JP4835147B2 - 回帰音除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、スピーカ装置から放音された音がマイクロホン装置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ものであります。

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ものであります。
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処理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処理させて、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。

この発明の回帰音除去装置は、スピーカ装置に供給する放音信号を制御して、スピーカ装置から放音される音声に複数の態様で放音指向性を与える放音制御手段と、マイクロホン装置の収音信号を制御して、複数の態様で収音指向性を有する有指向性収音信号を生成する収音制御手段と、放音信号に基づいて擬似回帰音信号を生成する適応型フィルタを複数有し、所定の適応型フィルタで生成した擬似回帰音信号を有指向性収音信号から減算する回帰音除去手段と、適応型フィルタの初期パラメータを、複数の態様の放音指向性と複数の態様の収音指向性との組み合わせ毎に記憶した記憶手段を有し、設定された放音指向性の態様に対応し且つそれぞれ異なる収音指向性の態様に対応した初期パラメータを各適応型フィルタに与える制御手段と、を備える。そして、回帰音除去装置の回帰音除去手段は、収音制御手段により設定された収音指向性の態様に基づいて、所定の適応型フィルタを選択する選択手段を備えたことを特徴としている。

この構成では、ユーザによるスピーカ装置の指向性制御等が行われ、放音指向性の切り替えが行われると、制御手段は放音制御手段に放音指向性の変更を指示する。また、制御手段は、設定された放音指向性に対応し、且つそれぞれ異なる収音指向性に対応する初期パラメータを、回帰音除去手段の各適応型フィルタに与える。

新たな放音指向性により入力音声信号が放音され、マイクロホン装置で収音されると、収音制御手段は、マイクロホン装置の収音指向性を設定し、有指向性収音信号を生成する。また、収音制御手段は、設定した収音指向性の情報を回帰音除去手段の選択手段に与える。

回帰音除去手段の選択手段は、得られた収音指向性情報に基づき、対応する適応型フィルタを選択する。選択された適応型フィルタは、入力音声信号に基づき擬似回帰音信号を生成する。回帰音除去手段は、この擬似回帰音信号を有指向性収音信号から減算することでエコーキャンセリングを行って出力音声信号を得る。

このように放音指向性が一定な状態において収音環境が変化すると、収音制御手段は収音指向性を設定し直し、新たな収音指向性に対応する有指向性収音信号を生成するとともに、新たな収音指向性情報を選択手段に与える。選択手段は、この新たな収音指向性情報に応じて適応型フィルタを切り替え、切り替えられた新たな適応型フィルタは擬似回帰音信号を生成する。この処理を繰り返すことで、放音指向性および収音指向性が変化した時に、適宜適応型フィルタを切り替えてエコーキャンセリングを実行する。

また、この発明の回帰音除去装置の制御手段は、放音指向性の切り替え時に、回帰音除去手段を一時的に停止させて適応型フィルタの初期パラメータの切り替えを行うことを特徴としている。

この構成では、放音指向性を切り替える場合、回帰音除去手段が一時的に停止し、全ての適応型フィルタが一度に書き換えられる。これにより、適応型フィルタが実行中にパラメータの書き換えを強制的に行った場合に発生する異常エコーを防止することができる。

また、この発明の回帰音除去装置の回帰音除去手段は、放音指向性の切り替え時に、切り替え直前のパラメータを制御手段に与え、制御手段は与えられたパラメータで初期パラメータを上書きすることを特徴としている。

この構成では、放音指向性の切り替えが行われると、回帰音除去手段は、切り替え直前での各適応型フィルタのパラメータを読み出して制御手段に与える。制御手段は、与えられたパラメータを予め記憶している初期パラメータに対して上書きする。この処理は放音指向性の切り替えが行われる毎に実行される。これにより、制御手段には、それぞれの時点での放音指向性に対して、より適した初期パラメータが記憶される。そして、この上書き更新される初期パラメータを放音指向性の切り替え時に適応型フィルタに与えることで、その時点で最適と考えられる初期パラメータが設定される。

また、この発明の回帰音除去装置の収音制御手段は、マイクロホン装置から出力される収音信号から音源方向を特定し、当該特定方向に高い収音指向性を有する有指向性収音信号を生成するとともに、当該指向性収音信号対応する収音指向性の情報を選択手段に与えることを特徴としている。

この構成では、収音制御手段は、自身で音源方向を特定して、当該方向に高い収音指向性を設定する。これにより、収音制御手段が検出する現状の収音指向性に応じた最適な有指向性収音信号を生成することができる。そして、この収音指向性に応じた情報が選択手段に与えられることで、この収音制御手段が検出した収音指向性に最適な適応型フィルタが選択される。

また、この発明の回帰音除去装置は、スピーカ装置が複数のスピーカを配列したスピーカアレイであり、且つマイクロホン装置が複数のマイクロホンを配列したマイクアレイであることを特徴としている。

この構成では、前述の各構成の具体的構成として、スピーカ装置がスピーカアレイで構成され、マイクロホン装置がマイクアレイで構成される。

この発明によれば、放音指向性と収音指向性との組み合わせに応じて複数の適応型フィルタのパラメータが予め記憶され、切り替え後の放音指向性と収音指向性との組み合わせに応じて、最適な適応型フィルタが選択される。これにより、従来よりも高速に最適な適応型フィルタに切り替えることができ、短時間で最適な回帰音除去処理を行うことができる。

本発明の実施形態に係る回帰音除去装置について図１〜図５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。なお、本実施形態のエコーキャンセラは、３つの音声信号入力端子２Ａ〜２Ｃからそれぞれ独立な音声信号を入力して放音する場合について示す。
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。
本実施形態のエコーキャンセラは、エコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃ、音声信号入力端子２Ａ〜２Ｃ、スピーカアレイ３１、放音指向性制御部３２、マイクアレイ４１、収音指向性制御部４２、音声出力端子５、操作入力部６、制御部７を備える。なお、エコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃは同じ構成からなる。

操作入力部６は、放音指向性の設定を受け付ける操作子を備え、ユーザ等により放音指向性の設定入力が行われると、この操作に応じた放音指向性設定内容を制御部７に与える。

制御部７は、取得した放音指向性設定内容に基づいて、放音指向性指示データを生成して放音指向性制御部３２に与える。制御部７は、放音指向性制御部３２に対して、図２に示すような放音指向性パターンＮｏ．１〜Ｎｏ．４の４通りの放音指向性を設定する。これら放音指向性パターンＮｏ．１〜Ｎｏ．４は、それぞれ方向や焦点を要素として、これらの構成を異ならせて設定される。制御部７は、図２に示すような初期パラメータを記憶するメモリ７０を備える。

図２は、メモリ７０に記憶された放音指向性に対する各初期パラメータのデータベースを示す概念図である。
図２に示すようにメモリ７０には、初期パラメータのデータベースとして、放音指向性毎に、後述するエコーキャンセル部１Ａの適応型フィルタ１０１Ａ〜１１６Ａ（図示しないが、エコーキャンセル部１Ｂの適応型フィルタ，エコーキャンセル部１Ｃの適応型フィルタ）へ与える初期パラメータが記憶されている。具体的には、放音指向性Ｎｏ．１に対する各適応型フィルタ１０１Ａ〜１１６Ａの初期パラメータＰＡＦ１１０１〜ＰＡＦ１１１６からなるパラメータ群７０１と、放音指向性Ｎｏ．２に対する各適応型フィルタ１０１Ａ〜１１６Ａの初期パラメータＰＡＦ２１０１〜ＰＡＦ２１１６からなるパラメータ群７０２と、放音指向性Ｎｏ．３に対する各適応型フィルタ１０１Ａ〜１１６Ａの初期パラメータＰＡＦ３１０１〜ＰＡＦ３１１６からなるパラメータ群７０３と、放音指向性Ｎｏ．４に対する各適応型フィルタ１０１Ａ〜１１６Ａの初期パラメータＰＡＦ４１０１〜ＰＡＦ４１１６からなるパラメータ群７０４と、を有する。

ここで、１つの放音指向性に対応する各適応型フィルタ１０１Ａ〜１１６Ａの初期パラメータは、それぞれに異なる収音指向性に対応して設定されている。
例えば、図２の例であれば、放音指向性パターンＮｏ．１で且つ収音指向性パターンＮｏ．１の態様には初期パラメータＰＡＦ１１０１が設定され、この初期パラメータＰＡＦ１１０１は適応型フィルタ１０１Ａに与えられる。また、放音指向性パターンＮｏ．１で且つ収音指向性パターンＮｏ．２の態様には初期パラメータＰＡＦ１１０２が設定され、この初期パラメータＰＡＦ１１０２は適応型フィルタ１０２Ａに与えられる。同様に適応型フィルタが設定され、放音指向性パターンＮｏ．１で且つ収音指向性パターンＮｏ．１６の態様には初期パラメータＰＡＦ１１１６が設定され、この初期パラメータＰＡＦ１１１６は適応型フィルタ１１６Ａに与えられる。言い換えれば、本エコーキャンセラが実行する放音指向性と収音指向性との組み合わせ毎に初期パラメータＰＡＦが設定されて、メモリ７０に記憶されている。なお、本実施形態では、４つの放音指向性Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４についての初期パラメータの設定を行う場合を示したが、設定する放音指向性の数は適宜設定することができる。

エコーキャンセル部１Ｂ，１Ｃについても、エコーキャンセル部１Ａと同様に、初期パラメータの設定を行う。

制御部７は、音響環境指示データに含まれる放音指向性を検出して、設定された放音指向性に対応する初期パラメータ群をメモリ７０から読み出す。そして、制御部７は、読み出した初期パラメータ群をエコーキャンセル部１Ａの適応型フィルタ群１０Ａの適応型フィルタ１０１Ａ〜１１６Ａのそれぞれに与えて、パラメータの書き換えを行う。この際、エコーキャンセル部１Ｂ，１Ｃの各適応型フィルタ群１０Ｂ，１０Ｃの各適応型フィルタについても同様に書き換えが行われる。

音声信号入力端子２Ａ〜２Ｃは、例えばＬＡＮ等に接続し、それぞれに独立な音声信号を入力して、これら入力音声信号を放音指向性制御部３２に与える。また、音声信号入力端子２Ａの入力音声信号はエコーキャンセル部１Ａに与えられ、音声信号入力端子２Ｂの入力音声信号はエコーキャンセル部１Ｂに与えられ、音声信号入力端子２Ｃの入力音声信号はエコーキャンセル部１Ｃに与えられる。

放音指向性制御部３２は、前述の制御部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入力音声信号を遅延処理、および振幅処理して放音信号を生成し、スピーカアレイ３１の各スピーカに与える。

スピーカアレイ３１は複数のスピーカをライン状やマトリクス状等のアレイで配列して成り、放音指向性制御部３２から与えられた放音信号を放音する。

マイクアレイ４１は複数のマイクロホンをライン状やマトリクス状等のアレイで配列して成り、各マイクロホンで外部音を収音して収音指向性制御部４２に与える。

収音指向性制御部４２は、ＤＳＰ等で構成され、マイクアレイ４１の各マイクロホンから入力される収音信号を用いて、所定タイミング毎に、出力音声信号として出力する音声信号の音源方向、例えば、対象となる話者から発生した音声の到来方向を検出して、当該方向を特定方向に設定する。ここで、この特定方向の検出方法の一例としては、各マイクロホンの収音信号を、それぞれに指向性が異なる遅延処理で合成して有指向性収音信号を形成し、各有指向性収音信号の信号強度（振幅）を比較する。そして、最も信号強度の高い有指向性収音信号に対応する方向を特定方向に設定し、当該最も信号強度の高い有指向性収音信号をエコーキャンセル部１Ａに与える有指向性収音信号に設定する。収音指向性制御部４２は、設定した特定方向に対応する収音指向性パターンの情報（以下、収音指向性データと称する。）をエコーキャンセル部１ＡのＡＦ切替制御部１２Ａ、エコーキャンセル部１ＢのＡＦ切替制御部１２Ｂ、エコーキャンセル部１ＣのＡＦ切替制御部１２Ｃに与える。

そして、収音指向性制御部４２は、前記特定方向の検出タイミング以外の各処理タイミングで、その時点での特定方向に対応する収音指向性制御を行い、各マイクロホンから入力される収音信号毎に遅延処理および振幅処理を行って有指向性収音信号を生成してエコーキャンセル部１Ａのポストプロセッサ１３Ａに与える。

エコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃは同じ構成からなる。以下では、エコーキャンセル部１Ａについて詳細に説明し、必要に応じてエコーキャンセル部１Ｂ，１Ｃの各部を引用する。

エコーキャンセル部１Ａは、第１ディレイ制御部１１Ａ、ＡＦ切替制御部１２Ａ、適応型フィルタ群１０Ａ、ポストプロセッサ１３Ａを備える。
第１ディレイ制御部１１Ａはプログラマブルディレイにより構成される。第１ディレイ制御部１１Ａは、前述の放音指向性や収音指向性の切り替えとは無関係な、本エコーキャンセラがシステム的に元々有するディレイ、およびスピーカアレイ３１からマイクアレイ４１までの最短伝搬経路での音声伝搬時間に対応し、この必須に発生するディレイを、音声信号入力端子２Ａから入力される入力音声信号に与える。同様に、エコーキャンセル部１Ｂ，１Ｃの第１ディレイ制御部１１Ｂ，１１Ｃは、それぞれ音声信号入力端子２Ｂ，２Ｃから入力される入力音声信号に前記必須に発生するディレイを与える。これにより、各エコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃの各適応型フィルタのタップ長の無駄を省くことができる。

ＡＦ切替制御部１２Ａは、図３に示すような、収音指向性と処理を実行する実行適応型フィルタとの関係を予め記憶している。
図３は、収音指向性と実行適応型フィルタとの関連付け状態を示す図である。なお、本説明では、収音指向性Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１６までの１６個の収音指向性を設定した場合を示すが、収音指向性の種類数を多くしたり、少なくしたりすることも可能である。
ここで、例えば、ＡＦ切替制御部１２Ａは、収音指向性制御部４２から収音指向性Ｎｏ．１を表す収音指向性データが入力されると、実行適応型フィルタとして、適応型フィルタ１０１Ａを選択する。そして、ＡＦ切替制御部１２Ａは、第１ディレイ制御部１１Ａから出力される信号を適応型フィルタ１０１Ａに与える。同様に、エコーキャンセル部１Ｂの図示しないＡＦ切替制御部１２Ｂは、収音指向性制御部４２から収音指向性Ｎｏ．１を表す収音指向性データが入力されると、これに対応する適応型フィルタ１０１Ｂを選択する。さらに、エコーキャンセル部１Ｃの図示しないＡＦ切替制御部１２Ｃは、収音指向性制御部４２から収音指向性Ｎｏ．１を表す収音指向性データが入力されると、これに対応する適応型フィルタ１０１Ｃを選択する。

適応型フィルタ群１０Ａは、それぞれが並列してＡＦ切替制御部１２Ａに接続する適応型フィルタ１０１Ａ〜１１６Ａを備え、前述のＡＦ切替制御部１２Ａにより選択された適応型フィルタのみが実行適応型フィルタとして処理を実行する。これら適応型フィルタ１０１Ａ〜１１６Ａは、例えばＦＩＲ回路により実現される。なお、適応型フィルタ群１０Ａを構成する適応型フィルタ数は１６個に限るものではなく、本実施形態のエコーキャンセラが設定する収音指向性パターン数に対応した数の適応型フィルタで構成することができる。例えば、収音指向性を８種類設定する場合には、各エコーキャンセル部の適応型フィルタ数を８個に設定すればよい。この際、メモリ７０に記憶される初期パラメータ数もこの適応型フィルタ数に応じて変化する。

実行適応型フィルタは、第１ディレイ制御部１１Ａから入力されたシステムディレイ処理済みの入力音声信号から擬似エコー信号を生成して、ポストプロセッサ１３Ａに与える。

また、エコーキャンセル部１Ｂの実行適応型フィルタは、エコーキャンセル部１Ａと同様に、第一ディレイ制御部１１Ｂから入力されたシステムディレイ処理済みの入力音声信号から擬似エコー信号を生成して、ポストプロセッサ１３Ｂに与える。さらに、エコーキャンセル部１Ｃの実行適応型フィルタは、エコーキャンセル部１Ａ，１Ｂと同様に、第一ディレイ制御部１１Ｃから入力されたシステムディレイ処理済みの入力音声信号から擬似エコー信号を生成して、ポストプロセッサ１３Ｃに与える。

ポストプロセッサ１３Ａは、収音指向性制御部４２より入力された有指向性収音信号から、実行適応型フィルタで生成された擬似エコー信号を減算して、この減算信号をエコーキャンセル部１Ｂのポストプロセッサ１３Ｂに出力するとともに、実行適応型フィルタへ帰還させる。実行適応型フィルタは帰還された信号に基づきパラメータを設定し直して擬似エコー信号を生成する。

ポストプロセッサ１３Ｂは、ポストプロセッサ１３Ａの出力信号から、ＡＦ切替制御部１２Ｂ（図示せず）により選択された実行適応型フィルタで生成された擬似エコー信号を減算して、この減算信号をエコーキャンセル部１Ｃのポストプロセッサ１３Ｃに出力するとともに、ＡＦ切替制御部１２Ｂにより選択された実行適応型フィルタへ帰還させる。実行適応型フィルタは帰還された信号に基づきパラメータを設定し直して擬似エコー信号を生成する。
さらに、ポストプロセッサ１３Ｃは、ポストプロセッサ１３Ｂの出力信号から、ＡＦ切替制御部１２Ｃ（図示せず）により選択された実行適応型フィルタで生成された擬似エコー信号を減算して、この減算信号を音声信号出力端子５に出力するとともに、ＡＦ切替制御部１２Ｃにより選択された実行適応型フィルタへ帰還させる。実行適応型フィルタは帰還された信号に基づきパラメータを設定し直して擬似エコー信号を生成する。

このような擬似エコー信号の生成と減算信号の生成とは繰り返し行われ、実行適応型フィルタのパラメータが随時最適なものに更新され、スピーカアレイ３１から放音されてマイクアレイ４１で収音される回り込み音声（エコー）をより最適に減衰していく。

音声信号出力端子５は、ＬＡＮ等に接続し、エコーキャンセル部１Ｃのポストプロセッサ１３Ｃから出力される信号を出力音信号として外部通信網に出力する。

次に、放音指向性および収音指向性が切り替わる場合の処理について、図４および図５を参照して説明する。

図４は制御部７とエコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃとの状態遷移図であり、図５はエコーキャンセル部の通常処理時の処理フローを示す図である。

制御部７は、通常処理時、すなわち、放音指向性の切り替え指示が行われていない状態では、エコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃに対して制御を行わない（Ｃ１０１）。
エコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃは、前述のように、収音指向性データに応じて実行適応型フィルタを切り替えながら、擬似エコー信号を生成する（Ｃ２０１）。具体的にエコーキャンセル部１Ａの場合、エコーキャンセル部１Ａは、収音指向性制御部４２から得られる収音指向性データに応じて、適応型フィルタ１０１Ａ〜１１６Ａのうち、与えられた収音指向性データに対応する適応型フィルタを実行適応型フィルタとして選択する（Ｓ２１１）。そして、エコーキャンセル部１Ａは、入力音声信号を取得して（Ｓ２１２）、選択した実行適応型フィルタを用いて擬似エコー信号を生成する（Ｓ２１３）。

次に、前述のように操作入力部６より放音指向性の設定入力があると、制御部７は、入力された放音指向性が現在設定されている放音指向性と異なっているか判断し、異なっている場合には放音指向性を切り替える処理を行う。制御部７は、まず、エコーキャンセル部１Ａ，１Ｂ，１Ｃに適応型フィルタ１０１〜１１６の処理を一次停止させるストップ制御信号を発生し、エコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃに出力する（Ｃ１０２）。
エコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃは、ストップ制御信号を受け、エコーキャンセリング処理を停止する（Ｃ２０２）。この際、エコーキャンセリング処理の停止は、ＡＦ切替制御部１２を遮断状態にすることで実行適応型フィルタの処理を停止してもよく、第１ディレイ制御部１１の処理を停止するようにしてもよい。すなわち、適応型フィルタ群１０が停止状態になるようにすればよい。具体的に、エコーキャンセル部１Ａの場合、エコーキャンセル部１Ａは、ＡＦ切替制御部１２Ａを遮断状態にするか、第１ディレイ制御部１１Ａの処理を停止する。

制御部７は、エコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃの停止を検知すると、指定された放音指向性に対応した初期パラメータＰＡＦを読み出して、各エコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃの適応型フィルタ群１０の適応型フィルタにそれぞれ与える（Ｃ１０３）。具体的に、放音指向性Ｎｏ．１をエコーキャンセル部１Ａに設定する場合、初期パラメータＰＡＦ１１０１〜ＰＡＦ１１１６を、適応型フィルタ１０１Ａ〜１１６Ａにそれぞれ与える。
エコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃの各適応型フィルタ１０１〜１１６には、与えられた初期パラメータＰＡＦが上書きされる（Ｃ２０３）。具体的に、放音指向性Ｎｏ．１でエコーキャンセル部１Ａの場合、適応型フィルタ１０１Ａ〜１１６Ａに、与えられた初期パラメータＰＡＦ１１０１〜ＰＡＦ１１１６が上書きされる。

次に、制御部７は、各適応型フィルタ１０１〜１１６のパラメータ書き替えを検出すると、エコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃの再開処理を指示するスタート制御信号を各エコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃに与える（Ｃ１０４）。
エコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃは、スタート制御信号を受け、停止時に実行適応型フィルタに選択された適応型フィルタを、再度実行適応型フィルタに設定する（Ｃ２０４）。具体的にエコーキャンセル部１Ａの場合、エコーキャンセル部１Ａは、新たに初期パラメータが設定された適応型フィルタ１０１Ａ〜１１６Ａのうち、停止時に実行適応型フィルタに選択されていた適応型フィルタ１０１Ａ〜１１６Ａを再度実行適応型フィルタに設定する。
なお、この際、エコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃは、停止状態でも収音指向性制御部４２の収音指向性データを検知して記憶する構成を有することで、この取得、記憶した収音指向性データに対応する適応型フィルタ１０１〜１１６を、処理再開時に実行適応型フィルタに選択することもできる。これにより、さらに現状（その時点）での収音指向性データに、正確に対応する実行適応型フィルタを設定することができる。

そして、エコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃは、前述の通常処理状態に戻り、収音指向性データに応じて実行適応型フィルタを切り替えながら、擬似エコー信号を生成する（Ｃ２０１）。

このように放音指向性が切り替わる場合に適応型フィルタを一時的に停止してパラメータを設定することで、実行適応型フィルタのパラメータをエコーキャンセル処理中に強制的に書き替えることによる、適応型フィルタの一時破壊状態を防止することができる。これにより、この一時破壊状態で発生する大きなエコーを防止することができる。なお、このような放音指向性の切り替えの際に一時停止を行うことで、エコーキャンセリング効果が一時的に無くなるが、前記大きなエコーと比較すれば、エコーは極小さなものである。また、このエコーを出力しないようにするのであれば、エコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃを完全に遮断状態にし、音声信号出力端子５から出力音声信号を出力しないようにしてもよい。いずれの場合でも、放音指向性の切り替えに対するパラメータ設定の時間は極短く、放音指向性はユーザにより設定されるものであって、その切り替え頻度は収音指向性の切り替えと比較して非常に低いので、エコー信号が小さかったり、音声信号を出力しないとしても、出力音声信号に対して殆ど影響を与えることはない。

以上のように、本実施形態の構成および処理を用いることにより、放音指向性や収音指向性が切り替わる音響環境、特に収音指向性が頻繁に切り替わる音響環境であっても、従来よりも高速に最適な適応型フィルタに切り替えることができ、短時間で最適な回帰音除去処理を行うことができる。

なお、前述の説明では、放音指向性が切り替えられる毎に、メモリ７０に記憶された初期パラメータを更新することなく使用し続ける例を説明したが、メモリ７０に記憶された初期パラメータを更新して使用することも可能である。この場合、エコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃは、制御部７から適応型フィルタのパラメータ設定変更を指示されると、その時点での各適応型フィルタのパラメータを読み出して、制御部７に与える。制御部７は、与えられたパラメータをメモリ７０の対応する初期パラメータＰＡＦへ上書きする。そして、制御部７は、今回の切り替え前の放音指向性が次に設定される場合には、メモリ７０に上書き更新された初期パラメータＰＡＦを読み出して、エコーキャンセル部１Ａ〜１Ｃの各適応型フィルタ１０１〜１１６に与える。

このような処理方法を用いることで、各放音指向性における収音指向性パターン毎に最も現状に近いパラメータ設定を随時更新して記憶し、初期パラメータとして設定することができる。これにより、さらに、高速に最適な適応型フィルタに切り替えることができ、短時間で最適な回帰音除去処理を行うことができる。

また、本実施形態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、スピーカアレイによる放音指向性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、これらをも含んで初期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、本実施形態では、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各適応型フィルタのフィルタパラメータの切り替えおよび実行適応型フィルタの選択を行うものであったが、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つのスピーカアレイ、マイクアレイであっても、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アレイ、マイクアレイであっても、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。

本発明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。 図１のメモリ７０に記憶された放音指向性に対する各初期パラメータのデータベースを示す概念図である。 収音指向性と実行適応型フィルタとの関連付け状態を示す図である。 制御部７とエコーキャンセル部と状態遷移図である。 エコーキャンセル部の通常処理時の処理フローを示す図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ−エコーキャンセル部、１０Ａ−適応型フィルタ群、１０１Ａ〜１１６Ａ−適応型フィルタ、１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ−第１ディレイ制御部、１２Ａ−ＡＦ切替制御部、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ−ポストプロセッサ、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ−音声信号入力端子、３−スピーカシステム、３１−スピーカアレイ、３２−放音指向性制御部、４−マイクロホンシステム、４１−マイクアレイ、４２−収音指向性制御部、５−出力端子、６−操作入力部、７−制御部、７０−メモリ

Claims (5)

1. スピーカ装置に供給する放音信号を制御して、スピーカ装置から放音される音声に複数の態様で放音指向性を与える放音制御手段と、
   マイクロホン装置の収音信号を制御して、複数の態様で、収音指向性を有する有指向性収音信号を生成する収音制御手段と、
   前記放音信号に基づいて擬似回帰音信号を生成する適応型フィルタを前記収音制御手段が生成する収音指向性の態様の数だけ有し、いずれかの適応型フィルタで生成した擬似回帰音信号を前記有指向性収音信号から減算する回帰音除去手段と、
   前記放音指向性の態様毎に、各適応型フィルタの初期パラメータを記憶した記憶手段と、
   前記収音制御手段により設定された収音指向性の態様に基づいて、使用する適応型フィルタを選択する選択手段と、
   前記放音制御手段により設定された放音指向性の態様に基づいて、前記記憶手段に記憶されている各初期パラメータを各適応型フィルタに与える制御手段と、
   を備えたことを特徴とする回帰音除去装置。
2. 前記制御手段は、放音指向性の切り替え時に、前記回帰音除去手段を一時的に停止させて、各適応型フィルタの初期パラメータの切り替えを行う請求項１に記載の回帰音除去装置。
3. 前記回帰音除去手段は、放音指向性の切り替え時に、切り替え直前のパラメータを前記制御手段に与え、
   前記制御手段は、与えられたパラメータで前記記憶手段に記憶されている初期パラメータを上書きする請求項１または請求項２に記載の回帰音除去装置。
4. 前記収音制御手段は、前記マイクロホン装置から出力される収音信号から音源方向を特定し、当該特定方向に高い収音指向性を有する有指向性収音信号を生成するとともに、当該有指向性収音信号に対応する収音指向性の情報を前記選択手段に与える請求項１〜３のいずれかに記載の回帰音除去装置。
5. 前記スピーカ装置は複数のスピーカを配列したスピーカアレイであり、且つ前記マイクロホン装置は複数のマイクロホンを配列したマイクアレイである請求項１〜４のいずれかに記載の回帰音除去装置。

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