ノイズ低減回路、電子機器、ノイズ低減方法
【課題】 ノイズレベルに近い小さなレベルの音声信号に対する影響を抑えつつノイズ低減を図れるノイズ低減回路、電子機器、ノイズ低減方法を提供すること。
【解決手段】 複数のマイクロホン５１、５２、５３から出力されるそれぞれの音声信号から所定のリミッタレベル以下のノイズ成分ｎ１、ｎ２、ｎ３を抽出する低レベル成分抽出手段７１と、それぞれの音声信号に、他のマイクロホンの音声信号から抽出されたノイズ成分を加算して平均する演算手段６１、６２、６３を備える。各演算手段６１、６２、６３から出力される信号のノイズ成分は｛（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）／３｝となり、レベルは１／√３に低減される。
【解決手段】 複数のマイクロホン５１、５２、５３から出力されるそれぞれの音声信号から所定のリミッタレベル以下のノイズ成分ｎ１、ｎ２、ｎ３を抽出する低レベル成分抽出手段７１と、それぞれの音声信号に、他のマイクロホンの音声信号から抽出されたノイズ成分を加算して平均する演算手段６１、６２、６３を備える。各演算手段６１、６２、６３から出力される信号のノイズ成分は｛（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）／３｝となり、レベルは１／√３に低減される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にマイクロホンからの音声信号などに混入するノイズを低減するノイズ低減回路、このノイズ低減回路を具備した電子機器、ノイズ低減方法に関し、詳しくは、ノイズレベルと同レベル付近の低レベルな音声成分に対する影響を抑えつつノイズの低減を図ることができるノイズ低減回路、電子機器、ノイズ低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラ、デジタルカメラ、ＩＣ（integrated circuit）レコーダなどのマイクロホンを備えた電子機器において、音声信号に混入するノイズは、外部ノイズと内部ノイズとに大きく分けられる。外部ノイズには、マイクロホンの付近に設置される機械構成部分などの機械的動作に起因するノイズや、ノイズ発生源からの飛び込みノイズ、各種スイッチ操作で生じるノイズなどの外部発生要因のノイズが挙げられる。内部ノイズには、マイクロホンなどのいわゆるセンサ部品や、前段増幅器（プリアンプ）などを構成する抵抗や半導体素子から発生する熱雑音があり、これらはホワイトノイズと呼ばれ、広帯域の周波数成分を均等に含むランダムノイズである。
【０００３】
最近のビデオカメラには複数のマイクロホンが搭載され、各マイクロホンからの出力にステレオ音場処理を施すことが行われ、それぞれのマイクロホンの音声信号に混入するホワイトノイズがそのステレオ音場処理により強調されてしまうという問題があった。
【０００４】
図１５に、例えば特許文献１によるビデオカメラのステレオ音場処理回路を示す。
【特許文献１】特許第２９４６６３８号公報
【０００５】
この回路は、２つの無指向性マイクロホン１、２のうち一方のマイクロホンから出力された音声信号が２つのマイクロホン１、２の離間距離に対応する時間遅延される遅延回路５、６と、遅延回路５、６により遅延された音声信号が減衰器７、８を介して極性が反転されて重畳される加算器１０、９と、加算器１０、９からの出力信号の周波数特性を整えるイコライザ１２、１１とを有する。
【０００６】
音源に対して例えばＲチャンネル用のマイクロホン１の方が近い位置にある場合、Ｌチャンネル用のマイクロホン２に音波が到達する時間は、マイクロホン１への到達よりも遅れる。したがって、その遅れ時間分だけ、アンプ３を介したマイクロホン１の出力信号が遅延回路５で遅延され、その遅延された信号を、アンプ４を介したマイクロホン２の出力信号から減算することにより、加算器１０の出力は略相殺される。逆に、音源がマイクロホン２に近い場合には、Ｒチャンネルの出力が相殺される。これによりステレオ感（左右のレベル差）を得ることができる。
【０００７】
すなわち、上記ステレオ音場処理回路はわずかな位相差を強調する回路であり、マイクロホン１、２の音声信号に位相差がない場合には図１６（ａ）に示すように上記回路での演算処理後の指向性パターンはＬ（実線）とＲ（破線）とがほぼ一致するモノラル特性を示すが、両者に位相差がある場合にはその位相差に応じて図１６（ｂ）に示すように指向性パターンはＬ（実線）とＲ（破線）とがそれぞれ左右方向に分離してステレオ特性を示すようになる。
【０００８】
ＬチャンネルとＲチャンネルにそれぞれ生じるホワイトノイズはランダムな位相差で生じるためにそのランダムノイズがステレオ音場処理回路でステレオ処理され、例えば加算器９及び１０で入力信号が同相で加算された場合にはレベルが悪化してしまい、さらに後段のイコライザ１１及び１２でノイズ帯域のゲインを上げてしまう。また、図１６（ｂ）に示したようなステレオ特性をもつためにノイズが音場全体に広がり、発生するホワイトノイズが非常に微小レベルであっても強調されてしまう。
【０００９】
外部ノイズに対しては、マイクロホンとノイズ発生源とを音響的に隔離するなどの構造的手法や、適応フィルタなどを利用した電気的手法により低減することが可能であるが、ホワイトノイズなどの内部ノイズについては可聴音の周波数成分を均等に含んでいるために、特定帯域のみ除去するフィルタでは容易に除去できず、音声成分も同時に除去してしまうなどの不具合があった。
【００１０】
また、熱雑音（ホワイトノイズ）が少なくなるように設計された専用の素子や半導体部品など、汎用部品以外の高価な部品を使用することで内部ノイズの発生を抑えることができるが、コストや回路規模などの点から特に民生用機器にとっては採用し難い。
【００１１】
そこで、電気的な信号処理にてノイズを低減することが好ましい。例えば特許文献２に示されるノイズ低減回路では、信号の（振幅）レベルに基づいて音声成分とノイズとを区別し、そしてレベルが所定レベル以下である場合には、音声成分がなくノイズだけであるとみなしてその信号を出力しない、あるいは信号レベルを低減させている。
【特許文献２】特開平７−４４９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
音声成分とノイズとの区別の目安として上記所定レベルを設定したとしても、その所定レベル以下の信号はノイズだけとは限らず、レベルの小さい音声成分も含まれている場合がある。したがって、上記特許文献２のように、信号が所定レベル以下である場合には信号を出力しない、あるいは信号レベルを低減してしまうと、その所定レベル以下に含まれる音声成分までもが除去あるいはレベル低減されることになり、レベルの小さな音声成分が聞こえなくなる、あるいは聞こえにくくなってしまう。
【００１３】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、その目的とするところは、ノイズレベルに近い小さなレベルの音声成分に対する影響を抑えつつノイズ低減が図れるノイズ低減回路、電子機器、ノイズ低減方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のノイズ低減回路は、Ｎ（Ｎは２以上の正数）個の音声チャンネルと、Ｎ個の音声チャンネルのそれぞれの音声信号から所定のリミッタレベル以下の低レベル成分を抽出する低レベル成分抽出手段と、Ｎ個の音声チャンネルから選択される１つの音声チャンネル以外のＮ−１個の音声チャンネルの音声信号から抽出された低レベル成分をすべて、選択された１つの音声チャンネルの音声信号に加算する演算手段とを有することを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の電子機器は、Ｎ（Ｎは２以上の正数）個の音声チャンネルと、Ｎ個の音声チャンネルのそれぞれの音声信号から所定のリミッタレベル以下の低レベル成分を抽出する低レベル成分抽出手段と、Ｎ個の音声チャンネルから選択される１つの音声チャンネル以外のＮ−１個の音声チャンネルの音声信号から抽出された低レベル成分をすべて、選択された１つの音声チャンネルの音声信号に加算する演算手段とを有するノイズ低減回路を備えることを特徴としている。
【００１６】
上記低レベル成分抽出手段によって抽出される低レベル成分には、ノイズ成分のほとんどと、音声成分の一部が含まれている。そして、各音声チャンネル（音声信号の伝送経路）における音声信号に含まれるノイズ成分は音声成分と比べて、互いに相関性がないランダムノイズであり、これらランダムノイズを加算すると音声成分に対してレベルが減少する。すなわち、ある音声チャンネルの音声信号に対しては、この音声チャンネルとは異なる他の音声チャンネルの低レベル成分（ノイズ成分）を加算することで、ランダムなノイズどうしが加算されることになり、音声成分に対して、そのレベルを低減させることができる。
【００１７】
そして、上記低レベル成分抽出手段によって抽出された低レベル成分に、ノイズ成分の他に、低レベルな音声成分が含まれていても、従来のように各々の音声信号から低レベル成分を除去するのではなく、異なる音声チャンネルの音声信号から抽出された低レベル成分どうしを加算するので、低レベル成分に含まれる音声成分が除去されない。したがって、小さな音の再生にそれほど影響を与えずにノイズ成分だけを低減できる。
【００１８】
一般に、上記低レベル成分に含まれるＮ個のランダムノイズを加算平均すると、そのレベルは１／√Ｎに低減される。
【００１９】
また、複数の音声チャンネルからの音声信号の総和レベルを検出する音声信号レベル検出手段を設け、さらにその音声信号レベル検出手段で検出された音声信号の総和レベルに応じて、低レベル成分抽出手段におけるリミッタレベルを変えるリミッタレベル可変手段を設ければ、音声信号のレベルがノイズが気にならないくらいに大きく、それほどノイズ低減を行う必要のない場合においては、リミッタレベルを小さくすることでノイズ低減を行わないあるいは低減の程度を落とすようにして、ノイズレベル付近の小さなレベルの音声成分に対する影響を抑えることができる。
【００２０】
また、複数の音声信号の総和レベルを検出する音声信号レベル検出手段を設け、さらにその音声信号レベル検出手段で検出された前記総和レベルに応じて、低レベル成分抽出手段で抽出された低レベル成分が加算された音声信号に含まれる複数の低レベル成分相互の比率を変える低レベル成分比率可変手段を設ければ、音声信号のレベルがノイズが気にならないくらいに大きく、それほどノイズ低減を行う必要のない場合においては、上記低レベル成分相互の比率を変えることで、ノイズ低減を行わないあるいは低減の程度を落とすようにして、ノイズレベル付近の小さなレベルの音声成分に対する影響を抑えることができる。
【００２１】
また、上記演算手段の出力信号の入力を受け、所定のゲートレベル以下の低レベル成分については入力レベルよりも出力レベルを小さくして出力するノイズゲート手段を備える構成とすれば、上記演算手段にてレベル低減された低レベル成分に対して、さらなるレベル低減を行え、ノイズ低減効果をよりいっそう高めることができる。
【００２２】
また、複数の音声信号の総和レベルを検出する音声信号レベル検出手段と、その音声信号レベル検出手段で検出された総和レベルに応じて、上記ゲートレベルを変えるゲートレベル可変手段とを備える構成とすれば、音声信号のレベルがノイズが気にならないくらいに大きく、それほどノイズ低減を行う必要のない場合においては、ゲートレベルを小さくすることでノイズ低減を行わないあるいは低減の程度を落とすようにして、ノイズレベル付近の小さなレベルの音声成分に対する影響を抑えることができる。
【００２３】
また、本発明のノイズ低減方法は、Ｎ（Ｎは２以上の正数）個の音声チャンネルのそれぞれの音声信号から所定のリミッタレベル以下の低レベル成分を抽出するステップと、Ｎ個の音声チャンネルから選択される１つの音声チャンネル以外のＮ−１個の音声チャンネルの音声信号から抽出された低レベル成分をすべて、選択された１つの音声チャンネルの音声信号に加算するステップとを有することを特徴としている。
【００２４】
上記低レベル成分には、ノイズ成分のほとんどと、音声成分の一部が含まれている。そして、各音声チャンネル（音声信号の伝送経路）における音声信号に含まれるノイズ成分は音声成分と比べて互いに相関性がないランダムノイズであり、これらランダムノイズを加算すると音声成分に対してレベルが減少する。すなわち、ある音声チャンネルの音声信号に対しては、この音声チャンネルとは異なる他の音声チャンネルの低レベル成分（ノイズ成分）を加算することで、ランダムなノイズどうしが加算されることになり、音声成分に対して、そのレベルを低減させることができる。
【００２５】
そして、上記低レベル成分に、ノイズ成分の他に、低レベルな音声成分が含まれていても、従来のように各々の音声信号から低レベル成分を除去するのではなく、異なる音声チャンネルの音声信号から抽出された低レベル成分どうしを加算するので、低レベル成分に含まれる音声成分が除去されない。したがって、小さな音の再生にそれほど影響を与えずに、ノイズ成分だけを低減できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のノイズ低減回路によれば、ノイズレベル付近のレベルを持つ音声成分が聞こえにくくなったり、聞こえなくなるということを避けつつ、ノイズ低減を図れ、必要とする音声信号をクリアに再生して聞くことができる。また、ノイズを発生しにくいように設計された高価な専用部品や回路が不要であり、回路規模の大型化を抑制したり、コスト低減が図れる。
【００２７】
本発明の電子機器によれば、ノイズレベル付近のレベルを持つ音声成分が聞こえにくくなったり、聞こえなくなるということを避けつつ、ノイズ低減を図れ、必要とする音声信号をクリアに再生して聞くことができ、電子機器の品質を向上させることができる。また、ノイズを発生しにくいように設計された高価な専用部品や回路が不要であり、電子機器の大型化を抑制したり、コスト低減が図れる。
【００２８】
本発明のノイズ低減方法によれば、ノイズレベル付近のレベルを持つ音声成分が聞こえにくくなったり、聞こえなくなるということを避けつつ、ノイズ低減を図れ、必要とする音声信号をクリアに再生して聞くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るノイズ低減回路を示す。このノイズ低減回路は、３つのマイクロホン５１、５２、５３に対応する３つの音声チャンネル（音声信号の伝送経路）を有する。また、３つのマイクロホン５１、５２、５３に対応してそれぞれ設けられた３つの演算手段６１、６２、６３を備え、各マイクロホン５１、５２、５３と各演算手段６１、６２、６３との間にはアンプ５４、５５、５６がそれぞれ接続されている。さらに、各アンプ５４、５５、５６からのそれぞれの出力信号から所定のリミッタレベル以下の低レベル成分を抽出する低レベル成分抽出手段７１を備える。
【００３０】
各マイクロホン５１、５２、５３は可聴音を電気信号である音声信号に変換する。各マイクロホン５１、５２、５３は無指向性として説明するが、有指向性でもかまわない。また、ノイズ低減回路への入力は、マイクロホンからに限らず、他の音声出力機器からの音声チャンネル出力でもかまわない。
【００３１】
低レベル成分抽出手段７１の具体的構成の一例を図１０に示す。低レベル成分抽出手段７１は、各アンプ５４、５５、５６を介した各マイクロホン５１、５２、５３からの出力信号の信号レベルを絶対値化する絶対値化手段１０４と、絶対値化手段１０４の出力を受け各マイクロホン５１、５２、５３からのそれぞれの出力信号の信号レベルのピーク値または平均値を検出するレベル検出手段１０５と、レベル検出手段１０５で検出されたピーク値または平均値と、所定のリミッタレベル１０３とを比較する比較手段１０６と、比較手段１０６の出力に応じて端子１０７ｃを端子１０７ａと接続させるか、あるいは端子１０７ｂと接続させるかを切り替えるスイッチ１０７とを備える。
【００３２】
なお、これに限らず、各マイクロホン５１、５２、５３からのそれぞれの出力信号に対して図１０と同様の構成で低レベル成分を抽出することができる。例えば、アナログ回路では、絶対値化手段１０４は整流回路で構成でき、レベル検出手段１０５はローパスフィルタなどの検波回路で構成でき、比較手段１０６はコンパレータで構成できる。
【００３３】
図１に戻って、演算手段６１は、アンプ５４の出力信号に、低レベル成分抽出手段７１によって他のアンプ５５、５６の出力信号からそれぞれ抽出された低レベル成分を加算し、さらに全ての低レベル成分の加算平均を行う。同様に、演算手段６２は、アンプ５５の出力信号に、低レベル成分抽出手段７１によって他のアンプ５４、５６の出力信号からそれぞれ抽出された低レベル成分を加算し、さらに全ての低レベル成分の加算平均を行う。同様に、演算手段６３は、アンプ５６の出力信号に、低レベル成分抽出手段７１によって他のアンプ５４、５５の出力信号からそれぞれ抽出された低レベル成分を加算し、さらに全ての低レベル成分の加算平均を行う。
【００３４】
以上のように構成されるノイズ低減回路において、次にその作用について説明する。
【００３５】
各マイクロホン５１、５２、５３から出力される音声信号はそれぞれアンプ５４、５５、５６にて後段の処理に最適なレベルに増幅された後、対応する演算手段６１、６２、６３と、低レベル成分抽出手段７１に入力される。
【００３６】
低レベル成分抽出手段７１では、アンプ５４、５５、５６を介してそれぞれのマイクロホン５１、５２、５３からの音声信号の入力を受け、所定のリミッタレベル以下の低レベル成分が抽出される。リミッタレベルは図１３（ａ）に示すように音声信号に混入しているホワイトノイズのレベル付近に設定され、低レベル成分抽出手段７１は、そのリミッタレベルを越える音声信号が存在する期間は図１３（ｂ）に示すようにレベル０の無信号にする操作を行い、音声信号レベルに対して微小レベルにあるホワイトノイズを抽出する。
【００３７】
具体的には、例えばアンプ５４を介したマイクロホン５１の音声信号は、図１０に示すスイッチ１０７の端子１０７ａと、絶対値化手段１０４に入力する。
【００３８】
絶対値化手段１０４では、マイクロホン５１からの音声信号レベルが絶対値化され、その出力はレベル検出手段１０５に入力する。レベル検出手段１０５では、絶対値化された音声信号レベルのピーク値あるいは平均値が検波され、その値は比較手段１０６にて、端子１０３より設定されるリミッタレベルと比較される。
【００３９】
比較手段１０６は、リミッタレベルよりもレベルの大きい入力信号のタイミングでスイッチ１０７の端子１０７ｃを端子１０７ｂに接続させ、それ以外のタイミングすなわちリミッタレベル以下の入力信号のタイミングではスイッチ１０７の端子１０７ｃを端子１０７ａに接続させる。
【００４０】
スイッチ１０７の端子１０７ｂはグランドに接続されているので、リミッタレベルよりもレベルの大きい入力信号のタイミングでは端子１０７ｃからの出力信号のレベルは０になり、リミッタレベル以下の入力信号のタイミングではそのリミッタレベル以下の信号がそのまま出力される。
【００４１】
他のアンプ５５、５６を介したマイクロホン５２、５３からの音声信号についても同様に低レベル成分抽出手段７１にてそれぞれの音声信号に含まれる低レベル成分が抽出される。
【００４２】
演算手段６１には、アンプ５４を介したマイクロホン５１からの音声信号と、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５２からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ２と、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５３からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ３とが入力され、マイクロホン５１からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ１と、マイクロホン５２からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ２と、マイクロホン５３からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ３との加算平均処理が行われる。
【００４３】
さらに、演算手段６１には、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５２からの音声信号に含まれる上記リミッタレベル以下の低レベル音声成分ｓ２’と、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５３からの音声信号に含まれる上記リミッタレベル以下の低レベル音声成分ｓ３’とが入力され、マイクロホン５１からの音声信号に含まれる上記リミッタレベル以下の低レベル音声成分ｓ１’と、マイクロホン５２からの音声信号に含まれる低レベル音声成分ｓ２’と、マイクロホン５３からの音声信号に含まれる低レベル音声成分ｓ３’との加算平均処理が行われる。
【００４４】
以上の結果、演算手段６１は、ｓ１＋｛（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）／３｝＋｛（ｓ１’＋ｓ２’＋ｓ３’）／３｝を出力する。なお、この出力におけるｓ１は、マイクロホン５１からの音声信号において上述したレベルリミッタよりレベルの大きい音声成分を表す。
【００４５】
同様に、演算手段６２には、アンプ５５を介したマイクロホン５２からの音声信号と、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５１からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ１と、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５３からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ３とが入力され、マイクロホン５１からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ１と、マイクロホン５２からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ２と、マイクロホン５３からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ３との加算平均処理が行われる。
【００４６】
さらに、演算手段６２には、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５１からの音声信号に含まれる上記リミッタレベル以下の低レベル音声成分ｓ１’と、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５３からの音声信号に含まれる上記リミッタレベル以下の低レベル音声成分ｓ３’とが入力され、マイクロホン５２からの音声信号に含まれる上記リミッタレベル以下の低レベル音声成分ｓ２’と、マイクロホン５１からの音声信号に含まれる低レベル音声成分ｓ１’と、マイクロホン５３からの音声信号に含まれる低レベル音声成分ｓ３’との加算平均処理が行われる。
【００４７】
以上の結果、演算手段６２は、ｓ２＋｛（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）／３｝＋｛（ｓ１’＋ｓ２’＋ｓ３’）／３｝を出力する。なお、この出力におけるｓ２は、マイクロホン５２からの音声信号において上述したレベルリミッタよりレベルの大きい音声成分を表す。
【００４８】
同様に、演算手段６３には、アンプ５６を介したマイクロホン５３からの音声信号と、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５１からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ１と、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５２からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ２とが入力され、マイクロホン５１からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ１と、マイクロホン５２からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ２と、マイクロホン５３からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ３との加算平均処理が行われる。
【００４９】
さらに、演算手段６３には、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５１からの音声信号に含まれる上記リミッタレベル以下の低レベル音声成分ｓ１’と、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５２からの音声信号に含まれる上記リミッタレベル以下の低レベル音声成分ｓ２’とが入力され、マイクロホン５３からの音声信号に含まれる上記リミッタレベル以下の低レベル音声成分ｓ３’と、マイクロホン５１からの音声信号に含まれる低レベル音声成分ｓ１’と、マイクロホン５１からの音声信号に含まれる低レベル音声成分ｓ１’との加算平均処理が行われる。
【００５０】
以上の結果、演算手段６３は、ｓ３＋｛（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）／３｝＋｛（ｓ１’＋ｓ２’＋ｓ３’）／３｝を出力する。なお、この出力におけるｓ３は、マイクロホン５３からの音声信号において上述したレベルリミッタよりレベルの大きい音声成分を表す。
【００５１】
上記ノイズ成分ｎ１、ｎ２、ｎ３は、言い換えればそれぞれ互いに相関性がない（位相がばらばらな）ホワイトノイズであり、一般にこのようなＮ個のランダム波形を加算平均するとレベルは１／√Ｎに低減される。本実施形態では１／√３に低減することができる。これに対して低レベル音声成分ｓ１’、ｓ２’、ｓ３’は、通常それぞれのマイクロホン５１、５２、５３間の間隔に対して十分に離れた音源から発せられるために相関性があり、加算平均してもレベル減少は生じない。
【００５２】
なお、マイクロホンの数は３個に限ることなく、上述したようにＮ個のマイクロホンそれぞれからのホワイトノイズを加算平均すればレベルを１／√Ｎに低減することができるため、マイクロホンの個数が多くなればなるほどノイズ低減効果は高まる。特に最近のビデオカメラではマルチサラウンド音場を得るために、搭載マイクロホンの個数が多くなる傾向にあるという本発明を適用するにあたって有利な背景がある。
【００５３】
以上のように、本実施形態では各音声チャンネル（各マイクロホンからの音声信号の伝送経路）に含まれるホワイトノイズのランダム性を利用して、それらホワイトノイズを加算平均することによってノイズレベルの低減を図っており、従来のように音声信号から低レベル成分を除去しているわけではない。このため、リミッタレベル以下のレベルにある、ホワイトノイズ以外の音声成分を除去してしまうことがなく、ホワイトノイズのレベルに近い小さなレベルの音に対する影響を抑えることができる。
【００５４】
また、上述したように各音声チャンネルに含まれるホワイトノイズ成分は何れも｛（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）／３｝というように同レベル、同位相の同じ波形すなわちモノラル化された信号になるため、前述の図１５に示した各音声チャンネル間の信号位相差を強調するステレオ演算処理回路で各音声チャンネルの信号をステレオ演算処理しても、ホワイトノイズ成分が強調されなくなる。
【００５５】
［第２の実施形態］
図２は本発明の第２の実施形態に係るノイズ低減回路を示し、これは上記第１の実施形態で示したノイズ低減回路において、マイクロホンが２つの場合（すなわち音声チャンネルが２つの場合）についてより具体化したものである。
【００５６】
本実施形態に係るノイズ低減回路は、２つのマイクロホン２１、２２に対応してそれぞれ設けられた２つの加算器２７、２８と、マイクロホン２１と加算器２７との間に接続されたアンプ２３と遅延器２５と、マイクロホン２２と加算器２８との間に接続されたアンプ２４と遅延器２６とを備える。さらにアンプ２３の出力を−端子に受け、アンプ２４の出力を＋端子に受ける加算器３０と、この加算器３０の出力信号から所定のリミッタレベル以下の低レベル成分を抽出する低レベル成分抽出手段３１と、低レベル成分抽出手段３１の出力に係数を乗じて、加算器２７の＋端子と、加算器２８の−端子に出力するアンプ３２とを備える。
【００５７】
本実施形態では、加算器３０、アンプ３２、加算器２７、加算器２８が、第１の実施形態の演算手段に対応する。
【００５８】
各マイクロホン２１、２２は可聴音を電気信号である音声信号に変換する。各マイクロホン２１、２２は無指向性で説明するが、有指向性でもかまわない。また、ノイズ低減回路への入力は、マイクロホンからに限らず、他の音声出力機器からの音声チャンネル出力でもかまわない。
【００５９】
マイクロホン２１の出力信号は、アンプ２３、遅延器２５を介して加算器２７の一方の＋端子に入力され、またアンプ２３を介して加算器３０の−端子にも入力される。マイクロホン２２の出力信号は、アンプ２４、遅延器２６を介して加算器２８の＋端子に入力され、またアンプ２４を介して加算器３０の＋端子にも入力される。
【００６０】
加算器３０からは、マイクロホン２２の出力信号とマイクロホン２１の出力信号との差信号が出力される。この差信号には、それぞれのマイクロホン２２、２１の音声成分の差信号と、ホワイトノイズの差信号が含まれる。ここで例えばビデオカメラの場合を考えると、音声成分の音源である被写体は２つのマイクロホン２２、２１間の間隔よりも十分に遠くに位置する場合がほとんどであり、音源に対して相対的に等距離に位置するために相関性が高く、加算器３０で両者を減算すると音声信号は打ち消され、加算器３０の出力信号にはホワイトノイズ信号成分が多く得られることになる。
【００６１】
加算器３０の出力信号は低レベル成分抽出手段３１に入力される。低レベル成分抽出手段３１は、例えば上記第１の実施形態と同様、図１０に示す構成からなり、入力信号に含まれる所定のリミッタレベル以下の低レベル成分が抽出される。図１３（ａ）は低レベル成分抽出手段３１への入力信号を表し、図１３（ｂ）は低レベル成分抽出手段３１からの出力信号を表す。リミッタレベルは図１３（ａ）に示すように音声信号に混入しているホワイトノイズのレベル付近に設定され、低レベル成分抽出手段３１は、そのリミッタレベルを越える音声信号が存在する期間は図１３（ｂ）に示すようにレベル０の無信号にする操作を行い、音声信号に対して微小レベルにあるホワイトノイズを抽出する。
【００６２】
低レベル成分抽出手段３１からの出力信号はアンプ３２に入力され、そのアンプ３２で係数０．５が乗じられて、加算器２７の他方の＋端子と、加算器２８の−端子にそれぞれ入力される。
【００６３】
ここで、マイクロホン２１から出力される信号に含まれる音声成分をＲｓ、ノイズ成分をＲｎ、またマイクロホン２２から出力される信号に含まれる音声成分をＬｓ、ノイズ成分をＬｎとすると、加算器２７、２８からの出力Ｒａ、Ｌａはそれぞれ、下記（１）式、（２）式で表される。
【００６４】
Ｒa＝（Ｒs＋Ｒn）＋０.５（Ｌn−Ｒn）＝Ｒs＋０.５（Ｌn＋Ｒn）…（１）
Ｌa＝（Ｌs＋Ｌn）−０.５（Ｌn−Ｒn）＝Ｌs＋０.５（Ｌn＋Ｒn）…（２）
【００６５】
つまり、加算器２７では、アンプ２３及び遅延器２５を介したマイクロホン２１からの信号（Ｒs＋Ｒn）と、低レベル成分抽出手段３１にて抽出されアンプ３２にて係数０．５が乗じられた０．５（Ｌn−Ｒn）とが加算され、加算器２８では、アンプ２４及び遅延器２６を介したマイクロホン２２からの信号（Ｌs＋Ｌn）と、低レベル成分抽出手段３１にて抽出されアンプ３２にて係数０．５が乗じられた｛−０．５（Ｌn−Ｒn）｝とが加算され、この結果、Ｒa、Ｌa共に低レベル成分が０.５（Ｌn＋Ｒn）となる。
【００６６】
上記低レベル成分Ｌn、Ｒnは、互いに相関性がない（位相がばらばらな）ホワイトノイズに相当し、そして０.５（Ｌn＋Ｒn）はＬnとＲnとの加算平均である。したがって、上記第１の実施形態でも述べたように、一般にＮ個のランダム波形を加算平均すると、レベルを１／√Ｎに低減することができるので、本実施形態ではホワイトノイズのレベルを１／√２に低減することができる。
【００６７】
さらに本実施形態では、加算器３０、アンプ３２、加算器２７、加算器２８で構成される演算手段において、ノイズ成分Ｌｎ及びＲｎのみ上記加算平均処理を行うようにしている。つまり、マイクロホン２１、２２からの音声成分Ｌｓ、Ｒｓは互いに相関がある（略同相）のに対して、ノイズ成分Ｌｎ、Ｒｎは互いに相関性がないため、加算器３０で（Ｌｓ＋Ｌｎ）と（Ｒｓ＋Ｒｎ）との減算が行われると、ノイズ成分が抽出され、音声成分は抽出されず、音声成分に対する影響を少なくできる。
【００６８】
以上のように、本実施形態では各音声チャンネル（各マイクロホン２１、２２からの音声信号の伝送経路）に含まれるホワイトノイズのランダム性を利用して、それらを加算平均することによってノイズレベルの低減を図っており、従来のように音声信号から低レベル成分を除去するわけではない。このため、リミッタレベル以下のレベルにある、ホワイトノイズ以外の音声成分を除去してしまうことがなく、ホワイトノイズのレベルに近い小さなレベルの音に対する影響を抑えることができる。
【００６９】
また、上述したように各音声チャンネルの音声信号に含まれるホワイトノイズ成分は何れも０.５（Ｌn＋Ｒn）というように同レベル、同位相の同じ波形すなわちモノラル信号になるため、前述の図１５に示した各チャンネル間の信号の位相差を強調するステレオ音場処理回路で各チャンネルの信号をステレオ演算処理しても、ホワイトノイズ成分が強調されなくなる。
【００７０】
なお、遅延器２５、２６は、それぞれ、加算器２７、２８で加算すべき信号のタイミングを合わせるためのものであり、必ずしも必要ではない。
【００７１】
［第３の実施形態］
図３は、本発明の第３の実施形態に係るノイズ低減回路を示す。本実施形態のノイズ低減回路は、上記第１の実施形態のノイズ低減回路に、音声信号レベル検出手段７０と、リミッタレベル可変手段７３とを加えた構成であり、上記第１の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７２】
上記各実施形態では、演算手段における加算平均後の各音声チャンネルの低レベル成分は同相、同レベルで同じ波形のモノラル信号となってしまうため、リミッタレベル以下にわずかな低レベルな音声成分が含まれていてもそれがモノラル化され、例えば前述の図１５に示した各音声チャンネル間の信号位相差を強調するステレオ音場処理回路で各音声チャンネルの信号をステレオ演算処理しても、リミッタレベル以下の音声成文についてはステレオ感が得られなくなってしまう。
【００７３】
そこで、本実施形態では、人間の聴覚のマスキング効果を利用して、マイクロホンからの音声信号が比較的大きなレベルにあるときはノイズの低減を行わないあるいはノイズの低減程度を下げるようにしている。これは人間の聴覚は、例えば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中にあるような小さな音（ここではホワイトノイズ）の存在に気が付かない。このため、本実施形態では各マイクロホンからの音声信号の総和レベルを検出して、その検出レベルに応じてリミッタレベルを変えて、必要以上のノイズ低減を行わないようにして、リミッタレベル以下の音声信号に対する影響を抑えるようにする。
【００７４】
各マイクロホン５１、５２、５３からの音声信号の総和レベルは音声信号レベル検出手段７０にて検出される。具体的には、図１１に示す絶対値化手段１１４にて、各マイクロホン５１、５２、５３からの音声信号の総和レベルが絶対値化され、その出力はレベル検出手段１１５に入力する。レベル検出手段１１５では、絶対値化された音声信号の総和レベルのピーク値あるいは平均値が検出される。
【００７５】
そのレベルに応じてリミッタレベル可変手段７３にて係数が生成され、この係数に応じて低レベル信号抽出手段７１におけるリミッタレベルが設定される。例えば音声信号の総和レベルが比較的大きくてホワイトノイズがそれほど目立たない場合には、図１３（ａ）に示すリミッタレベルを０にして、すなわち低レベル信号抽出手段７１にて抽出される低レベル成分を０にして、各演算手段６１、６２、６３からは各アンプ５４、５５、５６を介した各マイクロホン５１、５２、５３からの出力信号がそのまま出力されるようにする。
【００７６】
あるいは、音声信号の総和レベルが大きくなればなるほどリミッタレベルを小さくして、ホワイトノイズと共にモノラル化されてしまう低レベルな音声成分の割合を小さくする。
【００７７】
［第４の実施形態］
図４は本発明の第４の実施形態に係るノイズ低減回路を示し、これは上記第３の実施形態で示したノイズ低減回路において、マイクロホンが２つの場合についてより具体化したものである。
【００７８】
本実施形態に係るノイズ低減回路は、上記第２の実施形態に係るノイズ低減回路に、加算器２９、レベル検出手段３５、比較手段３６、係数生成手段３７を加えた構成となっている。なお、上記第２の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７９】
本実施形態では、加算器２９とレベル検出手段３５とが音声信号レベル検出手段として機能し、比較手段３６と係数生成手段３７とが低レベル成分比率可変手段として機能する。
【００８０】
加算器２９は、アンプ２３を介したマイクロホン２１からの音声信号と、アンプ２４を介したマイクロホン２２からの音声信号を加算する。レベル検出手段３５は加算器２９の出力を受け、前記加算された音声信号の総和レベルを検出する。レベル検出３５の作用について具体的に説明すると、図１１に示す絶対値化手段１１４にて、各マイクロホン２１、２２からの音声信号の総和レベルが絶対値化され、その出力はレベル検出手段１１５に入力する。レベル検出手段１１５では、絶対値化された音声信号の総和レベルのピーク値あるいは平均値が検出される。
【００８１】
例えば、アナログ回路では、絶対値化手段１１４は整流回路で構成でき、レベル検出手段１１５はローパスフィルタなどの検波回路で構成できる。
【００８２】
上記ピーク値あるいは平均値は、比較手段（例えばコンパレータ）３６にて端子３８より設定された基準レベルと比較される。例えば音声信号総和レベルが基準レベルよりも大きい場合には、後段の係数生成手段３７にて生成する係数を小さくし、逆に音声信号総和レベルが基準レベルよりも小さい場合には、係数生成手段３７にて生成する係数を大きくする。
【００８３】
係数生成手段３７にて生成された係数はアンプ３２におけるゲインを設定する。そして、音声信号総和レベルが大きくホワイトノイズが気にならない場合には係数を０にして加算平均によるノイズ低減を行わないようにして、リミッタレベル以下の低レベルな音声成分がモノラル化されることを防ぐ。上記係数が０に設定されると、加算器２７からは上記第２の実施形態で示したマイクロホン２１からの（アンプ２３を介した）出力信号（Ｒｓ＋Ｒｎ）がそのまま出力される。同様に、加算器２８からはマイクロホン２２からの（アンプ２４を介した）出力信号（Ｌｓ＋Ｌｎ）がそのまま出力される。
【００８４】
逆に、音声信号総和レベルが小さくホワイトノイズが相対的に目立つ場合には係数を０．５にして上記第２の実施形態のごとくリミッタレベル以下の低レベル成分の加算平均によるノイズ低減を行う。
【００８５】
また、係数は０〜０．５の範囲に設定することができ、例えば係数を０.３とした場合には、上記第２の実施形態における（１）式は下記（１ａ）式となり、（２）式は下記（２ａ）式となる。
【００８６】
Ｒa＝（Ｒs＋Ｒn）＋０.３（Ｌn−Ｒn）＝Ｒs＋０.３Ｌn＋０.７Ｒn…（１ａ）
Ｌa＝（Ｌs＋Ｌn）−０.３（Ｌn−Ｒn）＝Ｌs＋０.７Ｌn＋０.３Ｒn…（２ａ）
【００８７】
すなわち、（１）式、（２）式と比べて、それぞれのＲａ、Ｌａに含まれる低レベル成分Ｒｎ、Ｌｎの比率が変わる。係数を０．３とした場合には、係数を０．５すなわち低レベル成分Ｒｎ、Ｌｎの加算平均を行った場合に比べてホワイトノイズを含む低レベル成分の低減効果は低下する。係数が０．５すなわち低レベル成分ＲｎとＬｎとの加算平均を行ったときに最大のノイズ低減効果が得られ、係数が０ではノイズ低減は行われず各音声チャンネルの信号はそのまま出力され、係数が０から０．５に近づくほどノイズ低減効果は向上する。
【００８８】
上記（１ａ）式、（２ａ）式において、Ｒａ、Ｌａにそれぞれ含まれる低レベル成分は（０.３Ｌn＋０.７Ｒn）と（０.７Ｌn＋０.３Ｒn）というように同じではなくなるため、これらに含まれる音声信号の低レベル成分がモノラル化せず、後段でステレオ演算処理を行うことで低レベルな音声成分についてもステレオ感を得ることができる。これは、０＜係数＜０．５の範囲内にある係数について言える。
【００８９】
また、比較手段３６と係数生成手段３７とをリミッタレベル可変手段として機能させることもでき、上記第３の実施形態と同様に、係数生成手段３７で生成した係数により低レベル成分抽出手段３１におけるリミッタレベルを変化させることで、ノイズの低減レベルと、ノイズと同レベル付近の低レベルな音声成分に与える影響とのバランス調整を図ってもよい。
【００９０】
［第５の実施形態］
図５は、本発明の第５の実施形態に係るノイズ低減回路を示す。本実施形態に係るノイズ低減回路は、上記第１の実施形態に係るノイズ低減回路にノイズゲート手段６４、６５、６６を加えた構成となっている。したがって、上記第１の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９１】
各ノイズゲート手段６４、６５、６６は、それぞれ演算手段６１、６２、６３に接続され、各演算手段６１、６２、６３にて所定のリミッタレベル以下の低レベル成分が低減された各音声信号は、それぞれノイズゲート手段６４、６５、６６に入力される。
【００９２】
各ノイズゲート手段６４、６５、６６は、所定のゲートレベル以下の低レベル成分については入力レベルよりも出力レベルを小さくして出力する。これについて図１４を参照して説明する。図１４において横軸は各ノイズゲート手段６４、６５、６６への入力信号のレベル（入力レベル）を表し、縦軸は各ノイズゲート手段６４、６５、６６からの出力信号のレベル（出力レベル）を表す。そして、ゲートレベルは、各演算手段６１、６２、６３における加算平均にてモノラル化されたノイズ成分｛（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）／３｝のレベル以下に設定され、このゲートレベルより小さな入力レベル（図１４に示すゲート領域の入力レベル）については、出力しない、あるいは出力レベルを入力レベルよりも下げるようにしている。ゲートレベルを越える入力レベルの信号に対しては、入力をそのまま（入力：出力＝１：１として）出力する。
【００９３】
このように本実施形態では、各演算手段６１、６２、６３における加算平均処理にて所定リミッタレベル以下のホワイトノイズが低減された信号から、さらにその信号に含まれる上記所定ゲートレベル以下のホワイトノイズを除去あるいはレベルを下げて出力するので、よりいっそうノイズ低減効果を高めることができる。
【００９４】
［第６の実施形態］
図６は本発明の第６の実施形態に係るノイズ低減回路を示し、これは上記第５の実施形態で示したノイズ低減回路において、マイクロホンが２つの場合についてより具体化したものである。
【００９５】
本実施形態に係るノイズ低減回路は、上記第２の実施形態に係るノイズ低減回路に、加算器３９、低レベル成分抽出手段４３、アンプ４５、遅延器４０、４１、加算器４６、４７を加えた構成となっている。上記第２の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９６】
本実施形態では、加算器３９、低レベル成分抽出手段４３、アンプ４５、加算器４６、４７が、ノイズゲート手段として機能する。
【００９７】
加算器２７の出力は、加算器３９の一方の＋端子と、遅延器４０を介して加算器４６の＋端子に入力される。加算器２８の出力は、加算器３９の他方の＋端子と、遅延器４１を介して加算器４７の＋端子に入力される。加算器３９の出力は低レベル成分抽出手段４３に入力され、そこで所定のリミッタレベル以下の低レベル成分が抽出され、アンプ４５を介して加算器４６、４７のそれぞれの−端子に入力される。
【００９８】
ここで、加算器２７の出力信号を上述の（１）式からＲaとし、加算器２８の出力信号を上述の（２）式からＬａとし、マイクロホン２１から出力される信号に含まれる音声成分をＲｓ、ノイズ成分をＲｎ、またマイクロホン２２から出力される信号に含まれる音声成分をＬｓ、ノイズ成分をＬｎとし、さらにアンプ４５における乗算係数を０．５とすれば、加算器４６の出力Ｒbと、加算器４７の出力Ｌbは、それぞれ下記（３）式、（４）式で表される。
【００９９】
Ｒb＝Ｒa−０.５（Ｌn＋Ｒn）＝Ｒs＋０.５（Ｌn＋Ｒn）−０.５（Ｌn＋Ｒn）＝Ｒs…（３）
Ｌb＝Ｌa−０.５（Ｌn＋Ｒn）＝Ｌs＋０.５（Ｌn＋Ｒn）−０.５（Ｌn＋Ｒn）＝Ｌs…（４）
【０１００】
つまり、ホワイトノイズを含む低レベル成分Ｌn、Ｒnは打ち消されて、音声成分ＲsとＬsのみが出力される。
【０１０１】
［第７の実施形態］
図７は、本発明の第７の実施形態に係るノイズ低減回路を示す。本実施形態に係るノイズ低減回路は、上記第３の実施形態に係るノイズ低減回路と第５の実施形態に係るノイズ低減回路とを組み合わせたものに、ゲートレベル可変手段７４を加えた構成となっている。したがって、上記第３の実施形態、第５の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１０２】
ゲートレベル可変手段７４は、音声信号レベル検出手段７１にて検出された各マイクロホン５１、５２、５３からの音声信号の総和レベルに応じて、係数生成手段７３にて生成される係数を受けて、各ノイズゲート手段６４、６５、６６におけるゲートレベルを設定する。
【０１０３】
これにより、比較的各マイクロホンからの音声信号総和レベルが大きく、ホワイトノイズが気にならないときには、各ノイズゲート手段６４、６５、６６における上述したような低レベル成分に対するゲートレベルを０にする、あるいはレベルを低減させる処理を行わないようにする。この結果、上記ゲートレベル以下のレベルにある、ホワイトノイズ以外の音声成分を除去したり、レベル低減させてしまうことを回避でき、上記ゲートレベル以下の小さな音の再生が可能になる。
【０１０４】
また、各演算手段６１、６２、６３からの出力信号に含まれるノイズ成分は、上述したように例えば｛（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）／３｝というように同じにされているので、共通のゲートレベルを設定でき、ゲートレベル可変手段７４を各音声チャンネルごとに設ける必要はなく、１つだけで済む。これにより、コスト低減や、回路規模、電子器の小型化が図れる。
【０１０５】
［第８の実施形態］
図８は本発明の第８の実施形態に係るノイズ低減回路を示し、これは上記第７の実施形態で示したノイズ低減回路において、マイクロホンが２つの場合についてより具体化したものである。
【０１０６】
本実施形態に係るノイズ低減回路は、上記第４の実施形態に係るノイズ低減回路と、第６の実施形態に係るノイズ低減回路とを組み合わせた構成となっている。したがって、上記第４の実施形態、第６の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１０７】
すなわち、各マイクロホン２１、２２からの音声信号の総和レベルに応じて、低レベル成分抽出手段３１におけるリミッタレベルや低レベル抽出手段４３におけるゲートレベルを変えたり、あるいはアンプ３２、４５における乗算係数を変えることにより、ノイズの低減レベルと、ノイズと同レベル付近の低レベルな音声信号に与える影響とのバランス調整を図る。
【０１０８】
なお、低レベル成分抽出手段３１と、低レベル成分抽出手段４３とでそれぞれ設定されるリミッタレベルとゲートレベルは同じにすることに限らない。例えば加算器２７と加算２８では、低レベル成分の加算平均によりレベル低減を行い、レベルリミッタ以下の音声信号が除去されることがないので、リミッタレベルを比較的大きくし、アンプ３２における乗算係数はアンプ４５における乗算係数に比べて大きく（例えば０．５に）し、これに対して加算器４６、４７ではゲートレベル以下の低レベル成分を除去あるいは減じるので、ゲートレベルをリミッタレベルより小さくし、アンプ４５における乗算係数をアンプ３２における乗算係数より小さく（０．５より小さく）すれば、ノイズレベルと同レベル付近のレベルを持つ音声成分に対する影響を抑えつつ、最適なノイズ低減処理が行える。
【０１０９】
［第９の実施形態］
図９は、本発明の第９の実施形態に係るノイズ低減回路を示す。本実施形態に係るノイズ低減回路は、上記第７の実施形態に係るノイズ低減回路において、マイクロホン及びこれに対応して設けられた演算手段、ノイズゲート手段を２つにして、さらに音声信号レベル抽出手段として自動利得制御回路（ＡＧＣ：Automatic Gain Control）７５を用いた構成となっている。なお、上記第７の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１１０】
本実施形態では、ＡＧＣ７５から各マイクロホン５１、５２の音声信号の総和レベルを得る。例えばビデオカメラの場合には、マイクロホンに入力される音を所定のダイナミックレンジにして記録する必要があるために、一般に、マイクロホンからの音声信号のレベルをＡＧＣにて制御している。つまり音声信号が大きい場合にはＡＧＣにてレベルを落とすようにし、逆に小さい場合にはＡＧＣにてレベルを上げて人間にとって聞きやすいようにしているため、ホワイトノイズのような低レベルノイズは、このＡＧＣにおけるレベルゲインが小さい場合にはレベルが抑えられてほとんど聞こえなくなり、逆にレベルゲインが大きい場合には非常に目立って聞こえるようになってしまう。
【０１１１】
そこで、本実施形態では、ＡＧＣ７５におけるレベルゲインが小さい場合には低レベル成分抽出手段７１におけるリミッタレベルやノイズゲート手段６４、６５におけるゲートレベルを小さくしてノイズ低減効果を落とすようにし、逆にＡＧＣ７５におけるレベルゲインが大きい場合には、リミッタレベルやゲートレベルを大きくしてノイズ低減効果を上げれば、ＡＧＣ７５におけるゲイン制御動作に合わせてノイズ低減効果を最適化することができる。
【０１１２】
このように本実施形態では、音声信号レベル検出手段を新たに設ける必要がなく、既存の構成であるＡＧＣ７５を用いるので、コストの上昇を抑え、また回路規模や電子機器の小型化の妨げにならない。
【０１１３】
上述した各実施形態に示したノイズ低減回路は、特にマイクロホンを備えた電子機器、一例として、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、記録媒体としてテープ、ディスク、半導体メモリを用いた各種レコーダなどに適用することができるが、これ以外にも複数チャンネルの入出力を備えた電子機器、一例としてサラウンド対応のマルチチャンネル記録再生機器にも適用できる。
【０１１４】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【０１１５】
また、各実施形態は、後段にてステレオ音場処理やマルチサラウンド音場処理を行わない場合にも本発明は適用できる。また、マイクロホンは指向性を有するものであってもよい。
【０１１６】
低レベル成分抽出手段で抽出する低レベル成分には設定したリミッタレベルと等しいレベルの成分を含まず、リミッタレベルよりも小さい成分のみを抽出するようにしてもよい。ゲートレベルについても同様のことが言える。
【０１１７】
図４、図８における係数生成手段３７での係数生成は、音声信号の総和レベルが基準レベルに対して大か小かに基づくことに限らず、例えば図１２に示すような反転手段１３６をレベル検出手段３５と係数生成手段３７との間に介在させて、レベル検出手段３５の出力レベルから直接に係数生成してもよい。すなわち音声信号の総和レベルが大きい場合には係数生成手段３７にて生成される係数が小さくなるように（ノイズ低減効果が低下するように）し、逆にレベル検出手段３５の出力すなわち音声信号の総和レベルが小さい場合には係数生成手段３７にて生成される係数が大きくなる（ノイズ低減効果が大きくなる）構成としてもよい。
【０１１８】
低減対象ノイズは内部部品のホワイトノイズ（熱雑音）に限らず、外部から混入するノイズであっても、音声信号に比べてレベルが小さく、各音声チャンネル間で相関性がないランダムな波形であれば本発明により低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係るノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係るノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第６の実施形態に係るノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第７の実施形態に係るノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第８の実施形態に係るノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第９の実施形態に係るノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明に係る低レベル成分抽出手段の一構成例を示す図である。
【図１１】本発明に係る音声信号レベル検出手段の一構成例を示す図である。
【図１２】音声信号レベルに応じた係数を生成する構成の変形例を示す図である。
【図１３】低レベル成分抽出手段における低レベル成分抽出作用を説明する図である。
【図１４】ノイズゲート手段におけるノイズゲート作用を説明する図である。
【図１５】ステレオ演算処理回路の一例を示す回路図である。
【図１６】２つのマイクロホンの音声信号に位相差がないときと、あるときの指向性パターンを示す図である。
【符号の説明】
【０１２０】
２１，２２，５１〜５３…マイクロホン、２５，２６，４０，４１…遅延器、２７，２８，２９，３０，３９，４６，４７…加算器、３１，７１…低レベル成分抽出手段、３２，４５…アンプ、３５，７０，７５…音声信号レベル検出手段、６１〜６３…演算手段、６４〜６６…ノイズゲート手段、７４…ゲートレベル可変手段。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にマイクロホンからの音声信号などに混入するノイズを低減するノイズ低減回路、このノイズ低減回路を具備した電子機器、ノイズ低減方法に関し、詳しくは、ノイズレベルと同レベル付近の低レベルな音声成分に対する影響を抑えつつノイズの低減を図ることができるノイズ低減回路、電子機器、ノイズ低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラ、デジタルカメラ、ＩＣ（integrated circuit）レコーダなどのマイクロホンを備えた電子機器において、音声信号に混入するノイズは、外部ノイズと内部ノイズとに大きく分けられる。外部ノイズには、マイクロホンの付近に設置される機械構成部分などの機械的動作に起因するノイズや、ノイズ発生源からの飛び込みノイズ、各種スイッチ操作で生じるノイズなどの外部発生要因のノイズが挙げられる。内部ノイズには、マイクロホンなどのいわゆるセンサ部品や、前段増幅器（プリアンプ）などを構成する抵抗や半導体素子から発生する熱雑音があり、これらはホワイトノイズと呼ばれ、広帯域の周波数成分を均等に含むランダムノイズである。
【０００３】
最近のビデオカメラには複数のマイクロホンが搭載され、各マイクロホンからの出力にステレオ音場処理を施すことが行われ、それぞれのマイクロホンの音声信号に混入するホワイトノイズがそのステレオ音場処理により強調されてしまうという問題があった。
【０００４】
図１５に、例えば特許文献１によるビデオカメラのステレオ音場処理回路を示す。
【特許文献１】特許第２９４６６３８号公報
【０００５】
この回路は、２つの無指向性マイクロホン１、２のうち一方のマイクロホンから出力された音声信号が２つのマイクロホン１、２の離間距離に対応する時間遅延される遅延回路５、６と、遅延回路５、６により遅延された音声信号が減衰器７、８を介して極性が反転されて重畳される加算器１０、９と、加算器１０、９からの出力信号の周波数特性を整えるイコライザ１２、１１とを有する。
【０００６】
音源に対して例えばＲチャンネル用のマイクロホン１の方が近い位置にある場合、Ｌチャンネル用のマイクロホン２に音波が到達する時間は、マイクロホン１への到達よりも遅れる。したがって、その遅れ時間分だけ、アンプ３を介したマイクロホン１の出力信号が遅延回路５で遅延され、その遅延された信号を、アンプ４を介したマイクロホン２の出力信号から減算することにより、加算器１０の出力は略相殺される。逆に、音源がマイクロホン２に近い場合には、Ｒチャンネルの出力が相殺される。これによりステレオ感（左右のレベル差）を得ることができる。
【０００７】
すなわち、上記ステレオ音場処理回路はわずかな位相差を強調する回路であり、マイクロホン１、２の音声信号に位相差がない場合には図１６（ａ）に示すように上記回路での演算処理後の指向性パターンはＬ（実線）とＲ（破線）とがほぼ一致するモノラル特性を示すが、両者に位相差がある場合にはその位相差に応じて図１６（ｂ）に示すように指向性パターンはＬ（実線）とＲ（破線）とがそれぞれ左右方向に分離してステレオ特性を示すようになる。
【０００８】
ＬチャンネルとＲチャンネルにそれぞれ生じるホワイトノイズはランダムな位相差で生じるためにそのランダムノイズがステレオ音場処理回路でステレオ処理され、例えば加算器９及び１０で入力信号が同相で加算された場合にはレベルが悪化してしまい、さらに後段のイコライザ１１及び１２でノイズ帯域のゲインを上げてしまう。また、図１６（ｂ）に示したようなステレオ特性をもつためにノイズが音場全体に広がり、発生するホワイトノイズが非常に微小レベルであっても強調されてしまう。
【０００９】
外部ノイズに対しては、マイクロホンとノイズ発生源とを音響的に隔離するなどの構造的手法や、適応フィルタなどを利用した電気的手法により低減することが可能であるが、ホワイトノイズなどの内部ノイズについては可聴音の周波数成分を均等に含んでいるために、特定帯域のみ除去するフィルタでは容易に除去できず、音声成分も同時に除去してしまうなどの不具合があった。
【００１０】
また、熱雑音（ホワイトノイズ）が少なくなるように設計された専用の素子や半導体部品など、汎用部品以外の高価な部品を使用することで内部ノイズの発生を抑えることができるが、コストや回路規模などの点から特に民生用機器にとっては採用し難い。
【００１１】
そこで、電気的な信号処理にてノイズを低減することが好ましい。例えば特許文献２に示されるノイズ低減回路では、信号の（振幅）レベルに基づいて音声成分とノイズとを区別し、そしてレベルが所定レベル以下である場合には、音声成分がなくノイズだけであるとみなしてその信号を出力しない、あるいは信号レベルを低減させている。
【特許文献２】特開平７−４４９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
音声成分とノイズとの区別の目安として上記所定レベルを設定したとしても、その所定レベル以下の信号はノイズだけとは限らず、レベルの小さい音声成分も含まれている場合がある。したがって、上記特許文献２のように、信号が所定レベル以下である場合には信号を出力しない、あるいは信号レベルを低減してしまうと、その所定レベル以下に含まれる音声成分までもが除去あるいはレベル低減されることになり、レベルの小さな音声成分が聞こえなくなる、あるいは聞こえにくくなってしまう。
【００１３】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、その目的とするところは、ノイズレベルに近い小さなレベルの音声成分に対する影響を抑えつつノイズ低減が図れるノイズ低減回路、電子機器、ノイズ低減方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のノイズ低減回路は、Ｎ（Ｎは２以上の正数）個の音声チャンネルと、Ｎ個の音声チャンネルのそれぞれの音声信号から所定のリミッタレベル以下の低レベル成分を抽出する低レベル成分抽出手段と、Ｎ個の音声チャンネルから選択される１つの音声チャンネル以外のＮ−１個の音声チャンネルの音声信号から抽出された低レベル成分をすべて、選択された１つの音声チャンネルの音声信号に加算する演算手段とを有することを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の電子機器は、Ｎ（Ｎは２以上の正数）個の音声チャンネルと、Ｎ個の音声チャンネルのそれぞれの音声信号から所定のリミッタレベル以下の低レベル成分を抽出する低レベル成分抽出手段と、Ｎ個の音声チャンネルから選択される１つの音声チャンネル以外のＮ−１個の音声チャンネルの音声信号から抽出された低レベル成分をすべて、選択された１つの音声チャンネルの音声信号に加算する演算手段とを有するノイズ低減回路を備えることを特徴としている。
【００１６】
上記低レベル成分抽出手段によって抽出される低レベル成分には、ノイズ成分のほとんどと、音声成分の一部が含まれている。そして、各音声チャンネル（音声信号の伝送経路）における音声信号に含まれるノイズ成分は音声成分と比べて、互いに相関性がないランダムノイズであり、これらランダムノイズを加算すると音声成分に対してレベルが減少する。すなわち、ある音声チャンネルの音声信号に対しては、この音声チャンネルとは異なる他の音声チャンネルの低レベル成分（ノイズ成分）を加算することで、ランダムなノイズどうしが加算されることになり、音声成分に対して、そのレベルを低減させることができる。
【００１７】
そして、上記低レベル成分抽出手段によって抽出された低レベル成分に、ノイズ成分の他に、低レベルな音声成分が含まれていても、従来のように各々の音声信号から低レベル成分を除去するのではなく、異なる音声チャンネルの音声信号から抽出された低レベル成分どうしを加算するので、低レベル成分に含まれる音声成分が除去されない。したがって、小さな音の再生にそれほど影響を与えずにノイズ成分だけを低減できる。
【００１８】
一般に、上記低レベル成分に含まれるＮ個のランダムノイズを加算平均すると、そのレベルは１／√Ｎに低減される。
【００１９】
また、複数の音声チャンネルからの音声信号の総和レベルを検出する音声信号レベル検出手段を設け、さらにその音声信号レベル検出手段で検出された音声信号の総和レベルに応じて、低レベル成分抽出手段におけるリミッタレベルを変えるリミッタレベル可変手段を設ければ、音声信号のレベルがノイズが気にならないくらいに大きく、それほどノイズ低減を行う必要のない場合においては、リミッタレベルを小さくすることでノイズ低減を行わないあるいは低減の程度を落とすようにして、ノイズレベル付近の小さなレベルの音声成分に対する影響を抑えることができる。
【００２０】
また、複数の音声信号の総和レベルを検出する音声信号レベル検出手段を設け、さらにその音声信号レベル検出手段で検出された前記総和レベルに応じて、低レベル成分抽出手段で抽出された低レベル成分が加算された音声信号に含まれる複数の低レベル成分相互の比率を変える低レベル成分比率可変手段を設ければ、音声信号のレベルがノイズが気にならないくらいに大きく、それほどノイズ低減を行う必要のない場合においては、上記低レベル成分相互の比率を変えることで、ノイズ低減を行わないあるいは低減の程度を落とすようにして、ノイズレベル付近の小さなレベルの音声成分に対する影響を抑えることができる。
【００２１】
また、上記演算手段の出力信号の入力を受け、所定のゲートレベル以下の低レベル成分については入力レベルよりも出力レベルを小さくして出力するノイズゲート手段を備える構成とすれば、上記演算手段にてレベル低減された低レベル成分に対して、さらなるレベル低減を行え、ノイズ低減効果をよりいっそう高めることができる。
【００２２】
また、複数の音声信号の総和レベルを検出する音声信号レベル検出手段と、その音声信号レベル検出手段で検出された総和レベルに応じて、上記ゲートレベルを変えるゲートレベル可変手段とを備える構成とすれば、音声信号のレベルがノイズが気にならないくらいに大きく、それほどノイズ低減を行う必要のない場合においては、ゲートレベルを小さくすることでノイズ低減を行わないあるいは低減の程度を落とすようにして、ノイズレベル付近の小さなレベルの音声成分に対する影響を抑えることができる。
【００２３】
また、本発明のノイズ低減方法は、Ｎ（Ｎは２以上の正数）個の音声チャンネルのそれぞれの音声信号から所定のリミッタレベル以下の低レベル成分を抽出するステップと、Ｎ個の音声チャンネルから選択される１つの音声チャンネル以外のＮ−１個の音声チャンネルの音声信号から抽出された低レベル成分をすべて、選択された１つの音声チャンネルの音声信号に加算するステップとを有することを特徴としている。
【００２４】
上記低レベル成分には、ノイズ成分のほとんどと、音声成分の一部が含まれている。そして、各音声チャンネル（音声信号の伝送経路）における音声信号に含まれるノイズ成分は音声成分と比べて互いに相関性がないランダムノイズであり、これらランダムノイズを加算すると音声成分に対してレベルが減少する。すなわち、ある音声チャンネルの音声信号に対しては、この音声チャンネルとは異なる他の音声チャンネルの低レベル成分（ノイズ成分）を加算することで、ランダムなノイズどうしが加算されることになり、音声成分に対して、そのレベルを低減させることができる。
【００２５】
そして、上記低レベル成分に、ノイズ成分の他に、低レベルな音声成分が含まれていても、従来のように各々の音声信号から低レベル成分を除去するのではなく、異なる音声チャンネルの音声信号から抽出された低レベル成分どうしを加算するので、低レベル成分に含まれる音声成分が除去されない。したがって、小さな音の再生にそれほど影響を与えずに、ノイズ成分だけを低減できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のノイズ低減回路によれば、ノイズレベル付近のレベルを持つ音声成分が聞こえにくくなったり、聞こえなくなるということを避けつつ、ノイズ低減を図れ、必要とする音声信号をクリアに再生して聞くことができる。また、ノイズを発生しにくいように設計された高価な専用部品や回路が不要であり、回路規模の大型化を抑制したり、コスト低減が図れる。
【００２７】
本発明の電子機器によれば、ノイズレベル付近のレベルを持つ音声成分が聞こえにくくなったり、聞こえなくなるということを避けつつ、ノイズ低減を図れ、必要とする音声信号をクリアに再生して聞くことができ、電子機器の品質を向上させることができる。また、ノイズを発生しにくいように設計された高価な専用部品や回路が不要であり、電子機器の大型化を抑制したり、コスト低減が図れる。
【００２８】
本発明のノイズ低減方法によれば、ノイズレベル付近のレベルを持つ音声成分が聞こえにくくなったり、聞こえなくなるということを避けつつ、ノイズ低減を図れ、必要とする音声信号をクリアに再生して聞くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るノイズ低減回路を示す。このノイズ低減回路は、３つのマイクロホン５１、５２、５３に対応する３つの音声チャンネル（音声信号の伝送経路）を有する。また、３つのマイクロホン５１、５２、５３に対応してそれぞれ設けられた３つの演算手段６１、６２、６３を備え、各マイクロホン５１、５２、５３と各演算手段６１、６２、６３との間にはアンプ５４、５５、５６がそれぞれ接続されている。さらに、各アンプ５４、５５、５６からのそれぞれの出力信号から所定のリミッタレベル以下の低レベル成分を抽出する低レベル成分抽出手段７１を備える。
【００３０】
各マイクロホン５１、５２、５３は可聴音を電気信号である音声信号に変換する。各マイクロホン５１、５２、５３は無指向性として説明するが、有指向性でもかまわない。また、ノイズ低減回路への入力は、マイクロホンからに限らず、他の音声出力機器からの音声チャンネル出力でもかまわない。
【００３１】
低レベル成分抽出手段７１の具体的構成の一例を図１０に示す。低レベル成分抽出手段７１は、各アンプ５４、５５、５６を介した各マイクロホン５１、５２、５３からの出力信号の信号レベルを絶対値化する絶対値化手段１０４と、絶対値化手段１０４の出力を受け各マイクロホン５１、５２、５３からのそれぞれの出力信号の信号レベルのピーク値または平均値を検出するレベル検出手段１０５と、レベル検出手段１０５で検出されたピーク値または平均値と、所定のリミッタレベル１０３とを比較する比較手段１０６と、比較手段１０６の出力に応じて端子１０７ｃを端子１０７ａと接続させるか、あるいは端子１０７ｂと接続させるかを切り替えるスイッチ１０７とを備える。
【００３２】
なお、これに限らず、各マイクロホン５１、５２、５３からのそれぞれの出力信号に対して図１０と同様の構成で低レベル成分を抽出することができる。例えば、アナログ回路では、絶対値化手段１０４は整流回路で構成でき、レベル検出手段１０５はローパスフィルタなどの検波回路で構成でき、比較手段１０６はコンパレータで構成できる。
【００３３】
図１に戻って、演算手段６１は、アンプ５４の出力信号に、低レベル成分抽出手段７１によって他のアンプ５５、５６の出力信号からそれぞれ抽出された低レベル成分を加算し、さらに全ての低レベル成分の加算平均を行う。同様に、演算手段６２は、アンプ５５の出力信号に、低レベル成分抽出手段７１によって他のアンプ５４、５６の出力信号からそれぞれ抽出された低レベル成分を加算し、さらに全ての低レベル成分の加算平均を行う。同様に、演算手段６３は、アンプ５６の出力信号に、低レベル成分抽出手段７１によって他のアンプ５４、５５の出力信号からそれぞれ抽出された低レベル成分を加算し、さらに全ての低レベル成分の加算平均を行う。
【００３４】
以上のように構成されるノイズ低減回路において、次にその作用について説明する。
【００３５】
各マイクロホン５１、５２、５３から出力される音声信号はそれぞれアンプ５４、５５、５６にて後段の処理に最適なレベルに増幅された後、対応する演算手段６１、６２、６３と、低レベル成分抽出手段７１に入力される。
【００３６】
低レベル成分抽出手段７１では、アンプ５４、５５、５６を介してそれぞれのマイクロホン５１、５２、５３からの音声信号の入力を受け、所定のリミッタレベル以下の低レベル成分が抽出される。リミッタレベルは図１３（ａ）に示すように音声信号に混入しているホワイトノイズのレベル付近に設定され、低レベル成分抽出手段７１は、そのリミッタレベルを越える音声信号が存在する期間は図１３（ｂ）に示すようにレベル０の無信号にする操作を行い、音声信号レベルに対して微小レベルにあるホワイトノイズを抽出する。
【００３７】
具体的には、例えばアンプ５４を介したマイクロホン５１の音声信号は、図１０に示すスイッチ１０７の端子１０７ａと、絶対値化手段１０４に入力する。
【００３８】
絶対値化手段１０４では、マイクロホン５１からの音声信号レベルが絶対値化され、その出力はレベル検出手段１０５に入力する。レベル検出手段１０５では、絶対値化された音声信号レベルのピーク値あるいは平均値が検波され、その値は比較手段１０６にて、端子１０３より設定されるリミッタレベルと比較される。
【００３９】
比較手段１０６は、リミッタレベルよりもレベルの大きい入力信号のタイミングでスイッチ１０７の端子１０７ｃを端子１０７ｂに接続させ、それ以外のタイミングすなわちリミッタレベル以下の入力信号のタイミングではスイッチ１０７の端子１０７ｃを端子１０７ａに接続させる。
【００４０】
スイッチ１０７の端子１０７ｂはグランドに接続されているので、リミッタレベルよりもレベルの大きい入力信号のタイミングでは端子１０７ｃからの出力信号のレベルは０になり、リミッタレベル以下の入力信号のタイミングではそのリミッタレベル以下の信号がそのまま出力される。
【００４１】
他のアンプ５５、５６を介したマイクロホン５２、５３からの音声信号についても同様に低レベル成分抽出手段７１にてそれぞれの音声信号に含まれる低レベル成分が抽出される。
【００４２】
演算手段６１には、アンプ５４を介したマイクロホン５１からの音声信号と、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５２からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ２と、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５３からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ３とが入力され、マイクロホン５１からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ１と、マイクロホン５２からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ２と、マイクロホン５３からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ３との加算平均処理が行われる。
【００４３】
さらに、演算手段６１には、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５２からの音声信号に含まれる上記リミッタレベル以下の低レベル音声成分ｓ２’と、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５３からの音声信号に含まれる上記リミッタレベル以下の低レベル音声成分ｓ３’とが入力され、マイクロホン５１からの音声信号に含まれる上記リミッタレベル以下の低レベル音声成分ｓ１’と、マイクロホン５２からの音声信号に含まれる低レベル音声成分ｓ２’と、マイクロホン５３からの音声信号に含まれる低レベル音声成分ｓ３’との加算平均処理が行われる。
【００４４】
以上の結果、演算手段６１は、ｓ１＋｛（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）／３｝＋｛（ｓ１’＋ｓ２’＋ｓ３’）／３｝を出力する。なお、この出力におけるｓ１は、マイクロホン５１からの音声信号において上述したレベルリミッタよりレベルの大きい音声成分を表す。
【００４５】
同様に、演算手段６２には、アンプ５５を介したマイクロホン５２からの音声信号と、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５１からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ１と、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５３からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ３とが入力され、マイクロホン５１からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ１と、マイクロホン５２からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ２と、マイクロホン５３からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ３との加算平均処理が行われる。
【００４６】
さらに、演算手段６２には、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５１からの音声信号に含まれる上記リミッタレベル以下の低レベル音声成分ｓ１’と、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５３からの音声信号に含まれる上記リミッタレベル以下の低レベル音声成分ｓ３’とが入力され、マイクロホン５２からの音声信号に含まれる上記リミッタレベル以下の低レベル音声成分ｓ２’と、マイクロホン５１からの音声信号に含まれる低レベル音声成分ｓ１’と、マイクロホン５３からの音声信号に含まれる低レベル音声成分ｓ３’との加算平均処理が行われる。
【００４７】
以上の結果、演算手段６２は、ｓ２＋｛（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）／３｝＋｛（ｓ１’＋ｓ２’＋ｓ３’）／３｝を出力する。なお、この出力におけるｓ２は、マイクロホン５２からの音声信号において上述したレベルリミッタよりレベルの大きい音声成分を表す。
【００４８】
同様に、演算手段６３には、アンプ５６を介したマイクロホン５３からの音声信号と、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５１からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ１と、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５２からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ２とが入力され、マイクロホン５１からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ１と、マイクロホン５２からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ２と、マイクロホン５３からの音声信号に含まれるノイズ成分ｎ３との加算平均処理が行われる。
【００４９】
さらに、演算手段６３には、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５１からの音声信号に含まれる上記リミッタレベル以下の低レベル音声成分ｓ１’と、低レベル成分抽出手段７１で抽出されたマイクロホン５２からの音声信号に含まれる上記リミッタレベル以下の低レベル音声成分ｓ２’とが入力され、マイクロホン５３からの音声信号に含まれる上記リミッタレベル以下の低レベル音声成分ｓ３’と、マイクロホン５１からの音声信号に含まれる低レベル音声成分ｓ１’と、マイクロホン５１からの音声信号に含まれる低レベル音声成分ｓ１’との加算平均処理が行われる。
【００５０】
以上の結果、演算手段６３は、ｓ３＋｛（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）／３｝＋｛（ｓ１’＋ｓ２’＋ｓ３’）／３｝を出力する。なお、この出力におけるｓ３は、マイクロホン５３からの音声信号において上述したレベルリミッタよりレベルの大きい音声成分を表す。
【００５１】
上記ノイズ成分ｎ１、ｎ２、ｎ３は、言い換えればそれぞれ互いに相関性がない（位相がばらばらな）ホワイトノイズであり、一般にこのようなＮ個のランダム波形を加算平均するとレベルは１／√Ｎに低減される。本実施形態では１／√３に低減することができる。これに対して低レベル音声成分ｓ１’、ｓ２’、ｓ３’は、通常それぞれのマイクロホン５１、５２、５３間の間隔に対して十分に離れた音源から発せられるために相関性があり、加算平均してもレベル減少は生じない。
【００５２】
なお、マイクロホンの数は３個に限ることなく、上述したようにＮ個のマイクロホンそれぞれからのホワイトノイズを加算平均すればレベルを１／√Ｎに低減することができるため、マイクロホンの個数が多くなればなるほどノイズ低減効果は高まる。特に最近のビデオカメラではマルチサラウンド音場を得るために、搭載マイクロホンの個数が多くなる傾向にあるという本発明を適用するにあたって有利な背景がある。
【００５３】
以上のように、本実施形態では各音声チャンネル（各マイクロホンからの音声信号の伝送経路）に含まれるホワイトノイズのランダム性を利用して、それらホワイトノイズを加算平均することによってノイズレベルの低減を図っており、従来のように音声信号から低レベル成分を除去しているわけではない。このため、リミッタレベル以下のレベルにある、ホワイトノイズ以外の音声成分を除去してしまうことがなく、ホワイトノイズのレベルに近い小さなレベルの音に対する影響を抑えることができる。
【００５４】
また、上述したように各音声チャンネルに含まれるホワイトノイズ成分は何れも｛（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）／３｝というように同レベル、同位相の同じ波形すなわちモノラル化された信号になるため、前述の図１５に示した各音声チャンネル間の信号位相差を強調するステレオ演算処理回路で各音声チャンネルの信号をステレオ演算処理しても、ホワイトノイズ成分が強調されなくなる。
【００５５】
［第２の実施形態］
図２は本発明の第２の実施形態に係るノイズ低減回路を示し、これは上記第１の実施形態で示したノイズ低減回路において、マイクロホンが２つの場合（すなわち音声チャンネルが２つの場合）についてより具体化したものである。
【００５６】
本実施形態に係るノイズ低減回路は、２つのマイクロホン２１、２２に対応してそれぞれ設けられた２つの加算器２７、２８と、マイクロホン２１と加算器２７との間に接続されたアンプ２３と遅延器２５と、マイクロホン２２と加算器２８との間に接続されたアンプ２４と遅延器２６とを備える。さらにアンプ２３の出力を−端子に受け、アンプ２４の出力を＋端子に受ける加算器３０と、この加算器３０の出力信号から所定のリミッタレベル以下の低レベル成分を抽出する低レベル成分抽出手段３１と、低レベル成分抽出手段３１の出力に係数を乗じて、加算器２７の＋端子と、加算器２８の−端子に出力するアンプ３２とを備える。
【００５７】
本実施形態では、加算器３０、アンプ３２、加算器２７、加算器２８が、第１の実施形態の演算手段に対応する。
【００５８】
各マイクロホン２１、２２は可聴音を電気信号である音声信号に変換する。各マイクロホン２１、２２は無指向性で説明するが、有指向性でもかまわない。また、ノイズ低減回路への入力は、マイクロホンからに限らず、他の音声出力機器からの音声チャンネル出力でもかまわない。
【００５９】
マイクロホン２１の出力信号は、アンプ２３、遅延器２５を介して加算器２７の一方の＋端子に入力され、またアンプ２３を介して加算器３０の−端子にも入力される。マイクロホン２２の出力信号は、アンプ２４、遅延器２６を介して加算器２８の＋端子に入力され、またアンプ２４を介して加算器３０の＋端子にも入力される。
【００６０】
加算器３０からは、マイクロホン２２の出力信号とマイクロホン２１の出力信号との差信号が出力される。この差信号には、それぞれのマイクロホン２２、２１の音声成分の差信号と、ホワイトノイズの差信号が含まれる。ここで例えばビデオカメラの場合を考えると、音声成分の音源である被写体は２つのマイクロホン２２、２１間の間隔よりも十分に遠くに位置する場合がほとんどであり、音源に対して相対的に等距離に位置するために相関性が高く、加算器３０で両者を減算すると音声信号は打ち消され、加算器３０の出力信号にはホワイトノイズ信号成分が多く得られることになる。
【００６１】
加算器３０の出力信号は低レベル成分抽出手段３１に入力される。低レベル成分抽出手段３１は、例えば上記第１の実施形態と同様、図１０に示す構成からなり、入力信号に含まれる所定のリミッタレベル以下の低レベル成分が抽出される。図１３（ａ）は低レベル成分抽出手段３１への入力信号を表し、図１３（ｂ）は低レベル成分抽出手段３１からの出力信号を表す。リミッタレベルは図１３（ａ）に示すように音声信号に混入しているホワイトノイズのレベル付近に設定され、低レベル成分抽出手段３１は、そのリミッタレベルを越える音声信号が存在する期間は図１３（ｂ）に示すようにレベル０の無信号にする操作を行い、音声信号に対して微小レベルにあるホワイトノイズを抽出する。
【００６２】
低レベル成分抽出手段３１からの出力信号はアンプ３２に入力され、そのアンプ３２で係数０．５が乗じられて、加算器２７の他方の＋端子と、加算器２８の−端子にそれぞれ入力される。
【００６３】
ここで、マイクロホン２１から出力される信号に含まれる音声成分をＲｓ、ノイズ成分をＲｎ、またマイクロホン２２から出力される信号に含まれる音声成分をＬｓ、ノイズ成分をＬｎとすると、加算器２７、２８からの出力Ｒａ、Ｌａはそれぞれ、下記（１）式、（２）式で表される。
【００６４】
Ｒa＝（Ｒs＋Ｒn）＋０.５（Ｌn−Ｒn）＝Ｒs＋０.５（Ｌn＋Ｒn）…（１）
Ｌa＝（Ｌs＋Ｌn）−０.５（Ｌn−Ｒn）＝Ｌs＋０.５（Ｌn＋Ｒn）…（２）
【００６５】
つまり、加算器２７では、アンプ２３及び遅延器２５を介したマイクロホン２１からの信号（Ｒs＋Ｒn）と、低レベル成分抽出手段３１にて抽出されアンプ３２にて係数０．５が乗じられた０．５（Ｌn−Ｒn）とが加算され、加算器２８では、アンプ２４及び遅延器２６を介したマイクロホン２２からの信号（Ｌs＋Ｌn）と、低レベル成分抽出手段３１にて抽出されアンプ３２にて係数０．５が乗じられた｛−０．５（Ｌn−Ｒn）｝とが加算され、この結果、Ｒa、Ｌa共に低レベル成分が０.５（Ｌn＋Ｒn）となる。
【００６６】
上記低レベル成分Ｌn、Ｒnは、互いに相関性がない（位相がばらばらな）ホワイトノイズに相当し、そして０.５（Ｌn＋Ｒn）はＬnとＲnとの加算平均である。したがって、上記第１の実施形態でも述べたように、一般にＮ個のランダム波形を加算平均すると、レベルを１／√Ｎに低減することができるので、本実施形態ではホワイトノイズのレベルを１／√２に低減することができる。
【００６７】
さらに本実施形態では、加算器３０、アンプ３２、加算器２７、加算器２８で構成される演算手段において、ノイズ成分Ｌｎ及びＲｎのみ上記加算平均処理を行うようにしている。つまり、マイクロホン２１、２２からの音声成分Ｌｓ、Ｒｓは互いに相関がある（略同相）のに対して、ノイズ成分Ｌｎ、Ｒｎは互いに相関性がないため、加算器３０で（Ｌｓ＋Ｌｎ）と（Ｒｓ＋Ｒｎ）との減算が行われると、ノイズ成分が抽出され、音声成分は抽出されず、音声成分に対する影響を少なくできる。
【００６８】
以上のように、本実施形態では各音声チャンネル（各マイクロホン２１、２２からの音声信号の伝送経路）に含まれるホワイトノイズのランダム性を利用して、それらを加算平均することによってノイズレベルの低減を図っており、従来のように音声信号から低レベル成分を除去するわけではない。このため、リミッタレベル以下のレベルにある、ホワイトノイズ以外の音声成分を除去してしまうことがなく、ホワイトノイズのレベルに近い小さなレベルの音に対する影響を抑えることができる。
【００６９】
また、上述したように各音声チャンネルの音声信号に含まれるホワイトノイズ成分は何れも０.５（Ｌn＋Ｒn）というように同レベル、同位相の同じ波形すなわちモノラル信号になるため、前述の図１５に示した各チャンネル間の信号の位相差を強調するステレオ音場処理回路で各チャンネルの信号をステレオ演算処理しても、ホワイトノイズ成分が強調されなくなる。
【００７０】
なお、遅延器２５、２６は、それぞれ、加算器２７、２８で加算すべき信号のタイミングを合わせるためのものであり、必ずしも必要ではない。
【００７１】
［第３の実施形態］
図３は、本発明の第３の実施形態に係るノイズ低減回路を示す。本実施形態のノイズ低減回路は、上記第１の実施形態のノイズ低減回路に、音声信号レベル検出手段７０と、リミッタレベル可変手段７３とを加えた構成であり、上記第１の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７２】
上記各実施形態では、演算手段における加算平均後の各音声チャンネルの低レベル成分は同相、同レベルで同じ波形のモノラル信号となってしまうため、リミッタレベル以下にわずかな低レベルな音声成分が含まれていてもそれがモノラル化され、例えば前述の図１５に示した各音声チャンネル間の信号位相差を強調するステレオ音場処理回路で各音声チャンネルの信号をステレオ演算処理しても、リミッタレベル以下の音声成文についてはステレオ感が得られなくなってしまう。
【００７３】
そこで、本実施形態では、人間の聴覚のマスキング効果を利用して、マイクロホンからの音声信号が比較的大きなレベルにあるときはノイズの低減を行わないあるいはノイズの低減程度を下げるようにしている。これは人間の聴覚は、例えば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中にあるような小さな音（ここではホワイトノイズ）の存在に気が付かない。このため、本実施形態では各マイクロホンからの音声信号の総和レベルを検出して、その検出レベルに応じてリミッタレベルを変えて、必要以上のノイズ低減を行わないようにして、リミッタレベル以下の音声信号に対する影響を抑えるようにする。
【００７４】
各マイクロホン５１、５２、５３からの音声信号の総和レベルは音声信号レベル検出手段７０にて検出される。具体的には、図１１に示す絶対値化手段１１４にて、各マイクロホン５１、５２、５３からの音声信号の総和レベルが絶対値化され、その出力はレベル検出手段１１５に入力する。レベル検出手段１１５では、絶対値化された音声信号の総和レベルのピーク値あるいは平均値が検出される。
【００７５】
そのレベルに応じてリミッタレベル可変手段７３にて係数が生成され、この係数に応じて低レベル信号抽出手段７１におけるリミッタレベルが設定される。例えば音声信号の総和レベルが比較的大きくてホワイトノイズがそれほど目立たない場合には、図１３（ａ）に示すリミッタレベルを０にして、すなわち低レベル信号抽出手段７１にて抽出される低レベル成分を０にして、各演算手段６１、６２、６３からは各アンプ５４、５５、５６を介した各マイクロホン５１、５２、５３からの出力信号がそのまま出力されるようにする。
【００７６】
あるいは、音声信号の総和レベルが大きくなればなるほどリミッタレベルを小さくして、ホワイトノイズと共にモノラル化されてしまう低レベルな音声成分の割合を小さくする。
【００７７】
［第４の実施形態］
図４は本発明の第４の実施形態に係るノイズ低減回路を示し、これは上記第３の実施形態で示したノイズ低減回路において、マイクロホンが２つの場合についてより具体化したものである。
【００７８】
本実施形態に係るノイズ低減回路は、上記第２の実施形態に係るノイズ低減回路に、加算器２９、レベル検出手段３５、比較手段３６、係数生成手段３７を加えた構成となっている。なお、上記第２の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７９】
本実施形態では、加算器２９とレベル検出手段３５とが音声信号レベル検出手段として機能し、比較手段３６と係数生成手段３７とが低レベル成分比率可変手段として機能する。
【００８０】
加算器２９は、アンプ２３を介したマイクロホン２１からの音声信号と、アンプ２４を介したマイクロホン２２からの音声信号を加算する。レベル検出手段３５は加算器２９の出力を受け、前記加算された音声信号の総和レベルを検出する。レベル検出３５の作用について具体的に説明すると、図１１に示す絶対値化手段１１４にて、各マイクロホン２１、２２からの音声信号の総和レベルが絶対値化され、その出力はレベル検出手段１１５に入力する。レベル検出手段１１５では、絶対値化された音声信号の総和レベルのピーク値あるいは平均値が検出される。
【００８１】
例えば、アナログ回路では、絶対値化手段１１４は整流回路で構成でき、レベル検出手段１１５はローパスフィルタなどの検波回路で構成できる。
【００８２】
上記ピーク値あるいは平均値は、比較手段（例えばコンパレータ）３６にて端子３８より設定された基準レベルと比較される。例えば音声信号総和レベルが基準レベルよりも大きい場合には、後段の係数生成手段３７にて生成する係数を小さくし、逆に音声信号総和レベルが基準レベルよりも小さい場合には、係数生成手段３７にて生成する係数を大きくする。
【００８３】
係数生成手段３７にて生成された係数はアンプ３２におけるゲインを設定する。そして、音声信号総和レベルが大きくホワイトノイズが気にならない場合には係数を０にして加算平均によるノイズ低減を行わないようにして、リミッタレベル以下の低レベルな音声成分がモノラル化されることを防ぐ。上記係数が０に設定されると、加算器２７からは上記第２の実施形態で示したマイクロホン２１からの（アンプ２３を介した）出力信号（Ｒｓ＋Ｒｎ）がそのまま出力される。同様に、加算器２８からはマイクロホン２２からの（アンプ２４を介した）出力信号（Ｌｓ＋Ｌｎ）がそのまま出力される。
【００８４】
逆に、音声信号総和レベルが小さくホワイトノイズが相対的に目立つ場合には係数を０．５にして上記第２の実施形態のごとくリミッタレベル以下の低レベル成分の加算平均によるノイズ低減を行う。
【００８５】
また、係数は０〜０．５の範囲に設定することができ、例えば係数を０.３とした場合には、上記第２の実施形態における（１）式は下記（１ａ）式となり、（２）式は下記（２ａ）式となる。
【００８６】
Ｒa＝（Ｒs＋Ｒn）＋０.３（Ｌn−Ｒn）＝Ｒs＋０.３Ｌn＋０.７Ｒn…（１ａ）
Ｌa＝（Ｌs＋Ｌn）−０.３（Ｌn−Ｒn）＝Ｌs＋０.７Ｌn＋０.３Ｒn…（２ａ）
【００８７】
すなわち、（１）式、（２）式と比べて、それぞれのＲａ、Ｌａに含まれる低レベル成分Ｒｎ、Ｌｎの比率が変わる。係数を０．３とした場合には、係数を０．５すなわち低レベル成分Ｒｎ、Ｌｎの加算平均を行った場合に比べてホワイトノイズを含む低レベル成分の低減効果は低下する。係数が０．５すなわち低レベル成分ＲｎとＬｎとの加算平均を行ったときに最大のノイズ低減効果が得られ、係数が０ではノイズ低減は行われず各音声チャンネルの信号はそのまま出力され、係数が０から０．５に近づくほどノイズ低減効果は向上する。
【００８８】
上記（１ａ）式、（２ａ）式において、Ｒａ、Ｌａにそれぞれ含まれる低レベル成分は（０.３Ｌn＋０.７Ｒn）と（０.７Ｌn＋０.３Ｒn）というように同じではなくなるため、これらに含まれる音声信号の低レベル成分がモノラル化せず、後段でステレオ演算処理を行うことで低レベルな音声成分についてもステレオ感を得ることができる。これは、０＜係数＜０．５の範囲内にある係数について言える。
【００８９】
また、比較手段３６と係数生成手段３７とをリミッタレベル可変手段として機能させることもでき、上記第３の実施形態と同様に、係数生成手段３７で生成した係数により低レベル成分抽出手段３１におけるリミッタレベルを変化させることで、ノイズの低減レベルと、ノイズと同レベル付近の低レベルな音声成分に与える影響とのバランス調整を図ってもよい。
【００９０】
［第５の実施形態］
図５は、本発明の第５の実施形態に係るノイズ低減回路を示す。本実施形態に係るノイズ低減回路は、上記第１の実施形態に係るノイズ低減回路にノイズゲート手段６４、６５、６６を加えた構成となっている。したがって、上記第１の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９１】
各ノイズゲート手段６４、６５、６６は、それぞれ演算手段６１、６２、６３に接続され、各演算手段６１、６２、６３にて所定のリミッタレベル以下の低レベル成分が低減された各音声信号は、それぞれノイズゲート手段６４、６５、６６に入力される。
【００９２】
各ノイズゲート手段６４、６５、６６は、所定のゲートレベル以下の低レベル成分については入力レベルよりも出力レベルを小さくして出力する。これについて図１４を参照して説明する。図１４において横軸は各ノイズゲート手段６４、６５、６６への入力信号のレベル（入力レベル）を表し、縦軸は各ノイズゲート手段６４、６５、６６からの出力信号のレベル（出力レベル）を表す。そして、ゲートレベルは、各演算手段６１、６２、６３における加算平均にてモノラル化されたノイズ成分｛（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）／３｝のレベル以下に設定され、このゲートレベルより小さな入力レベル（図１４に示すゲート領域の入力レベル）については、出力しない、あるいは出力レベルを入力レベルよりも下げるようにしている。ゲートレベルを越える入力レベルの信号に対しては、入力をそのまま（入力：出力＝１：１として）出力する。
【００９３】
このように本実施形態では、各演算手段６１、６２、６３における加算平均処理にて所定リミッタレベル以下のホワイトノイズが低減された信号から、さらにその信号に含まれる上記所定ゲートレベル以下のホワイトノイズを除去あるいはレベルを下げて出力するので、よりいっそうノイズ低減効果を高めることができる。
【００９４】
［第６の実施形態］
図６は本発明の第６の実施形態に係るノイズ低減回路を示し、これは上記第５の実施形態で示したノイズ低減回路において、マイクロホンが２つの場合についてより具体化したものである。
【００９５】
本実施形態に係るノイズ低減回路は、上記第２の実施形態に係るノイズ低減回路に、加算器３９、低レベル成分抽出手段４３、アンプ４５、遅延器４０、４１、加算器４６、４７を加えた構成となっている。上記第２の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９６】
本実施形態では、加算器３９、低レベル成分抽出手段４３、アンプ４５、加算器４６、４７が、ノイズゲート手段として機能する。
【００９７】
加算器２７の出力は、加算器３９の一方の＋端子と、遅延器４０を介して加算器４６の＋端子に入力される。加算器２８の出力は、加算器３９の他方の＋端子と、遅延器４１を介して加算器４７の＋端子に入力される。加算器３９の出力は低レベル成分抽出手段４３に入力され、そこで所定のリミッタレベル以下の低レベル成分が抽出され、アンプ４５を介して加算器４６、４７のそれぞれの−端子に入力される。
【００９８】
ここで、加算器２７の出力信号を上述の（１）式からＲaとし、加算器２８の出力信号を上述の（２）式からＬａとし、マイクロホン２１から出力される信号に含まれる音声成分をＲｓ、ノイズ成分をＲｎ、またマイクロホン２２から出力される信号に含まれる音声成分をＬｓ、ノイズ成分をＬｎとし、さらにアンプ４５における乗算係数を０．５とすれば、加算器４６の出力Ｒbと、加算器４７の出力Ｌbは、それぞれ下記（３）式、（４）式で表される。
【００９９】
Ｒb＝Ｒa−０.５（Ｌn＋Ｒn）＝Ｒs＋０.５（Ｌn＋Ｒn）−０.５（Ｌn＋Ｒn）＝Ｒs…（３）
Ｌb＝Ｌa−０.５（Ｌn＋Ｒn）＝Ｌs＋０.５（Ｌn＋Ｒn）−０.５（Ｌn＋Ｒn）＝Ｌs…（４）
【０１００】
つまり、ホワイトノイズを含む低レベル成分Ｌn、Ｒnは打ち消されて、音声成分ＲsとＬsのみが出力される。
【０１０１】
［第７の実施形態］
図７は、本発明の第７の実施形態に係るノイズ低減回路を示す。本実施形態に係るノイズ低減回路は、上記第３の実施形態に係るノイズ低減回路と第５の実施形態に係るノイズ低減回路とを組み合わせたものに、ゲートレベル可変手段７４を加えた構成となっている。したがって、上記第３の実施形態、第５の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１０２】
ゲートレベル可変手段７４は、音声信号レベル検出手段７１にて検出された各マイクロホン５１、５２、５３からの音声信号の総和レベルに応じて、係数生成手段７３にて生成される係数を受けて、各ノイズゲート手段６４、６５、６６におけるゲートレベルを設定する。
【０１０３】
これにより、比較的各マイクロホンからの音声信号総和レベルが大きく、ホワイトノイズが気にならないときには、各ノイズゲート手段６４、６５、６６における上述したような低レベル成分に対するゲートレベルを０にする、あるいはレベルを低減させる処理を行わないようにする。この結果、上記ゲートレベル以下のレベルにある、ホワイトノイズ以外の音声成分を除去したり、レベル低減させてしまうことを回避でき、上記ゲートレベル以下の小さな音の再生が可能になる。
【０１０４】
また、各演算手段６１、６２、６３からの出力信号に含まれるノイズ成分は、上述したように例えば｛（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）／３｝というように同じにされているので、共通のゲートレベルを設定でき、ゲートレベル可変手段７４を各音声チャンネルごとに設ける必要はなく、１つだけで済む。これにより、コスト低減や、回路規模、電子器の小型化が図れる。
【０１０５】
［第８の実施形態］
図８は本発明の第８の実施形態に係るノイズ低減回路を示し、これは上記第７の実施形態で示したノイズ低減回路において、マイクロホンが２つの場合についてより具体化したものである。
【０１０６】
本実施形態に係るノイズ低減回路は、上記第４の実施形態に係るノイズ低減回路と、第６の実施形態に係るノイズ低減回路とを組み合わせた構成となっている。したがって、上記第４の実施形態、第６の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１０７】
すなわち、各マイクロホン２１、２２からの音声信号の総和レベルに応じて、低レベル成分抽出手段３１におけるリミッタレベルや低レベル抽出手段４３におけるゲートレベルを変えたり、あるいはアンプ３２、４５における乗算係数を変えることにより、ノイズの低減レベルと、ノイズと同レベル付近の低レベルな音声信号に与える影響とのバランス調整を図る。
【０１０８】
なお、低レベル成分抽出手段３１と、低レベル成分抽出手段４３とでそれぞれ設定されるリミッタレベルとゲートレベルは同じにすることに限らない。例えば加算器２７と加算２８では、低レベル成分の加算平均によりレベル低減を行い、レベルリミッタ以下の音声信号が除去されることがないので、リミッタレベルを比較的大きくし、アンプ３２における乗算係数はアンプ４５における乗算係数に比べて大きく（例えば０．５に）し、これに対して加算器４６、４７ではゲートレベル以下の低レベル成分を除去あるいは減じるので、ゲートレベルをリミッタレベルより小さくし、アンプ４５における乗算係数をアンプ３２における乗算係数より小さく（０．５より小さく）すれば、ノイズレベルと同レベル付近のレベルを持つ音声成分に対する影響を抑えつつ、最適なノイズ低減処理が行える。
【０１０９】
［第９の実施形態］
図９は、本発明の第９の実施形態に係るノイズ低減回路を示す。本実施形態に係るノイズ低減回路は、上記第７の実施形態に係るノイズ低減回路において、マイクロホン及びこれに対応して設けられた演算手段、ノイズゲート手段を２つにして、さらに音声信号レベル抽出手段として自動利得制御回路（ＡＧＣ：Automatic Gain Control）７５を用いた構成となっている。なお、上記第７の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１１０】
本実施形態では、ＡＧＣ７５から各マイクロホン５１、５２の音声信号の総和レベルを得る。例えばビデオカメラの場合には、マイクロホンに入力される音を所定のダイナミックレンジにして記録する必要があるために、一般に、マイクロホンからの音声信号のレベルをＡＧＣにて制御している。つまり音声信号が大きい場合にはＡＧＣにてレベルを落とすようにし、逆に小さい場合にはＡＧＣにてレベルを上げて人間にとって聞きやすいようにしているため、ホワイトノイズのような低レベルノイズは、このＡＧＣにおけるレベルゲインが小さい場合にはレベルが抑えられてほとんど聞こえなくなり、逆にレベルゲインが大きい場合には非常に目立って聞こえるようになってしまう。
【０１１１】
そこで、本実施形態では、ＡＧＣ７５におけるレベルゲインが小さい場合には低レベル成分抽出手段７１におけるリミッタレベルやノイズゲート手段６４、６５におけるゲートレベルを小さくしてノイズ低減効果を落とすようにし、逆にＡＧＣ７５におけるレベルゲインが大きい場合には、リミッタレベルやゲートレベルを大きくしてノイズ低減効果を上げれば、ＡＧＣ７５におけるゲイン制御動作に合わせてノイズ低減効果を最適化することができる。
【０１１２】
このように本実施形態では、音声信号レベル検出手段を新たに設ける必要がなく、既存の構成であるＡＧＣ７５を用いるので、コストの上昇を抑え、また回路規模や電子機器の小型化の妨げにならない。
【０１１３】
上述した各実施形態に示したノイズ低減回路は、特にマイクロホンを備えた電子機器、一例として、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、記録媒体としてテープ、ディスク、半導体メモリを用いた各種レコーダなどに適用することができるが、これ以外にも複数チャンネルの入出力を備えた電子機器、一例としてサラウンド対応のマルチチャンネル記録再生機器にも適用できる。
【０１１４】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【０１１５】
また、各実施形態は、後段にてステレオ音場処理やマルチサラウンド音場処理を行わない場合にも本発明は適用できる。また、マイクロホンは指向性を有するものであってもよい。
【０１１６】
低レベル成分抽出手段で抽出する低レベル成分には設定したリミッタレベルと等しいレベルの成分を含まず、リミッタレベルよりも小さい成分のみを抽出するようにしてもよい。ゲートレベルについても同様のことが言える。
【０１１７】
図４、図８における係数生成手段３７での係数生成は、音声信号の総和レベルが基準レベルに対して大か小かに基づくことに限らず、例えば図１２に示すような反転手段１３６をレベル検出手段３５と係数生成手段３７との間に介在させて、レベル検出手段３５の出力レベルから直接に係数生成してもよい。すなわち音声信号の総和レベルが大きい場合には係数生成手段３７にて生成される係数が小さくなるように（ノイズ低減効果が低下するように）し、逆にレベル検出手段３５の出力すなわち音声信号の総和レベルが小さい場合には係数生成手段３７にて生成される係数が大きくなる（ノイズ低減効果が大きくなる）構成としてもよい。
【０１１８】
低減対象ノイズは内部部品のホワイトノイズ（熱雑音）に限らず、外部から混入するノイズであっても、音声信号に比べてレベルが小さく、各音声チャンネル間で相関性がないランダムな波形であれば本発明により低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係るノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係るノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第６の実施形態に係るノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第７の実施形態に係るノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第８の実施形態に係るノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第９の実施形態に係るノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明に係る低レベル成分抽出手段の一構成例を示す図である。
【図１１】本発明に係る音声信号レベル検出手段の一構成例を示す図である。
【図１２】音声信号レベルに応じた係数を生成する構成の変形例を示す図である。
【図１３】低レベル成分抽出手段における低レベル成分抽出作用を説明する図である。
【図１４】ノイズゲート手段におけるノイズゲート作用を説明する図である。
【図１５】ステレオ演算処理回路の一例を示す回路図である。
【図１６】２つのマイクロホンの音声信号に位相差がないときと、あるときの指向性パターンを示す図である。
【符号の説明】
【０１２０】
２１，２２，５１〜５３…マイクロホン、２５，２６，４０，４１…遅延器、２７，２８，２９，３０，３９，４６，４７…加算器、３１，７１…低レベル成分抽出手段、３２，４５…アンプ、３５，７０，７５…音声信号レベル検出手段、６１〜６３…演算手段、６４〜６６…ノイズゲート手段、７４…ゲートレベル可変手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ（Ｎは２以上の正数）個の音声チャンネルと、
前記Ｎ個の音声チャンネルのそれぞれの音声信号から所定のリミッタレベル以下の低レベル成分を抽出する低レベル成分抽出手段と、
前記Ｎ個の音声チャンネルから選択される１つの音声チャンネル以外のＮ−１個の音声チャンネルの音声信号から抽出された前記低レベル成分をすべて前記選択された１つの音声チャンネルの音声信号に加算する演算手段と、
を有することを特徴とするノイズ低減回路。
【請求項２】
前記演算手段は、前記Ｎ個の低レベル成分の加算平均を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のノイズ低減回路。
【請求項３】
前記Ｎ個の音声信号の総和レベルを検出する音声信号レベル検出手段と、
前記音声信号レベル検出手段で検出された前記総和レベルに応じて、前記リミッタレベルを変えるリミッタレベル可変手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のノイズ低減回路。
【請求項４】
前記Ｎ個の音声信号の総和レベルを検出する音声信号レベル検出手段と、
前記音声信号レベル検出手段で検出された前記総和レベルに応じて、前記低レベル成分抽出手段で抽出された低レベル成分が加算された、前記選択された１つの音声チャンネルの音声信号に含まれるＮ個の低レベル成分相互の比率を変える低レベル成分比率可変手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のノイズ低減回路。
【請求項５】
前記演算手段の出力信号の入力を受け、所定のゲートレベル以下の低レベル成分については入力レベルよりも出力レベルを小さくして出力するノイズゲート手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のノイズ低減回路。
【請求項６】
前記Ｎ個の音声信号の総和レベルを検出する音声信号レベル検出手段と、
前記音声信号レベル検出手段で検出された前記総和レベルに応じて、前記ゲートレベルを変えるゲートレベル可変手段と、
を有することを特徴とする請求項５に記載のノイズ低減回路。
【請求項７】
Ｎ（Ｎは２以上の正数）個の音声チャンネルと、
前記Ｎ個の音声チャンネルのそれぞれの音声信号から所定のリミッタレベル以下の低レベル成分を抽出する低レベル成分抽出手段と、
前記Ｎ個の音声チャンネルから選択される１つの音声チャンネル以外のＮ−１個の音声チャンネルの音声信号から抽出された前記低レベル成分をすべて前記選択された１つの音声チャンネルの音声信号に加算する演算手段と、を有するノイズ低減回路を備える
ことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
前記演算手段は、前記Ｎ個の低レベル成分の加算平均を行う
ことを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
【請求項９】
前記Ｎ個の音声信号の総和レベルを検出する音声信号レベル検出手段と、
前記音声信号レベル検出手段で検出された前記総和レベルに応じて、前記リミッタレベルを変えるリミッタレベル可変手段と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
【請求項１０】
前記Ｎ個の音声信号の総和レベルを検出する音声信号レベル検出手段と、
前記音声信号レベル検出手段で検出された前記総和レベルに応じて、前記低レベル成分抽出手段で抽出された低レベル成分が加算された、前記選択された１つの音声チャンネルの音声信号に含まれるＮ個の低レベル成分相互の比率を変える低レベル成分比率可変手段と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
【請求項１１】
前記演算手段の出力信号の入力を受け、所定のゲートレベル以下の低レベル成分については入力レベルよりも出力レベルを小さくして出力するノイズゲート手段を備える
ことを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
【請求項１２】
前記Ｎ個の音声信号の総和レベルを検出する音声信号レベル検出手段と、
前記音声信号レベル検出手段で検出された前記総和レベルに応じて、前記ゲートレベルを変えるゲートレベル可変手段と、
を備えることを特徴とする請求項１１に記載の電子機器。
【請求項１３】
Ｎ（Ｎは２以上の正数）個の音声チャンネルのそれぞれの音声信号から所定のリミッタレベル以下の低レベル成分を抽出するステップと、
前記Ｎ個の音声チャンネルから選択される１つの音声チャンネル以外のＮ−１個の音声チャンネルの音声信号から抽出された前記低レベル成分をすべて前記選択された１つの音声チャンネルの音声信号に加算するステップと、
を有することを特徴とするノイズ低減方法。
【請求項１４】
前記低レベル成分を加算するステップでは、Ｎ個の低レベル成分の加算平均を行う
ことを特徴とする請求項１３に記載のノイズ低減方法。
【請求項１５】
前記Ｎ個の音声信号の総和レベルを検出するステップと、
前記総和レベルに応じて、前記リミッタレベルを変えるステップと、
を有することを特徴とする請求項１３に記載のノイズ低減方法。
【請求項１６】
前記Ｎ個の音声信号の総和レベルを検出するステップと、
前記総和レベルに応じて、前記抽出された低レベル成分が加算された、前記選択された１つの音声チャンネルの音声信号に含まれるＮ個の低レベル成分相互の比率を変えるステップと、
を有することを特徴とする請求項１３に記載のノイズ低減方法。
【請求項１７】
前記低レベル成分が加算された、前記選択された１つの音声チャンネルの音声信号の入力を受け、所定のゲートレベル以下の低レベル成分については入力レベルよりも出力レベルを小さくして出力するステップを有する
ことを特徴とする請求項１３に記載のノイズ低減方法。
【請求項１８】
前記Ｎ個の音声信号の総和レベルを検出するステップと、
前記総和レベルに応じて、前記ゲートレベルを変えるステップと、
を有することを特徴とする請求項１７に記載のノイズ低減方法。
【請求項１】
Ｎ（Ｎは２以上の正数）個の音声チャンネルと、
前記Ｎ個の音声チャンネルのそれぞれの音声信号から所定のリミッタレベル以下の低レベル成分を抽出する低レベル成分抽出手段と、
前記Ｎ個の音声チャンネルから選択される１つの音声チャンネル以外のＮ−１個の音声チャンネルの音声信号から抽出された前記低レベル成分をすべて前記選択された１つの音声チャンネルの音声信号に加算する演算手段と、
を有することを特徴とするノイズ低減回路。
【請求項２】
前記演算手段は、前記Ｎ個の低レベル成分の加算平均を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のノイズ低減回路。
【請求項３】
前記Ｎ個の音声信号の総和レベルを検出する音声信号レベル検出手段と、
前記音声信号レベル検出手段で検出された前記総和レベルに応じて、前記リミッタレベルを変えるリミッタレベル可変手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のノイズ低減回路。
【請求項４】
前記Ｎ個の音声信号の総和レベルを検出する音声信号レベル検出手段と、
前記音声信号レベル検出手段で検出された前記総和レベルに応じて、前記低レベル成分抽出手段で抽出された低レベル成分が加算された、前記選択された１つの音声チャンネルの音声信号に含まれるＮ個の低レベル成分相互の比率を変える低レベル成分比率可変手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のノイズ低減回路。
【請求項５】
前記演算手段の出力信号の入力を受け、所定のゲートレベル以下の低レベル成分については入力レベルよりも出力レベルを小さくして出力するノイズゲート手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のノイズ低減回路。
【請求項６】
前記Ｎ個の音声信号の総和レベルを検出する音声信号レベル検出手段と、
前記音声信号レベル検出手段で検出された前記総和レベルに応じて、前記ゲートレベルを変えるゲートレベル可変手段と、
を有することを特徴とする請求項５に記載のノイズ低減回路。
【請求項７】
Ｎ（Ｎは２以上の正数）個の音声チャンネルと、
前記Ｎ個の音声チャンネルのそれぞれの音声信号から所定のリミッタレベル以下の低レベル成分を抽出する低レベル成分抽出手段と、
前記Ｎ個の音声チャンネルから選択される１つの音声チャンネル以外のＮ−１個の音声チャンネルの音声信号から抽出された前記低レベル成分をすべて前記選択された１つの音声チャンネルの音声信号に加算する演算手段と、を有するノイズ低減回路を備える
ことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
前記演算手段は、前記Ｎ個の低レベル成分の加算平均を行う
ことを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
【請求項９】
前記Ｎ個の音声信号の総和レベルを検出する音声信号レベル検出手段と、
前記音声信号レベル検出手段で検出された前記総和レベルに応じて、前記リミッタレベルを変えるリミッタレベル可変手段と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
【請求項１０】
前記Ｎ個の音声信号の総和レベルを検出する音声信号レベル検出手段と、
前記音声信号レベル検出手段で検出された前記総和レベルに応じて、前記低レベル成分抽出手段で抽出された低レベル成分が加算された、前記選択された１つの音声チャンネルの音声信号に含まれるＮ個の低レベル成分相互の比率を変える低レベル成分比率可変手段と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
【請求項１１】
前記演算手段の出力信号の入力を受け、所定のゲートレベル以下の低レベル成分については入力レベルよりも出力レベルを小さくして出力するノイズゲート手段を備える
ことを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
【請求項１２】
前記Ｎ個の音声信号の総和レベルを検出する音声信号レベル検出手段と、
前記音声信号レベル検出手段で検出された前記総和レベルに応じて、前記ゲートレベルを変えるゲートレベル可変手段と、
を備えることを特徴とする請求項１１に記載の電子機器。
【請求項１３】
Ｎ（Ｎは２以上の正数）個の音声チャンネルのそれぞれの音声信号から所定のリミッタレベル以下の低レベル成分を抽出するステップと、
前記Ｎ個の音声チャンネルから選択される１つの音声チャンネル以外のＮ−１個の音声チャンネルの音声信号から抽出された前記低レベル成分をすべて前記選択された１つの音声チャンネルの音声信号に加算するステップと、
を有することを特徴とするノイズ低減方法。
【請求項１４】
前記低レベル成分を加算するステップでは、Ｎ個の低レベル成分の加算平均を行う
ことを特徴とする請求項１３に記載のノイズ低減方法。
【請求項１５】
前記Ｎ個の音声信号の総和レベルを検出するステップと、
前記総和レベルに応じて、前記リミッタレベルを変えるステップと、
を有することを特徴とする請求項１３に記載のノイズ低減方法。
【請求項１６】
前記Ｎ個の音声信号の総和レベルを検出するステップと、
前記総和レベルに応じて、前記抽出された低レベル成分が加算された、前記選択された１つの音声チャンネルの音声信号に含まれるＮ個の低レベル成分相互の比率を変えるステップと、
を有することを特徴とする請求項１３に記載のノイズ低減方法。
【請求項１７】
前記低レベル成分が加算された、前記選択された１つの音声チャンネルの音声信号の入力を受け、所定のゲートレベル以下の低レベル成分については入力レベルよりも出力レベルを小さくして出力するステップを有する
ことを特徴とする請求項１３に記載のノイズ低減方法。
【請求項１８】
前記Ｎ個の音声信号の総和レベルを検出するステップと、
前記総和レベルに応じて、前記ゲートレベルを変えるステップと、
を有することを特徴とする請求項１７に記載のノイズ低減方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００６−５００６７（Ｐ２００６−５００６７Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２５４７６（Ｐ２００４−２２５４７６）
【出願日】平成１６年８月２日（２００４．８．２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２日（２００４．８．２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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