(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ構成の第１、第２のマイクロホンにより検出された各信号に含まれるオーディオ音をキャンセルするオーディオ音キャンセルシステムにおいて、
離散的な時系列のオーディオ信号に離散フーリエ変換処理を施して複数の周波数の信号成分を出力する離散フーリエ変換処理部、
スピーカから第１のマイクロホンまでの伝達特性を模擬するフィルタ係数であって全周波帯域の周波数のフィルタ係数が設定され、該フィルタ係数を対応する周波数信号成分に乗算し、乗算結果を合成してオーディオキャンセル信号を出力する第１の適応フィルタ、
スピーカから第２のマイクロホンまでの伝達特性を模擬する全周波帯域のフィルタ係数のうち高周波帯域の周波数のフィルタ係数が設定され、該フィルタ係数を対応する周波数信号成分に乗算し、乗算結果を合成して高周波帯域のオーディオキャンセル信号を出力する第２の適応フィルタ、
第１の適応フィルタの低周波帯域におけるオーディオ音キャンセル信号と第２の適応フィルタから出力する高周波帯域のオーディオキャンセル信号を合成する合成部、
前記第１の適応フィルタの出力信号と第１のマイクロホン検出信号との差分である誤差信号を発生する第１の誤差信号発生部、
前記合成部の出力信号と第２のマイクロホン検出信号との差分である誤差信号を発生する第２の誤差信号発生部、
周波数毎に、前記周波数信号成分と前記適応フィルタのフィルタ係数と前記誤差信号を用いて、周波数領域のLMSアルゴリズムにより前記第１、第２の適応フィルタの係数をそれぞれ演算する第１、第２の係数更新部、
を備えたことを特徴とするオーディオ音キャンセルシステム。
【請求項２】
アレイ構成の第１、第２のマイクロホンにより検出された各信号に含まれるオーディオ音をキャンセルするオーディオ音キャンセルシステムにおいて、
スピーカから第１のマイクロホンまでの伝達特性を模擬するNタップのフィルタ係数が設定され、該フィルタ係数を対応する遅延時間信号に乗算し、乗算結果を合成して出力する第１の適応フィルタ、
Nタップの先頭寄りの一部タップに対応する各遅延時間信号に含まれる低域信号成分を除去するハイパスフィルタ、
スピーカから第２のマイクロホンまでの高域伝達特性を模擬する先頭寄りの前記一部タップのフィルタ係数が設定され、該フィルタ係数を前記ハイパスフィルタから出力する対応する遅延時間信号に乗算し、乗算結果を合成して出力する第２の適応フィルタ、
前記第１の適応フィルタの出力信号と第１のマイクロホン検出信号との差分である誤差信号を発生する第１の誤差信号発生部、
前記第１の適応フィルタ出力信号と第２の適応フィルタ出力信号とを合成する合成部、
前記合成部の出力信号と第２のマイクロホン検出信号との差分である誤差信号を発生する第２の誤差信号発生部、
前記遅延時間信号と前記適応フィルタのフィルタ係数と前記誤差信号を用いて、時間領域のLMSアルゴリズムにより前記第１、第２の適応フィルタの係数をそれぞれ演算する第１、第２の係数更新部、
を備えたことを特徴とするオーディオ音キャンセルシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ音キャンセルシステムに係わり、特にアレイ構成の第１、第２のマイクロホンにより検出された各信号に含まれるオーディオ音をキャンセルするオーディオ音キャンセルシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
適応フィルタを用いたオーディオサウンドキャンセレーション(ASC)システムが実用化されている(特許文献１参照)。このASCシステムでは、非音声認識時にスピーカからマイク位置までの伝達関数を推定し、マイク位置でのオーディオ音を模擬生成可能にする。これにより、ASCシステムでは音楽再生下での音声認識時、マイク入力信号から上記模擬生成されたオーディオ信号を減算することで発話音声のみを残すことができ、音楽再生下での音声認識率を向上できる。
図７はかかるオーディオサウンドキャンセレーション(ASC)システムの構成図である。オーディオソース１はオーディオ信号ASをDA変換器９およびアンプ２を介してスピーカ３に入力し、該スピーカより車室内音響空間に放射する。マイクロホン４は放射されたオーディオ音を検出し、アンプ５、AD変換器６及び遅延部７を介して誤差演算部８に入力する。又、オーディオソース１は前記オーディオ信号ASをオーディオ音キャンセルコントローラ１０に入力する。オーディオ音キャンセルコントローラ１０は、入力するオーディオ信号x(n)にフィルタリング処理を施して出力する適応フィルタ１０ａと、オーディオ信号x(n)を参照信号として入力され誤差演算部８から出力する誤差信号e(ｎ)のパワーが最小となるように適応信号処理を行って適応フィルタの１０ａのフィルタ係数を決定するＬＭＳ演算部(係数更新部)１０ｂを備えている。
【０００３】
適応フィルタ１０aはＬＭＳ演算部１０ｂにより決定された係数に従って参照信号ｘ(n)にデジタルフィルタ処理を施してオーディオ音キャンセル信号ｙ(n)を出力する。誤差演算部８はオーディオ音キャンセル信号y(n)とマイクロホン検出信号d(n)の差を誤差信号e(ｎ)として出力する。
適応フィルタ１０aは図８に示すように、NタップのFIR型デジタルフィルタで構成され、例えば、(1)入力信号を順次１サンプリング時間遅延する(N-1)個の遅延要素DL,DL・・・と、(2)各延要素出力に係数ｗ0(n)，ｗ1(n)，ｗ2(n)，・・・ｗN-1(n)を乗算するN個の乗算部ML,ML,・・・と、(3)各乗算部出力を順次加算する加算部AD,AD・・・で実現される。すなわち、現時刻n・Tsにおける参照信号をｘ(n)、その時の各乗算部の係数をｗ0(n)，ｗ1(n)，ｗ2(n)，・・・，ｗN-1(n)、出力(オーディオ音キャンセル信号)をｙnとすれば、適応フィルタ１０ａは次式
ｙ(n)＝Σiｗi(n)・ｘ(n-i) (i=0〜N-1) ・・(1)
の演算を実行し、オーディオ音キャンセル信号ｙ(n)を出力する。
【０００４】
ＬＭＳ演算部１０ｂ は、１サンプリング時刻Ts後の次の時刻(n+1)・Tsにおける適応フィルタ１０ａの係数w(n+1)を、現時刻n・Tｓにおける適応フィルタの係数w(n)と参照信号x(n)及びエラー信号ｅ(n)を用いて次式
【数１】
0004578426.tif 000002
により決定する。但し、太文字wおよびxはベクトルを意味し、
【数２】
0004578426.tif 000003
である。又、Ｔは転置行列を意味し、μは適応フィルタ係数の更新ステップを決める１以下の定数（ステップサイズパラメータ）である。
図７のオーディオキャンセルシステムによれば、スピーカからマイクロホンまでの伝達特性を模擬するように、換言すれば、オーディオ音をキャンセルするように適応フィルタ１０aの係数が決定される。この結果、オーディオ音が出力されている状態において話者が音声を発声すると、マイクロホン４により該オーディオ音と発話音声の合成音が検出され、誤差発生部８は該合成音信号d(n)よりオーディオ音キャンセル信号y(n)を除いた誤差信号e(n)を話者の発話音声信号として音声認識装置SRUに入力し、音声認識装置SRUは入力音声を認識する。
【０００５】
図７では時間領域のLMSアルゴリズムにしたがってオーディオ音キャンセルコントローラ１０がフィルタ係数を決定した場合であるが、収束時間を短縮できる周波数領域のLMSアルゴリズム(非特許文献１参照)にしたがってフィルタ係数を決定することもできる。図９は周波数領域のLMSアルゴリズムを採用したオーディオ音キャンセルコントローラ１０の構成図である。
遅延部１１0〜１１N-1は参照信号であるオーディオ信号x(n)を1サンプル時間づつ順次遅延してN個の離散オーディオデータを発生し、離散フーリエ変換処理部（DFT）１２は該離散オーディオデータに離散フーリエ変換処理を施してN個の周波数サンプル(周数成分)X(0,n),X(1,n),….,X(N-2,n),X(N-1,n)を出力する。適応フィルタ１３は、N個の乗算器MLPと(N-1)個の加算器ADDを備え、後述するLMS適応制御により決定されたN個の周波数に応じたフィルタ係数W(0,n),W(1,n),….,W(N-2,n),W（N-1,n)を対応するN個の周波数成分X(0,n),X(1,n),….,X(N-2,n),X（N-1,n)に乗算し、乗算結果を合成してオーディオキャンセル音信号y(n)を出力する。すなわち、適応フィルタ１３は次式、
【数３】
0004578426.tif 000004
の演算を実行する。
【０００６】
誤差演算部８は観測点に設置したマイクロホン(図示せず)で検出した検出信号（話者の発話音声とオーディオ音との合成音検出信号）d(n)とオーディオ音キャンセル信号y(n)との差である誤差信号e(n)を次式
【数４】
0004578426.tif 000005
により計算して出力する。
係数更新部１４は、N個の周波数成分毎に、前記周波数成分X(n)と適応フィルタのフィルタ係数W(n)と誤差信号e(n)とステップサイズパラメータμを用いて次式
【数５】
0004578426.tif 000006
により、次の時刻におけるN個のフィルタ係数W(n+1)を計算して適応フィルタ１３に入力する。なお、上式においてE（・）は期待値演算を意味する。
【０００７】
以上より、話者が発話していない状態においてオーディオ音キャンセルコントローラ１０の係数更新部１４は周波数領域のLMSアルゴリズム((5)式)によりオーディオ音をキャンセルするフィルタ係数を決定して適応フィルタ１３に設定する。このため、音声認識時に話者が発話するとマイクロホン検出信号（話者の発話音声とオーディオ音との合成音検出信号）d(n)からオーディオ音キャンセル信号y(n)を除いた発話音声のみが音声認識装置に入力される。
【０００８】
ところで、近年、車室内音声認識における雑音抑制手段としてマイクロホンアレイシステムが実用化されつつある(非特許文献２参照)。このシステムは複数のマイクロホンを用いて、信号処理を施すことにより指向特性を形成し、これにより周囲雑音を除去してSN比を改善し、音声認識率を向上するもので、各マイクロホン距離は数cm程度である。
図１０はマイクロホンアレイシステムの構成図であり、複数のマイクロホンMC1,MC2,…を所定間隔で直線状に配置して構成したマイクロホン アレイ２１と、各マイクロホンに対応して設けられたフィルタFL1,FL2,…と各フィルタ出力を合成する合成部CMBを備え、入力信号に含まれる雑音を抑圧する雑音抑圧部２２と、雑音抑圧部２２を構成するフィルタFL1,FL2,…の係数を決定する処理制御部２３と、音声認識部２４とで構成されている。
【０００９】
一般的に、マイクロホンアレイシステム（以下MAシステムとする）は非線形なシステムである。一方、ASCシステムのフィルタ演算部は線形システムである。このため、MAシステムとASCシステムと音声認識装置とを組み合わせてシステム構成する際、図１１（A）に示すように、 MAシステム１００をASCシステム２００の前段に設ける接続構成は採用できない。なぜならば、図１１（A）の接続構成では、ASCシステム２００のリファレンス信号に非線形の信号処理結果が含まれてしまい、リダクション性能の低下、すなわち音声認識性能が悪化する問題が発生するからである。このため、ASCシステム、MAシステム双方のシステムの効果を発揮させるためには、図１１(B)に示すようにASCシステム２００をMAシステム１００の前段に設ける接続構成を採用する必要がある。
【００１０】
図１２はASCシステムをMAシステムの前段に配置する場合のASCシステム２００の第１の構成図であり、時間領域のLMSアルゴリズムにしたがってフィルタ係数を決定する例である。このASCシステム２００において、マイクロホン３１L、３１RはMAシステム１００のマイクロホンアレイを構成するもので、スピーカ３２から出力するオーディオ音と話者の発話音声との合成音声dL(n），dR(n）を検出して出力する。
各マイクロホンに対応して、図７、図８において説明したオーディオ音キャンセルコントローラ１０と同一構成のオーディオ音キャンセルコントローラ１０L，１０Rが設けられ、かつ、誤差演算部８L，８Ｒが設けられている。誤差演算部８L，８Ｒはそれぞれ第１、第２のマイクロホン３１L，３１Rによる検出信号dL(n），dR(n）とオーディオ音キャンセルコントローラ１０L，１０Rから出力するオーディオ音キャンセル信号yL(n），yR(n）との差を誤差信号eL(n），eR(n）として出力する。オーディオ音キャンセルコントローラ１０L，１０Rは、参照信号であるオーディオ信号x(n)を1サンプルクロック分順次遅延してN個の離散オーディオデータを発生する遅延部１０ｃを共用しており、各オーディオ音キャンセルコントローラ１０L，１０Rの係数更新部(LMS演算部)１０ｂは(2)式に従ってフィルタ係数を更新する。
【００１１】
図１３はASCシステムをMAシステムの前段に配置する場合のASCシステム２００の第２の構成図であり、周波数領域のLMSアルゴリズムにしたがってフィルタ係数を決定する例である。このASCシステム２００において、マイクロホン３１L、３１RはMAシステム１００のマイクロホンアレイを構成するもので、スピーカ３２から出力するオーディオ音と話者の発話音声との合成音声dL(n），dR(n）を検出して出力する。
各マイクロホンに対応して、図９において説明したオーディオ音キャンセルコントローラ１０と同一構成のオーディオ音キャンセルコントローラ１０L，１０Rが設けられ、かつ、誤差演算部８L，８Ｒが設けられている。誤差演算部８L，８Ｒはそれぞれ第１、第２のマイクロホン３１L，３１Rによる検出信号dL(n），dR(n）とオーディオ音キャンセルコントローラ１０L，１０Rから出力するオーディオ音キャンセル信号yL(n），yR(n）との差を誤差信号eL(n），eR(n）として出力する。オーディオ音キャンセルコントローラ１０L，１０Rは、遅延部１１0〜１１N-1と離散フーリエ変換処理部（DFT）１２を共用している。各オーディオ音キャンセルコントローラ１０L，１０Rの係数更新部(LMS演算部)１４は(5)式に従ってフィルタ係数を更新する。
【特許文献１】特開２００１−２３６０９０号公報
【非特許文献１】"Transform Domain LMS Algorithm" , S.Shankar et al. IEEE TRANSACTIONS ON ACOUSTICS, SPEECH, AND SIGNAL PROCESSING, VOL. ASSP-31, NO.3, JUNE 1983
【非特許文献２】「騒音下音声認識のためのマイクロホンアレー技術」、金田豊、日本音響学会誌53巻11号（１９９７）、PP872-876
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし図１２、図１３のASCシステムでは、マイクロホンアレイの各マイクロホンに対してそれぞれオーディオ音キャンセルコントローラが必要となり、全体のASCシステムとしての処理量が多くなり、しかも、ハード規模が大きくなり、システムのコストが高くなる問題がある。
以上から、本発明の目的は、ASCシステムをMAシステムの前段に設ける場合であっても処理量およびハード規模の増大を防止できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明はアレイ構成の第１、第２のマイクロホンにより検出された各信号に含まれるオーディオ音をキャンセルするオーディオ音キャンセルシステムである。
本発明の第１のオーディオ音キャンセルシステムは、(1)離散的な時系列のオーディオ信号に離散フーリエ変換処理を施して複数の周波数の信号成分を出力する離散フーリエ変換処理部、(2)スピーカから第１のマイクロホンまでの伝達特性を模擬するフィルタ係数であって全周波帯域の周波数のフィルタ係数が設定され、該フィルタ係数を対応する周波数信号成分に乗算し、乗算結果を合成してオーディオ音キャンセル信号を出力する第１の適応フィルタ、(3)スピーカから第２のマイクロホンまでの伝達特性を模擬する全周波帯域の周波数のフィルタ係数のうち高周波帯域の周波数のフィルタ係数が設定され、該フィルタ係数を対応する周波数信号成分に乗算し、乗算結果を合成して高周波帯域のオーディオ音キャンセル信号を出力する第２の適応フィルタ、(4)第１の適応フィルタの低周波帯域におけるオーディオ音キャンセル信号と第２の適応フィルタから出力する高周波帯域のオーディオ音キャンセル信号を合成する合成部、(5)前記第１の適応フィルタの出力信号と第１のマイクロホン検出信号との差分である誤差信号を発生する第１の誤差信号発生部、(6)前記合成部の出力信号と第２のマイクロホン検出信号との差分である誤差信号を発生する第２の誤差信号発生部、(7) 周波数毎に、前記周波数信号成分と前記適応フィルタのフィルタ係数と前記誤差信号を用いて、周波数領域のLMSアルゴリズムにより前記第１、第２の適応フィルタの係数をそれぞれ演算する第１、第２の係数更新部を備えている。
【００１４】
本発明の第２のオーディオ音キャンセルシステムは、(1) スピーカから第１のマイクロホンまでの伝達特性を模擬するNタップのフィルタ係数が設定され、該フィルタ係数を対応する遅延時間信号に乗算し、乗算結果を合成して出力する第１の適応フィルタ、(2) Nタップの先頭寄りの一部タップに対応する各遅延時間信号に含まれる低域信号成分を除去するハイパスフィルタ、(3) スピーカから第２のマイクロホンまでの高域伝達特性を模擬する先頭寄りの前記一部タップのフィルタ係数が設定され、該フィルタ係数を前記ハイパスフィルタから出力する対応する遅延時間信号に乗算し、乗算結果を合成して出力する第２の適応フィルタ、(4)前記第１の適応フィルタの出力信号と第１のマイクロホン検出信号との差分である誤差信号を発生する第１の誤差信号発生部、(5)前記第１の適応フィルタ出力信号と第２の適応フィルタ出力信号とを合成する合成部、(6)前記合成部の出力信号と第２のマイクロホン検出信号との差分である誤差信号を発生する第２の誤差信号発生部、(7) 前記遅延時間信号と前記適応フィルタのフィルタ係数と前記誤差信号を用いて、時間領域のLMSアルゴリズムにより前記第１、第２の適応フィルタの係数をそれぞれ演算する第１、第２の係数更新部を備えている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１のオーディオ音キャンセルシステムによれば、第１の周波数領域LMS演算部は全周波帯域について第１の適応フィルタのフィルタ係数を演算し、第２の周波数領域LMS演算部は高周波帯域の周波数について第２の適応フィルタのフィルタ係数を演算し、かつ、低周波帯域の周波数のフィルタ係数として第１の適応フィルタのフィルタ係数を使用するようにしたから、第２の周波数領域LMS演算部は低周波帯域のフィルタ係数の演算をする必要が無く、しかも第2の適応フィルタは低周波帯域の構成が不要となり、このため、ASCシステムをMAシステムの前段に設けても処理量およびハード規模の増大を防止することができる。
本発明の第２のオーディオ音キャンセルシステムによれば、第１の時間領域LMS演算部は全タップ(＝Nタップ)について第１の適応フィルタのフィルタ係数を演算し、第１の適応フィルタはNタップのフィルタ係数を対応する遅延時間信号に乗算し、乗算結果を合成して第１のオーディオ音キャンセル信号を出力し、第２の時間領域LMS演算部はNタップのうち先頭寄りの一部（M個）のタップのフィルタ係数を演算し、第２の適応フィルタは前記一部タップのフィルタ係数を、ハイパスフィルタを介して入力する遅延時間信号に乗算し、乗算結果を合成して出力し、合成部は第１の適応フィルタ出力信号と第２の適応フィルタ出力信号とを合成して第２のオーディオ音キャンセル信号を発生するようにしたから、第２の時間領域LMS演算部は一部のタップのフィルタ係数の演算をするだけでよく、しかも第２の適応フィルタは一部のタップに応じた構成だけでよく、このため、ASCシステムをMAシステムの前段に設けても処理量およびハード規模の増大を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、音響伝達関数の共通性を利用してLMS演算部、適応フィルタの処理量及びハードウェアの削減を図るものである。車室内の同一スピーカから各マイクロホンまでの伝達関数は、マイクロホンが近接設置されていれば、低域ほど大きな差分がなく共通化できる部分が多いという考え方に基づいている。なお、マイクロホンアレイでは隣接するマイクロホン間距離は数ｃｍ程度である。
本発明の第１のオーディオ音キャンセルシステムでは、第１の周波数領域LMS演算部は全周波数について第１の適応フィルタのフィルタ係数を演算し、第２の周波数領域LMS演算部は高域の周波数について第２の適応フィルタのフィルタ係数を演算し、かつ低域の周波数のフィルタ係数として第１の適応フィルタのフィルタ係数を使用する。このようにすることにより、第２の周波数領域LMS演算部は低域のフィルタ係数の演算をする必要が無く、しかも第2の適応フィルタは低域の構成が不要となる。
本発明の第２のオーディオ音キャンセルシステムでは、第１の時間領域LMS演算部は全タップ(＝Nタップ)について第１の適応フィルタのフィルタ係数を演算し、第１の適応フィルタはNタップのフィルタ係数を対応する遅延時間信号に乗算し、乗算結果を合成して第１のオーディオ音キャンセル信号を出力し、第２の時間領域LMS演算部はNタップのうち先頭寄りの一部タップのフィルタ係数を演算し、第２の適応フィルタは前記一部タップのフィルタ係数を、ハイパスフィルタを介して入力する遅延時間信号に乗算し、乗算結果を合成して出力し、合成部は第１の適応フィルタ出力信号と第２の適応フィルタ出力信号とを合成して第２のオーディオ音キャンセル信号を発生する。このようにすることにより、第２の時間領域LMS演算部は一部のタップのフィルタ係数の演算をするだけでよく、しかも第２の適応フィルタは一部のタップに応じた構成だけでよい。
【実施例】
【００１７】
（A）第１実施例
図１は本発明の第１実施例のオーディオ音キャンセルシステムの構成図であり、周波数領域のLMSアルゴリズムを用いてフィルタ係数を演算する例である。
車室内のスピーカからマイクロホンアレイを構成する第１、第２の２つのマイクロホンまでの低域の伝達関数にはほとんど差がない。そこで、第１のマイクロホンに対応する第１のオーディオ音キャンセルコントローラ５３Lは、全周波帯域におけるスピーカから第１のマイクロホンまでの伝達関数を推定して適応フィルタに設定する。一方、第２のマイクロホンに対応する第２のオーディオ音キャンセルコントローラ５３Rは、スピーカから第２のマイクロホンまでの高域周波帯域における伝達関数を推定して適応フィルタに設定し、スピーカから第２のマイクロホンまでの低域周波帯域の伝達関数は第１のオーディオ音キャンセルコントローラが推定したスピーカから第１のマイクロホンまでの低域周波帯域の伝達関数を使用する。
【００１８】
図示しないオーディオ装置から出力されたオーディオ信号x(n)はスピーカ５１に入力し、該スピーカより車室内音響空間に放射する。マイクロホン５２L、５２RはMAシステム１００のマイクロホンアレイを構成するもので、スピーカ５１から出力するオーディオ音と話者の発話音声との合成音声dL(n），dR(n）を検出して出力する。
各マイクロホン５２L、５２Rに対応してオーディオ音キャンセルコントローラ５３L．５３Ｒと誤差演算部５４L，５４Ｒが設けられている。誤差演算部５４L，５４Ｒはそれぞれ第１、第２のマイクロホン５１L，５１Rによる検出信号dL(n），dR(n）とオーディオ音キャンセル信号yL(n），yR(n）との差を誤差信号eL(n），eR(n）として出力する。
オーディオ音キャンセルコントローラ５３Lにおいて、遅延部６１は参照信号であるオーディオ信号x(n)を1サンプル時間づつ順次遅延してN個の離散オーディオデータx(n),x(n-1),….,ｘ（n-N+1）を発生し、離散フーリエ変換処理部６２はＮサンプルの離散的なオーディオ信号に離散フーリエ変換処理を施してＮ個の周波数サンプル(周数成分)X(0,n),X(1,n),….,X(N-2,n),X(N-1,n)を出力する。適応フィルタ６３は、N個の乗算器と(N-1)個の加算器を備え、LMSアルゴリズムにより決定されたN個の全周波帯域の周波数に応じたフィルタ係数WL(0,n),WL (1,n),….,WL (N-2,n),WL（N-1,n)を対応するN個の周波数成分X(0,n),X(1,n),….,X(N-2,n),X(N-1,n)に乗算し、乗算結果を合成してオーディオキャンセル音信号yL(n)を出力する。
【００１９】
周波数領域のLMS演算部(係数更新部)６４は、(5)式に従って周波数領域のLMSアルゴリズムを行なって、次の時刻における適応フィルタ６３のN個のフィルタ係数WL(0,n+1),WL (1,n+1),….,WL (N-2,n+1),WL（N-1,n+1)を演算する。
オーディオ音キャンセルコントローラ５３Rはオーディオ音キャンセルコントローラ５３Lとで遅延部６１および離散フーリエ変換処理部６２を共用する。オーディオ音キャンセルコントローラ５３Rの適応フィルタ７１は、高周波帯域の(N-M)個の周波数のフィルタ係数WR(M,n),….,WR (N-2,n),WR（N-1,n)が設定され、該フィルタ係数を対応する高周波帯域の(N-M)個の信号成分X(M,n),….,X (N-2,n),X（N-1,n)に乗算し、乗算結果を合成して出力する。すなわち、適応フィルタ７１は次式
X(M,n)・WR(M,n)＋・・・・+X (N-2,n)・WR (N-2,n)＋X（N-1,n)・WR（N-1,n)
の高周波帯域におけるオーディオ音キャンセル信号を出力する。
合成部７２は、適応フィルタ６３の低周波帯域におけるオーディオ音キャンセル信号
X(0,n)・WL(0,n)＋・・・・＋X(M-2,n)・WL(M-2,n)＋X(M-1,n)・WL(M-1,n)
と、適応フィルタ７１から出力する高周波帯域のオーディオ音キャンセル信号を合成してオーディオ音キャンセル信号yR(n)を出力する。
【００２０】
周波数領域のLMS演算部(係数更新部)７３は、(5)式に従って周波数領域のLMSアルゴリズムを行なって次の時刻における適応フィルタ７１の（N-M）個の高周波帯域の周波数のフィルタ係数WR(M,n+1),….,WR (N-2,n+1),WR（N-1,n+1)を演算する。
以上より、話者が発話していない状態においてオーディオ音キャンセルコントローラ５３Lの係数更新部６４は、周波数領域のLMSアルゴリズムにより、スピーカ５１から第１のマイクロホン５２Ｌまでの伝達特性を模擬する全周波帯域のフィルタ係数を適応フィルタ６３に設定する。すなわち、係数更新部６４はオーディオ音をキャンセルするフィルタ係数を適応フィルタ６３に設定する。
また、オーディオ音キャンセルコントローラ５３Ｒの係数更新部７３は周波数領域のLMSアルゴリズムにより、スピーカ５１から第２のマイクロホン５２Ｒまでの高域の伝達特性を模擬する高周波帯域のフィルタ係数を適応フィルタ７１に設定する。すなわち、係数更新部７３は高域のオーディオ音をキャンセルするフィルタ係数を適応フィルタ７１に設定する。
このため、音声認識時に話者が発話すると、第１のマイクロホン検出信号（話者の発話音声とオーディオ音との合成音検出信号）dL(n)からオーディオ音キャンセル信号yL (n)を除いた発話音声のみが第1の誤差信号発生部５４LからＭＡシステム１００に入力し、また、第２のマイクロホン検出信号dR(n)からオーディオ音キャンセル信号yR(n)を除いた発話音声のみが第２の誤差信号発生部５４RからＭＡシステム１００に入力する。
【００２１】
第１実施例によれば、係数更新部６４は全周波帯域について適応フィルタ６３のフィルタ係数を演算し、係数更新部７３は高周波帯域の周波数について適応フィルタ７１のフィルタ係数を演算し、かつ、低周波帯域の周波数のフィルタ係数として適応フィルタ６３のフィルタ係数を使用するようにしたから、係数更新部７３は低周波帯域のフィルタ係数の演算をする必要が無く、しかも適応フィルタ７１は低周波帯域の構成が不要となり、このため、ASCシステムをMAシステムの前段に設けても処理量およびハード規模の増大を防止することができる。
又、第１実施例によれば、ASCシステムにおいて周波数領域のＬＭＳ演算部を用いた場合に処理量およびハード規模の増大を防止することができる。
【００２２】
（B）第２実施例
図２は本発明の第２実施例のオーディオ音キャンセルシステムの構成図であり、時間領域のLMSアルゴリズムを用いてフィルタ係数を決定する例である。
車室内のスピーカからマイクロホンアレイを構成する第１、第２の２つのマイクロホンまでの低域の伝達関数にはほとんど差がない。そこで、第１のマイクロホンに対応する第１のオーディオ音キャンセルコントローラ５３Lは、スピーカから第１のマイクロホンまでの全帯域の伝達関数を推定して適応フィルタに設定する。一方、第２のマイクロホンに対応する第２のオーディオ音キャンセルコントローラ５３Ｒは、スピーカから第２のマイクロホンまでの高周波帯域における伝達関数を推定して適応フィルタに設定し、スピーカから第２のマイクロホンまでの低域周波帯域の伝達関数は第１のオーディオ音キャンセルコントローラが推定したスピーカから第１のマイクロホンまでの低域周波帯域の伝達関数を使用する。
【００２３】
図示しないオーディオ装置から出力されたオーディオ信号x(n)はスピーカ５１に入力し、該スピーカより車室内音響空間に放射する。マイクロホン５２L、５２RはMAシステム１００のマイクロホンアレイを構成するもので、スピーカ５１から出力するオーディオ音と話者の発話音声との合成音声dL(n），dR(n）を検出して出力する。
各マイクロホン５２L、５２Rに対応してオーディオ音キャンセルコントローラ５３L．５３Ｒと誤差演算部５４L，５４Ｒが設けられている。誤差演算部５４L，５４Ｒはそれぞれ第１、第２のマイクロホン５２L，５２Rによる検出信号dL(n），dR(n）とオーディオ音キャンセル信号yL(n），y'R(n）との差を誤差信号eL(n），eR(n）として出力する。
オーディオ音キャンセルコントローラ５３Lにおいて、遅延部８１は参照信号であるオーディオ信号x(n)を1サンプル時間づつ順次遅延してN個の離散オーディオデータx(n),x(n-1),….,ｘ（n-N+1）を発生する。時間領域のＬＭＳ演算部(係数更新部)８２は、オーディオ信号x(n)を参照信号として入力され誤差演算部５４Ｌから出力する誤差信号eL (ｎ)のパワーが最小となるように、（2）式の適応信号処理を行ってスピーカ５１から第１のマイクロホン５３Ｌまでの全帯域の伝達特性を模擬するNタップのフィルタ係数を演算し、適応フィルタ８３に設定する。適応フィルタ８３はNタップのフィルタ係数を対応する遅延時間信号に乗算し、乗算結果を合成して第１マイクロホン５２Lの検出信号dL(n）に含まれるオーディオ信号をキャンセルするオーディオ音キャンセル信号yL(n）を出力する。
【００２４】
オーディオ音キャンセルコントローラ５３Ｒはオーディオ音キャンセルコントローラ５３Lとで遅延部８１を共用する。オーディオ音キャンセルコントローラ５３Rのハイパスフィルタフィルタ部９１はM個のハイパスフィルタフィルタＨＰＦを備え、Nタップのうち先頭寄りのＭ個のタップに対応する遅延時間信号x(n),x(n-1),….,ｘ（n-Ｍ+1）に含まれる低域信号成分を除去して（高域信号成分を抽出して）適応フィルタ９２に入力する。図３はハイパスフィルタＨＰＦの周波数特性図であり、カットオフ周波数（図の例では850Hz）以下の低域信号成分を遮断し、それ以上の高域信号成分を通過するように設計されている。
時間領域のＬＭＳ演算部(係数更新部)９３は、ハイパスフィルタ９１を通過したオーディオ信号x(n)′を参照信号として入力され、誤差演算部５４Ｒから出力する誤差信号eR(ｎ)のパワーが最小となるように、（2）式のＬＭＳ適応信号処理を行って適応フィルタ９２のM個のフィルタ係数を演算する。すなわち、係数更新部９３は、スピーカ５１から第２のマイクロホン５２Ｒまでの高周波帯域（850Hz以上の帯域）の伝達特性を模擬するＭタップのフィルタ係数を演算し、適応フィルタ９２に設定する。
【００２５】
適応フィルタ９２はＭタップのフィルタ係数をハイパスフィルタ９１を通過した対応する遅延時間信号に乗算し、乗算結果を合成して高域のオーディオ音キャンセル信号yR(n）を出力する。合成部５５はオーディオ音キャンセルコントローラ５３Lの適応フィルタ８３から出力するオーディオ音キャンセル信号yL(n）とオーディオ音キャンセルコントローラ５３Rの適応フィルタ９２から出力する高域のオーディオ音キャンセル信号yR(n）とを合成し、第２マイクロホン５２Ｒの検出信号dR(n)に含まれるオーディオ信号をキャンセルするオーディオ音キャンセル信号y'R(n）を出力する。
以上より、話者が発話していない状態においてオーディオ音キャンセルコントローラ５３Lの係数更新部８２は時間領域のLMSアルゴリズムにより、スピーカ５１から第１のマイクロホン５２Ｌまでの全帯域の伝達特性を模擬するフィルタ係数、換言すれば、オーディオ音をキャンセルするフィルタ係数を適応フィルタ８３に設定する。また、オーディオ音キャンセルコントローラ５３Ｒの係数更新部９３は時間領域のLMSアルゴリズムにより、スピーカ５１から第２のマイクロホン５２Ｒまでの高域の伝達特性を模擬するフィルタ係数、換言すれば、高域のオーディオ音をキャンセルするフィルタ係数を適応フィルタ９２に設定する。
このため、音声認識時に話者が発話すると、第１のマイクロホン検出信号（話者の発話音声とオーディオ音との合成音検出信号）dL(n)からオーディオ音キャンセル信号yL (n)を除いた発話音声のみが第１の誤差信号発生部５４LからＭＡシステム１００に入力し、また、第２のマイクロホン検出信号dR(n)からオーディオ音キャンセル信号y'R(n)を除いた発話音声のみが第２の誤差信号発生部５４RからＭＡシステム１００に入力する。
【００２６】
第２実施例によれば、係数更新部９３は一部(M個)のタップのフィルタ係数の演算をするだけでよく、しかも適応フィルタ９２は一部のタップに応じた構成だけでよく、このため、ASCシステムをMAシステムの前段に設けても処理量およびハード規模の増大を防止することができる。
又、第２実施例によれば、ASCシステムにおいて時間領域のＬＭＳ演算部を用いた場合に処理量およびハード規模の増大を防止することができる。
【００２７】
(C)収束特性
図４、図５は第１実施例の収束特性図であり、縦軸に誤差信号の絶対値を横軸に係数更新の繰り返し回数をとっている。なお、参照信号は車室内で収録した白色雑音とし、図４では共有化有無をわける周波数閾値を８５０Hzとし、図５では周波数閾値を２００Hzとした場合である。図６に示す従来例（図１３）の収束特性と比べ，収束速度およびリダクション性能が略同等であることがわかる。この結果、本発明によれば処理量およびメモリ（フィルタ規模）を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施例のオーディオ音キャンセルシステムの構成図である。
【図２】本発明の第２実施例のオーディオ音キャンセルシステムの構成図である。
【図３】ハイパスフィルタＨＰＦの周波数特性図である。
【図４】第１実施例の収束特性図（周波数閾値＝８５０Hz）である。
【図５】第１実施例の収束特性図（周波数閾値＝２００Hz）である。
【図６】従来例の収束特性である。
【図７】従来のオーディオサウンドキャンセレーション(ASC)システムの構成図である。
【図８】適応フィルタの構成図である。
【図９】周波数領域のLMSアルゴリズムを採用したオーディオ音キャンセルコントローラの構成図である。
【図１０】マイクロホンアレイシステムの構成図である。
【図１１】MAシステムとASCシステムと音声認識装置とを組み合わせてなるシステム構成説明図である。
【図１２】ASCシステムをMAシステムの前段に配置する場合のASCシステムの第１従来構成図である。
【図１３】ASCシステムをMAシステムの前段に配置する場合のASCシステムの第２従来構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
５１  スピーカ
５２L、５２R  マイクロホン
５３L．５３Ｒ  オーディオ音キャンセルコントローラ
５４L，５４Ｒ  誤差演算部
６１  遅延部
６２  離散フーリエ変換処理部
６３  適応フィルタ
６４  LMS演算部(係数更新部)
７１  適応フィルタ
７２  合成部
７３  LMS演算部(係数更新部)
１００  MAシステム
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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