(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反響路への送出信号を複数の周波数帯域に分割し、前記送出信号が反響路を経由した後の反響信号を複数の周波数帯域に分割して、各周波数帯域の疑似反響路を生成し、複数の周波数帯域の送出信号を複数の周波数帯域毎の疑似反響路に入力して得られる複数の周波数帯域の疑似反響信号を複数の周波数帯域の反響信号から差し引いて反響信号を消去する反響消去方法であって、
前記各周波数帯域の疑似反響路をそれぞれ適応フィルタで構成し、反響信号の消去誤差を最小とするように動作するアルゴリズムにより各適応フィルタのフィルタ係数を逐次的に修正し、
各周波数帯域毎の発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルおよび各周波数帯域毎の人間の音に対する可聴レベルから決められる必要十分なエコーの抑圧量に基づいて各適応フィルタのフィルタ係数の数を示すタップ長を決定すること
を特徴とする反響消去方法。
【請求項２】
前記タップ長を決定するステップは、伝送遅延の大小を測定し、この測定された伝送遅延、各周波数帯域毎の発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベル、および各周波数帯域毎の人間の音に対する可聴レベルから必要十分なエコーの抑圧量を決定し、各周波数帯域毎の反響路である室内の残響時間および前記決定された所要エコー抑圧量からタップ長の計算を行うことを特徴とする請求項１記載の反響消去方法。
【請求項３】
前記所要エコー抑圧量を決定するステップは、前記測定された伝送遅延が所定の値以下のときは、各周波数帯域毎の発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルとして音声の平均パワーレベルと発話音声の平均マスキングレベルとの差を用い、この差と各周波数帯域毎の人間の音に対する可聴レベルとを用いて、所要のエコー抑圧量を決定することを特徴とする請求項２記載の反響消去方法。
【請求項４】
前記所要エコー抑圧量を決定するステップは、前記測定された伝送遅延が所定の値以上のときは、各周波数帯域毎の発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルとして音声の平均パワーレベルを用い、この平均パワーレベルと各周波数帯域毎の人間の音に対する可聴レベルとを用いて、所要エコー抑圧量を決定することを特徴とする請求項２記載の反響消去方法。
【請求項５】
前記伝送遅延の所定の値は６０ｍｓであることを特徴とする請求項３または４記載の反響消去方法。
【請求項６】
反響路への送出信号を複数の周波数帯域に分割する第１の周波数帯域分割回路と、前記送出信号が反響路を経由した後の反響信号を複数の周波数帯域に分割する第２の周波数帯域分割回路と、前記周波数帯域分割回路により分割されたそれぞれの周波数帯域の疑似反響路を生成し、前記複数の周波数帯域の送出信号を前記複数の周波数帯域毎の疑似反響路の入力とすることにより得られる複数の周波数帯域の疑似反響信号を前記複数の周波数帯域の反響信号から差し引くことにより前記反響信号を消去する反響消去装置であって、
前記各周波数帯域の疑似反響路をそれぞれ構成し、前記反響信号の消去誤差を最小とするように動作するアルゴリズムにより逐次的に修正されるフィルタ係数を有する適応フィルタと、
各周波数帯域毎の発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルおよび各周波数帯域毎の人間の音に対する可聴レベルから決められる必要十分なエコーの抑圧量に基づいて前記それぞれの周波数帯域の適応フィルタのフィルタ係数の数を示すタップ長を決定するタップ長割り当て手段とを有することを特徴とする反響消去装置。
【請求項７】
前記タップ長割り当て手段は、伝送遅延の大小を測定する伝送遅延判定手段と、前記測定された伝送遅延、前記各周波数帯域毎の発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベル、および前記各周波数帯域毎の人間の音に対する可聴レベルから必要十分なエコーの抑圧量を決定する所要エコー抑圧量決定手段と、反響路である室内の残響時間を各周波数帯域毎に記憶する残響時間記憶手段と、前記記憶された各周波数帯域毎の反響路である室内の残響時間および前記決定された所要エコー抑圧量からタップ長の計算を行うタップ長計算手段とを有することを特徴とする請求項６記載の反響消去装置。
【請求項８】
前記所要エコー抑圧量決定手段は、前記伝送遅延判定手段において前記測定された伝送遅延が所定の値以下のときは、前記各周波数帯域毎の発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルとして音声の平均パワーレベルと発話音声の平均マスキングレベルとの差を用い、この差と前記各周波数帯域毎の人間の音に対する可聴レベルとを用いて、所要のエコー抑圧量を決定することを特徴とする請求項７記載の反響消去装置。
【請求項９】
前記所要エコー抑圧量決定手段は、前記伝送遅延判定手段において前記測定された伝送遅延が所定の値以上のときは、前記各周波数帯域毎の発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルとして音声の平均パワーレベルを用い、この平均パワーレベルと前記各周波数帯域毎の人間の音に対する可聴レベルとを用いて、所要エコー抑圧量を決定することを特徴とする請求項７記載の反響消去装置。
【請求項１０】
前記伝送遅延の所定の値は６０ｍｓであることを特徴とする請求項８または９記載の反響消去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば２線４線変換系や拡声通話系などにおいてハウリングの原因および聴覚上の障害となる反響信号を消去または抑圧する反響消去方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、このようなハウリングの原因および聴覚上の障害となる反響信号について図８に示す拡声通話系を参照して説明する。
【０００３】
図８において、１，３は送話用マイクロホン、２，４は受話スピーカ、５，７は送話信号増幅器、６，８は受話信号増幅器、９は伝送路、１０は送話者、１１は受話者をそれぞれ表す。送話者１０の発声した送話音声は、送話用マイクロホン１、送話信号増幅器５、伝送路９、受話信号増幅器８、受話スピーカ４を経て受話者１１に伝わる。この拡声通話系は、従来の電話通話系のように送受話器を手に持つ必要がないため、作業をしながらの通話が可能であったり、また自然な対面通話が実現できるという長所を持ち、通信会議やテレビ電話、拡声電話機などに広く利用が進められている。
【０００４】
しかしながら、この通話系の欠点として、反響の存在が問題となっている。すなわち、図８において、スピーカ４から受話側に伝わった音声が、マイクロホン３で受音され、送話信号増幅器７、伝送路９、受話信号増幅器６、スピーカ２を経て送話側に再生される。送話者１０にとって、この現象は、自分の発声した音声が、スピーカ２から再生されるという反響現象であり、音響エコーなどと呼ばれている。この反響現象は、拡声通話系において通話の障害や不快感などの悪影響を生じる。更に、スピーカ２から再生された音は、マイクロホン１で受音されて信号の閉ループを形成する。そして、ループゲインが１より大きい場合にはハウリング現象が発生して、通話は不能となる。
【０００５】
このような拡声通話系の問題点を克服するために、反響消去装置が利用されている。反響消去装置の代表的な構成法としては、フルバンド方式とサブバンド方式が知られている。
【０００６】
図９は従来のフルバンド方式の反響消去装置の一例を示すブロック図を表している。この図において、２１は反響消去装置、２２は疑似反響路、２３は反響路推定回路、２４は減算器を表している。また、ｘ（ｎ）２５は受話信号、ｈ（ｎ）２６は受話スピーカ４と送話用マイクロホン３の間の反響路伝達特性（インパルス応答）、ｙ（ｎ）２７は反響信号、ｙ＾（ｎ）２８は疑似反響信号、ｈ＾（ｎ）２９は反響路インパルス応答の推定値、ｅ（ｎ）３０は誤差信号、ｓ（ｎ）３１は近端話者の送話信号、ｚ（ｎ）３２はマイクロホン出力信号を表している。
【０００７】
反響消去装置２１では、まず反響路推定回路２３において反響路のインパルス応答を推定し、その推定値ｈ＾（ｎ）２９を疑似反響路２２に転送する。次に疑似反響路２２において、ｈ＾（ｎ）２９と受話信号ｘ（ｎ）２５との畳み込み演算を実行して、疑似反響信号ｙ＾（ｎ）２８を合成する。そして減算器２４において、マイクロホン３の出力信号ｚ（ｎ）から疑似反響信号ｙ＾（ｎ）２８を差し引く。反響路インパルス応答ｈ（ｎ）２６の推定が良好に行われていれば、反響信号ｙ（ｎ）２７と疑似反響信号ｙ＾（ｎ）２８はほぼ等しいものとなっており、この減算の結果、マイクロホン出力に含まれる反響器信号ｙ（ｎ）２７は消去される。
【０００８】
ここで、疑似反響路２２は、反響路インパルス応答ｈ（ｎ）２６の経時変動に追従する必要がある。そのため反響路推定回路２３では、適応アルゴリズムを用いて反響路インパルス応答の推定を行う。この推定動作は受話状態、すなわちｓ（ｎ）≒０であり、ｚ（ｎ）≒ｙ（ｎ）と見なせる時に実行される。受話状態において、誤差信号ｅ（ｎ）３０は反響信号の消去残差ｙ（ｎ）−ｙ＾（ｎ）と見なすことができる。以下の説明では、この受話状態を仮定する。適応アルゴリズムとは受話信号ｘ（ｎ）２５と誤差信号ｅ（ｎ）３０を用いて、誤差信号のパワーが最小になるようにインパルス応答の推定値ｈ＾（ｎ）２９を定めるアルゴリズムであって、ＬＭＳ法、学習同定法、ＥＳ法などが知られている。ここで、疑似反響路２２の値が真の反響路の値に近く、疑似反響信号ｙ＾（ｎ）２８が反響信号ｙ（ｎ）２７にほぼ等しくなった状態を、収束したと呼ぶ。また、疑似反響路２２と反響路推定回路２３を合わせて、ここでは適応フィルタと呼ぶ。
【０００９】
図１０は従来のサブバンド方式の反響消去装置の一例を示すブロック図であり、図８，９と共通な部分には同一の番号を付した。受話信号ｘ（ｎ）２５およびマイクロホン出力信号ｚ（ｎ）３２はそれぞれＮ個の周波数帯域に分割される。４１および４２は周波数帯域分割回路、４３は周波数帯域合成回路、４４−１から４４−Ｎは適応フィルタ、４５−１ｘ１  （ｍ）から４５−ＮｘＮ  （ｍ）は周波数分割された後の受話信号、４６−１ｚ１  （ｍ）から４６−ＮｚＮ  （ｍ）は周波数分割された後のマイクロホン出力信号、４７−１ｅ１  （ｍ）から７４−ＮｅＮ  （ｍ）は周波数分割された後の誤差信号である。また、ｍは周波数分割回路で間引かれた後の信号の離散時間を示し、間引き率をＲとしたとき、ｎ＝Ｒ×ｍの関係がある。サブバンド方式の反響消去装置は、このように、各周波数帯域毎の適応フィルタにおいて、反響信号の抑圧を行う。
【００１０】
一般に適応フィルタにおいて、そのフィルタ係数の数を示すタップ長は、反響路の（真の）インパルス応答長分だけ用意された場合には、完全な反響消去が実現できる。しかし、一般に反響信号（音響エコー）は、残響時間にして数百ｍｓ程度のインパルス応答継続時間を有する。従って、この反響器信号を消去しようとする場合、タップ数が非常に長大となり、ハードウェア規模の増大を招く。このため、人間のエコーに対する許容限に基づいて所要エコー抑圧量を決定し、反響路のインパルス応答長とから、要求される抑圧量に見合ったタップ長を用意する方式が考えられる。これまでのフルバンド方式の反響消去装置においては、このタップ数を室内の平均残響時間を元に次のように決めていた。タップ長ＬＦｕｌｌＢａｎｄは所要エコー抑圧量（Ｄｅｓｉｒｅｄ  Ｌｏｓｓ）ＤＬ、平均残響時間ＴＲ  およびサンプリング間隔ＴＳ  （ｓ）として次式で与えられる。
【００１１】
【数１】
0003573241.tif 000002
この式（１）からわかるように、これまでタップ長は全周波数帯域において求められた所要エコー抑圧量と、同じく全周波数帯域において求められた室内の残響時間によって決定されていた。
【００１２】
しかし、人間の聴覚特性を考えた場合、周波数帯域毎に可聴レベルが異なることから、所要エコー抑圧量も周波数帯域毎に異なる。更に、室内の残響時間は、全周波数帯域を平均した値に比べ、低域はより長く、高域になるに従いより短くなることが知られている。このように、従来のタップ長の決定は、所要エコー抑圧量が周波数帯域毎に異なる点を考慮していない。そのため、信号を複数の帯域に分割し、それぞれの帯域毎にエコー抑圧処理を行うサブバンド方式の反響消去装置に、全周波数帯域で求められた値をそのまま適用すれば、装置のタップ長の割り当てという点において無駄が生じてしまう。
【００１３】
加えて、戻ってくるエコーは伝送遅延が増加するにつれて、より検知しやすくなる。つまり、伝送遅延が小さい場合には、エコーは自分の発声にマスキングされ、側音と同様に聞こえにくい。しかし、伝送遅延が増加するにつれ、エコーは時間軸上で自分の発声のマスキングする範囲を超えてしまうため、より聞こえ易くなってしまう。従って、所要エコー消去量は伝送遅延の大小によって、変化してくるという問題がある。更に、この遅延による所要エコー抑圧量の変化について、周波数軸上での検討はこれまでなされていない。
【００１４】
このように、従来のタップ長の決め方は、周波数軸上での聴覚特性を考慮せず、全帯域での所要エコー抑圧量および残響時間によって決定している点に加え、伝送遅延の大小による所要エコー抑圧量の変化にも対応していない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の反響消去装置においては、適応フィルタのタップ長を全帯域での所要エコー抑圧量の値と、全帯域で平均された残響時間によって決定していた。このため、サブバンド方式の反響消去装置においては、タップ長の各帯域毎の割り当てという点において無駄が生じるという問題がある。
【００１６】
また、伝送遅延の大小により、所要エコー抑圧量の値は変化する。従って、想定された値と大幅に異なる伝送遅延が存在する回線において、反響消去装置を使用した場合、エコーを十分に消去することができず、通話品質の劣化を招くという問題がある。
【００１７】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、伝送遅延の大小による通話品質の劣化を生じることなく、反響信号を十分に消去し得る反響消去方法および装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、反響路への送出信号を複数の周波数帯域に分割し、前記送出信号が反響路を経由した後の反響信号を複数の周波数帯域に分割して、各周波数帯域の疑似反響路を生成し、複数の周波数帯域の送出信号を複数の周波数帯域毎の疑似反響路に入力して得られる複数の周波数帯域の疑似反響信号を複数の周波数帯域の反響信号から差し引いて反響信号を消去する反響消去方法であって、前記各周波数帯域の疑似反響路をそれぞれ適応フィルタで構成し、反響信号の消去誤差を最小とするように動作するアルゴリズムにより各適応フィルタのフィルタ係数を逐次的に修正し、各周波数帯域毎の発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルおよび各周波数帯域毎の人間の音に対する可聴レベルから決められる必要十分なエコーの抑圧量に基づいて各適応フィルタのフィルタ係数の数を示すタップ長を決定することを要旨とする。
【００１９】
請求項１記載の本発明にあっては、各周波数帯域の疑似反響路を構成する各適応フィルタのフィルタ係数を逐次的に修正して反響信号の消去誤差を最小とし、発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルおよび人間の音に対する可聴レベルから決められる必要十分なエコーの抑圧量に基づいて各適応フィルタのフィルタ係数の数を示すタップ長を決定している。
【００２０】
また、請求項２記載の本発明は、請求項１記載の発明において、前記タップ長を決定するステップが伝送遅延の大小を測定し、この測定された伝送遅延、各周波数帯域毎の発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベル、および各周波数帯域毎の人間の音に対する可聴レベルから必要十分なエコーの抑圧量を決定し、各周波数帯域毎の反響路である室内の残響時間および前記決定された所要エコー抑圧量からタップ長の計算を行うことを要旨とする。
【００２１】
請求項２記載の本発明にあっては、伝送遅延、発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルおよび人間の音に対する可聴レベルから必要十分なエコーの抑圧量を決定し、この決定した所要エコー抑圧量および残響時間からタップ長を計算している。
【００２２】
更に、請求項３記載の本発明は、請求項２記載の発明において、前記所要エコー抑圧量を決定するステップが、前記測定された伝送遅延が所定の値以下のときは、各周波数帯域毎の発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルとして音声の平均パワーレベルと発話音声の平均マスキングレベルとの差を用い、この差と各周波数帯域毎の人間の音に対する可聴レベルとを用いて、所要のエコー抑圧量を決定することを要旨とする。
【００２３】
請求項３記載の本発明にあっては、伝送遅延が所定の値以下のときは、発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルとして音声の平均パワーレベルと発話音声の平均マスキングレベルとの差を用い、この差と人間の音に対する可聴レベルを用いて所要のエコー抑圧量を決定している。
【００２４】
請求項４記載の本発明は、請求項２記載の発明において、前記所要エコー抑圧量を決定するステップが、前記測定された伝送遅延が所定の値以上のときは、各周波数帯域毎の発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルとして音声の平均パワーレベルを用い、この平均パワーレベルと各周波数帯域毎の人間の音に対する可聴レベルとを用いて、所要エコー抑圧量を決定することを要旨とする。
【００２５】
請求項４記載の本発明にあっては、伝送遅延が所定の値以上のときは、発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルとして音声の平均パワーレベルを用い、この平均パワーレベルと人間の音に対する可聴レベルを用いて所要エコー抑圧量を決定している。
【００２６】
また、請求項５記載の本発明は、請求項３または４記載の発明において、前記伝送遅延の所定の値が６０ｍｓである。
【００２７】
更に、請求項６記載の本発明は、反響路への送出信号を複数の周波数帯域に分割する第１の周波数帯域分割回路と、前記送出信号が反響路を経由した後の反響信号を複数の周波数帯域に分割する第２の周波数帯域分割回路と、前記周波数帯域分割回路により分割されたそれぞれの周波数帯域の疑似反響路を生成し、前記複数の周波数帯域の送出信号を前記複数の周波数帯域毎の疑似反響路の入力とすることにより得られる複数の周波数帯域の疑似反響信号を前記複数の周波数帯域の反響信号から差し引くことにより前記反響信号を消去する反響消去装置であって、前記各周波数帯域の疑似反響路をそれぞれ構成し、前記反響信号の消去誤差を最小とするように動作するアルゴリズムにより逐次的に修正されるフィルタ係数を有する適応フィルタと、各周波数帯域毎の発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルおよび各周波数帯域毎の人間の音に対する可聴レベルから決められる必要十分なエコーの抑圧量に基づいて前記それぞれの周波数帯域の適応フィルタのフィルタ係数の数を示すタップ長を決定するタップ長割り当て手段とを有することを要旨とする。
【００２８】
請求項６記載の本発明にあっては、各周波数帯域の疑似反響路を構成する各適応フィルタのフィルタ係数を逐次的に修正して反響信号の消去誤差を最小とし、発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルおよび人間の音に対する可聴レベルから決められる必要十分なエコーの抑圧量に基づいて各適応フィルタのフィルタ係数の数を示すタップ長を決定している。
【００２９】
請求項７記載の本発明は、請求項６記載の発明において、前記タップ長割り当て手段が、伝送遅延の大小を測定する伝送遅延判定手段と、前記測定された伝送遅延、前記各周波数帯域毎の発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベル、および前記各周波数帯域毎の人間の音に対する可聴レベルから必要十分なエコーの抑圧量を決定する所要エコー抑圧量決定手段と、反響路である室内の残響時間を各周波数帯域毎に記憶する残響時間記憶手段と、前記記憶された各周波数帯域毎の反響路である残響時間および前記決定された所要エコー抑圧量からタップ長の計算を行うタップ長計算手段とを有することを要旨とする。
【００３０】
請求項７記載の本発明にあっては、伝送遅延、発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルおよび人間の音に対する可聴レベルから必要十分なエコーの抑圧量を決定し、この決定した所要エコー抑圧量および残響時間からタップ長を計算している。
【００３１】
また、請求項８記載の本発明は、請求項７記載の発明において、前記所要エコー抑圧量決定手段が、前記伝送遅延判定手段において前記測定された伝送遅延が所定の値以下のときは、前記各周波数帯域毎の発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルとして音声の平均パワーレベルと発話音声の平均マスキングレベルとの差を用い、この差と前記各周波数帯域毎の人間の音に対する可聴レベルとを用いて、所要のエコー抑圧量を決定することを要旨とする。
【００３２】
請求項８記載の本発明にあっては、伝送遅延が所定の値以下のときは、発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルとして音声の平均パワーレベルと発話音声の平均マスキングレベルとの差を用い、この差と人間の音に対する可聴レベルとを用いて所要のエコー抑圧量を決定している。
【００３３】
更に、請求項９記載の本発明は、請求項７記載の発明において、前記所要エコー抑圧量決定手段が、前記伝送遅延判定手段において前記測定された伝送遅延が所定の値以上のときは、前記各周波数帯域毎の発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルとして音声の平均パワーレベルを用い、この平均パワーレベルと前記各周波数帯域毎の人間の音に対する可聴レベルとを用いて、所要エコー抑圧量を決定することを要旨とする。
【００３４】
請求項９記載の本発明にあっては、伝送遅延が所定の値以上のときは、発話音声によるマスキング効果を考慮したエコー音声の平均パワーレベルとして音声の平均パワーレベルを用い、この平均パワーレベルと人間の音に対する可聴レベルとを用いて所要エコー抑圧量を決定している。
【００３５】
請求項１０記載の本発明は、請求項８または９記載の発明において、前記伝送遅延の所定の値が６０ｍｓであることを要旨とする。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を説明する前に、まず伝送遅延の大小による所要エコー抑圧量の変化について実験を用いて説明する。
【００４１】
従来、タップ長を決定する基になる所要エコー抑圧量は、全周波数帯域一律にしか求められていない。また、伝送遅延が大きくなると、エコーの検知限が増加（所要エコー抑圧量が増加）することは知られていたが、その際、周波数帯域毎にはどのように変化していくのかは、明らかにされてはいない。
【００４２】
そのため、所要エコー抑圧量が伝送遅延の大小によって、周波数帯域毎にどのように変化するのかを模擬実験システムを用いた主観評価により調べた。
【００４３】
模擬実験システムは、７ｋＨｚ帯域を有する４線回線構成の対向拡声通信システムを想定した。図３にシステムの概略図を示す。
【００４４】
この評価実験は、評価側で発声した音声が、相手側の室内伝達特性を模擬した実時間畳み込み装置を通り、再び戻ってくるエコーに対して所要エコー抑圧量を決定するものである。ここで、所要量の評価に用いられるエコー信号は、サブバンド方式の反響消去装置で使用されるものと同様の帯域通過フィルタを通り、拡声の際にはすでに各帯域に制限されている。この各帯域毎のエコーに対し、可変抵抗器により損失を挿入し、模擬的にエコー抑圧を行い所要エコー抑圧量を決定する。なお、送受話感度はＩＴＵ−Ｔ勧告Ｐ．３４に従い設定しており、挿入した損失量が０ｄＢの状態を所要量０ｄＢとした。
【００４５】
所要エコー抑圧量を決定する評価カテゴリは、実装置の設計にあたり最も妥当な所要エコー抑圧量を決定することを念頭に置き、「エコーを聞き分けようと注意深く聴くと、幾分残留エコー感がある。」程度とした。このカテゴリは従来の評価における、検知限と許容限の中間範囲にあたる。
【００４６】
評価パラメータは、設計するサブバンド方式の反響消去装置に対応した３２分割の各帯域（帯域幅２５０Ｈｚ）、および伝送遅延時間である。なお、実時間畳み込み装置内の音響結合は−２ｄＢとした。
【００４７】
こうして、各帯域の所要量が、伝送遅延の大小により、どのように影響を受けるかを統計的に有意な評定者数において調べた。
【００４８】
評価パラメータである遅延時間については、伝送遅延なしと伝送遅延あり（約２００ｍｓ）を模擬した。ここで伝送遅延なしの場合においても、サブバンド方式の反響消去装置の分割合成フィルタの一巡処理遅延（約２８ｍｓ）は加味した。なお、評価側および相手側のエコー経路インパルス応答継続時間は、２００ｍｓとした。こうして求めた周波数帯域別の所要エコー抑圧量を図４に示す。
【００４９】
図４の横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は所要エコー抑圧量（ｄＢ）を表し、実線は伝送遅延が小さい場合、破線は大きい場合の結果を示している。
【００５０】
この実験結果より、伝送遅延が大きくなるに従い低域部の所要エコー抑圧量が増加するということがわかる。伝送遅延の大小による所要エコー抑圧量の周波数特性の変化は、定性的には次のように理解できる。
【００５１】
伝送遅延が小さい時には発話音声とそのエコーがほぼ同時に聞こえるため、エコーは周波数特性のほぼ等しい発話音声に周波数軸上で均等にマスクされる。つまり、エコー音声パワーの大きな低域部では、発話音声によるマスキングレベルも大きく、エコー音声パワーの小さな高域部になるに従い、発話音声によるマスキングレベルも小さくなる。そのため、エコー音声の平均パワーレベルは周波数軸上で直線的になる。このため可聴感度のよい中域部（２〜４ｋＨｚ）で所要エコー抑圧量が極大値をとる。
【００５２】
これに対し伝送遅延が大きくなると、発話音声とそのエコーに時間的なズレが生じ、周波数軸上でエコーは均等にマスクされる割合が小さくなる。場合によっては、無声区間に戻ってきたエコーは全くマスキングされない。そのため、エコー音声の平均パワーレベルは、音声の平均パワーレベルの周波数分布に従うため、所要エコー抑圧量は低域部でより大きくなる。これらの解釈の妥当性を定量的な分析により調べた。
【００５３】
図５は、伝送遅延が大きい場合の所要エコー抑圧量の決定の一例を示した図であり、Ｘｆ  ６１はＩＴＵ勧告Ｐ．３４の送受話感度に従った音声の平均パワースペクトルであり、Ｚｆ  ６２は前記評価実験を行った周囲騒音３０ｄＢＡ以下の評価室内における可聴レベルを示した図である。図６は、伝送遅延が小さい場合の所要エコー抑圧量の決定の一例を示した図であり、Ｙｆ  ６３はエコー音声の平均パワーレベルと発話音声のマスキングレベルの差、つまり発話音声にマスキングされた後のエコー音声の平均パワースペクトルである。
【００５４】
始めに、伝送遅延が大きい場合の解釈によると、所要エコー抑圧量ＤＬは図５の音声の平均パワースペクトルＸｆ  ６１と、可聴レベルＺｆ  ６２から次式のように決定することができる。
【００５５】
ＤＬ＝Ａ・（Ｘｆ  −Ｚｆ  ）              （２）
ここで、式（２）中の重み係数Ａは、前述の評価実験条件および図５の音声の平均パワースペクトルＸｆ  ６１と前記可聴レベルＺｆ  ６２のときに、Ａ＝１と規格化している。実際に、所要エコー抑圧量の計算した結果を図７のＤＬｌｏｎｇ７１に示す。この結果は、主観評価の結果である図４の伝送遅延が大きい場合の結果と、大変よく一致しており、上記解釈が正しかったこと、および所要エコー抑圧量が式（２）によって求め得ることを示している。
【００５６】
次に、伝送遅延が小さい場合の解釈によると、所要エコー抑圧量ＤＬは図６の発話音声にマスキングされたエコー音声の平均パワースペクトルＹｆ  ６３と、前記可聴レベルＺｆ  ６２から次式のように決定することができる。
【００５７】
ＤＬ＝Ａ・（Ｙｆ  −Ｚｆ  ）              （３）
遅延の大きい場合と同様に、実際に所要エコー抑圧量の計算した結果を図７のＤＬｓｈｏｒｔ  ７２に示す。この結果は、主観評価の結果である図４の伝送遅延が小さい場合の結果と、大変よく一致しており、上記解釈が正しかったこと、および所要エコー抑圧量が式（３）によって求め得ることを示している。
【００５８】
以上の結果は、次のようにまとめることができる。
【００５９】
（１）伝送遅延が小さい場合；所要エコー抑圧量は、周波数軸に対する発話音声にマスキングされたエコー音声の平均パワーレベルと可聴レベルによって近似される。
【００６０】
（２）伝送遅延が大きい場合；所要エコー抑圧量は、周波数軸に対する音声の平均パワーレベルおよび可聴レベルの特性で近似される。
【００６１】
こうして得られた所要エコー抑圧量から、サブバンド方式の反響消去装置の適応フィルタのタップ長を周波数帯域別に求める方法を以下に示す。各帯域毎のタップ長ＬＳｕｂＢａｎｄ  は、各帯域毎の所要エコー抑圧量ＤＬｆ  および室内の各帯域毎のインパルス応答継続時間ＴＲｆ（ｓ）との関係より、
【数２】
0003573241.tif 000003
として求めることができる。ここで、Ｍは間引き数である。
【００６２】
以上説明したように、伝送遅延の大小により、聴覚特性に基づいた所要エコー抑圧量の周波数特性の場合分けを行うこと、および各帯域の残響時間を考慮することにより、フルバンド方式では不可能であった最適なタップ長の割り当てを決定できることがわかる。
【００６３】
本発明では、このようにして所要エコー抑圧量を聴覚特性に基づき求め、周波数帯域毎のタップ長の割り当てを決定する。そのために、全周波数帯域に一律に決定していた従来の方法に比べ、より聴感上反響信号が聞こえにくい。一方、伝送遅延の大小により所要エコー抑圧量の周波数特性が変化することをもとに、帯域毎のタップ割り当ての切り替えを行う。従って、伝送遅延の異なる使用条件においても、通話品質の劣化を防ぐことが可能となり、本発明の目的であるタップ長の効率的な割り当てを行うことができるようになる。
【００６４】
次に、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る反響消去装置について説明する。なお、図１において、図１０と同様な部分には同一符号を付与し、その説明を省略する。
【００６５】
図１において、５１はタップ長割り当て回路、５２はタップ長計算回路、５３は所要エコー抑圧量決定回路、５４は伝送遅延判定回路、５５は残響時間記憶回路である。
【００６６】
適応フィルタ４４−１〜４４−Ｎの各周波数帯域毎のタップ長は、タップ長割り当て回路５１によって決定され転送される。このタップ長の割り当ては、所要エコー抑圧量決定回路５３で求められた帯域毎の所要エコー抑圧量ＤＬと、残響時間記憶回路５５に記憶されている帯域毎の残響時間ＴＲｆから、式（１）に基づきタップ長計算回路５２で計算される。
【００６７】
はじめに、所要エコー抑圧量の決定について説明する。
【００６８】
前述の実験結果より、所要エコー抑圧量は伝送遅延の大小で、周波数特性を切り替える必要がある。そのため、伝送遅延判定回路５４において、伝送遅延がしきい値ＤＴｔｈ以上か以下かを判定し、その伝送遅延の大小によって所要エコー抑圧量決定回路５３において、所要エコー抑圧量ＤＬを決定する。
【００６９】
ここで、伝送遅延のしきい値ＤＴｔｈの値は、継時マスキングの最大値が約６０ｍｓであることから、ＤＴｔｈ＝６０ｍｓとする。なお、反響消去装置の使用される回線における伝送遅延の値が既知の場合は、所要エコー抑圧量を決定するエコー音声の平均パワースペクトルを始めからＸｆ  ６１またはＹｆ  ６３に指定しておくこととする。
【００７０】
タップ長割り当て回路５１中の所要エコー抑圧量決定回路５３において、式（４）中の所要エコー抑圧量ＤＬは、エコー音声の平均パワースペクトルＸｆ  ，Ｙｆ  および可聴レベルＺｆ  によって計算される。なお、所要エコー抑圧量決定回路５３には、エコー音声パワースペクトルＸｆ  ，Ｙｆ  および可聴限Ｚｆ  の値が記憶されている。
【００７１】
まず、前記伝送遅延判定回路５４において、伝送遅延がしきい値より大きいと判定された場合は、所要エコー抑圧量決定回路５３において、所要エコー抑圧量ＤＬｆ  を図５の音声の平均パワースペクトルＸｆ  ６１と、可聴レベルＺｆ  ６２から式（２）を用いて求める。こうして、伝送遅延が大きい場合は、図７のＤＬｌｏｎｇ７１のような周波数特性を持つ所要エコー抑圧量ＤＬｆ  が求められる。
【００７２】
なお、式（２）中の重み係数Ａは、前記送受話感度を基準値としている。そのため、使用する通話系の送受話感度に合わせ、ｄＢ単位で線形に重み付けをすることにより、様々な反響消去装置の使用条件に対応できる。
【００７３】
次に、前記伝送遅延判定回路５４において、伝送遅延がしきい値より小さいと判定された場合は、前記所要エコー抑圧量決定回路５３において、所要エコー抑圧量ＤＬｆ  を図６の発話音声にマスキングされたエコー音声の平均パワースペクトルＹｆ  ６３と、可聴レベルＺｆ  ６２から式（２）を用いて求める。こうして、伝送遅延が小さい場合は、図７中のＤＬｓｈｏｒｔ  ７２のような周波数特性を持つ所要エコー抑圧量ＤＬｆ  が求められる。ここまでが、所要エコー抑圧量ＤＬｆ  の決定手順である。
【００７４】
一方、式（４）中の各帯域毎の残響時間ＴＲｆは、残響時間記憶回路５５からタップ長計算回路５２に転送される。室内の残響時間の周波数帯域毎の値は、はじめから残響時間記憶回路５５に記憶されていることとする。
【００７５】
得られた帯域毎の所要エコー抑圧量ＤＬｆ  と、帯域毎の残響時間ＴＲｆを用い、タップ長計算回路５２において、式（４）に従い帯域毎のタップ長を計算する。
【００７６】
このような手順で求めた各帯域の必要タップ長の一例を図２に示す。ここで式（４）中の各帯域のインパルス応答継続時間には、室容積８７ｍ３  、残響時間３００ｍｓの実験室での実測値を用いた。黒塗りが伝送遅延が小さい場合、白抜きが大きい場合のタップ長の割り当てをそれぞれ示している。
【００７７】
図２よりタップ数は、伝送遅延が小さい場合、可聴感度のよい中域に多く割り当て、低域および高域になるに従い少なくしてよい。また、伝送遅延が大きい場合には、音声音圧の大きな低域部により多く割り当てる必要があり、中域部で幾分増加するものの、高域部になるに従い割り当てを少なくしてよい。
【００７８】
尚、図２は２数値をコラム形式で表示した図であり、そのため黒と白の２本のコラムの対の周波数をｘ軸上に示す。つまりｘ軸の周波数値はステップ状であり、例えばｘ＝４５００（Ｈｚ）のとき、ｙのタップ数は、小さい伝送遅延と大きい伝送遅延でそれぞれｙＬ  ≒３３．３とｙＨ  ≒５６．３の２通りあることになる。
【００７９】
求めた帯域毎のタップ長は、前述の通りタップ長割り当て装置５１より各帯域毎の適応フィルタ４４−１〜４４−Ｎに転送される。
【００８０】
上述したように、本反響消去装置では、周波数軸上での聴覚特性を考慮し所要エコー抑圧量を求め、周波数帯域毎に必要十分なタップ長を決定し、その効率的な割り当てを行うこと、および伝送遅延の大小によって変化する所要エコー抑圧量に対応して、タップ長の割り当てを切り替え、必要最小限の演算量によって、通話品質の劣化を防いでいる。
【００８１】
図１１は、本発明の他の実施形態に係る反響消去装置の構成を示すブロック図である。図１１に示す反響消去装置は、図１に示した反響消去装置における所要エコー抑圧量決定回路５３を所要エコー抑圧量計算回路５６と残響成分計算回路５７で構成したものであり、これにより伝送遅延が小さい場合においても残響時間の大小により所要エコー抑圧量の周波数特性を切り替えるように構成した点が図１の反響消去装置と異なるものであり、その他の構成は図１の反響消去装置と同じであり、同じ構成要素には同じ符号が付されている。
【００８２】
すなわち、図１１において、所要エコー抑圧量決定回路５３を構成している残響成分計算回路５７は、残響時間記憶回路５５から供給される反響路の残響時間から音声の残響成分Ｗｆ  を計算し、この値と可聴レベルＺｆ  を用いて所要エコー抑圧量計算回路５６において所要エコー抑圧量ＤＬを計算し、この計算した所要エコー抑圧量ＤＬをタップ長計算回路５２に供給している。
【００８３】
更に詳しくは、所要エコー抑圧量に対する伝送遅延の影響に加えて、反響路である相手側室内の残響時間の影響を調べるために、主観評価実験を行い、その実験結果について分析し、より効率的なタップ長の割り当てを行う。
【００８４】
この主観評価実験の実験システムは、伝送遅延の影響を調べるために用いた前述の実験システムと同様なものを用いた。評価パラメータは、前述の３２分割した各周波数帯域、および反響路（相手側室内）の残響時間である。
【００８５】
評価パラメータである残響時間は、小さい場合（約１１０ｍｓ）と大きい場合（約４５０ｍｓ）の２種類を模擬した。これらの値には実測値を用いている。そして、各々の残響時間に対して伝送遅延が小さい場合（２８ｍｓ）と大きい場合（３００ｍｓ）のそれぞれについて所要エコー抑圧量を求めた実験結果を図１２に示す。
【００８６】
図１２において、黒塗りの四角形と三角形は、残響時間が小さい場合（約１１０ｍｓ）、白抜きの丸と逆三角形（○，▽）は、残響時間が大きい場合（約４５０ｍｓ）に、それぞれ遅延が２８ｍｓ，３００ｍｓにおける結果を示している。
【００８７】
図１２の結果から、まず全般的に残響時間の大小は伝送遅延の大小に比べて影響が小さいということがわかる。特に伝送遅延が大きい場合には、残響時間は所要エコー抑圧量にほとんど影響を与えていない。この理由としては、遅延時間が３００ｍｓ付近では、すでに発話音声によるマスキングの効果が完全になくなり、所要エコー抑圧量が音声の平均パワーレベルと可聴レベルによってのみ決まり、残響の影響があまり目立たなくなるためと考えられる。
【００８８】
一方、伝送遅延が小さい場合でも、残響時間が大きくなると低域部の所要エコー抑圧量が増加している。これは遅延が小さくとも、評価側に戻ってくるエコーに残響が付加されている場合、その残響成分が発話音声の継時マスキングの範囲を越えていればその分が耳障りなエコーとして検知されてしまうためと考えられる。また、その時の所要エコー抑圧量の周波数特性は、伝送遅延が継時マスキングを越えた場合の所要エコー抑圧量の周波数特性に類似すると解釈できる。なお、その所要エコー抑圧量が全体的に小さくなっている理由としては、エコーの残響成分がその直接音成分に比べて小さいためと考えられる。
【００８９】
ここで、伝送遅延が小さくとも残響時間が大きい場合の、所要エコー抑圧量に対する解釈の妥当性を定量的な分析より調べた。
【００９０】
図１３は、伝送遅延が小さく残響時間が大きい場合の所要エコー抑圧量の決定の一例を示した図である。図中のＷｆ  ６４は前述の音声Ｘｆ  ６１の残響成分の平均パワースペクトルを示す。また、Ｚｆ  ６２は前述の可聴レベルを示している。
【００９１】
伝送遅延が小さくとも、残響時間が大きい場合の所要エコー抑圧量ＤＬは、図１３の残響成分の平均パワースペクトルＷｆ  ６４と、可聴レベルＺｆ  ６１から次式のように決定することができる。
【００９２】
ＤＬ＝Ａ・（Ｗｆ  −Ｚｆ  ）              （５）
Ｗｆ  の値は、一般に音声の残響成分が指数関数的に減衰する性質を用い、前述の評価実験の室内の残響特性より決定しており、前述の音声Ｘｆ  ６１と次のような関係がある。
【００９３】
【数３】
0003573241.tif 000004
ここで、ＴＲｆは周波数帯域毎の反響路（相手側室内）の残響時間であり、Ｔｔｈｆ  は周波数帯域毎の継時マスキングの影響範囲（時間）である。
【００９４】
実際に、所要エコー抑圧量を計算した結果を図１４のＤＬＲＴ７３に示す。この結果は、主観評価の結果である図１２の伝送遅延が小さく、残響時間が大きい場合の結果とよく一致しており、上記解釈が正しかったこと、および所要エコー抑圧量が式（５）、式（６）によって求め得ることを示している。
【００９５】
以上の結果から、伝送遅延が小さく残響時間が大きい場合所要エコー抑圧量は、周波数軸に対する音声の残響成分の平均パワースペクトルおよび可聴レベルの特性で近似される。
【００９６】
このようにして得られた所要エコー抑圧量から、タップ長は前述の式（４）より求めることができる。本発明ではこのようにして、伝送遅延が小さい場合にも、反響路（相手側室内）の残響時間の大小によって、所要エコー抑圧量を場合分けをして求め、その結果より周波数帯域毎のタップ長の割り当ての切り替えを行う。従って、残響時間の異なる使用条件においても、通話品質の劣化を防ぐことが可能となり、本発明の目的であるタップ長のさらに効率的な割り当てを行うことができるようになる。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、サブバンド方式の反響消去装置において、聴覚特性より所要エコー抑圧量を求め、その値から適応フィルタのタップ長の効率的な割り当てを行うことが可能となる。このため、従来の周波数帯域において、一律に割り当てられていた方式に比べ演算量の削減が可能となり、更に搭載するタップ長の無駄を省くことにより、装置の経済化を行うことも可能となる。また、伝送遅延の大小により、周波数帯域毎のタップ長の割り当てを可変とすることにより、回線状況によらず、反響信号を抑圧することができ、通話品質の向上が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る反響消去装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す反響消去装置において伝送時間により異なるタップ長割り当ての一例を示す図である。
【図３】所要エコー抑圧量を決定する模擬実験システムの構成を示す図である。
【図４】伝送遅延時間の所要エコー抑圧量に対する影響の一例を示す実験結果のグラフである。
【図５】伝送遅延が大きい場合の所要エコー抑圧量の決定の一例を示すグラフである。
【図６】伝送遅延の小さい場合の所要エコー抑圧量の決定の一例を示すグラフである。
【図７】伝送遅延の大小による所要エコー抑圧量の相違の一例を示すグラフである。
【図８】拡声通話系の構成を示す図である。
【図９】従来の反響消去装置の一例を示すブロック図である。
【図１０】従来のサブバンド方式の反響消去装置の一例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る反響消去装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】残響時間の所要エコー抑圧量に対する影響の一例を示す実験結果のグラフである。
【図１３】遅延時間が小さく残響時間が大きい場合の所要エコー抑圧量の決定の一例を示すグラフである。
【図１４】遅延時間が小さく残響時間が大きい場合の所要エコー抑圧量の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
３  マイクロホン
４  スピーカ
４１，４２  周波数帯域分割回路
４３  周波数帯域合成回路
４４−１〜４４−Ｎ  適応フィルタ
５１  タップ長割り当て回路
５３  所要エコー抑圧量決定回路
５４  伝送遅延判定回路
５５  残響時間記憶回路
５６  所要エコー抑圧量計算回路
５７  残響成分計算回路
【図１】
0003573241.tif 000005
【図２】
0003573241.tif 000006
【図３】
0003573241.tif 000007
【図４】
0003573241.tif 000008
【図５】
0003573241.tif 000009
【図６】
0003573241.tif 000010
【図７】
0003573241.tif 000011
【図８】
0003573241.tif 000012
【図９】
0003573241.tif 000013
【図１０】
0003573241.tif 000014
【図１１】
0003573241.tif 000015
【図１２】
0003573241.tif 000016
【図１３】
0003573241.tif 000017
【図１４】
0003573241.tif 000018