JPH11231900A - Method and device for noise reduction - Google Patents

Method and device for noise reduction

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Publication number
JPH11231900A
JPH11231900A JP10052776A JP5277698A JPH11231900A JP H11231900 A JPH11231900 A JP H11231900A JP 10052776 A JP10052776 A JP 10052776A JP 5277698 A JP5277698 A JP 5277698A JP H11231900 A JPH11231900 A JP H11231900A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
input
noise
adaptive filter
difference
Prior art date
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Pending
Application number
JP10052776A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Araki
孝幸 荒木
Kazutaka Nakazawa
一高 中沢
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Japan Radio Co Ltd
Nagano Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
Nagano Japan Radio Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Japan Radio Co Ltd, Nagano Japan Radio Co Ltd filed Critical Japan Radio Co Ltd
Priority to JP10052776A priority Critical patent/JPH11231900A/en
Publication of JPH11231900A publication Critical patent/JPH11231900A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for noise reduction capable of preventing the decrease in the level of an output signal and in an S/N ratio caused by cross talk from a signal source. SOLUTION: In a noise reduction method, where a noise signal based on a first input signal X2, which is inputted through a noise input part 3, to a first adaptive filter 7 is inputted, a differential signal E1 of a second input signal X1, which is inputted through a main input part 2 and includes at least a target signal S1, and an output signal Y1 from the adaptive filter 7 is generated, and a filter coefficient of the first adaptive filter 7 based on the differential signal E1 is set to output a target signal S1 as the differential signal E1, a target signal S2 included in the first input signal X2 is removed to output a signal Y1 after the removal to the first adaptive filter 7 as a noise signal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、雑音環境下におい
て交話器のマイクロホンなどの音声入力手段に音声と共
に入力された雑音を低減するための雑音低減方法および
雑音低減装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a noise reduction method and a noise reduction device for reducing noise input together with voice to voice input means such as a microphone of a talker in a noise environment.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に、ジェット機のパイロットなど
がヘルメットの内部に取り付けたマイクロホンを介して
会話する際には、エンジン音などの耳障りな雑音が音声
と共にマイクロホンに入力する。このような状況下で
は、そのエンジン音などが会話相手に送信される結果、
円滑な会話が妨げられる。このため、エンジン音などが
入力されにくい位置にマイクロホンを取り付けたり、骨
伝導マイクロホンを使用したりすることにより対処して
いるが、十分な効果が得られないのが実状である。
2. Description of the Related Art Generally, when a pilot of a jet aircraft or the like talks through a microphone mounted inside a helmet, harsh noise such as engine sound is input to the microphone together with voice. Under such circumstances, the engine sound and the like are transmitted to the conversation partner,
Smooth conversation is hindered. For this reason, a countermeasure is taken by attaching a microphone to a position where the engine sound or the like is difficult to be input, or by using a bone conduction microphone. However, in reality, a sufficient effect cannot be obtained.

【0003】一方、マイクロホンの出力信号から雑音信
号を除去することができれば、上記した不都合点が解消
される。この種のマイクロホンの出力信号から雑音信号
を除去する装置として、図2に示す雑音低減装置21が
従来から知られている。この雑音低減装置21は、適応
型ノイズキャンセラの一種であって、同図に示すよう
に、主入力部2、雑音入力部3、適応フィルタ7および
差分回路8を備えている。ここで、主入力部2は、例え
ば信号源11の方向に指向性を有するマイクロフォン
と、このマイクロフォンの出力信号をデジタル信号に変
換するA/D変換器とを含んで構成されている。この主
入力部2は、信号源11から発せられた音声信号である
目的信号S1と、目的信号S1に混入する雑音源12か
らの雑音信号N1とを同時に入力し、その入力信号を信
号X1にアナログ−デジタル変換して出力する。一方、
雑音入力部3は、例えば雑音源12の方向に指向性を有
するマイクロフォンと、このマイクロフォンの出力信号
をデジタル信号に変換するA/D変換器とを含んで構成
されている。この雑音入力部3は、雑音源12から出力
された雑音信号N2を入力し、その入力信号を信号X2
にアナログ−デジタル変換して出力する。適応フィルタ
7は、タップ数が固定で内部フィルタ係数が可変に構成
されたデジタルフィルタであって、信号X2をフィルタ
リングすることにより、雑音成分に対応する信号Y1を
出力する。また、差分回路8は、信号X1から信号Y1
を減算することにより、両信号X1,Y1の差分信号E
1を装置の出力信号として出力する。
On the other hand, if the noise signal can be removed from the output signal of the microphone, the above-mentioned disadvantages can be solved. As a device for removing a noise signal from an output signal of a microphone of this type, a noise reduction device 21 shown in FIG. 2 is conventionally known. The noise reduction device 21 is a kind of an adaptive noise canceller, and includes a main input unit 2, a noise input unit 3, an adaptive filter 7, and a difference circuit 8, as shown in FIG. Here, the main input unit 2 includes, for example, a microphone having directivity in the direction of the signal source 11, and an A / D converter for converting an output signal of the microphone into a digital signal. The main input unit 2 simultaneously inputs a target signal S1 which is an audio signal emitted from the signal source 11 and a noise signal N1 from the noise source 12 mixed into the target signal S1, and converts the input signal into a signal X1. Analog-digital conversion and output. on the other hand,
The noise input unit 3 includes, for example, a microphone having directivity in the direction of the noise source 12, and an A / D converter for converting an output signal of the microphone into a digital signal. The noise input unit 3 receives the noise signal N2 output from the noise source 12 and converts the input signal into a signal X2.
To analog-to-digital conversion and output. The adaptive filter 7 is a digital filter having a fixed number of taps and a variable internal filter coefficient, and outputs a signal Y1 corresponding to a noise component by filtering the signal X2. Further, the difference circuit 8 converts the signal X1 to the signal Y1.
Is subtracted to obtain a difference signal E between the two signals X1 and Y1.
1 is output as the output signal of the device.

【0004】この場合、この雑音低減装置21では、上
記した信号X1,X2の信号成分が下記の式および
式でそれぞれ表され、かつ差分信号E1に含まれる信号
成分が下記の式で表されることを前提として雑音を低
減させる。 X1=S1+N1・・・・・・・・式 X2=N2・・・・・・・・・・・式 E1=X1−Y1 =S1+N1−Y1・・・・・式
In this case, in the noise reduction device 21, the signal components of the signals X1 and X2 are represented by the following equations, respectively, and the signal component included in the difference signal E1 is represented by the following equation. The noise is reduced on the premise of this. X1 = S1 + N1 Expression X2 = N2 Expression E1 = X1-Y1 = S1 + N1-Y1 Expression

【0005】具体的には、この雑音低減装置21では、
雑音入力部3から信号X2が出力され、かつ主入力部2
から信号X1が出力されると、まず、適応フィルタ7
は、いわゆるLMS(Least Mean Square )法に従い、
差分信号E1の二乗値が最小になるように、内部フィル
タ係数を逐次修正する。この場合、目的信号S1と、雑
音信号N1および雑音信号N2との間には相関関係が低
いため、上記の式において、(N1−Y1)の項で表
される信号成分が最小になれば、差分信号E1の二乗値
が最小になる。一方、信号X2の信号成分が上記の式
で表される。このため、適応フィルタ7は、位相および
信号レベルが雑音信号N1の雑音成分に近似する成分の
信号Y1を出力する。この結果、上記の(N1−Y1)
の項で表される信号成分が最小になるため、差分回路8
は、差分信号E1として、目的信号S1を出力する。こ
のように、この雑音低減装置21では、差分信号E1の
二乗値が最小になるように適応フィルタ7の内部フィル
タ係数を適宜修正して、信号X1に含まれる雑音信号N
1を除去することにより、S/N比のよい音声信号であ
る目的信号S1を出力信号として出力する。
More specifically, in this noise reduction device 21,
The signal X2 is output from the noise input unit 3 and the main input unit 2
Output the signal X1 from the adaptive filter 7
Follows the so-called LMS (Least Mean Square) method,
The internal filter coefficients are sequentially corrected so that the square value of the difference signal E1 is minimized. In this case, since the correlation between the target signal S1 and the noise signal N1 and the noise signal N2 is low, if the signal component represented by the term (N1-Y1) in the above equation is minimized, The square value of the difference signal E1 becomes minimum. On the other hand, the signal component of the signal X2 is represented by the above equation. Therefore, the adaptive filter 7 outputs a signal Y1 of a component whose phase and signal level are close to the noise component of the noise signal N1. As a result, the above (N1-Y1)
Since the signal component represented by the term (4) is minimized, the difference circuit 8
Outputs the target signal S1 as the difference signal E1. As described above, in the noise reduction device 21, the internal filter coefficient of the adaptive filter 7 is appropriately corrected so that the square value of the difference signal E1 is minimized, and the noise signal N
By removing 1, the target signal S1, which is an audio signal having a good S / N ratio, is output as an output signal.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の雑音
低減装置21には、以下の問題点がある。すなわち、従
来の雑音低減装置21では、上記の式が成立すること
を前提として、音声信号のS/N比を向上させようとし
ている。しかし、実際には、同図に破線で示すように、
信号源11からの目的信号S2がクロストークとして雑
音入力部3に少なからず混入する。したがって、雑音入
力部3の出力信号である信号X2の信号成分は、実際に
は、下記の式のように表され、適応フィルタ7には、
この信号X2が入力される。この場合、信号源11から
出力される音声信号には周期性があるため、信号X1に
含まれている目的信号S1と、信号X2に含まれている
目的信号S2との間には、高い相関関係がある。このた
め、適応フィルタ7が差分信号E1の二乗値を最小にし
ようと内部フィルタ係数を修正することにより、内部フ
ィルタ係数は、全体としての信号X1の位相および信号
レベルと、全体としての信号Y1の位相および信号レベ
ルとを互いに一致させる方向に修正されることがある。
かかる場合には、信号Y1に含まれる目的信号S2の位
相および信号レベルが、信号X1に含まれている目的信
号S1の位相および信号レベルにそれぞれ近似してしま
う結果、本来必要とされる目的信号S1が信号X1から
除去されてしまうことになる。したがって、従来の雑音
低減装置21には、信号源11から雑音入力部3にクロ
ストークが生じる場合には、目的とする信号自体の出力
信号レベルの低下や、S/N比の低下を生じさせてしま
うことがあるという問題点がある。 X2=N2+S2・・・・・・・・式
However, the conventional noise reduction device 21 has the following problems. That is, the conventional noise reduction device 21 attempts to improve the S / N ratio of the audio signal on the premise that the above equation is satisfied. However, in practice, as shown by the broken line in FIG.
The target signal S2 from the signal source 11 is mixed into the noise input unit 3 as crosstalk. Therefore, the signal component of the signal X2, which is the output signal of the noise input unit 3, is actually represented by the following equation.
This signal X2 is input. In this case, since the audio signal output from the signal source 11 has periodicity, a high correlation exists between the target signal S1 included in the signal X1 and the target signal S2 included in the signal X2. Have a relationship. Therefore, the adaptive filter 7 corrects the internal filter coefficient so as to minimize the square value of the difference signal E1, so that the internal filter coefficient becomes the phase and signal level of the signal X1 as a whole and the signal Y1 as a whole. In some cases, the phase and the signal level are corrected in a direction to match each other.
In such a case, the phase and the signal level of the target signal S2 included in the signal Y1 approximate to the phase and the signal level of the target signal S1 included in the signal X1, respectively. S1 will be removed from signal X1. Therefore, when crosstalk occurs from the signal source 11 to the noise input unit 3, the conventional noise reduction device 21 causes a reduction in the output signal level of the target signal itself and a reduction in the S / N ratio. There is a problem that sometimes. X2 = N2 + S2... Formula

【0007】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、信号源からのクロストークに起因しての出
力信号レベルの低下やS/N比の低下を防止し得る雑音
低減方法および雑音低減装置を提供することを主目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and a noise reduction method and a noise reduction method capable of preventing a decrease in output signal level and a decrease in S / N ratio due to crosstalk from a signal source. A main object is to provide a noise reduction device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項1記載の雑音低減方法は、雑音入力部を介して入力
した第1入力信号に基づく雑音信号を第1適応フィルタ
に入力し、少なくとも目的信号を含み主入力部を介して
入力した第2入力信号および第1適応フィルタの出力信
号の差分信号を生成し、その差分信号に基づいて第1適
応フィルタのフィルタ係数を設定することにより差分信
号として目的信号を出力する雑音低減方法において、第
1入力信号に含まれる目的信号を除去し、除去後の信号
を雑音信号として第1適応フィルタに出力することを特
徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a noise reduction method comprising: inputting a noise signal based on a first input signal input via a noise input unit to a first adaptive filter; By generating a difference signal between the second input signal including at least the target signal and input through the main input unit and the output signal of the first adaptive filter, and setting a filter coefficient of the first adaptive filter based on the difference signal In a noise reduction method for outputting a target signal as a differential signal, the target signal included in the first input signal is removed, and the signal after the removal is output to the first adaptive filter as a noise signal.

【0009】この雑音低減方法では、まず、雑音入力部
を介して入力した第1入力信号に含まれる目的信号を除
去する。これにより、除去後の信号には、純粋な雑音成
分が主として含まれる。次いで、この除去後の信号が雑
音信号として第1適応フィルタに出力され、第1適応フ
ィルタが、自身の出力信号と第2入力信号との差分信号
に基づいて、そのフィルタ係数を設定する。この場合、
第1入力信号から目的信号を除去した後の信号と、第2
入力信号に含まれる目的信号とでは、相関関係が極めて
低いため、第1適応フィルタは、例えば、位相および信
号レベルが第2入力信号に含まれている雑音信号N1に
近似する成分の出力信号を出力する。次いで、第1適応
フィルタの出力信号と第2入力信号との差分信号を生成
することにより、第2入力信号に含まれる雑音信号が除
去される。この場合、差分信号を生成する際に目的信号
を除去することがないため、目的信号の信号レベルを低
下させることなく、目的信号のS/N比を向上させるこ
とが可能となる。
In this noise reduction method, first, a target signal included in a first input signal input via a noise input unit is removed. Thus, the signal after the removal mainly includes a pure noise component. Next, the signal after the removal is output as a noise signal to the first adaptive filter, and the first adaptive filter sets its filter coefficient based on a difference signal between its own output signal and the second input signal. in this case,
A signal obtained by removing the target signal from the first input signal;
Since the correlation with the target signal included in the input signal is extremely low, the first adaptive filter outputs, for example, an output signal of a component whose phase and signal level are similar to the noise signal N1 included in the second input signal. Output. Next, a noise signal included in the second input signal is removed by generating a difference signal between the output signal of the first adaptive filter and the second input signal. In this case, since the target signal is not removed when the difference signal is generated, the S / N ratio of the target signal can be improved without lowering the signal level of the target signal.

【0010】請求項2記載の雑音低減方法は、請求項1
記載の雑音低減方法において、第1入力信号を遅延させ
て遅延入力信号を生成し、遅延入力信号を第2適応フィ
ルタに入力し、第1入力信号および第2適応フィルタの
出力信号の差分信号を雑音信号として生成し、差分信号
に基づいて第2適応フィルタのフィルタ係数を設定する
ことを特徴とする。
The noise reduction method according to the second aspect is the first aspect.
In the noise reduction method described above, a first input signal is delayed to generate a delayed input signal, the delayed input signal is input to a second adaptive filter, and a difference signal between the first input signal and an output signal of the second adaptive filter is calculated. A noise signal is generated, and a filter coefficient of the second adaptive filter is set based on the difference signal.

【0011】例えば、目的信号の周波数が既知であれ
ば、ノッチフィルタなどを用いることにより、雑音入力
部を介して入力した第1入力信号に含まれる目的信号を
除去することもできる。しかし、この方法では、目的信
号の周波数が変動した場合には、第1入力信号から目的
信号を除去できないことがあるし、目的信号の周波数帯
域に比較してノッチフィルタの帯域が広い場合には、目
的信号だけでなく雑音までも除去してしまうことがあ
る。また、目的信号の周波数が既知でない場合には、こ
の方法自体を用いることが困難である。
For example, if the frequency of the target signal is known, the target signal contained in the first input signal input via the noise input unit can be removed by using a notch filter or the like. However, in this method, when the frequency of the target signal fluctuates, the target signal may not be removed from the first input signal, and when the band of the notch filter is wider than the frequency band of the target signal, In some cases, not only the target signal but also noise is removed. If the frequency of the target signal is not known, it is difficult to use this method itself.

【0012】一方、この雑音低減方法では、まず、第1
入力信号を遅延させて遅延入力信号を生成し、この遅延
入力信号を第2適応フィルタに入力する。次いで、第2
適応フィルタが、第1入力信号と自身の出力信号との差
分信号に基づいて、そのフィルタ係数を設定する。この
場合、遅延入力信号に含まれている雑音信号が遅延させ
られているため、その雑音信号と第1入力信号に含まれ
ている雑音信号とでは、相関関係が極めて低い。一方、
音声信号などの目的信号には、遅延させられても、ある
程度の周期性があるため、クロストークによって第1入
力信号内に混入し遅延入力信号に含まれている目的信号
と、第1入力信号に含まれている目的信号との間には、
高い相関関係がある。したがって、第2適応フィルタ
は、そのフィルタ係数を逐次修正することにより、第1
入力信号に含まれている目的信号と互いに位相および信
号レベルが近似する成分の信号を出力する。このため、
第2適応フィルタの出力信号と第1入力信号との差分信
号には、純粋な雑音信号が主として含まれることにな
る。この結果、第1適応フィルタは、その差分信号を入
力すると共に、その差分信号と第2入力信号とに基づい
て、第2入力信号に含まれる雑音信号と互いに位相およ
び信号レベルが近似する雑音信号を出力することが可能
となる。したがって、第1適応フィルタの出力信号と第
2入力信号との差分信号を生成することにより、信号レ
ベルを低下させることなく、高いS/N比の目的信号を
生成することが可能となる。
On the other hand, in this noise reduction method, first, the first
An input signal is delayed to generate a delayed input signal, and the delayed input signal is input to a second adaptive filter. Then the second
An adaptive filter sets its filter coefficient based on a difference signal between the first input signal and its own output signal. In this case, since the noise signal included in the delayed input signal is delayed, the correlation between the noise signal and the noise signal included in the first input signal is extremely low. on the other hand,
Since the target signal such as an audio signal has a certain degree of periodicity even if delayed, the target signal included in the delayed input signal mixed in the first input signal due to crosstalk and the first input signal Between the target signal contained in
There is a high correlation. Therefore, the second adaptive filter sequentially corrects its filter coefficients to thereby obtain the first adaptive filter.
A signal having a component whose phase and signal level are similar to the target signal included in the input signal is output. For this reason,
The difference signal between the output signal of the second adaptive filter and the first input signal mainly contains a pure noise signal. As a result, the first adaptive filter receives the difference signal and, based on the difference signal and the second input signal, a noise signal whose phase and signal level are close to the noise signal included in the second input signal. Can be output. Therefore, by generating a difference signal between the output signal of the first adaptive filter and the second input signal, it is possible to generate a target signal having a high S / N ratio without lowering the signal level.

【0013】請求項3記載の雑音低減装置は、雑音入力
部を介して入力した第1入力信号に基づく雑音信号を入
力する第1適応フィルタと、少なくとも目的信号を含み
主入力部を介して入力した第2入力信号および第1適応
フィルタの出力信号の差分信号を出力する第1差分回路
とを備え、差分信号に基づいて第1適応フィルタのフィ
ルタ係数を設定することにより、その差分信号として目
的信号を出力可能に構成された雑音低減装置において、
第1入力信号に含まれる目的信号を除去すると共に除去
後の信号を雑音信号として第1適応フィルタに出力する
目的信号除去手段を備えていることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a noise reduction apparatus comprising: a first adaptive filter for inputting a noise signal based on a first input signal input via a noise input unit; And a first difference circuit that outputs a difference signal between the second input signal and the output signal of the first adaptive filter, and sets a filter coefficient of the first adaptive filter based on the difference signal, thereby obtaining an objective signal as the difference signal. In a noise reduction device configured to output a signal,
The signal processing apparatus further includes a target signal removing unit that removes the target signal included in the first input signal and outputs the signal after the removal as a noise signal to the first adaptive filter.

【0014】請求項4記載の雑音低減装置は、請求項3
記載の雑音低減装置において、目的信号除去手段は、第
1入力信号を遅延させた遅延入力信号を出力する遅延回
路と、遅延入力信号を入力する第2適応フィルタと、第
1入力信号および第2適応フィルタの出力信号の差分信
号を出力する第2差分回路とを備え、第2差分回路から
出力された差分信号に基づいて第2適応フィルタのフィ
ルタ係数を設定することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a noise reduction apparatus.
In the noise reduction device described above, the target signal removing unit includes a delay circuit that outputs a delayed input signal obtained by delaying the first input signal, a second adaptive filter that inputs the delayed input signal, and a first input signal and a second input signal. A second difference circuit that outputs a difference signal of the output signal of the adaptive filter, wherein a filter coefficient of the second adaptive filter is set based on the difference signal output from the second difference circuit.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る雑音低減方法および雑音低減装置の好適な実施
の形態について説明する。なお、従来の雑音低減装置2
1と同一の構成については、同一の符号を付して重複し
た説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a noise reduction method and a noise reduction device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The conventional noise reduction device 2
The same components as those of 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0016】図1は、雑音低減装置1のブロック図を示
している。同図に示すように、雑音低減装置1は、従来
の雑音低減装置21における構成とほぼ同一の主入力部
2、雑音入力部3、適応フィルタ7および差分回路8に
加えて、遅延回路4、適応フィルタ5および差分回路6
をさらに備えている。
FIG. 1 shows a block diagram of the noise reduction device 1. As shown in the figure, a noise reduction device 1 includes a main input unit 2, a noise input unit 3, an adaptive filter 7, and a difference circuit 8, which are almost the same as the configuration of a conventional noise reduction device 21, a delay circuit 4, Adaptive filter 5 and difference circuit 6
Is further provided.

【0017】遅延回路4は、適応フィルタ5および差分
回路6と相俟って本発明における目的信号除去手段を構
成し、本発明における第1入力信号に相当する信号X2
を所定時間だけ遅延させた遅延入力信号X3を生成する
と共に生成した遅延入力信号X3を適応フィルタ5に出
力する。適応フィルタ5は、本発明における第2適応フ
ィルタに相当し、例えば適応フィルタ7のタップ数より
も少ないタップ数に固定され内部フィルタ係数が可変の
デジタルフィルタで構成されている。この場合、適応フ
ィルタ5は、LMS法に従い差分信号E2の二乗平均値
が最小になるように、内部フィルタ係数を逐次修正する
と共に、遅延入力信号X3をフィルタリングすることに
より、後述するように目的信号S2に相当する信号Y2
を出力する。差分回路6は、本発明における第2差分回
路に相当し、信号X2から信号Y2を減算することによ
り、本発明における雑音信号に相当する差分信号E2を
出力する。なお、差分信号E2に含まれる信号成分は、
下記の式で表される。適応フィルタ7は、本発明にお
ける第1適応フィルタに相当し、信号Y1を出力する。
差分回路8は、本発明におけ第1差分回路に相当し、本
発明における第2入力信号に相当する信号X1から信号
Y1を減算することにより、差分信号E1を出力する。 E2=X2−Y2・・・・・・・・式
The delay circuit 4, together with the adaptive filter 5 and the difference circuit 6, constitutes a target signal removing means in the present invention, and a signal X2 corresponding to the first input signal in the present invention.
Is delayed by a predetermined time to generate a delayed input signal X3, and outputs the generated delayed input signal X3 to the adaptive filter 5. The adaptive filter 5 corresponds to a second adaptive filter in the present invention, and is configured by a digital filter in which the number of taps is smaller than the number of taps of the adaptive filter 7 and the internal filter coefficient is variable. In this case, the adaptive filter 5 sequentially corrects the internal filter coefficients so as to minimize the root mean square of the difference signal E2 according to the LMS method, and filters the delayed input signal X3 to thereby obtain the target signal as described later. A signal Y2 corresponding to S2
Is output. The difference circuit 6 corresponds to a second difference circuit in the present invention, and outputs a difference signal E2 corresponding to a noise signal in the present invention by subtracting the signal Y2 from the signal X2. The signal component included in the difference signal E2 is:
It is represented by the following equation. The adaptive filter 7 corresponds to a first adaptive filter in the present invention, and outputs a signal Y1.
The difference circuit 8 corresponds to the first difference circuit in the present invention, and outputs the difference signal E1 by subtracting the signal Y1 from the signal X1 corresponding to the second input signal in the present invention. E2 = X2-Y2 ... Equation

【0018】次に、雑音低減装置1における雑音低減方
法について説明する。
Next, a noise reduction method in the noise reduction device 1 will be described.

【0019】信号源11から目的信号S1としての音声
信号が出力されると、主入力部2には、その目的信号S
1と、例えばエンジンなどの雑音源12から発せられる
エンジン音などの雑音信号N2とが入力され、主入力部
2は、上記した式で表される信号成分からなる信号X
1を出力する。一方、雑音入力部3には、雑音源12か
らの雑音信号N2と、クロストークとしての信号源11
からの目的信号S2とが入力され、雑音入力部3は、上
記した式で表される信号成分からなる信号X2を遅延
回路4および差分回路6に出力する。次いで、遅延回路
4が、信号X2を所定時間遅延させた遅延入力信号X3
を適応フィルタ5に出力する。
When an audio signal as the target signal S1 is output from the signal source 11, the target signal S1 is input to the main input unit 2.
1 and a noise signal N2 such as an engine sound emitted from a noise source 12 such as an engine, for example, and the main input unit 2 outputs a signal X composed of a signal component represented by the above equation.
Outputs 1. On the other hand, a noise signal N2 from a noise source 12 and a signal source 11
, And the noise input unit 3 outputs a signal X2 including a signal component represented by the above equation to the delay circuit 4 and the difference circuit 6. Next, the delay circuit 4 delays the signal X2 by a predetermined time and outputs a delayed input signal X3.
Is output to the adaptive filter 5.

【0020】差分回路6は、適応フィルタ5から出力さ
れる信号Y2を信号X2から減算することにより、下記
の式で表される信号成分を有する差分信号E2を生成
し、生成した差分信号E2を適応フィルタ5に出力す
る。 E2=N2+S2−Y2・・・・・式
The difference circuit 6 subtracts the signal Y2 output from the adaptive filter 5 from the signal X2 to generate a difference signal E2 having a signal component represented by the following equation, and generates the difference signal E2. Output to the adaptive filter 5. E2 = N2 + S2-Y2 ... Equation

【0021】一方、適応フィルタ5は、差分信号E2の
二乗平均値が最小になるように内部フィルタ係数を修正
する。この場合、遅延入力信号X3に含まれている雑音
信号が遅延させられているため、その雑音信号と信号X
2に含まれている雑音信号とでは、相関関係が極めて低
い。逆に、音声信号などの目的信号S2には、遅延させ
られても、ある程度の周期性があるため、クロストーク
によって雑音入力部3に混入し遅延入力信号X3に含ま
れている目的信号S2と、信号X2に含まれている目的
信号S2との間には、高い相関関係がある。したがっ
て、上記の式において、(S2−Y2)の項で表され
る信号成分が最小になれば、差分信号E1の二乗平均値
が最小になる。このため、適応フィルタ5は、内部フィ
ルタ係数を逐次修正することにより、信号X2に含まれ
る目的信号S2と互いに位相および信号レベルが近似す
る成分の信号Y2を出力する。また、この際に、適応フ
ィルタ5は、少ないタップ数で構成されているため、ク
ロストークによって雑音入力部3に混入した目的信号S
2に対する内部フィルタ係数の修正を極めて高速に追従
することができる。この結果、適応フィルタ5は、信号
X2に含まれる目的信号S2と互いに位相および信号レ
ベルが近似する成分の信号Y2を確実かつ高速に出力す
る。
On the other hand, the adaptive filter 5 corrects the internal filter coefficient so that the mean square value of the difference signal E2 is minimized. In this case, since the noise signal included in the delayed input signal X3 is delayed, the noise signal and the signal X3 are delayed.
2 has a very low correlation with the noise signal. Conversely, since the target signal S2 such as an audio signal has a certain degree of periodicity even if delayed, the target signal S2 mixed into the noise input unit 3 due to crosstalk and included in the delayed input signal X3 , There is a high correlation with the target signal S2 included in the signal X2. Therefore, in the above equation, if the signal component represented by the term (S2-Y2) is minimized, the mean square value of the difference signal E1 is minimized. For this reason, the adaptive filter 5 outputs the signal Y2 of a component whose phase and signal level are similar to the target signal S2 included in the signal X2 by sequentially correcting the internal filter coefficients. Also, at this time, since the adaptive filter 5 is configured with a small number of taps, the target signal S mixed into the noise input unit 3 due to crosstalk.
Modification of the internal filter coefficients for 2 can be followed very quickly. As a result, the adaptive filter 5 reliably and quickly outputs a signal Y2 of a component whose phase and signal level are similar to the target signal S2 included in the signal X2.

【0022】この結果、差分回路6は、上記の式に従
って減算することにより、雑音信号N2に対応する雑音
成分を差分信号E2として適応フィルタ7に出力する。
次いで、適応フィルタ7は、上記した雑音低減装置21
における処理と同様にして、入力した差分信号E2と信
号X1とに基づいて、信号X2に含まれる雑音信号N1
の信号成分と互いに位相および信号レベルが近似する信
号成分を有する信号Y1を差分回路8に出力する。次
に、差分回路8が適応フィルタ7から出力される信号Y
1を信号X1から減算することによって差分信号E1を
最終的に生成する。
As a result, the difference circuit 6 outputs a noise component corresponding to the noise signal N2 to the adaptive filter 7 as a difference signal E2 by subtracting according to the above equation.
Next, the adaptive filter 7 is connected to the noise reduction device 21 described above.
In the same manner as in the processing in, the noise signal N1 included in the signal X2 is based on the input difference signal E2 and signal X1.
And outputs a signal Y1 having a signal component whose phase and signal level are close to each other to the difference circuit 8. Next, the difference circuit 8 outputs the signal Y output from the adaptive filter 7.
The difference signal E1 is finally generated by subtracting 1 from the signal X1.

【0023】このように、この雑音低減装置1によれ
ば、適応フィルタ5が雑音入力部3に混入する信号源1
1からの目的信号S2を除去して適応フィルタ7に出力
することにより、適応フィルタ7は、信号源11から雑
音入力部3に入力されるクロストークの影響を受けるこ
となく雑音信号N2を差分回路8に出力することができ
る。この結果、差分回路8は、信号X1に含まれている
目的信号S1の信号成分を除去することなく、信号X1
に含まれている雑音信号N1の信号成分のみを除去する
ことができる。これにより、雑音低減装置1は、高いS
/N比の目的信号S1を生成することができる。また、
雑音低減装置1では、目的信号S1の周波数が時間と共
に変動したとしても、適応フィルタ5,7が、その周波
数変動に適応して内部フィルタ係数を逐次修正するた
め、確実にクロストークの影響を除去することができ
る。さらに、適応フィルタ5,7がLMS法に従って内
部フィルタ係数を修正することにより、少ない計算量で
処理することができるため、高いS/N比の目的信号S
1を迅速に出力することができる。
As described above, according to the noise reduction device 1, the adaptive filter 5 includes the signal source 1 mixed with the noise input unit 3.
The adaptive filter 7 removes the target signal S2 from the signal source 1 and outputs the signal to the adaptive filter 7, so that the adaptive filter 7 converts the noise signal N2 without being affected by the crosstalk input from the signal source 11 to the noise input unit 3. 8 can be output. As a result, the difference circuit 8 removes the signal component of the target signal S1 included in the signal X1 without removing the signal X1.
, It is possible to remove only the signal component of the noise signal N1 included in the above. Thereby, the noise reduction device 1 has a high S
The target signal S1 having the / N ratio can be generated. Also,
In the noise reduction apparatus 1, even if the frequency of the target signal S1 fluctuates with time, the adaptive filters 5 and 7 sequentially correct the internal filter coefficients in accordance with the frequency fluctuation, so that the influence of crosstalk is reliably removed. can do. Further, since the adaptive filters 5 and 7 modify the internal filter coefficients according to the LMS method, the processing can be performed with a small amount of calculation.
1 can be output quickly.

【0024】なお、本発明は、上記した発明の実施の形
態に限定されず、その構成を適宜変更することができ
る。例えば、本発明の実施の形態では、適応フィルタ
5,7は、LMS法に従って内部フィルタ係数を修正し
ているが、最急降下法などの他の方法に従って内部フィ
ルタ係数を修正してもよい。また、適応フィルタ5,7
の内部フィルタのタップ数を可変可能に構成してもよ
い。さらに、本発明のアルゴリズムは、ハードウェアに
よる処理およびソフトウェアによる処理のいずれでも実
施することができる。また、本発明の実施の形態では、
遅延回路4と適応フィルタ5とを別個独立に設けている
が、本発明は、これに限定されず、遅延回路4と適応フ
ィルタ5とを一体のハードウェア構成にしてもよい。ま
た、本発明の実施の形態では、雑音入力部3が雑音源1
2から出力される雑音を直接入力する場合について説明
しているが、本発明は、これに限定されず、雑音源が特
定できない雑音環境下においても適用できるのは勿論で
ある。なお、本発明は、周期的な信号と非周期的な信号
とを分離する信号分離方法および信号分離装置や、音声
認識方法および音声認識装置などにも適用することがで
きる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment of the present invention, and the configuration thereof can be appropriately changed. For example, in the embodiment of the present invention, adaptive filters 5 and 7 modify the internal filter coefficients according to the LMS method, but may modify the internal filter coefficients according to another method such as the steepest descent method. Also, the adaptive filters 5, 7
May be configured to be variable in the number of taps of the internal filter. Further, the algorithm of the present invention can be implemented by either hardware processing or software processing. In the embodiment of the present invention,
Although the delay circuit 4 and the adaptive filter 5 are provided separately and independently, the present invention is not limited to this, and the delay circuit 4 and the adaptive filter 5 may have an integrated hardware configuration. Further, in the embodiment of the present invention, the noise input unit 3
Although a case has been described where the noise output from 2 is directly input, the present invention is not limited to this, and it is needless to say that the present invention can be applied even in a noise environment where a noise source cannot be specified. The present invention can be applied to a signal separation method and a signal separation device for separating a periodic signal and an aperiodic signal, a speech recognition method and a speech recognition device, and the like.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上のように、請求項1記載の雑音低減
方法および請求項3記載の雑音低減装置によれば、雑音
入力部を介して入力した第1入力信号に含まれる目的信
号を除去することにより、クロストークの影響を受ける
ことなく第1適応フィルタを作動させることができ、こ
れにより、第2入力信号に含まれている雑音を確実に低
減できる結果、高いS/N比の目的信号を生成すること
ができる。
As described above, according to the noise reduction method according to the first aspect and the noise reduction apparatus according to the third aspect, the target signal included in the first input signal input through the noise input unit is removed. By doing so, it is possible to operate the first adaptive filter without being affected by crosstalk, and thereby to reliably reduce noise contained in the second input signal. A signal can be generated.

【0026】また、請求項2記載の雑音低減方法および
請求項4記載の雑音低減装置によれば、遅延入力信号を
第2適応フィルタに入力すると共に第1入力信号および
第2適応フィルタの出力信号の差分信号に基づいて第2
適応フィルタのフィルタ係数を設定することにより、目
的信号の周波数が変動する場合や未知の場合であって
も、信号レベルを低下させることなく第2入力信号内に
含まれている雑音信号のみを除去することができ、これ
により、高いS/N比の目的信号を生成することができ
る。
According to the noise reduction method of the second aspect and the noise reduction apparatus of the fourth aspect, the delayed input signal is input to the second adaptive filter, and the first input signal and the output signal of the second adaptive filter. Based on the differential signal of
By setting the filter coefficient of the adaptive filter, even if the frequency of the target signal fluctuates or is unknown, only the noise signal included in the second input signal is removed without lowering the signal level Therefore, a target signal having a high S / N ratio can be generated.

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

【図1】本発明の実施の形態に係る雑音低減装置のブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a noise reduction device according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の雑音低減装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a conventional noise reduction device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 雑音低減装置 2 主入力部 3 雑音入力部 4 遅延回路 5 適応フィルタ 6 差分回路 7 適応フィルタ 8 差分回路 11 信号源 12 雑音源 E1,E2 差分信号 N1,N2 雑音信号 S1,S2 目的信号 X1,X2 信号 X3 遅延入力信号 Y1,Y2 信号 Reference Signs List 1 noise reduction device 2 main input unit 3 noise input unit 4 delay circuit 5 adaptive filter 6 difference circuit 7 adaptive filter 8 difference circuit 11 signal source 12 noise source E1, E2 difference signal N1, N2 noise signal S1, S2 target signal X1, X2 signal X3 Delayed input signal Y1, Y2 signal

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 雑音入力部を介して入力した第1入力信
号に基づく雑音信号を第1適応フィルタに入力し、少な
くとも目的信号を含み主入力部を介して入力した第2入
力信号および前記第1適応フィルタの出力信号の差分信
号を生成し、当該差分信号に基づいて前記第1適応フィ
ルタのフィルタ係数を設定することにより当該差分信号
として前記目的信号を出力する雑音低減方法において、 前記第1入力信号に含まれる前記目的信号を除去し、除
去後の信号を前記雑音信号として前記第1適応フィルタ
に出力することを特徴とする雑音低減方法。
A noise signal based on a first input signal input via a noise input unit is input to a first adaptive filter, and a second input signal including at least a target signal and input via a main input unit and the second input signal are input to the first adaptive filter. A noise reduction method of generating a difference signal of an output signal of the first adaptive filter and setting a filter coefficient of the first adaptive filter based on the difference signal to output the target signal as the difference signal; A noise reduction method comprising: removing the target signal included in an input signal; and outputting the signal after the removal as the noise signal to the first adaptive filter.
【請求項2】 前記第1入力信号を遅延させて遅延入力
信号を生成し、当該遅延入力信号を第2適応フィルタに
入力し、前記第1入力信号および前記第2適応フィルタ
の出力信号の差分信号を前記雑音信号として生成し、当
該差分信号に基づいて前記第2適応フィルタのフィルタ
係数を設定することを特徴とする請求項1記載の雑音低
減方法。
2. A delay input signal is generated by delaying the first input signal, the delayed input signal is input to a second adaptive filter, and a difference between the first input signal and an output signal of the second adaptive filter is generated. 2. The noise reduction method according to claim 1, wherein a signal is generated as the noise signal, and a filter coefficient of the second adaptive filter is set based on the difference signal.
【請求項3】 雑音入力部を介して入力した第1入力信
号に基づく雑音信号を入力する第1適応フィルタと、少
なくとも目的信号を含み主入力部を介して入力した第2
入力信号および前記第1適応フィルタの出力信号の差分
信号を出力する第1差分回路とを備え、前記差分信号に
基づいて前記第1適応フィルタのフィルタ係数を設定す
ることにより当該差分信号として前記目的信号を出力可
能に構成された雑音低減装置において、 前記第1入力信号に含まれる前記目的信号を除去すると
共に当該除去後の信号を前記雑音信号として前記第1適
応フィルタに出力する目的信号除去手段を備えているこ
とを特徴とする雑音低減装置。
3. A first adaptive filter for inputting a noise signal based on a first input signal input via a noise input unit, and a second adaptive filter including at least a target signal and input via a main input unit.
A first difference circuit that outputs a difference signal between an input signal and an output signal of the first adaptive filter, and sets a filter coefficient of the first adaptive filter based on the difference signal, thereby obtaining the difference signal as the difference signal. In a noise reduction device configured to output a signal, a target signal removing unit that removes the target signal included in the first input signal and outputs the signal after the removal as the noise signal to the first adaptive filter. A noise reduction device comprising:
【請求項4】 前記目的信号除去手段は、前記第1入力
信号を遅延させた遅延入力信号を出力する遅延回路と、
前記遅延入力信号を入力する第2適応フィルタと、前記
第1入力信号および前記第2適応フィルタの出力信号の
差分信号を出力する第2差分回路とを備え、当該第2差
分回路から出力された前記差分信号に基づいて前記第2
適応フィルタのフィルタ係数を設定することを特徴とす
る請求項3記載の雑音低減装置。
4. A delay circuit for outputting a delayed input signal obtained by delaying the first input signal, wherein the target signal removing means comprises:
A second adaptive filter that inputs the delayed input signal; and a second differential circuit that outputs a differential signal between the first input signal and the output signal of the second adaptive filter, the second differential filter being output from the second differential circuit. Based on the difference signal, the second
4. The noise reduction device according to claim 3, wherein a filter coefficient of the adaptive filter is set.
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