JP5688547B2 - 音声処理装置、収音装置及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力した音声を処理する音声処理装置並びにそれを備えた収音装置及び撮像装置に関する。

近年、静止画のみならず動画の記録が可能なデジタルカメラが普及している。動画記録時においては、画像に加えて音声も記録される必要があり、そのため、そのようなデジタルカメラには収音のためのマイクが設けられている。デジタルカメラは小型化の傾向にあり、このため収音のためのマイクも小型化されている。マイクの小型化はマイク感度の低下を招き、Ｓ／Ｎ比を低下させる。

音声信号に対するＳ／Ｎ比の向上のため、各種のフィルタ処理を行う音声処理装置が知られている。例えば、特許文献１は、入力信号が小さいときには低音領域の減衰を大きくし、入力信号が大きいときには低音領域の減衰を小さくすることにより、平坦な周波数特性を得る構成を開示している。特許文献１に記載の音声処理装置によれば、時間的変化が激しい信号レベルに対しても入力信号の変化に応じてフィルタ回路の特性により定まった周波数領域の利得が変化するので、時間遅れを生じさせることなく雑音が抑圧される。

特開平４−１１９７０８号公報

特許文献１の技術では、入力信号レベルに応じてフィルタの通過帯域特性を変化させている。しかし、通過帯域特性の変化のさせ方によっては、使用者は聴感上の違和感を感じる場合がある。

本発明は、使用者の聴感上の違和感を低減しつつ、入力される音声信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能な音声処理装置及びそれを備えた収音装置及び撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係る音声処理装置は、音声信号を入力する音声入力部と、音声信号の通過帯域を制限する帯域制限フィルタを有し、帯域制限フィルタから出力される音声信号に対して所定の信号処理を行う信号処理部と、帯域制限フィルタの通過帯域幅を制御する制御部と、を備える。制御部は、音声信号のレベルに応じて通過帯域幅を変化させ、かつ、通過帯域幅を広げるときの速度を、通過帯域幅を狭めるときの速度よりも速くする。

本発明に係る収音装置は、音声を取得し、取得した音声に基づき音声信号を生成する音声入力部と、音声信号の通過帯域を制限する帯域制限フィルタを有し、帯域制限フィルタから出力される音声信号に対して所定の信号処理を行う信号処理部と、帯域制限フィルタの通過帯域幅を制御する制御部と、を備える。制御部は、音声信号のレベルに応じて通過帯域幅を変化させ、かつ、通過帯域幅を広げるときの速度を、通過帯域幅を狭めるときの速度よりも速くする。

本発明に係る撮像装置は、被写体像を画像データとして記録可能な撮像装置であって、音声信号を入力する音声入力部と、音声信号の通過帯域を制限する帯域制限フィルタを有し、帯域制限フィルタから出力される音声信号に対して所定の信号処理を行う信号処理部と、帯域制限フィルタの通過帯域幅を制御する制御部と、を備える。制御部は、音声信号のレベルに応じて通過帯域幅を変化させ、かつ、通過帯域幅を広げるときの速度を、通過帯域幅を狭めるときの速度よりも速くする。

本発明によれば、入力信号のレベルに応じて帯域制限フィルタの通過帯域を変化させることで、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。さらに、音のレベルが小から大に変化した場合には帯域制限フィルタの通過帯域を速く拡張し、音のレベルが大から小に変化した場合には帯域制限フィルタの通過帯域をゆっくりと狭める。このように通過帯域の変化速度を制御することにより、使用者の聴感上の違和感を低減することができる。

実施の形態１におけるデジタルカメラの正面図 実施の形態１におけるデジタルカメラの背面図 実施の形態１におけるデジタルカメラの上面図 実施の形態１におけるデジタルカメラの電気的構成を示すブロック図 実施の形態１におけるデジタルカメラの撮影モードの動作を示すフローチャート 実施の形態１におけるデジタルカメラの音声記録の動作を示すフローチャート 実施の形態１におけるバンドパスフィルタ処理の通過帯域幅の制御を説明した図 実施の形態１におけるバンドパスフィルタ処理の通過帯域幅の変化量を説明した図 実施の形態２におけるデジタルカメラの音声記録の動作を示すフローチャート 他の実施の形態におけるバンドパスフィルタ処理の通過帯域幅の制御を説明した図 他の実施の形態におけるバンドパスフィルタ処理の通過帯域幅の変化量を説明した図

実施の形態１
以下に説明する本発明の一実施の形態であるデジタルカメラはマイクロホンを備えており、動画撮影時に画像記録と共にマイクロホンで収音した音声の記録を行うことが可能である。

[１．構成]
以下図面を用いてデジタルカメラの構成を説明する。

[１−１．デジタルカメラの構成]
図１は、デジタルカメラ１００の前面図である。デジタルカメラ１００は、前面に鏡筒１４１及びフラッシュ２００を備える。また、デジタルカメラ１００は上面にレリーズ釦１８１、ズームレバー１８２、電源釦１８３およびモードダイヤル１８４のような操作部１８０を備える。

図２は、デジタルカメラ１００の背面図である。デジタルカメラ１００の背面において、操作部１８０として、中央釦１８５や十字釦１８６などが設けられている。

図３は、デジタルカメラ１００の上面構成図である。デジタルカメラ１００は上面にマイク孔２１０を備える。マイク孔の下部にはマイクロホン１１１が設けられている。

図４は、デジタルカメラ１００の電気的構成図である。デジタルカメラ１００は、外部から得られた情報から画像情報および音声信号を生成する。画像情報は画像入力系１４０によって生成され、音声信号は音声入力系１１０によって生成される。生成された画像情報および音声信号はそれぞれＡＦＥ１４４及びアナログ音声処理部１１５によってＡ／Ｄ変換され、デジタル画像・音声処理部１２０に入力される。デジタル画像・音声処理部１２０は、入力した画像信号および音声信号に対して所定の処理を実施し、メモリカード等の外部記憶媒体１６０に画像データ及び音声データとして記録する。外部記憶媒体１６０に記録された画像データは、使用者による操作部１８０の操作にしたがい再生されることができる。

以下、図１から図４に示した各要素の詳細を説明する。
画像入力系１４０は、鏡筒１４１やレンズ制御部１４２、ＣＣＤイメージセンサ１４３、ＡＦＥ（アナログ・フロント・エンド）１４４により構成される。

鏡筒１４１は、フォーカスレンズやズームレンズ等の光学系、及び光学系を駆動するモータを含む。レンズ制御部１４２から通知された制御信号に従ってモータを制御して光学系を駆動することによって、被写体のフォーカス調節や画角調節、入射する光量調節、手ぶれ補正などを行い、被写体像を形成する。

ＣＣＤイメージセンサ１４３は、鏡筒１４１を通して形成された被写体像を撮像して画像信号を生成する。ＣＣＤイメージセンサ１４３の受光面には多数のフォトダイオードが２次元的に配列されている。また、各フォトダイオードに対応してＲ、Ｇ、Ｂの原色カラーフィルターが所定の配列構造で配置されている。撮像対象となる被写体からの光は、鏡筒１４１を通過した後に、ＣＣＤイメージセンサ１４３の受光面に結像される。結像された被写体像は、各フォトダイオードへ入射した光量に応じてＲ、Ｇ、Ｂに仕分けられたそれぞれの色情報に変換される。その結果、被写体像を示す全体の画像信号が生成される。各フォトダイオードは、ＣＣＤイメージセンサ１４３の画素に対応する。しかし、各フォトダイオードから実際に出力される色情報は、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれかの原色情報である。そのため、各画素のそれぞれで発現させるべき色は、後段のデジタル画像・音声処理部１２０において、各画素に対応するフォトダイオードおよび、その周辺のフォトダイオードから出力される原色情報（色、光量）に基づき生成される。なお、ＣＣＤイメージセンサ１４３は、デジタルカメラ１００が撮影モードにあるとき、一定時間ごとに新しいフレームの画像信号を生成することができる。

ＡＦＥ１４４では、ＣＣＤイメージセンサ１４３から読み出された画像情報に対して相関二重サンプリングによる雑音抑圧、アナログゲインコントローラによるＡ／Ｄコンバータの入力レンジ幅への増幅、Ａ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換が施される。その後、ＡＦＥ１４４は画像信号をデジタル画像・音声処理部１２０に出力する。

音声入力系１１０は、マイクロホン１１１、アナログ音声処理部１１５により構成される。マイクロホン１１１は、音波による圧力変動を電気信号に変換して音声信号として出力する。アナログ音声処理部１１５は、音声信号に対して所定の処理を行い、処理した音声信号をＡ／ＤコンバータによりＡ／Ｄ変換し、デジタル画像・音声処理部１２０に出力する。

デジタル画像・音声処理部１２０は、ＡＦＥ１４４から出力された画像情報およびアナログ音声処理部１１５から出力された音声信号に対して各種の処理を施す。例えばデジタル画像・音声処理部１２０は、画像情報に対して、ガンマ補正やホワイトバランス補正、傷補正、符号化処理を行う。また、デジタル画像・音声処理部１２０は、コントローラ１３０からの指示に従って、音声信号に対する各種処理を行う。音声信号に対する各種処理には、あらかじめ設定された特定の周波数帯域（通過帯域）を通過させるバンドパスフィルタ処理が含まれる。すなわち、デジタル画像・音声処理部１２０はバンドパスフィルタを備えている。デジタル画像・音声処理部１２０に備わるバンドパスフィルタに対する通過帯域は、コントローラ１３０により設定される。デジタル画像・音声処理部１２０は、ハードワイヤードな電子回路で構成してもよいし、プログラムを用いたマイクロコンピュータなどで構成してもよい。またコントローラ１３０などとともに１つの半導体チップで構成してもよい。

表示部１９０は、デジタルカメラ１００の背面に配置される。表示部１９０は、デジタル画像・音声処理部１２０にて処理された画像情報に基づく画像を表示する。表示部１９０が表示する画像には、スルー画像や記録画像がある。スルー画像は、ＣＣＤイメージセンサ１４３により一定時間ごとに生成される新しいフレームの画像を連続して表示する画像である。通常、デジタルカメラ１００が撮影モードに設定されており、かつ静止画撮影または動画撮影の待機状態、または動画撮影状態にあるときに、デジタル画像・音声処理部１２０は、ＣＣＤイメージセンサ１４３の生成した画像信号からスルー画像を生成する。使用者は、表示部１９０に表示されるスルー画像を参照することにより、被写体の構図を確認しながら撮影できる。記録画像は、外部記憶媒体１６０等に記録された画像であって、デジタルカメラ１００が再生モードにあるときに表示される画像である。外部記憶媒体１６０等に記録された画像は、表示部１９０に表示可能な画像の画素数よりも高い画素数を有するために、表示部１９０に表示される際に、より低画素の画像に縮小される。外部記憶媒体１６０に記録される高画素の画像情報は、使用者によるレリーズ釦１８１の操作を受け付けた後に、ＣＣＤイメージセンサ１４３が生成した画像情報に基づいてデジタル画像・音声処理部１２０により生成される。スピーカー１９５は、外部記憶媒体１６０に記録された音声信号を出力する。

ＲＯＭ１７０は、フラッシュメモリ等のような、書き換え可能な不揮発性メモリである。ＲＯＭ１７０は、オートフォーカス制御（ＡＦ制御）や自動露出制御（ＡＥ制御）、フラッシュ２００の発光制御に関するプログラムの他、デジタルカメラ１００全体の動作を統括制御するためのプログラムを格納している。また、ＲＯＭ１７０は、デジタルカメラ１００に関する各種設定を記憶する。ＲＯＭ１７０に格納されたプログラムは、コントローラ１３０により、デジタルカメラ１００全体の動作を統括制御するために実行される。

コントローラ１３０は、ハードワイヤードな電子回路で構成してもよいし、マイクロコンピュータなどで構成してもよい。また、デジタル画像・音声処理部１２０などと同じ半導体チップで構成してもよい。また、ＲＯＭ１７０はコントローラ１３０の外部に設ける必要はなく、コントローラ１３０の内部に備えてもよい。

ＲＡＭ１５０は、デジタル画像・音声処理部１２０やコントローラ１３０のワークメモリとして機能する記憶手段である。ＲＡＭ１５０はＳＤＲＡＭやフラッシュメモリなどで実現できる。また、ＲＡＭ１５０は、画像情報や音声信号などを記録するための内部メモリとしても機能する。

外部記憶媒体１６０は、ＳＤカードやＵＳＢメモリ等の内部にフラッシュメモリ等の記憶素子を備えた外部メモリである。外部記憶媒体１６０は、デジタル画像・音声処理部１２０で処理される画像情報や音声信号などのデータを記録可能である。

操作部１８０は、デジタルカメラ１００の外装に備えられている操作釦や操作ダイヤルの総称であり、使用者による操作を受け付ける。例えば、図１、図２、図３に示したレリーズ釦１８１や、ズームレバー１８２、電源釦１８３、モードダイヤル１８４、中央釦１８５、十字釦１８６などが操作部１８０に該当する。操作部１８０は使用者による操作を受け付けると、コントローラ１３０に種々の動作指示信号を通知する。

モードダイヤル１８４は回転式ダイヤルである。モードダイヤル１８４が使用者により操作させられると、コントローラ１３０は、デジタルカメラ１００の動作モードを、モードダイヤル１８４の設定に対応する動作モードに切り替える。動作モードには、オート撮影モード、マニュアル撮影モード、シーン選択モード、動画撮影モード、再生モードなどが含まれる。なお、オート撮影モード、マニュアル撮影モードおよびシーン選択モードを総称して「静止画撮影モード」と呼ぶ。

レリーズ釦１８１は、半押し状態と全押し状態の二段階押下式釦である。デジタルカメラ１００が静止画撮影モードにあるときにレリーズ釦１８１が使用者により半押しされると、コントローラ１３０は、ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）制御や、ＡＥ（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）制御を実行し撮影条件を決定する。ＡＦ制御においては、デジタル画像・音声処理部１２０が画像情報の所定領域におけるコントラスト値を算出し、これに基づいてコントローラ１３０がレンズ制御部１４２を通じて鏡筒１４１を駆動させ、コントラスト値が最大になるようにフィードバック制御を行う。ＡＦ制御の結果、コントローラ１３０はＡＦ制御対象の被写体までの焦点距離を得ることができる。また、ＡＦ制御の結果、鏡筒１４１はＡＦ制御対象の被写体像をＣＣＤイメージセンサ１４３に結像させることができる。続いて、レリーズ釦１８１が、使用者により全押しされると、コントローラ１３０は、全押しのタイミングに撮像された画像情報を外部記憶媒体１６０などに記録する。

ズームレバー１８２は、画角調節に関する広角端と望遠端を有する中央位置自己復帰式のレバーである。ズームレバー１８２は、使用者により操作されると、コントローラ１３０に対して、鏡筒１４１を駆動するための動作指示信号を通知する。すわなち、ズームレバー１８２が広角側に操作されると、コントローラ１３０は、レンズ制御部を介して被写体を広角で捉えられるように鏡筒１４１を駆動する。同様に、ズームレバー１８２が望遠側に操作されると、コントローラ１３０は、レンズ制御部を介して被写体を望遠で捉えられるように鏡筒１４１を駆動する。

電源釦１８３は、デジタルカメラ１００を構成する各部への電力供給をＯＮ／ＯＦＦするためのスライド式釦である。電源ＯＦＦ時に電源釦１８３が使用者により右方にスライドされると、コントローラ１３０はデジタルカメラ１００を構成する各部に電力を供給し、起動させる。また、電源ＯＮ時に電源釦１８３が使用者により左方にスライドされると、コントローラ１３０は各部への電力供給を停止する。

中央釦１８５は押下式釦である。デジタルカメラ１００が撮影モードあるいは再生モードにあるときに、中央釦１８５が使用者により押下されると、コントローラ１３０は表示部１９０にメニュー画面を表示する。メニュー画面とは、撮影／再生のための各種条件を設定するための画面である。各種条件の設定項目が選択されているときに押下されると、中央釦１８５は決定釦としても機能する。

十字釦１８６は、上下左右方向に設けられた押下式釦である。使用者は、十字釦１８６のいずれかの方向を押下することにより、表示部１９０に表示される各種条件項目を選択することができる。

フラッシュ２００は、キセノン管と、コンデンサと、昇圧回路と、発光トリガ回路などから構成される。昇圧回路は、コントローラ１３０からの制御信号に従って、コンデンサに高電圧を印加する。発光トリガ回路は、コントローラ１３０からの制御信号に従って、印加充電されたコンデンサの高電圧を放電させて、キセノン管内のキセノンガスを瞬間的に発光させる。発光トリガ回路は、コンデンサの高電圧を撮影と同期して放電させる。これにより、デジタルカメラ１００は、発光された被写体を撮影することができる。すなわち、フラッシュ２００が被写体に対して撮像時に瞬間的に発光することによって、被写体の明るさを補った撮影ができる。なお、フラッシュ２００の発光には、プリ発光と本発光がある。プリ発光は、フラッシュ発光による被写体からの反射光量の度合に基づいて被写体までの距離を判定し、判定結果に応じて撮影時のフラッシュ２００の発光量を求めるための、撮影事前の発光である。本発光は、プリ発光により求められた発光量により、撮影のタイミングと同期して実行される発光である。

[１−２．本発明との対応関係]
マイクロホン１１１または音声入力端子は音声入力部の一例である。デジタル画像・音声処理部１２０は信号処理部の一例である。コントローラ１３０は制御部の一例である。デジタルカメラ１００は音声処理装置、撮像装置及び収音装置の一例である。

[２．動作]
本実施の形態１に係るデジタルカメラ１００の動画撮影モード時の動作について説明する。デジタルカメラ１００は、動画撮影モードにおける待機状態または動画撮影中である動画撮影状態において、スルー画像を表示部１９０に表示する。以下では、図５から図７Ｂを用いて、動画撮影モードの動作、動画撮影における音声記録の動作、バンドパスフィルタの動作ついて順に説明する。

[２．１ 動画撮影モードにおける動作]
図５は、デジタルカメラ１００の動画撮影モードにおける動作を示すフローチャートである。使用者によりモードダイヤル１８４が動画撮影モードに設定されると、デジタルカメラ１００は動画撮影モードに入る。

コントローラ１３０は表示部１９０に、デジタル画像・音声処理部１２０が出力するスルー画像を表示する（Ｓ５０１）。ステップＳ５０１の状態は、動画撮影モードにおける待機状態である。次に、コントローラ１３０は、レリーズ釦１８１が押下されたかどうかを判定する（Ｓ５０２）。

コントローラ１３０がレリーズ釦１８１が押下されたと判定すると、動画撮影動作（Ｓ５０４）に遷移する。動画撮影動作は、画像記録動作（Ｓ５０４ｖ）と音声記録動作（Ｓ５０４ａ）とを含む。動画撮影動作においては、例えば１フレーム期間分の画像情報および音声信号の記録処理が行われる。１フレーム期間は、動画撮影時のフレームレートの逆数で得られる。例えば、フレームレートが６０フレーム／秒であれば、１フレーム期間は１／６０秒となる。ステップＳ５０４ｖの画像記録動作については、構成の説明において概略を説明したとおりであり、詳細な説明は省略する。また、ステップＳ５０４ａの音声記録動作の詳細については後述する。

この後、コントローラ１３０はレリーズ釦１８１が再度押下されたかどうかを判定する（Ｓ５０５）。ステップＳ５０５においてコントローラ１３０が、レリーズ釦１８１が再度押下されていないと判定すると、ステップＳ５０４に戻り、動画撮影動作を継続する。一方、レリーズ釦１８１が再度押下されたと判定すると、コントローラ１３０は動画撮影動作を終了し（Ｓ５０６）、待機状態に遷移する（Ｓ５０１）。このように、動画撮影モードにおいてデジタルカメラ１００は、レリーズ釦１８１が押下されてから再び押下されるまでの間、動画撮影動作を行う。

一方、ステップＳ５０２において、コントローラ１３０がレリーズ釦を押下していないと判定すると、現在の動作モードが動画撮影モードかどうかを判定する（Ｓ５０３）。現在の動作モードが動画撮影モードであると判定されると、動画撮影モードの動作の始点であるステップＳ５０１に戻る。ステップＳ５０３においてコントローラ１３０が、動作モードが動画撮影モードでないと判定すると、すなわち、使用者によるモードダイヤル１８４の操作により、動画撮影モード以外のモードに設定された場合、動画撮影モードの動作を終了する。

[２．２ 音声記録動作]
図６は、図５のフローチャートにおける音声記録動作（ステップＳ５０４ａ）を示すフローチャートである。以下、音声記録動作について具体的に説明する。

アナログ音声処理部１１５は、マイクロホン１１１が出力する音声信号を受け、各種のアナログ信号処理を施した後にデジタル画像・音声処理部１２０に出力する（Ｓ６０１）。

デジタル画像・音声処理部１２０は、アナログ音声処理部１１５から受信した音声信号に対して、コントローラ１３０の制御により事前に設定された通過帯域を有するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）処理を施す（Ｓ６０２）。バンドパスフィルタ処理が施された音声信号は、その後、外部記憶媒体に記録される（Ｓ６０９）。なお、バンドパスフィルタ処理を施された音声信号のレベルを「音声記録レベル」と呼ぶ。

バンドパスフィルタ処理後、コントローラ１３０は、デジタル画像・音声処理部１２０が出力する音声信号の音声記録レベルを検出する（Ｓ６０３）。音声記録レベルは、ステップＳ６０１の音声信号が入力された期間（例えば１フレーム期間）における、デジタル画像・音声処理部１２０が出力する音声信号の最大レベルに設定することができる。また、最大レベルではなく平均レベルを、音声記録レベルとしてもよい。

次に、コントローラ１３０は、検出した音声記録レベルと基準レベルの差を算出する（Ｓ６０４）。この基準レベルは、ある一定時間だけ過去（例えば、１フレーム期間前）の音声記録レベルに設定しても良いし、動画撮影開始時等においてＲＯＭ１７０に予め格納されているレベルに設定しても良い。

コントローラ１３０は、算出したレベル差に基づき音声レベルの変化の方向（増加、低下、変化なし）を判定する（Ｓ６０５）。具体的には、コントローラ１３０は、算出したレベル差が正であるか負であるか零であるかを判定する（Ｓ６０５）。

コントローラ１３０が、算出したレベル差が正であると判定した場合、すなわち、音声記録レベルが増加の方向にある場合、コントローラ１３０は、ステップＳ６０２で実施されるバンドパスフィルタ処理の通過帯域を制御する。具体的には、コントローラ１３０は、デジタル画像・音声処理部１２０を制御して、バンドパスフィルタ処理の通過帯域をより広くなるように設定する（Ｓ６０６）。より具体的には、現在設定されている通過帯域より所定幅｜Ｄ１｜／２ずつ、高域側と低域側に通過帯域を拡張する（なお、｜Ｄ１｜はＤ１の絶対値を示す。）。その結果、通過帯域は全体として｜Ｄ１｜だけ拡張される。

コントローラ１３０が、算出したレベル差が負であると判定した場合、すなわち、音声記録レベルが減少の方向にある場合、デジタル画像・音声処理部１２０を制御して、バンドパスフィルタ処理の通過帯域をより狭くなるように設定する。具体的には、現在設定されている通過帯域より所定幅｜Ｄ２｜／２ずつ、高域側と低域側の通過帯域を狭める（なお、｜Ｄ２｜はＤ２の絶対値を示す。）。その結果、通過帯域は全体として｜Ｄ２｜だけ狭まることになる（Ｓ６０７）。

コントローラ１３０が、算出したレベル差が零であると判定した場合、すなわち、音声記録レベルが変化していない場合、バンドパスフィルタ処理の通過帯域を変化させないようにデジタル画像・音声処理部１２０を制御する（Ｓ６０８）。

ステップＳ６０７、Ｓ６０８で変更された通過帯域は、次のフレームにおける音声信号の処理についてのバンドバスフィルタ処理で反映される。

ステップＳ６０６、Ｓ６０７、Ｓ６０８の後、コントローラ１３０は、音声信号を外部記憶媒体１６０に記録する（Ｓ６０９）。

[２．３ バンドバスフィルタ処理]
図７Ａ、７Ｂは、図６のフローチャートに記載のバンドバスフィルタ処理（ステップＳ６０２）での通過帯域の制御を説明した図である。以下、バンドバスフィルタ処理の帯域の制御について説明する。

図７Ａは、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の通過帯域と音声記録レベルとの関係を示す図である。横軸は音声記録レベルであり、縦軸はバンドパスフィルタの通過周波数である。図中、上側の実線がバンドパスフィルタの高域遮断周波数を示し、下側の実線がバンドパスフィルタの低域遮断周波数を示す。高域遮断周波数と低域遮断周波数との間の領域が、各音声記録レベルにおける通過帯域となる。本実施の形態のバンドパスフィルタ処理においては、音声記録レベルが小さくなるにつれて、バンドバスフィルタの低域遮断周波数が高くなり且つ高域遮断周波数が低くなり、その結果バンドパスフィルタの通過帯域が狭くなる。

図７Ｂは、音声記録レベルのレベル差と、単位時間当たりのバンドパスフィルタの通過帯域幅の変化量との関係を示す図である。縦軸は、単位時間当たりのバンドパスフィルタの通過帯域幅の変化量を示す。縦軸の原点の上側が正の領域であり、正の領域にある変化量は通過帯域幅を拡大するよう作用する。縦軸の原点の下側は負の領域であり、負の領域にある変化量は、通過帯域幅を狭めるよう作用する。横軸は、音声記録レベルのレベル差であり、横軸の原点の右側は正の領域であり、音声記録レベルが増加した場合の領域であり、横軸の原点の左側が負の領域であり、音声記録レベルが減少した場合の領域である。

前述のように、コントローラ１３０は、音声記録レベルを検出し（Ｓ６０３）、音声記録レベルの変化をレベル差として算出し（Ｓ６０４）、その後、レベル差が正か負か零かの何れであるかを判定する（Ｓ６０５）。レベル差が正である場合、コントローラ１３０はバンドパスフィルタの通過帯域幅を広げる（Ｓ６０６）。このときの単位時間（例えば１フレーム期間）当たりのバンドパスフィルタの通過帯域幅の変化量Ｄ１は、次式の通りである。
Ｄ１＞０ ・・・（１）

式（１）及び図７Ｂより、音声記録レベルが増加した場合、バンドパスフィルタの通過帯域幅の変化量はＤ１となり、Ｄ１は正である。このことから、音声記録レベルが増加した場合、バンドパスフィルタの通過帯域が拡張されることがわかる。

一方、レベル差が負である場合、コントローラ１３０はバンドパスフィルタの通過帯域幅を狭める（Ｓ６０７）。このときの単位時間当たりのバンドパスフィルタの通過帯域幅の変化量Ｄ２は、次式の通りである。
Ｄ２＜０ ・・・（２）

式（２）及び図７Ｂより、音声記録レベルが減少した場合、バンドパスフィルタの通過帯域幅の変化量はＤ２となり、Ｄ２は負である。このことから、音声記録レベルが減少した場合、バンドパスフィルタの通過帯域が狭まることがわかる。

なお、Ｄ１およびＤ２の絶対値を次式の関係が成り立つように設定してもよい。
｜Ｄ２｜＜｜Ｄ１｜ ・・・（３）

式（３）は、音声記録レベルが減少してバンドパスフィルタの帯域を狭める場合に比べて、音声記録レベルが増加してバンドパスフィルタの帯域を拡張する場合の方が、単位時間当たりのバンドパスフィルタの通過帯域幅の変化量（絶対値）が大きいことを示している。つまり、通過帯域を拡張するときは通過帯域をより速く変化させ、狭めるときは通過帯域をより遅く変化させるように、バンドパスフィルタの通過帯域を制御してもよい。このように、バンドパスフィルタの通過帯域の変化の速度を制御する理由を以下に説明する。

小さな音に対する人の聴感特性は、１ｋ〜２ｋＨｚ近傍にピークを持つ凸状の周波数特性を示す。つまり、小さな音に対しては、高域および低域よりも１ｋ〜２ｋＨｚ近傍の中域の周波数成分が重要である。低域に分布するハムノイズや高域に分布するヒスノイズは、周囲の音が大きいときには気にならないが、周囲の音が小さいときには相対的に大きくなるので気になる傾向がある。よって、音のレベルが小さいときは、凸状のバンドパスフィルタによって、音の主成分である中域は通過させて、且つ、上記の低域及び高域のノイズを除去する。音のレベルが大きいときは、バンドパスフィルタの通過帯域を広げて広く音声信号の通過帯域を確保する。

ただし、バンドパスフィルタの通過帯域を変化させる場合には、聴感上の違和感を避ける必要がある。例えば、静かな状態から大きな音が急に発生した場合、バンドパスフィルタの通過帯域がゆっくりと広がると、帯域の緩やかな変化が聞き取れるために聴感上不自然さを感じる。逆に、大きな音が停止した場合に、バンドパスフィルタの通過帯域を急に狭めると、それまで広い帯域に分布していた音が急に無くなるように聞き取れる為に聴感上不自然さを感じる。

上述の通り、本実施の形態では、音のレベルが増加する方向に変化した場合と、音のレベルが低下する方向に変化した場合とで、バンドパスフィルタの通過帯域の変化の速度を変えている。すなわち、音のレベルが増加した場合にはバンドパスフィルタの通過帯域を速く広げて、音のレベルが低下した場合にはバンドパスフィルタの通過帯域をゆっくりと狭めている。これにより、聴感上の違和感を低減できる。

〔３．まとめ〕
以上のように、本実施の形態のデジタルカメラ１００は、音声信号を入力するマイクロホン１１１と、音声信号の通過帯域を制限するバンドパスフィルタを有し、バンドパスフィルタから出力される音声信号に対して所定の信号処理を行うデジタル画像・音声処理部１２０と、バンドパスフィルタの通過帯域幅を制御するコントローラ１３０と、を備える。コントローラ１３０は、音声信号のレベルに応じて通過帯域幅を変化させ、かつ、通過帯域幅を広げるときの速度を、通過帯域幅を狭めるときの速度よりも速くする。

入力信号のレベルに応じてバンドパスフィルタの通過帯域を変化させることで、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。さらに、音のレベルが小から大に変化した場合にはバンドパスフィルタの通過帯域を速く拡張し、音のレベルが大から小に変化した場合にはバンドパスフィルタの通過帯域をゆっくりと狭める。このように通過帯域の変化速度を制御することにより、使用者の聴感上の違和感を低減することができる。

また、本実施の形態のデジタルカメラ１００において、コントローラ１３０は、音声信号のレベルが小さいほど通過帯域の幅を狭めるようにバンドパスフィルタの通過帯域を設定する。

このようにすることで、聴感上の違和感を小さくしつつ、入力される音声信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

実施の形態２
実施の形態１では、図６のフローチャートにしたがいバンドバスフィルタ処理の帯域の制御を行ったが、本実施形態では、バンドバスフィルタ処理の帯域の制御の別の例を示す。

図８に、本実施形態におけるバンドバスフィルタ処理の帯域の制御のフローチャートを示す。

図８のフローチャートにおけるステップＳ８０１からＳ８０３までの処理は、実施の形態１における図６のフローチャートにおけるステップＳ６０１からＳ６０３までの処理と同じである。よって、ステップＳ８０１からＳ８０３について詳細な説明は省略する。

音声記録レベルの検出（Ｓ８０３）後、コントローラ１３０は、検出した音声記録レベルに基づき、バンドパスフィルタ処理における通過帯域の目標値を設定する（Ｓ８０４）。具体的には、図７Ａに示す関係に基づき、検出した音声記録レベルに応じた高域遮断周波数と低域遮断周波数とを求める。

コントローラ１３０は、求めた通過帯域の目標値と、現在設定されている通過帯域の差異を検出する（Ｓ８０５）。算出した通過帯域の差に基づき通過帯域の変化の方向（増加、低下、変化なし）を判定する（Ｓ８０６）。

通過帯域の目標値が現在設定されている通過帯域よりも広いと判定した場合（差が正の場合）、コントローラ１３０は、デジタル画像・音声処理部１２０を制御して、バンドパスフィルタ処理の通過帯域をより広くなるように設定する（Ｓ８０７）。例えば、現在設定されている通過帯域より所定幅｜Ｄ１｜／２ずつ、高域側と低域側に通過帯域を拡張する。その結果、通過帯域は全体として｜Ｄ１｜だけ拡張される。

通過帯域の目標値が現在設定されている通過帯域よりも狭いと判定した場合（差が負の場合）、コントローラ１３０は、バンドパスフィルタ処理の通過帯域をより狭くなるように設定する（Ｓ８０８）。例えば、現在設定されている通過帯域より所定幅｜Ｄ２｜／２ずつ、高域側と低域側に通過帯域を狭める。その結果、通過帯域は全体として｜Ｄ２｜だけ狭まる。

通過帯域の目標値が現在設定されている通過帯域と同じであると判定した場合（差がゼロの場合）、コントローラ１３０は、バンドパスフィルタ処理の通過帯域を変化させない（Ｓ８０９）。

ステップＳ８０７、Ｓ８０８、Ｓ８０９の後、コントローラ１３０は、音声信号を外部記憶媒体１６０に記録する（Ｓ８１０）。

なお、本実施形態においても、実施の形態１と同様に｜Ｄ１｜よりも｜Ｄ２｜の方が大きい値に設定されている。これにより、音のレベルが増加した場合にはバンドパスフィルタの通過帯域が速く拡張され、音のレベルが低下した場合にはバンドパスフィルタの通過帯域がゆっくりと狭められ、聴感上の違和感が低減される。

他の実施の形態
本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の実施形態が考えられる。以下、本発明の他の実施の形態についてまとめて記載する。

上記実施の形態において、音声処理装置としてデジタルカメラ１００を例に挙げて説明した。しかしながら、入力される音声に対して同様の処理を行う電子機器であればよい。すなわち、画像に関する処理を行わない装置であってもよく、例えばボイスレコーダのような電子機器であってもよい。

上記実施の形態において、音声処理装置の一例としてのデジタルカメラ１００は、音声入力部としてマイクロホン１１１を備える構成を説明した。しかしながら、音声入力部は装置に対して音声信号を入力可能な手段であればよく、例えば外部から音声信号を入力するための入力端子等でもよく、また、外部記憶媒体１６０等に記録済みの音声信号を読み出す音声再生部のようなものであってもよい。

図６のフローチャートにおいて、音声信号のレベル検出（Ｓ６０３）およびレベル差による通過帯域の制御（Ｓ６０５〜Ｓ６０８）は、入力された音声信号に対するバンドパスフィルタ処理（Ｓ６０２）の後に行うものとした。しかしながら、これらの処理（Ｓ６０３、Ｓ６０５〜Ｓ６０８）はバンドパスフィルタ処理（Ｓ６０２）の前に行うようにしてもよい。

上記実施の形態において、デジタル画像・音声処理部１２０およびコントローラ１３０はそれぞれ、上記のような機能および構成を有するものとして説明したが、一方が持つ機能および構成の一部が他方に含まれるようにしてもよい。

上記実施の形態において、ＣＣＤイメージセンサ１４３を撮像部の一例として説明したが、撮像部はこれに限定されない。すなわち、ＣＭＯＳイメージセンサや、ＮＭＯＳイメージセンサなど他の撮像素子であっても利用可能である。

上記実施の形態において、音声記録レベルの変化に対して、高域遮断周波数および低域遮断周波数は図７Ａに示すように直線的に変化するものとして説明したが、音声記録レベルの変化に対する高域遮断周波数および低域遮断周波数の変化はこれに限定されない。例えば図９Ａに示すように、音声記録レベルの変化に対して、高域遮断周波数および低域遮断周波数は曲線的に変化しても良い。すなわち、音声記録レベルが増加するほど、通過帯域が広くなるように通過帯域を変化させればよい。

上記実施の形態において、単位時間当たりの通過帯域幅の変化量と音声記録レベルのレベル差との関係は図７Ｂで示されるものとして説明したが、これに限定されない。例えば図９Ｂに示すような関係でも良い。すなわち、音声記録レベルのレベル差の絶対値がある閾値以下であるときには、通過帯域を変化させないようにしてもよい。これにより、通過帯域幅の変化量が頻繁に変更されることを防止できる。

上記実施の形態においては、デジタルカメラを撮像装置の一例として用いて説明したが、デジタルカメラに限定されず、画像とともに音声を記録できる装置であれば、ムービーカメラや、カメラ付き携帯電話であっても、上記の実施形態に示した、使用者の聴感上の違和感を低減しつつ、入力される音声信号のＳ／Ｎ比を向上させるための技術思想を適用することはできる。

また、上記の実施形態に示した、使用者の聴感上の違和感を低減しつつ、入力される音声信号のＳ／Ｎ比を向上させるための技術思想は、画像記録機能を有していない、ボイスレコーダのような音声信号のみを記録する装置（収音装置）や、入力した音声信号に対して所定の処理を行う装置に対しても適用することができることは言うまでもない。

本発明は、使用者の聴感上の違和感を低減しつつ、入力される音声信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能な音声処理装置を提供でき、デジタルカメラ、ムービーカメラ、携帯電話、ボイスレコーダなど、音声情報の記録が可能な機器や、それらの機器に使用される音声処理装置に適用可能である。

１００ デジタルカメラ
１１０ 音声入力系
１１１ マイクロホン
１１５ アナログ音声処理部
１２０ デジタル音声・画像処理部
１３０ コントローラ
１４０ 画像入力系
１４１ 鏡筒
１４２ レンズ制御部
１４３ ＣＣＤイメージセンサ
１５０ ＲＡＭ
１６０ 外部記憶媒体
１７０ ＲＯＭ
１８０ 操作部
１８１ レリーズ釦
１８２ ズームレバー
１８３ 電源釦
１８４ モードダイヤル
１８５ 中央釦
１８６ 十字釦
１９０ 表示部
１９５ スピーカー
２００ フラッシュ

Claims (6)

1. 音声信号を入力する音声入力部と、
   前記音声信号の通過帯域を制限する帯域制限フィルタを有し、前記帯域制限フィルタから出力される音声信号に対して所定の信号処理を行う信号処理部と、
   前記帯域制限フィルタの通過帯域幅を制御する制御部と、を備え
   前記制御部は、前記音声信号のレベルに応じて前記通過帯域幅を変化させ、かつ、前記通過帯域幅を広げるときの速度を、前記通過帯域幅を狭めるときの速度よりも速くする
   音声処理装置。
2. 前記制御部は、前記音声信号のレベルが小さいほど、前記通過帯域幅をより狭めるように前記帯域制限フィルタの通過帯域を設定する、請求項１記載の音声処理装置。
3. 音声を取得し、取得した音声から音声信号を生成する音声入力部と、
   前記音声信号の通過帯域を制限する帯域制限フィルタを有し、前記帯域制限フィルタから出力される音声信号に対して所定の信号処理を行う信号処理部と、
   前記帯域制限フィルタの通過帯域幅を制御する制御部と、を備え
   前記制御部は、前記音声信号のレベルに応じて前記通過帯域幅を変化させ、かつ、前記通過帯域幅を広げるときの速度を、前記通過帯域幅を狭めるときの速度よりも速くする
   収音装置。
4. 前記制御部は、前記音声信号のレベルが小さいほど、前記通過帯域幅をより狭めるように前記帯域制限フィルタの通過帯域を設定する、請求項３記載の収音装置。
5. 被写体像を画像データとして記録可能な撮像装置であって、
   音声信号を入力する音声入力部と、
   前記音声信号の通過帯域を制限する帯域制限フィルタを有し、前記帯域制限フィルタから出力される音声信号に対して所定の信号処理を行う信号処理部と、
   前記帯域制限フィルタの通過帯域幅を制御する制御部と、を備え
   前記制御部は、前記音声信号のレベルに応じて前記通過帯域幅を変化させ、かつ、前記通過帯域幅を広げるときの速度を、前記通過帯域幅を狭めるときの速度よりも速くする
   撮像装置。
6. 前記制御部は、前記音声信号のレベルが小さいほど、前記通過帯域幅をより狭めるように前記帯域制限フィルタの通過帯域を設定する、請求項５記載の撮像装置。

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