[go: up one dir, main page]

JP3489587B2 - Adaptive noise reduction device - Google Patents

Adaptive noise reduction device

Info

Publication number
JP3489587B2
JP3489587B2 JP28549092A JP28549092A JP3489587B2 JP 3489587 B2 JP3489587 B2 JP 3489587B2 JP 28549092 A JP28549092 A JP 28549092A JP 28549092 A JP28549092 A JP 28549092A JP 3489587 B2 JP3489587 B2 JP 3489587B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
audio signal
adaptive filter
delay
input audio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP28549092A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06118967A (en
Inventor
薫 行徳
徹 佐々木
仁 大久保
崇行 水内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP28549092A priority Critical patent/JP3489587B2/en
Publication of JPH06118967A publication Critical patent/JPH06118967A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3489587B2 publication Critical patent/JP3489587B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、適応処理を用いた雑
音低減装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a noise reduction device using adaptive processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、適応型雑音低減装置として、図6
に示すような回路が知られている。図6において、1は
主要入力端子、2は参照入力端子であって、主要入力端
子1を通じて入力された信号は遅延回路3を介して合成
回路4に供給される。また、参照入力端子2を通じて入
力された信号は、適応フィルタ回路5を介して合成回路
4に供給され、遅延回路3からの信号から減算される。
この合成回路4の出力は、適応フィルタ回路5に帰還さ
れると共に、出力端子6に導出される。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an adaptive noise reduction apparatus, FIG.
A circuit as shown in is known. In FIG. 6, 1 is a main input terminal, 2 is a reference input terminal, and the signal input through the main input terminal 1 is supplied to the combining circuit 4 via the delay circuit 3. Further, the signal input through the reference input terminal 2 is supplied to the combining circuit 4 through the adaptive filter circuit 5 and subtracted from the signal from the delay circuit 3.
The output of the synthesis circuit 4 is fed back to the adaptive filter circuit 5 and is also led to the output terminal 6.

【0003】この雑音低減装置においては、主要入力端
子1には、希望信号sと、これとは無相関の不要音声信
号(雑音)n0 とが加算されたものが入力される。一
方、参照入力端子2には、雑音n1 が入力される。この
参照入力の雑音n1は、希望信号sとは無相関である
が、雑音n0 とは相関があるようにされている。
In this noise reduction apparatus, a main input terminal 1 is supplied with a desired signal s and an unnecessary voice signal (noise) n0 uncorrelated with the desired signal s. On the other hand, noise n1 is input to the reference input terminal 2. The noise n1 of the reference input has no correlation with the desired signal s, but has a correlation with the noise n0.

【0004】適応フィルタ回路5は、参照入力雑音n1
を処理して、雑音n0 に近似する信号yを出力する。こ
の適応フィルタ回路5の出力信号yとして、雑音n0 と
逆相、等振幅の信号を得るようにすることもできる。遅
延回路3は、適応フィルタ回路5での処理時間を考慮し
て、減算処理する信号の時間合わせをするためのもので
ある。この遅延回路3は、場合によっては設けなくても
よい。
The adaptive filter circuit 5 has a reference input noise n1.
To output a signal y that approximates noise n0. As the output signal y of the adaptive filter circuit 5, a signal having a phase opposite to that of the noise n0 and an equal amplitude can be obtained. The delay circuit 3 is for adjusting the time of the signals to be subtracted in consideration of the processing time in the adaptive filter circuit 5. The delay circuit 3 may not be provided in some cases.

【0005】適応フィルタ回路5における適応のアルゴ
リズムは、合成回路4の出力である減算出力(残差出
力)eを最小にするように働く。すなわち、今、s,n
0 ,n1 ,yが統計的に定常であり、平均値が0である
と仮定すると残差出力eは、 e=s+n0 −y となる。これを二乗したものの期待値は、sがn0 と、
また、yと無相関であるから、 E[e2 ]=E[s2 ]+E[(n0 −y)2 ] +2E[s(n0 −y)] =E[s2 ]+E[(n0 −y)2 ] となる。適応フィルタ回路5が収束するものとすれば、
適応フィルタ回路5は、E[e2 ]が最小になるように
調整される。このとき、E[s2 ]は影響を受けないの
で、 Emin [e2 ]=E[s2 ]+Emin [(n0 −
y)2 ] となる。
The adaptive algorithm in the adaptive filter circuit 5 works so as to minimize the subtraction output (residual output) e which is the output of the synthesis circuit 4. That is, now s, n
Assuming that 0, n1 and y are statistically stationary and the average value is 0, the residual output e is e = s + n0-y. The expected value of the square of this is that s is n0,
Also, because it is y uncorrelated, E [e 2] = E [s 2] + E [(n0 -y) 2] + 2E [s (n0 -y)] = E [s 2] + E [(n0 - y) 2 ]. Assuming that the adaptive filter circuit 5 converges,
The adaptive filter circuit 5 is adjusted so that E [e 2 ] is minimized. At this time, since E [s 2 ] is not affected, Emin [e 2 ] = E [s 2 ] + Emin [(n 0 −
y) 2 ].

【0006】すなわち、E[e2 ]が最小化されること
によってE[(n0 −y)2 ]が最小化され、適応フィ
ルタ回路5の出力yは、雑音n0 の推定量になる。そし
て、合成回路4からの出力の期待値は、希望信号sのみ
となる。すなわち、適応フィルタ回路5を調整して全出
力パワーを最小化することは、減算出力eが、希望音声
信号sの最小二乗推定値になることに等しい。
Namely, E [(n0 -y) 2 ] is minimized by E [e 2] is minimized, the output y of the adaptive filter circuit 5 will estimate the noise n0. The expected value of the output from the synthesis circuit 4 is only the desired signal s. That is, adjusting the adaptive filter circuit 5 to minimize the total output power is equivalent to the subtraction output e becoming the least-squares estimated value of the desired speech signal s.

【0007】出力eは、一般に、信号sに多少の雑音が
残ったものになるが、出力雑音はn−yで与えられるか
らE[(n−y)2 ]を最小化することは、出力の信号
対雑音比を最大化することに等しい。
The output e is generally the signal s with some noise remaining, but since the output noise is given by n−y, minimizing E [(n−y) 2 ] is Is equivalent to maximizing the signal-to-noise ratio of.

【0008】合成回路4が音響合成手段となる場合もあ
る。すなわち、適応フィルタ回路5で、雑音と逆相、等
振幅の雑音打ち消し音声信号−yを形成し、これをスピ
ーカなどに供給して、主要音声に音響的に加算して雑音
を低減する構成とする。この場合の残差eは、残差検出
用マイクロホンで収音することとなる。
In some cases, the synthesis circuit 4 serves as a sound synthesis means. That is, the adaptive filter circuit 5 forms a noise canceling voice signal -y having a phase opposite to that of noise and an equal amplitude, and supplies this to a speaker or the like to acoustically add to the main voice to reduce noise. To do. The residual e in this case will be picked up by the residual detection microphone.

【0009】なお、適応フィルタ回路5はアナログ信号
処理回路で実現する場合とデジタル信号処理回路で実現
する場合の、いずれでも可能である。適応フィルタ回路
5を、デジタルフィルタを用いて実現した場合の例を図
7に示す。この例では、適応のアルゴリズムとして、い
わゆるLMS(Least Mean Squares;最小平均二乗)法
を使用する。
The adaptive filter circuit 5 can be realized by either an analog signal processing circuit or a digital signal processing circuit. FIG. 7 shows an example in which the adaptive filter circuit 5 is realized by using a digital filter. In this example, the so-called LMS (Least Mean Squares) method is used as an adaptive algorithm.

【0010】図7に示すように、この例では、適応フィ
ルタ回路5は、デジタルフィルタとしてFIRフィルタ
300を使用する。すなわち、適応フィルタ回路5は、
それぞれ単位サンプリング時間の遅延時間τ(Z-1)を
有する複数個の遅延回路DL1,DL2,……DLm
(mは正の整数)と、入力雑音n1 及び各遅延回路DL
1,DL2,……DLmの出力信号と加重係数との掛け
算を行う加重回路(係数乗算器)MX0,MX1,MX
2,……MXmと、加重回路MX0〜MXmの出力を加
算する加算回路310を備える。加算回路310の出力
はyである。
[0010] As shown in FIG. 7, in this example, adaptive Fi
The filter circuit 5 uses the FIR filter 300 as a digital filter . That is, the adaptive filter circuit 5
A plurality of delay circuits DL1, DL2, ... DLm each having a delay time τ (Z −1 ) of a unit sampling time
(M is a positive integer), input noise n1 and each delay circuit DL
1, DL2, ... Weighting circuits (coefficient multipliers) MX0, MX1, MX for multiplying the output signal of DLm and the weighting coefficient
2, ... MXm, and an adder circuit 310 for adding the outputs of the weighting circuits MX0 to MXm. The output of the adder circuit 310 is y.

【0011】加重回路MX0〜MXmに供給する加重係
数は、例えばマイクロコンピュータからなるLMS演算
回路320で、合成回路4からの残差信号eと参照入力
とに基づいて形成される。このLMS演算回路320で
実行されるアルゴリズムは、次のようになる。
The weighting coefficients supplied to the weighting circuits MX0 to MXm are formed by the LMS arithmetic circuit 320, which is, for example, a microcomputer, based on the residual signal e from the synthesizing circuit 4 and the reference input. The algorithm executed by the LMS arithmetic circuit 320 is as follows.

【0012】今、時刻k における参照入力ベクトルXk
を、図7にも示すように、 Xk =[x0k1k2k ・・・xmkT とし、出力をyk 、加重係数をwjk(j=0,1,2,…m )と
すると、入出力の関係は、次の数1に示すように、
Now, the reference input vector X k at time k
As shown in FIG. 7, X k = [x 0k x 1k x 2k ... x mk ] T , the output is y k , and the weighting coefficient is w jk (j = 0,1,2, ... m). ), The input / output relationship is as shown in the following Equation 1.

【0013】[0013]

【数1】 となる。[Equation 1] Becomes

【0014】そして、時刻k における加重ベクトルWk
を、 Wk =[w0k1k2k ・・・wmkT と定義すれば、入出力関係は、 yk =Xk T ・Wk … (1) で与えられる。希望の応答をdk とすれば、出力との誤
差ek は次のように表される。 ek =dk −yk =dk −Xk T ・Wk … (2) LMS法では、加重ベクトルの更新を、 Wk+1 =Wk +2μ・ek ・Xk … (3) なる式により行っていく。加重係数の初期値は、一定値
あるいはランダムな値に設定される。μは適応の速度と
安定性を決める利得因子(ステップゲイン)である。
Then, the weight vector W k at time k
The, if defined as W k = [w 0k w 1k w 2k ··· w mk] T, the input-output relationship is given by y k = X k T · W k ... (1). If the desired response is d k , the error e k from the output is expressed as follows. e k = d k −y k = d k −X k T · W k (2) In the LMS method, the weight vector is updated by W k + 1 = W k +2 μ · e k · X k (3) I will go by the formula. The initial value of the weighting coefficient is set to a constant value or a random value. μ is a gain factor (step gain) that determines the speed and stability of adaptation.

【0015】上記式(3)において、ある時点k での係
数ベクトルWk を修正するベクトルが、式(3)の右辺
の第2項であるが、利得因子μと瞬時誤差ek とはスカ
ラー値で、ともに修正値を直接左右する。同じく参照入
力ベクトルXk も積の形で働くので、これも修正値を左
右する。平均的な収束の時定数τa は、 τa =(n+1)/4μ・trE〔Xi j T 〕 で表される。ここで、n+1は参照入力ベクトルの次数
nはFIRフィルタのタップ数に対応)、trE〔Xi
j T 〕は参照入力の平均パワーである。つまり、FI
Rフィルタのタップ数が大きいほど収束速度は遅くな
り、利得因子μが大きいほど収束速度が速くなる。
In the above formula (3), a vector for modifying the coefficient vector W k at a certain time k, is a second term of the right side of the equation (3), a scalar gain factor μ and instantaneous error e k Both directly affect the modified value. Similarly, since the reference input vector X k also works in the form of a product, this also affects the correction value. The average convergence time constant τ a is represented by τ a = (n + 1) / 4 μ · trE [X i X j T ]. Here, n + 1 is the order of the reference input vector ( n corresponds to the number of taps of the FIR filter), trE [X i
X j T ] is the average power of the reference input. That is, FI
The larger the number of taps of the R filter, the slower the convergence speed, and the larger the gain factor μ, the faster the convergence speed.

【0016】定常的な信号の場合、収束速度が速いと最
終的な残留雑音レベルが大きく、逆に収束が緩慢である
と最終的な雑音レベルが小さくなる。しかし、対象とす
る信号が音声のように変動する場合には、収束しきる前
にその性質が変化してしまうため、ある程度収束速度が
速い方がキャンセル量が大きくなる。
In the case of a stationary signal, the final residual noise level is large when the convergence speed is fast, and conversely the final noise level is small when the convergence is slow. However, when the target signal fluctuates like a voice, its properties change before it completely converges. Therefore, the amount of cancellation increases as the convergence speed increases to some extent.

【0017】利得因子μの値は、適応フィルタ回路5の
出力yが雑音n0 を打ち消すものに近づき、装置の出力
が希望信号sと同等のものになるように収束するために
は、次の条件を満足する必要がある。 0<μ<(信号の電力)/(FIRフィルタのタップ数+1)…(4) μが、式(4)の範囲より大きくなると、適応フィルタ
回路5の出力yは発散してしまい、装置の出力として大
きな雑音を発する。
The value of the gain factor μ approaches the one where the output y of the adaptive filter circuit 5 cancels the noise n0 and converges so that the output of the device becomes equivalent to the desired signal s. Need to be satisfied. When 0 <μ <(power of signal) / (number of taps of FIR filter + 1) (4) μ is larger than the range of Expression (4), the output y of the adaptive filter circuit 5 diverges, and It makes a lot of noise as an output.

【0018】従来、利得因子μの値は、処理後の信号の
品位に直接に影響する適応フィルタのタップ数と、参照
入力信号の大きさ(電力)とを勘案して、上記の式
(4)を満足して適応フィルタ回路5が正常に動作する
(収束する)ように、一定の値に定められている。
Conventionally, the value of the gain factor μ takes into consideration the number of taps of the adaptive filter, which directly affects the quality of the processed signal, and the magnitude (power) of the reference input signal, and is given by the above equation (4). ) Is satisfied so that the adaptive filter circuit 5 operates normally (converges), and is set to a constant value.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した適
応雑音低減システムは、対象の信号が、定常的な信号で
あって、かつ、白色雑音のような信号である場合には、
本来望まれているシステム出力を得ることができる。し
かしながら、人声などのような、非定常であって、か
つ、有色の音声信号の場合には、望ましいシステム出力
が得られない場合が生じることがある。
In the adaptive noise reduction system described above, when the signal of interest is a stationary signal and a signal such as white noise,
The desired system output can be obtained. However, in the case of a non-stationary and colored audio signal such as a human voice, the desired system output may not be obtained in some cases.

【0020】例えば、前述したLMS法や学習同定法な
どの適応アルゴリズムを用いて、人声音声に対する雑音
の残差出力パワーが最小化するように適応動作させた場
合、人声音声は、パワーが周波数の低域に片寄っている
ために、適応フィルタは、適応動作によってローパスフ
ィルタの特性を持つ移動平均型フィルタを構成してしま
うことがあることが判明した。
For example, when the adaptive operation is performed by using the adaptive algorithm such as the LMS method or the learning identification method described above so as to minimize the residual output power of the noise with respect to the human voice, the human voice has the power. It was found that the adaptive filter sometimes constitutes a moving average type filter having the characteristics of a low-pass filter due to the adaptive operation because it is biased to the low frequency band.

【0021】すなわち、今、例えば、主要・参照の両入
力を、マイクロホンからの音声とすると、これら主要入
力用マイクロホン及び参照入力用マイクロホンには、音
源から信号が入射されるが、時刻tの主要入力中の雑音
成分nと同等の成分が参照入力には、時刻t+Dに入射
されているとする。
That is, for example, assuming that both the main input and the reference input are voices from the microphones, a signal from a sound source is incident on the main input microphone and the reference input microphone. A component equivalent to the noise component n in the input is assumed to be incident on the reference input at time t + D.

【0022】そして、このとき、タップ数と主要入力に
対する遅延を適当に設定し、システムを適応動作させ
る。例えば、雑音となる人間の音声が参照入力の2倍の
レベルで、参照入力と同時刻に主要入力に入射した場合
(D=0)に、適応フィルタのタップ数を2(次数は
3)、遅延回路3の遅延量をτの1倍、加重係数の初期
値はすべて0に設定し、適応動作させた様子を図8に示
す。図8A、図8B、図8Cは加重係数w0k、w1k、w
2kに相当する。なお、この場合、減算回路4入力端に
おいて、主要入力中と参照入力中の低減対象信号の遅延
量はτであるから、本来的には適応フィルタ回路5で
は、遅延回路DL1の出力である2番目のタップに対す
る加重係数w1kが他の加重係数に比較して大きい状態と
なるはずである。
Then, at this time, the number of taps and the delay with respect to the main input are appropriately set to operate the system adaptively. For example, when the human voice that becomes noise has a level twice that of the reference input and is incident on the main input at the same time as the reference input (D = 0), the number of taps of the adaptive filter is 2 (the order is 3), FIG. 8 shows a state in which the delay amount of the delay circuit 3 is set to 1 times τ and the initial values of the weighting coefficients are all set to 0 and the adaptive operation is performed. 8A, 8B, and 8C show weighting factors w 0k , w 1k , and w.
Equivalent to 2k . In this case, at the input terminal of the subtraction circuit 4, since the delay amount of the reduction target signal during the main input and the reference input is τ, the adaptive filter circuit 5 is essentially the output of the delay circuit DL1. The weighting coefficient w 1k for the second tap should be in a larger state than the other weighting coefficients.

【0023】しかしながら、図に示すように、この場
合には、係数w0k〜w2kは、すべてほぼ同じ係数値を取
っており、この場合のFIRフィルタは時間的に加算平
(移動平均)を取っており、ローパスフィルタと同等
の効果を持つ。
However, as shown in FIG. 8 , in this case, the coefficients w 0k to w 2k all have substantially the same coefficient value, and the FIR filter in this case temporally adds and averages (moving average). Has the same effect as a low pass filter.

【0024】このようになると、適応雑音低減システム
においては、低域に片寄って低減処理がおこなわれてし
まうため、システム出力としては、完全に不要信号をキ
ャンセルできずに、残差出力に高域が残って、人声の音
色に悪影響を与えてしまうのである。
In such a case, in the adaptive noise reduction system, the reduction processing is carried out in the low frequency range, so that the system output cannot completely cancel the unnecessary signal and the residual output has a high frequency range. Remains, which adversely affects the timbre of the human voice.

【0025】システム出力として望ましい低減出力が得
られない他の例を上げる。すなわち、低減対象の信号が
様々なパスを経て、主要入力、参照入力に、それぞれ供
給される場合、適応動作により構成されたフィルタは、
前述の通り、誤差パワーを最小化するように構成され
る。このため、パワーの大きな信号の低減量は大きく、
小さいパワーの信号の低減量が小さくなるものである。
Another example will be given in which the desired reduced output cannot be obtained as the system output. That is, when the signal to be reduced is supplied to the main input and the reference input through various paths, respectively, the filter configured by the adaptive operation is
As mentioned above, it is configured to minimize error power. Therefore, the reduction amount of a signal with large power is large,
The reduction amount of a signal having a small power is small.

【0026】この発明は、以上の欠点を克服できる適応
型雑音低減装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide an adaptive noise reduction device that can overcome the above drawbacks.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明による雑音低減装置は、主要入力音声信号
が入力される主要入力端子と、前記主要入力音声信号中
の低減対象信号と相関がある参照入力音声信号が入力さ
れる参照入力端子と、単位遅延時間の遅延回路が複数個
直列に接続されてなる遅延手段と、この遅延手段の各タ
ップからの信号と加重係数とを掛け合わせる複数個の
数乗算器と、各係数乗算器の出力を加算する加算手段と
を備え、前記参照入力端子からの参照入力音声信号が供
給されて、前記主要入力音声信号中の低減対象信号に近
似する信号を出力する適応フィルタ手段と、この適応フ
ィルタ手段の出力信号を主要入力音声信号から減算処理
する合成手段と、この合成手段の出力パワーが最小化さ
れるように上記適応フィルタ手段を調整する手段とを備
え、少なくとも、前記主要入力音声信号中の低減対象信
号と、前記参照入力音声信号中の低減対象信号との間の
遅延時間差に相当する前記適応フィルタ手段の前記遅延
手段のタップにおける加重係数を、他のタップにおける
加重係数に対して相対的に大きめに設定するようにした
適応型雑音低減装置。
In order to solve the above-mentioned problems, a noise reduction device according to the present invention has a correlation between a main input terminal to which a main input audio signal is input and a signal to be reduced in the main input audio signal. Reference input terminal to which a certain reference input audio signal is input, and multiple delay circuits with unit delay time
Delay means connected in series, a plurality of coefficient multipliers for multiplying a signal from each tap of the delay means by a weighting coefficient, and an addition means for adding the outputs of the coefficient multipliers And an adaptive filter unit that is supplied with a reference input audio signal from the reference input terminal and outputs a signal approximate to a reduction target signal in the main input audio signal, and an adaptive filter unit of the adaptive filter unit. A synthesis means for subtracting the output signal from the main input speech signal and a means for adjusting the adaptive filter means so that the output power of the synthesis means is minimized, and at least the reduction in the main input speech signal. said delay of said adaptive filter means corresponding to the delay time difference between the target signal, the reduction target signal in the reference input speech signal
An adaptive noise reduction device configured to set a weighting coefficient at a tap of the means relatively large with respect to a weighting coefficient at another tap.

【0028】[0028]

【作用】上記のこの発明の構成によれば、適応フィルタ
手段は、低減対象音声が、本来的に低減されるような加
重係数に、初期的に設定される。このため、人声音声の
ような非定常信号で、有色の音声信号であっても、適応
フィルタが移動平均型フィルタの構成となることが避け
られ、また、信号パワーの大小に影響されないシステム
出力が得られる。
According to the above configuration of the present invention, the adaptive filter means is initially set to the weighting coefficient with which the speech to be reduced is originally reduced. Therefore, even if the signal is a non-stationary signal such as a human voice and is a colored voice signal, it is possible to avoid the adaptive filter from having a moving average filter configuration, and the system output is not affected by the magnitude of the signal power. Is obtained.

【0029】[0029]

【実施例】以下、図1〜図5を参照しながら、この発明
による適応型雑音低減装置の一実施例について説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the adaptive noise reduction device according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0030】図1において、11は希望音声を収音する
ための主要入力用マイクロホン、21は雑音として除去
したい方向の不要音声や周囲騒音を収音するための参照
入力用マイクロホンである。この例は、希望音声の到来
方向は、主として、図において矢印ARで示すよう
に、図上、上方から下方に向かう方向(以下正面方向と
いう)であり、この方向と逆方向(以下背面方向とい
う)からの音声を雑音として収音しないようにする装置
を実現する例である。
In FIG. 1, 11 is a main input microphone for picking up a desired voice, and 21 is a reference input microphone for picking up unwanted voice or ambient noise in a direction to be removed as noise. This example, the arrival direction of desired sound is mainly, as indicated by an arrow AR in FIG. 3, the diagram is a direction from the top to the bottom (hereinafter referred to a front direction), the rear direction the direction opposite to the direction (hereinafter It is an example of realizing a device that does not pick up the voice from () as noise.

【0031】この例の場合には、主要入力用マイクロホ
ン11は、図に示すような無指向性のマイクロホンで
構成される。一方、参照入力用マイクロホン21は、図
に示すように、希望音声到来方向に感度が低く、背面
方向に感度が高い単一指向性のマイクロホンで構成され
る。
[0031] In this example, the main input microphone 11 is composed of a nondirectional microphone, as shown in FIG. On the other hand, the reference input microphone 21 is
As shown in FIG. 3 , the microphone is a unidirectional microphone having low sensitivity in the desired voice arrival direction and high sensitivity in the rear direction.

【0032】また、この例の場合においては、これらマ
イクロホン11、21は、矢印ARの方向に沿って並べ
られ、その間の距離dは後述する適応フィルタ回路の単
位遅延時間τの間に音声が伝播される距離(d=cτ)
に等しく選定されている。
Further, in the case of this example, these microphones 11 and 21 are arranged in the direction of the arrow AR, and the distance d between them is such that the sound propagates during the unit delay time τ of the adaptive filter circuit described later. Distance (d = cτ)
Equal to.

【0033】そして、主要入力用マイクロホン11によ
り収音され、電気信号に変換されて得られた音声信号
は、増幅器12を介してA−D変換器13に供給され
て、デジタル信号に変換され、減算回路14に供給され
る。また、参照入力用マイクロホン21により収音さ
れ、電気信号に変換されて得られた音声信号は、増幅器
22を介してA−D変換器23に供給されて、デジタル
信号に変換されて、適応フィルタ回路24に供給され
る。
The voice signal picked up by the main input microphone 11 and converted into an electric signal is supplied to the AD converter 13 via the amplifier 12 and converted into a digital signal. It is supplied to the subtraction circuit 14. Further, the sound signal picked up by the reference input microphone 21 and converted into an electric signal is supplied to the A / D converter 23 via the amplifier 22, is converted into a digital signal, and is adaptively filtered. It is supplied to the circuit 24.

【0034】この実施例では、適応フィルタ回路24
は、図2に示すように構成されている。すなわち、適応
フィルタ回路24は、単位遅延時間τの2個の遅延回路
241,242と、3個の加重回路243,244,2
45と、加算回路246とからなる3次のFIRフィル
タ240と、このFIRフィルタ240の加重回路24
3,244,245に供給する加重係数を出力するLM
S演算回路247から構成される。この適応フィルタ回
路24は、マイクロコンピュータを備えるDSP(デジ
タルシグナルプロセッサ)により構成することができ
る。そして、A−D変換器23からのデジタル信号は、
演算回路247に供給されると共に、FIRフィルタ2
40を介して減算回路14に供給される。
In this embodiment, the adaptive filter circuit 24
Is it consists as shown in FIG. That is, the adaptive filter circuit 24 includes two delay circuits 241, 242 having a unit delay time τ and three weighting circuits 243, 244, 2
45 and a third-order FIR filter 240 including an adding circuit 246, and a weighting circuit 24 of the FIR filter 240.
LM which outputs the weighting coefficient supplied to 3,244,245
It is composed of an S arithmetic circuit 247. The adaptive filter circuit 24 can be configured by a DSP (digital signal processor) including a microcomputer. Then, the digital signal from the A-D converter 23 is
The FIR filter 2 is supplied to the arithmetic circuit 247 and
It is supplied to the subtraction circuit 14 via 40.

【0035】減算回路14の出力信号は、演算回路24
7に帰還されると共に、D−A変換器15によりアナロ
グ信号に戻され、出力端子16に導出される。なお、D
−A変換器15を省いて、減算回路14の出力信号をデ
ジタル信号のままで出力端子16に導出するようにして
もよい。
The output signal of the subtraction circuit 14 is the arithmetic circuit 24.
The analog signal is returned to the analog signal by the D / A converter 15 and is led to the output terminal 16. In addition, D
The -A converter 15 may be omitted, and the output signal of the subtraction circuit 14 may be output to the output terminal 16 as a digital signal.

【0036】この場合、適応フィルタ回路24のLMS
演算回路247からの加重係数w0k、w1k、w2kは、次
の演算式から求められる。 w0k+1=w0k+2μ0 ・ek ・x0k …(5) w1k+1=w1k+2μ1 ・ek ・x1k …(6) w2k+1=w2k+2μ2 ・ek ・x2k …(7) そして、この例では、この(5)、(6)、(7)式に
おける各加重係数の初期値w00、w10、w20のうち、減
算回路14の入力端における主要入力中の低減対象信号
と参照入力中の低減対象信号との遅延時間差に相当する
タップ位置の加重係数(この例では、矢印ARとは逆方
向からの低減対象信号は、主要入力用マイクロホン11
には、距離dの分だけ、すなわちτだけ、参照入力用マ
イクロホン21よりも遅延して収音されるので加重係数
1k)の初期値w10が他の加重係数の初期値よりも大き
く設定される。これは、適応フィルタは、時間的には、
減算回路14の入力端における主要入力中の低減対象信
号と参照入力中の低減対象信号との間に遅延時間差が生
じないように働くもので、前記遅延時間差に相当する遅
延のタップ位置の係数を他の係数より優先して扱う必要
があるという考えから定めたものである。
In this case, the LMS of the adaptive filter circuit 24
The weighting factors w 0k , w 1k , w 2k from the arithmetic circuit 247 are obtained from the following arithmetic expressions. w 0k + 1 = w 0k + 2μ 0 · e k · x 0k (5) w 1k + 1 = w 1k +2 μ 1 · e k · x 1k (6) w 2k + 1 = w 2k +2 μ 2 · e k X 2k (7) Then, in this example, among the initial values w 00 , w 10 and w 20 of the weighting coefficients in the equations (5), (6) and (7), the input terminal of the subtraction circuit 14 At the tap position corresponding to the delay time difference between the reduction target signal in the main input and the reduction target signal in the reference input (in this example, the reduction target signal from the direction opposite to the arrow AR is the main input microphone). 11
, The sound is delayed by the distance d, that is, τ, than the reference input microphone 21. Therefore, the initial value w 10 of the weighting coefficient w 1k ) is set larger than the initial values of the other weighting coefficients. To be done. This is because the adaptive filter is
The subtraction circuit 14 works so as not to cause a delay time difference between the reduction target signal in the main input and the reduction target signal in the reference input at the input end of the subtraction circuit 14, and a coefficient of the tap position of the delay corresponding to the delay time difference is set. It was decided based on the idea that it should be treated with priority over other coefficients.

【0037】このように構成して、適応システムを動作
させたときの3つの加重係数w0k、w1k、w2kの時間変
化は、図4A、B、Cに示すようになった。
The time- dependent changes of the three weighting factors w 0k , w 1k and w 2k when the adaptive system having the above-mentioned configuration is operated are as shown in FIGS. 4A, 4B and 4C.

【0038】この場合には、矢印ARとは逆方向からの
低減対象信号は、主要入力用マイクロホン11には、参
照入力用マイクロホン21よりもτだけ遅延して収音さ
れるので、適応フィルタ回路としては、2番目のタッ
プ、すなわち遅延回路241の出力x1kに対する加重係
数w1kが他の加重係数よりも大きい状態が望ましい動作
状態であり、図4は、その動作状態になっていることが
分かる。
In this case, the signal to be reduced from the direction opposite to the arrow AR is picked up by the main input microphone 11 with a delay of τ from the reference input microphone 21, and therefore the adaptive filter circuit. as the second tap, that is, the operating state weighting coefficient w 1k is preferably larger state than the other weighting factors for the output x 1k of the delay circuit 241, FIG. 4, that has in its operating state I understand.

【0039】こうして、この発明によれば、適応フィル
タが従来のようなローパスフィルタの特性を示すことな
く、目的とする低減対象信号を、十分に低減することが
できる。因みに、図8で示した従来例における低減度
は、−19dBであったのに対し、この例の場合の低減
度としては、−22dB〜−23dBが得られた。
Thus, according to the present invention, the target reduction target signal can be sufficiently reduced without the adaptive filter exhibiting the characteristics of the conventional low-pass filter. Incidentally, the reduction degree in the conventional example shown in FIG. 8 was −19 dB, whereas the reduction degree in this example was −22 dB to −23 dB.

【0040】以上の例では、加重係数w1kの初期値を他
の加重係数に比べて大きく設定したが、要は、この加重
係数 1kと他の加重係数との相対的な問題であるので、
この加重係数 1kを大きくする代わりに、他の加重係数
を、この加重係数 1kよりも小さくするようにしても同
様の効果が得られる。
In the above example, the initial value of the weighting coefficient w 1k is set to be larger than the other weighting coefficients, but the point is that this weighting coefficient w 1k is a relative problem with other weighting coefficients. ,
Instead of increasing the weighting factor w 1k, other weighting factors, the same effect can be obtained so as to be smaller than the weighting factor w 1k.

【0041】また、加重係数の初期値を制御する代わり
に、各加重係数の更新式(5)、(6)、(7)におけ
る各ステップゲインμ0 、μ1 、μ2 の値を制御するよ
うにしてもよい。
Further, instead of controlling the initial value of the weighting coefficient, the value of each step gain μ0, μ1, μ2 in the updating equations (5), (6), (7) of each weighting coefficient is controlled. Good.

【0042】すなわち、主要入力中の低減対象信号と参
照入力中の低減対象信号との遅延時間差に相当する遅延
のタップ位置の係数を他の係数より優先して扱う必要が
あるという考えから、係数w1kのステップゲインμ1 の
値を、他のステップゲインμ0 、μ2 よりも大きく設定
する。
That is, from the idea that the coefficient of the tap position of the delay corresponding to the delay time difference between the reduction target signal in the main input and the reduction target signal in the reference input needs to be treated with priority over other coefficients. The value of the step gain μ1 of w 1k is set to be larger than the other step gains μ0 and μ2.

【0043】このように構成して、適応システムを動作
させたときの3つの加重係数の時間変化は、図5に示す
ようになった。この例の場合にも、適応フィルタ回路と
しては、2番目のタップ、すなわち遅延回路241の出
力x1kに対する加重係数w1kが他の加重係数よりも常に
大きい状態となっており、望ましい動作状態になってい
る。よって、減算回路14において、主要入力から低減
対象信号が差し引かれた後の誤差は少なくなるものであ
る。
FIG. 5 shows the changes over time of the three weighting factors when the adaptive system having such a configuration is operated. Also in the case of this example, in the adaptive filter circuit, the weighting factor w 1k for the second tap, that is, the output x 1k of the delay circuit 241 is always larger than the other weighting factors, and the desired operating state is obtained. Has become. Therefore, in the subtraction circuit 14, the error after the reduction target signal is subtracted from the main input is reduced.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、主要入力信号中の低減対象信号と、参照入力中の低
減対象信号との遅延時間差に応じた適応フィルタ手段の
遅延出力に対する加重係数の初期値あるいは、ステップ
ゲインを他のタップのそれらに比較して大きく設定する
ようにすることにより、人声音声のような非定常信号で
あって、かつ有色である場合にも、主要入力中の目的と
する低減対象信号を適切に低減することができる。
As described above, according to the present invention, the adaptive filter means according to the delay time difference between the reduction target signal in the main input signal and the reduction target signal in the reference input is provided.
By setting the initial value of the weighting coefficient for the delayed output or the step gain to be larger than those of other taps, it is possible to obtain a non-stationary signal such as a human voice and when it is colored. Also, the target reduction target signal in the main input can be appropriately reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明による適応型雑音低減装置の一実施例
の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an adaptive noise reduction device according to the present invention.

【図2】この発明の一実施例に使用する適応フィルタ回
路の一例の回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of an example of an adaptive filter circuit used in an embodiment of the present invention.

【図3】第1及び第2のマイクロホンの指向性の一例を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of directivity of first and second microphones.

【図4】この発明の一実施例の動作を説明するための図
である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the embodiment of the present invention.

【図5】この発明の一実施例の動作を説明するための図
である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the embodiment of the present invention.

【図6】適応雑音低減装置の概要を示すブロック図であ
る。
FIG. 6 is a block diagram showing an outline of an adaptive noise reduction device.

【図7】適応フィルタ回路の構成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of an adaptive filter circuit.

【図8】従来の適応型雑音低減装置の動作説明のための
図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of a conventional adaptive noise reduction device.

【符号の説明】 11 主要入力用マイクロホン 21 参照入力用マイクロホン 14 減算回路 24 適応フィルタ回路 241,242 遅延回路 243,244,245 係数乗算器(加重回路) 247 LMS演算回路[Explanation of symbols] 11 Main input microphone 21 Reference input microphone 14 Subtraction circuit 24 Adaptive filter circuit 241,242 delay circuit 243, 244, 245 Coefficient multiplier (weighting circuit) 247 LMS arithmetic circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水内 崇行 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−194914(JP,A) 特開 昭61−194913(JP,A) 特開 平4−174500(JP,A) 特開 平4−216599(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G10L 21/02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Takayuki Mizuuchi 6-735 Kitashinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (56) Reference JP-A-61-194914 (JP, A) JP 61-194913 (JP, A) JP-A-4-174500 (JP, A) JP-A-4-216599 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G10L 21 / 02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 主要入力音声信号が入力される主要入力
端子と、 前記主要入力音声信号中の低減対象信号と相関がある参
照入力音声信号が入力される参照入力端子と、 単位遅延時間の遅延回路が複数個直列に接続されてなる
遅延手段と、この遅延手段の各タップからの信号と加重
係数とを掛け合わせる複数個の係数乗算器と、 各係数乗算器の出力を加算する加算手段とを備え、前記
参照入力端子からの参照入力音声信号が供給されて、前
記主要入力音声信号中の低減対象信号に近似する信号を
出力する適応フィルタ手段と、 この適応フィルタ手段の出力信号を主要入力音声信号か
ら減算処理する合成手段と、 この合成手段の出力パワーが最小化されるように上記適
応フィルタ手段を調整する手段とを備え、 少なくとも、前記主要入力音声信号中の低減対象信号
と、前記参照入力音声信号中の低減対象信号との間の遅
延時間差に相当する前記適応フィルタ手段の前記遅延手
段のタップにおける加重係数を、他のタップにおける加
重係数に対して相対的に大きめに設定するようにした適
応型雑音低減装置。
1. A main input terminal to which a main input audio signal is input, a reference input terminal to which a reference input audio signal having a correlation with a reduction target signal in the main input audio signal is input, and a delay of a unit delay time. A delay means including a plurality of circuits connected in series; a plurality of coefficient multipliers for multiplying a signal from each tap of the delay means by a weighting coefficient; and an adding means for adding the outputs of the coefficient multipliers. An adaptive filter means that is supplied with a reference input audio signal from the reference input terminal and outputs a signal approximate to a reduction target signal in the main input audio signal; and an output signal of the adaptive filter means as a main input. And a means for adjusting the adaptive filter means so as to minimize the output power of the synthesizing means, and at least the main input voice signal. Signal to be reduced and the reduction target signal in the reference input audio signal, the weighting coefficient at the tap of the delay means of the adaptive filter means corresponding to the delay time difference is compared with the weighting coefficient at the other taps. The adaptive noise reduction device is designed to be relatively large.
【請求項2】 主要入力音声信号が入力される主要入力
端子と、 前記主要入力音声信号中の低減対象信号と相関がある参
照入力音声信号が入力される参照入力端子と、 単位遅延時間の遅延回路が複数個直列に接続されてなる
遅延手段と、この遅延手段の各タップからの信号と加重
係数とを掛け合わせる複数個の係数乗算器と、 各係数乗算器の出力を加算する加算手段とを備え、前記
参照入力端子からの参照入力音声信号が供給されて、前
記主要入力音声信号中の低減対象信号に近似する信号を
出力する適応フィルタ手段と、 この適応フィルタ手段の出力信号を主要入力音声信号か
ら減算処理する合成手段と、 この合成手段の出力パワーが最小化されるように上記適
応フィルタ手段を調整する手段とを備え、 少なくとも、前記主要入力音声信号中の低減対象信号
と、前記参照入力音声信号中の低減対象信号との間の遅
延時間差に相当する前記適応フィルタ手段の前記遅延手
段のタップにおける加重係数を更新する際に使用する利
得因子を、他のタップにおける加重係数を更新する際に
使用する利得因子に対して相対的に大きめに設定するよ
うにした適応型雑音低減装置。
2. A main input terminal to which a main input audio signal is input, a reference input terminal to which a reference input audio signal having a correlation with a reduction target signal in the main input audio signal is input, and a delay of a unit delay time. A delay means including a plurality of circuits connected in series; a plurality of coefficient multipliers for multiplying a signal from each tap of the delay means by a weighting coefficient; and an adding means for adding the outputs of the coefficient multipliers. An adaptive filter means that is supplied with a reference input audio signal from the reference input terminal and outputs a signal approximate to a reduction target signal in the main input audio signal; and an output signal of the adaptive filter means as a main input. And a means for adjusting the adaptive filter means so as to minimize the output power of the synthesizing means, and at least the main input voice signal. Signal to be reduced in the reference input audio signal and a gain factor used in updating the weighting factor at the tap of the delay means of the adaptive filter means corresponding to the delay time difference between the reduction target signal in the reference input audio signal. , An adaptive noise reduction device that is set to be relatively large with respect to a gain factor used when updating weighting coefficients in other taps.
【請求項3】 主要入力音声信号が入力される主要入力
端子と、 前記主要入力音声信号中の低減対象信号と相関がある参
照入力音声信号が入力される参照入力端子と、 単位遅延時間の遅延回路が複数個直列に接続されてなる
遅延手段と、この遅延手段の各タップからの信号と加重
係数とを掛け合わせる複数個の係数乗算器と、 各係数乗算器の出力を加算する加算手段とを備え、前記
参照入力端子からの参照入力音声信号が供給されて、前
記主要入力音声信号中の低減対象信号に近似する信号を
出力する適応フィルタ手段と、 この適応フィルタ手段の出力信号を主要入力音声信号か
ら減算処理する合成手段と、 この合成手段の出力パワーが最小化されるように上記適
応フィルタ手段を調整する手段とを備え、 少なくとも、前記主要入力音声信号中の低減対象信号
と、前記参照入力音声信号中の低減対象信号との間の遅
延時間差に相当する前記適応フィルタ手段の前記遅延手
段のタップにおける加重係数の初期値を、他のタップに
おける加重係数の初期値に対して相対的に大きめに設定
するようにした適応型雑音低減装置。
3. A main input terminal to which a main input audio signal is input, a reference input terminal to which a reference input audio signal having a correlation with a reduction target signal in the main input audio signal is input, and a delay of a unit delay time. A delay means including a plurality of circuits connected in series; a plurality of coefficient multipliers for multiplying a signal from each tap of the delay means by a weighting coefficient; and an adding means for adding the outputs of the coefficient multipliers. An adaptive filter means that is supplied with a reference input audio signal from the reference input terminal and outputs a signal approximate to a reduction target signal in the main input audio signal; and an output signal of the adaptive filter means as a main input. And a means for adjusting the adaptive filter means so as to minimize the output power of the synthesizing means, and at least the main input voice signal. Signal to be reduced in the reference input speech signal and the reduction target signal in the reference input audio signal, the initial value of the weighting factor at the tap of the delay means of the adaptive filter means corresponding to the delay time difference is weighted at the other taps. An adaptive noise reduction device in which a coefficient is set relatively large with respect to an initial value.
JP28549092A 1992-09-30 1992-09-30 Adaptive noise reduction device Expired - Fee Related JP3489587B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28549092A JP3489587B2 (en) 1992-09-30 1992-09-30 Adaptive noise reduction device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28549092A JP3489587B2 (en) 1992-09-30 1992-09-30 Adaptive noise reduction device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06118967A JPH06118967A (en) 1994-04-28
JP3489587B2 true JP3489587B2 (en) 2004-01-19

Family

ID=17692202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28549092A Expired - Fee Related JP3489587B2 (en) 1992-09-30 1992-09-30 Adaptive noise reduction device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3489587B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4074656B2 (en) 2005-03-07 2008-04-09 ティーオーエー株式会社 Noise eliminator
WO2007142111A1 (en) * 2006-06-08 2007-12-13 Nec Corporation Noise erasing device and method, and noise erasing program
JP2019020678A (en) * 2017-07-21 2019-02-07 株式会社レイトロン Noise reduction device and voice recognition device
CN108538281A (en) * 2018-04-18 2018-09-14 会听声学科技(北京)有限公司 Noise-reduction method, noise reduction system and earphone

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06118967A (en) 1994-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6917688B2 (en) Adaptive noise cancelling microphone system
US7092529B2 (en) Adaptive control system for noise cancellation
US5917921A (en) Noise reducing microphone apparatus
KR100480789B1 (en) Method and apparatus for adaptive beamforming using feedback structure
JP3402331B2 (en) Noise reduction device
JP3154151B2 (en) Microphone device
JPH066246A (en) Voice communication terminal equipment
JP3489587B2 (en) Adaptive noise reduction device
JP3756828B2 (en) Reverberation elimination method, apparatus for implementing this method, program, and recording medium therefor
JP3381731B2 (en) Noise reduction device
JP3128870B2 (en) Noise reduction device
JPH06292293A (en) Microphone equipment
JP3159229B2 (en) Microphone device
JP3433819B2 (en) Adaptive signal processor
JPH06153289A (en) Voice input output device
JP3250577B2 (en) Adaptive signal processor
JP3297814B2 (en) Adaptive noise reduction type speech input device
JP3301445B2 (en) Voice input device
JP3084883B2 (en) Noise reduction device
JPH06284490A (en) Adaptive noise reduction system and unknown system transfer characteristic identifying method using the same
JPH06276595A (en) Adaptive noise reduction system
JPH05313674A (en) Noise reducing device
JP3189555B2 (en) Microphone device
JPH06269085A (en) Microphone equipment
JP3489589B2 (en) Noise reduction device

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees