(57)【要約】【課題】  ドラム装置から発する回転ノイズやディスク装置から発するシークノイズの低減に加えてノイズ感知センサによるタッチノイズやクリックノイズを低減する。【解決手段】  本発明のノイズ低減装置は、音声信号に含まれるノイズ発生源より混入するノイズの発生期間に対応したノイズタイミング信号を生成するコンパレータ１３と、音声信号からノイズを除去するギャップ期間を生成するギャップ時間生成手段１７と、音声信号とノイズ除去信号とを切替えて出力する切替えスイッチＳＷ１８と、音声信号の信号レベルを検出するレベル検出手段１５と、レベル検出手段１５からの信号レベルより人間の聴覚上でマスキングされるギャップ期間を判定するマスキング量判定手段１６とを備え、ノイズタイミング信号のノイズ発生期間内でギャップ期間に対応する期間はノイズ除去信号に切替えて出力し、ギャップ期間以外では音声信号を出力する。【選択図】        図２
2005303681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される音声信号のノイズを低減するノイズ低減装置において、
１つ以上の音声信号と、
前記音声信号に含まれるノイズ発生源より混入するノイズの発生期間に対応したノイズタイミング信号を生成するノイズタイミング生成手段と、
前記音声信号からノイズを除去するノイズ除去手段と、
前記音声信号と前記ノイズ除去手段からの信号とを切替えて出力する切替え手段と、
さらに前記音声信号の信号レベルを検出するレベル検出手段と、
前記レベル検出手段からの信号レベルより人間の聴覚上でマスキングされるギャップ期間を判定するマスキング量判定手段とを備え、
前記ノイズタイミング信号のノイズ発生期間内で前記ギャップ期間に対応する期間は前記切替え手段において前記ノイズ除去手段よりの信号に切替えて出力し、前記ギャップ期間以外では前記音声信号を出力することを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項２】
請求項１に記載のノイズ低減装置において、
前記音声信号は、マイクロホンから得られた音声信号であることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項３】
請求項１に記載のノイズ低減装置において、
前記ノイズタイミング生成手段は、センサによるノイズ検出信号が所定レベル以上である期間をノイズの発生期間としたことを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項４】
請求項１に記載のノイズ低減装置において、
前記ノイズタイミング生成手段は、前記ノイズ発生源を駆動する駆動信号に基づくノイズ発生期間から生成されることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項５】
請求項１に記載のノイズ低減装置において、
前記ノイズ除去手段は、信号レベルをゼロにすることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項６】
請求項１に記載のノイズ低減装置において、
前記ノイズ除去手段は、ノイズ帯域を除去するフィルタで構成されることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項７】
請求項１に記載のノイズ低減装置において、
前記切替え手段は、クロスフェード切替えであることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項８】
入力される音声信号のノイズを低減するノイズ低減方法において、
１つ以上の音声信号に含まれるノイズ発生源より混入するノイズの発生期間に対応したノイズタイミング信号を生成するノイズタイミング生成ステップと、
前記音声信号からノイズを除去するノイズ除去ステップと、
前記音声信号と前記ノイズ除去ステップからの信号とを切替えて出力する切替えステップと、
さらに前記音声信号の信号レベルを検出するレベル検出ステップと、
前記レベル検出ステップからの信号レベルより人間の聴覚上でマスキングされるギャップ期間を判定するマスキング量判定ステップとを備え、
前記ノイズタイミング信号のノイズ発生期間内で前記ギャップ期間に対応する期間は前記切替えステップにおいて前記ノイズ除去ステップよりの信号に切替えて出力し、前記ギャップ期間以外では前記音声信号を出力することを特徴とするノイズ低減方法。
【請求項９】
入力される音声信号のノイズを低減するノイズ低減装置において、
１つ以上の音声信号と、
前記音声信号を複数の帯域に分割する帯域分割手段と、
前記帯域分割手段からの複数の音声信号に含まれるノイズ発生源より混入するノイズの発生期間に対応したノイズタイミング信号を生成するノイズタイミング生成手段と、
前記音声信号からノイズを除去する複数のノイズ除去手段と、
前記音声信号と前記ノイズ除去手段からの信号とを切替えて出力する複数の切替え手段と、
さらに前記音声信号の信号レベルを検出する複数のレベル検出手段と、
前記レベル検出手段からの信号レベルより人間の聴覚上でマスキングされるギャップ期間を判定する複数のマスキング量判定手段とを備え、
前記ノイズタイミング信号のノイズ発生期間内で前記ギャップ期間に対応する期間は前記切替え手段において前記ノイズ除去手段よりの信号に切替えて出力し、前記ギャップ期間以外では前記音声信号を出力し、さらに複数の帯域からの信号を加算して出力することを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のノイズ低減装置において、
前記音声信号は、マイクロホンから得られた音声信号であることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項１１】
請求項９に記載のノイズ低減装置において、
前記ノイズタイミング生成手段は、センサによるノイズ検出信号が所定レベル以上である期間をノイズの発生期間としたことを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項１２】
請求項９に記載のノイズ低減装置において、
前記ノイズタイミング生成手段は、前記ノイズ発生源を駆動する駆動信号に基づくノイズ発生期間から生成されることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項１３】
請求項９に記載のノイズ低減装置において、
前記ノイズ除去手段は、信号レベルをゼロにすることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項１４】
請求項９に記載のノイズ低減装置において、
前記ノイズ除去手段は、ノイズ帯域を除去するフィルタで構成されることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項１５】
請求項９に記載のノイズ低減装置において、
前記切替え手段は、クロスフェード切替えであることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項１６】
入力される音声信号のノイズを低減するノイズ低減方法において、
１つ以上の音声信号を複数の帯域に分割する帯域分割ステップと、
前記帯域分割ステップからの複数の音声信号に含まれるノイズ発生源より混入するノイズの発生期間に対応したノイズタイミング信号を生成するノイズタイミング生成ステップと、
前記音声信号からノイズを除去する複数のノイズ除去ステップと、
前記音声信号と前記ノイズ除去ステップからの信号とを切替えて出力する複数の切替えステップと、
さらに前記音声信号の信号レベルを検出する複数のレベル検出ステップと、
前記レベル検出ステップからの信号レベルより人間の聴覚上でマスキングされるギャップ期間を判定する複数のマスキング量判定ステップとを備え、
前記ノイズタイミング信号のノイズ発生期間内で前記ギャップ期間に対応する期間は前記切替えステップにおいて前記ノイズ除去ステップよりの信号に切替えて出力し、前記ギャップ期間以外では前記音声信号を出力し、さらに複数の帯域からの信号を加算して出力することを特徴とする音声信号ノイズ低減方法。
【請求項１７】
入力される音声信号のノイズを低減するノイズ低減装置において、
複数のマイクロホンと、
前記マイクロホンからの複数の音声信号の差成分を出力する演算手段と、
前記演算手段からの出力信号に含まれるノイズ発生源より混入するノイズを抽出するノイズ抽出手段と、
さらに前記ノイズの発生期間に対応したノイズタイミング信号を生成するノイズタイミング生成手段と、
前記音声信号からノイズを除去するノイズ除去手段と、
前記音声信号と前記ノイズ除去手段からの信号とを切替えて出力する切替え手段と、
さらに前記音声信号の信号レベルを検出するレベル検出手段と、
前記レベル検出手段からの信号レベルより人間の聴覚上でマスキングされるギャップ期間を判定するマスキング量判定手段とを備え、
前記ノイズタイミング信号のノイズ発生期間内で前記ギャップ期間に対応する期間は前記切替え手段において前記ノイズ除去手段よりの信号に切替えて出力し、前記ギャップ期間以外では前記音声信号を出力することを特徴とする音声信号ノイズ低減装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のノイズ低減装置において、
前記ノイズ除去手段は、信号レベルをゼロにすることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載のノイズ低減装置において、
前記ノイズ除去手段は、ノイズ帯域を除去するフィルタで構成されることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項２０】
請求項１７に記載のノイズ低減装置において、
前記切替え手段は、クロスフェード切替えであることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項２１】
入力される音声信号のノイズを低減するノイズ低減方法において、
複数のマイクロホンからの複数の音声信号の差成分を出力する演算ステップと、
前記演算ステップからの出力信号に含まれるノイズ発生源より混入するノイズを抽出するノイズ抽出ステップと、
さらに前記ノイズの発生期間に対応したノイズタイミング信号を生成するノイズタイミング生成ステップと、
前記音声信号からノイズを除去するノイズ除去ステップと、
前記音声信号と前記ノイズ除去ステップからの信号とを切替えて出力する切替えステップと、
さらに前記音声信号の信号レベルを検出するレベル検出ステップと、
前記レベル検出ステップからの信号レベルより人間の聴覚上でマスキングされるギャップ期間を判定するマスキング量判定ステップとを備え、
前記ノイズタイミング信号のノイズ発生期間内で前記ギャップ期間に対応する期間は前記切替えステップにおいて前記ノイズ除去ステップよりの信号に切替えて出力し、前記ギャップ期間以外では前記音声信号を出力することを特徴とする音声信号ノイズ低減方法。
【請求項２２】
入力される音声信号のノイズを低減するノイズ低減方法において、
１つ以上の音声信号に含まれるノイズ発生源より混入するノイズの発生期間に対応したノイズタイミング信号を生成するノイズタイミング生成ステップと、
前記音声信号からノイズ帯域を除去する第１のノイズ除去ステップと、さらに前記音声信号からノイズをゲートする第２のノイズ除去ステップと、
前記音声信号と前記第１のノイズ除去ステップと、さらに第２のノイズ除去ステップからの信号とを切替えて出力する切替えステップと、
さらに前記音声信号の信号レベルを検出するレベル検出ステップと、
前記レベル検出ステップからの信号レベルより人間の聴覚上でマスキングされるギャップ期間を判定するマスキング量判定ステップとを備え、
前記ノイズタイミング信号は、ノイズ発生期間内において第１のノイズレベル以上で第２のノイズレベル以下の第１のタイミングを検出する第１のタイミング検出ステップと、第２のノイズレベルを越える第２のタイミングを検出する第２のタイミング検出ステップから生成され、
前記ノイズタイミング信号の第１のタイミングと第２のタイミングのノイズ発生期間内で前記ギャップ期間に対応する期間において、前記切替えステップにおいて第１のタイミングにおいては、第１のノイズ除去ステップよりの信号に切替えて出力し、第２のタイミングにおいては、第２のノイズ除去ステップよりの信号に切替えて出力し、前記ギャップ期間以外では前記音声信号を出力することを特徴とするノイズ低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、デジタル家電機器に内蔵され小型マイクロホンから収録される音声信号のノイズ低減を行うにノイズ低減方法及び装置関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラ、デジタルカメラ、ＩＣレコーダ等で本体に小型マイクロホンを内蔵するデジタル家電機器は、近年益々小型化がなされており、収録時において容易にマイクロホン付近に触れたり、各種機能ＳＷのクリック操作により、キャビネットを伝播したノイズがマイクロホンに混入し、再生時に聞き苦しいタッチノイズやクリックノイズが発生してしまう場合が多い。また機器に内蔵するテープ装置やディスク装置等の記録装置と内蔵マイクロホンは近接し、記録装置より発生する振動ノイズや音響ノイズが容易にマイクロホンに入力してしまう問題も発生している。
【０００３】
そして従来からこれらのノイズを低減するために、内蔵マイクロホンのマイクユニットをキャビネットからゴムダンパー等のインシュレータで浮かせる構造をとったり、またゴムワイヤー等でマイクユニットを中空に浮かすような構造をとることで、キャビネットから伝わる振動を吸収しマイクユニットにこれらのノイズが伝わらないようにしていた。しかしこの方法においてもすべての振動を抑えることは出来ず、強振動や振動周波数によってはインシュレータの効果がなかったり、逆に固有の周波数で共振振動する場合もあり、構造設計が難しく、コストダウンや小型化の阻害要因になっていた。
【０００４】
これに対して、各種ノイズ除去方法について提案がされている（特許文献１〜５参照）が、前述したノイズは、キャビネットを伝わる振動によるものだけでなく、振動とともに空気中を音として伝播する音響ノイズも同時に発生しており、これによりマイクユニットへのノイズ伝達経路は複雑化し、従来のパッシブな方法では低減に限界が有り、撮影者が満足できるレベルには達していなかった。
【特許文献１】特開2002-74673号公報
【特許文献２】特開2002-251823号公報
【特許文献３】特開平8-124299号公報
【特許文献４】特開平7-311903号公報
【特許文献５】特開平8-153365号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで本出願人は、特願2002-367234号、特願2003-285294号（ノイズ低減装置及び方法）にて、同様の目的でノイズ低減手法を提案している。これら先願においてはすべて適応フィルタを用いて擬似ノイズ信号を生成し、ノイズを含む音声信号からこの擬似ノイズ信号を減算することでノイズ低減を実現していた。
【０００６】
しかしこれに用いる適応フィルタは、近似するノイズ信号が広帯域化する程、また連続する一区間の時間が長くなる程、必要とされるタップ数が多くなる傾向がある。たとえばサンプリング周波数４８ｋＨｚにおいて、ナイキスト周波数までの帯域で、１０ｍＳ区間のノイズ波形を近似しようとすれば４８０タップ程度の適応フィルタが必要になる。
【０００７】
従ってこの演算処理に１サンプル当たりにタップ数の数倍の積和演算が必要になるために、演算規模が増大し、大きなロジック回路や高速なDSP（Digital  Signal  Processor）などのハードウェアが必要であった。また演算処理による時間遅延も無視できず、音声信号も同時に遅延させる必要が生じるために、リアルタイムに収音できない場合があった。
【０００８】
従って本発明はこのような問題点を鑑みてなされるもので、先願のような適応フィルタを用いずに、人間の聴覚によるマスキング効果を利用することで、小型の演算規模で、遅延もほとんど発生せず、効果的にノイズ低減を行うものである。
【０００９】
また本発明でターゲットとするノイズは、前述したようなタッチノイズ、クリックノイズのように振動をともなう瞬時発生的なノイズであり、また記録装置より発生する振動ノイズもスピンドルモータにより常時発生するノイズではなく、たとえばディスク装置における磁気ヘッドや光学ピックアップによるシーク音等の瞬時に発生するノイズである。
ここで以下に先行技術に対する本発明の相違点について述べる。
【００１０】
特許文献１に記載の音声記録装置は、ディスク記録媒体の光ピックアップの移動時に発生するノイズを、マイクよりの音声信号からノイズ発生時に減衰させて記録する発明であり、本発明の解決しようとする課題と一致するが、本発明のような人間の聴覚によるマスキング効果を利用しているものではない。
【００１１】
また、特許文献２に記載の連続情報記録装置は、ディスク装置のシーク時のノイズを、集音手段からの音声信号より遮断若しくは減算する発明である。先願は遮断期間を、音声信号の連続性を保つように遮断期間の前後の信号から近似補間するようにしているが、本発明では補間を行わないため、補間回路は不要であり、また人間の聴覚によるマスキング効果を利用して遮断期間を可変している。
【００１２】
また、特許文献３に記載の記録再生装置は、音声の記録再生装置における、可動部からのノイズの混入期間を前後の音声データから予測した補間データと置き換えることによりノイズ低減を行うものであるが、本発明では補間を行わないため、補間回路は不要である。
【００１３】
また、特許文献４に記載のマイクロホン内蔵型磁気記録装置は、カメラ一体型ＶＴＲの磁気ヘッドによるテープたたき音を、そのノイズ発生タイミングのみ前置ホールドするか、ノイズ帯域をトラップした信号に切替えてノイズ低減を行うものであるが、本発明では人間の聴覚によるマスキング効果を利用しているために遮断期間を補間する必要がない。
【００１４】
また、特許文献５に記載のマイクロホン内蔵型磁気記録装置は、カメラ一体型ＶＴＲの磁気ヘッドによるテープたたき音を、音声信号レベルが基準レベルよりも小さい場合のみ音声信号からノイズ低減を行うものであるが、本発明では人間の聴覚によるマスキング効果を利用して遮断期間を可変している。
【００１５】
以上の先行技術は、主にドラム型磁気記録装置から発する回転ノイズやディスク型記録装置から発するシークノイズを低減するものであるが、本発明はこれに加えてノイズ感知のためのセンサを備えるためにタッチノイズやクリックノイズ等も低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明のノイズ低減装置は、１つ以上の音声信号と、前記音声信号に含まれるノイズ発生源より混入するノイズの発生期間に対応したノイズタイミング信号を生成するノイズタイミング生成手段と、前記音声信号からノイズを除去するノイズ除去手段と、前記音声信号と前記ノイズ除去手段からの信号とを切替えて出力する切替え手段と、さらに前記音声信号の信号レベルを検出するレベル検出手段と、前記レベル検出手段からの信号レベルより人間の聴覚上でマスキングされるギャップ期間を判定するマスキング量判定手段とを備え、前記ノイズタイミング信号のノイズ発生期間内で前記ギャップ期間に対応する期間は前記切替え手段において前記ノイズ除去手段よりの信号に切替えて出力し、前記ギャップ期間以外では前記音声信号を出力するものである。
【００１７】
これによれば、小型マイクロホンを内蔵するデジタル家電機器の収録時におけるショックノイズ、シークノイズ等の瞬発的に発生するノイズを、マイクロホンからの音声信号よりノイズゲートする場合に、人間の聴覚上の時間マスキング効果を利用することにより音声信号も同時にゲートしても破綻がないように、ゲートするギャップ時間を制御することができる。
【００１８】
また、本発明のノイズ低減装置は、１つ以上の音声信号と、前記音声信号を複数の帯域に分割する帯域分割手段と、前記帯域分割手段からの複数の音声信号に含まれるノイズ発生源より混入するノイズの発生期間に対応したノイズタイミング信号を生成するノイズタイミング生成手段と、前記音声信号からノイズを除去する複数のノイズ除去手段と、前記音声信号と前記ノイズ除去手段からの信号とを切替えて出力する複数の切替え手段と、さらに前記音声信号の信号レベルを検出する複数のレベル検出手段と、前記レベル検出手段からの信号レベルより人間の聴覚上でマスキングされるギャップ期間を判定する複数のマスキング量判定手段とを備え、前記ノイズタイミング信号のノイズ発生期間内で前記ギャップ期間に対応する期間は前記切替え手段において前記ノイズ除去手段よりの信号に切替えて出力し、前記ギャップ期間以外では前記音声信号を出力し、さらに複数の帯域からの信号を加算して出力するものである。
【００１９】
また、これによれば、音声帯域を複数の帯域に分割して、夫々の帯域毎にマスキングされるギャップ時間を決定し、ノイズを除去し帯域再合成することにより、帯域毎にマスキング量が判定でき最適化しながらノイズ低減を行うことができる。
【００２０】
また、本発明のノイズ低減装置は、複数のマイクロホンと、前記マイクロホンからの複数の音声信号の差成分を出力する演算手段と、前記演算手段からの出力信号に含まれるノイズ発生源より混入するノイズを抽出するノイズ抽出手段と、さらに前記ノイズの発生期間に対応したノイズタイミング信号を生成するノイズタイミング生成手段と、前記音声信号からノイズを除去するノイズ除去手段と、前記音声信号と前記ノイズ除去手段からの信号とを切替えて出力する切替え手段と、さらに前記音声信号の信号レベルを検出するレベル検出手段と、前記レベル検出手段からの信号レベルより人間の聴覚上でマスキングされるギャップ期間を判定するマスキング量判定手段とを備え、前記ノイズタイミング信号のノイズ発生期間内で前記ギャップ期間に対応する期間は前記切替え手段において前記ノイズ除去手段よりの信号に切替えて出力し、前記ギャップ期間以外では前記音声信号を出力するものである。
【００２１】
また、これによれば、マイクロホンが内蔵される小型機器においては、複数のマイクロホンが近接して配置されるが、この場合には音声信号に対して機器内部で発生するノイズ信号は、各マイクロホン間の相関性が低下するために、その差成分を演算することで特にセンサを使用しなくてもノイズ信号が抽出可能である。したがってこの抽出したノイズの発生期間を検出することで同様にノイズ低減が可能となるため、ノイズ発生時のみノイズ除去手段からの信号に切替えることによりノイズ低減の成されたＲｃｈ及びＬｃｈ出力が得られる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１、８によれば、先願の出願番号：2002367234、出願番号：2003285294（ノイズ低減装置及び方法）のような適応フィルタを利用したノイズ低減手法に対して、人間の聴覚マスキングを利用して、単純にノイズ発生期間のみノイズをゲートするノイズ低減手法であるため、回路規模、コストが少なくて済み、容易に実現できる。
【００２３】
また、請求項２によれば、人間の聴覚マスキングを利用するため、音声信号全般に含まれるクリックノイズ、ショックノイズの除去に効果があるが、特にマイクロホンを内蔵するような小型機器で発生するノイズに効果がある。
【００２４】
また、請求項３によれば、本発明ではノイズ発生期間を検出する必要があり、その１つとしてセンサを利用して、ノイズレベルの大きい期間を抽出することで実現できる。たとえばセンサをノイズ発生源付近に設置すれば、容易にノイズを検出でき、またセンサを複数用意して検出精度を上げることもできる。またコンパレータにおける基準レベルを調整することで、ノイズレベルの最も大きいタイミングを検出して除去することが可能であり、ノイズゲート期間（ギャップ期間）が短い場合でも除去効果を大きくすることができる。
【００２５】
また、請求項4によれば、例えばディスク装置から発生するシークノイズのように、ノイズ発生源がマイコン等により制御されている場合には、あらかじめノイズタイミング情報が存在するために、センサ等を用いなくても容易にノイズ発生期間が限定できる。
【００２６】
また、請求項５によれば、ノイズゲート期間（ギャップ期間）を、無信号（信号レベルがゼロ、もしくはＧＮＤレベル）にしてノイズと共に音声信号を完全に除去しても、聴覚上でマスキングされるノイズゲート期間に制御するために不具合が発生しない。
【００２７】
また、請求項６によれば、ノイズゲート期間（ギャップ期間）を、ノイズ帯域のみフィルタ等で除去してノイズと共に音声信号を完全に除去しても、聴覚上でマスキングされるノイズゲート期間に制御するために不具合が発生しない。またノイズゲート期間の前後でノイズ帯域以外の帯域信号に連続性が保たれるために、マスキングされるギャップ時間が長く取れるメリットがある。
【００２８】
また、請求項７によれば、ノイズゲート期間（ギャップ期間）における切り替わり時のオーバーシュートやリンギングが発生せず、また高調波ノイズの発生による広帯域化が起こらないためにマスキング効果に有利に働くメリットがある。
【００２９】
また、請求項９、１６によれば、音声帯域を複数の帯域に分割して、夫々の帯域毎にマスキングされるギャップ時間を決定し、ノイズを除去し帯域再合成することにより、帯域毎にマスキング量が判定でき最適化できると共に、マスキングされやすい分割帯域ではギャップ時間をさらに長くでき有利となる。またノイズが存在しない分割帯域では、ノイズをゲートせずに済むため、より効率的である。
【００３０】
また、請求項１７，２１によれば、マイクロホンが内蔵される小型機器においては、複数のマイクロホンが近接して配置されるが、この場合には音声信号に対して機器内部で発生するノイズ信号は、各マイクロホン間の相関性が低下するために、その差成分を演算することで特にセンサを使用しなくてもノイズ信号が抽出可能である。したがってこの抽出したノイズの発生期間を検出することで同様にノイズ低減が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
ビデオカメラやデジタルカメラ等のマイクロホン（以下マイクと略す）内蔵機器において、近年では機器の小型化が進み、機器に内蔵するテープやディスクによる記録／再生装置と内蔵マイクは近接し、装置より発生するメカニカルなショックノイズが容易にマイクに入力してしまう問題がある。また同様に小型化により、撮影者はカメラ撮影中のズーム、フォーカス操作やカメラ機能ＳＷ等の操作時に、不用意に内蔵マイク付近に触れてしまい、キャビネットを伝播したノイズがマイクに混入し、再生時に聞き苦しいタッチノイズやクリックノイズが発生してしまう場合が多い。また周囲が比較的に静かな場所で撮影する場合には、内部ＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路によりマイク感度が上がるため、わずかなタッチノイズやクリックノイズでも非常に耳障りになり、さらに内蔵マイクは、一般的に無指向性マイクユニットを演算回路により有指向特性をもたせて使用しているため、有指向特性特有の近接効果により、これらのノイズ周波数帯域が持ち上がってしまい、目的とする音声信号よりも目立ってしまうことがあり、問題が多かった。
【００３２】
そして従来はこれらのノイズを低減するために、内蔵マイクのマイクユニットをキャビネットからゴムダンパー等のインシュレータで浮かせる構造をとったり、またゴムワイヤー等でマイクユニットを中空に浮かすような構造をとることで、キャビネットから伝わる振動を吸収しマイクユニットにこれらのノイズが伝わらないようにしていた。しかしこの方法においてもすべての振動を抑えることは出来ず、強振動や振動周波数によってはインシュレータの効果がなかったり、逆に固有の周波数で共振振動する場合もあり、構造設計が難しく、コストダウンや小型化の阻害要因になっていた。
【００３３】
さらに前述したショックノイズやタッチノイズにより発生するノイズは、キャビネットを伝わる振動によるものだけでなく、振動とともに空気中を音として伝播する音響ノイズも同時に発生しており、これによりマイクユニットへのノイズ伝達経路は複雑化し、従来のパッシブな方法では低減に限界が有り、撮影者が満足できるレベルには達していなかった。
【００３４】
まず図１に先願（特願2003-285294号）における適応フィルタによるノイズ低減ブロック例を示し、特徴を説明する。マイク１は任意のマイクユニットであり、出力の−側端子は回路のＧＮＤに接地されており、＋側端子が増幅器ＡＭＰ３に接続されて、出力信号が取り出される。またセンサ２は、その−側端子が回路のＧＮＤに接地されており、＋側端子が増幅器ＡＭＰ４に接続され、その出力信号が、さらにノイズ抽出手段６でノイズ帯域成分が抽出される。このノイズ抽出手段６はＬＰＦやＢＰＦで構成され、振動ノイズ帯域を抽出するものである。そしてその振動成分を適応フィルタ７に参照入力Ｘとして入力し、所定の適応アルゴリズムにより擬似ノイズ信号Ｙを生成し出力する。
【００３５】
またＡＭＰ３からの音声信号は遅延器５により、前記ノイズ抽出手段６と適応フィルタ７による処理遅延相当の遅延を施し、加算器８の＋側端子に入力し、−側端子に入力される前記擬似ノイズ信号Ｙと位相を合わされて減算されて出力端子９から出力される。さらにこの出力信号は適応フィルタ７に誤差信号Ｅとして帰還され、この誤差信号が常に最小化されるように、適応フィルタ７が動作することで端子９には、振動成分が低減された音声信号が得られる。
【００３６】
ところで前述した適応フィルタ７は、近似するノイズ信号が広帯域化する程、また連続する一区間の時間が長くなる程、必要とされるタップ数が多くなる傾向がある。たとえばサンプリング周波数４８ｋＨｚにおいて、ナイキスト周波数までの帯域で、１０ｍＳ区間のノイズ波形を近似しようとすれば４８０タップ程度の適応フィルタが必要になる。したがってこの演算処理に１サンプル当たりにタップ数の数倍の積和演算が必要になるために、演算規模が増大し、大きなロジック回路や高速なDSP（Digital  Signal  Processor）などのハードウェアが必要であった。また演算処理による時間遅延も無視できず、音声信号も同時に遅延させる必要が生じるために、リアルタイムに収音できない場合があった。
【００３７】
しかし前述したようなショックノイズやタッチノイズの特徴として、時間的に常時継続して発生するわけではなく、発生は衝撃時のみに限られるために、おおよそ数ｍＳ〜数十ｍＳの時間で瞬発的に発生している場合がほとんどである。本発明では先願のような適応フィルタを用いなくても、人間の聴覚によるマスキング現象を利用することで、小型の演算規模で、遅延もほとんど発生せず、効果的にノイズ低減を行うものである。
【００３８】
ここで人間の聴覚マスキング現象について説明する。人間の聴覚は大きな騒音の中では、人の声が聞き取りにくくなるように、相対的に大きな音の陰にあるような小さな音の存在に気が付かない。このような現象はマスキング現象と呼ばれ、古くから研究が成されており、周波数成分や、音圧レベル、持続時間などの特性に依存することが知られているが、未だ詳細なメカニズムは研究途中である。この聴覚マスキング現象は周波数マスキングと時間マスキングに大別され、さらに時間マスキングは同時マスキングと非同時マスキング（継時マスキングとも呼ばれる）に分けられる。そして現在ではこのマスキング現象を利用してＣＤ（コンパクトディスク）のオーディオ信号を、たとえば１／５〜１／１０に圧縮する高能率符号化などにも応用されてきている。
【００３９】
次に本発明において主に利用する非同時マスキング現象について図６で説明する。図６の上図は、縦軸が信号レベルの絶対値、横軸が時間経過を表しており、まず信号Ａが所定レベルで入力し、さらに無信号のギャップ時間Gの後に、信号Ｂが所定レベルで入力する場合を示している。このとき人間の聴感レベルは図６下図のように模式的に示される。つまり人間の聴感では、信号Ａが去った後でも信号Ａのパターンがしばらく感度が低下するが残存する。これを前方（順向）マスキングＦＭと呼び、図の斜線部分に別の音が存在しても聞き取れなくなる。次に信号Ｂが入力する直前にも聞き分けられなくなる感度低下が発生し、これを後方（逆向）マスキングＢＭと呼び、図の斜線部分に別の音が存在しても聞き取れなくなる。
【００４０】
通常は、後方マスキング量に対して前方マスキング量の方が大きく、時間的には条件にも左右されるが、数百ｍＳ程度発生する。そしてある条件下においては、図６の時間ギャップＧは聴感上で認知されずに、信号Ａと信号Ｂが連続音として聞こえる現象が発生し、R.Plomp）のギャップ検出ついての研究論文（１９６３）や、三浦  雅美（ソニー、JAS.Journal、94.11月号）、さらに「聴覚心理学概論」（B.C.J.ムーア著、大串健吾監訳、誠信書房、1994年4月20日第1刷発行、第４章／聴覚系の時間分解能）に示されるように、以下の条件下では、その時間ギャップが数ｍＳ〜数十ｍＳ程度まで認知されなくなる。
【００４１】
第１条件、信号Ａと信号Ｂの周波数帯域に相関性があればギャップ長が大きくなる、または周波数的に信号Ａと信号Ｂの連続性が保たれていればギャップ長は大きくなる。
第２条件、信号は単一正弦波よりも、帯域信号の方が、ギャップ長は大きくなる。
第３条件、信号Ａと信号Ｂのレベルは、両者が同じであれば、小さい方がギャップ長は大きくなり、ある程度以上にレベルが大きくなるとギャップ長は変化しない。
第４条件、信号Ａよりも信号Ｂのレベルを小さくした方が、ギャップ長は大きくなる。
第５条件、信号に含まれる中心周波数が低いほどギャップ長が大きく、周波数が高くなるほどギャップ長が小さくなる。
【００４２】
このように本発明の実施の形態においては、これらギャップ長の検知条件（以降の説明においてこれらの条件をここではマスキング条件第１〜第５と呼ぶ）を踏まえて人間の聴感に認識されにくいギャップ長に制御しながら、上記のようなショックノイズやタッチノイズ、クリックノイズを除去するものである。
【００４３】
したがって図７に示すように信号Ａと信号Ｂの両者のレベルが、相対的に図６の場合よりも小さければ、前述のマスキング条件第３により、相対的にギャップ長は大きくできる。また図８に示すように信号Ａのレベルより信号Ｂのレベルが小さければ、前述のマスキング条件第４により、相対的にギャップ長は大きくできる。
【００４４】
さらに図２で本発明のノイズ低減ブロック例１について説明する。マイク１は任意のマイクロホンユニットであり、出力の−側端子は回路のＧＮＤに接地されており、＋側端子が増幅器ＡＭＰ３に接続されて、出力信号が取り出される。またセンサ２は、その−側端子が回路のグランドＧＮＤに接地されており、＋側端子が増幅器ＡＭＰ４に接続され、その出力信号がコンパレータ（比較器）１３に入力されて、端子１４よりの別途設定されるＲＥＦ（基準）レベル入力からの信号レベルと比較され、その結果がコンパレータ１３から、ギャップ時間生成手段１７へ出力される。
【００４５】
また前述した増幅器ＡＭＰ３の出力信号は切替えスイッチＳＷ１８の一方の入力端に接続されると共に、レベル検出手段１５に入力されて音声レベルが検出され、さらにこの音声レベルからマスキング量判定手段１６にてマスキング量が判定され、前述のギャップ時間生成手段１７へ出力される。そしてここで生成されたギャップ長に合わせて、他方の入力端がグランドＧＮＤに接地された前述の切替えスイッチＳＷ１８により選択された信号が端子１２より出力される。
【００４６】
ここで図１における先願の適応フィルタによるノイズ低減方式と、図２における本発明のノイズ低減方式の違いを図３、図４で説明する。図３は先願の適応フィルタ７によるノイズ低減方式であり、ノイズ発生源Ｎからの振動や音響ノイズがマイク１に入射して騒音信号Ｓ１に変換される。また同時にセンサ２から振動ノイズが検出されて適応フィルタ７の参照信号Ｓ２として使用され、適応フィルタ７では参照信号Ｓ２より上記騒音信号Ｓ１に近似した擬似騒音信号を生成し、前記騒音信号Ｓ１から騒音除去手段１０により擬似騒音信号を除去することによりノイズ低減を実現している。
【００４７】
これに対して図４の本発明のノイズ低減方式では同様に入射したマイク１からの騒音信号Ｓ１をセンサ２からの振動ノイズ発生タイミングのみ後述する騒音除去手段１０により除去してノイズ低減を実現しているため、適応フィルタが不要であり、センサ２からもＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ３のみ出力すれば良く、容易に実現できる特徴がある。
【００４８】
これを踏まえた上で図２の本発明のノイズ低減ブロック例１の動作について説明する。マイク１からは音声信号にノイズ発生源からの騒音信号が混入した信号が出力されるが、前述したように本発明がターゲットとするタッチノイズ、クリックノイズは時間的に常時継続して発生せずに衝撃時のみに限られるために、非衝撃時はマイク１からの音声信号がそのまま出力されるように切替えスイッチＳＷ１８をＯＦＦ側に制御し、センサ２によりターゲットとする衝撃が検出された場合のみ切替えスイッチＳＷ１８をＯＮ（ＧＮＤ）側に切替えて、騒音信号を遮断する。
【００４９】
そして同時に音声信号も入力している場合には、この音声信号も遮断してしまうが、本発明では入力する音声信号のレベルをレベル検出手段１５で検出し、このレベルよりマスキング量判定手段１６とギャップ時間生成手段１７にて人間の聴覚上でマスキングされるギャップ時間を生成して、このギャップ時間に従って前記切替えスイッチＳＷ１８のＯＮ時間を制御するようにしている。さらに前述のコンパレータ１３では、たとえば基準レベル入力１４で設定されるレベルよりもセンサ２から出力される振動信号が大きい場合には衝撃時と判断し、逆に小さい場合には非衝撃時と判断する。
【００５０】
そしてマスキング量判定手段１６はレベル検出手段１５からのレベルにより、前述したマスキング条件第３から音声レベルが大きい場合より小さい場合に、よりギャップ時間を長くする。またマスキング条件第４から音声レベルが時間的に上昇傾向の場合より下降傾向の場合のほうが、よりギャップ時間を長くできるなどを判定してギャップ生成時間を制御する。
【００５１】
次に図５で本発明のノイズ低減ブロック例２を説明するが、図２と同機能ブロックは同一の参照番号を付して説明を省略する。図２では切替えスイッチＳＷ１８をＯＮ時にグランドＧＮＤに切替えて、信号を完全に遮断するようにしていたが、図５ではノイズ除去手段１１によりノイズ帯域全体を落とすようにした信号に切替えるようにしている。このノイズ除去手段１１はBEF（Band  Elimination  Filter）等で構成され、ターゲットとするノイズ周波数帯域をすべて遮断するように常時動作させている。
【００５２】
これにより図２と同様に衝撃時のみ切替えスイッチＳＷ１８をＯＮ側に切替えるようにすることでノイズ低減を行うことができる。そして音声信号も同時に除去する程度は、ノイズ帯域に含まれる音声信号だけとなり、前述のマスキング条件第１からわかるように図２の場合よりも信号Ａと信号Ｂの周波数帯域の連続性が保たれるために、マスキングによるギャップ時間がより長く取れ、相対的に発生時間が長いノイズも除去できるメリットがある。
【００５３】
次に図９で本発明のノイズ低減ブロック例３を説明するが、図５と同機能ブロックは同一の参照番号を付して説明を省略する。前述のノイズ低減ブロック例１及び２ではノイズ発生タイミングをセンサ２により検出していたが、あらかじめノイズ発生タイミングが明確である場合には、そのタイミング信号を利用することによりセンサを不要にすることができる。
【００５４】
図９のノイズ低減ブロック例３はその一例であり、特にハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などのディスク装置におけるシーク動作により発生するノイズを低減することを目的としている。ここでハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、ハードディスク２６の表面上の磁性膜にＶＣＭ（ボイスコイルモータ）２８に取り付けられた磁気ヘッド２５により情報を読み書きするように成されているが、ハードディスク２６はスピンドルモータ２７により所定の回転数を保持するようにＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）マイコン２０からのサーボ信号２１により制御される。
【００５５】
また前記ＶＣＭ２８は同様にＤＳＰマイコン２０からの位置制御信号２９により駆動されて、磁気ヘッド２５がハードディスク２６の所定位置にデータがリード／ライトされるように制御される。そしてシーク動作時に発生するノイズは前記ＶＣＭ２８がディスク上のデータリード／ライト位置まで磁気ヘッドを急加速、及び急減速動作するときに発生するアクチュエータ部分の振動が原因であり、このノイズ発生に合わせてＤＳＰマイコン２０からノイズタイミング信号２２をギャップ時間生成手段１７に出力することで前述のノイズ低減ブロック例１及び２と同様にノイズ低減を行うことができる。
【００５６】
また図１０で本発明のノイズ低減ブロック例４を説明するが、図５と同機能ブロックは同一の参照番号を付して説明を省略する。図１０は複数個のマイクから音声信号だけでなくノイズ信号成分も取り出すことにより、センサを不要にしている。ここでは特にマイクをステレオ２ｃｈ収音する場合で説明する。マイク３１、３２は夫々、ＲｃｈとＬｃｈのマイクであり、夫々の出力信号が増幅器ＡＭＰ３３、３４を介して加算器３５の−側端子と＋側端子に接続され、両者の差成分出力が、ノイズ抽出手段３０を介してコンパレータ１３に入力される。また増幅器ＡＭＰ３３、３４の出力は加算器３６で加算されて、レベル検出手段１５に入力されて低減ブロック例１及び２と同様に処理される。
【００５７】
ここで前述の加算器３５から出力される、マイク３１とマイク３２の出力信号の差成分には、夫々のマイク取り付け位置の違いによる、音声信号とさらにノイズ信号の差信号が多く含まれる。ここでビデオカメラの場合を考えると、音声の音源である被写体は２つのマイク取り付け間隔よりも十分に遠くに位置する場合がほとんどであるのに対して、ノイズ発生源はビデオカメラ本体内にあり、ノイズ信号はノイズ発生源からの伝播の違いに起因している。
【００５８】
したがってマイク３１とマイク３２に入力する音声信号は、音源に対して相対的に等距離に位置しているために相関性が高く、ノイズ信号は音声信号よりも相関性が低いと言え、前述の加算器３５で両者を減算すると音声信号はキャンセルされるのに対してノイズ信号成分が多く得られることになる。そしてコンパレータ１３を介して得られるノイズタイミング信号と、レベル検出手段１５から得られる音声信号レベルからギャップ時間を生成してＳＷ３９及び４０を、ノイズ発生時のみノイズ除去手段３７及び３８からの信号に切替えることにより出力端子４１及び４２からノイズ低減の成されたＲｃｈ及びＬｃｈ出力が得られる。
【００５９】
次にギャップ時間生成手段１７におけるギャップ時間生成例について図１１のフローチャートで説明する。まず入力１００の処理においてはコンパレータ１３やＤＳＰマイコン２０よりノイズ発生期間情報が入力され、これを期間Ａとする。また入力１０１の処理にはレベル検出手段１６より検出した音声レベルが入力され、処理１０２にてそのレベルに適したマスキング期間を算出するが、このとき処理１０３においてあらかじめ音声レベルとマスキング量の関係をテーブル（TABLE）としてリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）などに格納しておいたものを参照する。
【００６０】
そして算出されたマスキング期間を期間Ｂとして、判断１０４にて（期間Ａ≦期間Ｂ）が判断され、ＹＥＳであれば処理１０５で期間Ａをギャップ時間に設定し出力１０７として出力される。また判断１０４でＮＯであることが判断されれば処理１０６で期間Ｂをギャップ時間に設定し出力１０７として出力される。したがって本発明では、常にその音声レベルにおいて人間の聴感上でマスキングされるギャップ期間でノイズ除去が行われる。
【００６１】
次に図１２で本発明のノイズ低減ブロック例５を説明するが、図５と同機能ブロックは同一の参照番号を付して説明を省略する。前述のノイズ低減ブロック例１〜４は、マイクからの音声帯域を単一帯域として扱ってマスキング量を判定していたが、図１０では音声帯域を複数帯域に分割して夫々の帯域毎にマスキング量を判定してギャップ時間を生成することで、前述のマスキング条件第５を利用してさらにマスキング量を最適化しながらノイズ低減を行うものである。
【００６２】
まずマイク１からの音声信号は増幅器ＡＭＰ３を介して帯域分割手段５０と５１に入力される。ここでは一例として音声帯域を低域側と高域側の２帯域に分割した例を示しており、分割された帯域信号は夫々独立に切替えスイッチＳＷ５４、５５とノイズ除去手段５２、５３とレベル検出手段５８、５９に入力されて、図５と同様に処理されるが、センサ２からコンパレータ１３を介して生成されるノイズタイミング信号に対して、マスキング量判定手段６０、６１とギャップ時間生成手段６３、６２から夫々の帯域と信号レベルに合わせたマスキング量を算出してギャップ時間が生成され、前述した切替えスイッチＳＷ５４、５５にてノイズ低減が成された夫々の帯域信号出力は、再び加算器５６にて帯域合成されて端子５７より出力される。
【００６３】
さらに図１３で本発明のノイズ低減ブロック例６を説明するが、図５と同機能ブロックは同一の参照番号を付して説明を省略する。図１３は図５における切替えスイッチＳＷ１８の機能をクロスフェード切替え手段７０で行う点が相違している。クロスフェード切替え手段７０は乗算係数が外部より可変できるように成された乗算器で構成されており、ギャップ時間生成手段１７からのＯＮ／ＯＦＦ信号に対して可変可能な乗算係数により、ＯＮ／ＯＦＦ比が時定数をもって切り替わるものである。つまり参照図の実線と破線ようにＯＮ時とＯＦＦ時が所定の時定数をもってクロスフェードするように切り替わるために、出力信号に切り替わり時のオーバーシュートやリンギングが発生せず、また切り替わり時の高調波ノイズの発生による広帯域化が起こらないためにマスキング効果に有利に働くメリットがある。
【００６４】
尚、以上示したノイズ低減ブロック例はいずれも一例であり、図示しない様々な組み合わせがあり得る。たとえばマイク数は３個以上でも良いし、センサも複数個用意してビデオカメラの複数のノイズ発生源に配置しても良い。また帯域分割数もさらに細かくしても良い。
【００６５】
また本発明全般において図示はしないが、図１に示した遅延器５のように音声信号に時間遅延手段を設けても良い。たとえば図２の増幅器ＡＭＰ３と切替えスイッチＳＷ１８の間に遅延器５を設けることによりギャップ時間生成手段１７により生成したギャップ時間とマイク１からの音声信号に含まれるノイズとを確実に一致させることができるため低減効果を一段と上げることができる。
【００６６】
図１４は本発明のノイズ低減ブロック例７を示す図である。図１４において上述した機能ブロックには同一の符号を付してその説明を省略する。図１４において、マイク１からの音声信号とさらに同時に入力したショックノイズは、増幅器３を介して切替えスイッチＳＷ１８のオフ端子と、さらにノイズ除去手段１１を介して切替えスイッチＳＷ１８のオン１端子と、また切替えスイッチＳＷ１８のオン２端子はグランドレベルに接続され、夫々の入力がギャップ時間生成手段１７からの制御により選択されて、端子１２に出力される。
【００６７】
また、センサ２からの振動信号は、増幅器４を介してコンパレータ１３に入力されるが、ここでは端子１４よりの基準レベル入力１と端子１９よりの基準レベル入力２とレベル比較されて、後述するようにギャップ時間が生成されるが、このとき上述したノイズ低減ブロック例と同様に、レベル検出手段１５とマスキング量判定手段１６により算出されたギャップ時間に制限される。
【００６８】
ここで、図１４におけるノイズ低減例について図１５を用いて説明する。図１５はノイズ低減例を示す図であり、図１５Ａはターゲットノイズ信号、図１５Ｂはセンサ出力、図１５Ｃはノイズ低減出力である。
図１５Ａはターゲットノイズ信号の一例を示しており、図示したようなノイズ発生期間Ｔ１を有するショックノイズ信号がマイク１より入力される。また、これと同期したショックノイズがセンサ２により図１５Ｂのセンサ出力のように検出されたとすると、コンパレータ１３では、例えば基準レベル１とさらに基準レベル１よりも大きい基準レベル２の両者と比較される。
【００６９】
そして、図１５Ｃにノイズ低減出力を示すように基準レベル１よりもレベルが大きいタイミング期間をノイズ除去期間Ｔ２とし、基準レベル２よりもレベルが大きいタイミング期間を信号ゲート期間Ｔ３としてギャップ時間生成手段１７に送り、ここでマスキング期間内に制限されて、このノイズ除去期間Ｔ２では切替えスイッチＳＷ１８をオン１に切替えて出力し、信号ゲート期間Ｔ３では切替えスイッチＳＷ１８をオン２に切替えて出力してノイズ低減が行われる。
【００７０】
このようにノイズレベルの大きい部分はノイズゲートを行い、比較的にノイズレベルの小さい部分ではノイズ除去を行うことで、上述したノイズ低減ブロック例１と２を併せ持つ効果を得られる。
【００７１】
また、図１６は本発明のノイズ低減ブロック例８を示す図に示すように、上述したノイズ低減ブロック例３と同様にハードディスク２６におけるシークノイズ除去にこれを応用してもよい。この場合にはＤＳＰマイコン２０において別途に設定されるノイズ発生レベルが大きいシーク時の加減速期間をタイミング期間２とし、それ以外のノイズ発生期間をタイミング期間１として、タイミング期間２を信号ゲート期間とし、タイミング期間１をノイズ除去期間としてギャップ時間生成手段１７に送り、ここで、マスキング時間内に制限されて、ノイズ除去期間では切替えスイッチＳＷ１８をオン１に切替えて出力し、信号ゲート期間では切替えスイッチＳＷ１８をオン２に切替えて出力してノイズ低減が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】適応フィルタによるノイズ低減ブロック例を示す図である。
【図２】本発明のノイズ低減ブロック例１を示す図である。
【図３】適応フィルタによるノイズ低減方式を示す図である。
【図４】本発明のノイズ低減方式を示す図である。
【図５】本発明のノイズ低減ブロック例２を示す図である。
【図６】非同時マスキングによる補間作用１を示す図である。
【図７】非同時マスキングによる補間作用２を示す図である。
【図８】非同時マスキングによる補間作用３を示す図である。
【図９】本発明のノイズ低減ブロック例３を示す図である。
【図１０】本発明のノイズ低減ブロック例４を示す図である。
【図１１】ギャップ時間生成手段を示すフローチャートである。
【図１２】本発明のノイズ低減ブロック例５を示す図である。
【図１３】本発明のノイズ低減ブロック例６を示す図である。
【図１４】本発明のノイズ低減ブロック例７を示す図である。
【図１５】ノイズ低減例を示す図であり、図１５Ａはターゲットノイズ信号、図１５Ｂはセンサ出力、図１５Ｃはノイズ低減出力である。
【図１６】本発明のノイズ低減ブロック例８を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１…マイク、２…センサ、３…増幅器、４…増幅器、１１…ノイズ除去手段、１３…コンパレータ、１４…基準レベル入力端子、１５…レベル検出手段、１６…マスキング量判定手段、１７…ギャップ時間生成手段、１８…スイッチ、２０…ＤＳＰマイコン、２１…サーボ信号、２２…ノイズタイミング信号、２５…磁気ヘッド、２６…ハードディスク、２７…スピンドルモータ、２８…ＶＣＭ、２９…位置制御信号、３１、３２…マイク、３０…ノイズ抽出手段、３７，３８…ノイズ除去手段、３５、３６…加算器，３９，４０…スイッチ、５０，５１…帯域分割手段、５２，５３…ノイズ除去手段、５４、５５…スイッチ、５８、５９…レベル検出手段、５６…加算器，６０…マスキング量判定手段、６２，６３…ギャップ時間生成手段、７０…クロスフェード切替え手段、
【図１】
2005303681.tif 000003
【図２】
2005303681.tif 000004
【図３】
2005303681.tif 000005
【図４】
2005303681.tif 000006
【図５】
2005303681.tif 000007
【図６】
2005303681.tif 000008
【図７】
2005303681.tif 000009
【図８】
2005303681.tif 000010
【図９】
2005303681.tif 000011
【図１０】
2005303681.tif 000012
【図１１】
2005303681.tif 000013
【図１２】
2005303681.tif 000014
【図１３】
2005303681.tif 000015
【図１４】
2005303681.tif 000016
【図１５】
2005303681.tif 000017
【図１６】
2005303681.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月23日(2005.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
入力される音声信号のノイズを低減するノイズ低減装置において、
１つ以上の音声信号入力手段と、
前記音声信号に含まれるノイズ発生源より混入するノイズの発生期間に対応したノイズタイミング信号を生成するノイズタイミング生成手段と、
前記音声信号からノイズを除去するノイズ除去手段と、
前記音声信号と前記ノイズ除去手段からの信号とを切替えて出力する切替え手段と、
さらに前記音声信号の信号レベルを検出するレベル検出手段と、
前記レベル検出手段からの信号レベルより人間の聴覚上でマスキングされるギャップ期間を判定するマスキング量判定手段とを備え、
前記ノイズタイミング信号のノイズ発生期間内で前記ギャップ期間に対応する期間は前記切替え手段において前記ノイズ除去手段よりの信号に切替えて出力し、前記ギャップ期間以外では前記音声信号を出力することを特徴とするノイズ低減装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
入力される音声信号のノイズを低減するノイズ低減装置において、
１つ以上の音声信号入力手段と、
前記音声信号を複数の帯域に分割する帯域分割手段と、
前記帯域分割手段からの複数の音声信号に含まれるノイズ発生源より混入するノイズの発生期間に対応したノイズタイミング信号を生成するノイズタイミング生成手段と、
前記音声信号からノイズを除去する複数のノイズ除去手段と、
前記音声信号と前記ノイズ除去手段からの信号とを切替えて出力する複数の切替え手段と、
さらに前記音声信号の信号レベルを検出する複数のレベル検出手段と、
前記レベル検出手段からの信号レベルより人間の聴覚上でマスキングされるギャップ期間を判定する複数のマスキング量判定手段とを備え、
前記ノイズタイミング信号のノイズ発生期間内で前記ギャップ期間に対応する期間は前記切替え手段において前記ノイズ除去手段よりの信号に切替えて出力し、前記ギャップ期間以外では前記音声信号を出力し、さらに複数の帯域からの信号を加算して出力することを特徴とするノイズ低減装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
ところで本出願人は、特願2002-367234号（ノイズ低減装置及び方法）、特願2003-285294号（マイクロホン装置、ノイズ低減方法および記録装置）にて、同様の目的でノイズ低減手法を提案している。これら先願においてはすべて適応フィルタを用いて擬似ノイズ信号を生成し、ノイズを含む音声信号からこの擬似ノイズ信号を減算することでノイズ低減を実現していた。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明のノイズ低減装置は、１つ以上の音声信号入力手段と、前記音声信号に含まれるノイズ発生源より混入するノイズの発生期間に対応したノイズタイミング信号を生成するノイズタイミング生成手段と、前記音声信号からノイズを除去するノイズ除去手段と、前記音声信号と前記ノイズ除去手段からの信号とを切替えて出力する切替え手段と、さらに前記音声信号の信号レベルを検出するレベル検出手段と、前記レベル検出手段からの信号レベルより人間の聴覚上でマスキングされるギャップ期間を判定するマスキング量判定手段とを備え、前記ノイズタイミング信号のノイズ発生期間内で前記ギャップ期間に対応する期間は前記切替え手段において前記ノイズ除去手段よりの信号に切替えて出力し、前記ギャップ期間以外では前記音声信号を出力するものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本発明のノイズ低減装置は、１つ以上の音声信号入力手段と、前記音声信号を複数の帯域に分割する帯域分割手段と、前記帯域分割手段からの複数の音声信号に含まれるノイズ発生源より混入するノイズの発生期間に対応したノイズタイミング信号を生成するノイズタイミング生成手段と、前記音声信号からノイズを除去する複数のノイズ除去手段と、前記音声信号と前記ノイズ除去手段からの信号とを切替えて出力する複数の切替え手段と、さらに前記音声信号の信号レベルを検出する複数のレベル検出手段と、前記レベル検出手段からの信号レベルより人間の聴覚上でマスキングされるギャップ期間を判定する複数のマスキング量判定手段とを備え、前記ノイズタイミング信号のノイズ発生期間内で前記ギャップ期間に対応する期間は前記切替え手段において前記ノイズ除去手段よりの信号に切替えて出力し、前記ギャップ期間以外では前記音声信号を出力し、さらに複数の帯域からの信号を加算して出力するものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
請求項１、８によれば、先願の出願番号：特願2002-367234号、出願番号：特願2003-285294のような適応フィルタを利用したノイズ低減手法に対して、人間の聴覚マスキングを利用して、単純にノイズ発生期間のみノイズをゲートするノイズ低減手法であるため、回路規模、コストが少なくて済み、容易に実現できる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
通常は、後方マスキング量に対して前方マスキング量の方が大きく、時間的には条件にも左右されるが、数百ｍＳ程度発生する。そしてある条件下においては、図６の時間ギャップＧは聴感上で認知されずに、信号Ａと信号Ｂが連続音として聞こえる現象が発生し、R.Plompのギャップ検出ついての研究論文（１９６３）や、三浦雅美（ソニー、JAS.Journal、94.11月号）、さらに「聴覚心理学概論」（B.C.J.ムーア著、大串健吾監訳、誠信書房、1994年4月20日第1刷発行、第４章／聴覚系の時間分解能）に示されるように、以下の条件下では、その時間ギャップが数ｍＳ〜数十ｍＳ程度まで認知されなくなる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
次にギャップ時間生成手段１７におけるギャップ時間生成例について図１１のフローチャートで説明する。まず入力１００の処理においてはコンパレータ１３やＤＳＰマイコン２０よりノイズ発生期間情報が入力され、これを期間Ａとする。また入力１０１の処理にはレベル検出手段１５より検出した音声レベルが入力され、処理１０２にてそのレベルに適したマスキング期間を算出するが、このとき処理１０３においてあらかじめ音声レベルとマスキング量の関係をテーブル（TABLE）としてリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）などに格納しておいたものを参照する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
次に図１２で本発明のノイズ低減ブロック例５を説明するが、図５と同機能ブロックは同一の参照番号を付して説明を省略する。前述のノイズ低減ブロック例１〜４は、マイクからの音声帯域を単一帯域として扱ってマスキング量を判定していたが、図１２では音声帯域を複数帯域に分割して夫々の帯域毎にマスキング量を判定してギャップ時間を生成することで、前述のマスキング条件第５を利用してさらにマスキング量を最適化しながらノイズ低減を行うものである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
また、図１６は本発明のノイズ低減ブロック例８を示す。図に示すように、上述したノイズ低減ブロック例３と同様にハードディスク２６におけるシークノイズ除去にこれを応用してもよい。この場合にはＤＳＰマイコン２０において別途に設定されるノイズ発生レベルが大きいシーク時の加減速期間をタイミング期間２とし、それ以外のノイズ発生期間をタイミング期間１として、タイミング期間２を信号ゲート期間とし、タイミング期間１をノイズ除去期間としてギャップ時間生成手段１７に送り、ここで、マスキング時間内に制限されて、ノイズ除去期間では切替えスイッチＳＷ１８をオン１に切替えて出力し、信号ゲート期間では切替えスイッチＳＷ１８をオン２に切替えて出力してノイズ低減が行われる。