JPH0675591A - Voice input device - Google Patents
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- JPH0675591A JPH0675591A JP4248559A JP24855992A JPH0675591A JP H0675591 A JPH0675591 A JP H0675591A JP 4248559 A JP4248559 A JP 4248559A JP 24855992 A JP24855992 A JP 24855992A JP H0675591 A JPH0675591 A JP H0675591A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、希望音声入力方向以
外の方向からの不要信号（雑音）を低減ないし除去する
音声入力装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voice input device for reducing or eliminating unnecessary signals (noise) from directions other than a desired voice input direction.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、カメラ一体型ＶＴＲに使用する
音声入力装置としては、被写体方向からの音声のみをピ
ックアップし、撮影者側やその他の方向からの音声を除
去するようにすることが望まれる。2. Description of the Related Art For example, as an audio input device used for a VTR with a built-in camera, it is desired to pick up only the sound from the direction of the object and remove the sound from the side of the photographer or from other directions. .
【０００３】このように、特定の方向からの音声入力の
みをピックアップする音声入力装置としては、一般に
は、例えば図７に示すような単一指向性のマイクロホン
が使用されている。また、無指向性の２個のマイクロホ
ンを使用し、一方のマイクロホンの出力に対してアナロ
グ的に位相を調整する回路を付加し、その回路の出力と
他方のマイクロホンの出力とを合成して、特定の入射方
向に高い感度の指向性を持たせる方法も知られている。As described above, as a voice input device for picking up only a voice input from a specific direction, a unidirectional microphone as shown in FIG. 7 is generally used. Further, using two omnidirectional microphones, a circuit for adjusting the phase in an analog manner is added to the output of one microphone, and the output of the circuit and the output of the other microphone are combined, A method of giving a highly sensitive directivity to a specific incident direction is also known.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
場合、単一指向性とはいっても、特定の方向からの音声
入力に対してヌル（感度ゼロ）が存在するだけで、最も
高い感度の入射方向以外の他の方向にも感度を有するも
のとなっている。このため、最も高い感度の入射方向を
希望音声の入射方向に向けて設置した場合、図７の特性
図から明らかなように、その希望音声と全く逆方向から
の不要音声は、除去あるいは低減することができるが、
不要音声の入力方向が、希望音声入力方向に対して横方
向の場合には、希望音声に比べ、例えば１／２の大きさ
で収音されてしまう。However, in the above case, even though the directivity is unidirectional, only the null (sensitivity zero) exists for the voice input from a specific direction, and the incident with the highest sensitivity is obtained. It has sensitivity in other directions than the direction. Therefore, when the installation is performed with the incident direction with the highest sensitivity directed toward the incident direction of the desired voice, as is clear from the characteristic diagram of FIG. 7, unnecessary voice from the opposite direction to the desired voice is eliminated or reduced. But you can
When the input direction of the unnecessary voice is lateral to the desired voice input direction, the input voice is picked up by, for example, 1/2 the size of the desired voice.
【０００５】また、除去及び低減可能な希望音声方向と
は逆方向からの不要音声であっても、その音声レベルが
大きい場合には、低減することができずに、所定の音圧
レベルで収音されてしまう。Further, even if unnecessary voice from the direction opposite to the desired voice direction that can be removed and reduced, if the voice level is high, it cannot be reduced and the voice is collected at a predetermined sound pressure level. It sounds.
【０００６】この発明は、以上の点にかんがみ、不要音
声の入力方向が変わっても常にその不要音声を除去ない
し低減することができると共に、不要音声の入力レベル
の大きさに関係なく、除去ないし低減することができる
音声入力装置を提供することを目的とする。In view of the above points, the present invention can always remove or reduce the unnecessary voice even if the input direction of the unnecessary voice changes, and remove or reduce the unnecessary voice regardless of the input level of the unnecessary voice. It is an object to provide a voice input device that can be reduced.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明による音声入力装置は、後述の図１の実施
例の参照符号を対応させると、希望音声を収音するため
の主要入力用マイクロホン１１と、主要入力用マイクロ
ホン１１とは所定の間隔を隔てて配置された参照入力用
マイクロホン２１と、参照入力用マイクロホン２１から
の音声信号から主要入力用マイクロホン１１の出力音声
信号中の不要信号成分に近似する信号を形成するための
適応フィルタ手段２５と、参照入力用マイクロホン２１
と適応フィルタ手段２５との間に設けられる遅延手段２
４と、主要入力用マイクロホン１１の出力音声信号か
ら、適応フィルタ手段２５の出力信号を用いて不要信号
を低減ないし除去するための合成手段１４と、この合成
手段１４の出力パワーが最小化されるように適応フィル
タ手段２５を調整する手段とを備えることを特徴とす
る。In order to solve the above-mentioned problems, the voice input device according to the present invention is provided with a main input for collecting a desired voice when the reference numerals of the embodiment shown in FIG. Microphone 11 and main input microphone 11 are spaced apart from each other by a predetermined distance. Reference input microphone 21. Unwanted signal in the output audio signal of main input microphone 11 from the audio signal from reference input microphone 21. Adaptive filter means 25 for forming a signal close to the component, and the reference input microphone 21.
And delay means 2 provided between the adaptive filter means 25 and the adaptive filter means 25.
4, a synthesizing unit 14 for reducing or eliminating unnecessary signals from the output audio signal of the main input microphone 11 by using the output signal of the adaptive filter unit 25, and the output power of the synthesizing unit 14 is minimized. And means for adjusting the adaptive filter means 25.
【０００８】[0008]
【作用】上記のこの発明の構成においては、希望音声は
主要入力用マイクロホン１１と、参照入力用マイクロホ
ン２１との両方に収音されるが、両マイクロホンの設置
間隔分の遅延時間だけ、参照入力用マイクロホン２１に
入力される希望音声は遅延される。また、この参照入力
用マイクロホン２１の出力音声信号は、遅延手段によ
り、さらに、遅延されるので、主要入力用マイクロホン
１１の出力音声中の希望音声成分とは無相関になる。In the above-described structure of the present invention, the desired voice is picked up by both the main input microphone 11 and the reference input microphone 21, but the reference input is delayed by the delay time corresponding to the installation interval of both microphones. The desired voice input to the microphone 21 is delayed. Further, since the output voice signal of the reference input microphone 21 is further delayed by the delay means, it becomes uncorrelated with the desired voice component in the output voice of the main input microphone 11.
【０００９】したがって、合成回路で、主要入力用マイ
クロホン１１の出力音声信号から適応フィルタ手段２５
の出力信号を減算しても、希望音声が低減されてしまう
ことはない。Therefore, in the synthesizing circuit, the output signal of the main input microphone 11 is used as the adaptive filter means 25.
Even if the output signal is subtracted, the desired voice is not reduced.
【００１０】一方、不要音声も参照入力用マイクロホン
２１と、主要入力用マイクロホン１１とで収音され、そ
の入射方向に応じた遅延時間だけ、主要入力用マイクロ
ホン１１に入力される不要音声は参照入力用マイクロホ
ン２１の入力時点よりも遅延される。しかし、参照入力
用マイクロホンの出力音声信号は、遅延手段２４により
遅延される。したがって、合成手段１４の２つの入力信
号のタイミングで見ると、主要入力用マイクロホンの出
力音声信号中の不要信号成分と、参照入力用マイクロホ
ンの出力音声信号中の不要信号成分とは、時間的に一致
するタイミングとなる。そして、両不要信号成分の振幅
は、適応フィルタ手段で一致するように調整されるの
で、合成手段１４では、不要信号成分が主要入力用マイ
クロホン１１の出力音声信号中から除去、低減されるも
のである。On the other hand, unnecessary voice is also picked up by the reference input microphone 21 and the main input microphone 11, and the unnecessary voice input to the main input microphone 11 is input as a reference by a delay time corresponding to the incident direction. It is delayed from the input time of the microphone 21 for use. However, the output audio signal of the reference input microphone is delayed by the delay means 24. Therefore, when viewed from the timing of the two input signals of the synthesizing means 14, the unnecessary signal component in the output voice signal of the main input microphone and the unnecessary signal component in the output voice signal of the reference input microphone are temporally separated. The timing is the same. Then, the amplitudes of both unnecessary signal components are adjusted by the adaptive filter means so that the unnecessary signal components are removed and reduced from the output audio signal of the main input microphone 11 in the synthesizing means 14. is there.
【００１１】この場合、参照入力用マイクロホン２１に
収音される不要音声の入射方向が変化しても、低減され
るものである。しかも、不要音声の入力レベルに関係な
く、合成手段で不要信号が低減ないし除去される。In this case, even if the incident direction of the unwanted sound picked up by the reference input microphone 21 changes, it is reduced. Moreover, the unnecessary signal is reduced or removed by the synthesizing means regardless of the input level of the unnecessary voice.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、この発明による音声入力装置の一実施
例を図を参照しながら説明するが、この発明において
は、適応雑音低減処理の考えを使用するので、この発明
の一実施例を説明する前に、この適応雑音低減処理につ
いて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a voice input device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Since the idea of adaptive noise reduction processing is used in the present invention, an embodiment of the present invention will be described. Before doing so, the adaptive noise reduction processing will be described.
【００１３】図３は、適応雑音低減処理システムの基本
的構成のブロック図で、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。遅延回路３は、主要入力端子１に入力される主要入
力信号と、参照入力端子２に入力される参照入力信号と
の間に時間遅延が無いとした場合に、適応フィルタ回路
５での時間遅延分を補正するためのものである。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。そして、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. 3 is a block diagram of a basic configuration of the adaptive noise reduction processing system. 1 is a main input terminal, 2 is a reference input terminal, and a main input signal input through the main input terminal 1 is a delay circuit. It is supplied to the synthesis circuit 4 via 3. The delay circuit 3 delays time in the adaptive filter circuit 5 when there is no time delay between the main input signal input to the main input terminal 1 and the reference input signal input to the reference input terminal 2. It is for correcting the minute. Also,
The signal input through the reference input terminal 2 is supplied to the combining circuit 4 through the adaptive filter circuit 5 and subtracted from the signal from the delay circuit 3. The output of the synthesizing circuit 4 is fed back to the adaptive filter circuit 5 and is also led to the output terminal 6.
【００１４】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
あるようにされる。In this noise reduction apparatus, the main input terminal 1 is supplied with 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 the noise n0.
【００１５】適応フィルタ回路５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、すな
わち、雑音ｎ0 と同相、等振幅の信号ｙを出力する。こ
の適応フィルタ回路５の出力信号として、雑音ｎ0 と逆
相、等振幅の信号−ｙを得るようにすることもできる。
合成回路４では、遅延回路３の出力信号から適応フィル
タ回路５の出力信号を減算（出力信号が、雑音ｎ0 と逆
相の信号−ｙの場合には加算）する処理が行なわれる。The adaptive filter circuit 5 has a reference input noise n1.
Is filtered to output a signal close to the noise n0, that is, a signal y having the same phase and the same amplitude as the noise n0. As the output signal of the adaptive filter circuit 5, it is also possible to obtain a signal -y having a phase opposite to that of the noise n0 and an equal amplitude.
The synthesizing circuit 4 performs a process of subtracting the output signal of the adaptive filter circuit 5 from the output signal of the delay circuit 3 (adding when the output signal is the signal -y having a phase opposite to the noise n0).
【００１６】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。The adaptive algorithm in the adaptive filter circuit 5 works so as to minimize the subtraction output (residual output) e which is the output of the synthesis circuit 4. That is, now s, n
Assuming that 0, 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 5 converges,
The adaptive filter circuit 5 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 5 will estimate the noise n0. And
The expected value of the output from the combining circuit 4 is only the desired signal s. 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.
【００１７】なお、適応フィルタ回路５はアナログ信号
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Ｌ
ＭＳ（最小平均自乗）法を使用する。The adaptive filter circuit 5 can be realized by either an analog signal or a digital signal processing circuit. FIG. 4 shows an example in which the adaptive filter circuit 5 is realized by using a digital filter. This example uses a so-called L as an adaptive algorithm.
The MS (least mean square) method is used.
【００１８】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（＝τ）
を有する複数個の遅延素子ＤＬ１，ＤＬ２，……ＤＬｍ
（ｍは正の整数）と、入力雑音ｎ1 及び各遅延素子ＤＬ
１，ＤＬ２，……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。In this example, as shown in FIG. 4, an adaptive linear combiner 300 of the FIR filter type is used. this is,
Delay time of unit sampling time Z -1 (= τ)
Delay elements DL1, DL2, ... DLm having
(M is a positive integer), input noise n1 and each delay element DL
1, DL2, ..., DLm, weighting circuits MX0, MX1, MX2 ,.
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、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。The weighting coefficients supplied to the weighting circuits MX0 to MXm are formed on the basis of the residual signal e from the synthesizing circuit 4 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、Now, the input vector X k at time k is
As shown in FIG. 4, 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.
【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 ＝［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 なる式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。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 . Here, if the desired response is d k , the residual e k 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 sequentially 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】次に、以上説明した適応雑音低減処理を使
用したこの発明による音声入力装置の一実施例のブロッ
ク図を図１に示す。この例では、適応フィルタ回路は、
前述した図４の構成のデジタルフィルタを用いたものが
使用される。また、合成回路４としては、減算回路が用
いられる。Next, FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of a voice input device according to the present invention which uses the adaptive noise reduction processing described above. In this example, the adaptive filter circuit is
The one using the digital filter having the configuration shown in FIG. 4 is used. A subtraction circuit is used as the synthesis circuit 4.
【００２４】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。この例の場合には、主要入力用マイク
ロホン１１及び参照入力用マイクロホン２１は、共に、
図２に示すように、全指向性のマイクロホンで構成され
る。また、主要入力用マイクロホン１１と参照入力用マ
イクロホン２１とは、図２に示すように、距離ｄだけ離
して配置される。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 an unnecessary voice in a direction to be removed as noise. In the case of this example, the main input microphone 11 and the reference input microphone 21 are both
As shown in FIG. 2, it is composed of an omnidirectional microphone. Further, the main input microphone 11 and the reference input microphone 21 are arranged apart from each other by a distance d, as shown in FIG.
【００２５】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である。この例では、この方向ＡＲ
に対して約９０°〜約２７０°異なる方向からの音声を
不要音声（雑音）として低減ないし除去するようにする
音声入力装置を実現するようにする。In this example, the arrival direction of the desired voice is mainly a direction from the upper side to the lower side in the figure, as indicated by an arrow AR in FIG. In this example, this direction AR
A voice input device that reduces or removes voices from different directions by about 90 ° to about 270 ° as unnecessary voices (noise) is realized.
【００２６】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、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、減算回路１４に供給さ
れる。The audio 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.
【００２７】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、
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る。このＡ／Ｄコンバータ
２３からのデジタル信号は、遅延回路２４を介して適応
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の出力信号が減算回路１４に供給される。
減算回路１４の出力信号は、適応フィルタ回路２５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。Further, the sound signal picked up by the reference input microphone 21 and converted into an electric signal is
It is supplied to the A / D converter 23 via the amplifier 22 and converted into a digital signal. The digital signal from the A / D converter 23 is supplied to the adaptive filter circuit 25 via the delay circuit 24. Then, the output signal of the adaptive filter circuit 25 is supplied to the subtraction circuit 14.
The output signal of the subtraction circuit 14 is fed back to the adaptive filter circuit 25, converted into an analog signal by the D / A converter 15, and led out to the output terminal 16. In addition, D /
The audio signal may be output as a digital signal without passing through the A converter 15.
【００２８】この例の場合、遅延回路２４の遅延量と、
適応フィルタ回路２５における線形結合器３００での最
大遅延量（遅延素子の単位遅延量τ×単位遅延素子の数
＝τ×（タップ数−１））との和は、２つのマイクロホ
ン１１，２１間の距離ｄを音が伝播する時間と等しく選
定されている。In the case of this example, the delay amount of the delay circuit 24,
The sum of the maximum delay amount (unit delay amount τ of delay element × number of unit delay elements = τ × (number of taps-1)) in the linear combiner 300 in the adaptive filter circuit 25 is between the two microphones 11 and 21. Is selected to be equal to the time of sound propagation.
【００２９】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としての不要音声
に、参照入力音声が近似するように制御される。これに
より、主要入力用マイクロホン１１で収音された音声中
の希望音声と、雑音とが無相関であるとすると、減算回
路１４では、参照入力用マイクロホン２１で収音された
雑音信号が主要入力用マイクロホン１１からの音声信号
から減算されて除去され、減算回路１４からは、希望音
声のみが得られる。In the adaptive filter circuit 25, as described above, the reference input voice is controlled so as to approximate the unnecessary voice as noise included in the main input voice. As a result, assuming that the desired voice in the voice picked up by the main input microphone 11 and the noise are uncorrelated, the subtraction circuit 14 inputs the noise signal picked up by the reference input microphone 21 to the main input. The voice signal from the microphone 11 for use is subtracted and removed, and only the desired voice is obtained from the subtraction circuit 14.
【００３０】以上の構成は、主要入力用マイクロホン１
１の出力音声信号が主要入力として入力され、参照入力
用マイクロホン２１の出力音声信号が参照入力雑音とし
て供給された適応型雑音低減システムの構成となってい
る。このシステムの動作を次に説明する。The above-mentioned configuration is the main input microphone 1
The output noise signal of No. 1 is input as the main input, and the output sound signal of the reference input microphone 21 is supplied as the reference input noise. The operation of this system will be described below.
【００３１】この場合において、希望音声は主要入力用
マイクロホン１１と、参照入力用マイクロホン２１との
両方に収音されるが、両マイクロホン１１，２１間の距
離ｄ分の遅延時間（距離ｄを音が伝播する時間であっ
て、音の伝播速度をｃとすると、ｄ／ｃ）だけ、主要入
力用マイクロホン１１に入力される希望音声に対して、
参照入力用マイクロホン２１に入力される希望音声は遅
延される。また、この参照入力用マイクロホン２１の出
力音声信号は、遅延回路２４及び適応フィルタ回路２５
により、さらに、遅延されるので、主要入力用マイクロ
ホン１１の出力音声中の希望音声成分とは無相関にな
る。In this case, the desired voice is picked up by both the main input microphone 11 and the reference input microphone 21, but the delay time of the distance d between the microphones 11 and 21 (the distance d Is the time it takes for the sound to propagate, and c is the propagation speed of the sound. For the desired voice input to the main input microphone 11, d / c)
The desired voice input to the reference input microphone 21 is delayed. The output audio signal of the reference input microphone 21 is delayed by the delay circuit 24 and the adaptive filter circuit 25.
As a result, the delay is further delayed, so that there is no correlation with the desired voice component in the output voice of the main input microphone 11.
【００３２】したがって、減算回路１４で、主要入力用
マイクロホン１１の出力音声信号から適応フィルタ回路
２５の出力信号を減算しても、希望音声が低減されてし
まうことはない。Therefore, even if the subtraction circuit 14 subtracts the output signal of the adaptive filter circuit 25 from the output voice signal of the main input microphone 11, the desired voice is not reduced.
【００３３】一方、不要音声も参照入力用マイクロホン
２１と、主要入力用マイクロホン２１とで収音される
が、主要入力用マイクロホン１１と、参照入力用マイク
ロホン２１とは距離ｄだけ離れて配置されているので、
この不要音声の到来方向に応じた遅延時間だけ、主要入
力用マイクロホン１１に入力される不要音声は、参照入
力用マイクロホン２１の不要音声入力に対して遅延され
る。しかし、参照入力用マイクロホン２１の出力音声信
号は、遅延回路２４及び適応フィルタ回路２５により遅
延される。そして、適応フィルタ回路２５は、前述し
た、その性質から、減算回路１４において、主要入力中
の不要信号成分と、参照入力中の不要信号成分との時間
ずれが無くなるように働く。On the other hand, unnecessary voice is also picked up by the reference input microphone 21 and the main input microphone 21, but the main input microphone 11 and the reference input microphone 21 are arranged at a distance d. Because
The unnecessary voice input to the main input microphone 11 is delayed with respect to the unnecessary voice input to the reference input microphone 21 by a delay time corresponding to the arrival direction of the unnecessary voice. However, the output audio signal of the reference input microphone 21 is delayed by the delay circuit 24 and the adaptive filter circuit 25. The adaptive filter circuit 25 works so that, due to the above-described property, the subtraction circuit 14 eliminates the time lag between the unnecessary signal component in the main input and the unnecessary signal component in the reference input.
【００３４】すなわち、不要音声到来方向が、図５にお
いて、希望音声到来方向ＡＲとは１８０°異なる方向、
つまり背面方向の場合には、主要入力用マイクロホン
１１への不要音声入力は、参照入力用マイクロホン２１
の不要信号入力に対して、丁度、ｄ／ｃだけ遅延する。
このときは、適応フィルタ回路２５は、最終段のタップ
の加重係数を最大にするように働き、適応フィルタ回路
２５における遅延量は最大となる。したがって、遅延回
路２４との遅延量との和は、ｄ／ｃに等しくなり、減算
回路１４においては、主要側からの不要信号成分と、参
照側からの不要信号成分の時間ずれがなくなり、また、
振幅も適応フィルタ回路２５で調整されるので、主要入
力信号から不要信号成分は除去される。That is, the direction in which the unwanted voice arrives is 180 ° different from the desired voice arrival direction AR in FIG.
That is, in the case of the rear direction, unnecessary voice input to the main input microphone 11 is performed by the reference input microphone 21.
It is delayed by exactly d / c with respect to the unnecessary signal input of.
At this time, the adaptive filter circuit 25 works to maximize the weighting coefficient of the tap at the final stage, and the delay amount in the adaptive filter circuit 25 becomes maximum. Therefore, the sum of the delay amount with the delay circuit 24 becomes equal to d / c, and in the subtraction circuit 14, there is no time lag between the unwanted signal component from the main side and the unwanted signal component from the reference side. ,
Since the amplitude is also adjusted by the adaptive filter circuit 25, unnecessary signal components are removed from the main input signal.
【００３５】次に、不要音声が図５において、、′
で示す斜め後方から到来する場合には、そのときの不要
音声の希望音声方向ＡＲに対する入射角度をθとする
と、不要音声がマイクロホン２１に到達してからマイク
ロホン１１に到達するまでの時間は、ｄ・ｃｏｓθ／ｃ
であるので、方向の場合より短くなる。したがって、
適応フィルタ回路２５の加重係数は、最終段のタップよ
り手前のタップであって、前記遅延時間ｄ・ｃｏｓθ／
ｃに見合う遅延を経たタップの係数が大きくなり、減算
回路１４で不要音声信号成分が主要入力音声から除去さ
れる。Next, in FIG. 5, the unnecessary voice is represented by ‘
In the case of arriving from diagonally rearward, the time from the arrival of the unwanted voice to the microphone 11 to the microphone 11 is d, where θ is the incident angle of the unwanted voice with respect to the desired voice direction AR.・ Cos θ / c
Therefore, it is shorter than the case of the direction. Therefore,
The weighting factor of the adaptive filter circuit 25 is a tap before the tap at the final stage, and the delay time d · cos θ /
The coefficient of the tap having a delay corresponding to c becomes large, and the subtraction circuit 14 removes the unnecessary voice signal component from the main input voice.
【００３６】また、不要音声が図５において、、′
で示す横方向から到来する場合には、不要音声のマイク
ロホン１１の入力時点と、マイクロホン２１の入力時点
との遅延は、僅かとなる。この場合、遅延回路２４の遅
延量が小さい場合に、適応フィルタ回路２５は、最初の
タップ係数が大きくなることで、最終的に不要音声は減
算回路１４においてキャンセルされる。Further, in FIG. 5, unnecessary voice is represented by ‘
In the case of arriving from the horizontal direction indicated by, the delay between the input time of the microphone 11 of the unnecessary voice and the input time of the microphone 21 is small. In this case, when the delay amount of the delay circuit 24 is small, in the adaptive filter circuit 25, the initial tap coefficient becomes large, so that the unnecessary voice is finally canceled in the subtraction circuit 14.
【００３７】図６は、この発明の基本的原理構成を説明
するための図である。すなわち、図６に示すように、距
離ｄだけ離れた位置に平面波Ｐ１，Ｐ２が、方向ＡＲに
対して入射角θで到来するとき、 Ｐ２＝Ｐ１・Ｅｘｐ（−ｊωｄ・ｃｏｓθ／ｃ） となる。そして、Ｐ２に遅延が加わったＰ２ｄは、 Ｐ２ｄ＝Ｐ２・Ｅｘｐ（−ｊωｎＴ） （Ｔ：音声信号のサンプリング間隔） となる。したがって、 Ｐ＝Ｐ１−Ｐ２ｄ＝Ｐ１（１−Ｅｘｐ（−ｊ（ωｎＴ＋
ωｄ・ｃｏｓθ／ｃ））） となる。ここで、例えば図５の方向から不要音声が到
来するとした場合、 θ＝１８０°，ｎＴ＝ｄ／ｃ となるので、 Ｐ＝Ｐ１（１−Ｅｘｐ（−ｊωｄ／ｃ（１＋ｃｏｓ
θ））） となる。この式で表される特性を図示すると、図７に示
すような単一指向性になる。FIG. 6 is a diagram for explaining the basic principle configuration of the present invention. That is, as shown in FIG. 6, when plane waves P1 and P2 arrive at positions separated by a distance d with an incident angle θ with respect to the direction AR, P2 = P1 · Exp (−jωd · cos θ / c) . Then, P2d obtained by adding a delay to P2 becomes P2d = P2 · Exp (−jωnT) (T: audio signal sampling interval). Therefore, P = P1−P2d = P1 (1−Exp (−j (ωnT +
ωd · cos θ / c))). Here, for example, when the unwanted voice comes from the direction of FIG. 5, θ = 180 ° and nT = d / c, so P = P1 (1-Exp (−jωd / c (1 + cos
θ))). When the characteristic represented by this equation is illustrated, it becomes unidirectional as shown in FIG.
【００３８】同様にして、図５の方向、′から不要
音声が到来するとした場合には、この例の音声入力装置
の指向特性は、図８に示すようなものとなる。また、図
５の方向、′から不要音声が到来するとした場合に
は、この例の音声入力装置の指向特性は、図９に示すよ
うなものとなる。このように、常に、不要信号の到来方
向の感度がゼロになるような指向特性となり、その不要
音声の入力レベルに関係なく低減・除去する特性とな
る。Similarly, if the unwanted voice comes from the direction 'in FIG. 5, the directional characteristic of the voice input device of this example is as shown in FIG. Further, when the unnecessary voice comes from the direction of FIG. 5, ', the directional characteristic of the voice input device of this example is as shown in FIG. In this way, the directional characteristic is always such that the sensitivity in the arrival direction of the unnecessary signal becomes zero, and the characteristic is that the unnecessary sound is reduced / removed regardless of the input level.
【００３９】図１の例の装置において、希望音声を方向
ＡＲから入力させ、これと１８０°異なる背面方向から
不要信号として５００Ｈｚの正弦波を加えたときの、処
理前の周波数レスポンスを図１０に、処理後の周波数レ
スポンスを図１１に、それぞれ示す。これら図１０及び
図１１から、不要信号としての５００Ｈｚの正弦波が十
分に低減されていることが確認できる。In the apparatus of the example of FIG. 1, when a desired voice is input from the direction AR and a sine wave of 500 Hz is added as an unnecessary signal from a rear direction different from that by 180 °, the frequency response before processing is shown in FIG. The frequency response after processing is shown in FIG. From these FIG. 10 and FIG. 11, it can be confirmed that the 500 Hz sine wave as the unnecessary signal is sufficiently reduced.
【００４０】なお、遅延回路２４の遅延量と、適応フィ
ルタ回路２５の全タップ数に応じた最大遅延量との和
は、希望音声到来方向からの音声入力に対しては低減効
果がなく、希望音声到来方向以外からの音声入力に対し
ては低減効果があるような値に選定される。好ましく
は、２個のマイクロホン１１，２１間の距離ｄを音が伝
播する時間ｄ／ｃの２倍以下であれば、不要信号を良好
に低減することができる。もっとも、前記遅延量の和
は、時間ｄ／ｃの２倍以上であっても差し支えない。The sum of the delay amount of the delay circuit 24 and the maximum delay amount corresponding to the total number of taps of the adaptive filter circuit 25 has no reduction effect on the voice input from the desired voice arrival direction, and thus the desired amount. The value is selected so as to have a reducing effect on voice input from directions other than the voice arrival direction. Preferably, if the distance d between the two microphones 11 and 21 is equal to or less than twice the time d / c during which the sound propagates, unnecessary signals can be reduced satisfactorily. However, the sum of the delay amounts may be twice the time d / c or more.
【００４１】図１２は、この発明による音声入力装置
を、ステレオマイクロホン装置に適用した場合の一実施
例である。図１２において、マイクロホン１１Ｌは左チ
ャンネルの音声収音用、マイクロホン１１Ｒは右チャン
ネルの音声収音用であり、両マイクロホン１１Ｌ，１１
Ｒは、距離ｄだけ離して配置される。左チャンネルの音
声の到来方向は、図の矢印ａＬの方向とし、右チャンネ
ルの音声の到来方向は、図の矢印ａＲとする。そして、
マイクロホン１１Ｌは、右チャンネルの音声に対して
は、参照入力用となり、また、マイクロホン１１Ｒは、
左チャンネルの音声に対しては、参照入力用となる。FIG. 12 shows an embodiment in which the voice input device according to the present invention is applied to a stereo microphone device. In FIG. 12, the microphone 11L is for left channel sound collection, and the microphone 11R is for right channel sound collection.
The Rs are placed a distance d apart. The arrival direction of the sound of the left channel is the direction of arrow aL in the figure, and the arrival direction of the sound of the right channel is the direction of arrow aR in the figure. And
The microphone 11L is for reference input with respect to the sound of the right channel, and the microphone 11R is
The left channel audio is used for reference input.
【００４２】先ず、左チャンネルの音声信号についての
構成について説明すると、マイクロホン１１Ｌにより収
音され、電気信号に変換されて得られた左チャンネルの
音声信号は、アンプ１２Ｌを介してＡ／Ｄコンバータ１
３Ｌに供給されて、デジタル信号に変換され、減算回路
１４Ｌに供給される。First, the structure of the left channel audio signal will be described. The left channel audio signal obtained by being picked up by the microphone 11L and converted into an electric signal is supplied to the A / D converter 1 via the amplifier 12L.
It is supplied to 3L, converted into a digital signal, and supplied to the subtraction circuit 14L.
【００４３】また、マイクロホン１１Ｒにより収音さ
れ、電気信号に変換されて得られた左チャンネルの音声
にとっての不要音声信号は、アンプ１２Ｒを介してＡ／
Ｄコンバータ１３Ｒに供給されて、デジタル信号に変換
される。このＡ／Ｄコンバータ１３Ｒからのデジタル信
号は、遅延回路２４Ｌを介して適応フィルタ回路２５Ｌ
に供給される。そして、この適応フィルタ回路２５Ｌの
出力信号が減算回路１４Ｌに供給される。減算回路１４
Ｌの出力信号は、適応フィルタ回路２５Ｌに帰還される
と共に、Ｄ／Ａコンバータ１５Ｌによりアナログ信号に
戻され、出力端子１６Ｌに導出される。遅延回路２４Ｌ
と適応フィルタ回路２５Ｌとの遅延量の和は、前述の図
１の例の遅延回路２４と適応フィルタ回路２５との遅延
量の和と、全く等しい関係に選定されている。The unnecessary sound signal for the sound of the left channel, which is picked up by the microphone 11R and converted into an electric signal, is sent to the A / S via the amplifier 12R.
It is supplied to the D converter 13R and converted into a digital signal. The digital signal from the A / D converter 13R is passed through the delay circuit 24L and the adaptive filter circuit 25L.
Is supplied to. Then, the output signal of the adaptive filter circuit 25L is supplied to the subtraction circuit 14L. Subtraction circuit 14
The output signal of L is fed back to the adaptive filter circuit 25L, converted to an analog signal by the D / A converter 15L, and led to the output terminal 16L. Delay circuit 24L
The sum of the delay amounts of the adaptive filter circuit 25L and the adaptive filter circuit 25L is selected to be exactly the same as the sum of the delay amounts of the delay circuit 24 and the adaptive filter circuit 25 in the example of FIG.
【００４４】この構成により、マイクロホン１１Ｌの出
力音声信号から、左チャンネルの音声に対して、逆方向
ａＲからの不要音声が低減ないし除去され、出力端子１
６Ｌには、音声到来方向ａＬからの左チャンネルの音声
信号のみが得られる。With this configuration, unnecessary sound from the reverse direction aR is reduced or eliminated from the output sound signal of the microphone 11L with respect to the sound of the left channel, and the output terminal 1
In 6L, only the audio signal of the left channel from the audio arrival direction aL is obtained.
【００４５】次に、右チャンネルの音声信号についての
構成について説明すると、マイクロホン１１Ｒにより収
音され、電気信号に変換されて得られた右チャンネルの
音声信号は、アンプ１２Ｒを介してＡ／Ｄコンバータ１
３Ｒに供給されて、デジタル信号に変換され、減算回路
１４Ｒに供給される。Next, the structure of the right channel audio signal will be described. The right channel audio signal obtained by being picked up by the microphone 11R and converted into an electric signal is A / D converter via the amplifier 12R. 1
It is supplied to the 3R, converted into a digital signal, and supplied to the subtraction circuit 14R.
【００４６】また、Ａ／Ｄコンバータ１３Ｒからの右チ
ャンネルの音声にとっての不要音声信号のデジタル信号
は、遅延回路２４Ｒを介して適応フィルタ回路２５Ｒに
供給される。そして、この適応フィルタ回路２５Ｒの出
力信号が減算回路１４Ｒに供給される。減算回路１４Ｒ
の出力信号は、適応フィルタ回路２５ＬＲに帰還される
と共に、Ｄ／Ａコンバータ１５Ｒによりアナログ信号に
戻され、出力端子１６Ｒに導出される。The digital signal of the unnecessary audio signal for the right channel audio from the A / D converter 13R is supplied to the adaptive filter circuit 25R via the delay circuit 24R. Then, the output signal of the adaptive filter circuit 25R is supplied to the subtraction circuit 14R. Subtraction circuit 14R
Is output to the adaptive filter circuit 25LR, converted into an analog signal by the D / A converter 15R, and led to the output terminal 16R.
【００４７】遅延回路２４Ｒと適応フィルタ回路２５Ｒ
との遅延量の和も、また、前述の図１の例の遅延回路２
４と適応フィルタ回路２５との遅延量の和と、全く等し
い関係に選定されている。Delay circuit 24R and adaptive filter circuit 25R
Also, the sum of the delay amounts of the delay circuit 2 and the delay circuit 2 in the example of FIG.
4 and the sum of the delay amounts of the adaptive filter circuit 25 are selected to have exactly the same relationship.
【００４８】この構成により、マイクロホン１１Ｒの出
力音声信号から、右チャンネルの音声に対して、逆方向
ａＬからの不要音声が低減ないし除去され、出力端子１
６Ｒには、音声到来方向ａＲからの右チャンネルの音声
信号のみが得られる。With this configuration, unnecessary sound from the backward direction aL is reduced or removed from the output sound signal of the microphone 11R with respect to the sound of the right channel, and the output terminal 1
In 6R, only the audio signal of the right channel from the audio arrival direction aR is obtained.
【００４９】なお、図１の例において、参照入力用マイ
クロホン２１は、図１３に示すように、単一指向性のマ
イクロホンを用い、希望音声到来方向ＡＲに対する感度
が小さく、その逆方向に高い感度を示すように配置する
ようにしてもよい。また、図１の例において、適応フィ
ルタ回路２５の後に遅延回路をさらに設けてもよい。In the example of FIG. 1, the reference input microphone 21 is, as shown in FIG. 13, a unidirectional microphone having a low sensitivity to the desired voice arrival direction AR and a high sensitivity to the opposite direction. May be arranged as shown. Further, in the example of FIG. 1, a delay circuit may be further provided after the adaptive filter circuit 25.
【００５０】以上の例は、適応フィルタ回路の前に、固
定の遅延回路２４を配した例であるが、この遅延回路２
４を設けずに、適応フィルタ回路の線形結合器内の遅延
素子を利用する構成とすることもできる。In the above example, the fixed delay circuit 24 is arranged before the adaptive filter circuit.
Alternatively, the delay element in the linear combiner of the adaptive filter circuit may be used without providing 4.
【００５１】図１４の例は、その場合の一実施例のブロ
ックである。この例で、図１の例と同一部分には同一符
号を付してある。この例の場合も、主要入力用マイクロ
ホン１１と参照入力用マイクロホン２１とは、所定の距
離ｄだけ離して配される。また、図１の例と同様に、こ
れらマイクロホン１１及び２１としては、図２に示した
ように両マイクロホンを無指向性で構成してもよいし、
図１３に示したように、主要入力用マイクロホン１１は
無指向性、参照入力用マイクロホン２１は単一指向性と
してもよいが、この例では、図１５に示すように、両マ
イクロホン１１，２１を、共に単一指向性のマイクロホ
ンで構成し、主要入力用マイクロホン１１は、希望音声
到来方向ＡＲに最大感度の方向が向くように配置し、参
照入力用マイクロホン２１は、希望音声到来方向ＡＲが
最低感度（感度ゼロ）となるように配置している。The example of FIG. 14 is a block of an embodiment in that case. In this example, the same parts as those in the example of FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Also in this example, the main input microphone 11 and the reference input microphone 21 are arranged with a predetermined distance d therebetween. Further, as in the example of FIG. 1, as the microphones 11 and 21, both microphones may be omnidirectionally configured as shown in FIG.
As shown in FIG. 13, the main input microphone 11 may be omnidirectional, and the reference input microphone 21 may be unidirectional, but in this example, as shown in FIG. 15, both microphones 11 and 21 are connected. , Both of which are unidirectional microphones, the main input microphone 11 is arranged so that the direction of maximum sensitivity faces the desired voice arrival direction AR, and the reference input microphone 21 has the minimum desired voice arrival direction AR. It is arranged so that it has sensitivity (zero sensitivity).
【００５２】そして、この例においては、参照側のＡ／
Ｄコンバータ２３の出力は、直接、適応フィルタ回路３
０に供給される。この適応フィルタ回路３０での最大遅
延量は、前述した図１の例の例の遅延回路２４と適応フ
ィルタ回路２５の最大遅延量との和に対応したものであ
り、好ましくはｄ／ｃの２倍以内の値とされる。図の例
では、適応フィルタ回路３０は、前記条件を満足する値
として、タップ数が５とされた場合であり、４個の遅延
素子３１〜３４と、５個の加重回路４１〜４５と、ＬＭ
Ｓ演算回路５０とからなる。In this example, the reference side A /
The output of the D converter 23 is directly output from the adaptive filter circuit 3
Supplied to zero. The maximum delay amount in the adaptive filter circuit 30 corresponds to the sum of the maximum delay amounts of the delay circuit 24 and the adaptive filter circuit 25 in the example of FIG. 1 described above, and preferably 2 of d / c. It will be a value within twice. In the example of the drawing, the adaptive filter circuit 30 is a case where the number of taps is 5 as a value that satisfies the above condition, and four delay elements 31 to 34, five weighting circuits 41 to 45, LM
The S arithmetic circuit 50.
【００５３】この例の場合には、ＬＭＳ演算回路５０に
は、制御端子５１より制御信号が供給されている。ＬＭ
Ｓ演算回路５０は、この制御信号に応じて、初段のタッ
プから順にｉ（ｉ＝１，２，…，５）段のタップまでの
すべての加重係数を強制的にゼロとする。この場合、適
応フィルタ回路３０は、係数がゼロとされた段のタップ
までは、その段数に応じた単純遅延が挿入された状態に
等しい。ただし、その単純遅延の量は、強制的に係数が
ゼロとされる段数ｉにより、可変である。そして、強制
的に係数がゼロとされる段数ｉは、制御端子５１からの
制御信号により決定される。In the case of this example, a control signal is supplied from the control terminal 51 to the LMS arithmetic circuit 50. LM
In response to this control signal, the S arithmetic circuit 50 forcibly sets all the weighting factors from the tap at the first stage to the tap at the i (i = 1, 2, ..., 5) stage in order to zero. In this case, the adaptive filter circuit 30 is in a state in which a simple delay corresponding to the number of stages is inserted up to the tap of the stage where the coefficient is zero. However, the amount of the simple delay is variable depending on the number of stages i in which the coefficient is forcibly set to zero. Then, the number of stages i for which the coefficient is forcibly set to zero is determined by a control signal from the control terminal 51.
【００５４】この図１４の例の動作について、以下に説
明するに、強制的に加重係数をゼロとされるタップがな
い場合には、適応フィルタ回路３０は、不要信号到来方
向に応じたタップの加重係数が最大になるように調整さ
れて、不要信号の低減が図られる。Regarding the operation of the example of FIG. 14, as will be described below, when there is no tap forcibly setting the weighting coefficient to zero, the adaptive filter circuit 30 determines the tap corresponding to the arrival direction of the unnecessary signal. The weighting coefficient is adjusted to be maximum so that unnecessary signals are reduced.
【００５５】すなわち、図５に示した方向、′から
不要信号が到来する場合には、２個のマイクロホン１
１、２１に不要信号が到達する時刻は、ほぼ同時になる
ので、適応フィルタ回路３０では、初段のタップの加重
回路４１の係数が最大になって、減算回路１４に入力さ
れる主要側の不要信号成分と参照側の不要信号成分の時
間的タイミングが一致し、振幅も適応フィルタ回路３０
で調整されて、不要信号成分は、主要入力信号から除去
される。このときの図１４の装置の出力の指向特性を図
示すると、図１９に示すようになる。That is, when an unnecessary signal arrives from the direction shown in FIG.
Since the unnecessary signals arrive at 1 and 21 almost at the same time, in the adaptive filter circuit 30, the coefficient of the weighting circuit 41 of the first tap is maximized, and the unnecessary signal on the main side input to the subtraction circuit 14 is input. Component and the unwanted signal component on the reference side have the same timing in time, and the amplitude is also adaptive filter circuit 30.
And the unwanted signal components are removed from the main input signal. The directional characteristic of the output of the apparatus of FIG. 14 at this time is shown in FIG.
【００５６】また、図５の方向、′から不要信号が
到来する場合には、方向ＡＲとの角度に応じて２段目〜
４段目のタップの加重回路４２〜４４の加重係数が最大
になり、さらに、図５の方向から不要信号が到来する
場合には、最終段のタップの加重回路４５の加重係数が
最大になり、上述と同様にして、主要入力信号から不要
信号成分が除去される。When an unnecessary signal arrives from the direction of FIG. 5, ', the second stage-depending on the angle with the direction AR.
The weighting coefficients of the weighting circuits 42 to 44 of the fourth-stage taps become maximum, and when an unnecessary signal arrives from the direction of FIG. 5, the weighting coefficient of the weighting circuit 45 of the last-stage tap becomes maximum. The unnecessary signal component is removed from the main input signal in the same manner as described above.
【００５７】方向、′寄りの方向、′から到来
する不要信号を除去しているときの図１４の装置の出力
の指向特性を図１６に示し、方向寄りの方向、′
から到来する不要信号を除去しているときの図１４の装
置の出力の指向特性を図１７に示す。さらに、方向か
ら到来する不要信号を除去しているときの図１４の装置
の出力の指向特性を図１８に示す。FIG. 16 shows the directional characteristics of the output of the apparatus of FIG. 14 when the unnecessary signal coming from the direction, 'the direction toward the direction', is removed.
FIG. 17 shows the directional characteristic of the output of the device of FIG. 14 when the unnecessary signal coming from the device is removed. Further, FIG. 18 shows the directional characteristic of the output of the apparatus of FIG. 14 when the unnecessary signal coming from the direction is removed.
【００５８】次に、制御信号により、図２０Ａに示すよ
うに、初段のタップの加重回路４１の係数をゼロにした
場合には、図５に示した方向、′から到来する不要
信号の低減量ないし除去量が少なくなる。すなわち、前
述したように、方向、′から不要信号が到来する場
合には、２個のマイクロホン１１、２１に不要信号が到
達する時刻は、ほぼ同時になるが、初段のタップの係数
がゼロであるため、遅延素子３１による固定的な遅延が
参照入力に対して挿入されることになり、方向、′
から到来する不要信号について、減算回路１４における
入力時点が主要側と参照側とで異なってしまう。このた
め、この方向、′から到来する不要信号の低減量が
減少してしまうのである。しかし、この方向、′よ
りも、′側に寄った方向からの不要信号は、適応フ
ィルタ回路３０でタイミング合わせをすることが可能で
あるので、良好に低減ないし除去されるものである。こ
の状態は、図１６に示した指向特性を示す状態となる。Next, as shown in FIG. 20A, when the coefficient of the weighting circuit 41 of the tap at the first stage is set to zero by the control signal, the reduction amount of the unnecessary signal arriving from the direction shown in FIG. Or, the removal amount becomes small. That is, as described above, when the unwanted signal arrives from the direction, ', the times at which the unwanted signal arrives at the two microphones 11 and 21 are almost the same, but the coefficient of the tap at the first stage is zero. Therefore, a fixed delay due to the delay element 31 is inserted to the reference input, and the direction, '
With respect to the unnecessary signal coming from, the input time in the subtraction circuit 14 is different between the main side and the reference side. Therefore, the reduction amount of unnecessary signals coming from this direction, 'decreases. However, the unnecessary signal from this direction, which is closer to the ′ side than ′, can be satisfactorily reduced or removed because the adaptive filter circuit 30 can adjust the timing. In this state, the directional characteristic shown in FIG. 16 is obtained.
【００５９】次に、制御信号により、加重係数をゼロに
固定するタップの数を図２０Ｂに示すように初段から順
に増加させてゆくと、低減ないし除去量が減少する方向
が、より、′側ないし側に限定され、図１６の指
向特性から図１７の指向特性へと移行して行くのとほぼ
等価となる。Next, when the number of taps for fixing the weighting coefficient to zero is gradually increased by the control signal from the first stage as shown in FIG. 20B, the reduction or removal amount decreases in the direction toward the ′ side. That is, it is almost equivalent to shifting from the directional characteristic of FIG. 16 to the directional characteristic of FIG.
【００６０】そして、図２０Ｃに示すように、最終段の
タップの係数だけが更新され、他はすべてゼロとされた
場合には、図５の方向からの不要音声のみが完全に除
去され、他の方向の除去量は減少することになる。つま
り、図１８の指向特性と同様になる。Then, as shown in FIG. 20C, when only the coefficients of the taps at the final stage are updated and all the other coefficients are set to zero, only the unnecessary voice from the direction shown in FIG. 5 is completely removed. The removal amount in the direction of will decrease. That is, it becomes the same as the directivity characteristic of FIG.
【００６１】したがって、この図１４の実施例によれ
ば、制御信号により初段のタップから順に加重係数をゼ
ロにしていくと、次第に除去できる不要信号の到来方向
が限られてくるようになる。そして、最終段のタップだ
けの係数を更新するような状態では、方向から到来す
る音だけを除去するようになる。こうして、この例によ
れば、音のズーム効果が得られる。Therefore, according to the embodiment of FIG. 14, when the weighting coefficient is made zero in order from the tap at the first stage by the control signal, the arrival direction of the unnecessary signal which can be removed gradually becomes limited. Then, in the state where the coefficient of only the tap at the final stage is updated, only the sound coming from the direction is removed. Thus, according to this example, a sound zoom effect is obtained.
【００６２】そこで、制御端子５１に、例えばカメラ一
体型ＶＴＲのレンズのズーム操作に応じた信号を供給す
ることができる。すなわち、例えばズームの望遠側にさ
れたときは、制御信号により係数をゼロとするタップは
無しとして、被写体に対して後ろ側の広い範囲から到来
する音を適応的に除去し、被写体側からの音声のみを収
音できるようにする。この状態からズームレンズを広角
側に徐々に移行させると、制御信号により、係数をゼロ
とするタップ数を初段側から順次増加させ、除去できる
音の到来方向の範囲を狭めて行くようにする。このよう
にすることにより、撮影状態に応じた入力音声を得るこ
とができる。Therefore, it is possible to supply the control terminal 51 with a signal corresponding to the zoom operation of the lens of the camera-integrated VTR, for example. That is, for example, when it is set to the telephoto side of the zoom, there is no tap that makes the coefficient zero by the control signal, and the sound coming from a wide range behind the subject is adaptively removed, and Enable to pick up only voice. When the zoom lens is gradually moved to the wide-angle side from this state, the number of taps at which the coefficient becomes zero is sequentially increased from the first stage side by the control signal to narrow the range of the sound arrival direction that can be removed. By doing so, it is possible to obtain the input voice according to the shooting state.
【００６３】また、マニュアル操作つまみを設け、その
操作つまみによって係数をゼロにする初段からのタップ
数を選定するように構成するようにしてもよい。It is also possible to provide a manual operation knob and select the number of taps from the first stage for making the coefficient zero by the operation knob.
【００６４】なお、この図１４の例において、適応フィ
ルタ回路３０の前及び／又は後に固定の遅延回路を挿入
するようにしてもよい。In the example of FIG. 14, a fixed delay circuit may be inserted before and / or after the adaptive filter circuit 30.
【００６５】なお、適応フィルタ回路における加重係数
の更新のための演算方法としては、ＬＭＳ法に限らず、
学習同定法その他のアルゴリズムを用いることができ
る。The calculation method for updating the weighting coefficient in the adaptive filter circuit is not limited to the LMS method,
Learning identification methods and other algorithms can be used.
【００６６】[0066]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、適応フィルタ回路を用いて、不要音声の入力方向が
変わっても常にその不要音声を除去ないし低減すること
ができると共に、不要音声の入力レベルの大きさに関係
なく、除去ないし低減することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to always eliminate or reduce unnecessary voice by using the adaptive filter circuit even if the input direction of the unnecessary voice changes, and It can be removed or reduced regardless of the magnitude of the input level.
【００６７】また、適応フィルタ回路の初段から順に所
定段までの加重係数を強制的にゼロにする手段を設けた
ことにより、除去ないし低減する不要信号の到来方向を
限定することができ、音のズーム効果を得ることができ
る。Further, by providing the means for forcibly setting the weighting coefficients from the first stage to the predetermined stage of the adaptive filter circuit in order, it is possible to limit the arrival direction of the unnecessary signal to be removed or reduced, and A zoom effect can be obtained.
【図１】この発明による音声入力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 voice input device according to the present invention.
【図２】図１の例に使用する２個のマイクロホンの配置
及び指向性を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the arrangement and directivity of two microphones used in the example of FIG.
【図３】適応雑音低減システムを説明するためのブロッ
ク図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating an adaptive noise reduction system.
【図４】適応雑音低減システムに用いる適応フィルタ回
路の一例のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of an example of an adaptive filter circuit used in the adaptive noise reduction system.
【図５】この発明の一実施例の動作説明のための図であ
る。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the embodiment of the present invention.
【図６】この発明の一実施例の簡略的原理構成図であ
る。FIG. 6 is a simplified principle configuration diagram of an embodiment of the present invention.
【図７】図１の例の装置の出力の、ある瞬間における指
向特性図である。7 is a directional characteristic diagram of an output of the apparatus of the example of FIG. 1 at a certain moment.
【図８】図１の例の装置の出力の、ある瞬間における指
向特性図である。8 is a directional characteristic diagram of an output of the apparatus of the example of FIG. 1 at a certain moment.
【図９】図１の例の装置の出力の、ある瞬間における指
向特性図である。9 is a directional characteristic diagram of an output of the apparatus of the example of FIG. 1 at a certain moment.
【図１０】この発明の一例に入力する音声の一例の特性
図である。FIG. 10 is a characteristic diagram of an example of voice input to the example of the present invention.
【図１１】図１０の特性の音声が入力されたこの発明の
一実施例の出力信号の特性図である。FIG. 11 is a characteristic diagram of an output signal of one embodiment of the present invention, in which the voice having the characteristic of FIG. 10 is input.
【図１２】この発明の他の実施例のブロック図である。FIG. 12 is a block diagram of another embodiment of the present invention.
【図１３】この発明に用いる２個のマイクロホンの他の
例を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining another example of the two microphones used in the present invention.
【図１４】この発明の、さらに他の実施例のブロック図
である。FIG. 14 is a block diagram of still another embodiment of the present invention.
【図１５】図１４の例に用いる２個のマイクロホンの例
を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining an example of two microphones used in the example of FIG.
【図１６】図１４の実施例を説明するための指向特性を
示す図である。FIG. 16 is a diagram showing directional characteristics for explaining the embodiment of FIG.
【図１７】図１４の実施例を説明するための指向特性を
示す図である。FIG. 17 is a diagram showing directional characteristics for explaining the embodiment of FIG.
【図１８】図１４の実施例を説明するための指向特性を
示す図である。FIG. 18 is a diagram showing directional characteristics for explaining the embodiment of FIG.
【図１９】図１４の実施例を説明するための指向特性を
示す図である。FIG. 19 is a diagram showing directional characteristics for explaining the embodiment of FIG.
【図２０】図１４の実施例の動作を説明するための図で
ある。20 is a diagram for explaining the operation of the embodiment in FIG.
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 遅延回路 ２５ 適応フィルタ回路 ３０ 適応フィルタ回路 ５０ ＬＭＳ演算回路 ５１ 制御信号入力端子 11 Microphone for main input 14 Subtraction circuit 21 Microphone for reference input 24 Delay circuit 25 Adaptive filter circuit 30 Adaptive filter circuit 50 LMS arithmetic circuit 51 Control signal input terminal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kaoru Gyotoku 6-735 Kitashinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation
Claims (6)
イクロホンと、 前記主要入力用マイクロホンとは所定の間隔を隔てて配
置された参照入力用マイクロホンと、 前記参照入力用マイクロホンからの音声信号から前記主
要入力用マイクロホンの出力音声信号中の不要信号成分
に近似する信号を形成するための適応フィルタ手段と、 前記参照入力用マイクロホンと前記適応フィルタ手段と
の間に設けられる遅延手段と、 前記主要入力用マイクロホンの出力音声信号から、前記
適応フィルタ手段の出力信号を用いて前記不要信号を低
減ないし除去するための合成手段と、 前記合成手段の出力パワーが最小化されるように前記適
応フィルタ手段を調整する手段とを備えた音声入力装
置。1. A main input microphone for collecting desired voice, a reference input microphone arranged at a predetermined interval from the main input microphone, and a voice signal from the reference input microphone. From the adaptive filter means for forming a signal approximate to an unnecessary signal component in the output audio signal of the main input microphone, a delay means provided between the reference input microphone and the adaptive filter means, Synthesizing means for reducing or eliminating the unnecessary signal from the output audio signal of the main input microphone by using the output signal of the adaptive filter means, and the adaptive filter so that the output power of the synthesizing means is minimized. And a means for adjusting the means.
ィルタ手段のタップ数に応じた最大遅延量との和が、希
望音声到来方向からの音声入力に対しては低減効果がな
く、希望音声到来方向以外からの音声入力に対しては低
減効果があるような値に選定されてなる請求項１記載の
音声入力装置。2. The sum of the amount of delay in the delay unit and the maximum amount of delay corresponding to the number of taps of the adaptive filter unit has no reduction effect on voice input from the desired voice arrival direction, The voice input device according to claim 1, wherein the voice input device has a value that has a reducing effect on voice input from directions other than the voice arrival direction.
照入力用マイクロホンとは、共に無指向性マイクロホン
で構成されてなる請求項１記載の音声入力装置。3. The voice input device according to claim 1, wherein the main input microphone and the reference input microphone are both omnidirectional microphones.
れた第２のマイクロホンと、 前記第１のマイクロホンの出力音声信号が第１の遅延手
段を介して供給される第１の適応フィルタ手段と、 前記第２のマイクロホンの出力音声信号が第２の遅延手
段を介して供給される第２の適応フィルタ手段と、 前記第１のマイクロホンの出力音声信号から前記第２の
適応フィルタ手段の出力信号を用いて不要信号を低減な
いし除去するための第１の合成手段と、 前記第２のマイクロホンの出力音声信号から前記第１の
適応フィルタ手段の出力信号を用いて不要信号を低減な
いし除去するための第２の合成手段と、 前記第１の合成手段の出力パワーが最小化されるように
前記第２の適応フィルタ手段を調整する手段と、 前記第２の合成手段の出力パワーが最小化されるように
前記第１の適応フィルタ手段を調整する手段とを備え、
前記第１及び第２の合成手段から出力音声信号をそれぞ
れ導出するようにした音声入力装置。4. A first microphone, a second microphone arranged at a predetermined interval from the first microphone, and an output audio signal of the first microphone via a first delay means. First adaptive filter means supplied by the second microphone, second adaptive filter means to which the output audio signal of the second microphone is supplied via the second delay means, and output audio signal of the first microphone To a first synthesizing unit for reducing or removing an unnecessary signal using the output signal of the second adaptive filter unit, and an output signal of the first adaptive filter unit from an output audio signal of the second microphone. Second synthesizing means for reducing or removing unnecessary signals by using, and a means for adjusting the second adaptive filter means so that the output power of the first synthesizing means is minimized. And a means for adjusting the first adaptive filter means so that the output power of the second combining means is minimized,
A voice input device for deriving output voice signals from the first and second synthesizing means, respectively.
イクロホンと、 前記主要入力用マイクロホンとは所定の間隔を隔てて配
置された参照入力用マイクロホンと、 前記参照入力用マイクロホンからの音声信号から前記主
要入力用マイクロホンの出力音声信号中の不要信号成分
に近似する信号を形成するための適応フィルタ手段と、 前記主要入力用マイクロホンの出力音声信号から、前記
適応フィルタ手段の出力信号を用いて前記不要信号を低
減ないし除去するための合成手段と、 前記合成手段の出力パワーが最小化されるように前記適
応フィルタ手段を調整する手段とを備え、 前記適応フィルタ手段は、ｎ段のタップを備えるＦＩＲ
デジタルフィルタの構成とされ、 前記ＦＩＲデジタルフィルタの初段から任意の段数まで
（最大（ｎ−１）段まで）のすべてのタップに対する加
重係数を強制的にゼロとする手段が設けられた音声入力
装置。5. A main input microphone for collecting desired voice, a reference input microphone arranged at a predetermined interval from the main input microphone, and a voice signal from the reference input microphone. From the adaptive filter means for forming a signal that approximates the unwanted signal component in the output audio signal of the main input microphone, from the output audio signal of the main input microphone, using the output signal of the adaptive filter means And a means for adjusting the adaptive filter means so that the output power of the synthesizer is minimized. The adaptive filter means has n stages of taps. FIR to prepare
A voice input device configured as a digital filter, including means for forcibly setting the weighting factors for all taps from the first stage of the FIR digital filter to an arbitrary number of stages (up to (n-1) stages) to zero. .
た最大遅延量が、希望音声到来方向からの音声入力に対
しては低減効果がなく、希望音声到来方向以外からの音
声入力に対しては低減効果があるような値に選定されて
なる請求項５記載の音声入力装置。6. The maximum delay amount corresponding to the number of taps of the adaptive filter means has no reduction effect on voice input from a desired voice arrival direction, and does not reduce on a voice input from a direction other than the desired voice arrival direction. The voice input device according to claim 5, wherein the value is selected so as to have a reducing effect.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24855992A JP3301445B2 (en) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | Voice input device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006095736A1 (en) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Toa Corporation | Noise eliminating apparatus |
| US8848941B2 (en) | 2009-09-09 | 2014-09-30 | Sony Corporation | Information processing apparatus, information processing method, and program |
| JP2020144204A (en) * | 2019-03-06 | 2020-09-10 | パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカＰａｎａｓｏｎｉｃ Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ | Signal processor and signal processing method |
| JP2021189434A (en) * | 2020-05-29 | 2021-12-13 | ベイジン バイドゥ ネットコム サイエンス テクノロジー カンパニー リミテッド | Voice recognition method, apparatus, device, and recording medium |
-
1992
- 1992-08-25 JP JP24855992A patent/JP3301445B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2021189434A (en) * | 2020-05-29 | 2021-12-13 | ベイジン バイドゥ ネットコム サイエンス テクノロジー カンパニー リミテッド | Voice recognition method, apparatus, device, and recording medium |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3301445B2 (en) | 2002-07-15 |
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