JP3131202B2 - Apparatus and method for separating and estimating transfer characteristics of multiple linear transfer paths and recording medium storing the method as a readable program - Google Patents

Apparatus and method for separating and estimating transfer characteristics of multiple linear transfer paths and recording medium storing the method as a readable program

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JP3131202B2
JP3131202B2 JP11136737A JP13673799A JP3131202B2 JP 3131202 B2 JP3131202 B2 JP 3131202B2 JP 11136737 A JP11136737 A JP 11136737A JP 13673799 A JP13673799 A JP 13673799A JP 3131202 B2 JP3131202 B2 JP 3131202B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、N入力M出力線
形FIRシステム(N=2,3,…;M=1,2,…)の有するNM
個の信号伝達経路を同時に推定する多重線形伝達経路の
伝達特性の分離推定装置、分離推定方法、及びその方法
を読みとり可能なプログラムとして記録した記録媒体に
関する。この様なシステムとして、複数のセンサと複数
のアクチュエータを有する構造物や、マルチスピーカ・
マルチマイクロホンシステムなどがある。
The present invention relates to an N-input M-output linear FIR system (N = 2, 3,...; M = 1, 2,...)
The present invention relates to an apparatus and method for separating and estimating a transfer characteristic of a multi-linear transfer path for simultaneously estimating a number of signal transfer paths, and a recording medium storing the method as a readable program. Such systems include structures with multiple sensors and multiple actuators, multi-speakers,
There is a multi-microphone system and the like.

【0002】[0002]

【従来技術】近年のディジタル技術の進展と演算処理の
高速化にともない、従来は1入力1出力システムを対象
としていた音圧制御、騒音抑圧などの音響信号処理が多
入力多出力システムに拡張されつつある。このような信
号処理では、制御用フィルタを通過させた信号を多入力
多出力システムに入力する構成とされている。この制御
用フィルタの係数は、対象とする多入力多出力システム
の特性から計算されるため、その特性を正確に求める必
要性がある。
2. Description of the Related Art With the progress of digital technology in recent years and the speeding up of arithmetic processing, sound signal processing such as sound pressure control and noise suppression, which was conventionally intended for one-input one-output systems, has been expanded to multi-input multi-output systems. It is getting. In such signal processing, a signal passed through a control filter is input to a multiple-input multiple-output system. Since the coefficients of the control filter are calculated from the characteristics of the target multi-input multi-output system, it is necessary to accurately obtain the characteristics.

【0003】このような音響信号処理の適用例としてホ
ームシアターが考えられる。従来のビデオの音響は2チ
ャネルステレオ再生であったが、4つもしくは6つのス
ピーカを用いるマルチチャネル化によりホームシアター
に進展している。より映画館に近い音響を提供しようと
すれば、実際に受聴する部屋の音響伝達特性に応じて音
響信号処理用制御フィルタを補正するために、その多重
音響伝達特性を知る必要がある。
A home theater is considered as an application example of such an acoustic signal processing. The sound of conventional video has been two-channel stereo reproduction, but it has been developed into a home theater by multi-channeling using four or six speakers. In order to provide sound closer to that of a movie theater, it is necessary to know the multiple sound transfer characteristics in order to correct the control filter for sound signal processing in accordance with the sound transfer characteristics of the room where the sound is actually heard.

【0004】従来、N入力M出力線形FIRシステム
は、N個の1入力M出力のサブシステムに分解し、各サ
ブシステムの各伝達関数をそれぞれ入力信号とM出力信
号の相関計算により推定することで、N・M個の信号伝
達経路の伝達特性を求めていた。この方法では、N個の
サブシステムについて順次に伝達関数を求めることにな
る。このような例として、日本特許出願公開6-131003は
化学プラントの動作特性をモデル化する多入力多出力シ
ステムの伝達関数を順次推定して、同定モデルの次数を
低減するための方法を示している。この方法において
は、各入力端に信号uを与える毎に複数の出力端の応答
信号を得ており、複数の入力端に同時に信号を与えてい
ない。従って、同時測定を行うことができないので、全
ての入力端のそれぞれについて入力信号に対する複数出
力端の応答信号を繰り返し測定しなければならない。
Conventionally, an N-input M-output linear FIR system is decomposed into N 1-input M-output subsystems, and each transfer function of each subsystem is estimated by calculating a correlation between an input signal and an M output signal. Thus, the transmission characteristics of the NM signal transmission paths have been determined. In this method, transfer functions are sequentially determined for N subsystems. As such an example, Japanese Patent Application Publication No. 6-131003 shows a method for sequentially estimating the transfer function of a multiple-input multiple-output system that models the operating characteristics of a chemical plant and reducing the order of the identification model. I have. In this method, each time a signal u is supplied to each input terminal, response signals from a plurality of output terminals are obtained, and signals are not simultaneously supplied to a plurality of input terminals. Therefore, since simultaneous measurement cannot be performed, it is necessary to repeatedly measure response signals of a plurality of output terminals with respect to an input signal for each of all input terminals.

【0005】これを回避するために、入力信号にそれぞ
れ相関のない変動を与えたり、互いに無相関なN個の疑
似雑音を入力し、全伝達関数を同時に求める手法が米国
特許No.5,661,813に示唆されている。この手法を使って
N入力M出力線形FIRシステムの伝達特性を推定する
場合、入力信号が無相関であることをN×(N-1)/2の組合
せについて全て確認する必要があるので手間がかかる。
しかも、相関の大きい組が見つかった場合、異なる変動
を入力信号に与えることにより修正すると、再び他の組
についても相関をチェックする必要が生じる。
In order to avoid this, a method is proposed in US Pat. No. 5,661,813 in which an input signal is given uncorrelated fluctuations or N pseudo noises which are uncorrelated with each other are input and all transfer functions are simultaneously obtained. Have been. When estimating the transfer characteristics of an N-input, M-output linear FIR system using this method, it is necessary to confirm that the input signal is uncorrelated for all N × (N-1) / 2 combinations. Take it.
In addition, when a set having a large correlation is found, if it is corrected by giving a different variation to the input signal, it is necessary to check the correlation again for the other sets.

【0006】同一信号もしくは相関の高い信号でN入力
M出力線形FIRシステムが駆動される場合に、従来技
術ではN・M個の多重伝達経路の伝達特性が確実に分離
推定されることが保証されてはいない。このような例と
して、例えば多チャネル通信会議システムの多入力エコ
ーキャンセラ装置があげられる。多チャネル通信会議シ
ステムにおいては、遠隔地から複数のマイクロホンによ
り収音された1人の話者の音声が多チャネル信号として
送信され、受信側ではそれらの信号を受信し、送信用マ
ルチマイクロホンが設けられた音響空間にマルチスピー
カから再生する。同一の話者から生成された多チャネル
信号間には大きな相互相関があるため、残留エコーが消
去されていても,受信側におけるマルチスピーカ・マル
チマイクロホン間の伝達関数が完全に分離推定されてい
るとはかぎらない。
When an N-input M-output linear FIR system is driven by the same signal or a highly correlated signal, the prior art guarantees that the transfer characteristics of the NM multiplex transmission paths are reliably separated and estimated. Not. An example of such an example is a multi-input echo canceller device of a multi-channel communication conference system. In a multi-channel communication conference system, a single speaker's voice picked up by a plurality of microphones from a remote location is transmitted as a multi-channel signal, and the receiving side receives those signals, and a transmission multi-microphone is provided. Playback from the multi-speaker in the specified acoustic space. Since there is a large cross-correlation between multi-channel signals generated from the same speaker, the transfer function between the multi-speaker and multi-microphone at the receiving side is completely separated and estimated even if residual echo is canceled. Not necessarily.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、多
重線形伝達経路への同時入力信号が互いに相関を有する
信号であっても、多重線形伝達経路の伝達特性の分離推
定が可能であり、入力信号間の相関について調べる必要
のない伝達経路の分離推定装置、分離推定方法及びその
方法を読みとり可能なプログラムとして記録した記録媒
体を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to separate and estimate the transfer characteristic of a multiple linear transmission path even if the simultaneous input signals to the multiple linear transmission path are signals having correlation with each other. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for separating and estimating a transmission path which does not need to check the correlation between input signals, and a recording medium which records the method as a readable program.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明によれば、線形
FIRシステムのN入力点、Nは2以上の整数、とM出
力点、Mは1以上の整数、間に規定されるN・M個の伝
達経路の伝達特性を同時に分離測定する伝達特性測定に
おいて、入力されたNチャネルの信号を、全ての零点が
互いに異なる伝達特性を有するN個の前置フィルタによ
り処理してNチャネルの前処理信号を生成し、上記Nチ
ャネルの前処理信号をN個のアクチュエータにより上記
線形FIRシステムの上記N入力点にそれぞれ入力し、
上記線形FIRシステムの上記M出力点で上記線形FI
Rシステムからの応答信号をM個のセンサにより検出
し、上記Nチャネルの前処理信号と上記M出力点からの
応答信号に基づいて上記N・M個の伝達特性を推定す
る。
According to the present invention, N input points of a linear FIR system, N is an integer of 2 or more, and M output points, and M is an integer of 1 or more, NM is defined between N and M. In the transfer characteristic measurement in which the transfer characteristics of the transfer paths are simultaneously separated and measured, the input N-channel signal is processed by N pre-filters in which all zeros have transfer characteristics different from each other, and the N-channel signal is processed before the N-channel. Generating a processed signal, and inputting the N-channel pre-processed signal to the N input points of the linear FIR system by N actuators, respectively;
At the M output point of the linear FIR system, the linear FI
A response signal from the R system is detected by M sensors, and the N · M transfer characteristics are estimated based on the N-channel pre-processed signal and the response signal from the M output point.

【0009】これにより、多種の入力信号からNM個の
多重伝達経路の伝達特性を同時分離推定することが可能
となる。
Thus, it is possible to simultaneously separate and estimate the transfer characteristics of NM multiplexed transfer paths from various types of input signals.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】発明の原理 この発明では、N入力M出力線形FIR(Finite Impuls
e Response) システムの各入力点の前段にそれぞれ互い
に異なる零点を有するN個の前置フィルタを挿入する構
成をとる。これにより、多種の入力信号から前記N・M
個の多重伝達経路の同時推定が以下のように可能とな
る。線形FIRシステムの伝達特性はzの多項式で表現
でき、これをここでは伝達関数とも呼ぶ。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Principle of the Invention In the present invention, an N-input M-output linear FIR (Finite Impulse) is used.
(e Response) A configuration is adopted in which N pre-filters having mutually different zeros are inserted before each input point of the system. Thereby, the N · M can be obtained from various input signals.
Simultaneous estimation of multiple multiplex transmission paths is possible as follows. The transfer characteristics of a linear FIR system can be represented by a z-polynomial, which is also referred to herein as a transfer function.

【0011】N入力M出力線形FIRシステムはM組の
N入力1出力システムとして扱うことができるので、こ
こでは図1を参照してN入力1出力線形FIRシステム
の場合の伝達特性測定装置例を説明する。未知のN入力
1出力線形FIRシステム11 m は、z変換により伝達特
性がそれぞれH1(z),..., HN(z)のN個の伝達経路11
H1 m,...,11HNm と、これらの伝達経路の出力の総和をと
る加算器11Amで表されている。N個の入力点11S1,...,1
1SN は未知のシステム11m に対するN個の入力手段を表
しており、加算器11Amは未知システム11m からの出力を
取り出す出力手段を構成している。入力点11S1,...,11S
N と加算器11Amは、例えばシステム11m が音響ホール
(室内音場)であればスピーカとマイクロホンであり、
一般に、任意の未知システムであれば、それぞれアクチ
ュエータとセンサと呼ぶことができる。
The N-input M-output linear FIR system has M sets of
Since it can be treated as an N input 1 output system,
Here, referring to FIG. 1, an N-input one-output linear FIR system
An example of the transfer characteristic measuring device in the case of (1) will be described. Unknown N input
1-output linear FIR system 11 m Is transmitted by z-transform
Sex is H1(z), ..., HN(z) N transmission paths 11
H1 m, ..., 11HNmAnd the sum of the outputs of these transmission paths is
Adder 11AmIt is represented by N input points 11S1, ..., 1
1SNIs an unknown system 11m Represents N input means for
And adder 11AmIs unknown system 11m Output from
It constitutes an output means for taking out. Input point 11S1, ..., 11S
NAnd adder 11AmIs, for example, system 11m Is an acoustic hall
(Indoor sound field) is a speaker and a microphone,
In general, any unknown system can be activated
It can be called a heater and a sensor.

【0012】X1(z),...,XN(z)はNチャネルの入力信号x
1(k),...,xN(k)のz変換であり、Y(z)は出力信号y(k)の
z変換である。G1(z),..., GN(z)はこの発明により導入
される前置フィルタ121,...,12Nの伝達特性であり、H
1(z),...,HN(z)は未知システム11m のそれぞれの入力点
11S1,...,11SNから出力点である加算器11Amに至る伝達
経路の伝達特性である。このシステムの入出力関係はz
変換により次式 Y(z)=X(z){G1(z)H1(z)+…+GN(z)HN(z)} (1) で与えられる。このとき、 (a): G1(z),...,GN(z)の次数が、いずれもH1(z),...,H
N(z)の次数のN-1 倍より大きく、かつ (b): G1(z),...,GN(z)の零点が全て互いに異なる、な
らば前式(1) を満たすH1(z),...,HN(z) の組は唯一存在
する。これは、前置フィルタの出力信号である前処理信
号を入力とすれば、前記N入力1出力線形FIRシステ
ムのN伝達経路が一意に求まることを意味する。フィル
タG1(z),...,GN(z) の零点が異なるとは、これらの各フ
ィルタの次数をPとして,その伝達特性を次式
X 1 (z),..., X N (z) are N-channel input signals x
1 (k), ..., a z-transform of x N (k), Y ( z) is the z transform of the output signal y (k). G 1 (z), ..., G N (z) is prefilter 12 1 before being introduced by the present invention, ..., a transfer characteristic of 12 N, H
1 (z), ..., H N (z) are the input points of the unknown system 11 m
11S 1, ..., is the transfer characteristic of the transfer path to the adder 11A m is the output point from the 11S N. The input / output relationship of this system is z
The conversion is given by the following equation: Y (z) = X (z) zG 1 (z) H 1 (z) +... + G N (z) H N (z)} (1) Then, (a): the order of G 1 (z), ..., G N (z) is H 1 (z), ..., H
If the order of N (z) is greater than N-1 times and (b): G 1 (z), ..., G N (z) all zeros are different from each other, the above equation (1) is satisfied. There is only one set of H 1 (z), ..., H N (z). This means that if a pre-processed signal, which is an output signal of a pre-filter, is input, an N transmission path of the N-input one-output linear FIR system can be uniquely determined. The zero points of the filters G 1 (z), ..., G N (z) are different if the order of each of these filters is P and the transfer characteristic is

【0013】[0013]

【数13】 で表したとき、全ての組の(n,p) についてanp の値は互
いに異なることを意味する。言い換えれば、これらの伝
達特性G1(z),...,GN(z) は互いに素であることを意味す
る。
(Equation 13) Means that the values of anp for all pairs of (n, p) are different from each other. In other words, these transfer characteristics G 1 (z),..., G N (z) mean that they are relatively prime.

【0014】この発明によれば、Nチャネルの入力信号
X1(z),...,XN(z) として互いに相関のある信号を使用し
ても、前置フィルタ121,...,12N が互いに異なる零点を
持つよう設計することにより、各入力点11SnからM個の
出力点11Am(m=1,...,M) に至る伝達経路の伝達特性H
n(z) を一意に決めることができる。伝達特性推定部19m
は入力点11S1,...,11SNへの入力信号である前処理信号U
1(z)=X1(z)G1(z),...,UN(z)=XN(z)GN(z)と出力信号Y(z)
から各伝達経路の伝達特性(又はインパルスレスポン
ス)を推定する。伝達特性の推定方法は、従来使用され
ている様々な方法を使用することができる。それらの方
法については、例えば米国特許No.5,272,695やNo.5,40
8.530に紹介されている。
According to the present invention, an N-channel input signal
Even if mutually correlated signals are used as X 1 (z), ..., X N (z), by designing the pre-filters 12 1 , ..., 12 N to have different zeros from each other, , The transfer characteristic H of the transfer path from each input point 11S n to M output points 11A m (m = 1,..., M)
n (z) can be uniquely determined. Transfer characteristic estimator 19 m
Is a pre-processed signal U which is an input signal to the input points 11S 1 , ..., 11S N
1 (z) = X 1 (z) G 1 (z), ..., UN (z) = X N (z) G N (z) and output signal Y (z)
From the transmission characteristic (or impulse response) of each transmission path. As a method for estimating the transfer characteristic, various methods conventionally used can be used. Regarding those methods, for example, U.S. Patent Nos. 5,272,695 and 5,40
It is introduced in 8.530.

【0015】互いに相関を有する入力信号X1(z),...,XN
(z) を生成するシステムの典型的なモデル例を以下に2
つ示す。第1の例は、図2に示す相関信号生成モデルで
あり、例えば1つのスピーカ18S と複数(N個)のマイ
クロホンが共通の音場(例えば音響ホール)18内に配
置され、スピーカ18S から再生された音源17からの一
人の話者の音声信号V(z)が複数(N個)のマイクロホン
18A1,...,18AN で収音され、それらのマイクロホンの出
力が互いに相関を有する信号X1(z),...,XN(z)として生
成される。同一音源17からの音声信号V(z)はスピーカ
18S から伝達特性がそれぞれF1(z),...,FN(z) で表され
る音響経路181,...,18N を通って互いに相関のある信号
X1(z),...,XN(z) として出力され、図1のシステムの前
置フィルタ121,...,12Nに与えられる。
The input signals X 1 (z),..., X N correlated with each other
An example of a typical model of the system that generates (z) is given below.
One. The first example is the correlation signal generation model shown in FIG. 2, in which, for example, one speaker 18S and a plurality of (N) microphones are arranged in a common sound field (for example, an acoustic hall) 18 and reproduced from the speaker 18S. A plurality of (N) microphones with one speaker's voice signal V (z) from the generated sound source 17
18A 1, ..., are collected by 18A N, signals X 1 to outputs of the microphones have a correlation with each other (z), ..., it is generated as X N (z). An audio signal V (z) from the same sound source 17 is a speaker
Signals correlated with each other from 18S through acoustic paths 18 1 , ..., 18 N whose transfer characteristics are represented by F 1 (z), ..., F N (z) respectively.
X 1 (z), ..., are outputted as X N (z), the prefilter 12 1 of the system of FIG. 1, ..., given to 12 N.

【0016】図2の場合、相関を有する信号X1(z),...,
XN(z) の生成は単一の信号源V(z)の1入力N出力線形フ
ィルタFn(z)(1≦n≦N)による処理結果Fn(z)V(z) として
モデル化できる。これを図1のシステムに結合するとそ
の入出力関係はz変換を用いて次式 Y(z)=V(z){G1(z)F1(z)H1(z)+…+GN(z)FN(z)HN(z)} (3) で表され、次の条件 degGn(z)Fn(z)>(N-1)degH1(z),(N-1)degH2(z),...,(N-1)degHN(z) (4a) GCD{G1(z)F1(z), G2(z)F2(z),..., GN(z)FN(z)}=1 (4b) が満たされれば、図1における同一信号入力時と同様に
前記N入力1出力線形FIRシステム11m のM伝達経路
が一意に決まる。ここで、degF(z) はzの多項式F(z)の
次数を表す。またGCD(G1(z), G2(z)) はzの多項式G
1(z)とG2(z)の最大公約多項式を表す。
In the case of FIG. 2, the correlated signals X 1 (z),.
The generation of X N (z) is modeled as a processing result F n (z) V (z) by a one-input N-output linear filter F n (z) (1 ≦ n ≦ N) of a single signal source V (z). Can be When this is combined with the system of FIG. 1, the input / output relationship is expressed by the following equation using z-transformation: Y (z) = V (z) {G 1 (z) F 1 (z) H 1 (z) +. N (z) F N (z) H N (z)} (3), and the following condition degG n (z) F n (z)> (N-1) degH 1 (z), (N− 1) degH 2 (z), ..., (N-1) degH N (z) (4a) GCD {G 1 (z) F 1 (z), G 2 (z) F 2 (z) ,. .., G N (z) F N (z)} = 1 (4b), the M transmission path of the N-input / one-output linear FIR system 11 m is unique as in the case of the same signal input in FIG. Is decided. Here, degF (z) represents the order of the polynomial F (z) of z. GCD (G 1 (z), G 2 (z)) is a polynomial G of z
Represents the greatest common polynomial of 1 (z) and G 2 (z).

【0017】第2の例である図3の相関信号生成モデル
は、共通音場18内において複数(J個)のスピーカ18
S1,...,18SJ から再生した複数(J人)の話者の音声
(互いに無相関)を複数(N個)のマイクロホン18
A1,...,18AN で収音し、それらのマイクロホンの出力を
相関のある信号X1(z),...,XN(z) として使用する。この
場合、J人の音源171,...,17J からの全音声信号V
1(z),...,VJ(z) は、N個の各マイクロホンに入力され
るので、J個の音源とN個のマイクロホン18A1,...,18A
N 間にはJN個の伝達経路が規定される。図3ではこれ
らのJN個の伝達経路の伝達特性をそれぞれ F11(z), F12(z),..., F1N(z), F21(z), F22(z),..., F2N(z) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ FJ-11(z), FJ-12(z),..., FJ-1N(z), FJ1(z), FJ2(z),..., FJN(z) と表している。
The correlation signal generation model shown in FIG. 3, which is a second example, has a plurality of (J) speakers 18 in a common sound field 18.
S 1 , ..., 18S The voices (uncorrelated with each other) of a plurality of (J persons) reproduced from J are reproduced by a plurality of (N) microphones 18.
A 1 ,..., 18A N are picked up, and the outputs of those microphones are used as correlated signals X 1 (z),..., X N (z). In this case, the sound source 17 1 of J's, ..., all the audio signal V from the 17 J
1 (z), ..., V J (z) are input to each of the N microphones, so that J sound sources and N microphones 18A 1 , ..., 18A
Between N , JN transmission paths are defined. In FIG. 3, the transfer characteristics of these JN transfer paths are represented by F 11 (z), F 12 (z),..., F 1N (z), F 21 (z), F 22 (z),. .., F 2N (z) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ F J-11 (z), F J-12 (z), ..., F J-1N (z), F J1 ( z), F J2 (z), ..., F JN (z).

【0018】このJ入力N出力をN組のJ入力1出力と
して扱うことにより、この相関信号生成モデルをJ個の
音源171,...,17J から信号V1(z),...,VJ(z) が与えられ
るJ入力1出力線形フィルタFjn(z)(1≦j≦J, 1≦n≦N)
によるN組の処理結果である次式
By treating the J inputs and N outputs as N sets of J inputs and 1 outputs, this correlation signal generation model is converted into signals V 1 (z),... From J sound sources 17 1 ,. J, 1-output linear filter F jn (z) given., V J (z) (1 ≦ j ≦ J, 1 ≦ n ≦ N)
The following equation, which is the result of processing N sets by

【0019】[0019]

【数14】 としてモデル化できる。相関の高い入力信号が複数音源
から生成される図3のモデルの場合、J個の十分広帯域
でかつ独立な信号Vj(z)(j=1,...,J) から生成される高
相関信号Xn(z)(n=1,...,N)は式(5) のようにモデル化さ
れている。従って、高相関信号のz変換であるN個の信
号Xn(z)(n=1,...,N) を横ベクトルで記述すれば、高相
関信号Xn(z) とJ個の音源信号Vj(z) との関係は次式で
表される。
[Equation 14] Can be modeled as In the case of the model of FIG. 3 in which highly correlated input signals are generated from a plurality of sound sources, the high-frequency signals generated from J sufficiently wideband and independent signals V j (z) (j = 1,. The correlation signal X n (z) (n = 1,..., N) is modeled as in equation (5). Therefore, if the N signals X n (z) (n = 1,..., N), which are the z-transforms of the highly correlated signals, are described by a horizontal vector, the highly correlated signals X n (z) and J The relationship with the sound source signal V j (z) is expressed by the following equation.

【0020】[0020]

【数15】 従って、図3のモデルを図1のシステムに結合してJ個
の音源171,...,17J からN入力M出力線形FIRシステ
ム11の出力端であるマイクロホン(即ち加算器)11Am
の出力信号までの関係は、伝達関数からなる行列を用い
て図4に示す式(7) で表される。
(Equation 15) Therefore, the model of FIG. 3 is combined with the system of FIG. 1 to provide a microphone (i.e., adder) 11A m which is an output terminal of the N-input M-output linear FIR system 11 from the J sound sources 17 1 ,.
The relationship up to the output signal is expressed by equation (7) shown in FIG. 4 using a matrix composed of transfer functions.

【0021】信号の入出力関係から実際の伝達特性H
1(z),...,HN(z) が正確に推定されるためには、上式を
満たすH1(z),...,HN(z) の組が存在し、しかも唯一存在
しなければならない。仮に式(7) を満たすH1(z),...,HN
(z) の組が複数存在したとすれば、入出力信号の関係か
ら求められた伝達特性H1(z),...,HN(z) が常に真の伝達
特性と一致するとは限らなくなる。従って、式(7) から
伝達特性H1(z),...,HN(z)が求められるための条件を検
討しなければならない。
From the input / output relationship of the signal, the actual transfer characteristic H
In order for 1 (z), ..., H N (z) to be accurately estimated, there exists a set of H 1 (z), ..., H N (z) that satisfies the above equation, and There must be only one. H 1 (z), ..., H N that satisfies Equation (7)
If there are multiple pairs of (z), the transfer characteristics H 1 (z), ..., H N (z) obtained from the relationship between the input and output signals do not always match the true transfer characteristics. Disappears. Therefore, conditions for obtaining the transfer characteristics H 1 (z),..., H N (z) from equation (7) must be considered.

【0022】ここで、次式Where:

【0023】[0023]

【数16】 により仮想の伝達関数D1(z),...,DJ(z) を定義する。上
式を使って図4の式(7)を書き直すと次式
(Equation 16) Defines virtual transfer functions D 1 (z),..., D J (z). Rewriting equation (7) in Fig. 4 using the above equation gives the following equation

【0024】[0024]

【数17】 となる。高相関信号を生成するJ個の複数信号が十分広
帯域で、かつ独立であると仮定する。このときディジタ
ル信号処理理論により、D1(z),...,DJ(z) が唯一求まる
ことが保証される。更に、式(8) は次式
[Equation 17] Becomes Assume that the J multiple signals that produce highly correlated signals are sufficiently wideband and independent. At this time, the digital signal processing theory guarantees that only D 1 (z),..., D J (z) can be obtained. Further, equation (8) is

【0025】[0025]

【数18】 のように書き直すことができる。この左右両辺の縦ベク
トルのJ個の対応する要素の組はJ本の方程式を表して
いる。これら各方程式は式(3) と同じ形をしている。従
って、式(4a), (4b)の条件と同様に次の条件 degGn(z)Fjn(z)>(N-1)degH1(z),...,(N-1)degHN(z) (11a) GCD{G1(z)Fj1(z),...,GN(z)FjN(z)}=1 (11b) ただし、n=1,...,N及びj=1,...,J が成立していれば、複数信号源から生成される高相関信
号を入力した場合であっても、同一信号入力時と同様に
前記N入力1出力線形FIRシステムのN個の伝達経路
が一意に求まることが保証される(江村、三好、「多重
線形経路の分離推定法」、進学技法EA98-62,1998-09,p
p.25-32、付録参照)。
(Equation 18) Can be rewritten as The set of J corresponding elements of the vertical vector on both the left and right sides represents J equations. Each of these equations has the same form as equation (3). Therefore, similar to the conditions of equations (4a) and (4b), the following condition degG n (z) F jn (z)> (N-1) degH 1 (z), ..., (N-1) degH N (z) (11a) GCD {G 1 (z) F j1 (z), ..., G N (z) F jN (z)} = 1 (11b) where n = 1, ..., If N and j = 1,..., J hold, even if a highly correlated signal generated from a plurality of signal sources is input, the N input 1 output linear It is guaranteed that N transmission paths of the FIR system can be uniquely determined (Emura, Miyoshi, "Separation Estimation Method for Multiple Linear Paths", Advanced Technique EA98-62,1998-09, p
See p.25-32, Appendix).

【0026】図3のモデルによる高相関信号生成システ
ムと図1の伝達特性が未知のN入力M出力線形FIRシ
ステムの組み合わせにおける入出力信号の関係を図4に
示す式(7) と対応させて見ると、式(7) の左辺の部分項
V,F,G,Hの出力は、それぞれ次のように各信号と
対応していることが分かる。即ち、入力信号ベクトルの
項Vはモデル音源からのJ個の入力信号V1(z),...,V
J(z) を表し、これと伝達特性行列Fの積VFは高相関
信号生成システムにおける各マイクロホンにより収音合
成された高相関信号X1(z),...,XN(z) を表しており、こ
れと前置フィルタの伝達特性行列の項Gとの積VFGは
この発明に基づいて設けられた前置フィルタ121,...,12
N の出力、即ち未知システムに印加する前処理信号U
1(z),...,UN(z)を表し、これと多重線形径路の伝達特性
行列Hとの積、即ち式(7) の右辺はマイクロホン11
A1,...,11AM により検出された未知システムの応答出力
Y(z)を表す。
The relationship between input and output signals in the combination of the highly correlated signal generation system based on the model of FIG. 3 and the N-input M-output linear FIR system whose transfer characteristics are unknown in FIG. 1 is made to correspond to equation (7) shown in FIG. It can be seen that the outputs of the partial terms V, F, G, H on the left side of equation (7) correspond to the respective signals as follows. That is, the term V of the input signal vector is J input signals V 1 (z),.
J (z), and the product VF of this and the transfer characteristic matrix F is the high correlation signal X 1 (z),..., X N (z) collected and synthesized by each microphone in the high correlation signal generation system. , And the product VFG of this and the term G of the transfer characteristic matrix of the prefilter is given by the prefilters 12 1 ,..., 12 provided according to the invention.
The output of N, the preprocessing signal U applied to the unknown system
1 (z),..., U N (z), and the product of this and the transfer characteristic matrix H of the multiple linear paths, that is, the right side of the equation (7) is the microphone 11
A 1 , ..., 11A Response output of unknown system detected by M
Represents Y (z).

【0027】この対応から、モデル音源からのJ入力信
号V1(z),...,VJ(z) とマイクロホン出力信号Y(z)から式
(9) で定義したD1(z),...,DJ(z) が一意に定まる。更
に、高相関のN入力信号とマイクロホン出力信号Y(z)か
ら、G1(z)H1(z),...,GN(z)HN(z) の組が唯一定まる。従
って、前置フィルタ通過後のN入力信号とマイクロホン
出力信号Y(z)の入出力関係から、H1(z),...,HN(z) の組
が唯一定まることが明らかである。実際のH1(z),...,HN
(z) の推定には、以下の実施例で説明するN入力1出力
適応フィルタを用いる方法や他の方法が可能である。
From this correspondence, an equation is obtained from the J input signals V 1 (z),..., V J (z) from the model sound source and the microphone output signal Y (z).
D 1 (z), ..., D J (z) defined in (9) are uniquely determined. Further, only one set of G 1 (z) H 1 (z),..., G N (z) H N (z) is determined from the highly correlated N input signal and the microphone output signal Y (z). Therefore, from the input / output relationship between the N input signal after passing through the pre-filter and the microphone output signal Y (z), it is clear that the only set of H 1 (z),..., H N (z) is determined. . Actual H 1 (z), ..., H N
For the estimation of (z), a method using an N-input / one-output adaptive filter described in the following embodiments and other methods are possible.

【0028】上述では図3のモデル音源を使って図1の
システムにおける伝達特性を推定する場合について説明
したが、図2のモデル音源を使った場合も成立する。 第1実施例 図5に、この発明によるN入力M出力線形FIRシステ
ムのN・M個の伝達経路の伝達特性を分離推定する装置
の1実施形態のブロック図を示す。この実施例は未知の
線形FIRシステム11の伝達特性を適応フィルタによ
り模擬することにより推定する場合を示す。N入力信号
x1(k),...,xN(k) は、この発明に基づいて設けられたN
個の互いに異なる零点を有する前置フィルタ121,...,12
N により処理された後、測定すべき未知の伝達特性を有
するN入力M出力線形FIRシステム11に入力され
る。伝達特性推定部19はM個のN入力1出力適応フィ
ルタ131,...,13Mと、M個の減算器101,...,10Mから構成
されている。N個の前置フィルタ121,...,12N から出力
される前処理信号u1(k),...,uN(k) はM個のN入力1出
力適応フィルタ131,...,13M に入力信号として与えら
れ、それらの処理結果であるM個の信号y1'(k),...,yM'
(k)が推定信号(信号y1(k),...,yM(k)を模擬するレプリ
カ信号と呼ぶ)として出力される。M個の各減算器10m
(m=1,...,M) は対応するレプリカ信号ym'(k)をシステム
11の対応する応答出力ym(k) からそれぞれ減算し、そ
れらの減算結果em(k) を誤差信号として対応する適応フ
ィルタ13mに与える。このM個のN入力1出力適応フィ
ルタ131,...,13M により、システム11のN・M個の伝
達経路11Hnm(z)(1≦n≦N, 1≦m≦M)の伝達特性が同時に
分離推定される。なお、以下の説明で1〜N、1〜Mの区
別の必要がないときはこれらを付さないことにする。
Although the case where the transfer characteristics in the system of FIG. 1 are estimated using the model sound source of FIG. 3 has been described above, the case where the model sound source of FIG. 2 is used is also established. First Embodiment FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment of an apparatus for separately estimating transfer characteristics of NM transfer paths of an N-input M-output linear FIR system according to the present invention. This embodiment shows a case where the transfer characteristic of an unknown linear FIR system 11 is estimated by simulating the transfer characteristic using an adaptive filter. N input signal
x 1 (k), ..., x N (k) is the value of N provided in accordance with the present invention.
Prefilters 12 1 , ..., 12 with different zeros
After being processed by N , it is input to an N-input M-output linear FIR system 11 having unknown transfer characteristics to be measured. Transfer characteristic estimating unit 19 of M N inputs and one output adaptive filter 13 1, ..., and 13 M, the M subtractors 10 1, ..., and a 10 M. The pre-processed signals u 1 (k),..., U N (k) output from the N pre-filters 12 1 ,..., 12 N are M N-input one-output adaptive filters 13 1 , ... is given as an input signal to the 13 M, M number of signals y 1 is their processing results '(k), ..., y M'
(k) is output as an estimated signal (referred to as a replica signal simulating the signals y 1 (k),..., y M (k)). M each subtractor 10 m
(m = 1, ..., M) subtracts the corresponding replica signal y m '(k) from the corresponding response output y m (k) of the system 11, respectively, and subtracts the result e m (k) of the subtraction. providing the adaptive filter 13 m corresponding as an error signal. The M N-input 1-output adaptive filters 13 1 ,..., 13 M provide NM transmission paths 11 H nm (z) (1 ≦ n ≦ N, 1 ≦ m ≦ M) of the system 11. The transfer characteristics are simultaneously estimated separately. In the following description, when it is not necessary to distinguish 1 to N and 1 to M, these are not added.

【0029】次に、適応フィルタ131,...,13M について
説明する。適応フィルタ自体は公知であるが、ここで
は、N入力1出力線形FIRシステムの推定を例とし
て、公知である適応フィルタの説明を図6を参照して行
う。図6は図5に示したN入力M出力線形FIRシステ
ム11における1組のN入力1出力システムを11m と表
し、それに関連する伝達特性推定部19m を構成する減算
器10m と適応フィルタ13mを示している。以下の説明で
は、離散化した信号を用いる。入力前処理信号u(k)と出
力応答信号y(k)との間の伝達特性が線形の時、z変換を
用いてY(z)=H(z)X(z)の関係があるとすると、適応フィ
ルタ13m は両信号u(k)とy(k)からこの線形伝達特性H(z)
を推定する。
Next, the adaptive filters 13 1 ,..., 13 M will be described. Although the adaptive filter itself is publicly known, a description of the publicly known adaptive filter will be made with reference to FIG. 6 by taking an example of estimation of an N-input one-output linear FIR system. FIG. 6 shows a set of N-input and one-output systems in the N-input and M-output linear FIR system 11 shown in FIG. 5 as 11 m, and a subtracter 10 m and an adaptive filter constituting a transfer characteristic estimator 19 m associated therewith. 13 m is indicated. In the following description, a discretized signal is used. When the transfer characteristic between the input pre-processing signal u (k) and the output response signal y (k) is linear, there is a relationship of Y (z) = H (z) X (z) using z-transform. Then, the adaptive filter 13 m calculates the linear transfer characteristic H (z) from both the signals u (k) and y (k).
Is estimated.

【0030】さて、時刻をkで表すとし、線形FIRシ
ステム11m へN本の入力前処理信号un(k)(k=1,2,...)
(n=1,...,N)が与えられ、その結果、システム11m から
応答信号ym(k) が出力されるものとする。線形FIRシ
ステム11m を構成するN個の線形FIRシステム、即ち
伝達特性H1m(z),...,HNm(z) をそれぞれ有する伝達経路
11H1m,...,11HNm のインパルス応答がhnm(k) (n=1,...,
N)である。このとき入力信号un(k) と応答出力y(k)の関
係は、z変換を用いて次式
Now, assuming that the time is represented by k, N input pre-processed signals u n (k) (k = 1, 2,...) Are input to the linear FIR system 11 m .
(n = 1,..., N), and as a result, a response signal y m (k) is output from the system 11 m . N linear FIR systems constituting the linear FIR system 11 m, that is, transfer paths having transfer characteristics H 1m (z),..., H Nm (z), respectively.
11H 1m , ..., 11H Nm impulse response is h nm (k) (n = 1, ...,
N). At this time, the relationship between the input signal u n (k) and the response output y (k) is expressed by

【0031】[0031]

【数19】 で表される。インパルス応答のタップ長をLとし、入力
前処理信号とインパルス応答を次式 hnm T=[hnm(L-1),...,hnm(0)] (13) un T(k)=[un(k-L+1),...,un(k)] (n=1,...,N) (14) のようにベクトルで表現すると、入出力の関係は次式
[Equation 19] It is represented by The tap length of the impulse response is L, the following equation h nm T = [h nm ( L-1), ..., h nm (0)] input preprocessing signal and an impulse response (13) u n T (k ) = [u n (k- L + 1), ..., u n (k)] (n = 1, ..., when expressed by a vector as n) (14), the relationship of input and output Next formula

【0032】[0032]

【数20】 の畳み込み演算で記述される。このとき、N個のL次元
ベクトル、即ち1個のN入力1出力適応フィルタ13m
構成する次のN個のベクトル wnm T(k)=[wnm(L-1),...,wnm(0)] (n=1,...,N) (16) について考え、時刻t=k でのレプリカ信号ym'(k)とシス
テムの応答出力ym(k) の差として誤差信号e(k)を次式
(Equation 20) Is described by the convolution operation. At this time, N L-dimensional vectors, that is, the next N vectors constituting one N-input one-output adaptive filter 13 m , w nm T (k) = [w nm (L−1),. , w nm (0)] (n = 1, ..., N) (16), and the difference between the replica signal y m '(k) at time t = k and the response output y m (k) of the system And the error signal e (k) as

【0033】[0033]

【数21】 で定義する。誤差信号e(k)と前処理信号u(k)を用い、毎
時刻kに適応フィルタの係数を更新する。この更新方法
は幾つか提案されており、一例として次式 wnm T(k+1)=wnm T(k)+αe(k)un T(k) (n=1,...,N) (18) のような更新方法がある。ただし、αは調整パラメータ
である。なお、この発明では、この更新方法に限定され
ず、他の更新方法を使用してもよい。
(Equation 21) Defined by Using the error signal e (k) and the pre-processing signal u (k), the coefficient of the adaptive filter is updated at each time k. This update method is proposed several, equation w nm T (k + 1) = w nm T (k) + αe (k) u n T (k) (n = 1 as an example, ..., N ) There is an update method like (18). Here, α is an adjustment parameter. Note that the present invention is not limited to this updating method, and another updating method may be used.

【0034】信号xn(k) が十分広帯域の時、十分時刻が
経過すると適応フィルタ係数からなるベクトルw
nm T(k)が線形FIRシステムのインパルス応答からなる
ベクトルhnm Tに収束すること、即ち k→∞、|hnm T−wnm T(k)|→[0,...,0] (n=1,...,N) (19) が知られており、適応フィルタ係数からなるベクトル
nm T(k)を線形FIRシステムのインパルス応答から
なるベクトルhnm T の推定値として用いることができ
る。即ち、このとき得られた係数ベクトルwnm T(k)を
有する適応フィルタの伝達特性は、測定対象であるN入
力1出力線形FIRシステムの伝達特性Hnm(z) と等し
くなる。
When the signal x n (k) has a sufficiently wide band, a vector w composed of adaptive filter coefficients is obtained after a sufficient time has passed.
nm T (k) converges to a vector h nm T consisting of the impulse response of the linear FIR system, ie, k → ∞, | h nm T −w nm T (k) | → [0, ..., 0] (n = 1, ..., N) (19) are known, and a vector w nm T (k) consisting of adaptive filter coefficients is used as an estimate of a vector h nm T consisting of an impulse response of a linear FIR system. be able to. That is, the transfer characteristic of the adaptive filter having the coefficient vector w nm T (k) obtained at this time becomes equal to the transfer characteristic H nm (z) of the N-input one-output linear FIR system to be measured.

【0035】図7は図5の実施形態の動作を説明するた
めのフローチャートである。以下、図7のフローチャー
トを参照して図5の実施形態の動作を説明する。以下の
説明で、CONV[A,B]はFIRフィルタAと信号Bの畳み
込み演算を表すものとする。入力信号xn(k)(n=1,...,N)
が前置フィルタ12n に印加され、前置フィルタ12nで入
力信号xn(k) と前置フィルタ係数Gn(z) の畳み込み演算
un(k)=CONV[Gn(z),xn(k)]が所定サンプル数に渡って行
われ(ステップS1)、この演算結果はN入力M出力線
形FIRシステム11m に入力されると共に(ステップS
2)、N入力1出力適応フィルタ13m(m=1,...,M)に入
力される(ステップS3)。
FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment of FIG. Hereinafter, the operation of the embodiment of FIG. 5 will be described with reference to the flowchart of FIG. In the following description, CONV [A, B] represents a convolution operation of the FIR filter A and the signal B. Input signal x n (k) (n = 1, ..., N)
There is applied to the prefilter 12 n, convolution of the input signal in the pre-filter 12 n x n (k) and pre-filter coefficient G n (z)
u n (k) = CONV [G n (z), x n (k)] is performed over a predetermined number of samples (step S1), and the calculation result is input to the N-input M-output linear FIR system 11 m. (Step S
2), input to the N-input / one-output adaptive filter 13 m (m = 1,..., M) (step S3).

【0036】伝達特性推定部19では、N入力1出力適
応フィルタ13m により前処理信号u n(k) と適応フィル
タ係数wnm(z)の畳み込み演算ym'(k)=CONV[wnm(z),u
n(k)] が行われ、レプリカ信号ym'(k)を得る。減算器10
m はシステム応答信号ym(k) とレプリカ信号ym'(k)との
間の誤差emを次式
In the transfer characteristic estimating section 19, N inputs and 1 output
Pre-processed signal u by adaptive filter 13m n(k) and adaptive fill
Coefficient wnmConvolution operation y of (z)m'(k) = CONV [wnm(z), u
n(k)] and the replica signal ymGet '(k). Subtractor 10
m Is the system response signal ym(k) and the replica signal ym'(k)
Error e betweenmIs

【0037】[0037]

【数22】 により求める(ステップS4)。ステップS4で求めた
誤差信号の一定時間Tでのパワー平均Perrを次式
(Equation 22) (Step S4). The power average Perr of the error signal obtained in step S4 during a fixed time T is expressed by the following equation.

【0038】[0038]

【数23】 により、予め決めた式閾値Eth 以上であるか判定する
(ステップS5)。この誤差パワー平均Perrが閾値Eth
以上であれば、適応フィルタ13m の係数wnm T(z)によ
る伝達特性Hnm(z)の推定は十分収束していないと判断
し、適応フィルタ13m はシステム入力信号unと誤差信号
emから式(18)により適応フィルタ係数wnm T(z)を更新
し(ステップS6)、ステップS1に戻り推定処理を繰
り返す。
(Equation 23) It is determined whether or not the value is equal to or more than the predetermined expression threshold value Eth (step S5). This error power average Perr is equal to the threshold E th
If more, the adaptive estimation of the filter 13 transmission characteristic H nm by a factor of m w nm T (z) ( z) is determined not to be sufficiently converged, the adaptive filter 13 m is the system input signal u n and the error signal
Update the adaptive filter coefficient w nm T (z) by the equation (18) from e m (step S6), and the return to repeat the estimation process step S1.

【0039】ステップS5で誤差信号パワー平均Perr
閾値Eth より小であれば適応フィルタ係数wnm T(z)は
伝達特性Hnm(z)に十分収束したと判断し、wnm T(z)を
Hnm(z)の推定結果とする(ステップS7)。なお、図7
のステップS1〜S6は同じ処理サイクル内で実行さ
れ、kがインクリメントする毎にステップS1〜S6の
処理が繰り返される。以上の処理により、図7のフロー
チャート中のステップS7に記したフィルタ係数が、適
応フィルタによる処理結果として得られる。 応用例1 図8にこの発明の第2実施形態としてN入力M出力音響
システム11のN・M個の伝達経路Hnm(z)(1≦n≦N, 1
≦m≦M)の伝達特性を分離推定する方法を示す。N入力
信号x1(k),…,xN(k)は、N個の共通零点を持たない前置
フィルタ121,...,12N により処理された後、N個のス
ピーカ11S1,...,11SN により空間音場11に放射され
る。N個の前置フィルタ121,...,12N から出力されたN
個の前処理信号u1(k),...,uN(k) がM個のN入力1出力
適応フィルタ131,...,13M のそれぞれに入力信号として
与えられ、それらの出力レプリカ信号ym'(k)と、マイク
ロホン11A1〜11AMから出力された応答信号y1(k),...,yM
(k) との誤差em(k) が減算器10m により計算され、その
誤差のパワー平均Perrが最小となるように適応的に適応
フィルタ係数が更新される。このM個のN入力1出力適
応フィルタにより、N・M個の伝達経路の伝達特性が同
時に分離推定される。
[0039] determines that the error signal power average P err is equal smaller than the threshold value E th adaptive filter coefficient w nm T (z) is sufficiently converged on the transfer characteristic H nm (z) in step S5, w nm T ( z)
The estimation result of H nm (z) is used (step S7). FIG.
Steps S1 to S6 are executed in the same processing cycle, and the processing of steps S1 to S6 is repeated every time k is incremented. With the above processing, the filter coefficient described in step S7 in the flowchart of FIG. 7 is obtained as a processing result by the adaptive filter. Application Example 1 FIG. 8 shows, as a second embodiment of the present invention, NM transmission paths H nm (z) (1 ≦ n ≦ N, 1) of an N-input M-output acoustic system 11.
≤ m ≤ M). N input signals x 1 (k), ..., x N (k) is, N pieces of common zeros without a prefilter 12 1, ..., 12 after being processed by N, N-number of the speaker 11S 1 , ..., it is radiated into space sound field 11 by the 11S N. N output from the N pre-filters 12 1 , ..., 12 N
, U N (k) are given as input signals to each of the M N-input, one-output adaptive filters 13 1 ,..., 13 M , and their pre-processing signals u 1 (k),. output replica signal y m 'and (k), the response signal y 1 output from the microphone 11A 1 ~11A M (k), ..., y M
An error e m (k) from (k) is calculated by the subtractor 10 m , and the adaptive filter coefficient is adaptively updated so that the power average Perr of the error is minimized. The transfer characteristics of the NM transfer paths are simultaneously separated and estimated by the M N-input 1-output adaptive filters.

【0040】この様な音響システムの測定手法を使って
観客が入っている状態でのコンサートホールの音響伝達
特性を測定する場合、複数の楽器演奏位置と複数の受聴
位置間の音響伝達特性を同時に推定することができる。
この手法によれば、推定用駆動信号x1(k),...,xN(k) と
して十分広帯域で相関の高い信号を使用できるため、N
個の互いに無相関な疑似雑音信号という不快な測定専用
信号を用いることなく、聴衆が入っているコンサートホ
ールの音響特性の測定が可能となる。
When measuring the sound transfer characteristics of a concert hall in a state where a spectator is present using such a sound system measurement method, the sound transfer characteristics between a plurality of musical instrument playing positions and a plurality of listening positions are simultaneously measured. Can be estimated.
According to this method, a signal having a sufficiently wide band and high correlation can be used as the estimation drive signals x 1 (k),..., X N (k).
It is possible to measure the acoustic characteristics of the concert hall in which the audience is located without using an unpleasant measurement-only signal such as a pseudo-noise signal that is uncorrelated with each other.

【0041】マルチスピーカを有するホームシアターに
この発明を適用した場合、受聴者の耳元に測定用マイク
を配置することにより,複数スピーカ・マイクロホン間
音響伝達特性を、相関の高い実音声から同時に推定可能
である。スピーカ・マイクロホン間の音響伝達特性は受
聴する部屋の残響特性や受聴者姿勢の影響を受けるが,
前記疑似雑音信号のように不快な測定専用信号をもちい
ることなく,これを測定することができる.上述した多
重線形伝達経路の伝達特性の推定方法の実施には、例え
ば図7に示した処理手順を実行可能なコンピュータプロ
グラムとして、IC-ROM,磁気ディスク、CD-ROM、MOデ
ィスクなどのコンピュータが読みとり可能な記録媒体に
記録しておき、コンピュータを使ってそのプログラムを
実行することにより目的とする多重線形伝達経路の伝達
特性を推定するようにすることもできる。 第2実施例 図9に示す実施例は、図5及び8に示した第1実施例及
びその応用例のような適応フィルタ131,...,13M を使用
せず、未知のN入力M出力線形FIRシステムへの信号
の印加に対するシステムの応答出力のデータを所定数の
時点(サンプル点)kに渡って得て、それらの入出力信
号データから伝達特性を規定する1次の連立方程式を生
成し、それを解くことにより伝達特性を得るものであ
る。第1実施例と同様の前置フィルタ121,...,12N が設
けられ、それにより入力信号x1(k),...,xN(k) を処理し
て得た前処理信号u1(k),...,uN(k) をN入力M出力線形
FIRシステム11に与える。伝達特性推定部19は、
多重信号波形蓄積部14と多重信号解析部15から構成
されており、システム11からのM個の応答出力y
1(k),...,yM(k) はkの所定時点数に渡って多重信号波
形蓄積部14に保持される。これらのデータに基づいて
多重信号解析部15は以下に説明するように、伝達特性
を求めるための1次連立方程式生成し、それを解くこと
によりシステム11の伝達特性を得る。
When the present invention is applied to a home theater having multi-speakers, by placing a measurement microphone near the ear of the listener, it is possible to simultaneously estimate sound transfer characteristics between a plurality of speakers and microphones from highly correlated real sound. is there. The sound transfer characteristics between the speaker and the microphone are affected by the reverberation characteristics of the listening room and the attitude of the listener.
This can be measured without using an unpleasant measurement-only signal such as the pseudo-noise signal. To implement the above-described method of estimating the transfer characteristic of the multiple linear transfer path, a computer such as an IC-ROM, a magnetic disk, a CD-ROM, and an MO disk may be used as a computer program capable of executing the processing procedure shown in FIG. By recording the program on a readable recording medium and executing the program using a computer, it is also possible to estimate a transfer characteristic of a target multiple linear transfer path. Second Embodiment The embodiment shown in FIG. 9 does not use the adaptive filters 13 1 ,..., 13 M as in the first embodiment shown in FIGS. First-order simultaneous equations that obtain data of the response output of the system to application of a signal to the M-output linear FIR system over a predetermined number of time points (sample points) k and define transfer characteristics from the input / output signal data. Is generated, and a transfer characteristic is obtained by solving it. Prefilter 12 1 similar to the first embodiment, ..., 12 N are provided, whereby the input signal x 1 (k), ..., pretreatment obtained by processing the x N (k) The signals u 1 (k),..., U N (k) are provided to an N-input M-output linear FIR system 11. The transfer characteristic estimating unit 19
It is composed of a multiplexed signal waveform storage section 14 and a multiplexed signal analysis section 15, and has M response outputs y from the system 11.
1 (k),..., Y M (k) are stored in the multiplexed signal waveform storage unit 14 for a predetermined number of time points of k. Based on these data, the multiplexed signal analyzer 15 generates the first-order simultaneous equations for obtaining the transfer characteristics as described below, and solves them to obtain the transfer characteristics of the system 11.

【0042】図9において、測定対象のN入力M出力線
形FIRシステム11は、独立なM組のN入力1出力線
形FIRシステムに分解できる。N入力とm番目の出力
からなるN入力1出力線形FIRシステムの伝達特性
は、N個のインパルス応答h 1m,...,hNmで記述さ
れる。インパルス応答のタップ長をLとし、n番目のチ
ャネルにおいて各時点kから連続してL時点の前処理信
号un(k),...,un(k+L-1) を要素とするベクトルを時点k=
1,...,KL(KはN以上の正数)について並べたKL×L行列
Bnを次式
In FIG. 9, N input M output lines to be measured
The FIR system 11 has M sets of independent N input and 1 output lines.
It can be broken down into a FIR system. N inputs and mth output
Characteristics of N input 1 output linear FIR system consisting of
Is N impulse responses h 1m, ..., hNmDescribed in
It is. Let the tap length of the impulse response be L,
In the channel, the preprocessing signal at the L point continuously from each point k
Number un(k), ..., unThe vector with (k + L-1) as the element at time k =
KL × L matrix arranged for 1, ..., KL (K is a positive number not less than N)
BnIs

【0043】[0043]

【数24】 により定義する。各入出力信号と伝達特性の関係式は、
インパルス応答の各成分ym(k) であるKL個の変数につい
ての次の1次連立方程式
(Equation 24) Defined by The relational expression between each input / output signal and transfer characteristics is
The following first-order system of equations for KL variables, each component y m (k) of the impulse response

【0044】[0044]

【数25】 で与えられる。ただし、ベクトルh1m,...,hNm
ついては、式(13)の定義をそのまま用いる。式(23)にお
いて、B1,...,BNは式(22)により前処理信号u(k)(k=
1,...)から与えられる。一方、ym(1),...,ym(KL)はシス
テム11の応答出力信号として測定されるので、連立方
程式(23)を解くことによりインパルス応答h 1m,...,
Nmが求めらる。各インパルス応答をz変換すること
により、音響伝達特性Hnm(z)(n=1,...,N)が得られる。
(Equation 25)Given by Where the vector h1m, ..., hNmTo
In this case, the definition of Expression (13) is used as it is. Equation (23)
And B1, ..., BNIs the pre-processed signal u (k) (k =
1, ...). On the other hand, ym(1), ..., ym(KL) is cis
Measured as the response output signal of the system 11,
By solving equation (23), the impulse response h 1m, ...,
hNmIs required. Z-transform each impulse response
The sound transfer characteristic Hnm(z) (n = 1, ..., N) is obtained.

【0045】式(23)を更に変形して次式Equation (23) is further modified to give the following equation

【0046】[0046]

【数26】 の様に前処理信号un(k) 間の相関をとることにより雑音
の影響を除去してインパルス応答h1m,...,hNm
求め、これらから伝達特性H1m(z),...,HNm(z)を得ても
よい。
(Equation 26) The correlation between the pre-processed signals u n (k) is removed to remove the influence of noise to obtain impulse responses h 1m , ..., h Nm , and transfer characteristics H 1m (z) ,. .., H Nm (z) may be obtained.

【0047】以上の処理を、M組に分解された各N入力
1出力線形FIRシステムに適用することにより、NM個
の信号伝達経路を推定することができる。入力信号が十
分広帯域であれば、前置フィルタ121,...,12N を適用し
て生成した前処理信号を測定対象に印加しているため、
式(24)の解が一意に求まることが保証される。図10は
図9の第2実施例において伝達特性を求める手順を示す
フローチャートを示す。
By applying the above processing to each of the N-input one-output linear FIR systems decomposed into M sets, NM signal transmission paths can be estimated. If the input signal is sufficiently wide band, since the pre-processed signal generated by applying the pre-filters 12 1 , ..., 12 N is applied to the measurement target,
It is guaranteed that the solution of equation (24) is uniquely found. FIG. 10 is a flowchart showing a procedure for obtaining the transfer characteristics in the second embodiment of FIG.

【0048】ステップS1:第1実施例の場合と同様に
前置フィルタによる入力信号xn(k)に対する処理を、フ
ィルタの伝達特性Gn(z) と信号xn(k) の畳み込み演算 u
n(k)=CONV[Gn(z),xn(k)]、(n=1,...,N)により行う。 ステップS2:得られた前処理信号un(k)(n=1,...,N; k
=1,...,KL+L-1)をN入力M出力線形FIRシステム11
に入力すると共に、多重信号波形蓄積部14に取り込
む。
Step S1: As in the case of the first embodiment, the processing on the input signal x n (k) by the pre-filter is performed by the convolution operation u between the transfer characteristic G n (z) of the filter and the signal x n (k).
n (k) = CONV [ Gn (z), xn (k)], (n = 1, ..., N). Step S2: Obtained pre-processed signal u n (k) (n = 1,..., N; k
= 1, ..., KL + L-1) with N-input M-output linear FIR system 11
And fetched into the multiplexed signal waveform storage unit 14.

【0049】ステップS3:線形FIRシステム11の
応答信号ym(k)(m=1,...,M; k=1,...,KL)を多重信号波形
蓄積部14に取り込む。 ステップS4:多重信号解析部15により、入力信号un
(1),...,un(KL+L-1)から式(22)のKL×L行列Bnを算出す
る。 ステップS5:得られた行列Bnから式(23)で表されるKL
個の1次連立方程式を解いてインパルス応答
1m,...,hNm(m=1,...,M)を得る。
Step S3: The response signal y m (k) (m = 1,..., M; k = 1,..., KL) of the linear FIR system 11 is taken into the multiplexed signal waveform storage section 14. Step S4: The multiplex signal analysis section 15, the input signal u n
KL × L matrix Bn of equation (22) is calculated from (1),..., U n (KL + L−1). Step S5: KL expressed by equation (23) from the obtained matrix B n
The impulse responses h 1m ,..., H Nm (m = 1,..., M) are obtained by solving the simultaneous linear equations.

【0050】上述したこの発明による第1及び第2実施
例の測定は、その測定手順をコンピュータで実行するプ
ログラムとして読み取り可能な記録媒体に予め記録して
おき、伝達特性の測定に際し、その記録媒体から読み出
したプログラムをコンピュータで実行することにより行
ってもよい。上述の第2実施例についても、応用例とし
て図8で説明したと同様の音響システムにおける多重伝
達特性の測定に適用可能なことは明らかであり、その説
明は省略する。
In the measurements of the first and second embodiments according to the present invention described above, the measurement procedure is recorded in advance on a recording medium readable as a program to be executed by a computer. The program may be executed by executing the program read from the computer on a computer. It is clear that the second embodiment described above can be applied to the measurement of the multiplex transfer characteristic in the same acoustic system as that described in FIG. 8 as an application example, and the description thereof will be omitted.

【0051】上述したこの発明による多重線形FIRシ
ステムの伝達特性測定原理は、上述の応用例として示し
た音響システムにおける測定だけでなく、N入力M出力
線形FIRシステム11としてモデル化できるどのよう
なシステムについても適用できる。その場合、N入力M
出力線形FIRシステムは、伝達特性を測定すべき媒体
と、その媒体の複数点に信号を入力するためのアクチュ
エータと、その入力信号に対し、入力点と異なる位置の
複数の出力点で応答信号を検出するためのセンサの3要
素からなる。
The transfer characteristic measurement principle of the multiple linear FIR system according to the present invention described above is not limited to the measurement in the acoustic system shown as the application example described above, but any system that can be modeled as an N-input M-output linear FIR system 11. Is also applicable. In that case, N input M
The output linear FIR system includes a medium whose transfer characteristic is to be measured, an actuator for inputting signals to a plurality of points on the medium, and a response signal to the input signal at a plurality of output points different from the input point. It consists of three elements, a sensor for detection.

【0052】例えば、人工衛星のアンテナや太陽電池パ
ネルなどの柔軟宇宙構造物、大型海洋構造物などについ
て、複数の点に与えた励振信号に対する応答を複数の点
で測定することにより、その構造体に分布する伝達特性
を測定し、その結果から構造体に衝撃が与えられた場合
に、どの様な振動分布が生じるかを見積もることができ
る。
For example, for a flexible space structure such as an antenna of an artificial satellite or a solar cell panel, a large marine structure, or the like, the response to an excitation signal given to a plurality of points is measured at the plurality of points to obtain the structure. Is measured, and from the result, it is possible to estimate what kind of vibration distribution occurs when an impact is applied to the structure.

【0053】具体的にみると、図11にあげた太陽電池
20では、媒体が太陽電池パネル21に、アクチュエー
タが制御モータ22に、センサが振動検出器23に対応
する。図12にあげた部材では、媒体が振動の伝搬する
部材30に、アクチュエータが震動源31に、センサが
振動検出器32に対応する。
Specifically, in the solar cell 20 shown in FIG. 11, the medium corresponds to the solar cell panel 21, the actuator corresponds to the control motor 22, and the sensor corresponds to the vibration detector 23. In the members shown in FIG. 12, the medium corresponds to the member 30 through which the vibration propagates, the actuator corresponds to the vibration source 31, and the sensor corresponds to the vibration detector 32.

【0054】また、N個の震動源31、M個の振動検出
器32の取り付けられた振動を伝達する部材も、この様
なN入力M出力線形FIRシステムとして考えられる。
この発明の効果を数値シミュレーションにより検証する
ため、図8の実施例において多重線形FIRシステム1
1を2入力1出力とし、図2及び図3の音源モデルによ
りそれぞれ2つの相関信号を生成して与える2つの場合
のシミュレーション結果について以下に示す。
A member for transmitting vibration with the N vibration sources 31 and the M vibration detectors 32 is also considered as such an N-input M-output linear FIR system.
In order to verify the effect of the present invention by a numerical simulation, in the embodiment of FIG.
The simulation results in two cases where 1 is a 2-input and 1-output and two correlation signals are generated and given by the sound source models of FIGS. 2 and 3 are shown below.

【0055】入力信号は8kHzのサンプリングで実測し、
512 タップに切った室内音響伝達特性を用いた。この部
屋の残響時間は200ms であった。適応フィルタ131, 132
の係数を推定する適応アルゴリズムとして、ESアルゴリ
ズム(Exponentially weighted Step-size algorithm;
S.Makino & Y.Kaneda, Weighted Step-size Projection
Algorithm for Acoustic Echo Cancellers", IEICE Tr
ans.,Vol.E75-A, No.11,pp.1500-1508, Nov.1992)を用
いた。
The input signal is actually measured by sampling at 8 kHz.
The room acoustic transfer characteristics cut into 512 taps were used. The reverberation time in this room was 200 ms. Adaptive filter 13 1 , 13 2
An ES algorithm (Exponentially weighted Step-size algorithm;
S. Makino & Y. Kaneda, Weighted Step-size Projection
Algorithm for Acoustic Echo Cancellers ", IEICE Tr
ans., Vol. E75-A, No. 11, pp. 1500-1508, Nov. 1992).

【0056】前置フィルタ121, 122として、最大位相フ
ィルタと遅延を付加した最小位相フィルタを用いた。そ
の伝達関数は次式で与えられる。 G1(z-1)=0.2+1.0z-L G2(z-1)=1.0z-L+0.2z-2L L=512 (25) この一組の前置フィルタは以下の性質を持つ: ・各前置フィルタの零点(無限遠点を除く)はz平面上
の単位円について鏡像の関係にあり、互いに素である。
As the pre-filters 12 1 and 12 2 , a maximum phase filter and a minimum phase filter with a delay were used. The transfer function is given by the following equation. G 1 (z -1 ) = 0.2 + 1.0z -L G 2 (z -1 ) = 1.0z -L + 0.2z -2L L = 512 (25) This set of prefilters has the following properties The zero points (excluding the point at infinity) of each prefilter are mirror images of the unit circle on the z plane and are relatively prime.

【0057】・各前置フィルタの周波数振幅特性は等し
い。上述の条件は2つの数値シミュレーションに共通で
ある。 (1) 数値シミュレーションA 上記前置フィルタを用い、次の3種類の信号 A1:互いに無相関な白色雑音、 A2:同一の白色雑音、 A3:単一の白色雑音とタップ数512 のFIR フィルタから
生成された相関のある雑音、についてこの発明による伝
達特性推定を検証した。図13A,13B,13Cは上
記3種類の信号A1, A2, A3についての測定結果を示す。
図中、曲線(a) は前置フィルタ処理を用いない場合の次
The frequency amplitude characteristics of each prefilter are equal. The above conditions are common to the two numerical simulations. (1) Numerical simulation A Using the above pre-filter, the following three types of signals A1: uncorrelated white noise, A2: identical white noise, A3: single white noise and FIR filter with 512 taps The transfer characteristic estimation according to the present invention was verified for the generated correlated noise. FIGS. 13A, 13B, and 13C show the measurement results for the three types of signals A1, A2, and A3.
In the figure, curve (a) is the following equation without using pre-filtering.

【0058】[0058]

【数27】 で定義される誤差|e|2であり、曲線(b) は前置フィル
タ処理を用いた場合の誤差である。ただし、h1 , h2: 512 タップFIR フィルタで表現した真
の音響伝達特性、h ∧1, h∧2: 適応フィルタにより推定された音
響伝達特性、である。
[Equation 27] In defined as an error | e | 2, curve (b) is the error in the case of using the pre-filtering. Here, h 1 and h 2 are true sound transfer characteristics expressed by a 512-tap FIR filter, and h∧ 1 and h∧ 2 are sound transfer characteristics estimated by an adaptive filter.

【0059】互いに無相関な白色雑音(A1)を入力した場
合(図13A)、前置フィルタの有無に関わらず推定誤
差は1秒で-30dB に低下した。同一の白色雑音(A2)を入
力した場合(図13B)、前置フィルタを用いなかった
場合(a) と比較して、前置フィルタにより推定誤差は大
幅に減少した。曲線(a) は-4dB付近で飽和したのに対
し、曲線(b) は5秒で-20dB に到達後も低下し続けた。
この傾向は、相関のある雑音(A3)を入力した場合(図1
3C)にも見られた。曲線(a) が約-9dBで飽和した一
方、曲線(b) は8秒で-20dB に到達した。これらの結果
より、互いに素な前置フィルタを導入した多重音響経路
推定法の有効性が確かめられた。
When mutually uncorrelated white noise (A1) was input (FIG. 13A), the estimation error decreased to -30 dB in one second regardless of the presence or absence of the prefilter. When the same white noise (A2) was input (FIG. 13B), the estimation error was significantly reduced by the pre-filter as compared with the case where the pre-filter was not used (a). Curve (a) saturates around -4 dB, while curve (b) continued to decline after reaching -20 dB in 5 seconds.
This tendency is observed when correlated noise (A3) is input (Fig. 1).
3C). Curve (a) saturates at about -9 dB, while curve (b) reaches -20 dB in 8 seconds. These results confirm the effectiveness of the multi-acoustic path estimation method using disjoint prefilters.

【0060】(2) 数値シミュレーションB 2つの独立な音源とタップ数512 の室内音響伝達特性を
模擬する4つのFIR フィルタから生成した3種類の2チ
ャネル入力信号を用いて、この発明による多重音響経路
推定法を検証した。図14A,14Bに前式(26)で定義
された適応フィルタの推定誤差の変化を、前置フィルタ
を用いない場合と用いた場合について示す。3種類の信
号として曲線(a) に2音源の振幅比が1:10の場合、曲線
(b) に振幅比3:10の場合、曲線(c) に振幅比が10:10 の
場合であり、図14Aは前置フィルタを用いない場合、
図14Bは前置フィルタを用いた場合の結果を示す。
(2) Numerical Simulation B A multi-acoustic path according to the present invention using three types of two-channel input signals generated from two independent sound sources and four FIR filters simulating room acoustic transfer characteristics with 512 taps. The estimation method was verified. FIGS. 14A and 14B show changes in the estimation error of the adaptive filter defined by the above equation (26) for the case where the pre-filter is not used and the case where the pre-filter is used. If the amplitude ratio of two sound sources is 1:10 in curve (a) as three types of signals, the curve
FIG. 14B shows the case where the amplitude ratio is 3:10, the curve (c) shows the case where the amplitude ratio is 10:10, and FIG. 14A shows the case where the pre-filter is not used.
FIG. 14B shows the result when the pre-filter is used.

【0061】図14Aと14Bを比べると、2音源の振
幅比が10:10 の場合には前置フィルタの導入効果は明確
でない。しかし、振幅比が小さくなるにつれて前置フィ
ルタの導入の有効性が明らかになっている。前置フィル
タを用いない場合に、図14Aに示したように適応フィ
ルタ推定誤差が飽和せずに減少し続けることも、前置フ
ィルタの枠組みにより説明することが可能である。シミ
ュレーションBの2入力信号間の相関が十分高いとし、
rを2音源の振幅比とすると次式
14A and 14B, the effect of introducing the pre-filter is not clear when the amplitude ratio of the two sound sources is 10:10. However, as the amplitude ratio decreases, the effectiveness of introducing a pre-filter becomes clear. The case where the adaptive filter estimation error continues to decrease without being saturated as shown in FIG. 14A when the pre-filter is not used can also be explained by the framework of the pre-filter. Assuming that the correlation between the two input signals of simulation B is sufficiently high,
When r is the amplitude ratio of two sound sources,

【0062】[0062]

【数28】 はよい近似を与える。z変換を用いると、入出力信号間
の関係は次式 [H1(z)J1(z,r)+H2(z)J2(z,r)]X1(z)=J1(z,r)Y(z) (28) で与えられる。振幅比が1に近づくにつれて収束速度が
大となる傾向は、式(27)で定義されるJ1(z,r)とJ2(z,R)
が前置フィルタと同様の働きをしていること、rが1に
近づくにつれてz平面上でのJ1(z,r)とJ2(z,r)の零点間
距離が大きくなることを示唆している。
[Equation 28] Gives a good approximation. Using the z-transform, the relationship between the input and output signals is expressed by the following equation: [H 1 (z) J 1 (z, r) + H 2 (z) J 2 (z, r)] X 1 (z) = J 1 (z, r) Y (z) (28) The tendency of the convergence speed to increase as the amplitude ratio approaches 1 is due to J 1 (z, r) and J 2 (z, R) defined by equation (27).
Performs the same function as the prefilter, suggests that the distance between zeros of J 1 (z, r) and J 2 (z, r) on the z-plane increases as r approaches 1. are doing.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明したように、この発明による多
重線形伝達経路の伝達特性の分離推定装置及び分離推定
方法によれば、同一信号もしくは相関の高い信号でN入
力M出力線形FIRシステムを駆動する場合であって
も、共通する零点が存在しないように設計されたN個の
前置フィルタを各入力点の前段にそれぞれ接続すること
により、これら前段フィルタの出力信号から前記M個の
出力信号のレプリカを生成する適応フィルタによって、
N入力M出力線形FIRシステムの有するNM個の信号
伝達経路を同時に推定することが可能となる。
As described above, according to the apparatus and method for separating and estimating the transfer characteristic of a multiple linear transfer path according to the present invention, an N-input M-output linear FIR system is driven by the same signal or a signal having a high correlation. Even in the case where the output signals of these pre-filters are connected to each of the pre-stages of the respective input points by connecting N pre-filters designed so that a common zero does not exist, the M output signals are output. An adaptive filter that produces a replica of
It is possible to simultaneously estimate NM signal transmission paths of an N-input M-output linear FIR system.

【0064】[0064]

【付録】N個のスピーカと1個のマイクロホン間のN個
の音響経路の同時推定について考察する。音響経路の次
数がM-1 で与えられ、N個の入力信号が同一信号x(k)で
あると仮定する。マイクロホンで収音される信号をy(k)
とし、信号x(k)の入力点から信号y(k)の出力点への伝達
関数をH0(z) とする。このとき、音響経路と前置フィル
タの関係は次式 G1(z)H1(z)+G2(z)H2(z)+...+GN(z)HN(z)=H0(z) (A-1) で与えられる。前置フィルタ通過後の信号とマイクロホ
ン信号y(k)からN個の音響経路が分離推定されるために
は、式(A-1) を満たすHn(z) が一意に決まらなくてはな
らない。
[Appendix] Consider simultaneous estimation of N acoustic paths between N speakers and one microphone. Assume that the order of the acoustic path is given by M-1 and that the N input signals are the same signal x (k). The signal picked up by the microphone is y (k)
And the transfer function from the input point of the signal x (k) to the output point of the signal y (k) is H 0 (z). At this time, the relationship between the acoustic path and the prefilter is given by the following equation: G 1 (z) H 1 (z) + G 2 (z) H 2 (z) + ... + G N (z) H N (z) = H 0 (z) (A-1). In order to separate and estimate N acoustic paths from the signal after passing through the pre-filter and the microphone signal y (k), H n (z) satisfying the equation (A-1) must be uniquely determined .

【0065】ここで、同一のN入力信号x(k)からN中の
音響経路を分離推定する前置フィルタが存在し、その次
数が(N-1)Mで与えられることを示す。N前置フィルタの
次数をL-1 とし、次式 Gn(z)=gnL-1zL-1+gnL-2zL-2+...+gn0z0
Here, it is shown that there is a pre-filter for separating and estimating the acoustic path in N from the same N input signal x (k), and its order is given by (N-1) M. The order of the N pre-filter and L-1, the following equation G n (z) = g nL -1 z L-1 + g nL-2 z L-2 + ... + g n0 z 0

【0066】[0066]

【数29】 で定義されるNM×(L+M-1)行列S(M)について考える。 Hn(z)=hnM-1zM-1+hnM-2zM-2+...+hn0n T =[hnM-1,hnM-2,...,hn0] H0(z)=h0L+M-1zL+M-1+h0L+M-2zL+M-2+...+h000 T =[h0L+M-1,h0L+M-2,...,h00] N個の音響経路と前置フィルタとの関係は次式 [h1 T,h2 T,...,hNT]S(M)=h0 T (A-3) もし行列S(M)が正方行列で正則であれば、[h1 T,h
2 T,...,hN T]は明らかにh0 T から一意に定まる。
正方行列S(M)が次の関係 (a) GN(z) の次数はL-1 次である。
(Equation 29) Consider an NM × (L + M-1) matrix S (M) defined by H n (z) = h nM-1 z M-1 + h nM-2 z M-2 + ... + h n0 h n T = [h nM-1 , h nM-2 , ..., h n0 ] H 0 (z) = h 0L + M-1 z L + M-1 + h 0L + M-2 z L + M-2 + ... + h 00 h 0 T = [h 0L + M- 1 , h 0L + M-2 , ..., h 00 ] The relationship between the N acoustic paths and the prefilter is expressed by the following equation [h 1 T , h 2 T ,..., H N T] S ( M) = h 0 T (A-3) If the matrix S (M) is a square matrix and regular, [h 1 T , h
2 T , ..., h N T ] is clearly determined uniquely from h 0 T.
(A) The degree of G N (z) is L−1.

【0067】(b) 2つの行列[G1(z),...,GN-1(z)]TとGN
(z) が既約(即ち互いに素)である。が満たされている
とき、行列S(M)のランクは式(A-4) を満たすことがS(M)
の置換により得られる一般化resultant 行列の論議に基
づいて証明されている(S.Kung, T.Kailath & M.Morf,"
A Generalized Resultant Matrix for Polynomial Matr
ices," Proc. IEEE Conference on Decision and Contr
ol, pp.892-895,Dec.1976)。
(B) Two matrices [G 1 (z),..., G N−1 (z)] T and G N
(z) is irreducible (ie, disjoint). Is satisfied, the rank of the matrix S (M) satisfies Equation (A-4).
(S.Kung, T.Kailath & M.Morf, "based on the discussion of the generalized resultant matrix obtained by the permutation of
A Generalized Resultant Matrix for Polynomial Matr
ices, "Proc. IEEE Conference on Decision and Contr
ol, pp. 892-895, Dec. 1976).

【0068】 rank S(M)=M+degGN(z)=M+L-1 (A-4) 従って、S(M)が正方行列となり(即ちNM=M+L-1)、G
1(z),...,GN(z)が条件(a)及び(b)を満たすように設計さ
れているならば、S(M)は式(A-4)より正方行列となる。
従って、N個の音響経路H1(z),...,HN(z) は一意に求め
られる。このとき前置フィルタの次数L-1 について次式 L−1=(N−1)M (A-5) が成立している。
Rank S (M) = M + degG N (z) = M + L−1 (A-4) Therefore, S (M) becomes a square matrix (that is, NM = M + L−1), and G
1 If (z), ..., G N (z) is designed to satisfy conditions (a) and (b), S (M) is a square matrix from equation (A-4) .
Therefore, the N acoustic paths H 1 (z),..., H N (z) are uniquely determined. At this time, the following equation L-1 = (N-1) M (A-5) holds for the order L-1 of the prefilter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の原理を説明するためのシステムブロ
ック図。
FIG. 1 is a system block diagram for explaining the principle of the present invention.

【図2】図1の入力信号となる複数の相関信号を単一音
源から生成するモデルの1例を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a model for generating a plurality of correlation signals as input signals in FIG. 1 from a single sound source.

【図3】複数音源から複数の相関信号を生成するモデル
を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a model for generating a plurality of correlation signals from a plurality of sound sources.

【図4】図3のモデルを図1のシステムに結合した場合
の入出力関係を表す式を説明するための図。
FIG. 4 is a diagram for explaining an expression representing an input / output relationship when the model of FIG. 3 is coupled to the system of FIG. 1;

【図5】この発明による伝達特性測定装置の第1実施例
を示すブロック図。
FIG. 5 is a block diagram showing a first embodiment of a transfer characteristic measuring device according to the present invention.

【図6】図5における1組のN入力1出力線形FIRシ
ステム11m に着目して適応フィルタの動作を説明するた
めの図。
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the adaptive filter focusing on one set of N-input / one-output linear FIR system 11m in FIG. 5;

【図7】図5の実施例における伝達特性測定のための処
理手順を示すフローチャート。
FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure for transfer characteristic measurement in the embodiment of FIG. 5;

【図8】図5の実施例を音響システムにおける伝達特性
の測定に適用した場合の伝達特性測定装置のブロック
図。
FIG. 8 is a block diagram of a transfer characteristic measuring device when the embodiment of FIG. 5 is applied to measurement of transfer characteristics in an acoustic system.

【図9】この発明による伝達特性測定装置の第2実施例
を示すブロック図。
FIG. 9 is a block diagram showing a second embodiment of the transfer characteristic measuring device according to the present invention.

【図10】図9の実施例における伝達特性測定のための
処理手順を示すフローチャート。
FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure for transfer characteristic measurement in the embodiment of FIG. 9;

【図11】この発明の測定方法が適用可能な具体例とし
ての太陽電池パネルを示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a solar cell panel as a specific example to which the measurement method of the present invention can be applied.

【図12】この発明の測定方法が適用可能は具体例とし
ての板状部材を示す図。
FIG. 12 is a view showing a plate-shaped member as a specific example to which the measuring method of the present invention can be applied.

【図13】Aは2入力1出力の場合の伝達特性の、適応
フィルタ係数による近似誤差の数値シミュレーションを
示すグラフであり、2入力信号が無相関な白色信号の場
合、Bは2入力信号が同一の白色信号の場合、Cは2単
一白色雑音からFIR フィルタにより生成した相関を有す
る雑音の場合。
FIG. 13A is a graph showing a numerical simulation of an approximation error due to an adaptive filter coefficient of a transfer characteristic in the case of two inputs and one output, and FIG. 13B shows a case where the two input signals are uncorrelated white signals; For the same white signal, C is the correlated noise generated by the FIR filter from two single white noises.

【図14】Aは2つの独立音源から生成した相関を有す
る信号を使い、前置フィルタを使用しない場合の2入力
1出力の場合の伝達特性の、適応フィルタ係数による近
似誤差の数値シミュレーションを示す図、Bは前置フィ
ルタを使用した場合の適応フィルタ係数による近似誤差
の数値シミュレーションを示す図。
FIG. 14A shows a numerical simulation of an approximation error by an adaptive filter coefficient of a transfer characteristic in a case of two inputs and one output without using a pre-filter, using a signal having a correlation generated from two independent sound sources. FIG. 7B is a diagram showing a numerical simulation of an approximation error caused by an adaptive filter coefficient when a pre-filter is used.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 3/20,7/015 H04R 3/02 H04H 21/00 G01H 1/00 - 17/00 Continuation of the front page (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H04B 3/20, 7/015 H04R 3/02 H04H 21/00 G01H 1/00-17/00

Claims (24)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 線形FIRシステムのN入力点、Nは2
以上の整数、とM出力点、Mは1以上の整数、間に規定
されるN・M個の伝達経路の伝達特性を同時に分離測定
する伝達特性測定装置であり、 入力されたNチャネルの信号をそれぞれ処理し、前処理
信号を出力する、全ての零点が互いに異なる伝達特性を
有するN個の前置フィルタと、 上記N個の前置フィルタからの上記前処理信号を上記線
形FIRシステムの上記N入力点にそれぞれ入力するN
個のアクチュエータと、 上記線形FIRシステムの上記M出力点で上記線形FI
Rシステムからの応答信号をそれぞれ検出するM個のセ
ンサと、 上記N個の前置フィルタの出力した上記前処理信号と上
記M個のセンサの検出した上記応答信号から上記N・M
個の伝達特性を計算する伝達特性推定部、とを含む。
1. N input points of a linear FIR system, where N is 2
The above-mentioned integer, M output points, and M is an integer of 1 or more. M is a transfer characteristic measuring device for simultaneously separating and measuring the transfer characteristics of NM transfer paths defined between them. Respectively, and outputs a pre-processed signal, N pre-filters having transfer characteristics in which all zeros are different from each other, and the pre-processed signals from the N pre-filters are converted to the pre-processed signals of the linear FIR system. N input to each of N input points
Actuators and the linear FI at the M output point of the linear FIR system.
M sensors for respectively detecting response signals from the R system; N.M from the pre-processed signals output from the N pre-filters and the response signals detected by the M sensors
And a transfer characteristic estimating unit for calculating the transfer characteristics of the individual pieces.
【請求項2】 請求項1の伝達特性測定装置において、
上記伝達特性推定部は上記N個の前置フィルタからの上
記前処理信号がそれぞれ与えられ、上記線形FIRシス
テムからの上記応答信号を推定した信号であるレプリカ
信号を出力するM個のN入力1出力適応フィルタと、M
個の上記レプリカ信号と上記線形FIRシステムからの
対応するM個の上記応答信号が与えられ、それら間の差
を誤差信号として生成し、それらM個の誤差信号を対応
するM個の上記適応フィルタにそれぞれ与えるM個の減
算器、とを含み、M個の上記適応フィルタはそれらの伝
達特性を表すフィルタ係数を上記誤差信号が最小となる
ように適応的に更新し、得られたフィルタ係数を上記線
形FIRシステムの伝達特性を表すインパルス応答とし
て得る手段を含む。
2. The transfer characteristic measuring device according to claim 1,
The transfer characteristic estimating unit is provided with the pre-processed signals from the N pre-filters, and outputs M replica signals which are signals obtained by estimating the response signals from the linear FIR system. Output adaptive filter and M
The replica signals and the corresponding M response signals from the linear FIR system are provided, a difference therebetween is generated as an error signal, and the M error signals are converted to the corresponding M adaptive filters. And M adaptive filters that adaptively update the filter coefficients representing their transfer characteristics so that the error signal is minimized, and obtain the obtained filter coefficients. Means for obtaining the impulse response representing the transfer characteristic of the linear FIR system.
【請求項3】 請求項1の伝達特性測定装置において、
上記伝達特性推定部は、上記線形FIRシステムからの
M個の上記応答信号と上記N個の前置フィルタからのN
個の上記前処理信号とが与えられ、それらをそれぞれ所
定の時点数に渡って取り込んで保持する多入出力波形保
持手段と、取り込んだ上記応答信号を要素とするベクト
ルが、上記前処理信号からなる行列と上記線形FIRシ
ステムの伝達特性の積に等しいとおいて得られる連立方
程式を解いて上記伝達特性を得る多入出力信号解析手段
とを含む。
3. The transfer characteristic measuring device according to claim 1,
The transfer characteristic estimator includes M response signals from the linear FIR system and N response signals from the N pre-filters.
And a plurality of input / output waveform holding means for capturing and holding them over a predetermined number of time points, and a vector having the captured response signal as an element, And a multi-input / output signal analyzing means for solving the simultaneous equations obtained on the assumption that the matrix is equal to the product of the transfer characteristics of the linear FIR system to obtain the transfer characteristics.
【請求項4】 請求項2の伝達特性測定装置において、
上記Nチャネルの入力信号をx1(k),....xN(k), そのz
変換をX1(z),...,XN(z)とし、上記前置フィルタの出力
する前処理信号をu1(k),...,uN(k), そのz変換をU
1(z),...,UN(z)とし、上記M個のセンサの出力をy
1(k),...,yM(k)、そのz変換をY1(z),...,YM(z)とし、
上記N個の前置フィルタの伝達特性をG1(z),..., G
N(z)、上記線形FIRシステムのN・M個の伝達経路の
伝達特性をHnm(z)(n=1,...,N; m=1,...,M)とすると、 上記前置フィルタは次式 Un(z)=Xn(z)Gn(z) を演算して上記前処理信号un(k) を生成し、 各上記適応フィルタはタップ数Lを有し、そのインパル
ス応答をwnm(0),...,w nm(L-1)とすると、上記適応フィ
ルタは次式 【数1】 を計算して上記レプリカ信号ym'(k)を生成し、上記減算
器は次式 em(k)=ym(k)−ym'(k) を計算することにより上記誤差信号を生成し、上記適応
フィルタは、un T(k)=[un(k-L+1),...,un(k)]、n=
1,...,Nとし、時点kでの上記適応フィルタのインパル
ス応答から成るベクトルwnm(k) をwnm T (k)=[wnm(L-1),...,wnm(0)] とすると、上記誤差信号と上記前置フィルタの出力から
次式wnm T (k+1)=wnm T(k)+αe(k)un T(k) の計算を各時点k毎に繰り返し実行することにより上記
適応フィルタのインパルス応答を更新し、上記αは予め
決めた調整パラメータである。
4. The transfer characteristic measuring device according to claim 2,
The input signal of the N channel is x1(k), .... xN(k), its z
Convert X1(z), ..., XN(z) and the output of the prefilter
The preprocessing signal1(k), ..., uN(k), and its z-transform is U
1(z), ..., UN(z), and the outputs of the M sensors are y
1(k), ..., yM(k) and its z-transform is Y1(z), ..., YM(z) and
The transfer characteristics of the N prefilters are given by G1(z), ..., G
N(z) of the NM transmission paths of the linear FIR system
H for transfer characteristicsnm(z) (n = 1, ..., N; m = 1, ..., M)n(z) = Xn(z) Gn(z) to calculate the pre-processed signal un(k), each adaptive filter has a tap number L, and its impulse
Response wnm(0), ..., w nm(L-1)
Ruta is given byTo calculate the replica signal ym'(k) and subtract the above
The container has the following formula em(k) = ym(k) −ym'(k) to generate the error signal,
The filter is un T(k) = [un(k-L + 1), ..., un(k)], n =
1, ..., N and impulse of the above adaptive filter at time k
Vector wnm(k) to wnm T (k) = [wnm(L-1), ..., wnm(0)], the error signal and the output of the prefilter
The following equation wnm T (k + 1) = wnm T(k) + αe (k) un TBy repeating the calculation of (k) at each time point k,
Update the impulse response of the adaptive filter.
These are the determined adjustment parameters.
【請求項5】 請求項4の伝達特性測定装置において、
上記適応フィルタは、上記誤差信号のパワーが予め決め
た値以下となった時点で更新処理を終了し、そのとき得
られた適応フィルタのフィルタ係数を、上記線形FIR
システムの伝達特性を表すインパルス応答として得る手
段を含む。
5. The transfer characteristic measuring device according to claim 4,
The adaptive filter terminates the updating process when the power of the error signal becomes equal to or less than a predetermined value, and replaces the obtained filter coefficient of the adaptive filter with the linear FIR.
Means for obtaining an impulse response representing the transfer characteristics of the system.
【請求項6】 請求項3の伝達特性測定装置において、
上記Nチャネルの入力信号をx1(k),....xN(k), そのz
変換をX1(z),...,XN(z)とし、上記前置フィルタの出力
する前処理信号をu1(k),...,uN(k), そのz変換をU
1(z),...,UN(z)とし、上記M個のセンサの出力をy
1(k),...,yM(k)、そのz変換をY1(z),...,YM(z)とし、
上記N個の前置フィルタの伝達特性をG1(z),..., G
N(z)、上記線形FIRシステムのN・M個の伝達経路の
伝達特性をHnm(z)(n=1,...,N; m=1,...,M)とすると、 上記前置フィルタは次式 Un(z)=Xn(z)Gn(z) を演算して上記前処理un(k) 信号を生成し、 上記多入出力信号解析手段は、上記伝達特性Hnm(z)を表
すインパルス応答のタップ数をLとすると、上記伝達特
性Hnm(z)のインパルス応答ベクトルと前処理信号ベクト
ルを次式hnm T =[hnm(L-1),...,hnm(0)]un T (k)=[un(k-L+1),...,un(k)] n=1,...,N で定義し、各時点毎にKL×L個の連続する上記前処理信
号により次式 【数2】 で定義される行列と上記インパルス応答ベクトルを使っ
て次式 【数3】 で与えられる1次連立方程式を解いて上記線形FIRシ
ステムの伝達特性を表すインパルス応答h1m,...,
Nmを得る手段を含む。
6. The transfer characteristic measuring device according to claim 3,
The input signals of the N channels are x 1 (k),... X N (k),
Let X 1 (z), ..., X N (z) be the transform, and let u 1 (k), ..., u N (k) the pre-processed signal output by the prefilter U
1 (z), ..., U N (z), and the outputs of the above M sensors are y
1 (k), ..., y M (k), and its z-transform is Y 1 (z), ..., Y M (z),
The transfer characteristics of the N prefilters are denoted by G 1 (z), ..., G
N (z), the transfer characteristics of the NM transfer paths of the linear FIR system are H nm (z) (n = 1, ..., N; m = 1, ..., M), The pre-filter calculates the following equation U n (z) = X n (z) G n (z) to generate the pre-processed u n (k) signal, and the multi-input / output signal analysis means Assuming that the number of taps of the impulse response representing the transfer characteristic H nm (z) is L, the impulse response vector and the preprocessing signal vector of the transfer characteristic H nm (z) are expressed by the following equation: h nm T = [h nm (L-1 ), ..., h nm (0 )] u n T (k) = [u n (k-L + 1), ..., u n (k)] n = 1, ..., in N KL × L continuous pre-processing signals at each time point Using the matrix defined by and the above impulse response vector, The impulse response h 1m ,... Expressing the transfer characteristic of the linear FIR system by solving the system of linear equations given by
means for obtaining h Nm .
【請求項7】 請求項6の伝達特性測定装置において、
上記多出力信号解析手段は、上記連立方程式の左辺の
入力信号成分間の相関をとるため、両辺に行列[B 1 ,...,
B N ]Tを乗算して得た次式 【数4】 により規定される連立方程式を解くことにより上記線形
FIRシステムの伝達特性を求める。
7. The transfer characteristic measuring device according to claim 6,
The multi-input and output signal analyzing means for taking the correlation between the left side of the input signal components of the simultaneous equations, matrix both sides [B 1, ...,
B N ] T multiplied by The transfer characteristic of the linear FIR system is determined by solving the simultaneous equations defined by
【請求項8】 請求項1〜7のいずれか1つの伝達特性
測定装置において、上記線形FIRシステムは音響ホー
ルであり、上記N個のアクチュエータはN個のスピーカ
であり、上記M個のセンサはM個のマイクロホンであ
る。
8. The transfer characteristic measuring apparatus according to claim 1, wherein the linear FIR system is an acoustic hall, the N actuators are N speakers, and the M sensors are There are M microphones.
【請求項9】 線形FIRシステムのN入力点、Nは2
以上の整数、とM出力点、Mは1以上の整数、間に規定
されるN・M個の伝達経路の伝達特性を同時に分離測定
する伝達特性測定方法であり、以下のステップを含む: (a) 入力されたNチャネルの信号を、全ての零点が互い
に異なる伝達特性を有するN個の前置フィルタにより処
理してNチャネルの前処理信号を生成し、 (b) 上記Nチャネルの前処理信号をN個のアクチュエー
タにより上記線形FIRシステムの上記N入力点にそれ
ぞれ入力し、 (c) 上記線形FIRシステムの上記M出力点で上記線形
FIRシステムからの応答信号をM個のセンサにより検
出し、 (d) 上記Nチャネルの前処理信号と上記M出力点からの
応答信号に基づいて上記N・M個の伝達特性を推定す
る。
9. The N input point of the linear FIR system, where N is 2
A transfer characteristic measuring method for simultaneously separating and measuring transfer characteristics of N · M transfer paths defined between the above integers and M output points, where M is an integer of 1 or more, including the following steps: a) the input N-channel signal is processed by N pre-filters having all zeros having different transfer characteristics to generate an N-channel pre-processed signal; (b) the N-channel pre-process A signal is input to the N input points of the linear FIR system by N actuators, respectively. (C) A response signal from the linear FIR system is detected by the M sensors at the M output points of the linear FIR system. (D) Estimating the N · M transfer characteristics based on the N-channel pre-processed signal and the response signal from the M output point.
【請求項10】 請求項9の伝達特性測定方法におい
て、上記ステップ(d)は上記Nチャネルの前処理信号を
それぞれM個のN入力1出力適応フィルタに入力して、
上記線形FIRシステムからのM個の応答信号を推定し
た信号であるM個のレプリカ信号を生成し、M個の上記
レプリカ信号と上記線形FIRシステムからの対応する
M個の応答信号のそれぞれの差を誤差信号として得て、
それらM個の誤差信号が最小となるように、上記適応フ
ィルタの伝達特性を表すフィルタ係数を適応的に更新す
るステップを含む。
10. The transfer characteristic measuring method according to claim 9, wherein the step (d) inputs the N-channel pre-processed signals to M N-input one-output adaptive filters, respectively.
Generating M replica signals, which are signals obtained by estimating the M response signals from the linear FIR system, and calculating the difference between each of the M replica signals and the corresponding M response signals from the linear FIR system; As an error signal,
A step of adaptively updating a filter coefficient representing a transfer characteristic of the adaptive filter so that the M error signals are minimized.
【請求項11】 請求項9の伝達特性測定方法におい
て、上記ステップ(d)は、上記線形FIRシステムの応
答出力と上記Nチャネルの前処理信号をそれぞれ所定の
時点数に渡って取り込んで保持し、取り込んだ上記応答
信号からなるベクトルが、上記前処理信号からなる行列
と上記線形FIRシステムの伝達特性から成るベクトル
の積に等しいとおいて得られる連立方程式を解いて上記
伝達特性を得る手段を含む。
11. The transfer characteristic measuring method according to claim 9, wherein in the step (d), the response output of the linear FIR system and the N-channel pre-processed signal are acquired and retained over a predetermined number of time points, respectively. Means for obtaining the transfer characteristic by solving a simultaneous equation obtained by assuming that the vector of the acquired response signal is equal to the product of the matrix of the pre-processed signal and the vector of the transfer characteristic of the linear FIR system. .
【請求項12】 請求項10の伝達特性測定方法におい
て、上記Nチャネルの入力信号をx1(k),...,xN(k),その
z変換をX1(z),...,XN(z)とし、上記前置フィルタの出
力する前処理信号をu1(k),...,uN(k),そのz変換をU
1(z),...,UN(z)とし、上記M個のセンサの出力をy
1(k),...,yM(k),そのz変換をY1(z),...,YM(z)とし、上
記N個の前置フィルタの伝達特性をG1(z),...,GN(z)、
上記線形FIRシステムのN・M個の伝達経路の伝達特
性をHnm(z)(n=1,...,N;m=1,...,M)とすると、 上記ステップ(a)は次式 Un(z)=Xn(z)Gn(z) を演算して上記前処理信号を生成し、 上記ステップ(d)は上記適応フィルタのタップ数をLと
し、そのインパルス応答をwnm(0),...,wnm(L-1)とする
と、次式 【数5】 を計算して上記レプリカ信号ym'(k)を生成し、 上記誤差信号を次式 em(k)=ym(k)-ym'(k) により計算し、un T (k)=[un(k-L+1),...,un(k)]、n=1,...,N とし、時点kでの上記適応フィルタのインパルス応答か
ら成るベクトルwnm(k)をwnm T (k)=[wnm(L-1),...,wnm(0)] とすると、上記誤差信号と上記前処理信号から次式wnm T (k+1)=wnm T(k)+αe(k)un T(k) の計算を各時点k毎に繰り返し実行することにより上記
適応フィルタのインパルス応答を更新するステップを含
み、αは予め決めた調整パラメータである。
12. The transfer characteristic measuring method according to claim 10, wherein the N-channel input signals are x 1 (k),..., X N (k), and their z-transforms are X 1 (z),. ., X N (z), the pre-processed signal output from the pre-filter is u 1 (k), ..., u N (k), and its z-transform is U
1 (z), ..., U N (z), and the outputs of the above M sensors are y
1 (k), ..., y M (k), and its z-transform is Y 1 (z), ..., Y M (z), and the transfer characteristics of the N prefilters are G 1 ( z), ..., G N (z),
Assuming that the transfer characteristics of the NM transfer paths of the linear FIR system are H nm (z) (n = 1, ..., N; m = 1, ..., M), the above step (a) Calculates the following equation U n (z) = X n (z) G n (z) to generate the pre-processed signal. In the step (d), the number of taps of the adaptive filter is L, and the impulse response is Let w nm (0), ..., w nm (L-1) be the following equation: The calculations to 'generate (k), the error signal equation e m (k) = y m (k) -y m' said replica signal y m computed by (k), u n T ( k ) = [u n (k−L + 1),..., u n (k)], n = 1,..., N, and a vector w nm comprising the impulse response of the adaptive filter at time k If (k) is w nm T (k) = [w nm (L-1), ..., w nm (0)], the following equation w nm T (k + comprising the step of updating the impulse response of the adaptive filter by repeatedly executing 1) = w nm T (k ) + calculation of αe (k) u n T ( k) to each time point k, alpha is predetermined Adjustment parameters.
【請求項13】 請求項12の伝達特性測定方法におい
て、上記ステップ(d) は各時点毎に上記誤差信号のパワ
ーを求め、その値が予め決めた値以下となった時点で更
新処理を終了し、そのとき得られた適応フィルタのイン
パルス応答を上記線形FIRシステムの伝達特性を表す
インパルス応答として得るステップを含む。
13. The transfer characteristic measuring method according to claim 12, wherein in said step (d), the power of said error signal is obtained at each time point, and when the value becomes equal to or less than a predetermined value, the updating process is terminated. And obtaining the impulse response of the adaptive filter obtained at that time as an impulse response representing the transfer characteristic of the linear FIR system.
【請求項14】 請求項11の伝達特性測定方法におい
て、上記N個の入力信号をx1(k),....xN(k), そのz変
換をX1(z),...,XN(z)とし、上記前置フィルタの出力す
る上記前処理信号をu1(k),...,uN(k), そのz変換をU
1(z),...,UN(z)とし、上記M個のセンサの出力をy
1(k),...,yM(k)、そのz変換をY1(z),...,YM(z)とし、
上記N個の前置フィルタの伝達特性をG1(z),..., G
N(z)、上記線形FIRシステムのN・M個の伝達経路の
伝達特性をHnm(z)(n=1,...,N; m=1,...,M)とすると、 上記ステップ(a) は次式 Un(z)=Xn(z)Gn(z) を演算して上記前処理信号un(k) を生成し、 上記ステップ(d) は上記伝達特性Hnm(z)を表すインパル
ス応答のタップ数をLとすると、上記伝達特性Hnm(z)の
インパルス応答ベクトルと前処理信号ベクトルを次式hnm T =[hnm(L-1),...,hnm(0)]un T (k)=[un(k-L+1),...,un(k)] n=1,...,N で定義し、各時点毎にKL×L個の連続する上記前処理信
号により次式 【数6】 で定義される行列と上記応答信号を使って次式 【数7】 で与えられる1次連立方程式を解いて上記線形FIRシ
ステムの伝達特性を表すインパルス応答h1m,...,
Nmを得るステップを含む。
14. The transfer characteristic measuring method according to claim 11, wherein said N input signals are x 1 (k),... X N (k), and their z-transforms are X 1 (z),. ., X N (z), the pre-processed signal output from the pre-filter is u 1 (k), ..., u N (k), and its z-transform is U
1 (z), ..., U N (z), and the outputs of the above M sensors are y
1 (k), ..., y M (k), and its z-transform is Y 1 (z), ..., Y M (z),
The transfer characteristics of the N prefilters are denoted by G 1 (z), ..., G
N (z), the transfer characteristics of the NM transfer paths of the linear FIR system are H nm (z) (n = 1, ..., N; m = 1, ..., M), said step (a) generates the following formula U n (z) = X n (z) calculates the G n (z) the preprocessed signal u n (k), the step (d) of the transfer characteristic When Hnm taps of the impulse response representing the (z) is L, the impulse response vector and the preprocessing signal following equation vector h nm T = [h nm of the transfer characteristic Hnm (z) (L-1 ), .. ., h nm (0)] u n T (k) = [u n (k-L + 1), ..., u n (k)] n = 1, ..., defined by n, the The following equation is obtained from KL × L consecutive preprocessing signals at each time point. Using the matrix defined by The impulse response h 1m ,... Expressing the transfer characteristic of the linear FIR system by solving the system of linear equations given by
obtaining h Nm .
【請求項15】 請求項14の伝達特性測定方法におい
て、上記連立方程式の左辺の入力信号成分間の相関をと
るため、両辺に[B 1 ,...,B N T を行列として乗算
して得た次式 【数8】 により規定される連立方程式を解くことにより上記線形
FIRシステムの伝達特性を求める。
15. The transfer characteristic measuring method according to claim 14, for taking the correlation between the left side of the input signal components of the simultaneous equations, both sides [B 1,. . . , B N ] T multiplied by a matrix as follows: The transfer characteristic of the linear FIR system is determined by solving the simultaneous equations defined by
【請求項16】 請求項9〜15のいずれか1つの伝達
特性測定方法において、上記線形FIRシステムは音響
ホールであり、上記N個のアクチュエータはN個のスピ
ーカであり、上記M個のセンサはM個のマイクロホンで
ある。
16. The method according to claim 9, wherein the linear FIR system is an acoustic hall, the N actuators are N speakers, and the M sensors are: There are M microphones.
【請求項17】 線形FIRシステムのN入力点、Nは
2以上の整数、とM出力点、Mは1以上の整数、間に規
定されるN・M個の伝達経路の伝達特性を同時に分離測
定する手順をコンピュータにより実行するプログラムと
して記録した読みとり可能な記録媒体であり、上記プロ
グラムは以下のステップを含む: (a) 入力されたNチャネルの信号を、全ての零点が互い
に異なる伝達特性を有するN個の前置フィルタにより処
理してNチャネルの前処理信号を生成し、(b) 上記Nチ
ャネルの前処理信号をN個のアクチュエータにより上記
線形FIRシステムの上記N入力点にそれぞれ入力し、
(c) 上記線形FIRシステムの上記M出力点で上記線形
FIRシステムからの応答信号をM個のセンサにより検
出し、(d) 上記Nチャネルの前処理信号と上記M出力点
からの応答信号に基づいて上記N・M個の伝達特性を推
定する。
17. The linear FIR system has N input points, N is an integer of 2 or more, and M output points, M is an integer of 1 or more, and simultaneously separates transfer characteristics of NM transfer paths defined between the input points. A readable recording medium on which a measuring procedure is recorded as a program to be executed by a computer, the program including the following steps: (a) transmitting an input N-channel signal, wherein all zeros have transfer characteristics different from each other; (B) inputting the N-channel pre-processed signals to the N-input points of the linear FIR system by the N actuators. ,
(c) a response signal from the linear FIR system is detected by the M sensors at the M output points of the linear FIR system, and (d) a pre-processed signal of the N channel and a response signal from the M output point. Based on the above, the NM transfer characteristics are estimated.
【請求項18】 請求項17の記録媒体において、上記
ステップ(d) は上記Nチャネルの前処理信号をそれぞれ
M個のN入力1出力適応フィルタに入力して、上記線形
FIRシステムからのM個の応答信号を推定した信号で
あるM個のレプリカ信号を生成し、M個の上記レプリカ
信号と上記線形FIRシステムからの対応するM個の応
答信号のそれぞれの差を誤差信号として得て、それらM
個の誤差信号が最小となるように、上記適応フィルタの
伝達特性を表すフィルタ係数を適応的に更新するステッ
プを含む。
18. The recording medium according to claim 17, wherein said step (d) comprises inputting said N-channel pre-processed signals to M N-input one-output adaptive filters, respectively, and outputting said M-channels from said linear FIR system. M replica signals, which are signals obtained by estimating the response signal of the linear FIR system, are obtained as error signals, and the differences between the M replica signals and the corresponding M response signals from the linear FIR system are obtained. M
Adaptively updating a filter coefficient representing a transfer characteristic of the adaptive filter so that the number of error signals is minimized.
【請求項19】 請求項17の記録媒体において、上記
ステップ(d) は、上記線形FIRシステムの応答出力と
上記Nチャネルの前処理信号をそれぞれ所定時点数に渡
って取り込んで保持し、取り込んだ上記応答信号からな
るベクトルが、上記前処理信号からなる行列と上記線形
FIRシステムの伝達特性から成るベクトルの積に等し
いとおいて得られる連立方程式を解いて上記伝達特性を
得る手段を含む。
19. The recording medium according to claim 17, wherein in the step (d), the response output of the linear FIR system and the pre-processed signal of the N channel are respectively captured and held over a predetermined number of times, and the captured data are captured. Means for obtaining the transfer characteristic by solving a simultaneous equation obtained by assuming that the vector composed of the response signal is equal to the product of the matrix composed of the pre-processed signal and the vector composed of the transfer characteristic of the linear FIR system.
【請求項20】 請求項18の記録媒体において、上記
Nチャネルの入力信号をx1(k),...,xN(k),そのz変換X1
(z),...,XN(z)とし、上記前置フィルタの出力する前処
理信号をu1(k),...,uN(k),そのz変換をU1(z),...,U
N(z)とし、上記M個のセンサの出力をy1(k),...,y
M(k)、そのz変換をY1(z),...,YM(z)とし、上記N個の
前置フィルタの伝達特性をG1(z),...,GN(z)、上記線形
FIRシステムのN・M個の伝達経路の伝達特性をH
nm(z)(n=1,...,N;m=1,...,M)とすると、 上記ステップ(a)は次式 Un(z)=Xn(z)Gn(z) を演算して上記前処理信号を生成し、 上記ステップ(d)は上記適応フィルタのタップ数をLと
し、そのインパルス応答をwnm(0),...,wnm(L-1)とする
と、次式 【数9】 を計算して上記レプリカ信号ym'(k)を生成し、 上記誤差信号を次式 em(k)=ym(k)-ym'(k) により計算し、un T (k)=[un(k-L+1),...,un(k)]、n=1,...,N とし、時点kでの上記適応フィルタのインパルス応答か
ら成るベクトルwnm(k)をwnm T (k)=[wnm(L-1),...,wnm(0)] とすると、上記誤差信号と上記前処理信号から次式wnm T (k+1)=wnm T(k)+αe(k)un T(k) の計算を各時点k毎に繰り返し実行することにより上記
適応フィルタのインパルス応答を更新するステップを含
み、上記αは予め決めた調整パラメータである。
20. The recording medium according to claim 18, wherein said N-channel input signals are x 1 (k),..., X N (k), and their z-transform X 1.
(z), ..., X N (z), the pre-processed signal output from the pre-filter is u 1 (k), ..., u N (k), and its z-transform is U 1 (z ), ..., U
Let N (z) be the output of the above M sensors y 1 (k), ..., y
M (k) and its z-transform is Y 1 (z), ..., Y M (z), and the transfer characteristics of the N prefilters are G 1 (z), ..., G N ( z), the transfer characteristics of NM transmission paths of the linear FIR system are represented by H
nm (z) (n = 1, ..., N; m = 1, ..., M), the above step (a) is performed by the following equation U n (z) = X n (z) G n ( z) to generate the pre-processed signal. In the step (d), the number of taps of the adaptive filter is L, and the impulse response is w nm (0), ..., w nm (L-1 ), The following equation: The calculations to 'generate (k), the error signal equation e m (k) = y m (k) -y m' said replica signal y m computed by (k), u n T ( k ) = [u n (k−L + 1),..., u n (k)], n = 1,..., N, and a vector w nm comprising the impulse response of the adaptive filter at time k If (k) is w nm T (k) = [w nm (L-1), ..., w nm (0)], the following equation w nm T (k + 1) = it includes a step of updating the impulse response of the adaptive filter by the calculation of w nm T (k) + αe (k) u n T (k) is repeated at each time point k, the α is previously These are the determined adjustment parameters.
【請求項21】 請求項20の記録媒体において、上記
ステップ(d) は各時点毎に上記誤差信号のパワーを求
め、その値が予め決めた値以下となった時点で更新処理
を終了し、そのとき得られた適応フィルタのインパルス
応答を上記線形FIRシステムの伝達特性を表すインパ
ルス応答として得るステップを含む。
21. The recording medium according to claim 20, wherein in the step (d), the power of the error signal is obtained at each time, and when the value becomes equal to or less than a predetermined value, the updating process is terminated. Obtaining the impulse response of the adaptive filter obtained at that time as an impulse response representing the transfer characteristic of the linear FIR system.
【請求項22】 請求項19の記録媒体において、上記
N個の入力信号をx1(k),....xN(k), そのz変換をX
1(z),...,XN(z)とし、上記前置フィルタの出力する上記
前処理信号をu1(k),...,uN(k), そのz変換をU
1(z),...,UN(z)とし、上記M個のセンサの出力をy
1(k),...,yM(k)、そのz変換をY1(z),...,YM(z)とし、
上記N個の前置フィルタの伝達特性をG1(z),..., G
N(z)、上記線形FIRシステムのN・M個の伝達経路の
伝達特性をHnm(z)(n=1,...,N; m=1,...,M)とすると、上
記ステップ(a) は次式 Un(z)=Xn(z)Gn(z) を演算して上記前処理信号un(k) を生成し、上記ステッ
プ(d) は上記伝達特性Hnm(z)を表すインパルス応答のタ
ップ数をLとすると、上記伝達特性Hnm(z)のインパルス
応答ベクトルと前処理信号ベクトルを次式hnm T =[hnm(L-1),...,hnm(0)]un T (k)=[un(k-L+1),...,un(k)] n=1,...,N で定義し、各時点毎にKL×L個の連続する上記前処理信
号により次式 【数10】 で定義される行列と上記応答信号を使って次式 【数11】 で与えられる1次連立方程式を解いて上記線形FIRシ
ステムの伝達特性を表すインパルス応答h1m,...,
Nmを得るステップを含む。
A recording medium 22. The method of claim 19, the N input signals x 1 (k), .... x N (k), the z-transform X
1 (z), ..., X N (z), the pre-processed signal output from the pre-filter is u 1 (k), ..., u N (k), and its z-transform is U
1 (z), ..., U N (z), and the outputs of the above M sensors are y
1 (k), ..., y M (k), and its z-transform is Y 1 (z), ..., Y M (z),
The transfer characteristics of the N prefilters are denoted by G 1 (z), ..., G
N (z), the transfer characteristics of the NM transfer paths of the linear FIR system are H nm (z) (n = 1, ..., N; m = 1, ..., M), said step (a) generates the following formula U n (z) = X n (z) calculates the G n (z) the preprocessed signal u n (k), the step (d) of the transfer characteristic Assuming that the number of taps of the impulse response representing Hnm (z) is L, the impulse response vector and the pre-processed signal vector of the transfer characteristic Hnm (z) are expressed by the following equation: h nm T = [h nm (L-1),. ., h nm (0)] u n T (k) = [u n (k-L + 1), ..., u n (k)] n = 1, ..., defined by n, the The following equation is obtained from KL × L consecutive preprocessing signals at each time point. Using the matrix defined by and the above response signal, The impulse response h 1m ,... Expressing the transfer characteristic of the linear FIR system by solving the system of linear equations given by
obtaining h Nm .
【請求項23】 請求項22の記録媒体において、上記
連立方程式の左辺の入力信号成分間の相関をとるため、
両辺に[B 1 ,...,B N T を行列として乗算して得た
次式 【数12】 により規定される連立方程式を解くことにより上記線形
FIRシステムの伝達特性を求める。
23. The recording medium according to claim 22, wherein the correlation between the input signal components on the left side of the simultaneous equations is obtained.
[B 1, on both sides. . . , B N ] T as the following equation The transfer characteristic of the linear FIR system is determined by solving the simultaneous equations defined by
【請求項24】 請求項17〜23のいずれか1つの記
録媒体において、上記線形FIRシステムは音響ホール
であり、上記N個のアクチュエータはN個のスピーカで
あり、上記M個のセンサはM個のマイクロホンである。
24. The recording medium according to claim 17, wherein the linear FIR system is an acoustic hall, the N actuators are N speakers, and the M sensors are M sensors. Microphone.
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