DE112012005782T5

DE112012005782T5 - Nachhallunterdrückungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112012005782T5
Application number: DE112012005782.1T
Authority: DE
Inventors: c/o MITSUBISHI ELECTRIC CORP. Yano Atsuyoshi; c/o MITSUBISHI ELECTRIC CORP. Mikami Takashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2014-10-30
Also published as: JP5774138B2; US9437179B2; WO2013114425A1; CN103828392A; US20140192993A1; JPWO2013114425A1; CN103828392B

Abstract

Eine Nachhallunterdrückungsvorrichtung weist auf: eine Echolöschvorrichtung, die eine in einem Eingangssignal enthaltene Echokomponente entfernt; eine Pfeifunterdrückungsvorrichtung, die das Auftreten von Pfeifens auf der Grundlage einer Frequenzcharakteristik des Eingangssignals, aus dem die Echokomponente entfernt wurde, erfasst und einen Frequenzpegel einer Komponente des erfassten Pfeifens dämpft; und eine Unterdrückungsvorrichtung für anfänglichen Ton, die einen Tonabschnitt des Eingangssignals, in welchem der Frequenzpegel der Pfeifkomponente gedämpft wurde, erfasst und einen Signalwert eines Tonstartbereichs des erfassten Tonabschnitts unterdrückt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Nachhallunterdrückungsvorrichtung, die eine in ein Eingangssignal gemischte Echokomponente unterdrückt.
STAND DER TECHNIK
In einem Umfeld, in welchem es Vorder- und Rücksitze wie in einem Inneren eines Automobils gibt, sind auf dem Vordersitz erzeugte Töne aufgrund der Richtwirkung des Schalls schwierig zu dem Rücksitz zu übertragen. Als eine Folge ist es schwierig, eine Unterhaltung zu führen. Zusätzlich wird es während des Fahrens aufgrund der Maskierungswirkung von Fahrgeräuschen schwieriger, die Unterhaltung zu führen. Um derartige Probleme zu lösen, gibt es eine Technik zum Unterstützen von Unterhaltungen durch ein Mikrofon und einen Lautsprecher. Gemäß dieser Technik wird, um eine Schallverstärkung durchzuführen, eine Schallbündelung durch ein Mikrofon an einem Ort, an dem das SN-Verhältnis (Störabstand) größer im Vergleich zu dem für den Rücksitz ist, durchgeführt, und eine Ausgabe durch einen Lautsprecher wird nahe des Rücksitzes durchgeführt. Ein derartiges System in einem kleinen Raum wie dem Inneren eines Automobils führt zu einem System mit geschlossener Schleife, und hierdurch tritt ein Pfeifen oder ein Echo, das durch das Mikrofon gebündelt ist, durch ein Lautsprecher-Ausgangssignal auf. Daher sind im Allgemeinen eine Pfeiflöschvorrichtung, eine Echolöschvorrichtung usw. angebracht. Jedoch dienen derartige Löschvorrichtungen zum Unterdrücken des Pfeifens oder des Echos in einem Ausgangssignal, aber nicht zum Unterdrücken des Nachhalls in einem Schallfeld, das in dem Raum gemischt ist. In einem kleinen Raum ist ein ursprüngliches Tonsignal (d. h., ein hörbarer Ton, der nicht durch das Mikrofon hindurchgeht) ebenfalls vorhanden. Daher tritt, wenn ein Lautsprecher-Ausgangssignal mit dem ursprünglichen Tonsignal gemischt wird, eine Wahrnehmung von Nachhall in dem Schallfeld eines Raums auf, auch wenn das Ausgangssignal des Lautsprechers selbst den Nachhall nicht enthält.
Zusätzlich kann, wenn eine Lautsprecherausgabe auf der Rückseite mit einem großen Schallpegel erfolgt, der ursprüngliche Ton von der Vorderseite nicht gehört werden, was zu einer Verschlechterung der Frontlokalisierung führt. Wenn das Lautsprecher-Ausgangssignal verzögert ist, kann eine Frontlokalisierung aufgrund des Haas-Effekts erhalten werden. Jedoch bewirkt dies eine Wahrnehmung von Nachhall, was einen von der Größe der Verzögerung abhängigen Doppelton ergibt.
Um die vorgenannten Probleme zu beseitigen, gibt es ein Patentdokument 1, das eine Echolöschvorrichtung offenbart, die einen Rufzustand in einem Freisprechanruf, einem Telefonkonferenzsystem usw. bestimmt, um einen Parameter zu ändern, und eine Echolöschung gemäß den Umständen durchführt. Zusätzlich gibt es ein Patentdokument 2, das eine Pfeifbeschränkungsvorrichtung offenbart, die einen Nachhall in einem Feld unterdrückt, indem sie eine Frequenzbandteilung für ein Lautsprecher-Ausgangssignal in einem Umfeld durchführt, in welchem ein Nachhall auftritt, um die Verstärkungen von benachbarten Frequenzbändern einzustellen.
Patentdokument 1: JP 2009-021859 A
Patentdokument 2: JP 2010-151965 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Jedoch ist die in dem vorgenannten Patentdokument 1 offenbarte Echolöschvorrichtung eine Technik, die sich auf die Echolöschung in einem Mikrofoneingangssignal bezieht, und hat somit das Problem, dass die Echolöschvorrichtung keinen Nachhall in dem Schallfeld eines Raums unterdrücken kann. Die im Patentdokument 2 offenbarte Pfeifunterdrückungsvorrichtung erfordert eine Hochlastverarbeitung wie eine FFT, und somit kann ein eine große Verzögerung auftreten. Sie bewirkt einen doppelten Ton in einem Umfeld, in welchem die ursprüngliche Quelle vorhanden ist. Daher besteht das Problem, dass die im Patentdokument 2 offenbarte Pfeifunterdrückungsvorrichtung nicht geeignet für die Unterstützung von Unterhaltungen ist.
Die Erfindung wurde gemacht, um die vorbeschriebenen Probleme zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in einem mit einem Mikrofon und einem Lautsprecher versehenen Umfeld eine Wahrnehmung von Nachhall, der in einem Schallfeld aufgrund einer Mischung aus dem ursprünglichen Tonsignal und dem Lautsprecher-Ausgangssignal mit Bezug auf ein Schallsystem, in welchem ein Lautsprecher-Ausgangssignal in das Mikrofon eingegeben wird, auftritt, zu unterdrücken.
Eine Nachhallunterdrückungsvorrichtung gemäß der Erfindung enthält: eine Echolöschvorrichtung, die eine in einem Eingangssignal enthaltene Echokomponente beseitigt; eine Pfeifunterdrückung, die das Auftreten von Pfeifen auf der Grundlage einer Frequenzcharakteristik des Eingangssignals, aus dem die Echokomponente durch die Echolöschvorrichtung entfernt wurde, erfasst und einen Frequenzpegel einer Komponente des erfassten Pfeifens dämpft; und eine Unterdrückungsvorrichtung für den anfänglichen Ton, die einen Tonabschnitt des Eingangssignals erfasst, in welchem der Frequenzpegel der Pfeifkomponente durch die Pfeifunterdrückungsvorrichtung gedämpft wurde, und einen Signalwert eines Tonstartteils des erfassten Tonabschnitts unterdrückt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Signalwert in einem Tonstartteil unterdrückt, wodurch die Unterdrückung einer Wahrnehmung von in einem Schallfeld auftretendem Nachhall ermöglicht wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Nachhallunterdrückungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 darstellt.
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Rückkopplungs-Unterdrückungsvorrichtung darstellt, die bei einer Pfeifunterdrückungsvorrichtung der Nachhallunterdrückungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 angewendet wird.
3 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Unterdrückungsvorrichtung für anfänglichen Ton der Nachhallunterdrückungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 darstellt.
4 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Unterdrückungsvorrichtung für anfänglichen Ton einer Nachhallunterdrückungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 darstellt.
5 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Unterdrückungsvorrichtung für anfänglichen Ton einer Nachhallunterdrückungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 darstellt.
6 ist ein Diagramm, das die Charakteristiken von Energiebewegungsdurchschnitten der Nachhallunterdrückungsvorrichtungen gemäß den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 darstellt.
BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Ausführungsbeispiele zum Realisieren der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
(Ausführungsbeispiel 1)
1 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Nachhallunterdrückungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 darstellt.
In 1 weist eine Nachhallunterdrückungsvorrichtung 100, mit der ein Mikrofon 1 als ein Eingangsendgerät verbunden ist, eine Echolöschvorrichtung 101, eine Pfeifunterdrückungsvorrichtung 102 und eine Unterdrückungsvorrichtung 103 für anfänglichen Ton auf. Ein Lautsprecher 2 als ein Ausgangsendgerät ist nachfolgend mit der Unterdrückungsvorrichtung 103 für anfänglichen Ton verbunden.
Die Echolöschvorrichtung 101 schätzt eine Echokomponente in einem Mikrofoneingangssignal von einem Lautsprecher-Ausgangssignal durch Verwendung des Mikrofoneingangssignals als ein Bezugssignal, und entfernt die geschätzte Echokomponente. Die Pfeifunterdrückungsvorrichtung 102 erfasst und unterdrückt ein Pfeifen in dem Mikrofoneingangssignal. Die Unterdrückungsvorrichtung 103 für den anfänglichen Ton schwächt und unterdrückt einen Signalwert in einem Startbereich eines Tonabschnitts (nachfolgend ”ein anfänglicher Ton”) des Mikrofoneingangssignals.
Als Nächstes wird eine detaillierte Arbeitsweise jeder Konfiguration beschrieben.
Die Echolöschvorrichtung 101 verwendet ein adaptives NLMS(Normierte kleinste mittlere Quadrate)-Filter. Die Echolöschvorrichtung 101 puffert ein Signal, das unmittelbar vorher von dem Lautsprecher 2 ausgegeben wurde, um dieses Signal als ein Eingangssignal für das NLMS-Filter zu verwenden, und verwendet ein Mikrofoneingangssignal des Mikrofons 1 als ein Bezugssignal, um eine Echokomponente in dem Mikrofoneingangssignal zu schätzen. Der Rest zwischen dem Mikrofoneingangssignal und dem geschätzten Signal entspricht einem Signal, aus dem das Echo entfernt ist. Obgleich ein Beispiel der Verwendung von NLMS als eines adaptiven Filters gezeigt ist, können andere adaptive Filter wie ein LMS(Kleinste mittlere Quadrate)-Filter, ein RLS(Rekursive kleinste Quadrate)-Filter und ein affines Projektionsfilter verwendet werden.
Die Pfeifunterdrückungsvorrichtung 102 erfasst oder schätzt ein Pfeifen in dem Mikrofoneingangssignal des Mikrofons 1 und entfernt das Pfeifen. Die Pfeifunterdrückungsvorrichtung 102 kann unter Verwendung bekannter Techniken gebildet sein, z. B. ein Sperrfilter und ein adaptives Sperrfilter. Das Sperrfilter ist ein Filter, das die Verstärkung einer voreingestellten Frequenz reduziert. Das adaptive Sperrfilter ist ein Filter, das eine Frequenz erfasst, bei der die Energie von Signalwerten stark ist, und die Verstärkung der Frequenz reduziert.
Alternativ kann eine Pfeifunterdrückung durch ein adaptives Filter, das als eine Rückkopplungs-Unterdrückungsvorrichtung bezeichnet wird, durchgeführt werden. 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Rückkopplungs-Unterdrückungsvorrichtung darstellt. Es ist darauf hinzuweisen, dass α ein Parameter ist, der einer Bedingung 0 ≤ α ≤ 1 genügt. Durch das adaptive NLMS-Filter kann ein Frequenzband, in dem die Energie von Signalwerten groß ist, adaptiv beseitigt werden.
Die Unterdrückungsvorrichtung 103 für anfänglichen Ton ist ein Filter, das einen Startbereich eines Tonabschnitts, d. h. den anfänglichen Ton unterdrückt. 3 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Unterdrückungsvorrichtung für anfänglichen Ton der Nachhallunterdrückungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 darstellt.
Die Unterdrückungsvorrichtung 103 für anfänglichen Ton weist auf: eine Kurzzeit-Energiebewegungsdurchschnitts-Berechnungsvorrichtung 201, die einen Bewegungsdurchschnitt der Energie der Signalwerte (nachfolgend ”Energie”) eines Eingangssignals berechnet; eine Filterkoeffizienten-Einstelleinheit 202, die einen festen Parameter eines Filterkoeffizienten einstellt; eine Filterkoeffizienten-Berechnungsvorrichtung 203, die einen Filterkoeffizienten unter Verwendung des durch die Filterkoeffizienten-Einstelleinheit 202 eingestellten festen Parameters und des von der Kurzzeit-Energiebewegungsdurchschnitts-Berechnungsvorrichtung 201 berechneten Energiebewegungs-Durchschnittswerts berechnet; eine Filterkoeffizienten-Begrenzungsvorrichtung 204, die eine obere Grenze für den Filterkoeffizienten definiert; und ein Unterdrückungsfilter 205 für anfänglichen Ton, das den Signalwert des Eingangssignals auf einer Grundlage des durch die Filterkoeffizienten-Berechnungsvorrichtung 203 und die Filterkoeffizienten-Begrenzungsvorrichtung 204 bestimmten Filterkoeffizienten umwandelt.
Die Unterdrückungsvorrichtung 103 für anfänglichen Ton bildet ein Filter, das einen nachfolgend beschriebenen Energiebewegungsdurchschnitt verwendet. Zuerst berechnet die Kurzzeit-Energiebewegungsdurchschnitt-Berechnungsvorrichtung 201 einen Energiebewegungsdurchschnitt p auf der Grundlage der folgenden Formel (1): p = (1 – Verhältnis)·p + Verhältnis·x² (1)
Die Filterkoeffizienten-Einstelleinheit (202) setzt einen festen Parameter A, der für einen Filterkoeffizienten verwendet wird, der von den Charakteristiken eines Eingangssignals abhängt.
Als Nächstes bestimmt die Filterkoeffizienten-Berechnungsvorrichtung 203 einen Filterkoeffizienten durch die folgende Formel (2) unter Verwendung des Energiebewegungsdurchschnitts p und des festen Parameters A:
Die Filterkoeffizienten-Begrenzungsvorrichtung 204 definiert den oberen Grenzwert des Filterkoeffizienten als ”1”. Das Unterdrückungsfilter 205 für anfänglichen Ton multipliziert den Signalwert des ursprünglichen Tonsignals durch den erhaltenen Filterkoeffizienten gemäß der folgenden Formel (3) und erhält dadurch einen gefilterten Signalwert x':
Es ist zu beachten, dass in den Formeln (1) und (3) ”x” den Signalwert des ursprünglichen Tonsignals anzeigt, und ”Verhältnis” den Koeffizienten des Bewegungsdurchschnitts anzeigt (0 ≤ Verhältnis ≤ 1).
Die Energie eines Tonabschnitts ist kleiner als die eines tonlosen Abschnitts. Der Energiebewegungsdurchschnitt hat eine Hysteresecharakteristik. Daher nimmt, wenn der Energiebewegungsdurchschnitt p auf der Grundlage der vorbeschriebenen Formel (1) berechnet wird, der Wert von p in dem Startbereich des Tonabschnitts ab aufgrund des Einflusses des vorhergehenden tonlosen Abschnitts. Als eine Folge nimmt der gefilterte Signalwert x' ab. In dem Tonabschnitt nimmt der Energiebewegungsdurchschnitt p zu, und auch der gefilterte Signalwert x' nimmt zu. Es ist festzustellen, dass, da √p/A auf ”1” oder weniger begrenzt ist, der gefilterte Signalwert x' nicht größer als der Signalwert x des ursprünglichen Tonsignals wird. Der feste Wert A kann gemäß den Charakteristiken des Eingangssignals derart voreingestellt werden, das in der Größenordnung von ”1” oder mehr für den Tonabschnitt ist und weniger als ”1” für den tonlosen Abschnitt ist.
Obgleich die vorbeschriebene Formel (1) den Energiebewegungsdurchschnitt p durch Verwendung von x² berechnet, kann die Varianz V(x) des Signalwerts x des ursprünglichen Tonsignals alternativ verwendet werden. Die Varianz V(x) kann zweckmäßig aus einem Bewegungsdurchschnitt erhalten werden, wie in den folgenden Formeln (4) und (5) gezeigt ist: M = (1 – Verhältnis)·M + Verhältnis·x (4) V = (1 – Verhältnis)·V + Verhältnis·(x – M)(x – M) (5)
In den Formeln (4) und (5) entspricht ”M” dem Durchschnittswert des Signalwerts x des ursprünglichen Tonsignals.
Alternativ kann eine mittlere Abweichung anstelle von √p in der vorbeschriebenen Formel (3) verwendet werden. Die mittlere Abweichung Mdev kann angemessen aus einem Bewegungsdurchschnitt wie dem in der folgenden Formel (6) gezeigten erhalten werden: Mdev = (1 – Verhältnis)·Mdev + Verhältnis·|x – M| (6)
Wie vorstehend beschrieben ist, ist gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 die Ausbildung so, dass es enthält: die Echolöschvorrichtung 101, die eine Echokomponente aus einem Eingangssignal entfernt; die Pfeifunterdrückungsvorrichtung 102, die ein Pfeifen in dem Eingangssignal erfasst und unterdrückt; und die Unterdrückungsvorrichtung 103 für den anfänglichen Ton, die einen Signalwert an einer Startposition eines Tonstarts in einem Tonabschnitt des Eingangssignals unterdrückt. Demgemäß wird der Signalwert des anfänglichen Tons in dem Lautsprecher-Ausgangssignal geschwächt, wodurch es möglich ist, eine Wahrnehmung von Nachhall selbst dann herabzusetzen, wenn das Lautsprecher-Ausgangssignal mit dem ursprünglichen Tonsignal vermischt ist.
Weiterhin ist das Ausführungsbeispiel 1 so ausgebildet, dass der gefilterte Signalwert x', der durch Filtern in der Unterdrückungsvorrichtung 103 für den anfänglichen Ton erhalten wird, in anderen Abschnitten als dem Tonabschnitt abnimmt. Somit kann verhindert werden, dass Störungen von dem Lautsprecher ausgegeben werden. Darüber hinaus wird, da das ursprüngliche Tonsignal in dem Startbereich des Tonabschnitts stark gehört wird, der Haas-Effekt erwartet.
Der Haas-Effekt ist ein Effekt, durch den Menschen einen Ton aus einer Richtung wahrnehmen, aus der der Ton anfänglich gehört wird. Im Allgemeinen wird, um den Haas-Effekt zu erhalten, ein Lautsprecher-Ausgangssignal verzögert. Demgegenüber kann die Nachhallunterdrückungsvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel 1 den Haas-Effekt erhalten, ohne das Lautsprecher-Ausgangssignal zu verzögern.
Zusätzlich enthält gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 die Unterdrückungsvorrichtung 103 für den anfänglichen Ton: die Kurzzeit-Energiebewegungsdurchschnitts-Berechnungsvorrichtung 201, die einen Bewegungsdurchschnitt der Energie p eines Eingangssignals berechnet; die Filterkoeffizienten-Einstelleinheit 202, die einen festen Parameter A in einem Filterkoeffizienten gemäß den Charakteristiken des Eingangssignals einstellt; die Filterkoeffizienten-Berechnungsvorrichtung 203, die einen Filterkoeffizienten auf der Grundlage des Energiebewegungsdurchschnitts p und des festen Parameters A berechnet; die Filterkoeffizienten-Begrenzungsvorrichtung 204, die einen oberen Grenzwert für den Filterkoeffizienten einstellt; und das Unterdrückungsfilter 205 für den anfänglichen Ton, das den Signalwert des Eingangssignals unter Verwendung des Filterkoeffizienten oder des oberen Grenzwerts des Filterkoeffizienten umwandelt. Demgemäß nimmt der Wert von p in dem Startbereich des Tonabschnitts aufgrund des Einflusses des vorhergehenden tonlosen Abschnitts ab, und somit nimmt der gefilterte Signalwert x' ab. Hierdurch kann ein Signalwert in dem Startbereich des Tonabschnitts geschwächt werden.
Obgleich das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel 1 ein Beispiel darstellt, in welchem die Unterdrückungsvorrichtung 103 für den anfänglichen Ton aus einem Filter unter Verwendung eines Energiebewegungsdurchschnitts gebildet ist, kann die Unterdrückungsvorrichtung 103 für den anfänglichen Ton durch andere Mittel gebildet sein. Beispielsweise wird eine Konfiguration betrachtet, bei der ein Tonabschnitt durch ein öffentlich bekanntes Tonabschnitts-Erfassungsmittel erfasst wird und die Ausgangsverstärkung so eingestellt wird, dass sie während einer gewissen Periode nach dem Start des Tonabschnitts klein ist.
(Ausführungsbeispiel 2)
Das Ausführungsbeispiel 2 stellt eine unterschiedliche Konfiguration gegenüber der der vorbeschriebenen Unterdrückungsvorrichtung 103 für den anfänglichen Ton dar.
4 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Unterdrückungsvorrichtung für den anfänglichen Ton einer Nachhallunterdrückungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 darstellt. Eine Unterdrückungsvorrichtung 103a für den anfänglichen Ton nach dem Ausführungsbeispiel 2 ist äquivalent der Unterdrückungsvorrichtung 103 für den anfänglichen Ton nach dem Ausführungsbeispiel 1, zu der eine Langzeit-Energiebewegungsdurchschnitts-Berechnungsvorrichtung 206 hinzugefügt ist. Es ist zu beachten, dass in der folgenden Beschreibung dieselben oder entsprechende Teile der Komponenten einer Nachhallunterdrückungsvorrichtung 100 und der Unterdrückungsvorrichtung 103 für den anfänglichen Ton gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind wie die im Ausführungsbeispiel 1 verwendeten, und eine Beschreibung von diesen wird weggelassen oder vereinfacht.
Die Langzeit-Energiebewegungsdurchschnitts-Berechnungsvorrichtung 206 berechnet einen Bewegungsdurchschnitt der Energie eines Eingangssignals über einen längeren Bereich im Vergleich zu dem einer Kurzzeit-Energiebewegungsdurchschnitts-Berechnungsvorrichtung 201. Insbesondere wird der Langzeit-Energiebewegungsdurchschnitt auf der Grundlage der folgenden Formel (7) berechnet: p_long = (1 – Verhältnis_long)·p_long + Verhältnis_long·x² (7)
Ein Variationsparameter A in einem Filterkoeffizientensatz, der in einer Filterkoeffizienteneinstelleinheit 202 verwendet wird, wird auf der Grundlage der folgenden Formel (8) eingestellt:
Es ist zu beachten, dass in den vorstehenden Formeln (7) und (8) ”B” ein konstanter Wert ist, der einer Bedingung 0 ≤ Verhältnis_long < Verhältnis ≤ 1 genügt.
Durch Berechnen eines Energiebewegungsdurchschnitts für einen längeren Bereich durch die Langzeit-Energiebewegungsdurchschnitts-Berechnungsvorrichtung 206 kann der Variationsparameter A automatisch gemäß den Charakteristiken eines Eingangssignals bestimmt werden. Beispielsweise wird, wenn die Störungsenergie groß ist, der Energiebewegungsdurchschnitt p immer groß. In diesem Fall wird gemäß der im Ausführungsbeispiel 1 dargestellten Unterdrückungsvorrichtung 103 für den anfänglichen Ton der Filterkoeffizient √p/A, der nach der Verarbeitung durch eine Filterkoeffizienten-Begrenzungsvorrichtung 204 erhalten wird, immer ”1”. Um dieses Problem zu vermeiden, ist erforderlich, dass der Variationsparameter A einen großen Wert hat. Wenn jedoch der Variationsparameter A so eingestellt ist, dass er groß ist, und hierdurch die Störungsenergie abnimmt, erreicht der Filterkoeffizient √p/A einen Wert nahe ”0”, und demgemäß wird ein Ton nicht ausgegeben. Andererseits wird gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 ein Energiebewegungsdurchschnitt über einen längeren Bereich berechnet, um den Variationsparameter A automatisch einzustellen, wodurch es möglich ist, das vorbeschriebene Problem zu umgehen.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist das Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass es die Langzeit-Energiebewegungsdurchschnitts-Berechnungsvorrichtung 206 enthält, die einen Langzeit-Energiebewegungsdurchschnitt p_long über einen längeren Bereich als den der Kurzzeit-Energiebewegungsdurchschnitts-Berechnungsvorrichtung 201 berechnet, und so ausgebildet, dass es einen Variationsparameter A in einem Filterkoeffizienten, der durch eine Filterkoeffizienten-Berechnungsvorrichtung 203 verwendet wird, unter Verwendung des berechneten Langzeit-Energiebewegungsdurchschnitts p_long berechnet. Demgemäß kann der Variationsparameter A automatisch gemäß den Charakteristiken eines Eingangssignals bestimmt werden, und ein zweckmäßiger Variationsparameter A kann gemäß Schwankungen der Störungsenergie eingestellt werden, wodurch es möglich ist, eine stabile Tonausgabe durchzuführen.
(Ausführungsbeispiel 3)
Das Ausführungsbeispiel 3 stellt eine andere unterschiedliche Konfiguration als die der Unterdrückungsvorrichtung 103 für den anfänglichen Ton dar.
5 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Unterdrückungsvorrichtung für den anfänglichen Ton einer Nachhallunterdrückungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 darstellt. Eine Unterdrückungsvorrichtung 103b für den anfänglichen Ton nach dem Ausführungsbeispiel 3 ist äquivalent der Unterdrückungsvorrichtung 103a für den anfänglichen Ton nach dem Ausführungsbeispiel 2, bei der eine Signalvariations-Berechnungsvorrichtung 207 zusätzlich vorgesehen ist. Es ist zu beachten, dass im Folgenden dieselben oder entsprechende Teile wie die Komponenten der Nachhallunterdrückungsvorrichtungen 100 und der Unterdrückungsvorrichtung 103 und 103a für den anfänglichen Ton nach den Ausführungsbeispielen 1 und 2 durch dieselben Bezugszeichen wie diejenigen, die in den Ausführungsbeispielen 1 und 2 verwendet werden, bezeichnet sind, und deren Beschreibung wird weggelassen oder vereinfacht.
Die Signalvariations-Berechnungsvorrichtung 207 berechnet einen Durchschnitt von Differenzen zwischen Eingangssignalwerten zum Überwachen einer Variation des Signalwerts des Eingangssignals. Insbesondere wird die Variation diff_n im Signalwert auf der Grundlage der folgenden Formel (11) berechnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel 5 wird der Wert von ”Verhältnis”, das in jeder der vorbeschriebenen Formeln (1), (4), (5) und (6) definiert ist, auf der Grundlage der nachfolgenden Formeln (9) bis (11) berechnet.
diff_n = (1 – Verhältnis_max)·diff_n-1 + Verhältnis_max·(x_n – x_n-1) (11)
In den Formeln (9) bis (11) zeigen ”V_short(x)” und ”V_long(x)” eine Kurzzeitvarianz bzw. eine Langzeitvarianz von x an, und ”E[...]” zeigt einen erwarteten Wert an. Das ”Verhältnis” genügt der Bedingung 0 ≤ Verhältnis_min < Verhältnis_max ≤ 1. Die Formel (11) entspricht dem von der Signalvariations-Berechnungsvorrichtung 107 durchgeführten Prozess.
Die Signalvariations-Berechnungsvorrichtung 207 erfasst die Variation des Signalwerts eines Eingangssignals und überwacht einen Energiebewegungsdurchschnitt p. Das heißt, ein nachfolgend dargestellter Zustand kann überwacht werden. Wenn die Varianz des Signalwerts x sich nicht stark ändert, ist der Koeffizient des Bewegungsdurchschnitts klein, d. h., die Hysterese nimmt zu. Somit nimmt der Energiebewegungsdurchschnitt p nicht leicht zu, oder der Energiebewegungsdurchschnitt p nimmt allmählich zu, wenn die Varianz zunimmt, und die Hysterese nimmt ab, nachdem ein anfänglicher Ton geendet hat. Das heißt, nach der Beendigung eines Tonabschnitts nimmt der Energiebewegungsdurchschnitt p sofort ab.
6 ist ein Diagramm, das die Charakteristiken von Energiebewegungsdurchschnitten nach der Anwendung der Filter der Nachhallunterdrückungsvorrichtungen der Ausführungsbeispiele 1 und 3 darstellt. 6(a) stellt das ursprüngliche Tonsignal eines Eingangssignals dar. 6(b) stellt die Charakteristik eines Energiebewegungsdurchschnitts, auf den das Filter auf der Grundlage der Formel (1) angewendet wird, dar. 6(c) stellt die Charakteristik eines Energiebewegungsdurchschnitts, auf den das Filter auf der Grundlage der Formeln (9) bis (11) angewendet wird, dar. Gemäß der Charakteristik nach 6(c) ist im Vergleich zu der nach 6(b) der Anstieg des Eingangssignals gemäßigt und der Abfall ist abrupt. Das heißt, der Signalwert eines anfänglichen Tons kann unterdrückt werden, und eine Wahrnehmung von Nachhall kann unterdrückt werden. Es ist zu beachten, dass, da der Abfall im Vergleich zu dem des Ausführungsbeispiels 2 abrupt ist, ein Ausgangssignal in einem Störungsabschnitt sofort klein gemacht werden kann.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist das Ausführungsbeispiel 3 so ausgebildet, dass es die Signalvariations-Berechnungsvorrichtung 207 enthält, die die Größe der Variation des Signalwerts eines Ausgangssignals überwacht, und den Koeffizienten ”Verhältnis” eines Bewegungsbereichs unter Berücksichtigung der Größe der Variation des Signalwerts berechnet. Daher kann ein Filter mit einem gemäßigten Signalanstieg und einem abrupten Signalabfall gestaltet werden. Demgemäß kann ein Signalwert in einem Startbereich eines Tonabschnitts unterdrückt werden, und eine Wahrnehmung von Nachhall kann unterdrückt werden.
Es ist zu beachten, dass, obgleich das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel 3 eine Konfiguration darstellt, in der die Signalvariations-Berechnungsvorrichtung 207 bei der Unterdrückungsvorrichtung 103a für den anfänglichen Ton nach dem Ausführungsbeispiel 2 angewendet wird, die Signalvariations-Berechnungsvorrichtung 207 bei de Unterdrückungsvorrichtung 103 für den anfänglichen Ton nach dem Ausführungsbeispiel 1 angewendet werden kann.
Bei der Erfindung nach der vorliegenden Anmeldung können freie Kombinationen von Ausführungsbeispielen oder Modifikationen von irgendwelchen Komponenten in den Ausführungsbeispielen oder Weglassungen von irgendwelchen Komponenten in den Ausführungsbeispielen innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann eine Nachhallunterdrückungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Signalwert in einem Startbereich eines Tonabschnitts unterdrücken, was wirksam für die Verringerung einer Wahrnehmung von Nachhall in einem Schallfeld ist, und sie ist somit geeignet für die Verwendung zur Unterdrückung des Nachhalls von verschiedenen Vorrichtungen mit einem Mikrofon und einem Lautsprecher.

Claims

Nachhallunterdrückungsvorrichtung, welche aufweist: eine Echolöschvorrichtung, die eine in einem Eingangssignal enthaltene Echokomponente beseitigt; eine Pfeifunterdrückungsvorrichtung, die das Auftreten eines Pfeifens auf der Grundlage einer Frequenzcharakteristik des Eingangssignals, aus dem die Echokomponente durch die Echolöschvorrichtung entfernt wurde, erfasst und einen Frequenzpegel einer Komponente des erfassten Pfeifens dämpft; und eine Unterdrückungsvorrichtung für anfänglichen Ton, die einen Tonabschnitt des Eingangssignals, in dem der Frequenzpegel der Pfeifkomponente durch die Pfeifunterdrückungsvorrichtung gedämpft wurde, erfasst und einen Signalwert in einem Tonstartbereich des erfassten Tonabschnitts unterdrückt.
Nachhallunterdrückungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Unterdrückungsvorrichtung für den anfänglichen Ton aufweist: ein Filter, das einen Signalwert des von der Pfeifunterdrückungsvorrichtung eingegebenen Eingangssignals auf der Grundlage eines Filterkoeffizienten umwandelt; eine Kurzzeit-Energiebewegungsdurchschnitts-Berechnungsvorrichtung, die sich auf das von der Pfeifunterdrückungsvorrichtung eingegebene Eingangssignal bezieht und eine Kurzzeitenergie durch Nehmen eines Bewegungsdurchschnitts von Energie von Signalwerten während einer vorbestimmten Zeitperiode berechnet, um diese Energie von Signalwerten zu glätten; eine Filterkoeffizienten-Einstelleinheit, die einen Parameter des Filterkoeffizienten auf einer Grundlage einer Charakteristik des von der Pfeifunterdrückungsvorrichtung eingegebenen Eingangssignals einstellt; eine Filterkoeffizienten-Berechnungsvorrichtung, die den Filterkoeffizienten durch Verwenden der von der Kurzzeit-Energiebewegungsdurchschnitts-Berechnungsvorrichtung berechneten Kurzzeitenergie und des Parameters des von der Filterkoeffizienten-Einstelleinheit eingestellten Filterkoeffizienten berechnet; und eine Koeffizientenbegrenzungsvorrichtung, die einen oberen Grenzwert des Filterkoeffizienten für das Filter einstellt, wobei das Filter den Signalwert des Eingangssignals auf einer Grundlage des durch die Filterkoeffizienten-Berechnungsvorrichtung berechneten Filterkoeffizienten oder des oberen Grenzwerts des durch die Koeffizientenbegrenzungsvorrichtung gesetzten oberen Grenzwerts des Filterkoeffizienten umwandelt.
Nachhallunterdrückungsvorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin aufweisend eine Langzeit-Energiebewegungsdurchschnitts-Berechnungsvorrichtung, die sich auf das von der Pfeifunterdrückungsvorrichtung eingegebene Eingangssignal bezieht und eine Langzeitenergie durch Nehmen eines Bewegungsdurchschnitts von Energie von Signalwerten während einer Zeitperiode berechnet, um diese Energie von Signalwerten zu glätten, wobei die Zeitperiode länger als die von der Kurzzeit-Energiebewegungsdurchschnitts-Berechnungsvorrichtung verwendete Zeitperiode ist, wobei die Filterkoeffizienten-Einstelleinheit den Parameter auf einer Grundlage der von der Langzeit-Energiebewegungsdurchschnitts-Berechnungsvorrichtung berechneten Langzeitenergie einstellt.
Nachhallunterdrückungsvorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin aufweisend eine Signalvariations-Berechnungsvorrichtung, die die Variation des Signalwerts des von der Pfeifunterdrückungsvorrichtung eingegebenen Eingangssignals berechnet und Variationen von Signalwerten in dem Tonstartbereich und einem Tonendbereich des Tonabschnitts erfasst durch Verwenden einer Hysteresecharakteristik, die von den berechneten Variationen abhängt, wobei die Filterkoeffizienten-Berechnungseinheit den Filterkoeffizienten durch Verwendung der Variationen des Signalwerts in dem Tonstartbereich und dem Tonendbereich des Tonabschnitts, die von der Signalvariations-Berechnungsvorrichtung erfasst wurden, der Kurzzeitenergie, die von der Kurzzeit-Energiebewegungsdurchschnitts-Berechnungsvorrichtung berechnet wurde, und des Parameters des Filterkoeffizienten, der durch die Filterkoeffizienten-Einstelleinheit eingestellt wurde, berechnet.
Nachhallunterdrückungsvorrichtung nach Anspruch 3, weiterhin aufweisend eine Signalvariations-Berechnungsvorrichtung, die die Variation des Signalwerts des von der Pfeifunterdrückungsvorrichtung eingegebenen Eingangssignals berechnet und Variationen von Signalwerten in dem Tonstartbereich und einem Tonendbereich des Tonabschnitts erfasst durch Verwenden einer Hysteresecharakteristik, die von den berechneten Variationen abhängt, wobei die Filterkoeffizienten-Berechnungseinheit den Filterkoeffizienten durch Verwendung der Variationen des Signalwerts in dem Tonstartbereich und dem Tonendbereich des Tonabschnitts, die von der Signalvariations-Berechnungsvorrichtung erfasst wurden, der Kurzzeitenergie, die von der Kurzzeit-Energiebewegungsdurchschnitts-Berechnungsvorrichtung berechnet wurde, und des Parameters des Filterkoeffizienten, der durch die Filterkoeffizienten-Einstelleinheit eingestellt wurde, berechnet.