JPWO2016024345A1 - エコーキャンセラ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係るエコーキャンセラ装置10の構成例を示すブロック図である。図2は、実施の形態1に係るエコーキャンセラ装置10を車載用のハンズフリー通話システム1に適用した場合の構成例を示すブロック図である。以下では、ハンズフリー通話システム1を例にして、エコーキャンセラ装置10を説明する。
車両3の乗員の発話はマイク8A,8Bを通じて入力され、エコーキャンセラ装置10でエコー(通話相手の音声および案内音声等)が除去された後、近距離無線通信等により通信装置5から携帯電話4に送信され、携帯電話4から遠端側の携帯電話2に送信される。
また、車両3の前方右側にマイク8Aが設置され、前方左側にマイク8Bが設置されている。
エコーキャンセラ装置10は、汎用のプロセッサ、またはデジタル信号処理に適したDSP(Digital Signal Processor)で構成されていてもよいし、汎用のプロセッサとDSPとを組み合わせて構成されていてもよい。
適応フィルタ部12による適応フィルタ処理は公知の技術を用いればよいため、詳細な説明は省略する。また、適応フィルタの更新に、残留エコー検出部14A,14Bで検出された残留エコー量を使用する等しても構わない。
残留エコー検出部14A,14Bによる残留エコー量の検出処理は公知の技術を用いればよいため、詳細な説明は省略する。例えば、エコーキャンセラ装置10からスピーカ7FL,7FRへテスト信号を出力し、残留エコー検出部14A,14Bにおいてテスト信号の残留量を検出する等の方法を用いてもよい。
ここで、図5(a)にマイク8Aの入力信号SA(n)、図5(d)にマイク8Bの入力信号SB(n)を示す。これらの入力信号SA(n),SB(n)に対して、図5(b),(e)に示すような同一波形の参照信号rA(n),rB(n)が用いられた場合、図5(c)に示すように、エコー除去信号ZA(n)にエコーが残留してしまう。一方、図5(f)のマイク8Bのエコー除去信号ZB(n)ではエコーが最適に除去されている。
図6(a)に示すように、マイク8Aの入力信号SA(n)にはスピーカ7FRのエコーが多く混入しているので、混合部11Aは出力信号SFL(n):SFR(n)=3:7の比率で混合して参照信号rA(n)を生成する(図6(b))。これにより、図6(c)に示すようにエコーが最適に除去されたエコー除去信号ZA(n)が得られる。
一方、図6(d)に示すように、マイク8Bの入力信号SB(n)にはスピーカ7FRのエコー混入量が少ないので、混合部11Bは出力信号SFL(n):SFR(n)=7:3の比率で混合して参照信号rB(n)を生成する(図6(e))。これにより、図6(f)に示すようにエコーが最適に除去されたエコー除去信号ZB(n)が得られる。
なお、本発明のエコーキャンセラ装置10には、適応フィルタ12の更新と、混合部11A,11Bの混合比率の更新とがあるが、好ましくは、混合比率の更新を先に行い、その後に適応フィルタ12の更新を行う。
まず、混合比率変更部15が混合部11A,11Bへ混合比率を指示し、混合部11A,11Bが指示された混合比率を設定する(ステップST1)。混合部11A,11Bのそれぞれは、設定した混合比率で出力信号SFL(n),SFR(n)を混合して参照信号rA(n),rB(n)を生成する(ステップST2)。
エコーキャンセラ装置10の起動時(つまり、図7のフローチャートの初回実行時)は、混合比率の初期値を、例えば、出力信号SFL(n):SFR(n)=1:1にする。エコーキャンセラ装置10の起動時以降(つまり、図7のフローチャートの2回目以降の実行時)は、前回のフローチャート実行時に設定された混合比率を初期値に用いる。
上記実施の形態1のエコーキャンセラ装置10は、ナビゲーション装置9の案内音声がどのスピーカから出力されるか分からなかった。そのため、マイク8A,8Bの入力信号のエコーを除去できる最適な混合比率になるまで、混合比率の変更を繰り返していた。この方法では、最適な混合比率が見つかるまでに多少の時間を要するため、案内音声の出力開始直後エコーを完全に除去できない可能性がある。そこで、本実施の形態2では、ナビゲーション装置9の案内音声がどのスピーカから出力されているか特定し、それに応じた混合比率に変更するエコーキャンセラ装置10を構成する。
一方、第2の参照信号生成部22には、出力信号SFL(n):SFR(n):SRL(n):SRR(n)=1:2:3:4の混合比率が設定されている。第2の参照信号生成部22は、スピーカ7FLの出力信号SFL(n)とスピーカ7FRの出力信号SFR(n)とスピーカ7RLの出力信号SRL(n)とスピーカ7RRの出力信号SRR(n)を1:2:3:4で混合して、下式(2)の第2の参照信号r2(n)を生成する。
r2(n)=0.1・SFL(n)+0.2・SFR(n)
+0.3・SRL(n)+0.4・SRR(n) (2)
スピーカ特定部27がスピーカ特定処理を行うに際し、前提条件として、案内音声が無いならスピーカ7FL,7FRから同じ音声(ハンズフリー通話システム1の受話音声)が出力されているものとする。
いずれのスピーカからも案内音声が出力されていないと仮定すると、SFL(n)=SFR(n)、SRL(n)=SRR(n)=0となり、上式(1)、(2)の連立方程式より下式(3)が導かれる。この式(3)が成立する場合、いずれのスピーカからも案内音声が出力されていないと判断できる。
スピーカ特定部27は、両信号のパワーが同じなら上式(3)が成立するので、いずれのスピーカからも案内音声は出力されていないと判断し(ステップST11“NO”)、パワーが異なれば、いずれかのスピーカから案内音声が出力されていると判断する(ステップST11“YES”)。
スピーカ7RRから案内音声が出力されていると仮定すると、SFL(n)=SFR(n)、SRL(n)=0となり、上式(1)、(2)の連立方程式より下式(4)が導かれる。式(4)のSRR(n)が案内音声と等しい。従って、SRR(n)のパワーが0に近ければ、スピーカ7RRからは案内音声が出力されていないと判断でき、SRR(n)のパワーがある程度大きい値であれば、スピーカ7RRから案内音声が出力されていると判断できる。
r1(n)=10/3・r2(n) (5)
スピーカ特定部27は、両信号のパワーが同じなら、スピーカ7RRから案内音声は出力されていないと判断し(ステップST12“NO”)、パワーが異なれば、スピーカ7RRから案内音声が出力されていると判断し(ステップST12“YES”)、スピーカ7RRを案内音声出力スピーカに特定する(ステップST13)。
スピーカ7RLから案内音声が出力されていると仮定すると、SFL(n)=SFR(n)、SRR(n)=0となり、上式(1)、(2)の連立方程式より下式(6)が導かれる。式(6)より、SRL(n)のパワーが0に近ければ、スピーカ7RLからは案内音声が出力されていないと判断でき、SRL(n)のパワーがある程度大きい値であれば、スピーカ7RLから案内音声が出力されていると判断できる。
r1(n)=3/10・r2(n) (7)
スピーカ特定部27は、両信号のパワーが同じなら、スピーカ7RLから案内音声は出力されていないと判断し(ステップST14“NO”)、パワーが異なれば、スピーカ7RLから案内音声が出力されていると判断し(ステップST14“YES”)、スピーカ7RLを案内音声出力スピーカに特定する(ステップST15)。
スピーカ7RR,7RLから案内音声が出力されていないので、SRR(n)=SRL(n)=0となり、上式(1)、(2)の連立方程式より下式(8)、(9)が導かれる。
SFR(n)=−2・r1(n)+10・r2(n) (9)
スピーカ特定部27は、信号のパワーが大きいほうのスピーカから案内音声が出力されていると判断する。つまり、SFL(n)のパワーよりSFR(n)のパワーのほうが大きければ(ステップST17“YES”)、スピーカ7FRから案内音声が出力されていると判断し(ステップST18)、SFR(n)のパワーよりSFL(n)のパワーのほうが大きければ(ステップST17“NO”),スピーカ7FLから案内音声が出力されていると判断する(ステップST19)。
混合比率選択部26は、案内音声出力スピーカと混合比率との対応関係を示した設定情報を予め保有しており、スピーカ特定部27から通知されたスピーカに対応した混合比率を設定情報の中から選択して、混合部11A,11Bに指示する。
例えば、案内音声がいずれのスピーカからも出力されていない場合、スピーカ7FL,7FRからハンズフリー通話システム1の受話音声が左右対称に出力されている状態であるので、混合部11A,11Bの各混合比率は、出力信号SFL(n):SFR(n):SRL(n):SRR(n)=1:1:0:0とする。
また例えば、案内音声出力スピーカがスピーカ7RRの場合、混合部11Aの混合比率は4:4:0:2、混合部11Bの混合比率は4:4:0:1とする。
また例えば、案内音声出力スピーカがスピーカ7RLの場合、混合部11Aの混合比率は4:4:1:0、混合部11Bの混合比率は4:4:2:0とする。
また例えば、案内音声出力スピーカがスピーカ7FRの場合、混合部11Aの混合比率は3:7:0:0、混合部11Bの混合比率は7:3:0:0とする。
また例えば、案内音声出力スピーカがスピーカ7FLの場合、混合部11Aの混合比率は7:3:0:0、混合部11Bの混合比率は3:7:0:0とする。
また、二つの適応フィルタ部を用いてエコーを効率的に消去する方法も考えられる。一方の適応フィルタ部は、分離した案内音声を参照信号に用いてエコーを消去し、もう一方の適応フィルタ部は、分離した受話音声を参照信号に用いてエコーを消去する。このような構成にすることで、適応フィルタ部が誤った動作をすることなく、安定してエコーを消去することができる。
Claims (5)
- 複数のスピーカが出力する複数の出力信号のうちの少なくとも1個は一時的に重畳信号が重畳されており、N(N≧2)個のマイクを通じて入力されるN個の入力信号からエコーを除去するエコーキャンセラ装置であって、
前記複数のスピーカが出力する複数の出力信号を、指示された混合比率で混合してN個の参照信号を生成するN個の混合部と、
N個の前記混合部が生成したN個の前記参照信号からN個の擬似エコー信号を生成する適応フィルタ部と、
N個の前記入力信号からN個の前記擬似エコー信号を減算してN個のエコー除去信号を生成するN個の減算部と、
N個の前記入力信号に混入する各エコー量に応じて、N個の前記混合部の各混合比率の変更を指示する混合比率変更部とを備えることを特徴とするエコーキャンセラ装置。 - N個の前記エコー除去信号からN個の残留エコー量を検出するN個の残留エコー検出部を備え、
前記混合比率変更部は、N個の前記残留エコー検出部で検出されるN個の前記残留エコー量それぞれが閾値以下になるまで、N個の前記混合部の各混合比率の変更を繰り返すことを特徴とする請求項1記載のエコーキャンセラ装置。 - 前記混合比率変更部は、前記重畳信号を出力しているスピーカとN個の前記混合部に指示する各混合比率との対応関係を示した設定情報を保有しており、混合比率が異なる複数の参照信号を用いて前記重畳信号を出力している前記スピーカを特定し、特定した前記スピーカに対応する混合比率を前記設定情報の中から選択してN個の前記混合部に指示することを特徴とする請求項1記載のエコーキャンセラ装置。
- 前記混合比率変更部は、
前記複数のスピーカから出力する前記複数の出力信号を、予め設定された第1の混合比率で混合して第1の参照信号を生成する第1の参照信号生成部と、
前記複数のスピーカから出力する前記複数の出力信号を、予め設定された第2の混合比率で混合して第2の参照信号を生成する第2の参照信号生成部と、
前記第1の参照信号および前記第2の参照信号を用いて、前記スピーカごとに前記重畳信号が重畳されていると仮定した場合の出力信号を算出し、算出した前記出力信号に基づいて前記重畳信号を出力しているスピーカを特定するスピーカ特定部とを有することを特徴とする請求項3記載のエコーキャンセラ装置。 - 前記出力信号は、車両に搭載されたハンズフリー通話システムが受信する受話音声であり、
前記重畳信号は、前記車両に搭載されたナビゲーション装置が出力する案内音声、または前記車両が後退するときの警告音であることを特徴とする請求項1記載のエコーキャンセラ装置。
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