(57)【要約】  エコーキャンセラシステムが記載され、このエコーキャンセラシステムは、複数のオーディオ出力信号を供給するためにオーディオ入力に結合されるオーディオマトリクスデコーダと、該オーディオ入力に結合されるマルチチャネルエコーキャンセラとを有する。該マルチチャネルエコーキャンセラシステムは、該オーディオ出力信号と望まれる信号とが混合された信号を受けるオーディオ受信手段をさらに有する。マルチチャネルエコーキャンセラは、オーディオマトリクス係数を、該混合された信号から該望まれる信号を導出するためのマルチチャネルエコーのキャンセレーションで使用するために該オーディオマトリクスデコーダに結合される。かかるシステムの計算上の複雑さ及びオーディオ処理の複雑さが低減される。
2005515737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のオーディオ出力信号を供給するためにオーディオ入力に結合されるオーディオマトリクスデコーダと該オーディオ入力に結合されるマルチチャネルエコーキャンセラとを有するエコーキャンセラシステムであって、
該オーディオ出力信号と望まれる信号とが混合された信号を受けるオーディオ受信手段をさらに有し、該マルチチャネルエコーキャンセラが、オーディオマトリクス係数を、該混合された信号から該望まれる信号を導出するためのマルチチャネルエコーのキャンセレーションで使用するために該オーディオマトリクスデコーダに結合される、
ことを特徴とするエコーキャンセラシステム。
【請求項２】
該エコーキャンセラシステムは、該オーディオ入力と該マトリクスデコーダ出力の両者に結合され、該オーディオ入力及び該マトリクスデコーダ出力から該オーディオマトリクス係数を導出するアクティブマトリクストラッカーを有する、
ことを特徴とする請求項１記載のエコーキャンセラシステム。
【請求項３】
該マルチチャネルエコーキャンセラは、該複数のオーディオ出力信号の数よりも少ない多数のフィルタ関数を計算する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のエコーキャンセラシステム。
【請求項４】
該フィルタ関数の計算は、該オーディオ出力信号のうちの少なくとも幾つかを考慮したフィルタ更新の寄与に基づく、
ことを特徴とする請求項３記載のエコーキャンセラシステム。
【請求項５】
該エコーキャンセラは、音声がひとたび検出されたときに独立な複数の出力信号の数を減少するために結合される音声検出器を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載のエコーキャンセラシステム。
【請求項６】
たとえば、ハイファイセット、カーオーディオシステム又はテレビジョン若しくは遠隔地間会議システムといった、請求項１乃至５のいずれか記載のエコーキャンセラシステムを有するマルチチャネルオーディオシステムであって、
該エコーキャンセラシステムは、複数のオーディオ出力信号を供給するためにオーディオ入力に結合されるオーディオマトリクスデコーダと該オーディオ入力に結合されるマルチチャネルエコーキャンセラとを有し、
該エコーキャンセラシステムは、該オーディオ出力信号と望まれる信号とが混合された信号を受けるオーディオ受信手段をさらに有し、該マルチチャネルエコーキャンセラが、オーディオマトリクス係数を、該混合された信号から該望まれる信号を導出するためのマルチチャネルエコーのキャンセレーションで使用するために該オーディオマトリクスデコーダに結合される、
ことを特徴とするマルチチャネルオーディオシステム。
【請求項７】
特に電話システム、自動車電話システムといったモバイル又はハンドフリー通信システムのような、請求項１乃至５のいずれか記載のエコーキャンセラシステムを有する通信システムであって、
該エコーキャンセラシステムは、複数のオーディオ出力信号を供給するためにオーディオ入力に結合されるオーディオマトリクスデコーダと該オーディオ入力に結合されるマルチチャネルエコーキャンセラとを有し、
該エコーキャンセラシステムは、該オーディオ出力信号と望まれる信号とが混合された信号を受けるオーディオ受信手段をさらに有し、該マルチチャネルエコーキャンセラが、オーディオマトリクス係数を、該混合された信号から該望まれる信号を導出するためのマルチチャネルエコーのキャンセレーションで使用するために該オーディオマトリクスデコーダに結合される、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか記載のエコーキャンセラシステムで使用される信号であって、
該エコーキャンセラシステムは、複数のオーディオ出力信号を供給するためにオーディオ入力に結合されるオーディオマトリクスデコーダと該オーディオ入力に結合されるマルチチャネルエコーキャンセラとを有し、
該エコーキャンセラシステムは、該オーディオ出力信号と望まれる信号とが混合された信号を受けるオーディオ受信手段をさらに有し、該マルチチャネルエコーキャンセラが、オーディオマトリクス係数を、該混合された信号から該望まれる信号を導出するためのマルチチャネルエコーのキャンセレーションで使用するために該オーディオマトリクスデコーダに結合される、
ことを特徴とする信号。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のオーディオ出力信号を供給するためにオーディオ入力に結合されるオーディオマトリクスデコーダ、及び該オーディオ入力に結合されるマルチチャネルエコーキャンセラを有するエコーキャンセラシステムに関する。
【０００２】
また、本発明は、ハイファイセット、カーオーディオシステム又はテレビジョン若しくは遠隔地間会議システムといったマルチチャネルオーディオシステムに関し、特に電話システム又は自動車電話システムといったモバイル又はハンズフリー通信システムのような通信システムに関し、上述されたシステムがボイス制御され、かかるエコーキャンセラを有する場合がある。また、本発明は、該エコーキャンセラで使用される信号に関する。
【背景技術】
【０００３】
かかるエコーキャンセラシステムは、国際特許WO98/42162号から知られている。この公知のエコーキャンセラシステムは、たとえば３又は５個のラウドスピーカを有するマルチチャネル環境で複数のオーディオサラウンド出力信号を供給するアクティブオーディオサラウンドデコーダのような、オーディオマトリクスデコーダを有している。ラウドスピーカは、たとえば、ホームシアター、パーソナルコンピュータの「マルチメディア」環境に位置される場合があり、及び／又はテレビジョンセットと組み合わされる場合がある。エコーの影響は、マルチチャネルエコーキャンセラとしての役割を果たす伝達関数マトリクスに含まれている場合がある。しかし、この公知のエコーキャンセラシステムは、マルチチャネルエコーをキャンセリングすることに関する効果的なやり方を開示していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、マルチチャネルエコーのキャンセリングに関するオーディオ信号処理の負荷を低減する、改善されたエコーキャンセラシステムを提供することにあり、また、ボイス制御機能が設けられる場合がある改善されたエコーキャンセラシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るエコーキャンセラシステムは、該エコーキャンセラシステムがオーディオ出力信号と望まれる信号とが混合された信号を受けるためのオーディオ受信手段を更に有しており、該エコーキャンセラシステムが、オーディオマトリクス係数を、該混合された信号から該望まれる信号を導出するためのマルチチャネルエコーのキャンセレーションと使用するためにオーディオマトリクスデコーダに結合されることを特徴とする。
【０００６】
本発明に係るエコーキャンセラシステムの利点は、オーディオマトリクスデコーダに存在するか、又はそのデコーダ出力信号からのみ可能であれば導出可能なオーディオマトリクス係数を使用することで、高い計算上の複雑さ及び／又は信号処理上の複雑さなしに、マルチチャネルエコーのキャンセリングを非常に効果的に作用させることができることにある。
【０００７】
さらに、本発明に係るエコーキャンセラシステムは、部屋に存在するサウンド、エコー及びボイスからなる混合された信号からボイス信号のような望まれる信号を導出可能であるために、ボイス制御機能が改善される。これにより、本発明に係るエコーシステムの費用効率の高い適用可能性は、マルチチャネル通信、オーディオ及び／又はテレビジョンシステム、ハイファイセット、カーオーディオシステム及び遠隔地間会議システムのような益々多くの許容されるボイス制御システムに拡張される。
【０００８】
本発明の実施の形態に係るエコーキャンセラシステムは、エコーキャンセラシステムが、オーディオ入力とマトリクスデコーダ出力の両者に接続され、これらからオーディオマトリクス係数を導出するアクティブマトリクストラッカーを有することを特徴とする。
【０００９】
一般に、能動的なオーディオマトリクス係数は、オーディオマトリクスデコーダにおけるチップ上で利用できるのみであって、外部から利用することができず、特に、既に市場にあるオーディオシステム又は顧客宅内でインストールされるオーディオシステムでは利用することができない。
【００１０】
アクティブマトリクストラッカーは、オーディオ入力とマトリクスデコーダの出力信号とからマトリクス係数を簡単に導出するため、かかるチップの完全な交換に対する適用し易い代替を提供する。該信号は、外部から既に利用することができる。したがって、アクティブマトリクストラッカーは、公知のエコーキャンセラシステムに容易に追加することができる。
【００１１】
本発明の更なる実施の形態に係るエコーキャンセラシステムは、マルチチャネルエコーキャンセラが複数のオーディオ出力信号の数よりも少ない多数のフィルタ関数を計算することを特徴とする。
【００１２】
有利なことに、全ての複数のオーディオ出力信号について、個別のエコーキャンセリング計算が必要とされず、これにより、更にマルチチャネルエコーのキャンセリングに関する計算上の複雑さが低減される。
【００１３】
本発明のなお更なる実施の形態に係るエコーキャンセラシステムは、フィルタ関数の計算が少なくとも幾つかのオーディオ出力信号を考慮したフィルタ更新の寄与に基づくことを特徴とする。
【００１４】
オーディオキャンセリングのフィルタ関数の計算に関する計算上の複雑さの低減にもかかわらず、フィルタ更新が複数のオーディオ出力信号のうちの幾つか又は可能であれば全てを考慮するため、エコーがキャンセルされた出力信号の品質は影響されない。
【００１５】
本発明の別の実施の形態に係るエコーキャンセラシステムは、該エコーキャンセラが、音声がひとたび検出されたときに独立な複数の出力信号の数を低減するために結合される音声検出器を有することを特徴とする。
【００１６】
音声が音声検出器により検出された場合、エコーキャンセリングは、オーディオ品質の小さな損失のみという犠牲を払って簡略化することができることが利点であり、該オーディオ品質の小さな損失は、聴取者がその後に彼の声により命令を与えるので目立たない。現在のところ、本発明に係るエコーキャンセラシステムは、添付図面を参照してその追加の利点と共に更に説明される。ここで、類似の構成要素には、同じ参照符号が付される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、たとえばDolby  Pro  Logic  I/II、サークルサラウンドシステム等といったオーディオマトリクスデコーダ２を有するエコーキャンセラシステム１を示している。図示されるオーディオマトリクスデコーダ２は、このケースでは左のステレオ信号ｘ’L及び右のステレオ信号ｘ’Rのそれぞれである２つのチャネルをもつオーディオ入力３に接続されている。ここで、５つの複数のオーディオ信号ｘ1，ｘ2，ｘ3，ｘ4及びｘ5は、デコーダ２によりステレオ信号から引き出されており、一般に参照符号４で示されている、部屋Ｒにおける５つのラウドスピーカに供給される。また、システム１は、オーディオ入力３に結合されるマルチチャネルエコーキャンセラ５を有している。エコーキャンセラ５は、エコーキャンセリング信号ｙをその出力６で供給する。オーディオ受信手段７は、１以上のマイクロフォンにより一般に実現され、５つのオーディオ出力信号と、部屋Ｒにおける聴取者／話者Ｓから発生される望まれる音声信号とが混合された信号を受信するために部屋Ｒに配置されている。減算器８は、該望まれる音声信号ｅの正確な推定値を供給するため、マイクロフォン７とエコーキャンセラ出力６の両者に結合されている。かかる音声信号ｅは、ボイス制御命令を供給する如何なるシステムで使用され、該システムに含まれる場合がある。それらの命令をおそらく実現するボイス制御システムの例は、ハイファイセット、カーオーディオシステム、テレビジョンである。通信システムの例は、遠隔地間会議システム、モバイル又はハンズフリー通信システムであり、特に、電話システム、自動車電話システム等である。
【００１８】
入力信号とマトリクスデコーダ２の出力信号との間の関係は、以下のようなベクトル表記で書くことができる。
Ｘ＝Ａ（αi；βi）Ｘ’      （１）
ここで、ベクトルＸは、５つのオーディオ信号ｘi（ｉ＝１．．．５）を表し、ベクトルＸ’は、ステレオ入力信号ｘj（ｊ＝Ｌ，Ｒ）を表し、Ａ（αi；βi）は、１０個の係数を有する２×５の係数マトリクスを表している。このマルチチャネルエコーキャンセラ５は、オーディオマトリクスデコーダ２に結合されており、これらの係数は、受信マイクロフォン７により受信された混合信号から該望まれる信号を導出するために、以下に説明されるやり方で、エコーキャンセラにより使用される。
【００１９】
図１には、代替的な実施の形態も示されている。エコーキャンセラシステム１は、式（１）に従って、オーディオ入力３とマトリクスデコーダ出力１０から（その第一列において５つの係数を有し、その第二列において５つの係数を有する）マトリクスＡ（αi；βi）の１０個のオーディオマトリクス係数を導出するために、オーディオ入力３とマトリクスデコーダ出力１０の両者に結合されるアクティブマトリクストラッカー９を有している。このトラッカー９は、マトリクスデコーダ２に含まれるか、該マトリクスデコーダ２の後に単に追加される場合がある。また、トラッカー９は、デコーダ出力１０に単に結合することも可能であり（したがって、その入力に間接的に接続され）、トラッカー９は、デコーダの出力信号だけからデコーダの係数を導出可能である。これは、デコーダの入力３及び／又はマトリクス係数が、容易に外部から、入手可能でないケースでは有利である。先に説明された代替的な実施の形態では、アクティブマトリクストラッカー９は、エコーキャンセラ５に結合され、この場合、受信マイクロフォン７により受信された混合信号から望まれる信号を導出するために、エコーキャンセラ５により再びこれらの係数が使用される。
【００２０】
５つのラウドスピーカ４とマイクロフォン７との間に生じるエコーをキャンセルするという問題に対する率直なアプローチは、５つのデコーダ出力１０をエコーキャンセラ５に結合することであろう。次いで、キャンセラ５は、高い計算上の複雑さを要求する５チャネルの適応フィルタを実現する。これらとは別に、適応フィルタが発見可能な固有のソリューションに関する更なる問題が生じる。図１は、エコーキャンセラ５がオーディオ入力３に直接接続されていること、及びエコーキャンセリングのために利用可能にされる１０個のアクティブなマトリクス係数（αi；βi）の使用が行われることが示されている。
【００２１】
図２の表現により提案されるように、マルチチャネルエコーキャンセラ５は、複数のオーディオ出力信号よりも少ない多数のフィルタの伝達関数を計算する。ラウドスピーカ４とマイクロフォン７の間の５つの伝達関数は、特に、２つのフィルタの伝達関数ｗL及びｗRのみにより表される場合がある。これにより、エコーキャンセラ５の計算上の複雑さが低減される。これらの伝達関数は、
ｗL＝ｗ’L＋ΔL
ｗR＝ｗ’R＋ΔR
に従って、追加されたエコーキャンセラの出力信号ｙが、望まれる信号が独占的となるマイクロフォン信号をできるだけ正確に表すように、更新値ΔL及びΔRにより更新される場合がある。ここで、’は前の値を表している。
【００２２】
ブックキーピング（bookkeeping）は、全ての５つの伝達関数を通した更新値の分散を含んでいる場合がある。これは、以下の式に従う。
ｗi＝ｗ’i＋αi（/Σ|αi|）ΔL＋βi（/Σ|βi|）ΔR      ｉ＝１，２，．．．５．
ここで、Σはｉを通した総和を表しており、αi及びβiは、マトリクスＡの係数である。フィルタ間の関係は、以下で与えられる。
ｗL＝Σ（αiｗi）
ｗR＝Σ（βiｗi）
このケースでは、全ての５つの音響経路が追跡され、このことは、能動的なマトリクスが時間と共に変化するケースでは利点がある。集束が達成されたとき、この能動的なマトリクスが突然に変化する場合があり、後者の式により適切なフィルタが即座に得られる。
【００２３】
たとえばPro-Logic又はPro-Logic2デコーダを含んでいる応用では、５つのフィルタのうちの幾つかが必要な計算量に関する負荷を低減するために接続される場合がある。モノサラウンドがたとえば使用されるとき、唯一のフィルタを使用して、サラウンドに関連される両方の音響経路が追跡される。エコーキャンセリングの計算における可能性のある特異点又は数値のオーバフローのケースでは、これらの種類のエラーを解決するために、５つのチャネルがより少ないチャネルにマッピングされる場合がある。また、エコーキャンセラ５に結合される音声検出器１１により音声のアクティビティが検出されたとき、混合された信号のマルチチャネルオーディオをステレオに下げることも可能である。これにより、僅かな一時的な音質の損失で非常に簡単なエコーキャンセラの適用が有利にも可能となる。
【００２４】
簡単に述べると、オーディオマトリクスデコーダ２は、多数の出力信号をその入力から導出する場合があり、この数は入力信号の数を超える。デコーダ２は、たとえば制御可能なフィルタといった１以上のフィルタを有する場合があり、そのフィルタの演算及びフィルタの関数は、制御信号に依存する。これらの制御信号は、たとえば、音楽に含まれている場合がある。
【００２５】
以上、本質的に好適な実施の形態及び最も可能なモードを参照して説明されたが、これらの実施の形態は、特許請求の範囲に含まれる各種の変更、機能及び該機能の組み合わせは当業者が到達しうる範囲にあるため、関連するシステムの限定的な例として解釈されないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の結合された可能な実施の形態に係るエコーキャンセラシステムの概念図である。
【図２】図１のエコーキャンセラシステムで適用するための詳細な実施の形態のエコーキャンセラを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
2005515737.tif 000005
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