JPH06276595A - Adaptive noise reduction system - Google Patents

Adaptive noise reduction system

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Publication number
JPH06276595A
JPH06276595A JP8266793A JP8266793A JPH06276595A JP H06276595 A JPH06276595 A JP H06276595A JP 8266793 A JP8266793 A JP 8266793A JP 8266793 A JP8266793 A JP 8266793A JP H06276595 A JPH06276595 A JP H06276595A
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JP
Japan
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signal
noise
input
adaptive
filter
Prior art date
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Application number
JP8266793A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Sasaki
徹 佐々木
Kaoru Gyotoku
薫 行徳
Yasue Akiba
育江 秋葉
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH06276595A publication Critical patent/JPH06276595A/en
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to perform a proper cancel operation for all inputted noise. CONSTITUTION:A noise signal having the correlation with the noise signal in a main input signal is supplied as a reference input signal to an adaptive filter means 24, the output signal of the adaptive filter means 24 is subtracted from the main input voice signal and noise is cancelled. The adaptive filter means 24 updates the weight coefficient of each stage of the filter adaptively so that the output power of a subtraction means 14 may be minimized. The value of a proper gain factor is preliminarily determined when an adaptive operation is singly performed for individual noise signals. For the individual noise signals, each determined value is set as the gain factor of the stage (tap) whose coefficient absolute value is large within the filter.

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、例えばカメラ一体型
VTRの音声収音装置などに用いて好適な適応型雑音低
減システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an adaptive noise reduction system suitable for use in, for example, a voice pickup device for a VTR with a built-in camera.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、この種の適応型雑音低減シス
テムとして、図5に示すような適応雑音キャンセラーが
知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of adaptive noise reduction system, an adaptive noise canceller as shown in FIG. 5 has been known.

【0003】図5は、この適応雑音キャンセラーの基本
的構成を示すもので、1は主要入力端子、2は参照入力
端子である。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。
FIG. 5 shows the basic configuration of this adaptive noise canceller, in which 1 is a main input terminal and 2 is a reference input terminal. The main input signal input through the main input terminal 1 is supplied to the combining circuit 4 via the delay circuit 3.
Further, the reference input signal input through the reference input terminal 2 is supplied to the combining circuit 4 via the adaptive filter circuit 5 and subtracted from the signal from the delay circuit 3. The output of the synthesis circuit 4 is fed back to the adaptive filter circuit 5 and is also led to the output terminal 6.

【0004】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。
In this adaptive noise canceller, a desired signal s and a noise signal n0 uncorrelated with the desired signal s are added as a main input signal. On the other hand, the noise signal n1 is input as the reference input signal. The noise signal n1 of the reference input has no correlation with the desired signal s, but has a correlation with the noise signal n0.

【0005】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。
The adaptive filter circuit 5 filters the reference input noise signal n1 and outputs a signal y that approximates the noise signal n0. In this case, in the adaptive filter circuit 5, the synthesizing circuit 4 is processed by a predetermined adaptive algorithm.
The filter coefficient for filtering the reference input noise signal n1 is updated so that the subtraction output (residual output) e.

【0006】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。
As the output signal y of the adaptive filter circuit 5, a signal having a phase opposite to that of the noise signal n0 and an equal amplitude can be obtained. The delay circuit 3 is for compensating for the time delay required for the arithmetic processing in the adaptive filter circuit 5, the propagation time in the adaptive filter, and the like, and for adjusting the time with the signal to be subtracted.

【0007】以下に、適応雑音キャンセラーの原理につ
いて説明する。
The principle of the adaptive noise canceller will be described below.

【0008】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、平均値がゼロであると
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。
Now, assuming that the desired signal s, noise n0, noise n1, and output signal y are statistically stationary and the average value is zero, the residual output e is e = s + n0-y. The expected value despite the squared it, because the desired signal s is the noise n0, and the output y uncorrelated, E [e 2] = E [s 2] + E [(n0 -y) 2] + 2E [s (n0 -y)] = a E [s 2] + E [ (n0 -y) 2].

【0009】適応フィルタ回路5が収束するものとすれ
ば、この適応フィルタ回路5は、E[e2 ]が最小にな
るように、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。
Assuming that the adaptive filter circuit 5 converges, the adaptive filter circuit 5 updates the filter coefficient so that E [e 2 ] is minimized. At this time, since E [s 2 ] is not affected, Emin [e 2 ] = E [s 2 ] + Emin [(n0-y) 2 ].

【0010】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。
[0010] That is, E E by [e 2] is minimized [(n0 -y) 2] is minimized, the output y of the adaptive filter circuit 5 will estimate of the noise signal n0.
The expected value of the output from the synthesis circuit 4 is the desired signal s
Will only be. That is, adjusting the adaptive filter circuit 5 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.

【0011】出力eは、一般に、信号sに多少の雑音が
残ったものになるが、出力雑音はn−yで与えられるか
ら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 output e is generally the signal s with some noise remaining, but since the output noise is given by n−y, minimizing E [(n−y) 2 ] is Is equivalent to maximizing the signal-to-noise ratio of.

【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を形成し、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
を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となる。
In some cases, the synthesis circuit 4 serves as a sound synthesis means. That is, the adaptive filter circuit 5 forms a noise canceling voice signal -y having a phase opposite to that of noise and an equal amplitude, and supplies this to a speaker or the like to acoustically add to the main voice to reduce noise. To do. The residual e in this case will be picked up by the residual detection microphone.

【0013】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。デジタル処理回路の構成とし
た場合の適応フィルタ回路5の一例の構成を図6に示
す。
The adaptive filter circuit 5 can be realized by either an analog signal processing circuit or a digital signal processing circuit, but in general, D
It is configured as a digital processing circuit using an SP (digital signal processor). FIG. 6 shows an example of the configuration of the adaptive filter circuit 5 in the case of the configuration of the digital processing circuit.

【0014】適応フィルタ回路5は、この例において
は、FIRフィルタ型の適応型線形結合器100と、フ
ィルタ係数更新演算手段110とからなっている。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(Least Mean Squares;最小平均自乗)法を用い
た場合として説明する。
In this example, the adaptive filter circuit 5 comprises an FIR filter type adaptive linear combiner 100 and a filter coefficient update calculation means 110. The adaptive filter circuit 5 can be configured as software by a DSP equipped with a microcomputer. In this example, the algorithm for updating the filter coefficient is described as a case where the LMS (Least Mean Squares) method, which is widely used because of its small calculation amount and practicality, is used.

【0015】LMS法について、図6を参照しながら説
明する。図6に示すように、この場合、FIRフィルタ
型の適応型線形結合器100を使用する。この適応型線
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,MX2,……MXmと、加重回路MX0〜MX
m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5で説明した信号yである。
The LMS method will be described with reference to FIG. In this case, as shown in FIG. 6, an FIR filter type adaptive linear combiner 100 is used. The adaptive linear combiner 100 includes a plurality of delay circuits DL1, DL2, each having a delay time Z −1 of a unit sampling time.
...... DLm (m is a positive integer), a weighting circuit MX0 for multiplying the input noise n1 and the output signals of the delay circuits DL1, DL2, ... DLm and the weighting coefficient (filter coefficient).
MX1, MX2, ... MXm and weighting circuits MX0 to MX
An adder circuit 101 for adding the outputs of m is provided. The output of the adder circuit 101 is the signal y described in FIG.

【0016】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14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。
The weighting coefficients supplied to the weighting circuits MX0 to MXm are formed in the filter coefficient calculation circuit 110 by the LMS algorithm based on the residual signal e from the combining circuit 14 and the reference input n1. The algorithm executed by the filter coefficient calculation circuit 110 is as follows.

【0017】今、時刻k における入力ベクトルXk を、
図6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. 6, X k = [x 0k x 1k x 2k ... x mk ] T , the output is y k , and the weighting coefficient is w jk (j = 0,1,2, ... m). Then, the relationship between the input and output is as shown in the following Equation 1.

【0018】[0018]

【数1】 となる。[Equation 1] Becomes

【0019】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 … (1) で与えられる。ここで、希望の応答をdk とすれば、残
差ek は、 ek =dk −yk =dk −Xk T ・Wk …(2) で表される。
Then, the weight vector W k at time k
The, if 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 ... (1). Here, if the desired response is d k , the residual e k is expressed by e k = d k −y k = d k −X k T · W k (2).

【0020】LMS法では、加重ベクトルの更新を、 Wk+1 =Wk +2μ・ek ・Xk … (3) なる式(3)により順次行っていく。加重係数の初期値
は、一定値あるいはランダムな値に設定される。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。
In the LMS method, the update of the weight vector is sequentially performed by the equation (3) of W k + 1 = W k +2 μ · e k · X k (3). The initial value of the weighting coefficient is set to a constant value or a random value. Here, μ is a gain factor (step gain) that determines the speed and stability of adaptation.

【0021】上記式(3)において、ある時点k での係
数ベクトルWk を修正するベクトルが、式(3)の右辺
の第2項であるが、利得因子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 j T 〕 で表される。ここで、nは参照入力ベクトルの次数(F
IRフィルタのタップ数に対応)、trE〔Xi j 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、利得因
子μが大きいほど収束速度が速くなる。
In the above formula (3), a vector for modifying the coefficient vector W k at a certain time k, is a second term of the right side of the equation (3), a scalar gain factor μ and instantaneous error e k Both directly affect the modified value. Similarly, since the reference input vector X k also works in the form of a product, this also affects the correction value. The average convergence time constant τ a is represented by τ a = (n + 1) / 4 μ · trE [X i X j T ]. Here, n is the order of the reference input vector (F
Corresponding to the tap number of IR filter), trE [X i X j T ]
Is the average power of the reference input. That is, the larger the number of taps of the FIR filter, the slower the convergence speed, and the larger the gain factor μ, the faster the convergence speed.

【0022】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。
In the case of a stationary signal, the final residual noise level is large when the convergence speed is fast, and conversely the final noise level is small when the convergence is slow. However, when the target signal fluctuates like a voice, its properties change before it completely converges. Therefore, the amount of cancellation increases as the convergence speed increases to some extent.

【0023】利得因子μの値は、適応フィルタ回路5の
出力yが雑音n0 を打ち消すものに近づき、装置の出力
が希望信号sと同等のものになるように収束するために
は、次の条件を満足する必要がある。 0<μ<(信号の電力)/(FIRフィルタのタップ数
+1)…(4) μが、式(4)の範囲より大きくなると、適応フィルタ
回路5の出力yは発散してしまい、装置の出力として大
きな雑音を発する。
The value of the gain factor μ approaches the one where the output y of the adaptive filter circuit 5 cancels the noise n0 and converges so that the output of the device becomes equivalent to the desired signal s. Need to be satisfied. When 0 <μ <(power of signal) / (number of taps of FIR filter + 1) (4) μ is larger than the range of Expression (4), the output y of the adaptive filter circuit 5 diverges, and It makes a lot of noise as an output.

【0024】従来、利得因子μの値は、処理後の信号の
品位に直接に影響する適応フィルタのタップ数(フィル
タ次数)と、参照入力信号の大きさ(電力)とを勘案し
て、上記の式(4)を満足して適応フィルタ回路5が正
常に動作する(収束する)ように、一定の値に定められ
ている。
Conventionally, the value of the gain factor μ is set in consideration of the number of taps (filter order) of the adaptive filter, which directly affects the quality of the processed signal, and the magnitude (power) of the reference input signal. It is set to a constant value so that the adaptive filter circuit 5 operates normally (converges) by satisfying the equation (4).

【0025】従来、このステップゲインμの値は、各段
(タップ)の加重係数w0k、w1k、w2k、・・・wmk
ついて共通の一つの値として参照入力パワーから算出さ
れる。一般的には、システムの安定性を補償するため、
参照入力の最大パワーから算出される。
Conventionally, the value of the step gain μ is calculated from the reference input power as one common value for the weighting factors w 0k , w 1k , w 2k , ... W mk of each stage (tap). Generally, to compensate for system stability,
Calculated from the maximum power of the reference input.

【0026】[0026]

【発明が解決しようとする課題】以上のようにして、適
応雑音キャンセラーの主要入力及び参照入力に、雑音信
号が任意の時間差を持って入力されたときに、適応動作
により主要入力中の雑音信号成分が低減除去される。
As described above, when the noise signal is input to the main input and the reference input of the adaptive noise canceller with an arbitrary time difference, the noise signal in the main input due to the adaptive operation. The components are reduced and removed.

【0027】低減対象の雑音が単独の雑音源からの雑音
信号であるとした場合には、その雑音信号の変動に適応
雑音キャンセラーは速く追従することが可能であるため
に、適切なステップゲイン値を与えることができ、適応
動作により、適応フィルタ回路5では、主要入力信号中
の雑音信号成分nと同等の、つまり相関が最も強い成分
(遅延が最小の成分)を含む適応型線形結合器100の
タップ位置の係数の絶対値が相対的に大きくなる。
If the noise to be reduced is a noise signal from a single noise source, the adaptive noise canceller can quickly follow the fluctuation of the noise signal, so that the appropriate step gain value By the adaptive operation, in the adaptive filter circuit 5, the adaptive linear combiner 100 including a component equivalent to the noise signal component n in the main input signal, that is, a component having the strongest correlation (component having the smallest delay) is provided. The absolute value of the coefficient at the tap position of becomes relatively large.

【0028】しかしながら、例えばカメラ一体型VTR
の音声収音装置のようなシステムを考えた場合、希望音
声に対する雑音源は、特定のものではなく、また、必ず
しも単独に存在するものではない。入力される雑音の特
性や、その変化を事前に、もしくは瞬間に調べることが
可能であれば、それに合わせて適切なステップゲイン等
のパラメータを設定したり、切り替えることができる
が、一般的には、入力される雑音の特性や、その変化を
事前に調べることは困難であるから、前記ステップゲイ
ン等のパラメータを切り替え等することは困難であり、
現実的でない。
However, for example, a camera-integrated VTR
Considering a system such as the voice pickup device of No. 1, the noise source for the desired voice is not a specific noise source, and does not always exist alone. If it is possible to examine the characteristics of the input noise and its change in advance or at an instant, you can set or switch parameters such as appropriate step gains accordingly, but in general, , It is difficult to examine the characteristics of the input noise and its change in advance, so it is difficult to switch parameters such as the step gain,
Not realistic.

【0029】そこで、従来は、上述したように、LMS
法では、予測し得る限りの雑音信号について安定な範囲
内で、すなわち、参照入力の最大パワーから求められる
一定値としてステップゲインを定め、適応型線形結合器
100のどのタップについても、そのステップゲインを
与えるなどの方法を採用している。しかし、そのため
に、パワーの小さい信号に対しては適切なステップゲイ
ン値ではないので、十分なキャンセル量が得られない等
の問題がある。
Therefore, as described above, the LMS is conventionally used.
In the method, the step gain is determined within a stable range for noise signals as far as it can be predicted, that is, as a constant value obtained from the maximum power of the reference input, and the step gain of any tap of the adaptive linear combiner 100 is determined. Is adopted. However, for that reason, since the step gain value is not appropriate for a signal with low power, there is a problem that a sufficient cancellation amount cannot be obtained.

【0030】適応のアルゴリズムとしては、LMS法の
他に、学習同定法なども用いられるが、この学習同定法
においては、適応型線形結合器100内の参照入力信号
パワーでステップゲインを正規化することで、信号の非
定常さを考慮しているが、タップ数が小さいときは逆に
参照入力信号のパワー変動が悪影響を及ぼす。また、学
習同定法は、外乱に弱いなどの欠点がある。
As the adaptive algorithm, a learning identification method or the like is used in addition to the LMS method. In this learning identification method, the step gain is normalized by the reference input signal power in the adaptive linear combiner 100. Thus, although the non-stationarity of the signal is taken into consideration, the power fluctuation of the reference input signal adversely affects when the number of taps is small. Further, the learning identification method has drawbacks such as being weak against disturbance.

【0031】[0031]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明による適応型雑音低減システムは、後述の
実施例の参照符号を対応させると、希望音声と雑音信号
とを含む主要入力信号が合成手段14に供給され、前記
主要入力信号中の雑音信号と相関のある雑音信号が参照
入力信号として適応フィルタ手段24に供給され、合成
手段14において、適応フィルタ手段24の出力信号が
前記主要入力信号から減算処理されて、前記主要入力信
号中の雑音信号が低減除去されるシステムにおいて、適
応フィルタ手段24は、前記主要入力中の雑音信号と、
前記参照入力の雑音信号との間の最大遅延時間に相当す
る次数のフィルタ240を有し、合成手段14の出力パ
ワーを最小化するように、前記フィルタの各段の加重係
数を適応的に更新して、前記参照入力信号から前記主要
入力信号中の雑音信号に近似する前記出力信号を形成す
るようにするものであり、適応フィルタ手段24のフィ
ルタの各段の加重係数を更新するための各段毎の利得因
子が、低減対象雑音信号として、前記主要入力端子に入
力される雑音信号と前記参照入力端子に入力される雑音
信号との間の遅延時間が、前記フィルタの各段までの遅
延時間に等しいものとされるようなものを、各々入力し
たときに最適な適応処理動作を行う値に、それぞれ設定
されたしたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, in the adaptive noise reduction system according to the present invention, when the reference symbols of the embodiments described later are made to correspond to each other, the main input signal including the desired voice and the noise signal is A noise signal having a correlation with the noise signal in the main input signal is supplied to the adaptive filter means 24 as a reference input signal, and the output signal of the adaptive filter means 24 in the combiner 14 is supplied to the main input. In a system in which the noise signal in the main input signal is subtracted from the signal to be reduced and removed, the adaptive filter means 24 includes the noise signal in the main input,
It has a filter 240 of an order corresponding to the maximum delay time with respect to the noise signal of the reference input, and adaptively updates the weighting coefficient of each stage of the filter so as to minimize the output power of the combining means 14. The reference input signal is used to form the output signal that approximates the noise signal in the main input signal. Each of the adaptive filter means 24 updates the weighting coefficient of each stage of the filter. The gain factor for each stage is such that the delay time between the noise signal input to the main input terminal and the noise signal input to the reference input terminal is the delay to each stage of the filter as the noise signal to be reduced. It is characterized in that things which are considered to be equal to the time are set to the values for performing the optimum adaptive processing operation when input respectively.

【0032】[0032]

【作用】上記の構成のこの発明によれば、適応フィルタ
手段のフィルタの各段の利得因子は、予め、前記主要入
力端子と参照入力端子とに、前記フィルタの各段までの
遅延時間に等しい遅延時間差を持って単独の雑音信号が
入力されたときに適切なものとなるように設定されてい
る。
According to the present invention having the above-described structure, the gain factor of each stage of the filter of the adaptive filter means is equal to the delay time to each stage of the filter at the main input terminal and the reference input terminal in advance. It is set to be appropriate when a single noise signal is input with a delay time difference.

【0033】したがって、主要入力中及び参照入力に、
前記の雑音が入力されたときには、主要入力中の雑音
と、参照入力の雑音との遅延時間差に等しい遅延量のフ
ィルタ段の加重係数が、他の段の加重係数に比べて優勢
な値を取り、適切な適応処理が行われて、当該雑音が低
減除去される。
Therefore, during the main input and the reference input,
When the above noise is input, the weighting coefficient of the filter stage having a delay amount equal to the delay time difference between the noise in the main input and the noise in the reference input takes a dominant value compared to the weighting factors of the other stages. The appropriate adaptive processing is performed to reduce and remove the noise.

【0034】[0034]

【実施例】以下、図1〜図4を参照しながら、この発明
による適応型雑音低減システムの一実施例について説明
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the adaptive noise reduction system according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0035】図1において、11は希望音声を収音する
ための主要入力用マイクロホン、21は雑音として除去
したい方向の不要音声や周囲騒音を収音するための参照
入力用マイクロホンである。この例は、希望音声の到来
方向は、主として、図2において矢印ARで示すよう
に、図上、上方から下方に向かう方向(以下正面方向と
いう)であり、この方向と逆方向(以下背面方向とい
う)からの音声を雑音として収音しないようにする装置
を実現する例である。
In FIG. 1, 11 is a main input microphone for picking up a desired voice, and 21 is a reference input microphone for picking up unnecessary voice and ambient noise in a direction to be removed as noise. In this example, the arrival direction of the desired voice is a direction from the upper side to the lower side (hereinafter referred to as the front direction) in the figure as shown by an arrow AR in FIG. It is an example of realizing a device that does not pick up the voice from () as noise.

【0036】この例の場合には、主要入力用マイクロホ
ン11は、図3に示すような無指向性のマイクロホンで
構成される。一方、参照入力用マイクロホン21は、図
3に示すように、希望音声到来方向に感度が低く、背面
方向に感度が高い単一指向性のマイクロホンで構成され
る。
In the case of this example, the main input microphone 11 is composed of an omnidirectional microphone as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 3, the reference input microphone 21 is a unidirectional microphone having low sensitivity in the desired voice arrival direction and high sensitivity in the rear direction.

【0037】また、この例の場合においては、これらマ
イクロホン11、21は、矢印ARの方向に沿って並べ
られ、その間の距離dは、この例では、後述する適応フ
ィルタ回路の単位遅延時間τの2倍の間に音声が伝播さ
れる距離(d=2cτ)に等しく選定されている。な
お、cは音声の伝播速度である。また、単位遅延時間τ
は、A/Dコンバータ13、23及びD/Aコンバータ
15の単位サンプリング時間に相当し、サンプリング周
波数をfsとすると、τ=1/fsである。
Further, in the case of this example, these microphones 11 and 21 are arranged along the direction of the arrow AR, and the distance d between them is the unit delay time τ of the adaptive filter circuit described later in this example. It is selected to be equal to the distance (d = 2cτ) that the voice is propagated during the doubling. Note that c is the speed of sound propagation. Also, the unit delay time τ
Corresponds to the unit sampling time of the A / D converters 13 and 23 and the D / A converter 15, and τ = 1 / fs when the sampling frequency is fs.

【0038】そして、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、増幅器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、減算回路14に供給さ
れる。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音声信号は、増幅器
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て、適応フィルタ回路24に供給さ
れる。
Then, the sound signal picked up by the main input microphone 11 and converted into an electric signal is supplied to the A / D converter 13 via the amplifier 12, converted into a digital signal, and subtracted. It is supplied to the circuit 14. An audio signal obtained by collecting the sound by the reference input microphone 21 and converting it into an electric signal is supplied to the A / D converter 23 via the amplifier 22, converted into a digital signal, and then an adaptive filter circuit. 24.

【0039】この実施例では、適応フィルタ回路24
は、図2に示すように、フィルタ次数は3とされ、また
図1に示すように、主要入力に対する遅延量は0として
構成されている。すなわち、適応フィルタ回路24は、
単位遅延時間(1サンプル分)τの2個の遅延回路24
1,242と、3個の加重回路243,244,245
と、加算回路246とからなる3タップ(3次)のFI
Rフィルタ240と、このFIRフィルタ240の加重
回路243,244,245に供給する加重係数を出力
するLMS演算回路247から構成される。
In this embodiment, the adaptive filter circuit 24
2 has a filter order of 3 as shown in FIG. 2, and has a delay amount of 0 as a main input as shown in FIG. That is, the adaptive filter circuit 24 is
Two delay circuits 24 each having a unit delay time (one sample) τ
1, 242 and three weighting circuits 243, 244, 245
And a three-tap (third-order) FI including
It is composed of an R filter 240 and an LMS arithmetic circuit 247 which outputs weighting coefficients to be supplied to the weighting circuits 243, 244 and 245 of the FIR filter 240.

【0040】この適応フィルタ回路24は、マイクロコ
ンピュータを備えるDSP(デジタルシグナルプロセッ
サ)により構成することができる。そして、A/Dコン
バータ23からのデジタル信号は、演算回路247に供
給されると共に、FIRフィルタ240を介して減算回
路14に供給される。
The adaptive filter circuit 24 can be composed of a DSP (digital signal processor) equipped with a microcomputer. Then, the digital signal from the A / D converter 23 is supplied to the arithmetic circuit 247 and also to the subtraction circuit 14 via the FIR filter 240.

【0041】減算回路14の出力信号は、演算回路24
7に帰還されると共に、D/Aコンバータ15によりア
ナログ信号に戻され、出力端子16に導出される。な
お、D/Aコンバータ15を省いて、減算回路14の出
力信号をデジタル信号のままで出力端子16に導出する
ようにしてもよい。
The output signal of the subtraction circuit 14 is the arithmetic circuit 24.
The analog signal is returned to the analog signal by the D / A converter 15 and is led to the output terminal 16. Alternatively, the D / A converter 15 may be omitted, and the output signal of the subtraction circuit 14 may be derived as a digital signal to the output terminal 16.

【0042】この場合、適応フィルタ回路24のLMS
演算回路247からFIRフィルタの各タップの加重回
路243、244、245に供給する加重係数w0k、w
1k、w2kは、次の演算式、 w0k+1=w0k+2μ0 ・ek ・x0k …(5) w1k+1=w1k+2μ1 ・ek ・x1k …(6) w2k+1=w2k+2μ2 ・ek ・x2k …(7) から求められる。
In this case, the LMS of the adaptive filter circuit 24
Weighting coefficients w 0k , w supplied from the arithmetic circuit 247 to the weighting circuits 243, 244, 245 of the respective taps of the FIR filter.
1k and w 2k are the following arithmetic expressions: w 0k + 1 = w 0k + 2μ 0 · e k · x 0k (5) w 1k + 1 = w 1k +2 μ 1 · e k · x 1k (6) w 2k + 1 = w 2k + 2μ 2 · e k · x 2k (7)

【0043】そして、この例では、この(5)、
(6)、(7)式における各ステップゲインμ0
μ1 、μ2 は、後述のようにして、予め、求められて設
定された適切な値である。すなわち、この場合、適応フ
ィルタ回路24のLMS演算回路247における加重係
数の更新式においては、一定値のステップゲインを全て
のタップに対して割り当てるのではなく、そのタップ位
置と雑音信号の主要入力端子と参照入力端子への入力時
間差に応じて適切なステップゲインが割り当てられる。
以下に、ステップゲインの値の決定方法の実施例につい
て説明する。
In this example, this (5),
Each step gain μ 0 in the equations (6) and (7),
μ 1 and μ 2 are appropriate values that have been obtained and set in advance as described below. That is, in this case, in the update equation of the weighting coefficient in the LMS operation circuit 247 of the adaptive filter circuit 24, a constant value step gain is not assigned to all taps, but the tap position and the main input terminal of the noise signal. And an appropriate step gain is assigned according to the input time difference to the reference input terminal.
An example of a method of determining the step gain value will be described below.

【0044】[実験的にステップゲインを決定する方
法]先ず、実験的にステップゲインを決定する方法につ
いて説明する。
[Method of Experimentally Determining Step Gain] First, a method of experimentally determining the step gain will be described.

【0045】この方法は、システムにおいて、予め、個
々の雑音信号について単独で適応処理を行う際の適切な
ステップゲイン値を求めておく。そして、前記の個々の
雑音信号に関して、FIRフィルタ内において係数絶対
値の大きなタップ、つまり主要、参照入力間の相関の高
いタップのステップゲインを、その求めた値に設定す
る。
According to this method, in the system, an appropriate step gain value for independently performing adaptive processing on each noise signal is obtained in advance. Then, with respect to each of the individual noise signals, the step gain of the tap having a large coefficient absolute value in the FIR filter, that is, the tap having a high correlation between the main and reference inputs is set to the obtained value.

【0046】図1の例に適用してさらに説明する。この
場合、図3に示したように、希望音声の到来方法(矢印
ARの方向)を正面方向(0度方向)、正面方向とは1
80度の角度をなす方向を背面方向、正面方向とは90
度の角度をなす方向を側方と呼ぶことにする。
A further explanation will be given by applying it to the example of FIG. In this case, as shown in FIG. 3, the desired voice arrival method (direction of arrow AR) is the front direction (0 degree direction), and the front direction is 1
The direction that makes an angle of 80 degrees is 90 degrees with the back direction and the front direction.
The direction that forms an angle of degrees is called the side.

【0047】発明者等は、図1の例において、雑音信号
が単独で側方、もしくは背面方向から入射した場合に、
様々な特性の信号や、信号レベルについて適切なステッ
プゲインを調べた。その結果、適切なステップゲイン値
が入射方向にのみ依存し、その値は、入射方向が正面方
向に近付くにしたがって大きくなることが明らかになっ
た。
In the example of FIG. 1, the inventors of the present invention have shown that when a noise signal is independently incident from the side or the back direction,
We investigated appropriate step gains for signals with various characteristics and signal levels. As a result, it became clear that the appropriate step gain value depends only on the incident direction, and the value increases as the incident direction approaches the front direction.

【0048】これは、主要入力用及び参照入力用として
用いた無指向性マイクロホン11及び単一指向性マイク
ロホン21において、雑音信号の入射角度が正面方向に
なるほど、参照入力中のパワーが減少し、キャンセル効
果が損なわれるため、適切なステップゲイン値がより大
きくなるものと考えられる。つまり、入射方向に応じた
適切なステップ値は2つの入力用マイクロホン11及び
21の感度比におおよそ比例しているといえる。
In the omnidirectional microphone 11 and the unidirectional microphone 21 used for the main input and the reference input, the power during the reference input decreases as the incident angle of the noise signal becomes in the front direction. Since the canceling effect is impaired, it is considered that the appropriate step gain value becomes larger. That is, it can be said that the appropriate step value according to the incident direction is approximately proportional to the sensitivity ratio of the two input microphones 11 and 21.

【0049】また、各々の場合についてフィルタの加重
係数を調べた結果、雑音信号の主要、参照の入力時間差
に相当するタップの係数が他のタップの係数に比べて非
常に優勢な値を取っているため、各信号の入力時間差相
当のタップの係数の更新に適切なステップゲインを与え
れば良いことが判明した。
As a result of investigating the weighting coefficient of the filter in each case, the coefficient of the tap corresponding to the input time difference of the main and reference of the noise signal has a very dominant value compared with the coefficients of the other taps. Therefore, it was found that an appropriate step gain should be given to update the coefficient of the tap corresponding to the input time difference of each signal.

【0050】そこで、次のようにして、各タップの加重
係数のステップゲインを設定した。この場合、低減対象
となる側方から背面方向にかけて、雑音信号を入射させ
る場合を考える。
Therefore, the step gain of the weighting coefficient of each tap is set as follows. In this case, consider a case where a noise signal is incident from the side to be reduced to the back side.

【0051】例えば、側方から単独の雑音信号を入射さ
せて、図1のシステムを適応動作させると、この雑音信
号は両マイクロホン11及び21に同時に(遅延なく)
収音され、このため、システムがこの雑音を適応低減す
ると、FIRフィルタ240の初段のタップの係数が他
のタップに比べて優勢になる。そこで、そのときにシス
テムとして得られる適切なステップゲインの値を、初段
のタップのステップゲインμ0 に設定する。
For example, when a single noise signal is incident from the side and the system of FIG. 1 is adaptively operated, this noise signal is simultaneously applied to both microphones 11 and 21 (without delay).
Sound is picked up, so that when the system adaptively reduces this noise, the coefficients of the first tap of the FIR filter 240 dominate over the other taps. Therefore, an appropriate step gain value obtained as a system at that time is set to the step gain μ 0 of the tap at the first stage.

【0052】次に、背面方向から単独の雑音信号を入射
させて、図1のシステムを適応動作させると、主要入力
用マイクロホン11の位置と参照入力用マイクロホン2
1の位置との距離dは、上述したように、単位サンプリ
ング時間で2サンプル分に設定されているので、この背
面方向からの信号は、参照入力の方が2サンプル分早く
なる状態で、両マイクロホン11及び21で収音され、
このときはFIRフィルタ240の3段目のタップの係
数が他のタップに比べて優勢になる。そこで、そのとき
の適切なステップゲインの値を、3段目のタップのステ
ップゲインμ3に設定する。
Next, by injecting a single noise signal from the rear direction to adaptively operate the system of FIG. 1, the position of the main input microphone 11 and the reference input microphone 2 are set.
As described above, the distance d from the position of 1 is set to 2 samples per unit sampling time. Therefore, the signal from the rear direction is 2 samples faster than the reference input, The sound is picked up by the microphones 11 and 21,
At this time, the coefficient of the third tap of the FIR filter 240 is superior to the other taps. Therefore, an appropriate step gain value at that time is set to the step gain μ 3 of the third tap.

【0053】そして、側方から背面方向までの範囲の中
間の方向から雑音信号が到来する場合には、参照入力の
方が0〜2サンプル分早くなる状態で、両マイクロホン
11及び21で収音されることになり、2段目のタップ
の係数が他のタップに比べて優勢になる。そこで、2段
目のタップのステップゲインμ2 は、例えば正面方向と
150度をなす方向から雑音信号を図1のシステムに単
独に与えて適応雑音低減処理を行い、そのときに得られ
た適切なステップゲインの値に設定する。なお、この2
段目のタップのステップゲインμ2 は、設定したステッ
プゲインμ0 とステップゲインμ3 との中間の値に設定
するようにしても良い。
When the noise signal arrives from the middle of the range from the side to the rear, the microphones 11 and 21 pick up the sound with the reference input faster by 0 to 2 samples. As a result, the coefficient of the tap in the second stage becomes superior to other taps. Therefore, the step gain μ 2 of the tap at the second stage is, for example, an appropriate noise obtained by applying a noise signal to the system of FIG. Set a different step gain value. In addition, this 2
The step gain μ 2 of the tap at the stage may be set to an intermediate value between the set step gain μ 0 and the set step gain μ 3 .

【0054】なお、正面方向からの信号は参照入力の方
が2サンプル分遅れる状態で、両マイクロホン11及び
21で収音される。したがって、キャンセル対象でない
正面方向信号の時間差は、FIRフィルタ240外とな
り、より理想的なキャンセル動作を得ることができる。
The signal from the front direction is picked up by both microphones 11 and 21 with the reference input being delayed by two samples. Therefore, the time difference between the front direction signals that are not to be canceled is outside the FIR filter 240, and a more ideal cancel operation can be obtained.

【0055】以上のようにしてFIRフィルタ240の
各タップのステップゲインμ0 、μ2 、μ3 を、予め設
定して適応雑音低減処理を行った結果を、従来の全ての
タップに固定のステップゲインを与える適応雑音低減処
理(従来法)の結果との比較において図4に示す。
As described above, the step gains μ 0 , μ 2 and μ 3 of the respective taps of the FIR filter 240 are set in advance and the results of the adaptive noise reduction processing are performed. FIG. 4 shows a comparison with the result of the adaptive noise reduction process (conventional method) that gives a gain.

【0056】図4は、雑音信号が側方と背面方向から時
間的に交互に到来したときのそれぞれの雑音信号のキャ
ンセル量を示したものである。ここで、キャンセル量と
は処理前に主要入力に混入した雑音のパワーレベルと、
処理後、システム中に残留した雑音パワーレベルとの比
であり、負の符号はパワーの減少を意味し、その絶対値
が大きいほどキャンセル量が大きい。
FIG. 4 shows the amount of cancellation of the respective noise signals when the noise signals arrive from the side and the back side alternately in terms of time. Here, the amount of cancellation is the power level of the noise mixed in the main input before processing,
It is a ratio with the noise power level remaining in the system after processing, and a negative sign means a decrease in power, and the larger the absolute value, the larger the cancellation amount.

【0057】この図4から明らかなように、図1の例
と、従来例とは、背面方向からの雑音信号の場合には、
それほど顕著な差はないが、側方からの雑音信号のキャ
ンセル量は、図1の例の場合の方が従来例に比べて約6
dB改善されていることがわかる。
As is apparent from FIG. 4, in the case of the noise signal from the rear direction, the example of FIG.
Although the difference is not so remarkable, the amount of cancellation of the noise signal from the side is about 6 in the case of the example of FIG. 1 compared with the conventional example.
It can be seen that the dB is improved.

【0058】従来例の場合のステップゲインの値は、参
照入力信号の長時間平均パワーより求められた値であ
る。参照入力用マイクロホンとして背面方向に向けた単
一指向性マイクロホンを用いている場合、背面方向パワ
ーが側方など他の方向に比べて大きくなるため、長時間
平均パワーに対して支配的である。したがって、パワー
の逆数に比例するステップゲインの安定限界値は小さく
なり、一般的に適当とされる値の10分の1も小さくな
る。このことから、このように算出されたステップゲイ
ン値では、背面方向に適切な値であっても、参照入力中
のパワーの小さい側方からの信号に対して小さすぎる値
となり、適切でない。
The value of the step gain in the case of the conventional example is a value obtained from the long-term average power of the reference input signal. When a unidirectional microphone facing the back direction is used as the reference input microphone, the power in the back direction is larger than that in other directions such as the side direction, and is dominant to the long-term average power. Therefore, the stability limit value of the step gain, which is proportional to the reciprocal of the power, becomes small, and also becomes 1/10 of the generally appropriate value. From this, even if the step gain value calculated in this way is an appropriate value in the back direction, it becomes too small for the signal from the side with small power during reference input, and is not appropriate.

【0059】これに対して、この発明の場合には、ステ
ップゲインを側方、背面方向のそれぞれに適した値を設
定しているため、従来の方法に比べて側方に対するキャ
ンセル量が向上しているのである。このことは、背面方
向の雑音キャンセル量を損なうことなく、側方からの雑
音のキャンセルを効果的に行うことができることを示し
ており、非常に有効であることが分かる。
On the other hand, in the case of the present invention, since the step gain is set to a value suitable for each of the lateral direction and the rear surface direction, the lateral cancel amount is improved as compared with the conventional method. -ing This indicates that the noise from the side can be effectively canceled without impairing the amount of noise cancellation in the back direction, and it can be seen that this is very effective.

【0060】[ステップゲインの値の理論的決定法]上
述したように、入射方向に応じた適切なステップゲイン
値は2つの入力用マイクロホン11及び21の感度比に
おおよそ比例しているといえる。したがって、マイクロ
ホン11及び21の指向特性が分かっていれば、その指
向特性を用いて理論的にFIRフィルタ240の各タッ
プのステップゲインの値を予め設定することができる。
[Theoretical Method of Determining Step Gain Value] As described above, it can be said that the appropriate step gain value according to the incident direction is approximately proportional to the sensitivity ratio of the two input microphones 11 and 21. Therefore, if the directional characteristics of the microphones 11 and 21 are known, the value of the step gain of each tap of the FIR filter 240 can be theoretically set in advance using the directional characteristics.

【0061】すなわち、参照入力用マイクロホン21に
対する主要入力用マイクロホン11の、雑音信号の入射
方向の感度比の値に比例して、ステップゲインの値を、
当該雑音信号の入射方向で決まる主要入力と参照入力と
の入射時間差に相当するタップのステップゲインの値と
して与える。
That is, the value of the step gain is proportional to the value of the sensitivity ratio of the main input microphone 11 to the reference input microphone 21 in the incident direction of the noise signal,
It is given as the value of the step gain of the tap corresponding to the difference in the incident time between the main input determined by the incident direction of the noise signal and the reference input.

【0062】例えば、図3に示すように、マイクロホン
11及びマイクロホン21の指向特性の最高感度の値を
「1」としたとき、単一指向性であるマイクロホン21
の指向特性の各方向に対する感度は、図3に示すよう
に、背面方向の感度が「1」であるが、側方の感度は、
約「0.5」とされ、側方から背面方向の間の角範囲の
感度は、「0.5」〜「1」である。
For example, as shown in FIG. 3, when the maximum sensitivity value of the directional characteristics of the microphone 11 and the microphone 21 is "1", the microphone 21 having unidirectionality is used.
As shown in FIG. 3, the sensitivity of the directional characteristics of the back direction is “1” in the back direction, but the side sensitivity is
It is set to about "0.5", and the sensitivity in the angular range between the lateral direction and the back direction is "0.5" to "1".

【0063】したがって、例えば雑音信号の入力方向
が、背面方向であるときには、両マイクロホン11及び
21の感度は、共に「1」であるので、感度比も1であ
る。このときのステップゲインとしては、例えば従来と
ほぼ等しい値を設定できる。雑音信号の入力方向が背面
方向のときの主要、参照入力の遅延時間差は、2サンプ
ル分であるので、この値は、FIRフィルタ240の3
段目のタップのステップゲイン値μ2 として設定する。
Therefore, for example, when the input direction of the noise signal is the rear direction, the sensitivities of both microphones 11 and 21 are both "1", and the sensitivity ratio is also 1. As the step gain at this time, for example, a value substantially equal to the conventional value can be set. Since the delay time difference between the main and reference inputs when the noise signal input direction is the back direction is 2 samples, this value is 3 of the FIR filter 240.
Set as the step gain value μ 2 of the tap at the stage.

【0064】雑音信号の入力方向が、斜め後ろ方向であ
ると、その方向では無指向性であるマイクロホン11の
指向特性の感度は「1」であるが、単一指向性であるマ
イクロホン21の指向特性の感度は例えば「0.8」と
なる。したがって、両者の感度比の値は「1.25」と
なる。そこで、ステップゲイン値μ2 の1.25倍の値
を、2段目のタップのステップゲインμ1 として設定す
る。
When the input direction of the noise signal is diagonally backward, the sensitivity of the directional characteristic of the microphone 11 which is omnidirectional in that direction is "1", but the directional characteristic of the microphone 21 which is unidirectional. The sensitivity of the characteristic is “0.8”, for example. Therefore, the value of the sensitivity ratio of both is "1.25". Therefore, a value that is 1.25 times the step gain value μ 2 is set as the step gain μ 1 of the second tap.

【0065】さらに、雑音信号の入力方向が側方である
場合には、マイクロホン21の指向特性の感度は、
「0.5」となっている。したがって、マイクロホン1
1及び21の感度比の値が「2」となる。そこで、ステ
ップゲイン値μ2 の2倍の値を、初段のタップのステッ
プゲインμ0 として設定する。
Further, when the input direction of the noise signal is lateral, the sensitivity of the directional characteristics of the microphone 21 is
It is “0.5”. Therefore, the microphone 1
The value of the sensitivity ratio of 1 and 21 is “2”. Therefore, a value that is twice the step gain value μ 2 is set as the step gain μ 0 of the first tap.

【0066】なお、以上の例では、主要入力用マイクロ
ホン及び参照入力用マイクロホンとしては、上述の例の
指向性のものに限られるものではなく、例えば主要入力
用マイクロホンとしては、希望音声方向に最大感度を有
するように配置する単一指向性マイクロホンを使用する
ことができ、参照入力用マイクロホンとしては希望音声
到来方向に感度を殆ど有しない双指向性マイクロホンを
用いても良い。
In the above example, the main input microphone and the reference input microphone are not limited to those having the directivity of the above-described example, and for example, the main input microphone has the maximum in the desired voice direction. A unidirectional microphone arranged so as to have sensitivity can be used, and as the reference input microphone, a bidirectional microphone having little sensitivity in the desired voice arrival direction may be used.

【0067】また、有指向性のマイクロホンは、無指向
性マイクロホンユニットを複数個、用いて構成すること
が可能である。
The directional microphone can be constructed by using a plurality of omnidirectional microphone units.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、入力される雑音信号ごとに適切なステップゲインの
値を予め求めておき、その雑音信号の主要及び参照の両
入力間での遅延量に相当する遅延出力となるタップのフ
ィルタ係数の更新のステップゲインとして設定するよう
にしたので、瞬間、瞬間に入力される雑音信号に対し
て、適切なステップゲインを逐次求める必要はない。
As described above, according to the present invention, an appropriate step gain value is obtained in advance for each noise signal input, and the delay between the main and reference inputs of the noise signal is delayed. Since it is set as the step gain for updating the filter coefficient of the tap that becomes the delay output corresponding to the quantity, it is not necessary to successively obtain an appropriate step gain for the noise signal input at the moment.

【0069】また、各雑音信号毎に適切なステップゲイ
ン値が予め設定されているので、当該雑音信号に対して
常に適切な低減除去動作が行われる。すなわち、主要入
力中及び参照入力に、雑音が入力されたときには、主要
入力中の雑音と、参照入力の雑音との遅延時間差に等し
い遅延量のフィルタ段の加重係数が、他の段の加重係数
に比べて優勢な値を取り、適切な適応処理が行われて、
当該雑音が低減除去される。
Since an appropriate step gain value is preset for each noise signal, an appropriate reduction / removal operation is always performed on the noise signal. That is, when noise is input to the main input and the reference input, the weighting coefficient of the filter stage having the delay amount equal to the delay time difference between the noise in the main input and the noise of the reference input is the weighting coefficient of the other stage. Takes a predominant value compared to, and appropriate adaptive processing is performed,
The noise is reduced and removed.

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

【図1】この発明による適応型雑音低減システムの一実
施例のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an adaptive noise reduction system according to the present invention.

【図2】図1の例の適応フィルタ回路の一例のブロック
図である。
FIG. 2 is a block diagram of an example of the adaptive filter circuit of the example of FIG.

【図3】図1の例のマイクロホン11及び21の指向特
性を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining directional characteristics of microphones 11 and 21 in the example of FIG.

【図4】この発明の効果を従来との比較において説明す
るための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining an effect of the present invention in comparison with a conventional one.

【図5】適応型雑音低減システムの概要を示すブロック
図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an outline of an adaptive noise reduction system.

【図6】適応フィルタ回路の一例のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of an example of an adaptive filter circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 主要入力用マイクロホン 14 減算回路 21 参照入力用マイクロホン 24 適応フィルタ回路 240 FIRフィルタ 243〜245 加重回路 w0k〜w2k 加重係数11 main input microphone 14 subtraction circuit 21 reference input microphone 24 adaptive filter circuit 240 FIR filter 243 to 245 weighting circuit w 0k to w 2k weighting coefficient

───────────────────────────────────────────────────── 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 1/40 320 Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H04R 1/40 320 Z

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 希望音声と雑音信号とを含む主要入力信
号が合成手段に供給され、 前記主要入力信号中の雑音信号と相関のある雑音信号が
参照入力信号として適応フィルタ手段に供給され、 前記合成手段において、前記適応フィルタ手段の出力信
号が前記主要入力信号から減算処理されて、前記主要入
力信号中の雑音信号が低減除去されるシステムにおい
て、 前記適応フィルタ手段は、前記主要入力中の雑音信号
と、前記参照入力の雑音信号との間の最大遅延時間に相
当する次数のフィルタを有し、前記合成手段の出力パワ
ーを最小化するように、前記フィルタの各段の加重係数
を適応的に更新して、前記参照入力信号から前記主要入
力信号中の雑音信号に近似する前記出力信号を形成する
ようにするものであり、 前記適応フィルタ手段のフィルタの各段の加重係数を更
新するための各段毎の利得因子が、 低減対象雑音信号として、前記主要入力端子に入力され
る雑音信号と前記参照入力端子に入力される雑音信号と
の間の遅延時間が、前記フィルタの各段までの遅延時間
に等しいものとされるようなものを、各々入力したとき
に最適な適応処理動作を行う値に、それぞれ設定された
ことを特徴とする適応型雑音低減システム。
1. A main input signal including a desired voice and a noise signal is supplied to a synthesizing means, and a noise signal correlated with a noise signal in the main input signal is supplied to an adaptive filter means as a reference input signal. In the synthesizing system, the output signal of the adaptive filter means is subtracted from the main input signal to reduce and remove a noise signal in the main input signal. A filter having an order corresponding to the maximum delay time between the signal and the noise signal at the reference input is provided, and the weighting coefficient of each stage of the filter is adaptively adjusted so as to minimize the output power of the combining means. To form the output signal that is approximated to the noise signal in the main input signal from the reference input signal. The gain factor for each stage for updating the weighting coefficient of each stage of the filter is the noise signal between the noise signal input to the main input terminal and the noise signal input to the reference input terminal as the noise signal to be reduced. The delay time of the filter is set equal to the delay time up to each stage of the filter, and is set to a value for performing the optimum adaptive processing operation when each is input. Noise reduction system.
【請求項2】 請求項1に記載の適応型雑音低減システ
ムにおいて、 前記主要入力及び参照入力は、音声センサからの信号で
あると共に、少なくとも参照入力用の音声センサは、希
望音声到来方向の感度が低いものとされ、 前記適応フィルタ手段のフィルタの各段の加重係数を更
新するための各段毎の利得因子が、 前記主要入力端子と参照入力端子とに、前記フィルタの
各段までの遅延時間に等しい遅延時間差を持って雑音信
号が入力される方向における、前記主要入力用及び参照
入力用の音声センサの感度比に応じた値を有するように
設定されたことを特徴とする適応型雑音低減システム。
2. The adaptive noise reduction system according to claim 1, wherein the main input and the reference input are signals from a voice sensor, and at least the voice sensor for reference input has sensitivity in a desired voice arrival direction. Is low, the gain factor for each stage for updating the weighting coefficient of each stage of the filter of the adaptive filter means, the main input terminal and the reference input terminal, the delay to each stage of the filter The adaptive noise is set to have a value according to the sensitivity ratio of the main input and reference input voice sensors in the direction in which a noise signal is input with a delay time difference equal to time. Reduction system.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015117944A (en) * 2013-12-16 2015-06-25 三菱重工業株式会社 Hydrospace detection device and hydrospace detection method

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