(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎチャネル（Ｎは２以上の整数）の受話信号ｘｉ（ｋ）（ｉはチャネル番号でありｉ＝１，．．．，Ｎ）を
【数２１】
0003700838.tif 000020
Ｎ個の擬似反響信号を求め、前記Ｎ個の擬似反響信号を加算して総合擬似反響信号ｙ＾（ｋ）を求め、この総合擬似反響信号ｙ＾（ｋ）を、前記Ｎチャネルの受話信号がＮ個の反響路を通った後にマイクロホンに収音された集音信号ｙ（ｋ）から差し引いて相手に送る残留反響信号ｅ（ｋ）を求め、前記Ｎ個の受話信号ｘｉ（ｋ）と前記残留反響信号ｅ（ｋ）とを用いて適応アルゴリズムにより前記Ｎ個の反響路を逐次推定する多チャネル反響消去方法において、
前記Ｎチャネルの受話信号ｘｉ（ｋ）のチャネル毎の一定時間長Ｌの時間区間の
【数２２】
0003700838.tif 000021
前記適応アルゴリズムにおける学習制御用ステップサイズμと前記残留反響信号ｅ（ｋ）を掛けて、前記適応アルゴリズムに用いる適応フィルタの更新量を算出することを特徴とする多チャネル反響消去方法。
【請求項２】
請求項１記載の多チャネル反響消去方法において、
【数２３】
0003700838.tif 000022
絶対値和ｐｉ（ｋ）＝Σｊ＝0〜Ｌ−１｜ｘｉ（ｋ―ｊ）｜を用いることを特徴とする多チャネル反響消去方法。
【請求項３】
Ｎチャネル（Ｎは２以上の整数）の受話信号ｘｉ（ｋ）（ｉはチャネル番号でありｉ＝１，．．．，Ｎ）を
【数２４】
0003700838.tif 000023
Ｎ個の擬似反響信号を求め、前記Ｎ個の擬似反響信号の和を求めこれを１個の総合擬似反響信号ｙ＾（ｋ）とし、前記Ｎ個の受話信号がそれぞれＮ個の反響路を通って収音された１個の反響信号ｙ（ｋ）から前記総合擬似反響信号ｙ＾（ｋ）を差し引く事により相手へ戻る残留反響信号ｅ（ｋ）を求め、前記Ｎ個の受話信号ｘｉ（ｋ）と前記残留反響信号ｅ（ｋ）とを用いて適応アルゴリズムにより前記Ｎ個の反響路を逐次推定する多チャネル反響消去装置において、
前記Ｎチャネルの受話信号ｘｉ（ｋ）のチャネル毎の一定時間長Ｌの時間区間の
【数２５】
0003700838.tif 000024
前記適応アルゴリズムにおける学習制御用ステップサイズμと前記残留反響信号ｅ（ｋ）を掛けて、前記適応アルゴリズムに用いる適応フィルタの更新量を算出したものとすることを特徴とする多チャネル反響消去装置。
【請求項４】
請求項３記載の多チャネル反響消去装置において、前記Ｎ個の反響路を逐次推定するための適応アルゴリズムが学習同定法に基づいて導出された適応アルゴリズムであり、
適応フィルタ係数の更新式が
【数２６】
0003700838.tif 000025
であることを特徴とする多チャネル反響消去装置。
【請求項５】
請求項３記載の多チャネル反響消去装置において、前記Ｎ個の反響路を逐次推定するための適応アルゴリズムがｐを射影の次数とするアフィン射影法に基づいて導出された適応アルゴリズムであり、
適応フィルタ係数の更新式が
【数２７】
0003700838.tif 000026
であることを特徴とする多チャネル反響消去装置。
【請求項６】
請求項３、４、５記載の多チャネル反響消去装置の何れかにおいて、前記二乗和ルートｐｉ（ｋ）を用いる代わりに絶対値和ｐｉ（ｋ）＝Σｊ＝0〜Ｌ−１｜ｘｉ（ｋ―ｊ）｜を用いることを特徴とする多チャネル反響消去装置。
【請求項７】
Ｎチャネル（Ｎは２以上の整数）の受話信号ｘｉ（ｋ）（ｉはチャネル番号でありｉ＝１，．．．，Ｎ）を
【数２８】
0003700838.tif 000027
Ｎ個の擬似反響信号を求める擬似反響信号生成ルーチンと、
前記Ｎ個の擬似反響信号の和を求め１個の総合擬似反響信号ｙ＾（ｋ）を生成する総合擬似反響信号生成ルーチンと、
前記Ｎチャネルの受話信号がそれぞれＮ個の反響路を通って収音された１個の反響信号ｙ（ｋ）から前記総合擬似反響信号ｙ＾（ｋ）を差し引く事により相手へ戻る残留反響信号ｅ（ｋ）を求める残留反響信号算出ルーチンと、
前記Ｎチャネルの受話信号ｘｉ（ｋ）と前記残留反響信号ｅ（ｋ）とを用いて適応アルゴリズムにより前記Ｎ個の反響路を逐次推定する反響路推定ルーチンと、
前記Ｎチャネルの受話信号ｘｉ（ｋ）のチャネル毎の一定時間長Ｌの時間区間の
【数２９】
0003700838.tif 000028
前記適応アルゴリズムにおける学習制御用ステップサイズμと前記残留反響信号ｅ（ｋ）を掛けて、前記適応アルゴリズムに用いる適応フィルタの更新量を算出する適応アルゴリズムルーチンと、
を具備したことを特徴とする多チャネル反響消去プログラム。
【請求項８】
請求項７記載の多チャネル反響消去プログラムにおいて前記二乗和ルート算出ルーチンの代わりに絶対値和ｐｉ（ｋ）＝Σｊ＝0〜Ｌ−１｜ｘｉ（ｋ―ｊ）｜を計算する絶対値和算出サブルーチンを、
具備したことを特徴とする多チャネル反響消去プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、拡声器で再生され反響路を経た受話音声が収録・送話されることによって生じる反響を抑圧する反響消去方法・装置・プログラムに関し、特に受話音声が複数チャネルの際、チャネル間で音声レベル差が顕著なときに最適な反響路を推定する推定速度が劣化するという問題を解消するために、この発明では音声レベル差をチャネル間で揃えるために、チャネルごとに受話音声のパワーで規格化して推定速度の劣化を抑える点を特徴とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
同時通話性能に優れ反響感の少ない拡声通話システムを提供するために、反響消去装置がある。
まず、１チャネル用の反響消去装置について、その反響消去方法および装置構成を図３を参照して説明する。拡声通話において、受話端子１１に相手の発話等で得られる受話信号は、そのままスピーカ１２から再生される場合と、スピーカ１２へ送る前に、受話信号の振幅やパワーなどの大きさに応じて自動的に利得を調節する場合と、受話信号に何らかの加工が施された後に、スピーカ１２から再生される場合とがある。このため、この明細書で受話信号ｘ1（ｋ）とは、相手からの受話信号そのものとは限らず、受話信号に対し加工が施された場合は、その加工された後の受話信号を指すものとする。ｋは離散時間を表す。反響消去装置１４は、受話信号ｘ1（ｋ）がスピーカ１２から反響路１５を経て、マイクロホン１６に集音されて得られる反響信号ｙ1（ｋ）を消去する。ここで、反響信号ｙ1（ｋ）は、時刻ｋにおける反響路１５のインパルス応答をｈ11（ｋ，ｎ）として、
【０００３】
【数３】
0003700838.tif 000002
【０００４】
【数４】
0003700838.tif 000003
【０００５】
と一致させることが可能となり、その結果、式（４）の残留反響信号ｅ1(k)を小さくすることができる。
一般にＮ（≧２）チャネルの再生系とＭ（≧１）チャネルの集音系とで構成される通信会議システムの場合の反響の消去は、図４に示すような構成により行われる。すなわち再生側の全Ｎチャネルと集音側の各１チャネルとの間にＮ入力１出力時系列信号を処理するＮチャネル反響消去装置２２1，２２2，．．．，２２Mをそれぞれ接続した反響消去システム２３として実現される。この場合システム全体でＮ×Ｍ個の反響路１５nm（１≦ｎ≦Ｎ，１≦ｍ≦Ｍ）が存在する。このシステムの構成単位である再生側の全Ｎチャネルと集音側の各１チャネルとの間に接続されるＮチャネル反響消去装置２２1，２２2，．．．，２２Mについては、図３に示した反響消去装置１４の構成を拡張して、図５に示すように構成される。これは例えば電子情報通信学会誌'86/10 Vo., J69-A No.10「多チャネル適応ディジタルフィルタ」に詳しく述べられている。
【０００６】
ここで、集音側が第ｍ集音チャネル（１≦ｍ≦Ｍ）に接続されているＮチャネル反響消去装置２２mを考える。第ｍチャネルのマイクロホン１６mで集音される反響信号は、各再生チャネルの受話信号がそれぞれの反響路１５1m〜１５Nmを経て集音側ですべて加算されることにより得られるために、反響路推定をどの再生チャネルについても、統一的に同じ１つの残留反響信号ｅm(k)のみを評価して行うための工夫が必要となる。まず、各再生チャネルの受話信号について、受話信号蓄積・ベクトル生成部（１７1，１７2，．．．，１７N）により、受話信号ベクトル
【０００７】
【数５】
0003700838.tif 000004
【０００８】
【数６】
0003700838.tif 000005
【０００９】
により、第ｍ集音チャネルで集音された反響信号ｙm(k)に対する擬似反響信号ｙm^(k)を生成する。このように、各チャネル毎のベクトルを結合して１つのベクトルとして扱うことにより、基本的な処理の流れは、図３に示した１チャネル反響消去装置と同様となる。
この多チャネル反響消去方法において、各チャネルの受話信号の平均電力が異なると、収束速度が大幅に劣化する。この点から前記論文法には、各チャネル毎に受話信号を電力により正規化する事により改善することが提案されている。次のベクトルを定義する。
【００１０】
【数７】
0003700838.tif 000006
【００１１】
【数８】
0003700838.tif 000007
【００１２】
【数９】
0003700838.tif 000008
【００１３】
【数１０】
0003700838.tif 000009
【００１４】
【数１１】
0003700838.tif 000010
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
【数１２】
0003700838.tif 000011
【００１７】
この発明の目的は、受話信号間にその平均電力に差があっても、また相互相関が比較的強く、しかも受話信号の平均電力比が変化しても比較的早く擬似反響路を収束させることができる多チャネル反響消去装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１ではＮチャネル（Ｎは２以上の整数）の受話信号をＮ個の擬似反響路に通してＮ個の擬似反響信号を求め、Ｎ個の擬似反響信号を加算して総合擬似反響信号を求め、この総合擬似反響信号を集音信号から差し引いて相手に送る誤差信号を求め、Ｎ個の受話信号と誤差信号とを用いて適応アルゴリズムによりＮ個の反響路を逐次推定する多チャネル反響消去方法において、Ｎチャネルの受話信号のそれぞれのレベルを算出すると共に、チャネル毎の反響路の更新量を各チャネルのレベルの逆数に比例して重み付けを行ない各チャネルの擬似反響路の修正ベクトルを求め、その修正ベクトルにより各チャネルの擬似反響路の特性を修正する多チャネル反響消去方法を提案する。
【００１９】
この発明の請求項２では請求項１記載の多チャネル反響消去方法において、更新量を各チャネル毎に正規化信号を正規化信号と受話信号との内積で除して算出し、この更新量を適応アルゴリズムに用いる多チャネル反響消去方法を提案する。
この発明の請求項３ではＮチャネル（Ｎは２以上の整数）の受話信号をそれぞれＮ個の擬似反響路に通してＮ個の擬似反響信号を求めＮ個の擬似反響信号の和を求めこれを１個の総合擬似反響信号とし、Ｎ個の受話信号がそれぞれＮ個の反響路を通って収音された１個の反響信号から総合擬似反響信号を差し引く事により相手へ戻る誤差信号を求め、Ｎ個の受話信号と誤差信号とを用いて適応アルゴリズムによりＮ個の反響路を逐次推定する多チャネル反響消去装置において、Ｎチャネルの受話信号の一定区間の二乗和のルートを計算する二乗和ルート計算手段と、各Ｎ個の前記二乗和ルートで受話信号ベクトルを正規化し、正規化受話信号ベクトルを計算する正規化受話信号ベクトル計算手段とを有し、受話信号ベクトル計算手段により求められた正規化受話信号ベクトルを適応アルゴリズムに用いることを特徴とする多チャネル反響消去装置を提案する。
【００２０】
この発明の請求項４では請求項３記載の多チャネル反響消去装置において、Ｎ個の反響路を逐次推定するための適応アルゴリズムが学習同定法に基づいて導出された適応アルゴリズムであり、受話信号の一定区間の二乗和のルートを
【００２１】
【数１３】
0003700838.tif 000012
【００２２】
この発明の請求項５では請求項３記載の多チャネル反響消去装置において、Ｎ個の反響路を逐次推定するための適応アルゴリズムがアフィン射影法に基づいて導出された適応アルゴリズムであり、受話信号の一定区間の二乗和のルートを
【００２３】
【数１４】
0003700838.tif 000013
【００２４】
この発明の請求項６では請求項３、４、５記載の多チャネル反響消去装置の何れかにおいて、受話信号の一定区間の二乗和のルートを用いる代わりに受話信号の一定区間の絶対値の和を用いる多チャネル反響消去装置を提案する。
この発明の請求項７ではＮチャネル（Ｎは２以上の整数）の受話信号をそれぞれＮ個の擬似反響路に通してＮ個の擬似反響信号を求める擬似反響信号生成ルーチンと、
Ｎ個の擬似反響信号の和を求め１個の総合擬似反響信号を生成する総合擬似反響信号生成ルーチンと、
Ｎチャネルの受話信号がそれぞれＮ個の反響路を通って収音された１個の反響信号から前記総合擬似反響信号を差し引くことにより相手へ戻る誤差信号を求める誤差信号算出ルーチンと、
Ｎチャネルの受話信号と誤差信号とを用いて適応アルゴリズムによりＮ個の反響路を逐次推定する反響路推定ルーチンと、
Ｎチャネルの受話信号の一定区間の二乗和のルートを計算する二乗和ルート算出ルーチンと、
各Ｎ個の二乗和ルートで受話信号ベクトルを正規化し、正規化受話信号ベクトルを算出する正規化ベクトル算出ルーチンと、
正規化ベクトル算出ルーチンで求められた正規化受話信号ベクトルを適応アルゴリズムに用いる適応アルゴリズム適用ルーチンと、
を具備した多チャネル反響消去プログラムを提案する。
【００２５】
作用
この発明による多チャネル反響消去方法及び多チャネル反響消去装置によれば各チャネルの受話信号の大きさ、つまり振幅又は電力をそれぞれ求め、それらのルートを計算し、その値を更新式の正規化に用い、すべてのチャネルの受話信号の大きさ、つまり振幅又は電力の和を正規化し、各チャネルの擬似反響路の修正ベクトルを求め、その修正ベクトルによりそのチャネルの擬似反響路の特性を修正する方法を採ったから、
正規化値が受話信号のエネルギーの相対比に応じて、大きいエネルギーのチャネルに対応する正規化値が大きくされ、それだけ全体としての擬似反響路の収束を速くすることができる利点が得られる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
【００２７】
【数１５】
0003700838.tif 000014
【００２８】
【数１６】
0003700838.tif 000015
【００２９】
【数１７】
0003700838.tif 000016
【００３０】
【数１８】
0003700838.tif 000017
【００３１】
【数１９】
0003700838.tif 000018
【００３２】
【数２０】
0003700838.tif 000019
また上述で正規化値として式（２３）及び式（２４）で計算される自乗和のルートを用いる方法を説明したが、自乗和のルートの代わりに、
ｐ１（ｋ）＝Σｊ＝0〜Ｌ−１｜ｘ１（ｋ―ｊ）｜    （４９）
ｐ２（ｋ）＝Σｊ＝0〜Ｌ−１｜ｘ２（ｋ―ｊ）｜    （５０）
【００３３】
で計算されるような、絶対値の和を用いることもできる。この場合にはルートの計算を必要としないため、演算量の大幅な増加がなく、この発明に適用することができる。
上述した各演算処理動作は現実にはコンピュータに搭載したプログラムによって実行される。この発明で提案する多チャネル反響消去プログラムは以下に示すルーチンによって構成される。
Ａ．Ｎチャネル（Ｎは２以上の整数）の受話信号をそれぞれＮ個の擬似反響路に通してＮ個の擬似反響信号を求める擬似反響信号生成ルーチン（図６に示すチャネル擬似反響路１８1、１８2に相当する）と、
Ｂ．Ｎ個の擬似反響信号の和を求め１個の総合擬似反響信号を生成する総合擬似反響信号生成ルーチン（図６に示す加算回路２５に相当する）と、
Ｃ．Ｎチャネルの受話信号がそれぞれＮ個の反響路を通って収音された１個の反響信号から総合擬似反響信号を差し引くことにより相手へ戻る誤差信号を求める誤差信号算出ルーチン（図６に示す差回路２１に相当する）と、
Ｄ．Ｎチャネルの受話信号と誤差信号とを用いて適応アルゴリズムによりＮ個の反響路を逐次推定する反響路推定ルーチン（図６に示す反響路推定部１91、１92に相当する）と、
Ｅ．Ｎチャネルの受話信号の一定区間の二乗和のルートを計算する二乗和ルート算出ルーチン（図1に示すルート計算部３２1、３２2に相当する）と、
Ｆ．各Ｎ個の二乗和ルートで受話信号ベクトルを正規化し、正規化受話信号ベクトルを算出する正規化ベクトル算出ルーチン（図１に示す正規化受話信号ベクトル計算部３３に相当する）と、
Ｇ．正規化ベクトル算出ルーチンで求められた正規化受話信号ベクトルを適応アルゴリズムに用いる適応アルゴリズムルーチン（図１に示す反響路推定部１91、１92に相当する）と、
で構成される。
【００３４】
上述したプログラムをコンピュータで実行する際には、コンピュータ内のハードディスク装置等の補助記憶装置にプログラムを格納しておき、メインメモリにロードして実行する。また、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体にプログラムを格納して売買したり、ネットワークを介して接続されたコンピュータの記録装置に格納しておき、ネットワークを通じて他のコンピュータに転送することもできる。
【００３５】
【発明の効果】
図１に示した実施形態において、受話信号ｘ1(k)、ｘ2(k)とのパワー比が１５ｄＢある場合のシミュレーション結果を図２に示す。図２中の実線Ａはこの発明方法による擬似反響路の収束状態を示し、破線Ｂは従来法による収束状態を示す。また、点線Ｃは、文献、電子情報通信学会誌'86/10Vo.J69-A No.10「多チャネル適応ディジタルフィルタ」によるシミュレーションでの収束状態を示す。このシミュレーションの実施例としてはサンプリング周波数：１６kHz、伝達関数：遠端、近端とも実測したインパルス応答の頭部の部分：６４ms、残響時間：４００ms程度とした。
【００３６】
以上述べたようにこの発明によれば、各チャネルの受話信号に応じて正規化値を決定することにより、多チャネルエコーキャンセラの収束速度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による多チャネル反響消去装置の一実施例を説明するためのブロック図。
【図２】この発明の効果を説明するための特性曲線図。
【図３】従来のモノラル反響消去装置を説明するためのブロック図。
【図４】従来の多チャネル反響消去装置を説明するためのブロック図。
【図５】図3に示した反響消去装置１４を多チャネル化に適用した場合の詳細図。
【図６】従来の２チャネル反響消去装置の構成及びその動作を説明するためのブロック図。
【符号の説明】
１１1、１１2  受話端子          ２１    差回路
１２1、１２2  スピーカ          ２５    加算回路
１５1、１５2  反響路            ３２1、３２2   ルート計算部
１６          マイクロホン       ３３    正規化受話信号ベクトル計算部
１８1、１８2  チャネル擬似反響路
１９1、１９2  反響路推定部
【図１】
0003700838.tif 000029
【図２】
0003700838.tif 000030
【図３】
0003700838.tif 000031
【図４】
0003700838.tif 000032
【図５】
0003700838.tif 000033
【図６】
0003700838.tif 000034