(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エコー信号が混入した送信しようとする送信入力信号と、受信した受信入力信号の状態を比較し、この比較に基づいてエコー抑圧量を算出するエコー抑圧量算出部と、
前記送信入力信号を時間領域の表現形式から周波数領域の表現形式に変換して、振幅スペクトルと位相スペクトルを生成する時間・周波数変換部と、
前記振幅スペクトルから雑音スペクトルを推定する雑音スペクトル推定部と、前記振幅スペクトルに前記エコー抑圧量に応じて前記雑音スペクトルを混合する混合部と、
前記混合部により前記雑音スペクトルが混合された振幅スペクトルと、前記位相スペクトルに基づいて、時間領域の表現形式の雑音が混合された送信出力信号を生成して、前記送信出力信号を出力する周波数・時間変換部とを備えたエコー処理装置。
【請求項２】
混合部が、エコー抑圧量に応じて振幅スペクトルのスペクトル振幅の調整を行う振幅調整部を具備することを特徴とする請求項１記載のエコー処理装置。
【請求項３】
振幅スペクトルから、雑音スペクトルにスペクトル減算率を乗じたスペクトルを減算して雑音除去スペクトルを生成し、前記雑音除去スペクトルを振幅スペクトルの代わりに混合部に供給するスペクトル減算部を具備することを特徴とする請求項１または請求項２記載のエコー処理装置。
【請求項４】
エコー信号が混入した送信しようとする送信入力信号と、受信した受信入力信号の状態を比較し、この比較に基づいてエコー抑圧量を算出するエコー抑圧量算出部と、
前記送信入力信号を時間領域の表現形式から周波数領域の表現形式に変換して、振幅スペクトルと位相スペクトルを生成する時間・周波数変換部と、
前記振幅スペクトルから雑音スペクトルを推定する雑音スペクトル推定部と、
前記振幅スペクトルに前記雑音スペクトルを混合する混合部と、
前記エコー抑圧量に応じて前記位相スペクトルの位相を擾乱する位相ランダム化部と、
前記混合部により前記雑音スペクトルが混合された振幅スペクトルと、前記位相ランダム化部により位相が擾乱された前記位相スペクトルに基づいて、時間領域の表現形式の雑音が混合された送信出力信号を生成して、前記送信出力信号を出力する周波数・時間変換部とを備えたエコー処理装置。
【請求項５】
エコー抑圧量算出部が算出するエコー抑圧量が所定の値より小さい場合には、位相ランダム化部は、送信しようとする送信入力信号の位相スペクトルのうち高周波領域の位相を擾乱し、前記エコー抑圧量が大きくなるに従って、位相ランダム化部は高周波領域だけでなく低周波領域の位相を擾乱するようにしたことを特徴とする請求項４記載のエコー処理装置。
【請求項６】
エコー信号が混入した送信しようとする送信入力信号と、受信した受信入力信号の状態を比較し、この比較に基づいてエコー抑圧量を算出するエコー抑圧量算出部と、
前記送信入力信号を時間領域の表現形式から周波数領域の表現形式に変換して、振幅スペクトルと位相スペクトルを生成する時間・周波数変換部と、
前記振幅スペクトルから雑音スペクトルを推定する雑音スペクトル推定部と、
前記振幅スペクトルに前記雑音スペクトルを混合する混合部と、
前記エコー抑圧量に応じて前記振幅スペクトルの振幅を擾乱する振幅ランダム化部と、
前記振幅ランダム化部により振幅が擾乱されて前記混合部により前記雑音スペクトルが混合された振幅スペクトルと、前記位相スペクトルに基づいて、時間領域の表現形式の雑音が混合された送信出力信号を生成して、前記送信出力信号を出力する周波数・時間変換部とを備えたエコー処理装置。
【請求項７】
エコー抑圧量算出部が算出するエコー抑圧量が所定の値より小さい場合には、振幅ランダム化部は、送信しようとする送信入力信号の振幅スペクトルのうち高周波領域の振幅を擾乱し、前記エコー抑圧量が大きくなるに従って、振幅ランダム化部は高周波領域だけでなく低周波領域の振幅を擾乱するようにしたことを特徴とする請求項６記載のエコー処理装置。
【請求項８】
エコー信号が混入した送信しようとする送信入力信号を時間領域の表現形式から周波数領域の表現形式に変換して、振幅スペクトルと位相スペクトルを生成する時間・周波数変換部と、
前記振幅スペクトルから雑音スペクトルを推定する雑音スペクトル推定部と、
前記送信入力信号の背景雑音レベルに応じて、前記雑音スペクトルの振幅を擾乱する雑音振幅ランダム化部と、
前記雑音振幅ランダム化部で振幅が擾乱された前記雑音スペクトルを前記振幅スペクトルに混合する混合部と、
前記混合部により前記雑音スペクトルが混合された振幅スペクトルと、前記位相スペクトルに基づいて、時間領域の表現形式の雑音が混合された送信出力信号を生成して、前記送信出力信号を出力する周波数・時間変換部とを備えたエコー処理装置。
【請求項９】
送信しようとする送信入力信号の背景雑音レベルが所定の値より小さい場合には、雑音振幅ランダム化部は、雑音スペクトルのうち高周波領域の振幅を擾乱し、前記背景雑音レベルが大きくなるに従って、雑音振幅ランダム化部は高周波領域だけでなく低周波領域の振幅を擾乱するようにしたことを特徴とする請求項８記載のエコー処理装置。
【請求項１０】
エコー抑圧量算出部が算出するエコー抑圧量が所定の値より大きい場合には、混合部は大きな割合の雑音スペクトルを振幅スペクトルに混合し、前記エコー抑圧量が所定の値より小さい場合には、混合部は小さな割合の雑音スペクトルを振幅スペクトルに混合することを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１項記載のエコー処理装置。
【請求項１１】
エコー抑圧量算出部が算出するエコー抑圧量が所定の値よりも大きい場合には、混合部が振幅スペクトルに雑音スペクトルを混合する代わりに、振幅スペクトルを雑音スペクトルで置換することを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載のエコー処理装置。
【請求項１２】
受信した受信入力信号と、通信路伝達特性あるいはマイクとスピーカ間の音響伝達特性に基づいてフィルタ係数を推定し、擬似エコー信号を生成する適応フィルタと、
エコー信号が混入した送信しようとする送信入力信号から前記擬似エコー信号を減算することによりエコー信号を除去する減算部とを具備し、
前記適応フィルタのフィルタ係数が収束するまでの間、他の場合より大きな割合の雑音スペクトルを混合部が振幅スペクトルに混合するか、あるいは振幅スペクトルに雑音スペクトルを混合する代わりに、振幅スペクトルを雑音スペクトルで置換することを特徴とする請求項１から請求項１１のうちのいずれか１項記載のエコー処理装置。
【請求項１３】
混合部は、送信しようとする送信入力信号の振幅スペクトルのうち低周波領域の振幅スペクトル成分に所定の値より大きな割合の雑音スペクトル成分を混合し、高周波数領域になるに従ってより小さい割合の雑音スペクトル成分を振幅スペクトル成分に混合するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項１２のうちのいずれか１項記載のエコー処理装置。
【請求項１４】
雑音スペクトル推定部が、複数の推定雑音スペクトルを算出し、そのうちのいずれか１つの推定雑音スペクトルをランダムに選択して、雑音スペクトルとして出力することを特徴とする請求項１から請求項１３のうちのいずれか１項記載のエコー処理装置。
【請求項１５】
雑音スペクトル推定部が、遅い更新速度を用いて第１の推定雑音スペクトルを算出し、早い更新速度を用いて第２の推定雑音スペクトルを算出し、そのうちのいずれか１つの推定雑音スペクトルをランダムに選択して、雑音スペクトルとして出力することを特徴とする請求項１４記載のエコー処理装置。
【請求項１６】
雑音スペクトル推定部が、複数の推定雑音スペクトルを算出し、これらの複数の推定雑音スペクトルの重みつき加算を行って得られる重みつき平均雑音スペクトルを雑音スペクトルとして出力することを特徴とする請求項１から請求項１３のうちのいずれか１項記載のエコー処理装置。
【請求項１７】
雑音スペクトル推定部が、遅い更新速度を用いて第１の推定雑音スペクトルを算出し、早い更新速度を用いて第２の推定雑音スペクトルを算出し、これらの複数の推定雑音スペクトルの重みつき加算を行って得られる重みつき平均雑音スペクトルを雑音スペクトルとして出力することを特徴とする請求項１６記載のエコー処理装置。
【請求項１８】
雑音スペクトル推定部における重み付き加算に用いる重み係数を、前記雑音スペクトル推定部が、雑音スペクトルのスペクトル成分毎に一定の範囲内でランダムに設定することを特徴とする請求項１６または請求項１７記載のエコー処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、音声通信システムやテレビ会議装置等において、通信路やスピーカとマイク間の反響路で生じる、送信音声信号に含まれるエコーを低減するエコー処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、テレビ会議装置や自動車の車内でのハンズフリー通話、または通信回線で生じる音響・回線エコー消去のためにエコー処理装置（エコーキャンセラ）が用いられる。このエコーキャンセラは、エコー成分を消去する適応フィルタと、残留エコー成分を抑圧するエコーサプレッサを備え、適応フィルタによりエコー成分を消去した後、消去しきれなかったエコー成分（残留エコー成分）の振幅をエコーサプレッサにより抑圧処理する。ところが、エコーサプレッサは残留エコー成分以外の音響的な背景雑音信号をも抑圧してしまうため、通話信号中の背景雑音の断続感が生じて通話品質の劣化が生じる。そこで、擬似背景雑音を生成して出力信号に重畳することで断続感の軽減を行う。
【０００３】
このエコー処理装置の一例が、例えば特開２０００−２２４０８１号公報「エコーキャンセラ装置」中に開示されている。
【０００４】
図１２は上記特開２０００−２２４０８１号公報に開示されている従来のエコー処理装置の構成を示すブロック図である。図１２において、１００は適応フィルタ、１２０は擬似背景雑音発生器、１３１はＡＦＢ（Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｂａｎｋ）、１３２は第１の抑圧部、１３３は加算器、１３４はＳＦＢ（Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｂａｎｋ）、１３５は第２の抑圧部、１３６は第１のレベル推定部、１３７は第２のレベル推定部、１３８は検出部である。
【０００５】
次に動作について説明する。
適応フィルタ１００は、エコー信号が混入した入力信号Ｓ［ｔ］からエコーを部分的に消去し、エコー消去後の信号Ｕ［ｔ］を出力する。ただし、適応フィルタ１００では完全にエコーを消去することができないので、このエコー消去後の入力信号Ｕ［ｔ］は残留エコー信号を含んでいる。
【０００６】
残留エコー信号を含む入力信号Ｕ［ｔ］をＡＦＢ１３１は周波数帯域により分割して各帯域の入力信号Ｕ［ｔ，ｊ］を生成し、第１の抑圧部１３２および擬似背景雑音発生器１２０にこれらを供給する。ここでｊは各帯域の番号を表す。各帯域の残留エコーについて、第１の抑圧部１３２は、残留エコー信号に損失（Ｌｏｓｓ１）を与えて減衰させエコー信号を抑圧して消去する。損失Ｌｏｓｓ１の算出方法は以下の通りである。
【０００７】
まず、遠端話者音声信号Ｒｉｎの平均パワーＰｏｗ（Ｒｉｎ）と、入力信号Ｕ［ｔ，ｊ］の平均パワーＰｏｗ（Ｓ［ｊ］）とを比較し、前者が後者よりも大きければ、式（１）に従って既存の損失Ｌｏｓｓ１からμを差し引く。
Ｌｏｓｓ１［ｊ］＝Ｌｏｓｓ１［ｊ］−μ                  （１）
ここで、μは抑圧量のステップ値であり定数である。
【０００８】
一方、平均パワーＰｏｗ（Ｒｉｎ）が、平均パワーＰｏｗ（Ｓ［ｊ］）以下であれば、式（２）に従って既存の損失Ｌｏｓｓ１にμを加える。
Ｌｏｓｓ１［ｊ］＝Ｌｏｓｓ１［ｊ］＋μ                  （２）
【０００９】
ただし、いずれの場合にも、式（３）に示された範囲に入るように損失Ｌｏｓｓ１を調整する。
Ｌｏｓｓ（ｍａｘ）≦Ｌｏｓｓ１［ｊ］≦０（ｄＢ）        （３）
ここで、Ｌｏｓｓ（ｍａｘ）は第１の抑圧部１３２が与えることの可能な最大の損失量である。
【００１０】
以上の比較と調整を繰り返すことにより、損失Ｌｏｓｓ１を収束させるとともに、残留エコーのレベルに従って損失Ｌｏｓｓ１を制御することができる。
この過程で残留エコー信号は、第１の抑圧部１３２により抑圧されて大部分のエコー信号は消去されるが、エコー信号に重畳した音響的な背景雑音信号も抑圧され、このままでは通話の断続感の原因となる。
【００１１】
一方、擬似背景雑音発生器１２０は、ＡＦＢ１３１によって帯域分割された信号Ｕ［ｔ，ｊ］の背景雑音のレベルを推定して、背景雑音レベルと同一レベルの擬似背景雑音Ｎ［ｔ，ｊ］を生成する。生成された擬似背景雑音Ｎ［ｔ，ｊ］は加算器１３３に供給され、第１の抑圧部１３２でエコーが低減された信号に擬似背景雑音Ｎ［ｔ，ｊ］が、この加算器１３３により加算される。このときには、加算後の背景雑音レベルが、擬似背景雑音レベルと同一となるようにされる。
【００１２】
加算器１３３の出力信号Ｏ［ｔ，ｊ］は、各帯域ごとに分離されているが、これらはＳＦＢ１３４に供給され、ＳＦＢ１３４により合成されて出力信号Ｏ［ｔ］として出力され、さらに第２の抑圧部１３５に入力される。
【００１３】
また、加算器１３３が出力した各帯域の出力信号Ｏ［ｔ，ｊ］の瞬時レベルは、第２のレベル推定部１３７で測定される。さらに、擬似背景雑音発生器１２０が出力した各帯域の擬似背景雑音Ｎ［ｔ，ｊ］の瞬時レベルは第１のレベル推定部１３６で測定される。レベル推定部１３６，１３７の両者の測定結果を比較することにより、近端話者の音声が実際に存在したか否かを判断することができる。
【００１４】
両方のレベル推定部１３６，１３７の測定結果は、検出部１３８に供給され、これらに基づいて検出部１３８は各帯域毎の有音・無音の検出（近端話者の音声が実際に存在したか否かの判断）を行う。さらに、各帯域の有音・無音結果を合成して、１つ以上の帯域で有音が検出されると有音を示すディジタル信号「１」、すべての周波数帯域で無音が検出された場合は無音を示すディジタル信号「０」を出力する。
【００１５】
検出部１３８の出力結果は第２の抑圧部１３５に入力され、これに基づいて第２の抑圧部１３５は抑圧量Ｌｏｓｓ２を以下のように決定し、信号Ｏ［ｔ］に損失Ｌｏｓｓ２を与えて減衰させる。
【００１６】
まず、検出部１３８の検出結果が０（無音）の場合には、式（４）に従って既存の損失Ｌｏｓｓ２にμ’を加える。
Ｌｏｓｓ２＝Ｌｏｓｓ２＋μ’                            （４）
ここで、μ’は抑圧量のステップ値であり、絶対値が十分小さい正の定数（例えば０．１ｄＢ〜０．０１ｄＢ）である。
【００１７】
一方、検出部１３８の検出結果が１（有音）の場合には、式（５）に従って損失Ｌｏｓｓ２をゼロにする。
Ｌｏｓｓ２＝０（ｄＢ）                                  （５）
【００１８】
式（４）より明らかなように、無音の場合には段階的に抑圧量（Ｌｏｓｓ２）が増加して背景雑音のみ抑圧することができる。逆に有音の場合には、式（５）より明らかなように、瞬時的に抑圧量（Ｌｏｓｓ２）を０（ｄＢ）に設定することにより音声信号の抑圧を防止する。
【００１９】
以上に述べた従来のエコー処理装置は、エコー消去後の入力信号を帯域分割フィルタにより帯域別の時間信号に分割し、背景雑音の各帯域毎のレベルを推定して背景雑音と同じ振幅スペクトルを持つ擬似的な背景雑音信号を生成し、ＮＬＰ（ｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒ  ｐｒｏｃｅｓｓ）処理により抑圧された信号に対し擬似背景雑音信号を重畳処理することにより、背景雑音の断続感を軽減する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のエコー処理装置は以上のように構成されているので、後から混入する擬似背景雑音は各小帯域毎に入力信号の背景雑音レベルを推定することで入力信号の背景雑音と同様の振幅スペクトルを得ているが、その位相スペクトルは入力信号の位相スペクトルとは違うものであり、疑似背景雑音が混合された最終的な出力信号は依然として不自然感・違和感を招くなどの課題があった。
【００２１】
この発明は、送信しようとする入力信号のスペクトルに従った、自然性の高い擬似背景雑音を生成できるエコー処理装置を得ることを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るエコー処理装置は、エコー信号が混入した送信しようとする送信入力信号と、受信した受信入力信号の状態を比較し、この比較に基づいてエコー抑圧量を算出するエコー抑圧量算出部と、送信入力信号を時間領域の表現形式から周波数領域の表現形式に変換して、振幅スペクトルと位相スペクトルを生成する時間・周波数変換部と、振幅スペクトルから雑音スペクトルを推定する雑音スペクトル推定部と、振幅スペクトルにエコー抑圧量に応じて雑音スペクトルを混合する混合部と、混合部により雑音スペクトルが混合された振幅スペクトルと、位相スペクトルに基づいて、時間領域の表現形式の雑音が混合された送信出力信号を生成して、送信出力信号を出力する周波数・時間変換部とを備えたものである。
【００２３】
この発明に係るエコー処理装置は、混合部が、エコー抑圧量に応じて振幅スペクトルのスペクトル振幅の調整を行う振幅調整部を具備するものである。
【００２４】
この発明に係るエコー処理装置は、振幅スペクトルから、雑音スペクトルにスペクトル減算率を乗じたスペクトルを減算して雑音除去スペクトルを生成し、雑音除去スペクトルを振幅スペクトルの代わりに混合部に供給するスペクトル減算部を具備するものである。
【００２５】
この発明に係るエコー処理装置は、エコー信号が混入した送信しようとする送信入力信号と、受信した受信入力信号の状態を比較し、この比較に基づいてエコー抑圧量を算出するエコー抑圧量算出部と、送信入力信号を時間領域の表現形式から周波数領域の表現形式に変換して、振幅スペクトルと位相スペクトルを生成する時間・周波数変換部と、振幅スペクトルから雑音スペクトルを推定する雑音スペクトル推定部と、振幅スペクトルに雑音スペクトルを混合する混合部と、エコー抑圧量に応じて位相スペクトルの位相を擾乱する位相ランダム化部と、混合部により雑音スペクトルが混合された振幅スペクトルと、位相ランダム化部により位相が擾乱された位相スペクトルに基づいて、時間領域の表現形式の雑音が混合された送信出力信号を生成して、送信出力信号を出力する周波数・時間変換部とを備えたものである。
【００２６】
この発明に係るエコー処理装置は、エコー抑圧量算出部が算出するエコー抑圧量が所定の値より小さい場合には、位相ランダム化部は、送信しようとする送信入力信号の位相スペクトルのうち高周波領域の位相を擾乱し、エコー抑圧量が大きくなるに従って、位相ランダム化部は高周波領域だけでなく低周波領域の位相を擾乱するようにしたものである。
【００２７】
この発明に係るエコー処理装置は、エコー信号が混入した送信しようとする送信入力信号と、受信した受信入力信号の状態を比較し、この比較に基づいてエコー抑圧量を算出するエコー抑圧量算出部と、送信入力信号を時間領域の表現形式から周波数領域の表現形式に変換して、振幅スペクトルと位相スペクトルを生成する時間・周波数変換部と、振幅スペクトルから雑音スペクトルを推定する雑音スペクトル推定部と、振幅スペクトルに雑音スペクトルを混合する混合部と、エコー抑圧量に応じて振幅スペクトルの振幅を擾乱する振幅ランダム化部と、振幅ランダム化部により振幅が擾乱されて混合部により雑音スペクトルが混合された振幅スペクトルと、位相スペクトルに基づいて、時間領域の表現形式の雑音が混合された送信出力信号を生成して、送信出力信号を出力する周波数・時間変換部とを備えたものである。
【００２８】
この発明に係るエコー処理装置は、エコー抑圧量算出部が算出するエコー抑圧量が所定の値より小さい場合には、振幅ランダム化部は、送信しようとする送信入力信号の振幅スペクトルのうち高周波領域の振幅を擾乱し、エコー抑圧量が大きくなるに従って、振幅ランダム化部は高周波領域だけでなく低周波領域の振幅を擾乱するようにしたものである。
【００２９】
この発明に係るエコー処理装置は、エコー信号が混入した送信しようとする送信入力信号を時間領域の表現形式から周波数領域の表現形式に変換して、振幅スペクトルと位相スペクトルを生成する時間・周波数変換部と、振幅スペクトルから雑音スペクトルを推定する雑音スペクトル推定部と、送信入力信号の背景雑音レベルに応じて、雑音スペクトルの振幅を擾乱する雑音振幅ランダム化部と、雑音振幅ランダム化部で振幅が擾乱された雑音スペクトルを振幅スペクトルに混合する混合部と、混合部により雑音スペクトルが混合された振幅スペクトルと、位相スペクトルに基づいて、時間領域の表現形式の雑音が混合された送信出力信号を生成して、送信出力信号を出力する周波数・時間変換部とを備えたものである。
【００３０】
この発明に係るエコー処理装置は、送信しようとする送信入力信号の背景雑音レベルが所定の値より小さい場合には、雑音振幅ランダム化部は、雑音スペクトルのうち高周波領域の振幅を擾乱し、背景雑音レベルが大きくなるに従って、雑音振幅ランダム化部は高周波領域だけでなく低周波領域の振幅を擾乱するようにしたものである。
【００３１】
この発明に係るエコー処理装置は、エコー抑圧量算出部が算出するエコー抑圧量が所定の値より大きい場合には、混合部は大きな割合の雑音スペクトルを振幅スペクトルに混合し、エコー抑圧量が所定の値より小さい場合には、混合部は小さな割合の雑音スペクトルを振幅スペクトルに混合するものである。
【００３２】
この発明に係るエコー処理装置は、エコー抑圧量算出部が算出するエコー抑圧量が所定の値よりも大きい場合には、混合部が振幅スペクトルに雑音スペクトルを混合する代わりに、振幅スペクトルを雑音スペクトルで置換するものである。
【００３３】
この発明に係るエコー処理装置は、受信した受信入力信号と、通信路伝達特性あるいはマイクとスピーカ間の音響伝達特性に基づいてフィルタ係数を推定し、擬似エコー信号を生成する適応フィルタと、エコー信号が混入した送信しようとする送信入力信号から擬似エコー信号を減算することによりエコー信号を除去する減算部とを具備し、適応フィルタのフィルタ係数が収束するまでの間、他の場合より大きな割合の雑音スペクトルを混合部が振幅スペクトルに混合するか、あるいは振幅スペクトルに雑音スペクトルを混合する代わりに、振幅スペクトルを雑音スペクトルで置換するものである。
【００３４】
この発明に係るエコー処理装置は、混合部は、送信しようとする送信入力信号の振幅スペクトルのうち低周波領域の振幅スペクトル成分に所定の値より大きな割合の雑音スペクトル成分を混合し、高周波数領域になるに従ってより小さい割合の雑音スペクトル成分を振幅スペクトル成分に混合するようにしたものである。
【００３５】
この発明に係るエコー処理装置は、雑音スペクトル推定部が、複数の推定雑音スペクトルを算出し、そのうちのいずれか１つの推定雑音スペクトルをランダムに選択して、雑音スペクトルとして出力するものである。
【００３６】
この発明に係るエコー処理装置は、雑音スペクトル推定部が、遅い更新速度を用いて第１の推定雑音スペクトルを算出し、早い更新速度を用いて第２の推定雑音スペクトルを算出し、そのうちのいずれか１つの推定雑音スペクトルをランダムに選択して、雑音スペクトルとして出力するものである。
【００３７】
この発明に係るエコー処理装置は、雑音スペクトル推定部が、複数の推定雑音スペクトルを算出し、これらの複数の推定雑音スペクトルの重みつき加算を行って得られる重みつき平均雑音スペクトルを雑音スペクトルとして出力するものである。
【００３８】
この発明に係るエコー処理装置は、雑音スペクトル推定部が、遅い更新速度を用いて第１の推定雑音スペクトルを算出し、早い更新速度を用いて第２の推定雑音スペクトルを算出し、これらの複数の推定雑音スペクトルの重みつき加算を行って得られる重みつき平均雑音スペクトルを雑音スペクトルとして出力するものである。
【００３９】
この発明に係るエコー処理装置は、雑音スペクトル推定部における重み付き加算に用いる重み係数を、雑音スペクトル推定部が、雑音スペクトルのスペクトル成分毎に一定の範囲内でランダムに設定するものである。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるエコー処理装置の構成を示すブロック図である。図１において、１はエコーキャンセル部、２は適応フィルタ、３は減算器（減算部）、４はエコー抑圧量算出部、５は時間・周波数変換部、６は有音・雑音判定部、７は雑音スペクトル推定部、８は雑音振幅ランダム化部、９は混合部、１０は位相ランダム化部、１１は周波数・時間変換部、１２は平滑化部、３０は擬似背景雑音生成部、４０はマイク、４１はスピーカ、４２は送信回路、４３は受信回路、４４は分割部である。図１に示すように、エコー処理装置は、エコーキャンセル部１、擬似背景雑音生成部３０、エコー抑圧量算出部４、マイク４０、スピーカ４１、送信回路４２および受信回路４３を備える。
【００４１】
また、図２は図１に示された混合部９の内部構成を示すブロック図であり、１３は第１の振幅調整部、１４は第２の振幅調整部、１５は加算器、１６は選択部、１７は正規化部である。
【００４２】
次に動作について説明する。
マイク４０は近端話者音声と背景雑音とエコーが含まれる周囲の音に従って、送信入力信号Ｓｄ［ｔ］を発生させ、これをエコーキャンセル部１に供給する。
【００４３】
受信回路４３は、遠端話者音声に起因する遠端話者音声信号Ｒｉｎを受信し、これに基づいて受信入力信号Ｒｄ［ｔ］を生成する。受信入力信号Ｒｄ［ｔ］はスピーカ４１に供給され、これに基づいてスピーカ４１は音声を発する。また、受信入力信号Ｒｄ［ｔ］はエコーキャンセル部１およびエコー抑圧量算出部４にも供給される。
【００４４】
エコーキャンセル部１は、適応フィルタ２と減算器３と分割部４４を備える。エコーキャンセル部１の減算器３には送信入力信号Ｓｄ［ｔ］が供給される。減算器３は、送信入力信号Ｓｄ［ｔ］から、擬似エコーＳＥ［ｔ］を減算することにより、エコーが部分的に消去されたエコー消去後送信入力信号Ｕ［ｔ］を生成してこれを出力する。
【００４５】
このエコー消去後送信入力信号Ｕ［ｔ］は、適応フィルタ２に供給される。また、エコー消去後送信入力信号Ｕ［ｔ］は、分割部４４により、一定の長さのフレーム長（例えば２０ｍｓ）を有するフレームに分割され、分割されたフレームが擬似背景雑音生成部３０およびエコー抑圧量算出部４に供給される。
【００４６】
上述のように、適応フィルタ２には、エコー消去後送信入力信号Ｕ［ｔ］と遠端話者音声に係る受信入力信号Ｒｄ［ｔ］が供給される。適応フィルタ２は、受信入力信号Ｒｄ［ｔ］とエコー消去後送信入力信号Ｕ［ｔ］を用いて、スピーカ４１とマイク４０間の音響反響特性、あるいは通信回線反響特性を推定してフィルタ係数ｈ［ｎ］を逐次求めると共に、受信入力信号Ｒｄ［ｔ］とフィルタ係数ｈ［ｎ］により擬似エコーＳＥ［ｔ］を生成する。ただし、上記フィルタ係数ｈ［ｎ］の推定が収束しない初期状態では、適応フィルタ２は擬似エコーＳＥ［ｔ］を生成せず、フィルタ初期状態フラグＥＣ＿ｉｎｉｔをオンして、これを混合部９に出力する。初期状態の終了後では、適応フィルタ２はフィルタ初期状態フラグＥＣ＿ｉｎｉｔをオフする。
【００４７】
エコー消去後送信入力信号Ｕ［ｔ］には、エコーのうちの消去し切れなかった成分（残留エコー）が混入している。エコー抑圧量算出部４は、フレームとして分割されたエコー消去後送信入力信号Ｕ［ｔ］と受信入力信号Ｒｄ［ｔ］のレベルを求めて、これらをある閾値とそれぞれ比較することにより、残留エコー抑圧量ｅｇ（ｄＢ）を算出してこれを出力する。但し、初期状態では、エコー抑圧量算出部４は残留エコー抑圧量ｅｇの算出を行わず、２４ｄＢより大きい残留エコー抑圧量ｅｇを出力する。
【００４８】
残留エコー抑圧量ｅｇは、エコー消去後送信入力信号Ｕ［ｔ］中の残留エコー信号の振幅を抑圧するために用いられる情報であって、これが高いほど残留エコーを排除する性能が高いことを意味する。エコー抑圧量算出部４が出力する残留エコー抑圧量ｅｇは、例えば表１のように場合（ケース）により異なる。
【００４９】
【表１】
0003568922.tif 000002
【００５０】
表１のケース１のように、エコー消去後送信入力信号Ｕ［ｔ］と受信入力信号Ｒｄ［ｔ］の両方のレベルが高い（ある閾値を越えている）場合には、近端話者と遠端話者の両方が話しているダブルトーク状態である。この場合（ケース１）には、近端話者の装置の残留エコーの存在は遠端話者にはさほど気にならないので、エコー抑圧量算出部４は、残留エコー抑圧量ｅｇをゼロではないがあまり高くない６ｄＢに決定する。
【００５１】
一方、ケース２のように、エコー消去後送信入力信号Ｕ［ｔ］が高く、受信入力信号Ｒｄ［ｔ］が低い場合には、近端話者だけが話している状態である。この場合には、残留エコーの存在は遠端話者にはほとんど気にならないので、エコー抑圧量算出部４は、残留エコー抑圧量ｅｇを０ｄＢに決定する。
【００５２】
ケース４のように、エコー消去後送信入力信号Ｕ［ｔ］も受信入力信号Ｒｄ［ｔ］も低い場合には、近端話者も遠端話者も話していない状態である。この場合にも、残留エコーの存在は会話の支障にならないので、エコー抑圧量算出部４は、残留エコー抑圧量ｅｇを０ｄＢに決定する。
【００５３】
しかし、表１のケース３のように、エコー消去後送信入力信号Ｕ［ｔ］が低く、受信入力信号Ｒｄ［ｔ］が高い場合には、遠端話者だけが話している状態であり、遠端話者の話し声のエコーがマイク４０に検出され、遠端話者の耳に入る可能性が高い。このような場合には、エコー抑圧量算出部４は、背景雑音のレベルに応じて、１２ｄＢより大きく２４ｄＢ以下の範囲で残留エコー抑圧量ｅｇを決定する。即ち、背景雑音のレベルが高い場合（ＳＮ比が低い）には、残留エコー抑圧量ｅｇを小さくし、背景雑音のレベルが低くなるにつれて残留エコー抑圧量ｅｇの値を大きくする。これは背景雑音のレベルが低くなるにつれて、送信入力信号中の残留エコーが目立つようになるので振幅抑圧量を大きくする必要があるためである。逆に、背景雑音レベルが高い場合には残留エコーは背景雑音によりマスクされて目立たなくなるため抑圧量を大きくする必要はない。
【００５４】
上記の背景雑音レベルの算出は、エコー抑圧量算出部４のみで行うことが可能である。例えば、エコー抑圧量算出部４は、エコー消去後送信入力信号Ｕ［ｔ］の各フレームを受けるたびに、そのパワーを計測し、現フレーム以前の過去５０フレーム分のパワー計測結果を保存する。そして、過去のフレーム中の最低のパワーレベルを背景雑音レベルとする。
【００５５】
フレームに分割されたエコー消去後送信入力信号Ｕ［ｔ］は擬似背景雑音生成部３０の時間・周波数変換部５にも供給される。時間・周波数変換部５は、エコー消去後送信入力信号Ｕ［ｔ］の各フレームに対して、例えば２５６点のＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を行い、エコー消去後送信入力信号Ｕ［ｔ］を振幅スペクトルＳ［ｆ］と位相スペクトルＰ［ｆ］に変換する。振幅スペクトルＳ［ｆ］は、有音・雑音判定部６および混合部９に供給される一方、位相スペクトルＰ［ｆ］は位相ランダム化部１０に供給される。
【００５６】
有音・雑音判定部６は、振幅スペクトルＳ［ｆ］と雑音スペクトル［ｆ］とに基づき、現フレームのエコー消去後送信入力信号Ｕ［ｔ］が有音（近端話者の音声があること）に起因するか、ほとんど背景雑音に起因するかどうかの判定を行い、この判定結果を表す有音・雑音判定情報ＶＡＤを生成し、これを雑音スペクトル推定部７に供給する。この有音・雑音判定部６の好適な実施の形態として、例えば特開２０００−３４７６８８号公報「雑音抑圧装置」中に開示されている雑音らしさ判定手段の雑音らしさレベル（ＬＥＶＥＬｎｏｉｓｅ）を、表２に示すように有音・雑音判定情報ＶＡＤと対応付けることができるものが挙げられる。
【００５７】
この有音・雑音判定部６（雑音らしさ判定手段）の動作説明を以下に行う。上述の公報中で供給されるローパス残差信号の自己相関係数最大値ＲＡＣｍａｘと、ローパス残差パワーＰＯＷｒｅｓと、フレームパワーＰＯＷｆｒと、それぞれの係数に対応する所定の閾値ＴＨ＿ＲＡＣｍａｘ．ｈ、ＴＨ＿ＲＡＣｍａｘ．ｌ、ＴＨ＿ＰＯＷｒｅｓ、ＴＨ＿ＰＯＷｆｒを用いて、次のようにして、ＬＥＶＥＬｎｏｉｓｅの成分Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を求める。
【００５８】
まず成分Ｌ１は、自己相関係数最大値ＲＡＣｍａｘの値に応じて次のように求められる。ＲＡＣｍａｘ＞ＴＨ＿ＲＡＣｍａｘ．ｈの場合、Ｌ１は２である。ＴＨ＿ＲＡＣｍａｘ．ｈ≧ＲＡＣｍａｘ＞ＴＨ＿ＲＡＣｍａｘ．ｌの場合、Ｌ１は１である。ＴＨ＿ＲＡＣｍａｘ．ｌ≧ＲＡＣｍａｘの場合、Ｌ１は０である。
【００５９】
成分Ｌ２は、ローパス残差パワーＰＯＷｒｅｓの値に応じて次のように求められる。ＰＯＷｒｅｓ＞ＴＨ＿ＰＯＷｒｅｓの場合、Ｌ２は１である。それ以外の場合には、Ｌ２は０である。
【００６０】
成分Ｌ３は、フレームパワーＰＯＷｆｒの値に応じて次のように求められる。ＰＯＷｆｒ＞ＴＨ＿ＰＯＷｆｒの場合、Ｌ３は１である。それ以外の場合には、Ｌ３は０である。
【００６１】
ＬＥＶＥＬｎｏｉｓｅは、これらの成分Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の合計である。すなわち、ＬＥＶＥＬｎｏｉｓｅ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３である。なお、これらの３つの係数の算出方法に関しては、上述の公報を参照することとし説明は省略する。
【００６２】
【表２】
0003568922.tif 000003
【００６３】
有音・雑音判定部６は、表２に従い、ＬＥＶＥＬｎｏｉｓｅに応じて有音・雑音判定情報ＶＡＤを出力する。雑音スペクトル推定部７には、有音・雑音判定部６が出力する有音・雑音判定情報ＶＡＤと、振幅スペクトルＳ［ｆ］が供給される。有音・雑音判定情報ＶＡＤが０（ほとんど雑音）である場合には、雑音スペクトル推定部７は式（６）に従って入力信号中に存在する背景雑音の平均的なスペクトルである雑音スペクトルＮ［ｆ］を推定する。
Ｎ［ｆ］＝（１−Ｃ）・Ｓ［ｆ］＋Ｃ・Ｎｏｌｄ  ［ｆ］        （６）
ここで、Ｎｏｌｄ  ［ｆ］は過去に雑音と判定されたフレームから推定された雑音スペクトルの平均であり、雑音スペクトル推定部７の内部のメモリに蓄えられている。また、Ｃは適切に定められた定数（例えば０．９）であって、雑音スペクトルＮ［ｆ］の更新速度を決定する係数である。
【００６４】
一方、有音・雑音判定情報ＶＡＤが１（有音）である場合には、雑音スペクトル推定部７は式（７）に従って入力信号中に存在する背景雑音の平均的なスペクトルである雑音スペクトルＮ［ｆ］を推定する。即ち、過去の雑音スペクトルＮｏｌｄ  ［ｆ］をそのまま現在の雑音スペクトルＮ［ｆ］とみなす。
Ｎ［ｆ］＝Ｎｏｌｄ  ［ｆ］                                  （７）
【００６５】
そして、雑音スペクトル推定部７は、式（８）に示されるように、内部メモリに蓄えられている過去の雑音スペクトルＮｏｌｄ  ［ｆ］の内容を、推定した現フレームの雑音スペクトルＮ［ｆ］に置き換える（更新する）。
Ｎｏｌｄ  ［ｆ］＝Ｎ［ｆ］                                  （８）
【００６６】
このようにして得られた雑音スペクトルＮ［ｆ］は、有音・雑音判定部６および雑音振幅ランダム化部８に供給される。
有音・雑音判定部６は、式（８）に示されるように、内部メモリに蓄えられている過去の雑音スペクトルＮｏｌｄ  ［ｆ］の内容を、推定した現フレームの雑音スペクトルＮ［ｆ］に置き換える（更新する）。
【００６７】
雑音振幅ランダム化部８は、擬似背景雑音に対して時間に関するランダム性を加えるため、式（９）に従って雑音スペクトル推定部７が出力する雑音スペクトルＮ［ｆ］の各スペクトル成分に所定の小振幅のランダムゲインｒａｎｄ［ｆ］を乗じ、各フレームに応じて少しづつ形状が異なる振幅擾乱された雑音スペクトルＮｒ［ｆ］を得て、これを混合部９に供給する。
Ｎｒ［ｆ］＝ｒａｎｄ［ｆ］・Ｎ［ｆ］                    （９）
【００６８】
この計算は雑音スペクトルＮ［ｆ］の各スペクトル成分について行う。即ち、周波数ゼロからｆｃまでにわたる各スペクトル成分にランダムゲインを乗ずる。なお、ｆｃはこのエコー処理装置が扱うナイキスト周波数である。
【００６９】
混合部９には、時間・周波数変換部５が出力する振幅スペクトルＳ［ｆ］と、雑音振幅ランダム化部８が出力する振幅擾乱した雑音スペクトルＮｒ［ｆ］と、残留エコー抑圧量ｅｇと、フィルタ初期状態フラグＥＣ＿ｉｎｉｔが供給される。混合部９は、後述するように各種の処理を行うとともに、フィルタ初期状態フラグＥＣ＿ｉｎｉｔと残留エコー抑圧量ｅｇに基づいた振幅スペクトルＳＮｏ［ｆ］を周波数・時間変換部１１に供給する。以降、図２を用いて混合部９の動作を詳しく説明する。
【００７０】
図２の第１の振幅調整部１３には、時間・周波数変換部５が出力する振幅スペクトルＳ［ｆ］と、エコー抑圧量算出部４が出力する残留エコー抑圧量ｅｇが供給され、これらに基づいて第１の振幅調整部１３は振幅スペクトルＳ［ｆ］のスペクトル成分の振幅調整、特に残留エコーの振幅の抑圧を行う。
【００７１】
具体的には、第１の振幅調整部１３は、まず式（１０）に従って、残留エコー抑圧量ｅｇに第１の周波数重み付け係数Ｗ１［ｆ］（ｄＢ）を用いて、周波数に応じた重み付けを行い、第１の残留エコー抑圧量ｇ１［ｆ］を算出する。第１の周波数重み付け係数Ｗ１［ｆ］については後述する。
ｇ１［ｆ］＝ｅｇ＋Ｗ１［ｆ］（ｄＢ）                  （１０）
【００７２】
次に、第１の振幅調整部１３は、式（１０）で得られた第１の残留エコー抑圧量ｇ１［ｆ］を用いて、式（１１）に従って振幅スペクトルＳ［ｆ］の振幅調整を行い、振幅調整した振幅スペクトルＳｓ［ｆ］を出力する。
Ｓｓ［ｆ］＝１０ｇ１［ｆ］／２０・Ｓ［ｆ］                      （１１）
【００７３】
これらの計算は振幅スペクトルＳ［ｆ］の各スペクトル成分について行う。即ち、周波数ゼロからｆｃまでにわたる各スペクトル成分に式（１０）および式（１１）を適用する。
【００７４】
周波数と第１の周波数重み付け係数Ｗ１［ｆ］の相関関係を図３に示す。図３に示すように、振幅スペクトルＳ［ｆ］は低周波数領域では重み付けが大きく（振幅抑圧を強める）、高周波数領域では重み付けが小さくされている（振幅抑圧を弱める）。残留エコー信号の成分は主に音声信号であり、低域に残留エコー信号のパワーが偏っているので、低域で振幅の抑圧を大きくし高域で振幅抑圧を小さくすることで、高域の抑圧感を増加させず効果的に残留エコー信号の振幅を抑圧することができる。
【００７５】
図２に戻り、混合部９の第２の振幅調整部１４には、雑音振幅ランダム化部８が出力する振幅擾乱された雑音スペクトルＮｒ［ｆ］と、エコー抑圧量算出部４が出力する残留エコー抑圧量ｅｇが供給される。第２の振幅調整部１４は、これらに基づいて、振幅擾乱された雑音スペクトルＮｒ［ｆ］のスペクトル成分の振幅調整を行う。
【００７６】
具体的には、第２の振幅調整部１４は、まず、式（１２）に従って、残留エコー抑圧量ｅｇに第２の周波数重み付け係数Ｗ２［ｆ］（ｄＢ）を用いて周波数に応じた重み付けを行い、第２の残留エコー抑圧量ｇ２［ｆ］を算出する。第２の周波数重み付け係数Ｗ２［ｆ］については後述する。
ｇ２［ｆ］＝ｅｇ＋Ｗ２［ｆ］（ｄＢ）                  （１２）
【００７７】
次に、第２の振幅調整部１４は、式（１２）で得られた第２の残留エコー抑圧量ｇ２［ｆ］を用いて、式（１３）に従って、振幅擾乱された雑音スペクトルＮｒ［ｆ］の振幅調整を行い、振幅調整した雑音スペクトルＮｓ［ｆ］を出力する。
Ｎｓ［ｆ］＝１０ｇ２［ｆ］／２０・Ｎｒ［ｆ］                  （１３）
【００７８】
第１の振幅調整部１３が出力する振幅スペクトルＳｓ［ｆ］と、第２の振幅調整部１４が出力する振幅調整した雑音スペクトルＮｓ［ｆ］は、加算器１５に供給される。加算器１５は、式（１４）に従って、振幅調整した振幅スペクトルＳｓ［ｆ］と振幅調整した雑音スペクトルＮｓ［ｆ］との加算を行い、雑音を混合した振幅スペクトルＳＮ［ｆ］を出力する。
ＳＮ［ｆ］＝Ｓｓ［ｆ］＋Ｎｓ［ｆ］                    （１４）
【００７９】
周波数と第２の周波数重み付け係数Ｗ２［ｆ］の相関関係を図４に示す。図４に示すように、雑音スペクトルＮｓ［ｆ］は低周波数領域では重み付けが小さく（雑音スペクトルの振幅抑圧強度を弱める）、高周波数領域では重み付けが大きくされているので（雑音スペクトルの振幅抑圧強度を強める）、低周波数領域での擬似背景雑音の混入量を大きくし、高周波数領域では擬似背景雑音の混入量を小さくできる。従って、低域に多い残留エコー成分を擬似背景雑音によって大きくマスクすることができ、更に残留エコー感を軽減することができる。
【００８０】
また、図２に示される混合部９の選択部１６には、残留エコー抑圧量ｅｇのレベルとフィルタ初期状態フラグＥＣ＿ｉｎｉｔが供給される。これらの条件に従って、選択部１６は、表３に示すように、場合に応じた振幅スペクトルＳＮｏ［ｆ］を場合に応じた端子から出力する。
【００８１】
【表３】
0003568922.tif 000004
【００８２】
図２の選択部１６は３つの端子１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃを有しており、上記の条件に応じて端子１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃのうち、信号を出力する端子を選択し、選択した端子にスイッチ１６Ｄを合わせる。
具体的には、表３に示されるように、端子１６Ａが選択される場合は、送信入力信号Ｓｄ［ｔ］中に近端話者音声が無くエコーのみが有る場合であり（前述の表１のケース３に相当する）、背景雑音を混合した振幅スペクトルＳＮ［ｆ］を振幅スペクトルＳＮｏ［ｆ］として選択部１６は出力する。
【００８３】
端子１６Ｂが選択される場合は、フィルタ初期状態フラグＥＣ＿ｉｎｉｔがオンの場合、即ち初期状態の場合であり、適応フィルタ２のフィルタ係数ｈ［ｎ］が収束していないので、振幅調整した雑音スペクトルＮｓ［ｆ］を混合した振幅スペクトルＳＮ［ｆ］を出力せずに、選択部１６は、振幅擾乱した雑音スペクトルＮｒ［ｆ］を振幅スペクトルＳＮｏ［ｆ］として出力する。この処理は、振幅擾乱した雑音スペクトルＮｒ［ｆ］で振幅スペクトルＳＮ［ｆ］を置き換えることに相当する。
【００８４】
端子１６Ｃが選択される場合は、残留エコー抑圧量ｅｇが所定値（６ｄＢ）である場合である。表１によれば、これは、送信入力信号Ｓｄ［ｔ］に近端話者音声があり、かつ受信入力信号Ｒｄ［ｔ］に遠端話者音声がある状態（表１のケース１、つまりダブルトーク状態）である。この場合には、選択部１６は、雑音混入を行わず、第１の振幅調整部１３の振幅調整により残留エコーの振幅が抑圧されただけの振幅スペクトルＳｓ［ｆ］を振幅スペクトルＳＮｏ［ｆ］として出力する。
【００８５】
但し、残留エコー抑圧量ｅｇが０ｄＢである場合には、選択部１６は端子１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃのいずれも選択せず、振幅スペクトルＳＮｏ［ｆ］を出力しない。これは、送信入力信号Ｓｄ［ｔ］に近端話者音声があるが、受信入力信号Ｒｄ［ｔ］に遠端話者音声がない状態（表１のケース２）、または両方に音声がない場合（表１のケース４、つまり無入力状態）である。
【００８６】
正規化部１７には、混合部９に入力された元々の振幅スペクトルＳ［ｆ］が供給され、混合部９が振幅スペクトルＳＮｏ［ｆ］を出力する場合には、振幅スペクトルＳＮｏ［ｆ］も正規化部１７に供給される。混合部９が振幅スペクトルＳＮｏ［ｆ］を出力しない場合（残留エコー抑圧量ｅｇが０ｄＢである場合）には、正規化部１７は混合部９に入力された元々の振幅スペクトルＳ［ｆ］をそのまま振幅スペクトルＳＮｏ［ｆ］として出力する。
【００８７】
一方、混合部９が振幅スペクトルＳＮｏ［ｆ］を出力する場合には、正規化部１７は、混合部９から出力されるべき振幅スペクトルＳＮｏ［ｆ］のパワーが、混合部９に入力された元々の振幅スペクトルＳ［ｆ］のパワーと同じになるように正規化を行う。
以上のように、混合部９は、送信入力信号Ｓｄ［ｔ］中に近端話者音声が無くエコーのみが有る場合には、背景雑音を混合した振幅スペクトルを出力する。一方、初期状態には、振幅擾乱した雑音スペクトルを出力する。また、ダブルトーク状態では、背景雑音の混入のない振幅調整した振幅スペクトルを出力する。さらに、近端話者だけが話している状態、または無入力状態では、背景雑音の混入がなく振幅調整もしていない振幅スペクトルを出力する。
【００８８】
図１に戻り、位相ランダム化部１０には、時間・周波数変換部５が出力する位相スペクトルＰ［ｆ］と、エコー抑圧量算出部４が出力する残留エコー抑圧量ｅｇが供給される。位相ランダム化部１０は、式（１５）ないし式（１７）のいずれかに従い、残留エコー抑圧量ｅｇの大きさに応じて各フレームの位相スペクトルＰ［ｆ］の位相擾乱を行い、位相擾乱された位相スペクトルＰｒ［ｆ］を出力する。
【００８９】
ただし、残留エコー抑圧量ｅｇが所定値（１２ｄＢ）以下の場合、即ちダブルトーク時または無入力状態または近端話者音声のみがある場合（表１のケース１、２、４に相当）には、位相擾乱を行わない。つまりＰｒ［ｆ］＝Ｐ［ｆ］である。これは音声無入力状態では、位相を擾乱する意味がないからであり、少なくとも近端話者音声がある場合には、位相を擾乱することは遠端話者に違和感を与える結果に帰するからである。
【００９０】
結局、位相ランダム化部１０が位相を擾乱するのは、表１に示されていない初期状態の場合か、表１のケース３の場合、つまり近端話者の音声がなく、遠端話者の音声がある場合である。位相ランダム化部１０は残留エコー抑圧量ｅｇの大きさに応じて式（１５）ないし式（１７）のいずれかに従って、位相擾乱された位相スペクトルＰｒ［ｆ］を求める。上述の通り、初期状態では、残留エコー抑圧量ｅｇは２４ｄＢより大きい。この場合には式（１５）が適用される。
Ｐｒ［ｆ］＝Ｐ［ｆ］・ｓｉｎ（π／４＊ＲＮＤ（ｘ））  （１５）
ここで、ＲＮＤ（ｘ）は−１．０≦ＲＮＤ（ｘ）＜１．０の範囲の一様乱数を発生する関数である。この計算は位相スペクトルＰ［ｆ］の各スペクトル成分について行う。具体的には、周波数ｆｃ／２からｆｃまでにわたる各スペクトル成分に式（１５）を適用する。なお、ｆｃはこのエコー処理装置が扱うナイキスト周波数である。
【００９１】
ケース３において、エコー抑圧量算出部４からの残留エコー抑圧量ｅｇは１２ｄＢより大きく、２４ｄＢ以下である。１８ｄＢ＜ｅｇ≦２４ｄＢの場合には式（１６）が適用される。
Ｐｒ［ｆ］＝Ｐ［ｆ］・ｓｉｎ（π／８＊ＲＮＤ（ｘ））  （１６）
この計算は位相スペクトルＰ［ｆ］の周波数ｆｃ／４からｆｃまでにわたる各スペクトル成分について行う。
【００９２】
一方、１２ｄＢ＜ｅｇ≦１８ｄＢの場合には式（１７）が適用される。
Ｐｒ［ｆ］＝Ｐ［ｆ］・ｓｉｎ（π／１６＊ＲＮＤ（ｘ））  （１７）
この計算は位相スペクトルＰ［ｆ］の周波数ｆｃ／８からｆｃまでにわたる各スペクトル成分について行う。
なお、式（１５）ないし式（１７）を使い分ける閾値は、２４，１８，１２ｄＢに限定されず、エコー処理装置の使用環境その他の条件に基づいて任意の値に設定可能である。
【００９３】
表１に関連した上記の説明から明らかなように、残留エコー抑圧量ｅｇが大きいということは、抑圧されるべきエコーのレベルが背景雑音に相対して大きいということであり、その結果位相スペクトルＰ［ｆ］の成分にはエコー信号成分が大きく占めることとなる。逆に、残留エコー抑圧量ｅｇが小さいならば、位相スペクトルＰ［ｆ］の成分には背景雑音の成分が大きく占めることとなる。位相スペクトルに残留エコー信号成分が大きく混入することは擬似背景雑音の自然性を損なうので、式（１５）ないし式（１７）に従って、残留エコー抑圧量ｅｇの大きさに応じて位相スペクトルの位相擾乱を行い、擬似背景雑音のランダム化調整を行う。その結果、残留エコー抑圧量ｅｇが大きい場合には、擬似背景雑音の位相スペクトルに混入する残留エコー成分を白色化できるので、聴感上残留エコーを軽減することができる。
【００９４】
一方、残留エコー抑圧量ｅｇが小さい場合には、位相ランダム化部１０は位相スペクトルＰ［ｆ］の位相擾乱を行わずに送信入力信号の位相を維持するので、擬似背景雑音の自然性を保つことができる。
【００９５】
上述のように、送信入力信号の振幅スペクトルＳ［ｆ］については、雑音スペクトルＮ［ｆ］を推定し、振幅スペクトルＳ［ｆ］に雑音スペクトルＮ［ｆ］を混合するが、位相スペクトルＰ［ｆ］については雑音混合処理を行わずにそのまま出力する。従って、送信入力信号の位相スペクトルは維持され、自然性の高い擬似背景雑音を生成できる。
【００９６】
周波数・時間変換部１１には、混合部９が出力する（場合により疑似背景雑音が混入された）振幅スペクトルＳＮｏ［ｆ］と、位相ランダム化部１０が出力する位相擾乱された位相スペクトルＰｒ［ｆ］が供給される。そして、周波数・時間変換部１１は、これらの周波数領域の表現形式のスペクトルから時間領域の表現形式の送信出力信号Ｓｏ［ｔ］へ変換し、これを出力する。
【００９７】
平滑化部１２は、周波数・時間変換部１１が出力する送信出力信号Ｓｏ［ｔ］のフレーム間の不連続感の軽減のために、式（１８）および図５に示す三角波形状の窓関数Ｗｉｎｅｓ［ｔ］を用いて送信出力信号Ｓｏ［ｔ］のフレーム間平滑を行い、その結果得られる出力信号Ｓｏｕｔ［ｔ］を出力する。
0003568922.tif 000005
ここで、Ｓｏｏｌｄ  ［ｔ］は直前のフレームの送信出力信号Ｓｏ［ｔ］であり、Ｎはフレーム長に相当するサンプル時間ｔの最大値である。即ち、サンプル時間はゼロからＮまでである。
【００９８】
図６は、近端から送信しようとする送信信号および遠端から受信した受信信号の状態と、残留エコー抑圧量ｅｇの変化に対する擬似背景雑音生成部３０の動作を示すタイムチャートである。図６より上記の動作に関する説明がさらに容易に理解されるであろう。送信信号中にエコーのみの場合は振幅抑圧と雑音混合処理が行われ、送信信号に近端話者音声とエコーが含まれている場合（ダブルトーク時）には振幅抑圧のみが行われる。また、フィルタ初期状態（フィルタ初期状態フラグＥＣ＿ｉｎｉｔがオンのとき）では雑音置換処理が行われる。
【００９９】
この実施の形態では、フィルタ初期状態フラグＥＣ＿ｉｎｉｔがオンのときだけ、表３に示すように端子１６Ｂを選択して、選択部１６から出力される振幅スペクトルＳＮｏ［ｆ］をＮｒ［ｆ］、即ち振幅擾乱してあるが振幅調整していない雑音スペクトルＮｒ［ｆ］にしたが、他の場合に端子１６Ｂを選択することも可能である。例えば、残留エコー抑圧量ｅｇが所定値（例えば２０ｄＢ）より大きい場合、端子１６Ｂを選択して雑音置換処理を行ってもよい。上述の通り、残留エコー抑圧量ｅｇが大きい場合には、背景雑音のレベルが低く、送信入力信号中の残留エコーが目立つので振幅抑圧量を大きくするのが望ましいためである。また、残留エコー抑圧量ｅｇが大きい場合には、遠端話者の音声はあっても近端話者の音声はないので、会話に支障はない。
【０１００】
また、フィルタ初期状態フラグＥＣ＿ｉｎｉｔがオンの時（つまり初期状態で）、あるいは残留エコー抑圧量ｅｇが所定値（例えば２０ｄＢ）より大きい場合に、式（１２）で算出される第２の残留エコー抑圧量ｇ２からある値を減算（雑音スペクトルの振幅抑圧を更に弱める）して、雑音スペクトルの混合の割合を更に増加させることにより、擬似背景雑音を大きく混合することも可能である。
【０１０１】
この実施の形態に係るエコー処理装置は、エコーキャンセル部１を含んでいるが、エコーキャンセル部１が無く、送信入力信号Ｓｄ［ｔ］が直接時間・周波数変換部５に入力される構成としてもよい。その場合、フィルタ初期状態フラグＥＣ＿ｉｎｉｔに関する処理は選択部１６で行われない。
【０１０２】
以上のように、この実施の形態１によれば、送信入力信号の振幅スペクトルＳ［ｆ］については、雑音スペクトルＮ［ｆ］を推定し、振幅スペクトルＳ［ｆ］に雑音スペクトルＮ［ｆ］を混合するが、位相スペクトルＰ［ｆ］については雑音混合処理を行わずにそのまま出力する。従って、送信入力信号の位相スペクトルは維持され、自然性の高い擬似背景雑音を生成でき、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができるなどの効果が得られる。
【０１０３】
また、有音・雑音判定部６が送信入力信号の有音・雑音判定を行い、雑音と判定されたフレームから雑音スペクトルを雑音スペクトル推定部７が推定し、雑音振幅ランダム化部８が平均化することにより、時間・周波数に関して安定した雑音スペクトルを生成できる。従って、場合に応じて適切で自然性の高い擬似背景雑音を生成でき、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができる。
【０１０４】
さらに、残留エコー抑圧量ｅｇが大きくなるにつれて、送信入力信号の位相スペクトルのランダム化の程度が大きくなり、さらに位相擾乱する周波数領域が低域までおよぶために送信出力信号Ｓｏ［ｔ］は白色雑音に近くなる。その結果、送信入力信号中に残留するエコー信号がランダム化されて背景雑音に近くなるので、聴感上残留エコーを聞こえ難くする効果がある。一方、残留エコー抑圧量ｅｇが小さい場合には、位相スペクトルの位相擾乱を行わずに、送信入力信号の位相を維持するので、擬似背景雑音の自然性を保つことができる。
【０１０５】
また、残留エコー抑圧量ｅｇが所定の閾値より大きい場合に、雑音スペクトルを大きく混合するか、あるいは雑音スペクトルを混入する代わりに振幅スペクトルを雑音スペクトルで置き換えるようにしたので、エコー消去量が不充分な場合においても残留エコー成分を消去して擬似背景雑音を挿入することができるので、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができる。
【０１０６】
さらに、適応フィルタのフィルタ係数が収束するまでの間、適応フィルタが強制的に雑音置換処理を行うようにするフィルタ初期状態フラグＥＣ＿ｉｎｉｔを出力し、擬似背景雑音生成部３０で雑音スペクトル置換処理を行うようにしたので、適応フィルタ２に代わって、あるいはこれに加えて残留エコーを消去して、擬似背景雑音を挿入することができるので、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができる。
【０１０７】
さらに、混合部９における送信入力信号の振幅スペクトルに雑音スペクトルを混合する割合を、残留エコー抑圧量ｅｇが大きい場合には大きくし、残留エコー抑圧量ｅｇが小さい場合には小さくするように調整できるので、残留エコーレベルと送信・受信入力信号の状態に応じた擬似背景雑音を混入することができ、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができる。
【０１０８】
また、低周波数領域での擬似背景雑音の混入量を大きくし、高周波数領域では擬似背景雑音の混入量を小さくするようにしたので、高域の雑音感を増加させず、低域にパワーが偏る残留エコー信号を効果的に抑圧することができ、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができる。
【０１０９】
実施の形態２．
上記の実施の形態１においては、位相ランダム化部１０で送信入力信号の位相スペクトルのランダム化を行う。しかし、この代わりに、以下に述べるこの発明の実施の形態２のように、送信入力信号の振幅スペクトルの振幅ランダム化を行っても同様の効果がある。
図７はこの発明の実施の形態２によるエコー処理装置の構成を示すブロック図である。図において、１８は振幅ランダム化部を示す。図１の構成と異なり、このエコー処理装置には、位相ランダム化部１０が無く、代わりに振幅ランダム化部１８が設けられている。その他の構成については図１と同様であるので、詳細には説明しない。
【０１１０】
次に動作について説明する。
実施の形態１と異なり、時間・周波数変換部５が出力した振幅スペクトルＳ［ｆ］は、混合部９に直接供給されるのではなく、振幅ランダム化部１８に供給される。また、振幅ランダム化部１８には、エコー抑圧量算出部４が出力する残留エコー抑圧量ｅｇが供給される。振幅ランダム化部１８は、式（１９）ないし式（２１）のいずれかに従い、残留エコー抑圧量ｅｇの大きさに応じて各フレームの振幅スペクトルＳ［ｆ］の振幅成分に擾乱を与え、振幅擾乱された振幅スペクトルＳｒ［ｆ］を出力する。
【０１１１】
ただし、残留エコー抑圧量ｅｇが所定値（１２ｄＢ）以下の場合、即ちダブルトーク時または無入力状態または近端話者音声のみがある場合（表１のケース１、２、４に相当）には、振幅擾乱を行わない。つまり、Ｓｒ［ｆ］＝Ｓ［ｆ］である。これは音声無入力状態では、振幅を擾乱する意味がないからであり、少なくとも近端話者音声がある場合には、振幅を擾乱することは遠端話者に違和感を与える結果に帰するからである。
【０１１２】
結局、振幅ランダム化部１８が振幅を擾乱するのは、表１に示されていない初期状態の場合か、表１のケース３の場合、つまり近端話者の音声がなく、遠端話者の音声がある場合である。振幅ランダム化部１８は残留エコー抑圧量ｅｇの大きさに応じて式（１９）ないし式（２１）のいずれかに従って、振幅擾乱された振幅スペクトルＳｒ［ｆ］を求める。上述の通り、初期状態では、残留エコー抑圧量ｅｇは２４ｄＢより大きい。この場合には式（１９）が適用される。
0003568922.tif 000006
ここで、ｇｒ１［ｆ］はランダムなゲインであり、ＲＮＤ（ｘ）は−１．０≦ＲＮＤ（ｘ）＜１．０の範囲の一様乱数を発生する関数である。この計算は振幅スペクトルＳ［ｆ］の各スペクトル成分について行う。具体的には、周波数ｆｃ／２からｆｃまでにわたる各スペクトル成分に式（１９）を適用する。なお、ｆｃはこのエコー処理装置が扱うナイキスト周波数である。
【０１１３】
表１のケース３において、エコー抑圧量算出部４からの残留エコー抑圧量ｅｇは１２ｄＢより大きく、２４ｄＢ以下である。１８ｄＢ＜ｅｇ≦２４ｄＢの場合には式（２０）が適用される。
0003568922.tif 000007
この計算は振幅スペクトルＳ［ｆ］の周波数ｆｃ・（３／４）からｆｃまでにわたる各スペクトル成分について行う。
【０１１４】
一方、１２ｄＢ＜ｅｇ≦１８ｄＢの場合には式（２１）が適用される。
0003568922.tif 000008
この計算は振幅スペクトルＳ［ｆ］の周波数ｆｃ・（７／８）からｆｃまでにわたる各スペクトル成分について行う。
【０１１５】
式（１９）ないし式（２１）から明らかなように、残留エコー抑圧量ｅｇが１８ｄＢより小さい場合には高域のスペクトル成分のみをランダム化し、またそのランダム化の程度は小さい。一方、残留エコー抑圧量ｅｇが１８ｄＢより大きい場合には、振幅のランダム化の程度が大きく、低域の周波数範囲までランダム化される。
なお、式（１９）ないし式（２１）を使い分ける閾値は、２４，１８，１２ｄＢに限定されず、エコー処理装置の使用環境その他の条件に基づいて任意の値に設定可能である。
【０１１６】
表１に関連した上記の説明から明らかなように、残留エコー抑圧量ｅｇが大きいということは、抑圧されるべきエコーのレベルが背景雑音に相対して大きいということであり、その結果振幅スペクトルＳ［ｆ］の成分にはエコー信号成分が大きく占めることとなる。逆に、残留エコー抑圧量ｅｇが小さいならば、振幅スペクトルＳ［ｆ］の成分には背景雑音の成分が大きく占めることとなる。振幅スペクトルに残留エコー信号成分が大きく混入することは擬似背景雑音の自然性を損なうので、式（１９）ないし式（２１）に従って、残留エコー抑圧量ｅｇの大きさに応じて振幅スペクトルの振幅擾乱を行い、擬似背景雑音のランダム化調整を行う。その結果、残留エコー抑圧量ｅｇが大きい場合には、擬似背景雑音の振幅スペクトルに混入する残留エコー成分を白色化できるので、聴感上残留エコーを軽減することができる。
【０１１７】
一方、残留エコー抑圧量ｅｇが小さい場合には、振幅ランダム化部１８は振幅スペクトルＳ［ｆ］の振幅擾乱を行わずに送信入力信号の振幅を維持するので、擬似背景雑音の自然性を保つことができる。
【０１１８】
このようにして振幅擾乱された振幅スペクトルＳｒ［ｆ］は混合部９に供給される。また、混合部９には、雑音振幅ランダム化部８から出力された雑音スペクトルＮｒ［ｆ］、適応フィルタ２から出力されたフィルタ初期状態フラグＥＣ＿ｉｎｉｔおよびエコー抑圧量算出部４から出力された残留エコー抑圧量ｅｇが供給される。混合部９の構造および機能は、実施の形態１における混合部９の構造および機能と実質的に同様である。換言すれば、実施の形態１における混合部９に関する説明のうち、振幅スペクトルＳ［ｆ］を振幅擾乱された振幅スペクトルＳｒ［ｆ］と読み替えれば、実施の形態２における混合部９の構造および機能は理解される。
【０１１９】
従って、混合部９においては、送信入力信号Ｓｄ［ｔ］中に近端話者音声が無くエコーのみが有る場合には、選択部１６が端子１６Ａを選択し（図２参照）、背景雑音を混合した振幅スペクトルＳＮ［ｆ］を振幅スペクトルＳＮｏ［ｆ］として出力する。一方、初期状態には、選択部１６が端子１６Ｂを選択し、振幅擾乱された雑音スペクトルＮｒ［ｆ］を振幅スペクトルＳＮｏ［ｆ］として出力する。また、ダブルトーク状態では、選択部１６が端子１６Ｃを選択し、背景雑音の混入のない振幅調整した振幅スペクトルＳｓ［ｆ］を振幅スペクトルＳＮｏ［ｆ］として出力する。さらに、近端話者だけが話している状態、または無入力状態では、背景雑音の混入がなく振幅調整もしていないが振幅擾乱された振幅スペクトルＳｒ［ｆ］を振幅スペクトルＳＮｏ［ｆ］として出力する。
【０１２０】
このようにして、混合部９から、場合により雑音が混合された振幅スペクトルＳＮｏ［ｆ］が周波数・時間変換部１１に供給される。実施の形態１と異なり、この実施の形態２には位相ランダム化部１０（図１参照）が設けられておらず、時間・周波数変換部５が出力した位相スペクトルＰ［ｆ］はそのまま周波数・時間変換部１１に供給される。そして、周波数・時間変換部１１は、これらの周波数領域の表現形式のスペクトルから時間領域の表現形式の送信出力信号Ｓｏ［ｔ］へ変換し、これを出力する。
他の構成要素の動作は実施の形態１のそれと同じである。
【０１２１】
以上のように、この実施の形態２によれば、送信入力信号の振幅スペクトルＳ［ｆ］については、雑音スペクトルＮ［ｆ］を推定し、振幅スペクトルＳ［ｆ］に雑音スペクトルＮ［ｆ］を混合するが、位相スペクトルＰ［ｆ］については雑音混合処理を行わずにそのまま出力する。従って、送信入力信号の位相スペクトルは維持され、自然性の高い擬似背景雑音を生成でき、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができるなどの効果が得られる。
【０１２２】
また、有音・雑音判定部６が送信入力信号の有音・雑音判定を行い、雑音と判定されたフレームから雑音スペクトルを雑音スペクトル推定部７が推定し、雑音振幅ランダム化部８が平均化することにより、時間・周波数に関して安定した雑音スペクトルを生成できる。従って、場合に応じて適切で自然性の高い擬似背景雑音を生成でき、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができる。
【０１２３】
さらに、残留エコー抑圧量ｅｇが大きくなるにつれて、送信入力信号の振幅スペクトルＳｒ［ｆ］のランダム化の程度が大きくなり、さらに位相擾乱する周波数領域が低域までおよぶために送信出力信号Ｓｏ［ｔ］は白色雑音に近くなる。その結果、送信入力信号中に残留するエコー信号がランダム化されて背景雑音に近くなるので、聴感上残留エコーを聞こえ難くする効果がある。一方、残留エコー抑圧量ｅｇが小さい場合には、振幅スペクトルＳ［ｆ］の振幅擾乱を行わないので、擬似背景雑音の自然性を保つことができる。
【０１２４】
実施の形態３．
上記の実施の形態１または２では、図２の第１の振幅調整部１３での振幅スペクトルＳ［ｆ］または振幅擾乱された振幅スペクトルＳｒ［ｆ］の振幅抑圧、および図２の第２の振幅調整部１４での雑音スペクトルＮ［ｆ］の振幅抑圧を全周波数帯域にわたって行っている。しかし、これらを変形したこの発明の実施の形態３として、例えば３ｋＨｚ以下の中〜低域成分だけ振幅抑圧するなど一部帯域についてだけ振幅の抑圧を行うことも可能である。
【０１２５】
送信入力信号中の中〜低域成分だけ振幅抑圧を行うことで、高域の背景雑音の自然性を損なわずに、音声のために低域にパワーが偏っている残留エコーだけを効果的に振幅抑圧できるので、良好なエコー処理装置を提供することができる。
【０１２６】
実施の形態４．
実施の形態１〜３の別の形態として、雑音振幅ランダム化部８が出力する一様の乱数で振幅擾乱した雑音スペクトルＮｒ［ｆ］に、背景雑音レベルに応じた大きさの振幅擾乱を与えることも可能である。
図８はこの発明の実施の形態４によるエコー処理装置の構成を示すブロック図である。図において１９は第２の雑音振幅ランダム化部を示す。図１の構成と比較して、新たな要素として、このエコー処理装置には、第２の雑音振幅ランダム化部１９が設けられている。その他の構成については図１と同様であるので、詳細には説明しない。
【０１２７】
次に動作について説明する。
雑音振幅ランダム化部８が出力した振幅擾乱した雑音スペクトルＮｒ［ｆ］は第２の雑音振幅ランダム化部１９に供給される。第２の雑音振幅ランダム化部１９は、まず供給された振幅擾乱した雑音スペクトルＮｒ［ｆ］のパワーＮｐｏｗ（ｄＢ）を計測する。あるいは、エコー抑圧量算出部４が背景雑音レベルを算出するために各フレームのパワーを計測した計測結果が第２の雑音振幅ランダム化部１９に供給されるようになっていてもよい。
【０１２８】
パワーＮｐｏｗに基づいて、第２雑音振幅ランダム化部１９は、式（２２）ないし式（２４）のいずれかを用いて、雑音振幅ランダム化部８が出力する一様の乱数で振幅擾乱された雑音スペクトルＮｒ［ｆ］のうちのある周波数領域における振幅をさらに擾乱して、雑音スペクトルＮｒ２［ｆ］を生成する。パワーＮｐｏｗが６０ｄＢより小さいときは、式（２２）が適用される。
0003568922.tif 000009
ここで、ｇｒ１１［ｆ］はランダムなゲインであり、ＲＮＤ（ｘ）は−１．０≦ＲＮＤ（ｘ）＜１．０の範囲の一様乱数を発生する関数である。この計算は振幅スペクトルＳ［ｆ］の各スペクトル成分について行う。具体的には、周波数ｆｃ／２からｆｃまでにわたる各スペクトル成分に式（２２）を適用する。なお、ｆｃはこのエコー処理装置が扱うナイキスト周波数である。
【０１２９】
パワーＮｐｏｗが４０ｄＢより大きく、６０ｄＢ以下の場合には、式（２３）が適用される。
0003568922.tif 000010
この計算は振幅スペクトルＳ［ｆ］の周波数ｆｃ・（３／４）からｆｃまでにわたる各スペクトル成分について行う。
【０１３０】
パワーＮｐｏｗが３０ｄＢより大きく、４０ｄＢ以下の場合には、式（２４）が適用される。
0003568922.tif 000011
この計算は振幅スペクトルＳ［ｆ］の周波数ｆｃ・（７／８）からｆｃまでにわたる各スペクトル成分について行う。
【０１３１】
式（２２）ないし式（２４）から明らかなように、雑音スペクトルのパワーＮｐｏｗが小さい場合には、高域のスペクトル成分のみをランダム化し、またそのランダム化の程度は小さい。一方、雑音スペクトルのパワーが大きい場合には、振幅のランダム化の程度が大きく、低域の周波数範囲までランダム化される。なお、式（２２）ないし式（２４）を使い分ける閾値は、３０，４０，６０ｄＢに限定されず、エコー処理装置の使用環境その他の条件に基づいて任意の値に設定可能である。
【０１３２】
背景雑音レベル、即ち雑音スペクトルのパワーが大きくなるにつれて、送信入力信号のＳＮ比は小さくなり、その結果有音・雑音判定部６での有音・雑音判定精度は劣化する（有音を雑音として誤判定する比率が高くなる）。しかし、この実施の形態のように、背景雑音レベルが高くなるにつれて、雑音スペクトルの振幅のランダム化の程度とランダム化する周波数範囲を大きくすることで、背景雑音が白色雑音に近くなる。このため、例えば有音・雑音判定部６の誤判定が原因で誤って雑音スペクトルに残留エコー成分が混入した場合でも、残留エコー成分を白色化することができる。
このようにして、振幅がランダム化された雑音スペクトルＮｒ２［ｆ］は第２の雑音振幅ランダム化部１９から混合部９に供給される。
【０１３３】
以上のように、この実施の形態４によれば、背景雑音レベルに応じて、雑音スペクトルの振幅のランダム化の程度とランダム化する周波数範囲を調整できるようにしたので、例えば、背景雑音が大きい場合には背景雑音が白色雑音に近くなるので、誤って雑音スペクトルに残留エコー成分が混入した場合でも、残留エコー成分を白色化することができるなどの効果が得られる。
【０１３４】
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５によるエコー処理装置の構成を示すブロック図である。図において、２０はランダム選択部を示す。図１の構成と比較して、このエコー処理装置には、雑音振幅ランダム化部８の代わりにランダム選択部２０が設けられている。その他の構成については図１と同様であるので、詳細には説明しない。
【０１３５】
次に動作について説明する。
この実施の形態において、雑音スペクトル推定部７は、２種類の雑音スペクトルＮ１［ｆ］とＮ２［ｆ］を出力する。
雑音スペクトル推定部７には、有音・雑音判定部６が出力する有音・雑音判定情報ＶＡＤと、振幅スペクトルＳ［ｆ］が供給され、有音・雑音判定情報ＶＡＤが０（ほとんど雑音）である場合には、雑音スペクトル推定部７は式（２５）に従って入力信号中に存在する背景雑音の平均的なスペクトルである第１の雑音スペクトルＮ１［ｆ］を推定する。
Ｎ１［ｆ］＝（１−Ｃ１）・Ｓ［ｆ］＋Ｃ１・Ｎ１ｏｌｄ  ［ｆ］  （２５）
ここで、Ｎ１ｏｌｄ  ［ｆ］は過去に雑音と判定されたフレームから推定された第１の雑音スペクトルの平均であり、雑音スペクトル推定部７の内部のメモリに蓄えられている。また、Ｃ１は適切に定められた定数（例えば０．９）であって、第１の雑音スペクトルＮ１［ｆ］の更新速度を決定する係数である。
【０１３６】
一方、有音・雑音判定情報ＶＡＤが１（有音）である場合には、雑音スペクトル推定部７は式（２６）に従って第１の雑音スペクトルＮ１［ｆ］を推定する。即ち、過去の第１の雑音スペクトルＮ１ｏｌｄ  ［ｆ］をそのまま現在の第１の雑音スペクトルＮ１［ｆ］とみなす。
Ｎ１［ｆ］＝Ｎ１ｏｌｄ  ［ｆ］                              （２６）
【０１３７】
そして、雑音スペクトル推定部７は、式（２７）に示されるように、内部メモリに蓄えられている過去の第１の雑音スペクトルＮ１ｏｌｄ  ［ｆ］の内容を、推定した現フレームの第１の雑音スペクトルＮ１［ｆ］に置き換える（更新する）。
Ｎ１ｏｌｄ  ［ｆ］＝Ｎ１［ｆ］                              （２７）
このようにして得られた第１の雑音スペクトルＮ１［ｆ］は、有音・雑音判定部６およびランダム選択部２０に供給される。
有音・雑音判定部６は、式（２７）に示されるように、内部メモリに蓄えられている過去の第１の雑音スペクトルＮ１ｏｌｄ  ［ｆ］の内容を、推定した現フレームの第１の雑音スペクトルＮ１［ｆ］に置き換える（更新する）。
【０１３８】
また、雑音スペクトル推定部７は、第１の雑音スペクトルＮ１［ｆ］に加えて、第２の雑音スペクトルＮ２［ｆ］を出力する。具体的には、有音・雑音判定情報ＶＡＤが０（ほとんど雑音）である場合には、雑音スペクトル推定部７は式（２８）に従って、第２の雑音スペクトルＮ２［ｆ］を推定する。
Ｎ２［ｆ］＝（１−Ｃ２）・Ｓ［ｆ］＋Ｃ２・Ｎ２ｏｌｄ  ［ｆ］  （２８）
ここで、Ｎ２ｏｌｄ  ［ｆ］は過去に雑音と判定されたフレームから推定された第２の雑音スペクトルの平均であり、雑音スペクトル推定部７の内部のメモリに蓄えられている。また、Ｃ２は適切に定められた定数（例えば０．８）であって、第２の雑音スペクトルＮ２［ｆ］の更新速度を決定する係数である。従って、第１の雑音スペクトルＮ１［ｆ］に比べて第２の雑音スペクトルＮ２［ｆ］の更新速度は大きい。また、第２の雑音スペクトルＮ２［ｆ］の振幅は、第１の雑音スペクトルＮ１［ｆ］のそれとは異なる。
【０１３９】
一方、有音・雑音判定情報ＶＡＤが１（有音）である場合には、雑音スペクトル推定部７は式（２９）に従って第２の雑音スペクトルＮ２［ｆ］を推定する。即ち、過去の第２の雑音スペクトルＮ２ｏｌｄ  ［ｆ］をそのまま現在の第２の雑音スペクトルＮ２［ｆ］とみなす。
Ｎ２［ｆ］＝Ｎ２ｏｌｄ  ［ｆ］                              （２９）
【０１４０】
そして、雑音スペクトル推定部７は、式（３０）に示されるように、内部メモリに蓄えられている過去の第２の雑音スペクトルＮ２ｏｌｄ  ［ｆ］の内容を、推定した現フレームの第２の雑音スペクトルＮ２［ｆ］に置き換える（更新する）。
Ｎ２ｏｌｄ  ［ｆ］＝Ｎ２［ｆ］                              （３０）
このようにして得られた第２の雑音スペクトルＮ２［ｆ］は、ランダム選択部２０に供給される。
【０１４１】
ランダム選択部２０は、雑音スペクトル推定部７が出力する第１の雑音スペクトルＮ１［ｆ］と、第２の雑音スペクトルＮ２［ｆ］に基づいて、フレーム毎にスペクトル形状が異なる（振幅擾乱された）雑音スペクトルＮｒ［ｆ］を決定してこれを出力する。また、ランダム選択部２０は、１を出力する確率がｘ（％）のランダム関数Ｐｒｏｂ（ｘ）を演算する機能を有しており、雑音スペクトルＮｒ［ｆ］の決定にあたって、ランダム選択部２０は、１を出力する確率が５０％となるランダム関数Ｐｒｏｂ（５０）を実行し、その実行結果を利用する。
【０１４２】
具体的には、ランダム関数Ｐｒｏｂ（５０）の実行結果が１であれば、第１の雑音スペクトルＮ１［ｆ］をランダム選択部２０は出力する。他の場合には、第２の雑音スペクトルＮ２［ｆ］をランダム選択部２０は出力する。このようにして振幅が擾乱された雑音スペクトルＮｒ［ｆ］は混合部９に供給される。
他の構成要素の動作は実施の形態１のそれと同じである。
【０１４３】
以上のように、この実施の形態５によれば、フレーム毎に複数の異なる更新速度で推定した雑音スペクトルＮ１［ｆ］およびＮ２［ｆ］からランダムにいずれか一つを選択することによって、振幅擾乱された雑音スペクトルＮｒ［ｆ］を求めるようにしたので、雑音スペクトルの自然性を維持することができながらも、振幅スペクトルに混入する雑音スペクトルの時間に関するランダム性が高くなるので擬似背景雑音の自然性が向上し、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができるなどの効果が得られる。
【０１４４】
実施の形態６．
図１０はこの発明の実施の形態６によるエコー処理装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態６は、図９に示された実施の形態５の改良である。図において、２１は重み付け加算部を示す。図９の構成と異なり、このエコー処理装置には、ランダム選択部２０が無く、代わりに重み付け加算部２１が設けられている。その他の構成については図９と同様であるので、詳細には説明しない。
【０１４５】
重み付け加算部２１には、雑音スペクトル推定部７が出力する第１の雑音スペクトルＮ１［ｆ］と、第２の雑音スペクトルＮ２［ｆ］が供給される。実施の形態５に関連して説明したように、第１の雑音スペクトルＮ１［ｆ］に比べて、第２の雑音スペクトルＮ２［ｆ］は高い推定速度を有する。これらの雑音スペクトルＮ１［ｆ］とＮ２［ｆ］を重み付け加算部２１は、重み付けして加算し、その結果の振幅が擾乱された雑音スペクトルＮｒ［ｆ］を出力する。重み付け加算部２１は、１を出力する確率がｘ（％）のランダム関数Ｐｒｏｂ（ｘ）を演算する機能を有しており、雑音スペクトルＮｒ［ｆ］の決定にあたって、重み付け加算部２１は、１を出力する確率が５０％となるランダム関数Ｐｒｏｂ（５０）を実行し、その実行結果を利用する。
【０１４６】
具体的には、ランダム関数Ｐｒｏｂ（５０）の実行結果が１であれば、０からナイキスト周波数ｆｃまでの周波数領域にわたって、式（３１）を適用する。
Ｎｒ［ｆ］＝Ｃ３・Ｎ１［ｆ］＋（１−Ｃ３）・Ｎ２［ｆ］  （３１）
【０１４７】
但し、Ｃ３は重み係数であり、式（３２）により求められるランダムな変数である。
Ｃ３＝０．７＋０．１＊ＲＮＤ（ｘ）                    （３２）
ここで、ＲＮＤ（ｘ）は−１．０≦ＲＮＤ（ｘ）＜１．０の範囲の一様乱数を発生する関数である。式（３２）から明らかなように、重み係数Ｃ３は０．６以上、０．８以下の範囲内で変化する。但し、第１項の０．７は他の定数で置換してもよい。
【０１４８】
一方、ランダム関数Ｐｒｏｂ（５０）の実行結果が１以外であれば、０からナイキスト周波数ｆｃまでの周波数領域にわたって、式（３３）を適用する。
Ｎｒ［ｆ］＝（１−Ｃ３）・Ｎ１［ｆ］＋Ｃ３・Ｎ２［ｆ］  （３３）
【０１４９】
このようにして、重み付け加算部２１は、フレーム毎にスペクトル形状が異なる（振幅が擾乱された）雑音スペクトルＮｒ［ｆ］を出力する。このようにして振幅が擾乱された雑音スペクトルＮｒ［ｆ］は混合部９に供給される。他の構成要素の動作は実施の形態５のそれと同じである。
【０１５０】
以上のように、この実施の形態６によれば、振幅スペクトルＳ［ｆ］に混入する雑音スペクトルＮｒ［ｆ］を、複数の異なる更新速度の雑音スペクトルＮ１［ｆ］およびＮ２［ｆ］の重み付き加算により算出するようにしたので、雑音スペクトルＮｒ［ｆ］の周波数特性（スペクトル形状）の概形を保ちながらも、時間に関して雑音スペクトルＮｒ［ｆ］の振幅をランダム化できるので、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができるなどの効果が得られる。
【０１５１】
また、振幅スペクトルＳ［ｆ］に混入する雑音スペクトルＮｒ［ｆ］を、各周波数について、雑音スペクトルＮ１［ｆ］およびＮ２［ｆ］のスペクトル成分の重み付き加算により算出するようにしたので、雑音スペクトルの周波数特性（スペクトル形状）の概形を保ちながらも、周波数に関して振幅をランダム化できるので擬似背景雑音の自然性が向上し、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができる。
【０１５２】
実施の形態７．
図１１はこの発明の実施の形態７によるエコー処理装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態７は、図１に示された実施の形態１の改良である。図において、２２はスペクトル減算部、３１は雑音抑圧部を示す。図１の構成と比較して、新たな要素として、このエコー処理装置には、スペクトル減算部２２が設けられている。雑音抑圧部３１は、時間・周波数変換部５、有音・雑音判定部６、雑音スペクトル推定部７およびスペクトル減算部２２を有する。その他の構成については図１と同様であるので、詳細には説明しない。
【０１５３】
この実施の形態７では、エコー消去後送信入力信号Ｕ［ｔ］を時間・周波数変換部５で振幅スペクトルＳ［ｆ］に変換した後、スペクトル減算部２２が公知のスペクトルサブトラクション法を用いて振幅スペクトルＳ［ｆ］に対して雑音抑圧処理を行う。
【０１５４】
次に動作について説明する。
エコーキャンセル部１でエコー消去された送信入力信号Ｕ［ｔ］が時間・周波数変換部５に入力され、時間・周波数変換部５により振幅スペクトルＳ［ｆ］と位相スペクトルＰ［ｆ］に変換される。有音・雑音判定部６は、例えば前述の実施の形態１の方法を用い、現フレームの入力信号が有音に起因するか、ほとんど背景雑音に起因するかどうかの判定を行い、その結果を用いて雑音スペクトル推定部７が、雑音スペクトルＮ［ｆ］を推定する。
【０１５５】
スペクトル減算部２２には、時間・周波数変換部５が出力する振幅スペクトルＳ［ｆ］と、雑音スペクトル推定部７が出力する雑音スペクトルＮ［ｆ］が供給される。このスペクトル減算部２２には、あるスペクトル減算率α（例えば１．２）とある定数Ａ［ｆ］があらかじめ入力されている。定数Ａは１．０未満である。スペクトル減算部２２は、振幅スペクトルＳ［ｆ］と雑音スペクトルＮ［ｆ］とスペクトル減算率αに基づいて式（３４）に従って、スペクトル減算結果Ｓ’［ｆ］を算出する。
Ｓ’［ｆ］＝Ｓ［ｆ］−α・Ｎ［ｆ］                    （３４）
【０１５６】
このようにして、振幅スペクトルＳ［ｆ］から減算率αを乗じた雑音スペクトルＮ［ｆ］の減算を行うことにより雑音抑圧を行う。但し、式（３４）に従ったスペクトル減算結果Ｓ’［ｆ］が０以下である場合には、スペクトル減算結果Ｓ’［ｆ］を廃棄し、あらためて式（３５）によりスペクトル減算結果Ｓ’［ｆ］を算出する。
Ｓ’［ｆ］＝Ａ［ｆ］・Ｓ［ｆ］                        （３５）
【０１５７】
このようにして得られたスペクトル減算結果Ｓ’［ｆ］をスペクトル減算部２２は混合部９に供給する。また、混合部９には、雑音振幅ランダム化部８から出力された雑音スペクトルＮｒ［ｆ］、適応フィルタ２から出力されたフィルタ初期状態フラグＥＣ＿ｉｎｉｔおよびエコー抑圧量算出部４から出力された残留エコー抑圧量ｅｇが供給される。混合部９の構造および機能は、実施の形態１における混合部９の構造および機能と実質的に同様である。換言すれば、実施の形態１における混合部９に関する説明のうち、振幅スペクトルＳ［ｆ］をスペクトル減算結果Ｓ’［ｆ］と読み替えれば、この実施の形態７における混合部９の構造および機能は理解される。
他の構成要素の動作は実施の形態１のそれと同じである。
【０１５８】
この実施の形態に係るエコー処理装置は、エコーキャンセル部１を含んでいるが、エコーキャンセル部１が無く、送信入力信号Ｓｄ［ｔ］が直接時間・周波数変換部５に入力される構成としてもよい。その場合、フィルタ初期状態フラグＥＣ＿ｉｎｉｔに関する処理は選択部１６で行われない。
【０１５９】
以上のように、この実施の形態７によれば、スペクトルサブトラクション法による雑音抑圧部３１と、このエコー処理装置の一部の要素を共有できるので、簡便な構成で雑音抑圧と擬似背景雑音生成を実現することができるなどの効果が得られる。
【０１６０】
この実施の形態７では、雑音抑制にスペクトルサブトラクション法を用いるが、この発明をこの形態に限定する意図ではない。他の適当な雑音抑制方法を利用することも可能であり、そのような形態もこの発明の範囲内にある。例えば、前述の特開２０００−３４７６８８号公報「雑音抑圧装置」で用いられているスペクトル減算とスペクトル振幅抑圧を組み合わせた雑音抑圧の方法を雑音抑圧部３１が実行してもよい。
【０１６１】
以上、この発明をその好適な複数の実施の形態を参照しながら詳細に図示して説明したが、請求の範囲に記載されたこの発明の趣旨および範囲の区域内で、形式および細部に関する様々な変更が可能であることは当業者であれば理解できることだろう。かかる変更、代替、修正もこの発明の範囲に含まれるものであると意図する。例えば、上述した複数の実施の形態は、相互に組み合わせることが可能であり、そのような組み合わせもこの発明の範囲にある。
【０１６２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、エコー信号が混入した送信しようとする送信入力信号と、受信した受信入力信号の状態を比較し、この比較に基づいてエコー抑圧量を算出するエコー抑圧量算出部と、送信入力信号を時間領域の表現形式から周波数領域の表現形式に変換して、振幅スペクトルと位相スペクトルを生成する時間・周波数変換部と、振幅スペクトルから雑音スペクトルを推定する雑音スペクトル推定部と、振幅スペクトルにエコー抑圧量に応じて雑音スペクトルを混合する混合部と、混合部により雑音スペクトルが混合された振幅スペクトルと、位相スペクトルに基づいて、時間領域の表現形式の雑音が混合された送信出力信号を生成して、送信出力信号を出力する周波数・時間変換部とを備えるように構成したので、時間領域の表現形式の信号を直接的に修正する場合に比べて、自然性の高い疑似背景雑音を生成することが可能であるなどの効果がある。また、送信入力信号と受信入力信号の比較に基づいてエコー抑圧量算出部により算出されたエコー抑圧量に応じて雑音スペクトルを混合部が混合するので、場合に応じて適切で自然性の高い擬似背景雑音を生成でき、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができるなどの効果がある。
【０１６３】
この発明によれば、混合部が、エコー抑圧量に応じて振幅スペクトルのスペクトル振幅の調整を行う振幅調整部を具備するように構成したので、送信入力信号中のエコー成分を効果的に抑圧することができるなどの効果がある。しかも、時間領域の表現形式の信号を直接的に修正する場合に比べて、最終的に送信される信号の自然性を高めることが可能であるなどの効果がある。
【０１６４】
この発明によれば、振幅スペクトルから、雑音スペクトルにスペクトル減算率を乗じたスペクトルを減算して雑音除去スペクトルを生成し、雑音除去スペクトルを振幅スペクトルの代わりに混合部に供給するスペクトル減算部を具備するように構成したので、送信入力信号中の雑音成分を効果的に抑圧した後に、背景雑音を混合することができるなどの効果がある。しかも、雑音スペクトル推定部の推定結果たる雑音スペクトルをスペクトル減算部で利用できるので、構成要素の数の増加を最小限に抑えることが可能であるなどの効果がある。
【０１６５】
この発明によれば、エコー信号が混入した送信しようとする送信入力信号と、受信した受信入力信号の状態を比較し、この比較に基づいてエコー抑圧量を算出するエコー抑圧量算出部と、送信入力信号を時間領域の表現形式から周波数領域の表現形式に変換して、振幅スペクトルと位相スペクトルを生成する時間・周波数変換部と、振幅スペクトルから雑音スペクトルを推定する雑音スペクトル推定部と、振幅スペクトルに雑音スペクトルを混合する混合部と、エコー抑圧量に応じて位相スペクトルの位相を擾乱する位相ランダム化部と、混合部により雑音スペクトルが混合された振幅スペクトルと、位相ランダム化部により位相が擾乱された位相スペクトルに基づいて、時間領域の表現形式の雑音が混合された送信出力信号を生成して、送信出力信号を出力する周波数・時間変換部とを備えるように構成したので、エコー抑圧量が高い場合には、位相スペクトルの位相の擾乱の程度を大きくしてエコーを聞こえ難くし、エコー抑圧量が低い場合には、位相スペクトルの位相の擾乱の程度を小さくして音声の自然性を維持することが可能であるなどの効果がある。
【０１６６】
この発明によれば、エコー抑圧量算出部が算出するエコー抑圧量が所定の値より小さい場合には、位相ランダム化部は、送信しようとする送信入力信号の位相スペクトルのうち高周波領域の位相を擾乱し、エコー抑圧量が大きくなるに従って、位相ランダム化部は高周波領域だけでなく低周波領域の位相を擾乱するように構成したので、遠端話者の音声に起因する低周波領域のエコーを必要な時に効果的に抑制することができるなどの効果がある。
【０１６７】
この発明によれば、エコー信号が混入した送信しようとする送信入力信号と、受信した受信入力信号の状態を比較し、この比較に基づいてエコー抑圧量を算出するエコー抑圧量算出部と、送信入力信号を時間領域の表現形式から周波数領域の表現形式に変換して、振幅スペクトルと位相スペクトルを生成する時間・周波数変換部と、振幅スペクトルから雑音スペクトルを推定する雑音スペクトル推定部と、振幅スペクトルに雑音スペクトルを混合する混合部と、エコー抑圧量に応じて振幅スペクトルの振幅を擾乱する振幅ランダム化部と、振幅ランダム化部により振幅が擾乱されて混合部により雑音スペクトルが混合された振幅スペクトルと、位相スペクトルに基づいて、時間領域の表現形式の雑音が混合された送信出力信号を生成して、送信出力信号を出力する周波数・時間変換部とを備えるように構成したので、エコー抑圧量が高い場合には、振幅スペクトルの振幅の擾乱の程度を大きくしてエコーを聞こえ難くし、エコー抑圧量が低い場合には、振幅スペクトルの振幅の擾乱の程度を小さくして音声の自然性を維持することが可能であるなどの効果がある。
【０１６８】
この発明によれば、エコー抑圧量算出部が算出するエコー抑圧量が所定の値より小さい場合には、振幅ランダム化部は、送信しようとする送信入力信号の振幅スペクトルのうち高周波領域の振幅を擾乱し、エコー抑圧量が大きくなるに従って、振幅ランダム化部は高周波領域だけでなく低周波領域の振幅を擾乱するように構成したので、遠端話者の音声に起因する低周波領域のエコーを必要な時に効果的に抑制することができるなどの効果がある。
【０１６９】
この発明によれば、エコー信号が混入した送信しようとする送信入力信号を時間領域の表現形式から周波数領域の表現形式に変換して、振幅スペクトルと位相スペクトルを生成する時間・周波数変換部と、振幅スペクトルから雑音スペクトルを推定する雑音スペクトル推定部と、送信入力信号の背景雑音レベルに応じて、雑音スペクトルの振幅を擾乱する雑音振幅ランダム化部と、雑音振幅ランダム化部で振幅が擾乱された雑音スペクトルを振幅スペクトルに混合する混合部と、混合部により雑音スペクトルが混合された振幅スペクトルと、位相スペクトルに基づいて、時間領域の表現形式の雑音が混合された送信出力信号を生成して、送信出力信号を出力する周波数・時間変換部とを備えるように構成したので、背景雑音レベルが所定の値より大きい場合には雑音スペクトルの振幅のランダム化の程度が大きくなり、仮に雑音スペクトルに残留エコー成分が混入した場合でも、残留エコー成分を白色化することができるなどの効果がある。
【０１７０】
この発明によれば、送信しようとする送信入力信号の背景雑音レベルが所定の値より小さい場合には、雑音振幅ランダム化部は、雑音スペクトルのうち高周波領域の振幅を擾乱し、背景雑音レベルが大きくなるに従って、雑音振幅ランダム化部は高周波領域だけでなく低周波領域の振幅を擾乱するように構成したので、背景雑音レベルが所定の値より大きい場合には、ランダム化の周波数範囲が低域まで及んで白色雑音に近くなるので、仮に雑音スペクトルに残留エコー成分が混入した場合でも、残留エコー成分を白色化することができるなどの効果がある。
【０１７１】
この発明によれば、エコー抑圧量算出部が算出するエコー抑圧量が所定の値より大きい場合には、混合部は大きな割合の雑音スペクトルを振幅スペクトルに混合し、エコー抑圧量が所定の値より小さい場合には、混合部は小さな割合の雑音スペクトルを振幅スペクトルに混合するように構成したので、残留エコーレベルと送信入力信号および受信入力信号の状態に応じた擬似背景雑音を混入することができ、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができるなどの効果がある。
【０１７２】
この発明によれば、エコー抑圧量算出部が算出するエコー抑圧量が所定の値よりも大きい場合には、混合部が振幅スペクトルに雑音スペクトルを混合する代わりに、振幅スペクトルを雑音スペクトルで置換するように構成したので、残留エコーが大きい場合でも残留エコー成分を消去して擬似背景雑音を挿入することができるので、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができるなどの効果がある。
【０１７３】
この発明によれば、受信した受信入力信号と、通信路伝達特性あるいはマイクとスピーカ間の音響伝達特性に基づいてフィルタ係数を推定し、擬似エコー信号を生成する適応フィルタと、エコー信号が混入した送信しようとする送信入力信号から擬似エコー信号を減算することによりエコー信号を除去する減算部とを具備し、適応フィルタのフィルタ係数が収束するまでの間、他の場合より大きな割合の雑音スペクトルを混合部が振幅スペクトルに混合するか、あるいは振幅スペクトルに雑音スペクトルを混合する代わりに、振幅スペクトルを雑音スペクトルで置換するように構成したので、フィルタ係数が収束するまでの間、適応フィルタに代わって混合部が残留エコーを消去して擬似背景雑音を挿入することができるので、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができるなどの効果がある。
【０１７４】
この発明によれば、混合部は、送信しようとする送信入力信号の振幅スペクトルのうち低周波領域の振幅スペクトル成分に所定の値より大きな割合の雑音スペクトル成分を混合し、高周波数領域になるに従ってより小さい割合の雑音スペクトル成分を振幅スペクトル成分に混合するように構成したので、高域の雑音感を増加させず低域にパワーが偏る残留エコー信号を抑圧することができ、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができるなどの効果がある。
【０１７５】
この発明によれば、雑音スペクトル推定部が、複数の推定雑音スペクトルを算出し、そのうちのいずれか１つの推定雑音スペクトルをランダムに選択して、雑音スペクトルとして出力するように構成したので、雑音スペクトルの自然性を維持することができながらも、振幅スペクトルに混入する雑音スペクトルの時間に関するランダム性が高くなるので擬似背景雑音の自然性が向上し、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができるなどの効果がある。
【０１７６】
この発明によれば、雑音スペクトル推定部が、遅い更新速度を用いて第１の推定雑音スペクトルを算出し、早い更新速度を用いて第２の推定雑音スペクトルを算出し、そのうちのいずれか１つの推定雑音スペクトルをランダムに選択して、雑音スペクトルとして出力するように構成したので、雑音スペクトルの自然性を維持することができながらも、振幅スペクトルに混入する雑音スペクトルの時間に関するランダム性が高くなるので擬似背景雑音の自然性が向上し、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができるなどの効果がある。
【０１７７】
この発明によれば、雑音スペクトル推定部が、複数の推定雑音スペクトルを算出し、これらの複数の推定雑音スペクトルの重みつき加算を行って得られる重みつき平均雑音スペクトルを雑音スペクトルとして出力するように構成したので、出力される雑音スペクトルの周波数特性（スペクトル形状）の概形を維持することができながらも、時間に関して雑音スペクトルの振幅をランダム化できるので、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができるなどの効果がある。
【０１７８】
この発明によれば、雑音スペクトル推定部が、遅い更新速度を用いて第１の推定雑音スペクトルを算出し、早い更新速度を用いて第２の推定雑音スペクトルを算出し、これらの複数の推定雑音スペクトルの重みつき加算を行って得られる重みつき平均雑音スペクトルを雑音スペクトルとして出力するように構成したので、出力される雑音スペクトルの周波数特性（スペクトル形状）の概形を維持することができながらも、時間に関して振幅をランダム化できるので擬似背景雑音の自然性が向上し、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができるなどの効果がある。
【０１７９】
この発明によれば、雑音スペクトル推定部における重み付き加算に用いる重み係数を、雑音スペクトル推定部が、雑音スペクトルのスペクトル成分毎に一定の範囲内でランダムに設定するように構成したので、雑音スペクトルの周波数特性（スペクトル形状）の概形を保ちながらも、周波数に関して振幅をランダム化できるので擬似背景雑音の自然性が向上し、聴感上良好なエコー処理装置を提供することができるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるエコー処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示されたエコー処理装置の混合部の詳細を示すブロック図である。
【図３】図２に示された混合部の第１の振幅調整部で使われる第１の周波数重み付け係数Ｗ１［ｆ］と周波数の相関関係を示す図である。
【図４】図２に示された混合部の第２の振幅調整部で使われる第２の周波数重み付け係数Ｗ２［ｆ］と周波数の相関関係を示す図である。
【図５】図１に示されたエコー処理装置の平滑化部で使われる三角波形状の窓関数Ｗｉｎｅｓ［ｔ］を説明するために参照される図である。
【図６】図１に示されたエコー処理装置における送信信号と受信信号の状態と、これらに基づいて生成された残留エコー抑圧量と、残留エコー抑圧量に基づくこの装置の擬似背景雑音生成部の動作を示すタイムチャートである。
【図７】この発明の実施の形態２によるエコー処理装置の構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態４によるエコー処理装置の構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態５によるエコー処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態６によるエコー処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態７によるエコー処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】従来のエコー処理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  エコーキャンセル部、２  適応フィルタ、３  減算器（減算部）、４  エコー抑圧量算出部、５  時間・周波数変換部、６  有音・雑音判定部、７  雑音スペクトル推定部、８  雑音振幅ランダム化部、９  混合部、１０  位相ランダム化部、１１  周波数・時間変換部、１２  平滑化部、１３  第１の振幅調整部、１４  第２の振幅調整部、１５  加算器、１６  選択部、１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ  端子、１６Ｄ  スイッチ、１７  正規化部、１８  振幅ランダム化部、１９  第２の雑音振幅ランダム化部、２０  ランダム選択部、２１  重み付け加算部、２２  スペクトル減算部、３０  擬似背景雑音生成部、３１  雑音抑圧部、４０  マイク、４１  スピーカ、４２  送信回路、４３  受信回路、４４  分割部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003568922.tif 000018
【図８】
0003568922.tif 000019
【図９】
0003568922.tif 000020
【図１０】
0003568922.tif 000021
【図１１】
0003568922.tif 000022
【図１２】
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