JPH09307651A - 簡易ステレオ伝送方式 - Google Patents

簡易ステレオ伝送方式

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JPH09307651A
JPH09307651A JP8123444A JP12344496A JPH09307651A JP H09307651 A JPH09307651 A JP H09307651A JP 8123444 A JP8123444 A JP 8123444A JP 12344496 A JP12344496 A JP 12344496A JP H09307651 A JPH09307651 A JP H09307651A
Authority
JP
Japan
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speaker
information
echo
microphone
stereo
Prior art date
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Pending
Application number
JP8123444A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuto Hirose
和人 広瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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  • Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Telephonic Communication Services (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多人数が参加して遠隔で行うテレビ会議シス
テム等において経済的にステレオ通信を可能とし臨場感
の向上を図る。 【解決手段】 送信側では、N本のマイク出力を全加算
して一括した送信信号とすると同時にどのマイクが唯一
“使用中”であるかを検出してこれをサブ情報として上
記一括送信信号とまとめて符号化し対地へ伝送する。受
信側では、一括信号とサブ情報とを分離し、サブ情報に
よってM個の出力スピーカチャネルの唯一を駆動するこ
とにより、受信側の空間に疑似ステレオ感を醸成する。
更に、スピーカから複数マイクにまわり込む、反響成分
を除去するためエコーキャンセラーを置く。その時駆動
されるスピーカは唯一個であり、またスピーカを起点と
して複数マイク全加算点までは唯一個の固定した反響路
にみえるため適応デジタルフィルタを出力スピーカ対応
に1個設けるだけでよい。ADFそのもの、学習アルゴ
リズム等は従来からのものをそのまま使用することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、音声のステレオ
(複数チャネル)伝送方法に係り、特に、テレビ会議シ
ステム等で必要とされる双方向同時通話が可能な音声の
ステレオ伝送方式に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、通信伝送路を介し、遠隔地間で自
然な対面通話を行うことを可能にする様々な技術が開発
され実用に供せられている。この種の技術として、例え
ば、音声信号の広帯域符号化伝送技術、マイク・スピー
カを用いてハンズフリーで会話を行うために障害となる
ハウリング・エコーを除去する音響エコーキャンセラー
技術等が知られている。また、最近では、より臨場感の
ある音声通信方式としてモノラル通信からステレオ通信
が望まれるようになってきている。
【0003】エコーキャンセラーを含む双方向ステレオ
通信方式に関する従来技術として、例えば、藤井,島
田:「多チャンネルエコーキャンセラーの構成法」電子
通信学会技術研究報告CS84−178等に記載された
技術が知られている。
【0004】図2はエコーキャンセラーを含む従来技術
による双方向ステレオ通信方式を説明する図であり、以
下、図2を参照して従来技術を説明する。
【0005】図2に示す従来技術は、ステレオ(2チャ
ネル)の双方向伝送を行うように構成した例であり、2
個のマイク入力チャネル305、306(307、30
8)、すなわち、送信チャネルと、2個のスピーカ出力
チャネル309、310(311、312)、すなわ
ち、受信チャネルとを有する東西のそれぞれの側に配置
された会議室等を、4本の伝送チャネル313〜31
6、東西のそれぞれの側に配置されたエコーキャンセラ
ーを介して接続し、エコー成分を除去したステレオ双方
向全2重通信を可能としたものである。
【0006】図2に示す従来技術は、反響パス301〜
304の数が受信チャネル数と送信チャネル数とに応じ
て2×2=4存在するので、エコーキャンセラー内にお
いて、反響パス301〜304の反響レプリカを作成す
る適応デジタルフィルタ(ADF Adaptive Digital Fi
lter 以下、単にADFという)を本質的に4セット必要
とするものである。そして、図示従来技術は、4個のA
DFが対応する4種の反響路を担当し、重ね合わせの原
理が成立するように動作すれば、送信2チャンネルに含
まれるエコー成分を除去することができ、ステレオ双方
向全2重通信が可能となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
技術による双方向ステレオ通信においては、音響エコー
キャンセラーを実現するために必要とされるADFの個
数が、送信チャネル数と受信チャネル数との積、前述の
例では、2×2=4個必要であった。周知のように、反
響路を模擬するADFは、反響路の長さ(インパルス応
答長)に対応して長大なトランスバーサルフィルタ、例
えば、残響時間が250msの室で7kHzの帯域の音
声を扱うものとすれば、標本化速度を16kHzとした
場合、250ms×16kHz=4000タップのトラ
ンスバーサルフィルタが必要となり、これ自体相当のハ
ードウェア量を必要とするものである。
【0008】このため、前述した従来技術による双方向
ステレオ通信方式は、双方向モノラル通信に比し一挙に
その4倍のハードウェア量が要求され、実現の負担が大
きいという問題点を有し、また、エコーキャンセラー収
束速度の電気的特性面から言っても、チャネル間の信号
相関によって{ADF1とADF2}、{ADF3とA
DF4}の収束性能劣化があるという問題点を有してい
る。
【0009】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決し、より少ないハードウェア量、すなわち、より少
ない数のADFを用いて、実効的に双方向ステレオ通信
を行うことを可能とした簡易ステレオ伝送方式を提供す
ることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、ステレオ音声により双方向全2重通信を行う簡易ス
テレオ伝送方式において、送信側に、N(N≧2)個の
マイク入力チャネル音声を比較してどれが使用中である
かを検出する使用中検出手段と、N個のマイク入力を全
加算してこれを送信音声とし、該送信音声をメイン情報
とし、前記使用中検出手段により検出された使用中情報
をサブ情報として、両情報を1本の伝送路により符号化
伝送する手段とを備え、受信側に、前記メイン情報を復
号化して復号化音声を得ると同時に前記サブ情報を分離
し、該分離されたサブ情報によりM(M≧2)個のスピ
ーカ出力チャネルの唯一個を有効な状態とする手段と、
空間反響路のエコーレプリカを作成するためM個のスピ
ーカ出力チャネル対応にM個の適応デジタルフィルタを
有し、該適応デジタルフィルタのそれぞれの出力レプリ
カを前記マイク入力全加算信号から差し引くエコーキャ
ンセラーとを備えることにより達成される。
【0011】本発明は、前述の構成を備えることによ
り、1本の通話路により疑似的にステレオ効果を発揮さ
せ、かつ、音響エコーを消去させて遠隔地間の会議を行
うことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明による簡易ステレオ
伝送方式の一実施形態を図面により詳細に説明する。
【0013】図1は本発明の一実施形態による簡易ステ
レオ伝送方式の構成を示すブロック図である。図1にお
いて、1、2、21、22はマイク、3、4、23、2
4はA/D変換器、5、25、101、201は加算
器、6、26はレベル検出比較回路、7は音声符号化回
路(含サイド情報多重化回路)、8はモノラル伝送路、
9は音声復号化回路(含サイド情報分離回路)、10、
11はスイッチ、12、13はD/A変換器、14、1
5はスピーカである。
【0014】図1に示す本発明の一実施形態は、マイク
入力チャネルN=2、スピーカ出力チャネルM=2とし
て実施した簡易ステレオ伝送方式の構成例である。図1
には、マイク・スピーカ等の音声入出力機器、音響エコ
ーキャンセラー、音声符号器・復号器等が伝送路を挟ん
で東側、西側対称的に描いている。
【0015】図1において、いま、東側のメンバ[A]
が単独発言した場合を例として、本発明の実施形態の全
体の動作を説明する。
【0016】話者[A]の送話音声は、2個のマイク
1、2によって集音され電気信号に変換される。このと
き、マイク1、2からのそれぞれの送話信号M1(t)と
M2(t)とは、ほぼM2(t)≒M1(t-△t)/αのような
関係になっている。すなわち、話者[A]とマイク1、
2との相対距離関係及びマイクの指向性によって、レベ
ル差αと位相差△tが発生している。
【0017】これらの信号は、デジタル処理が便利なよ
うに、まず、AD変換器3、4によりディジタル信号に
変換され加算器5により加算されて、送話メイン情報M
(t)=M1(t)+M2(t)とされる。一方、情報M1(t)と
M2(t)とは、レベル検出器6によりその振幅レベルが
比較される。説明している例の場合、メンバ[A]が話
者となっているので、‖M1(t)‖>‖M2(t)‖とな
り、レベル検出器6は、マイク1側が“使用中”である
と判定して、1ビットのサブ情報S(t)を出力する。
【0018】なお、前述において、‖ ‖は、電力の時
間平均演算であるとする。もちろん、東側のメンバ全員
が発声していないときも、また、複数のメンバ[A]、
[B]の同時発言の場合もあるが、レベル検出器6は、
適当に決められた判定アルゴリズムによって問題なく1
ビットのサブ情報S(t)を決定することができる。
【0019】前述の送話メイン情報M(t)及びサブ情報
S(t)は、符号器7により圧縮符号化・多重化されて西
行のモノラル伝送路8を介して西側へ伝送される。圧縮
符号化方式・多重化方式には、様々な技術が存在する
が、本発明は、どのような方式のものを使用してもよ
い。
【0020】モノラル伝送路8を介して西側へ伝送され
た情報は、西側において、まず、復号器9により、前述
した送話メイン情報M(t)及びサブ情報S(t)が分離・復
元される。復号化された音声信号M(t)は、2個の出力
スピーカチャネルに供給されるが、サブ情報S(t)によ
り出力スイッチ10、11が制御されていずれか1つの
出力チャネルが“使用中”状態となる。図1により説明
している例の場合、例えば、スイッチ11がオン、スイ
ッチ10がオフとされる。音声信号M(t)は、DA変換
器13、12、出力スピーカ15、14を経てメンバ
[C]、[D]に到達する。説明している例の場合、ス
ピーカ15が駆動されることになり、これにより送話者
[A]の音像がその位置に定位する。東のメンバ[B]
が発言すると、その信号は、出力スピーカ14から出力
され、その音像は、出力スピーカ14の位置に定位す
る。
【0021】前述したように、本発明の一実施形態は、
送話側の空間配置ステレオ感を受話側に伝送することが
できないが、受話側において音像を分離して定位させる
ことができる。音像定位とは、個人的な感覚と思われ、
個人によってイメージする所に差があるであろうが、遠
隔会議等における臨場感としてはこれで十分である。但
し、映像が同時に伝送されるテレビ会議等においては、
映像上の人物配置と分離された音像の配置とを一致させ
る必要があるため、出力スピーカの空間配置を調整する
必要がある。
【0022】次に、エコーキャンセラーの動作を説明す
る。
【0023】西側のスピーカ15または14から放射さ
れた音波は、空間を伝搬してメンバ[C]、[D]に到
達すると共に、マイク21、22にも集音され、反響入
力となる。説明を簡略にするため、ここでは、メンバ
[C]、[D]は発声しないものとする。すなわち、エ
コーキャンセラーに対するダブルトーク(複数の人が同
時に発声する)状態は考えないこととする。
【0024】マイク21、22により集音された反響入
力成分による信号M21(t)、M22(t)は、それぞれA
D変換器24、23によりディジタル化され、加算器2
5により加算されて、M20(t)=M21(t)+M22
(t)という全加算された反響信号とされる。ADF10
0、200は、反響信号M20(t)のレプリカを作り出
せばよい。説明している例の場合、出力スピーカ15側
だけが“使用中”であるとしているとしているので、反
響パスとして{スピーカ15〜マイク22}及び{スピ
ーカ15〜マイク21}が有効なもの(活性化)となっ
ており、これらのパスによる反響信号は、加算器25に
より加算されているので、並列合成されたひとつの反響
路とみなされる。
【0025】従って、前述の場合、ADF100が、モ
ノラルのエコーキャンセラーと同様にしてエコーレプリ
カを作成する。そして、このレプリカが、加算機25か
らの入力成分から減算器101により減算される。そし
て、この場合、ADF200は何も出力しない。
【0026】送話側で話者が[A]から[B]に交代す
れば、受話側において、出力スピーカがスピーカ15か
ら14へ変わり、反響パスもスピーカ14からマイクに
至るものに変わるが、これに応じて、活性化するADF
もADF100からADF200に変わる。すなわち、
マイク入力チャネルN=2と同数の2個のADFは、出
力スピーカチャネルを起点としてN個のマイク全加算点
を終点とするN個の反響パス対応にモデル化され、レプ
リカを発生するのは常にいずれかひとつのADFであ
る。
【0027】反響信号M20(t)とそのレプリカとの残
差を用いてADFの係数の更新する技術は、よく知られ
ている学習同定法を適用することができる。なお、反響
成分に対してもレベル差検出器26は比較動作を行う
が、反響成分そのものがよく消去されておれば、それは
意味をなさないのは言うまでもない。
【0028】前述した本発明の実施形態は、入力マイク
数、出力スピーカ数共にN=M=2として説明したが、
本発明は、送話マイク数、受話スピーカ数をN=M=2
に限定する必要はなく、それぞれ独立に増加することが
できる。例えば、N個のマイク入力を1本に絞り、M個
の出力スピーカのいずれか1本に出力させるようにする
ことができる。また、適当に複数個のマイク入力をアナ
ログ加算してからAD変換することも可能である。さら
に、具体的なハードウェア構成は、近年、進歩発展の著
しいデジタルシグナルプロセッサDSPを用いて効率良
く実現することができる。
【0029】前述した本発明の一実施形態によれば、送
話側においてN個のマイク入力を1本に絞っているので
実質的にモノラル伝送が可能となり、選択したマイクを
表す僅かなサブ情報を伝送することにより、受話側で唯
一のスピーカを駆動してステレオ感を生成し音像定位を
可能とすることができる。また、受話側で駆動される出
力スピーカが唯1つであるため、反響消去のためのAD
Fを、出力スピーカ対応に1個設ければよく、少ないハ
ードウェア量、図2に示す従来技術に比較して半分のA
DFを使用するだけで、ステレオエコーキャンセラーを
実現することができる。
【0030】一般に、エコーキャンセラーを構成するA
DFのハードウェア量は、反響空間の広さ、及び、扱う
信号帯域に依存し、例えば、残響時間が250msの室
で7kHzの帯域の音声を扱うものとすれば、標本化速
度を16kHzとした場合、250ms×16kHz=
4000タップのトランスバーサルフィルタが必要とな
る。従って、このような長大なフィルタの個数を半減で
きるということの意味は大きい。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、送
話側においてN個のマイク入力を1本に絞っているので
実質的にモノラル伝送が可能となり、選択したマイクを
表す僅かなサブ情報を伝送することにより、受話側で唯
一のスピーカを駆動してステレオ感を生成し音像定位を
可能とすることができる。また、受話側で駆動される出
力スピーカが唯1つであるため、反響消去のためのAD
Fを、出力スピーカ対応に1個設ければよく、少ないハ
ードウェア量、図2に示す従来技術に比較して半分のA
DFを使用するだけで、ステレオエコーキャンセラーを
実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による簡易ステレオ伝送方
式の構成を示すブロック図である。
【図2】エコーキャンセラーを含む従来技術による双方
向ステレオ通信方式を説明する図である。
【符号の説明】
1、2、21、22 マイク 3、4、23、24 A/D変換器 5、25、101、201 加算器 6、26 レベル検出比較回路 7 音声符号化回路(含サイド情報多重化回路) 8 モノラル伝送路 9 音声復号化回路(含サイド情報分離回路) 10、11 スイッチ 12、13 D/A変換器 14、15 スピーカ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 双方向全2重通信を用い疑似ステレオ音
    声により通信を行う簡易ステレオ伝送方式において、送
    信側に、N(N≧2)個のマイク入力チャネル音声を比
    較してどれが使用中であるかを検出する使用中検出手段
    と、N個のマイク入力を全加算してこれを送信音声と
    し、該送信音声をメイン情報とし、前記使用中検出手段
    により検出された使用中情報をサブ情報として、両情報
    を1本の伝送路により符号化伝送する手段とを備え、受
    信側に、前記メイン情報を復号化して復号化音声を得る
    と同時に前記サブ情報を分離し、該分離されたサブ情報
    によりM(M≧2)個のスピーカ出力チャネルの唯一個
    を有効な状態とする手段と、空間反響路のエコーレプリ
    カを作成するためM個のスピーカ出力チャネル対応にM
    個の適応デジタルフィルタを有し、該適応デジタルフィ
    ルタのそれぞれの出力レプリカを前記マイク入力全加算
    信号から差し引くエコーキャンセラーとを備えたことを
    特徴とする簡易ステレオ伝送方式。
JP8123444A 1996-05-17 1996-05-17 簡易ステレオ伝送方式 Pending JPH09307651A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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