JP2009302885A - Sound pickup apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the deterioration of adaptive filter precision to reduce an acoustic echo without a complicated operation in a sound pickup apparatus of a fixed point DSP system. <P>SOLUTION: A scale attenuation part 15 attenuates an error signal, a scale amplification part 14 performs amplification by an inverse number of attenuation in the scale attenuation part to output of an adaptive filter part 11 to control magnitude of an adaptive filter factor. An attenuation amount is determined by a scale adjustment part 13, and controlled so that the adaptive filter factor does not exceed the maximum value and becomes within a range in which the precision is sufficiently maintained. As information when the attenuation amount is determined, one or more of the maximum absolute value of the adaptive filter factor, the absolute value summation of the adaptive filter factor, and an adaptive filter output value are used. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、音声収音装置、特に、エコーキャンセラに固定小数点方式のディジタルシグナルプロセッサ(DSP:Digital Signal Processor)を採用した音声収音装置に関する。   The present invention relates to a sound pickup apparatus, and more particularly to a sound pickup apparatus that employs a fixed-point digital signal processor (DSP) as an echo canceller.

遠隔地等からの音声信号(以下、「遠端信号」と記す)を再生し、且つ音声収音装置が設置された地点の音声信号(以下、「近端信号」と記す)を収音して、遠端信号の再生と近端信号の収音を同時に行わなければならない音声収音装置では音響エコーが問題となる。音響エコーとは、スピーカに代表される再生手段から再生された音声などの信号が、マイクのような収音手段によって収音されるために生じ、この再生手段から収音手段に回り込む信号をいう。   Plays audio signals from remote locations (hereinafter referred to as “far-end signals”) and collects audio signals (hereinafter referred to as “near-end signals”) at the point where the sound pickup device is installed. Thus, acoustic echo becomes a problem in a sound pickup apparatus that must simultaneously reproduce the far-end signal and pick up the near-end signal. The acoustic echo is a signal that is generated because a signal such as a sound reproduced from a reproducing unit represented by a speaker is collected by a sound collecting unit such as a microphone, and is a signal that circulates from the reproducing unit to the sound collecting unit. .

従来から音響エコーを消す手段として、周知のようにエコーキャンセラという方式が数多く提案され利用されてきている。音響エコーは再生手段と収音手段の結合によって生じ、音響エコーの経路は、再生手段における利得や収音手段における利得、ならびに再生手段と収音手段との空間的結合によって変わるため、音声収音装置自体の形状や再生手段と収音手段の位置関係などによって大きく変化する。そこで、エコーキャンセラは、音響エコーの経路を推定し、擬似音響エコー信号を遠端信号から生成して、音響エコー信号と擬似音響エコー信号を相殺することによって、音声収音装置からの音響エコー信号の出力の阻止を図っている。   Conventionally, a number of methods called echo cancellers have been proposed and used as means for canceling acoustic echoes. The acoustic echo is generated by the combination of the reproducing means and the sound collecting means, and the path of the acoustic echo varies depending on the gain in the reproducing means, the gain in the sound collecting means, and the spatial coupling between the reproducing means and the sound collecting means. It varies greatly depending on the shape of the apparatus itself and the positional relationship between the reproducing means and the sound collecting means. Therefore, the echo canceller estimates the path of the acoustic echo, generates a pseudo acoustic echo signal from the far end signal, and cancels the acoustic echo signal and the pseudo acoustic echo signal. To prevent the output of.

音響エコーの経路推定には適応信号処理の理論が使われており、音響エコー信号と相殺する擬似音響エコー信号を出力するように適応動作する適応フィルタが使用される。適応動作の結果、適応フィルタの係数は音響エコー経路と等価となり、擬似音響エコーは音響エコーと同一になり得る。   The theory of adaptive signal processing is used for path estimation of the acoustic echo, and an adaptive filter that operates adaptively so as to output a pseudo acoustic echo signal that cancels the acoustic echo signal is used. As a result of the adaptive operation, the coefficients of the adaptive filter are equivalent to the acoustic echo path, and the pseudo acoustic echo can be the same as the acoustic echo.

音声収音装置における適応信号処理に利用するDSPには、価格や処理速度などの観点から、浮動小数点方式のDSPを避け、固定小数点方式のDSPが多く採用されている。固定小数点方式のDSPでは、演算精度が制限され、例えば16ビット(=65536段階)での表現しかできない。実際、演算量や演算精度、入力信号のビット精度などの観点から、エコーキャンキャンセラの適応フィルタ係数は16ビットで表現されることが多い。   As DSPs used for adaptive signal processing in the sound pickup apparatus, floating point type DSPs are avoided and fixed point type DSPs are often used from the viewpoint of price and processing speed. In the fixed-point type DSP, the calculation accuracy is limited, and for example, only 16 bits (= 65536 levels) can be expressed. Actually, the adaptive filter coefficient of the echo canceller is often expressed by 16 bits from the viewpoint of the calculation amount, calculation accuracy, and bit accuracy of the input signal.

このような固定小数点方式のDSPでエコーキャンセラを実現する場合、音響エコー経路が1を超える(オーバフローする)ことがあり得ることを踏まえ、予め小数点位置を調整(以下、「スケーリング」と記す)するのが一般的である。即ち、小数点位置をシフトしておく(オーバフローしないようにする)のである。例えば、適応フィルタの係数が4を超えることがないと予想される場合、16ビットを2ビットと14ビットに分け、前者を整数部、後者を小数部とすることで4までの係数を表現する。このような対策は比較的簡単であって、適応フィルタの適応動作において、誤差信号を2ビット右シフトし、出力信号を2ビット左シフトすることだけで実現できる。   When an echo canceller is realized with such a fixed-point DSP, the position of the decimal point is adjusted in advance (hereinafter referred to as “scaling”) in consideration that the acoustic echo path may exceed 1 (overflow). It is common. That is, the decimal point position is shifted (so as not to overflow). For example, if the adaptive filter coefficient is not expected to exceed 4, the 16 bits are divided into 2 bits and 14 bits, and the former is an integer part and the latter is a decimal part to represent coefficients up to 4. . Such a countermeasure is relatively simple, and can be realized only by shifting the error signal to the right by 2 bits and shifting the output signal to the left by 2 bits in the adaptive operation of the adaptive filter.

ただし、実際に適応フィルタの係数が1を超えるかは音声収音装置の置かれた環境や、再生手段の利得ならびに収音手段の利得に因るため、必ずしも適応フィルタの係数が1より大きくなるとは限らない。このような場合、固定小数点DSPであると、ただでさえ16ビットの表現しか有しておらず精度が十分でないのに、前述の16ビットを2ビットと14ビットに分けたのに、適応フィルタ係数が1を超えない場合だと、有効となるビット数が14ビット(16384段階)となってしまい、適応フィルタの係数精度、従って擬似音響エコー信号の精度が大きく劣化することになる。   However, whether or not the coefficient of the adaptive filter actually exceeds 1 depends on the environment where the sound pickup device is placed, the gain of the reproduction means, and the gain of the sound collection means. Is not limited. In such a case, the fixed-point DSP has only a 16-bit representation and is not sufficiently accurate, but the above-mentioned 16 bits are divided into 2 bits and 14 bits. If the coefficient does not exceed 1, the effective number of bits is 14 bits (16384 steps), and the coefficient accuracy of the adaptive filter, and hence the accuracy of the pseudo acoustic echo signal, is greatly degraded.

更に、適応信号処理の演算量の低減を図るため、帯域分割フィルタバンクを利用し、各帯域にてエコー経路の推定を行うエコーキャンセラも提案されているが、このような帯域分割方式を採用したエコーキャンセラでは、その帯域毎に適応フィルタの係数最大絶対値は異なっている。この場合、各帯域で適応フィルタの小数点位置を調整しておく必要があるが、各帯域での音響エコーのレベルは独立の関係となっているため、一意に定めることができないので、対応できる最大絶対値を大きめに設定しておくことが一般的である。その結果、特に高域においての適応フィルタ精度の劣化は著しく、音響エコーの相殺が十分にできないという問題があった。   Furthermore, in order to reduce the amount of computation of adaptive signal processing, an echo canceller that uses a band division filter bank to estimate an echo path in each band has been proposed, but such a band division method was adopted. In the echo canceller, the coefficient maximum absolute value of the adaptive filter differs for each band. In this case, it is necessary to adjust the decimal point position of the adaptive filter in each band, but since the acoustic echo level in each band is an independent relationship, it cannot be determined uniquely, so the maximum that can be handled Generally, the absolute value is set larger. As a result, there is a problem in that the accuracy of the adaptive filter is remarkably deteriorated particularly in a high frequency range and the acoustic echo cannot be sufficiently canceled.

このような問題に対し、収音手段からの信号に自動利得調整機能を設けることで、解決を図った音響エコーキャンセラ装置(例えば、特許文献1参照)や、適応フィルタにて学習に用いる誤差信号から、適応フィルタ係数のスケーリングのための係数を決め、適応フィルタ係数が最大値を超えないように制御するエコーキャンセラ(例えば、特許文献2参照)が公知である。また、キャンセル信号と反響路からのエコーとしての入力信号との差分である誤差信号を調整するエコーキャンセラ(例えば、特許文献3参照)も知られている。   In response to such a problem, an error signal used for learning in an acoustic echo canceller apparatus (see, for example, Patent Document 1) or an adaptive filter which has been solved by providing an automatic gain adjustment function for a signal from a sound collection unit. Therefore, an echo canceller (see, for example, Patent Document 2) that determines a coefficient for scaling an adaptive filter coefficient and performs control so that the adaptive filter coefficient does not exceed a maximum value is known. An echo canceller (see, for example, Patent Document 3) that adjusts an error signal that is a difference between a cancel signal and an input signal as an echo from an echo path is also known.

特開2002-043985(第3頁、図1)JP2002-043985 (3rd page, FIG. 1) 特開平04-047720(第2頁、図1)JP 04-047720 (2nd page, Fig. 1) 特開平06-204917(第2頁、図1)JP 06-204917 (2nd page, Fig. 1)

しかしながら、特許文献3記載の技術では、収音手段からの信号自体の精度が劣化してしまうか、収音手段からの信号に含まれる精度上意味のないデータを利用し、適応フィルタの学習を行うことになってしまうという問題点がある。   However, in the technique described in Patent Document 3, the accuracy of the signal itself from the sound collecting means is deteriorated, or the adaptive filter learning is performed by using data having no meaning in accuracy included in the signal from the sound collecting means. There is a problem that it will be done.

また、特許文献2記載の技術では、適応フィルタ係数自体のスケールを調整するためには、適応フィルタ係数の全てに毎回スケール調整係数を乗ずる必要があり現実的ではない。   In the technique described in Patent Document 2, in order to adjust the scale of the adaptive filter coefficient itself, it is necessary to multiply all the adaptive filter coefficients every time by the scale adjustment coefficient, which is not realistic.

また、特許文献3記載の技術では、誤差信号のレベルの調整量は一定であるため、帯域分割フィルタバンクを用いたエコーキャンセラにおいては、帯域毎に最適なスケーリングの調整量が異なるので、帯域毎の適応フィルタ係数精度が一定とならないという問題点がある。   Further, in the technique described in Patent Document 3, since the amount of adjustment of the error signal level is constant, in the echo canceller using the band division filter bank, the optimum amount of scaling adjustment differs for each band. There is a problem that the accuracy of the adaptive filter coefficient is not constant.

そこで、本発明の目的は、適応フィルタ精度の劣化を防ぎ、煩雑は操作なく音響エコーの低減を図った固定小数点DSP方式の音声収音装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fixed-point DSP type sound pickup apparatus that prevents deterioration of adaptive filter accuracy and reduces acoustic echo without complicated operation.

本発明においては、適応フィルタ(帯域分割手段を利用する場合には各帯域毎)にスケール値を設けると共に、その値を適応的に調整する。スケール値とは、適応フィルタの学習に利用する誤差信号に乗ずる係数、もしくはシフト量である。また、スケール値の逆数を適応フィルタ出力(擬似エコー信号)に乗ずる。   In the present invention, a scale value is provided for an adaptive filter (for each band in the case of using band dividing means), and the value is adaptively adjusted. The scale value is a coefficient to be multiplied by an error signal used for adaptive filter learning or a shift amount. Further, the adaptive filter output (pseudo echo signal) is multiplied by the inverse of the scale value.

スケール値は、以下の3つの基準により自動的に調整される。一つ目は、適応フィルタ係数の最大絶対値であり、フィルタ係数がオーバフローしないよう調整する。二つ目は、適応フィルタ係数の絶対値総和の値であり、フィルタの出力がオーバフローしないように調整する。三つ目は、適応フィルタの畳み込み出力の値であり、フィルタの出力がオーバフローしないように調整する。スケール値の調整は、上記の三つを組み合わせても、どれか一つを利用してもかまわない。   The scale value is automatically adjusted according to the following three criteria. The first is the maximum absolute value of the adaptive filter coefficient, which is adjusted so that the filter coefficient does not overflow. The second is the value of the sum of the absolute values of the adaptive filter coefficients, and is adjusted so that the output of the filter does not overflow. The third is the value of the convolution output of the adaptive filter, which is adjusted so that the filter output does not overflow. The scale value may be adjusted by combining the above three or by using one of them.

本発明の音声収音装置は、エコーキャンセラに固定小数点方式のDSPを採用した音声収音装置において、遠端信号を再生する再生部から、近端信号を収音する収音部へ回り込む音響エコーを相殺するための擬似音響エコー信号を生成する適応フィルタ部を備え、適応フィルタ部からの出力によりスケール値を決定し、音響エコーが収音部を経由した音響エコー信号と擬似音響エコー信号との差信号である誤差信号をスケール値により減衰させるとともに、該減衰量の逆数によって擬似音響エコー信号を増幅して相殺に供するスケール調整手段を設けることにより、擬似音響エコー信号のレベルを自動調整することを特徴とする。   The sound pickup apparatus of the present invention is a sound pickup apparatus that employs a fixed-point DSP as an echo canceller, and an acoustic echo that circulates from a playback unit that reproduces a far-end signal to a sound collection unit that collects a near-end signal. An adaptive filter unit that generates a pseudo-acoustic echo signal for canceling out the sound, determines a scale value based on an output from the adaptive filter unit, and the acoustic echo passes through the sound collection unit between the acoustic echo signal and the pseudo-acoustic echo signal. The level of the pseudo acoustic echo signal is automatically adjusted by attenuating the error signal, which is a difference signal, by the scale value, and providing a scale adjusting means for amplifying the pseudo acoustic echo signal by the reciprocal of the attenuation amount and using it for cancellation. It is characterized by.

スケール調整手段は、具体的には、適応フィルタ部からの出力によりスケール値を決定し、該スケール値により減衰量および該減衰量の逆数である増幅度を定めるスケール調整部と、誤差信号を減衰量により減衰させるスケール減衰部と、適応フィルタ部が出力する擬似音響エコー信号を増幅度により増幅するスケール増幅部とで構成する。   Specifically, the scale adjustment means determines a scale value based on an output from the adaptive filter unit, and determines an attenuation amount and an amplification degree that is a reciprocal of the attenuation amount based on the scale value, and attenuates an error signal. A scale attenuating unit for attenuating by the amount and a scale amplifying unit for amplifying the pseudo acoustic echo signal output from the adaptive filter unit by the amplification degree.

自動調整は、適応フィルタ部におけるフィルタ係数の最大絶対値を基に、該フィルタ係数がDSPのビット数で定まる値をオーバーフローせず、且つ、フィルタ係数の精度をDSPにおいて最大限利用できるように行なうようにしてもよい。   The automatic adjustment is performed based on the maximum absolute value of the filter coefficient in the adaptive filter unit so that the filter coefficient does not overflow the value determined by the number of bits of the DSP, and the accuracy of the filter coefficient can be utilized to the maximum in the DSP. You may do it.

自動調整は、また、適応フィルタ部におけるフィルタ係数の絶対値総和の値を基に、適応フィルタ部の出力がDSPのビット数で定まる値をオーバーフローせず、且つ、フィルタ係数の精度をDSPにおいて最大限利用できるように行なうようにしてもよい。   In the automatic adjustment, based on the absolute value sum of the filter coefficients in the adaptive filter unit, the output of the adaptive filter unit does not overflow the value determined by the number of bits of the DSP, and the accuracy of the filter coefficient is maximized in the DSP. You may make it carry out so that it can be used for a limited time.

自動調整は、また、適応フィルタ部における畳み込み出力値を基に、適応フィルタ部の出力がDSPのビット数で定まる値をオーバーフローせず、且つ、フィルタ係数の精度をDSPにおいて最大限利用できるように行うようにしてもよい。   In the automatic adjustment, based on the convolution output value in the adaptive filter unit, the output of the adaptive filter unit does not overflow the value determined by the number of bits of the DSP, and the accuracy of the filter coefficient can be utilized to the maximum in the DSP. You may make it perform.

更に、本発明の音声収音装置は、遠端信号および収音部の出力信号を制限された周波数帯域の信号に分割する帯域分割手段を設け、応フィルタ部およびスケール調整手段は分割された周波数帯域の信号対応に動作するようにしてもよい。   Further, the sound collecting device of the present invention is provided with band dividing means for dividing the far-end signal and the output signal of the sound collecting section into a signal of a limited frequency band, and the adaptive filter section and the scale adjusting means are divided frequencies. You may make it operate | move corresponding to the signal of a zone | band.

本発明によると、適応フィルタ部における学習に必要となる誤差信号をスケール値により減衰させるとともに該減衰量の逆数によって適応フィルタ部の出力を増幅することにより、擬似音響エコーのレベルを自動調整するスケール調整手段を設けたため、固定小数点方式のDSPの精度を最大限活用することが可能となり、エコーキャンセラのエコー消去特性が改善できる。   According to the present invention, an error signal required for learning in the adaptive filter unit is attenuated by a scale value and the output of the adaptive filter unit is amplified by the inverse of the attenuation amount, thereby automatically adjusting the level of the pseudo acoustic echo. Since the adjusting means is provided, it is possible to make the best use of the precision of the fixed-point DSP, and the echo canceling characteristics of the echo canceller can be improved.

また、エコーキャンセラの初期設定として必要だった、フィルタ係数のスケーリングパラメータの入力、もしくは再生手段の利得調整が不必要となり、煩雑であった初期設定が軽減される。   Further, it is not necessary to input the filter parameter scaling parameter or to adjust the gain of the reproducing means, which is necessary for the initial setting of the echo canceller, and the complicated initial setting is reduced.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の音声収音装置の実施の形態を示すブロック図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a sound pickup apparatus of the present invention.

遠端信号入力端子1は遠端信号を入力し、スピーカに代表される再生部2は遠端信号を再生する。また、マイクに代表される収音部3は、音声などの近端信号を収音し、収音信号出力端子4は近端信号を出力する。この出力信号は遠端信号の影響を受けず近端信号のみであることが理想的である。しかし、現実の装置では、再生部2で再生された信号の一部は、再生部2と収音部3の結合によって収音部3へ回り込む音響エコーを生じ、近端信号に混入して収音信号出力端子4から出力されかねない。収音部3から出力される信号(近端信号+音響エコー信号)を収音信号と記す。   The far-end signal input terminal 1 inputs a far-end signal, and the reproduction unit 2 represented by a speaker reproduces the far-end signal. A sound collection unit 3 represented by a microphone collects a near-end signal such as voice, and a sound collection signal output terminal 4 outputs a near-end signal. Ideally, this output signal is not affected by the far-end signal but only the near-end signal. However, in an actual apparatus, a part of the signal reproduced by the reproduction unit 2 generates an acoustic echo that wraps around the sound collection unit 3 due to the combination of the reproduction unit 2 and the sound collection unit 3, and is mixed into the near-end signal and collected. It may be output from the sound signal output terminal 4. A signal (near end signal + acoustic echo signal) output from the sound collection unit 3 is referred to as a sound collection signal.

音響エコーの影響を消去するために、適応フィルタ部5,減算部6およびスケール調整手段7から成るエコーキャンセラを設ける。エコーキャンセラは、擬似音響エコーを生成し、音響エコーとの相殺を図る。エコーキャンセラでは適応信号処理が伴うが、その演算量の低減を図るため帯域分割方式を採用している。即ち、遠端信号を各周波数帯域に制限された信号に分割する帯域分割部8と、収音信号を各周波数帯域に制限された信号に分割する帯域分割部9と、各周波数帯域の出力信号を合成し、全周波数帯域の収音信号として出力する帯域合成部10とを設けている。適応フィルタ部5,減算部6およびスケール調整手段7は、それぞれ分隠された周波数帯域対応に動作する。   In order to eliminate the influence of the acoustic echo, an echo canceller comprising an adaptive filter unit 5, a subtracting unit 6 and a scale adjusting means 7 is provided. The echo canceller generates a pseudo acoustic echo and cancels the acoustic echo. The echo canceller involves adaptive signal processing, but a band division method is employed to reduce the amount of computation. That is, a band dividing unit 8 that divides the far-end signal into a signal limited to each frequency band, a band dividing unit 9 that divides the collected sound signal into a signal limited to each frequency band, and an output signal of each frequency band And a band synthesizing unit 10 that outputs the collected sound signals in the entire frequency band. The adaptive filter unit 5, the subtracting unit 6 and the scale adjusting unit 7 operate in correspondence with the frequency bands hidden.

帯域分割部8は遠端信号入力端子1からの遠端信号を各々の周波数帯域に制限された信号に分割し、また帯域分割部9は近端信号入力端子3からの収音信号を各々の周波数帯域に制限された信号に分割する。この帯域分割部8,9には、例えばFFTを利用した帯域分割フィルタバンクや、SSB変調を利用したフィルタバンクが使用される。   The band dividing unit 8 divides the far-end signal from the far-end signal input terminal 1 into signals limited to the respective frequency bands, and the band-dividing unit 9 separates the collected sound signal from the near-end signal input terminal 3. Divide into signals limited to frequency band. For the band dividing units 8 and 9, for example, a band dividing filter bank using FFT or a filter bank using SSB modulation is used.

帯域分割部8で各周波数帯域に制限された信号は適応フィルタ部5に入力し、適応フィルタ部5は各周波数帯域での擬似音響エコー信号を生成する。減算部6は、収音部3からの近端信号に含まれる音響エコー信号と、擬似音響エコー信号との差分信号を得る。   The signal limited to each frequency band by the band dividing unit 8 is input to the adaptive filter unit 5, and the adaptive filter unit 5 generates a pseudo acoustic echo signal in each frequency band. The subtracting unit 6 obtains a difference signal between the acoustic echo signal included in the near-end signal from the sound collecting unit 3 and the pseudo acoustic echo signal.

即ち、適応フィルタ部5は、各周波数帯域での収音信号と擬似音響エコー信号の差分信号が0(無音)となるように動作する。ただし、近端信号がある場合には、このような適応動作を停止し、近端信号まで消去しないように制御される。   That is, the adaptive filter unit 5 operates so that the difference signal between the sound collection signal and the pseudo acoustic echo signal in each frequency band becomes 0 (silence). However, when there is a near-end signal, such an adaptive operation is stopped and control is performed so as not to erase the near-end signal.

適応フィルタ部5におけるアルゴリズムは、学習同定法やアフィン射影アルゴリズムなどの適応アルゴリズムにより学習を行う。本発明における適応アルゴリズムの手段は問わない。   The algorithm in the adaptive filter unit 5 performs learning by an adaptive algorithm such as a learning identification method or an affine projection algorithm. The adaptive algorithm means in the present invention is not limited.

ところで、音響エコーの経路は、再生部2における利得や収音部3における利得、ならびに再生部2と収音部3との空間的結合によって変わるため、音声収音装置自体の形状や再生部2と収音部3の位置関係などの環境によって大きく変化する。従って、音響エコーの経路に係わる適応フィルタ係数も大きく変化することになる。このような状況にあって、固定小数点DSP方式を採用した場合にも、適応フィルタの係数精度、従って擬似音響エコー信号の精度を維持するためにスケール調整部7を設けている。   By the way, the path of the acoustic echo varies depending on the gain in the reproducing unit 2, the gain in the sound collecting unit 3, and the spatial coupling between the reproducing unit 2 and the sound collecting unit 3. And the position of the sound collection unit 3 vary greatly depending on the environment. Therefore, the adaptive filter coefficient related to the path of the acoustic echo also changes greatly. In such a situation, even when the fixed-point DSP method is adopted, the scale adjustment unit 7 is provided to maintain the coefficient accuracy of the adaptive filter, and hence the accuracy of the pseudo acoustic echo signal.

スケール調整手段7は本発明の中核部であって、各帯域における適応フィルタ部5のスケールを制御する。スケール調整手段7は、適応フィルタ部5からの出力によりスケール値を決定し、適応フィルタ部5における学習に必要となる誤差信号(音響エコー信号と擬似音響エコー信号の差分信号)をスケール値により減衰させる。また、この減衰量の逆数によって適応フィルタ部5の出力を増幅する。即ち、スケール値とは、適応フィルタ部5における学習に利用する誤差信号に乗ずる係数もしくはシフト量である。   The scale adjusting means 7 is a core part of the present invention, and controls the scale of the adaptive filter unit 5 in each band. The scale adjustment unit 7 determines a scale value based on the output from the adaptive filter unit 5, and attenuates an error signal (difference signal between the acoustic echo signal and the pseudo acoustic echo signal) necessary for learning in the adaptive filter unit 5 by the scale value. Let Further, the output of the adaptive filter unit 5 is amplified by the reciprocal of the attenuation amount. That is, the scale value is a coefficient or shift amount to be multiplied by the error signal used for learning in the adaptive filter unit 5.

これによって、適応フィルタ係数の最大値を環境に応じて任意に決定することが可能となる。即ち、適応フィルタ係数を大きく決定した場合には、誤差信号の減衰量を大きくすると共に適応フィルタ部5の出力の増幅度を少なくする。一方、適応フィルタ係数を小さく決定した場合には、誤差信号の減衰量を小さくすると共に適応フィルタ部5の出力の増幅度を大きくする。このようにして、適応フィルタ部5から出力される擬似音響エコー信号のレベルを自動的に調整する。   As a result, the maximum value of the adaptive filter coefficient can be arbitrarily determined according to the environment. That is, when the adaptive filter coefficient is largely determined, the attenuation amount of the error signal is increased and the amplification degree of the output of the adaptive filter unit 5 is decreased. On the other hand, when the adaptive filter coefficient is determined to be small, the attenuation amount of the error signal is reduced and the amplification degree of the output of the adaptive filter unit 5 is increased. In this way, the level of the pseudo acoustic echo signal output from the adaptive filter unit 5 is automatically adjusted.

図2は、1つの周波数帯域に対するエコーキャンセラの詳細な構成を示し、このような構成が分割される周波数帯域と1対1対応に存在する。図2では、1つの周波数帯域に対する適応フィルタ部11,1つの周波数帯域に対する減算部12および1つの周波数帯域に対するスケール調整手段16が示されている。スケール調整手段16は、スケール調整部13と、適応フィルタ部11の出力を増幅して減算部12へ出力するスケール増幅部14と、減算部12の出力を減衰して適応フィルタ部11へ出力するスケール減衰部15とで構成されている。   FIG. 2 shows a detailed configuration of the echo canceller for one frequency band, and such a configuration exists in a one-to-one correspondence with the frequency band into which the configuration is divided. FIG. 2 shows an adaptive filter unit 11 for one frequency band, a subtracting unit 12 for one frequency band, and a scale adjusting means 16 for one frequency band. The scale adjustment unit 16 amplifies the output of the scale adjustment unit 13, the adaptive filter unit 11 and outputs it to the subtraction unit 12, and attenuates the output of the subtraction unit 12 to output to the adaptive filter unit 11. And a scale attenuating unit 15.

スケール調整部13は、適応フィルタ部11の出力を取り込んで、スケール値を決定する。このスケール値を決定する情報として、(1)適応フィルタ係数の最大絶対値、(2)すべての適応フィルタ係数の絶対値総和、(3)適応フィルタ部5の畳み込み出力値のいずれかを利用する。   The scale adjustment unit 13 takes in the output of the adaptive filter unit 11 and determines the scale value. As information for determining the scale value, any one of (1) the maximum absolute value of the adaptive filter coefficient, (2) the sum of absolute values of all the adaptive filter coefficients, and (3) the convolution output value of the adaptive filter unit 5 is used. .

これらの情報については、音声処理において毎サンプル取得することが理想的であるが、演算量の観点から、ある程度の間隔(例えば10ms毎)を取って、情報を取得しても、大きな問題にはなりにくい。ただし、場合によっては適応フィルタが破綻することもあり得るので、スケールの調整にマージンを持たせる必要がある。マージンについては、後述の例で具体的に挙げる。   It is ideal to acquire each piece of information in audio processing, but from a viewpoint of calculation amount, even if information is acquired at a certain interval (for example, every 10 ms), there is a big problem. Hard to become. However, since the adaptive filter may fail depending on circumstances, it is necessary to provide a margin for adjusting the scale. The margin will be specifically described in an example described later.

以下、それぞれの方法について場合に分けて説明する。全ての例の条件として、16ビット固定小数点DSPとした場合を考える。また、適応フィルタ長をL_hregとする。スケール値は、以下の3つの基準により自動的に調整される。一つ目の方法はフィルタ係数がオーバフローしないよう調整し、二つ目と三つ目の方法は適応フィルタの出力がオーバフローしないように調整する。これら三つの方法は単独で利用しても、また、任意に組み合わせて利用してもよい。   Hereinafter, each method will be described separately for each case. As a condition for all examples, consider the case of a 16-bit fixed point DSP. The adaptive filter length is L_hreg. The scale value is automatically adjusted according to the following three criteria. The first method is adjusted so that the filter coefficient does not overflow, and the second and third methods are adjusted so that the output of the adaptive filter does not overflow. These three methods may be used alone or in any combination.

(1)適応フィルタ係数の最大絶対値を利用する場合
適応フィルタ係数の最大絶対値は、適応フィルタ係数がDSPのビット数で定まる値をオーバフローせず、且つ、適応フィルタ係数の精度を固定小数点DSPにおいて最大限利用できるスケールに調整するための情報である。この方法では、適応フィルタ係数の最大絶対値が、ある一定の範囲に入るようにスケール値を制御する。例えば、16ビット固定小数点DSPの場合、符号付整数で表現できる範囲は、-32768〜32767である。この条件で、適応フィルタ係数がDSPのビット数で定まる値をオーバフローせず、且つ、精度を最大限高めるためには、適応フィルタ係数の最大絶対値を32767に近くする必要がある。
(1) When using the maximum absolute value of the adaptive filter coefficient The maximum absolute value of the adaptive filter coefficient does not overflow the value determined by the number of bits of the adaptive filter coefficient, and the accuracy of the adaptive filter coefficient is fixed point DSP. This is information for adjusting to a scale that can be used to the maximum. In this method, the scale value is controlled so that the maximum absolute value of the adaptive filter coefficient falls within a certain range. For example, in the case of a 16-bit fixed point DSP, the range that can be expressed by a signed integer is -32768 to 32767. Under this condition, the maximum absolute value of the adaptive filter coefficient needs to be close to 32767 in order for the adaptive filter coefficient not to overflow the value determined by the number of bits of the DSP and to maximize the accuracy.

適応フィルタ係数の最大絶対値は、スケール調整部13が適応フィルタ係数(Hreg)全ての値を探索し、絶対値が最も大きい値を得ることで決まる。ここで、この値をHreg_Maxと記すと、
Hreg_max = Max( abs( Hreg[n] ) ) (n=0〜L_hreg) (1)
スケール調整部13は、各周波数帯域における適応フィルタの係数の絶対値を検索し、その最大値を得ることで、適応フィルタ部11に与える誤差信号の減衰量を決定する。具体的には、適応フィルタ係数の最大絶対値Hreg_max をx、目標とする適応フィルタ最大値をtarget とした場合、
delta_s = target/x (2)
s_new = s_old * delta_s (3)
x_new = x * s_new /s_old (4)
ここで、s_oldはスケール調整前のスケール値であり、s_newはスケール調整後のスケール値、x_newはスケール調整後の適応フィルタ係数の最大絶対値である。
The maximum absolute value of the adaptive filter coefficient is determined by the scale adjustment unit 13 searching all values of the adaptive filter coefficient (Hreg) and obtaining a value having the largest absolute value. Here, if this value is written as Hreg_Max,
Hreg_max = Max (abs (Hreg [n])) (n = 0 ~ L_hreg) (1)
The scale adjustment unit 13 searches the absolute value of the coefficient of the adaptive filter in each frequency band and obtains the maximum value thereof, thereby determining the attenuation amount of the error signal to be given to the adaptive filter unit 11. Specifically, when the maximum absolute value Hreg_max of the adaptive filter coefficient is x and the target adaptive filter maximum value is target,
delta_s = target / x (2)
s_new = s_old * delta_s (3)
x_new = x * s_new / s_old (4)
Here, s_old is a scale value before scale adjustment, s_new is a scale value after scale adjustment, and x_new is a maximum absolute value of the adaptive filter coefficient after scale adjustment.

例えば、スケール値s_oldが2.5倍となっている時の適応フィルタ係数の最大絶対値xが、16384だった場合に、目標最大値targetを32000とすると、
delta_s = 32000 / ( 16384 ) = 1.953125
s_new = 2.5 * 1.953125 = 4.8828
となり、スケール調整後の適応フィルタ係数の最大絶対値x_new は、
x_new = x_old / s_new * s_old=16384/2.5*4.8828=32000
に補正される。
For example, if the maximum absolute value x of the adaptive filter coefficient when the scale value s_old is 2.5 times is 16384, and the target maximum value target is 32000,
delta_s = 32000 / (16384) = 1.953125
s_new = 2.5 * 1.953125 = 4.8828
The maximum absolute value x_new of the adaptive filter coefficient after scale adjustment is
x_new = x_old / s_new * s_old = 16384 / 2.5 * 4.8828 = 32000
It is corrected to.

スケール調整部13は、スケール減衰部15へ s_old / s_new = 2.5/4.8828 を出力し、スケール増幅部14へ s_new / s_old =4.8828/ 2.5 を出力する。即ち、この数値例では、スケール減衰部15は誤差信号を増幅し、スケール増幅部14は適応フィルタ出力を増幅する。   The scale adjusting unit 13 outputs s_old / s_new = 2.5 / 4.8828 to the scale attenuating unit 15 and outputs s_new / s_old = 4.8828 / 2.5 to the scale amplifying unit 14. That is, in this numerical example, the scale attenuating unit 15 amplifies the error signal, and the scale amplifying unit 14 amplifies the adaptive filter output.

なお、式(2)のように除算を含むスケール値の補正だと、演算量がかかるため、ビットシフトを利用した補正でも構わない。この場合は、適応フィルタの最大絶対値を32767に補正することは不可能であるが、 30000程度以上に補正することは可能である。例えば、適応フィルタの最大絶対値が15000を下回った場合には、スケール値(この方法の場合は乗算値ではなくシフト量)の右シフト量を増やし(もしくは左シフト量を減らし)、 30000を超えた場合には、右シフト量を減らす(もしくは左シフト量を増やす)ことで、常に、適応フィルタの最大絶対値を15000〜30000の範囲に入れることができる。ビット精度という点では、最大限活用し切れていないが、スケール値の自動補正がない場合に比べれば、十分な効果が得られる。   In addition, since correction of the scale value including division as shown in Expression (2) requires a calculation amount, correction using a bit shift may be performed. In this case, it is impossible to correct the maximum absolute value of the adaptive filter to 32767, but it is possible to correct it to about 30000 or more. For example, if the maximum absolute value of the adaptive filter is less than 15000, increase the right shift amount (or decrease the left shift amount) of the scale value (in this method, not the multiplication value) and exceed 30000 In this case, the maximum absolute value of the adaptive filter can always be within the range of 15000 to 30000 by reducing the right shift amount (or increasing the left shift amount). In terms of bit accuracy, it is not fully utilized, but a sufficient effect can be obtained compared to the case where there is no automatic correction of the scale value.

(2)適応フィルタ係数の絶対値総和を利用する場合
(1)の方法におけるように、適応フィルタ係数の最大絶対値だけを見ていると、適応フィルタ出力値がDSPのビット数で定まる値をオーバフローしてしまう場合がある。適応フィルタの出力は、適応フィルタ係数と参照信号(近端信号)の畳み込み演算であるため、適応フィルタ係数の絶対最大値が大きい場合、出力がDSPのビット数で定まる値をオーバフローし易いのである。そこで、適応フィルタ係数の絶対値総和を情報として利用する。この場合、適応フィルタ係数の絶対値総和は、適応フィルタの出力がDSPのビット数で定まる値をオーバフローせず、且つ、適応フィルタ係数の精度を固定小数点DSPにおいて最大限利用できるスケールに調整するための情報である。
(2) When using the absolute value sum of adaptive filter coefficients As in the method of (1), if only the maximum absolute value of the adaptive filter coefficient is viewed, the value that the adaptive filter output value is determined by the number of bits of the DSP It may overflow. Since the output of the adaptive filter is a convolution operation of the adaptive filter coefficient and the reference signal (near-end signal), when the absolute maximum value of the adaptive filter coefficient is large, the output easily overflows a value determined by the number of bits of the DSP. . Therefore, the absolute value sum of the adaptive filter coefficients is used as information. In this case, the sum of the absolute values of the adaptive filter coefficients is set so that the output of the adaptive filter does not overflow the value determined by the number of bits of the DSP and the accuracy of the adaptive filter coefficients is adjusted to a scale that can be used to the maximum in the fixed-point DSP. Information.

16ビット固定小数点DSPを考えた場合、適応フィルタの絶対値総和の値が、 32767以下である必要がある。そこで、前述の適応フィルタの最大絶対値によるスケール値補正のように、絶対値総和の値が32767以下になるようにスケール値を決定する。この方法は、適応フィルタの最大絶対値によるスケール値補正と同様の手法を用いることができ、除算による乗算値の算出やシフト量を求める方法が適している。   When considering a 16-bit fixed-point DSP, the value of the sum of absolute values of the adaptive filter needs to be 32767 or less. Therefore, the scale value is determined so that the sum of the absolute values is 32767 or less, as in the scale value correction based on the maximum absolute value of the adaptive filter described above. This method can use the same method as the scale value correction by the maximum absolute value of the adaptive filter, and a method of calculating a multiplication value by division or obtaining a shift amount is suitable.

適応フィルタ係数の絶対値の総和をHreg_sumと記すと、
Hreg_sum = Sum( abs( Hreg[n] ) ) (n=0〜L_hreg) (5)
例えば、Hreg_sum=32000という情報が得られたとする。適応フィルタ係数の絶対値の総和Hreg_sum をx、目標とする適応フィルタ最大値をtarget とすると、(2)式により、
delta_s = target/x = 32000 / ( 32000 ) = 1.0
この場合は、(3)式により、スケール調整後のスケール値 s_new に変わりがなく、スケール増幅部14およびスケール減衰部15は、これまでのスケールでの動作を継続する。
Hreg_sum is the sum of absolute values of adaptive filter coefficients.
Hreg_sum = Sum (abs (Hreg [n])) (n = 0 ~ L_hreg) (5)
For example, assume that information of Hreg_sum = 32000 is obtained. If the sum Hreg_sum of the absolute values of the adaptive filter coefficients is x and the target maximum adaptive filter value is target,
delta_s = target / x = 32000 / (32000) = 1.0
In this case, the scale value s_new after the scale adjustment is not changed according to the equation (3), and the scale amplifying unit 14 and the scale attenuating unit 15 continue the operation at the scale so far.

なお、この方法では適応フィルタ係数が極端に小さくなる可能性がある。これは、適応フィルタ係数の絶対値総和が固定小数点DSPの表現できる最大値以下になるよう、スケールを調整する必要があるためで、適応フィルタのフィルタ長が長い(総和における加算回数が多い)場合は、スケール調整によって適応フィルタ係数が小さくなり、係数精度が極端に落ちる場合がある。このような問題を回避したい場合には、次に説明する、適応フィルタ出力値を参照し、その時点における適応フィルタ出力値がオーバフローしないように、適応フィルタ係数を最大化することを試行する方法を採用するのがよい。   In this method, the adaptive filter coefficient may become extremely small. This is because the scale needs to be adjusted so that the absolute value sum of the adaptive filter coefficients is equal to or less than the maximum value that can be expressed by the fixed-point DSP, and the filter length of the adaptive filter is long (the number of additions in the sum is large). The scale adjustment may reduce the adaptive filter coefficient, and the coefficient accuracy may be extremely reduced. If you want to avoid this problem, refer to the adaptive filter output value described below, and try to maximize the adaptive filter coefficient so that the adaptive filter output value does not overflow at that time. It is good to adopt.

(3)適応フィルタの畳み込み出力値を利用する場合
適応フィルタの出力値は、実際に適応フィルタ部11へ入力信号を入れ、その出力信号を観測することで決定できる。この値をHreg_out、適応フィルタ部11に入力する信号列を Xreg と記すと、
Hreg_out = Sum( Hreg[n] * Xreg[n] ) (n=0〜L_hreg) (6)
いま、Hreg_out=10000 が得られたとすると、(2)式により、
delta_s = 32000 / ( 10000 ) = 3.2
ただし、この方法だと瞬時的に適応フィルタ出力がDSPのビット数で定まる値をオーバフローする可能性があり得る。そこで、適応フィルタの畳み込み演算時にDSPのビット数で定まる値をオーバフローしないように処理方法を変更する必要がある。例えば、畳み込みの総和バッファのビット長を大きめに持っておくことや、畳み込みの加算時にオーバフローしないような係数を乗ずるなどの方法がある。この場合、適応フィルタの畳み込み出力値は、適応フィルタの出力がDSPのビット数で定まる値をオーバフローせず、且つ、適応フィルタ係数の精度を固定小数点DSPにおいて最大限利用できるスケールに調整するための情報である。
(3) When using the convolutional output value of the adaptive filter The output value of the adaptive filter can be determined by actually inputting an input signal to the adaptive filter unit 11 and observing the output signal. This value is denoted as Hreg_out, and the signal sequence input to the adaptive filter unit 11 is denoted as Xreg.
Hreg_out = Sum (Hreg [n] * Xreg [n]) (n = 0 ~ L_hreg) (6)
If Hreg_out = 10000 is obtained,
delta_s = 32000 / (10000) = 3.2
However, with this method, there is a possibility that the adaptive filter output instantaneously overflows a value determined by the number of bits of the DSP. Therefore, it is necessary to change the processing method so that the value determined by the number of bits of the DSP does not overflow during the convolution operation of the adaptive filter. For example, there are methods such as keeping the bit length of the convolution sum buffer larger, or multiplying by a coefficient that does not overflow when adding convolutions. In this case, the convolution output value of the adaptive filter does not overflow the value determined by the number of bits of the DSP of the adaptive filter, and the accuracy of the adaptive filter coefficient is adjusted to a scale that can be used to the maximum in the fixed-point DSP. Information.

以上に説明した(1)適応フィルタ係数の最大絶対値、(2)適応フィルタ係数の絶対値総和、(3)適応フィルタ出力値は、ほぼ必ず異なる。全ての方法を考慮する場合には、delta_s が最小値となる方法を採用する。Hreg_maxのみを利用する場合だと、適応フィルタ係数の精度は大幅に改善されるものの、適応フィルタ畳み込み演算(適応フィルタ出力演算)時にオーバフローを生じることがある。また、Hreg_sumでは、適応フィルタ畳み込み演算(適応フィルタ出力演算)時にオーバフローすることを完全に回避できるが、適応フィルタ精度が著しく劣化する場合がある。更に、Hreg_outでは、適応フィルタ精度がある程度改善でき、適応フィルタ畳み込み演算(適応フィルタ出力演算)時にオーバフローすることをある程度回避できる。   The (1) maximum absolute value of adaptive filter coefficients, (2) the sum of absolute values of adaptive filter coefficients, and (3) adaptive filter output values described above are almost always different. When all methods are considered, a method in which delta_s becomes a minimum value is adopted. When only Hreg_max is used, the accuracy of the adaptive filter coefficient is greatly improved, but overflow may occur during the adaptive filter convolution operation (adaptive filter output operation). Moreover, in Hreg_sum, it is possible to completely avoid overflow during adaptive filter convolution calculation (adaptive filter output calculation), but the adaptive filter accuracy may be significantly degraded. Furthermore, with Hreg_out, the accuracy of the adaptive filter can be improved to some extent, and overflow during the adaptive filter convolution operation (adaptive filter output operation) can be avoided to some extent.

このように、それぞれの方法には特徴が異なるため、どれが最も良いとはいえない。実際に本発明を利用する場合には用途によって使い分ける。例えば、適応フィルタ畳み込み演算結果を16ビットでなく、32ビットで保存できるような場合、適応フィルタ出力のオーバフローはほぼ生じないと考えてもよい。このようなプログラムにした場合には、Hreg_maxの値で適応フィルタのスケールを決定し、適応フィルタの精度を改善したほうが良い結果が得られる。   In this way, each method has different characteristics, which is not the best. When the present invention is actually used, it is properly used depending on the application. For example, when the result of the adaptive filter convolution operation can be stored in 32 bits instead of 16 bits, it may be considered that the overflow of the adaptive filter output hardly occurs. In such a program, better results can be obtained by determining the scale of the adaptive filter based on the value of Hreg_max and improving the accuracy of the adaptive filter.

また、適応フィルタの目標最大値を、最大精度となる32768ではなく、16384などと小さく設定することで、適応フィルタ出力のオーバフローは生じにくくなるため、精度をある程度犠牲にすることで、Hreg_maxの値を利用しスケール値を決定することも良い結果を得られる。これが、前述のマージンにあたる。さらに、適応フィルタ係数を16ビットではなく、32ビットなどで置ける場合には、Hreg_sumを利用して、適応フィルタのスケールを決定することで、出力のオーバフローを完全に回避できる。   In addition, by setting the target maximum value of the adaptive filter to a small value such as 16384 instead of the maximum accuracy of 32768, the overflow of the adaptive filter is less likely to occur, so the value of Hreg_max can be reduced by sacrificing accuracy to some extent. It is also possible to obtain a good result by determining the scale value using. This is the aforementioned margin. Furthermore, when the adaptive filter coefficient can be set at 32 bits instead of 16 bits, the overflow of the output can be completely avoided by determining the scale of the adaptive filter using Hreg_sum.

ただし、上記のような演算を行う場合、演算量が大幅に増加するため、実装上不可能な場合もある。実際には、Hregを16ビット,Xregを16ビットの短精度演算を行う場合が多く、そのような場合には、Hreg_outを用いて、適応フィルタのスケールを決めれば、適応フィルタのスケールをまったく調整しない場合と比較し、良い結果を得られる筈である。   However, when performing the above-described calculations, the amount of calculations increases significantly, and may not be possible in implementation. In practice, there are many cases where Hreg is 16 bits and Xreg is 16 bits, and in such cases, the scale of the adaptive filter can be completely adjusted by determining the scale of the adaptive filter using Hreg_out. Compared with the case where it does not, it should be able to obtain a good result.

なお、以上のスケール値決定のタイミングは、スケール決定情報取得のタイミングと同じく、音響信号のサンプル毎に行うことが理想である。   It should be noted that the scale value determination timing described above is ideally performed for each sample of the acoustic signal, similarly to the scale determination information acquisition timing.

スケール調整部13において求まったスケール値は、スケール減衰部15ならびにスケール増幅部14に渡る。スケール減衰部15は、減算部12から適応フィルタ部11への誤差信号をスケール値により減衰し、スケール増幅部14は、適応フィルタ部11から減算部12への出力信号を減衰量の逆数で増幅する。   The scale value obtained by the scale adjustment unit 13 passes to the scale attenuation unit 15 and the scale amplification unit 14. The scale attenuating unit 15 attenuates the error signal from the subtracting unit 12 to the adaptive filter unit 11 by the scale value, and the scale amplifying unit 14 amplifies the output signal from the adaptive filter unit 11 to the subtracting unit 12 by the reciprocal of the attenuation amount. To do.

スケール増幅部14の出力信号(擬似音響エコー信号)は、減算部12によって収音信号から減算され、誤差信号が得られる。この誤差信号は音響エコーが擬似音響エコー信号と相殺された残差信号であり、これを出力信号とすることで、音響エコーの影響が消去された収音信号が得られる。   The output signal (pseudo acoustic echo signal) of the scale amplifying unit 14 is subtracted from the collected sound signal by the subtracting unit 12 to obtain an error signal. This error signal is a residual signal in which the acoustic echo is canceled with the pseudo acoustic echo signal. By using this as an output signal, a sound collection signal from which the influence of the acoustic echo is eliminated can be obtained.

図3は、スケール値の補正がされていない適応フィルタ係数の観測結果を示す。図4は、スケールの補正がされた適応フィルタ係数の観測結果を示す。それぞれの図における2つの適応フィルタ係数は、音響系における音響エコーを帯域分割手段9によって各周波数帯域に分割し、それぞれの帯域で適応処理によりエコーキャンセルを行った時に得られた、2つの帯域の適応フィルタ係数である。図3,4それぞれの左右の適応フィルタ係数を比べると、周波数帯域が異なることによって、適応フィルタ係数の大きさに大きな差があることが分かる。   FIG. 3 shows the observation result of the adaptive filter coefficient whose scale value is not corrected. FIG. 4 shows the observation result of the adaptive filter coefficient with the scale corrected. The two adaptive filter coefficients in each figure are obtained by dividing the acoustic echo in the acoustic system into each frequency band by the band dividing unit 9 and performing echo cancellation by adaptive processing in each band. It is an adaptive filter coefficient. Comparing the left and right adaptive filter coefficients of FIGS. 3 and 4, it can be seen that there is a large difference in the size of the adaptive filter coefficient due to the different frequency bands.

これらの適応フィルタ係数を見比べると、スケール調整しない場合のフィルタ係数は、周波数帯域間で最大値に差がある。この場合、左側に示された帯域の係数の最大値が小さくなっており、係数精度が悪くなっている。一方、スケール調整後の適応フィルタ係数を見ると、周波数帯域間の適応フィルタ係数の最大値がほぼ一定となり、適応フィルタ係数の精度に差がなくなっている。これによって、周波数帯域分割による各周波数帯域での音響エコー消去量にばらつきがなくなり、適応フィルタの性能を活用できていることが分かる。   Comparing these adaptive filter coefficients, there is a difference in the maximum value among the filter coefficients when the scale is not adjusted. In this case, the maximum value of the coefficient of the band shown on the left side is small, and the coefficient accuracy is deteriorated. On the other hand, when looking at the adaptive filter coefficient after the scale adjustment, the maximum value of the adaptive filter coefficient between the frequency bands is almost constant, and there is no difference in the accuracy of the adaptive filter coefficient. As a result, it can be seen that there is no variation in the amount of acoustic echo cancellation in each frequency band by frequency band division, and the performance of the adaptive filter can be utilized.

以上に説明したパラメータなどは、記載の内容に限定されたものではなく、その要旨を維持する範囲内で変更可能である。   The parameters and the like described above are not limited to the contents described, but can be changed within a range that maintains the gist thereof.

本発明の音声収音装置の実施の形態を示すブロック図The block diagram which shows embodiment of the audio | voice sound collection apparatus of this invention 1つの周波数帯域に対するエコーキャンセラの詳細な構成を示す図The figure which shows the detailed structure of the echo canceller with respect to one frequency band スケール調整しない場合の適応フィルタ係数の観測例を示す図Diagram showing an example of adaptive filter coefficient observation without scaling スケール調整した場合の適応フィルタ係数の観測例を示す図Diagram showing an example of adaptive filter coefficient observation when the scale is adjusted

符号の説明Explanation of symbols

1 遠端信号入力端子
2 再生部
3 収音部
4 収音信号出力端子
5 適応フィルタ部
6 減算部
7 スケール調整手段
8 帯域分割部
9 帯域分割部
10 帯域合成部
11 適応フィルタ部
12 スケール減算部
13 スケール調整部
14 スケール増幅部
15 スケール減衰部
16 スケール調整手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Far end signal input terminal 2 Reproduction | regeneration part 3 Sound collection part 4 Sound collection signal output terminal 5 Adaptive filter part 6 Subtraction part 7 Scale adjustment means 8 Band division part 9 Band division part 10 Band synthesis part 11 Adaptive filter part 12 Scale subtraction part 13 Scale adjustment unit 14 Scale amplification unit 15 Scale attenuation unit 16 Scale adjustment means

Claims (6)

エコーキャンセラに固定小数点方式のDSPを採用した音声収音装置において、
遠端信号を再生する再生部から、近端信号を収音する収音部へ回り込む音響エコーを相殺するための擬似音響エコー信号を生成する適応フィルタ部を備え、
前記適応フィルタ部からの出力によりスケール値を決定し、前記音響エコーが前記収音部を経由した音響エコー信号と前記擬似音響エコー信号との差信号である誤差信号を前記スケール値により減衰させるとともに、該減衰量の逆数によって前記擬似音響エコー信号を増幅して前記相殺に供するスケール調整手段を設けることにより、前記擬似音響エコー信号のレベルを自動調整することを特徴とする音声収音装置。
In a sound pickup device that uses a fixed-point DSP for the echo canceller,
An adaptive filter unit that generates a pseudo acoustic echo signal for canceling an acoustic echo that circulates from the reproducing unit that reproduces the far end signal to the sound collecting unit that collects the near end signal;
A scale value is determined by an output from the adaptive filter unit, and an error signal, which is a difference signal between the acoustic echo signal that has passed through the sound collection unit and the pseudo acoustic echo signal, is attenuated by the scale value. A sound pickup apparatus, wherein the level of the pseudo acoustic echo signal is automatically adjusted by providing a scale adjusting means for amplifying the pseudo acoustic echo signal by the reciprocal of the attenuation amount and providing it for the cancellation.
前記スケール調整手段は、
前記適応フィルタ部からの出力によりスケール値を決定し、該スケール値により減衰量および該減衰量の逆数である増幅度を定めるスケール調整部と、
前記誤差信号を前記減衰量により減衰させるスケール減衰部と、
前記適応フィルタ部が出力する前記擬似音響エコー信号を前記増幅度により増幅するスケール増幅部とで構成することを特徴とする請求項1記載の音声収音装置。
The scale adjusting means includes
A scale value is determined by an output from the adaptive filter unit, and a scale adjustment unit that determines an attenuation amount and an amplification degree that is a reciprocal of the attenuation amount based on the scale value;
A scale attenuation unit for attenuating the error signal by the attenuation amount;
The sound pickup apparatus according to claim 1, further comprising a scale amplification unit that amplifies the pseudo acoustic echo signal output from the adaptive filter unit based on the amplification degree.
前記自動調整は、前記適応フィルタ部におけるフィルタ係数の最大絶対値を基に、該フィルタ係数が前記DSPのビット数で定まる値をオーバーフローせず、且つ、前記フィルタ係数の精度を前記DSPにおいて最大限利用できるように行なうことを特徴とする請求項1または請求項2記載の音声収音装置。   In the automatic adjustment, based on the maximum absolute value of the filter coefficient in the adaptive filter unit, the filter coefficient does not overflow the value determined by the number of bits of the DSP, and the accuracy of the filter coefficient is maximized in the DSP. 3. The sound collecting device according to claim 1, wherein the sound collecting device is used so as to be usable. 前記自動調整は、前記適応フィルタ部におけるフィルタ係数の絶対値総和の値を基に、前記適応フィルタ部の出力が前記DSPのビット数で定まる値をオーバーフローせず、且つ、前記フィルタ係数の精度を前記DSPにおいて最大限利用できるように行なうことを特徴とする請求項1または請求項2記載の音声収音装置。   In the automatic adjustment, the output of the adaptive filter unit does not overflow the value determined by the number of bits of the DSP based on the absolute value sum of the filter coefficients in the adaptive filter unit, and the accuracy of the filter coefficient is increased. 3. The sound collecting apparatus according to claim 1, wherein the sound collecting apparatus is used so as to be maximally used in the DSP. 前記自動調整は、前記適応フィルタ部における畳み込み出力値を基に、前記適応フィルタ部の出力が前記DSPのビット数で定まる値をオーバーフローせず、且つ、前記フィルタ係数の精度を前記DSPにおいて最大限利用できるように行うことを特徴とする請求項1または請求項2記載の音声収音装置。   In the automatic adjustment, based on the convolution output value in the adaptive filter unit, the output of the adaptive filter unit does not overflow a value determined by the number of bits of the DSP, and the accuracy of the filter coefficient is maximized in the DSP. 3. The sound collecting device according to claim 1, wherein the sound collecting device is used so as to be usable. 前記遠端信号および前記収音部の出力信号を制限された周波数帯域の信号に分割する帯域分割手段を設け、
前記適応フィルタ部および前記スケール調整手段は前記分割された周波数帯域の信号対応に動作することを特徴とする請求項1〜請求項5記載の音声収音装置。
Band division means for dividing the far-end signal and the output signal of the sound collection unit into a signal of a limited frequency band is provided,
6. The sound pickup apparatus according to claim 1, wherein the adaptive filter unit and the scale adjusting unit operate in correspondence with the signal of the divided frequency band.
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