JPS61194914A - ノイズキヤンセラ - 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】 〔概゛要〕 ２人力適応フィルタ形ノイズキャンセラにおいて、参蝋
信号への目的信号成分の漏れ込みによる出力信号の歪を
補正するためのフィルタを後段に接続したノイズキャン
セラであって、そのフィルタの伝達関数が、既知信号の
入力に基づいて決められるノイズキャンセラを開示して
いる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は１例えば音声認識を行う場合に入力される音声
信号から、雑音成分を除去するために用いられるもので
あって、目的信号に音響的に重畳された背景雑音成分を
抑圧するノイズキャンセラに関するものである。

（従来の技術と問題点〕 第５図は従来方式の原理を説明するための図。

第６図は従来方式の問題点説明図である。

マイクロホンあるいはハンドセット等からの入力音声に
重畳した背景雑音成分は９例えば音声のパラメータ符号
化や音声認識等において１重大な障害となるので、この
ような不要な成分をキャンセルするノイズキャンセラ方
式として、第５図に示すような適応フィルタ４を用いた
方式が考えられている。

第５図図示ノイズキャンセラは、音声信号Ｓ。

ノイズ信号Ｎとしたとき、主として音声信号を入力する
マイク１と、主にノイズ信号を人力するマイク２とを用
いて、音声信号Ｓに重畳したノイズ成分ｇ（ｚ）Ｎをキ
ャンセルしようとするものである。ここで、ｇ（ｚ）は
、ノイズ源からマイク２までの音響系における伝達関数
を「１」とおいたときのノイズ源からマイク１までの相
対的な伝達関数を示している。

第５図において、音声信号Ｓとノイズ信号Ｎとが独立で
、かつそれぞれ統計的に定常な信号と仮定すると、第５
図における出力信号のパワーを最小にするように適応フ
ィルタの係数を制御することにより、ノイズ成分を抑圧
することが可能である。

しかし、この方式では９例えば第６図に示すように、音
声信号Ｓの信号成分がマイク２へ漏れ込むパスが存在す
る場合に、ｇ（ｚ）と同様にこの相対的な伝達関数をｈ
　（ｚ）とすれば、出力信号は。

“（１−ｇｃｚ）　　ｈＣｚ）　）　Ｓ”となり、出力
信号が歪んでしまうという問題がある。

一般に、実際の装置化にあたって、マイク２をノイズ源
の近くにおき、かつマイク２には音声信号が漏れ込まな
いように配置するということが困難なことが多く、その
ため、上記出力信号の歪を。

マイクの配置だけによってなくすことが困難なことが多
い。従って、マイク２に音声信号が漏れ込む場合であっ
ても、それによるノイズキャンセラの出力の歪が補正さ
れることが望まれる。

また、信号源からマイク２への伝達間数ｈ　（Ｚ）が２
発声されるときの環境（温度等）により変化する場合で
あっても、正しい出力信号が得られることが望まれる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点の解決を図り、２点受音による適応
フィルタを用いたノイズキャンセラにおいて、参照信号
成分中に、入力音声信号成分が存在する場合に有効な方
式を提供する。第１図は本発明の基本構成図である。従
来のノイズキャンセラの出力信号を補正するフィルタで
あって、既知信号Ｓ＋に基づき正しい出力が得られるよ
うに調節された適応フィルタ１０５を備えたものである
。

〔作用〕

この適応フィルタ１０５によって、フィードバック系を
構成し、このフィルタを従来のノイズキャンセラ相当部
の後段に接続して、歪のない信号成分を得るようにして
いる。以下９図面を参照しつつ、実施例に従って説明す
る。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例ブロック図、第３図は第２図
図示実施例の詳細図、第４図は第３図図示ＬＭＳアルゴ
リズム回路の具体的構成例を示す。

第２図において、マイク１は、主として音声信号Ｓを入
力す号笛１の音響電気変換器であり、マイク２は、ノイ
ズ信号Ｎを入力する第２の音響電気変換器である。適応
フィルタ４は、マイク２の出力信号ｙを入力し、マイク
１に入力された音声信号Ｓに重畳された背景雑音信号の
成分を取り除くための信号を出力するフィルタである。

その出力は加算器３に供給される。

パワー平均比較部５は、マイク１，２の出力信号ｘ、　
　ｙの平均＜ｘ”　＞、＜ｙ”　＞を比較し、その差が
予め定められた閾値を超えた場合には、音声信号が存在
しているとし、適応フィルタ４の伝達関数を実現する係
数を更新する係数適応部６に対し、係数の更新を停止す
るように指示し、また闇値を超えない場合には、係数を
更新することを指示する回路である。

加算器３の出力に対し、その出力の歪を補正する適応フ
ィルタ７が設けられる。この適応フィルタフの係数は、
係数適応部１０によって定められ。

その係数を定めるため、適応フィルタ９が設けられてい
る。適応フィルタ７は、適応フィルタ９と同じ伝達関数
を実現する。加算器８は、加算器３の出力と適応フィル
タフの出力との加算を行う。

加算器８の出力は、最終的なノイズキャンセラ出力とさ
れる。

例えば、接話型のマイクを用いて、マイク１を０許に配
置し、マイク２を０許から離れた位置に配置すると２点
音源からの音波の伝播特性において、音圧は距離に比例
して減少することが知られており、音声信号については
８例えば０許から１゜５ｃｍ程度に置かれたマイク１と
、マイク１から１０数ｃｍ離れた位置に置かれたマイク
２とでは。

その出力信号パワーについて、約１０ｄＢの差が生じる
。一方、背景雑音については９両マイク１゜２の出力信
号パワーは、同程度と考えられる。

マイク１の出力信号Ｘから背景雑音成分を除去するため
の適応フィルタ４の係数は、音声信号がな（、前景雑音
だけがある場合に決定すれば、安定して求めることがで
きると考えられる。そのため、パワー平均比較部５は、
マイク１．２の出力信号ｘ、　　ｙのパワーの平均＜ｘ
”　＞、＜ｙ”　＞を比較し、その差が予め定められた
閾値を超えた場合には、音声信号が存在しているものと
して、適応フィルタ（ω、）４の係数の更新を止め、閾
値を超えない場合にω、の係数の更新を行うよう制御す
る。

そこで、音声信号Ｓ−０とおけば、マイク１の出力信号
ＸがＮｇ＋（ｚ）であり、マイク２の出力信号’！　Ａ
＜Ｎ　ｇ　！（Ｚ）であるので。

＜　（ｘ−ω＋　＊ｙ）”　＞が最小となるように、適
応フィルタ４の係数を設定してやれば、理想的には１ｇ
＋（ｚ）＝ｇｔ（ｚ）ω、となる。ただし９ｇ＋（ｚ）
は、ノイズ信号Ｎに関するマイク１への伝達関数。

ｇｚ（ｚ）は、ノイズ信号Ｎに関するマイク２への伝達
関数である。

音声には２通常、必ず発声の途切れがあるので８その時
点を検出すれば、音声信号Ｓが殆ど０であるとして、比
較的安定なω、を決定することができる。パワー平均比
較部５は、その発声の途切れを検出するものであり、パ
ワー平均比較部５が発声の途切れを検出すると、係数適
応部６は。

＜　（ｘ−ω、＊ｙ）”＞を最小とする係数を出力する
。

また、ある既知の信号Ｓ、を入力したときには。

適応フィルタ（ω。）７．９の係数を更新する。

ここでＳ−Ｓ、とすれば。

ｘ　＝　３１　ｈ　ｔ（ｚ）　＋　Ｎ　ｇ　＋（ｚ）　
＋ｙ＝Ｓ＋ｈｚ（ｚ）＋Ｎｇｔ（ｚ） であり９次式 ％式％） が最小となるような適応フィルタの係数を設定してやれ
ば、理想的には。

１　　ａｌｏ　＝　ｈ　＋（Ｚ）　−ｈ　＊（Ｚ）　６
）　＋となる。従って、実際に発音がなされた場合、最
終的な出力信号２は。

ｚ−（ｘ−ωＩ（Ｚ）”３Ｆ）　／　（１−ω。（２）
）＝　（Ｓｔ＋（ｚ）＋Ｎｇ＋（ｚ）−ａ＞１Ｓｈｚ（
ｚ）−ａ＞　＋Ｎｇｚ（ｚ））／（ｈｔ（ｚ）　　ｈｚ
（ｚ）ａ＋＋　）＝　（Ｓｈ＋　（Ｚ）−ω＋Ｓｈｇ（
ｚ））／　（ｈｔ　（ｚ）　−ｈｇ（ｚ）　ａ＋　＋）
＝　Ｓ　（ｈｔ　（Ｚ）　−ω＋ｈｇ（ｚ））　／　（
ｈｔ　（ｚ）　　ｈｇ（ｚ）ω、）＝Ｓ　　　・ となり、原理的にはノイズ成分を完全に抑圧でき。

伝達関数による歪を補正できる。　　　７第２図に示し
たノイズキャンセラの詳細図を第３図に示す。

適応フィルタ４．適応フィルタ７、適応フィルタ９は、
この例では、遅延素子と乗算器と加算器とからなる。い
わゆるトランスバーサル型フィルタによって構成されて
いる。

パワー平均比較部５は、マイク１．２の出力信号ｘ、ｙ
について、それぞれｌサンプル分の二乗平均を算出する
！サンプル平均部２０．２１．およびその差について予
め設定された閾値定数Ｔｈと比較する比較回路２２を備
えている。比較回路２２め出力ＣＩは、ｌサンプル分の
二乗平均の差が閾値定数Ｔｈを超えた場合に、Ｃ，＝Ｏ
となり。

闇値定数Ｔｈ以下の場合に、Ｃｔ”１となる。

Ｌ　Ｍ　Ｓ　（Ｌｅａｓｔ　ｌ’１ｅａｎ　５ｑｕａｒ
ｅｓ）アルゴリズム回路２３は、具体的には第４図に示
されるようなよく知られた回路で構成され１次式を実現
する。

ωＩ＋　ｌ　（ｌｌｌｉｌ）＝　ω１ｌｔ（鼎）　＋　
ＣＩ　＊　α凰　＊　Ｅ寛　＊　ｙ　（ト五）ここで、
　（ｎ＋１）　、　（ｎ）は時系列を示す添字であり。

α、は正の定数Ｉ　ＣＩは前述の比較回路２２の出力Ｉ
　Ｅｌは加算器３の出力である。Ｃ８が０のとき、即ち
出力信号ｘ、ｙの！サンプル平均パワーの差が閾値定数
Ｔｈを超えた場合には、係数の更新が停止されることに
なる。そうでない場合には。

入力パワーが最小となるように、係数の更新が行われる
。

また、ＬＭＳアルゴリズム回路２５も、同様な回路によ
り構成される。回路中、ω、がω。に。

Ｃ３がＣ０に、α、がα。にＩ　ＥｌがＥｏにそれぞれ
対応する。ただし、ＬＭＳアルゴリズム回路２５の場合
には、係数更新／更新停止の制御信号Ｃ０については１
例えば音声認識における音声入力が入る直前に、マイク
１の近くから既知の正弦波信号が発せられたとき、また
は電話機の場合の既知の着呼音等が発せられたときに　
Ｑ　、　ｘ　ｌ。

それ以外のときには、Ｇｏ’＝０となるようになってい
る。

従って、既知の所定の信号Ｓ、が発せられたときに、ω
。の係数が更新され、それ以外では、係数の更新が停止
するように制御される。

なお、第３図に示した回路構成に相当するものを、いわ
ゆるディジタル信号処理装置ＣＤ５Ｐ）によっても実現
可能であることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように９本発明によれば、ノイズ源が空間
的２時間的に変動する場合に有効な２人力適応フィルタ
形ノイズキャンセラを提供することができ、参照信号成
分に目的信号成分が含まれている場合であっても、目的
信号に音響的に重畳された前景雑音成分を抑圧すること
ができる。特に信号がマイクに入るまでの伝達関数の補
正、およびマイクによる音響電気変換における補正を行
うことができるので、より正確な信号を取り出すことが
できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成図、第２図は本発明の一実施
例ブロック図、第３図は第２図図示実施例の詳細図、第
４図は第３図図示ＬＭＳアルゴリズム回路の構成例、第
５図は従来方式の原理を説明するための図、第６図は従
来方式の問題点説明図を示す。 図中、ｌ、２はマイク、４は適応フィルタ、５はパワー
平均比較部、６は係数適応部、７は適応フィルタ、９は
適応フィルタ、１０は係数適応部。 ２３．２５はＬＭＳアルゴリズム回路を表す。 棒ＢＮ４１＝事横八図 ″４１図 恍棗ズ簡〈１１弊朝霞 才５国 才ＧｒｆｊＩ 手続補正書印釦 昭和６０年１０月２３日 昭和６０年特許願第０３４１５４号 ２、発明の名称 ノイズキャンセラ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　神奈川県用崎市中原区上小田中１０１５番地氏名
　（５２２）　　富　士　通　株式会社代表者山本卓眞 ４、代理人 住所　東京都荒川区西日暮里４丁目１７番１号佐原マン
ション３ＦＣ 氏名　（７４８４）弁理士　森　１）　寛（外１名）５
、補正により増加する発明の数　なし６、補正の対象　
図面の第１図 ７、補正の内容　別紙の通り

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１および第２の音響電気変換器（１００）、（１０１
   ）を備え、上記第２の音響電気変換器（１０１）出力を
   入力とする第１の適応フィルタ（１０２）の出力信号を
   上記第１の音響電気変換器（１００）出力から減じた信
   号を出力するキャンセル部（１０７）をもつ適応フィル
   タ形ノイズキャンセラにおいて、 所定の時期に発生させられた既知信号Ｓ＿１を使い、第
   ２の適応フィルタ（１０３）の係数更新を行うことによ
   り、上記第１および第２の音響電気変換器に入力される
   音響信号に関する伝達関数を求める手段（１０４）と、 上記第２の適応フィルタ（１０３）と同じ伝達関数をも
   つ第３の適応フィルタ（１０５）とを備え、上記キャン
   セル部出力と上記第３の適応フィルタ出力との加算結果
   が、最終的なノイズキャンセラ出力とされると共に、上
   記第３の適応フィルタの入力となるように構成されてい
   ることを特徴とするノイズキャンセラ。