JPH06269083A

JPH06269083A - マイクロホン装置

Info

Publication number: JPH06269083A
Application number: JP5076371A
Authority: JP
Inventors: Toru Sasaki; 徹佐々木; Hitoshi Okubo; 仁大久保; Takayuki Mizuuchi; 崇行水内; Kaoru Gyotoku; 薫行徳
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2016-04-09
Also published as: JP3154151B2

Abstract

(57)【要約】【目的】風雑音を十分に低減しながら、良好な収音品
質が得られるマイクロホン装置を実現する。【構成】第１及び第２のマイクロホン素子１１及び１
２を近接して配置する。第１及び第２のマイクロホン素
子の出力の差分出力を、減算回路１５から得る。第１の
マイクロホン素子１１の出力信号の内の所定周波数以上
の所定帯域の成分を第１のフィルタ２１で抽出する。第
１のマイクロホン素子１１の出力信号の内の所定周波数
以下の所定帯域の成分を第２のフィルタで抽出し、抽出
した信号成分を主要入力信号として適応雑音キャンセラ
ー１０に供給する。減算回路１５からの差分出力の内の
所定周波数以下の所定帯域の成分を第３のフィルタで抽
出し、抽出した信号成分を参照入力信号として適応雑音
キャンセラー１０に供給する。第１のフィルタの出力信
号と、適応雑音キャンセラー１０の出力とを加算回路２
４で加算して、出力端子１７に導出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、カメラ一体
型ＶＴＲに搭載するマイクロホンやスピーチ／歌唱用マ
イクロホンなど広範囲に利用できるマイクロホン装置に
関し、特に、自然風、呼気、空調などの気流にさらされ
るマイクロホン装置に大きな効果を発揮するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】マイクロホンは、音波による音圧の変化
を振動板の機械的な振動に変換し、この機械的振動に基
づき電気音響変換系を動作させて、電気信号を得るよう
にするものが多い。このため、マイクロホンで希望音声
を収音する場合、希望音声以外の何等かの要因によって
振動板に機械的振動が与えられると、これが希望音声に
対しては、雑音となる。この場合に、上記の要因が風で
あれば、風による雑音（以下、これを風雑音と称する）
が発生する。

【０００３】マイクロホンにおいて発生する風雑音を低
減する方法としては、（１）ウィンドスクリーン（風防）の使用（２）電気的／音響的ハイパスフィルタの使用（３）低音域で無指向性を示す構成の採用などが、従来、良く用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（１）の方法は、一般に、ウィンドスクリーンの外形寸
法が大きいほど、また、マイクロホン素子とウィンドス
クリーン内壁との距離が大きいほど、風雑音は小さくな
るので、充分に風雑音を低減させようとすれば、ウィン
ドスクリーンは大きなものを用意しなくてはならないと
いう問題がある。この問題は、機器の小型化や携帯性に
大きな支障になる。

【０００５】また、風雑音は低音域主体の雑音であるか
ら、上記（２）の固定的な電気的／音響的ハイパスフィ
ルタを使用する方法は有効であるが、風雑音を低減させ
ようとすると、同時に希望音源の低音域をも低減させて
しまい、収音品質を低下させてしまう欠点がある。

【０００６】さらに、上記（３）の方法は、マイクロホ
ンの指向性が有指向性であるよりも無指向性である方
が、風雑音が低いという事実から使用されている。しか
し、この方法による風雑音の低減効果はあまり大きくは
なく、その上、実際にはマイクロホン装置を構成する際
の筐体の影響などもあって、風雑音が充分低いレベルに
ならない。

【０００７】出願人は、以上の問題点を回避して、風雑
音を十分に低減することができるようにする方法を、特
願平３−３４９２７４号として、先に、提案している。
この方法は、適応雑音キャンセラーを応用したものであ
る。

【０００８】図８は、この先に提案したマイクロホン装
置の一例の構成を示すブロック図で、同図において、１
０は、適応雑音キャンセラーである。先ず、この適応雑
音キャンセラーについて説明する。

【０００９】適応雑音キャンセラー１０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主要入力信号は遅延回路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
通じて入力された参照入力信号は、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。

【００１０】この適応雑音キャンセラーにおいては、主
要入力信号としては、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
照入力信号としては、雑音信号ｎ1 が入力される。参照
入力の雑音信号ｎ1 は、希望信号ｓ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。

【００１１】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。この場合は、適応フィルタ回路５にお
いては、所定の適応のアルゴリズムにより、合成回路４
の減算出力（残差出力）ｅが最小になるように、参照入
力雑音信号ｎ1 のフィルタリングのフィルタ係数を更新
してゆく。

【００１２】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
の演算処理に要する時間遅れや適応フィルタでの伝播時
間その他を補償して、減算処理する信号との時間合わせ
をするためのものである。

【００１３】以下に、適応雑音キャンセラーの原理につ
いて説明する。

【００１４】今、希望信号ｓ，雑音ｎ0 ，雑音ｎ1 ，出
力信号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、希望信号ｓが
雑音ｎ0 及び出力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、適応フィルタ係数を更新するものである。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。

【００１５】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。

【００１６】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が、一般的には、Ｄ
ＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）を用いたデジタル
処理回路の構成とされる。

【００１７】図８の例では、以上説明した適応雑音キャ
ンセラー１０を用いて風雑音を低減するマイクロホン装
置を次のようにして実現している。すなわち、図８のマ
イクロホン装置においては、互いに近接して２個のマイ
クロホン素子１１及び１２を配置する。これらマイクロ
ホン素子１１、１２は同特性のものが用いられ、例えば
無指向性マイクロホンユニットが用いられる。

【００１８】そして、一方のマイクロホン素子１１の出
力がＡ／Ｄコンバータ１３によりデジタル信号に変換さ
れ、そのデジタル信号が主要入力信号として、適応雑音
キャンセラー１０の主要入力端子１に供給される。ま
た、他方のマイクロホン素子１２の出力がＡ／Ｄコンバ
ータ１４によりデジタル信号に変換され、そのデジタル
信号が減算回路１５に供給される。

【００１９】この減算回路１５においては、Ａ／Ｄコン
バータ１３からのマイクロホン素子１１の出力のデジタ
ル信号と、この他方のマイクロホン素子１２の出力のデ
ジタル信号との差分が求められ、その差分出力が参照入
力信号として、適応雑音キャンセラー１０の参照入力端
子２に供給される。

【００２０】そして、適応雑音キャンセラー１０の出力
端子６に得られる信号は、Ｄ／Ａコンバータ１６により
アナログ信号に戻され、マイクロホン装置の出力信号と
して出力端子１７に導出される。

【００２１】この図８のマイクロホン装置の風雑音の低
減動作について説明する。このマイクロホン装置によ
り、風雑音が生じるような環境において、収音を行った
場合、マイクロホン素子１１及び１２の出力は、収音音
声信号に風雑音が含まれるものとなる。

【００２２】上述したように、２個のマイクロホン素子
１１及び１２は、近接して配置されているので、音声
は、これら２個のマイクロホン素子１１、１２に非常に
相関の強い状態で収音される。一方、風によりマイクロ
ホン素子１１とマイクロホン素子１２とに発生する風雑
音は、それぞれのマイクロホン素子に固有となるため、
両マイクロホン素子の風雑音の間に相関はない。

【００２３】したがって、減算回路１５において、２個
のマイクロホン素子１１及び１２の出力の差分演算が行
われると、音声信号はキャンセルされ、減算回路１５か
らは風雑音のみの成分が得られる。図８の構成におい
て、主要入力として適応雑音キャンセラー１０に供給さ
れるマイクロホン１１の出力信号中の風雑音成分と、減
算回路１５からの風雑音成分とは相関があり、この減算
回路１５からの風雑音の成分が上述したように、適応雑
音キャンセラー１０の参照入力となっているので、出力
端子１７には、主要入力中の風雑音が適応雑音キャンセ
ラー１０により十分に低減される。

【００２４】以上説明したように、図８の構成によれ
ば、上記のようにして風雑音を低減することができる
が、音声入力に及ぼす歪みの発生が問題として残る。す
なわち、前述したように、適応雑音キャンセラーにおけ
る希望入力信号は不要雑音信号と無相関であることが前
提である。しかし、実際にはマイクロホンの風雑音と希
望音声の低域成分とは完全に無相関とはならず、結果的
に希望音声信号が無歪みで出力されることはない。

【００２５】具体的には、変調歪みのような非線形歪み
が音声信号出力に付加されたり、音声信号レベルが低減
されてしまうなどの現象として現われる。特に音声信号
レベルが相対的に大きい場合、あるいは適応フィルタを
例えばデジタルＦＩＲフィルタで構成したときにそのタ
ップ数が小さい場合に、顕著である。

【００２６】風雑音の低減効果と、希望音声への歪みの
影響とは、いわゆるトレードオフの関係にあり、風雑音
を十分に抑圧しようとすると、適応雑音低減処理によ
り、主要入力中の希望音声に大きな歪が加わり、良好な
収音品質にするという目的に反してしまう。また、希望
音声への歪みを抑えようとすると、風雑音の低減効果が
低くなり、やはり良好な収音品質は得にくくなる。

【００２７】この発明は、上記の問題点を解消して、風
雑音を十分に低減しながら、良好な収音品質を得ること
ができるマイクロホン装置を提供することを目的とす
る。

【００２８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によるマイクロホン装置は、基本的には適
応雑音キャンセラーを応用して風雑音を低減するもので
あるが、風雑音が低音域主体の雑音であることに鑑み、
適応雑音キャンセラーを主要入力の低音域に対してのみ
働かせるようにすることを特徴とする。

【００２９】すなわち、この発明によるマイクロホン装
置は、後述する実施例の参照符号を対応させると、近接
して配置した第１及び第２のマイクロホン素子１１及び
１２と、上記第１及び第２のマイクロホン素子の出力の
差分出力を得る手段１５と、主要入力信号に含まれる雑
音成分を、参照入力信号に基づいて適応的に低減するよ
うにする適応雑音キャンセラー１０と、上記第１のマイ
クロホン素子１１の出力信号の内の所定周波数以上の所
定帯域の成分を抽出する第１のフィルタ２１と、上記第
１のマイクロホン素子１１の出力信号の内の所定周波数
以下の所定帯域の成分を抽出し、抽出した信号成分を上
記主要入力信号として上記適応雑音キャンセラー１０に
供給する第２のフィルタ２２と、上記第１及び第２のマ
イクロホン素子１１及び１２の差分出力の内の所定周波
数以下の所定帯域の成分を抽出し、抽出した信号成分を
上記参照入力信号として上記適応雑音キャンセラー１０
に供給する第３のフィルタ２３と、上記第１のフィルタ
２１の出力信号と、上記適応雑音キャンセラー１０の出
力とを加算して、装置出力とする加算手段２４とを備え
る。

【００３０】上記第１〜第３のフィルタ２１〜２３は、
適応動作を風雑音にある程度限定するためのもので、そ
れぞれバンドパスフィルタで構成することができる。ま
た、第１のフィルタ２１は、その目的からハイパスフィ
ルタでも良い。第２及び第３のフィルタ２２及び２３
は、その目的からローパスフィルタで構成するようにす
ることができる。

【００３１】

【作用】マイクロホンの風雑音は、低音域例えば数１０
０Ｈｚ以下を主成分とする雑音である。一方、音声信号
は約１００Ｈｚ以上に分布している。上記の構成のこの
発明によれば、第１のフィルタにより第１のマイクロホ
ン素子１１により収音された音声信号の内の例えば数１
００Ｈｚ以上の中高域の周波数成分が抽出される。上記
の風雑音の性質から第１のフィルタの出力には、風雑音
の成分は殆ど含まれない。この第１のフィルタ２１の出
力は、そのまま加算手段２４に供給される。

【００３２】一方、第２のフィルタ２２からは、第１の
マイクロホン素子１１により収音された音声信号の低域
成分と、風雑音の主成分が得られ、これが適応雑音キャ
ンセラー１０の主要入力とされる。同様にして、第３の
フィルタ２３からは、第１及び第２のマイクロホン素子
１１及び１２の出力の差分の低域成分、すなわち、風雑
音の主成分が得られ、これが適応雑音キャンセラー１０
の参照入力とされる。

【００３３】この状態で、適応動作させられると、適応
雑音キャンセラー１０の出力信号としては、風雑音成分
がキャンセルされた収音音声の低域成分が得られる。加
算手段では、この低域成分と、適応処理の影響を全く受
けていない収音音声の中高域成分とが加算される。この
加算出力が装置出力となるので、風雑音が十分に低減さ
れ、かつ、品質の良い収音音声信号が得られる。

【００３４】

【実施例】以下、この発明によるマイクロホン装置の一
実施例を、図を参照しながら説明する。図１は、この発
明によるマイクロホン装置の一実施例を示すブロック図
で、前述した図８の例と対応する部分には同一符号を付
してある。

【００３５】ところで、前述もしたように、マイクロホ
ンの風雑音は数１００Ｈｚ以下を主成分とする雑音であ
る。一方、音声信号は約１００Ｈｚ以上に分布してい
る。図２に、風雑音と、音声信号の平均パワースペクト
ラムの一例を示す。図２において、実線３１は風速２ｍ
／ｓｅｃのときの風雑音のパワースペクトラム、実線３
２は風速４ｍ／ｓｅｃのときの風雑音のパワースペクト
ラム、実線３３は男性話声のパワースペクトラムであ
る。

【００３６】この図２から、風雑音の低減は数１００Ｈ
ｚ以下について行われればよく、数１００Ｈｚ以上の周
波数成分については何ら処理の対象とせずに出力すれば
よいことが分かる。

【００３７】このため、図１の例においては、近接して
配置された１対のマイクロホン素子１１及び１２の内の
一方のマイクロホン素子１１の出力は、Ａ／Ｄコンバー
タ１３によりデジタル信号に変換された後、ハイパスフ
ィルタ２１に供給される。このハイパスフィルタ２１
は、カットオフ周波数が例えば７００Ｈｚのものが使用
され、マイクロホン素子１１の出力信号のうち、風雑音
が殆ど含まれない中高域成分を抽出する。

【００３８】そして、このハイパスフィルタ２１の出力
信号は、適応雑音キャンセラー１０の出力端子６とＤ／
Ａコンバータ１６との間に設けられた加算回路２４に供
給される。なお、ハイパスフィルタ２１の代わりに、必
要音声帯域以上の周波数帯域を通過帯域としないバンド
パスフィルタを用いても良い。

【００３９】Ａ／Ｄコンバータ１３の出力信号は、ま
た、バンドパスフィルタ２２に供給される。このバンド
パスフィルタ２２は、例えば１００Ｈｚ〜７００Ｈｚを
通過帯域とするもので、マイクロホン素子１１の低域成
分と、風雑音の主成分を通過させる。なお、バンドパス
フィルタ２２の通過帯域の上側の周波数は、ハイパスフ
ィルタ２１のカットオフ周波数に必ずしも一致させなく
てもよい。このバンドパスフィルタ２２の出力信号は、
主要入力として適応雑音キャンセラー１０の主要入力端
子１に供給される。

【００４０】また、減算回路１５からのマイクロホン素
子１１とマイクロホン素子１２の差分信号のデジタル信
号は、バンドパスフィルタ２２と同様な特性のバンドパ
スフィルタ２３に供給されて、風雑音の成分のみが抽出
され、これが適応雑音キャンセラー１０の参照入力端子
２に入力される。

【００４１】適応雑音キャンセラー１０の適応フィルタ
回路５は、図３にも示すように、ＦＩＲフィルタ型の適
応型線形結合器１００と、フィルタ係数演算回路１１０
からなっている。この適応フィルタ回路５は、マイクロ
コンピュータを搭載するＤＳＰにより、ソフトウエアと
して構成することができる。フィルタ係数の更新のアル
ゴリズムは、この例では、計算量が少なく、実用的であ
るため多用されているＬＭＳ（最小平均自乗）法を用い
る。

【００４２】ＬＭＳ法について、図３を参照しながら説
明する。図３に示すように、適応型線形結合器１００
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，
ＤＬ２，……ＤＬｍの出力信号と加重係数（フィルタ係
数）との掛け算を行う加重回路ＭＸ０，ＭＸ１，ＭＸ
２，……ＭＸｍと、加重回路ＭＸ０〜ＭＸｍの出力を加
算する加算回路１０１を備える。加算回路１０１の出力
は、図８の例で説明した信号ｙである。

【００４３】加重回路ＭＸ０〜ＭＸｍに供給する加重係
数は、フィルタ係数演算回路１１０で、ＬＭＳアルゴリ
ズムにより、合成回路４からの残差信号ｅと、参照入力
ｎ１とに基づいて形成される。このフィルタ係数演算回
路１１０で実行されるアルゴリズムは、次のようにな
る。

【００４４】今、時刻k における入力ベクトルＸ_kを、
図３にも示すように、Ｘ_k＝［ｘ_0k ｘ_1k ｘ_2k ・・・ｘ_mk］^T とし、出力をｙ_k、加重係数をｗ_jk（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、

【００４５】

【数１】となる。

【００４６】そして、時刻k における加重ベクトルＷ_k
を、Ｗ_k＝［ｗ_0k ｗ_1k ｗ_2k ・・・ｗ_mk］^T と定義すれば、入出力関係は、ｙ_k＝Ｘ_k ^T・Ｗ_k で与えられる。ここで、希望の応答をｄ_kとすれば、残
差ｅ_kは次のように表される。ｅ_k＝ｄ_k−ｙ_k ＝ｄ_k−Ｘ_k ^T・Ｗ_k ＬＭＳ法では、加重ベクトルの更新を、Ｗ_k+1＝Ｗ_k＋２μ・ｅ_k・Ｘ_k … （１）なる式（１）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。

【００４７】以上説明したような図１の構成において
は、適応雑音キャンセラー１０では、マイクロホン素子
１１で収音された音声のうち、風雑音の主成分が含まれ
ている低音域のみについて、主要入力であるマイクロホ
ン素子１１の出力中の風雑音をキャンセルするように適
応処理を行う。その結果、適応雑音キャンセラー１０の
出力端子６には、風雑音が低減除去されたマイクロホン
素子１１の出力の低域成分が得られる。

【００４８】そして、加算回路２４において、この適応
雑音キャンセラー１０の出力信号と、風雑音成分を殆ど
含まないマイクロホン素子１１の出力の中高域成分とが
加算されるので、出力端子１７には、風雑音成分が低減
されたマイクロホン素子１１の収音音声信号が得られる
ものである。

【００４９】なお、図１の例の場合においても、音声の
レベルや適応動作の設定によっては歪みが生じることも
あるが、マイクロホン素子１１の信号の中高域成分は適
応処理の影響を全く受けないで、ハイパスフィルタ２１
を介して出力されるので、全体としての音声品質の改善
は十分に達成される。

【００５０】また、図１の例においては、１００Ｈｚ以
下の成分は、風雑音には多く含まれるが、音声信号には
殆ど含まれないので、バンドパスフィルタ２２及び２３
を用いて１００Ｈｚ以下の周波数成分は抽出しない。し
かし、バンドパスフィルタ２２及び２３の代わりにロー
パスフィルタを用いて、１００Ｈｚ以下の周波数成分に
ついても適応雑音キャンセラー１０により、雑音低減処
理を行うようにしてももちろん良い。

【００５１】図４は、この発明によるマイクロホン装置
の他の実施例を示すブロック図である。この例は、適応
雑音キャンセラー１０の参照入力は、そのときの風雑音
の大きさを表しているので、この参照入力信号レベルの
大きさを検出することにより、適応雑音キャンセラー１
０の適応処理動作を制御するものである。

【００５２】すなわち、図４の例においては、バンドパ
スフィルタ２３の出力信号は、参照入力として、適応雑
音キャンセラー１０に供給されると共に、レベル検出回
路２５に供給され、その信号レベルが検出される。そし
て、このレベル検出回路２５のレベル検出出力が適応雑
音キャンセラー１０の適応フィルタ回路５のフィルタ係
数演算回路１１０にその係数更新の制御信号として供給
される。その他は、図１の例と同様である。

【００５３】フィルタ係数演算回路１１０では、レベル
検出回路２５の出力を受けて、参照入力信号（つまり、
風雑音）のレベルに応じて、前述したフィルタ係数の更
新式（１）のステップゲインμの大きさを制御する。す
なわち、風雑音が大きいときには、適応雑音キャンセラ
ー１０の雑音低減効果を大きくすべく、そのステップゲ
インμを大きめに設定し、風雑音が小さいときには、適
応雑音キャンセラー１０の雑音低減効果をさほど大きく
する必要もないので、そのステップゲインμを小さめに
設定する。こうして、音声信号が風雑音で聴き取りづら
くならないように対処できる。

【００５４】図５は、この発明によるマイクロホン装置
の他の実施例を示すブロック図である。図１の例におい
て、ハイパスフィルタ２１の出力には風雑音は殆ど含ま
れないので、この出力は、音声信号の中高域成分が主体
であると言える。したがって、このハイパスフィルタ２
１の出力信号のレベルの大きさは、音声信号の大きさを
間接的に表していると解釈できる。図５の例は、上記の
点を考慮して、ハイパスフィルタ２１の出力信号のレベ
ルに応じて、図４の例と同様に、適応雑音キャンセラー
の動作を制御するものである。

【００５５】すなわち、図５の例においては、ハイパス
フィルタ２１の出力信号は加算回路２４に供給されると
共に、レベル検出回路２６に供給され、その信号レベル
が検出される。そして、このレベル検出回路２６のレベ
ル検出出力が適応雑音キャンセラー１０の適応フィルタ
回路５のフィルタ係数演算回路１１０に、その係数更新
の制御信号として供給される。その他は、図１の例と同
様である。

【００５６】フィルタ係数演算回路１１０では、レベル
検出回路２６の出力を受けて、ハイパスフィルタ２１の
出力信号レベル（つまり、音声信号レベル）に応じてフ
ィルタ係数の更新のための、前記式（１）のステップゲ
インμの大きさを制御する。すなわち、例えば音声レベ
ルが大きいときには、適応雑音キャンセラー１０の雑音
低減効果をさほど大きくする必要もないので、そのステ
ップゲインμを小さめに設定し、音声レベルが小さい時
には、ステップゲインμを大きく設定するように制御す
る。こうして、この例においても、音声信号に加わる歪
みを適宜小さくでき、良好な収音品質が得られる。

【００５７】図６は、この発明によるマイクロホン装置
のさらに他の実施例を示すブロック図である。この例
は、適応雑音キャンセラー１０の参照入力と、ハイパス
フィルタ２１の出力信号のレベルを比較することは、そ
の時点での信号対雑音比を（間接的に）監視することに
なることを利用する。

【００５８】すなわち、音声信号レベルが風雑音レベル
よりも相対的に十分大きければ、適応雑音キャンセラー
１０の雑音低減効果をさほど大きくする必要はなく、む
しろ音声品質を良好に保つことを優先したほうが好まし
い。逆に風雑音レベルが相対的に大きい場合は、適応雑
音キャンセラー１０による雑音低減効果を大きくし、音
声品質を少々犠牲にしても、その信号対雑音比を向上さ
せるほうがよい。そこで、図６の例では、その時点での
信号対雑音比に応じて適応雑音キャンセラー１０の適応
動作を制御するようにする。

【００５９】これを実現するために、図６の例において
は、ハイパスフィルタ２１の出力信号と、バンドパスフ
ィルタ２３の出力信号は、レベル比検出回路２７に供給
され、このレベル比検出回路２７において、両信号のレ
ベル比が検出される。そして、このレベル比検出回路２
７で検出された両信号のレベル比が、適応雑音キャンセ
ラー１０の適応フィルタ回路５のフィルタ係数演算回路
１１０にその係数更新の制御信号として供給される。そ
の他は、図１の例と同様である。

【００６０】フィルタ係数演算回路１１０では、上記レ
ベル比に応じてフィルタ係数更新式（１）におけるステ
ップゲインμを制御する。例えば、その信号対雑音比が
大きいときにはステップゲインμを小さめに設定し、逆
に信号対雑音比が小さいときにはステップゲインμを大
きくする。こうして、良好な収音品質がえられる。

【００６１】図７は、この発明のさらに他の実施例のブ
ロック図である。この例は、風雑音が存在する低音域を
複数通りに分割し、各分割帯域毎に適応雑音キャンセラ
ーを用いた処理を行うようにした例である。この例によ
れば、各分割帯域毎に適応的に風雑音が低減されるの
で、より効果的に風雑音を低減することが可能になる。

【００６２】図７の例は、風雑音が存在する低音域を２
分割した場合の例である。すなわち、図１の例のバンド
パスフィルタ２２及び２３の代わりに、１００Ｈｚ〜５
００Ｈｚの帯域を２分割して、その上側の分割帯域を通
過帯域とするバンドパスフィルタ２２１及び２３１と、
その下側の分割帯域を通過帯域とするバンドパスフィル
タ２２２及び２３２とを設ける。そして、Ａ／Ｄコンバ
ータ１３の出力信号をバンドパスフィルタ２２１及び２
２２にそれぞれ供給すると共に、減算回路１５の出力信
号をバンドパスフィルタ２３１及び２３２に供給する。

【００６３】また、各分割帯域数に応じて適応雑音キャ
ンセラー５１及び５２を設ける。そして、バンドパスフ
ィルタ２２１及び２２２の出力を、それぞれ適応雑音キ
ャンセラー５１及び５２の主要入力端子１に供給し、バ
ンドパスフィルタ２３１及び２３２の出力を、それぞれ
適応雑音キャンセラー５１及び５２の参照入力端子２に
供給する。

【００６４】この例の場合、各帯域毎の適応雑音キャン
セラー５１、５２の適応フィルタ回路５におけるフィル
タ係数の更新におけるステップゲインμの大きさは、そ
の帯域毎に適切な値に設定される。もっとも、前述した
図４〜図６の例のように、参照入力のレベルあるいは主
要入力のレベル、さらには、両者のレベル比に応じて適
応的にステップゲインを制御する構成とすることもでき
る。

【００６５】適応雑音キャンセラー５１及び５２の出力
信号は、加算回路２４に供給され、ハイパスフィルタ２
１からのマイクロホン素子１１の収音出力信号の中高域
成分と加算され、Ｄ／Ａコンバータ１６に供給され、ア
ナログ信号に戻され、出力端子１７に導出される。

【００６６】図７の例は、低音域を２分割にした例であ
るが、３分割以上に分割してももちろん良い。

【００６７】以上説明したマイクロホン装置によれば、
特殊なセンサーなどを用意しなくとも、通常のマイクロ
ホン素子を２個用意することで、風雑音を低減させるこ
とができる。この場合に、２個のマイクロホン素子は、
近接して配置されるため、機器の小型化に貢献できる。

【００６８】また、２個のマイクロホン素子をそれぞれ
左右のチャンネルに振り分けることもできるので、ステ
レオマイクロホンを構成する場合でも、マイクロホン素
子を増やすことなく実現できる。

【００６９】図４〜図６の例によれば、風雑音レベルや
音声信号レベルの大小によって、適応雑音キャンセラー
の風雑音低減効果を適宜制御できるため、良好な収音品
質と風雑音抑圧効果を同時に得ることができる。

【００７０】さらに、風雑音低減動作が自動的であるた
め、使用者は他の作業、例えばカメラ一体型ＶＴＲで撮
影中に、モニター映像の監視などに集中できる。

【００７１】なお、上述の例では、２個のマイクロホン
素子１１、１２は、無指向性のマイクロホンを使用した
が、これらのマイクロホン素子は、どのような指向性で
あってもよい。しかし、無指向性マイクロホンを使用す
れば、扱いが容易で、安価なため、実用上の効果は大き
い。

【００７２】また、２個のマイクロホン素子を組み合わ
せて、他の指向性を得ることも容易である。さらには、
低域では殆ど無指向性で、中高域では単一指向性とする
こともやはり容易である。もちろん、３個以上のマイク
ロホン素子を利用して、この発明の主旨に沿った信号を
得ることも可能である。

【００７３】なお、以上の例においては、ハイパスフィ
ルタ２１、バンドパスフィルタ２２、２３、２２１、２
２２、２３１、２３２のカットオフ周波数は、固定とし
たが、図２に示したように、風雑音のパワースペクトラ
ムは、風速に応じて周波数変化することに鑑み、これら
フィルタをローオフ周波数可変の構成として、風速に応
じて適切なカットオフ周波数に制御するように構成する
ことができる。カットオフ周波数可変のフィルタは、例
えばＩＩＲ型デジタルフィルタを用い、その加重係数を
変更することにより、実現することができる。

【００７４】カットオフ周波数の変更は、マニュアル操
作で行ってもよいし、風速を計測する手段を設けて、自
動的に行うようにすることもできる。

【００７５】また、Ａ／Ｄコンバータ１３、１４は、マ
イクロホン素子１１、１２に直接接続せずに、バンドパ
スフィルタ２２、２３の出力側に接続してもよい。その
場合には、ハイパスフィルタ２１、バンドパスフィルタ
２２、２３はアナログ回路で構成される。また、Ｄ／Ａ
コンバータ１６は、適応雑音キャンセラー１０の出力部
に挿入されることになる。

【００７６】また、適応雑音キャンセラーの出力にバン
ドパスフィルタ２２、２３と同様の周波数特性のバンド
パスフィルタを挿入してもよい。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、風雑音が低音域に主として存在していることに鑑
み、マイクロホンで収音した音声を低域成分と、風雑音
の成分が殆ど存在しない中高域成分とに分け、低域成分
についてのみ、適応雑音キャンセラーを応用して風雑音
を低減除去し、その風雑音を除去した低域成分と高域成
分とを加算して出力信号を得るようにしたので、収音し
た音声の中高域成分は、適応雑音キャンセラーの影響は
全く受けず、十分に風雑音が抑圧された良好な品質の収
音出力音声信号が得られる。

【００７８】また、この発明においては、風雑音レベル
や音声信号レベルの大小によって、適応雑音キャンセラ
ーの風雑音低減効果を適宜制御するようにしたので、良
好な収音品質と十分な風雑音抑圧効果を同時に得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるマイクロホン装置の一実施例を
示すブロック図である。

【図２】風雑音と音声信号の平均パワースペクトラムの
一例を示す図である。

【図３】適応フィルタ回路の構成例を示すブロック図で
ある。

【図４】この発明によるマイクロホン装置の他の一実施
例を示すブロック図である。

【図５】この発明によるマイクロホン装置の他の一実施
例を示すブロック図である。

【図６】この発明によるマイクロホン装置の他の一実施
例を示すブロック図である。

【図７】この発明によるマイクロホン装置の他の一実施
例を示すブロック図である。

【図８】先願のマイクロホン装置の一実施例を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１０適応雑音キャンセラー１主要入力端子２参照入力端子４合成回路５適応フィルタ回路１１、１２マイクロホン素子１３、１４Ａ／Ｄコンバーター１５減算回路１６Ｄ／Ａコンバータ１７装置出力端子２１ハイパスフィルタ２２、２３バンドパスフィルタ２４加算回路２５、２６レベル検出回路２７レベル比検出回路

───────────────────────────────────────────────────── 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 1/40 ３２０Ｚ (72)発明者行徳薫東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】近接して配置した第１及び第２のマイク
ロホン素子と、上記第１及び第２のマイクロホン素子の出力の差分出力
を得る手段と、主要入力信号に含まれる雑音成分を、参照入力信号に基
づいて適応的に低減するようにする適応雑音キャンセラ
ーと、上記第１のマイクロホン素子の出力信号の内の所定周波
数以上の所定帯域の成分を抽出する第１のフィルタと、上記第１のマイクロホン素子の出力信号の内の所定周波
数以下の所定帯域の成分を抽出し、抽出した信号成分を
上記主要入力信号として上記適応雑音キャンセラーに供
給する第２のフィルタと、上記第１及び第２のマイクロホン素子の差分出力の内の
所定周波数以下の所定帯域の成分を抽出し、抽出した信
号成分を上記参照入力信号として上記適応雑音キャンセ
ラーに供給する第３のフィルタと、上記第１のフィルタの出力信号と、上記適応雑音キャン
セラーの出力とを加算して、装置出力とする加算手段と
を備えるマイクロホン装置。
【請求項２】請求項１に記載のマイクロホン装置にお
いて、上記第３フィルタの出力信号のレベルに応じて、上記適
応雑音キャンセラーの適応動作を制御することを特徴と
するマイクロホン装置。
【請求項３】請求項１に記載のマイクロホン装置にお
いて、上記第１のフィルタの出力信号のレベルに応じて、上記
適応雑音キャンセラーの適応動作を制御することを特徴
とするマイクロホン装置。
【請求項４】請求項１に記載のマイクロホン装置にお
いて、上記第３フィルタの出力信号のレベルと、上記第１のフ
ィルタの出力信号のレベルとの比に応じて、上記適応雑
音キャンセラーの適応動作を制御することを特徴とする
マイクロホン装置。
【請求項５】請求項１に記載のマイクロホン装置にお
いて、上記第２のフィルタは、上記第１のマイクロホン素子の
出力信号の内の所定周波数以下の帯域を複数帯域に分割
して、各分割帯域毎の成分を抽出するものであり、上記第２のフィルタにより抽出された各分割帯域の信号
成分は、各分割帯域に対応して設けられた複数の適応雑
音キャンセラーに、それぞれ主要入力信号として供給さ
れ、上記第３のフィルタは、上記第１及び第２のマイクロホ
ン素子の差分出力の内の所定周波数以下の帯域を上記複
数帯域に分割して、各分割帯域毎の成分を抽出するもの
であり、上記第３のフィルタにより抽出された各分割帯域の信号
成分は、上記複数の適応雑音キャンセラーに、それぞれ
参照入力信号として供給され、上記第１のフィルタの出力信号と、上記複数の適応雑音
キャンセラーの複数の出力とを上記加算手段において加
算するようにしたことを特徴とするマイクロホン装置。