JP2007306553A - マルチチャネルの反響補償 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】該方法は、第1のチャネルにおける第1のオーディオ信号および第2のチャネルにおける第2のオーディオ信号を提供することと、第1のデコリレーションされたオーディオ信号および第2のデコリレーションされたオーディオ信号を生成することと、第1の拡声器信号を生成し、かつ第2の拡声器信号を生成することと、該第1の拡声器信号および第2の拡声器信号ならびに少なくとも必要な信号を検出して、少なくとも1つのマイクロフォン信号を生成することと、該少なくとも1つのマイクロフォン信号を反響補償して、反響補償された信号を生成することとを包含し、オーディオ信号を該デコリレーションすることは、該反響補償フィルタリング手段の該適合されたフィルタ係数に依存して制御されるということを特徴とする。
【選択図】図2
Description
本発明は、信号処理のためのシステムおよび方法に関し、特に、音響の反響補償(echo compensation)を用いた音声信号処理に関する。本発明は、個々のチャネルの間で相関性を示すマルチチャネルシステムにおける反響補償に特に関係する。
反響補償は、例えば音声認識システムまたはハンズフリーセットのユーザの音声信号のような所望の信号だけでなく、同じ通信システムの拡声器によって出力される阻害信号をも検出するマイクロフォンを備える通信システムでの、オーディオ信号処理におけるベーシックな話題である。ハンズフリーセットの場合においては、例えば、リモートの相手から受信した信号とニアエンドの拡声器による出力とが、ニアエンドのマイクロフォンによってシステムに再び入力され、リモートの相手に返信されることは望ましくない。拡声器によって出力された信号のマイクロフォンによる検出は、不快な音響の反響という結果になり得、音響の反響がかなり希釈されるかまたは実質的に取り除かれない場合には、完全な通信の破綻さえも引き起こし得る。
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上述の問題は、請求項1に記載のマルチチャネル反響補償の方法によって解決されるが、該方法は、
第1のチャネルにおける第1のオーディオ信号(x1)および第2のチャネルにおける第2のオーディオ信号(x2)を提供することと、
該第1のオーディオ信号(x1)および該第2のオーディオ信号(x2)をデコリレーションして、第1のデコリレーションされたオーディオ信号
少なくとも1つのマイクロフォンによって、該第1の拡声器信号および第2の拡声器信号ならびに少なくとも必要な信号を検出して、少なくとも1つのマイクロフォン信号(y)を生成することと、
反響補償フィルタリング手段のフィルタ係数を適合することによって、該少なくとも1つのマイクロフォン信号(y)を反響補償して、反響補償された信号(e)を生成することと
を包含し、該第1のオーディオ信号(x1)および該第2のオーディオ信号(x2)をデコリレーションすることは、該反響補償フィルタリング手段の該適合されたフィルタ係数に依存して制御される。
第1のオーディオ信号と第2のオーディオ信号との相関性を決定するステップと、決定された相関性が所定の閾値よりも上である場合にだけ、
第1のオーディオ信号および/または第2のオーディオ信号を時間変化フィルタリングするステップと、
フィルタリングされた第1のオーディオ信号および/または第2のオーディオ信号の適合可能な非線形処理をするステップとを包含し、非線形の度合いは、反響補償フィルタリング手段のパフォーマンス、つまり反響補償フィルタリング手段の適合されたフィルタ係数に依存する。
マルチチャネルソースによって提供されたオーディオ信号をデコリレーションし、提供されたオーディオ信号に基づきデコリレーションされたオーディオ信号を生成するように構成される、デコリレーション手段と、
デコリレーションされたオーディオ信号に基づき生成されたマイクロフォン信号を反響補償するように構成される、適合可能な反響補償フィルタリング手段と、
適合可能な反響補償フィルタリング手段の適合状態に基づいて、デコリレーション手段を制御するように構成される、制御手段と
を備える。
(項目1)
マルチチャネル反響補償の方法であって、
第1のチャネルにおける第1のオーディオ信号(x1)および第2のチャネルにおける第2のオーディオ信号(x2)を提供することと、
該第1のオーディオ信号(x1)および該第2のオーディオ信号(x2)をデコリレーションして、第1のデコリレーションされたオーディオ信号
少なくとも1つのマイクロフォンによって、該第1の拡声器信号および第2の拡声器信号ならびに少なくとも必要な信号を検出して、少なくとも1つのマイクロフォン信号(y)を生成することと、
反響補償フィルタリング手段のフィルタ係数を適合することによって、該少なくとも1つのマイクロフォン信号(y)を反響補償して、反響補償された信号(e)を生成することと
を包含し、該第1のオーディオ信号(x1)および該第2のオーディオ信号(x2)を該デコリレーションすることは、該反響補償フィルタリング手段の該適合されたフィルタ係数に依存して制御されるということを特徴とする、方法。
(項目2)
上記第1のオーディオ信号(x1)と上記第2のオーディオ信号(x2)との相関性を決定することをさらに包含し、該第1のオーディオ信号(x1)および該第2のオーディオ信号(x2)を上記デコリレーションするステップは、該第1のオーディオ信号(x1)および該第2のオーディオ信号(x2)の該決定された相関性によって制御される、項目1に記載の方法。
(項目3)
上記相関性は、上記第1のオーディオ信号(x1)および上記第2のオーディオ信号(x2)の短期間相関または短期間コヒーレンスによって決定され、該短期間相関または該短期間コヒーレンスの値または平均値が所定の閾値を超過した場合にだけ、上記デコリレーションステップが実行されるように制御される、項目2に記載の方法。
(項目4)
上記第1のオーディオ信号(x1)および上記第2のオーディオ信号(x2)を上記デコリレーションすることは、該第1のオーディオ信号(x1)および/または該第2のオーディオ信号(x2)の時間変化フィルタリングおよび/または適合可能な非線形処理によって実行される、項目1〜3のうちの1項に記載の方法。
(項目5)
上記非線形処理は、半波整流と
x’(n)=−β(n)x(n)+x(n−1)+β(n)x’(n−1)
に従う全域通過フィルタリングと
を包含し、βは時間変化パラメータ、nは離散的時刻インデックス、xはあるチャネルのオーディオ信号、x’はフィルタリングされたオーディオ信号である、項目4に記載の方法。
(項目6)
以下のステップが引き続き実行される項目4または項目5に記載される方法であって、該ステップは、
a.上記決定された相関性が所定の閾値より上である場合にだけ、上記第1のオーディオ信号(x1)と上記第2のオーディオ信号(x2)との相関性を決定するステップと、
b.該第1のオーディオ信号(x1)および/または該第2のオーディオ信号(x2)を時間変化フィルタリングするステップと、
c.該フィルタリングされた第1のオーディオ信号(x’1)および/または第2のオーディオ信号(x’2)を適合可能な非線形処理するステップであって、非線形性の度合いは、上記反響補償フィルタリング手段の上記適合されたフィルタ係数に依存する、ステップと
を包含する、方法。
(項目7)
上記時間変化フィルタリングのために使用される時間変化フィルタリング手段の上記非線形性の度合いおよび上記フィルタ係数は、システムディスタンス指標
(項目8)
上記第1および第2の拡声器信号を検出することは、少なくとも1つの指向性マイクロフォンを備える、少なくとも1つのマイクロフォン配列に配置された2つ以上のマイクロフォンによって実行され、該マイクロフォンによって生成されたマイクロフォン信号のビームフォーミングによって、ビームフォームされたマイクロフォン信号(y)を生成することをさらに包含する、項目1〜7のうちの1項に記載の方法。
(項目9)
コンピュータプログラム製品であって、項目1〜8のうちの1項に記載の方法の上記ステップを実行するために、コンピュータ実行可能な命令を有する1つ以上のコンピュータ読み取り可能な媒体を備える、製品。
(項目10)
音響信号処理のシステムであって、
マルチチャネルソース(60)によって提供されたオーディオ信号(x1,x2)をデコリレーションし、該提供されたオーディオ信号(x1,x2)に基づきデコリレーションされたオーディオ信号
該適合可能な反響補償フィルタリング手段(20)の適合状態に基づいて、該デコリレーション手段(10)を制御するように構成される、制御手段(50)と
を備える、システム。
(項目11)
上記制御手段(50)は、上記マルチチャネルソース(60)によって提供された上記オーディオ信号(x1,x2)の相関状態に基づいて、上記デコリレーション手段(10)を制御するようにさらに構成される、項目10に記載のシステム。
(項目12)
上記制御手段は、上記マルチチャネルソース(60)によって提供された上記オーディオ信号(x1,x2)の短時間相関または短時間コヒーレンスの値または平均値に基づいて、上記相関状態を決定するように構成される、項目11に記載のシステム。
(項目13)
デコリレーションされたオーディオ信号
該拡声器信号と少なくとも1つの必要な信号とを受信し、該拡声器信号と該少なくとも1つの必要な信号とに基づき少なくとも1つのマイクロフォン信号(y)を生成するように構成される、少なくとも1つのマイクロフォン(40)と
をさらに備え、
上記反響補償フィルタリング手段(20)は、該少なくとも1つのマイクロフォン信号(y)を反響補償し、該少なくとも1つのマイクロフォン信号(y)に基づき反響補償された音響信号(e)を生成するように構成され、
上記制御手段(50)は、該必要な信号(e)を受信し、該受信された必要な信号(e)に基づいて、上記デコリレーション手段(10)を制御するように構成される、
項目10〜12のうちの1項に記載のシステム。
(項目14)
上記デコリレーション手段(10)は、時間変化フィルタリング手段(11、13)、特に、全域通過フィルタおよび/または非線形処理手段(12、14)を備える、項目10〜13のうちの1項に記載のシステム。
(項目15)
上記制御手段(50)は、システムディスタンス指標
(項目16)
少なくとも1つの指向性マイクロフォンを備える少なくとも1つのマイクロフォン配列と、該少なくとも1つのマイクロフォン配列の該マイクロフォンからのマイクロフォン信号を受信し、ビームフォームされたマイクロフォン信号(y)を生成するように構成されるビームフォーミング手段とをさらに備える、項目10〜15のうちの1項に記載のシステム。
(項目17)
項目10〜16のうちの1項に記載のシステムを備える、ハンズフリーセット。
(項目18)
項目10〜16のうちの1項に記載のシステムを備える、音声認識システム。
(項目19)
項目10〜16のうちの1項に記載のシステム、および/または項目17に記載のハンズフリーセット、および/または項目18に記載の音声認識システムを備える、車両通信システム。
(項目20)
項目10〜16のうちの1項に記載のシステム、および/または項目17に記載のハンズフリーセットのうちの1つを備える、電話またはビデオ会議システム。
本発明は、マルチチャネル反響補償の方法に関し、本発明は、第1のチャネルにおける第1のオーディオ信号および第2のチャネルにおける第2のオーディオ信号を提供することと、該第1のオーディオ信号および該第2のオーディオ信号をデコリレーションして、第1のデコリレーションされたオーディオ信号と第2のデコリレーションされたオーディオ信号とを生成することと、第1の拡声器によって、該第1のデコリレーションされた信号を出力して第1の拡声器信号を生成し、かつ第2の拡声器によって、該第2のデコリレーションされた信号を出力して第2の拡声器信号を生成することと、少なくとも1つのマイクロフォンによって、該第1の拡声器信号および第2の拡声器信号を検出して、少なくとも1つのマイクロフォン信号を生成することと、反響補償フィルタリング手段のフィルタ係数を適合することによって、該少なくとも1つのマイクロフォン信号を反響補償して、反響補償された信号を生成することとを包含し、該第1のオーディオ信号および該第2のオーディオ信号を該デコリレーションすることは、該反響補償フィルタリング手段の該適合されたフィルタ係数に依存して制御される。本発明はまた、該方法を実現するシステムに関する。
x’1,2(n)=−β1,2(n)x1,2(n)+x1,2(n−1)+β1,2(n)x’1,2(n−1)
ここで、x1,2は、第1チャネルまたは第2チャネルそれぞれの受信信号であり、βは、各チャネルに対してそれぞれに選択される時間変化パラメータであり、nは、離散的時刻インデックスであり、ダッシュ記号はそれぞれがフィルタリングされた信号であることを示す。パラメータβが十分にゆっくりと変化する場合には、周波数応答の絶対値の修正はごくわずかである。
20 反響補償フィルタリング手段
30 拡声器
40 マイクロフォン
50 制御ユニット
60 マルチチャネルソース
70 電話
Claims (20)
- マルチチャネル反響補償の方法であって、
第1のチャネルにおける第1のオーディオ信号(x1)および第2のチャネルにおける第2のオーディオ信号(x2)を提供することと、
該第1のオーディオ信号(x1)および該第2のオーディオ信号(x2)をデコリレーションして、第1のデコリレーションされたオーディオ信号
第1の拡声器によって、該第1のデコリレーションされた信号
少なくとも1つのマイクロフォンによって、該第1の拡声器信号および第2の拡声器信号ならびに少なくとも必要な信号を検出して、少なくとも1つのマイクロフォン信号(y)を生成することと、
反響補償フィルタリング手段のフィルタ係数を適合することによって、該少なくとも1つのマイクロフォン信号(y)を反響補償して、反響補償された信号(e)を生成することと
を包含し、該第1のオーディオ信号(x1)および該第2のオーディオ信号(x2)を該デコリレーションすることは、該反響補償フィルタリング手段の該適合されたフィルタ係数に依存して制御されるということを特徴とする、方法。 - 前記第1のオーディオ信号(x1)と前記第2のオーディオ信号(x2)との相関性を決定することをさらに包含し、該第1のオーディオ信号(x1)および該第2のオーディオ信号(x2)を前記デコリレーションするステップは、該第1のオーディオ信号(x1)および該第2のオーディオ信号(x2)の該決定された相関性によって制御される、請求項1に記載の方法。
- 前記相関性は、前記第1のオーディオ信号(x1)および前記第2のオーディオ信号(x2)の短期間相関または短期間コヒーレンスによって決定され、該短期間相関または該短期間コヒーレンスの値または平均値が所定の閾値を超過した場合にだけ、前記デコリレーションステップが実行されるように制御される、請求項2に記載の方法。
- 前記第1のオーディオ信号(x1)および前記第2のオーディオ信号(x2)を前記デコリレーションすることは、該第1のオーディオ信号(x1)および/または該第2のオーディオ信号(x2)の時間変化フィルタリングおよび/または適合可能な非線形処理によって実行される、請求項1〜3のうちの1項に記載の方法。
- 前記非線形処理は、半波整流と
x’(n)=−β(n)x(n)+x(n−1)+β(n)x’(n−1)
に従う全域通過フィルタリングと
を包含し、βは時間変化パラメータ、nは離散的時刻インデックス、xはあるチャネルのオーディオ信号、x’はフィルタリングされたオーディオ信号である、請求項4に記載の方法。 - 以下のステップが引き続き実行される請求項4または請求項5に記載される方法であって、該ステップは、
a.前記決定された相関性が所定の閾値より上である場合にだけ、前記第1のオーディオ信号(x1)と前記第2のオーディオ信号(x2)との相関性を決定するステップと、
b.該第1のオーディオ信号(x1)および/または該第2のオーディオ信号(x2)を時間変化フィルタリングするステップと、
c.該フィルタリングされた第1のオーディオ信号(x’1)および/または第2のオーディオ信号(x’2)を適合可能な非線形処理するステップであって、非線形性の度合いは、前記反響補償フィルタリング手段の前記適合されたフィルタ係数に依存する、ステップと
を包含する、方法。 - 前記第1および第2の拡声器信号を検出することは、少なくとも1つの指向性マイクロフォンを備える、少なくとも1つのマイクロフォン配列に配置された2つ以上のマイクロフォンによって実行され、該マイクロフォンによって生成されたマイクロフォン信号のビームフォーミングによって、ビームフォームされたマイクロフォン信号(y)を生成することをさらに包含する、請求項1〜7のうちの1項に記載の方法。
- コンピュータプログラム製品であって、請求項1〜8のうちの1項に記載の方法の前記ステップを実行するために、コンピュータ実行可能な命令を有する1つ以上のコンピュータ読み取り可能な媒体を備える、製品。
- 音響信号処理のシステムであって、
マルチチャネルソース(60)によって提供されたオーディオ信号(x1,x2)をデコリレーションし、該提供されたオーディオ信号(x1,x2)に基づきデコリレーションされたオーディオ信号
該デコリレーションされたオーディオ信号
該適合可能な反響補償フィルタリング手段(20)の適合状態に基づいて、該デコリレーション手段(10)を制御するように構成される、制御手段(50)と
を備える、システム。 - 前記制御手段(50)は、前記マルチチャネルソース(60)によって提供された前記オーディオ信号(x1,x2)の相関状態に基づいて、前記デコリレーション手段(10)を制御するようにさらに構成される、請求項10に記載のシステム。
- 前記制御手段は、前記マルチチャネルソース(60)によって提供された前記オーディオ信号(x1,x2)の短時間相関または短時間コヒーレンスの値または平均値に基づいて、前記相関状態を決定するように構成される、請求項11に記載のシステム。
- デコリレーションされたオーディオ信号
該拡声器信号と少なくとも1つの必要な信号とを受信し、該拡声器信号と該少なくとも1つの必要な信号とに基づき少なくとも1つのマイクロフォン信号(y)を生成するように構成される、少なくとも1つのマイクロフォン(40)と
をさらに備え、
前記反響補償フィルタリング手段(20)は、該少なくとも1つのマイクロフォン信号(y)を反響補償し、該少なくとも1つのマイクロフォン信号(y)に基づき反響補償された音響信号(e)を生成するように構成され、
前記制御手段(50)は、該必要な信号(e)を受信し、該受信された必要な信号(e)に基づいて、前記デコリレーション手段(10)を制御するように構成される、
請求項10〜12のうちの1項に記載のシステム。 - 前記デコリレーション手段(10)は、時間変化フィルタリング手段(11、13)、特に、全域通過フィルタおよび/または非線形処理手段(12、14)を備える、請求項10〜13のうちの1項に記載のシステム。
- 少なくとも1つの指向性マイクロフォンを備える少なくとも1つのマイクロフォン配列と、該少なくとも1つのマイクロフォン配列の該マイクロフォンからのマイクロフォン信号を受信し、ビームフォームされたマイクロフォン信号(y)を生成するように構成されるビームフォーミング手段とをさらに備える、請求項10〜15のうちの1項に記載のシステム。
- 請求項10〜16のうちの1項に記載のシステムを備える、ハンズフリーセット。
- 請求項10〜16のうちの1項に記載のシステムを備える、音声認識システム。
- 請求項10〜16のうちの1項に記載のシステム、および/または請求項17に記載のハンズフリーセット、および/または請求項18に記載の音声認識システムを備える、車両通信システム。
- 請求項10〜16のうちの1項に記載のシステム、および/または請求項17に記載のハンズフリーセットのうちの1つを備える、電話またはビデオ会議システム。
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