JP2011114465A - 音声処理装置及び電子カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】所望の音声信号に含まれるノイズを低減させる精度を向上させる音声処理装置を提供することにある。
【解決手段】音声処理装置（１１）は、録音を行う装置の外部に集音方向が向けられた第１マイクロフォン（１１１）と、前記第１マイクロフォン（１１１）の近傍に設けられ前記装置の内部に集音方向が向けられた第２マイクロフォン（１１２）と前記第１マイクロフォン（１１１）から出力される音声信号と、前記第２のマイクロフォン（１１２）から出力される、前記装置の内部で発生する動作音を示すノイズ信号とに基づいて、前記音声信号から前記ノイズ信号を除いた信号を出力するノイズ処理部（１２０）とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ノイズを除去する音声処理装置及び当該音声処理装置を備える電子カメラに関する。

従来、電子カメラは、静止画を撮像することを目的としており、動画撮影は付加的な機能であった。近年、電子カメラが備える撮像素子及び信号処理回路の高性能化により、一眼レフレックスタイプの電子カメラでも動画撮影が行われるようになってきている。しかしながら、一眼レフレックスタイプの電子カメラは、交換レンズ（レンズ鏡筒）が有するズーム機能、オートフォーカス機能、手振れ補正機能などに用いられる駆動機構により動作音(ノイズ)が発生し、動画撮影の際にそれらのノイズが録音されてしまうことがあった。

ノイズ対策として動画撮影の際にズーム機能、オートフォーカス機能、手振れ防止機能などを停止させて、駆動機構から生じるノイズを発生させないようにすることが考えられるが、レンズ鏡筒の機能が制限されることにより撮影の表現の幅が狭くなる。
そこで、特許文献１には、音声録音用マイクロフォン（以下、マイクという）とノイズ検出用マイクとの２つのマイクを備え、ノイズ録音用マイクにより駆動機構が発生するノイズを検出し、音声録音用マイクにより検出した音声信号からノイズの示す信号を減算することによりノイズを低減させる電子カメラが提案されている。

特開２００５−２４４６１３号公報

しかしながら、特許文献１の電子カメラでは、音声録音用マイクとノイズ録音用マイクとを電子カメラにおいて異なる位置に配置されているために、それぞれのマイクから検出される音声には位相差が存在する。ノイズ録音用マイクが検出したノイズ信号を音声録音用マイクが検出した音声信号から減算しても、位相差により駆動機構が発生するノイズを精度よく低減させることができないという問題があった。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、音声信号に含まれるノイズを低減させる精度を向上させる音声処理装置を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明は、以下のような解決手段を有する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
（１）本発明は。録音を行う装置（１）の外部に集音方向が向けられた第１マイクロフォン（１１１）と、前記第１マイクロフォン（１１１）の近傍に設けられ前記装置の内部に集音方向が向けられた第２マイクロフォン（１１２）と前記第１マイクロフォン（１１１）から出力される音声信号と、前記第２のマイクロフォン（１１２）から出力される、前記装置の内部で発生する動作音を示すノイズ信号とに基づいて、前記音声信号から前記ノイズ信号を除いた信号を出力するノイズ処理部（１２０）とを備えることを特徴とする音声処理装置（１１）である。

（２）また、本発明は、上記発明に記載の音声処理装置（１１）であって、前記ノイズ処理部（１２０）は、予め定められたノイズ係数と前記ノイズ信号とを乗算し、乗算結果を前記音声信号から減算して出力する
ことを特徴とする。

（３）また、本発明は、電子カメラ（１）であって、請求項１又は請求項２に記載の音声処理装置（１１）を備え、前記第１マイクロフォン（１１１）の集音方向は当該電子カメラ（１）の外部を向き、前記第２マイクロフォン（１１２）の集音方向は当該電子カメラ（１）の内部を向いていることを特徴とする。

（４）また、本発明は、上記発明に記載の電子カメラ（１）であって、前記第１及び第２マイクロフォン（１１１、１１２）は、当該電子カメラ（１）に生じる振動を吸収する制振部材（１１４）を介して当該電子カメラ（１）に固定されている。

（５）また、本発明は、上記発明に記載の電子カメラ（１）であって、前記ノイズ処理部（１２０）は、取り付けられるレンズ鏡筒（２０）ごとに前記ノイズ係数が対応付けられたノイズ係数テーブル（１２４）を備え、取り付けられた前記レンズ鏡筒（２０）に対応した前記ノイズ係数を用いて前記音声信号から前記ノイズ信号を除いた信号を出力することを特徴とする。

（６）また、本発明は、上記発明に記載の電子カメラ（１）であって、操作信号を出力する操作部材（１３）と、前記操作部材（１３）が出力する前記操作信号に応じて、前記レンズ鏡筒（２０）が有する駆動部（２１）を駆動する駆動信号を出力する制御部（１４）と、を備え、前記ノイズ処理部（１２０）は、前記制御部（１４）が前記駆動信号を出力するタイミングに応じて前記音声信号と前記ノイズ信号とに基づいて、前記音声信号から前記ノイズ信号を除いた信号を出力することを特徴とする。

この発明によれば、検出する音声信号に含まれるノイズを低減する精度を向上させることができる。

本実施形態による電子カメラ１の構造を示す概略ブロック図である。 本実施形態における音声処理装置１１の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるノイズ係数の算出の一例を示す図である。 同実施形態において、ノイズ処理部１２０の処理の一例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態による音声処理装置及び電子カメラを図面を参照して説明する。図１は、本実施形態による電子カメラ１の構造を示す概略ブロック図である。図１（ａ）に示すように、電子カメラ１は、カメラボディ１０と、レンズ鏡筒２０とを具備している。

レンズ鏡筒２０は、ズーム機能、オートフォーカス機能、手振れ防止機能のための駆動部２１と、光学レンズ２２とを備えている。駆動部２１は、例えば振動波モータなどであり、制御部１４から入力される駆動信号に応じて駆動され、光学レンズ２２を光軸方向Ｌと、光軸方向Ｌに垂直な方向とに移動させる。ズーム、オートフォーカス、手振れ防止は、駆動部２１が光学レンズ２２を移動させることにより行われる。なお、レンズ鏡筒２０は、通常、複数のレンズ群を備えている。ここでは簡単化のために１つのレンズ２２を図示して、レンズ鏡筒２０が光学レンズ２２を備える場合を説明する。

カメラボディ１０は、音声処理装置１１と、操作部材１３と、制御部１４と、撮像素子１５と、メモリ１６とを備えている。
音声処理装置１１は、マイク部１１０とノイズ処理部１２０とを備える。また、音声処理装置１１は、動画を撮影する動画モードにおいて、マイク部１１０が検出した音声に含まれるノイズを低減させた音声出力信号を制御部１４に出力する。ここで、ノイズとは、電子カメラ１内部で発生する音、例えば、駆動部２１の作動音である。

操作部材１３は、静止画を撮影する静止画モードと動画モードとを選択するモード選択ボタン、レンズ鏡筒２０のズーム倍率を選択するズーム選択ボタンなどを有し、ユーザからの操作に応じた操作信号を制御部１４に出力する。ここで、操作信号には、静止画モードと動画モードとのうち何れが選択されているかを示す情報、ズーム倍率を示す情報などが含まれている。

制御部１４は、操作部材１３から入力される操作信号に応じて、レンズ鏡筒２０が有する駆動部２１と音声処理装置１１とに駆動信号を出力する。また、制御部１４は、動画モードにおいて撮像するとき、出力指示信号を音声処理装置１１に出力する。この出力指示信号は、音声処理装置１１から制御部１４に音声出力信号を出力させる指示を含む。
ここで、駆動信号には、駆動部２１がズーム機能、オートフォーカス機能、手振れ防止機能のうち何れの機能により作動するかを示す機能情報と、機能に対応した駆動部２１の駆動量を示す駆動情報とが含まれる。

また、制御部１４は、動画モードにおいて、音声処理装置１１が出力する音声出力信号と、撮像素子１５から出力された動画データとを併せてメモリ１６に記憶させる。
撮像素子１５は、光学レンズ２２を介して結像した被写体像を受光素子により光電変換して被写体像を示す画像データを出力する。メモリ１６は、撮像した動画データと、音声出力信号とを記憶する。

図１（ｂ）は、マイク部１１０の構成を示す概略図である。マイク部１１０は、カメラボディ１０に固定されている。また、マイク部１１０は、外部録音用マイク（第１マイクロフォン）１１１と、ノイズ検出用マイク（第２マイクロフォン）１１２と、外部録音用マイク１１１とノイズ検出用マイク１１２とを接触させて固定する固定部材１１３と、固定部材１１３をカメラボディ１０に固定する制振部材１１４とを有している。

外部録音用マイク１１１は、カメラボディ１０に固定された状態で、集音方向１１１ａが電子カメラ１の外部を向き、カメラボディ１０に設けられた開口部１０ａを通して露出するように配置されている。この外部録音用マイク１１１の集音方向は、開口部１０ａを通じて電子カメラ１の外部に向けられている。ノイズ検出用マイク１１２は、集音方向１１２ａが電子カメラ１の内部に向けて配置され、電子カメラ１の内部で発生する音を主に検出する。このように、外部録音用マイク１１１の集音方向１１１ａと、ノイズ検出用マイク１１２の集音方向１１２ａとは、互いに反対方向を向いて配置されている。

なお、外部録音用マイク１１１とノイズ検出用マイク１１２とは、周波数特性などが同じ特性を有するものが好ましい。これにより、２つのマイクが検出する電子カメラ１の内部で発生するノイズに対する出力の特性を同じになるので、後述する音声処理装置１１で行う減算処理の効果を周波数によらず一定にすることができ、ノイズ低減の精度を向上させることができる。

固定部材１１３は、外部録音用マイク１１１とノイズ検出用マイク１１２とに隙間なく接触させて、当該２つのマイクを互いに密着させて固定している。また、固定部材１１３は、カメラボディ１０からマイク部１１０に伝わる振動が外部録音用マイク１１１とノイズ検出用マイク１１２とに同様に伝わるように硬質プラスチック、金属などにより形成され、外部録音用マイク１１１とノイズ検出用マイク１１２とに密着している。
なお、外部録音用マイク１１１とノイズ検出用マイク１１２を密着させるために、固定部材１１３により外部録音用マイク１１１とノイズ検出用マイク１１２とを締め付けて固定してもよいし、外部録音用マイク１１１及びノイズ検出用マイク１１２と、固定部材１１３とを接着固定してもよい。

制振部材１１４は、振動エネルギーを熱エネルギーに変換して吸収する制振材、例えば、ゴム系或いは樹脂系の粘弾性を利用した公知の制振材（例えば、ブチルゴムやスポンジなど）により構成され、カメラボディ１０から固定部材１１３に伝えられる振動を低減させて、外部録音用マイク１１１とノイズ検出用マイク１１２とに伝えられる振動を減衰させる。
図１（ｂ）では、マイク部１１０は、制振部材１１４を介して固定されているが、これに限らず、カメラボディ１０に凹部を設けて、該凹部にマイク部１１０を挿嵌して固定してもよいし、カメラボディ１０に挟持部を設けて、該挟持部にマイク部１１０をこていしてもよい。その場合、凹部或いは挟持部と、固定部材１１３との間には制振部材１１４が介挿される。

図２は、同実施形態における音声処理装置１１の構成を示す概略ブロック図である。図示するように、音声処理装置１１は、マイク部１１０とノイズ処理部１２０とを備えている。また、マイク部１１０は、図１（ｂ）において示したように、外部録音用マイク１１１と、ノイズ検出用マイク１１２を有している。
ノイズ処理部１２０は、外部録音用マイク１１１に接続された増幅部１２１と、ノイズ検出用マイク１１２に接続された１２２と、増幅部１２１、１２２それぞれと接続された信号合成部１２３と、ノイズ係数を予め記憶しているノイズ係数テーブル１２４とを有している。

ノイズ係数は、電子カメラ１のズーム機能、オートフォーカス機能、手振れ防止機能などの動作により駆動部２１が発生する作動音（ノイズ）が、外部録音用マイク１１１とノイズ検出用マイク１１２とにおいて検出される音の大きさの比を示すものである。
図３は、同実施形態におけるノイズ係数の算出の一例を示す図である。ノイズ係数は、例えば、防音室などの駆動部２１が発生するノイズ以外の音が発生しない環境において、外部録音用マイク１１１とノイズ検出用マイク１１２とに駆動部２１が発生するノイズを検出させる。このとき、外部録音用マイク１１１が出力する音声信号と、ノイズ検出用マイク１１２が出力するノイズ信号とそれぞれのピークピーク値を測定し、それぞれのピークピーク値の比をノイズ係数とする。

図３に示すように、外部の音が検出されない状況において、駆動部２１が作動音を発生させる駆動部テスト駆動期間において検出される音声信号のピークピーク値をＡとし、ノイズ信号のピークピーク値をＢとすると、ノイズ係数は、以下の式（１）で表される。
（ノイズ係数）＝Ａ／Ｂ …（１）
ノイズ係数は、ズーム機能、オートフォーカス機能、手振れ防止機能ごと、及び、それぞれの機能における駆動量ごとに予め算出される。

ノイズ係数テーブル１２４は、上述のように算出されたノイズ係数を機能及び駆動量に対応付けて予め記憶している。
なお、電子カメラ１がレンズ鏡筒２０を取り外して交換できる場合、ノイズ係数テーブル１２４には、取り付け得るレンズ鏡筒それぞれについて、ズーム機能、オートフォーカス機能、手振れ防止機能ごと、及び、それぞれの機能における駆動量に対応付けられたノイズ係数が予め記憶されることになる。

図２に戻り、外部録音用マイク１１１は、図１（ｂ）に示したように、集音方向１１１ａがカメラボディ１０に設けられた開口部１０ａを通してカメラボディ１０外部に向けられ、主にカメラボディ１０の外部の音声を検出し、検出した音声を示す音声信号を増幅部１２１に出力する。ノイズ検出用マイク１１２は、集音方向１１２ａがカメラボディ１０の内部に向けられ、主にカメラボディ１０の内部の音声、特に、駆動部２１の作動音を検出し、検出した動作音を示すノイズ信号を増幅部１２２に出力する。

信号合成部１２３には、増幅部１２１により増幅された音声信号と、増幅部１２２により増幅されたノイズ信号とが入力され、制御部１４から出力指示信号及び駆動信号が入力される。また、信号合成部１２３は、制御部１４から出力指示信号が入力されると、制御部１４に音声出力信号を出力する。このとき、信号合成部１２３は、制御部１４から駆動信号が入力されていない場合、増幅された音声信号を音声出力信号として制御部１４に出力する。

また、制御部１４から駆動信号が入力されている場合、信号合成部１２３は、入力された駆動信号に含まれる機能情報と駆動量情報とに対応付けられたノイズ係数をノイズ係数テーブル１２４から読み出し、読み出したノイズ係数と増幅されたノイズ信号とを乗算し、乗算結果を増幅された音声信号から減算して、音声信号に含まれるノイズを低減する合成処理をして、合成処理の結果を示す音声出力信号を制御部１４に出力する。
音声処理装置１１は、上述の構成により、外部録音用マイク１１１が出力する音声信号と、ノイズ検出用マイク１１２が出力するノイズ信号とを合成することにより、音声信号に含まれる駆動部２１の作動音（ノイズ）を低減させて制御部１４に出力する。

図４は、同実施形態において、ノイズ処理部１２０の処理の一例を示す図である。
図４（ａ）は増幅された音声信号を示す波形図の一例であり、図４（ｂ）は増幅されたノイズ信号を示す波形図の一例であり、図４（ｃ）は信号合成部１２３が出力する音声出力信号の波形図の一例である。信号合成部１２３は、入力された駆動信号により、駆動部２１が作動音を発生させる駆動部駆動期間を検出する。信号合成部１２３は、当該区間において、入力された駆動信号に応じたノイズ係数をノイズ係数テーブル１２４から読み出して、読み出したノイズ係数とノイズ信号とを乗算し、乗算結果を音声信号より減算する。これにより、信号合成部１２３は、音声信号に含まれるノイズの成分を低減させる合成処理を行い、合成結果を音声出力信号として出力する。
また、音声合成部１２３は、駆動信号が入力されない駆動部駆動期間以外では、入力された音声信号を音声出力信号として出力する。

上述のように構成された電子カメラ１では、外部録音用マイク１１１とノイズ検出用マイク１１２とを、それぞれ集音方向１１１ａ、１１２ａを互いに反対の方向にして接触させて固定部材１１３により固定したので、それぞれのマイクがほぼ同じ位置で音声を検出することができ、それぞれのマイクが出力する信号には位相差が生じないようにすることができる。これにより、信号合成部１２３は、外部録音用マイク１１１が所望の音声を検出した音声信号と、ノイズ検出用マイク１１２が検出したノイズ信号とを少ない位相差で合成することができ、ノイズを低減させる精度を向上させることができる。

また、外部録音用マイク１１１とノイズ検出用マイク１１２とを接触させて固定したので、カメラボディ１０からマイク部１１０に伝わる振動を外部録音用マイク１１１とノイズ検出用マイク１１２とに同様に伝えることができ、振動が２つのマイクが出力する信号に与える変化を同じにすることができ、振動によるノイズを効率よく低減させることができる。
また、外部録音用マイク１１１とノイズ検出用マイク１１２とが位相差なく音声及びノイズを検出することができるので、信号合成部１２３は、ノイズ係数をノイズ信号に乗じた結果を音声信号より減算し、複雑な演算処理を用いることなく、音声信号に含まれるノイズを低減させることができる。

また、外部録音用マイク１１１の集音方向１１１ａをカメラボディ１０に設けられた開口部１０ａを通じてカメラボディ１０外部に向くようにし、ノイズ検出用マイク１１２の集音方向１１２ａをカメラボディ１０内部に向くようにしたので、外部録音用マイク１１１は電子カメラ１の外部の音を検出し、ノイズ検出用マイク１１２は電子カメラ１の内部の駆動部２１の作動音（ノイズ）を検出することができ、外部録音用マイク１１１が出力する音声信号に含まれるノイズを小さくすると共に、ノイズ検出用マイク１１２は、ノイズの特徴が反映されたノイズ信号を出力することができ、信号合成部１２３は、ノイズ信号に基づいて音声信号に含まれるノイズを効率よく低減することができる。

また、マイク部１１０を制振部材１１４を介してカメラボディ１０に固定するようにしたので、カメラボディ１０を介してマイク部１１０に伝達される駆動部２１の作動により生じる振動を低減することができ、外部録音用マイク１１１が出力する音声信号に含まれるノイズを低減させることができる。
また、ノイズ係数テーブル１２４には、取り付けられるレンズ鏡筒ごとに対応するノイズ係数を記憶させるようにしたので、ノイズ処理部１２０は、電子カメラ１が異なるレンズ鏡筒を取り替えて用いる場合、当該レンズ鏡筒が有する駆動部の作動音や振動に応じたノイズ係数を用いて音声信号とノイズ信号との合成を行うことができ、音声信号に含まれるノイズを効率よく低減させることができる。

また、信号合成部１２３は、駆動部２１を駆動する駆動信号が出力されるタイミングに応じてノイズ信号と音声信号とを合成するようにしたので、駆動部２１が作動音を生じない場合にはノイズ信号と音声信号との合成を行わないようにすることができ、ノイズ処理部１２０が行う処理量を削減することができる。

なお、本実施形態では、制御部１４は、音声処理装置１１に駆動信号を出力して、音声処理装置１１にノイズ係数をノイズ係数テーブル１２４から読み出させる構成としたが、これに限らず、駆動信号を符号化して当該符号によりノイズ係数テーブル１２４からノイズ係数を読み出すようにしても良い。
また、音声処理装置１１は、信号合成部１２３と出力する音声出力信号を増幅する増幅部を設けても良い。駆動部駆動期間において、ノイズを低減させると電子カメラ１の外部から検出される音声の信号が多少なりとも低下する場合、信号合成部１２３の後段に設けた増幅部により音声出力信号を増幅することができ、駆動部駆動期間における音声出力信号が当該区間の前後の信号に対して出力レベルが小さくなることを防ぐことができる。

上述の音声処理装置は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。その場合、上述した信号合成部が行う合成処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われることになる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

１…電子カメラ、１０…カメラボディ、１１…音声処理装置、１３…操作部材、１４…制御部、２０…レンズ鏡筒、２１…駆動部、１１１…外部録音用マイク、１１２…ノイズ検出用マイク、１１４…制振部材、１２０…ノイズ処理部、１２４…ノイズ係数テーブル

Claims (6)

1. 録音を行う装置の外部に集音方向が向けられた第１マイクロフォンと、
   前記第１マイクロフォンの近傍に設けられ前記装置の内部に集音方向が向けられた第２マイクロフォンと
   前記第１マイクロフォンから出力される音声信号と、前記第２のマイクロフォンから出力される、前記装置の内部で発生する動作音を示すノイズ信号とに基づいて、前記音声信号から前記ノイズ信号を除いた信号を出力するノイズ処理部と
   を備える
   ことを特徴とする音声処理装置。
2. 請求項１に記載の音声処理装置であって、
   前記ノイズ処理部は、予め定められたノイズ係数と前記ノイズ信号とを乗算し、乗算結果を前記音声信号から減算して出力する
   ことを特徴とする音声処理装置。
3. 電子カメラであって、
   請求項２に記載の音声処理装置を備え、
   前記第１マイクロフォンの集音方向は当該電子カメラの外部を向き、前記第２マイクロフォンの集音方向は当該電子カメラの内部を向いている
   ことを特徴とする電子カメラ。
4. 請求項３に記載の電子カメラであって、
   前記第１及び第２マイクロフォンは、当該電子カメラに生じる振動を吸収する制振部材を介して当該電子カメラに固定されている
   ことを特徴とする電子カメラ。
5. 請求項３又は請求項４に記載の電子カメラであって、
   前記ノイズ処理部は、取り付けられるレンズ鏡筒ごとに前記ノイズ係数が対応付けられたノイズ係数テーブルを備え、取り付けられた前記レンズ鏡筒に対応した前記ノイズ係数を用いて前記音声信号から前記ノイズ信号を除いた信号を出力する
   ことを特徴とする電子カメラ。
6. 請求項５に記載の電子カメラであって、
   操作信号を出力する操作部材と、
   前記操作部材が出力する前記操作信号に応じて、前記レンズ鏡筒が有する駆動部を駆動する駆動信号を出力する制御部と、
   を備え、
   前記ノイズ処理部は、前記制御部が前記駆動信号を出力するタイミングに応じて前記音声信号と前記ノイズ信号とに基づいて、前記音声信号から前記ノイズ信号を除いた信号を出力する
   ことを特徴とする電子カメラ。

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