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エコー キャンセル

音声の録音には壁面からの反射によるエコーが含まれることがあります。自己相関を使用したフィルター処理によりこれを除外します。

この録音では、話者は MATLAB® という言葉を話しています。データとサンプル レート $$F_s=7418Hz$$ を読み込みます。

load mtlb

% To hear, type soundsc(mtlb,Fs)

$$\Delta$$ サンプル遅延させ、既知の係数 $$\alpha$$: $$y(n)=x(n)+\alpha x(n-\Delta )$$ により減衰させた信号のコピーを録音に追加して、エコーをモデル化します。タイム ラグを 0.23 秒に、減衰係数を 0.5 に指定します。

timelag = 0.23;
delta = round(Fs*timelag);
alpha = 0.5;

orig = [mtlb;zeros(delta,1)];
echo = [zeros(delta,1);mtlb]*alpha;

mtEcho = orig + echo;

% To hear, type soundsc(mtEcho,Fs)

元の信号、エコー、結果の信号をプロットします。

t = (0:length(mtEcho)-1)/Fs;

subplot(2,1,1)
plot(t,[orig echo])
legend("Original","Echo")

subplot(2,1,2)
plot(t,mtEcho)
legend("Total")
xlabel("Time (s)")

信号の自己相関の不偏推定を計算します。ゼロより大きいラグに対応するセクションを選択してプロットします。

[Rmm,lags] = xcorr(mtEcho,"unbiased");

Rmm = Rmm(lags>0);
lags = lags(lags>0);

figure
plot(lags/Fs,Rmm)
xlabel("Lag (s)")

自己相関は、エコーが到着した時点のラグで鋭いピークになります。出力 $$w$$ が $$w(n)+\alpha w(n-\Delta )=y(n)$$ に従う IIR システムを通して信号をフィルター処理することにより、エコーをキャンセルします。

[~,dl] = findpeaks(Rmm,lags,MinPeakHeight=0.22);

mtNew = filter(1,[1 zeros(1,dl-1) alpha],mtEcho);

% To hear, type soundsc(mtNew,Fs)

フィルター処理した信号をプロットして、元の信号と比較します。

subplot(2,1,1)
plot(t,orig)
legend("Original")

subplot(2,1,2)
plot(t,mtNew)
legend("Filtered")
xlabel("Time (s)")

参考

関数

• xcorr | findpeaks