JP3301445B2

JP3301445B2 - 音声入力装置

Info

Publication number: JP3301445B2
Application number: JP24855992A
Authority: JP
Inventors: 仁大久保; 徹佐々木; 崇行水内; 薫行徳
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-08-25
Filing date: 1992-08-25
Publication date: 2002-07-15
Anticipated expiration: 2017-07-15
Also published as: JPH0675591A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、希望音声入力方向以
外の方向からの不要信号（雑音）を低減ないし除去する
音声入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、カメラ一体型ＶＴＲに使用する
音声入力装置としては、被写体方向からの音声のみをピ
ックアップし、撮影者側やその他の方向からの音声を除
去するようにすることが望まれる。

【０００３】このように、特定の方向からの音声入力の
みをピックアップする音声入力装置としては、一般に
は、例えば図７に示すような単一指向性のマイクロホン
が使用されている。また、無指向性の２個のマイクロホ
ンを使用し、一方のマイクロホンの出力に対してアナロ
グ的に位相を調整する回路を付加し、その回路の出力と
他方のマイクロホンの出力とを合成して、特定の入射方
向に高い感度の指向性を持たせる方法も知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
場合、単一指向性とはいっても、特定の方向からの音声
入力に対してヌル（感度ゼロ）が存在するだけで、最も
高い感度の入射方向以外の他の方向にも感度を有するも
のとなっている。このため、最も高い感度の入射方向を
希望音声の入射方向に向けて設置した場合、図７の特性
図から明らかなように、その希望音声と全く逆方向から
の不要音声は、除去あるいは低減することができるが、
不要音声の入力方向が、希望音声入力方向に対して横方
向の場合には、希望音声に比べ、例えば１／２の大きさ
で収音されてしまう。

【０００５】また、除去及び低減可能な希望音声方向と
は逆方向からの不要音声であっても、その音声レベルが
大きい場合には、低減することができずに、所定の音圧
レベルで収音されてしまう。

【０００６】この発明は、以上の点にかんがみ、不要音
声の入力方向が変わっても常にその不要音声を除去ない
し低減することができると共に、不要音声の入力レベル
の大きさに関係なく、除去ないし低減することができる
音声入力装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明による音声入力装置は、希望音声を収音す
るための主要入力用マイクロホンと、前記主要入力用マ
イクロホンに対して、前記希望音声の前記主要マイクロ
ホンへの到来方向と逆方向に所定の間隔を隔てて配置さ
れた参照入力用マイクロホンと、前記参照入力用マイク
ロホンの出力音声信号を所定の時間だけ遅延させる遅延
手段と、前記遅延手段の出力信号から前記主要入力用マ
イクロホンの出力音声信号中の不要信号成分に近似する
信号を形成する適応フィルタ手段と、前記主要入力用マ
イクロホンの出力音声信号から、前記適応フィルタ手段
の出力信号を用いて前記不要信号を低減ないし除去する
ための合成手段と、前記合成手段の出力パワーが最小化
されるように前記適応フィルタ手段を調整する手段とを
備え、前記遅延手段での遅延量と、前記適応フィルタ手
段での最大遅延量との和が、希望音声到来方向からの音
声入力に対しては低減効果がなく、希望音声到来方向以
外からの音声入力に対しては低減効果があるような値に
選定されてなることを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記のこの発明の構成においては、希望音声は
主要入力用マイクロホン１１と、参照入力用マイクロホ
ン２１との両方に収音されるが、両マイクロホンの設置
間隔分の遅延時間だけ、参照入力用マイクロホン２１に
入力される希望音声は遅延される。また、この参照入力
用マイクロホン２１の出力音声信号は、遅延手段によ
り、さらに、遅延されるので、主要入力用マイクロホン
１１の出力音声中の希望音声成分とは無相関になる。

【０００９】したがって、合成回路で、主要入力用マイ
クロホン１１の出力音声信号から適応フィルタ手段２５
の出力信号を減算しても、希望音声が低減されてしまう
ことはない。

【００１０】一方、不要音声も参照入力用マイクロホン
２１と、主要入力用マイクロホン１１とで収音され、そ
の入射方向に応じた遅延時間だけ、主要入力用マイクロ
ホン１１に入力される不要音声は参照入力用マイクロホ
ン２１の入力時点よりも遅延される。しかし、参照入力
用マイクロホンの出力音声信号は、遅延手段２４により
遅延される。したがって、合成手段１４の２つの入力信
号のタイミングで見ると、主要入力用マイクロホンの出
力音声信号中の不要信号成分と、参照入力用マイクロホ
ンの出力音声信号中の不要信号成分とは、時間的に一致
するタイミングとなる。そして、両不要信号成分の振幅
は、適応フィルタ手段で一致するように調整されるの
で、合成手段１４では、不要信号成分が主要入力用マイ
クロホン１１の出力音声信号中から除去、低減されるも
のである。

【００１１】この場合、参照入力用マイクロホン２１に
収音される不要音声の入射方向が変化しても、低減され
るものである。しかも、不要音声の入力レベルに関係な
く、合成手段で不要信号が低減ないし除去される。

【００１２】

【実施例】以下、この発明による音声入力装置の一実施
例を図を参照しながら説明するが、この発明において
は、適応雑音低減処理の考えを使用するので、この発明
の一実施例を説明する前に、この適応雑音低減処理につ
いて説明する。

【００１３】図３は、適応雑音低減処理システムの基本
的構成のブロック図で、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。遅延回路３は、主要入力端子１に入力される主要入
力信号と、参照入力端子２に入力される参照入力信号と
の間に時間遅延が無いとした場合に、適応フィルタ回路
５での時間遅延分を補正するためのものである。また、
参照入力端子２を通じて入力された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。そして、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。

【００１４】この雑音低減装置においては、主要入力端
子１には、希望信号ｓと、これと無相関の雑音ｎ0 とが
加算されたものが入力される。一方、参照入力端子２に
は、雑音ｎ1 が入力される。この参照入力の雑音ｎ1
は、希望信号とは無相関であるが、雑音ｎ0 とは相関が
あるようにされる。

【００１５】適応フィルタ回路５は、参照入力雑音ｎ1
をフィルタリングして、雑音ｎ0 に近似する信号、すな
わち、雑音ｎ0 と同相、等振幅の信号ｙを出力する。こ
の適応フィルタ回路５の出力信号として、雑音ｎ0 と逆
相、等振幅の信号−ｙを得るようにすることもできる。
合成回路４では、遅延回路３の出力信号から適応フィル
タ回路５の出力信号を減算（出力信号が、雑音ｎ0 と逆
相の信号−ｙの場合には加算）する処理が行なわれる。

【００１６】適応フィルタ回路５における適応のアルゴ
リズムは、合成回路４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、今、ｓ，ｎ
0 ，ｎ1 ，ｙが統計的に定常であり、平均値が０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、ｓがｎ0 と、
また、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
調整されるものである。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。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ｎ0 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。

【００１７】なお、適応フィルタ回路５はアナログ信号
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。適応フィルタ回路５を、デ
ジタルフィルタを用いて実現した場合の例を図４に示
す。この例は、適応のアルゴリズムとして、いわゆるＬ
ＭＳ（最小平均自乗）法を使用する。

【００１８】図４に示すように、この例では、ＦＩＲフ
ィルタ型の適応線形結合器３００を使用する。これは、
それぞれ単位サンプリング時間の遅延時間Ｚ^-1（＝τ）
を有する複数個の遅延素子ＤＬ１，ＤＬ２，……ＤＬｍ
（ｍは正の整数）と、入力雑音ｎ1 及び各遅延素子ＤＬ
１，ＤＬ２，……ＤＬｍの出力信号と加重係数との掛け
算を行う加重回路ＭＸ０，ＭＸ１，ＭＸ２，……ＭＸｍ
と、加重回路ＭＸ０〜ＭＸｍの出力を加算する加算回路
３１０を備える。加算回路３１０の出力はｙである。

【００１９】加重回路ＭＸ０〜ＭＸｍ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３２０で、合成回路４からの残差信号ｅに基づいて
形成される。このＬＭＳ演算回路３２０で実行されるア
ルゴリズムは、次のようになる。

【００２０】今、時刻k における入力ベクトルＸ_kを、
図４にも示すように、Ｘ_k＝［ｘ_0k ｘ_1k ｘ_2k ・・・ｘ_mk］^T とし、出力をｙ_k、加重係数をｗ_jk（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、

【００２１】

【数１】となる。

【００２２】そして、時刻k における加重ベクトルＷ_k
を、Ｗ_k＝［ｗ_0k ｗ_1k ｗ_2k ・・・ｗ_mk］^T と定義すれば、入出力関係は、ｙ_k＝Ｘ_k ^T・Ｗ_k で与えられる。ここで、希望の応答をｄ_kとすれば、残
差ｅ_kは次のように表される。ｅ_k＝ｄ_k−ｙ_k ＝ｄ_k−Ｘ_k ^T・Ｗ_k ＬＭＳ法では、加重ベクトルの更新を、Ｗ_k+1＝Ｗ_k＋２μ・ｅ_k・Ｘ_k なる式により順次行っていく。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。

【００２３】次に、以上説明した適応雑音低減処理を使
用したこの発明による音声入力装置の一実施例のブロッ
ク図を図１に示す。この例では、適応フィルタ回路は、
前述した図４の構成のデジタルフィルタを用いたものが
使用される。また、合成回路４としては、減算回路が用
いられる。

【００２４】図１において、１１は希望音声を収音する
ための主要入力用マイクロホン、２１は雑音として除去
したい方向の不要音声を収音するための参照入力用マイ
クロホンである。この例の場合には、主要入力用マイク
ロホン１１及び参照入力用マイクロホン２１は、共に、
図２に示すように、無指向性のマイクロホンで構成され
る。また、主要入力用マイクロホン１１と参照入力用マ
イクロホン２１とは、図２に示すように、距離ｄだけ離
して配置される。

【００２５】この例は、希望音声の到来方向は、主とし
て、図２において矢印ＡＲで示すように、図上、上方か
ら下方に向かう方向である。この例では、この方向ＡＲ
に対して約９０°〜約２７０°異なる方向からの音声を
不要音声（雑音）として低減ないし除去するようにする
音声入力装置を実現するようにする。

【００２６】そして、主要入力用マイクロホン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、アンプ１２を介してＡ／Ｄコンバータ１３に供給さ
れて、デジタル信号に変換され、減算回路１４に供給さ
れる。

【００２７】また、参照入力用マイクロホン２１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、
アンプ２２を介してＡ／Ｄコンバータ２３に供給され
て、デジタル信号に変換される。このＡ／Ｄコンバータ
２３からのデジタル信号は、遅延回路２４を介して適応
フィルタ回路２５に供給される。そして、この適応フィ
ルタ回路２５の出力信号が減算回路１４に供給される。
減算回路１４の出力信号は、適応フィルタ回路２５に帰
還されると共に、Ｄ／Ａコンバータ１５によりアナログ
信号に戻され、出力端子１６に導出される。なお、Ｄ／
Ａコンバータ１５を介さずにデジタル信号のままで音声
信号を出力するようにしてもよい。

【００２８】この例の場合、遅延回路２４の遅延量と、
適応フィルタ回路２５における線形結合器３００での最
大遅延量（遅延素子の単位遅延量τ×単位遅延素子の数
＝τ×（タップ数−１））との和は、２つのマイクロホ
ン１１，２１間の距離ｄを音が伝播する時間と等しく選
定されている。

【００２９】適応フィルタ回路２５では、前述したよう
に、主要入力音声中に含まれる雑音としての不要音声
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１１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１４では、参照入力用マイクロホン２１で収音された
雑音信号が主要入力用マイクロホン１１からの音声信号
から減算されて除去され、減算回路１４からは、希望音
声のみが得られる。

【００３０】以上の構成は、主要入力用マイクロホン１
１の出力音声信号が主要入力として入力され、参照入力
用マイクロホン２１の出力音声信号が参照入力雑音とし
て供給された適応型雑音低減システムの構成となってい
る。このシステムの動作を次に説明する。

【００３１】この場合において、希望音声は主要入力用
マイクロホン１１と、参照入力用マイクロホン２１との
両方に収音されるが、両マイクロホン１１，２１間の距
離ｄ分の遅延時間（距離ｄを音が伝播する時間であっ
て、音の伝播速度をｃとすると、ｄ／ｃ）だけ、主要入
力用マイクロホン１１に入力される希望音声に対して、
参照入力用マイクロホン２１に入力される希望音声は遅
延される。また、この参照入力用マイクロホン２１の出
力音声信号は、遅延回路２４及び適応フィルタ回路２５
により、さらに、遅延されるので、主要入力用マイクロ
ホン１１の出力音声中の希望音声成分とは無相関にな
る。

【００３２】したがって、減算回路１４で、主要入力用
マイクロホン１１の出力音声信号から適応フィルタ回路
２５の出力信号を減算しても、希望音声が低減されてし
まうことはない。

【００３３】一方、不要音声も参照入力用マイクロホン
２１と、主要入力用マイクロホン２１とで収音される
が、主要入力用マイクロホン１１と、参照入力用マイク
ロホン２１とは距離ｄだけ離れて配置されているので、
この不要音声の到来方向に応じた遅延時間だけ、主要入
力用マイクロホン１１に入力される不要音声は、参照入
力用マイクロホン２１の不要音声入力に対して遅延され
る。しかし、参照入力用マイクロホン２１の出力音声信
号は、遅延回路２４及び適応フィルタ回路２５により遅
延される。そして、適応フィルタ回路２５は、前述し
た、その性質から、減算回路１４において、主要入力中
の不要信号成分と、参照入力中の不要信号成分との時間
ずれが無くなるように働く。

【００３４】すなわち、不要音声到来方向が、図５にお
いて、希望音声到来方向ＡＲとは１８０°異なる方向、
つまり背面方向の場合には、主要入力用マイクロホン
１１への不要音声入力は、参照入力用マイクロホン２１
の不要信号入力に対して、丁度、ｄ／ｃだけ遅延する。
このときは、適応フィルタ回路２５は、最終段のタップ
の加重係数を最大にするように働き、適応フィルタ回路
２５における遅延量は最大となる。したがって、遅延回
路２４との遅延量との和は、ｄ／ｃに等しくなり、減算
回路１４においては、主要側からの不要信号成分と、参
照側からの不要信号成分の時間ずれがなくなり、また、
振幅も適応フィルタ回路２５で調整されるので、主要入
力信号から不要信号成分は除去される。

【００３５】次に、不要音声が図５において、、′
で示す斜め後方から到来する場合には、そのときの不要
音声の希望音声方向ＡＲに対する入射角度をθとする
と、不要音声がマイクロホン２１に到達してからマイク
ロホン１１に到達するまでの時間は、ｄ・ｃｏｓθ／ｃ
であるので、方向の場合より短くなる。したがって、
適応フィルタ回路２５の加重係数は、最終段のタップよ
り手前のタップであって、前記遅延時間ｄ・ｃｏｓθ／
ｃに見合う遅延を経たタップの係数が大きくなり、減算
回路１４で不要音声信号成分が主要入力音声から除去さ
れる。

【００３６】また、不要音声が図５において、、′
で示す横方向から到来する場合には、不要音声のマイク
ロホン１１の入力時点と、マイクロホン２１の入力時点
との遅延は、僅かとなる。この場合、遅延回路２４の遅
延量が小さい場合に、適応フィルタ回路２５は、最初の
タップ係数が大きくなることで、最終的に不要音声は減
算回路１４においてキャンセルされる。

【００３７】図６は、この発明の基本的原理構成を説明
するための図である。すなわち、図６に示すように、距
離ｄだけ離れた位置に平面波Ｐ１，Ｐ２が、方向ＡＲに
対して入射角θで到来するとき、Ｐ２＝Ｐ１・Ｅｘｐ（−ｊωｄ・ｃｏｓθ／ｃ）となる。そして、Ｐ２に遅延が加わったＰ２ｄは、Ｐ２ｄ＝Ｐ２・Ｅｘｐ（−ｊωｎＴ）（Ｔ：音声信号のサンプリング間隔）となる。したがって、Ｐ＝Ｐ１−Ｐ２ｄ＝Ｐ１（１−Ｅｘｐ（−ｊ（ωｎＴ＋
ωｄ・ｃｏｓθ／ｃ）））となる。ここで、例えば図５の方向から不要音声が到
来するとした場合、 θ＝１８０°，ｎＴ＝ｄ／ｃとなるので、Ｐ＝Ｐ１（１−Ｅｘｐ（−ｊωｄ／ｃ（１＋ｃｏｓ
θ）））となる。この式で表される特性を図示すると、図７に示
すような単一指向性になる。

【００３８】同様にして、図５の方向、′から不要
音声が到来するとした場合には、この例の音声入力装置
の指向特性は、図８に示すようなものとなる。また、図
５の方向、′から不要音声が到来するとした場合に
は、この例の音声入力装置の指向特性は、図９に示すよ
うなものとなる。このように、常に、不要信号の到来方
向の感度がゼロになるような指向特性となり、その不要
音声の入力レベルに関係なく低減・除去する特性とな
る。

【００３９】図１の例の装置において、希望音声を方向
ＡＲから入力させ、これと１８０°異なる背面方向から
不要信号として５００Ｈｚの正弦波を加えたときの、処
理前の周波数レスポンスを図１０に、処理後の周波数レ
スポンスを図１１に、それぞれ示す。これら図１０及び
図１１から、不要信号としての５００Ｈｚの正弦波が十
分に低減されていることが確認できる。

【００４０】なお、遅延回路２４の遅延量と、適応フィ
ルタ回路２５の全タップ数に応じた最大遅延量との和
は、希望音声到来方向からの音声入力に対しては低減効
果がなく、希望音声到来方向以外からの音声入力に対し
ては低減効果があるような値に選定される。好ましく
は、２個のマイクロホン１１，２１間の距離ｄを音が伝
播する時間ｄ／ｃの２倍以下であれば、不要信号を良好
に低減することができる。もっとも、前記遅延量の和
は、時間ｄ／ｃの２倍以上であっても差し支えない。

【００４１】図１２は、この発明による音声入力装置
を、ステレオマイクロホン装置に適用した場合の一実施
例である。図１２において、マイクロホン１１Ｌは左チ
ャンネルの音声収音用、マイクロホン１１Ｒは右チャン
ネルの音声収音用であり、両マイクロホン１１Ｌ，１１
Ｒは、距離ｄだけ離して配置される。左チャンネルの音
声の到来方向は、図の矢印ａＬの方向とし、右チャンネ
ルの音声の到来方向は、図の矢印ａＲとする。そして、
マイクロホン１１Ｌは、右チャンネルの音声に対して
は、参照入力用となり、また、マイクロホン１１Ｒは、
左チャンネルの音声に対しては、参照入力用となる。

【００４２】先ず、左チャンネルの音声信号についての
構成について説明すると、マイクロホン１１Ｌにより収
音され、電気信号に変換されて得られた左チャンネルの
音声信号は、アンプ１２Ｌを介してＡ／Ｄコンバータ１
３Ｌに供給されて、デジタル信号に変換され、減算回路
１４Ｌに供給される。

【００４３】また、マイクロホン１１Ｒにより収音さ
れ、電気信号に変換されて得られた左チャンネルの音声
にとっての不要音声信号は、アンプ１２Ｒを介してＡ／
Ｄコンバータ１３Ｒに供給されて、デジタル信号に変換
される。このＡ／Ｄコンバータ１３Ｒからのデジタル信
号は、遅延回路２４Ｌを介して適応フィルタ回路２５Ｌ
に供給される。そして、この適応フィルタ回路２５Ｌの
出力信号が減算回路１４Ｌに供給される。減算回路１４
Ｌの出力信号は、適応フィルタ回路２５Ｌに帰還される
と共に、Ｄ／Ａコンバータ１５Ｌによりアナログ信号に
戻され、出力端子１６Ｌに導出される。遅延回路２４Ｌ
と適応フィルタ回路２５Ｌとの遅延量の和は、前述の図
１の例の遅延回路２４と適応フィルタ回路２５との遅延
量の和と、全く等しい関係に選定されている。

【００４４】この構成により、マイクロホン１１Ｌの出
力音声信号から、左チャンネルの音声に対して、逆方向
ａＲからの不要音声が低減ないし除去され、出力端子１
６Ｌには、音声到来方向ａＬからの左チャンネルの音声
信号のみが得られる。

【００４５】次に、右チャンネルの音声信号についての
構成について説明すると、マイクロホン１１Ｒにより収
音され、電気信号に変換されて得られた右チャンネルの
音声信号は、アンプ１２Ｒを介してＡ／Ｄコンバータ１
３Ｒに供給されて、デジタル信号に変換され、減算回路
１４Ｒに供給される。

【００４６】また、Ａ／Ｄコンバータ１３Ｒからの右チ
ャンネルの音声にとっての不要音声信号のデジタル信号
は、遅延回路２４Ｒを介して適応フィルタ回路２５Ｒに
供給される。そして、この適応フィルタ回路２５Ｒの出
力信号が減算回路１４Ｒに供給される。減算回路１４Ｒ
の出力信号は、適応フィルタ回路２５ＬＲに帰還される
と共に、Ｄ／Ａコンバータ１５Ｒによりアナログ信号に
戻され、出力端子１６Ｒに導出される。

【００４７】遅延回路２４Ｒと適応フィルタ回路２５Ｒ
との遅延量の和も、また、前述の図１の例の遅延回路２
４と適応フィルタ回路２５との遅延量の和と、全く等し
い関係に選定されている。

【００４８】この構成により、マイクロホン１１Ｒの出
力音声信号から、右チャンネルの音声に対して、逆方向
ａＬからの不要音声が低減ないし除去され、出力端子１
６Ｒには、音声到来方向ａＲからの右チャンネルの音声
信号のみが得られる。

【００４９】なお、図１の例において、参照入力用マイ
クロホン２１は、図１３に示すように、単一指向性のマ
イクロホンを用い、希望音声到来方向ＡＲに対する感度
が小さく、その逆方向に高い感度を示すように配置する
ようにしてもよい。また、図１の例において、適応フィ
ルタ回路２５の後に遅延回路をさらに設けてもよい。

【００５０】以上の例は、適応フィルタ回路の前に、固
定の遅延回路２４を配した例であるが、この遅延回路２
４を設けずに、適応フィルタ回路の線形結合器内の遅延
素子を利用する構成とすることもできる。

【００５１】図１４の例は、その場合の一実施例のブロ
ックである。この例で、図１の例と同一部分には同一符
号を付してある。この例の場合も、主要入力用マイクロ
ホン１１と参照入力用マイクロホン２１とは、所定の距
離ｄだけ離して配される。また、図１の例と同様に、こ
れらマイクロホン１１及び２１としては、図２に示した
ように両マイクロホンを無指向性で構成してもよいし、
図１３に示したように、主要入力用マイクロホン１１は
無指向性、参照入力用マイクロホン２１は単一指向性と
してもよいが、この例では、図１５に示すように、両マ
イクロホン１１，２１を、共に単一指向性のマイクロホ
ンで構成し、主要入力用マイクロホン１１は、希望音声
到来方向ＡＲに最大感度の方向が向くように配置し、参
照入力用マイクロホン２１は、希望音声到来方向ＡＲが
最低感度（感度ゼロ）となるように配置している。

【００５２】そして、この例においては、参照側のＡ／
Ｄコンバータ２３の出力は、直接、適応フィルタ回路３
０に供給される。この適応フィルタ回路３０での最大遅
延量は、前述した図１の例の例の遅延回路２４と適応フ
ィルタ回路２５の最大遅延量との和に対応したものであ
り、好ましくはｄ／ｃの２倍以内の値とされる。図の例
では、適応フィルタ回路３０は、前記条件を満足する値
として、タップ数が５とされた場合であり、４個の遅延
素子３１〜３４と、５個の加重回路４１〜４５と、ＬＭ
Ｓ演算回路５０とからなる。

【００５３】この例の場合には、ＬＭＳ演算回路５０に
は、制御端子５１より制御信号が供給されている。ＬＭ
Ｓ演算回路５０は、この制御信号に応じて、初段のタッ
プから順にｉ（ｉ＝１，２，…，５）段のタップまでの
すべての加重係数を強制的にゼロとする。この場合、適
応フィルタ回路３０は、係数がゼロとされた段のタップ
までは、その段数に応じた単純遅延が挿入された状態に
等しい。ただし、その単純遅延の量は、強制的に係数が
ゼロとされる段数ｉにより、可変である。そして、強制
的に係数がゼロとされる段数ｉは、制御端子５１からの
制御信号により決定される。

【００５４】この図１４の例の動作について、以下に説
明するに、強制的に加重係数をゼロとされるタップがな
い場合には、適応フィルタ回路３０は、不要信号到来方
向に応じたタップの加重係数が最大になるように調整さ
れて、不要信号の低減が図られる。

【００５５】すなわち、図５に示した方向、′から
不要信号が到来する場合には、２個のマイクロホン１
１、２１に不要信号が到達する時刻は、ほぼ同時になる
ので、適応フィルタ回路３０では、初段のタップの加重
回路４１の係数が最大になって、減算回路１４に入力さ
れる主要側の不要信号成分と参照側の不要信号成分の時
間的タイミングが一致し、振幅も適応フィルタ回路３０
で調整されて、不要信号成分は、主要入力信号から除去
される。このときの図１４の装置の出力の指向特性を図
示すると、図１９に示すようになる。

【００５６】また、図５の方向、′から不要信号が
到来する場合には、方向ＡＲとの角度に応じて２段目〜
４段目のタップの加重回路４２〜４４の加重係数が最大
になり、さらに、図５の方向から不要信号が到来する
場合には、最終段のタップの加重回路４５の加重係数が
最大になり、上述と同様にして、主要入力信号から不要
信号成分が除去される。

【００５７】方向、′寄りの方向、′から到来
する不要信号を除去しているときの図１４の装置の出力
の指向特性を図１６に示し、方向寄りの方向、′
から到来する不要信号を除去しているときの図１４の装
置の出力の指向特性を図１７に示す。さらに、方向か
ら到来する不要信号を除去しているときの図１４の装置
の出力の指向特性を図１８に示す。

【００５８】次に、制御信号により、図２０Ａに示すよ
うに、初段のタップの加重回路４１の係数をゼロにした
場合には、図５に示した方向、′から到来する不要
信号の低減量ないし除去量が少なくなる。すなわち、前
述したように、方向、′から不要信号が到来する場
合には、２個のマイクロホン１１、２１に不要信号が到
達する時刻は、ほぼ同時になるが、初段のタップの係数
がゼロであるため、遅延素子３１による固定的な遅延が
参照入力に対して挿入されることになり、方向、′
から到来する不要信号について、減算回路１４における
入力時点が主要側と参照側とで異なってしまう。このた
め、この方向、′から到来する不要信号の低減量が
減少してしまうのである。しかし、この方向、′よ
りも、′側に寄った方向からの不要信号は、適応フ
ィルタ回路３０でタイミング合わせをすることが可能で
あるので、良好に低減ないし除去されるものである。こ
の状態は、図１６に示した指向特性を示す状態となる。

【００５９】次に、制御信号により、加重係数をゼロに
固定するタップの数を図２０Ｂに示すように初段から順
に増加させてゆくと、低減ないし除去量が減少する方向
が、より、′側ないし側に限定され、図１６の指
向特性から図１７の指向特性へと移行して行くのとほぼ
等価となる。

【００６０】そして、図２０Ｃに示すように、最終段の
タップの係数だけが更新され、他はすべてゼロとされた
場合には、図５の方向からの不要音声のみが完全に除
去され、他の方向の除去量は減少することになる。つま
り、図１８の指向特性と同様になる。

【００６１】したがって、この図１４の実施例によれ
ば、制御信号により初段のタップから順に加重係数をゼ
ロにしていくと、次第に除去できる不要信号の到来方向
が限られてくるようになる。そして、最終段のタップだ
けの係数を更新するような状態では、方向から到来す
る音だけを除去するようになる。こうして、この例によ
れば、音のズーム効果が得られる。

【００６２】そこで、制御端子５１に、例えばカメラ一
体型ＶＴＲのレンズのズーム操作に応じた信号を供給す
ることができる。すなわち、例えばズームの望遠側にさ
れたときは、制御信号により係数をゼロとするタップは
無しとして、被写体に対して後ろ側の広い範囲から到来
する音を適応的に除去し、被写体側からの音声のみを収
音できるようにする。この状態からズームレンズを広角
側に徐々に移行させると、制御信号により、係数をゼロ
とするタップ数を初段側から順次増加させ、除去できる
音の到来方向の範囲を狭めて行くようにする。このよう
にすることにより、撮影状態に応じた入力音声を得るこ
とができる。

【００６３】また、マニュアル操作つまみを設け、その
操作つまみによって係数をゼロにする初段からのタップ
数を選定するように構成するようにしてもよい。

【００６４】なお、この図１４の例において、適応フィ
ルタ回路３０の前及び／又は後に固定の遅延回路を挿入
するようにしてもよい。

【００６５】なお、適応フィルタ回路における加重係数
の更新のための演算方法としては、ＬＭＳ法に限らず、
学習同定法その他のアルゴリズムを用いることができ
る。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、適応フィルタ回路を用いて、不要音声の入力方向が
変わっても常にその不要音声を除去ないし低減すること
ができると共に、不要音声の入力レベルの大きさに関係
なく、除去ないし低減することができる。

【００６７】また、適応フィルタ回路の初段から順に所
定段までの加重係数を強制的にゼロにする手段を設けた
ことにより、除去ないし低減する不要信号の到来方向を
限定することができ、音のズーム効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による音声入力装置の一実施例のブロ
ック図である。

【図２】図１の例に使用する２個のマイクロホンの配置
及び指向性を説明するための図である。

【図３】適応雑音低減システムを説明するためのブロッ
ク図である。

【図４】適応雑音低減システムに用いる適応フィルタ回
路の一例のブロック図である。

【図５】この発明の一実施例の動作説明のための図であ
る。

【図６】この発明の一実施例の簡略的原理構成図であ
る。

【図７】図１の例の装置の出力の、ある瞬間における指
向特性図である。

【図８】図１の例の装置の出力の、ある瞬間における指
向特性図である。

【図９】図１の例の装置の出力の、ある瞬間における指
向特性図である。

【図１０】この発明の一例に入力する音声の一例の特性
図である。

【図１１】図１０の特性の音声が入力されたこの発明の
一実施例の出力信号の特性図である。

【図１２】この発明の他の実施例のブロック図である。

【図１３】この発明に用いる２個のマイクロホンの他の
例を説明するための図である。

【図１４】この発明の、さらに他の実施例のブロック図
である。

【図１５】図１４の例に用いる２個のマイクロホンの例
を説明するための図である。

【図１６】図１４の実施例を説明するための指向特性を
示す図である。

【図１７】図１４の実施例を説明するための指向特性を
示す図である。

【図１８】図１４の実施例を説明するための指向特性を
示す図である。

【図１９】図１４の実施例を説明するための指向特性を
示す図である。

【図２０】図１４の実施例の動作を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１１主要入力用マイクロホン１４減算回路２１参照入力用マイクロホン２４遅延回路２５適応フィルタ回路３０適応フィルタ回路５０ＬＭＳ演算回路５１制御信号入力端子

───────────────────────────────────────────────────── 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５−241582（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10L 15/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】希望音声を収音するための主要入力用マイ
クロホンと、前記主要入力用マイクロホンに対して、前記希望音声の
前記主要マイクロホンへの到来方向と逆方向に所定の間
隔を隔てて配置された参照入力用マイクロホンと、前記参照入力用マイクロホンの出力音声信号を所定の時
間だけ遅延させる遅延手段と、前記遅延手段の出力信号から前記主要入力用マイクロホ
ンの出力音声信号中の不要信号成分に近似する信号を形
成する適応フィルタ手段と、前記主要入力用マイクロホンの出力音声信号から、前記
適応フィルタ手段の出力信号を用いて前記不要信号を低
減ないし除去するための合成手段と、前記合成手段の出力パワーが最小化されるように前記適
応フィルタ手段を調整する手段とを備え、前記遅延手段での遅延量と、前記適応フィルタ手段での
最大遅延量との和が、希望音声到来方向からの音声入力
に対しては低減効果がなく、希望音声到来方向以外から
の音声入力に対しては低減効果があるような値に選定さ
れてなる音声入力装置。
【請求項２】前記遅延手段での遅延量と、前記適応フィ
ルタ手段での最大遅延量との和が、前記主要入力用マイ
クロホンと前記参照用マイクロホンとの間の距離を音が
伝播する時間の２倍以下とした請求項１に記載の音声入
力装置。
【請求項３】前記主要入力用マイクロホンと、前記参照
入力用マイクロホンとは、共に無指向性マイクロホンで
構成されてなる請求項１または請求項２記載の音声入力
装置。
【請求項４】第１のマイクロホンと、この第１のマイクロホンとは所定の間隔を隔てて配置さ
れた第２のマイクロホンと、前記第１のマイクロホンの出力音声信号が第１の遅延手
段を介して供給される第１の適応フィルタ手段と、前記第２のマイクロホンの出力音声信号が第２の遅延手
段を介して供給される第２の適応フィルタ手段と、前記第１のマイクロホンの出力音声信号から前記第２の
適応フィルタ手段の出力信号を用いて不要信号を低減な
いし除去するための第１の合成手段と、前記第２のマイクロホンの出力音声信号から前記第１の
適応フィルタ手段の出力信号を用いて不要信号を低減な
いし除去するための第２の合成手段と、前記第１の合成手段の出力パワーが最小化されるように
前記第２の適応フィルタ手段を調整する手段と、前記第２の合成手段の出力パワーが最小化されるように
前記第１の適応フィルタ手段を調整する手段とを備え、前記第１及び第２の合成手段から出力音声信号をそれぞ
れ導出するようにした音声入力装置。
【請求項５】希望音声を収音するための主要入力用マイ
クロホンと、前記主要入力用マイクロホンとは所定の間隔を隔てて配
置された参照入力用マイクロホンと、ｎ段のタップを備えるＦＩＲデジタルフィルタの構成と
され、前記参照入力用マイクロホンの出力音声信号から
前記主要入力用マイクロホンの出力音声信号中の不要信
号成分に近似する信号を形成する適応フィルタ手段と、前記主要入力用マイクロホンの出力音声信号から、前記
適応フィルタ手段の出力信号を用いて前記不要信号を低
減ないし除去するための合成手段と、前記合成手段の出力パワーが最小化されるように前記適
応フィルタ手段を調整する手段と、前記ＦＩＲデジタルフィルタの初段から任意の段数まで
（最大（ｎ−１）段まで）のすべてのタップに対する加
重係数を強制的にゼロとする手段とを備えた音声入力装
置。
【請求項６】前記適応フィルタ手段のタップ数に応じた
最大遅延量が、希望音声到来方向からの音声入力に対し
ては低減効果がなく、希望音声到来方向以外からの音声
入力に対しては低減効果があるような値に選定されてな
る請求項５記載の音声入力装置。