JP3189555B2 - マイクロホン装置 - Google Patents
マイクロホン装置Info
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- JP3189555B2 JP3189555B2 JP3052094A JP3052094A JP3189555B2 JP 3189555 B2 JP3189555 B2 JP 3189555B2 JP 3052094 A JP3052094 A JP 3052094A JP 3052094 A JP3052094 A JP 3052094A JP 3189555 B2 JP3189555 B2 JP 3189555B2
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- output
- adaptive
- signal
- directional
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
- H04R25/43—Electronic input selection or mixing based on input signal analysis, e.g. mixing or selection between microphone and telecoil or between microphones with different directivity characteristics
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- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Neurosurgery (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超指向性を得ることの
できるマイクロホン装置に関する。
できるマイクロホン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、背景音等の不要な雑音を低減し、
希望する音のみを収音するため、単一指向性等の指向性
を有するマイクロホンを使用することが多い。また、適
応雑音キャンセラ（Adaptive Noise Canceler：ＡＮ
Ｃ）を応用して、不要な騒音などを排除し、希望音声の
みを得ることができるようにすることも考えられてい
る。
希望する音のみを収音するため、単一指向性等の指向性
を有するマイクロホンを使用することが多い。また、適
応雑音キャンセラ（Adaptive Noise Canceler：ＡＮ
Ｃ）を応用して、不要な騒音などを排除し、希望音声の
みを得ることができるようにすることも考えられてい
る。
【０００３】この適応雑音キャンセラを応用したマイク
ロホン装置（以下、適応処理マイクロホン装置とい
う。）について図１１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５３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５６に導出される。
ロホン装置（以下、適応処理マイクロホン装置とい
う。）について図１１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５３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５６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。ここで、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ｎ1は、参照入力用マイク
ロホン５８によって収音される。
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。ここで、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ｎ1は、参照入力用マイク
ロホン５８によって収音される。
【０００６】このようにして、適応処理マイクロホン装
置は、鋭い指向性を得ることができ、出力としては希望
音声に極めて近い信号が得られ、実質的に超指向性マイ
クロホンと同等以上の良好な収音品質が、大型の装置で
なく、小型の装置として実現できる。
置は、鋭い指向性を得ることができ、出力としては希望
音声に極めて近い信号が得られ、実質的に超指向性マイ
クロホンと同等以上の良好な収音品質が、大型の装置で
なく、小型の装置として実現できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな適応処理マイクロホン装置を、屋外などの自由音場
において、音圧−周波数特性が平坦になるように設計し
ても、このマイクロホンを用いて室内などの響きのある
音場（残響音場又は拡散音場）で収音を行うと、周囲の
音声や騒音などの低音域が拡張されたように収音され、
聞きづらくなることが知られている。
うな適応処理マイクロホン装置を、屋外などの自由音場
において、音圧−周波数特性が平坦になるように設計し
ても、このマイクロホンを用いて室内などの響きのある
音場（残響音場又は拡散音場）で収音を行うと、周囲の
音声や騒音などの低音域が拡張されたように収音され、
聞きづらくなることが知られている。
【０００８】このように、使用する音場が拡散的で、響
きが多くなったり、伝送信号の有無に関係なく存在する
システムの全雑音である暗騒音のレベルが希望入力音声
のレベルと同等以上の大きさになると、適応処理マイク
ロホン装置の性質として、不要な騒音などの排除率が制
限されてしまい、良好な収音品質が得にくくなってしま
う。
きが多くなったり、伝送信号の有無に関係なく存在する
システムの全雑音である暗騒音のレベルが希望入力音声
のレベルと同等以上の大きさになると、適応処理マイク
ロホン装置の性質として、不要な騒音などの排除率が制
限されてしまい、良好な収音品質が得にくくなってしま
う。
【０００９】特に、適応処理マイクロホン装置は、暗騒
音が入射してしまうような環境では、むしろ暗騒音その
ものを増幅してしまうような動作をしてしまうことがあ
る。また、暗騒音の影響で出力の指向特性が著しく損な
われてしまうことがある。
音が入射してしまうような環境では、むしろ暗騒音その
ものを増幅してしまうような動作をしてしまうことがあ
る。また、暗騒音の影響で出力の指向特性が著しく損な
われてしまうことがある。
【００１０】すなわち、暗騒音等の実環境の様々な状況
によっては、適応処理マイクロホン装置は、本来の動作
を妨げられてしまい結果的に指向性が崩れてしまった
り、暗騒音を増幅してしまうことがある。
によっては、適応処理マイクロホン装置は、本来の動作
を妨げられてしまい結果的に指向性が崩れてしまった
り、暗騒音を増幅してしまうことがある。
【００１１】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、暗騒音が入射してしまう環境下や拡散音場又は
残響音場にあっても該暗騒音等に対して多くの低減量を
得ることができ、かつ、希望方向以外からの雑音に対し
ても多くの低減量を得ることができ、高い収音品質を持
つマイクロホン装置の提供を目的とする。
であり、暗騒音が入射してしまう環境下や拡散音場又は
残響音場にあっても該暗騒音等に対して多くの低減量を
得ることができ、かつ、希望方向以外からの雑音に対し
ても多くの低減量を得ることができ、高い収音品質を持
つマイクロホン装置の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係るマイクロホ
ン装置は、参照入力用マイクロホンからの音声信号を適
応処理して得られた適応処理信号を主要入力用マイクロ
ホンから減算し、該減算出力のパワーを最小とするよう
に適応処理を行う適応マイクロホン手段と、固定的な指
向性を持つ指向性マイクロホン手段と、上記適応マイク
ロホン手段と上記指向性マイクロホン手段の出力信号の
レベルを検出するレベル検出手段と、上記レベル検出手
段が検出した上記適応マイクロホン手段と上記指向性マ
イクロホン手段の出力信号のレベルを比較する比較手段
と、上記比較手段の比較の結果に応じ、上記適応マイク
ロホン手段の出力または上記指向性マイクロホン手段の
出力のいずれか出力信号レベルが小さい出力を選択的に
切り換えて出力する切り換え手段とを有することにより
上記課題を解決する。
ン装置は、参照入力用マイクロホンからの音声信号を適
応処理して得られた適応処理信号を主要入力用マイクロ
ホンから減算し、該減算出力のパワーを最小とするよう
に適応処理を行う適応マイクロホン手段と、固定的な指
向性を持つ指向性マイクロホン手段と、上記適応マイク
ロホン手段と上記指向性マイクロホン手段の出力信号の
レベルを検出するレベル検出手段と、上記レベル検出手
段が検出した上記適応マイクロホン手段と上記指向性マ
イクロホン手段の出力信号のレベルを比較する比較手段
と、上記比較手段の比較の結果に応じ、上記適応マイク
ロホン手段の出力または上記指向性マイクロホン手段の
出力のいずれか出力信号レベルが小さい出力を選択的に
切り換えて出力する切り換え手段とを有することにより
上記課題を解決する。
【００１３】この場合、上記指向性マイクロホン手段
は、主要入力と参照入力の混合出力により、固定的な指
向特性を有するようにしてもよい。
は、主要入力と参照入力の混合出力により、固定的な指
向特性を有するようにしてもよい。
【００１４】また、上記マイクロホン装置は、入射する
暗騒音が多い状態であるかどうかを検出する暗騒音状態
検出手段をさらに備え、上記切り換え手段は、上記暗騒
音状態検出手段の出力と上記比較手段の出力に応じて、
上記適応マイクロホン手段又は上記指向性マイクロホン
手段の出力を選択して出力するようにしてもよい。
暗騒音が多い状態であるかどうかを検出する暗騒音状態
検出手段をさらに備え、上記切り換え手段は、上記暗騒
音状態検出手段の出力と上記比較手段の出力に応じて、
上記適応マイクロホン手段又は上記指向性マイクロホン
手段の出力を選択して出力するようにしてもよい。
【００１５】上述したように、上記暗騒音検出出力は、
暗騒音検出手段によって検出される。暗騒音は、残響音
場又は拡散音場において特に顕著にみられるような伝送
信号の有無に関係なく存在し波形がランダムな雑音であ
る。上記暗騒音検出手段は、残響音場又は拡散音場にお
いては、無指向性マイクロホンの場合と、有指向性マイ
クロホンの場合とでは、周波数特性に変化が生じるとい
う性質を用いて暗騒音を検出している。すなわち、無指
向性マイクロホンの場合には、残響音場又は拡散音場に
おいても周波数特性は自由音場と殆ど変化ないが、有指
向性マイクロホンの場合には、残響音場又は拡散音場に
おいては音場感度が低音域において高くなるという特質
を利用している。このように、上記暗騒音状態検出手段
は、無指向性マイクロホンと有指向性マイクロホンのそ
れぞれの出力信号レベルを比較することにより上記暗騒
音の状態を検出する。なお、上記無指向性マイクロホン
と有指向性マイクロホンの出力信号は、上記主要入力用
マイクロホンと上記参照入力用マイクロホンの出力信号
より得ることができる。
暗騒音検出手段によって検出される。暗騒音は、残響音
場又は拡散音場において特に顕著にみられるような伝送
信号の有無に関係なく存在し波形がランダムな雑音であ
る。上記暗騒音検出手段は、残響音場又は拡散音場にお
いては、無指向性マイクロホンの場合と、有指向性マイ
クロホンの場合とでは、周波数特性に変化が生じるとい
う性質を用いて暗騒音を検出している。すなわち、無指
向性マイクロホンの場合には、残響音場又は拡散音場に
おいても周波数特性は自由音場と殆ど変化ないが、有指
向性マイクロホンの場合には、残響音場又は拡散音場に
おいては音場感度が低音域において高くなるという特質
を利用している。このように、上記暗騒音状態検出手段
は、無指向性マイクロホンと有指向性マイクロホンのそ
れぞれの出力信号レベルを比較することにより上記暗騒
音の状態を検出する。なお、上記無指向性マイクロホン
と有指向性マイクロホンの出力信号は、上記主要入力用
マイクロホンと上記参照入力用マイクロホンの出力信号
より得ることができる。
【００１６】また、上記レベル検出手段、上記比較手段
および上記切り換え手段は、一定の時間毎にそれぞれの
動作を行う。また、上記レベル検出手段は、上記適応マ
イクロホン手段及び上記指向性マイクロホン手段の各出
力信号を一定時間長の窓で随時切り出し、該切り出し区
間でのエネルギー総和を算出するようにしてもよい。こ
の場合、用いられる窓としては、方形窓、ハニング窓、
ハミング窓等の各種窓がある。そして、上記比較手段は
この切り出し区間のエネルギー総和を比較し、選択手段
は上記比較手段の比較結果に応じ、最も小さい出力信号
レベルを持つ上記各出力信号の内の一を上記切り出し区
間に選択出力する。
および上記切り換え手段は、一定の時間毎にそれぞれの
動作を行う。また、上記レベル検出手段は、上記適応マ
イクロホン手段及び上記指向性マイクロホン手段の各出
力信号を一定時間長の窓で随時切り出し、該切り出し区
間でのエネルギー総和を算出するようにしてもよい。こ
の場合、用いられる窓としては、方形窓、ハニング窓、
ハミング窓等の各種窓がある。そして、上記比較手段は
この切り出し区間のエネルギー総和を比較し、選択手段
は上記比較手段の比較結果に応じ、最も小さい出力信号
レベルを持つ上記各出力信号の内の一を上記切り出し区
間に選択出力する。
【００１７】
【作用】レベル検出手段が一定長の切り出し区間で検出
した適応マイクロホン手段及び指向性マイクロホン手段
の各出力信号のレベルを比較手段が比較し、選択手段が
その比較の結果に応じ、どちらか小さい出力信号レベル
を持つ上記各出力信号の内の一を選択して出力するの
で、希望方向を除いた方向からの雑音を最も低減した音
声を上記一定長の切り出し区間毎に出力することができ
る。また、暗騒音が入射してしまう環境下にあっても該
暗騒音に対して多くの低減量を得ることができ、かつ、
希望方向以外からの雑音に対しても多くの低減量を得る
ことができ、超指向性を非常に小型の構成で得ることが
できる。
した適応マイクロホン手段及び指向性マイクロホン手段
の各出力信号のレベルを比較手段が比較し、選択手段が
その比較の結果に応じ、どちらか小さい出力信号レベル
を持つ上記各出力信号の内の一を選択して出力するの
で、希望方向を除いた方向からの雑音を最も低減した音
声を上記一定長の切り出し区間毎に出力することができ
る。また、暗騒音が入射してしまう環境下にあっても該
暗騒音に対して多くの低減量を得ることができ、かつ、
希望方向以外からの雑音に対しても多くの低減量を得る
ことができ、超指向性を非常に小型の構成で得ることが
できる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明に係るマイクロホン装置の実施
例を図面を参照しながら説明する。先ず、第１実施例は
図１に示すように、希望音声を収音するための主要入力
用マイクロホンＭ1と、雑音として除去したい方向の音
声を収音するための参照入力用マイクロホンＭ2と、固
定的な指向性を持つマイクロホンＭ3と、参照入力用マ
イクロホンＭ2からの音声信号を適応処理して得られた
適応処理信号を主要入力用マイクロホンＭ1から減算
し、該減算出力のパワーを最小とするように適応処理を
行う適応処理部１と、この適応処理部１のフィルタ処理
出力と固定的な指向性を持つマイクロホンＭ3からの出
力のエネルギーを算出するエネルギー算出部６と、この
エネルギー算出部６が算出したエネルギーを比較する比
較器３と、この比較器３でのエネルギー比較の結果に応
じ、エネルギーの小さい方の出力を選択し、その出力信
号のみを出力端子５から出力する切り換えスイッチ部４
とを有して成るマイクロホン装置である。
例を図面を参照しながら説明する。先ず、第１実施例は
図１に示すように、希望音声を収音するための主要入力
用マイクロホンＭ1と、雑音として除去したい方向の音
声を収音するための参照入力用マイクロホンＭ2と、固
定的な指向性を持つマイクロホンＭ3と、参照入力用マ
イクロホンＭ2からの音声信号を適応処理して得られた
適応処理信号を主要入力用マイクロホンＭ1から減算
し、該減算出力のパワーを最小とするように適応処理を
行う適応処理部１と、この適応処理部１のフィルタ処理
出力と固定的な指向性を持つマイクロホンＭ3からの出
力のエネルギーを算出するエネルギー算出部６と、この
エネルギー算出部６が算出したエネルギーを比較する比
較器３と、この比較器３でのエネルギー比較の結果に応
じ、エネルギーの小さい方の出力を選択し、その出力信
号のみを出力端子５から出力する切り換えスイッチ部４
とを有して成るマイクロホン装置である。
【００１９】ここで、参照入力用マイクロホンＭ2は、
希望音声到来方向に対して感度が低い指向特性を有す
る。また、固定的な指向性を持つマイクロホンＭ3は希
望音声到来方向に向いている。
希望音声到来方向に対して感度が低い指向特性を有す
る。また、固定的な指向性を持つマイクロホンＭ3は希
望音声到来方向に向いている。
【００２０】適応処理部１は、参照入力用マイクロホン
Ｍ2からの音声信号が供給される適応フィルタ回路８
と、この適応フィルタ回路８の出力信号を主要入力用マ
イクロホンＭ1の希望音声信号から減算する減算回路７
とを有している。この減算回路７の出力信号は、適応フ
ィルタ回路８に帰還されると共に、切り換えスイッチ４
及びエネルギー算出部６に供給される。
Ｍ2からの音声信号が供給される適応フィルタ回路８
と、この適応フィルタ回路８の出力信号を主要入力用マ
イクロホンＭ1の希望音声信号から減算する減算回路７
とを有している。この減算回路７の出力信号は、適応フ
ィルタ回路８に帰還されると共に、切り換えスイッチ４
及びエネルギー算出部６に供給される。
【００２１】この第１実施例のマイクロホン装置におい
て、主要入力用マイクロホンＭ1は、全方向の音に対し
てほぼ均一な感度で収音できる全指向性マイクロホンで
ある。また、参照入力用マイクロホンＭ2は、希望音声
信号到来方向を角度０゜としたときに角度１８０゜であ
る背面方向に感度を持ち、角度０゜である正面方向では
低い感度となるような単一指向性マイクロホンである。
て、主要入力用マイクロホンＭ1は、全方向の音に対し
てほぼ均一な感度で収音できる全指向性マイクロホンで
ある。また、参照入力用マイクロホンＭ2は、希望音声
信号到来方向を角度０゜としたときに角度１８０゜であ
る背面方向に感度を持ち、角度０゜である正面方向では
低い感度となるような単一指向性マイクロホンである。
【００２２】適応フィルタ回路８は、後述するように、
主要入力音声中に含まれる雑音としての音声に、参照入
力音声が近似するように制御される。これにより、主要
入力用マイクロホンＭ1で収音された音声中の希望音声
と、雑音とが無相関であるとすると、減算回路７では、
参照入力用マイクロホンＭ2で収音された雑音信号が主
要入力用マイクロホンＭ1からの音声信号から減算され
て除去され、減算回路７からは、希望信号のみが得られ
る。
主要入力音声中に含まれる雑音としての音声に、参照入
力音声が近似するように制御される。これにより、主要
入力用マイクロホンＭ1で収音された音声中の希望音声
と、雑音とが無相関であるとすると、減算回路７では、
参照入力用マイクロホンＭ2で収音された雑音信号が主
要入力用マイクロホンＭ1からの音声信号から減算され
て除去され、減算回路７からは、希望信号のみが得られ
る。
【００２３】すなわち、この構成は、主要入力として主
要入力用マイクロホンＭ1の出力信号が供給され、参照
入力としての雑音として参照入力用のマイクロホンＭ2
の出力信号が供給された適応雑音キャンセラを応用した
構成となっている。以下、この適応雑音キャンセラを応
用した適応処理部１を適応マイクロホン部１という。
要入力用マイクロホンＭ1の出力信号が供給され、参照
入力としての雑音として参照入力用のマイクロホンＭ2
の出力信号が供給された適応雑音キャンセラを応用した
構成となっている。以下、この適応雑音キャンセラを応
用した適応処理部１を適応マイクロホン部１という。
【００２４】この場合、主要入力用マイクロホンＭ1か
らの主要入力音声は、図２に示すように、矢印ＡＲの正
面方向からの希望音声信号Ｓと、これと無相関と考えら
れる背面方向からの音声信号である雑音ｎ0とが加算さ
れたものである。一方、参照入力用マイクロホンＭ2か
らの参照入力音声信号ｎ1は、希望音声信号とは無相関
であるが、雑音ｎ0とは相関がある。適応フィルタ回路
８は、参照入力音声信号ｎ1をフィルタリングして信号
ｙを出力し、適応のアルゴリズムは、減算回路７の出力
である減算誤差ｅを最小にするように働く。
らの主要入力音声は、図２に示すように、矢印ＡＲの正
面方向からの希望音声信号Ｓと、これと無相関と考えら
れる背面方向からの音声信号である雑音ｎ0とが加算さ
れたものである。一方、参照入力用マイクロホンＭ2か
らの参照入力音声信号ｎ1は、希望音声信号とは無相関
であるが、雑音ｎ0とは相関がある。適応フィルタ回路
８は、参照入力音声信号ｎ1をフィルタリングして信号
ｙを出力し、適応のアルゴリズムは、減算回路７の出力
である減算誤差ｅを最小にするように働く。
【００２５】今、希望入力信号Ｓ、雑音信号ｎ0、参照
入力音声信号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 ・・・（１） なる。この（１）式の残差出力ｅ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］ ・・・（２） となる。適応フィルタ回路８が収束するものとすれば、
適応フィルタ回路８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］ ・・・（３） となる。
入力音声信号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 ・・・（１） なる。この（１）式の残差出力ｅ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］ ・・・（２） となる。適応フィルタ回路８が収束するものとすれば、
適応フィルタ回路８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］ ・・・（３） となる。
【００２６】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。
【００２７】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。
【００２８】次に、適応フィルタ回路８の具体例を図３
に示す。この具体例には、図３に示すように、ＦＩＲフ
ィルタ型の適応型線形結合器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６１1，６１2，・・・６１mの出力信
号と加重係数との乗算を行う加重回路６２0，６２1，６
２2，・・・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１の減算回路７に供給される。
に示す。この具体例には、図３に示すように、ＦＩＲフ
ィルタ型の適応型線形結合器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６１1，６１2，・・・６１mの出力信
号と加重係数との乗算を行う加重回路６２0，６２1，６
２2，・・・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１の減算回路７に供給される。
【００２９】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１に示す減算回路７から供給される残差信号ｅ
や、参照入力音声信号ｎ1に応じて形成される。このＬ
ＭＳ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１に示す減算回路７から供給される残差信号ｅ
や、参照入力音声信号ｎ1に応じて形成される。このＬ
ＭＳ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。
【００３０】今、時刻ｋにおける入力ベクトルＸkを、
図３にも示すように、 Ｘk＝［ｘ0k，ｘ1k，ｘ2k・・・ｘmk］T ・・・（４） 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３にも示すように、 Ｘk＝［ｘ0k，ｘ1k，ｘ2k・・・ｘmk］T ・・・（４） 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、
【００３１】
【数１】
【００３２】となる。
【００３３】そして、時刻ｋにおける加重ベクトルＷk
を、 Ｗk＝［ｗ0k，ｗ1k，ｗ2k・・・ｗmk］T ・・・（６） と定義すれば、上記（５）式に示した入出力関係は、 ｙk＝Ｘk T・Ｗk ・・・（７） 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 ・・・（８） となる。
を、 Ｗk＝［ｗ0k，ｗ1k，ｗ2k・・・ｗmk］T ・・・（６） と定義すれば、上記（５）式に示した入出力関係は、 ｙk＝Ｘk T・Ｗk ・・・（７） 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 ・・・（８） となる。
【００３４】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 ・・・（９） 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 ・・・（９） 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。
【００３５】こうして、減算回路７は、雑音、この例で
は背面方向からの音声信号が除去された、主として希望
音声信号からなる音声信号が得られる。
は背面方向からの音声信号が除去された、主として希望
音声信号からなる音声信号が得られる。
【００３６】このように適応フィルタ回路８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。
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。
【００３７】ところで、上述のように適応処理により参
照入力を用いて主要入力中の雑音を低減するには、前述
したように、希望音声と参照雑音とは無相関である必要
がある。このため、従来、この種の適応雑音キャンセラ
では、参照入力としては希望音声を収音しないように、
参照入力用マイクロホンに防音の工夫を凝らしたり、雑
音源のできるだけ近くに設置し、主要入力用マイクロホ
ンから離しておくなどの対策を取ることが行われてい
る。しかし、これではシステムが大きくなり、移動も困
難である。
照入力を用いて主要入力中の雑音を低減するには、前述
したように、希望音声と参照雑音とは無相関である必要
がある。このため、従来、この種の適応雑音キャンセラ
では、参照入力としては希望音声を収音しないように、
参照入力用マイクロホンに防音の工夫を凝らしたり、雑
音源のできるだけ近くに設置し、主要入力用マイクロホ
ンから離しておくなどの対策を取ることが行われてい
る。しかし、これではシステムが大きくなり、移動も困
難である。
【００３８】これに対して、この第１実施例のマイクロ
ホン装置では、音声の到来方向によって希望音声と雑音
とを区別する。そして、主要入力用マイクロホンＭ
1は、希望音声到来方向からの音声を収音できる指向特
性を有するような全指向性とされ、参照入力用マイクロ
ホンＭ2は、希望音声到来方向に感度を有しない、ある
いは低い感度の指向特性を有するような単一指向性とさ
れて、主要入力用マイクロホンＭ1で収音された音声中
の希望音声と、参照入力用マイクロホンＭ2で収音され
た雑音とが無相関となるようにする。
ホン装置では、音声の到来方向によって希望音声と雑音
とを区別する。そして、主要入力用マイクロホンＭ
1は、希望音声到来方向からの音声を収音できる指向特
性を有するような全指向性とされ、参照入力用マイクロ
ホンＭ2は、希望音声到来方向に感度を有しない、ある
いは低い感度の指向特性を有するような単一指向性とさ
れて、主要入力用マイクロホンＭ1で収音された音声中
の希望音声と、参照入力用マイクロホンＭ2で収音され
た雑音とが無相関となるようにする。
【００３９】次に、固定的な指向性を持つマイクロホン
Ｍ3は、比較的に超指向特性に近い固定指向性をもつマ
イクロホンである。そもそも固定指向性マイクロホンと
して求められるのは、前方（希望方向）に充分な感度を
持つ一方で、それ以外の方向の感度は低いほど良いとい
う、いわゆる鋭指向特性である。この第１実施例では、
この固定的な指向性を持つマイクロホンＭ3として、例
えば、ハイパーカーディオイド型マイクロホンやスーパ
ーカーディオイド型マイクロホンの鋭指向性マイクロホ
ンを用いている。以下、このマイクロホンＭ3を鋭指向
性マイクロホンＭ3とする。
Ｍ3は、比較的に超指向特性に近い固定指向性をもつマ
イクロホンである。そもそも固定指向性マイクロホンと
して求められるのは、前方（希望方向）に充分な感度を
持つ一方で、それ以外の方向の感度は低いほど良いとい
う、いわゆる鋭指向特性である。この第１実施例では、
この固定的な指向性を持つマイクロホンＭ3として、例
えば、ハイパーカーディオイド型マイクロホンやスーパ
ーカーディオイド型マイクロホンの鋭指向性マイクロホ
ンを用いている。以下、このマイクロホンＭ3を鋭指向
性マイクロホンＭ3とする。
【００４０】この鋭指向性マイクロホンＭ3と上記適応
マイクロホン部１の出力信号は、エネルギー算出部６及
び切換スイッチ部４に供給される。以下、このエネルギ
ー算出部６及び切換スイッチ部４と、比較部３について
説明する。
マイクロホン部１の出力信号は、エネルギー算出部６及
び切換スイッチ部４に供給される。以下、このエネルギ
ー算出部６及び切換スイッチ部４と、比較部３について
説明する。
【００４１】レベル検出部であるエネルギー算出部６
は、鋭指向性マイクロホンＭ3と上記適応マイクロホン
部１の出力信号を一定長の長さを持ったウィンドウで随
時切り出し、該切り出し区間でのエネルギーの総和を算
出している。このエネルギーの総和は、切り出し区間の
データ各サンプルの二乗値の総てを加算したものであ
る。この場合に用いられるウィンドウとしては、方形
窓、ハニング窓、ハミング窓等の各種窓を用いることが
できる。ウィンドウ長としては、例えば、約４２ｍｓｅ
ｃのように非常に短い時間である。
は、鋭指向性マイクロホンＭ3と上記適応マイクロホン
部１の出力信号を一定長の長さを持ったウィンドウで随
時切り出し、該切り出し区間でのエネルギーの総和を算
出している。このエネルギーの総和は、切り出し区間の
データ各サンプルの二乗値の総てを加算したものであ
る。この場合に用いられるウィンドウとしては、方形
窓、ハニング窓、ハミング窓等の各種窓を用いることが
できる。ウィンドウ長としては、例えば、約４２ｍｓｅ
ｃのように非常に短い時間である。
【００４２】比較器３は、エネルギー算出部６が一定長
の切り出し窓区間で算出した鋭指向性マイクロホンＭ3
と上記適応マイクロホン部１の出力信号のパワーを比較
し、小さいエネルギーの方の出力信号がどちらであるか
という情報を切り換えスイッチ４に供給する。
の切り出し窓区間で算出した鋭指向性マイクロホンＭ3
と上記適応マイクロホン部１の出力信号のパワーを比較
し、小さいエネルギーの方の出力信号がどちらであるか
という情報を切り換えスイッチ４に供給する。
【００４３】切り換えスイッチ部４は、比較器３から供
給された上記情報に応じて、その切り出し窓区間内で、
小さなエネルギーを持つ方の出力信号を出力端子５から
出力する。
給された上記情報に応じて、その切り出し窓区間内で、
小さなエネルギーを持つ方の出力信号を出力端子５から
出力する。
【００４４】ここで、切り換えスイッチ部４が小さいエ
ネルギーを持つ出力信号を選択するのは、小さいエネル
ギーを持つ出力信号の方が雑音成分を含んでいないため
である。雑音信号としては、背景雑音の他に、拡散音場
や残響音場で顕著に見られる伝送信号の有無に関係ない
暗騒音がある。この暗騒音は、波形がランダムであり、
例えば、２方向において収音した場合を考慮すると無相
関である。このため、適応マイクロホン部１だけで、全
体的な雑音を低減しようとすると、減算回路７により波
形がランダムな暗騒音が加算されてしまう。このため、
この第１実施例では、出力信号のエネルギーレベルを比
較し、該エネルギーレベルの小さい方の出力信号（適応
マイクロホン部１又はマイクロホンＭ3の出力信号）を
出力している。
ネルギーを持つ出力信号を選択するのは、小さいエネル
ギーを持つ出力信号の方が雑音成分を含んでいないため
である。雑音信号としては、背景雑音の他に、拡散音場
や残響音場で顕著に見られる伝送信号の有無に関係ない
暗騒音がある。この暗騒音は、波形がランダムであり、
例えば、２方向において収音した場合を考慮すると無相
関である。このため、適応マイクロホン部１だけで、全
体的な雑音を低減しようとすると、減算回路７により波
形がランダムな暗騒音が加算されてしまう。このため、
この第１実施例では、出力信号のエネルギーレベルを比
較し、該エネルギーレベルの小さい方の出力信号（適応
マイクロホン部１又はマイクロホンＭ3の出力信号）を
出力している。
【００４５】したがって、この第１実施例のマイクロホ
ン装置は、希望方向を除いた方向からの雑音と暗騒音を
最も低減した音声を上記一定長の切り出し区間毎に出力
することができる。このため、この第１実施例は、小型
の構成でありながら、暗騒音などの影響で適応マイクロ
ホン部１の出力の指向特性が著しく損なわれたり暗騒音
が増幅されてしまうような場合でも、鋭指向性マイクロ
ホンから一時的に鋭指向性を持つ信号を出力でき、超指
向性を得ることができる。
ン装置は、希望方向を除いた方向からの雑音と暗騒音を
最も低減した音声を上記一定長の切り出し区間毎に出力
することができる。このため、この第１実施例は、小型
の構成でありながら、暗騒音などの影響で適応マイクロ
ホン部１の出力の指向特性が著しく損なわれたり暗騒音
が増幅されてしまうような場合でも、鋭指向性マイクロ
ホンから一時的に鋭指向性を持つ信号を出力でき、超指
向性を得ることができる。
【００４６】次に、第２実施例について、図４を参照し
ながら説明する。この第２実施例は、上記図１に示した
第１実施例の構成と同様に、適応マイクロホン部１と、
エネルギー算出部６と、比較器３と、切り換えスイッチ
４とを有して成るが、図１に示した鋭指向性マイクロホ
ンＭ3を備えていない。鋭指向性マイクロホンＭ3の代わ
りに、指向性マイクロホン部９を有している。
ながら説明する。この第２実施例は、上記図１に示した
第１実施例の構成と同様に、適応マイクロホン部１と、
エネルギー算出部６と、比較器３と、切り換えスイッチ
４とを有して成るが、図１に示した鋭指向性マイクロホ
ンＭ3を備えていない。鋭指向性マイクロホンＭ3の代わ
りに、指向性マイクロホン部９を有している。
【００４７】この指向性マイクロホン部９は、主要入力
用マイクロホンＭ1からの主要入力と参照入力用マイク
ロホンＭ2からの参照入力とを混合して上記鋭指向性マ
イクロホンＭ3が出力するのと同じような出力信号を得
ている。すなわち、主要入力からアンプ１０にて増幅し
た参照入力を減算回路１１にて減算している。
用マイクロホンＭ1からの主要入力と参照入力用マイク
ロホンＭ2からの参照入力とを混合して上記鋭指向性マ
イクロホンＭ3が出力するのと同じような出力信号を得
ている。すなわち、主要入力からアンプ１０にて増幅し
た参照入力を減算回路１１にて減算している。
【００４８】参照入力用マイクロホンＭ2が収音してい
る参照入力とは、希望音声信号到来方向に対して角度１
８０゜の背面方向からの雑音信号である。この雑音信号
を例えばアンプ１０にて１．５倍した値を上記主要入力
である希望音声信号から減算すると、図５に示すような
ポーラパターンの出力信号を得ることができる。この図
５に示すようなポーラパターンは、鋭指向性を表してお
り、この第２実施例の指向性マイクロホン部９は、第１
実施例にて用いた鋭指向性マイクロホン3と等価の出力
を得ることができることが分かる。
る参照入力とは、希望音声信号到来方向に対して角度１
８０゜の背面方向からの雑音信号である。この雑音信号
を例えばアンプ１０にて１．５倍した値を上記主要入力
である希望音声信号から減算すると、図５に示すような
ポーラパターンの出力信号を得ることができる。この図
５に示すようなポーラパターンは、鋭指向性を表してお
り、この第２実施例の指向性マイクロホン部９は、第１
実施例にて用いた鋭指向性マイクロホン3と等価の出力
を得ることができることが分かる。
【００４９】この指向性マイクロホン部９と適応マイク
ロホン部１の出力信号は、エネルギー算出部６と切り換
えスイッチ４に供給される。
ロホン部１の出力信号は、エネルギー算出部６と切り換
えスイッチ４に供給される。
【００５０】エネルギー算出部６は、指向性マイクロホ
ン部９と上記適応マイクロホン部１の出力信号を一定長
の長さを持ったウィンドウで随時切り出し、該切り出し
区間でのエネルギーの総和を算出している。このエネル
ギーの総和は、切り出し区間のデータ各サンプルの二乗
値の総てを加算したものである。この場合に用いられる
ウィンドウとしては、上記第１実施例と同様、方形窓、
ハニング窓、ハミング窓等の各種窓を用いることができ
る。
ン部９と上記適応マイクロホン部１の出力信号を一定長
の長さを持ったウィンドウで随時切り出し、該切り出し
区間でのエネルギーの総和を算出している。このエネル
ギーの総和は、切り出し区間のデータ各サンプルの二乗
値の総てを加算したものである。この場合に用いられる
ウィンドウとしては、上記第１実施例と同様、方形窓、
ハニング窓、ハミング窓等の各種窓を用いることができ
る。
【００５１】比較器３は、エネルギー算出部６が一定長
の切り出し窓区間で算出した指向性マイクロホン部９と
上記適応マイクロホン部１の出力信号のパワーを比較
し、小さいエネルギーの方の出力信号がどちらであるか
という情報を切り換えスイッチ４に供給する。
の切り出し窓区間で算出した指向性マイクロホン部９と
上記適応マイクロホン部１の出力信号のパワーを比較
し、小さいエネルギーの方の出力信号がどちらであるか
という情報を切り換えスイッチ４に供給する。
【００５２】切り換えスイッチ部４は、比較器３から供
給された上記情報に応じて、その切り出し窓区間内で、
小さなエネルギーを持つ方の出力信号を出力端子５から
出力する。
給された上記情報に応じて、その切り出し窓区間内で、
小さなエネルギーを持つ方の出力信号を出力端子５から
出力する。
【００５３】この第２実施例における暗騒音入射時の効
果を図６を参照しながら以下に説明する。この図６は、
希望方向から女性音声が到来し、一方でノイズ分音声と
して側方及び後方から別の女性音声及び男性音声がそれ
ぞれ到来した場合に、さらに各音声と同程度のレベルの
暗騒音が加わった状況における効果を示している図であ
る。横軸のＡは、適応マイクロホン部１のみの場合を示
しており、Ｂはこの第２実施例の効果を示している。直
線ＳNで結んだ三角点は、希望音声到来方向を除いた方
向からの雑音の低減量を示している。また、直線ＳBで
結んだ黒点は、暗騒音の低減量を示している。ノイズ音
声の低減に関しては、適応マイクロホン部１のみでもか
なりの低減量を得ることができるが、暗騒音の低減はま
まならずかえって増加させてしまっている。これに比
べ、本第２実施例では、暗騒音を著しく低減できる上
に、ノイズ音声の低減量も適応マイクロホン部１のみの
場合を上回っている。
果を図６を参照しながら以下に説明する。この図６は、
希望方向から女性音声が到来し、一方でノイズ分音声と
して側方及び後方から別の女性音声及び男性音声がそれ
ぞれ到来した場合に、さらに各音声と同程度のレベルの
暗騒音が加わった状況における効果を示している図であ
る。横軸のＡは、適応マイクロホン部１のみの場合を示
しており、Ｂはこの第２実施例の効果を示している。直
線ＳNで結んだ三角点は、希望音声到来方向を除いた方
向からの雑音の低減量を示している。また、直線ＳBで
結んだ黒点は、暗騒音の低減量を示している。ノイズ音
声の低減に関しては、適応マイクロホン部１のみでもか
なりの低減量を得ることができるが、暗騒音の低減はま
まならずかえって増加させてしまっている。これに比
べ、本第２実施例では、暗騒音を著しく低減できる上
に、ノイズ音声の低減量も適応マイクロホン部１のみの
場合を上回っている。
【００５４】したがって、この第２実施例のマイクロホ
ン装置は、希望方向を除いた方向からの雑音及び暗騒音
を最も低減した音声を上記一定長の切り出し区間毎に出
力することができる。このため、この第２実施例は、さ
らに小型の構成でありながら、暗騒音などの影響で適応
マイクロホン部１の出力の指向特性が著しく損なわれた
り暗騒音が増幅されてしまうような場合でも、指向性マ
イクロン部９から一時的に鋭指向性を持つ信号を出力で
き、超指向性を得ることができる。
ン装置は、希望方向を除いた方向からの雑音及び暗騒音
を最も低減した音声を上記一定長の切り出し区間毎に出
力することができる。このため、この第２実施例は、さ
らに小型の構成でありながら、暗騒音などの影響で適応
マイクロホン部１の出力の指向特性が著しく損なわれた
り暗騒音が増幅されてしまうような場合でも、指向性マ
イクロン部９から一時的に鋭指向性を持つ信号を出力で
き、超指向性を得ることができる。
【００５５】次に、第３実施例について、図７を参照し
ながら説明する。この第３実施例は、上記図４に示した
第２実施例の構成と同様に、適応マイクロホン部１と、
指向性マイクロホン部９と、エネルギー算出部６と、比
較器３と、切り換えスイッチ４とを有して成るが、さら
に、暗騒音レベルを検出する役割を果たす比較器１２を
備えている。
ながら説明する。この第３実施例は、上記図４に示した
第２実施例の構成と同様に、適応マイクロホン部１と、
指向性マイクロホン部９と、エネルギー算出部６と、比
較器３と、切り換えスイッチ４とを有して成るが、さら
に、暗騒音レベルを検出する役割を果たす比較器１２を
備えている。
【００５６】比較器１２は、主要入力用マイクロホンＭ
1からの主要入力と参照入力用マイクロホンＭ2からの参
照入力とを比較して、その比較結果から暗騒音のレベル
を検出している。すなわち、比較器１２は暗騒音検出手
段である。暗騒音は、残響音場又は拡散音場において特
に顕著にみられるような伝送信号の有無に関係なく存在
し波形がランダムな雑音である。無指向性マイクロホン
である主要入力用マイクロホンＭ1の残響音場又は拡散
音場における周波数特性は、自由音場の場合のそれと殆
ど変化ないが、有指向性マイクロホンである参照入力用
マイクロホンＭ2の残響音場又は拡散音場における周波
数特性は低音域において高くなる。このような性質を利
用することにより、比較器１２は暗騒音を検出してい
る。具体的には、比較器１２において、参照入力用マイ
クロホンＭ2から供給される出力信号のレベルが大きい
と検知されると、該比較器１２は切り換えスイッチ４に
暗騒音が多い環境であるという情報を供給する。
1からの主要入力と参照入力用マイクロホンＭ2からの参
照入力とを比較して、その比較結果から暗騒音のレベル
を検出している。すなわち、比較器１２は暗騒音検出手
段である。暗騒音は、残響音場又は拡散音場において特
に顕著にみられるような伝送信号の有無に関係なく存在
し波形がランダムな雑音である。無指向性マイクロホン
である主要入力用マイクロホンＭ1の残響音場又は拡散
音場における周波数特性は、自由音場の場合のそれと殆
ど変化ないが、有指向性マイクロホンである参照入力用
マイクロホンＭ2の残響音場又は拡散音場における周波
数特性は低音域において高くなる。このような性質を利
用することにより、比較器１２は暗騒音を検出してい
る。具体的には、比較器１２において、参照入力用マイ
クロホンＭ2から供給される出力信号のレベルが大きい
と検知されると、該比較器１２は切り換えスイッチ４に
暗騒音が多い環境であるという情報を供給する。
【００５７】そして、この暗騒音の高レベル情報を受け
取った切り換えスイッチ４は、その切り換えを指向性マ
イクロホン部９からの出力信号選択に合わせる。
取った切り換えスイッチ４は、その切り換えを指向性マ
イクロホン部９からの出力信号選択に合わせる。
【００５８】一方、比較器１２が高レベルの暗騒音を検
出しないときには、切り換えスイッチ４は、適応マイク
ロホン部１からの出力信号を選択出力するようにしてい
る。
出しないときには、切り換えスイッチ４は、適応マイク
ロホン部１からの出力信号を選択出力するようにしてい
る。
【００５９】ここで、エネルギー算出部６、比較器３、
切り換えスイッチ４の動作については説明を省略する。
なお、切り換えスイッチ４の周辺の構成は、図８に示す
ような具体例とすることもできる。すなわち、図８にお
いて、状態検出部２４に比較器１２からの検出信号と比
較器３からの検出信号とを判断させて切り換えスイッチ
４の切り換えを制御させる。ただし、この状態検出器２
４は、暗騒音が多い場合には、たとえ、適応マイクロホ
ン部１の出力のエネルギーが指向性マイクロホン部９の
それよりも小さい場合でも、比較器１２の比較結果を優
先させる動作を行う。
切り換えスイッチ４の動作については説明を省略する。
なお、切り換えスイッチ４の周辺の構成は、図８に示す
ような具体例とすることもできる。すなわち、図８にお
いて、状態検出部２４に比較器１２からの検出信号と比
較器３からの検出信号とを判断させて切り換えスイッチ
４の切り換えを制御させる。ただし、この状態検出器２
４は、暗騒音が多い場合には、たとえ、適応マイクロホ
ン部１の出力のエネルギーが指向性マイクロホン部９の
それよりも小さい場合でも、比較器１２の比較結果を優
先させる動作を行う。
【００６０】なお、この第３実施例で用いられる切り換
えスイッチ４内部の具体例を図９に示す。この図９のよ
うにすれば、暗騒音のレベルが高いときには、比較器１
２の検出結果によって制御されるスイッチＳＷ2を優先
させることができるので、指向性マイクロホン部９の出
力を出力端子５から出力することができる。
えスイッチ４内部の具体例を図９に示す。この図９のよ
うにすれば、暗騒音のレベルが高いときには、比較器１
２の検出結果によって制御されるスイッチＳＷ2を優先
させることができるので、指向性マイクロホン部９の出
力を出力端子５から出力することができる。
【００６１】また、切り換えスイッチ４を図１０のよう
な具体例としておいてもよい。この場合も、スイッチＳ
Ｗ2の切り換えを優先させている。
な具体例としておいてもよい。この場合も、スイッチＳ
Ｗ2の切り換えを優先させている。
【００６２】以上より、この第３実施例では、小型の構
成でありながら、暗騒音などの影響で適応マイクロホン
部１の出力の指向特性が著しく損なわれたり暗騒音が増
幅されてしまうような場合でも、指向性マイクロン部９
から一時的に鋭指向性を持つ信号を出力でき、超指向性
を得ることができる。
成でありながら、暗騒音などの影響で適応マイクロホン
部１の出力の指向特性が著しく損なわれたり暗騒音が増
幅されてしまうような場合でも、指向性マイクロン部９
から一時的に鋭指向性を持つ信号を出力でき、超指向性
を得ることができる。
【００６３】なお、本発明に係るマイクロホン装置は、
上記第１乃至第３実施例にのみ限定されるものではな
く、例えば、比較器は出力信号のエネルギーの総和を比
較するだけでなく、出力信号の振幅、波高値等を比較し
てもよい。また、レベル検出手段は、瞬時瞬時に各出力
信号のレベルを検出するようにしてもよい。
上記第１乃至第３実施例にのみ限定されるものではな
く、例えば、比較器は出力信号のエネルギーの総和を比
較するだけでなく、出力信号の振幅、波高値等を比較し
てもよい。また、レベル検出手段は、瞬時瞬時に各出力
信号のレベルを検出するようにしてもよい。
【００６４】また、上述したマイクロホン装置は、カメ
ラ一体型ＶＴＲの収音マイクロホン装置として用いられ
ることはもちろん、業務用ビデオカメラや、測定用マイ
クロホン装置など、すべてのマイクロホン装置に適用可
能である。
ラ一体型ＶＴＲの収音マイクロホン装置として用いられ
ることはもちろん、業務用ビデオカメラや、測定用マイ
クロホン装置など、すべてのマイクロホン装置に適用可
能である。
【００６５】
【発明の効果】本発明に係るマイクロホン装置は、参照
入力用マイクロホンからの音声信号を適応処理して得ら
れた適応処理信号を主要入力用マイクロホンから減算
し、該減算出力のパワーを最小とするように適応処理を
行う適応マイクロホン手段と、固定的な指向性を持つ指
向性マイクロホン手段と、上記適応マイクロホン手段と
上記指向性マイクロホン手段の出力信号のレベルを検出
するレベル検出手段と、上記レベル検出手段が検出した
上記適応マイクロホン手段と上記指向性マイクロホン手
段の出力信号のレベルを比較する比較手段と、上記比較
手段の比較の結果に応じ、どちらか小さい出力信号レベ
ルを持つ上記適応マイクロホン手段又は上記指向性マイ
クロホン手段の出力を切り換えて出力する切り換え手段
とを有するので、希望方向を除いた方向からの雑音を最
も低減した音声を上記一定長の切り出し区間毎に出力す
ることができる。また、暗騒音が入射してしまう環境下
にあっても該暗騒音に対して多くの低減量を得ることが
でき、かつ、希望方向以外からの雑音に対しても多くの
低減量を得ることができ、超指向性を非常に小型の構成
で得ることができる。
入力用マイクロホンからの音声信号を適応処理して得ら
れた適応処理信号を主要入力用マイクロホンから減算
し、該減算出力のパワーを最小とするように適応処理を
行う適応マイクロホン手段と、固定的な指向性を持つ指
向性マイクロホン手段と、上記適応マイクロホン手段と
上記指向性マイクロホン手段の出力信号のレベルを検出
するレベル検出手段と、上記レベル検出手段が検出した
上記適応マイクロホン手段と上記指向性マイクロホン手
段の出力信号のレベルを比較する比較手段と、上記比較
手段の比較の結果に応じ、どちらか小さい出力信号レベ
ルを持つ上記適応マイクロホン手段又は上記指向性マイ
クロホン手段の出力を切り換えて出力する切り換え手段
とを有するので、希望方向を除いた方向からの雑音を最
も低減した音声を上記一定長の切り出し区間毎に出力す
ることができる。また、暗騒音が入射してしまう環境下
にあっても該暗騒音に対して多くの低減量を得ることが
でき、かつ、希望方向以外からの雑音に対しても多くの
低減量を得ることができ、超指向性を非常に小型の構成
で得ることができる。
【図１】本発明の第１実施例のマイクロホン装置の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】図１に示したマイクロホン装置の適応マイクロ
ホン部に用いられる主要入力用マイクロホンと参照入力
用マイクロホンの指向性を示す図である。
ホン部に用いられる主要入力用マイクロホンと参照入力
用マイクロホンの指向性を示す図である。
【図３】適応マイクロホン部の適応フィルタ回路のブロ
ック図である。
ック図である。
【図４】本発明の第２実施例のマイクロホン装置のブロ
ック図である。
ック図である。
【図５】図４に示した第２実施例のマイクロホン装置の
指向性マイクロホン部９の指向性を示す図である。
指向性マイクロホン部９の指向性を示す図である。
【図６】第２実施例の効果を説明するための図である。
【図７】本発明の第３実施例のマイクロホン装置のブロ
ック図である。
ック図である。
【図８】図７に示した第３実施例のマイクロホン装置の
切り換えスイッチ周辺の具体例を示すブロック図であ
る。
切り換えスイッチ周辺の具体例を示すブロック図であ
る。
【図９】切り換えスイッチの具体例を示すブロック図で
ある。
ある。
【図１０】切り換えスイッチの具体例を示すブロック図
である。
である。
【図１１】従来の適応マイクロホン装置の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
１ 適応マイクロホン部 ３ 比較器 ４ 切り換えスイッチ ６ エネルギー算出部 ７ 減算回路 ８ 適応フィルタ回路 ９ 指向性マイクロホン部
───────────────────────────────────────────────────── 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５−316587（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−39192（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−81858（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04R 3/00 320 H04R 1/40 320 H04R 3/02
Claims (7)
- 【請求項１】 参照入力用マイクロホンからの音声信号
を適応処理して得られた適応処理信号を主要入力用マイ
クロホンから減算し、該減算出力のパワーを最小とする
ように適応処理を行う適応マイクロホン手段と、 固定的な指向性を持つ指向性マイクロホン手段と、 上記適応マイクロホン手段と上記指向性マイクロホン手
段の出力信号のレベルを検出するレベル検出手段と、 上記レベル検出手段が検出した上記適応マイクロホン手
段と上記指向性マイクロホン手段の出力信号のレベルを
比較する比較手段と、 上記比較手段の比較の結果に応じ、上記適応マイクロホ
ン手段の出力または上記指向性マイクロホン手段の出力
のいずれか出力信号レベルが小さい出力を選択的に切り
換えて出力する切り換え手段とを有することを特徴とす
るマイクロホン装置。 - 【請求項２】 上記指向性マイクロホン手段は、上記主
要入力用マイクロホンと上記参照入力用マイクロホンか
らのそれぞれの音声信号を混合することにより、上記固
定的な指向特性を有することを特徴とする請求項１記載
のマイクロホン装置。 - 【請求項３】 入射する暗騒音が多い状態であるかどう
かを検出する暗騒音状態検出手段をさらに備え、 上記切り換え手段は、上記暗騒音状態検出手段の出力と
上記比較手段の出力に応じて、上記適応マイクロホン手
段又は上記指向性マイクロホン手段の出力を選択して出
力することを特徴とする請求項１記載のマイクロホン装
置。 - 【請求項４】 上記暗騒音状態検出手段は、無指向性マ
イクロホンと有指向性マイクロホンのそれぞれの出力信
号レベルを比較することにより上記暗騒音の状態を検出
することを特徴とする請求項３記載のマイクロホン装
置。 - 【請求項５】 上記無指向性マイクロホンと有指向性マ
イクロホンの出力信号は、上記主要入力用マイクロホン
と上記参照入力用マイクロホンの出力信号より得ること
を特徴とする請求項４記載のマイクロホン装置。 - 【請求項６】 上記レベル検出手段、上記比較手段およ
び上記切り換え手段は、一定の時間毎にそれぞれの動作
を行うことを特徴とする請求項１記載のマイクロホン装
置。 - 【請求項７】 上記レベル検出手段は、上記適応マイク
ロホン手段及び上記指向性マイクロホン手段の各出力信
号を一定時間長の窓で随時切り出し、該切り出し区間で
のエネルギー総和を算出することを特徴とする請求項１
記載のマイクロホン装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3052094A JP3189555B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | マイクロホン装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3052094A JP3189555B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | マイクロホン装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07240991A JPH07240991A (ja) | 1995-09-12 |
| JP3189555B2 true JP3189555B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=12306097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3052094A Expired - Fee Related JP3189555B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | マイクロホン装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3189555B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6766029B1 (en) | 1997-07-16 | 2004-07-20 | Phonak Ag | Method for electronically selecting the dependency of an output signal from the spatial angle of acoustic signal impingement and hearing aid apparatus |
| EP1657960B1 (en) | 2004-11-16 | 2013-06-26 | Oticon A/S | Method for detection of ultrasound in a listening device with two or more microphones, and listening device with two or more microphones |
| CN102111697B (zh) * | 2009-12-28 | 2015-03-25 | 歌尔声学股份有限公司 | 一种麦克风阵列降噪控制方法及装置 |
-
1994
- 1994-02-28 JP JP3052094A patent/JP3189555B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07240991A (ja) | 1995-09-12 |
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