JP4166435B2 - 通信会議システム - Google Patents
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Description
発明の属する技術分野
本発明は、オーディオ通信会議システムに関する。これらは、各々が電話接続をもつ3以上の参加者が、多方向の討論に参加することができるシステムである。通信会議システムの本質的な部分は、会議“ブリッジ”と呼ばれ、ここで全ての参加者からのオーディオ信号が結合される。現在会議ブリッジは、参加者の各々からオーディオを受取り、オーディオ信号を適切に混合し、混合された信号を参加者の各々に配信することによって機能している。全ての信号処理は、ブリッジに集中しており、したがってモノラル(monaural)である(すなわち、単一のサウンドチャンネルがある)。この構成は図1に示し、後で詳しく記載することにする。このような通信会議システムの主な欠点は、オーディオ品質がモノフォニックで、概ね粗悪であり、一度にどの参加者が話しているかを判断することは、とくに参加者数が多いときは難しい。
【0002】
従来の技術
1つの例は、欧州特許明細書第0291470号に記載されている。該第0291470号明細書では入力符号のいくつかが、それらを戻りチャンネル内で結合し、各ユーザに対して、自分自身の音声の取り消し(キャンセル)を可能とする前に、同位相で反転される構成を開示している。
【0003】
発明が解決しようとする課題
本発明にしたがって、複数の端末装置の各々へのマルチチャンネル接続をもつ会議ブリッジ、および各チャンネルを別々に処理して、各出力が他の端末装置の1つを表わす複数の出力を用意する手段をもつ少なくとも1つの端末装置を含む遠隔通信システムを提供する。このマルチチャンネル方法を取り入れることによって、会議環境は、参加者自身によって個別の動作上の必要性と環境に合わせることができる。
【0004】
会議ブリッジは、コンセントレータ(集線装置)であって、現在活動状態の入力チャンネルを識別し、マルチチャンネル接続上でこれらの活動状態のチャンネルを、送信されたチャンネルを識別する制御情報と一緒に送る手段をもつコンセントレータを含むことが好ましい。これはマルチチャンネル接続によって要求されるキャパシティを低減する。活動状態のチャンネルを識別する制御情報は別々の制御チャンネル内で搬送されるか、チャンネルの活動状態にあるサブセット上でオーバーヘッドとして搬送される。好ましい構成では、所与の端末を表わすチャンネルは、この端末に与えられた出力から除かれる。これは、端末装置内の処理からこのチャンネルを除くことによって達成できるが、ブリッジから参加者へのマルチチャンネル送信からそれを除き、マルチチャンネル接続によって要求される容量をさらに低減することによって、これを達成することが好ましい。
【0005】
ここで本発明の実施形態の例を添付の図面を参照することによって例示的に記載することにする。
【0006】
発明の実施の形態
図1に示した従来のシステムでは、交換装置100内に位置する会議ブリッジは、各マイクロフォン11、21、31、などによって検出されるサウンドに応答して種々の顧客端末装置10(20、30は示されていない)から信号を受取る。これらの信号は電話通信ネットワーク(1)上を、ブリッジが設定されている交換100へ送られる。概ね信号はローカル交換(図示されていない)を経由して移動し、ローカル交換では、アナログ信号をディジタル形式に変換するのに、普通はブリッジ交換100へのオンワード送信において線形コンパンディング、例えば“A law”(例えば、欧州で使用されている)または“mu−Law”(例えば、アメリカ合衆国で使用されている)を使用する。ブリッジ交換100に到達すると、ブリッジは各到来信号11、21、31を各ディジタルコンバータ111、112、113へ送り、A Lawから線形ディジタル信号へ変換し、線形ディジタル信号をディジタル結合装置(コンバイナ)120へ送って、結合された信号を生成する。この結合された信号は、別のディジタルコンバータ110においてA lawに再び変換されて、電話ネットワーク(2)上を各端末装置10(20,30)へ送られて、各スピーカ12、22、32、などにおいてサウンドに変換される。このやり方では、交換装置100は“ブリッジ”として、1以上の端末装置30を端末10、20間の単純な2方向接続に接続することができる。
【0007】
図2ないし8に示したシステムは、アップリンク3と、制御チャンネル4およびディジタルオーディオダウンリンク5から成るダウンリンクとを含むマルチチャンネルリンクを使用して、図1の従来の会議ブリッジシステムを、いくつかのチャンネルを各参加者へ送ることができるマルチキャストシステムに置換している。オーディオダウンリンクはいくつかのチャンネル51、52を含む。適切な端末装置をもつ参加者は、後述する種々のやり方でこれらのチャンネル51、52を処理することができる。
【0008】
アップリンク3およびダウンリンク4、5に使用される送信媒体は、適切な媒体であってもよい。ISDN(統合サービスデータネットワーク)技術またはLAN(ローカルエリアネットワーク)−すなわちそれぞれ公衆および私設データネットワーク−は適切なデータレートおよび短い待ち時間(遅れ)(latency)、すなわちコーディングおよび送信バッファリングによる遅延を与えるので、好ましい送信用のオプションである。しかしながら、ISDNおよびLANはコスト高であり、現在までのところ市場における浸透度は低い。インターネットプロトコル(IP)技術が次第に一般的に使用されるようになってきているが、遅れは不十分であり、データレートは不確実である。しかしながら、これからの数年間でこの技術は急速に向上すると考えられており、好ましい遠隔通信方法になる可能性が高い。このようなシステムは、本発明を実行するのに理想的に適している。最新のインターネットタイプのモデムでは56キロビット/秒のダウン流(リンク4,5:)、および28.8キロビット/秒のアップ流を供給する。これは低コストであり、一般的にパーソナルコンピュータの小売りパッケージ内に含まれている。理想的にシステムは、上述の全て、およびバックアップとして使用する標準のアナログPSTNと動作可能であるべきである。
【0009】
信号ミキシングをユーザの端末装置か、または図2に示したような集中処理プラットフォームにおいて行うことができる。図2の端末装置10は、従来のようにマイクロフォン11およびスピーカシステム12を含む。しかしながらスピーカ12はスペーシャライズドシステム(spatialised system、空間を形成している系)であり−すなわちサウンドを異なる方向に放出することができると考えられる2以上のチャンネルをもつ。スピーカ12は立体音響のヘッドフォン、またはより複雑なシステムの形態をとってもよく、このようなより複雑なシステムは、例えば米国特許第5533129号(Gefvert)、第5307415号(Fosgate)、M.Hollier, D.Burraston, およびA. Rimellによる文献(“Spatial Sound for Telepresence”、British Telecom Technilogy Journal, October 1997)、または本発明の発明者の国際特許出願WO98/58523(1998年12月23日公開)に記載されている。
【0010】
マイクロフォン11からの出力は、端末装置10の一部を形成しているエンコーダ13によってコード化され、アップリンク3上を交換装置100へ送られる。ここでこれは他の参加者からの他の入力チャンネル21、31と結合され、コンセントレータ230で終端し、コンセントレータ230は種々の入力を、少数のチャンネル51、52、などをもつオーディオ信号に結合する。これらのチャンネルは、多数のチャンネルディジタルオーディオリンク5上で顧客装置10(20,30)へ送られ、ここで最初に各デコーダ14、24、34によってデコードされ(図3参照)、スペーシャライザ15へ供給されて(図4参照)、チャンネルのミキシングを制御して、スピーカ装置12においてスペーシャライズド信号を生成する。
【0011】
コンセントレータ230は、入力チャンネル11、21、31から有益な情報を搬送するチャンネル−一般的には言語を搬送するチャンネル−を選択し、これらのチャンネルのみを戻りリンク5上で送る。これは、搬送される情報量を低減する。制御チャンネル4は、何れのチャンネルが選択されたかを識別するデータを搬送する。端末装置において、スペーシャライザ15は制御チャンネルからのデータを使用し、もとのサウンドチャンネル11、21、31の何れを受取ったかを識別し、オーディオリンク内の“N”チャンネル51、52の何れかにおいて、各もとのチャンネルが存在し、この情報を使用してスペーシャライズド信号を構成する。スペーシャライズド信号は個々の顧客に対して、例えばスペーシャライズドシステム内の話者の数、スペーシャライズドシステム内で各参加者が位置していると考えられる場所に関する顧客の好み、および何れのチャンネルを含むかに関して調整することができる。
【0012】
とくに、ユーザは自分自身の入力11を表わすチャンネルを除くか、またはもとの話者の代わりに同時変換を選択してもよい。
【0013】
全チャンネルMの活動状態のサブセットNのみがいつでも一度に送られるので、送信効率を達成される。サブセットは、N:Mのコンセントレータ230において音声制御式ダイナミックチャンネル割り当てアルゴリズムを使用して選択される。この可能な構成は図8に示した。各入力チャンネル11、21、31は、各解析装置231、232、233によってモニタされる。解析装置231に示されているように、信号は言語検出および解析プロセス231bを受ける。これは、各入力11上に存在するか、否かを検出し、信号が言語を含む可能性がいかに高いかを示す確信値を与える。したがって低レベルの背景言語(バックグラウンドスピーチ)は、マイクロフォン11、21、31、などに明らかにアドレスされる言語に対してより低い重み付けを与えられることが保証される。さらにレベルごとに値が与えられ、マイクロフォンに方向付けられた言語が背景ノイズよりも好ましいことを確かにし、またレベル情報がスペーシャライゼーションシステムへ送られて、言語内の情報に適したコード化アルゴリズムを選択することができる。信号内の言語を検出および処理するために、最初にデコーダ231a内でデコードすることが必要な信号内の言語を処理する(言語検出システム231bがディジタルにコード化された信号を使用して動作できるときは、これを省いてもよい)。
【0014】
次に投票アルゴリズム234は、入力11、21、31から最もクリア(明瞭)な言語信号をもつものを選択し、スイッチを制御して、選択された入力チャンネル11、21、31の各々を出力チャンネル51、52の各1つへ向ける。類似のアルゴリズムは、国際電話回路においてディジタル回路乗算装置(Digital Circuit Multiplication Equipment (DCME))システムにおいて使用される。会議の参加者向けのオーディオチャンネルの内容に関するデータと、したがって入力チャンネル11、21、31と出力チャンネル51、52との間の相互連絡(コレスポンデンス)は制御チャンネル4上で送られる。その代わりに、このデータをコード化されたオーディオデータ内に埋め込むこともできる。
【0015】
話者が使用可能な出力チャンネル51、52よりも少ないときには、選択した入力チャンネルに対して低圧縮ディジタル化方式を使用し、したがって選択した各入力チャンネルに対して1以上の出力チャンネル51、52を使用することによって信号品質を向上することができる。電話品質言語は8キロビット/秒で達成することができ、システムが64キロビット/秒の能力をもつときに8人の話者を収容することができる。検出される話者がもっと少ないときには、4つの16キロビット/秒チャンネルの代わりに、64キロビット/秒の能力をもつチャンネルを使用して、‘良好な’品質の言語を送ることができ、またはビットレートの異なるチャンネルを混合したものを使用して、最初の信号品質にしたがってコード化レートを選択して、主な話者に他の話者よりも高い品質で送ることができる。レイヤードコーディング方式を使用して、データレート間で適切なスイッチングを可能にすることができる。
【0016】
端末装置10で使用されるNチャンネルデマルチプレクサおよび言語デコーダ14は図3に示した。これはオーディオダウンリンク5において送られるチャンネル51、52、53、などを受取り、デマルチプレクサ140においてそれらを分ける。次に各チャンネル51、52、などは各デコーダ141、142、143、などにおいて別々にデコードされて、スペーシャライザ15によって処理される。デコーダ141、142、などは、制御チャンネル4において搬送される制御信号の制御のもとで、使用される個々のコーディングアルゴリズム通りに別々の処理にしたがって動作することができる。
【0017】
全ての入力信号の和を含む複合信号も送ることができる。このような信号は、モノラルの受取り装置をもつユーザによって使用され、さらにスペーシャライザによって使用されて、周囲の背景信号を生成することができる。その代わりにスペーシャライザ15は、コンセントレータ230によって選択されないチャンネル11、21、31に置換してもよく、したがって“快適ノイズ(コムフォートノイズ)”;すなわち低レベルのホワイトノイズによってNチャンネルリンク5内に表わされずに、信号が全く存在しないことによって生じるボイドのオーラルインプレッション(aural impression)を避ける。
【0018】
顧客装置10はデスクトップのPCを使用して構成することができる。直ぐに使用できるPCのサウンドカード技術は、より簡単なスペーシャライジング方式に必要なオーディオインターフェイスおよび処理を用意することができる。ビルドインDSP技術を用いたより高度なサウンドカードはより高度な方式に使用することができる。スペーシャライザ15は、上述で参照したHollier他による文献に記載された人為的なオーディオ環境を生成する多数の確立された技術の1つを使用することができる。
【0019】
スペーシャライゼーション技術は次のように要約することができる。これらのスペーシャライゼーション技術は本発明で使用することができる。
【0020】
最も簡単な技術は“パニング(panning)”であり、各信号は2以上のスピーカを介して適切に重み付けをして再生され、これは要求された方向から放出していると知覚される。これは実行し易く、ロバスト(頑強)で、ヘッドフォンと共に使用することもできる。
【0021】
“アンビソニック(音波の方向感も再現する高忠実度再生)”システムはより複雑であり、波面再構成として知られている技術を使用して、現実的なスペーシャルオーディオを知覚することができる。これらは非常に良好なスペーシャルサウンドを生成できるが、これは非常に小さいリスニング領域のみに向けられており、したがって信号の聞き手のみに適している。
【0022】
ヘッドフォンリスニングでは、“両耳用(バイノーラル)”技術を使用して、非常に良好なスペーシャライゼーションを提供することができる。これらはヘッドに関係する転送機能(HRTF)フィルタの対を使用して、3D空間内の位置から放出するサウンドの耳管(ear canal)への入口に存在していたサウンドフィールドを再生成する。周辺システムに関して、正しいリスニング領域は非常に小さい。
【0023】
いくつかのスペーシャライザの出力は、図4に示したように結合でき、左および右のチャンネル12L及び12Rをもつ立体音響出力に対するスペーシャライザグループを示す。各チャンネル51、52、53は各スペーシャライザ151、152、153へ供給され、各スペーシャライザ151、152、153は、制御チャンネル4内の信号による係数選択装置150の制御のもとで、出力151L、151R、などを一連の結合装置15L、15Rの各々へ送る。出力151L、151R、などを生成するのに使用される処理は、制御信号4の制御のもとで実行され、各チャンネルは、聞き手の周りのスペースに位置するバーチャルサウンド源として現れる。
【0024】
三次元空間内のバーチャルソースの位置は自動的か、または手操作の制御によってに判断することができ、ユーザは各バーチャルサウンド源に対する好ましい位置付けを選択する。ビデオ会議では、適切なビデオ映像ウインドウに対応するように位置を設定することができる。ビデオ映像は他の手段によって送られるか、または個々のユーザによってローカルメモリから検索される静止映像であってもよい。
【0025】
スペーシャライズドラウンドがヘッドフォンではなく、スピーカ12を介して中継されるとき、スピーカ12からの信号がマイクロフォン11によってピックアップされ、再び送信され、遠隔サイト20、30、などにおいてエコーとして聞こえるのを妨ぐことが必要となる。これを達成する技術は、後で図11を参照して記載することにする。
【0026】
図5は、図4のスペシャライザの代わりの構成を示しており、図5ではスペーシャライゼーションは会議‘ブリッジ’内でコンピュータ処理される。各会議参加者は、同じスペーシャライズド信号を受取り、顧客装置を簡単にする。図5は全体的な構成において図2に類似しているが、デコーダ14およびスペーシャライザ15は交換装置200の一部であることが異なる。スペーシャライザ15からの出力はエンコーダ18へ送られ、エンコーダ18はオーディオチャンネルを必要な数(例えば、ステレオシステムの場合は2つ)だけ各顧客10、20、30へ送る。図5の構成は、ダウンリンク5内のチャンネル数が、図2の実施形態のようにコンセントレータによって選択される数(および制御チャンネル4)ではなく、スペーシャライゼーションシステム出力のオーディオチャンネル数に等しいことが必要である。図5の構成は顧客装置10も簡単にする。しかしながらこの構成では、全ての顧客装置10、20、30が類似のスペーシャライゼーションシステム、およびとくに同数のオーディオチャンネルをもつことが必要である。さらに話し手が受取った信号から話し手自身の音声を取除くこともより困難になる。その上エコー制御もより複雑になり、チャンネルコーディングがスペーシャライゼーションを劣化することがある。
【0027】
図6に示したように各アナログ接続43、45を、エンコーダ42を含む‘ブリッジ’200に向けて用意し、入力41をコンセントレータに用意することによって、従来のアナログ接続を会議に含むことができる。さらにコンセントレータ230の出力5はユニット44においてデコードおよび結合され、モノラル会議信号45をアナログユーザ40へ供給する。
【0028】
本発明は、図7に示したビデオ会議のように、各位置に何人かの参加者がいる会議状況に応用することができる。例えばネクタイピン形のクロースマイクロフォン(close microphone)11a、11b、11cを使用して、各個々の話し手からサウンドを拾い上げ、話し手位置決めシステム60を使用して、話し手の空間的位置を追跡しつづける。話し手位置決めシステム60は、サウンド源の位置を識別できるマイクロフォンのシステムを含んでもよい。サウンド源の位置と、現在使用されているネクタイピン形のマイクロフォン11の位置とを関係付けると、オーディオ手段のみによって位置を知ることができる。その代わりに、話し手位置決めシステムは、ユーザが保持しているバッジの光認識のような手段によって各ユーザの位置を検出することができる。いずれの場合でも、話し手位置決めシステム60によって検出される位置データは遠端(室B)へ送られ、室Bでは正しいスペーシャライゼーションが再構成され、スピーカ12L、12M、12R、などによって出力される。この話し手位置決めシステム60では、“ネクタイピン”形マイクロフォン31a、31b、31cが制限範囲をもち、同じ室内のスピーカから出力を検出しなくなるので、真のスペーシャル会議を達成し、関係するエコー制御問題を克服することになる。
【0029】
図2ないし4または図5の実施形態においてスピーカを使用するとき、スピーカ12とマイクロフォン11との間で音響のフィードバック(“エコー”)を制御する必要がある。このようなフィードバックが原因となって、信号はシステムへ再送信され、各ユーザは他のユーザから到来した各信号(ユーザ自身が送信した信号を含む)の1以上の遅延した形態(ディレイドバージョン)を聞く。モノフォニックシステムでは、図9に示したようなエコーキャンセラを使用してこれを達成することができる。Dによって表わされるエコー信号は室B内の装置10のスピーカ12とマイクロフォン11との間の音響経路Jによって生成される。取り消しはエコー制御ユニット16において適応フィルタを使用して、信号経路Jの合成モデルを生成し、取り消し信号D’を差し引いてエコーDを取除くことによって達成される。室A内の装置20へ戻された信号はここではエコーを含まず、室B内で生成されたサウンドのみを含む。音響経路Jの最適なモデル化は普通、信号Eのいくつかの適切な機能はゼロへ向かってドライブされるようなやり方で、音響フィルタによって達成される。このやり方の適応フィルタを使用するエコー制御はよく知られている。
【0030】
マルチチャンネルのエコーキャンセレーションは、図10に2つのチャンネルで示したように、2つの入力チャンネル51、52、したがって2つのスピーカ12L、12Rがあるので、より複雑である。このために2つの戻りチャンネル3L、3Rのエコーに対する2つのエコー経路KおよびLをモデル化することが必要である。(マイクロフォン11Lを使用する戻りチャンネル3Lに対する処理のみを示した。)正しいエコーキャンセルは、適応フィルタ161L、162Lが信号経路KおよびLをそれぞれモデル化するときのみ達成される。(2つの別のフィルタ161R、162Rは別の戻りチャンネル3Rに対して要求される)。しかしながらそれぞれ経路K、Lに対する正しいモデルを見付けるには、文献(“A better understanding and improved solution to the specific problems of stereophonic echo cancellation” (IEEE Transactions on Speech and Audio Processing, Vol 6, no 2 March 1998. Authors: J Benesty, D R Morgan and M M Sondhi))に記載されたような複雑でコスト高の信号処理をしなくてはならない。
【0031】
図4を参照して既に記載したシステムは、線形の人為的なスペーシャライゼーション方法を使用する。図11は、この線形の人為的なスペーシャライゼーション方法と、各スピーカ12L、12Rからのエコーが各マイクロフォン11L、(11R、図示されていない)において線形に結合することが、どのようにして各入力チャンネル51、52、53上で別々の適応フィルタ161L、162L、163L(161R、162R、163R)をもつことによって各出力チャンネル3L、(3R)に対してエコーの取り消しを可能にするかを示している。したがって適応フィルタ161Lは、チャンネル51へのスペーシャライザ151の結合、およびスピーカ12Lと12Rとマイクロフォン11Lとの間のエコー経路をモデル化することになる。この構成は、本発明の場合と同じ優先権を主張している本発明の発明者の現在審査中の出願において詳しく記載されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の遠隔通信システムを示す図。
【図2】 本発明の実施形態の1つにしたがうスペーシャルオーディオ通信会議システムを示す図。
【図3】 図2の実施形態において使用されるNチャンネル言語デコーダを示す図。
【図4】 図2の実施形態において使用されるNチャンネルオーディオスペーシャライザ)を示す図。
【図5】 本発明の第2の実施形態を示す図。
【図6】 従来のPSTNチャンネルにおいて本発明をどのように使用できるかを示す図。
【図7】 ビデオ会議システムで使用する本発明の変形例を示す図。
【図8】 本発明の実施形態において使用することができる音声交換コンセントレータを示す図。
【図9】 種々の音声キャンセル技術を示す図。
【図10】 種々の音声取消し技術を示す図。
【図11】 種々の音声取消し技術を示す図。
Claims (8)
- 複数の端末装置の各々へのマルチチャンネルのオーディオ接続をもつ会議ブリッジを含み、各マルチチャンネルのオーディオ接続は複数の個々のオーディオチャンネルを含み、会議ブリッジは、現在活動状態の入力チャンネルを識別し、これらの活動状態のチャンネルだけを複数の個々のオーディオチャンネルとしてマルチチャンネルのオーディオ接続上で、送信されたチャンネルを識別する制御情報と一緒に送信する手段を有するコンセントレータを含み、端末装置の各々は、マルチチャンネルのオーディオ接続のそれぞれ1つを通して個々のオーディオチャンネルを受信し、各端末装置は各受信されたオーディオチャンネルを別々に処理して複数の出力を提供する手段を有し、各出力は他の端末装置のうちの1つを表わし、端末のユーザが端末で出力される複数の受信されたオーディオチャンネルの1つ以上を選択することができるように配置されたチャンネル選択手段を備えた通信会議システム。
- 現在活動状態の入力オーディオチャンネルが、会議ブリッジの入力オーディオチャンネルのサブセットを形成する請求項1記載のシステム。
- 端末装置の少なくとも1つがスペーシャライザをもち、各端末装置を表わす出力を結合し、各端末装置がバーチャルサウンド源によって表わされたスペーシャライズされたオーディオを提供する請求項1記載のシステム。
- 端末装置の各々は、マルチチャンネルのオーディオ接続のそれぞれ1つを通して受信された個々のオーディオチャンネルを分離するためにデマルチプレクサを含んでいる請求項1記載のシステム。
- 通信会議サービスを複数の端末装置に提供する方法であって、マルチチャンネルのオーディオ接続が会議ブリッジから複数の端末装置の各々に提供され、各マルチチャンネルのオーディオ接続は複数の個々のオーディオチャンネルを含み、会議ブリッジは、現在活動状態の入力チャンネルを識別し、それらの活動状態のチャンネルだけを複数の個々のオーディオチャンネルとして各端末へマルチチャンネルのオーディオ接続上で、送信されたチャンネルを識別する制御情報と一緒に送信し、複数の端末装置の各々は、各々受信された個々のオーディオチャンネルを別々に処理し、出力が各々他の端末装置のそれぞれ1つを表わすように複数の出力を提供し、端末のユーザが端末で出力される複数の受信されたオーディオチャンネルの1つ以上を選択することができるように配置された方法。
- 現在活動状態の入力オーディオチャンネルが、会議ブリッジの入力オーディオチャンネルのサブセットを形成する請求項5記載の方法。
- 端末装置の少なくとも1つがバーチャルサウンド源によって表わされるスペーシャライズされたオーディオ出力を生成するように、出力が処理される請求項5記載の方法。
- 端末装置の各々は、マルチチャンネルのオーディオ接続のそれぞれ1つを通して受信された個々のオーディオチャンネルを分離するためにデマルチプレクサを含んでいる請求項5記載の方法。
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