JPH05344011A - 雑音低減方法及び装置 - Google Patents
雑音低減方法及び装置Info
- Publication number
- JPH05344011A JPH05344011A JP4170180A JP17018092A JPH05344011A JP H05344011 A JPH05344011 A JP H05344011A JP 4170180 A JP4170180 A JP 4170180A JP 17018092 A JP17018092 A JP 17018092A JP H05344011 A JPH05344011 A JP H05344011A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- noise
- input signal
- frequency characteristic
- main input
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 適応型雑音低減装置において、雑音低減量を
拡大する。 【構成】 周波数特性修正手段１４で、主要入力信号中
の雑音信号に含まれる各周波数成分のスペクトラムレベ
ルがほぼ等しくなるように、主要入力信号の周波数特性
を修正する。周波数特性修正手段２４で、参照入力とし
ての雑音信号に含まれる各周波数成分のスペクトラムレ
ベルがほぼ等しくなるように、雑音信号の周波数特性を
修正する。参照入力信号から、主要入力信号中の雑音信
号に近似する信号を得る適応フィルタ回路２５を設け
る。修正手段１４からの主要入力信号と、適応フィルタ
回路２５からの雑音信号に近似する信号とを、合成回路
１６で合成する。合成手段１６の出力信号が適応フィル
タ回路２５に供給され、合成手段１６の出力信号の出力
パワーが最小になるように、この適応フィルタ回路２５
が調整される。
拡大する。 【構成】 周波数特性修正手段１４で、主要入力信号中
の雑音信号に含まれる各周波数成分のスペクトラムレベ
ルがほぼ等しくなるように、主要入力信号の周波数特性
を修正する。周波数特性修正手段２４で、参照入力とし
ての雑音信号に含まれる各周波数成分のスペクトラムレ
ベルがほぼ等しくなるように、雑音信号の周波数特性を
修正する。参照入力信号から、主要入力信号中の雑音信
号に近似する信号を得る適応フィルタ回路２５を設け
る。修正手段１４からの主要入力信号と、適応フィルタ
回路２５からの雑音信号に近似する信号とを、合成回路
１６で合成する。合成手段１６の出力信号が適応フィル
タ回路２５に供給され、合成手段１６の出力信号の出力
パワーが最小になるように、この適応フィルタ回路２５
が調整される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、適応型の雑音低減方
法及び装置に関する。
法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から適応型雑音低減装置として、図
３に示すような回路が知られている。図３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遅延回路３を介して合
成回路４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５を介して合成回
路４に供給され、遅延回路３からの信号から減算され
る。この合成回路４の出力は、適応フィルタ回路５に帰
還されると共に、出力端子６に導出される。
３に示すような回路が知られている。図３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遅延回路３を介して合
成回路４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５を介して合成回
路４に供給され、遅延回路３からの信号から減算され
る。この合成回路４の出力は、適応フィルタ回路５に帰
還されると共に、出力端子６に導出される。
【０００３】この雑音低減装置においては、主要入力端
子１には、希望信号ｓと、これと無相関の雑音信号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、雑音信号ｎ1 が入力される。この参照入力の雑
音信号ｎ1 は、希望信号とは無相関であるが、雑音信号
ｎ0 とは相関があるようにされている。
子１には、希望信号ｓと、これと無相関の雑音信号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、雑音信号ｎ1 が入力される。この参照入力の雑
音信号ｎ1 は、希望信号とは無相関であるが、雑音信号
ｎ0 とは相関があるようにされている。
【０００４】適応フィルタ回路５は、参照入力雑音信号
ｎ1 をフィルタリングして、雑音信号ｎ0 に近似する信
号ｙを出力する。この適応フィルタ回路５の出力信号ｙ
として、雑音信号ｎ0 と逆相、等振幅の信号を得るよう
にすることもできる。遅延回路３は、適応フィルタ回路
５での処理時間を考慮して、減算処理する信号の時間合
わせをするためのものである。
ｎ1 をフィルタリングして、雑音信号ｎ0 に近似する信
号ｙを出力する。この適応フィルタ回路５の出力信号ｙ
として、雑音信号ｎ0 と逆相、等振幅の信号を得るよう
にすることもできる。遅延回路３は、適応フィルタ回路
５での処理時間を考慮して、減算処理する信号の時間合
わせをするためのものである。
【０００５】適応フィルタ回路５における適応のアルゴ
リズムは、合成回路４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。すなわち、今、ｓ，ｎ
0 ，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５が収束するものとすれば、
適応フィルタ回路５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５の出力ｙは、雑音信号ｎ0 の推定量になる。そし
て、合成回路４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５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。
リズムは、合成回路４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。すなわち、今、ｓ，ｎ
0 ，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５が収束するものとすれば、
適応フィルタ回路５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５の出力ｙは、雑音信号ｎ0 の推定量になる。そし
て、合成回路４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５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。
【０００６】なお、適応フィルタ回路５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
する場合の、いずれでも可能である。適応フィルタ回路
５を、デジタルフィルタを用いて実現した場合の例を図
４に示す。この例は、適応のアルゴリズムとして、いわ
ゆるＬＭＳ（最小平均自乗）法を使用する。
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
する場合の、いずれでも可能である。適応フィルタ回路
５を、デジタルフィルタを用いて実現した場合の例を図
４に示す。この例は、適応のアルゴリズムとして、いわ
ゆるＬＭＳ（最小平均自乗）法を使用する。
【０００７】図４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。
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。
【０００８】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、合成回路４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。
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、合成回路４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。
【０００９】今、時刻k における入力ベクトルＸk を、
図４にも示すように、 Ｘk ＝［ｘ0k ｘ1k ｘ2k ・・・ｘmk］T 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、
図４にも示すように、 Ｘk ＝［ｘ0k ｘ1k ｘ2k ・・・ｘmk］T 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、
【００１０】
【数１】 となる。
【００１１】そして、時刻k における加重ベクトルＷk
を、 Ｗk ＝［ｗ0k ｗ1k ｗ2k ・・・ｗmk］T と定義すれば、入出力関係は、 ｙk ＝Ｘk T ・Ｗk で与えられる。ここで、希望の応答をｄk とすれば、残
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 … （ａ） なる式（ａ）により順次行っていく。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。
を、 Ｗk ＝［ｗ0k ｗ1k ｗ2k ・・・ｗmk］T と定義すれば、入出力関係は、 ｙk ＝Ｘk T ・Ｗk で与えられる。ここで、希望の応答をｄk とすれば、残
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 … （ａ） なる式（ａ）により順次行っていく。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。
【００１２】合成回路４が音響合成手段となる場合もあ
る。すなわち、適応フィルタ回路５で、雑音と逆相、等
振幅の雑音打ち消し音声信号−ｙ形成し、これをスピー
カなどに供給して、主要音声に音響的に加算して雑音低
減する構成とする。この場合の残差ｅは、残差検出用マ
イクロホンで収音することなる。
る。すなわち、適応フィルタ回路５で、雑音と逆相、等
振幅の雑音打ち消し音声信号−ｙ形成し、これをスピー
カなどに供給して、主要音声に音響的に加算して雑音低
減する構成とする。この場合の残差ｅは、残差検出用マ
イクロホンで収音することなる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、発明者等
は、この種の適応アルゴリズムを使用した適応型雑音低
減装置において、雑音信号に含まれる複数の周波数成分
のスペクトラムレベルに差があると、各周波数成分毎に
雑音低減量が異なり、スペクトラムレベルの低い周波数
成分ほど低減効果が低い現象を確認した。すなわち、発
明者等は、雑音信号として例えば１３０Ｈｚ、１４０Ｈ
ｚの等レベルの正弦波に、僅かなレベルの例えば２７０
Ｈｚの正弦波を加えたものを使用し、これを主要入力と
参照入力に加えて適応雑音低減の実験を行ったところ、
前２音は十分に低減されたが、２７０Ｈｚの正弦波はほ
とんど残ってしまう結果を得た。
は、この種の適応アルゴリズムを使用した適応型雑音低
減装置において、雑音信号に含まれる複数の周波数成分
のスペクトラムレベルに差があると、各周波数成分毎に
雑音低減量が異なり、スペクトラムレベルの低い周波数
成分ほど低減効果が低い現象を確認した。すなわち、発
明者等は、雑音信号として例えば１３０Ｈｚ、１４０Ｈ
ｚの等レベルの正弦波に、僅かなレベルの例えば２７０
Ｈｚの正弦波を加えたものを使用し、これを主要入力と
参照入力に加えて適応雑音低減の実験を行ったところ、
前２音は十分に低減されたが、２７０Ｈｚの正弦波はほ
とんど残ってしまう結果を得た。
【００１４】この現象の原因は、前記の適応雑音低減装
置においては、残差出力パワーが最小になるように適応
アルゴリズムが働くもので、一般的に、参照入力信号の
主要なスペクトルを主体に雑音低減する性質があること
によると考えられる。
置においては、残差出力パワーが最小になるように適応
アルゴリズムが働くもので、一般的に、参照入力信号の
主要なスペクトルを主体に雑音低減する性質があること
によると考えられる。
【００１５】すなわち、例えばＬＭＳ適応アルゴリズム
は、前述した式（ａ）にしたがってＦＩＲデジタルフィ
ルタの係数ベクトルＷk を更新している。ある時点での
係数ベクトルＷk を修正するベクトルが、式（ａ）の右
辺の第２項であるが、ステップゲインμと瞬時誤差ｅk
とはスカラー値で、ともに修正値を直接左右する。同じ
く参照入力ベクトルＸk も積の形で働くので、これも修
正値を左右する。平均的な収束の時定数τa は、 τa ＝（ｎ＋１）／４μ・trＥ〔Ｘi Ｘj T 〕 で表される。ここで、ｎはベクトルの次数（ＦＩＲフィ
ルタのタップ数でその次数が規定される参照入力ベクト
ルの次数）、trＥ〔Ｘi Ｘj T 〕は参照入力の平均パワ
ーである。つまり、ＦＩＲフィルタのタップ数が大きい
ほど収束速度は遅くなり、ステップゲインμや参照入力
の平均パワーが大きいほど収束速度が速くなる。
は、前述した式（ａ）にしたがってＦＩＲデジタルフィ
ルタの係数ベクトルＷk を更新している。ある時点での
係数ベクトルＷk を修正するベクトルが、式（ａ）の右
辺の第２項であるが、ステップゲインμと瞬時誤差ｅk
とはスカラー値で、ともに修正値を直接左右する。同じ
く参照入力ベクトルＸk も積の形で働くので、これも修
正値を左右する。平均的な収束の時定数τa は、 τa ＝（ｎ＋１）／４μ・trＥ〔Ｘi Ｘj T 〕 で表される。ここで、ｎはベクトルの次数（ＦＩＲフィ
ルタのタップ数でその次数が規定される参照入力ベクト
ルの次数）、trＥ〔Ｘi Ｘj T 〕は参照入力の平均パワ
ーである。つまり、ＦＩＲフィルタのタップ数が大きい
ほど収束速度は遅くなり、ステップゲインμや参照入力
の平均パワーが大きいほど収束速度が速くなる。
【００１６】以上のことから、雑音信号があるスペクト
ル分布をしている場合、つまり、白色雑音のように一様
な分布をしていない場合、その平均パワーが大きい周波
数成分ほど収束速度が速く、結果的にキャンセル量が大
きくなると考えられる。これは、参照入力信号の性質に
よっては、当てはまらないケースもある。定常的な信号
の場合、収束速度が速いと最終的な残留雑音レベルが大
きく、逆に収束が緩慢であると最終的な雑音レベルが小
さくなる。しかし、対象とする信号が音声のように変動
する場合には、収束しきる前にその性質が変化してしま
うため、ある程度収束速度が速い方がキャンセル量が大
きくなる。
ル分布をしている場合、つまり、白色雑音のように一様
な分布をしていない場合、その平均パワーが大きい周波
数成分ほど収束速度が速く、結果的にキャンセル量が大
きくなると考えられる。これは、参照入力信号の性質に
よっては、当てはまらないケースもある。定常的な信号
の場合、収束速度が速いと最終的な残留雑音レベルが大
きく、逆に収束が緩慢であると最終的な雑音レベルが小
さくなる。しかし、対象とする信号が音声のように変動
する場合には、収束しきる前にその性質が変化してしま
うため、ある程度収束速度が速い方がキャンセル量が大
きくなる。
【００１７】このように、雑音信号に含まれる各周波数
成分のスペクトラムレベルに差があると、スペクトラム
レベルが大きいものから順に雑音低減され、スペクトラ
ムレベルの小さいものは、収束しきる前に信号の変化が
あるため、残留してしまうと考えられ、これが雑音低減
量の低下となる。
成分のスペクトラムレベルに差があると、スペクトラム
レベルが大きいものから順に雑音低減され、スペクトラ
ムレベルの小さいものは、収束しきる前に信号の変化が
あるため、残留してしまうと考えられ、これが雑音低減
量の低下となる。
【００１８】また、参照入力としてはマイクロホンやセ
ンサなどの出力が使用されるが、これらの周波数特性が
平坦でないと、雑音信号に含まれる複数の周波数成分の
各スペクトラムレベルが等しいとしても、参照入力とし
てはスペクトラムレベルに差が生じてしまい、結果とし
て上述と同様にして雑音低減効果が低下する。
ンサなどの出力が使用されるが、これらの周波数特性が
平坦でないと、雑音信号に含まれる複数の周波数成分の
各スペクトラムレベルが等しいとしても、参照入力とし
てはスペクトラムレベルに差が生じてしまい、結果とし
て上述と同様にして雑音低減効果が低下する。
【００１９】さらには、主要入力と参照入力との合成
（減算）により雑音低減を行うものであるので、参照入
力信号のスペクトラム分布は、主要入力信号中の雑音と
相似であることが望ましいが、入力手段としてのマイク
ロホンやセンサの周波数特性が、主要入力と参照入力と
で異なっていたり、雑音源から両入力への伝達特性が異
なっている場合には、主要入力中の雑音信号と参照入力
のスペクトラム分布が異なってしまう。これも、結果と
して雑音低減量の低下となって現れてくる。
（減算）により雑音低減を行うものであるので、参照入
力信号のスペクトラム分布は、主要入力信号中の雑音と
相似であることが望ましいが、入力手段としてのマイク
ロホンやセンサの周波数特性が、主要入力と参照入力と
で異なっていたり、雑音源から両入力への伝達特性が異
なっている場合には、主要入力中の雑音信号と参照入力
のスペクトラム分布が異なってしまう。これも、結果と
して雑音低減量の低下となって現れてくる。
【００２０】この発明は、以上の点に鑑み、以上のよう
な欠点を補って、雑音低減量の拡大を期待することがで
きる雑音低減方法及び装置を提供することを目的とす
る。
な欠点を補って、雑音低減量の拡大を期待することがで
きる雑音低減方法及び装置を提供することを目的とす
る。
【００２１】
【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方法においては、主要入力
信号中の雑音信号と相関が強い参照入力信号から前記雑
音信号に近似する信号を得る回路を設け、この回路の出
力信号と前記主要入力信号とを合成して前記雑音を低減
させると共に、前記合成出力信号の出力パワーが最小に
なるように前記回路を適応的に制御する場合に、前記主
要入力信号中の雑音信号及び前記近似する信号に含まれ
る各周波数成分のスペクトラムレベルがほぼ等しい状態
で、前記主要入力信号と前記近似する信号とを合成する
ようにする。
め、この発明による雑音低減方法においては、主要入力
信号中の雑音信号と相関が強い参照入力信号から前記雑
音信号に近似する信号を得る回路を設け、この回路の出
力信号と前記主要入力信号とを合成して前記雑音を低減
させると共に、前記合成出力信号の出力パワーが最小に
なるように前記回路を適応的に制御する場合に、前記主
要入力信号中の雑音信号及び前記近似する信号に含まれ
る各周波数成分のスペクトラムレベルがほぼ等しい状態
で、前記主要入力信号と前記近似する信号とを合成する
ようにする。
【００２２】また、上記課題を解決するため、この発明
による雑音低減装置においては、後述の実施例の参照符
号を対応させると、主要入力信号を、この主要入力信号
中の雑音信号に含まれる各周波数成分のスペクトラムレ
ベルがほぼ等しくなるように周波数特性を修正する第１
の周波数特性修正手段１４と、前記主要入力信号中の雑
音信号と相関が強い参照入力信号から前記雑音信号に近
似する信号を得る適応フィルタ回路２５と、前記雑音信
号に近似する信号に含まれる各周波数成分のスペクトラ
ムレベルがほぼ等しくなるように周波数特性を修正する
第２の周波数特性修正手段２４と、前記第１の周波数特
性修正手段１４により修正された主要入力信号と、前記
第２の周波数特性修正手段２４により修正され、適応フ
ィルタ回路２５により形成された前記雑音信号に近似す
る信号とを合成し、前記主要入力信号中の雑音を低減す
る合成手段１６とを備え、前記合成手段１６の出力信号
が前記適応フィルタ回路２５に供給され、この適応フィ
ルタ回路２５において、前記合成手段１６の出力信号の
出力パワーが最小になるように、前記近似する信号が調
整される。
による雑音低減装置においては、後述の実施例の参照符
号を対応させると、主要入力信号を、この主要入力信号
中の雑音信号に含まれる各周波数成分のスペクトラムレ
ベルがほぼ等しくなるように周波数特性を修正する第１
の周波数特性修正手段１４と、前記主要入力信号中の雑
音信号と相関が強い参照入力信号から前記雑音信号に近
似する信号を得る適応フィルタ回路２５と、前記雑音信
号に近似する信号に含まれる各周波数成分のスペクトラ
ムレベルがほぼ等しくなるように周波数特性を修正する
第２の周波数特性修正手段２４と、前記第１の周波数特
性修正手段１４により修正された主要入力信号と、前記
第２の周波数特性修正手段２４により修正され、適応フ
ィルタ回路２５により形成された前記雑音信号に近似す
る信号とを合成し、前記主要入力信号中の雑音を低減す
る合成手段１６とを備え、前記合成手段１６の出力信号
が前記適応フィルタ回路２５に供給され、この適応フィ
ルタ回路２５において、前記合成手段１６の出力信号の
出力パワーが最小になるように、前記近似する信号が調
整される。
【００２３】
【作用】上記の構成のこの発明によれば、主要入力に含
まれる雑音と、参照入力の雑音の、それぞれに含まれる
複数の周波数成分のスペクトラムレベルは、互いに等し
くなるようにされる。そして、両者が合成（減算）され
る。
まれる雑音と、参照入力の雑音の、それぞれに含まれる
複数の周波数成分のスペクトラムレベルは、互いに等し
くなるようにされる。そして、両者が合成（減算）され
る。
【００２４】雑音に含まれる複数の周波数成分のスペク
トラムレベルが等しいので、各周波数成分に対する適応
処理の収束速度が等しくなり、すべての周波数成分につ
いて充分な雑音低減量が得られ、一部の周波数成分が残
留する従来の欠点が排除され、雑音低減効果の向上を図
ることができる。
トラムレベルが等しいので、各周波数成分に対する適応
処理の収束速度が等しくなり、すべての周波数成分につ
いて充分な雑音低減量が得られ、一部の周波数成分が残
留する従来の欠点が排除され、雑音低減効果の向上を図
ることができる。
【００２５】
【実施例】以下、この発明による雑音低減方法及び装置
の一実施例を図を参照しながら説明する。
の一実施例を図を参照しながら説明する。
【００２６】図１は、この発明による雑音低減装置の一
実施例で、１１は希望音源１０からの希望音声を収音す
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、希望音声と
相関の無いあるいは少ない雑音源２０からの雑音を含
む。また、２１は、雑音源２０からの雑音を収音するた
めの参照入力用マイクロホンである。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。
実施例で、１１は希望音源１０からの希望音声を収音す
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、希望音声と
相関の無いあるいは少ない雑音源２０からの雑音を含
む。また、２１は、雑音源２０からの雑音を収音するた
めの参照入力用マイクロホンである。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。
【００２７】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主要音声信号は、ア
ンプ１２を介してＡ／Ｄコンバータ１３に供給されて、
デジタル信号に変換され、周波数特性修正回路１４に供
給される。この周波数特性修正回路１４においては、主
要音声信号中の雑音信号の各周波数成分のスペクトラム
レベルが等しくなるように修正される。この周波数特性
修正回路１４は、この例ではデジタルフィルタを用いて
構成される。
れ、電気信号に変換されて得られた主要音声信号は、ア
ンプ１２を介してＡ／Ｄコンバータ１３に供給されて、
デジタル信号に変換され、周波数特性修正回路１４に供
給される。この周波数特性修正回路１４においては、主
要音声信号中の雑音信号の各周波数成分のスペクトラム
レベルが等しくなるように修正される。この周波数特性
修正回路１４は、この例ではデジタルフィルタを用いて
構成される。
【００２８】この周波数特性修正回路１４の周波数特性
は、予め雑音源２０からの雑音をマイクロホン１１で収
音し、その出力音声信号をスペクトラム分析し、その分
析結果から設定することができる。そして、その周波数
特性の設定は、複数の周波数成分のスペクトラムレベル
が互いに一致するように行う。マイクロホン１１自身の
出力信号に対して周波数特性の設定を行うので、マイク
ロホン１１の周波数特性をも勘案して設定されているこ
とになる。
は、予め雑音源２０からの雑音をマイクロホン１１で収
音し、その出力音声信号をスペクトラム分析し、その分
析結果から設定することができる。そして、その周波数
特性の設定は、複数の周波数成分のスペクトラムレベル
が互いに一致するように行う。マイクロホン１１自身の
出力信号に対して周波数特性の設定を行うので、マイク
ロホン１１の周波数特性をも勘案して設定されているこ
とになる。
【００２９】スペクトラムレベルを一致させる方法とし
ては、 最もスペクトラムレベルの高い周波数成分のスペクト
ラムレベルに、他の周波数成分のスペクトラムレベルを
合わせるようにする 最も高いスペクトラムレベルと、最も低いスペクトラ
ムレベルとの中間のレベルに、すべての周波数成分のス
ペクトラムレベルを合わせるようにする 最もスペクトラムレベルの低い周波数成分のスペクト
ラムレベルに、他の周波数成分のスペクトラムレベルを
合わせるようにする の３通りの方法がある。
ては、 最もスペクトラムレベルの高い周波数成分のスペクト
ラムレベルに、他の周波数成分のスペクトラムレベルを
合わせるようにする 最も高いスペクトラムレベルと、最も低いスペクトラ
ムレベルとの中間のレベルに、すべての周波数成分のス
ペクトラムレベルを合わせるようにする 最もスペクトラムレベルの低い周波数成分のスペクト
ラムレベルに、他の周波数成分のスペクトラムレベルを
合わせるようにする の３通りの方法がある。
【００３０】周波数特性修正回路１４で周波数特性が修
正された主要音声信号は、後述する適応フィルタ回路２
５での処理時間を考慮する遅延回路１５を介して合成回
路１６に供給される。
正された主要音声信号は、後述する適応フィルタ回路２
５での処理時間を考慮する遅延回路１５を介して合成回
路１６に供給される。
【００３１】また、参照入力用マイクロホン２１により
雑音源２０から収音され、電気信号に変換されて得られ
た雑音信号（参照入力信号）は、アンプ２２を介してＡ
／Ｄコンバータ２３に供給されて、デジタル信号に変換
され、周波数特性修正回路２４に供給される。この周波
数特性修正回路２４においては、参照入力の雑音信号の
各周波数成分のスペクトラムレベルが等しくなり、か
つ、主要入力信号中の雑音信号の各周波数成分のスペク
トラムレベルと等しくなるように修正される。この周波
数特性修正回路２４も、修正回路１４と同様に、デジタ
ルフィルタを用いて構成され、その周波数特性が前述と
同様にしてマイクロホン２１自身の周波数特性をも包含
したものとして設定される。
雑音源２０から収音され、電気信号に変換されて得られ
た雑音信号（参照入力信号）は、アンプ２２を介してＡ
／Ｄコンバータ２３に供給されて、デジタル信号に変換
され、周波数特性修正回路２４に供給される。この周波
数特性修正回路２４においては、参照入力の雑音信号の
各周波数成分のスペクトラムレベルが等しくなり、か
つ、主要入力信号中の雑音信号の各周波数成分のスペク
トラムレベルと等しくなるように修正される。この周波
数特性修正回路２４も、修正回路１４と同様に、デジタ
ルフィルタを用いて構成され、その周波数特性が前述と
同様にしてマイクロホン２１自身の周波数特性をも包含
したものとして設定される。
【００３２】周波数特性修正回路２４で周波数特性が修
正された参照音声信号は、適応フィルタ回路２５に供給
される。そして、この適応フィルタ回路２５の出力信号
が合成回路１６に供給されて、遅延回路１５からの主要
音声信号から減算される。この合成回路１６の出力信号
は、適応フィルタ回路２５に帰還されると共に、周波数
特性修正回路１７に供給される。この周波数特性修正回
路１７は、周波数特性修正回路１４と逆の周波数特性を
有し、合成回路１６からの雑音低減された主要信号の周
波数特性が、元の状態に戻される。この周波数特性修正
回路１７の出力信号は、Ｄ／Ａコンバータ１８によりア
ナログ信号に戻され、出力端子１９に導出される。
正された参照音声信号は、適応フィルタ回路２５に供給
される。そして、この適応フィルタ回路２５の出力信号
が合成回路１６に供給されて、遅延回路１５からの主要
音声信号から減算される。この合成回路１６の出力信号
は、適応フィルタ回路２５に帰還されると共に、周波数
特性修正回路１７に供給される。この周波数特性修正回
路１７は、周波数特性修正回路１４と逆の周波数特性を
有し、合成回路１６からの雑音低減された主要信号の周
波数特性が、元の状態に戻される。この周波数特性修正
回路１７の出力信号は、Ｄ／Ａコンバータ１８によりア
ナログ信号に戻され、出力端子１９に導出される。
【００３３】適応フィルタ回路２５では、前述したよう
に、主要入力音声中に含まれる雑音信号に、参照入力と
しての雑音信号が近似するように適応制御され、その結
果、合成回路１６では、主要入力用マイクロホン１１か
らの主要音声信号から雑音が減算されてキャンセルさ
れ、出力端子１９には雑音が低減された希望音声が得ら
れる。このとき、雑音信号の適応低減処理は、雑音に含
まれる各周波数成分のスペクトラムレベルが等しい状態
で行われるので、これら各周波数成分のすべてについ
て、適応処理の収束速度は等しく、このため、雑音のす
べての周波数について同様に低減される。
に、主要入力音声中に含まれる雑音信号に、参照入力と
しての雑音信号が近似するように適応制御され、その結
果、合成回路１６では、主要入力用マイクロホン１１か
らの主要音声信号から雑音が減算されてキャンセルさ
れ、出力端子１９には雑音が低減された希望音声が得ら
れる。このとき、雑音信号の適応低減処理は、雑音に含
まれる各周波数成分のスペクトラムレベルが等しい状態
で行われるので、これら各周波数成分のすべてについ
て、適応処理の収束速度は等しく、このため、雑音のす
べての周波数について同様に低減される。
【００３４】特に、雑音について、最もスクトラムレベ
ルの高い周波数成分のスペクトラムレベルに、他の周波
数成分のスペクトラムレベルが一致するようにする前記
の方法の場合には、各周波数成分の平均パワーが大き
くなるので、収束速度が速くなり、雑音低減効果もより
大きくなる。
ルの高い周波数成分のスペクトラムレベルに、他の周波
数成分のスペクトラムレベルが一致するようにする前記
の方法の場合には、各周波数成分の平均パワーが大き
くなるので、収束速度が速くなり、雑音低減効果もより
大きくなる。
【００３５】以上の例では、周波数特性修正回路はデジ
タルフィルタを使用してデジタル回路で構成するように
したが、アナログ信号の状態で周波数特性を修正するこ
ともできる。しかし、デジタル回路で構成した場合に
は、アナログ回路のときには周波数特性の修正に伴う位
相特性の変化がなく、所望の周波数特性にする設定が容
易である。
タルフィルタを使用してデジタル回路で構成するように
したが、アナログ信号の状態で周波数特性を修正するこ
ともできる。しかし、デジタル回路で構成した場合に
は、アナログ回路のときには周波数特性の修正に伴う位
相特性の変化がなく、所望の周波数特性にする設定が容
易である。
【００３６】また、周波数特性を元に戻す周波数特性修
正回路１７は、主要入力信号に希望信号が存在しない騒
音低減システムの場合には不要である。
正回路１７は、主要入力信号に希望信号が存在しない騒
音低減システムの場合には不要である。
【００３７】この発明の効果を確認するため、発明者等
は次のような実験を行った。この実験は、前述した１３
０Ｈｚ，１４０Ｈｚ，２７０Ｈｚの３周波を主要入力す
ると共に、参照入力も同じ３周波とする騒音低減装置の
場合である。これら３周波を、図２において実線３１で
示すように、同じレベルで主要入力及び参照入力として
図４の回路に入力すると、図２において最下部の実線３
２に示すように、十分な雑音低減がなされる。これに対
して、参照入力中の２７０Ｈｚのレベルだけを、例えば
１／１０にして入力すると、図２において中間の実線３
３に示すように雑音低減量が少なくなる。ちなみに、こ
のときの適応フィルタ回路２５のＦＩＲフィルタのタッ
プ数は６４、ステップゲインμは４．０×１０-3であ
る。
は次のような実験を行った。この実験は、前述した１３
０Ｈｚ，１４０Ｈｚ，２７０Ｈｚの３周波を主要入力す
ると共に、参照入力も同じ３周波とする騒音低減装置の
場合である。これら３周波を、図２において実線３１で
示すように、同じレベルで主要入力及び参照入力として
図４の回路に入力すると、図２において最下部の実線３
２に示すように、十分な雑音低減がなされる。これに対
して、参照入力中の２７０Ｈｚのレベルだけを、例えば
１／１０にして入力すると、図２において中間の実線３
３に示すように雑音低減量が少なくなる。ちなみに、こ
のときの適応フィルタ回路２５のＦＩＲフィルタのタッ
プ数は６４、ステップゲインμは４．０×１０-3であ
る。
【００３８】なお、図１の例においては、主要入力と参
照入力との両方に周波数特性修正回路を設けるようにし
たが、いずれか一方の系に周波数特性修正回路を設ける
だけで、この発明の所期の目的を達成できる場合もあ
る。
照入力との両方に周波数特性修正回路を設けるようにし
たが、いずれか一方の系に周波数特性修正回路を設ける
だけで、この発明の所期の目的を達成できる場合もあ
る。
【００３９】また、この発明は、図１の例のような音声
信号の合成による雑音キャンセルを行う場合のみでな
く、前述した音響的に雑音低減するシステムにも適用で
きることは言うまでもない。
信号の合成による雑音キャンセルを行う場合のみでな
く、前述した音響的に雑音低減するシステムにも適用で
きることは言うまでもない。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、低減すべき雑音に含まれる複数の周波数成分を、そ
のスペクトラムレベルがすべて等しくなるように周波数
特性を修正して、主要入力と参照入力とを合成して雑音
キャンセルを行うようにしたので、すべての周波数成分
について収束速度を等しくすることができ、従来に比べ
て雑音低減量を拡大することができる。
ば、低減すべき雑音に含まれる複数の周波数成分を、そ
のスペクトラムレベルがすべて等しくなるように周波数
特性を修正して、主要入力と参照入力とを合成して雑音
キャンセルを行うようにしたので、すべての周波数成分
について収束速度を等しくすることができ、従来に比べ
て雑音低減量を拡大することができる。
【００４１】また、この発明においては、主要入力と参
照入力の入力手段の相違や雑音源から両入力への伝達特
性に相違があっても、周波数特性修正手段によりこれら
相違を含めて周波数特性を修正することができるので、
前記相違に関係なく、雑音低減量の拡大を図ることがで
きる。
照入力の入力手段の相違や雑音源から両入力への伝達特
性に相違があっても、周波数特性修正手段によりこれら
相違を含めて周波数特性を修正することができるので、
前記相違に関係なく、雑音低減量の拡大を図ることがで
きる。
【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。
ック図である。
【図２】この発明の効果を説明するための図である。
【図３】適応型雑音低減装置を説明するためのブロック
図である。
図である。
【図４】適応フィルタ回路の一例のブロック図である。
１１ 主要入力用マイクロホン １４ 周波数特性修正回路 １６ 合成回路 ２１ 参照入力用マイクロホン ２４ 周波数特性修正回路 ２５ 適応フィルタ回路
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｒ 3/00 ３２０ 7346−5Ｈ
Claims (4)
- 【請求項１】 主要入力信号中の雑音信号と相関が強い
参照入力信号から前記雑音信号に近似する信号を得る回
路を設け、この回路の出力信号と前記主要入力信号とを
合成して前記雑音を低減させると共に、前記合成出力信
号の出力パワーが最小になるように前記回路を適応的に
制御する雑音低減方法において、 前記主要入力信号中の雑音信号及び前記近似する信号に
含まれる各周波数成分のスペクトラムレベルがほぼ等し
い状態で、前記主要入力信号と前記近似する信号とを合
成するようにした雑音低減方法。 - 【請求項２】 主要入力信号を、この主要入力信号中の
雑音信号に含まれる各周波数成分のスペクトラムレベル
がほぼ等しくなるように周波数特性を修正する第１の周
波数特性修正手段と、 前記主要入力信号中の雑音信号と相関が強い参照入力信
号から前記雑音信号に近似する信号を得る適応フィルタ
回路と、 前記雑音信号に近似する信号に含まれる各周波数成分の
スペクトラムレベルがほぼ等しくなるように周波数特性
を修正する第２の周波数特性修正手段と、 前記第１の周波数特性修正手段により修正された主要入
力信号と、前記第２の周波数特性修正手段により修正さ
れ、適応フィルタ回路により形成された前記雑音信号に
近似する信号とを合成し、前記主要入力信号中の雑音を
低減する合成手段とを備え、 前記合成手段の出力信号が前記適応フィルタ回路に供給
され、この適応フィルタ回路において、前記合成手段の
出力信号の出力パワーが最小になるように、前記近似す
る信号が調整されるようにされた雑音低減装置。 - 【請求項３】 前記周波数特性修正手段は、前記各周波
数成分のスペクトラムレベルをほぼ等しくするに当たっ
て、スペクトラムレベルが相対的に低いものを高くして
レベル合わせをする手段からなる請求項２記載の雑音低
減装置。 - 【請求項４】 前記周波数特性修正手段は、前記各周波
数成分のスペクトラムレベルをほぼ等しくするに当たっ
て、スペクトラムレベルが相対的に高くものを低くして
レベル合わせをする手段からなる請求項２記載の雑音低
減装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4170180A JPH05344011A (ja) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | 雑音低減方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4170180A JPH05344011A (ja) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | 雑音低減方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05344011A true JPH05344011A (ja) | 1993-12-24 |
Family
ID=15900175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4170180A Pending JPH05344011A (ja) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | 雑音低減方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05344011A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001039934A1 (fr) * | 1999-11-30 | 2001-06-07 | Japan Science And Technology Corporation | Dispositif acoustique pour robot |
| WO2012049986A1 (ja) * | 2010-10-12 | 2012-04-19 | 日本電気株式会社 | 信号処理装置、信号処理方法、並びに信号処理プログラム |
-
1992
- 1992-06-04 JP JP4170180A patent/JPH05344011A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001039934A1 (fr) * | 1999-11-30 | 2001-06-07 | Japan Science And Technology Corporation | Dispositif acoustique pour robot |
| US7016505B1 (en) | 1999-11-30 | 2006-03-21 | Japan Science And Technology Agency | Robot acoustic device |
| WO2012049986A1 (ja) * | 2010-10-12 | 2012-04-19 | 日本電気株式会社 | 信号処理装置、信号処理方法、並びに信号処理プログラム |
| CN103229237A (zh) * | 2010-10-12 | 2013-07-31 | 日本电气株式会社 | 信号处理设备、信号处理方法以及信号处理程序 |
| JP5958341B2 (ja) * | 2010-10-12 | 2016-07-27 | 日本電気株式会社 | 信号処理装置、信号処理方法、並びに信号処理プログラム |
| US9613632B2 (en) | 2010-10-12 | 2017-04-04 | Nec Corporation | Signal processing device, signal processing method and signal processing program |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3402331B2 (ja) | 雑音低減装置 | |
| KR100238630B1 (ko) | 잡음 저감 장치 | |
| US6434246B1 (en) | Apparatus and methods for combining audio compression and feedback cancellation in a hearing aid | |
| JP2685031B2 (ja) | 雑音消去方法及び雑音消去装置 | |
| JP2882364B2 (ja) | 雑音消去方法及び雑音消去装置 | |
| US8538052B2 (en) | Generation of probe noise in a feedback cancellation system | |
| JP2001134287A (ja) | 雑音抑圧装置 | |
| JPH08241086A (ja) | 雑音消去装置 | |
| US6778601B2 (en) | Adaptive audio equalizer apparatus and method of determining filter coefficient | |
| JP4119328B2 (ja) | 収音方法、その装置、そのプログラム、およびその記録媒体。 | |
| CN110870003A (zh) | 信号处理装置、噪声消除系统、信号处理方法和程序 | |
| JP2003250193A (ja) | 反響消去方法、この方法を実施する装置、プログラムおよびその記録媒体 | |
| JPH05344011A (ja) | 雑音低減方法及び装置 | |
| CN113194385B (zh) | 基于步长控制的子带自适应反馈消除方法及系统 | |
| JP3489587B2 (ja) | 適応型雑音低減装置 | |
| JP3128870B2 (ja) | ノイズ低減装置 | |
| JPH06188682A (ja) | 適応信号処理装置 | |
| JP3433819B2 (ja) | 適応信号処理装置 | |
| JP3084883B2 (ja) | 雑音低減装置 | |
| JPH05313674A (ja) | 雑音低減装置 | |
| JPH06153289A (ja) | 音声入出力装置 | |
| JP3489589B2 (ja) | 騒音低減装置 | |
| JPH06181422A (ja) | 適応信号処理装置 | |
| JP3271076B2 (ja) | 適応処理装置 | |
| JPH05218805A (ja) | 適応処理装置 |