(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ音をキャンセルする装置において、
オーディオ信号を出力するオーディオソース、
オーディオ信号を入力され、オーディオ音を音響空間に放射するスピーカ、
音響空間に放射されたオーディオ音を検出するマイクロホン、
オーディオ信号を参照信号、マイクロホンから出力する信号を目標信号とし、エラー信号のパワーが最小となるように適応信号処理を行い、適応フィルタの係数を更新して該適応フィルタにより前記スピーカからマイクロホンまでの伝達特性を模擬させる適応信号処理部、
オーディオソースと適応信号処理部間に設けられ、オーディオ信号を増幅するゲイン可変の増幅器、
前記スピーカからマイクロホンまでの伝達特性を正しく模擬できるように前記適応フィルタ係数の最大値を設定し、該適応フィルタの係数を監視し、該適応フィルタの最大係数値が前記設定値となるように前記増幅器のゲインを制御するゲイン設定部、
を有することを特徴とするオーディオ音キャンセル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は適応信号処理によりオーディオ音をキャンセルする装置に係わり、特に、適応フィルタの係数値を監視して参照信号を増幅する増幅器のゲインを制御し、参照信号と目標応答のレベル比を最適値に自動設定するオーディオ音キャンセル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音声認識装置やハンズフリー電話機等に話者音声信号を入力する場合、オーディオ音や周囲ノイズを低減したＳＮ比の大きな音声信号を入力することが、音声認識率を向上する上で、あるいは、快適な通信を行う上で必要である。このため、ノイズやオーディオ音を低減するシステムが種々提案されている。
図３はオーディオ音をキャンセルする装置の構成図であり、１はオーディオソース、２はオーディオ信号を入力され、オーディオ音を音響空間に放射するスピーカ、３は音響空間に放射されたオーディオ音を検出するマイクロホン、４はエラー信号ｅのパワーが最小となるように適応信号処理を行い、適応フィルタの係数Ｗを更新する適応信号処理部、５、６はそれぞれオーディオソース１とスピーカ２、オーディオソース１と適応信号処理部４間に設けられたアンプ、７はマイクロホン出力信号と適応フィルタ出力の差を演算してエラー信号ｅを出力する減算器である。
【０００３】
適応信号処理部４は、図示しないがLMS演算部と、FIR型ディジタルフィルタ構成の適応フィルタを有している。適応信号処理部４は、オーディオ信号を参照信号、マイクロホンから出力する信号を目標信号とし、エラー信号ｅのパワーが最小となるように適応フィルタの係数Ｗを更新し、これにより、オーディオ音の抑圧を行う。すなわち、適応信号処理により、適応フィルタはスピーカ２からマイクロホン３までの伝搬特性を模擬するようになり、オーディオ音がキャンセルされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図３のオーディオキャンセル装置において、オーディオ音の抑圧性能を高くするためには、適応フィルタに設定する係数Ｗの精度を上げる必要がある。このためには、参照信号と目標応答の振幅比が適切な値になっている必要がある。しかし、一般に、目標応答の振幅はスピーカー２とマイク３の位置関係によって変化する。このため、音響空間を車室とする場合、装置を搭載する車種が決まらないと、参照信号と目標応答の振幅比が適切な値になるようアンプ４，５のゲインを設定することができない。以上より、従来は、装置を車に搭載してからアンプ４，５のゲインを調整してフィルタ係数が適切値となるように調整する。しかし、この調整作業は手間がかかり、ユーザの負担が大きい問題がある。
以上から本発明の目的は、自動的にフィルタ係数が適切値となるように参照信号と目標応答の振幅比を設定することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明によれば、オーディオ信号を出力するオーディオソース、オーディオ信号を入力され、オーディオ音を音響空間に放射するスピーカ、音響空間に放射されたオーディオ音を検出するマイクロホン、オーディオ信号を参照信号、マイクロホンから出力する信号を目標信号とし、エラー信号のパワーが最小となるように適応信号処理を行い、適応フィルタの係数を更新して該適応フィルタにより前記スピーカからマイクロホンまでの伝達特性を模擬させる適応信号処理部、オーディオソースと適応信号処理部間に設けられ、オーディオ信号を増幅するゲイン可変の増幅器、前記スピーカからマイクロホンまでの伝達特性を正しく模擬できるように前記適応フィルタ係数の最大値を設定し、該適応フィルタの係数を監視し、該適応フィルタの最大係数値が前記設定値となるように前記増幅器のゲインを制御するゲイン設定部を有するオーディオ音キャンセル装置により達成される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のオーディオ音キャンセル装置の構成図である。
図中、１１はオーディオソース、１２はオーディオ信号を入力され、オーディオ音を音響空間に放射するスピーカ、１３は音響空間に放射されたオーディオ音を検出するマイクロホン、１４はエラー信号ｅのパワーが最小となるように適応信号処理を行い、適応フィルタの係数Ｗを更新する適応信号処理部、１５はオーディオソース１１とスピーカ１２の間に設けられたゲイン固定のアンプ、１６はオーディオソース１１と適応信号処理部１４間に設けられたゲイン可変のアンプ、１７は目標信号であるマイクロホン出力と適応フィルタ出力の差を演算してエラー信号ｅを出力する減算器、１８はゲイン可変のアンプ１６のゲインを設定するゲイン設定部であ。
【０００７】
適応信号処理部１４は、図示しないがLMS演算部と、FIR型ディジタルフィルタ構成の適応フィルタを有している。適応信号処理部１４は、オーディオ信号を参照信号、マイクロホンから出力する信号を目標信号とし、エラー信号ｅのパワーが最小となるように適応フィルタ係数Ｗを更新する。
【０００８】
ゲイン設定部１８は適応フィルタ係数Ｗが適切な値になるようにアンプ１６のゲインを設定する。フィルタ係数Ｗの絶対値は０〜１の値を取ることが可能で、大きい程係数の精度を上げることができる。しかし、適応信号処理の計算において係数が１より大きくなると１にクランプされ、適応フィルタは正確にスピーカからマイクロホン迄の伝搬特性を模擬できなくなる。又、フィルタ係数が小さすぎると係数の精度が低下し、同様に、適応フィルタは正確にスピーカからマイクロホン迄の伝搬特性を模擬できなくなる。
そこで、ゲイン設定部１８は適応フィルタの係数Ｗを監視し、フィルタ係数の最大値が設定値たとえば0.95となるようにアンプ１６のゲインを制御する。すなわち、フィルタ係数Ｗの最大値が0.95より小さければフィルタ係数が大きくなるようにゲインを制御し、フィルタ係数の最大値が0.95より大きければフィルタ係数が小さくなるようにゲインを制御する。
【０００９】
参照信号が目標信号より小さいと（参照信号＜目標信号）、適応信号処理によりフィルタ係数Ｗが大きくなって参照信号＝目標信号となる。逆に、参照信号が目標信号より大きいと（参照信号＞目標信号）、適応信号処理によりフィルタ係数Ｗが小さくなって参照信号＝目標信号となる。従って、
▲１▼フィルタ係数が0.95より小さく、該フィルタ係数を大きくするには、参照信号＜目標信号となるようにアンプ１６のゲインを小さくすれば良く、又、
▲２▼フィルタ係数が0.95より大きく、フィルタ係数を小さくするには、参照信号＞目標信号となるようにアンプ１６のゲインを大きくすればよい。
ゲイン設定部１８は上記▲１▼,▲２▼に従ってアンプ１６のゲインを制御し、フィルタ係数の最大値が設定値たとえば0.95となるように制御する。
【００１０】
図２は本発明のゲイン設定制御の処理フローである。
適応信号処理部１４は、適応信号処理によりフィルタ係数Ｗの更新を開始し（学習開始、ステップ１０１）、フィルタ係数Ｗが一定値に収束した時、フィルタ係数の更新を停止する（学習停止、ステップ１０２）。ゲイン設定部１８はフィルタ係数を読み取り（ステップ１０３）、最大のフィルタ係数値を求め、該最大のフィルタ係数が設定値(=0.95)に等しくなったかチェックし（ステップ１０４）、等しければゲイン設定制御を終了する。最大フィルタ係数が設定値(=0.95)より大きければ、アンプ１６のゲインを大きくし、最大フィルタ係数が設定値(=0.95)より小さければ、アンプ１６のゲインを小さくする（ステップ１０５）。以後、ステップ１０１に戻り、フィルタ係数の更新を再開し、最大フィルタ係数＝設定値(0.95)となるまで上記処理を繰り返す。
【００１１】
以上では設定値を0.95としたが本発明はかかる値に限定するものではない。又、フィルタ係数の適正範囲、たとえば、0.90〜0.95を設定し、この範囲に入るようにゲインを制御するように構成することもできる。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するものではない。
【００１２】
【発明の効果】
以上本発明によれば、フィルタ係数の精度を高くすることができるため、システムが持つ性能を十分に発揮することができる。また、それらの設定は自動で行われるため、それらの設定をおこなう場合のユーザーに対する負荷を従来と比較して著しく軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のオーディオ音キャンセル装置の構成図である。
【図２】本発明のゲイン設定処理フローである。
【図３】従来のオーディオ音キャンセル装置の構成図である。
【符号の説明】
１１・・オーディオソース
１２・・スピーカ
１３・・マイクロホン
１４・・適応信号処理部
１５・・ゲイン固定アンプ
１６・・ゲイン可変アンプ
１７・・減算器
１８・・ゲイン設定部
【図１】
0003732681.tif 000002
【図２】
0003732681.tif 000003
【図３】
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