特許 6139835 風音低減回路およびそれを用いたオーディオ信号処理回路、電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6139835

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】風音低減回路およびそれを用いたオーディオ信号処理回路、電子機器

(51)【国際特許分類】

   H04R 3/00 20060101AFI20170522BHJP

【ＦＩ】

   H04R3/00 320

【請求項の数】13

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-203270(P2012-203270)

(22)【出願日】2012年9月14日

(65)【公開番号】特開2014-60523(P2014-60523A)

(43)【公開日】2014年4月3日

【審査請求日】2015年9月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100133215

【弁理士】

【氏名又は名称】真家 大樹

(72)【発明者】

【氏名】丸子 亜登

【審査官】 北原 昂

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０３６８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１２９６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２４５２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５７９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１１０１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２６９０８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｒ ３／００

Ｈ０４Ｒ １／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１チャンネルのマイクと第２チャンネルのマイクそれぞれにより取得された第１チャンネルオーディオ信号と第２チャンネルオーディオ信号を受ける風音低減回路であって、
前記第１チャンネルオーディオ信号および前記第２チャンネルオーディオ信号の低周波成分を除去するハイパスフィルタと、
前記第１チャンネルオーディオ信号と前記第２チャンネルオーディオ信号の少なくとも一方にもとづき風音の強度を検出し、検出した強度が大きいほど、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を増大させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記強度が所定の最小値ＭＩＮより小さい領域において、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を所定の最小周波数ｆ_ＭＩＮとし、
前記強度が前記最小値ＭＩＮより大きくなると、前記カットオフ周波数を緩やかに増大させ、
前記ハイパスフィルタは、
前記第１チャンネルオーディオ信号と前記第２チャンネルオーディオ信号の差成分を生成する第１減算器と、
前記第１チャンネルオーディオ信号と前記第２チャンネルオーディオ信号の和成分を生成する第１加算器と、
前記第１減算器により生成された前記差成分の低周波成分を除去する第１ハイパスフィルタと、
前記第１加算器により生成された前記和成分の低周波成分を除去する第２ハイパスフィルタと、
前記第１ハイパスフィルタと前記第２ハイパスフィルタそれぞれの出力信号の和を生成する第２加算器と、
前記第１ハイパスフィルタと前記第２ハイパスフィルタそれぞれの出力信号の差を生成する第２減算器と、
を含み、
前記制御部は、前記第１ハイパスフィルタと前記第２ハイパスフィルタのそれぞれのカットオフ周波数を、前記風音の強度に応じて設定することを特徴とする風音低減回路。

【請求項2】

第１チャンネルのマイクと第２チャンネルのマイクそれぞれにより取得された第１チャンネルオーディオ信号と第２チャンネルオーディオ信号を受ける風音低減回路であって、
前記第１チャンネルオーディオ信号および前記第２チャンネルオーディオ信号の低周波成分を除去するハイパスフィルタと、
前記第１チャンネルオーディオ信号と前記第２チャンネルオーディオ信号の少なくとも一方にもとづき風音の強度を検出し、検出した強度が大きいほど、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を増大させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記強度が所定の最小値ＭＩＮより小さい領域において、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を所定の最小周波数ｆ_ＭＩＮとし、
前記強度が前記最小値ＭＩＮより大きくなると、前記カットオフ周波数を単調増加させ、かつ前記カットオフ周波数の傾きをゼロから増加させ、
前記ハイパスフィルタは、
前記第１チャンネルオーディオ信号と前記第２チャンネルオーディオ信号の差成分を生成する第１減算器と、
前記第１チャンネルオーディオ信号と前記第２チャンネルオーディオ信号の和成分を生成する第１加算器と、
前記第１減算器により生成された前記差成分の低周波成分を除去する第１ハイパスフィルタと、
前記第１加算器により生成された前記和成分の低周波成分を除去する第２ハイパスフィルタと、
前記第１ハイパスフィルタと前記第２ハイパスフィルタそれぞれの出力信号の和を生成する第２加算器と、
前記第１ハイパスフィルタと前記第２ハイパスフィルタそれぞれの出力信号の差を生成する第２減算器と、
を含み、
前記制御部は、前記第１ハイパスフィルタと前記第２ハイパスフィルタのそれぞれのカットオフ周波数を、前記風音の強度に応じて設定することを特徴とする風音低減回路。

【請求項3】

第１チャンネルのマイクと第２チャンネルのマイクそれぞれにより取得された第１チャンネルオーディオ信号と第２チャンネルオーディオ信号を受ける風音低減回路であって、
前記第１チャンネルオーディオ信号および前記第２チャンネルオーディオ信号の低周波成分を除去するハイパスフィルタと、
前記第１チャンネルオーディオ信号と前記第２チャンネルオーディオ信号の少なくとも一方にもとづき風音の強度を検出し、検出した強度が大きいほど、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を増大させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記強度が所定の最小値ＭＩＮより小さい領域において、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を所定の最小周波数ｆ_ＭＩＮとし、
前記強度が前記最小値ＭＩＮより大きくなると、前記カットオフ周波数を前記強度の２次関数として増大させ、
前記ハイパスフィルタは、
前記第１チャンネルオーディオ信号と前記第２チャンネルオーディオ信号の差成分を生成する第１減算器と、
前記第１チャンネルオーディオ信号と前記第２チャンネルオーディオ信号の和成分を生成する第１加算器と、
前記第１減算器により生成された前記差成分の低周波成分を除去する第１ハイパスフィルタと、
前記第１加算器により生成された前記和成分の低周波成分を除去する第２ハイパスフィルタと、
前記第１ハイパスフィルタと前記第２ハイパスフィルタそれぞれの出力信号の和を生成する第２加算器と、
前記第１ハイパスフィルタと前記第２ハイパスフィルタそれぞれの出力信号の差を生成する第２減算器と、
を含み、
前記制御部は、前記第１ハイパスフィルタと前記第２ハイパスフィルタのそれぞれのカットオフ周波数を、前記風音の強度に応じて設定することを特徴とする風音低減回路。

【請求項4】

前記最小値ＭＩＮおよび前記最小周波数ｆ_ＭＩＮの少なくとも一方は外部から設定可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の風音低減回路。

【請求項5】

前記制御部は、前記強度が所定の最大値ＭＡＸより大きい領域において、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を所定の最大周波数ｆ_ＭＡＸとすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の風音低減回路。

【請求項6】

前記最大値ＭＡＸおよび前記最大周波数ｆ_ＭＡＸの少なくとも一方は、外部から設定可能であることを特徴とする請求項５に記載の風音低減回路。

【請求項7】

前記制御部は、前記第１チャンネルオーディオ信号と前記第２チャンネルオーディオ信号の差成分を生成する検出用減算器を含み、前記差成分にもとづき前記風音の強度を検出することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の風音低減回路。

【請求項8】

前記制御部は、前記第１チャンネルオーディオ信号と前記第２チャンネルオーディオ信号の和成分を生成する検出用加算器をさらに含み、
前記制御部は、前記差成分と前記和成分との比にもとづいて、前記風音の強度を検出することを特徴とする請求項７に記載の風音低減回路。

【請求項9】

前記ハイパスフィルタは、
前記第１チャンネルオーディオ信号の低周波成分を除去する第１チャンネル用ハイパスフィルタと、
前記第２チャンネルオーディオ信号の低周波成分を除去する第２チャンネル用ハイパスフィルタと、
を含み、
前記制御部は、前記第１チャンネル用ハイパスフィルタと前記第２チャンネル用ハイパスフィルタのカットオフ周波数を、前記風音の強度に応じて等しい値に設定することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の風音低減回路。

【請求項10】

前記制御部は、前記第１ハイパスフィルタのカットオフ周波数を、前記第２ハイパスフィルタのカットオフ周波数よりも高く設定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の風音低減回路。

【請求項11】

ひとつの半導体基板に一体集積化されたことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の風音低減回路。

【請求項12】

第１チャンネルのマイクの出力信号を増幅する第１アンプと、
第２チャンネルのマイクの出力信号を増幅する第２アンプと、
前記第１アンプの出力信号をデジタルの第１チャンネルオーディオ信号に変換する第１Ａ／Ｄコンバータと、
前記第２アンプの出力信号をデジタルの第２チャンネルオーディオ信号に変換する第２Ａ／Ｄコンバータと、
前記第１チャンネルオーディオ信号および前記第２チャンネルオーディオ信号を受け、風音を低減する請求項１から１１のいずれかに記載の風音低減回路と、
前記風音低減回路を経た前記第１チャンネルオーディオ信号および前記第２チャンネルオーディオ信号に所定の信号処理を施すデジタル信号処理部と、
を備えることを特徴とするオーディオ信号処理回路。

【請求項13】

請求項１２に記載のオーディオ信号処理回路を備えることを特徴とする電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オーディオ信号処理に関する。

【背景技術】

【0002】

デジタルビデオカメラやデジタルカメラ、携帯電話端末、パーソナルコンピュータをはじめとする様々な電子機器に、録音機能が搭載されている。録音機能付きの電子機器を、風が吹いている環境下で使用すると、風音あるいは風切り音と呼ばれるノイズが記録される。風音は、マイクに風防を装着することにより幾分低減することができるが、それとは異なるアプローチとして、信号処理により風音の低減技術が提案されている（特許文献１）。

【0003】

風音の周波数スペクトルは１ｋＨｚ以下に集中する。そこで従来では、マイクにより取得されたオーディオ信号の周波数スペクトルにもとづいて風音の有無を検出し、風音が検出された場合、Ｌチャンネル、Ｒチャンネルのオーディオ信号それぞれをハイパスフィルタを通過させることにより、ハイパスフィルタのカットオフ周波数以下の風音のスペクトル成分を低減していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０−１２６８７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明者らは、風音の強度に応じて、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を制御について、以下の技術を検討し、その課題を認識するに至った。

【0006】

風音の強度がある最小値よりも小さい領域では、ハイパスフィルタを実質的に無効化するために、そのカットオフ周波数が所定の最小値に設定される。そして風音の強度が最小値より大きくなると、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を一定の傾きで増大させる。

【0007】

この制御を行うと、カットオフ周波数ｆｃがその最小値ｆ_ＭＩＮより大きくなるときに、傾きが不連続に変化する。したがって、風音の強度が最小値を跨いで変化すると、カットオフ周波数ｆｃが急激に変化することになり、風音低減回路を経たオーディオ信号に、聴感上、違和感が生ずる。

【0008】

本発明は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、風音を除去する際の聴感上の違和感を低減可能な風音低減回路の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のある態様は、第１チャンネルのマイクと第２チャンネルのマイクそれぞれにより取得された第１チャンネルオーディオ信号と第２チャンネルオーディオ信号を受ける風音低減回路に関する。風音低減回路は、第１チャンネルオーディオ信号および第２チャンネルオーディオ信号の低周波成分を除去するハイパスフィルタと、第１チャンネルオーディオ信号と第２チャンネルオーディオ信号の少なくとも一方にもとづき風音の強度を検出し、検出した強度が大きいほど、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を増大させる制御部と、を備える。制御部は、強度が所定の最小値ＭＩＮより小さい領域において、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を所定の最小周波数ｆ_ＭＩＮとし、強度が最小値ＭＩＮより大きくなると、カットオフ周波数を緩やかに増大させる。

【0010】

本発明の別の態様もまた、風音低減回路である。この風音低減回路は、第１チャンネルオーディオ信号および第２チャンネルオーディオ信号の低周波成分を除去するハイパスフィルタと、第１チャンネルオーディオ信号と第２チャンネルオーディオ信号の少なくとも一方にもとづき風音の強度を検出し、検出した強度が大きいほど、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を増大させる制御部と、を備える。制御部は、強度が所定の最小値ＭＩＮより小さい領域において、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を所定の最小周波数ｆ_ＭＩＮとし、強度が最小値ＭＩＮより大きくなると、カットオフ周波数を単調増加させ、かつカットオフ周波数の傾きをゼロから増加させる。

【0011】

本発明のさらに別の態様もまた、風音低減回路である。この風音低減回路は、第１チャンネルオーディオ信号および第２チャンネルオーディオ信号の低周波成分を除去するハイパスフィルタと、第１チャンネルオーディオ信号と第２チャンネルオーディオ信号の少なくとも一方にもとづき風音の強度を検出し、検出した強度が大きいほど、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を増大させる制御部と、を備える。制御部は、強度が所定の最小値ＭＩＮより小さい領域において、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を所定の最小周波数ｆ_ＭＩＮとし、強度が最小値ＭＩＮより大きくなると、カットオフ周波数を強度の２次関数として増大させる。

【0012】

これらの態様によると、風音の強度が、最小値を跨いで変化しても、カットオフ周波数が緩やかに変化するため、聴感上の違和感を低減できる。

【0013】

本発明の別の態様は、オーディオ信号処理回路に関する。オーディオ信号処理回路は、第１チャンネルのマイクの出力信号を増幅する第１アンプと、第２チャンネルのマイクの出力信号を増幅する第２アンプと、第１アンプの出力信号をデジタルの第１チャンネルオーディオ信号に変換する第１Ａ／Ｄコンバータと、第２アンプの出力信号をデジタルの第２チャンネルオーディオ信号に変換する第２Ａ／Ｄコンバータと、第１チャンネルオーディオ信号および第２チャンネルオーディオ信号を受け、風音を低減する上述のいずれかの風音低減回路と、風音低減回路を経た第１チャンネルオーディオ信号および第２チャンネルオーディオ信号に所定の信号処理を施すデジタル信号処理部と、を備えてもよい。

【0014】

本発明の別の態様は、電子機器に関する。電子機器は、上述のオーディオ信号処理回路を備えてもよい。

【0015】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0016】

本発明に係る風音低減回路によれば、有意な音声信号を残しつつ、風音を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１の実施の形態に係る風音低減回路を備える電子機器の構成を示すブロック図である。

【図2】ハイパスフィルタの周波数特性を示す図である。

【図3】図３（ａ）、（ｂ）は、差成分の振幅とハイパスフィルタのカットオフ周波数の関係を示す図である。

【図4】ハイパスフィルタの構成例を示すブロック図である。

【図5】制御部の構成例を示すブロック図である。

【図6】和成分および差成分の波形図である。

【図7】オーディオ信号処理回路を搭載する電子機器を示す斜視図である。

【図8】第２の実施の形態に係る風音低減回路の構成を示すブロック図である。

【図9】制御部が検出した風音の強度と、第１ハイパスフィルタ、第２ハイパスフィルタのカットオフ周波数の関係を示す図である。

【図10】図１０（ａ）、（ｂ）は、第３の実施の形態に係る風音の強度とカットオフ周波数の関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0019】

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る風音低減回路１００を備える電子機器１の構成を示すブロック図である。電子機器１は、Ｌｃｈマイク２Ｌ、Ｒｃｈマイク２Ｒおよびオーディオ信号処理回路１０を備える。

【0020】

第１マイク（Ｌｃｈマイク）２Ｌおよび第２マイク（Ｒｃｈマイク）２Ｒはそれぞれ、音響信号をアナログの電気信号（オーディオ信号）Ｓ１Ｌ、Ｓ１Ｒに変換する。オーディオ信号処理回路１０は、オーディオ信号Ｓ１Ｌ、Ｓ１Ｒを受け、それらに含まれる風音を除去し、所定の信号処理を施し、後段の回路（図示）へと供給する。

【0021】

オーディオ信号処理回路１０は、風音低減回路１００、第１増幅器（Ｌｃｈ増幅器）２００Ｌ、第２増幅器（Ｒｃｈ増幅器）２００Ｒ、オートレベルコントローラ２０２、第１Ａ／Ｄコンバータ（ＬｃｈＡ／Ｄコンバータ）２０４Ｌ、第２Ａ／Ｄコンバータ（ＲｃｈＡ／Ｄコンバータ）２０４Ｒ、デジタル信号処理部２０６を備える。

【0022】

Ｌｃｈ増幅器２００Ｌは、Ｌｃｈオーディオ信号Ｓ１Ｌを増幅する。Ｒｃｈ増幅器２００Ｒは、Ｒｃｈオーディオ信号Ｓ１Ｒを増幅する。オートレベルコントローラ２０２は、音量が一定となるように、Ｌｃｈ増幅器２００ＬおよびＲｃｈ増幅器２００Ｒの利得を制御する。

【0023】

ＬｃｈＡ／Ｄコンバータ２０４Ｌは、Ｌｃｈ増幅器２００Ｌの出力Ｓ２Ｌをアナログ／デジタル変換し、Ｌチャンネルのデジタルオーディオ信号Ｓ３Ｌを生成する。同様にＲｃｈＡ／Ｄコンバータ２０４Ｒは、Ｒｃｈ増幅器２００Ｒの出力Ｓ２Ｒをアナログ／デジタル変換し、Ｒチャンネルのデジタルオーディオ信号Ｓ３Ｒを生成する。

【0024】

風音低減回路１００は、Ｌｃｈオーディオ信号Ｓ３ＬおよびＲｃｈオーディオ信号Ｓ３Ｒを受け、それらから風音成分を除去する。デジタル信号処理部２０６は、風音が除去されたオーディオ信号Ｓ４Ｌ、Ｓ４Ｒに所定の信号処理を施し、オーディオ信号Ｓ５Ｌ、Ｓ５Ｒを生成する。

【0025】

以上が電子機器１の全体構成である。続いて風音低減回路１００の構成を説明する。

【0026】

風音低減回路１００は、ハイパスフィルタ１１０および制御部１３０を備える。ハイパスフィルタ１１０は、Ｌチャンネル（第１チャンネル）オーディオ信号Ｓ３ＬおよびＲチャンネルオーディオ信号Ｓ４Ｒの低周波成分を除去する。ハイパスフィルタ１１０のカットオフ周波数ｆｃは可変に構成される。

【0027】

制御部１３０は、Ｌチャンネルオーディオ信号Ｓ３ＬとＲチャンネルオーディオ信号Ｓ３Ｒの差成分（Ｓ３Ｌ−Ｓ３Ｒ）を生成し、差成分（Ｓ３Ｌ−Ｓ３Ｒ）にもとづきハイパスフィルタ１１０のカットオフ周波数ｆｃを制御する。当然ながら、（Ｓ３Ｒ−Ｓ３Ｌ）を差分としてもよい。具体的には、差成分（Ｓ３Ｌ−Ｓ３Ｒ）のレベル（振幅）が大きいほど、ハイパスフィルタ１１０のカットオフ周波数ｆｃを高く設定する。

【0028】

以上が風音低減回路１００の基本構成である。続いてその動作を説明する。
いま、仮想的な音源を考える。音源とＬｃｈマイク２Ｌの距離をＤＬ、音源とＲｃｈマイク２Ｒの距離をＤＲとすると、マイク２Ｌ、２Ｒにより取得されたオーディオ信号Ｓ１ＬとＳ１Ｒは、距離ＤＬとＤＲの差（ＤＬ−ＤＲ）と、音声信号の波長に応じて定まる。

【0029】

経験的に、風音の周波数は１００Ｈｚ〜４００Ｈｚを主成分とする一方、マイクにより録音すべき有意な音声信号の周波数は、風音よりも高い周波数成分が支配的となるケースが多い。音声信号の周波数が高いほど、ＬチャンネルとＲチャンネルのオーディオ信号の位相差は無視でき、したがって同相成分が大きくなる。つまり、Ｌチャンネルオーディオ信号Ｓ３ＬとＲチャンネルオーディオ信号Ｓ３Ｒの差分（Ｓ３Ｌ−Ｓ３Ｒ）を計算すると、同相成分が多い有意な音声信号が相殺され、差動成分が多い風音が支配的に含まれることになる。

【0030】

図２は、ハイパスフィルタ１１０の周波数特性を示す図である。差成分（Ｓ３Ｌ−Ｓ３Ｒ）の振幅が大きくなるにしたがい、カットオフ周波数ｆｃが、ｆｃ１、ｆｃ２、ｆｃ３の方向に大きくなっていく。風音の周波数スペクトルは、ｆｗｉｎｄの範囲に存在する。

【0031】

差成分（Ｓ３Ｌ−Ｓ３Ｒ）の振幅が大きくなると、すなわち風音が大きくなると、ハイパスフィルタ１１０のカットオフ周波数ｆｃが高くなり、その結果、風音の周波数帯域ｆｗｉｎｄの通過ゲインが低下する。

【0032】

図３（ａ）、（ｂ）は、差成分の振幅とハイパスフィルタ１１０のカットオフ周波数ｆｃの関係を示す図である。横軸は差成分（Ｓ３Ｌ−Ｓ３Ｒ）の振幅、すなわち風音の強度を、縦軸はカットオフ周波数ｆｃを示す。図３（ａ）では、差成分の振幅が所定の最小値ＭＩＮより小さい範囲において、カットオフ周波数ｆｃは所定の最小値ｆ_ＭＩＮであり、その振幅が所定の最大値ＭＡＸより大きい範囲において、カットオフ周波数ｆｃは所定の最大値ｆ_ＭＡＸであり、その振幅が最小値ＭＩＮと最大値ＭＡＸの間の範囲に含まれるとき、カットオフ周波数ｆｃは連続的に線形に変化する。

【0033】

図３（ｂ）では、差成分の振幅が最小値ＭＩＮと最大値ＭＡＸの間の範囲に含まれるとき、カットオフ周波数ｆｃは段階的に変化する。

【0034】

図１の風音低減回路１００によれば、ＬチャンネルとＲチャンネルの差成分にもとづいて、風音の有無あるいは強弱を好適に検出し、その結果に応じて、ハイパスフィルタ１１０のカットオフ周波数ｆｃを適切に制御することができる。

【0035】

ハイパスフィルタ１１０および制御部１３０の具体的な構成は特に限定されるものではないが、以下ではそれらの構成例を説明する。

【0036】

図４は、ハイパスフィルタ１１０の構成例を示すブロック図である。図４のハイパスフィルタ１１０は、Ｌチャンネルオーディオ信号Ｓ３Ｌの低周波成分を除去するＬｃｈ用ハイパスフィルタ１１０Ｌと、Ｒチャンネルオーディオ信号Ｓ３Ｒの低周波成分を除去するＲｃｈ用ハイパスフィルタ１１０Ｒと、を含む。ハイパスフィルタ１１０Ｌ、１１０Ｒそれぞれのカットオフ周波数ｆｃは、制御部１３０によって等しい値に設定される。

【0037】

図５は、制御部１３０の構成例を示すブロック図である。
制御部１３０は、検出用減算器１３２に加えて、検出用加算器１３４、第１ローパスフィルタ１３６、第２ローパスフィルタ１３８、第１平滑化回路１４０、第２平滑化回路１４２、検出部１４４、カットオフ周波数設定部１４６を備える。

【0038】

検出用減算器１３２は、Ｌチャンネルオーディオ信号Ｓ３ＬとＲチャンネルオーディオ信号Ｓ３Ｒの差成分Ｓ１０＝（Ｓ３Ｌ−Ｓ３Ｒ）を生成する。上述のように、制御部１３０はこの差成分Ｓ１０にもとづいて、風音の有無、強弱を検出し、ハイパスフィルタ１１０のカットオフ周波数ｆｃを制御する。

【0039】

より高い精度で風音を検出するために、図５の制御部１３０は、差成分のみでなく和成分を考慮する。
検出用加算器１３４は、Ｌチャンネルオーディオ信号Ｓ３ＬとＲチャンネルオーディオ信号Ｓ３Ｒの和成分Ｓ１１（Ｓ３Ｌ＋Ｓ３Ｒ）を生成する。制御部１３０は、差成分Ｓ１０と和成分Ｓ１１との比Ｓ１０／Ｓ１１＝（Ｓ３Ｌ−Ｓ３Ｒ）／（Ｓ３Ｌ＋Ｓ３Ｒ）にもとづいて、ハイパスフィルタ１１０のカットオフ周波数ｆｃを制御する。

【0040】

差成分Ｓ１０は、第１ローパスフィルタ１３６、第１平滑化回路１４０を経由して検出部１４４に入力され、和成分Ｓ１１は、第２ローパスフィルタ１３８、第２平滑化回路１４２を経由して検出部１４４に入力される。検出部１４４は、差成分Ｓ１４とＳ１５の比を示すデータＳ１６＝Ｓ１４／Ｓ１５を計算する。カットオフ周波数設定部１４６は、データＳ１６に応じて、ハイパスフィルタ１１０のカットオフ周波数ｆｃを設定する。

【0041】

カットオフ周波数設定部１４６は、データＳ１６と、カットオフ周波数ｆｃの関係を示すテーブルを有してもよい。あるいは、データＳ１６を所定の演算式に入力することにより、カットオフ周波数ｆｃを計算してもよい。

【0042】

風音は、ＬチャンネルとＲチャンネルの差動成分が大きく、同相成分が小さい。一方、高周波成分が支配的な有意な音声信号は、ＬチャンネルとＲチャンネルの差動成分が小さく、同相成分が大きい。したがって、ＬチャンネルとＲチャンネルの和成分を計算すると、風音の成分は相殺され、有意な音声信号が支配的に含まれることになる。つまり、和成分Ｓ１１は、有意な音声信号の音量に応じていると理解できる。

【0043】

図６は、和成分Ｓ１１および差成分Ｓ１０の波形図である。期間（i）では風音が発生しており、期間（ii）では風音はゼロである。和成分Ｓ１１の振幅が、風音の有無、強弱とは無関係であるのに対して、差成分Ｓ１０の振幅は、期間（i）に大きくなり、期間（ii）に小さくなっている。すなわち差成分Ｓ１０の振幅は、風音の強弱と相関を有している。

【0044】

図５の制御部１３０によれば、差成分Ｓ１０と和成分Ｓ１１の比Ｓ１０／Ｓ１１を計算することにより、有意な音声信号に対する風音の相対的な量を推定でき、ハイパスフィルタ１１０のカットオフ周波数ｆｃに反映できる。

【0045】

第１ローパスフィルタ１３６、第２ローパスフィルタ１３８のカットオフ周波数は４００Ｈｚ程度に設定される。風音の周波数成分を通過させる。これらは風音検出の検出精度を高めるために設けられる。ローパスフィルタ１３６、１３８を設けることにより、より正確に風音を検出できる。第２ローパスフィルタ１３８を省略してもよいし、さらに第１ローパスフィルタ１３６を省略してもよい。

【0046】

第１平滑化回路１４０は、差成分Ｓ１２の移動平均をとる。移動平均時間を長く、すなわち平均回数を多くすると、検出部１４４に入力される差成分Ｓ１４の応答速度が遅くなる。第１平滑化回路１４０を設けることにより、突発的な風や弱い風に対する感度を、移動平均時間に応じて設定できる。移動平均時間は、外部のマイコンから設定可能とすることが好ましい。これにより、風音低減回路１００が使用される状況に応じて、感度を最適化できる。

【0047】

第２平滑化回路１４２は、差成分Ｓ１４とＳ１５のバランスをとるために設けられる。第２平滑化回路１４２に代えて、タイミングあわせのための遅延回路を設けてもよい。

【0048】

制御部１３０は、データＳ１６を計算する際に、差成分Ｓ１４と和成分Ｓ１５に加えて、オフセット値Ｄ_ＯＦＳを反映させてもよい。オフセット値Ｄ_ＯＦＳは、外部のマイコンから設定値Ｄ_ＥＸＴに応じて可能とすることが好ましい。

【0049】

風音低減回路１００が搭載される電子機器１ごとに、ＬチャンネルとＲチャンネルのマイク２Ｌ、２Ｒの距離は異なる。マイク２Ｌ、２Ｒの距離が異なると、同じ音量の風音に対する差成分Ｓ１４の振幅も異なる。そこでオフセット値Ｄ_ＯＦＳを導入し、マイク間の距離に応じてオフセット値Ｄ_ＯＦＳを変化させることで、風音低減回路を、マイク間の距離が異なる様々なプラットフォームで使用できる。

【0050】

オフセット値Ｄ_ＯＦＳは、外部からの設定値Ｄ_ＥＸＴに加えて、Ｌｃｈ増幅器２００Ｌ、Ｒｃｈ増幅器２００Ｒの利得ｇに応じて設定されてもよい。これにより、Ｌｃｈ増幅器２００Ｌ、Ｒｃｈ増幅器２００Ｒの利得ｇが変化する状況においても、データＳ１６’にもとづいて風音の強弱を検出できる。

【0051】

増幅器の利得が変化すると、外部からの設定値に対する差成分および和成分の比が変化するが、利得に応じてオフセット値を変化させることにより、風音検出における利得の影響を低減できる。

【0052】

続いてオーディオ信号処理回路１０の用途を説明する。図７は、オーディオ信号処理回路１０を搭載する電子機器を示す斜視図である。図７は電子機器の一例である、デジタルカメラである。

【0053】

デジタルカメラ８００は、筐体８０２、レンズ８０４、図示しない撮像素子、画像処理プロセッサ、記録メディアを備える。それに加えてデジタルカメラ８００は、Ｌｃｈマイク２Ｌ、Ｒｃｈマイク２Ｒ、オーディオ信号処理回路１０を備える。

【0054】

そのほか、電子機器は、デジタルビデオカメラ、ボイスレコーダ、携帯電話端末、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、タブレットＰＣ（Personal Computer）、オーディオプレイヤ、などであってもよい。

【0055】

（第２の実施の形態）
図８は、第２の実施の形態に係る風音低減回路１００ａの構成を示すブロック図である。風音低減回路１００ａは、ハイパスフィルタ１１０ａおよび制御部１３０ａを備える。

【0056】

ハイパスフィルタ１１０ａは、第１減算器１５０、第１加算器１５２、第１ハイパスフィルタ１５４、第２ハイパスフィルタ１５６、第２加算器１５８、第２減算器１６０、第１係数回路１６２、第１係数回路１６４を含む。

【0057】

第１減算器１５０は、Ｌチャンネルオーディオ信号Ｓ３ＬとＲチャンネルオーディオ信号Ｓ３Ｒの差成分Ｓ２１を生成する。第１加算器１５２は、Ｌチャンネルオーディオ信号Ｓ３ＬとＲチャンネルオーディオ信号Ｓ３Ｒの和成分Ｓ２２を生成する。第１ハイパスフィルタ１５４は、第１減算器１５０により生成された差成分Ｓ２１の低周波成分を除去する。第２ハイパスフィルタ１５６は、第１加算器１５２により生成された和成分Ｓ２２の低周波成分を除去する。第１ハイパスフィルタ１５４および第２ハイパスフィルタ１５６は、カットオフ周波数ｆｃ１、ｆｃ２が独立に設定可能に構成される。

【0058】

第２加算器１５８は、第１ハイパスフィルタ１５４の出力Ｓ２３と第２ハイパスフィルタ１５６の出力Ｓ２４の和Ｓ２５を生成する。第２減算器１６０は、第１ハイパスフィルタ１５４の出力Ｓ２３と第２ハイパスフィルタ１５６の出力Ｓ２４の差Ｓ２６を生成する。第１係数回路１６２、第１係数回路１６４は、第２加算器１５８、第２減算器１６０それぞれの出力Ｓ２５、Ｓ２６に、係数１／２を乗算する。

【0059】

制御部１３０ａは、オーディオ信号Ｓ３Ｌ、Ｓ３Ｒの少なくとも一方にもとづいて、風音を検出し、検出結果に基づいて、第１ハイパスフィルタ１５４、第２ハイパスフィルタ１５６のカットオフ周波数ｆｃ１、ｆｃ２を制御する。

【0060】

制御部１３０ａによる風音の検出方法は特に限定されず、第１の実施の形態と同様に、差分Ｓ３Ｌ−Ｓ３Ｒにもとづいてもよい。この場合、図５の検出用減算器１３２、検出用加算器１３４を、図８の第１減算器１５０、第１加算器１５２として利用してもよい。

【0061】

あるいは制御部１３０ａは、従来技術と同様に、オーディオ信号Ｓ３Ｌ、Ｓ３Ｒの少なくとも一方を監視し、風音のスペクトルが含まれる所定周波数（たとえば４００Ｈｚ）以下の成分にもとづいて、風音を検出してもよい。

【0062】

図９は、制御部１３０が検出した風音の強度と、第１ハイパスフィルタ１５４、第２ハイパスフィルタ１５６のカットオフ周波数ｆｃ１、ｆｃ２の関係を示す図である。第１の実施の形態と同様に、風音の強度が大きくなるにしたがい、カットオフ周波数ｆｃ１、ｆｃ２は、ｆｃ１＞ｆｃ２の関係を保ちながらそれぞれ上昇する。
具体的には風音の強度が最小値ＭＩＮより低い領域では、カットオフ周波数ｆｃ１、ｆｃ２は等しくｆ_ＭＩＮに設定される。強度が最小値ＭＩＮより大きくなると、ｆｃ１＞ｆｃ２の関係を保ちながら、カットオフ周波数ｆｃ１、ｆｃ２が上昇する。風音の強度が最大値ＭＡＸより大きくなると、カットオフ周波数ｆｃ１、ｆｃ２はそれぞれの最大値ｆ_ＭＡＸ１、ｆ_ＭＡＸ２に固定される。当然のことながら、カットオフ周波数は、図３（ｂ）のように段階的に変化してもよい。

【0063】

以上が風音低減回路１００ａの構成である。続いてその動作を説明する。風音低減回路１００ａの利点は、図４のハイパスフィルタ１１０との対比によって明確となる。

【0064】

風音のスペクトルはオーディオ信号Ｓ３ＬとＳ３Ｒそれぞれに均等に含まれ、同様に有意な音声信号のスペクトルもオーディオ信号Ｓ３Ｌ、Ｓ３Ｒそれぞれに均等に含まれる。したがって、図４のハイパスフィルタ１１０を利用した場合、風音を減衰させると、それとともに、風音と同じスペクトルを有する有意な音声信号も減衰してしまう。つまり、有意な音声信号の低域成分が不要に減衰するという問題が生ずる。

【0065】

第１の実施の形態で説明したように、風音は、オーディオ信号Ｓ３ＬとＳ３Ｒの差成分に多く含まれ、反対に、有意な音声信号は、オーディオ信号Ｓ３ＬとＳ３Ｒの和成分に多く含まれる。第２の実施の形態によれば、差成分と和成分それぞれに対してハイパスフィルタ１５４、１５６を設け、それらのカットオフ周波数ｆｃ１、ｆｃ２を個別に設定することにより、和成分に含まれる有意な音声信号のスペクトルを不要に減衰させずに、差成分に含まれる風音のスペクトルを好適に減衰させることができる。

【0066】

（第３の実施の形態）
第１、第２の実施の形態においては、カットオフ周波数ｆｃ（ｆｃ１，ｆｃ２）が、風の強度に対して線形に変化した。本発明者らは、この制御について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。図３（ａ）、（ｂ）あるいは図９の制御では、カットオフ周波数ｆｃがその最小値ｆ_ＭＩＮより大きくなるときに、傾きが不連続に変化する。したがって、風音の強度が最小値を跨いで変化すると、カットオフ周波数ｆｃが急激に変化することになり、風音低減回路を経たオーディオ信号に、聴感上、違和感が生ずる。

【0067】

以下で説明する第３の実施の形態は、第１、第２の実施の形態と組み合わせ可能な技術である。

【0068】

図１０（ａ）、（ｂ）は、第３の実施の形態に係る風音の強度ｘとカットオフ周波数ｙの関係を示す図である。図１０（ａ）、（ｂ）では、カットオフ周波数は、風音の強度ｘの最小値付近ＭＩＮにおいて緩やかに増大するよう定められる。別の観点から言えば、カットオフ周波数ｄｙ／ｄｘの傾きは、最小値ＭＩＮ付近で連続的に変化するよう定められる。

【0069】

より具体的には、カットオフ周波数ｙは、図１０（ａ）に示すように風音の強度ｘに対して２次関数に従って増大してもよい。つまりｙ＝ａ・ｘ^２＋ｂが成りたつように、カットオフ周波数を定めてもよい。ａ、ｂはパラメータである。

【0070】

あるいはカットオフ周波数ｙは、風音の強度ｘに対して、指数関数に従って増大してもよい。つまりｙ＝ａ・ｅｘｐ^ｘ＋ｂが成りたつように、カットオフ周波数を定めてもよい。ａ、ｂはパラメータである。

【0071】

図１０（ａ）では、カットオフ周波数ｙおよびその傾きｄｙ／ｄｘの両方が単調増加するようにｙが定義される。一方、図１０（ｂ）では、カットオフ周波数ｙは単調増加するが、その傾きｄｙ／ｄｘは、単調増加せず、緩やかに増大したのち、緩やかに減少する。

【0072】

また図１０（ａ）では、最大値ＭＡＸ付近において、カットオフ周波数ｙの傾きｄｙ／ｄｘは不連続であるが、図１０（ｂ）では、最大値ＭＡＸ付近においても、カットオフ周波数ｙの傾きｄｙ／ｄｘは連続である。

【0073】

図１０（ｂ）のカットオフ周波数特性は、たとえば三角関数を利用して定めてもよい。

【0074】

第３の実施の形態によれば、風音の強度が最小値ＭＩＮを跨いで変化するときに、カットオフ周波数ｆｃが緩やかに変化するため、聴感上の違和感を低減することができる。

【0075】

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

【符号の説明】

【0076】

１…電子機器、２Ｌ…Ｌｃｈマイク、２Ｒ…Ｒｃｈマイク、１０…オーディオ信号処理回路、１００…風音低減回路、１１０…ハイパスフィルタ、１３０…制御部、２００Ｌ…Ｌｃｈ増幅器、２００Ｒ…Ｒｃｈ増幅器、２０２…オートレベルコントローラ、２０４Ｌ…ＬｃｈＡ／Ｄコンバータ、２０４Ｒ…ＲｃｈＡ／Ｄコンバータ、２０６…デジタル信号処理部、１３２…検出用減算器、１３４…検出用加算器、１３６…第１ローパスフィルタ、１３８…第２ローパスフィルタ、１４０…第１平滑化回路、１４２…第２平滑化回路、１４４…検出部、１４６…カットオフ周波数設定部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】