(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一空間内で実行される第一の音響再生ステップと音響収音ステップとの間の音響的な伝達経路である第一の反響路を介して前記第一の音響再生ステップで再生する第一の再生信号が前記音響収音ステップで収音される第一の反響信号と、前記第一の音響再生ステップの同一の空間内で実行される第二の音響再生ステップと前記音響収音ステップとの間の音響的な伝達経路である第二の反響路を介して、前記第二の音響再生ステップで再生する第二の再生信号が前記音響収音ステップにより前記第一の反響信号と混合して収音される第二の反響信号とを、前記音響収音ステップで収音する全ての収音信号の中から消去または低減する反響消去方法において、
前記第一の再生信号と前記第二の再生信号の和成分として再生和信号を生成し出力する和信号出力ステップと、
前記第一の再生信号と前記第二の再生信号の差成分として再生差信号を生成し出力する差信号出力ステップと、
前記第一の反響路と前記第二の反響路の和成分に相当する模擬特性を有し、前記再生和信号を入力し、第一の反響模擬信号を生成し出力する第一の適応型反響模擬ステップと、
前記第一の反響路と前記第二の反響路の差成分に相当する模擬特性を有し、前記再生差信号を入力し、第二の反響模擬信号を生成し出力する第二の適応型反響模擬ステップと、
前記第一の反響模擬信号および前記第二の反響模擬信号を前記収音信号から差引き誤差信号を得て、この誤差信号を出力する誤差算出ステップと、
前記誤差信号を均等割合で配分して得られる第一の推定値と第二の推定値を出力する均等誤差配分ステップと、
前記誤差信号を前記再生和信号の電力と前記再生差信号の電力との比に応じて配分して得られる第三の推定値と第四の推定値を出力する信号電力加重誤差配分ステップと、
前記再生和信号の電力と前記再生差信号の電力の大小関係に応じて異なる値を電力偏差として出力する電力偏差計算ステップと、
前記電力偏差の値が、前記再生和信号の電力が前記再生差信号の電力より大きいことを示すほど、前記第三の推定値を前記第一の推定値よりも大きな割合で加重平均し、前記電力偏差の値が、前記再生差信号の電力が前記再生和信号の電力より大きいことを示すほど、前記第一の推定値を前記第三の推定値よりも大きな割合で加重平均し、第五の推定値として出力し、前記第一の適応型反響模擬ステップに与え、前記第一の適応型反響模擬ステップが有する模擬特性を更新させる第一の電力偏差加重平均ステップと、
前記電力偏差の値が、前記再生和信号の電力が前記再生差信号の電力より大きいことを示すほど、前記第二の推定値を前記第四の推定値よりも大きな割合で加重平均し、前記電力偏差の値が、前記再生差信号の電力が前記再生和信号の電力よりも大きいことを示すほど、前記第四の推定値を前記第二の推定値よりも大きな割合で加重平均し、第六の推定値として出力し、前記第二の適応型反響模擬ステップに与え、前記第二の適応型反響模擬ステップが有する模擬特性を更新させる第二の電力偏差加重平均ステップと、
を含むことを特徴とする反響消去方法。
【請求項２】
前記電力偏差計算ステップにおいて、電力偏差として、前記再生和信号の電力と前記再生差信号の電力の差を、前記再生和信号の電力と前記再生差信号の和で除した値を用いることを特徴とする請求項１記載の反響消去方法。
【請求項３】
前記第一の電力偏差加重平均ステップにおいて、前記第五の推定値を求める前記第一の推定値と前記第三の推定値の加重平均の値を、１から請求項２に基づく電力偏差を引いた値の二分の一と前記第一の推定値との積と、１と請求項２に基づく前記電力偏差を加えた値の二分の一と前記第三の推定値との積と、の和として得ることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の反響消去方法。
【請求項４】
前記第二の電力偏差加重平均ステップにおいて、前記第六の推定値を求める前記第二の推定値と前記第四の推定値の加重平均の値を、
１に請求項２に基づく電力偏差を加えた値の二分の一と前記第二の推定値との積と、１から請求項２に基づく電力偏差を引いた値の二分の一と前記第四の推定値との積と、の和として得ることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の反響消去方法。
【請求項５】
同一空間内に存在する第一の音響再生手段と音響収音手段との間の音響的な伝達経路である第一の反響路を介して前記第一の音響再生手段から再生する第一の再生信号が前記音響収音手段により収音される第一の反響信号と、前記第一の音響再生手段の同一の空間内に存在する第二の音響再生手段と前記音響収音手段との間の音響的な伝達経路である第二の反響路を介して、前記第二の音響再生手段から再生する第二の再生信号が前記音響収音手段により前記第一の反響信号と混合して収音される第二の反響信号とを、前記音響収音手段が収音する全ての収音信号の中から消去または低減する反響消去装置において、
前記第一の再生信号と前記第二の再生信号の和成分として再生和信号を生成し出力する和信号生成器と、
前記第一の再生信号と前記第二の再生信号の差成分として再生差信号を生成し出力する差信号生成器と、
前記第一の反響路と前記第二の反響路の和成分に相当する模擬特性を有し、前記再生和信号を入力し、第一の反響模擬信号を生成し出力する第一の適応型模擬反響路と、
前記第一の反響路と前記第二の反響路の差成分に相当する模擬特性を有し、前記再生差信号を入力し、第二の反響模擬信号を生成し出力する第二の適応型模擬反響路と、
前記第一の反響模擬信号および前記第二の反響模擬信号を前記収音信号から差引き誤差信号を得て、この誤差信号を出力する誤差算出手段と、
前記誤差信号を均等割合で配分して得られる第一の推定値と第二の推定値を出力する均等誤差配分手段と、
前記誤差信号を前記再生和信号の電力と前記再生差信号の電力との比に応じて配分して得られる第三の推定値と第四の推定値を出力する信号電力加重誤差配分手段と、
前記再生和信号の電力と前記再生差信号の電力の大小関係に応じて異なる値を電力偏差として出力する電力偏差計算手段と、
前記電力偏差の値が、前記再生和信号の電力が前記再生差信号の電力より大きいことを示すほど、前記第三の推定値を前記第一の推定値よりも大きな割合で加重平均し、前記電力偏差の値が、前記再生差信号の電力が前記再生和信号の電力より大きいことを示すほど、前記第一の推定値を前記第三の推定値よりも大きな割合で加重平均し、第五の推定値として出力し、前記第一の適応型模擬反響路に与え、前記第一の適応型模擬反響路が有する模擬特性を更新させる第一の電力偏差加重平均手段と、
前記電力偏差の値が、前記再生和信号の電力が前記再生差信号の電力より大きいことを示すほど、前記第二の推定値を前記第四の推定値よりも大きな割合で加重平均し、前記電力偏差の値が、前記再生差信号の電力が前記再生和信号の電力より大きいことを示すほど、前記第四の推定値を前記第二の推定値よりも大きな割合で加重平均し、第六の推定値として出力し、前記第二の適応型模擬反響路に与え、前記第二の適応型模擬反響路が有する模擬特性を更新させる第二の電力偏差加重平均手段と、
を備えることを特徴とする反響消去装置。
【請求項６】
前記電力偏差計算手段において、電力偏差として、前記再生和信号の電力と前記再生差信号の電力の差を、前記再生和信号の電力と前記再生差信号の和で除した値を用いることを特徴とする請求項５記載の反響消去装置。
【請求項７】
前記第一の電力偏差加重平均手段において、前記第五の推定値を求める前記第一の推定値と前記第三の推定値の加重平均の値を、１から請求項６に基づく電力偏差を引いた値の二分の一と前記第一の推定値との積と、１に請求項６に基づく前記電力偏差を加えた値の二分の一と前記第三の推定値との積と、の和として得ることを特徴とする請求項５又は６の何れかに記載の反響消去装置。
【請求項８】
前記第二の電力偏差加重平均手段において、前記第六の推定値を求める前記第二の推定値と前記第四の推定値の加重平均の値を、
１に請求項６に基づく電力偏差を加えた値の二分の一と前記第二の推定値との積と、１から請求項６に基づく電力偏差を引いた値の二分の一と前記第四の推定値との積と、の和として得ることを特徴とする請求項２記載の反響消去装置。
【請求項９】
コンピユータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピユータに少なくとも請求項４乃至請求項８の何れかに記載の反響消去装置として機能させる反響消去プログラム。
【請求項１０】
コンピュータが読み取り可能な記録媒体によって構成され、この記録媒体に請求項９記載の反響消去プログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステレオ音声などを再生可能な２つのスピーカから一つ以上のマイクロホンへと回り込む反響を消去するための反響消去方法、反響消去装置、反響消去プログラム、記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステレオ音声などを再生可能な２つのスピーカから少なくとも一つ以上のマイクロホンへ回り込む反響を消去する反響消去装置は、図２のように接続される。図２では、マイクロホンは一つの場合を挙げているが、複数のマイクロホンが存在する場合も各マイクロホン毎に同様な構成がとられる。従来の反響消去装置１００内では、第一再生信号x1(k)と第二再生信号x2(k)の和成分として再生和信号xc(k)=x1(k)+x2(k)を生成する和信号生成器１０１と、x1(k)とx2(k)の差成分として再生差信号xa(k)=x1(k)−x2(k)を生成する差信号生成器１０２とを有する。
【０００３】
また、第一スピーカ１とマイクロホン３との間の第一反響路４のインパルス応答に相当する長さ（要素数）LのベクトルH1と、第二スピーカ２とマイクロホン３との間の第二反響路５のインパルス応答に相当する長さLのベクトルH2との和成分として、(H1+H2)/2を模擬する第一模擬特性Hm1(k)を保持する第一適応型模擬反響路１０３と、ベクトルH1とH2の差成分として、(H1−H2)/2を模擬する第二模擬特性Hm2(k)を保持する第二適応型模擬反響路１０４を有する。
ここで、kは所定間隔の離散時間を指すステップ数である。第一再生信号x1(k)および第二再生信号x2(k)は、それぞれ、第一反響路４および第二反響路５との畳込演算により第一反響信号d1(k)および第二反響信号d2(k)として、マイクロホン３において混合され収音される。
【０００４】
このとき、第一適応型模擬反響路１０３と第二適応型模擬反響路１０４とは、それぞれ、再生和信号xc(k)および再生差信号xa(k)を入力として、第一模擬特性Hm1(k)および第二模擬特性Hm2(k)との畳込演算により第一模擬反響信号dm1(k)および第二模擬反響信号dm2(k)を生成し、加算器１０５において加算した後、減算器１０６において、第一反響信号d1(k)および第二反響信号d2(k)を含むマイクロホン３の収音信号y(k)から減算することで、反響消去装置の出力信号でもある誤差信号e(k)を計算する。なお、加算器１０５と減算器１０６の機能を統合した誤差算出手段３０４で同様な処理を行ってもよい。
さて、第一適応型模擬反響路１０３および第二適応型模擬反響路１０４において、第一模擬特性Hm1(k)および第二模擬特性Hm2(k)は、それぞれ、
【０００５】
【数１】
0004504891.tif 000002
と更新される。ここでXc(k)=[xc(k), xc(k−1), …, xc(k−L＋1)]T , Xa(k)=[xa(k), xa(k−1), …, xa(k−L＋1)]Tであり、μは更新量を調整する正の数、‖X‖はベクトルXのノルムを表す。また、e1(k)=dc(k)−dm1(k),e2(k)=da(k)−dm2(k)として表せる。ただし、
【０００６】
【数２】
0004504891.tif 000003
である。また、例えマイクロホン３の収音信号y(k)が反響信号以外の信号を含まなかったとしても、実際に観測できる信号は、
dc(k)＋da(k)=d1(k)＋d2(k)=y(k)
のみであり、dc(k)とda(k)を個別に観測することは不可能である。
実際には、図２の例では、誤差信号e(k)=y(k)−[dm1(k)＋dm2(k)]に基づき推定値を与えている。すなわち、信号電力加重誤差配分手段１０７において、e1(k)の推定値として、
【０００７】
【数３】
0004504891.tif 000004
を求め、再生和信号xc(k)および再生差信号xa(k)の電力に相当する量により重み付けを行い、e(k)を配分し、（式１）および（式２）を適用する形で、第一模擬特性Hm1(k)および第二模擬特性Hm2(k)の特性更新を行っている。ここで、分母の‖Xc(k)‖2+‖Xa(k)‖2に、零除算防止を目的とした小さい正の実数を加える場合もあるが、ここでの議論の本質には影響しない。なお、このような特性更新は、非特許文献１記載の「学習同定方をを用いた線形結合型多チャンネル適応フィルタ」の２チャンネルの場合の特性更新に相当する。
また、図３の例では、均等誤差配分手段２０７により、e1(k)の推定値として、
【０００８】
【数４】
0004504891.tif 000005
とe(k)を均等に配分し、（式１）および（式２）に適用する形で、第一模擬特性Hm1(k)および第二模擬特性Hm2(k)の特性更新を行っている。このような特性更新は、非特許文献１記載の「正規化法を用いた線形結合型多チャンネル適応フィルタ」の２チャンネルの場合の特性更新に相当する。
ここで、図２および図３に示した従来技術において、（式１）および（式２）で本来用いられるべきe1(k)、e2(k)に対して実際に適用される第一推定値および第二推定値em1(k)、em2(k)の精度について考える。まず、
e1(k)＝ec(k)＋ea(k)                      （式７）
e2(k)＝ec(k)−ea(k)                      （式８）
とおく。ただし、
【０００９】
【数５】
0004504891.tif 000006
である。Tはベクトルの転置を表す。ここで、
【数６】
0004504891.tif 000007
と分解できる。このとき、上記の関係より、
【数７】
0004504891.tif 000008
と表すことができる。ここで、e(k)は実際に観測可能であるため、ec(k)の値は観測可能であるが、
【数８】
0004504891.tif 000009
は、観測不可能であるため、eu(k)を含むea(k)の値は正確に知ることができない。そこで、ea(k)の推定値ema(k)を用いて、（式７）、（式８）に従い、推定値em1(k)、em2(k)を
em1(k)＝ec(k)＋ema(k)                    （式９）
em2(k)＝ec(k)−ema(k)                    （式１０）
と表すことを考える。
【００１０】
このとき、（式３）、（式４）に基づく図２の構成では、（式９）、（式１０）において、
【数９】
0004504891.tif 000010
と与えたことに相当する。（式１１）の推定値は、eu(k)の大きさが、十分小さいとき妥当であるが、eu(k)の大きさが大きいとき、推定値em1(k)、em2(k)の精度はあまり高くない。このため、反響路の模擬精度も劣化し、十分な反響消去性能が得られない。また、
【数１０】
0004504891.tif 000011
なる関係から、eu(k)の大きさは、αに依存するため、反響路の模擬精度もαの値に依存する。
一方（式５）、（式６）に基づく図３に示した反響消去装置２００の構成では、（式９）、（式１０）において、
ema(k)＝0                    （式１２）
と与えたことに相当する。（式１２）では、ema(k)の平均値を零と仮定し、eu(k)の大きさ、すなわちαの値によらない反響路の模擬を実現している。
【非特許文献１】藤井  哲郎、島田  正治：「多チャンネル適応ディジタルフィルタ」電子通信学会  論文誌（Ａ），J69-A No.10, pp1226-1233, 1986.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
背景技術でのe1(k)、e2(k)に対する推定値em1(k)、em2(k)に関する考察より、図２に示した反響消去装置１００の構成においては、αの大きさに対する、推定精度の依存性が強く、図３に示した反響消去装置２００の構成においては、αの大きさによらず、固定的な誤差配分により、推定を実現している。図２に示した反響消去装置１００の構成の推定精度は、αの値に依存して、図３に示した反響消去装置２００の構成より優れる場合もあるが、劣る場合もある。
本発明の目的は、図２に示した反響消去装置１００の構成の推定値em1(k)、em2(k)について、αの値に依存した精度劣化を抑え、反響路の模擬精度を高めることにより、反響消去性能の優れた反響消去装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
同一空間内に存在する第一の音響再生手段と音響収音手段との間の音響的な伝達経路である第一の反響路を介して第一の音響再生手段から再生する第一の再生信号が音響収音手段により収音される第一の反響信号と、第一の音響再生手段の同一の空間内に存在する第二の音響再生手段と音響収音手段との間の音響的な伝達経路である第二の反響路を介して、第二の音響再生手段から再生する第二の再生信号が音響収音手段により第一の反響信号と混合して収音される第二の反響信号とを、音響収音手段で収音する全ての収音信号の中から消去または低減する反響消去装置において、第一の再生信号と前記第二の再生信号の和成分として再生和信号を出力する和信号生成器と、第一の再生信号と前記第二の再生信号の差成分として再生差信号を出力する差信号生成器と、第一の反響路と第二の反響路の和成分に相当する模擬特性を有し、再生和信号を入力し、第一の反響模擬信号を出力する第一の適応型模擬反響路と、第一の反響路と第二の反響路の差成分に相当する模擬特性を有し、再生差信号を入力し、第二の反響模擬信号を出力する第二の適応型模擬反響路と、第一の反響模擬信号および第二の反響模擬信号を収音信号から差引き誤差信号を取得し、この誤差信号を出力する誤差算出手段と、及び誤差信号を均等割合で配分して得られる推定値を出力する均等誤差配分手段か、再生和信号の電力と再生差信号の電力との比に応じて配分して得られる推定値を出力する信号電力加重誤差配分手段との何れかを備えた反響消去装置は上記したように従来より存在するが、
本発明の特徴とする構成はこれら均等誤差配分手段と、信号電力加重誤差配分手段の双方を備える点と、均等誤差配分手段は誤差信号を均等割合で配分して得られる第一の推定値と第二の推定値とを出力する点と、信号電力加重誤差配分手段は再生和信号の電力と再生差信号の電力との比に応じて配分して得られる第三の推定値と第四の推定値を出力する点を特徴とし、更に再生和信号の電力と再生差信号の電力の大小関係に応じて異なる値を電力偏差として出力する電力偏差計算手段と、
電力偏差の値が、再生和信号の電力が再生差信号の電力より大きいことを示すほど、第三の推定値を第一の推定値よりも大きな割合で加重平均し、電力偏差の値が、再生差信号の電力が再生和信号の電力より大きいことを示すほど、第一の推定値を第三の推定値よりも大きな割合で加重平均し、第五の推定値として出力し、第一の適応型模擬反響路に与え、第一の適応型模擬反響路が有する模擬特性を更新させる第一の電力偏差加重平均手段と、電力偏差の値が、再生和信号の電力が再生差信号の電力より大きいことを示すほど、第二の推定値を第四の推定値よりも大きな割合で加重平均し、電力偏差の値が、再生差信号の電力が再生和信号の電力より大きいことを示すほど、第四の推定値を第二の推定値よりも大きな割合で加重平均し、第六の推定値として出力し、第二の適応型模擬反響路に与え、第二の適応型模擬反響路が有する模擬特性を更新させる第二の電力偏差加重平均手段とを備える構成とした点を特徴とする。
【００１３】
更に本発明では、電力偏差計算手段において、電力偏差αとして、再生和信号の電力と再生差信号の電力の差を、再生和信号の電力と再生差信号の和で除した値を用いることを特徴とする。
更に本発明では、第一の電力偏差加重平均手段において、第五の推定値を求める第一の推定値と第三の推定値の加重平均の値を、１から電力偏差αを引いた値の二分の一と第一の推定値との積と、１に電力偏差αを加えた値の二分の一と第三の推定値との積との和として得ることを特徴とする。
【００１４】
更に本発明では、第二の電力偏差加重平均手段において、第六の推定値を求める第二の推定値と第四の推定値の加重平均の値を、１に電力偏差αを加えた値の二分の一と第二の推定値との積と、１から電力偏差αを引いた値の二分の一と第四の推定値との積と、の和として得ることを特徴とする。
つまり、本発明では、背景技術で説明した図２に示した反響消去装置１００の誤差配分と図３に示した反響消去装置２００の誤差配分を、αの値に応じて、組み合わせることにより、前記課題を解決する。図２に示した反響消去装置１００の構成において、ema(k)の推定精度が高くなるのは、eu(k)が十分小さい、すなわち、αが、１、または、−１に近いときである。さらに、（式３）、（式４）を、αを用いて表すと、
【００１５】
【数１１】
0004504891.tif 000012
であるから、αが１に近いときは、em2(k)に比べ、em1(k)のほうが、eu(k)の占める割合が小さく、推定精度が高くなり、逆に、αが−１に近いときは、em1(k)に比べ、em2(k)のほうが、eu(k)に占める割合が小さく、推定精度が高くなる。この性質を踏まえ、図２に示す反響消去装置１００の構成で用いる推定値em1(k)、em2(k)と、図３に示した反響消去装置２００の構成で用いる、αの値に依存しない、推定値em1(k)、em2(k)とを組合せる。以下では、このαの値に依存しない推定値em1(k)とem2(k)を第三推定値em3(k)、第四推定値em4(k)と称することにする。αの値が１に近づくことは、再生和信号ベクトルXc(k)の大きさが再生差信号ベクトルXa(k)の大きさよりも大きくなることを意味し、αの値が−１に近づくことは、再生和信号ベクトルXc(k)の大きさが再生差信号ベクトルXa(k)の大きさよりも小さくなることを意味する。
【００１６】
そこで、０以上１以下の値を取る変数γ１に対して、再生和信号ベクトルXc(k)の大きさが再生差信号ベクトルXa(k)の大きさより大きくなるほど、小さい値を与え、０以上１以下の値を取る変数γ２に対して、再生和信号ベクトルXc(k)の大きさが再生差信号ベクトルXa(k)の大きさよりも小さくなるほど、小さい値を与えるものとして、以下のように組合せて得られる第五推定値em5(k)、と第六推定値em6(k)を、本発明では用いる。
なお、本発明では、再生和信号の大きさと再生差信号の大きさの大小関係を表す量を電力偏差と呼び、例えば、前述のαを電力偏差として用いる。
【数１２】
0004504891.tif 000013
ここで、例えば、
【数１３】
0004504891.tif 000014
と与えることができ、SNR1は、eu(k)と、e1(k)からeu(k)を除いた成分とのパワー期待値との比を、SNR2は、eu(k)と、e2(k)から−eu(k)を除いた成分とのパワー期待値との比を、それぞれ表す。なおSNR1、SNR2の導出には、前述の
【数１４】
0004504891.tif 000015
なる関係を用いた。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による反響消去装置は、（式１）、（式２）の中でe1(k)、e2(k)の代わりに適用する第五推定値em5(k)、および第六推定値em6(k)の算出において、従来の（式３）、（式４）による推定値、および、従来の（式５）、（式６）による推定値それぞれの長所を活かすため、それらの貢献度を、eu(k)のパワー期待値と、e1(k)からeu(k)を除いた成分とパワー期待値、および、e2(k)から−eu(k)を除いた成分とのパワー期待値それぞれとの比に応じ、上記２種類の従来の推定値の貢献度を制御する手段を設けたため、従来の推定値よりも精度を高めることができる。このため、第一模擬特性Hm1(k)および第二模擬特性Hm2(k)の模擬精度を二つの従来技術より高めることができる。また、上記のパワー比の計算に用いるαの値は、第一再生信号x1(k)と第二再生信号x2(k)との間の相関X1(k)TX2(k)に基づき算出されるため、第一再生信号x1(k)と第二再生信号x2(k)との間の相関に起因する、上記２種類の従来の推定値の精度劣化を補い合う特質を持つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明による反響消去装置はハードウェアによって構成することができるが、より簡素に実現するには本発明による反響消去プログラムをコンピュータにインストールし、コンピュータに備えたCPUやDSPにこの反響消去プログラムを解読させて実行させることによりコンピュータに反響消去装置として機能させる実施形態が最良である。
コンピュータに反響消去装置として機能させるためには反響消去プログラムによりコンピュータ内に第一の再生信号と第二の再生信号の和成分として再生和信号を出力する和信号生成器と、第一の再生信号と第二の再生信号の差成分として再生差信号を出力する差信号生成器と、第一の反響路と第二の反響路の和成分に相当する模擬特性を有し、再生和信号を入力し、第一の反響模擬信号を出力する第一の適応型模擬反響路と、第一の反響路と第二の反響路の差成分に相当する模擬特性を有し、再生差信号を入力し、第二の反響模擬信号を生成する第二の適応型模擬反響路と、第一の反響模擬信号および第二の反響模擬信号を収音信号から差引き誤差信号を生成し、この誤差信号を出力する誤差算出手段と、この誤差信号を均等割合で配分して得られる第一の推定値と第二の推定値を出力する均等誤差配分手段と、誤差信号を再生和信号の電力と再生差信号の電力との比に応じて配分して得られる第三の推定値と第四の推定値を出力する信号電力加重誤差配分手段と、再生和信号の電力と再生差信号の電力の大小関係に応じて異なる値を電力偏差として出力する電力偏差計算手段と、電力偏差の値が、再生和信号の電力が再生差信号の電力より大きいことを示すほど、第三の推定値を第一の推定値よりも大きな割合で加重平均し、電力偏差の値が、再生差信号の電力が再生和信号の電力より大きいことを示すほど、第一の推定値を第三の推定値よりも大きな割合で加重平均し、第五の推定値として出力し、第一の適応型模擬反響路に与え、第一の適応型模擬反響路が有する模擬特性を更新させる第一の電力偏差加重平均手段と、電力偏差の値が、再生和信号の電力が再生差信号の電力より大きいことを示すほど、第二の推定値を第四の推定値よりも大きな割合で加重平均し、電力偏差の値が、再生差信号の電力が再生和信号の電力より大きいことを示すほど、第四の推定値を第二の推定値よりも大きな割合で加重平均し、これらの加重平均値を第六の推定値として出力し、第二の適応型模擬反響路に与え、第二の適応型模擬反響路が有する模擬特性を更新させる第二の電力偏差加重平均手段とを構築し、コンピュータに反響消去装置として機能させる。
【実施例１】
【００１９】
図１に本発明による反響消去装置３００の実施例を示す。第一再生信号x1(k)と、第二再生信号x2(k)が第一スピーカ１と第二スピーカ２に入力され、ステレオ音声などを再生する点及び第一再生信号x1(k)と第二再生信号x2(k)の和信号xc(k)を和信号生成器１０１で生成し、第一再生信号x1(k)と第二再生信号x2(k)の差信号xa(k)を差信号生成器１０２で生成する点及び、第一スピーカ１と第二スピーカ２で再生された音響信号をマイクロホン３で収音し、マイクロホン３で収音した音響信号y(k)から第一模擬反響信号dm1(k)および第二模擬反響信号dm2(k)を誤差算出手段３０４で差し引き、誤差信号e(k)を生成する点は図２及び図３で説明した従来技術と同じである。
【００２０】
本発明ではこれらの構成に加えて信号電力加重誤差配分手段１０７と、均等誤差配分手段２０７と、電力偏差計算手段３０１と、第一電力偏差加重平均手段３０２と、第二電力偏差加重平均手段３０３とを設け、これら、第一電力偏差加重平均手段３０２と第二電力偏差加重平均手段３０３で生成する第５の推定値em5(k)と、第６の推定値em6(k)によって第一適応型模擬反響路１０３と第二適応型模擬反響路１０４の模擬特性Hm1(k)とHm2(k)を特性更新させる点を特徴とするものである。
以下に各部の動作を説明する。
【００２１】
和信号生成器１０１は第一再生信号x1(k)と第二再生信号x2(k)との和成分として再生和信号xc(k)＝x1(k)＋x2(k)を生成する。
差信号生成器１０２は第一再生信号x1(k)と第二再生信号x2(k)との差成分として再生差信号xa(k)＝x1(k)−x2(k)を生成する。
第一適応型模擬反響路１０３は第一スピーカ１とマイクロホン３との間の第一反響路４のインパルス応答に相当する長さLのベクトルH1と、第二スピーカ２とマイクロホン３との間の第二反響路５のインパルス応答に相当する長さLのベクトルH2との和成分として(H1＋H2)/2を模擬する第一模擬特性Hm1(k)を保持し、和信号生成器１０１から入力される再生和信号xc(k)と第一模擬特性Hm1(k)との畳込演算により第一模擬反響信号dm1(k)を生成し出力する。
【００２２】
第二適応型模擬反響路１０４はベクトルH1とH2の差成分として(H1−H2)/2を模擬する第二模擬特性Hm2(k)を保持し、差信号生成器１０２から入力される再生差信号xa(k)と第二模擬特性Hm2(k)との畳込演算により第二模擬反響信号dm2(k)を生成し出力する。
誤差算出手段３０４は第一反響路４および第二反響路５を経て生成される第一反響信号d1(k)および第二反響信号d2(k)が混合してマイクロホン３において収音されて得られる収音信号y(k)から、第一模擬反響信号dm1(k)および第二模擬反響信号dm2(k)を差し引き、誤差信号e(k)を出力する。
【００２３】
均等誤差配分手段２０７は上述した（式５）、（式６）に基づき、誤差信号e(k)を二分の一に均等に分割し、第一の推定値em1(k)＝(1/2)・e(k)と第二の推定値em2(k)＝(1/2)・e(k)を出力する。
信号電力加重誤差配分手段１０７は（式３）、（式４）に基づき、再生和信号xc(k)の電力‖xc(k)‖2と、再生和信号xc(k)の電力‖xc(k)‖2と再生差信号xa(k)の電力‖xa(k)‖2の和との比‖xc(k)‖2/(‖xc(k)‖2＋‖xa(k)‖2)を誤差信号e(k)に乗ずることにより、第三の推定値em3(k)を
【数１５】
0004504891.tif 000016
として出力する。
これと共に、再生差信号xa(k)の電力‖xa(k)‖2と、再生和信号xc(k)の電力‖xc(k)‖2と再生差信号の電力‖xa(k)‖2との和との比‖xa(k)‖2/(‖xc(k)‖2＋‖xa(k)‖2)を誤差信号e(k)に乗ずることにより第四の推定値em4(k)を、
【数１６】
0004504891.tif 000017
として出力する。
【００２４】
電力偏差計算手段３０１は再生和信号xc(k)の電力‖xc(k)‖2と再生差信号xa(k)の電力‖xa(k)‖2の差‖xc(k)‖2−‖xa(k)‖2を再生和信号xc(k)の電力‖xc(k)‖2と再生差信号xa(k)の電力‖xa(k)‖2の和‖xc(k)‖2＋‖xa(k)‖2で除した値を電力偏差αとして、
【数１７】
0004504891.tif 000018
出力する。
【００２５】
第一電力偏差加重平均手段３０２は（式１３）に基づき、１から電力偏差αを引いた値の二分の一と第一の推定値em1(k)との積と、１に電力偏差αを加えた値の二分の一と第三の推定値との積との和を第五の推定値em5(k)として、
【数１８】
0004504891.tif 000019
出力し、この第五の推定値em5(k)を第一適応型模擬反響路１０３に与え、第一模擬特性Hm1(k)を特性更新させる。
第二電力偏差加重平均手段３０３は（式１４）に基づき、１に電力偏差αを加えた値の二分の一と第二推定値em2(k)との積((1＋α)/2)・em2(k)と、１から電力偏差αを引いた値の二分の一と第四の推定値em4(k)との積と、の和を第六の推定値em6(k)として、
【数１９】
0004504891.tif 000020
出力し、この第六の推定値em6(k)を第二適応型模擬反響路１０４に与え、第二模擬特性Hm2(k)を特性更新させる。
この第五の推定値em5(k)と第六の推定値em6(k)とによって第一適応型模擬反響路１０３と第二適応型模擬反響路１０４との特性を更新することにより、電力偏差の値に応じて第一の推定値と第三の推定値の加重平均の割合及び第二の推定値と第四の推定値の加重平均の割合を制御し、推定誤差値の貢献度を制御するから、従来の推定値の制御より精度を高めることができる。
【実施例２】
【００２６】
図１の第一電力偏差加重平均手段３０２、および、第二電力偏差加重平均手段３０３において、（式１３）、（式１４）を適用するにあたり、（式１６）、（式１８）のSNR1、SNR2は、
【数２０】
0004504891.tif 000021
として、振幅期待値の比から計算してもよい。
【実施例３】
【００２７】
図１の第一電力偏差加重平均手段３０２、および、第二電力偏差加重平均手段３０３において、（式１３）および（式１４）の代わりに
【数２１】
0004504891.tif 000022
を与えてもよい。
【実施例４】
【００２８】
図１の電力偏差計算手段３０１は、電力偏差αについて、
【数２２】
0004504891.tif 000023
の関係があることから、第一再生信号x1(k)と第二再生信号x2(k)から直接計算してもよい。
【実施例５】
【００２９】
和信号生成器１０１が生成する再生和信号を[x1(k)＋x2(k)]/2、差信号生成器１０２が生成する再生差信号を[x1(k)−x2(k)]/2としてもよく、この場合、第一適応型模擬反響路１０３が模擬すべき模擬特性Hm1(k)は、第一反響路４と第二反響路５のベクトル和H1＋H2となり、第二適応型模擬反響路１０４が模擬すべき模擬特性Hm2(k)は、第一反響路４と、第二反響路５のベクトルの差H1−H2となるが、本発明の効果は維持される。また、その他の定数倍のスケーリングを和信号生成器１０１、差信号生成器１０２に適用した場合も同様で、その場合も効果は維持される。また、第一再生信号x1(k)と第二再生信号x2(k)との関係が入れ替わっていても、本発明の効果は維持される。
【００３０】
以上説明した反響消去装置はコンピュータに本発明による反響消去プログラムをインストールし、コンピュータに備えられたCPUに反響消去プログラムを解読させ、実行させることにより実現することができる。本発明による反響消去プログラムはコンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータが読み取り可能な例えば磁気ディスク或いはCD−ROMや半導体メモリのような記録媒体に記録される。コンピュータはこれらの記録媒体から或いは通信回線を通じてインストールされる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明による反響消去装置はハンズフリー通話、ハンズフリー音声認識などの分野で活用される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による反響消去装置の実施例を説明するためのブロック図。
【図２】従来の反響消去装置を説明するためのブロック図。
【図３】従来の反響消去装置の他の例を説明するためのブロック図。
【符号の説明】
【００３３】
１    第一スピーカ                        １０４    第二適応型模擬反響路
２    第二スピーカ                        １０７    信号電力加重誤差配分手段
３    マイクロホン                        ２０７    均等誤差配分手段
４    第一反響路                          ３０１    電力偏差計算手段
５    第二反響路                          ３０２    第一電力偏差加重平均手段
１０１    和信号生成器                        ３０３    第二電力偏差加重平均手段
１０２    差信号生成器                        ３０４    誤差算出手段
１０３    第一適応型模擬反響路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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