JPS62135020A

JPS62135020A - 雑音消去装置

Info

Publication number: JPS62135020A
Application number: JP60275444A
Authority: JP
Inventors: Satoru Taguchi; 哲田口
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-12-06
Filing date: 1985-12-06
Publication date: 1987-06-18
Also published as: CA1259663A; JPH0535930B2; US4723294A

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】〔産業上の利用分野〕本発明は雑音消去装置に関し、特に複数の雑音源からそ
れぞれ異る伝送路金倉して音声信号受音器に混入する環
境雑音としての複数の雑音の消去を図る雑音消去装量に
関する。

〔従来の技術〕

複数の雑音源のそれぞれが発生する雑音の混入を受けつ
つ音声信号を入力する受音器の出力から混入雑音を除去
する最も一般的な手段は、雑音源から音声信号受音器ま
でのそれぞれの雑音伝送路の周波数伝送特性、たとえば
インパル応答や伝達関数等を推定したうえ、雑音のそれ
ぞれをこれら推定周波数伝送特性を介して出力したもの
を線形加算し音声信号受音器の出力から減算することに
よって消去する形式が多用されておシ、多雑音源に対し
ても比較的有効に機能する雑音消去装置として知られて
いる。

し発明が解決しようとする問題点〕しかしながら上述した従来のこの種の雑音消去装置は、
木質的に演算量が膨大化するという問題がある。

すなわち、従来から行なわれている典型的な雑音消去手
段は各雑音源から音声信号受音器までの雑音伝送路の周
波数伝送特性を伺等かの手段で推定し、この周波数伝送
特性を提供する伝達関数をもつフィルタ、通常はトラン
スバーサル型のディジタルフィルタを等価雑音生成フィ
ルタとして構成し、これら等価雑音生成フィルタ金介し
て各雑音源の発する雑音を出力しその出力を線形加算し
たものを複数の雑音源による等価重畳雑音として音声信
号受音器の出力から減じ雑音を相殺する形式で行なわれ
ている。従って等価雑音生成フィルタとして構成するト
ランスバーサルフィルタの係数推定金いかに効率的に実
行するかが処理演算量の膨大化を防止する極め手となっ
ている。

このような等価雑音生成フィルタのフィルタ係数推定は
、たとえば雑音源がひとつの場合では、構成すべきトラ
ンスバーサルフィルタの出力を音声信号受音器出力から
減じｔ雑音消去残留波形の電力を最小化するようなフィ
ルタ係数を、フィルタのタップ数にもとづいて決定され
る行数２列数の逆行列式を解くとか、あるいは最大傾斜
法的手法で探索する等の公知の手法で行なわれ、雑音ふ
が複数の場合にはさらに雑音源相互間の影Ｖｔ−考慮に
入れて複数の等価雑音生成フィルタの係数を決定するこ
とが必要となる。

このような処理演算は、たとえ雑音源がひとつの場合で
も本質的に著しく大きいものとな夛、まして複数の雑音
源を対象とし雑音源相互間の影響まで考慮して実行する
場合には極めて膨大化するという欠点がある。

等価雑音生成フィルタのフィルタ係数推定の別な手段と
して、かなり長い観測時間にわたって雑音消去残留波形
の電力を最小化するようなフィルタ係数を何らかの自動
制御ループ全形成して適応制御を行なって設定する手段
も考えられるが１本質的に観測期間をかなシ長くとる必
要があるため雑音源が１つの場合でも処理レスポンスが
著しく遅れ勝ちとなり、特に時変的雑音に対してはその
追随性の劣化が避けられないという問題がある。

本発明の目的は上述した欠点を除去し、音声信号受音器
と複数の雑音受音器の無音時の出力相互間の相互相関係
数を検策して得られる最大値を補正しつつ等価雑音生成
フィルタのフィルタ係数を推定するという手段を備える
ことによシ、著しくフィルタ推定演算の簡略化ｔ−ａり
た雑音消去装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の装置は、複数の雑音源による環境雑音が存在す
る状態で所望の音声信号を入力する第１の受音器と、主
として前記複数の雑音源のそれぞれを捕音するように配
置した複数の第２０受音器とを有し、前記第２の受音器
による雑音出力をそれぞれ対応する雑音源から前記第１
の受音器までの伝送路とほぼ等価な周波数伝送特性を介
して前記Ｉ！１の受波器の出力から減ずることにより前
記環境雑音を消去する雑音消去装置において無音時にお
ける前記第１の受音器の出力と前記第２の受音器の出力
それぞれとの第１の相互相関係数列ならびに前記第２０
受音器の出力それぞれの自己相関係数列を求めたうえ前
記第１の相互相関係数列の最大値全検索しこの最大値と
前記自己相関係数列とにもとづいて前記周波数伝送特性
を有するフィルタの係数を推定するフィルタ係数推定手
段金偏えて構成される。

〔実施例〕

次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の第１および第２の実施例を併記して示
すブロック図であり、点線で示す部分が第２の実施例に
関連するブロックである。

第１図に示す第１の実施例の構成は、Ｐ個の受音器、受
音器１−１．　１−２．　１−３．　１−４゜・・・・
・・１−Ｐ、単位遅延素子をＬ個縦列接続した遅延回路
２．無音検出器３．相互相関係数算出器４−１２．４−
１３・・・・・・４−ＩＰ、自己相関係数算出器５−２
．５−３．・・・・・・５−Ｐ、係数決定器６゜等価雑
音生成フィルタ？−２，７−３，７−４゜・・・・・・
・・・７−Ｐ、加算器８−１．　８−２．　８−３゜８
−４・・・・・・Ｂ−ｐ等を備えて構成される。

受音器１−１は主として音声信号を入力する受音器であ
り、これには複数の雑音源の発する雑音も混入する。（
Ｐ−１）個の受音器１−２．１−３゜１−４・・・・・
・ｌ−Ｐはそれぞれ主として複数の（Ｐ−１）個の雑音
源の発生する雑音を捕音する。これら複数の雑音源から
受音器１−１までの各雑音伝送路の周波数伝送特性、た
とえばインノ（ルス応答特性が分れば、このインパルス
応答特性を介して出力した雑音を無音時の受音器１−１
の出力から減算することによってその雑音は消去できる
。

このことは無音時の受音器１−１の出力すなわち複数の
雑音源による混入雑音出力はこれら雑音の線形結合の重
畳とほぼ見做しうろことにもとづく。

インパルス応答は、たとえばそのインノくルス応答特性
を示す伝達関数をもつトランスノく−サルフィルタとし
て容易に構成することが可能であり、本実施例でもトラ
ンスパーサルフィルタ形式で所望のインパルス応答會得
ている。

第２図は第１図の実施例における雑音消去の基本的原理
を説明するための雑音消去基本原理説明図である。

入力端子１００−１ｔ−介して音声信号と希望しない雑
音信号とが重畳、加算されて遅延回路２に供給される。

遅延回路２は単位遅延素子をＬ段組台せたもので、入力
端子１００−Ｏｌ”介して受ける入力に対し所定の時間
遅延全付与するものである。この遅延時間は、入力端子
１００−０に雑音を含む音声信号を提供する受音器と、
入力端子１００−１〜１００−Ｐ（Ｐ＝２．３．４・・
・・・・）にそれぞれ雑音を出力する受音器群の相対的
位置関係を勘案して、加算器４０−１での加算が同一の
雑音に対してはほぼ位相金回−として実施しうるように
設定される。

等価雑音生成フィルタ３０−１〜３０−ＰはＰ個の雑音
源のそれぞれと音声信号捕音受音器間の雑音伝送路のイ
ンパルス応答ｂ　１　（ｔ）〜ｈ　１　（ｔ）　ｔ−有
する等価雑音生成フィルタである。これらＰ個の等価雑
音生成フィルタのそれぞれによってＰ個の雑音源のいず
れかの発する雑音を主として受けつつ、加算器４０−１
．４０−２・・・・・・で丁ぺて重畳加算したうえ逆極
性として加算器４０−０で遅延回路２の出力に加算する
、すなわち遅延回路２の出力から減することによって雑
音の消去を行なうことができる。つｔＬ雑音を消去する
には各雑音源から発生する雑音の伝搬路のインパルス応
答ｂ１（ｔ）〜ｈｐ（ｔ）　ｔ″如何して効率的に決定
するかがこの種の雑音消去処理における基本要件となる
。

次に雑音伝送路のインパルス応答を利用する雑音消去処
理の基本的手法について詳述する。

第３図は雑音伝送路の推定インパルス応答を利用した雑
音消去を説明するための雑音消去説明図である。第３図
は、複数の雑音源として２つの雑音源による雑音の消去
上対象とする場合を例としている。

Ｎ１（Ｚ）およびＮｚ（Ｚ）は２変換表示による２つの
雑音源の発する雑音であシ、加算器１２−１は音声信号
８（Ｚ）ｔ−人力する受音器の機能を、また加算器１２
−２と１２−３とはそれぞれ主として雑音Ｎｌ　（Ｚ）
およびＮ　ｚ　（Ｚ）　を捕音する受音器の機能を代表
するものである。

加算器１２−１には音声信号５（Ｚ）のほかに雑音Ｎ１
（Ｚ）とＮｚ（Ｚ）とが望まない信号として混入し、そ
の伝送路１１−１と１１−２とがそれぞれ伝達関数Ｈ１
（Ｚ）　、　Ｈｌ　（Ｚ）で示されるとする。また、加
算器１２−２は主として雑音Ｎ１（Ｚ）ｔ−人力するが
これにも雑音Ｎ２（Ｚ）が望まない雑音として混入し、
それぞれの伝搬路１１−３．１１−４の伝達関数がＨｓ
　（Ｚ）、　Ｈ４（Ｚ）であるとする。さらに、加算器
１２−３は主として雑音Ｎｚ（Ｚ）ｔ−人力するが望ま
ない雑音Ｎ１（Ｚ）も混入し、それぞれの伝搬路１１−
６．１１−５＋７）伝達関数力Ｈｓ　（Ｚ）、　Ｈｓ　
（Ｚ）であるとする。点線で囲んだこれら伝達関数がも
し分っているとすれば次のような加算器出力が得られる
こととなる。

５（Ｚ）＋Ｎｔ　（Ｚ）Ｈｌ（Ｚ）＋Ｎｚ　（Ｚ）Ｈｚ
　（Ｚ）　”＝（１３Ｎｌ（Ｚ）Ｈｓ　（Ｚ）＋Ｎ重（
Ｚ）Ｈ４（Ｚ）　　　　・・・＝　（２）Ｎ１（Ｚ）Ｈ
ｓ　（Ｚ）＋Ｎｚ　（Ｚ）Ｈｓ　（Ｚ）　　　　・・・
・・・（３）上述したＵ）〜（３式はそれぞれ加算器１
２−１〜１２−３の出力を示す。

さて、（１）式に示す加算器１２−１の出力から、伝達
関数Ｈ１（Ｚ）　’ｆｔ介して入力した望まない雑音Ｎ
ｌ　（Ｚ）Ｈｔ　（Ｚ）　ト、伝達間ａＨ＊（Ｚ）？ｌ
−介シテ入力した望まない雑音Ｎ２　（Ｚ）Ｈｚ　（Ｚ
）とを減ずれば望む音声信号５（Ｚ）だけとすることが
できる。つまシ■式で示す加算器１２−２の出力とＧ）
式で示す加算器１２−３の出力をそれぞれＮ１（Ｚ）Ｈ
ｔ　（Ｚ）ならびにＮｚ（Ｚ）Ｈｚ（Ｚ）に変換し逆符
号として（１）式に示す加算器１２−１の出力に加算す
る、すなわち減算することによって５（Ｚ）のみを残す
ことができる。加算器１２−２と１２−３の出力に上述
した変換を施すにはいろいろな方法があるが、いずれに
せよ演算手法的には伝達関数との畳み込み乗算ならびに
加減算の組合せによって基本的には実施可能である。

第３図の場合は、加算器１２−２の出力は一旦それぞれ
伝達関数Ｈａ（Ｚ）とＨｓ（Ｚ）の等側線音生成フィル
タ１３と１４に供給し、また加算器１２−３の出力はそ
れぞれ伝達関数Ｈ４（Ｚ）およびＨ３（Ｚ：の等側線音
生成フィルタ１５と１６に供給したうえ等側線音生成フ
ィルタ１３の出力から等側線音生成フィルタ１５の出力
を減算器１９で減算し、また、等側線音生取フィルタ１
６の出力から等側線音生成フィルタ１４の出力上減算器
２０で減算し、それぞれの減算器出力として次の（４）
、＜５）式で示す値を得ている。

Ｎ１（Ｚ）（Ｈｌ（Ｚ）Ｈｌｌ（Ｚ）−Ｈ４（Ｚ）Ｈｌ
ｌ（Ｚ））　　・・・・・・（４）Ｎ２（Ｚ）（Ｈｌｌ
（Ｚ）Ｈ６（Ｚ）−Ｈ４（Ｚ）Ｈｌ（Ｚ））　　・旧”
＜５）こうして共通の括弧で示す伝達関数との畳み込み
乗算の形に変換された雑音Ｎ１（Ｚ）とＮｚ（Ｚ）とは
、次にそれぞれ（６）、Ｃ７）式に示す伝達関数をもつ
等側線音生成フィルタ１７と１８と金通しそれぞし等側
線ｆＮｔ　（Ｚ）Ｈｔ　（Ｚ）　トＮ＊　（Ｚ）Ｈｌ　
（Ｚ）　Ｋｉ換される。

・・・・・・σ）加算器２１はこれら等側線音生成フィルタ１７と１８の
出力の逆符号化加算で雑音ｔ−消去した所望の出力５（
Ｚ）を得る。

こうして伝達関数Ｈｈ　（Ｚ）〜Ｈａ（Ｚ）ｔ−組合せ
使用し雑音同志の混入の影響を排除した等側線音の生成
が図られ、これを音声信号受音器の出力から減する形式
で雑音の消去が基本的に可能となる。このような雑音消
去のための伝達関数の利用し万は上述の他にも数多く考
えられ、要は簡潔で単純な処理内容という観点からこれ
ら等側線音生成フィルタの伝達関数の使い万を設定すれ
ばよい。

ところで、上述した雑音消去手段で利用する伝達関数Ｈ
１（Ｚ）〜Ｈａ（Ｚ）はいずれもそのままでは未知の値
であり、その推定を行なった後で利用することが必要と
なる。また、上述した例は雑音源が２個の場合を対象と
したが２個以上の雑音源を対象とする場合も同様な手法
を拡大利用しつつ処理が必要となる。

さて、雑音伝送路の伝達関数を推定するには基本的には
次のようにして行なうことができる。いま、説明を簡単
にするため雑音源が１個の場合を例とする。

第５図は雑音伝送路の伝達関数を推定する基本的手法を
示す伝達関数推定説明図である。

雑音源の発生する雑音は望まざる状態で音声信号に重畳
、加算される。これを加算器５２で示す。

この出力は減算器５３に供給される。−万、等価雑音生
成フィルタ５１はトランスバーサル型のフィルタとして
構成され、意識的に雑音源の発する雑音を捕音しその出
力は減算器５３に供給される。

このような状態で等価雑音生成フィルタ５１の出力を引
数として減算器５３に提供しつつ、音声信号が零のとき
の減算器５３の出力、雑音消去残留波形の電力が最小と
なるように等価雑音生成フィルタ５１のフィルタ係数を
設定したとすると伝達関数Ｈｚ（Ｚ）はほぼＨｌ（Ｚ）
に収れんした値となる。

このフィルタ係数推定演算は、前述した如く、構成すべ
き等価雑音生成フィルタ５１のタップ数にもとづいて決
定される行９列敷金もつ逆行列式を解くとか、最大傾斜
法的手法で探索する等の演算手法、もしくは雑音消去残
留波形の電力を最小化するような何等かの自動制御ルー
プによる適応制御等で処理されているが、いずれにせよ
１つの雑音源の伝搬路伝達関数の決定だけでも本質的に
演算量が著しく多く、あるいは応答時間が長くなって時
変性の雑音に対する消去追随性を低下させ、雑音源が多
点となる場合には膨大な演算量の増大。

著しい追随性の低下が避けられないこととなる。

この問題を解決する手段として次の如き効率的手法が考
えられる。

第６図は等側線せ生成フィルタの効率的フィルタ係数推
定の基本的処理を説明するための効率的フィルタ係数推
定説明図である。第６図は雑音源が１つの場合を例とし
て説明する。

音声信号の無音時には受音器５４には雑音源の発する雑
音が望まざる状態で入力する。この検出波形Ｑ８ｕ（ｔ
）とする。−万、受音器５５は意識的に雑音源雑音を入
力しその検出波形ＱＳｎ（ｔ）とする。５ｕ（ｔ）は５
ｎ（ｔ）の線形結合と見做しうるのでこれら２つの雑音
間の差引きによるノイズキャンセルは可能である。

いま仮シに、トランスバーサルフィルタとして形成する
等価雑音生成フィルタ５９のフィルタ係数が１個だけ遅
れてのタップ位置のものが設定され他の係数はすべて零
であるとする。この場合減算器６０の出力として得られ
る雑音消去残留波形Ｕ　（ｔ）は次のＳ）式で示される
。

Ｕ（ｔ）＝８ｕ（ｔ）　−ａｓｎ（ｔ−ｒ）　　　−・
・−■ざらに、観測区間数ｔ−Ｎとしの）式のＵ　（ｔ
）の電力ｉＥとするとＥは次の０）式で求められる。

十ｍ２８　ｎ　（ｔ−ｒ　）　）　・・・”（９）（９
）式からタップτでＥｔ最小化する係数ａは次の（１０
）式を零とするａとして得られる。

第（１１）式に示す右辺の分子はＳｎとＳｎのタッグτ
における相互相関係数φ（τ）であシ、また分母は８ｎ
のタップ零における自己相関係数Ｒ（、ｏ）でありこれ
らを利用して表現すると（１１）式は次の（１２）式で
示すことができる。

ａ＝φ（τ）／Ｒ（１）　　　・・・・・・（１のこの
ａが決定されると［Ｆ］）式からＵ（ｔ）が決定される
０次にこうして得られるＵ　（ｔ）　ｔ　８μ（１）と
見立て同様にしてそのときの雑音消去残留波形を最小化
する１個のフィルタ係数を推定し雑音消去残留波形が所
定のレベル以下となるまで繰返す、この繰返し処理手法
は第５図等にもとづいて説明した従来からのフィルタ係
数推定に要する所要演算量を著ずく削減するものである
が、本発明ではさらに次の処理ｔ−芙施して所要演算量
の大幅な削減全図っている。

いまＵ　Ｃｔ）とＳ　ｎ　（ｔ）相互相関係数をφ、（
Ｖ）とするとφ１　（ｖ）は次の（１３）式で示される
。

＝　’Ｊ　（５ａ（ｔ）−ａｓｎ（ｔ−ｒ）　）Ｓｎ（
ｔ＋すを膳ｌ＝φ（ｖ）　−ａＲ（τ＋Ｖ）・・・・・・・・・（１３）つまル、雑音源が１個の場合は、タッグＶにおけるＳｎ
と８ｎとの相互相関係数φ（Ｖ）　ｔ−一旦決定するこ
とによシ、この相互相関係数列φ（Ｖ）　ｔ　ａ　’に
含む自己相関係数列ａＲ（τ−Ｖ）で補正しつつ次次に
極大値ごとのφ１　（ｖ）が推算できる。φ１（ロ）１
ｋＲ（０）で除して正規化したものがフィルタ係数であ
シ、こうして次次に補正処理でフィルタ係数を容易に決
定することができる。第６図の相互相関係数算出器５６
．自己相関係数算出器５７．係数決定器５８はこのよう
な処理思想にもとづく必要係数の提供、フィルタ係数の
決定′Ｉ！−実施するものである。

なお、以上はすべて音声信号を主として捕音する受音器
に混入する雑音と、主として雑音を対象として捕音する
受音器による雑音との間には互いに時間遅れが無いと仮
定して説明したがこの時間差がある場合でも進んでいる
万の雑音に対応時間遅延を施すことによって容易に実施
しうる。

さて、上述し九第５．６図の例では雑音源が１個のみの
場合を例としているが、複数の場合は雑音同志の影響の
問題が介在し、さらにこの条件を加味した補正が必要と
なる。たとえば第３図の如く複数２個の雑音源がある場
合についての補正内容を考えてみる。

いま、音声信号を捕音する受音器に混入し検出された雑
音ｔ−８ｕ（ｔ）とし、第１および第２の２つの雑音源
を対象として捕音する受音器の検出雑音をそれぞれ８ｎ
ｘ（ｔ）　、　５ｌｔ（ｔ）とする。この場合たまたま
第２の雑音源に対して推定すべきその伝送路のインパル
ス応答を示す伝達関数をもったトランスバーサルフィル
タ型の等価雑音生成フィルタのフィルタ係数がタップτ
で１個だけ決定されているとする。この場合考慮すべき
相互相関係数としてはＳｎ（ｔ）と５ｎｔ（ｔ）および
Ｓ　ｎ　ｚ　（ｔ）のほか、５ｎｔ（ｔ）と８ｎｚ（ｔ
）との組合せの相互相関係数が影響してくることとなる
。！た８ｎ、（ｔ）とＳｎ、（ｔ）それぞれの自己相関
係数も影響してくることとなるが、このことは次のよう
な内容にもとづいて説明される。すなわち、いｔ第２の
雑音源に対する等価雑音生成フィルタのタップτのフィ
ルタ係数のみが設定されておシ、そのときの雑音消去残
留波形？　Ｕ　（ｔ）とするとＵ　（ｔ）は次の０４）
式で示される。

Ｕ（ｔ）＝　Ｓｎ（ｔ）　−ａ８　　（ｔ−ｒ）　　　
　・−・−（１４）次にこのＵ　（ｔ）をＳｎ（１）の
代夛に２度目の入力雑音に見たてて考えてみると、この
入力雑音と２つの検出雑音Ｓｎ□、Ｓｎ２との相互相関
係数φ俊）とφ２斡）とはそれぞれ次のＱ５）、　（１
６）式で示される。

φ１（■＝Σ　Ｕ　（ｔ）８　Ｈ１（ｔｌｖ　）・５ｎ
ｔ（ｔｌｖ）＝φｎ１（Ｖ）−ａφ、冨（τ＋Ｖ）・・・・・・（１５）（Ｌ））式でφｎ１（ｖ）は８　μ（ｔ）とＳ　ｎｌ（
ｔ）　との、またφ１２（τ＋Ｖ）はＳ　ｎ、（ｔ）と
８．２（ｔｌとの相互相関係数を示す。

・５ｎ２（ｔｌす＝φｎ　２　（ｖ）−ａ　Ｒ１黛（τ十り・・・・・・
・・・（１６）０６）式でφｎ＃）は８μ（ｔ）とＳｎ！（ｔ）との相
互相関係数を、またＲ止（τ＋Ｖ）はＳｎ、（ｔ）の自
己相関係数を示す。

上述した（１５）、　（１６）式の意味するところは、
φ耽）はＳバｔ】とＳ　ｎｌ（ｔｌとの相互相関係数ｔ
−８ｎ、（ｔｌとＳｎ、（ｔ）との相互相関係数で補正
すればよく、またφ２（ｖ）は８　μ（ｔ）とＳ　ｎ、
（ｔ）　　との相互相関係数ｔ−８ｎ、（ｔ）の自己相
関係数で補正できるということである。

上述した内容は、雑音源が２個の場合を対象としたもの
であるが、これを複数の雑音源とした場合も同様な考え
万全拡大し、次のように考えることができる。

前述した第２の雑音源に対して設定すべき等価雑音生成
フィルタのうちあらかじめ１個だけ決定されているフィ
ルタ係数は、雑音消去残留波形Ｑｔ）の最小化金図夛得
る第１かつ唯一のフィルタ係数と考えることができる。

これは観点を変えると音声信号捕音受音器の雑出力との
相関最大値を示す雑音受音器の雑音出力に対する等価雑
音生成フィルタのフィルタ係数でもある。この相関最大
値をかシにφＩＦとする。ここで添字１は音声信号受音
器の出力雑音、ｔたＰはこれと相関最大値を示す雑音受
音器の出力雑音を示す。

このφ１ＰはＵ　（ｔ）　を入力と見做したときは（１
６）式によって説明した如くｄとＲ，で補正でき、相関
最大値以外のφ１１（Ｉ〜Ｐ）はφＰ１で補正しうろこ
ととなる。φＩＰを仮シにφ１１とするとφ１３は次の
Ｕ（ｔ）に対してはａとＲ３で補正でき、φ１意はａと
φ３２で補正できることが（１５）、　（１６）式の意
味する内容である。この場合のａは前述し−ａ　（１２
）式から求めることができ、これは最大相関値を示す雑
音に対するフィルタの係数であり、最大相互相関係数φ
ＩＦを検索したうえ自己相関係数Ｒｐ　（０）で正規化
して得られる。

以上要約するに、相互相関係数の最大値は、この最大値
を示す雑音の自己相関係数列で補正し、また最大値以外
の各相互相関係数列はすべて最大値金示す雑音の対応す
る相互相関係数列で補正しつつ雑音消去残留波形のレベ
ルが所定のレベル以下となるまで巡回的に処理を繰返す
形式でフィルタ係数の推定を行なうことができることと
なる。

こうして演算量を大幅に削減したフィルタ係数推定が可
能となる。

このような巡回的処理において、構成すべき等価雑音生
成フィルタの同一タップ係数が複数回推定処理を受ける
ことも轟然有シ得るが一向に差支えなく、この場合は得
られた複数の係数値を単純加算すればよい。

第４図は第１図の実施例における等側線音フィルタの伝
達関数推定の特徴を説明する次めの伝達関数推定説明図
である。

等価雑音生成フィルタ２２と２３はそれぞれ次の（１７
）、　（１８）式で示される伝達関数をもつトランスパ
ーサルフィルタとして構成されるが、この場合のフィル
タ係数推定の特徴は、第３図における等価雑音生成フィ
ルタのフィルタ係数の推定が雑音伝送路の伝達関数Ｈｚ
（Ｚ）〜Ｈｓ（Ｚ）　ｔすべて決定し友前提で実行され
るのに対し、上述した如き補正推定手段、すなわち主と
して音声信号を入力する受音器の無音時の雑音出力と、
主として複数の雑音源の発する雑音を入力する複数の受
音器の雑音出力との相互相関係数の最大値を検索してこ
れを等測的に表現しうるインパルス応答をもつようにト
ランスパーサルフィルタのフィルタ係数を設定したあと
は次次に前記最大値の相互相関係数とそれ以外の相互相
関係数を上述した補正手段で補正しつつ、必要回数巡回
繰返し処理することによって等価雑音生成フィルタ２３
．２４のフィルタ係数を決定するものである。

等価雑音生成フィルタ２３．２４の伝達関数は次の（１
７）、　（１８）式で示される。

Ｈｌ（Ｚ）Ｈ６（Ｚ）　Ｈｚ（Ｚ）Ｈｓ（Ｚ）Ｈａ、（
Ｚ）Ｈａ　（Ｚ）Ｊ１４（Ｚ）Ｈｓ　（Ｚ）・・・・・
・・・・（１７）Ｈ２（Ｚ）Ｈｌ（Ｚ）　Ｈｌ（Ｚ）Ｈ４（Ｚ）Ｈａ　（
Ｚ）Ｈｓ　（Ｚ）−Ｈ４？Ｚ）Ｈｓ　（Ｚ）・・・・・
・・・・０８）これら（１７）、　（１８）式による伝達関数を介して
加算器１２−２．１２−３の出方を加算器２１によって
加算すればその出方はＮｌ　（Ｚ）Ｈｌ　（Ｚ）＋Ｎ２
（Ｚ）Ｈ２（Ｚ）とすることができ、雑音同志の干渉に
よる影響を除去し得たものとなる。次にこれを逆符号で
加算器１２−１の出力に加算器２２で印加することによ
って雑音成分が消去できる。このような伝達関数を有す
るトランスパーサルフィルタの係数を、前述した補正推
定手段で設定せんとするのが第１図に示す実施例の主目
的である。

ふたたび第１図に戻って実施例の説明を行なう。

まず１本発明の第１の実施例について説明する。

受音器１−１は主として音声信号を入力することを目的
とする受音器であり、望まざる雑音もこれに混入する。

受音器１−２〜１−ＰはＣＰ−１）個の雑音源それぞれ
の発する雑音を主として捕音する。

遅延回路２は受音器１−１と、１−２〜１−Ｐのそれぞ
れの配置にもとづく雑音入力時間差を補償するためのも
のであシ、配置状態、運用形態等全勘案してあらかじめ
設定される。

無音検出器３は受音器１−１に入力する音声信号の無音
状態全検出しこの情報を係数決定器６に提供する。

相互相関係数算出器４−１２．　４−１３．・・・・・
・４−ＩＰは受音器１−１の無音暗雑音出力と、受音器
１−２〜ｌ−Ｐの雑音出力のそれぞれとの相互相関係数
列φＩＬφ１３．・・・・・・φＩＰｔ″算出する。

また自己相関係数算出器５−２．・・・・・・５−Ｐは
それぞれ受音器１−２〜１−Ｐの雑音出力の自己相関係
数列Ｒ２，Ｒ３，・・・・・・ＲＰを算出する。これら
各相互相関係数列φ１３　（ｊ−２，３，・・・・・・
？）と自己相関係数列Ｒｋ（ｋ＝２．３．・・・・・・
Ｐ）とはすべて係数決定器６に供給される。

係数決定器６は、こうして供給される相互相関係数列の
φＩ＋に関する最大値を検索する。このφ１ｊは受音器
１−１の無音時の雑音出力と、受音器１−２〜１−Ｐの
各雑音出力との相互相関係数である。いま、これらφｌ
、のうちｊ−ｑなるφｌｑが最大値として検索されたと
し、またその遅れ時間がＴであるとする。

次にインパルス応答ｈｑ（Ｔ）ｋもつトランスパーサル
フィルタ構成の等価雑音生成フィルタのフィルタ係数を
φ１ｑ　（Ｔ）／’Ｒｑ　（０）として決定する。かシ
にｑが３であれば、このことは等価雑音生成フィルタ７
−３のインパルス応答ｈ３（ｔ）ｉ決定するフィルタ係
数をφ１ｍ　（Ｔ）／Ｒｓ　（０）として算出すること
を意味する。この演算は前述した（１２）式を利用する
ものであ、り　（１２）　　式によって求められる係数
ａｆ決定することである。　Ｒａ（０）で正規化したφ
１ｓ（Ｔ）によって得られる係数ａは等価雑音生成フィ
ルタ７−３のタップＴの最適係数として提供され、受音
器１−３の雑音出力はこの等価雑音生成フィルタ７−３
．加算器８−３．８−２を介して加算器８−１に逆極性
で加算され、最大値の相互相関係数列全提供する雑音の
最小化上図り。

尚且残留する雑音成分が雑音消去残留波形とじて係数決
定器６に提供される。

係数決定器６はこうして入力する雑音消去残留波形を対
象としてふたたび最大値を検索し同様な処理を繰返し、
以下この処理を巡回的に繰返し雑音消去残差波形の電力
が所定のレベル以下となるまで継続する。加算器８−２
〜Ｂ−ｐはこうして供給される等価雑音生成フィルタ７
−２〜７−Ｐの出力を加算しつつ加算器８−１に提供す
る。

以上が第１の実施例における処理内容である。

第２の実施例は上述した第１の実施例におけるフィルタ
係数推定処理の効率化をさらに押し進めるものであり、
上述した第１の実施例に対し点線で示す相互相関係数算
出器４−２３〜４−２Ｐ。

４−３４〜４−３Ｐ、・・・・・・等を追加して構成さ
れる。

これら各相互相関係数算出器は、たとえば相互相関係数
算出器４−２３〜４−２Ｐは受音器１−２の出力と受音
器】−３〜１−Ｐの出力のそれぞれとの相互相関係数を
、また相互相関係数算出器４−３４〜４−３Ｐは受音器
１−３の出力と受音器１−２〜１−Ｐ（１−３は除く）
の出力のそれぞれとの相互関係数を互いに重複すること
なく求めるというようにして相互相関係数φｉｊ＜ｉ＝
２．３・・・・・・（Ｐ−１）、ｊ＝３．４・・・・・
・Ｐ））’ｃ求める。

係数決定器６は、φ１ｊのうちの最大値φｘｑｔ検索し
ｈｑ（Ｔ）のインパルス応答をもつ等価雑音生成フィル
タのタップＴにおけるフィルタ係数をφ１ｑ７’Ｒｑ　
（０）として決定する。

φ１ｑｅＲｑで補正し、またφ１ｑ以外のすべてのφ１
ｊ（ｊ〜ｑ）はφｉｊのうちのφｑｊ　　で補正する。

仮りにｑが３のときはφ１３をＲ３で補正、またφ１３
以外のすべてのφｉｊはφｉｊのうちのφ３ｊで補正す
る。この補正処理は（１４）〜（１６）式等によって説
明した内容にもとづくものである。一般的にはこうして
φｘｊ（ｊ’ｒｑ）ｔ−φｉｊのうちのφｑｊでし、補
正したφｔｚ、φ１３・・・・・・φｌＰ２！ｉｌ−利
用しつつ最大値検索から始まる係数推定プロセスを巡回
的に雑音消去残留波形が所定のレベル以下となるまで実
施するのが第２の実施例の要点であシ、この手法の適用
によって第１の実施例による係数推定処理がさらに単純
化される。この係数推定は第４図に示す処理思想を利用
し演算量をさらに大幅に削減し文ものとなる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば、複数の雑音源から音
声信号受音器に混入する雑音の伝搬路のインパルス応答
を設定したうえこのインパルス応答を介して出力したそ
れぞれの雑音源雑音を音声信号受音器出力から券するこ
とにより雑音を消去する雑音消去装置において、音声信
号受音器で検出する雑音と雑音源雑音との相互相関係数
の最大値を求めこの最大値をもつ雑音源雑音の自己相関
係数ならびに相互相関係数にもとづき前記インパルス応
答を推定しつつ雑音消去を行なう手段を備えることによ
シ、著しくインパルス応答決定に要する演算量？大幅に
減少しうるとともに処理追随性も著しく改善しうる雑音
消去装置が実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１および第２の実施例を併記して示
すブロック図、第２図は第１図の実施例における雑音消
去の基本的原理を説明するための雑音消去基本原理説明
図、第３図は雑音伝送路の推定インパルス応答を利用し
た雑音消去を説明するための雑音消去説明図、第４図は
第１図の実施例における等側線音フィルタの伝達関数推
定の特徴を説明するための伝達関数推定説明図、第５図
は雑音伝送路の伝達関数を推定する基本的手法を示す伝
達関数推定説明向、第６図は等価雑音生成フィルタの効
率的フィルタ係数推定説明図である。１−１〜ｌ−Ｐ・・・・・・受音器、２・・・・・・遅
延回路、３・・・・・・無音検出器、４−１２〜４−１
３．４−２３〜４−２Ｐ、４−３４〜４−３Ｐ・・・・
・・相互相関係数数算出器、５−２．５−３．・・・・
・・５−Ｐ・旧・・自己相関係数算出器、６・・・・・
・係数決定器、７−２．７−３．７−４・・・・・・７
−Ｐ・・・・・・等価雑音生成フィルタ、８−１．８−
２．８−３．８−４・・・８−Ｐ・・曲加算器、１１−
１〜１１−６・・・・・・伝搬路、１２−１１２−２．
１２−３・・・・・・加算器、１３〜１８・・・用等価
雑音生成フィルタ、１９．２０・・・・・・減算器、２
１．２２・・・・・・加算器、２３．２４・・・・・・
等側線音生成フィルレ、３０−１〜３０−Ｐ・・・・・
・等価雑音生成フィルタ、４０−０〜４０−２・・・・
・・加算器、５１・・・・・・等価雑音生成フィルタ％
　５２・・・・・・加算器。５３・・・・・・減算器、５４．５５・・・・・・受音
器、５６・・・・・・相互相関係数算出器、５７・・・
・・・自己相関係数算出器、５８・・・・・・係数決定
器、５９・・・・・・等価雑音生成フィルタ、６０・・
・・・・減算器。処　Ｉ　凹Ｌθ−Ｐ２　−−一一−−−−冴旺８発３０１〜　ｊｏ−ｐ　−−−ｑ恒に着生衆フィルタ４（
）−ｆ　　−１−４θ−３−−−ｆＪσｋＫ運、１００
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Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の雑音源による環境雑音が存在する状態で所
望の音声信号を入力する第１の受音器と、主として前記
複数の雑音源のそれぞれを捕音するように配置した複数
の第２の受音器とを有し、前記第２の受音器による雑音
出力をそれぞれ対応する雑音源から前記第１の受音器ま
での伝送路とほぼ等価な周波数伝送特性を介して前記第
１の受音器の出力から減ずることにより前記環境雑音を
消去する雑音消去装置において、無音時における前記第１の受音器の出力と前記第２の受
音器の出力それぞれとの第１の相互相関係数列ならびに
前記第２の受音器の出力それぞれの自己相関係数列を求
めたうえ前記第１の相互相関係数列の最大値を検索しこ
の最大値と前記自己相関係数列とにもとづいて前記周波
数伝送特性を有するフィルタの係数を推定するフィルタ
係数推定手段を備えて成ることを特徴とする雑音消去装
置。
（２）前記第２の受音器の出力相互間の第２の相互相関
係列を求めたうえ前記第１の相己相関係数の最大値はこ
の最大値を提供する前記第２の受波器の出力の自己相関
係数列で補正するとともに前記最大値を除く他の第１の
相互相関係数列はそれぞれ前記最大値を提供する前記第
２の受音器の出力に関する前記第２の相互相関係数列で
補正する手段を有し巡回的に雑音消去処理を繰返し実行
することを特徴とする第（１）項記載の雑音消去装置。