(57)【要約】  エコーキャンセラ装置（１００）は、マイク入力信号（ｙ（ｎ））から疑似エコー成分を除去して残差信号（ｒ（ｎ））を出力する適応フィルタ部（１０１）と、マイク入力信号と残差信号の比を示すｐＥＲＬ値を算出するｐＥＲＬ算出部（１０６）と、マイク入力信号のうちのエコー信号（ｄ（ｎ））と、エコー信号から疑似エコー成分を減じて得られた残留エコー信号（ｅ（ｎ））との比を示すＥＲＬＥ値を算出するＥＲＬＥ算出部（１０５）と、ＥＲＬＥ値とｐＥＲＬ値との差分を示す減少度合を算出するｐＥＲＬ減少度合算出部（１０７）と、ＥＲＬＥ値（ｔ）と前記減少度合（ｋ）とから残留エコー抑圧量（γ（ω））を算出する抑圧量算出部（１０８）と、残差信号に残留エコー抑圧量を乗じることで、出力信号を生成する残留エコー抑圧処理部（１０９）とを有する。
2018087855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクとスピーカとを有する音声通信システムに使用されるエコーキャンセラ装置であって、
マイク入力信号から疑似エコー成分を除去して残差信号を出力するエコー消去部と、
前記マイク入力信号と前記残差信号の比を示すｐＥＲＬ値を算出するｐＥＲＬ算出部と、
前記マイク入力信号のうちの前記スピーカから前記マイクに入力したエコーに基づくエコー信号と、前記エコー信号から前記疑似エコー成分を減じて得られた残留エコー信号との比を示すＥＲＬＥ値を算出するＥＲＬＥ算出部と、
前記ＥＲＬＥ値と前記ｐＥＲＬ値との差分を示す減少度合を算出するｐＥＲＬ減少度合算出部と、
前記ＥＲＬＥ値と前記減少度合とから残留エコー抑圧量を算出する抑圧量算出部と、
前記残差信号に前記残留エコー抑圧量を乗じることで、出力信号を生成する残留エコー抑圧処理部と
を有することを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項２】
前記エコー消去部から出力された前記残差信号と前記マイク入力信号とを高速フーリエ変換して周波数領域の残差信号と周波数領域のマイク入力信号とを生成するＦＦＴ処理部と、
前記残留エコー抑圧処理部で生成された前記出力信号を時間領域の出力信号に変換するＩＦＦＴ処理部と
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のエコーキャンセラ装置。
【請求項３】
前記マイク入力信号が、前記エコー信号を含むか否かを判定するダブルトーク判定器をさらに有し、
前記ＥＲＬＥ算出部は、前記ダブルトーク判定器が、前記マイク入力信号は前記エコー信号を含まないと判定したときにおける前記ｐＥＲＬ値を、前記ＥＲＬＥ値として出力する。
請求項１又は２に記載のエコーキャンセラ装置。
【請求項４】
前記マイク入力信号に含まれる騒音レベルを算出する騒音レベル算出部をさらに有し、
前記ＥＲＬＥ算出部は、前記エコー消去部から出力された前記残差信号から前記騒音レベルを差し引いた信号から前記ＥＲＬＥ値を算出する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のエコーキャンセラ装置。
【請求項５】
マイクとスピーカとを有する音声通信システムに使用されるエコー消去方法であって、
マイク入力信号から疑似エコー成分を除去して残差信号を出力するステップと、
前記マイク入力信号と前記残差信号の比を示すｐＥＲＬ値を算出するステップと、
前記マイク入力信号のうちの前記スピーカから前記マイクに入力したエコーに基づくエコー信号と、前記エコー信号から前記疑似エコー成分を減じて得られた残留エコー信号との比を示すＥＲＬＥ値を算出するステップと、
前記ＥＲＬＥ値と前記ｐＥＲＬ値との差分を示す減少度合を算出するステップと、
前記ＥＲＬＥ値と前記減少度合とから残留エコー抑圧量を算出するステップと、
前記残差信号に前記残留エコー抑圧量を乗じることで、出力信号を生成するステップと
を有することを特徴とするエコー消去方法。
【請求項６】
マイクとスピーカとを有する音声通信システムにおけるマイク入力信号から疑似エコー成分を除去して残差信号を出力する処理と、
前記マイク入力信号と前記残差信号の比を示すｐＥＲＬ値を算出する処理と、
前記マイク入力信号のうちの前記スピーカから前記マイクに入力したエコーに基づくエコー信号と、前記エコー信号から前記疑似エコー成分を減じて得られた残留エコー信号との比を示すＥＲＬＥ値を算出する処理と、
前記ＥＲＬＥ値と前記ｐＥＲＬ値との差分を示す減少度合を算出する処理と、
前記ＥＲＬＥ値と前記減少度合とから残留エコー抑圧量を算出する処理と、
前記残差信号に前記残留エコー抑圧量を乗じることで、出力信号を生成する処理と
をコンピュータに実行させるためのエコー消去プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声通信システムに使用されるエコーキャンセラ装置、エコー消去方法、及びエコー消去プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エコーキャンセラ装置は、電話通信システム及びテレビ会議システムなどのような音声通信システムにおいて、スピーカからマイクに回り込んだ音（エコー）に基づくエコー信号を消去するために用いられる。一般に、エコーキャンセラ装置は、適応フィルタがエコー信号と受話信号とからエコー経路を推定（学習）し、推定結果に基づいて疑似エコー信号であるエコーレプリカを生成し、減算器で送話信号からエコーレプリカを減じることで、エコー消去処理を行う。また、エコーキャンセラ装置の多くは、適応フィルタを用いたエコー消去処理後に送話信号に残っている残留エコー信号を減らすために、残留エコー信号を抑圧する残留エコー抑圧処理部を備えている。【０００３】
しかし、従来のエコーキャンセラ装置では、マイク入力信号が、エコー信号と近端信号（背景雑音及び近端話者音声などに基づく信号）とが重畳した信号であるときに、エコー信号を正確に消去することが難しい。特に、マイクに、近端話者音声とスピーカから出力されたエコー（遠端話者音声）とが同時に入力されるダブルトーク（ＤＴ：Ｄｏｕｂｌｅ  Ｔａｌｋ）時には、適応フィルタによるエコー経路の推定（学習）に誤りが生じ易く、残留エコー抑圧処理部における残留エコー量の推定精度が低下する。また、ＤＴ時には、エコー信号とエコーレプリカとの差が大きくなり、エコー消去処理後に送話信号に残っている残留エコー信号の量が増加する。【０００４】
これらの対策として、特許文献１は、エコー信号パワーを受話信号パワーで除算することで得られたエコー経路結合量（すなわち、エコー信号と受話信号とのパワー比として得られた音響結合量）を、受話信号パワーに乗じることで、エコー信号パワーを推定し、推定結果を用いてエコー信号を抑圧する方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４２０７０５号公報（段落００８９〜０１０７、図１）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Jacob  Benesty,  Dennis  R.  Morgan,  and  Jun.  H.  Cho著、“A  New  Class  of  Doubletalk  Detectors  Based  on  Cross-Correlation”  IEEE  Transactions  on  Speech  and  Audio  Processing，  Vol.8，  No.2，  pp.168-172,  Mar.  2000.
【非特許文献２】浅野太著、音響テクノロジーシリーズ１６、「音のアレイ信号処理  音源の定位・追跡と分離」（Array  signal  processing  for  acoustics,  -Localization,  tracking  and  separation  of  sound  sources-）、第３章、第５８−５９頁、２０１１年２月２５日、株式会社コロナ社発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のエコーキャンセラ装置においては、エコー消去処理後の残留エコー信号のパワーの算出に、エコー信号と受話信号とのパワー比であるエコー経路結合量を用いているため、残留エコー信号の推定精度が低い。残留エコー抑圧処理部において残留エコー量の推定精度が低い場合には、送話信号のうちの近端信号（近端話者音声信号を含む）が抑圧されたり、残留エコー信号を十分に減らすことができなかったりするという課題がある。【０００８】
本発明は、近端信号を抑圧することなく、残留エコー信号を抑圧することができるエコーキャンセラ装置、エコー消去方法、及びエコー消去プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係るエコーキャンセラ装置は、マイクとスピーカとを有する音声通信システムに使用されるエコーキャンセラ装置であって、マイク入力信号から疑似エコー成分を除去して残差信号を出力するエコー消去部と、前記マイク入力信号と前記残差信号の比を示すｐＥＲＬ値を算出するｐＥＲＬ算出部と、前記マイク入力信号のうちの前記スピーカから前記マイクに入力したエコーに基づくエコー信号と、前記エコー信号から前記疑似エコー成分を減じて得られた残留エコー信号との比を示すＥＲＬＥ値を算出するＥＲＬＥ算出部と、前記ＥＲＬＥ値と前記ｐＥＲＬ値との差分を示す減少度合を算出するｐＥＲＬ減少度合算出部と、前記ＥＲＬＥ値と前記減少度合とから前記残留エコー抑圧量を算出する抑圧量算出部と、前記残差信号に前記残留エコー抑圧量を乗じることで、出力信号を生成する残留エコー抑圧処理部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、近端信号を抑圧することなく、残留エコー信号を抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係るエコーキャンセラ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】近接信号の値が大きくなるほど、ｐＥＲＬ値が減少することを説明するためのグラフを示す図である。
【図３】近接信号の値が大きくなるほど、単調減少するｐＥＲＬ値のグラフを示す図である。
【図４】図３に示されたｐＥＲＬ値のグラフに適応フィルタが安定した際のＥＲＬＥ値であるｔ［ｄＢ］と、ダブルトークが生じたことによるｐＥＲＬ値の劣化量であるｋ［ｄＢ］を示す図である。
【図５】実施の形態１に係るエコーキャンセラ装置を示すハードウェア構成図である。
【図６】実施の形態１に係るエコーキャンセラ装置を示す他のハードウェア構成図である。
【図７】実施の形態１に係るエコーキャンセラ装置の動作（エコー消去方法）を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態２に係るエコーキャンセラ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態２に係るエコーキャンセラ装置の動作（エコー消去方法）を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
《１》実施の形態１．
《１−１》構成
図１は、本発明の実施の形態１に係るエコーキャンセラ装置１００の概略構成を示すブロック図である。エコーキャンセラ装置１００は、実施の形態１に係るエコー消去方法を実行することができる装置である。エコーキャンセラ装置１００は、マイク１１とスピーカ１２とを有する音声通信システム１０の一部を構成することができる。音声通信システム１０は、電話回線及びインターネットなどのような信号伝送路を介して、他の音声通信システム（図示せず）と通信可能に接続される。音声通信システム１０の例は、ハンズフリー通話機能を備えた電話通信システム（拡声通話装置）及びテレビ会議システム（テレビ会議装置）などである。
【００１３】
図１に示されるように、エコーキャンセラ装置１００は、エコー経路の推定（学習）を行う適応フィルタ１０１ａを備える。適応フィルタ１０１ａは、エコー経路を推定するためにフィルタ係数を更新（算出）すると共に、エコー経路の推定結果に基づいて、スピーカ１２からマイク１１に入力されるエコーに基づくエコー信号に似せた疑似エコー信号であるエコーレプリカを生成する。エコーキャンセラ装置１００は、マイク入力信号ｙ（ｎ）からエコーレプリカを差し引く減算器１０１ｂを備える。適応フィルタ１０１ａと減算器１０１ｂとは、エコー消去部（適応フィルタ部）１０１を構成する。
【００１４】
また、エコーキャンセラ装置１００は、マイク１１に入力された音がダブルトーク（ＤＴ）状態であるか否かを判定するダブルトーク判定器（ＤＴ判定器）１０２を備えることが望ましい。ＤＴ判定器１０２としては、例えば、上記非特許文献１に記載のものを用いることができる。ただし、ＤＴ判定器１０２は、ＤＴ状態であるか否か（すなわち、ＤＴの有無）を判定する機能を備えたものであれば、他のＤＴ判定器であってもよい。ＤＴ判定器１０２は、ＤＴ時に適応フィルタ１０１ａがエコー経路の推定（学習）を行わないように、適応フィルタ１０１ａを制御する。
【００１５】
時刻をｎと表記し、時刻ｎにおけるエコーに基づくエコー信号をｄ（ｎ）と表記し、時刻ｎにおける近端話者音声と騒音との和を示す近端信号をｓ（ｎ）と表記し、時刻ｎにマイク１１に入力された音に基づくマイク入力信号をｙ（ｎ）と表記すると、次式が成立する。
ｙ（ｎ）＝ｄ（ｎ）＋ｓ（ｎ）
【００１６】
適応フィルタ１０１ａは、エコー経路
【数１】
2018087855.tif 000003
を推定するためにフィルタ係数
【数２】
2018087855.tif 000004
を更新し、同時にエコーレプリカ
【数３】
2018087855.tif 000005
を生成する。
【００１７】
適応フィルタ１０１ａとしては、例えば、Normalized  Least  Mean  Square（ＮＬＭＳ）アルゴリズムを用いたフィルタを採用することができる。このＮＬＭＳによる係数の更新方法として、例えば、上記非特許文献２に記載の方法を用いることができる。ＮＬＭＳの更新方法は、（式１）及び（式２）に示される。
【００１８】
【数４】
2018087855.tif 000006
【００１９】
（式１）及び（式２）において、ｒ（ｎ）は、マイク入力信号ｙ（ｎ）からエコーレプリカを差し引くことで得られた残差信号を示す。（式１）及び（式２）において、過去Ｎ個分の受話信号ｘ（ｎ）の時系列は、Ｎ個の要素からなるベクトル表現で、
【数５】
2018087855.tif 000007
（Ｎは、フィルタ長）と表される。上付きの「Ｔ」は、転置を意味する。
【００２０】
また、（式１）の右辺第２項であるエコーレプリカ
【数６】
2018087855.tif 000008
は、受話信号
【数７】
2018087855.tif 000009
と、フィルタ係数
【数８】
2018087855.tif 000010
との内積で算出され、
【数９】
2018087855.tif 000011
で表わされる。
【００２１】
また、（式２）の右辺第２項の分母において、
【数１０】
2018087855.tif 000012
である。
【００２２】
高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＦＦＴ）処理部１０３は、時間領域のマイク入力信号ｙ（ｎ）及び時間領域の残差信号ｒ（ｎ）を、周波数領域のマイク入力信号Ｙ（ω）及び周波数領域の残差信号Ｒ（ω）にそれぞれ変換する。ここで、ωは、周波数を示す。
【００２３】
抑圧量推定部１０４には、周波数領域のマイク入力信号Ｙ（ω）、周波数領域の残差信号Ｒ（ω）、及びＤＴ判定結果が入力される。抑圧量推定部１０４は、周波数領域のマイク入力信号Ｙ（ω）及び周波数領域の残差信号Ｒ（ω）から残留エコー抑圧量γ（ω）の推定（算出）を行う。抑圧量推定部１０４は、本発明の特徴部分である。
【００２４】
まず、抑圧量推定部１０４において、エコー消去量を模擬するｐＥＲＬ値（ｐｓｅｕｄｏ  Ｅｃｈｏ  Ｒｅｔｕｒｎ  Ｌｏｓｓ：疑似エコーリターンロス）であるｐＥＲＬ（ｎ）は、マイク入力信号ｙ（ｎ）と残差信号ｒ（ｎ）とを用いて、（式３）のように定義される。
【００２５】
【数１１】
2018087855.tif 000013
【００２６】
また、真のエコー消去量であるＥＲＬＥ値（Ｅｃｈｏ  Ｒｅｔｕｒｎ  Ｌｏｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）であるＥＲＬＥ（ｎ）は、エコー信号ｄ（ｎ）と残留エコー信号ｅ（ｎ）とを用いて、（式４）のように定義される。
【００２７】
【数１２】
2018087855.tif 000014
【００２８】
ここで、残留エコー信号ｅ（ｎ）は、
【数１３】
2018087855.tif 000015
であり、ＤＴ時（遠端音声であるエコーと近端音声とがマイク１１に入力している最中）には、正確に観測できない信号である。
【００２９】
また、ｐＥＲＬ値に対するパワー平均ｐＥＲＬａｖｅ（ｎ）を、（式５）のように定義する。
【００３０】
【数１４】
2018087855.tif 000016
【００３１】
（式５）において、Ｅ［・］は、括弧内の値の時間平均を表す演算子である。また、（式５）において、常用対数（ｌｏｇ１０）の中身（真数）は、近端信号ｓ（ｎ）とエコー信号ｄ（ｎ）とが無相関であると仮定すれば、（式６）のように展開することができる。
【００３２】
【数１５】
2018087855.tif 000017
【００３３】
（式６）において、{ｓ(ｎ)}２の時間平均であるＥ[{ｓ(ｎ)}２]が増加すると、ｐＥＲＬ値は減少することが知られている。このことは、（式６）をグラフ化することによって容易に理解できる。
【００３４】
（式６）において、
【数１６】
2018087855.tif 000018
とすることによって得られる、以下のｆ（ｘ）を検討する。
【数１７】
2018087855.tif 000019
【００３５】
図２は、近接信号の値が大きくなるほど、ｐＥＲＬ値が減少することを説明するためのグラフを示す図である。図２においては、ａ＝１５、ｂ＝２０００としたｆ（ｘ）のグラフが示されている。図２から、ｆ（ｘ）は、ｆ（０）＝ｂ／ａを最大値とし、単調減少する関数であることが分かる。
【００３６】
図３は、近接信号の値が大きくなるほど、単調減少するｐＥＲＬ値のグラフを示す図である。図３に示されるグラフは、図２に示されたｆ（ｘ）を、縦軸の数値をデシベル（ｄＢ）で表したものである。図３から、実際のハンズフリー通話中のデータでは、ダブルトーク中にエコー消去量が１０ｄＢ程度落ちること（すなわち、約２３ｄＢから約１３ｄＢに落ちること）が分かる。
【００３７】
次に、残留エコー抑圧処理部１０９における理想的な残留エコー抑圧量γ（ω）について説明する。周波数ωのマイク入力信号をＹ（ω）、近端信号をＳ（ω）、エコー信号をＤ（ω）、残差信号をＲ（ω）、残留エコー信号をＥ（ω）とそれぞれ表記する。周波数ωに対する理想的な残留エコー抑圧量γ（ω）は、（式７）で表される。
【００３８】
【数１８】
2018087855.tif 000020
【００３９】
残差信号Ｒ（ω）は、観測可能な信号であるが、近端信号Ｓ（ω）は、観測することができない信号である。そこで、本発明の実施の形態１においては、近端信号Ｓ（ω）を高い精度で推定する。以下に、その方法を説明する。
【００４０】
近端信号が混在しなければ、ｐＥＲＬ値は、ＥＲＬＥ値と一致し、適応フィルタ１０１ａの学習が十分に進めば、各時間でｐＥＲＬ値は、安定（例えば、３０ｄＢ）する。この性質を利用し、ダブルトークが起きた際のｐＥＲＬ値の劣化量（例えば、１０ｄＢ落ちる）から近端信号パワーを推定する。
【００４１】
【数１９】
2018087855.tif 000021
とし、適応フィルタ１０１ａが安定した際のＥＲＬＥ値をｔ［ｄＢ］とする。
【００４２】
ＥＲＬＥ算出部１０５は、例えば、ＤＴ判定器１０２の判定結果により近端信号ｓ（ｎ）の有無（すなわち、近端信号が無ければＤＴは無い）を判断し、近端信号ｓ（ｎ）が無ければＥＲＬＥ値を算出する。ＥＲＬＥ値の算出は、数フレームの平均、長時間の移動平均、及び直前の瞬時値などのうちの、いずれであってもよい。
【００４３】
【数２０】
2018087855.tif 000022
【００４４】
ｐＥＲＬ算出部１０６は、ｐＥＲＬ値を算出し、ｐＥＲＬ減少度合算出部１０７は、ＥＲＬＥ値とｐＥＲＬ値の差分を算出する。ダブルトークが生じたことによりｐＥＲＬ値がｋ［ｄＢ］劣化したことを定式化すると、下記の（式９）のようになる。
【００４５】
【数２１】
2018087855.tif 000023
【００４６】
図４は、図３のグラフ上に適応フィルタ１０１ａが安定した際のＥＲＬＥ値であるｔ［ｄＢ］と、ダブルトークが生じたことによるｐＥＲＬ値の劣化量を示すｋ［ｄＢ］を示す図である。ｔ［ｄＢ］及びｋ［ｄＢ］は、観測可能な値である。
【００４７】
【数２２】
2018087855.tif 000024
とすると、（式９）における最下段の式は、下記の（式１０）のように変形できる。
【００４８】
【数２３】
2018087855.tif 000025
【００４９】
（式１０）は以下の（式１１）のように変形でき、（式１１）からｘを求めることができる。
【数２４】
2018087855.tif 000026
【００５０】
これらの結果から、ａ、ｂ、ｘの比を、以下の（式１２）で求めることができる。
【数２５】
2018087855.tif 000027
【００５１】
以上より、残留エコー抑圧量γ（ω）を以下の（式１３）から求めることができる。
【数２６】
2018087855.tif 000028
【００５２】
抑圧量算出部１０８は、例えば、（式１３）を用いて残留エコー抑圧量γ（ω）を算出する。
【００５３】
残留エコー抑圧処理部１０９は、抑圧量算出部１０８で得られた残留エコー抑圧量γ（ω）をマイク入力信号Ｙ（ω）に乗じて出力信号
【数２７】
2018087855.tif 000029
を得る。
【００５４】
最後に、高速逆フーリエ変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＩＦＦＴ）処理部１１０は、残留エコー抑圧処理部１０９の出力信号にＩＦＦＴ処理を行い、時間領域の出力信号
【数２８】
2018087855.tif 000030
を生成する。
【００５５】
《１−２》ハードウェア構成
実施の形態１に係るエコーキャンセラ装置１００は、ハードウェア（Ｈ／Ｗ）、又はソフトウェア（Ｓ／Ｗ）、又はＨ／ＷとＳ／Ｗの組み合わせによって実現可能である。
【００５６】
図５は、実施の形態１に係るエコーキャンセラ装置１００を示すハードウェア構成図である。図５には、エコーキャンセラ装置１００をＨ／Ｗで構成した例を示す。この場合、エコーキャンセラ装置１００は、半導体集積回路などから構成された処理回路８１と、処理回路８１がエコー消去のための処理に使用する情報を記憶する外部記憶装置８２とを備えている。処理回路８１によって実行されるエコー消去方法は、後述の図７に示されている。外部記憶装置８２は、例えば、エコーキャンセラ装置１００に直接又はネットワークを経由して接続されたＨＤＤ（ハードディスクドライブ）又はＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）などである。エコーキャンセラ装置１００には、近端話者音声が入力される音声入力部としてのマイク１１と、受話信号に基づく遠端話者音声を出力する音声出力部としてのスピーカ１２と、信号伝送路を介して、他の音声通信システムと通信する通信部１３とが接続されている。図１に示される構成要素１０１〜１１０は、図５に示される処理回路８１と外部記憶装置８２によって実現されることができる。
【００５７】
図６は、実施の形態１に係るエコーキャンセラ装置１００を示す他のハードウェア構成図である。図６には、エコーキャンセラ装置１００をＳ／Ｗで構成した例を示す。この場合、エコーキャンセラ装置１００は、ソフトウェアとしてのプログラム（実施の形態１に係るエコー消去プログラム）を格納する記憶装置としてのメモリ９２と、メモリ９２に格納されたプログラムを実行する情報処理部としてのプロセッサ９１とを用いて（例えば、コンピュータにより）実現することができる。エコー消去プログラムによって実行される処理は、後述の図７に示されている。また、エコーキャンセラ装置１００は、エコー消去のための処理に使用する情報を記憶する外部記憶装置８２を備えている。この場合には、図１に示される構成要素１０１〜１１０は、図６に示されるプロセッサ９１とメモリ９２とによって実現される。なお、図１に示されるエコーキャンセラ装置１００の一部を、図６に示されるメモリ９２とプログラムを実行するプロセッサ９１とによって実現し、残りの部分を図５に示される処理回路８１によって実現してもよい。
【００５８】
《１−３》動作
図７は、実施の形態１に係るエコーキャンセラ装置１００の動作（実施の形態１に係るエコー消去方法）を示すフローチャートである。
【００５９】
先ず、ＤＴ判定器１０２は、エコーキャンセラ装置１００においてＤＴが発生しているか否か、すなわち、ＤＴの有無を判定する（ステップＳ１）。
【００６０】
ＤＴが無しであれば（ステップＳ１においてＮＯ）、適応フィルタ１０１ａは、適応フィルタ１０１ａにおいて係数更新処理を行い（ステップＳ２）、エコーレプリカを生成し、減算器１０１ｂによってマイク入力信号ｙ（ｎ）からエコーレプリカを減じて残差信号ｒ（ｎ）を生成する処理を行わせる（ステップＳ３）。
【００６１】
ＤＴが有りであれば（ステップＳ１においてＹＥＳ）、適応フィルタ１０１ａは、適応フィルタ１０１ａにおいて係数更新処理を行わずに、エコーレプリカを生成し、減算器１０１ｂによってマイク入力信号ｙ（ｎ）からエコーレプリカを減じて残差信号ｒ（ｎ）を生成する処理を行わせる（ステップＳ３）。
【００６２】
次に、ＦＦＴ処理部１０３は、マイク入力信号ｙ（ｎ）と残差信号ｒ（ｎ）を周波数領域のマイク入力信号Ｙ（ω）と残差信号Ｒ（ω）にそれぞれ変換する（ステップＳ４）。
【００６３】
次に、ｐＥＲＬ算出部１０６は、周波数領域のマイク入力信号Ｙ（ω）と残差信号Ｒ（ω）から、ｐＥＲＬ値を算出する（ステップＳ５）。
【００６４】
次に、ＤＴが無しであれば（ステップＳ６においてＮＯ）、ＥＲＬＥ算出部１０５は、ＥＲＬＥ値を算出し（ステップＳ７）、ｐＥＲＬ減少度合算出部１０７は、ｐＥＲＬ値とＥＲＬＥ値とから減少度合を算出する（ステップＳ８）。
【００６５】
ＤＴが有りであれば（ステップＳ６においてＹＥＳ）、ＥＲＬＥ算出部１０５によるＥＲＬＥ値の算出を行わずに、ｐＥＲＬ減少度合算出部１０７は、予め保持しているダブルトーク時のｐＥＲＬ値の劣化量（例えば、１０ｄＢ落ちる）を、ｐＥＲＬ値の減少度合とする（ステップＳ８）。
【００６６】
次に、抑圧量算出部１０８は、ＥＲＬＥ値と減少度合から、残留エコー抑圧量γ（ω）を算出する（ステップＳ９）。
【００６７】
次に、残留エコー抑圧処理部１０９は、残留信号Ｒ（ω）に残留エコー抑圧量γ（ω）を乗じて、残留エコー信号の抑圧処理を行う（ステップＳ１０）。
【００６８】
次に、ＩＦＦＴ処理部１１０は、残留エコー抑圧処理部１０９の出力信号を高速逆フーリエ変換することで、出力信号を送信する。
【００６９】
《１−４》効果
以上に説明したように、実施の形態１に係るエコーキャンセラ装置１００及びエコー消去方法においては、（式１３）に示されるように、適応フィルタ１０１ａが安定した際のＥＲＬＥ値であるｔ［ｄＢ］に基づくＴ（≡１０ｔ／１０）及びｐＥＲＬ値の減少度合であるｋ［ｄＢ］に基づくＫ（≡１０ｋ／１０）を用いて残留エコー抑圧量γ（ω）を算出している。つまり、実施の形態１においては、適応フィルタ１０１ａのエコー消去量を観測しておくことにより、残差信号Ｒ（ω）中の近端信号Ｓ（ω）の割合、すなわち、（式７）に示される理想的な残留エコー抑圧量を推定することが可能である。このため、実施の形態１に係るエコーキャンセラ装置１００及びエコー消去方法によれば、近接信号を抑圧することなく、高いエコー消去（抑圧）性能を発揮することができる。
【００７０】
《２》実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２に係るエコーキャンセラ装置２００の概略構成を示すブロック図である。図８において、図１に示される構成要素と同じ又は対応する構成要素には、図１に示される符号と同じ符号が付される。エコーキャンセラ装置２００は、実施の形態２に係るエコー消去方法を実行することができる装置である。エコーキャンセラ装置２００は、マイク１１とスピーカ１２とを有する音声通信システム２０の一部を構成する。音声通信システム２０は、電話回線及びインターネットなどのような信号伝送路を介して、他の音声通信システム（図示せず）と通信可能に接続される。
【００７１】
実施の形態２に係るエコーキャンセラ装置２００は、抑圧量推定部２０１において、ＥＲＬＥ算出部１０５の前段に、マイク１１に入力する騒音のレベルを算出する騒音レベル算出部２０２を備えている点において、実施の形態１に係るエコーキャンセラ装置１００と相違する。
【００７２】
図９は、実施の形態２に係るエコーキャンセラ装置２００の動作を示すフローチャートである。図９において、図７に示される処理ステップと同じ又は対応する処理ステップには、図７に示される符号と同じ符号が付される。エコーキャンセラ装置２００は、ステップＳ５の次に、騒音レベルを算出するステップＳ２１を有する点において、図７に示される実施の形態１に係るエコーキャンセラ装置１００と異なる。
【００７３】
マイク１１に入力する騒音のレベルは、残差信号Ｒ（ω）を観測し、例えば、区間の最低フレームパワーを平均して算出するなどの方法で算出することができる。算出された騒音レベルを残差信号Ｒ（ω）から差し引くことで、ＥＲＬＥ値をより正確に算出することが可能となる。ＥＲＬＥ値の精度が上がれば、結果的に抑圧量算出部１０８の精度も高くなり、エコー消去性能が向上する。
【００７４】
なお、図５及び図６に示されるハードウェア構成は、実施の形態２にも適用可能である。
【００７５】
上記以外の点については、実施の形態２は実施の形態１と同じである。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、ハンズフリー通話を行う電話機（車載用電話機を含む）、電話機を含む電話通信システム、テレビ会議システムなどのように、通信システムを用いて遠端話者と近端話者とが会話する機能を備えた全てのシステムに適用可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１０，２０  音声通信システム、  １１  マイク（音声入力部）、  １２  スピーカ（音声出力部）、  １００，２００  エコーキャンセラ装置、  １０１  エコー消去部（適応フィルタ部）、  １０１ａ  適応フィルタ、  １０１ｂ  減算器、  １０２  ダブルトーク判定器（ＤＴ判定器）、  １０３  ＦＦＴ処理部、  １０４，２０１  抑圧量推定部、  １０５  ＥＲＬＥ算出部、  １０６  ｐＥＲＬ算出部、  １０７  ｐＥＲＬ減少度合算出部、  １０８  抑圧量算出部、  １０９  残留エコー抑圧処理部、  １１０  ＩＦＦＴ処理部、  ２０２  騒音レベル算出部。
【図１】
2018087855.tif 000031
【図２】
2018087855.tif 000032
【図３】
2018087855.tif 000033
【図４】
2018087855.tif 000034
【図５】
2018087855.tif 000035
【図６】
2018087855.tif 000036
【図７】
2018087855.tif 000037
【図８】
2018087855.tif 000038
【図９】
2018087855.tif 000039
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月24日(2017.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクとスピーカとを有する音声通信システムに使用されるエコーキャンセラ装置であって、
マイク入力信号から疑似エコー成分を除去して残差信号を出力するエコー消去部と、
前記マイク入力信号と前記残差信号の比を示すｐＥＲＬ値を算出するｐＥＲＬ算出部と、
前記マイク入力信号のうちの前記スピーカから前記マイクに入力したエコーに基づくエコー信号と、前記エコー信号から前記疑似エコー成分を減じて得られた残留エコー信号との比を示すＥＲＬＥ値を算出するＥＲＬＥ算出部と、
前記ＥＲＬＥ値と前記ｐＥＲＬ値との差分を示す減少度合を算出するｐＥＲＬ減少度合算出部と、
前記減少度合をリニア値で示した値をＫとし、前記ＥＲＬＥ値をリニア値で示した値をＴとしたときに、式（Ｋ−１）Ｔ／Ｋ（Ｔ−１）から残留エコー抑圧量を算出する抑圧量算出部と、
前記残差信号に前記残留エコー抑圧量を乗じることで、出力信号を生成する残留エコー抑圧処理部と
を有することを特徴とするエコーキャンセラ装置。
【請求項２】
前記エコー消去部から出力された前記残差信号と前記マイク入力信号とを高速フーリエ変換して周波数領域の残差信号と周波数領域のマイク入力信号とを生成するＦＦＴ処理部と、
前記残留エコー抑圧処理部で生成された前記出力信号を時間領域の出力信号に変換するＩＦＦＴ処理部と
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のエコーキャンセラ装置。
【請求項３】
前記マイクに遠端音声と近端音声とが入力しているダブルトーク状態であるか否かを判定するダブルトーク判定器をさらに有し、
前記ダブルトーク判定器によってダブルトーク状態でないと判定されたときに、前記ＥＲＬＥ算出部は、前記ＥＲＬＥ値を算出し、前記ｐＥＲＬ減少度合算出部は、前記ＥＲＬＥ値と前記ｐＥＲＬ値とから前記減少度合を算出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエコーキャンセラ装置。
【請求項４】
前記マイク入力信号に含まれる騒音レベルを算出する騒音レベル算出部をさらに有し、
前記ＥＲＬＥ算出部は、前記エコー消去部から出力された前記残差信号から前記騒音レベルを差し引いた信号から前記ＥＲＬＥ値を算出する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のエコーキャンセラ装置。
【請求項５】
マイクとスピーカとを有する音声通信システムに使用されるエコー消去方法であって、
マイク入力信号から疑似エコー成分を除去して残差信号を出力するステップと、
前記マイク入力信号と前記残差信号の比を示すｐＥＲＬ値を算出するステップと、
前記マイク入力信号のうちの前記スピーカから前記マイクに入力したエコーに基づくエコー信号と、前記エコー信号から前記疑似エコー成分を減じて得られた残留エコー信号との比を示すＥＲＬＥ値を算出するステップと、
前記ＥＲＬＥ値と前記ｐＥＲＬ値との差分を示す減少度合を算出するステップと、
前記減少度合をリニア値で示した値をＫとし、前記ＥＲＬＥ値をリニア値で示した値をＴとしたときに、式（Ｋ−１）Ｔ／Ｋ（Ｔ−１）から残留エコー抑圧量を算出するステップと、
前記残差信号に前記残留エコー抑圧量を乗じることで、出力信号を生成するステップと
を有することを特徴とするエコー消去方法。
【請求項６】
マイクとスピーカとを有する音声通信システムにおけるマイク入力信号から疑似エコー成分を除去して残差信号を出力する処理と、
前記マイク入力信号と前記残差信号の比を示すｐＥＲＬ値を算出する処理と、
前記マイク入力信号のうちの前記スピーカから前記マイクに入力したエコーに基づくエコー信号と、前記エコー信号から前記疑似エコー成分を減じて得られた残留エコー信号との比を示すＥＲＬＥ値を算出する処理と、
前記ＥＲＬＥ値と前記ｐＥＲＬ値との差分を示す減少度合を算出する処理と、
前記減少度合をリニア値で示した値をＫとし、前記ＥＲＬＥ値をリニア値で示した値をＴとしたときに、式（Ｋ−１）Ｔ／Ｋ（Ｔ−１）から残留エコー抑圧量を算出する処理と、
前記残差信号に前記残留エコー抑圧量を乗じることで、出力信号を生成する処理と
をコンピュータに実行させるためのエコー消去プログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の一態様に係るエコーキャンセラ装置は、マイクとスピーカとを有する音声通信システムに使用されるエコーキャンセラ装置であって、マイク入力信号から疑似エコー成分を除去して残差信号を出力するエコー消去部と、前記マイク入力信号と前記残差信号の比を示すｐＥＲＬ値を算出するｐＥＲＬ算出部と、前記マイク入力信号のうちの前記スピーカから前記マイクに入力したエコーに基づくエコー信号と、前記エコー信号から前記疑似エコー成分を減じて得られた残留エコー信号との比を示すＥＲＬＥ値を算出するＥＲＬＥ算出部と、前記ＥＲＬＥ値と前記ｐＥＲＬ値との差分を示す減少度合を算出するｐＥＲＬ減少度合算出部と、前記減少度合をリニア値で示した値をＫとし、前記ＥＲＬＥ値をリニア値で示した値をＴとしたときに、式（Ｋ−１）Ｔ／Ｋ（Ｔ−１）から残留エコー抑圧量を算出する抑圧量算出部と、前記残差信号に前記残留エコー抑圧量を乗じることで、出力信号を生成する残留エコー抑圧処理部とを有することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係るエコーキャンセラ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】近端信号の値が大きくなるほど、ｐＥＲＬ値が減少することを説明するためのグラフを示す図である。
【図３】近端信号の値が大きくなるほど、単調減少するｐＥＲＬ値のグラフを示す図である。
【図４】図３に示されたｐＥＲＬ値のグラフに適応フィルタが安定した際のＥＲＬＥ値であるｔ［ｄＢ］と、ダブルトークが生じたことによるｐＥＲＬ値の劣化量であるｋ［ｄＢ］を示す図である。
【図５】実施の形態１に係るエコーキャンセラ装置を示すハードウェア構成図である。
【図６】実施の形態１に係るエコーキャンセラ装置を示す他のハードウェア構成図である。
【図７】実施の形態１に係るエコーキャンセラ装置の動作（エコー消去方法）を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態２に係るエコーキャンセラ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態２に係るエコーキャンセラ装置の動作（エコー消去方法）を示すフローチャートである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
図２は、近端信号の値が大きくなるほど、ｐＥＲＬ値が減少することを説明するためのグラフを示す図である。図２においては、ａ＝１５、ｂ＝２０００としたｆ（ｘ）のグラフが示されている。図２から、ｆ（ｘ）は、ｆ（０）＝ｂ／ａを最大値とし、単調減少する関数であることが分かる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
図３は、近端信号の値が大きくなるほど、単調減少するｐＥＲＬ値のグラフを示す図である。図３に示されるグラフは、図２に示されたｆ（ｘ）を、縦軸の数値をデシベル（ｄＢ）で表したものである。図３から、実際のハンズフリー通話中のデータでは、ダブルトーク中にエコー消去量が１０ｄＢ程度落ちること（すなわち、約２３ｄＢから約１３ｄＢに落ちること）が分かる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
《１−４》効果
以上に説明したように、実施の形態１に係るエコーキャンセラ装置１００及びエコー消去方法においては、（式１３）に示されるように、適応フィルタ１０１ａが安定した際のＥＲＬＥ値であるｔ［ｄＢ］に基づくＴ（≡１０ｔ／１０）及びｐＥＲＬ値の減少度合であるｋ［ｄＢ］に基づくＫ（≡１０ｋ／１０）を用いて残留エコー抑圧量γ（ω）を算出している。つまり、実施の形態１においては、適応フィルタ１０１ａのエコー消去量を観測しておくことにより、残差信号Ｒ（ω）中の近端信号Ｓ（ω）の割合、すなわち、（式７）に示される理想的な残留エコー抑圧量を推定することが可能である。このため、実施の形態１に係るエコーキャンセラ装置１００及びエコー消去方法によれば、近端信号を抑圧することなく、高いエコー消去（抑圧）性能を発揮することができる。
【国際調査報告】
2018087855.tif 000040
2018087855.tif 000041
2018087855.tif 000042
2018087855.tif 000043
2018087855.tif 000044
2018087855.tif 000045
2018087855.tif 000046
2018087855.tif 000047