JP2003503871A - 音響エコー及びノイズ除去 - Google Patents
音響エコー及びノイズ除去Info
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- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
Abstract
Description
ようなフィルタを具える信号処理装置にさらに関する。本発明は、テレビ会議シ
ステムにさらに関する。さらに本発明は、音声制御電子装置に関する。本発明は
、ノイズ除去システムにも関する。本発明は、請求項14の序文において記載の
ような方法にさらに関する。
)及びノイズキャンセラによる多チャネル信号処理及び再生を必要とする。例え
ば、小グループビデオ会議システムにおいて、多チャネル伝送は、室内における
種々の人のよりよい”局地化”をもたらす。これは、音声の明瞭さ及び自然さを
強調する。さらに、多チャネルエコー除去は、テレビジョン受像機、ラジオ受信
機、CDプレイヤ等のような音声制御ステレオオーディオ及びビデオ装置におい
て必要とされる。多チャネルAECを、一般的に、多信号チャネルAECの簡単
な組み合わせによって形成することはできない。
響通信システムの方法及び装置が既知であり、この方法及び装置は、前記立体音
響システムの個々のチャネル信号間の相関関係を減少させることを含む。ここで
、非線形性を前記入力信号に付加し、前記相関関係を減少させる。しかしながら
、これらの非線形性を付加することによって、前記出力信号において可聴アーテ
ィファクトが導入される。これらの非線形性は、(しばしば)テレビ会議システ
ムにおいて許容されうるが、音楽供給等のような他の用途においては必ず許容し
得ない。
ことである。この目的のため、本発明の第1態様は、請求項1において請求のよ
うなフィルタを提供する。このようにして、適用性フィルタの性能は、計算上の
複雑さの膨大な増加がなく、改善される。本発明の第2態様は、請求項8におい
て請求のような信号処理装置を提供する。本発明の第3態様は、請求項11にお
いて請求のようなテレビ会議システムを提供する。本発明の第4態様は、請求項
12において請求のような音声制御電子装置を提供する。本発明の第5態様は、
請求項13において請求のようなノイズ除去システムを提供する。本発明の第6
態様は、請求項14において請求のような方法を提供する。本発明の一実施形態
は、請求項2の特徴を具える。
、以下に説明し、図面において示した例の参照から明らかになるであろう。
し、定数を大文字によって示す。下線をベクトルに使用し、小文字を時間領域に
使用し、大文字を周波数領域に使用する。行列を
B×Q行列
目の要素を(w)kによって与える。最後に、[k]の追加は時間指数を示し、
(.)tの追加は転置を示し、(.)*の追加は複素共役を示し、(.)hはエルミート
転置(複素共役転置)を示す。
ない成分を除去する。信号x0[k]ないしxs−1[k]を、出力
ゴリズムの目的は、FIRフィルタの係数を、r[k]と、x0[k]及びxs −1 [k]との間の相関が除去されるように適合させることである。
の係数wa,0[k]...wa,N−1[k]との畳み込みを行う。このよう
なフィルタの出力信号
数領域において、分割、ブロック処理及び離散フーリエ変換(DFT)の助けと
共に、効率的に実現することができる。時間領域における標本ごとの畳み込みが
周波数領域におけるブロックごとの要素的乗算に変換するため、計算上の複雑さ
における減少が得られる。我々は、ブロック長B及び長さMのDFTによるブロ
ック処理を使用し、M≧N+B−1とする。前記入力信号の変換を、S>a≧0
に関して、
a<M,0≦b<M)を、
すべてのS>a≧0に関して、これを
いて選択すべきであり、これは結果として大きな処理遅延を生じる。
するより小さい区分に分割することができ、我々は、図2の実施を得て、これを
、
束動作を改善することができ、前記入力信号を、RLSのようなアルゴリズムを
使用することによって、時間領域において別個に非相関にし、大きな計算上の複
雑さを招く。複雑さの減少を、G.P.M.エゲルマー、大規模適応フィルタの
リアルタイム実現、物理博士論文、アインドーフェン技術大学、アインドーフェ
ン(オランダ)、1995年11月、に記載のような(分割)ブロック周波数領
域適応フィルタによる周波数領域における実施によって得ることができる。前記
フィルタの入力信号間に相関がある場合、これは依然として、非独自性問題によ
ってきわめて悪い収束動作を招く。
関の影響を減少する周波数領域における分割アルゴリズムの使用を提案する。複
雑さを減少するために、ブロック長Aによるブロック処理を使用し、Aの連続更
新の和を計算する。S>a≧0に関して、係数ベクトル
て入力信号フーリエ変換を以下のように規定する。
ける前記適応プロセスに含まれる相関を計算し、残余の信号の周波数領域変換は
、
ィルタ係数に関する更新等式の組を、ここでgu>i≧0に関して、
らない。
。ある周波数binにおける入力信号パワーがきわめて小さい場合、このbin
におけるパワーは(きわめて)小さい値に減少する。このとき、前記行列の逆は
大きな値を有し、(数及び評価エラーにより)不正確になる。理想的な場合にお
いて、前記パワー行列評価の固有値は、前記入力信号パワー行列の固有値を打ち
消す。評価エラーにより、この目的は、近似されるだけであり、この不一致は、
前記理想的な収束動作に偏差を導入し、さらに不安定にもなるかもしれない。特
に、前記逆パワー行列の評価の固有値のいくつかは、大きくなり、前記入力信号
パワー行列の(小さい)固有値を(正確に)打ち消さず、不安定が生じるかもし
れない。前記パワー行列の評価のしきい値に対するより低い制限は、この問題を
解決する。単一チャネルの場合(又は、我々がクロスタームを忘れた場合)にお
いて、我々は、この問題を、より低い制限を前記より低い値に適用することによ
って解決することができる。我々は、対角行列の固有値が対角要素に等しいため
これを行うことができ、我々は、実際に前記固有値を制限する。前記多チャネル
の場合において、我々は、前記固有値を制限し、安定を保証しなければならない
が、これらはもはや対角における要素と等しくない。
ている。我々はここで、前記固有値におけるより低い制限を、これらを提案した
最小値だけシフトすることによって形成する。我々は、行列
とによって、この行列のすべての固有値がPminだけシフトされることを意味
する。このように、我々は、
束動作における影響は、きわめて小さく、実際には、前記アルゴリズムは非常に
より安定する。
、これはL・S3演算のオーダをとる。しかしながら、我々は、前記逆転それ自
身を必要とせず、その前記入力信号との行列ベクトル積のみを必要とするため、
我々は、これを、システム
する。他の演算は、PS.L[LA]の逆を直接評価することであり、これも結
果としてL・S2に比例する多数の演算を生じる。しかしながら、この場合にお
いても、我々は、前記固有値を制限し、安定性を保証しなければならない。
において、我々は、前記アルゴリズムを、より低い制限を前記評価において使用
することによって安定することができ、これは、自動的に、結果として、前記行
列が対角であるため、正の固有値を生じるが、前記多チャネルの場合においては
できない。
ルゴリズムに至る。これを、前記行列逆転命題を使用することによって行うこと
ができる。
む。
列における演算は、この問題を解決する。完全(S・L)×(S・L)単位行列
を加え、前記行列逆転命題に関する逆パワー行列における等価な演算を見つけよ
うとすることは、結果として、我々が回避したい行列逆転を必要とするアルゴリ
ズムを生じ、我々は、
。我々は、
って解を見つけることができる。我々は、
大歪み(最大行列要素)を保持しようとする場合、我々は、すべてのS>j≧0
及びS>i≧0に関して、
行列
において、前記固有値における制限を有する直接逆転評価を使用するパワー行列
評価アルゴリズムを要約する。
ャンセラSEC5を使用するテレビ会議システムTS5の一例を図式的に示す。
このテレビ会議システムは、遠くの部屋FR5及び近くの部屋NR5を具える。
適応フィルタAF5は、ステレオエコー信号をフィルタ処理しなければならない
。
ラSEC6の一例を示す。ステレオエコー除去を、近くの部屋NR6と遠くの部
屋FR6との間で行わなければならない。この例において、プログラム可能フィ
ルタPF61及びPF62も使用し、エコー除去の性能を改善する。プログラム
可能フィルタは、米国特許明細書第4903247号において説明されている。
に供給し、この動的エコー抑制器を出力によって前記ステレオエコーキャンセラ
の出力と結合する。動的エコー抑制器は、WO−97−45995に記載されて
いる。
おいて、2つを遠い端末側におく。図6において、これらのエコーキャンセラの
うち1つのみを示す。各々の側において、我々は、前記入力信号遅延ラインと、
FFTと、乗算とを、前記2つのエコーキャンセラの逆パワー行列によって結合
することができ、これは、前記相互相関を除去する関連する追加の計算上の複雑
さがさらに減少することを意味する。前記AECの性能は、図示したような動的
エコー抑制器の追加によってさらに改善される。
オ)システムVCS7において使用する他の用途を示す。音声認識エンジンによ
る局所的発話者の認識を可能にするために、我々は、オーディオセットによって
ラウドスピーカを通じて発生された音を除去しなければならない。これを、ステ
レオエコーキャンセラSEC7を使用することによって行う。ステレオエコー除
去を改善するために、この例においても、プログラム可能フィルタPF71及び
PF72を使用し、動的エコー抑制器DES7を使用する。前記動的エコー抑制
器の出力を、前記フィルタ処理された信号を処理する音声認識器VR7に結合す
る。
からの音声人号sp1を伴うノイズを除去するノイズキャンセラNC8の一例を
示す。この例において、前記マイクロホンは、信号をビームフォーマBF8に供
給し、このビームフォーマは、信号をノイズキャンセラNC8と、プログラム可
能フィルタPF81、PF82及びPF83とに供給する。さらに、前記ノイズ
キャンセラは、動的エコー抑制器DES8を具える。前記動的エコー抑制器の出
力を、前記ノイズキャンセラの出力と結合し、受信された音声sp2の評価を供
給する。
ES(実際にはエコーを抑制しないが、前記AECの場合におけるDESと同様
である)と、プログラム可能フィルタとを適用し、性能を改善することができる
。追加の問題は、前記ビームフォーマが完全でないため、前記フィルタの入力が
、所望の信号のいくつかの要素(信号もれ)を含むかもしれないことである。前
記所望の信号が音声信号である場合、音声検出器を使用し、前記MFDAFの動
作を改善する。
説明した。本発明を別の用途に使用することができ、本発明は、前記説明した用
途に限定されないことに注意すべきである。
フィルタにおけるYの計算を図式的に示す。
的例を示す。
Claims (14)
- 【請求項1】 少なくとも2つの信号を受ける少なくとも2つの入力部と、出力
信号を供給する出力部とを具える適応フィルタにおいて、係数更新を変換領域に
おいて決定し、該フィルタが、前記係数更新における入力信号間の相関の影響を
減らす手段を具えることを特徴とする適応フィルタ。 - 【請求項2】 請求項1に記載の適応フィルタにおいて、前記変換領域を周波数
領域としたことを特徴とする適応フィルタ。 - 【請求項3】 請求項2に記載の適応フィルタにおいて、該フィルタが、自動的
に変換される相互相関行列を有する更新アルゴリズムを具えることを特徴とする
適応フィルタ。 - 【請求項4】 請求項2に記載の適応フィルタにおいて、前記相関の影響の現象
を、前記周波数領域入力信号に入力チャネルのパワー行列の逆を掛けることによ
って達成したことを特徴とする適応フィルタ。 - 【請求項5】 請求項4に記載の適応フィルタにおいて、前記入力チャネルのパ
ワー行列を、第1順序反復的ネットワークによって、前記周波数領域入力信号と
入力としてのこれらの共役との積によって決定し、各反復において、特定の正の
値を前記主対角のすべての要素に加えることを特徴とする適応フィルタ。 - 【請求項6】 請求項4に記載の適応フィルタにおいて、前記アルゴリズムが、
要素の1つとして前記入力チャネルパワー行列を有する式の線形組を解くことを
含むことを特徴とする適応フィルタ。 - 【請求項7】 請求項3に記載の適応フィルタにおいて、前記入力チャネルの行
列の逆を、再帰的更新アルゴリズムを使用して直接評価し、前記行列の固有値に
制限を課すことを特徴とする適応フィルタ。 - 【請求項8】 請求項1に記載のフィルタを具える信号処理装置。
- 【請求項9】 請求項8に記載の信号処理装置において、該装置が、前記フィル
タの出力部に結合された後処理装置として動的エコー及びノイズ抑制器をさらに
具えることを特徴とする信号処理装置。 - 【請求項10】 請求項8に記載の信号処理装置において、プログラム可能フィ
ルタを具えることを特徴とする信号処理装置。 - 【請求項11】 請求項8に記載の信号処理装置を少なくとも1つ具えるテレビ
会議システム。 - 【請求項12】 請求項8に記載の信号処理装置を少なくとも1つ具える音声制
御電子装置。 - 【請求項13】 請求項8に記載の信号処理装置を少なくとも1つ具えるノイズ
除去装置。 - 【請求項14】 少なくとも2つの信号をフィルタ処理し、出力信号を供給する
方法において、該方法が、係数更新を周波数領域において決定し、該方法が、前
記係数更新における入力信号間の相関の影響を減少することを特徴とする方法。
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