JP2001016678A - オーディオ音キャンセル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動的にフィルタ係数が適切値となるように
制御する。 【解決手段】 オーディオ音をキャンセルする装置にお
いて、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１３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信号
処理を行い、適応フィルタの係数を更新する。ゲイン設
定部１８は、適応フィルタの係数を監視し、フィルタ係
数が設定値となるように、あるいは、設定範囲内に入る
ように、オーディオソースと適応信号処理部間に設けら
れたゲイン可変の増幅器１６のゲインを制御する。

Description

【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する適応信号処理部、
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、前記適応
フィルタの係数を監視し、フィルタ係数が設定値となる
ように、あるいは、設定範囲内に入るように、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１
６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、 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、 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１
６のゲインを大きくすればよい。ゲイン設定部１８は上
記,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１
０１）、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１０
２）。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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   する適応信号処理部、 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、 前記適応フィルタの係数を監視し、フィルタ係数が設定
   値となるように、あるいは、設定範囲内に入るように、
   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。