JPH05197391A - Adaptive processor - Google Patents

Adaptive processor

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JPH05197391A
JPH05197391A JP4030170A JP3017092A JPH05197391A JP H05197391 A JPH05197391 A JP H05197391A JP 4030170 A JP4030170 A JP 4030170A JP 3017092 A JP3017092 A JP 3017092A JP H05197391 A JPH05197391 A JP H05197391A
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noise
adaptive
adaptive filter
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Toru Sasaki
徹 佐々木
Hitoshi Okubo
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Abstract

PURPOSE:To perform adaptive processing corresponding to the level of an audio signal component or that of a noise component. CONSTITUTION:Main input and reference input ((n*)-n) are formed from the output of microphones 1, 2. A comparator 21 compares a remainder component (epsilon) with the reference input ((n*)-n), then, a ratio Ri can be formed. A step gain (g) in accordance with a ratio R is found at a step gain setting circuit 22. An adaptive filter 9 updates a load coefficient Wnk based on the step gain (mu), and controls the ratio of reduction of a noise level.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、適応処理装置、特に
マイクロホン出力の雑音成分を低減せしめる適応処理装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an adaptive processing device, and more particularly to an adaptive processing device capable of reducing a noise component of a microphone output.

【0002】[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
響が及ぼされるとノイズが発生する。
2. Description of the Related Art Many microphones have a structure in which a change in sound pressure of sound waves is converted into mechanical vibration of a diaphragm and an electroacoustic conversion system is operated based on the vibration. Therefore, when the sound is picked up by the microphone, noise is generated if the diaphragm is affected by some factor.

【0003】上述のノイズをキャンセルするために、従
来から多種多様な技術が提案されている。そのような技
術の一つとして、いわゆる適応処理によるものがある。
In order to cancel the above noise, various techniques have been conventionally proposed. One of such techniques is so-called adaptive processing.

【0004】この適応処理の一つとして、例えば、LM
Sアルゴリズムを用いるものがある。一般的なLMSア
ルゴリズムでは、フイルタ係数の更新を行う際、処理後
の残差成分に或る定数を掛けた値を用いる。この場合、
最初は定数を大きくして処理速度を上げ、以後は次第に
定数を小さくするという技術が知られている。
As one of the adaptive processes, for example, LM
Some use the S algorithm. In a general LMS algorithm, when updating the filter coefficient, a value obtained by multiplying the residual component after processing by a certain constant is used. in this case,
A technique is known in which the constant is first increased to increase the processing speed, and thereafter the constant is gradually decreased.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術では、
定数及び該定数の変化は、信号、ノイズ等のレベルを参
照することなく一律に決定されていた。従って、信号、
ノイズ等のレベルに応じた最適な処理が行われ難いとい
う問題点があった。
In the above-mentioned prior art,
The constants and changes in the constants were uniformly determined without reference to the levels of signals, noises and the like. Therefore, the signal,
There is a problem in that it is difficult to perform optimal processing according to the level of noise or the like.

【0006】従って、この発明の目的は、信号及びノイ
ズのレベルに応じて最適な処理及び処理速度を制御し得
る適応処理装置を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide an adaptive processing apparatus capable of controlling the optimum processing and processing speed according to the signal and noise levels.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1にかかる発明
は、入力される一対の信号の内、一方の信号を適応フイ
ルタに供給し、一対の信号の内、他方の信号と、適応フ
イルタの出力との間で減算を行ない、減算出力を残差成
分として出力する適応処理装置に於いて、残差成分と参
照入力を比較する手段と、比較結果に基づいて、残差成
分の係数を制御する制御手段とを備え、制御手段の出力
に応じて適応フイルタを制御するようにした構成として
いる。
According to a first aspect of the present invention, one of a pair of input signals is supplied to an adaptive filter, and the other signal of the pair of signals and the adaptive filter are supplied. In an adaptive processing device that performs subtraction with the output and outputs the subtraction output as a residual component, means for comparing the residual component and the reference input, and controlling the coefficient of the residual component based on the comparison result And a control unit for controlling the adaptive filter according to the output of the control unit.

【0008】請求項2にかかる発明は、入力される一対
の信号の内、一方の信号を適応フイルタに供給し、一対
の信号の内、他方の信号と、適応フイルタの出力との間
で減算を行ない、減算出力を残差成分として出力する適
応処理装置に於いて、残差成分と参照入力を比較する手
段と、比較結果に基づいて、適応フイルタに供給される
入力信号のレベルを制御する制御手段とを備えた構成と
している。
According to the second aspect of the present invention, one of a pair of input signals is supplied to the adaptive filter, and the other signal of the pair of signals is subtracted from the output of the adaptive filter. In the adaptive processing device that outputs the subtraction output as a residual component, means for comparing the residual component and the reference input, and controls the level of the input signal supplied to the adaptive filter based on the comparison result. And a control means.

【0009】[0009]

【作用】請求項1にかかる適応処理装置の作用について
説明する。近接して設けられた一対のマイクロホンの出
力の間で減算を行うことによって、一方のマイクロホン
の出力には音声信号成分とノイズ成分が含まれ、他方の
マイクロホンの出力はノイズ成分のみとされる。
The operation of the adaptive processing apparatus according to claim 1 will be described. By subtracting between the outputs of a pair of microphones provided close to each other, the output of one microphone includes a voice signal component and a noise component, and the output of the other microphone includes only a noise component.

【0010】上述の音声信号成分とノイズ成分の含まれ
る出力が主要入力とされ、ノイズ成分のみの出力が参照
入力とされる。上述の主要入力が減算手段に供給され参
照入力は適応フイルタに供給される。
The output containing the above-mentioned voice signal component and noise component is the main input, and the output containing only the noise component is the reference input. The main input described above is supplied to the subtraction means and the reference input is supplied to the adaptive filter.

【0011】適応フイルタに於ける適応処理に先立ち、
減算手段からの出力である残差成分と、上述の参照入力
が比較される。該比較結果に基づいて、残差成分の係数
が制御され、これによって、適応フイルタが制御され
る。
Prior to the adaptive processing in the adaptive filter,
The above-mentioned reference input is compared with the residual component which is the output from the subtraction means. Based on the comparison result, the coefficient of the residual component is controlled, and thereby the adaptive filter is controlled.

【0012】適応フイルタでは、参照入力が主要入力の
ノイズ成分に等しくなるように適応的に処理される。そ
して、適応的に処理された参照入力が主要入力から減算
されることにより、主要入力の内、ノイズ成分がキャン
セルされ、音声信号成分が出力される。
In the adaptive filter, the reference input is adaptively processed so as to be equal to the noise component of the main input. Then, the adaptively processed reference input is subtracted from the main input, whereby the noise component of the main input is canceled and the audio signal component is output.

【0013】請求項2にかかる適応処理装置の作用につ
いて説明する。近接して設けられた一対のマイクロホン
の出力の出力の間で減算を行うことによって、一方のマ
イクロホンの出力には音声信号成分とノイズ成分が含ま
れ、他方のマイクロホンの出力はノイズ成分のみとされ
る。
The operation of the adaptive processing apparatus according to claim 2 will be described. By subtracting between the outputs of the pair of microphones installed close to each other, the output of one microphone contains the audio signal component and the noise component, while the output of the other microphone contains only the noise component. It

【0014】上述の音声信号成分とノイズ成分の含まれ
る出力が主要入力とされ、ノイズ成分のみの出力が参照
入力とされる。上述の主要入力が減算手段に供給され参
照入力は適応フイルタ前段に配されているアンプに供給
される。
The output containing the above-mentioned audio signal component and noise component is the main input, and the output containing only the noise component is the reference input. The above-mentioned main input is supplied to the subtracting means, and the reference input is supplied to the amplifier arranged in the preceding stage of the adaptive filter.

【0015】減算手段からの出力である残差成分と、上
述の参照入力が比較される。該比較結果に基づき参照入
力のレベルがアンプにて制御される。その後、該参照入
力が適応フイルタに供給される。
The above-mentioned reference input is compared with the residual component which is the output from the subtracting means. The level of the reference input is controlled by the amplifier based on the comparison result. The reference input is then provided to the adaptive filter.

【0016】適応フイルタでは、参照入力が主要入力の
ノイズ成分に等しくなるように適応的に処理される。そ
して、適応的に処理された参照入力が主要入力から減算
されることにより、主要入力の内、ノイズ成分がキャン
セルされ、音声信号成分が出力される。
In the adaptive filter, the reference input is adaptively processed so as to be equal to the noise component of the main input. Then, the adaptively processed reference input is subtracted from the main input, whereby the noise component of the main input is canceled and the audio signal component is output.

【0017】[0017]

【実施例】以下、この発明の実施例について図1乃至図
10を参照して説明する。図1乃至図6は、この発明の
一実施例を示す図である。近接して配置されている一対
のマイクロホン1、2では、周囲の音声がノイズと共に
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
の音声及びノイズが収音され、電気信号に変換されて出
力される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 10. 1 to 6 are views showing an embodiment of the present invention. In the pair of microphones 1 and 2 arranged close to each other, ambient sound is collected together with noise, converted into an electric signal, and output. Since the microphones 1 and 2 are arranged close to each other, substantially the same voice and noise are picked up, converted into an electric signal and output.

【0018】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。
The microphones 1 and 2 are arranged not only in the same direction but also in mutually opposite directions if the distance between the microphones 1 and 2 is within a wavelength range defined by the frequency of the desired signal. May be Microphone 1
The electric signal output from the microphone 2 is supplied to the A / D conversion circuit 3, and the electric signal output from the microphone 2 is supplied to the A / D conversion circuit 4.

【0019】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が
(S+n)で表わされる主要入力とされる。また、A/
D変換回路4にて変換されたデジタル信号が((S*)
+(n*))で表わされる。
In the A / D conversion circuits 3 and 4, electric signals supplied from the microphones 1 and 2 are converted into digital signals. The digital signal converted by the A / D conversion circuit 3 is the main input represented by (S + n). Also, A /
The digital signal converted by the D conversion circuit 4 is ((S *)
+ (N *)).

【0020】上述のデジタル信号に於いて、S及び(S
*)は略々同相の音声信号成分を表わす。また、n及び
(n*)は加法性と低い相関を有するノイズ成分を表わ
している。
In the above digital signal, S and (S
*) Indicates almost in-phase voice signal components. Further, n and (n *) represent noise components having low correlation with additivity.

【0021】上述の主要入力(S+n)が、加算器5、
適応ノイズキャンセラ6に設けられている遅延回路7に
供給される。そして、A/D変換回路4の出力が加算器
5に供給される。
The above-mentioned main input (S + n) is the adder 5,
The signal is supplied to the delay circuit 7 provided in the adaptive noise canceller 6. Then, the output of the A / D conversion circuit 4 is supplied to the adder 5.

【0022】加算器5では、A/D変換回路4の出力
〔(S*)+(n*)〕に、負符号の付されてなる主要
入力〔−(S+n)〕が加算される。この加算の結果、
音声信号成分S及び(S*)は略々同相であるため除去
され、((n*)−n)で表されてなるノイズ成分のみ
が形成される。該ノイズ成分((n*)−n)は参照入
力とされる。該参照入力((n*)−n)は、比較回路
21、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。
In the adder 5, the main input [-(S + n)] with a negative sign is added to the output [(S *) + (n *)] of the A / D conversion circuit 4. As a result of this addition,
Since the audio signal components S and (S *) are almost in phase, they are removed and only the noise component represented by ((n *)-n) is formed. The noise component ((n *)-n) is used as a reference input. The reference input ((n *)-n) is supplied to the comparison circuit 21 and the adaptive filter 9 provided in the adaptive noise canceller 6.

【0023】適応ノイズキャンセラ6の遅延回路7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。遅延回路7を経た主要入力
(S+n)は加算器8に供給される。
In the delay circuit 7 of the adaptive noise canceller 6, the main input (S + n) is delayed for a predetermined time and then output. This delay amount corresponds to the time delay required for the calculation for the adaptive processing or the time delay in the adaptive filter 9, and can be set appropriately according to the system configuration. The main input (S + n) passed through the delay circuit 7 is supplied to the adder 8.

【0024】適応フイルタ9では、主要入力(S+n)
のノイズ成分nに類似する成分としての信号Yが形成さ
れる。即ち、適応ノイズキャンセラ6の出力が主要入力
(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。
In the adaptive filter 9, the main input (S + n)
The signal Y as a component similar to the noise component n of is formed. That is, the filter characteristics are sequentially self-adjusted so that the output of the adaptive noise canceller 6 resembles the audio signal component S of the main input (S + n).

【0025】適応フイルタ9は、図2に示される構成の
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、MP1〜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。
As the adaptive filter 9, an FIR filter type adaptive linear combiner having the configuration shown in FIG. 2 is used. In the configuration of FIG. 2, DL1 to DLL represent delay circuits, and MP1 to MPL represent coefficient multipliers. Further, 16 is an adder, and 15 and 17 are terminals, respectively.

【0026】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は、後述するようにステップ
ゲインμに基づいて決定されるものである。また、該加
重係数Wnkは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 ] in the above-mentioned delay circuits DL1 to DLL represents the delay of the unit sampling time, and W nk supplied to the coefficient multipliers MP1 to MPL represent the weighting coefficients, respectively. The weighting coefficient W nk is determined based on the step gain μ as described later. Further, if the weighting coefficient W nk is fixed, it is a normal FIR digital filter.

【0027】加算器8では、遅延回路7からの出力と、
適応フイルタ9から出力され負符号が付されてなる信号
Yとの加算がなされる。この信号Yは、主要入力(S+
n)中のノイズ成分nに類似する成分とされている。従
って、加算器8では、主要入力(S+n)からノイズ成
分nが減算されることになり、音声信号成分Sに略々等
しい残差成分εが形成される。換言すれば、主要入力
(S+n)のノイズ成分nは最小化される。
In the adder 8, the output from the delay circuit 7 and
The signal Y output from the adaptive filter 9 and added with a negative sign is added. This signal Y is the main input (S +
It is assumed to be a component similar to the noise component n in n). Therefore, in the adder 8, the noise component n is subtracted from the main input (S + n), and the residual component ε that is substantially equal to the audio signal component S is formed. In other words, the noise component n of the main input (S + n) is minimized.

【0028】残差成分εとしての音声信号成分Sは、ス
テップゲイン設定回路22、比較回路21、D/A変換
回路10に供給される。該D/A変換回路10では、デ
ジタル信号で表されている音声信号成分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。
The audio signal component S as the residual component ε is supplied to the step gain setting circuit 22, the comparison circuit 21, and the D / A conversion circuit 10. In the D / A conversion circuit 10, the audio signal component S represented by a digital signal is converted into an analog signal, and the analog signal is taken out from the terminal 11.

【0029】比較回路21では、残差成分εとしての音
声信号成分Sと、ノイズ成分としての参照入力((n
*)−n)との比較がなされ、比R〔R=(ε/((n
*)−n))〕が求められる。そして、この比Rに対応
するステップゲインμを選択するための制御信号SRが
形成され、該制御信号SRがステップゲイン設定回路2
2に供給される。
In the comparison circuit 21, the voice signal component S as the residual component ε and the reference input ((n
*)-N) and the ratio R [R = (ε / ((n
*)-N))] is required. Then, a control signal SR for selecting the step gain μ corresponding to the ratio R is formed, and the control signal SR is set to the step gain setting circuit 2
2 is supplied.

【0030】ステップゲイン設定回路22では、制御信
号SRに基づいて、比Riに応じたステップゲインμi
が求められる。上述の比Rとステップゲインμの対応関
係の一例が図3に示されている。この図3によれば、横
軸の比Riに基づいて、縦軸のステップゲインμiの値
が求められる。尚、ステップゲインμ及び比Rの関係
は、図3中、実線で示されるものに限定されることはな
く、例えば、同図中、一点鎖線に示されるように、上に
凸形状或いは下に凸形状を呈している特性を設定するよ
うにしてもよい。そして、ステップゲインμiが適応フ
イルタ9に供給される。
In the step gain setting circuit 22, the step gain μi corresponding to the ratio Ri is based on the control signal SR.
Is required. An example of the correspondence relationship between the above-mentioned ratio R and step gain μ is shown in FIG. According to FIG. 3, the value of the step gain μi on the vertical axis is obtained based on the ratio Ri on the horizontal axis. Note that the relationship between the step gain μ and the ratio R is not limited to that shown by the solid line in FIG. 3, and for example, as shown by the alternate long and short dash line in FIG. You may make it set the characteristic which has the convex shape. Then, the step gain μi is supplied to the adaptive filter 9.

【0031】適応フイルタ9では、ステップゲインμi
に基づいて加重係数Wnkが更新され、適応処理がなされ
る。適応フイルタ9でなされる適応処理とステップゲイ
ンμとの関係が図4に示されている。図示されるよう
に、ステップゲインμが大きければ適応処理の速度が早
められてノイズレベルは短時間の内に急激に低下し、ま
た、ステップゲインμが小さければ適応処理の速度が低
下せしめられてノイズレベルは緩やかに低下する。
In the adaptive filter 9, the step gain μi
The weighting coefficient W nk is updated based on the above, and adaptive processing is performed. The relationship between the adaptive processing performed by the adaptive filter 9 and the step gain μ is shown in FIG. As shown in the figure, if the step gain μ is large, the speed of the adaptive processing is accelerated, and the noise level sharply drops in a short time.If the step gain μ is small, the speed of the adaptive processing is slowed down. The noise level drops slowly.

【0032】この一実施例にかかる雑音低減の効果の一
例が図5に示されている。図5には、この一実施例を適
用した場合と適用しない場合の周波数スペクトラムが示
されている。図5中、実線にて示される周波数スペクト
ラムが一実施例を適用した場合であり、また、図5中、
破線にて示される周波数スペクトラムが一実施例を適用
しない場合である。そして、音声信号成分Sを擬似的に
表すものとして500Hzの正弦波が加えられている。こ
の図5からも明らかなように、一実施例を適用した場合
には500Hzの正弦波の両側の周波数域に於けるノイズ
レベルが大幅に低減していることが判る。
An example of the effect of noise reduction according to this embodiment is shown in FIG. FIG. 5 shows a frequency spectrum when this embodiment is applied and when it is not applied. In FIG. 5, the frequency spectrum shown by the solid line is the case where one embodiment is applied, and in FIG.
This is the case where the frequency spectrum indicated by the broken line is not applied to the embodiment. Then, a sine wave of 500 Hz is added as a pseudo representation of the audio signal component S. As is clear from FIG. 5, when the embodiment is applied, the noise level in the frequency region on both sides of the 500 Hz sine wave is significantly reduced.

【0033】ここで、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説明する。この適応フイ
ルタ9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。
Here, an algorithm for adaptively operating the adaptive filter 9 will be described. Various algorithms can be used as the calculation algorithm in the adaptive filter 9, but a practical and frequently used LMS (least mean square) algorithm, which requires a relatively small amount of calculation, will be described below.

【0034】入力ベクトルXkを Xk =〔Xk k-1 k-2 ・・・・・・Xk-L 〕 として表せば、適応フイルタ9の出力Yk は、 で与えられる。If the input vector Xk is expressed as X k = [X k X k-1 X k-2 ... X kL ], the output Y k of the adaptive filter 9 is Given in.

【0035】遅延回路7の出力をdk とすれば、その残
差成分εk は、 εk =dk −Xk T k 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 k 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。
When the output of the delay circuit 7 is d k , the residual component ε k is ε k = d k −X k T W k . In the LMS (least mean square) method, the weight vector is updated according to the following equation. W k + 1 = W k +2 με k X k In the above formula, μ is a gain factor that determines the stability of the adaptation speed, that is, a so-called step gain.

【0036】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7を無視した場合、加算
器8からの残差成分εは、 ε=S+n−Y である。
By updating the weighting vector as described above, an action is taken to minimize the output power of the system. Hereinafter, this operation will be described by formulating. For simplicity, when the delay circuit 7 is ignored, the residual component ε from the adder 8 is ε = S + n−Y.

【0037】(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
The expected value of the square of (ε) is expressed by the following equation. E [ε 2 ] = E [S 2 ] + E [(n−Y) 2 ] + 2E [S (n−Y)] Here, since S is uncorrelated with n and Y, in the above equation, , E [S (n−Y)] = 0. Therefore, the expected value E [ε 2 ] of the square of (ε) is expressed by the following equation. E [ε 2 ] = E [S 2 ] + E [(n−Y) 2 ]

【0038】適応フイルタ9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
The adaptive filter 9 is adjusted so that E [ε 2 ] is minimized, but E [S 2 ] is not affected, so the following equation is obtained. Emin [ε 2 ] = E [S 2 ] + Emin [(n−Y) 2 ]

【0039】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9の出力Yは、〔n〕の最良の最小自乗推定値になっ
ている。
Since E [S 2 ] is not affected,
Minimizing [ε 2 ] means minimizing E [(n−Y) 2 ]. Therefore, the output Y of the adaptive filter 9 is the best least squares estimation value of [n].

【0040】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9を調
整して全出力パワ−を最小化することは、残差成分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。
When E [(n−Y) 2 ] is minimized,
Since [ε-S = n−Y], E [(ε−
S) 2 ] is also minimized. Therefore, adjusting the adaptive filter 9 to minimize the total output power is equivalent to the residual component ε being the best least squares estimate of the speech signal component S.

【0041】残差成分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、出力されるノ
イズ成分は(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。
The residual component ε is generally the voice signal component S with some noise component added, but the output noise component is given by (n−Y), so E [(n−
Minimizing Y) 2 ] is equivalent to maximizing the signal-to-noise ratio of the output.

【0042】図6には、一実施例の変形例が示されてい
る。この変形例が、一実施例と異なる点は、主要入力及
び参照入力がアナログ的に形成された後に、デジタル的
な処理が施されていることである。従って、加算器5を
アナログの加算器25に代えると共に、このアナログの
加算器25が、マイクロホン2とA/D変換回路4の間
に配されていることである。尚、その他の構成、作用、
効果等の内容については、前述の一実施例と同様につ
き、一実施例と共通する部分には同一符号を付し重複す
る説明を省略する。
FIG. 6 shows a modification of the embodiment. This modification is different from the one in that the main input and the reference input are formed in an analog manner and then digitally processed. Therefore, the adder 5 is replaced with the analog adder 25, and the analog adder 25 is arranged between the microphone 2 and the A / D conversion circuit 4. In addition, other configurations, actions,
The contents of the effects and the like are the same as those in the above-described first embodiment, and therefore, the portions common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the duplicated description will be omitted.

【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の出力に基づき、主要
入力(S+n)及び参照入力((n*)−n)が形成さ
れる。そして、残差成分εと参照入力((n*)−n)
との比較が比較回路21にてなされ、比Riが求められ
る。ステップゲイン設定回路22にて上述の比Riに対
応するステップゲインμiが求められ、該ステップゲイ
ンμiが適応フイルタ9に供給される。該適応フイルタ
9では、上述のステップゲインμiに基づき加重係数W
nkが更新されて適応処理がなされる。
According to this embodiment, the main input (S + n) and the reference input ((n *)-n) are formed on the basis of the outputs of the pair of microphones 1 and 2 arranged close to each other. Then, the residual component ε and the reference input ((n *)-n)
Is compared by the comparison circuit 21 to obtain the ratio Ri. The step gain setting circuit 22 obtains the step gain μi corresponding to the above-mentioned ratio Ri, and the step gain μi is supplied to the adaptive filter 9. The adaptive filter 9 uses the weighting factor W based on the above step gain μi.
nk is updated and adaptive processing is performed.

【0044】この結果、ノイズレベルの低減の割合〔ノ
イズ低減速度〕が制御され、主要入力(S+n)中のノ
イズ成分nがキャンセルされて音声信号成分Sが出力さ
れる。従って、音声信号成分S、参照入力((n*)−
n)のレベルに応じて最適な処理を行なうことが可能で
ある。
As a result, the rate of noise level reduction [noise reduction speed] is controlled, the noise component n in the main input (S + n) is canceled, and the audio signal component S is output. Therefore, the voice signal component S, the reference input ((n *)-
Optimal processing can be performed according to the level of n).

【0045】例えば、音声信号成分Sのレベルが参照入
力((n*)−n)のレベルに比して大きい時は、ノイ
ズはマスクされて聞こえないので、処理を行なわない或
いは処理速度を遅くすることが可能となる。また、音声
信号成分Sのレベルが参照入力((n*)−n)のレベ
ルに比して小さい時は、適応処理の速度を早めるといっ
たように状態に応じた処理が可能になる。
For example, when the level of the audio signal component S is higher than the level of the reference input ((n *)-n), noise is masked and cannot be heard, so no processing is performed or the processing speed is slowed. It becomes possible to do. Further, when the level of the audio signal component S is smaller than the level of the reference input ((n *)-n), it is possible to perform processing according to the state such as speeding up the adaptive processing.

【0046】図7及び図8には、他の実施例が示されて
いる。図7に示される他の実施例が、前述の一実施例と
異なる点は、適応フイルタ9に入力される参照入力
((n*)−n)のレベルを制御するようにしているこ
とである。即ち、前述の一実施例のステップゲイン設定
回路22に代えて、加算器5と適応フイルタ9の間にア
ンプ31を設け、そして、該アンプ31のゲインを、比
較回路21から出力される制御信号SRに基づいて制御
していることである。尚、上述の一実施例と共通する部
分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
Another embodiment is shown in FIGS. The other embodiment shown in FIG. 7 is different from the above-mentioned one embodiment in that the level of the reference input ((n *)-n) input to the adaptive filter 9 is controlled. .. That is, an amplifier 31 is provided between the adder 5 and the adaptive filter 9 in place of the step gain setting circuit 22 of the above-described embodiment, and the gain of the amplifier 31 is controlled by the control signal output from the comparison circuit 21. That is, it is controlled based on SR. The same parts as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the duplicated description will be omitted.

【0047】図8には、他の実施例の変形例が示されて
いる。この変形例が、上述の他の実施例と異なる点は、
適応ノイズキャンセラ6に於ける信号処理のみをデジタ
ル信号にて行い、それ以外の処理は全てアナログ信号で
行うようにしていることである。従って、他の実施例に
示されている加算器5、比較回路21、アンプ31をア
ナログの加算器35、比較回路37、アンプ36に代え
ると共に、このアナログの加算器35及びアンプ36
を、マイクロホン2とA/D変換回路4の間に配してい
ることである。尚、その他の構成、作用、効果等の内容
については、上述の他の実施例と同様につき、共通する
部分には同一符号を付し重複する説明を省略する。
FIG. 8 shows a modification of another embodiment. This modification is different from the other embodiments described above.
This means that only the signal processing in the adaptive noise canceller 6 is performed with digital signals, and all other processing is performed with analog signals. Therefore, the adder 5, the comparison circuit 21, and the amplifier 31 shown in the other embodiments are replaced with the analog adder 35, the comparison circuit 37, and the amplifier 36, and the analog adder 35 and the amplifier 36 are also provided.
Is disposed between the microphone 2 and the A / D conversion circuit 4. The contents of other configurations, actions, effects, etc. are the same as those of the other embodiments described above, and the common parts are denoted by the same reference numerals and the duplicated description will be omitted.

【0048】図9及び図10には、更に他の実施例が示
されている。この更に他の実施例は、マイクロホン1、
2から出力される音声信号成分Sが同相、ノイズ成分が
相互に逆相である場合に好適な構成を示すものである。
FIG. 9 and FIG. 10 show still another embodiment. In this further embodiment, the microphone 1,
2 shows a configuration suitable when the audio signal components S output from 2 are in-phase and the noise components are out of phase with each other.

【0049】図9に示される更に他の実施例が、前述の
一実施例と異なる点は、以下の2点である。 (1)先ず、A/D変換回路3、4と、適応ノイズキャ
ンセラ6の間に加算器5、41を配していること (2)次いで、加算器5、41の出力側と適応ノイズキ
ャンセラ6の間に、アンプ31、比較回路21を配し、
該比較回路21の出力をアンプ31に供給するようにし
ていること
The still another embodiment shown in FIG. 9 differs from the above-mentioned one embodiment in the following two points. (1) First, the adders 5 and 41 are arranged between the A / D conversion circuits 3 and 4 and the adaptive noise canceller 6. (2) Next, the output sides of the adders 5 and 41 and the adaptive noise canceller 6 are An amplifier 31 and a comparison circuit 21 are arranged in between,
The output of the comparison circuit 21 is supplied to the amplifier 31.

【0050】加算器41に於いて、A/D変換回路3、
4から供給されるデジタル信号には双方とも正符号が付
されている。しかしながら、加算器5に於いては、A/
D変換回路3から供給されるデジタル信号には負符号が
付され、A/D変換回路4から供給されるデジタル信号
には正符号が付されている。
In the adder 41, the A / D conversion circuit 3,
Both digital signals supplied from 4 are provided with a plus sign. However, in the adder 5, A /
The digital signal supplied from the D conversion circuit 3 has a negative sign, and the digital signal supplied from the A / D conversion circuit 4 has a positive sign.

【0051】ノイズ成分(n*)及びnは相互に逆相と
されているため、ノイズ成分の加算出力は殆ど零とな
る。従って、加算器41からは、レベル的に2倍にされ
てなる音声信号成分〔2S〕が出力される。該音声信号
成分〔2S〕が、比較回路21に供給されると共に、適
応ノイズキャンセラ6の主要入力とされる。
Since the noise components (n *) and n are opposite in phase to each other, the added output of the noise components becomes almost zero. Therefore, the adder 41 outputs the audio signal component [2S] doubled in level. The audio signal component [2S] is supplied to the comparison circuit 21 and is also used as a main input of the adaptive noise canceller 6.

【0052】また、加算器5の出力は、同相である音声
信号成分Sが除去されてノイズ成分((n*)−n)の
みとされる。このノイズ成分(n*)及びnは、相互に
逆相とされているため、減算されることでレベル的によ
り一層強められる。該ノイズ成分((n*)−n)が、
比較回路21、アンプ31に供給される。
Further, the output of the adder 5 is a noise component ((n *)-n) only after the in-phase audio signal component S is removed. Since the noise components (n *) and n are in opposite phase to each other, the noise components (n *) and n are further strengthened in level by being subtracted. The noise component ((n *)-n) is
It is supplied to the comparison circuit 21 and the amplifier 31.

【0053】加算器5、41の出力が比較回路21に供
給され、該比較回路21から出力される制御信号SRが
アンプ31に供給される。アンプ31では、制御信号S
Rに基づき参照入力((n*)−n)のレベルが制御さ
れた後に、適応ノイズキャンセラ6に供給される。尚、
上述の一実施例と共通する部分には同一符号を付し、重
複する説明を省略する。
The outputs of the adders 5 and 41 are supplied to the comparison circuit 21, and the control signal SR output from the comparison circuit 21 is supplied to the amplifier 31. In the amplifier 31, the control signal S
After the level of the reference input ((n *)-n) is controlled based on R, it is supplied to the adaptive noise canceller 6. still,
The same parts as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the duplicated description will be omitted.

【0054】図10には、更に他の実施例の変形例が示
されている。この変形例が、上述の更に他の実施例と異
なる点は、上述の音声信号成分〔2S〕と、ノイズ成分
((n*)−n)をアナログ的に形成していることであ
る。従って、加算器5、41をアナログの加算器42、
45に代えると共に、該加算器42、45を、A/D変
換回路3、4の前段に配していることである。尚、その
他の構成、作用、効果等の内容については、上述の更に
他の実施例と同様につき、共通する部分には同一符号を
付し重複する説明を省略する。
FIG. 10 shows a modification of still another embodiment. This modification is different from the above-mentioned other embodiments in that the above-mentioned audio signal component [2S] and noise component ((n *)-n) are formed in an analog manner. Therefore, the adders 5 and 41 are replaced by analog adders 42 and
This means that the adders 42 and 45 are replaced with 45, and the adders 42 and 45 are arranged in front of the A / D conversion circuits 3 and 4. The contents of other configurations, operations, effects, and the like are the same as those of the above-mentioned other embodiments, and the common parts are denoted by the same reference numerals and the duplicated description will be omitted.

【0055】この実施例に示される適応処理装置は、多
方面の録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。更に、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。
The adaptive processing apparatus shown in this embodiment can be applied to recording systems in various fields. For example, it can be applied to a small portable video camera device or a single microphone. Furthermore, the pair of microphones 1 and 2 shown in this embodiment can be used with or without directivity.

【0056】[0056]

【発明の効果】請求項1の発明にかかる適応処理装置に
よれば、音声信号成分及びノイズ成分のレベルに応じた
最適な処理を行なうことが可能になるという効果があ
る。
According to the adaptive processing apparatus of the first aspect of the present invention, there is an effect that it is possible to perform the optimum processing according to the levels of the voice signal component and the noise component.

【0057】例えば、音声信号成分のレベルがノイズ成
分のレベルに比して大きい時は、ノイズはマスクされて
聞こえないので、処理を行なわない或いは処理速度を遅
くし、また、音声信号成分のレベルがノイズ成分のレベ
ルに比して小さい時は、適応処理の速度を早めるといっ
たように、状態に応じた処理を施すことができるという
効果がある。
For example, when the level of the voice signal component is higher than the level of the noise component, the noise is masked and cannot be heard, so no processing is performed or the processing speed is slowed down. When is smaller than the level of the noise component, it is possible to perform processing according to the state such as increasing the speed of adaptive processing.

【0058】請求項2の発明にかかる適応処理装置によ
れば、上述の請求項1と同様の効果を得ることができ
る。
According to the adaptive processing device of the second aspect of the present invention, it is possible to obtain the same effect as that of the first aspect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】適応フイルタの構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an adaptive filter.

【図3】比とステップゲインの対応関係を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a correspondence relationship between a ratio and a step gain.

【図4】ステップゲインに対応するノイズレベルを表す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing a noise level corresponding to a step gain.

【図5】雑音低減効果を示す波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram showing a noise reduction effect.

【図6】一実施例の変形例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a modified example of the embodiment.

【図7】この発明の他の実施例を示すブロック図であ
る。
FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.

【図8】他の実施例の変形例を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a modified example of another embodiment.

【図9】この発明の更に他の実施例を示すブロック図で
ある。
FIG. 9 is a block diagram showing still another embodiment of the present invention.

【図10】更に他の実施例の変形例を示すブロック図で
ある。
FIG. 10 is a block diagram showing a modified example of still another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2 マイクロホン 6 適応ノイズキャンセラ 8 加算器 9 適応フイルタ 21、37 比較回路 22 ステップゲイン設定回路 31、36 アンプ ε 残差成分 μ ステップゲイン 1, 2 Microphone 6 Adaptive noise canceller 8 Adder 9 Adaptive filter 21, 37 Comparison circuit 22 Step gain setting circuit 31, 36 Amplifier ε Residual component μ Step gain

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力される一対の信号の内、一方の信号
を適応フイルタに供給し、上記一対の信号の内、他方の
信号と、上記適応フイルタの出力との間で減算を行な
い、減算出力を残差成分として出力する適応処理装置に
於いて、 上記残差成分と参照入力を比較する手段と、 上記比較結果に基づいて、残差成分の係数を制御する制
御手段とを備え、 上記制御手段の出力に応じて上記適応フイルタを制御す
るようにしたことを特徴とする適応処理装置。
1. A one of a pair of input signals is supplied to an adaptive filter, and the other signal of the pair of signals is subtracted from the output of the adaptive filter to obtain a subtraction. An adaptive processing device for outputting an output as a residual component, comprising: means for comparing the residual component with a reference input; and control means for controlling a coefficient of the residual component based on the comparison result, An adaptive processing apparatus characterized in that the adaptive filter is controlled according to the output of the control means.
【請求項2】 入力される一対の信号の内、一方の信号
を適応フイルタに供給し、上記一対の信号の内、他方の
信号と、上記適応フイルタの出力との間で減算を行な
い、減算出力を残差成分として出力する適応処理装置に
於いて、 上記残差成分と参照入力を比較する手段と、 上記比較結果に基づいて、上記適応フイルタに供給され
る入力信号のレベルを制御する制御手段とを備えたこと
を特徴とする適応処理装置。
2. One of a pair of input signals is supplied to an adaptive filter, the other signal of the pair of signals is subtracted from the output of the adaptive filter, and a subtraction is performed. An adaptive processing apparatus for outputting an output as a residual component, means for comparing the residual component with a reference input, and control for controlling the level of an input signal supplied to the adaptive filter based on the comparison result. And an adaptive processing device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US7533015B2 (en) 2004-03-01 2009-05-12 International Business Machines Corporation Signal enhancement via noise reduction for speech recognition

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