JP5148150B2 - 音響信号処理における均等化 - Google Patents

Description

（発明の分野）
本発明は、音響信号処理のためのシステムと方法に関連し、特に、拡声器によって出力された信号を均等化することによって遠方の相手から受信された、通信システムの、スピーチ信号の質を高めることに関連する。

（発明の背景）
通信システムで受信された信号の質を高めることは、音響学上の、特に、スピーチ信号処理での中心的話題である。二つの相手の間での通信は、しばしば、雑音の多い背景環境で実行され、反響補償と同様に、雑音縮小も、明瞭さを保証するのに必要である。顕著な例は、車内でのハンズフリーボイス通信である。ハンズフリー電話は、車内での特別な使用の快適で安全な通信システムを提供する。

そうでなければ、不愉快な反響が、声の会話の質と明瞭さに厳しく影響を及ぼし得るので、特別に大切なことは、拡声器から放射され、そして、再びマイクロフォンによって受信された、遠方の加入者の信号の取り扱いである。最悪の場合、音響的フィードバックが、通信の完全な破綻さえも導き得る。

一つの主たる問題が、部屋の反響する特質に横たわる。自動車内でのハンズフリー電話の場合、例えば、自動車に乗っている人の動きのための、音響学上の突然の変化が補償されなくてはならないので、内部の音響効果の検出は非常に困難になる。

上述の問題を克服するために、音響上の反響補償のための手段が提供され、それは、基本的に以下のように働く。音響上のフィードバックの複製が統合され、拡声器の受信された信号から補償信号が得られる。この補償信号は、マイクロフォンの送信信号から引かれ、それによって、遠方の加入者へ送信される結果として得られる信号が生成される。

雑音縮小と反響補償における最近の発展と改良にもかかわらず、技術のハンズフリー電話法における明瞭さは、例えば、いまだに歪みを被っており、拡声器から出力された音響信号の質は、雑音と反響との成分によって、いまだに著しく歪み悪化している。

したがって、上述の欠点を克服し、特にハンズフリー電話通信システムに適した、音響およびスピーチ信号処理のためのシステムおよび方法を提供し、改良された音響の性質を、効率的な音響上の反響補償、および、音響上の出力信号の改良された均等化として示すことは、本発明の下に横たわる問題である。

（発明の記述）
問題は、音響入力信号、特に、スピーチ入力信号の信号処理のためのシステムをクレームする請求項１にしたがう、システムによって解決され、システムが、
少なくとも一つのマイクロフォンを備え、
反響補償フィルターリング手段は、少なくとも一つのマイクロフォンから、少なくとも一つのマイクロフォンの信号を受信するように構成され、少なくとも一つのマイクロフォンの信号に基づいて決定された反響補償フィルター係数を備え、
均等化フィルターリング手段は、音響入力信号を均等化するように構成され、反響補償フィルター係数に基づいて決定された均等化フィルター係数を備える。

均等化フィルターリング手段は、予め決定された周波数範囲上で、信号を押し上げる、または、細くすることによって、音響入力信号を処理する。均等化フィルターリング手段は、低または高周波数範囲のどちらでも選択的に押し上げる／細くするためのシェルビングフィルターと、中心周波数で信号を押し上げる／細くするためのピーキングフィルターとを備え、バンド幅のバンド内とバンド外の利得は別々に調整可能である。均等化フィルターリング手段は、一つ以上のシェルビングフィルターとピーキングフィルターとを結合するパラメトリックイコライザーを備える。

本発明にしたがって、マイクロフォン信号は、反響補償フィルターリング手段によって、反響補償される。このために、反響補償フィルターリング手段のフィルター係数は、適切に決定される。均等化フィルターリング手段のフィルター係数を、反響補償フィルターリング手段のフィルター係数に基づいて決定することによって、均等化された音響信号、特に、スピーチ信号の質は、有意に高められる。

全フィルターリングプロセスを加速するために、均等化フィルターリング手段のフィルター係数の個数は、反響補償フィルターリング手段の個数よりも小さく選択され得る。

システムはさらに、少なくとも一つの拡声器を備え得、均等化フィルターリング手段は、均等化された音響入力信号を少なくとも一つの拡声器へ出力するように有利に構成されていて、少なくとも一つのマイクロフォン信号は、均等化された音響入力信号に基づいて少なくとも一つの拡声器によって出力された、少なくとも一つの拡声器信号に基づいて、生成される。

発明のシステムと遠方の相手とを使用した近くの相手の通信を考える。遠方の相手から受信された音響入力信号は、均等化によって処理され、均等化された信号は拡声器から出力される。拡声器によって出力された信号は、マイクロフォン信号を生成するマイクロフォンによって検出される。これらのマイクロフォン信号は、反響補償フィルターリング手段によって、反響補償される。会話の始めに遠方の相手から受信された、まさに最初の音響入力信号は、反響補償フィルターリング手段、および、それによって、均等化フィルターリング手段を初期化するのに使用され得る。特に、これらの、まさに最初の音響入力信号は均等化され得ない。

初期化の後で、上述のシステムは、均等化と組み合わさった反響補償のために、改良された明瞭さによって特徴付けられる、遠方と近くの相手の間での通信のために、使用され得、ただし、均等化は、反響補償フィルターリング手段の反響補償フィルター係数に基づいて、均等化フィルターリング手段の均等化フィルター係数を決定することによって実行される。

反響補償フィルターリング手段は、好適には、適応性のあるフィルターリング手段であり、すなわち、フィルター係数は、時間依存性でないが、むしろ、動的に調整され得る。調整は、毎サンプリング時間ごとに実行され得、好適にはしばしばでなく、例えば、一秒当たり数回である。適応性のある反響補償フィルターリング手段の利用によって、システムは、例えば、マイクロフォンへの乗客のコンパートメントのように、拡声器と部屋とを通って入力信号からの全ての移動を記述する移動関数において、動的な変化に反応し得る。少なくとも一つのマイクロフォンが、好適には、聴き手のそばに置かれる。発明のシステムが乗客のコンパートメントに取り付けられた場合、マイクロフォンは、例えば、頭支えのそばか中に、取り付けられ得る。

遠方の相手との通信のためにマイクロフォンと拡声器が取り付けられた、乗客のコンパートメントで使用されたとき、例えば、乗客の動きによって引き起こされた動的な変化は、適応性のある反響補償フィルターリング手段のフィルター係数を自動的に調整することによって、考慮に入れられ得る。キャビンの前の乗客が遠方の相手を表し、後ろの乗客が近くの相手を表すか、その逆かもしれないことに、注意する。

適応性のある反響補償フィルターリング手段は、好適には、反響補償フィルター係数の計算手続き早い収束のためのＮＬＭＳアルゴリズムによって適応できるように構成された、ＦＩＲフィルターリング手段である。計算の収束速度をさらに増加させるために、ここに公開されているシステムはまた、予言的な予めフィルターリングする手段、特に、過去のサンプルの線形結合に基づく、下に横たわる自己回帰プロセスの未来のサンプルを最適に予言し得る、ＦＩＲフィルターを決定する、線形予言符号（ＬＰＣ）フィルターを備え得る。この文脈においては、フィルターリング手段によって導入された任意の信号時間遅延／信号進行時間は、できるだけ小さく保たれるべきであることに、注意すべきである。

マイクロフォンの下流に、マイクロフォン増幅器は接続され得、拡声器増幅器は、可変性の利得のために許す拡声器の上流へ、提供され得る。増幅器は、Ａ／ＤおよびＤ／Ａ処理内で単純に必要な構成要素であり得、および／または、通信の明瞭さを、さらに増大させるために役に立つように、ユーザーによって制御可能であり得る。

信号処理のためのシステムはまた、さらに、予めフィルターリングする手段を備え、その予めフィルターリングする手段は、少なくとも一つのマイクロフォンの移動関数をモデル化するように決定されたフィルター係数を備え、均等化された音響入力信号を受信し、均等化された音響入力信号と反響補償フィルターリング手段への少なくとも一つのマイクロフォンの移動関数とに基づく信号を出力するように構成されている。このような予めフィルターリングする手段の提供は、少なくとも一つのマイクロフォンの周波数応答を望ましくないように修正することを妨げることを許可する。

システムが、指向性マイクロフォンである少なくとも一つのマイクロフォンを備える場合、予めフィルターリングする手段のフィルター係数は、他の全ての拡声器よりも指向性マイクロフォンの近くに配置された拡声器の方向だけに向けられた、指向性マイクロフォンの移動関数をモデル化するように、決定され得る。他の移動関数は、重要でなく、この場合、経済的理由のために無視され得る。

使用されるマイクロフォンは、少なくとも一つの指向性マイクロフォンを備えるマイクロフォン配列の部分であり得、反響補償されたマイクロフォンの信号は、多チャンネルアプローチの文脈で信号の質を改良するのに使用された、ビーム形成手段によって、ビーム形成され得る。

本発明にしたがってシステムは、さらに、予め決定された参照周波数応答を表す、参照フィルター係数を備える、参照フィルターリング手段を備え得、ただし、反響補償フィルター係数、したがって、均等化フィルター係数は、参照フィルター係数に基づいて決定される。ＦＩＲまたはＩＩＲフィルターのどちらかが、参照フィルターリング手段のために使用され得る。ＩＩＲフィルターを使用するとき、安定性問題が起こり得るが、計算リソースに対する小さな要求で同じ移動関数に対して、ＩＩＲフィルターは、ＦＩＲフィルターに取って代われ得る。

したがって、均等化フィルターリング手段は、望ましい予め決定された周波数応答をモデル化する参照フィルターリング手段のフィルター係数にしたがって、周波数範囲を押し上げる／細くするように構成され得る。

システムは、再帰的アルゴリズム、特に、レビンソン−ダービン（Ｌｅｖｉｎｓｏｎ−Ｄｕｒｂｉｎ）アルゴリズムを使って、線型方程式系を解くことによって、反響補償フィルター係数に基づいて、均等化フィルター係数を決定するように構成され得る。レビンソン−ダービンアルゴリズムは、線型方程式系を再帰的に解くことに対して、例えば、標準ガウス（Ｇａｕｓｓ）消去法に比べて、頑健で比較的速い手続きである。述べられた線型方程式系は、決定されるべき均等化フィルター係数と、反響補償フィルター係数とを含む。

適応性のある反響補償フィルターリング手段の動的に調整された反響補償フィルター係数から、望ましい均等化フィルター係数の高速計算のための例が、以下に与えられる（式１と２を見よ）。

信号処理のためのシステムの別の例にしたがって、追加の雑音縮小フィルターリング手段が、適応性のあるものでも適応性のないものでも、どちらでも、処理された音響入力信号の質をさらに増加させるために、使用され得る。遠方の部分から受信された音響入力信号は、均等化の前に、雑音縮小フィルターリング手段によって、雑音縮小のために処理され得る。

本発明はまた、上述の信号処理のためのシステムの例の一つを備えるハンズフリーセット、および、特に、自動車としての車内に取り付けられるように構成されたハンズフリーシステムを提供する。本発明は、さらに、そこに取り付けられた上述のものを備える車両を提供する。

上述の問題はまた、第一の音響入力信号の質を高めるための方法によって解決され、その方法は、
少なくとも一つの拡声器による、第二の音響入力信号から、拡声器信号を生成するステップと、
拡声器信号に基づいて少なくとも一つのマイクロフォンによって、少なくとも一つのマイクロフォン信号を生成するステップと、
少なくとも一つのマイクロフォン信号を反響補償するために、反響補償フィルターリング手段のフィルター係数を適合させるステップと、
反響補償フィルターリング手段のフィルター係数に基づいて決定されたフィルター係数を備える、均等化フィルターリング手段によって、第一の音響入力信号を均等化するステップと
を包含する。

マイクロフォンは、拡声器信号を検出する。第二の音響入力信号は常に、遠方の相手から、近くの相手によって、第一の音響入力信号の前に、例えば直前に、受信された信号である。第二の音響入力信号は、受信された第二の音響入力信号に基づいて拡声器信号を生成する拡声器によって、受信される。反響の効果を縮小するための反響補償プロセスは、適応性のある反響補償フィルターリング手段、好適には、適応性のあるＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルターによって、実行される。ＦＩＲフィルターリング手段は、ＮＬＭＳ（規格化最小二乗平均）法によって、動的に、例えば、毎秒数回の割合で、適合させられる。マイクロフォンと拡声器の信号の両方が、増幅され得る。さらには、反響補償フィルターリング手段のフィルター係数のための計算手続きの収束速度を増加させるために、反響補償に予言的な予めフィルターすることを伴い得る。

第一の音響入力信号の均等化は、反響補償フィルターリング手段のフィルター係数に基づいて実行される。したがって、第一の音響入力信号の質は、有意に高められる。均等化された第一の音響入力信号は、拡声器によって出力され得る。拡声器による信号出力の明瞭さは、均等化しない第一の音響入力信号の拡声器出力に比べて、および、従来の技術の通信システムに比べて、改良されている。

指向性マイクロフォンが使用されている場合、反響補償フィルターリング手段のフィルター係数の適合化は、ビームに形成されたマイクロフォン信号に基づいて実行され得る。マイクロフォン信号の反響補償は、ＬＰＣフィルターリングを備え得る。

発明の方法の一つの例にしたがって、第二の音響入力信号は、予めフィルターされた信号を生成するために、少なくとも一つのマイクロフォンの移動関数をモデル化する、予めフィルターする手段によって、予めフィルターされ、反響補償フィルターリング手段は、予めフィルターされた信号に基づいて適合される。したがって、マイクロフォンの周波数応答の望ましくない修正は、防止される。

少なくとも一つのマイクロフォン信号を生成するために使用される、少なくとも一つのマイクロフォンが、指向性マイクロフォンの場合、少なくとも一つのマイクロフォン信号は、少なくとも一つの指向性マイクロフォンによって生成され、予めフィルターする手段は、発明の方法の埋め込みにしたがって、他の全ての拡声器よりも指向性マイクロフォンの近くに配置された拡声器の方向へ、指向性マイクロフォンの移動関数をモデル化する。

ここに開示される方法は、固定された予め決定された参照周波数応答を提供することを包含し得、反響補償フィルター係数は、予め決定された参照周波数に基づいて決定されている。少なくとも一つの拡声器から出力される望ましい音響出力信号を特徴付ける、予め決定された参照応答は、望ましい周波数応答をモデル化するフィルター係数を含む参照フィルターリング手段によって、提供され得る。

上述の方法において、均等化は、第一の音響入力信号を均等化するために使用される均等化フィルターリング手段の、Ｎ_Ｃ個のフィルター係数ｈ_Ｃ，ｉ（ｎ）に対する線形代数方程式系を解くことによって実行され得る、

ただし、係数ｒ_ｉ（ｎ）は次の式で与えられ、

ただし、ｎは、離散時間指標である。さらに、

は、反響補償フィルターリング手段のフィルター係数である。均等化フィルターリング手段の長さＮ_Ｃ（例えば、１０）は、好適には、反響補償フィルターリング手段の長さＮ（例えば、２５６）よりも短い。上の方程式系の解は、例えば、レビンソン−ダービンアルゴリズムのような、再帰的方法によって計算され得る。

雑音を縮小するための（均等化された）第一および／または第二の音響入力信号のさらなるフィルターリングが好まれ得る。開示された方法は、有利にも、ハンズフリーセットに組み込まれ、特に、車内に取り付けられたハンズフリーセットに組み込まれ得る。

本発明はまた、上述の発明方法に対する例の一つのステップを実行するためのコンピュータ実行可能な命令を有する一つ以上のコンピュータ読み取り可能な媒体を備える、コンピュータプログラム製品を提供する。

本発明のさらなる特徴と有利さは、図面への参照で記述されている。記述では、参照は、本発明の好まれる実施形態を図示するのを意図される添付される図面に作られる。このような実施形態は本発明の完全な範囲を表していないことが理解される。

本発明は、さらに以下の手段を提供する。
（項目１）
音響入力信号の信号処理のためのシステムであって、該システムが、
少なくとも一つのマイクロフォン（４）と、
該少なくとも一つのマイクロフォン（４）から少なくとも一つのマイクロフォン信号を受信するように構成され、該少なくとも一つのマイクロフォン信号に基づいて決定された反響補償フィルター係数を備える、反響補償フィルターリング手段（２）と、
音響入力信号を均等化するように構成され、該反響補償フィルター係数に基づいて決定された均等化フィルター係数を備える、均等化フィルターリング手段（１）と
を備える、システム。
（項目２）
少なくとも一つの拡声器（３）をさらに備え、
上記均等化フィルターリング手段（１）が、該少なくとも一つの拡声器（３）へ、上記均等化された音響入力信号を出力するように構成されていて、
上記少なくとも一つのマイクロフォン信号が、該少なくとも一つの拡声器（３）によって出力された拡声器信号に基づいて、生成される、
項目１に記載のシステム。
（項目３）
上記反響補償フィルターリング手段（２）が、適応性のあるフィルターリング手段である、項目１，２のうちの一つに記載のシステム。
（項目４）
上記適応性のある反響補償フィルターリング手段（２）が、ＦＩＲフィルターリング手段であり、特に、正規化最小平均二乗アルゴリズムによって、適応できるように構成される、項目３に記載のシステム。
（項目５）
上記反響補償フィルターリング手段（２）が、予測的な予めフィルターする手段を備える、項目３または４に記載のシステム。
（項目６）
各拡声器のための拡声器増幅器（５）および／または各マイクロフォンのためのマイクロフォン増幅器（６）であって、特に、ユーザーによって制御されるように構成されたものを、さらに備える、項目２〜５のうちの一つに記載のシステム。
（項目７）
予めフィルターする手段（９）をさらに備え、
該予めフィルターする手段（９）が、上記少なくとも一つのマイクロフォン（４）の移動関数をモデル化するために決定される、フィルター係数を備え、
該予めフィルターする手段（９）が、上記均等化された音響入力信号を受信するように構成され、
該予めフィルターする手段（９）が、該均等化された音響入力信号および反響補償フィルターリング手段（２）への該少なくとも一つのマイクロフォン（４）の移動関数に基づいて、信号を出力する、
システム。
（項目８）
少なくとも一つの指向性マイクロフォンを備えるマイクロフォン配列を備え、ビーム形成手段をさらに備える、項目７に記載のシステム。
（項目９）
上記少なくとも一つのマイクロフォン（４）が指向性マイクロフォンであって、上記予めフィルターする手段（９）のフィルター係数が、他の拡声器よりも該少なくとも一つの指向性マイクロフォンに近くに配置された、一つ以上の拡声器の方向へ、指向性マイクロフォンの移動関数をモデル化するために決定される、項目７，８のうちの一つに記載のシステム。
（項目１０）
予め決定された参照周波数応答を表す参照フィルター係数を備える、参照フィルターリング手段（８）をさらに備え、上記反響補償フィルター係数が、参照フィルター係数に基づいて決定される、項目１〜９のうちの一つに記載のシステム。
（項目１１）
上記システムが、線形方程式系を解くことによって、特に、再帰的なアルゴリズムを使用することによって、上記反響補償フィルター係数に基づいて、上記均等化フィルター係数を決定するように構成されている、項目１〜１０のうちの一つに記載のシステム。
（項目１２）
上記音響入力信号および／または上記均等化された音響入力信号の雑音を縮小するように構成された、適応性のある、または、適応性のない雑音縮小フィルターリング手段をさらに備える、項目１〜１１のうちの一つに記載のシステム。
（項目１３）
項目１〜１２のうちの一つに記載のシステムを備える、ハンズフリーセット。
（項目１４）
自動車の乗客のコンパートメントに取り付けられるように構成された、項目１３に記載のハンズフリーセット。
（項目１５）
第一の音響入力信号の質を高めるための方法であって、該方法が、
少なくとも一つの拡声器（３）によって、第二の音響入力信号から拡声器信号を生成するステップと、
該拡声器信号に基づいて、少なくとも一つのマイクロフォン（４）によって、少なくとも一つのマイクロフォン信号を生成するステップと、
該少なくとも一つのマイクロフォン信号を反響補償するために、反響補償フィルターリング手段（２）のフィルター係数を適応させるステップと、
該反響補償フィルターリング手段（２）の該フィルター係数に基づいて決定されたフィルター係数を備える均等化フィルターリング手段によって、第一の音響入力信号を均等化するステップと
を包含する、方法。
（項目１６）
予めフィルターされた信号を生成するために、上記少なくとも一つのマイクロフォン（４）の移動関数をモデル化する、予めフィルターする手段（９）によって、上記第二の音響入力信号を予めフィルターすること
を包含し、
上記反響補償フィルターリング手段（２）の上記フィルター係数が、該予めフィルターされた信号に基づいて適応される、
項目１５に記載の方法。
（項目１７）
上記少なくとも一つのマイクロフォン信号は少なくとも一つの指向性マイクロフォンによって生成され、予めフィルターすることは、他の全ての拡声器よりも、該指向性マイクロフォンの近くに配置される一つ以上の拡声器の方向に、該指向性マイクロフォンの移動関数をモデル化する、項目１６に記載の方法。
（項目１８）
予め決定された参照周波数応答を提供することであって、ただし、反響補償フィルター係数は、予め決定された参照周波数に基づいて決定される、項目１５〜１７に記載の方法。
（項目１９）
均等化が、線形代数方程式系

を解くことによって実行され、ただし、係数ｒ_ｉ（ｎ）は

によって与えられ、ただし、ｎは離散時間指標で、

とｈ_Ｃ，ｉ（ｎ）は、それぞれ、上記反響補償フィルターリング手段（２）の上記フィルター係数と、上記第一の音響入力信号を均等化するために使用される、上記均等化フィルターリング手段（１）のＮ個のフィルター係数である、項目１５〜１８に記載の方法。
（項目２０）
上記第一の音響入力信号および／または均等化された第一の音響入力信号および／または上記第二の音響入力信号の雑音縮小フィルターリングをさらに包含する、項目１５〜１９に記載の方法。
（項目２１）
コンピュータプログラム製品であって、項目１５〜２０のうちの一つにしたがって、方法のステップを実行するためのコンピュータ実行可能命令を有する、一つ以上のコンピュータ読み取り可能媒体を備える、コンピュータプログラム製品。

（摘要）
本発明は、音響入力信号の信号処理のためのシステムに関連し、そのシステムは、少なくとも一つのマイクロフォン、少なくとも一つのマイクロフォンから少なくとも一つのマイクロフォン信号を受信するように構成され、少なくとも一つのマイクロフォン信号に基づいて決定された反響補償フィルター係数を備える反響補償フィルターリング、および、音響入力信号を均等化するように構成され、反響補償フィルター係数に基づいて決定される均等化フィルター係数を備える均等化フィルターリング手段を備える。本発明は、また、第一の音響入力信号の質を高めるための方法に関連し、その方法は、拡声器信号を生成するために少なくとも一つの拡声器によって第二の音響入力信号を出力すること、拡声器信号に基づいて少なくとも一つのマイクロフォン信号を生成すること、反響補償フィルターリング手段の適応によって少なくとも一つのマイクロフォン信号を反響補償すること、および、適応された反響補償フィルターリング手段に基づいて第一の音響入力信号を均等化することを包含する。

ここで開示されている信号処理のためのシステムの例の基本的な構成要素が、図１に図示されている。音響入力信号は、遠方の相手から受信された信号の質の増進に対して決定された均等化フィルター係数

を備える均等化フィルターリング手段１によって、フィルターされる。上付き添え字Ｔは、転置操作を表す。均等化フィルター係数は、反響補償フィルターリング手段２の反響補償フィルター係数

から、計算される。好適には、狭いバンドの下落または上昇は、均等化フィルターリングプロセスによって無視される。この例にしたがって、それは、均等化フィルターリング手段１によってのみ修正される遠方の相手から受信された、スピーチ信号のスペクトルのエンベロープである。

均等化フィルターリング手段１の出力信号は、拡声器３によって受信される。拡声器３による均等化された信号出力は、マイクロフォン４によって検出される。拡声器３とマイクロフォン４は近くの通信相手の通信システムの部分である。遠方の通信相手と共に近くの相手の通信のために使用されるマイクロフォン４は、遠方の相手から受信され、均等化フィルターリング手段１によって均等化され、拡声器３によって出力された信号を検出する。しかしながら、マイクロフォン４によって、検出された拡声器信号から、生成されたマイクロフォン信号は、反響補償フィルターリング手段２によってフィルターされる。均等化フィルター係数は、反響補償フィルター係数から、以下のように計算される。

第一に、ベクトル

のＮ_Ｃ＋１個の係数

が計算される。この計算は、任意のサンプリング時間で実行される必要はないが、しかし好適には、各秒毎に数回だけ実行する。さらには、均等化フィルターリング手段の長さ、すなわち、均等化フィルター係数の個数は、２０未満、好適には１０と２０の間である。反響補償フィルターリング手段２の長さは、例えば、Ｎ＝２５６として選択される。均等化フィルター係数は、線形方程式系

を解くことによって計算される。この例にしたがって、解は、再帰的なレビンソン−ダービン法によって、計算される。したがって、計算された解は、位相が最小の、すなわち、フィルターリング手段によって導入された信号進行時間が最小化されている。従来の技術で知られている任意の再帰的な解法が、代わりに使用され得る。

図２は、信号処理のための発明システムの別の例を示している。この例では、システムは車内の乗客のコンパートメントに取り付けられている。システムは、均等化フィルターリング手段１および反響補償フィルターリング手段２を備える。均等化フィルターリング手段１は、遠方の相手から受信された信号を均等化するように構成される。反響補償フィルターリング手段２は、適応性のあるＦＩＲフィルター（有限インパルス応答フィルター）である。しかしながら、反響補償フィルターリング手段２のためにＩＩＲフィルター（無限インパルス応答フィルター）を使用することは、また、可能である。この例では、反響補償フィルターリング手段２のフィルター係数は、ＮＬＭＳアルゴリズムによって適合される。任意の他の適切な適応性のある方法が、代わりに使用され得る。

好適には、反響補償フィルターリング手段２は、予測的な予めフィルターする手段を含む。均等化された信号は、乗客のコンパートメントに取り付けられた拡声器３によって出力される。拡声器部屋聴き手移動関数は、Ｈ_ＬＲｅ^（ｊＯ）によって表される。近くの通信相手は、好適には、話し手／聴き手に近く取り付けられた、マイクロフォン４を使用する。拡声器増幅器５は拡声器３の上流に接続され、マイクロフォン増幅器６はマイクロフォン４の下流に接続される。

ＦＩＲ均等化フィルターリング手段１の均等化フィルター係数は、反響補償フィルターリング手段２の反響補償フィルター係数によって、計算される。計算は、線形代数ユニット７によって実行され、

に対する上の線型方程式系を解くことである。

信号処理のためのシステムはまた、入力信号から、聴き手の耳の近く、すなわち、マイクロフォン４の近くで検出された、信号へ、全移動の望ましい参照周波数応答Ｈ_ｒｅｆ（ｅ^ｊＯ）を提供するように、参照フィルターリング手段８を備える。参照周波数応答を

によって近似するために、均等化フィルター係数が決定される。ただし、Ｈ_Ｃ（ｅ^ｊＯ）は、均等化フィルターリング手段１の周波数応答を表すとする。マイクロフォン４または使用されている全てのマイクロフォンが、一般に、聴き手／話し手の耳から比較的大きな距離のところに配置されている場合、マイクロフォンが耳の近くにある場合とマイクロフォンが離れて配置されている場合との移動の間の差は決定され得、必要な場合は、参照移動関数は、大きな距離に対して適切に適応され得る。

現在の例にしたがって、均等化フィルターリング手段１の出力は、マイクロフォン４の移動関数Ｈ_Ｍｉｃ（ｅ^ｊＯ）をモデル化するように使用されている固定された予めフィルターする手段９へ送られる。現在の例においてマイクロフォン４が指向性マイクロフォンの場合、この指向性マイクロフォンに最も近い拡声器３への、このマイクロフォンの移動関数が使用されるべきである。マイクロフォン４の周波数応答の修正を避けるために、予めフィルターする手段９は、反響補償フィルターリング手段２の上流に接続される。

上述のシステムによって実行される電話呼び出しの始めには、ＦＩＲ均等化フィルターリング手段１は、

によって、初期化される。均等化フィルターリング手段１によって引き起こされる増幅および／または弱めることは、ベクトル

の第一の係数の適切な修正によって、修正され得る。

図１は、反響補償フィルターリング手段によって調整された均等化フィルターリング手段を含む発明システムに対する、例の基本的な構成要素を図示している。 図２は、望ましい参照応答に対する参照フィルターリング手段、および、マイクロフォン移動関数をモデル化する予めフィルターする手段と同様に、適応した反響補償フィルターリング手段によって調整された、均等化フィルターリング手段を含む、発明システムの例を示している。

符号の説明

１ 均等化フィルターリング手段
２ 反響補償フィルターリング手段
３ 拡声器
４ マイクロフォン
５ 拡声器増幅器
６ マイクロフォン増幅器
７ 線形代数ユニット
８ 参照フィルターリング手段
９ 予めフィルターする手段

Claims (18)

1. 音響入力信号の信号処理のためのシステムであって、該システムが、
   少なくとも一つのマイクロフォン（４）と、
   該少なくとも一つのマイクロフォン（４）から少なくとも一つのマイクロフォン信号を受信するように構成され、該少なくとも一つのマイクロフォン信号に基づいて決定された反響補償フィルター係数を備える、適応性のある反響補償フィルターリング手段（２）と、
   該音響入力信号を均等化するように構成され、該反響補償フィルター係数に基づいて決定された均等化フィルター係数を備える、均等化フィルターリング手段（１）と
   を備え、該反響補償フィルターリング手段が、予測的な予めフィルターする手段を備える、システム。
2. 少なくとも一つの拡声器（３）をさらに備え、
   前記均等化フィルターリング手段（１）が、該少なくとも一つの拡声器（３）へ、前記均等化された音響入力信号を出力するように構成され、
   前記少なくとも一つのマイクロフォン信号が、該少なくとも一つの拡声器（３）によって出力された拡声器信号に基づいて、生成される、
   請求項１に記載のシステム。
3. 前記適応性のある反響補償フィルターリング手段（２）が、ＦＩＲフィルターリング手段であり、特に、正規化最小平均二乗アルゴリズムによって、適応できるように構成される、請求項１に記載のシステム。
4. 各拡声器のための拡声器増幅器（５）および／または各マイクロフォンのためのマイクロフォン増幅器（６）であって、特に、ユーザーによって制御されるように構成されたものを、さらに備える、請求項１〜３のうちの一つに記載のシステム。
5. 予めフィルターする手段（９）をさらに備え、
   該予めフィルターする手段（９）が、前記少なくとも一つのマイクロフォン（４）の移動関数をモデル化するために決定される、フィルター係数を備え、
   該予めフィルターする手段（９）が、前記均等化された音響入力信号を受信するように構成され、
   該予めフィルターする手段（９）が、該均等化された音響入力信号および前記反響補償フィルターリング手段（２）への該少なくとも一つのマイクロフォン（４）の移動関数に基づいて、信号を出力するように構成される、
   請求項１〜４のうちの一つに記載のシステム。
6. 少なくとも一つの指向性マイクロフォンを備えるマイクロフォン配列を備え、ビーム形成手段をさらに備える、請求項５に記載のシステム。
7. 前記少なくとも一つのマイクロフォン（４）が指向性マイクロフォンであり、前記予めフィルターする手段（９）のフィルター係数が、他の全ての拡声器よりも該少なくとも一つの指向性マイクロフォンの近くに配置された、一つ以上の拡声器の方向へ、該指向性マイクロフォンの移動関数をモデル化するために決定される、請求項５、６のうちの一つに記載のシステム。
8. 予め決定された参照周波数応答を表す参照フィルター係数を備える、参照フィルターリング手段（８）をさらに備え、前記反響補償フィルター係数が、該参照フィルター係数に基づいて決定される、請求項１〜７のうちの一つに記載のシステム。
9. 前記システムが、線形方程式系を解くことによって、特に、再帰的なアルゴリズムを使用することによって、前記反響補償フィルター係数に基づいて、前記均等化フィルター係数を決定するように構成されている、請求項１〜８のうちの一つに記載のシステム。
10. 前記音響入力信号および／または前記均等化された音響入力信号の雑音を縮小するように構成された、適応性のある、または、適応性のない雑音縮小フィルターリング手段をさらに備える、請求項１〜９のうちの一つに記載のシステム。
11. 請求項１〜１０のうちの一つに記載のシステムを備える、ハンズフリーセット。
12. 自動車の乗客のコンパートメントに取り付けられるように構成された、請求項１１に記載のハンズフリーセット。
13. 第一の音響入力信号の質を高めるための方法であって、該方法が、
    少なくとも一つの拡声器（３）によって、第二の音響入力信号から拡声器信号を生成するステップと、
    予めフィルターする手段（９）によって、該第二の音響入力信号を予めフィルターするステップと、
    該拡声器信号に基づいて、少なくとも一つのマイクロフォン（４）によって、少なくとも一つのマイクロフォン信号を生成するステップと、
    該少なくとも一つのマイクロフォン信号を反響補償するために、反響補償フィルターリング手段（２）のフィルター係数を適応させるステップであって、該反響補償フィルターリング手段（２）の該フィルター係数が、該予めフィルターされた信号に基づいて適応される、ステップと、
    該反響補償フィルターリング手段（２）の該フィルター係数に基づいて決定されたフィルター係数を備える均等化フィルターリング手段によって、該第一の音響入力信号を均等化するステップと
    を包含し、該予めフィルターする手段（９）は、該少なくとも一つのマイクロフォン（４）の移動関数をモデル化する、方法。
14. 前記少なくとも一つのマイクロフォン信号は少なくとも一つの指向性マイクロフォンによって生成され、前記予めフィルターすることは、他の全ての拡声器よりも、該指向性マイクロフォンの近くに配置される一つ以上の拡声器の方向に、該指向性マイクロフォンの移動関数をモデル化する、請求項１３に記載の方法。
15. 予め決定された参照周波数応答を提供することをさらに包含し、前記反響補償フィルター係数は、該予め決定された参照周波数に基づいて決定される、請求項１３〜１４のうちの一つに記載の方法。
16. 前記均等化が、線形代数方程式系
    

    

    
    を解くことによって実行され、係数ｒ_ｉ（ｎ）は
    

    

    
    によって与えられ、ｎは離散時間指標であり、
    

    

    
    とｈ_Ｃ，ｉ（ｎ）は、それぞれ、前記反響補償フィルターリング手段（２）のフィルター係数と、前記第一の音響入力信号を均等化するために使用される、均等化フィルターリング手段（１）のＮ個のフィルター係数である、請求項１３〜１５のうちの一つに記載の方法。
17. 前記第一の音響入力信号および／または前記均等化された第一の音響入力信号および／または前記第二の音響入力信号の雑音縮小フィルターリングをさらに包含する、請求項１３〜１６のうちの一つに記載の方法。
18. 請求項１３〜１７のうちの一つに記載の方法のステップを実行するためのコンピュータコードを有するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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