JPH0583039B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は音響雑音除去装置に関し、特に２つの
音響信号受信点を有して雑音成分の除去を図る音
響雑音除去装置に関する。

〔従来の技術〕

マイクロホン等の音響検知素子を２個利用し、
そのうちの１個で捕捉した環境雑音成分の特徴を
分析したうえ、この分析結果を利用して他の１個
のマイクロホンの入力から環境雑音成分を除去す
る方式の音響雑音除去装置は近時多用されつつあ
る。

上述した雑音環境はたとえば各種船舶もしくは
航空機の内部等の如く部分的には極めて高レベル
の雑音を受ける場合を主として対象とし、従つ
て、その雑音は回転機等によつて発生した調波構
造を有するものが多く含み、そのレベルは時とし
て音声による送受話を不可能とする程度に達する
ことも珍しくない。

従来、このような雑音を除去するためにはフイ
ルタによつて雑音を除去する波形領域処理が多用
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしなながら上述したような環境での音響雑
音の伝搬径路は一般に複雑であり、かつその径路
が時々刻々と変化するいわゆる時変（Time−
Variant）を伴なうことが多く、このような状態
のときには効果的な雑音除去が行なわれ難いとい
う問題がある。

このことは、音響雑音の伝搬径路の推定に要す
る時間よりも径路の時変速度が早い場合には音響
雑音処理アルゴリズムが良好に機能しないことに
起因して発生する問題である。

本発明の目的も上述した欠点を除去し、伝搬径
路の時変速度が早い場合でも調波構造を有する音
響雑音に対して良好に機能する音響雑音除去装置
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、２つの音響信号受信点を有す
る音響雑音除去装置であつて、１つの音響受信点
で受信した音響信号のうち調波構造を有する成分
の基本周波数（または周期）を検出する基本周波
数検出手段と、他の音響信号受信点で受信した音
響信号の周波数スペクトルを算出したうえこの周
波数スペクトルに対し前記基本周波数検出手段に
よつて検出した基本周波数とこれと調波関係にあ
る周波数成分とを対象とする周波数領域でのくし
型フイルタリングによる減衰を与えるくし型フイ
ルタリング実施手段とを備えて構成される。

〔実施例〕

次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロツ
ク図である。

第１図に示す実施例の構成はマイクロホン１，
２、基本周波数検出部３、周波数スペクトル算出
回路４および周波数領域くし型フイルタリング回
路５等を備えて構成される。

また、第２図は第１図の実施例における基本周
波数検出部３の部分を詳細に示すブロツク図であ
り、窓処理器３１、フーリエ変換器３２、電力ス
ペクトル算出器３３、データ非線形圧縮器３４、
自己相関係数算出器３５およびピーク値検索器３
６を備えて構成される。

マイクロホン１は環境雑音が優勢な音響信号受
信点に配置され、環境雑音を入力する。この環境
雑音は電気的信号に変換されたのち基本周波数検
出部３に供給されて調波性構造を有する環境雑音
の基本周波数成分を検出し、これに関するデータ
を周波数領域くし型フイルタリング回路５に供給
する。

一方、マイクロホン２には環境雑音とともに所
要の音声も入力しこれらは電気信号に変換された
うえ周波数スペクトル算出回路４に供給される。

周波数スペクトル算出回路４は時間領域の入力
信号を周波数領域の信号に変換する周波数スペク
トル算出を行なう本実施例ではFFT（Fast
Fouriers Transform、高速フーリエ変換）回路
を利用してこれを実行している。こうして周波数
領域に変換された雑音と音声とは周波数領域くし
型フイルタリング回路５に供給される。

さて、基本周波数検出部３は運用環境において
マイクロホン１によつて捕捉した雑音のうち調波
構造を有するものの雑音系列の基本周波数成分を
検出するものであり、本実施例ではこれを第２図
に示す内容で処理している。以下、第２図にもと
づいて基本周波数の検出内容を説明する。

マイクロホン１から入力した入力信号は窓処理
器３１に供給され所定の窓関数との乗算による窓
処理を受ける。この場合、入力信号はあらかじめ
設定する所定のサンプリング周波数で標本化され
たのち、その標本化サンプルを所定のビツト数で
量子化する。サンプリング周波数ならびに量子化
ビツト数はそれぞれ量子化対象最高周波数ならび
に量子化精度等を勘案し任意に設定できる。

量子化信号は次に矩形関数、あるいはハミング
関数等の窓関数との畳み込み乗算を介して所定の
時間長で次々と切出され、フーリエ変換器３２に
供給される。

フーリエ変換器３２はこうして入力した量子化
信号をDFT（Discrete Fouiers Transform）回
路を介して周波数領域のデイジタル量に変換した
うえこれらを電力スペクトル算出器３３に供給す
る。

電力スペクトル算出器３３は入力した信号の周
波数スペクトル成分の実数部ならびに虚数部の自
乗加算等を介してスカラー量の電力スペクトルを
算出しこれらを一旦内部メモリに格納する。

電力スペクトル算出器３３の内部メモリに格納
された窓関数切出し単位の電力スペクトルは次に
データ非線形圧縮器３４に次々に所定の時間長ぶ
んずつ読出される。

データ非線形圧縮器３４はこうして入力したス
カラー量の電力スペクトルデータの非線形圧縮を
行なう。この非線形圧縮はこれによつて、入力し
た電力スペクトルの評価を大幅に容易かつ高精度
化しようとするものである。

入力の非線形圧縮はたとえば対数縮あるいはミ
ユーカーブ（μ−Curve）圧縮の如き非線形圧
縮、もしくはあらかじめ設定したスライスレベル
以下のレベルのものとクリツプすることによつて
圧縮するセンタクリツプ等、いろいろあるが本実
施例では対数圧縮を行なつてそのデータを自己相
関係数算出器３５に供給する。

自己相関係数算出器３５は非線形圧縮された入
力データに対して必要な遅れ時間範囲での自己相
関係数列を算出しこれをピーク値検出器３６に送
出する。

ピーク値検出器３６は入力した自己相関係数の
ピーク値を検索し、このピーク値に対応する自己
相関係数の遅れ、即ち、周波数軸上の遅れ、更に
言えば周波数から繰返し周期性のある、すなわち
調波構造をもつ環境雑音の基本周波数を容易に知
ることができる。

ふたたび第１図に戻つて説明を続ける。

周波数領域くし型フイルタリング５は周波数ス
ペクトル検出回路４から入力した周波数スペクト
ルに対し、基本周波数検出部３から供給を受けた
基本周波数ならびにその高調波成分、すなわち調
波構造を有する周波成分をナル（null）極とする
くし型フイルタリング（Comb Filtering）を周
波数領域で施す。

第３図は第１図の実施例における周波数領域く
し型フイルタリングの特性を示す周波数領域くし
型フイルタリング減衰特性図である。

周波数領域くし型フイルタリング回路５はＰで
示すくし型フイルタリング特性をもつくし型フイ
ルタを備え周波数スペクトル算出回路４から入力
した周波数スペクトルをフイルタリングする。上
述した型フイルタは基本周波数f₀のほか、２f₀，
３f₀……、一般的にはnf₀の周波数位置に尖鋭な
減衰極、すなわちナル極を設定している。nf₀は
除去すべき雑音周波数の上限を考慮して任意に設
定でき、また3dB（デベシル）低下の減衰帯域幅
b₀も任意にいくらでも尖鋭化しうる。このような
減衰特性をもつフイルタを通すことによつて調波
構造をもつ雑音は正確かつ十分に減衰され、しか
も調波構造の周波数成分が音響雑音の伝搬経路の
時変のもとでも常に正しく捕捉される雑音除去が
可能となる。

なお、前述した第１図の実施例における基本周
波数検出部３は第２図に示す構成で、量子化した
入力信号の電力スペクトルを非線形圧縮してその
分布特性を把し易くしたうえ自己相関係数列のピ
ーク値を検索しつつ繰返し周期性のある調波構造
の雑音成分を除去することを基本手段としている
が、類似の着想で周期性に着目して基本周波数を
検出する別手段も種々考えられる。

たとえばケプストラム（Cepstrum）分析によ
る検出手法もそのひとつである。

すなわち、入力信号のDFTから電力スペクト
ルを求めその対数をとつて再びDFTして得られ
るケプストラムは原信号が調波構造を有し、且つ
周期的であればその周期に等しいケフレンシイ
（Quefrency）にピークを生じこれを利用して精
度よく基本周波数を把握することができる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば、時変的伝搬
径路を介して伝搬する環境雑音下にあつて、調波
構造を有する雑音成分の基本周波数を検出したう
えこの基本周波数ならびにこれと調波関係にある
周波数成分とを減衰極として構成するくし型フイ
ルタを介して音響信号を入力して周期性の環境雑
音を除去することによつて雑音除去効果を大幅に
改善した音響雑音除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図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図は第１図の実施例における基本周波数検出
部３の部分を詳細に示すブロツク図、第３図は第
１図の実施例における周波数領域くし型フイルタ
リング減衰特性図である。 １，２……マイクロホン、３……基本周波数検
出部、４……周波数スペクトル算出回路、５……
周波数領域くし型フイルタリング回路、３１……
窓処理器、３２……フーリエ変換部、３３……電
力スペクトル算出器、３４……データ非線形圧縮
器、３５……自己相関係数算出器、３６……ピー
ク値検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ２つの音響信号受信点を有する音響雑音除去
   装置であつて、１つの音響信号受信点で受信した
   音響信号のうち調波構造を有する成分の基本周波
   数（または周期）を検出する基本周波数検出手段
   と、他の音響信号受信点で受信した音響信号の周
   波数スペクトルを算出したうえ、この周波数スペ
   クトルに対し前記基本周波数検出手段によつて検
   出した基本周波数とこれと調波関係にある周波数
   成分とを対象とする周波数領域でのくし型フイル
   タリングによる減衰を与えるくし型フイルタリン
   グ実施手段とを備えて成ることを特徴とする音響
   雑音除去装置。