CN1622689B - 电子设备和摄像机装置以及它们的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子设备和摄像机装置以及它们的控制方法。由于记录重放装置具有的例如旋转鼓等进行周期性动作，因而本发明能够在由该动作产生的噪声混入到麦克风的情况下，抽取噪声波形并使之减少。为此，从麦克风(6、7)得到的数据由A/D转换器(11、12)转换为数字数据，供给到控制微机(5)和加法器(15、16)，控制微机(5)具有按照每个机械噪声产生周期存储输入的数据的多个存储器，通过计算其周期的同相位的数据的平均值，生成实质上只是噪声成分的数据，把其结果存储在存储器(13、14)中。加法器(15、16)从输入的当前数据中减去存储在存储器(13、14)中的同相位的数据，由此来输出去除了噪声成分的数据。

Description

电子设备和摄像机装置以及它们的控制方法

技术领域

本发明涉及处理由麦克风等声波收集装置得到的语音数据的技术。

背景技术

作为这种装置，已知例如照相机一体型摄像机(camcorder)。在这样的装置的情况下，使用磁带作为记录介质，为了提高对该记录介质的记录密度，采用使用了旋转鼓的螺旋扫描方式的机构。然而，在该机构中，当磁带与旋转记录头接触时和离开时将产生称为头敲击的噪声。另外，由于为了驱动旋转鼓而开关至磁电机线圈的通电，因此，还产生其电磁音。这些噪声混入到内置的麦克风，与原本要录入的声音一起记录，就成为刺耳的声音。

作为解决这样的问题的方法，公开了预先检测混入到麦克风的噪声频谱，按噪声的大小来减去该频带的成分的噪声降低方式(例如，日本特开平7-177596号公报)。

依据该方案，设置抽取噪声频谱的成分的装置，在切断原本要录制的声音的状态下来测定噪声的电平，进行控制使得与混入的噪声为相同大小，并只降低噪声频谱的电平部分，由此，在声音录入时也很少对该声音产生影响。

然而，在这种现有的方法中，需要预先检测作为噪声的成分，需要预备仅按照噪声的频谱成分的量来抽取噪声的装置，例如带通滤波器。作为避免策略，考虑通过把靠近频谱的这些频率汇总在一起进行抽取，来减少带通滤波器的数量。例如，在噪声频谱是1kHz和2kHz这两个的情况下，如果取中心频率为1.5kHz，取带宽为1kHz，就能够抽取噪声成分的1kHz和2kHz。但是，在该情况下，当1kHz和2kHz的电平不同时，采用这2个频谱的平均值或这2个频谱的任一个值，所得到的电平就与噪声成分大小不同，减弱了去除效果。在录入的声音中存在1.5kHz成分的情况下，其成分也衰减，对音质就产生影响。另外，在随着时间的变化其电平也产生变化的情况下，存在需要再次调整用于消除的电平，在噪声的频谱产生变化的情况下，难以与其对应的缺点。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种去除预先判断出的由装置所产生的机械噪声，并且能够跟踪该机械噪声的时间变化的技术。

为了实现这样的课题，例如，本发明的电子设备具有以下的结构。即，包括：声波收集装置，把声波转换为电信号；进行周期性动作的第1驱动装置；第1运算装置，遍及上述第1驱动装置的多个周期地、对从上述声波收集装置输出的多个声音数据，分别按照成为同相位的关系进行平均；按照与上述第1驱动装置不同的周期进行动作的第2驱动装置；第2运算装置，遍及上述第2驱动装置的多个周期地、对从上述声波收集装置输出的多个声音数据，分别按照成为同相位的关系进行平均；以及合成装置，按照成为同相位的关系，分别对从上述第1运算装置和第2运算装置输出的上述各个声音数据的平均值与上述声波收集装置所输出的声音数据进行合成。

本发明还提供一种电子设备，包括：声波收集装置，把声波转换为电声音数据并输出；进行周期性动作的驱动装置；存储装置，保存与上述驱动装置的驱动的一周期量对应的声音数据；更新装置，使从上述声波收集装置输出的声音数据与第1加权系数值相乘，使上述存储装置中的同相位的声音数据与第2加权系数值相乘，并将两个乘法运算的结果相加，来更新上述存储装置；判断装置，判断由上述声波收集装置得到的声波数据是否处于预定的阈值范围内；加权系数变更装置，在用上述判断装置判断为由上述声波收集装置得到的声波数据处于上述预定阈值范围内的情况下，把上述第1加权系数值取为K1， K1＜1，把上述第2加权系数值取为K2，K2＝1-K1，在用上述判断装置判断为由上述声波收集装置得到的声波数据处于上述预定阈值范围以外的情况下，把上述第1加权系数值变更为K1’，K1’＜K1＜1，把第2加权系数值变更为K2’，K2’＝1-K1’；以及减法装置，从由上述声波收集装置输出的声音数据中减去从上述存储装置输出的上述声音数据，把减法结果作为除去噪声后的声音数据来输出。

本发明还提供一种电子设备的控制方法，该电子设备具有把声波转换为电声音数据并输出的声波收集装置、进行周期性动作的驱动装置、以及保存与上述驱动装置的驱动的一周期量对应的声音数据的存储装置，该控制方法的其特征在于，包括：更新步骤，使从上述声波收集装置输出的声音数据与第1加权系数值相乘，使上述存储装置中的同相位的声音数据与第2加权系数值相乘，并将两个乘法结果相加，来更新上述存储装置；判断步骤，判断由上述声波收集装置得到的声波数据是否处于预定的阈值范围内；加权系数变更步骤，在上述判断步骤中判断为由上述声波收集装置得到的声波数据处于上述预定阈值范围内的情况下，把上述第1加权系数值取为K1，K1＜1，把上述第2加权系数值取为K2，K2＝1-K1，在上述判断步骤中判断为由上述声波收集装置得到的声波数据处于上述预定阈值范围以外的情况下，把上述第1加权系数值变更为K1’，K1’＜K1＜1，把第2加权系数值变更为K2’，K2’＝1-K1’；以及减法步骤，从由上述声波收集装置输出的声音数据中减去从上述存储装置输出的上述声音数据，把减法结果作为除去噪声后的声音数据来输出。

本发明还提供一种摄像机装置，该摄像机装置具有拍摄装置、把声波转换为电声音数据并输出的声波收集装置、以及使安装了记录头的旋转鼓接触预定的磁带类型的记录介质并对由上述拍摄装置和上述声波收集装置得到的图像数据和声音数据进行记录的机构单元，其特征在于，包括：存储装置，存储与上述机构单元的驱动的一周期量对应的声音数据：更新装置，使从上述声波收集装置输出的声音数据与第1加权系数值相乘，使上述存储装置中的同相位的声音数据与第2 加权系数值相乘，并把两个乘法结果相加，来更新上述存储装置；判断装置，判断由上述声波收集装置得到的声波数据是否处于预定的阈值范围内；加权系数变更装置，在用上述判断装置判断为由上述声波收集装置得到的声波数据处于上述预定阈值范围内的情况下，把上述第1加权系数值取为K1，K1＜1，把上述第2加权系数值取为K2，K2＝1-K1，在用上述判断装置判断为由上述声波收集装置得到的声波数据处于上述预定阈值范围以外的情况下，把上述第1加权系数值变更为K1’，K1’＜K1＜1，把第2加权系数值变更为K2’，K2’＝1-K1’；以及减法装置，从由上述声波收集装置输出的声音数据中减去从上述存储装置输出的上述声音数据，并把减法结果作为噪声去除后的声音数据来输出。

本发明提供一种摄像机装置的控制方法，该摄像机装置具有拍摄装置、把声波数据转换为电声音数据并输出声波收集装置、使安装了记录头的旋转鼓接触预定的磁带类型的记录介质并对由上述拍摄装置和声波收集装置得到的图像数据和声音数据进行记录的机构单元、以及存储与上述机构单元的驱动的一周期量对应的声音数据的存储装置，该控制方法的特征在于，包括：更新步骤，使从上述声波收集装置输出的声音数据与第1加权系数值相乘，使上述存储装置中的同相位的声音数据与第2加权系数值相乘，并把两个乘法结果相加，来更新上述存储装置；判断步骤，判断由上述声波收集装置得到的声波数据是否处于预定的阈值范围内；加权系数变更步骤，在上述判断步骤中判断为由上述声波收集装置得到的声波数据处于上述预定阈值范围内的情况下，把上述第1加权系数值取为K1，K1＜1，把上述第2加权系数值取为K2，K2＝1-K1，在上述判断步骤中判断为由上述声波收集装置得到的声波数据处于上述预定阈值范围以外的情况下，把上述第1加权系数值变更为K1’，K1’＜K1＜1，把第2加权系数值变更为K2’，K2’＝1-K1’；以及减法步骤，从由上述声波收集装置输出的声音数据中减去从上述存储装置输出的上述声音数据，并把减法结果作为除去噪声后的声音数据来输出。

本发明的其他特征和优点，可以通过下面的参照附图进行的说明而得到明确。在这些附图中，相同的标号表示相同或类似的部分。

附图说明

图1是第1实施形式中的结构框图。

图2是表示第1实施形式中旋转鼓的旋转与磁头、磁带的接触状态的噪声产生定时的图。

图3是表示第1实施形式中的周期噪声的波形的图。

图4是表示第1实施形式中的非同步的声音波形的图。

图5是表示第1实施形式中的数据的序列的图。

图6是用于说明第1实施形式中的数据序列的处理的图。

图7是表示第1实施形式中的噪声的降低量的图。

图8是第2实施形式中的结构框图。

图9是第3实施形式中的结构框图。

图10是其他实施形式中的结构框图。

图11是表示第1实施形式中的平均值计算单元的具体结构的图。

图12是第5实施形式中的结构框图。

图13是第5实施形式中的数据计算处理单元的结构框图。

图14是第6实施形式中的数据计算处理单元的结构框图。

图15是表示第5实施形式中的仿真结果的图。

图16是表示第5实施形式中的仿真结果的图。

图17是表示第5实施形式中的仿真结果的图。

图18是表示第5实施形式中的仿真结果的图。

图19是表示第5实施形式中的仿真结果的图。

图20是表示第5实施形式中的仿真结果的图。

图21是表示第5实施形式中的仿真结果的图。

图22是表示第6实施形式中的仿真结果的图。

图23是表示第6实施形式中的仿真结果的图。

图24是表示第6实施形式中的仿真结果的图。

具体实施方式

以下，根据附图详细地说明本发明的实施形式。

图1是表示实施形式所适用的数字摄像机装置中的声音记录重放部分(旋转扫描型的记录重放部分)的主要结构的图。

图1中，1表示记录介质的磁带(磁带盒未图示)，2表示旋转鼓，3、4表示安装在旋转鼓上的、记录声音或图像信号数据的磁头，5表示具有平均值计算单元5a的控制用微机，6、7分别表示L、R声道的麦克风，8、9表示麦克风放大器，10表示AGC(自动电平控制 电路)，11、12表示A/D转换器，13、14表示存储器，15、16表示加法器。

在该结构中，经由麦克风6、7转换成电信号的声音信号分别用麦克风放大器8、9放大，在自动电平控制电路10放大为适当的大小，用A/D转换器11、12转换为数字数据。

进行旋转扫描的记录信号，通过磁头3、4被记录在磁带1上，上述磁头3、4，以180度的位置关系安装在用微机5进行旋转控制的旋转鼓2上。另外，旋转鼓2将表示旋转相位的基准信号、即头开关脉冲输出到控制微机5，通知磁头3、4与磁带1的接触状态，对记录信号流经磁头3、4的定时进行控制。这时，当磁头3、4与缠绕在旋转鼓2上的磁带1接触或者脱离时，就产生噪声(机械振动)，该噪声混入到上述声音信号中，并被输入到麦克风6、7。

图2表示上述的基准信号、磁头3、4与磁带1接触的定时、以及噪声产生的时间关系。

图2中，头开关脉冲为高电平时在磁头3上施加记录信号，当头开关脉冲为低电平时在磁头4上施加记录信号。该头开关脉冲的一个周期表示旋转鼓2的一次旋转。各个磁头由于需要在施加记录信号以前接触磁带1并处于稳定状态，因此在记录信号切换之前就进行接触，即使结束施加记录信号，在微小期间内也相互接触。在图2上表示磁头3接触状态和磁头4的接触状态，其中，高电平表示接触，低电平表示非接触。在其下方，表示这时产生的噪声产生的定时。

以噪声的波形表示该现象，图3中，对于在最上部表示的头开关脉冲一个周期的时间T，将连续的时间按每一个周期时间划分为T1、T2、T3......Tn并进行排列。从该图可知，每一次旋转产生的噪声在每一次几乎相同。这是因为旋转头与磁带的动作关系几乎没有变化。在最下面的部分表示取得其平均Ave的波形。

另一方面，图4表示头开关脉冲一个周期的时间T中的、输入到麦克风6、7的声音信号状况。即，将连续的声音波形按每一个周期时间划分为T1、T2、T3......Tn并进行排列。这些一个周期部分的声 音信号的变化由于与头开关脉冲无关，因此它们同步的概率很小。因此，如果增加取其平均的次数则其无限接近于零。

因此，把声音数据存储并保持适当的期间，在加入了头开关脉冲一个周期的时间T中的同相位数据的情况下，剩余的仅是图3所示的噪声成分。在本实施形式中，利用了图3、图4所示的特性的差异。

作为实施形式的动作，首先说明上述的平均值Ave的抽取动作。

来自A/D转换器11、12的输出被输入到控制微机5的平均值计算单元5a。以上述头开关脉冲的上升沿为基准对输入到这里的数字数据序列进行数据排列。如果把头开关脉冲的每一个周期的时间间隔的称呼记为F1、F2、F3......，则成为图5所示的关系。例如，在数字摄像机的情况下，若该头开关脉冲的一个周期为1/150秒，声音信号的A/D转换器的抽样频率为40kHz，则如图6所示，在头开关脉冲的一个周期中，麦克风的每一个声道的数字数据就产生320个。以该头开关脉冲的上升沿为基准，从第1个数据开始到第320个数据为止，标号为t0、t1、t2......t319，这些数据添加到每个周期的标题上，最初的周期的数据定义为F1t0、F1t1、F1t2......F1t319，下一个周期的数据定义为F2t0、F2t1、F2t2......F2t319。例如，在取得1秒时间的数据的平均的情况下，其最终周期的数据为F149t0、F149t1、F149t2......F149t319。如果把该150周期部分的数据作为一个周期部分的数据数和周期数的矩阵布置来考虑，则为320×150。为了从这些数据群得到一个周期的平均波形，就把表示相同时刻(相位)的符号tn的数据求和后再除以个数，因此，如果把表示平均值的符号记为A，则t0时刻的抽样值的平均值At0用下面的式子来表示。

$\mathrm{At}0=\underset{n=0}{\overset{149}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Fnt}0/150...\left(1\right)$

如果接下来输入的抽样数据超过150个，则控制微机5控制各个声道的存储器13、14使得第F149行的t319数据的下一个数据再次输入到第F0行的t0并进行重写。

这样，在每次从开关脉冲输入相同相位的数据时，就更新存储器 13、14内的数据。如上所述，在数据的抽样频率是48kHz的情况下，在一个周期就产生320个数据。按每个抽样频率48kHz，计算所输入的相位的数据的平均值，把该平均值存储在各个声道的存储器13、14。

为了实现上述处理，平均值计算单元5a例如能够用图11所示的结构来实现。该图表示用于计算保存在存储器13的平均值的结构，而计算保存在存储器14中的平均值的结构也是相同的。

图11中，110-1至110-149分别是能够保存320个来自A/D转换器11的数据的FIFO存储器，111是把来自A/D转换器12的数据以及来自各个FIFO(149个)的数据相加的加法器，112是把相加结果除以“150”的除法器。这些各个电路与抽样频率(在实施形式中取为48kHz)同步动作。

由于各FIFO存储器能够保存320个数据(旋转鼓2的一个周期部分的数据)，因此从FIFO存储器110-1输出的数据在该时刻是正好比来自A/D转换器11的数据提前1/150秒的数据(同相位的数据)。另外，FIFO存储器110-1所输出的数据由于输入到下一级FIFO存储器110-2中，因此从FIFO存储器110-2输出的数据成为比FIFO存储器110-1还超前1/150秒的数据。而且，由于FIFO存储器如图所示有149个，因此把包括来自A/D转换器11的数据在内的总计150个同相位的数据供给到加法器111。加法器111把输入的150个数据相加，把其结果输出到除法器112。而且，除法器112用除数“150”除以相加结果。从而，该除法器112的输出前面所示的公式(1)的值。另外，由于存储器13、14实质上保存一个数据即可，因此，也可以用寄存器构成。

下面，说明噪声降低的动作。由于各声道的处理相同，因此在这里只对一个声道进行说明。

来自麦克风6的麦克风信号是混入了上述噪声的信号，该信号在A/D转换器11转换为数字数据。该数字数据的一个输入到加法器15，成为正相输入。另一方的加法器输入，是来自上述存储器13的数据以反相进行的(符号是-)输入，即进行减法运算的状态。以开 关脉冲为基准的数据序列由依次保存在存储器13的数据减去噪声的平均值Atn得到、依次保存在存储器13的数据，即加法器15的正相输入信号的任意的周期Fm(m为整数)的任意的开关脉冲开始的时刻tn(n为整数)的数据，加法器15的输出信号OUTtn用

OUTtn＝Fmtn-Atn    ...(2)

表示，能够去除由旋转鼓的旋转产生的噪声。

这时，噪声的衰减量根据旋转鼓2的旋转精度和产生的噪声电平的变化幅度确定。对于要降低的噪声成分的最高频率，假定旋转鼓在该频率使相位例如变化5度这样的精度，对于上述的平均值，变动幅度是2dB。图7表示进行相位和电平不同的2个信号的减法时的衰减量，从上述条件出发，则从图7可知衰减15dB以上，可以得到充分的效果。

如上所述，依据本实施形式，则装置产生的周期性机械的噪声即使叠加到经由麦克风得到的电信号上，通过把抵消该机械噪声的数据保存在存储器13、14，就可以得到去除了该噪声的声音数据。另外，保存在存储器13、14的数据由于保存有相当于装置产生的最新的周期性机械噪声的数据，因此，也可以按时间的变化进行跟踪并去除噪声。

第2实施形式

图8表示第2实施形式中的与噪声去除有关的结构。该第2实施形式的目的在于，除了以上述实施形式(第1实施形式)的磁带为记录介质的旋转扫描型的记录重放装置的噪声降低处理以外，还降低从主动轮产生的电磁噪声。

图8的1～16由于与图1说明过的结构元件相同，因此省略其说明。

17表示为了使作为记录介质的磁带1行走而设置的夹送轮，18表示提供磁带1的移送的主动轮，19、20表示存储器，21、22表示加法器。在该结构下，对添加在第1实施形式的结构元件进行说明。

首先，将来自旋转鼓2的基准信号作为第1基准信号，在提供磁 带1的移送的主动轮的一次旋转中，从主动轮18输出以某位置为基准的第2基准信号，该基准信号输入到控制微机5。根据第2基准信号，A/D转换器11、12的各个数据输入到控制微机5的数据处理单元。这里所输入的数值数据序列以第2基准信号上升沿为基准来排列数据。例如，如果把主动轮的一次旋转的周期取为3Hz，则在一个周期抽样频率取为48kHz的情况下，就产生12000个抽样值。把第2基准信号的每一个周期的时间间隔记为C1、C2、C3......，从第2基准信号的上升沿开始，从第1个数据开始到第12000个数据结束，记为t0、t1、t2......t 11999，添加到每个周期的标题，最初周期的数据如果定义为C1t0、C1t1、C1t2......C1t11999，则下一个周期的数据为C2t0、C2t1、C2t2......C2t11999。例如，在取12秒时间的数据的平均的情况下，其最终周期的数据就为C39t0、C39t1、C39t2......C39t11999。如果考虑一个周期的数据数与周期数的矩阵布置，则为12000×40。为了从这些数据群得到一个周期的平均波形，把表示同相位时刻的符号tn相加并且用个数除，因此如果把表示平均值的符号的数据记为A，则t0时刻的抽样值的平均值Act0用以下的公式(3)表示。

$\mathrm{Act}0=\underset{n=0}{\overset{39}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Cnt}0/40...\left(3\right)$

如果顺次输入的抽样数据超过40个，则控制微机5控制各个声道的存储器19、20，使得第39行的t11999数据的下一个数据再次输入到第C0行的t0来进行重写。这时的结构由于可以是与上述的图1 1几乎相同的结构，因此省略其说明。

这样，根据第2基准信号，在每一个时刻始终存储相同时刻的40个数据。如上所述，在数据的抽样频率是48kHz的情况下，在一个周期内就产生12000个数据。在第2基准信号的每个周期计算平均值，其12000个平均值存储在各个声道的存储器19、20。

下面说明降低噪声的动作。由于各个声道的处理相同，因此说明一个声道。来自麦克风6的麦克风信号是混合了上述的旋转鼓与磁带 接触所产生的噪声和上述主动轮旋转时的电磁噪声的信号，该信号由A/D转换器转换为数字数据。如在第1实施形式中说明过的那样，与旋转鼓的旋转同步的噪声的平均值存储在存储器13、14，在加法器15、16中去除该噪声，输出到加法器21、22。在加法器21、22中，加法器15、16的输出信号为正相输入，另一方的加法器的输入，是来自上述存储器19、20的数据以反相进行的输入，即进行减法运算的形态。在存储器19、20，如上所述，由于存储与主动轮的旋转同步的噪声的平均值，因此，在这里利用加法器21、22减去该平均值，也能够降低主动轮产生的噪声。进一步详细地进行说明，若把旋转鼓噪声的时间序列记为DN，则以开关脉冲为基准的数据序列为DNt0、DNt1、DNt2......DNt119，若把来自不同周期的主动轮的噪声的时间序列记为CN，则数据序列为CNt’0、CNt’1、CNt’2......CNt’12000。如上所述，由于上述表示该时间的tn与t’m的周期不同，因此，把声音信号序列记为Mtk，则在该结构的某时刻中的最终输出信号OUTtk由以下的公式(4)算出，即

OUTtk＝Mtk+DNtn+CNt′m-Atn-Act′m    ...(4)

由于

DNtn

Atn

CNt′m

Act′m

因此，去除各个噪声而为OUTtkMtk。

第3实施形式

在第1实施形式中，为了取得150个数据的平均而需要全部存储所需要的数据。为了计算平均值，把抽样频率取为48kHz，把取得平均的时间取为1秒，则用于计算而保存的数据数和用于保存平均值的数据数的总计M，即所需的存储器的数，在每一个声道是

M＝48000+320

如果用16比特表现1个数据，则2个声道的总数TM为

TM＝2M×16＝1546240比特

就需要有一定容量的存储器。

因此，在第3实施形式中，提出减少这种存储器容量的技术。图 9表示第3实施形式中的用于节省存储器容量的结构。

如图9所示，在计算k个(k是大于或等于1的整数)数据的平均值时，本次输入的数据相当于对以前的平均值进行1/k的加权。

从而，如图9所示，首先把新输入的数据乘以1/k，对来自保存以前平均值的存储器的数据进行加权运算即乘以“1-1/k”(＝(k-1)/k)，然后把这两个经过乘法运算的数据相加，就可以用其结果更新存储器。

例如，与第1实施形式相同，若把k取为150，以相当于150个数据的平均值，并且，把输入信号记为Idt0，把来自存储器的信号记为Mdt0，则所计算的平均值Adt0为

Adt0＝1/150×Idt0+149/150×Mdt0。

由于1帧(旋转鼓一次旋转)的数据有320个，因此，有320个存储器即可。

由此，上述的存储器的总数(2个声道)，在把1个数据取为16比特的情况下，为

TM＝320×2×16＝10240比特

能够用小规模的结构来实现。

另外，依据上述结构，则当k＝150时，若没有输入150帧的数据，就不能够计算出相当于以前150帧的正确的平均值，但是，该期间是1秒左右，若考虑到适用在数字摄像机的情况，则电源接通后不是立即进行录像和录音，而是在确认对象物处于视野内后才进行录像和录音的指示，因此，并不存在实用上的问题。

第4实施形式

在上述第1至第3实施形式中，设置判定输入信号的信号电平是否为远大于噪声数据的电平(超过预先设定的阈值的电平)的电路，在输入信号电平充分大的情况下，就视为噪声以外的声音信号的数据，可以添加平均值计算以外的控制。由此，在计算噪声的平均值时，能够防止由于计算大于噪声值的电平但不是噪声值的数据而破坏仅是所产生的噪声的平均值数据，可以抽取出更正确的噪声波形，提高 噪声降低度。

图10相对于图1，添加了A/D转换器11、12，并在至控制微机5的路径中添加了存储器23、24，并改变了控制方法。

在该结构中进行一个声道的说明，经由A/D转换器11输出的数据被取入到存储器23。该存储器23只是在开关脉冲的一个周期的时间内取入，利用控制微机5判断在该一个周期的数据中，是否具有超过了预先设定的阈值的绝对值的数据。在数据内的某一个超过了上述阈值情况下，把该开关脉冲的一个周期的全部数据处理为平均值计算的数据，在全部数据都是小于或等于上述阈值的情况下，将这些数据作为平均值的数据来进行处理。

通过该处理，能够更可靠地判断是否输入比噪声大的声音，能够防止由于计算比噪声值大的电平但不是噪声值的数据而破坏仅是所产生的噪声的平均值数据，能够抽取更正确的噪声波形，提高噪声降低度。

另外，上述第1至第4实施形式中，作为机械噪声产生源的噪声，以在磁带上进行记录的、搭载在旋转鼓上的磁头与磁带接触或非接触时产生的噪声和主动轮旋转时的电磁噪声作为例子，而本发明并不限于这些噪声。重要的是，只要是混入到麦克风并且是有周期性的机械噪声，任何噪声都是可以的。

如上所述，依据本实施形式，由于进行记录重放装置具有的例如旋转鼓等的具有周期性的动作，因此，在由该动作产生的噪声混入到麦克风的情况下，可以抽取并降低噪声波形。

另外，能够提供以下的装置：可以在使具有周期性的动作单元通过旋转所发出的噪声分别独立的每个周期内，对噪声的波形进行抽取，并且能够更加提高噪声的降低效果。上述具有周期性的动作单元，可以是记录重放装置具有的例如旋转鼓，或者是用于传送磁带的主动轮电机。

进而，由于设备的原因而使混入到麦克风的噪声的大小和音色分散的情况下，就不需要分别调整这些混入到麦克风的噪声，另外，在 随时间变化的情况下，可以利用上述装置进行上述处理，来应对该设备固有的噪声。

另外，由于不是像以往技术那样，使用滤波器对本来录入的声音成分也进行过滤，而是仅抽取出不需要的噪声的波形，因此，能够实现这样的效果，即不发生音质恶化且使噪声降低。

第5实施形式

以下，详细地说明本发明的第5实施形式。

图12表示第5实施形式适用的数字摄像机装置中的声音记录重放部分(旋转扫描型的记录重放部分)的主要结构。另外，由于是摄像机，因此具备CCD拍摄元件、调焦镜头以及进行该镜头驱动的光学单元(拍摄单元)，该光学单元中的驱动控制是众所周知的，而且，由于这些部分与本发明没有直接关系，因此省略其结构。

图12中，201是记录介质的磁带(磁带盒未图示)，202是旋转鼓，203、204是安装在旋转鼓上记录声音或图像数据的磁头，205是具有数据计算处理单元205a(详细情况后述)的控制微机，206、207分别是L、R声道的麦克风，208、209是麦克风放大器，210是AGC(自动电平控制电路)。211、212是A/D转换器，输出带正负符号的16比特数据。

在该结构中，经由麦克风206、207转换为电信号的声音信号在麦克风放大器208、209分别放大，用自动电平控制电路210放大为适当的大小，用A/D转换器211、212转换为数字数据。

第5实施形式中的数据计算处理单元205a如图13所示，具有分别独立地与L声道和R声道对应的电路结构205a-1和205a-2。

图中，213、214是存储器，215、216、221、222是加法器，217、218、219、220是加权系数乘法器，223、224是比较器，225、226是保存阈值的寄存器。由于L声道与R声道的电路结构相同，因此在这里简单地说明L声道的结构及其动作。

在本第5实施形式的寄存器225中，存储了2个阈值Th1、Th2(Th1＜Th2)。比较器223判定作为声音数据的输入信号(input)是 处于该阈值Th1和Th2的范围内还是超出了该范围，把其判定结果输出到加权系数乘法器217、219。加权乘法器217在接收了表示输入信号位于Th1～Th2的范围内的控制信号的情况下，对输入信号乘以系数K0(K0＜1)，把其结果输出到加法器221。另外，在接收了表示输入信号超出Th1～Th2的范围的控制信号的情况下，对输入信号乘以系数K1(K1＜K0＜1)，把其结果输出到加法器221。

另一方面，加权系数乘法器219在接收了表示输入信号位于Th1～Th2的范围内的控制信号的情况下，对来自存储器213的数据ave乘以“1-K0”，把其结果输出到加法器221。另外，在接收了表示输入信号超出Th1～Th2的范围的控制信号的情况下，对输入信号乘以“1-K1”，把其结果输出到加法器221。

而且，存储器213通过保存在加法器221中进行相加运算后的结果，来更新自身的信息。

在本第5实施形式中，与已说明的第1实施形式相同，说明以下的情况：磁头203、204与缠绕在旋转鼓202上的磁带201接触或者脱离时产生噪声(机械振动)，该噪声混入到上述的声音信号，并进入到麦克风206，207。

即，本第5实施形式的目的在于，用加法器215去除噪声成分，使得在存储器213(和存储器214)仅存储图3所示的噪声成分，。

以下，作为本第5实施形式的动作，说明用于在存储器213中保存上述的平均值Ave的处理。

如上所述，来自A/D转换器211、212的输出被输入到控制微机205的数据计算处理单元205a(参照图13)。

由于L、R声道的结构相同，因此仅说明L声道。

来自A/D转换器211的数据与抽样时钟(在本实施形式是48kHz)同步，输入到比较器223。比较器223对存储在寄存器225的两个阈值进行比较，对于加权系数乘法器217、219，生成选择加权系数的信号。

加权系数乘法器217保存2个加权系数K1、K2，根据来自比较 器223的信号来选择某一个，用选择出的加权系数K(K为K1、K2的某一个，是小于1的值)与输入的数据相乘。

另一方面，加权系数乘法器219也保存2个加权系数1-K1、1-K2，根据来自比较器223的信号来选择某一个，用选择出的加权系数“1-K”(“1-K”为“1-K1”、“1-K2”的某一个，是小于1的值)与输入的数据相乘。

这里，为了使说明简单，加权系数乘法器217中的加权系数用K，加权系数乘法器219中的加权系数用“1-K”来说明。

加权系数乘法器217所计算的结果输出到加法器221。

另一方面，加权系数乘法器219对来自存储器213(在初始状态下保存0)的数据乘以加权系数“1-K”，并输出到加法器221。

加法器22 1把来自2个加权系数乘法器217、219的数据相加，用其结果来更新存储器213内的数据。

例如，在K＝0.01的情况下，加权系数乘法器217进行以下运算：输入的数据input×0.01。加权系数乘法器219进行以下运算：来自存储器213的数据ave×0.99。其意义在于，这与运算头开关脉冲一个周期的相同相位100个数据的平均值是等价的。存储器213作为初始值保存0。从而，经过一定的时间后，就在存储器213存储图3的信号ave。

从而，通过用加法器215从输入数据input减去来自存储器213的数据，可以输出去除了噪声的声音数据。

为了更易于了解上述处理，进行如下说明。

如果把第m个输入帧记为FmIn，把输入帧FmIn内的某个相位位置tn的数据记为FmIn(tn)把来自存储器213的相同相位位置的数据记为Fm(tn)，则加法器211运算

FmIn(tn)×K+Fm(tn)×(1-K)

而且，存储器213内的第tn个数据用该运算结果更新。

另一方面，如果把从加法器215输出的数据表现为FmOut(tn)，则表示为

FmOut(tn)＝FmIn(tn)-Fm(tn)

这里，由于经过一定的时间后，Fm(tn)就与图3的信号ave(tn)的数值相同，因此，从输入信号的任意周期Fm(m为整数)的任意的开关脉冲开始的时刻的数值上减去平均值，就能够去除由旋转鼓的旋转而产生的噪声。

这时噪声的衰减量根据旋转鼓202的旋转精度和产生的噪声电平的变化幅度来确定。对于要降低的噪声成分的最高频率，假定旋转鼓在该频率使相位例如变化5度这样的精度，对于上述的平均值ave，假定变化幅度是2dB。图7表示进行相位与电平不同的2个信号的减法运算时的衰减量，若按照上述的条件，则从图7可知衰减15dB以上，就能够得到充分的效果。

下面，说明在本第5实施形式中的图13的比较器223(比较器224也相同)设定2个阈值的理由。

这里，图15表示噪声(noise)、去除了噪声的输入信号(input)、以及存储器213的值(ave)的变化状况的仿真结果。该图表示帧中的相同相位的推移和噪声数据在狭窄的范围(图示是9～11的范围)内变动的例子。另外，该例子是以输入信号为0，即仅有噪声输入到麦克风为条件的。另外，假定该头开关脉冲的一个周期是1/150秒。

横轴的数字表示帧数，纵轴的数字表示数据的值。在该例中取K＝0.1。

从图15可知，在启动后开始抽取噪声，经过40帧(大约0.26秒)左右后，存储器213的值ave就与噪声的值相等。即，在图示的情况下，表示在经过了40帧以后，可以生成正确的噪声去除信号。

图16表示除K＝0.01这个条件以外与图15是相同条件下的仿真结果的例子。

在该例中，表示了这样的情况，即由于乘以输入信号的加权系数K较小，因此来自存储器213的信号ave为了接近噪声需要更多的时间。

上述条件是输入信号为0的情况，但是，实际上进行的是在输入 了输入信号状态下的噪声抽取。输入信号是正负振荡的声音信号，声音信号可以视为随机信号。由此，把输入信号的值作为-100～100的随机信号，将仿真的结果表示在图17。这时的加权系数K是0.1。

从图17可知，受到输入信号的影响，平均值ave不收敛。

为了改善这一点，把K的值取为K＝0.01，除此以外与图17相同，将进行了仿真的结果表示在图18。

从该图可知，与K＝0.1相比较，平均值的紊乱较少，但是，稳定性仍然较差。

因此，将K设定为更小的值即K＝0.003的例子表示在图19。从图19可知，改善了稳定性，平均值也接近噪声的“10”的值，然而，进行收敛需要花费时间，在该例子中恰好是300帧即(1/150)×300＝2秒，作为达到良好的录音状态之前的等待时间，希望该等待时间更短。

如上所述，为了使存储保存在存储器213中的值收敛到噪声数据的时间变快，在无声状态下，K的值设定为0.1这样的比较大的值。另一方面，在非无声状态下，必须减小K的值，而这样一来使存储保持在存储器213的值实质上与噪声数据相等就需要较长的时间。因此，在本第5实施形式中，对该K的值进行动态变动。

现在，由于噪声的大小取9～11的值，因此，虽然接近噪声的变动幅度，但设定比其广的阈值。

例如，把阈值设定为10±10(10±10等于0或20)，在输入数据位于该阈值范围的情况下，采用K＝0.1。另一方面，在输入数据位于该阈值范围以外的情况下，设定为K＝0.001这样较小的值。

在该条件下仿真的结果是图20。

如该图所示，可知信号ave在比较早的阶段收敛于噪声。

顺便指出，把输入数据想像为通常的会话则能够容易地理解，但是，输入数据大多包含无声期间。反映了这种状况的仿真结果是图21。从图21可知，进入到无声期间后，信号ave立即接近噪声且保持稳定。

根据以上的理由，在本第5实施形式的数据计算处理单元5a内的寄存器225、226，设立2个阈值，这2个阈值定义仅比噪声的变化范围大出预定值的范围。而且，在输入数据处于阈值范围内的情况下，加权系数乘法器217对输入数据乘以加权系数K0，加权系数乘法器219对来自存储器213的信号乘以加权系数“1-K0”。而且，在输入数据处于阈值范围内的情况下，加权系数乘法器217对输入数据乘以加权系数K1(K1＜＜K0)，加权系数乘法器219对来自存储器213的信号乘以加权系数“1-K1”。

第6实施形式

以下，说明第6实施形式。另外，装置结构与第5实施形式相同。

作为本第6实施形式的特征，例如，在调整增益控制器的增益时，变更寄存器225、226的阈值。因此，在本第6实施形式中，与数据计算处理单元205a的L声道有关的电路结构与图1 4所示的相同。另外，对于R声道也相同。

变更麦克风的灵敏度是众所周知的。在实施形式中，由于以摄像机为例子，因此，假定能够用未图示的操作单元调整该灵敏度。

噪声的电平根据增益控制器224的增益的调整值，其大小发生变化。例如，在调整增益是“1”的情况下，噪声的电平取9～11之间的值。这时的2个阈值采用在第5实施形式中说明过的值。

即，把阈值取为10±10(10±10等于0或20)，在该阈值范围内取K＝0.1，在阈值范围外取K＝0.001，在输入数据为0的情况下，仿真结果如图22所示。

这里，照原样保持阈值，当把增益控制器224的调整值取为“10”时，噪声变为10倍，取90～100之间的值。把该状态仿真后的结果表示在图23。

从该图可知，由于通过增益控制器224的调整，噪声的电平在任意时刻都超过阈值范围，因此信号收敛于噪声比较缓慢。

从而，在本第6实施形式中，根据增益控制器224的调整结果，变更在寄存器225、226设定的阈值。即，在利用增益控制器224使 增益从“1”到“10”变化的情况下，设定阈值＝(10±10)×10＝0、200等。这种情况的仿真结果是图24。

如图24所示，能够理解信号ave在较短的期间内接近噪声。

这时噪声的衰减量，根据旋转鼓2的旋转精度和产生的噪声电平的变化幅度来确定。对于要降低的噪声成分的最高频率，假定旋转鼓在其频率内使相位为例如以5度变化这样的精度，对于上述的平均值，假定变动幅度是2dB。图7表示进行相位和电平不同的2个信号的减法运算时的衰减量，根据上述条件，从图7可知衰减15dB以上，能够得到充分的效果。

如上所述，依据第5实施形式和第6实施形式，即使装置产生的周期性机械噪声叠加到经由麦克风得到的电信号上，也可以生成抵消该机械噪声的数据。另外，观测输入信号的大小，与阈值进行比较，对输入信号和来自已计算并存储在存储器的平均值的值，分别设置变更加权系数的处理并进行计算，由此，在存储器213、214可以正确而且高速地保存作为问题的噪声数据，可以得到从输入的声音数据去除了噪声的数据。另外，保存在存储器213、214的数据由于保存有相当于装置产生的最新的周期性机械噪声的数据，因此，也可以按时间的变化进行跟踪并去除噪声。

另外，在实施形式中作为机械噪声产生源的杂音，以对磁带进行记录的、搭载到旋转鼓的磁头与磁带接触或非接触时产生的噪声为例进行了说明，但是，除此以外，由于还存在主动轮旋转时的电磁噪声，因此，本发明并不限于上述的实施形式。即，在产生具有周期性机械噪声的情况下，对每种噪声(不限于周期完全相同)都可以采用上述实施形式所说明的技术。

如上所述，依据本实施形式，由于记录重放装置具有的例如旋转鼓等进行周期性动作，因此，在通过该动作产生的噪声混入到麦克风的情况下，能够抽取并降低噪声波形。

另外，能够提供以下的装置：可以在使具有周期性的动作单元通过旋转所发出的噪声分别独立的每个周期内，对噪声的波形进行抽 取，并且能够更加提高噪声的降低效果。上述具有周期性的动作单元，可以是记录重放装置具有的例如旋转鼓，或者是用于传送磁带的主动轮电机。

进而，由于设备的原因而使混入到麦克风的噪声的大小和音色分散的情况下，就不需要分别调整这些混入到麦克风的噪声，另外，在随时间变化的情况下，可以利用上述装置进行上述处理，来应对该设备固有的噪声。

另外，由于不是像以往技术那样，使用滤波器对本来录入的声音成分也进行过滤，而是仅抽取出不需要的噪声的波形，因此，能够实现这样的效果，即不发生音质恶化且使噪声降低。

另外，在实施形式中，说明了数据计算处理单元5a经常进行动作，但是，也可以是在电源投入时的初始阶段进行动作，在经过该初始阶段以后，就不进行存储器13、14的更新。通常，由于长时间地接通摄像机的电源是不可能的，因此，这样做能够充分地对时间的变化进行跟踪。

在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以有许多明显不同的实施方式，因此，可以理解为，本发明不限于上述具体实施方式，而是用下面的权利要求来限定。

Claims (14)

1.一种电子设备，其特征在于，包括：

声波收集装置，把声波转换为电信号；

进行周期性动作的第1驱动装置；

第1运算装置，遍及上述第1驱动装置的多个周期地、对从上述声波收集装置输出的多个声音数据，分别按照成为同相位的关系进行平均；

按照与上述第1驱动装置不同的周期进行动作的第2驱动装置；

第2运算装置，遍及上述第2驱动装置的多个周期地、对从上述声波收集装置输出的多个声音数据，分别按照成为同相位的关系进行平均；以及

合成装置，按照成为同相位的关系，分别对从上述第1运算装置和第2运算装置输出的上述各个声音数据的平均值与上述声波收集装置所输出的声音数据进行合成。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于：

上述第1和第2运算装置计算的平均值，是移动平均值。

3.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于：

用上述第1和第2运算装置计算的平均值，是把从上述声波收集装置输出的声音数据的加权量取为k，把至上述声音数据前所计算出的平均值的加权量取为1-k，来进行加权平均运算。

4.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于：

上述第1和第2运算装置在被输入的声音数据的电平大于或等于预定阈值时，从平均运算的对象中除去上述声音数据。

5.一种电子设备，其特征在于，包括：

声波收集装置，把声波转换为电声音数据并输出；

进行周期性动作的驱动装置；

存储装置，保存与上述驱动装置的驱动的一周期量对应的声音数据；

更新装置，使从上述声波收集装置输出的声音数据与第1加权系数值相乘，使上述存储装置中的同相位的声音数据与第2加权系数值相乘，并将两个乘法运算的结果相加，来更新上述存储装置；

判断装置，判断由上述声波收集装置得到的声波数据是否处于预定的阈值范围内；

加权系数变更装置，在用上述判断装置判断为由上述声波收集装置得到的声波数据处于上述预定阈值范围内的情况下，把上述第1加权系数值取为K1，K1＜1，把上述第2加权系数值取为K2，K2＝1-K1，在用上述判断装置判断为由上述声波收集装置得到的声波数据处于上述预定阈值范围以外的情况下，把上述第1加权系数值变更为K1’，K1’＜K1＜1，把第2加权系数值变更为K2’，K2’＝1-K1’；以及

减法装置，从由上述声波收集装置输出的声音数据中减去从上述存储装置输出的上述声音数据，把减法结果作为除去噪声后的声音数据来输出。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，还包括：

调整装置，调整由上述声波收集装置收集的声音数据的增益；

阈值变更装置，根据上述调整装置进行的增益调整，变更上述阈值范围。

7.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于：

上述驱动装置由存储、重放声音数据的磁带的传送单元，和用于在上述磁带上记录声音数据的记录头鼓的旋转驱动单元构成。

8.一种电子设备的控制方法，该电子设备具有把声波转换为电声音数据并输出的声波收集装置、进行周期性动作的驱动装置、以及保存与上述驱动装置的驱动的一周期量对应的声音数据的存储装置，该控制方法的其特征在于，包括：

更新步骤，使从上述声波收集装置输出的声音数据与第1加权系数值相乘，使上述存储装置中的同相位的声音数据与第2加权系数值相乘，并将两个乘法结果相加，来更新上述存储装置；

判断步骤，判断由上述声波收集装置得到的声波数据是否处于预定的阈值范围内；

加权系数变更步骤，在上述判断步骤中判断为由上述声波收集装置得到的声波数据处于上述预定阈值范围内的情况下，把上述第1加权系数值取为K1，K1＜1，把上述第2加权系数值取为K2，K2＝1-K1，在上述判断步骤中判断为由上述声波收集装置得到的声波数据处于上述预定阈值范围以外的情况下，把上述第1加权系数值变更为K1’，K1’＜K1＜1，把第2加权系数值变更为K2’，K2’＝1-K1’；以及

减法步骤，从由上述声波收集装置输出的声音数据中减去从上述存储装置输出的上述声音数据，把减法结果作为除去噪声后的声音数据来输出。

9.根据权利要求8所述的电子设备的控制方法，其特征在于，还包括：

调整步骤，调整由上述声波收集装置收集的声音数据的增益；

阈值变更步骤，根据上述调整步骤中的增益调整，变更上述阈值范围。

10.根据权利要求8所述的电子设备的控制方法，其特征在于：

上述驱动装置由存储、重放声音数据的磁带的传送单元，和用于在该磁带上记录声音数据的记录头鼓的旋转驱动单元构成。

11.一种摄像机装置，该摄像机装置具有拍摄装置、把声波转换为电声音数据并输出的声波收集装置、以及使安装了记录头的旋转鼓接触预定的磁带类型的记录介质并对由上述拍摄装置和上述声波收集装置得到的图像数据和声音数据进行记录的机构单元，其特征在于，包括：

存储装置，存储与上述机构单元的驱动的一周期量对应的声音数据：

更新装置，使从上述声波收集装置输出的声音数据与第1加权系数值相乘，使上述存储装置中的同相位的声音数据与第2加权系数值相乘，并把两个乘法结果相加，来更新上述存储装置；

判断装置，判断由上述声波收集装置得到的声波数据是否处于预定的阈值范围内；

加权系数变更装置，在用上述判断装置判断为由上述声波收集装置得到的声波数据处于上述预定阈值范围内的情况下，把上述第1加权系数值取为K1，K1＜1，把上述第2加权系数值取为K2，K2＝1-K1，在用上述判断装置判断为由上述声波收集装置得到的声波数据处于上述预定阈值范围以外的情况下，把上述第1加权系数值变更为K1’，K1’＜K1＜1，把第2加权系数值变更为K2’，K2’＝1-K1’；以及

减法装置，从由上述声波收集装置输出的声音数据中减去从上述存储装置输出的上述声音数据，并把减法结果作为噪声去除后的声音数据来输出。

12.根据权利要求11所述的摄像机装置，其特征在于，还包括：

调整装置，调整由上述声波收集装置收集的声音数据的增益；

阈值变更装置，根据上述调整装置进行的增益调整，变更上述阈值范围。

13.一种摄像机装置的控制方法，该摄像机装置具有拍摄装置、把声波数据转换为电声音数据并输出声波收集装置、使安装了记录头的旋转鼓接触预定的磁带类型的记录介质并对由上述拍摄装置和声波收集装置得到的图像数据和声音数据进行记录的机构单元、以及存储与上述机构单元的驱动的一周期量对应的声音数据的存储装置，该控制方法的特征在于，包括：

更新步骤，使从上述声波收集装置输出的声音数据与第1加权系数值相乘，使上述存储装置中的同相位的声音数据与第2加权系数值相乘，并把两个乘法结果相加，来更新上述存储装置；

判断步骤，判断由上述声波收集装置得到的声波数据是否处于预定的阈值范围内；

加权系数变更步骤，在上述判断步骤中判断为由上述声波收集装置得到的声波数据处于上述预定阈值范围内的情况下，把上述第1加权系数值取为K1，K1＜1，把上述第2加权系数值取为K2，K2＝1-K1，在上述判断步骤中判断为由上述声波收集装置得到的声波数据处于上述预定阈值范围以外的情况下，把上述第1加权系数值变更为K1’，K1’＜K1＜1，把第2加权系数值变更为K2’，K2’＝1-K1’；以及

减法步骤，从由上述声波收集装置输出的声音数据中减去从上述存储装置输出的上述声音数据，并把减法结果作为除去噪声后的声音数据来输出。

14.根据权利要求13所述的摄像机装置的控制方法，其特征在于，还包括：

调整步骤，调整由上述声波收集装置收集的声音数据的增益；

阈值变更步骤，根据该调整步骤中的增益调整，变更上述阈值范围。

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