JPH09116615A - 反響消去装置 - Google Patents
反響消去装置Info
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- JPH09116615A JPH09116615A JP7269646A JP26964695A JPH09116615A JP H09116615 A JPH09116615 A JP H09116615A JP 7269646 A JP7269646 A JP 7269646A JP 26964695 A JP26964695 A JP 26964695A JP H09116615 A JPH09116615 A JP H09116615A
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
- H04M9/00—Arrangements for interconnection not involving centralised switching
- H04M9/08—Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic
- H04M9/082—Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic using echo cancellers
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
Abstract
去装置を提供する。 【解決手段】 反響路へ送出される受話信号x(n) を複
数の周波数帯域に分割する受話信号周波数帯域分割回路
71を具備し、受話信号が反響路を経由した後の反響信
号を複数の周波数帯域に分割する反響信号周波数帯域分
割回路72を具備し、分割された各周波数帯域の受話信
号xi(n)とこれに対応する周波数帯域の反響信号zi(m)
により各周波数帯域の疑似反響路を生成し、複数の周波
数帯域の各々について受話信号を対応する周波数帯域の
疑似反響路の入力とすることにより得られる疑似反響信
号を反響信号から差し引くことにより反響信号を消去す
る反響消去装置において、1個以上の特定の周波数帯域
について2個の疑似反響路51および53を具備せしめ
た反響消去装置。
Description
関し、特に、2線4線変換伝送路および拡声通話装置そ
の他の音声送受信装置においてハウリングの原因および
聴覚上の障害となる反響信号を消去し或は抑圧する反響
消去装置に関する。
6を参照して説明する。図6において、1および3は送
話用マイクロホン、2および4は受話スピーカを示す。
5および7は送話信号増幅器、6および8は受話信号増
幅器を示す。9は伝送路を示す。ここで、10は送話
者、11は受話者をそれぞれ表す。12は交換機であ
る。送話者10の発声した送話音声は送話用マイクロホ
ン1において音声信号に変換され、送話信号増幅器5、
電話交換機12、伝送路9、交換機12、受話信号増幅
器8を介して受話スピーカ4に送り込まれ、音声に変換
されて受話者11に伝送される。この拡声通話装置は、
送受話器を使用する従来の電話通話装置の様に送受話器
を手に持つ必要がないので、手作業をしながら通話をす
ることができるし、自然な対面通話を実現することがで
きるという長所を有し、通信会議、テレビ電話、拡声電
話機として広く利用されている。
点として問題とされている。即ち、図6において、スピ
ーカ4を介して受話側に伝送された音声が、受話側のマ
イクロホン3に受音され、送話信号増幅器7、交換機1
2、伝送路9、交換機12、受話信号増幅器6、スピー
カ2を介して送話側において再生される。この現象は送
話者10からみると、自身の発声した音声が自身のスピ
ーカ2から再生されるという反響現象であり、音響エコ
ーと称されている。この反響現象は、拡声通話装置にお
いて通話の障害、加入者に不快感を与えるという様な悪
影響を生ぜしめる。スピーカ2から再生された音声は、
更に、マイクロホン1により受音されて信号の閉ループ
を形成する。そして、この閉ループのループゲインが1
より大きい場合はハウリング現象が発生して通話は不能
となる。この様な拡声通話装置の有する問題を解決する
のに反響消去装置が利用されている。
ク図である。図7において、21は反響消去装置を示
す。22は疑似反響路、23は反響路推定回路、24は
減算器を表わしている。x(n) は受話信号、h(n) は受
話スピーカ4と送話マイクロホン3の間の反響路伝達特
性(インパルス応答)、y(n) は反響信号、y^(n) は
疑似反響信号、h^(n) は反響路インパルス応答の推定
値、e(n) は誤差信号、s(n) は近端話者の送話信号、
z(n) はマイクロホン出力信号を表している。
23において反響路のインパルス応答を推定し、その推
定値h^(n) を疑似反響路22に転送する。次に、疑似
反響路22において、推定値h^(n) と受話信号x(n)
の畳み込み演算を実行して疑似反響信号y^(n) を合成
する。そして、減算器24において、マイクロホン3の
出力信号z(n) から疑似反響信号y^(n) を差し引く。
反響路インパルス応答h(n) の推定が良好に行われてい
れば、反響信号y(n) と疑似反響信号y^(n)はほぼ等
しいものとなっており、この減算の結果である誤差信号
e(n) は0となり、マイクロホン出力に含まれる反響信
号y(n) は消去されるに到る。
(n) の経時変動に追従することができるものでなければ
ならない。そのために、反響路推定回路23は、適応ア
ルゴリズムを使用して、反響路インパルス応答の推定を
伴う。適応アルゴリズムとは、受話信号x(n) と誤差信
号e(n) を使用して、誤差信号e(n) のパワーを最小に
するインパルス応答の推定値h^(n) を定めるアルゴリ
ズムであり、LMS法、学習同定法、ES法その他のア
ルゴリズムが知られている。ここで、疑似反響路22の
値が真の反響路の値に近く、疑似反響信号y^(n) が反
響信号y(n) にほぼ等しくなった状態を収束したと称
す。なお、反響路推定回路23と疑似反響路22とを合
わせて構成した回路を適応フィルタと称す。
は、近端話者の送話信号が存在する場合、これを誤差と
見なして誤った方向に疑似反響路22を推定する。そこ
で、受話信号x(n) と近端話者の送話信号s(n) の混在
するダブルトークの有無を検出して推定を停止する必要
が生じる。ダブルトーク時の適応推定の停止の問題を解
決する方法として、ダブルトーク自体を検出することな
しに、反響路の推定を良好に行なうことができるフォア
グラウンド/バックグラウンド(FG/BG)フィルタ
が提案されている。
された反響消去装置を説明する図である。図8におい
て、図7と共通する部材には共通する参照符号を付与し
ている。50はFG/BGフィルタを使用した反響消去
装置を示す。51はFG側疑似反響路であり、hf^(n)
はFG側疑似反響路係数である。yf^(n)はFG側疑似
反響信号、52は反響路推定回路である。53はBG側
疑似反響路であり、hb^(n)はBG側疑似反響路係数で
ある。yb^(n)はBG側疑似反響信号である。54は転
送判断回路全体を示し、62はその入力判定回路、63
は誤差パワー比較回路、64はパワー比較回路である。
55および56は減算器である。eb(n)はBG側誤差で
ある。ef(n)はFG側の誤差であり、送信信号となる。
あり、離散化された信号を扱う場合は、例えば、
を表す。FG/BGフィルタを使用する反響消去装置5
0は、先ず、反響路推定回路52において反響路のイン
パルス応答を推定し、その推定値hb^(n)をBG側疑似
反響路53に転送する。次に、BG側疑似反響路53に
おいて、hb^(n)と受話信号x(n) の畳み込み演算を実
行して疑似反響信号yb^(n)を合成する。そして、減算
器55において、マイクロホン3の出力信号z(n) から
疑似反響信号yb^(n)を差し引く。反響路インパルス応
答の推定が良好に行われていれば、反響信号y(n) と疑
似反響信号yb^(n)はほぼ等しいものとなる。次に、B
G側疑似反響路53が真の反響路に近ければ、BG側疑
似反響路53の係数をFG側疑似反響路に転送する。一
般に、BG側疑似反響路53が真の反響路に近づいたこ
とは、マイクロホン出力信号z(n) と疑似反響信号yb
^(n)の差eb(n)とマイクロホン出力信号z(n) のパワ
ーとを比較することにより認識する。即ち、(1)入力
判定回路62において、受話信号x(n) が設定された閾
値以上の時に、(2)パワー比較回路64において、誤
差eb(n) のパワーがマイクロホン出力信号z(n) のパ
ワーより或る程度以上小さいと判断され、(3)誤差パ
ワー比較回路63において、BG側の誤差eb(n) のパ
ワーがFG側の誤差ef(n) のパワーよりも小さい判断
された時に、推定された係数hb^(n)は、FG側疑似反
響路係数hf^(n)と較べて、実際の反響路をより良く模
擬していると考えられるので、BG側疑似反響路係数h
b^(n)をFG側疑似反響路51に転送する。FG側疑似
反響路51の係数hf^(n)は、上述の条件が満足された
時のみ更新されるので、ダブルトーク時にBG側の反響
路推定回路52が誤推定をした場合は上述の条件は満足
されないので、BG側係数がFG側に転送されず、ダブ
ルトーク前の良好な反響消去が保持される。条件(2)
としては、パワー比較以外の方法であるピークホールド
比較方法を採用することができる。
Gフィルタを使用した反響消去装置は、ダブルトーク時
に良好な反響消去を行なうことができるが、FG側とB
G側の双方に疑似反響路を設置しなければならず、演算
量が増大する欠点を有する。この発明は、処理されるべ
き信号を複数の帯域に分割し、分割された周波数帯域の
内の音声信号のパワーの大きい周波数帯域についてのみ
2個の疑似反響路を使用するFG/BGフィルタを採用
し、その他の周波数帯域については疑似反響路を1個だ
け有する構成とし、ダブルトーク制御はFG/BGフィ
ルタの判定に従うこととし、全周波数帯域についてFG
/BGフィルタを使用する反響消去装置と比較して演算
量を削減する反響消去装置を提供するものである。
信号x(n) を複数の周波数帯域に分割する受話信号周波
数帯域分割回路71を具備し、受話信号が反響路を経由
した後の反響信号を複数の周波数帯域に分割する反響信
号周波数帯域分割回路72を具備し、受話信号周波数帯
域分割回路71により分割された各周波数帯域の受話信
号xi(n)とこれに対応する周波数帯域の反響信号zi(m)
とにより各周波数帯域の疑似反響路を生成し、複数の周
波数帯域の各々について受話信号を対応する周波数帯域
の疑似反響路の入力とすることにより得られる疑似反響
信号を反響信号から差し引くことにより反響信号を消去
する反響消去装置において、1個以上の特定の周波数帯
域について2個の疑似反響路51および53を具備せし
めた反響消去装置を構成した。
響路の内の一方の疑似反響路は、適応アルゴリズムによ
り修正されて当該周波数帯域の反響信号から当該周波数
帯域の疑似反響信号を差し引いた誤差を最小とし、一方
の疑似反響路の収束の状態を判断してこの疑似反響路の
内容を他方の疑似反響路に転送するものであり、2個の
疑似反響路を具備せしめられた周波数帯域以外の各周波
数帯域の疑似反響路は適応アルゴリズムにより修正され
て当該周波数帯域の反響信号から当該周波数帯域の疑似
反響信号を差し引いた誤差を最小とし、一方の疑似反響
路が収束した場合のみ適応アルゴリズムを動作するもの
である反響消去装置を構成した。
た周波数帯域の誤差に遅延79を加え、2個の疑似反響
路を具備せしめられた周波数帯域以外の各周波数帯域に
ついては受話信号および反響信号に遅延73および74
を加える反響消去装置を構成した。
を複数の周波数帯域に分割し、少なくとも1個の周波数
帯域については反響路推定回路とBG側疑似反響路の他
にFG側疑似反響路を具備せしめ、BG側疑似反響路の
係数が収束したと判断された時にBG側の疑似反響路係
数をFG側疑似反響路に転送する。更に、その他の周波
数帯域の受話信号とマイクロホン出力信号には遅延を与
え、BG側のフィルタ係数が収束している時のみ適応動
作を行なわせる。誤差信号を周波数合成する時は、FG
/BGフィルタを使用する周波数帯域の誤差信号に遅延
を与え、全周波数帯域について時間を合わせて合成す
る。
ィルタを使用する従来の反響消去装置と比較して、BG
側のフィルタ係数が少なくなり、反響消去装置全体とし
て演算量を削減することができる。
る。図1において、図6、図7および図8の部材と共通
する部材には共通する参照符号を付与している。図1に
おいて、処理されるべき信号はN個の周波数帯域に分割
する。71は受話信号の周波数帯域分割回路であり、7
2はマイクロホン出力信号の周波数帯域分割回路であ
る。73−1ないし73−Nは受話信号の遅延器であ
る。74−1ないし74−Nはマイクロホン出力信号の
遅延器である。75−1ないし75−Nは適応フィルタ
を示す。76−kおよび76−jはFG/BGフィルタ
を使用する適応フィルタである。78は適応動作制御回
路である。79−kおよび79−jはFG/BGフィル
タを使用する適応フィルタの遅延器である。80は周波
数帯域合成回路である。x1(m)ないしxN(m)は、周波数
分割された後の受話信号を示す。z1(m)ないしzN(m)は
周波数分割された後のマイクロホン出力信号を示す。e
1 (m)ないしeN(m) は周波数分割された後の誤差信号で
ある。そして、mは周波数帯域分割回路で間引かれた後
の信号の離散時間を示し、間引き率をRとした時、n=
R×mの関係がある。
個の周波数帯域の信号xi(m)(i=1、・・・、N)に
分割する。図2は周波数分割回路71の内部を説明する
図である。図2において、図1の部材と共通する部材に
は共通する参照符号を付与している。84−1ないし8
4−Nは帯域通過フィルタであり、85−1ないし85
Nは離散時間を1/Rに間引く間引き回路である。受話
信号x(n) は帯域通過フィルタ84−1ないし84−N
によりN個の周波数帯域に分割される。
た受話信号xi(m)(i=1、2、・・・、N)の内の予
め決められた周波数帯域の受話信号xk(m)およびxj(m)
以外の帯域の受話信号x1(m)およびxN(m)は遅延器73
を通過させる。ここで、予め決められた周波数帯域は複
数個あっても良いが、説明の簡便さのためにk番目とj
番目の2個の周波数帯域を予め決められた周波数帯域と
する。即ち、xk(m)、xj(m)以外の周波数帯域別受話信
号xi(m)(i=1、・・・N、i≠k、j)は遅延器7
3を通過させた後に適応フィルタ75に入力し、受話信
号xk(m)およびxj(m)は、そのまま、FG/BGフィル
タ76−kおよび76−jに入力する。
明する図である。図3において、図8の部材と共通する
部材には共通する参照符号を付与している。hkb^(m)
はk番目の周波数帯域のFG/BGフィルタのBG側疑
似反響路係数であり、ykb^(m)はk番目の周波数帯域
のFG/BGフィルタの疑似反響信号である。ekb^
(m)はk番目の周波数帯域のFG/BGフィルタのBG
側誤差信号である。hkf^(m)はk番目の周波数帯域の
FG/BGフィルタのFG側疑似反響路係数であり、y
kf^(m)はk番目の帯域のFG/BGフィルタのFG側
疑似反響信号である。91は転送判断信号出力回路全体
を示し、good−kは状態信号である。
力信号が帯域制限された信号になっていること以外は、
従来技術の説明におけるFG/BGフィルタの動作と同
様の動作を行う。従って、従来のFG/BGフィルタと
同様にダブルトーク状態に対する性能は良い。転送判断
信号出力回路91は、従来のFG/BGフィルタと同様
の転送判断を行う一方、従来のFG/BGフィルタの条
件の内の、(1)入力判定回路62で入力信号xk (m)
が設定された閾値以上の時に、(2)パワー比較回路6
4で誤差ekb(m) のパワーが周波数分割された後のマイ
クロホン出力信号zk(m)のパワーよりある程度以上小さ
いと判断された場合に状態信号good−kを出力す
る。状態信号good−kを出力することは、k番目の
推定動作が良いこと、即ちダブルトークではないことを
保証している。従って、この情報をダブルトーク制御機
能を有しない適応フィルタ75の適応動作に使用する。
3番目の条件(3)である誤差パワー比較回路63でB
G側の誤差パワーがFG側の誤差パワーより小さいと判
断された時、という条件を使用すると、状態信号goo
d−kが出力される頻度が少なくなり、適応フィルタの
適応動作があまり行われなくなるので他の周波数帯域の
制御には使用しない。以上はk番目の周波数帯域のFG
/BGフィルタ76−kの動作を説明したが、j番目の
FG/BGフィルタ76−kについても同様である。
は、k番目のFG/BGフィルタ76−kの状態信号g
ood−kとj番目のFG/BGフィルタ76−jの状
態信号good−を同時に受け取った場合は、適応条件
信号adapt−1ないしadapt−Nをそれぞれに
対応するk番目およびj番目を除く1ないしN番目まで
の適応フィルタ75に対して出力する。
部を示す図である。図4において、図7の部材と共通す
る部材には共通する参照符号を付与している。93は適
応判定回路、hp^(m)はp番目の帯域の疑似反響路係
数、yp^(m)はp番目の疑似反響信号である。適応判定
回路93は、帯域分割された受話信号xp(m)のパワーが
決められた閾値値以上であり、且つ、適応条件信号ad
apt−pを受け取った時のみ、推定回路23に対して
推定動作信号adapt−goを出力する。推定回路2
3は、推定動作信号adapt−goを受け取った場合
のみ適応動作を行う。
apt−pを出力するのは、k番目の帯域のFG/BG
フィルタとj番目の帯域のFG/BGフィルタの適応状
態が良い時、即ち、ダブルトーク状態ではない場合であ
る。しかし、条件(1)および条件(2)共にパワーを
使用している場合は、その判定に時間遅れが生じる。こ
の発明は、この時間遅れを補償するために、FG/BG
フィルタ76であるk番目およびj番目の帯域につい
て、フィルタ76の出力段に遅延器79が挿入されると
共に、適応フィルタ75に対してはフィルタ75の前段
に遅延器74が挿入されている。この様にすることによ
り、FG/BGフィルタ76が条件(1)および条件
(2)を判定して状態信号good−kを出力するまで
の時間遅れを補償することができる。遅延量としては積
分時間の約半分が望ましい。
6が出力する周波数帯域別の誤差信号e1 (m)ないしeN
(m) の内のFG/BGフィルタ76が出力した誤差信号
であるek(m)およびej(m)は、適応フィルタ75の入力
段の遅延と同じ遅延を挿入した後に周波数合成回路80
に渡す。図5は周波数帯域合成回路80を説明する図で
ある。図5において、図1の部材と共通する部材には共
通する参照符号を付与している。96−1は1:Rで信
号を補間する1:R補間回路、97−1は帯域通過フィ
ルタである。以下、同様である。周波数帯域別の誤差信
号ei(m)(i=1、・・・、N)は、補間回路96でサ
ンプリング周波数を元のサンプリング周波数に戻した
後、帯域通過フィルタ97を通し、その後各周波数帯域
別の誤差信号の和を取り、最終的に全周波数帯域の成分
を有する誤差信号e(n) を得る。
る。全周波数帯域で取り扱っていたサンプリング周波数
をF、疑似反響路の長さをLとする。FG/BGフィル
タの処理に要する演算量は、適応フィルタの処理量を2
Lとすると約3Lであった。帯域分割処理をN分割R間
引き処理とすると、各周波数帯域におけるサンプリング
周波数はF/R、適応フィルタの処理は2L/R、FG
/BGフィルタの処理は3L/Rである。ここで、例え
ば、サンプリング周波数Fを16kHz、Lを160
0、Nを32、Rを32、FG/BGフィルタを4個、
適応フィルタを28個とする。全周波数帯域にFG/B
G装置を使用する従来の反響消去装置の時間当りの演算
量は、 3×1600×16000=約77百万 である。一方、この発明の反響消去装置の時間当りの演
算量は、2×(1600/32) ×(16000/32)×28+3×(160
0/32)×(16000/32)×4=約1.5百万となる。
ができる。
去装置は、周波数帯域分割して特定の周波数帯域のみに
つてFG/BGフィルタを使用することにより、全周波
数帯域についてFG/BGフィルタを使用する従来の反
響消去装置と比較して、BG側のフィルタ係数が少なく
なり、反響消去装置全体として演算量を削減することが
できる。
BGフィルタの情報を遅延を導入しながら使用すること
により適応フィルタの動作制御を的確に行うことがで
き、全周波数帯域型にFG/BGフィルタを使用する従
来の反響消去装置と比較してダブルトーク性能の劣化を
伴わない。
例を説明する図。
Claims (3)
- 【請求項1】 反響路へ送出される受話信号を複数の周
波数帯域に分割する受話信号周波数帯域分割回路を具備
し、 受話信号が反響路を経由した後の反響信号を複数の周波
数帯域に分割する反響信号周波数帯域分割回路を具備
し、 受話信号周波数帯域分割回路により分割された各周波数
帯域の受話信号とこれに対応する周波数帯域の反響信号
とにより各周波数帯域の疑似反響路を生成し、複数の周
波数帯域の各々について受話信号を対応する周波数帯域
の疑似反響路の入力とすることにより得られる疑似反響
信号を反響信号から差し引くことにより反響信号を消去
する反響消去装置において、 1個以上の特定の周波数帯域について2個の疑似反響路
を具備せしめたことを特徴とする反響消去装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載される反響消去装置にお
いて、 特定の周波数帯域の2個の疑似反響路の内の一方の疑似
反響路は、適応アルゴリズムにより修正されて当該周波
数帯域の反響信号から当該周波数帯域の疑似反響信号を
差し引いた誤差を最小とし、一方の疑似反響路の収束の
状態を判断してこの疑似反響路の内容を他方の疑似反響
路に転送するものであり、 2個の疑似反響路を具備せしめられた周波数帯域以外の
各周波数帯域の疑似反響路は、適応アルゴリズムにより
修正されて当該周波数帯域の反響信号から当該周波数帯
域の疑似反響信号を差し引いた誤差を最小とし、一方の
疑似反響路が収束した場合のみ適応アルゴリズムを動作
するものであることを特徴とする反響消去装置。 - 【請求項3】 請求項2に記載される反響消去装置にお
いて、 2個の疑似反響路を具備せしめられた周波数帯域の誤差
には遅延を加え、2個の疑似反響路を具備せしめられた
周波数帯域以外の各周波数帯域については、受話信号お
よび反響信号に遅延を加えることを特徴とする反響消去
装置。
Priority Applications (4)
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---|---|---|---|
JP26964695A JP3199155B2 (ja) | 1995-10-18 | 1995-10-18 | 反響消去装置 |
US08/730,247 US5721772A (en) | 1995-10-18 | 1996-10-15 | Subband acoustic echo canceller |
DE69632851T DE69632851T2 (de) | 1995-10-18 | 1996-10-17 | Akustischer Teilband-Echokompensator |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP26964695A JP3199155B2 (ja) | 1995-10-18 | 1995-10-18 | 反響消去装置 |
Publications (2)
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JP3199155B2 JP3199155B2 (ja) | 2001-08-13 |
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ID=17475255
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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