JPH07298387A - ステレオ音声入力装置 - Google Patents
ステレオ音声入力装置Info
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- JPH07298387A JPH07298387A JP6092198A JP9219894A JPH07298387A JP H07298387 A JPH07298387 A JP H07298387A JP 6092198 A JP6092198 A JP 6092198A JP 9219894 A JP9219894 A JP 9219894A JP H07298387 A JPH07298387 A JP H07298387A
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- variable amplifier
- signal
- microphone
- directional characteristic
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
- H04R3/005—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for combining the signals of two or more microphones
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS
- H04S2400/00—Details of stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
- H04S2400/15—Aspects of sound capture and related signal processing for recording or reproduction
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
- Stereophonic Arrangements (AREA)
- Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 周囲騒音の影響を受けることのない、かつよ
り狭指向特性を得ることのできるＭＳマイクを用いたス
テレオ音声入力装置を得る。 【構成】 広指向性特性時にはスイッチ４、７、１２、
１６はＷに閉じる。Ｍマイク１の出力をＡ／Ｄ変換器１
８、可変増幅器６を通じて減算器９に送り、Ｓマイク２
Ｌ、２Ｒの出力を反転器３、加算器５で差をとり、Ａ／
Ｄ変換器１９、可変増幅器８を通じて減算器９で減算し
てＲｃｈ信号とし、可変増幅器６、８の出力を加算器１
０で加算し、Ｌｃｈ信号とする。狭指向特性時には、各
スイッチはＮに閉じる。Ｓマイク２Ｌ、Ｓマイク２Ｒの
出力を加算して可変増幅器６の出力から減算し、減算出
力をＲ、Ｌ信号とすると共に、制御回路１７に加え、制
御回路１７は上記減算出力が最小になるように可変増幅
器８を制御する。 【効果】 Ｓマイクがノイズ検出センサとなり、上記減
算出力はＭマイクの希望信号からノイズを除去した信号
となり、周辺ノイズにより狭指向特性が広がってしまう
ことを防止できる。
り狭指向特性を得ることのできるＭＳマイクを用いたス
テレオ音声入力装置を得る。 【構成】 広指向性特性時にはスイッチ４、７、１２、
１６はＷに閉じる。Ｍマイク１の出力をＡ／Ｄ変換器１
８、可変増幅器６を通じて減算器９に送り、Ｓマイク２
Ｌ、２Ｒの出力を反転器３、加算器５で差をとり、Ａ／
Ｄ変換器１９、可変増幅器８を通じて減算器９で減算し
てＲｃｈ信号とし、可変増幅器６、８の出力を加算器１
０で加算し、Ｌｃｈ信号とする。狭指向特性時には、各
スイッチはＮに閉じる。Ｓマイク２Ｌ、Ｓマイク２Ｒの
出力を加算して可変増幅器６の出力から減算し、減算出
力をＲ、Ｌ信号とすると共に、制御回路１７に加え、制
御回路１７は上記減算出力が最小になるように可変増幅
器８を制御する。 【効果】 Ｓマイクがノイズ検出センサとなり、上記減
算出力はＭマイクの希望信号からノイズを除去した信号
となり、周辺ノイズにより狭指向特性が広がってしまう
ことを防止できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＭＳ型マイクロホンを用
いてステレオ音声信号を得るためのステレオ音声入力装
置に関するものである。
いてステレオ音声信号を得るためのステレオ音声入力装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は従来のＭＳ型マイクロホンを用い
たステレオ音声入力装置を示すブロック図であり、図６
において、１はミッドマイクロホン（以下、Ｍマイクと
言う）、２はサブマイクロホン（以下、Ｓマイクと言
う）で、Ｌｃｈ用のＳマイク２ＲとＲｃｈ用のＳマイク
２Ｌとの一対のマイクで構成されている。
たステレオ音声入力装置を示すブロック図であり、図６
において、１はミッドマイクロホン（以下、Ｍマイクと
言う）、２はサブマイクロホン（以下、Ｓマイクと言
う）で、Ｌｃｈ用のＳマイク２ＲとＲｃｈ用のＳマイク
２Ｌとの一対のマイクで構成されている。
【０００３】図７はＭマイク１とＳマイク２の指向特性
を示すもので、図示のようにＭマイクの最大指向特性に
対してＳマイク２Ｌ、２Ｒは各指向特性が互いに９０°
異なるように配置されている。
を示すもので、図示のようにＭマイクの最大指向特性に
対してＳマイク２Ｌ、２Ｒは各指向特性が互いに９０°
異なるように配置されている。
【０００４】図６において、３はＳマイク２Ｒの出力を
反転させる反転器、５はＳマイク２Ｌの出力と反転器３
の出力とを加算する加算器、８は加算器５の加算出力を
（１−Ｋ）倍する可変増幅器、６はＭマイク１の出力を
Ｋ倍する可変増幅器、２２は可変増幅器６、８の出力を
加算する加算器、１１は加算器２２の出力をＲ信号とし
て出力する出力端子、２３は可変増幅器６、８の出力を
減算する減算器、１３は減算器２３の出力をＬ信号とし
て出力する出力端子である。
反転させる反転器、５はＳマイク２Ｌの出力と反転器３
の出力とを加算する加算器、８は加算器５の加算出力を
（１−Ｋ）倍する可変増幅器、６はＭマイク１の出力を
Ｋ倍する可変増幅器、２２は可変増幅器６、８の出力を
加算する加算器、１１は加算器２２の出力をＲ信号とし
て出力する出力端子、２３は可変増幅器６、８の出力を
減算する減算器、１３は減算器２３の出力をＬ信号とし
て出力する出力端子である。
【０００５】次に動作について説明する。Ｓマイク２Ｌ
の出力が加算器５に加えられ、Ｓマイク２Ｒの出力が反
転器３で反転された後、加算器５に加えられることによ
り、この加算器５より（Ｌ−Ｒ）信号が出力される。こ
の（Ｌ−Ｒ）信号は可変増幅器８で（１−Ｋ）倍されて
加算器２２と減算器２３とに加えられる。
の出力が加算器５に加えられ、Ｓマイク２Ｒの出力が反
転器３で反転された後、加算器５に加えられることによ
り、この加算器５より（Ｌ−Ｒ）信号が出力される。こ
の（Ｌ−Ｒ）信号は可変増幅器８で（１−Ｋ）倍されて
加算器２２と減算器２３とに加えられる。
【０００６】一方、Ｍマイク１の出力（Ｌ＋Ｒ）信号は
可変増幅器６でＫ倍されて加算器２２と減算器２３とに
加えられる。この結果、加算器２２よりＲ信号が得られ
出力端子１１より出力される。また減算器２３よりＬ信
号が得られ、出力端子１３より出力される。このような
ＭＳ型マイクシステムを用いたステレオ音声入力装置に
おいては、可変増幅器６、８の係数Ｋを変えることよ
り、指向特性を変えることができる。
可変増幅器６でＫ倍されて加算器２２と減算器２３とに
加えられる。この結果、加算器２２よりＲ信号が得られ
出力端子１１より出力される。また減算器２３よりＬ信
号が得られ、出力端子１３より出力される。このような
ＭＳ型マイクシステムを用いたステレオ音声入力装置に
おいては、可変増幅器６、８の係数Ｋを変えることよ
り、指向特性を変えることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のステレ
オ音声入力装置では、可変増幅器６、８の係数Ｋを変え
ることにより、指向特性を変えることができるが、狭指
向特性にした場合は、Ｍマイク１の持つ単一指向特性
（図７）以上は狭くすることはできない。また、狭指向
特性にした場合は、周囲のノイズがＭマイクから混入す
るため、等価的に指向特性が広がってしまうという問題
があった。
オ音声入力装置では、可変増幅器６、８の係数Ｋを変え
ることにより、指向特性を変えることができるが、狭指
向特性にした場合は、Ｍマイク１の持つ単一指向特性
（図７）以上は狭くすることはできない。また、狭指向
特性にした場合は、周囲のノイズがＭマイクから混入す
るため、等価的に指向特性が広がってしまうという問題
があった。
【０００８】本発明は上記のような問題を解決するため
に成されたもので、従来より狭い指向特性を得ることが
できると共に、周囲のノイズにより狭指向特性が劣化す
ることのないステレオ音声入力装置を提供することを目
的としている。
に成されたもので、従来より狭い指向特性を得ることが
できると共に、周囲のノイズにより狭指向特性が劣化す
ることのないステレオ音声入力装置を提供することを目
的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明において
は、所望の指向特性の方向と最大指向特性の方向とを一
致するように配された第１のマイクロホンの出力を第１
の可変増幅器に加え、上記第１のマイクロホンの最大指
向特性の方向に対してその最大指向特性の方向が所定の
角度異なるように配された一対の第２のマイクロホンの
各出力の差信号を第２の可変増幅器に加え、上記第１の
可変増幅器の出力から上記第２の可変増幅器の出力を減
算した減算出力を第１のチャンネル信号と成し、上記第
１、第２の可変増幅器の各出力を加算した加算出力を第
２のチェンネル信号と成し、上記第１、第２の可変増幅
器の増幅度を制御することにより指向特性を変えるよう
にしたステレオ音声入力装置において、狭指向特性時
に、上記一対の第２のマイクロホンの各出力を加算して
上記第２の可変増幅器に加える加算器と、上記第１の可
変増幅器の出力から上記第２の可変増幅器の出力を減算
しその減算出力を第１、第２のチャンネル信号と成す減
算器と、上記減算出力が最小となるように上記第２の可
変増幅器を制御する制御回路とを設けている。
は、所望の指向特性の方向と最大指向特性の方向とを一
致するように配された第１のマイクロホンの出力を第１
の可変増幅器に加え、上記第１のマイクロホンの最大指
向特性の方向に対してその最大指向特性の方向が所定の
角度異なるように配された一対の第２のマイクロホンの
各出力の差信号を第２の可変増幅器に加え、上記第１の
可変増幅器の出力から上記第２の可変増幅器の出力を減
算した減算出力を第１のチャンネル信号と成し、上記第
１、第２の可変増幅器の各出力を加算した加算出力を第
２のチェンネル信号と成し、上記第１、第２の可変増幅
器の増幅度を制御することにより指向特性を変えるよう
にしたステレオ音声入力装置において、狭指向特性時
に、上記一対の第２のマイクロホンの各出力を加算して
上記第２の可変増幅器に加える加算器と、上記第１の可
変増幅器の出力から上記第２の可変増幅器の出力を減算
しその減算出力を第１、第２のチャンネル信号と成す減
算器と、上記減算出力が最小となるように上記第２の可
変増幅器を制御する制御回路とを設けている。
【００１０】請求項２の発明においては、上記ステレオ
音声入力装置において、狭指向特性時に、上記一対の第
２のマイクロホンの各出力を加算して上記第２の可変増
幅器に加える加算器と、上記第２の可変増幅器の出力が
加えられる適応フィルタと、上記第１の可変増幅器の出
力から上記適応フィルタの出力を減算してその減算出力
を第１、第２のチャンネル信号と成る減算器と、上記減
算出力が最小となるように上記適応フィルタを制御する
制御回路とを設けている。
音声入力装置において、狭指向特性時に、上記一対の第
２のマイクロホンの各出力を加算して上記第２の可変増
幅器に加える加算器と、上記第２の可変増幅器の出力が
加えられる適応フィルタと、上記第１の可変増幅器の出
力から上記適応フィルタの出力を減算してその減算出力
を第１、第２のチャンネル信号と成る減算器と、上記減
算出力が最小となるように上記適応フィルタを制御する
制御回路とを設けている。
【００１１】
【作用】請求項１の発明によれば、狭指向特性時には、
第２のマイクロホンはノイズ検出センサとして作用し、
減算器においては第１の可変増幅器の出力からノイズ成
分が除去された信号が得られ、この信号が最小になるよ
うに第２の可変増幅器の増幅度が制御されることによ
り、ノイズの影響のない左右チャンネル同一の信号が得
られる。
第２のマイクロホンはノイズ検出センサとして作用し、
減算器においては第１の可変増幅器の出力からノイズ成
分が除去された信号が得られ、この信号が最小になるよ
うに第２の可変増幅器の増幅度が制御されることによ
り、ノイズの影響のない左右チャンネル同一の信号が得
られる。
【００１２】請求項２の発明によれば、狭指向特性時に
は、第２のマイクロホンはノイズ検出センサとして作用
し、減算器においては、第１の可変増幅器の出力からノ
イズ成分が除去された信号が得られ、この信号が最小に
なるように適応フィルタの伝達関数の係数が制御される
ことにより、ノイズの影響のない左右チャンネル同一の
信号が得られる。
は、第２のマイクロホンはノイズ検出センサとして作用
し、減算器においては、第１の可変増幅器の出力からノ
イズ成分が除去された信号が得られ、この信号が最小に
なるように適応フィルタの伝達関数の係数が制御される
ことにより、ノイズの影響のない左右チャンネル同一の
信号が得られる。
【００１３】
（第１の実施例）図１は本発明の第１の実施例を示すブ
ロック図である。本実施例ではマイク出力をディジタル
信号に変換してから信号処理しているが、図１において
は、図６と実質的に同一機能を有する部分には同一符号
を付して説明を省略する。
ロック図である。本実施例ではマイク出力をディジタル
信号に変換してから信号処理しているが、図１において
は、図６と実質的に同一機能を有する部分には同一符号
を付して説明を省略する。
【００１４】図１においては、Ｍマイク１の出力をＡ／
Ｄ変換器１８でディジタル信号に変換してから可変増幅
器６に加えている。また、加算器５の加算出力をＡ／Ｄ
変換器１９でディジタル信号に変換してから可変増幅器
８に加えている。さらにディジタルＲ信号はＤ／Ａ変換
器２０でアナログのＲ信号に変換されてから出力端子１
１に加えられ、ディジタルＬ信号はＤ／Ａ変換器２１で
アナログのＬ信号に変換されてから出力端子１３に加え
られる。
Ｄ変換器１８でディジタル信号に変換してから可変増幅
器６に加えている。また、加算器５の加算出力をＡ／Ｄ
変換器１９でディジタル信号に変換してから可変増幅器
８に加えている。さらにディジタルＲ信号はＤ／Ａ変換
器２０でアナログのＲ信号に変換されてから出力端子１
１に加えられ、ディジタルＬ信号はＤ／Ａ変換器２１で
アナログのＬ信号に変換されてから出力端子１３に加え
られる。
【００１５】また、スイッチ４、７、１２、１６を設
け、それらをＷ側とＮ側に切替えるスイッチ信号をスイ
ッチ制御端子１４から加えるようにしている。尚、Ｗは
広指向特性モードを示し、Ｎは狭指向特性モードを示す
ものとする。可変増幅器６の出力側には減算器９が設け
られ、可変増幅器８の出力側には加算器１０が設けられ
ている。減算器９の出力は後述する誤差信号として制御
回路１７に加えられるように成されている。また、係数
制御端子１５から係数制御信号が入力され、可変増幅器
６、８のＫを制御できるように成されている。
け、それらをＷ側とＮ側に切替えるスイッチ信号をスイ
ッチ制御端子１４から加えるようにしている。尚、Ｗは
広指向特性モードを示し、Ｎは狭指向特性モードを示す
ものとする。可変増幅器６の出力側には減算器９が設け
られ、可変増幅器８の出力側には加算器１０が設けられ
ている。減算器９の出力は後述する誤差信号として制御
回路１７に加えられるように成されている。また、係数
制御端子１５から係数制御信号が入力され、可変増幅器
６、８のＫを制御できるように成されている。
【００１６】次に上記構成による動作について説明す
る。広指向特性モードでは、スイッチ４、７、１２、１
６はＷに切替えられる。Ｍマイク１から入力された（Ｌ
＋Ｒ）信号は、Ａ／Ｄ変換器１８によりディジタル信号
に変換された後、可変増幅器６に入力されてＫ倍されて
減算器９に入力されると共に、スイッチ７のＷを介し
て、加算器１０に入力される。一方、指向特性の向きを
相反するように設置した一対のＳマイク２Ｌ、２Ｒのう
ちの一方のマイク２Ｒの出力は反転器３を通過した後、
スイッチ４のＷを介して加算器５に入力され、他方のマ
イク２Ｌとの差がとられる。この差信号成分が加算器５
より（Ｌ−Ｒ）信号として出力される。この（Ｌ−Ｒ）
信号は、Ａ／Ｄ変換器１９によりディジタル信号に変換
された後、可変増幅器８に入力され（１−Ｋ）倍されて
出力され、減算器９に加えられると共に、加算器１０に
入力される。
る。広指向特性モードでは、スイッチ４、７、１２、１
６はＷに切替えられる。Ｍマイク１から入力された（Ｌ
＋Ｒ）信号は、Ａ／Ｄ変換器１８によりディジタル信号
に変換された後、可変増幅器６に入力されてＫ倍されて
減算器９に入力されると共に、スイッチ７のＷを介し
て、加算器１０に入力される。一方、指向特性の向きを
相反するように設置した一対のＳマイク２Ｌ、２Ｒのう
ちの一方のマイク２Ｒの出力は反転器３を通過した後、
スイッチ４のＷを介して加算器５に入力され、他方のマ
イク２Ｌとの差がとられる。この差信号成分が加算器５
より（Ｌ−Ｒ）信号として出力される。この（Ｌ−Ｒ）
信号は、Ａ／Ｄ変換器１９によりディジタル信号に変換
された後、可変増幅器８に入力され（１−Ｋ）倍されて
出力され、減算器９に加えられると共に、加算器１０に
入力される。
【００１７】減算器９の出力は、Ｄ／Ａ変換器２０によ
りディジタル信号からアナログ信号に変換された後、Ｒ
信号として出力端子１１より出力される。また、加算器
１０の出力は、スイッチ１２のＷを介して、Ｄ／Ａ変換
器２１によりディジタル信号からアナログ信号に変換さ
れた後、Ｌ信号として出力端子１３より出力される。
りディジタル信号からアナログ信号に変換された後、Ｒ
信号として出力端子１１より出力される。また、加算器
１０の出力は、スイッチ１２のＷを介して、Ｄ／Ａ変換
器２１によりディジタル信号からアナログ信号に変換さ
れた後、Ｌ信号として出力端子１３より出力される。
【００１８】出力されるＲ、Ｌ信号は、係数制御端子１
５からの制御信号により、可変増幅器６と８の係数Ｋが
可変されることにより、以下の式に示すように、Ｋの値
に応じてＭマイク１からの（Ｌ＋Ｒ）信号とＳマイク２
からの（Ｌ−Ｒ）信号との信号レベルの比率を可変する
ことになり、連続的に（０≦Ｋ≦１）とＫを可変するこ
とにより、ＭＳマイク１、２の合成指向特性を変えるこ
とができる。
５からの制御信号により、可変増幅器６と８の係数Ｋが
可変されることにより、以下の式に示すように、Ｋの値
に応じてＭマイク１からの（Ｌ＋Ｒ）信号とＳマイク２
からの（Ｌ−Ｒ）信号との信号レベルの比率を可変する
ことになり、連続的に（０≦Ｋ≦１）とＫを可変するこ
とにより、ＭＳマイク１、２の合成指向特性を変えるこ
とができる。
【００１９】Ｍ及びＳマイクの出力を、 Ｍマイクロホン出力Ｍｓ＝（Ｌ＋Ｒ） Ｓマイクロホン出力Ｓｓ＝（Ｌ−Ｒ）とすると、Ｌｃ
ｈ、Ｒｃｈの出力は、 Ｌｃｈ＝Ｋ＊（Ｍｓ）＋（１−Ｋ）＊（Ｓｓ） Ｒｃｈ＝Ｋ＊（Ｍｓ）＋（１−Ｋ）＊（Ｓｓ） となる。ＭとＳマイクのそれぞれの指向特性は図７のよ
うになる。
ｈ、Ｒｃｈの出力は、 Ｌｃｈ＝Ｋ＊（Ｍｓ）＋（１−Ｋ）＊（Ｓｓ） Ｒｃｈ＝Ｋ＊（Ｍｓ）＋（１−Ｋ）＊（Ｓｓ） となる。ＭとＳマイクのそれぞれの指向特性は図７のよ
うになる。
【００２０】次に、狭指向特性モードでは、スイッチ
４、７、１２、１６はＮに切替えられる。上記と同様に
して、Ｍマイク１からの（Ｌ＋Ｒ）信号は、Ａ／Ｄ変換
器１８によりディジタル信号に変換された後、可変増幅
器６に入力されＫ倍されて減算器９に入力される。
４、７、１２、１６はＮに切替えられる。上記と同様に
して、Ｍマイク１からの（Ｌ＋Ｒ）信号は、Ａ／Ｄ変換
器１８によりディジタル信号に変換された後、可変増幅
器６に入力されＫ倍されて減算器９に入力される。
【００２１】指向特性の向きを相反するように設置した
一対のＳマイクロホン２Ｌ、２Ｒの各出力は加算器５に
入力され、各マイクの和信号が加算器５より出力され
る。加算器５より出力された（Ｌ＋Ｒ）信号は、Ａ／Ｄ
変換器１９によりディジタル信号に変換された後、可変
増幅器８に入力され（１−Ｋ）倍されて減算器９に入力
される。減算器９の出力信号は、Ｄ／Ａ変換器２０を介
して出力端子１１からＲ信号として出力されると共にス
イッチ１２のＮを介して出力端子１３からＬ信号として
出力される。
一対のＳマイクロホン２Ｌ、２Ｒの各出力は加算器５に
入力され、各マイクの和信号が加算器５より出力され
る。加算器５より出力された（Ｌ＋Ｒ）信号は、Ａ／Ｄ
変換器１９によりディジタル信号に変換された後、可変
増幅器８に入力され（１−Ｋ）倍されて減算器９に入力
される。減算器９の出力信号は、Ｄ／Ａ変換器２０を介
して出力端子１１からＲ信号として出力されると共にス
イッチ１２のＮを介して出力端子１３からＬ信号として
出力される。
【００２２】これと共に減算器９の出力信号は誤差信号
として可変増幅器８の係数Ｋを制御するために設けられ
た制御回路１７に入力される。これに応じて制御回路１
７から制御信号が出力され、スイッチ１６のＮを介して
可変増幅器８に加えられ係数Ｋを誤差信号が最小となる
ように制御する。これにより、減算器９の出力信号から
Ｓマイク２で収音された信号を適応的に除去することが
できる。
として可変増幅器８の係数Ｋを制御するために設けられ
た制御回路１７に入力される。これに応じて制御回路１
７から制御信号が出力され、スイッチ１６のＮを介して
可変増幅器８に加えられ係数Ｋを誤差信号が最小となる
ように制御する。これにより、減算器９の出力信号から
Ｓマイク２で収音された信号を適応的に除去することが
できる。
【００２３】このようにしてＭマイクの信号からＳマイ
クの信号を除去した誤差信号は、Ｄ／Ａ変換器２０によ
りディジタル信号からアナログ信号に変換されて出力端
子１１から出力される。同様にスイッチ１２のＮを介し
て入力された誤差信号はＤ／Ａ変換器２１に入力され、
出力端子１３から出力される。狭指向特性時には、特に
ＬｃｈとＲｃｈとは同じ信号でも良い。
クの信号を除去した誤差信号は、Ｄ／Ａ変換器２０によ
りディジタル信号からアナログ信号に変換されて出力端
子１１から出力される。同様にスイッチ１２のＮを介し
て入力された誤差信号はＤ／Ａ変換器２１に入力され、
出力端子１３から出力される。狭指向特性時には、特に
ＬｃｈとＲｃｈとは同じ信号でも良い。
【００２４】次に図２により、狭指向特性モードにおい
て適応的にノイズを除去する原理を説明する。図２は狭
指向特性時における図１の構成を等価的に示したもので
ある。尚、以下信号Ｓ（ｎ）などで表される信号は、離
散時間信号系列とする。図２において、Ｍマイク１には
人の音声などの希望信号Ｓ（ｎ）とノイズＮｒ（ｎ）と
が入力され、Ａ／Ｄ変換器１８によりディジタル化され
る。一方、狭指向特性時には、Ｓマイク２はノイズ検出
用マイクとして作用する。Ｓマイク２には、例えば、カ
メラ一体型ＶＴＲ等の騒音源２４からメカ音等のノイズ
Ｎｏ（ｎ）が入力され、Ａ／Ｄ変換器１９によりディジ
タル化された後、伝達関数Ｈ（Ｚ）の適応フィルタ２５
に入力され、ｙ（ｎ）として出力される。この適応フィ
ルタ２５の伝達関数Ｈ（Ｚ）は、ノイズ除去された信
号、即ち、減算器９からの誤差信号ε（ｎ）によりフィ
ルタ係数が制御されるようになっている。
て適応的にノイズを除去する原理を説明する。図２は狭
指向特性時における図１の構成を等価的に示したもので
ある。尚、以下信号Ｓ（ｎ）などで表される信号は、離
散時間信号系列とする。図２において、Ｍマイク１には
人の音声などの希望信号Ｓ（ｎ）とノイズＮｒ（ｎ）と
が入力され、Ａ／Ｄ変換器１８によりディジタル化され
る。一方、狭指向特性時には、Ｓマイク２はノイズ検出
用マイクとして作用する。Ｓマイク２には、例えば、カ
メラ一体型ＶＴＲ等の騒音源２４からメカ音等のノイズ
Ｎｏ（ｎ）が入力され、Ａ／Ｄ変換器１９によりディジ
タル化された後、伝達関数Ｈ（Ｚ）の適応フィルタ２５
に入力され、ｙ（ｎ）として出力される。この適応フィ
ルタ２５の伝達関数Ｈ（Ｚ）は、ノイズ除去された信
号、即ち、減算器９からの誤差信号ε（ｎ）によりフィ
ルタ係数が制御されるようになっている。
【００２５】次に誤差信号ε（ｎ）について説明する。
適応フィルタＨ（Ｚ）の出力ｙ（ｎ）は減算器９でＭマ
イク１からの希望信号Ｓ（ｎ）とノイズＮｒ（ｎ）とに
加算される。従って誤差信号ε（ｎ）は、 ε（ｎ）＝Ｓ（ｎ）＋｛Ｎｒ（ｎ）−ｙ（ｎ）｝ …（１） となる。また、ｙ（ｎ）は、ノイズ検出用のＳマイク２
からのノイズＮｏ（ｎ）と、適応フィルタ２５の伝達関
数Ｈ（Ｚ）を逆Ｚ変換した離散時間信号系列との時間た
たみこみにより表されるから、
適応フィルタＨ（Ｚ）の出力ｙ（ｎ）は減算器９でＭマ
イク１からの希望信号Ｓ（ｎ）とノイズＮｒ（ｎ）とに
加算される。従って誤差信号ε（ｎ）は、 ε（ｎ）＝Ｓ（ｎ）＋｛Ｎｒ（ｎ）−ｙ（ｎ）｝ …（１） となる。また、ｙ（ｎ）は、ノイズ検出用のＳマイク２
からのノイズＮｏ（ｎ）と、適応フィルタ２５の伝達関
数Ｈ（Ｚ）を逆Ｚ変換した離散時間信号系列との時間た
たみこみにより表されるから、
【００２６】 ｙ（ｎ）＝Ｎｏ（ｎ）＊Ｚ-1｛Ｈ（Ｚ）｝ …（２） と表される。ここで、誤差信号ε（ｎ）を２乗すること
によりε2 （ｎ）を評価量とする。しかしε2 （ｎ）を
最小にする解を求めても、他の時刻でもその係数が最適
になるとは限らない。従って、長時間の平均をとること
により最適に近い係数を得る。そこでε2 （ｎ）を時間
平均した平均２乗誤差信号Ｅ［ε2 ｎ］を導入して、そ
の値を最小にするように係数を制御する。
によりε2 （ｎ）を評価量とする。しかしε2 （ｎ）を
最小にする解を求めても、他の時刻でもその係数が最適
になるとは限らない。従って、長時間の平均をとること
により最適に近い係数を得る。そこでε2 （ｎ）を時間
平均した平均２乗誤差信号Ｅ［ε2 ｎ］を導入して、そ
の値を最小にするように係数を制御する。
【００２７】また、先に述べたように、適応フィルタ２
５の係数は誤差信号ε（ｎ）、即ち、ノイズＮｒ（ｎ）
が除去された信号の平均２乗誤差が最小となるように制
御されることになる。つまり誤差信号ε（ｎ）は、
（１）式より第２項が０となれば、つまるところ希望信
号と等しくなり、ｙ（ｎ）は適応フィルタ２５により、
Ｎｒ（ｎ）を予測した信号である。従って、平均２乗誤
差が最小となるようにｙ（ｎ）を求める。
５の係数は誤差信号ε（ｎ）、即ち、ノイズＮｒ（ｎ）
が除去された信号の平均２乗誤差が最小となるように制
御されることになる。つまり誤差信号ε（ｎ）は、
（１）式より第２項が０となれば、つまるところ希望信
号と等しくなり、ｙ（ｎ）は適応フィルタ２５により、
Ｎｒ（ｎ）を予測した信号である。従って、平均２乗誤
差が最小となるようにｙ（ｎ）を求める。
【００２８】平均２乗誤差信号Ｅ［ε2 （ｎ）］は、
（１）式より、 Ｅ［ε2 （ｎ）］＝Ｅ［Ｓ2 （ｎ）］＋Ｅ［｛Ｎｒ（ｎ）−ｙ（ｎ）｝2 ］− ２×Ｅ［｛Ｎｒ（ｎ）−ｙ（ｎ）｝×Ｓ（ｎ）］ …（３） と表される。ここでは希望信号Ｓ（ｎ）と、ノイズＮｒ
（ｎ）、ｙ（ｎ）とは互いに独立であり、いずれかの一
方の長期的平均値が０であることを前提とする。従っ
て、（３）式の右辺第３項は、前述した前提条件より０
に近付き無視できる。よって（３）式は、
（１）式より、 Ｅ［ε2 （ｎ）］＝Ｅ［Ｓ2 （ｎ）］＋Ｅ［｛Ｎｒ（ｎ）−ｙ（ｎ）｝2 ］− ２×Ｅ［｛Ｎｒ（ｎ）−ｙ（ｎ）｝×Ｓ（ｎ）］ …（３） と表される。ここでは希望信号Ｓ（ｎ）と、ノイズＮｒ
（ｎ）、ｙ（ｎ）とは互いに独立であり、いずれかの一
方の長期的平均値が０であることを前提とする。従っ
て、（３）式の右辺第３項は、前述した前提条件より０
に近付き無視できる。よって（３）式は、
【００２９】 Ｅ［ε2 （ｎ）］＝Ｅ［Ｓ2 （ｎ）］＋Ｅ｛［Ｎｒ（ｎ）−ｙ（ｎ）］2 ｝ …（４） と表される。このように、平均２乗誤差信号Ｅ［ε
2 （ｎ）］が最小になるように、適応フィルタ２５の伝
達関数Ｈ（Ｚ）の係数を制御することにより、（４）式
の第２項は０に近付くため、平均２乗誤差信号Ｅ［ε2
（ｎ）］は、希望信号Ｓ（ｎ）に近似することになる。
2 （ｎ）］が最小になるように、適応フィルタ２５の伝
達関数Ｈ（Ｚ）の係数を制御することにより、（４）式
の第２項は０に近付くため、平均２乗誤差信号Ｅ［ε2
（ｎ）］は、希望信号Ｓ（ｎ）に近似することになる。
【００３０】本実施例では、制御回路１７により上述し
た演算処理を実行し、演算された制御信号により可変増
幅器８のＫが可変されることになり、その伝達関数Ｈ
（Ｚ）は以下に示すように、 Ｈ（Ｚ）＝（１−ｋ） …（５） となる。
た演算処理を実行し、演算された制御信号により可変増
幅器８のＫが可変されることになり、その伝達関数Ｈ
（Ｚ）は以下に示すように、 Ｈ（Ｚ）＝（１−ｋ） …（５） となる。
【００３１】図３に従来のＭマイクの指向特性と本実施
例による狭指向特性とを示す。従来では、狭指向特性を
最大にしても、Ｍマイクの指向特性より狭くできない
が、本実施例によれば、図３のように従来より大幅に狭
くすることができる。
例による狭指向特性とを示す。従来では、狭指向特性を
最大にしても、Ｍマイクの指向特性より狭くできない
が、本実施例によれば、図３のように従来より大幅に狭
くすることができる。
【００３２】（第２の実施例）図４に第２の実施例を示
す。この図４においては、図１のスイッチ１６が省か
れ、代りに可変増幅器８の出力側に適応フィルタ２６が
設けられている。この適応フィルタ２６の伝達関数の係
数は制御回路１７により制御されるように成されてい
る。また、係数制御端子１５からの制御信号は可変増幅
器６、８に加えられるように成されている。他の部分の
構成は図１と同一である。
す。この図４においては、図１のスイッチ１６が省か
れ、代りに可変増幅器８の出力側に適応フィルタ２６が
設けられている。この適応フィルタ２６の伝達関数の係
数は制御回路１７により制御されるように成されてい
る。また、係数制御端子１５からの制御信号は可変増幅
器６、８に加えられるように成されている。他の部分の
構成は図１と同一である。
【００３３】次に上記構成による動作について説明す
る。広指向特性モードでは、第１の実施例と同じ動作が
行われている。尚、このとき信号は制御回路１７はパス
するものとする。次に、狭指向特性モードでは、可変増
幅器６、８の係数をｋ＝０．５に固定し、新たに専用の
適応フィルタ２６を設け、これを制御回路１７により伝
達関数の係数を可変することを特徴としている。図５は
適応フィルタ２６をＬＭＳ法（ｌｅａｓｔ ｍｅａｎ
ｓｑｕａｒｅ）によるＦＩＲを用いて構成した場合のブ
ロック図を示す。
る。広指向特性モードでは、第１の実施例と同じ動作が
行われている。尚、このとき信号は制御回路１７はパス
するものとする。次に、狭指向特性モードでは、可変増
幅器６、８の係数をｋ＝０．５に固定し、新たに専用の
適応フィルタ２６を設け、これを制御回路１７により伝
達関数の係数を可変することを特徴としている。図５は
適応フィルタ２６をＬＭＳ法（ｌｅａｓｔ ｍｅａｎ
ｓｑｕａｒｅ）によるＦＩＲを用いて構成した場合のブ
ロック図を示す。
【００３４】このＦＩＲ適応フィルタは、図示のように
ノイズＮｏ（ｎ）の入力端子２０１、誤差信号ε（ｎ）
の入力端子２２４、出力信号ｙ（ｎ）の出力端子２２３
と、ノイズＮｏ（ｎ）が順次伝送される例えば４個の遅
延素子２０２〜２０５と、誤差信号ε（ｎ）を２μ倍す
る増幅器２２１と、その増幅出力とノイズＮｏ（ｎ）及
び各遅延素子２０１〜２０５の出力とをそれぞれ乗算す
る乗算器２０６〜２１０と、その各乗算出力と係数ｈｏ
（ｎ＋１）〜ｈ４（ｎ＋１）とを加算する加算器２１６
〜２２０と、その各加算出力によりノイズＮｏ（ｎ）及
び各遅延素子２０２〜２０６の出力を制御する可変増幅
器２１１〜２１５と、その各可変増幅出力を加算して出
力信号ｙ（ｎ）となる加算器２２２とにより構成されて
いる。このようなＦＩＲ適応フィルタの伝達関数をＨ
（Ｚ）とすると、
ノイズＮｏ（ｎ）の入力端子２０１、誤差信号ε（ｎ）
の入力端子２２４、出力信号ｙ（ｎ）の出力端子２２３
と、ノイズＮｏ（ｎ）が順次伝送される例えば４個の遅
延素子２０２〜２０５と、誤差信号ε（ｎ）を２μ倍す
る増幅器２２１と、その増幅出力とノイズＮｏ（ｎ）及
び各遅延素子２０１〜２０５の出力とをそれぞれ乗算す
る乗算器２０６〜２１０と、その各乗算出力と係数ｈｏ
（ｎ＋１）〜ｈ４（ｎ＋１）とを加算する加算器２１６
〜２２０と、その各加算出力によりノイズＮｏ（ｎ）及
び各遅延素子２０２〜２０６の出力を制御する可変増幅
器２１１〜２１５と、その各可変増幅出力を加算して出
力信号ｙ（ｎ）となる加算器２２２とにより構成されて
いる。このようなＦＩＲ適応フィルタの伝達関数をＨ
（Ｚ）とすると、
【００３５】
【数１】
【００３６】と表される。ｈｊは、ＦＩＲフィルタの各
係数である。図５から理解されるように、適応フィルタ
ーの各係数は、時間と共に、刻々と変化していく。ＬＭ
Ｓ法によるＦＩＲの各係数は以下の式により求められ
る。 ｈj （ｎ＋１）＝ｈj （ｎ）＋２×με（ｎ）Ｎｏ（ｎ） …（７）
係数である。図５から理解されるように、適応フィルタ
ーの各係数は、時間と共に、刻々と変化していく。ＬＭ
Ｓ法によるＦＩＲの各係数は以下の式により求められ
る。 ｈj （ｎ＋１）＝ｈj （ｎ）＋２×με（ｎ）Ｎｏ（ｎ） …（７）
【００３７】ここで、μはＦＩＲ適応フィルタの収束の
速度と安定性を制御するパラメータである。ε（ｎ）は
先に述べたとおり誤差信号時系列である。Ｎｏ（ｎ）は
ノイズ成分時系列である。ｈj （ｎ）は、ＦＩＲ適応フ
ィルタの各係数の時系列である。本実施例では、ＬＭＳ
法としたが、他の最急降下法、ＭＳ法（ｍｅａｎ ｓｑ
ｕａｒｅ）等による手法にて実現することが可能である
ことは勿論である。
速度と安定性を制御するパラメータである。ε（ｎ）は
先に述べたとおり誤差信号時系列である。Ｎｏ（ｎ）は
ノイズ成分時系列である。ｈj （ｎ）は、ＦＩＲ適応フ
ィルタの各係数の時系列である。本実施例では、ＬＭＳ
法としたが、他の最急降下法、ＭＳ法（ｍｅａｎ ｓｑ
ｕａｒｅ）等による手法にて実現することが可能である
ことは勿論である。
【００３８】尚、以上の各実施例において、ディジタル
信号処理で実現するには、個々のブロックをハードウエ
アで実施する手法に加えて、さらに、ディジタル信号処
理回路、いわゆるＤＳＰを用いることにより、ソフトウ
エアで実現することが可能である。
信号処理で実現するには、個々のブロックをハードウエ
アで実施する手法に加えて、さらに、ディジタル信号処
理回路、いわゆるＤＳＰを用いることにより、ソフトウ
エアで実現することが可能である。
【００３９】また、Ｍマイクは、指向特性が固定された
単一指向特性のマイクでなくてもよく、Ｍマイク自体が
可変指向特性を有するたとえば、マイクロホンアレイ等
による構成を用いても同様にノイズ等の影響を除去する
ことが可能である。また、Ｓマイク２Ｌ、２Ｒの指向性
は必ずしも図７のように９０°異ならなくてもよく、他
の任意の角度異なるように配してもよい。
単一指向特性のマイクでなくてもよく、Ｍマイク自体が
可変指向特性を有するたとえば、マイクロホンアレイ等
による構成を用いても同様にノイズ等の影響を除去する
ことが可能である。また、Ｓマイク２Ｌ、２Ｒの指向性
は必ずしも図７のように９０°異ならなくてもよく、他
の任意の角度異なるように配してもよい。
【００４０】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明は、ＭＳ
マイクを用いるステレオ音声入力装置において、狭指向
特性時には、Ｓマイクの出力を加算した信号を第２の可
変増幅器に加え、第１の可変増幅器の出力から第２の可
変増幅器の出力を減算した信号を左右のチャンネル信号
と成すと共に、この信号が最小となるように第２の可変
増幅器を制御するように構成した。
マイクを用いるステレオ音声入力装置において、狭指向
特性時には、Ｓマイクの出力を加算した信号を第２の可
変増幅器に加え、第１の可変増幅器の出力から第２の可
変増幅器の出力を減算した信号を左右のチャンネル信号
と成すと共に、この信号が最小となるように第２の可変
増幅器を制御するように構成した。
【００４１】また、請求項２の発明は、ＭＳマイクを用
いるステレオ音声入力装置において、狭指向特性時に
は、Ｓマイクの出力を加算した信号を第２の可変増幅器
を通じて適応フィルタに加え、第１の可変増幅器の出力
から適応フィルタの出力を減算した信号を左右のチャン
ネル信号と成すと共に、この信号が最小となるように適
応フィルタを制御するように構成した。
いるステレオ音声入力装置において、狭指向特性時に
は、Ｓマイクの出力を加算した信号を第２の可変増幅器
を通じて適応フィルタに加え、第１の可変増幅器の出力
から適応フィルタの出力を減算した信号を左右のチャン
ネル信号と成すと共に、この信号が最小となるように適
応フィルタを制御するように構成した。
【００４２】従って、本発明によれば、狭指向特性時に
は、Ｓマイクがノイズ検出センサとして作用するので、
従来のＭＳマイクの構成に新たにノイズ検出用マイクを
設けることなく、従来の簡単な構造で狭指向特性時にお
ける周辺からの騒音による指向特性の悪化を改善するこ
とができる。本発明を例えば、カムコーダ等の機器に応
用することにより、従来のマイクロホンの構成を変更す
ることなく、従来より狭指向特性を得ることができる。
このため高倍率のズームレンズによる画像の画角と音声
の指向特性とを一致させることができ、より臨場感を増
すことができる。また、指向特性の可変のみでなく、Ｓ
マイクからの撮影者のナレーション等の音声を同様の構
成により、適応的に除去するように成すことができる、
等の効果がある。
は、Ｓマイクがノイズ検出センサとして作用するので、
従来のＭＳマイクの構成に新たにノイズ検出用マイクを
設けることなく、従来の簡単な構造で狭指向特性時にお
ける周辺からの騒音による指向特性の悪化を改善するこ
とができる。本発明を例えば、カムコーダ等の機器に応
用することにより、従来のマイクロホンの構成を変更す
ることなく、従来より狭指向特性を得ることができる。
このため高倍率のズームレンズによる画像の画角と音声
の指向特性とを一致させることができ、より臨場感を増
すことができる。また、指向特性の可変のみでなく、Ｓ
マイクからの撮影者のナレーション等の音声を同様の構
成により、適応的に除去するように成すことができる、
等の効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】図１の狭指向特性時における等価的な構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図３】本発明により得られる狭指向特性と従来のＭマ
イクロホンの指向特性を示す特性図である。
イクロホンの指向特性を示す特性図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図５】本発明に用いられるＦＩＲ適応フィルタを示す
構成図である。
構成図である。
【図６】従来のＭＳ型マイクロホンを用いたステレオ音
声入力装置を示すブロック図である。
声入力装置を示すブロック図である。
【図７】従来のＭＳマイクロホンの指向特性を示すブロ
ック図である。
ック図である。
１ Ｍマイクロホン ２ Ｓマイクロホン ３ 反転器 ４、７、１２、１６ スイッチ ５ 加算器 ６、８ 可変増幅器 ９ 減算器 １０ 加算器 １７ 制御回路 ２６ 適応フィルタ
Claims (3)
- 【請求項１】 所望の指向特性の方向と最大指向特性の
方向とを一致するように配された第１のマイクロホンの
出力を第１の可変増幅器に加え、上記第１のマイクロホ
ンの最大指向特性の方向に対してその最大指向特性の方
向が所定の角度異なるように配された一対の第２のマイ
クロホンの各出力の差信号を第２の可変増幅器に加え、
上記第１の可変増幅器の出力から上記第２の可変増幅器
の出力を減算した減算出力を第１のチャンネル信号と成
し、上記第１、第２の可変増幅器の各出力を加算した加
算出力を第２のチャンネル信号と成し、上記第１、第２
の可変増幅器の増幅度を制御することにより指向特性を
変えるようにしたステレオ音声入力装置において、狭指
向特性時に、 上記一対の第２のマイクロホンの各出力を加算して上記
第２の可変増幅器に加える加算器と、 上記第１の可変増幅器の出力から上記第２の可変増幅器
の出力を減算しその減算出力を第１、第２のチャンネル
信号と成す減算器と、 上記減算器の減算出力が最小となるように上記第２の可
変増幅器を制御する制御回路とを設けたことを特徴とす
るステレオ音声入力装置。 - 【請求項２】 所望の指向特性の方向と最大指向特性の
方向とを一致するように配された第１のマイクロホンの
出力を第１の可変増幅器に加え、上記第１のマイクロホ
ンの最大指向特性の方向に対してその最大指向特性の方
向が所定の角度異なるように配された一対の第２のマイ
クロホンの各出力の差信号を第２の可変増幅器に加え、
上記第１の可変増幅器の出力から上記第２の可変増幅器
の出力を減算した減算出力を第１のチャンネル信号と成
し、上記第１、第２の可変増幅器の各出力を加算した加
算出力を第２のチャンネル信号と成し、上記第１、第２
の可変増幅器の増幅度を制御することにより指向特性を
変えるようにしたステレオ音声入力装置において、狭指
向特性時に、 上記一対の第２のマイクロホンの各出力を加算して上記
第２の可変増幅器に加える加算器と、 上記第２の可変増幅器の出力が加えられる適応フィルタ
と、 上記第１の可変増幅器の出力から上記適応フィルタの出
力を減算してその減算出力を第１、第２のチャンネル信
号と成す減算器と、 上記減算器の減算出力が最小となるように上記適応フィ
ルタを制御する制御回路とを設けたことを特徴とするス
テレオ音声入力装置。 - 【請求項３】 上記狭指向特性とこれより広い指向特性
とを切替える切替え手段を設けたことを特徴とする請求
項１又は２記載のステレオ音声入力装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6092198A JPH07298387A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | ステレオ音声入力装置 |
| US08/419,378 US5675655A (en) | 1994-04-28 | 1995-04-10 | Sound input apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6092198A JPH07298387A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | ステレオ音声入力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07298387A true JPH07298387A (ja) | 1995-11-10 |
Family
ID=14047756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6092198A Pending JPH07298387A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | ステレオ音声入力装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5675655A (ja) |
| JP (1) | JPH07298387A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011135119A (ja) * | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Yamaha Corp | 音信号処理装置 |
| JP2011135118A (ja) * | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Yamaha Corp | 音信号処理装置 |
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| US8019091B2 (en) | 2000-07-19 | 2011-09-13 | Aliphcom, Inc. | Voice activity detector (VAD) -based multiple-microphone acoustic noise suppression |
| US9066186B2 (en) | 2003-01-30 | 2015-06-23 | Aliphcom | Light-based detection for acoustic applications |
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| JP4779381B2 (ja) * | 2005-02-25 | 2011-09-28 | ヤマハ株式会社 | アレースピーカ装置 |
| JP4931198B2 (ja) * | 2006-09-27 | 2012-05-16 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及び撮像装置の制御方法 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5675655A (en) | 1997-10-07 |
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