(57)【要約】【課題】簡易な構成で空間伝達経路毎に対応するエコーを抑圧することができると共に演算量を削減することが可能となるエコー抑圧装置を提供すること。【解決手段】スピーカ１０５、１０６とマイクロホン１０７、１０８が対称性のある位置に配置されており、スピーカ１０５、１０６から出力された音をマイクロホン１０７、１０８が収音して得られた収音信号から、スピーカとマイクロホン配置の対称性を利用してエコーを抑圧するための目標信号を生成する目標信号生成部１１１と、スピーカ１０５、１０６が音として出力する前の信号に基づいて目標信号に対応する参照信号を生成する参照信号生成部１１２と、目標信号および参照信号に基づいて収音信号からエコーを抑圧するエコー抑圧部１１３と、エコー抑圧部１１３が出力した複数の出力信号を合成する信号合成部１１４を備えて構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスピーカおよび１つ以上のマイクロホンを対称性のある位置に配置して前記スピーカと前記マイクロホンとの間の複数の空間伝達経路に関して配置の対称性を用いて伝達特性の推定を可能にさせる際、前記スピーカから出力された音を前記マイクロホンが収音して得られた収音信号から、前記スピーカと前記マイクロホン配置の対称性を利用して前記エコーを抑圧するための目標信号を生成する目標信号生成部と、
前記スピーカが前記音として出力する前の信号に基づいて前記目標信号に対応する参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記目標信号および前記参照信号に基づいて前記収音信号から前記エコーを抑圧するエコー抑圧部と、を備えたことを特徴とするエコー抑圧装置。
【請求項２】
前記スピーカを中心線を境に左右対称に配置すると共に前記マイクロホンを同一の前記中心線を境に左右対称に配置することを特徴とする請求項１に記載のエコー抑圧装置。
【請求項３】
前記スピーカの個数が奇数の場合、中心の前記スピーカを前記中心線上に配置することを特徴とする請求項２に記載のエコー抑圧装置。
【請求項４】
前記マイクロホンの個数が奇数の場合、中心の前記マイクロホンを前記中心線上に配置することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のエコー抑圧装置。
【請求項５】
前記目標信号生成部は、前記目標信号として前記収音信号に基づいた加算信号、減算信号、またはスルー信号の何れか１つ以上を出力することを特徴とする請求項１から請求項４までの何れかに記載のエコー抑圧装置。
【請求項６】
前記参照信号生成部は、前記参照信号として前記スピーカが前記音として出力する前の信号に基づいた加算信号、減算信号、またはスルー信号の何れか１つ以上を出力することを特徴とする請求項１から請求項５までの何れかに記載のエコー抑圧装置。
【請求項７】
前記エコー抑圧部は、適応フィルタを用いることを特徴とする請求項１から請求項６までの何れかに記載のエコー抑圧装置。
【請求項８】
前記エコー抑圧部は、前記目標信号および前記参照信号における特定の周波数帯域に限定して前記エコーの抑圧に関わる処理を行うことを特徴とする請求項１から請求項７までの何れかに記載のエコー抑圧装置。
【請求項９】
前記エコー抑圧部は、エコーの有無に応じて前記適応フィルタのフィルタ係数の更新を制御することを特徴とする請求項７に記載のエコー抑圧装置。
【請求項１０】
前記エコー抑圧部が出力した複数の出力信号を合成する信号合成部を備え、前記信号合成部は、前記エコー抑圧部が出力したそれぞれの前記出力信号に基づいた加算信号および減算信号に所定の定数を乗じて合成することを特徴とする請求項１から請求項９までの何れかに記載のエコー抑圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のスピーカからマイクロホンに回り込むエコーを抑圧するエコー抑圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のエコー抑圧装置としては、左右のスピーカからそれぞれ出力されるステレオ音声信号の和信号および差信号を参照信号として用いて、該参照信号とステレオ音声信号をマイクロホンで収音したときの各マイク収音信号とのクロススペクトル演算に基づき、スピーカとマイクロホンとの間の空間伝達特性を推定することによりエコーを抑圧するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、特許文献１に記載された従来のエコー抑圧装置のブロック図である。図３に示すように、スピーカおよびマイクロホンの個数は共に２つである。以下、図３に示したエコー抑圧装置を構成する各部について説明する。
【０００４】
入力端子３０１、３０２からＤ／Ａコンバータ３０３、３０４には左右のステレオ信号がそれぞれ入力されるものとする。Ｄ／Ａコンバータ３０３、３０４は、左右のステレオ信号をデジタル信号からアナログ信号にそれぞれ変換し、スピーカ３０５、３０６は、アナログ信号に変換された信号を音で出力する。
【０００５】
スピーカ３０５、３０６から出力された音は、空間伝達経路hLL、hLR、hRL、hRRを経てエコーを含んでマイクロホン３０７、３０８に収音され、Ａ／Ｄコンバータ３０９、３１０は、収音したときの信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
【０００６】
和差信号生成部３２１は、加算器３２２、減算器３２３によって入力端子３０１、３０２からの信号の和信号および差信号を算出し、相関検出部３２５は、和信号および差信号から相関を検出する。
【０００７】
伝達関数演算部３２４は、スピーカとマイクロホンとの間の空間伝達特性を推定する。詳細には、伝達関数演算部３２４では、減算器３１９、３２０の出力信号と和差信号生成部３２１の出力信号とのクロススペクトル演算を行い、相関検出部３２５で相関が低いと判断された場合に空間伝達特性の推定誤差を最小にするようフィルタ３１３、３１４、３１５、３１６が用いる係数を更新する。
【０００８】
フィルタ３１３、３１４、３１５、３１６のそれぞれは、伝達関数演算部３２４が演算した係数を用いてスピーカ３０５、３０６とマイクロホン３０７、３０８との間の空間伝達経路における空間伝達特性hLL、hLR、hRL、hRRをそれぞれ模擬する。
【０００９】
加算器３１７は、フィルタ３１３、３１４から出力される信号を加算して疑似エコー信号を生成し、加算器３１８は、フィルタ３１５、３１６から出力される信号を加算して疑似エコー信号を生成する。
【００１０】
減算器３１９は、Ａ／Ｄコンバータ３０９のデジタル信号から加算器３１７の疑似エコー信号を減算することでエコーを抑圧して出力端子３１１に出力し、減算器３２０は、Ａ／Ｄコンバータ３１０のデジタル信号から加算器３１８の疑似エコー信号を減算することでエコーを抑圧して出力端子３１２に出力する。
【特許文献１】特開２００３−１０２０８５号公報（第５６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来のエコー抑圧装置は、スピーカやマイクロホンのチャンネル数が増えるに従い、空間伝達特性を推定や模擬するときの空間伝達経路が増加するため、エコーを抑圧するための制御が複雑になると共に演算量も増大するという課題を有していた。
【００１２】
本発明は、従来の課題を解決するためになされたもので、従来のエコー抑圧装置と比較して簡易な構成で空間伝達経路毎に対応するエコーを抑圧することができると共に演算量を削減することが可能となるエコー抑圧装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のエコー抑圧装置は、複数のスピーカおよび１つ以上のマイクロホンを対称性のある位置に配置して前記スピーカと前記マイクロホンとの間の複数の空間伝達経路に関して配置の対称性を用いて伝達特性の推定を可能にさせる際、前記スピーカから出力された音を前記マイクロホンが収音して得られた収音信号から、前記スピーカと前記マイクロホン配置の対称性を利用して前記エコーを抑圧するための目標信号を生成する目標信号生成部と、前記スピーカが前記音として出力する前の信号に基づいて前記目標信号に対応する参照信号を生成する参照信号生成部と、前記目標信号および前記参照信号に基づいて前記収音信号から前記エコーを抑圧するエコー抑圧部と、を備えた構成を有している。
【００１４】
本構成により、従来のエコー抑圧装置と比較して簡易な構成で空間伝達経路毎に対応するエコーを抑圧することができると共に演算量を削減することが可能となる。
【００１５】
また、本発明のエコー抑圧装置は、前記スピーカを中心線を境に左右対称に配置すると共に前記マイクロホンを同一の前記中心線を境に左右対称に配置する構成を有している。
【００１６】
本構成により、簡易な構成で空間伝達経路毎に対応するエコーを抑圧することができると共に演算量を削減することが可能となる。
【００１７】
また、本発明のエコー抑圧装置は、前記スピーカの個数が奇数の場合、中心の前記スピーカを前記中心線上に配置する構成を有している。
【００１８】
本構成により、簡易な構成で空間伝達経路毎に対応するエコーを抑圧することができると共に演算量を削減することが可能となる。
【００１９】
また、本発明のエコー抑圧装置は、前記マイクロホンの個数が奇数の場合、中心の前記マイクロホンを前記中心線上に配置する構成を有している。
【００２０】
本構成により、簡易な構成で空間伝達経路毎に対応するエコーを抑圧することができると共に演算量を削減することが可能となる。
【００２１】
また、本発明のエコー抑圧装置における前記目標信号生成部は、前記目標信号として前記収音信号に基づいた加算信号、減算信号、またはスルー信号の何れか１つ以上を出力する構成を有している。
【００２２】
本構成により、簡易な構成で空間伝達経路毎に対応するエコーを抑圧することができると共に演算量を削減することが可能となる。
【００２３】
また、本発明のエコー抑圧装置における前記参照信号生成部は、前記参照信号として前記スピーカが前記音として出力する前の信号に基づいた加算信号、減算信号、またはスルー信号の何れか１つ以上を出力する構成を有している。
【００２４】
本構成により、簡易な構成で空間伝達経路毎に対応するエコーを抑圧することができると共に演算量を削減することが可能となる。
【００２５】
また、本発明のエコー抑圧装置における前記エコー抑圧部は、適応フィルタを用いる構成を有している。
【００２６】
本構成により、簡易な構成で空間伝達経路毎に対応するエコーを抑圧することができると共に演算量を削減することが可能となる。
【００２７】
また、本発明のエコー抑圧装置における前記エコー抑圧部は、前記目標信号および前記参照信号における特定の周波数帯域に限定して前記エコーの抑圧に関わる処理を行う構成を有している。
【００２８】
本構成により、エコーの抑圧に要する処理負荷を低減することが可能となる。
【００２９】
また、本発明のエコー抑圧装置における前記エコー抑圧部は、エコーの有無に応じて前記適応フィルタのフィルタ係数の更新を制御する構成を有している。
【００３０】
本構成により、空間伝達特性の推定精度を向上することが可能となる。
【００３１】
また、本発明のエコー抑圧装置は、前記エコー抑圧部が出力した複数の出力信号を合成する信号合成部を備え、前記信号合成部は、前記エコー抑圧部が出力したそれぞれの前記出力信号に基づいた加算信号および減算信号に所定の定数を乗じて合成する構成を有している。
【００３２】
本構成により、簡易な構成で空間伝達経路毎に対応するエコーを抑圧することができると共に演算量を削減することが可能となる。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように本発明は、従来のエコー抑圧装置と比較して簡易な構成で空間伝達経路毎に対応するエコーを抑圧することができると共に演算量を削減することが可能となるエコー抑圧装置を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態に係るエコー抑圧装置について、図面を参照して説明する。
【００３５】
（本発明の第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るエコー抑圧装置のブロック図である。図１に示すように、スピーカおよびマイクロホンの個数は共に２つであり、それぞれ同一の中心線を境に左右対称に配置されているものとする。以下、図１に示したエコー抑圧装置を構成する各部について説明する。
【００３６】
入力端子１０１、１０２からＤ／Ａコンバータ１０３、１０４には左右のステレオ信号がそれぞれ入力されるものとする。Ｄ／Ａコンバータ１０３、１０４は、左右のステレオ信号をデジタル信号からアナログ信号にそれぞれ変換し、スピーカ１０５、１０６は、アナログ信号に変換された信号を音で出力する。
【００３７】
スピーカ１０５、１０６から出力された音は、空間伝達経路hLL、hLR、hRL、hRRを経てマイクロホン１０７、１０８にエコーとして収音される。ここで、図１に示したスピーカとマイクロホンは同一の中心線を境に左右対称に配置していることにより、それぞれの空間伝達経路は以下の式のように近似できる。
【００３８】
hRL≒hLR    ・・・（式１）
hRR≒hLL    ・・・（式２）
Ａ／Ｄコンバータ１０９、１１０は、収音したときの信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。目標信号生成部１１１は、加算器１１７および減算器１１８を備え、Ａ／Ｄコンバータ１０９、１１０が変換したデジタル信号から目標信号を生成するようになっている。なお、目標信号生成部１１１は、Ａ／Ｄコンバータ１０９、１１０が出力した信号をそのまま出力するようにしてもよい。以下、入力された信号をそのまま出力するときの信号をスルー信号という。
【００３９】
また、参照信号生成部１１２は、加算器１１９および減算器１２０を備え、入力端子１０１、１０２からの信号の和信号および差信号を算出してエコー抑圧部１１３が参照する参照信号を生成するようになっている。なお、参照信号生成部１１２は、スルー信号をエコー抑圧部１１３に出力するようにしてもよい。
【００４０】
エコー抑圧部１１３は、空間伝達特性を推定する適応フィルタ１２１、１２２、減算器１２３、および１２４を備え、目標信号生成部１１１が生成した目標信号と参照信号生成部１１２が生成した参照信号とに基づいて、エコーの抑圧を行うようになっている。
【００４１】
信号合成部１１４は、加算器１２５、減算器１２６、乗算器１２７、および１２８を備え、エコー抑圧部１１３が出力した信号を合成して出力端子１１５、１１６に出力するようになっている。なお、信号合成部１１４は、スルー信号を出力端子１１５、１１６に出力するようにしてもよい。
【００４２】
以下、本発明の第１の実施の形態に係るエコー抑圧装置の動作について説明する。
【００４３】
入力端子１０１、１０２からＤ／Ａコンバータ１０３、１０４に入力されたステレオ信号sLおよびsRは、Ｄ／Ａコンバータ１０３、１０４でＤ／Ａ変換された後、スピーカ１０５、１０６から音として出力される。
【００４４】
スピーカ１０５、１０６から出力された音は、空間伝達経路hLL、hLR、hRL、hRRを経てマイクロホン１０７、１０８にエコー信号として入力され、Ａ／Ｄコンバータ１０９、１１０でＡ／Ｄ変換される。
【００４５】
上述で近似した式１および式２を等式とし、本来マイクロホンで収音したい信号をvLおよびvRとすると、Ａ／Ｄコンバータ１０９、１１０が出力する信号mLおよびmRは、それぞれ式３および式４で表される。なお、＊は畳み込み演算を表す。
【００４６】
mL = hLL＊sL + hLR＊sR + vL    ・・・（式３）
mR = hLR＊sL + hLL＊sR + vR    ・・・（式４）
目標信号生成部１１１は、加算器１１７および減算器１１８により、エコー抑圧部１１３の目標信号となる加算信号および減算信号を以下の式５および式６の通り算出する。
【００４７】
mL+mR = (sL+sR)＊(hLL+hLR) + (vL+vR)     ・・・（式５）
mL-mR = (sL-sR)＊(hLL-hLR) + (vL-vR)     ・・・（式６）
参照信号生成部１１２は、加算器１１９および減算器１２０により、エコー抑圧部１１３の参照信号となる加算信号sL+sRおよび減算信号sL-sRを算出する。
【００４８】
エコー抑圧部１１３は、適応フィルタ１２１で参照信号sL+sRとフィルタ係数を畳み込むことにより疑似エコー信号を算出し、算出した疑似エコー信号を減算器１２３で式５の目標信号から減算することでエコーを抑圧する。また、エコー抑圧部１１３は、適応フィルタ１２２で参照信号sL-sRとフィルタ係数を畳み込むことにより疑似エコー信号を算出し、算出した疑似エコー信号を減算器１２４で式６の目標信号から減算することでエコーを抑圧する。
【００４９】
また、適応フィルタ１２１、１２２それぞれの誤差信号にあたる減算器１２３、１２４からの出力信号は、式７および式８で表される。
【００５０】
eL = vL+vR    ・・・（式７）
eR = vL-vR    ・・・（式８）
なお、適応フィルタ１２１、１２２が用いるフィルタ係数は、式７および式８で表される出力信号の二乗平均値が最小となるよう逐次更新される。このことは、適応フィルタ１２１、１２２が合成空間伝達特性hLL+hLRおよび合成空間伝達特性hLL-hLRをそれぞれ推定することに相当する。また、適応フィルタ１２１、１２２の係数更新アルゴリズムとしては、NLMS（Normalized Least Mean Square）アルゴリズム等、公知の各種適応アルゴリズムを用いる。
【００５１】
信号合成部１１４は、エコー抑圧部１１３からの出力信号eLおよびeRに対して加算器１２５、減算器１２６により加算信号および減算信号を算出した後、乗算器１２７、１２８でそれぞれ０．５倍することで、最終的に本来収音したい信号vLおよびvRが算出され出力端子１１５、１１６に出力される。
【００５２】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態に係るエコー抑圧装置は、スピーカとマイクロホンとの配置の対称性を利用することで推定すべき空間伝達経路およびこれに対応するエコーの数を削減できるため、簡易な構成で空間伝達経路毎に対応するエコーを抑圧することができると共に演算量を削減することが可能となる。
【００５３】
なお、本発明の第１の実施の形態において、スピーカ数およびマイクロホン数は共に２つとして説明したが、これに限定するものではなく、複数のスピーカと１つ以上のマイクロホンが対称性のある位置に配置されていればよく、また、スピーカとマイクロホンとの配置に応じて複数の空間伝達経路上におけるエコーの抑圧が実現できるよう、目標信号生成部１１１、参照信号生成部１１２、エコー抑圧部１１３、信号合成部１１４を適宜構成すればよい。
【００５４】
また、スピーカの数が奇数の場合は、同一の中心線を境に左右対称に配置された中心のスピーカが中心線上に設置されていればよい。また、マイクロホンの数が奇数の場合は、同一の中心線を境に左右対称に配置された中心のマイクロホンが中心線上に設置されていればよい。また、エコー抑圧部１１３は、抑圧対象とするエコーの周波数帯域がある程度限定される場合（例えば、音声のように比較的低い周波数にパワーが集中している信号の場合等）、エコーの抑圧に必要な周波数帯域に限定して処理を行う構成にしてもよい。
【００５５】
（本発明の第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係るエコー抑圧装置のブロック図である。なお、本発明の第２の実施の形態に係るエコー抑圧装置を構成する構成要素のうち、本発明の第１の実施の形態に係るエコー抑圧装置を構成する構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、それぞれの説明を省略する。
【００５６】
図２に示したエコー抑圧装置は、図１に示したエコー抑圧装置の構成に加えて、エコー検出部２０１を備えている。
【００５７】
エコー検出部２０１は、入力端子１０１の入力信号と目標信号生成部１１１の構成要素である加算器１１７の出力信号との相互相関を算出し、相互相関値の大きさに応じてエコーの有無を判定したとき、エコー抑圧部１１３の構成要素である適応フィルタ１２１、１２２のフィルタ係数の更新を制御する。例えば、エコー抑圧部１１３は、エコー検出部２０１がエコーが有ると判定したとき、適応フィルタ１２１、１２２が用いるフィルタ係数を更新する。
【００５８】
以上のように、本発明の第２の実施の形態に係るエコー抑圧装置は、エコーの有無に応じてフィルタ係数更新を制御することで、空間伝達特性の推定精度を向上することが可能となる。
【００５９】
なお、本発明の第２の実施の形態において、エコー検出部２０１は、入力端子１０１の入力信号と目標信号生成部１１１の構成要素である加算器１１７の出力信号との相互相関を算出するものとして説明したが、相互相関に替えてレベル比を算出する構成にしてもよい。また、エコー検出部２０１は、入力端子１０２の入力信号と目標信号生成部１１１の構成要素である加算器１１７の出力信号を参照する構成にしてもよい。また、エコー検出部２０１を適応フィルタと同じ数だけ設け、適応フィルタが精度良くフィルタ係数の更新制御を行えるよう、それぞれ適切な信号を参照する構成にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明に係るエコー抑圧装置は、従来のエコー抑圧装置と比較して簡易な構成で空間伝達経路毎に対応するエコーを抑圧することができるという効果を有し、複数のスピーカと１個以上のマイクロホンを有する各種音響装置において、複数のスピーカからマイクロホンに回り込むエコーを抑圧するエコー抑圧装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るエコー抑圧装置のブロック図
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るエコー抑圧装置のブロック図
【図３】従来のエコー抑圧装置のブロック図
【符号の説明】
【００６２】
１０１、１０２、３０１、３０２  入力端子
１０３、１０４、３０３、３０４  Ｄ／Ａコンバータ
１０５、１０６、３０５、３０６  スピーカ
１０７、１０８、３０７、３０８  マイクロホン
１０９、１１０、３０９、３１０  Ａ／Ｄコンバータ
１１１  目標信号生成部
１１２  参照信号生成部
１１３  エコー抑圧部
１１４  信号合成部
１１５、１１６、３１１、３１２  出力端子
１１７、１１９、１２５、３１７、３１８、３２２  加算器
１１８、１２０、１２３、１２４、１２６、３１９、３２０、３２３  減算器
１２１、１２２  適応フィルタ
１２７、１２８  乗算器
２０１  エコー検出部
３１３〜３１６  フィルタ
３２１  和差信号生成部
３２４  伝達関数演算部
３２５  相関検出部
【図１】
2008005293.tif 000003
【図２】
2008005293.tif 000004
【図３】
2008005293.tif 000005