音響エコーキャンセラとそれを用いたハンズフリー電話及び音響エコーキャンセル方法
【課題】サンプリングから次のサンプリングまでに複数回の学習処理を行う際に、遅延の少ない部分のリファレンス信号と、遅延の多い部分のリファレンス信号を同じ頻度で使用すると、音響空間の伝達特性が変化しているので、遅延の多い部分のリファレンス信号に基づく伝達特性に近づけても、実際に動作している伝達特性と差が起こり、不安定性になりやすい。
【解決手段】リファレンス信号蓄積部６の遅延の少ない部分と遅延の多い部分を、遅延にのリファレンス信号を同じ頻度で使用するのではなく、更新頻度制御部１０でリファレンス信号の遅延の大きさに応じてフィルタ係数蓄積部６のフィルタ係数をフィルタ係数更新部で更新することにより、最新の音響空間の伝達特性を反映することができ、実際の音響空間の伝達特性と近いフィルタの伝達特性が得られ、エコー消去量が大きく、安定した音響エコーキャンセラが得られる。
【解決手段】リファレンス信号蓄積部６の遅延の少ない部分と遅延の多い部分を、遅延にのリファレンス信号を同じ頻度で使用するのではなく、更新頻度制御部１０でリファレンス信号の遅延の大きさに応じてフィルタ係数蓄積部６のフィルタ係数をフィルタ係数更新部で更新することにより、最新の音響空間の伝達特性を反映することができ、実際の音響空間の伝達特性と近いフィルタの伝達特性が得られ、エコー消去量が大きく、安定した音響エコーキャンセラが得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収束が早く、かつ最新の音響区間の伝達特性を反映したことによる、安定した音響エコーキャンセラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
音響エコーキャンセラは適応アルゴリズムを搭載し、スピーカ−マイク間の音響経路の伝達特性の推定及び擬似エコーの生成・減算によって音響エコーを除去する動作を行う。エコーキャンセラに実装される適応アルゴリズムの代表として、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）法及びその改良型である学習同定法が挙げられる。
【０００３】
しかし、音響エコーキャンセラで上記アルゴリズムを実装すると、収束速度が遅いという問題点がある。
【０００４】
収束を早くする改善する方法として、以下の２つの方法がある。
（１）デジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）の処理能力が大きいものを使用し、サンプリングから次のサンプリングまでに複数回の学習処理を行い、早く収束させる。
（２）タップ長を制御することにより、１回の音響経路の推定及び擬似エコーの生成・減算のを少なくし、処理量の少ないＤＳＰでもサンプリングから次のサンプリングまでに複数回の推定処理をすることにより、早く収束させる。
【０００５】
このうち、タップ長を制御することで、サンプリングから次のサンプリングまでに複数回の推定処理を行えるように工夫した技術が公開されている。
【０００６】
従来の複数回の推定制御を行なう音響エコーキャンセラについて図１１を用いて説明する。
【０００７】
リファレンス信号のデータ数を２のべき乗の個数（例えば４０９６）のデータとし、フィルタ係数のタップ数をリファレンス信号のデータ数より小さい２のべき乗の個数（例えば１０２４）とし、リファレンス信号のデータ数がフィルタ係数のタップ数の２のべき乗倍（この例では４倍）あるという構成とする。この場合、リファレンス信号の長さを４等分し、４等分されたそれぞれのリファレンス信号を用いてフィルタ係数の更新を複数回行う。この例では先ず、区間４に対して音響エコーキャンセラで残響特性を模擬するフィルタ処理をして（ステップ１）、模擬した結果と実際の残響特性による信号との誤差を計算し（ステップ２）、誤差からフィルタ係数の更新を行う（ステップ３）。
【０００８】
次に区間３に対して係数更新を実施し、さらに区間２に対して係数更新を実施し、最後に区間１に対して係数更新を実施する（例えば非特許文献１参照）。
【非特許文献１】Ｔｓｕｙｏｓｈｉ Ｕｓａｇａｗａ、外３名、「Ａ Ｎｅｗ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｆｏｒｃｕｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｂｙ Ｃｏｌｏｅｒｅｄ Ｉｎｐｕｔ Ｓｉｇｎａｌ： Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔａｐ Ｌｅｎｇｔｈ ＬＭＳ」、ＩＥＩＣＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ、社団法人電子情報通信学会、１９９２、ＶＯＬ．Ｅ−７５Ａ、ＮＯ．１１、ｐ．１４９３−１４９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の構成では、遅延の少ない部分のリファレンス信号と、遅延の多い部分のリファレンス信号が同じ頻度で使用される。音響空間の伝達特性は変化しており、遅延の多い部分のリファレンス信号に基づく伝達特性に近づけても、実際に動作している伝達特性と差が起こり、不安定性になりやすい。
【００１０】
特に、長い残響時間に対応するために、フィルタのタップ長あるいは次数を多くした場合、この差は顕著になる。具体的な例として、８ｋＨｚサンプリングでエコーキャンセラを実行する場合、４０００タップの学習同定法を実行させ、上記の複数回の学習を行うと、最も遅延の大きいタップでは実際に入力された信号から約０．４から０．５秒過去のデータを用いることになる。音響エコーキャンセラを使用する環境で、約０．５秒間の人の移動によって、スピーカからマイクへの伝達特性に影響が出てしまう。
【００１１】
ただし、文献には記載されていないが、音響エコーキャンセラの係数更新が長い時間のリファレンス信号に基づいて行われるため、雑音などの影響に強いことが考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
遅延の少ない部分のリファレンス信号と、遅延の多い部分のリファレンス信号を同じ頻度で使用するのではなく、遅延の大きさに応じてリファレンス信号をフィルタ係数の更新に用いる頻度を変える。
【発明の効果】
【００１３】
この構成により、フィルタ係数に対応した伝達特性が音響空間の伝達特性に近くなるようにフィルタ係数の更新を行うことができる。
【００１４】
そのため、最新の音響空間の伝達特性を反映することができ、実際の音響空間の伝達特性と近いフィルタの伝達特性が得られ、エコー消去量が大きく、安定した音響エコーキャンセラが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明においては、
スピーカからの音声をリファレンス信号としてサンプリングし、サンプリングしたリファレンス信号についてフィルタ係数を更新し、その更新したフィルタ係数に基づくフィルタ処理で、マイクロホンを介して入力された音声のエコーをキャンセルする音響エコーキャンセラであって、
入力されるリファレンス信号を蓄積するリファレンス信号蓄積部と、
リファレンス信号蓄積部により蓄積されたリファレンス信号について、フィルタ係数の更新処理を実行するフィルタ係数更新部と、
入力されるリファレンス信号の遅延の大きさに応じて、フィルタ係数更新部による更新処理の頻度を制御する更新頻度制御部という構成を有する。
【００１６】
あるいは、スピーカからの音声をリファレンス信号としてサンプリングし、サンプリングしたリファレンス信号についてフィルタ係数を更新し、この更新したフィルタ係数に基づくフィルタ処理で、マイクロホンを介して入力された音声のエコーをキャンセルする音響エコーキャンセル方法であって、
入力されるリファレンス信号を蓄積するリファレンス信号蓄積工程と、
リファレンス信号蓄積部により蓄積されたリファレンス信号について、フィルタ係数の更新処理を実行するフィルタ係数更新工程と、
入力される前記リファレンス信号の遅延の大きさに応じて、フィルタ係数更新部による更新処理の頻度を制御する更新頻度制御工程という構成を有する。
【００１７】
これにより、遅延の少ない部分のリファレンス信号と、遅延の多い部分のリファレンス信号を同じ頻度で使用するのではなく、遅延の大きさに応じてリファレンス信号をフィルタ係数の更新に用いる頻度を変えることで、最新の音響空間の伝達特性を反映することができ、実際の音響空間の伝達特性と近いフィルタの伝達特性が得られ、エコー消去量が大きく、安定した音響エコーキャンセラが得られる。
【００１８】
また、前記リファレンス信号蓄積部は、
リファレンス信号蓄積部が有する区間を複数に分割、あるいは複数に等分に分割した区間をそれぞれ有する、複数の分割蓄積部を有し、
フィルタ係数更新部は、分割蓄積部により蓄積された各リファレンス信号について、フィルタ係数の更新処理を実行する
ようにしても良い。
【００１９】
あるいは、リファレンス信号蓄積工程は、
リファレンス信号蓄積工程で処理する蓄積メモリが有する区間を複数に分割、あるいは複数に等分に分割した区間をそれぞれ有する、複数の分割蓄積メモリを有し、
フィルタ係数更新工程は、分割蓄積メモリにより蓄積された各リファレンス信号について、フィルタ係数の更新処理を実行する
ようにしても良い。
【００２０】
この構成によりそれぞれの区間を利用したフィルタ係数更新のアルゴリズムにおいて、それぞれの長さに対応した有限個のフィルタ係数更新部を用いて処理ができる。また、同じ長さの区間を対象とすることにより１つのフィルタ係数更新部で処理でき、アルゴリズムの処理量が少なくなる。
【００２１】
また、リファレンス信号蓄積部（蓄積メモリ）が有する区間の長さを２のべき乗の長さとし、リファレンス信号蓄積部（蓄積メモリ）が有する区間の長さと異なる２のべき乗の数で、分割蓄積部（分割蓄積メモリ）を等分にしても良い。この構成によりＤＳＰなどで実現する際のアルゴリズムの処理量がさらに少なくなる。
【００２２】
また、分割蓄積部（分割蓄積メモリ）が有する区間同士が重複するようにしても良い。この構成によりリファレンス信号蓄積部（蓄積メモリ）全体の区間長が、フィルタ係数蓄積部の区間長の整数倍にする必要があるという制約がなくなり、区間の決め方に対して自由さが増え、サンプリングから次のサンプリングまでに複数回の推定処理を行う回数を増やすことができる。
【００２３】
また、リファレンス信号蓄積部（蓄積メモリ）が有する区間を分割する際に、分割蓄積部（分割蓄積メモリ）が有する区間同士が重複するようにして、分割信号蓄積部（分割蓄積メモリ）が有する区間が同じ長さとするようにしても良い。この構成によりアルゴリズムの処理量が少なくなる。
【００２４】
また、リファレンス信号蓄積部（蓄積メモリ）が有する区間を分割する際に、分割蓄積部（分割蓄積メモリ）が有する区間同士が重複するようにして、分割されたリファレンス信号蓄積部（蓄積メモリ）が同じ長さの２のべき乗の長さとするようにしても良い。この構成によりＤＳＰなどで実現する際のアルゴリズムの処理量がさらに少なくなる。
【００２５】
また、遅延の小さい所は頻度を大きく、遅延の少ない所は頻度を小さくするよう更新頻度を制御部が制御するようにしても良い。この構成により最新の伝達特性に追従した音響エコーキャンセラを実現できる。また、送話信号入力端子からの信号に、マイク周辺の話者や環境雑音があることを考慮すると音響エコーキャンセラのアルゴリズムが短い最新の区間のみを用いてフィルタ係数をする場合に比べて、話者や環境雑音に影響されにくいことも併せ持つ。
【００２６】
また、フィルタ係数蓄積部と、
フィルタ係数蓄積部に蓄積されたフィルタ係数に基づいて残響時間を推定する残響時間推定部と、
残響時間推定部で推定された残響時間に対応するフィルタ処理の次数あるいは段数に基づく演算処理量により更新頻度制御部を制御するフィルタ長制御部とを有するする構成にしても良い。
【００２７】
あるいは、フィルタ係数メモリに蓄積されたフィルタ係数に基づいて残響時間を推定する残響時間推定部と、
残響時間推定工程で推定された残響時間に対応するフィルタ処理の次数あるいは段数に基づく演算処理量により更新頻度制御工程を制御するフィルタ長制御工程とを有する構成にしても良い。
【００２８】
この構成により実際に使われる環境での残響時間に合わせて動作する音響エコーキャンセラを提供することができる。
【００２９】
また、残響時間推定部は、
フィルタ係数蓄積部のフィルタ係数の大きさが最大であるフィルタ係数の位置を基準として決めた第１の始点と第１の終点から構成される第１の区間と、フィルタ係数蓄積部のフィルタ係数の大きさの最大であるフィルタ係数の位置を基準として決められたフィルタ係数が減衰する第２の始点と第２の終点から構成される第２の区間とを求める区間始点終点計算部と、
フィルタ係数蓄積部の第１の区間のフィルタ係数の大きさとフィルタ係数蓄積部の第２の区間のフィルタ係数の大きさとに基づき残響時間を推定する残響時間簡易推定部とを有する構成にしてもよい。
【００３０】
あるいは、残響時間推定工程は、
フィルタ係数メモリに蓄積されているフィルタ係数の大きさが最大であるフィルタ係数の位置を基準として決めた第１の始点と第１の終点から構成される第１の区間と、フィルタ係数メモリに蓄積されているのフィルタ係数の大きさが最大であるフィルタ係数の位置を基準として決められたフィルタ係数が減衰する第２の始点と第２の終点から構成される第２の区間とを求める区間始点終点計算工程と、
フィルタ係数メモリの第１の区間のフィルタ係数の大きさとフィルタ係数メモリの第２の区間のフィルタ係数の大きさとに基づき残響時間を推定する残響時間簡易推定工程とを有する構成にしてもよい。
【００３１】
この構成により、短いフィルタ処理区間を含めて、どんなフィルタ処理区間長においてもその区間で適応フィルタが充分に機能しているかどうかが判断できることとなり、収束したフィルタ係数で伝達特性を実現できるフィルタ処理区間長を設定できる。
【００３２】
また、フィルタ係数蓄積部（フィルタ係数メモリ）の第１の区間の長さと第２の区間の長さを同じ長さに設定した前記区間始点終点計算しても良い。この構成によりそれぞれを区間長で正規化の演算をすることなく大きさを比較することができる。正規化の除算が不要になり処理量の削減が可能である。
【００３３】
また、フィルタ係数蓄積部（フィルタ係数メモリ）のフィルタ係数の大きさとして、フィルタ係数の自乗パワーの平均値を用いるようにしてもよい。あるいは、フィルタ係数の絶対値の平均値を用いるようにしてもよい。あるいは、フィルタ係数の絶対値の最大値を用いるようにしてもよい。
【００３４】
この構成により、フィルタ係数の自乗パワーの平均値を用いた場合、ＤＳＰで実装した場合、ＤＳＰの乗算命令を有効に活用して、精度の高いフィルタ係数の大きさを求めることができる。また、フィルタ係数の絶対値の平均値を用いた場合、積和演算命令を持たない汎用ＣＰＵでも処理することが可能である。また、フィルタ係数の絶対値の最大値を用いた場合、積和演算命令を持たない汎用ＣＰＵでも処理することが可能であり、累積計算をする必要がないため、累積による演算の桁あふれをなくすことが可能である。
【００３５】
また、本発明の音響エコーキャンセラを用いたことを特徴とするハンズフリー電話において、人の移動などによる部屋の環境の変化に追従する速度が速く安定した、かつ、エコー消去量が大きく会話のしやすいハンズフリー電話を提供することができる効果がある。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
以下、本発明の実施例１における音響エコーキャンセラについて図面を参照しながら説明する。図１は実施例１のブロック図であり、図２はフィルタ係数更新の動作を示す図である。
【００３７】
受話信号入力端子１から入力された受話信号は、受話信号出力端子へ出力されると同時にリファレンス信号蓄積部５に蓄積される。受話信号は受話信号出力端子２を介して接続されたスピーカから音響空間へ音波として出力される。また、送話信号入力端子３を介して音響空間からの音波をマイクで収音した信号入力し、送話入力信号とする。フィルタ係数蓄積部６は後述のフィルタ係数更新部１３の動作により、スピーカから音響空間へ出力され、マイクで入力したときの伝達特性を模擬したフィルタ係数が蓄積されている。
【００３８】
このリファレンス信号蓄積部５に蓄積されているリファレンス信号とフィルタ係数蓄積部に蓄積されているフィルタ係数を第１のフィルタ処理部でフィルタ処理して、送話信号入力端子７を介して入力した音波を模擬した信号とする。ここで、第１の誤差計算処理部８で送話信号入力端子３からの信号から第１のフィルタ処理部の出力を、送話信号出力端子４から送話相手に音響空間で発生したエコーを除いた信号として送信する。
【００３９】
また、送話信号入力端子３からの信号を送話入力蓄積部９に蓄積しておく。更新頻度制御部１０は、フィルタ係数更新に使用するリファレンス信号蓄積部のリファレンス信号の区間と、対応する送話入力蓄積部のデータとを指定する。この組でフィルタ係数蓄積部６のフィルタ係数を用いてフィルタ係数更新がなされる。さらに、後述するように、リファレンス信号蓄積部の区間を移動し、繰返してフィルタ係数の更新の制御を行なう。
【００４０】
第２のフィルタ処理部１１は更新頻度制御部１０で指定されたリファレンス信号蓄積部５の区間のリファレンス信号と、フィルタ係数蓄積部６のフィルタ係数を用いて、フィルタ処理を行う。第２の誤差計算処理部は、第２のフィルタ処理部１１の出力と更新頻度制御部１０で指定された送話入力蓄積部９のデータとの誤差を計算して、フィルタ係数更新部１３に出力し、その誤差に基づいてフィルタ係数の更新がなされる。また、２７は音響エコーキャンセラ全体を示すものである。
【００４１】
ここで、フィルタ係数の更新を学習同定法で実施するならば、下記の式で更新が行われる。誤差を求める式を（数１）に示す。
【００４２】
【数１】
【００４３】
ここで、ｄｋは送話入力蓄積部の該当する区間の時刻ｋの信号、Ｘｋは該当する区間リファレンス信号蓄積部のデータ、Ｗｋはフィルタ係数蓄積部の該当する区間のフィルタ係数、εｋは第２の誤差計算処理部の結果である。Ｔは行列の転置を表す。
【００４４】
フィルタ係数を更新する式を（数２）に示す。
【００４５】
【数２】
【００４６】
ここで、Ｗｋ＋１は時刻ｋ＋１である次のサンプリングでのフィルタ係数蓄積部の該当する区間のフィルタ係数、‖Ｘｋ‖２はＸｋのノルム、μは学習を進める速度を制御する定数である。
【００４７】
リファレンス信号蓄積部５とフィルタ係数蓄積部６とフィルタ処理部７で残響特性を模擬した信号を作成し、第１の誤差計算処理部で送話信号入力端子３をからの信号から差し引くことにより、エコーのない信号を生成する機能という音響エコーキャンセラの機能の一部の機能を実現している。
【００４８】
また、更新頻度制御部１０で制御されたリファレンス信号蓄積部５の一部である分割蓄積部の区間のリファレンス信号とフィルタ係数蓄積部のフィルタ係数とでフィルタ処理部２がフィルタ処理をした結果と、更新頻度制御部１０で制御された送話入力蓄積部９のデータとの誤差を第２の誤差計算処理部１２で計算して、フィルタ係数更新部１３でフィルタ係数を更新することにより音響エコーキャンセラの機能の残りの機能を実現している。このエコーのない信号を生成する機能とフィルタ係数の更新する機能を合わせて、音響エコーキャンセラの基本的な機能を実現している。
【００４９】
ここで、図２を用いて、更新頻度制御部１０の動作について説明する。
【００５０】
まず、遅延の少ないリファレンス信号蓄積部５の一部分である分割蓄積部の区間１とフィルタ係数蓄積部６のフィルタ係数を用いて、第２のフィルタ処理を行う（ステップ１−１）。次に送話信号蓄積部の対応するデータとの誤差を計算する（ステップ１−２）。その次に、その誤差を用いて、フィルタ係数更新部１３でフィルタ係数を更新する（ステップ１−３）。
【００５１】
次のステップでは、リファレンス信号蓄積部５の一部分である分割蓄積部の区間２とフィルタ係数蓄積部６のフィルタ係数を用いて、第２のフィルタ処理を行う（ステップ２−１）。次に送話信号蓄積部の対応するデータとの誤差を計算する（ステップ２−２）。その次に、その誤差を用いて、フィルタ係数更新部１３でフィルタ係数を更新する（ステップ２−３）。
【００５２】
以下同様に、リファレンス信号蓄積部５の一部分である分割蓄積部の区間３を用いて、フィルタ係数を更新することができる。また、リファレンス信号蓄積部５の一部分である分割蓄積部の区間４を用いて、フィルタ係数を更新することができる。
【００５３】
このようにして、リファレンス信号の各分割蓄積部の区間に対して、独立にフィルタ係数の更新を行うことができる。この図において、リファレンス信号蓄積部のリファレンス信号の遅延の少ない分割蓄積部の区間１から遅延の大きい分割蓄積部の区間４に対して同じ頻度ではなく、遅延の大きさによって、頻度を変更することにより、音響エコーキャンセラの学習が進むようにどの分割蓄積部の区間を用いるか制御することができる。ここで、図２では４つの分割蓄積部の区間で実施例を示しているが、４つの分割蓄積部の区間に限るものではない。
【００５４】
これにより、遅延の大きさに応じてリファレンス信号をフィルタ係数の更新に用いる頻度を変えることにより、音響エコーキャンセラの学習を速く、かつ、精度を向上させることができる。
【００５５】
また、図２において、リファレンス信号蓄積部を等分の分割蓄積部の区間に分割して、フィルタ係数蓄積部と整合させることにより、それぞれの分割蓄積部の区間を利用したフィルタ係数更新部１３のアルゴリズムが同じ長さの分割蓄積部の区間を対象とすることができ、アルゴリズムの処理量が少なくなる。
【００５６】
さらに、リファレンス信号蓄積部を２のべき乗の長さとし、等分の数をそれより小さい２のべき乗の数にすることにより、ＤＳＰなどで実現する際のアルゴリズムの処理量がさらに少なくなる。
【００５７】
尚且つ、音響エコーキャンセラにおいて、遅延が少ないほど現在時刻の伝達特性を表していることを考慮して、遅延の少ない分割蓄積部の区間を用いてフィルタ係数の更新する頻度を多くすることにより、最新の伝達特性に追従した音響エコーキャンセラを実現できる。また、送話信号入力端子からの信号に、マイク周辺の話者や環境雑音があることを考慮すると音響エコーキャンセラのアルゴリズムが短い最新の分割蓄積部の区間のみを用いてフィルタ係数をする場合に比べて、話者や環境雑音に影響されにくいことも併せ持つ。
【００５８】
実際のＤＳＰで実装した際の具体的な実現例を示す。
【００５９】
エコーキャンセラを８０００Ｈｚサンプリングにて学習同定法で実現した場合を考える。前記サンプリング周波数からサンプリング間隔は１２５μｓとなる。ＤＳＰは１サンプルに付き合計８１９２タップ相当のフィルタリング処理及びフィルタ係数の更新処理が可能なものとする。また、リファレンス信号蓄積部に４０９６サンプル分蓄積しているものとする。
【００６０】
部屋の残響時間からを１２８ｍｓ分のフィルタ係数が必要であるものとする。ここで、１２８ｍｓに相当するタップ数は１０２４タップとなる。この場合、フィルタリング処理かつフィルタ係数の更新処理で合計１０２４タップ分のハードウェア資源しか利用していないので、残り７１６８タップ分のＤＳＰ処理能力が余剰することになる。するとあと７１６８÷１０２４＝７回のフィルタ係数更新が可能となり、合計８回／1サンプルのフィルタ係数更新が可能となる。
【００６１】
更新頻度制御部１０で、１回目のフィルタ係数更新はリファレンス信号蓄積部の０〜１０２３タップ、２回目のフィルタ係数更新はリファレンス信号蓄積部の１０２４〜２０４７タップ、３回目のフィルタ係数更新はリファレンス信号蓄積部の２０４８〜３０７１タップ４回目のフィルタ係数更新はリファレンス信号蓄積部の３０７２〜４０９５タップのリファレンス信号蓄積部のように使用するようにリファレンス信号蓄積部を制御する。リファレンス信号蓄積部は４０９６サンプル分蓄積しているので、４回の更新でリファレンス信号蓄積部全部のデータを使い切ってしまう。そこで残りの４回は、遅延の少ないリファレンス信号が入力されている０〜１０２３タップのリファレンス信号蓄積部をあと３回、１０２４〜２０４７をあと１回と選択するようにして、最終的に０〜１０２３での更新を４回、１０２４〜２０４７での更新を２回、２０４８〜３０７１での更新を1回、３０７２〜４０９５での更新を１回となるように、更新頻度制御部で制御する。
【００６２】
以上の構成により、音響エコーキャンセラの高速な収束と高精度な推定を図ることが可能となり、特に短い残響時間の部屋に用いた場合、高速で確実な収束が可能となる。
【００６３】
（実施例２）
以下、本発明の実施例２における音響エコーキャンセラについて図面を参照しながら説明する。図３はフィルタ係数更新の動作を示す図であり、図３を用いて、更新頻度制御部１０の動作について説明する。
【００６４】
まず、遅延の少ないリファレンス信号蓄積部５の一部分である分割蓄積部の区間１とフィルタ係数蓄積部６のフィルタ係数を用いて、第２のフィルタ処理を行う（ステップ１−１）。次に送話信号蓄積部の対応するデータとの誤差を計算する（ステップ１−２）。その次に、その誤差を用いて、フィルタ係数更新部１３でフィルタ係数を更新する（ステップ１−３）。
【００６５】
次のステップでは、リファレンス信号蓄積部５の一部分である分割蓄積部の区間２とフィルタ係数蓄積部６のフィルタ係数を用いて、第２のフィルタ処理を行う（ステップ２−１）。次に送話信号蓄積部の対応するデータとの誤差を計算する（ステップ２−２）。ここで、分割蓄積部の区間１と分割蓄積部の区間２が重複していることが実施例２との違いである。その次に、その誤差を用いて、フィルタ係数更新部１３でフィルタ係数を更新する（ステップ２−３）。
【００６６】
以下同様に、リファレンス信号蓄積部５の一部分である分割蓄積部の区間３を用いて、フィルタ係数を更新することができる。また、リファレンス信号蓄積部５の一部分である分割蓄積部の区間４を用いて、フィルタ係数を更新することができる。
【００６７】
このようにして、リファレンス信号の各分割蓄積部の区間に対して、独立にフィルタ係数の更新を行うことができる。この図において、リファレンス信号蓄積部のリファレンス信号の遅延の少ない分割蓄積部の区間１から遅延の大きい分割蓄積部の区間４に対して同じ頻度ではなく、遅延の大きさによって、頻度を変更することにより、音響エコーキャンセラの学習が進むようにどの分割蓄積部の区間を用いるか制御することができる。ここで、図３では４つの分割蓄積部の区間で実施例を示しているが、４つの分割蓄積部の区間に限るものではない。
【００６８】
これにより、遅延という偏りを利用して、音響エコーキャンセラの学習を速く、かつ、精度を向上させることができる。
【００６９】
さらに、分割蓄積部の区間を重複することにより、リファレンス信号蓄積部全体の区間長が、フィルタ係数蓄積部の区間長の整数倍にする必要があるという制約がなくなり、リファレンス信号蓄積部の区間の決め方に対して自由さが増え、サンプリングから次のサンプリングまでに複数回の推定処理を行う回数を増やすことができる。
【００７０】
また、図３において、分割蓄積部の分割された区間を同じ長さにし、フィルタ係数蓄積部と整合させることにより、それぞれの分割蓄積部の区間を利用したフィルタ係数更新部１３のアルゴリズムが同じ長さの区間を対象とすることができ、アルゴリズムの処理量が少なくなる。
【００７１】
さらに、リファレンス信号蓄積部を２のべき乗とし、等分の数をそれより小さい２のべき乗にすることにより、ＤＳＰなどで実現する際のアルゴリズムの処理量がさらに少なくなる。
【００７２】
尚且つ、音響エコーキャンセラにおいて、遅延が少ないほど現在時刻の伝達特性を表していることを考慮して、遅延の少ない分割蓄積部の区間を用いてフィルタ係数の更新する頻度を多くすることにより、最新の伝達特性に追従した音響エコーキャンセラを実現できる。また、送話信号入力端子からの信号に、マイク周辺の話者や環境雑音があることを考慮すると音響エコーキャンセラのアルゴリズムが短い最新の分割蓄積部の区間のみを用いてフィルタ係数をする場合に比べて、話者や環境雑音に影響されにくいことも併せ持つ。
【００７３】
（実施例３）
以下、本発明の実施例３における音響エコーキャンセラについて図面を参照しながら説明する。図４は実施例３のブロック図であり、図５は実施例３の残響時間推定部１４の詳細なブロック図である。
【００７４】
なお、実施例１と同様の構成を有するものについては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７５】
図４において、実施例１と相違する点は、図１のフィルタ係数蓄積部に蓄積されているフィルタ係数を用いて残響時間を推定する残響時間推定部１４と、残響時間推定部１４の残響時間により第１のフィルタ処理部７のフィルタ長を設定し、また、そのフィルタ長による処理量からフィルタ係数の更新を複数回行うための処理可能な処理量を更新頻度制御部１０に設定するフィルタ長制御部１５である。
【００７６】
残響時間推定部１４での残響時間の推定方法として、音響エコーキャンセラを使用する前に予め測定しておく方法、あるいは、音響エコーキャンセラ使用開始の初期化時に定常雑音をスピーカから出力し、定常雑音の出力を停止してから、マイクに入力する信号が予め設定したレベルまで減衰する時間を測定するなどの方法がある。
【００７７】
そこで、推定された残響時間を元に、音響エコーキャンセラでキャンセルしようとする減衰量を考慮して実際の残響時間に対応するフィルタ長を設定する。
【００７８】
残響時間は一定レベルの音を出力して定常になってから、音の出力を停止してから６０ｄＢ減衰するまでの期間と定義されている。以上のような公知の方法で、残響時間推定部１４で残響時間を推定することができる。
【００７９】
次に、フィルタ長制御部１５の動作を説明する。音響エコーキャンセラで減衰できる能力を３０ｄＢとすると、残響時間推定部１４で推定した残響時間の約半分の時間を必要なフィルタ長とすることができる。
【００８０】
以上のようにして推定した残響時間を用いて、実施例１における更新頻度制御部で予め既知としていた残響時間に代えて実施することで、実際に使われる環境での残響時間に合わせて動作する音響エコーキャンセラを提供することができる。
【００８１】
また、別の実施例として音響エコーキャンセラを動作させながら残響時間の推定を行う方法を図５の残響時間推定部１４のブロック図と実際に学習同定法を動作させた時のフィルタ係数のグラフ図６から図９を元にして説明する。
【００８２】
この実施例では、残響時間推定部１４は、残響時間を推定するためのフィルタ係数の大きさを求める区間を決定する区間始点終点計算部１６とその区間のフィルタ係数の大きさに基づいて残響時間を推定する残響時間簡易推定部１７から構成される。この構成において、まず、区間始点終点計算部１６と残響時間簡易推定部１７とから構成される残響時間推定方法について説明する。
【００８３】
区間始点終点計算部１６は、フィルタ係数蓄積部６のフィルタ係数を参照して、一番大きなフィルタ係数のタップ位置付近の第１の始点から第１の終点のフィルタ係数の大きさと、時間軸でその後の第２の始点から第２の終点のフィルタ係数の大きさとを比較する第２の始点と第２の終点を計算する処理部である。
【００８４】
残響時間簡易推定部１７は、第１の始点から第１の終点までのフィルタ係数の大きさと第２の始点から第２の終点までのフィルタ係数の大きさを比較することにより、フィルタ処理区間を決定する。実際には音響エコーキャンセラのＤＳＰプログラムを作成する際は、フィルタ長としてプログラム上都合の良い値を選択することが多い。ＤＳＰプログラムを作成する際に都合の良い値としては２のべき乗である、５１２、１０２４、２０４８などがあり、その中から最適な区間長を選択する動作をする。
【００８５】
実際に適応フィルタが動作して収束した後のフィルタ係数を図６と図７に示す。横軸が８０００Ｈｚサンプリングに対応する時間、縦軸が符号付１６ビットで表現したときの各タップのフィルタ係数を表している。以降、実際に音響エコーキャンセラを動作させたときの伝達特性であるインパルス応答をフィルタ係数が表すので、インパルス応答を表す表現としてフィルタ係数を用いる。
【００８６】
図６は残響時間が１００ｍｓの部屋のフィルタ係数、図７は残響時間が４００ｍｓの部屋のフィルタ係数である。減衰時間だけではなく、最大のフィルタ係数のタップ位置も異なることがわかる。また、収束しても環境雑音の影響と誤調整度の影響で収束時にフィルタ係数が零になるわけではないこともわかる。
【００８７】
フィルタ係数がほぼ一定値になることを基準に、図６のグラフから最適なフィルタ処理区間は１０００タップ程度、図７のグラフから最適なフィルタ処理区間は２５００タップ程度と推定できる。
【００８８】
初期値として予め決めているフィルタ処理区間長から、フィルタ処理区間を長くするかあるいは短くするかの判断をする方法として、図６のような減衰特性となっている残響特性を利用して、フィルタ係数が最大のタップ位置付近のフィルタ係数の大きさとそれより後ろのフィルタ係数の大きさを比較することにより、現在設定されているフィルタ処理区間長が適切かどうか判断する。
【００８９】
フィルタ係数蓄積部６の一番大きなフィルタ係数のタップ位置付近の第１の始点から第１の終点のフィルタ係数の大きさと、時間軸でその後の第２の始点から第２の終点のフィルタ係数の大きさとを比較することで、フィルタ処理区間を長くするか、あるいは短くするか判断する。
【００９０】
フィルタ係数蓄積部６の第１の始点から第１の終点のフィルタ係数の大きさをＡ、第２の始点から第２の終点のフィルタ係数の大きさをＢとすると次の式で、フィルタ処理区間を長くするか、あるいは短くするかの判断を行う。
【００９１】
判断条件は次の通りである。α＞Ｂ／Ａならば、このフィルタ処理区間で充分に収束しているのでフィルタ処理区間を縮める。α＜Ｂ／Ａ＜βならば、ほぼ収束状態なのでこのフィルタ処理区間をそのまま使用する。Ｂ／Ａ＞βならば、まだ収束していないのでフィルタ処理区間を長くする。ここで、αとβは予め決定しておく判断のための係数である。
【００９２】
現在のフィルタ処理区間長が１０２４タップならば、フィルタ処理区間長を短くする際には５１２タップのフィルタ処理区間長に変更することになり、また、フィルタ処理区間長を長くする際には２０４８タップのフィルタ処理区間長に変更することになる。
【００９３】
音響エコーキャンセラを実際に動作させる信号は、理想的である周波数スペクトルが広がったホワイトノイズのような信号で動作するわけではない。実際には、例えば音声のような周波数スペクトルが偏った信号で第１の始点から第１の終点で決定される区間と、第２の始点から第２の終点で決定される区間を決定しなければならない。そのため、収束したフィルタ係数でも理想状態で学習した結果に比べて誤差が生じている。この誤差を取り除くために、ある程度の区間長を用いて誤差を少なくする必要である。
【００９４】
まず、区間始点終点計算部１５の動作を図８と図９を参考にして、第１の始点と第１の終点と第２の始点と第２の終点との決定方法を説明する。
【００９５】
まず第１の始点から第１の終点で決定される区間の設定方法を説明する。フィルタ係数の一番大きいタップを含む区間であることが必要であるため、第１の始点をフィルタ係数最大のタップ位置からフィルタ処理区間の３０％前のタップ位置とする。また、第１の終点をフィルタ係数が一番大きいタップ位置から畳み込み区間の３０％後ろのタップ位置とする。
【００９６】
まず、現在の第１のフィルタ処理部のフィルタ処理区間を５１２タップとする。図８において、フィルタ係数が一番大きいタップ位置は４０タップの位置である。フィルタ係数の一番大きいタップ位置から、フィルタ処理区間５１２タップの３０％の１５３タップ前のタップ位置を第２の始点とする。この場合先頭のタップより前になってしまうので先頭のタップ位置とする。また、フィルタ係数の一番大きいタップ位置から、フィルタ処理区間５１２タップの３０％の１５３タップ後ろのタップ位置を第２の終点とする。
【００９７】
同様に図９において、フィルタ係数が一番大きいタップ位置は１３０タップの位置である。フィルタ係数の一番大きいタップ位置から、フィルタ処理区間５１２タップの３０％の１５３タップ前のタップ位置を第２の始点とする。また、フィルタ係数の一番大きいタップ位置から、フィルタ処理区間５１２タップの３０％の１５３タップ分後ろのタップ位置を第２の終点とする。
【００９８】
次に、第２の始点から第２の終点で決定される区間の設定方法は次のとおりとする。第１の終点の次のタップ位置を第２の始点としフィルタ処理区間の最後をタップ位置を第２の終点とする。
【００９９】
図８においては、第１の終点の次のタップ位置の１９４タップを第２の始点とし、フィルタ処理区間の最後のタップ位置である５１２タップを第２の終点とする。
【０１００】
図９においては、第１の終点の次のタップ位置の２８４タップを第２の始点とし、フィルタ区間の最後のタップ位置である５１２タップを第２の終点とする。
【０１０１】
第１の始点から第１の終点で決定される区間のフィルタ係数の累積自乗和を該当区間のタップ長で正規化する。同様に第２の始点から第２の終点で決定される区間のフィルタ係数の累積自乗和を該当区間のタップ長で正規化する。
【０１０２】
このようにして求められた第１の始点から第１の終点で決定される区間正規化された累積自乗和と第２の始点から第２の終点で決定される区間正規化された累積自乗和を用いて、判断基準に基づいてフィルタ処理区間を長く、あるいはそのまま、あるいは短く変更する。
【０１０３】
上記の構成において、短いフィルタ処理区間を含めて、どんなフィルタ処理区間長においてもその区間で適応フィルタが充分に機能しているかどうかが判断できることとなり、収束したフィルタ係数で伝達特性を実現できるフィルタ処理区間長を設定できる。
【０１０４】
この実施例で、第１の始点と第１の終点と第２の始点から第２の終点を決定するにあたって、フィルタ処理区間長の３０％の区間長を設定しているが、使用される環境での伝達関数の特性に合わせた値を設定することで、最適な効果を得ることができる。
【０１０５】
なお、実施例３において、フィルタ係数の大きさを算出するために、フィルタ係数蓄積部６の第１の始点から第１の終点までの区間長と第２の始点から第２の終点までの区間長をを同じ長さにすることにより、それぞれを区間長で正規化の演算をすることなく大きさを比較することができる。正規化の除算が不要になり処理量の削減が可能である。
【０１０６】
また、実施例３において、フィルタ係数の大きさを算出する方法として、フィルタ係数の区間正規化された累積自乗和を求めていたが、フィルタ係数の大きさとして区間で平均されたフィルタ係数の絶対値を用いても、同様の効果が得られる。絶対値を用いた場合、上記の構成において、積和演算命令を持たない汎用ＣＰＵでも処理することが可能である。
【０１０７】
また、実施例３において、フィルタ係数の大きさを算出する方法として、フィルタ係数の累積自乗和を求めていたが、フィルタ係数の大きさとして始点から終点までの区間のフィルタ係数の最大値を用いても、同様の効果が得られる。最大値を用いた場合、上記の構成において、積和演算命令を持たない汎用ＣＰＵでも処理することが可能であり、累積計算をする必要がないため、累積による演算の桁あふれをなくすことが可能である。
【０１０８】
（実施例４）
以下、本発明の実施例４におけるハンズフリー電話について図面を参照しながら説明する。
【０１０９】
図１０において、回線入力端子２９が筐体２８の内部にある実施例２の音響エコーキャンセラ２７の受信信号入力端子１に電気的に接続されている。また、同様に音響エコーキャンセラ２７の送信信号出力端子４が回線信号出力端子３０に電気的に接続されている。
【０１１０】
筐体２８の内部にスピーカ２５とマイク２６が固定され、音響エコーキャンセラ２７の受話信号出力端子２にスピーカ２５が電気的に接続されている。また、音響エコーキャンセラ２７の送話信号入力端子３にマイク２６が電気的に接続されている。
【０１１１】
この実施例では、回線入力端子２９からの音声が再生できるよう筐体２７の上面に向けてスピーカ２５が設置されている。また、筐体２８の周囲全体の話者の音声を収音するために４個のマイク２６を水平方向の指向性となるように設置している。
【０１１２】
また、回線信号入力端子２９からの信号は、音響エコーキャンセラ２７の受信信号端子２１に接続され、スピーカ２５から音声が出力されることで、ハンズフリー電話周辺にいる人に回線からの音声を聞かせることができる。
【０１１３】
筐体２８内のスピーカ２５から出力された音声の音波は、設置してある部屋の残響が付加された音波となって、筐体２８周辺から発生する音波を合わせてマイク２５から収音され、音響エコーキャンセラ２７の送話信号入力端子３に入力される。
【０１１４】
音響エコーキャンセラ２７は、スピーカ２５から出力され、部屋の残響が付加された成分をマイク２６で収音した信号から除去する。そのため、筐体２８周辺から発生する音波のみを音響エコーキャンセラ２７の送信信号出力端子２に接続された回線信号出力端子３０へ出力する。これにより、筐体２８周辺の人の音声のみを回線信号出力端子３０へ出力することができ、ハンズフリー電話が実現できる。
【０１１５】
この実施例４の音響エコーキャンセラを用いた構成により、人の移動などによる部屋の環境の変化に追従する速度が速く安定した、かつ、エコー消去量が大きく会話のしやすいハンズフリー電話を提供することができる。
【０１１６】
上記実施例全体を通じて、下記のような作用と効果がある。
【０１１７】
本発明は、サンプリングから次のサンプリングまでに複数回のフィルタ係数の更新を行う際に、遅延の少ない部分のリファレンス信号を用いてフィルタ係数の更新が多く、遅延の多い部分のリファレンス信号を用いてフィルタ係数の更新が少なく、フィルタ係数の更新が行われる。
【０１１８】
そのため、最新の音響空間の伝達特性を反映することができ、実際の音響空間の伝達特性と近いフィルタの伝達特性が得られ、エコー消去量が大きく、安定した音響エコーキャンセラが得られる。また、遅延の多い部分のリファレンス信号を用いたフィルタ係数の更新も行うことにより、雑音などの影響に強い特性も合わせて持つ精度の高いエコーキャンセラとハンズフリー電話を提供できるという効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上のように、本発明にかかる音響エコーキャンセラは、エコー消去量が大きく、安定したエコーキャンセル機能が可能となるので、音響エコーキャンセラの応用としてハンズフリー電話等に適応できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の実施例１における音響エコーキャンセラのブロック図
【図２】本発明の実施例１におけるフィルタ係数更新の動作を示す図
【図３】本発明の実施例２におけるフィルタ係数更新の動作を示す図
【図４】本発明の実施例３における音響エコーキャンセラのブロック図
【図５】本発明の実施例３における残響時間推定部のブロック図
【図６】残響時間が短い部屋のインパルス応答の実例を示すグラフ
【図７】残響時間が長い部屋のインパルス応答の実例を示すグラフ
【図８】（ａ）は残響時間が短い部屋のインパルス応答の実例を示すグラフ、（ｂ）は実施例２のフィルタ係数の大きさを決定する区間を示す図
【図９】（ａ）は残響時間が長い部屋のインパルス応答の実例を示すグラフ、（ｂ）は実施例２のフィルタ係数の大きさを決定する区間を示す図
【図１０】本発明の実施例４におけるハンズフリー電話の斜視図
【図１１】従来の音響エコーキャンセラにおけるフィルタ係数更新の動作を示す図
【符号の説明】
【０１２１】
５ リファレンス信号蓄積部
６ フィルタ係数蓄積部
７ 第１のフィルタ処理部
８ 第１の誤差計算処理部
９ 送話入力蓄積部
１０ 更新頻度制御部
１１ 第２のフィルタ処理部
１２ 第２の誤差計算処理部
１３ フィルタ係数更新部
１４ 残響時間推定部
１５ フィルタ長制御部
１６ 区間始点終点計算部
１７ 残響時間簡易推定部
２５ スピーカ
２６ マイク
２７ 音響エコーキャンセラ
２８ 筐体
２９ 回線信号入力端子
３０ 回線信号出力端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収束が早く、かつ最新の音響区間の伝達特性を反映したことによる、安定した音響エコーキャンセラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
音響エコーキャンセラは適応アルゴリズムを搭載し、スピーカ−マイク間の音響経路の伝達特性の推定及び擬似エコーの生成・減算によって音響エコーを除去する動作を行う。エコーキャンセラに実装される適応アルゴリズムの代表として、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）法及びその改良型である学習同定法が挙げられる。
【０００３】
しかし、音響エコーキャンセラで上記アルゴリズムを実装すると、収束速度が遅いという問題点がある。
【０００４】
収束を早くする改善する方法として、以下の２つの方法がある。
（１）デジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）の処理能力が大きいものを使用し、サンプリングから次のサンプリングまでに複数回の学習処理を行い、早く収束させる。
（２）タップ長を制御することにより、１回の音響経路の推定及び擬似エコーの生成・減算のを少なくし、処理量の少ないＤＳＰでもサンプリングから次のサンプリングまでに複数回の推定処理をすることにより、早く収束させる。
【０００５】
このうち、タップ長を制御することで、サンプリングから次のサンプリングまでに複数回の推定処理を行えるように工夫した技術が公開されている。
【０００６】
従来の複数回の推定制御を行なう音響エコーキャンセラについて図１１を用いて説明する。
【０００７】
リファレンス信号のデータ数を２のべき乗の個数（例えば４０９６）のデータとし、フィルタ係数のタップ数をリファレンス信号のデータ数より小さい２のべき乗の個数（例えば１０２４）とし、リファレンス信号のデータ数がフィルタ係数のタップ数の２のべき乗倍（この例では４倍）あるという構成とする。この場合、リファレンス信号の長さを４等分し、４等分されたそれぞれのリファレンス信号を用いてフィルタ係数の更新を複数回行う。この例では先ず、区間４に対して音響エコーキャンセラで残響特性を模擬するフィルタ処理をして（ステップ１）、模擬した結果と実際の残響特性による信号との誤差を計算し（ステップ２）、誤差からフィルタ係数の更新を行う（ステップ３）。
【０００８】
次に区間３に対して係数更新を実施し、さらに区間２に対して係数更新を実施し、最後に区間１に対して係数更新を実施する（例えば非特許文献１参照）。
【非特許文献１】Ｔｓｕｙｏｓｈｉ Ｕｓａｇａｗａ、外３名、「Ａ Ｎｅｗ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｆｏｒｃｕｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｂｙ Ｃｏｌｏｅｒｅｄ Ｉｎｐｕｔ Ｓｉｇｎａｌ： Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔａｐ Ｌｅｎｇｔｈ ＬＭＳ」、ＩＥＩＣＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ、社団法人電子情報通信学会、１９９２、ＶＯＬ．Ｅ−７５Ａ、ＮＯ．１１、ｐ．１４９３−１４９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の構成では、遅延の少ない部分のリファレンス信号と、遅延の多い部分のリファレンス信号が同じ頻度で使用される。音響空間の伝達特性は変化しており、遅延の多い部分のリファレンス信号に基づく伝達特性に近づけても、実際に動作している伝達特性と差が起こり、不安定性になりやすい。
【００１０】
特に、長い残響時間に対応するために、フィルタのタップ長あるいは次数を多くした場合、この差は顕著になる。具体的な例として、８ｋＨｚサンプリングでエコーキャンセラを実行する場合、４０００タップの学習同定法を実行させ、上記の複数回の学習を行うと、最も遅延の大きいタップでは実際に入力された信号から約０．４から０．５秒過去のデータを用いることになる。音響エコーキャンセラを使用する環境で、約０．５秒間の人の移動によって、スピーカからマイクへの伝達特性に影響が出てしまう。
【００１１】
ただし、文献には記載されていないが、音響エコーキャンセラの係数更新が長い時間のリファレンス信号に基づいて行われるため、雑音などの影響に強いことが考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
遅延の少ない部分のリファレンス信号と、遅延の多い部分のリファレンス信号を同じ頻度で使用するのではなく、遅延の大きさに応じてリファレンス信号をフィルタ係数の更新に用いる頻度を変える。
【発明の効果】
【００１３】
この構成により、フィルタ係数に対応した伝達特性が音響空間の伝達特性に近くなるようにフィルタ係数の更新を行うことができる。
【００１４】
そのため、最新の音響空間の伝達特性を反映することができ、実際の音響空間の伝達特性と近いフィルタの伝達特性が得られ、エコー消去量が大きく、安定した音響エコーキャンセラが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明においては、
スピーカからの音声をリファレンス信号としてサンプリングし、サンプリングしたリファレンス信号についてフィルタ係数を更新し、その更新したフィルタ係数に基づくフィルタ処理で、マイクロホンを介して入力された音声のエコーをキャンセルする音響エコーキャンセラであって、
入力されるリファレンス信号を蓄積するリファレンス信号蓄積部と、
リファレンス信号蓄積部により蓄積されたリファレンス信号について、フィルタ係数の更新処理を実行するフィルタ係数更新部と、
入力されるリファレンス信号の遅延の大きさに応じて、フィルタ係数更新部による更新処理の頻度を制御する更新頻度制御部という構成を有する。
【００１６】
あるいは、スピーカからの音声をリファレンス信号としてサンプリングし、サンプリングしたリファレンス信号についてフィルタ係数を更新し、この更新したフィルタ係数に基づくフィルタ処理で、マイクロホンを介して入力された音声のエコーをキャンセルする音響エコーキャンセル方法であって、
入力されるリファレンス信号を蓄積するリファレンス信号蓄積工程と、
リファレンス信号蓄積部により蓄積されたリファレンス信号について、フィルタ係数の更新処理を実行するフィルタ係数更新工程と、
入力される前記リファレンス信号の遅延の大きさに応じて、フィルタ係数更新部による更新処理の頻度を制御する更新頻度制御工程という構成を有する。
【００１７】
これにより、遅延の少ない部分のリファレンス信号と、遅延の多い部分のリファレンス信号を同じ頻度で使用するのではなく、遅延の大きさに応じてリファレンス信号をフィルタ係数の更新に用いる頻度を変えることで、最新の音響空間の伝達特性を反映することができ、実際の音響空間の伝達特性と近いフィルタの伝達特性が得られ、エコー消去量が大きく、安定した音響エコーキャンセラが得られる。
【００１８】
また、前記リファレンス信号蓄積部は、
リファレンス信号蓄積部が有する区間を複数に分割、あるいは複数に等分に分割した区間をそれぞれ有する、複数の分割蓄積部を有し、
フィルタ係数更新部は、分割蓄積部により蓄積された各リファレンス信号について、フィルタ係数の更新処理を実行する
ようにしても良い。
【００１９】
あるいは、リファレンス信号蓄積工程は、
リファレンス信号蓄積工程で処理する蓄積メモリが有する区間を複数に分割、あるいは複数に等分に分割した区間をそれぞれ有する、複数の分割蓄積メモリを有し、
フィルタ係数更新工程は、分割蓄積メモリにより蓄積された各リファレンス信号について、フィルタ係数の更新処理を実行する
ようにしても良い。
【００２０】
この構成によりそれぞれの区間を利用したフィルタ係数更新のアルゴリズムにおいて、それぞれの長さに対応した有限個のフィルタ係数更新部を用いて処理ができる。また、同じ長さの区間を対象とすることにより１つのフィルタ係数更新部で処理でき、アルゴリズムの処理量が少なくなる。
【００２１】
また、リファレンス信号蓄積部（蓄積メモリ）が有する区間の長さを２のべき乗の長さとし、リファレンス信号蓄積部（蓄積メモリ）が有する区間の長さと異なる２のべき乗の数で、分割蓄積部（分割蓄積メモリ）を等分にしても良い。この構成によりＤＳＰなどで実現する際のアルゴリズムの処理量がさらに少なくなる。
【００２２】
また、分割蓄積部（分割蓄積メモリ）が有する区間同士が重複するようにしても良い。この構成によりリファレンス信号蓄積部（蓄積メモリ）全体の区間長が、フィルタ係数蓄積部の区間長の整数倍にする必要があるという制約がなくなり、区間の決め方に対して自由さが増え、サンプリングから次のサンプリングまでに複数回の推定処理を行う回数を増やすことができる。
【００２３】
また、リファレンス信号蓄積部（蓄積メモリ）が有する区間を分割する際に、分割蓄積部（分割蓄積メモリ）が有する区間同士が重複するようにして、分割信号蓄積部（分割蓄積メモリ）が有する区間が同じ長さとするようにしても良い。この構成によりアルゴリズムの処理量が少なくなる。
【００２４】
また、リファレンス信号蓄積部（蓄積メモリ）が有する区間を分割する際に、分割蓄積部（分割蓄積メモリ）が有する区間同士が重複するようにして、分割されたリファレンス信号蓄積部（蓄積メモリ）が同じ長さの２のべき乗の長さとするようにしても良い。この構成によりＤＳＰなどで実現する際のアルゴリズムの処理量がさらに少なくなる。
【００２５】
また、遅延の小さい所は頻度を大きく、遅延の少ない所は頻度を小さくするよう更新頻度を制御部が制御するようにしても良い。この構成により最新の伝達特性に追従した音響エコーキャンセラを実現できる。また、送話信号入力端子からの信号に、マイク周辺の話者や環境雑音があることを考慮すると音響エコーキャンセラのアルゴリズムが短い最新の区間のみを用いてフィルタ係数をする場合に比べて、話者や環境雑音に影響されにくいことも併せ持つ。
【００２６】
また、フィルタ係数蓄積部と、
フィルタ係数蓄積部に蓄積されたフィルタ係数に基づいて残響時間を推定する残響時間推定部と、
残響時間推定部で推定された残響時間に対応するフィルタ処理の次数あるいは段数に基づく演算処理量により更新頻度制御部を制御するフィルタ長制御部とを有するする構成にしても良い。
【００２７】
あるいは、フィルタ係数メモリに蓄積されたフィルタ係数に基づいて残響時間を推定する残響時間推定部と、
残響時間推定工程で推定された残響時間に対応するフィルタ処理の次数あるいは段数に基づく演算処理量により更新頻度制御工程を制御するフィルタ長制御工程とを有する構成にしても良い。
【００２８】
この構成により実際に使われる環境での残響時間に合わせて動作する音響エコーキャンセラを提供することができる。
【００２９】
また、残響時間推定部は、
フィルタ係数蓄積部のフィルタ係数の大きさが最大であるフィルタ係数の位置を基準として決めた第１の始点と第１の終点から構成される第１の区間と、フィルタ係数蓄積部のフィルタ係数の大きさの最大であるフィルタ係数の位置を基準として決められたフィルタ係数が減衰する第２の始点と第２の終点から構成される第２の区間とを求める区間始点終点計算部と、
フィルタ係数蓄積部の第１の区間のフィルタ係数の大きさとフィルタ係数蓄積部の第２の区間のフィルタ係数の大きさとに基づき残響時間を推定する残響時間簡易推定部とを有する構成にしてもよい。
【００３０】
あるいは、残響時間推定工程は、
フィルタ係数メモリに蓄積されているフィルタ係数の大きさが最大であるフィルタ係数の位置を基準として決めた第１の始点と第１の終点から構成される第１の区間と、フィルタ係数メモリに蓄積されているのフィルタ係数の大きさが最大であるフィルタ係数の位置を基準として決められたフィルタ係数が減衰する第２の始点と第２の終点から構成される第２の区間とを求める区間始点終点計算工程と、
フィルタ係数メモリの第１の区間のフィルタ係数の大きさとフィルタ係数メモリの第２の区間のフィルタ係数の大きさとに基づき残響時間を推定する残響時間簡易推定工程とを有する構成にしてもよい。
【００３１】
この構成により、短いフィルタ処理区間を含めて、どんなフィルタ処理区間長においてもその区間で適応フィルタが充分に機能しているかどうかが判断できることとなり、収束したフィルタ係数で伝達特性を実現できるフィルタ処理区間長を設定できる。
【００３２】
また、フィルタ係数蓄積部（フィルタ係数メモリ）の第１の区間の長さと第２の区間の長さを同じ長さに設定した前記区間始点終点計算しても良い。この構成によりそれぞれを区間長で正規化の演算をすることなく大きさを比較することができる。正規化の除算が不要になり処理量の削減が可能である。
【００３３】
また、フィルタ係数蓄積部（フィルタ係数メモリ）のフィルタ係数の大きさとして、フィルタ係数の自乗パワーの平均値を用いるようにしてもよい。あるいは、フィルタ係数の絶対値の平均値を用いるようにしてもよい。あるいは、フィルタ係数の絶対値の最大値を用いるようにしてもよい。
【００３４】
この構成により、フィルタ係数の自乗パワーの平均値を用いた場合、ＤＳＰで実装した場合、ＤＳＰの乗算命令を有効に活用して、精度の高いフィルタ係数の大きさを求めることができる。また、フィルタ係数の絶対値の平均値を用いた場合、積和演算命令を持たない汎用ＣＰＵでも処理することが可能である。また、フィルタ係数の絶対値の最大値を用いた場合、積和演算命令を持たない汎用ＣＰＵでも処理することが可能であり、累積計算をする必要がないため、累積による演算の桁あふれをなくすことが可能である。
【００３５】
また、本発明の音響エコーキャンセラを用いたことを特徴とするハンズフリー電話において、人の移動などによる部屋の環境の変化に追従する速度が速く安定した、かつ、エコー消去量が大きく会話のしやすいハンズフリー電話を提供することができる効果がある。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
以下、本発明の実施例１における音響エコーキャンセラについて図面を参照しながら説明する。図１は実施例１のブロック図であり、図２はフィルタ係数更新の動作を示す図である。
【００３７】
受話信号入力端子１から入力された受話信号は、受話信号出力端子へ出力されると同時にリファレンス信号蓄積部５に蓄積される。受話信号は受話信号出力端子２を介して接続されたスピーカから音響空間へ音波として出力される。また、送話信号入力端子３を介して音響空間からの音波をマイクで収音した信号入力し、送話入力信号とする。フィルタ係数蓄積部６は後述のフィルタ係数更新部１３の動作により、スピーカから音響空間へ出力され、マイクで入力したときの伝達特性を模擬したフィルタ係数が蓄積されている。
【００３８】
このリファレンス信号蓄積部５に蓄積されているリファレンス信号とフィルタ係数蓄積部に蓄積されているフィルタ係数を第１のフィルタ処理部でフィルタ処理して、送話信号入力端子７を介して入力した音波を模擬した信号とする。ここで、第１の誤差計算処理部８で送話信号入力端子３からの信号から第１のフィルタ処理部の出力を、送話信号出力端子４から送話相手に音響空間で発生したエコーを除いた信号として送信する。
【００３９】
また、送話信号入力端子３からの信号を送話入力蓄積部９に蓄積しておく。更新頻度制御部１０は、フィルタ係数更新に使用するリファレンス信号蓄積部のリファレンス信号の区間と、対応する送話入力蓄積部のデータとを指定する。この組でフィルタ係数蓄積部６のフィルタ係数を用いてフィルタ係数更新がなされる。さらに、後述するように、リファレンス信号蓄積部の区間を移動し、繰返してフィルタ係数の更新の制御を行なう。
【００４０】
第２のフィルタ処理部１１は更新頻度制御部１０で指定されたリファレンス信号蓄積部５の区間のリファレンス信号と、フィルタ係数蓄積部６のフィルタ係数を用いて、フィルタ処理を行う。第２の誤差計算処理部は、第２のフィルタ処理部１１の出力と更新頻度制御部１０で指定された送話入力蓄積部９のデータとの誤差を計算して、フィルタ係数更新部１３に出力し、その誤差に基づいてフィルタ係数の更新がなされる。また、２７は音響エコーキャンセラ全体を示すものである。
【００４１】
ここで、フィルタ係数の更新を学習同定法で実施するならば、下記の式で更新が行われる。誤差を求める式を（数１）に示す。
【００４２】
【数１】
【００４３】
ここで、ｄｋは送話入力蓄積部の該当する区間の時刻ｋの信号、Ｘｋは該当する区間リファレンス信号蓄積部のデータ、Ｗｋはフィルタ係数蓄積部の該当する区間のフィルタ係数、εｋは第２の誤差計算処理部の結果である。Ｔは行列の転置を表す。
【００４４】
フィルタ係数を更新する式を（数２）に示す。
【００４５】
【数２】
【００４６】
ここで、Ｗｋ＋１は時刻ｋ＋１である次のサンプリングでのフィルタ係数蓄積部の該当する区間のフィルタ係数、‖Ｘｋ‖２はＸｋのノルム、μは学習を進める速度を制御する定数である。
【００４７】
リファレンス信号蓄積部５とフィルタ係数蓄積部６とフィルタ処理部７で残響特性を模擬した信号を作成し、第１の誤差計算処理部で送話信号入力端子３をからの信号から差し引くことにより、エコーのない信号を生成する機能という音響エコーキャンセラの機能の一部の機能を実現している。
【００４８】
また、更新頻度制御部１０で制御されたリファレンス信号蓄積部５の一部である分割蓄積部の区間のリファレンス信号とフィルタ係数蓄積部のフィルタ係数とでフィルタ処理部２がフィルタ処理をした結果と、更新頻度制御部１０で制御された送話入力蓄積部９のデータとの誤差を第２の誤差計算処理部１２で計算して、フィルタ係数更新部１３でフィルタ係数を更新することにより音響エコーキャンセラの機能の残りの機能を実現している。このエコーのない信号を生成する機能とフィルタ係数の更新する機能を合わせて、音響エコーキャンセラの基本的な機能を実現している。
【００４９】
ここで、図２を用いて、更新頻度制御部１０の動作について説明する。
【００５０】
まず、遅延の少ないリファレンス信号蓄積部５の一部分である分割蓄積部の区間１とフィルタ係数蓄積部６のフィルタ係数を用いて、第２のフィルタ処理を行う（ステップ１−１）。次に送話信号蓄積部の対応するデータとの誤差を計算する（ステップ１−２）。その次に、その誤差を用いて、フィルタ係数更新部１３でフィルタ係数を更新する（ステップ１−３）。
【００５１】
次のステップでは、リファレンス信号蓄積部５の一部分である分割蓄積部の区間２とフィルタ係数蓄積部６のフィルタ係数を用いて、第２のフィルタ処理を行う（ステップ２−１）。次に送話信号蓄積部の対応するデータとの誤差を計算する（ステップ２−２）。その次に、その誤差を用いて、フィルタ係数更新部１３でフィルタ係数を更新する（ステップ２−３）。
【００５２】
以下同様に、リファレンス信号蓄積部５の一部分である分割蓄積部の区間３を用いて、フィルタ係数を更新することができる。また、リファレンス信号蓄積部５の一部分である分割蓄積部の区間４を用いて、フィルタ係数を更新することができる。
【００５３】
このようにして、リファレンス信号の各分割蓄積部の区間に対して、独立にフィルタ係数の更新を行うことができる。この図において、リファレンス信号蓄積部のリファレンス信号の遅延の少ない分割蓄積部の区間１から遅延の大きい分割蓄積部の区間４に対して同じ頻度ではなく、遅延の大きさによって、頻度を変更することにより、音響エコーキャンセラの学習が進むようにどの分割蓄積部の区間を用いるか制御することができる。ここで、図２では４つの分割蓄積部の区間で実施例を示しているが、４つの分割蓄積部の区間に限るものではない。
【００５４】
これにより、遅延の大きさに応じてリファレンス信号をフィルタ係数の更新に用いる頻度を変えることにより、音響エコーキャンセラの学習を速く、かつ、精度を向上させることができる。
【００５５】
また、図２において、リファレンス信号蓄積部を等分の分割蓄積部の区間に分割して、フィルタ係数蓄積部と整合させることにより、それぞれの分割蓄積部の区間を利用したフィルタ係数更新部１３のアルゴリズムが同じ長さの分割蓄積部の区間を対象とすることができ、アルゴリズムの処理量が少なくなる。
【００５６】
さらに、リファレンス信号蓄積部を２のべき乗の長さとし、等分の数をそれより小さい２のべき乗の数にすることにより、ＤＳＰなどで実現する際のアルゴリズムの処理量がさらに少なくなる。
【００５７】
尚且つ、音響エコーキャンセラにおいて、遅延が少ないほど現在時刻の伝達特性を表していることを考慮して、遅延の少ない分割蓄積部の区間を用いてフィルタ係数の更新する頻度を多くすることにより、最新の伝達特性に追従した音響エコーキャンセラを実現できる。また、送話信号入力端子からの信号に、マイク周辺の話者や環境雑音があることを考慮すると音響エコーキャンセラのアルゴリズムが短い最新の分割蓄積部の区間のみを用いてフィルタ係数をする場合に比べて、話者や環境雑音に影響されにくいことも併せ持つ。
【００５８】
実際のＤＳＰで実装した際の具体的な実現例を示す。
【００５９】
エコーキャンセラを８０００Ｈｚサンプリングにて学習同定法で実現した場合を考える。前記サンプリング周波数からサンプリング間隔は１２５μｓとなる。ＤＳＰは１サンプルに付き合計８１９２タップ相当のフィルタリング処理及びフィルタ係数の更新処理が可能なものとする。また、リファレンス信号蓄積部に４０９６サンプル分蓄積しているものとする。
【００６０】
部屋の残響時間からを１２８ｍｓ分のフィルタ係数が必要であるものとする。ここで、１２８ｍｓに相当するタップ数は１０２４タップとなる。この場合、フィルタリング処理かつフィルタ係数の更新処理で合計１０２４タップ分のハードウェア資源しか利用していないので、残り７１６８タップ分のＤＳＰ処理能力が余剰することになる。するとあと７１６８÷１０２４＝７回のフィルタ係数更新が可能となり、合計８回／1サンプルのフィルタ係数更新が可能となる。
【００６１】
更新頻度制御部１０で、１回目のフィルタ係数更新はリファレンス信号蓄積部の０〜１０２３タップ、２回目のフィルタ係数更新はリファレンス信号蓄積部の１０２４〜２０４７タップ、３回目のフィルタ係数更新はリファレンス信号蓄積部の２０４８〜３０７１タップ４回目のフィルタ係数更新はリファレンス信号蓄積部の３０７２〜４０９５タップのリファレンス信号蓄積部のように使用するようにリファレンス信号蓄積部を制御する。リファレンス信号蓄積部は４０９６サンプル分蓄積しているので、４回の更新でリファレンス信号蓄積部全部のデータを使い切ってしまう。そこで残りの４回は、遅延の少ないリファレンス信号が入力されている０〜１０２３タップのリファレンス信号蓄積部をあと３回、１０２４〜２０４７をあと１回と選択するようにして、最終的に０〜１０２３での更新を４回、１０２４〜２０４７での更新を２回、２０４８〜３０７１での更新を1回、３０７２〜４０９５での更新を１回となるように、更新頻度制御部で制御する。
【００６２】
以上の構成により、音響エコーキャンセラの高速な収束と高精度な推定を図ることが可能となり、特に短い残響時間の部屋に用いた場合、高速で確実な収束が可能となる。
【００６３】
（実施例２）
以下、本発明の実施例２における音響エコーキャンセラについて図面を参照しながら説明する。図３はフィルタ係数更新の動作を示す図であり、図３を用いて、更新頻度制御部１０の動作について説明する。
【００６４】
まず、遅延の少ないリファレンス信号蓄積部５の一部分である分割蓄積部の区間１とフィルタ係数蓄積部６のフィルタ係数を用いて、第２のフィルタ処理を行う（ステップ１−１）。次に送話信号蓄積部の対応するデータとの誤差を計算する（ステップ１−２）。その次に、その誤差を用いて、フィルタ係数更新部１３でフィルタ係数を更新する（ステップ１−３）。
【００６５】
次のステップでは、リファレンス信号蓄積部５の一部分である分割蓄積部の区間２とフィルタ係数蓄積部６のフィルタ係数を用いて、第２のフィルタ処理を行う（ステップ２−１）。次に送話信号蓄積部の対応するデータとの誤差を計算する（ステップ２−２）。ここで、分割蓄積部の区間１と分割蓄積部の区間２が重複していることが実施例２との違いである。その次に、その誤差を用いて、フィルタ係数更新部１３でフィルタ係数を更新する（ステップ２−３）。
【００６６】
以下同様に、リファレンス信号蓄積部５の一部分である分割蓄積部の区間３を用いて、フィルタ係数を更新することができる。また、リファレンス信号蓄積部５の一部分である分割蓄積部の区間４を用いて、フィルタ係数を更新することができる。
【００６７】
このようにして、リファレンス信号の各分割蓄積部の区間に対して、独立にフィルタ係数の更新を行うことができる。この図において、リファレンス信号蓄積部のリファレンス信号の遅延の少ない分割蓄積部の区間１から遅延の大きい分割蓄積部の区間４に対して同じ頻度ではなく、遅延の大きさによって、頻度を変更することにより、音響エコーキャンセラの学習が進むようにどの分割蓄積部の区間を用いるか制御することができる。ここで、図３では４つの分割蓄積部の区間で実施例を示しているが、４つの分割蓄積部の区間に限るものではない。
【００６８】
これにより、遅延という偏りを利用して、音響エコーキャンセラの学習を速く、かつ、精度を向上させることができる。
【００６９】
さらに、分割蓄積部の区間を重複することにより、リファレンス信号蓄積部全体の区間長が、フィルタ係数蓄積部の区間長の整数倍にする必要があるという制約がなくなり、リファレンス信号蓄積部の区間の決め方に対して自由さが増え、サンプリングから次のサンプリングまでに複数回の推定処理を行う回数を増やすことができる。
【００７０】
また、図３において、分割蓄積部の分割された区間を同じ長さにし、フィルタ係数蓄積部と整合させることにより、それぞれの分割蓄積部の区間を利用したフィルタ係数更新部１３のアルゴリズムが同じ長さの区間を対象とすることができ、アルゴリズムの処理量が少なくなる。
【００７１】
さらに、リファレンス信号蓄積部を２のべき乗とし、等分の数をそれより小さい２のべき乗にすることにより、ＤＳＰなどで実現する際のアルゴリズムの処理量がさらに少なくなる。
【００７２】
尚且つ、音響エコーキャンセラにおいて、遅延が少ないほど現在時刻の伝達特性を表していることを考慮して、遅延の少ない分割蓄積部の区間を用いてフィルタ係数の更新する頻度を多くすることにより、最新の伝達特性に追従した音響エコーキャンセラを実現できる。また、送話信号入力端子からの信号に、マイク周辺の話者や環境雑音があることを考慮すると音響エコーキャンセラのアルゴリズムが短い最新の分割蓄積部の区間のみを用いてフィルタ係数をする場合に比べて、話者や環境雑音に影響されにくいことも併せ持つ。
【００７３】
（実施例３）
以下、本発明の実施例３における音響エコーキャンセラについて図面を参照しながら説明する。図４は実施例３のブロック図であり、図５は実施例３の残響時間推定部１４の詳細なブロック図である。
【００７４】
なお、実施例１と同様の構成を有するものについては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７５】
図４において、実施例１と相違する点は、図１のフィルタ係数蓄積部に蓄積されているフィルタ係数を用いて残響時間を推定する残響時間推定部１４と、残響時間推定部１４の残響時間により第１のフィルタ処理部７のフィルタ長を設定し、また、そのフィルタ長による処理量からフィルタ係数の更新を複数回行うための処理可能な処理量を更新頻度制御部１０に設定するフィルタ長制御部１５である。
【００７６】
残響時間推定部１４での残響時間の推定方法として、音響エコーキャンセラを使用する前に予め測定しておく方法、あるいは、音響エコーキャンセラ使用開始の初期化時に定常雑音をスピーカから出力し、定常雑音の出力を停止してから、マイクに入力する信号が予め設定したレベルまで減衰する時間を測定するなどの方法がある。
【００７７】
そこで、推定された残響時間を元に、音響エコーキャンセラでキャンセルしようとする減衰量を考慮して実際の残響時間に対応するフィルタ長を設定する。
【００７８】
残響時間は一定レベルの音を出力して定常になってから、音の出力を停止してから６０ｄＢ減衰するまでの期間と定義されている。以上のような公知の方法で、残響時間推定部１４で残響時間を推定することができる。
【００７９】
次に、フィルタ長制御部１５の動作を説明する。音響エコーキャンセラで減衰できる能力を３０ｄＢとすると、残響時間推定部１４で推定した残響時間の約半分の時間を必要なフィルタ長とすることができる。
【００８０】
以上のようにして推定した残響時間を用いて、実施例１における更新頻度制御部で予め既知としていた残響時間に代えて実施することで、実際に使われる環境での残響時間に合わせて動作する音響エコーキャンセラを提供することができる。
【００８１】
また、別の実施例として音響エコーキャンセラを動作させながら残響時間の推定を行う方法を図５の残響時間推定部１４のブロック図と実際に学習同定法を動作させた時のフィルタ係数のグラフ図６から図９を元にして説明する。
【００８２】
この実施例では、残響時間推定部１４は、残響時間を推定するためのフィルタ係数の大きさを求める区間を決定する区間始点終点計算部１６とその区間のフィルタ係数の大きさに基づいて残響時間を推定する残響時間簡易推定部１７から構成される。この構成において、まず、区間始点終点計算部１６と残響時間簡易推定部１７とから構成される残響時間推定方法について説明する。
【００８３】
区間始点終点計算部１６は、フィルタ係数蓄積部６のフィルタ係数を参照して、一番大きなフィルタ係数のタップ位置付近の第１の始点から第１の終点のフィルタ係数の大きさと、時間軸でその後の第２の始点から第２の終点のフィルタ係数の大きさとを比較する第２の始点と第２の終点を計算する処理部である。
【００８４】
残響時間簡易推定部１７は、第１の始点から第１の終点までのフィルタ係数の大きさと第２の始点から第２の終点までのフィルタ係数の大きさを比較することにより、フィルタ処理区間を決定する。実際には音響エコーキャンセラのＤＳＰプログラムを作成する際は、フィルタ長としてプログラム上都合の良い値を選択することが多い。ＤＳＰプログラムを作成する際に都合の良い値としては２のべき乗である、５１２、１０２４、２０４８などがあり、その中から最適な区間長を選択する動作をする。
【００８５】
実際に適応フィルタが動作して収束した後のフィルタ係数を図６と図７に示す。横軸が８０００Ｈｚサンプリングに対応する時間、縦軸が符号付１６ビットで表現したときの各タップのフィルタ係数を表している。以降、実際に音響エコーキャンセラを動作させたときの伝達特性であるインパルス応答をフィルタ係数が表すので、インパルス応答を表す表現としてフィルタ係数を用いる。
【００８６】
図６は残響時間が１００ｍｓの部屋のフィルタ係数、図７は残響時間が４００ｍｓの部屋のフィルタ係数である。減衰時間だけではなく、最大のフィルタ係数のタップ位置も異なることがわかる。また、収束しても環境雑音の影響と誤調整度の影響で収束時にフィルタ係数が零になるわけではないこともわかる。
【００８７】
フィルタ係数がほぼ一定値になることを基準に、図６のグラフから最適なフィルタ処理区間は１０００タップ程度、図７のグラフから最適なフィルタ処理区間は２５００タップ程度と推定できる。
【００８８】
初期値として予め決めているフィルタ処理区間長から、フィルタ処理区間を長くするかあるいは短くするかの判断をする方法として、図６のような減衰特性となっている残響特性を利用して、フィルタ係数が最大のタップ位置付近のフィルタ係数の大きさとそれより後ろのフィルタ係数の大きさを比較することにより、現在設定されているフィルタ処理区間長が適切かどうか判断する。
【００８９】
フィルタ係数蓄積部６の一番大きなフィルタ係数のタップ位置付近の第１の始点から第１の終点のフィルタ係数の大きさと、時間軸でその後の第２の始点から第２の終点のフィルタ係数の大きさとを比較することで、フィルタ処理区間を長くするか、あるいは短くするか判断する。
【００９０】
フィルタ係数蓄積部６の第１の始点から第１の終点のフィルタ係数の大きさをＡ、第２の始点から第２の終点のフィルタ係数の大きさをＢとすると次の式で、フィルタ処理区間を長くするか、あるいは短くするかの判断を行う。
【００９１】
判断条件は次の通りである。α＞Ｂ／Ａならば、このフィルタ処理区間で充分に収束しているのでフィルタ処理区間を縮める。α＜Ｂ／Ａ＜βならば、ほぼ収束状態なのでこのフィルタ処理区間をそのまま使用する。Ｂ／Ａ＞βならば、まだ収束していないのでフィルタ処理区間を長くする。ここで、αとβは予め決定しておく判断のための係数である。
【００９２】
現在のフィルタ処理区間長が１０２４タップならば、フィルタ処理区間長を短くする際には５１２タップのフィルタ処理区間長に変更することになり、また、フィルタ処理区間長を長くする際には２０４８タップのフィルタ処理区間長に変更することになる。
【００９３】
音響エコーキャンセラを実際に動作させる信号は、理想的である周波数スペクトルが広がったホワイトノイズのような信号で動作するわけではない。実際には、例えば音声のような周波数スペクトルが偏った信号で第１の始点から第１の終点で決定される区間と、第２の始点から第２の終点で決定される区間を決定しなければならない。そのため、収束したフィルタ係数でも理想状態で学習した結果に比べて誤差が生じている。この誤差を取り除くために、ある程度の区間長を用いて誤差を少なくする必要である。
【００９４】
まず、区間始点終点計算部１５の動作を図８と図９を参考にして、第１の始点と第１の終点と第２の始点と第２の終点との決定方法を説明する。
【００９５】
まず第１の始点から第１の終点で決定される区間の設定方法を説明する。フィルタ係数の一番大きいタップを含む区間であることが必要であるため、第１の始点をフィルタ係数最大のタップ位置からフィルタ処理区間の３０％前のタップ位置とする。また、第１の終点をフィルタ係数が一番大きいタップ位置から畳み込み区間の３０％後ろのタップ位置とする。
【００９６】
まず、現在の第１のフィルタ処理部のフィルタ処理区間を５１２タップとする。図８において、フィルタ係数が一番大きいタップ位置は４０タップの位置である。フィルタ係数の一番大きいタップ位置から、フィルタ処理区間５１２タップの３０％の１５３タップ前のタップ位置を第２の始点とする。この場合先頭のタップより前になってしまうので先頭のタップ位置とする。また、フィルタ係数の一番大きいタップ位置から、フィルタ処理区間５１２タップの３０％の１５３タップ後ろのタップ位置を第２の終点とする。
【００９７】
同様に図９において、フィルタ係数が一番大きいタップ位置は１３０タップの位置である。フィルタ係数の一番大きいタップ位置から、フィルタ処理区間５１２タップの３０％の１５３タップ前のタップ位置を第２の始点とする。また、フィルタ係数の一番大きいタップ位置から、フィルタ処理区間５１２タップの３０％の１５３タップ分後ろのタップ位置を第２の終点とする。
【００９８】
次に、第２の始点から第２の終点で決定される区間の設定方法は次のとおりとする。第１の終点の次のタップ位置を第２の始点としフィルタ処理区間の最後をタップ位置を第２の終点とする。
【００９９】
図８においては、第１の終点の次のタップ位置の１９４タップを第２の始点とし、フィルタ処理区間の最後のタップ位置である５１２タップを第２の終点とする。
【０１００】
図９においては、第１の終点の次のタップ位置の２８４タップを第２の始点とし、フィルタ区間の最後のタップ位置である５１２タップを第２の終点とする。
【０１０１】
第１の始点から第１の終点で決定される区間のフィルタ係数の累積自乗和を該当区間のタップ長で正規化する。同様に第２の始点から第２の終点で決定される区間のフィルタ係数の累積自乗和を該当区間のタップ長で正規化する。
【０１０２】
このようにして求められた第１の始点から第１の終点で決定される区間正規化された累積自乗和と第２の始点から第２の終点で決定される区間正規化された累積自乗和を用いて、判断基準に基づいてフィルタ処理区間を長く、あるいはそのまま、あるいは短く変更する。
【０１０３】
上記の構成において、短いフィルタ処理区間を含めて、どんなフィルタ処理区間長においてもその区間で適応フィルタが充分に機能しているかどうかが判断できることとなり、収束したフィルタ係数で伝達特性を実現できるフィルタ処理区間長を設定できる。
【０１０４】
この実施例で、第１の始点と第１の終点と第２の始点から第２の終点を決定するにあたって、フィルタ処理区間長の３０％の区間長を設定しているが、使用される環境での伝達関数の特性に合わせた値を設定することで、最適な効果を得ることができる。
【０１０５】
なお、実施例３において、フィルタ係数の大きさを算出するために、フィルタ係数蓄積部６の第１の始点から第１の終点までの区間長と第２の始点から第２の終点までの区間長をを同じ長さにすることにより、それぞれを区間長で正規化の演算をすることなく大きさを比較することができる。正規化の除算が不要になり処理量の削減が可能である。
【０１０６】
また、実施例３において、フィルタ係数の大きさを算出する方法として、フィルタ係数の区間正規化された累積自乗和を求めていたが、フィルタ係数の大きさとして区間で平均されたフィルタ係数の絶対値を用いても、同様の効果が得られる。絶対値を用いた場合、上記の構成において、積和演算命令を持たない汎用ＣＰＵでも処理することが可能である。
【０１０７】
また、実施例３において、フィルタ係数の大きさを算出する方法として、フィルタ係数の累積自乗和を求めていたが、フィルタ係数の大きさとして始点から終点までの区間のフィルタ係数の最大値を用いても、同様の効果が得られる。最大値を用いた場合、上記の構成において、積和演算命令を持たない汎用ＣＰＵでも処理することが可能であり、累積計算をする必要がないため、累積による演算の桁あふれをなくすことが可能である。
【０１０８】
（実施例４）
以下、本発明の実施例４におけるハンズフリー電話について図面を参照しながら説明する。
【０１０９】
図１０において、回線入力端子２９が筐体２８の内部にある実施例２の音響エコーキャンセラ２７の受信信号入力端子１に電気的に接続されている。また、同様に音響エコーキャンセラ２７の送信信号出力端子４が回線信号出力端子３０に電気的に接続されている。
【０１１０】
筐体２８の内部にスピーカ２５とマイク２６が固定され、音響エコーキャンセラ２７の受話信号出力端子２にスピーカ２５が電気的に接続されている。また、音響エコーキャンセラ２７の送話信号入力端子３にマイク２６が電気的に接続されている。
【０１１１】
この実施例では、回線入力端子２９からの音声が再生できるよう筐体２７の上面に向けてスピーカ２５が設置されている。また、筐体２８の周囲全体の話者の音声を収音するために４個のマイク２６を水平方向の指向性となるように設置している。
【０１１２】
また、回線信号入力端子２９からの信号は、音響エコーキャンセラ２７の受信信号端子２１に接続され、スピーカ２５から音声が出力されることで、ハンズフリー電話周辺にいる人に回線からの音声を聞かせることができる。
【０１１３】
筐体２８内のスピーカ２５から出力された音声の音波は、設置してある部屋の残響が付加された音波となって、筐体２８周辺から発生する音波を合わせてマイク２５から収音され、音響エコーキャンセラ２７の送話信号入力端子３に入力される。
【０１１４】
音響エコーキャンセラ２７は、スピーカ２５から出力され、部屋の残響が付加された成分をマイク２６で収音した信号から除去する。そのため、筐体２８周辺から発生する音波のみを音響エコーキャンセラ２７の送信信号出力端子２に接続された回線信号出力端子３０へ出力する。これにより、筐体２８周辺の人の音声のみを回線信号出力端子３０へ出力することができ、ハンズフリー電話が実現できる。
【０１１５】
この実施例４の音響エコーキャンセラを用いた構成により、人の移動などによる部屋の環境の変化に追従する速度が速く安定した、かつ、エコー消去量が大きく会話のしやすいハンズフリー電話を提供することができる。
【０１１６】
上記実施例全体を通じて、下記のような作用と効果がある。
【０１１７】
本発明は、サンプリングから次のサンプリングまでに複数回のフィルタ係数の更新を行う際に、遅延の少ない部分のリファレンス信号を用いてフィルタ係数の更新が多く、遅延の多い部分のリファレンス信号を用いてフィルタ係数の更新が少なく、フィルタ係数の更新が行われる。
【０１１８】
そのため、最新の音響空間の伝達特性を反映することができ、実際の音響空間の伝達特性と近いフィルタの伝達特性が得られ、エコー消去量が大きく、安定した音響エコーキャンセラが得られる。また、遅延の多い部分のリファレンス信号を用いたフィルタ係数の更新も行うことにより、雑音などの影響に強い特性も合わせて持つ精度の高いエコーキャンセラとハンズフリー電話を提供できるという効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上のように、本発明にかかる音響エコーキャンセラは、エコー消去量が大きく、安定したエコーキャンセル機能が可能となるので、音響エコーキャンセラの応用としてハンズフリー電話等に適応できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の実施例１における音響エコーキャンセラのブロック図
【図２】本発明の実施例１におけるフィルタ係数更新の動作を示す図
【図３】本発明の実施例２におけるフィルタ係数更新の動作を示す図
【図４】本発明の実施例３における音響エコーキャンセラのブロック図
【図５】本発明の実施例３における残響時間推定部のブロック図
【図６】残響時間が短い部屋のインパルス応答の実例を示すグラフ
【図７】残響時間が長い部屋のインパルス応答の実例を示すグラフ
【図８】（ａ）は残響時間が短い部屋のインパルス応答の実例を示すグラフ、（ｂ）は実施例２のフィルタ係数の大きさを決定する区間を示す図
【図９】（ａ）は残響時間が長い部屋のインパルス応答の実例を示すグラフ、（ｂ）は実施例２のフィルタ係数の大きさを決定する区間を示す図
【図１０】本発明の実施例４におけるハンズフリー電話の斜視図
【図１１】従来の音響エコーキャンセラにおけるフィルタ係数更新の動作を示す図
【符号の説明】
【０１２１】
５ リファレンス信号蓄積部
６ フィルタ係数蓄積部
７ 第１のフィルタ処理部
８ 第１の誤差計算処理部
９ 送話入力蓄積部
１０ 更新頻度制御部
１１ 第２のフィルタ処理部
１２ 第２の誤差計算処理部
１３ フィルタ係数更新部
１４ 残響時間推定部
１５ フィルタ長制御部
１６ 区間始点終点計算部
１７ 残響時間簡易推定部
２５ スピーカ
２６ マイク
２７ 音響エコーキャンセラ
２８ 筐体
２９ 回線信号入力端子
３０ 回線信号出力端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカからの音声をリファレンス信号としてサンプリングし、前記サンプリングしたリファレンス信号についてフィルタ係数を更新し、その更新したフィルタ係数に基づくフィルタ処理で、マイクロホンを介して入力された前記音声のエコーをキャンセルする音響エコーキャンセラであって、
入力される前記リファレンス信号を蓄積するリファレンス信号蓄積部と、
前記リファレンス信号蓄積部により蓄積されたリファレンス信号について、前記フィルタ係数の更新処理を実行するフィルタ係数更新部と、
入力される前記リファレンス信号の遅延の大きさに応じて、前記フィルタ係数更新部による更新処理の頻度を制御する更新頻度制御部とを有する、
ことを特徴とする音響エコーキャンセラ。
【請求項２】
前記リファレンス信号蓄積部は、
当該リファレンス信号蓄積部が有する区間を複数に分割した区間をそれぞれ有する、複数の分割蓄積部を有し、
前記フィルタ係数更新部は、前記分割蓄積部により蓄積された各リファレンス信号について、前記フィルタ係数の更新処理を実行することを特徴とする請求項１記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項３】
前記分割蓄積部は、
前記リファレンス信号蓄積部が有する区間を等分に分割した区間を有することを特徴とする請求項２記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項４】
前記リファレンス信号蓄積部が有する区間は２のべき乗の長さである、
前記分割蓄積部は前記リファレンス信号蓄積部の長さと異なる２のべき乗の数で等分した区間を有する、
ことを特徴とする請求項３記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項５】
前記分割蓄積部が有する区間同士が重複することを特徴とする請求項２記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項６】
前記分割蓄積部が有する各区間の長さを全て同じに設定したことを特徴とする請求項５記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項７】
前記分割蓄積部が有する区間を２のべき乗の長さに設定したことを特徴とする請求項６記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項８】
前記更新頻度制御部は、
前記スピーカからの音声が入力される前記リファレンス信号の遅延が小さい所は頻度を大きく、遅延の大きい所は頻度を小さくするように、前記フィルタ係数更新部による更新処理の頻度を制御することを特徴とする請求項１から７いずれか１項に記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項９】
フィルタ係数蓄積部と、
前記フィルタ係数蓄積部に蓄積されたフィルタ係数に基づいて残響時間を推定する残響時間推定部と、
前記残響時間推定部で推定された残響時間に対応する前記フィルタ処理の次数あるいは段数に基づく演算処理量により前記更新頻度制御部を制御するフィルタ長制御部とを有する、
ことを特徴とする請求項１から８いずれか１項に記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項１０】
前記残響時間推定部は、
前記フィルタ係数蓄積部のフィルタ係数の大きさが最大であるフィルタ係数の位置を基準として決めた第１の始点と第１の終点から構成される第１の区間と、前記フィルタ係数蓄積部のフィルタ係数の大きさの最大であるフィルタ係数の位置を基準として決められたフィルタ係数が減衰する第２の始点と第２の終点から構成される第２の区間とを求める区間始点終点計算部と、
前記フィルタ係数蓄積部の第１の区間のフィルタ係数の大きさと前記フィルタ係数蓄積部の第２の区間のフィルタ係数の大きさとに基づき残響時間を推定する残響時間簡易推定部とを有することを特徴とする請求項９記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項１１】
前記フィルタ係数蓄積部の第１の区間の長さと第２の区間の長さを同じ長さに設定した前記区間始点終点計算部を有することを特徴とする請求項１０記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項１２】
前記フィルタ係数蓄積部のフィルタ係数の大きさとして、区間のフィルタ係数の自乗パワーの平均値を用いることを特徴とする請求項１０または１１記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項１３】
前記フィルタ係数蓄積部のフィルタ係数の大きさとして、区間のフィルタ係数の絶対値の平均値を用いることを特徴とする請求項１０または１１記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項１４】
前記フィルタ係数蓄積部のフィルタ係数の大きさとして、区間のフィルタ係数の絶対値の最大値を用いることを特徴とする請求項１０または１１記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項１５】
請求項１から１４いずれか１項に記載の音響エコーキャンセラを用いたことを特徴とするハンズフリー電話。
【請求項１６】
スピーカからの音声をリファレンス信号としてサンプリングし、前記サンプリングしたリファレンス信号についてフィルタ係数を更新し、この更新したフィルタ係数に基づくフィルタ処理で、マイクロホンを介して入力された前記音声のエコーをキャンセルする音響エコーキャンセル方法であって、
入力される前記リファレンス信号を蓄積するリファレンス信号蓄積工程と、
前記リファレンス信号蓄積部により蓄積されたリファレンス信号について、前記フィルタ係数の更新処理を実行するフィルタ係数更新工程と、
入力される前記リファレンス信号の遅延の大きさに応じて、前記フィルタ係数更新部による更新処理の頻度を制御する更新頻度制御工程とを有する、
ことを特徴とする音響エコーキャンセル方法。
【請求項１７】
前記リファレンス信号蓄積工程は、
当該リファレンス信号蓄積工程で処理する蓄積メモリが有する区間を複数に分割した区間をそれぞれ有する、複数の分割蓄積メモリを有し、
前記フィルタ係数更新工程は、前記分割蓄積メモリにより蓄積された各リファレンス信号について、前記フィルタ係数の更新処理を実行することを特徴とする請求項１６の音響エコーキャンセル方法。
【請求項１８】
前記リファレンス信号蓄積工程で処理する前記蓄積メモリが有する区間を等分に分割した分割蓄積メモリを有することを特徴とする請求項１７記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項１９】
前記リファレンス信号蓄積工程で処理する前記蓄積メモリが有する区間は２のべき乗の長さである、
前記分割蓄積メモリは前記蓄積メモリの長さと異なる２のべき乗の数で等分されたことを特徴とする請求項１８記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２０】
前記分割蓄積メモリの区間が前記蓄積メモリの重複した区間から構成されることを特徴とする請求項１７記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２１】
前記分割蓄積メモリの区間を同じ長さに設定したことを特徴とする請求項２０記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２２】
前記分割蓄積メモリの区間の長さを２のべき乗の長さに設定したことを特徴とする請求項２１項記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２３】
前記更新頻度制御工程は、
前記スピーカからの音声が入力される前記リファレンス信号の遅延が小さい所は頻度を大きく、遅延の大きい所は頻度を小さくするように、前記フィルタ係数更新工程による更新処理の頻度を制御することを特徴とする請求項１６から２２いずれか１項に記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２４】
フィルタ係数メモリに蓄積されたフィルタ係数に基づいて残響時間を推定する残響時間推定部と、
前記残響時間推定工程で推定された残響時間に対応する前記フィルタ処理の次数あるいは段数に基づく演算処理量により前記更新頻度制御工程を制御するフィルタ長制御工程とを有する、
ことを特徴とする請求項１６から２３いずれか１項に記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２５】
前記残響時間推定工程は、
前記フィルタ係数メモリに蓄積されているフィルタ係数の大きさが最大であるフィルタ係数の位置を基準として決めた第１の始点と第１の終点から構成される第１の区間と、前記フィルタ係数メモリに蓄積されているのフィルタ係数の大きさが最大であるフィルタ係数の位置を基準として決められたフィルタ係数が減衰する第２の始点と第２の終点から構成される第２の区間とを求める区間始点終点計算工程と、
前記フィルタ係数メモリの第１の区間のフィルタ係数の大きさと前記フィルタ係数メモリの第２の区間のフィルタ係数の大きさとに基づき残響時間を推定する残響時間簡易推定工程とを有することを特徴とする請求項２４記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２６】
前記フィルタ係数メモリの第１の区間の長さと第２の区間の長さを同じ長さに設定した前記区間始点終点計算工程を有することを特徴とする請求項２５記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２７】
前記フィルタ係数メモリに蓄積されているフィルタ係数の大きさとして、区間のフィルタ係数の自乗パワーの平均値を用いることを特徴とする請求項２５または２６記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２８】
前記フィルタ係数メモリに蓄積されているフィルタ係数の大きさとして、区間のフィルタ係数の絶対値の平均値を用いることを特徴とする請求項項２５または２６記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２９】
前記フィルタ係数メモリに蓄積されているフィルタ係数の大きさとして、区間のフィルタ係数の絶対値の最大値を用いることを特徴とする請求項項２５または２６記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項１】
スピーカからの音声をリファレンス信号としてサンプリングし、前記サンプリングしたリファレンス信号についてフィルタ係数を更新し、その更新したフィルタ係数に基づくフィルタ処理で、マイクロホンを介して入力された前記音声のエコーをキャンセルする音響エコーキャンセラであって、
入力される前記リファレンス信号を蓄積するリファレンス信号蓄積部と、
前記リファレンス信号蓄積部により蓄積されたリファレンス信号について、前記フィルタ係数の更新処理を実行するフィルタ係数更新部と、
入力される前記リファレンス信号の遅延の大きさに応じて、前記フィルタ係数更新部による更新処理の頻度を制御する更新頻度制御部とを有する、
ことを特徴とする音響エコーキャンセラ。
【請求項２】
前記リファレンス信号蓄積部は、
当該リファレンス信号蓄積部が有する区間を複数に分割した区間をそれぞれ有する、複数の分割蓄積部を有し、
前記フィルタ係数更新部は、前記分割蓄積部により蓄積された各リファレンス信号について、前記フィルタ係数の更新処理を実行することを特徴とする請求項１記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項３】
前記分割蓄積部は、
前記リファレンス信号蓄積部が有する区間を等分に分割した区間を有することを特徴とする請求項２記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項４】
前記リファレンス信号蓄積部が有する区間は２のべき乗の長さである、
前記分割蓄積部は前記リファレンス信号蓄積部の長さと異なる２のべき乗の数で等分した区間を有する、
ことを特徴とする請求項３記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項５】
前記分割蓄積部が有する区間同士が重複することを特徴とする請求項２記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項６】
前記分割蓄積部が有する各区間の長さを全て同じに設定したことを特徴とする請求項５記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項７】
前記分割蓄積部が有する区間を２のべき乗の長さに設定したことを特徴とする請求項６記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項８】
前記更新頻度制御部は、
前記スピーカからの音声が入力される前記リファレンス信号の遅延が小さい所は頻度を大きく、遅延の大きい所は頻度を小さくするように、前記フィルタ係数更新部による更新処理の頻度を制御することを特徴とする請求項１から７いずれか１項に記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項９】
フィルタ係数蓄積部と、
前記フィルタ係数蓄積部に蓄積されたフィルタ係数に基づいて残響時間を推定する残響時間推定部と、
前記残響時間推定部で推定された残響時間に対応する前記フィルタ処理の次数あるいは段数に基づく演算処理量により前記更新頻度制御部を制御するフィルタ長制御部とを有する、
ことを特徴とする請求項１から８いずれか１項に記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項１０】
前記残響時間推定部は、
前記フィルタ係数蓄積部のフィルタ係数の大きさが最大であるフィルタ係数の位置を基準として決めた第１の始点と第１の終点から構成される第１の区間と、前記フィルタ係数蓄積部のフィルタ係数の大きさの最大であるフィルタ係数の位置を基準として決められたフィルタ係数が減衰する第２の始点と第２の終点から構成される第２の区間とを求める区間始点終点計算部と、
前記フィルタ係数蓄積部の第１の区間のフィルタ係数の大きさと前記フィルタ係数蓄積部の第２の区間のフィルタ係数の大きさとに基づき残響時間を推定する残響時間簡易推定部とを有することを特徴とする請求項９記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項１１】
前記フィルタ係数蓄積部の第１の区間の長さと第２の区間の長さを同じ長さに設定した前記区間始点終点計算部を有することを特徴とする請求項１０記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項１２】
前記フィルタ係数蓄積部のフィルタ係数の大きさとして、区間のフィルタ係数の自乗パワーの平均値を用いることを特徴とする請求項１０または１１記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項１３】
前記フィルタ係数蓄積部のフィルタ係数の大きさとして、区間のフィルタ係数の絶対値の平均値を用いることを特徴とする請求項１０または１１記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項１４】
前記フィルタ係数蓄積部のフィルタ係数の大きさとして、区間のフィルタ係数の絶対値の最大値を用いることを特徴とする請求項１０または１１記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項１５】
請求項１から１４いずれか１項に記載の音響エコーキャンセラを用いたことを特徴とするハンズフリー電話。
【請求項１６】
スピーカからの音声をリファレンス信号としてサンプリングし、前記サンプリングしたリファレンス信号についてフィルタ係数を更新し、この更新したフィルタ係数に基づくフィルタ処理で、マイクロホンを介して入力された前記音声のエコーをキャンセルする音響エコーキャンセル方法であって、
入力される前記リファレンス信号を蓄積するリファレンス信号蓄積工程と、
前記リファレンス信号蓄積部により蓄積されたリファレンス信号について、前記フィルタ係数の更新処理を実行するフィルタ係数更新工程と、
入力される前記リファレンス信号の遅延の大きさに応じて、前記フィルタ係数更新部による更新処理の頻度を制御する更新頻度制御工程とを有する、
ことを特徴とする音響エコーキャンセル方法。
【請求項１７】
前記リファレンス信号蓄積工程は、
当該リファレンス信号蓄積工程で処理する蓄積メモリが有する区間を複数に分割した区間をそれぞれ有する、複数の分割蓄積メモリを有し、
前記フィルタ係数更新工程は、前記分割蓄積メモリにより蓄積された各リファレンス信号について、前記フィルタ係数の更新処理を実行することを特徴とする請求項１６の音響エコーキャンセル方法。
【請求項１８】
前記リファレンス信号蓄積工程で処理する前記蓄積メモリが有する区間を等分に分割した分割蓄積メモリを有することを特徴とする請求項１７記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項１９】
前記リファレンス信号蓄積工程で処理する前記蓄積メモリが有する区間は２のべき乗の長さである、
前記分割蓄積メモリは前記蓄積メモリの長さと異なる２のべき乗の数で等分されたことを特徴とする請求項１８記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２０】
前記分割蓄積メモリの区間が前記蓄積メモリの重複した区間から構成されることを特徴とする請求項１７記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２１】
前記分割蓄積メモリの区間を同じ長さに設定したことを特徴とする請求項２０記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２２】
前記分割蓄積メモリの区間の長さを２のべき乗の長さに設定したことを特徴とする請求項２１項記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２３】
前記更新頻度制御工程は、
前記スピーカからの音声が入力される前記リファレンス信号の遅延が小さい所は頻度を大きく、遅延の大きい所は頻度を小さくするように、前記フィルタ係数更新工程による更新処理の頻度を制御することを特徴とする請求項１６から２２いずれか１項に記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２４】
フィルタ係数メモリに蓄積されたフィルタ係数に基づいて残響時間を推定する残響時間推定部と、
前記残響時間推定工程で推定された残響時間に対応する前記フィルタ処理の次数あるいは段数に基づく演算処理量により前記更新頻度制御工程を制御するフィルタ長制御工程とを有する、
ことを特徴とする請求項１６から２３いずれか１項に記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２５】
前記残響時間推定工程は、
前記フィルタ係数メモリに蓄積されているフィルタ係数の大きさが最大であるフィルタ係数の位置を基準として決めた第１の始点と第１の終点から構成される第１の区間と、前記フィルタ係数メモリに蓄積されているのフィルタ係数の大きさが最大であるフィルタ係数の位置を基準として決められたフィルタ係数が減衰する第２の始点と第２の終点から構成される第２の区間とを求める区間始点終点計算工程と、
前記フィルタ係数メモリの第１の区間のフィルタ係数の大きさと前記フィルタ係数メモリの第２の区間のフィルタ係数の大きさとに基づき残響時間を推定する残響時間簡易推定工程とを有することを特徴とする請求項２４記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２６】
前記フィルタ係数メモリの第１の区間の長さと第２の区間の長さを同じ長さに設定した前記区間始点終点計算工程を有することを特徴とする請求項２５記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２７】
前記フィルタ係数メモリに蓄積されているフィルタ係数の大きさとして、区間のフィルタ係数の自乗パワーの平均値を用いることを特徴とする請求項２５または２６記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２８】
前記フィルタ係数メモリに蓄積されているフィルタ係数の大きさとして、区間のフィルタ係数の絶対値の平均値を用いることを特徴とする請求項項２５または２６記載の音響エコーキャンセル方法。
【請求項２９】
前記フィルタ係数メモリに蓄積されているフィルタ係数の大きさとして、区間のフィルタ係数の絶対値の最大値を用いることを特徴とする請求項項２５または２６記載の音響エコーキャンセル方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−１５７４９９（Ｐ２００６−１５７４９９Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４５３８３（Ｐ２００４−３４５３８３）
【出願日】平成１６年１１月３０日（２００４．１１．３０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月３０日（２００４．１１．３０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]