JP4286637B2 - マイクロホン装置および再生装置 - Google Patents
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Description
図24は、従来例1のマイクロホン装置の構成を示す図である。図24において、マイクロホン装置は、第1のマイクロホンユニット1010と、第2のマイクロホンユニット1020と、信号加算部1030と、第1の信号減算部1031と、信号増幅部1050と、適応フィルタ部1060と、第2の信号減算部1062とを備えている。各マイクロホンユニット1010および1020は、ともに正面方向(図24では左方向)を向くように配置される。信号加算部1030は、第1のマイクロホンユニット1010から出力される信号と第2のマイクロホンユニット1020から出力される信号とを加算する。第1の信号減算部1031は、第1のマイクロホンユニット1010から出力される信号から、第2のマイクロホンユニット1020から出力される信号を減算する。信号増幅部1050は、信号加算部1030から出力される信号を1/2倍する。適応フィルタ部1060は、第1の信号減算部1031から出力される信号を入力とし、適応フィルタによってフィルタリングを行った信号を出力する。第2の信号減算部1062は、信号増幅部1050から出力される信号から、適応フィルタ部1060から出力される信号を減算する。第2の信号減算部1062からの出力が、マイクロホン装置の出力となる。適応フィルタ部1060は、第2の信号減算部1062から出力される信号と第1の信号減算部1031から出力される信号とに基づいて、フィルタ係数の学習を行う。
第2のマイクロホンユニットは、第1のマイクロホンユニットとは異なる方向に指向性主軸が向けられて配置される。信号加算部は、第1のマイクロホンユニットから出力される信号と、第2のマイクロホンユニットから出力される信号とを加算することによって主信号を生成する。信号減算部は、第1のマイクロホンユニットから出力される信号、および第2のマイクロホンユニットから出力される信号のいずれか一方から他方を減算することによって雑音参照信号を生成する。
目的音方向として主信号および雑音参照信号を生成する。
まず、本発明の実施の形態1に係るマイクロホン装置について、図1〜図7を用いて説明する。図1は、実施の形態1に係るマイクロホン装置の構成を示すブロック図である。図1において、マイクロホン装置は、第1のマイクロホンユニット1と、第2のマイクロホンユニット2と、判定部10と、適応フィルタ部20と、信号減算部30と、雑音抑圧フィルタ係数算出部40と、時変係数フィルタ部50とを備えている。
次に、実施の形態2に係るマイクロホン装置について、図8と図9を用いて説明する。なお、実施の形態1に係るマイクロホン装置は、目的音を検出する際に混入する騒音を抑制することを目的とするものであった。実施の形態2に係るマイクロホン装置は、目的音の反射波が検出されることによる目的音の周波数特性歪みを補正することを目的とするものである。
中心周波数fa:補正ゲイン=−β1・20log(1+α1・Lr)(dB)
中心周波数fb:補正ゲイン=+β2・20log(1−α2・Lr)(dB)
この場合、反射情報算出部60からの情報に基づいて中心周波数とバンド幅とゲインとを調整することが可能なイコライザによって、反射補正部70の補正特性Hr(ω)を実現できる。
次に、実施の形態3に係るマイクロホン装置について、図10および図11を用いて説明する。実施の形態3に係るマイクロホン装置は、実施の形態1の構成と実施の形態2の構成とを結合した構成である。
次に、実施の形態4に係るマイクロホン装置について、図12および図13を用いて説明する。実施の形態4では、マイクロホン装置に到来する全方向の音の内、目的音とみなす方向を変化させる。
次に、実施の形態5に係るマイクロホン装置について図14を用いて説明する。なお、実施の形態1〜4に係るマイクロホン装置は、単一指向性マイクロホンユニットと双指向性マイクロホンユニットとを近接して配置し、各マイクロホンユニットから出力される信号を主信号および雑音参照信号とする構成であった。この構成のメリットは、小型化が可能である点、および指向性合成等の処理が不要であるので安価に実現可能である点である。
次に、実施の形態6に係るマイクロホン装置について図15を用いて説明する。実施の形態6は、実施の形態5と同様、同一の指向特性を持つ複数のマイクロホンユニットを用いて、主信号と雑音参照信号とを得る構成を採用するものである。
次に、実施の形態7に係るマイクロホン装置について図16を用いて説明する。実施の形態7は、実施の形態5と同様、同一の指向特性を持つ複数のマイクロホンユニットを用いて、主信号と雑音参照信号とを得る構成を採用するものである。
次に、実施の形態8に係るマイクロホン装置について図17を用いて説明する。実施の形態8は、実施の形態5と同様、同一の指向特性を持つ複数のマイクロホンユニットを用いて、主信号と雑音参照信号とを得る構成を採用するものである。
次に、実施の形態9に係るマイクロホン装置について図18を用いて説明する。実施の形態9は、実施の形態5と同様、同一の指向特性を持つ複数のマイクロホンユニットを用いて、主信号と雑音参照信号とを得る構成を採用するものである。
次に、実施の形態10に係るマイクロホン装置について図19を用いて説明する。実施の形態10では、2つのマイクロホンユニットの指向性主軸が異なる方向を向いて設けられている機器において、本発明の雑音抑制処理に必要な主信号および雑音参照信号を得ることを目的とする。
次に、実施の形態11に係るマイクロホン装置について図20を用いて説明する。実施の形態11では、ステレオ信号が生成される機器において、本発明の雑音抑制処理に必要な主信号および雑音参照信号を得ることを目的とする。
2 第2のマイクロホンユニット
3 第3のマイクロホンユニット
4 第4のマイクロホンユニット
10 判定部
20 適応フィルタ部
30 信号減算部
40 雑音抑圧フィルタ係数算出部
50 時変係数フィルタ部
60 反射情報算出部
70 反射補正部
90 検出閾値設定部
Claims (15)
- 目的音方向から到来する目的音を検出するマイクロホン装置であって、
目的音方向に対して感度を有して検出した結果を示す主信号と、目的音方向に対して感度死角を向けて検出した結果を示す雑音参照信号とを生成する信号生成部と、
前記信号生成部によって生成された雑音参照信号の信号レベルに対する前記主信号の信号レベルの割合を示すレベル比が所定の値よりも大きいか否かを判定する判定部と、
前記信号生成部によって生成された主信号を適応フィルタでフィルタリングすることによって、前記信号生成部によって生成された雑音参照信号に含まれる目的音の信号成分を示す信号を生成するとともに、前記判定部によって前記レベル比が所定の値よりも大きいと判定された場合のみ、フィルタ係数の学習を行う適応フィルタ部と、
前記雑音参照信号から、前記適応フィルタ部によって生成された、前記雑音参照信号に含まれる目的音の信号成分を示す信号を減算する減算部と、
前記主信号と、前記減算部による減算後の雑音参照信号とを用いて、主信号に含まれる雑音の信号成分を抑圧する雑音抑圧部を備え、
前記雑音抑圧部は、前記主信号と前記減算部による減算後の雑音参照信号とに基づいて、前記主信号から目的音の信号以外の信号成分を抑圧するための雑音抑圧フィルタのフィルタ係数を算出する雑音抑圧フィルタ係数算出部と、
前記雑音抑圧フィルタ係数算出部によって算出されたフィルタ係数を反映して、前記主信号に対してフィルタリングを行う時変係数フィルタ部とを含む、マイクロホン装置。 - 目的音方向から到来する目的音を検出するマイクロホン装置であって、
目的音方向に対して感度を有して検出した結果を示す主信号と、目的音方向に対して感度死角を向けて検出した結果を示す雑音参照信号とを生成する信号生成部と、
前記信号生成部によって生成された雑音参照信号の信号レベルに対する前記主信号の信号レベルの割合を示すレベル比が所定の値よりも大きいか否かを判定する判定部と、
前記信号生成部によって生成された主信号を適応フィルタでフィルタリングすることによって、前記信号生成部によって生成された雑音参照信号に含まれる目的音の信号成分を示す信号を生成するとともに、前記判定部によって前記レベル比が所定の値よりも大きいと判定された場合のみ、フィルタ係数の学習を行う適応フィルタ部と、
前記雑音参照信号から、前記適応フィルタ部によって生成された、前記雑音参照信号に含まれる目的音の信号成分を示す信号を減算する減算部と、
前記適応フィルタ部のフィルタ係数に基づいて、目的音の直接波と反射波との到達時間差に関する情報を算出する反射情報算出部と、
前記反射情報算出部によって算出された情報に基づいて、目的音の反射波によって主信号に生じる周波数特性の歪を補正する反射補正部とを備える、マイクロホン装置。 - 前記信号生成部は、
指向性主軸が目的音方向に向けられて配置される第1のマイクロホンユニットと、
指向性の死角方向が目的音方向に向けられて配置される第2のマイクロホンユニットとを含み、
第1のマイクロホンユニットからの出力信号を前記主信号、第2のマイクロホンユニットからの出力信号を前記雑音参照信号とする、請求項1または請求項2に記載のマイクロホン装置。 - 前記信号生成部における前記雑音参照信号の出力端と前記減算部との間に設けられ、前記適応フィルタ部の適応フィルタの収束条件を満たすように前記雑音参照信号を遅延させる信号遅延部をさらに備える、請求項1または請求項2に記載のマイクロホン装置。
- 前記所定の値は変更可能であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のマイクロホン装置。
- 前記信号生成部は、
第1のマイクロホンユニットと、
前記第1のマイクロホンユニットと同一の特性を有する第2のマイクロホンユニットと、
前記第1のマイクロホンユニットから出力される信号を所定の遅延量だけ遅延させて出力する遅延部と、
前記遅延部から出力された信号を増幅する増幅部と、
前記第2のマイクロホンユニットから出力される信号から、前記増幅部によって増幅された信号を減算することによって、主信号を生成する第1の減算部と、
前記第2のマイクロホンユニットから出力される信号から、前記遅延部から出力された信号を減算することによって、雑音参照信号を生成する第2の減算部とを含み、
前記所定の遅延量は、前記第2の減算部から出力される雑音参照信号が持つ指向特性の死角方向が目的音方向に向くように設定され、
前記増幅部における増幅率は、前記雑音参照信号より前記主信号のほうが目的音方向の感度が高くなるように設定される、請求項1または請求項2に記載のマイクロホン装置。 - 前記遅延部において設定される所定の遅延量を変化させる設定部をさらに備える、請求項6に記載のマイクロホン装置。
- 前記信号生成部は、
第1のマイクロホンユニットと、
前記第1のマイクロホンユニットと同一の特性を有する第2のマイクロホンユニットと、
前記第1および第2のマイクロホンユニットから出力される各信号に基づいて、目的音方向に対して感度を有するように主信号を生成するとともに、目的音方向の感度が最小となるように雑音信号を生成する合成部とを含む、請求項1または請求項2に記載のマイクロホン装置。 - 前記信号生成部は、
第1のマイクロホンユニットと、
前記第1のマイクロホンユニットとは異なる方向に指向性主軸が向けられて配置された第2のマイクロホンユニットと、
前記第1のマイクロホンユニットから出力される信号と、前記第2のマイクロホンユニットから出力される信号とを加算することによって主信号を生成する信号加算部と、
前記第1のマイクロホンユニットから出力される信号、および前記第2のマイクロホンユニットから出力される信号のいずれか一方から他方を減算することによって雑音参照信号を生成する信号減算部とを含む、請求項1または請求項2に記載のマイクロホン装置。 - 前記信号生成部は、
第1のマイクロホンユニットと、
第1のマイクロホンユニットと同一の特性を有する第2のマイクロホンユニットと、
前記第1および第2のマイクロホンユニットに基づいて、右チャンネル信号と左チャンネル信号とからなるステレオ信号を生成するステレオ信号生成部と、
前記ステレオ信号に基づいて、各マイクロホンユニットから出力される各信号を生成する逆合成部と、
前記逆合成部によって生成された各信号に基づいて、目的音方向に対して感度を有して検出した結果を示す主信号と、目的音方向以外の他の方向から到来する音を目的音よりも高い感度で検出した結果を示す雑音参照信号とを生成する合成部とを含む、請求項1または請求項2に記載のマイクロホン装置。 - 前記信号生成部は、
第1のマイクロホンユニットと、
第1のマイクロホンユニットと同一の特性を有する第2のマイクロホンユニットと、
前記第1および第2のマイクロホンユニットに基づいて、右チャンネル信号と左チャンネル信号とからなるステレオ信号を生成するステレオ信号生成部と、
前記ステレオ信号の右チャンネル信号と前記左チャンネル信号とを加算することによって主信号を生成する信号加算部と、
前記ステレオ信号の右チャンネル信号および左チャンネル信号のいずれか一方から他方を減算することによって雑音参照信号を生成する信号減算部とを含む、請求項1または請求項2に記載のマイクロホン装置。 - 前記適応フィルタ部のフィルタ係数に基づいて、目的音の直接波と反射波との到達時間差に関する情報を算出する反射情報算出部と、
前記反射情報算出部によって算出された情報に基づいて、目的音の反射波によって主信号に生じる周波数特性の歪を補正する反射補正部とをさらに備え、
前記雑音抑圧部は、前記反射補正部による補正後の主信号と、前記減算部による減算後の雑音参照信号とを用いて、主信号に含まれる雑音の信号成分を抑圧する、請求項1に記載のマイクロホン装置。 - 前記雑音抑圧フィルタ係数算出部は、
前記主信号のパワスペクトルを算出する第1の周波数分析部と、
前記減算部による減算後の雑音参照信号のパワスペクトルを算出する第2の周波数分析部と、
前記判定部によって前記レベル比が所定の値よりも小さいと判定された場合にのみ、前記第1の周波数分析部によって算出されたパワスペクトルと、前記第2の周波数分析部によって算出されたパワスペクトルとのパワスペクトル比の時間平均を算出するパワスペクトル比演算部と、
パワスペクトル比演算部によって算出されたパワスペクトル比の時間平均と、前記第2の周波数分析部によって算出されたパワスペクトルとを乗算する乗算部と、
前記第1の周波数分析部によって算出されたパワスペクトルと、前記乗算部による乗算結果とに基づいて、前記雑音抑圧フィルタのフィルタ係数を算出する係数算出部とを含む、請求項1に記載のマイクロホン装置。 - 少なくとも2種類のチャンネルの音声信号を記録する音声記録部と、
前記記録部に記録されている音声信号に基づいて、目的音方向に対して感度を有して検出した結果を示す主信号と、目的音方向に対して感度死角を向けて検出した結果を示す雑音参照信号とを生成する信号生成部と、
前記信号生成部によって生成された雑音参照信号の信号レベルに対する前記主信号の信号レベルの割合を示すレベル比が所定の値よりも大きいか否かを判定する判定部と、
前記信号生成部によって生成された主信号を適応フィルタでフィルタリングすることによって、前記信号生成部によって生成された雑音参照信号に含まれる目的音の信号成分を示す信号を生成するとともに、前記判定部によって前記レベル比が所定の値よりも大きいと判定された場合のみ、フィルタ係数の学習を行う適応フィルタ部と、
前記雑音参照信号から、前記適応フィルタ部によって生成された、前記雑音参照信号に含まれる目的音の信号成分を示す信号を減算する減算部と、
前記主信号と、前記減算部による減算後の雑音参照信号とを用いて、主信号に含まれる雑音の信号成分を抑圧する雑音抑圧部と、
前記雑音抑圧部によって雑音信号成分が抑圧された主信号を再生する再生部とを備え、
前記雑音抑圧部は、前記主信号と前記減算部による減算後の雑音参照信号とに基づいて、前記主信号から目的音の信号以外の信号成分を抑圧するための雑音抑圧フィルタのフィルタ係数を算出する雑音抑圧フィルタ係数算出部と、
前記雑音抑圧フィルタ係数算出部によって算出されたフィルタ係数を反映して、前記主信号に対してフィルタリングを行う時変係数フィルタ部とを含む、音声再生装置。 - 前記音声記録部に記録されている音声信号に関連する映像信号を記録する映像記録部と、
前記映像記録部に記録されている映像信号を再生する映像再生部と、
音を強調すべき方向の入力をユーザから受け付ける方向受付部とをさらに備え、
前記信号生成部は、前記方向受付部によって受け付けられた方向を目的音方向として主信号および雑音参照信号を生成する、請求項14に記載の音声再生装置。
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