JPH05218805A - 適応処理装置 - Google Patents
適応処理装置Info
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- JPH05218805A JPH05218805A JP4616792A JP4616792A JPH05218805A JP H05218805 A JPH05218805 A JP H05218805A JP 4616792 A JP4616792 A JP 4616792A JP 4616792 A JP4616792 A JP 4616792A JP H05218805 A JPH05218805 A JP H05218805A
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- Japan
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- noise
- adaptive
- component
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- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ハードウェアの規模を大きくすることなく、
広い帯域にわたって顕著なノイズ低減効果を得る。 【構成】 低域処理部５の適応ノイズキャンセラ２４、
高域処理部６の適応ノイズキャンセラ３４では、主要入
力（Ｓ＋ｎ）が参照入力（ｎ＊）により、夫々、適応的
に処理される。低域処理部５と高域処理部６の双方の出
力を加算することで全帯域にわたりノイズ成分ｎの低減
されている音声信号成分Ｓを得る。
広い帯域にわたって顕著なノイズ低減効果を得る。 【構成】 低域処理部５の適応ノイズキャンセラ２４、
高域処理部６の適応ノイズキャンセラ３４では、主要入
力（Ｓ＋ｎ）が参照入力（ｎ＊）により、夫々、適応的
に処理される。低域処理部５と高域処理部６の双方の出
力を加算することで全帯域にわたりノイズ成分ｎの低減
されている音声信号成分Ｓを得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、適応処理装置、特に
ノイズ低減を意図した適応処理装置に関する。
ノイズ低減を意図した適応処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】外部の状態を検出して電気信号に変換す
る変換手段の例としてマイクロホンがある。マイクロホ
ンを用いて音声を収音しようとすると、所望の音声のみ
ならず雑音も混入する。マイクロホンに限らず、一般的
に外部の状態を検出して電気信号に変換すると、所望の
信号成分にノイズ成分が重畳していることが多い。
る変換手段の例としてマイクロホンがある。マイクロホ
ンを用いて音声を収音しようとすると、所望の音声のみ
ならず雑音も混入する。マイクロホンに限らず、一般的
に外部の状態を検出して電気信号に変換すると、所望の
信号成分にノイズ成分が重畳していることが多い。
【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、例えば、ＬＭＳア
ルゴリズムを用いるものがある。一般的なＬＭＳアルゴ
リズムに於いて、ノイズ成分の低減量を多くしようとす
るには、フイルタのタップ数を多く設けることが知られ
ている。
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、例えば、ＬＭＳア
ルゴリズムを用いるものがある。一般的なＬＭＳアルゴ
リズムに於いて、ノイズ成分の低減量を多くしようとす
るには、フイルタのタップ数を多く設けることが知られ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術に於い
て、フイルタのタップ数を多く設ける場合には、ハード
ウェアの規模が、現状では作れない程に大きくなってし
まうという問題点があった。
て、フイルタのタップ数を多く設ける場合には、ハード
ウェアの規模が、現状では作れない程に大きくなってし
まうという問題点があった。
【０００５】また、ノイズが広い帯域にわたる場合に
は、通常の適応処理では、あまり大きなノイズ低減効果
を得ることができないという問題点があった。
は、通常の適応処理では、あまり大きなノイズ低減効果
を得ることができないという問題点があった。
【０００６】従って、この発明の目的は、ハードウェア
の規模を大きくすることなく、また、広い帯域にわたっ
て顕著なノイズ低減効果を得ることの可能な適応処理装
置を提供することにある。
の規模を大きくすることなく、また、広い帯域にわたっ
て顕著なノイズ低減効果を得ることの可能な適応処理装
置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、外部の状態
を検出して電気信号に変換する一対の変換手段と、一対
の変換手段から得られる一対の入力信号を異なる複数の
帯域に分割する手段と、帯域毎に一方の入力信号を主要
入力とし、他方の入力信号を参照入力として適応処理を
施す適応処理手段と、適応処理手段の夫々からの出力を
加算する手段とを備えた構成としている。
を検出して電気信号に変換する一対の変換手段と、一対
の変換手段から得られる一対の入力信号を異なる複数の
帯域に分割する手段と、帯域毎に一方の入力信号を主要
入力とし、他方の入力信号を参照入力として適応処理を
施す適応処理手段と、適応処理手段の夫々からの出力を
加算する手段とを備えた構成としている。
【０００８】
【作用】一対の変換手段から得られる一対の入力信号を
複数の帯域に分割する。そして、各帯域に於ける一対の
入力信号の内、一方の入力信号を主要入力、他方の入力
信号を参照入力とする。主要入力には所望の信号成分と
ノイズ成分が含まれ、参照入力には主要入力中のノイズ
成分に対して高い相関を有するノイズ成分が含まれてい
る。主要入力及び参照入力に基づいて、適応処理が施さ
れる。
複数の帯域に分割する。そして、各帯域に於ける一対の
入力信号の内、一方の入力信号を主要入力、他方の入力
信号を参照入力とする。主要入力には所望の信号成分と
ノイズ成分が含まれ、参照入力には主要入力中のノイズ
成分に対して高い相関を有するノイズ成分が含まれてい
る。主要入力及び参照入力に基づいて、適応処理が施さ
れる。
【０００９】ここで、参照入力を周波数領域でみると、
各スペクトルのレベルが大きい程、即ち、振幅が大きい
程、処理速度が早まるため、ノイズの低減量が大になる
という特徴がある。
各スペクトルのレベルが大きい程、即ち、振幅が大きい
程、処理速度が早まるため、ノイズの低減量が大になる
という特徴がある。
【００１０】一方、ノイズ成分を複数の帯域に分割する
と、各帯域では、当該帯域以外の周波数成分が除去され
るため、各帯域に於けるノイズ成分の振幅は帯域分割前
よりも小さくなる。
と、各帯域では、当該帯域以外の周波数成分が除去され
るため、各帯域に於けるノイズ成分の振幅は帯域分割前
よりも小さくなる。
【００１１】以上のことから、帯域分割すると共に、ノ
イズ成分の振幅を大きくすれば、ノイズの低減量を大き
くすることが期待できる。この場合、帯域分割して振幅
を大きくすることは、ステップゲインを大きくすること
と等価になる。そして、各帯域の適応処理手段の出力を
加算することにより、全帯域にわたってノイズ成分の低
減された出力を得ることが可能となる。
イズ成分の振幅を大きくすれば、ノイズの低減量を大き
くすることが期待できる。この場合、帯域分割して振幅
を大きくすることは、ステップゲインを大きくすること
と等価になる。そして、各帯域の適応処理手段の出力を
加算することにより、全帯域にわたってノイズ成分の低
減された出力を得ることが可能となる。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図１乃至
図５を参照して説明する。この一実施例では、変換手段
の例としてマイクロホン１、２が取り上げられている。
図５を参照して説明する。この一実施例では、変換手段
の例としてマイクロホン１、２が取り上げられている。
【００１３】マイクロホン１、２は、相互に或る程度の
距離を保った状態で配置されている。即ち、マイクロホ
ン１は音声の発生源付近に配されており、マイクロホン
２はノイズ成分のみの収音を容易にすべくノイズの発生
源付近に配されている。
距離を保った状態で配置されている。即ち、マイクロホ
ン１は音声の発生源付近に配されており、マイクロホン
２はノイズ成分のみの収音を容易にすべくノイズの発生
源付近に配されている。
【００１４】マイクロホン１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。こ
の一実施例では、音声と共に収音されるノイズ成分の例
として白色雑音が用いられている。該白色雑音の周波数
スペクトラムの例が図３に示されている。
と共に収音され、電気信号に変換されて出力される。こ
の一実施例では、音声と共に収音されるノイズ成分の例
として白色雑音が用いられている。該白色雑音の周波数
スペクトラムの例が図３に示されている。
【００１５】マイクロホン２では、ノイズのみが収音さ
れ、電気信号に変換されて出力される。尚、マイクロホ
ン１、２にて収音されるノイズ成分の相関は高いものと
されている。
れ、電気信号に変換されて出力される。尚、マイクロホ
ン１、２にて収音されるノイズ成分の相関は高いものと
されている。
【００１６】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。
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。
【００１７】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（ｎ＊）で
表わされる参照入力とされる。
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（ｎ＊）で
表わされる参照入力とされる。
【００１８】上述のデジタル信号に於いて、Ｓは音声信
号成分を表わす。また、ｎ及び（ｎ＊）は、加法性と、
相互に高い相関を有するノイズ成分を表わしている。主
要入力（Ｓ＋ｎ）は、低域処理部５のローパスフイルタ
２０、高域処理部６のハイパスフィルタ３０に供給され
る。また、参照入力（ｎ＊）は、低域処理部５のローパ
スフイルタ２２、高域処理部６のハイパスフィルタ３２
に供給される。尚、図示の例では、低域〔低域処理部
５〕と高域〔高域処理部６〕の２つの帯域に分割してい
る例を説明しているが、これに限定されるものではな
く、更に分割数を増すようにしてもよい。
号成分を表わす。また、ｎ及び（ｎ＊）は、加法性と、
相互に高い相関を有するノイズ成分を表わしている。主
要入力（Ｓ＋ｎ）は、低域処理部５のローパスフイルタ
２０、高域処理部６のハイパスフィルタ３０に供給され
る。また、参照入力（ｎ＊）は、低域処理部５のローパ
スフイルタ２２、高域処理部６のハイパスフィルタ３２
に供給される。尚、図示の例では、低域〔低域処理部
５〕と高域〔高域処理部６〕の２つの帯域に分割してい
る例を説明しているが、これに限定されるものではな
く、更に分割数を増すようにしてもよい。
【００１９】図１に示される低域処理部５、高域処理部
６の説明の前に、主要入力（Ｓ＋ｎ）及び参照入力（ｎ
＊）を帯域分割することによって、ノイズ低減の実現に
ついて説明する。
６の説明の前に、主要入力（Ｓ＋ｎ）及び参照入力（ｎ
＊）を帯域分割することによって、ノイズ低減の実現に
ついて説明する。
【００２０】参照入力（ｎ＊）を周波数領域でみると、
各スペクトルのレベルが大きい程、即ち、ノイズ成分
（ｎ＊）の振幅が大きい程、処理速度が早まるため、ノ
イズ成分ｎの低減量が大になるという特徴がある。
各スペクトルのレベルが大きい程、即ち、ノイズ成分
（ｎ＊）の振幅が大きい程、処理速度が早まるため、ノ
イズ成分ｎの低減量が大になるという特徴がある。
【００２１】一方、広い帯域にわたるノイズ成分を低減
しようとする場合、複数の帯域に分割すると、各帯域で
は、当該帯域以外の周波数成分が除去されるため、各帯
域に於けるノイズ成分の振幅は、帯域分割前よりも小さ
くなる。
しようとする場合、複数の帯域に分割すると、各帯域で
は、当該帯域以外の周波数成分が除去されるため、各帯
域に於けるノイズ成分の振幅は、帯域分割前よりも小さ
くなる。
【００２２】従って、帯域分割すると共に、ノイズ成分
（ｎ＊）の振幅を大きくすることによって、ノイズ成分
ｎの低減量を大きくすることができる。この場合、帯域
分割して振幅を大きくすることは、ステップゲインを大
きくすることと等価である。その後に各帯域の出力を加
算することで、ノイズ成分ｎが大幅に低減されてなる出
力を得ることが可能となる。
（ｎ＊）の振幅を大きくすることによって、ノイズ成分
ｎの低減量を大きくすることができる。この場合、帯域
分割して振幅を大きくすることは、ステップゲインを大
きくすることと等価である。その後に各帯域の出力を加
算することで、ノイズ成分ｎが大幅に低減されてなる出
力を得ることが可能となる。
【００２３】ここで、帯域分割を行うことの意義につい
て説明する。上述のように、参照入力（ｎ＊）の振幅が
大きければノイズ成分ｎの低減量が大になることから、
帯域分割せず参照入力（ｎ＊）のレベルを直接的に大き
くすることによってもノイズ成分ｎの低減を実現できる
ように思われる。しかしながら、参照入力（ｎ＊）のレ
ベルを大きくすることによっては、ノイズ成分ｎの低減
を実現することはできない。それは、参照入力（ｎ＊）
のレベルを大きくすると、後述する適応フイルタ２７、
３７の加重係数Ｗnkが大きくなり、結果的に適応ノイズ
キャンセラ２４、３４の出力が発振してしまうためであ
る。
て説明する。上述のように、参照入力（ｎ＊）の振幅が
大きければノイズ成分ｎの低減量が大になることから、
帯域分割せず参照入力（ｎ＊）のレベルを直接的に大き
くすることによってもノイズ成分ｎの低減を実現できる
ように思われる。しかしながら、参照入力（ｎ＊）のレ
ベルを大きくすることによっては、ノイズ成分ｎの低減
を実現することはできない。それは、参照入力（ｎ＊）
のレベルを大きくすると、後述する適応フイルタ２７、
３７の加重係数Ｗnkが大きくなり、結果的に適応ノイズ
キャンセラ２４、３４の出力が発振してしまうためであ
る。
【００２４】まず、低域処理部５について説明する。ロ
ーパスフイルタ２０では、主要入力（Ｓ＋ｎ）の低域成
分が分離される。該主要入力（Ｓ＋ｎ）中の低域に於け
る音声信号成分Ｓとノイズ成分ｎは、アンプ２１を介し
て適応ノイズキャンセラ２４の遅延回路２５に供給され
る。この分離された低域のノイズ成分ｎＬが図４に示さ
れている。図４に於いて、ＮSPＬで表されるスペクトラ
ムが分離された低域のノイズ成分ｎＬである。
ーパスフイルタ２０では、主要入力（Ｓ＋ｎ）の低域成
分が分離される。該主要入力（Ｓ＋ｎ）中の低域に於け
る音声信号成分Ｓとノイズ成分ｎは、アンプ２１を介し
て適応ノイズキャンセラ２４の遅延回路２５に供給され
る。この分離された低域のノイズ成分ｎＬが図４に示さ
れている。図４に於いて、ＮSPＬで表されるスペクトラ
ムが分離された低域のノイズ成分ｎＬである。
【００２５】適応ノイズキャンセラ２４の遅延回路２５
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２７に於ける伝
搬時間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２５を経た主要
入力（Ｓ＋ｎ）は加算器２６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２７に於ける伝
搬時間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２５を経た主要
入力（Ｓ＋ｎ）は加算器２６に供給される。
【００２６】ローパスフイルタ２２では、参照入力（ｎ
＊）の低域成分が分離される。該参照入力（ｎ＊）の低
域成分は、アンプ２３を介して適応ノイズキャンセラ２
４の適応フイルタ２７に供給される。
＊）の低域成分が分離される。該参照入力（ｎ＊）の低
域成分は、アンプ２３を介して適応ノイズキャンセラ２
４の適応フイルタ２７に供給される。
【００２７】適応フイルタ２７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ＹＬが
参照入力（ｎ＊）に基づいて形成される。即ち、適応ノ
イズキャンセラ２４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。
ｎ）のノイズ成分ｎに類似する成分としての信号ＹＬが
参照入力（ｎ＊）に基づいて形成される。即ち、適応ノ
イズキャンセラ２４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。
【００２８】適応フイルタ２７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。
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。
【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〕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。
【００３０】加算器２６では、遅延回路２５からの出力
と、適応フイルタ２７から出力され負符号が付されてな
る信号ＹＬとの加算がなされる。この信号ＹＬ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２６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εＬ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。残差成分εＬとしての低域の音声信号成分Ｓは、加
算回路７に供給される。
と、適応フイルタ２７から出力され負符号が付されてな
る信号ＹＬとの加算がなされる。この信号ＹＬ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２６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εＬ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。残差成分εＬとしての低域の音声信号成分Ｓは、加
算回路７に供給される。
【００３１】次いで、高域処理部６について説明する。
ハイパスフィルタ３０では、主要入力（Ｓ＋ｎ）の高域
成分が分離される。該主要入力（Ｓ＋ｎ）中の高域に於
ける音声信号成分Ｓとノイズ成分ｎは、アンプ３１を介
して適応ノイズキャンセラ３４の遅延回路３５に供給さ
れる。この分離された高域のノイズ成分ｎＨが図４に示
されている。図４に於いて、ＮSPＨで表されるスペクト
ラムが、分離された高域のノイズ成分ｎＨである。
ハイパスフィルタ３０では、主要入力（Ｓ＋ｎ）の高域
成分が分離される。該主要入力（Ｓ＋ｎ）中の高域に於
ける音声信号成分Ｓとノイズ成分ｎは、アンプ３１を介
して適応ノイズキャンセラ３４の遅延回路３５に供給さ
れる。この分離された高域のノイズ成分ｎＨが図４に示
されている。図４に於いて、ＮSPＨで表されるスペクト
ラムが、分離された高域のノイズ成分ｎＨである。
【００３２】適応ノイズキャンセラ３４の遅延回路３５
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３７に於ける伝
搬時間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３５を経た主要
入力（Ｓ＋ｎ）は加算器３６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３７に於ける伝
搬時間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３５を経た主要
入力（Ｓ＋ｎ）は加算器３６に供給される。
【００３３】ハイパスフィルタ３２では、参照入力（ｎ
＊）の高域成分が分離される。該参照入力（ｎ＊）の高
域成分は、アンプ３３を介して適応ノイズキャンセラ３
４の適応フイルタ３７に供給される。
＊）の高域成分が分離される。該参照入力（ｎ＊）の高
域成分は、アンプ３３を介して適応ノイズキャンセラ３
４の適応フイルタ３７に供給される。
【００３４】適応フイルタ３７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ＹＨが
参照入力（ｎ＊）に基づいて形成される。即ち、適応ノ
イズキャンセラ３４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。
ｎ）のノイズ成分ｎに類似する成分としての信号ＹＨが
参照入力（ｎ＊）に基づいて形成される。即ち、適応ノ
イズキャンセラ３４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。
【００３５】適応フイルタ３７の構成、作用について
は、前述の適応ノイズキャンセラ２４の適応フイルタ２
７と同一であるので、重複する説明を省略する。
は、前述の適応ノイズキャンセラ２４の適応フイルタ２
７と同一であるので、重複する説明を省略する。
【００３６】加算器３６では、遅延回路３５からの出力
と、適応フイルタ３７から出力され負符号が付されてな
る信号ＹＨとの加算がなされる。この信号ＹＨ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３６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εＨ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。残差成分εＨとしての高域の音声信号成分Ｓは、加
算回路７に供給される。
と、適応フイルタ３７から出力され負符号が付されてな
る信号ＹＨとの加算がなされる。この信号ＹＨ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３６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εＨ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。残差成分εＨとしての高域の音声信号成分Ｓは、加
算回路７に供給される。
【００３７】加算回路７では、残差成分εＨである高域
の音声信号成分Ｓと、残差成分εＬである低域の音声信
号成分Ｓとが加算される。これによって、全帯域にわた
る音声信号成分Ｓが合成される。該音声信号成分Ｓは、
アンプ８を介して、Ｄ／Ａ変換回路９に供給される。該
Ｄ／Ａ変換回路９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１０から取出される。
の音声信号成分Ｓと、残差成分εＬである低域の音声信
号成分Ｓとが加算される。これによって、全帯域にわた
る音声信号成分Ｓが合成される。該音声信号成分Ｓは、
アンプ８を介して、Ｄ／Ａ変換回路９に供給される。該
Ｄ／Ａ変換回路９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１０から取出される。
【００３８】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、適応処理され加算
された後に端子１０から取出された信号のスペクトラム
が示されている。図４及び図５の比較から判るように、
略々全帯域にわたりノイズ成分ｎのレベル低下が顕著で
ある。
例が図５に示されている。図５には、適応処理され加算
された後に端子１０から取出された信号のスペクトラム
が示されている。図４及び図５の比較から判るように、
略々全帯域にわたりノイズ成分ｎのレベル低下が顕著で
ある。
【００３９】ここで、適応フイルタ２７、３７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２７、３７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。
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２７、３７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。
【００４０】参照入力としての入力ベクトルＸｋを Ｘk ＝〔Ｘk Ｘk-1 Ｘk-2 ・・・・・・Ｘk-L 〕 として表せば、適応フイルタ２７、３７の出力Ｙk は、 で与えられる。
【００４１】遅延回路２５、３５の出力をｄk とすれ
ば、その残差成分εk 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。
ば、その残差成分εk 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。
【００４２】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２５、３５を無視した場
合、加算器２６、３６からの残差成分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２５、３５を無視した場
合、加算器２６、３６からの残差成分εは、 ε＝Ｓ＋ｎ−Ｙ である。
【００４３】（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 〕
【００４４】適応フイルタ２７、３７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 〕
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 〕
【００４５】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２７、３７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２７、３７の出力Ｙは、〔ｎ〕の最良の最小自乗推定
値になっている。
【００４６】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２７、
３７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。
〔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２７、
３７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。
【００４７】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。
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。
【００４８】この一実施例によれば、低域処理部５の適
応ノイズキャンセラ２４では、主要入力（Ｓ＋ｎ）が参
照入力（ｎ＊）に基づいて適応的に処理され、ノイズ成
分ｎの低減がなされる。また、高域処理部６の適応ノイ
ズキャンセラ３４では、主要入力（Ｓ＋ｎ）が参照入力
（ｎ＊）に基づいて適応的に処理され、ノイズ成分ｎの
低減がなされる。
応ノイズキャンセラ２４では、主要入力（Ｓ＋ｎ）が参
照入力（ｎ＊）に基づいて適応的に処理され、ノイズ成
分ｎの低減がなされる。また、高域処理部６の適応ノイ
ズキャンセラ３４では、主要入力（Ｓ＋ｎ）が参照入力
（ｎ＊）に基づいて適応的に処理され、ノイズ成分ｎの
低減がなされる。
【００４９】このように、低域と高域の帯域毎に適応処
理がなされノイズ低減がなされているので、低域と高域
の双方の出力の加算によって、全帯域にわたりノイズ成
分ｎの低減されている音声信号成分Ｓを得ることができ
る。
理がなされノイズ低減がなされているので、低域と高域
の双方の出力の加算によって、全帯域にわたりノイズ成
分ｎの低減されている音声信号成分Ｓを得ることができ
る。
【００５０】従って、ノイズが広い帯域にわたっていて
も、十分にノイズ成分ｎを低減させることが可能であ
り、十分なノイズ低減効果を得ることができる。
も、十分にノイズ成分ｎを低減させることが可能であ
り、十分なノイズ低減効果を得ることができる。
【００５１】また、所望のノイズ低減効果を得ようとす
る場合であっても、ハードウェアの規模が大きくなって
しまうことを防止でき、現在のＤＳＰを用いて構成する
ことが可能である。
る場合であっても、ハードウェアの規模が大きくなって
しまうことを防止でき、現在のＤＳＰを用いて構成する
ことが可能である。
【００５２】この一実施例では、変換手段の例として、
マイクロホン１、２を用いて説明しているが、これに限
定されるものではなく、例えば、音響−電気変換系、振
動−電気変換系等、任意のセンサを用いることができ
る。
マイクロホン１、２を用いて説明しているが、これに限
定されるものではなく、例えば、音響−電気変換系、振
動−電気変換系等、任意のセンサを用いることができ
る。
【００５３】そして、この一実施例では、低域処理部５
と高域処理部６の夫々に適応ノイズキャンセラ２４、３
４を設けている例を説明しているが、これに限定される
ものではなく、適応ノイズキャンセラを１つだけ設ける
こととし、時分割で帯域別の信号処理をおこなうように
しても良い。
と高域処理部６の夫々に適応ノイズキャンセラ２４、３
４を設けている例を説明しているが、これに限定される
ものではなく、適応ノイズキャンセラを１つだけ設ける
こととし、時分割で帯域別の信号処理をおこなうように
しても良い。
【００５４】更に、この一実施例に示されるＡ／Ｄ変換
回路３、４の位置は、図示の例に限定されるものではな
く、アンプ２１、２３、３１、３３の後段に配置するよ
うにしても良い。また、Ｄ／Ａ変換回路９の位置も図示
の例に限定されるものではなく、適応ノイズキャンセラ
２４、３４の後段側、或いはアンプ８の前段に配置する
ようにしても良い。
回路３、４の位置は、図示の例に限定されるものではな
く、アンプ２１、２３、３１、３３の後段に配置するよ
うにしても良い。また、Ｄ／Ａ変換回路９の位置も図示
の例に限定されるものではなく、適応ノイズキャンセラ
２４、３４の後段側、或いはアンプ８の前段に配置する
ようにしても良い。
【００５５】
【発明の効果】この発明にかかる適応処理装置によれ
ば、広い帯域にわたるノイズ成分であっても、ノイズ成
分を十分に低減させることが可能であるという効果があ
る。
ば、広い帯域にわたるノイズ成分であっても、ノイズ成
分を十分に低減させることが可能であるという効果があ
る。
【００５６】所望のノイズ低減効果を得ようとする場合
であっても、ハードウェアの規模が大きくなってしまう
ことを防止でき、現在のＤＳＰを用いて構成することが
可能であるという効果がある。
であっても、ハードウェアの規模が大きくなってしまう
ことを防止でき、現在のＤＳＰを用いて構成することが
可能であ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】主要入力中のノイズ成分の周波数スペクトラム
を示す図である。
を示す図である。
【図４】主要入力中のノイズ成分が帯域分割された後の
周波数スペクトラムを示す図である。
周波数スペクトラムを示す図である。
【図５】ノイズ低減効果を示す図である。
１、２ マイクロホン ５ 低域処理部 ６ 高域処理部 ７ 加算回路 ２０、２２ ローパスフイルタ ２１、２３、３１、３３ アンプ ２４、３４ 適応ノイズキャンセラ ２７、３７ 適応フイルタ ３０、３２ ハイパスフィルタ
Claims (1)
- 【請求項１】 外部の状態を検出して電気信号に変換す
る一対の変換手段と、 上記一対の変換手段から得られる一対の入力信号を異な
る複数の帯域に分割する手段と、 上記帯域毎に一方の入力信号を主要入力とし、他方の入
力信号を参照入力として適応処理を施す適応処理手段
と、 上記適応処理手段の夫々からの出力を加算する手段とを
備えてなる適応処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4616792A JPH05218805A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 適応処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4616792A JPH05218805A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 適応処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05218805A true JPH05218805A (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=12739464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4616792A Pending JPH05218805A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 適応処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05218805A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030018106A (ko) * | 2001-08-27 | 2003-03-06 | 컬쳐콤. 테크놀로지(마카오) 리미티드 | 사운드 신호 처리 방법 |
| WO2009037733A1 (ja) * | 2007-09-21 | 2009-03-26 | Fujitsu Limited | 能動消音装置および能動消音装置の制御方法 |
-
1992
- 1992-01-31 JP JP4616792A patent/JPH05218805A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030018106A (ko) * | 2001-08-27 | 2003-03-06 | 컬쳐콤. 테크놀로지(마카오) 리미티드 | 사운드 신호 처리 방법 |
| WO2009037733A1 (ja) * | 2007-09-21 | 2009-03-26 | Fujitsu Limited | 能動消音装置および能動消音装置の制御方法 |
| US8189800B2 (en) | 2007-09-21 | 2012-05-29 | Fujitsu Limited | Active silencer and method for controlling active silencer |
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