(57)【要約】【課題】ダブルトーク状態の判別が不要で、かつダブルトーク状態でも反響路結合量の推定が可能な反響路結合量推定方法及び装置と、この推定方法を利用した各種の装置を提案する。【解決手段】  受話信号及び反響信号が加算された入力信号のそれぞれを周波数分析して周波数係数から各周波数帯域毎の受話信号パワー及び入力信号パワーを計算し、受話信号パワーに対する入力信号パワーのパワー比を各周波数帯域別に計算し、各周波数帯域毎に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域毎のパワー比の更新した最小値を保持し、各周波数帯域毎に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量として出力する。【選択図】図１
2006033789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受話端と送話端間の反響路結合量を推定する反響路結合量推定方法において、
受話信号を周波数領域に変換し、受話信号の周波数係数から各周波数帯域毎の受話信号パワーを計算する処理と、
送話信号に反響路を経由した反響信号が加算された入力信号を周波数領域に変換し、入力信号の周波数係数から各周波数帯域毎の入力信号パワーを計算する処理と、
上記受話信号パワーに対する上記入力信号パワーのパワー比を各周波数帯域別に計算する処理と、
各周波数帯域毎に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域毎のパワー比の更新した最小値を保持し、各周波数帯域毎に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量として出力する処理と、
を含むことを特徴とする反響路結合量推定方法。
【請求項２】
請求項１に記載された反響路結合量推定方法において、上記各周波数帯域別の反響路結合量の内の最大値を周波数帯域一括の反響路結合量として出力することを特徴とする反響路結合量推定方法。
【請求項３】
受話端と送話端間の反響路結合量を推定する反響路結合量推定装置において、
受話信号を周波数係数に変換する第１周波数分析手段と、
この第１周波数分析手段で分析した受話信号の周波数係数から各周波数帯域毎の受話信号パワーを計算する第１帯域別パワー計算手段と、
送話信号に反響路を経由した反響信号が加算された入力信号を周波数係数に変換する第２周波数分析手段と、
この第２周波数分析手段で分析した入力信号の周波数係数から各周波数帯域毎の入力信号のパワーを計算する第２帯域別パワー計算手段と、
上記受話信号パワーに対する上記入力信号パワーのパワー比を各周波数帯域別に計算する第２帯域別パワー比計算手段と、
各周波数帯域別に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域別のパワー比の更新した最小値を保持し、各周波数帯域別に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量として各周波数帯域別に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域別に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量として出力する帯域別パワー比最小値保持手段と、
を備えることを特徴とする反響路結合量推定装置。
【請求項４】
請求項３記載の反響路結合量推定装置において、上記帯域別パワー比最小値保持手段が出力する各周波数帯域別のパワー比最小値の内からパワー比の最大値を抽出し、このパワー比最小値の内から抽出したパワー比の最大値を帯域一括反響路結合量として出力する帯域一括反響路結合量計算手段を備えることを特徴とする反響路結合量推定装置。
【請求項５】
コンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータを請求項３又は４の何れかに記載の反響路結合量推定装置として機能させる反響路結合量推定プログラム。
【請求項６】
受話信号を周波数領域に変換し、受話信号の周波数係数から各周波数帯域毎の受話信号パワーを計算する処理と、送話信号に反響路を経由した反響信号が加算された入力信号を周波数領域に変換し、入力信号の周波数係数から各周波数帯域毎の入力信号パワーを計算する処理と、上記受話信号パワーに対する上記入力信号パワーのパワー比を各周波数帯域別に計算する処理と、各周波数帯域毎に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域毎のパワー比の更新した最小値を保持し、各周波数帯域毎に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量として出力する処理とを含む反響路結合量推定方法で計算した帯域別反響路結合量に、受話信号を周波数分析して求めた帯域別受話信号パワーを重畳して帯域別エコー信号パワーを計算し、送話信号に反響路を経由した反響信号が加算された入力信号を周波数分析して求めた帯域別入力信号パワーと上記帯域別エコー信号パワーの比により各周波数帯域別の抑圧ゲインを求め、入力信号周波数係数の振幅成分に上記抑圧ゲインを重畳し、周波数帯域別にエコー信号を抑圧し、エコー信号を抑圧処理した周波数係数を合成し、エコー信号を抑圧した時間信号を出力することを特徴とするエコー抑圧方法。
【請求項７】
受話信号を周波数係数に変換する第１周波数分析手段と、この第１周波数分析手段で分析した受話信号の周波数係数から各周波数帯域毎の受話信号パワーを計算する第１帯域別パワー計算手段と、送話信号に反響路を経由した反響信号が加算された入力信号を周波数係数に変換する第２周波数分析手段と、この第２周波数分析手段で分析した入力信号の周波数係数から各周波数帯域毎の入力信号のパワーを計算する第２帯域別パワー計算手段と、上記受話信号パワーに対する上記入力信号パワーのパワー比を各周波数帯域別に計算する第２帯域別パワー比計算手段と、各周波数帯域別に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域別のパワー比の更新した最小値を保持し、各周波数帯域別に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量として各周波数帯域別に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域別に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量として出力する帯域別パワー比最小値保持手段とによって構成される反響路結合量推定装置を備え、
この反響路結合量推定装置で計算した帯域別反響路結合量に、受話信号を周波数分析して求めた帯域別受話信号パワーを重畳し、帯域別エコー信号パワーを計算する帯域別エコー信号パワー計算手段と、
送話信号に反響路を経由した反響信号が加算された入力信号を周波数領域に周波数分析して求めた帯域別入力信号パワーと、上記帯域別エコー信号パワー計算手段で計算した帯域別エコー信号との比によって周波数帯域別のエコー抑圧ゲインを求める抑圧ゲイン計算手段と、
この抑圧ゲイン計算手段で計算した周波数帯域別のエコー抑圧ゲインと上記入力信号の周波数係数とを重畳し、各周波数帯域別にエコーを抑圧するエコー抑圧手段と、
エコー抑圧手段でエコーが抑圧された周波数係数を合成し、時間信号に合成する時間信号合成手段と、
によって構成されるエコー抑圧装置。
【請求項８】
コンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータを請求項７記載のエコー抑圧装置として機能させるエコー抑圧プログラム。
【請求項９】
受話信号のパワーを計算し、この受話信号パワーに請求項２記載の反響路結合量推定手段で計算した周波数帯域一括の反響路結合量を乗算し、その逆数を求めて損失量を求め、この損失量を送話信号に反響路を経由した反響信号が加算された入力信号に乗算し、入力信号に含まれるエコー信号を抑圧することを特徴とするエコーサプレス方法。
【請求項１０】
受話信号のパワーを計算する受話信号パワー計算手段と、
請求項４記載の反響路結合量推定装置で計算した周波数帯域一括の反響路結合量と上記受話信号パワー計算部で計算した受話信号パワーとを乗算し、その逆数を損失量として求める損失量計算手段と、
この損失量計算部で計数した損失量をマイクロホン入力信号に乗算してエコー信号を抑圧した信号として出力する損失手段と、
によって構成したエコーサプレッサ。
【請求項１１】
コンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータを請求項１０記載のエコーサプレッサとして機能させるエコーサプレッサプログラム。
【請求項１２】
請求項２記載の反響路結合量推定方法で計算した帯域一括反響路結合量から通信ループに挿入すべき損失量を計算し、計算された損失量に従って通信路に挿入した損失器の損失量を制御することを特徴とする通信路上の損失量制御方法。
【請求項１３】
請求項４記載の反響路結合量推定装置で計算された帯域一括音響結合量から通信ループに挿入すべき損失量を計算する損失量計算手段と、
この損失量計算手段で計算した損失量を受話側又は送話側に挿入すべきかを決定し、その決定に従って受話側及び送話側に挿入した損失器の何れかの損失量を制御する損失制御手段と、
を備えることを特徴とする通信路上の損失制御装置。
【請求項１４】
コンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータを請求項１３記載の通信路上の損失制御装置として機能させる通話路上の損失制御プログラム。
【請求項１５】
Ｎチャネル（Ｎ＞１）の受話信号を再生し、Ｍチャネル（Ｍ＞１）の入力信号を収音する場合に発生する複数エコーを抑圧する多チャネルエコー抑圧方法であって、
Ｎチャネルの受話信号を加算した加算受話信号と、Ｍ個の入力信号それぞれを用いて請求項６記載のエコー抑圧方法でそれぞれＭチャネル毎にエコーを抑圧することを特徴とする多チャネルエコー抑圧方法。
【請求項１６】
Ｎチャネル（Ｎ＞１）の受話信号を再生し、Ｍチャネル（Ｍ＞１）の入力信号を収音する場合に発生する複数エコーを抑圧する多チャネルエコー抑圧装置であって、
Ｎチャネルの受話信号を加算する加算器と、この加算器で加算した加算受話信号とＭ個の入力信号それぞれを用いてＭチャネル毎のそれぞれのエコーを抑圧する請求項７記載のエコー抑圧装置によって構成される多チャネルエコー抑圧装置。
【請求項１７】
コンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータを請求項１６記載の多チャネルエコー抑圧装置として機能させる多チャネルエコー抑圧プログラム。
【請求項１８】
コンピュータが読み取り可能な記録媒体で構成され、この記録媒体に少なくとも請求項５記載の反響路結合量推定プログラム、又は請求項８記載のエコー抑圧プログラム、或は請求項１１記載のエコーサプレッサプログラム、請求項１４記載の通信路上の損失制御プログラム、請求項１７記載の多チャネルエコー抑圧プログラムの何れかを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は反響路結合量推定方法及びこの反響路結合量推定方法を用いたエコー抑圧方法、エコーサプレス方法、通話路上の損失量制御方法、多チャネルエコー抑圧方法これらの装置と、プログラムに関し、例えばマイクロホンとスピーカを用いたハンズフリー拡声通話の反響路で発生する音響エコーや、２線４線変換のハイブリッド回路において発生する回線エコーを抑圧するエコー抑圧処理技術、ハウリングを防止する音声スイッチ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
反響路（音響）結合量推定方法及び推定した反響路結合量を利用した反響消去装置に関する従来技術（特許文献１）について図６を用いて説明する。反響消去装置５００は、反響消去部２００と損失制御部３００から成る。損失制御部３００内の損失量決定手段３１０が反響路結合量を推定し、その反響路結合量を元に損失量を決定する構成となっている。
受話手段４１０（スピーカ）と送話手段４２０（マイクロホン）を用いたハンズフリー拡声通話を行う自分側を近端、通信路を挟んで通話を行う相手側を遠端とする。図６は、近端に配置された反響消去装置の処理を示している。
【０００３】
遠端の相手（話者）から通信路を経由して受信された受話信号ｘ（ｎ）が、受話手段４１０及び反響路を介して反響し、エコー信号ｙ（ｎ）として送話手段４２０に収音される場合を想定する。
反響消去部２００では、受話信号ｘ（ｎ）と疑似反響路２１０から疑似エコー信号ｙ＾（ｎ）を形成し、送話手段４２０に入力されたマイクロホン入力信号ｚ（ｎ）から差し引くことによりエコー信号ｙ（ｎ）を消去する。マイクロホン入力信号ｚ（ｎ）は、通話状態によってエコー信号ｙ（ｎ）と送話信号ｓ（ｎ）のどちらか一方、もしくは両方で構成される。ただし、受話信号ｘ（ｎ）がない場合には、同時にエコー信号ｙ（ｎ）が存在することはない。
【０００４】
推定手段２２０は、受話信号ｘ（ｎ）及び、マイクロホン入力信号ｚ（ｎ）から疑似エコー信号ｙ＾（ｎ）を差し引いた後の誤差信号ｅ（ｎ）を用いて疑似反響路ｈ＾（ｎ）を推定し、疑似反響路２１０を更新（修正）する。反響消去部２００は、誤差信号ｅ（ｎ）及びマイクロホン入力信号ｚ（ｎ）を出力する。
損失制御部３００内の損失決定手段３１０には、受話信号ｘ（ｎ）、誤差信号ｅ（ｎ）及びマイクロホン入力信号ｚ（ｎ）が入力される。損失量決定手段３１０では、はじめにダブルトーク状態の判定を行う。
【０００５】
ダブルトーク状態とは、双方向で同時に通話を行う（つまり、相手側と自分側が一緒に発話する）状態であり、送話手段４２０にはエコー信号ｙ（ｎ）と送話信号ｓ（ｎ）が同時に入力（収音）される場合である。受話信号ｘ（ｎ）、入力信号ｚ（ｎ）、誤差信号ｅ（ｎ）の短時間パワーＰｘ（ｎ）、Ｐｚ（ｎ）、Ｐｅ（ｎ）をそれぞれ計算する。
受話信号短時間パワーＰｘ（ｎ）が所定のしきい値ｘｔｈを越え、１以下に設定されたしきい値Ｔｈとの間でＰｅ（ｎ）＞Ｔｈ×Ｐｚ（ｎ）の関係が成り立てば、ダブルトーク状態ではないと判定する。またＰｘ（ｎ）＞ｘｔｈでかつＰｅ（ｎ）＞Ｔｈ×Ｐｚ（ｎ）の関係が成り立てば、ダブルトーク状態か又は反響路が変化しているものと判定する。次に、ダブルトーク状態ではないと判定された場合に、Ｐｚ（ｎ）／Ｐｘ（ｎ）から反響路結合量を求め、その逆数であるＰｘ（ｎ）／Ｐｚ（ｎ）を損失量と決定する。決定した損失量を損失量制御手段３３０に入力し、損失器１０または損失器２０によって、受話信号側又は送話信号側の少なくともどちらか一方に損失を挿入する。これにより、遠端と近端を一巡する通信路（ループ）の利得（一巡増幅量）が１を超えハウリングが発生することを制御する。
【特許文献１】特許第３２６８５７２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
反響路結合量は、受話信号ｘ（ｎ）が反響路を経由してエコー信号ｙ（ｎ）となる際のパワー変化率であり、Ｐｙ（ｎ）／Ｐｘ（ｎ）の比に等しい。すなわち、送話手段４２０にエコー信号のみが入力されるシングルトーク状態と判別できれば、Ｐｙ（ｎ）とＰｘ（ｎ）が単独で測定可能なため反響路結合量は計算できる。しかし、この測定可能とする条件はシングルトーク状態の判別ができることが前提となる。
ダブルトーク状態の場合は、送話手段４２０にエコー信号だけではなく、送話信号ｓ（ｎ）も入力され、Ｐｙ（ｎ）が単独で測定できないために、反響路結合量の計算は不可能となる。
【０００７】
従来方法においては、ダブルトーク状態でない（すなわち、シングルトーク状態である）場合を判定し、その時にのみ反響路結合量を決定する。しかし、従来方法は、ダブルトークの判別にしきい値を用いているため、入力手段のゲイン設定や反響路の状態などの様々な環境において、いつも精度良く判別できる保証がない。加えて、ダブルトーク状態が続く場合には反響路結合量の計算が不可能となる。
一方、受話信号が複数チャネルとされ、これらがそれぞれ音響として再生される場合は、１チャネルの方法をそのまま適用することはできない。具体的には、再生−収音の１対のモノラルチャネル毎で独立に音響結合量を推定することができない。なぜなら、ひとつのマイクロホンには、複数のスピーカから複数のエコーが収音される。１対の再生−収音信号（１チャネル再生−１チャネル収音）でモノラルと同様な推定を行うと、対象とするスピーカ以外から拡声されたエコー分が加算されるため、見かけ上、音響結合量が大きく推定されてしまう。そして推定誤差の影響によりエコー抑圧の性能劣化を引き起こす。
【０００８】
本発明の目的は、ダブルトーク状態の判別が必要で、かつダブルトーク状態でも反響路結合量の推定が可能な反響路結合量推定方法及び装置、更に、この反響路結合量推定方法を用いたエコー抑圧方法及び装置、エコーサプレス方法及びエコーサプレッサ、通信路上の損失量制御方法及び装置、更には多チャネルエコー抑圧方法、多チャネルエコー抑圧装置を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明では受話端と送話端間の反響路結合量を推定する反響路結合量推定方法において、受話信号を周波数領域に変換し、受話信号の周波数係数から各周波数帯域毎の受話信号パワーを計算する処理と、送話信号に反響路を経由した反響信号が加算された入力信号を周波数領域に変換し、入力信号の周波数係数から各周波数帯域毎の入力信号パワーを計算する処理と、受話信号パワーに対する入力信号パワーのパワー比を各周波数帯域別に計算する処理と、各周波数帯域毎に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域毎のパワー比の更新した最小値を保持し、各周波数帯域毎に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量として出力する処理とを含むことを特徴とする反響路結合量推定方法を提案する。
【００１０】
この発明では上記した反響路結合量推定方法において、各周波数帯域別の反響路結合量の内の最大値を周波数帯域一括の反響路結合量として出力することを特徴とする反響路結合量推定方法を提案する。
この発明では受話端と送話端間の反響路結合量を推定する反響路結合量推定装置において、受話信号を周波数係数に変換する第１周波数分析手段と、この第１周波数分析手段で分析した受話信号の周波数係数から各周波数帯域毎の受話信号パワーを計算する第１帯域別パワー計算手段と、送話信号に反響路を経由した反響信号が加算された入力信号を周波数係数に変換する第２周波数分析手段と、この第２周波数分析手段で分析した入力信号の周波数係数から各周波数帯域毎の入力信号のパワーを計算する第２帯域別パワー計算手段と、受話信号パワーに対する入力信号パワーのパワー比を各周波数帯域別に計算する第２帯域別パワー比計算手段と、各周波数帯域別に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域別のパワー比の更新した最小値を保持し、各周波数帯域別に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量として各周波数帯域別に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域別に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量として出力する帯域別パワー比最小値保持手段とを備えることを特徴とする反響路結合量推定装置を提案する。
【００１１】
この発明では更に、上記した反響路結合量推定装置において、帯域別パワー比最小値保持手段が出力する各周波数帯域別のパワー比最小値の内からパワー比の最大値を抽出し、このパワー比最小値の内から抽出したパワー比の最大値を帯域一括反響路結合量として出力する帯域一括反響路結合量計算手段を備えることを特徴とする反響路結合量推定装置を提案する。
この発明では更に、コンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータを上記反響路結合量推定装置の何れかとして機能させる反響路結合量推定プログラムを提案する。
【００１２】
この発明では更に、受話信号を周波数領域に変換し、受話信号の周波数係数から各周波数帯域毎の受話信号パワーを計算する処理と、送話信号に反響路を経由した反響信号が加算された入力信号を周波数領域に変換し、入力信号の周波数係数から各周波数帯域毎の入力信号パワーを計算する処理と、受話信号パワーに対する入力信号パワーのパワー比を各周波数帯域別に計算する処理と、各周波数帯域毎に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域毎のパワー比の更新した最小値を保持し、各周波数帯域毎に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量として出力する処理とを含む反響路結合量推定方法で計算した帯域別反響路結合量に受話信号を周波数分析して求めた帯域別受話信号パワーを重畳して、帯域別エコー信号パワーを計算し、送話信号に反響路を経由した反響信号が加算された入力信号を周波数分析して求めた帯域別入力信号パワーと帯域別エコー信号パワーの比により各周波数帯域別の抑圧ゲインを求め、入力信号周波数係数の振幅成分に抑圧ゲインを重畳し、周波数帯域別にエコー信号を抑圧し、エコー信号を抑圧処理した周波数係数を合成し、エコー信号を抑圧した時間信号を出力することを特徴とするエコー抑圧方法を提案する。
【００１３】
この発明では更に、受話信号を周波数係数に変換する第１周波数分析手段と、この第１周波数分析手段で分析した受話信号の周波数係数から各周波数帯域毎の受話信号パワーを計算する第１帯域別パワー計算手段と、送話信号に反響路を経由した反響信号が加算された入力信号を周波数係数に変換する第２周波数分析手段と、この第２周波数分析手段で分析した入力信号の周波数係数から各周波数帯域毎の入力信号のパワーを計算する第２帯域別パワー計算手段と、上記受話信号パワーに対する上記入力信号パワーのパワー比を各周波数帯域別に計算する第２帯域別パワー比計算手段と、各周波数帯域別に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域別のパワー比の更新した最小値を保持し、各周波数帯域別に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量として各周波数帯域別に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域別に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量として出力する帯域別パワー比最小値保持手段とによって構成した反響路結合量推定装置を備え、
この反響路結合量推定装置で計算した帯域別反響路結合量に、受話信号を周波数分析して求めた帯域別受話信号パワーを重畳し、帯域別エコー信号パワーを計算する帯域別エコー信号パワー計算手段と、送話信号に反響路を経由した反響信号が加算された入力信号を周波数領域に周波数分析して求めた帯域別入力信号パワーと、上記帯域別エコー信号パワー計算手段で計算した帯域別エコー信号との比によって周波数帯域別のエコー抑圧ゲインを求める抑圧ゲイン計算手段と、この抑圧ゲイン計算手段で計算した周波数帯域別のエコー抑圧ゲインと上記入力信号の周波数係数とを重畳し、各周波数帯域別にエコーを抑圧するエコー抑圧手段と、エコー抑圧手段でエコーが抑圧された周波数係数を合成し、時間信号に合成する時間信号合成手段とによって構成されるエコー抑圧装置を提案する。
【００１４】
この発明では更に、コンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータを上記エコー抑圧装置として機能させるエコー抑圧プログラムを提案する。
この発明では更に、受話信号のパワーを計算し、この受話信号パワーに上記反響路結合量推定手段で計算した周波数帯域一括の反響路結合量を乗算し、その逆数を求めて損失量を求め、この損失量を送話信号に反響路を経由した反響信号が加算された入力信号に乗算し、入力信号に含まれるエコー信号を抑圧することを特徴とするエコーサプレス方法を提案する。
【００１５】
この発明では更に、受話信号のパワーを計算する受話信号パワー計算手段と、上記反響路結合量推定装置で計算した周波数帯域一括の反響路結合量と受話信号パワー計算部で計算した受話信号パワーとを乗算し、その逆数を損失量として求める損失量計算手段と、この損失量計算部で計数した損失量をマイクロホン入力信号に乗算してエコー信号を抑圧した信号として出力する損失手段とによって構成したエコーサプレッサを提案する。
この発明では更に、コンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータを上記エコーサプレッサとして機能させるエコーサプレッサプログラムを提案する。
【００１６】
この発明では更に、上記反響路結合量推定方法で計算した帯域一括反響路結合量から通信ループに挿入すべき損失量を計算し、計算された損失量に従って通信路に挿入した損失器の損失量を制御する通信路上の損失量制御方法を提案する。
この発明では更に、上記反響路結合量推定装置で計算された帯域一括音響結合量から通信ループに挿入すべき損失量を計算する損失量計算手段と、この損失量計算手段で計算した損失量を受話側又は送話側に挿入すべきかを決定し、その決定に従って受話側及び送話側に挿入した損失器の何れかの損失量を制御する損失制御手段とを備える通信路上の損失制御装置を提案する。
【００１７】
この発明では更に、コンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータ上記通信路上の損失制御装置として機能させる通話路上の損失制御プログラムを提案する。
この発明では更に、Ｎチャネル（Ｎ＞１）の受話信号を再生し、Ｍチャネル（Ｍ＞１）の入力信号を収音する場合に発生する複数エコーを抑圧する多チャネルエコー抑圧方法であって、Ｎチャネルの受話信号を加算した加算受話信号と、Ｍ個の入力信号それぞれを用いて上記エコー抑圧方法でそれぞれＭチャネル毎にエコーを抑圧することを特徴とする多チャネルエコー抑圧方法を提案する。
【００１８】
この発明では更に、Ｎチャネル（Ｎ＞１）の受話信号を再生し、Ｍチャネル（Ｍ＞１）の入力信号を収音する場合に発生する複数エコーを抑圧する多チャネルエコー抑圧装置であって、Ｎチャネルの受話信号を加算する加算器と、この加算器で加算した加算受話信号とＭ個の入力信号それぞれを用いてＭチャネル毎のそれぞれのエコーを抑圧する上記エコー抑圧装置によって構成される多チャネルエコー抑圧装置を提案する。
この発明では更に、コンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータを上記多チャネルエコー抑圧装置として機能させる多チャネルエコー抑圧プログラムを提案する。
【００１９】
この発明では更に、コンピュータが読み取り可能な記録媒体で構成され、この記録媒体に少なくとも上記反響路結合量推定プログラム、又は上記エコー抑圧プログラム、或は上記エコーサプレッサプログラム、上記通信路上の損失制御プログラム、上記多チャネルエコー抑圧プログラムの何れかを記録した記録媒体を提案する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の反響路結合量推定方法によればダブルトーク状態の判別が不要で、かつダブルトーク状態でも反響路結合量の推定が可能となる。従って、この発明の反響路結合量推定方法をエコー抑圧技術、エコーサプレス技術及びハウリング発生を抑制するための通信路上の損失制御技術に応用することにより、ダブルトーク状態が長く続いても、制御状態が維持されエコー抑圧状態及びハウリングの抑制状態を安定に維持することができる。
更に、本発明による多チャネルエコー抑圧方法及び装置によれば、複数の再生信号を加算して、仮想的にモノラルの信号にして先のモノラルで提案した方法で音響結合量を推定する。次に、エコー抑圧に関しても、複数の再生信号を加算して抑圧ゲインを計算してエコー抑圧処理を行う。これにより、スピーカとマイクロホン間の複数のエコー経路の音響結合量を独自に求めることなく、複数のスピーカ全てに対する１つのマイクロホンの音響結合量を推定し、その値を用いてエコー抑圧することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明による反響路結合量推定装置、エコー抑圧装置、エコーサプレッサ、通信路上の損失量制御装置は専用のハードウェアを組み立てて実現することも可能であるが、一般的には本発明で提案する反響路結合量推定プログラム、エコー抑圧プログラム、エコーサプレッサプログラム、通信路上の損失量制御プログラムをコンピュータにインストールし、インストールした各プログラムをコンピュータに備えたＣＰＵ（中央演算処理装置）に解読させ、実行させることにより実現する実施形態が最良の形態である。
【実施例１】
【００２２】
図１及び図２を用いてこの発明の第１実施例を説明する。この第１実施例では本発明の請求項３で提案する反響路結合量推定装置及び請求項６で提案するエコー抑圧方法を実現するための請求項７で提案するエコー抑圧装置の実施例を示す。
受話手段４１０（スピーカ）と送話手段４２０（マイクロホン）を用いたハンズフリー拡声通話を行う自分側を近端、通話路を挟んで通話を行う相手側を遠端とする。図１は近端に配置されたエコー抑圧装置３０１の処理を示している。
送話手段４２０には、遠端の相手（話者）から通話路を経由して受信された受話信号ｘ（ｎ）が、受話手段４１０及び反響路を介して反響したエコー信号ｙ（ｎ）もしくは送話信号ｓ（ｎ）のどちらか一方、もしくは両方（ダブルトーク状態）が入力（収音）されマイクロホン入力信号ｚ（ｎ）となる。尚、受話信号ｘ（ｎ）がない場合には、同時にエコー信号ｙ（ｎ）が存在することはない。反響路結合量推定装置１００は、ダブルトーク状態かどうかの如何に関わらず以下の処理により反響路結合量を推定する。
【００２３】
反響路結合量推定装置１００には、受話信号ｘ（ｎ）及びマイクロホン入力信号ｚ（ｎ）を入力する。
受話信号側の周波数分析手段１１０で時間信号である受話信号ｘ（ｎ）をフレ−ムに切り取り周波数領域に変換して各周波数帯域を分割し、受話信号周波数係数Ｘ（ｍ，ｆ）を出力する。ここで、ｍは現行フレームの番号、ｆは周波数領域の各帯域を示す番号（周波数）を表す。
受話信号側の帯域別パワー計算手段１３０で受話信号周波数係数Ｘ（ｍ，ｆ）から帯域別受話信号パワーＰＸ（ｍ，ｆ）を計算する。
【００２４】
マイクロホン入力信号側の周波数分析手段１２０で入力信号ｚ（ｎ）を周波数領域に変換し、入力信号周波数係数Ｚ（ｍ，ｆ）を出力する。
マイクロホン入力信号側の帯域別パワー計算手段１４０で入力信号周波数係数Ｚ（ｍ，ｆ）から帯域別入力信号パワーＰＺ（ｍ，ｆ）を計算する。
帯域別パワー比計算手段１５０で、各帯域でそれぞれＰＺ（ｍ，ｆ）／ＰＸ（ｍ，ｆ）のパワー比を計算し、帯域別パワー比Ａ（ｍ，ｆ）を出力する。
帯域別パワー比最小値保持手段１６０では、入力された帯域別パワー比Ａ（ｍ，ｆ）と保持されている最小帯域別パワー比Ｃ（ｍ―１，ｆ）と比較する。Ａ（ｍ，ｆ）＜Ｃ（ｍ―１，ｆ）の場合には、最小値を更新してＣ（ｍ，ｆ）＝Ａ（ｍ，ｆ）として保持する。Ａ（ｍ，ｆ）＞Ｃ（ｍ―１，ｆ）の場合には、最小値を更新せず、Ｃ（ｍ，ｆ）＝Ｃ（ｍ―１，ｆ）として保持する。そして保持された最小帯域別パワー比Ｃ（ｍ，ｆ）を周波数帯域別反響路結合量として出力する。
【００２５】
ここで、帯域別パワー比計算手段１５０と帯域別パワー比最小値保持手段１６０の行う処理の原理を説明する。エコー信号と送話音声は、異なる話者の音声のために周波数特性（声紋）が異なる。具体的には、音声の調波構造（周波数軸上のピーク値）が同じ位置になることはほぼない（各音声信号の間にスパース性という特徴があるため）。すなわち、ダブルトーク状態であっても、受話信号パワーのピークのある帯域には、受話信号が反響して生成したエコー信号パワーのピークのみが存在し、送話信号パワーのピークは存在しない。そのために、受話信号のピークの存在する帯域だけで帯域別パワー比を計算すれば、受話信号パワーに対するエコー信号パワーの比、すなわちその帯域の反響路結合量を特定するこてができる。
【００２６】
受話信号パワーのピークがなく（レベルが小さく）、送話信号パワーのピークがある場合は、その帯域別パワー比は大きくなり、真の反響路結合量を求めることはできない。しかし、時間と共に受話信号の周波数特性（ピーク位置）は変動する（例えば、通常の会話で発声する母音が異なる）ので、上記フレーム処理を何度か行い帯域別のパワーの最小値を更新して保持することにより、各帯域全ての反響路結合量を推定することができる。
以上によって推定した帯域別の反響路結合量Ｃ（ｍ，ｆ）をエコー抑圧部６００に入力する。
【００２７】
エコー抑圧部６００は図２に示すように帯域別エコー信号パワー計算手段６０１と、抑圧ゲイン計算手段６０２と、ゲイン制御手段６０３とを具備し、帯域別エコーパワー信号計算手段６０１では帯域別反響路結合量Ｃ（ｍ，ｆ）に加えて帯域別パワー計算手段１３０から受話信号ｘ（ｎ）の帯域別受話信号パワーＰＸ（ｍ，ｆ）を取り込み、帯域別受話信号パワーＰＸ（ｍ，ｆ）に帯域別反響路結合量Ｃ（ｍ，ｆ）を重畳し、帯域別エコー信号パワーＰＥ（ｍ，ｆ）を計算し、抑圧ゲイン計算手段６０２にこの帯域別信号パワーＰＥ（ｍ，ｆ）を入力する。これと共に、抑圧ゲイン計算手段６０２では帯域別パワー計算手段１４０から帯域別入力信号パワーＰＺ（ｍ，ｆ）を取り込み、帯域別入力信号パワーＰＺ（ｍ，ｆ）に対する帯域別エコー信号パワーＰＥ（ｍ，ｆ）の比（ＰＥ（ｍ，ｆ）／ＰＺ（ｍ，ｆ））を１から差し引いた値である１−（ＰＥ（ｍ，ｆ）／ＰＺ（ｍ，ｆ））で決められる抑圧ゲインを求める。
【００２８】
抑圧ゲイン計算手段６０２で求められた抑圧ゲインはゲイン制御手段６０３に入力される。ゲイン制御手段６０３では周波数分析手段１２０から入力信号周波数係数Ｚ（ｍ，ｆ）を取り込み、入力信号周波数係数Ｚ（ｍ，ｆ）の振幅成分に抑圧ゲインを重畳し、周波数帯域別にエコー信号を抑圧する。
周波数帯域別にエコー信号を抑圧した入力信号周波数係数Ｚ（ｍ，ｆ）を時間信号合成部７００（図１）に入力し、この時間信号合成部７００で周波数係数を合成（逆変換）してエコー信号を抑圧した処理後の時間信号として出力する。
【００２９】
図１に示したエコー抑圧装置３０１によれば反響路結合量推定装置１００で推定した反響路結合量Ｃ（ｍ，ｆ）を用いるため、ダブルトーク状態でも反響路結合量Ｃ（ｍ，ｆ）を得ることができる。この結果、仮にダブルトーク状態が長く続いていたとしても、エコー抑圧状態を安定して維持することができる利点が得られる。
尚、上述したエコー抑圧処理は周波数領域でエコー抑圧処理が行われており、ここではこの方式のエコー抑圧処理をエコー抑圧処理、エコー抑圧装置等と称すことにする。これに対し、以下に説明する時間領域でエコー抑圧処理を行う方式をここではエコーサプレス方法乃至はエコーサプレッサと称すことにする。
【実施例２】
【００３０】
実施例２ではこの発明の主要部となる反響路結合量推定装置と、請求項１０で提案するエコーサプレッサの実施例を示す。この実施例２でも反響路結合量推定装置１００の構成及びその動作は実施例１と同じであるから、ここではその重複説明は省略するが、この実施例では反響路結合量推定装置１００の出力側に帯域一括反響路結合量計算部８００が設けられる。
帯域一括反響路結合量計算部８００は各帯域にそれぞれの反響路結合量Ｃ（ｍ，ｆ）のうち最大値を全ての帯域を一括して代表した反響路結合量Ｃ（ｎ）として出力する処理を実行する。
【００３１】
ここで、各帯域毎に計算した反響路結合量Ｃ（ｍ，ｆ）のうち最大値を全ての帯域を一括して代表した反響路結合量Ｃ（ｎ）とした理由は、以下で説明するエコーサプレッサにおける反響路の最悪条件下（最大結合状態にある帯域）でのエコーを抑圧することに整合させるためである。
図３では受話端に入力される受話信号ｘ（ｎ）と、送話手段４２０から出力されるマイクロホン入力信号ｚ（ｎ）はそれぞれ、図１の場合と異なり周波数分析手段１１０及び１２０を介することなく受話端から直接受話手段４１０に入力され、また送話手段４２０から損失器２０を通じて出力される。これにより、受話端から受話手段４１０に至る間の信号及び送話手段４２０から損失器２０を通じて出力される信号が時間領域の信号であり、エコーサプレッサ３０２が時間領域でエコー抑圧動作を行っていることを意味している。
【００３２】
受話信号パワー計算部８２０に受話信号ｘ（ｎ）を入力し、サンプリング時間ｎ毎の受話信号パワーＰｘ（ｎ）を計算し、出力する。
損失量計算部８１０には、帯域一括反響路結合量ｃ（ｎ）と受話信号パワーＰｘ（ｎ）を入力する。そして、帯域一括反響路結合量ｃ（ｎ）と受話信号パワーＰｘ（ｎ）を掛け合わせたパワーの逆数を損失量Ｍ（ｎ）とする。
損失器２０には、損失量Ｍ（ｎ）とマイクロホン入力信号ｚ（ｎ）が入力され、マイクロホン入力信号ｚ（ｎ）に損失量Ｍ（ｎ）を乗じた値を出力する。
【００３３】
エコーサプレッサ３０２の原理を以下に説明する。損失量計算部８１０において、帯域一括反響路結合量ｃ（ｎ）と受話信号パワーＰｘ（ｎ）を掛け合わせた値は、エコー信号のパワーＰｙ（ｎ）に等しい。なぜなら、受話信号ｘ（ｎ）は反響路を介してエコー信号ｙ（ｎ）となり、その際のパワー変動（最大もしくは減少）は、反響路結合量ｃ（ｎ）に比例するためである。すなわち、エコー信号のパワーＰｙ（ｎ）の逆数である損失量Ｍ（ｎ）をマイクロホン入力信号ｚ（ｎ）に乗じると、マイクロホン入力信号ｚ（ｎ）に含まれるエコー信号ｙ（ｎ）に見合った量だけ損失が挿入される。これによって、エコー信号ｙ（ｎ）を抑圧することができる。
【００３４】
このエコーサプレッサ３０２に反響路結合量推定装置１００を適用したことにより、ダブルトーク状況下でも必ず帯域一括反響路結合量Ｃ（ｎ）が算出されるため、損失器２０にはエコ−抑圧のための所定の損失量が与えられる。従って仮にダブルトーク状態が長く続いたとしても適正なエコー抑圧制御状態を維持することができる。
【実施例３】
【００３５】
図４にこの発明の第３の実施例を示す。この実施例はこの発明の請求項１３で提案する通信路上の損失量制御装置の実施例に該当する。通信路上の損失量制御器３０３は受話側及び送話側の双方に損失器１０及び２０が設けられ、これらの損失器１０及２０の損失量を適正に制御することによって、反響路の結合量が大きくなっても通信路上のループ利得を「１」以下に抑制し、ハウリングの発生を抑圧する。
この実施例でも帯域一括反響路結合量計算部８００は、各帯域それぞれの反響路結合量
Ｃ（ｍ，ｆ）のうちの最大値を全ての帯域を一括して代表した反響路結合量Ｃ（ｎ）として出力する。
【００３６】
損失量計算部８１０では、帯域一括反響路結合量ｃ（ｎ）の逆数を帯域一括の損失量Ｌ（ｎ）として決定する。決定した損失量Ｌ（ｎ）を損失量制御部８３０に入力し、損失器１０または損失器２０によって、受話信号側または送話信号側の少なくともどちらか一方に損失を挿入する。これにより、遠端と近端を一巡する通信路（ループ）の利得（一巡増幅量）が１を超えハウリングが発生することを抑制する。
帯域一括反響路結合量計算部８００では帯域別反響路結合量Ｃ（ｍ，ｆ）の最大値を全帯域一括の反響路結合量とした理由は、一巡ループの周波数特性においてハウリングを起こす可能性のある最悪の場合（最大利得）にあわせて損失量を決定するためである。
【実施例４】
【００３７】
本発明の第４の実施例として、多チャネルエコー抑圧装置３０４の構成図を図５に示す。なお、図１と対応する部分については同一の符号を付す。
図５は受話手段４１０−１〜４１０−Ｎ（Ｎ個のスピーカ）と送話手段４２０−１〜４２０−Ｍ（Ｍ個のマイクロホン）を用いたＮチャネル再生Ｍチャネル収音の多チャネルハンズフリー拡声通話を行う場合の、近端（自分側）においた多チャネルエコー抑圧装置３０４の処理を示している。送話手段４２０−１〜４２０−Ｍには、遠端の相手（話者）から通信路を経由して受信された受話信号ｘ１（ｎ）〜ｘＮ（ｎ）が、受話手段４１０−１〜４１０−Ｎ及び複数の反響路を介して反響したエコー信号ｙ１−１（ｎ）〜ｙＮ−Ｍ（ｎ）もしくは送話信号ｓ１（ｎ）〜ｓＭ（ｎ）のどちらか一方、もしくは両方（ダブルトーク状態）が入力（収音）されマイクロホン入力信号ｚ１〜ｚＭ（ｎ）となる。反響路結合量推定装置１００−１〜１００−Ｍはダブルトーク状態かどうかの如何に関わらず以下の処理により反響路結合量を推定する。
【００３８】
反響路結合量推定装置１００−１〜１００−Ｍには、受話信号ｘ１（ｎ）〜ｘＮ（ｎ）を加算した信号ＸＳＵＭ（ｎ）及びマイクロホン入力信号ｚ１（ｎ）〜ｚＭ（ｎ）をそれぞれ入力する。
反響路結合量推定装置１００−１〜１００−Ｍは、それぞれ、帯域別反響路結合量ＣＸ１（ｍ，ｆ）〜ＣＸＭ（ｍ，ｆ）、帯域別受話信号パワーＰＸ１（ｍ，ｆ）〜ＰＸＭ（ｍ，ｆ）、帯域別入力信号パワーＰＺ１（ｍ，ｆ）〜ＰＺＭ（ｍ，ｆ）、入力信号周波数係数Ｚ１（ｍ，ｆ）〜ＺＭ（ｍ，ｆ）を出力し、エコー抑圧部６００−１〜６００−Ｍに入力する。エコー抑圧部６００−１〜６００−Ｍ及び時間信号合成部７００−１〜７００−Ｍのそれぞれの内部処理は実施例１に等しい。時間信号合成部７００−１〜７００−Ｍからそれぞれエコー信号を抑圧したＭチャネル処理後の時間信号をそれぞれ出力する。
【００３９】
以上説明した反響路結合量推定装置１００、エコー抑圧装置３０１、エコーサプレッサ３０２、通信路上の損失量制御装置３０３はそれぞれコンピュータにコンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述された反響路結合量推定プログラム、エコー抑圧プログラム、エコーサプレッサプログラム、通信路上の損失制御プログラム、多チャネルエコー抑圧プログラムをそれぞれインストールし、コンピュータに備えられたＣＰＵと呼ばれる中央演算処理装置に解読させ、実行させることにより実現される。プログラムはコンピュータが読み取り可能な例えば磁気ディスク或はＣＤ−ＲＯＭのような記録媒体に記録され、これらの記録媒体又は通信回線からコンピュータにインストールされ、コンピュータに備えられたＣＰＵに解読されて上記した反響路結合量推定装置、エコー抑圧装置、エコーサプレッサ、通信路上の損失制御装置、多チャネルエコー抑圧装置等として機能させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
この発明による反響路結合量推定方法及び装置、エコー抑圧方法及び装置、エコーサプレス方法及びエコーサプレッサ、通信路上の損失量制御方法及び装置は多地点間電話会議システムのようにハンズフリー拡声通話を行う分野で活用される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の請求項３で提案する反響路結合量推定装置と請求項７で提案するエコー抑圧装置とを組合せた実施例を説明するためのブロック図。
【図２】図１に示したエコー抑圧装置の内部の構成を説明するためのブロック図。
【図３】この発明の請求項３で提案する反響路結合量推定装置と請求項１０で提案するエコーサプレッサとを組合せた実施例を説明するためのブロック図。
【図４】この発明の請求項３で提案する反響路結合量推定装置と請求項１３で提案する通信路上の損失量制御装置とを組合せた実施例を説明するためのブロック図。
【図５】この発明の多チャネルエコー抑圧装置の実施を説明するためのブロック図。
【図６】従来の技術を説明するためのブロック図。
【符号の説明】
【００４２】
１０，２０    損失器                          ６００    エコー抑圧部
１００    反響路結合量推定装置            ６０１    帯域別エコー信号
１１０，１２０    周波数分析手段                            パワー計算手段
１３０，１４０    帯域別パワー計算手段            ６０２    抑圧ゲイン計算手段
１５０    帯域別パワー比計算手段          ６０３    ゲイン制御手段
１６０    帯域別パワー比最小値保持手段
３０１    エコー抑圧装置                  ７００    時間信号合成部
３０２    エコーサプレッサ                ８００    帯域一括反響路結合
３０３    通信路上の損失量制御器                    量計算部
３３０    損失量制御手段                  ８１０    損失量計算部
４１０    受話手段
４２０    送話手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006033789.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006033789.tif 000007
【図６】
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