JP3949089B2 - 反響消去方法、この方法を実施する装置、プログラム、記憶媒体 - Google Patents

Description

この発明は、スピーカからマイクロホンヘと回り込む反響を消去する反響消去方法、この方法を実施する装置、プログラム、記憶媒体に関する。

反響消去装置は、電話伝送において、音響収音装置であるマイクロホンから得られる収録或いは送話信号を入力信号として得、このマイクロホンと音響的に結合している通常は同一室内に設置される音響再生装置であるスピーカへ与える信号を参照信号として得、この参照信号に基づいてスピーカから再生される音響信号のマイクロホンヘの混入により生じた先の入力信号内の混入信号、即ち、反響を入力信号から消去して得られる出力信号を伝送相手側に出力する装置である。

この反響消去装置としては、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換処理することにより実現するものが提案されている（特許文献１、非特許文型文献１ 参照）。特許文献１においては、フィルタバンクにより、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換している。非特許文献１においては、高速離散フーリエ変換（ＦＦＴ、ＤＦＴ）)により周波数領域への変換を実現している。以下、非特許文献１の技術について説明する。

図１０は、非特許文献１に記載されるoverlap-save手法の構成を示している。この構成においては、Ｌ以下の有限長のフィルタインパルス応答ｈの配列と電話伝送における受話信号に相当する参照信号ｘとの畳み込みにより混入信号が生成されている場合において、参照信号ｘの配列から得られる２Ｌ個の離散周波数変換係数を保持する参照信号周波数特性保持部１０１を有している。

１０７は推定インパルス応答周波数特性保持部であり、音響再生装置と音響収音装置との間の音響的なインパルス応答の離散周波数変換係数の推定値を保持する部位である。
１０８は合成信号周波数特性生成部であり、インパルス応答の離散周波数変換係数の推定値と参照信号ｘの配列の離散周波数変換係数とを対応する離散周波数毎に乗算して得られる合成信号周波数変換係数を生成する部位である。
１２０は合成信号逆離散周波数変換部であり、合成信号周波数特性生成部１０８において生成された合成信号周波数変換係数を逆離散周波数変換する部位である。

１２１は不要配列除去部であり、合成信号逆離散周波数変換部１２０により得られる時間領域の信号の合成信号の配列の内の不要となる前半Ｌ個を切り捨てる部位である。
１２４は減算器であり、不要配列除去部１２１から出力された不要部分の除去されたＬ個の合成信号の配列をＬ個の入力信号ｄの配列から対応する要素毎に減算してＬ個の出力信号の配列を得る部位である。
１２３は零配列結合部であり、減算器１２４の出力信号の配列の前にＬ個の零要素配列を結合出力する部位である。
１２２は零配列結合部後離散周波数変換部であり、零要素配列が結合された出力信号の配列を離散周波数変換する部位である。

１０６はインパルス応答周波数特性推定部である。このインパルス応答周波数特性推定部１０６は、零配列結合部後離散周波数変換部１２２より得られる２Ｌ個の出力信号の離散周波数変換係数と、参照信号周波数特性保持部１０１に保持される２Ｌ個の離散周波数変換係数とを入力して、インパルス応答の離散周波数変換係数の推定値を生成する部位である。
特開平９−１１６４７２号 J.J.Shynk,"Frequency-domain and multi-rate adaptive filtering," IEEE Signal Processing Mag.,vol.9,no.1,pp.14-37,Jan.1992.

図１１を参照するに、これは図１０により図示説明された構成と、反響消去装置と他の信号処理部１２６とを組み合わせた構成を示す。
この場合の信号処理部１２６は、例えば、雑音除去の如き信号処理を実施する部位である。ところで、信号処理部１２６で周波数領域の信号処理を必要とする場合、信号処理部１２６の前後に、改めて、信号処理部前離散周波数変換部１２５、信号処理後逆離散周波数変換部１２７、窓かけ重畳部１２８が必要とされる。

離散周波数変換部、逆離散周波数変換部に必要とされる演算処理量は、反響消去装置の全体の演算処理量の多くの部分を占める場合が多い。この点で、離散周波数変換部、逆離散周波数変換部を新たに設ける必要の生起する構成は望ましくない。

この発明は、反響消去装置と他の信号処理部とを組み合わせた場合に、離散周波数変換部、逆離散周波数変換部を反響消去装置と他の信号処理部とで共用し、演算処理量の増加を抑制する反響消去方法、この方法を実施する装置、プログラム、記憶媒体を提供するものである。

請求項１：音響収音装置から得られる信号を入力信号ｄとして得ると共に、音響収音装置と音響的に結合のある音響再生装置へ与える信号を参照信号ｘとして得て、参照信号ｘに基づいて音響再生装置から再生される音響信号の音響収音装置への混入により生じる入力信号内の混入信号を入力信号から消去して得られる出力信号ｙを出力する反響消去方法において、参照信号ｘの配列の離散周波数変換係数を保持し、入力信号ｄの配列に窓かけ処理を施し、窓かけ処理された入力信号の配列を、参照信号の配列の離散周波数変換係数の要素数の半分の数の離散周波数に対応する係数に変換し、音響再生装置と音響収音装置との間の音響的なインパルス応答の離散周波数変換係数の推定値を保持し、インパルス応答の離散周波数変換係数の推定値と参照信号の配列の離散周波数変換係数とを対応する離散周波数毎に乗算して合成信号周波数変換係数を生成し、前記合成信号周波数変換係数からなる配列において最も低い離散周波数を偶数番目としたとき、前記合成信号周波数変換係数からなる配列中の奇数番目の離散周波数に対応する係数からなる配列を逆離散周波数変換した結果の虚数部と、逆離散周波数変換した結果が等しくなる離散周波数変換係数の新たな配列を得、この新たな配列と合成信号周波数変換係数において偶数番目の離散周波数に対応する係数からなる配列とを加算し、この加算された配列を入力信号の離散周波数変換係数の配列から減算し、この減算された配列と参照信号ｘの離散周波数変換係数の配列とを用いてインパルス応答の離散周波数変換係数の推定値を生成し、この減算された配列を逆離散周波数変換し、この逆離散周波数変換により得られる信号列に窓かけ処理した結果の信号と、同様に過去に窓かけ処理された信号との重畳処理を行い出力信号の配列を得る反響消去方法を構成した。

そして、請求項２：音響収音装置から得られる信号を入力信号ｄとして得ると共に、音響収音装置と音響的に結合のある音響再生装置へ与える信号を参照信号ｘとして得て、参照信号ｘに基づいて音響再生装置から再生される音響信号の音響収音装置への混入により生じる入力信号内の混入信号を入力信号から消去して得られる出力信号ｙを出力する反響消去装置において、参照信号ｘの配列の離散周波数変換係数を保持する参照信号周波数特性保持部１０１と、入力信号ｄの配列に窓かけ処理する窓かけ部１０２と、窓かけ処理された入力信号の配列を、参照信号の配列の離散周波数変換係数の要素数の半分の数の離散周波数に対応する係数に変換する窓かけ処理後離散周波数変換部１０３と、音響再生装置と音響収音装置との間の音響的なインパルス応答の離散周波数変換係数の推定値を保持する推定インパルス応答周波数特性保持部１０７と、インパルス応答の離散周波数変換係数の推定値と参照信号の配列の離散周波数変換係数とを対応する離散周波数毎に乗算して得られる合成信号周波数変換係数を生成する合成信号周波数特性生成部１０８と、前記合成信号周波数変換係数からなる配列において最も低い離散周波数を偶数番目としたとき、前記合成信号周波数変換係数からなる配列中の奇数番目の離散周波数に対応する係数からなる配列を逆離散周波数変換した結果の虚数部と、逆離散周波数変換した結果が等しくなる離散周波数変換係数の新たな配列を得る奇数成分虚数部抽出部１０９と、奇数成分虚数部抽出部１０９により抽出された配列と、合成信号周波数変換係数において偶数番目の離散周波数に対応する係数からなる配列とを加算する加算器１１０と、加算器１１０により加算された配列を、入力信号の離散周波数変換係数の配列から減算する加算配列減算器１１１と、加算配列減算器１１１の出力する配列と参照信号ｘの離散周波数変換係数の配列とを用いてインパルス応答の離散周波数変換係数の推定値を生成するインパルス応答周波数特性推定部１０６と、加算配列減算器１１１の出力する配列を逆離散周波数変換する減算器出力逆離散周波数変換部１０４と、減算器出力逆離散周波数変換部１０４から得られる信号列に窓かけ処理した結果の信号と同様に過去に窓かけ処理された信号との重畳処理を行い出力信号の配列を得る窓かけ重畳部１０５と、を有する反響消去装置を構成した。

また、請求項３：請求項２に記載される反響消去装置において、インパルス応答周波数特性推定部１０６は、推定インパルス応答周波数特性の配列における、最も低い離散周波数を０番目として各離散周波数に番号を付与したとき、偶数番目の離散周波数に対応する係数からなる配列に対して、加算配列減算器１１１が出力する配列と、入力信号の離散周波数変換係数の偶数番目の離散周波数に対応する要素からなる配列の複素共役との積に基づいて推定インパルス応答周波数特性の更新配列を生成し、推定インパルス応答周波数特性の偶数番目の離散周波数要素を更新し、奇数番目の離散周波数に対応する係数からなる推定インパルス応答周波数特性の配列に対して、減算器が出力する配列と、入力信号の離散周波数変換係数の奇数番目の離散周波数に対応する要素からなる配列の複素共役との積に虚数ｊ(但し、ｊ²＝−１)を乗じた数に基づいて推定インパルス応答周波数特性の更新配列を生成し、推定インパルス応答周波数特性の奇数番目の離散周波数要素を更新する反響消去装置を構成した。

更に、請求項２に記載される反響消去装置に、加算配列減算器１１１の出力に周波数領域でフィルタリング処理を行う減算出力シェーピング部１２９を設け、フィルタリング処理された加算配列減算器１１１の出力を、加算配列減算器１１１の出力の代わりにインパルス応答周波数特性推定部１０６に与える反響消去装置をも提案した。

ここで、請求項４：音響収音装置から得られる信号を入力信号として得ると共に音響収音装置と音響的に結合のある音響再生装置へ与える信号を参照信号として得、参照信号の配列の離散周波数変換係数を保持し、入力信号の配列に窓かけ処理を施し、窓かけ処理された入力信号の配列を、参照信号の配列の離散周波数変換係数の要素数の半分の数の離散周波数に対応する係数に変換し、音響再生装置と音響収音装置との間の音響的なインパルス応答の離散周波数変換係数の推定値を保持し、インパルス応答の離散周波数変換係数の推定値と参照信号の配列の離散周波数変換係数とを対応する離散周波数毎に乗算して合成信号周波数変換係数を生成し、前記合成信号周波数変換係数からなる配列において最も低い離散周波数を偶数番目としたとき、前記合成信号周波数変換係数からなる配列中の奇数番目の離散周波数に対応する係数からなる配列を逆離散周波数変換した結果の虚数部と、逆離散周波数変換した結果が等しくなる離散周波数変換係数の新たな配列を得、この新たな配列と合成信号周波数変換係数において偶数番目の離散周波数に対応する係数からなる配列とを加算し、この加算された配列を入力信号の離散周波数変換係数の配列から減算し、この減算された配列と参照信号ｘの離散周波数変換係数の配列とを用いてインパルス応答の離散周波数変換係数の推定値を生成し、この減算された配列を逆離散周波数変換し、この逆離散周波数変換により得られる信号列に窓かけ処理した結果の信号と同様に過去に窓かけ処理された信号との重畳処理を行い出力信号の配列を得る指令をコンピュータにするプログラムを構成した。

また、請求項５：請求項４に記載されるプログラムを記憶した記憶媒体を構成した。

この発明によれば、所望の畳み込み演算を、各離散周波数領域において乗算、或いは、より小さな次数の畳み込み演算として実行した後、従来技術より、少ない点数で逆離散周波数変換して近似的に出力を得ることにより、演算量少なく、畳み込み結果を近似的に出力することができる。そして、合成信号周波数特性生成部の出力に奇数成分虚数部抽出部の処理を与えることと、窓かけ重畳部における窓係数の適切な選定により、近似誤差の影響を最大限抑えた、精度のよい反響消去を実現することができる。また、離散周波数変換後の入力信号ｄに対して、反響消去に相当する減算を実行する構成としているので、反響消去装置と他の信号処理部とを組み合わせた場合に、離散周波数変換部、逆離散周波数変換部を反響消去装置と他の信号処理部とで共用して演算処理量の増加を抑制して、離散周波数変換部、逆離散周波数変換部を新たに設ける必要の生起する構成は望ましくない旨の問題を解消するという［発明が解決しようとする課題］の項に記載される効果を奏す。
更に、参照信号の離散周波数変換係数と要素数の異なる（少ない）減算出力係数とを用いてインパルス応答周波数特性を推定することができる。

また、加算配列減算器１１１の出力に周波数領域でフィルタリング処理を行う減算出力シェーピング部１２９を設け、フィルタリング処理された加算配列減算器１１１の出力を加算配列減算器１１１の出力の代わりにインパルス応答周波数特性推定部１０６に与える構成を具備して、低次数のフィルタと周波数領域で畳み込みを実行することにより、時間領域において図７の様に現れる巡回畳み込みの影響を受けた不要な信号成分を減算出力の中から、事前に、図９に近い形状に抑圧し、インパルス応答周波数特性の推定精度を高めることができる。

発明を実施するための最良の形態を図１の反響消去装置の実施例を参照して説明する。
図１において、１０１は参照信号周波数特性保持部であり、参照信号ｘの配列の２Ｌ個の離散周波数変換係数を保持する部位である。
１０２は窓かけ部であり、入力信号ｄの要素数Ｌの配列に窓かけ処理する部位である。
１０３は窓かけ処理後離散周波数変換部であり、窓かけ部１０２において入力信号の配列に窓かけ処理した結果を、Ｌ個の離散周波数係数に変換する部位である。
１０７は推定インパルス応答周波数特性保持部であり、音響再生装置と音響収音装置との間の２Ｌ個の音響的なインパルス応答の離散周波数変換係数の推定値を保持する部位である。

１０８は合成信号周波数特性生成部であり、インパルス応答の離散周波数変換係数の推定値と参照信号ｘの配列の離散周波数変換係数とを対応する離散周波数毎に乗算して得られる２Ｌ個の合成信号周波数変換係数を生成する部位である。
１０９は奇数成分虚数部抽出部であり、合成信号周波数特性生成部１０８により生成された合成信号周波数変換係数において、最も低い離散周波数を０番目として各離散周波数に番号を振り、奇数番目の離散周波数に対応する要素数Ｌの係数からなる配列に対して、その逆離散周波数変換の虚数部に相当する成分のみを抽出して新たな要素数Ｌの配列を得る部位である。

１１０は加算器であり、奇数成分虚数部抽出部１０９により抽出された配列と、合成信号周波数変換係数において偶数番目の離散周波数に対応する係数からなる要素数Ｌの配列とを加算する部位である。
１１１は加算配列減算器であり、加算器１１０により加算された結果の配列を、入力信号の要素数Ｌの離散周波数変換係数の配列から減算する部位である。
１０６はインパルス応答周波数特性推定部であり、加算配列減算器１１１の出力する要素数Ｌの配列と、参照信号ｘの要素数２Ｌの離散周波数変換係数の配列とを入力してインパルス応答の２Ｌ個の離散周波数変換係数の推定値を生成する部位である。

１０４は減算器出力逆離散周波数変換部であり、加算配列減算器１１１の出力する要素数Ｌの配列を逆離散周波数変換する部位である。
１０５は窓かけ重畳部である。この窓かけ重畳部１０５は、減算器出力逆離散周波数変換部１０４から得られる要素数Ｌの信号ｓ（ｋ）、（ｋ＝０、１、．．．．、Ｌ−１）の配列に、窓係数ｗ（ｋ）、（ｋ＝０、１、．．．．、Ｌ−１）を乗じてｓ（ｋ）ｗ（ｋ）を得、前半Ｌ／２点については、１ステップ過去のｓ（ｋ）ｗ（ｋ）の後半Ｌ／２点と加算してＬ／２点の出力信号ｙを出力すると共に、現ステップで得られたｓ（ｋ）ｗ（ｋ）の後半のＬ／２点については、次のステップにおいて得られるｓ（ｋ）ｗ（ｋ）の前半ＬＬ／２点との加算のためにこの後半のＬ／２点を保持する部位である。
反響消去装置の以上の動作ステップは、以降、繰り返される。ここで、処理されるステップの間隔は、Ｌ／２として説明したが、この間隔は必ずしもＬ／２のみに限定されない。

図１の奇数成分虚数部抽出部１０９の実施例を具体的に説明する。合成信号周波数特性生成部１０８において生成される合成信号周波数特性をＹ(ｌ)、(ｌ＝０、１、．．．．、２Ｌ−１）とすると、図４に示される通り、偶数番目の成分と、奇数番目の成分に分離した配列の和として表現される。元のＹ(ｌ)、(ｌ＝０、１、．．．．、２Ｌ−１）からなる配列の逆離散周波数変換は、前半Ｌ個の要素ｙｃ（ｋ）、(ｋ＝０、１、．．．．、Ｌ−１）と後半Ｌ個の要素ｙｌ（ｋ）、(ｋ＝０、１、．．．．、Ｌ−１）とは異なる意味を持つ。ｙｌ（ｋ）は、この反響消去装置への入力信号ｘとフィルタｈの線形畳み込み演算と完全に一致する信号であり、ｙｃ（ｋ）は、巡回畳み込みの影響を受けた不要な信号である。図１０および図１１に示される従来例においては、不要配列除去部１２１はｙｃ（ｋ）を完全に除去している。そして、図４においては、Ｙ(ｌ)、(ｌ＝０、１、．．．．、２Ｌ−１）の偶数番目の成分のみを残し、奇数番目を零とした配列の逆離散周波数変換は、或るＬ点の信号列ａ（ｋ）、(ｋ＝０、１、．．．．、Ｌ−１）を２つ並べて、２Ｌ点とした配列になっている。同様に、Ｙ(ｌ)、(ｌ＝０、１、．．．．、２Ｌ−１）の奇数番目の成分のみを残し、偶数番目を零とした配列の逆離散周波数変換は、或るＬ点の信号列ｂ（ｋ）、(ｋ＝０、１、．．．．、Ｌ−１）とその符号を反転させた−ｂ（ｋ）、(ｋ＝０、１、．．．．、Ｌ−１）とを結合し、２Ｌ点とした配列となっている。ここで、ｙｃ（ｋ）＝ａ（ｋ）−ｂ（ｋ）、ｙｌ（ｋ）＝ａ（ｋ）＋ｂ（ｋ）の関係が成り立つ。さて、この発明は、Ｌ点の逆離散周波数変換により、ｙｌ（ｋ）のみを求めることを考える。

図５において、Ｙ(ｌ)、(ｌ＝０、１、．．．．、２Ｌ−１）の偶数番目の成分のみにより再構成したＬ点のＹｅ(ｌ)、(ｌ＝０、１、．．．．、Ｌ−１）の逆離散周波数変換は、ａ（ｋ）、(ｋ＝０、１、．．．．、Ｌ−１）そのものである。一方、Ｙ(ｌ)、(ｌ＝０、１、．．．．、２Ｌ−１）の奇数番目の成分のみにより再構成したＬ点のＹｏ（ｌ）、(ｌ＝０、１、．．．．、Ｌ−１）の逆離散周波数変換は、ｂ（ｋ）、(ｋ＝０、１、．．．．、Ｌ−１）の各要素にｅｘｐ（−ｊ（πｋ）／Ｌ）、(ｋ＝０、１、．．．．、Ｌ−１）が乗じられたものとなり、ｂ（ｋ）そのものではない。そこで、この発明は、ｅｘｐ（−ｊ（πｋ）／Ｌ）ｂ（ｋ）の虚数部に着目した。その虚数部ｓｉｎ（（πｋ）／Ｌ）・ｂ（ｋ）を用い、ａ（ｋ）＋ｂ（ｋ）、即ち、ｙｌ（ｋ）の近似を、ａ（ｋ）＋ｓｉｎ（（πｋ）／Ｌ）・ｂ（ｋ）として得るというものである。ｓｉｎ（（πｋ）／Ｌ）の概形は図６の通りである。逆離散周波数変換がｓｉｎ（（πｋ）／Ｌ）・ｂ（ｋ）と一致する様にするには、Ｙｏ（ｌ）に対して、
Ｚ（０）＝ｉｍａｇ（Ｙｏ（０））
Ｚ（ｌ）＝ｊ（−Ｙｏ（ｌ）＋Ｙｏ（Ｌ−ｌ）^*／２、ｌ＝０、１、．．．．、Ｌ−１
・・・・・・・・（式１）
として、Ｚ（ｌ）、（ｌ＝０、１、．．．．、Ｌ−１）を得、これを奇数成分虚数部抽出部１０７の出力とすればよい。ここで、ｊ²＝−１、ｉｍａｇ（ｘ＋ｊｙ）＝ｙ（ｘ、ｙは実数）、＊は共役を表す。また、これ以外にも、上述した考え方に基づいた数学的に等価な変形は、全てこの発明の意図した実施例に含まれる。

図１の実施例における窓かけ部１０２の窓係数の実施例として、ｗ（ｋ）＝０．５＋０．５ｓｉｎ（（πｋ）／Ｌ）、(ｋ＝０、１、．．．．、Ｌ−１）を適用する。このとき、図１の減算器１２４における処理を時間領域で考えるに、推定インパルス応答周波数特性保持部１０７が真の特性と一致しているとすると、ｗ（ｋ）ｙｌ（ｋ）−｛ａ（ｋ）＋ｓｉｎ（（πｋ）／Ｌ）ｂ（ｋ）｝＝（０．５ｓｉｎ（（πｋ）／Ｌ）−０．５）（ａ（ｋ）−ｂ（ｋ））＝（０．５ｓｉｎ（（πｋ）／Ｌ）−０．５）ｙｃ（ｋ）となり、巡回畳み込みの影響を受けた不要なｙｃ（ｋ）に（０．５ｓｉｎ（（πｋ）／Ｌ）−０．５）が乗じられて、減算器出力逆離散周波数変換部１０４へ与えられることになる。ここで、｛０．５ｓｉｎ（（πｋ）／Ｌ）−０．５｝の形状は、図７に示す通りで、ｋ＝０、１、．．．．、Ｌ−１の範囲の両端に近づくほど、ｙｃ（ｋ）の影響が強く現れることが分かる。また、窓かけ重畳部１０５における窓係数ｗ２（ｋ）＝ｗｈ（ｋ）／ｗ（ｋ）と選ぶことができる。ｗｈ（ｋ）＝０．５＋０．５ｃｏｓ（（２πｋ）／Ｌ））、ｗ（ｋ）＝０．５＋０．５ｓｉｎ（（πｋ）／Ｌ）としたときのｗ２（ｋ）の形状は、図８に示す通りである。また、この窓係数ｗ２（ｋ）を（０．５ｓｉｎ（（πｋ）／Ｌ）−０．５）と掛け合わせると,図９の様な形状となり、最終的には、ｙｃ（ｋ）の影響は更に低減されていることが分かる。窓係数、ｗ（ｋ）、ｗｈ（ｋ）、ｗ２（ｋ）の選定は、上述したもののみに限るものではなく、ｋ＝０、１、．．．．、Ｌ−１の範囲の両端に近づく程値の小さくなる傾向を持つ任意の形状を用いること全てが、この発明の実施例に含まれる。

更に、図１におけるインパルス応答周波数特性推定部１０６の実施例を示す。ここで、先のＹｅ（ｌ）、Ｙｏ（ｌ）と同様に、参照信号ｘの離散周波数変換係数Ｘ(ｌ),(ｌ＝０、１、．．．．、２Ｌ−１)とし、その偶数番目の要素をＸｅ(ｌ)、（ｌ＝０、１、．．．．、Ｌ−１）、奇数番目の要素をＸｏ(ｌ)、(ｌ＝０、１、．．．．、Ｌ−１)とする。また、インパルス応答の離散周波数特性の推定値をＨ（ｌ）、（ｌ＝０、１、．．．．、２Ｌ−１）、その偶数番目の要素をＨｅ（ｌ）、（ｌ＝０、１、．．．．、Ｌ−１）、奇数番目の要素をＨｏ（ｌ）、（ｌ＝０、１、．．．．、Ｌ−１）とする。更に、加算配列減算器１１１の出力をＥ（ｌ）、（ｌ＝０、１、．．．．、Ｌ−１）とする。ここで、各処理ステップ毎にＨｅ（ｌ）の推定を、Ｈｅ（ｌ）、Ｈｏ（ｌ）に対してそれぞれ以下の様に行う。
Ｈｅ（ｌ）＝Ｈ〜ｅ（ｌ）＋μＸｅ^*（ｌ）Ｅ（ｌ）
Ｈｏ（ｌ）＝Ｈ〜ｏ（ｌ）＋ｊμＸｏ^*（ｌ）Ｅ（ｌ） ・・・・・・・（式２）

ここで、Ｈ〜ｅ（ｌ）、Ｈ〜ｏ（ｌ）は１ステップ過去の推定値Ｈｅ（ｌ）、Ｈｏ（ｌ）を意味する。μは０以上の係数であり、ｌ毎に異なる値を与えても、ステップ毎に変化させてもよい。また、Ｘｅ(ｌ)、Ｘｏ(ｌ)の瞬時のパワー或いは平均のパワーＰｅ(ｌ)、Ｐｏ(ｌ)により正規化し、
Ｈｅ（ｌ）＝Ｈ〜ｅ（ｌ）＋μ Ｘｅ^*（ｌ）Ｅ（ｌ）／Ｐｅ(ｌ)
Ｈｏ（ｌ）＝Ｈ〜ｏ（ｌ）＋ｊμ Ｘｏ^*（ｌ）Ｅ（ｌ）／Ｐｏ(ｌ)
・・・・・・・（式３）
或いは、
Ｈｅ（ｌ）＝Ｈ〜ｅ（ｌ）＋μＸｅ^*（ｌ）Ｅ（ｌ）／（Ｐｅ(ｌ)＋Ｐｏ(ｌ)）
Ｈｏ（ｌ）＝Ｈ〜ｏ（ｌ）＋ｊμＸｏ^*（ｌ）Ｅ（ｌ）／（Ｐｅ(ｌ)＋Ｐｏ(ｌ)）
・・・・・・・（式４）
として、推定を行ってもよい。ここで、例えば、Ｈｅ（ｌ）に対して（式２）、Ｈｏ（ｌ）に対して(式４)を適用してそれぞれ更新し、Ｈｅ（ｌ）、Ｈｏ（ｌ）に対して、（式２）、（式３）、（式４）に示す更新式の内の異なる更新式を用いてもよい。一般に、Ｈｅ（ｌ）の推定値更新には既存の多くの適応アルゴリズムをそのまま適用することができるが、Ｈｏ（ｌ）の推定値更新に対しては、既存の適応アルゴリズムにより得られる更新項に虚数ｊ(ｊ²＝−１)を乗じて更新を行う必要がある。

また、図３を参照して更なる他の提案例を説明するに、減算出力シェーピング部１２９を設け、Ｅ（ｌ）について、例えば、ｆ＝［−０．２５,０.５,−０．２５］の様な低次
数のフィルタと周波数領域で畳み込みむことにより、時間領域において図７の様に現れる巡回畳み込みの影響を、事前に、図９に近い形状に抑圧することができ、この様なフィルタ処理されたＥ（ｌ）をＨｅ（ｌ）、Ｈｏ（ｌ）の推定に用いることもできる。

他に、推定すべきインパルス応答の時間領域での配列ｈがＬよりも長い場合においても、以下の様にこの発明を適用することができる。いま、フィルタインパルス応答の配列ｈの長さが、ＮＬ＋Ｍ（Ｎ、Ｍは、Ｎ≧１、０≦Ｍ＜Ｌを満たす整数）とする。このとき、推定インパルス応答周波数特性保持部１０７は、ｈを長さＬ毎に分割し、Ｎ個の長さＬの配列とｌ個の長さＭの配列を得、それらそれぞれに対して、長さ２Ｌとなる様に零配列を結合し、離散周波数変換することにより得られる、Ｎ＋１組の長さＬの周波数特性配列の推定値を保持する。一方、参照信号周波数特性保持部１０１は、現在のステップの入力信号周波数特性の配列と合わせて、Ｎステップ過去までの入力信号周波数特性の配列を保持、即ち、合計Ｎ＋１組の長さ２Ｌの入力信号周波数特性の配列を保持する。これに対して、合成信号周波数特性生成部１０８は、推定インパルス応答周波数特性保持部１０７および参照信号周波数特性保持部１０１に保持されたＮ＋１組の周波数特性配列それぞれの対応した配列毎に周波数番号毎の乗算処理を行い、得られたＮ＋１組の乗算結果の配列を周波数番号毎に加算することにより、同様の２Ｌ個の合成信号周波数変換係数を生成することができる。また、インパルス応答周波数特性推定部１０６においても同様で、Ｎ＋１組の参照信号の離散周波数変換係数の配列それぞれについて、推定式（式２）、（式３）或いは（式４）を適用し、対応するＮ＋１組の推定インパルス応答の離散周波数変換係数の配列を推定すればよい。但し、Ｘｅ（ｌ）、Ｘｏ（ｌ）の瞬時或いは平均パワーＰｅ(ｌ)、Ｐｏ(ｌ)の計算においては、Ｎ＋１組の各々のＸｅ（ｌ）、Ｘｏ（ｌ）の瞬時或いは平均パワーのｌ毎の総和を、全ての配列の組に対して等しく適用することもできる。更に、Ｎ＋１組の推定インパルス応答の離散周波数変換係数の配列の各要素の内の予め０と置いても、性能に大きく影響しない要素がどれか決定することができる場合においては、その要素を０と置き、合成信号周波数変換係数の生成、インパルス応答の離散周波数変換係数の推定における計算の一部を省略してもよい。

なお、入力信号ｘおよび推定すべきインパルス応答の配列ｈが実数であるとすると、離散フーリエ変換等を離散周波数変換に用いた場合、その変換係数の配列の対称性により、省略可能な計算が含まれていることは自明であり、その様な計算省略を行なうことも、この発明の実施例に含まれる。

実施例を説明する図。 他の実施例を説明する図。 更なる他の提案例を説明する図。 合成信号周波数特性の性質を説明する図。 実施例における合成信号周波数特性の性質を説明する図。 ｓｉｎ（（πｋ）／Ｌ）の概形を示す図。 （０．５ｓｉｎ（（πｋ）／Ｌ）−０．５）の形状を示す図。 窓かけ重畳部で用いる窓係数の形状を示す図。 窓係数を（０．５ｓｉｎ（（πｋ）／Ｌ）−０．５）と掛け合わせた形状を示す図。 従来例を説明する図。 他の従来例を説明する図。

符号の説明

１０１ 参照信号周波数特性保持部 １０２ 窓かけ部
１０３ 窓かけ処理後離散周波数変換部 １０４ 減算器出力逆離散周波数変換部
１０５ 窓かけ重畳部 １０６ インパルス応答周波数特性推定部
１０７ 推定インパルス応答周波数特性保持部 １０８ 合成信号周波数特性生成部
１０９ 奇数成分虚数部抽出部 １１０ 加算器
１１１ 加算配列減算器 １２０ 合成信号逆離散周波数変換部
１２１ 不要配列除去部 １２２ 零配列結合部後離散周波数変換部
１２３ 零配列結合部 １２４ 減算器
１２５ 信号処理部前離散周波数変換部 １２６ 信号処理部
１２７ 信号処理後逆離散周波数変換部 １２８ 窓かけ重畳部
１２９ 減算出力シェービング部

Claims (5)

1. 音響収音装置から得られる信号を入力信号として得ると共に、音響収音装置と音響的に結合のある音響再生装置へ与える信号を参照信号として得て、参照信号に基づいて音響再生装置から再生される音響信号の音響収音装置への混入により生じる入力信号内の混入信号を入力信号から消去して得られる出力信号を出力する反響消去方法において、
   参照信号の配列の離散周波数変換係数を保持し、
   入力信号の配列に窓かけ処理を施し、
   窓かけ処理された入力信号の配列を、参照信号の配列の離散周波数変換係数の要素数の半分の数の離散周波数に対応する係数に変換し、
   音響再生装置と音響収音装置との間の音響的なインパルス応答の離散周波数変換係数の推定値を保持し、
   インパルス応答の離散周波数変換係数の推定値と参照信号の配列の離散周波数変換係数とを対応する離散周波数毎に乗算して合成信号周波数変換係数を生成し、
   前記合成信号周波数変換係数からなる配列において最も低い離散周波数を偶数番目としたとき、前記合成信号周波数変換係数からなる配列中の奇数番目の離散周波数に対応する係数からなる配列を逆離散周波数変換した結果の虚数部と、逆離散周波数変換した結果が等しくなる離散周波数変換係数の新たな配列を得、
   この新たな配列と合成信号周波数変換係数において偶数番目の離散周波数に対応する係数からなる配列とを加算し、
   この加算された配列を入力信号の離散周波数変換係数の配列から減算し、
   この減算された配列と参照信号の離散周波数変換係数の配列とを用いてインパルス応答の離散周波数変換係数の推定値を生成し、
   この減算された配列を逆離散周波数変換し、
   この逆離散周波数変換により得られる信号列に窓かけ処理した結果の信号と、同様に過去に窓かけ処理された信号との重畳処理を行い出力信号の配列を得る、
   ことを特徴とする反響消去方法。
2. 音響収音装置から得られる信号を入力信号として得ると共に、音響収音装置と音響的に結合のある音響再生装置へ与える信号を参照信号として得て、参照信号に基づいて音響再生装置から再生される音響信号の音響収音装置への混入により生じる入力信号内の混入信号を入力信号から消去して得られる出力信号を出力する反響消去装置において、
   参照信号の配列の離散周波数変換係数を保持する参照信号周波数特性保持部と、
   入力信号の配列に窓かけ処理する窓かけ部と、
   窓かけ処理された入力信号の配列を、参照信号の配列の離散周波数変換係数の要素数の半分の数の離散周波数に対応する係数に変換する離散周波数変換部と、
   音響再生装置と音響収音装置との間の音響的なインパルス応答の離散周波数変換係数の推定値を保持する推定インパルス応答周波数特性保持部と、
   インパルス応答の離散周波数変換係数の推定値と参照信号の配列の離散周波数変換係数とを対応する離散周波数毎に乗算して得られる合成信号周波数変換係数を生成する合成信号周波数特性生成部と、
   前記合成信号周波数変換係数からなる配列において最も低い離散周波数を偶数番目としたとき、前記合成信号周波数変換係数からなる配列中の奇数番目の離散周波数に対応する係数からなる配列を逆離散周波数変換した結果の虚数部と、逆離散周波数変換した結果が等しくなる離散周波数変換係数の新たな配列を得る奇数成分虚数部抽出部と、
   奇数成分虚数部抽出部により抽出された配列と、合成信号周波数変換係数において偶数番目の離散周波数に対応する係数からなる配列とを加算する加算器と、
   加算器により加算された配列を、入力信号の離散周波数変換係数の配列から減算する減算器と、
   減算器の出力する配列と、参照信号ｘの離散周波数変換係数の配列とを用いてインパルス応答の離散周波数変換係数の推定値を生成するインパルス応答周波数特性推定部と、
   減算器の出力する配列を、逆離散周波数変換する逆離散周波数変換部と、
   逆離散周波数変換部から得られる信号列に窓かけ処理した結果の信号と、同様に過去に窓かけ処理された信号との重畳処理を行い出力信号の配列を得る窓かけ重畳部と、
   を有することを特徴とする反響消去装置。
3. 請求項２に記載される反響消去装置において、
   インパルス応答周波数特性推定部は、推定インパルス応答周波数特性の配列における、最も低い離散周波数を０番目として各離散周波数に番号を付与したとき、偶数番目の離散周波数に対応する係数からなる配列に対して、減算器が出力する配列と、参照信号の離散周波数変換係数の偶数番目の離散周波数に対応する要素からなる配列の複素共役との積に基づいて推定インパルス応答周波数特性の更新配列を生成し、推定インパルス応答周波数特性の偶数番目の離散周波数要素を更新し、
   奇数番目の離散周波数に対応する係数からなる推定インパルス応答周波数特性の配列に対して、減算器が出力する配列と、参照信号の離散周波数変換係数の奇数番目の離散周波数に対応する要素からなる配列の複素共役との積に虚数ｊ(但し、ｊ²＝−１)を乗じた数
   に基づいて推定インパルス応答周波数特性の更新配列を生成し、推定インパルス応答周波数特性の奇数番目の離散周波数要素を更新することを特徴とする反響消去装置。
4. 音響収音装置から得られる信号を入力信号として得ると共に音響収音装置と音響的に結合のある音響再生装置へ与える信号を参照信号として得、
   参照信号の配列の離散周波数変換係数を保持し、
   入力信号の配列に窓かけ処理を施し、
   窓かけ処理された入力信号の配列を、参照信号の配列の離散周波数変換係数の要素数の半分の数の離散周波数に対応する係数に変換し、
   音響再生装置と音響収音装置との間の音響的なインパルス応答の離散周波数変換係数の推定値を保持し、
   インパルス応答の離散周波数変換係数の推定値と参照信号の配列の離散周波数変換係数とを対応する離散周波数毎に乗算して合成信号周波数変換係数を生成し、
   前記合成信号周波数変換係数からなる配列において最も低い離散周波数を偶数番目としたとき、前記合成信号周波数変換係数からなる配列中の奇数番目の離散周波数に対応する係数からなる配列を逆離散周波数変換した結果の虚数部と、逆離散周波数変換した結果が等しくなる離散周波数変換係数の新たな配列を得、
   この新たな配列と合成信号周波数変換係数において偶数番目の離散周波数に対応する係数からなる配列とを加算し、
   この加算された配列を入力信号の離散周波数変換係数の配列から減算し、
   この減算された配列と参照信号の離散周波数変換係数の配列とを用いてインパルス応答の離散周波数変換係数の推定値を生成し、
   この減算された配列を逆離散周波数変換し、
   この逆離散周波数変換により得られる信号列に窓かけ処理した結果の信号と、同様に過去に窓かけ処理された信号との重畳処理を行い出力信号の配列を得る指令をコンピュータにするプログラム。
5. 請求項４に記載されるプログラムを記憶した記憶媒体。

Images