JP3921428B2

JP3921428B2 - オーディオ信号雑音除去装置

Info

Publication number: JP3921428B2
Application number: JP2002214204A
Authority: JP
Inventors: 真巳中村
Original assignee: Kenwood KK
Current assignee: Kenwood KK
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2022-07-23
Also published as: JP2004056660A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーディオ信号の雑音を除去するオーディオ信号雑音除去装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オーディオ信号雑音除去装置は、オーディオ信号に含まれるノイズを検出したときに、オーディオ増幅器の増幅度を一時的に低下させるか、一時的に信号を遮断してノイズの出力を抑圧する装置である。従来のオーディオ信号雑音除去装置では、ノイズを抑圧するミュート処理を実行するに際して、オーディオ信号の振幅を急激に変化させると、そのことによってノイズが発生するために、ミュート開始時の近傍やミュート終了時の近傍ではオーディオ信号の振幅を徐々に変更するような処理が行われている。信号の振幅を徐々に小さくする処理はフェードアウトと呼ばれ、信号の振幅を徐々に大きくする処理はフェードインと呼ばれる。
【０００３】
図３は従来のオーディオ信号雑音除去装置を例示するブロック図である。図３に示すオーディオ信号雑音除去装置３０において、遅延部１３は入力されたオーディオ信号Ｓ１を所定時間τだけ遅延し、遅延されたオーディオ信号Ｓ７をミュート部２３に与える。ミュート部２３は前記オーディオ信号Ｓ７にミュート係数Ｋ１を乗算し、該乗算結果を出力信号Ｓ８として出力する。
一方、ミュート信号発生部１９は前記オーディオ信号Ｓ１に含まれるノイズを検出し、ミュート部２３でのミュート開始時及びミュート終了時を示すミュート信号Ｓ５を生成し、係数発生部２１に与える。すなわち、ミュート信号発生部１９は、ノイズを検出したときにミュート開始のタイミングを示すミュートＯＮ信号を発生し、ノイズのない期間が所定時間Ｅ以上続いたときにミュート終了のタイミングを示すミュートＯＦＦ信号を発生して、係数発生部２１に与える。
【０００４】
係数発生部２１は通常は値が１の係数をミュート部２３に与えるが、ミュート信号発生部１９からミュートＯＮ信号を受信すると、時間τの間に値が１から０まで徐々に減少するフェードアウト用のミュート係数を発生して、ミュート部２３はそのミュート係数を用いてフェードアウトを実行する。また、ミュート信号発生部１９からミュートＯＦＦ信号を受信すると、時間τの間に値が０から１まで徐々に増大するフェードイン用のミュート係数を発生して、ミュート部２３はそのミュート係数を用いてフェードインを実行する。
【０００５】
図５はミュート信号発生部１９の一例を示すブロック図である。図５に示すミュート信号発生部１９において、オーディオ信号Ｓ１はハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３１を介してノイズ増幅回路３３に与えられる。ノイズ増幅回路３３で増幅されたノイズ信号はノイズ検波回路３５に与えられる。ノイズ検波回路３５はノイズ増幅回路３３の出力信号を整流する整流回路からなり、このノイズ検波出力は積分回路３７、波形整形回路３９、及びタイマ４１に与えられる。
積分回路３７は、ノイズ検波回路３５から与えられたノイズ検波出力を平滑化してノイズレベルに応じた直流信号を得、これをＡＧＣ電圧としてノイズ増幅回路３３に与える。これにより、ノイズ増幅回路３３はノイズレベルに応じて増幅度が制御されるＡＧＣアンプとして動作する。
【０００６】
波形整形回路３９はノイズ検波出力を所定の時間幅のパルスに変換してゲート回路４３に与える。ノイズ検波回路３５においてノイズが検出された後、ノイズが検出されない時間が所定時間Ｅ以上継続したときに、タイマ４１はミュートＯＦＦのタイミングを示すミュートＯＦＦ信号を発生し、ゲート回路４３に与える。ゲート回路４３は波形整形回路３９の出力信号４３とタイマ４１の出力を基に、ミュート開始のタイミングとミュート終了のタイミングを示すミュート信号Ｓ５を生成して係数発生部２１に出力する。
【０００７】
図４は従来例オーディオ信号雑音除去装置３０に係る各部の信号の状態又はミュート係数を示す図である。図４において、（ａ）は図３に示すオーディオ信号Ｓ１のノイズ成分を示し、（ｂ）は図３に示すミュート信号Ｓ５を示し、（ｃ）は図３に示す遅延部１３の出力信号Ｓ７のノイズ成分を示し、（ｄ）は図３に示す係数発生部２１の出力Ｋ１を示す。
図４に示すように、ノイズがｔ１からｔ７まで続き、ｔ７以降は所定時間Ｅの間にノイズが発生しなかったものとし、また、フェードインに要する時間、フェードアウトに要する時間、遅延部１３における遅延時間を同一の時間τとしている。
【０００８】
図４において、オーディオ信号Ｓ１に含まれるノイズがｔ＝ｔ１で検出されると、ミュート信号Ｓ５は１から０に立ち下がる。この立下りはミュート開始時を示すミュートＯＮ信号となる。遅延部１３の出力信号Ｓ７でみると、ノイズは時間ｔ２から（ｔ７＋τ）まで発生している。ｔ７からＥ後の時間ｔ３で、ミュート信号Ｓ５は０から１に立ち上がる。この立ち上がりはミュート終了のタイミングを示すミュートＯＦＦ信号である。
本明細書では、ミュート開始時とは図４に示す時間ｔ１を指し、ミュート終了時とは時間ｔ３を指す。係数発生部２１は、通常時は値が１のミュート係数をミュート部２３に与えるが、ミュートが実行されるときには別のミュート係数を出力する。すなわち、ミュート係数Ｋ１は時間ｔ１以前で１であり、ｔ１からｔ２までの間、ミュート係数の値を１から０まで直線的に減少させ、ｔ３からｔ４までの間、ミュート係数の値を０から１まで直線的に増加させ、ｔ４以降は１である。ここに、（ｔ２−ｔ１）及び（ｔ４−ｔ３）は時間τである。
【０００９】
ミュート部２３は入力されたオーディオ信号Ｓ７とミュート係数Ｋ１とを乗算し、その乗算結果を信号Ｓ８として出力する。したがって、遅延部１３に振幅１のオーディオ信号が入力されているとすると、ミュート部２３の出力信号Ｓ８の振幅は図４の（ｄ）に示すようになり、フェードアウト期間ｔ１〜ｔ２でフェードアウトを実行し、フェードイン期間ｔ３〜ｔ４でフェードインを実行する。
このように、ミュート開始時近傍またはミュート終了時近傍で、オーディオ信号の振幅を急激に変化させないようにし、振幅の急激な変化によるノイズの発生を防止している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例のオーディオ信号雑音除去装置３０においては、ミュート終了時ｔ３以降、すなわちフェードイン開始時以降にノイズを完全には除去できず、ミュート部２３からノイズが出力されてしまう問題がある。以下、この点について図４を用いて説明する。
図４において、ｔ３はミュート終了時であり、フェードイン開始時である。また、ｔ４はフェードイン終了時である。
遅延部１３に入力されるオーディオ信号Ｓ１には、ｔ１からｔ７までの間ノイズが含まれる。この信号は遅延部１３で時間τだけ遅延されてミュート部２３に与えられるため、ミュート部２３の入力信号Ｓ７には、ｔ２から（ｔ７＋τ）までノイズが含まれる。前記時間Ｅは時間τより小さく設定される。そして、図４の（ｃ）に示すように、ミュート部２３の入力信号Ｓ７には、ｔ３以降もノイズが含まれることになり、ｔ３以降はミュート係数Ｋ１が０ではないために、ミュート部２３からノイズが出力されることとなる。
【００１１】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ミュート動作を実行した際のノイズ出力が少ないオーディオ信号雑音除去装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、第１の発明は、オーディオ信号の雑音を検出してミュート開始時とミュート終了時とを示すミュート信号を発生するミュート信号発生部と、前記オーディオ信号に対してミュート係数に応じてミュートを実行する前段ミュート部と、該前段ミュート部の出力を所定時間遅延させて出力する遅延部と、該遅延部の出力に対してミュート係数に応じてミュートを実行する後段ミュート部と、前記ミュート信号発生部の出力に応じてミュート係数を発生し該ミュート係数を前記前段ミュート部と前記後段ミュート部とに与える係数発生部とを備え、前記前段ミュート部はミュート開始時に直ちにオーディオ信号の出力を停止し、ミュート終了時以降徐々に増幅度を大きくしてフェードインを実行し、前記後段ミュート部はミュート開始時以降徐々に増幅度を小さくしてフェードアウトを実行するようにしたオーディオ信号雑音除去装置である。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明のオーディオ信号雑音除去装置において、前記前段ミュート部及び前記後段ミュート部は、夫々に入力されたオーディオ信号に夫々のミュート係数を乗算して出力するようにしたオーディオ信号雑音除去装置である。
【００１４】
第３の発明は、第２の発明のオーディオ信号雑音除去装置において、前記係数発生部は、ミュート開始時から所定時間をかけて、１から０まで徐々に減少するミュート係数を出力し、ミュート終了時から所定時間をかけて、０から１まで徐々に増加するミュート係数を出力するようにしたオーディオ信号雑音除去装置である。
【００１５】
第４の発明は、第２又は第３の発明のオーディオ信号雑音除去装置において、前記前段ミュート部に与えるミュート係数をミュート開始時とミュート終了時とで切り替えるミュート係数切替部をさらに備え、前記ミュート係数切替部は、ミュート開始時以降では値が０のミュート係数を前記前段ミュート部に与え、ミュート終了時以降では前記係数発生部から出力されたミュート係数を前記前段ミュート部に与えるようにしたオーディオ信号雑音除去装置である。
【００１６】
第５の発明は、第１乃至第４のいずれかの発明のオーディオ信号雑音除去装置において、フェードインに要する時間と、フェードアウトに要する時間と、前記遅延部での遅延時間とを等しくしたオーディオ信号雑音除去装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明のオーディオ信号雑音除去装置では、オーディオ信号を遅延させる遅延部の前段と後段とに前段ミュート部と後段ミュート部とをそれぞれ設け、ミュート開始時には、遅延部１３へのオーディオ信号の入力を前段ミュート部によって直ちに停止するとともに、後段ミュート部によってフェードアウトを開始し、ミュート終了時には前段ミュート部にフェードイン用のミュート係数を与えることにより、前記後段ミュート部からノイズを除去したオーディオ信号を出力する。
【００１８】
以下、本発明の実施例について、図１を用いて説明する。図１は本発明オーディオ信号雑音除去装置の一実施例を示すブロック図である。図１と図３とで同一機能、同一動作の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１に示すオーディオ信号雑音除去装置１０において、前段ミュート部１１は入力されたオーディオ信号Ｓ１に対してミュート係数Ｋ２を乗算し、乗算結果を信号Ｓ２として遅延部１３に与える。遅延部１３は入力されたオーディオ信号Ｓ２を所定時間τだけ遅延し、遅延されたオーディオ信号Ｓ３を後段ミュート部１５に与える。後段ミュート部１５は前記オーディオ信号Ｓ３とミュート係数Ｋ１とを乗算し、該乗算結果を信号Ｓ４として出力する。前記所定時間τは例えば２０−３０ｍ秒とする。
【００１９】
一方、ミュート信号発生部１９は前記オーディオ信号Ｓ１に含まれるノイズを検出して、ミュート開始時及びミュート終了時を示すミュート信号をミュート係数切替部１７及び係数発生部２１に与える。すなわち、ミュート信号発生部１９は、ノイズを検出したときにミュートＯＮ信号を発生し、その後ノイズがない期間が所定時間Ｅ以上になったときにミュートＯＦＦ信号を発生して、ミュート係数切替部１７及び係数発生部２１に与える。
係数発生部２１が出力するミュート係数Ｋ１は後段ミュート部１５及びミュート係数切替部１７に与えられる。係数発生部２１はノイズが検出される前は値が１のミュート係数を出力するが、ミュート信号発生部１９からミュートＯＮ信号を受信すると、時間τの間に値が１から０まで徐々に減少するフェードアウト用のミュート係数を発生して、後段ミュート部１５はそのフェードアウト用のミュート係数を用いてフェードアウトを実行する。また、係数発生部２１は、ミュート信号発生部１９からミュートＯＦＦ信号を受信すると、時間τの間に値が０から１まで徐々に増大するフェードイン用のミュート係数を発生する。該フェードイン用のミュート係数は後段ミュート部１５に与えられるとともに、ミュート係数切替部１７を介して前段ミュート部１１にも与えられる。この場合、前段ミュート部１１に与えられるミュート係数Ｋ２は後段ミュート部１５に与えられるミュート係数Ｋ１と同一である。
【００２０】
ミュート係数切替部１７はミュート信号発生部１９の出力に応じて、出力するミュート係数Ｋ２の値を切り替える。すなわち、ミュート開始時以前にはミュート係数Ｋ２として１を出力し、ミュート開始時からミュート終了時まではミュート係数Ｋ２として０を出力し、ミュート終了時から時間τの間は、係数発生部２１から与えられたフェードイン用のミュート係数をミュート係数Ｋ２として出力し、ミュート終了時からさらに時間τが経過した後は１をミュート係数Ｋ２として出力する。
【００２１】
図２は本発明オーディオ信号雑音除去装置に係る各部の信号の状態又はミュート係数を示す図である。図２において、（ａ）はミュート信号Ｓ５を示し、（ｂ）は前段ミュート部１１に与えられるミュート係数Ｋ２を示し、（ｃ）は入力信号Ｓ１の振幅を１とした場合の遅延部１３の出力信号Ｓ３の振幅を示し、（ｄ）は係数発生部２１から出力されるミュート係数Ｋ１を示し、（ｅ）は入力されるオーディオ信号Ｓ１の振幅を１とした場合に後段ミュート部１５から出力される信号Ｓ４の振幅を示す。
なお、同図（ｂ）は、入力されるオーディオ信号Ｓ１の振幅を１とした場合に前段ミュート部１１から出力される信号Ｓ２の振幅をも示している。また、オーディオ信号Ｓ１に含まれるノイズ及び係数発生部２１から出力されるミュート係数については、図３及び図４を用いてすでに説明したものと同じである。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、オーディオ信号Ｓ１に含まれるノイズが時間ｔ＝ｔ１で検出されると、ミュート信号Ｓ５はｔ＝ｔ１で１から０に立ち下がる。この立下りはミュート開始時を示し、ミュートＯＮ信号となる。オーディオ信号Ｓ１にノイズが含まれる期間はｔ１〜ｔ７であり、ｔ７から所定時間Ｅ経過した時間ｔ３でミュート信号Ｓ５は０から１に立ち上がり、この立ち上がりはミュート終了時を示し、ミュートＯＦＦ信号となる。同図（ｂ）に示すように、ミュート係数切替部１７から前段ミュート部１１に与えられるミュート係数Ｋ２は、ｔ＝ｔ１で１から０に変わり、ｔ１〜ｔ３では０であり、ｔ３からｔ４までは、時間τの間に０から１まで直線的に増加するフェードイン信号である。前記フェードイン信号は係数発生部２１で生成された信号である。
【００２３】
同図（ｃ）に示すように、オーディオ信号Ｓ１の振幅を１とした場合の遅延部１３の出力信号Ｓ３の振幅変化は、（ｂ）に示すミュート係数Ｋ２と比較して時間τだけ遅延したものとなる。係数発生部２１が出力するミュート係数Ｋ１は同図（ｄ）に示すように、時間ｔ１〜ｔ２（＝ｔ１＋τ）では１から０まで直線的に減少するフェードアウト信号であり、ｔ２〜ｔ３では０であり、ｔ３〜ｔ４（＝ｔ３＋τ）では０から１まで直線的に増加するフェードイン信号であり、ｔ４以降では１である。
【００２４】
前段ミュート部１１は信号Ｓ１とミュート係数Ｋ２との乗算を行い、該乗算結果を信号Ｓ２として遅延部１３に与える。また、後段ミュート部１５は信号Ｓ３とミュート係数Ｋ１との乗算を行い、該乗算結果を信号Ｓ４として出力する。したがって、入力信号Ｓ１の振幅を１とした場合の信号Ｓ４の振幅は、同図（ｅ）に示すようになる。すなわち、ｔ１〜ｔ２では１から０まで直線的に減少し、ｔ２〜ｔ４では０であり、ｔ４〜ｔ５（＝ｔ４＋τ）では０から１まで直線的に増加する。
【００２５】
前記したようにミュート係数Ｋ２はミュート開始時（ｔ１）に１から０に変更され、ミュート終了時（ｔ３）まで０とされる。このため、信号Ｓ３及びＳ４の振幅はｔ２〜ｔ４では入力信号Ｓ１の振幅に関わらず０となる。すなわち、ｔ１〜ｔ７間で入力信号Ｓ１にノイズが含まれていても、そのノイズは出力信号Ｓ４には含まれない。
なお、図２に示す例ではフェードアウトに要する時間（ｔ２−ｔ１）及びフェードインに要する時間（ｔ４−ｔ３、及びｔ５−ｔ４）は、遅延部１３の遅延時間τと等しいとしたが、これに限定しなくても本発明を適用することができる。しかし、フェードアウトに要する時間及びフェードインに要する時間を、遅延部１３の遅延時間τと等しくすることにより、ミュート係数切替部１７や係数発生部２１におけるタイミングの管理を行うタイマのプログラムを簡略にすることができる。
【００２６】
また、上記実施例では、図２に示すｔ３〜ｔ４において後段ミュート部１５にフェードイン用のミュート係数が与えられるとして説明したが、後段ミュート部１５にｔ３〜ｔ４でフェードイン用のミュート係数を与えることは必須ではなく、ｔ３〜ｔ４間でミュート係数を０から１にしてもよい場合がある。しかし、ミュート係数を急激に変化させることは、ノイズ発生の原因になることがあるので、ｔ３〜ｔ４ではミュート係数を徐々に増加させたほうがノイズ発生の危険が少ない。
【００２７】
以上詳述したように、本発明を適用した実施の形態によれば、オーディオ信号を所定時間τ遅延させる遅延部の前に前段ミュート部を設け、前記遅延部の後ろに後段ミュート部を設けて、前記前段ミュート部及び後段ミュート部は入力されたオーディオ信号に夫々にミュート係数を乗算して出力する。ミュート係数を発生する係数発生部は、ミュート開始時から時間τをかけてミュート係数の値を徐々に小さくしてフェードアウト用のミュート係数を発生し、ミュート終了時から時間τをかけてミュート係数の値を徐々に増大させてフェードイン用のミュート係数を発生する。そして、ミュート信号発生部がミュートＯＮ信号を発したときは、前記前段ミュート部では直ちにオーディオ信号の出力を停止し、前記後段ミュート部は前記フェードアウト用のミュート係数を用いてフェードアウトを実行する。
【００２８】
一方、ミュート信号発生部がミュートＯＦＦ信号を発したときには、前記前段ミュート部は前記フェードイン用のミュート係数を用いてフェードインを実行する。
したがって、ミュート開始時からミュート終了時までは前記遅延部にオーディオ信号やノイズが入力されず、すなわち、ミュート開始時のτ後からミュート終了時のτ後までは、前記後段ミュート部にはオーディオ信号やノイズが入力されず、前段ミュート部に入力されたオーディオ信号中に含まれているノイズが、ミュート終了時近傍で後段ミュート部から出力されるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明オーディオ信号雑音除去装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明オーディオ信号雑音除去装置に係る各部の信号の状態又はミュート係数を示す図である。
【図３】従来のオーディオ信号雑音除去装置を例示するブロック図である。
【図４】従来例オーディオ信号雑音除去装置に係る各部の信号の状態又はミュート係数を示す図である。
【図５】ミュート信号発生部１９の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１前段ミュート部
１３遅延部
１５後段ミュート部
１７ミュート係数切替部
１９ミュート信号発生部
２１係数発生部

Claims

オーディオ信号の雑音を検出してミュート開始時とミュート終了時とを示すミュート信号を発生するミュート信号発生部と、前記オーディオ信号に対してミュート係数に応じてミュートを実行する前段ミュート部と、該前段ミュート部の出力を所定時間遅延させて出力する遅延部と、該遅延部の出力に対してミュート係数に応じてミュートを実行する後段ミュート部と、前記ミュート信号発生部の出力に応じてミュート係数を発生し該ミュート係数を前記前段ミュート部と前記後段ミュート部とに与える係数発生部とを備え、
前記前段ミュート部はミュート開始時に直ちにオーディオ信号の出力を停止し、ミュート終了時以降徐々に増幅度を大きくしてフェードインを実行し、前記後段ミュート部はミュート開始時以降徐々に増幅度を小さくしてフェードアウトを実行し、
前記前段ミュート部及び前記後段ミュート部は、夫々に入力されたオーディオ信号に夫々のミュート係数を乗算して出力し、
前記前段ミュート部に与えるミュート係数をミュート開始時とミュート終了時とで切り替えるミュート係数切替部をさらに備え、前記ミュート係数切替部は、ミュート開始時以降では値が０のミュート係数を前記前段ミュート部に与え、ミュート終了時以降では前記係数発生部から出力されたミュート係数を前記前段ミュート部に与えることを特徴とするオーディオ信号雑音除去装置。
前記係数発生部は、ミュート開始時から所定時間をかけて、１から０まで徐々に減少するミュート係数を出力し、ミュート終了時から所定時間をかけて、０から１まで徐々に増加するミュート係数を出力することを特徴とする請求項１記載のオーディオ信号雑音除去装置。
フェードインに要する時間と、フェードアウトに要する時間と、前記遅延部での遅延時間とを等しくしたことを特徴とする請求項１又は２記載のオーディオ信号雑音除去装置。