JP4913155B2 - 音響エコーキャンセラ - Google Patents

Description

本発明は、音響エコーキャンセラに関する。更に詳細には、本発明は、遠端信号に応じてマイクロフォン信号におけるエコーをキャンセルするための音響エコーキャンセル装置であって、前記遠端信号をフィルタリングしてエコーキャンセル信号を生成するように構成された適応フィルタユニットと、前記エコーキャンセル信号を前記マイクロフォン信号と結合して残余信号を生成するように構成された結合ユニットと、前記残余信号からいずれの残りのエコー成分をも略除去するように構成されたポストプロセッサユニットと、を有する装置に関する。

エコーキャンセル装置は良く知られている。（ハンズフリー型の）電話機におけるように、ラウドスピーカとマイクロフォンとが互いに近く配置され同時に使用されると、遠端信号の一部がマイクロフォン信号におけるエコーとして現れる。一般的なエコーキャンセル装置は、遠端信号を再生するラウドスピーカとエコー及び近端信号の両方を受信するマイクロフォンとの間の音響経路をモデリングする適応フィルタを有する。該適応フィルタにより生成されたエコーキャンセル信号がマイクロフォン信号におけるエコーと等しい場合には、該エコーが相殺され、近端信号のみが残る。しかしながら、マイクロフォン信号とエコーキャンセル信号とを結合した結果生じる残余信号は、一般にエコー成分を依然として含む。斯かるエコー成分を除去するため、残余信号を更に処理しいずれの残りのエコー成分をも除去するためのポストプロセッサが利用され得る。ポストプロセッサユニットは一般に、大きな残余遠端エコーが存在する周波数を選択的に減衰させる、時間及び周波数に依存する利得関数を提供する。

米国特許US6,546,099（Philips社）は、ポストプロセッサを含む音響エコーキャンセル装置を開示している。該先行技術のエコーキャンセル装置は、エコーキャンセル信号の周波数スペクトルを決定するためのスペクトル推定器を更に含む。前記ポストプロセッサは、前記エコーキャンセル信号の周波数スペクトルに依存するフィルタを有する。斯かるポストプロセッサの利用は、残余信号中の残りのエコーの抑制を著しく改善する。

米国特許US6,546,099より知られる構成は、殆どの場合において好適に動作する。しかしながら、幾つかの状況においては、近端信号を抑制する又は歪ませることなく、残りのエコーが効率的に抑制され得ない。この状況は、所謂ダブルトーク状態、即ち遠端発話と近端発話が同時にマイクロフォンによって受信される場合、特に遠端発話が比較的大きい場合に生じ得る。現代のモバイル型（携帯）電話機においては、ラウドスピーカとマイクロフォンとが互いに非常に近く配置されることがしばしばある。ハンズフリーモードにおいて使用される場合、遠端エコーは近端信号よりもかなり大きくなり得、先行技術のエコーキャンセル装置は可聴の信号の歪みをもたらすこととなる。

この問題は、エコーが遠端信号のみならず、音楽信号又は第２の遠端信号のような付加的な信号によっても引き起こされる場合には更に悪化される。例えば現代のモバイル型電話機はしばしば、例えばＭＰ３形式又は同様の形式で保存された音楽のような、インターネットからダウンロードされた音楽を再生することが可能である。該音楽が通話の間に再生される場合、継続的なダブルトークの状態に帰着する。先行技術のエコーキャンセル装置は、この問題に対する解決方法を提供できない。

本発明の目的は、先行技術のこれら及びその他の問題を克服し、遠端音声信号及び音楽信号のような、複数の入力信号に対処することが可能な音響エコーキャンセル装置を提供することにある。

従って本発明は、第１の入力信号及び第２の入力信号に応じてマイクロフォン信号におけるエコーをキャンセルするための音響エコーキャンセル装置であって、
前記第１の入力信号を前記第２の入力信号と結合して集約入力信号とするように構成された第１の結合ユニットと、
前記集約入力信号をフィルタリングして集約エコーキャンセル信号を生成するように構成された適応フィルタユニットと、
前記集約エコーキャンセル信号を前記マイクロフォン信号と結合して残余信号を生成するように構成された第２の結合ユニットと、
前記第１の入力信号又は前記第２の入力信号のいずれかをフィルタリングして、それぞれ第１の部分的エコーキャンセル信号又は第２の部分的エコーキャンセル信号を生成するように構成された更なるフィルタユニットと、
前記残余信号における残りのエコー成分を略抑制するように構成されたポストプロセッサユニットと、
を有する音響エコーキャンセル装置において、
前記ポストプロセッサは、前記部分的エコーキャンセル信号の少なくとも一方を利用して、前記第１の入力信号に対応するエコー成分を、前記第２の入力信号に対応するエコー成分よりも大きく抑制するように構成された、音響エコーキャンセル装置を提供する。

入力信号を集約入力信号へと結合し、該集約入力信号を適応フィルタにおいて利用することにより、該フィルタは双方の入力信号のエコー経路の信頼性高いモデルを提供することが可能である。適応フィルタにおいて前記集約入力信号を利用することは、信号が常に適応フィルタに供給される見込みが増大され、そのため該フィルタのフィルタ係数が最新に保たれるという更なる利点を持つ。

入力信号の１つをフィルタリングするように構成された更なるフィルタユニットを提供することにより、該入力信号の１つにのみ関連する部分的なエコーキャンセル信号が生成される。斯かる部分的なエコーキャンセル信号は、残りのエコー成分（即ちエコー）を選択的に抑制するために利用され得る。本発明によれば、前記第１の入力信号に対応するエコー成分が、前記第２の入力信号のエコー成分よりも大きく抑制される。ポストプロセッサによる残りのエコー成分の当該選択的な抑制の結果、前記第１の入力信号のエコー成分を略完全に抑制し、一方で前記第２の入力信号のエコー信号を部分的にのみ抑制する又は全く抑制しないことが可能である。

前記第１の入力信号は、例えば離れた電話機により生成された発話信号のような遠端信号であっても良く、前記第２の入力信号は、例えば該音響エコーキャンセル装置が組み込まれたモバイル型電話機により生成された音楽信号のような音楽信号であっても良いことに留意されたい。このことは、遠端エコーを略除去しつつ、残余信号における、それ故該装置の出力信号における残りの音楽エコーの少なくとも一部を残すことを可能とし得る。

前記第２の入力信号が、例えば他の離れた電話機又は他のリモートの若しくはローカルの音源からの、着信音又はストリーミングオーディオ信号であることも可能である。本発明は２つの入力信号に限定されるものではなく、３以上の入力信号が集約入力信号へと結合されても良いことは、理解されるであろう。

上述したように、前記第１の入力信号からのエコー成分を、前記第２の入力信号からのエコー信号よりも大きく抑制するため、部分的なエコーキャンセル信号が利用される。即ち、前記第１の入力信号のエコー成分は略完全に、及び少なくとも部分的に抑制され得、第２の入力エコー信号成分は全く抑制されなくとも良い。この目的のために利用される前記部分的なエコーキャンセル信号は好適には、前記第１の入力信号に関連する第１の部分的エコーキャンセル信号である。該第１の部分的エコーキャンセル信号は、前記第１の入力信号から直接に、又は第２の部分的エコーキャンセル信号及び前記集約エコーキャンセル信号から、導出されても良い。

それ故、好適な実施例においては、前記更なるフィルタユニットは、前記第２の入力信号をフィルタリングして前記第２の部分的エコーキャンセル信号を生成するように構成され、前記音響エコーキャンセル装置は更に、前記集約エコーキャンセル信号と前記第２の部分的エコーキャンセル信号とを結合して前記第１の部分的エコーキャンセル信号を生成するように構成された第３の結合ユニットを有する。それ故本実施例においては、前記第１の部分的エコーキャンセル信号は、間接的に導出される。第３の結合ユニットが、第２の結合ユニットと同様に、減算を実行しても良いことは理解されるであろう。

典型的な実施例においては、ポストプロセッサユニットは、前記更なるフィルタユニット又は第３の結合ユニットから、前記第１の部分的エコーキャンセル信号を受信する。しかしながら、代替実施例においては、前記第３の結合ユニットはポストプロセッサユニットに組み込まれ、該ポストプロセッサユニットが前記第１の部分的エコーキャンセル信号の代わりに第２の部分的エコーキャンセル信号及び集約エコーキャンセル信号を受信することを可能とする。

前記更なるフィルタユニットは、適応フィルタユニットを有しても良い。好適には、前記更なるフィルタユニットは、フィルタ係数を共有するため前記適応フィルタユニットに結合される。該結合は、前記更なるフィルタユニットが、（主）適応フィルタユニットの係数の全て又は一部をコピーすることを可能とする。該（主）適応フィルタユニット及び更なるフィルタユニットは、フィルタ係数決定ユニットを共有しても良い。

本発明の装置は有利にも、ステレオ音楽信号、５．１音楽信号又はステレオ音声信号のような、それ自体が複数の（又は合成の）入力信号である少なくとも１つの入力信号を受信するように構成されても良い。斯かる実施例においては、入力信号の総数は少なくとも３である。斯かるこれら入力信号を処理するため、本発明の装置は有利にも、集約合計入力信号及び集約差分入力信号を生成するための第５の結合ユニットと、それぞれ前記集約合計入力信号及び前記集約差分入力信号をフィルタリングするための適応フィルタと、前記エコーキャンセル信号を生成するため前記適応フィルタに結合された第６の結合ユニットと、を有しても良い。即ち、合計信号及び差分信号の両方が、別個の適応フィルタにより処理される。

本発明の装置は有利にも、入力信号を受信し適応された入力信号を生成するように構成された信号適応ユニットと、前記適応された入力信号と前記ポストプロセッサの出力信号とを結合するための第４の結合ユニットと、を更に有しても良い。入力信号の適応されたバージョンを出力信号に加算することにより、いずれの「ゲーティング（gating）」もが抑制されつつ、歪み及び望ましくない副作用が更に低減される。

斯かる信号適応ユニットは、単一の入力信号のみを持つ音響エコーキャンセル装置において利用されても良い。

該信号適応ユニットは、遅延ユニット、増幅ユニット及び／又はフィルタユニットを有しても良い。該増幅ユニットは、好適には可変の利得を持つ。

本発明はまた、第１の入力信号及び第２の入力信号に応じてマイクロフォン信号におけるエコーをキャンセルする方法であって、
前記第１の入力信号を前記第２の入力信号と結合して集約入力信号とするステップと、
前記集約入力信号をフィルタリングして集約エコーキャンセル信号を生成するステップと、
前記集約エコーキャンセル信号を前記マイクロフォン信号と結合して残余信号を生成するステップと、
前記第１の入力信号又は前記第２の入力信号のいずれかをフィルタリングして、それぞれ第１の部分的エコーキャンセル信号又は第２の部分的エコーキャンセル信号を生成するステップと、
前記残余信号における残りのエコー成分を略抑制するステップと、
を有する方法において、
前記残りのエコー成分を抑制するステップは、前記部分的エコーキャンセル信号の少なくとも一方を利用して、前記第１の入力信号に対応するエコー成分を、前記第２の入力信号に対応するエコー成分よりも大きく抑制するステップを含む方法を提供する。

更なる方法の請求の範囲は、以下の説明により明らかとなるであろう。

本発明は更に、以上に定義された方法を実行するためのコンピュータプログラムを提供する。コンピュータプログラムは、ＣＤ又はＤＶＤのようなデータ担体に保存されたコンピュータ実行可能な命令のセットを有しても良い。プログラム可能なコンピュータが以上に定義された方法を実行することを可能とする、前記コンピュータ実行可能な命令のセットは、例えばインターネットを介した、リモートのサーバからのダウンロードのために利用可能であっても良い。

本発明は、添付図面に示された実施例を参照しながら、以下に更に説明される。

図１に模式的に示された、先行技術による音響エコーキャンセル装置１'は、適応フィルタ（ＡＦ）ユニット１１、フィルタ係数（ＦＣ）ユニット１０、結合ユニット１４及びポストプロセッサ（ＰＰ）ユニット１５を有する。装置１'は更に、説明の明確さのため図１には示されてないＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器、増幅器及び／又は他の構成要素を有しても良い。

入力信号ｘは、装置１'の入力端子Ａにおいて受信される。入力信号ｘは、典型的にはリモートに生成された所謂遠端信号であり、該信号を音声へと変換するラウドスピーカ２へと供給される。該音声の一部は、マイクロフォン３により、音響エコーｅとして受信される。マイクロフォン３はまた、音響近端音声ｎを受信し、エコーｅと該近端音声ｎとの組み合わせをマイクロフォン信号ｚへと変換し、該信号ｚは結合ユニット１４へと供給される。

入力信号ｘは、適応フィルタユニット１１及び関連するフィルタ係数ユニット（又はフィルタ更新ユニット）１０にも供給される。フィルタ係数ユニット１０はまた、残余信号ｒを受信し、典型的には信号ｘと信号ｒとの間の相関が最小となるように適応フィルタ１１の係数を設定する。

適応フィルタユニット１１は、入力信号ｘをフィルタリングし、理想的にはマイクロフォン信号ｚのエコー成分と等しいエコーキャンセル信号ｙを生成する。マイクロフォン信号ｚ及びエコーキャンセル信号ｙは、結合ユニット１４において結合される。該結合ユニット１４は、本例においては加算器により構成される。エコーキャンセル信号ｙは負の符号により加算され、それ故マイクロフォン信号ｚから減算され、残余信号ｒを出力する。

残余信号ｒは理想的にはエコー成分を含まないが、実際には幾分かのエコー成分が残ることとなる。この理由のため、残余信号ｒを更に処理して、処理された残余信号ｒ'を出力するポストプロセッサ１５が追加される。ポストプロセッサ１５により出力された処理された残余信号ｒ'は、装置１'の出力端子Ｃへと供給される。

ポストプロセッサ１５はまた、エコーキャンセル信号ｙを受信し、信号ｙに依存して残余信号ｒを更に処理する。適切な処理演算はスペクトル減算であり、ここで処理された残余信号ｒ'の周波数スペクトルの絶対値｜Ｒ'（ω）｜が、例えば関係：

により決定される。ここで、｜Ｒ（ω）｜及び｜Ｙ（ω）｜は、それぞれ信号ｒ及びｙの周波数スペクトルの絶対値であり、γは過減算パラメータである。スペクトル減算又は同様の手法が式（１）に従って直接に実行されても良いし、又は例えば

のように、残余信号ｒが乗算される利得関数を決定するために利用されても良い。ここで、Ｇ（ω）はポストプロセッサの（周波数依存の）利得関数であり、Ｇ_ｍｉｎ（ω）は最小の利得値であり、｜Ｚ（ω）｜はマイクロフォン信号ｚの周波数スペクトルの絶対値であり、γは過減算パラメータであり、｜Ｙ（ω）｜はエコーキャンセル信号ｙの周波数スペクトルの絶対値であり、｜Ｒ（ω）｜は残余信号ｒの周波数スペクトルの絶対値である。典型的にγは１より大きくなるように選択され、例えば１．２、１．５、１．８又は２．０である。信号ｚは、関係ｚ＝ｙ＋ｒを用いて決定されても良い。この種のポストプロセッサ演算は、以上において参照した米国特許US6,546,099に、より詳細に説明されている。

幾つかの状況において、図１に示された先行技術の装置１'により生成される出力信号ｒ'の品質が満足できるものではないことが分かっている。例えば（モバイル型又はワイヤレス型の）電話の受話器がハンズフリーモードで使用される場合、特に発話している人物が該受話器から比較的離れているときには、エコーｅが近端音声ｎよりもかなり大きくなり得る。結果として、近端信号が装置１'によって大きく抑制されることとなる。エコーキャンセル信号ｙはマイクロフォン信号ｚと殆ど等しくなり、近端信号のいずれの残りの成分もが、ポストプロセッサによって減衰される。それ故、結果の出力信号ｒ'は歪まされる。

この問題は、第２の入力信号が存在する場合に悪化させられる。このことは図２において模式的に示され、ここでは装置１''が、図１を参照しながら議論された構成要素に加え、更なる結合ユニット１３及び更なる入力端子Ｂを有する。第１の入力端子Ａにおいて、装置１''は第１の入力信号ｓ（例えば遠端音声信号）を受信し、一方で第２の入力信号ｍ（例えば音楽信号）が第２の入力端子Ｂにおいて受信される。これら入力信号ｓ及びｍは結合ユニット１３において結合され（例えば加算され）、結合又は集約入力信号ｘを生成する。該集約信号ｘは次いで、図１の装置１'におけるように再生され処理される。

しかしながら図２の装置１''は、近端音声（例えば発話）ｎが存在するときにラウドスピーカにより再生され得る２つの入力信号があるため、所謂ダブルトーク状態の確率が非常に増大させられるという欠点を持つ。とりわけ、第２の入力信号ｍが中断なく数分間鳴り得る音楽を有する場合、ダブルトークの見込みが非常に高くなる。以上に議論されたようにダブルトーク状態は、ポストプロセッサが比較的大きなエコーｅを除去しようとするため、近端信号ｎの歪みに導く見込みが高い。従って、図２の装置１''の性能は満足できるものではない。

本発明は、入力信号の少なくとも１つに依存してポストプロセッサを適切に制御して、それぞれの入力信号により引き起こされるエコー成分の選択的な減衰を提供することにより、この問題を解決する。

単に限定的でない例として図３に示される本発明による音響エコーキャンセル装置１もまた、適応フィルタ（ＡＦ_１）ユニット１１、フィルタ係数（ＦＣ）ユニット１０、第１の結合ユニット１３、第２の結合ユニット１４及びポストプロセッサ（ＰＰ）ユニット１５を有する。加えて、本発明の装置１は、第２の適応フィルタ（ＡＦ_２）ユニット１２を有する。

装置１は、説明の明確さのために図３には示されていない増幅器、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器、１以上のバンドパスフィルタ、及び他の構成要素を更に有しても良いことは、当業者には明らかであろう。

第１の適応フィルタユニット１１は集約入力信号ｘを受信する一方、第２の適応フィルタユニット１２は入力信号の１つ（図３の例においては第１の入力信号ｓ）のみを受信し、部分的エコーキャンセル信号（本例においては（第１の）部分的エコーキャンセル信号ｙ_ｓ）を生成する。図３の実施例においては、集約エコーキャンセル信号ｙの代わりに、部分的エコーキャンセル信号ｙ_ｓがポストプロセッサ１５へと供給される。結果としてポストプロセッサ１５は、第２の入力信号ｍとは独立に、第１の入力信号ｓのみに基づいて残余信号ｒを処理することが可能である。ポストプロセッサ１５が利得関数を利用する場合には、該関数は

と記述されることができ、ここでＧ（ω）はポストプロセッサの（周波数依存の）利得関数であり、Ｇ_ｍｉｎ（ω）は最小の利得値であり、｜Ｚ（ω）｜はマイクロフォン信号ｚの周波数スペクトルの絶対値であり、γ_ｓは重み係数（又は過減算パラメータ）であり、｜Ｙ_ｓ（ω）｜は部分的エコーキャンセル信号ｙ_ｓの周波数スペクトルの絶対値であり、｜Ｒ（ω）｜は残余信号ｒの周波数スペクトルの絶対値である。典型的にγ_ｓは１より大きくなるように選択され、例えば１．２、１．５、１．８又は２．０である。マイクロフォン信号ｚはポストプロセッサ１５に供給されても良いが、好適には関係ｚ＝ｒ＋ｙを用いてポストプロセッサにおいて導出される。

利得関数Ｇ（ω）又はそれと同等のものは好適には、それぞれが狭い周波数範囲に対応する周波数ビン毎に決定されることに留意されたい。

図３の実施例においてフィルタ１２は、第１のフィルタ係数（ＦＣ）ユニット１０及びそれ故（第１の）適応フィルタ（ＡＦ_１）１１に結合された、（第２の）適応フィルタ（ＡＦ_２）である。本構成において、（第２の）フィルタ１２は、フィルタ係数ユニット１０及び（第１の）適応フィルタ１１により構成される適応フィルタユニットから、該フィルタ１２のフィルタ係数を受信する。第１のフィルタ１１はラウドスピーカ２とマイクロフォン３との間のエコー経路をモデリングするため、第２のフィルタ１２も同様のことを行う。当業者には、エコー経路を最適にモデリングするため、フィルタ係数ユニット１０が典型的には集約入力信号ｘと残余信号ｒとの間の相関を最小化しようと試みることが分かる。幾つかの実施例においては、第２の適応フィルタ１２は、第１のフィルタ１１よりも短いフィルタ長を持ち、それ故フィルタ係数のサブセット（例えば最初のｎ個の係数（ｎは１０、２０、２５、３０又は他のいずれの適切な数であっても良い））のみを受信し得ることに留意されたい。

以上に議論されたように、図３に示された本発明の音響エコーキャンセル装置１においては、（ことによると比較的大きな）第２の信号ｍがポストプロセッサに過度の減衰を引き起こさせ得るため、部分的エコーキャンセル信号ｙ_ｓのみを利用した選択的なポストプロセシングにより、残余信号の歪みが低減され又は除去される。しかしながら、第２の信号ｍに基づく何らかのポストプロセシング（例えば減衰）を可能とすることにより、該付加的なポストプロセシングの程度が限られる場合には、出力信号ｒ'が更に改善され得ることが分かった。該ポストプロセシングが減衰を含む場合、ポストプロセッサは第１の入力信号に対するよりも少ない減衰を第２の入力信号にもたらす。第２の入力信号に基づいて減衰の量（及びそれと同等のもの）を選択することにより、該第２の信号の抑制と歪みのリスクとの間のトレードオフが為され得る。

第２の部分的音響エコーキャンセル信号ｙ_ｍを含む適切な利得関数は

であり、ここでＧ（ω）、Ｇ_ｍｉｎ（ω）、｜Ｚ（ω）｜、γ_ｓ、｜Ｙ_ｓ（ω）｜及び｜Ｒ（ω）｜は以上に定義したとおりであり、γ_ｍは第２のエコーキャンセル信号ｙ_ｍに適用される重み係数（過減算パラメータ）であり、｜Ｙ_ｍ（ω）｜は第２のエコーキャンセル信号ｙ_ｍの周波数スペクトルの絶対値である。本発明によれば、第１の重み係数γ_ｓは、第２の重み係数γ_ｍよりも大きくなるように選択される。例えば、γ_ｓは１．８に略等しく、γ_ｍは約０．９に略等しくても良い。他の値もとり得ることは理解されるであろう。典型的な実施例においては、関係γ_ｍ≦γ_ｓに従い、第１の重み係数γ_ｓは１．０乃至２．０の範囲であり、第２の重み係数γ_ｍは０．３乃至１．１の範囲であっても良い。

Ｇ_ｍｉｎ（ω）の値は、一定であっても良いし又は可変であっても良い。Ｇ_ｍｉｎ（ω）の適切な一定値は０であり、負の利得値を防ぐように働く。一方、Ｇ_ｍｉｎ（ω）の適切な可変値は、

を利用して決定されても良く、ここでＧ_０はｙ_ｓが０に等しい場合の利得であり、適切な値は０．２５、０．５又は１．０であるが、他の値が利用されても良い。

２つの部分的エコーキャンセル信号が利用される本発明による音響エコーキャンセル装置の実施例が、図４に示される。図４の実施例もまた、フィルタ係数（ＦＣ）ユニット１０、第１の適応フィルタ（ＡＦ_１）ユニット１１、第２の適応フィルタ（ＡＦ_２）ユニット１２、第１の結合ユニット１３、第２の結合ユニット１４及びポストプロセッサ（ＰＰ）ユニット１５を有する。加えて、図４の装置１は、第３の結合ユニット１６、信号適応（ＳＡ）ユニット１７及び第４の結合ユニット１８を有する。

図４の実施例においては、第２の適応フィルタ１２は、第１の入力信号ｓの代わりに第２の入力信号ｍを受信する。結果として、フィルタ１２は、ポストプロセッサ１５に供給される第２のエコーキャンセル信号ｙ_ｍを生成する。第３の結合ユニット１６は、関係ｙ_ｓ＝ｙ−ｙ_ｍを用いて、集約エコーキャンセル信号ｙ及び第２のエコーキャンセル信号ｙ_ｍから、第１のエコーキャンセル信号ｙ_ｓを導出するように動作する。第１のエコーキャンセル信号ｙ_ｓはまた、例えば上述した式（４）を用いた選択的な減衰のような選択的な処理に利用されるために、ポストプロセッサ１５に供給される。

第３の結合ユニット１６はポストプロセッサ１５に組み込まれても良く、その場合には該ポストプロセッサは信号ｙ及びｙ_ｍのみを受信する点に留意されたい。同様に、図３の実施例において、ポストプロセッサ１５は、信号ｙ_ｓ及びｙを受信し、信号ｙ_ｍを導出しても良い。

信号適応ユニット１７は、第２の入力信号ｍを受信し、該入力信号の遅延された、減衰された及び／又はフィルタリングされたバージョンｍ'を第４の結合ユニット１８へと供給する。該ユニット１８は次いで、適応された第２の入力信号ｍ'及び処理された残余信号ｒ'を結合（典型的には加算）し、拡張された残余信号ｒ''を生成する。第２の入力信号ｍの一部を出力信号に加算することにより、前記第２の入力信号のいずれの歪みもが、加算された信号ｍ'により隠蔽される。信号適応ユニット１７の動作は、図７を参照しながら後により詳細に説明される。

第１の入力信号ｓが、遠端音声信号のような音声信号であり、第２の入力信号ｍが、例えばＭＰ３プレイヤ又は同様の装置により生成された音楽信号のような音楽信号であることが好適である。しかしながら本発明はこれに限定されるものではなく、いずれの入力信号もが音声信号又は音楽信号であっても良い。加えて、第３の入力信号が第３の入力端子において受信されても良く、必要であれば第３の部分的エコーキャンセルが導出されても良い。当業者は、それに応じて本発明の装置を容易に適応させることが可能であろう。

図５に示された実施例は、図４の実施例に基づくものであり、アップサンプラ２１並びにダウンサンプラ２２及び２３が追加されたものである。加えて、ディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１９及びアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器２０が示されている。本実施例において、第１の入力信号ｓは８ｋＨｚでサンプリングされた（例えば音声）信号であり、第２の入力信号ｍは４８ｋＨｚでサンプリングされた（例えば音楽）信号であることが仮定される。アップサンプラ２１は、第１の入力信号ｓのサンプリング周波数を８ｋＨｚから４８ｋＨｚへと変換し、入力信号ｓ及びｍが第１の結合ユニット１３において結合されることを可能とする。装置１の出力信号ｒ''が８ｋＨｚのサンプリング周波数を持つべきである場合、及び／又は適応フィルタにおいて８ｋＨｚのサンプリング周波数を利用することが望ましい場合には、ダウンサンプラ２２及び２３は、第２の入力信号ｍ及び集約入力信号ｘのサンプリング周波数を４８ｋＨｚから８ｋＨｚへと変換するために備えられる必要がある。言及されたサンプリング周波数は例としてのみ示されたものであり、他のサンプリング周波数が利用され得ることは、理解されるであろう。

Ｄ／Ａ変換器１９は、ディジタルの集約入力信号ｘを、ラウドスピーカ２に供給されるアナログ信号へと変換する。任意に増幅器（図示されていない）が、Ｄ／Ａ変換器１９とラウドスピーカ２との間に配置されても良い。Ａ／Ｄ変換器２０は、アナログのマイクロフォン信号をディジタル信号へと変換する。

以上に議論された実施例においては、各入力信号はモノラル（即ち単一チャネル）信号である。しかしながら本発明は、そのように限定されるものではなく、複数チャネルの入力信号が提供される場合にも適用され得る。ステレオ入力信号を受信することが可能な音響エコーキャンセル装置の実施例は、図６に示される。

図６の実施例は、図４の実施例と大部分が同一であり、フィルタ係数（ＦＣ）ユニット１０、第１の適応フィルタ（ＡＦ_１Ｓ、ＡＦ_１Ｄ）ユニット１１、第２の適応フィルタ（ＡＦ_２）ユニット１２、第１の結合ユニット１３、第２の結合ユニット１４、ポストプロセッサ（ＰＰ）ユニット１５、第３の結合ユニット１６、任意の信号適応（ＳＡ）ユニット１７及び任意の第４の結合ユニット１８を有する。

図６の実施例においては、単一の入力端子Ｂが第１の入力信号ｓを受信し、２つの入力端子Ａが左の第２の入力信号ｍＬ及び右の第２の入力信号ｍＲを受信する。２つの第１の結合ユニット１３が、第１の入力信号ｓと第２の入力信号ｍＬ及びｍＲとを結合して、左集約入力信号ｘＬ及び右集約入力信号ｘＲをそれぞれ生成する。集約入力信号ｘＬ及びｘＲは、それぞれラウドスピーカ２及びそれぞれの（第５の）結合ユニット２５へと供給される。結合ユニット２５は、２つの信号ｘＬ及びｘＲを結合し、左のユニットが合計信号ｘＳを生成し、右のユニットが差分信号ｘＤを生成する。これらの集約合計及び差分入力信号ｘＳ及びｘＤは、それぞれ合計（ＡＦ_１Ｓ）及び差分（ＡＦ_１Ｄ）適応フィルタ１１に供給され、これらフィルタの出力信号が（第６の）結合ユニット２６において結合され、集約エコー補償信号ｙを生成する。

合計信号ｘＳ及び差分信号ｘＤはまたフィルタ係数（ＦＣ）ユニット１０へと供給され、双方の信号が適応フィルタ１１及び１２の係数を生成するために利用され得るようにする。

入力信号ｍＬ及びｍＲは（第７の）結合ユニット２７において結合され、（任意の）信号適応ユニット１７に供給される合計信号ｍＳを生成する。信号適応ユニット１７の出力信号ｍＳ'は（第４の）結合ユニット１８に供給され、処理された残余信号ｒ'と結合される。合計信号ｍＳは（第２の）入力信号ｍＬ及びｍＲを結合することにより導出されるものであり、第１の入力信号ｓを含まないが、合計信号ｘＳは全ての入力信号即ちｍＬ、ｍＲ及びｓを結合することにより導出されるものであることに留意されたい。入力端子Ｂと（第２の）適応フィルタ１２との間に結合された増幅ユニット３０は、２に等しいファクタで第１の入力信号ｓのレベルを乗算し、信号ｓが集約入力合計信号ｘＳにおいて２ｓとして現れるという事実を補償する。

かくして、本発明の音響エコーキャンセル装置は、複数チャネルの入力信号を受信するように変更され得ることが分かる。フィルタ係数ユニット１０により利用される集約入力信号（合計信号ｘＳ）が生成される。

図７の実施例においては、音響エコーキャンセル（ＡＥＣ）装置１の本体が明確さのため単一のユニット１００により表され、信号適応ユニット１７及び（第４の）結合ユニット１８のみが別途示されている。ＡＥＣユニット１００は、例えば図４のユニット１０乃至１６を、又は図１のユニット１０、１１、１４及び１５のみを有しても良い。図７の実施例においては、単一の入力信号ｍのみが存在し、該入力信号ｍは音楽信号であっても良いが、これに限定されるものではない。

図７に模式的に示された信号適応ユニット１７は、遅延ユニット２８及び（制御された）増幅器２９を有する。遅延ユニット２８は、第２の適応フィルタ１２及びポストプロセッサ１５により導入される遅延を補償する。増幅器２９は、信号ｍ（又はｘ）を或る程度まで増幅又は減衰させる。好適には、増幅器２９の利得は制御されることができる（調節可能な利得ｇ）。該信号適応ユニットは、入力信号ｍの周波数帯域を選択するための１以上のバンドパスフィルタ（図示されていない）を更に有しても良い。

信号適応ユニット１７は、入力信号の適応されたバージョンを、音響エコーキャンセル装置の出力信号に加算するように動作する。入力信号の当該再加算は、音のアーティファクトを低減させ、ポストプロセッサにより引き起こされるいずれの「ゲーティング」をも隠蔽する。当業者は、出力信号における「ゲーティング」即ち中断の出現は、入力信号がポストプロセッサの利得関数を低い値に推定させる場合にダブルトークにより引き起こされることを理解するであろう。

更に詳細には、図３乃至７の実施例における第２の入力信号ｍに当てはまり得るように、入力信号が適応フィルタ及びポストプロセッサによっては抑制されない又は完全には抑制されない場合がある。いずれの残りの（第２の）入力信号もが、出力信号の劣化を引き起こす。なぜなら該入力信号は反響のみを含み得、非線形であり得、一般に近端信号が存在する場合に完全に抑制され得るからである（ゲーティング）。完全には抑制されていない入力信号を出力信号に加算することにより、残りの入力信号が隠蔽され、歪みが典型的には可聴ではなくなる。

信号適応ユニット１７は、第２の適応フィルタ（図３乃至５における１７）とは別に利用されても良いことに留意されたい。即ち、信号適応ユニット１７は、単一の入力信号及び／又は単一の適応フィルタのみを持つ音響エコーキャンセル装置においても利用され得る。

図８において模式的に示されたモバイル型電話機５は、本発明による音響エコーキャンセル装置が組み込まれ得る消費者向け機器の例として動作する。本発明の他の用途は、ラウドスピーカが（例えばラジオ、ＣＤプレイヤ又はＭＰ３プレイヤからの）音楽と（例えばモバイル型電話からの）音声との両方を再生する車載オーディオシステムを含むが、これに限定されるものではない。

本発明は、ハードウェアで及び／又はソフトウェアで実装され得る。ハードウェアの実装は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含んでも良い。ソフトウェアの実装は、通常の又は特殊用途向けコンピュータにおいて実行されることが可能なソフトウェアプログラムを含んでも良い。

本発明は、複数の入力信号を持つ音響エコーキャンセル装置の出力信号の品質が、入力信号の１つにのみ基づく少なくとも１つのエコーキャンセル信号を提供することにより著しく改善されるという洞察に基づくものである。本発明は、音響エコーキャンセル装置の出力信号の品質が、入力信号の一部を出力信号に加算することにより更に改善されるという更なる洞察から利益を得るものである。

本明細書において利用されるいずれの語も、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことに留意されたい。とりわけ、「有する（comprise(s)及びcomprising）」なる語は、明示的に言及されていないいずれの要素をも除外することを意図したものではない。単一の（回路）要素は、複数の（回路）要素又はその同等物により代用されても良い。

本発明は以上に示された実施例に限定されるものではなく、添付する請求項において定義された本発明の範囲から逸脱することなく多くの変更及び追加が為され得ることは、当業者には理解されるであろう。

先行技術による音響エコーキャンセル装置を模式的に示す。 ２つの入力信号を受信するように構成された音響エコーキャンセル装置を模式的に示す。 本発明による音響エコーキャンセル装置の第１の実施例を模式的に示す。 本発明による音響エコーキャンセル装置の第２の実施例を模式的に示す。 本発明による音響エコーキャンセル装置の第３の実施例を模式的に示す。 本発明による音響エコーキャンセル装置の第４の実施例を模式的に示す。 本発明による音響エコーキャンセル装置の第５の実施例を模式的に示す。 本発明が利用され得る消費者向け機器を模式的に示す。

Claims (14)

1. 第１の入力信号及び第２の入力信号に応じてマイクロフォン信号におけるエコーをキャンセルするための音響エコーキャンセル装置であって、
   前記第１の入力信号を前記第２の入力信号と結合して集約入力信号とするように構成された第１の結合ユニットと、
   前記集約入力信号をフィルタリングして集約エコーキャンセル信号を生成するように構成された適応フィルタユニットと、
   前記集約エコーキャンセル信号を前記マイクロフォン信号と結合して残余信号を生成するように構成された第２の結合ユニットと、
   前記第１の入力信号をフィルタリングして第１の部分的エコーキャンセル信号を生成するように、又は、前記第２の入力信号をフィルタリングして第２の部分的エコーキャンセル信号を生成するように、構成された更なるフィルタユニットと、
   前記残余信号におけるエコー成分を抑制するように構成されたポストプロセッサユニットと、
   を有する音響エコーキャンセル装置において、
   前記ポストプロセッサは、前記第１の部分的エコーキャンセル信号を利用して、又は、前記第２の部分的エコーキャンセル信号と前記集約エコーキャンセル信号とを利用して、前記第１の入力信号に対応するエコー成分を、前記第２の入力信号に対応するエコー成分よりも大きく抑制するように構成された、音響エコーキャンセル装置。
2. 前記更なるフィルタユニットは、前記第２の入力信号をフィルタリングして前記第２の部分的エコーキャンセル信号を生成するように構成され、前記装置は更に、前記集約エコーキャンセル信号と前記第２の部分的エコーキャンセル信号とを結合して前記第１の部分的エコーキャンセル信号を生成するように構成された第３の結合ユニットを有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記第３の結合ユニットは前記ポストプロセッサユニットに組み込まれた、請求項２に記載の装置。
4. 前記更なるフィルタユニットは、フィルタ係数を共有するため前記適応フィルタユニットに結合された、請求項１に記載の装置。
5. 前記第１の信号は発話信号であり、前記第２の信号は音楽信号である、請求項１に記載の装置。
6. 前記第１の入力信号及び前記第２の入力信号のいずれかが多重信号である、請求項１に記載の装置。
7. いずれかが多重信号である前記第１の入力信号と前記第２の入力信号との合計である集約合計入力信号及び前記第１の入力信号と前記第２の入力信号との差分である集約差分入力信号を生成するための第５の結合ユニットを有し、前記適応フィルタは、前記集約合計入力信号をフィルタリングするための第１の適応フィルタと、前記集約差分入力信号をフィルタリングするための第２の適応フィルタとから成り、前記集約エコーキャンセル信号を生成するため前記第１の適応フィルタ及び前記第２の適応フィルタに結合された第６の結合ユニットを有する、請求項６に記載の装置。
8. 前記第１の入力信号及び前記第２の入力信号のいずれかを受信し適応された入力信号を生成するように構成された信号適応ユニットと、前記適応された入力信号と前記ポストプロセッサの出力信号とを結合するための第４の結合ユニットと、を更に有する、請求項１に記載の装置。
9. 前記信号適応ユニットは、前記受信した信号を遅延させるための遅延ユニット、前記受信した信号を増幅させるための増幅ユニット及び／又は前記受信した信号の周波数帯域を選択するためのバンドパスフィルタユニットを有する、請求項８に記載の装置。
10. 前記増幅ユニットは可変の利得を持つ、請求項９に記載の装置。
11. 請求項１に記載の音響エコーキャンセル装置を有する音声処理システム。
12. 請求項１に記載の音響エコーキャンセル装置を有する、携帯型消費者向け装置。
13. 第１の入力信号及び第２の入力信号に応じてマイクロフォン信号におけるエコーをキャンセルする方法であって、
    前記第１の入力信号を前記第２の入力信号と結合して集約入力信号とするステップと、
    前記集約入力信号をフィルタリングして集約エコーキャンセル信号を生成するステップと、
    前記集約エコーキャンセル信号を前記マイクロフォン信号と結合して残余信号を生成するステップと、
    前記第１の入力信号をフィルタリングして第１の部分的エコーキャンセル信号を生成する、又は、前記第２の入力信号をフィルタリングして第２の部分的エコーキャンセル信号を生成するステップと、
    前記残余信号におけるエコー成分を抑制するステップと、
    を有する方法において、
    前記エコー成分を抑制するステップは、前記第１の部分的エコーキャンセル信号を利用して、又は、前記第２の部分的エコーキャンセル信号と前記集約エコーキャンセル信号とを利用して、前記第１の入力信号に対応するエコー成分を、前記第２の入力信号に対応するエコー成分よりも大きく抑制するステップを含む方法。
14. 請求項１３に記載の方法に含まれる各ステップをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。

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