(57)【要約】【課題】より効果的に回り込み音声を抑圧する。【解決手段】第１フィルタ２０３は、入力された収音ビーム信号の周波数特性を、回り込み音声が全周波数帯域で均一な信号レベルとなるように補正して、エコーキャンセル回路２００に与える。エコーキャンセル回路２００は、放音信号である入力音声信号から擬似回帰音信号を生成し、第１フィルタ２０３で補正された収音ビーム信号から減算する。第１フィルタ２０３で回り込み音声の周波数特性が全帯域で略均一であることから、補正された収音ビーム信号に含まれる回り込み音声信号と擬似回帰音信号とは略同じ周波数スペクトルのものとなる。したがって、エコーキャンセル回路２００により回り込み音声が効果的に除去される。第２フィルタ２０４は回り込み音声とともに周波数特性が変化した、収音ビーム信号に含まれる発話者からの発声音の周波数特性を元の状態に再調整し、出力音声信号として出力する。【選択図】図３
2007318274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力音声信号を放音する放音手段と、
収音して収音信号を生成する収音手段と、
前記収音信号に対して、前記放音手段から前記収音手段に回り込む音声の周波数特性を略均一にする第１フィルタリング処理を行う回り込み特性補正フィルタと、
前記第１フィルタリング処理された収音信号に対してエコーキャンセル処理を行うエコーキャンセル手段と、
該エコーキャンセル手段によりエコーキャンセル処理された収音信号に対して、前記第１フィルタリング処理の逆特性からなる第２フィルタリング処理を行う特性再調整フィルタと、
を備えた放収音装置。
【請求項２】
前記収音手段は、複数のマイクを所定配列で設置してなるマイクアレイと、前記複数のマイクが収音した音声信号を用いて、それぞれに異なる方位に強い指向性を有する複数の収音ビーム信号を生成し、該収音ビーム信号を前記収音信号として出力する収音ビーム信号生成手段とを備え、
前記回り込み特性補正フィルタおよび前記特性再調整フィルタは、予め収音ビーム信号毎に設定された複数のフィルタリング特性から、選択された収音ビーム信号に応じたフィルタリング特性を選択してフィルタリング処理を行う請求項１に記載の放収音装置。
【請求項３】
前記放音手段は、複数のスピーカを所定配列で設置してなるスピーカアレイと、前記複数のスピーカが放音する音により、それぞれに異なる複数の放音特性が実現されるように、前記複数のスピーカに対する放音信号を生成する放音制御手段とを備え、
前記回り込み特性補正フィルタおよび前記特性再調整フィルタは、予め放音特性毎に設定された複数のフィルタリング特性から、選択された放音特性に応じたフィルタリング特性を選択してフィルタリング処理を行う請求項１に記載の放収音装置。
【請求項４】
前記放音手段は、複数のスピーカを所定配列で設置してなるスピーカアレイと、前記複数のスピーカが放音する音により、それぞれに異なる複数の放音特性が実現されるように、前記複数のスピーカに対する放音信号を生成する放音制御手段とを備え、
前記回り込み特性補正フィルタおよび前記特性再調整フィルタは、予め収音ビーム信号と放音特性との組合せ毎に設定された複数のフィルタリング特性から、選択された組合せに応じたフィルタリング特性を選択してフィルタリング処理を行う請求項２に記載の放収音装置。
【請求項５】
前記回り込み特性補正フィルタおよび前記特性再調整フィルタは、前記エコーキャンセル手段に対して倍精度のビット演算でフィルタリング処理を行う請求項１〜４のいずれかに記載の放収音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ネットワーク等を介して複数の地点間で行う音声会議等に用いる放収音装置、特にエコーキャンセル機能を有する放収音装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、遠隔地間で音声会議を行う方法として、音声会議を行う地点毎に放収音装置を設置して、これら装置をネットワークで接続し、音声信号を通信する方法が多く用いられている。そして、放収音装置では、相手装置側の音声を放音するスピーカと、自装置側の音声を収音するマイクロホンとが１つの筐体に同時に設置されたものが多い。
【０００３】
例えば、特許文献１の音声会議装置（放収音装置）は、ネットワークを介して入力される音声信号を天面に配置されたスピーカから放音し、側面に配置された異なる複数方向をそれぞれの正面方向とする各マイクで音声を収音し、ネットワークを介して収音信号を外部に送信する。
【特許文献１】特開平８−２９８６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の装置では、マイクとスピーカとが近接することで、各マイクの収音信号にスピーカからの回り込み音声が多く含まれる。このため、自装置の発話者の発声音に対する収音信号のＳ／Ｎ比が低下し、発話者の発声音を鮮明に収音して、出力することができない。
【０００５】
このような回り込み音声を除去する方法として、従来エコーキャンセル処理が存在する。エコーキャンセル処理では、適応型フィルタと減算器であるポストプロセッサとを用いて、適応型フィルタで入力音声信号すなわち放音信号の回り込み音声に対する擬似回帰音信号を設定し、ポストプロセッサで収音信号から擬似回帰音信号を減算することで、回り込み音声を除去する。
【０００６】
しかしながら、回り込み音声信号は、通常、図６に示すような周波数特性を有する。
図６は、一般的な回り込み音声信号の周波数特性を示す図である。なお、この周波数特性は装置の仕様等により異なるが、後述する本実施形態のような構成の放収音装置では、概ね図６に示す周波数特性となる。
図６に示すように、回り込み音声信号は、３００Ｈｚ程度の低域の信号レベルに対して、１０００Ｈｚを超える高域の信号レベルが低い。このような特性の回り込み音声信号に対して、低域成分を基準に演算ビットを設定してエコーキャンセル処理を行うと、高域成分は、信号レベルが低い分、実際の演算時に信号レベルを表すビット数が小さくなり、演算精度が低域に対して著しく低くなる。このため、低域成分のエコーキャンセルは高精度に行えたとしても高域成分のエコーキャンセルを高精度に行うことができない。
【０００７】
一方で、高域成分に対する演算精度を向上させるため演算ビット数を増加させると、もともと演算量が他の処理よりも多いエコーキャンセル処理に対して、さらに演算処理負荷が増加する。このため、より高性能な演算処理器（ＤＳＰ）が必要となり、放収音装置自体がコストアップしてしまう。
【０００８】
したがって、この発明の目的は、高性能な演算処理器や複雑な構成を必要とすることなく、低域のみでなく高域に対しても回り込み音声の影響を除去して、発話者からの音声を高いＳ／Ｎ比で収音・出力することができる放収音装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の放収音装置は、入力音声信号を放音する放音手段と、収音して収音信号を生成する収音手段と、収音信号に対して放音手段から収音手段に回り込む音声の周波数特性を略均一にする第１フィルタリング処理を行う回り込み特性補正フィルタと、第１フィルタリング処理された収音信号に対してエコーキャンセル処理を行うエコーキャンセル手段と、該エコーキャンセル手段によりエコーキャンセル処理された収音信号に対して第１フィルタリング処理の逆特性からなる第２フィルタリング処理を行う特性再調整フィルタと、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
この構成では、放音手段から放音された音声の一部が回り込んで収音手段で収音される。収音手段で収音される回り込み音声は、前述のように低域での信号レベルが高く、高域での信号レベルが低い。
【００１１】
回り込み特性補正フィルタは、回り込み音声の高域成分の信号レベルを低域成分の信号レベルまで引き上げるような第１フィルタリング処理を行う。すなわち、低域成分を基準として相対的に高域成分の信号レベルを引き上げ、信号レベルの周波数特性を略均一にする。この際、回り込み音声を含む収音信号の周波数特性は第１フィルタリング処理に応じて変化する。
【００１２】
エコーキャンセル手段は、この回り込み音声に対して均一な周波数特性で補正された収音信号のエコーキャンセル処理を行う。この際、低域成分とともに、高域成分の信号レベルが高く補正されていることで、高域成分は、補正（第１フィルタリング処理）前よりも多くの実効ビット数で表現される。ここで、実効ビット数とは、対応する周波数の信号レベルを表すのに少なくとも必要なビット数を表し、信号レベルが低ければ実効ビット数が少なくなり、信号レベルが高ければ実効ビット数も多くなる。このように、実効ビット数が増加することで、低域成分のみでなく高域成分の信号レベルの分解能が増加する。したがって、低域、高域ともに高精度にエコーキャンセル処理が行われる。
【００１３】
特性再調整フィルタは、第１フィルタリング処理の逆特性となる第２フィルタリング処理を行う。すなわち、第１フィルタリング処理で略均一な周波数特性に補正された収音信号に対して、元々の回り込み音声の周波数特性と同様に、低域の信号レベルが高く、高域の信号レベルが低い信号へ逆補正する。これにより、周波数特性が補正された後の回り込み音声が除去された収音信号が、元来のすなわち収音時の周波数特性に復元される。
【００１４】
この結果、収音時の収音信号に対して回り込み音声が除去され、周波数特性の変わらない収音信号が生成される。
【００１５】
また、この発明の放収音装置の収音手段は、複数のマイクを所定配列で設置してなるマイクアレイと複数のマイクが収音した音声信号を用いてそれぞれに異なる方位に強い指向性を有する複数の収音ビーム信号を生成して該収音ビーム信号を収音信号として出力する収音ビーム信号生成手段とを備える。さらに、この発明の放収音装置の回り込み特性補正フィルタおよび特性再調整フィルタは、予め収音ビーム信号毎に設定された複数のフィルタリング特性から、選択された収音指向性に応じたフィルタリング特性を選択してフィルタリング処理を行うことを特徴としている。
【００１６】
この構成では、収音手段のマイクアレイの各マイクで収音した音声を用いて、複数の収音ビーム信号を生成する。各収音ビーム信号（収音信号）は収音指向性が異なるので、回り込み音声の周波数特性も異なる。回り込み特性補正フィルタおよび特性再調整フィルタが収音指向性毎にフィルタリング特性を選択してフィルタリング処理を行うことで、選択した収音指向性に適応したフィルタリング処理を行う。これにより、収音指向性に応じて、より高精度に回り込み音声が除去される。
【００１７】
また、この発明の放収音装置の放音手段は、複数のスピーカを所定配列で設置してなるスピーカアレイと複数のスピーカが放音する音によりそれぞれに異なる複数の放音特性が実現されるように複数のスピーカに対する放音信号を生成する放音制御手段とを備える。さらに、この発明の放収音装置の回り込み特性補正フィルタおよび特性再調整フィルタは、予め放音特性毎に設定された複数のフィルタリング特性から、選択された放音特性に対応したフィルタリング特性を選択して、フィルタリング処理を行うことを特徴としている。
【００１８】
この構成では、放音手段のスピーカアレイの各スピーカから放音する音声を用いて、複数の放音特性を実現する。各放音特性では回り込み音声の周波数特性も異なる。回り込み特性補正フィルタおよび特性再調整フィルタが、放音特性毎にフィルタリング特性を選択してフィルタリング処理を行うことで、選択した放音特性に適応したフィルタリング処理が行われる。これにより、放音特性に応じて、より高精度に回り込み音声が除去される。
【００１９】
また、この発明の放収音装置は、複数のマイクを所定配列で設置してなるマイクアレイ、および複数のマイクが収音した音声信号を用いてそれぞれに異なる方位に強い指向性を有する複数の収音ビーム信号を生成して該収音ビーム信号を収音信号として出力する収音ビーム信号生成手段を備えた収音手段と、複数のスピーカを所定配列で設置してなるスピーカアレイ、および複数のスピーカが放音する音によりそれぞれに異なる複数の放音特性が実現されるように複数のスピーカに対する放音信号を生成する放音制御手段を備えた放音手段と、を備える。さらに、この放収音装置の回り込み特性補正フィルタおよび特性再調整フィルタは、予め収音ビーム信号と放音特性との組合せ毎に設定された複数のフィルタリング特性から、選択された組合せに応じたフィルタリング特性を選択して、フィルタリング処理を行うことを特徴としている。
【００２０】
この構成では、収音指向性と放音特性との組合せ毎にフィルタリング特性を選択してフィルタリング処理を行うことで、選択した組合せに適応したフィルタリング処理が行われる。これにより、収音指向性と放音特性との組合せに応じて、より高精度に回り込み音声が除去される。
【００２１】
また、この発明の放収音装置の回り込み特性補正フィルタおよび特性再調整フィルタは、エコーキャンセル手段に対して倍精度のビット演算でフィルタリング処理を行うことを特徴としている。
【００２２】
この構成では、フィルタリング処理の際に、倍精度でビット演算することで、より高精度に高域の信号レベルが補正、復元される。そして、フィルタリング処理のビット演算量を上げながら、エコーキャンセル処理のビット演算量を上げることなく、さらに高精度に回り込み音声が除去される。この際、エコーキャンセル処理の方がフィルタリング処理よりも高負荷であるので、処理負荷を大幅に増加させることなく、高精度な回り込み音声の除去が行われる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、回り込み音声の周波数特性に関係なく、確実且つ効果的に回り込み音声を除去して、発話者等の音源方向からの音声を高いＳ／Ｎ比で収音して出力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施形態に係る放収音装置について図を参照して説明する。
図１（Ａ）は本実施形態に係る放収音装置１のマイク、スピーカ配置を示す平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す放収音装置１により形成される収音ビーム領域を示す図である。
【００２５】
図２は本実施形態の放収音装置１の機能ブロック図である。
【００２６】
本実施形態の放収音装置１は、筐体１０１に、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ３、複数のマイクＭＩＣ１１〜ＭＩＣ１７，ＭＩＣ２１〜ＭＩＣ２７、図２に示す機能部を備えて成る。
【００２７】
筐体１０１は一方向に長尺な略直方体形状からなり、筐体１０１の長尺な辺（面）の両端部には、筐体１０１の下面を設置面から所定間隔離間する所定高さの脚部（図示せず）が設置されている。なお、以下の説明では、筐体１０１の四側面のうち、長尺な面を長尺面、短尺な面を短尺面と称する。
【００２８】
筐体１０１の下面には、同形状からなる無指向性の単体スピーカＳＰ１〜ＳＰ３が設置されている。これら単体スピーカＳＰ１〜ＳＰ３は長尺方向に沿って一定の間隔で直線状に設置されており、且つ、各単体スピーカＳＰ１〜ＳＰ３の中心を結ぶ直線は、筐体１０１の長尺面に沿い、短尺面の中心間を結ぶ中心軸１００に対して水平方向位置が一致するように設置されている。すなわち、中心軸１００を含む垂直な基準面にスピーカＳＰ１〜ＳＰ３の中心を結ぶ直線が配置される。このように、単体スピーカＳＰ１〜ＳＰ３を配列設置することでスピーカアレイＳＰＡ１０が構成される。このような状態では、スピーカアレイＳＰＡ１０の各単体スピーカＳＰ１〜ＳＰ３から音声を放音すると、放音音声は二つの長尺面に同等に伝わる。この際、二つの対向する長尺面に伝搬する放音音声は、前記基準面に対して直交する互いに対称な方向へ進行する。
【００２９】
筐体１０１の一方の長尺面には、同スペックのマイクＭＩＣ１１〜ＭＩＣ１７が設置されている。これらマイクＭＩＣ１１〜ＭＩＣ１７は長尺方向に沿って一定の間隔で直線状に設置されており、これによりマイクアレイＭＡ１０が構成される。また、筐体１０１の他方の長尺面にも、同スペックのマイクＭＩＣ２１〜ＭＩＣ２７が設置されている。これらマイクＭＩＣ２１〜ＭＩＣ２７も長尺方向に沿って一定の間隔で直線状に設置されており、これにより、マイクアレイＭＡ２０が構成される。マイクアレイＭＡ１０とマイクアレイＭＡ２０とはその配列軸の垂直位置が一致するように配置されており、さらに、マイクアレイＭＡ１０の各マイクＭＩＣ１１〜ＭＩＣ１７と、マイクアレイＭＡ２０の各マイクＭＩＣ２１〜ＭＩＣ２７とは、それぞれ前記基準面に対して対称な位置に配置されている。具体的に、例えばマイクＭＩＣ１１とマイクＭＩＣ２１とが基準面に対して対称の関係にあり、同様にマイクＭＩＣ１７とマイクＭＩＣ２７とが対称の関係にある。
【００３０】
なお、本実施形態では、スピーカアレイＳＰＡ１０のスピーカ数を３本とし、各マイクアレイＭＡ１０，ＭＡ２０のマイク数をそれぞれ７本としたが、これに限ることなく、仕様に応じてスピーカ数およびマイク数は適宜設定すればよい。また、スピーカアレイの各スピーカ間隔およびマイクアレイの各マイク間隔は一定ではなくてもよく、例えば、長尺方向に沿って中央部で密に配置され、両端部に向かうに従って疎に配置されるような態様でもよい。
【００３１】
次に、図２に示すように、本実施形態の放収音装置１は、機能的に、制御部１０、入出力コネクタ１１、入出力Ｉ／Ｆ１２、放音指向性制御部１３、Ｄ／Ａコンバータ１４、放音用アンプ１５、前述のスピーカアレイＳＰＡ１０（スピーカＳＰ１〜ＳＰ３）、前述のマイクアレイＭＡ１０，ＭＡ２０（マイクＭＩＣ１１〜ＭＩＣ１７，ＭＩＣ２１〜ＭＩＣ２７）、収音用アンプ１６、Ａ／Ｄコンバータ１７、収音ビーム生成部１８１，１８２、収音ビーム選択部１９、および、エコーキャンセル部２０を備える。
【００３２】
制御部１０は、電源制御等を含む装置全体の動作・処理制御を行うととともに、図示しない操作部からの操作入力命令に応じて、装置の各部に対して演算処理等の制御命令を与える。
【００３３】
入出力Ｉ／Ｆ１２は、入出力コネクタ１１を介して入力された、他の放収音装置からの入力音声信号をネットワークに対応するデータ形式（プロトコル）から変換して、エコーキャンセル部２０を介して放音指向性制御部１３に与える。また、入出力Ｉ／Ｆ１２は、エコーキャンセル部２０で生成される出力音声信号をネットワークに対応するデータ形式（プロトコル）に変換して、入出力コネクタ１１を介して、ネットワークに送信する。
【００３４】
放音指向性制御部１３は、放音指向性が設定されていなければ、スピーカアレイＳＰＡ１０の各スピーカＳＰ１〜ＳＰ３へ、入力音声信号に基づく放音信号を同時に与える。また、放音指向性制御部１３は、仮想点音源の設定等の放音指向性が制御部１０から指定されると、指定された放音指向性に基づいて、スピーカアレイＳＰＡ１０の各スピーカＳＰ１〜ＳＰ３にそれぞれ固有の遅延処理及び振幅処理等を入力音声信号に対して行うことで個別放音信号を生成する。放音指向性制御部１３は、これら個別放音信号をスピーカＳＰ１〜ＳＰ３毎に設置されたＤ／Ａコンバータ１４に出力する。
【００３５】
各Ｄ／Ａコンバータ１４は個別放音信号をアナログ形式に変換して各放音用アンプ１５に出力し、各放音用アンプ１５は個別放音信号を増幅してスピーカＳＰ１〜ＳＰ３に与える。
【００３６】
スピーカＳＰ１〜ＳＰ３は、与えられた放音信号や個別放音信号を音声変換して外部に放音する。スピーカＳＰ１〜ＳＰ３は筐体１０１の下面に設置されているので、放音された音声は、放収音装置１が設置される机の設置面を反射して、会議者のいる装置の横から斜め上方に向かって伝搬される。また、放音音声の一部は、放収音装置１の底面からマイクアレイＭＡ１０，ＭＡ２０が設置された側面へ回り込む。
【００３７】
マイクアレイＭＡ１０，ＭＡ２０の各マイクＭＩＣ１１〜ＭＩＣ１７、ＭＩＣ２１〜ＭＩＣ２７は、無指向性であっても有指向性であってもよいが、有指向性であることが望ましく、放収音装置１の外部からの音声を収音して電気変換し、収音音声信号を各収音用アンプ１６に出力する。
【００３８】
また、マイクアレイＭＡ１０，ＭＡ２０の各マイクＭＩＣ１１〜ＭＩＣ１７、ＭＩＣ２１〜ＭＩＣ２７は、各スピーカＳＰ１〜ＳＰ３の放音音声の回り込み音声を収音する。
【００３９】
各収音用アンプ１６は、収音音声信号を増幅してそれぞれＡ／Ｄコンバータ１７に与え、Ａ／Ｄコンバータ１７は、収音音声信号をデジタル変換して収音ビーム生成部１８１，１８２に出力する。収音ビーム生成部１８１には、一方の長尺面に設置されたマイクアレイＭＡ１０の各マイクＭＩＣ１１〜ＭＩＣ１７での収音音声信号が入力され、収音ビーム生成部１８２には、他方の長尺面に設置されたマイクアレイＭＡ２０のマイクＭＩＣ２１〜ＭＩＣ２７での収音音声信号が入力される。
【００４０】
収音ビーム生成部１８１は、各マイクＭＩＣ１１〜ＭＩＣ１７の収音音声信号に対して所定の遅延処理等を行い、収音ビーム信号ＭＢ１１〜ＭＢ１４を生成する。収音ビーム信号ＭＢ１１〜ＭＢ１４は、図１（Ｂ）に示すように、マイクＭＩＣ１１〜ＭＩＣ１７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に設定されている。
【００４１】
収音ビーム生成部１８２は、各マイクＭＩＣ２１〜ＭＩＣ２７の収音音声信号に対して所定の遅延処理等を行い、収音ビーム信号ＭＢ２１〜ＭＢ２４を生成する。収音ビーム信号ＭＢ２１〜ＭＢ２４は、図１（Ｂ）に示すように、マイクＭＩＣ２１〜ＭＩＣ２７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に設定されている。
【００４２】
収音ビーム選択部１９は、入力された収音ビーム信号ＭＢ１１〜ＭＢ１４、ＭＢ２１〜ＭＢ２４に対して、全波整流、話者音声周波数帯域のＢＰＦ、ピーク検出を行って、話者音声を主に収音した収音ビーム信号を選択し、収音ビーム信号ＭＢ（本発明の「収音信号」に相当する。）をエコーキャンセル部２０に出力する。
【００４３】
また、収音ビーム選択部１９は、選択した収音ビーム信号ＭＢに対応する収音指向性情報を制御部１０に与える。
【００４４】
制御部１０は、放音指向性情報と収音指向性情報とを回り込み音声の遅延に準じて同期するように組み合わせてエコーキャンセル部２０に与える。
【００４５】
図３は本実施形態のエコーキャンセル部２０の主要構成を示すブロック図である。
エコーキャンセル部２０は、収音ビーム信号の入力側から順に、第１フィルタ２０３、エコーキャンセル回路２００、第２フィルタ２０４を備えるとともに、フィルタ特性記憶部２０５を備える。エコーキャンセル回路２００は、適応型フィルタ２０１とポストプロセッサ２０２とを備える。適応型フィルタ２０１、第１フィルタ２０３、第２フィルタ２０４は、ＦＩＲフィルタ等のディジタルフィルタにより構成され、各フィルタ特性はディジタルフィルタの各フィルタ係数により設定される。
【００４６】
フィルタ特性記憶部２０５には、第１フィルタ２０３、第２フィルタ２０４に対して、放音指向性情報と収音指向性情報との組合せ毎に個別に設定されたフィルタ特性がそれぞれ記憶されている。このフィルタ特性は、スピーカアレイＳＰＡ１０およびマイクアレイＭＡ１０，ＭＡ２０の構造と、各スピーカＳＰと各マイクＭＩＣとの位置関係および設置状況に依存するものであるので、放収音装置を設置した時点で予め設定しておけばよい。その設定は、例えば、１つの放音指向性で放音した音声を収音して収音指向性毎に分析する処理を全ての放音指向性に対して実行することで得られる。
【００４７】
図４は、放音指向性と収音指向性との組合せによる回り込み音声の周波数特性の違いを示すグラフであり、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のグラフはそれぞれ個別の放音指向性Ｄｖ１〜Ｄｖ３を示し、各グラフ内において、各特性曲線はそれぞれ異なる収音指向性Ｄｓ１１〜Ｄｓ１４（収音ビーム信号ＭＢ１１〜ＭＢ１４）を示す。
【００４８】
図４に示すように、いずれの放音指向性と収音指向性との組合せにおいても、各周波数成分の信号レベル間に強弱差が発生する。第１フィルタ２０３のフィルタ特性は、この周波数成分毎の信号レベルの差を抑圧し、全ての周波数帯域において信号レベルが略同じになるように設定される。すなわち、低域の信号レベルが高く、高域の信号レベルが低いので、高域の信号レベルを低域の信号レベルまで引き上げる。より具体的には、全周波数帯域はそれぞれに所定周波数幅からなる部分周波数領域に分割し、低域の最も高い信号レベルを基準とする。そして、この基準信号レベルに信号レベルが略一致するように、各部分周波数領域の信号レベルのレベルシフト量を設定する。この際、レベルシフト量の設定・記憶には、エコーキャンセル回路２００で用いる演算ビット数よりも高いビット数を利用する。
【００４９】
そして、図４（Ａ）〜（Ｃ）のそれぞれに示すように、放音指向性と収音指向性との組合せ毎に周波数特性は異なるので、このようなレベルシフト量によるフィルタ特性の設定を、放音指向性と収音指向性との組合せ毎に行う。
【００５０】
一方、第２フィルタ２０４のフィルタ特性は、第１フィルタ２０３のフィルタ特性を打ち消すように設定される。すなわち、第２フィルタ２０４のフィルタ特性は、第１フィルタ２０３で補正した信号レベルの周波数特性を元の周波数特性に戻すように設定される。
【００５１】
図５は、フィルタ特性記憶部２０５の記憶内容を示す概念図である。なお、本説明では、放音指向性が３種類であり、収音指向性が８種類である場合を示すが、放音指向性数および収音指向性数はこれに限るものではなく、適宜設定すればよい。そして、フィルタ特性記憶部２０５には、個別の放音指向性と収音指向性との組合せ毎にフィルタ特性が記憶されている。
【００５２】
図５に示すように、フィルタ特性記憶部２０５には、放音指向性Ｄｖ１，Ｄｖ２，Ｄｖ３と、収音指向性Ｄｓ１１〜Ｄｓ１４，Ｄｓ２１〜Ｄｓ２４との組合せ毎にフィルタ特性が記憶されている。例えば、放音指向性Ｄｖ１と収音指向性Ｄｓ１１との組合せであれば、第１フィルタ特性Ｆｃ１１１、第２フィルタ特性Ｆｒ１１１が記憶されている。同様に、放音指向性Ｄｖ３と収音指向性Ｄｓ２４との組合せであれば、第１フィルタ特性Ｆｃ３２４、第２フィルタ特性Ｆｒ３２４が記憶される。すなわち、図５に示す例であれば、それぞれ３×８＝２４通りの第１フィルタ特性Ｆｃ、第２フィルタ特性Ｆｒが記憶される。
【００５３】
エコーキャンセル部２０は、制御部１０から放音指向性情報と収音指向性情報との組合せ情報を受け付けると、該当する第１フィルタ特性Ｆｃと第２フィルタ特性Ｆｒとをフィルタ特性記憶部２０５から読み出す。エコーキャンセル部２０は、読み出した第１フィルタ特性Ｆｃに基づいて第１フィルタ２０３の各フィルタ係数を設定し、読み出した第２フィルタ特性Ｆｒに基づいて第２フィルタ２０４の各フィルタ係数を設定する。
【００５４】
第１フィルタ２０３は、入力された収音ビーム信号ＭＢに対して第１フィルタ特性Ｆｃに基づくフィルタ処理を行い、エコーキャンセル回路２００のポストプロセッサ２０２に出力する。すなわち、回り込みによる周波数特性が低域から高域まで略均一化された状態となるように、収音ビーム信号ＭＢの高域の信号レベルを上げる。これにより、回り込みによる周波数スペクトルの変化が打ち消され、信号レベルこそ異なるものの、放音指向性制御部１３に入力される入力音声信号と同じ周波数スペクトルの回り込み音声が取り込まれたのと同等になる。また、低域、高域ともに信号レベルが高い状態で均一化されているので、各周波数での信号レベルを表す実効ビット数が高くなり、分解能が周波数帯域全体で高くなる。
【００５５】
このレベルシフト演算には、エコーキャンセル回路２００で用いる演算ビット数よりも高いビット数を利用する。例えば、エコーキャンセル回路２００の演算ビット数が１６ビットであれば、レベルシフト演算のビット数は３２ビット等に設定する。また、レベルシフトに対して浮動小数点演算を用いても良い。これにより、元々信号レベルの低い高域に対して、多くのビット量を割り当てることができるので、補正された収音ビーム信号ＭＢの信号レベルをより高精度に演算することができる。すなわち、信号補正時の量子化誤差を抑圧することができる。
【００５６】
エコーキャンセル部２０の適応型フィルタ２０１は、入力音声信号に対して、選択された収音ビーム信号ＭＢの収音指向性に基づく擬似回帰音信号を生成する。この際、適応型フィルタ２０１は、初期条件として、放音指向性、収音指向性に関係なく、低域から高域までの全周波数帯域で同等に音声が回り込むものとして、擬似回帰音信号の生成を開始する。これにより、擬似回帰音信号の生成開始条件が簡素化（一元化）され、演算負荷の増加を防止することができる。ポストプロセッサ２０２は、減算器として機能し、第１フィルタ２０３で補正された収音ビーム信号ＭＢから擬似回帰音信号を減算して、第２フィルタ２０４に出力する。ここで、ポストプロセッサ２０２に入力される収音ビーム信号は、前述のように全周波数帯域で信号レベルが略均一に補正された回り込み音声を含んでいるので、入力音声信号と補正された回り込み音声信号との周波数スペクトルが略一致する。したがって、入力音声信号に基づく擬似回帰音信号と収音ビーム信号ＭＢに含まれる回り込み音声信号との周波数スペクトルも略一致する。また、周波数帯域全域での実効ビット数が高くなり、分解能が高くなる。これにより、収音ビーム信号ＭＢから回り込み音声を高精度で確実に除去することができる。
【００５７】
第２フィルタ２０４は、回り込み音声が除去された収音ビーム信号に対して、第２フィルタ特性Ｆｒに基づくフィルタ処理を行い、出力音声信号として入出力Ｉ／Ｆ１２に出力する。第２フィルタ特性Ｆｒは、第１フィルタ特性Ｆｃで持ち上げられた高域の信号レベルを、元の回り込み音声の周波数特性に準じるように低下させる。これにより、第１フィルタ２０３で回り込み音声とともに高域が持ち上げられた、回り込み音声信号以外の音声信号すなわち発話者の発声音等の周波数特性を、第１フィルタ２０３での補正前の状態に再調整することができる。すなわち、収音された生の周波数スペクトルによる収音ビーム信号に準じた出力音声信号を得られる。
【００５８】
この再調整演算についても、エコーキャンセル回路２００で用いる演算ビット数よりも高いビット数を利用する。例えば、エコーキャンセル回路２００の演算ビット数が１６ビットであれば、再調整演算のビット数は３２ビット等に設定する。また、再調整演算に対して浮動小数点演算を用いても良い。これにより、再調整された収音ビーム信号ＭＢの信号レベルを高精度に演算することができる。すなわち、信号再調整時の量子化誤差を抑圧することができる。
【００５９】
また、演算処理負荷の高いエコーキャンセル処理の演算精度に対して、比較的演算処理負荷の低い第１，第２フィルタ演算に倍精度を用いることで、元々処理が複雑で負荷の高いエコーキャンセル処理の演算負荷をさらに上げることなく、回り込み音声を除去した収音ビーム信号（出力音声信号）を高精度で得ることができる。
【００６０】
以上のように、本実施形態の構成および処理を用いることにより、高精度に回り込み音声を除去して、発話者の発声音等の必要音のみを高いＳ／Ｎ比で取得して出力する放収音装置を実現することができる。
【００６１】
なお、前述の説明では、第１フィルタ特性Ｆｃと第２フィルタ特性Ｆｒとをともに、フィルタ特性記憶部２０５に記憶する例を示した。しかしながら、第２フィルタ特性Ｆｒは、第１フィルタ特性Ｆｃに対する逆補正特性であるので、第１フィルタ特性Ｆｃのみを記憶しておき、選択された第１フィルタ特性Ｆｃから第２フィルタ特性Ｆｒを演算して、第２フィルタ２０４に設定しても良い。
【００６２】
また、前述の説明では、収音指向性を備えるマイクアレイと放音指向性を備えるスピーカアレイとをともに備えた放収音装置について説明したが、収音指向性を備えないマイクおよびマイクアレイと放音指向性を備えるスピーカアレイとの組合せや、収音指向性を備えるマイクアレイと放音指向性を備えないスピーカおよびスピーカアレイとの組合せを用いた場合でも、前述の構成を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本実施形態に係る放収音装置のマイク、スピーカ配置を示す平面図、および、放収音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２】本実施形態の放収音装置の機能ブロック図である。
【図３】本実施形態のエコーキャンセル部２０の主要構成を示すブロック図である。
【図４】放音指向性と収音指向性との組合せによる回り込み音声の周波数特性の違いを示すグラフである。
【図５】フィルタ特性記憶部２０５の記憶内容を示す概念図である。
【図６】回り込み音声の概略な周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１−放収音装置、１０１−筐体、１１−入出力コネクタ、１２−入出力Ｉ／Ｆ、１３−放音指向性制御部、１４−Ｄ／Ａコンバータ、１５−放音用アンプ、１６−収音用アンプ、１７−Ａ／Ｄコンバータ、１８１，１８２−収音ビーム生成部、１９−収音ビーム選択部、２０−エコーキャンセル部、２０１−適応型フィルタ、２０２−ポストプロセッサ、2２０３，２０４−フィルタ、ＳＰ１〜ＳＰ３−スピーカ、ＳＰＡ１０−スピーカアレイ、ＭＩＣ１１〜ＭＩＣ１７，ＭＩＣ２１〜ＭＩＣ２７−マイク、ＭＡ１０，ＭＡ２０−マイクアレイ
【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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