音響エコーキャンセラ
【課題】効率的に安定したエコーキャンセル能力を実現することができる音響エコーキャンセラを提供する。
【解決手段】入力された左右のステレオ・オーディオ信号の間の相関に基づき生成されたステレオパラメタを用いて、ステレオ・オーディオ信号を復号するオーディオ信号復号部２と、復号されたステレオ・オーディオ信号に起因する音響エコーを推定するステレオ適応フィルタ６２を備え、入力された音声信号から推定された音響エコーを除去する音響エコーキャンセル部６とを具備している。音響エコーキャンセル部６は、ステレオパラメタに基づき、ステレオ適応フィルタ６２における音響エコーの推定動作を制御するステレオエコーキャンセラ制御器６１をさらに備えていることを特徴とする。
【解決手段】入力された左右のステレオ・オーディオ信号の間の相関に基づき生成されたステレオパラメタを用いて、ステレオ・オーディオ信号を復号するオーディオ信号復号部２と、復号されたステレオ・オーディオ信号に起因する音響エコーを推定するステレオ適応フィルタ６２を備え、入力された音声信号から推定された音響エコーを除去する音響エコーキャンセル部６とを具備している。音響エコーキャンセル部６は、ステレオパラメタに基づき、ステレオ適応フィルタ６２における音響エコーの推定動作を制御するステレオエコーキャンセラ制御器６１をさらに備えていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、音響エコーキャンセラに関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビやカーナビゲーションシステムなどの情報家電機器では、デジタル化されたステレオ・オーディオ信号を復号してステレオ・スピーカーで受聴する方式が一般化されている。
【０００３】
国際標準方式の多くのステレオ・オーディオ復号器は、左右のチャンネル信号間の相関を利用してステレオパラメタを生成、利用することで効率的に帯域圧縮を行っている。例えば、ＭＰＥＧで規定するオーディオ符号化モードの一つであるインテンシティ・ステレオ方式は、周波数領域のオーディオ信号から、モノラルの信号と、左右のステレオのレベル比をステレオパラメタとして抽出して符号化することにより、帯域圧縮を効率的に行っている。
【０００４】
近年、このような機器にマイクロフォンを接続し、音声認識や電話・テレビ電話などを可能とする新たな機能が注目されている。例えば、テレビにマイクロフォンを接続し、マイクロフォンを通じて音声ボリュームを調整したり、テレビ電話を使用したりする機能が開発されている。また、例えば、カーナビゲーションシステムにマイクロフォンを接続し、ナビゲーションシステムの制御を音声で行う機能が開発されている。
【０００５】
一方、ステレオ・オーディオ再生時にハンズフリー会話や音声認識などを行おうとすると、ステレオ・オーディオ信号のエコーがマイクロフォンに回り込み、音響エコーによる通話障害や音声認識性能の劣化、音声品質の劣化などを引き起こすという問題がある。
【０００６】
このような障害・劣化を防ぐために、通常は、ステレオ音響エコーキャンセラを用いることにより、マイクロフォンで収音した信号からマイクロフォンに回り込んだステレオ・オーディオ信号を除去している。
【０００７】
一般的なステレオ音響エコーキャンセラは、システム同定を用いてスピーカーとマイクロフォンとの間のエコーパス特性を推定する。このシステム同定には、一般的に適応フィルタが用いられる。
【０００８】
しかし、従来の構成の音響エコーキャンセラでは、適応フィルタに入力される左右のステレオ・オーディオ信号の間に相関があると、正しいステレオエコーパス特性が推定できず、相関が変化したときにエコーキャンセル能力が著しく劣化するという問題があった。特に、ステレオ・オーディオ信号に本質的にモノラル信号である単独発言がある場合にこの問題は顕著となっていた。
【０００９】
この問題を解決するために、左右のステレオ・オーディオ信号間の相関を低減すべく、各チャンネルに独立な歪みを与える方法が提案されているが、ステレオ・オーディオ信号自体を歪めてしまうために、音声品質の劣化などを引き起こすといった大きな問題が生じてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−３１４０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本実施形態が解決しようとする課題は、効率的に安定したエコーキャンセル能力を実現することができる音響エコーキャンセラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本実施形態の音響エコーキャンセラは、入力された左右のステレオ・オーディオ信号の間の相関に基づき生成されたステレオパラメタを用いて、前記ステレオ・オーディオ信号を復号するオーディオ信号復号部と、前記復号されたステレオ・オーディオ信号に起因する音響エコーを推定するステレオエコー推定器を備え、入力された音声信号から前記推定された音響エコーを除去する音響エコーキャンセル部とを具備している。前記音響エコーキャンセル部は、前記ステレオパラメタに基づき、前記ステレオエコー推定器における前記音響エコーの推定動作を制御するステレオエコーキャンセラ制御器をさらに備えていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１及び第２の実施形態に係わる音響エコーキャンセラの構成の一例を説明する概略ブロック図。
【図２】第１の実施形態に係わるステレオエコーキャンセラ制御器６１による制御手順を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
始めに、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係わる音響エコーキャンセラの構成を説明する。図１は、本発明の第１及び第２の実施形態に係わる音響エコーキャンセラの構成の一例を説明する概略ブロック図である。なお、図１には、音響エコーキャンセラと接続して使用される周辺機器も図示している。
【００１６】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係わる音響エコーキャンセラは、チューナ等からステレオ・オーディオ信号を受信して符号化する受信器１と、符号化された信号を復号してデジタルオーディオ信号を出力するオーディオ信号復号部２と、マイクロフォン５などから入力された音声信号から音響エコーを除去する音響エコーキャンセル部６とを備えている。
【００１７】
オーディオ信号復号部２には、符号化された信号を複数の帯域に分割するデータ分解器２１と、割り当てられた帯域について、符号化された信号を復号して左右のステレオ・オーディオ信号を再生するステレオ信号復号部２２と、全帯域の再生されたステレオ・オーディオ信号を合成する帯域合成器２３とを備えている。
【００１８】
ステレオ信号復号部２２は、データ分解器２１によって分割される帯域の数Ｔと同数のステレオ信号復号器２２０、２２１、…、２２Ｔ−１で構成されている。例えば、データ分解器２１によって符号化された信号が１６個の帯域に分割される場合、ステレオ信号復号部２２には１６個のステレオ信号復号器２２０、２２１、…、２２１５が配置される。各ステレオ信号復号器２２０、２２１、…、２２Ｔ−１は、それぞれ帯域分割モノラルオーディオデコーダ２４と、相関生成器２５とを備えている。
【００１９】
一方、音響エコーキャンセル部６は、左右のステレオ・オーディオ信号からスピーカー３、４とマイクロフォン５との間のエコーパス特性を推定して疑似エコー信号を生成する、ステレオエコー推定器としてのステレオ適応フィルタ６２と、左右のステレオ・オーディオ信号のどちらか一方の信号であるモノラル信号に基づきスピーカー３、４とマイクロフォン５との間のエコーパス特性を推定するモノラル適応フィルタ６３とを備えている。モノラル適応フィルタ６３には、切り替えスイッチ６７を介して左右のステレオ・オーディオ信号のいずれかが入力される。ステレオ適応フィルタ６２とモノラル適応フィルタ６３とはステレオエコーパス推定制御器６４で接続されている。
【００２０】
ステレオ適応フィルタ６２で推定され生成された疑似エコー信号は、加算器６５によってマイクロフォン５から入力された音声信号から減ぜられる。疑似エコー信号が減ぜられてエコーが除去された音声信号は、外部機器に出力されると同時にステレオ適応フィルタ６２にフィードバックされ、エコーパス特性を推定する学習に用いられる。
【００２１】
また、モノラル適応フィルタ６３で推定され生成された疑似エコー信号は、加算器６６によってマイクロフォン５から入力された音声信号から減ぜられる。モノラル適応フィルタ６３で生成された疑似エコー信号が減ぜられた音声信号は、モノラル適応フィルタ６３にフィードバックされ、エコーパス特性を推定する学習に用いられる。
【００２２】
また、音響エコーキャンセル部６は、音響エコーキャンセル部６全体の制御を行うステレオエコーキャンセラ制御器６１を備えている。ステレオエコーキャンセル部６は、ステレオエコーパス推定制御器６４を介して、ステレオ適応フィルタ６２におけるエコーパス特性の推定に用いられる係数などを制御する。また、ステレオエコーキャンセラ制御器６１は、切り替えスイッチ６７を制御して、モノラル適応フィルタ６３に入力する信号を選択・切り替えさせる。
【００２３】
受信器１は、チューナ等からステレオ・オーディオ信号を受信し、帯域圧縮を施して符号化してオーディオ信号復号部２に出力する。
【００２４】
例えば、最近標準化されたステレオ対応のオーディオ復号方式では、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform、離散コサイン変換）や帯域分割フィルタを用い、ステレオ・オーディオ信号を複数の帯域成分に分割して効率的に符号化する。その際、ステレオ・オーディオ信号には、各チャンネル間に相関があることが多い。そこで、フレーム区間ｉ、帯域ｊごとに、以下のような直交化処理を施してチャンネル間の相関を除去した後に、モノラルの符号化方式を各チャンネルに施す。
【００２５】
例えば、ｊ番目の帯域におけるｉ番目のフレームについて、左右のチャンネルのステレオ・オーディオ信号をそれぞれＸＬｉｊ（ｚ）、ＸＲｉｊ（ｚ）とし、チャンネル間相関によるチャンネル間伝達関数をＧＲＲｉｊ（ｚ）、ＧＲＬｉｊ（ｚ）、ＧＬＲｉｊ（ｚ）、ＧＬＬｉｊ（ｚ）とすると、左右のチャンネルのステレオ・オーディオ信号の和信号と差信号をそれぞれチルダＸＭｉｊ（ｚ）、チルダＸＳｉｊ（ｚ）は以下の式（１）で表すことができる。
【数１】
【００２６】
例えば、左チャンネル信号と右チャンネル信号との間に以下の式（２）のような関係がある場合、
【数２】
【００２７】
（ただし、ＥＬｉｊ（ｚ）はチャンネル間の非相関成分を表す。）
式（１）右辺におけるチャンネル間伝達関数の共役複素数のマトリクスは、以下の式（３）のように表される。
【数３】
【００２８】
式（２）と式（３）とを式（１）に代入すると、式（４）が得られる。
【数４】
【００２９】
すなわち、チルダＸＭｉｊ（ｚ）、チルダＸＳｉｊ（ｚ）は、相関成分と非相関成分とに分離することができる。このとき、非相関成分ＥＬｉｊ（ｚ）が無視できるとすると、チルダＸＳｉｊ（ｚ）はゼロとなるので、チルダＸＭｉｊ（ｚ）とチャンネル間の相関情報を符号化し、オーディオ信号復号部２に出力すればよいことになる。
【００３０】
より具体的な実現例であるＭＰＥＧ１やＭＰＥＧ２のインテンシティ・ステレオ方式では、ステレオ・オーディオ信号ＸＲｉｊ（ｚ）、ＸＬｉｊ（ｚ）をそれぞれ式（５）、（６）のように仮定する。
【数５】
【数６】
【００３１】
なお、式（５）、式（６）において、ｌＲｉｊとｌＬｉｊとは信号のレベル値を表す。すると、式（１）の右辺におけるチャンネル間伝達関数の共役複素数のマトリクスは、以下の式（７）のように表される。
【数７】
【００３２】
式（５）、式（６）、式（７）を、式（１）に挿入すると、式（８）の関係が得られる。
【数８】
【００３３】
すなわち、式（８）の関係に基づき、ステレオ・オーディオ信号に直交化を行って、左右のチャンネルの和信号チルダＸＭｉｊ（ｚ）と、レベル情報ｌＲｉｊとｌＬｉｊとを符号化する。これらの符号化方式は非相関成分がゼロとなるように処理を行うので、符号化するのはステレオ・オーディオ信号の主成分と、左右のチャンネルの相関を生成するためのチャンネル間相関情報（伝達関数）もしくはその近似であるレベル値である。
【００３４】
符号化された信号は、オーディオ信号復号部２のデータ分解器２１に入力される。データ分解器２１では、受信した信号をあらかじめ設定された個数Ｔ（例えば１６個）の帯域に分割する。この分割処理により、具体的には、ｉ番目のフレームのｊ番目の帯域については、ステレオ・オーディオ信号の主成分の符号化コードＩＭｉｊと、チャンネル間相関情報の符号化コードであるステレオパラメタ信号ｐｉｊが分割される。
【００３５】
ステレオ・オーディオ信号の主成分の符号化コードＩＭｉｊは、それぞれの帯域に対応したステレオ信号復号器２２ｊの帯域分割モノラルオーディオ復号器２４に入力され、復号処理される。また、ステレオパラメタ信号ｐｉｊは、それぞれの帯域に対応したステレオ信号復号器２２ｊの相関生成器２５に入力される。
【００３６】
帯域分割モノラルオーディオ復号器２４に入力された符号化コードＩＭｉｊは、復号処理されることで各帯域のオーディオ主信号ＸＭｉｊ（ｚ´）となる。モノラル信号であるオーディオ主信号ＸＭｉｊ（ｚ´）は、同じステレオ信号復号器２２ｊに配置された相関生成器２５に出力される。
【００３７】
相関生成器２５では、データ分解器２１から入力されたステレオパラメタ信号ｐｉｊをもとに、チャンネル間伝達関数ＧＲｉｊ（ｚ´）、ＧＬｉｊ（ｚ´）が生成される。チャンネル間伝達関数ＧＲｉｊ（ｚ´）、ＧＬｉｊ（ｚ´）と、帯域分割モノラルオーディオ復号器２４から入力されたオーディオ主信号ＸＭｉｊ（ｚ´）とを用い、以下の式（９）、式（１０）に基づく演算処理を行って、部分帯域ごとに左右のステレオ・オーディオ信号ＸＬｉｊ（ｚ´）、ＸＲｉｊ（ｚ´）を生成する。
【数９】
【数１０】
【００３８】
ステレオ信号復号器２２ｊで生成された、部分帯域ごと左右のステレオ・オーディオ信号ＸＬｉｊ（ｚ´）、ＸＲｉｊ（ｚ´）は、帯域合成器２３に出力される。帯域合成器２３では、部分帯域の信号から全帯域の信号を復元する関数太字Ｆを用い、すべてのステレオ復号器２２０、２２１、…、２２Ｔ−１から入力されたステレオ・オーディオ信号が、式（１１）、式（１２）に従って合成される。
【数１１】
【数１２】
【００３９】
合成された右側のステレオ・オーディオ信号チルダＸＲｉ（ｚ）は、右側のスピーカー３に出力されて再生される。同様に、左側のステレオ・オーディオ信号チルダＸＬｉ（ｚ）は、左側のスピーカー４に出力されて再生される。
【００４０】
帯域合成器２３で合成された左右のステレオ・オーディオ信号チルダＸＲｉ（ｚ）、ＸＬｉ（ｚ）は、音響エコーキャンセル部６のステレオ適応フィルタ６２にも出力される。ステレオ適応フィルタ６２は、システム同定を用いてスピーカー３、４とマイクロフォン５との間のエコーパス特性（疑似ステレオエコーパス特性）を推定し、疑似エコー信号ハットＹｉ（ｚ）を生成する。
【００４１】
左右のスピーカーとマイクロフォンとの間のステレオエコーパス特性をそれぞれＨＬｉ（ｚ）、ＨＲｉ（ｚ）とし、送話音声と室雑音との合成信号をＮｉ（ｚ）とすると、ｉ番目のフレームにおけるマイクロフォンに入力される音声信号Ｙｉ（ｚ）は式（１３）のように表すことができる。
【数１３】
【００４２】
一方、適応フィルタは、左右のスピーカーとマイクロフォンとの間のステレオエコーパス特性を推定し、左右の疑似ステレオエコーパス特性ハットＨＬｉ（ｚ）、ハットＨＲｉ（ｚ）として内部に保持しており、これらと左右のスピーカーから出力されるステレオ・オーディオ信号であるチルダＸＬｉ（ｚ）、チルダＸＲｉ（ｚ）とを用いて式（１４）に表す疑似エコー信号を生成する。
【数１４】
【００４３】
なお、疑似ステレオエコーパス特性は、左右のスピーカーから出力されるステレオ・オーディオ信号とそれ自身とを用いてサンプリングの時間領域で学習され修正される。式（１３）で表される音声信号Ｙｉ（ｚ）から式（１４）で表される疑似エコー信号ハットＹｉ（ｚ）を差し引くことにより、マイクロフォンに回り込んだステレオ・オーディオ信号を除去し、出力信号Ｅｉ（ｚ）を得る。（式（１５）参照。）
【数１５】
【００４４】
ここで、適応フィルタが収束していれば、下記の式（１６）、式（１７）のように推定した疑似ステレオエコーパス特性ハットＨＬｉ（ｚ）、ハットＨＲｉ（ｚ）が、真のステレオエコーパス特性ＨＬｉ（ｚ）、ＨＲｉ（ｚ）と一致する。
【数１６】
【数１７】
【００４５】
従って、式（１８）に示すように出力信号Ｅｉ（ｚ）と送話音声と室雑音との合成信号Ｎｉ（ｚ）とが一致する。すなわち、適応フィルタを収束させることによってエコーを抑制することができる。
【数１８】
【００４６】
音響エコーの抑制効果を向上させるためには、上述した（１６）式、（１７）式に示されるように、疑似ステレオエコーパス特性ハットＨＬｉ（ｚ）、ハットＨＲｉ（ｚ）を、真のステレオエコーパス特性ＨＬｉ（ｚ）、ＨＲｉ（ｚ）と一致させることが重要になる。疑似ステレオエコーパス特性は、左右のスピーカー３、４から出力されるステレオ・オーディオ信号とそれ自身とを用いてサンプリングの時間領域で学習され修正される。
【００４７】
ステレオ適応フィルタ６２における疑似ステレオエコーパス特性ハットＨＬｉ（ｚ）、ハットＨＲｉ（ｚ）の学習は、実際にはサンプリングの時間領域で行われる。例えば、よく知られたＮＬＭＳ法（Normalized Least Mean Square、正規化最小平均二乗）では、次の式（１９）、及び式（２０）で与えられる。
【数１９】
【数２０】
【００４８】
式（１９）及び式（２０）において、太字ハットＨＬ（ｋ）、太字ハットＨＲ（ｋ）、太字ＸＬ（ｋ）、及び、太字ＸＲ（ｋ）は、Ｎタップの適応ＦＩＲフィルタの係数からなるＮ次元ベクトルである。また、ｅ（ｋ）はエコー除去の残差信号、αは収束速度を決めるステップゲインと呼ばれる制御パラメータである。
【００４９】
太字ＸＬ（ｋ）、及び、太字ＸＲ（ｋ）には、それぞれ帯域合成器２３で合成された左右のステレオ・オーディオ信号チルダＸＬｉ（ｚ）、ＸＲｉ（ｚ）が適用され、ｅ（ｋ）は、加算器６５を経て音響エコーが除去された後の音声信号が適用される。ステップゲインであるαの値は、ステレオエコーパス推定制御器６４によって設定される。
【００５０】
なお、モノラル適応フィルタ６３も、システム同定を用いてスピーカー３、４のいずれか片方とマイクロフォン５との間のエコーパス特性（疑似モノラルエコーパス特性）ハットＨｉ（ｚ）を推定する。また、疑似モノラルエコーパス特性ハットＨｉ（ｚ）は、左右のスピーカー３、４から出力される信号のうちスイッチ６７によって選択された一方のステレオ・オーディオ信号（モノラル信号）とそれ自身などを用い、ステレオ適応フィルタ６２と同様にサンプリングの時間領域で学習され修正される。
【００５１】
ステレオエコーパス推定制御器６４は、ステレオ適応フィルタ６２における疑似ステレオエコーパス特性の学習に用いられるステップゲインαの値を、ステレオエコーキャンセラ制御器６１からの指示に従って制御する。また、モノラル適応フィルタ６３における疑似モノラルエコーパス特性の学習に用いられるステップゲインα´の値も、ステレオエコーキャンセラ制御器６１からの指示に従って制御する。また、疑似モノラルエコーパス特性と疑似ステレオエコーパス特性との間の相互変換も行う。
【００５２】
ステレオエコーキャンセラ制御器６１は、チャンネル間相関情報の符号化コードであるステレオパラメタ信号ｐｉｊないしは、ステレオパラメタ信号ｐｉｊから生成されたチャンネル間伝達関数ＧＲｉｊ（ｚ´）、ＧＬｉｊ（ｚ´）の変化を監視し、監視結果に基づきステップゲインα、α´の値を制御する。
【００５３】
例えば、チャンネル間伝達関数ＧＲｉｊ（ｚ´）、ＧＬｉｊ（ｚ´）をレベル値のみで以下の式（２１）、（２２）のように近似する場合、
【数２１】
【数２２】
【００５４】
左右のチャンネル間伝達関数の比率変化指標μｉを式（２３）によって求める。
【数２３】
【００５５】
この比率変化指標μｉの監視結果に基づくステップゲインαの値の制御方法を、図２を用いて説明する。図２は、第１の実施形態に係わるステレオエコーキャンセラ制御器６１による制御手順を説明するフローチャートである。
【００５６】
まず、ステップＳ１において、当該フレームにおける左右のチャンネル間伝達関数の比率変化指標μｉを式（２３）によって求める。次に、μｉと予め設定された比率変化指標の閾値μＴＨとを比較する（ステップＳ２）。
【００５７】
ステップＳ２においてμｉが閾値μＴＨを下回った場合、左右のステレオ・オーディオ信号の相関が強いと判定してステップＳ４に進み、ステップゲインαの値を０にセットするようステレオエコーパス推定制御器６４を介してステレオ適応フィルタ６２を制御する。同時にステップゲインα´の値を１にセットするようステレオエコーパス推定制御器６４を介してモノラル適応フィルタ６３を制御する。
【００５８】
なお、ステレオエコーキャンセラ制御器６１は、ステップＳ４においてステップゲインα´の値を１にセットするとともに、左右のステレオ・オーディオ信号のうちレベル値の高い一方とモノラル適用フィルタ６３とを接続するように切り替えスイッチ６７を制御する。また、ステレオエコーパス推定制御器６４に対し、それまでに学習した疑似ステレオエコーパス特性ハットＨＬｉ（ｚ）、ハットＨＲｉ（ｚ）から周知の変換式を用いて疑似モノラルエコーパス特性ハットＨｉ（ｚ）を算出し、モノラル適応フィルタ６３にセットするよう制御指示を与える。
【００５９】
一方、ステップＳ２においてμｉが閾値μＴＨ以上である場合、左右のステレオ・オーディオ信号の相関が弱いと判定してステップＳ３に進み、ステップゲインαの値を１にセットするようステレオエコーパス推定制御器６４を介してステレオ適応フィルタ６２を制御する。同時にステップゲインα´の値を０にセットするようステレオエコーパス推定制御器６４を介してモノラル適応フィルタ６３を制御する。
【００６０】
ステップＳ３、Ｓ４が終了すると、共にステップＳ５に進み、監視対象のフレームを次のフレームに進めてステップＳ１に戻る。このようにして、時系列に送信されてくるステレオパラメタ信号ｐｉｊないしは、ステレオパラメタ信号ｐｉｊから生成されたチャンネル間伝達関数ＧＲｉｊ（ｚ´）、ＧＬｉｊ（ｚ´）の監視を繰り返す。
【００６１】
左右のステレオ・オーディオ信号間に強い相関がある場合には、ステレオ適応フィルタ６２での疑似ステレオエコーパス特性の学習を続けても正しい方向に収束せずに誤推定を招くために、音響エコーキャンセル効果が著しく低下する問題を招いていた。しかしながら、本実施形態の音響エコーキャンセラでは、左右のステレオ・オーディオ信号間に強い相関がある場合にはステレオ適応フィルタ６２での疑似ステレオエコーパス特性の学習を停止して、相関が弱くなると学習を再開させるため、安定した音響エコーキャンセル効果を実現できる。
【００６２】
このように、本実施の形態の音響エコーキャンセラでは、左右のステレオ・オーディオ信号間に強い相関がある場合には、ステレオ適応フィルタ６２での疑似ステレオエコーパス特性の学習を停止させて誤推定を防ぐため、音響エコーキャンセル能力の低下を防ぐことができる。
【００６３】
また、オーディオ信号復号部２で用いられているチャンネル間相関情報の符号化コードであるステレオパラメタ信号ｐｉｊないしは、ステレオパラメタ信号ｐｉｊから生成されたチャンネル間伝達関数ＧＲｉｊ（ｚ´）、ＧＬｉｊ（ｚ´）を利用して左右のステレオ・オーディオ信号間の相関の強さを判定するため、新たな相関検出手段を必要としない。従って、経済的に安定的なキャンセル能力を有する音響エコーキャンセラを実現することができる。
【００６４】
なお、左右のステレオ・オーディオ信号間の相関が強い場合に、ステップゲインαの値はゼロに固定的に制御される必要はなく、各種特性などに応じてゼロに近い所定の値に制御するようにしてもよい。
【００６５】
（第２の実施形態）
上述した実施形態においては、左右のステレオ・オーディオ信号間の相関が強い区間が１区間出現した場合において、疑似ステレオエコーパス特性の学習を停止させることで誤推定を防ぎエコーキャンセル能力の低下を防ぐよう制御されていた。一方、本実施形態の音響エコーキャンセラでは、左右のステレオ・オーディオ信号間の相関が強い区間が複数区間出現した場合に、同区間の間に学習した疑似モノラルエコーパス特性を用いて疑似ステレオエコーパス特性を推定することで、エコーキャンセル能力をさらに向上させる点が異なっている。
【００６６】
本実施形態の音響エコーキャンセラの構成は、図１用いて説明した第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００６７】
本実施形態の音響エコーキャンセラも、第１の実施形態と同様に、ステレオエコーキャンセラ制御器６１において左右のチャンネル間伝達関数の比率変化指標μｉを定常的に監視する。フレームｉからフレームｉ―ｖｉ＋１の区間において比率変化指標が閾値μＴＨを下回り、また、フレームｉ―κｉからフレームｉ―κｉ―ｖｉ―κｉ＋１の区間においても比率変化指標がμＴＨを下回り、さらに、これらの区間におけるチャンネル間相関情報であるステレオパラメタ信号ｐｉｊとｐｉ―κｉｊとが異なる場合、これらの区間の間に学習した疑似モノラルエコーパス特性を用いて疑似ステレオエコーパス特性を推定する。
【００６８】
具体的には、フレームｉの疑似モノラルエコーパス特性ハットＨｉ（ｚ）、フレームｉ―κｉの疑似モノラルエコーパス特性ハットＨｉ―κｉ（ｚ）、及び、式（２４）に定義された、各々に対応するステレオ生成伝達関数ＧＲＬｉ（ｚ）、ＧＲＬｉ−κｉ（ｚ）を用いて、周知の式（２５）の変換式に従い、左右の疑似ステレオエコーパス特性ハットＨＬｉ（ｚ）、ハットＨＲｉ（ｚ）を推定する。
【数２４】
【数２５】
【００６９】
上記のように二区間の疑似モノラルエコーパス特性を用いた疑似ステレオエコーパス特性の推定は、ステレオエコーキャンセラ制御器６１からの制御指示に基づきステレオエコーパス推定制御器６４で行われる。推定された疑似ステレオエコーパス特性ＨＬｉ（ｚ）、ハットＨＲｉ（ｚ）は、ステレオ適応フィルタ６２にセットされ、引き続き行われる疑似ステレオエコーパス特性の学習に用いられる。
【００７０】
このように、本実施の形態の音響エコーキャンセラでは、左右のステレオ・オーディオ信号間に強い相関がある区間が複数区間出現した場合に、同区間で推定された疑似モノラルエコーパス特性を用いて、左右の疑似ステレオエコーパス特性を推定する。これにより、音響エコーキャンセル能力がさらに向上する。なお、出現する強い相関がある複数区間は、連続していてもかまわない。
【００７１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
２…オーディオ信号復号部、６…音響エコーキャンセル部、６２…ステレオ適応フィルタ、
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、音響エコーキャンセラに関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビやカーナビゲーションシステムなどの情報家電機器では、デジタル化されたステレオ・オーディオ信号を復号してステレオ・スピーカーで受聴する方式が一般化されている。
【０００３】
国際標準方式の多くのステレオ・オーディオ復号器は、左右のチャンネル信号間の相関を利用してステレオパラメタを生成、利用することで効率的に帯域圧縮を行っている。例えば、ＭＰＥＧで規定するオーディオ符号化モードの一つであるインテンシティ・ステレオ方式は、周波数領域のオーディオ信号から、モノラルの信号と、左右のステレオのレベル比をステレオパラメタとして抽出して符号化することにより、帯域圧縮を効率的に行っている。
【０００４】
近年、このような機器にマイクロフォンを接続し、音声認識や電話・テレビ電話などを可能とする新たな機能が注目されている。例えば、テレビにマイクロフォンを接続し、マイクロフォンを通じて音声ボリュームを調整したり、テレビ電話を使用したりする機能が開発されている。また、例えば、カーナビゲーションシステムにマイクロフォンを接続し、ナビゲーションシステムの制御を音声で行う機能が開発されている。
【０００５】
一方、ステレオ・オーディオ再生時にハンズフリー会話や音声認識などを行おうとすると、ステレオ・オーディオ信号のエコーがマイクロフォンに回り込み、音響エコーによる通話障害や音声認識性能の劣化、音声品質の劣化などを引き起こすという問題がある。
【０００６】
このような障害・劣化を防ぐために、通常は、ステレオ音響エコーキャンセラを用いることにより、マイクロフォンで収音した信号からマイクロフォンに回り込んだステレオ・オーディオ信号を除去している。
【０００７】
一般的なステレオ音響エコーキャンセラは、システム同定を用いてスピーカーとマイクロフォンとの間のエコーパス特性を推定する。このシステム同定には、一般的に適応フィルタが用いられる。
【０００８】
しかし、従来の構成の音響エコーキャンセラでは、適応フィルタに入力される左右のステレオ・オーディオ信号の間に相関があると、正しいステレオエコーパス特性が推定できず、相関が変化したときにエコーキャンセル能力が著しく劣化するという問題があった。特に、ステレオ・オーディオ信号に本質的にモノラル信号である単独発言がある場合にこの問題は顕著となっていた。
【０００９】
この問題を解決するために、左右のステレオ・オーディオ信号間の相関を低減すべく、各チャンネルに独立な歪みを与える方法が提案されているが、ステレオ・オーディオ信号自体を歪めてしまうために、音声品質の劣化などを引き起こすといった大きな問題が生じてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−３１４０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本実施形態が解決しようとする課題は、効率的に安定したエコーキャンセル能力を実現することができる音響エコーキャンセラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本実施形態の音響エコーキャンセラは、入力された左右のステレオ・オーディオ信号の間の相関に基づき生成されたステレオパラメタを用いて、前記ステレオ・オーディオ信号を復号するオーディオ信号復号部と、前記復号されたステレオ・オーディオ信号に起因する音響エコーを推定するステレオエコー推定器を備え、入力された音声信号から前記推定された音響エコーを除去する音響エコーキャンセル部とを具備している。前記音響エコーキャンセル部は、前記ステレオパラメタに基づき、前記ステレオエコー推定器における前記音響エコーの推定動作を制御するステレオエコーキャンセラ制御器をさらに備えていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１及び第２の実施形態に係わる音響エコーキャンセラの構成の一例を説明する概略ブロック図。
【図２】第１の実施形態に係わるステレオエコーキャンセラ制御器６１による制御手順を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
始めに、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係わる音響エコーキャンセラの構成を説明する。図１は、本発明の第１及び第２の実施形態に係わる音響エコーキャンセラの構成の一例を説明する概略ブロック図である。なお、図１には、音響エコーキャンセラと接続して使用される周辺機器も図示している。
【００１６】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係わる音響エコーキャンセラは、チューナ等からステレオ・オーディオ信号を受信して符号化する受信器１と、符号化された信号を復号してデジタルオーディオ信号を出力するオーディオ信号復号部２と、マイクロフォン５などから入力された音声信号から音響エコーを除去する音響エコーキャンセル部６とを備えている。
【００１７】
オーディオ信号復号部２には、符号化された信号を複数の帯域に分割するデータ分解器２１と、割り当てられた帯域について、符号化された信号を復号して左右のステレオ・オーディオ信号を再生するステレオ信号復号部２２と、全帯域の再生されたステレオ・オーディオ信号を合成する帯域合成器２３とを備えている。
【００１８】
ステレオ信号復号部２２は、データ分解器２１によって分割される帯域の数Ｔと同数のステレオ信号復号器２２０、２２１、…、２２Ｔ−１で構成されている。例えば、データ分解器２１によって符号化された信号が１６個の帯域に分割される場合、ステレオ信号復号部２２には１６個のステレオ信号復号器２２０、２２１、…、２２１５が配置される。各ステレオ信号復号器２２０、２２１、…、２２Ｔ−１は、それぞれ帯域分割モノラルオーディオデコーダ２４と、相関生成器２５とを備えている。
【００１９】
一方、音響エコーキャンセル部６は、左右のステレオ・オーディオ信号からスピーカー３、４とマイクロフォン５との間のエコーパス特性を推定して疑似エコー信号を生成する、ステレオエコー推定器としてのステレオ適応フィルタ６２と、左右のステレオ・オーディオ信号のどちらか一方の信号であるモノラル信号に基づきスピーカー３、４とマイクロフォン５との間のエコーパス特性を推定するモノラル適応フィルタ６３とを備えている。モノラル適応フィルタ６３には、切り替えスイッチ６７を介して左右のステレオ・オーディオ信号のいずれかが入力される。ステレオ適応フィルタ６２とモノラル適応フィルタ６３とはステレオエコーパス推定制御器６４で接続されている。
【００２０】
ステレオ適応フィルタ６２で推定され生成された疑似エコー信号は、加算器６５によってマイクロフォン５から入力された音声信号から減ぜられる。疑似エコー信号が減ぜられてエコーが除去された音声信号は、外部機器に出力されると同時にステレオ適応フィルタ６２にフィードバックされ、エコーパス特性を推定する学習に用いられる。
【００２１】
また、モノラル適応フィルタ６３で推定され生成された疑似エコー信号は、加算器６６によってマイクロフォン５から入力された音声信号から減ぜられる。モノラル適応フィルタ６３で生成された疑似エコー信号が減ぜられた音声信号は、モノラル適応フィルタ６３にフィードバックされ、エコーパス特性を推定する学習に用いられる。
【００２２】
また、音響エコーキャンセル部６は、音響エコーキャンセル部６全体の制御を行うステレオエコーキャンセラ制御器６１を備えている。ステレオエコーキャンセル部６は、ステレオエコーパス推定制御器６４を介して、ステレオ適応フィルタ６２におけるエコーパス特性の推定に用いられる係数などを制御する。また、ステレオエコーキャンセラ制御器６１は、切り替えスイッチ６７を制御して、モノラル適応フィルタ６３に入力する信号を選択・切り替えさせる。
【００２３】
受信器１は、チューナ等からステレオ・オーディオ信号を受信し、帯域圧縮を施して符号化してオーディオ信号復号部２に出力する。
【００２４】
例えば、最近標準化されたステレオ対応のオーディオ復号方式では、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform、離散コサイン変換）や帯域分割フィルタを用い、ステレオ・オーディオ信号を複数の帯域成分に分割して効率的に符号化する。その際、ステレオ・オーディオ信号には、各チャンネル間に相関があることが多い。そこで、フレーム区間ｉ、帯域ｊごとに、以下のような直交化処理を施してチャンネル間の相関を除去した後に、モノラルの符号化方式を各チャンネルに施す。
【００２５】
例えば、ｊ番目の帯域におけるｉ番目のフレームについて、左右のチャンネルのステレオ・オーディオ信号をそれぞれＸＬｉｊ（ｚ）、ＸＲｉｊ（ｚ）とし、チャンネル間相関によるチャンネル間伝達関数をＧＲＲｉｊ（ｚ）、ＧＲＬｉｊ（ｚ）、ＧＬＲｉｊ（ｚ）、ＧＬＬｉｊ（ｚ）とすると、左右のチャンネルのステレオ・オーディオ信号の和信号と差信号をそれぞれチルダＸＭｉｊ（ｚ）、チルダＸＳｉｊ（ｚ）は以下の式（１）で表すことができる。
【数１】
【００２６】
例えば、左チャンネル信号と右チャンネル信号との間に以下の式（２）のような関係がある場合、
【数２】
【００２７】
（ただし、ＥＬｉｊ（ｚ）はチャンネル間の非相関成分を表す。）
式（１）右辺におけるチャンネル間伝達関数の共役複素数のマトリクスは、以下の式（３）のように表される。
【数３】
【００２８】
式（２）と式（３）とを式（１）に代入すると、式（４）が得られる。
【数４】
【００２９】
すなわち、チルダＸＭｉｊ（ｚ）、チルダＸＳｉｊ（ｚ）は、相関成分と非相関成分とに分離することができる。このとき、非相関成分ＥＬｉｊ（ｚ）が無視できるとすると、チルダＸＳｉｊ（ｚ）はゼロとなるので、チルダＸＭｉｊ（ｚ）とチャンネル間の相関情報を符号化し、オーディオ信号復号部２に出力すればよいことになる。
【００３０】
より具体的な実現例であるＭＰＥＧ１やＭＰＥＧ２のインテンシティ・ステレオ方式では、ステレオ・オーディオ信号ＸＲｉｊ（ｚ）、ＸＬｉｊ（ｚ）をそれぞれ式（５）、（６）のように仮定する。
【数５】
【数６】
【００３１】
なお、式（５）、式（６）において、ｌＲｉｊとｌＬｉｊとは信号のレベル値を表す。すると、式（１）の右辺におけるチャンネル間伝達関数の共役複素数のマトリクスは、以下の式（７）のように表される。
【数７】
【００３２】
式（５）、式（６）、式（７）を、式（１）に挿入すると、式（８）の関係が得られる。
【数８】
【００３３】
すなわち、式（８）の関係に基づき、ステレオ・オーディオ信号に直交化を行って、左右のチャンネルの和信号チルダＸＭｉｊ（ｚ）と、レベル情報ｌＲｉｊとｌＬｉｊとを符号化する。これらの符号化方式は非相関成分がゼロとなるように処理を行うので、符号化するのはステレオ・オーディオ信号の主成分と、左右のチャンネルの相関を生成するためのチャンネル間相関情報（伝達関数）もしくはその近似であるレベル値である。
【００３４】
符号化された信号は、オーディオ信号復号部２のデータ分解器２１に入力される。データ分解器２１では、受信した信号をあらかじめ設定された個数Ｔ（例えば１６個）の帯域に分割する。この分割処理により、具体的には、ｉ番目のフレームのｊ番目の帯域については、ステレオ・オーディオ信号の主成分の符号化コードＩＭｉｊと、チャンネル間相関情報の符号化コードであるステレオパラメタ信号ｐｉｊが分割される。
【００３５】
ステレオ・オーディオ信号の主成分の符号化コードＩＭｉｊは、それぞれの帯域に対応したステレオ信号復号器２２ｊの帯域分割モノラルオーディオ復号器２４に入力され、復号処理される。また、ステレオパラメタ信号ｐｉｊは、それぞれの帯域に対応したステレオ信号復号器２２ｊの相関生成器２５に入力される。
【００３６】
帯域分割モノラルオーディオ復号器２４に入力された符号化コードＩＭｉｊは、復号処理されることで各帯域のオーディオ主信号ＸＭｉｊ（ｚ´）となる。モノラル信号であるオーディオ主信号ＸＭｉｊ（ｚ´）は、同じステレオ信号復号器２２ｊに配置された相関生成器２５に出力される。
【００３７】
相関生成器２５では、データ分解器２１から入力されたステレオパラメタ信号ｐｉｊをもとに、チャンネル間伝達関数ＧＲｉｊ（ｚ´）、ＧＬｉｊ（ｚ´）が生成される。チャンネル間伝達関数ＧＲｉｊ（ｚ´）、ＧＬｉｊ（ｚ´）と、帯域分割モノラルオーディオ復号器２４から入力されたオーディオ主信号ＸＭｉｊ（ｚ´）とを用い、以下の式（９）、式（１０）に基づく演算処理を行って、部分帯域ごとに左右のステレオ・オーディオ信号ＸＬｉｊ（ｚ´）、ＸＲｉｊ（ｚ´）を生成する。
【数９】
【数１０】
【００３８】
ステレオ信号復号器２２ｊで生成された、部分帯域ごと左右のステレオ・オーディオ信号ＸＬｉｊ（ｚ´）、ＸＲｉｊ（ｚ´）は、帯域合成器２３に出力される。帯域合成器２３では、部分帯域の信号から全帯域の信号を復元する関数太字Ｆを用い、すべてのステレオ復号器２２０、２２１、…、２２Ｔ−１から入力されたステレオ・オーディオ信号が、式（１１）、式（１２）に従って合成される。
【数１１】
【数１２】
【００３９】
合成された右側のステレオ・オーディオ信号チルダＸＲｉ（ｚ）は、右側のスピーカー３に出力されて再生される。同様に、左側のステレオ・オーディオ信号チルダＸＬｉ（ｚ）は、左側のスピーカー４に出力されて再生される。
【００４０】
帯域合成器２３で合成された左右のステレオ・オーディオ信号チルダＸＲｉ（ｚ）、ＸＬｉ（ｚ）は、音響エコーキャンセル部６のステレオ適応フィルタ６２にも出力される。ステレオ適応フィルタ６２は、システム同定を用いてスピーカー３、４とマイクロフォン５との間のエコーパス特性（疑似ステレオエコーパス特性）を推定し、疑似エコー信号ハットＹｉ（ｚ）を生成する。
【００４１】
左右のスピーカーとマイクロフォンとの間のステレオエコーパス特性をそれぞれＨＬｉ（ｚ）、ＨＲｉ（ｚ）とし、送話音声と室雑音との合成信号をＮｉ（ｚ）とすると、ｉ番目のフレームにおけるマイクロフォンに入力される音声信号Ｙｉ（ｚ）は式（１３）のように表すことができる。
【数１３】
【００４２】
一方、適応フィルタは、左右のスピーカーとマイクロフォンとの間のステレオエコーパス特性を推定し、左右の疑似ステレオエコーパス特性ハットＨＬｉ（ｚ）、ハットＨＲｉ（ｚ）として内部に保持しており、これらと左右のスピーカーから出力されるステレオ・オーディオ信号であるチルダＸＬｉ（ｚ）、チルダＸＲｉ（ｚ）とを用いて式（１４）に表す疑似エコー信号を生成する。
【数１４】
【００４３】
なお、疑似ステレオエコーパス特性は、左右のスピーカーから出力されるステレオ・オーディオ信号とそれ自身とを用いてサンプリングの時間領域で学習され修正される。式（１３）で表される音声信号Ｙｉ（ｚ）から式（１４）で表される疑似エコー信号ハットＹｉ（ｚ）を差し引くことにより、マイクロフォンに回り込んだステレオ・オーディオ信号を除去し、出力信号Ｅｉ（ｚ）を得る。（式（１５）参照。）
【数１５】
【００４４】
ここで、適応フィルタが収束していれば、下記の式（１６）、式（１７）のように推定した疑似ステレオエコーパス特性ハットＨＬｉ（ｚ）、ハットＨＲｉ（ｚ）が、真のステレオエコーパス特性ＨＬｉ（ｚ）、ＨＲｉ（ｚ）と一致する。
【数１６】
【数１７】
【００４５】
従って、式（１８）に示すように出力信号Ｅｉ（ｚ）と送話音声と室雑音との合成信号Ｎｉ（ｚ）とが一致する。すなわち、適応フィルタを収束させることによってエコーを抑制することができる。
【数１８】
【００４６】
音響エコーの抑制効果を向上させるためには、上述した（１６）式、（１７）式に示されるように、疑似ステレオエコーパス特性ハットＨＬｉ（ｚ）、ハットＨＲｉ（ｚ）を、真のステレオエコーパス特性ＨＬｉ（ｚ）、ＨＲｉ（ｚ）と一致させることが重要になる。疑似ステレオエコーパス特性は、左右のスピーカー３、４から出力されるステレオ・オーディオ信号とそれ自身とを用いてサンプリングの時間領域で学習され修正される。
【００４７】
ステレオ適応フィルタ６２における疑似ステレオエコーパス特性ハットＨＬｉ（ｚ）、ハットＨＲｉ（ｚ）の学習は、実際にはサンプリングの時間領域で行われる。例えば、よく知られたＮＬＭＳ法（Normalized Least Mean Square、正規化最小平均二乗）では、次の式（１９）、及び式（２０）で与えられる。
【数１９】
【数２０】
【００４８】
式（１９）及び式（２０）において、太字ハットＨＬ（ｋ）、太字ハットＨＲ（ｋ）、太字ＸＬ（ｋ）、及び、太字ＸＲ（ｋ）は、Ｎタップの適応ＦＩＲフィルタの係数からなるＮ次元ベクトルである。また、ｅ（ｋ）はエコー除去の残差信号、αは収束速度を決めるステップゲインと呼ばれる制御パラメータである。
【００４９】
太字ＸＬ（ｋ）、及び、太字ＸＲ（ｋ）には、それぞれ帯域合成器２３で合成された左右のステレオ・オーディオ信号チルダＸＬｉ（ｚ）、ＸＲｉ（ｚ）が適用され、ｅ（ｋ）は、加算器６５を経て音響エコーが除去された後の音声信号が適用される。ステップゲインであるαの値は、ステレオエコーパス推定制御器６４によって設定される。
【００５０】
なお、モノラル適応フィルタ６３も、システム同定を用いてスピーカー３、４のいずれか片方とマイクロフォン５との間のエコーパス特性（疑似モノラルエコーパス特性）ハットＨｉ（ｚ）を推定する。また、疑似モノラルエコーパス特性ハットＨｉ（ｚ）は、左右のスピーカー３、４から出力される信号のうちスイッチ６７によって選択された一方のステレオ・オーディオ信号（モノラル信号）とそれ自身などを用い、ステレオ適応フィルタ６２と同様にサンプリングの時間領域で学習され修正される。
【００５１】
ステレオエコーパス推定制御器６４は、ステレオ適応フィルタ６２における疑似ステレオエコーパス特性の学習に用いられるステップゲインαの値を、ステレオエコーキャンセラ制御器６１からの指示に従って制御する。また、モノラル適応フィルタ６３における疑似モノラルエコーパス特性の学習に用いられるステップゲインα´の値も、ステレオエコーキャンセラ制御器６１からの指示に従って制御する。また、疑似モノラルエコーパス特性と疑似ステレオエコーパス特性との間の相互変換も行う。
【００５２】
ステレオエコーキャンセラ制御器６１は、チャンネル間相関情報の符号化コードであるステレオパラメタ信号ｐｉｊないしは、ステレオパラメタ信号ｐｉｊから生成されたチャンネル間伝達関数ＧＲｉｊ（ｚ´）、ＧＬｉｊ（ｚ´）の変化を監視し、監視結果に基づきステップゲインα、α´の値を制御する。
【００５３】
例えば、チャンネル間伝達関数ＧＲｉｊ（ｚ´）、ＧＬｉｊ（ｚ´）をレベル値のみで以下の式（２１）、（２２）のように近似する場合、
【数２１】
【数２２】
【００５４】
左右のチャンネル間伝達関数の比率変化指標μｉを式（２３）によって求める。
【数２３】
【００５５】
この比率変化指標μｉの監視結果に基づくステップゲインαの値の制御方法を、図２を用いて説明する。図２は、第１の実施形態に係わるステレオエコーキャンセラ制御器６１による制御手順を説明するフローチャートである。
【００５６】
まず、ステップＳ１において、当該フレームにおける左右のチャンネル間伝達関数の比率変化指標μｉを式（２３）によって求める。次に、μｉと予め設定された比率変化指標の閾値μＴＨとを比較する（ステップＳ２）。
【００５７】
ステップＳ２においてμｉが閾値μＴＨを下回った場合、左右のステレオ・オーディオ信号の相関が強いと判定してステップＳ４に進み、ステップゲインαの値を０にセットするようステレオエコーパス推定制御器６４を介してステレオ適応フィルタ６２を制御する。同時にステップゲインα´の値を１にセットするようステレオエコーパス推定制御器６４を介してモノラル適応フィルタ６３を制御する。
【００５８】
なお、ステレオエコーキャンセラ制御器６１は、ステップＳ４においてステップゲインα´の値を１にセットするとともに、左右のステレオ・オーディオ信号のうちレベル値の高い一方とモノラル適用フィルタ６３とを接続するように切り替えスイッチ６７を制御する。また、ステレオエコーパス推定制御器６４に対し、それまでに学習した疑似ステレオエコーパス特性ハットＨＬｉ（ｚ）、ハットＨＲｉ（ｚ）から周知の変換式を用いて疑似モノラルエコーパス特性ハットＨｉ（ｚ）を算出し、モノラル適応フィルタ６３にセットするよう制御指示を与える。
【００５９】
一方、ステップＳ２においてμｉが閾値μＴＨ以上である場合、左右のステレオ・オーディオ信号の相関が弱いと判定してステップＳ３に進み、ステップゲインαの値を１にセットするようステレオエコーパス推定制御器６４を介してステレオ適応フィルタ６２を制御する。同時にステップゲインα´の値を０にセットするようステレオエコーパス推定制御器６４を介してモノラル適応フィルタ６３を制御する。
【００６０】
ステップＳ３、Ｓ４が終了すると、共にステップＳ５に進み、監視対象のフレームを次のフレームに進めてステップＳ１に戻る。このようにして、時系列に送信されてくるステレオパラメタ信号ｐｉｊないしは、ステレオパラメタ信号ｐｉｊから生成されたチャンネル間伝達関数ＧＲｉｊ（ｚ´）、ＧＬｉｊ（ｚ´）の監視を繰り返す。
【００６１】
左右のステレオ・オーディオ信号間に強い相関がある場合には、ステレオ適応フィルタ６２での疑似ステレオエコーパス特性の学習を続けても正しい方向に収束せずに誤推定を招くために、音響エコーキャンセル効果が著しく低下する問題を招いていた。しかしながら、本実施形態の音響エコーキャンセラでは、左右のステレオ・オーディオ信号間に強い相関がある場合にはステレオ適応フィルタ６２での疑似ステレオエコーパス特性の学習を停止して、相関が弱くなると学習を再開させるため、安定した音響エコーキャンセル効果を実現できる。
【００６２】
このように、本実施の形態の音響エコーキャンセラでは、左右のステレオ・オーディオ信号間に強い相関がある場合には、ステレオ適応フィルタ６２での疑似ステレオエコーパス特性の学習を停止させて誤推定を防ぐため、音響エコーキャンセル能力の低下を防ぐことができる。
【００６３】
また、オーディオ信号復号部２で用いられているチャンネル間相関情報の符号化コードであるステレオパラメタ信号ｐｉｊないしは、ステレオパラメタ信号ｐｉｊから生成されたチャンネル間伝達関数ＧＲｉｊ（ｚ´）、ＧＬｉｊ（ｚ´）を利用して左右のステレオ・オーディオ信号間の相関の強さを判定するため、新たな相関検出手段を必要としない。従って、経済的に安定的なキャンセル能力を有する音響エコーキャンセラを実現することができる。
【００６４】
なお、左右のステレオ・オーディオ信号間の相関が強い場合に、ステップゲインαの値はゼロに固定的に制御される必要はなく、各種特性などに応じてゼロに近い所定の値に制御するようにしてもよい。
【００６５】
（第２の実施形態）
上述した実施形態においては、左右のステレオ・オーディオ信号間の相関が強い区間が１区間出現した場合において、疑似ステレオエコーパス特性の学習を停止させることで誤推定を防ぎエコーキャンセル能力の低下を防ぐよう制御されていた。一方、本実施形態の音響エコーキャンセラでは、左右のステレオ・オーディオ信号間の相関が強い区間が複数区間出現した場合に、同区間の間に学習した疑似モノラルエコーパス特性を用いて疑似ステレオエコーパス特性を推定することで、エコーキャンセル能力をさらに向上させる点が異なっている。
【００６６】
本実施形態の音響エコーキャンセラの構成は、図１用いて説明した第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００６７】
本実施形態の音響エコーキャンセラも、第１の実施形態と同様に、ステレオエコーキャンセラ制御器６１において左右のチャンネル間伝達関数の比率変化指標μｉを定常的に監視する。フレームｉからフレームｉ―ｖｉ＋１の区間において比率変化指標が閾値μＴＨを下回り、また、フレームｉ―κｉからフレームｉ―κｉ―ｖｉ―κｉ＋１の区間においても比率変化指標がμＴＨを下回り、さらに、これらの区間におけるチャンネル間相関情報であるステレオパラメタ信号ｐｉｊとｐｉ―κｉｊとが異なる場合、これらの区間の間に学習した疑似モノラルエコーパス特性を用いて疑似ステレオエコーパス特性を推定する。
【００６８】
具体的には、フレームｉの疑似モノラルエコーパス特性ハットＨｉ（ｚ）、フレームｉ―κｉの疑似モノラルエコーパス特性ハットＨｉ―κｉ（ｚ）、及び、式（２４）に定義された、各々に対応するステレオ生成伝達関数ＧＲＬｉ（ｚ）、ＧＲＬｉ−κｉ（ｚ）を用いて、周知の式（２５）の変換式に従い、左右の疑似ステレオエコーパス特性ハットＨＬｉ（ｚ）、ハットＨＲｉ（ｚ）を推定する。
【数２４】
【数２５】
【００６９】
上記のように二区間の疑似モノラルエコーパス特性を用いた疑似ステレオエコーパス特性の推定は、ステレオエコーキャンセラ制御器６１からの制御指示に基づきステレオエコーパス推定制御器６４で行われる。推定された疑似ステレオエコーパス特性ＨＬｉ（ｚ）、ハットＨＲｉ（ｚ）は、ステレオ適応フィルタ６２にセットされ、引き続き行われる疑似ステレオエコーパス特性の学習に用いられる。
【００７０】
このように、本実施の形態の音響エコーキャンセラでは、左右のステレオ・オーディオ信号間に強い相関がある区間が複数区間出現した場合に、同区間で推定された疑似モノラルエコーパス特性を用いて、左右の疑似ステレオエコーパス特性を推定する。これにより、音響エコーキャンセル能力がさらに向上する。なお、出現する強い相関がある複数区間は、連続していてもかまわない。
【００７１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
２…オーディオ信号復号部、６…音響エコーキャンセル部、６２…ステレオ適応フィルタ、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された左右のステレオ・オーディオ信号の間の相関に基づき生成されたステレオパラメタを用いて、前記ステレオ・オーディオ信号を復号するオーディオ信号復号部と、
前記復号されたステレオ・オーディオ信号に起因する音響エコーを推定するステレオエコー推定器を備え、入力された音声信号から前記推定された音響エコーを除去する音響エコーキャンセル部と、
を具備した音響エコーキャンセラであって、
前記音響エコーキャンセル部は、前記ステレオパラメタに基づき、前記ステレオエコー推定器における前記音響エコーの推定動作を制御するステレオエコーキャンセラ制御器をさらに備えることを特徴とする、
音響エコーキャンセラ。
【請求項２】
前記ステレオエコーキャンセラ制御器は、前記ステレオパラメタの変動度合いに基づき、前記ステレオエコー推定器における前記音響エコーの推定動作を制御することを特徴とする、請求項１に記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項３】
前記ステレオエコー推定器は多次元適応フィルタで構成されており、前記ステレオエコーキャンセラ制御器は、前記ステレオパラメタの変動度合いに基づき前記多次元適応フィルタの係数の収束速度を制御することを特徴とする、請求項１に記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項４】
前記ステレオエコーキャンセラ制御器は、前記ステレオパラメタの変動度合いが設定された閾値よりも小さい場合、前記ステレオエコー推定器における前記音響エコーの推定動作を抑制することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項５】
前記ステレオエコーキャンセラ制御器は、第一の区間における第一の前記ステレオパラメタと、前記第一の区間と第二の区間における第二の前記ステレオパラメタとが異なった値を有し、かつ前記第一のステレオパラメタの変動度合いと、前記第二のステレオパラメタの変動度合いとが設定された閾値よりも共に小さい場合において、前記第一及び前記第二のステレオパラメタと、前記第一の区間における推定された第一のエコーパス特性と、前記第二の区間における推定された第二のエコーパス特性とに基づき、第三のエコーパス特性を推定することを特徴とする、請求項１に記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項１】
入力された左右のステレオ・オーディオ信号の間の相関に基づき生成されたステレオパラメタを用いて、前記ステレオ・オーディオ信号を復号するオーディオ信号復号部と、
前記復号されたステレオ・オーディオ信号に起因する音響エコーを推定するステレオエコー推定器を備え、入力された音声信号から前記推定された音響エコーを除去する音響エコーキャンセル部と、
を具備した音響エコーキャンセラであって、
前記音響エコーキャンセル部は、前記ステレオパラメタに基づき、前記ステレオエコー推定器における前記音響エコーの推定動作を制御するステレオエコーキャンセラ制御器をさらに備えることを特徴とする、
音響エコーキャンセラ。
【請求項２】
前記ステレオエコーキャンセラ制御器は、前記ステレオパラメタの変動度合いに基づき、前記ステレオエコー推定器における前記音響エコーの推定動作を制御することを特徴とする、請求項１に記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項３】
前記ステレオエコー推定器は多次元適応フィルタで構成されており、前記ステレオエコーキャンセラ制御器は、前記ステレオパラメタの変動度合いに基づき前記多次元適応フィルタの係数の収束速度を制御することを特徴とする、請求項１に記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項４】
前記ステレオエコーキャンセラ制御器は、前記ステレオパラメタの変動度合いが設定された閾値よりも小さい場合、前記ステレオエコー推定器における前記音響エコーの推定動作を抑制することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の音響エコーキャンセラ。
【請求項５】
前記ステレオエコーキャンセラ制御器は、第一の区間における第一の前記ステレオパラメタと、前記第一の区間と第二の区間における第二の前記ステレオパラメタとが異なった値を有し、かつ前記第一のステレオパラメタの変動度合いと、前記第二のステレオパラメタの変動度合いとが設定された閾値よりも共に小さい場合において、前記第一及び前記第二のステレオパラメタと、前記第一の区間における推定された第一のエコーパス特性と、前記第二の区間における推定された第二のエコーパス特性とに基づき、第三のエコーパス特性を推定することを特徴とする、請求項１に記載の音響エコーキャンセラ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２０５１２３（Ｐ２０１２−２０５１２３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６８４８０（Ｐ２０１１−６８４８０）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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