JPH05191884A - 雑音低減装置 - Google Patents
雑音低減装置Info
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- JPH05191884A JPH05191884A JP4024486A JP2448692A JPH05191884A JP H05191884 A JPH05191884 A JP H05191884A JP 4024486 A JP4024486 A JP 4024486A JP 2448692 A JP2448692 A JP 2448692A JP H05191884 A JPH05191884 A JP H05191884A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 雑音成分の除去を行なうと共に、音声信号に
対する外部からの影響を最小限のものとする。雑音成分
の除去に関しては、風防を使用せず、機器の小型化に貢
献でき、収音品質の低下を防止する。 【構成】 マイクロホン１の出力から主要入力（Ｓ＋
ｎ）、マイクロホン２の出力から参照入力〔（Ｓ＊）＋
（ｎ＊）〕が形成される。適応ノイズキャンセラ６から
は、主要入力（Ｓ＋ｎ）と残差成分ε０が適応ノイズキ
ャンセラ２１に供給される。適応ノイズキャンセラ２１
の適応フイルタ２３では、主要入力（Ｓ＋ｎ）から雑音
成分ｎがキャンセルされて音声信号成分Ｓが出力され
る。
対する外部からの影響を最小限のものとする。雑音成分
の除去に関しては、風防を使用せず、機器の小型化に貢
献でき、収音品質の低下を防止する。 【構成】 マイクロホン１の出力から主要入力（Ｓ＋
ｎ）、マイクロホン２の出力から参照入力〔（Ｓ＊）＋
（ｎ＊）〕が形成される。適応ノイズキャンセラ６から
は、主要入力（Ｓ＋ｎ）と残差成分ε０が適応ノイズキ
ャンセラ２１に供給される。適応ノイズキャンセラ２１
の適応フイルタ２３では、主要入力（Ｓ＋ｎ）から雑音
成分ｎがキャンセルされて音声信号成分Ｓが出力され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、雑音低減装置、特に
マイクロホン出力の雑音成分を低減せしめる雑音低減装
置に関する。
マイクロホン出力の雑音成分を低減せしめる雑音低減装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロホンは、音波の音圧の変化を振
動板の機械的な振動に変換し該振動に基づき電気音響変
換系を動作させる構造のものが多い。従って、マイクロ
ホンで収音する際、何らかの要因によって振動板に影響
が及ぼされると雑音が発生することになる。
動板の機械的な振動に変換し該振動に基づき電気音響変
換系を動作させる構造のものが多い。従って、マイクロ
ホンで収音する際、何らかの要因によって振動板に影響
が及ぼされると雑音が発生することになる。
【０００３】上述の要因が風であれば風による雑音〔以
下、これを風雑音と称する〕が発生する。上述の風雑音
を低減する従来技術としては、例えば、以下のようなも
のがある。 （１）ウインドスクリーン〔風防〕の使用 （２）電気的／音響的ハイパスフィルタの使用 （３）低音域で無指向性を示す構成の採用
下、これを風雑音と称する〕が発生する。上述の風雑音
を低減する従来技術としては、例えば、以下のようなも
のがある。 （１）ウインドスクリーン〔風防〕の使用 （２）電気的／音響的ハイパスフィルタの使用 （３）低音域で無指向性を示す構成の採用
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の風雑音を低減す
る従来技術にあっては、夫々、以下のような問題点があ
った。 （１）に対して・・・機器に設ける場合には機器の小型
化に反する。 一般的に、風防の外形寸法が大きい程、また、マイクロ
ホンと風防内壁との距離が大きい程、風雑音は小さくな
る。
る従来技術にあっては、夫々、以下のような問題点があ
った。 （１）に対して・・・機器に設ける場合には機器の小型
化に反する。 一般的に、風防の外形寸法が大きい程、また、マイクロ
ホンと風防内壁との距離が大きい程、風雑音は小さくな
る。
【０００５】 （２）に対して・・・収音品質が低下する。 風雑音は低域成分が主体であるため、低域をカットする
ことは風雑音に対して有効である。しかしながら、この
場合には、風雑音のみならず音声の低域成分も同様にカ
ットされてしまう。
ことは風雑音に対して有効である。しかしながら、この
場合には、風雑音のみならず音声の低域成分も同様にカ
ットされてしまう。
【０００６】（３）に対して・・・風雑音の低下するレ
ベルが不十分である。 有指向性のマイクロホンに比較して無指向性のマイクロ
ホンでは、風雑音のレベルが低下するが、実際にはマイ
クロホン周囲の筐体の影響等によって、「低音域で無指
向性を示す構成」を採用するだけでは、十分に低いレベ
ルとはならない。
ベルが不十分である。 有指向性のマイクロホンに比較して無指向性のマイクロ
ホンでは、風雑音のレベルが低下するが、実際にはマイ
クロホン周囲の筐体の影響等によって、「低音域で無指
向性を示す構成」を採用するだけでは、十分に低いレベ
ルとはならない。
【０００７】従って、マイクロホンを備えてなる機器が
一層小型化すると共に、より高い収音品質が望まれる現
在の状況にあって、上述の従来技術のみを以てしては風
雑音をより一層低減させることが困難になりつつある。
一層小型化すると共に、より高い収音品質が望まれる現
在の状況にあって、上述の従来技術のみを以てしては風
雑音をより一層低減させることが困難になりつつある。
【０００８】従って、この発明の目的は、小型化が可能
で、雑音の除去と、音声入力に対する外部の影響の除去
を確実になし得る雑音低減装置を提供することにある。
で、雑音の除去と、音声入力に対する外部の影響の除去
を確実になし得る雑音低減装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、近接して設
けられた一対のマイクロホンと、一対のマイクロホンの
内、一方のマイクロホンの出力を主要入力とし、他方の
マイクロホンの出力を参照入力とする前段の適応処理手
段と、一方のマイクロホンの出力を主要入力とし、前段
の適応処理手段から出力される残差成分を参照入力とし
て適応的に処理する後段の適応処理手段とを備えた構成
としている。
けられた一対のマイクロホンと、一対のマイクロホンの
内、一方のマイクロホンの出力を主要入力とし、他方の
マイクロホンの出力を参照入力とする前段の適応処理手
段と、一方のマイクロホンの出力を主要入力とし、前段
の適応処理手段から出力される残差成分を参照入力とし
て適応的に処理する後段の適応処理手段とを備えた構成
としている。
【００１０】
【作用】近接して設けられた一対のマイクロホンの夫々
の出力には、音声信号成分と雑音成分が含まれている。
一対のマイクロホンは近接して設けられているため音声
信号成分同士の相関は高くなる。また、雑音成分の相関
は低く、略々無相関となる。
の出力には、音声信号成分と雑音成分が含まれている。
一対のマイクロホンは近接して設けられているため音声
信号成分同士の相関は高くなる。また、雑音成分の相関
は低く、略々無相関となる。
【００１１】この前段の適応処理手段では、原理的に音
声信号成分の相関が高ければ、マイクロホンの感度の違
い、入力される音声信号間の位相差〔時間差〕等は吸収
される。従って、前段の適応処理手段に於いて、相関の
高い音声信号成分が除去され、雑音成分のみが残差成分
として出力される。
声信号成分の相関が高ければ、マイクロホンの感度の違
い、入力される音声信号間の位相差〔時間差〕等は吸収
される。従って、前段の適応処理手段に於いて、相関の
高い音声信号成分が除去され、雑音成分のみが残差成分
として出力される。
【００１２】後段の適応処理手段の主要入力は、一方の
マイクロホンの出力であり、参照入力は、前段の適応処
理手段の残差成分である。
マイクロホンの出力であり、参照入力は、前段の適応処
理手段の残差成分である。
【００１３】この後段の適応処理手段では、参照入力が
主要入力の雑音成分に等しくなるように適応的に処理さ
れ、該適応的に処理された参照入力が主要入力から減算
される。従って、主要入力の内、雑音成分のみが最小
化、即ち、キャンセルされ、音声信号成分は最大化され
る。
主要入力の雑音成分に等しくなるように適応的に処理さ
れ、該適応的に処理された参照入力が主要入力から減算
される。従って、主要入力の内、雑音成分のみが最小
化、即ち、キャンセルされ、音声信号成分は最大化され
る。
【００１４】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図１乃至
図６を参照して説明する。近接して配置されている一対
のマイクロホン１、２では、周囲の音声が風雑音と共に
収音され、電気信号に変換されて出力される。該マイク
ロホン１、２は近接して配置されているため、略々同一
の音声及び風雑音が収音され、電気信号に変換されて出
力される。マイクロホン１、２の出力に含まれる風雑音
成分の周波数スペクトラムの例が図３に示されている。
この図３からも明らかなように、風雑音は低域成分が主
体であることが判る。
図６を参照して説明する。近接して配置されている一対
のマイクロホン１、２では、周囲の音声が風雑音と共に
収音され、電気信号に変換されて出力される。該マイク
ロホン１、２は近接して配置されているため、略々同一
の音声及び風雑音が収音され、電気信号に変換されて出
力される。マイクロホン１、２の出力に含まれる風雑音
成分の周波数スペクトラムの例が図３に示されている。
この図３からも明らかなように、風雑音は低域成分が主
体であることが判る。
【００１５】マイクロホン１、２は同一方向に向けて配
置されるだけではなく、例えば、マイクロホン１、２間
の距離が所望の信号の周波数で規定される波長の範囲内
であれば相互に逆向きであってもよい。マイクロホン１
から出力される電気信号はＡ／Ｄ変換回路３に供給さ
れ、マイクロホン２から出力される電気信号はＡ／Ｄ変
換回路４に供給される。
置されるだけではなく、例えば、マイクロホン１、２間
の距離が所望の信号の周波数で規定される波長の範囲内
であれば相互に逆向きであってもよい。マイクロホン１
から出力される電気信号はＡ／Ｄ変換回路３に供給さ
れ、マイクロホン２から出力される電気信号はＡ／Ｄ変
換回路４に供給される。
【００１６】Ａ／Ｄ変換回路３、４では、マイクロホン
１、２から供給される電気信号がデジタル信号に変換さ
れる。Ａ／Ｄ変換回路３にて変換されたデジタル信号
は、（Ｓ＋ｎ）で表わされ、該信号（Ｓ＋ｎ）は適応ノ
イズキャンセラ６への主要入力とされる。また、Ａ／Ｄ
変換回路４にて変換されたデジタル信号は、〔（Ｓ＊）
＋（ｎ＊）〕で表わされ、該信号〔（Ｓ＊）＋（ｎ
＊）〕は適応ノイズキャンセラ６への参照入力とされ
る。
１、２から供給される電気信号がデジタル信号に変換さ
れる。Ａ／Ｄ変換回路３にて変換されたデジタル信号
は、（Ｓ＋ｎ）で表わされ、該信号（Ｓ＋ｎ）は適応ノ
イズキャンセラ６への主要入力とされる。また、Ａ／Ｄ
変換回路４にて変換されたデジタル信号は、〔（Ｓ＊）
＋（ｎ＊）〕で表わされ、該信号〔（Ｓ＊）＋（ｎ
＊）〕は適応ノイズキャンセラ６への参照入力とされ
る。
【００１７】上述の信号に於いて、Ｓ及び（Ｓ＊）は音
声信号成分を表わし、ｎ及び（ｎ＊）は風雑音成分を表
わす。また、雑音成分ｎ及び（ｎ＊）は加法性を有し、
雑音成分（ｎ＊）とｎは相関を有するものとされてい
る。
声信号成分を表わし、ｎ及び（ｎ＊）は風雑音成分を表
わす。また、雑音成分ｎ及び（ｎ＊）は加法性を有し、
雑音成分（ｎ＊）とｎは相関を有するものとされてい
る。
【００１８】上述の主要入力（Ｓ＋ｎ）が適応ノイズキ
ャンセラ６に設けられている遅延回路７で所定時間、遅
延せしめられた後、適応ノイズキャンセラ６の加算器
８、適応ノイズキャンセラ２１の遅延回路２２に供給さ
れる。この遅延量は、適応処理のための演算に要する時
間遅れ或いは適応フイルタ９に於ける時間遅れ等に相当
するものとされ、システムの構成により適宜、設定可能
とされている。そして、Ａ／Ｄ変換回路４の出力が適応
ノイズキャンセラ６に設けられている適応フイルタ９に
供給される。
ャンセラ６に設けられている遅延回路７で所定時間、遅
延せしめられた後、適応ノイズキャンセラ６の加算器
８、適応ノイズキャンセラ２１の遅延回路２２に供給さ
れる。この遅延量は、適応処理のための演算に要する時
間遅れ或いは適応フイルタ９に於ける時間遅れ等に相当
するものとされ、システムの構成により適宜、設定可能
とされている。そして、Ａ／Ｄ変換回路４の出力が適応
ノイズキャンセラ６に設けられている適応フイルタ９に
供給される。
【００１９】適応フイルタ９では、フイルタ特性が逐次
自己調整され、参照入力〔（Ｓ＊）＋（ｎ＊）〕の音声
信号成分（Ｓ＊）に基づいて、主要入力（Ｓ＋ｎ）の音
声信号成分Ｓに類似する成分としての信号Ｙ０が形成さ
れる。尚、適応フイルタ９の構成及び、該適応フイルタ
９を適応動作させるためのアルゴリズムについては、適
応ノイズキャンセラ２１に設けられている適応フイルタ
２３と同様であるので、詳細な説明は適応フイルタ２３
の説明にて行うこととし重複する説明を省略する。
自己調整され、参照入力〔（Ｓ＊）＋（ｎ＊）〕の音声
信号成分（Ｓ＊）に基づいて、主要入力（Ｓ＋ｎ）の音
声信号成分Ｓに類似する成分としての信号Ｙ０が形成さ
れる。尚、適応フイルタ９の構成及び、該適応フイルタ
９を適応動作させるためのアルゴリズムについては、適
応ノイズキャンセラ２１に設けられている適応フイルタ
２３と同様であるので、詳細な説明は適応フイルタ２３
の説明にて行うこととし重複する説明を省略する。
【００２０】適応フイルタ９から出力され、負符号の付
されてなる信号Ｙ０は、加算器８に供給される。また、
遅延回路７からは、主要入力（Ｓ＋ｎ）が加算器８、適
応ノイズキャンセラ２１の遅延回路２２に供給される。
されてなる信号Ｙ０は、加算器８に供給される。また、
遅延回路７からは、主要入力（Ｓ＋ｎ）が加算器８、適
応ノイズキャンセラ２１の遅延回路２２に供給される。
【００２１】加算器８では、上述の主要入力（Ｓ＋ｎ）
と信号Ｙ０との間で減算がなされる。加算器８では、信
号Ｙ０によって音声信号成分Ｓが除去され、雑音成分、
即ち、（ｎ−（ｎ＊））のみが残る。
と信号Ｙ０との間で減算がなされる。加算器８では、信
号Ｙ０によって音声信号成分Ｓが除去され、雑音成分、
即ち、（ｎ−（ｎ＊））のみが残る。
【００２２】ところで、前述したように、マイクロホン
１、２は近接して配置されているので、音声信号成分
Ｓ、（Ｓ＊）は、特に低域に於いて、高い相関を示し、
他方、雑音成分ｎ、（ｎ＊）は低い相関を示す。
１、２は近接して配置されているので、音声信号成分
Ｓ、（Ｓ＊）は、特に低域に於いて、高い相関を示し、
他方、雑音成分ｎ、（ｎ＊）は低い相関を示す。
【００２３】適応ノイズキャンセラ６の適応処理に於い
て、原理的に音声信号成分Ｓ、（Ｓ＊）の相関が高けれ
ば、マイクロホン１、２の感度の違い、入力される音声
信号間の位相差〔時間差〕等を吸収することが可能とな
る。従って、音声信号成分Ｓ、（Ｓ＊）同士が除去され
る。これによって、残差成分ε０としては雑音成分のみ
とされる。
て、原理的に音声信号成分Ｓ、（Ｓ＊）の相関が高けれ
ば、マイクロホン１、２の感度の違い、入力される音声
信号間の位相差〔時間差〕等を吸収することが可能とな
る。従って、音声信号成分Ｓ、（Ｓ＊）同士が除去され
る。これによって、残差成分ε０としては雑音成分のみ
とされる。
【００２４】また、一対のマイクロホン１、２にて生ず
る風雑音成分のコヒーレンスの例が図４に示されてい
る。この図４に示されるように、一般的に２つの音響端
子に生ずる風雑音成分は相関の低いことが知られてい
る。従って、マイクロホン１、２の出力の差分をとって
も零にならず、上述の残差成分ε０〔＝（ｎ−（ｎ
＊））〕の形成が可能となる。この残差成分ε０〔＝
（ｎ−（ｎ＊））〕の周波数スペクトラムが図５に示さ
れている。
る風雑音成分のコヒーレンスの例が図４に示されてい
る。この図４に示されるように、一般的に２つの音響端
子に生ずる風雑音成分は相関の低いことが知られてい
る。従って、マイクロホン１、２の出力の差分をとって
も零にならず、上述の残差成分ε０〔＝（ｎ−（ｎ
＊））〕の形成が可能となる。この残差成分ε０〔＝
（ｎ−（ｎ＊））〕の周波数スペクトラムが図５に示さ
れている。
【００２５】該残差成分ε０〔＝（ｎ−（ｎ＊））〕は
参照入力として適応ノイズキャンセラ２１の適応フイル
タ２３に供給されると共に、適応フイルタ９にフイード
バックされる。
参照入力として適応ノイズキャンセラ２１の適応フイル
タ２３に供給されると共に、適応フイルタ９にフイード
バックされる。
【００２６】適応ノイズキャンセラ２１の遅延回路２２
では、主要入力（Ｓ＋ｎ）が所定時間、遅延せしめられ
た後に出力される。この遅延量は、適応処理のための演
算に要する時間遅れ或いは適応フイルタ２３に於ける時
間遅れ等に相当するものとされ、システムの構成により
適宜、設定可能とされている。遅延回路２２を経た主要
入力（Ｓ＋ｎ）は加算器２４に供給される。
では、主要入力（Ｓ＋ｎ）が所定時間、遅延せしめられ
た後に出力される。この遅延量は、適応処理のための演
算に要する時間遅れ或いは適応フイルタ２３に於ける時
間遅れ等に相当するものとされ、システムの構成により
適宜、設定可能とされている。遅延回路２２を経た主要
入力（Ｓ＋ｎ）は加算器２４に供給される。
【００２７】適応フイルタ２３では、フイルタ特性が逐
次、自己調整されて主要入力（Ｓ＋ｎ）の雑音成分ｎに
類似する成分としての信号Ｙ１が形成される。即ち、適
応ノイズキャンセラ２１への参照入力（ｎ−（ｎ＊））
が、該適応ノイズキャンセラ２１への主要入力（Ｓ＋
ｎ）の音声信号成分Ｓに似るように、フイルタ特性が逐
次、自己調整される。該信号Ｙ１は加算器２４に供給さ
れる。
次、自己調整されて主要入力（Ｓ＋ｎ）の雑音成分ｎに
類似する成分としての信号Ｙ１が形成される。即ち、適
応ノイズキャンセラ２１への参照入力（ｎ−（ｎ＊））
が、該適応ノイズキャンセラ２１への主要入力（Ｓ＋
ｎ）の音声信号成分Ｓに似るように、フイルタ特性が逐
次、自己調整される。該信号Ｙ１は加算器２４に供給さ
れる。
【００２８】適応フイルタ２３の構成について説明す
る。この適応フイルタ２３は、図２に示されるＦＩＲフ
イルタ型の適応形線形結合器が用いられている。図２の
構成に於いて、ＤＬ１〜ＤＬＬは遅延回路を表わし、Ｍ
Ｐ１〜ＭＰＬは係数乗算器を表している。また、１６は
加算器、１５、１７は夫々、端子を表している。
る。この適応フイルタ２３は、図２に示されるＦＩＲフ
イルタ型の適応形線形結合器が用いられている。図２の
構成に於いて、ＤＬ１〜ＤＬＬは遅延回路を表わし、Ｍ
Ｐ１〜ＭＰＬは係数乗算器を表している。また、１６は
加算器、１５、１７は夫々、端子を表している。
【００２９】上述の遅延回路ＤＬ１〜ＤＬＬに於ける
〔Ｚ-1〕は単位サンプリング時間の遅延を表し、係数乗
算器ＭＰ１〜ＭＰＬに供給されるＷnkは加重係数を夫
々、表している。加重係数Ｗnkが固定されていれば通常
のＦＩＲデジタルフイルタである。
〔Ｚ-1〕は単位サンプリング時間の遅延を表し、係数乗
算器ＭＰ１〜ＭＰＬに供給されるＷnkは加重係数を夫
々、表している。加重係数Ｗnkが固定されていれば通常
のＦＩＲデジタルフイルタである。
【００３０】加算器２４では、遅延回路２２からの出力
と、負符号が付され後述する適応フイルタ２３から出力
される信号Ｙ１との加算がなされる。この信号Ｙ１は、
後述するように、主要入力（Ｓ＋ｎ）中の雑音成分ｎに
類似する成分とされている。従って、加算器２４では、
主要入力（Ｓ＋ｎ）から雑音成分ｎが減算され、音声信
号成分Ｓが最大化される。換言すれば、主要入力（Ｓ＋
ｎ）の雑音成分ｎは最小化され、実質的にはキャンセル
される。
と、負符号が付され後述する適応フイルタ２３から出力
される信号Ｙ１との加算がなされる。この信号Ｙ１は、
後述するように、主要入力（Ｓ＋ｎ）中の雑音成分ｎに
類似する成分とされている。従って、加算器２４では、
主要入力（Ｓ＋ｎ）から雑音成分ｎが減算され、音声信
号成分Ｓが最大化される。換言すれば、主要入力（Ｓ＋
ｎ）の雑音成分ｎは最小化され、実質的にはキャンセル
される。
【００３１】音声信号成分Ｓは、適応フイルタ２３にフ
イードバックされると共に、Ｄ／Ａ変換回路１０に供給
される。該Ｄ／Ａ変換回路１０では、音声信号成分Ｓが
アナログ信号に変換され、該アナログ信号が端子１１か
ら取出される。
イードバックされると共に、Ｄ／Ａ変換回路１０に供給
される。該Ｄ／Ａ変換回路１０では、音声信号成分Ｓが
アナログ信号に変換され、該アナログ信号が端子１１か
ら取出される。
【００３２】この一実施例にかかる雑音低減の効果が図
６に示されている。図６には、実線にて示される主要入
力（Ｓ＋ｎ）、即ち、マイクロホン１の出力と、破線に
て示されるシステム出力、即ち、端子１１から取出され
る適応ノイズキャンセラ２１の出力が示されている。そ
して、音声信号成分Ｓを擬似的に表すものとして５００
Hzの正弦波が加えられている。
６に示されている。図６には、実線にて示される主要入
力（Ｓ＋ｎ）、即ち、マイクロホン１の出力と、破線に
て示されるシステム出力、即ち、端子１１から取出され
る適応ノイズキャンセラ２１の出力が示されている。そ
して、音声信号成分Ｓを擬似的に表すものとして５００
Hzの正弦波が加えられている。
【００３３】この図６からも明らかなように、マイクロ
ホン１の出力に於ける雑音成分ｎのレベル〔図６中の実
線〕に対して、適応ノイズキャンセラ２１の出力〔図６
中の破線〕のレベルの低下が顕著である。また、５００
Hzの正弦波は、適応ノイズキャンセラ２１の有無に係わ
らず、そのレベルを保持していることが判る。
ホン１の出力に於ける雑音成分ｎのレベル〔図６中の実
線〕に対して、適応ノイズキャンセラ２１の出力〔図６
中の破線〕のレベルの低下が顕著である。また、５００
Hzの正弦波は、適応ノイズキャンセラ２１の有無に係わ
らず、そのレベルを保持していることが判る。
【００３４】ここで、適応フイルタ２３を適応動作させ
るためのアルゴリズムについて説明する。この適応フイ
ルタ２３に於ける演算のアルゴリズムは、各種のものを
使用できるが、計算量が比較的少なく、実用的で且つ多
用されているＬＭＳ（最小平均自乗）アルゴリズムにつ
いて、以下に説明する。このＬＭＳ（最小平均自乗）ア
ルゴリズムは、以下の説明中、特に明示しないが、適応
ノイズキャンセラ６に設けられている適応フイルタ９に
於いても用いられている。
るためのアルゴリズムについて説明する。この適応フイ
ルタ２３に於ける演算のアルゴリズムは、各種のものを
使用できるが、計算量が比較的少なく、実用的で且つ多
用されているＬＭＳ（最小平均自乗）アルゴリズムにつ
いて、以下に説明する。このＬＭＳ（最小平均自乗）ア
ルゴリズムは、以下の説明中、特に明示しないが、適応
ノイズキャンセラ６に設けられている適応フイルタ９に
於いても用いられている。
【００３５】入力ベクトルＸｋを Ｘk ＝〔Ｘk Ｘk-1 Ｘk-2 ・・・・・・Ｘk-L 〕 として表せば、適応フイルタ２３の出力Ｙk は、 で与えられる。
【００３６】遅延回路２２の出力をｄk とすれば、その
差分出力〔残差出力〕は、 εk ＝ｄk −Ｘk T Ｗk となる。ＬＭＳ（最小平均自乗）法では、加重ベクトル
の更新は以下の式に従って行われる。 Ｗk+1 ＝Ｗk ＋２μεk Ｘk 上式に於けるμは、適応の速度を安定性を決める利得因
子、いわゆるステップゲインである。
差分出力〔残差出力〕は、 εk ＝ｄk −Ｘk T Ｗk となる。ＬＭＳ（最小平均自乗）法では、加重ベクトル
の更新は以下の式に従って行われる。 Ｗk+1 ＝Ｗk ＋２μεk Ｘk 上式に於けるμは、適応の速度を安定性を決める利得因
子、いわゆるステップゲインである。
【００３７】加重ベクトルを上述のようにして更新して
いくことによって、システムの出力パワーを最小化する
ように動作がなされる。以下、この動作を定式化して説
明する。簡単のため遅延回路２２を無視した場合、加算
器２４からの差分出力εは ε＝Ｓ＋ｎ−Ｙ である。
いくことによって、システムの出力パワーを最小化する
ように動作がなされる。以下、この動作を定式化して説
明する。簡単のため遅延回路２２を無視した場合、加算
器２４からの差分出力εは ε＝Ｓ＋ｎ−Ｙ である。
【００３８】（ε）の自乗の期待値は、以下の式で表さ
れる。 Ｅ〔ε2 〕＝Ｅ〔Ｓ2 〕＋Ｅ〔（ｎ−Ｙ）2 〕＋２Ｅ〔Ｓ（ｎ−Ｙ）〕 ここで、Ｓはｎ及びＹと無相関であるところから、上式
に於いて、 Ｅ〔Ｓ（ｎ−Ｙ）〕＝０ となる。従って、（ε）の自乗の期待値Ｅ〔ε2 〕は以
下の式で表される。 Ｅ〔ε2 〕＝Ｅ〔Ｓ2 〕＋Ｅ〔（ｎ−Ｙ）2 〕
れる。 Ｅ〔ε2 〕＝Ｅ〔Ｓ2 〕＋Ｅ〔（ｎ−Ｙ）2 〕＋２Ｅ〔Ｓ（ｎ−Ｙ）〕 ここで、Ｓはｎ及びＹと無相関であるところから、上式
に於いて、 Ｅ〔Ｓ（ｎ−Ｙ）〕＝０ となる。従って、（ε）の自乗の期待値Ｅ〔ε2 〕は以
下の式で表される。 Ｅ〔ε2 〕＝Ｅ〔Ｓ2 〕＋Ｅ〔（ｎ−Ｙ）2 〕
【００３９】適応フイルタ２３は、Ｅ〔ε2 〕が最小に
なるように調整されるが、Ｅ〔Ｓ2 〕は影響を受けない
ので、以下の式のようになる。 Ｅmin 〔ε2 〕＝Ｅ〔Ｓ2 〕＋Ｅmin 〔（ｎ−Ｙ）2 〕
なるように調整されるが、Ｅ〔Ｓ2 〕は影響を受けない
ので、以下の式のようになる。 Ｅmin 〔ε2 〕＝Ｅ〔Ｓ2 〕＋Ｅmin 〔（ｎ−Ｙ）2 〕
【００４０】Ｅ〔Ｓ2 〕は影響を受けないことから、Ｅ
〔ε2 〕が最小化されることは、Ｅ〔（ｎ−Ｙ）2 〕が
最小化されることを意味している。従って、適応フイル
タ２３の出力Ｙは、〔ｎ〕の最良の最小自乗推定値にな
っている。
〔ε2 〕が最小化されることは、Ｅ〔（ｎ−Ｙ）2 〕が
最小化されることを意味している。従って、適応フイル
タ２３の出力Ｙは、〔ｎ〕の最良の最小自乗推定値にな
っている。
【００４１】Ｅ〔（ｎ−Ｙ）2 〕が最小化される時、
〔ε−Ｓ＝ｎ−Ｙ〕であることから、Ｅ〔（ε−
Ｓ）2 〕も最小化される。従って、適応フイルタ２３を
調整して全出力パワ−を最小化することは、差分出力ε
が音声信号成分Ｓの最良の最小自乗推定値になることに
等しい。
〔ε−Ｓ＝ｎ−Ｙ〕であることから、Ｅ〔（ε−
Ｓ）2 〕も最小化される。従って、適応フイルタ２３を
調整して全出力パワ−を最小化することは、差分出力ε
が音声信号成分Ｓの最良の最小自乗推定値になることに
等しい。
【００４２】差分出力εは、一般的に音声信号成分Ｓに
多少の雑音成分が加わったものとなるが、出力される雑
音成分は（ｎ−Ｙ）で与えられるので、Ｅ〔（ｎ−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。
多少の雑音成分が加わったものとなるが、出力される雑
音成分は（ｎ−Ｙ）で与えられるので、Ｅ〔（ｎ−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。
【００４３】この一実施例によれば、近接して配置され
ている一対のマイクロホン１、２の出力の内、マイクロ
ホン１の出力に基づき主要入力（Ｓ＋ｎ）が形成され、
マイクロホン２の出力に基づき参照入力〔（Ｓ＊）＋
（ｎ＊）〕が形成される。
ている一対のマイクロホン１、２の出力の内、マイクロ
ホン１の出力に基づき主要入力（Ｓ＋ｎ）が形成され、
マイクロホン２の出力に基づき参照入力〔（Ｓ＊）＋
（ｎ＊）〕が形成される。
【００４４】適応ノイズキャンセラ６の適応フイルタ９
では、音声信号成分（Ｓ＊）が音声信号成分Ｓになるよ
うに逐次、自己調整がなされ、音声信号成分（Ｓ＊）に
基づいて形成された信号Ｙ０が上述の主要入力（Ｓ＋
ｎ）から減算される。この結果、音声信号成分Ｓ、（Ｓ
＊）は除去され、加算器８からは雑音成分のみの残差成
分ε０〔＝（ｎ−（ｎ＊））〕が出力される。つまり、
適応ノイズキャンセラ６からは、主要入力（Ｓ＋ｎ）と
残差成分ε０〔＝雑音成分（ｎ−（ｎ＊））が適応ノイ
ズキャンセラ２１に供給される。
では、音声信号成分（Ｓ＊）が音声信号成分Ｓになるよ
うに逐次、自己調整がなされ、音声信号成分（Ｓ＊）に
基づいて形成された信号Ｙ０が上述の主要入力（Ｓ＋
ｎ）から減算される。この結果、音声信号成分Ｓ、（Ｓ
＊）は除去され、加算器８からは雑音成分のみの残差成
分ε０〔＝（ｎ−（ｎ＊））〕が出力される。つまり、
適応ノイズキャンセラ６からは、主要入力（Ｓ＋ｎ）と
残差成分ε０〔＝雑音成分（ｎ−（ｎ＊））が適応ノイ
ズキャンセラ２１に供給される。
【００４５】即ち、適応ノイズキャンセラ６の主要入力
（Ｓ＋ｎ）が、適応ノイズキャンセラ２１の主要入力
（Ｓ＋ｎ）となり、適応ノイズキャンセラ６の残差成分
ε０が、適応ノイズキャンセラ２１の参照入力となる。
（Ｓ＋ｎ）が、適応ノイズキャンセラ２１の主要入力
（Ｓ＋ｎ）となり、適応ノイズキャンセラ６の残差成分
ε０が、適応ノイズキャンセラ２１の参照入力となる。
【００４６】適応ノイズキャンセラ２１の適応フイルタ
２３では、上述の参照入力（ｎ−（ｎ＊））に基づき、
主要入力（Ｓ＋ｎ）中の雑音成分ｎに類似する信号Ｙ１
が形成される。該信号Ｙ１が加算器８にて主要入力（Ｓ
＋ｎ）から減算されることによって、雑音成分ｎがキャ
ンセルされて音声信号成分Ｓが出力される。
２３では、上述の参照入力（ｎ−（ｎ＊））に基づき、
主要入力（Ｓ＋ｎ）中の雑音成分ｎに類似する信号Ｙ１
が形成される。該信号Ｙ１が加算器８にて主要入力（Ｓ
＋ｎ）から減算されることによって、雑音成分ｎがキャ
ンセルされて音声信号成分Ｓが出力される。
【００４７】従って、通常の一対のマイクロホン１、２
を用いることによって、風雑音成分を確実にキャンセル
することができる。この雑音成分の除去に関しては、風
防を使用せず、また、マイクロホン１、２が近接して配
置されるため機器の小型化に貢献でき、そして、電気的
／音響的ハイパスフィルタ等を使用する必要がないため
収音品質の低下を防止することができる。
を用いることによって、風雑音成分を確実にキャンセル
することができる。この雑音成分の除去に関しては、風
防を使用せず、また、マイクロホン１、２が近接して配
置されるため機器の小型化に貢献でき、そして、電気的
／音響的ハイパスフィルタ等を使用する必要がないため
収音品質の低下を防止することができる。
【００４８】また、適応ノイズキャンセラ６、２１を用
いているので、風雑音の特性〔例えば、レベル或いはス
ペクトル分布等〕が変化しても、適応フイルタ９、２３
の特性が自動的に更新され、風雑音成分を安定して低減
させることができる。
いているので、風雑音の特性〔例えば、レベル或いはス
ペクトル分布等〕が変化しても、適応フイルタ９、２３
の特性が自動的に更新され、風雑音成分を安定して低減
させることができる。
【００４９】更に、マイクロホン１、２の感度の違い、
入力される音声信号間の位相差〔時間差〕等を吸収する
ことが可能となり、これら外部の要因による音声信号成
分Ｓに対する影響を最小限のものとできる。
入力される音声信号間の位相差〔時間差〕等を吸収する
ことが可能となり、これら外部の要因による音声信号成
分Ｓに対する影響を最小限のものとできる。
【００５０】この一実施例に示される雑音低減装置は、
多方面の収音システムに対して適用が可能である。例え
ば、小型携帯用のビデオカメラ装置に対して、或いは単
品のマイクロホンに対して適用が可能である。この実施
例に示される一対のマイクロホン１、２は、指向性の有
無を問わず使用可能である。
多方面の収音システムに対して適用が可能である。例え
ば、小型携帯用のビデオカメラ装置に対して、或いは単
品のマイクロホンに対して適用が可能である。この実施
例に示される一対のマイクロホン１、２は、指向性の有
無を問わず使用可能である。
【００５１】この一実施例では、殆ど同一構成の適応ノ
イズキャンセラ６、２１を２段に縦続接続して用いる例
が示されているが、これに限定されるものではない。例
えば、適応ノイズキャンセラ６、２１をソフトウェア及
びＤＳＰで実現し、時分割的に用いるようにしてもよ
い。
イズキャンセラ６、２１を２段に縦続接続して用いる例
が示されているが、これに限定されるものではない。例
えば、適応ノイズキャンセラ６、２１をソフトウェア及
びＤＳＰで実現し、時分割的に用いるようにしてもよ
い。
【００５２】
【発明の効果】この発明にかかる雑音低減装置によれ
ば、雑音成分を確実にキャンセルすることができるとい
う効果がある。また、雑音成分の除去に関しては、風防
を使用せず、一対のマイクロホンを近接して配置するた
め機器の小型化に貢献でき、そして、電気的／音響的ハ
イパスフィルタ等を使用する必要がないため収音品質の
低下を防止することができるという効果がある。更に、
雑音の種類毎に処理系を用意せずとも、単一の処理系で
良好な収音品質を実現しうるという効果がある。
ば、雑音成分を確実にキャンセルすることができるとい
う効果がある。また、雑音成分の除去に関しては、風防
を使用せず、一対のマイクロホンを近接して配置するた
め機器の小型化に貢献でき、そして、電気的／音響的ハ
イパスフィルタ等を使用する必要がないため収音品質の
低下を防止することができるという効果がある。更に、
雑音の種類毎に処理系を用意せずとも、単一の処理系で
良好な収音品質を実現しうるという効果がある。
【００５３】また、実施例によれば、適応ノイズキャン
セラを用いているので、風雑音の特性〔例えば、レベル
或いはスペクトル分布等〕が変化しても、適応フイルタ
の特性が自動的に更新され、風雑音成分を安定して低減
させることができるという効果がある。
セラを用いているので、風雑音の特性〔例えば、レベル
或いはスペクトル分布等〕が変化しても、適応フイルタ
の特性が自動的に更新され、風雑音成分を安定して低減
させることができるという効果がある。
【００５４】前段の適応処理手段により、外部の要因に
よる音声信号成分に対する影響を吸収でき、音声信号成
分に及ぼされる影響を最小限のものとすることができる
という効果がある。
よる音声信号成分に対する影響を吸収でき、音声信号成
分に及ぼされる影響を最小限のものとすることができる
という効果がある。
【図１】この発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】適応フイルタの構成を示すブロック図である。
【図３】風雑音成分の周波数スペクトラムを示す図であ
る。
る。
【図４】一対のマイクロホンにて収音された風雑音成分
の相関度を示す図である。
の相関度を示す図である。
【図５】一対のマイクロホンで収音された風雑音成分の
差分出力例を示す図である。
差分出力例を示す図である。
【図６】雑音低減効果を示す波形図である。
１、２ マイクロホン素子 ６、２１ 適応ノイズキャンセラ
Claims (1)
- 【請求項１】 近接して設けられた一対のマイクロホン
と、 上記一対のマイクロホンの内、一方のマイクロホンの出
力を主要入力とし、他方のマイクロホンの出力を参照入
力とする前段の適応処理手段と、 上記一方のマイクロホンの出力を主要入力とし、上記前
段の適応処理手段から出力される残差成分を参照入力と
して適応的に処理する後段の適応処理手段とからなるこ
とを特徴とする雑音低減装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04024486A JP3084883B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 雑音低減装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04024486A JP3084883B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 雑音低減装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05191884A true JPH05191884A (ja) | 1993-07-30 |
| JP3084883B2 JP3084883B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=12139520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04024486A Expired - Fee Related JP3084883B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 雑音低減装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3084883B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5754665A (en) * | 1995-02-27 | 1998-05-19 | Nec Corporation | Noise Canceler |
| US6560345B1 (en) | 2000-02-29 | 2003-05-06 | Yasuhiro Hachisuka | Microphone |
| JP2012194415A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-11 | Yamaha Corp | マスカ音測定装置、およびサウンドマスキング装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7577262B2 (en) | 2002-11-18 | 2009-08-18 | Panasonic Corporation | Microphone device and audio player |
-
1992
- 1992-01-14 JP JP04024486A patent/JP3084883B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5754665A (en) * | 1995-02-27 | 1998-05-19 | Nec Corporation | Noise Canceler |
| US6560345B1 (en) | 2000-02-29 | 2003-05-06 | Yasuhiro Hachisuka | Microphone |
| JP2012194415A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-11 | Yamaha Corp | マスカ音測定装置、およびサウンドマスキング装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3084883B2 (ja) | 2000-09-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |