JPH10210132A

JPH10210132A - 高品質拡声情報通信システム

Info

Publication number: JPH10210132A
Application number: JP1116897A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Kusano; 吉雅草野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】音響反響除去装置を用いた拡声システムの音
質の向上を図ると共に鳴音発生の確率を低減させる。【解決手段】該符号回路１９の入力信号に振幅圧縮を
施し、該復号回路１１０の出力信号に振幅伸長を施す事
により、該音響反響除去装置３の消去特性の安定化を図
り、クリッピング雑音を低減させた事を特徴とする高品
質拡声情報通信システム。

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
いた高品質拡声情報通信システムに関する。

【０００２】

【従来技術】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。図３
は音響反響除去装置３の基本構成を示す図である。信号
入力端子３１は信号出力端子３２に接続され、その信号
入力端子３１からの入力信号は可変係数フィルタ３３に
分岐供給され、擬似音響反響を生成させる。信号入力端
子３４からの入力信号と該可変係数フィルタ３３の出力
である擬似音響反響は減算回路３５へ入力され、該信号
入力端子３４から入力した信号中の音響反響成分が除去
され、その減算回路３５の出力は信号出力端子３６へ出
力される。信号出力端子３６の出力と信号入力端子３１
の信号が修正量演算回路３７に入力され、係数修正量演
算回路７の出力により該可変係数フィルタ３３のフィル
タ係数が修正される。該可変係数フィルタ３３内で信号
入力端子３１よりの信号は信号入力レジスタ３８に入力
され、該信号入力レジスタ３８の信号と擬似インパルス
応答レジスタ３９の擬似インパルス応答との積和が積和
回路３１０でとられ、該積和回路３１０の出力が擬似音
響反響として出力される。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_k ^T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。

【０００３】一方、時刻_k ^Tにおけるｈの推定値をｈｓ
_kとすれば、ｙ_kの推定値ｙｓ_kは、ｙｓ_k ＝ｈｓk ^Tｘ_k （３）で与えられる。該音響反響除去装置３では、信号入力端
子３１に第一の入力信号があり、信号入力端子３４に第
二の入力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、p
p.597-605(1968)）が採用される。学習同定法によるｈ
ｓ_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
該係数修正量演算回路３７において処理実行されてい
る。該擬似インパルス応答レジスタ３９の内容には可変
係数系列ｈｓ_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)）。該
音響反響除去装置３は、通常図４に示す拡声情報通信シ
ステム４の中で使用される。受話信号出力端子４２は、
ディジタル信号をアナログ信号に変換するディジタル―
アナログ変換器４３を介してスピ―カ４７に接続され、
マイクロホン４８は、アナログ信号をディジタル信号に
変換するアナログ―ディジタル変換器４５を介して送話
信号入力端子４４に接続されている。又、送話出力端子
４６から出力されたディジタル信号は情報量圧縮の為の
符号回路４９に接続され、ディジタル信号を再構成する
為の復号回路４１０は受話信号入力端子４１に接続され
る。該受話信号入力端子４１は、該信号入力端子３１
に、該受話信号出力端子４２は、該信号出力端子３２
に、該送話信号入力４４は、該信号入力端子３４に、そ
して、該送話出力端子４５は、該信号出力端子３６に各
々接続されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】マイクロホンから集音
された音声などの信号は、アナログ―ディジタル変換器
によって、規定のサンプリング周波数と規定のビット数
で量子化され、ディジタル信号化される。そして、通常
このビット数は最大１６ビットの振幅で線形量子化する
様に設定される。しかし、符号回路や復号回路で与えら
れている最大ビット数は各回路の内部処理の都合によ
り、１６ビットより小さな数が設定されている。又、動
作させる符号化／復号化方式によってもその値は異な
る。その為、符号化／復号化回路の設定よりも大きな値
が入力された時には、クリップされ全て雑音となり、音
質を劣化させてしまう。そして、音響反響除去装置への
入出力信号利得に差が生じてしまい、消去特性の劣化や
鳴音を引き起こし易い状況に成る。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、通話音声
の品質を改善し、明瞭度を向上させた高品質拡声情報通
信システムを提供する事を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、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、ディジ
タル信号を該受話信号出力端子に出力する為のアナログ
信号に変換するディジタル―アナログ変換器と、該送話
信号入力端子より入力されたアナログ信号をディジタル
信号に変換するアナログ―ディジタル変換器と、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、ディジタル信号を符号化する符号回路と、
符号を復号化しディジタル信号を再構成する復号回路と
を用いた拡声情報通信システムにおいて、該符号回路へ
のディジタル信号入力の振幅を制御する振幅圧縮回路
と、該復号回路からのディジタル信号出力の振幅を制御
する振幅伸長回路とを用いる事により、該音響反響除去
装置に一定振幅内のディジタル信号を供給でき、常に安
定した消去特性を実現した事を特徴とする高品質拡声情
報通信システム。該符号回路で実行される符号化方式
と、該復号回路で実行される復号化方式とに異なる方式
を採用された場合、該振幅圧縮回路と該振幅伸長回路と
が独立動作させる事によって、各符号復号方式で行われ
るスケ―リングによる雑音の発生を抑圧し音質を向上さ
せた事を特徴とする高品質拡声情報通信システム。

【０００６】本発明はこのような構成とすることによ
り、居室内に存在する間接音声や背景雑音等の影響を極
めて少なく出来るので、通信音声音質の劣化を防ぐ事が
可能となる。又、通信音声利得が一定範囲内に有る為に
通話そのものを出来なくしてしまうハウリング発生の危
険性を低く抑える事が出来、非常に高品質な音響制御が
可能となる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下，本発明の実施例について図
面を用いて説明する。本発明の第一の高品質拡声情報通
信システムの基本構成を示すブロック図である。図１は
図３で示す様な従来の信号入力端子３１、信号出力端子
３２、可変係数ディジタルフィルタ３３、信号入力端子
３４、減算回路５、信号出力端子３６、係数修正量演算
回路３７、信号入力レジスタ３８、擬似インパルス応答
レジスタ３９、そして、積和演算回路３１０から構成さ
れた適応アルゴリズムを採用した音響反響除去装置３と
同一構成の装置と、図４に示す様な、受話信号入力端子
４１、受話信号出力端子４２、ディジタル―アナログ変
換器４３、送話信号入力端子４４、アナログ―ディジタ
ル変換器４５、送話信号出力端子４６、スピ―カ４７、
マイクロホン４８、符号回路４９、そして、復号回路４
１０から構成された拡声情報通信システム４に振幅圧縮
回路１１２、そして、振幅伸長回路１１３を追加した構
成となっている。該受話信号入力端子１１と、該受話信
号出力端子１２と、該送話信号入力端子１４と、該送話
信号出力端子１６と、該受話信号出力端子１２よりのデ
ィジタル信号をアナログ信号に変換し、スピ―カ１７に
出力するディジタル―アナログ変換器１３と、マイクロ
ホン１８より入力されたアナログ信号をディジタル信号
に変換し、該送話信号入力端子１４に入力するアナログ
―ディジタル変換器１５と、該受話信号入力端子１１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３
９を持つ該可変係数ディジタルフィルタ３３と、該受話
信号出力端子１２から音響反響経路を介して該送話信号
入力端子１４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３３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３７によって係数系列が逐次更新
される音響反響除去装置３と、ディジタル信号を符号化
する符号回路１９と、符号を復号化しディジタル信号を
再構成する復号回路１１０とを用いた拡声情報通信シス
テム１１１において、該符号回路へのディジタル信号入
力の振幅を制御する振幅圧縮回路１１２と、該復号回路
からのディジタル信号出力の振幅を制御する振幅伸長回
路１１３とを用いる事により、該音響反響除去装置に一
定振幅内のディジタル信号を供給でき、常に安定した消
去特性を実現した事を特徴とする高品質拡声情報通信シ
ステム。図２は本発明の第一の高品質拡声情報通信シス
テムの基本構成を示すブロック図である。図２は図３で
示す様な、従来の信号入力端子３１、信号出力端子３
２、可変係数ディジタルフィルタ３３、信号入力端子３
４、減算回路５、信号出力端子３６、係数修正量演算回
路３７、信号入力レジスタ３８、擬似インパルス応答レ
ジスタ３９、そして、積和演算回路３１０から構成され
た適応アルゴリズムを採用した音響反響除去装置３と同
一構成の装置と、図４に示す様な、受話信号入力端子４
１、受話信号出力端子４２、ディジタル―アナログ変換
器４３、送話信号入力端子４４、アナログ―ディジタル
変換器４５、送話信号出力端子４６、スピ―カ４７、マ
イクロホン４８、符号回路４９、そして、復号回路４１
０から構成された拡声情報通信システム４に振幅圧縮回
路２１２、そして、振幅伸長回路２１３を追加した構成
となっている。該受話信号入力端子２１と、該受話信号
出力端子２２と、該送話信号入力端子２４と、該送話信
号出力端子２６と、該受話信号出力端子２２よりのディ
ジタル信号をアナログ信号に変換し、スピ―カ２７に出
力するディジタル―アナログ変換器２３と、マイクロホ
ン２８より入力されたアナログ信号をディジタル信号に
変換し、該送話信号入力端子２４に入力するアナログ―
ディジタル変換器２５と、該受話信号入力端子２１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３９
を持つ該可変係数ディジタルフィルタ３３と、該受話信
号出力端子２２から音響反響経路を介して該送話信号入
力端子２４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３３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３７によって係数系列が逐次更新さ
れる音響反響除去装置３と、ディジタル信号を符号化す
る異なる方式を有した複数の符号回路２９と、符号を復
号化しディジタル信号を再構成する異なる方式を有した
複数の復号回路２１０と、該符号回路２９、該復号回路
２１０を任意に選択できる切替えスイッチ２１４を用い
た拡声情報通信システム２１１において、該符号回路へ
のディジタル信号入力の振幅を制御する振幅圧縮回路２
１２と、該復号回路からのディジタル信号出力の振幅を
制御する振幅伸長回路２１３との最大振幅を各方式に適
応させて変化させることで、各符号復号方式で行われる
スケ―リングによる雑音の発生を抑圧し音質を向上させ
た事を特徴とする高品質拡声情報通信システム。該振幅
圧縮回路２１２、該振幅伸長回路２１３が動作させる振
幅の制御値は、予め採用する符号化方式に合わせてその
値を内部に記憶して置けば良い。ここで述べている符号
化方式とは、国際規格で定められたμ-lawや AD-PCM 等
の高能率音声符号化の事を指していが、それ以外の高性
能な音声符号化であっても構わない( 例えば、ITU-T 勧
告の G.7xxシリ―ズ) 。実施例の２では符号化の選択方
式として、切替えスイッチを用いているが、本装置初期
化時にソフトウェアのダウンロ―ドによる切替えも可能
である。

【０００８】

【発明の効果】以上、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。

【０００９】（１）音響反響除去装置や符号／復号回路
に対して適切な入力レベルの信号が供給されるので、残
響消去特性の劣化やクリッピング雑音による通信音声の
品質劣化を防げるので、高品質な拡声情報通信システム
が実現できる。

【００１０】（２）音響反響除去装置の入出力信号は常
時、同一ダイナミックレンジに保たれているので、ダブ
ルト―ク時の誤検出が無くなり、明瞭な全二重通信が実
現できる。

【００１１】（３）入出力レベルの安定性を向上させら
れるので、鳴音発生の確立を抑圧する事が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第一の高品質拡声情報通信シス
テムの構成例を示すブロック図である。

【図２】本発明による第二の高品質拡声情報通信シス
テムの構成例を示すブロック図である。

【図３】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。

【図４】従来技術による拡声情報通信システムの基本構
成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１１、２１、４１受話信号入力端子１２、２２、４２受話信号出力端子１３、２３、４３ディジタル―アナログ
変換器１４、２４、４４送話信号入力端子１５、２５、４５アナログ―ディジタル
変換器１６、２６、４６送話信号出力端子１７、２７、４７スピ―カ１８、２８、４８マイクロホン１９、２９、４９符号回路１１０、２１０、４１０復号回路１１１、２１１、４拡声情報通信システム１１２、２１２振幅圧縮回路１１３、２１３振幅伸長回路２１４切替えスイッチ３音響反響除去装置３１、３４信号入力端子３２、３６信号出力端子３３可変係数フィルタ３５減算回路３７修正量演算回路３８信号入力レジスタ３９擬似インパルス応答レ
ジスタ３１０積和演算回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０４Ｂ 3/20 Ｈ０４Ｂ 14/00 Ｚ 14/00 Ｈ０４Ｒ 3/02 Ｈ０４Ｒ 3/02 Ｇ１０Ｋ 15/00 Ｍ

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、前記受
話信号出力端子よりのディジタル信号をアナログ信号に
変換し、スピ―カに出力するディジタル―アナログ変換
器と、マイクロホンより入力されたアナログ信号をディ
ジタル信号に変換し、前記送話信号入力端子に入力する
アナログ―ディジタル変換器と、前記受話信号入力端子
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、前記受話信号出力
端子から音響反響経路を介して前記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前記可変係数デ
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、ディジタル信号を符号化する符号回路と、符号を復
号化しディジタル信号を再構成する復号回路とを用いた
拡声情報通信システムにおいて、前記符号回路へのディ
ジタル信号入力の振幅を制御する振幅圧縮回路と、前記
復号回路からのディジタル信号出力の振幅を制御する振
幅伸長回路とから構成され、前記音響反響除去装置に一
定振幅内のディジタル信号を供給でき、常に安定した消
去特性を実現することを特徴とする高品質拡声情報通信
システム。
【請求項２】前記符号回路で実行される符号化方式と、
前記復号回路で実行される復号化方式とが異なり、前記
振幅圧縮回路と前記振幅伸長回路とが独立動作させるこ
とによって、各符号復号方式で行われるスケ―リングに
よる雑音の発生を抑圧し音質を向上させたことを特徴と
する請求項１記載の高品質拡声情報通信システム。