JP3086539B2 - 収音装置における風雑音抑圧回路 - Google Patents

収音装置における風雑音抑圧回路

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JP3086539B2 JP04184904A JP18490492A JP3086539B2 JP 3086539 B2 JP3086539 B2 JP 3086539B2 JP 04184904 A JP04184904 A JP 04184904A JP 18490492 A JP18490492 A JP 18490492A JP 3086539 B2 JP3086539 B2 JP 3086539B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ等に装備
された収音装置における風雑音抑圧回路に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】ビデオカメラによる録音においては、屋
外撮影時の風雑音によって音質が低下する問題があるた
め、従来より、風雑音の抑圧方法についての研究が行な
われている。
【0003】ところで、風雑音と音声とは一般に周波数
スペクトルが異なり、図5に示す如く音声は、300〜
500Hzを境として高域周波数帯域でのレベルと低域
周波数帯域でのレベルに大差がないのに対し、風雑音
は、殆どが低周波成分であって、高周波成分は僅かであ
る。
【0004】そこで、マイクロホン出力の高周波成分の
レベルと低周波成分のレベルとを比較し、その結果に基
づいて、低周波成分に対する抑圧度を自動的に制御する
風雑音抑圧回路が提案されている(特開昭64-20798号(H0
4R3/00))。
【0005】該回路は図4に示す如く、マイクロホン
(1)の出力をハイパスフィルター(2)を経て高域レベル
検出回路(4)へ供給すると共に、ローパスフィルター
(3)を経て低域レベル検出回路(5)へ供給している。
【0006】又、ハイパスフィルター(2)の出力は加算
器(8)の一方の入力端へ、ローパスフィルター(3)の出
力は減衰器(7)を経て加算器(8)の他方の入力端へ接続
されて、該加算器(8)の加算結果が出力端子(9)を経て
後段回路へ出力される。
【0007】高域レベル検出回路(4)から得られる高周
波成分のレベルAHと、低域レベル検出回路(5)から得
られる低周波成分のレベルALは判定回路(60)へ送られ
る。判定回路(60)は、低周波成分のレベルALを高周波
成分のレベルAHで除した代表値が所定の閾値以下の場
合に、マイクロホン出力を音声信号と判定し、代表値が
所定の閾値を上回った場合に、マイクロホン出力を風雑
音と判定する。
【0008】前記判定信号Sは減衰器(7)へ制御信号と
して供給され、減衰器(7)はマイクロホン出力が音声信
号と判定された場合には、ローパスフィルター(3)の出
力を減衰させずに加算器(8)へ出力し、風雑音と判定さ
れた場合には、ローパスフィルター(3)の出力を減衰さ
せて加算器(8)へ出力するのである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】図5に示す音声の周波
数スペクトルと風雑音の周波数スペクトルは普遍的なも
のではなく、音声の場合は人によってまちまちであり、
風雑音の状態は風速やマイクロホンに対する風向きによ
っても異なる。
【0010】しかしながら、上記従来の風雑音抑圧回路
においては、マイクロホン出力の低周波成分のレベルA
Lを高周波成分のレベルAHで除した1つの代表値のみに
基づいて音声信号と風雑音の判定が行なわれるから、必
ずしも代表値が音声信号と風雑音の区別に対応している
とは言えない。例えば代表値が同一であっても、低周波
成分のレベルALに含まれる音声のレベルと風雑音のレ
ベルの比率は一定ではなく、仮に音声のレベルが風雑音
に比べて高いにも拘わらず、該低周波成分に対して減衰
処理を施すと、音質の劣化を招来することになる。
【0011】然も、判定回路(60)における閾値は予め設
定された一定値であって、該閾値を境として減衰器(7)
の動作がON−OFF制御されるから、閾値の設定が不
適切であると、更なる音質の劣化を招来する問題があ
る。
【0012】本発明の目的は、風雑音に対して適切なレ
ベル抑圧処理が施されて、常に高音質の収音が実現され
る風雑音抑圧回路を提供することである。
【0013】
【課題を解決する為の手段】本発明に係る第1の風雑音
抑圧回路は、マイクロホン出力の高周波成分のレベルA
Hと低周波成分のレベルALを入力信号として、低周波成
分に対する減衰処理の基準となる風雑音の評価レベルW
を、ファジィ推論によって決定する制御回路(6)を具え
ている。制御回路(6)はルール記憶手段とファジィ推論
処理手段から構成される。ルール記憶手段には、複数の
ファジィ制御ルールが格納され、これらの制御ルールの
前件部の変数として、少なくともマイクロホン出力の高
周波成分のレベルAHと低周波成分のレベルALが規定さ
れると共に、後件部の変数として、風雑音の評価レベル
Wが規定されている。又、ファジィ推論処理手段は、少
なくとも前記高周波成分のレベルAHと低周波成分のレ
ベルALの入力に基づき、前記ルール記憶手段に格納さ
れている複数のファジィ制御ルールに従ったファジィ推
論を実行して、風雑音の評価レベルWを決定するもので
ある。
【0014】本発明に係る第2の風雑音抑圧回路は、マ
イクロホン出力の高周波成分のレベルAHと低周波成分
のレベルALを入力信号、風雑音の評価レベルWを出力
信号とするニューラルネットワーク(63)を制御回路(6)
に装備し、該制御回路(6)から出力される風雑音の評価
レベルWに応じて、マイクロホンの出力信号の低周波成
分に減衰処理を施すものである。
【0015】
【作用】上記第1の風雑音抑圧回路においては、音声信
号の周波数スペクトルと風雑音の周波数スペクルの夫々
の特徴点に基づき、マイクロホン出力の高周波成分のレ
ベルAHと低周波成分のレベルALから風雑音の評価レベ
ルWを導き出すための複数のファジィ制御ルールが定義
される。この結果、高周波成分のレベルAHと低周波成
分のレベルALを入力信号として、風雑音の評価レベル
Wがファジィ推論によって適切な値に決定され、該評価
レベルWに応じて、マイクロホンの出力信号の低周波成
分に減衰処理が施される。
【0016】上記第2の風雑音抑圧回路においては、予
め、ニューラルネットワーク(63)に対して適切な教師信
号が与えられて、様々な音声信号の周波数スペクトルと
風雑音の周波数スペクルに対応した学習が行なわれる。
即ち、ニューラルネットワーク(63)の入力端には、マイ
クロホン出力の高周波成分のレベルAHと低周波成分の
レベルALが入力され、ニューラルネットワーク(63)の
出力端には、前記レベルに応じた適切な風雑音の評価レ
ベルWが入力される。この結果、ニューラルネットワー
ク(63)を構成する各ニューロンについての結合荷重やし
きい値が決定される。そして、実際の風雑音抑圧動作に
おいては、高周波成分のレベルAHと低周波成分のレベ
ルALを入力信号として、風雑音の評価レベルWが知識
処理によって適切な値に算出され、該評価レベルWに応
じて、マイクロホンの出力信号の低周波成分に減衰処理
が施される。
【0017】
【発明の効果】本発明に係る収音装置における風雑音抑
圧回路によれば、音声信号の周波数スペクトルと風雑音
の周波数スペクトルの特徴を反映したファジィ推論或い
はニューロ処理によって、適切な評価レベルWが算出さ
れ、該評価レベルWに基づいて低周波成分に対する減衰
処理が行なわれるから、音質の劣化を招くことなく、風
雑音を効果的に抑圧することが出来る。
【0018】
【実施例】以下、評価レベルWの算出にファジィ推論を
導入した第1構成例とニューロ処理を導入した第2構成
例につき、図面に沿って説明する。尚、図4に示す従来
回路と共通の構成部分については同じ符号を付して重複
説明を省略する。
【0019】第1構成例 図1の如く、高域レベル検出回路(4)から得られる高周
波成分のレベルAHと低域レベル検出回路(5)から得ら
れる低周波成分のレベルALは、ファジィ推論処理部(6
1)及びファジィルール記憶部(62)を具えた制御回路(6)
へ供給される。
【0020】ファジィルール記憶部(62)には、下記の2
つのファジィ制御ルールが格納されている。 ルール1:もし低周波成分のレベルALが小さければ、
風雑音の評価レベルWを小さく設定する。 ルール2:もし低周波成分のレベルALが大きく、且つ
高周波成分のレベルAHが小さければ、風雑音の評価レ
ベルWを大きく設定する。
【0021】風雑音は低周波成分のレベルが常に大きく
なるから、マイクロホン出力の低周波成分のレベルAL
が小さい場合は、マイクロホン出力には殆ど風雑音は含
まれていないと判断することが出来る。そこで、ルール
1によって、風雑音の評価レベルWは小さく設定するの
である。
【0022】逆に、低周波成分のレベルALが大きい場
合、これが、音声信号に起因するものであるか、風雑音
に起因するものであるかの判断が出来ないため、ルール
2にて更に高周波成分のレベルAHの大小を判定する。
そして、該レベルAHが小さい場合には、低周波成分の
レベルALの大きい原因が、主に風雑音によるものであ
ると判断して、風雑音の評価レベルWを大きく設定する
のである。
【0023】上記のルールにおいて、レベルの大小の程
度は、図2に示すメンバーシップ関数によって表現され
る。即ち、図2(a)は、ルール1の前件部メンバーシッ
プ関数μ(低周波成分のレベルALが小さい)と、後件部
メンバーシップ関数μ(評価レベルWが小さい)を表わし
ている。図2(b)は、ルール2の2つの前件部メンバー
シップ関数μ(低周波成分のレベルALが大きく、且つ高
周波成分のレベルAHが小さい)と、後件部メンバーシッ
プ関数μ(評価レベルWが大きい)を表わしている。
【0024】図1のファジィ推論処理部(61)は、上記ル
ールに従った評価レベルWの推論処理を実行するもので
あって、周知のMIN-MAX重心法による非ファジィ化を行
なって、評価レベルWを算出する。
【0025】この様にして算出された風雑音の評価レベ
ルWは減衰器(7)へ供給され、これによって、減衰器
(7)は、評価レベルWの大きさに応じた減衰率に可変設
定される。この結果、出力端子(9)には、風雑音が充分
に抑圧された高音質の信号が得られることになる。
【0026】上記風雑音抑圧回路においては、制御回路
(6)の構成は簡易であり、然も、風雑音と音声信号の周
波数スペクトルの特徴に応じたファジィ制御によって、
減衰器(7)の減衰率が微妙に調整されるから、安定した
風雑音抑圧動作を実現出来る。
【0027】第2構成例 図3に示す如く、制御回路(6)には、2つの入力端子(6
4)(65)と1つの出力端子(66)を有するニューラルネット
ワーク(63)が装備される。
【0028】一方の入力端子(64)には、前記高域レベル
検出回路(4)から得られる高周波成分のレベルAHが接
続され、他方の入力端子(65)には前記低域レベル検出回
路(5)から得られる低周波成分のレベルALが接続され
る。
【0029】ニューラルネットワーク(63)は公知の多層
構造を有し、中間層においては順次、重み付け等のニュ
ーロ処理が実行されて、最終的に、出力端子(66)からは
風雑音の評価レベルWが出力される。
【0030】上記制御回路(6)においては、予め、ニュ
ーラルネットワーク(63)に対して所謂後向き伝播法(バ
ックプロパゲーション法)を用いた学習が行なわれる。
即ち、ニューラルネットワーク(63)の両入力端子(64)(6
5)には、マイクロホン出力の高周波成分のレベルAH
低周波成分のレベルALが夫々入力され、出力端子(66)
には、前記レベルに応じた適切な風雑音の評価レベルW
が入力されて、中間層を構成する各ニューロンについて
の結合荷重やしきい値が決定されるのである。
【0031】そして、実際の風雑音抑圧動作において
は、高周波成分のレベルAHと低周波成分のレベルAL
入力信号として、風雑音の評価レベルWがニューロ処理
によって算出され、該評価レベルWが前記減衰器(7)へ
制御信号として供給される。
【0032】この結果、減衰器(7)は、評価レベルWの
大きさに応じた減衰率に可変設定されて、出力端子(9)
には、風雑音が充分に抑圧された高音質の信号が得られ
ることになる。
【0033】上記風雑音抑圧回路においては、高周波成
分のレベルAHと低周波成分のレベルALの組合せに応じ
た適切な評価レベルWが算出されるから、単に両レベル
の比による減衰器のON−OFF制御を行なっていた従
来回路に比べて、知識度の高い制御が実現出来る。又、
高周波成分のレベルAHと低周波成分のレベルALの多数
の組合せに応じた適切な評価レベルWを予めテーブル化
しておく構成に比べ、回路規模は小さくて済む。
【0034】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。例えば、減衰器(7)は、風雑音の評価レベ
ルWに応じて、ON−OFF制御する構成も可能であ
る。
【0035】又、高域レベル検出回路(4)及び低域レベ
ル検出回路(5)は、夫々高周波成分及び低周波成分のピ
ークを検波する構成の他、積分値或いは平均値を演算し
て出力する構成等、周知の種々の構成を採用出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る収音装置の構成を示すブロック図
である。
【図2】ファジィ推論に用いるメンバーシップ関数を示
すグラフである。
【図3】制御回路に装備されたニューラルネットワーク
の概念図である。
【図4】従来の収音装置の構成を示すブロック図であ
る。
【図5】風雑音と音声信号の周波数スペクトル図であ
る。
【符号の説明】
(1) マイクロホン (2) ハイパスフィルター (3) ローパスフィルター (4) 高域レベル検出回路 (5) 低域レベル検出回路 (6) 制御回路 (7) 減衰器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04R 3/00 320 G05B 13/02 G10K 11/178

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロホンの出力信号の高周波成分の
    レベルAHと低周波成分のレベルALに基づいて、前記マ
    イクロホンの出力信号に含まれる風雑音を抑制して出力
    する収音装置において、 複数のファジィ制御ルールが格納され、これらの制御ル
    ールの前件部の変数として、少なくとも前記高周波成分
    のレベルAHと低周波成分のレベルALが規定されると共
    に、後件部の変数として、風雑音の評価レベルWが規定
    されているルール記憶手段と、 少なくとも前記高周波成分のレベルAHと低周波成分の
    レベルALの入力に基づき、前記ルール記憶手段に格納
    されている複数のファジィ制御ルールに従ったファジィ
    推論を実行して、風雑音の評価レベルWを決定するファ
    ジィ推論処理手段とを具え、前記ファジィ推論処理手段
    によって決定された風雑音の評価レベルWに応じて、マ
    イクロホンの出力信号の低周波成分に減衰処理を施すこ
    とを特徴とし、ルール記憶手段には、少なくとも下記の
    2つのファジイ制御ルールが格納されている風雑音抑圧
    回路。 ルール1:もし低周波成分のレベルALが小さければ、
    風雑音の評価レベルWを小さく設定する。 ルール2:もし低周波成分のレベルALが大きく、且つ
    高周波成分のレベルAHが小さければ、風雑音の評価レ
    ベルWを大きく設定する。
  2. 【請求項2】 マイクロホンの出力信号の高周波成分の
    レベルAHと低周波成分のレベルALに基づいて、前記マ
    イクロホンの出力信号に含まれる風雑音を抑圧して出力
    する周音装置において、少なくとも前記高周波成分のレ
    ベルAHと低周波成分のレベルALを入力信号、風雑音の
    評価レベルWを信号出力とするニューラルネットワーク
    を装備し、該ニューラルネットワークから出力される風
    雑音の評価レベルWに応じて、マイクロホンの出力信号
    の低周数成分に減衰処理を施すことを特徴とする風雑音
    抑圧回路。
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