JPS59168709A - 音声信号処理回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、比較的レベルの大きな部分の信号をより強制
して、全体としてＳ／Ｎを向上させる音声信号処理回路
に係り、特にＰＡ（拡声装置）やビデオカメラのマイク
ロホン回路等に使用して、背景騒音の中から目標とする
人の声等を明瞭に聴取できるようにした音声信号処理回
路に関する。

〔従来技術〕

従来、ＰＡ用の音声信号回路やビデオカメラの音声伝達
回路において、目標とする音をＳ／Ｎ良く拡声したり、
記録したりするためには、マイクロホンを話者や目的物
になるべく近づけるようにして８７Ｎを向上させている
。しかし、ビデオカメラに取付けられたマイクロホンで
目標物の音をとる場合など、マイクロホンに近づいて話
すことができないような場合には、周囲からの環境騒音
のレベルが上がり、Ｓ／Ｎの良い音を録音し拡声するこ
とが困難となる。そこで、従来、音声信号回路中に目標
音の周波数成分のみを通過させる濾波器を使用し、不要
音を減衰してＳ／Ｎを向上させることが行われている。

この濾波器で除去する成分は、通常、３００Ｈ２以下と
４０００Ｈｚ以上とされている。このような操作により
Ｓ／Ｎはかなり向上するが、目標音と騒音成分とのレベ
ル差が小さい場合にはまだ不十分であり、さらにＳ／Ｎ
を高めることが請求される。

第１図は、さらに他の従来技術を示したもので、複数の
マイクロホン１ａ、ｌｂを用い、目標音源Ｓに近い方の
マイクロホン１ａの出力信号を遅延回路２により適当な
遅延時間遅延し、遅延出力と音源Ｓに遠い方のマイクロ
ホン１ｂの出力信号とを相関器３に入れて相関をとり、
相関係数が最大になる信号のみを相関器３から出力する
。この出力信号は目標音源Ｓが主体の信号になるので、
Ｓ／Ｎが向上した信号となる。この技術は、前述の濾波
器と併せて用いられることが多い。しかし、この手法で
は、信号に遅延を与えて処理するために、移動前に対し
ての処理が行いに（いこと、ＰＡのように実時間処理が
必要な所に適用しにくいこと等の欠点があ〜る。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、低いＳ／
’Ｎの音声信号を実時間で処理し、良好なＳ／Ｎの音声
信号を得ることができるようにした音声信号処理回路を
提供するにある、 〔発明の概要〕 この目的を達成するために、本発明は、クリップ回路と
非線形増幅器を設け、ｔまｔｌ騒音成分レベル以下の成
分を抑圧するとともに、該騒音成分レベル以上の成分を
増幅し、目標音を強ｆＨｈするようにした点に特徴があ
る。

クリップ回路は、入力信号の中力・らは＋１騒音成分レ
ベルの所定のクリップレベル以上の信号成分のみを取り
出し、該クリップレベル以下の信号成分を除去する。非
線形増幅器）ま、該り１ノツプ回路の出力信号のうち、
振幅が所定値以下のものをま振幅が小さくなる程より圧
縮し、振幅カー所定ｆ直以上のものは振幅が大きくなる
程より伸長するようｅζ動作する。

上記クリップ回路のクリップレベルレま、想定される騒
音成分のレベルに応じて設定される。目標音声信号に騒
音成分が混入した入力４８号にお（・ては、目標音声信
号が存在しな（・力・、あるし・ｔま、その振幅が充分
小さい期間、騒音のみカー顕著に’ｇｊｔ　＊＞れて目
標音が聞き取れた（・。この′ように、入力信号の王た
る信号、成分が騒音信号成分である場合、入力信号から
この騒音成分のレベル以下の信号成分をｋｉτいても、
目標音の聴取に格別影鞠を与えるものではない。そこで
、上記のクリップレベルはこのようなレベルに設定され
る。

クリップ回路の出力信号はその王たる信号成分が目標音
声信号であるが、これでもかなり騒音成分を含んでいる
。非線形域幅器はかかるん音成分を振幅圧縮するととも
に、目標音声信号の振幅を伸長する。したがって、非線
形増幅器からは、良好な８７Ｎの目標音声信号か得られ
る。

〔発りｆ＃の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面について説明する。

第２図は本発明による音声信号処理回路の一実施例を示
すブロック図であって、１はマイクロホン、４は滅波器
、５はクリップ回路、６は非線形増幅器である。

第３図は第２図の谷部の信号を示す波形図であって、第
２図に対応する信号には対応する符号をつけており、Ｓ
は目標音声信号である。

第２図、第３図において、マイクロホン１は、Ｓ／Ｎの
良好な出力信号を得るために、目的によってその指向特
性が設定されたものである。しかし、このマイクロホン
１が、ビデオカメラに付属したマイクロホンなどのよう
に、目標とする音源に近づけることができず、少し離れ
た位置に設置されると、周囲からの不要な環境騒音をか
なりのレベルでとり込むことになり、マイクロホン１の
出力信号Ａは、目標音声信号Ｓとそれ以外の騒音成分と
が混在した低いＳ／Ｎの信号である。

マイクロホン１がビデオカメラに付属したマイクロホン
の場合、目標音声信号の周波数帯域が３００〜５０００
Ｈｚとすると、濾波器４は、通過帯域として３００〜５
０００　Ｈｚ程度の帯域４ζ波器を用いる。

マイクロホン１からの出力信号Ａは渡波器４に供給され
、上記周波数帯域外の周波数の騒音成分が除去される。

これによって濾波器４の出力信号ＢＫ含まれる騒音成分
は、ある程度除かれるものであるが、目標音声信号の周
波数帯域内の周波数の騒音成分が混在している。

濾波器４の出力信号Ｂは、クリップレベルが十”Ｉｎ　
　”１のクリップ回路５に供給される。これらクリップ
レベルは、駒波器４の出力信号Ｂの生たる信号成分が騒
音成分であるようなレベル範囲を画するものであって、
目標音声信号の振幅よりも充分に低いレベルであり、ク
リップ回路５は入力信号Ｂのこのレベル範囲に入る小さ
い振幅の信号成分を豚来する。そこで、騒音成分の大部
分が除去されてクリップ回路５の出力信号ＣのＳ／Ｎは
向上する。この乗合、目標音声信号の一部も同時にクリ
ップされるが、上記のように、クリップされるレベル範
囲が設定されるものであるから、目標音声信号のクリッ
プによって失われる情報量はわずかである。

次に、クリップ回路５の出力信号Ｃは非線形増幅器６に
供給される。

非線形増幅器６は、第４１内に示すように、入力振幅が
レベルＬ′２よりも小さいとぎには、振幅圧縮を行なっ
て出力振幅を入力振幅より小さくし、また、・入力振幅
がレベルＬ２より太きいときには、振幅伸長を行なって
出力振幅を入力振幅よりも太き（する特性を有する。

マイクロホン１の出力信号へには、クリップ回路４のク
リップレベル（＋Ｌ１．−Ｌ１）よりも大きい振幅の騒
音成分も含むものであるから、クリップ回路の出力信号
Ｃには、かなりの騒音成分が残留している。非線形増幅
器６０レベルＬ２は、かかる残留した針音成分の最大振
幅程度に設定する。

そこで、かかる特性の非線形増幅器６にクリップ回路５
の出力信号Ｃが供給されると、レベル孔２以下の部分は
振幅圧縮され、レベルト２以上の部分は振醇伸長される
。このために、非線形増幅器６の出力信号りとしては、
騒音成分が抑圧され、目標音声信号Ｓが強調された信号
となり、Ｓ／Ｎが著しく向上する。

この寅施例によると、クリップ回路５は全ての騒音成分
を除去するような高いクリップレベルを有するものでは
なく、騒音成分が主体となるレベル範囲でクリップする
ものであるから、目標音声信号が主体となるレベル範囲
がそのまま残されて、大部分の騒音成分を除去するとと
もに、この騒音成分の除去に伴なう目標音声信号の情報
量の損失を軽減することができ、しかも、非線形増幅器
６で残留騒音成分の振幅圧縮と目標音声信号の振幅伸長
とにより、騒音成分をほぼ完全に抑圧して極めて高いＳ
／Ｎが得られるようにしている。

この場合、クリップ回路５の出方信号Ｃにおいては、ク
リップ作用により、目標音声信号は零レベルで急峻な不
連続性を有して歪みが生ずるが、非線形増幅器６の小振
幅に対する振幅圧縮作用により、目標音声信号は零レベ
ル近傍でなめらかに振幅が変化し、上記の不連続性が緩
和されて波形歪みが軽減される。

第５図は第２肉の具体回路の一例を示す回路図、であっ
て、第２図に対応する部分には同一符号をつけている。

第５図において、マイクロホン１の出方信号は、トラン
ジスタ１１を含む増幅器で増幅された後帯域瀘波器４に
供給される。帯域濾波器４は、コンデンサ４１を含む１
次の高域通過濾波器と、それに続いてコンデンサ４２〜
４６および演算増幅器４γ、４８を含む５次の低域通過
液波器とを組合せた帯域濾波器をもって、いわゆる、ア
クティブフィルタを構成している。これにより、マイク
ロポン１からの出力信号のうち３００〜５０００Ｈｚの
周波数帯域の信号のみを通過させる。この周波数帯域外
の騒音成分の除去された信号は両極性クリップ回路５に
供給される。このクリップ回路５は、第４図に示した振
幅Ｌ１に相当するツェナー電圧を有する一対のツェナー
ダイオード５１．５２によ？）構成されており、入力信
号の振幅Ｌ１以下の部分を抑圧して取除く。クリップ回
路５の出方は続いて非線形増幅器６に供給される。該増
幅器６は、ダイオードの非線形領域を利用し両極性自乗
特性を得るようにしたもので、正負それぞれの極性に対
して各２個のダイオード６１．６２および６３．６４を
順次結合して、２本の折線で近侭した自乗特性のもの（
両極性自乗回路）で構成される。第３図に示したレベル
Ｌ２に相当する電圧は、バイアス電圧Ｂとそれに続く抵
抗や演算増幅器６５．６６で決足される。またダ、イオ
ード６１．６２および演算増幅器６５の系で正方向の信
号の自乗特性をもたせ、ダイオード６３．６４および演
算増幅器６６の系で負方向の信号の自乗特性をもたせ、
両信号を演算増幅器６１の系で結合して両極性自乗特性
にしている。

このようにして、帯域濾波器４により目標音声信号帯域
以外の信号を排除し、８／Ｎを多少改善した上で、そこ
を通過した信号中の振幅の小さい成分をクリップ回路５
で除去し、さらにまた、自乗特性を有１−る非線形増幅
器６で振幅の小さい信号をより小さく、振幅の大きな信
号をより太き（強調することによって、目標音声信号に
着目した８／Ｎの向上を図ることができる。

上述の実施例において、更に、非線形増幅器６の後に帯
域通過濾波器を設けることによって、信号りにおいて目
標音Ｓに相当する信号の不連続部で発生した革装な周波
数成分を除去するように構成することにより、不自然さ
をさらに柔らげることができる。

また、非線形増幅回路６の後に、極度に大きな振幅の信
号を一定振幅に抑えてしまう自動振幅調整器や圧縮器を
設けておくと、信号の振幅が大きくなり過ぎて歪むこと
がなくなる。

上述の実施例において、元の信号源は必ずしもマイクロ
ホンである必要はな（、他の音響機器の出力信号を本発
明による音声信号処理回路に入力するようにしても、実
施例と同様な効果を奏するものである。

さらに、レベルＬ１とＬ２を所定値に設定するのに、設
定値Ｌｌ、　ｒ、２自体を可変にしてお（・て適当な値
に足めてもよいし、または、レベルＬ　１　＋　”　２
はある一定値に固定して置き、相当する入力信号のレベ
ルを可変にしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成によ
り、低Ｓ／Ｎの信号から、Ｓ／Ｎが良好で歪みの少ない
目標音声信号を実時間で得ることができ、上記従来技術
の欠点を除いて優れた機能の音声信号処理回路を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の音声信号処理回路の一例を示すブロック
図、第２図は本発明による音声信号処理回路の一実施例
を示すブロック図、第３因は第２図の谷部の信号を示す
波形図、第４図は第２図の非線形増幅器の入出力関係を
示す特性図、第５図は第２図の具体回路の一例を示す回
路図である。 １・・・・・・マイクロホン、４・・・・・・瀘１反器
、５・・・・・・クリップ回路、６・・・・・・非線形
増幅器。 第１　図 Ｄ 第２図 Ａ　　　　　　Ｂ　　　　　　ＣＤ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 不要騒音成分と目標音声信号が混在せる入力信号が供給
   され第１のレベル以下の信号成分を除去するクリップ回
   路と、該クリップ回路の出力信号か供給され第２のレベ
   ル以下の信号成分を振幅圧縮し該第２のレベル以上の信
   号成分を振幅伸長する非線形増幅器とからなり、前記不
   要騒音成分を柳川することができるように構成したこと
   を特徴とする音声信号処理回路。