JP2006101437A - 多チャネル反響消去方法、その装置、そのプログラムおよびその記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】残響時間が長い通信会議室における疑似エコー経路の収束を速くする。
【解決手段】チャネル間相関変動を与える付加信号ｇ（ｕ（ｋ））を受話信号ｕ（ｋ）より多く含む修正用基本ベクトルＺ（ｋ）を生成し（１３１）、１，ｒ，…，ｒ^Ｌ−1（０＜ｒ＜１，Ｌ：疑似エコーのタップ数）を対角要素とする対角行列ＡにＺ（ｋ）を乗算して、Ｚ（ｋ）の各要素を、インパルス応答の変動が小さい終りの方と対応するもの程大きく減衰させ（１３４）、この補正ＡＺ（ｋ）＝Ｚ^A（ｋ）と、再生ベクトルＸ（ｋ）と、収音信号から疑似エコーｙ＾（ｋ）を消去した誤差ベクトルＥ（ｋ）とにより修正係数Ｃ（ｋ）を計算し（１４７）、Ｃ（ｋ）で各Ｚ^A（ｋ）を重み付け加算して修正ベクトルＺ^A（ｋ）Ｅ（ｋ）を求め（１４３ａ）、このＺ^A（ｋ）Ｅ（ｋ）で疑似エコー信号生成部７１内の適応フィルタ係数を更新する。
【選択図】図８

Description

この発明は、例えば多チャネル音響再生系を有する通信会議システムにおいて、ハウリングの原因及び聴覚上の障害となる反響信号（音響エコー）を消去する多チャネル反響消去方法、その装置、そのプログラム及びその記録媒体に関するものである。

近年のデジタルネットワークの大容量化により、複数の人が容易に参加でき、より自然な通話環境を提供できる多チャネルの拡声通話の実現に向け、複数のスピーカからマイクロホンへの音響的回り込み（音響エコー）を消去する多チャネル反響消去技術が検討されている。
Ｎ（≧２）チャネルの再生系とＭ（≧１）チャネルの収音系とで構成される通信会議システムにおいて、従来では図１に示すような構成により反響（以下では主として音響エコーと記載する）の消去を行う。各受話端子１_１〜１_Ｎからの受話信号は、相関変動処理部６_１〜６_Ｎにおいて付加信号生成部６ａからの付加信号が加算部６ｂで付加され、チャネル間の相関が常に変動するように、相関変動処理され、これら処理された受話信号が通信会議室８内の各スピーカ２_１〜２_Ｎで音響信号として再生される。各スピーカ２_１〜２_Ｎよりの再生音響信号は音響エコー経路９_１〜９_Ｎを経てマイクロホン３_ｍに回り込み、同様に他の音響エコー経路を経て他のマイクロホンにもそれぞれ回り込む。受話側全Ｎチャネルの受話端子１_１〜１_ＮとＭチャネル送話の送話端子５_１〜５_Ｍそれぞれとの間にＮチャネルエコーキャンセル部４_１〜４_Ｍを接続し、音響エコーを消去する。

上記Ｎチャネルエコーキャンセル部４_１〜４_Ｎは、それぞれ各収音チャネル毎に再生側Ｎチャネル信号と収音側１チャネル信号とが入力され、Ｎ入力１出力時系列信号を処理する構成をとる。このＮチャネルエコーキャンセル部４_ｍの構成を図２に示す。相関変動処理後の再生信号ｘ_１(ｋ)，…，ｘ_Ｎ(ｋ)（ｋは離散的時刻）は疑似エコー信号生成部４１に入力されて疑似エコー信号が生成され、減算器４２により疑似エコー信号とマイクロホン３_ｍからの収音信号ｙ（ｋ）との差である残留信号がとられる。この残留信号がエコー経路推定部４３に帰還され、推定エコー経路のフィルタ係数が逐次修正されて、これが疑似エコー信号生成部４１に転送されてフィルタ係数が更新される。エコー経路推定部４３のフィルタ係数ベクトルの修正ベクトルは、再生信号のベクトルと残留誤差から算出される。これら疑似エコー信号生成部４１、およびエコー経路推定部４３は適応フィルタを構成しており、以後、これら全体を適応フィルタと記すこともある。

多チャネル音響エコーキャンセル部４_ｍのエコー経路の推定誤差をより速く小さくすることができ、エコー消去性能を向上させた音響エコー消去方法として、特許文献１が提案されている。この従来技術では、再生信号ベクトルの代わりに、付加信号成分が受話信号成分よりも強調された信号のベクトルから適応フィルタの修正ベクトルを求めて、適応フィルタを更新する。

以下ではチャネル数がＮの場合に、図３に示すように１つのマイクロホン３_ｍに注目して、この従来方法を説明する。Ｎチャネル受話信号ｕ_１(ｋ)，…，ｕ_Ｎ(ｋ)は、相関変動処理部６_１〜６_Ｎにより処理され、付加信号生成部６ａからの付加信号ｇ_１(ｕ_１(ｋ))，…，ｇ_Ｎ(ｕ_Ｎ(ｋ))は次式のようにされる。
ｘ_１(ｋ)＝ｕ_１(ｋ)＋ｇ_１(ｕ_１(ｋ))
：
ｘ_Ｎ(ｋ)＝ｕ_Ｎ(ｋ)＋ｇ_Ｎ(ｕ_Ｎ(ｋ))

このように原信号に付加信号が加算されてスピーカ２_１，…，２_Ｎにより再生され、その再生音響信号がマイクロホン３_ｍに収音されて音響エコー信号ｙ（ｋ）になる。これ以降、この再生信号を次のように表わす。
Ｘ_１(ｋ)＝［ｘ_１(ｋ)，…，ｘ_１(ｋ−Ｌ＋１)］^Ｔ
： （１）
Ｘ_Ｎ(ｋ)＝［ｘ_Ｎ(ｋ)，…，ｘ_Ｎ(ｋ−Ｌ＋１)］^Ｔ

「Ａ」^Ｔはベクトル又は行列の転置を表わし、Ｌは適応フィルタのタップ数である。Ｎチャネルエコーキャンセル部７_ｍに入力された再生信号を（ＮＬ）×１のベクトルＸ^〜(ｋ)（再生信号ベクトル）として取り扱う。この時疑似エコー信号ｙ＾(ｋ)は、次式（３）により生成される。
ｙ＾(ｋ)＝Ｗ^〜(ｋ)^ＴＸ^〜(ｋ) （３）

この場合受話信号と付加信号は、図４に示すように各乗算部７３ａで各受話信号ｕ_１(ｋ)，…，ｕ_Ｎ(ｋ)にａが乗算され、次式（４）に示すように付加信号成分の強調された信号に、Ｎチャネルエコーキャンセル部７_ｍのエコー経路推定部内の信号変換部７３ｂで変換される。
ｚ_１(ｋ)＝ａｕ_１(ｋ)＋ｇ_１(ｕ_１(ｋ))
： （４）
ｚ_Ｎ(ｋ)＝ａｕ_Ｎ(ｋ)＋ｇ_Ｎ(ｕ_Ｎ(ｋ))
この例では０＜ａ＜１とし、受話信号成分が減衰させられて付加信号成分が強調されている。受話信号成分を減衰させることなく付加信号成分に利得を付与して強調してもよい。

これ以降、この信号を次式で表記する。
Ｚ_１(ｋ)＝［ｚ_１(ｋ)，…，ｚ_１(ｋ−Ｌ＋１)］^Ｔ
： （５）
Ｚ_Ｎ(ｋ)＝［ｚ_Ｎ(ｋ)，…，ｚ_Ｎ(ｋ−Ｌ＋１)］^Ｔ

これらベクトルを修正用基本ベクトルと云う。

つまりエコー経路推定部７３では図５に示すようにＸ^〜(ｋ)生成部７３２で式（２）の再生信号ベクトルＸ^〜(ｋ)が生成され、Ｚ^〜(ｋ)生成部７３１で修正用基本ベクトルＺ^〜(ｋ)が生成される。
エコー経路推定部７３では、修正ベクトルｄＷ（ｋ）を求め、ステップサイズμ（０＜μ＜１）を用いて疑似エコー信号生成部７１内の適応フィルタをフィルタ係数更新部７３４で次式により更新する。
Ｗ（ｋ＋１）＝Ｗ（ｋ）＋μｄＷ（ｋ） （７）

修正ベクトルｄＷ（ｋ）を、過去ｐ個（ｐ≧１）の入力信号、つまり再生信号ベクトルＸ^〜(ｋ)と収音信号ｙ（ｋ）が次式を満たすように修正係数ベクトルＣ(ｋ)を求める。
ｙ（ｋ）＝（Ｗ（ｋ）＋ｄＷ（ｋ））^ＴＸ^〜（ｋ）
： （８）
ｙ（ｋ−ｐ＋１）＝（Ｗ（ｋ）＋ｄＷ（ｋ））^ＴＸ^〜（ｋ−ｐ＋１）
つまり式（８）から修正ベクトルｄＷ(ｋ)は修正用基本ベクトルＺ^〜(ｋ)，…，Ｚ^〜(ｋ−ｐ＋１)の線形和で表されるとして、修正信号行列Ｚ′(ｋ)と修正係数ベクトルＣ(ｋ)を用いて以下の式で求める。
ｄＷ(ｋ)＝Ｚ′(ｋ)Ｃ(ｋ) （９）
式（９）は行列演算であるから、各修正用基本ベクトルに修正係数を乗算した線形和となる。

ここで、再生信号行列Ｘ′(ｋ)は、各１つの再生信号ベクトルが式（２）で表わされ、それが式（８）より過去ｐ個分であるからｐ本の再生信号ベクトルからなり、修正信号行列Ｚ′(ｋ)も同様にｐ本の修正用基本ベクトルからなる。
Ｘ′(ｋ)＝［Ｘ^〜(ｋ)，…，Ｘ^〜(ｋ−ｐ＋１)］ （10）
Ｚ′(ｋ)＝［Ｚ^〜(ｋ)，…，Ｚ^〜(ｋ−ｐ＋１)］ （11）

また誤差信号ベクトルＥ(ｋ)が誤差ベクトル生成部７３５でまた、修正係数ベクトルＣ(ｋ)が修正係数算出部７３３でそれぞれ次式により算出される。
Ｅ(ｋ)^Ｔ＝［ｙ（ｋ），…，ｙ(ｋ−ｐ＋１)］−Ｗ（ｋ）^ＴＸ（ｋ） （12）
Ｃ(ｋ)＝（Ｘ′(ｋ) ^ＴＺ′(ｋ)）^-1Ｅ（ｋ） （13）
特開２００２−２２３１８２号公報

適応フィルタにより音響エコーを十分に消去するには、そのフィルタ長がエコー経路のインパルス応答長と同等である必要がある。残響時間の長い部屋で多チャネル型の拡声通話システムの動作を確実にするには、適応フィルタ長を長くとる必要がある。フィルタ長が長いほど適応フィルタの収束速度は遅くなるために、付加信号成分の強調された修正ベクトルで適応フィルタを更新する従来の多チャネルエコー消去方法に対して、一層の収束速度向上が求められている。

この発明によればインパルス応答の最初の位置と対応するフィルタ係数を大きく更新し、インパルス応答の終りの方の位置と対応するフィルタ係数を小さく更新する。

一般に、室内インパルス応答すなわちエコー経路のインパルス応答の包絡は例えば図６に示すように時間とともにほぼ一定の傾向で減衰し、インパルス応答の変化量も同様の性質を持つ。この発明ではインパルス応答の変化が大きいフィルタ係数が大きく更新され、インパルス応答の変化が小さいフィルタ係数は小さく更新されるため、推定途中でのフィルタ係数のばらつきを抑え込んで適応フィルタの収束速度が向上する。

［実施形態１］
この発明の実施形態１を図７に全体の装置構成例、図７中のＮチャネルエコーキャンセラ１００_ｍの機能構成を、図８にＮチャネルエコーキャンセラ内での処理手順の例を図９にそれぞれ示し説明する。これら図中対応する部分には同一参照番号を付けてある。

ステップ１
チャネル受話信号ｕ_１(ｋ)，…，ｕ_Ｎ(ｋ)が入力されると（Ｓ１１）、図３に示したと同様に相関変動処理部６により処理され、再生信号が生成される（Ｓ１２）。
ｘ_１(ｋ)＝ｕ_１(ｋ)＋ｇ_１(ｕ_１(ｋ))
：
ｘ_Ｎ(ｋ)＝ｕ_Ｎ(ｋ)＋ｇ_Ｎ(ｕ_Ｎ(ｋ))

かつ再生用ベクトル生成部１３２で「背景技術」の項で述べたように以下に示す再生用ベクトルが生成される（Ｓ１２）。
Ｘ_１(ｋ)＝［ｘ_１(ｋ)，…，ｘ_１(ｋ−Ｌ＋１)］^Ｔ
： （１）
Ｘ_Ｎ(ｋ)＝［ｘ_Ｎ(ｋ)，…，ｘ_Ｎ(ｋ−Ｌ＋１)］^Ｔ

この再生信号は、音響エコー経路９_１，…，９_Ｎを経てマイクロホン３_ｍに収音され、音響エコー信号ｙ（ｋ）になる（Ｓ１３）。

ステップ２
図４に示したと同様に、再生用ベクトルＸ^〜(ｋ)が疑似エコー信号生成部７１に入力され、疑似エコー信号ｙ＾（ｋ）を生成する（Ｓ２１）。具体的には、推定したエコー経路９_１〜９_Ｎのインパルス応答で決まる。適応フィルタの係数を
Ｗ_１(ｋ)＝［ｗ_1,1(ｋ)，…，ｗ_1,L(ｋ)］^Ｔ
：
Ｗ_Ｎ(ｋ)＝［ｗ_N,1(ｋ)，…，ｘ_N,L(ｋ)］^Ｔ

として疑似エコー信号生成部７１で次式が計算される。
ｙ＾(ｋ)＝Ｗ^〜(ｋ)^ＴＸ^〜(ｋ) （３）

ステップ３
エコーキャンセル部１００_ｍの信号変換部７３ａにおいて、図４中で説明したと同様に受話付加信号成分が強調された受話信号を図４と同様に式（４）の計算により求める。
ｚ_１(ｋ)＝ａｕ_１(ｋ)＋ｇ_１(ｕ_１(ｋ))
： （４）
ｚ_Ｎ(ｋ)＝ａｕ_Ｎ(ｋ)＋ｇ_Ｎ(ｕ_Ｎ(ｋ))
０＜ａ＜１、ａは例えば０．１〜０．２程度とされる。

これ以降、この信号を「背景技術」で述べたと同様に修正用基本ベクトル生成部１３１で式（５）のようにベクトル化する。
Ｚ_１(ｋ)＝［ｚ_１(ｋ)，…，ｚ_１(ｋ−Ｌ＋１)］^Ｔ
： （５）
Ｚ_Ｎ(ｋ)＝［ｚ_Ｎ(ｋ)，…，ｚ_Ｎ(ｋ−Ｌ＋１)］^Ｔ

ステップ４
補正行列生成部１３３で、推定エコー経路のインパルス応答の終りの方の修正用基本ベクトルを減衰させるための補正行列Ａ（式（２１））を生成する（Ｓ４１）。

０＜ｒ＜１であり、Ｌはインパルス応答の係数の数、つまり推定エコー経路の適用フィルタのタップ数である。この対角行列の補正行列Ａ又はその対角成分のみを記憶部に予め記憶しておいてもよい。

この補正行列Ａに各チャネルの修正用基本ベクトルＺ^〜 _１(ｋ)，…，Ｚ^〜 _Ｎ(ｋ)を修正用基本ベクトル補正部１３４で乗算して次式のように補正する（Ｓ４２）。
Ｚ₁ ^A（ｋ）＝ＡＺ_１(ｋ)，…，Ｚ_N ^A（ｋ）＝ＡＺ_N(ｋ) （22）
このようにしてインパルス応答の初めの方に位置して変化の大きいフィルタ係数は大きく更新され、インパルス応答の終りの方に位置して変化の小さいフィルタ係数は小さく更新される。補正された修正用基本ベクトルＺ₁ ^A（ｋ），…，Ｚ_N ^A（ｋ）のインパルス応答の終りの方に対応する要素は、元の修正用基本ベクトルＺ_１(ｋ)，…，Ｚ_Ｎ(ｋ)よりも小さくなる。

縦並べ替部１３５で補正修正用基本ベクトルが式（２３）のように並べかえられる（Ｓ４３）。

（ＮＬ）×１のベクトルＺ^〜Ａ(ｋ)を、さらに横にｐ本並べて式（２４）の修正信号行列Ｚ′(ｋ）を修正信号行列生成部１３６で生成する（Ｓ４４）。
Ｚ′(ｋ)＝［Ｚ^〜Ａ(ｋ)，…，Ｚ^〜Ａ(ｋ−ｐ＋１)］ （24）

同様にして再生用ベクトルＸ_１(ｋ)，…，Ｘ_Ｎ(ｋ)を縦並べ替部１４１で縦ベクトルとし（Ｓ４５）、更に再生信号行列生成部１４２においても、同様に式（２５）の再生信号行列Ｘ′(ｋ)を生成する（Ｓ４６）。
Ｘ′(ｋ)＝［Ｘ^〜(ｋ），…，Ｘ^〜(ｋ−ｐ＋１)］ （25）

ステップ５
フィルタ係数更新部１４３において、修正ベクトルｄＷ（ｋ）を求め、ステップサイズμ（０＜μ＜１）を用いて疑似エコー信号生成部７１の適応フィルタを式（７）で更新する。
Ｗ（ｋ＋１）＝Ｗ（ｋ）＋μｄＷ（ｋ） （７）
修正ベクトルｄＷ（ｋ）は、過去ｐ個（ｐ≧１）の再生信号と収音信号との関係が次式を満たすようにする。
ｙ（ｋ）＝（Ｗ（ｋ）＋ｄＷ（ｋ））^ＴＸ^〜（ｋ）
： （８）
ｙ（ｋ−ｐ＋１）＝（Ｗ（ｋ）＋ｄＷ（ｋ））^ＴＸ^〜（ｋ−ｐ＋１）

前述したと同様に補正修正基本ベクトルＺ^〜Ａ(ｋ)，…，Ｚ^〜Ａ(ｋ−ｐ＋１)の線形和で修正ベクトルｄＷ（ｋ）が表わされる。
誤差ベクトル算出部１４５において、収音ベクトル生成部１４６から疑似エコー信号Ｗ(ｋ)^ＴＸ′(ｋ)を次式のように差し引き誤差信号ベクトルＥ(ｋ)^Ｔを求める（Ｓ５２）。
Ｅ(ｋ)^Ｔ＝［ｙ（ｋ），…，ｙ（ｋ−ｐ＋１）］−Ｗ（ｋ）^ＴＸ′（ｋ） （27）

修正係数ベクトル算出部１４７では、この誤差信号ベクトルＥ（ｋ）、再生信号行列Ｘ′(ｋ)、補正修正信号行列Ｚ′^Ａ(ｋ)から式（２８）を演算して修正係数ベクトルＣ（ｋ）を求める（Ｓ５３）。
Ｃ（ｋ）＝（Ｘ′(ｋ)^ＴＺ′^Ａ(ｋ)）^-1Ｅ（ｋ） （28）

フィルタ係数更新部１４３では、重み付き修正信号行列Ｚ′^Ａ(ｋ)、再生信号行列Ｘ′(ｋ)と誤差信号ベクトルＥ（ｋ）と修正係数ベクトルを求める。
Ｅ(ｋ)^Ｔ＝［ｙ（ｋ），…，ｙ（ｋ−ｐ＋１）］−Ｗ（ｋ）^ＴＸ′（ｋ） （27）
Ｚ^Ａ(ｋ)＝［Ｚ^Ａ(ｋ)，…，Ｚ^Ａ(ｋ−ｐ＋１)
Ｃ(ｋ)＝（Ｘ′(ｋ)^ＴＺ′^Ａ(ｋ)）^-1Ｅ（ｋ） （29）
更に修正ベクトルｄＷ（ｋ）を式（３０）から求める。
ｄＷ（ｋ）＝Ｚ′^Ａ(ｋ)Ｃ(ｋ) （30）

補正行列Ａ（式（２１））における１，ｒ，…，ｒ^L-1 は修正用基本ベクトルＺ（ｋ）を指数関数的に減衰させるものであり、その包絡は室内残響特性と対応し、例えば図６中の破線に示すように残響音が小さくなるに従って減衰させられる。この多チャネル反響消去装置が使用される通信会議室８内の残響特性を予め測定して、これと整合するようにｒを決定すればよい。残響時間が０．１秒あるいは０．３秒などとわかれば、これらに合うように設定部１４９でその残響時間を設定入力すれば、対応した補正行列Ａが得られるようにすることもできる。

以上のようにこの実施形態によれば室内残響時間が長い場合でも、そのインパルス応答に応じて変動の小さい終りの方の部分程、疑似エコー信号生成部７１に設定するフィルタ係数が小さくされているため、疑似エコー経路の推定途中でのフィルタ係数ばらつきが抑えられ、その適用フィルタの収束速度が向上する。

［実施形態２］
前述の実施形態１のステップ４では、付加信号成分の強調された信号ベクトル、つまり修正用基本ベクトルＺ_１(ｋ)，…，Ｚ_Ｎ(ｋ)を、インパルス応答の終りに近づく程、残響音の減衰に応じるように対応する要素の大きさが小さくなるようなベクトルＺ₁ ^A（ｋ），…，Ｚ_N ^A（ｋ）に、つまり式（２１）及び式（２２）を用いて変換した。

行列Ａの対角成分は、連続的に小さくなっている。従って変換後の補正修正用基本ベクトルを時刻ｋ−１とｋで比較すると、両方のベクトル内には同じ値を持つ要素は存在しなく、時刻ｋごとに、補正修正用基本ベクトルの全要素について再計算する必要がある。例えば時刻ｋ−１とｋについてみると次式となる。
Ｚ₁ ^A（ｋ−１）＝［ｚ₁(k-1) r¹z₁(k-2) r²z₁(k-3)，…，r^Ｌ-1z₁(k-L)］
Ｚ₁ ^A（ｋ）＝［ｚ₁(k) r¹z₁(k-1) r²z₁(k-2)，…，r^Ｌ-1z₁(k-L+1)］
これら両ベクトルの各要素は全て異なる値となっている。

この実施形態２ではインパルス応答の近い係数はその変動が比較的似ていることを利用してインパルス応答係数列を複数に分割し、その各分割区間ごとでは対応する補正行列の要素を同一値とする。
例えば補正行列Ａの代わりに次式の補正行列Ｂを用いる。

ただしＩ_ＤはＤ×Ｄの単位行列であり、ＬはＤで割り切れるとする。またｒ′は０＜ｒ′＜１の値であり、例えばｒ′≒ｒ^Ｄとされる。

この実施形態２の実施形態１と異なる主要部分を図１０に示す。Ｄ設定部１５２に、インパルス応答（適応フィルタのタップ）分割区間の長さに応じた区間長Ｄが設定され、この分割区間長Ｄが補正行列生成部１５１に設定入力される。補正行列生成部１５１では式（３１）に示した補正行列Ｂを生成し、この補正行列Ｂで修正用基本ベクトル生成部１３１からの修正用基本ベクトルＺ_１(ｋ)，…，Ｚ_Ｎ(ｋ)を修正用基本ベクトル補正部１３４で補正する。この補正されたベクトルを縦ベクトルに並べ換えた後修正行列生成部１３６へ実施形態１と同様に供給される。その他は実施形態１と同様である。

この構成において例えば補正された修正用基本ベクトルＺ_１(ｋ)，…，Ｚ_Ｎ(ｋ)は、次式に示すようにＤ個の要素ごとに階段状に小さくなるように変換される。
Ｚ₁ ^B(k-1)＝［ｚ₁(k-1)，…，ｚ₁(k-D+1)，ｚ₁(k-D)，ｒ’ｚ₁(k-D-1)，…，ｒ’ｚ₁(k-2D+1)，ｒ’ｚ₁(k-2D)，…，ｒ’^L/D-1ｚ₁(k-L+D-1)，…，ｒ’^L/D-1ｚ₁(k-L+1)，ｒ’^L/D-1ｚ₁(k-L)］
Ｚ₁ ^B(k-1)＝［ｚ₁(k)，ｚ(k-1)，…，ｚ₁(k-D+1)，ｒ’ｚ₁(k-D)，ｒ’ｚ₁(k-D-1)，…，ｒ’ｚ₁(k-2D+1)，…，ｒ’^L/D-1ｚ₁(k-L+D)，ｒ’^L/D-1ｚ₁(k-L+D-1)，…，ｒ’^L/D-1ｚ₁(k-L+1)］

これらベクトルＺ₁ ^B(ｋ−１)とベクトルＺ₁ ^B(ｋ)は、Ｌ−Ｌ／Ｄ個の共通の要素を持ち、残りのＬ／Ｄ個の要素だけを再計算すれば、Ｚ₁ ^B(ｋ−１)からＺ₁ ^B(ｋ)を求めることができる。従って修正用基本ベクトル補正部１３４内に記憶部１３４ａを設け共通に利用できる要素は記憶しておき、共通に利用できないものだけを計算し、また各時刻ごとに、共通に利用できるものを各Ｚ₁ ^B(ｋ)，Ｚ₁ ^B(ｋ−１)，…，Ｚ₁ ^B(ｋ−ｐ＋１)，…，Ｚ_N ^B(ｋ)，Ｚ_N ^B(ｋ−１)，…，Ｚ_N ^B(ｋ−ｐ＋１)について更新すればよい。なおＬ／Ｄ、つまり分割区間数は例えば１０〜２０程度とされる。

このように、対角成分が階段状に減衰する補正行列Ｂを用いてインパルス応答の終りに近い要素の大きさが小さくなるベクトルを求め、しかも演算量を大幅に削減することができる。この場合、例えばＬ／Ｄ＝２とすればインパルス応答の前半と後半とに分割される。補正行列生成部１５２には予め行列Ｂ又はこれと対応する対角成分のみを格納しておいてもよい。更に適用フィルタのタップ数（インパルス応答の係数の数）を等分割することなく、変化の大きい前半部分は比較的小さくしかも分割区間が長くなるようにし、後半部分は分割数を前半よりも例えば半分以下に少なくしてもよい。

［実施形態３］サブバンド構成
図１１にこの発明をサブバンド方式に適用した実施形態を示す。受話信号ｕ_１(ｋ)，…，ｕ_Ｎ(ｋ)は相関変動処理部６_１〜６_Ｎにより処理され、再生信号ｘ_１(ｋ)，…，ｘ_Ｎ(ｋ)とされ、再生器２_１〜２_Ｎにより音響信号に再生される。各受話信号ｕ_１(ｋ)，…，ｕ_Ｎ(ｋ)は受話信号帯域分割部７_１〜７_Ｎに、付加信号ｇ_１(ｕ_１(ｋ))，…，ｇ_Ｎ(ｕ_Ｎ(ｋ))は、付加信号帯域分割部８_１〜８_Ｎに入力されて、それぞれＪ個のサブバンド信号に分割される。

収音器３_ｍからの収音信号は、受話信号帯域分割部７_１〜７_Ｎと同様の構成をもつ収音信号周波数帯域分割部９に入力されてＪ個のサブバンド収音信号となる。Ｊ個の周波数帯域毎に、サブバンド受話信号とサブバンド付加信号とサブバンド収音信号がサブバンドエコー消去部７_１〜７_Ｊに入力され、帯域毎にＪ個のエコーの消去されたサブバンド送信信号が得られる。送信信号帯域合成部１０では、Ｊ個のサブバンド送信信号から、送信信号を合成する。各サブバンドエコー消去部７_１〜７_Ｊは図８に示した構成、又は、その一部を図１０に示したように変形したものが用いられる。

一般に受話信号の周波数特性に偏りがあると、適応フィルタによる推定処理に時間がかかることが知られている。このような場合でもこの実施形態３のようにサブバンド毎に信号処理を行うことで、サブバンド内での信号の周波数特性の偏りがほとんどなくなり、適応フィルタによる推定処理が高速になる。そのため、より高速にエコー経路を推定し、より高速にエコー消去を行うことが可能となる。
この発明では、以上述べたように再生信号ベクトル代わりに付加信号成分を強調したベクトルにより適応フィルタを更新する方法において、付加信号成分を強調したベクトルに室内インパルス応答の特性を反映させて、インパルス応答の初めの変化の大きいフィルタ係数は大きく更新し、終りの方の変化の小さいフィルタ係数を小さく更新しているため、適応フィルタの収束速度が向上する。

前述した実施形態１〜３で説明した装置としてコンピュータに機能させてもよい。この場合は、コンピュータにＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスク、半導体記憶装置などの記録媒体から、前記多チャネル反響消去装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム、あるいは前記多チャネル反響消去方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムをインストールし、あるいは通信回線をダウンロードして、そのプログラムを実行させればよい。
実施形態２において、修正用基本ベクトルの要素を、指数関数的に折線近似で減衰させているといえる。好ましくは推定した又は予め実測したエコー経路のインパルス応答の係数の減衰包絡を折線近似すると、より好ましい。

従来の多チャネル反響消去装置の機能構成例を示すブロック。 図１中のＮチャネルエコーキャンセル部４_ｍの具体的機能構成を示すブロック図。 従来のチャネル間に相関変動処理を施した多チャネル反響消去装置の機能構成を示すブロック図。 図３中のＮチャネルエコーキャンセル部７_ｍの具体的機能構成を示すブロック図。 図４中のエコー経路推定部７３の具体的機能構成を示すブロック図。 室内インパルス応答の例を示すグラフ。 この発明による多チャネル反響消去装置の機能構成例を示すブロック図。 図７中のＮチャネルエコーキャンセル部１００_ｍの具体的機能構成例を示すブロック図。 この発明による多チャネル反響消去方法の処理手順の例を示す流れ図。 この発明の実施形態２の要部の機能構成例を示すブロック図。 この発明をサブバンド方式に適用した多チャネル反響消去装置を簡略に示す機能構成例のブロック図。

Claims (10)

1. Ｎチャネル（Ｎは２以上の整数）の受話信号に対して、それぞれ付加信号を生成し、
   Ｎチャネルの付加信号をそれぞれ受話信号に加算して得られる再生信号を生成し、
   再生信号をＭ×Ｎ個（Ｍは１以上の整数）のエコー経路を模擬した疑似エコー経路に印加してＭ個の疑似エコーを生成し、
   Ｍ×Ｎ個のエコー経路から得られたＭチャネルの音響エコーから疑似エコーを差し引き誤差ベクトルを求め、
   再生信号よりも付加信号情報をより多く含む修正用基本ベクトルを生成し、
   修正用基本ベクトルの各要素について、疑似エコー経路のインパルス応答の終り側程大きく減衰させる補正を行って補正修正用基本ベクトルを生成し、
   誤差ベクトル、Ｎチャネル再生信号および補正修正用基本ベクトルから各補正修正用基本ベクトルの係数を決定し、
   その決定した係数を対応する補正修正用基本ベクトルに与えて線形和を求めて修正ベクトルとし、
   その修正ベクトルを用いて疑似エコー経路のインパルス応答を逐次修正する
   ことを特徴とする多チャネル反響消去方法。
2. 請求項１記載の方法において、
   上記修正用基本ベクトルに対する補正は、複数要素ごとに減衰量を変更することを特徴とする多チャネル反響消去方法。
3. 請求項２記載の方法において、
   上記複数要素は、一定の要素数であることを特徴とする多チャネル反響消去方法。
4. 請求項２記載の方法において、
   上記複数要素は、インパルス応答の終り側程、要素数が大とされていることを特徴とする多チャネル反響消去方法。
5. 請求項１記載の方法において、
   上記修正用基本ベクトルに対する補正は、各要素ごとに異なり、その各減衰量は、上記インパルス応答の初めから終りへの各係数の減衰と対応していることを特徴とする多チャネル反響消去方法。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載の方法において、
   上記修正用基本ベクトルに対する補正は、指数関数的減衰であることを特徴とする多チャネル反響消去方法。
7. 各受話信号を複数の周波数帯域のサブバンド受話信号に分割し、
   音響エコーを複数の周波数帯域のサブバンド音響エコーに分割し、
   各周波数帯域ごとにサブバンド受話信号からサブバンド音響エコーを消去してサブバンド送信信号を求め、
   上記サブバンド送信信号を合成して送信信号とする多チャネル反響消去方法において、
   上記サブバンドごとの音響エコーの消去を、請求項１〜６中に記載した多チャネル反響消去方法を適用することを特徴とする多チャネル反響消去方法。
8. Ｎチャネル（Ｎは２以上の整数）の受話信号を入力し、それぞれ付加信号を生成する付加信号生成部と、
   Ｎチャネルの付加信号をそれぞれ受話信号に加算して得られる再生信号を生成する加算部と、
   Ｎ個の再生信号が入力され、Ｍ個の疑似エコーを生成出力し、Ｍ×Ｎ個（Ｍは１以上の整数）のエコー経路を模擬した模擬エコー信号生成部と、
   Ｍ×Ｎ個のエコー経路から得られた音響エコーと上記疑似エコーが入力され、音響エコーから疑似エコーを差し引き誤差ベクトルを出力する誤差ベクトル生成部と、
   Ｎ個の再生信号とＮ個の付加信号が入力され、再生信号よりも付加信号をより多く含む修正用基本ベクトルを生成する修正用基本ベクトル生成部と、
   修正用基本ベクトルが入力され、その各要素に対し、疑似エコー経路のインパルス応答の終り側程大きく減衰させる補正を行って補正修正用基本ベクトルを生成する修正用基本ベクトル補正部と、
   誤差ベクトル、Ｎチャネル再生信号および補正修正用基本ベクトルが入力され、これらから各補正修正用基本ベクトルの係数を決定する修正係数算出部と、
   上記の決定された係数と補正修正用基本ベクトルが入力され、これら補正修正用基本ベクトルが、対応する係数との線形和を計算して修正ベクトルとして出力する修正ベクトル生成部と、
   上記修正ベクトルが入力され、上記疑似エコー経路のインパルス応答を逐次修正するフィルタ係数更新部と、
   を具備することを特徴とする多チャネル反響消去装置。
9. 請求項１〜７のいずれかに記載の多チャネル反響消去方法の各ステップをコンピュータに実行させるための多チャネル反響消去プログラム。
10. 請求項９記載の多チャネル反響消去プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。

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