JP5102371B2 - エコー抑制フィルタの制御情報を演算する装置および方法、並びに、ディレイ値を演算する装置および方法 - Google Patents
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Description
cn = gn * δ[n - ν] (1)
ここで、δ[n]は単位インパルスを表し、*は(数学的)コンボリューションを表す。遠端のスピーカのみが作動中と仮定すると、マイクロフォン信号y[n]の時間ドメインモデルは、次式によって与えられる。
y[n] = gn * x[n - ν] + w[n] (2)
ここで、nは、再び離散時間経過のサンプル値に関する時間指標を表す整数である。式(1)および(2)において現れる変数nは、このように時間ドメインの指標である。
Y[k,m]= G[k,m]Xd[k,m] + W[k,m] (3)
ここで、kは整数であり、データブロック番号(フレーム番号)の形のデータブロックを表し、mは周波数指標であり、すなわちこれも整数である。ここで、次式に従って、
Xd[k, m] := X[k - d, m] (4)
周波数またはSTFTドメインにおける対応する遅延されたスピーカ信号は、x[n−ν]であり、このケースにおいて、νはデータブロックシフト(フレームシフトまたはサンプル進み値)Kの整数倍であると仮定される。言い換えれば、ここで次式を適用することが仮定される。
ν = d K (5)
ここで、ν、dおよびKは、対応する整数である。式(5)は、ここで表記法の若干の簡略化のために許容される仮定を表すだけであり、次式の有効性またはそれらの技術的実現性の厳格な必要条件をはるかに表していない。明細書の更なる過程において、信号の遅延または値の周波数が言及される場合、式(5)を厳格に考慮する必要はない。
ここで、式(8)において生ずる期待値E[]は、平均値として実施することもできる。この演算は、図4および5に示された実施形態において、ディレイ値演算手段380のコヒーレンス関数演算手段400によって実行される。
ここで、Mは周波数バンドおよび/またはバンドパス信号の数を示す整数である。個々のバンドの指標mは、ここで0からM−1まで変化する。実際のディレイ値dは、次に、最適化手段420を介して、エコー予測ゲインが最大になるように選択される。言い換えれば、これは、次式に従って、手段420によって決定される。
d = argmaxd[ωd[k]] (10)
ここで、関数 argmaxd[] は、パラメータdに関して正確に最大値を決定することを意味する。
数バンド内の定常ノイズw[n]の分散である。ここで、システマチック推定偏差によってシフトされたエコー推定フィルタは、ノイズの多い環境においてエコー信号に対して容認できないほど高い推定に潜在的に導くことが、(12)から直ちに帰着する。エコー信号の過剰推定は、概して攻撃的すぎるエコー抑制に結果としてなるので、近端における音声信号の外乱は、同時双方向通信(2倍のトーク状況)の間は、容認できないほど高くなる。
ΦAB[k,m] = E{A[k,m] ・ B[k,m]} (15)
ここで、量E(A[k,m])は、現在の値A[k,m]および先に演算された平均値E(A[k−1,m])に基づいて再帰的に演算される。係数 αavg は、ここで、先に演算された平均値に対する新しい値A[k,m]の加算の寄与度を重み付けし、先に演算された平均値自体は係数(1−αavg)によって重み付けられる。
に基づいて、エコー予測ゲインが最大化されるように選択される。
E[k,m] = H[k,m] ・ Y[k,m] (22)
ここで、Yp[k,m]はp番目のマイクロフォンの信号を示し、Pはマイクロフォンの数を表す自然数を示す。指標pは、個々のマイクロフォン信号を示し、0からP−1に変化する。指数lおよびpは、以前に述べた指標mのように、0からそれぞれL−1、P−1およびM−1の値の範囲にある。
が、p=0、1、…、P−1について適用される。同様に、図10に関連して述べられたように、対応するエコーが低減された信号は、それぞれのマイクロフォン信号に対して周波数ドメインEp[k,m]において最初に決定され、その信号は次に時間ドメインに変換することができる。
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5.C. FallerおよびJ. Chen、標本化された聴覚エンベロープ空間における音響エコーの抑制、IEEEスピーチおよびオーディオ処理論文集、13(5):1048−1062、2005年9月
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7.W. EtterおよびG. S. Moschytz、ノイズによるノイズ低減−適応スペクトル振幅拡張、音響工学学会誌、(42):341−349、1994年5月
8.C. FallerおよびF. Baumgarte、両耳のキューコーディング−パート2:スキームおよびアプリケーション、IEEEスピーチおよびオーディオ処理論文集、11(6):520−531、2003年11月
9.B. R. GlasbergおよびB. C. J. Moore、ノッチノイズデータからの聴覚フィルタシェイプの派生、ヒアリングリサーチ、47:103−138、1990年
システマチック推定偏差を有するエコー推定フィルタ
システマチック推定偏差を有しないエコー推定フィルタ
110 マイクロフォン
120 音響環境
130 スピーカ信号
140 マイクロフォン信号
150 直接伝送路
160 間接伝送路
170 エコー除去処理回路
200 装置
210 音響抑制フィルタ
220 演算手段
230 値決定手段
240 入力
250 平均値決定手段
260 修正手段
270 制御情報演算手段
280 更なる入力
290 出力
300 ユニット
310 推定手段
320 エコー推定フィルタ
325 エコー抑制処理回路
330 時間/周波数変換手段
340 ディレイ手段
350 推定手段
360 制御情報の演算手段
370 周波数/時間変換手段
380 ディレイ値演算手段
390 入力
400 コヒーレンス関数演算手段
410 エコー予測ゲイン演算手段
420 最適化手段
430 短時間パワースペクトル
440 平均化された短時間パワースペクトル
450 中括弧
460 矢印
470 ユニット
480 エコー推定フィルタ
490 結合手段
500 音響抑制フィルタ
510 演算手段
520 音響抑制フィルタ
600 線
700 装置
710 ディレイ手段
720 入力
730 出力
740 時間/周波数変換手段
750 値決定手段
760 平均値決定手段
770 修正手段
780 ディレイ値演算手段
790 演算手段
Claims (31)
- 第1のオーディオ信号に基づくエコーを抑制するために第2のオーディオ信号をフィルタリングする抑制フィルタ(210)の制御情報を演算する装置(200)であって、
前記第1のオーディオ信号、前記第2のオーディオ信号、および前記第1のオーディオ信号または前記第2のオーディオ信号から導き出された信号を含む一群の信号の少なくとも1つの信号の少なくとも2つの時間的に連続するデータブロックのバンドパス信号に対する少なくとも1つのエネルギー関連値を決定する値決定手段(230)を備える演算手段(220)を備え、
前記値決定手段(230)は、前記エネルギー関連値が、正の整数指数部を有する前記バンドパス信号の値のパワーに比例するように形成され、または、前記値決定手段(230)は、前記エネルギー関連値が、パワーの指数部として正の実数値を有する前記バンドパス信号の値の振幅のパワーに比例するように形成され、
前記演算手段(220)は、前記バンドパス信号に対する前記少なくとも1つの決定されたエネルギー関連値の少なくとも1つの平均値を決定する平均値決定手段(250)を更に含み、
前記演算手段(220)は、前記バンドパス信号に対する前記決定された平均値に基づいて、前記バンドパス信号に対する前記少なくとも1つのエネルギー関連値を修正する修正手段(260)を更に含み、
前記演算手段(220)は、前記バンドパス信号に対する前記少なくとも1つの修正されたエネルギー関連値に基づいて、前記抑制フィルタ(210)の前記制御情報を演算する制御情報演算手段(270)を更に含む、
装置(200)。 - 前記値決定手段(230)は、エネルギー関連値としてエネルギー値またはエネルギー値に比例する値を使用するように形成された、請求項1に記載の装置(200)。
- 前記値演算手段(230)は、同じデータブロックに対してであるが、異なる特性周波数を有する異なるバンドパス信号に対して、複数のエネルギー関連値を決定するように形成された、先行する請求項のいずれかに記載の装置(200)。
- 前記値演算手段(230)は、同じデータブロックに対してであるが、異なる特性周波数を有する全てのバンドパス信号に対して、エネルギー関連値を決定するように形成された、先行する請求項のいずれかに記載の装置(200)。
- 前記平均値決定手段(250)は、前記バンドパス信号の前記決定されたエネルギー関連値のそれぞれに対する平均値を決定するように形成され、前記修正手段(260)は、前記付随して決定された平均値に基づいて前記決定されたエネルギー関連値のそれぞれを修正するように形成され、前記制御情報演算手段(270)は、全ての修正されたエネルギー関連値に基づいて前記制御情報を演算するように形成された、請求項3または4に記載の装置(200)。
- 前記平均値決定手段(250)は、移動平均に基づいて前記少なくとも1つの平均値を決定するように形成された、先行する請求項のいずれかに記載の装置(200)。
- 前記平均値決定手段(250)は、前記一群の信号の前記現在のデータブロックと、時間において前記現在のデータブロックの前にある前記一群の信号のデータブロックのみに基づいて、前記移動平均を演算するように形成された、請求項6に記載の装置(200)。
- 前記修正手段(260)は、前記それぞれのバンドパス信号に対する前記決定された平均値の減算に基づいて、前記少なくとも1つのエネルギー関連値を修正するように形成された、先行する請求項のいずれかに記載の装置(200)。
- 前記演算手段(220)は、前記少なくとも1つの信号が、前記信号の前記データブロックに基づいて、サブバンド信号として周波数ベースのドメインに帰属するように形成された時間/周波数変換手段(330)を更に備える、先行する請求項のいずれかに記載の装置(200)。
- 前記演算手段(220)は、少なくとも前記第1のオーディオ信号または前記第1のオーディオ信号に基づく信号ならびに前記第2のオーディオ信号または前記第2のオーディオ信号に基づく信号に対して、少なくとも1つのエネルギー関連値をそれぞれ決定し、少なくとも1つの平均値をそれぞれ決定し、前記それぞれの平均値に基づいて前記少なくとも1つのエネルギー関連値を修正し、前記それぞれの修正されたエネルギー関連値に基づいて前記制御情報を演算するように形成された、先行する請求項のいずれかに記載の装置(200)。
- 前記演算手段(220)は、複数の第1のオーディオ信号、複数の第2のオーディオ信号、または、前記第1のオーディオ信号または前記第2のオーディオ信号から導き出された信号に基づいて、それらの結合によって、前記一群の信号の前記少なくとも1つの信号を形成するように形成された、先行する請求項のいずれかに記載の装置(200)。
- 前記演算手段(220)は、前記複数の第1のオーディオ信号、前記複数の第2のオーディオ信号、または、前記第1のオーディオ信号または前記第2のオーディオ信号から導き出された前記複数の信号のそれぞれの信号に対して、前記抑制フィルタ(210)の同じ制御情報を演算するように形成された、請求項11に記載の装置。
- 前記演算手段(220)は、前記一群の信号の少なくとも1つの信号に対するまたは前記一群の信号のバンドパス信号の少なくとも1つのエネルギー関連値に対するディレイ手段(340)を更に備え、前記ディレイ手段(340)は、ディレイ値によって前記それぞれの信号または前記それぞれのエネルギー関連値を遅延させるように形成された、先行する請求項のいずれかに記載の装置(200)。
- 前記ディレイ手段(340)は、前記ディレイ値が少なくとも1つの修正されたエネルギー関連値に基づくように形成された、請求項13に記載の装置(200)。
- 前記ディレイ手段(340)は、前記ディレイ値がコヒーレンス関数の最大値に基づくように形成され、前記コヒーレンス関数は、少なくとも1つの修正されたエネルギー関連値に基づいている、請求項13または14に記載の装置(200)。
- 前記ディレイ手段(340)は、異なる特性周波数に関して異なるバンドパス信号に対するディレイ値が互いに独立しているように形成された、請求項13〜15のいずれかに記載の装置(200)。
- 前記装置(200)または前記演算手段(220)は、前記演算された制御情報に基づいて前記第2のオーディオ信号をフィルタリングする抑制フィルタ(210)を更に備えた、先行する請求項のいずれかに記載の装置(200)。
- 前記第1のオーディオ信号がスピーカ信号であって、前記第2のオーディオ信号がマイクロフォン信号であるように形成された、先行する請求項のいずれかに記載の装置(200)。
- 第1のオーディオ信号に基づくエコーを抑制するために第2のオーディオ信号をフィルタリングする抑制フィルタ(500)であって、
第1のオーディオ信号、第2のオーディオ信号、および、前記第1のオーディオ信号または前記第2のオーディオ信号から導き出された信号を含む一群の信号の少なくとも1つの信号の少なくとも2つの時間的に連続するデータブロックのバンドパス信号に対する少なくとも1つのエネルギー関連値を決定する値決定手段(230)を備える演算手段(220)を備え、
前記値決定手段(230)は、前記エネルギー関連値が、正の整数指数部を有する前記バンドパス信号の値のパワーに比例するように形成され、または、前記値決定手段(230)は、前記エネルギー関連値が、パワーの指数部として正の実数値を有する前記バンドパス信号の値の振幅のパワーに比例するように形成され、
前記演算手段(220)は、前記バンドパス信号に対する前記少なくとも1つの決定されたエネルギー関連値の少なくとも1つの平均値を決定する平均値決定手段(250)を更に含み、
前記演算手段(220)は、前記バンドパス信号に対する前記決定された平均値に基づいて、前記バンドパス信号に対する前記少なくとも1つのエネルギー関連値を修正する修正手段(260)を更に含み、
前記演算手段(220)は、前記制御情報に基づいて前記第2のオーディオ信号をフィルタリングする音響抑制フィルタ手段であって、前記制御情報は、前記バンドパス信号に対する前記少なくとも1つの修正されたエネルギー関連値に少なくとも基づいている、音響抑制フィルタ手段(520)を更に備えた、
抑制フィルタ(500)。 - 第1のオーディオ信号に基づくエコーを抑制するために第2のオーディオ信号をフィルタリングする抑制フィルタ(210)の制御情報を演算する方法であって、
前記第1のオーディオ信号、前記第2のオーディオ信号、および、前記第1のオーディオ信号または前記第2のオーディオ信号から導き出された信号を含む一群の信号の少なくとも1つの信号の少なくとも2つの時間的に連続するデータブロックのバンドパス信号に対する少なくとも1つのエネルギー関連値を決定するステップであって、前記エネルギー関連値が、正の整数指数部を有する前記バンドパス信号の値のパワーに比例する、または、前記エネルギー関連値が、パワーの指数部として正の実数値を有する前記バンドパス信号の値の振幅のパワーに比例する、エネルギー関連値を決定するステップと、
前記バンドパス信号に対する前記少なくとも1つの決定されたエネルギー関連値の少なくとも1つの平均値を決定するステップと、
前記バンドパス信号に対する前記決定された平均値に基づいて前記バンドパス信号に対する前記少なくとも1つのエネルギー関連値を修正するステップと、
前記バンドパス信号に対する前記少なくとも1つの修正されたエネルギー関連値に基づいて、前記抑制フィルタの前記制御情報を演算するステップと、
を備えた、方法。 - 第1のオーディオ信号に基づくエコーを抑制するために第2のオーディオ信号を抑制フィルタリングする方法であって、
前記第1のオーディオ信号、前記第2のオーディオ信号、および、前記第1のオーディオ信号または前記第2のオーディオ信号から導き出された信号を含む一群の信号の少なくとも1つの信号の少なくとも2つの時間的に連続したデータブロックのバンドパス信号に対する少なくとも1つのエネルギー関連値を決定するステップであって、前記エネルギー関連値が、正の整数指数部を有する前記バンドパス信号の値のパワーに比例する、または、前記エネルギー関連値が、パワーの指数部として正の実数値を有する前記バンドパス信号の値の振幅のパワーに比例する、エネルギー関連値を決定するステップと、
前記バンドパス信号に対する前記少なくとも1つの決定されたエネルギー関連値の少なくとも1つの平均値を決定するステップと、
前記バンドパス信号に対する前記決定された平均値に基づいて、前記バンドパス信号に対する前記少なくとも1つのエネルギー関連値を修正するステップと、
制御情報に基づいて前記第2のオーディオ信号をフィルタリングするステップであって、前記制御情報は、前記バンドパス信号に対する前記少なくとも1つの修正されたエネルギー関連値に基づいている、フィルタリングするステップと、
を備えた、方法。 - 第2信号に対して第1の信号を遅延させるディレイ手段(710)のためのディレイ値を演算する装置(700)であって、
前記第1の信号および前記第2の信号の少なくとも2つの時間的に連続するデータブロックの前記第1の信号および前記第2の信号のバンドパス信号に対する少なくとも1つのエネルギー関連値を決定する値決定手段であって、前記値決定手段は、前記エネルギー関連値が、正の整数指数部を有する前記バンドパス信号の値のパワーに比例するように形成される、または、前記値決定手段は、前記エネルギー関連値が、パワーの指数部として正の実数値を有する前記バンドパス信号の値の振幅のパワーに比例するように形成される、値決定手段(750)を備える演算手段(790)を備え、
前記演算手段(790)は、前記第1の信号および前記第2の信号の前記バンドパス信号に対する前記少なくとも1つの決定されたエネルギー関連値の少なくとも1つの平均値を決定する平均値決定手段(760)を備え、
前記演算手段(790)は、前記第1の信号および前記第2の信号の前記バンドパス信号に対する前記決定された平均値に基づいて前記第1の信号の前記バンドパス信号および前記第2の信号の前記バンドパス信号に対する前記少なくとも1つのエネルギー関連値を修正する修正手段(770)を備え、
前記演算手段(790)は、前記第1の信号および前記第2の信号の前記修正されたエネルギー関連値に基づいてディレイ値を演算するように形成されたディレイ値演算手段(780)を更に備える、
装置(700)。 - 前記ディレイ値演算手段(780)は、前記ディレイ値がコヒーレンス関数の最大値に基づくように形成され、前記コヒーレンス関数は、前記第1の信号および前記第2の信号の前記修正されたエネルギー関連値に基づいている、請求項22に記載の装置(700)。
- 前記装置(700)または前記演算手段(790)は、前記ディレイ値によって前記第1の信号を遅延するように形成された前記第1の信号のディレイ手段(710)を更に備える、請求項22または23に記載の装置(700)。
- 前記装置(700)は、前記第1の信号および前記第2信号のそれぞれが一群の信号種別の信号であるように形成され、前記一群の信号種別は、アナログ電気信号、アナログ光学信号、デジタル電気信号およびデジタル光学信号を含む、請求項22〜24のいずれかに記載の装置(700)。
- 前記演算手段(790)は、前記第1の信号および前記第2の信号が、データブロックに基づいて、サブバンド信号として周波数ベースのドメインに帰属するように形成された時間/周波数変換手段(740)を更に備える、請求項22〜25のいずれかに記載の装置(700)。
- 前記値決定手段(750)は、同じデータブロックに対してであるが、それぞれ前記第1の信号および前記第2の信号に対する異なる特性周波数を有する異なるバンドパス信号に対して、複数のエネルギー関連値を決定するように形成され、前記平均値決定手段(760)は、前記バンドパス信号の前記決定されたエネルギー関連値のそれぞれに対する平均値を決定するように形成され、前記修正手段(770)は、前記対応する決定された平均値に基づいて前記決定されたエネルギー関連値のそれぞれを修正するように形成され、前記ディレイ値演算手段(780)は、前記第1および第2の信号の全ての修正されたエネルギー関連値に基づいて前記ディレイ値を演算するように形成された、請求項22〜26のいずれかに記載の装置(700)。
- 前記演算手段(790)は、複数の第1の信号または第1の信号から導き出された複数の信号に基づいて、結合によって前記第1の信号を形成するように形成され、または、前記演算手段(790)は、複数の第2の信号または第2の信号から導き出された複数の信号に基づいて、結合によって前記第2の信号を形成するように形成された、請求項22〜27のいずれかに記載の装置(700)。
- 前記演算手段(790)は、複数の第1の信号または前記第1の信号から導き出された複数の信号のそれぞれに対して、同じ前記ディレイ手段(710)の同じ制御情報を演算するように形成された、請求項28に記載の装置。
- 第2信号に対して第1の信号を遅延させるディレイ手段(710)のためのディレイ値を演算する方法であって、
少なくとも2つの時間的に連続するデータブロックの前記第1の信号および前記第2の信号のバンドパス信号に対する少なくとも1つのエネルギー関連値を決定するステップであって、前記エネルギー関連値が、正の整数指数部を有する前記バンドパス信号の値のパワーに比例する、または、前記エネルギー関連値が、パワーの指数部として正の実数値を有する前記バンドパス信号の値の振幅のパワーに比例する、エネルギー関連値を決定するステップと、
前記第1の信号および前記第2の信号の前記バンドパス信号に対する前記少なくとも1つの決定されたエネルギー関連値の少なくとも1つの平均値を決定するステップと、
前記第1の信号および前記第2の信号の前記バンドパス信号に対する前記決定された平均値に基づいて、前記第1の信号および前記第2の信号の前記バンドパス信号に対する前記少なくとも1つのエネルギー関連値を修正するステップと、
前記第1の信号および前記第2の信号の前記修正されたエネルギー関連値に基づいてディレイ値を演算するステップと、
を備えた、方法。 - プログラムがプロセッサ上で実行されるときに請求項20、21、30のいずれかに記載の方法を実行するプログラムコードを有するプログラム。
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