JP5051235B2 - エコー抑圧システム、エコー抑圧方法、エコー抑圧プログラム、エコー抑圧装置及び音出力装置 - Google Patents

Description

本発明は、音信号に基づいて音を出力する音出力装置と、音が入力される音入力装置と、該音入力装置が入力した音から、前記音出力装置が出力した音に基づくエコーを抑圧するエコー抑圧装置とを備えるエコー抑圧システム、該エコー抑圧システムに適用されるエコー抑圧方法、前記エコー抑圧システムにて用いられるエコー抑圧装置を実現するためのエコー抑圧プログラム、前記エコー抑圧システムにて用いられるエコー抑圧装置及び音出力装置に関する。

例えば、従来のカーナビゲーションシステムにおける音声認識では、話者が発声する前に発話スイッチを押下することにより、カーナビゲーションシステムを消音し、カーナビゲーションシステムのスピーカから出力された音が、エコーとしてマイクロホンに回り込み、音声の誤認識の要因となることを防止している。これに対し、出力音を消音することなく音声認識による操作を行いたいという使用者からの要望がある。この様な要望に応えるためにはスピーカからマイクロホンに回り込む音を抑圧するエコー抑圧方法が必要となる。また車両内の音響、即ちカーオーディオシステムでは、マルチチャネルに対応すべく複数のスピーカが用いられているため、マルチチャネルのカーオーディオシステムから音声認識等の用途に用いられるマイクロホンに回り込むエコーに対応するエコー抑圧方法が要求される。

そこでモノラルチャネルのオーディオシステムに対応するエコー抑圧方法をマルチチャネルのオーディオシステムに適用したエコー抑圧装置が提案されている。図１は、従来の第１のエコー抑圧装置の構成を示す模式図である。図１中１０００は、エコー抑圧装置であり、エコー抑圧装置１０００は、マルチチャネルオーディオ２０００から出力された複数チャネルの音信号を、複数のスピーカ２００１，２００１，…へ出力し、各スピーカ２００１，２００１，…は、夫々の音信号に基づく出力を行う。そしてエコー抑圧装置１０００は、マイクロホン２００２にて受音した音から、出力された複数チャネルの音に基づくエコーを除去する。エコーの除去は、受音した音に基づく観測音信号ｙ（ｔ）から、出力する複数チャネル（ｎ）の音に基づく参照音信号ｘ１（ｔ），…，ｘｎ（ｔ）を、夫々のチャネルの参照音信号ｘ１（ｔ），…，ｘｎ（ｔ）に対応した複数の抑圧機構（エコーキャンセラ）１００１−１，…，１００１−ｎにて夫々に対応するエコーを抑圧することにより行う。

またモノラルチャネルのオーディオシステムに対応するエコー抑圧方法をマルチチャネルのオーディオシステムに適用したエコー抑圧装置は、図１以外の形態についても提案されている。図２は、従来の第２のエコー抑圧装置の構成を示す模式図である。第２のエコー抑圧装置１０００は、複数チャネルの音に基づく参照音信号ｘ１（ｔ），…，ｘｎ（ｔ）を加算する加算機構１００２にて加算参照音信号ｘ（ｔ）を生成し、一の抑圧機構１００１にて、観測音信号ｙ（ｔ）から、加算参照音信号ｘ（ｔ）に基づいてエコーを抑圧する。

図３は、従来のエコー抑圧装置が備える抑圧機構１００１の機能構成を示す機能ブロック図である。抑圧機構１００１は、話者が発声しているダブルトークの状態及び発声していないシングルトークの状態を検出する検出部１００１０と、学習同定法を用いた適応処理により、エコーの推定に要するフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新部１００１１と、フィルタ係数を用いた数百次の積和演算により、参照音信号ｘ（ｔ）から、エコー信号ｘ'（ｔ）を推定する線形ＦＩＲフィルタ部１００１２と、観測音信号ｙ（ｔ）からエコー信号ｘ'（ｔ）を減算することによりエコーの抑圧を行った抑圧結果ｒ（ｔ）を出力する減算部１００１３とを備えている。検出部１００１０は、抑圧結果ｒ（ｔ）の強度変化に基づいてシングルトークの状態とダブルトークの状態とを検出し、ダブルトークの状態時には、フィルタ係数更新部１００1１のフィルタ係数の更新を停止させる。フィルタ係数更新部１００１１は、抑圧結果ｒ（ｔ）に基づいてフィルタ係数を算出する。

なお図１に示したエコー抑圧装置１０００では、図３に示す抑圧機構１００１を参照音信号ｘ１（ｔ），…，ｘｎ（ｔ）毎に備えている。この様なエコー抑圧方法は、例えば特許文献１に開示されている。
特開２００２−２３７７６９号公報

しかしながら図１に示した様に各チャネルに対応する抑圧機構を要する方法では、コストの増加、装置の大型化等の問題がある。特に設置スペースの制約が大きいカーナビゲーションシステムに適用する場合、大型化の問題は深刻である。

さらに図２に示した様に参照音信号を加算してモノラルチャネルの加算参照音信号とした場合には、抑圧できていない残留エコーが大きくなるという問題が生じる。これはマルチチャネルオーディオ２０００による音楽等の音の出力では、各スピーカの再生音及び強度が独立して変化するため、複数経路のエコーを一の適応処理にて学習すると、推定精度が低下するためである。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、複数チャネルの音信号に対して異なる周波数帯域の成分を通過させ、また夫々異なる周波数帯域の成分の複数の音信号を加算した参照音信号及び入力された音を変換した観測音信号に基づいて、観測音信号に含まれるエコーを抑圧することにより、一つの抑圧機構で複数チャネルに対応するエコーの抑圧を行うことができるので、コストの増加及び装置の大型化を抑制することが可能であり、また観測音信号の任意の周波数には、一のチャネルの音信号に基づく一の経路のエコーのみが含まれているため、エコーの推定精度を上げることができ、残留エコーを抑制することが可能なエコー抑圧システム、該エコー抑圧システムに適用されるエコー抑圧方法、前記エコー抑圧システムにて用いられるエコー抑圧装置を実現するためのエコー抑圧プログラム、前記エコー抑圧システムにて用いられるエコー抑圧装置及び音出力装置の提供を目的とする。

第１のエコー抑圧システムは、音信号に基づいて音を出力する音出力装置と、入力された音を音信号に変換する音入力装置と、該音入力装置が入力された音から、前記音出力装置から出力した音に基づくエコーを抑圧するエコー抑圧装置とを備えるエコー抑圧システムにおいて、前記音出力装置は、複数の音信号に対し、夫々異なる周波数帯域の成分を通過させる通過部と、該通過部を通過した複数の音信号に基づく音を夫々出力する複数の音出力部とを有し、前記通過部を通過した複数の音信号を加算して参照音信号を生成する加算部を有し、前記エコー抑圧装置は、前記音入力装置から音信号を観測音信号として入力される入力部と、前記観測音信号及び前記参照音信号に基づいて、前記観測音信号に含まれるエコーを抑圧すべく前記観測音信号を補正する補正部とを有することを要件とする。

第２のエコー抑圧システムは、第１のエコー抑圧システムにおいて、前記通過部は、複数の音信号を夫々周波数軸上の成分に変換する第１変換部と、周波数軸上の成分に変換した複数の音信号に対し、夫々異なる周波数帯域の成分を通過させる帯域通過フィルタ部と、夫々の周波数帯域の成分を通過させた周波数軸上の成分に変換されている複数の音信号を、夫々時間軸上の音信号に変換する第２変換部とを有することを要件とする。

第３のエコー抑圧システムは、第２のエコー抑圧システムにおいて、前記通過部が夫々異なる周波数帯域の成分を通過させる複数の音信号は、第１音信号、第２音信号、第１音信号及び／又は第２音信号を所定の加工方法で加工した加工音信号であり、前記帯域通過フィルタ部は、音信号毎にフィルタ係数が設定されてあり、第１音信号に対して第１フィルタ係数、第２音信号に対して第２フィルタ係数、並びに加工音信号に対して加工方法に応じた第１フィルタ係数及び／又は第２フィルタ係数に基づく加工フィルタ係数が夫々設定されていることを要件とする。

第４のエコー抑圧システムは、第３のエコー抑圧システムにおいて、前記加工音信号は、前記第１音信号及び前記第２音信号の和である和音信号、前記第１音信号を所定時間遅延させた遅延第１音信号、並びに前記第２音信号を所定時間遅延させた遅延第２音信号であり、前記加工フィルタ係数は、和音信号に対して第１音信号及び第２音信号の和に基づくフィルタ係数、遅延第１音信号に対して第１フィルタ係数に基づくフィルタ係数、並びに遅延第２音信号に対して第２フィルタ係数に基づくフィルタ係数が夫々設定されていることを要件とする。

第５のエコー抑圧システムは、第１乃至第４のいずれかのエコー抑圧システムにおいて、前記通過部は、等間隔に分割した周波数帯域の成分を通過させる様にしてあることを要件とする。

第６のエコー抑圧システムは、第１乃至第４のいずれかのエコー抑圧システムにおいて、前記通過部は、対数値が等間隔となるように分割した周波数帯域の成分を通過させる様にしてあることを要件とする。

第７のエコー抑圧システムは、第１乃至第６のいずれかのエコー抑圧システムにおいて、前記音出力装置は、予め設定されている除去帯域に該当する周波数帯域の成分を、何れの音信号に対しても通過させない様にしてあり、前記補正部は、前記参照音信号を、周波数毎に設定されたフィルタ係数にてフィルタリングすることにより、前記観測音信号の補正に要する補正量を導出する補正用フィルタ部と、前記補正後の観測音信号に基づいて、前記補正用フィルタのフィルタ係数の算出及び更新を行う係数更新部と、前記観測音信号の除去帯域の成分に基づいて、前記係数更新部による更新の可否を判定する更新可否判定部とを有することを要件とする。

第８のエコー抑圧システムは、第１乃至第７のいずれかのエコー抑圧システムにおいて、前記音出力装置は、更に、周波数帯域毎に、複数の音信号の振幅の大きさを所定の方法で比較し、振幅の大きさが最大である一の音信号の振幅と、他の全ての音信号の振幅との比較結果を示す値が所定値以上か否かを判定する比較部を更に備え、前記通過部は、前記比較部が所定値以上と判定した周波数帯域に対しては、前記一の音信号のみを通過させる様にしてあることを要件とする。

第９のエコー抑圧システムは、第１乃至第７のいずれかのエコー抑圧システムにおいて、前記音出力装置は、更に、周波数帯域毎に、複数の音信号の振幅の大きさを所定の方法で比較し、振幅の大きさが最大である一の音信号の振幅と、他の全ての音信号の振幅との比較結果を示す値が所定値以上か否かを判定する比較部を更に備え、前記通過部は、前記比較部が所定値以上と判定した周波数帯域に対しては、全ての音信号を通過させる様にしてあることを要件とする。

第１０のエコー抑圧システムは、第１乃至第９のいずれかのエコー抑圧システムにおいて、前記通過部は、通過させる音信号毎の周波数帯域の成分を、経時的に変更する様にしてあることを要件とする。

第１１のエコー抑圧方法は、音信号に基づいて音を出力する音出力装置と、音を入力される音入力装置と、該音入力装置が入力された音から、前記音出力装置から出力した音に基づくエコーを抑圧するエコー抑圧装置とを用いたエコー抑圧方法において、前記音出力装置により、複数の音信号に対し、夫々異なる周波数帯域の成分を通過させる通過手順と、夫々異なる周波数帯域の成分が通過した複数の音信号に基づく音を夫々出力する音出力手順と、前記音入力装置により、入力された音を音信号に変換する音入力手順と、前記エコー抑圧装置により、夫々異なる周波数帯域の成分が通過した複数の音信号を加算して参照音信号を生成する加算手順と、前記音入力装置から音信号を観測音信号として入力される入力手順と、前記観測音信号及び前記参照音信号に基づいて、前記観測音信号に含まれるエコーを抑圧すべく前記観測音信号を補正する補正手順とを含むことを要件とする。

第１２のエコー抑圧プログラムは、音信号に基づいて音を出力する音出力装置、及び入力された音に基づいて音信号を生成する音入力装置と連携し、前記音入力装置が入力された音から、前記音出力装置から出力した音に基づくエコーを抑圧させる手順をエコー抑圧装置に実行させるエコー抑圧プログラムにおいて、前記エコー抑圧装置に、前記音出力装置から出力された夫々異なる周波数帯域の成分を通過させた複数の音信号を加算して生成した参照音信号と、前記音入力装置にて生成された音信号である観測音信号とに基づいて、前記観測音信号に含まれるエコーを抑圧すべく前記観測音信号を補正する補正手順を実行させることを要件とする。

第１３のエコー抑圧装置は、音信号に基づいて音を出力する音出力装置、及び入力された音に基づいて音信号を生成する音入力装置と連携し、前記音入力装置が入力された音から、前記音出力装置から出力した音に基づくエコーを抑圧するエコー抑圧装置において、前記音出力装置から出力された夫々異なる周波数帯域の成分を通過させた複数の音信号を加算して参照音信号を生成する加算部と、前記音入力装置から音信号を観測音信号として入力される入力部と、前記観測音信号及び前記参照音信号に基づいて、前記観測音信号に含まれるエコーを抑圧すべく前記観測音信号を補正する補正部とを有することを要件とする。

第１４の音出力装置は、複数の音信号に基づく音を出力する複数の音出力部を備えており、入力された音に基づいて音信号を生成する音入力装置及び該音入力装置が入力された音から前記音出力部から出力した音に基づくエコーを抑圧するエコー抑圧装置と連携する音出力装置において、複数の音信号に対し、夫々異なる周波数帯域の成分を通過させる通過部を有し、前記複数の音出力部は、前記通過部を通過した複数の音信号に基づく音を夫々出力する様に構成してあることを要件とする。

第１５のオーディオシステムは、音信号に基づいて音を出力する音出力装置と、入力された音を音信号に変換する音入力装置と、該音入力装置が入力された音から、前記音出力装置から出力した音に基づくエコーを抑圧するエコー抑圧装置と、前記音出力装置、音入力装置及びエコー抑圧装置の少なくとも一を制御する制御部を有する制御装置とを備えたオーディオシステムにおいて、前記音出力装置は、複数の音信号に対し、夫々異なる周波数帯域の成分を通過させる通過部と、該通過部を通過した複数の音信号に基づく音を夫々出力する複数の音出力部とを有し、前記通過部を通過した複数の音信号を加算して参照音信号を生成する加算部を有し、前記エコー抑圧装置は、前記音入力装置から音信号を観測音信号として入力される入力部と、前記観測音信号及び前記参照音信号に基づいて、前記観測音信号に含まれるエコーを抑圧すべく前記観測音信号を補正する補正部と、該補正部が補正した観測音信号を前記制御装置へ出力する出力部とを有し、前記制御装置は、前記出力された補正後の観測音信号を入力される入力部と、該入力部から入力された補正後の観測音信号に基づいて音声認識処理を行う認識部とを有し、前記制御部は、認識部による認識結果に基づき制御を行うことを要件とする。

第１６のナビゲーションシステムは、音信号に基づいて音を出力する音出力装置と、入力された音を音信号に変換する音入力装置と、該音入力装置が入力された音から、前記音出力装置から出力した音に基づくエコーを抑圧するエコー抑圧装置と、ナビゲーション処理を行う制御部を有するナビゲーション装置とを備えるナビゲーションシステムにおいて、前記音出力装置は、複数の音信号に対し、夫々異なる周波数帯域の成分を通過させる通過部と、該通過部を通過した複数の音信号に基づく音を夫々出力する複数の音出力部とを有し、前記通過部を通過した複数の音信号を加算して参照音信号を生成する加算部を有し、前記エコー抑圧装置は、前記音入力装置から音信号を観測音信号として入力される入力部と、前記観測音信号及び前記参照音信号に基づいて、前記観測音信号に含まれるエコーを抑圧すべく前記観測音信号を補正する補正部と、該補正した観測音信号を前記ナビゲーション装置へ出力する出力部とを有し、前記ナビゲーション装置は、前記出力された補正後の観測音信号を入力される入力部と、該入力部から入力された補正後の観測音信号に基づいて音声認識処理を行う認識部とを有し、前記制御部は、前記認識部による認識結果に基づいてナビゲーション処理を行うことを要件とする。

第１７の移動体は、音信号に基づいて音を出力する音出力装置と、入力された音を音信号に変換する音入力装置と、該音入力装置が入力された音から、前記音出力装置から出力した音に基づくエコーを抑圧するエコー抑圧装置と、ナビゲーション処理を行う制御部を有するナビゲーション装置とを備える移動体において、前記音出力装置は、複数の音信号に対し、夫々異なる周波数帯域の成分を通過させる通過部と、該通過部を通過した複数の音信号に基づく音を夫々出力する複数の音出力部とを有し、前記通過部を通過した複数の音信号を加算して参照音信号を生成する加算部を有し、前記エコー抑圧装置は、前記音入力装置から音信号を観測音信号として入力される入力部と、前記観測音信号及び前記参照音信号に基づいて、前記観測音信号に含まれるエコーを抑圧すべく前記観測音信号を補正する補正部と、該補正した観測音信号を前記ナビゲーション装置へ出力する出力部とを有し、前記ナビゲーション装置は、前記出力された補正後の観測音信号を入力される入力部と、該入力部から入力された補正後の観測音信号に基づいて音声認識処理を行う認識部とを有し、前記制御部は、前記認識部による認識結果に基づいてナビゲーション処理を行うことを要件とする。

第１、第２、第５及び第６のエコー抑圧システム、第１１のエコー抑圧方法、第１２のエコー抑圧プログラム、第１３のエコー抑圧装置、第１４の音出力装置、第１５のオーディオシステム、第１６のナビゲーションシステム並びに第１７の移動体では、周波数毎に音信号が異なることから、観測音信号の任意の周波数に対し、一の音信号に基づく一の経路のエコーのみが含まれているため、エコーの推定精度を上げることができるので、残留エコーを抑制することが可能である。しかも複数の音信号の夫々に対してエコーを抑圧するための補正部を設ける必要がなく、一の補正部にて複数の音信号によるエコーを抑圧することができるので、補正部の増設に伴うコストの増加及び装置の大型化を防止することが可能である。

第３及び第４のエコー抑圧システムでは、例えば第１音信号及び第２音信号の和に基づく和音信号、第１音信号を所定時間遅延させた遅延第１音信号、第２音信号を遅延させた遅延第２音信号等の加工音信号を用いて擬似５チャネルステレオを実現する場合に、加工音信号に対しては、第１音信号に用いる第１フィルタ係数及び第２音信号に用いる第２フィルタ係数を転用して周波数帯域の割り当てを行うことにより、二種類のフィルタで三種類以上の音信号に対する処理を行うことができるので、音出力装置のリソースを効率的に利用することが可能となる。

第７のエコー抑圧システムでは、例えば人の声に対応する周波数帯を除去帯域として設定し、観測音信号の除去帯域の成分に基づいて、話者が発声しているダブルトークの状態であるか発声していないシングルトークの状態であるかを検出し、例えばダブルトークの状態であると判定した場合に、フィルタ係数の更新を停止させることにより、音声が含まれている区間の認識精度を向上させ、音声認識処理の精度を向上させることが可能である。

第８及び第９のエコー抑圧システムでは、一の音信号の振幅の大きさが他の全ての音信号の振幅の大きさに対して、所定の条件以上大きい場合に、一の音信号が通過部で遮断されることを防止するので、複数チャネルで違和感のない音を出力させることが可能である。

第１０のエコー抑圧システムでは、夫々の音信号で出力に偏りがある場合でも、特定の周波数帯域において、特定の音信号が遮断され続けることがないので、複数チャネルで違和感のない音を出力させることが可能である。

本願は、マルチチャネルオーディオ等の複数の音信号に対し、夫々異なる周波数帯域の成分を通過させ、夫々異なる周波数帯域の成分が通過した複数の音信号に基づく音をスピーカ等の複数の音出力部から夫々出力する。マイク等の音入力部を有する音入力装置は、入力された音を音信号に変換する。そしてエコー抑圧装置は、夫々異なる周波数帯域の成分を有する複数の音信号を加算した参照音信号と、音入力装置から入力された音信号である観測音信号とに基づいて、観測音信号に含まれるエコーを抑圧すべく観測音信号を補正するという技術を開示する。

この構成により、本願では、周波数毎に割り当てられている音信号が異なることから、観測音信号の任意の周波数に対し、一の音信号に基づく一の経路のエコーのみが含まれているため、出力した音の任意の周波数による影響は、入力した音の同じ周波数に出現するという線形性を利用して、エコーの推定精度を上げることができるので、残留エコーを抑制することが可能である等、優れた効果を奏する。しかも本発明では、複数の音信号の夫々に対してエコーを抑圧するための補正部を設ける必要がなく、一の補正部にて複数の音信号によるエコーを抑圧することができるので、補正部の増設に伴うコストの増加及び装置の大型化を防止することが可能である等、優れた効果を奏する。

また本願は、複数の音信号として、第１音信号、第２音信号、第１音信号及び／又は第２音信号を所定の加工方法で加工した加工音信号を用いる場合、例えば第１音信号及び第２音信号が、２チャネルのステレオ信号である場合で、第１音信号及び第２音信号の和に基づく和音信号、第１音信号を所定時間遅延させた遅延第１音信号、第２音信号を遅延させた遅延第２音信号等の加工音信号を用いて擬似５チャネルステレオを実現するときに、加工音信号に対しては、第１音信号に用いる第１フィルタ係数及び第２音信号に用いる第２フィルタ係数を転用して周波数帯域の割り当てを行う技術を開示する。

この構成により、本願では、二種類のフィルタで三種類以上の音信号に対する処理を行うことができるので、音出力装置のリソースを効率的に利用することが可能となる等、優れた効果を奏する。

さらに本願は、音出力装置において、例えば人の声に対応する周波数帯を除去帯域として予め設定しておき、除去帯域に該当する周波数帯域の成分を、何れの音信号に対しても通過させないようにする。そしてエコー抑圧装置では、観測音信号の除去帯域の成分に基づいて、話者が発声しているダブルトークの状態であるか発声していないシングルトークの状態であるかを検出し、シングルトークの状態であると判定した場合、周波数毎に設定されたフィルタ係数にてフィルタリングすることにより、観測音信号の補正に要する補正量を導出する補正用フィルタ部のフィルタ係数の算出及び更新を行い、ダブルトークの状態であると判定した場合、フィルタ係数の更新を停止させる技術を開示する。

この構成により、本願では、音声が含まれている区間の認識精度を向上させ、音声認識精度を向上させることが可能である等、優れた効果を奏する。

さらに本願は、複数の音信号の振幅の大きさを所定の方法で比較して、振幅の大きさが最大である一の音信号の振幅と、他の全ての音信号の振幅との比較結果を示す値が所定値以上であると判定した周波数帯域に対しては、全ての音信号又は大きさが最大である一の音信号のみを通過させる技術を開示する。

この構成により、本願では、例えばオーケストラにおけるソロ演奏の様に、一の音信号の振幅が他の音信号に対して、所定値以上である場合に、一の音信号が通過部で遮断されることを防止するので、複数チャネルで違和感のない音を出力させることが可能である等、優れた効果を奏する。

さらに本願は、通過させる音信号毎の周波数帯域の成分を、経時的に変更する技術を開示する。

この構成により、本願では、夫々の音信号で出力に偏りがある場合でも、特定の周波数帯域において、特定の音信号が遮断され続けることがないので、複数チャネルで違和感のない音を出力させることが可能である等、優れた効果を奏する。

従来の第１のエコー抑圧装置の構成を示す模式図である。 従来の第２のエコー抑圧装置の構成を示す模式図である。 従来のエコー抑圧装置が備える抑圧機構の機能構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るエコー抑圧システムの構成例を模式的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る音出力装置の通過機構の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る音出力装置が備える通過機構の通過フィルタ部のフィルタ係数を示すグラフである。 本発明の実施の形態１に係るエコー抑圧装置が備える抑圧機構の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る音処理装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る音出力装置の音出力処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る音入力装置の音入力処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るエコー抑圧装置のエコー抑圧処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るエコー抑圧装置のフィルタ係数更新処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る音出力装置の通過機構の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る音出力装置が備える通過機構の通過フィルタのフィルタ係数を示すグラフである。 本発明の実施の形態３に係る音出力装置の通過機構の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る音出力装置が備える通過機構の除去部のフィルタ係数を示すグラフである。 本発明の実施の形態３に係るエコー抑圧装置が備える抑圧機構の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態３に係るエコー抑圧装置が備える抑圧機構の除去帯域通過フィルタ部のフィルタ係数を示すグラフである。 本発明の実施の形態３に係る音出力装置の音出力処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係るエコー抑圧装置のフィルタ係数更新処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４に係るエコー抑圧システムの構成例を模式的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態５に係る音出力装置の通過機構の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態５に係る音出力装置の音出力処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態５に係る音出力装置が備える通過機構の処理の例を概念的に示す説明図である。 本発明の実施の形態６に係る音出力装置の通過機構の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態６に係る音出力装置の音出力処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態７に係る音出力装置の通過機構の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態７に係る音出力装置の係数変更処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態７に係る音出力装置が備える通過機構の各帯域通過フィルタ部のフィルタ係数の経時変化の例を示す説明図である。

符号の説明

１ エコー抑圧装置
１０ 第１入力機構
１１ 第２入力機構
１２ 抑圧機構
１２０ 加算部
１２１ 補正部
１２１０ 線形ＦＩＲフィルタ部
１２１１ 減算部
１２１２ フィルタ係数更新部
１２１３ 検出部
１２１４ 除去帯域通過フィルタ部
１３ 出力機構
２ 音出力装置
２０ 音出力機構
２１ 音信号生成機構
２２ 通過機構
２２０ ＦＦＴ変換部
２２１ 帯域通過フィルタ部
２２２ ＩＦＦＴ変換部
２２３ 除去部
２２４ 比較部
２２５ 係数部
２３ 操作機構
２４ 切替機構
３ 音入力装置
３０ 音入力機構
４ 音処理装置
４０ 入力機構
４１ 認識機構
４２ 制御機構
５ 移動体
１００ エコー抑圧プログラム

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

実施の形態１．
図４は、本発明の実施の形態１に係るエコー抑圧システムの構成例を模式的に示すブロック図である。図４中１は、カーナビゲーションシステム等のシステムに適用されるエコー抑圧システムにて用いられるエコー抑圧装置であり、エコー抑圧装置１は、複数チャネルの音を出力するスピーカ等の複数の音出力機構２０，２０，…を有するマルチチャネルオーディオ等の音出力装置２、コンデンサマイク等のマイクロホンを用いた音入力機構３０を有する音入力装置３、及び音声認識システム等の音処理装置４と連携して動作する。そしてエコー抑圧装置１、音出力装置２、音入力装置３及び音処理装置４は、車両等の移動体５に搭載されている。なお本発明のエコー抑圧システムは、図４に例示したカーナビゲーションシステムに限らず、オーディオシステム、テレビ会議システム等の様々なシステムに適用することが可能である。

音出力装置２は、例えば音データを記録する音楽ＣＤ(Compact Disc)、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)等の記録媒体から音データを読み取り、読み取った音データに基づいて複数チャネル分の音信号を生成し、生成した複数の音信号をマルチチャネルオーディオ信号として出力する音信号生成機構２１と、複数チャネル分の音信号に対し、夫々異なる周波数帯域の成分を通過させるＤＳＰ(Digital Signal Processor)にて構成された通過機構２２とを備え、通過機構２２を通過した複数チャネル分の音信号は、音出力機構２０，２０，…から複数チャネルの音として出力される。また音出力装置２は、通過機構２２を通過した複数チャネル分の音信号をエコー抑圧装置１へ送信する。なお音信号生成機構２１から出力される音信号は、アナログ信号であり、図示しないＡ／Ｄ(Analog to Digital )変換器にてデジタル信号に変換後、通過機構２２へ出力される。また通過機構２２からはデジタル信号である音信号を出力し、図示しないＤ／Ａ(Digital to Analog )変換器にてアナログ信号に変換後、音出力機構２０，２０，…及びエコー抑圧装置１へ出力する。音出力機構２０，２０，…は、夫々チャネルが割り当てられており、通過機構２２を通過した各音信号はチャネルが対応している音出力機構２０，２０，…へ夫々出力される。なお本発明のエコー抑圧システムは、音出力機構２０，２０，…にデジタル信号である音信号に基づいて音を出力する機能を持たせ、各機構及び装置間の入出力を全てデジタル信号で行う等、適宜設計することが可能である。

音入力装置３は、音入力機構３０により、入力された音に基づいてアナログ信号である音信号を生成し、生成した音信号をゲインアンプ等の図示しない増幅器にて増幅し、増幅した音信号を図示しないＡ／Ｄ変換器にて８０００Ｈｚ、１２０００Ｈｚ等のサンプリング周波数でサンプリングしてデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換した音信号をエコー抑圧装置１へ出力する。

エコー抑圧装置１は、音出力装置２から出力された複数チャネル分の音信号を入力される第１入力機構１０と、音入力装置３から出力された音信号を観測音信号として入力される第２入力機構１１と、観測音信号に含まれるエコー成分を抑圧するＤＳＰ等の抑圧機構１２と、抑圧機構１２にてエコー成分を抑圧した観測音信号を音処理装置４へ出力する出力機構１３とを備えている。

抑圧機構１２には、エコー抑圧プログラム１００及びデータ等のファームウェアが組み込まれており、ファームウェアとして組み込まれた本発明のエコー抑圧プログラム１００を実行することにより、第１入力機構１０にて入力された複数チャネル分の音信号を加算して参照音信号を生成する加算部１２０、観測音信号及び参照音信号に基づいて、観測音信号に含まれるエコーを抑圧すべく観測音信号を補正する補正部１２１等の各種プログラムモジュールを生成する。そして生成した各種プログラムモジュールを実行することにより、エコー抑圧装置１が備える抑圧機構１２は、音出力機構２０，２０，…から夫々出力された音に基づくエコーを、音入力機構３０に入力された音から除去するエコーキャンセラとして機能する。

また第１入力機構１０は、音出力装置２から入力されるアナログ信号である複数チャネル分の音信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を備えている。但し、第１入力機構１０からデジタル信号として音信号が入力される場合、Ａ／Ｄ変換器は不要となる。また音入力装置３が備える増幅器及びＡ／Ｄ変換器の機能を第２入力機構１１に備えさせる様にしても良い。

図４に示した構成例は、本発明の無限にある形態の一を例示したに過ぎず、必要に応じて適宜ハードウェア及びソフトウェア構成を変更することも可能である。例えば各プログラムモジュールは、ＶＬＳＩ等の演算回路を用いたハードウェアとして構成することも可能であり、更には加算部１２０の機能を音出力装置２に備えさせる等、適宜、実装形態を変更することができる。また加算部１２０を、抑圧機構１２外のハードウェアとして構成する場合、アナログ信号をミキシングするミキシング回路を用いた加算部１２０を用いて構成するようにしても良く、その場合、音出力装置２から入力されたアナログ信号である複数チャネルの音信号は、加算部１２０にてミキシング（加算）された後、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換される。

図４において、１ｃｈ，…，ｎｃｈ（ｎは自然数）は、複数のチャネルを示しており、ｘ１（ｔ），…，ｘｎ（ｔ）は、音出力機構２０から通過機構２２へ出力される１チャネルからｎチャネルまでの音信号を示している。なお変数ｔは、アナログ信号である音信号を８０００Ｈｚ、１２０００Ｈｚ等のサンプリング周波数でサンプリングしてデジタル信号に変換した際の各サンプルを特定するサンプル番号である。またｘ１＿ｆ（ｔ），…，ｘｎ＿ｆ（ｔ）は、通過機構２２を通過した１チャネルからｎチャネルまでの音信号を示しており、通過機構２２を通過した音信号ｘ１＿ｆ（ｔ），…，ｘｎ＿ｆ（ｔ）を加算することにより、参照音信号ｘ＿ｆ（ｔ）が生成される。またｙ（ｔ）は、観測音信号を示しており、ｒ（ｔ）は、抑圧機構１２にて観測音信号ｙ（ｔ）のエコー成分が抑圧された抑圧結果を示す音信号であり、抑圧結果ｒ（ｔ）は、音処理装置４へ出力され、音処理装置４にて音声認識等の処理がなされる。

図５は、本発明の実施の形態１に係る音出力装置２の通過機構２２の構成例を示す機能ブロック図である。ＤＳＰを用いた通過機構２２は、入力された複数チャネルの音信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換:Fast Fourier Transformation）処理にて夫々周波数軸上の成分の音信号に変換するＦＦＴ変換部２２０，２２０，…、周波数軸上の成分に変換した複数の音信号に対し、夫々異なる周波数帯域の成分を通過させる複数の帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…、夫々の周波数帯域の成分を通過させた周波数軸上の成分に変換されている複数の音信号を、ＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）処理にて夫々時間軸上の音信号に変換する複数のＩＦＦＴ変換部２２２，２２２，…等の各種プログラムモジュールを実行する。ＦＦＴ変換部２２０は、音信号の変換に際し、例えば５１２サンプル分の信号を１フレームとしたフレーム単位の音信号を生成する。なお各フレームは、１２８〜２５６サンプル分程度ずつオーバーラップしており、各フレームに対しては、ハミング窓、ハニング窓等の窓関数、高域強調フィルタによるフィルタリング等の音声認識の分野で一般的なフレーム処理が施される。そしてＦＦＴ変換部２２０は、生成したフレーム単位の音信号に対してＦＦＴ処理を行う。帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…は、夫々チャネルに対応しており、周波数軸上の成分に変換された各音信号は、チャネルが対応している帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…を通過する。また各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…は、周波数毎の透過度を示した夫々異なるフィルタ係数が予め設定されており、設定されているフィルタ係数に基づいて音信号に対するフィルタリングを行う。

図５において、ｘ１（ｔ），…，ｘｎ（ｔ）は、ＦＦＴ変換部２２０，２２０，…に入力された複数のチャネルの音信号であり、ＦＦＴ変換部２２０，２２０，…は、複数チャネルの音信号ｘ１（ｔ），…，ｘｎ（ｔ）を周波数軸上の成分に変換した複数の音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）を帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…へ出力する。なお変数ｆは、周波数を示す。また帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…は、夫々の周波数帯域の成分を通過させた複数の音信号Ｘ１＿ｆ（ｆ），…，Ｘｎ＿ｆ（ｆ）をＩＦＦＴ変換部２２２，２２２，…へ出力する。さらにＩＦＦＴ変換部２２２，２２２，…は、夫々の周波数帯域の成分を通過させた複数の音信号Ｘ１＿ｆ（ｆ），…，Ｘｎ＿ｆ（ｆ）をＩＦＦＴ処理にて夫々時間軸上の音信号ｘ１＿ｆ（ｔ），…，ｘｎ＿ｆ（ｔ）に変換する。

図６は、本発明の実施の形態１に係る音出力装置２が備える通過機構２２の帯域通過フィルタ部２２１のフィルタ係数を示すグラフである。図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は、夫々第１チャネル１ｃｈ、第２チャネル２ｃｈ、及び第ｎチャネルｎｃｈの音信号Ｘ１（ｆ）、Ｘ２（ｆ）、及びＸｎ（ｆ）に対する係数フィルタＣ１（ｆ）、Ｃ２（ｆ）、及びＣｎ（ｆ）を示しており、横軸を周波数ｆとし、縦軸をフィルタ係数として、その関係を示したグラフである。フィルタ係数とは、音信号に乗じられる周波数毎に設定された係数であり、各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…とは、夫々設定されているフィルタ係数を周波数軸上の成分に変換された音信号に乗じる処理を行うプログラムモジュールである。帯域通過フィルタ部２２１の処理により、フィルタ係数が１．０である周波数帯の成分は、帯域通過フィルタ部２２１を通過することになるが、フィルタ係数が０．０である周波数帯の成分は、帯域通過フィルタ部２２１の通過の際に振幅が０となり、帯域通過フィルタ部２２１で除去されることになる。図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す様に、各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数は、夫々異なる周波数帯域の成分を通過させる様に設定されている。

各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…では、周波数帯域を等間隔に分割し、分割した夫々の周波数帯域の成分が、いずれかの帯域通過フィルタ部２２１のみを通過する様にフィルタ係数が設定されている。図６の様なフィルタ係数を設定することにより、各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…は、櫛形フィルタとして機能する。なお帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数の設定に際し、周波数の対数値が等間隔となる様に分割し、分割した夫々の周波数帯域の成分が、いずれかの帯域通過フィルタ部２２１のみを通過する様にフィルタ係数を設定して櫛形フィルタを形成する様にしても良く、対数値を用いて周波数帯域を分割することにより、聴取時に違和感の少ない音を出力させることが可能となる。

図７は、本発明の実施の形態１に係るエコー抑圧装置１が備える抑圧機構１２の構成例を示す機能ブロック図である。ＤＳＰを用いた抑圧機構１２は、前述した様に加算部１２０、補正部１２１等のプログラムモジュールを実行する。

さらに補正部１２１は、エコーの推定に要する周波数毎に設定されているフィルタ係数を用いた数百次の積和演算にて、参照音信号ｘ＿ｆ（ｔ）をフィルタリングすることにより、観測音信号ｙ（ｔ）の補正に要する補正量として、エコー信号ｘ'（ｔ）を導出する線形ＦＩＲフィルタ（補正用フィルタ）部１２１０と、観測音信号ｙ（ｔ）からエコー信号ｘ'（ｔ）を減算することにより、観測音信号ｙ（ｔ）を補正し、エコー成分を抑圧した観測音信号を抑圧結果ｒ（ｔ）として出力する減算部１２１１と、補正後の観測音信号、即ち抑圧結果ｒ（ｔ）に基づいて、学習同定法を用いた適応処理により、線形ＦＩＲフィルタ部１２１０のフィルタ係数の算出及び更新を行うフィルタ係数更新部１２１２と、抑圧結果ｒ（ｔ）に基づいて、話者が発声しているダブルトークの状態か発声していないシングルトークの状態かを検出する検出部１２１３とをサブモジュールとして実行する。そして検出部１２１３は、抑圧結果ｒ（ｔ）の強度変化に基づいてシングルトークの状態とダブルトークの状態とを検出し、ダブルトークの状態時には、フィルタ係数更新部１２１２によるフィルタ係数の算出及び更新を停止させる。なお補正部１２１の処理に際し、必要に応じて、参照音信号ｘ＿ｆ（ｔ）及び観測音信号ｙ（ｔ）に対してフレーム化及び周波数軸上の成分へ変換するＦＦＴ処理が行われた上でエコー抑圧処理がなされ、更に時間軸上の成分へ変換するＩＦＦＴ処理が行われた抑圧結果ｒ（ｔ）が出力される様に構成することも可能である。

図８は、本発明の実施の形態１に係る音処理装置４の構成例を示すブロック図である。音処理装置４は、エコー抑圧装置１の出力機構１３から出力された抑圧結果ｒ（ｔ）を入力される入力機構４０と、入力機構４０から入力された抑圧結果ｒ（ｔ）に基づいて音声認識処理を行う認識機構４１と、認識機構４１による認識結果に基づいてナビゲーション処理の制御を行う制御機構４２とを備えている。制御機構４２による制御とは、話者が発声した音声から認識した命令に基づく移動体５の目的地の入力、走行経路の導出、走行経路の表示等のカーナビゲーションシステム本来の処理である。なお本発明のシステムをオーディオシステムに適用する場合、音処理装置４は、エコー抑圧装置１、音出力装置２及び音入力装置３を制御する制御装置として機能し、話者が発生した音声による命令、例えば音源切替、再生開始、音声認識終了等の命令に基づいて、制御機構４２は、エコー抑圧装置１、音出力装置２及び音入力装置３を制御する。

次に本発明の実施の形態１に係るエコー抑圧システムが備える各装置の処理について説明する。図９は、本発明の実施の形態１に係る音出力装置２の音出力処理の一例を示すフローチャートである。音出力装置２は、音信号生成機構２１により、複数チャネル分の音信号ｘ１（ｔ），…，ｘｎ（ｔ）を生成し（Ｓ１０１）、生成した音信号ｘ１（ｔ），…，ｘｎ（ｔ）を通過機構２２へ出力する。

音出力装置２の通過機構２２は、入力された複数チャネルの音信号ｘ１（ｔ），…，ｘｎ（ｔ）をデジタル信号に変換し、フレーム化して、各ＦＦＴ変換部２２０，２２０，…により、複数の音信号をＦＦＴ処理にて夫々周波数軸上の成分の音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）に変換し（Ｓ１０２）、周波数軸上の成分に変換した各音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）を、夫々帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…へ渡す。ステップＳ１０２において、周波数軸上の成分に変換する方法としては、必ずしもＦＦＴを用いる必要はなく、ＤＣＴ（離散コサイン変換：Discrete Cosine Transform ）等の他の変換方法を用いてもよい。

音出力装置２の通過機構２２は、各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…により、周波数軸上の成分に変換された複数の音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）に対し、夫々異なる周波数帯域の成分Ｘ１＿ｆ（ｆ），…，Ｘｎ＿ｆ（ｆ）を通過させ（Ｓ１０３）、ＩＦＦＴ変換部２２２，２２２，…により、ＩＦＦＴ処理にて夫々時間軸上の音信号ｘ１＿ｆ（ｔ），…，ｘｎ＿ｆ（ｔ）に変換し（Ｓ１０４）、アナログ信号に変換して、音出力機構２０，２０，…へ出力し、またエコー抑圧装置１へ出力する（Ｓ１０５）。

音出力装置２の音出力機構２０，２０，…は、入力された音信号ｘ１＿ｆ（ｔ），…，ｘｎ＿ｆ（ｔ）に基づいて音を出力する（Ｓ１０６）。

図１０は、本発明の実施の形態１に係る音入力装置３の音入力処理の一例を示すフローチャートである。音入力装置３は、音入力機構３０により、音を入力し（Ｓ２０１）、入力された音に基づいて音信号を生成し、生成した音信号を観測音信号ｙ（ｔ）としてエコー抑圧装置１へ出力する（Ｓ２０２）。ステップＳ２０１において、音入力装置３は、音出力装置２が音を出力する音場からの音が入力される。従って音入力装置３が入力される音には、音出力装置２から出力された音が混入する可能性がある。

図１１は、本発明の実施の形態１に係るエコー抑圧装置１のエコー抑圧処理の一例を示すフローチャートである。エコー抑圧装置１は、第１入力機構１０により、音出力装置２から出力された複数チャネル分の音信号ｘ１＿ｆ（ｔ），…，ｘｎ＿ｆ（ｔ）を入力し（Ｓ３０１）、入力された音信号ｘ１＿ｆ（ｔ），…，ｘｎ＿ｆ（ｔ）をデジタル信号に変換して抑圧機構１２へ渡し、また第２入力機構１１により、音入力装置３から出力された観測音信号ｙ（ｔ）を入力し（Ｓ３０２）、入力された観測音信号ｙ（ｔ）をデジタル信号に変換して抑圧機構１２へ渡す。なおステップＳ３０１及びステップＳ３０２の処理は、実質的に並行して行われる。

エコー抑圧装置１の抑圧機構１２は、加算部１２０により、音出力装置２から出力された複数チャネル分の音信号ｘ１＿ｆ（ｔ），…，ｘｎ＿ｆ（ｔ）を加算して参照音信号ｘ＿ｆ（ｘ）を生成し（Ｓ３０３）、生成した参照音信号ｘ＿ｆ（ｘ）を補正部１２１へ渡す。

エコー抑圧装置１の抑圧機構１２は、補正部１２１の処理として、線形ＦＩＲフィルタ部１２１０にて、設定されているフィルタ係数を用いた積和演算により、参照音信号ｘ＿ｆ（ｘ）をフィルタリングすることで、観測音信号ｙ（ｔ）の補正に要する補正量としてエコー信号ｘ'（ｔ）を導出し（Ｓ３０４）、導出した補正量であるエコー信号ｘ'（ｔ）を減算部１２１１へ渡す。

エコー抑圧装置１の抑圧機構１２は、補正部１２１の処理として、減算部１２１１により、観測音信号ｙ（ｔ）からエコー信号ｘ'（ｔ）を減算することで観測音信号ｙ（ｔ）を補正し（Ｓ３０５）、補正した観測音信号ｙ（ｔ）である抑圧結果ｒ（ｔ）をアナログ信号に変換し、変換した抑圧結果ｒ（ｔ）を音処理装置４へ出力する（Ｓ３０６）。そして音処理装置４では、入力された抑圧結果ｒ（ｔ）に基づいて音声認識等の処理を実行する。

図１２は、本発明の実施の形態１に係るエコー抑圧装置１のフィルタ係数更新処理の一例を示すフローチャートである。エコー抑圧装置１では、図１１を用いたエコー抑圧処理と並行して、エコー信号の導出に用いるフィルタ係数の更新処理を実行する。エコー抑圧装置１の抑圧機構１２は、補正部１２１の処理として、検出部１２１３により、減算部１２１１から出力される抑圧結果ｒ（ｔ）に基づいて、話者が発声しているダブルトークの状態か発声していないシングルトークの状態かを検出し（Ｓ４０１）、検出した結果を示す検出結果をフィルタ係数更新部１２１２へ渡す。

エコー抑圧装置１の抑圧機構１２は、補正部１２１の処理として、フィルタ係数更新部１２１２により、検出部１２１３から受け付けた検出結果に基づいて、フィルタ係数の算出及び更新の要否を判定する（Ｓ４０２）。ステップＳ４０２では、検出結果がシングルトークを示す場合、フィルタ係数の算出及び更新を実行し、ダブルトークを示す場合、フィルタ係数の算出及び更新を停止する。

ステップＳ４０２において、フィルタ係数の算出及び更新を要すると判定した場合（Ｓ４０２：ＹＥＳ）、エコー抑圧装置１の抑圧機構１２は、補正部１２１の処理として、フィルタ係数更新部１２１２により、減算部１２１１から出力される抑圧結果ｒ（ｔ）に基づいて、学習同定法を用いた適応処理にてフィルタ係数を算出し（Ｓ４０３）、線形ＦＩＲフィルタ部１２１０にて用いられているフィルタ係数を、ステップＳ４０３にて算出したフィルタ係数に更新し（Ｓ４０４）、ステップＳ４０１へ戻り、以降の処理を繰り返す。

ステップＳ４０２において、フィルタ係数の算出及び更新を要しないと判定した場合（Ｓ４０２：ＮＯ）、エコー抑圧装置１の抑圧機構１２は、補正部１２１の処理として、フィルタ係数更新部１２１２によるフィルタ係数の算出及び更新を行わず、ステップＳ４０１へ戻り、以降の処理を繰り返す。

音出力装置２から音場に対して複数チャネルの音が出力されている場合、当該音場から入力された音信号には音出力装置２から出力された音に基づくエコーが含まれる。当該音場が音に対する線形性を保っている場合、音出力装置２から出力された音は、その周波数を維持して音入力装置３に入力される。また参照音信号ｘ＿ｆ（ｔ）は、夫々異なる周波数帯域が割り当てられた複数チャネルの音信号ｘ１＿ｆ（ｔ），…，ｘｎ＿ｆ（ｔ）を加算した信号であるから、任意の周波数ｆにおいて、参照音信号ｘ＿ｆ（ｔ）及び観測音信号ｙ（ｔ）の関係は、１チャネルの音を出力する場合の関係と等価であると見なすことができる。従って本願のエコー抑圧システムでは、複数チャネルの音信号を出力する場合であっても、１チャネルの音信号を出力する場合と同等の精度でエコーを抑圧することが可能である。

実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１において、原音信号を所定の方法で加工した加工音信号を用いて実現される複数チャネルの音信号に対し、効率的なフィルタリングを実現する形態である。ここでは実施の形態２として、Ｌ（Ｌｅｆｔ）チャネルの第１音信号、Ｒ（Ｒｉｇｈｔ）チャネルの第２音信号、第１音信号及び第２音信号の和であるＣ（Ｃｅｎｔｅｒ）チャネルの和音信号、第１音信号を所定時間遅延させたｓＬ（Ｓｕｒｒｏｕｎｄ Ｌｅｆｔ）チャネルの遅延第１音信号、及び第２音信号を所定時間遅延させたｓＲ（Ｓｕｒｒｏｕｎｄ Ｒｉｇｈｔ）チャネルの遅延第２音信号による擬似５チャネルのステレオシステムに適用する例について説明する。擬似５チャネルにおいて、第１音信号及び第２音信号は、原音信号であり、和音信号、遅延第１音信号及び遅延第２音信号は、原音信号を加算又は遅延により加工した加工音信号である。但し、本発明の実施の形態２に係るエコー抑圧システムは、必ずしも擬似５チャネルに限らず、第１音信号、第２音信号、遅延第１音信号及び遅延第２音信号からなる擬似４チャネルのステレオシステムに適用する形態、和音信号を遅延させた遅延和音信号を擬似信号として用いる形態等、様々な形態に展開することが可能である。

以降の説明において、実施の形態１と同様の構成については、実施の形態１と同様の符号を付すものとし、その詳細な説明を省略する。実施の形態２におけるエコー抑圧システムの構成例は、図４を用いて示した実施の形態１と同様であるので、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。

図１３は、本発明の実施の形態２に係る音出力装置２の通過機構２２の構成例を示す機能ブロック図である。実施の形態２に係る音出力装置２の通過機構２２の構成は、実質的に実施の形態１と同様である。なお図１３において、ｘＬ（ｔ），ｘＲ（ｔ），ｘＣ（ｔ），ｘｓＬ（ｔ），ｘｓＲ（ｔ）は、ＦＦＴ変換部２２０，２２０，…に入力された第１音信号、第２音信号、和音信号、遅延第１音信号及び遅延第２音信号を示す。またこれらの音信号ｘＬ（ｔ），ｘＲ（ｔ），ｘＣ（ｔ），ｘｓＬ（ｔ），ｘｓＲ（ｔ）をＦＦＴ変換部２２０，２２０，…により、周波数軸上の成分に変換した音信号がＸＬ（ｆ），ＸＲ（ｆ），ＸＣ（ｆ），ＸｓＬ（ｆ），ＸｓＲ（ｆ）である。さらに周波数軸上の成分に変換したこれらの音信号ＸＬ（ｆ），ＸＲ（ｆ），ＸＣ（ｆ），ＸｓＬ（ｆ），ＸｓＲ（ｆ）が夫々帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…を通過した音信号がＸＬ＿ｆ（ｆ），ＸＲ＿ｆ（ｆ），ＸＣ＿ｆ（ｆ），ＸｓＬ＿ｆ（ｆ），ＸｓＲ＿ｆ（ｆ）である。そしてこれらの音信号ＸＬ＿ｆ（ｆ），ＸＲ＿ｆ（ｆ），ＸＣ＿ｆ（ｆ），ＸｓＬ＿ｆ（ｆ），ＸｓＲ＿ｆ（ｆ）をＩＦＦＴ変換部２２２，２２２，…にて変換した時間軸上の音信号がｘＬ＿ｆ（ｔ），ｘＲ＿ｆ（ｔ），ｘＣ＿ｆ（ｔ），ｘｓＬ＿ｆ（ｔ），ｘｓＲ＿ｆ（ｔ）である。

図１４は、本発明の実施の形態２に係る音出力装置２が備える通過機構２２の帯域通過フィルタ部２２１のフィルタ係数を示すグラフである。図１４（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は、夫々Ｌチャネルの第１音信号ＸＬ（ｆ）、Ｒチャネルの第２音信号ＸＲ（ｆ）、Ｃチャネルの和音信号ＸＣ（ｆ）、ｓＬチャネルの遅延第１音信号ＸｓＬ（ｆ）及びｓＲチャネルの遅延第２音信号ＸｓＲ（ｆ）に対する係数フィルタＣＬ（ｆ）、ＣＲ（ｆ）、ＣＣ（ｆ）、ＣｓＬ（ｆ）及びＣｓＲ（ｆ）を示しており、横軸を周波数ｆとし、縦軸をフィルタ係数として、その関係を示したグラフである。

図１４（ａ）に示した第１音信号ＸＬ（ｆ）に対する係数フィルタＣＬ（ｆ）及び図１４（ｂ）に示した第２音信号ＸＲ（ｆ）に対する係数フィルタＣＲ（ｆ）は、夫々異なる周波数帯域の成分を通過させるように設定されたフィルタである。和音信号ＸＣ（ｆ）は、第１音信号ＸＬ（ｆ）及び第２音信号ＸＲ（ｆ）を加算した音信号であるので、和音信号ＸＣ（ｆ）に対しては、第１音信号ＸＬ（ｆ）に対する係数フィルタＣＬ（ｆ）及び第２音信号ＸＲ（ｆ）に対する係数フィルタＣＲ（ｆ）の和である図１４（ｃ）に示した係数フィルタＣＣ（ｆ）が用いられる。実施の形態２として示す例では、係数フィルタＣＣ（ｆ）は、図１４（ｃ）に示す様にフィルタ処理の対象となる全周波数帯域の成分を通過させるフィルタであり、周波数に関わらずフィルタ係数が１．０となる。また遅延第１音信号ＸｓＬ（ｆ）は、第１音信号ＸＬ（ｆ）を遅延した音信号であるので、遅延第１音信号ＸｓＬ（ｆ）に対しては、第１音信号ＸＬ（ｆ）に対する係数フィルタＣＬ（ｆ）を転用（複写）した図１４（ｄ）に示す係数フィルタＣｓＬ（ｆ）が用いられる。従って第１音信号ＸＬ（ｆ）に対する係数フィルタＣＬ（ｆ）と、遅延第１音信号ＸｓＬ（ｆ）に対する係数フィルタＣｓＬ（ｆ）とは、同一のフィルタである。さらに遅延第２音信号ＸｓＲ（ｆ）は、第２音信号ＸＲ（ｆ）を遅延した音信号であるので、遅延第２音信号ＸｓＲ（ｆ）に対しては、第２音信号ＸＲ（ｆ）に対する係数フィルタＣＲ（ｆ）を転用（複写）した図１４（ｅ）に示す係数フィルタＣｓＲ（ｆ）が用いられる。従って第２音信号ＸＲ（ｆ）に対する係数フィルタＣＲ（ｆ）と、遅延第２音信号ＸｓＲ（ｆ）に対する係数フィルタＣｓＲ（ｆ）とは、同一のフィルタ係数を持つフィルタである。

この様に実施の形態２において、帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…は、５チャネル分の信号を処理するため、５チャネル分の信号を格納するメモリ及びフィルタ処理を行うプログラムモジュールにて構成される。夫々のプログラムモジュールにて用いられるフィルタ係数として、第１音信号ＸＬ（ｆ）及び第２音信号ＸＲ（ｆ）に対しては夫々独自に設定されたフィルタ係数が用いられる。また和音信号ＸＣ（ｆ）に対しては第１音信号ＸＬ（ｆ）のフィルタ係数及び第２音信号ＸＲ（ｆ）のフィルタ係数の和として算出されるフィルタ係数が用いられる。さらに遅延第１音信号ＸｓＬ（ｆ）に対しては、第１音信号ＸＬ（ｆ）のフィルタ係数を複写したフィルタ係数が用いられ、遅延第２音信号ＸｓＲ（ｆ）に対しては、第２音信号ＸＲ（ｆ）のフィルタ係数を複写したフィルタ係数が用いられる。なお各チャネルのフィルタ処理を行うプログラムモジュールは、一のプログラムモジュールを時分割で使用し、信号毎にフィルタ係数を設定し直すようにしても良い。

その他の構成及び処理は、実施の形態１と同様であるので、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。

実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１において、音信号生成機構が生成した複数チャネル分の音信号に対し、人が発声する音声に対応する周波数帯域等の予め設定されている除去帯域に該当する周波数帯域の成分を、何れの音信号に対しても通過させないようにし、除去帯域に該当する周波数帯域の成分に基づいてダブルトーク及びシングルトークを検出する形態である。

以降の説明において、実施の形態１と同様の構成については、実施の形態１と同様の符号を付すものとし、その詳細な説明を省略する。実施の形態３におけるエコー抑圧システムの構成例は、図４を用いて示した実施の形態１と同様であるので、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。

図１５は、本発明の実施の形態３に係る音出力装置２の通過機構２２の構成例を示す機能ブロック図である。実施の形態３に係る通過機構２２は、予め設定されている除去帯域ｆ＿ｃｕｔに該当する周波数帯域の成分を除去する除去部２２３，２２３，…を備えている。除去部２２３，２２３，…は、帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…を通過した周波数軸上の成分に変換されている複数の音信号Ｘ１＿ｆ（ｆ），…，Ｘｎ＿ｆ（ｆ）から、除去帯域ｆ＿ｃｕｔに該当する周波数帯域の成分を除去し、除去帯域ｆ＿ｃｕｔの成分を除去した信号Ｘ１＿ｆ＿ｃ（ｆ），…，Ｘｎ＿ｆ＿ｃ（ｆ）をＩＦＦＴ変換部２２２，２２２，…へ出力する。ＩＦＦＴ変換部２２２，２２２，…は、除去部２２３，２２３，…を通過させた複数の音信号Ｘ１＿ｆ＿ｃ（ｆ），…，Ｘｎ＿ｆ＿ｃ（ｆ）をＩＦＦＴ処理にて夫々時間軸上の音信号ｘ１＿ｆ＿ｃ（ｔ），…，ｘｎ＿ｆ＿ｃ（ｔ）に変換する。そしてＩＦＦＴ変換部２２２，２２２，…は、各音信号ｘ１＿ｆ＿ｃ（ｔ），…，ｘｎ＿ｆ＿ｃ（ｔ）を、チャネルが対応している音出力機構２０，２０，…及びエコー抑圧装置１へ出力する。

図１６は、本発明の実施の形態３に係る音出力装置２が備える通過機構２２の除去部２２３のフィルタ係数を示すグラフである。図１６は、除去用係数フィルタＣＣＵＴ（ｆ）を示しており、横軸を周波数とし、縦軸をフィルタ係数として、その関係を示したグラフである。図１６に示すように除去用係数フィルタＣＣＵＴ（ｆ）は、人の発声に対応する除去帯域ｆ＿ｃｕｔのフィルタ係数が０．０であり、その他の帯域については１．０となっている。この様にして実施の形態３に係る音出力装置２は、除去帯域ｆ＿ｃｕｔを設定することで、出力する全てのチャネルの音から除去帯域ｆ＿ｃｕｔに対応する周波数成分を除去することになる。なお除去部２２３を設けるのではなく、帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…が、除去帯域ｆ＿ｃｕｔに該当する周波数の成分を遮断する様に各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数を設定するようにしても良い。

図１７は、本発明の実施の形態３に係るエコー抑圧装置１が備える抑圧機構１２の構成例を示す機能ブロック図である。実施の形態３に係る抑圧機構１２の補正部１２１は、観測音信号ｙ（ｔ）から除去帯域ｆ＿ｃｕｔに対応する周波数成分のみを通過させる除去帯域通過フィルタ部１２１４を、サブモジュールとして実行する。そして検出部１２１３は、除去帯域通過フィルタ部１２１４を通過した検出用観測音信号ｙ＿ｐ（ｔ）に基づいてシングルトークの状態かダブルトークの状態かを検出する。音出力装置２が複数チャネルの音を出力する音場が、音に対する線形性を保っている場合、観測音信号ｙ（ｔ）の除去帯域ｆ＿ｃｕｔには、出力した音に基づくエコー成分が含まれていない筈である。従って除去帯域ｆ＿ｃｕｔの成分のみを通過させた検出用観測音信号ｙ＿ｐ（ｔ）に基づいて、シングルトークの状態とダブルトークの状態とを検出する場合、実施の形態１に示した様に抑圧結果ｒ（ｔ）から検出する場合と比べて、高精度に状態の検出を行うことが可能である。

図１８は、本発明の実施の形態３に係るエコー抑圧装置１が備える抑圧機構１２の除去帯域通過フィルタ部１２１４のフィルタ係数を示すグラフである。図１８は、除去帯域通過フィルタ部１２１４に設定された除去帯域通過係数フィルタＣＰＡＳＳ（ｆ）を示しており、横軸を周波数とし、縦軸をフィルタ係数として、その関係を示したグラフである。図１８に示すように除去帯域通過係数フィルタＣＰＡＳＳ（ｆ）は、除去帯域ｆ＿ｃｕｔのフィルタ係数が１．０であり、その他の帯域については０．０となっている。この様にして実施の形態３に係る除去帯域通過フィルタ部１２１４は、観測音信号ｙ（ｔ）から除去帯域ｆ＿ｃｕｔに対応する周波数成分のみを通過させることになる。

次に本発明の実施の形態３に係るエコー抑圧システムが備える各装置の処理について説明する。図１９は、本発明の実施の形態３に係る音出力装置２の音出力処理の一例を示すフローチャートである。実施の形態３では、実施の形態１に係る音出力処理のフローチャートに示したステップＳ１０１〜Ｓ１０３の処理を実行後、通過機構２２の除去部２２３により、除去帯域ｆ＿ｃｕｔに対応する周波数成分を除去する処理を実行する。

音出力装置２は、実施の形態１にて示したステップＳ１０１〜Ｓ１０３の処理を実行する。そして音出力装置２の通過機構２２は、除去部２２３により、帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…を通過した周波数軸上の成分に変換されている複数の音信号Ｘ１＿ｆ（ｆ），…，Ｘｎ＿ｆ（ｆ）から、除去帯域ｆ＿ｃｕｔに該当する周波数帯域の成分を除去し（Ｓ５０１）、除去帯域ｆ＿ｃｕｔの成分を除去した信号Ｘ１＿ｆ＿ｃ（ｆ），…，Ｘｎ＿ｆ＿ｃ（ｆ）をＩＦＦＴ変換部２２２，２２２，…へ出力する。そして音出力装置２は、実施の形態１の音出力処理にて示したステップＳ１０４以降の処理を実行する。

実施の形態３に係る音入力装置３の音入力処理及びエコー抑圧装置１のエコー抑圧処理は、実施の形態１と同様であるので、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。ただしエコー抑圧処理において、抑圧機構１２の加算部１２０は、除去帯域ｆ＿ｃｕｔの成分が除去された複数チャネル分の音信号ｘ１＿ｆ＿ｃ（ｔ），…，ｘｎ＿ｆ＿ｃ（ｔ）を加算して参照音信号ｘ＿ｆ'（ｘ）を生成する。

図２０は、本発明の実施の形態３に係るエコー抑圧装置１のフィルタ係数更新処理の一例を示すフローチャートである。エコー抑圧装置１の抑圧機構１２は、補正部１２１の処理として、検出部１２１３により、除去帯域通過フィルタ部１２１４を通過した検出用観測音信号ｙ＿ｐ（ｔ）に基づいて、話者が発声しているダブルトークの状態か発声していないシングルトークの状態かを検出し（Ｓ６０１）、検出した結果を示す検出結果をフィルタ係数更新部１２１２へ渡す。そしてエコー抑圧装置１は、実施の形態１のフィルタ係数更新処理にて示したステップＳ４０２以降の処理を実行する。

実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態１において、カーナビゲーションシステムの発話スイッチの押下等の所定の操作を行った場合に限り、本発明のエコー抑圧方法を実行する形態である。なお以降の説明において、実施の形態１と同様の構成については、実施の形態１と同様の符号を付すものとし、その詳細な説明を省略する。

図２１は、本発明の実施の形態４に係るエコー抑圧システムの構成例を模式的に示すブロック図である。実施の形態４に係る音出力装置２は、発話スイッチとして機能する操作機構２３と、操作機構２３の操作に基づき信号経路の切替処理を行うスイッチ等の切替機構２４，２４，…を備えている。切替機構２４，２４，…は、音信号生成機構２１から通過機構２２へ複数チャネルの音信号を伝送する各信号線上に夫々配設されており、音信号生成機構２１から出力された複数チャネルの音信号を、通過機構２２又は複数の音出力機構２０，２０，…へ出力する。

話者が操作機構２３に対する押下等の操作を行った場合、操作機構２３は、切替機構２４，２４，…へ操作信号を出力し、切替機構２４，２４，…は、操作信号を入力中又は操作信号の入力から一定時間の間、音信号生成機構２１から出力された複数チャネルの音信号を通過機構２２へ出力するように信号経路の切替処理を行う。複数チャネルの音信号が通過機構２２へ出力されている間、本発明のエコー抑圧システムは、実施の形態１にて説明した各種処理を行う。

話者が操作機構２３に対する操作を行っていない場合、又は操作から一定時間が経過した場合、切替機構２４，２４，…は、音信号生成機構２１から出力された複数チャネルの音信号を音出力機構２０，２０，…へ出力する様に信号経路を設定する。

この様に実施の形態４では、話者が操作を行った場合にのみ本発明のエコー抑圧方法を実行し、操作を行っていない通常時においては、音信号生成機構２１から出力された複数チャネルの音信号をそのまま音出力機構２０，２０，…へ出力することにより、音信号の周波数成分の選択通過が行われないため、出力する音の音質を維持することができる。

その他の構成及び処理は、実施の形態１と同様であるので、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。

実施の形態５．
実施の形態５は、実施の形態１において、音信号間の相関に基づいて通過機構による処理を動的に変更する形態である。

以降の説明において、実施の形態１と同様の構成については、実施の形態１と同様の符号を付すものとし、その詳細な説明を省略する。実施の形態５におけるエコー抑圧システムの構成例は、図４を用いて示した実施の形態１と同様であるので、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。

図２２は、本発明の実施の形態５に係る音出力装置２の通過機構２２の構成例を示す機能ブロック図である。実施の形態５に係る通過機構２２は、フレーム単位で周波数軸上の成分に変換されている夫々のチャネルの音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）の振幅を比較し、比較した振幅の相関に基づいて各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数を動的に変更させる比較部２２４を備えている。なお各音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）の振幅を比較するのではなく、振幅の二乗であるパワーを振幅の代替値として比較する様にしても良い。

比較部２２４は、所定数のフレーム単位又は所定の時間間隔で、周波数帯域毎に各音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）間の相関を導出する。相関の導出は、夫々の音信号の振幅の大きさを比較することにより行われる。そして比較により他の全ての音信号の振幅に対して、所定値以上大きい振幅を有する一の音信号が存在すると判定した場合、各音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）間の相関が弱いと判断し、またその場合に最も振幅が大きい一の音信号を導出する。一の音信号と他の音信号との振幅の比較は、例えば他の音信号の振幅に対する一の音信号の振幅の比、一の音信号の振幅から他の音信号の振幅を減じた差、振幅の絶対値の比或いは差、振幅の二乗であるパワーの比或いは差等の所定の方法で比較した比較結果が、予め設定されている所定値以上であるか否かを判定することにより行われる。比較に用いる所定値は、一の音信号の振幅に対して他の全ての音信号の振幅が無視できる程度に小さいと言える条件を満たす様に設定されている。

例えば周波数ｆにおける第ｎチャネルｎｃｈの振幅を、ｎｃｈ（ｆ）で表し、所定値をαとすると、下記の式（１）が成立する場合、各音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）間の相関が弱く、最も振幅が大きい音信号は第ｎチャネルｎｃｈの音信号Ｘｎ（ｆ）であると判定する。

ｎｃｈ（ｆ）／１ｃｈ（ｆ）≧α，ｎｃｈ（ｆ）／２ｃｈ（ｆ）≧α，… 式（１）

比較部２２４は、各音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）間の相関が弱いと判定した周波数ｆを示す偏向周波数ｆｄにおける各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数を導出する。比較部２２４は、振幅が最大であるチャネルの音信号に係る帯域通過フィルタ部２２１のフィルタ係数として１．０を導出し、他のチャネルの音信号に係る帯域通過フィルタ部２２１のフィルタ係数として０．０を導出する。そして比較部２２４は偏向周波数ｆｄにおける各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数を、夫々対応する帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…へ渡す。

帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…では、偏向周波数ｆｄにおけるフィルタ係数を受け付けた場合、偏向周波数ｆｄにおけるフィルタ係数を、受け付けたフィルタ係数に変更する。即ち振幅が最大である音信号のみを通過させる様に設定する。

比較部２２４の比較により、他の全ての音信号の振幅に対して、所定値以上大きい振幅を有する一の音信号が存在しないと判定した場合、各音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）間の相関が強いと判断する。相関が強いと判断した場合、比較部２２４は、偏向周波数ｆｄ及びフィルタ係数の導出を行わない。従って帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…では、前述した実施の形態１と同様の処理を実行することになる。

各音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）間の相関が低く、一の音信号に係る振幅が他の音信号に係る振幅に対して大きくなる状況は、例えば複数チャネルのオーケストラ演奏を再生する場合における、いずれかのチャネルに出力が偏ったソロ演奏時に発生する。この様な状況において、ソロ演奏を行う楽器に係る音信号が帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…で抑制された場合、聴取者は出力される音に違和感を覚えることになる。実施の形態５では、この様な状況において、ソロ演奏を行う楽器に係る音信号に基づく音を、出力する音として選択することになるので、違和感の少ない音を出力させることが可能となる。

次に本発明の実施の形態５に係るエコー抑圧システムが備える各装置の処理について説明する。図２３は、本発明の実施の形態５に係る音出力装置２の音出力処理の一例を示すフローチャートである。実施の形態５では、実施の形態１に係る音出力処理のステップＳ１０１〜Ｓ１０２の処理を実行する。そして音出力装置２の通過機構２２は、比較部２２４により、周波数帯域毎に各音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）の振幅の大きさを比較し、各音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）間の相関が弱く、他の全ての音信号の振幅に対して、所定値以上大きい振幅を有する一の音信号が存在するか否かを判定する（Ｓ７０１）。

ステップＳ７０１において、各音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）間の相関が弱く、他の全ての音信号の振幅に対して所定値以上大きい振幅を有する一の音信号が存在すると判定した場合（Ｓ７０１：ＹＥＳ）、音出力装置２の通過機構２２は、比較部２２４により、当該周波数ｆ、即ち偏向周波数ｆｄにおいて、最も振幅が大きい一の音信号を特定し、特定した音信号に基づいて各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数を導出し（Ｓ７０２）、導出したフィルタ係数を夫々対応する帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…へ偏向周波数ｆｄにおけるフィルタ係数として渡す。ステップＳ７０２では、最も振幅が大きい一の音信号に係る帯域通過フィルタ部２２１のフィルタ係数が１．０として導出され、他の音信号に係る帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数が０．０として導出される。

音出力装置２の通過機構２２は、各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…の偏向周波数ｆｄにおけるフィルタ係数の設定を、夫々受け付けたフィルタ係数に変更する（Ｓ７０３）。そして音出力装置２は、実施の形態１の音出力処理にて示したステップＳ１０３以降の処理を実行する。

ステップＳ７０１において、各音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）間の相関が強く、他の全ての音信号の振幅に対して所定値以上大きい振幅を有する一の音信号が存在しないと判定した場合（Ｓ７０１：ＮＯ）、音出力装置２の通過機構２２は、各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数の設定の変更を解除する（Ｓ７０４）。ステップＳ７０４の変更の解除とは、ステップＳ７０３でフィルタ係数の設定が変更されていた場合に、その変更された設定を解除して、元のフィルタ係数の設定に戻す処理である。従ってフィルタ係数が変更されていない場合、実質的な処理は行われない。但し、フィルタ係数の設定が変更されていたとしても、当該周波数において、一の音信号の成分のみを通過させるという本来の処理は行われているため、必ずしも元のフィルタ係数の設定に戻す必要はない。そして音出力装置２は、実施の形態１の音出力処理にて示したステップＳ１０３以降の処理を実行する。

その他の構成及び処理は、実施の形態１と同様であるので、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。

図２４は、本発明の実施の形態５に係る音出力装置２が備える通過機構２２の処理の例を概念的に示す説明図である。図２４は、ある時点における周波数ｆに対する振幅の大きさを音信号に係るチャネル毎に示したグラフであり、図２４（ａ）は、第１チャネルｃｈ１（ｆ）、図２４（ｂ）は、第２チャネルｃｈ２（ｆ）、そして図２４（ｃ）は、第ｎチャネルｃｈｎ（ｆ）を夫々示している。周波数ｆ１では、各チャネル間の相関が高いため、通過機構２２では、予め設定されているフィルタ係数に基づいて処理が行われる。周波数ｆ２では、相関が低く、第１チャネルｃｈ１（ｆ）に係る音信号の振幅が大きいため、第１チャネルｃｈ１（ｆ）に係る帯域通過フィルタ部２２１のフィルタ係数は１．０となり、他のチャネルに係る帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数は０．０となる。また周波数ｆ３では、相関が低く、第２チャネルｃｈ２（ｆ）に係る音信号の振幅が大きいため、第２チャネルｃｈ２（ｆ）に係る帯域通過フィルタ部２２１のフィルタ係数は１．０となり、他のチャネルに係る帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数は０．０となる。さらに周波数ｆ４では、相関が低く、第ｎチャネルｃｈｎ（ｆ）に係る音信号の振幅が大きいため、第ｎチャネルｃｈｎ（ｆ）に係る帯域通過フィルタ部２２１のフィルタ係数は１．０となり、他のチャネルに係る帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数は０．０となる。

実施の形態６．
実施の形態６は、実施の形態５において、フィルタ係数の設定方法を変更する形態である。

以降の説明において、実施の形態５又は実施の形態５の元となる実施の形態１と同様の構成については、実施の形態５又は実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。実施の形態６におけるエコー抑圧システムの構成例は、図４を用いて示した実施の形態１と同様であるので、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。

図２５は、本発明の実施の形態６に係る音出力装置２の通過機構２２の構成例を示す機能ブロック図である。通過機構２２が備える比較部２２４は、実施の形態５と同様に、所定数のフレーム単位又は所定の時間間隔で、他の全ての音信号の振幅に対して、所定値以上大きい振幅を有する一の音信号が存在するか否かを判定し、存在すると判定した場合、当該周波数、即ち偏向周波数ｆｄを各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…へ渡す。

帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…では、偏向周波数ｆｄを受け付けた場合、受け付けた偏向周波数ｆｄにおけるフィルタ係数を１．０に変更する。この様に全ての帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数を１．０に設定することにより、全ての音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）を通過させることになる。一の音信号の振幅に対して、他の全ての音信号の振幅は、無視できる程度に小さいため、全ての音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）を通過させた場合でも、実質的に実施の形態５と同様の効果が得られる。

比較部２２４の比較により、他の全ての音信号の振幅に対して、所定値以上大きい振幅を有する一の音信号が存在しないと判定した場合、各音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）間の相関が強いと判断する。相関が強いと判断した場合、比較部２２４は、偏向周波数ｆｄの導出を行わない。従って帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…では、前述した実施の形態１と同様の処理を実行することになる。なお比較部２２４から帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…へ、偏向周波数ｆｄのみを渡すのではなく、偏向周波数ｆｄにおける各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数を、夫々対応する帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…へ渡す様にしても良い。この場合、比較部２２４から帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…へ渡すフィルタ係数は、全て１．０である。

次に本発明の実施の形態６に係るエコー抑圧システムが備える各装置の処理について説明する。図２６は、本発明の実施の形態６に係る音出力装置２の音出力処理の一例を示すフローチャートである。実施の形態６では、実施の形態１に係る音出力処理のステップＳ１０１〜Ｓ１０２の処理を実行する。そして音出力装置２の通過機構２２は、比較部２２４により、周波数帯域毎に各音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）の振幅の大きさを比較し、各音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）間の相関が弱く、他の全ての音信号の振幅に対して、所定値以上大きい振幅を有する一の音信号が存在するか否かを判定する（Ｓ８０１）。

ステップＳ８０１において、各音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）間の相関が弱く、他の全ての音信号の振幅に対して、所定値以上大きい振幅を有する一の音信号が存在すると判定した場合（Ｓ８０１：ＹＥＳ）、音出力装置２の通過機構２２は、比較部２２４から各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…へ、偏向周波数ｆｄを渡す。

音出力装置２の通過機構２２は、各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…の偏向周波数ｆｄにおけるフィルタ係数の設定を夫々１．０に変更する（Ｓ８０２）。そして音出力装置２は、実施の形態１の音出力処理にて示したステップＳ１０３以降の処理を実行する。

ステップＳ８０１において、各音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）間の相関が強く、他の全ての音信号の振幅に対して、所定値以上大きい振幅を有する一の音信号が存在しないと判定した場合（Ｓ８０１：ＮＯ）、音出力装置２の通過機構２２は、各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数の設定の変更を解除する（Ｓ８０３）。ステップＳ８０３の変更の解除とは、ステップＳ８０２でフィルタ係数の設定が変更されていた場合に、その変更された設定を解除して、元のフィルタ係数の設定に戻す処理である。従ってフィルタ係数が変更されていない場合、実質的な処理は行われない。そして音出力装置２は、実施の形態１の音出力処理にて示したステップＳ１０３以降の処理を実行する。

ステップＳ８０１〜Ｓ８０３の処理後に実行されるステップＳ１０３の処理として、音出力装置２の通過機構２２は、各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…により、周波数軸上の成分に変換された複数の音信号Ｘ１（ｆ），…，Ｘｎ（ｆ）に対し、夫々異なる周波数帯域の成分Ｘ１＿ｆ（ｆ），…，Ｘｎ＿ｆ（ｆ）を通過させる。なお各周波数ｆにおいて、通過する音信号は一つであるが、偏向周波数ｆｄの成分については、全ての音信号Ｘ１（ｆｄ），…，Ｘｎ（ｆｄ）が通過する。

その他の構成及び処理は、実施の形態１と同様であるので、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。

実施の形態７．
実施の形態７は、実施の形態１において、各帯域通過フィルタ部のフィルタ係数を経時的に変化させる形態である。

以降の説明において、実施の形態１と同様の構成については、実施の形態１と同様の符号を付すものとし、その詳細な説明を省略する。実施の形態７におけるエコー抑圧システムの構成例は、図４を用いて示した実施の形態１と同様であるので、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。

図２７は、本発明の実施の形態７に係る音出力装置２の通過機構２２の構成例を示す機能ブロック図である。実施の形態７に係る通過機構２２は、各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数を変更する係数部２２５を備えている。

係数部２２５は、時刻を取得する図示しない時計回路を有し、所定の時間間隔で、各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数を導出する。係数部２２５は、一の帯域通過フィルタ部２２１のフィルタ係数として１．０を導出し、他の帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数として０．０を導出する。なおフィルタ係数が１．０となる帯域通過フィルタ部２２１は毎回変化する。係数部２２５は、例えば予め時間に対応付けてフィルタ係数を記録したテーブルの使用、フィルタ係数を出力する所定の関数の使用等の様々な方法によりフィルタ係数を導出する。そして導出した各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数を、夫々対応する帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…へ渡す。

帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…では、夫々フィルタ係数を受け付けたフィルタ係数に変更する。係数部２２５は、所定の時間間隔で毎回変更されるフィルタ係数を導出することにより、各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数は、所定の時間間隔で、即ち経時的に変更されることになる。またこれにより通過機構２２は、通過させる音信号毎の周波数帯域の成分を、経時的に変更することになる。なお時計回路が示す時刻に基づいてフィルタ係数を変更するのではなく、所定のフレーム数毎にフィルタ係数を変更することで、経時的に変更する様にしても良い。

次に本発明の実施の形態７に係るエコー抑圧システムが備える各装置の処理について説明する。図２８は、本発明の実施の形態７に係る音出力装置２の係数変更処理の一例を示すフローチャートである。音出力装置２の通過機構２２は、係数部２２５により、時計回路を参照し、予め設定されている所定時間が経過したか否かを判定する（Ｓ９０１）。

ステップＳ９０１において、所定時間が経過したと判定した場合（Ｓ９０１：ＹＥＳ）、音出力装置２の通過機構２２は、係数部２２５により、各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数を導出し（Ｓ９０２）、導出したフィルタ係数を夫々対応する帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…へ渡す。ステップＳ９０１において、所定時間が経過していないと判定した場合（Ｓ９０１：ＮＯ）、ステップＳ９０１の処理を繰り返す。

音出力装置２の通過機構２２は、各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数の設定を夫々変更する（Ｓ９０３）。係数変更処理により、通過機構２２は、通過させる音信号毎の周波数帯域の成分を、経時的に変更することになる。

その他の構成及び処理は、実施の形態１と同様であるので、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。

図２９は、本発明の実施の形態７に係る音出力装置２が備える通過機構２２の各帯域通過フィルタ部２２１，２２１，…のフィルタ係数の経時変化の例を示す説明図である。図２９（ａ），（ｂ），（ｃ）は、夫々第１チャネル１ｃｈ、第２チャネル２ｃｈ、及び第ｎチャネルｎｃｈの音信号Ｘ１（ｆ）、Ｘ２（ｆ）、及びＸｎ（ｆ）に対する係数フィルタＣ１（ｆ）、Ｃ２（ｆ）、及びＣｎ（ｆ）を示しており、横軸を周波数ｆとし、縦軸をフィルタ係数として、その関係を示したグラフである。そして図２９（ｄ），（ｅ），（ｆ）は、夫々図２９（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す状態から所定時間経過後の第１チャネル１ｃｈ、第２チャネル２ｃｈ、及び第ｎチャネルｎｃｈの音信号Ｘ１（ｆ）、Ｘ２（ｆ）、及びＸｎ（ｆ）に対する係数フィルタＣ１（ｆ）、Ｃ２（ｆ）、及びＣｎ（ｆ）を示している。図２９（ａ），（ｂ），（ｃ）と、図２９（ｄ），（ｅ），（ｆ）とを比較すると明らかな様に、各チャネルの係数フィルタの値、即ちフィルタ係数が経時的に変更されている。そして通過する音信号毎の周波数帯域の成分が、経時的に変化することになる。

前記実施の形態１乃至７は、本発明の無限にある実施の形態の一部を例示したに過ぎず、各種ハードウェア及びソフトフェア等の構成は、適宜設定することが可能であり、また例示した基本的な処理以外にも様々な処理を組み合わせることが可能である。例えば本発明のエコー抑圧システムを、ナビゲーションシステム、テレビ会議システム以外の音声、音響に係る様々なシステムに適用することが可能であり、更にはエコー抑圧装置、音出力装置、音入力装置及び音処理装置の全て又は適宜選択された二或いは三の装置を一の装置として構成する様にしても良い。また音出力装置を、音信号を生成する音信号生成装置と、音出力装置とに分割する等、一の装置を複数の装置として構成する様にしても良い。さらに前記実施の形態１乃至７では、フィルタ係数を０．０又は１．０として櫛形フィルタを形成する形態を示したが、０．０以上１．０以下の値をも取る様にして、台形型フィルタ、三角形型フィルタ等の様々な特性のフィルタを形成させることが可能である。そして前記実施の形態１乃至７は夫々独立して実現されるのではなく、適宜組み合わせることも可能である。

Claims (10)

1. 音信号に基づいて音を出力する音出力装置と、入力された音を音信号に変換する音入力装置と、該音入力装置が入力された音から、前記音出力装置から出力した音に基づくエコーを抑圧するエコー抑圧装置とを備えるエコー抑圧システムにおいて、
   前記音出力装置は、
   複数の音信号に対し、夫々異なる周波数帯域の成分を通過させる通過部と、
   該通過部を通過した複数の音信号に基づく音を夫々出力する複数の音出力部と
   を有し、
   前記通過部を通過した複数の音信号を加算して参照音信号を生成する加算部を有し、
   前記エコー抑圧装置は、
   前記音入力装置から音信号を観測音信号として入力される入力部と、
   前記観測音信号及び前記参照音信号に基づいて、前記観測音信号に含まれるエコーを抑圧すべく前記観測音信号を補正する補正部と
   を有する
   ことを特徴とするエコー抑圧システム。
2. 前記通過部は、
   複数の音信号を夫々周波数軸上の成分に変換する第１変換部と、
   周波数軸上の成分に変換した複数の音信号に対し、夫々異なる周波数帯域の成分を通過させる帯域通過フィルタ部と、
   夫々の周波数帯域の成分を通過させた周波数軸上の成分に変換されている複数の音信号を、夫々時間軸上の音信号に変換する第２変換部と
   を有することを特徴とする請求項１に記載のエコー抑圧システム。
3. 前記通過部が夫々異なる周波数帯域の成分を通過させる複数の音信号は、第１音信号、第２音信号、第１音信号及び／又は第２音信号を所定の加工方法で加工した加工音信号であり、
   前記帯域通過フィルタ部は、音信号毎にフィルタ係数が設定されてあり、
   第１音信号に対して第１フィルタ係数、第２音信号に対して第２フィルタ係数、並びに加工音信号に対して加工方法に応じた第１フィルタ係数及び／又は第２フィルタ係数に基づく加工フィルタ係数が夫々設定されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のエコー抑圧システム。
4. 前記音出力装置は、
   予め設定されている除去帯域に該当する周波数帯域の成分を、何れの音信号に対しても通過させない様にしてあり、
   前記補正部は、
   前記参照音信号を、周波数毎に設定されたフィルタ係数にてフィルタリングすることにより、前記観測音信号の補正に要する補正量を導出する補正用フィルタ部と、
   前記補正後の観測音信号に基づいて、前記補正用フィルタのフィルタ係数の算出及び更新を行う係数更新部と、
   前記観測音信号の除去帯域の成分に基づいて、前記係数更新部による更新の可否を判定する更新可否判定部と
   を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のエコー抑圧システム。
5. 前記音出力装置は、更に、
   周波数帯域毎に、複数の音信号の振幅の大きさを所定の方法で比較し、振幅の大きさが最大である一の音信号の振幅と、他の全ての音信号の振幅との比較結果を示す値が所定値以上か否かを判定する比較部を更に備え、
   前記通過部は、前記比較部が所定値以上と判定した周波数帯域に対しては、前記一の音信号のみを通過させる様にしてある
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のエコー抑圧システム。
6. 前記音出力装置は、更に、
   周波数帯域毎に、複数の音信号の振幅の大きさを所定の方法で比較し、振幅の大きさが最大である一の音信号の振幅と、他の全ての音信号の振幅との比較結果を示す値が所定値以上か否かを判定する比較部を更に備え、
   前記通過部は、前記比較部が所定値以上と判定した周波数帯域に対しては、全ての音信号を通過させる様にしてある
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のエコー抑圧システム。
7. 音信号に基づいて音を出力する音出力装置と、音を入力される音入力装置と、該音入力装置が入力された音から、前記音出力装置から出力した音に基づくエコーを抑圧するエコー抑圧装置とを用いたエコー抑圧方法において、
   前記音出力装置により、
   複数の音信号に対し、夫々異なる周波数帯域の成分を通過させる通過手順と、
   夫々異なる周波数帯域の成分が通過した複数の音信号に基づく音を夫々出力する音出力手順と、
   前記音入力装置により、
   入力された音を音信号に変換する音入力手順と、
   前記エコー抑圧装置により、
   夫々異なる周波数帯域の成分が通過した複数の音信号を加算して参照音信号を生成する加算手順と、
   前記音入力装置から音信号を観測音信号として入力される入力手順と、
   前記観測音信号及び前記参照音信号に基づいて、前記観測音信号に含まれるエコーを抑圧すべく前記観測音信号を補正する補正手順と
   を含むことを特徴とするエコー抑圧方法。
8. 音信号に基づいて音を出力する音出力装置、及び入力された音に基づいて音信号を生成する音入力装置と連携し、前記音入力装置が入力された音から、前記音出力装置から出力した音に基づくエコーを抑圧させる手順をエコー抑圧装置に実行させるエコー抑圧プログラムにおいて、
   前記エコー抑圧装置に、
   前記音出力装置から出力された夫々異なる周波数帯域の成分を通過させた複数の音信号を加算して生成した参照音信号と、前記音入力装置にて生成された音信号である観測音信号とに基づいて、前記観測音信号に含まれるエコーを抑圧すべく前記観測音信号を補正する補正手順を実行させることを特徴とするエコー抑圧プログラム。
9. 音信号に基づいて音を出力する音出力装置、及び入力された音に基づいて音信号を生成する音入力装置と連携し、前記音入力装置が入力された音から、前記音出力装置から出力した音に基づくエコーを抑圧するエコー抑圧装置において、
   前記音出力装置から出力された夫々異なる周波数帯域の成分を通過させた複数の音信号を加算して参照音信号を生成する加算部と、
   前記音入力装置から音信号を観測音信号として入力される入力部と、
   前記観測音信号及び前記参照音信号に基づいて、前記観測音信号に含まれるエコーを抑圧すべく前記観測音信号を補正する補正部と
   を有することを特徴とするエコー抑圧装置。
10. 複数の音信号に基づく音を出力する複数の音出力部を備えており、入力された音に基づいて音信号を生成する音入力装置及び該音入力装置が入力された音から前記音出力部から出力した音に基づくエコーを抑圧するエコー抑圧装置と連携する音出力装置において、
    複数の音信号に対し、夫々異なる周波数帯域の成分を通過させる通過部と、
    該通過部を通過した複数の音信号を加算して参照音信号を生成する加算部と
    を備え、
    前記複数の音出力部は、前記通過部を通過した複数の音信号に基づく音を夫々出力する様に構成してあり、
    前記加算部は、生成した参照音信号を前記エコー抑圧装置へ出力する様に構成してある
    ことを特徴とする音出力装置。

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