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適応型フィードバックキャンセルは、デジタル補聴器などのさまざまな電気音響システムでオーディオフィードバックをキャンセルする一般的な方法です。時間とともに変化する音響フィードバック漏れ経路は、適応型フィードバックキャンセルによってのみ除去できます。適応型フィードバックキャンセラーを備えた電気音響システムに相関入力信号が提示されると、反復歪みアーティファクトであるエントレインメントが生成されます。システム識別とフィードバックキャンセルには違いがあります。
適応型フィードバックキャンセルは、エコーキャンセルに応用されています。希望する出力と実際の出力の間の誤差が取得され、適応型プロセッサにフィードバックとして与えられ、誤差を最小限に抑えるために係数が調整されます。
補聴器では、受信機 (スピーカー) 信号の一部が補聴器のマイクによって捕捉され、デバイス内で増幅されてシステム内をループし始めると、フィードバックが発生します。フィードバックが発生すると、不快なほど大きな音色信号が発生します。フィードバックは、補聴器の音量を上げたとき、補聴器が適切な位置に装着されていないとき、または補聴器が反射面に近づいたとき (携帯電話の使用時など) に発生しやすくなります。適応型フィードバック除去アルゴリズムは、スピーカーとマイクの間の伝送経路を推定する手法です。この推定値を使用して、音色フィードバック信号を抑制する中和電子フィードバック経路を実装します。
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歴史
適応型フィードバックキャンセルは、補聴器の進化の過程で生まれました。補聴器がデジタル化され、フィードバックキャンセルが必要になりました。1980年にデジタル補聴器に指向性マイクが導入され、マイクが拾った外部ノイズをブロックするために適応型フィードバックキャンセルが開発されました。今日では、適応型フィードバックキャンセルはほぼすべてのデジタル補聴器に搭載されており、現在も研究が続けられています。[3]
フェーズ
適応型フィードバックキャンセルは、次のプロセスに従います。
- このプロセスは、マイクで拾ったバックグラウンドノイズが同じデバイスのスピーカーで増幅されることから始まります。
- このノイズは音声フィードバックであり、後でキャンセルするために保存されます。
- 適応フィルタは、保存されたオーディオフィードバックをキャンセルできる量を最大化するアルゴリズムを使用します。
- 適応フィルタは音響装置に実装されており、このプロセスの繰り返しが適応フィードバックキャンセルである。
アプリケーション
補聴器
補聴器は、ゲイン量を向上させるために適応型フィードバックキャンセルを使用しています。補聴器が間違った場所に置かれていたり、大音量に設定されていたりすると、大きなフィードバックが発生する可能性があります。補聴器のマイクで拾われたノイズがこのフィードバックを生成し、それが増幅されてリンギングノイズが発生します。適応型フィードバックキャンセルは、適応型フィルターを使用してノイズをキャンセルします。適応型フィルターの産物がマイクからのフィードバックをキャンセルし、補聴器からクリアな音を生成します。[4]
エコーキャンセル
エコーキャンセルは、電話やテレビ会議デバイスで使用される適応型フィードバックキャンセルの一種です。補聴器の適応型フィードバックキャンセルと同様に、エコーキャンセルは適応型フィルターを使用してマイクからのエコー残響をキャンセルします。[5]
妨害電波抑制
妨害電波抑制は、従来の信号よりもはるかに強い大信号による干渉を排除する方法です。このプロセスでは適応フィルタが使用され、そのアルゴリズムはあらゆる種類の信号抑制に応用できます。[6]
現在の研究
予測誤差法
予測誤差法は、音声信号の代わりにオーディオ信号を使用することに重点を置いた適応型フィードバックキャンセルアルゴリズムです。この変更は、補聴器やその他のオーディオアプリケーションなどのオブジェクトにおける適応型フィードバックキャンセルを改善することを提案しています。このアプローチはエコーキャンセルと密接に連携し、エコーキャンセルの技術を補聴器に取り入れることを目指しています。[7]
サブバンドフィードバックキャンセル
サブバンドフィードバックキャンセルは、計算やアルゴリズムにあまり依存せず、デバイスにすでに存在する信号を使用してフィードバックキャンセルを最適化する適応型フィードバックキャンセルの一種です。サブバンドフィードバックキャンセルの目的は、適応型フィードバックキャンセルをより安価で普及させることです。[8]
デジタル信号処理
デジタル信号処理は、フィードバックテストを使用して、適応型フィードバックキャンセルが音質に与える影響を軽減することを約束しています。この方法では、補聴器のゲインがさらに高まると報告されており、10デシベルという数値が示されています。[9]
スマートフォンにおける適応型フィードバックキャンセル
2018年からスマートフォンのスピーカーとマイクの適応型フィードバックキャンセルに関する研究が進行中です。現在の研究では、デジタル信号処理を使用してスマートフォンの補聴器のキャンセルを模倣する予定です。[10]
参考文献
- ^ ウィドロウ、バーナード。適応信号処理。ISBN 0-13-004029-0
- ^ 「音響フィードバックによって生じるきしみ音を適応的にフィルタリングする方法および手段」D Graupe、J Grosspietsch、SP Basseas - 米国特許第 4,783,818 号、1988 年、1985 年出願
- ^ Levitt , Harry (2007 年 3 月)。「デジタル補聴器の歴史的観点: デジタル技術が現代の補聴器をどのように変えたか」。Trends in Amplification。11 ( 1 ): 7–24。doi : 10.1177 /1084713806298000。ISSN 1084-7138。PMC 4111501。PMID 17301334。
- ^ Kates, James M. (2003)、Benesty, Jacob、Huang, Yiteng (編)、「補聴器における適応型フィードバックキャンセル」、適応型信号処理: 実世界の問題への応用、信号と通信技術、ベルリン、ハイデルベルク: Springer、pp. 23–57、doi :10.1007/978-3-662-11028-7_2、ISBN 978-3-662-11028-7、 2020年11月17日取得
- ^ 「エコーキャンセル - 概要 | ScienceDirect Topics」www.sciencedirect.com 。 2020年11月17日閲覧。
- ^ Avalos, J. Gerardo; Sanchez, Juan C.; Velazquez, Jose (2011-07-05). 「適応フィルタリングのアプリケーション」.適応フィルタリングアプリケーション. doi : 10.5772/16873 . ISBN 978-953-307-306-4。
- ^ ヴァン・ウォーターシュート、トゥーン;マーク・ムーネン (2009-11-01)。 「オーディオアプリケーション向けの適応フィードバックキャンセル」。信号処理。89 (11): 2185–2201。土井：10.1016/j.sigpro.2009.04.036。ISSN 0165-1684。
- ^ 「IEEE Xplore は一時的にご利用いただけません」。s3 -us-west-2.amazonaws.com 。2020年 11 月 17 日閲覧。
- ^ スタッフ、Hearing Review。「フィードバックとデジタルフィードバックキャンセル戦略の理解 - Hearing Review」。2020年11月17日閲覧。
- ^ Mishra, Parth; Tokgoz, Serkan; Panahi, Issa MS (2018).スマートフォンでのノイズ注入アルゴリズムを使用した適応型フィードバックキャンセルの堅牢なリアルタイム実装。音響会議の議事録。第33巻。アメリカ音響学会。p. 055003。doi : 10.1121 /2.0000836。
外部リンク
- 図