JPH0964793A

JPH0964793A - 拡声情報通信システム

Info

Publication number: JPH0964793A
Application number: JP21175295A
Authority: JP
Inventors: Takashi Iwasaki; 俊岩崎; Yoshimasa Kusano; 吉雅草野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1995-08-21
Filing date: 1995-08-21
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】最小二乗法による適応処理アルゴリズムを用
いた周波数分割処理型音響反響除去装置において、ハウ
リング発生の確率を低減させた拡声システムを提供す
る。【解決手段】該ハウリング検出装置１２よりハウリン
グが検知されると同時に該帯域制限制御回路１８を動作
させ該回路損失制御回路１９によって、高周波帯域側の
通信回線に回路損失を挿入し、通話の維持を図り、ハウ
リングの発生確率を極めて低くした事を特徴とした該高
品質拡声情報通信システム２０。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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、受話径路の信号が音響反響経路を介して送話経路に
出現する音響反響成分を除去する音響反響除去装置を用
いた拡声情報通信システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】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５は音響反響除去装置の基本構成を示す
図である。受話信号入力端子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、擬似音響反響を生成させ
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ｙ_kは、ｙ_k ＝ｈ^Tｘ_k （１）で表される。但し、ｈ＝［ｈ₁，ｈ₂，・・・，ｈ_n］^T （２）ｘ＝［ｘ_k-1，・・・，ｘ_k-n］^T ^T ：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
ｓ_kとすれば、ｙ_kの推定値ｙｓ_kは、ｙｓ_k ＝ｈｓ_k ^Tｘ_k （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（野田淳彦、南雲仁一：“システ
ムの学習同定法”計測と制御、７、９、pp.597-605(196
8)）が採用される。学習同定法によるｈｓ_kの逐次修正
は、ｈｓ_k+1 ＝ｈｓ_k ＋α（ｘ_kｅ_k）／ｘ_k ^Tｘ_k （４）によって行われる。但し、ｅ_k＝ｙ_k−ｙｓ_k ，０＜α≦１（５）でありｅ_k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ｈ
ｓ_kが格納されている。αは推定の敏感さを決定する為
の係数更新利得で１．０に近いほど大きな修正量を与え
る事ができ、高速な音響反響除去が可能となるが、実際
に用いる場合には近端雑音や回線状態によって変えて設
定する必要がある。この係数更新利得αの決定は、現在
のところ経験則に依っているのが実態である。又、この
係数更新利得αを残留音響反響の大きさにより可変制御
するものや室内特性に合わせて設定するものがある（例
えば、牧野昭二、小泉宣夫：“エコ−キャンセラの室内
音場における適応性能の改善について”、信学論
（Ａ）、J71-A,12,pp.2212-2214(1988-12)）。

【０００６】図６には該音響反響除去装置１１をＩＴＵ
−Ｔ勧告Ｇ. ７２２で示されている様な周波数分割処理
型音声符合化のフィルタバンクシステムに組み込んだ場
合の構成を示している。この例では、低周波領域と高周
波領域の２バンクに周波数分割されている。各バンク内
ではダウンサンプリングされ演算処理量を削減される様
に工夫されている（例えば、及川弘、牧野昭二、南重
信、佐伯隆：“反響消去装置”、特許公開昭和６４−２
９０９４）。

【０００７】又、送話信号入力端子４に一定レベル以上
の音声信号が存在する場合には、通常双方向通話状態が
発生したと判断し、係数修正量演算回路７の逐次更新動
作をを停止する。そして、受話信号入力端子１と送話信
号出力端子６と入出力関係が異常とハウリング検出装置
１２により検知された場合には、回線利得制御装置１９
により、送話信号出力端子６に回線損失を加えてハウリ
ングの発生確率を低減させている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】学習同定法等の最小二
乗推定方式を基にした適応動作アルゴリズムは、入力信
号が白色雑音の時に最大の推定性能を発揮する事が出来
る。しかし、実際に入力とされる信号はスペクトラムに
偏りを持つ音声信号である為、対象システムここでは音
響特性を推定しきれず、残留音響反響が該送話信号内に
混入してしまい、通信音質を劣化させるだけでなく、最
悪の場合通信回線のル−プ利得が、０ｄＢを越えてしま
う状況に陥り、ハウリングが発生する確率が極めて高く
なる。つまり、拡声システムが用いられる実環境におい
ては、常にハウリングが発生する様な状況にある。この
事は回線利得制御装置が頻繁に動作し、通信路に大きな
減衰が挿入されて、音声通話が寸断されてしまい、非常
に不安定な動作状態となり、高品質な音声情報通信空間
を提供できない。

【０００９】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、高速性と動作安定性に優れ、
高い適応性能を有し、常時大きな音響反響消去量を維持
しながら音響制御を行う音響反響除去装置を用いた拡声
情報通信システムを提供する事を目的とする。

【００１０】

【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、受話
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、該受話信号入力端子の周波数分割された受話信号
を入力とする擬似インパルス応答レジスタを持つ複数の
可変係数ディジタルフィルタと、該受話信号出力端子か
ら音響反響経路を介して該送話信号入力端子に入力され
る受話信号を周波数分割し、分割された各受話信号の音
響反響成分から複数の該可変係数ディジタルフィルタで
生起された擬似音響反響を減算して求められる各残差信
号を最小とする様に係数修正量演算回路によって係数系
列が逐次更新される音響反響除去装置と、該受話信号入
力端子から入力された該受話信号と、該残差信号とを評
価信号としたハウリング検出装置とを備えた拡声情報通
信システムにおいて、該ハウリング検出装置でハウリン
グ検出したときに高周波帯域側の該係数修正量演算回路
の逐次更新動作を停止し、該高周波帯域の回線に回路損
失を挿入し、送話信号の高周波成分を遮断することによ
ってハウリング発生の確率を低減させた拡声情報通信シ
ステムを提供する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図面にもと
づいて詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明の高品質拡声情報通信システ
ム２０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、可変係数ディジタルフィルタ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、積和演算回路１０から構成さ
れた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１１を分析フィルタ１２、合成フィルタ１
３、ダウンサンプリング回路１４、アップサンプリング
回路１５、再結合加算回路１６、ハウリング検出装置１
７、帯域制限制御装置１８、そして、回路損失制御回路
１９より構成された周波数分割処理型の拡声システムと
なっている。該受話信号入力端子１と、該受話信号出力
端子２と、該送話信号入力端子４と、該送話信号出力端
子６と、該受話信号入力端子１の周波数分割された受話
信号を入力とする該擬似インパルス応答レジスタ９を持
つ該可変係数ディジタルフィルタ３と、該受話信号出力
端子２から音響反響経路を介して該送話信号入力端子４
に入力される受話信号を周波数分割し、分割された各受
話信号の音響反響成分から複数の該可変係数ディジタル
フィルタ３で生起された擬似音響反響を減算して求めら
れる各残差信号を最小とする様に該係数修正量演算回路
７によって係数系列が逐次更新される該音響反響除去装
置１１と、該受話信号入力端子１から入力された該受話
信号と、該残差信号とを評価信号としたハウリング検出
装置１７とを備えた高品質拡声情報通信システム２０に
おいて、該ハウリング検出装置１７でハウリング検出
時、高周波帯域側の該係数修正量演算回路７の逐次更新
動作を停止すると共に該当する高周波帯域の回線に回路
損失を挿入して送話信号の高周波成分を遮断する事で、
ハウリング発生の確率を極めて低減させた事を特徴とす
る該高品質拡声情報通信システム２０である。図１に示
した構成例では、通信帯域を低周波帯域と高周波帯域の
二つに分割した構成は、周波数分割処理において基本と
なる方式ではあるが、決定的な方式ではない。つまり、
二分割だけではなく複数の帯域を集合させた構成も可能
である。その様な複数帯域構成に対しても各帯域に独立
した該音響反響除去装置１１を挿入し、本発明によるハ
ウリング抑制を図る事ができる。該高品質拡声情報通信
システム２０が用いられる空間は、事務室の様な壁と壁
との距離が無限近似され、境界条件が解放として扱われ
るものではなく、壁間距離が有限で閉ざされたものとし
て扱われる。この様な空間での反響特性は、スピ−カ２
３とマイクロホン２４間の直接音と各壁等を介した反射
音とが混合して創り出される。図２に該高品質拡声情報
通信システム２０を含めた実装システムの構成例と、図
３に空間の様子と、そして、図４にある該高品質拡声情
報通信システム２０が用いられる様な居室の反響特性を
表す一つの指標である空間周波数伝達特性を示す。図５
の特性の測定にはＴＳＰ波形（例えば、鈴木陽一、浅野
太、曽根敏夫：“音響系の伝達関数の模擬をめぐって
（その２）”、日本音響学会誌４５巻１号、pp.44-50(1
989)を用いた。測定対象とした居室は一般的な会議室で
ある。図５を見ると低周波側に比べ高周波側が盛り上が
っている。これは逆に考えると会議室の様な整形の居室
音場の場合には、低周波側では拡散音場にならない為の
影響が現れ、伝達特性が下がっているとも言える。しか
し、一般の会議室等ではこの様な伝達特性になり易く、
このままでは高周波領域でハウリングの発生する確率が
極めて高い。従って、該ハウリング検出装置１２で回線
状態を観測し、ハウリングを検知した場合、回線の一部
に該低域通過フィルタ１６を挿入し、伝送信号の高周波
成分を遮断する事で、ハウリングの発生する確率を大き
く低減させる事ができる。

【００１３】

【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。

【００１４】（１）通信回線状態が不安定な状況に陥っ
たとしても回線を切断する事なくハウリングの発生を抑
圧し、通話状態を維持させる事ができる。

【００１５】（２）高域が遮断されるのは継続動作では
なく、瞬時の動作となるので、通常は広帯域な音声で会
話ができ、高品質性を保たせた会話を実現できる。

【００１６】（３）分割された通信帯域のみでの処理と
なり、音声レベルの変動が極めて低い為に聴覚的に違和
感の無い音声通信を実現できる。又、新たにフィルタリ
ングなどの処理を付加しないので、演算量の増大を防
ぎ、小規模なハ−ドウェアでの実現が可能となり、コス
トの削減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による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】本発明による拡声情報通信システムを含めた一
般的な音声通信システムの概要を示すブロック図であ
る。

【図３】本発明を説明する為に用いた拡声システムを示
す図である。

【図４】本発明を説明する為に用いた音場特性を表す空
間周波数伝達特性を示す図である。

【図５】従来技術による音響反響除去装置の基本構成例
を示すブロック図である。

【図６】従来技術による周波数分割処理型音響反響除去
装置の基本構成例を示すブロック図である。

【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音響反響除去装置１２分析フィルタ１３合成フィルタ１４ダウンサンプリング回路１５アップサンプリング回路１６再結合加算回路１７ハウリング検出回路１８帯域制限制御回路１９回路損失制御回路２０高品質拡声情報通信システム２１Ｄ／Ａ変換回路２２Ａ／Ｄ変換回路２３スピ−カ２４マイクロホン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受話信号入力端子と、受話信号出力端子
と、送話信号入力端子と、送話信号出力端子と、該受話
信号入力端子の周波数分割された受話信号を入力とする
擬似インパルス応答レジスタを持つ複数の可変係数ディ
ジタルフィルタと、該受話信号出力端子から音響反響経
路を介して該送話信号入力端子に入力される受話信号を
周波数分割し、分割された各受話信号の音響反響成分か
ら複数の該可変係数ディジタルフィルタで生起された擬
似音響反響を減算して求められる各残差信号を最小とす
る様に係数修正量演算回路によって係数系列が逐次更新
される音響反響除去装置と、該受話信号入力端子から入
力された該受話信号と、該残差信号とを評価信号とした
ハウリング検出装置とを備えた拡声情報通信システムに
おいて、該ハウリング検出装置でハウリング検出したと
きに高周波帯域側の該係数修正量演算回路の逐次更新動
作を停止し、該高周波帯域の回線に回路損失を挿入し、
送話信号の高周波成分を遮断することによってハウリン
グ発生の確率を低減させたことを特徴とする拡声情報通
信システム。