(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカＭ個（Ｍは２以上の整数）とマイクロホンＮ個（Ｎは１以上の整数）が共通の音場に配置され、スピーカからＭチャネル受話信号を再生し、マイクロホンからの収音信号を処理して送信信号とする拡声通話システムの反響低減方法において、
Ｍチャネル再生信号を、短時間区間毎に周波数領域に変換して、Ｍチャネル再生信号の短時間スペクトルを求める過程と、
前記マイクロホンごとに、収音信号を、短時間区間毎に周波数領域に変換し、収音信号の短時間スペクトルを求める過程と、
前記マイクロホンごとに、第１チャネルの再生信号の短時間スペクトルと収音信号の短時間スペクトルとの相関成分を第１のコヒーレンスγ21y（ｆ）として求める過程と、
第ｍチャネル再生信号の短時間スペクトル（ｍ＝２，３，．．．，Ｍ）から第１〜第ｍ−１チャネル再生信号の短時間スペクトルとの相関成分を除去する過程と、
前記マイクロホンごとに、収音信号の短時間スペクトルから第１〜第ｍ−１チャネル再生信号の短時間スペクトルとの相関成分を除去する過程と、
前記マイクロホンごとに、前記Ｍ−１個の相関成分が除去された再生信号の短時間スペクトルと、前記Ｍ−１個の相関成分が除去された収音信号ｙ（ｋ）の短時間スペクトルとの対応するもの間の相関成分のＭ−１個を第ｍのコヒーレンスγ2my・(m-1)（ｆ）として求める過程と、
前記マイクロホンごとに、前記第１〜第Ｍのコヒーレンスから、
γ2（ｆ）＝１−（１−γ21y（ｆ））・・・（１−γ2My・(M-1)（ｆ））を計算して 、
周波数帯域ごとに収音信号に占めるエコー成分のパワー比率γ2（ｆ）を推定する過程と、
前記マイクロホンごとに、周波数帯域ごとに推定した収音信号に占める受話エコー成分のパワー比率をγ2（ｆ）を用いて、｛１―γ2（ｆ）｝1/2を計算して、エコー抑圧ゲインを求める過程と、
前記マイクロホンごとに、収音信号の短時間スペクトルに対応する周波数帯域の前記エコー抑圧ゲインを乗算して、エコーを抑圧する過程とを、
有することを特徴とする反響低減方法。
【請求項２】
請求項１に記載の反響低減方法において、
前記マイクロホンごとに、スピーカに出力される信号を擬似エコー経路に入力して擬似エコー信号を生成する過程と、
前記マイクロホンごとに、マイクロホンからの収音信号から前記擬似エコー信号を差し引く過程と、
前記マイクロホンごとに、その残差信号を元に擬似エコー経路を更新するエコー消去処理を経た収音信号を対象としてエコーを抑圧する過程と、
を含むことを特徴とする反響低減方法。
【請求項３】
共通の音場に配置されたスピーカＭ個（Ｍは２以上の整数）とマイクロホンＮ個（Ｎは１以上の整数）とＭ個の受話端子とＮ個の送話端子に接続され、
前記Ｍ個の受話端子に接続され、当該受話端子に入力された再生信号をそれぞれ、短時間区間毎に周波数領域に変換して、Ｍチャネル再生信号の短時間スペクトルを求める第１のＴＦ変換部と、
前記Ｎ個のマイクロホンにそれぞれ接続され、当該マイクロホンに入力された収音信号を短時間区間毎に周波数領域に変換して、収音信号の短時間スペクトルを求める第２のＴＦ変換部と、
前記マイクロホンごとに、第１チャネルの前記第１のＴＦ変換部と前記第２のＴＦ変換部に接続され、第１チャネル再生信号の短時間スペクトルと収音信号の短時間スペクトルとの相関成分を第１のコヒーレンスγ21y（ｆ）として求める第１のコヒーレンス算出部と、
第ｍチャネルの前記第１のＴＦ変換部（ｍ＝２，３，．．．，Ｍ）と第１〜第ｍチャネルの前記第１のＴＦ変換部に接続され、第ｍチャネル再生信号の短時間スペクトルから第１〜第ｍ−１チャネル再生信号の短時間スペクトルとの相関成分を除去する第１の相関除去部と、
前記マイクロホンごとに、第１〜第ｍ−１チャネルの第１のＴＦ変換部と前記第２のＴＦ変換部に接続され、収音信号の短時間スペクトルから第１〜第ｍ−１チャネル再生信号の短時間スペクトルとの相関成分を除去する第２の相関除去部と、
前記マイクロホンごとに、前記Ｍ−１個の相関成分が除去された再生信号の短時間スペクトルと、前記Ｍ−１個の相関成分が除去された収音信号ｙ（ｋ）の短時間スペクトルとの対応するもの間のＭ−１個の第ｍのコヒーレンスγ2my・(m-1)（ｆ）を求めるコヒーレンス算出部と、
前記マイクロホンごとに、前記第１及び第２のコヒーレンス算出部に接続され、前記第１〜第Ｍのコヒーレンスから、
γ2（ｆ）＝１−（１−γ21y（ｆ））・・・（１−γ2My・(M-1)（ｆ））を計算して 、
周波数帯域ごとに収音信号に占めるエコー成分のパワー比率γ2（ｆ）を推定するエコー成分比率算出部と、
前記マイクロホンごとに、エコー成分比率算出部に接続され、周波数帯域ごとに推定した収音信号に占める受話エコー成分のパワー比率をγ2（ｆ）を用いて、｛１―γ2（ｆ）｝1/2を計算して、エコー抑圧ゲインを求める減衰比算出部と、
前記マイクロホンごとに、収音信号の短時間スペクトルに対応する周波数帯域の前記エコー抑圧ゲインを乗算する乗算器と、
を備える反響低減装置。
【請求項４】
請求項３記載の反響低減装置において、
前記マイクロホンごとに、スピーカに出力される再生信号を擬似エコー経路に入力して擬似エコー信号を生成する予測エコー生成部と、
前記マイクロホンごとに、マイクロホンからの収音信号から前記擬似エコー信号を差し引く減算器と、
前記マイクロホンごとに、その残差信号をもとに擬似エコー経路を更新するエコー経路推定部、
によるエコー消去処理手段を経た収音信号を対象としてエコーを抑圧すること、
を特徴とする反響低減装置。
【請求項５】
請求項１又は２のいずれかに記載の反響低減方法の各過程をコンピュータにより実行するための反響低減プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、拡声通話系においてハウリングの原因となる音響エコーを抑圧する反響低減方法、反響低減装置、反響低減プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
拡声通話系では、受話音声がスピーカから拡声されマイクロホンに収音されて音響エコーが生じ、そのまま送信されると通話の障害や不快感などの問題が生じる。そして対地の拡声通話系を含めて形成される閉ループのループゲインが１より大きい場合には、音響エコーはハウリングを引き起こし、通話を不可能にする。
このような拡声通話系の問題点を克服し自然な通話環境を実現するために、エコーキャンセラ（エコー消去装置）を用いて、スピーカからマイクロホンへの音響的回込みによるエコーを消去する。エコーキャンセラは、スピーカ再生信号と収音信号からエコー経路を推定し音響エコー信号を予測し、収音信号から予測エコー信号を差し引くことでエコー消去をはかる。
【０００３】
Ｍチャネル再生系と１チャネル収音系とで構成される音響エコーキャンセラは、図７に示すような構成により音響エコーの消去を行う。受話端子１m(ｍ＝１．．．Ｍ)からの受話信号はスピーカ２m(ｍ＝１．．．Ｍ)で音響信号として再生され、音響エコー経路を経てマイクロホン３に回りこむ。同時に予測エコー生成部４１に入力されて予測エコー信号が生成される。減算器４２によってマイクロホン３からの収音信号y(k)と予測エコー信号との差がとられ、この残差信号がエコー経路推定部４３にフィードバックされる。マイクロホンがＮ個ある場合には、図７のようなＭ入力１出力型のエコー消去部４を、Ｎ個並列に並べた構成をとる。
スピーカ２mからマイクロホンまでの音響エコー経路のインパルス応答をｈm(k)、その長さをＬとすると、受話チャネル数Ｍ＝１のとき入力信号と収音信号の間には、
【数３】
0003756839.tif 000002
の関係があり、インパルス応答と入力信号を
【数４】
0003756839.tif 000003
のようにベクトル化すると、入力信号と収音信号の関係は次のように簡潔に記述される。
【０００４】
【数５】
0003756839.tif 000004
受話チャネル数Ｍ≧２のときも、インパルス応答と入力信号を
【数６】
0003756839.tif 000005
のようにベクトル化することで、入力信号と収音信号の関係を受話チャネル数Ｍ＝１のケースと同様に記述できる。エコー消去部４の内部では、予測エコー生成部４１により予測エコー信号が生成され、実際の収音信号との差e(k)および過去の受話信号に基づいて、収音信号と予測エコー信号の差が小さくなるように予測エコー生成用の適応フィルタ係数が逐次更新される。
適応フィルタ係数の更新法としてＮＬＭＳ法を用いた場合、適応フィルタは
【数７】
0003756839.tif 000006
により更新される。ただしμは推定を安定にするために０〜１の固定値に設定されるステップサイズであり、e(k)は収音信号y(k)から適応フィルタによる予測エコー信号を差し引いた残差信号である。適応フィルタが収束した状態では各周波数帯域で振幅と位相が一致しているエコー信号が予測されるようになり、エコーを十分に消去することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし実際にエコーキャンセラが使用される状況では、常に十分にエコー消去できるとは限らない。
各周波数帯域で振幅と位相が一致している予測エコー信号が生成されるまでには多量の情報を必要とする。音声が入力される場合には、射影アルゴリズムなどの高速な適応アルゴリズムを使用しても収束までに数秒を要する。エコー経路は人の体の動きなどにより容易に変動し、変動直後の数秒は残留エコーが増大してしまう。
【０００６】
また適応フィルタは、遠端話者音声がスピーカで再生されて生じた音響エコー信号のみが収音され、近端話者音声が存在しないと想定してエコー経路推定を行っている。そのため、遠端話者と近端話者が同時に会話するダブルトーク状態では、エコー経路推定が不安定になる。これを避けるために、通常ダブルトーク状態を検出してステップサイズμを０に設定することで、エコー経路推定を停止させている。
しかし、エコー経路の推定が不十分な状態では、残差信号に残留エコー信号と送話信号の両方が含まれてしまうために、ダブルトークの検出率が低下する。ダブルトーク判定を誤り、収音信号にエコー以外の信号が含まれている状態で適応フィルタを更新すると、エコー経路の推定誤差が拡大して残留エコー信号が増大してしまう。
【０００７】
さらに、マルチチャネルのエコーキャンセラでは、受話信号のチャネル間相関が高いために、エコーが消去されている状態であっても推定されたエコー経路と真のエコー経路は必ずしも一致しないことが、文献M. M. Sondhi, D. R. Morgan, and J. L. Hall, "Stereo-phonic Acoustic Echo Cancellation -An Overview of theFundamental Problem,”IEEE Signal Processing Letters, vol.2,no.8,pp.148-151(1995)に詳細に解析されている。推定されたエコー経路と真のエコー経路が一致していない状態では、話者が交代して受話信号のチャネル間相互相関が変化した瞬間に、突然音響エコーが消去されなくなる。
【０００８】
このように真のエコー経路と推定したエコー経路に乖離があると、残留エコーが生じて通話品質が劣化してしまう。
そこで、各周波数帯域で収音信号に占めるエコー成分の比率を随時推定する方法があると仮定してみる。すると、各周波数帯域で音響エコーyE(k)相当分だけ収音信号の振幅を減衰させることが可能になる。近端話者の音声スペクトルとエコーのスペクトルの重なりは小さいケースが多いので、近端の音声スペクトルをなるべく保ちながら音響エコーのスペクトルを抑圧することができ通話品質の改善が期待される。
【０００９】
この処理では、各周波数帯域でエコーの位相は推定されない。そのため予測エコーの振幅・位相を収音されたエコーの振幅・位相に一致させようとする適応フィルタと比較して、推定に必要な情報が少なくなり、エコー経路変化などへの応答性が向上する可能性がある。また近端話者音声の有無によらずに収音信号中に占めるエコー成分の比率を求めることができるならば、ダブルトーク検出の結果に影響されることなくエコーを抑圧することが可能になる。
しかし、収音信号に占めるエコー成分比率の推定は、これまで困難であると考えられてきた。それは、エコー信号に近端話者音声が重畳して収音信号になっており、収音信号からエコー信号だけを分離抽出できないためである。仮に予め近端話者の音声信号パワーが一定でそのレベルが既知であれば、収音信号に占めるエコー成分のパワー比は算出可能である。しかし、通常のケースでは、音声レベルは時々刻々と変動し、一定とはみなせない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明では、スピーカＭ個（Ｍは２以上の整数）とマイクロホンＮ個（Ｎは１以上の整数）が共通の音場に配置され、スピーカからＭチャネル受話信号を再生し、マイクロホンからの収音信号を処理して送信信号とする拡声通話システムにおいて、Ｍチャネル再生信号と、収音信号のパワースペクトルとクロススペクトルを求め、Ｍチャネル再生信号と少なくとも１チャネル以上の収音信号のコヒーレンスを求め、これらから周波数帯域ごとに収音信号に占めるエコー成分の比率を推定し、この比率からエコー抑圧ゲインを算出し、収音信号の短時間スペクトルにエコー抑圧ゲインを乗算することで、エコーを抑圧する反響低減方法を提案する。
【００１１】
この発明では更に、前記反響低減方法において、第１チャネル再生信号の短時間スペクトルと収音信号y(k)の短時間スペクトルから第１のコヒーレンスγ21y(f)を求め、第ｍチャネル再生信号（ｍ≧２）から第１〜第m-1チャネル再生信号との相関成分を除去した信号の短時間スペクトルと、収音信号y(k)から第１〜第m-1チャネル再生信号との相関成分を除去した信号の短時間スペクトルから、第ｍのコヒーレンスγ2my(m-1)(f)を求め、
第１〜第Ｍのコヒーレンスから収音信号に占めるエコー成分の比を
【数８】
0003756839.tif 000007
で求める反響低減方法を提案する。
【００１２】
この発明では更に、前記の反響低減方法の何れかにおいて、周波数帯域ごとに指定した収音信号に占める受話エコー成分のパワー比率をγ2(f)として、
【数９】
0003756839.tif 000008
に設定する反響低減方法を提案する。
この発明では更に、前記反響低減方法の何れかにおいて、スピーカに出力される信号を擬似エコー経路に入力して擬似エコー信号を生成し、マイクロホンからの収音信号より前記擬似エコー信号を差し引き、その残差信号をもとに擬似エコー経路を更新するエコー消去処理を経た収音信号を対象としてエコーを抑圧する反響低減方法を提案する。
この発明では更に、共通の音場に配置されたスピーカＭ個（Ｍは２以上の整数）とマイクロホンＮ個（Ｎは１以上の整数）と接続され、Ｍチャネル再生信号と収音信号のパワースペクトルを求める手段とクロススペクトルを求める手段と、パワースペクトルの情報とクロススペクトルの情報からＭチャネル再生信号と収音信号のコヒーレンスを求めて、周波数帯域ごとに収音信号に占めるエコー成分の比率を推定する手段と、この比率からエコー抑圧ゲインを算出する手段と、収音信号の短時間スペクトルにエコー抑圧ゲインを乗算する手段とを備える反響低減装置を提案する。
【００１３】
この発明では更に、前記反響低減装置において、第１チャネル再生信号の短時間スペクトルと収音信号の短時間スペクトルから第１のコヒーレンスを求める手段と、第ｍチャネル再生信号（ｍ≧２）から第１〜第m-1チャネル再生信号との相関成分を除去した信号の短時間スペクトルと、収音信号から第１〜第m-1チャネル再生信号との相関成分を除去した信号の短時間スペクトルから第ｍのコヒーレンスを求める手段とを備える反響低減装置を提案する。
この発明では更に、前記反響低減装置の何れかにおいて、スピーカに出力される再生信号を擬似エコー経路に入力して擬似エコー信号を生成する手段と、マイクロホンからの収音信号から前記擬似エコー信号を差し引く手段と、その残差信号をもとに擬似エコー経路を更新する手段とによるエコー消去処理手段を経た収音信号を対象とする反響低減装置を提案する。
この発明では更に、前記反響低減方法の何れかをコンピュータにより実行する反響低減プログラムを提案する。
【００１４】
作用
収音信号に占めるエコー成分の比率を推定する目的に、コヒーレンスすなわちクロススペクトルをパワースペクトルで正規化して得られる複素関数の振幅２乗値を用いることができる。
いま音響エコー信号をyE(k)、近端話者の音声などエコー以外の信号をyI(k)とすると、収音信号は、
【数１０】
0003756839.tif 000009
になる。再生チャネル数Ｍ＝１のケースでは、再生信号と収音信号のコヒーレンスは、
【数１１】
0003756839.tif 000010
で定義される。ただし、
Sxx(f)：再生信号のパワースペクトル
Syy(f)：収音信号のパワースペクトル
Sxy(f)：再生信号と収音信号のクロススペクトル
である。
通常、再生信号x(k)とエコー以外の信号yI(k)、およびエコー信号yE(k)とエコー以外の信号yI(k)は無相関と見なせるので、
【数１２】
0003756839.tif 000011
が成立している。また、再生信号x(k)からエコー信号yE(k)への伝達特性がほぼ一定と見なせる場合には、２つの信号のクロススペクトルについて
【数１３】
0003756839.tif 000012
が成立している。これより再生信号x(k)と収音信号y(k)のコヒーレンスは、
【数１４】
0003756839.tif 000013
を満たしている。
【００１５】
この式によれば、このコヒーレンスとは、再生信号と相関のある成分が収音信号のパワースペクトルに占める割合である。すなわち再生信号と収音信号のコヒーレンスは、収音信号に占めるエコー成分のパワー比率を表わしている。尚、コヒーレンスについては例えば日野著、朝倉書店発行『スペクトル解析』に、コヒーレンスを用いた解析については例えば森下、小畑著、計測自動制御学会発行『信号処理』に詳しい。
従って信号パワーで見ると、エコー以外の信号が収音信号中に占める割合は
【数１５】
0003756839.tif 000014
で求められる。
収音信号y(k)をフレーム化してフーリエ変換により周波数領域に変換したY(f)について、各周波数帯域で
【数１６】
0003756839.tif 000015
のように処理することでエコー成分を抑圧できる。この処理結果Z(f)を時間領域に変換して、エコー成分が抑圧された信号z(k)が得られる。なおソフト判定による推定(Soft-decision estimation),最小二乗誤差による推定(Minimum Mean Square Error estimation)，最尤推定法(Maximum Likelihood estimation)を用いると、エコー以外の信号が収音信号中に占める割合及びエコー抑圧ゲインはγ2(f)から複数の方法によって求めることができる。各推定手法については、文献P. Scalart and J. V. Filho, "Speech Enhancement based on a priori signal to noise estimation," Proc. ICASSP96, pp. 629-632(1996)に詳しい。
【００１６】
同様に任意の再生チャネル数についても収音信号に占めるエコー成分の比率としてコヒーレンスを用いることができる。例えば、再生チャネル数Ｍ＝２のとき、収音信号に占めるエコー成分の比率は
【数１７】
0003756839.tif 000016
になり、
γ21y(f):x1(k)とy(k)のコヒーレンス
γ22y(1) (f):x1(k)との相関成分が除去されたx2(k)およびy(k)から求めたコヒーレンスである。
なお、上記のような多入力１出力系のコヒーレンスについては、文献J.S. Bendat and A.G. Piersol, "Engineering Applications of Correlation and Spectral Analysis," John Wiley & Sons (1980) に詳しい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明による反響低減方法は、図１の音響エコー抑圧部６の信号フローにより実現される。図１に示す音響エコー抑圧部６は、拡声通話系の信号フロー図（図７）のエコー消去部４の代りに用いることができる。
以下では、各信号が１フレーム＝２ＬサンプルでL/Dサンプル毎にブロック化される場合について説明する。
ステップ１
時間領域−周波数領域変換部（以下ＴＦ変換部と称す）
ＴＦ変換部61I〜61Mは再生信号xI(k)〜xM(k)を、
ＴＦ変換部62は収音信号y(k)をそれぞれ
【数１８】
0003756839.tif 000017
のように周波数領域係数に変換する。
【００１８】
ステップ２
エコー成分比率推定部63は、時刻k=j Ｌ/ＤにおけるＭチャネル再生信号と収音信号の短時間スペクトルを入力とし、図２の信号フローに従って収音信号に占めるエコー成分の比率を周波数帯域ごとに推定する。
相関除去部631m(m=2~M)は、第ｍチャネル再生信号xm(k)から第１〜第m-1チャネル再生信号との相関成分を除去した信号の短時間スペクトルXm(m-1)(f,j)を求める。ただしその入力は、第１チャネル再生信号および既に相関成分除去処理を経た第２〜第m-1チャネル再生信号であり、実際の処理は下式で記述される。
【数１９】
0003756839.tif 000018
ここでε[]は時間平均をとることを意味する。時間平均処理は、例えば
【数２０】
0003756839.tif 000019
のように、１フレーム前の処理結果と０〜１の値をとる平滑化定数βを用いる方法がある。また、相関除去部632m(m=2~M)では、収音信号y(k)から信号第1〜第m-1チャネル再生信号との相関成分を除去した信号の短時間スペクトルを求める。その処理は
【数２１】
0003756839.tif 000020
であり、上述の相関除去部631mとほぼ同様である。
そして、コヒーレンス算出部6331では第１チャネル再生信号と収音信号のコヒーレンスを求め、コヒーレンス算出部633m(m=2~M)では相関除去処理を経た再生信号と収音信号の短時間スペクトルからコヒーレンスを求める。
【数２２】
0003756839.tif 000021
これらコヒーレンスを用いて、エコー成分比率算出部634は収音信号に占めるエコー成分の比率を求める。
【数２３】
0003756839.tif 000022
【００１９】
ステップ３
周波数帯域ごとに、減衰比算出部64で収音信号に占めるエコー成分比率から振幅減衰率を求め、乗算器65で収音信号の振幅を減衰させる。エコー成分比率から求めた振幅減衰率の一例として、下式のような減衰率を考えることができる。
【数２４】
0003756839.tif 000023
これによりエコーが抑圧される。
【数２５】
0003756839.tif 000024
【００２０】
ステップ４
周波数領域での処理結果は、FT変換部66において
【数２６】
0003756839.tif 000025
のように逆FFT変換を用いて時間領域のブロック信号に変換される。このブロック信号からは例えば
【数２７】
0003756839.tif 000026
のようにフレームの一部を切り出してエコー抑圧処理後の信号を求めてもよいし、複数フレームをウィンドウ処理し、オーバーラップする区間を合成することでエコー抑圧処理後の信号を求めてもよい。
【００２１】
「実施例２」
図３にこの発明の他の音響エコー抑圧方法を示す。図３に示す構成では、本発明の音響エコー抑圧方法が、適応フィルタによる音響エコー消去方法と組み合わされている。ここでは音響エコー抑圧部６で行われる音響エコー抑圧処理は、収音信号でなくエコー消去部４でエコー消去処理を経た信号に適用される。
音響エコーと同時に騒音もマイクロホンにより収音されるとき、騒音の影響によりエコー経路推定精度が頭打ちになり、聴感上音響エコーが残り続けることが知られている。このような音響的に厳しいケースでも、音響エコー抑圧方法を適応フィルタによる音響エコーキャンセル方法と組み合わせることで、通話品質を高く保つことが可能となる。
【００２２】
「実施例３」
第３の実施例では、コヒーレンスに基づきエコー抑圧を行う方法を、文献  江村、羽田、“付加信号強調型の周波数領域ステレオ適応アルゴリズム”、日本音響学会２００１年秋季研究発表会、pp. 537-538(2001)で提案されているマルチチャネル適応アルゴリズムと組み合わせた場合について説明する。
この適応アルゴリズムは入力信号の替わりに修正用信号から適応フィルタの修正ベクトルを求める。そのため、図４のＭチャネルエコーキャンセル部７には、Ｍチャネル受話信号（Ｍは２以上の整数）のほかに、相関変動処理81〜8Mにより生成されたＭチャネル付加信号も入力される。なお相関変動処理は、マルチチャネルエコーキャンセラのエコー経路推定性能向上のために一般的に使われる手段である。音響エコー抑圧部６で実行される音響エコー抑圧処理はＭチャネルエコーキャンセル部７でエコー消去処理された信号に対して施される。
【００２３】
図４のＭチャネルエコーキャンセル部７では、以下のステップ１〜６に従って適応フィルタの係数が更新される。そして音響エコー抑圧部６では以下のステップ７〜９に従ってエコー抑圧処理を行う。
ステップ１
各チャネルの受話信号um(k)と相関変動処理のための付加信号gm(um(k))から、再生信号xm(k)と修正用信号vm(k)を
【数２８】
0003756839.tif 000027
により生成する。ただしａは０より大きく１以下の値である。そして、L/Dサンプル毎に長さ２Ｌの信号ベクトルにブロック化し、FFTを用いて
【数２９】
0003756839.tif 000028
のように周波数領域に変換する。関数diag( )はベクトルを、その要素を対角成分とする行列に変換する。
【数３０】
0003756839.tif 000029
ステップ２
【数３１】
0003756839.tif 000030
【００２４】
ステップ３
【数３２】
0003756839.tif 000031
ステップ４
【数３３】
0003756839.tif 000032
ステップ５
【数３４】
0003756839.tif 000033
ステップ６
【数３５】
0003756839.tif 000034
そして各チャネルの適応フィルタを次式で更新する。
【数３６】
0003756839.tif 000035
ただしμは０〜１の値をとるステップサイズである。
ステップ７
FFTを用いて時刻jL/Dでの残差信号からなるベクトルを
【数３７】
0003756839.tif 000036
のように周波数領域に変換する。
【００２５】
ステップ８
エコー成分比率推定部63の相関除去部では、時刻k=j L/DにおけるＭチャネル再生信号と残差信号の短時間スペクトルを入力として、図２のフローに従い第ｍチャネル再生信号xm(k)から第１〜第m-1チャネル再生信号との相関成分を除去した信号の短時間スペクトルを、
【数３８】
0003756839.tif 000037
により求める。また残差信号から信号第１〜第m-1チャネル再生信号との相関成分を除去した信号の短時間スペクトルを
【数３９】
0003756839.tif 000038
により求める。ただしε[]は時間平均をとることを意味する。時間平均処理は、例えば
【数４０】
0003756839.tif 000039
のように、平滑化定数β（0~1）と１フレーム前の処理結果を用いる方法がある。そして、相関除去された短時間スペクトル同士から
【数４１】
0003756839.tif 000040
によりコヒーレンスを求める。また第１チャネル再生信号と収音信号のコヒーレンスも求める。そしてこれらコヒーレンスを用いて残差信号に占めるエコー成分の比率を求める。
【数４２】
0003756839.tif 000041
【００２６】
ステップ９
ステップ８で求められた残差信号に占めるエコー成分の比率γ2(f)から、周波数帯域ごとに振幅減衰率を求め、周波数領域で残差信号に適用して残留エコーを抑圧する。
エコー成分比率から振幅減衰率を求める方法の一例として、下式のような減衰率を考えることができる。
【数４３】
0003756839.tif 000042
そして、Ｅs(j)を逆FFT変換により時間領域に戻して、残留エコーの抑圧された信号を得る。
【数４４】
0003756839.tif 000043
【００２７】
「効果の実証例」
実施例１の方法について、実際に数値シミュレーションを行った結果を図５、図６に示す。この数値シミュレーションでは、入力チャネル数をM=2とし、サンプリング周波数を8kHzに設定した。音響エコー経路として残響時間200msの部屋で実測した室内伝達関数を700タップに打ち切って音響エコーを生成した。2チャネルの入力信号は、実測した室内伝達関数を用い、遠端話者2人の音声ステレオ収音を模擬して生成した。話者はt=5.3sの時点で交代している。この2チャネル信号に、チャネル間相関変動処理として、P. Eneroth, T. Gaensler, S. Gay and J.Benesty, "Studies of a Wideband Stereophonic Acoustic Echo Canceller," Proc.IWAENC, pp. 207-210 (1999).で提案されている半波整流方式を付加ゲイン0.25で適用した。
【００２８】
この信号を用い、適応フィルタによりエコー消去を行う従来方法と、実施例１のエコー抑圧方法を比較した。適応アルゴリズムとして、文献D. Mansour and A. H. Gray, "Unconstrained Frequency-Domain Adaptive Filter," IEEE Trans. on Acoust.,Speech, Signal Processing, vol. ASSP-30, No. 5, pp. 726-734(1982)の提案アルゴリズムをマルチチャネルに拡張したアルゴリズムを用いた。チャネル当たりの適応フィルタタップ数をL=512とし、適応フィルタが256サンプルすなわち32msごとに更新されるように、D=2に設定した。ステップサイズはμ=0.3に設  定した。
【００２９】
収音信号＝音響エコー信号＋近端話者の音声信号、適応フィルタによるエコー消去処理後の信号、および近端話者の音声信号を図５に示す。区間t = 0.3 ~ 1sでは、適応フィルタによる推定が不十分なため、残留エコーが目立っている。そして話者交代の直後(t=5.3s)では、突然残留エコーが増大している。
同様にして、収音信号＝音響エコー信号＋近端話者の音声信号、本発明のエコー抑圧処理後の信号、および近端話者の音声信号を図６に示す。コヒーレンス推定用の平滑化定数としてβ=0.25を用いた。このグラフによれば、t = 0.3 ~ 1sの区間でもエコーがよく抑圧されている。話者交代の直後(t=5.3s)では、適応フィルタのようなエコーの急激な増大は見られない。またt = 7.5 ~ 9 s の区間では、振幅の減衰は見られるものの近端話者音声の概形は保たれている。このように、提案するエコー抑圧方法が音響条件の変化に対して良好な応答性を持つことが分かった。
【００３０】
上述したこの発明による反響低減方法はコンピュータ上において、コンピュータが読み取り可能な符号によって記述されているプログラムを実行することによって実現される。プログラムはＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体もしくは通信回線を経由してコンピュータにダウンロードされインストールしてＣＰＵ等の演算手段で実行される。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、収音信号中に占めるエコー成分の比率を周波数帯域ごとに推定し、エコー相当分だけ収音信号の振幅を減衰させる。これにより話者交代などで音響条件が急変しても音響エコーの抑圧をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の反響低減方法を実行する音響エコー抑圧部の一例を説明するためのブロック図。
【図２】図１に示した音響エコー抑圧部に用いられているエコー成分比率推定部の内部を説明するためのブロック図。
【図３】この発明による反響低減方法と従来のエコー消去方法とを組み合わせた実施例を説明するためのブロック図。
【図４】この発明による反響低減方法と従来のＭチャネルエコーキャンセル方法とを組み合わせた実施例を説明するためのブロック図。
【図５】従来の技術によるエコー消去効果を説明するためのグラフ。
【図６】この発明による反響低減方法による反響抑圧効果を説明するためのグラフ。
【図７】従来の技術を説明するためのブロック図。
【符号の説明】
６    音響エコー抑圧部        ６４    減衰比算出部
６１I〜６１M ,６２    ＴＦ変換部              ６５    乗算部
６３    エコー成分比率推定部    ６６    ＦＴ変換部
【図１】
0003756839.tif 000044
【図２】
0003756839.tif 000045
【図３】
0003756839.tif 000046
【図４】
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【図５】
0003756839.tif 000048
【図６】
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【図７】
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