JP4499240B2 - 信号処理フィルタシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レベル制御処理、雑音抑制制御処理、エコー消去制御処理などの機能を選択的に実現する信号処理フィルタシステムであって、アプリケーションに応じて、信号処理フィルタの信号処理領域を時間領域とするか周波数領域とするが選択可能であり、信号処理フィルタ部分のうち共通化できる部分を共通化し、信号処理フィルタシステム全体としての信号処理時間の遅延量および信号処理量の増加分のバランスを考慮して、信号処理フィルタシステムの構成を動的に変更する信号処理フィルタシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マルチメディア処理技術の進展とともにパーソナルコンピュータなどにも音声信号処理機能が取り込まれつつあり、音声信号処理機能を利用する各種アプリケーションが増えつつある。利用目的に合わせて柔軟に各種音声信号処理を実装するために、音声信号処理フィルタシステムが重要な技術となる。各種アプリケーションにおいて利用される音声信号処理機能は多様であるが、例えば、音声信号のレベル制御機能、雑音抑制制御機能、エコー消去制御機能などがある。これら各種音声信号処理機能を実現するそれぞれのモジュールが用意され、これらモジュールを適宜組み合わして音声信号処理フィルタシステムを構築し、アプリケーションにおける所望の音声信号処理機能を実現することも多い。
【０００３】
上記の音声信号のレベル制御機能、雑音抑制制御機能、エコー消去制御機能など各種の音声信号処理フィルタは、信号の直流成分を除くために入力段にハイパスフィルタを備えており、ハイパスフィルタ処理後の信号に対して演算処理が実行されることとなるが、ハイパスフィルタおよび各種音声信号処理フィルタにおいて、その演算処理を時間領域で信号処理を行うか周波数領域で信号処理を行うかは重要なファクターとなる。なぜなら、以下に示すように、両者間には、信号処理遅延時間と信号処理量の違いがあるからである。以下に、ハイパスフィルタモジュールの演算処理を時間領域で実行する場合と周波数領域で実行する場合の特性を、信号処理遅延時間および信号処理量に注目しつつ簡単に説明しておく。
【０００４】
まず、ハイパスフィルタモジュールの演算処理を時間領域で実行する場合について説明する。
【０００５】
図６は、時間領域で演算処理を実行する場合のハイパスフィルタモジュールの入出力信号と処理の概念を説明する図である。図６に示すように、時間領域で演算処理を実行するハイパスフィルタフィルタモジュールでは畳み込み演算が実行される。入力信号として時間ｔにおいてｘ(ｔ)が与えられ出力信号としてｙ(ｔ)が出力される場合、ハイパスフィルタモジュールにおいて畳み込み演算が行われ、以下のように、ｙ(ｔ)が（数１）で与えられる。
【０００６】
【数１】
ｙ(ｔ)＝ａ0ｘ(ｔ)＋ａ1ｘ(ｔ−１)＋・・・＋ａn-1ｘ(ｔ−ｎ＋１)
信号処理遅延時間については、サンプル毎の処理なので、処理遅延時間は１サンプルである。
【０００７】
信号処理量については、（数１）より明らかなように、１フレームあたりｎサンプルの入力データがあり、ｎ個の積和演算が行われるので、ｎ2に比例する信号処理量になる。
【０００８】
以上、時間領域で演算処理を実行するハイパスフィルタフィルタモジュールでは信号処理遅延時間が短いというメリットがあるが、信号処理量が大きくなるというデメリットがあると言える。
【０００９】
次に、ハイパスフィルタモジュールの演算処理を周波数領域で実行する場合について説明する。
【００１０】
図７は、周波数領域で演算処理を実行する場合のハイパスフィルタフィルタモジュールの入出力信号と処理の概念を説明する図である。図７に示すように、周波数領域で演算処理を実行するハイパスフィルタフィルタモジュールでは、ｎサンプルの入力信号ｘ(ｔ)，ｘ(ｔ−１)，・・・，ｘ(ｔ−ｎ＋１)を用いてフーリエ変換してＸ(Ｚ)を求め、Ｘ(Ｚ)に係数を与えてＹ(Ｚ)計算した後、Ｙ(Ｚ)を逆フーリエ変換してｎサンプルの出力信号ｙ(ｔ)，ｙ(ｔ−１)，・・・，ｙ(ｔ−ｎ＋１)が得られる。
【００１１】
信号処理遅延時間については、入力にｎサンプルの入力信号が必要となる、つまり、過去ｎサンプルのデータが必要なので信号処理遅延時間はｎサンプルとなる。
【００１２】
信号処理量については、Ｘ(Ｚ)の振幅スペクトルは図７のように正側のみにｎ／２個の離散値を持っているので、ｎ／２回の積演算が必要となる、つまり、オーダーとしては、ｎに比例する信号処理量になる。
【００１３】
以上、周波数領域で演算処理を実行するハイパスフィルタフィルタモジュールでは、信号処理遅延時間がｎサンプルとなり遅延量が大きいというデメリットがあるが、信号処理量が時間領域での演算処理に比べて小さくて良いというメリットがあると言える。
【００１４】
従来技術において、各種音声信号処理フィルタは、その特性に応じて、時間領域で演算処理を実行するモジュールとするか、周波数領域で演算処理を実行するモジュールとするかが決められていた。
【００１５】
音声信号のレベル制御は、音声信号中の注目音声の信号レベルが設定値となるようにゲインを調整する制御であり、このレベル制御の信号処理は、原理的には時間領域での演算処理、周波数領域での演算処理のいずれでも実行することが可能である。しかし、通常、周波数領域で実用的範囲で音声信号レベル制御を実現するためには、数十ミリ秒以上のサンプル値データが必要となり、処理遅延時間が数十ミリ秒以上に及ぶこととなり、処理時間デメリットが大きくなる。そこで音声信号のレベル制御は、処理遅延時間がない時間領域で演算処理を実行するモジュールとされている。
【００１６】
次に、雑音抑制制御は、音声信号中の注目音声以外の音を消去する制御であり、周波数領域での演算処理とする必要がある。音声信号中の注目音声以外の音声信号成分を時間領域において分離することは原理的に困難であるため、周波数領域で雑音モデルを作成し、その雑音モデルを基に減算処理やマスキング処理により雑音抑制を実行する処理が一般に行われる。
【００１７】
次に、エコー消去制御であるが、ここで言うエコーとは、図８に示すように、双方向通話ができる電話のようなシステムにおいて、話者の音声８００が聴者側８１０のスピーカ８１２から聴者側８１０に備えられたマイクロフォン８１１に回り込んで混入し、話者側の出力器から出力されてしまう現象をいう。このエコー現象が話しにくさ、聞き取りにくさの原因となるのでエコーを消去する制御がエコー消去制御である。エコー消去制御部８１５はエコー音の推定を行ってフィルタ８１３を用意し、その推定値をマイクロホン入力信号より減算器８１４で減算してエコーを抑制する。話者８００側に設けたエコー消去制御部８０５も同様の働きをする。このエコー消去制御は原理的には時間領域での演算処理、周波数領域での演算処理のいずれでも実行することが可能である。しかし、通常、周波数領域で実用的な範囲でエコー音推定を行ってエコー消去を実現するためには、レベル制御と同様、数十ミリ秒以上のサンプル値データが必要となり、処理遅延時間が数百ミリ秒に及ぶこととなる。そこでエコー消去制御も、処理遅延時間がない時間領域で演算処理を実行するモジュールとされている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
各種の音声信号処理機能を実現するため、従来技術で説明した音声信号のレベル制御機能、雑音抑制制御機能、エコー消去制御機能などが組み合わせて用いられるが、音声処理システム全体としての信号処理量総和が増大するという問題があった。
【００１９】
以下に、従来技術における信号処理フィルタの組み合わせの構成例を示す。ここでは、双方向通信可能なシステムのアプリケーションにおいて、音声信号の雑音抑制制御機能とエコー消去制御機能を搭載する場合を想定する。この場合、音声信号の雑音抑制制御用の信号処理フィルタモジュールとエコー消去制御用の信号処理フィルタモジュールの２種類のフィルタモジュールが組み合わされる。
【００２０】
図９は、雑音抑制制御用の信号処理フィルタモジュールとエコー消去制御用の信号処理フィルタモジュールを組み合わせたシステム構成例を示す図である。
【００２１】
図９において、９００は、雑音抑制制御フィルタモジュールであり、９１０はフーリエ変換部、９２０は雑音抑制制御フィルタ部、９３０は逆フーリエ変換部である。９４０はエコー消去制御フィルタモジュールであり、９５０はエコー消去制御フィルタ部、９６０は減算部である。９７０は双方向通信可能なシステムのアプリケーションである。９８０はマイクロホン、９９０はスピーカである。上記のように、雑音抑制制御フィルタモジュール９００は周波数領域で演算処理を行うフィルタモジュールであり、エコー消去制御フィルタモジュール９４０は時間領域で演算処理を行うフィルタモジュールとなっている。
【００２２】
話者側のマイクロホン（図示せず）から入力された話者音声が、雑音抑制制御フィルタモジュール９００により雑音抑制処理が施され、アプリケーション９７０に渡され、アプリケーション９７０側でのスピーカ９９０から出力されて聴者に伝えられる。伝えられた音声はアプリケーション９７０側のマイクロホン９８０に回り込んで混入し、話者側へ向かうが、エコー消去制御フィルタモジュール９４０の働きにより、混入したと推定される量が減算されてエコーが消去される。
【００２３】
なお、図９において、右から雑音抑制制御フィルタモジュール９００とエコー消去制御フィルタモジュール９４０の並びとしたが、並びが逆になっても良い。
【００２４】
しかし、上記構成では音声処理システム全体としての信号処理量総和の増大が問題となる。つまり、雑音抑制制御フィルタモジュール９００においてｎに比例した信号処理量が発生し、エコー消去制御フィルタモジュール９４０においてｎ2に比例した信号処理量が発生することとなってしまい、信号処理量総和の増大が問題となる。特にエコー消去制御フィルタモジュール９４０におけるｎ2の信号処理量が大きい。ｎが大きくなる場合や上記のように２つのフィルタモジュールではなく多くのフィルタモジュールを組み合わせる場合などでは、コンピュータリソースが提供できる信号処理能力にとって大きな負荷となってしまう。
【００２５】
本発明の信号処理フィルタシステムは、アプリケーションの要求に応じて複数のフィルタモジュールを組み合わせて音声信号処理機能を動的に構築し、システム全体の信号処理量総和が大きくならないように信号処理量の低減を図ることができる信号処理フィルタシステムを提供することを目的とする。
【００２６】
また、本発明の信号処理フィルタシステムは、システムリソースの制約から信号処理量総和の低減を優先的に図るか、アプリケーションの特性によって信号処理遅延時間の低減を優先的に図るかを決め、両者に対応できる信号処理フィルタシステムを提供することを目的とする。両者は相反する要求であり、アプリケーションの違いに応じてフィルタモジュールの組み合わせ方や要求は多岐多用となるが、本発明の信号処理フィルタシステムは、両者に動的かつ適切に対応する。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の信号処理フィルタシステムは、信号処理を時間領域で実行する場合の時間領域信号処理フィルタ部分と周波数領域で実行する場合の周波数領域信号処理フィルタ部分とを含む領域選択可能信号処理フィルタと、前記領域選択可能信号処理フィルタにおいて時間領域信号処理フィルタ部分か周波数領域信号処理フィルタ部分のいずれかを選択するスイッチ部と、信号処理において信号処理遅延時間の低減を優先するか信号処理量の低減を優先するかを判別し、信号処理遅延時間の低減を優先する場合、前記スイッチ部の切り換えにより前記領域選択可能信号処理フィルタのうち時間領域信号処理フィルタ部分を選択し、信号処理量の低減を優先する場合、前記スイッチ部の切り換えにより前記領域選択可能信号処理フィルタのうち周波数領域信号処理フィルタ部分を選択するように制御するスイッチ制御部とを備えたことを特徴とする。
【００２８】
上記構成により、第１のスイッチ部の切り換えにより、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を、信号処理遅延時間の低減を優先するか信号処理量の低減を優先するかに応じて切り換えることができ、アプリケーションの要求に応じて信号処理遅延時間と信号処理量とを柔軟かつ適切に調整することが可能となる。
【００２９】
また、本発明の信号処理フィルタシステムは、信号処理を時間領域で実行する場合の時間領域信号処理フィルタ部分と周波数領域で実行する場合の周波数領域信号処理フィルタ部分とを含む領域選択可能信号処理フィルタを含む複数の信号処理フィルタを備えた信号処理フィルタ群と、前記領域選択可能信号処理フィルタにおいて時間領域信号処理フィルタ部分か周波数領域信号処理フィルタ部分のいずれかを選択するスイッチ部と、アプリケーションに応じて前記信号処理フィルタ群のうちアクティブにする信号処理フィルタを選択する信号処理フィルタ選択制御部と、前記信号処理フィルタ選択制御部により選択された信号処理フィルタ群のうち、周波数領域で信号処理を実行する信号処理フィルタが含まれている場合、前記スイッチ部により領域選択可能信号処理フィルタにおいて周波数領域信号処理フィルタ部分を用い、周波数領域で信号処理を実行する信号処理フィルタが含まれていない場合、前記スイッチ部により領域選択可能信号処理フィルタにおいて時間領域信号処理フィルタ部分を用いるように制御するスイッチ制御部とを備えたことを特徴とする。
【００３０】
上記構成により、スイッチ部の切り換えにより、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を、信号処理フィルタ群の中における周波数領域で信号処理をする信号処理フィルタの有無に応じて選択することができ、周波数領域で信号処理する信号処理フィルタがなければ、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を時間領域として信号処理遅延時間の低減を図り、逆に周波数領域で信号処理する信号処理フィルタがあれば、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を周波数領域として信号処理量の低減を図ることができ、フィルタ構成に応じて柔軟かつ適切に対応することが可能となる。
【００３１】
また、本発明の信号処理フィルタシステムは、第１の信号処理を時間領域で実行する場合の時間領域信号処理フィルタ部分と周波数領域で実行する場合の周波数領域信号処理フィルタ部分とを含む領域選択可能信号処理フィルタと、第２の信号処理を周波数領域で実行する周波数領域信号処理フィルタを持つ周波数領域固定信号処理フィルタと、前記領域選択可能信号処理フィルタにおいて時間領域信号処理フィルタ部分か周波数領域信号処理フィルタ部分のいずれかを選択する第１のスイッチ部と、前記周波数領域固定信号処理フィルタのオン・オフを選択する第２のスイッチ部と、前記第２のスイッチ部の切り換えにより前記周波数領域固定信号処理フィルタをオフにする場合、前記第１のスイッチ部の切り換えにより前記領域選択可能信号処理フィルタのうち時間領域信号処理フィルタ部分を選択し、前記第２のスイッチ部の切り換えにより前記周波数領域固定信号処理フィルタをオンにする場合、前記第１のスイッチ部の切り換えにより前記領域選択可能信号処理フィルタのうち周波数領域信号処理フィルタ部分を選択するように制御するスイッチ制御部とを備えたことを特徴とする。
【００３２】
上記構成により、第１のスイッチ部と第２のスイッチ部の切り換えにより、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を、周波数領域固定信号処理フィルタの有無に応じて選択することができ、周波数領域固定信号処理フィルタがない場合には、信号処理遅延時間の低減を優先させる場合として領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を時間領域として信号処理遅延時間の低減を図り、逆に周波数領域固定信号処理フィルタがある場合には、信号処理量の低減を優先させる場合として領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を周波数領域として信号処理量の低減を図り、フィルタ構成に応じて柔軟かつ適切に対応することが可能となる。
【００３３】
次に、上記信号処理フィルタシステムにおいて、前記領域選択可能信号処理フィルタを含む、前記信号処理フィルタシステムに含まれる信号処理フィルタを、時間領域で信号処理を実行するものと、周波数領域で信号処理を実行するものとに分けて集約し、周波数領域で信号処理を実行する信号処理フィルタ群の信号入力段に用いるフーリエ変換処理部分を共通化し、前記周波数領域で信号処理を行なう信号処理フィルタ群からの信号出力に用いる逆フーリエ変換処理部分を共通化することが好ましい。
【００３４】
上記構成により、各周波数領域で信号処理を行なう信号処理フィルタにおけるフーリエ変換処理部分と逆フーリエ変換処理部分を共通化するので、システム全体の信号処理量をさらに低減することが可能となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
実施形態１の信号処理フィルタシステムは、第１の信号処理を時間領域で実行する場合の時間領域信号処理フィルタ部分と周波数領域で実行する場合の周波数領域信号処理フィルタ部分とを含む領域選択可能信号処理フィルタと、第２の信号処理を周波数領域で実行する周波数領域信号処理フィルタを持つ周波数領域固定信号処理フィルタと、領域選択可能信号処理フィルタにおいて時間領域信号処理フィルタ部分か周波数領域信号処理フィルタ部分のいずれかを選択する第１のスイッチ部と、周波数領域固定信号処理フィルタのオン・オフを選択する第２のスイッチ部と、第１スイッチ制御部および第２のスイッチ部を制御するスイッチ制御部を備えたものである。
【００３６】
第２のスイッチ部の切り換えにより周波数領域固定信号処理フィルタをオフにする場合、第１のスイッチ部の切り換えにより領域選択可能信号処理フィルタのうち時間領域信号処理フィルタ部分を選択し、第２のスイッチ部の切り換えにより周波数領域固定信号処理フィルタをオンにする場合、第１のスイッチ部の切り換えにより前記領域選択可能信号処理フィルタのうち周波数領域信号処理フィルタ部分を選択するように制御する構成となっている。
【００３７】
領域選択可能信号処理フィルタと第１のスイッチ部に注目すれば、信号処理遅延時間の低減を優先する場合、領域選択可能信号処理フィルタの時間領域信号処理フィルタ部分を選択し、信号処理量の低減を優先する場合、領域選択可能信号処理フィルタの周波数領域信号処理フィルタ部分を選択するものとなっている。
【００３８】
図１は、本発明の実施形態１の信号処理フィルタシステムの概略構成を示すブロック図である。実際の実装にあたっては、これら構成要素を専用のデバイスで構成してもよく、また、処理内容をコンピュータのソフトウェアとして記述してＣＰＵ、メモリなどにより構成しても良い。
【００３９】
図１において、１０はフーリエ変換部、２０は雑音抑制制御フィルタ部、３０は周波数領域エコー消去制御フィルタ部、３１は周波数領域エコー消去制御フィルタ部３０へのフィードバックする信号に対する第２のフーリエ変換部、４０は逆フーリエ変換部、５０は時間領域エコー消去制御フィルタ部、５１はハイパスフィルタ、６０と６１は第２のスイッチ部、７０〜７３は第１のスイッチ部であって、そのうち７０と７１は第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチ、７２と７３は第１のスイッチ部の時間領域選択スイッチである。７５はスイッチ制御部、８０はアプリケーション、９０はマイクロホン、１００はスピーカである。これらは専用デバイスでも良く、ソフトウェアとして当該処理内容を記述したライブラリでも良い。
【００４０】
上記構成において、フーリエ変換部１０と雑音抑制制御フィルタ部２０と逆フーリエ変換部４０に注目すると、これら要素により雑音抑制制御フィルタモジュールが構成されていることが分かる。この雑音抑制制御フィルタモジュールは必ず周波数領域での信号処理が行なわれるフィルタモジュールであり、周波数領域固定信号処理フィルタとなっている。第２のスイッチ部６０と６１は、この周波数領域固定信号処理フィルタである雑音抑制制御フィルタモジュール全体のオン・オフを制御する構成となっている。ここでオンとは第２のスイッチ部６０と６１が雑音抑制制御フィルタモジュール側を選択することを言い、オフとはバイパスラインの側を選択することを言う。
【００４１】
また、上記構成において、フーリエ変換部１０と周波数領域エコー消去制御フィルタ部３０と逆フーリエ変換部４０に注目すると、これら要素により周波数領域エコー消去制御フィルタモジュールが構成されていることが分かる。また、時間領域エコー消去制御フィルタ部５０は、時間領域エコー消去制御フィルタモジュールを構成している。また、第１のスイッチ部は、周波数領域エコー消去制御フィルタ部３０のオン・オフを制御する周波数領域選択スイッチ７０と７１と、時間領域エコー消去制御フィルタ部５０のオン・オフとを制御する時間領域選択スイッチ７２と７３を備えており、両者を切り換える構成となっている。ここで、周波数領域選択スイッチ７０と７１のオンとは、周波数領域選択スイッチ７０と７１が周波数領域エコー消去制御フィルタ部３０側を選択することを言い、オフとはバイパスラインの側を選択することを言う。また、同様に、時間領域選択スイッチ７２と７３のオンとは、時間領域選択スイッチ７２と７３が時間領域エコー消去制御フィルタ部５０側を選択することを言い、オフとはバイパスラインの側を選択することを言う。
【００４２】
スイッチ制御部７５は、信号処理において信号処理遅延時間の低減を優先するか信号処理量の低減を優先するかを判別し、後述するように信号処理遅延時間の低減を優先する場合と信号処理量の低減を優先する場合とに分けて第１のスイッチ７０〜７３のオンオフを切り換える。この例では第２のスイッチ６０、６１の切り換えの制御も兼ねる構成とし、第２のスイッチ６０、６１のオンオフを調べることにより、信号処理において信号処理遅延時間の低減を優先するか信号処理量の低減を優先するかを判別している。もちろん第２のスイッチ６０、６１の切り換えを別のスイッチ制御部を設けて行い、その切り換えを検知する構成としても良いことは言うまでもない。
【００４３】
これら５つの要素、フーリエ変換部１０、周波数領域エコー消去制御フィルタ部３０、第２のフーリエ変換部３１、逆フーリエ変換部４０、時間領域エコー消去制御フィルタ部５０、第１のスイッチ部７０〜７３により、領域選択可能信号処理フィルタモジュールを構成していることが分かる。なお、ここで、フーリエ変換部１０における１フレームのサンプリング数をｎとし、ハイパスフィルタの１フレームにはｎ個のＦＩＲフィルタ（Finite impulse response filter：有限インパルス応答フィルタ）が用いられているものとする。
【００４４】
なお、図１に示した例において、第１のスイッチ部７０〜７３、第２のスイッチ６０、６１のオン・オフはスイッチ制御部７５により制御されるものとする。
【００４５】
次に、図１に示した本発明の信号処理フィルタシステムの動作を説明する。
【００４６】
アプリケーション８０は、複数のアプリケーションが保持されており、いま、有効状態にあるアプリケーション８０が雑音抑制機能とエコー消去機能を利用する場合について説明する。
【００４７】
この場合、まず、雑音抑制制御フィルタモジュールが利用されることとなるので、周波数領域固定信号処理フィルタモジュールである雑音抑制制御フィルタモジュール全体のオン・オフを制御する第２のスイッチ６０と６１はオンとなる。この例では、スイッチ制御部７５が雑音抑制制御フィルタモジュールを利用する旨を受けて第２のスイッチ６０と６１の切り換えを制御する。周波数領域固定信号処理フィルタモジュールがオンとなったことにより、音声信号処理フィルタシステム全体から見れば、周波数領域固定信号処理フィルタである雑音抑制制御フィルタモジュールによりｎサンプル分の信号処理遅延時間が発生し、ｎに比例する信号処理量が発生することになる。
【００４８】
次に、第１のスイッチ７０〜７３の制御を考える。スイッチ制御部７５は、信号処理において信号処理遅延時間の低減を優先するか信号処理量の低減を優先するかを判別し、領域選択可能信号処理フィルタであるエコー消去制御フィルタモジュールを、時間領域の信号処理とするか周波数領域の信号処理とするかの選択を決める。信号処理遅延時間に関しては、雑音抑制制御フィルタモジュールにより既にｎサンプル分の信号処理遅延時間が発生しているので、フーリエ変換部１０の出力信号を流用する限り、エコー消去制御フィルタモジュールを周波数領域の信号処理とする場合のデメリットは加重されない。また、信号処理量に関しては、雑音抑制制御フィルタモジュールにより既にｎに比例する信号処理量が発生している上に、エコー消去制御フィルタモジュールを時間領域の信号処理とする場合には新たにｎ2に比例する信号処理量が加重して発生することとなりそのデメリットは大きい。以上の２点を考察して、スイッチ部７５は、信号処理量低減を優先すると判別し、領域選択可能信号処理フィルタであるエコー消去制御フィルタモジュールを周波数領域の信号処理とする。つまり、第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチ７０と７１をオン、時間領域選択スイッチ７２と７３をオフとし、周波数領域エコー消去制御フィルタモジュールを選択する。
【００４９】
ここで、フーリエ変換部１０は、雑音抑制制御フィルタモジュールと周波数領域エコー消去制御フィルタモジュールに対して共通化されており、フーリエ変換部１０の周波数領域の出力信号が、雑音抑制制御フィルタ部２０と周波数領域エコー消去制御フィルタ部３０の両者に用いられるので、信号処理量の低減が図られている。また、逆フーリエ変換部４０も同様に、雑音抑制制御フィルタモジュールと周波数領域エコー消去制御フィルタモジュールに対して共通化されており、雑音抑制制御フィルタ部２０と周波数領域エコー消去制御フィルタ部３０からの周波数領域の出力信号に対して逆フーリエ変換を施し、時間領域の出力信号に変換しているので、信号処理量の低減が図られている。
【００５０】
次に、有効状態にあるアプリケーション８０がエコー消去機能のみを利用する場合について説明する。
【００５１】
この場合、雑音抑制制御フィルタモジュールが利用されないので、周波数領域固定信号処理フィルタモジュールである雑音抑制制御フィルタモジュール全体のオン・オフを制御する第２のスイッチ６０と６１はオフとなる。周波数領域固定信号処理フィルタモジュールがオフとなったことにより、当該部分では信号処理遅延時間が発生せず、信号処理量も発生しない。
【００５２】
次に、第１のスイッチ７０〜７３の制御を考える。スイッチ制御部７５は、信号処理において信号処理遅延時間の低減を優先するか信号処理量の低減を優先するかを判別し、領域選択可能信号処理フィルタであるエコー消去制御フィルタモジュールを時間領域の信号処理とするか周波数領域の信号処理とするかの選択を決める。ここでは雑音抑制制御フィルタモジュールが用いられていないので、フーリエ変換部１０による周波数領域の信号は得られていない。エコー消去制御フィルタモジュールを周波数領域の信号処理とする場合には、フーリエ変換を別途手当てする必要があり、ｎサンプル分の信号処理遅延時間が新たに発生することとなり、例えば、実時間通信アプリケーションにとってはそのデメリットは大きい。また、信号処理量に関しては、雑音抑制制御フィルタモジュールによる信号処理量が発生していないので、エコー消去制御フィルタモジュールを時間領域の信号処理として新たにｎ2に比例する信号処理量が加重して発生してもそのデメリットは相対的に小さいと言える。以上の２点を考察して、スイッチ部７５は、信号処理時間低減を優先すると判別し、領域選択可能信号処理フィルタであるエコー消去制御フィルタモジュールを時間領域の信号処理とする。つまり、第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチ７０と７１をオフ、時間領域選択スイッチ７２と７３をオンとし、時間領域エコー消去制御フィルタモジュールを選択する。
【００５３】
なお、雑音抑制フィルタモジュール単独で使用したい場合は、第２のスイッチ６０と６１をオン、第１のスイッチの周波数領域選択スイッチ７０と７１をオフ、時間領域選択スイッチ７２と７３をオフとすれば良いことは言うまでもない。
【００５４】
以上、本発明の実施形態１の信号処理フィルタシステムによれば、第２のスイッチ部６０と６１の切り換えにより周波数領域固定信号処理フィルタをオフにする場合、第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチ７０と７１をオフとし、時間領域選択スイッチ７２と７３をオンと切り換えることにより領域選択可能信号処理フィルタのうち時間領域信号処理フィルタ部分を選択する。第２のスイッチ部６０と６１の切り換えにより周波数領域固定信号処理フィルタをオンにする場合、第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチ７０と７１をオンとし、時間領域選択スイッチ７２と７３をオフと切り換えることにより領域選択可能信号処理フィルタのうち周波数領域信号処理フィルタ部分を選択するように制御することができる。
【００５５】
また、上記構成は、領域選択可能信号処理フィルタと第１のスイッチ部に注目すれば、信号処理遅延時間の低減を優先する場合、領域選択可能信号処理フィルタの時間領域信号処理フィルタ部分を選択し、信号処理量の低減を優先する場合、領域選択可能信号処理フィルタの周波数領域信号処理フィルタ部分を選択することができる構成となっている。
【００５６】
（実施形態２）
実施形態２の信号処理フィルタシステムは、実施形態１と同様、領域選択可能信号処理フィルタと、周波数領域固定信号処理フィルタと、第１のスイッチ部と、第２のスイッチ部と、スイッチ制御部を備えた信号処理フィルタシステムであるが、実施形態１とは異なり、雑音抑制処理機能とレベル制御処理機能とを組み合わせて用いる信号処理フィルタシステムの例を説明する。
【００５７】
図２は、本発明の実施形態２の信号処理フィルタシステムの概略構成を示すブロック図である。実際の実装にあたっては、これら構成要素を専用のデバイスで構成してもよく、また、処理内容をコンピュータのソフトウェアとして記述してＣＰＵ、メモリなどにより構成しても良い。
【００５８】
図２において、１１０はフーリエ変換部、１２０は雑音抑制制御フィルタ部、１３０は周波数領域レベル制御フィルタ部、１３１は周波数領域レベル制御フィルタ部１３０の入力段となる第１のハイパスフィルタ部、１４０は逆フーリエ変換部、１５０は時間領域レベル制御フィルタ部、１５１は時間領域レベル制御フィルタ部１５０の入力段となる第２のハイパスフィルタ、１６０と１６１は第２のスイッチ部、１７０〜１７３は第１のスイッチ制御部であって、そのうち１７０と１７１は第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチ、１７２と１７３は第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチである。１７５はスイッチ制御部、１８０はアプリケーション、１９０は第１のパワー計算部、１９１は第２のパワー計算部、２００は第１の音声区間検出部、２０１は第２の音声区間検出部、２１０は雑音区間検出部である。これらは専用デバイスでも良く、ソフトウェアとして当該処理内容を記述したライブラリでも良い。
【００５９】
上記構成において、フーリエ変換部１１０と雑音抑制制御フィルタ部１２０と逆フーリエ変換部１４０と第１のパワー計算部１９０と雑音区間検出部２１０に注目すると、これら要素により雑音抑制制御フィルタモジュールが構成されていることが分かる。この雑音抑制制御フィルタモジュールは必ず周波数領域での信号処理が行なわれるフィルタモジュールであり、周波数領域固定信号処理フィルタとなっている。第２のスイッチ部１６０と１６１は、この周波数領域固定信号処理フィルタである雑音抑制制御フィルタモジュール全体のオン・オフを制御する構成となっている。ここでオンとは第２のスイッチ部１６０と１６１が雑音抑制制御フィルタモジュール側を選択することを言い、オフとはバイパスラインの側を選択することを言う。
【００６０】
また、上記構成において、フーリエ変換部１１０と周波数領域レベル制御フィルタ部１３０と第１のハイパスフィルタ１３１、逆フーリエ変換部１４０と第１のパワー計算部１９０と第１の音声区間検出部２００に注目すると、これら要素により周波数領域レベル制御フィルタモジュールが構成されていることが分かる。また、時間領域レベル制御フィルタ部１５０と第２のハイパスフィルタ１５１と第２のパワー計算部１９１と第２の音声区間検出部２０１は、時間領域レベル制御フィルタモジュールを構成していることが分かる。また、第１のスイッチ部は、周波数領域レベル制御フィルタ部１３０のオン・オフを制御する周波数領域選択スイッチ１７０と１７１と、時間領域レベル制御フィルタ部１５０のオン・オフとを制御する時間領域選択スイッチ１７２と１７３を備えており、両者を切り換える構成となっている。ここで、周波数領域選択スイッチ１７０と１７１のオンとは、周波数領域選択スイッチ１７０と１７１が周波数領域レベル制御フィルタ部１３０側を選択することを言い、オフとはバイパスラインの側を選択することを言う。また、同様に、時間領域選択スイッチ１７２と１７３のオンとは、時間領域選択スイッチ１７２と１７３が時間領域レベル制御フィルタ部１５０側を選択することを言い、オフとはバイパスラインの側を選択することを言う。
【００６１】
これら１０個の要素、フーリエ変換部１１０、周波数領域レベル制御フィルタ部１３０、第１のハイパスフィルタ部１３１、逆フーリエ変換部１４０、時間領域レベル制御フィルタ部１５０、第１のパワー計算部１９０、第１の音声区間検出部２００、第２のパワー計算部１９１、第２の音声区間検出部２０１、第１のスイッチ部１７０〜１７３により、領域選択可能信号処理フィルタモジュールを構成していることが分かる。なお、ここで、フーリエ変換部１１０における１フレームのサンプリング数をｎとし、ハイパスフィルタの１フレームにはｎ個のＦＩＲフィルタが用いられているものとする。
【００６２】
なお、図２に示した例において、第１のスイッチ部１７０〜１７３、第２のスイッチ１６０、１６１のオン・オフはスイッチ制御部１７５により制御されるものとする。
【００６３】
次に、図２に示した本発明の信号処理フィルタシステムの動作を説明する。
【００６４】
アプリケーション１８０は、複数のアプリケーションが保持されており、いま、有効状態にあるアプリケーション１８０が雑音抑制機能とレベル制御機能を利用する場合について説明する。
【００６５】
この場合、まず、雑音抑制制御フィルタモジュールが利用されることとなるので、周波数領域固定信号処理フィルタモジュールである雑音抑制制御フィルタモジュール全体のオン・オフを制御する第２のスイッチ１６０と１６１はオンとなる。この例では、スイッチ制御部１７５がアプリケーション１８０が雑音抑制機能とレベル制御機能を利用する旨を受けて第２のスイッチ１６０と１６１の切り換えを制御する。周波数領域固定信号処理フィルタモジュールがオンとなったことにより、音声信号処理フィルタシステム全体から見れば、周波数領域固定信号処理フィルタである雑音抑制制御フィルタモジュールによりｎサンプル分の信号処理遅延時間が発生し、ｎに比例する信号処理量が発生することになる。
【００６６】
次に、第１のスイッチ１７０〜１７３の制御を考える。スイッチ制御部１７５は、信号処理において信号処理遅延時間の低減を優先するか信号処理量の低減を優先するかを判別し、領域選択可能信号処理フィルタであるレベル制御フィルタモジュールを時間領域の信号処理とするか周波数領域の信号処理とするかの選択を決める。信号処理遅延時間に関しては、雑音抑制制御フィルタモジュールにより既にｎサンプル分の信号処理遅延時間が発生しているので、フーリエ変換部１１０の出力信号を流用する限り、レベル制御フィルタモジュールを周波数領域の信号処理とする場合のデメリットは加重されない。また、信号処理量に関しては、雑音抑制制御フィルタモジュールにより既にｎに比例する信号処理量が発生している上に、レベル制御フィルタモジュールを時間領域の信号処理とする場合には新たにｎ2に比例する信号処理量が加重して発生することとなりそのデメリットは大きい。以上の２点を考察して、スイッチ制御部１７５は、信号処理量低減を優先すると判別し、領域選択可能信号処理フィルタであるレベル制御フィルタモジュールを周波数領域の信号処理とする。つまり、第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチ１７０と１７１をオン、時間領域選択スイッチ１７２と１７３をオフとし、周波数領域レベル制御フィルタモジュールを選択する。
【００６７】
ここで、フーリエ変換部１１０は、雑音抑制制御フィルタモジュールと周波数領域レベル制御フィルタモジュールに対して共通化されており、フーリエ変換部１１０の周波数領域の出力信号が、雑音抑制制御フィルタ部１２０と周波数領域レベル制御フィルタ部１３０の両者に用いられるので、信号処理量の低減が図られている。また、逆フーリエ変換部１４０も同様に、雑音抑制制御フィルタモジュールと周波数領域レベル制御フィルタモジュールに対して共通化されており、雑音抑制制御フィルタ部１２０と周波数領域レベル制御フィルタ部１３０からの周波数領域の出力信号に対して逆フーリエ変換を施し、時間領域の出力信号に変換しているので、信号処理量の低減が図られている。
【００６８】
次に、有効状態にあるアプリケーション１８０がレベル制御機能のみを利用する場合について説明する。
【００６９】
この場合、雑音抑制制御フィルタモジュールが利用されないので、周波数領域固定信号処理フィルタモジュールである雑音抑制制御フィルタモジュール全体のオン・オフを制御する第２のスイッチ１６０と１６１はオフとなる。周波数領域固定信号処理フィルタモジュールがオフとなったことにより、当該部分では信号処理遅延時間が発生せず、信号処理量も発生しない。
【００７０】
次に、第１のスイッチ１７０〜１７３の制御を考える。スイッチ制御部１７５は、信号処理において信号処理遅延時間の低減を優先するか信号処理量の低減を優先するかを判別し、領域選択可能信号処理フィルタであるレベル制御フィルタモジュールを時間領域の信号処理とするか周波数領域の信号処理とするかの選択を決める。ここでは雑音抑制制御フィルタモジュールが用いられていないので、フーリエ変換部１１０による周波数領域の信号は得られていない。レベル制御フィルタモジュールを周波数領域の信号処理とする場合には、フーリエ変換を別途手当てする必要があり、ｎサンプル分の信号処理遅延時間が新たに発生することとなり、例えば、実時間通信アプリケーションにとってはそのデメリットは大きい。また、信号処理量に関しては、雑音抑制制御フィルタモジュールによる信号処理量が発生していないので、レベル制御フィルタモジュールを時間領域の信号処理として新たにｎ2に比例する信号処理量が加重して発生してもそのデメリットは相対的に小さいと言える。以上の２点を考察して、スイッチ部１７５は、信号処理時間の低減を優先すると判別し、領域選択可能信号処理フィルタであるレベル制御フィルタモジュールを時間領域の信号処理とする。つまり、第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチ１７０と１７１をオフ、時間領域選択スイッチ１７２と１７３をオンとし、時間領域レベル制御フィルタモジュールを選択する。
【００７１】
なお、雑音抑制フィルタモジュール単独で使用したい場合は、第２のスイッチ１６０と１６１をオン、第１のスイッチの周波数領域選択スイッチ１７０と１７１をオフ、時間領域選択スイッチ１７２と１７３をオフとすれば良いことは言うまでもない。
【００７２】
以上、本発明の実施形態２の信号処理フィルタシステムによれば、第２のスイッチ部１６０と１６１の切り換えにより周波数領域固定信号処理フィルタをオフにする場合、第１のスイッチ部１７０〜１７３の切り換えにより領域選択可能信号処理フィルタのうち時間領域信号処理フィルタ部分を選択し、第２のスイッチ部１６０と１６２の切り換えにより周波数領域固定信号処理フィルタをオンにする場合、第１のスイッチ部１７０〜１７３の切り換えにより前記領域選択可能信号処理フィルタのうち周波数領域信号処理フィルタ部分を選択するように制御する構成となっている。
【００７３】
また、領域選択可能信号処理フィルタと第１のスイッチ部１７０〜１７３に注目すれば、信号処理遅延時間の低減を優先する場合、領域選択可能信号処理フィルタの時間領域信号処理フィルタ部分を選択し、信号処理量の低減を優先する場合、領域選択可能信号処理フィルタの周波数領域信号処理フィルタ部分を選択することができる構成となっている。
【００７４】
（実施形態３）
実施形態３の信号処理フィルタシステムは、実施形態２の構成に加え、図３に示すように、雑音抑制制御フィルタ部１２０と周波数領域レベル制御フィルタ部１３０のパラメタの初期値設定を行なうための第１の適応初期値計算部３００と、時間領域レベル制御フィルタ部１５０のパラメタの初期値設定を行なうための第２の適応初期値計算部３１０を備えている。
【００７５】
第１の適応初期値計算部３００は、周波数領域で動作するフィルタモジュールに対して用いられるもので、第３のスイッチ部３０１を備えており、第３のスイッチ部３０１により、フーリエ変換部１１０の出力信号との接続を制御する。信号処理開始直後に、第３のスイッチ部３０１をオンとしてフーリエ変換部１１０からの出力信号を受け、周波数領域で動作する雑音抑制制御フィルタ部１２０と周波数領域レベル制御フィルタ部１３０のパラメタの初期値を計算して設定する。
【００７６】
第２の適応初期値計算部３１０は、時間領域で動作するフィルタモジュールに対して用いられるもので、第４のスイッチ部３１１を備えており、第４のスイッチ部３１１により、入力信号との接続を制御する。信号処理開始直後に、第４のスイッチ部３１１をオンとして入力信号を受け、時間領域で動作するレベル制御フィルタ部１５０のパラメタの初期値を計算して設定する。
【００７７】
なお、図３に示した例において、第１のスイッチ部１７０〜１７３、第２のスイッチ１６０、１６１、第３のスイッチ部３０１、第４のスイッチ部３１１のオン・オフはスイッチ制御部１７５により制御されるものとする。なお、図面が見やすくなるようにスイッチ制御部１７５は図示を省略したが、各スイッチに対する制御線を持っているものとする。
【００７８】
次に、図３に示した本発明の信号処理フィルタシステムの動作を説明する。
【００７９】
アプリケーション１８０は、複数のアプリケーションが保持されており、いま、有効状態にあるアプリケーション１８０が雑音抑制機能とレベル制御機能を利用する場合について説明する。
【００８０】
この場合、周波数領域で動作するフィルタモジュールが利用されることとなるので、信号処理開始直後において、第３のスイッチ部３０１がオンとなり、第４のスイッチ部３１１がオフとなる。この例では、スイッチ制御部１７５が、周波数領域で動作するフィルタモジュールを利用する旨を受けて、第３のスイッチ部３０１と第４のスイッチ部３１１を切り換える。第３のスイッチ部３０１を介して、フーリエ変換部１１０の出力信号を受け、周波数領域で動作する雑音抑制制御フィルタ部１２０とレベル制御フィルタ部１３０のパラメタ初期値を計算して設定する。
【００８１】
次に、有効状態にあるアプリケーション１８０がレベル制御機能のみを利用する場合について説明する。
【００８２】
この場合、時間領域で動作するフィルタモジュールが利用されることとなるので、信号処理開始直後において、スイッチ制御部１７５の切り換えにより第３のスイッチ部３０１がオフとなり、第４のスイッチ部３１１がオンとなる。第４のスイッチ部３１１を介して、入力信号を受け、時間領域で動作するレベル制御フィルタ部１５０のパラメタ初期値を計算して設定する。
【００８３】
以上、本実施形態３の信号処理フィルタシステムによれば、アプリケーションが利用する機能に基づいて、周波数領域での動作するフィルタモジュールと時間領域での動作するフィルタモジュールを切り換えて用い、さらに、適応初期値計算部により、信号処理開始直後の信号を基にそれらフィルタモジュールのパラメタの初期値計算して設定することができる。
【００８４】
（実施形態４）
実施形態４の信号処理フィルタシステムは、領域選択可能信号処理フィルタと、１つ以上の信号処理フィルタを持つ信号処理フィルタ群を備えており、アプリケーションに応じて動的に信号処理フィルタ群のうちのどの信号処理フィルタをアクティブにするかを決め、周波数領域で信号処理を実行する信号処理フィルタが含まれている場合、領域選択可能信号処理フィルタにおいて周波数領域信号処理フィルタ部分を用い、周波数領域で信号処理を実行する信号処理フィルタが含まれていない場合、領域選択可能信号処理フィルタにおいて時間領域信号処理フィルタ部分を用いるものである。
【００８５】
図４は、実施形態４の信号処理フィルタシステムの概略構成を示すブロック図である。フーリエ変換部４１０、周波数領域で動作するフィルタ部４３０、逆フーリエ変換部４４０、時間領域で動作するフィルタ部４５０、ハイパスフィルタ４６０、第１のスイッチ部４７０、４７１により、領域選択可能信号処理フィルタモジュールが構成されている。４７５は第１のスイッチ部４７０、４７１のオン・オフを切り換えるスイッチ制御部である。４８０はアプリケーション、４９０は信号処理フィルタ群、４９１は信号処理フィルタ選択部である。信号処理フィルタ群４９０は１つ以上の信号処理フィルタを含んでいる。ここでは、複数の信号処理フィルタが含まれており、周波数領域固定信号処理フィルタや領域選択可能信号処理フィルタが含まれているものとする。信号処理フィルタ選択部４９１により含まれている信号処理フィルタを任意に組み合わせてアクティブにすることができる。
【００８６】
次に、図４に示した本発明の信号処理フィルタシステムの動作を説明する。
【００８７】
アプリケーション４８０が信号処理フィルタ群４８０のうちの信号処理フィルタを用いるように信号処理フィルタ選択部４９１に対して依頼し、１つ以上の信号処理フィルタがアクティブになったとする。ここで、周波数領域で動作する信号処理フィルタが含まれていたとする。この場合、実施形態１などでも考察したように、スイッチ部４７５は信号処理量の低減を優先するものと判別し、第１のスイッチ部４７０と４７１を切り換えて領域選択可能信号処理フィルタにおいて周波数領域で動作するフィルタモジュールを選択する。つまり、フーリエ変換部４１０、周波数領域で動作するフィルタ部４３０、逆フーリエ変換部４４０がアクティブになる。
【００８８】
次に、信号処理フィルタ群４８０のうち選択された信号処理フィルタの中に周波数領域で動作する信号処理フィルタが含まれていないとする。この場合、実施形態１などでも考察したように、スイッチ制御部４７５は信号処理時間遅延の低減を優先するものと判別し、第１のスイッチ部４７０と４７１のオン・オフ切り換えにより、領域選択可能信号処理フィルタにおいて時間領域で動作するフィルタモジュールを選択する。つまり、時間領域で動作するフィルタ部４５０がアクティブになる。
【００８９】
以上、実施形態４の信号処理フィルタシステムによれば、アプリケーションに応じて動的に信号処理フィルタ群のうちのどの信号処理フィルタをアクティブにするかを決め、周波数領域で信号処理を実行する信号処理フィルタが含まれている場合、信号処理量の低減を優先するものとし、領域選択可能信号処理フィルタにおいて周波数領域信号処理フィルタ部分を用い、アクティブにされた信号処理フィルタの中に周波数領域で信号処理を実行する信号処理フィルタが含まれていない場合、信号処理遅延時間の低減を優先するものとし、領域選択可能信号処理フィルタにおいて時間領域信号処理フィルタ部分を用いることができる。
【００９０】
（実施形態５）
本発明の信号処理フィルタシステムは、上記に説明した構成を実現する処理ステップを記述したプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して提供することにより、各種ＣＡＤコンピュータなどを用いて構築することができる。本発明の信号処理フィルタシステムを実現する処理ステップを備えたプログラムを記録した記録媒体は、図５に図示した記録媒体の例に示すように、ＣＤ−ＲＯＭ５０２やフレキシブルディスク５０３等の可搬型記録媒体５０１だけでなく、ネットワーク上にある記録装置内の記録媒体５００や、コンピュータのハードディスクやＲＡＭ等の記録媒体５０５のいずれであっても良く、プログラム実行時には、プログラムはコンピュータ５０４上にローディングされ、主メモリ上で実行される。
【００９１】
【発明の効果】
本発明の信号処理フィルタシステムによれば、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を、信号処理遅延時間の低減を優先するか信号処理量の低減を優先するかに応じて切り換えることができ、アプリケーションの要求に応じて信号処理遅延時間と信号処理量とを柔軟かつ適切に調整することが可能となる。
【００９２】
本発明の信号処理フィルタシステムによれば、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を、信号処理フィルタ群の中における周波数領域で信号処理をする信号処理フィルタの有無に応じて選択することができ、周波数領域で信号処理する信号処理フィルタがなければ、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を時間領域として信号処理遅延時間の低減を図り、逆に周波数領域で信号処理する信号処理フィルタがあれば、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を周波数領域として信号処理量の低減を図ることができ、フィルタ構成に応じて柔軟かつ適切に対応することが可能となる。
【００９３】
本発明の信号処理フィルタシステムによれば、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を、周波数領域固定信号処理フィルタの有無に応じて選択することができ、周波数領域固定信号処理フィルタがない場合には、信号処理遅延時間の低減を優先させる場合として領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を時間領域として信号処理遅延時間の低減を図り、逆に周波数領域固定信号処理フィルタがある場合には、信号処理量の低減を優先させる場合として領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を周波数領域として信号処理量の低減を図り、フィルタ構成に応じて柔軟かつ適切に対応することが可能となる。
【００９４】
本発明の信号処理フィルタシステムによれば、各周波数領域で信号処理を行なう信号処理フィルタにおけるフーリエ変換処理部分と逆フーリエ変換処理部分を共通化するので、システム全体の信号処理量をさらに低減することが可能となる。
【００９５】
さらに、本発明の信号処理フィルタシステムに関して以下の項を開示する。
【００９６】
（１） 前記領域選択可能信号処理フィルタがレベル制御信号処理フィルタであり、前記周波数領域固定信号処理フィルタが雑音抑制信号処理フィルタである請求項３に記載の信号処理フィルタシステム。
【００９７】
（２） 前記領域選択可能信号処理フィルタがエコー消去制御信号処理フィルタであり、前記周波数領域固定信号処理フィルタが雑音抑制信号処理フィルタである請求項３に記載の信号処理フィルタシステム。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１の信号処理フィルタシステムの概略構成を示すブロック図
【図２】 本発明の実施形態２の信号処理フィルタシステムの概略構成を示すブロック図
【図３】 本発明の実施形態３の信号処理フィルタシステムの概略構成を示すブロック図
【図４】 本発明の実施形態４の信号処理フィルタシステムの概略構成を示すブロック図
【図５】 本発明の実施形態５の信号処理フィルタシステムの処理プログラムを記録した記録媒体の例を示す図
【図６】 従来技術における時間領域で演算処理を実行する場合のハイパスフィルタフィルタモジュールの入出力信号と処理の概念を説明する図
【図７】 従来技術における周波数領域で演算処理を実行する場合のハイパスフィルタフィルタモジュールの入出力信号と処理の概念を説明する図
【図８】 従来技術におけるエコーとエコー消去制御の原理を説明する図
【図９】 従来技術における雑音抑制制御用の信号処理フィルタモジュールとエコー消去制御用の信号処理フィルタモジュールを組み合わせたシステム構成例を示す図
【符号の説明】
１０，１１０，４１０ フーリエ変換部
２０，１２０ 雑音抑制制御フィルタ部
３０ 周波数領域エコー消去制御フィルタ部
３１ 第２のフーリエ変換部
４０，１４０，４４０ 逆フーリエ変換部
５０ 時間領域エコー消去制御フィルタ部
５１，４６０ ハイパスフィルタ
６０，６１，１６０，１６１ 第２のスイッチ部
７０，７１，１７０，１７１ 第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチ
７２，７３，１７２，１７３ 第１のスイッチ部の時間領域選択スイッチ
７５，１７５，４７５ スイッチ制御部
４７０，４７１ 第１のスイッチ部
８０，１８０，４８０ アプリケーション
９０ マイクロホン
１００ スピーカ
１３０ 周波数領域レベル制御フィルタ部
１３１ 第１のハイパスフィルタ部
１５０ 時間領域レベル制御フィルタ部
１５１ 第２のハイパスフィルタ
１９０ 第１のパワー計算部
１９１ 第２のパワー計算部
２００ 第１の音声区間検出部
２０１ 第２の音声区間検出部
２１０ 雑音区間検出部
３００ 第１の適応初期値計算部
３０１ 第３のスイッチ部
３１０ 第２の適応初期値計算部
３１１ 第４のスイッチ部
４３０ 周波数領域で動作するフィルタ部
４５０ 時間領域で動作するフィルタ部
４９０ 信号処理フィルタ群
４９１ 信号処理フィルタ選択部
５００ ネットワーク上にある記録装置内の記録媒体
５０１ 可搬型記録媒体
５０２ ＣＤ−ＲＯＭ
５０３ フレキシブルディスク
５０４ コンピュータ
５０５ コンピュータのハードディスクやＲＡＭ等の記録媒体
【発明の属する技術分野】
本発明は、レベル制御処理、雑音抑制制御処理、エコー消去制御処理などの機能を選択的に実現する信号処理フィルタシステムであって、アプリケーションに応じて、信号処理フィルタの信号処理領域を時間領域とするか周波数領域とするが選択可能であり、信号処理フィルタ部分のうち共通化できる部分を共通化し、信号処理フィルタシステム全体としての信号処理時間の遅延量および信号処理量の増加分のバランスを考慮して、信号処理フィルタシステムの構成を動的に変更する信号処理フィルタシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マルチメディア処理技術の進展とともにパーソナルコンピュータなどにも音声信号処理機能が取り込まれつつあり、音声信号処理機能を利用する各種アプリケーションが増えつつある。利用目的に合わせて柔軟に各種音声信号処理を実装するために、音声信号処理フィルタシステムが重要な技術となる。各種アプリケーションにおいて利用される音声信号処理機能は多様であるが、例えば、音声信号のレベル制御機能、雑音抑制制御機能、エコー消去制御機能などがある。これら各種音声信号処理機能を実現するそれぞれのモジュールが用意され、これらモジュールを適宜組み合わして音声信号処理フィルタシステムを構築し、アプリケーションにおける所望の音声信号処理機能を実現することも多い。
【０００３】
上記の音声信号のレベル制御機能、雑音抑制制御機能、エコー消去制御機能など各種の音声信号処理フィルタは、信号の直流成分を除くために入力段にハイパスフィルタを備えており、ハイパスフィルタ処理後の信号に対して演算処理が実行されることとなるが、ハイパスフィルタおよび各種音声信号処理フィルタにおいて、その演算処理を時間領域で信号処理を行うか周波数領域で信号処理を行うかは重要なファクターとなる。なぜなら、以下に示すように、両者間には、信号処理遅延時間と信号処理量の違いがあるからである。以下に、ハイパスフィルタモジュールの演算処理を時間領域で実行する場合と周波数領域で実行する場合の特性を、信号処理遅延時間および信号処理量に注目しつつ簡単に説明しておく。
【０００４】
まず、ハイパスフィルタモジュールの演算処理を時間領域で実行する場合について説明する。
【０００５】
図６は、時間領域で演算処理を実行する場合のハイパスフィルタモジュールの入出力信号と処理の概念を説明する図である。図６に示すように、時間領域で演算処理を実行するハイパスフィルタフィルタモジュールでは畳み込み演算が実行される。入力信号として時間ｔにおいてｘ(ｔ)が与えられ出力信号としてｙ(ｔ)が出力される場合、ハイパスフィルタモジュールにおいて畳み込み演算が行われ、以下のように、ｙ(ｔ)が（数１）で与えられる。
【０００６】
【数１】
ｙ(ｔ)＝ａ0ｘ(ｔ)＋ａ1ｘ(ｔ−１)＋・・・＋ａn-1ｘ(ｔ−ｎ＋１)
信号処理遅延時間については、サンプル毎の処理なので、処理遅延時間は１サンプルである。
【０００７】
信号処理量については、（数１）より明らかなように、１フレームあたりｎサンプルの入力データがあり、ｎ個の積和演算が行われるので、ｎ2に比例する信号処理量になる。
【０００８】
以上、時間領域で演算処理を実行するハイパスフィルタフィルタモジュールでは信号処理遅延時間が短いというメリットがあるが、信号処理量が大きくなるというデメリットがあると言える。
【０００９】
次に、ハイパスフィルタモジュールの演算処理を周波数領域で実行する場合について説明する。
【００１０】
図７は、周波数領域で演算処理を実行する場合のハイパスフィルタフィルタモジュールの入出力信号と処理の概念を説明する図である。図７に示すように、周波数領域で演算処理を実行するハイパスフィルタフィルタモジュールでは、ｎサンプルの入力信号ｘ(ｔ)，ｘ(ｔ−１)，・・・，ｘ(ｔ−ｎ＋１)を用いてフーリエ変換してＸ(Ｚ)を求め、Ｘ(Ｚ)に係数を与えてＹ(Ｚ)計算した後、Ｙ(Ｚ)を逆フーリエ変換してｎサンプルの出力信号ｙ(ｔ)，ｙ(ｔ−１)，・・・，ｙ(ｔ−ｎ＋１)が得られる。
【００１１】
信号処理遅延時間については、入力にｎサンプルの入力信号が必要となる、つまり、過去ｎサンプルのデータが必要なので信号処理遅延時間はｎサンプルとなる。
【００１２】
信号処理量については、Ｘ(Ｚ)の振幅スペクトルは図７のように正側のみにｎ／２個の離散値を持っているので、ｎ／２回の積演算が必要となる、つまり、オーダーとしては、ｎに比例する信号処理量になる。
【００１３】
以上、周波数領域で演算処理を実行するハイパスフィルタフィルタモジュールでは、信号処理遅延時間がｎサンプルとなり遅延量が大きいというデメリットがあるが、信号処理量が時間領域での演算処理に比べて小さくて良いというメリットがあると言える。
【００１４】
従来技術において、各種音声信号処理フィルタは、その特性に応じて、時間領域で演算処理を実行するモジュールとするか、周波数領域で演算処理を実行するモジュールとするかが決められていた。
【００１５】
音声信号のレベル制御は、音声信号中の注目音声の信号レベルが設定値となるようにゲインを調整する制御であり、このレベル制御の信号処理は、原理的には時間領域での演算処理、周波数領域での演算処理のいずれでも実行することが可能である。しかし、通常、周波数領域で実用的範囲で音声信号レベル制御を実現するためには、数十ミリ秒以上のサンプル値データが必要となり、処理遅延時間が数十ミリ秒以上に及ぶこととなり、処理時間デメリットが大きくなる。そこで音声信号のレベル制御は、処理遅延時間がない時間領域で演算処理を実行するモジュールとされている。
【００１６】
次に、雑音抑制制御は、音声信号中の注目音声以外の音を消去する制御であり、周波数領域での演算処理とする必要がある。音声信号中の注目音声以外の音声信号成分を時間領域において分離することは原理的に困難であるため、周波数領域で雑音モデルを作成し、その雑音モデルを基に減算処理やマスキング処理により雑音抑制を実行する処理が一般に行われる。
【００１７】
次に、エコー消去制御であるが、ここで言うエコーとは、図８に示すように、双方向通話ができる電話のようなシステムにおいて、話者の音声８００が聴者側８１０のスピーカ８１２から聴者側８１０に備えられたマイクロフォン８１１に回り込んで混入し、話者側の出力器から出力されてしまう現象をいう。このエコー現象が話しにくさ、聞き取りにくさの原因となるのでエコーを消去する制御がエコー消去制御である。エコー消去制御部８１５はエコー音の推定を行ってフィルタ８１３を用意し、その推定値をマイクロホン入力信号より減算器８１４で減算してエコーを抑制する。話者８００側に設けたエコー消去制御部８０５も同様の働きをする。このエコー消去制御は原理的には時間領域での演算処理、周波数領域での演算処理のいずれでも実行することが可能である。しかし、通常、周波数領域で実用的な範囲でエコー音推定を行ってエコー消去を実現するためには、レベル制御と同様、数十ミリ秒以上のサンプル値データが必要となり、処理遅延時間が数百ミリ秒に及ぶこととなる。そこでエコー消去制御も、処理遅延時間がない時間領域で演算処理を実行するモジュールとされている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
各種の音声信号処理機能を実現するため、従来技術で説明した音声信号のレベル制御機能、雑音抑制制御機能、エコー消去制御機能などが組み合わせて用いられるが、音声処理システム全体としての信号処理量総和が増大するという問題があった。
【００１９】
以下に、従来技術における信号処理フィルタの組み合わせの構成例を示す。ここでは、双方向通信可能なシステムのアプリケーションにおいて、音声信号の雑音抑制制御機能とエコー消去制御機能を搭載する場合を想定する。この場合、音声信号の雑音抑制制御用の信号処理フィルタモジュールとエコー消去制御用の信号処理フィルタモジュールの２種類のフィルタモジュールが組み合わされる。
【００２０】
図９は、雑音抑制制御用の信号処理フィルタモジュールとエコー消去制御用の信号処理フィルタモジュールを組み合わせたシステム構成例を示す図である。
【００２１】
図９において、９００は、雑音抑制制御フィルタモジュールであり、９１０はフーリエ変換部、９２０は雑音抑制制御フィルタ部、９３０は逆フーリエ変換部である。９４０はエコー消去制御フィルタモジュールであり、９５０はエコー消去制御フィルタ部、９６０は減算部である。９７０は双方向通信可能なシステムのアプリケーションである。９８０はマイクロホン、９９０はスピーカである。上記のように、雑音抑制制御フィルタモジュール９００は周波数領域で演算処理を行うフィルタモジュールであり、エコー消去制御フィルタモジュール９４０は時間領域で演算処理を行うフィルタモジュールとなっている。
【００２２】
話者側のマイクロホン（図示せず）から入力された話者音声が、雑音抑制制御フィルタモジュール９００により雑音抑制処理が施され、アプリケーション９７０に渡され、アプリケーション９７０側でのスピーカ９９０から出力されて聴者に伝えられる。伝えられた音声はアプリケーション９７０側のマイクロホン９８０に回り込んで混入し、話者側へ向かうが、エコー消去制御フィルタモジュール９４０の働きにより、混入したと推定される量が減算されてエコーが消去される。
【００２３】
なお、図９において、右から雑音抑制制御フィルタモジュール９００とエコー消去制御フィルタモジュール９４０の並びとしたが、並びが逆になっても良い。
【００２４】
しかし、上記構成では音声処理システム全体としての信号処理量総和の増大が問題となる。つまり、雑音抑制制御フィルタモジュール９００においてｎに比例した信号処理量が発生し、エコー消去制御フィルタモジュール９４０においてｎ2に比例した信号処理量が発生することとなってしまい、信号処理量総和の増大が問題となる。特にエコー消去制御フィルタモジュール９４０におけるｎ2の信号処理量が大きい。ｎが大きくなる場合や上記のように２つのフィルタモジュールではなく多くのフィルタモジュールを組み合わせる場合などでは、コンピュータリソースが提供できる信号処理能力にとって大きな負荷となってしまう。
【００２５】
本発明の信号処理フィルタシステムは、アプリケーションの要求に応じて複数のフィルタモジュールを組み合わせて音声信号処理機能を動的に構築し、システム全体の信号処理量総和が大きくならないように信号処理量の低減を図ることができる信号処理フィルタシステムを提供することを目的とする。
【００２６】
また、本発明の信号処理フィルタシステムは、システムリソースの制約から信号処理量総和の低減を優先的に図るか、アプリケーションの特性によって信号処理遅延時間の低減を優先的に図るかを決め、両者に対応できる信号処理フィルタシステムを提供することを目的とする。両者は相反する要求であり、アプリケーションの違いに応じてフィルタモジュールの組み合わせ方や要求は多岐多用となるが、本発明の信号処理フィルタシステムは、両者に動的かつ適切に対応する。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の信号処理フィルタシステムは、信号処理を時間領域で実行する場合の時間領域信号処理フィルタ部分と周波数領域で実行する場合の周波数領域信号処理フィルタ部分とを含む領域選択可能信号処理フィルタと、前記領域選択可能信号処理フィルタにおいて時間領域信号処理フィルタ部分か周波数領域信号処理フィルタ部分のいずれかを選択するスイッチ部と、信号処理において信号処理遅延時間の低減を優先するか信号処理量の低減を優先するかを判別し、信号処理遅延時間の低減を優先する場合、前記スイッチ部の切り換えにより前記領域選択可能信号処理フィルタのうち時間領域信号処理フィルタ部分を選択し、信号処理量の低減を優先する場合、前記スイッチ部の切り換えにより前記領域選択可能信号処理フィルタのうち周波数領域信号処理フィルタ部分を選択するように制御するスイッチ制御部とを備えたことを特徴とする。
【００２８】
上記構成により、第１のスイッチ部の切り換えにより、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を、信号処理遅延時間の低減を優先するか信号処理量の低減を優先するかに応じて切り換えることができ、アプリケーションの要求に応じて信号処理遅延時間と信号処理量とを柔軟かつ適切に調整することが可能となる。
【００２９】
また、本発明の信号処理フィルタシステムは、信号処理を時間領域で実行する場合の時間領域信号処理フィルタ部分と周波数領域で実行する場合の周波数領域信号処理フィルタ部分とを含む領域選択可能信号処理フィルタを含む複数の信号処理フィルタを備えた信号処理フィルタ群と、前記領域選択可能信号処理フィルタにおいて時間領域信号処理フィルタ部分か周波数領域信号処理フィルタ部分のいずれかを選択するスイッチ部と、アプリケーションに応じて前記信号処理フィルタ群のうちアクティブにする信号処理フィルタを選択する信号処理フィルタ選択制御部と、前記信号処理フィルタ選択制御部により選択された信号処理フィルタ群のうち、周波数領域で信号処理を実行する信号処理フィルタが含まれている場合、前記スイッチ部により領域選択可能信号処理フィルタにおいて周波数領域信号処理フィルタ部分を用い、周波数領域で信号処理を実行する信号処理フィルタが含まれていない場合、前記スイッチ部により領域選択可能信号処理フィルタにおいて時間領域信号処理フィルタ部分を用いるように制御するスイッチ制御部とを備えたことを特徴とする。
【００３０】
上記構成により、スイッチ部の切り換えにより、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を、信号処理フィルタ群の中における周波数領域で信号処理をする信号処理フィルタの有無に応じて選択することができ、周波数領域で信号処理する信号処理フィルタがなければ、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を時間領域として信号処理遅延時間の低減を図り、逆に周波数領域で信号処理する信号処理フィルタがあれば、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を周波数領域として信号処理量の低減を図ることができ、フィルタ構成に応じて柔軟かつ適切に対応することが可能となる。
【００３１】
また、本発明の信号処理フィルタシステムは、第１の信号処理を時間領域で実行する場合の時間領域信号処理フィルタ部分と周波数領域で実行する場合の周波数領域信号処理フィルタ部分とを含む領域選択可能信号処理フィルタと、第２の信号処理を周波数領域で実行する周波数領域信号処理フィルタを持つ周波数領域固定信号処理フィルタと、前記領域選択可能信号処理フィルタにおいて時間領域信号処理フィルタ部分か周波数領域信号処理フィルタ部分のいずれかを選択する第１のスイッチ部と、前記周波数領域固定信号処理フィルタのオン・オフを選択する第２のスイッチ部と、前記第２のスイッチ部の切り換えにより前記周波数領域固定信号処理フィルタをオフにする場合、前記第１のスイッチ部の切り換えにより前記領域選択可能信号処理フィルタのうち時間領域信号処理フィルタ部分を選択し、前記第２のスイッチ部の切り換えにより前記周波数領域固定信号処理フィルタをオンにする場合、前記第１のスイッチ部の切り換えにより前記領域選択可能信号処理フィルタのうち周波数領域信号処理フィルタ部分を選択するように制御するスイッチ制御部とを備えたことを特徴とする。
【００３２】
上記構成により、第１のスイッチ部と第２のスイッチ部の切り換えにより、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を、周波数領域固定信号処理フィルタの有無に応じて選択することができ、周波数領域固定信号処理フィルタがない場合には、信号処理遅延時間の低減を優先させる場合として領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を時間領域として信号処理遅延時間の低減を図り、逆に周波数領域固定信号処理フィルタがある場合には、信号処理量の低減を優先させる場合として領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を周波数領域として信号処理量の低減を図り、フィルタ構成に応じて柔軟かつ適切に対応することが可能となる。
【００３３】
次に、上記信号処理フィルタシステムにおいて、前記領域選択可能信号処理フィルタを含む、前記信号処理フィルタシステムに含まれる信号処理フィルタを、時間領域で信号処理を実行するものと、周波数領域で信号処理を実行するものとに分けて集約し、周波数領域で信号処理を実行する信号処理フィルタ群の信号入力段に用いるフーリエ変換処理部分を共通化し、前記周波数領域で信号処理を行なう信号処理フィルタ群からの信号出力に用いる逆フーリエ変換処理部分を共通化することが好ましい。
【００３４】
上記構成により、各周波数領域で信号処理を行なう信号処理フィルタにおけるフーリエ変換処理部分と逆フーリエ変換処理部分を共通化するので、システム全体の信号処理量をさらに低減することが可能となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
実施形態１の信号処理フィルタシステムは、第１の信号処理を時間領域で実行する場合の時間領域信号処理フィルタ部分と周波数領域で実行する場合の周波数領域信号処理フィルタ部分とを含む領域選択可能信号処理フィルタと、第２の信号処理を周波数領域で実行する周波数領域信号処理フィルタを持つ周波数領域固定信号処理フィルタと、領域選択可能信号処理フィルタにおいて時間領域信号処理フィルタ部分か周波数領域信号処理フィルタ部分のいずれかを選択する第１のスイッチ部と、周波数領域固定信号処理フィルタのオン・オフを選択する第２のスイッチ部と、第１スイッチ制御部および第２のスイッチ部を制御するスイッチ制御部を備えたものである。
【００３６】
第２のスイッチ部の切り換えにより周波数領域固定信号処理フィルタをオフにする場合、第１のスイッチ部の切り換えにより領域選択可能信号処理フィルタのうち時間領域信号処理フィルタ部分を選択し、第２のスイッチ部の切り換えにより周波数領域固定信号処理フィルタをオンにする場合、第１のスイッチ部の切り換えにより前記領域選択可能信号処理フィルタのうち周波数領域信号処理フィルタ部分を選択するように制御する構成となっている。
【００３７】
領域選択可能信号処理フィルタと第１のスイッチ部に注目すれば、信号処理遅延時間の低減を優先する場合、領域選択可能信号処理フィルタの時間領域信号処理フィルタ部分を選択し、信号処理量の低減を優先する場合、領域選択可能信号処理フィルタの周波数領域信号処理フィルタ部分を選択するものとなっている。
【００３８】
図１は、本発明の実施形態１の信号処理フィルタシステムの概略構成を示すブロック図である。実際の実装にあたっては、これら構成要素を専用のデバイスで構成してもよく、また、処理内容をコンピュータのソフトウェアとして記述してＣＰＵ、メモリなどにより構成しても良い。
【００３９】
図１において、１０はフーリエ変換部、２０は雑音抑制制御フィルタ部、３０は周波数領域エコー消去制御フィルタ部、３１は周波数領域エコー消去制御フィルタ部３０へのフィードバックする信号に対する第２のフーリエ変換部、４０は逆フーリエ変換部、５０は時間領域エコー消去制御フィルタ部、５１はハイパスフィルタ、６０と６１は第２のスイッチ部、７０〜７３は第１のスイッチ部であって、そのうち７０と７１は第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチ、７２と７３は第１のスイッチ部の時間領域選択スイッチである。７５はスイッチ制御部、８０はアプリケーション、９０はマイクロホン、１００はスピーカである。これらは専用デバイスでも良く、ソフトウェアとして当該処理内容を記述したライブラリでも良い。
【００４０】
上記構成において、フーリエ変換部１０と雑音抑制制御フィルタ部２０と逆フーリエ変換部４０に注目すると、これら要素により雑音抑制制御フィルタモジュールが構成されていることが分かる。この雑音抑制制御フィルタモジュールは必ず周波数領域での信号処理が行なわれるフィルタモジュールであり、周波数領域固定信号処理フィルタとなっている。第２のスイッチ部６０と６１は、この周波数領域固定信号処理フィルタである雑音抑制制御フィルタモジュール全体のオン・オフを制御する構成となっている。ここでオンとは第２のスイッチ部６０と６１が雑音抑制制御フィルタモジュール側を選択することを言い、オフとはバイパスラインの側を選択することを言う。
【００４１】
また、上記構成において、フーリエ変換部１０と周波数領域エコー消去制御フィルタ部３０と逆フーリエ変換部４０に注目すると、これら要素により周波数領域エコー消去制御フィルタモジュールが構成されていることが分かる。また、時間領域エコー消去制御フィルタ部５０は、時間領域エコー消去制御フィルタモジュールを構成している。また、第１のスイッチ部は、周波数領域エコー消去制御フィルタ部３０のオン・オフを制御する周波数領域選択スイッチ７０と７１と、時間領域エコー消去制御フィルタ部５０のオン・オフとを制御する時間領域選択スイッチ７２と７３を備えており、両者を切り換える構成となっている。ここで、周波数領域選択スイッチ７０と７１のオンとは、周波数領域選択スイッチ７０と７１が周波数領域エコー消去制御フィルタ部３０側を選択することを言い、オフとはバイパスラインの側を選択することを言う。また、同様に、時間領域選択スイッチ７２と７３のオンとは、時間領域選択スイッチ７２と７３が時間領域エコー消去制御フィルタ部５０側を選択することを言い、オフとはバイパスラインの側を選択することを言う。
【００４２】
スイッチ制御部７５は、信号処理において信号処理遅延時間の低減を優先するか信号処理量の低減を優先するかを判別し、後述するように信号処理遅延時間の低減を優先する場合と信号処理量の低減を優先する場合とに分けて第１のスイッチ７０〜７３のオンオフを切り換える。この例では第２のスイッチ６０、６１の切り換えの制御も兼ねる構成とし、第２のスイッチ６０、６１のオンオフを調べることにより、信号処理において信号処理遅延時間の低減を優先するか信号処理量の低減を優先するかを判別している。もちろん第２のスイッチ６０、６１の切り換えを別のスイッチ制御部を設けて行い、その切り換えを検知する構成としても良いことは言うまでもない。
【００４３】
これら５つの要素、フーリエ変換部１０、周波数領域エコー消去制御フィルタ部３０、第２のフーリエ変換部３１、逆フーリエ変換部４０、時間領域エコー消去制御フィルタ部５０、第１のスイッチ部７０〜７３により、領域選択可能信号処理フィルタモジュールを構成していることが分かる。なお、ここで、フーリエ変換部１０における１フレームのサンプリング数をｎとし、ハイパスフィルタの１フレームにはｎ個のＦＩＲフィルタ（Finite impulse response filter：有限インパルス応答フィルタ）が用いられているものとする。
【００４４】
なお、図１に示した例において、第１のスイッチ部７０〜７３、第２のスイッチ６０、６１のオン・オフはスイッチ制御部７５により制御されるものとする。
【００４５】
次に、図１に示した本発明の信号処理フィルタシステムの動作を説明する。
【００４６】
アプリケーション８０は、複数のアプリケーションが保持されており、いま、有効状態にあるアプリケーション８０が雑音抑制機能とエコー消去機能を利用する場合について説明する。
【００４７】
この場合、まず、雑音抑制制御フィルタモジュールが利用されることとなるので、周波数領域固定信号処理フィルタモジュールである雑音抑制制御フィルタモジュール全体のオン・オフを制御する第２のスイッチ６０と６１はオンとなる。この例では、スイッチ制御部７５が雑音抑制制御フィルタモジュールを利用する旨を受けて第２のスイッチ６０と６１の切り換えを制御する。周波数領域固定信号処理フィルタモジュールがオンとなったことにより、音声信号処理フィルタシステム全体から見れば、周波数領域固定信号処理フィルタである雑音抑制制御フィルタモジュールによりｎサンプル分の信号処理遅延時間が発生し、ｎに比例する信号処理量が発生することになる。
【００４８】
次に、第１のスイッチ７０〜７３の制御を考える。スイッチ制御部７５は、信号処理において信号処理遅延時間の低減を優先するか信号処理量の低減を優先するかを判別し、領域選択可能信号処理フィルタであるエコー消去制御フィルタモジュールを、時間領域の信号処理とするか周波数領域の信号処理とするかの選択を決める。信号処理遅延時間に関しては、雑音抑制制御フィルタモジュールにより既にｎサンプル分の信号処理遅延時間が発生しているので、フーリエ変換部１０の出力信号を流用する限り、エコー消去制御フィルタモジュールを周波数領域の信号処理とする場合のデメリットは加重されない。また、信号処理量に関しては、雑音抑制制御フィルタモジュールにより既にｎに比例する信号処理量が発生している上に、エコー消去制御フィルタモジュールを時間領域の信号処理とする場合には新たにｎ2に比例する信号処理量が加重して発生することとなりそのデメリットは大きい。以上の２点を考察して、スイッチ部７５は、信号処理量低減を優先すると判別し、領域選択可能信号処理フィルタであるエコー消去制御フィルタモジュールを周波数領域の信号処理とする。つまり、第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチ７０と７１をオン、時間領域選択スイッチ７２と７３をオフとし、周波数領域エコー消去制御フィルタモジュールを選択する。
【００４９】
ここで、フーリエ変換部１０は、雑音抑制制御フィルタモジュールと周波数領域エコー消去制御フィルタモジュールに対して共通化されており、フーリエ変換部１０の周波数領域の出力信号が、雑音抑制制御フィルタ部２０と周波数領域エコー消去制御フィルタ部３０の両者に用いられるので、信号処理量の低減が図られている。また、逆フーリエ変換部４０も同様に、雑音抑制制御フィルタモジュールと周波数領域エコー消去制御フィルタモジュールに対して共通化されており、雑音抑制制御フィルタ部２０と周波数領域エコー消去制御フィルタ部３０からの周波数領域の出力信号に対して逆フーリエ変換を施し、時間領域の出力信号に変換しているので、信号処理量の低減が図られている。
【００５０】
次に、有効状態にあるアプリケーション８０がエコー消去機能のみを利用する場合について説明する。
【００５１】
この場合、雑音抑制制御フィルタモジュールが利用されないので、周波数領域固定信号処理フィルタモジュールである雑音抑制制御フィルタモジュール全体のオン・オフを制御する第２のスイッチ６０と６１はオフとなる。周波数領域固定信号処理フィルタモジュールがオフとなったことにより、当該部分では信号処理遅延時間が発生せず、信号処理量も発生しない。
【００５２】
次に、第１のスイッチ７０〜７３の制御を考える。スイッチ制御部７５は、信号処理において信号処理遅延時間の低減を優先するか信号処理量の低減を優先するかを判別し、領域選択可能信号処理フィルタであるエコー消去制御フィルタモジュールを時間領域の信号処理とするか周波数領域の信号処理とするかの選択を決める。ここでは雑音抑制制御フィルタモジュールが用いられていないので、フーリエ変換部１０による周波数領域の信号は得られていない。エコー消去制御フィルタモジュールを周波数領域の信号処理とする場合には、フーリエ変換を別途手当てする必要があり、ｎサンプル分の信号処理遅延時間が新たに発生することとなり、例えば、実時間通信アプリケーションにとってはそのデメリットは大きい。また、信号処理量に関しては、雑音抑制制御フィルタモジュールによる信号処理量が発生していないので、エコー消去制御フィルタモジュールを時間領域の信号処理として新たにｎ2に比例する信号処理量が加重して発生してもそのデメリットは相対的に小さいと言える。以上の２点を考察して、スイッチ部７５は、信号処理時間低減を優先すると判別し、領域選択可能信号処理フィルタであるエコー消去制御フィルタモジュールを時間領域の信号処理とする。つまり、第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチ７０と７１をオフ、時間領域選択スイッチ７２と７３をオンとし、時間領域エコー消去制御フィルタモジュールを選択する。
【００５３】
なお、雑音抑制フィルタモジュール単独で使用したい場合は、第２のスイッチ６０と６１をオン、第１のスイッチの周波数領域選択スイッチ７０と７１をオフ、時間領域選択スイッチ７２と７３をオフとすれば良いことは言うまでもない。
【００５４】
以上、本発明の実施形態１の信号処理フィルタシステムによれば、第２のスイッチ部６０と６１の切り換えにより周波数領域固定信号処理フィルタをオフにする場合、第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチ７０と７１をオフとし、時間領域選択スイッチ７２と７３をオンと切り換えることにより領域選択可能信号処理フィルタのうち時間領域信号処理フィルタ部分を選択する。第２のスイッチ部６０と６１の切り換えにより周波数領域固定信号処理フィルタをオンにする場合、第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチ７０と７１をオンとし、時間領域選択スイッチ７２と７３をオフと切り換えることにより領域選択可能信号処理フィルタのうち周波数領域信号処理フィルタ部分を選択するように制御することができる。
【００５５】
また、上記構成は、領域選択可能信号処理フィルタと第１のスイッチ部に注目すれば、信号処理遅延時間の低減を優先する場合、領域選択可能信号処理フィルタの時間領域信号処理フィルタ部分を選択し、信号処理量の低減を優先する場合、領域選択可能信号処理フィルタの周波数領域信号処理フィルタ部分を選択することができる構成となっている。
【００５６】
（実施形態２）
実施形態２の信号処理フィルタシステムは、実施形態１と同様、領域選択可能信号処理フィルタと、周波数領域固定信号処理フィルタと、第１のスイッチ部と、第２のスイッチ部と、スイッチ制御部を備えた信号処理フィルタシステムであるが、実施形態１とは異なり、雑音抑制処理機能とレベル制御処理機能とを組み合わせて用いる信号処理フィルタシステムの例を説明する。
【００５７】
図２は、本発明の実施形態２の信号処理フィルタシステムの概略構成を示すブロック図である。実際の実装にあたっては、これら構成要素を専用のデバイスで構成してもよく、また、処理内容をコンピュータのソフトウェアとして記述してＣＰＵ、メモリなどにより構成しても良い。
【００５８】
図２において、１１０はフーリエ変換部、１２０は雑音抑制制御フィルタ部、１３０は周波数領域レベル制御フィルタ部、１３１は周波数領域レベル制御フィルタ部１３０の入力段となる第１のハイパスフィルタ部、１４０は逆フーリエ変換部、１５０は時間領域レベル制御フィルタ部、１５１は時間領域レベル制御フィルタ部１５０の入力段となる第２のハイパスフィルタ、１６０と１６１は第２のスイッチ部、１７０〜１７３は第１のスイッチ制御部であって、そのうち１７０と１７１は第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチ、１７２と１７３は第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチである。１７５はスイッチ制御部、１８０はアプリケーション、１９０は第１のパワー計算部、１９１は第２のパワー計算部、２００は第１の音声区間検出部、２０１は第２の音声区間検出部、２１０は雑音区間検出部である。これらは専用デバイスでも良く、ソフトウェアとして当該処理内容を記述したライブラリでも良い。
【００５９】
上記構成において、フーリエ変換部１１０と雑音抑制制御フィルタ部１２０と逆フーリエ変換部１４０と第１のパワー計算部１９０と雑音区間検出部２１０に注目すると、これら要素により雑音抑制制御フィルタモジュールが構成されていることが分かる。この雑音抑制制御フィルタモジュールは必ず周波数領域での信号処理が行なわれるフィルタモジュールであり、周波数領域固定信号処理フィルタとなっている。第２のスイッチ部１６０と１６１は、この周波数領域固定信号処理フィルタである雑音抑制制御フィルタモジュール全体のオン・オフを制御する構成となっている。ここでオンとは第２のスイッチ部１６０と１６１が雑音抑制制御フィルタモジュール側を選択することを言い、オフとはバイパスラインの側を選択することを言う。
【００６０】
また、上記構成において、フーリエ変換部１１０と周波数領域レベル制御フィルタ部１３０と第１のハイパスフィルタ１３１、逆フーリエ変換部１４０と第１のパワー計算部１９０と第１の音声区間検出部２００に注目すると、これら要素により周波数領域レベル制御フィルタモジュールが構成されていることが分かる。また、時間領域レベル制御フィルタ部１５０と第２のハイパスフィルタ１５１と第２のパワー計算部１９１と第２の音声区間検出部２０１は、時間領域レベル制御フィルタモジュールを構成していることが分かる。また、第１のスイッチ部は、周波数領域レベル制御フィルタ部１３０のオン・オフを制御する周波数領域選択スイッチ１７０と１７１と、時間領域レベル制御フィルタ部１５０のオン・オフとを制御する時間領域選択スイッチ１７２と１７３を備えており、両者を切り換える構成となっている。ここで、周波数領域選択スイッチ１７０と１７１のオンとは、周波数領域選択スイッチ１７０と１７１が周波数領域レベル制御フィルタ部１３０側を選択することを言い、オフとはバイパスラインの側を選択することを言う。また、同様に、時間領域選択スイッチ１７２と１７３のオンとは、時間領域選択スイッチ１７２と１７３が時間領域レベル制御フィルタ部１５０側を選択することを言い、オフとはバイパスラインの側を選択することを言う。
【００６１】
これら１０個の要素、フーリエ変換部１１０、周波数領域レベル制御フィルタ部１３０、第１のハイパスフィルタ部１３１、逆フーリエ変換部１４０、時間領域レベル制御フィルタ部１５０、第１のパワー計算部１９０、第１の音声区間検出部２００、第２のパワー計算部１９１、第２の音声区間検出部２０１、第１のスイッチ部１７０〜１７３により、領域選択可能信号処理フィルタモジュールを構成していることが分かる。なお、ここで、フーリエ変換部１１０における１フレームのサンプリング数をｎとし、ハイパスフィルタの１フレームにはｎ個のＦＩＲフィルタが用いられているものとする。
【００６２】
なお、図２に示した例において、第１のスイッチ部１７０〜１７３、第２のスイッチ１６０、１６１のオン・オフはスイッチ制御部１７５により制御されるものとする。
【００６３】
次に、図２に示した本発明の信号処理フィルタシステムの動作を説明する。
【００６４】
アプリケーション１８０は、複数のアプリケーションが保持されており、いま、有効状態にあるアプリケーション１８０が雑音抑制機能とレベル制御機能を利用する場合について説明する。
【００６５】
この場合、まず、雑音抑制制御フィルタモジュールが利用されることとなるので、周波数領域固定信号処理フィルタモジュールである雑音抑制制御フィルタモジュール全体のオン・オフを制御する第２のスイッチ１６０と１６１はオンとなる。この例では、スイッチ制御部１７５がアプリケーション１８０が雑音抑制機能とレベル制御機能を利用する旨を受けて第２のスイッチ１６０と１６１の切り換えを制御する。周波数領域固定信号処理フィルタモジュールがオンとなったことにより、音声信号処理フィルタシステム全体から見れば、周波数領域固定信号処理フィルタである雑音抑制制御フィルタモジュールによりｎサンプル分の信号処理遅延時間が発生し、ｎに比例する信号処理量が発生することになる。
【００６６】
次に、第１のスイッチ１７０〜１７３の制御を考える。スイッチ制御部１７５は、信号処理において信号処理遅延時間の低減を優先するか信号処理量の低減を優先するかを判別し、領域選択可能信号処理フィルタであるレベル制御フィルタモジュールを時間領域の信号処理とするか周波数領域の信号処理とするかの選択を決める。信号処理遅延時間に関しては、雑音抑制制御フィルタモジュールにより既にｎサンプル分の信号処理遅延時間が発生しているので、フーリエ変換部１１０の出力信号を流用する限り、レベル制御フィルタモジュールを周波数領域の信号処理とする場合のデメリットは加重されない。また、信号処理量に関しては、雑音抑制制御フィルタモジュールにより既にｎに比例する信号処理量が発生している上に、レベル制御フィルタモジュールを時間領域の信号処理とする場合には新たにｎ2に比例する信号処理量が加重して発生することとなりそのデメリットは大きい。以上の２点を考察して、スイッチ制御部１７５は、信号処理量低減を優先すると判別し、領域選択可能信号処理フィルタであるレベル制御フィルタモジュールを周波数領域の信号処理とする。つまり、第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチ１７０と１７１をオン、時間領域選択スイッチ１７２と１７３をオフとし、周波数領域レベル制御フィルタモジュールを選択する。
【００６７】
ここで、フーリエ変換部１１０は、雑音抑制制御フィルタモジュールと周波数領域レベル制御フィルタモジュールに対して共通化されており、フーリエ変換部１１０の周波数領域の出力信号が、雑音抑制制御フィルタ部１２０と周波数領域レベル制御フィルタ部１３０の両者に用いられるので、信号処理量の低減が図られている。また、逆フーリエ変換部１４０も同様に、雑音抑制制御フィルタモジュールと周波数領域レベル制御フィルタモジュールに対して共通化されており、雑音抑制制御フィルタ部１２０と周波数領域レベル制御フィルタ部１３０からの周波数領域の出力信号に対して逆フーリエ変換を施し、時間領域の出力信号に変換しているので、信号処理量の低減が図られている。
【００６８】
次に、有効状態にあるアプリケーション１８０がレベル制御機能のみを利用する場合について説明する。
【００６９】
この場合、雑音抑制制御フィルタモジュールが利用されないので、周波数領域固定信号処理フィルタモジュールである雑音抑制制御フィルタモジュール全体のオン・オフを制御する第２のスイッチ１６０と１６１はオフとなる。周波数領域固定信号処理フィルタモジュールがオフとなったことにより、当該部分では信号処理遅延時間が発生せず、信号処理量も発生しない。
【００７０】
次に、第１のスイッチ１７０〜１７３の制御を考える。スイッチ制御部１７５は、信号処理において信号処理遅延時間の低減を優先するか信号処理量の低減を優先するかを判別し、領域選択可能信号処理フィルタであるレベル制御フィルタモジュールを時間領域の信号処理とするか周波数領域の信号処理とするかの選択を決める。ここでは雑音抑制制御フィルタモジュールが用いられていないので、フーリエ変換部１１０による周波数領域の信号は得られていない。レベル制御フィルタモジュールを周波数領域の信号処理とする場合には、フーリエ変換を別途手当てする必要があり、ｎサンプル分の信号処理遅延時間が新たに発生することとなり、例えば、実時間通信アプリケーションにとってはそのデメリットは大きい。また、信号処理量に関しては、雑音抑制制御フィルタモジュールによる信号処理量が発生していないので、レベル制御フィルタモジュールを時間領域の信号処理として新たにｎ2に比例する信号処理量が加重して発生してもそのデメリットは相対的に小さいと言える。以上の２点を考察して、スイッチ部１７５は、信号処理時間の低減を優先すると判別し、領域選択可能信号処理フィルタであるレベル制御フィルタモジュールを時間領域の信号処理とする。つまり、第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチ１７０と１７１をオフ、時間領域選択スイッチ１７２と１７３をオンとし、時間領域レベル制御フィルタモジュールを選択する。
【００７１】
なお、雑音抑制フィルタモジュール単独で使用したい場合は、第２のスイッチ１６０と１６１をオン、第１のスイッチの周波数領域選択スイッチ１７０と１７１をオフ、時間領域選択スイッチ１７２と１７３をオフとすれば良いことは言うまでもない。
【００７２】
以上、本発明の実施形態２の信号処理フィルタシステムによれば、第２のスイッチ部１６０と１６１の切り換えにより周波数領域固定信号処理フィルタをオフにする場合、第１のスイッチ部１７０〜１７３の切り換えにより領域選択可能信号処理フィルタのうち時間領域信号処理フィルタ部分を選択し、第２のスイッチ部１６０と１６２の切り換えにより周波数領域固定信号処理フィルタをオンにする場合、第１のスイッチ部１７０〜１７３の切り換えにより前記領域選択可能信号処理フィルタのうち周波数領域信号処理フィルタ部分を選択するように制御する構成となっている。
【００７３】
また、領域選択可能信号処理フィルタと第１のスイッチ部１７０〜１７３に注目すれば、信号処理遅延時間の低減を優先する場合、領域選択可能信号処理フィルタの時間領域信号処理フィルタ部分を選択し、信号処理量の低減を優先する場合、領域選択可能信号処理フィルタの周波数領域信号処理フィルタ部分を選択することができる構成となっている。
【００７４】
（実施形態３）
実施形態３の信号処理フィルタシステムは、実施形態２の構成に加え、図３に示すように、雑音抑制制御フィルタ部１２０と周波数領域レベル制御フィルタ部１３０のパラメタの初期値設定を行なうための第１の適応初期値計算部３００と、時間領域レベル制御フィルタ部１５０のパラメタの初期値設定を行なうための第２の適応初期値計算部３１０を備えている。
【００７５】
第１の適応初期値計算部３００は、周波数領域で動作するフィルタモジュールに対して用いられるもので、第３のスイッチ部３０１を備えており、第３のスイッチ部３０１により、フーリエ変換部１１０の出力信号との接続を制御する。信号処理開始直後に、第３のスイッチ部３０１をオンとしてフーリエ変換部１１０からの出力信号を受け、周波数領域で動作する雑音抑制制御フィルタ部１２０と周波数領域レベル制御フィルタ部１３０のパラメタの初期値を計算して設定する。
【００７６】
第２の適応初期値計算部３１０は、時間領域で動作するフィルタモジュールに対して用いられるもので、第４のスイッチ部３１１を備えており、第４のスイッチ部３１１により、入力信号との接続を制御する。信号処理開始直後に、第４のスイッチ部３１１をオンとして入力信号を受け、時間領域で動作するレベル制御フィルタ部１５０のパラメタの初期値を計算して設定する。
【００７７】
なお、図３に示した例において、第１のスイッチ部１７０〜１７３、第２のスイッチ１６０、１６１、第３のスイッチ部３０１、第４のスイッチ部３１１のオン・オフはスイッチ制御部１７５により制御されるものとする。なお、図面が見やすくなるようにスイッチ制御部１７５は図示を省略したが、各スイッチに対する制御線を持っているものとする。
【００７８】
次に、図３に示した本発明の信号処理フィルタシステムの動作を説明する。
【００７９】
アプリケーション１８０は、複数のアプリケーションが保持されており、いま、有効状態にあるアプリケーション１８０が雑音抑制機能とレベル制御機能を利用する場合について説明する。
【００８０】
この場合、周波数領域で動作するフィルタモジュールが利用されることとなるので、信号処理開始直後において、第３のスイッチ部３０１がオンとなり、第４のスイッチ部３１１がオフとなる。この例では、スイッチ制御部１７５が、周波数領域で動作するフィルタモジュールを利用する旨を受けて、第３のスイッチ部３０１と第４のスイッチ部３１１を切り換える。第３のスイッチ部３０１を介して、フーリエ変換部１１０の出力信号を受け、周波数領域で動作する雑音抑制制御フィルタ部１２０とレベル制御フィルタ部１３０のパラメタ初期値を計算して設定する。
【００８１】
次に、有効状態にあるアプリケーション１８０がレベル制御機能のみを利用する場合について説明する。
【００８２】
この場合、時間領域で動作するフィルタモジュールが利用されることとなるので、信号処理開始直後において、スイッチ制御部１７５の切り換えにより第３のスイッチ部３０１がオフとなり、第４のスイッチ部３１１がオンとなる。第４のスイッチ部３１１を介して、入力信号を受け、時間領域で動作するレベル制御フィルタ部１５０のパラメタ初期値を計算して設定する。
【００８３】
以上、本実施形態３の信号処理フィルタシステムによれば、アプリケーションが利用する機能に基づいて、周波数領域での動作するフィルタモジュールと時間領域での動作するフィルタモジュールを切り換えて用い、さらに、適応初期値計算部により、信号処理開始直後の信号を基にそれらフィルタモジュールのパラメタの初期値計算して設定することができる。
【００８４】
（実施形態４）
実施形態４の信号処理フィルタシステムは、領域選択可能信号処理フィルタと、１つ以上の信号処理フィルタを持つ信号処理フィルタ群を備えており、アプリケーションに応じて動的に信号処理フィルタ群のうちのどの信号処理フィルタをアクティブにするかを決め、周波数領域で信号処理を実行する信号処理フィルタが含まれている場合、領域選択可能信号処理フィルタにおいて周波数領域信号処理フィルタ部分を用い、周波数領域で信号処理を実行する信号処理フィルタが含まれていない場合、領域選択可能信号処理フィルタにおいて時間領域信号処理フィルタ部分を用いるものである。
【００８５】
図４は、実施形態４の信号処理フィルタシステムの概略構成を示すブロック図である。フーリエ変換部４１０、周波数領域で動作するフィルタ部４３０、逆フーリエ変換部４４０、時間領域で動作するフィルタ部４５０、ハイパスフィルタ４６０、第１のスイッチ部４７０、４７１により、領域選択可能信号処理フィルタモジュールが構成されている。４７５は第１のスイッチ部４７０、４７１のオン・オフを切り換えるスイッチ制御部である。４８０はアプリケーション、４９０は信号処理フィルタ群、４９１は信号処理フィルタ選択部である。信号処理フィルタ群４９０は１つ以上の信号処理フィルタを含んでいる。ここでは、複数の信号処理フィルタが含まれており、周波数領域固定信号処理フィルタや領域選択可能信号処理フィルタが含まれているものとする。信号処理フィルタ選択部４９１により含まれている信号処理フィルタを任意に組み合わせてアクティブにすることができる。
【００８６】
次に、図４に示した本発明の信号処理フィルタシステムの動作を説明する。
【００８７】
アプリケーション４８０が信号処理フィルタ群４８０のうちの信号処理フィルタを用いるように信号処理フィルタ選択部４９１に対して依頼し、１つ以上の信号処理フィルタがアクティブになったとする。ここで、周波数領域で動作する信号処理フィルタが含まれていたとする。この場合、実施形態１などでも考察したように、スイッチ部４７５は信号処理量の低減を優先するものと判別し、第１のスイッチ部４７０と４７１を切り換えて領域選択可能信号処理フィルタにおいて周波数領域で動作するフィルタモジュールを選択する。つまり、フーリエ変換部４１０、周波数領域で動作するフィルタ部４３０、逆フーリエ変換部４４０がアクティブになる。
【００８８】
次に、信号処理フィルタ群４８０のうち選択された信号処理フィルタの中に周波数領域で動作する信号処理フィルタが含まれていないとする。この場合、実施形態１などでも考察したように、スイッチ制御部４７５は信号処理時間遅延の低減を優先するものと判別し、第１のスイッチ部４７０と４７１のオン・オフ切り換えにより、領域選択可能信号処理フィルタにおいて時間領域で動作するフィルタモジュールを選択する。つまり、時間領域で動作するフィルタ部４５０がアクティブになる。
【００８９】
以上、実施形態４の信号処理フィルタシステムによれば、アプリケーションに応じて動的に信号処理フィルタ群のうちのどの信号処理フィルタをアクティブにするかを決め、周波数領域で信号処理を実行する信号処理フィルタが含まれている場合、信号処理量の低減を優先するものとし、領域選択可能信号処理フィルタにおいて周波数領域信号処理フィルタ部分を用い、アクティブにされた信号処理フィルタの中に周波数領域で信号処理を実行する信号処理フィルタが含まれていない場合、信号処理遅延時間の低減を優先するものとし、領域選択可能信号処理フィルタにおいて時間領域信号処理フィルタ部分を用いることができる。
【００９０】
（実施形態５）
本発明の信号処理フィルタシステムは、上記に説明した構成を実現する処理ステップを記述したプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して提供することにより、各種ＣＡＤコンピュータなどを用いて構築することができる。本発明の信号処理フィルタシステムを実現する処理ステップを備えたプログラムを記録した記録媒体は、図５に図示した記録媒体の例に示すように、ＣＤ−ＲＯＭ５０２やフレキシブルディスク５０３等の可搬型記録媒体５０１だけでなく、ネットワーク上にある記録装置内の記録媒体５００や、コンピュータのハードディスクやＲＡＭ等の記録媒体５０５のいずれであっても良く、プログラム実行時には、プログラムはコンピュータ５０４上にローディングされ、主メモリ上で実行される。
【００９１】
【発明の効果】
本発明の信号処理フィルタシステムによれば、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を、信号処理遅延時間の低減を優先するか信号処理量の低減を優先するかに応じて切り換えることができ、アプリケーションの要求に応じて信号処理遅延時間と信号処理量とを柔軟かつ適切に調整することが可能となる。
【００９２】
本発明の信号処理フィルタシステムによれば、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を、信号処理フィルタ群の中における周波数領域で信号処理をする信号処理フィルタの有無に応じて選択することができ、周波数領域で信号処理する信号処理フィルタがなければ、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を時間領域として信号処理遅延時間の低減を図り、逆に周波数領域で信号処理する信号処理フィルタがあれば、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を周波数領域として信号処理量の低減を図ることができ、フィルタ構成に応じて柔軟かつ適切に対応することが可能となる。
【００９３】
本発明の信号処理フィルタシステムによれば、領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を、周波数領域固定信号処理フィルタの有無に応じて選択することができ、周波数領域固定信号処理フィルタがない場合には、信号処理遅延時間の低減を優先させる場合として領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を時間領域として信号処理遅延時間の低減を図り、逆に周波数領域固定信号処理フィルタがある場合には、信号処理量の低減を優先させる場合として領域選択可能信号処理フィルタの信号処理領域を周波数領域として信号処理量の低減を図り、フィルタ構成に応じて柔軟かつ適切に対応することが可能となる。
【００９４】
本発明の信号処理フィルタシステムによれば、各周波数領域で信号処理を行なう信号処理フィルタにおけるフーリエ変換処理部分と逆フーリエ変換処理部分を共通化するので、システム全体の信号処理量をさらに低減することが可能となる。
【００９５】
さらに、本発明の信号処理フィルタシステムに関して以下の項を開示する。
【００９６】
（１） 前記領域選択可能信号処理フィルタがレベル制御信号処理フィルタであり、前記周波数領域固定信号処理フィルタが雑音抑制信号処理フィルタである請求項３に記載の信号処理フィルタシステム。
【００９７】
（２） 前記領域選択可能信号処理フィルタがエコー消去制御信号処理フィルタであり、前記周波数領域固定信号処理フィルタが雑音抑制信号処理フィルタである請求項３に記載の信号処理フィルタシステム。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１の信号処理フィルタシステムの概略構成を示すブロック図
【図２】 本発明の実施形態２の信号処理フィルタシステムの概略構成を示すブロック図
【図３】 本発明の実施形態３の信号処理フィルタシステムの概略構成を示すブロック図
【図４】 本発明の実施形態４の信号処理フィルタシステムの概略構成を示すブロック図
【図５】 本発明の実施形態５の信号処理フィルタシステムの処理プログラムを記録した記録媒体の例を示す図
【図６】 従来技術における時間領域で演算処理を実行する場合のハイパスフィルタフィルタモジュールの入出力信号と処理の概念を説明する図
【図７】 従来技術における周波数領域で演算処理を実行する場合のハイパスフィルタフィルタモジュールの入出力信号と処理の概念を説明する図
【図８】 従来技術におけるエコーとエコー消去制御の原理を説明する図
【図９】 従来技術における雑音抑制制御用の信号処理フィルタモジュールとエコー消去制御用の信号処理フィルタモジュールを組み合わせたシステム構成例を示す図
【符号の説明】
１０，１１０，４１０ フーリエ変換部
２０，１２０ 雑音抑制制御フィルタ部
３０ 周波数領域エコー消去制御フィルタ部
３１ 第２のフーリエ変換部
４０，１４０，４４０ 逆フーリエ変換部
５０ 時間領域エコー消去制御フィルタ部
５１，４６０ ハイパスフィルタ
６０，６１，１６０，１６１ 第２のスイッチ部
７０，７１，１７０，１７１ 第１のスイッチ部の周波数領域選択スイッチ
７２，７３，１７２，１７３ 第１のスイッチ部の時間領域選択スイッチ
７５，１７５，４７５ スイッチ制御部
４７０，４７１ 第１のスイッチ部
８０，１８０，４８０ アプリケーション
９０ マイクロホン
１００ スピーカ
１３０ 周波数領域レベル制御フィルタ部
１３１ 第１のハイパスフィルタ部
１５０ 時間領域レベル制御フィルタ部
１５１ 第２のハイパスフィルタ
１９０ 第１のパワー計算部
１９１ 第２のパワー計算部
２００ 第１の音声区間検出部
２０１ 第２の音声区間検出部
２１０ 雑音区間検出部
３００ 第１の適応初期値計算部
３０１ 第３のスイッチ部
３１０ 第２の適応初期値計算部
３１１ 第４のスイッチ部
４３０ 周波数領域で動作するフィルタ部
４５０ 時間領域で動作するフィルタ部
４９０ 信号処理フィルタ群
４９１ 信号処理フィルタ選択部
５００ ネットワーク上にある記録装置内の記録媒体
５０１ 可搬型記録媒体
５０２ ＣＤ−ＲＯＭ
５０３ フレキシブルディスク
５０４ コンピュータ
５０５ コンピュータのハードディスクやＲＡＭ等の記録媒体
Claims (5)
- 信号処理フィルタシステムを実現する処理ステップを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
信号処理を時間領域で実行する場合の時間領域フィルタ信号処理部分と周波数領域で実行する場合の周波数領域フィルタ信号処理部分とを含む領域選択可能フィルタ信号処理を含む複数の信号処理ステップを備えた信号処理ステップ群と、
前記領域選択可能フィルタ信号処理ステップにおいて時間領域フィルタ信号処理部分か周波数領域フィルタ信号処理部分のいずれかを選択するスイッチステップと、
アプリケーションに応じて前記信号処理ステップ群のうちアクティブにする信号処理ステップを選択する信号処理ステップ選択制御ステップと、
前記信号処理ステップ選択制御ステップにより選択された信号処理ステップ群のうち、周波数領域で信号処理を実行する信号処理ステップが含まれている場合、前記スイッチステップにより領域選択可能フィルタ信号処理ステップにおいて周波数領域フィルタ信号処理部分を用い、周波数領域で信号処理を実行する信号処理ステップが含まれていない場合、前記スイッチステップにより領域選択可能フィルタ信号処理ステップにおいて時間領域フィルタ信号処理部分を用いるように制御するスイッチ制御ステップとを備えた処理プログラムを記録したことを特徴とする、記録媒体。 - 信号処理を時間領域で実行する場合の時間領域信号処理フィルタ部分と周波数領域で実行する場合の周波数領域信号処理フィルタ部分とを含む領域選択可能信号処理フィルタを含む複数の信号処理フィルタを備えた信号処理フィルタ群と、
前記領域選択可能信号処理フィルタにおいて時間領域信号処理フィルタ部分か周波数領域信号処理フィルタ部分のいずれかを選択するスイッチ部と、
アプリケーションに応じて前記信号処理フィルタ群のうちアクティブにする信号処理フィルタを選択する信号処理フィルタ選択制御部と、
前記信号処理フィルタ選択制御部により選択された信号処理フィルタ群のうち、周波数領域で信号処理を実行する信号処理フィルタが含まれている場合、前記スイッチ部により領域選択可能信号処理フィルタにおいて周波数領域信号処理フィルタ部分を用い、周波数領域で信号処理を実行する信号処理フィルタが含まれていない場合、前記スイッチ部により領域選択可能信号処理フィルタにおいて時間領域信号処理フィルタ部分を用いるように制御するスイッチ制御部とを備えたことを特徴とする、信号処理フィルタシステム。 - 第１の信号処理を時間領域で実行する場合の時間領域信号処理フィルタ部分と周波数領域で実行する場合の周波数領域信号処理フィルタ部分とを含む領域選択可能信号処理フィルタと、
第２の信号処理を周波数領域で実行する周波数領域信号処理フィルタを持つ周波数領域固定信号処理フィルタと、
前記領域選択可能信号処理フィルタにおいて時間領域信号処理フィルタ部分か周波数領域信号処理フィルタ部分のいずれかを選択する第１のスイッチ部と、
前記周波数領域固定信号処理フィルタのオン・オフを選択する第２のスイッチ部と、
前記第２のスイッチ部の切り換えにより前記周波数領域固定信号処理フィルタをオフにする場合、前記第１のスイッチ部の切り換えにより前記領域選択可能信号処理フィルタのうち時間領域信号処理フィルタ部分を選択し、前記第２のスイッチ部の切り換えにより前記周波数領域固定信号処理フィルタをオンにする場合、前記第１のスイッチ部の切り換えにより前記領域選択可能信号処理フィルタのうち周波数領域信号処理フィルタ部分を選択するように制御するスイッチ制御部とを備えたことを特徴とする、信号処理フィルタシステム。 - 前記領域選択可能信号処理フィルタを含む、前記信号処理フィルタシステムに含まれる信号処理フィルタを、時間領域で信号処理を実行するものと、周波数領域で信号処理を実行するものとに分けて集約し、周波数領域で信号処理を実行する信号処理フィルタ群の信号入力段に用いるフーリエ変換処理部分を共通化し、前記周波数領域で信号処理を行なう信号処理フィルタ群からの信号出力に用いる逆フーリエ変換処理部分を共通化した、請求項２又は３に記載の信号処理フィルタシステム。
- 信号処理フィルタ処理システムを実現する処理ステップを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
第１の信号処理を時間領域で実行する場合の時間領域信号処理フィルタ部分と周波数領域で実行する場合の周波数領域信号処理フィルタ部分とを含む領域選択可能信号処理ステップと、
第２の信号処理を周波数領域で実行する周波数領域信号処理フィルタを持つ周波数領域固定信号処理ステップと、
前記領域選択可能信号処理ステップにおいて時間領域信号処理フィルタ部分か周波数領域信号処理フィルタ部分のいずれかを選択する第１のスイッチステップと、
前記周波数領域固定信号処理ステップのオン・オフを選択する第２のスイッチステップと、
前記第２のスイッチステップの切り換えにより前記周波数領域固定信号処理ステップをオフにする場合、前記第１のスイッチステップの切り換えにより前記領域選択可能信号処理ステップのうち時間領域信号処理フィルタ部分を選択し、前記第２のスイッチステップの切り換えにより前記周波数領域固定信号処理ステップをオンにする場合、前記第１のスイッチステップの切り換えにより前記領域選択可能信号処理ステップのうち周波数領域信号処理フィルタ部分を選択するように制御するスイッチ制御ステップとを備えた処理プログラムを記録したことを特徴とする、記録媒体。
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