JPH03265300A - 反響消去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、主として会議用拡声通話に適用され、ハウ
リングの原因および聴覚上の障害となる反響を消去する
反響消去装置、特に信号を周波数帯域分割して各帯域ご
とに反響を消去する帯域分割形反響消去装置に関するも
のである。

「従来の技術」 音声会議装置の普及に伴い、同時通話性が確保され、反
響感の少ない拡声通話装置の提供が望まれる。

第５図に従来の帯域分割形反響消去装置の一例を示す、
受話信号ｘ（ｔ）を受ける受話入力端ｌから、受話信号
×（１）を周波数帯域別のＮ個の信号χ、（ｔ）（ｉ・
１．、、、、　Ｎ）に分割する周波数帯域分割回路２、
これら分割された信号ｘ＋（ｔ）を再び受話信号ｘ（ｔ
）に台底する周波数帯域合成回路３を順次経てスピーカ
４に至る受話系と、マイクロホン５から、その出力信号
ｚ（ｔ）を周波数帯域分割回路２と同様にＮ個の信号Ｚ
！（ｔ）に分割する周波数帯域分割回路６、その各信号
ｚ１０）から推定反響信号ｙｔ（ｔ）を差引く引算回Ｉ
Ｒｑ＋、これら引算回路ｑｉの出力を合成する周波数帯
域合成回路７を経て、送話出力端８に至る送話系とから
なる通話系において、スピーカ４からマイクロホン５に
至る反響路１１を経て回り込む受話信号×（０の反響信
号ｙ（ｔ）と、近端送話音声である目的信号ｖ　（ｔ）
とがマイクロホン５で合成されて送話信号ｚ（ｔ）が形
成される。一方、帯域分割された受話信号ｘ＝（ｔ）は
ＦＪＩ？フィルタ（ＦＩＲはｆｉｎｉｔｅ　ｉｍｐｕｌ
ｓｅ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ＋有限長インパルスレスポンス
の略で、このフィルタはフィードバック回路を含まず、
したがって極は存在しない）による帯域別の疑似反響路
１０．を経て帯域別推定反響信号ｙ・、（ｔ）を生成す
る。帯域分割された送話信号ｚ（ｔ）より推定反響信号
ｙ′ｉ　（ｔ）を引算回路ｑ。

で差し引くことにより反響信号を取り除いた帯域別信号
ｅ、（ｔ）が得られ、これらを帯域を戒回路７で合成し
た信号ｅ（ｔ）は、ＦＩＲフィルタの係数がスピーカ４
からマイクロホン５に至る反響路１１の帯域別のインパ
ルスレスポンスの係数に等しければ、近端送話音声（目
的信号）　ｖ（ｔ）に等しく、反響信号の消去という目
的が達せられる。原理的には帯域分割の必要はないが（
Ｎ＝１）　、ディジタル信号処理の実時間処理を実現す
るためにこの方法が用いられる。

「発明が解決しようとする課題」 さて、ＦＩＲフィルタのタップ数（係数の数）はこれに
入力される信号のサンプリング周波数ｆとインパルスレ
スポンスの時間長Ｔの積で表される。

ところが音声会議装置のように反響路１１が音場である
場合のインパルスレスポンスは一般に長く、例えば０．
５秒であり、ｆを８　ｋＨｚとしてもタップ数は４００
０と膨大になる欠点があった。タップ数が大きいとハー
ドウェアの経済的な構成が困難になるほか、インパルス
レスポンスの変動に追従する適応性能も劣化する問題が
生しる。

この発明の目的は疑似反響路を構成するディジタルフィ
ルタに一部ＩＩＲ形フィルタを導入することにより、全
体のタップ数の合計数を減らし、ハードウェアの経済化
と適応性能の向上を実現する反響消去装置を提供するこ
とである６ 「課題を解決するための手段」 この発明は帯域分割形反響消去装置において、複数の帯
域別の疑似反響路のうち、いくつかの疑似反響路にはＦ
ＩＲフィルタの替わりに帰還ループのあるＩＩＲフィル
タ（ＩＩＩＩは１ｎｆｉｎｉｔｅ　ｉｍｐｕｌｓｅｒｅ
ｓｐｏｎｓｅ、無限長インパルスレスポンスの略で、極
を有する）を用いる。この構成により、全体のタップ数
の合計数を減らし、ハードウェアの経済化と適応性能の
向上を実現する。従来の技術とは帯域分割した疑似反響
路のセットの一部分にＩＩＲフィルタを用いる点が異な
る。音場の物理的特徴に着目し、帯域分割した、ある帯
域でのスピーカからマイクロホンに至る音場の伝達関数
の極と零点の数が、その帯域についてＦＩＲフィルタで
疑似反響路を構成する場合のＦＩＩ＋フィルタのタップ
数よりも少ない場合にはＦＩＲフィルタよりもＩＩＲフ
ィルタで疑似反響路を構成することにより、タップ数を
減らすことができる。したがって全帯域にわたって合計
したフィルタのタップ数を従来よりも削減することがで
きる。また、逆に、ある帯域でのスピーカからマイクロ
ホンに至る音場の伝達関数の極と零点の数が、その帯域
についてＦＩＲフィルタで疑似反響路を構成する場合の
ＦＩＲフィルタのタップ数よりも少なくなるように、帯
域を選んで帯域分割することにより、全帯域にわたって
合計したフィルタのタップ数を削減することができる。

「実施例」 第１図にこの発明の実施例を示し、第５図と対応する部
分に同一信号を付けである。この例ではＮ分割された周
波数帯域中の低周波側のＭ個の帯域については［Ｒフィ
ルタで構成した疑似反ｖｉ路ＣＩＩＲ形疑似反Ｖ路１２
３　（ｔ・Ｉ、、、、、Ｍ））を用い、残りの高域側の
Ｎ−Ｍ個の帯域についてはＦＩＲフィ、ルタで構成した
疑似反響路（ＦＩＲ形疑似反響路１０ｊ（ｊ＝　Ｍ　＋
１．、、、、　Ｎ））を用いる。

これを動作するには、受話信号Ｘ（ｔ）を受ける受話人
刃端ｌから帯域別のＮ個の信号Ｘｉ　（ｔ）　（＋・１
゜、、、、Ｎ）に分割する周波数帯域分割回路２、再び
受話信号ｘ（ｔ）を合成する周波数帯域合成回路を経て
スピーカ４に至る受話系と、マイクロホン５から周波数
帯域分割回路６、周波数帯域合成回路７を経て、送話出
力端８に至る送話系とからなる通話系において、スピー
カ４からマイクロホン５に至る反響路１１を経て回り込
む受話信号に（【）の反響信号ｙ（ｔ）と、近端送話信
号である目的信号ｖ　（ｔ）とがマイクロホン５で合成
され送話信号ｚ（ｔ）が形成される。一方帯域分割され
た受話信号のうちｘｔ（Ｌ）（＋＝　１　、　、、、、
Ｍ）と、周波数帯域分割回路６によって帯域分割された
送話信号ｘｉ（ｔ）（ｉ＝１＋０１．＋Ｍ）とが、ＩＩ
Ｒ形疑似反響路１２ｉへ供給されて帯域別推定反響信号
ｙコ（ｔ）（ｉ・１．、、、、Ｍ）が生成される。また
、帯域分割された受話信号のうちｘｊ（ｔ）（ｊ＝Ｍ　
＋１．、、、、　Ｎ　）はＦＩＲ形疑似反響路１０ｊへ
供給されて帯域別推定反響信号ｙ″ｊ（ｔ）（ｊ＝Ｍ＋
１．、、。

Ｎ）が生成される。ｉ・１からＮまでの帯域それぞれに
おいて、帯域分割された送話信号ｚ＋（ｔ）より帯域別
推定信号ｙ１（ｔ）を引算回路ｑ、で差し引くことによ
り反響信号を取り除いた帯域別信号ｅ＋（ｔ）が得られ
、これらは帯域合成回路７で合成され、その合成出力信
号ｅ（ｔ）は、各疑似反響路（１２，〜１２イ、１０□
１〜１０．　）がスピーカ４からマイクロホン５に至る
音場の帯域別の反響路に等しければ、近端送話音声であ
る目的信号ｖ（ｔ）に等しく、反響信号の消去という目
的が達せられる。

ＦＩＲ形疑似反響路１０Ｊのフィルタ特性はｎ 第２図にＩＩＲ形疑似反響路１２ｉの具体例を示す。帰
還ループのフィルム２０１と直列フィルタ２０２とより
なり、帰還ループのフィルタ２０１に帯域分割回路６の
出力であるＺ＋（ｔ）が入力され、ｎ ａｍはタップ係数である。直列フィルタ２０２のｎ の出力から帰還ループのフィルタ２０１の出力が引算回
路２０３で差し引かれ、その出力が推定反響信号ｙ＋（
ｔ）として引算回路９．へ供給される。

なお、このＩＩＲ形疑似反響路は、帯域分割しない従来
のＩＩＲ形疑似反響路と同様なものであるやまたこの発
明の構成は第１図の代わりに第３図の構成としてもよい
。第１図と第３図との差異は１１Ｒ形疑似反響路１２五
の入力信号であり、これには信号ｘ＋（ｔ）のみが供給
され、そのＩＩＲ形疑似反響路１２ｉの詳細構成は第２
図の代わりに第４図が用いられる。第２図と第４図との
違いは帰還ループフィルタ２０１の入力で、第４図の構
成では疑似反響路自身の出力３”＋（ｔ）をフィルタ２
０１の入力として用いる点である。

帯域分割したＮ個の帯域のうち、ＩＩＲ形疑似反響路を
用いる帯域１からＭの選び方としては、音場の物理的特
徴に着目し、帯域分割した、ある帯域でのスピーカから
マイクロホンに至る音場の伝達関数の極と零点の数がそ
の帯域でのＦＩＲフィルタのタップ数よりも少ない場合
にはＦＩＲフィルタの代わりにＩＩＲフィルタを用いる
。あるいは、ある帯域でのスピーカからマイクロホンに
至る音場の伝達関数の極と零点の数がその帯域でのＦＩ
Ｒフィルタのタップ数よりも少なくなるように、かつ全
帯域の帯域分割数が増えないように帯域を選んで帯域分
割し、その帯域にはＦｉｌｌフィルタの代わりにＩＩＲ
フィルタを用いる。

いま反響路のおかれる室内の容積をＶ　（ｍ）、音速を
ｃ（ｍ／ｓ＞とするとＯからｆＨｚまでに含まれる音場
モード数は一πＶ　（ｆ／ｃ）’で与えられる（例えば
、Ｒ，Ｌｙｏｎ＋”Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｎｏ１ｓｅ　
ａｎｄ　Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ”、　Ｂ　ｕｔｔｅｒ
ｗｏｒｔｈ、　１９８７）。この反響路を１１Ｒフイル
タで構成しようとするとこのモード数だけ極が必要で、
さらに同数の零点を見込む必要があるから、ＩＩＲフィ
ルタの必要次数（タップ数）はこのモード数の２倍とし
て見積れる。そこで例えば帯域４００Ｈｚの反響消去装
置を５０ボ、残響時間０．５秒の部屋に適用することを
考える。サンプリング周波数を８００　Ｈｚに設定しく
サンプリング周波数は少なくとも必要帯域幅の２倍必要
であるから）、帯域分割を行わないで一つのＦＩＲフィ
ルタで構成しようとすると、０．５（ｓｅｃ）Ｘ４００
（Ｈｚ）＝４００のタップ数が必要である０次にＯＨｚ
から２００　Ｈｚまでと、２００　Ｈｚから４００Ｈｚ
までの周波数に帯域分割し、共にＦｉｌｌフィルタを用
いると、０．５（ｓｅｃ）Ｘ４００（Ｈ２）　Ｘ　２　
＝４００で、タップ数の総数は代わらない０次に共にＩ
ＩＲフィルタで構成しようとすると、ＯＨｚから２００
　Ｈｚまでの帯域で４２（モード数）ｘ２＝８４．２０
０　Ｈｚから４００　Ｈｚまでの帯域で２９４（モード
数）Ｘ２＝５８８、合計タップ数は６７２となり、ＦＩ
Ｒフィルタで構成するより大きくなる。ところがＯＨｚ
から２００　Ｈｚまでの帯域ではＩＩＲフィルタ、２０
０　Ｈｚから４００　Ｈｚまでの帯域ではＦＩＲフィル
タを適用すれば、タップ数の総数は８４＋２００　＝２
８４となり、前述したいずれの構成よりも全体のタップ
数を削減することができる。

なお、この例のように一般的には低域側でＩＩＲ形疑似
反響路を用い、高域側ではＦＩＲ形疑似反響路を用いる
が、高域側においても、帯域幅を狭くすることによりＩ
ＩＲ形疑似反響路を用いることもある。

以上から明らかなように、従来のように帯域分割した疑
似反響路にＦＩＲフィルタのみを用いる構成に比べて、
全体のタップ数の合計数を減らし、ハードウェアの経済
化と適応性能の向上を実現する装置を提供することが可
能となった。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、信号を帯域分
割して、並列に複数の疑似反響路を具備する帯域分割形
反響消去装置において、上記疑似反響路のいくつかは帰
還ループを持つＩＩＲ形疑似反響路で横取し、残りの疑
似反響路は帰還ループのないＦＩＲ形疑似反響路で構成
することにより、全体のタップ数の合計数を減らし、ハ
ードウェアの経済化と適応性能の向上を実現する装置を
提供できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明装置の実施例を示すブロック図、第２
図は第１図中のＩｒＲ形疑似反響路１２１（ｌ・１．、
、、、　Ｍ）の詳細図、第３図はこの発明装置の他の実
施例を示すブロック図、第４図は第３図中のｒｌＲ形疑
似反響路１２１（ｉ・１．、、、、　Ｍ）の詳細図、第
５図は従来の反響消去装置を示すブロック図である。 木　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）受話信号を入力する受話系と、その受話系の出力
   が反響路を経由して反響信号として入力されると共に目
   的信号が入力され、送話信号を出力する送話系からなる
   通話系に用いられ、上記反響路への受話信号と上記反響
   信号とから、上記反響路の伝達特性を推定して疑似反響
   路を生成し、上記受話信号を上記疑似反響路の入力とす
   ることにより得られる推定反響信号を生成し、上記送話
   信号から上記推定反響信号を差し引くことにより、上記
   反響信号を消去し、上記送話系に加わる目的信号を抽出
   するようにした反響消去装置でかつ、信号を周波数帯域
   分割して、並列に複数の疑似反響路を具備する帯域分割
   形反響消去装置において、 上記疑似反響路のいくつかは帰還ループを持つＩＩＲ形
   疑似反響路で構成され、残りの上記疑似反響路は帰還ル
   ープを持たないＦＩＲ形疑似反響路で構成されることを
   特徴とする反響消去装置。