JP3159229B2 - Microphone device - Google Patents

Microphone device

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JP3159229B2
JP3159229B2 JP9529493A JP9529493A JP3159229B2 JP 3159229 B2 JP3159229 B2 JP 3159229B2 JP 9529493 A JP9529493 A JP 9529493A JP 9529493 A JP9529493 A JP 9529493A JP 3159229 B2 JP3159229 B2 JP 3159229B2
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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、適応雑音キャンセラ
ーを用いた、いわゆる超指向性のマイクロホン装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called super-directional microphone device using an adaptive noise canceller.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、カメラ一体型VTRでは、被写
体を撮影しながら、この被写体の周囲の音声を同時に記
録するようにしている。この音声の収音に当たっては、
一般に、被写体の方向からの音声のみを収音するように
考慮されている。すなわち、例えばカメラの前方からの
音声のみを収音するような指向特性を有するマイクロホ
ン装置を用いている。
2. Description of the Related Art For example, in a camera-integrated VTR, sounds around a subject are simultaneously recorded while photographing the subject. When picking up this sound,
Generally, it is considered that only sound from the direction of the subject is picked up. That is, for example, a microphone device having a directional characteristic of collecting only a sound from the front of the camera is used.

【0003】こ種のマイクロホン装置の一例として、
例えばいわゆるガンマイクと呼ばれるものが知られてい
る。これは、振動板の前方に伸びるパイプ部を備えてい
る。そして、このパイプ部の側壁には、多数の貫通穴が
設けられて、このパイプ部の中心線方向の前方(振動板
とは反対方向)からの音声に対して高い感度を有する指
向性を有するように構成されている。
[0003] As an example of this kind of microphone device,
For example, a so-called gun microphone is known. It has a pipe section extending in front of the diaphragm. A large number of through holes are provided in the side wall of the pipe portion, and have directivity having high sensitivity to sound from the front in the center line direction of the pipe portion (the direction opposite to the diaphragm). It is configured as follows.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このマ
イクロホンは長いパイプ部を必要とし、大型になる欠点
がある。また、マイクロホンの前方にのみ高い感度を有
する単一指向性であり、固定的な指向性しか得られな
い。このため、希望音声到来方向からの音声だけでな
く、例えばカメラ周囲の側方からの音声をも収音したい
場合などに対応することが困難であり、指向性の方向に
自由度がない。
However, this microphone has a drawback that it requires a long pipe section and is large in size. In addition, it is unidirectional with high sensitivity only in front of the microphone, and only fixed directivity can be obtained. For this reason, it is difficult to cope with a case where it is desired to collect not only the sound from the desired sound arrival direction but also the sound from the side around the camera, for example, and there is no flexibility in the direction of directivity.

【0005】そこで、出願人は、特願平4−14320
9号として、適応雑音キャンセラーを応用して、小型に
して超指向特性を有するように構成することができるマ
イクロホン装置を提案している。
Accordingly, the applicant has filed a Japanese Patent Application No. Hei 4-14320.
No. 9 proposes a microphone device that can be configured to have a small size and super directional characteristics by applying an adaptive noise canceller.

【0006】図4は、適応雑音キャンセラーの基本的構
成を示すもので、先ず、この適応雑音キャンセラーにつ
いて説明する。
FIG. 4 shows a basic configuration of an adaptive noise canceller. First, the adaptive noise canceller will be described.

【0007】図4において、1は主要入力端子、2は参
照入力端子であって、主要入力端子1を通じて入力され
た主要入力信号は遅延回路3を介して合成回路4に供給
される。また、参照入力端子2を通じて入力された参照
入力信号は、適応フィルタ回路5を介して合成回路4に
供給され、遅延回路3からの信号から減算される。この
合成回路4の出力は、適応フィルタ回路5に帰還される
と共に、出力端子6に導出される。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a main input terminal, and 2 denotes a reference input terminal. A main input signal input through the main input terminal 1 is supplied to a synthesizing circuit 4 via a delay circuit 3. Further, the reference input signal input through the reference input terminal 2 is supplied to the synthesizing circuit 4 via the adaptive filter circuit 5, and is subtracted from the signal from the delay circuit 3. The output of the synthesizing circuit 4 is fed back to the adaptive filter circuit 5 and is output to an output terminal 6.

【0008】この適応雑音キャンセラーにおいては、主
要入力信号としては、希望信号sと、これと無相関の雑
音信号n0 とが加算されたものが入力される。一方、参
照入力信号としては、雑音信号n1 が入力される。参照
入力の雑音信号n1 は、希望信号sとは無相関である
が、雑音信号n0 とは相関があるようにされている。
In this adaptive noise canceller, a signal obtained by adding a desired signal s and an uncorrelated noise signal n0 is input as a main input signal. On the other hand, a noise signal n1 is input as a reference input signal. The noise signal n1 of the reference input is uncorrelated with the desired signal s, but is correlated with the noise signal n0.

【0009】適応フィルタ回路5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。この場合は、適応フィルタ回路5にお
いては、所定の適応のアルゴリズムにより、合成回路4
の減算出力(残差出力)eのパワーが最小になるよう
に、参照入力雑音信号n1 のフィルタリングのフィルタ
係数を更新してゆく。
The adaptive filter circuit 5 filters the reference input noise signal n1 and outputs a signal y approximating the noise signal n0. In this case, in the adaptive filter circuit 5, the combining circuit 4
Is updated so as to minimize the power of the subtraction output (residual output) e of the reference input noise signal n1.

【0010】この適応フィルタ回路5の出力信号yとし
て、雑音信号n0 と逆相、等振幅の信号を得るようにす
ることもできる。遅延回路3は、適応フィルタ回路5で
の演算処理に要する時間遅れや適応フィルタでの伝播時
間その他を補償して、減算処理する信号との時間合わせ
をするためのものである。
As the output signal y of the adaptive filter circuit 5, a signal having the same phase and the same amplitude as the noise signal n0 can be obtained. The delay circuit 3 compensates for a time delay required for the arithmetic processing in the adaptive filter circuit 5, a propagation time in the adaptive filter, and the like, and adjusts the time with the signal to be subjected to the subtraction processing.

【0011】以下に、適応雑音キャンセラーの原理につ
いて説明する。
The principle of the adaptive noise canceller will be described below.

【0012】今、希望信号s,雑音n0 ,雑音n1 ,出
力信号yが統計的に定常であり、平均値がゼロであると
仮定すると残差出力eは、 e=s+n0 −y となる。これを二乗したものの期待値は、希望信号sが
雑音n0 及び出力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 ] となる。適応フィルタ回路5が収束するものとすれば、
適応フィルタ回路5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、 Emin [e2 ]=E[s2 ] +Emin [(n0 −y)2 ] となる。
Assuming that the desired signal s, the noise n0, the noise n1, and the output signal y are statistically stationary and the average value is zero, the residual output e becomes e = s + n0-y. The expected value of the squared value is E [e 2 ] = E [s 2 ] + E [(n 0 −y) 2 ] + 2E [s (n 0) because the desired signal s is uncorrelated with the noise n 0 and the output y. -y)] = a E [s 2] + E [ (n0 -y) 2]. Assuming that the adaptive filter circuit 5 converges,
The adaptive filter circuit 5 updates the adaptive filter coefficients so that E [e 2 ] is minimized. At this time, since the E [s 2] is not affected, and Emin [e 2] = E [ s 2] + Emin [(n0 -y) 2].

【0013】すなわち、E[e2 ]が最小化されること
によってE[(n0 −y)2 ]が最小化され、適応フィ
ルタ回路5の出力yは、雑音信号n0 の最良の推定量に
なる。そして、合成回路4からの出力の期待値は、希望
信号sのみとなる。すなわち、適応フィルタ回路5を調
整して全出力パワーを最小化することは、減算出力e
が、希望音声信号sの最小二乗推定値になることに等し
い。
That is, by minimizing E [e 2 ], E [(n 0 −y) 2 ] is minimized, and the output y of the adaptive filter circuit 5 becomes the best estimate of the noise signal n 0. . The expected value of the output from the synthesizing circuit 4 is only the desired signal s. That is, adjusting the adaptive filter circuit 5 to minimize the total output power is equivalent to the subtraction output e
Is equivalent to a least-squares estimate of the desired speech signal s.

【0014】出力eは、一般に、信号sに多少の雑音が
残ったものになるが、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。
The output e generally has some noise remaining in the signal s. However, since the output noise is given by (n0-y), it is not possible to minimize E [(n0-y) 2 ]. , Which is equivalent to maximizing the signal-to-noise ratio of the output.

【0015】合成回路4が音響合成手段となる場合もあ
る。すなわち、適応フィルタ回路5で、雑音と逆相、等
振幅の雑音打ち消し音声信号−yを形成し、これをスピ
ーカなどに供給して、主要音声に音響的に加算して雑音
を低減する構成とする。この場合の残差eは、残差検出
用マイクロホンで収音することとなる。
In some cases, the synthesizing circuit 4 serves as sound synthesizing means. That is, the adaptive filter circuit 5 forms a noise-cancelling audio signal -y having a phase opposite to that of noise and equal amplitude, supplies the signal to a speaker or the like, and acoustically adds the noise to the main audio to reduce noise. I do. The residual e in this case is picked up by the residual detection microphone.

【0016】なお、適応フィルタ回路5はアナログ信号
処理回路で実現する場合とデジタル信号処理回路で実現
する場合の、いずれでも可能であるが、一般的には、D
SP(デジタルシグナルプロセッサ)を用いたデジタル
処理回路の構成とされる。デジタル処理回路の構成とし
た場合の適応フィルタ回路5の一例の構成を図6に示
す。
The adaptive filter circuit 5 can be realized by either an analog signal processing circuit or a digital signal processing circuit.
A digital processing circuit using an SP (Digital Signal Processor) is used. FIG. 6 shows an example of the configuration of the adaptive filter circuit 5 in the case of a digital processing circuit.

【0017】適応フィルタ回路5は、この例において
は、FIRフィルタ型の適応型線形結合器100と、フ
ィルタ係数更新演算手段110とからなっている。この
適応フィルタ回路5は、マイクロコンピュータを搭載す
るDSPにより、ソフトウエアとして構成することがで
きる。フィルタ係数の更新のアルゴリズムは、この例で
は、計算量が少なく、実用的であるため多用されている
LMS(Least Mean Squares;最小平均自乗)法を用い
た場合として説明する。
The adaptive filter circuit 5 in this example comprises an FIR filter type adaptive linear combiner 100 and a filter coefficient updating operation means 110. The adaptive filter circuit 5 can be configured as software by a DSP equipped with a microcomputer. In this example, the algorithm for updating the filter coefficients will be described assuming that the LMS (Least Mean Squares) method that is frequently used because of its small amount of calculation and practicality is used.

【0018】LMS法について、図6を参照しながら説
明する。図6に示すように、この場合、FIRフィルタ
型の適応型線形結合器100を使用する。この適応型線
形結合器100は、それぞれ単位サンプリング時間の遅
延時間Z-1を有する複数個の遅延回路DL1,DL2,
……DLm(mは正の整数)と、入力雑音n1 及び各遅
延回路DL1,DL2,……DLmの出力信号と加重係
数(フィルタ係数)との掛け算を行う加重回路MX0,
MX1,MX2,……MXmと、加重回路MX0〜MX
mの出力を加算する加算回路101を備える。加算回路
101の出力は、図4で説明した信号yである。
The LMS method will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, an FIR filter type adaptive linear combiner 100 is used in this case. The adaptive linear combiner 100 includes a plurality of delay circuits DL1, DL2, each having a delay time Z −1 of a unit sampling time.
.., DLm (m is a positive integer), weighting circuits MX0, which multiply input noise n1 and output signals of delay circuits DL1, DL2,.
MX1, MX2,..., MXm and weighting circuits MX0 to MX
An addition circuit 101 for adding the outputs of m is provided. The output of the adding circuit 101 is the signal y described in FIG.

【0019】加重回路MX0〜MXmに供給する加重係
数は、フィルタ係数演算回路110で、LMSアルゴリ
ズムにより、合成回路4からの残差信号eと、参照入力
n1とに基づいて形成される。このフィルタ係数演算回
路110で実行されるアルゴリズムは、次のようにな
る。
The weighting coefficients supplied to the weighting circuits MX0 to MXm are formed in the filter coefficient calculation circuit 110 by the LMS algorithm based on the residual signal e from the synthesis circuit 4 and the reference input n1. The algorithm executed by the filter coefficient operation circuit 110 is as follows.

【0020】今、時刻k における入力ベクトルXk を、
図6にも示すように、 Xk =[x0k1k2k ・・・xmkT 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、次の数1に示すように、
Now, the input vector X k at time k is
As shown in FIG. 6, X k = [x 0k x 1k x 2k ... X mk ] T , the output is y k , and the weighting factor is w jk (j = 0, 1, 2,... M). Then, the relationship between the input and output is as shown in the following equation 1.

【0021】[0021]

【数1】 となる。(Equation 1) Becomes

【0022】そして、時刻k における加重ベクトルWk
を、 Wk =[w0k1k2k ・・・wmkT と定義すれば、入出力関係は、 yk =Xk T ・Wk … (1) で与えられる。ここで、希望の応答をdk とすれば、残
差ek は、 ek =dk −yk =dk −Xk T ・Wk …(2) で表される。
Then, the weight vector W k at time k
Is defined as W k = [w 0 k w 1 k w 2 k ... W mk ] T , the input / output relationship is given by y k = X k T · W k (1) Here, assuming that the desired response is d k , the residual error e k is represented by e k = d k −y k = d k −X k T · W k (2)

【0023】LMS法では、加重ベクトルの更新を、 Wk+1 =Wk +2μ・ek ・Xk … (3) なる式(3)により順次行っていく。加重係数の初期値
は、一定値あるいはランダムな値に設定される。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。
[0023] In the LMS method, the update of the weight vector, W k + 1 = W k + is sequentially carried out by 2μ · e k · X k ... (3) consisting of formula (3). The initial value of the weighting coefficient is set to a constant value or a random value. Here, μ is a gain factor (step gain) that determines the speed and stability of adaptation.

【0024】先に提案したマイクロホン装置は、以上説
明したような適応雑音キャンセラーを用いて構成する。
すなわち、図4に示すように、主要入力収音用の第1の
マイクロホン7と、参照入力収音用の第2のマイクロホ
ン8を設け、第1のマイクロホン7の出力信号を、主要
入力端子1に入力し、第2のマイクロホン8の出力信号
を参照入力端子2に入力する。
The microphone device proposed above is configured using the adaptive noise canceller as described above.
That is, as shown in FIG. 4, a first microphone 7 for main input sound pickup and a second microphone 8 for reference input sound pickup are provided, and an output signal of the first microphone 7 is supplied to the main input terminal 1. And the output signal of the second microphone 8 is input to the reference input terminal 2.

【0025】そして、この場合に、希望音声到来方向を
ARとしたときに、主要入力用マイクロホン7は、図5
に示すような無指向性のマイクロホンを用いる。あるい
は、単一指向性のマイクロホンを、その主指向軸を希望
音声到来方向に向けて配置する。
In this case, when the desired sound arrival direction is AR, the main input microphone 7 is
An omnidirectional microphone as shown in Fig. 1 is used. Alternatively, a unidirectional microphone is arranged with its main directional axis oriented in the direction from which the desired sound comes.

【0026】また、参照入力用マイクロホン8は、図5
に示すように、単一指向性のマイクロホンを、排除した
い音声入力方向に感度を有し、希望音声到来方向ARが
指向性のヌル方向となるように配置して使用する。排除
したい音声の到来方向が希望音声到来方向に対して90
度の方向の場合には、双指向性マイクロホンを、希望音
声到来方向ARが指向性のヌル方向となるように配置し
て使用するようにしてもよい。
Further, the reference input microphone 8 is arranged as shown in FIG.
As shown in (1), microphones having unidirectionality are used by arranging them so that they have sensitivity in the voice input direction to be eliminated and that the desired voice arrival direction AR is the null direction of the directivity. The direction of arrival of the voice to be eliminated is 90
In the case of the degree direction, the bidirectional microphones may be arranged and used so that the desired sound arrival direction AR becomes the directional null direction.

【0027】このような構成にすれば、参照入力信号に
は、希望音声信号は殆ど含まれず、このため参照入力信
号は、希望音声とは無相関の信号となり、主要入力中の
不要信号(雑音成分)と相関を有する信号となる。した
がって、参照入力収音用の第2のマイクロホン8が、低
減したい不要信号の到来方向に所定の感度を有するよう
に構成されていれば、主要入力中に含まれる不要信号成
分は適応的にキャンセルされ、出力端子には希望音声信
号のみが得られるものである。
According to this configuration, the reference input signal hardly contains the desired voice signal. Therefore, the reference input signal is a signal that is uncorrelated with the desired voice, and an unnecessary signal (noise) in the main input is output. Component). Therefore, if the second microphone 8 for collecting the reference input is configured to have a predetermined sensitivity in the arrival direction of the unnecessary signal to be reduced, the unnecessary signal component included in the main input is adaptively canceled. Then, only the desired audio signal is obtained at the output terminal.

【0028】以上のようにして、適応雑音キャンセラー
を用いて、参照入力用の単一指向性マイクロホン8の感
度最小の方向に対して鋭い指向性を持つ超指向性のマイ
クロホン装置を実現することができる。
As described above, using the adaptive noise canceller, it is possible to realize a super-directional microphone device having sharp directivity in the direction of the minimum sensitivity of the unidirectional microphone 8 for reference input. it can.

【0029】しかしながら、実際問題としては、参照入
力収音用のマイクロホンの指向特性を完全に希望音声信
号を収音しない(感度ゼロとする)ような特性にするこ
とが困難である。このため、希望音声信号が、ある程度
のレベルで参照入力信号中に混入してしまうことは避け
られない。
However, as a practical problem, it is difficult to make the directional characteristics of the microphone for reference input sound collection such that the desired sound signal is not completely picked up (the sensitivity is set to zero). For this reason, it is inevitable that the desired audio signal is mixed into the reference input signal at a certain level.

【0030】この状態は、希望音声と参照入力音声の両
入力信号が無相関であるという適応処理の前提条件から
外れており、特に、参照入力の不要信号(雑音)のレベ
ルがかなり低い場合には、上述のような通常の適応処理
では、希望音声信号自体が低減の対象となってしまい、
希望音声信号が劣化してしまうという問題がある。
This state deviates from the precondition of the adaptive processing that both input signals of the desired voice and the reference input voice are uncorrelated. In particular, when the level of the unnecessary signal (noise) of the reference input is considerably low. Is that in the normal adaptive processing as described above, the desired audio signal itself is a target of reduction,
There is a problem that a desired audio signal is deteriorated.

【0031】この発明は、以上の点にかんがみ、適応雑
音キャンセラーを用いたマイクロホン装置であって、希
望音声信号の劣化を軽減することができるマイクロホン
装置を提供することを目的とする。
In view of the above, it is an object of the present invention to provide a microphone device using an adaptive noise canceller, which can reduce deterioration of a desired voice signal.

【0032】[0032]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明によるマイクロホン装置は、第1及び第2
のマイクロホンと、上記第1のマイクロホンの出力信号
が供給されるフィルタ手段と、上記第2のマイクロホン
の出力信号から上記フィルタ手段の出力信号を減算する
減算手段と、主要入力信号に含まれる雑音成分を、参照
入力信号に基づいて適応的に低減するようにする適応雑
音キャンセラーとを備え、上記フィルタ手段の特性は、
作成したい指向性の最大感度方向から同定用信号を入射
して上記第1及び第2のマイクロホンで収音したとき
に、上記減算手段の出力がゼロになるように同定した結
果の特性とされ、上記第1のマイクロホンの出力信号が
上記主要入力信号として上記適応雑音キャンセラーに供
給されると共に、上記減算手段の出力信号が参照入力と
して上記適応雑音キャンセラーに供給されたことを特徴
とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a microphone device according to the present invention comprises first and second microphone devices.
Microphone, filter means to which the output signal of the first microphone is supplied, subtraction means for subtracting the output signal of the filter means from the output signal of the second microphone, and a noise component included in the main input signal And an adaptive noise canceller that adaptively reduces the noise based on the reference input signal.
When a signal for identification is input from the direction of maximum sensitivity of the directivity to be created and collected by the first and second microphones, the characteristic of the result of identification is such that the output of the subtraction means becomes zero, An output signal of the first microphone is supplied to the adaptive noise canceller as the main input signal, and an output signal of the subtraction means is supplied to the adaptive noise canceller as a reference input.

【0033】[0033]

【作用】上記の構成のこの発明においては、減算手段の
出力信号の特性は、作成したい指向性方向からの、すな
わち、希望音声方向からの信号に対して最低感度(ゼ
ロ)になるような特性となる。つまり、減算手段から
は、希望音声方向の感度がゼロとなるマイクロホンで収
音したのと等価の信号が得られる。したがって、適応雑
音キャンセラーの参照入力となる減算手段の出力に、希
望音声が混入するのが避けられる。
In the present invention having the above-described structure, the characteristic of the output signal of the subtracting means is such that the signal has the minimum sensitivity (zero) with respect to the signal from the directional direction to be created, ie, from the desired voice direction. Becomes That is, a signal equivalent to that obtained by the microphone whose sensitivity in the desired voice direction becomes zero is obtained from the subtraction means. Therefore, it is possible to prevent the desired sound from being mixed into the output of the subtraction means serving as the reference input of the adaptive noise canceller.

【0034】[0034]

【実施例】以下、この発明によるマイクロホン装置の一
実施例を図1を参照しながら説明する。この例は、適応
雑音キャンセラーの適応フィルタ回路がデジタル構成の
場合の例である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a microphone device according to the present invention will be described below with reference to FIG. This example is an example where the adaptive filter circuit of the adaptive noise canceller has a digital configuration.

【0035】図1において、11及び12は第1及び第
2のマイクロホンで、この例では、共に無指向性マイク
ロホンで構成される。また、10は、適応雑音キャンセ
ラーで、その適応フィルタ回路5は、前述したように、
適応型線形結合器100と、フィルタ係数演算回路11
0とで構成されている。
In FIG. 1, reference numerals 11 and 12 denote first and second microphones. In this example, both microphones are omnidirectional microphones. Reference numeral 10 denotes an adaptive noise canceller, and the adaptive filter circuit 5 includes, as described above,
Adaptive linear combiner 100 and filter coefficient operation circuit 11
0.

【0036】第1のマイクロホン11により収音され、
電気信号に変換されて得られた音声信号は、A/Dコン
バータ13においてデジタル信号に変換され、主要入力
信号として適応雑音キャンセラー10の主要入力端子1
に供給される。
The sound is picked up by the first microphone 11,
An audio signal obtained by being converted into an electric signal is converted into a digital signal in an A / D converter 13 and used as a main input signal of a main input terminal 1 of the adaptive noise canceller 10 as a main input signal.
Supplied to

【0037】一方、第2のマイクロホン12により収音
され、電気信号に変換されて得られた音声信号は、A/
Dコンバータ14においてデジタル信号に変換され、減
算回路15に供給される。この減算回路15には、A/
Dコンバータ13からの第1のマイクロホン11の出力
のデジタル信号が、適応型線形結合器100と同様の構
成とされるFIRフィルタ回路21を介して供給され
る。
On the other hand, the sound signal collected by the second microphone 12 and converted into an electric signal is
The signal is converted into a digital signal by the D converter 14 and supplied to the subtraction circuit 15. This subtraction circuit 15 has A /
A digital signal output from the first microphone 11 from the D converter 13 is supplied through an FIR filter circuit 21 having the same configuration as that of the adaptive linear combiner 100.

【0038】そして、減算回路15では、A/Dコンバ
ータ14からのデジタル信号からFIRフィルタ回路2
1からの信号が減算され、その減算出力が参照入力とし
て、適応雑音キャンセラー10の参照入力端子2に供給
される。適応雑音キャンセラー10の出力信号は、D/
Aコンバータ16によりアナログ信号に戻され、出力端
子17に導出される。
The subtraction circuit 15 converts the digital signal from the A / D converter 14 into an FIR filter circuit 2.
1 is subtracted, and the subtracted output is supplied to the reference input terminal 2 of the adaptive noise canceller 10 as a reference input. The output signal of adaptive noise canceller 10 is D /
The analog signal is returned to the analog signal by the A converter 16 and is output to the output terminal 17.

【0039】FIRフィルタ回路21のフィルタ係数
は、フィルタ係数演算供給回路22から供給される。フ
ィルタ係数演算供給回路22は、適応雑音キャンセラー
10のフィルタ係数演算回路110と同様にDSPで構
成することができる。また、適応雑音キャンセラー10
のフィルタ係数演算回路110と兼用することも可能で
ある。
The filter coefficients of the FIR filter circuit 21 are supplied from a filter coefficient calculation supply circuit 22. The filter coefficient operation supply circuit 22 can be configured by a DSP, similarly to the filter coefficient operation circuit 110 of the adaptive noise canceller 10. In addition, the adaptive noise canceller 10
Can also be used as the filter coefficient calculation circuit 110 of FIG.

【0040】このフィルタ係数の値は、後述するように
して求められるが、作成したい指向性方向から同定用信
号を入射して第1及び第2のマイクロホン11及び12
で収音したときに、減算回路15の出力がゼロになるよ
うに同定した結果のフィルタ係数の値である。
The value of the filter coefficient is obtained as described later. The first and second microphones 11 and 12 receive the identification signal from the directivity direction to be created.
Is the value of the filter coefficient as a result of identification so that the output of the subtraction circuit 15 becomes zero when sound is collected.

【0041】フィルタ係数演算供給回路22には、スイ
ッチSW1を介してA/Dコンバータ13からの第1の
マイクロホン11の出力のデジタル信号が供給されると
共に、スイッチSW2を介して減算回路15の出力信号
が供給される。スイッチSW1及びSW2は、FIRフ
ィルタ回路21に供給するフィルタ係数を求めるときに
オンとされる。そして、フィルタ係数が求められた後
は、これらスイッチSW1及びSW2は、オフとされ
て、求められたフィルタ係数がFIRフィルタ回路21
のフィルタ係数値として固定される。
A digital signal of the output of the first microphone 11 from the A / D converter 13 is supplied to the filter coefficient calculation supply circuit 22 via the switch SW1, and the output of the subtraction circuit 15 is supplied via the switch SW2. A signal is provided. The switches SW1 and SW2 are turned on when obtaining a filter coefficient to be supplied to the FIR filter circuit 21. After the filter coefficients are obtained, the switches SW1 and SW2 are turned off, and the obtained filter coefficients are applied to the FIR filter circuit 21.
Is fixed as the filter coefficient value.

【0042】フィルタ係数演算供給回路22の動作及び
FIRフィルタ回路21のフィルタ係数の決定方法につ
いて説明する。先ず、スイッチSW1及びSW2をオン
にする。そして、この例のマイクロホン装置として作成
したい指向性方向から、つまり最高感度を得たい希望音
声到来方向から同定用信号を入射させる。その他の信号
の入射はない、あるいは無視できるようなものとする。
この状態では、適応雑音キャンセラー10の前段の部分
の構成は、図2のように、同定用信号を雑音としてキャ
ンセルするように働く適応雑音キャンセラー20とな
る。
The operation of the filter coefficient calculation supply circuit 22 and the method of determining the filter coefficient of the FIR filter circuit 21 will be described. First, the switches SW1 and SW2 are turned on. Then, the identification signal is input from the direction in which the microphone device of this example is to be created, that is, from the direction in which the desired sound is to be obtained in order to obtain the highest sensitivity. It is assumed that no other signal is incident or can be ignored.
In this state, the configuration of the preceding stage of the adaptive noise canceller 10 becomes the adaptive noise canceller 20 that acts to cancel the identification signal as noise as shown in FIG.

【0043】すなわち、この適応雑音キャンセラー20
は、減算回路15と、FIRフィルタ回路21と、フィ
ルタ係数演算供給回路22とで構成され、主要入力がA
/Dコンバータ14の出力、参照入力がA/Dコンバー
タ13の出力、残差出力が減算回路15の出力とされ
る。この状態で適応雑音キャンセラー20で適応動作が
行われると、フィルタ係数演算供給回路22は、減算回
路15の出力パワーがゼロとなるように、FIRフィル
タ回路21のフィルタ係数の更新を行う。
That is, the adaptive noise canceller 20
Is composed of a subtraction circuit 15, an FIR filter circuit 21, and a filter coefficient operation supply circuit 22.
The output of the / D converter 14 and the reference input are the output of the A / D converter 13, and the residual output is the output of the subtraction circuit 15. When an adaptive operation is performed in the adaptive noise canceller 20 in this state, the filter coefficient calculation supply circuit 22 updates the filter coefficient of the FIR filter circuit 21 so that the output power of the subtraction circuit 15 becomes zero.

【0044】そして、適応処理が収束するような所定時
間、適応雑音キャンセラー20で適応処理動作を継続
し、前記所定時間が経過したらスイッチSW1及びSW
2をオフにする。このスイッチオフは、例えばタイマー
を用いて自動的に行うことができる。フィルタ係数演算
供給回路22は、この収束時のフィルタ係数をそのメモ
リに記憶する。このメモリとしては、電池バックアップ
のRAMを含む不揮発性メモリを用いることができる。
The adaptive noise canceller 20 continues the adaptive processing operation for a predetermined time such that the adaptive processing converges, and after the predetermined time has elapsed, switches SW1 and SW
Turn 2 off. This switch-off can be performed automatically using, for example, a timer. The filter coefficient operation supply circuit 22 stores the filter coefficient at the time of convergence in its memory. As this memory, a nonvolatile memory including a battery backup RAM can be used.

【0045】したがって、その後は、FIRフィルタ回
路21のフィルタ係数は、同定用信号の入射に対して減
算回路15の出力がゼロになるようなフィルタ係数に固
定される。
Therefore, thereafter, the filter coefficient of the FIR filter circuit 21 is fixed to a filter coefficient such that the output of the subtraction circuit 15 becomes zero with respect to the incidence of the identification signal.

【0046】このことは、減算回路15の出力の指向特
性が、同定用信号の到来方向、すなわち、希望音声到来
方向の感度がゼロになるような向特性になっているこ
とを示している。つまり、希望音声到来方向の感度が最
小の性のマイクロホンで収音したものに等しい。
[0046] This means that the directional characteristics of the output of the subtraction circuit 15, the direction of arrival of the identification signal, i.e., indicates that the sensitivity of the desired sound arrival direction is turned oriented characteristic becomes zero . In other words, equal to the sensitivity of the desired sound arrival direction is picked up by the smallest oriented characteristics of the microphone.

【0047】図1の構成は、この減算回路15の出力が
参照入力として適応雑音キャンセラー10の参照入力端
子2に供給され、A/Dコンバータ13からの第1のマ
イクロホン11の出力のデジタル信号が主要入力として
適応雑音キャンセラー10の主要入力端子1に供給され
るので、希望音声が参照入力に漏出する量が少なくな
り、希望音声の劣化を防止して、希望音声到来方向以外
の方向からの不要信号を、適応的にキャンセルすること
ができる。
In the configuration of FIG. 1, the output of the subtraction circuit 15 is supplied to the reference input terminal 2 of the adaptive noise canceller 10 as a reference input, and the digital signal of the output of the first microphone 11 from the A / D converter 13 is output. Since the main input is supplied to the main input terminal 1 of the adaptive noise canceller 10, the amount of the desired sound leaking to the reference input is reduced, and the desired sound is prevented from deteriorating. The signal can be adaptively canceled.

【0048】しかも、図1の例においては、希望音声方
向から同定用信号を入射させ、スイッチSW1,SW2
をオン、オフする操作を行うだけで、任意の方向を希望
音声方向として適応雑音キャンセルを行い、その希望音
声方向を指向性方向とする超指向性のマイクロホン装置
を実現することができる。
Further, in the example of FIG. 1, the identification signal is input from the desired voice direction, and the switches SW1, SW2
Only by performing an operation of turning on and off the adaptive noise canceling with an arbitrary direction as a desired sound direction, it is possible to realize a super-directional microphone device in which the desired sound direction is a directional direction.

【0049】また、図1の例においては、無指向性のマ
イクロホンを2個用いて、主要入力としての無指向性、
参照入力としての単一指向性を作り出しているので、無
指向性マイクロホンと単一指向性のマイクロホンとを使
用する場合に比べて、特性のばらつきや感度差が少な
く、また、安価になる。
In the example shown in FIG. 1, two omnidirectional microphones are used to
Since unidirectionality is created as a reference input, variations in characteristics and sensitivity differences are small and the cost is low as compared with the case where an omnidirectional microphone and a unidirectional microphone are used.

【0050】もっとも、同じ無指向性マイクロホンを使
用するとはいっても、筐体などの影響で、特性あるいは
感度などについてある程度のばらつきは必ず存在する。
しかしながら、以上の例においては、2つのマイクロホ
ン11及び12の特性差、感度差をもまとめて補正する
ので、マイクロホンユニットの特性のばらつきを考慮す
る必要はない。
Although the same non-directional microphone is used, there is always a certain degree of variation in characteristics or sensitivity due to the influence of the housing and the like.
However, in the above example, since the characteristic difference and the sensitivity difference between the two microphones 11 and 12 are also corrected together, it is not necessary to consider the variation in the characteristics of the microphone units.

【0051】ところで、図1の例において、減算回路1
5の出力は、単体のマイクロホン11の出力に対して周
波数及び位相などの点で特性差を有してしまう。適応雑
音キャンセラー10では、参照入力の、この特性差を補
償して、主要入力中の不要信号(雑音信号)に近似する
信号を形成して、前記不要信号を除去するように働く
が、参照入力が単一指向性のマイクロホンからの信号で
ある場合に比べて、適応フィルタ回路5では、その特性
差の補償動作の分だけ負担が重くなる。
Incidentally, in the example of FIG.
The output of No. 5 has a characteristic difference from the output of the single microphone 11 in terms of frequency, phase, and the like. The adaptive noise canceller 10 compensates for this characteristic difference of the reference input, forms a signal that approximates an unnecessary signal (noise signal) in the main input, and works to remove the unnecessary signal. As compared with the case where is a signal from a microphone having a single directivity, the burden on the adaptive filter circuit 5 is increased by the compensation operation for the characteristic difference.

【0052】図3の例は、この点を考慮したもので、減
算回路15の出力信号は、特性差の補償のためのイコラ
イザ回路23を介して適応雑音キャンセラー10の参照
入力端子2に供給される。その他の構成は、図1と全く
同様である。なお、イコライザ回路23は、デジタルフ
ィルタで構成することができる。
The example of FIG. 3 takes this point into consideration, and the output signal of the subtraction circuit 15 is supplied to the reference input terminal 2 of the adaptive noise canceller 10 via the equalizer circuit 23 for compensating for the characteristic difference. You. Other configurations are exactly the same as those in FIG. Note that the equalizer circuit 23 can be configured by a digital filter.

【0053】この例によれば、イコライザ回路23で周
波数、位相、振幅などの前記特性差が補償されるので、
その分だけ、適応雑音キャンセラー10の適応フィルタ
回路5の負担が軽くなり、良好に適応雑音低減動作が行
われ、高精度の超指向性マイクロホン装置を実現するこ
とができる。
According to this example, the characteristic differences such as frequency, phase, and amplitude are compensated by the equalizer circuit 23.
Accordingly, the load on the adaptive filter circuit 5 of the adaptive noise canceller 10 is reduced, the adaptive noise reduction operation is performed favorably, and a highly accurate super-directional microphone device can be realized.

【0054】なお、例えばカメラ一体型VTRのよう
に、希望音声方向が定まっている場合には、FIRフィ
ルタ回路21には、例えば不揮発性メモリからフィルタ
係数を供給するような構成とし、工場での製造工程にお
いて、図2のようにして同定用信号を希望音声方向から
入射させると共に、適応動作を行って、最適なフィルタ
係数を求め、求めた最適のフィルタ係数をその不揮発性
メモリに記憶することで、目的のマイクロホン装置を実
現することができる。
When the desired sound direction is determined, for example, as in a camera-integrated VTR, the FIR filter circuit 21 is configured to supply a filter coefficient from, for example, a non-volatile memory. In the manufacturing process, as shown in FIG. 2, the identification signal is applied from the desired voice direction, and the adaptive operation is performed to obtain the optimum filter coefficient, and the obtained optimum filter coefficient is stored in the nonvolatile memory. Thus, a desired microphone device can be realized.

【0055】また、フィルタ係数演算供給回路22をフ
ィルタ係数のレジスタと、フィルタ係数演算回路とに分
離すると、このフィルタ係数演算回路22のフィルタ係
数演算回路の部分は、マイクロコンピュータにより構成
できることは前述した通りであり、適応雑音キャンセラ
ー10を構成するマイクロコンピュータに、そのフィル
タ係数演算回路の役割を持たせることが可能である。こ
のフィルタ係数演算供給回路22のフィルタ係数演算回
路は、前述もしたように、マイクロホン装置の使用に先
立ち動作し、あるいは、製造工程においてのみ動作する
ので、マイクロホン装置の適応雑音低減処理には、なん
ら負担とならない。
When the filter coefficient calculation supply circuit 22 is separated into a filter coefficient register and a filter coefficient calculation circuit, the filter coefficient calculation circuit of the filter coefficient calculation circuit 22 can be constituted by a microcomputer as described above. As described above, the microcomputer constituting the adaptive noise canceller 10 can have the role of the filter coefficient calculation circuit. As described above, the filter coefficient calculation circuit of the filter coefficient calculation supply circuit 22 operates before the use of the microphone device or operates only in the manufacturing process. No burden.

【0056】なお、フィルタ係数の更新のアルゴリズム
としては、上述のLMS法に限らず、例えば学習同定
やその他のアルゴリズムを用いることができることはい
うまでもない。
The algorithm for updating the filter coefficient is not limited to the above-mentioned LMS method, and it goes without saying that, for example, a learning identification method or another algorithm can be used.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、2個のマイクロホンの出力をフィルタ回路を介して
合成し、かつ、フィルタ回路のフィルタ係数を希望音声
方向を最小感度とするように決定しておくことにより、
参照入力として最適な単一指向性の出力信号を得ること
ができる。したがって、参照入力への希望音声の漏出を
押さえることができ、希望音声信号の劣化が少なく、よ
り精度の高い超指向性マイクロホン装置を実現すること
ができる。
As described above, according to the present invention, the outputs of the two microphones are combined via the filter circuit, and the filter coefficients of the filter circuit are set so that the desired sound direction has the minimum sensitivity. By deciding,
An optimum unidirectional output signal can be obtained as a reference input. Therefore, it is possible to suppress the leakage of the desired sound to the reference input, and realize a highly accurate super-directional microphone device with less deterioration of the desired sound signal.

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

【図1】この発明によるマイクロホン装置の一実施例の
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a microphone device according to the present invention.

【図2】図1の例の要部の動作の説明のための図であ
る。
FIG. 2 is a diagram for explaining an operation of a main part of the example of FIG. 1;

【図3】この発明によるマイクロホン装置の他の実施例
のブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of another embodiment of the microphone device according to the present invention.

【図4】適応雑音キャンセラーの概要を説明するための
図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an overview of an adaptive noise canceller.

【図5】FIG. 5 マイクロホンの指向特性の一例を示す図であFIG. 4 is a diagram illustrating an example of a directional characteristic of a microphone.
る。You.

【図6】 適応フィルタ回路の一例のブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of an adaptive filter circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 第1のマイクロホン 12 第2のマイクロホン 15 減算回路 21 FIRフィルタ回路 22 フィルタ係数演算供給回路 23 イコライザ回路 100 適応型線形結合器 110 フィルタ係数演算手段 Reference Signs List 11 first microphone 12 second microphone 15 subtraction circuit 21 FIR filter circuit 22 filter coefficient calculation supply circuit 23 equalizer circuit 100 adaptive linear combiner 110 filter coefficient calculation means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 行徳 薫 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4−184400(JP,A) 特開 昭61−150497(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04R 3/00 320 H03H 21/00 H04R 1/40 320 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Kaoru Gyokutoku Sony Corporation 7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (56) References JP-A-4-184400 (JP, A) JP-A Sho 61-150497 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H04R 3/00 320 H03H 21/00 H04R 1/40 320

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1及び第2のマイクロホンと、 上記第1のマイクロホンの出力信号が供給されるフィル
タ手段と、 上記第2のマイクロホンの出力信号から上記フィルタ手
段の出力信号を減算する減算手段と、 主要入力信号に含まれる雑音成分を、参照入力信号に基
づいて適応的に低減するようにする適応雑音キャンセラ
ーとを備え、 上記フィルタ手段の特性は、作成したい指向性の最大感
方向から同定用信号を入射して上記第1及び第2のマ
イクロホンで収音したときに、上記減算手段の出力がゼ
ロになるように同定した結果の特性とされ、 上記第1のマイクロホンの出力信号が上記主要入力信号
として上記適応雑音キャンセラーに供給されると共に、
上記減算手段の出力信号が参照入力として上記適応雑音
キャンセラーに供給されことを特徴とするマイクロホ
ン装置。
1. A first and second microphone, filter means to which an output signal of the first microphone is supplied, and subtraction means for subtracting an output signal of the filter means from an output signal of the second microphone. And an adaptive noise canceller that adaptively reduces a noise component included in the main input signal based on the reference input signal. The characteristic of the filter means is the maximum directivity to be created .
When the identification signal is input from the degree direction and the sound is picked up by the first and second microphones, the characteristic is a result of identification so that the output of the subtraction means becomes zero. An output signal is supplied to the adaptive noise canceller as the main input signal,
Microphone and wherein the output signal of the subtraction means Ru is supplied to the adaptive noise canceler as reference input.
【請求項2】請求項1に記載のマイクロホン装置におい
て、上記作成したい指向性の最大感度方向における上記第1
のマイクロホンの出力と上記減算手段の出力との特性差
を補償するためのイコライザを備え、 上記減算手段の出力が上記イコライザを介して参照入力
として適応雑音キャンセラーに供給されることを特徴と
するマイクロホン装置。
2. The microphone device according to claim 1, wherein the first direction in the direction of maximum sensitivity of the directivity to be created is set.
Characteristic difference between the output of the microphone and the output of the subtraction means
Comprising an equalizer for compensating the microphone device output of the subtraction means, characterized in that it is supplied to the adaptive noise canceler as reference input through the equalizer.
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