專利名稱：回波抑制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及抑制從多個揚聲器迂回到話筒的回波(echo)的回波抑制裝置。
背景技術：
作為以往的回波抑制裝置，提出了將從左右揚聲器分別輸出的立體聲聲
音信號的和信號和差信號用作基準信號，通過基于該基準信號與用話筒集音 立體聲聲音信號時的各個話筒集音信號的交叉矢量運算，估計揚聲器和話筒
之間的空間傳遞特性而抑制回波的回波抑制裝置(例如，參照專利文獻l)。
圖3是專利文獻1中記載的、以往的回波抑制裝置的方框圖。如圖3所 示，揚聲器和話筒的個數都為兩個。以下，說明有關構成圖3所示的回波抑 制裝置的各個部分。
假設左右的立體聲信號分別從輸入端子301、302輸入到D/A變換器303、 304。 D/A變換器303、 304將左右的立體聲信號分別從數字信號變換為模擬 信號，揚聲器305、 306將變換為模擬信號的信號以聲音形式輸出。
從揚聲器305、 306輸出的聲音經由空間傳遞路徑hLL、 hLR、 hRL、 hRR 而包含回波并,皮集音到話筒307、 308， A/D變換器309、 310將集音(collect sounds)時的信號從模擬信號變換為數字信號。
和差信號生成單元321通過加法器322、減法器323計算來自輸入端子 301、 302的信號的和信號和差信號，相關檢測單元325從和信號和差信號檢 測相關。
傳遞函數運算單元324估計揚聲器和話筒之間的空間傳遞特性。詳細地 說，在傳遞函數運算單元324中，進行減法器319、 320的輸出信號與和信號 生成單元321的輸出信號之間的交叉矢量運算，在相關檢測單元325判斷為 相關較低的情況下，更新濾波器313、 314、 315、 316j吏用的系數，以使空間 傳遞特性的估計誤差最小。
各個濾波器313、 314、 315、 316用傳遞函數運算單元324運算后的系數，
4分別模擬揚聲器305、 306和話筒307、 308之間的空間傳遞路徑中的空間傳 遞特性hLL、 hLR、 hRL、 hRR。
加法器317將從濾波器313、 314輸出的信號相加而生成虛擬回波信號， 加法器318將從濾波器315、 316輸出的信號相加而生成虛擬回波信號。
減法器319通過從A/D變換器309的數字信號中減去加法器317的虛擬 回波信號而抑制回波，并將其輸出到輸出端子311，減法器320通過從A/D 變換器310的數字信號中減去加法器318的虛擬回波信號而抑制回波，并將 其輸出到輸出端子312。
專利文獻1:特開2003-102085號公報(第56頁,圖1 )
發明內容
發明要解決的課題
但是，以往的回波抑制裝置存在以下課題隨著揚聲器和話筒的頻道 (channel)數增加，估計或模擬空間傳遞特性時的空間傳遞路徑增加，所以 用于抑制回波的控制變得復雜，同時運算量也增大。
本發明為了解決以往的課題而完成，提供能夠用比以往的回波抑制裝置 簡單的結構，抑制與每個空間傳遞路徑對應的回波，同時可削減運算量的回 波抑制裝置。
用于解決課題的方案
本發明的回波抑制裝置具有以下結構，包括目標信號生成單元，在將 多個揚聲器和一個以上的話筒配置在具有對稱性的位置，從而有關所述揚聲 器和所述話筒之間的多個空間傳遞路徑能夠用配置的對稱性進行傳遞特性的 估計時，A/v所述話筒集音由所述揚聲器輸出的聲音獲得的集音信號，利用所 述揚聲器和所述話筒配置的對稱性而生成用于抑制所述回波的目標信號；基 準信號生成單元，基于所述揚聲器作為所述聲音輸出前的信號而生成與所述 目標信號對應的基準信號；以及回波抑制單元，基于所述目標信號和所述基 準信號，從所述集音信號抑制回波。
根據該結構，與以往的回波抑制裝置比較，能夠用簡單的結構抑制與每 個空間傳遞^^徑對應的回波，同時可削減運算量。
此外，本發明的回波抑制裝置具有以下結構以中心線為界，左右對稱 地配置所述揚聲器，同時以相同的所述中心線為界，左右對稱地配置所述話根據該結構，能夠用簡單的結構抑制與每個空間傳遞路徑對應的回波， 同時削減運算量。
此外，本發明的回波抑制裝置具有以下結構在所述揚聲器的個數為奇 數時，將中心的所述揚聲器配置在所述中心線上。
根據該結構，能夠用筒單的結構抑制與每個空間傳遞路徑對應的回波， 同時削減運算量。
此外，本發明的回波抑制裝置具有以下結構在所述話筒的個數為奇數 時，將中心的所述話筒配置在所述中心線上。
根據該結構，能夠用簡單的結構抑制與每個空間傳遞路徑對應的回波， 同時削減運算量。
此外，本發明的回波抑制裝置具有以下結構所述目標信號生成單元輸 出基于所述集音信號的加法信號、減法信號或直通信號的任何一個以上的信 號作為所述目標信號。
根據該結構，能夠用筒單的結構抑制與每個空間傳遞路徑對應的回波， 同時削減運算量。
此外，本發明的回波抑制裝置具有以下結構所述基準信號生成單元輸 出基于所述揚聲器作為所述聲音輸出之前的信號的加法信號、減法信號或直' 通信號的任何一個以上的信號作為所述基準信號。
根據該結構，能夠用簡單的結構抑制與每個空間傳遞路徑對應的回波， 同時削減運算量。
此外，本發明的回波抑制裝置具有以下結構所述回波抑制單元使用自 適應濾波器。
根據該結構，能夠用筒單的結構抑制與每個空間傳遞路徑對應的回波， 同時削減運算量。
此外，本發明的回波抑制裝置具有以下結構所述回波抑制單元限定在理。
根據該結構，可降低在抑制回波上所需的處理負荷。 此外，本發明的回波抑制裝置具有以下結構所述回波抑制單元根據有 無回波控制所述自適應濾波器的濾波系數的更新。根據該結構，可提高空間傳遞特性的估計精度。
此外，本發明的回波抑制裝置具有以下結構還包括將所述回波抑制單 元輸出的多個輸出信號合成的信號合成單元，所述信號合成單元將基于所述 回波抑制單元輸出的各個所述輸出信號的加法信號和減法信號乘以規定的常 數而進行合成。
根據該結構，能夠用簡單的結構抑制與每個空間傳遞路徑對應的回波， 同時削減運算量。 發明效果
如上所述，本發明提供能夠用比以往的回波抑制裝置簡單的結構，抑制 與每個空間傳遞路徑對應的回波，同時可削減運算量的回波抑制裝置。
圖l是本發明第1實施方式的回波抑制裝置的方框圖。
圖2是本發明第2實施方式的回波抑制裝置的方框圖。 圖3是以往的回波抑制裝置的方框圖。
標號說明
101、 102、301、302輸入端子
103、 104、303、304 D/A變換器
105、 106、305、306揚聲器
107、 108、307、308話筒
109、 110、309、310A/D變換器
111目標信號生成單元
112基準信號生成單元
113回波抑制單元
114信號合成單元
115、 116、 311、 312專命出端子
117、 119、 125、 317、 318、 322加法器
118、 120、 123、 124、 126、 319、 320、 323減法器 121、 122自適應濾波器
127、 128乘法器 201回波檢測單元313 316濾波器
321和差信號生成單元 324傳遞函數運算單元 325相關檢測單元
具體實施例方式
以下，參照
本發明實施方式的回波抑制裝置。 (本發明第1實施方式)
圖l是本發明第1實施方式的回波抑制裝置的方框圖。如圖1所示，揚 聲器和話筒的個數都為兩個，假設分別以相同的中心線為界被左右對稱地配 置。以下，說明有關構成圖1所示的回波抑制裝置的各個部分。
假設左右的立體聲信號從輸入端子101、 102分別輸入到D/A變換器103、 104。 D/A變換器103、 104將左右的立體聲信號從數字信號分別變換為模擬 信號，揚聲器105、 106將變換為模擬信號后的信號以聲音方式輸出。
從揚聲器105、 106輸出的聲音，經由空間傳遞路徑hLL、 hLR、 hRL、 hRR作為回波被集音到話筒107、 108。這里，圖1所示的揚聲器和話筒通過 以相同的中心線為界而左右對稱地配置，各自的空間傳遞路徑能夠如下式那
樣近似。
hRL^hLR ...(式1 )
hRR hLL ...(式2)
A/D變換器109、 IIO將集音時的信號從模擬信號變換為數字信號。目標 信號生成單元111包括加法器117和減法器118，其從A/D變換器109、 110 變換后的數字信號生成目標信號。再有，目標信號生成單元111也可以將A/D 變換器109、 IIO輸出的信號直接輸出。以下，將輸入的信號直接輸出時的信 號稱為直通信號。
此外，基準信號生成單元112包括加法器119和減法器120,其計算來 自輸入端子101、 102的信號的和信號和差信號而生成回波抑制單元113作為 基準的基準信號。再有，基準信號生成單元112也可以將直通信號輸出到回 波抑制單元113。
回波抑制單元113包括對空間傳遞特性進行估計的自適應濾波器121、 122、減法器123和124,其基于目標信號生成單元111生成的目標信號和基準信號生成單元112生成的基準信號，進行回波的抑制。
信號合成單元114包括加法器125、減法器126、乘法器127和128,其 將回波抑制單元113輸出的信號合成并輸出到輸出端子115、 116。再有，信 號合成單元114也可以將直通信號輸出到輸出端子115、 116。 以下，說明本發明第1實施方式的回波抑制裝置的動作。 /人輸入端子101、 102輸入到D/A變換器103、 104的立體聲信號sL和 sR,由D/A變換器103、 104進行了 D/A變換后，從揚聲器105、 106作為聲 音凈皮輸出。
從揚聲器105、 106輸出的聲音，經由空間傳遞路徑hLL、 hLR、 hRL、 hRR作為回波信號被輸入到話筒107、 108，在A/D變換器109、 110中被進 行A/D變換。
若將上述中近似的算式1和算式2設為等式，并將原來想用話筒集音的 信號設為vL和vR，則A/D變換器109、 110輸出的信號mL和mR分別用算 式3和算式4表示。再有，*表示巻積運算。
mL=hLL*sL+hLR*sR+vL …(式3)
mR=hLR*sL+hLL*sR+vR ...(式4 )
目標信號生成單元111通過加法器117和減法器118，按照以下的算式5 和算式6計算作為回波抑制單元113的目標信號的加法信號和減法信號。 mL+mR= ( sL+sR) * ( hLL+hLR) + ( vL+vR)…(式5 ) mL—mR= ( sL—sR) * (hLL-hLR) + (vL—vR)...(式6 ) 基準信號生成單元112通過加法器119和減法器120，計算作為回波抑 制單元113的基準信號的加法信號sL+sR和減法信號sL-sR。
回波抑制單元113通過用自適應濾波器121將基準信號sL+sR和濾波系 數巻積來計算虛擬回波信號，并通過用減法器123從算式5的目標信號中減 去算出的虛擬回波信號而抑制回波。此外，回波抑制單元113通過用自適應 濾波器122將基準信號sL-sR和濾波系數巻積來計算虛擬回波信號，并通過 用減法器124從算式6的目標信號中減去算出的虛擬回波信號而抑制回波。
此外，相當于自適應濾波器121、 122各自的誤差信號中的、來自減法器 123、 124的輸出信號用算式7和算式8表示。
ebvL+vR ...(式7)
eR=vL-vR …(式8)再有，自適應濾波器121、 122使用的濾波系數被順序更新，以使按照算
式7和算式8表示的輸出信號的均方值最小。這相當于自適應濾波器121、 122分別估計合成空間傳遞特性hLL+hLR和合成空間傳遞特性hLL-hLR。此 外，作為自適應濾波器121、 122的系數更新算法，使用NLMS (Normalized Least Mean Square )算法等公知的各種自適應算法。
信號合成單元114在對來自回波抑制單元113的輸出信號eL和eR通過 加法器125、減法器126算出了加法信號和減法信號后，通過由乘法器127、 128而分別變成0.5倍，最終算出原來想集音的信號vL和vR,并輸出到輸出 端子115、 116。
如以上說明，本發明第1實施方式的回波抑制裝置，通過利用揚聲器和 話筒的配置的對稱性而能夠削減要估計的空間傳遞路徑和與此對應的回波的 數目，所以能夠用簡單的結構抑制與每個空間傳遞路徑對應的回波，同時可
削減運算量。
再有，在本發明第1實施方式中，說明了揚聲器數和話筒數都為兩個， 但不限于此，只要多個揚聲器和一個以上的話筒被配置在具有對稱性的位置 上即可，此外，根據揚聲器和話筒的配置，適當構成目標信號生成單元111、 基準信號生成單元112、回波抑制單元113、信號合成單元114，以可以實現 抑制多個空間傳遞路徑的回波即可。
此外，在揚聲器為奇數時，以相同的中心線為界，左右對稱地配置的中 心的揚聲器被設置在中心線上即可。此外，在話筒為奇數時，以相同的中心 線為界，左右對稱地配置的中心的話筒被設置在中心線上即可。此外，在作 為抑制對象的回波的頻帶被限定某個范圍的情況下(例如，功率集中在語音 那樣比較低的頻率上的信號的情況等)，回波抑制單元113也可以限定在回波 的抑制上必要的頻帶來進行處理。 (本發明第2實施方式)
圖2是本發明實施方式2的回波抑制裝置的方框圖。再有，在構成本發 明第2實施方式的回波抑制裝置的結構要素中，對與構成本發明第1實施方 式的回波抑制裝置的結構要素相同的結構要素附加相同的標號，省略各個結 構要素的說明。
圖2所示的回波抑制裝置除了圖1所示的回波抑制裝置的結構以外，還 包括回波;險測單元201。回波檢測單元201計算輸入端子101的輸入信號和作為目標信號生成單 元111的結構要素的加法器117的輸出信號之間的互相關，在按照互相關值 的大小判定了有無回波時，控制作為回波抑制單元113的結構要素的自適應
濾波器121、 122的濾波系數的更新。例如，回波抑制單元113在回波檢測單 元201判定為有回波時，更新自適應濾波器121、 122使用的濾波系數。
如上所述，本發明第2實施方式的回波抑制裝置，通過"fe照有無回波來 控制濾波系數更新，從而能夠提高空間傳遞特性的估計精度。
再有，在本發明第2實施方式中，說明了回波4全測單元201計算輸入端 子101的輸入信號和作為目標信號生成單元111的結構要素的加法器117的 輸出信號之間的互相關，但也可以計算電平比來取代互相關。此外，回波檢 測單元201也可參照輸入端子102的輸入信號和作為目標信號生成單元111 的結構要素的加法器117的輸出信號。此外，也可以將回波檢測單元201與 自適應濾波器相同數地設置，參照各個合適的信號，以使其高精度地進行自 適應濾波器的濾波系數的更新控制。
工業實用性 ^
如上所述，本發明的回波抑制裝置，與以往的回波抑制裝置比較，具有 能夠用簡單的結構抑制與每個空間傳遞路徑對應的回波的效果，在擁有多個 揚聲器和一個以上話筒的各種音響裝置中，作為抑制從多個揚聲器迂回到話 筒的回波的回波抑制裝置等是有用的。
權利要求
1. 一種回波抑制裝置，其特征在于，包括目標信號生成單元，在將多個揚聲器和一個以上的話筒配置在具有對稱性的位置，從而有關所述揚聲器和所述話筒之間的多個空間傳遞路徑能夠用配置的對稱性進行傳遞特性的估計時，從所述話筒集音由所述揚聲器輸出的聲音而獲得的集音信號，利用所述揚聲器和所述話筒配置的對稱性而生成用于抑制所述回波的目標信號；基準信號生成單元，基于所述揚聲器作為所述聲音輸出之前的信號而生成與所述目標信號對應的基準信號；以及回波抑制單元，基于所述目標信號和所述基準信號，從所述集音信號抑制所述回波。
2. 如權利要求1所述的回波抑制裝置，其特征在于， 以中心線為界，左右對稱地配置所述揚聲器，同時以相同的所述中心線為界，左右對稱地配置所述話筒。
3. 如權利要求2所述的回波抑制裝置，其特征在于， 在所述揚聲器的個數為奇數時，將中心的所述揚聲器配置在所述中心線上。
4. 如權利要求2所述的回波抑制裝置，其特征在于， 在所述話筒的個數為奇數時，將中心的所述話筒配置在所述中心線上。
5. 如權利要求1所述的回波抑制裝置，其特征在于，所述目標信號生成單元輸出基于所述集音信號的加法信號、減法信號或 直通信號的任何一個以上的信號作為所述目標信號。
6. 如權利要求1所述的回波抑制裝置，其特征在于， 所述基準信號生成單元輸出基于所述揚聲器作為所述聲音輸出之前的信號的加法信號、減法信號或直通信號的任何一個以上的信號作為所述基準信 號。
7. 如權利要求1所述的回波抑制裝置，其特征在于， 所述回波抑制單元使用自適應濾波器。
8. 如權利要求1所述的回波抑制裝置，其特征在于， 所述回波抑制單元限定在所述目標信號和所述基準信號的特定的頻帶內進行有關抑制所述回波的處理。
9. 如權利要求7所述的回波抑制裝置，其特征在于，所述回波抑制單元根據有無回波控制所述自適應濾波器的濾波系數的更新。
10. 如權利要求1所述的回波抑制裝置，其特征在于，還包括將所述回波抑制單元輸出的多個輸出信號合成的信號合成單元， 所述信號合成單元將基于所述回波抑制單元輸出的各個所述輸出信號的加法 信號和減法信號乘以規定的常數而進行合成。
全文摘要
提供用簡單的結構能夠抑制與每個空間傳遞路徑對應的回波、同時可削減運算量的回波抑制裝置。回波抑制裝置包括目標信號生成單元(111)，其揚聲器(105、106)和話筒(107、108)被配置在具有對稱性的位置，從話筒(107、108)集音由揚聲器(105、106)輸出的聲音獲得的集音信號，利用揚聲器和話筒配置的對稱性而生成用于抑制回波的目標信號；基準信號生成單元(112)，基于揚聲器(105、106)作為聲音輸出之前的信號生成與目標信號對應的基準信號；回波抑制單元(113)，基于目標信號和基準信號，從集音信號抑制回波；以及信號合成單元(114)，將回波抑制單元(113)輸出的多個輸出信號合成。
文檔編號H04R3/02GK101480063SQ20078002362
公開日2009年7月8日 申請日期2007年5月25日 優先權日2006年6月23日
發明者浦威史, 金森丈郎 申請人:松下電器產業株式會社