JPH05313674A - Noise reducing device - Google Patents

Noise reducing device

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Publication number
JPH05313674A
JPH05313674A JP14820992A JP14820992A JPH05313674A JP H05313674 A JPH05313674 A JP H05313674A JP 14820992 A JP14820992 A JP 14820992A JP 14820992 A JP14820992 A JP 14820992A JP H05313674 A JPH05313674 A JP H05313674A
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JP
Japan
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signal
noise
voice
converter
sound
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Pending
Application number
JP14820992A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Okubo
仁 大久保
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH05313674A publication Critical patent/JPH05313674A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain sufficient noise reduction effect with small-sized constitution. CONSTITUTION:A desired voice with which a noise is mixed is collected by a 1st sound collecting means 11 to obtain a 1st voice signal. A voice which has large correlation with the noise is collected by a 2nd sound gathering means 21 to obtain a 2nd voice signal. A digital adaptive filter circuit 30 approximates the 2nd voice signal to the noise in the 1st voice signal. The signal of the approximation result is subtracted from the 1st voice signal and the digital adaptive filter is adjusted so that the residue of the subtraction result becomes minimum, thereby reducing the noise in the 1st voice signal. Further, the noise in the 1st voice signal is reduced in the state of the analog signal with the 2nd voice signal which is not passed through the adaptive filter circuit 30.

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、デジタル適応フィル
タを用いた雑音低減装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a noise reduction device using a digital adaptive filter.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から適応型雑音低減回路として、図
9に示すような回路が知られている。図9において、1
は主要入力端子、2は参照入力端子であって、主要入力
端子1を通じて入力された信号は減算回路3に供給され
る。また、参照入力端子2を通じて入力された信号は適
応フィルタ回路4を介して減算回路3に供給される。そ
して、減算回路3の残差出力は、適応フィルタ回路4に
帰還されると共に、出力端子5に導出される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a circuit as shown in FIG. 9 has been known as an adaptive noise reduction circuit. In FIG. 9, 1
Is a main input terminal, 2 is a reference input terminal, and the signal input through the main input terminal 1 is supplied to the subtraction circuit 3. Further, the signal input through the reference input terminal 2 is supplied to the subtraction circuit 3 through the adaptive filter circuit 4. Then, the residual output of the subtraction circuit 3 is fed back to the adaptive filter circuit 4 and led to the output terminal 5.

【0003】この雑音低減回路においては、主要入力端
子1には、希望信号sと、これと無相関の雑音n0 とが
加算されたものが入力される。一方、参照入力端子2に
は、雑音n1 が入力される。この参照入力の雑音n1
は、希望信号とは無相関であるが、雑音n0 とは相関が
あるようにされている。
In this noise reduction circuit, the main input terminal 1 receives the desired signal s and the noise n0 uncorrelated with the desired signal s. On the other hand, noise n1 is input to the reference input terminal 2. Noise n1 of this reference input
Is uncorrelated with the desired signal, but is correlated with noise n0.

【0004】適応フィルタ回路4は、参照入力雑音n1
をフィルタリングして、雑音n0 に近似する信号yを出
力する。適応フィルタ回路4における適応のアルゴリズ
ムは、減算回路3の出力である減算出力(残差出力)e
を最小にするように働く。
The adaptive filter circuit 4 has a reference input noise n1.
Is filtered to output a signal y that approximates noise n0. The adaptive algorithm in the adaptive filter circuit 4 is the subtraction output (residual output) e which is the output of the subtraction circuit 3.
Works to minimize.

【0005】すなわち、今、s,n0 ,n1 ,yが統計
的に定常であり、平均値が0であると仮定すると残差出
力eは、 e=s+n0 −y となる。これを二乗したものの期待値は、sがn0 と、
また、yと無相関であるから、 E[e2 ]=E[s2 ]+E[(n0 −y)2 ]+2E[s(n0 −y)] =E[s2 ]+E[(n0 −y)2 ] となる。適応フィルタ回路4が収束するものとすれば、
適応フィルタ回路4は、E[e2 ]が最小になるように
調整されるものである。このとき、E[s2 ]は影響を
受けないので、 Emin [e2 ]=E[s2 ]+Emin [(n0 −y)2 ] となる。すなわち、E[e2 ]が最小化されることによ
ってE[(n0 −y)2]が最小化され、適応フィルタ
回路4の出力yは、雑音n0 の推定量になる。そして、
減算回路3からの出力の期待値は、希望信号sのみとな
る。すなわち、適応フィルタ回路4を調整して全出力パ
ワーを最小化することは、減算出力eが、希望音声信号
sの最小二乗推定値になることに等しい。
That is, assuming that s, n0, n1 and y are statistically stationary and the average value is 0, the residual output e is e = s + n0-y. The expected value of the square of this is that s is n0,
Also, because it is y uncorrelated, E [e 2] = E [s 2] + E [(n0 -y) 2] + 2E [s (n0 -y)] = E [s 2] + E [(n0 - y) 2 ]. Assuming that the adaptive filter circuit 4 converges,
The adaptive filter circuit 4 is adjusted so that E [e 2 ] is minimized. At this time, since E [s 2 ] is not affected, Emin [e 2 ] = E [s 2 ] + Emin [(n 0 -y) 2 ]. That, E E by [e 2] is minimized [(n0 -y) 2] is minimized, the output y of the adaptive filter circuit 4 becomes the estimated amount of noise n0. And
The expected value of the output from the subtraction circuit 3 is only the desired signal s. That is, adjusting the adaptive filter circuit 4 to minimize the total output power is equivalent to the subtraction output e becoming the least-squares estimated value of the desired speech signal s.

【0006】なお、適応フィルタ回路4で雑音を打ち消
す音声信号を得、この信号をスピーカやイヤホン、ヘド
ホンドライバなどに供給して、主要音声に音響的に加算
して雑音低減する構成とすることもできる。
It is also possible to obtain a voice signal for canceling noise by the adaptive filter circuit 4, supply this signal to a speaker, an earphone, a headphone driver, etc., and acoustically add it to the main voice to reduce noise. it can.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の適応
型雑音低減回路において、適応フィルタ回路4はアナロ
グ信号処理回路で実現する場合とデジタル信号処理回路
で実現する場合とが考えられる。しかし、アナログフィ
ルタ回路を使用する場合には、雑音信号の周波数が単一
周波数であれば、簡単なフィルタ回路で充分な雑音低減
効果を実現することが可能であるが、実際には周波数範
囲が広い雑音をフィルタ処理しなければならないので、
雑音低減効果を充分に得るフィルタ回路を構成すること
が困難であり、また、ノイズ源等の周囲の環境が変化す
ると、雑音低減量が低下する欠点があった。
By the way, in the above-mentioned adaptive noise reduction circuit, the adaptive filter circuit 4 may be realized by an analog signal processing circuit or a digital signal processing circuit. However, when using an analog filter circuit, if the frequency of the noise signal is a single frequency, it is possible to achieve a sufficient noise reduction effect with a simple filter circuit. Since we have to filter out wide noise,
It is difficult to construct a filter circuit that obtains a sufficient noise reduction effect, and the noise reduction amount decreases when the surrounding environment such as the noise source changes.

【0008】そこで、一般的にはデジタルフィルタが適
応フィルタに用いられるが、充分な低減効果を得ようと
すると、デジタルフィルタの規模が大きくなると共に、
装置が高価になってしまう。
Therefore, a digital filter is generally used as an adaptive filter, but if an attempt is made to obtain a sufficient reduction effect, the scale of the digital filter becomes large and
The device becomes expensive.

【0009】また、デジタルフィルタとしては、アンチ
エリアシング用のデジタルフィルタを使用するため、通
常、数十タップ相当の遅延時間が発生する。減算回路3
で信号処理により主要音声信号から適応フィルタ回路4
からの雑音を減算する場合には主要音声信号を適応フィ
ルタ回路での遅延分だけ遅延させるようにすればよい
が、前述したような音響的に雑音を低減させる装置で
は、主要音声を遅延させることができないので、適応フ
ィルタ回路での遅延時間だけ、雑音を打ち消す音声の再
生時点が遅れてしまう。したがって、充分な雑音低減効
果が得られなくなる。
Since a digital filter for anti-aliasing is used as the digital filter, a delay time corresponding to several tens of taps is usually generated. Subtraction circuit 3
Adaptive filter circuit 4 from the main audio signal by signal processing
When subtracting the noise from the main audio signal, the main audio signal may be delayed by the delay in the adaptive filter circuit. However, in the device for acoustically reducing noise as described above, the main audio signal should be delayed. Therefore, the playback time of the noise canceling voice is delayed by the delay time in the adaptive filter circuit. Therefore, a sufficient noise reduction effect cannot be obtained.

【0010】この発明は、以上の点にかんがみ、小型で
あって、しかも充分な雑音低減量を得ることができる雑
音低減装置を提供することを目的とする。
In view of the above points, an object of the present invention is to provide a noise reduction device which is small in size and which can obtain a sufficient noise reduction amount.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明による雑音低減装置は、後述の実施例の参
照符号を対応させると、雑音が混入した希望音声を収音
し、第1の音声信号に変換するための第1の収音手段1
1と、前記雑音と相関が大きい音声を収音し、第2の音
声信号に変換するための第2の収音手段21と、前記第
2の音声信号を前記第1の音声信号中の雑音に近似させ
るデジタル適応フィルタ30を備え、この近似結果の信
号を前記第1の音声信号から減算すると共に、その減算
結果の残差が最小になるようにデジタル適応フィルタ3
0を調整するようにして、前記第1の音声信号中の前記
雑音を低減させるデジタル処理手段と、アナログ信号の
状態で、前記適応フィルタを通っていない第2の音声信
号により前記第1の音声信号中の雑音を低減させるよう
にするアナログ処理手段13,23とを備える。
In order to solve the above-mentioned problems, the noise reduction device according to the present invention picks up a desired voice mixed with noise when the reference symbols of the embodiments described later are made to correspond, First sound collecting means 1 for converting into an audio signal
1, second sound collecting means 21 for collecting a voice having a large correlation with the noise and converting it into a second voice signal, and noise in the first voice signal for the second voice signal. A digital adaptive filter 30 for approximating to, and subtracting the signal of the approximation result from the first audio signal, and digital subtraction filter 3 so that the residual of the subtraction result is minimized.
0 for adjusting the first voice signal by digital processing means for reducing the noise in the first voice signal, and the second voice signal in the state of an analog signal not passing through the adaptive filter. And analog processing means 13 and 23 for reducing noise in the signal.

【0012】[0012]

【作用】上記のように構成したこの発明においては、デ
ジタル適応フィルタ30によるデジタル信号処理による
雑音低減に加えて、アナログ信号の状態で雑音低減が行
われる。
In the present invention constructed as described above, in addition to the noise reduction by the digital signal processing by the digital adaptive filter 30, the noise reduction is performed in the state of the analog signal.

【0013】[0013]

【実施例】以下、この発明による雑音低減装置のいくつ
かの実施例を図を参照しながら説明する。図1は、この
発明による雑音低減装置の一実施例で、11は希望音声
sを収音するための主要入力用マイクロホンである。こ
の主要入力用マイクロホン11で収音される音声には、
希望音声sと相関の無いあるいは少ない雑音n0 を含
む。また、21は、雑音n0 とは相関があるが希望音声
sとは相関の無いあるいは少ない雑音n1 を収音するた
めの参照入力用マイクロホンである。この目的のため、
参照入力用マイクロホン21は、例えば雑音源の近傍に
設置されたり、希望音声を収音しないように遮音などが
なされる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some embodiments of the noise reducing apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a noise reduction device according to the present invention, in which reference numeral 11 denotes a main input microphone for picking up a desired voice s. The sound picked up by the main input microphone 11 is
It includes noise n0 which is not correlated with the desired voice s or is small. Reference numeral 21 is a reference input microphone for picking up noise n1 which has a correlation with the noise n0 but has little or no correlation with the desired voice s. For this purpose
The reference input microphone 21 is installed, for example, in the vicinity of a noise source, or is sound-insulated so as not to pick up a desired voice.

【0014】主要入力用マイクロホン11により収音さ
れ、電気信号に変換されて得られた音声信号は、アンプ
12及びアナログ信号合成回路13を介してA/Dコン
バータ14に供給されて、デジタル信号に変換され、減
算回路15に供給される。
The voice signal picked up by the main input microphone 11 and converted into an electric signal is supplied to the A / D converter 14 via the amplifier 12 and the analog signal synthesizing circuit 13 to be converted into a digital signal. It is converted and supplied to the subtraction circuit 15.

【0015】また、参照入力用マイクロホン21により
収音され、電気信号に変換されて得られた信号は、アン
プ22を介してA/Dコンバータ24に供給されて、デ
ジタル信号に変換され、適応フィルタ回路30に供給さ
れる。そして、この適応フィルタ回路30の出力信号が
減算回路15に供給される。減算回路15の出力信号
は、適応フィルタ回路30に帰還されると共に、D/A
コンバータ16によりアナログ信号に戻され、出力端子
17に導出される。
The signal picked up by the reference input microphone 21 and converted into an electric signal is supplied to the A / D converter 24 via the amplifier 22, converted into a digital signal, and then subjected to an adaptive filter. It is supplied to the circuit 30. Then, the output signal of the adaptive filter circuit 30 is supplied to the subtraction circuit 15. The output signal of the subtraction circuit 15 is fed back to the adaptive filter circuit 30 and D / A
It is converted back into an analog signal by the converter 16 and led out to the output terminal 17.

【0016】適応フィルタ回路30では、以下に説明す
るように、主要入力音声中に含まれる雑音n0 に、参照
入力としての雑音n1 が近似するように制御され、その
結果、減算回路15では、主要入力用マイクロホン11
からの音声信号から雑音が減算されて除去され、減算回
路15からは雑音のない希望音声が得られるようにされ
る。すなわち、前述した適応型デジタル信号処理によ
り、主要音声から雑音が除去、低減されるものである。
In the adaptive filter circuit 30, as described below, the noise n0 contained in the main input speech is controlled so that the noise n1 as the reference input is approximated. Input microphone 11
Noise is subtracted and removed from the voice signal from, and the desired noise-free voice is obtained from the subtraction circuit 15. That is, noise is removed and reduced from the main voice by the adaptive digital signal processing described above.

【0017】デジタルフィルタを用いた適応フィルタ回
路30の一実施例を、適応のアルゴリズムとして、いわ
ゆるLMS(最小平均自乗)法を使用した場合の例を図
2に示す。
An embodiment of an adaptive filter circuit 30 using a digital filter is shown in FIG. 2, in which a so-called LMS (Least Mean Square) method is used as an adaptive algorithm.

【0018】図2に示すように、この例では、FIRフ
ィルタ型の適応線形結合器300を使用する。これは、
それぞれ単位サンプリング時間の遅延時間Z-1を有する
複数個の遅延回路DL1,DL2,……DLm(mは正
の整数)と、入力雑音n1 及び各遅延回路DL1,DL
2,……DLmの出力信号と加重係数との掛け算を行う
加重回路MX0,MX1,MX2,……MXmと、加重
回路MX0〜MXmの出力を加算する加算回路310を
備える。加算回路310の出力はyである。
As shown in FIG. 2, an FIR filter type adaptive linear combiner 300 is used in this example. this is,
A plurality of delay circuits DL1, DL2, ... DLm (m is a positive integer) each having a delay time Z −1 of a unit sampling time, input noise n1 and each delay circuit DL1, DL
2, ... DLm is provided with weighting circuits MX0, MX1, MX2, ... MXm for multiplying the output signal of DLm by a weighting coefficient, and an adder circuit 310 for adding the outputs of the weighting circuits MX0 to MXm. The output of the adder circuit 310 is y.

【0019】加重回路MX0〜MXmに供給する加重係
数は、例えばマイクロコンピュータからなるLMS演算
回路320で、減算回路15からの残差信号eに基づい
て形成される。このLMS演算回路320で実行される
アルゴリズムは、次のようになる。
The weighting coefficients supplied to the weighting circuits MX0 to MXm are formed on the basis of the residual signal e from the subtraction circuit 15 in the LMS arithmetic circuit 320 composed of, for example, a microcomputer. The algorithm executed by the LMS arithmetic circuit 320 is as follows.

【0020】今、時刻k における入力ベクトルXk を、
図2にも示すように、 Xk =[x0k1k2k ・・・xmkT とし、出力をyk 、加重係数をwjk(j=0,1,2,…m )と
すると、入出力の関係は、次の数1に示すように、
Now, the input vector X k at time k is
As shown in FIG. 2, X k = [x 0k x 1k x 2k ··· x mk] is T, the output y k, the weighting coefficient w jk (j = 0,1,2, ... m) and Then, the relationship of input and output is as shown in the following Equation 1.

【0021】[0021]

【数1】 となる。[Equation 1] Becomes

【0022】そして、時刻k における加重ベクトルWk
を、 Wk =[w0k1k2k ・・・wmkT と定義すれば、入出力関係は、 yk =Xk T ・Wk で与えられる。希望の応答をdk とすれば、出力との誤
差ek は次のように表される。 ek =dk −yk =dk −Xk T ・Wk LMS法では、加重ベクトルの更新を、 Wk+1 =Wk +2μ・ek ・Xk なる式により行っていく。ここで、μは適応の速度と安
定性を決める利得因子(ステップゲイン)である。
Then, the weight vector W k at time k
Is defined as W k = [w 0k w 1k w 2k ... w mk ] T , the input / output relationship is given by y k = X k T · W k . If the desired response is d k , the error e k from the output is expressed as follows. e k = d k −y k = d k −X k T · W k In the LMS method, the weight vector is updated by the formula W k + 1 = W k +2 μ · e k · X k . Here, μ is a gain factor (step gain) that determines the speed and stability of adaptation.

【0023】こうして、出力端子17には、雑音n0 が
除去された、主として希望音声からなる音声信号が得ら
れる。しかし、この適応デジタルフィルタ回路のみから
なる構成では、デジタルフィルタの規模を大きくしない
と、充分な雑音低減効果が期待できない。そこで、この
発明では、適応デジタル信号処理回路に加えて、アナロ
グ雑音低減回路を付加する。
In this way, at the output terminal 17, a voice signal mainly consisting of the desired voice from which the noise n0 is removed can be obtained. However, in the configuration including only the adaptive digital filter circuit, a sufficient noise reduction effect cannot be expected unless the scale of the digital filter is increased. Therefore, in the present invention, an analog noise reduction circuit is added in addition to the adaptive digital signal processing circuit.

【0024】すなわち、アンプ22を通じた雑音n1
は、ゲイン及び位相コントローラ23に供給されて、ア
ンプ12からの信号中の雑音n0 とゲインが等しく、位
相が反転したものとなるように調整された後、合成回路
13に供給される。したがって、合成回路13では、ア
ンプ12からの主要音声中からアナログ信号処理により
雑音n0 が除去されるように働く。アンプ12及び22
の出力信号間には、遅延が無いので、有効に雑音低減が
行われる。
That is, the noise n1 through the amplifier 22
Is supplied to the gain and phase controller 23, adjusted so that the noise n0 in the signal from the amplifier 12 has the same gain and the phase is inverted, and then supplied to the synthesizing circuit 13. Therefore, the synthesizing circuit 13 works so that the noise n0 is removed from the main voice from the amplifier 12 by analog signal processing. Amplifiers 12 and 22
Since there is no delay between the output signals of, noise is effectively reduced.

【0025】この場合、ゲイン及び位相コントローラ2
3は、出力端子17に得られる出力音声信号あるいは合
成回路13の出力音声信号中の雑音成分が最も減少する
ように調整される。この調整は、雑音源が定まったもの
である場合には、予め行っておき、その調整状態で固定
しておくことができる。もちろん、いわゆる半固定の状
態としておき、状況に応じて調整をし直すことができる
ようにしておいてもよい。
In this case, the gain and phase controller 2
3 is adjusted so that the noise component in the output audio signal obtained at the output terminal 17 or the output audio signal of the synthesizing circuit 13 is most reduced. If the noise source is fixed, this adjustment can be performed in advance and fixed in the adjusted state. Of course, the so-called semi-fixed state may be set so that the adjustment can be performed again depending on the situation.

【0026】以上のようにして、この発明によれば、適
応デジタル処理による雑音低減に加えて、アナログ信号
処理による雑音低減処理を行うようにしたので、デジタ
ルフィルタの規模が小さく、雑音低減効果が、これだけ
では充分でない場合においても、アナログ信号処理によ
りさらなる雑音低減が行われ、充分な雑音低減効果を得
ることができる。
As described above, according to the present invention, in addition to the noise reduction by the adaptive digital processing, the noise reduction processing by the analog signal processing is performed, so that the scale of the digital filter is small and the noise reduction effect is obtained. Even when this is not enough, the analog signal processing can further reduce the noise, and a sufficient noise reduction effect can be obtained.

【0027】なお、ゲイン及び位相コントローラ23
を、雑音n1 のゲイン及び位相が主要入力中の雑音n0
と一致するように調整し、合成回路13で、主要入力音
声信号中からゲイン及び位相コントローラ23の出力を
差し引くようにしてもよい。
The gain and phase controller 23
Is the noise n0 in the main input when the gain and phase of the noise n1 are
The output of the gain and phase controller 23 may be subtracted from the main input audio signal in the synthesizing circuit 13 by adjusting so that

【0028】また、図1の構成において、D/Aコンバ
ータ16を介さずにデジタル信号のままで音声信号を出
力するようにしてもよい。また、適応フィルタ回路30
での適応処理のための演算に要する時間遅れや適応フィ
ルタ回路での伝播時間その他の時間遅延を補償するため
に、A/Dコンバータ14と減算回路15との間に遅延
回路を設けるようにしてもよい。
In the configuration of FIG. 1, the audio signal may be output as a digital signal without passing through the D / A converter 16. In addition, the adaptive filter circuit 30
A delay circuit is provided between the A / D converter 14 and the subtraction circuit 15 in order to compensate for the time delay required for the calculation for the adaptive processing in the above, the propagation time in the adaptive filter circuit and other time delays. Good.

【0029】図1の例では、アナログ信号処理をこの発
明の雑音低減装置の入力側で行ったが、アナログ信号処
理は、雑音低減装置の出力側で行なうこともできる。図
3は、その場合の第1の実施例で、アンプ12を通じた
主要音声信号は、直接、A/Dコンバータ14に供給さ
れる。そして、D/Aコンバータ16の出力端と出力端
子17との間に合成回路26が設けられる。また、アン
プ22を通じた雑音n1 は、ゲイン及び位相コントロー
ラ25に供給されて、D/Aコンバータ16からの音声
信号中の雑音とゲインが等しく、位相が反転したものと
なるように調整された後、合成回路26に供給される。
In the example of FIG. 1, the analog signal processing is performed on the input side of the noise reducing device of the present invention, but the analog signal processing can also be performed on the output side of the noise reducing device. FIG. 3 shows the first embodiment in that case, and the main audio signal through the amplifier 12 is directly supplied to the A / D converter 14. Then, a combining circuit 26 is provided between the output terminal of the D / A converter 16 and the output terminal 17. Further, the noise n1 that has passed through the amplifier 22 is supplied to the gain and phase controller 25, and is adjusted so that the noise in the audio signal from the D / A converter 16 is equal to the gain and the phase is inverted. , To the synthesis circuit 26.

【0030】したがって、合成回路26では、アナログ
信号処理により主要音声中から雑音が除去されるように
働く。A/Dコンバータ14及びD/Aコンバータ16
での遅延は、デジタルフィルタでの遅延に比べて小さい
ので、これを無視すると、合成回路26で合成される両
アナログ信号には、遅延がほとんど無いので、有効に雑
音低減が行われる。
Therefore, the synthesizing circuit 26 works so as to remove noise from the main voice by analog signal processing. A / D converter 14 and D / A converter 16
Since the delay at 1 is smaller than the delay at the digital filter, if this is ignored, both analog signals synthesized by the synthesis circuit 26 have almost no delay, so that noise reduction is effectively performed.

【0031】そして、この例の場合には、デジタル適応
フィルタ回路30に入力する残差eとしては、合成回路
26の出力がA/Dコンバータ27によりデジタル信号
に変換されて供給され、この残差eに応じてデジタル適
応処理の加重係数wjkが更新される。
In the case of this example, as the residual e input to the digital adaptive filter circuit 30, the output of the synthesizing circuit 26 is converted into a digital signal by the A / D converter 27 and is supplied. The weighting coefficient w jk of the digital adaptive processing is updated according to e.

【0032】図4は、アナログ信号処理を雑音低減装置
の出力側で行なう場合の例の第2の実施例で、図3の例
との差異は、デジタル適応フィルタ回路30に入力する
残差eとして、どの信号を使用するかである。すなわ
ち、この例の場合には、減算回路15の出力が残差eと
して適応フィルタ回路30に入力され、この残差eに応
じてデジタル適応処理の加重係数wjkが更新される。
FIG. 4 shows a second embodiment of an example in which analog signal processing is performed on the output side of the noise reduction device. The difference from the example of FIG. Which signal to use? That is, in the case of this example, the output of the subtraction circuit 15 is input to the adaptive filter circuit 30 as the residual e, and the weighting coefficient w jk of the digital adaptive processing is updated according to this residual e.

【0033】なお、図3及び図4の例の場合も、ゲイン
及び位相コントローラ25を、雑音n1 のゲイン及び位
相が、D/Aコンバータ16の出力中の雑音と一致する
ように調整し、合成回路26で、このゲイン及び位相コ
ントローラ23の出力を、主要入力音声信号中から差し
引くようにしてもよい。
3 and 4, the gain and phase controller 25 is adjusted so that the gain and phase of the noise n1 match the noise in the output of the D / A converter 16, and the gain and phase are combined. The circuit 26 may subtract the output of the gain and phase controller 23 from the main input audio signal.

【0034】図5〜図7は、図3の構成例の雑音低減効
果を実験で確認したデータを示すものである。図5は、
主要入力用マイクロホン11の出力信号の周波数スペク
トル分布を示しており、雑音が含まれている。図6は、
アナログ信号処理を行なわない場合、つまり適応フィル
タ回路30のみによるデジタル信号処理だけによる雑音
低減を行なったときの装置の出力信号のスペクトル分布
を示しており、ほとんどの雑音は除去されて雑音低減さ
れているが、若干の雑音は残留している。図7は、図3
の構成の雑音低減装置の出力端子17に得られた信号の
スペクトル分布を示しており、充分な雑音低減効果が得
られていることが分かる。
5 to 7 show data obtained by confirming the noise reduction effect of the configuration example of FIG. 3 by experiments. Figure 5
The frequency spectrum distribution of the output signal of the main input microphone 11 is shown, and noise is included. Figure 6
It shows the spectral distribution of the output signal of the device when analog signal processing is not performed, that is, when noise reduction is performed only by digital signal processing only by the adaptive filter circuit 30, and most noise is removed and noise is reduced. However, some noise remains. FIG. 7 shows FIG.
The spectrum distribution of the signal obtained at the output terminal 17 of the noise reduction device having the above configuration is shown, and it can be seen that a sufficient noise reduction effect is obtained.

【0035】次に、ヘッドホンの構成としたこの発明に
よる雑音低減装置の実施例を、図8に示す。この例のヘ
ッドホンは、左右両耳用であるが、図8は、一方の耳に
対するヘッドホン部分を示している。他方の耳に対する
ヘッドホン部分も全く同様に構成されている。
Next, FIG. 8 shows an embodiment of a noise reduction device according to the present invention having a headphone structure. The headphones of this example are for both left and right ears, but FIG. 8 shows the headphones for one ear. The headphone portion for the other ear has the same structure.

【0036】この例の場合の希望音声は、無音であっ
て、主要入力音声は存在しない。そして、41は外部の
雑音を収音するための音響−電気変換器例えばマイクロ
ホンで、その出力音声信号はアンプ42を介してA/D
コンバータ43に供給され、デジタル信号に変換され、
適応フィルタ回路30に供給される。この適応フィルタ
回路30の出力信号はD/Aコンバータ44にてアナロ
グ信号に変換される。そして、このアナログ信号が合成
回路45を介してヘッドホンドライバ46に供給され
て、電気−音響変換器としてのヘッドホンユニット47
が駆動され、このヘッドホンユニット47から雑音を打
ち消す音が、ヘッドホンが耳に装着されたときにヘッド
ホンと耳との間で形成される空間52に放音される。こ
れにより、雑音が低減されて、前記空間52では無音と
なるようにされる。
In the case of this example, the desired voice is silent, and the main input voice does not exist. Reference numeral 41 is an acoustic-electrical converter, for example, a microphone for picking up external noise, whose output audio signal is A / D via an amplifier 42.
It is supplied to the converter 43 and converted into a digital signal,
It is supplied to the adaptive filter circuit 30. The output signal of the adaptive filter circuit 30 is converted into an analog signal by the D / A converter 44. Then, this analog signal is supplied to the headphone driver 46 via the synthesis circuit 45, and the headphone unit 47 as an electro-acoustic converter is supplied.
Is driven, and a noise canceling noise is emitted from the headphone unit 47 to the space 52 formed between the headphones when the headphones are attached to the ears. As a result, noise is reduced so that the space 52 becomes silent.

【0037】そして、この空間52での雑音残差が音響
−電気変換器例えばマイクロホン48により収音され
る。このマイクロホン48の出力信号はアンプ49を介
してA/Dコンバータ50に供給されてデジタル信号に
変換され、これが適応フィルタ回路30に供給される。
適応フィルタ回路30は、前述したようにして雑音残差
が零になるように適応動作を行なう。
Then, the noise residual in this space 52 is picked up by an acoustic-electrical converter such as the microphone 48. The output signal of the microphone 48 is supplied to the A / D converter 50 via the amplifier 49 and converted into a digital signal, which is supplied to the adaptive filter circuit 30.
The adaptive filter circuit 30 performs the adaptive operation so that the noise residual becomes zero as described above.

【0038】そして、この例では、以上のデジタル適応
処理だけでなく、アナログ信号処理が付加される。すな
わち、アンプ42の出力信号はゲイン及び位相コントロ
ーラ51に供給されて、ゲイン及び位相が調整された
後、合成回路45に供給され、雑音を打ち消す音に加算
されてヘッドホンユニット47から放音される。ゲイン
及び位相コントローラ51は、雑音残差が零になるよう
に調整される。
In this example, analog signal processing is added in addition to the above digital adaptive processing. That is, the output signal of the amplifier 42 is supplied to the gain and phase controller 51, the gain and the phase are adjusted, and then supplied to the synthesis circuit 45, added to the noise canceling sound, and emitted from the headphone unit 47. .. The gain and phase controller 51 is adjusted so that the noise residual becomes zero.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、デジタル適応処理による雑音低減に加えてアナログ
信号処理による雑音低減を行うようにしたので、デジタ
ルフィルタの規模が小さく、雑音低減効果が、これだけ
では充分でない場合においても、アナログ信号処理によ
りさらなる雑音低減が行われ、充分な雑音低減効果を期
待することができる。したがって、デジタルフィルタの
規模は小さくてよい。
As described above, according to the present invention, noise reduction is performed by analog signal processing in addition to noise reduction by digital adaptive processing. Therefore, the scale of the digital filter is small and the noise reduction effect is reduced. Even if this is not enough, the noise reduction is further performed by the analog signal processing, and a sufficient noise reduction effect can be expected. Therefore, the scale of the digital filter may be small.

【0040】また、適応デジタル信号処理による雑音低
減効果が現れていないときでも、アナログ信号処理によ
る雑音低減効果が期待できる。そして、音響的に雑音低
減を行うシステムにおいても、アナログ信号処理におい
ては遅延の影響は無いので、充分な雑音低減効果が得ら
れる。
Even when the noise reduction effect of the adaptive digital signal processing does not appear, the noise reduction effect of the analog signal processing can be expected. Also, even in a system that acoustically reduces noise, there is no delay effect in analog signal processing, so a sufficient noise reduction effect can be obtained.

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

【図1】この発明による雑音低減装置の一実施例のブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a noise reduction device according to the present invention.

【図2】適応フィルタ回路の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of an adaptive filter circuit.

【図3】この発明による雑音低減装置の他の実施例のブ
ロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of another embodiment of the noise reduction device according to the present invention.

【図4】この発明による雑音低減装置のさらに他の実施
例のブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram of still another embodiment of the noise reduction device according to the present invention.

【図5】図3の例における主要入力用マイクロホンの出
力信号のスペクトル分布を示す図である。
5 is a diagram showing a spectral distribution of an output signal of a main input microphone in the example of FIG.

【図6】デジタル適応処理のみによる雑音低減出力信号
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a noise-reduced output signal only by digital adaptive processing.

【図7】図3の例における出力端子に得られる出力信号
のスペクトル分布を示す図である。
7 is a diagram showing a spectral distribution of an output signal obtained at the output terminal in the example of FIG.

【図8】この発明の他の実施例のブロック図である。FIG. 8 is a block diagram of another embodiment of the present invention.

【図9】従来の雑音低減装置の一例を説明するための図
である。
FIG. 9 is a diagram for explaining an example of a conventional noise reduction device.

【符号の説明】 11,21 第1及び第2のマイクロホン 13,26,45 合成回路 14,24,27 A/Dコンバータ 15 減算回路 16 D/Aコンバータ 23,25,51 ゲイン及び位相コントローラ 30 適応フィルタ回路 41 雑音収音用マイクロホン 47 ヘッドホンユニット 48 残差収音用マイクロホン[Description of Reference Signs] 11,21 First and second microphones 13,26,45 Synthesizing circuit 14,24,27 A / D converter 15 Subtracting circuit 16 D / A converter 23,25,51 Gain and phase controller 30 Adaptation Filter circuit 41 Noise pickup microphone 47 Headphone unit 48 Residual pickup microphone

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 雑音が混入した希望音声を収音し、第1
の音声信号に変換するための第1の収音手段と、 前記雑音と相関が大きい音声を収音し、第2の音声信号
に変換するための第2の収音手段と、 前記第2の音声信号を前記第1の音声信号中の雑音に近
似させるデジタル適応フィルタを備え、この近似結果の
信号を前記第1の音声信号から減算すると共に、その減
算結果の残差が最小になるように前記デジタル適応フィ
ルタを調整するようにして、前記第1の音声信号中の前
記雑音を低減させるデジタル処理系と、 アナログ信号の状態で、前記適応フィルタを通っていな
い第2の音声信号により前記第1の音声信号中の雑音を
低減させるようにするアナログ処理系とを備える雑音低
減装置。
1. A desired voice containing noise is picked up, and a first voice is collected.
First sound collecting means for converting into a sound signal, second sound collecting means for collecting a sound having a large correlation with the noise and converting into a second sound signal, and the second sound collecting means. A digital adaptive filter for approximating a voice signal to noise in the first voice signal is provided, and the signal of the approximation result is subtracted from the first voice signal so that the residual of the subtraction result is minimized. A digital processing system for adjusting the digital adaptive filter to reduce the noise in the first audio signal; and a second audio signal that has not passed through the adaptive filter in an analog signal state. 1. A noise reduction device comprising an analog processing system for reducing noise in the audio signal of 1.
【請求項2】 雑音が混入した希望音声を収音し、第1
の音声信号に変換するための第1の収音手段と、 前記雑音と相関が大きい音声を収音し、第2の音声信号
に変換するための第2の収音手段と、 アナログ信号の状態で、前記第2の音声信号を前記第1
の音声信号から差し引くようにする第1の演算手段と、 前記第1の演算手段からの音声信号をデジタル信号に変
換する第1のA/Dコンバータと、 前記第2の音声信号をデジタル信号に変換する第2のA
/Dコンバータと、 前記第2のA/Dコンバータからの音声信号を前記第1
の音声信号中の雑音に近似させるためのデジタル適応フ
ィルタと、 前記第1のA/Dコンバータの出力音声信号から前記近
似した雑音信号を差し引いて前記第1の音声信号中の雑
音を低減させる第2の演算手段とを備え、 前記雑音の残差が最小になるように前記デジタル適応フ
ィルタを調整するようにしてなる雑音低減装置。
2. A desired voice containing noise is picked up, and the first voice is collected.
First sound collecting means for converting into a sound signal, second sound collecting means for collecting sound having a high correlation with the noise and converting into a second sound signal, and state of analog signal Then, the second audio signal is transmitted to the first audio signal.
Calculating means for subtracting the audio signal from the first arithmetic means, a first A / D converter converting the audio signal from the first calculating means into a digital signal, and the second audio signal into a digital signal. Second A to convert
/ D converter, and the audio signal from the second A / D converter to the first
A digital adaptive filter for approximating the noise in the voice signal, and reducing the noise in the first voice signal by subtracting the approximated noise signal from the output voice signal of the first A / D converter. A noise reducing device comprising: two calculating means, and adjusting the digital adaptive filter so that the residual of the noise is minimized.
【請求項3】 雑音が混入した希望音声を収音し、第1
の音声信号に変換するための第1の収音手段と、 前記雑音と相関が大きい音声を収音し、第2の音声信号
に変換するための第2の収音手段と、 前記第1の音声信号をデジタル信号に変換する第1のA
/Dコンバータと、 前記第2の音声信号をデジタル信号に変換する第2のA
/Dコンバータと、 前記第2のA/Dコンバータからの音声信号を前記第1
の音声信号中の雑音に近似させるためのデジタル適応フ
ィルタと、 前記第1のA/Dコンバータの出力音声信号から前記近
似した雑音信号を差し引いて前記第1の音声信号中の雑
音を低減させる第1の演算手段と、 前記第1の演算手段の出力信号をアナログ信号に変換す
るD/Aコンバータと、 前記D/Aコンバータの出力信号から前記第2の音声信
号を差し引くようにする第2の演算手段とを備え、 前記雑音の残差が最小になるように前記デジタル適応フ
ィルタを調整するようにしてなる雑音低減装置。
3. A desired voice mixed with noise is picked up, and the first voice is collected.
First sound collecting means for converting into a sound signal, second sound collecting means for collecting sound having a large correlation with the noise, and converting into a second sound signal, the first sound collecting means First A for converting audio signal to digital signal
/ D converter, and a second A for converting the second audio signal to a digital signal
/ D converter, and the audio signal from the second A / D converter to the first
A digital adaptive filter for approximating the noise in the voice signal, and reducing the noise in the first voice signal by subtracting the approximated noise signal from the output voice signal of the first A / D converter. A first arithmetic means, a D / A converter for converting an output signal of the first arithmetic means into an analog signal, and a second audio signal subtracting the second audio signal from the output signal of the D / A converter. A noise reduction device comprising a computing means and adjusting the digital adaptive filter so that the residual of the noise is minimized.
【請求項4】 雑音を収音して音声信号に変換する第1
の収音手段と、 前記第1の音声信号をデジタル信号に変換するA/Dコ
ンバータと、 このA/Dコンバータからの音声信号を前記雑音に近似
させるためのデジタル適応フィルタと、 このデジタル適応フィルタの出力をアナログ信号に変換
するD/Aコンバータと、 前記第1の収音手段からの音声信号のゲイン及び位相を
制御するアナログ処理回路と、 このアナログ処理回路の出力信号と、前記D/Aコンバ
ータの出力信号とを合成する合成手段と、 この合成手段の出力が供給され、雑音を打ち消す音声を
再生する電気−音響変換手段と、 この電気−音響変換手段の再生音響空間での雑音残差を
収音する第2の収音手段とを備え、 前記第2の収音手段で収音する雑音残差が最小になるよ
うに前記デジタル適応フィルタを調整するようにしてな
る雑音低減装置。
4. A first method for collecting noise and converting it into an audio signal.
Sound collecting means, an A / D converter for converting the first audio signal into a digital signal, a digital adaptive filter for approximating the audio signal from the A / D converter to the noise, and the digital adaptive filter D / A converter that converts the output of the analog output into an analog signal, an analog processing circuit that controls the gain and phase of the audio signal from the first sound collecting means, an output signal of this analog processing circuit, and the D / A A synthesizing means for synthesizing the output signal of the converter, an electro-acoustic converting means for reproducing a voice that cancels noise by being supplied with the output of the synthesizing means, and a noise residual in a reproduced acoustic space of the electro-acoustic converting means. A second sound collecting means for collecting the sound, and the digital adaptive filter is adjusted so that a noise residual collected by the second sound collecting means is minimized. Noise reduction apparatus comprising.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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