JP4655905B2 - 回帰音除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、スピーカから放音された音がマイクロホンに回り込んで収音されることにより生じる音響エコーやハウリングを防止する回帰音除去装置、特に適応型フィルタを用いた回帰音除去装置に関するものである。

従来、音響エコーやハウリングを防止するために適応型フィルタを用いた装置が各種開示されている。

特許文献１の反響消去装置は、複数のマイクロホンを備え、各マイクロホンからの伝送経路の伝達関数をエコー除去後のエラー信号により更新設定し、この伝達関数によりＦＩＲフィルタ（適応型フィルタ）のフィルタ係数を設定する。

特許文献２のエコーキャンセラ装置は、複数のマイクロホンを備え、過去に推定した複数の総合擬似反響路特性とこの際の伝達関数とから各伝送経路（反響路）の擬似反響路特性を算出し、この擬似反響路特性と今回の伝達関数とから新たな総合擬似反響路特性を設定する。
特開昭６２−１２０７３４号公報 特許第２９３８０７６号公報

しかしながら、特許文献１では、エラー信号を用いて適応型フィルタのフィルタ係数を設定するので、エラー信号が収束するまで適応型フィルタを更新し続ける必要があり、フィルタ係数の設定に時間を要する。また、特許文献２では、前回の総合擬似反響路特性と伝達関数と今回の伝達関数とを用いて行列演算することにより今回の総合擬似反響路特性を算出するので、適応型フィルタの係数設定に際し、煩雑な演算処理が必要になる。

特に、近年、複数のスピーカを配列形成してなるスピーカアレイや複数のマイクロホンを配列形成してなるマイクロホンアレイを用いた音響システムでは、これらスピーカアレイやマイクロホンアレイの指向性を制御することで、音響環境が急激に且つ非線形に変化されることが多々ある。このような状況では、前述の各特許文献のように、前回のエラー信号やフィルタ設定内容に基づいて今回のフィルタ係数を設定する方法では、音響環境の変化にフィルタ係数の設定が追随することができず、適応型フィルタが安定動作するまでに長時間を要する。

したがって、この発明の目的は、音響環境が急激に且つ非線形に変化する場合でも、適応型フィルタを短時間で安定動作させて、回帰音を効果的に除去する回帰音除去装置を提供することにある。

この発明は、少なくともスピーカシステムおよびマイクロホンシステムを含み複数の音響環境の１つを実現する音響環境形成手段と、スピーカシステムに入力する音声信号に基づいて擬似回帰音信号を生成し、マイクロホンシステムより出力される収音信号から前記擬似回帰音信号を減算する回帰音除去手段と、音響環境形成手段と回帰音除去手段とに音響環境を指示する制御手段と、を備えた回帰音除去装置において、
制御手段は、複数の音響環境のそれぞれに準じて設定された複数の適応型フィルタ用パラメータを記憶する記憶手段を備え、音響環境の切り替えを受け付けると、未使用中の適応型フィルタを検出して、当該未使用中の適応型フィルタに対して新たに設定する音響環境に応じたパラメータを書き込むとともに、パラメータ書換状態データを生成し、
回帰音除去手段は、複数の適応型フィルタと、該複数の適応型フィルタの１つを実行適応型フィルタとして選択する選択手段とを備え、パラメータ書換状態データを検出すると、選択手段にて現在処理実行中の適応型フィルタから新たな音響環境に対応するパラメータが設定された適応型フィルタに切り替えて前記擬似回帰音信号を生成する、ことを特徴としている。

この構成では、新たな音響環境の切り替え指示が入力されると、制御手段は、指定された音響環境に応じて予め設定されている適応型フィルタ用パラメータを読み出して、未使用中の適応型フィルタに読み出したパラメータを書き込む。この際、制御手段は、同時にパラメータの書換があったことを意味するパラメータ書換状態データを生成する。回帰音除去手段は、パラメータ書換状態データを検出すると、現在実行中の適応型フィルタから、新たな音響環境に対応するパラメータが設定された適応型フィルタへ動作を切り替える。これら一連の処理は、適応型フィルタが切り替えられる、すなわち音響環境が切り替えられる毎に行われる。

また、この発明の回帰音除去装置の回帰音除去手段は、予め設定した所定タイミング毎にパラメータ書換状態データの有無を検出し、該パラメータ書換状態データを検出すると選択手段により適応型フィルタを切り替えることを特徴としている。

この構成では、回帰音除去手段は予め設定した所定タイミング毎にパラメータ書換状態データの有無を検出する。すなわち、所定の時間間隔で常時パラメータの書き換えが行われているかどうかを検出する。

また、この発明の回帰音除去装置の制御手段は、新たに切り替え入力される音響環境が現在実行されている音響環境の前の音響環境と一致する場合に、未使用中の適応型フィルタへの書き込みを実行せず、パラメータ書換状態データの生成のみを実行することを特徴としている。

この構成では、新たに指示された音響環境が、現在実行中の音響環境の直前の音響環境であると、制御手段はこれを識別して、対応する適応型フィルタ用パラメータを読み出さない。そして、制御手段は、書き込み済みを表すパラメータ書換状態データを生成する。回帰音除去手段は、このパラメータ書換状態データに基づいて、適応型フィルタを切り替える。切り替えられた適応型フィルタには、この切り替えタイミングの２つ前の音響環境に応じて最適化されたパラメータがそのまま保持されているので、このパラメータにより設定された適応型フィルタで回帰音除去処理が実行される。これにより、予め制御手段に記憶されているパラメータよりも、新たな音響環境の現状に則したパラメータで回帰音除去処理が開始される。この結果、パラメータの最適化、すなわち、最適な回帰音除去処理に達するまでの時間がより高速化される。

また、この発明の回帰音除去装置の回帰音除去手段は、適応型フィルタの切り替え時に、当該切り替え前の適応型フィルタのパラメータを、記憶手段に予め記憶されている対応する適応型フィルタ用パラメータに上書きすることを特徴としている。

この構成では、切り替え前の適応型フィルタのパラメータは、現状で最適化されたパラメータであるので、このパラメータを制御手段の記憶手段に上書きすることで、記憶手段に記憶されるパラメータが、常時、対応する音響環境の現状に最適な値となる。これにより、以前に実行した音響環境が再度実行される場合に、適応型フィルタの切り替え初期から最適化されるまでの時間がさらに短くなる。

また、この発明の回帰音除去装置は、スピーカシステムがスピーカアレイであり、音響環境がスピーカの指向性により設定される。そして、音響環境指示に従ってスピーカアレイの指向性を変更するとともに適応型フィルタのパラメータ切り替え処理を実行することを特徴としている。

この構成では、適応型フィルタのパラメータがスピーカアレイの指向性に対応して記憶され、指示されたスピーカアレイの指向性に基づいて、対応するパラメータが必要に応じて未使用側の適応型フィルタに設定される。

また、この発明の回帰音除去装置は、マイクロホンシステムがマイクロホンアレイであり、音響環境がマイクロホンの指向性により設定される。そして、音響環境指示に従ってマイクロホンアレイの指向性を変更するとともに適応型フィルタのパラメータ切り替え処理を実行することを特徴としている。

この構成では、適応型フィルタのパラメータがマイクロホンアレイの指向性に対応して記憶され、指示されたマイクロホンアレイの指向性に基づいて、対応するパラメータが必要に応じて未使用側の適応型フィルタに設定される。

また、この発明の回帰音除去装置は、スピーカシステムがスピーカアレイであり、且つマイクロホンシステムがマイクロホンアレイであり、音響環境がスピーカの指向性とマイクロホンの指向性とにより設定される。そして、音響環境指示に従ってスピーカアレイの指向性とマイクロホンアレイの指向性とを変更するとともに適応型フィルタのパラメータ切り替え処理を実行することを特徴としている。

この構成では、適応型フィルタのパラメータがスピーカアレイとマイクロホンアレイの指向性に対応して記憶され、指示されたスピーカアレイとマイクロホンアレイの指向性に基づいて、対応するパラメータが必要に応じて未使用側の適応型フィルタに設定される。

また、この発明は、少なくともスピーカシステムおよびマイクロホンシステムを含み複数の音響環境の１つを実現する音響環境形成手段と、スピーカシステムに入力する音声信号に基づいて擬似回帰音信号を生成し、マイクロホンシステムより出力される収音信号から前記擬似回帰音信号を減算する回帰音除去手段と、少なくとも回帰音除去手段に音響環境を指示する制御手段と、を備えた回帰音除去装置において、マイクロホンシステムはマイクロホンアレイである。そして、制御手段は、複数の音響環境のそれぞれに準じて設定された複数の適応型フィルタ用パラメータを記憶する記憶手段を備え、マイクロホンアレイから入力される収音信号から検出される指向性により音響環境の切り替えを受け付けると、未使用中の適応型フィルタを検出して、当該未使用中の適応型フィルタに対して新たに設定する音響環境に応じたパラメータを書き込むとともに、パラメータ書換状態データを生成する。また、回帰音除去手段は、複数の適応型フィルタと、該複数の適応型フィルタの１つを実行適応型フィルタとして選択する選択手段とを備え、パラメータ書換状態データを検出すると、選択手段にて現在処理実行中の適応型フィルタから新たな音響環境に対応するパラメータが設定された適応型フィルタに切り替えて前記擬似回帰音信号を生成することを特徴としている。

この構成では、制御手段は、マイクロホンアレイから入力される収音信号から検出される指向性により音響環境を検出し、この検出した音響環境に応じてパラメータを設定する。これにより、ユーザ等からの操作入力がなくても音響環境に応じたパラメータ設定を行うことができる。

この発明によれば、適応型フィルタを複数備えて、常時１つの適応型フィルタを実行する構成を用いる。そして、未使用中の適応型フィルタへ新たに指定された音響環境に適したパラメータを設定しておき、音響環境の切り替え指示に応じて、現在使用中の適応型フィルタから新たな音響環境に適したパラメータが設定された適応型フィルタに切り替えることで、音響環境を急激に且つ非線形に変更する制御を行っても、短時間で最適な回帰音除去処理を行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る回帰音除去装置について図１〜図３を参照して説明する。本実施形態では回帰音除去装置としてエコーキャンセラを例に説明する。
図１は本実施形態のエコーキャンセラの主要部を示すブロック図である。
図２は本実施形態のエコーキャンセラのエコーキャンセル処理フローを示すフローチャートであり、（Ａ）が制御部７の処理フローを示し、（Ｂ）がエコーキャンセル部１の処理フローを示す。
図３は、レジスタ８の各アドレスの状態変化を示した図であり、（Ａ）は適応型フィルタ１１Ａが実行中で音響環境指示データの切替受付前の状態を示し、（Ｂ）は音響環境指示データの切替受付後で適応型フィルタの切り替え（１１Ａ→１１Ｂ）前の状態を示し、（Ｃ）は適応型フィルタの切り替え（１１Ａ→１１Ｂ）後の状態を示す。

本実施形態のエコーキャンセラは、エコーキャンセル部１、スピーカユニット３、マイクロホンアレイ４、収音指向性制御部５、制御部７、レジスタ８、操作入力部９を備える。

制御部７は、エコーキャンセラ全体の制御を行うとともに、操作入力部９により受け付けられた音響環境設定内容に基づいて音響環境指示データを生成して、収音指向性制御部５に与える。また、制御部７は、各音響環境に応じた適応型フィルタのフィルタパラメータを記憶するメモリ７０を備え、前記音響環境指示データに対応するフィルタパラメータを読み出し、エコーキャンセラ部１の該当する適応型フィルタへ設定する。操作入力部９は複数のボタン等の操作子を備え、ユーザからの各種設定入力を受け付けて、制御部７に与える。

スピーカユニット３は単体のスピーカからなり、受信音声信号を変換して放音する。マイクロホンアレイ４は、複数のマイクロホンが配列形成されてなり、各マイクロホンで通話者の通話音を含む外部音を収音して、収音指向性制御部５に出力する。

収音指向性制御部５は、制御部７から与えられる音響環境指示データに基づき、マイクロホンアレイ４の各マイクロホンからの出力信号を遅延加算して、所定方向に収音指向性を有する収音信号を生成する。これらマイクロホンアレイ４と収音指向性制御部５とによりマイクロホンユニットを構成する。

エコーキャンセル部１は、適応型フィルタ１１Ａ，１１Ｂ、ポストプロセッサ１２Ａ，１２Ｂ、スイッチ１３を備え、例えばＤＳＰにより構成される。適応型フィルタ１１Ａ，１１ＢはＦＩＲフィルタ等を備え、制御部７から与えられたフィルタパラメータに基づいて、このＦＩＲフィルタの遅延係数やフィルタ係数を所定値に設定する。これにより、音声信号入力端子２から入力される受信音声信号に対するインパルス応答処理を行い、擬似エコー（擬似回帰音）信号を生成する。適応型フィルタ１１Ａ，１１Ｂは、設定されるフィルタパラメータを除き同じ構成であり、スイッチ１３によって選択されて、常時いずれか一方の適応型フィルタが動作する。

ポストプロセッサ１２Ａは、収音指向性制御部５より入力される収音信号から、適応型フィルタ１１Ａで生成された擬似エコー信号を減算して出力する。この出力信号はエラー信号および送信音声信号となり、送信音声信号は音声信号出力端子６を介して相手側に送信され、エラー信号は適応型フィルタ１１Ａに帰還される。ポストプロセッサ１２Ｂは、収音指向性制御部５より入力される収音信号から、適応型フィルタ１１Ｂで生成された擬似エコー信号を減算して出力する。この出力信号はエラー信号および送信音声信号となり、送信音声信号は音声信号出力端子６を介して相手側に送信され、エラー信号は適応型フィルタ１１Ｂに帰還される。これらポストプロセッサ１２Ａ，１２Ｂは、適応型フィルタ１１Ａ，１１Ｂに連動するものであり、適応型フィルタ１１Ａが動作中にはポストプロセッサ１２Ａが動作し、適応型フィルタ１１Ｂが動作中にはポストプロセッサ１２Ｂが動作する。なお、本説明では、各適応型フィルタ１１Ａ，１１Ｂに、それぞれポストプロセッサ１２Ａ，１２Ｂを接続したが、１つのポストプロセッサに対して２つの適応型フィルタ１１Ａ，１１Ｂを選択して接続する構造であってもよい。

スイッチ１３は、後述するように適応型フィルタの切替タイミングに応じて、適応型フィルタ１１Ａ，１１Ｂを切り替えて、音声信号入力端子２からスピーカユニット３への受信音声信号伝送ラインに接続させる。

レジスタ８は、図３に示すように、２つのアドレスを備えており、「０」番アドレスには書換状態データが記憶されている。書換状態データは、「Ｃ」、「Ｄ」の書換状態値からなり、書換状態値Ｃは制御部７により書き換え済みで且つエコーキャンセル部１の適応型フィルタの切り替え前の状態を表す。一方、書換状態値Ｄはエコーキャンセル部１の適応型フィルタが切り替えられた後で、制御部７により新たな音響環境設定に対応するパラメータの書き換えが行われる前の状態を表す。「１」番アドレスには動作状態データが記憶されている。動作状態データは、「Ａ」、「Ｂ」の動作状態値からなる。動作状態値Ａは適応型フィルタ１１Ａが選択されて動作中である状態を表し、動作状態値Ｂは適応型フィルタ１１Ｂが選択されて動作中であることを表す。

次に、音響環境が切り替えられる場合の処理について、図２、図３を参照して詳細に説明する。

適応型フィルタ１１Ａが選択されて前述のエコーキャンセル処理が行われている状態で、ユーザが操作入力部９を操作する等により、新たな音響環境が指示されると、制御部７はこの音響環境の切り替え指示を受け付ける。なお、制御部７は、サンプリングタイミング毎に音響環境の切り替え指示の有無を検出する。制御部７は、音響環境の切り替えを受け付けると、音響環境指示データを生成して収音指向性制御部５に与えるとともに（Ｓ１０１）、新たに設定する音響環境に準じたフィルタパラメータをメモリ７０より読み出す（Ｓ１０２）。

制御部７は、レジスタ８のアドレス「１」を読み出し、動作状態値を取得する。ここで、アドレス「１」の動作状態値は、現在、適応型フィルタ１１Ａが選択実行されているので、「Ａ」であり、制御部７は、動作状態値「Ａ」を取得する。制御部７は動作状態値「Ａ」を取得すると、適応型フィルタ１１Ｂが未使用中であることを検出する（Ｓ１０３）。

次に、制御部７は読み出した新たな音響環境に対応するフィルタパラメータを未使用中の適応型フィルタ１１Ｂに与える（Ｓ１０４）。そして、制御部７は、図３（Ｂ）に示すように、レジスタ８のアドレス「０」に書換状態値「Ｃ」を書き込む、すなわちアドレス「０」を書換状態値「Ｄ」から「Ｃ」へ書き換える（Ｓ１０５）。この書換状態値「Ｃ」を表すデータが本発明の「パラメータ書換状態データ」に相当する。

エコーキャンセル部１は、各処理タイミング毎（例えば、８０サンプリングタイムに１回等）にレジスタ８のアドレス「０」を読み出す（Ｓ２０１）。ここで、書換状態値が「Ｄ」ならば、そのままの適応型フィルタで引き続きエコーキャンセリング処理を実行し（Ｓ２０２→Ｓ２０１）、書換状態値が「Ｃ」ならば適応型フィルタの切り替え処理を行う（Ｓ２０２→Ｓ２０３）。そして、エコーキャンセル部１は、書換状態値「Ｃ」を取得すると、適応型フィルタ１１Ａから適応型フィルタ１１Ｂに切り替える。

エコーキャンセル部１は、フィルタ切り替え処理を終了すると、図３（Ｃ）に示すように、レジスタ８のアドレス「１」に動作状態値「Ｂ」を書き込むとともに、アドレス「０」に書換状態値「D」を書き込む（Ｓ２０４，Ｓ２０５）。言い換えれば、レジスタ８のアドレス「０」を書換済み前の状態に戻す。

このように、音響環境の切り替えに応じて、二つの適応型フィルタを切り替えて用い、且つ、切り替え後の適応型フィルタに対して、選択される音響環境に対応するフィルタパラメータを予め与えておくことで、音響環境の切り替え直後から効果的なエコーキャンセリングを行うことができる。さらに、切り替え後の適応型フィルタのフィルタパラメータを短時間で最適化することができるので、安定したエコーキャンセルを短時間で実現することができる。

なお、前述の説明では、適応型フィルタ１１Ａから適応型フィルタ１１Ｂに切り替わる場合を示したが、適応型フィルタ１１Ｂから適応型フィルタ１１Ａに切り替わる場合も同様の処理によって実行することができる。

次に、第２の実施形態に係る回帰音除去装置について図４を参照して説明する。本実施形態は、第１の実施形態と略同じ構成で、制御部７のメモリ７０に記憶される情報と制御部７の処理フローとが異なる。したがって、異なる部分のみを説明し、他の部分の説明は省略する。
図４は、本実施形態のエコーキャンセラのエコーキャンセル処理フローを示すフローチャートであり、制御部７の処理フローを示す。

本実施形態では、制御部７は、過去に実行した音響環境をメモリ７０に記憶する。第１の実施形態のように適応型フィルタが２つの場合には、今回の切り替え前の音響環境（現在実行中の音響環境）と、前回の切り替え前の音響環境とが少なくとも記憶され、さらに過去のものも記憶しておいても良い。

なお、メモリ７０には、新たな音響環境が検出されると、随時その音響環境とともにその音響環境に応じた適応型フィルタのフィルタパラメータが蓄積されていくが、所定記憶量を超えると、最も古い音響環境が消去されることで所定記憶量に維持される。

新たな音響環境が指示されると、制御部７は音響環境指示データを生成して収音指向性制御部５に与える（Ｓ１０１）。制御部７は、指定された音響環境をメモリ７０に記憶して、今回記憶した音響環境、すなわち今回の切り替え後の音響環境が、前回の切り替え前の音響環境と一致するかどうかを判定する（Ｓ１１１→Ｓ１１２）。そして、制御部７は、今回の切り替え後の音響環境が前回の切り替え前の音響環境と一致しなければ、第１の実施形態と同様に、フィルタパラメータを読み出して、切り替え処理を行う（Ｓ１０２〜Ｓ１０５）。

一方、制御部７は、今回の切り替え後の音響環境が前回の切り替え前の音響環境と一致すれば、フィルタパラメータの読み出し等（Ｓ１０２〜Ｓ１０４の処理）を省略して、レジスタ８のアドレス「０」に書換状態値「Ｃ」を書き込む（Ｓ１０５）。

ここで、２つの適応型フィルタ１１Ａ，１１Ｂを備え、これらを音響環境の切り替えとともに交互に実行するエコーキャンセラでは、現在（今回の切り替え前）の未使用中の適応型フィルタに、前回の切り替え時点までに最適化されたフィルタパラメータが設定されている。

これを利用して、本実施形態のエコーキャンセル部１は、前回の切り替え前に最適化されたフィルタパラメータが設定されている適応型フィルタをそのまま利用する。これにより、切り換え時にフィルタパラメータの読み出し・書き込み、レジスタ８のアドレス「１」の読み出し解析を行う必要がなくなり、切り替え処理が簡略化される。また、新たに使用するフィルタパラメータは、前回の切り替え前時点で最適化されたものであるので、より短時間で、今回の切り替え後の音響環境に適したフィルタパラメータを得ることができる。これにより、安定したエコーキャンセルをより短時間で実現することができる。

次に、第３の実施形態に係る回帰音除去装置について図５を参照して説明する。本実施形態は、第１の実施形態と略同じ構成で、制御部７のメモリ７０に記憶されるフィルタパラメータとエコーキャンセル部１の処理フローとが異なる。したがって、異なる部分のみを説明し、他の部分の説明は省略する。

図５は、本実施形態のエコーキャンセラのエコーキャンセル処理フローを示すフローチャートであり、エコーキャンセル部１の処理フローを示す。

エコーキャンセル部１は、適応型フィルタの切り替えが終了すると（Ｓ２０３）、レジスタ８に対して、書換状態データと動作状態データとの書き換え更新を行う（Ｓ２０４，Ｓ２０５）とともに、実行中であった適応型フィルタに記憶されたフィルタパラメータを制御部７のメモリ７０に記憶する（２１１）。

このような処理を用いることで、メモリ７０には各音響環境に対してエコーキャンセル部１で取得した最も新しいフィルタパラメータが記憶されている。このため、新たに設定される音響環境が以前に実行したことがある音響環境と一致する場合に、現状に最も則したフィルタパラメータを切り替え後の適応型フィルタに与えることができる。これにより、さらに短時間で安定したエコーキャンセルを実現することができる。

なお、前述の各実施形態では、スピーカユニットが単体のスピーカである場合を示したが、図６に示すようにスピーカアレイを用いたスピーカユニットであっても、前述の構成を適用することができる。

図６は、スピーカアレイを用いたスピーカユニットを有するエコーキャンセラの主要部を示すブロック図である。

本実施形態のエコーキャンセラのスピーカユニット３は、複数のスピーカが配列されたスピーカアレイ３１と、放音指向性制御部３２とを備える。放音指向性制御部３２は、音声信号入力端子２からの受信音声信号を、制御部７から与えられた音響環境指示データに基づいて遅延処理や振幅処理等を行って、スピーカアレイ３１の各スピーカに与える。

このような構成では、放音指向性と収音指向性とにより設定される音響環境毎にフィルタパラメータを記憶することで、前述の構成を適用することができる。そして、このような放音指向性と収音指向性との両方が変化するような音響環境であっても、短時間で安定したエコーキャンセルを実現することができる。

また、図７に示すように、スピーカユニットが図６と同じスピーカアレイを備えたものであり、マイクロホンユニットが単体のマイクロホンであっても同様に前述の構成を適用することができる。図７は、スピーカアレイを用いたスピーカユニットを有し、マイクロホンユニットが単体のマイクロホンである場合のエコーキャンセラの主要部を示すブロック図である。

このエコーキャンセラでは、マイクロホンユニットは、単体マイクロホン４０のみであり、音響環境は放音指向性のみで設定される。このような場合でもフィルタパラメータを、放音指向性のみで設定される音響環境に応じて設定することで、前述の各場合と同様に短時間で安定したエコーキャンセルを実現することができる。

次に、第４の実施形態に係る回帰音除去装置について図８を参照して説明する。
図８は３つの独立する音声信号が入力して放音するエコーキャンセラの主要部を示すブロック図である。
本実施形態のエコーキャンセラは、音声信号入力端子２Ａ〜２Ｃが存在し、独立する音声信号経路が３つ存在する場合を示す。各音声信号入力端子２Ａ〜２Ｃより入力された音声信号は放音指向性制御部３２に与えられる。放音指向性制御部３２は、制御部７より与えられる音響環境指示データに基づいて仮想点音源等を設定して、当該仮想点音源の設定に準じて各音声信号を遅延処理、振幅処理してスピーカユニット３１の各スピーカに与える。

エコーキャンセル部１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、各音声信号入力端子２Ａ，２Ｂ，２Ｃからの受信音声信号経路に対応して接続される。また、各エコーキャンセル部１Ａ，１Ｂ，１Ｃはそれぞれに適応型フィルタを二つずつ備え、同じ構造からなる。

収音指向制御部５は、制御部７から与えられる音響環境指示データに基づき、マイクロホンアレイの各マイクロホンからの出力信号を遅延加算して、所定方向に収音指向性を有する収音信号を生成する。この収音信号は、エコーキャンセル部１Ａに入力され、音声信号入力端子２Ａからの受信音声信号に基づいて生成された擬似エコー信号と加算されてエコーキャンセル部１Ｂに出力される。エコーキャンセル部１Ａの出力信号は、エコーキャンセル部１Ｂに入力され、音声信号入力端子２Ｂからの受信音声信号に基づいて生成された擬似エコー信号と加算されてエコーキャンセル部１Ｃに出力される。エコーキャンセル部１Ｂの出力信号は、エコーキャンセル部１Ｃに入力され、音声信号入力端子２Ｃからの受信音声信号に基づいて生成された擬似エコー信号と加算されて出力端子６に出力される。なお、各エコーキャンセル部１Ａ，１Ｂ，１Ｃの順序は、図８に示すように、１Ａ→１Ｂ→１Ｃの順に限ることなく、全てのエコーキャンセル部１Ａ，１Ｂ，１Ｃを通る構成とすればよい。

レジスタ８には、各エコーキャンセル部１Ａ，１Ｂ，１Ｃに対して、それぞれに動作状態データおよび書換状態データが記憶されている。

制御部７は、装置の取り得る各音響環境に対して、音声信号入力端子２Ａ，２Ｂ，２Ｃから入力される受信音声信号毎の音響環境を設定して、対応するフィルタパラメータを予めメモリ７０に記憶しておく。

制御部７は、新たな音響環境指示を取得すると、音声信号入力端子２Ａ，２Ｂ，２Ｃから入力される受信音声信号毎の音響環境を設定して、該当するフィルタパラメータを読み出す。また、制御部７は、レジスタ８に記憶された各エコーキャンセル部１Ａ，１Ｂ，１Ｃの動作状態データを読み出して、各エコーキャンセル部１Ａ，１Ｂ，１Ｃの未使用適応型フィルタを検出して、それぞれに対応するフィルタパラメータを各適応型フィルタに与える。そして、制御部７は、各エコーキャンセル部１Ａ，１Ｂ，１Ｃに対応するレジスタ８のアドレスに、書き換え済みを表す書換状態データを書き込む。

各エコーキャンセル部１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、レジスタ８に書き込まれた書き換え済みを表す書換状態データを検出すると、使用する適応型フィルタを切り替える。そして、各エコーキャンセル部１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、レジスタ８の対応するアドレスに、書き換え済みを戻す内容を表す書換状態データを書き込む。

このように、受信音声信号経路が複数存在し、これらに応じてエコーキャンセル部が複数存在する場合でも、前述の実施形態と同様に、音響環境の切り換え時に、短時間で安定して最適なエコーキャンセルを行うことができる。

なお、本実施形態でも、前述の第２の実施形態、第３の実施形態の内容を適用することができる。

また、図８に示す例では、複数の仮想点音源を実現する場合を示したが、現実に複数のスピーカを設置して放音する場合でも、本発明の構成を適用することができる。さらには、スピーカユニットやマイクロホンユニットのみではなく音響空間（部屋の大きさ、形状等）が可変なものであれば、これらをも含んでフィルタパラメータを設定することで、前述の構成を適用することができる。

また、前述の説明では、収音指向性方向は、操作入力部９によって指示されていたが、例えば、収音指向性制御部５に音源位置を推定する機能を有する場合には、収音指向性制御部５から制御部７へ収音指向性方向の情報を与え、適応型フィルタのパラメータを切り替えるようにしてもよい。

また、前述の説明では、スピーカアレイの放音指向性やマイクアレイの収音指向性に応じて適応型フィルタのフィルタパラメータを切り替えるものであったが、本発明の各実施形態はアレイによる指向性制御に限るものではない。例えば、１つのスピーカユニット、マイクユニットであっても、その設置方向を制御・検出できるものであれば、本発明は適用可能である。また、複数個の独立したスピーカユニット、マイクロホンユニットであっても、同様である。

また、前述の説明では、エコーキャンセラについて説明したが、スピーカから放音される音がマイクロホンに回り込んで（回帰して）収音される装置であれば、本発明の構成を適用して、前述の効果を奏することができる。この一例としては、ハウリングキャンセラ等がある。

また、前述の説明では、音響環境の切り替えとともに、指向性および実行する適応型フィルタを完全に切り替える方法を用いたが、切り替え前の指向性から切り替え後の指向性へ徐々にエコーキャンセル制御を切り替えていく、いわゆるクロスフェード処理を行う場合にも適用することができる。この場合、スイッチ１３の代わりにフェーダを用い、切り替え前に利用している適応型フィルタから切り替え後に利用する適応型フィルタへ徐々に出力信号の入力レベルを移行する処理を行えばよい。

第１の実施形態のエコーキャンセラの主要部を示すブロック図である。 第１の実施形態のエコーキャンセラのエコーキャンセル処理フローを示すフローチャートである。 レジスタ８の各アドレスの状態変化を示した図である。 第２の実施形態のエコーキャンセラのエコーキャンセル処理フローを示すフローチャートである。 第３の実施形態のエコーキャンセラのエコーキャンセル処理フローを示すフローチャートである。 スピーカアレイを用いたスピーカユニットを有するエコーキャンセラの主要部を示すブロック図である。 スピーカアレイを用いたスピーカユニットを有し、マイクロホンユニットが単体のマイクロホンである場合のエコーキャンセラの主要部を示すブロック図である。 第４の実施形態の３つの独立する音声信号が入力して放音するエコーキャンセラの主要部を示すブロック図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ−エコーキャンセル部、１１Ａ，１１Ｂ−適応型フィルタ、１２Ａ，１２Ｂ−ポストプロセッサ、１３−スイッチ、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ−音声信号入力端子、３−スピーカユニット、３１−スピーカアレイ、３２−放音指向性制御部、４−マイクロホンアレイ、５−収音指向性制御部、６−音声信号出力端子、６０−合成部、７−制御部、７０−メモリ、８−レジスタ、９−操作入力部

Claims (5)

1. 複数経路の音声信号を入力する入力手段と、
   複数のスピーカからなるスピーカアレイと、
   複数のマイクからなるマイクアレイと、
   前記スピーカアレイの指向性、前記マイクアレイの指向性、および前記入力手段から入力する音声信号経路毎に仮想点音源を設定することにより、複数の音響環境の１つを実現する音響環境形成手段と、
   前記複数経路の各音声信号に基づいて擬似回帰音信号を生成し、前記マイクアレイより出力される収音信号から前記擬似回帰音信号を減算する複数の回帰音除去手段と、
   前記音響環境の設定を受け付ける受付手段と、
   前記音響環境形成手段と前記回帰音除去手段とに音響環境を指示する制御手段と、
   を備えた回帰音除去装置において、
   前記制御手段は、前記複数の音響環境のそれぞれに準じて設定された前記複数の適応型フィルタ用パラメータを記憶する記憶手段を備え、
   前記受付手段で受け付けた音響環境の設定に基づいて、前記スピーカアレイの指向性、前記マイクアレイの指向性、および前記仮想点音源の設定指示を行い、未使用中の適応型フィルタを検出して、当該未使用中の適応型フィルタに対して新たに設定する音響環境に応じたパラメータを書き込むとともに、パラメータ書換状態データを生成し、
   前記複数の回帰音除去手段は、それぞれ、複数の適応型フィルタと、前記複数の適応型フィルタの１つを実行適応型フィルタとして選択する選択手段とを備え、
   前記パラメータ書換状態データを検出すると、前記選択手段にて現在処理実行中の適応型フィルタから新たな音響環境に対応するパラメータが設定された適応型フィルタに切り替えて前記擬似回帰音信号を生成する、
   ことを特徴とする回帰音除去装置。
2. 前記回帰音除去手段は、サンプリングタイミング毎に前記パラメータ書換状態データの有無を検出し、該パラメータ書換状態データを検出すると前記選択手段により適応型フィルタを切り替える請求項１に記載の回帰音除去装置。
3. 前記制御手段は、
   前記受付手段で受け付けた音響環境が現在実行されている音響環境の前の音響環境と一致する場合に、未使用中の適応型フィルタへの書き込みを実行せず、パラメータ書換状態データの生成のみを実行する請求項１または２に記載の回帰音除去装置。
4. 前記回帰音除去手段は、適応型フィルタの切り替え時に、当該切り替え前の適応型フィルタのパラメータを、前記記憶手段に保存する請求項１〜３のいずれかに記載の回帰音除去装置。
5. 前記受付手段は、前記マイクアレイから入力される収音信号から検出される指向性により音響環境の設定を受け付ける請求項１〜４のいずれかに記載の回帰音除去装置。

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