エコーキャンセル方法、エコーキャンセル装置、エコーキャンセルプログラム
【課題】従来のエコーキャンセル装置においては、２チャネルの受話信号の各誤差の量が測定できないため、２つの疑似反響路の適応フィルタ長を別々に設定することはできない。
【解決手段】上記の課題を解決するために、本発明に係るエコーキャンセル技術は、２チャネルの受話信号の大きさの差が閾値よりも大きいの場合には、大きい受話信号に対応する適応フィルタ長が、小さい受話信号に対応する適応フィルタ長より長くなるように、フィルタ長を決定し、決定されたフィルタ長に基づき、現在の適応フィルタ係数と、２チャネルの受話信号と、誤差信号を用いて、各チャネルの受話信号に対応する適応フィルタ係数を逐次更新する。
【解決手段】上記の課題を解決するために、本発明に係るエコーキャンセル技術は、２チャネルの受話信号の大きさの差が閾値よりも大きいの場合には、大きい受話信号に対応する適応フィルタ長が、小さい受話信号に対応する適応フィルタ長より長くなるように、フィルタ長を決定し、決定されたフィルタ長に基づき、現在の適応フィルタ係数と、２チャネルの受話信号と、誤差信号を用いて、各チャネルの受話信号に対応する適応フィルタ係数を逐次更新する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、音響再生系を有する通信会議システムに適用され、ハウリングの原因及び聴覚上の障害となる音響エコーを抑圧するエコーキャンセル方法、エコーキャンセル装置及びエコーキャンセルプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来のエコーキャンセル装置１０を示すブロック図である。受話端１１，１２から送られてくる２チャネルの受話信号（例えば、ステレオ受話信号等）ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）はそれぞれスピーカ２１，２２で再生される（ただしｋは離散時刻を表す）。各スピーカで再生された音は、反響路３１，３２を通り、何れもマイクロホン４１で収音される。収音信号ｄ１（ｋ）から擬似エコー信号ｙ１（ｋ）を差し引き、誤差信号（以下、「残留エコー」ともいう）ｅ１（ｋ）を求める。そして、誤差信号ｅ１（ｋ）は送話端５１へ至る。なお、実際は、ステレオ収音するため、マイクロホンはもう一本あり、同じ処理が施されるが、簡単のため、ここでは省略する。
【０００３】
疑似反響路６１１，６２１は、それぞれフィルタ係数Ｗ１１（ｋ），Ｗ２１（ｋ）を有する。但し、
W11(k)=[w110(k),w111(k),…,w11L-1(k)]T
W21(k)=[w210(k),w211(k),…,w21L-1(k)]T
であり、Ｌは適応フィルタで用いる係数の数（適応フィルタ長）、ｗ１１ｊ，ｗ２１ｊ（ｊ＝０，１，…，Ｌ−１）は各フィルタ係数、Ｔは転置、大文字はベクトル、小文字はスカラーを表す。
【０００４】
疑似反響路６１１，６２１は、それぞれ受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）を入力として、擬似エコー信号ｙ１１（ｋ），ｙ２１（ｋ）を生成する。擬似エコー信号ｙ１１（ｋ），ｙ２１（ｋ）は、以下の式で計算される。
【０００５】
y11(k)=W11T(k)X1(k) (1)
y21(k)=W21T(k)X2(k) (2)
但し、
X1(k)=[x1(k),x1(k-1),…,x1(k-L+1)]T
X2(k)=[x2(k),x2(k-1),…,x2(k-L+1)]T
とする。
【０００６】
加算器７１は、疑似エコー信号ｙ１１（ｋ），ｙ２１（ｋ）を加算し、ｙ１（ｋ）を生成する。減算器８１は、エコー信号ｄ１（ｋ）からｙ１（ｋ）を減算し、誤差信号ｅ１（ｋ）を生成する。適応フィルタ９１１，９２１は、それぞれ誤差信号ｅ１（ｋ）と、受話信号ｘ１（ｋ）とｘ２（ｋ）を受け取り、反響路３１，３２の伝達特性Ｈ１１，Ｈ２１を逐次推定する。推定した適応フィルタ係数Ｗ１１（ｋ＋１），Ｗ２１（ｋ＋１）は、それぞれ疑似反響路６１１，６２１へ逐次コピーされる。適応フィルタ係数Ｗ１１（ｋ），Ｗ２１（ｋ）は、以下のように逐次更新される。
【０００７】
W11(k+1)=W11(k)+μΔW11(k) (3)
W21(k+1)=W21(k)+μΔW21(k) (4)
但し、
ΔW11(k)=[ΔW110(k),Δw111(k),…,Δw11L-1(k)]T
ΔW21(k)=[ΔW210(k),Δw211(k),…,Δw21L-1(k)]T
であり、μは更新量を制御するパラメータである。ΔW11(k),ΔW21(k)は、時刻kにおける更新量で、適応アルゴリズムによって異なり、それに伴って更新量を制御するパラメータμも異なる。例えば学習同定法だと、以下のようになる。
【０００８】
【数１】
【０００９】
疑似反響路と反響路の誤差が小さいと、生成する疑似エコーと発生するエコーの差が小さくなり、消去できるエコーの量が増え、相手へ返るエコーを減らすことができる。実環境における反響路の長さは無限に近い長さであるが、適応フィルタ長は有限長であるため、適応フィルタ長が短過ぎると、疑似反響路と反響路の誤差が大きくなり、相手へ帰るエコーが大きくなる。しかしながら、適応フィルタ長を長くすると演算量が増大するため、適応フィルタ長を検討する際、相手へ帰るエコーの量と、演算量はトレードオフとなる。
【００１０】
サブバンド方式を用いて、最適な適応フィルタ長を割当てる従来技術として、非特許文献１が知られている。これは、各サブバンド内で誤差の量が多いバンドに対して、適応フィルタ長を長く設定し、誤差の量が少ないバンドの適応フィルタ長を短く設定する。これにより、疑似反響路と反響路の誤差を小さくできる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Zhiqiang MA, Kenji Nakayama, Akihiko Sugiyama, ”Automatic Tap Assignment in Sub-band Adaptive Filter”, IEICE transactions on fundamentals of electronics, communications and computer sciences, 社団法人電子情報通信学会, July, 1993, Vol. E76-B, No.7, pp751-754
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、２チャネルの受話信号の各誤差の量が測定できないため、エコーキャンセル装置１０において、疑似反響路６１１、６１２の適応フィルタ長を別々に設定することはできない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明に係るエコーキャンセル技術は、疑似反響路において、２チャネルの受話信号と、各チャネルの受話信号に対応するフィルタ係数を用いて、２つのチャネル擬似エコー信号を求め、２つのチャネル擬似エコー信号を加算して総合擬似エコー信号を求め、２チャネルの受話信号の再生音に対する収音信号から総合擬似エコー信号を差し引いて誤差信号を求め、２チャネルの受話信号の大きさの差が閾値よりも大きいの場合には、大きい受話信号に対応する適応フィルタ長が、小さい受話信号に対応する適応フィルタ長より長くなるように、フィルタ長を決定し、決定されたフィルタ長に基づき、現在の適応フィルタ係数と、２チャネルの受話信号と、誤差信号を用いて、各チャネルの受話信号に対応する適応フィルタ係数を逐次更新する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、各受話信号に対応する疑似反響路の適応フィルタ長を別々に設定することでトータルの残留エコーを少なくすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】エコーキャンセル装置１０を示すブロック図。
【図２】エコーキャンセル装置１００の利用例を示す図。
【図３】エコーキャンセル装置１００の構成例を示す図。
【図４】エコーキャンセル装置１００の処理フロー例を示す図。
【図５】フィルタ長決定部の構成例を示す図。
【図６】フィルタ長決定部の処理フロー例を示す図。
【図７】エコーキャンセルなしの場合の残留エコーの大きさ、従来のエコーキャンセル装置１０の残留エコーの大きさ、エコーキャンセル装置１００の残留エコーの大きさを示す図。
【図８】閾値が２つの場合のフィルタ長決定部の処理フロー例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［発明の原理］
本発明の原理について説明する。図２はエコーキャンセル装置１００の利用例を示す。本発明は通信相手の話者の位置によって（例えば、話者Ａ，Ｂ，Ｃ）、エコーキャンセル装置１００が受け取る２チャネルの受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）の大きさが異なる場合があることに着目し、これを用いて適応フィルタ長を変更し、相手に返る残留エコーを少なくする。まず、適応フィルタ長に着目した場合の、疑似反響路と反響路の誤差が相手へ返るエコーの量に及ぼす影響を考える。適応フィルタ長をＬ、反響路をフィルタで表した場合のフィルタ長をＭ（但し、Ｍ＞Ｌ）とした場合、各フィルタの誤差Δｅ１１（ｋ），Δｅ２１（ｋ）を
【００１７】
【数２】
【００１８】
と表すことができる。ここで、ｈ１１ｉ，ｈ２１ｉ（但し、ｉ＝０，１，…，Ｍ−１）は、反響路３１１，３２１の伝達特性Ｈ１１，Ｈ２１をフィルタで表した場合の各フィルタ係数であり、
H11=[h110,h111,…,h11M-1]T
H21=[h210,h211,…,h21M-1]T
と表す。反響路の伝達特性は、指数的に減衰することが知られており、適応フィルタ長Ｌの値が大きいほど、式（１０）、（１１）のそれぞれの右辺第二項の値が小さくなる。
【００１９】
一方、エコー信号ｄ１（ｋ）から疑似エコー信号ｙ１（ｋ）を差し引いた後に残る誤差信号ｅ１（ｋ）は、２チャネルの受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）にも依存し、
【００２０】
【数３】
【００２１】
となる。ここで２チャネルの受話信号ｘ1（ｋ），ｘ２（ｋ）の二乗の期待値Ｅ［ｘ１２］，Ｅ［ｘ２２］について考える。相手側の話者が片方のマイクロホンに近い場合、例えば、図２において、話者Ａの場合、Ｅ［ｘ１２］＞＞Ｅ［ｘ２２］となり、話者Ｃの場合、Ｅ［ｘ１２］＜＜Ｅ［ｘ２２］となる。話者Ａの場合は式（１４）の第二項が、話者Ｃの場合は式（１４）の第三項が、他方に比べて残留エコーｅ１（ｋ）に与える影響が大きくなる。
【００２２】
この影響を減らすためには、適応フィルタ長Ｌを増やせばよいが、前述の通り、演算量の制約から単純にＬを増加させることができない。ここで、２チャネルの受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）のそれぞれに対する適応フィルタの適応フィルタ長Ｌ１，Ｌ２を導入することを考える。
【００２３】
２チャネルの受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）の二乗の期待値が大きく異なる場合、例えばＥ［ｘ１２］＞＞Ｅ［ｘ２２］である場合、受話信号ｘ１（ｋ）に対する適応フィルタ長Ｌ１の値を大きくし、その分受話信号ｘ２（ｋ）に対する適応フィルタ長Ｌ２の値を小さくする。また、Ｅ［ｘ２２］＞＞Ｅ［ｘ１２］である場合、Ｌ１を小さくし、Ｌ２を大きくする。例えば、以下のように、適応フィルタ長Ｌ１，Ｌ２を決定する。
【００２４】
【数４】
【００２５】
ここでα１〜α４およびβは、適応フィルタ長の初期値Ｌや部屋の環境により実験値で求める正の値とする。
【００２６】
なお、適応フィルタ長を長く設定すればするほど、定常残留誤差（誤差が変動しなくなる量）が小さくなるが、収束時間が長くなるため、α１〜α４は用途により定常残留誤差と収束時間の何れを優先すべきかを考慮して設定する値である。例えば、α１〜α４は適応フィルタ長の初期値Ｌの０．１〜０．２倍に設定する。また、α１とα３を同じ値に、α２とα４を同じ値にすると、従来技術と同様の計算コストで、よりエコー消去量の大きいエコーキャンセル装置を実現することができる。
【００２７】
このように２チャネルの受話信号の大きさに応じて適応フィルタ長を変動させることにより、式（１４）の右辺第二項、もしくは第三項のうち、影響の大きいほうの項の値を小さくすることが可能となる。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００２９】
＜エコーキャンセル装置１００＞
図３はエコーキャンセル装置１００の構成例を、図４はエコーキャンセル装置１００の処理フロー例を示す。これらを用いて実施例１に係るエコーキャンセル装置１００を説明する。
【００３０】
受話端１１，１２（例えばマイクロホン１１’，１２’）から送られてくる２チャネルの受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）はそれぞれスピーカ２１，２２で再生される。各スピーカで再生された音は、反響路３１１及び３２１を通ってマイクロホン４１で、反響路３１２及び３２２を通ってマイクロホン４２で、…、反響路３１Ｍ及び３２Ｍを通ってマイクロホン４Ｍで収音される。なお、Ｍは１以上の整数である。例えば、ステレオ収音する場合には、Ｍ＝２となるが、これに限定されるものではない。なお、図３において、実際は、マイクロホンはもう（Ｍ−１）本あり、同じ処理が施されるが、簡単のため省略する。
【００３１】
エコーキャンセル装置１００は、２チャネルの受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）とマイクロホン４１，４２，…，４Ｍで収音される収音信号ｄ１（ｋ），ｄ２（ｋ），…，ｄＭ（ｋ）を受け取る。そして、収音信号ｄ１（ｋ），ｄ２（ｋ），…，ｄＭ（ｋ）からそれぞれ擬似エコー信号ｙ１（ｋ），ｙ２（ｋ），…，ｙＭ（ｋ）を差し引き、誤差信号ｅ１（ｋ），ｅ２（ｋ），…，ｅＭ（ｋ）を求め、これを出力する。そして、各誤差信号は送話端５１，５２，…，５Ｍへ至る。
【００３２】
エコーキャンセル装置１００は、パワー計算部１０１，１０２、フィルタ長決定部１１１、記憶部１０３、疑似反響路６１１，６２１、適応フィルタ９１１，９２１、加算器７１及び減算器８１を有する。なお、疑似反響路６１１，６２１、適応フィルタ９１１，９２１、加算器７１及び減算器８１は、送話チャネルＭに合わせて増やせばよい。
【００３３】
なお、エコーキャンセル装置１００は、アナログ受話信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）、アナログ収音信号ｄ１（ｔ）が入力される場合には（但し、ｔは連続時間を表す）、図示しないＡ／Ｄ変換部を有し、アナログ信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ），ｄ１（ｔ）をデジタル信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ），ｄ１（ｋ）に変換する構成としてもよい。
【００３４】
また、本実施例では、各受話信号の二乗の期待値Ｅ［ｘ１２］、Ｅ［ｘ２２］に代えて、各受話信号の所定区間の二乗和‖Ｘ１’（ｋ）‖２，‖Ｘ２’（ｋ）‖２を用いて、受話信号の大きさとしている。しかし、受話信号の大きさとして、受話信号の二乗の期待値や、他の値を用いる場合には、後述するパワー計算部１０１，１０２を設けなくともよい。
【００３５】
＜記憶部１０３＞
記憶部１０３は、入出力される各データや演算過程の各データを、逐一、格納・読み出しする。それにより各演算処理が進められる。但し、必ずしも記憶部１０３に記憶しなければならないわけではなく、各部間で直接データを受け渡してもよい。
【００３６】
＜パワー計算部１０１，１０２＞
パワー計算部１０１，１０２は、それぞれ受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）の受話信号の所定区間の二乗和‖Ｘ１’（ｋ）‖２，‖Ｘ２’（ｋ）‖２を求める（ｓ１０１，ｓ１０２）。但し、Ｑを所定区間の長さとし、
‖X1'(k)‖2=x1(k)2+x1(k-1)2+…+x1(k-Q+1)2
‖X2'(k)‖2=x2(k)2+x2(k-1)2+…+x2(k-Q+1)2
とする。なお、所定区間の長さＱを適応フィルタ長と同じすれば、式（５），（６）で計算するＸ１Ｔ（ｋ）Ｘ１（ｋ），Ｘ２Ｔ（ｋ）Ｘ２（ｋ）と‖Ｘ１’（ｋ）‖２，‖Ｘ２’（ｋ）‖２は同値となり、記憶部１０３に記憶した値を用いることで計算を省略することができる。
【００３７】
＜フィルタ長決定部１１１＞
フィルタ長決定部１１１は、２チャネルの受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）の大きさの差が閾値βよりも大きいの場合には、大きい受話信号に対応する適応フィルタ長が、小さい受話信号に対応する適応フィルタ長より長くなるように、フィルタ長を決定する（ｓ１１１）。
【００３８】
例えば、各受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）の大きさとして各受話信号の所定区間の二乗和‖Ｘ１’（ｋ）‖２，‖Ｘ２’（ｋ）‖２を用いる。このとき、適応フィルタ長Ｌ１，Ｌ２は時間の関数となり、Ｌ１（ｋ），Ｌ２（ｋ）となる。式（１５）、（１６）は、以下のようになる。
【００３９】
【数５】
【００４０】
一方の受話信号の二乗和‖Ｘ１’（ｋ）‖２から他方の受話信号の二乗和‖Ｘ２’（ｋ）‖２を引いた差ｓが閾値βより大きい場合には、一方の受話信号ｘ１（ｋ）に対応する適応フィルタ長Ｌ１（ｋ＋１）を初期値Ｌよりも長くなるように、他方の受話信号ｘ２（ｋ）に対応する適応フィルタ長Ｌ２（ｋ＋１）を初期値Ｌよりも短くなるように、フィルタ長を決定する。差ｓの絶対値が閾値β以下場合には、各受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）に対応する適応フィルタ長Ｌ１（ｋ＋１），Ｌ２（ｋ＋１）を初期値となるように、フィルタ長を決定する。他方の受話信号の二乗和‖Ｘ２’（ｋ）‖２から一方の受話信号の二乗和‖Ｘ１’（ｋ）‖２を引いた差が閾値βより大きい場合には、一方の受話信号ｘ１（ｋ）に対応する適応フィルタ長Ｌ１（ｋ＋１）を初期値Ｌよりも短くなるように、他方の受話信号ｘ２（ｋ）に対応する適応フィルタ長Ｌ２（ｋ＋１）を初期値Ｌよりも長くなるように、フィルタ長を決定する。
【００４１】
図５はフィルタ長決定部の構成例を、図６はフィルタ長決定部の処理フロー例を示す。例えば、フィルタ長決定部１１１は、減算部１１１ａと選択部１１１ｂを有し、以下のように処理する。フィルタ長決定部１１１は、パワー計算部１０１、１０２で求めた各受話信号の所定区間の二乗和‖Ｘ１’（ｋ）‖２，‖Ｘ２’（ｋ）‖２を受け取り、減算部１１１ａにおいて、差ｓを求める（ｓ１１１ａ）。
【００４２】
ｓ＝‖Ｘ１’（ｋ）‖２−‖Ｘ２’（ｋ）‖２
選択部１１１ｂは、ｓの大きさに応じて（式（１７）、（１８）に従って）、適応フィルタ長Ｌ１（ｋ＋１），Ｌ２（ｋ＋１）を選択する（ｓ１１１ｂ１，ｓ１１１ｂ２，ｓ１１１ｂ３）。
【００４３】
但し、式（１７）、（１８）は同時に設定する必要はなく、例えば、式（１７）（または、式（１８））だけを実施しても、大きい受話信号に対応する適応フィルタ長が、小さい受話信号に対応する適応フィルタ長より長くなるように、フィルタ長を決定することができる。受話信号の二乗の期待値を用いた場合（式（１５）、（１６））も同様である。
【００４４】
なお、受話信号の二乗の期待値Ｅ［ｘ１２］，Ｅ［ｘ２２］の値が判明している場合には、記憶部１０３に記憶しておき、フィルタ長決定部１１１は、記憶部１０３から期待値Ｅ［ｘ１２］，Ｅ［ｘ２２］を取り出し、式（１５）、（１６）に従って、適応フィルタ長Ｌ１，Ｌ２を求め、出力する構成としてもよい。
【００４５】
予め通信相手の話者の位置が決定しており、かつ、実験等により期待値を得られる場合には、期待値を用いて式（１５）、（１６）により適応フィルタ長Ｌ１，Ｌ２を決定すれば、計算等を省略することができる。一方、通信相手の話者が交代し、話者の位置が変わる場合には、受話信号の所定区間の二乗和により、適応フィルタ長Ｌ１，Ｌ２を決定すれば、逐次適切なフィルタ長とすることができる。
【００４６】
＜疑似反響路６１１，６２１＞
疑似反響路６１１は、２チャネルの受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）と、各チャネルの受話信号に対応する適応フィルタ係数Ｗ１１（ｋ），Ｗ２１（ｋ）を用いて、２つのチャネル擬似エコー信号ｙ１１（ｋ），ｙ２１（ｋ）を求める（ｓ６１１，ｓ６２１）。例えば、疑似反響路６１１は、受話信号ｘ１（ｋ）と、この受話信号に対応する適応フィルタ係数Ｗ１１（ｋ）を受け取り、
y11(k)=W11T(k)X1(k) (1)
により、ｙ１１（ｋ）を求め、出力する。疑似反響路６２１も同様の処理を行う。
【００４７】
＜加算器７１及び減算部８１＞
加算器７１は、２つのチャネル擬似エコー信号ｙ１１（ｋ），ｙ２１（ｋ）を加算して総合擬似エコー信号ｙ１（ｋ）を求める（ｓ７１）。例えば、加算器７１は、ｙ１１（ｋ），ｙ２１（ｋ）を受け取り、ｙ１（ｋ）＝ｙ１１（ｋ）＋ｙ２１（ｋ）を求め、出力する。
【００４８】
減算部８１は、２チャネルの受話信号の再生音に対する収音信号ｄ１（ｋ）から総合擬似エコー信号ｙ１（ｋ）を差し引いて誤差信号ｅ１（ｋ）を求める（ｓ８１）。例えば、減算部８１は、ｄ１（ｋ）とｙ１（ｋ）を受け取り、ｅ１（ｋ）＝ｄ１（ｋ）−ｙ１（ｋ）を求め、出力する。
【００４９】
＜適応フィルタ９１１，９２１＞
適応フィルタ９１１，９２１は、フィルタ長決定部１１１において決定されたフィルタ長Ｌ１（ｋ），Ｌ２（ｋ）に基づき、現在の適応フィルタ係数Ｗ１（ｋ），Ｗ２（ｋ）と、２チャネルの受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）と、誤差信号ｅ１（ｋ）を用いて、各チャネルの受話信号に対応する適応フィルタ係数を逐次更新し、Ｗ１（ｋ＋１），Ｗ２（ｋ＋１）を求める（ｓ９１１，ｓ９２１）。
【００５０】
例えば、適応フィルタ９１１は、Ｌ１（ｋ），ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ），ｅ１（ｋ）を受け取り、
W11(k+1)=W11(k)+μΔW11(k) (3)
により、適応フィルタ係数Ｗ１１（ｋ）を逐次更新し、Ｗ１１（ｋ＋１）を求め、コピーして、疑似反響路６１１に出力する。なお、式（３）のΔＷ１１（ｋ）は、例えば、
【００５１】
【数６】
【００５２】
により求める。但し、
X1(k)=[x1(k),x1(k-1),…,x1(k-L1(k)+1)]T
X2(k)=[x2(k),x2(k-1),…,x2(k-L1(k)+1)]T
である。なお、記憶部１０３は、少なくとも、適応フィルタ長が最大となったときのｘ１(ｋ-Ｌ１(ｋ)+１)，ｘ２(ｋ-Ｌ１(ｋ)+１)までを記憶しておく。また、適応フィルタ長が変化するため、式（３）において、適応フィルタ長が合わないことがある。例えば、適応フィルタ長が短くなった場合、Ｗ１１(ｋ)のほうが、ΔＷ１１(ｋ)よりも係数が多い。余った部分については、削除してｗ１１(ｋ+１)を求めてもよい。また、適応フィルタ長が長くなった場合、Ｗ１１(ｋ)のほうが、ΔＷ１１(ｋ)よりも係数が少ない。足りない部分については、フィルタ係数の初期値（例えば、０）を代入して、ｗ１１(ｋ+１)を求めてもよい。適応フィルタ９２１も同様の処理を行う。
【００５３】
なお、本発明のポイントは、受話信号の大きさに応じて適応フィルタ長を変化させる点であり、当然、式（３）、（４）、（５）、（６）以外の式、方法によって、つまり、学習同定法以外の従来技術を用いて、適応フィルタ係数を更新してもよい。
【００５４】
＜シミュレーション結果＞
図７はエコーキャンセルなしの場合の残留エコーの大きさ、従来のエコーキャンセル装置１０の残留エコーの大きさ、エコーキャンセル装置１００の残留エコーの大きさを示す。横軸は時間（秒）、縦軸は相対パワー（ｄＢ）を表す。測定開始後２秒で、反響路が変わり、その時点から再度収束している。条件としては、相手側話者の位置が一方のマイクロホンに近く、他方のマイクロホンの１／３の距離であることを想定している。また、式(１７)、(１８)において、Ｌ＝５１２，α＝１００、β＝６ｄＢとしている。
【００５５】
従来法では、定常残留誤差が約２７ｄＢであるのに対し、本発明を用いた場合の定常残留誤差は約２０ｄＢとなっており、約７ｄＢの改善が実現できている。
【００５６】
＜その他＞
フィルタ長決定部１１１は、Ｐ個（Ｐは２以上の整数）の閾値βを設けてもよい。但し、βｐ＜β（ｐ−１）、ｐ＝２，３，…，Ｐとする。例えば、閾値β１，β２を用いて、以下のように適応フィルタ長Ｌ１（ｋ＋１），Ｌ２（ｋ＋１）を、求めてもよい。図８は、閾値が２つの場合のフィルタ長決定部の処理フロー例である。
【００５７】
【数７】
【００５８】
但し、α１＞α２、α４＞α３、α５＞α６、α８＞α７である。このように、閾値を複数設け、受話信号の大きさの差に応じて、フィルタ長を伸縮させる構成とする。つまり、差が大きくなるほど大きい受話信号に対応する適応フィルタ長が、小さい受話信号に対応する適応フィルタ長より長くなるように、適応フィルタ長を決定する。このような構成によって、より適切なフィルタ長を選択することが可能となる。なお、差が最小の閾値βＰ以下のとき、各適応フィルタ長Ｌ１（ｋ），Ｌ２（ｋ）を初期値Ｌとする。
【符号の説明】
【００５９】
１０，１００ エコーキャンセル装置
１０１，１０２ パワー計算部
１０３ 記憶部
１１１ フィルタ長決定部
６１１，６２１ 疑似反響路
７１ 加算器
８１ 減算器
９１１，９２１ 適応フィルタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、音響再生系を有する通信会議システムに適用され、ハウリングの原因及び聴覚上の障害となる音響エコーを抑圧するエコーキャンセル方法、エコーキャンセル装置及びエコーキャンセルプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来のエコーキャンセル装置１０を示すブロック図である。受話端１１，１２から送られてくる２チャネルの受話信号（例えば、ステレオ受話信号等）ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）はそれぞれスピーカ２１，２２で再生される（ただしｋは離散時刻を表す）。各スピーカで再生された音は、反響路３１，３２を通り、何れもマイクロホン４１で収音される。収音信号ｄ１（ｋ）から擬似エコー信号ｙ１（ｋ）を差し引き、誤差信号（以下、「残留エコー」ともいう）ｅ１（ｋ）を求める。そして、誤差信号ｅ１（ｋ）は送話端５１へ至る。なお、実際は、ステレオ収音するため、マイクロホンはもう一本あり、同じ処理が施されるが、簡単のため、ここでは省略する。
【０００３】
疑似反響路６１１，６２１は、それぞれフィルタ係数Ｗ１１（ｋ），Ｗ２１（ｋ）を有する。但し、
W11(k)=[w110(k),w111(k),…,w11L-1(k)]T
W21(k)=[w210(k),w211(k),…,w21L-1(k)]T
であり、Ｌは適応フィルタで用いる係数の数（適応フィルタ長）、ｗ１１ｊ，ｗ２１ｊ（ｊ＝０，１，…，Ｌ−１）は各フィルタ係数、Ｔは転置、大文字はベクトル、小文字はスカラーを表す。
【０００４】
疑似反響路６１１，６２１は、それぞれ受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）を入力として、擬似エコー信号ｙ１１（ｋ），ｙ２１（ｋ）を生成する。擬似エコー信号ｙ１１（ｋ），ｙ２１（ｋ）は、以下の式で計算される。
【０００５】
y11(k)=W11T(k)X1(k) (1)
y21(k)=W21T(k)X2(k) (2)
但し、
X1(k)=[x1(k),x1(k-1),…,x1(k-L+1)]T
X2(k)=[x2(k),x2(k-1),…,x2(k-L+1)]T
とする。
【０００６】
加算器７１は、疑似エコー信号ｙ１１（ｋ），ｙ２１（ｋ）を加算し、ｙ１（ｋ）を生成する。減算器８１は、エコー信号ｄ１（ｋ）からｙ１（ｋ）を減算し、誤差信号ｅ１（ｋ）を生成する。適応フィルタ９１１，９２１は、それぞれ誤差信号ｅ１（ｋ）と、受話信号ｘ１（ｋ）とｘ２（ｋ）を受け取り、反響路３１，３２の伝達特性Ｈ１１，Ｈ２１を逐次推定する。推定した適応フィルタ係数Ｗ１１（ｋ＋１），Ｗ２１（ｋ＋１）は、それぞれ疑似反響路６１１，６２１へ逐次コピーされる。適応フィルタ係数Ｗ１１（ｋ），Ｗ２１（ｋ）は、以下のように逐次更新される。
【０００７】
W11(k+1)=W11(k)+μΔW11(k) (3)
W21(k+1)=W21(k)+μΔW21(k) (4)
但し、
ΔW11(k)=[ΔW110(k),Δw111(k),…,Δw11L-1(k)]T
ΔW21(k)=[ΔW210(k),Δw211(k),…,Δw21L-1(k)]T
であり、μは更新量を制御するパラメータである。ΔW11(k),ΔW21(k)は、時刻kにおける更新量で、適応アルゴリズムによって異なり、それに伴って更新量を制御するパラメータμも異なる。例えば学習同定法だと、以下のようになる。
【０００８】
【数１】
【０００９】
疑似反響路と反響路の誤差が小さいと、生成する疑似エコーと発生するエコーの差が小さくなり、消去できるエコーの量が増え、相手へ返るエコーを減らすことができる。実環境における反響路の長さは無限に近い長さであるが、適応フィルタ長は有限長であるため、適応フィルタ長が短過ぎると、疑似反響路と反響路の誤差が大きくなり、相手へ帰るエコーが大きくなる。しかしながら、適応フィルタ長を長くすると演算量が増大するため、適応フィルタ長を検討する際、相手へ帰るエコーの量と、演算量はトレードオフとなる。
【００１０】
サブバンド方式を用いて、最適な適応フィルタ長を割当てる従来技術として、非特許文献１が知られている。これは、各サブバンド内で誤差の量が多いバンドに対して、適応フィルタ長を長く設定し、誤差の量が少ないバンドの適応フィルタ長を短く設定する。これにより、疑似反響路と反響路の誤差を小さくできる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Zhiqiang MA, Kenji Nakayama, Akihiko Sugiyama, ”Automatic Tap Assignment in Sub-band Adaptive Filter”, IEICE transactions on fundamentals of electronics, communications and computer sciences, 社団法人電子情報通信学会, July, 1993, Vol. E76-B, No.7, pp751-754
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、２チャネルの受話信号の各誤差の量が測定できないため、エコーキャンセル装置１０において、疑似反響路６１１、６１２の適応フィルタ長を別々に設定することはできない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明に係るエコーキャンセル技術は、疑似反響路において、２チャネルの受話信号と、各チャネルの受話信号に対応するフィルタ係数を用いて、２つのチャネル擬似エコー信号を求め、２つのチャネル擬似エコー信号を加算して総合擬似エコー信号を求め、２チャネルの受話信号の再生音に対する収音信号から総合擬似エコー信号を差し引いて誤差信号を求め、２チャネルの受話信号の大きさの差が閾値よりも大きいの場合には、大きい受話信号に対応する適応フィルタ長が、小さい受話信号に対応する適応フィルタ長より長くなるように、フィルタ長を決定し、決定されたフィルタ長に基づき、現在の適応フィルタ係数と、２チャネルの受話信号と、誤差信号を用いて、各チャネルの受話信号に対応する適応フィルタ係数を逐次更新する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、各受話信号に対応する疑似反響路の適応フィルタ長を別々に設定することでトータルの残留エコーを少なくすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】エコーキャンセル装置１０を示すブロック図。
【図２】エコーキャンセル装置１００の利用例を示す図。
【図３】エコーキャンセル装置１００の構成例を示す図。
【図４】エコーキャンセル装置１００の処理フロー例を示す図。
【図５】フィルタ長決定部の構成例を示す図。
【図６】フィルタ長決定部の処理フロー例を示す図。
【図７】エコーキャンセルなしの場合の残留エコーの大きさ、従来のエコーキャンセル装置１０の残留エコーの大きさ、エコーキャンセル装置１００の残留エコーの大きさを示す図。
【図８】閾値が２つの場合のフィルタ長決定部の処理フロー例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［発明の原理］
本発明の原理について説明する。図２はエコーキャンセル装置１００の利用例を示す。本発明は通信相手の話者の位置によって（例えば、話者Ａ，Ｂ，Ｃ）、エコーキャンセル装置１００が受け取る２チャネルの受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）の大きさが異なる場合があることに着目し、これを用いて適応フィルタ長を変更し、相手に返る残留エコーを少なくする。まず、適応フィルタ長に着目した場合の、疑似反響路と反響路の誤差が相手へ返るエコーの量に及ぼす影響を考える。適応フィルタ長をＬ、反響路をフィルタで表した場合のフィルタ長をＭ（但し、Ｍ＞Ｌ）とした場合、各フィルタの誤差Δｅ１１（ｋ），Δｅ２１（ｋ）を
【００１７】
【数２】
【００１８】
と表すことができる。ここで、ｈ１１ｉ，ｈ２１ｉ（但し、ｉ＝０，１，…，Ｍ−１）は、反響路３１１，３２１の伝達特性Ｈ１１，Ｈ２１をフィルタで表した場合の各フィルタ係数であり、
H11=[h110,h111,…,h11M-1]T
H21=[h210,h211,…,h21M-1]T
と表す。反響路の伝達特性は、指数的に減衰することが知られており、適応フィルタ長Ｌの値が大きいほど、式（１０）、（１１）のそれぞれの右辺第二項の値が小さくなる。
【００１９】
一方、エコー信号ｄ１（ｋ）から疑似エコー信号ｙ１（ｋ）を差し引いた後に残る誤差信号ｅ１（ｋ）は、２チャネルの受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）にも依存し、
【００２０】
【数３】
【００２１】
となる。ここで２チャネルの受話信号ｘ1（ｋ），ｘ２（ｋ）の二乗の期待値Ｅ［ｘ１２］，Ｅ［ｘ２２］について考える。相手側の話者が片方のマイクロホンに近い場合、例えば、図２において、話者Ａの場合、Ｅ［ｘ１２］＞＞Ｅ［ｘ２２］となり、話者Ｃの場合、Ｅ［ｘ１２］＜＜Ｅ［ｘ２２］となる。話者Ａの場合は式（１４）の第二項が、話者Ｃの場合は式（１４）の第三項が、他方に比べて残留エコーｅ１（ｋ）に与える影響が大きくなる。
【００２２】
この影響を減らすためには、適応フィルタ長Ｌを増やせばよいが、前述の通り、演算量の制約から単純にＬを増加させることができない。ここで、２チャネルの受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）のそれぞれに対する適応フィルタの適応フィルタ長Ｌ１，Ｌ２を導入することを考える。
【００２３】
２チャネルの受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）の二乗の期待値が大きく異なる場合、例えばＥ［ｘ１２］＞＞Ｅ［ｘ２２］である場合、受話信号ｘ１（ｋ）に対する適応フィルタ長Ｌ１の値を大きくし、その分受話信号ｘ２（ｋ）に対する適応フィルタ長Ｌ２の値を小さくする。また、Ｅ［ｘ２２］＞＞Ｅ［ｘ１２］である場合、Ｌ１を小さくし、Ｌ２を大きくする。例えば、以下のように、適応フィルタ長Ｌ１，Ｌ２を決定する。
【００２４】
【数４】
【００２５】
ここでα１〜α４およびβは、適応フィルタ長の初期値Ｌや部屋の環境により実験値で求める正の値とする。
【００２６】
なお、適応フィルタ長を長く設定すればするほど、定常残留誤差（誤差が変動しなくなる量）が小さくなるが、収束時間が長くなるため、α１〜α４は用途により定常残留誤差と収束時間の何れを優先すべきかを考慮して設定する値である。例えば、α１〜α４は適応フィルタ長の初期値Ｌの０．１〜０．２倍に設定する。また、α１とα３を同じ値に、α２とα４を同じ値にすると、従来技術と同様の計算コストで、よりエコー消去量の大きいエコーキャンセル装置を実現することができる。
【００２７】
このように２チャネルの受話信号の大きさに応じて適応フィルタ長を変動させることにより、式（１４）の右辺第二項、もしくは第三項のうち、影響の大きいほうの項の値を小さくすることが可能となる。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００２９】
＜エコーキャンセル装置１００＞
図３はエコーキャンセル装置１００の構成例を、図４はエコーキャンセル装置１００の処理フロー例を示す。これらを用いて実施例１に係るエコーキャンセル装置１００を説明する。
【００３０】
受話端１１，１２（例えばマイクロホン１１’，１２’）から送られてくる２チャネルの受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）はそれぞれスピーカ２１，２２で再生される。各スピーカで再生された音は、反響路３１１及び３２１を通ってマイクロホン４１で、反響路３１２及び３２２を通ってマイクロホン４２で、…、反響路３１Ｍ及び３２Ｍを通ってマイクロホン４Ｍで収音される。なお、Ｍは１以上の整数である。例えば、ステレオ収音する場合には、Ｍ＝２となるが、これに限定されるものではない。なお、図３において、実際は、マイクロホンはもう（Ｍ−１）本あり、同じ処理が施されるが、簡単のため省略する。
【００３１】
エコーキャンセル装置１００は、２チャネルの受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）とマイクロホン４１，４２，…，４Ｍで収音される収音信号ｄ１（ｋ），ｄ２（ｋ），…，ｄＭ（ｋ）を受け取る。そして、収音信号ｄ１（ｋ），ｄ２（ｋ），…，ｄＭ（ｋ）からそれぞれ擬似エコー信号ｙ１（ｋ），ｙ２（ｋ），…，ｙＭ（ｋ）を差し引き、誤差信号ｅ１（ｋ），ｅ２（ｋ），…，ｅＭ（ｋ）を求め、これを出力する。そして、各誤差信号は送話端５１，５２，…，５Ｍへ至る。
【００３２】
エコーキャンセル装置１００は、パワー計算部１０１，１０２、フィルタ長決定部１１１、記憶部１０３、疑似反響路６１１，６２１、適応フィルタ９１１，９２１、加算器７１及び減算器８１を有する。なお、疑似反響路６１１，６２１、適応フィルタ９１１，９２１、加算器７１及び減算器８１は、送話チャネルＭに合わせて増やせばよい。
【００３３】
なお、エコーキャンセル装置１００は、アナログ受話信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）、アナログ収音信号ｄ１（ｔ）が入力される場合には（但し、ｔは連続時間を表す）、図示しないＡ／Ｄ変換部を有し、アナログ信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ），ｄ１（ｔ）をデジタル信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ），ｄ１（ｋ）に変換する構成としてもよい。
【００３４】
また、本実施例では、各受話信号の二乗の期待値Ｅ［ｘ１２］、Ｅ［ｘ２２］に代えて、各受話信号の所定区間の二乗和‖Ｘ１’（ｋ）‖２，‖Ｘ２’（ｋ）‖２を用いて、受話信号の大きさとしている。しかし、受話信号の大きさとして、受話信号の二乗の期待値や、他の値を用いる場合には、後述するパワー計算部１０１，１０２を設けなくともよい。
【００３５】
＜記憶部１０３＞
記憶部１０３は、入出力される各データや演算過程の各データを、逐一、格納・読み出しする。それにより各演算処理が進められる。但し、必ずしも記憶部１０３に記憶しなければならないわけではなく、各部間で直接データを受け渡してもよい。
【００３６】
＜パワー計算部１０１，１０２＞
パワー計算部１０１，１０２は、それぞれ受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）の受話信号の所定区間の二乗和‖Ｘ１’（ｋ）‖２，‖Ｘ２’（ｋ）‖２を求める（ｓ１０１，ｓ１０２）。但し、Ｑを所定区間の長さとし、
‖X1'(k)‖2=x1(k)2+x1(k-1)2+…+x1(k-Q+1)2
‖X2'(k)‖2=x2(k)2+x2(k-1)2+…+x2(k-Q+1)2
とする。なお、所定区間の長さＱを適応フィルタ長と同じすれば、式（５），（６）で計算するＸ１Ｔ（ｋ）Ｘ１（ｋ），Ｘ２Ｔ（ｋ）Ｘ２（ｋ）と‖Ｘ１’（ｋ）‖２，‖Ｘ２’（ｋ）‖２は同値となり、記憶部１０３に記憶した値を用いることで計算を省略することができる。
【００３７】
＜フィルタ長決定部１１１＞
フィルタ長決定部１１１は、２チャネルの受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）の大きさの差が閾値βよりも大きいの場合には、大きい受話信号に対応する適応フィルタ長が、小さい受話信号に対応する適応フィルタ長より長くなるように、フィルタ長を決定する（ｓ１１１）。
【００３８】
例えば、各受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）の大きさとして各受話信号の所定区間の二乗和‖Ｘ１’（ｋ）‖２，‖Ｘ２’（ｋ）‖２を用いる。このとき、適応フィルタ長Ｌ１，Ｌ２は時間の関数となり、Ｌ１（ｋ），Ｌ２（ｋ）となる。式（１５）、（１６）は、以下のようになる。
【００３９】
【数５】
【００４０】
一方の受話信号の二乗和‖Ｘ１’（ｋ）‖２から他方の受話信号の二乗和‖Ｘ２’（ｋ）‖２を引いた差ｓが閾値βより大きい場合には、一方の受話信号ｘ１（ｋ）に対応する適応フィルタ長Ｌ１（ｋ＋１）を初期値Ｌよりも長くなるように、他方の受話信号ｘ２（ｋ）に対応する適応フィルタ長Ｌ２（ｋ＋１）を初期値Ｌよりも短くなるように、フィルタ長を決定する。差ｓの絶対値が閾値β以下場合には、各受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）に対応する適応フィルタ長Ｌ１（ｋ＋１），Ｌ２（ｋ＋１）を初期値となるように、フィルタ長を決定する。他方の受話信号の二乗和‖Ｘ２’（ｋ）‖２から一方の受話信号の二乗和‖Ｘ１’（ｋ）‖２を引いた差が閾値βより大きい場合には、一方の受話信号ｘ１（ｋ）に対応する適応フィルタ長Ｌ１（ｋ＋１）を初期値Ｌよりも短くなるように、他方の受話信号ｘ２（ｋ）に対応する適応フィルタ長Ｌ２（ｋ＋１）を初期値Ｌよりも長くなるように、フィルタ長を決定する。
【００４１】
図５はフィルタ長決定部の構成例を、図６はフィルタ長決定部の処理フロー例を示す。例えば、フィルタ長決定部１１１は、減算部１１１ａと選択部１１１ｂを有し、以下のように処理する。フィルタ長決定部１１１は、パワー計算部１０１、１０２で求めた各受話信号の所定区間の二乗和‖Ｘ１’（ｋ）‖２，‖Ｘ２’（ｋ）‖２を受け取り、減算部１１１ａにおいて、差ｓを求める（ｓ１１１ａ）。
【００４２】
ｓ＝‖Ｘ１’（ｋ）‖２−‖Ｘ２’（ｋ）‖２
選択部１１１ｂは、ｓの大きさに応じて（式（１７）、（１８）に従って）、適応フィルタ長Ｌ１（ｋ＋１），Ｌ２（ｋ＋１）を選択する（ｓ１１１ｂ１，ｓ１１１ｂ２，ｓ１１１ｂ３）。
【００４３】
但し、式（１７）、（１８）は同時に設定する必要はなく、例えば、式（１７）（または、式（１８））だけを実施しても、大きい受話信号に対応する適応フィルタ長が、小さい受話信号に対応する適応フィルタ長より長くなるように、フィルタ長を決定することができる。受話信号の二乗の期待値を用いた場合（式（１５）、（１６））も同様である。
【００４４】
なお、受話信号の二乗の期待値Ｅ［ｘ１２］，Ｅ［ｘ２２］の値が判明している場合には、記憶部１０３に記憶しておき、フィルタ長決定部１１１は、記憶部１０３から期待値Ｅ［ｘ１２］，Ｅ［ｘ２２］を取り出し、式（１５）、（１６）に従って、適応フィルタ長Ｌ１，Ｌ２を求め、出力する構成としてもよい。
【００４５】
予め通信相手の話者の位置が決定しており、かつ、実験等により期待値を得られる場合には、期待値を用いて式（１５）、（１６）により適応フィルタ長Ｌ１，Ｌ２を決定すれば、計算等を省略することができる。一方、通信相手の話者が交代し、話者の位置が変わる場合には、受話信号の所定区間の二乗和により、適応フィルタ長Ｌ１，Ｌ２を決定すれば、逐次適切なフィルタ長とすることができる。
【００４６】
＜疑似反響路６１１，６２１＞
疑似反響路６１１は、２チャネルの受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）と、各チャネルの受話信号に対応する適応フィルタ係数Ｗ１１（ｋ），Ｗ２１（ｋ）を用いて、２つのチャネル擬似エコー信号ｙ１１（ｋ），ｙ２１（ｋ）を求める（ｓ６１１，ｓ６２１）。例えば、疑似反響路６１１は、受話信号ｘ１（ｋ）と、この受話信号に対応する適応フィルタ係数Ｗ１１（ｋ）を受け取り、
y11(k)=W11T(k)X1(k) (1)
により、ｙ１１（ｋ）を求め、出力する。疑似反響路６２１も同様の処理を行う。
【００４７】
＜加算器７１及び減算部８１＞
加算器７１は、２つのチャネル擬似エコー信号ｙ１１（ｋ），ｙ２１（ｋ）を加算して総合擬似エコー信号ｙ１（ｋ）を求める（ｓ７１）。例えば、加算器７１は、ｙ１１（ｋ），ｙ２１（ｋ）を受け取り、ｙ１（ｋ）＝ｙ１１（ｋ）＋ｙ２１（ｋ）を求め、出力する。
【００４８】
減算部８１は、２チャネルの受話信号の再生音に対する収音信号ｄ１（ｋ）から総合擬似エコー信号ｙ１（ｋ）を差し引いて誤差信号ｅ１（ｋ）を求める（ｓ８１）。例えば、減算部８１は、ｄ１（ｋ）とｙ１（ｋ）を受け取り、ｅ１（ｋ）＝ｄ１（ｋ）−ｙ１（ｋ）を求め、出力する。
【００４９】
＜適応フィルタ９１１，９２１＞
適応フィルタ９１１，９２１は、フィルタ長決定部１１１において決定されたフィルタ長Ｌ１（ｋ），Ｌ２（ｋ）に基づき、現在の適応フィルタ係数Ｗ１（ｋ），Ｗ２（ｋ）と、２チャネルの受話信号ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ）と、誤差信号ｅ１（ｋ）を用いて、各チャネルの受話信号に対応する適応フィルタ係数を逐次更新し、Ｗ１（ｋ＋１），Ｗ２（ｋ＋１）を求める（ｓ９１１，ｓ９２１）。
【００５０】
例えば、適応フィルタ９１１は、Ｌ１（ｋ），ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ），ｅ１（ｋ）を受け取り、
W11(k+1)=W11(k)+μΔW11(k) (3)
により、適応フィルタ係数Ｗ１１（ｋ）を逐次更新し、Ｗ１１（ｋ＋１）を求め、コピーして、疑似反響路６１１に出力する。なお、式（３）のΔＷ１１（ｋ）は、例えば、
【００５１】
【数６】
【００５２】
により求める。但し、
X1(k)=[x1(k),x1(k-1),…,x1(k-L1(k)+1)]T
X2(k)=[x2(k),x2(k-1),…,x2(k-L1(k)+1)]T
である。なお、記憶部１０３は、少なくとも、適応フィルタ長が最大となったときのｘ１(ｋ-Ｌ１(ｋ)+１)，ｘ２(ｋ-Ｌ１(ｋ)+１)までを記憶しておく。また、適応フィルタ長が変化するため、式（３）において、適応フィルタ長が合わないことがある。例えば、適応フィルタ長が短くなった場合、Ｗ１１(ｋ)のほうが、ΔＷ１１(ｋ)よりも係数が多い。余った部分については、削除してｗ１１(ｋ+１)を求めてもよい。また、適応フィルタ長が長くなった場合、Ｗ１１(ｋ)のほうが、ΔＷ１１(ｋ)よりも係数が少ない。足りない部分については、フィルタ係数の初期値（例えば、０）を代入して、ｗ１１(ｋ+１)を求めてもよい。適応フィルタ９２１も同様の処理を行う。
【００５３】
なお、本発明のポイントは、受話信号の大きさに応じて適応フィルタ長を変化させる点であり、当然、式（３）、（４）、（５）、（６）以外の式、方法によって、つまり、学習同定法以外の従来技術を用いて、適応フィルタ係数を更新してもよい。
【００５４】
＜シミュレーション結果＞
図７はエコーキャンセルなしの場合の残留エコーの大きさ、従来のエコーキャンセル装置１０の残留エコーの大きさ、エコーキャンセル装置１００の残留エコーの大きさを示す。横軸は時間（秒）、縦軸は相対パワー（ｄＢ）を表す。測定開始後２秒で、反響路が変わり、その時点から再度収束している。条件としては、相手側話者の位置が一方のマイクロホンに近く、他方のマイクロホンの１／３の距離であることを想定している。また、式(１７)、(１８)において、Ｌ＝５１２，α＝１００、β＝６ｄＢとしている。
【００５５】
従来法では、定常残留誤差が約２７ｄＢであるのに対し、本発明を用いた場合の定常残留誤差は約２０ｄＢとなっており、約７ｄＢの改善が実現できている。
【００５６】
＜その他＞
フィルタ長決定部１１１は、Ｐ個（Ｐは２以上の整数）の閾値βを設けてもよい。但し、βｐ＜β（ｐ−１）、ｐ＝２，３，…，Ｐとする。例えば、閾値β１，β２を用いて、以下のように適応フィルタ長Ｌ１（ｋ＋１），Ｌ２（ｋ＋１）を、求めてもよい。図８は、閾値が２つの場合のフィルタ長決定部の処理フロー例である。
【００５７】
【数７】
【００５８】
但し、α１＞α２、α４＞α３、α５＞α６、α８＞α７である。このように、閾値を複数設け、受話信号の大きさの差に応じて、フィルタ長を伸縮させる構成とする。つまり、差が大きくなるほど大きい受話信号に対応する適応フィルタ長が、小さい受話信号に対応する適応フィルタ長より長くなるように、適応フィルタ長を決定する。このような構成によって、より適切なフィルタ長を選択することが可能となる。なお、差が最小の閾値βＰ以下のとき、各適応フィルタ長Ｌ１（ｋ），Ｌ２（ｋ）を初期値Ｌとする。
【符号の説明】
【００５９】
１０，１００ エコーキャンセル装置
１０１，１０２ パワー計算部
１０３ 記憶部
１１１ フィルタ長決定部
６１１，６２１ 疑似反響路
７１ 加算器
８１ 減算器
９１１，９２１ 適応フィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
疑似反響路において、２チャネルの受話信号と、各チャネルの受話信号に対応するフィルタ係数を用いて、２つのチャネル擬似エコー信号を求めるチャネル疑似エコー生成ステップと、
前記２つのチャネル擬似エコー信号を加算して総合擬似エコー信号を求める加算ステップと、
前記２チャネルの受話信号の再生音に対する収音信号から前記総合擬似エコー信号を差し引いて誤差信号を求める減算ステップと、
前記２チャネルの受話信号の大きさの差が閾値よりも大きいの場合には、大きい受話信号に対応する適応フィルタ長が、小さい受話信号に対応する適応フィルタ長より長くなるように、フィルタ長を決定するフィルタ長決定ステップと、
前記フィルタ長決定ステップにおいて決定されたフィルタ長に基づき、現在の適応フィルタ係数と、前記２チャネルの受話信号と、前記誤差信号を用いて、各チャネルの受話信号に対応する適応フィルタ係数を逐次更新するフィルタ更新ステップと、
を備えるエコーキャンセル方法。
【請求項２】
請求項１記載のエコーキャンセル方法であって、
前記フィルタ長決定ステップは、
各受話信号の大きさとして各受話信号の二乗の期待値、または、各受話信号の所定区間の二乗和を用い、
一方の受話信号の大きさから他方の受話信号の大きさを引いた差が閾値より大きい場合には、一方の受話信号に対応する適応フィルタ長Ｌ１を初期値よりも長くなるように、フィルタ長を決定し、
一方の受話信号の大きさから他方の受話信号の大きさを引いた差の絶対値が閾値以下場合には、一方の受話信号に対応する適応フィルタ長Ｌ１を初期値となるように、フィルタ長を決定し、
他方の受話信号の大きさから一方の受話信号の大きさを引いた差が閾値より大きい場合には、一方の受話信号に対応する適応フィルタ長Ｌ１を初期値よりも短くなるように、フィルタ長を決定する、
ことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項３】
請求項２記載のエコーキャンセル方法であって、
前記フィルタ長決定ステップは、
一方の受話信号の大きさから他方の受話信号の大きさを引いた差が閾値より大きい場合には、他方の受話信号に対応する適応フィルタ長Ｌ２を初期値よりも短くなるように、フィルタ長を決定し、
一方の受話信号の大きさから他方の受話信号の大きさを引いた差の絶対値が閾値以下場合には、他方の受話信号に対応する適応フィルタ長Ｌ２を初期値となるように、フィルタ長を決定し、
他方の受話信号の大きさから一方の受話信号の大きさを引いた差が閾値より大きい場合には、他方の受話信号に対応する適応フィルタ長Ｌ２を初期値よりも長くなるように、フィルタ長を決定する、
ことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項４】
請求項３記載のエコーキャンセル方法であって、
前記フィルタ長決定ステップにおいて、
一方の受話信号の大きさから他方の受話信号の大きさを引いた差が閾値より大きい場合には、前記適応フィルタ長Ｌ１を初期値よりも長くした分と、前記適応フィルタ長Ｌ２を初期値よりも短くした分が等しくなるようにし、
他方の受話信号の大きさから一方の受話信号の大きさを引いた差が閾値より大きい場合には、前記適応フィルタ長Ｌ１を初期値よりも短くした分と、前記適応フィルタ長Ｌ２を初期値よりも長くした分が等しくなるようにする、
ことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載のエコーキャンセル方法であって、
前記フィルタ長決定ステップにおいて、複数の閾値を設け、
前記２チャネルの受話信号の大きさの差が大きいほど、大きい受話信号に対応する適応フィルタ長が、小さい受話信号に対応する適応フィルタ長より長くなるように、フィルタ長を決定する、
ことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項６】
２チャネルの受話信号と、各チャネルの受話信号に対応するフィルタ係数を用いて、２つのチャネル擬似エコー信号を求める疑似反響路と、
前記２つのチャネル擬似エコー信号を加算して総合擬似エコー信号を求める加算手段と、
前記２チャネルの受話信号の再生音に対する収音信号から前記総合擬似エコー信号を差し引いて誤差信号を求める減算手段と、
前記２チャネルの受話信号の大きさの差が閾値よりも大きいの場合には、大きい受話信号に対応する適応フィルタ長が、小さい受話信号に対応する適応フィルタ長より長くなるように、フィルタ長を決定するフィルタ長決定手段と、
前記フィルタ長決定手段において決定されたフィルタ長に基づき、現在の適応フィルタ係数と、前記２チャネルの受話信号と、前記誤差信号を用いて、各チャネルの受話信号に対応する適応フィルタ係数を逐次更新する適応フィルタと、
を備えるエコーキャンセル装置。
【請求項７】
請求項１から５の何れかに記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１】
疑似反響路において、２チャネルの受話信号と、各チャネルの受話信号に対応するフィルタ係数を用いて、２つのチャネル擬似エコー信号を求めるチャネル疑似エコー生成ステップと、
前記２つのチャネル擬似エコー信号を加算して総合擬似エコー信号を求める加算ステップと、
前記２チャネルの受話信号の再生音に対する収音信号から前記総合擬似エコー信号を差し引いて誤差信号を求める減算ステップと、
前記２チャネルの受話信号の大きさの差が閾値よりも大きいの場合には、大きい受話信号に対応する適応フィルタ長が、小さい受話信号に対応する適応フィルタ長より長くなるように、フィルタ長を決定するフィルタ長決定ステップと、
前記フィルタ長決定ステップにおいて決定されたフィルタ長に基づき、現在の適応フィルタ係数と、前記２チャネルの受話信号と、前記誤差信号を用いて、各チャネルの受話信号に対応する適応フィルタ係数を逐次更新するフィルタ更新ステップと、
を備えるエコーキャンセル方法。
【請求項２】
請求項１記載のエコーキャンセル方法であって、
前記フィルタ長決定ステップは、
各受話信号の大きさとして各受話信号の二乗の期待値、または、各受話信号の所定区間の二乗和を用い、
一方の受話信号の大きさから他方の受話信号の大きさを引いた差が閾値より大きい場合には、一方の受話信号に対応する適応フィルタ長Ｌ１を初期値よりも長くなるように、フィルタ長を決定し、
一方の受話信号の大きさから他方の受話信号の大きさを引いた差の絶対値が閾値以下場合には、一方の受話信号に対応する適応フィルタ長Ｌ１を初期値となるように、フィルタ長を決定し、
他方の受話信号の大きさから一方の受話信号の大きさを引いた差が閾値より大きい場合には、一方の受話信号に対応する適応フィルタ長Ｌ１を初期値よりも短くなるように、フィルタ長を決定する、
ことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項３】
請求項２記載のエコーキャンセル方法であって、
前記フィルタ長決定ステップは、
一方の受話信号の大きさから他方の受話信号の大きさを引いた差が閾値より大きい場合には、他方の受話信号に対応する適応フィルタ長Ｌ２を初期値よりも短くなるように、フィルタ長を決定し、
一方の受話信号の大きさから他方の受話信号の大きさを引いた差の絶対値が閾値以下場合には、他方の受話信号に対応する適応フィルタ長Ｌ２を初期値となるように、フィルタ長を決定し、
他方の受話信号の大きさから一方の受話信号の大きさを引いた差が閾値より大きい場合には、他方の受話信号に対応する適応フィルタ長Ｌ２を初期値よりも長くなるように、フィルタ長を決定する、
ことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項４】
請求項３記載のエコーキャンセル方法であって、
前記フィルタ長決定ステップにおいて、
一方の受話信号の大きさから他方の受話信号の大きさを引いた差が閾値より大きい場合には、前記適応フィルタ長Ｌ１を初期値よりも長くした分と、前記適応フィルタ長Ｌ２を初期値よりも短くした分が等しくなるようにし、
他方の受話信号の大きさから一方の受話信号の大きさを引いた差が閾値より大きい場合には、前記適応フィルタ長Ｌ１を初期値よりも短くした分と、前記適応フィルタ長Ｌ２を初期値よりも長くした分が等しくなるようにする、
ことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載のエコーキャンセル方法であって、
前記フィルタ長決定ステップにおいて、複数の閾値を設け、
前記２チャネルの受話信号の大きさの差が大きいほど、大きい受話信号に対応する適応フィルタ長が、小さい受話信号に対応する適応フィルタ長より長くなるように、フィルタ長を決定する、
ことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項６】
２チャネルの受話信号と、各チャネルの受話信号に対応するフィルタ係数を用いて、２つのチャネル擬似エコー信号を求める疑似反響路と、
前記２つのチャネル擬似エコー信号を加算して総合擬似エコー信号を求める加算手段と、
前記２チャネルの受話信号の再生音に対する収音信号から前記総合擬似エコー信号を差し引いて誤差信号を求める減算手段と、
前記２チャネルの受話信号の大きさの差が閾値よりも大きいの場合には、大きい受話信号に対応する適応フィルタ長が、小さい受話信号に対応する適応フィルタ長より長くなるように、フィルタ長を決定するフィルタ長決定手段と、
前記フィルタ長決定手段において決定されたフィルタ長に基づき、現在の適応フィルタ係数と、前記２チャネルの受話信号と、前記誤差信号を用いて、各チャネルの受話信号に対応する適応フィルタ係数を逐次更新する適応フィルタと、
を備えるエコーキャンセル装置。
【請求項７】
請求項１から５の何れかに記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１１４６９５（Ｐ２０１１−１１４６９５Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７０４８８（Ｐ２００９−２７０４８８）
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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