JPH0685500B2 - 雑音消去装置 - Google Patents
雑音消去装置Info
- Publication number
- JPH0685500B2 JPH0685500B2 JP60275443A JP27544385A JPH0685500B2 JP H0685500 B2 JPH0685500 B2 JP H0685500B2 JP 60275443 A JP60275443 A JP 60275443A JP 27544385 A JP27544385 A JP 27544385A JP H0685500 B2 JPH0685500 B2 JP H0685500B2
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- noise
- coefficient
- acoustic pickup
- filter
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は雑音消去装置に関し、特に少なくとも１個の雑
音源から音声信号入力用の音響ピックアップに混入する
環境雑音としての雑音を除去する雑音除去装置の雑音消
去性能の改善に関する。
音源から音声信号入力用の音響ピックアップに混入する
環境雑音としての雑音を除去する雑音除去装置の雑音消
去性能の改善に関する。
雑音源が存在する運用環境下に配置した音響ピックアッ
プを利用して入力した音声信号の出力には、同時に混入
する環境雑音の出力が含まれる。この雑音を消去する一
般的な手法としては、消去すべき雑音を発生する雑音源
の混入経路、つまり雑音源から音声信号入力用の音響ピ
ックアップまでの雑音伝送路の周波数伝送特性たとえば
伝達関数やインパルス応答を推定したうえ、この周波数
伝送特性を介して雑音源雑音を出力しこれを音声信号入
力用の音響ピックアップの出力から減ずるという形式で
行なわれている。
プを利用して入力した音声信号の出力には、同時に混入
する環境雑音の出力が含まれる。この雑音を消去する一
般的な手法としては、消去すべき雑音を発生する雑音源
の混入経路、つまり雑音源から音声信号入力用の音響ピ
ックアップまでの雑音伝送路の周波数伝送特性たとえば
伝達関数やインパルス応答を推定したうえ、この周波数
伝送特性を介して雑音源雑音を出力しこれを音声信号入
力用の音響ピックアップの出力から減ずるという形式で
行なわれている。
しかしながら、上述した従来のこの種の雑音消去装置に
は次の如き問題点がある。
は次の如き問題点がある。
すなわち、上述した従来のこの種の雑音消去装置では、
雑音伝送路の周波数伝送特性を推定したうえ、その実現
手段として通常これをフィルタ、たとえばトランスバー
サルフィルタ等を利用し、主として雑音源の発する雑音
を捕音するように配置した音響ピックアップの出力を上
記トランスバーサルフィルタを介して出力、これを音声
信号入力用の音響ピックアップの出力から減ずるという
形式で雑音の消去を図っている。しかしながらこのよう
な手法で雑音の消去を図る場合、消去すべき雑音のみが
雑音捕音用の音響ピックアップに入力するならば問題な
いが雑音とともに音声信号が混入する運用環境も多く、
この場合は音声信号が混入した雑音をトランスバーサル
フィルタを介して出力しこれを音声信号入力用の音響ピ
ックアップの出力から減ずることになり、この際得られ
る音声信号出力は音声信号の伝送路のほかに雑音源から
音声信号，雑音捕音用両音響ピックアップまでの伝送路
および音声源から雑音捕音用音響ピックアップまでの伝
送路といった他の伝送路の周波数伝送特性による出力歪
いわゆる空間変調歪を受け音質の劣化が避けられないと
いう欠点がある。
雑音伝送路の周波数伝送特性を推定したうえ、その実現
手段として通常これをフィルタ、たとえばトランスバー
サルフィルタ等を利用し、主として雑音源の発する雑音
を捕音するように配置した音響ピックアップの出力を上
記トランスバーサルフィルタを介して出力、これを音声
信号入力用の音響ピックアップの出力から減ずるという
形式で雑音の消去を図っている。しかしながらこのよう
な手法で雑音の消去を図る場合、消去すべき雑音のみが
雑音捕音用の音響ピックアップに入力するならば問題な
いが雑音とともに音声信号が混入する運用環境も多く、
この場合は音声信号が混入した雑音をトランスバーサル
フィルタを介して出力しこれを音声信号入力用の音響ピ
ックアップの出力から減ずることになり、この際得られ
る音声信号出力は音声信号の伝送路のほかに雑音源から
音声信号，雑音捕音用両音響ピックアップまでの伝送路
および音声源から雑音捕音用音響ピックアップまでの伝
送路といった他の伝送路の周波数伝送特性による出力歪
いわゆる空間変調歪を受け音質の劣化が避けられないと
いう欠点がある。
本発明の目的は上述した欠点を除去し、空間変調要素を
除去しうる周波数伝送特性を介して音声信号入力用の音
響ピックアップの出力を取出す手段を備えることによ
り、空間変調要素の発生を基本的に排除した雑音消去装
置を提供することにある。
除去しうる周波数伝送特性を介して音声信号入力用の音
響ピックアップの出力を取出す手段を備えることによ
り、空間変調要素の発生を基本的に排除した雑音消去装
置を提供することにある。
本発明は主として音声信号を捕音する第１の音響ピック
アップと、主として雑音を捕音する少なくとも１個の第
２の音響ピックアップとを有し、前記第１の音響ピック
アップと前記第２の音響ピックアップとに対する前記雑
音の伝送路の特性にもとづいて係数を決定する第１のト
ランスバーサルフィルタの出力を前記第１の音響ピック
アップの出力から減じて前記第１の音響ピックアップの
出力に含む前記雑音の混入成分を消去した出力を得る雑
音消去装置において、 前記音声信号の前記第１の音響ピックアップに対する送
出を断としかつこの断状態を指示する無音表示信号を送
出する通話スイッチと、前記無音表示信号の送出時にお
ける前記第１の音響ピックアップによる第１の出力と前
記第２の音響ピックアップによる第２の出力との第１の
相互相関係数および前記無音表示信号の不送出時におけ
る前記第１の出力と前記雑音の混入成分を消去した出力
との第２の相互相関係数を算出する相互相関係数算出器
と、前記無音表示信号の送出時における前記第２の出力
の第１の自己相関係数および前記無音表示信号の不送出
時における前記雑音の混入成分を消去した出力の第２の
自己相関係数を算出する自己相関係数算出器と、前記雑
音の混入成分を消去した出力が前記音声信号の前記第２
の音響ピックアップに対する伝送路の特性と前記雑音の
前記第１の音響ピックアップおよび第２の音響ピックア
ップに対する伝送路の特性とによって受ける空間変調歪
によってもたらされる出力歪を除去する第２のトランス
バーサルフィルタと、前記無音表示信号の送出時におけ
る前記第１の相互相関係数と前記第１の自己相関係数と
にもとづいて前記第１のトランスバーサルフィルタのフ
ィルタ係数を決定しかつ前記無音表示信号の不送出時に
おける前記第２の相互相関係数と前記第２の自己相関係
数とにもとづいて前記第２のトランスバーサルフィルタ
のフィルタ係数を決定する係数決定器とを備える。
アップと、主として雑音を捕音する少なくとも１個の第
２の音響ピックアップとを有し、前記第１の音響ピック
アップと前記第２の音響ピックアップとに対する前記雑
音の伝送路の特性にもとづいて係数を決定する第１のト
ランスバーサルフィルタの出力を前記第１の音響ピック
アップの出力から減じて前記第１の音響ピックアップの
出力に含む前記雑音の混入成分を消去した出力を得る雑
音消去装置において、 前記音声信号の前記第１の音響ピックアップに対する送
出を断としかつこの断状態を指示する無音表示信号を送
出する通話スイッチと、前記無音表示信号の送出時にお
ける前記第１の音響ピックアップによる第１の出力と前
記第２の音響ピックアップによる第２の出力との第１の
相互相関係数および前記無音表示信号の不送出時におけ
る前記第１の出力と前記雑音の混入成分を消去した出力
との第２の相互相関係数を算出する相互相関係数算出器
と、前記無音表示信号の送出時における前記第２の出力
の第１の自己相関係数および前記無音表示信号の不送出
時における前記雑音の混入成分を消去した出力の第２の
自己相関係数を算出する自己相関係数算出器と、前記雑
音の混入成分を消去した出力が前記音声信号の前記第２
の音響ピックアップに対する伝送路の特性と前記雑音の
前記第１の音響ピックアップおよび第２の音響ピックア
ップに対する伝送路の特性とによって受ける空間変調歪
によってもたらされる出力歪を除去する第２のトランス
バーサルフィルタと、前記無音表示信号の送出時におけ
る前記第１の相互相関係数と前記第１の自己相関係数と
にもとづいて前記第１のトランスバーサルフィルタのフ
ィルタ係数を決定しかつ前記無音表示信号の不送出時に
おける前記第２の相互相関係数と前記第２の自己相関係
数とにもとづいて前記第２のトランスバーサルフィルタ
のフィルタ係数を決定する係数決定器とを備える。
次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。第１図は
本発明の一実施例を示すブロック図であり加算器1,2、
通話スイッチ３、遅延回路４、加算器５、トランスバー
サルフィルタ6,7、相互相関係数算出器８、自己相関係
数算出器９、係数決定器10を備えて構成され、このほか
に音声源100、雑音源200、伝送路301〜304を併記して示
す。第１図に示す実施例は雑音源が１個の場合を例とし
て示している。
本発明の一実施例を示すブロック図であり加算器1,2、
通話スイッチ３、遅延回路４、加算器５、トランスバー
サルフィルタ6,7、相互相関係数算出器８、自己相関係
数算出器９、係数決定器10を備えて構成され、このほか
に音声源100、雑音源200、伝送路301〜304を併記して示
す。第１図に示す実施例は雑音源が１個の場合を例とし
て示している。
音声源100から発する音声信号Ｓ（Ｚ）は通話スイッチ
３によって通話状態となっている時のみ伝送路301を介
して加算器１に供給される。
３によって通話状態となっている時のみ伝送路301を介
して加算器１に供給される。
加算器１は音声信号Ｓ（Ｚ）を入力する第１の音響ピッ
クアップを代表するものである。加算器１には雑音源20
0の発する雑音Ｎ（Ｚ）も伝送路303を介して混入する。
伝送路301と303はそれぞれ伝達関数H1（Ｚ）およびH
3（Ｚ）の周波数伝送特性を有するものとすると加算器
１の出力Ａは次の（１）式に示すものとなる。
クアップを代表するものである。加算器１には雑音源20
0の発する雑音Ｎ（Ｚ）も伝送路303を介して混入する。
伝送路301と303はそれぞれ伝達関数H1（Ｚ）およびH
3（Ｚ）の周波数伝送特性を有するものとすると加算器
１の出力Ａは次の（１）式に示すものとなる。
Ａ＝Ｓ（Ｚ）H1（Ｚ）＋Ｎ（Ｚ）H3（Ｚ） ……（１） また、雑音源200の発する雑音Ｎ（Ｚ）は、これを主と
して捕音する第２の音響ピックアップに捕音され、加算
器２はこれを代表するものである。雑音Ｎ（Ｚ）は伝送
路304の伝達関数H4（Ｚ）を介して加算器２に入力す
る。この加算器２にはまた伝達関数がH2（Ｚ）の伝送路
302を介して音声信号Ｓ（Ｚ）が混入し、従ってその出
力は次の（２）式に示すＢとなる。
して捕音する第２の音響ピックアップに捕音され、加算
器２はこれを代表するものである。雑音Ｎ（Ｚ）は伝送
路304の伝達関数H4（Ｚ）を介して加算器２に入力す
る。この加算器２にはまた伝達関数がH2（Ｚ）の伝送路
302を介して音声信号Ｓ（Ｚ）が混入し、従ってその出
力は次の（２）式に示すＢとなる。
Ｂ＝Ｓ（Ｚ）H2（Ｚ）＋Ｎ（Ｚ）H4（Ｚ） ……（２） 雑音消去処理は（１）式に示す（Ａ）から雑音源200に
よる影響分Ｎ（Ｚ）H4（Ｚ）を何等かの手段によって消
去することにあり、通常は意識的に捕音した雑音Ｎ
（Ｚ）を混入伝送路の周波数伝送特性を介して出力して
音声信号入力用の音響ピックアップに混入する雑音とほ
ぼ等価な雑音を生成し、これを同音響ピックアップの出
力から減ずることによって雑音を消去するという手段を
利用し、この場合、伝送路の周波数伝送特性はトランス
バーサルフィルタによって実現し、その伝達関数やイン
パルサ応答等が利用されるのが通常の一般的な処理方法
となっている。
よる影響分Ｎ（Ｚ）H4（Ｚ）を何等かの手段によって消
去することにあり、通常は意識的に捕音した雑音Ｎ
（Ｚ）を混入伝送路の周波数伝送特性を介して出力して
音声信号入力用の音響ピックアップに混入する雑音とほ
ぼ等価な雑音を生成し、これを同音響ピックアップの出
力から減ずることによって雑音を消去するという手段を
利用し、この場合、伝送路の周波数伝送特性はトランス
バーサルフィルタによって実現し、その伝達関数やイン
パルサ応答等が利用されるのが通常の一般的な処理方法
となっている。
第２図は雑音伝送路の伝達関数推定の基本的手法を説明
するための伝達関数推定説明図である。
するための伝達関数推定説明図である。
第１の音響ピックアップを代表する加算器11には音声信
号が入力され、またこれとともに雑音源100から伝送路3
05を介して雑音も混入し音声信号に重畳加算されて出力
する。加算器11の出力は減算器12に供給される。一方、
トランスバーサルフィルタとして構成される等価雑音生
成フィルタ13は第２の音響ピックアップで意識的に捕音
した雑音を出力し、これを減算器12に供給し加算器11の
出力から減ずる。この場合、減算器12の出力する雑音消
去残留波形の電力が最小となるように等価雑音生成フィ
ルタ13のフィルタ係数を設定すると、その伝達関数H
Q（Ｚ）はほぼHP（Ｚ）と等価なものとなる。つまりこ
うして求められるHQ（Ｚ）が雑音の伝送路305の推定伝
達関数であり、これを求めることが雑音消去の要点であ
る。通常、このような伝達関数の推定は、構成すべき等
価雑音生成フィルタ13のタップ数にもとづいて決る行，
列数の逆行列方程式を解くとか、あるいは最大傾斜法的
アプローチで探索する第１の求解手法、もしくは雑音消
去残留波形の電力を最小化するような何等かの自動制御
ループによる適応制御を利用する第２の求解手法がその
基本処理手法となっている。
号が入力され、またこれとともに雑音源100から伝送路3
05を介して雑音も混入し音声信号に重畳加算されて出力
する。加算器11の出力は減算器12に供給される。一方、
トランスバーサルフィルタとして構成される等価雑音生
成フィルタ13は第２の音響ピックアップで意識的に捕音
した雑音を出力し、これを減算器12に供給し加算器11の
出力から減ずる。この場合、減算器12の出力する雑音消
去残留波形の電力が最小となるように等価雑音生成フィ
ルタ13のフィルタ係数を設定すると、その伝達関数H
Q（Ｚ）はほぼHP（Ｚ）と等価なものとなる。つまりこ
うして求められるHQ（Ｚ）が雑音の伝送路305の推定伝
達関数であり、これを求めることが雑音消去の要点であ
る。通常、このような伝達関数の推定は、構成すべき等
価雑音生成フィルタ13のタップ数にもとづいて決る行，
列数の逆行列方程式を解くとか、あるいは最大傾斜法的
アプローチで探索する第１の求解手法、もしくは雑音消
去残留波形の電力を最小化するような何等かの自動制御
ループによる適応制御を利用する第２の求解手法がその
基本処理手法となっている。
このような基本処理手法の処理効率の改善を図ったもの
として次のようなものがある。
として次のようなものがある。
第３図は雑音伝送路の効率的な伝達関数推定の手法を説
明するための効率的伝達関数推定説明図である。
明するための効率的伝達関数推定説明図である。
音声信号が無音時の第１の音響ピックアップの出力、す
なわち無音時雑音をＳμ（ｔ）としこれを相互相関係数
算出器14と減算器18とに供給する。一方、第２の音響ピ
ックアップで意識的に捕音した雑音源雑音をSn（ｔ）と
し、これは相互相関係数算出器14,自己相関係数算出器1
5および等価雑音生成フィルタ16に供給する。この場
合、無音時雑音Ｓμ（ｔ）は雑音源雑音Sn（ｔ）の線形
結合と見倣しうるのでこれら２つの雑音間の差引相殺に
よるノイズキャンセルは可能である。
なわち無音時雑音をＳμ（ｔ）としこれを相互相関係数
算出器14と減算器18とに供給する。一方、第２の音響ピ
ックアップで意識的に捕音した雑音源雑音をSn（ｔ）と
し、これは相互相関係数算出器14,自己相関係数算出器1
5および等価雑音生成フィルタ16に供給する。この場
合、無音時雑音Ｓμ（ｔ）は雑音源雑音Sn（ｔ）の線形
結合と見倣しうるのでこれら２つの雑音間の差引相殺に
よるノイズキャンセルは可能である。
いま、トランスバーサルフィルタとして構成する等価雑
音生成フィルタ16のフィルタ係数が１個だけ遅れとのタ
ップ位置に設定され他の係数はすべて零であるとする。
この場合、減算器18の出力として得られる雑音消去残差
波形Ｕ（ｔ）は次の（３）式で示される。
音生成フィルタ16のフィルタ係数が１個だけ遅れとのタ
ップ位置に設定され他の係数はすべて零であるとする。
この場合、減算器18の出力として得られる雑音消去残差
波形Ｕ（ｔ）は次の（３）式で示される。
Ｕ（ｔ）＝Ｓμ（ｔ）−aSn（ｔ−τ） ……（３） 観測区間数をＮとし（３）式のＵ（ｔ）の電力をＥとす
ると、Ｅは次の（４）式で示される。
ると、Ｅは次の（４）式で示される。
Ｅを最小化する係数ａは（４）式を係数ａについて偏微
分したものを零とすることによって得られる次の（５）
式のａとして求められる。
分したものを零とすることによって得られる次の（５）
式のａとして求められる。
（５）式の右辺の分子はＳμとSnとのタップτにおける
相互相関係数φ（τ）であり、また分母はSnのタップ零
における自己相関係数Ｒ（０）である。従ってこれら係
数を利用すると（５）式は次の（６）式の如く表現する
ことができる。
相互相関係数φ（τ）であり、また分母はSnのタップ零
における自己相関係数Ｒ（０）である。従ってこれら係
数を利用すると（５）式は次の（６）式の如く表現する
ことができる。
ａ＝φ（τ）/R（０） ……（６） （６）式によってａが決定されたとすると（３）式から
Ｕ（ｔ）が得られる。こうして得られるＵ（ｔ）をSn
（ｔ）に見立てて同様にして雑音消去残留波形の電力を
最小化するフィルタ係数を１個推定しそのあとはＥが所
定のレベル以下となるまでこの操作を繰返しつつフィル
タ係数の決定を行なっていくことができる。
Ｕ（ｔ）が得られる。こうして得られるＵ（ｔ）をSn
（ｔ）に見立てて同様にして雑音消去残留波形の電力を
最小化するフィルタ係数を１個推定しそのあとはＥが所
定のレベル以下となるまでこの操作を繰返しつつフィル
タ係数の決定を行なっていくことができる。
さて、いまＵ（ｔ）とSn（ｔ）との相互相関係数をφ１
（ｖ）とすると、φ１（ｖ）は次の（７）式で示され
る。
（ｖ）とすると、φ１（ｖ）は次の（７）式で示され
る。
（７）式の意味するところは、タップｖにおける相互相
関係数φ（ｖ）を一旦決定すればφ１（ｖ）はφ（ｖ）
をaR（τ＋ｖ）で補正しつつ相互相関係数列の極大値ご
とのφ１（ｖ）が求められるということである。こうし
て得られるφ１（ｖ）をＲ（０）で除して正規化したも
のが雑音消去残留波形の電力を最小とするフィルタ係数
となる。このようにしてＵ（ｔ）とSn（ｔ）との相互相
関係数を求め、まずその最大値としてのφ（τ）を検索
したのちこれを自己相関係数Ｒ（０）で除してａを決
定、このあとはＵ（ｔ）とSn（ｔ）の相互相関係数を
（７）式によって求めつつ得られるφ１（ｖ）をａで除
して正規化する手順を繰返しつつフィルタ係数を効率的
に決定するものである。第３図において、係数決定器17
は相互相関係数算出器14と自己相関係数算出器15からそ
れぞれ係数データを入力しつつ、またＵ（ｔ）データも
利用し効率的フィルタ係数決定を行ないこれを等価雑音
生成フィルタ16に提供し、かくして雑音伝送路の効率的
伝達関数の推定が完了する。
関係数φ（ｖ）を一旦決定すればφ１（ｖ）はφ（ｖ）
をaR（τ＋ｖ）で補正しつつ相互相関係数列の極大値ご
とのφ１（ｖ）が求められるということである。こうし
て得られるφ１（ｖ）をＲ（０）で除して正規化したも
のが雑音消去残留波形の電力を最小とするフィルタ係数
となる。このようにしてＵ（ｔ）とSn（ｔ）との相互相
関係数を求め、まずその最大値としてのφ（τ）を検索
したのちこれを自己相関係数Ｒ（０）で除してａを決
定、このあとはＵ（ｔ）とSn（ｔ）の相互相関係数を
（７）式によって求めつつ得られるφ１（ｖ）をａで除
して正規化する手順を繰返しつつフィルタ係数を効率的
に決定するものである。第３図において、係数決定器17
は相互相関係数算出器14と自己相関係数算出器15からそ
れぞれ係数データを入力しつつ、またＵ（ｔ）データも
利用し効率的フィルタ係数決定を行ないこれを等価雑音
生成フィルタ16に提供し、かくして雑音伝送路の効率的
伝達関数の推定が完了する。
ふたたび第１図の実施例に戻って実施例の説明を続行す
る。
る。
第１図に示す実施例も基本的には第３図に示す効率的な
伝達関数の推定手段を利用しており、その詳細は次のと
おりである。
伝達関数の推定手段を利用しており、その詳細は次のと
おりである。
加算器１の出力Ａは遅延回路４に供給される。
遅延回路４は、加算器１によって代表される第１の音響
ピックアップと加算器２によって代表される第２の音響
ピックアップとの位置関係にもとづく入力相互間の位相
ずれを補正するもので、補正すべき位相差に対応する遅
延量をＬ段の縦列単位遅延素子によって加算器１の出力
Ａに付与したうえこれを加算器５および相互相関係数算
出器に供給する。
ピックアップと加算器２によって代表される第２の音響
ピックアップとの位置関係にもとづく入力相互間の位相
ずれを補正するもので、補正すべき位相差に対応する遅
延量をＬ段の縦列単位遅延素子によって加算器１の出力
Ａに付与したうえこれを加算器５および相互相関係数算
出器に供給する。
一方、第２の音響ピックアップを代表する加算器２の出
力Ｂは第１のトランスバーサルフィルタとするトランス
バーサルフィルタ６、相互相関係数算出器８、自己相関
係数器９、係数決定器10等に供給される。
力Ｂは第１のトランスバーサルフィルタとするトランス
バーサルフィルタ６、相互相関係数算出器８、自己相関
係数器９、係数決定器10等に供給される。
トランスバーサルフィルタ６はH3／H4の値の伝達関数を
有するようにその係数が設定され、これを介して出力せ
しめる出力Ｃを遅延回路４の出力から減ずることによっ
て出力Ａに含まれる雑音源200による雑音Ｎ（Ｚ）の存
在を排除することを目的とするフィルタであり、これに
よって得られる出力Ｃは次の（８）式で示される。
有するようにその係数が設定され、これを介して出力せ
しめる出力Ｃを遅延回路４の出力から減ずることによっ
て出力Ａに含まれる雑音源200による雑音Ｎ（Ｚ）の存
在を排除することを目的とするフィルタであり、これに
よって得られる出力Ｃは次の（８）式で示される。
つまり出力Ａに含まれる雑音成分Ｎ（Ｚ）H3（Ｚ）を発
生することがトランスバーサルフィルタ６の目的であり
本実施例では加算器２の出力Ｂに対しH3／H4の値をもつ
伝達関数を提供するのがこのトランスバーサルフィルタ
である。ところでH3もH4もいずれも未知数であるためH3
／H4なる伝達関数は何等かの手段で推定しなければなら
ない。本実施例ではこれを第３図によって説明した従来
方法にもとづいて次のようにして推定している。
生することがトランスバーサルフィルタ６の目的であり
本実施例では加算器２の出力Ｂに対しH3／H4の値をもつ
伝達関数を提供するのがこのトランスバーサルフィルタ
である。ところでH3もH4もいずれも未知数であるためH3
／H4なる伝達関数は何等かの手段で推定しなければなら
ない。本実施例ではこれを第３図によって説明した従来
方法にもとづいて次のようにして推定している。
すなわち、加算器２の出力Ｂと遅延回路４の出力Ａとを
相互相関係数演算器８に、また加算器２の出力Ｂを自己
相関係数算出器９に供給し、それぞれ無音状態における
相互相関係数列と自己相関係数列とを算出しこれを係数
決定器10に供給する。無音状態の設定は通話スイッチ３
が非通話状態のとき発生する、あらかじめ特定する形式
の無音表示信号、本実施例では２値の符号“1"レベルに
よって行なわれる。無音状態の出力ＢはＮ（Ｚ）H
4（Ｚ）、出力ＡはＮ（Ｚ）H3（Ｚ）である。トランス
バーサルフィルタ６は無音時の出力Ｂを無音時の出力Ａ
に変換する伝達関数H3（Ｚ）／H4（Ｚ）を提供するもの
である。このような伝達関数を従来の推定手法にもとづ
いて設定することは、無音時の出力Ａからトランスバー
サルフィルタ６の出力を減じた雑音消去残留波形を最小
とするトランスバーサルフィルタ６のフィルタ係数を求
める推定処理を行なうことに帰着し、これは相互相関係
数算出器８による出力A,B間の相互相関係数出力と、自
己相関係数算出器９による出力Ｂの自己相関係数出力と
を利用し係数決定器10において（３）〜（７）式の演算
にもとづいて決定することができる。係数決定器10は加
算器５の出力とトランスバーサルフィルタ６の出力とを
受けつつこれら出力の差として得られる雑音消去残留波
形を所定のレベル以下とするまで（３）〜（７）式の演
算を巡回的に実施しトランスバーサルフィルタ６のフィ
ルタ係数を決定する。トランスバーサルフィルタ６は、
こうして決定される伝達関数H3／H4を介して無音時出力
Ｂを出力して（７）式による出力Ｃを得、これを加算器
５に符号反転して加算し、共通項としてのＮ（Ｚ）H
3（Ｚ）はキャンセルし次の（８）式に示す出力Ｄを得
る。
相互相関係数演算器８に、また加算器２の出力Ｂを自己
相関係数算出器９に供給し、それぞれ無音状態における
相互相関係数列と自己相関係数列とを算出しこれを係数
決定器10に供給する。無音状態の設定は通話スイッチ３
が非通話状態のとき発生する、あらかじめ特定する形式
の無音表示信号、本実施例では２値の符号“1"レベルに
よって行なわれる。無音状態の出力ＢはＮ（Ｚ）H
4（Ｚ）、出力ＡはＮ（Ｚ）H3（Ｚ）である。トランス
バーサルフィルタ６は無音時の出力Ｂを無音時の出力Ａ
に変換する伝達関数H3（Ｚ）／H4（Ｚ）を提供するもの
である。このような伝達関数を従来の推定手法にもとづ
いて設定することは、無音時の出力Ａからトランスバー
サルフィルタ６の出力を減じた雑音消去残留波形を最小
とするトランスバーサルフィルタ６のフィルタ係数を求
める推定処理を行なうことに帰着し、これは相互相関係
数算出器８による出力A,B間の相互相関係数出力と、自
己相関係数算出器９による出力Ｂの自己相関係数出力と
を利用し係数決定器10において（３）〜（７）式の演算
にもとづいて決定することができる。係数決定器10は加
算器５の出力とトランスバーサルフィルタ６の出力とを
受けつつこれら出力の差として得られる雑音消去残留波
形を所定のレベル以下とするまで（３）〜（７）式の演
算を巡回的に実施しトランスバーサルフィルタ６のフィ
ルタ係数を決定する。トランスバーサルフィルタ６は、
こうして決定される伝達関数H3／H4を介して無音時出力
Ｂを出力して（７）式による出力Ｃを得、これを加算器
５に符号反転して加算し、共通項としてのＮ（Ｚ）H
3（Ｚ）はキャンセルし次の（８）式に示す出力Ｄを得
る。
（８）式の出力からは雑音Ｎ（Ｚ）に関する成分が除去
されている。つまり雑音Ｎ（Ｚ）の混入は排除したもの
となっているが、Ｓ（Ｚ）に対する伝達関数は伝送路30
1によるH1（Ｚ）のほか括弧内の第２項H2（Ｚ）・H
3（Ｚ）が関与している。この第２項分が、加算器２に
対し雑音Ｎ（Ｚ）のほかに音声信号Ｓ（Ｚ）も混入した
ことにもとづく伝達関数H1（Ｚ）の実効的変化、いわゆ
る空間変調要素でありこの分伝送音質の劣化をもたらす
歪となって影響する。
されている。つまり雑音Ｎ（Ｚ）の混入は排除したもの
となっているが、Ｓ（Ｚ）に対する伝達関数は伝送路30
1によるH1（Ｚ）のほか括弧内の第２項H2（Ｚ）・H
3（Ｚ）が関与している。この第２項分が、加算器２に
対し雑音Ｎ（Ｚ）のほかに音声信号Ｓ（Ｚ）も混入した
ことにもとづく伝達関数H1（Ｚ）の実効的変化、いわゆ
る空間変調要素でありこの分伝送音質の劣化をもたらす
歪となって影響する。
いま（８）式に示す出力Ｄから空間変調要素分を除去し
た出力Ｅ＝Ｓ（Ｚ）H1（Ｚ）に変換する伝達関数Hx
（Ｚ）をもった第２のトランスバーサルフィルタとする
トランスバーサルフィルタ７を考えてみる。このような
トランスバーサルフィルタは基本的には明らかに構成可
能なものであり、しかも次のように第３図によって説明
したものと同様な手法で処理できる。
た出力Ｅ＝Ｓ（Ｚ）H1（Ｚ）に変換する伝達関数Hx
（Ｚ）をもった第２のトランスバーサルフィルタとする
トランスバーサルフィルタ７を考えてみる。このような
トランスバーサルフィルタは基本的には明らかに構成可
能なものであり、しかも次のように第３図によって説明
したものと同様な手法で処理できる。
加算器５の入，出力を比較すると音声信号に関しては強
い相関を有し雑音については当然無相関である。この観
点から眺めると出力Ｄから出力Ｅを得る伝達関数Hx
（Ｚ）をもつトランスバーサルフィルタの構築は、出力
Ｄの波形の線形結合として出力ＡのＳ（Ｚ）に関する部
分のみを合成することに帰着し、これは出力ＤとＡ間の
相互相関係数の最大値を検索しこれを出力Ｄの自己相関
係数で正規化して第１のフィルタ係数を求めたあと、雑
音消去残留波形の電力を最小とするフィルタ係数を巡回
的に実施しつつフィルタ係数を次次に推定していく
（３）〜（７）式の手法を利用し容易に実施できる。
い相関を有し雑音については当然無相関である。この観
点から眺めると出力Ｄから出力Ｅを得る伝達関数Hx
（Ｚ）をもつトランスバーサルフィルタの構築は、出力
Ｄの波形の線形結合として出力ＡのＳ（Ｚ）に関する部
分のみを合成することに帰着し、これは出力ＤとＡ間の
相互相関係数の最大値を検索しこれを出力Ｄの自己相関
係数で正規化して第１のフィルタ係数を求めたあと、雑
音消去残留波形の電力を最小とするフィルタ係数を巡回
的に実施しつつフィルタ係数を次次に推定していく
（３）〜（７）式の手法を利用し容易に実施できる。
相互相関係数算出器８は出力ＡとＤとを入力して相互相
関係数を算出し、また自己相関係数算出器９は出力Ｄの
自己相関係数を算出、これら係数はいずれも係数決定器
10に供給される。
関係数を算出し、また自己相関係数算出器９は出力Ｄの
自己相関係数を算出、これら係数はいずれも係数決定器
10に供給される。
係数決定器10はこうして受ける相互，自己両相関係数を
利用し、トランスバーサルフィルタ７の出力と出力Ｄと
の差の雑音消去残留波形電力の最小化を図りつつ（３）
〜（７）式を利用して巡回的にフィルタ係数を決定しな
がら上記電力が所定のレベル以下となるまでこの操作を
繰返しHx（Ｚ）を推定する。このようにして推定される
Hx（Ｚ）を介して出力した出力ＤはほぼＳ（Ｚ）H
1（Ｚ）のみが得られることとなり空間変調歪がほぼ除
去される。
利用し、トランスバーサルフィルタ７の出力と出力Ｄと
の差の雑音消去残留波形電力の最小化を図りつつ（３）
〜（７）式を利用して巡回的にフィルタ係数を決定しな
がら上記電力が所定のレベル以下となるまでこの操作を
繰返しHx（Ｚ）を推定する。このようにして推定される
Hx（Ｚ）を介して出力した出力ＤはほぼＳ（Ｚ）H
1（Ｚ）のみが得られることとなり空間変調歪がほぼ除
去される。
上述した内容は音声信号Ｓ（Ｚ）と雑音Ｓ（Ｚ）が互い
に無相関であることを前提とするが、この条件は通常の
運用状態においては容易に期待できるものである。
に無相関であることを前提とするが、この条件は通常の
運用状態においては容易に期待できるものである。
なお、第１図の実施例は雑音源が１個の場合を例として
説明したが、雑音源が複数個存在する場合でも同様な処
理手法を拡大利用しつつ容易に実施しうることは明らか
である。
説明したが、雑音源が複数個存在する場合でも同様な処
理手法を拡大利用しつつ容易に実施しうることは明らか
である。
また第１図の実施例では音声信号に混入する雑音の除
去、および空間変調歪の除去にはいずれも（３）〜
（７）式にもとづく相互，自己相関係数の利用を前提と
する手段によるトランスバーサルフィルタ係数の推定を
利用しているが、これは他のフィルタ係数推定手段、た
とえば前述した逆行列式を利用する求解、あるいは最大
傾斜法を利用する探索等で実現することも勿論可能であ
り、上述した実施例の変形例はいずれも本発明の主旨を
損なうことなく容易に実施しうるものである。
去、および空間変調歪の除去にはいずれも（３）〜
（７）式にもとづく相互，自己相関係数の利用を前提と
する手段によるトランスバーサルフィルタ係数の推定を
利用しているが、これは他のフィルタ係数推定手段、た
とえば前述した逆行列式を利用する求解、あるいは最大
傾斜法を利用する探索等で実現することも勿論可能であ
り、上述した実施例の変形例はいずれも本発明の主旨を
損なうことなく容易に実施しうるものである。
以上説明した如く本発明によれば、主として音声信号を
捕音する第１の音響ピックアップと、主として雑音を捕
音する第２の音響ピックアップとを有し、第１の音響ピ
ックアップの出力から、第２の音響ピックアップの出力
を雑音の第１および第２の両音響ピックアップに対する
伝導路の伝達関数にもとづいて係数を決定するトランス
バーサルフィルタに通した出力に変換して減ずることに
よって音声信号の雑音消去出力を得る雑音消去装置にお
いて、第２の音響ピックアップに雑音とともに音声信号
が望まざる状態で混入する場合に音声信号の雑音消去出
力に発生する空間変調歪を第１および第２の音響ピック
アップの出力にもとづいて係数を決定するトランスバー
サルフィルタに通してを備えて雑音を消去することによ
り、空間変調歪による音声信号の音質の劣化を著しく改
善できる雑音消去装置が実現できるという効果がある。
捕音する第１の音響ピックアップと、主として雑音を捕
音する第２の音響ピックアップとを有し、第１の音響ピ
ックアップの出力から、第２の音響ピックアップの出力
を雑音の第１および第２の両音響ピックアップに対する
伝導路の伝達関数にもとづいて係数を決定するトランス
バーサルフィルタに通した出力に変換して減ずることに
よって音声信号の雑音消去出力を得る雑音消去装置にお
いて、第２の音響ピックアップに雑音とともに音声信号
が望まざる状態で混入する場合に音声信号の雑音消去出
力に発生する空間変調歪を第１および第２の音響ピック
アップの出力にもとづいて係数を決定するトランスバー
サルフィルタに通してを備えて雑音を消去することによ
り、空間変調歪による音声信号の音質の劣化を著しく改
善できる雑音消去装置が実現できるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
雑音伝送路の伝達関数の基本的手法を説明するための伝
達関数推定説明図、第３図は雑音伝送路の効率的な伝達
関数推定の手法を説明するための効率的伝達関数推定説
明図である。 1,2……加算器、３……無音検出器、４……遅延回路、
５……加算器、6,7……トランスバーサルフィルタ、８
……相互相関係数算出器、９……自己相関係数算出器、
10……係数決定器、11……加算器、12……減算器、13…
…等価雑音生成フィルタ、14……相互相関係数算出器、
15……自己相関係数算出器、16……等価雑音生成フィル
タ、17……係数決定器、18……減算器、100……音声
源、200……雑音源、301〜305……伝送路。
雑音伝送路の伝達関数の基本的手法を説明するための伝
達関数推定説明図、第３図は雑音伝送路の効率的な伝達
関数推定の手法を説明するための効率的伝達関数推定説
明図である。 1,2……加算器、３……無音検出器、４……遅延回路、
５……加算器、6,7……トランスバーサルフィルタ、８
……相互相関係数算出器、９……自己相関係数算出器、
10……係数決定器、11……加算器、12……減算器、13…
…等価雑音生成フィルタ、14……相互相関係数算出器、
15……自己相関係数算出器、16……等価雑音生成フィル
タ、17……係数決定器、18……減算器、100……音声
源、200……雑音源、301〜305……伝送路。
Claims (1)
- 【請求項１】主として音声信号を捕音する第１の音響ピ
ックアップと、主として雑音を捕音する少なくとも１個
の第２の音響ピックアップとを有し、前記第１の音響ピ
ックアップと前記第２の音響ピックアップとに対する前
記雑音の伝送路の特性にもとづいて係数を決定する第１
のトランスバーサルフィルタの出力を前記第１の音響ピ
ックアップの出力から減じて前記第１の音響ピックアッ
プの出力に含む前記雑音の混入成分を消去した出力を得
る雑音消去装置において、 前記音声信号の前記第１の音響ピックアップに対する送
出を断としかつこの断状態を指示する無音表示信号を送
出する通話スイッチと、前記無音表示信号の送出時にお
ける前記第１の音響ピックアップによる第１の出力と前
記第２の音響ピックアップによる第２の出力との第１の
相互相関係数および前記無音表示信号の不送出時におけ
る前記第１の出力と前記雑音の混入成分を消去した出力
との第２の相互相関係数を算出する相互相関係数算出器
と、前記無音表示信号の送出時における前記第２の出力
の第１の自己相関係数および前記無音表示信号の不送出
時における前記雑音の混入成分を消去した出力の第２の
自己相関係数を算出する自己相関係数算出器と、前記雑
音の混入成分を消去した出力が前記音声信号の前記第２
の音響ピックアップに対する伝送路の特性と前記雑音の
前記第１の音響ピックアップおよび第２の音響ピックア
ップに対する伝送路の特性とによって受ける空間変調歪
によってもたらされる出力歪を除去する第２のトランス
バーサルフィルタと、前記無音表示信号の送出時におけ
る前記第１の相互相関係数と前記第１の自己相関係数と
にもとづいて前記第１のトランスバーサルフィルタのフ
ィルタ係数を決定しかつ前記無音表示信号の不送出時に
おける前記第２の相互相関係数と前記第２の自己相関係
数とにもとづいて前記第２のトランスバーサルフィルタ
のフィルタ係数を決定する係数決定器とを備えることを
特徴とする雑音消去装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60275443A JPH0685500B2 (ja) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | 雑音消去装置 |
| CA000521687A CA1293693C (en) | 1985-10-30 | 1986-10-29 | Noise canceling apparatus |
| US06/925,060 US4769847A (en) | 1985-10-30 | 1986-10-30 | Noise canceling apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60275443A JPH0685500B2 (ja) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | 雑音消去装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62135019A JPS62135019A (ja) | 1987-06-18 |
| JPH0685500B2 true JPH0685500B2 (ja) | 1994-10-26 |
Family
ID=17555596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60275443A Expired - Lifetime JPH0685500B2 (ja) | 1985-10-30 | 1985-12-06 | 雑音消去装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0685500B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1667114B1 (en) | 2003-09-02 | 2013-06-19 | NEC Corporation | Signal processing method and apparatus |
-
1985
- 1985-12-06 JP JP60275443A patent/JPH0685500B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62135019A (ja) | 1987-06-18 |
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