間に挿入するようにしてもよい。
記出力端子との間に挿入するようにしてもよい。
【００３３】また、上記希望信号の参照入力への伝達関
数をＪ（ｚ）、上記適応フィルタ処理手段の伝達関数を
Ｗ（ｚ）とするとき、上記歪補正手段の伝達関数Ｆ
（ｚ）は、 Ｆ（ｚ）＝１＋Ｊ（ｚ）Ｗ（ｚ） ・・・（１２） の式により示されるようにしてもよい。
数をＪ（ｚ）、上記適応フィルタ処理手段の伝達関数を
Ｗ（ｚ）とするとき、上記歪補正手段の伝達関数Ｆ
（ｚ）は、 Ｆ（ｚ）＝１＋Ｊ（ｚ）Ｗ（ｚ） ・・・（１２） の式により示されるようにしてもよい。
【００３４】
【作用】参照入力に希望入力が洩れ込むことにより生ず
る歪を補正する歪補正手段を主要入力手段と出力端子と
の間に挿入するので、参照入力に希望信号が混入して
も、雑音キャンセル率の低下を防ぎ、かつ、歪を補正し
て高品質の希望信号を出力させる。
る歪を補正する歪補正手段を主要入力手段と出力端子と
の間に挿入するので、参照入力に希望信号が混入して
も、雑音キャンセル率の低下を防ぎ、かつ、歪を補正し
て高品質の希望信号を出力させる。
【００３５】
【実施例】以下、本発明に係る雑音低減装置の実施例に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００３６】先ず、第１実施例は、図１に示すように、
主要入力用マイクロホン１と、参照入力用マイクロホン
６と、参照入力用マイクロホン６からの信号を適応的に
制御する適応フィルタ回路７と、主要入力用マイクロホ
ン１の出力を遅延させる遅延回路２と、遅延回路２を介
した主要入力用マイクロホン１からの出力に歪補正を施
す歪補正フィルタ回路３と、この歪補正フィルタ回路３
の出力から適応フィルタ回路７の出力を減算する減算回
路４とを有する適応雑音キャンセラであり、上記歪補正
フィルタ回路３を主要入力用マイクロホン１と減算回路
４との間に挿入している。
主要入力用マイクロホン１と、参照入力用マイクロホン
６と、参照入力用マイクロホン６からの信号を適応的に
制御する適応フィルタ回路７と、主要入力用マイクロホ
ン１の出力を遅延させる遅延回路２と、遅延回路２を介
した主要入力用マイクロホン１からの出力に歪補正を施
す歪補正フィルタ回路３と、この歪補正フィルタ回路３
の出力から適応フィルタ回路７の出力を減算する減算回
路４とを有する適応雑音キャンセラであり、上記歪補正
フィルタ回路３を主要入力用マイクロホン１と減算回路
４との間に挿入している。
【００３７】主要入力用マイクロホン１は、無指向性の
マイクロホンである。この主要入力用マイクロホン１
は、希望信号と雑音信号を収音する。
マイクロホンである。この主要入力用マイクロホン１
は、希望信号と雑音信号を収音する。
【００３８】参照入力用マイクロホン６は、上記主要入
力用マイクロホン１に近接して設けられる単一指向性の
マイクロホンであり、その主軸は希望信号の入射する方
向と逆に向いている。この参照入力用マイクロホン６
は、理想的には雑音信号のみを収音するのが好ましい
が、実際には僅かながら希望信号が洩れて入力される。
この洩れは希望信号の参照入力への伝達関数Ｊ（ｚ）と
して定義される。
力用マイクロホン１に近接して設けられる単一指向性の
マイクロホンであり、その主軸は希望信号の入射する方
向と逆に向いている。この参照入力用マイクロホン６
は、理想的には雑音信号のみを収音するのが好ましい
が、実際には僅かながら希望信号が洩れて入力される。
この洩れは希望信号の参照入力への伝達関数Ｊ（ｚ）と
して定義される。
【００３９】歪補正フィルタ回路３は、参照入力用マイ
クロホン６が収音した参照入力に希望入力が洩れ込むこ
とにより生ずる歪を補正する。この歪補正フィルタ回路
３の歪補正動作を以下に説明する。
クロホン６が収音した参照入力に希望入力が洩れ込むこ
とにより生ずる歪を補正する。この歪補正フィルタ回路
３の歪補正動作を以下に説明する。
【００４０】図１において、この適応雑音キャンセラ
は、結果的にその雑音出力パワーを最小化するように適
応フィルタ回路７を調整している。今、この適応雑音キ
ャンセラが適切に動作している中で、希望信号Ｓの流れ
のみを追ってみる。
は、結果的にその雑音出力パワーを最小化するように適
応フィルタ回路７を調整している。今、この適応雑音キ
ャンセラが適切に動作している中で、希望信号Ｓの流れ
のみを追ってみる。
【００４１】希望信号ＳのスペクトルをＳ（ｚ）、希望
信号の参照入力への伝達関数をＪ（ｚ）、適応フィルタ
回路７の伝達関数をＷ（ｚ）、歪補正フィルタ回路３の
伝達関数Ｆ（ｚ）とすると、最終的には出力端子８にお
ける希望信号成分が希望信号そのものであればよいか
ら、これらの関係は、 Ｓ（ｚ）Ｆ（ｚ）−Ｓ（ｚ）Ｊ（ｚ）Ｗ（ｚ）＝Ｓ（ｚ） ・・・（１３） となればよい。
信号の参照入力への伝達関数をＪ（ｚ）、適応フィルタ
回路７の伝達関数をＷ（ｚ）、歪補正フィルタ回路３の
伝達関数Ｆ（ｚ）とすると、最終的には出力端子８にお
ける希望信号成分が希望信号そのものであればよいか
ら、これらの関係は、 Ｓ（ｚ）Ｆ（ｚ）−Ｓ（ｚ）Ｊ（ｚ）Ｗ（ｚ）＝Ｓ（ｚ） ・・・（１３） となればよい。
【００４２】したがって、歪補正フィルタ回路３の特性
は、 Ｆ（ｚ）＝１＋Ｊ（ｚ）Ｗ（ｚ） ・・・（１４） となる。
は、 Ｆ（ｚ）＝１＋Ｊ（ｚ）Ｗ（ｚ） ・・・（１４） となる。
【００４３】このような特性を持つ歪補正フィルタ回路
３の概略構成は、図２に示すようになる。入力端子１１
には、図１の遅延回路２からの主要入力が供給される。
この主要入力は、加算回路１５に供給されると共に増幅
回路１２にも供給される。この増幅回路１２はおよそ希
望信号Ｓの洩れを表し、参照入力用マイクロホン６とし
て使用する単一指向性マイクロホンの背面方向の相対感
度が−２０ｄＢであるとすると、０．１の利得を有す
る。この増幅回路１２の出力は、遅延用のフィルタ１３
に供給される。この遅延用フィルタ１３は、希望信号Ｓ
に対する無指向性マイクロホンから単一指向性マイクロ
ホンへの伝搬遅延と同じである。この遅延用のフィルタ
１３からのフィルタ出力はフィルタ１４に供給される。
このフィルタ１４は適応フィルタ回路７の係数をコピー
した時変のフィルタである。このフィルタ１４のフィル
タ出力は、加算回路１５にて上述した主要入力と合成さ
れる。ここで、増幅回路１２と遅延用フィルタ１３は、
希望信号の参照入力用マイクロホン６への伝達関数Ｊ
（ｚ）を表すことになる。
３の概略構成は、図２に示すようになる。入力端子１１
には、図１の遅延回路２からの主要入力が供給される。
この主要入力は、加算回路１５に供給されると共に増幅
回路１２にも供給される。この増幅回路１２はおよそ希
望信号Ｓの洩れを表し、参照入力用マイクロホン６とし
て使用する単一指向性マイクロホンの背面方向の相対感
度が−２０ｄＢであるとすると、０．１の利得を有す
る。この増幅回路１２の出力は、遅延用のフィルタ１３
に供給される。この遅延用フィルタ１３は、希望信号Ｓ
に対する無指向性マイクロホンから単一指向性マイクロ
ホンへの伝搬遅延と同じである。この遅延用のフィルタ
１３からのフィルタ出力はフィルタ１４に供給される。
このフィルタ１４は適応フィルタ回路７の係数をコピー
した時変のフィルタである。このフィルタ１４のフィル
タ出力は、加算回路１５にて上述した主要入力と合成さ
れる。ここで、増幅回路１２と遅延用フィルタ１３は、
希望信号の参照入力用マイクロホン６への伝達関数Ｊ
（ｚ）を表すことになる。
【００４４】そして、出力端子１６を介して図１に示し
た減算回路４に加算回路１５の出力が供給される。
た減算回路４に加算回路１５の出力が供給される。
【００４５】このように第１実施例の適応雑音キャンセ
ラは、図２に示すような歪補正フィルタ回路３を主要入
力用マイクロホン１と減算回路４との間に挿入している
ので、参照入力に希望信号が混入しても、雑音キャンセ
ル率の低下を防ぎ、かつ、歪を補正して高品質の希望信
号を出力させることができる。
ラは、図２に示すような歪補正フィルタ回路３を主要入
力用マイクロホン１と減算回路４との間に挿入している
ので、参照入力に希望信号が混入しても、雑音キャンセ
ル率の低下を防ぎ、かつ、歪を補正して高品質の希望信
号を出力させることができる。
【００４６】このため、従来の適応雑音キャンセラにお
いて希望信号への歪を許容限度以下とするためステップ
ゲインを小さめに設定するなどして雑音信号の低減度を
大きくできなかったような場合でも、充分に雑音信号の
低減度を大きくできるような適応制御を可能とする。
いて希望信号への歪を許容限度以下とするためステップ
ゲインを小さめに設定するなどして雑音信号の低減度を
大きくできなかったような場合でも、充分に雑音信号の
低減度を大きくできるような適応制御を可能とする。
【００４７】なお、この第１実施例の適応雑音キャンセ
ラは、図１に示すように、歪補正フィルタ回路３を遅延
回路２の後段に挿入したが、該遅延回路２の前段に挿入
してもよい。
ラは、図１に示すように、歪補正フィルタ回路３を遅延
回路２の後段に挿入したが、該遅延回路２の前段に挿入
してもよい。
【００４８】次に、第２実施例は、図３に示すように、
主要入力用マイクロホン２１と、参照入力用マイクロホ
ン２５と、参照入力用マイクロホン２５からの信号を適
応的に制御する適応フィルタ回路２６と、主要入力用マ
イクロホン２１の出力を遅延させる遅延回路２２と、遅
延回路２を介した主要入力用マイクロホン１の出力から
適応フィルタ回路２６の出力を減算する減算回路２３
と、この減算回路２３の出力に歪補正を行う歪補正フィ
ルタ回路２４とを有する適応雑音キャンセラであり、歪
み補正フィルタ２４を減算回路２３と出力端子２７との
間に挿入している。
主要入力用マイクロホン２１と、参照入力用マイクロホ
ン２５と、参照入力用マイクロホン２５からの信号を適
応的に制御する適応フィルタ回路２６と、主要入力用マ
イクロホン２１の出力を遅延させる遅延回路２２と、遅
延回路２を介した主要入力用マイクロホン１の出力から
適応フィルタ回路２６の出力を減算する減算回路２３
と、この減算回路２３の出力に歪補正を行う歪補正フィ
ルタ回路２４とを有する適応雑音キャンセラであり、歪
み補正フィルタ２４を減算回路２３と出力端子２７との
間に挿入している。
【００４９】この参照入力用マイクロホン２５にも、僅
かながら希望信号が洩れて入力されており、伝達関数Ｊ
（ｚ）も定義される。
かながら希望信号が洩れて入力されており、伝達関数Ｊ
（ｚ）も定義される。
【００５０】ここで、歪補正フィルタ回路２４の入力に
おける希望信号成分は、希望信号ＳのスペクトルをＳ
（ｚ）、希望信号の参照入力への伝達関数をＪ（ｚ）、
適応フィルタ回路２６の伝達関数をＷ（ｚ）、歪補正フ
ィルタ回路２４の伝達関数Ｆ（ｚ）とすると、 Ｓ（ｚ）−Ｓ（ｚ）Ｊ（ｚ）Ｗ（ｚ） ・・・（１５） であり、これらが歪補正フィルタ回路２４を通過した信
号が希望信号そのものであればよいのであるから、歪補
正フィルタ回路２４の特性は、
おける希望信号成分は、希望信号ＳのスペクトルをＳ
（ｚ）、希望信号の参照入力への伝達関数をＪ（ｚ）、
適応フィルタ回路２６の伝達関数をＷ（ｚ）、歪補正フ
ィルタ回路２４の伝達関数Ｆ（ｚ）とすると、 Ｓ（ｚ）−Ｓ（ｚ）Ｊ（ｚ）Ｗ（ｚ） ・・・（１５） であり、これらが歪補正フィルタ回路２４を通過した信
号が希望信号そのものであればよいのであるから、歪補
正フィルタ回路２４の特性は、
【００５１】
【数４】
【００５２】のようになる。
【００５３】この（１６）式は、｜Ｊ（ｚ）Ｗ（ｚ）｜
＜１であれば、
＜１であれば、
【００５４】
【数５】
【００５５】のように近似できる。
【００５６】したがって、希望信号の参照入力への洩れ
が小さく、しかも参照入力の雑音信号が主要入力の雑音
信号と同程度かそれ以上の大きさで入力されていれば歪
補正フィルタ回路を構成できる。
が小さく、しかも参照入力の雑音信号が主要入力の雑音
信号と同程度かそれ以上の大きさで入力されていれば歪
補正フィルタ回路を構成できる。
【００５７】このような特性を持つ歪補正フィルタ回路
２４の概略構成も上述した第１実施例の歪補正フィルタ
回路３と同様に図２に示すようになる。ここでは、説明
を省略する。
２４の概略構成も上述した第１実施例の歪補正フィルタ
回路３と同様に図２に示すようになる。ここでは、説明
を省略する。
【００５８】そして、出力端子２７を介して歪補正フィ
ルタ回路２４のフィルタ出力が導出される。
ルタ回路２４のフィルタ出力が導出される。
【００５９】このように第２実施例の適応雑音キャンセ
ラも、図３に示すような歪補正フィルタ回路２４を減算
回路２３と出力端子２７との間に挿入しているので、参
照入力に希望信号が混入しても、雑音キャンセル率の低
下を防ぎ、かつ、歪を補正して高品質の希望信号を出力
させることができる。
ラも、図３に示すような歪補正フィルタ回路２４を減算
回路２３と出力端子２７との間に挿入しているので、参
照入力に希望信号が混入しても、雑音キャンセル率の低
下を防ぎ、かつ、歪を補正して高品質の希望信号を出力
させることができる。
【００６０】このため、従来の適応雑音キャンセラにお
いて希望信号への歪を許容限度以下とするためステップ
ゲインを小さめに設定するなどして雑音信号の低減度を
大きくできなかったような場合でも、充分に雑音信号の
低減度を大きくできるような適応制御を可能とする。
いて希望信号への歪を許容限度以下とするためステップ
ゲインを小さめに設定するなどして雑音信号の低減度を
大きくできなかったような場合でも、充分に雑音信号の
低減度を大きくできるような適応制御を可能とする。
【００６１】
【発明の効果】本発明に係る雑音低減装置は、希望信号
を含む主要入力を入力する主要入力手段と、参照入力を
入力する参照入力手段と、上記参照入力手段からの信号
を適応的に制御する適応フィルタ処理手段と、上記主要
入力手段の出力から上記適応フィルタ処理手段の出力を
減算処理する減算処理手段とを有する雑音低減装置にお
いて、上記参照入力に上記希望入力が洩れ込むことによ
り生ずる歪を補正する歪補正手段を上記主要入力手段と
出力端子との間に挿入するので、参照入力に希望信号が
混入しても、雑音キャンセル率の低下を防ぎ、かつ、歪
を補正して高品質の希望信号を出力させる。
を含む主要入力を入力する主要入力手段と、参照入力を
入力する参照入力手段と、上記参照入力手段からの信号
を適応的に制御する適応フィルタ処理手段と、上記主要
入力手段の出力から上記適応フィルタ処理手段の出力を
減算処理する減算処理手段とを有する雑音低減装置にお
いて、上記参照入力に上記希望入力が洩れ込むことによ
り生ずる歪を補正する歪補正手段を上記主要入力手段と
出力端子との間に挿入するので、参照入力に希望信号が
混入しても、雑音キャンセル率の低下を防ぎ、かつ、歪
を補正して高品質の希望信号を出力させる。
【図１】本発明の第１実施例の適応雑音キャンセラの概
略構成を示すブロック図である。
略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した適応雑音キャンセラの歪補正フィ
ルタ回路の概略構成を示すブロック図である。
ルタ回路の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２実施例の適応雑音キャンセラの概
略構成を示すブロック図である。
略構成を示すブロック図である。
【図４】従来の適応雑音キャンセラの概略構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図５】図４に示した適応フィルタ回路の概略構成の一
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
【図６】参照入力に希望信号の洩れ込みがある適応雑音
キャンセラの概略構成を示すブロック図である。
キャンセラの概略構成を示すブロック図である。
１ 主要入力用マイクロホン ２ 遅延回路 ３ 歪補正フィルタ回路 ４ 減算回路 ６ 参照入力用マイクロホン ７ 適応フィルタ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋葉 育江 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−344011（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−49099（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−226200（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04R 3/00 310 G10K 11/178 G10L 15/20 H03H 21/00
Claims (4)
- 【請求項１】 希望信号を含む主要入力を入力する主要
入力手段と、参照入力を入力する参照入力手段と、上記
参照入力手段からの信号を適応的に制御する適応フィル
タ処理手段と、上記主要入力手段の出力から上記適応フ
ィルタ処理手段の出力を減算処理する減算処理手段とを
有する雑音低減装置において、 上記参照入力に上記希望信号が洩れ込むことにより生ず
る歪を補正する歪補正手段を上記主要入力手段と出力端
子との間に挿入することを特徴とする雑音低減装置。 - 【請求項２】 上記歪補正手段を上記主要入力手段と上
記減算手段との間に挿入することを特徴とする請求項１
記載の雑音低減装置。 - 【請求項３】 上記歪補正手段を上記減算手段と上記出
力端子との間に挿入することを特徴とする請求項１記載
の雑音低減装置。 - 【請求項４】 上記希望信号の参照入力への伝達関数を
Ｊ（ｚ）、上記適応フィルタ処理手段の伝達関数をＷ
（ｚ）とするとき、上記歪補正手段の伝達関数Ｆ（ｚ）
は、 Ｆ（ｚ）＝１＋Ｊ（ｚ）Ｗ（ｚ） の式により求められることを特徴とする請求項１記載の
雑音低減装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06026539A JP3141673B2 (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | 雑音低減装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06026539A JP3141673B2 (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | 雑音低減装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07236192A JPH07236192A (ja) | 1995-09-05 |
| JP3141673B2 true JP3141673B2 (ja) | 2001-03-05 |
Family
ID=12196308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06026539A Expired - Fee Related JP3141673B2 (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | 雑音低減装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3141673B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4689269B2 (ja) * | 2002-07-01 | 2011-05-25 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 静的スペクトルパワー依存型音響強調システム |
| US20110293109A1 (en) * | 2010-05-27 | 2011-12-01 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | Hands-Free Unit with Noise Tolerant Audio Sensor |
-
1994
- 1994-02-24 JP JP06026539A patent/JP3141673B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07236192A (ja) | 1995-09-05 |
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