(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡声スピーカ（２２）と、前記拡声スピーカとの間の距離に対応して前記拡声スピーカから出力されるアナログ音響信号の入力レベルが異なる第１、第２のマイク（２３ａ、２３ｂ）とが同一筐体に設けられる音響帰還量抑圧装置であって、
前記第１、第２のマイクにそれぞれ入力された前記アナログ音響信号をデジタル変換し、第１、第２の離散時間信号（Ｘ１（ｎ）、Ｘ２（ｎ））を生成するためのＡ／Ｄ変換部（２１０）と、
前記Ａ／Ｄ変換部から出力される前記第１、第２の離散時間信号のそれぞれの振幅を調整するための振幅制御部（２２０）と、
前記振幅制御部から出力される前記振幅が調整された第１、第２の離散時間信号を所定の周波数帯域の第１、第２の周波数信号（Ｘ１（ｋ）、Ｘ２（ｋ））に変換するための離散フーリエ変換部（２３０）と、
前記離散フーリエ変換部から出力される前記第１、第２の周波数変換信号のそれぞれの振幅特性（Ｍａｇ１（ｋ）、Ｍａｇ２（ｋ））を算出するための振幅特性算出部（２４０）と、
前記離散フーリエ変換部から出力される前記第１、第２の周波数変換信号のうち何れか１の当該信号の位相特性（Φ１（ｋ））を算出するための位相特性算出部（２５０）と、
前記振幅特性算出部から出力される前記第１、第２の周波数変換信号について減算処理を行うための演算部（２７０）と、
前記位相特性算出部にて算出された前記位相特性をもとに前記演算部の出力信号（ｓｕｂＭａｇ（ｋ））を時間帯域信号（ｙ（ｎ））に変換するための逆離散フーリエ変換部（２８０）とを有し、
前記振幅制御部は、前記演算部の前記出力信号によりフィードバック制御されることを特徴とする音響帰還量抑圧装置。
【請求項２】
前記振幅特性算出部にて算出された前記振幅特性を平滑化し、第１、第２の振幅特性平滑化信号（ａｖｅＭａｇ１（ｋ）、ａｖｅＭａｇ２（ｋ））を生成して前記演算部に送出するための移動平均処理部（２６０）を備え、
前記演算部は、前記移動平均処理部から出力される前記第１、第２の振幅特性平滑化信号について減算処理を行うことを特徴とする請求項１記載の音響帰還量抑圧装置。
【請求項３】
前記第１、第２のマイクは、同一平面上に設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の音響帰還量抑圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響帰還量抑制装置に係り、特に、拡声通話で発生する音響帰還（エコー）を抑制する音響帰還量抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、拡声通話を実現するに際しては、拡声スピーカから出力する音声信号がマイクに回り込むことで生じる音響帰還（エコー）の影響を受けないように制御することが必須である。
【０００３】
従来から、この種の音響帰還量抑制装置として、（イ）送話入力と受話入力を監視して少なくともどちらか一方向の出力を抑圧する音声スイッチによる制御(交互通話)、（ロ）拡声スピーカの出力から音響帰還を推定しマイクへの入力から減算することで抑圧するエコーキャンセラによる制御が知られている（例えば、特許文献１等）。
【０００４】
しかしながら、これらの（イ）、（ロ）の音響帰還量抑制装置においては、使用する筐体や筐体の設置環境の特性の音響帰還量が大きくなると通話性能が低下するという難点があった。また、（イ）の音声スイッチによる制御(交互通話)においては、切替り性能の低下や出力音圧の制限が生じるという難点があり、（ロ）のエコーキャンセラによる制御においては、一般的に、音響帰還量が０ｄＢ以下の環境で動作することを想定して設計されているところ、同時通話性能の低下や出力音圧の制限が生じるという難点があった。
【０００５】
このような通話性能の低下を防ぐためには、筐体の機構設計を最適化することや複数個のマイクと信号処理を用いて指向性制御を実施するなどの音響帰還量を低減する手法の導入が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−９４６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の難点を解消するためになされたもので、拡声スピーカと複数個のマイクの配置により、拡声スピーカから出力するアナログ音響信号の各マイクへの入力により生じるレベル差を用いることで音響帰還量を低減することが可能な音響帰還量抑制装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明の音響帰還量抑制装置は、拡声スピーカから出力されるアナログ音響信号の入力レベルが異なる第１、第２のマイクとが同一筐体に設けられる音響帰還量抑圧装置であって、第１、第２のマイクにそれぞれ入力されたアナログ音響信号をデジタル変換し、第１、第２の離散時間信号を生成するためのＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部から出力される第１、第２の離散時間信号のそれぞれの振幅を調整するための振幅制御部と、振幅制御部から出力される振幅が調整された第１、第２の離散時間信号を所定の周波数帯域の第１、第２の周波数信号に変換するための離散フーリエ変換部と、離散フーリエ変換部から出力される第１、第２の周波数変換信号のそれぞれの振幅特性を算出するための振幅特性算出部と、離散フーリエ変換部から出力される第１、第２の周波数変換信号のうち何れか１の当該信号の位相特性を算出するための位相特性算出部と、振幅特性算出部から出力される第１、第２の周波数変換信号について減算処理を行うための演算部と、位相特性算出部にて算出された位相特性をもとに演算部の出力信号を時間帯域信号に変換するための逆離散フーリエ変換部とを有し、振幅制御部は、演算部の出力信号によりフィードバック制御されるものである。
【０００９】
この音響帰還量抑制装置によれば、第１、第２のマイクに入力される送話信号の振幅比が1：２になることを考慮しレベルダイアを設計することで、音響帰還量を抑圧し、ひいては音響帰還の影響を受けない話者発話を通すことができ、また出力信号を音声スイッチやエコーキャンセラの入力信号とすることで通話性能の劣化を抑えた拡声通話を実現することができ、演算部における減算結果より過剰減算を検出しボリューム調整部（振幅制御部）にフィードバックすることで、ノイズの発生を低減することができる。
【００１０】
本発明の音響帰還量抑圧装置は、振幅特性算出部にて算出された振幅特性を平滑化し、第１、第２の振幅特性平滑化信号を生成して演算部に送出するための移動平均処理部を備え、演算部は、移動平均処理部から出力される第１、第２の振幅特性平滑化信号について減算処理を行うものである。
【００１１】
この音響帰還量抑圧装置によれば、平滑化により(振幅)周波数特性を鈍らせてから減算することで、過剰減算を緩和することができ、ひいては過剰減算によるノイズの発生を低減することができる。
【００１２】
本発明の音響帰還量抑圧装置は、第１、第２のマイクは、同一平面上に設けられるものである。
【００１３】
この音響帰還量抑圧装置によれば、第１、第２のマイクを同一平面上に設けることで、筐体設計の自由度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の音響帰還量抑制装置によれば、第１、第２のマイクに入力される送話信号の振幅比が1：２になることを考慮しレベルダイアを設計することで、音響帰還量を抑圧し、ひいては音響帰還の影響を受けない話者発話を通すことができ、また出力信号を音声スイッチやエコーキャンセラの入力信号とすることで通話性能の劣化を抑えた拡声通話を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例に係る音響帰還量抑制装置を搭載したハンズフリーインターホンのシステム構成図。
【図２】本発明の一実施例に係る音響帰還量抑制装置の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の一実施例に係る音響帰還量抑圧の概念図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の音響帰還量抑制装置をハンズフリーインターホンに適用した好ましい実施の形態例について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施例における音響帰還量抑制装置を搭載したハンズフリーインターホンのシステム構成図を示している。
【００１８】
同図において、本発明の音響帰還量抑制装置を搭載したハンズフリーインターホンは、通常、住戸の玄関に設置される玄関子機１と、住戸内に設置されるインターホン親機２とを備えており、玄関子機１とインターホン親機２とは、ペア線で構成される伝送路Ｌを介して接続されている。
【００１９】
玄関子機１は、例えば来訪者を撮像するカメラ１１、呼出ボタン１２、子機スピーカ１３および子機マイク１４を備えている。
【００２０】
インターホン親機２は、例えば来訪者の映像を表示する表示部２１、拡声スピーカ２２、第１、第２のマイク２３ａ、２３ｂおよび親機操作部２４を備えている。
【００２１】
ここで、本発明における第１、第２のマイク２３ａ、２３ｂと拡声スピーカ２２の配置条件について説明する。
【００２２】
先ず、第１、第２のマイク２３ａ、２３ｂとして信号検出感度の等しいものを使用する。また、これらの第１、第２のマイク２３ａ、２３ｂのうち、第１マイク２３ａは、インターホン親機２を構成する上筐体（後述）の上縁部側に配置され、第２のマイク２３ｂは、表示部２１と拡声スピーカ２２との間に配置されている。
【００２３】
すなわち、第１のマイク２３ａは、拡声スピーカ２２から見て遠くに配置され、第２のマイク２３ｂは拡声スピーカ２２の近くに配置されている。さらに、拡声スピーカ２２の鳴動時に当該拡声スピーカ２２の近くに配置された第２のマイク２３ｂの信号検出レベルが、拡声スピーカ２２の遠くに配置された第１のマイク２３ａの信号検出レベルの２倍となるように、拡声スピーカ２２と第１のマイク２３ａ間の距離Ｌ１、拡声スピーカ２２と第２のマイク２３ｂ間の距離Ｌ２を調整する。
【００２４】
この実施例では、拡声スピーカ２２と第１のマイク２３ａ間の距離Ｌ１は例えば１５.８ｃｍ程度とされ、拡声スピーカ２２と第２のマイク２３ｂ間の距離Ｌ２は例えば６ｃｍ程度とされている。
【００２５】
さらに、第１のマイク２３ａに接続される第１のアンプ２９０ａ（図２参照）のゲインは、第２のマイク２３ｂに接続される第２のアンプ２９０ｂ（図２参照）のゲインに対して所定の差（例えば６ｄＢの差）が生じるように設定される。
【００２６】
このように調整・設定される第１、第２のマイク２３ａ、２３ｂおよび拡声スピーカ２２はインターホン親機の同一筐体に設けられている。具体的には、インターホン親機２は、例えば前面開放の四角形状の下筐体（不図示）と、この下筐体の前面に被蓋される上筐体（不図示）と、この上筐体の開口部（不図示）に被蓋されるパネル（不図示）とを備えているところ、当該第１、第２のマイク２３ａ、２３ｂおよび拡声スピーカ２２は、上記の上筐体の背面側に配置されている。これにより第１、第２のマイク２３ａ、２３ｂは、同一平面上に設けられることになる。なお、第１、第２のマイク２３ａ、２３ｂは同一の沿直線上に位置する如く配置されている。このように、第１、第２のマイク２３ａ、２３ｂを同一平面上に設けることで、筐体設計の自由度を高めることができる。
【００２７】
図２は、本発明における音響帰還量抑圧装置のブロック図を示している。同図において、本発明における音響帰還量抑圧装置は、第１、第２のマイク２３ａ、２３ｂにそれぞれ入力されたアナログ音響信号をデジタル変換し、第１、第２の離散時間信号ｘ１（ｎ）、ｘ２（ｎ）を生成するためのＡ／Ｄ変換部２１０と、Ａ／Ｄ変換部２１０から出力される第１、第２の離散時間信号ｘ１（ｎ）、ｘ２（ｎ）のそれぞれの振幅を調整するための振幅制御部２２０と、振幅制御部２２０から出力される振幅が調整された第１、第２の離散時間信号ｘ１（ｎ）、ｘ２（ｎ）を所定の周波数帯域の第１、第２の周波数信号Ｘ１（ｋ）、Ｘ２（ｋ）に変換するための離散フーリエ変換部２３０と、離散フーリエ変換部２３０から出力される第１、第２の周波数変換信号のそれぞれの振幅特性Ｍａｇ１（ｋ）、Ｍａｇ２（ｋ）を算出するための振幅特性算出部２４０と、離散フーリエ変換部２３０から出力される第１、第２の周波数変換信号のうち何れか１の当該信号の位相特性Φ１（ｋ）を算出するための位相特性算出部２５０と、振幅特性算出部２４０にて算出された振幅特性を平滑化し、第１、第２の振幅特性平滑化信号ａｖｅＭａｇ１（ｋ）、ａｖｅＭａｇ２（ｋ）を生成して演算部２７０に送出するための移動平均処理部２６０と、移動平均処理部２６０から出力される第１、第２の振幅特性平滑化信号ａｖｅＭａｇ１（ｋ）、ａｖｅＭａｇ２（ｋ）について減算処理を行うための演算部２７０と、位相特性算出部２５０にて算出された位相特性Φ１（ｋ）をもとに演算部２７０の出力信号ｓｕｂＭａｇ（ｋ）を時間帯域信号ｙ（ｎ）に変換するための逆離散フーリエ変換部２８０とを備えており、振幅制御部２２０は、演算部２７０の出力信号によりフィードバック制御されるように構成されている。
【００２８】
ここで、Ａ／Ｄ変換部２１０は振幅制御部２２０および第１、第２のアンプ２９０ａ、２９０ｂに接続され、振幅制御部２２０には離散フーリエ変換部２３０が、第１のアンプ２９０ａには第１のマイク２３ａが、第２のアンプ２９０ｂには第２のマイク２３ｂがそれぞれ接続されている。また、離散フーリエ変換部２３０は振幅特性算出部２４０および位相特性算出部２５０に接続され、振幅特性算出部２４０には移動平均処理部２６０が接続され、位相特性算出部２５０には逆離散フーリエ変換部２８０が接続されている。さらに、演算部２７０は振幅制御部２２０、移動平均処理部２６０および逆離散フーリエ変換部２８０に接続されている。
【００２９】
次に、このように構成された本発明の一実施例における音響帰還量抑圧装置の動作について説明する。なお、来訪者が玄関子機１の呼出ボタン１２を押下すると伝送路Ｌを経由して親機ＣＰＵ（不図示）に呼出信号が送信され、呼出信号を受信した親機ＣＰＵが親機送受話部（不図示）を経由して拡声スピーカ２２から呼出音を放音させる点、および呼出音を聞いた居住者が親機操作部２４としての通話ボタンを押下すると、親機ＣＰＵが通話路切替部（不図示）の切替制御を行い、玄関子機１とハンズフリーインターホン親機２間で通話が可能となる点は、従来のハンズフリーインターホンシステムにおける呼出及び通話動作と同様であることから詳細な説明は省略する。
【００３０】
上記のように伝送路Ｌを介して玄関子機１およびインターホン親機２との間で通話路が形成されると、すなわち、来訪者と居住者との間で通話が成立している状態において、拡声スピーカ２２から出力される音声信号が、アナログ音響信号の入力レベルが異なる第１、第２のマイク２３ａ、２３ｂに入力されると、第１、第２のマイク２３ａ、２３ｂで検出されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換部２１０によりデジタル信号に変換され第１、第２の離散時間信号ｘ１（ｎ）、ｘ２（ｎ）が得られる。
【００３１】
当該離散時間信号ｘ１（ｎ）、ｘ２（ｎ）は、必要に応じて振幅制御部２２０でゲイン調整され離散フーリエ変換部２３０にて所定の周波数領域（例えば１６ｋＨｚ程度）の信号ｘ１（ｎ）、ｘ２（ｎ）に変換される。
【００３２】
このようにして、所定の周波数領域（例えば１６ｋＨｚ程度）に変換された第１、第２の周波数変換信号から、例えば、式１、式２により振幅特性算出部２４０と位相特性算出部２５０にて第１、第２の振幅特性Ｍａｇ１（ｋ）、Ｍａｇ２（ｋ）、Φ１（ｋ）が算出される。
【００３３】
【数１】
0005985172.tif 000002
【００３４】
【数２】
0005985172.tif 000003
【００３５】
振幅特性算出部２４０で算出された第１、第２の振幅特性Ｍａｇ１（ｋ）、Ｍａｇ２（ｋ）は必要に応じて移動平均処理部２６０で平滑化され第１、第２の振幅特性平滑化信号ａｖｅＭａｇ１（ｋ）、ａｖｅＭａｇ２（ｋ）となる。
【００３６】
【数３】
0005985172.tif 000004
【００３７】
平滑化処理されたａｖｅＭａｇ１（ｋ）、ａｖｅＭａｇ２（ｋ）は、演算部２７０で減算処理され出力信号ｓｕｂＭａｇ（ｋ）が算出され位相特性算出部２５０の算出結果Φ（ｋ）と共に逆離散フーリエ変換部２８０にて式４により時間帯域信号ｙ（ｎ）に変換される。
【００３８】
【数４】
0005985172.tif 000005
【００３９】
このような移動平均処理部２６０における平滑化により(振幅)周波数特性を鈍らせてから減算することで、過剰減算を緩和することができ、ひいては過剰減算によるノイズの発生を低減することができる。
【００４０】
ここで、この実施例では、演算部２７０の出力信号が振幅制御部２２０によりフィードバック制御されるように構成されているが、これは、後述するように、演算部２７０での減算結果より過剰減算を検出し、ボリューム調整部（振幅制御部２２０）にフィードバックすることで、ノイズ発生を低減させるためである。すなわち、周波数領域で第１のマイクの成分から第２のマイクの成分を減算することでエコーを抑圧することができるところ、第１のマイクの成分に対して第２のマイクの成分が大きい状態において、第２のマイクの成分から第１のマイクの成分を過剰に減算するとノイズ発生の原因となる。従って、このような状態においては、減算結果より過剰減算を検出しボリューム調整部（振幅制御部）にフィードバックすることで、移動平均処理部２６０における平滑化に加えて、さらにノイズの発生を低減することができる。
【００４１】
次に、第１、第２のマイク２３ａ、２３ｂと拡声スピーカ２２の配置条件を示す図１と音響帰還量抑圧の概念図を示す図３を用いて音響帰還量抑圧の仕組みについて説明する。
【００４２】
先ず、前述のように、信号検出感度の等しい第１、第２のマイク２３ａ、２３ｂを拡声スピーカ２２の鳴動時に拡声スピーカ２２に近く配置された第２のマイク２３ｂの信号検出レベルが遠くに配置された第１のマイク２３ａの信号検出レベルの２倍となるように距離Ｌ１、距離Ｌ２が調整され、また第１のアンプ２９０ａのゲインが第２のアンプ２９０ｂのゲインに対して６ｄＢの差が生じるように調整・設定された状態においては、図３（ａ）に示すように、拡声スピーカ２２の鳴動時には、すなわち音響帰還発生時には、第１、第２のマイク２３ａ、２３ｂへの信号入力レベルが等しくなるため、移動平均処理部２６０の処理結果は各帯域でほぼ等しくなり、演算部２７０の減算結果ｓｕｂＭａｇ（ｋ）は０に近い値となる。このため時間領域に変換された時間帯域信号y（ｎ）も０に近い信号となり、ひいては音響帰還（エコー）が抑圧される。
【００４３】
一方、図３（ｂ）に示すように、話者（居住者）が発話すると、すなわち話者（居住者）が、第１、第２のマイク２３ａ、２３ｂまでの距離が等距離であると想定される位置において発話すると、第１、第２のマイク２３ａ、２３ｂへの信号入力レベルに６ｄＢの差が生じるため、移動平均処理部２６０から出力する第１、第２の振幅特性平滑化信号ａｖｅＭａｇ１（ｋ）、ａｖｅＭａｇ２（ｋ）の演算部２７０での減算結果と位相特性算出部２５０における位相特性の算出結果より、逆離散フーリエ変換部２８０で時間領域に変換された時間帯域信号ｙ（ｎ）は、第１のマイク２３ａに入力された信号レベルが半分となった信号となる。つまり逆離散フーリエ変換部２８０からレベルが−６ｄＢとなった時間帯域信号（送話信号）ｙ（ｎ）が出力されることになる。
【００４４】
また、図３（ｃ）に示すように、話者（居住者）が発話しかつ音響帰還（エコー）の発生時には、図３（ｂ）と同様に、第１、第２のマイク２３ａ、２３ｂへの信号入力レベルに６ｄＢの差が生じるため、移動平均処理部２６０から出力する第１、第２の振幅特性平滑化信号ａｖｅＭａｇ１（ｋ）、ａｖｅＭａｇ２（ｋ）の演算部２７０での減算結果と位相特性算出部２５０における位相特性の算出結果より、逆離散フーリエ変換部２８０で時間領域に変換された時間帯域信号ｙ（ｎ）は、第１のマイク２３ａに入力された信号レベルが半分となった信号となる。
【００４５】
以上のように、本発明の音響帰還量抑圧装置によれば、送話信号（時間帯域信号）ｙ（ｎ）が１／２になることを考慮し、レベルダイアを設計することで、音響帰還量を抑圧し、ひいては音響帰還の影響を受けない話者発話を通すことができ、また出力信号（時間帯域信号ｙ（ｎ））を音声スイッチやエコーキャンセラの入力信号とすることで通話性能の劣化を抑えた拡声通話を実現することができる。
【００４６】
なお、以上の本発明のテレビドアホンシステムにおいては、特定の実施の形態をもって説明しているが、この形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られた如何なる構成の当該システムであっても採用できることはいうまでもないことである。
【００４７】
たとえば、前述の実施例においては、インターホン親機に本発明の音響帰還量抑圧装置を搭載しているが、玄関子機に当該音響帰還量抑圧装置を搭載してもよい。
【００４８】
また、前述の実施例においては、第１のマイクをインターホン親機（上筐体）の上縁部に配置しているが、当該第１のマイクはインターホン親機（上筐体）の下縁部に配置してもよい。
【００４９】
また、前述の実施例においては、第１のマイクと第２のマイクを同一の鉛直線上に配置しているが、送話信号（時間帯域信号）ｙ（ｎ）が１／２になる等、明らかな差異が発生するような関係が満たされれば第１、第２のマイクは同一の鉛直線上に配置しなくてもよい。
【００５０】
また、前述の実施例においては、２個のマイクを配置した場合について述べているが、送話信号（時間帯域信号）ｙ（ｎ）が１／２になる等、明らかな差異が発生するような関係が満たされれば、例えば４個のマイクを配置してもよい。
【００５１】
また、前述の実施例においては、振幅特性算出部２４０にて算出された振幅特性を移動平均処理部２６０にて平滑化し、第１、第２の振幅特性平滑化信号ａｖｅＭａｇ１（ｋ）、ａｖｅＭａｇ２（ｋ）を生成して演算部２７０に送出する場合について述べているが、移動平均処理部２６０と搭載せずに、振幅特性算出部２４０から出力される第１、第２の周波数変換信号を直接演算部２７０に送出してもよい。
【符号の説明】
【００５２】
２２・・・拡声スピーカ
２３ａ・・・第１のマイク
２３ｂ・・・第２のマイク
Ｘ１（ｎ）・・・第１の離散時間信号
Ｘ２（ｎ）・・・第２の離散時間信号
２１０・・・Ａ／Ｄ変換部
２２０・・振幅制御部、
２３０・・・離散フーリエ変換部
２４０・・・振幅特性算出部
２５０・・・位相特性算出部
２６０・・・移動平均処理部
２７０・・・演算部
２８０・・・逆離散フーリエ変換部
ａｖｅＭａｇ１（ｋ）・・・第１の振幅特性平滑化信号
ａｖｅＭａｇ２（ｋ）・・・第２の振幅特性平滑化信号
Ｍａｇ１（ｋ）・・・第１の振幅特性
Ｍａｇ２（ｋ）・・・第２の振幅特性
ｓｕｂＭａｇ（ｋ）・・・出力信号
ｙ（ｎ）・・・時間帯域信号
Ｘ１（ｋ）・・・第１の周波数信号
Ｘ２（ｋ）・・・第２の周波数信号
Φ１（ｋ）・・・位相特性
【図１】
0005985172.tif 000006
【図２】
0005985172.tif 000007
【図３】
0005985172.tif 000008