JP5221117B2 - 低複雑性のエコー補償 - Google Patents

Description

本発明は、信号処理のシステムおよび方法に関し、特に、音響エコー補償を伴う音声信号処理に関する。本発明は、ダウンサンプリングされたサブ帯域信号の処理によるエコー補償に関する。

マイクロフォンを備えている通信システムにおいて、エコー補償は、基本的な論題であり、該マイクロフォンは、音声認識システムまたはハンズフリー電話セットのユーザーの音声信号などの必要な信号のみならず、マイクロフォンと同じ部屋に設置された、同じ通信システムのラウドスピーカーによって出力された騒がしい信号をも検知する。ハンズフリーセットの場合において、例えば、遠隔パーティから受信し、近くのラウドスピーカーによって出力された信号が、近くのマイクロフォンによって通信システムに再び供給され、再び遠隔パーティに送信されることは、避けられなくてはならない。ラウドスピーカーによって出力された信号のマイクロフォンによる検知は、不快な音響エコーとなり得、音響エコーが十分に和らげられないか、実質的に除去されない場合は、通信の完全な中断をも招き得る。

騒々しい環境において用いられる音声認識システムの場合には、同様の問題が発生する。ユーザーの音声信号とは異なる信号が認識ユニットに供給されることは、防止されなくてはならない。しかし、音声認識システムのマイクロフォンは、例えば、ＣＤまたはＤＶＤプレーヤーあるいはラジオなどのオーディオデバイスによって再生されたオーディオ信号を表現するラウドスピーカーの出力を、検知し得る。これらの信号が、十分にフィルタリングされなかった場合には、ユーザーの発声を表す、必要な信号は、恐らくは適切な音声認識を不可能にする程度にまで、騒音に包まれ得る。近年において、エコー補償に対するいくつかの方法が提案され、通信システムに実装されてきた。適応有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルターを用いて、ラウドスピーカー−室内−マイクロフォン（ＬＲＭ）システムの伝達関数（インパルス応答）を作るために用いられる適応フィルターが、音響信号のエコー補償に対して用いられる（例えば、非特許文献１を参照）。

エコー補償のフィルターを適応させる周知の方法のうちの１つは、正規化された最小二乗平均アルゴリズムに基づいている。しかし、音声信号の場合において、収束は、通常はいくぶん遅いことが公知であり、これは、連続した信号サンプルが、しばしば相関しているからである。その一方で、収束特性の加速は、メモリ容量およびプロセッサの負荷の点から、比較的に高度な計算リソースを要求する。高性能の計算手段に対する要求を、合理的なレベルにまで含めるために、信号処理は、通常は、ダウンサンプリングされたサブ帯域の領域において行われるが、該領域において、フル帯域の処理と比較すると、計算の複雑性は、原則として低減される。

エコー補償のために処理されるサブ帯域の信号の、より高いダウンサンプリングレートが選択されれば、それだけ計算の費用が低減され得る。しかし、当該技術において、適切なダウンサンプリングファクターの選択は、公知のエイリアシングの問題によって、概して限定される。ハン（Ｈａｎｎ）ウィンドウまたは他に選択されたフィルターは、異なるエイリアシング特性を示す。アーチファクト（ａｔｉｆａｃｔ）が、増加するダウンサンプリングレートとともに増加し、さらに、ダウンサンプリングレートが一部の閾値を超える場合には、エコー減衰速度は、不十分となる。

故に、近年のエンジニアリングの進歩にも関わらず、許容できる時間遅延を有する、オーディオ信号の有効なエコー補償に関し、特に言葉によるハンズフリー通信におけるエコー補償に関して、未だに問題が存在する。
Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｃｈｏ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ、Ｅ．Ｈａｅｎｓｌｅｒ ａｎｄ Ｇ． Ｓｃｈｍｉｄｔ、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、２００４

上述の問題は、ラウドスピーカー−室内−マイクロフォンシステムにおいてエコー補償する方法によって、解決または少なくとも緩和される。ラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））によるエコー信号寄与（ｄ（ｎ））を含む少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））が、エコー補償される。請求項１に従って提供される方法は、該少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））の少なくとも一部を、第１のダウンサンプリングレート（ｒ）によってダウンサンプリングされたマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ（ｎ））に変換するステップと、ラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））を、該第１のダウンサンプリングレート未満の第２のダウンサンプリングレートによってダウンサンプリングされたラウドスピーカーサブ帯域信号に変換することによって、第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を取得するステップと、該第２のダウンサンプリングレートによってダウンサンプリングされた該ラウドスピーカーサブ帯域信号を格納するステップと、所定数のサブ帯域における該ラウドスピーカー−室内−マイクロフォンシステムのインパルス応答に対する推定を用いて、該第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を畳み込むステップと、該畳み込まれた第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を、第３のダウンサンプリングレートによってダウンサンプリングすることによって、（マイクロフォンが分割される）サブ帯域に対して、該第１のダウンサンプリングレート（ｒ）によって事実上ダウンサンプリングされているエコー信号寄与

を取得するステップと、各サブ帯域に対して、該それぞれのマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ（ｎ））から、該推定されたエコー信号寄与

を減算することによって、エラーサブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））を取得するステップ（各サブ帯域に対して１つずつ）とを包含する。

エコー補償されたマイクロフォンサブ帯域信号を表すサブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））は、次いで所定のアップサンプリングレート、特に（第２および第３のダウンサンプリングレートの積である）第１のダウンサンプリングレートと同一の速度によってアップサンプリングされ、合成されることによって、向上したマイクロフォン信号を取得し得る。向上したマイクロフォン信号は、遠隔の通信パーティに送信され得る。しかし、サブ帯域エラー信号（ｅ_μ（ｎ））は、アップサンプリングまたは合成される前に、さらなる処理を受け得ることを理解されたい。

該少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））は、ラウドスピーカー−室内−マイクロフォンシステム（ＬＲＭ）の一部となっているマイクロフォンによって検知される。ラウドスピーカー信号（基準オーディオ信号とも呼ばれる）（ｘ（ｎ））は、ＬＲＭシステムの実際のインパルス応答に従って検知され、故に、該少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））において存在するエコー寄与（ｄ（ｎ））を高める。該少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））も、望まれる信号、例えばローカルスピーカーの音声信号を含み、該音声信号は、エコー補償によって高められる。全てのマイクロフォン信号をエコー補償のために処理されるサブ帯域信号に分割するのではなく、マイクロフォン信号の一部のみ、例えば所定の周波数範囲のみを含む部分だけを分割することが好まれ得る。ラウドスピーカー−室内−マイクロフォンシステムのインパルス応答は、用いられたエコー補償フィルタリング手段の適合可能なフィルター係数によって推定され／作られる。

発明方法によれば、第１のラウドスピーカーサブ帯域信号は、（少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））およびラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））の両方が分割される所定数のサブ帯域のうちの）各サブ帯域に対してマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ（ｎ）におけるエコー信号寄与

を推定する後続する処理のために（例えば、リングバッファに）格納される。この推定は、第１のラウドスピーカーサブ帯域信号に基づいて行われ、すなわち、該推定は、（第２のダウンサンプリングレートにおいてサンプリングされた）格納されたラウドスピーカーサブ帯域信号を用いて生成されるが、第１のサンプリングレート（マイクロフォンサブ帯域信号のうちの１つ）においてのみ計算される。エコー信号寄与を推定すること、および各サブ帯域のために、それぞれのマイクロフォンサブ帯域信号から、推定されたエコー信号寄与を減算をすることは、第１のダウンサンプリングレートにおいて行われる。この事によれば、より高いダウンサンプリングレート［マイクロフォン信号］に対するダウンサンプリングレート（さらに低いダウンサンプリングレートに対する低エイリアシング項［基準信号］）と、低い計算の複雑性との両方の利点が、活用され得る。

エコー信号寄与

を推定する工程は、第１のダウンサンプリングレートにおいて要求されるだけなので、計算の複雑性は、（第２のダウンサンプリングレートにおいて全体的に動作し得るセットアップと比較した）大きな量だけ低減され得る。エコー信号寄与を推定する工程が、全体的に第１のダウンサンプリングレートにおいて行われた場合には、ラウドスピーカーサブ帯域信号における大きなエイリアシング項が原因で、非常に低いキャンセルの品質のみが、達成され得る。

上述の推定工程は、異なるサンプリングレートを、ラウドスピーカーサブ帯域信号（第２のダウンサンプリングレート）および他の信号、すなわち、マイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ（ｎ））、推定されたエコーサブ帯域信号

およびエラーサブ帯域（ｅ_μ（ｎ））に対して用い、該推定工程は、低い計算の複雑性におけるサブ帯域ラウドスピーカー信号に対する良好なエイリアシング特性を達成することが可能である。

しかし、第１のダウンサンプリングレート未満の第２のダウンサンプリングレートによってダウンサンプリングされただけの、格納された第１のラウドスピーカーサブ帯域信号以外に、エコー補償の工程は、マイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ（ｎ））のダウンサンプリングレートまでさらにダウンサンプリングされた、推定されたエコー信号寄与を利用する。これらの推定されたエコー信号寄与（または第２のフィルタリングされたラウドスピーカーサブ帯域信号）は、エコー補償工程に含まれる、概してより高い動作のために用いられる。従って、当該分野において比較すると、コンピュータリソースは、より効果的に用いられ、エコー寄与の推定は、より低いメモリ需要を伴って、より速く行われる。

第２のダウンサンプリングレートが、エイリアシングは（ほとんど）何も発生しないということを保証するために選択される一方で、第３のダウンサンプリングレートによって次いで起こるダウンサンプリングは、第２のラウドスピーカーサブ帯域信号が、一部のエイリアシングの構成要素を提示することをもたらし得る。これらの第２のラウドスピーカーサブ帯域信号は、ＬＲＭのインパルス応答を推定する工程におけるそのような動作に対して用いられ、これによって、エイリアシングに対してあまり敏感ではない、マイクロフォンサブ帯域信号におけるエコー寄与信号に対して用いられる。

一実施形態によれば、各サブ帯域に対するエコー信号寄与

を推定するステップは、格納された第１のラウドスピーカーサブ帯域信号に基づいて、エコー寄与フィルタリング手段のフィルター係数を適合させるステップを含むが、第１のダウンサンプリングレートによってダウンサンプリングされる。言い換えると、格納された第１のラウドスピーカーサブ帯域信号の一部のみが、第１のダウンサンプリングレートにおいて行われる適合工程のために用いられる。

故に、エコー補償フィルタリング手段のフィルター係数の適合は、エコー補償に対する全体的な信号処理において最も高い動作であるが、（例えば、２５６サブ帯域の数に対する１２８の）最も高い道理の適ったダウンサンプリングレートに対して行われ得、これによって、メモリを節約し、先行技術と比較すると、プロセッサ負荷を大いに低減させる。第３のダウンサンプリングレートは、例えば２〜４から、２または３などと選択され得る。

エコー補償フィルタリング手段のフィルター係数は、例えば、

によれば、正規化された最小二乗平均アルゴリズムによって、各サブ帯域に対して効果的に適合され得る。量ｃ（ｎ）は、適合工程のステップサイズを説明する。

本明細書中に開示の、エコー補償する方法の実施形態によれば、分析フィルターバンクを用いて、少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））の少なくとも一部は、マイクロフォンサブ帯域信号に変換され、かつ／または、ラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））は、ラウドスピーカーサブ帯域信号に変換され、該分析フィルターバンクは、例えば二乗根のハンウィンドウを含むサブ帯域の数の半分に等しい第１のダウンサンプリングレートを有し、サブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））は、所定のアップサンプリングレートによって、好ましくは上述の第１のサンプリングレートによってアップサンプリングされ、二乗根のハンウィンドウフィルターを含む合成フィルターバンクによって合成されることによって、向上したマイクロフォン信号

を取得する。

二乗根のハンウィンドウの使用は、特に効果的で、安定度の点においてロバストであり、ハンウィンドウ関数の二乗根は、容易に実装される。分析および合成フィルターバンクのフィルターの長さは、少なくとも１つのマイクロフォン信号および基準オーディオ信号が分割されるサブ帯域の数に同一かつ等しく選択され得る。Ｍ並列フィルターのフィルターバンクは、１つのプロトタイプの低域通過フィルターｈ_０（ｎ）および変調された帯域通過フィルター

を含み得る。この場合において、１つのフィルターが設計されるだけでよい。ほとんど平坦な周波数応答を提供する多相技術の形態の離散的フーリエ変換に基づいた非常に効果的な実装が、この変調のアプローチにおいて利用可能であることにも留意されたい。

分析フィルターバンクの純粋なハンウィンドウフィルター（二乗根なし）が、所定の第１の有理数乗され、特に０．７５乗され、合成フィルターバンクの純粋なハンウィンドウフィルターが、所定の第２の有理数乗され、特に０．２５乗され、その結果として第１の有理数と第２の有理数との合計が、１となるときに、エコー補償に対する良好な結果が達成され得ることが、実験によって示される。分析フィルターバンクは、合成フィルターバンクよりも、最終的に達成される向上したマイクロフォン信号の質に影響を及ぼすので、第１の有理数は、好ましくは第２の有理数よりも大きなものが選択される。

上述のように、エラーサブ帯域信号は、アップサンプリングおよび合成される前に、さらに処理され得る。例えば、エラーサブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））は、ノイズ低減フィルタリング手段および／または残留エコー抑制フィルタリング手段によってフィルタリングされることによって、処理された信号の質をさらに向上させる。ノイズ低減フィルタリング手段によって、マイクロフォン信号（ｙ（ｎ））に存在し得、故にマイクロフォンサブ帯域信号およびエラーサブ帯域信号に存在し得るバックグラウンドノイズは、抑制される。エラーサブ帯域信号になお存在し得る一部の残留エコーは、当該分野に公知のように、残留エコー抑制フィルタリング手段によって抑制される。

上の実施例のうちの１つに従った本発明の方法は、１つより多いマイクロフォン信号の場合においても適用され得る。例えば、マイクロフォンアレイが、信号対ノイズ比を向上させるためにビーム形成される多くのマイクロフォン信号（チャネル）を提供する、ＬＲＭシステムにおいて存在し得る。例えば、遅延加算型ビームフォーマー（または、当該分野に公知の他の任意のビーム形成手段）が、用いられ得る。

従って、上述の実施例の１変形において、それぞれがラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））が原因でエコー信号寄与を含む、いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））は、第１のダウンサンプリングレートによってダウンサンプリングされたマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ，ｋ（ｎ））に変換され、エコー信号寄与

は、（各マイクロフォンチャネルに対する）いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれのマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ，ｋ（ｎ））に対して推定される。各サブ帯域に対して、それぞれの推定されたエコー信号寄与

は、いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれの、それぞれのマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ，ｋ（ｎ））から減算されることによって、いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれに対するエラーサブ帯域信号（ｅ_μ，ｋ（ｎ））を取得し、いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれに対するエラーサブ帯域信号（ｅ_μ，ｋ（ｎ））のビーム形成が行われることによって、ビーム形成されたエラーサブ帯域信号を取得する。

エコー信号寄与

は、いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれに対する所定数のサブ帯域におけるラウドスピーカー−室内−マイクロフォンシステムのインパルス応答に対する推定を用いて、第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を畳み込むことと、畳み込まれた第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を、第３のダウンサンプリングレートによってダウンサンプリングすることとによって推定される。

本発明はまた、コンピュータで実行可能な命令を有する１つ以上のコンピュータ読取り可能な媒体を含み、本明細書中に開示のエコー補償の方法のための上の実施例のうちの１つのステップを行う、コンピュータプログラム製品を提供する。

上述の問題はまた、ラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））が原因のエコー信号寄与（ｄ（ｎ））を含む、少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））のエコー補償の信号処理手段によって解決され、該手段は、該マイクロフォン信号（ｙ（ｎ））の少なくとも一部を、第１のダウンサンプリングレートによってダウンサンプリングされたマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ（ｎ））に変換するように構成された、第１の分析フィルターバンクと、該ラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））を第１のダウンサンプリングレート（ｒ）未満の第２のダウンサンプリングレートによってダウンサンプリングされたラウドスピーカーサブ帯域信号に変換することによって第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を取得するように構成された、第２の分析フィルターバンクと、該第２のダウンサンプリングレート（ｒ_１）によってダウンサンプリングされた、該第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を格納するように構成された、メモリ、特にリングバッファと、該ラウドスピーカー−室内−マイクロフォンシステムのインパルス応答に対する推定を用いて該第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を畳み込み、第３のダウンサンプリングレート（ｒ_２）によって該畳み込まれた第１のラウドスピーカーサブ帯域信号をダウンサンプリングすることによって、該第１のダウンサンプリングレート（ｒ＝ｒ_１・ｒ_２）によってダウンサンプリングされたエコー信号寄与

を取得し、かつ、該エコー信号寄与

によって該マイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ（ｎ））をエコー補償することによって、エコー補償されたマイクロフォンサブ帯域信号

を取得するように構成された、エコー補償フィルタリング手段とを含む。

エコー補償フィルタリング手段によるエコー補償は、第２のサンプリングレートにおいてサンプリングされた、格納された第１のラウドスピーカー信号に基づいて行われるが、第１の速度、すなわち、マイクロフォンサブ帯域信号のうちの１つのみによって計算される。より上の速度（ｒ_１）で行われるのは、メモリの充填であり、より拡張的な処理は、より低い速度で行われる。

信号処理手段は、エコー補償されたマイクロフォンサブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））をアップサンプリングおよび合成することによって、高マイクロフォン信号

を取得するように構成された合成フィルターバンクをさらに含む。アップサンプリングは、第１のダウンサンプリングレートと（同一のファクターによる）同一の速度においてアップサンプリングするアップサンプリング手段を含む、合成フィルターバンクによって行われ得る。

一実施例によれば、信号処理手段は、一部のバックグラウンドノイズおよび／またはエコー補償フィルタリング手段によって除去されない残留エコー寄与を抑制するために、エコー補償されたマイクロフォンサブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））をフィルタリングするように構成された残留エコー抑制フィルタリング手段および／またはノイズ低減フィルタリング手段をさらに含む。

第１および第２の分析フィルターバンクおよび合成フィルターバンクのそれぞれは、複数の二乗根ハンウィンドウフィルターを含み得る。第１および第２の分析フィルターバンクのウィンドウフィルターに対して、第１の有理数および第２の有理数の合計が１となるような、所定の第１の有理数乗された、特に０．７５乗されたハンウィンドウと、所定の第２の有理数乗された、特に０．２５乗された合成フィルターバンクのハンウィンドウフィルターが、好ましくは用いられ得る。第２の有理数は、第１の有理数よりも低いものから選択され得る。

上の実施例のうちの１つの信号処理手段は、いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のうちの１つ、またはいくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のうちの少なくとも一部を、第１のダウンサンプリングレート（すなわち、各マイクロフォンチャネルに対して、所定数のマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ，ｋ（ｎ））が生成される）によってダウンサンプリングされたマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ，ｋ（ｎ））に変換するようにそれぞれが構成された、第１の分析フィルターバンクの数を含み得、エコー補償フィルタリング手段は、該いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれの、該マイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ，ｋ（ｎ））のそれぞれをエコー補償することによって該いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれに対するエラーサブ帯域信号（ｅ_μ，ｋ（ｎ））を取得するように構成され、マイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれに対する該エラーサブ帯域信号（ｅ_μ，ｋ（ｎ））をビーム形成することによって、ビーム形成されたエラーサブ帯域信号を取得するように構成された、ビーム形成手段をさらに含む。

ビーム形成手段は、遅延加算型（ｄｅｌａｙ−ａｎｄ−ｓｕｍ）ビームフォーマーまたは汎用サイドローブキャンセラーであり得る。汎用サイドローブキャンセラーは、２つの信号処理パスから成り、それらは、ブロッキングマトリックスおよび適合ノイズキャンセリング手段を有する第１の（またはより低い）適合パスと、第２の（またはより上の）固定ビームフォーマーを有する不適合パスであり、例えば、Ｇｒｉｆｆｉｔｈｓ、Ｌ．Ｊ．およびＪｉｍ、Ｃ．Ｗ．著、「Ａｎ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｌｉｎｅａｌｙ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ ａｄａｐｔｉｖｅ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ」、第３０版、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ、１９８２年、ｐ．２７を参照されたい。

本発明の信号処理手段の上の実施例は、電気的に仲介される通信および自動化音声認識のためのシステムに、有利に組み込まれ得る。従って、上の実施例のうちの１つに従った信号処理手段をそれぞれが含む、ハンズフリー電話システムおよび音声認識手段が提供される。さらに、そのような音声認識手段を備えている、音声ダイアログシステムまたはボイス制御システムが提供される。

さらに、本発明は、車両通信システムを提供し、該システムは、少なくとも１つのマイクロフォン、特に１つ以上の指向性マイクロフォンを含み得るマイクロフォンアレイと、少なくとも１つのラウドスピーカーと、上述の信号処理手段とを含み、または、上述のハンズフリー電話システムを含む。

本発明の追加の特徴および利点は、図面を参照して記述される。記述において、本発明の好ましい実施形態を例示するために意図された、添付の図面に対する参照がなされる。そのような実施形態は、本発明の完全な範囲を表すものではないことを理解されたい。

本発明は、さらに以下の手段を提供する。

（項目１）
ラウドスピーカー−室内−マイクロフォンシステムにおけるラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））が原因のエコー信号寄与（ｄ（ｎ））を含む少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））を、エコー補償する方法であって、該方法は、
該少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））の少なくとも一部を、第１のダウンサンプリングレート（ｒ）によってダウンサンプリングされたマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ（ｎ））に変換するステップと、
ラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））を、該第１のダウンサンプリングレート（ｒ）未満の第２のダウンサンプリングレート（ｒ_１）によってダウンサンプリングされたラウドスピーカーサブ帯域信号に変換することによって、第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を取得するステップと、
該第２のダウンサンプリングレート（ｒ_１）によってダウンサンプリングされた該ラウドスピーカーサブ帯域信号を格納するステップと、
所定数のサブ帯域における該ラウドスピーカー−室内−マイクロフォンシステムのインパルス応答に対する推定を用いて、該第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を畳み込むステップと、
該畳み込まれた第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を、第３のダウンサンプリングレート（ｒ_２）によってダウンサンプリングすることによって、所定数のサブ帯域のそれぞれのために、該第１のダウンサンプリングレート（ｒ）によって事実上ダウンサンプリングされているエコー信号寄与

を取得するステップと、
各サブ帯域に対して、該それぞれのマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ（ｎ））から、該推定されたエコー信号寄与

を減算することによって、エラーサブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））を取得するステップと
を包含する、方法。

（項目２）
上記エコー信号寄与

を取得する上記ステップは、上記第１のダウンサンプリングレート（ｒ）と等しい速度における上記格納された第１のラウドスピーカーサブ帯域信号に基づいて、エコー補償フィルタリング手段のフィルター係数を適合させるステップを含む、項目１に記載の方法。

（項目３）
上記エコー補償フィルタリング手段の上記フィルター係数は、正規化された最小二乗平均アルゴリズムによって適合される、項目２に記載の方法。

（項目４）
上記第３のダウンサンプリングレート（ｒ_２）は、２から４までの区間から選択される、項目２または３に記載の方法。

（項目５）
二乗根のハンウィンドウフィルターを含む分析フィルターバンクを用いて、上記少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））のうちの少なくとも一部分は、マイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ（ｎ））に変換され、かつ／または上記ラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））は、ラウドスピーカーサブ帯域信号に変換され、
該サブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））は、所定のアップサンプリングレートによってアップサンプリングされ、二乗根ハンウィンドウを含む合成フィルターバンクによって合成されることによって、上記向上したマイクロフォン信号

を取得する、項目１〜４のうちの１項に記載の方法。

（項目６）
ハンウィンドウフィルターを含む分析フィルターバンクを用いて、上記少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））の上記少なくとも一部は、マイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ（ｎ））に変換され、かつ／または上記ラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））は、ラウドスピーカーサブ帯域信号に変換され、
該サブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））は、所定のアップサンプリングレートによってアップサンプリングされ、ハンウィンドウフィルターを含む合成フィルターバンクによって合成されることによって、上記向上したマイクロフォン信号

を取得し、
該分析フィルターバンクの該ハンウィンドウフィルターは、所定の第１の有理数乗され、特に０．７５乗され、該合成フィルターバンクの該ハンウィンドウフィルターは、第２の有理数乗され、特に０．２５乗され、その結果として、該第１の有理数と該第２の有理数との合計は、１となる、項目１〜４のうちの１項に記載の方法。

（項目７）
ノイズ低減フィルタリング手段および／または残留エコー抑制フィルタリング手段によって上記エラーサブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））をフィルタリングすることをさらに含む、項目１〜６のうちの１項に記載の方法。

（項目８）
上記ラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））が原因のエコー信号寄与を含むいくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれは、上記第１のダウンサンプリングレート（ｒ）によってダウンサンプリングされたマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ，ｋ（ｎ））に変換され、
エコー信号寄与

は、上記第１および第２のラウドスピーカーサブ帯域信号に基づいて、該いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれの該マイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ，ｋ（ｎ））に対して取得され、
各サブ帯域に対して、該それぞれの推定されたエコー信号寄与

は、該いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれの、該それぞれのマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ，ｋ（ｎ））から減算されることによって、該いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれに対するエラーサブ帯域信号（ｅ_μ，ｋ（ｎ））を取得し、
上記方法は、
該いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれに対する該エラーサブ帯域信号（ｅ_μ，ｋ（ｎ））をビーム形成することによってビーム形成されたエラーサブ帯域信号を取得することをさらに含む、項目１〜７のうちの１項に記載の方法。

（項目９）
項目１〜８のうちの１項に従った上記方法の上記ステップを行うための、コンピュータで実行可能な命令を有する１つ以上のコンピュータ読取り可能な媒体を含む、コンピュータプログラム製品。

（項目１０）
ラウドスピーカー−室内−マイクロフォンシステムにおけるラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））が原因のエコー信号寄与（ｄ（ｎ））を含む、少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））のエコー補償のための信号処理手段であって、該手段は、
該少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））の少なくとも一部を、第１のダウンサンプリングレート（ｒ）によってダウンサンプリングされたマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ（ｎ））に変換するように構成された、第１の分析フィルターバンク（１２、１２’）と、
該ラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））を第１のダウンサンプリングレート未満の第２のダウンサンプリングレート（ｒ_１）によってダウンサンプリングされたラウドスピーカーサブ帯域信号に変換することによって第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を取得するように構成された、第２の分析フィルターバンク（１５、１５’）と、
該第２のダウンサンプリングレート（ｒ_１）によってダウンサンプリングされた、該第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を格納するように構成された、メモリ、特にリングバッファと、
該ラウドスピーカー−室内−マイクロフォンシステムのインパルス応答に対する推定を用いて該第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を畳み込み、第３のダウンサンプリングレート（ｒ_２）によって該畳み込まれた第１のラウドスピーカーサブ帯域信号をダウンサンプリングすることによって、該第１のダウンサンプリングレート（ｒ）によってダウンサンプリングされたエコー信号寄与

を取得し、かつ、該エコー信号寄与

によって該マイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ（ｎ））をエコー補償することによって、エコー補償されたマイクロフォンサブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））を取得するように構成された、エコー補償フィルタリング手段（１７、１７’）と
を含む、信号処理手段。

（項目１１）
上記エコー補償されたマイクロフォンサブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））をアップサンプリングおよび合成することによって、高マイクロフォン信号

を取得するように構成された合成フィルターバンク（１９）をさらに含む、項目１０に記載の信号処理手段。

（項目１２）
エコー補償されたマイクロフォンサブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））をフィルタリングするように構成された残留エコー抑制フィルタリング手段（２３）および／またはノイズ低減フィルタリング手段（２３）をさらに含む、項目１０または１１に記載の信号処理手段。

（項目１３）
上記第１および第２の分析フィルターバンク（１２、１２’、１５、１５’）および上記合成フィルターバンク（１９）のそれぞれは、複数の二乗根ハンウィンドウフィルターを含む、項目１０〜１２のうちの１項に記載の信号処理手段。

（項目１４）
上記第１および第２の分析フィルターバンク（１２、１２’、１５、１５’）および上記合成フィルターバンク（１９）のそれぞれは、複数のハンウィンドウフィルターを含み、
該第１および第２の分析フィルターバンク（１２、１２’、１５、１５’）の該ハンウィンドウフィルターは、所定の第１の有理数乗され、特に０．７５乗され、該合成フィルターバンク（１９）の該ハンウィンドウフィルターは、所定の第２の有理数乗され、特に０．２５乗され、その結果として、該第１の有理数と該第２の有理数との合計は、１である、項目１０〜１２のうちの１項に記載の信号処理手段。

（項目１５）
いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のうちの１つの少なくとも一部を、第１のダウンサンプリングレート（ｒ）によってダウンサンプリングされたマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ，ｋ（ｎ））に変換するようにそれぞれが構成された、いくつかの第１の分析フィルターバンク（１５’）を備え、
上記エコー補償フィルタリング手段（１７、１７’）は、該いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれの、該マイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ，ｋ（ｎ））のそれぞれをエコー補償することによって該いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれに対するエラーサブ帯域信号（ｅ_μ，ｋ（ｎ））を取得するように構成され、
マイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれに対する該エラーサブ帯域信号（ｅ_μ，ｋ（ｎ））をビーム形成することによって、ビーム形成されたエラーサブ帯域信号を取得するように構成された、ビーム形成手段（２２）を
さらに含む、項目１０〜１４のうちの１項に記載の信号処理手段。

（項目１６）
上記ビーム形成手段（２２）は、遅延加算方ビームフォーマーまたは汎用サイドローブキャンセラーである、項目１５に記載の信号処理手段。

（項目１７）
項目１０または１６のうちの１つに記載の、上記信号処理手段を含む、ハンズフリー電話システム。

（項目１８）
項目１０または１６のうちの１つに記載の、上記信号処理手段を含む、音声認識手段。

（項目１９）
項目１８に記載の上記音声認識手段を含む、音声ダイアログシステムまたはボイス制御システム。

（項目２０）
少なくとも１つのマイクロフォン、特にマイクロフォンアレイと、少なくとも１つのラウドスピーカーと、項目１０〜１６のうちの１項に記載の信号処理手段とを含むか、または項目１７に記載のハンズフリー電話システムを含む、車両通信システム。

（摘要）
本発明は、ラウドスピーカー−室内−マイクロフォンシステムにおけるラウドスピーカー信号が原因のエコー信号寄与を含む、少なくとも１つのマイクロフォン信号をエコー補償する方法に関し、該方法は、少なくとも１つのマイクロフォン信号の少なくとも一部を、第１のダウンサンプリングレートによってダウンサンプリングされたマイクロフォンサブ帯域信号に変換するステップと、ラウドスピーカー信号を、第１のダウンサンプリングレート未満の第２のダウンサンプリングレートによってダウンサンプリングされたラウドスピーカーサブ帯域信号に変換することによって、第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を取得するステップと、第２のダウンサンプリングレートによってダウンサンプリングされた該ラウドスピーカーサブ帯域信号を格納するステップと、所定数のサブ帯域における該ラウドスピーカー−室内−マイクロフォンシステムのインパルス応答に対する推定を用いて、第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を畳み込むステップと、畳み込まれた第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を、第３のダウンサンプリングレートによってダウンサンプリングすることによって、所定数のサブ帯域のそれぞれに対して、第１のダウンサンプリングレートによって事実上ダウンサンプリングされているエコー信号寄与を取得するステップと、各サブ帯域のために、該それぞれのマイクロフォンサブ帯域信号から、該推定されたエコー信号寄与を減算することによって、エラーサブ帯域信号を取得するステップとを包含する。

本明細書中に開示の、マイクロフォン信号のエコー補償に対する方法の基本的なステップは、図１において示される。ステップ１において、マイクロフォン信号は、サブ帯域信号に分割され、一部のダウンサンプリングファクターｒ＝ｒ_１・ｒ_２によってダウンサンプリングされる。基準オーディオ信号の２段階のダウンサンプリング工程の第１段階において、基準オーディオ信号は、ステップ２においてダウンサンプリングファクターｒ_１によってダウンサンプリングされる。基準オーディオ信号は、遠隔の通信パーティから受信したオーディオ信号を表し、近端のラウドスピーカーに入力される。ラウドスピーカーによって出力された対応信号は、近端のラウドスピーカー−室内−マイクロフォン（ＬＲＭ）システムのインパルス応答が原因で修正され、ＬＲＭのマイクロフォンによって検知される。

基準オーディオ信号の、このようにダウンサンプリングされたサブ帯域信号は、ステップ３においてリングバッファに格納される。最初のダウンサンプリングは、エイリアシングが十分に抑制されることを保証する、ダウンサンプリングレートｒ_１を用いて行われる。次に、ダウンサンプリングファクターｒ_２による第２のダウンサンプリングが、ステップ４において行われることによって、ダウンサンプリングされたマイクロフォンのサブ帯域信号のうちの１つに対応するダウンサンプリングレートｒ＝ｒ_１・ｒ_２に達する。エコー補償に対するフィルタリング手段のフィルター係数の適合、および、それによるマイクロフォンのサブ帯域に存在するエコーの推定は、この比較的に高いダウンサンプリングレートｒ＝ｒ_１・ｒ_２で、ステップ５において行われる。

このダウンサンプリングレートｒ＝ｒ_１・ｒ_２において、推定されるエコーは、向上したマイクロフォンのサブ信号を取得するために、マイクロフォンのサブ信号から引かれる。これらの向上したマイクロフォンのサブ信号は、次いで、遠隔の通信パーティに送信され得る向上したオーディオ信号を取得するために合成される。

本発明方法の上述した実施例の、採用されたエコー補償フィルタリング手段のフィルター係数を適合する高価処理ステップにおいて、しかるべくダウンサンプリングされた基準サブ帯域信号を用いてフィルター係数を畳み込むことは、ダウンサンプリングレートｒ＝ｒ_１・ｒ_２によってダウンサンプリングされた信号に対して行われ得、該ダウンサンプリングレートｒ＝ｒ_１・ｒ_２は、基準信号のサブ帯域信号生成の工程のために先行技術で用いられるダウンサンプリングレートよりも速い。実に、例えば、Ｍ＝２５６のサブ帯域の総数と組み合わされたｒ＝ｒ_１・ｒ_２＝１２８のダウンサンプリングレートは、依然として満足のいくエコー補償のために用いられ得る。

図２は、マイクロフォン信号ｙ（ｎ）（ｎは、離散時間指数を表す）の質を向上させるために用いられる、本明細書中に開示の信号処理手段の実施例を示す。マイクロフォン信号ｙ（ｎ）は、ＬＲＭシステム１０の一部となっているマイクロフォンによって取得される。マイクロフォンは、ローカルのスピーカーの音声信号ｓ（ｎ）およびエコーへの寄与ｄ（ｎ）を検知するが、該エコーへの寄与は、ラウドスピーカー、または実際のＬＲＭインパルス応答ｈ（ｎ）に従った修正の後のマイクロフォンによって検知された基準オーディオ信号ｘ（ｎ）が原因する。

マイクロフォン信号ｙ（ｎ）は、

のフィルター係数を有するフィルタリング手段によって、サブ帯域であるμ＝０、．．、Ｍ−１に全帯域信号を分割する分析フィルターバンク１２に入力され、ここでは、上付きインデックスＴは転置動作を示し、Ｎ_ａｎａはフィルターの長さを表す。サブ帯域信号は、整数ｒ_１およびｒ_２を有するｒ＝ｒ_１・ｒ_２のダウンサンプリングファクターを用いてダウンサンプリング手段によってダウンサンプリングされる。結果として生じるダウンサンプリングされたマイクロフォンののサブ帯域信号ｙ_μ（ｎ）は、エコー補償のためにさらに処理される。

ダウンサンプリングされたマイクロフォンののサブ帯域信号ｙ_μ（ｎ）のエコー補償のために、基準オーディオ信号ｘ（ｎ）も、分析フィルターバンク１５に入力される。本実施例によれば、基準オーディオ信号ｘ（ｎ）は、マイクロフォン信号ｙ（ｎ）に対して用いられたのと同じ、フィルター係数ｇ_{μ、ａｎａ}を有するフィルタリング手段（１３）によってフィルタリングされて、サブ帯域信号を取得し、該基準オーディオ信号は、Ｍ＝２５６のサブ帯域の数に対する、ｒ_１のダウンサンプリングファクター、例えばｒ_１＝６４を有するダウンサンプリング手段１６によってダウンサンプリングされる（マイクロフォン信号のサンプリングレートは、例えば１１０２５Ｈｚであり得る）。

原理として、エコー補償のために用いられるエコー補償フィルタリング手段１７のフィルター係数の適合は、ｒ_１のダウンサンプリングファクターによる最初のダウンサンプリングの後に行われ得る。しかし、本発明のこの実施例によれば、ｒ_１によってダウンサンプリングされたサブ帯域信号は、リングバッファ（不図示）に格納され、次いで、フィルター係数および実際のエコー補償の適合が、ｒ_２のダウンサンプリングファクターによる第２のダウンサンプリングの後に行われ、例えば、Ｍ＝２５６のサブ帯域の数に対するｒ_１＝６４の選択に対してｒ_２＝２である。特に、全体的なエコー補償に対する最も高価な操作は、フィルター係数の適合として、ｒ＝ｒ_１・ｒ_２によってダウンサンプリングされた信号に対して行われ、プロセッサ負荷の非常に効果的な低減および全体的な信号処理の加速をもたらす。

周波数（Ω）分域において、分析フィルターバンク１５は、サブ帯域信号（短時間スペクトル）を出力する。

これらの短時間スペクトルは、エコー補償フィルタリング手段１７において畳み込まれることによって、エコー補償スペクトル

を、エコー補償フィルタリング手段１７の（周波数分域における）フィルター係数

を用いて取得する。係数

は、ＬＲＭ

の、対応するインパルス応答に対する一時的に適合された推定値を表す（時間分域におけるｈ（ｎ）の係数に従う）。

μ＝０に対して、分析フィルターバンクのエイリアシング項は、

の選択のために消去され得る。ここでは、全てのサブ帯域Ｍは、同一のサブ帯域幅を有する。μ＝１、．．、Ｍ＝１を有する他のフィルターＧ_{μ、ａｎａ}（ｅ^ｊΩ）は、単純な周波数偏移動作によって、サブ帯域μ＝０に対する上述のフィルターから導き出され得る。故に、１つのフィルターが設計されるだけでよい。

ＬＲＭのマイクロフォンによって検知され、故にマクロフォン信号ｙ（ｎ）に存在する、エコー寄与ｄ（ｎ）に対してこのようにして得られたサブ帯域推定

は、ダウンサンプリングされたマイクロフォンのサブ帯域信号ｙ_μ（ｎ）から減算されることによって、サブ帯域のエラー信号ｅ_μ（ｎ）を取得する。サブ帯域推定

に対する推定は、（第２のサンプリングレートにおいてサンプリングされた）格納されたラウドスピーカー信号を用いて生成されるが、それらは、（マイクロフォンサブ帯域信号のうちの１つの）第１の速度においてのみ、計算されることが、強調されなくてはならない。マイクロフォン信号ｙ（ｎ）にも常に存在するバックグラウンドノイズの減少および残存するエコーの減少のために、サブ帯域エラー信号ｅ_μ（ｎ）をフィルタリングすることが好ましくあり得る。

図２において示されるように、サブ帯域エラー信号ｅ_μ（ｎ）は、ｒ＝ｒ_１・ｒ_２のアップサンプリングファクターを有するアップサンプリング手段２０を含む合成フィルターバンク１９と、高域通過、帯域通過および低域通過を含むフィルタリング手段２１とに入力されることによって、当該技術に公知のように、イメージング項を除去する。結果として生じる合成された音声信号

は、明確に低減された音響エコーによって特徴付けられる。

図３は、指向性マイクロフォンおよびビーム形成手段２２を備えているマイクロフォンアレイを含んだ通信システムにおける、本発明のエコー補償の取り込みを例示する。複数のマイクロフォン信号Ｙ_ｋ（ｎ）は、マイクロフォンアレイから取得される。マイクロフォンアレイの各マイクロフォンチャネルｋは、図２を参照して上述されたものとして動作する、それぞれの分析フィルターバンク１２’と接続される。

従って、エコー補償フィルタリング手段１７’は、各マイクロフォンチャネルに対するフィルター

を含み、各チャネルのエコー寄与に対してダウンサンプリングされた推定

は、マイクロフォンサブ帯域信号ｙ_μ，ｋ（ｎ）から減算される。これによって、ビーム形成手段２２に入力されたエラー信号ｅ_μ，ｋ（ｎ）が、取得される。推定

は、分析フィルターバンク１５’による基準オーディオ信号ｘ（ｎ）から取得されたサブ帯域を用いて、フィルター

を畳み込むことによって取得される。エコー補償フィルタリング手段１７’のフィルター係数、およびサブ帯域基準信号を用いてこれらの係数を畳み込むことは、マイクロフォン信号ｙ_ｋ（ｎ）を受信する分析フィルターバンク１２’のダウンサンプリングレートに似たダウンサンプリングレートにおいて再び行われる（上の記述も参照されたい）。

本実施例のマルチチャネルシステムは、適応または不適応ビーム形成を利用し得、例えば、「Ｏｐｔｉｍｕｍ Ａｒｒａｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、Ｐａｒｔ ＩＶ ｏｆ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ、 Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ、 ａｎｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ」（Ｈ．Ｌ．ｖａｎ Ｔｒｅｅｓ、Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、２００２）を参照されたい。ビーム形成手段２２は、マイクロフォンチャネルに対するエラー信号ｅ_μ，ｋ（ｎ）を組み合わせ、ビーム形成されたサブ帯域信号を取得するが、該サブ帯域信号は、残存するエコーを抑制し、当該技術に公知のノイズ低減によって、ビーム形成されたサブ帯域信号の質を向上させる、フィルタリング手段２３に入力される。

フィルタリング手段２３は、例えば

によって与えられた周波数領域におけるフィルター特性に従ったバックグラウンドノイズの低減を行うウィーナーフィルターを備え得、ここで、

および

は、それぞれ、バックグラウンドノイズの推定された短時間パワー密度および（フル帯域の）エラー信号の短時間パワー密度を意味する。

向上したサブ帯域信号

は、図２を参照して記述されたものに似た合成フィルターバンクに入力される。アップサンプリング手段２０によって行われる、ｒ＝ｒ_１・ｒ_２のアップサンプリングファクターによるアップサンプリング、およびイメージング項を除去するための高域通過、帯域通過および低域通過を含むフィルタリング手段２１によるフィルタリングの後に、結果的に合成された音声信号

が、取得される。

上述の特徴の一部または全ても、異なる方法で組み合され得ることを理解されたい。

図１は、基準オーディオ信号の２段階のダウンサンプリングを含む、マイクロフォン信号をエコー補償する発明方法の実施例の、本質的なステップを例示する流れ図である。 図２は、本発明に従った、信号処理手段の実施例を例示し、ここでは、基準オーディオ信号が、エコー補償フィルタリング手段によってダウンサンプリングおよびフィルタリングされる。 図３は、マイクロフォンアレイとビーム形成手段とを含む、本発明に従った信号処理手段のさらなる実施例を例示する。

符号の説明

１０ ＬＲＭシステム
１２ 第１の分析フィルターバンク
１５ 第２の分析フィルターバンク
１７ エコー補償フィルタリング手段
２０ アップサンプリング手段
２１ フィルタリング手段

Claims (20)

1. ラウドスピーカー−室内−マイクロフォンシステムにおけるラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））が原因のエコー信号寄与（ｄ（ｎ））を含む少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））を、エコー補償する方法であって、該方法は、
   該少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））の少なくとも一部を、第１のダウンサンプリングレート（ｒ）によってダウンサンプリングされたマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ（ｎ））に変換するステップと、
   ラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））を、該第１のダウンサンプリングレート（ｒ）未満の第２のダウンサンプリングレート（ｒ_１）によってダウンサンプリングされたラウドスピーカーサブ帯域信号に変換することによって、第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を取得するステップと、
   該第２のダウンサンプリングレート（ｒ_１）によってダウンサンプリングされた該ラウドスピーカーサブ帯域信号を格納するステップと、
   所定数のサブ帯域における該ラウドスピーカー−室内−マイクロフォンシステムのインパルス応答に対する推定を用いて、該第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を畳み込むステップと、
   該畳み込まれた第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を、第３のダウンサンプリングレート（ｒ_２）によってダウンサンプリングすることによって、所定数のサブ帯域のそれぞれに対して、該第１のダウンサンプリングレート（ｒ）によってダウンサンプリングされているエコー信号寄与
   

   

   を取得するステップと、
   各サブ帯域に対して、該それぞれのマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ（ｎ））から、該推定されたエコー信号寄与
   

   

   を減算することによって、エラーサブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））を取得するステップと
   を包含する、方法。
2. 前記エコー信号寄与
   

   

   を取得する前記ステップは、前記第１のダウンサンプリングレート（ｒ）と等しい速度における前記格納された第１のラウドスピーカーサブ帯域信号に基づいて、エコー補償フィルタリング手段のフィルター係数を適合させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記エコー補償フィルタリング手段の前記フィルター係数は、正規化された最小二乗平均アルゴリズムによって適合される、請求項２に記載の方法。
4. 前記第３のダウンサンプリングレート（ｒ_２）は、２から４までの区間から選択される、請求項２または３に記載の方法。
5. 二乗根のハンウィンドウフィルターを含む分析フィルターバンクを用いて、前記少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））のうちの少なくとも一部分は、マイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ（ｎ））に変換され、かつ／または前記ラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））は、ラウドスピーカーサブ帯域信号に変換され、
   該サブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））は、所定のアップサンプリングレートによってアップサンプリングされ、二乗根ハンウィンドウを含む合成フィルターバンクによって合成されることによって、前記向上したマイクロフォン信号
   

   

   を取得する、請求項１〜４のうちの１項に記載の方法。
6. ハンウィンドウフィルターを含む分析フィルターバンクを用いて、前記少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））の前記少なくとも一部は、マイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ（ｎ））に変換され、かつ／または前記ラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））は、ラウドスピーカーサブ帯域信号に変換され、
   該サブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））は、所定のアップサンプリングレートによってアップサンプリングされ、ハンウィンドウフィルターを含む合成フィルターバンクによって合成されることによって、前記向上したマイクロフォン信号
   

   

   を取得し、
   該分析フィルターバンクの該ハンウィンドウフィルターは、所定の第１の有理数乗され、特に０．７５乗され、該合成フィルターバンクの該ハンウィンドウフィルターは、第２の有理数乗され、特に０．２５乗され、その結果として、該第１の有理数と該第２の有理数との合計は、１となる、請求項１〜４のうちの１項に記載の方法。
7. ノイズ低減フィルタリング手段および／または残留エコー抑制フィルタリング手段によって前記エラーサブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））をフィルタリングすることをさらに含む、請求項１〜６のうちの１項に記載の方法。
8. 前記ラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））が原因のエコー信号寄与を含むいくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれは、前記第１のダウンサンプリングレート（ｒ）によってダウンサンプリングされたマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ，ｋ（ｎ））に変換され、
   エコー信号寄与
   

   

   は、前記第１および第２のラウドスピーカーサブ帯域信号に基づいて、該いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれの該マイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ，ｋ（ｎ））に対して取得され、
   各サブ帯域に対して、該それぞれの推定されたエコー信号寄与
   

   

   は、該いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれの、該それぞれのマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ，ｋ（ｎ））から減算されることによって、該いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれに対するエラーサブ帯域信号（ｅ_μ，ｋ（ｎ））を取得し、
   前記方法は、
   該いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれに対する該エラーサブ帯域信号（ｅ_μ，ｋ（ｎ））をビーム形成することによってビーム形成されたエラーサブ帯域信号を取得することをさらに含む、請求項１〜７のうちの１項に記載の方法。
9. 請求項１〜８のうちの１項に従った前記方法の前記ステップを行うための、コンピュータで実行可能な命令を有する１つ以上のコンピュータ読取り可能な媒体を含む、コンピュータプログラム製品。
10. ラウドスピーカー−室内−マイクロフォンシステムにおけるラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））が原因のエコー信号寄与（ｄ（ｎ））を含む、少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））のエコー補償のための信号処理手段であって、該手段は、
    該少なくとも１つのマイクロフォン信号（ｙ（ｎ））の少なくとも一部を、第１のダウンサンプリングレート（ｒ）によってダウンサンプリングされたマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ（ｎ））に変換するように構成された、第１の分析フィルターバンク（１２、１２’）と、
    該ラウドスピーカー信号（ｘ（ｎ））を第１のダウンサンプリングレート未満の第２のダウンサンプリングレート（ｒ_１）によってダウンサンプリングされたラウドスピーカーサブ帯域信号に変換することによって第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を取得するように構成された、第２の分析フィルターバンク（１５、１５’）と、
    該第２のダウンサンプリングレート（ｒ_１）によってダウンサンプリングされた、該第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を格納するように構成された、メモリ、特にリングバッファと、
    該ラウドスピーカー−室内−マイクロフォンシステムのインパルス応答に対する推定を用いて該第１のラウドスピーカーサブ帯域信号を畳み込み、第３のダウンサンプリングレート（ｒ_２）によって該畳み込まれた第１のラウドスピーカーサブ帯域信号をダウンサンプリングすることによって、該第１のダウンサンプリングレート（ｒ）によってダウンサンプリングされたエコー信号寄与
    

    

    を取得し、かつ、該エコー信号寄与
    

    

    によって該マイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ（ｎ））をエコー補償することによって、エコー補償されたマイクロフォンサブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））を取得するように構成された、エコー補償フィルタリング手段（１７、１７’）と
    を含む、信号処理手段。
11. 前記エコー補償されたマイクロフォンサブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））をアップサンプリングおよび合成することによって、高マイクロフォン信号
    

    

    を取得するように構成された合成フィルターバンク（１９）をさらに含む、請求項１０に記載の信号処理手段。
12. エコー補償されたマイクロフォンサブ帯域信号（ｅ_μ（ｎ））をフィルタリングするように構成された残留エコー抑制フィルタリング手段（２３）および／またはノイズ低減フィルタリング手段（２３）をさらに含む、請求項１０または１１に記載の信号処理手段。
13. 前記第１および第２の分析フィルターバンク（１２、１２’、１５、１５’）および前記合成フィルターバンク（１９）のそれぞれは、複数の二乗根ハンウィンドウフィルターを含む、請求項１０〜１２のうちの１項に記載の信号処理手段。
14. 前記第１および第２の分析フィルターバンク（１２、１２’、１５、１５’）および前記合成フィルターバンク（１９）のそれぞれは、複数のハンウィンドウフィルターを含み、
    該第１および第２の分析フィルターバンク（１２、１２’、１５、１５’）の該ハンウィンドウフィルターは、所定の第１の有理数乗され、特に０．７５乗され、該合成フィルターバンク（１９）の該ハンウィンドウフィルターは、所定の第２の有理数乗され、特に０．２５乗され、その結果として、該第１の有理数と該第２の有理数との合計は、１である、請求項１０〜１２のうちの１項に記載の信号処理手段。
15. いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のうちの１つの少なくとも一部を、第１のダウンサンプリングレート（ｒ）によってダウンサンプリングされたマイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ，ｋ（ｎ））に変換するようにそれぞれが構成された、いくつかの第１の分析フィルターバンク（１５’）を備え、
    前記エコー補償フィルタリング手段（１７、１７’）は、該いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれの、該マイクロフォンサブ帯域信号（ｙ_μ，ｋ（ｎ））のそれぞれをエコー補償することによって該いくつかのマイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれに対するエラーサブ帯域信号（ｅ_μ，ｋ（ｎ））を取得するように構成され、
    マイクロフォン信号（ｙ_ｋ（ｎ））のそれぞれに対する該エラーサブ帯域信号（ｅ_μ，ｋ（ｎ））をビーム形成することによって、ビーム形成されたエラーサブ帯域信号を取得するように構成された、ビーム形成手段（２２）を
    さらに含む、請求項１０〜１４のうちの１項に記載の信号処理手段。
16. 前記ビーム形成手段（２２）は、遅延加算方ビームフォーマーまたは汎用サイドローブキャンセラーである、請求項１５に記載の信号処理手段。
17. 請求項１０または１６のうちの１つに記載の、前記信号処理手段を含む、ハンズフリー電話システム。
18. 請求項１０または１６のうちの１つに記載の、前記信号処理手段を含む、音声認識手段。
19. 請求項１８に記載の前記音声認識手段を含む、音声ダイアログシステムまたはボイス制御システム。
20. 少なくとも１つのマイクロフォン、特にマイクロフォンアレイと、少なくとも１つのラウドスピーカーと、請求項１０〜１６のうちの１項に記載の信号処理手段とを含むか、または請求項１７に記載のハンズフリー電話システムを含む、車両通信システム。

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