(57)【要約】【課題】  雑音源からの補助的な信号を必要とせずに擬似雑音信号を推定することが可能であり、かつ、音質の劣化が少ない周期性雑音抑圧装置を提供する。【解決手段】  メモリ手段は、所定個数のメモリ値によって構成される擬似雑音波形を記憶する。アドレス指定手段は、メモリ手段に各メモリ値が記憶されている所定個数の各メモリアドレスを順番に繰り返し指定する。減算手段は、入力信号の値から当該指定されたメモリアドレスにより示されるメモリ値を減算する。更新手段は、当該指定されたメモリアドレスにより示される値が入力信号の値に近づくように当該値を更新する。補正手段は、擬似雑音波形のピーク値をとるメモリアドレスが変化するような擬似雑音波形の変化が生じた場合、アドレス指定手段が指定するメモリアドレスの個数を当該擬似雑音波形の変化に基づいて補正する。【選択図】  図１
2005197956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプリングされた入力信号から周期性雑音の成分を抑圧して出力する周期性雑音抑圧装置であって、
所定個数のメモリ値によって構成される擬似雑音波形を記憶するメモリ手段と、
前記メモリ手段に各メモリ値が記憶されている前記所定個数の各メモリアドレスを順番に繰り返し指定するアドレス指定手段と、
前記アドレス指定手段によってメモリアドレスが指定されると、前記入力信号の値から当該指定されたメモリアドレスにより示されるメモリ値を減算する減算手段と、
前記アドレス指定手段によってメモリアドレスが指定されると、当該指定されたメモリアドレスにより示される値が前記入力信号の値に近づくように当該値を更新する更新手段と、
前記更新手段によって擬似雑音波形が更新された結果、擬似雑音波形のピーク値をとるメモリアドレスが変化するような擬似雑音波形の変化が生じた場合、前記アドレス指定手段が指定するメモリアドレスの個数を当該擬似雑音波形の変化に基づいて補正する補正手段と、
前記減算手段の減算結果を出力とする出力手段とを備える、周期性雑音抑圧装置。
【請求項２】
前記擬似雑音信号を構成する値の個数は、周期性雑音について予想される周波数の整数分の１の周期が当該擬似雑音信号の周期となるように予め設定される、請求項１に記載の周期性雑音抑圧装置。
【請求項３】
前記補正手段は、擬似雑音信号を構成する各値の内、ピークをとる値のメモリアドレスが変化したことに応じて、擬似雑音信号を構成する値の個数を補正する、請求項１に記載の周期性雑音抑圧装置。
【請求項４】
前記補正手段は、擬似雑音波形のピーク値をとるメモリアドレスが、前記アドレス指定手段がアドレスを指定する順番の遅い方に変化した場合、前記アドレス指定手段が指定するメモリアドレスの個数を増加させる補正を行い、擬似雑音波形のピーク値をとるメモリアドレスが当該順番の早い方に変化した場合、前記アドレス指定手段が指定するメモリアドレスの個数を減少させる補正を行う、請求項１に記載の周期性雑音抑圧装置。
【請求項５】
前記補正手段は、前記アドレス指定手段が指定するメモリアドレスの個数を、予め定められた範囲内でのみ変化させる、請求項１に記載の周期性雑音抑圧装置。
【請求項６】
前記入力信号から前記周期性雑音の周期を検出する周期検出手段をさらに備え、
前記アドレス指定手段は、前記周期検出手段によって検出された周期に対応する個数のメモリアドレスを順番に繰り返し指定する、請求項１に記載の周期性雑音抑圧装置。
【請求項７】
前記アドレス指定手段は、指定すべきメモリアドレスの個数がＮ（Ｎは任意の整数）個である場合に、所定の頻度でＮ＋１個のメモリアドレスを指定する、請求項１に記載の周期性雑音抑圧装置。
【請求項８】
前記補正手段は、擬似雑音波形のピーク値をとるメモリアドレスが変化するような擬似雑音波形の変化が生じた場合、前記所定の頻度を補正する、請求項７に記載の周期性雑音抑圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロホン装置で収音した音響信号に混入した雑音を抑圧したり、記録装置に記録された音響信号が再生されるときに周期性雑音を抑圧するための周期性雑音抑圧装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の周期性雑音抑圧装置について図９から図１１を用いて説明する。図９は、従来例１の周期性雑音抑圧装置の構成を示すブロック図である（例えば、特許文献１参照。）。従来例１の構成は、適応フィルタを用いたノイズキャンセラの基本的な構成を示すものである。図９に示す周期性雑音抑圧装置は、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、適応フィルタ手段１５００と、信号減算手段１６００とを備えている。第１のマイクロホンユニット１０１０は、目的音を収音する目的で設けられる。第２のマイクロホンユニット１０２０は、雑音信号を収音する目的で設けられる。適応フィルタ手段１５００は、第２のマイクロホンユニット１０２０の出力信号を、第１のマイクロホンユニット１０１０で収音された目的音に混入する雑音の波形にほぼ等しい波形を有する擬似雑音信号に変換する。なお、適応フィルタ手段１５００のフィルタ係数は、信号減算手段１６００の出力信号に基づいて更新される。信号減算手段１６００は、第１のマイクロホンユニット１０１０の出力信号から適応フィルタ手段１５００の出力信号を減算する。この減算結果が周期性雑音抑圧装置の出力となる。
【０００３】
以下、従来例１の周期性雑音抑圧装置について動作を説明する。第１のマイクロホンユニット１０１０は目的音を収音するために設けられるが、第１のマイクロホンユニット１０１０においては雑音が混入した音が検出されてしまう。つまり、第１のマイクロホンユニット１０１０の出力信号には雑音信号が混入してしまう。この雑音信号を抑圧するために第２のマイクロホンユニット１０２０が設けられる。適応フィルタ手段１５００においては、第２のマイクロホンユニット１０２０の出力信号を第１のマイクロホンユニット１０１０の出力信号に混入する雑音信号に等化させることによって、擬似雑音信号が生成される。信号減算手段１６００では、雑音信号が混入した信号から擬似雑音信号が減算されることによって、目的音の成分のみを有する目的信号が出力されることになる。なお、適応フィルタ手段１５００の学習には、ＬＭＳアルゴリズム（学習同定法）等の適応フィルタアルゴリズムを用いることができる。以上に示した従来例１の方式は、目的信号に影響を与えずに雑音のみをキャンセルすることができることや、周期性を持たない任意の雑音信号に対して効果が得られるという特徴を持つ。
【０００４】
図１０は、従来例２の周期性雑音抑圧装置の構成を示すブロック図である（例えば、特許文献２参照。）。図１０に示す周期性雑音抑圧装置は、第１のマイクロホンユニット１０１０と、駆動制御手段１４００と、駆動部２０００と、適応フィルタ手段１５００と、信号減算手段１６００とを備えている。第１のマイクロホンユニット１０１０は、目的音を収音する目的で設けられる。駆動制御手段１４００は、駆動部２０００の動作を制御するための駆動制御信号を出力する。駆動部２０００は、駆動制御手段１４００からの駆動制御信号によって動作する。適応フィルタ手段１５００は、駆動制御信号を、第１のマイクロホンユニット１０１０で収音された目的音に混入する雑音の波形にほぼ等しい波形を有する擬似雑音信号に変換する。なお、適応フィルタ手段１５００のフィルタ係数は、信号減算手段１６００の出力信号に基づいて更新される。信号減算手段１６００は、第１のマイクロホンユニット１０１０の出力信号から適応フィルタ手段１５００の出力信号を減算する。この減算結果が周期性雑音抑圧装置の出力となる。
【０００５】
従来例２の周期性雑音抑圧装置は例えばビデオムービーに内蔵され、図９に示す駆動部２０００は例えばビデオムービーの回転ヘッド（シリンダ）である。この周期性雑音抑圧装置は、ビデオムービーの録画中において雑音として目的音に混入する回転ヘッドの駆動音を抑圧するものである。従来例２は、第１のマイクロホンユニット１０１０の出力信号に混入する雑音信号の成分と駆動制御信号との間に相関があることを利用する構成である。具体的には、従来例２は、上記従来例１における第２のマイクロホンユニット１０２０の出力信号の代わりに駆動制御信号を適応フィルタ手段１５００の雑音参照信号として用いる構成である。従来例２においても従来例１と同様に雑音成分が抑圧された目的信号を得ることができる。また、従来例２の周期性雑音抑圧装置は、第２のマイクロホンユニット１０２０が不要である点、適応フィルタ手段１５００における演算量が少なくなる点で従来例１と比べて有利である（例えば、特許文献３参照。）。
【０００６】
図１１は、従来例３の周期性雑音抑圧装置の構成を示すブロック図である。図１１に示す周期性雑音抑圧装置は、第１のマイクロホンユニット１０１０と、狭帯域信号除去フィルタ手段１８００とを備えている。第１のマイクロホンユニット１０１０は、目的音を収音する目的で設けられる。狭帯域信号除去フィルタ手段１８００は、第１のマイクロホンユニット１０１０の出力信号から狭帯域の信号成分を除去する。
【０００７】
以下、従来例３の周期性雑音抑圧装置について動作を説明する。雑音が周期性を有する場合、第１のマイクロホンユニット１０１０の出力信号に混入する雑音信号の周波数成分は、雑音の周期に関連する狭帯域の周波数成分にエネルギーが集中する。従って、狭帯域信号除去フィルタ手段１８００としてコムフィルタやノッチフィルタ等を用いることによって、雑音の存在する帯域の周波数成分を除去し、雑音の抑圧を行うことができる。
【特許文献１】特許第２９９５９５９号明細書
【特許文献２】特開平１０−７９５８８号公報
【特許文献３】特開平１１−１７６１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の従来例１や従来例２の構成では、適応フィルタ手段１５００における雑音参照信号として用いるために、第２のマイクロホンユニットの出力信号や駆動制御信号が必要となる。つまり、従来例１や従来例２の構成では、雑音を抑圧するために、雑音源から検出される補助的な信号が必要となる。従って、このような補助的な信号が得られない場合には、当然、雑音の抑圧を行うことができない。例えば、雑音が目的音に混入した状態で記録されてしまった音を再生する場合や、外部マイクロホン装置に周期性雑音抑圧機能を付加する場合や、汎用マイクロホン装置に用いる場合等には、上記の従来例１や従来例２の構成では対応することができない。
【０００９】
また、従来例３の構成では、雑音参照信号を必要とせずに、周期性を有する雑音（周期性雑音）を抑圧することができる。しかし、従来例３の構成では、雑音信号と同じ周波数帯域の目的信号が雑音信号と共に除去されてしまい、音質が劣化するという問題がある。また、狭帯域の雑音信号を除去するフィルタの特性によっては、フィルタインパルス応答の影響によって処理後の信号に残響感が付加されてしまうという問題がある。
【００１０】
それ故、本発明の目的は、雑音源からの補助的な信号を必要とせずに擬似雑音信号を推定することが可能であり、かつ、音質の劣化が少ない周期性雑音抑圧装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、本発明は、サンプリングされた入力信号から周期性雑音の成分を抑圧して出力する周期性雑音抑圧装置である。周期性雑音抑圧装置は、メモリ手段と、アドレス指定手段と、減算手段と、更新手段と、補正手段と、出力手段とを備えている。メモリ手段は、所定個数のメモリ値によって構成される擬似雑音波形を記憶する。アドレス指定手段は、メモリ手段に各メモリ値が記憶されている所定個数の各メモリアドレスを順番に繰り返し指定する。減算手段は、アドレス指定手段によってメモリアドレスが指定されると、入力信号の値から当該指定されたメモリアドレスにより示されるメモリ値を減算する。更新手段は、アドレス指定手段によってメモリアドレスが指定されると、当該指定されたメモリアドレスにより示される値が入力信号の値に近づくように当該値を更新する。補正手段は、更新手段によって擬似雑音波形が更新された結果、擬似雑音波形のピーク値をとるメモリアドレスが変化するような擬似雑音波形の変化が生じた場合、アドレス指定手段が指定するメモリアドレスの個数を当該擬似雑音波形の変化に基づいて補正する。出力手段は、減算手段の減算結果を出力とする。
【００１２】
なお、擬似雑音信号を構成する値の個数は、周期性雑音について予想される周波数の整数分の１の周期が当該擬似雑音信号の周期となるように予め設定されてもよい。
【００１３】
また、補正手段は、擬似雑音信号を構成する各値の内、ピークをとる値のメモリアドレスが変化したことに応じて、擬似雑音信号を構成する値の個数を補正するようにしてもよい。
【００１４】
また、補正手段は、擬似雑音波形のピーク値をとるメモリアドレスが、アドレス指定手段がアドレスを指定する順番の遅い方に変化した場合、アドレス指定手段が指定するメモリアドレスの個数を増加させる補正を行うようにしてもよい。このとき、補正手段は、擬似雑音波形のピーク値をとるメモリアドレスが当該順番の早い方に変化した場合、アドレス指定手段が指定するメモリアドレスの個数を減少させる補正を行う。
【００１５】
また、補正手段は、アドレス指定手段が指定するメモリアドレスの個数を、予め定められた範囲内でのみ変化させるようにしてもよい。
【００１６】
また、周期性雑音抑圧装置は、入力信号から周期性雑音の周期を検出する周期検出手段をさらに備えていてもよい。このとき、アドレス指定手段は、周期検出手段によって検出された周期に対応する個数のメモリアドレスを順番に繰り返し指定する。
【００１７】
また、アドレス指定手段は、指定すべきメモリアドレスの個数がＮ（Ｎは任意の整数）個である場合に、所定の頻度でＮ＋１個のメモリアドレスを指定するようにしてもよい。
【００１８】
さらに、補正手段は、擬似雑音波形のピーク値をとるメモリアドレスが変化するような擬似雑音波形の変化が生じた場合、上記所定の頻度を補正するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、入力信号から擬似雑音信号を生成するので、補助信号が必要ない。従って、雑音が目的音に混入した状態で記録されてしまった音を再生する等、補助的な信号が得られない場合にも周期性雑音を抑圧することができる。また、フィルタを必要としない構成であるので、フィルタを用いることによって生じる音質の劣化の問題も生じない。さらに、少ないメモリ量でかつ簡易な処理によって周期性雑音を抑圧することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る周期性雑音抑圧装置について図１〜図７を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る周期性雑音抑圧装置の構成を示すブロック図である。図１において、周期性雑音抑圧装置は、入力端子１０と、アドレス指定手段２０と、メモリ手段３０と、減算手段４０と、更新手段５０と、補正手段６０と、出力端子７０とを備えている。図１に示す周期性雑音抑圧装置は、例えばビデオムービーに搭載され、録音・録画中に発生する周期性雑音（例えばビデオムービーの回転ヘッドから発生する雑音）を抑圧するために用いられる。以下、各構成要素の詳細について説明する。
【００２１】
入力端子１０には、入力信号が入力される。ここでは、入力信号には、周期性雑音の成分が混入しているものとする。また、入力信号は、所定のサンプリング周期でサンプリングされているものとする。図１においては、入力端子１０から入力された信号をｘ（ｎ）とする。
【００２２】
アドレス指定手段２０は、メモリ手段３０に記憶されているメモリ値の各メモリアドレスを順番に繰り返し指定する。ここで、アドレス指定手段２０によって指定されるメモリアドレスの数をアドレス指定数と呼ぶ（Ｎは任意の整数）。アドレス指定手段２０は、アドレス指定数のメモリアドレスを巡回して指定する。すなわち、実施の形態１においてアドレス指定数をＮとすると、アドレス指定手段２０は、０，１，２，…，Ｎ−１，０，１，２，…とメモリアドレスを指定する。アドレス指定手段２０によって指定されたメモリアドレスに記憶されているメモリ値は、減算手段４０に読み出される。なお、アドレス指定数は、後述する補正手段６０によってその大きさが増減されることがある。
【００２３】
ここで、アドレス指定数Ｎは、予想される周期性雑音の周波数に基づいて設定される。実施の形態１においては、周期性雑音の周波数の予想値がわかっており、当該概算値に基づいて所定個数Ｎの値が予め設定されるものとする。具体的には、サンプリング周波数ｆｓがｆｓ＝３２［ｋＨｚ］であり、周期性雑音の基本周波数ｆ０がｆ０＝１５０［Ｈｚ］である場合、アドレス指定数Ｎは、Ｎ＝ｆｓ／ｆ０≒２１３と設定される。これによって、アドレス指定手段２０は、周期性雑音の周波数とほぼ等しい周期で巡回するメモリアドレスを発生することとなる。
【００２４】
なお、上記例において、正確には、Ｎ＝ｆｓ／ｆ０＝２１３．３３３…である。このように、正確なＮの値が小数点以下の値を有する場合、アドレス指定手段２０は、アドレス指定数を調整するようにしてもよい。具体的には、メモリアドレス０〜Ｎ−１を発生する周期を１回の周期とすると、アドレス指定手段２０は、３回の周期の内１回はＮ＋１個のメモリアドレス０〜Ｎを指定するようにしてもよい。このように、アドレス指定手段２０は、指定すべきメモリアドレスの個数がＮ（Ｎは任意の整数）個である場合に、所定の頻度でＮ＋１個のメモリアドレスを指定するようにしてもよい。これによって、擬似雑音波形の周期をより詳細に表現することができ、より正確に周期性雑音の抑圧を行うことができる。
【００２５】
図１において、メモリ手段３０は、擬似雑音信号を記憶するメモリである。ここで、擬似雑音信号とは、入力信号から周期性雑音の成分を除去するために用いられる信号である。擬似雑音信号は、その波形が周期性雑音とほぼ等しい波形となるように更新される。具体的には、メモリ手段３０は、擬似雑音信号の波形（擬似雑音波形）を構成する所定個数の値（メモリ値）を記憶している。この所定個数は、上記アドレス指定数である。
【００２６】
図２は、図１に示すメモリ手段に記憶されるメモリ値の一例を示す図である。実施の形態１においては上記アドレス指定数はＮであるので、Ｎ個のメモリ値がメモリ手段３０に記憶されている。具体的には、擬似雑音波形を構成する各メモリ値は、メモリアドレス０〜Ｎ−１に記憶されている。なお、メモリアドレスｋに記憶されるメモリ値をｍk とする（ｋは０〜Ｎ−１の任意の整数）。
【００２７】
図３は、図１に示すメモリ手段に記憶される擬似雑音波形の一例を模式的に示す図である。図３においては、横軸にメモリアドレス、縦軸にメモリ値が示されており、図３に示す波形が擬似雑音波形を示している。図３に示すような擬似雑音波形は、後述する更新手段５０によってメモリ値が更新されていく結果得られる。メモリ手段３０上に擬似雑音波形が生成される動作については後述する。
【００２８】
図１の説明に戻り、減算手段４０は、入力信号ｘ（ｎ）からメモリ手段３０に記憶されている擬似雑音信号を減算する。具体的には、減算手段４０は、アドレス指定手段２０によってメモリアドレスが指定されると、入力信号の値から当該指定されたメモリアドレスにより示されるメモリ値を減算する。より具体的には、減算手段４０は、以下の式（１）に示す減算を行う。
ｙ（ｎ）＝ｘ（ｎ）−ｍk （ｎ）  …（１）
ここで、ｙ（ｎ）は、時刻ｎにおける減算手段４０の出力値であり、ｍk （ｎ）は、時刻ｎにおいてメモリ手段３０から読み出される擬似雑音信号のメモリ値である。なお、ｋの値は、アドレス指定手段２０によって指定される。
【００２９】
更新手段５０は、アドレス指定手段２０によってメモリアドレスが指定されると、当該指定されたメモリアドレスにより示されるメモリ値が入力信号の値に近づくように当該メモリ値を更新する。具体的には、更新手段５０は、以下の式（２）に示す計算を行う。
ｍk （ｎ＋１）＝ｍk （ｎ）＋α×ｙ（ｎ）…（２）
ここで、αは予め定められた定数である。αは、十分小さい値に設定され、例えば０＜α＜０．５程度の値に設定される。αの値は、入力信号のサンプリング周期やターゲットとなる周期性雑音や周期性雑音以外の信号とのレベル比率等に応じて適宜設定される。更新手段５０がメモリ値を更新することによって、メモリ手段３０に記憶される擬似雑音波形は、周期性雑音の波形に次第に類似していき、周期性雑音の波形に収束する。
【００３０】
補正手段６０は、更新手段５０によって擬似雑音波形が更新された結果、メモリ手段３０上に生成される擬似雑音波形が移動するような変化が生じた場合、アドレス指定数を当該変化に基づいて補正する。ここで、「擬似雑音波形が移動する」とは、メモリ手段３０上に生成される擬似雑音波形がメモリアドレスに関してずれることを言う（後述する図６参照）。
【００３１】
補正手段６０は、メモリ手段３０に記憶されている各値の内最大値のメモリアドレスが変化した場合、アドレス指定数を補正するようにアドレス指定手段２０に指示を行う。アドレス指定手段２０は、補正手段６０の指示に従ってメモリアドレス指定数を変更する。例えば図２において、補正手段６０からメモリアドレスを１つ増加させるように指示があった場合、アドレス指定手段２０は、アドレス指定数をＮ＋１とする。すなわち、アドレス指定手段２０は、以降のメモリアドレスの指定において、０，１，２，…，Ｎ−１，Ｎ，０，１，２，…とメモリアドレスを指定する。
【００３２】
出力端子７０は、減算手段４０の出力側に接続される。すなわち、減算手段４０から出力される信号ｙ（ｎ）が周期性雑音抑圧装置の出力信号となる。
【００３３】
以下、周期性雑音抑圧装置の動作の詳細を説明する。図４は、実施の形態１に係る周期性雑音抑圧装置の動作の流れを示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは、入力端子１０への入力信号の入力が開始されたことに応じて開始される。例えば、周期性雑音抑圧装置がビデオムービーに搭載される場合、録音・録画の開始に応じて図４に示すフローチャートが開始されるとよい。
【００３４】
図４において、まず、ステップＳ１において、アドレス指定手段２０によって１つのメモリアドレスが指定される。ステップＳ１において指定されるメモリアドレスは、前回のステップＳ１において指定されたメモリアドレスの次のメモリアドレスである。例えば、前回にアドレス３のメモリアドレスが指定された場合はメモリ４のメモリアドレスが指定され、前回にアドレスＮ−１のメモリアドレスが指定された場合はアドレス０のメモリアドレスが指定される。また最初のステップＳ１では任意のメモリアドレスが指定されてもよいが、ここではアドレス０のメモリアドレスが指定されるものとする。
【００３５】
次に、ステップＳ２において、メモリ手段３０の値および入力信号の値が減算手段４０に読み込まれる。具体的には、ステップＳ１でアドレス指定手段２０によって指定されたメモリアドレスの値がメモリ手段３０から減算手段４０に読み込まれる。また、入力信号ｘ（ｎ）の値が入力端子１０から減算手段４０に読み込まれる。入力信号ｘ（ｎ）の値は、前回のステップＳ２において読み込まれた値の次の値が読み込まれる。
【００３６】
次に、ステップＳ３において、減算手段４０において上記式（１）の減算処理が行われる。続くステップＳ４において、更新手段５０によってメモリ手段３０の値が更新される。具体的には、ステップＳ１において指定されたメモリアドレスの値が上記式（２）の計算結果の値に更新される。
【００３７】
以上のステップＳ１〜Ｓ４の処理は、入力信号の１サンプル毎に行われる。そして、ステップＳ１〜Ｓ４の処理が繰り返されることによって、メモリ手段３０に記憶されている擬似雑音波形は、周期性雑音の波形に近づいていき、周期性雑音の波形とほぼ等しい波形に収束する。そして、メモリ手段３０に記憶される擬似雑音信号が、入力信号に含まれる周期性雑音の成分とほぼ等しくなっている収束状態においては、ステップＳ３の減算処理によって入力信号に含まれる周期性雑音の成分が抑圧される。以下、擬似雑音波形が周期性雑音の波形に近づいていく様子を図５を用いて説明する。
【００３８】
図５は、図１に示すメモリ手段に記憶される擬似雑音波形の一例を模式的に示す図である。図５においては、図３と同様、横軸にメモリアドレス、縦軸にメモリ値が示されており、図５に示す波形が擬似雑音波形を示している。図５（ａ）は、メモリ値の初期設定を示す図である。メモリ値の初期状態は任意でよいが、図５（ａ）に示すように実施の形態１では、全てのメモリ値は０に設定されているとする。図５（ａ）に示す初期状態においては、式（１）においてｙ（ｎ）＝ｘ（ｎ）となることから、周期性雑音が抑圧されていないことがわかる。
【００３９】
図５（ａ）に示す初期状態においてステップＳ１〜Ｓ４の処理が行われると、メモリ手段３０のメモリ値が更新される。ステップＳ１〜Ｓ４の処理が１回行われると、まず最初にアドレス０のメモリ値が更新される。次のステップＳ１〜Ｓ４の処理では、アドレス１のメモリ値が更新される。そして、ステップＳ１〜Ｓ４の処理が初期状態からＮ回繰り返されると、アドレス０〜Ｎ−１のメモリ値が更新される。さらにステップＳ１〜Ｓ４の処理が繰り返されることによって、アドレス０〜Ｎ−１のＮ個のメモリ値が順番に繰り返し更新されていく。
【００４０】
以上のように、ステップＳ１〜Ｓ４によって、アドレスが巡回するように指定されて各メモリ値が更新されていく。そのため、入力信号の信号成分の内、アドレスの巡回周期に同期する周期成分が時間平均（同期加算）によって求められる。ここで、アドレスの巡回周期とは、アドレス指定手段２０がメモリアドレスを順番に指定する周期であり、周期性雑音の周波数に等しい。従って、入力信号の信号成分の内、周期性雑音の成分は、ステップＳ１〜Ｓ４が繰り返されることによってメモリ手段３０のメモリ値に反映される。一方、入力信号の信号成分の内、アドレスの巡回周期に一致する周期性を持たない信号成分は、メモリ値の更新が繰り返されると平均化され、０に収束する。従って、目的信号の成分のように、アドレスの巡回周期に一致する周期性を持たない信号成分は、メモリ手段３０のメモリ値に反映されない。以上より、ステップＳ１〜Ｓ４の処理が繰り返されると、メモリ値によって表現される擬似雑音波形は、周期性雑音の波形に収束していくこととなる。このように、実施の形態１では、目的音の成分と周期性雑音の成分とが重畳した入力信号であっても、目的音の影響は受けずに、周期性雑音の成分のみがメモリ手段３０上に推定されることになる。
【００４１】
図５（ｂ）は、収束状態に達する途中のメモリ値を示す図である。図５（ｂ）に示すように、収束状態に達する途中は、擬似雑音波形が次第に周期性雑音の波形に近くなってきている状態である。また、図５（ｃ）は、収束状態に達したメモリ値を示す図である。収束状態における擬似雑音波形は、周期性雑音の波形を表すものである。
【００４２】
次に、収束状態に達した後の動作を説明する。上記式（１）において出力信号ｙ（ｎ）を、ｘ（ｎ）−ｍk （ｎ）で置き換えると、以下の式（３）のようになる。
ｍk （ｎ＋１）＝ｍk （ｎ）＋α×（ｘ（ｎ）−ｍk （ｎ））…（３）
ここで、収束状態においては、ｍk （ｎ）は周期性雑音の成分と等しくなっている。従って、式（３）における（ｘ（ｎ）−ｍk （ｎ））の部分は目的信号を表す。すなわち、出力信号が目的信号のみを含む信号となっていることがわかる。さらに、αは十分に小さく、式（３）における（ｘ（ｎ）−ｍｋ（ｎ））は長時間平均では０となることから、メモリ値はｍk に収束した状態となることがわかる。
【００４３】
以上、図５に示したように、メモリ手段３０上に表現される擬似雑音波形は、周期性雑音の波形に収束する。ここで、入力信号ｘ（ｎ）に混入する周期性雑音信号の周期Ｔ０と、アドレス指定手段２０のアドレスの巡回周期Ｔとが若干異なる場合、メモリ手段３０上に表現される擬似雑音波形は、メモリ上において移動していく様に更新されていく。
【００４４】
図６は、メモリ手段上の擬似雑音波形が移動する様子を示す図である。図６は図３と同様、横軸にメモリアドレス、縦軸にメモリ値が示されており、図６に示す波形が擬似雑音波形を示している。また、図６（ａ）は、移動前におけるメモリ値を示す図であり、図６（ｂ）は、移動後におけるメモリ値を示す図である。図６（ｂ）においては、図６（ａ）と比べて擬似雑音波形がメモリアドレス方向に移動しており、擬似雑音波形のピーク値（図６に示す点線部分）をとるメモリアドレスが変化していることがわかる。このように、Ｔ０とＴとが異なる場合、メモリ手段３０上において擬似雑音波形が移動していくようにメモリ値が更新される。具体的には、Ｔ０＞Ｔである場合、メモリ手段３０上の擬似雑音波形は、メモリアドレスが増加する方向へ移動する。従って、図６（ｂ）は、Ｔ０＜Ｔである場合において、メモリ手段３０が図６（ａ）に示す状態からある時間だけ経過した後の状態を示す図である。一方、Ｔ０＜Ｔである場合、メモリ手段３０上の擬似雑音波形は、メモリアドレスが減少する方向へ移動する。また、擬似雑音波形の移動量は、Ｔ０とＴとの差が大きいほど大きくなる。
【００４５】
図６に示すように、Ｔ０とＴとが異なる場合には、メモリ手段３０上における擬似雑音波形の位置が移動する。Ｔ０とＴとの差が微小である場合には、擬似雑音波形が移動しながらも周期性雑音の打ち消し効果が得られるが、Ｔ０＝Ｔの場合に打ち消し効果は最大になり、Ｔ０とＴとの差は小さい方が好ましい。そこで、実施の形態１においては、補正手段６０によってステップＳ５およびＳ６の処理が行われる。具体的には、補正手段６０は、メモリ手段３０内の擬似周期性雑音波形の変化を監視する。そして、擬似雑音波形がメモリアドレスの増加方向に移動する場合には、アドレス巡回周期Ｔを増加させる。逆に、擬似雑音波形がメモリアドレスの減少方向に移動する場合には、アドレス巡回周期Ｔを減少させる。なお、一般的には、初期状態においてアドレスの巡回周期Ｔを正確に設定することは困難である。しかし、実施の形態１においては、補正手段６０によってアドレスの巡回周期Ｔが学習によって周期性雑音信号の周期Ｔ０に追随することとなる。従って、常に良好な周期性雑音抑圧性能を得ることができる。
【００４６】
図４の説明に戻り、ステップＳ４の次に、ステップＳ５において、補正手段６０は、メモリ手段３０内の擬似周期性雑音波形の変化を監視する。すなわち、メモリ手段３０に記憶されている擬似雑音波形が移動したか否かが補正手段６０によって判定される。ここで、擬似雑音波形が移動することは、擬似雑音波形のピーク値が移動したことと同じ意味である。そこで、実施の形態１においては、擬似雑音波形のピーク値をとるメモリアドレスが変化したか否かによって、擬似雑音波形が移動したか否かを判定する。具体的には、補正手段６０は、メモリ手段３０に記憶されている値の中で最大値（ピーク値）が記憶されているアドレスを検出する。すなわち、補正手段６０は、前回のステップＳ５において検出されたアドレスと、今回のステップＳ５において検出されたアドレスとが異なっていれば、擬似雑音波形が移動したと判定する。逆に、前回のステップＳ５において検出されたアドレスと、今回のステップＳ５において検出されたアドレスとが同じであれば、擬似雑音波形が移動していないと判定する。
【００４７】
ステップＳ５の判定において、擬似雑音波形が移動したと判定された場合、補正手段６０によってステップＳ６の処理が行われる。すなわち、補正手段６０は、アドレス指定手段が指定すべきアドレス指定数を補正させる。実施の形態１においては、予め定められた数ΔＮだけ、アドレス指定数を増加または減少させる。この結果、Ｔ０＝Ｔとなれば、擬似雑音波形は移動しなくなる。なお、擬似雑音波形のピーク値をとるメモリアドレスが、メモリアドレスの増加方向に移動する場合、すなわち、アドレス指定手段２０がアドレスを指定する順番の遅い方に変化した場合、補正手段６０はアドレス指定数（アドレスの巡回周期）を増加させる。逆に、擬似雑音波形のピーク値をとるメモリアドレスが、メモリアドレスの減少方向に移動する場合、すなわち、アドレス指定手段２０がアドレスを指定する順番の早い方に変化した場合、補正手段６０はアドレス指定数を減少させる。以上のステップＳ１〜Ｓ６の処理が繰り返されることによって、メモリ手段３０に記憶されている擬似雑音波形が周期性雑音の波形と等しくなり、周期性雑音を抑圧することができる。
【００４８】
以上のように、実施の形態１によれば、入力信号に含まれる周期性雑音の成分を抑圧することができる。ここで、実施の形態１によれば、目的信号に周期性雑音信号が混入した入力信号から擬似雑音信号を生成するので、補助信号が必要ない。また、フィルタを用いることによって生じる音質の低下の問題も生じない。実施の形態１によれば、アドレスの巡回周期と同じ周期の擬似雑音波形がメモリ手段３０において生成されるので、入力信号や出力信号を利用して雑音を抑圧する方法よりも目的信号等の影響を受けず、周期性雑音を正確に抑圧することが可能である。
【００４９】
なお、実施の形態１において、抑圧対象となる周期性雑音の周波数がある範囲内から外れることがない場合には、補正手段６０は、アドレスの巡回周期Ｔのとり得る範囲を制限するようにしてもよい。ここで、抑圧対象となる周期性雑音の周波数に近い周波数を有し、周期性を有する目的音が入力信号に含まれている場合には、アドレスの巡回周期が当該目的音の周波数に合うように補正手段６０によって補正がなされることがある。このような補正がなされると、アドレスの巡回周期が目的音の周波数に従って変化していく結果、周期性雑音の周波数から次第に外れていき、周期性雑音抑圧装置は周期性雑音を正しく抑圧することができないことがある。しかし、アドレスの巡回周期の範囲を制限することによって、これを防止することができる。
【００５０】
また、実施の形態１では、アドレス指定数（アドレス巡回周期）は、入力信号に混入する周期性雑音信号の基本周期とほぼ等しくなるように設定された。ここで、他の実施の形態においては、アドレス指定数は、周期性雑音信号の基本周期の整数分の１に設定すればよい。つまり、アドレス指定数は、周期性雑音信号の基本周期の１／２や１／３に設定されてもよい。アドレス指定数をこのように設定することで、メモリ手段３０のメモリ量を減少させることができる。
【００５１】
また、実施の形態１では、メモリ手段３０に記憶されるメモリ値の更新処理は常に行われたが、以下に示す変形例のように、目的信号と雑音信号とのレベルに応じて更新処理を行うか否かを判断するようにしてもよい。図７は、実施の形態１に係る周期性雑音抑圧装置の変形例を示すブロック図である。図７において、周期性雑音抑圧装置は、図１に示す構成に加えて非目的音検出手段５５をさらに備えている。非目的音検出手段５５は、雑音信号のレベルに対する目的信号のレベルの割合を示すレベル比を導出する。そして、導出したレベル比が所定のレベル比よりも越えた場合、更新手段５０に通知を行う。これに応じて、更新手段５０は、非目的音検出手段５５からの通知があった場合にメモリ値の更新処理を行う。以上のように、図７に示す構成とすることによって、雑音信号に対して目的信号の割合が高い場合には、メモリ値の更新処理を行わないこととなる。すなわち、擬似雑音波形を正確に生成することができない状況では学習を行わないようにすることによって、誤って目的信号を抑圧してしまうことを防止することができる。
【００５２】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る周期性雑音抑圧装置について、図８を用いて説明する。なお、実施の形態１では、周期性雑音信号の周期Ｔ０がある範囲であると予想される場合に特に有効に動作するが、汎用のマイクロホン装置に応用するためには、任意の周期の周期性雑音信号を抑圧することが望まれる。そこで、実施の形態２は、入力信号の情報から、抑圧すべき雑音信号の周期を導出することを可能としたものである。
【００５３】
図８は、実施の形態２に係る周期性雑音抑圧装置の構成を示すブロック図である。図８において、実施の形態１と異なる点は、周期検出手段２５をさらに備えることによって、アドレス指定数（アドレスの巡回周期）を入力信号から推定するようにした点である。周期検出手段２５は、入力端子１０から入力信号ｘ（ｎ）を入力する。そして、入力信号ｘ（ｎ）に基づいて、周期性雑音信号の周波数を導出する。なお、図１と同様の構成要素については、図１と同じ参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５４】
次に、実施の形態２に係る周期性雑音抑圧装置の動作を説明する。実施の形態２では、周期検出手段２５によって、周期性雑音信号の基本周波数が検出される。検出された周期性雑音信号の基本周波数は、アドレス指定手段２０に出力される。アドレス指定手段２０は、周期検出手段２５からの周期性雑音信号の基本周波数に基づいて、アドレス指定数を決定する。なお、周期性雑音信号の基本周波数に基づいてアドレス指定数を決定する方法は、実施の形態１と同様である。また、周期検出手段２５において周期性雑音信号の基本周波数を検出する方法としては、例えば次の方法が挙げられる。すなわち、信号の周期性を検出するケプストラム法や自己相関法等で検出した周期情報を長時間平均し、音声信号等のピッチ周期やレベル変化と比較する。そして、周波数や振幅が一定であること等を判断基準として、抑圧すべき周期性雑音信号の周期Ｔ０を検出する。
【００５５】
以上より、実施の形態２によれば、入力信号から周期性雑音の周波数を自動的に検出することができるので、ユーザや製作者が周期性雑音の周波数を予め検出し、アドレス指定数を設定する必要がない。また、周期性雑音の周波数が自動的に検出されるので、周期性雑音抑圧装置を汎用の機器（マイクロホン装置等）に搭載することが容易になる。
【００５６】
なお、上記実施の形態１および２においては、上記の式（２）に代えて、以下に示す式（４）や式（５）を用いて、メモリ値の更新処理を行ってもよい。
ｍk （ｎ＋１）＝ｍk （ｎ）＋α×ｓｉｇｎ（ｙ（ｎ））…（４）
ここで、ｓｉｇｎ（・）は、括弧内の値の符号を示す。つまり、ｓｉｇｎ（ｙ（ｎ））は、ｙ（ｎ）の値が正、０、負に応じてそれぞれ＋１、０、−１となる。従って、上式（４）を用いる場合、メモリ値は、所定の定数αだけ増加されて更新されるか、定数αだけ減少されて更新されるか、または、更新前の値が維持される。
【００５７】
また、上述したように、実際の周期性雑音信号の周期Ｔと予測した周期性雑音信号の周期（アドレスの巡回周期）Ｔ０との差がある場合、特に高域成分について音質に悪影響が出る。ここで、周期性雑音信号は、高域成分は低域成分よりも信号成分が小さく、雑音抑圧処理の対象から除外しても問題ないことがある。そこで、以下の式（５）を用いてメモリ値の更新処理を行ってもよい。
【数１】
2005197956.tif 000003
数（５）では、更新処理を行うメモリ値に加え、そのメモリ値の両隣のメモリアドレスのメモリ値が用いられる。これによって、高域成分の影響が除去され、音質の安定化および擬似雑音波形が収束する速度の改善を図ることができる。
【００５８】
なお、実施の形態１および２においては、補正手段６０は、擬似雑音波形がメモリ手段３０上において移動した場合にアドレス指定数Ｎを補正した。ここで、アドレス指定手段２０がＮ個のメモリアドレスを指定する際に所定の頻度でＮ＋１個のメモリアドレスを指定する場合には、補正手段６０は、次のような補正を行ってもよい。すなわち、補正手段６０は、擬似雑音波形のピーク値をとるメモリアドレスが変化するような擬似雑音波形の変化が生じた場合、Ｎ＋１個のメモリアドレスを指定する頻度を補正するようにしてもよい。例えば、メモリアドレス０〜Ｎ−１を発生する周期を１回の周期として、３００回のうち１００回はＮ＋１個のメモリアドレスを指定する場合を考える。この場合において、メモリアドレスが増加する方向へメモリ手段３０上の擬似雑音波形が移動したとき、補正手段６０は、Ｎ＋１個のメモリアドレスを指定する頻度を多くする。例えば、３００回のうち１０１回はＮ＋１個のメモリアドレスを指定するようにする。逆に、メモリアドレスが減少する方向へメモリ手段３０上の擬似雑音波形が移動したとき、補正手段６０は、Ｎ＋１個のメモリアドレスを指定する頻度を少なくする。例えば、３００回のうち９９回はＮ＋１個のメモリアドレスを指定するようにする。
【００５９】
以上のように、アドレス指定手段２０において、アドレス指定数をＮとＮ＋１とで増減させるようにし、補正手段６０において、アドレス指定数をＮ＋１とする比率を補正するようにしてもよい。ここで、アドレス指定数をＮに固定する場合には、Ｎ／ｆｓ（ｆｓはサンプリング周波数）とＮ＋１／ｆｓとの間の周波数となるような擬似雑音波形を正確に表現することができない。つまり、Ｎ／ｆｓとＮ＋１／ｆｓとの間の周波数をとる周期性雑音に対して擬似雑音波形の周波数を正確に一致させることができない。一方、アドレス指定数をＮ＋１とする頻度を入れることによって、擬似雑音波形の周波数をより詳細に表現することができることとなる。従って、周期性雑音の周波数に対して擬似雑音波形の周波数をより正確に一致させることができるので、雑音抑圧効果をより高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の周期性雑音抑圧装置は、周期性雑音が問題となる音響装置に適用することが可能である。例えば、ビデオムービーに内蔵されるマイクロホンや、パソコンに内蔵されるマイクロホンの雑音抑圧機能として利用する他、汎用のマイクロホン装置への応用することができる。さらに、ビデオ再生時の雑音抑圧にも用いることができるので、編集装置の雑音抑圧機能としても利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施の形態１に係る周期性雑音抑圧装置の構成を示すブロック図
【図２】図１に示すメモリ手段に記憶されるメモリ値の一例を示す図
【図３】図１に示すメモリ手段に記憶される擬似雑音波形の一例を模式的に示す図
【図４】実施の形態１に係る周期性雑音抑圧装置の動作の流れを示すフローチャート
【図５】図１に示すメモリ手段に記憶される擬似雑音波形の一例を模式的に示す図
【図６】メモリ手段上の擬似雑音波形が移動する様子を示す図
【図７】実施の形態１に係る周期性雑音抑圧装置の変形例を示すブロック図
【図８】実施の形態２に係る周期性雑音抑圧装置の構成を示すブロック図
【図９】従来例１の周期性雑音抑圧装置の構成を示すブロック図
【図１０】従来例２の周期性雑音抑圧装置の構成を示すブロック図
【図１１】従来例３の周期性雑音抑圧装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００６２】
１０  入力端子
２０  アドレス指定手段
３０  メモリ手段
４０  減算手段
５０  更新手段
６０  補正手段
７０  出力端子
２５  周期検出手段
５５  非目的音検出手段
【図１】
2005197956.tif 000004
【図２】
2005197956.tif 000005
【図３】
2005197956.tif 000006
【図４】
2005197956.tif 000007
【図５】
2005197956.tif 000008
【図６】
2005197956.tif 000009
【図７】
2005197956.tif 000010
【図８】
2005197956.tif 000011
【図９】
2005197956.tif 000012
【図１０】
2005197956.tif 000013
【図１１】
2005197956.tif 000014