(57)【要約】【課題】エコーキャンセラの処理負担を抑えたテレビ会議装置であって、モニタ付近にスピーカ、マイク、およびカメラを近接して設置したテレビ会議装置を提供する。【解決手段】エコーキャンセラ１９の前段に予備フィルタ部１８を設ける。予備フィルタ部１８は、ＬＰＦ１８１、固定型フィルタ１８２、およびポストプロセッサ１８３を備えている。制御部１４は、信号選択回路１７が選択した収音ビーム信号に対応するフィルタ係数を固定型フィルタ１８２に設定する。このフィルタ係数はスピーカからマイクに回り込む音響伝達系の伝達関数を擬似したものである。スピーカに入力される音声信号（入力音声信号）のうち、低周波数帯域（例えば１ｋＨｚ以下）の成分が固定型フィルタ１８２に入力され、擬似信号が生成される。ポストプロセッサ１８３でこの擬似信号（回り込み成分）が除去され、補正収音ビーム信号ＭＳｓが生成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を撮影するカメラ、音声を放音する放音部、および音声を収音する収音部を近接する位置に備えたテレビ会議装置であって、
前記収音部が収音した音声信号を信号処理し、収音信号を出力する収音信号処理部と、
外部から入力された入力信号を信号処理し、前記放音部に入力する入力信号処理部と、
前記入力信号を所定のフィルタ係数でフィルタリングする固定フィルタと、
前記放音部から前記収音部に至る音響伝達系の伝達関数を擬似した擬似フィルタ係数を記録し、擬似フィルタ係数を前記固定フィルタのフィルタ係数として設定するフィルタ係数設定部と、
前記収音信号から前記固定フィルタの出力信号を減算し、補正収音信号を生成するポストプロセッサと、
前記入力信号を適応型フィルタで処理した擬似エコー信号を、前記ポストプロセッサが生成した補正収音信号から減算する適応型エコーキャンセラと、
を備えたテレビ会議装置。
【請求項２】
前記収音部は、複数のマイクを配列してなるマイクアレイからなり、
前記収音信号処理部は、前記複数のマイクが収音した音声信号を遅延処理して合成することにより、複数方向に収音指向性を有する複数の収音ビームを生成する収音ビーム生成回路と、前記複数の収音ビーム信号の音量レベルから話者方位を検出し、当該話者方位の収音ビーム信号を前記収音信号として出力する信号選択回路と、からなり、
前記フィルタ係数設定部は、前記収音ビーム生成回路が生成する収音ビーム信号の収音指向方向に対応する複数のフィルタ係数を記録し、
前記信号選択回路が選択した収音ビーム信号に対応するフィルタ係数を前記擬似フィルタ係数として前記固定フィルタに設定する請求項１に記載のテレビ会議装置。
【請求項３】
前記固定フィルタの前段に設けられ、前記入力信号の所定周波数帯域のみを通過させるバンドパスフィルタを備えた請求項１、または請求項２に記載のテレビ会議装置。
【請求項４】
前記バンドパスフィルタは、１ｋＨｚ未満を通過帯域とするローパスフィルタである請求項３に記載のテレビ会議装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モニタ付近にスピーカ、マイク、およびカメラを近接して設置したテレビ会議装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、遠隔地において通信会議を行う通信会議装置が普及している。通信会議装置は、マイクで収音した音声を相手側に送信し、相手側から音声を受信する。また、最近では映像データを送受信するテレビ会議装置が普及している（例えば特許文献１参照）。特許文献１の装置では、会議室全体の撮影映像と、発言者をズームアップした撮影映像と、を切り換えて送信することができる。
【０００３】
テレビ会議では、各会議参加者は相手の映像が映し出されているモニタの方向を見ながら会話することが自然である。したがって、スピーカ、およびカメラをモニタ付近に設置することが一般的である。
【特許文献１】特開平２−２０２２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の装置では、話者の位置を特定するために、各話者の位置にマイクを設置していた。この場合、話者の人数分のマイクを設置しなければならず、コストがかかり、汎用性に乏しいものであった。
【０００５】
一方、指向性マイクをモニタ付近に設置することも考えられるが、スピーカとマイクが近接するので、回り込み音声が大きくなり、エコーキャンセラの処理負荷が大きくなってしまう。
【０００６】
この発明は、モニタ付近にスピーカ、マイク、およびカメラを近接して設置したテレビ会議装置であって、エコーキャンセラの処理負担を抑えたテレビ会議装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のテレビ会議装置は、映像を撮影するカメラ、音声を放音する放音部、および音声を収音する収音部を近接する位置に備えたテレビ会議装置であって、前記収音部が収音した音声信号を信号処理し、収音信号を出力する収音信号処理部と、外部から入力された入力信号を信号処理し、前記放音部に入力する入力信号処理部と、前記入力信号を所定のフィルタ係数でフィルタリングする固定フィルタと、前記放音部から前記収音部に至る音響伝達系の伝達関数を擬似した擬似フィルタ係数を記録し、擬似フィルタ係数を前記固定フィルタのフィルタ係数として設定するフィルタ係数設定部と、前記収音信号から前記固定フィルタの出力信号を減算し、補正収音信号を生成するポストプロセッサと、前記入力信号を適応型フィルタで処理した擬似エコー信号を、前記ポストプロセッサが生成した補正収音信号から減算する適応型エコーキャンセラと、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この構成では、適応型エコーキャンセラの前段に、所定周波数帯域の回り込み成分を除去する予備フィルタ部（固定フィルタ、ポストプロセッサ）を設ける。フィルタ係数は放音部から収音部に至る音響伝達系の伝達関数を想定し、予め設定しておく。収音指向性の変化による影響を受けにくい回り込み成分を適応型エコーキャンセラの前段で除去しておくことで、モニタ付近にスピーカ、マイク、およびカメラを近接設置しても、適応型エコーキャンセラの処理負担を抑えることができる。特に、低周波数帯域において顕著な効果を有する。
【０００９】
この発明は、さらに、前記収音部は、複数のマイクを配列してなるマイクアレイからなり、前記収音信号処理部は、前記複数のマイクが収音した音声信号を遅延処理して合成することにより、複数方向に収音指向性を有する複数の収音ビームを生成する収音ビーム生成回路と、前記複数の収音ビーム信号の音量レベルから話者方位を検出し、当該話者方位の収音ビーム信号を前記収音信号として出力する信号選択回路と、からなり、前記フィルタ係数設定部は、前記収音ビーム生成回路が生成する収音ビーム信号の収音指向方向に対応する複数のフィルタ係数を記録し、前記信号選択回路が選択した収音ビーム信号に対応するフィルタ係数を前記擬似フィルタ係数として前記固定フィルタに設定することを特徴とする。
【００１０】
この構成では、収音部は複数のマイクを配列してなるマイクアレイからなる。各マイクの収音した音声信号を遅延して合成することにより、所定方向に強い指向性を有した収音ビーム信号を複数形成する。これら複数の収音ビーム信号のレベルを比較し、最も高いレベルの収音ビーム信号を話者方位とする。フィルタ係数設定部は、各収音ビーム信号に対応するフィルタ係数を複数記憶しており、リアルタイムに擬似フィルタ係数を変更する。
【００１１】
この発明は、さらに、前記固定フィルタの前段に設けられ、前記入力信号の所定周波数帯域のみを通過させるバンドパスフィルタを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この構成では、予備フィルタ部としてさらにバンドパスフィルタを設ける。これにより、所定周波数帯域の回り込み信号をエコーキャンセラの前段で除去する。
【００１３】
この発明は、さらに、前記バンドパスフィルタは、１ｋＨｚ未満を通過帯域とするローパスフィルタであることを特徴とする。
【００１４】
この構成では、バンドパスフィルタは１ｋＨｚ未満を通過帯域とし、固定フィルタとポストプロセッサでは低周波数帯域の回り込み成分のみを除去する。高周波数帯域（１ｋＨｚ以上）は、収音指向性の方向により回り込みのレベルが大きく異なるため、低周波数帯域のみを予め除去する。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、収音指向性の変化による影響を受けにくい回り込み成分を予備的に除去するフィルタを設けることで、モニタ付近にスピーカ、マイク、およびカメラを近接設置しても、適応型エコーキャンセラの処理負担を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図面を参照して、本発明の実施形態に係るテレビ会議装置について説明する。
図１は、テレビ会議装置の外観図であり、図２は、テレビ会議装置の構成を示すブロック図である。テレビ会議装置は、スピーカＳＰ１〜ＳＰ８、マイクＭ１〜Ｍ１２、およびカメラ１１を備えており、これらが近接して一体型の筐体としてモニタ２の上に設置されている。
【００１７】
スピーカＳＰ１〜ＳＰ８は、直線状に配列されてスピーカアレイを構成する。マイクＭ１〜Ｍ１２も直線状に配列されてマイクアレイを構成する。なお、本実施形態では、スピーカの個数を８個、マイクの個数を１２個とする例を示すが、配列個数はこの例に限定するものではない。また、スピーカ、マイクの配列間隔は等間隔でなくともよい。
【００１８】
図２に示すように、テレビ会議装置は、上記スピーカＳＰ１〜ＳＰ８、マイクＭ１〜Ｍ１２、およびカメラ１１に加え、入出力Ｉ／Ｆ１２、画像データ処理部１３、制御部１４、Ａ／Ｄ変換部１５、収音ビーム生成部１６、信号選択回路１７、予備フィルタ部１８、エコーキャンセラ１９、放音制御部２０、およびＤ／Ａ変換部２１を備えている。
【００１９】
制御部１４は、カメラ１１、収音ビーム生成部１６、信号選択回路１７、予備フィルタ部１８、および放音制御部２０に接続されており、テレビ会議装置を統括的に制御する。例えばリモコン（図示せず）から入力されるユーザの操作に応じて、カメラ１１の撮影範囲を設定したり、収音レベル、放音レベル等をコントロールする。また、後述する予備フィルタ部１８の固定型フィルタ１８２のフィルタ係数を設定する。制御部１４は、この固定型フィルタ１８２のフィルタ係数を複数記録したメモリを内蔵している。
【００２０】
入出力Ｉ／Ｆ１２は、ネットワーク端子、オーディオ端子、ビデオ端子に接続されている。入出力Ｉ／Ｆ１２は、これらの端子を介して相手先テレビ会議装置と音声、および映像を送受信する。ネットワーク端子を介して送受信する場合、ネットワーク通信データ形式からなる音声、および映像の各データを受信する。受信した映像データは画像データ処理部１３に出力される。受信した音声データは、デジタル音声信号に変換されてエコーキャンセラ１９、予備フィルタ部１８、および放音制御部２０に出力される。
【００２１】
また、入出力Ｉ／Ｆ１２は、画像データ処理部１３から入力される映像データをネットワーク通信データ形式で相手先テレビ会議装置に送信し、エコーキャンセラ１９から入力されるデジタル音声信号をネットワーク通信データ形式で相手先テレビ会議装置に送信する。
【００２２】
カメラ１１は、自装置の前に居る会議者が含まれる範囲を撮像して、映像信号を画像データ処理部１３に出力する。カメラ１１がパン、チルト、ズーム機能を搭載している場合、撮影範囲は制御部１４によって設定される。その他、撮影設定（コントラスト等）も制御部１４によって設定される。
【００２３】
画像データ処理部１３は、カメラ１１から入力された映像信号を映像データ（圧縮データ）に変換し、これを入出力Ｉ／Ｆ１２に出力する。また、入出力Ｉ／Ｆ１２から入力された映像データをデコードして、映像信号としてモニタ２に出力する。
【００２４】
マイクアレイの各マイクＭ１〜Ｍ１２は、自装置の前に居る会議者（話者）の発声音を収音して収音音声信号を生成する。
Ａ／Ｄ変換部１５は、各マイクＭ１〜Ｍ１２にそれぞれ対応して収音アンプ１５１、Ａ／Ｄ変換器１５２を備えている。収音アンプ１５１は、収音音声信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器１５２は、増幅された収音音声信号をデジタル音声信号に変換して、収音ビーム生成部１６に出力する。
【００２５】
収音ビーム生成部１６は、Ａ／Ｄ変換部１５から入力された各デジタル音声信号に対して所定の遅延処理を行った後合成し、特定の領域から到来する音声を強調した信号である収音ビーム信号ＭＢ１〜ＭＢ４を生成する。収音ビーム信号ＭＢ１〜ＭＢ４は、図３に示すように、マイクＭ１〜Ｍ１２が設置された長尺面側で当該長尺面に沿ってそれぞれに異なる所定幅の領域が収音ビーム領域（収音ビーム信号によって強調される特定の空間、方向）として設定されている。なお、収音ビームの数、領域の位置はこの例に限るものではない。制御部１４が各デジタル音声信号の遅延量をコントロールすることで、収音ビーム領域を変更することができる。
【００２６】
信号選択回路１７は、収音ビーム信号ＭＢ１〜ＭＢ４のうち最もレベルの高い信号を選択し、その収音ビーム信号をメイン収音ビーム信号ＭＳとして予備フィルタ部１８に出力する。また、選択した収音ビーム信号を制御部１４に通知する。
【００２７】
図４は、信号選択回路１７の主要構成を示すブロック図である。
信号選択回路１７は、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）１７１、全波整流回路１７２、ピーク検出回路１７３、レベル比較器１７４、および信号選択回路１７５を備えている。
【００２８】
ＢＰＦ１７１は、人の音声の主成分帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタであり、収音ビーム信号ＭＢ１〜ＭＢ４を帯域通過フィルタ処理して、全波整流回路１７２に出力する。全波整流回路１７２は、収音ビーム信号ＭＢ１〜ＭＢ４を全波整流（絶対値化）し、ピーク検出回路１７３は、全波整流された収音ビーム信号ＭＢ１〜ＭＢ４のピーク検出を行い、ピーク値データＰｓ１〜Ｐｓ４を出力する。レベル比較器１７４は、ピーク値データＰｓ１〜Ｐｓ４を比較して、最も高いレベルのピーク値データＰｓに対応する収音ビーム信号を選択する選択指示データを信号選択回路１７５に与える。また、レベル比較器１７４は、最も高いレベルのピーク値データＰｓに対応する収音ビーム信号を選択する選択指示データを制御部１４にも与える。信号選択回路１７５は、選択指示データが示す収音ビーム信号を選択し、メイン収音ビーム信号ＭＳとして予備フィルタ部１８に出力する。
これは、発話者が存在する収音領域に対応する収音ビーム信号の信号レベルが他の領域に対応する収音ビーム信号の信号レベルよりも高いことを利用している。
【００２９】
制御部１４は、レベル比較器１７４から入力した選択指示データに基づいて、カメラ１１の撮影設定を変更する。例えば、選択された収音ビーム信号の対応する領域の映像を撮影するように、カメラ１１のパン、チルト、ズームを設定する。また、制御部１４は、選択指示データに基づいて、予備フィルタ部１８における固定型フィルタ１８２のフィルタ係数を設定する。
【００３０】
予備フィルタ部１８は、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１８１、固定型フィルタ１８２、およびポストプロセッサ１８３を備えている。ＬＰＦ１８１は、低周波数帯域（例えば１ｋＨｚ以下）を通過帯域とするローパスフィルタであり、エコーキャンセラ１９から入力される信号、すなわち他の装置から入力される入力音声信号を低域通過フィルタ処理して、固定型フィルタ１８２に出力する。
【００３１】
固定型フィルタ１８２は、ＦＩＲフィルタであり、フィルタ係数は制御部１４により設定される。制御部１４は、スピーカ（ＳＰ１〜ＳＰ８）からマイク（Ｍ１〜Ｍ１２）に至る音響伝達経路を擬似したフィルタ係数を設定する。フィルタ係数の詳細は図５を用いて後述する。固定型フィルタ１８２は、ＬＰＦ１８１で低周波数帯域に帯域制限された入力音声信号をフィルタリングし、スピーカからマイクに至る回り込み音声を擬似した擬似信号を生成する。なお、固定型フィルタ１８２において、ＬＰＦ１８１の機能を実現してもよい。
【００３２】
予備フィルタ部１８は、この擬似信号をポストプロセッサ１８３でメイン収音ビーム信号ＭＳから減算することで、低周波数帯域の回り込み成分を除去した補正収音ビーム信号ＭＳｓを生成する。
【００３３】
エコーキャンセラ１９は、適応型フィルタ１９１とポストプロセッサ１９２とを備えている。適応型フィルタ１９１は、入力音声信号に基づいて、スピーカアレイからマイクアレイに回り込む回帰音声信号を擬似した擬似回帰音信号を生成する。ポストプロセッサ１９２は、予備フィルタ部１８から出力される補正収音ビーム信号ＭＳｓから擬似回帰音信号を減算して、出力音声信号として入出力Ｉ／Ｆ１２に出力する。これによりエコー成分を消去する。また、出力音声信号は適応型フィルタ１９１に入力され、適応型フィルタ１９１は、入力された出力音声信号に基づいてエコー成分を消去するようにフィルタ係数を更新する。
【００３４】
放音制御部２０は、入力音声信号に所定の遅延処理を行い、Ｄ／Ａ変換部２１における各Ｄ／Ａコンバータ２１１に入力する。各Ｄ／Ａコンバータ２１１は、入力された音声信号をアナログ音声信号に変換し、ＡＭＰ２１２に入力する。ＡＭＰ２１２は、アナログ音声信号を増幅してスピーカＳＰ１〜ＳＰ８に入力し、スピーカＳＰ１〜ＳＰ８は、音声を放音する。
【００３５】
放音制御部２０は、スピーカアレイの各スピーカに入力する音声信号に遅延処理を行うことで、所定方向に強い指向性を有する放音ビームを形成することができる。また、所定位置に焦点を結ぶように放音ビームを形成することもできる。各スピーカは、焦点との実距離がそれぞれ異なるが、これらのスピーカを焦点から等距離に配列したようなタイミングで放音されるように音声信号を遅延すればよい。
【００３６】
次に、図５は、回り込み信号のレベルを示す図である。同図（Ａ）に示すグラフの横軸は周波数、縦軸はレベルを示す。同図（Ａ）は、テレビ会議装置のスピーカアレイを用いて、前方の所定位置（同図Ｂに示す点）に焦点を結ぶ放音ビーム（ホワイトノイズ）を出力した場合のマイクアレイの収音レベル（メイン収音ビーム信号のレベル）を示している。同図（Ｂ）は、テレビ会議装置を上面側から見た場合のテレビ会議装置の収音方向、および放音の焦点位置を示している。同図（Ｂ）において、テレビ会議装置の中心位置を原点とし、紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側を−Ｙ方向、下側をＹ方向とする。また、Ｘ軸を０°とし、Ｙ軸を９０°とする。
【００３７】
スピーカアレイから放音される音声（ホワイトノイズ）は、地点Ａ（０，４２）に焦点を結ぶ。この地点Ａ（０，４２）は、テレビ会議装置の中心位置からＹ方向に４２ｃｍの地点を示す。同図（Ａ）は、この地点Ａに焦点を結ぶ放音ビームを出力しているときに、収音ビームを０°、３０°、６０°の方向に向けた場合の収音信号レベルを示している。同図（Ａ）に示すように、どの角度についても３００〜４００Ｈｚ付近で回り込みレベルが最大となる。また、１ｋＨｚ以上の帯域は角度によって周波数特性が大きく異なる。このため、予備フィルタ部１８では、ＬＰＦ１８１により１ｋＨｚ以上をカットし、固定型フィルタ１８２では１ｋＨｚ未満の帯域のみフィルタ係数を設定する。
【００３８】
制御部１４は、収音ビームの角度毎にフィルタ係数を記録している。すなわち、収音ビーム信号ＭＢ１〜ＭＢ４毎に、それぞれの収音角度に応じたフィルタ係数を記録している。フィルタ係数は、図５（Ａ）に示した周波数特性の様に、回り込み音声を擬似した特性となる。
【００３９】
制御部１４は、信号選択回路１７のレベル比較器１７４から入力した選択指示データに基づいて、選択された収音ビーム信号に対応するフィルタ係数を固定型フィルタ１８２に設定する。これにより、補正収音ビーム信号ＭＳｓは、メイン収音ビーム信号ＭＳから低周波数帯域（１ｋＨｚ未満）の回り込み成分が低減された信号となる。したがって、エコーキャンセラ１９では、回り込み成分が相対的に小さくなり、処理負担が減少する。
【００４０】
また、制御部１４は、固定型フィルタ１８２に、予め定めた単一のフィルタ係数を設定しておいてもよい。例えば、図５（Ａ）に示したグラフのうち、収音ビームが３０°の方向である場合の周波数特性に対応したフィルタ係数を設定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】テレビ会議装置の外観図である。
【図２】テレビ会議装置の構成を示すブロック図である。
【図３】テレビ会議装置により形成される収音ビーム領域を示す図である。
【図４】図２に示す信号選択回路１７の構成を示すブロック図である。
【図５】回り込み信号のレベルを示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１−カメラ
ＳＰ１〜ＳＰ８−スピーカ
Ｍ１〜Ｍ１２−マイク
【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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