(57)【要約】【課題】好適に残響信号成分を評価および抑制するシステムを提供する。【解決手段】残響を検出する信号処理システム。本システムは、残響を抑制し、信号の質を改善し得る。本システムは、残響特性が存在するかどうかを決定するために、入力信号の周波数帯域を分析する。残響が検出された場合、本システムは、残響を低減し削除するために、残響周波数帯域を減衰させ得る。一実施形態では、本システム（１００）は、信号の第１の周波数帯域内の第１の残響特性を識別するように動作する信号分析論理回路（１０６）と、信号分析論理回路に応答し、第１の周波数帯域内の該信号を減衰するように動作可能な減衰論理回路（１１０）とを備える。【選択図】図１
2006157920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号の第１の周波数帯域内の第１の残響特性を識別するように動作する信号分析論理回路と、
該信号分析論理回路に応答し、該第１の周波数帯域内の該信号を減衰するように動作可能な減衰論理回路と
を備えた、残響抑制システム。
【請求項２】
前記第１の残響特性は、前記第１の周波数帯域内のほぼ線形な減衰率である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の残響特性は、第１の残響減衰率閾値にほぼ合致した、前記第１の周波数帯域内の減衰率である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の残響減衰閾値は、閉鎖空間の残響減衰率閾値である、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の残響減衰閾値は、乗り物内部の残響減衰率閾値である、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の残響特性は、前記第１の周波数帯域内で、時間に対するｄＢにおいてほぼ線形な減衰である、請求項２に記載のシステム。
【請求項７】
前記信号分析論理回路は、第２の周波数帯域内の第２の残響特性を識別するようにさらに動作可能であり、
前記減衰論理回路は、また、該第２の周波数帯域内の信号を、応答して減衰するように動作可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記信号分析論理回路は、第２の周波数帯域内において、第２の残響減衰率閾値にほぼ合致した第２の減衰率を備えた第２の残響特性を識別するようにさらに動作可能であり、
前記減衰論理回路は、また、該第２の周波数帯域内の信号を、応答して減衰するように動作可能である、請求項３に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１の残響減衰率閾値および第２の残響減衰率閾値は、周波数帯域閾値である、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
信号対ノイズ比論理回路をさらに備え、
前記分析論理回路は、該信号対ノイズ比論理回路がポジティブの信号対ノイズ比を決定するときに、前記残響特性を識別する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１の周波数帯域内において、期待される残響減衰率の評価を提供するように動作可能な適応フィルタ論理回路をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
残響を抑制する方法であって、
複数の周波数帯域内への信号の分配を決定することと、
該複数の周波数帯域の少なくとも１つにおいて存在する残響特性を識別することと、
該残響特性に基づいて、残響周波数帯域を識別することと、
該残響周波数帯域内の信号を減衰させることと
を包含する、方法。
【請求項１３】
前記残響特性を識別することは、信号減衰率を決定することを包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記残響特性を識別することは、信号減衰率が残響減衰率閾値にほぼ合致しているかどうかを決定することを包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記残響特性を識別することは、
各周波数帯域において信号減衰率を決定することと、
各周波数帯域が、その信号減衰率に基づいた残響周波数帯域であるかどうかを決定することと、
各残響周波数帯域を減衰することと
を包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記前記残響特性を識別することは、信号減衰率が線形かどうかを決定することを包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記識別することは、信号減衰率が残響減衰率閾値にほぼ合致しているかどうかを決定することをさらに包含する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記残響減衰閾値は、閉鎖空間の残響減衰率閾値である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記残響減衰閾値は、乗り物内部の残響減衰率閾値である、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
機械読み取り可能な媒体と、
請求項１２から１９のうちのいずれか一項に記載の方法を実行するためのプロセスをもたらす、該機械読み取り可能な媒体に格納された機械読み取り可能な命令と
を備える、製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号処理システムに関し、詳しくは、残響を評価および抑制するシステム
に関する。
【背景技術】
【０００２】
音はノイズにさらされやすく、ノイズは、音の透明性、明瞭性、指向性、その他の特性を損い、マスクし、あるいは影響する。反射音は、共通ノイズ源である。反射音は、マイクロフォンのようなセンサにおけるソース信号を、オリジナル信号の時間遅延したバージョンによってオーバーラップする。オーバーラップは、残響（ｒｅｖｅｒｂｅｒａｔｉｏｎ）として知られ、会話あるいは他の音の明瞭性を時として減衰させる。
【０００３】
残響は、音を離れたようにあるいはかん高くさせ得、トンネルや洞窟から発生したようにさせ得、あるいは音の質または明瞭性を低減させ得る。残響は、開および閉空間において共通である。車、オフィス、体育館、教会、および他の閉空間は、残響のエコーのような効果によって影響され得る。残響はまた、壁、ビルディング、崖、あるいは他の構造の近くのオープンエリアに影響し得る。
【０００４】
一部の従来の信号処理システムは、ブラインドデコンヴォルーション（ｂｌｉｎｄ  ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）を介して残響を低減するように試みている。ブラインドデコンヴォルーションは、部屋、オフィスあるいは他の残響信号環境の伝達関数を評価することを試みる。感知された信号は、オリジナル信号を評価するためにインバースフィルタに提供される。
【０００５】
ブラインドデコンヴォルーションは、所定の信号環境伝達関数を介して、オリジナル信号を正確に回復するように試みる。このプロセスは、かなり複雑で、コンピュータによる集中的な技術である。そのため、リアルタイムの応答を提供するモバイル電話のような装置や、ブラインドデコンヴォルーションに十分な処理資源を充てなれ得ない装置に対してそれは不適切である。
【０００６】
そのため、残響信号成分を評価（ｅｓｔｉｍａｔｅ）および抑制するシステムが必要とされる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、音響環境において発生する非定常信号において、残響効果を評価および抑制する信号処理システムを提供する。処理され得る信号のサンプルは、部屋あるいは車内においてマイクロフォンによって記録される会話および音楽を含む。本システムは、各周波数帯域における残響減衰率を適応して評価するために、入力信号内の周波数帯域を分析する。各周波数帯域における残響減衰率は、時間に対するデシベル（ｄＢ）単位において線形関係にあると考えられ得る。評価された残響減衰率は、所定の周波数帯域が残響信号エネルギーによっていつ支配されるかを決定するために使用され、そのとき、本システムは、信号の残響部分を減衰し得る。
【０００８】
残響抑制システムは、信号分析論理回路を含む。信号分析論理回路は、１つ以上の周波数帯域において、線形減衰のような残響特性を識別し、それらの周波数帯域における残響減衰率を適応して評価し得る。残響システムはまた、減衰論理回路を含む。減衰論理回路は、１つ以上の周波数帯域において、独立して、信号コンテンツを抑制し得る。本発明は、リアルタイム信号処置システムとして実行され得、あるいはオフラインシステムとして実行され得る。
【０００９】
本発明は、さらに以下の手段を提供する。
【００１０】
（項目１）  
信号の第１の周波数帯域内の第１の残響特性を識別するように動作する信号分析論理回路と、
該信号分析論理回路に応答し、該第１の周波数帯域内の該信号を減衰するように動作可能な減衰論理回路と
を備えた、残響抑制システム。
【００１１】
（項目２）  
上記第１の残響特性は、上記第１の周波数帯域内のほぼ線形な減衰率である、項目１に記載のシステム。
【００１２】
（項目３）  
上記第１の残響特性は、第１の残響減衰率閾値にほぼ合致した、上記第１の周波数帯域内の減衰率である、項目１に記載のシステム。
【００１３】
（項目４）  
上記第１の残響減衰閾値は、閉鎖空間（ｅｎｃｌｏｓｅｄ  ｓｐａｃｅ）の残響減衰率閾値である、項目３に記載のシステム。
【００１４】
（項目５）  
上記第１の残響減衰閾値は、乗り物内部の残響減衰率閾値である、項目３に記載のシステム。
【００１５】
（項目６）  
上記第１の残響特性は、上記第１の周波数帯域内で、時間に対するｄＢにおいてほぼ線形な減衰である、項目２に記載のシステム。
【００１６】
（項目７）  
上記信号分析論理回路は、第２の周波数帯域内の第２の残響特性を識別するようにさらに動作可能であり、
上記減衰論理回路は、また、該第２の周波数帯域内の信号を、応答して減衰するように動作可能である、項目１に記載のシステム。
【００１７】
（項目８）  
上記信号分析論理回路は、第２の周波数帯域内において、第２の残響減衰率閾値にほぼ合致した第２の減衰率を備えた第２の残響特性を識別するようにさらに動作可能であり、
上記減衰論理回路は、また、該第２の周波数帯域内の信号を、応答して減衰するように動作可能である、項目３に記載のシステム。
【００１８】
（項目９）  
上記第１の残響減衰率閾値および第２の残響減衰率閾値は、周波数帯域閾値である、項目８に記載のシステム。
【００１９】
（項目１０）  
信号対ノイズ比論理回路をさらに備え、
上記分析論理回路は、該信号対ノイズ比論理回路がポジティブの信号対ノイズ比を決定するときに、上記残響特性を識別する、項目１に記載のシステム。
【００２０】
（項目１１）  
上記第１の周波数帯域内において、期待される残響減衰率の評価を提供するように動作可能な適応フィルタ論理回路をさらに備える、項目１に記載のシステム。
【００２１】
（項目１２）  
残響を抑制する方法であって、
複数の周波数帯域内への信号の分配を決定することと、
該複数の周波数帯域の少なくとも１つにおいて存在する残響特性を識別することと、
該残響特性に基づいて、残響周波数帯域を識別することと、
該残響周波数帯域内の信号を減衰させることと
を包含する、方法。
【００２２】
（項目１３）  
上記残響特性を識別することは、信号減衰率を決定することを包含する、項目１２に記載の方法。
【００２３】
（項目１４）  
上記残響特性を識別することは、信号減衰率が残響減衰率閾値にほぼ合致しているかどうかを決定することを包含する、項目１２に記載の方法。
【００２４】
（項目１５）  
上記残響特性を識別することは、
各周波数帯域において信号減衰率を決定することと、
各周波数帯域が、その信号減衰率に基づいた残響周波数帯域であるかどうかを決定することと、
各残響周波数帯域を減衰することと
を包含する、項目１２に記載の方法。
【００２５】
（項目１６）  
上記上記残響特性を識別することは、信号減衰率が線形かどうかを決定することを包含する、項目１２に記載の方法。
【００２６】
（項目１７）  
上記識別することは、信号減衰率が残響減衰率閾値にほぼ合致しているかどうかを決定することをさらに包含する、項目１５に記載の方法。
【００２７】
（項目１８）  
上記残響減衰閾値は、閉鎖空間の残響減衰率閾値である、項目１４に記載の方法。
【００２８】
（項目１９）  
上記残響減衰閾値は、乗り物内部の残響減衰率閾値である、項目１４に記載の方法。
【００２９】
（項目２０）  
機械読み取り可能な媒体と、
項目１２から１９のうちのいずれか一項に記載の方法を実行するためのプロセスをもたらす、該機械読み取り可能な媒体に格納された機械読み取り可能な命令と
を備える、製品。
【００３０】
本発明のその他のシステム、方法、特徴および利点は、以下の図面および詳細な記載によって、当業者によって明らかであり、また明らかとなろう。そのような追加のシステム、方法、特徴および利点は、本記載に含まれ、また本発明の範囲内であり、以下の請求項によって保護される。
【００３１】
本発明は、以下の図面および記載を参照してより理解され得る。図面内の構成要素は、縮尺どおりである必要はなく、本発明の原理を示す以外に強調される必要はない。さらに、図面において、類似の参照番号は、異なる図面を通して対応する部品を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
残響評価および抑制システムは、残響特性について非定常信号を検査する。このシステムは、１つ以上の周波数帯域で信号を検査し、各周波数帯域における残響特性を適応して評価する。残響が１つの周波数帯域で検出されると、このシステムは、その周波数帯域における信号を減衰させる。このシステムは、リアルタイム（ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ）信号処理アルゴリズムとして実施され得るか、オフラインシステム（ｏｆｆ−ｌｉｎｅ  ｓｙｓｔｅｍ）として実施され得る。
【００３３】
図１では、残響評価および抑制システム１００（「システム１００」）は、信号入力１０２を介して信号を受信する。信号入力１０２は、マイクロホン入力信号かまたは、音響上の残響効果を示す他の入力信号であり得る。信号入力１０２は、入力処理論理回路１０４と接続される。入力処理論理回路１０４は、前処理（ｐｒｅ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）を行い得、前処理は、例えばその信号のサンプリングおよび信号対ノイズ比（ＳＮＲ）評価であり、前処理の後に、この信号は音響分析論理回路１０６によって分析される。
【００３４】
残響分析論理回路１０６は、残響特性について信号を検査する。残響分析論理回路１０６は、分析出力１０８上の他のシステムに特性情報を伝達する。さらに、残響分析論理回路１０６は、残響処理論理回路１１０に特性情報を提供し得る。
【００３５】
残響処理論理回路１１０は、この信号中の残響を抑制する。残響処理論置１１０は、１つ以上の周波数帯域における残響信号内容を抑制し得る。与えられた瞬間時において、残響分析論理回路１０６が、含まれる残響エネルギーにより識別する周波数帯域で、抑制が起こり得る。その結果、出力処理論理回路１１２は、後処理（ｐｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）を行い、後処理は、例えば残響抑制信号のデジタル−アナログ変換および／または信号伝送である。
【００３６】
図２では、システム１００は信号入力２０２を介して信号を受信する。フィルタリング論理回路２０４は、この信号を１つ以上の周波数帯域に分離する。例えば、サブバンド（ｓｕｂ−ｂａｎｄ）フィルタリングは、重複時間のセグメントからウィンドウ処理されたＦＦＴ（ｗｉｎｄｏｗｅｄ−ＦＦＴ）、バンドパス、ポリフェーズ（ｐｏｌｙｐｈａｓｅ）フィルタバンク、ウェーブレット変換、または他のサブバンドフィルタリング技術により、使用されかつ実施され得る。残響特性は、周波数とともに変化し得る。したがって、各周波数帯域は、残響内容について独立して検査され得る。図２中では、３つの周波数帯域（帯域１  ２０６、帯域２  ２０８、および帯域ｎ  ２１０）を分類している。周波数帯域の厳密な数字および構成は、このシステムの所望の適用および実施に依存し得る。
【００３７】
この信号は、残響分析のために線形の周波数帯域に分離され得る。音声処理の適用においては、この信号は、２〜１６の周波数帯域かまたはそれより上の所望の周波数範囲に分離され得る。電話の音声に関しては、この周波数範囲は、約２５０Ｈｚ〜約３５００ｋＨｚであり得る。システム１００は、この信号を周波数帯域に非線形でも分離し得る。
【００３８】
周波数帯域は、耳の基底膜（ｂａｓｉｌａｒ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）にそった１つ以上の聴覚臨界周波数帯域に対応する。聴覚臨界帯域分析では、非線形の周波数間隔（例えば、バルク間隔（Ｂａｒｋ  ｓｃａｌｅ）またはＥＲＢ（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ  ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）間隔）を使用し得る。臨界帯域周波数間隔は、このシステムで電話を適用する際に使用され得る。
【００３９】
この周波数帯域は、互いの距離が知覚的に等しいピッチ間隔（ｓｃａｌｅ  ｏｆ  ｐｉｔｃｈ）にも対応する。約５００Ｈｚ以上では、帯域が次第に大きくなると、知覚的に等しい間隔も増加する。この知覚的に等しい間隔の増加は、メル（ｍｅｌ）周波数帯域として確立され得る。このメル周波数間隔は、システム１００が音声認識の適用の一部分である場合に使用され得る。
【００４０】
システム１００は、１つ以上の「ｎ」周波数帯域２０６〜２１０の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）評価論理回路２１２を提供し得る。３つの周波数帯域についてのＳＮＲ評価論理回路は、２１４、２１６および２１８に分類される。ＳＮＲ評価２１４〜２１８は、背後のノイズ評価技術を使用して達成され得、この技術は、最小確率法、または他のＳＮＲ評価技術であり得る。
【００４１】
瞬時において、減衰率検出論理回路２２０は各サブ帯域信号を検査して、与えられた分析時間間隔上で現在の減衰率を評価する。減衰率の評価は、１つの時間間隔にわたる各サブバンドにおいて、線形の傾き（ｌｉｎｅａｒ  ｓｌｏｐｅ）をエネルギー（単位はｄＢ）に適合することによって達成され得る。線形の傾きは、線形回帰（ｌｉｎｅａｒ  ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）または他の傾きの評価技術を使用して評価され得る。使用される時間間隔は、例えば、与えられる適用についての回帰期待範囲、信号の平均ＳＮＲまたは他の要因に依存し得る。約１００ｍｓの時間間隔は、約３００ｍｓの残響時間（ＲＴ６０）で、格納装置に録音された２０〜３０ｄＢのＳＮＲを有する音声信号に使用され得る。分析時間間隔は、様々な周波数帯域で異なり得る。この時間間隔は、適応して、現在の信号特性（例えば、ＳＮＲおよび評価された残響減衰率）に依存して変化もし得る。与えられたサブバンドに対する現在の評価された減衰率は、そのサブバンドについて、その評価された残響減衰率（単位はｄＢ／ｓ）を更新するために使用され得る。この更新は、現在の減衰率および信号がある基準を満たす場合に起こり得、その基準は例えば、ＳＮＲが選択された閾値を超える場合、現在の減衰率が負となる場合、線形回帰誤差が小さい場合、またはその他の基準である。評価される残響減衰率は、減衰積分器（ｌｅａｋｙ  ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ：すなわち、１次のＩＩＲフィルタ）またはその他のデータ時間平均法（ｄａｔａ  ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）を使用して与えられ得る。減衰積分器の適応率は、その周波数帯域における信号の現在の減衰率に比例し得る。すぐに減衰する信号は、残響減衰率の評価にすぐに適応することとなる。
【００４２】
残響減衰率検出論理回路２２０は、多重周波数帯域に対する残響減衰率の評価を維持する。その環境が変化する場合には、このシステムはその環境に適応し、その環境において予測される残響減衰率の評価を提供する。代替的には、１つ以上の周波数帯域に対して予測される残響減衰率の評価は、システム１００のメモリ中に前もって格納され得る。
【００４３】
各周波数帯域において、残響減衰率は、ほぼ一定の負の傾き（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｓｌｏｐｅ：単位  ｄＢ／ｓ）で表され得る。特定の瞬間時において、各周波数帯域における信号のエネルギー（単位はｄＢ）は、２０×ｌｏｇ（「振幅」）として表され得、ここで、「振幅」は、その周波数帯域における卓越周波数成分の振幅、その周波数帯域における周波数成分の平均振幅、その周波数帯域における周波数成分の重み付き平均、またはその周波数帯域における信号のその他の計測値であり得る。
【００４４】
さらには、または代替的には、特定の瞬間時において、各周波数帯域における信号のエネルギー（単位  ｄＢ）は、１０×ｌｏｇ（「パワー」）と表され得、ここでパワーは、その周波数帯域における平均パワー、その周波数帯域における最大パワー成分またはその周波数帯域における他のパワー計測値であり得る。
【００４５】
図２において、減衰率検出論理回路２２０は、その周波数帯域に影響している減衰特性について各信号周波数帯域を検査する。減衰率検出論理回路２２０は、各周波数帯域において時間毎にｄＢで表される信号強度をトラックする。帯域−１  ２０６では、この信号は、ほぼ線形の信号減衰率２２２を有する。帯域−２  ２０８では、この信号レベルは、ほぼ一定２２４である。帯域−３  ２１０では、この信号は、信号上昇率２２６を有する。
【００４６】
比較論理回路２２８は、既知かまたは予測される残響特性と信号特性との比較を達成し得る。ｄＢ対時間で表されると、音響上の残響は、線形的にまたはほぼ線形的に減衰することが多い。比較論理回路２２８は、信号の減衰が、周波数帯域において線形かまたはほぼ線形であるか否かを決定する。このような信号に対しては、比較論理回路２２８は、その周波数帯域における減衰率を、予測される残響減衰率（例えば、２３０、２３２および２３４と呼ばれる直線）と比較もし得る。いずれかの予測される残響減衰率は、上述したような時間平均技術を使用して（例えば、減衰積分器をしようして）、適応的に評価され得るか、周波数帯域についての具体的な設定値であり得るか、または多重周波数帯域間で共有され得る。
【００４７】
特性決定（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ）論理回路２３６は、残響がこの信号に影響するか否かを決定する。特性論理回路２３６は独立して、各周波数帯域について残響が存在するか否かを決定する。この特性決定は、ハードな閾値でありえるか、または特定周波数帯域についての「残響」決定と「非残響」決定との間および／またはさらには周波数帯域間の滑らかな移行を選択的に含むソフトの決定論理回路を使用し得る。この決定は、比較論理回路２２８により達成された比較に基づき得る。
【００４８】
図３においては、信号減衰率２２２は、ほぼ線形である。図３は、他の２つの減衰率直線を含み得、つまりそれは、下方の減衰限界線２３０および上方の減衰限界線３０２である。これらの減衰率制限は、このサブバンドにおける信号が、残響エネルギーによって、現在、卓越状態を示しているか否かを決定するために使用され得る。現在の信号減衰率２２２が下方の減衰限界２３０に近い場合、信号減衰率は「残響」として特徴付けられ得る。他の試験が使用され得る。しかし、その現在の信号減衰率２２２が、上方の減衰限界３０２に近いかまたはそれより大きい場合には、信号減衰率は「非残響」と特徴付けられ得る。通常の環境の下では、音響上の信号は、残響減衰率よりはやく減衰しない。したがって、下方の減衰限界２３０は、この周波数帯域の予測される残響減衰率（例えば、減衰率決定論理回路２２０で決定される）に対応し得る。上方の減衰限界３０２は、下方の減衰限界２３０に定数Ｋ−１（単位：ｄＢ／ｓ）を足した値に設定される。定数Ｋ−１は、例えば、平均ＳＮＲ、予測される残響減衰率などの、信号特性に依存し得る。さらには、Ｋ−１は、システム全体に対する残響抑制の所望量に依存し得る（したがって、Ｋ−１の値が高いほど、残響を大きく抑制する）。音響システムは、時間に対して減衰する残響減衰曲線を表すので、下方の減衰限界２３０および上方の減衰原価３０２のどちらもが０より小さい傾きを有し得る。
【００４９】
図３においては、帯域−１  ２０６における信号の減衰の傾きが、上方の減衰限界３０２および下方の減衰限界２３０の間にあり、下方の減衰限界２３０に近い。それゆえ、特性決定論理回路２３６は、帯域−１  ２０６は現在残響のある周波数帯域であると決定する。
【００５０】
図４においては、帯域−２は予測される残響減衰率２３２を有し、これは下方の減衰限界を形成する。上方の減衰限界３０２は、図３に記述されたのと同じ方法で作られ得る。図４に示された例では、信号減衰率２２４は、ほぼ一定である。特性決定論理回路２３６は、帯域−２  ２０８は現在、非残響の周波数帯域であると決定する。
【００５１】
図５においては、帯域−ｎ  ２１０はほぼ線形の信号上昇率２２６を有する。上昇率２２６の正の傾きは、残響エネルギーがこの周波数では卓越しないことを意味する。特性決定論理回路２３６は、帯域−ｎ  ２１０は現在、非残響周波数帯域であることを決定する。
【００５２】
予測される残響減衰率は、減衰率検出論理回路２２０中の適合する評価方法を使用して確立され得る。減衰率は、具体的な環境で行われた計測に基づいて確立もされ得る。この減衰率は、乗用車または他の車両における、１つ以上の周波数帯域中の残響時間を評価し得る。同様にして、この減衰率は、オフィス、相対的に開けた空間または閉じた空間における戸外、またはほかの環境における残響時間の計測値から確立され得る。
【００５３】
図６においては、残響処理論理回路１１０は、残響のある周波数帯域を減衰させる。残響処理論理回路１１０は、ゲイン制御論理回路、一定のゲイン、各周波数帯域の減衰論理回路を含み得る。ゲイン制御論理回路６０２、６０４および６０６、ゲインパラメータ６０８、６１０および６１２、および減衰論理回路６１４、６１６および６１８は、帯域−１  ２０６、帯域−２  ２０８および帯域−ｎ  ２１０に関して図示される。各周波数サブバンドに関しては、減衰論理回路６１４、６１６および６１８は、振幅の単位で、現在のサブバンド信号とゲインパラメータ６０８、６１０および６１２とを積算する。
【００５４】
図１の残響処理論理回路１１０は、各周波数帯域が残響のある周波数帯域である否かの決定に応答して作動し得る。残響のある周波数帯域が検出される場合、残響処理論理回路１１０は、その周波数帯域における信号成分を全体的に減衰および低減し得る。非残響周波数帯域では、残響処理論理回路１１０は、もとのままの周波数帯域における信号成分を通し得る。
【００５５】
残響処理論理回路１１０は、減衰率に関して周波数帯域中の信号成分を減衰させ得る。減衰率が、帯域中の予測される残響減衰率に近づくほど、この減衰は大きくなり得る。この減衰が、その周波数帯域において予測される残響減衰率と一致する場合、この減衰率は最大であり得る。
【００５６】
この減衰は、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）に影響され得る。ＳＮＲが低い期間では、一部またはすべての残響が、背景のノイズに隠され得る。このノイズは、残響エネルギーを正確に検出することを妨げ得る。ＳＮＲが低い場合、減衰が許容される最大値も低くなり得る。ＳＮＲが高い場合、残響はさらに正確に検出される。減衰が許容される最大値は、高ＳＮＲで増加し得、積極的に信号内容を抑制し得る。
【００５７】
残響処理論理回路１１０は、１つ以上の周波数帯域のＳＮＲ評価２１４を使用し得る。ＳＮＲ評価は、図２に示されるように、ＳＮＲ評価論理回路２１２から得られ得る。
【００５８】
残響周波数帯域である帯域−１  ２０６に応答して、ゲイン制御論理回路６０２は、ゲインパラメータ６０８を調節し得る。ゲイン制御論理回路６０２は、１（すなわち、信号の減衰なし）と０以上の下側制限との間の値にゲインパラメータ６０８を設定し得る。この下側の制限は、上述のように、特定のサブバンドに対しての現在の許容可能な信号減衰の最大値に対応し得る。実用的には、特定の瞬間値におけるゲインパラメータ６０８の値は、特性結果２３６だけではなく、信号ＳＮＲ、信号減衰率、前のゲインパラメータ値または他のパラメータにも依存し得る。減衰論理回路６１４は、周波数帯域−１  ２０６におけるすべての周波数で、周波数成分を減衰または削除し得、その周波数帯域−１  ２０６における閾値より大きい周波数成分を削除し得、または、そうでなければ、周波数帯域−１  ２０６を減衰させ得る。
【００５９】
帯域−２  ２０８が非残響周波数帯域であるという決定に応答して、ゲイン制御論理回路６０４は、ゲインパラメータ６１０を調整し得る。ゲインパラメータ６１０は、１に近いかまたは等しい値を有し得、帯域−２  ２０８における１つ以上の周波数成分を選択的に通し得る。帯域−ｎ  ２１０が非残響周波数帯域であるという決定に応答して、ゲイン制御論理回路６０６は、１に近いかまたは等しい値にゲインパラメータ６１２を設定もし得、帯域−ｎ２１０における１つ以上の信号成分を通し得る。
【００６０】
いったん処理されると、この信号は、出力処理論理回路１１２へ通る。出力処理論理回路１１２は、ある所望の方法でこの信号を変形し得、出力１１４上に残響抑制信号を出力する。出力処理論理回路１１２は、例えば、統合フィルタバンク、ＩＦＦＴおよび重複および付加技術（ｏｖｅｒｌａｐ−ａｎｄ−ａｄｄ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）のような周波数帯域再統合処理を含み得る。この技術は、個々の周波数サブバンド信号を最終的な再統合された出力信号１１４に再結合し得る。出力処理論理回路１１２の構成および実施は、入力のサブバンドフィルタリング２０４の構成に依存して変化し得る。出力処理論理回路１１２は、デジタル−アナログコンバータ含み得、または増幅するか、または別の方法で残響抑制信号を処理し得る。
【００６１】
図７は、残響を評価および抑制するために信号を分析および／または処理する動作の流れ図である。示されるように、システム１００は、現在の入力データパケットを得る（動作（Ａｃｔ）７０２）。入力データパケットは、マイクロホンから録音され、データファイルに格納され、別の音入力から得られるデジタル化されたオーディオデータを表し得る。システム１００は、バルク単位またはＥＲＢ単位または他の周波数帯域の設定により、入力信号を周波数サブバンドへ分離する（動作７０２）。各サブバンド中の信号の振幅は、デシベル（ｄＢ）の単位で決定され得、システム１００は、１つ以上の帯域におけるＳＮＲを評価し得る（動作７０４）。
【００６２】
ＳＮＲが正である場合（例えば、音声の期間中：動作７０６）、システム１００は、ゆっくり時間をかけて信号内容をトラックし（動作７０８）、および残響特性について各帯域を検査する。システム１００は、サブバンド信号の現在の減衰率を評価し得る（動作７１０）。減衰率（単位は、ｄＢ／秒）がほぼ線形である場合、システム１００は、サブバンドに対して残響減衰評価を適応し得る（動作７１４）。この評価された残響減衰率は、減衰率制限を更新するために使用され得、システム１００はこの減衰率制限を使用して、特定の瞬間時において、「残響」または「非残響」としてサブバンドを特徴付ける（動作７１６）。
【００６３】
正のＳＮＲを有するサブバンド信号が時間とともに線形に減衰している場合、システム１００は、線形信号減衰が上方の減衰限界内および／または下方の減衰限界内であるどうかを決定し得る（動作７１６）。この周波数帯域における信号内容が残響により影響される場合、システム１００は、この帯域に対してフラグを設定し得るか、またはその周波数帯域が残響内容を含むということを示す他の情報を提供し得る（動作７１８）。この信号内容が非残響である場合、システム１００は、この帯域のフラグをクリアし得るか、または他の情報を提供し得る（動作７２０）。
【００６４】
システム１００は、残響信号の内容を減衰する（動作７２２）。各周波数帯域は、任意の他の周波数帯域から独立して減衰され得る。この減衰は帯域間で変化し得、全体的にまたは実用的に、この信号を周波数帯域内で減衰し得る。音声、例えば子音を受けた母音のように、増加するエネルギーを有する上方の周波数帯域、および減衰するエネルギーを有する下側の周波数帯域を含み得る。下側の周波数帯域は、残響を経験し得、子音を伝える上方の周波数帯域に影響せずに抑制され得る。
【００６５】
サブバンド残響抑制の後、システム１００は、現在のサブバンド信号を時間領域のデータに再統合し得る（動作７２４）。システム１００は、すべてまたは一部の信号の継続時間に対して、入力信号をモニタリングし続けもする（動作７２６）。信号が存在する場合、システム１００は、信号の内容をトラックし続け、残響を抑制し続ける。動作中の任意時点で、システム１００は、残響閾値、減衰ゲイン、周波数帯域への分離、または他のパラメータを設定または変更し得る。
【００６６】
図８においては、システム１００は、入力処理論理回路１０４および後処理論理回路８０２とともに作動する。システム１００は、入力ソース８０４を介して入力を受信し得る。入力ソース８０４は、デジタル信号のソース（例えば、通信インターフェース８１０または例えばマイクロホン８０６からのアナログ信号ソース）を含み得る。
【００６７】
マイクロホン８０６は全指向性のマイクロホン、指向性のマイクロホン、他のタイプのマイクロホン、または多数のマイクロホンのアレイであり得る。マイクロホン８０６は、システム８０８を介して評価および抑制システム１００に接続され得る。サンプリングシステム８０８は、マイクロホン８０６により検知されたアナログ信号を、選択されたサンプリングレートでデジタル形式へ変換し得る。
【００６８】
このサンプリングレートは、対象の非定常信号に対する任意の所望の周波数内容を取り込むために選択され得る。音声に関しては、このサンプリングレートは、ほぼ８ｋＨｚまたは１１ｋＨｚまたはそれ以上であり得る。音楽に関しては、このサンプリングレートは、ほぼ２２ｋＨｚから約４４ｋＨｚであり得る。他のサンプリングレートが音声、音楽または他の非定常信号に使用され得る。
【００６９】
このデジタル信号ソースは、通信インターフェース８１０、実行されるシステム１００における他の回路または論理回路、または他の信号ソースを含み得える。システム１００は、付加的な前処理をされているか、またはされていないデジタル信号のサンプルを受信し得る。システム１００は後処理論理回路８０２に接続もし得る。後処理論理回路８０２は、オーディオ残響システム８１２および／またはアナログデータ伝送システム８１４、または他の処理論理回路を含み得る。
【００７０】
オーディオ再生システム８１２は、デジタル−アナログ変換、フィルタ、増幅器および他の回路または論理回路を含み得る。オーディオ再生システム８１２は、音声および／または音楽減衰システムであり得る。オーディオ再生システム８１２は、携帯電話、車載電話、デジタルメディアプレーヤー／レコーダー、ラジオ、ステレオ、ポータブルゲーム装置、または音声再生を使用する他の装置で実施され得る。
【００７１】
伝送システム８１４は、ネットワーク接続、デジタルまたはアナログトランスミッタ、または他の伝送回路および／または論理回路を提供する。伝送システム８１４は、システム１００により生成された残響抑制信号を他の装置に伝送し得る。車載電話器では、伝送システム８１４は、無線接続（例えば、ＺｉｇＢｅｅ，Ｍｏｂｉｌｅ−Ｆｉ，Ｕｌｔｒａｗｉｄｅｂａｎｄ，Ｗｉ−ｆｉまたはＷｉＭａｘ形式またはネットワーク）を介した車載電話機からベースステーションまたは他のレシーバへの向上した信号を伝送し得る。
【００７２】
システム１００は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組合せで実施され得る。このハードウェアとソフトウェアは、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含み得、このプロセッサはメモリに格納された命令を実行する。システム１００は、信号のサンプルを処理し得、または残響評価および抑制についてアナログ入力信号をそれ自体でデジタル化し得る。ハードウェアに残響評価および抑制を達成させる命令は、機械読み取り可能媒体上に格納され得、それは例えば、ディスク、フラッシュカード、または他のメモリである。
【００７３】
本発明の様々な実施形態が記載されてきたが、本発明の範囲内でさらに様々な実施形態および実施が可能であることは当業者には明らかである。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲および均等物を参照する以外では制限されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】残響評価および抑制システムを示す。
【図２】残響分析論理回路を示す。
【図３】周波数帯域分析および残響特性比較を示す。
【図４】周波数帯域分析および残響特性比較を示す。
【図５】周波数帯域分析および残響特性比較を示す。
【図６】残響処理論理回路および出力処理論理回路を示す。
【図７】残響評価および抑制システムによって行われる動作の流れ図である。
【図８】前処理および後処理理論理回路を有する残響評価および抑制システムを示す。
【符号の説明】
【００７５】
１００  残響評価および抑制システム
１０６  残響分析論理回路
１１０  残響処理論理回路
２０４  フィルタリング論理回路
２１２  信号対ノイズ比評価論理回路
２２０  減衰率検出論理回路
２２８  比較論理回路
２３６  特性決定論理回路
６１４、６１６、６１８  減衰論理回路
８０２  後処理論理回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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