JPH0746162A - 音響反響除去装置 - Google Patents

音響反響除去装置

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JPH0746162A
JPH0746162A JP18970193A JP18970193A JPH0746162A JP H0746162 A JPH0746162 A JP H0746162A JP 18970193 A JP18970193 A JP 18970193A JP 18970193 A JP18970193 A JP 18970193A JP H0746162 A JPH0746162 A JP H0746162A
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JP
Japan
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coefficient
impulse response
reception signal
signal input
update
Prior art date
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Pending
Application number
JP18970193A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshimasa Kusano
吉雅 草野
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】音響消去性能を劣化させずに係数修正量更新に
関わる演算量を大幅に削減させた音響反響除去装置を提
供する。 【構成】本発明は、可変係数系列を複数のブロックに分
け、音場のインパルス応答の減衰特性に合わせた係数修
正量更新動作を必要とするブロックが選択され、そのブ
ロックに対して音場のインパルス応答の減衰特性に合わ
せた係数が設定されるために分割更新に伴う音響反響消
去特性の収束速度劣化を補償する事ができ、かつ、反響
経路特性が変動した場合にも高い追随性が確保されてい
るために、常時安定で高速な音響反響除去が実現でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、通信回線、室内音場制
御装置そして高品質な音声通信会議装置に使用され、受
話通信回線の信号が音響反響経路を介して送話通信回線
に現れる音響反響成分を除去する音響反響除去装置に関
するものである。
【0002】
【従来技術】一般に音響反響除去装置は通信衛星および
海底ケーブルを利用した長距離電話回線において、2線
4線変換器のインピーダンス不整合により生ずる反射を
除去するものと、テレビ会議システムなどの拡声電話に
おいて、話者音声の音響結合による反響を除去するもの
とに大別でき、修正量演算回路、擬似音響反響を発生す
る可変係数フィルタおよび減算回路から構成されてい
る。以下に音響反響除去装置の基本動作を述べる。
【0003】図6は音響反響除去装置の基本構成を示す
図である。受話信号入力端1は受話信号出力端子2に接
続され、その受話信号入力端子1の受話信号は可変係数
フィルタ3に分岐供給され、擬似反響を生成させる。送
話信号入力端子4からの送話信号と可変係数フィルタ3
の出力である擬似音響反響は減算回路5へ入力され、送
話信号中の音響反響成分が除去され、その減算回路5の
出力は送話信号出力端子6へ出力される。送話信号出力
端子6の出力と受話信号入力端子1の信号が修正量演算
回路7に入力され、係数修正量演算回路7の出力により
可変係数フィルタ3のフィルタ係数が修正される。可変
係数フィルタ3内で受話信号は受話信号入力レジスタ8
に入力され、その受話信号入力レジスタ8の受話信号と
擬似インパルス応答レジスタ9の擬似インパルス応答と
の積和が積和回路10でとられ、積和回路10の出力が
擬似音響反響として出力される。受話信号出力端子2お
よび送話信号入力端子4は長距離電話回線の場合、2線
4線変換器に、拡声電話システムの場合、スピ−カとマ
イクロホンへと接続されている。
【0004】音響反響経路の信号伝搬特性を線形で、且
つFIR形ディジタルフィルタで表されると仮定し、そ
のインパルス応答h(t)と入力受話信号x(t)とを
用いれば、サンプル時間間隔をTとし、時刻kTにおけ
る音響反響yk は、 yk = hk ' xk (1) で表される。但し、 h=[h1 ,h1 ,・・・,hn ]’ (2) x=[xk -1,・・・,xk - n ]’ ’:べクトルの転置である。
【0005】一方、 時刻kTにおけるhの推定値をh
k ' とすれば、yk の推定値ysk ' は、 ysk ’ = hsk ’xk (3) で与えられる。 音響反響除去装置では、受話信号入力
端子1に音声信号があり、送話信号入力端子4に音声信
号がなく音響反響のみが存在している時、適応動作状態
として反響除去動作を行う。この適応動作アルゴリズム
には、一般に学習同定法が採用される。学習同定法によ
るhsk ' の逐次修正は hsk +1= hsk +α(xk k )/xk ' xk (4) によって行われる。但し、 ek =yk −ysk , 0<α≦1 (5) であり、ek を残留音響反響と呼ぶ。この様な演算動作
が係数修正量演算回路7において処理実行されている。
擬似インパルス応答レジスタ9の内容には可変係数系列
hsk が格納されている。αは推定の敏感さを決める為
の修正ループゲインで1.0に近いほど大きな修正量を
与える事が出来るが、近端雑音や回線状態によって変え
てやる必要がある。又、音場の音響反響特性をこの様に
FIR形ディジタルフィルタで表記した場合、数100
〜数1000タップという長大な構成となり、可変係数
系列hs kの修正量更新に関わる演算量が膨大なものに
なり小規模なハードウェアで実現できない為、可変係数
系列hsk を数段階に分割処理を行い、1ステップにお
いての更新演算量を削減させる方法が採られている。図
7に一例として可変係数系列を前半と後半の二つに分け
た二分割処理を施した場合の自己回帰信号を入力とした
音響反響消去特性を示す。比較の為に分割処理を用いな
い場合も記載した。分割内容は可変係数系列の総数をN
とした時、次の様になる。
【0006】 hs1 k :0〜N/2 hs2 k :N/2〜N 更新アルゴリズムは上記分割範囲を適用して、式(4)
より、 hs1 k +1=hs1 k +α(xk k )/xk ' xk (6) hs2 k +1=hs2 k +α(xk k )/xk ' xk (7) と表す事が出来、2ステップで全可変係数系列hsk
更新する適応アルゴリズムである。従って、1ステップ
における演算量は1/2に削減する事が出来、勿論分割
数を増やせばそれに比例して演算量は削減できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】可変係数系列hsk
修正量更新の分割処理を施して行った場合、更新に関わ
る演算量は削減されるのだが、1ステップで更新されな
かった可変係数は擬似音響反響を生起する上で推定誤差
を発生させてしまい、結果として残留反響が増加し、音
響反響消去特性が劣化する事になる。この事は図7に示
した様に可変係数全部を一度に更新するものに比べて分
割処理を行ったものは、飽和するまでに約2倍の時間が
必要となり、収束速度が1/2に低下している。収束速
度が低下する事は大きなレベルの残留反響が回線上に存
在し、通信状態の劣化を引き起こす。又、通話中に反響
経路で経路変動が発生した場合にその状態への追随性が
悪くなり音響反響消去特性が急激に変化し耳障りな残留
音声が発生してしまい高精度で高品質な音響反響除去が
行えないという様な問題点があった。
【0008】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を除去し、係数修正量分割更新に伴う収
束速度の劣化を補償し、双方向通信検出の安定度を向上
させた音響反響除去装置を提供する事を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明はこれらの課題を
解決するためのものであり、受話信号入力端子と、送話
信号出力端子と、送話信号入力端子と、送話信号出力端
子と、前記受話信号入力端子から入力された受話信号を
入力とする可変係数フィルタと、前記可変係数フィルタ
の係数系列を格納した擬似インパルス応答レジスタと、
前記擬似インパルス応答レジスタの内容と前記受話信号
入力端子からの入力信号との畳み込み積分演算を行う積
和演算回路と、前記積和演算回路により生成された擬似
反響と前記受話信号出力端子からの反響信号との差分を
演算して残差エコーを求める減算回路と、前記反響信号
との近似値を供給する様に前記擬似インパルス応答レジ
スタの係数系列をN個のブロックに分けて、N回で係数
系列全体が自動的に更新されるような分割処理を行う係
数修正量演算回路とから構成される音響反響除去装置に
おいて、前記N個のブロックに分けられた前記擬似イン
パルス応答レジスタの中で更新動作を必要とするブロッ
クを選択するためのブロック選択回路と、前記ブロック
選択回路によって選択されたブロックに対して音場のイ
ンパルス応答の減衰特性に適した係数修正量の値が設定
される音響反響除去装置を提供する。
【0010】
【作用】本発明では、上記手段により音場のインパルス
応答の減衰特性に合わせた係数修正量更新の分割処理を
行う事で、更新に関する演算量は1/分割数に削減され
たままで分割更新に伴う音響反響消去特性の収束速度劣
化を補償する事ができ、且つ、反響経路特性が変動した
場合にも高い追随性が確保されているので、常時安定で
高速な音響反響除去が実現できる。
【0011】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図1は本発明の第1の音響反響除去装置の構
成を示すブロック図である。図1に示す様に、本発明は
従来の受話信号入力端子1、受話信号出力端子2、可変
係数フィルタ3、送話信号入力端子4、減算回路5、送
話信号出力端子6、係数修正量演算回路7、受話信号入
力レジスタ8、擬似インパルス応答レジスタ9、そし
て、積和回路10、からなる適応アルゴリズムとして学
習同定法を採用した音響反響除去装置と同一構成の装置
に、係数ブロック選択回路11を追加した構成になって
いる。
【0012】該受話信号入力端子1と 該送話信号出力
端子6と、該受話信号入力端子1に到来した受話信号
と、該受話信号を未知の音響反響経路へと送出する該受
話信号出力端子2と、該受話信号出力端子2より送出さ
れた該受話信号と、該受話信号に対しての応答となる反
響と、該反響を集音する該送話信号入力端子4と、適応
ディジタルフィルタの係数系列を格納した該擬似インパ
ルス応答レジスタ9と、該擬似インパルス応答レジスタ
9の内容と該受話信号を格納した該受信信号入力レジス
タ8の内容との畳み込み積分演算を行う該積和演算回路
10と、該積和演算回路により生成された擬似反響と該
反響との差分値をとる該減算回路5と、適応ディジタル
フィルタが該反響の近似値を供給する様に該擬似インパ
ルス応答レジスタの係数系列が自動的に更新される様に
処理を行う該係数修正量演算回路7とで構成される音響
反響除去装置において、該擬似インパルス応答レジスタ
9を複数のブロックに分割し、各ブロックを順次選択し
て係数更新動作を行わせる為の係数ブロック選択回路1
1を付加し、音場のインパルス応答の減衰特性に合わせ
た係数修正量更新の分割処理を行う事を特徴とする音響
反響除去装置。
【0013】音場のインパルス応答は図3に示す様に時
間と共に係数振幅が低下する減衰特性を呈する事が知ら
れている(例えば、牧野昭二、小泉宣夫:“エコーキャ
ンセラの室内音場における適応特性の改善について”、
信学論(A)、J71−A,12,PP,2212−2
214(1988−12)。このインパルス応答の減衰
過程のどの部分がどの程度音響反響消去特性に寄与する
のかという事を確認したのが図4に示した消去特性であ
る。可変係数系列の次数Nを次の様な範囲に固定し、 1)0〜N(全タップ) 2)0〜3N/4(3/4タップ) 3)0〜N/2(1/2タップ) 4)0〜N/4(1/4タップ) 白色雑音信号に対して音響反響除去動作を行った結果
は、可変係数系列の前半部分、つまり、インパルス応答
係数電力の大きな部分の同定をすれば全タップ更新時の
70%程度の消去量は得られ、立ち上がり速度は全タッ
プ更新のものよりも速くなる。従って、分割処理も各ブ
ロックに重み付けを行い、可変係数系列の次数の小さな
部分を集中的に係数修正量の更新をする。図5は可変係
数系列を4ブロックに分けて、2ブロックを一つの組と
した3種の組み合わせを作り、1ステップにN/2タッ
プの更新演算を行い、4ステップで全タップを更新する
一例を示したものである。
【0014】図2は本発明による自己回帰信号を用いた
場合の音響反響消去特性を示した図である。重み付け分
割処理を施した結果、可変係数系列を全タップ更新する
方式とほぼ同等の性能が得られている。
【0015】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、下記のような優れた効果が期待される。 (1)係数修正量更新の分割処理による音響反響消去特
性の収束速度の劣化を補正する事が出来るので、音響反
響除去の高速化を図れる。 (2)音響反響消去性能を劣化させずに、適応アルゴリ
ズムの内部演算量を大幅に削減する事が出来るので、小
規模な構成でハードウェア化が実現する。 (3)反響径路特性の変動要因は、マイクロホン、スピ
ーカに近接した人間や物体の空間的移動である。つま
り、インパルス応答の低次のタップを集中的に更新する
本発明においては、反響径路変動に対する追随性が非常
に強く通信回線の定常状態を速やかに作る事が出来る。 (4)通信回線の高品質性を確保しながら可変係数系列
の更新に関わる演算量を半分以下に削減できる。 (5)確立的に係数の大きな部分の同定を優先するの
で、準定常状態が保持され比較的大きなレベルの残留反
響信号が通信回線上に存在しない為に双方向通信検出が
容易に行え送話音声の頭の部分が切れるなどの音声劣化
が無くなり音質が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本説明の音響反響除去装置の一構成例を示すブ
ロック図である。
【図2】本発明の音響反響除去装置の自己回帰信号に対
する音響反響消去特性を示す図である。
【図3】本発明の説明に用いた音場のインパルス応答特
性の一例を示す図である。
【図4】本発明の説明に用いた音響反響消去特性を示す
図である。
【図5】本発明の実施例の重み付け分割処理手順の一例
を示す図である。
【図6】従来の一般的な学習同定法を用いた音響反響除
去装置の基本構成を示したブロック図である。
【図7】従来の係数修正量更新に分割処理を施した場合
の自己回帰信号に対する音響反響消去特性を示した図で
ある。
【符号の説明】
1 受話信号入力端子 2 受話信号出力端子 3 可変係数フィルタ 4 送話信号入力端子 5 減算回路 6 送話信号出力端子 7 係数修正量演算回路 8 受話信号入力レジスタ 9 擬似インパルス応答レジスタ 10 積和演算回路 11 係数ブロック選択回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】受話信号入力端子と、送話信号出力端子
    と、送話信号入力端子と、送話信号出力端子と、前記受
    話信号入力端子から入力された受話信号を入力とする可
    変係数フィルタと、前記可変係数フィルタの係数系列を
    格納した擬似インパルス応答レジスタと、前記擬似イン
    パルス応答レジスタの内容と前記受話信号入力端子から
    の入力信号との畳み込み積分演算を行う積和演算回路
    と、前記積和演算回路により生成された擬似反響と前記
    受話信号出力端子からの反響信号との差分を演算して残
    差エコーを求める減算回路と、前記反響信号との近似値
    を供給する様に前記擬似インパルス応答レジスタの係数
    系列をN個のブロックに分けて、N回で係数系列全体が
    自動的に更新されるような分割処理を行う係数修正量演
    算回路とから構成される音響反響除去装置において、前
    記N個のブロックに分けられた前記擬似インパルス応答
    レジスタの中で更新動作を必要とするブロックを選択す
    るためのブロック選択回路と、前記ブロック選択回路に
    よって選択されたブロックに対して音場のインパルス応
    答の減衰特性に適した係数修正量の値が設定されること
    を特徴とする音響反響除去装置。
JP18970193A 1993-07-30 1993-07-30 音響反響除去装置 Pending JPH0746162A (ja)

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JP18970193A JPH0746162A (ja) 1993-07-30 1993-07-30 音響反響除去装置
US08/278,375 US5477534A (en) 1993-07-30 1994-07-20 Acoustic echo canceller

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18970193A JPH0746162A (ja) 1993-07-30 1993-07-30 音響反響除去装置

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ID=16245751

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