JPH0964792A

JPH0964792A - 拡声情報通信システム

Info

Publication number: JPH0964792A
Application number: JP7210495A
Authority: JP
Inventors: Takashi Iwasaki; 俊岩崎; Yoshimasa Kusano; 吉雅草野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1995-08-18
Filing date: 1995-08-18
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】最小二乗法による適応処理アルゴリズムを用い
た音響反響除去装置において、ハウリング発生の確率を
低減させた拡声システムを提供する事を目的とする。【解決手段】該ハウリング検出装置１２よりハウリング
が検知されると同時に該切替えスイッチ１５を切替えて
該低域通過フィルタを通信回線に挿入し、通話の維持を
図り、ハウリングの発生確率を極めて低くした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信回線、室内音
場制御装置そして高品質な音声通信会議装置に使用さ
れ、受話径路の信号が音響反響経路を介して送話経路に
出現する音響反響成分を除去する音響反響除去装置を用
いた拡声情報通信システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に音響反響除去装置は通信衛星およ
び海底ケーブルを利用した長距離電話回線において、２
線４線変換器のインピーダンス不整合により生ずる反射
を除去するものと、テレビ会議システムなどの拡声電話
において、話者音声の音響結合による反響を除去するも
のとに大別でき、修正量演算回路、擬似音響反響を発生
する可変係数フィルタおよび減算回路から構成されてい
る。以下に音響反響除去装置の基本動作を述べる。

【０００３】図６は音響反響除去装置の基本構成を示す
図である。受話信号入力端子１は受話信号出力端子２に
接続され、その受話信号入力端子１の受話信号は可変係
数フィルタ３に分岐供給され、擬似音響反響を生成させ
る。送話信号入力端子４からの送話信号と可変係数フィ
ルタ３の出力である擬似音響反響は減算回路５へ入力さ
れ、送話信号中の音響反響成分が除去され、その減算回
路５の出力は送話信号出力端子６へ出力される。送話信
号出力端子６の出力と受話信号入力端子１の信号が修正
量演算回路７に入力され、係数修正量演算回路７の出力
により可変係数フィルタ３のフィルタ係数が修正され
る。可変係数フィルタ３内で受話信号は受話信号入力レ
ジスタ８に入力され、その受話信号入力レジスタ８の受
話信号と擬似インパルス応答レジスタ９の擬似インパル
ス応答との積和が積和回路１０でとられ、積和回路１０
の出力が擬似音響反響として出力される。受話信号出力
端子２および送話信号入力端子４は長距離電話回線の場
合、２線４線変換器に、拡声電話システムの場合、スピ
−カとマイクロホンへと接続されている。

【０００４】音響反響経路の信号伝搬特性を線形で、且
つＦＩＲ形ディジタルフィルタで表されると仮定し、そ
のインパルス応答ｈ（ｔ）と入力受話信号ｘ（ｔ）とを
用いれば、サンプル時間間隔をＴとし、時刻ｋＴにおけ
る音響反響ｙ_kは、ｙ_k ＝ｈ^Tｘ_k （１）で表される。但し、ｈ＝［ｈ₁，ｈ₂，・・・，ｈ_n］^T （２）ｘ＝［ｘ_K-1，・・・，ｘ_K-n］^T ^T ：べクトルの転置
である。

【０００５】一方、時刻ｋＴにおけるｈの推定値をｈ
ｓ_kとすれば、ｙ_kの推定値ｙｓ_kは、ｙｓ_k ＝ｈｓ_k ^Tｘ_k （３）で与えられる。音響反響除去装置では、受話信号入力端
子１に音声信号があり、送話信号入力端子４に音声信号
がなく音響反響のみが存在している時、適応動作状態と
して反響除去動作を行う。この適応動作アルゴリズムに
は、一般に学習同定法（野田淳彦、南雲仁一：“システ
ムの学習同定法”計測と制御、７、９、pp.597-605(196
8)）が採用される。学習同定法によるｈｓ_kの逐次修正
は、ｈｓ_k+1 ＝ｈｓ_k ＋α（ｘ_kｅ_k）／ｘ_k ^Tｘ_k （４）によって行われる。但し、ｅ_k＝ｙ_k−ｙｓ_k ，０＜α≦１（５）でありｅ_kを残留音響反響と呼ぶ。この様な演算動作が
係数修正量演算回路７において処理実行されている。擬
似インパルス応答レジスタ９の内容には可変係数系列ｈ
ｓ_kが格納されている。αは推定の敏感さを決定する為
の係数更新利得で１．０に近いほど大きな修正量を与え
る事ができ、高速な音響反響除去が可能となるが、実際
に用いる場合には近端雑音や回線状態によって変えて設
定する必要がある。この係数更新利得αの決定は、現在
のところ経験則に依っているのが実態である。又、この
係数更新利得αを残留音響反響の大きさにより可変制御
するものや室内特性に合わせて設定するものがある（例
えば、牧野昭二、小泉宣夫：“エコ−キャンセラの室内
音場における適応性能の改善について”、信学論
（Ａ）、J71-A,12,pp.2212-2214(1988-12)）。

【０００６】又、送話信号入力端子４に一定レベル以上
の音声信号が存在する場合には、通常双方向通話状態が
発生したと判断し、係数修正量演算回路７の逐次更新動
作をを停止する。そして、受話信号入力端子１と送話信
号出力端子６と入出力関係が異常とハウリング検出装置
１２により検知された場合には、回線利得制御装置１３
により、送話信号出力端子６に回線利得を加えてハウリ
ングの発生確率を低減させている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】学習同定法等の最小二
乗推定方式を基にした適応動作アルゴリズムは、入力信
号が白色雑音の時に最大の推定性能を発揮する事が出来
る。しかし、実際に入力とされる信号はスペクトラムに
偏りを持つ音声信号である為、対象システムここでは音
響特性を推定しきれず、残留音響反響が該送話信号内に
混入してしまい、通信音質を劣化させるだけでなく、最
悪の場合通信回線のル−プ利得が、０ｄＢを越えてしま
う状況に陥り、ハウリングが発生する確率が極めて高く
なる。つまり、拡声システムが用いられる実環境におい
ては、常にハウリングが発生する様な状況にある。この
事は回線利得制御装置が頻繁に動作し、通信路に大きな
減衰が挿入されて、音声通話が寸断されてしまい、非常
に不安定な動作状態となり、高品質な音声情報通信空間
を提供できない。

【０００８】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を除去し、高速性と動作安定性に優れ、
高い適応性能を有し、常時大きな音響反響消去量を維持
しながら音響制御を行う音響反響除去装置を用いた拡声
情報通信システムを提供する事を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はこれらの課題を
解決するためのものであり、受話信号入力端子と、受話
信号出力端子と、送話信号入力端子と、送話信号出力端
子と、該受話信号入力端子の受話信号を入力とする擬似
インパルス応答レジスタを持つ可変係数ディジタルフィ
ルタと、該受話信号出力端子から音響反響経路を介して
該送話信号入力端子に入力される受話信号の音響反響成
分から該可変係数ディジタルフィルタで生起された擬似
音響反響を減算して求められる残差信号を最小とする様
に係数修正量演算回路によって係数系列が逐次更新され
る音響反響除去装置と、該受話信号入力端子から入力さ
れた該受話信号と、該残差信号とを評価信号としたハウ
リング検出装置とを備えた拡声情報通信システムにおい
て、該ハウリング検出装置がハウリングを検出したとき
に該係数修正量演算回路の逐次更新動作を停止し、該送
話信号出力端子に低域通過フィルタを挿入し、送話信号
の高周波成分を遮断することによってハウリング発生の
確率を低減させた拡声情報通信システムを提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図面にもと
づいて詳細に説明する。図１は本発明の音響反響除去装
置の構成を示すブロック図である。図１に示す様に、本
発明は従来の受話信号入力端子１、受話信号出力端子
２、可変係数ディジタルフィルタ３、送話信号入力端子
４、減算回路５、送話信号出力端子６、係数修正量演算
回路７、受話信号入力レジスタ８、擬似インパルス応答
レジスタ９、そして、積和演算回路１０から構成された
適応アルゴリズムとして学習同定法を採用した音響反響
除去装置１１と同一構成の装置に、ハウリング検出装置
１２、帯域制限制御装置１４、切替えスイッチ１５、そ
して、低域通過フィルタ１６を追加した構成となってい
る。該受話信号入力端子１と、該受話信号出力端子２
と、該送話信号入力端子４と、該送話信号出力端子６
と、該受話信号入力端子１の受話信号を入力とする該擬
似インパルス応答レジスタ９を持つ該可変係数ディジタ
ルフィルタ３と、該受話信号出力端子２から音響反響経
路を介して該送話信号入力端子４に入力される受話信号
の音響反響成分から該可変係数ディジタルフィルタ３で
生起された擬似音響反響を減算して求められる残差信号
を最小とする様に該係数修正量演算回路７によって係数
系列が逐次更新される音響反響除去装置１１と、該受話
信号入力端子１から入力された該受話信号と、該残差信
号とを評価信号としたハウリング検出装置１２とを備え
た高品質拡声情報通信システム１７において、該ハウリ
ング検出装置１２でハウリング検出時、該帯域制限制御
装置１４は、該係数修正量演算回路７の逐次更新動作を
停止し、該切替えスイッチ１５を操作して低域通過フィ
ルタ１６を挿入し、送話信号の高周波成分を遮断する事
で、ハウリング発生の確率を極めて低減させた事を特徴
とする該高品質拡声情報通信システム１７。該高品質拡
声情報通信システム１７が用いられる空間は、事務室の
様な壁と壁との距離が無限近似され、境界条件が解放と
して扱われるものではなく、壁間距離が有限で閉ざされ
たものとして扱われる。この様な空間での反響特性は、
スピ−カ２０とマイクロホン２１間の直接音と各壁等を
介した反射音とが混合して創り出される。図２に該高品
質拡声情報通信システム１７を含めた実装システムの構
成例と、図３に空間の様子と、そして、図４にある該高
品質拡声情報通信システム１７が用いられる様な居室の
反響特性を表す一つの指標である空間周波数伝達特性を
示す。図４の特性の測定にはＴＳＰ波形（例えば、鈴木
陽一、浅野太、曽根敏夫：“音響系の伝達関数の模擬を
めぐって（その２）”、日本音響学会誌４５巻１号、p
p.44-50(1989)を用いた。測定対象とした居室は一般的
な会議室である。図４を見ると低周波側に比べ高周波側
が盛り上がっている。これは逆に考えると会議室の様な
整形の居室音場の場合には、低周波側では拡散音場にな
らない為の影響が現れ、伝達特性が下がっているとも言
える。しかし、一般の会議室等ではこの様な伝達特性に
なり易く、このままでは高周波領域でハウリングの発生
する確率が極めて高い。従って、該ハウリング検出装置
１２で回線状態を観測し、ハウリングを検知した場合、
回線の一部に該低域通過フィルタ１６を挿入し、伝送信
号の高周波成分を遮断する事で、ハウリングの発生する
確率を大きく低減させる事ができる。

【００１１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、下記のような優れた効果が期待される。

【００１２】（１）通信回線状態が不安定な状況に陥っ
たとしても回線を切断する事なくハウリングの発生を抑
圧し、通話状態を維持させる事ができる。

【００１３】（２）高域が遮断されるのは継続動作では
なく、瞬時の動作となるので、通常は広帯域な音声で会
話ができ、高品質性を保たせた会話を実現できる。

【００１４】（３）音声レベルの変動が極めて低い為に
聴覚的に違和感の無い音声通信を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による音響反響除去装置の一構成例を示
すブロック図である。

【図２】本発明による拡声情報通信システムを含めた一
般的な音声通信システムの概要を示すブロック図であ
る。

【図３】本発明を説明する為に用いた拡声システムを示
す図である。

【図４】本発明を説明する為に用いた音場特性を表す空
間周波数伝達特性を示す図である。

【図５】従来技術による音響反響除去装置の基本構成例
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１受話信号入力端子２受話信号出力端子３可変係数フィルタ４送話信号入力端子５減算回路６送話信号出力端子７修正量演算回路８受話信号入力レジスタ９擬似インパルス応答レジスタ１０積和演算回路１１音響反響除去装置１２ハウリング検出装置１３回線利得制御装置１４帯域制限制御装置１５切替えスイッチ１６低域通過フィルタ１７高品質拡声情報通信システム１８Ｄ／Ａ変換回路１９Ａ／Ｄ変換回路２０スピ−カ２１マイクロホン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受話信号入力端子と、受話信号出力端子
と、送話信号入力端子と、送話信号出力端子と、該受話
信号入力端子の受話信号を入力とする擬似インパルス応
答レジスタを持つ可変係数ディジタルフィルタと、該受
話信号出力端子から音響反響経路を介して該送話信号入
力端子に入力される受話信号の音響反響成分から該可変
係数ディジタルフィルタで生起された擬似音響反響を減
算して求められる残差信号を最小とする様に係数修正量
演算回路によって係数系列が逐次更新される音響反響除
去装置と、該受話信号入力端子から入力された該受話信
号と、該残差信号とを評価信号としたハウリング検出装
置とを備えた拡声情報通信システムにおいて、該ハウリ
ング検出装置がハウリングを検出したときに該係数修正
量演算回路の逐次更新動作を停止し、該送話信号出力端
子に低域通過フィルタを挿入し、送話信号の高周波成分
を遮断することによってハウリング発生の確率を低減さ
せたことを特徴とする拡声情報通信システム。