(57)【要約】【課題】処理待ちデータを一時保持し入出力するバッファを備える装置で処理待ちが発生し、遅延量が大きくなり、かつ、遅延量の変動が大きくても音響エコー信号を抑圧するエコー抑圧装置を提供する。【解決手段】エコーパス特性と遠端出力信号から推定エコー信号を求めバッファに保存し、近端入力信号とバッファに保存されている過去の推定エコー信号とで周波数ビン毎の誤差の合計値をフレーム毎に求め、誤差の合計値が最小になるフレーム遅延量とし、バッファからフレーム遅延量だけ遅延させた推定エコー信号を遅延推定エコー信号とし、近端入力信号と遅延推定エコー信号からエコーサプレスゲインを求め、近端入力信号のスペクトルとを乗算することで音響エコー信号を抑圧する。【選択図】図１
2015070576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠端入力信号入力端子から出力された遠端出力信号を周波数スペクトルに変換して、前記遠端出力信号の振幅スペクトルを求める遠端出力信号振幅スペクトル算出手段と、
エコーパス特性と前記遠端出力信号の振幅スペクトルとから推定エコー信号を求める推定エコー信号算出手段と、
前記推定エコー信号をバッファに保存しフレーム遅延量に基づいて遅延推定エコー信号の振幅スペクトルを出力する推定エコー信号保持手段と、
入力された近端入力信号を周波数スペクトルに変換して、前記近端入力信号の振幅スペクトルを求める近端入力信号振幅スペクトル算出手段と、
前記バッファに保存されている過去の推定エコー信号の振幅スペクトルと前記近端入力信号の振幅スペクトルの周波数毎の誤差の合計値を求め、その誤差の合計値が最小となる前記フレーム遅延量を求める遅延量算出手段と、
前記遅延推定エコー信号と前記近端入力信号の振幅スペクトルを用いてエコーサプレスゲインを求めるエコーサプレスゲイン計算手段と、
前記近端入力信号の周波数スペクトルと前記エコーサプレスゲインとから前記推定エコー信号を抑圧した近端入力信号の周波数スペクトルを、近端出力信号の周波数スペクトルとして出力するエコーサプレス手段と、
前記近端出力信号の周波数スペクトルを時間領域の波形に変換する遠端出力信号時間領域変換手段と
を備えることを特徴とするエコー抑圧装置。
【請求項２】
前記推定エコー信号保持部は、
前記推定エコー信号算出手段から出力される推定エコー信号を前記バッファに保持し、前記遅延量算出手段から出力される前記フレーム遅延量に基づき読出しフレームを特定する
ことを特徴とする請求項１に記載されたエコー抑圧装置。
【請求項３】
前記遅延量算出手段は、
フレーム毎に得られる前記推定エコー信号の振幅スペクトルを前記バッファに記憶させ、
数式（１）に基づき、前記周波数ビン毎の振幅の誤差の合計値をフレーム毎に求め、
数式（２）に基づき、誤差の合計が最小となるフレームを特定し、フレーム遅延量を求める
ことを特徴とする請求項２に記載されたエコー抑圧装置。
【数１】
2015070576.tif 000024
【数２】
2015070576.tif 000025
ｉ：フレーム
ω：周波数ビン
｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜：近端入力信号の振幅スペクトル
Ｂｕｆｆｅｒ（ｕ，ω）：推定エコー信号バッファ
ｕ：書込みフレーム番号
ｋ＝１，２，・・・，Ｎ
Ｅｒｒｏｒ（ｋ）：｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜とＢｕｆｆｅｒ（ｕ―ｋ，ω）との周波数ビンごとの誤差の合計値
ｋmin：フレーム遅延量
【請求項４】
試験音響信号と、前記試験音響信号の音が放音されて前記近端入力信号として入力された試験音響近端入力信号とから、前記放音されてから入力されるまでの空間伝達特性を取得する試験音響信号エコーパス特性計算部をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載されたエコー抑圧装置。
【請求項５】
コンピュータを、
遠端入力信号入力端子から出力された遠端出力信号を周波数スペクトルに変換して、前記遠端出力信号の振幅スペクトルを求める遠端出力信号振幅スペクトル算出手段と、
前記エコーパス特性と前記遠端出力信号の振幅スペクトルとから推定エコー信号を求める推定エコー信号算出手段と、
前記推定エコー信号をバッファに保存しフレーム遅延量に基づいて遅延推定エコー信号の振幅スペクトルを出力する推定エコー信号保持手段と、
入力された近端入力信号を周波数スペクトルに変換して、前記近端入力信号の振幅スペクトルを求める近端入力信号振幅スペクトル算出手段と、
前記バッファに保存されている過去の推定エコー信号の振幅スペクトルと前記近端入力信号振幅スペクトルの周波数ビン毎の誤差の合計値を求め、その誤差の合計値が最小となる前記フレーム遅延量を求める遅延量算出手段と、
前記遅延推定エコー信号と前記近端入力信号振幅スペクトルを用いてエコーサプレスゲインを求めるエコーサプレスゲイン計算手段と、
前記近端入力信号の周波数スペクトルと前記エコーサプレスゲインとから前記推定エコー信号を抑圧した近端入力信号の周波数スペクトルを、近端出力信号の周波数スペクトルとして出力するエコーサプレス手段と、
前記近端出力信号の周波数スペクトルを時間領域の波形に変換する遠端出力信号時間領域変換手段と
して機能させることを特徴とするエコー抑圧プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声入力部（マイク等）に入力された入力音から、音声出力部（スピーカ等）から出力されて音声入力部に入力された音響エコー信号を抑圧するエコー抑圧装置、及びエコー抑圧プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テレビ会議システムや電話会議システム等の拡声通話システムで通話する場合、近端側（受信側）のスピーカから、放音された音（ここで、音は音声や環境音等を含む。）が近端側のマイクに回り込み、遠端側（送信側）に戻る音響エコー信号が発生する。音響エコー信号は、通話の著しい妨げとなり近端側の利用者が正しく聞き取れないため、エコー抑圧方法に関して、これまでも多くの研究、開発が行なわれている。
【０００３】
エコー抑圧方法の１つとして、エコーサプレッサー（エコー抑圧装置）を使用する手法がある。エコーサプレッサーとは、遠端出力信号と近端入力信号とからエコーパス特性、推定エコー信号、エコーサプレスゲインを求めて、近端入力信号とエコーサプレスゲインを乗算することで音響エコー信号を抑圧する手法である。このエコーサプレッサーを使用して音響エコー信号を抑圧するエコー抑圧装置が非特許文献１によって提案されている。
【０００４】
この非特許文献１のエコー抑圧装置について説明する。非特許文献１に開示されているエコー抑圧装置は、過去のフレームの遠端入力信号と近端入力信号とに基づいてエコーパス特性を求める。そして、求めたエコーパス特性と遠端入力信号とを乗算した信号を推定エコー信号とし、エコー抑圧装置は、近端入力信号と推定エコー信号とに基づいてエコーサプレスゲインを求め、エコーサプレスゲインを近端入力信号と乗算してエコーを抑圧する。
【０００５】
非特許文献１に記載のエコー抑圧装置について、図１３を参照しながら説明する。図１３は、非特許文献１に記載の従来のエコー抑圧装置を説明するためのブロック図である。
非特許文献１に記載のエコー消去装置１３００は、遠端入力信号入力部１３０１、デジタル−アナログ（ＤＡ）変換器１３０２、スピーカ１３０３、マイク１３０４、アナログ−デジタル（ＡＤ）変換器１３０５、第１周波数分析部１３０６、第２周波数分析部１３０７、音響結合量計算部１３０８、推定エコー信号計算部１３０９、ゲイン計算部１３１０、積算部１３１１、周波数−時間変換部１３１２、近端出力信号出力部１３１３を有する。
【０００６】
遠端入力信号入力部１３０１は、例えば、ネットワークや電波を介してエコー消去装置１３００に入力される遠端側の音信号（デジタル信号）が遠端入力信号として入力され、遠端出力信号としてデジタル−アナログ（ＤＡ）変換器１３０２と第１周波数分析部１３０６に出力する。ＤＡ変換器１３０２は、遠端出力信号として入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換してスピーカ１３０３に出力する。スピーカ１３０３は、入力されたアナログ信号を近端側に出力する。
【０００７】
マイク１３０４は、近端側の話者が発した音声等の音信号や環境音や音響エコー信号（例えば、スピーカ１３０３から出力された遠端出力信号が近端側の空間を伝達したマイクに入力される音）などが重畳して入力され、これらをアナログ信号に変換し、ＡＤ変換器１３０５に出力する。ＡＤ変換器１３０５は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換され、近端入力信号（マイク１３０４に入力される音信号のデジタル信号）として第２周波数分析部１３０７に出力する。
【０００８】
第１周波数分析部１３０６は、遠端入力信号入力部１３０１に遠端入力信号として入力されたデジタル信号を入力として、そのデジタル信号を周波数スペクトルに変換し遠端入力信号のスペクトルとして出力する。第２周波数分析部１３０７は、ＡＤ変換器１３０５から近端入力信号として出力されたデジタル信号を入力として、そのデジタル信号を周波数スペクトルに変換し近端入力信号のスペクトルとして出力する。音響結合量計算部１３０８は、遠端出力信号のスペクトルと近端入力信号のスペクトルとを入力として、エコーパス特性の推定値を出力する。推定エコー信号計算部１３０９は、遠端出力信号のスペクトルとエコーパス特性の推定値とに基づいて、推定エコー信号を計算する。ゲイン計算部１３１０は、推定エコー信号と近端入力信号のスペクトルを入力として、サプレスゲイン係数を計算する。
【０００９】
積算部１３１１は、近端入力信号のスペクトルにサプレスゲイン係数を乗じて近端入力信号からエコーを抑圧したスペクトルを出力する。周波数−時間変換部１３１２は、近端入力信号からエコー抑圧したスペクトルを時間領域の信号に変換し、近端出力信号（例えば、ネットワークや電波を介して出力される音信号）として近端出力信号出力部１３１３に出力される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】C.Faller and C. Tournery, “Estimating the delay and coloration effect of the acoustic echo path for low complexity echo suppression,”Proc. IWAENC2005, pp.53-56, Oct. 2005
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、この非特許文献１のエコー抑圧装置は、推定エコーパス特性を算出するときに、過去のフレームの遠端出力信号のスペクトルと近端入力信号のスペクトルの平均値を用いてエコーパス特性を算出することで平滑化を行うため、遅延変動に対応できなかった。そのため、ソフトフォン（Softphone）やスマートフォン（Smartphone）などの音入出力部に、処理待ちデータを一時保持し出力するバッファを備える装置では遅延量が大きくなるため、非特許文献１のエコー消去装置を用いた場合、音響エコー信号を抑圧することができない。
【００１２】
また、ソフトフォンやスマートフォンはエコーサプレス処理以外にも様々なアプリケーションやプログラムが動作しており、負荷が大きくなることで、バッファに音データ（デジタル信号）を保存する処理や入力バッファから音データ（デジタル信号）を出力する処理が一時的に停止したり、処理待ちさせられたりした。これにより、さらに遅延量が大きくなり、かつ、遅延量の変動が大きくなった。
【００１３】
以上のように、遅延量が大きくなり、かつ、遅延量の変動が大きくなることで、近端側に出力されている遠端出力信号とエコー抑圧装置で使用されている遠端出力信号が異なるため、推定エコーパス特性や推定エコー信号が実際の近端側のエコーパス特性や音響エコー信号と異なり、音響エコーを抑圧することができないという問題点があった。
【００１４】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、処理待ちデータを一時保持し出力するバッファを備える装置でバッファの音データ入出力が一時的に停止したり、処理待ちが発生したりしても、近端側に出力されている遠端出力信号と同じ信号をエコー抑圧装置でも使用することで、推定エコーパス特性や推定エコー信号を正しく算出し、音響エコーを抑圧することができるエコー抑圧装置、及びエコー抑圧プログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するために、本発明のエコー抑圧装置は、（１）遠端入力信号入力端子から出力された遠端出力信号を周波数スペクトルに変換して、前記遠端出力信号の振幅スペクトルを求める遠端出力信号振幅スペクトル算出手段と、（２）エコーパス特性と前記遠端出力信号の振幅スペクトルとから推定エコー信号を求める推定エコー信号算出手段と、（３）前記推定エコー信号をバッファに保存しフレーム遅延量に基づいて遅延推定エコー信号の振幅スペクトルを出力する推定エコー信号保持手段と、（４）入力された近端入力信号を周波数スペクトルに変換して、前記近端入力信号の振幅スペクトルを求める近端入力信号振幅スペクトル算出手段と、（５）前記バッファに保存されている過去の推定エコー信号の振幅スペクトルと前記近端入力信号の振幅スペクトルの周波数ビン毎の誤差の合計値を求め、その誤差の合計値が最小となる前記フレーム遅延量を求める遅延量算出手段と、（６）前記遅延推定エコー信号と前記近端入力信号の振幅スペクトルを用いてエコーサプレスゲインを求めるエコーサプレスゲイン計算手段と、（７）前記近端入力信号の周波数スペクトルと前記エコーサプレスゲインとから前記推定エコー信号を抑圧した近端入力信号の周波数スペクトルを、近端出力信号の周波数スペクトルとして出力するエコーサプレス手段と、（８）前記近端出力信号の周波数スペクトルを時間領域の波形に変換する遠端出力信号時間領域変換手段とを備えることを特徴とするエコー抑圧装置である。
【００１６】
第２の本発明は、コンピュータを、（１）遠端入力信号入力端子から出力された遠端出力信号を周波数スペクトルに変換して、前記遠端出力信号の振幅スペクトルを求める遠端出力信号振幅スペクトル算出手段と、（２）エコーパス特性と前記遠端出力信号の振幅スペクトルとから推定エコー信号を求める推定エコー信号算出手段と、（３）前記推定エコー信号をバッファに保存しフレーム遅延量に基づいて遅延推定エコー信号の振幅スペクトルを出力する推定エコー信号保持手段と、（４）入力された近端入力信号を周波数スペクトルに変換して、前記近端入力信号の振幅スペクトルを求める近端入力信号振幅スペクトル算出手段と、（５）前記バッファに保存されている過去の推定エコー信号の振幅スペクトルと前記近端入力信号振幅スペクトルの周波数ビン毎の誤差の合計値を求め、その誤差の合計値が最小となる前記フレーム遅延量を求める遅延量算出手段と、（６）前記遅延推定エコー信号と前記近端入力信号振幅スペクトルを用いてエコーサプレスゲインを求めるエコーサプレスゲイン計算手段と、（７）前記近端入力信号の周波数スペクトルと前記エコーサプレスゲインとから前記推定エコー信号を抑圧した近端入力信号の周波数スペクトルを、近端出力信号の周波数スペクトルとして出力するエコーサプレス手段と、（８）前記近端出力信号の周波数スペクトルを時間領域の波形に変換する遠端出力信号時間領域変換手段として機能させることを特徴とするエコー抑圧プログラムである。
【００１７】
ここで、遠端入力信号入力端子から出力された遠端出力信号は、所定フレーム毎に周波数スペクトルに変換してもよい。
また、エコーサプレス手段は、前記近端入力信号の周波数スペクトルと前記エコーサプレスゲインとを乗算することで、近端入力信号に含まれる音響エコー信号を抑圧した、近端出力信号の周波数スペクトルを得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、推定エコー信号を一時保持する推定エコー信号のバッファを備えることで、近端入力信号と推定エコー信号バッファに保存されている推定エコー信号の誤差の合計値が最小となるフレーム遅延量を求めて、それに該当するフレームを推定エコー信号のバッファから読出し、遅延推定エコー信号とし、遅延推定エコー信号と近端入力信号からエコーサプレスゲインを求めてエコーを抑圧するので、遅延量が大きい機器や遅延量の変動が大きい機器でも近端入力信号に含まれる音響エコー信号を抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るエコー抑圧装置を備える音声通話端末の構成を示すブロック図である。
【図２】音声通話端末を含む音声送受信システムの全体構成図である。
【図３】第１の実施形態のエコー抑圧装置の構成を示すブロック図である。
【図４】推定エコー信号保持部の構成を示すブロック図である。
【図５】遅延量計算部の構成を示すブロック図である。
【図６】第１の実施形態に係るエコー抑圧装置のエコーパス特性計測処理動作のフローチャートである。
【図７】第１の実施形態に係るエコー抑圧装置のエコーサプレス処理動作のフローチャートである。
【図８】図７から続く、本発明に係るエコー抑圧装置のエコーサプレス処理動作のフローチャートである。
【図９】第２の実施形態に係るエコー抑圧装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】遠端出力信号保持部の構成を示すブロック図である。
【図１１】第２の実施形態に係るエコー抑圧装置のエコーサプレス処理動作のフローチャートである。
【図１２】図１０から続く、第２の実施形態に係るエコー抑圧装置のエコーサプレス処理動作のフローチャートである。
【図１３】従来のエコー抑圧装置を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（Ａ）第１の実施形態
以下では、本発明のエコー抑圧装置及びエコー抑圧プログラムの第１の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各図は、本発明について概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００２１】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態に係るエコー抑圧装置１００の構成を示すブロック図である。
第１の実施形態に係るエコー抑圧装置１００は、遠端出力信号が音響エコー信号として近端側のマイクに回り込んで入力されたときでも、近端入力信号に対してエコーサプレス処理（エコー抑圧処理）を行い、音響エコー信号を適切に抑圧するものである。
第１の実施形態のエコー抑圧装置１００は、例えば専用ボードとして構築されるようにしてもよいし、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）へのエコー抑圧プログラムの書き込みによって実現されたものであってもよく、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵが実行するソフトウェア（エコー抑圧プログラム）によって実現されたものであってもよいが、機能的には、図１で表すことができる。
【００２２】
図１において、第１の実施形態に係るエコー抑圧装置１００は、遠端入力信号入力端子１０１、出力バッファ１０２、ＤＡ変換器１０３、スピーカ１０４、試験音響信号生成部１０５、マイク１０６、ＡＤ変換器１０７、入力バッファ１０８、試験音響信号エコーパス特性計算部１０９、エコーパス特性保持部１１０、遠端出力信号周波数領域変換部１１１、遠端出力信号振幅スペクトル計算部１１２、近端入力信号周波数領域変換部１１３、近端入力信号振幅スペクトル計算部１１４、推定エコー信号計算部１１５、推定エコー信号保持部１１６、遅延量計算部１１７、エコーサプレスゲイン計算部１１８、エコーサプレス部１１９、近端出力信号時間領域変換部１２０、近端出力信号端子（発振部）１２１を備える。
【００２３】
遠端入力信号入力端子１０１は、遠端側（電話２０５）からのデジタル音信号が遠端入力信号を遠端出力信号として出力バッファ１０２及びエコー抑圧装置１００の遠端出力信号周波数領域変換部１１１に出力するものである。遠端入力信号は、エコー抑圧装置１００の近端に対して遠端側（電話２０５）に位置する装置から有線回線または無線回線を通じて入力されたデジタル音信号である。
【００２４】
出力バッファ１０２は、エコー抑圧装置１００の処理待ち用のバッファであり、遠端入力信号入力端子１０１から出力された遠端出力信号を一時保持し、例えばフレーム単位で音データが蓄積され次第、ＤＡ変換器１０３にデジタル音信号として出力する。
【００２５】
ＤＡ変換器１０３は、出力バッファ１０２から出力されたデジタル音信号をアナログ音信号に変換し、スピーカ１０４に出力する。
【００２６】
スピーカ１０４は、放音部であり、ＤＡ変換器１０３から出力されたアナログ音信号を、物理振動に変換し音として放音する。
【００２７】
試験音響信号生成部１０５は、近端側のエコーパス特性を求めるために、周波数分布が均一な試験音響信号を生成する。この試験音響信号は、例えば、ホワイトノイズ等である。本実施形態において、この試験音響信号は、試験音響遠端出力信号として試験音響信号エコーパス特性計算部１０９と出力バッファ１０２とに出力される。出力バッファ１０２に出力された試験音響遠端出力信号は、出力バッファ１０２で一時保持されてからＤＡ変換に出力され、ＤＡ変換器１０３を介して、スピーカ１０４から放音された後、マイク１０６に音響エコー信号として入力され、ＡＤ変換器１０７を介して、入力バッファ１０８で一時保持され、試験音響近端入力信号として試験音響信号エコーパス特性計算部１０９に出力される。
【００２８】
マイク１０６は、集音部であり、近端話者が発した音声や環境音や音響エコー信号（スピーカ１０４から出力された音信号が近端側の空間を伝達してマイク１０６に入力される音）等の音信号が重畳して入力され、アナログ音信号（電気信号）に変換され、その変換したアナログ音信号をＡＤ変換器１０７に出力するものである。
【００２９】
ＡＤ変換器１０７は、マイク１０６から出力されたアナログ音信号をデジタル音信号に変換し、入力バッファ１０８に出力する。
【００３０】
入力バッファ１０８は、エコー抑圧装置１００の処理待ち用のバッファであり、ＡＤ変換器１０７から出力されたデジタル音信号を一時保持し、エコー抑圧装置１００による処理開始の準備ができ次第、順次、近端入力信号周波数領域変換部１１３に近端入力信号として出力する。
【００３１】
試験音響信号エコーパス特性計算部１０９は、エコー抑圧装置１００が処理を開始してから一定時間、試験音響信号生成部１０５で生成された試験音響遠端出力信号と、その試験音響信号が出力バッファ１０２、ＤＡ変換器１０３を通りスピーカ１０４から出力され、音響エコー信号としてマイク１０６で入力され、ＡＤ変換器１０７、入力バッファ１０８と通った試験音響近端入力信号とを収録する。そして、例えば、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform、FFT）等により、周波数スペクトルに変換し、試験音響エコーパス特性を求める。
【００３２】
エコーパス特性とは、スピーカ１０４から放音された後、マイク１０６に音響エコー信号として入力されるまでの空間伝達特性であり、本実施形態では、振幅スペクトルで表される。
そして、求めた試験音響エコーパス特性をエコー抑圧装置１００で用いられている周波数分解能にしてからエコーパス特性保持部１１０に出力する。
【００３３】
エコーパス特性保持部１１０は、試験音響信号エコーパス特性計算部１０９で算出されたエコーパス特性を記憶する記憶部である。
【００３４】
遠端出力信号周波数領域変換部１１１は、遠端入力信号入力端子１０１が受信したデジタル音信号（遠端入力デジタル信号）を、例えば、高速フーリエ変換等により、周波数スペクトルに変換し、遠端出力信号の周波数スペクトルを求める。遠端出力信号周波数領域変換部１１１は、算出した遠端出力信号の振幅スペクトルを遠端出力信号振幅スペクトル計算部１１２に出力する。
【００３５】
遠端出力信号振幅スペクトル計算部１１２は、遠端出力信号周波数領域変換部１１１から出力された遠端出力信号の周波数スペクトルに基づいて、遠端出力信号の振幅スペクトルを算出するものである。遠端出力信号振幅スペクトル計算部１１２は、算出した遠端出力信号の振幅スペクトルを推定エコー信号計算部１１５に出力する。
【００３６】
近端入力信号周波数領域変換部１１３は、入力バッファ１０８に記録されたデジタル音信号（近端入力デジタル信号）を、例えば、高速フーリエ変換等により、周波数スペクトルに変換し、近端入力信号の周波数スペクトルを求める。近端入力信号周波数領域変換部１１３は、変換した近端入力信号の周波数スペクトルを近端入力信号振幅スペクトル計算部１１４及びエコーサプレス部１１９に出力する。
【００３７】
近端入力信号振幅スペクトル計算部１１４は、近端入力信号周波数領域変換部１１３から出力された近端入力信号の周波数スペクトルに基づいて、近端入力信号の振幅スペクトルを算出するものである。近端入力信号振幅スペクトル計算部１１４は、算出した近端入力信号の振幅スペクトルを遅延量計算部１１７及びエコーサプレスゲイン計算部１１８に出力する。
【００３８】
推定エコー信号計算部１１５は、エコーパス特性保持部１１０に記憶されたエコーパス特性と、遠端出力信号振幅スペクトル計算部１１２で求めた遠端出力信号の振幅スペクトルとを乗じて、推定エコー信号の振幅スペクトルを算出するものである。この推定エコー信号の振幅スペクトルの算出方法については詳細を後記する。推定エコー信号計算部１１５は、算出した推定エコー信号を推定エコー信号保持部１１６に出力する。
【００３９】
推定エコー信号保持部１１６は、推定エコー信号計算部１１５で算出された推定エコー信号の振幅スペクトルを所定時間記憶する記憶部である。そして、後記する遅延量計算部１１７で求まったフレーム遅延量を用いて該当遅延量のフレームを読出し、遅延推定エコー信号としてエコーサプレスゲイン計算部１１８に出力する。
【００４０】
遅延量計算部１１７は、推定エコー信号保持部１１６に記憶された推定エコー信号の振幅スペクトルと、近端入力信号振幅スペクトル計算部１１４で求めた近端入力信号の振幅スペクトルとの誤差の合計値を計算する。そして、誤差の合計値が最小になるフレーム遅延量を特定し、推定エコー信号保持部１１６に出力する。
【００４１】
エコーサプレスゲイン計算部１１８は、近端入力信号周波数領域変換部１１３で求めた近端入力信号の振幅スペクトルと、推定エコー信号保持部１１６から出力される遅延推定エコー信号の振幅スペクトルから、エコーサプレスゲインを計算する。エコーサプレスゲイン計算部１１８は、算出したエコーサプレスゲインをエコーサプレス部１１９に出力する。
【００４２】
エコーサプレス部１１９は、エコーサプレスゲイン計算部１１８で算出したエコーサプレスゲインと、近端入力信号周波数領域変換部１１３で求めた近端入力信号の周波数スペクトルとを乗じることにより、近端入力信号の周波数スペクトルに重畳されている音響エコー信号が抑圧された信号の周波数スペクトルを得る。エコーサプレス部１１９は、音響エコー信号を抑圧した近端入力信号の周波数スペクトルを近端出力信号として、近端出力信号時間領域変換部１２０に出力する。
【００４３】
近端出力信号時間領域変換部１２０は、エコーサプレス部１１９で得られた近端出力信号の周波数スペクトルを、例えば、逆高速フーリエ変換（Inverse FFT）等により、時間領域のデジタル信号に変換し、近端出力信号端子１２１に近端出力信号（デジタル音信号）として出力する。
【００４４】
近端出力信号端子１２１（発信部）は、近端出力信号時間領域変換部１２０から出力される近端出力信号（デジタル信号）を、通信相手である遠端側に向けて出力するものである。
【００４５】
図２は、本発明における音声送受信システム２００である。音声通話端末２０１と、電話２０５との間で音声通話するシステムであり、音声通話端末２０１と電話２０５との間には、音声データを転送する伝送路を備える。本実施形態では、音声通話端末２０１をスマートフォン、電話２０５を固定電話としているため、音声データを転送する伝送路として無線２０２、基地局２０３、及び電話回線２０４を備える。
【００４６】
電話２０５は、固定電話だけでなく、ソフトフォンやスマートフォン等であってもよい。
無線２０２は、音声通話端末２０１と基地局２０３とを通信可能に接続する伝送路である。
基地局２０３は、無線２０２と電話回線２０４とを接続する中継装置である。
電話回線２０４は、基地局２０３と電話２０５とを通信可能に接続する伝送路である。
遠端側発話者２０６は、遠端側の発話者であり、近端側発話者２０７は近端側の発話者である。
【００４７】
この音声通話端末２０１によれば、遠端側（電話２０５）からのデジタル音信号を遠端入力信号として遠端入力信号入力端子１０１が受信して、スピーカ１０４から放音される。また、近端出力信号端子１２１から出力されるデジタル音信号を近端出力信号として遠端側（電話２０５）へ送信される。
【００４８】
≪試験音響信号エコーパス特性計算部１０９≫
図３は、第１の実施形態に係る試験音響信号エコーパス特性計算部１０９の詳細な構成を示す構成図である。
図３において、試験音響信号エコーパス特性計算部１０９は、試験音響遠端出力信号録音部３０１、試験音響近端入力信号録音部３０２、試験音響遠端出力信号周波数変換部３０３、試験音響近端入力信号周波数変換部３０４、試験音響遠端出力信号振幅スペクトル計算部３０５、試験音響近端入力信号振幅スペクトル計算部３０６、試験音響エコーパス特性計算部３０７、エコーパス特性調整部３０８を備える。
【００４９】
試験音響遠端出力信号録音部３０１は、試験音響信号生成部１０５で生成された試験音響信号を記録する。
【００５０】
試験音響近端入力信号録音部３０２は、試験音響信号生成部１０５で生成された試験音響信号が出力バッファ１０２、ＤＡ変換器１０３を通りスピーカ１０４から出力され、音響エコー信号としてマイク１０６で入力され、ＡＤ変換器１０７、入力バッファ１０８を通った試験音響近端入力信号とを録音する。
【００５１】
試験音響遠端出力信号周波数変換部３０３は、試験音響遠端出力信号録音部３０１に記憶された試験音響遠端出力信号を、例えば、高速フーリエ変換等により、周波数スペクトルに変換し、試験音響遠端出力信号の周波数スペクトルを求める。試験音響遠端出力信号周波数変換部３０３は、試験音響遠端出力信号の周波数スペクトルを試験音響遠端出力信号振幅スペクトル計算部３０５に出力する。
【００５２】
試験音響近端入力信号周波数変換部３０４は、試験音響近端入力信号録音部３０２に記憶された試験音響近端入力信号を、例えば、高速フーリエ変換等により、周波数スペクトルに変換し、試験近端入力出力信号の周波数スペクトルを求める。試験音響近端入力信号周波数変換部３０４は、試験音響近端入力信号の周波数スペクトルを試験音響近端入力信号振幅スペクトル計算部３０６に出力する。
【００５３】
試験音響遠端出力信号振幅スペクトル計算部３０５は、試験音響遠端出力信号周波数変換部３０３から出力された試験音響遠端出力信号の周波数スペクトルに基づいて、試験音響遠端出力信号の振幅スペクトルを算出するものである。試験音響遠端出力信号振幅スペクトル計算部３０５は、算出した試験音響遠端出力信号の振幅スペクトルをエコーパス特性調整部３０８に出力する。
【００５４】
試験音響近端入力信号振幅スペクトル計算部３０６は、試験音響近端入力信号周波数変換部３０４から出力された試験音響近端出力信号の周波数スペクトルに基づいて、試験音響近端入力信号の振幅スペクトルを算出するものである。試験音響近端入力信号振幅スペクトル計算部３０６は、算出した試験音響近端入力信号の振幅スペクトルをエコーパス特性調整部３０８に出力する。
【００５５】
試験音響エコーパス特性計算部３０７は、試験音響遠端出力信号振幅スペクトル計算部３０５で求めた試験音響遠端出力信号振幅スペクトルと、試験音響近端入力信号振幅スペクトル計算部３０６で求めた試験音響近端入力信号の振幅スペクトルとから、各信号の振幅スペクトルを求めて、２つの信号間の音響的な大きさの比である試験音響エコーパス特性（振幅スペクトル）を計算する。
【００５６】
エコーパス特性調整部３０８は、試験音響エコーパス特性計算部３０７で算出した試験音響エコーパス特性を、例えば、移動平均をとり、遠端出力信号周波数領域変換部１１１や近端入力信号周波数領域変換部１１３の周波数分解能と同じ周波数分解能に調整する。そして、調整後の試験音響エコーパス特性（以下、単に「エコーパス特性」と称する）をエコーパス特性保持部１１０に記憶させる。
【００５７】
≪推定エコー信号保持部１１６≫
図４は、第１の実施形態に係る推定エコー信号保持部１１６の詳細な構成を示す構成図である。図４は、推定エコー信号バッファ４０１の構造を抽象化したものである。
図４において、推定エコー信号保持部１１６は、推定エコー信号バッファ４０１と、誤差最小フレーム読出部４０２とを備える。
【００５８】
推定エコー信号バッファ４０１は、推定エコー信号計算部１１５で算出された推定エコー信号の振幅スペクトルを記憶するバッファである。横軸がフレーム番号、縦軸が周波数を示している。推定エコー信号バッファ４０１には過去のフレームの推定エコー信号の振幅スペクトルがフレーム毎に記憶される。
【００５９】
誤差最小フレーム読出部４０２は、遅延量計算部１１７により特定されたフレーム遅延量を用いて、該当遅延量のフレームを読出し、遅延推定エコー信号としてエコーサプレスゲイン計算部１１８に出力する。
【００６０】
≪遅延量計算部１１７≫
図５は、第１の実施形態に係る遅延量計算部１１７の詳細な構成を示す構成図である。
図５に示すように、遅延量計算部１１７は、フレーム誤差計算部５０１と、フレーム遅延量特定部５０２とを備える。
【００６１】
フレーム誤差計算部５０１は、推定エコー信号保持部１１６に記憶された推定エコー信号の振幅スペクトル数フレームと、近端入力信号周波数領域変換部１１３で求めた近端入力信号の周波数スペクトルを取得し、周波数ビン毎の誤差を求め、その誤差の合計値を計算する。フレーム誤差計算部５０１は、求めた誤差の合計値をフレーム遅延量特定部５０２に出力する。
【００６２】
フレーム遅延量特定部５０２は、フレーム誤差計算部５０１から出力された誤差の合計値うち、各フレームにおける誤差の最小値を求め、その最小になるフレーム遅延量を特定し、推定エコー信号保持部１１６に出力する。
【００６３】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態に係るエコー抑圧装置１００におけるエコー抑圧処理の動作を詳細に説明する。
【００６４】
まず、エコー抑圧装置１００の動作開始直後、エコーパス特性を求めるためにエコーパス特性計測処理（図７）を所定時間実行して、試験音響信号を出力した場合のエコーパス特性を求める。所定時間経過後、エコーサプレス処理（図８，図９）を実行し、求めたエコーパス特性を用いて、マイク１０６に入力された音声（近端入力信号）から音響エコー信号を抑圧する。
【００６５】
≪エコーパス特性計測処理  Ｓ１００≫
図７を用いて、音声通話端末２０１におけるエコーパス特性計測処理の動作について説明する。ここでは、エコーパス特性計測処理が実行されるタイミングを、音声通話端末２０１が着信して、利用者が着信ボタンを押して通話開始が指示されたときとする。
【００６６】
音声通話端末２０１が着信して、利用者に着信ボタンが押されることで、エコー抑圧装置１００は、エコーパス特性計測処理を実行して、エコーパス特性の計測を開始する。
まず、試験音響信号生成部１０５は、試験音響信号を生成して、試験音響遠端出力信号として出力バッファ１０２と試験音響信号エコーパス特性計算部１０９の試験音響遠端出力信号録音部３０１に出力する（ステップＳ１０１）。
【００６７】
試験音響遠端出力信号録音部３０１は、エコーパス特性計測処理を開始してから所定時間内の試験音響信号エコーパス特性計算部１０９の試験音響遠端出力信号録音部３０１に出力された試験音響遠端出力信号から出力される試験音響遠端出力信号を記憶する（ステップＳ１１１）。
【００６８】
一方、出力バッファに出力された試験音響遠端入力信号は、出力バッファ１０２に一時保持された後（ステップＳ１０２）、ＤＡ変換器１０３にてアナログ音信号に変換され（ステップＳ１０３）、スピーカ１０４から音として放音される（ステップＳ１０４）。放音された試験音響信号は、近端側の空間を伝達し、音響エコー信号としてマイク１０６に入力され（ステップＳ１０５）、アナログ音信号に変換されてＡＤ変換器１０７に出力される。アナログ音信号は、ＡＤ変換器１０７にてデジタル音信号に変換され（ステップＳ１０６）、入力バッファ１０８に一時保持される（ステップＳ１０７）。
【００６９】
試験音響近端入力信号録音部３０２は、エコーパス特性計測処理を開始してから所定時間内に入力バッファ１０８から出力される試験音響近端入力信号を記憶する（ステップＳ１０８）。
【００７０】
試験音響近端入力信号周波数変換部３０４は、エコーパス特性計測処理を開始してから所定時間経過すると、試験音響近端入力信号録音部３０２に記憶された試験音響近端入力信号を例えば、高速フーリエ変換等により、周波数スペクトルに変換し、試験音響近端入力信号の周波数スペクトルＳＩＮ＿ＴＳ（ｉ，ωL）を試験音響近端入力信号振幅スペクトル計算部３０６に出力する（ステップＳ１０９）。
【００７１】
試験音響遠端出力信号周波数変換部３０３は、エコーパス特性計測処理を開始してから所定時間経過すると、試験音響遠端出力信号録音部３０１に記憶された試験音響遠端出力信号を例えば、高速フーリエ変換等により、周波数スペクトルに変換し、試験音響遠端出力信号の周波数スペクトルＲＯＵＴ＿ＴＳ（ｉ，ωL）を試験音響遠端出力信号振幅スペクトル計算部３０５に出力する（ステップＳ１１２）。
【００７２】
試験音響遠端出力信号振幅スペクトル計算部３０５は、試験音響遠端出力信号周波数変換部３０３からの試験音響遠端入力信号の周波数スペクトルＲＯＵＴ_ＳＴ（ｉ，ωL）を用いて、（１）式に従い、試験音響遠端出力信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ＿ＴＳ（ｉ，ωL）｜を求める。
【００７３】
【数１】
2015070576.tif 000003
【００７４】
（１）式で、ｉはフレーム、ωLは周波数ビン、ＲＯＵＴ＿ＴＳ＿ｒｅａｌ（ｉ，ωL）とＲＯＵＴ＿ＴＳ＿ｉｍａｇｅ（ｉ，ωL）は、フレームｉにおける周波数ビンωLの試験音響遠端出力信号の周波数スペクトルの実数部と虚数部を示しており、遠端出力信号の周波数スペクトルＲＯＵＴ＿ＴＳ（ｉ，ωL）は（２）式で表すことができる。
【００７５】
【数２】
2015070576.tif 000004
【００７６】
（２）式で、jは虚数を表している。そして、試験音響遠端出力信号振幅スペクトル計算部３０５は、試験音響遠端出力信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ＿ＴＳ（ｉ，ωL）｜を試験音響エコーパス特性計算部３０７に出力する（ステップＳ１１３）。そして、後記するステップＳ１１４の処理を行う。
【００７７】
試験音響近端入力信号振幅スペクトル計算部３０６は、試験音響近端入力信号周波数変換部３０４からの試験音響遠端出力信号の周波数スペクトルＳＩＮ＿ＴＳ（ｉ，ωL）を用いて、（３）式に従い、試験音響近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ＿ＴＳ（ｉ，ωL）｜を求める（ステップＳ１１０）。
【００７８】
【数３】
2015070576.tif 000005
【００７９】
（３）式で、ｉはフレーム、ωLは周波数ビン、ＳＩＮ＿ＴＳ＿ｒｅａｌ（ｉ，ωL）とＳＩＮ＿ＴＳ＿ｉｍａｇｅ（ｉ，ωL）は、フレームｉにおける周波数ビンωLの試験音響近端入力信号の周波数スペクトルの実数部と虚数部を示しており、試験音響近端入力信号の周波数スペクトルＳＩＮ＿ＴＳ（ｉ，ωL）は（４）式で表すことができる。
【００８０】
【数４】
2015070576.tif 000006
【００８１】
（４）式で、jは虚数を表している。そして、試験音響近端入力信号振幅スペクトル計算部３０６は、試験音響近端入力信号の振幅スペクトルを試験音響エコーパス特性計算部３０７に出力する。
【００８２】
≪ステップＳ１１４の処理≫
試験音響エコーパス特性計算部３０７は、試験音響遠端出力信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ＿ＴＳ（ｉ，ωL）｜と、試験音響近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ＿ＴＳ（ｉ，ωL）｜とから、（５）式を用いて、試験音響エコーパス特性｜ＨL（ｉ，ωL）｜を計算する（ステップＳ１１４）。
【００８３】
【数５】
2015070576.tif 000007
【００８４】
（５）式で、ｉはフレーム、ωLは周波数ビンである。そして、試験音響エコーパス特性計算部３０７は、試験音響エコーパス特性｜ＨL（ｉ，ωL）｜をエコーパス特性調整部３０８に出力する。
【００８５】
エコーパス特性調整部３０８は、試験音響エコーパス特性計算部３０７で算出した試験音響エコーパス特性｜ＨL（ｉ，ωL）｜を例えば、移動平均等をとり遠端出力信号周波数領域変換部１１１や近端入力信号周波数領域変換部１１３で使用される周波数変換（例えば、高速フーリエ変換）と同じ周波数分解能になるように調整し、エコーパス特性｜Ｈ（ｉ，ω）｜を求める（ステップＳ１１５）。
そして、エコーパス特性調整部３０８は、調整後のエコーパス特性｜Ｈ（ｉ，ω）｜をエコーパス特性保持部１１０に記憶させる（ステップＳ１１６）。
これでエコーパス特性計測処理Ｓ１００を終了する。
【００８６】
≪エコーサプレス処理  Ｓ２００≫
次に、図８、図９を用いて、音声通話端末２０１におけるエコーサプレス処理の動作について説明する。このエコーサプレス処理は、エコーパス特性計測処理（Ｓ１００）が終了したタイミングで実行される。このとき、音声通話端末２０１は通話中であり、音声通話端末２０１の遠端入力信号入力端子１０１は、ネットワーク網（ＩＰ網）や携帯電話の電波を介して、遠端側の利用者が発する音声や環境音等のデジタル音信号を遠端入力信号として受信する。そして、遠端入力信号入力端子１０１は、入力された遠端入力信号を、遠端出力信号として出力バッファ１０２及び遠端出力信号周波数領域変換部１１１に出力する（ステップＳ２０１）。
【００８７】
まず、ステップＳ２０１の処理において、遠端出力信号周波数領域変換部１１１に出力された遠端出力信号について説明する（ステップＳ２１１〜ステップＳ２１４）。
遠端出力信号周波数領域変換部１１１は、遠端入力信号入力端子１０１から出力された遠端出力信号を例えば、高速フーリエ変換等により、周波数スペクトルに変換し、その変換された遠端出力信号の周波数スペクトルＲＯＵＴ（ｉ，ω）を遠端出力信号振幅スペクトル計算部１１２に出力する（ステップＳ２１１）。
【００８８】
遠端出力信号振幅スペクトル計算部１１２は、遠端出力信号周波数領域変換部１１１からの遠端出力信号の周波数スペクトルＲＯＵＴ（ｉ，ω）を用いて、（６）式に従い、遠端出力信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ（ｉ，ω）｜を求める（ステップＳ２１２）。
【００８９】
【数６】
2015070576.tif 000008
【００９０】
（６）式で、ｉはフレーム、ωは周波数ビン、ＲＯＵＴ＿ｒｅａｌ（ｉ，ω）とＲＯＵＴ＿ｉｍａｇｅ（ｉ，ω）は、フレームｉにおける周波数ビンωの遠端出力信号の周波数スペクトルの実数部と虚数部を示しており、遠端出力信号の周波数スペクトルＲＯＵＴ（ｉ，ω）は（７）式で表すことができる。
【００９１】
【数７】
2015070576.tif 000009
【００９２】
（７）式で、jは虚数を表している。そして、遠端出力信号振幅スペクトル計算部１１２は、遠端出力信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ（ｉ，ω）｜を推定エコー信号計算部１１５に出力する。
【００９３】
推定エコー信号計算部１１５は、エコーパス特性保持部１１０からエコーパス特性｜Ｈ（ｉ，ω）｜と、遠端出力信号振幅スペクトル計算部１１２から遠端出力信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ（ｉ，ω）｜を取得し、（６）式により、推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ（ｉ，ω）｜が求める（ステップＳ２１３）。つまり、推定エコー信号計算部１１５は、（８）式を用いて、遠端出力信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ（ｉ，ω）｜に、エコーパス特性保持部１１０に保持されているエコーパス特性｜Ｈ（ｉ，ω）｜を乗じて、推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ（ｉ，ω）｜を求める（ステップＳ２１３）。
【００９４】
【数８】
2015070576.tif 000010
【００９５】
そして、推定エコー信号計算部１１５は、（９）式に示すように、推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ（ｉ，ω）｜を推定エコー信号保持部１１６の推定エコー信号バッファ４０１（Ｂｕｆｆｅｒ（ｕ，ω））に出力する（ステップＳ２１３）。
推定エコー信号保持部１１６は、推定エコー信号計算部１１５から出力された推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ（ｉ，ω）｜を推定エコー信号バッファ４０１に書込む（ステップＳ２１４）。
【００９６】
【数９】
2015070576.tif 000011
【００９７】
（９）式で、ｕは推定エコー信号バッファ４０１での推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ（ｉ，ω）｜の書き込みフレーム番号である。つまり、推定エコー信号計算部１１５で推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ（ｉ，ω）｜が求まると、推定エコー信号バッファ４０１のフレーム番号ｕに記録される。
【００９８】
推定エコー信号バッファ４０１（Ｂｕｆｆｅｒ（ｕ，ω））は、過去の推定エコー信号の振幅スペクトルが数フレーム保存されている（例えば、推定エコー信号バッファ４０１の容量が１００フレーム記憶できる場合は、過去の１００フレームの推定エコー信号の振幅スペクトルが記録できる）。推定エコー信号がフレーム番号ｕに記録されるとフレーム番号ｕに１を加算して、フレーム番号を１つ進める。フレーム番号が推定エコー信号バッファ４０１の容量より大きくなると（例えば、推定エコー信号バッファ４０１の容量が１００フレーム記憶できる場合は、ｕが１００以上になったとき）、ｕに０を代入して、推定エコー信号バッファ４０１の最初から推定エコー信号を書込むようにする。
【００９９】
そして、推定エコー信号保持部１１６は保持している過去の推定エコー信号の振幅スペクトルＢｕｆｆｅｒ（ｕ−ｋ，ω）（ｋはフレーム遅延量であり、ｋ＝１，２，…，Ｎ。Ｎは、例えば、過去の１０フレームの推定エコー信号の振幅スペクトルを出力する場合はＮ＝１０となる）を遅延量計算部１１７に出力する。
【０１００】
次に、ステップＳ２０１の処理において、出力バッファ１０２に出力された遠端出信号について説明する（ステップＳ２０１〜ステップＳ２０９）。
【０１０１】
遠端出力信号は、出力バッファ１０２に一時保持された後（ステップＳ２０２）、ＤＡ変換器１０３にてアナログ音信号に変換され（ステップＳ２０３）、スピーカ１０４から音として放音される（ステップＳ２０４）。そして、放音された音は、空間を伝達して、音響エコー信号としてマイク１０６に入力され（ステップＳ２０５）、アナログ音信号に変換されてＡＤ変換器１０７に出力される。アナログ信号は、ＡＤ変換器１０７にてデジタル信号に変換され（ステップＳ２０６）、入力バッファ１０８に一時保持される（ステップＳ２０７）。
【０１０２】
近端入力信号周波数領域変換部１１３は、入力バッファ１０８から出力された近端入力信号を、例えば、高速フーリエ変換等により、周波数スペクトルに変換し、その変換された近端入力信号の周波数スペクトルＳＩＮ（ｉ，ω）を近端入力信号振幅スペクトル計算部１１４及びエコーサプレス部１１９に出力する（ステップＳ２０８）。
近端入力信号振幅スペクトル計算部１１４は、近端入力信号周波数領域変換部１１３からの近端入力信号の周波数スペクトルＳＩＮ（ｉ，ω）を用いて、（１０）式に従い、近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜を求める（ステップＳ２０９）。
【０１０３】
【数１０】
2015070576.tif 000012
【０１０４】
（１０）式で、ｉはフレーム、ωは周波数ビン、ＳＩＮ＿ｒｅａｌ（ｉ，ω）とＳＩＮ＿ｉｍａｇｅ（ｉ，ω）は、フレームｉにおける周波数ビンωの近端入力信号の周波数スペクトルの実数部と虚数部を示しており、近端入力信号の周波数スペクトルＳＩＮ（ｉ，ω）は（１１）式で表すことができる。
【０１０５】
【数１１】
2015070576.tif 000013
【０１０６】
（１１）式で、ｊは虚数を表している。そして、近端入力信号周波数領域変換部１１３は、近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜を遅延量計算部１１７及び、エコーサプレスゲイン計算部１１８に出力する。
【０１０７】
≪遅延量計算部１１７≫
遅延量計算部１１７のフレーム誤差計算部５０１は、推定エコー信号保持部１１６の推定エコー信号バッファ４０１から出力された過去の推定エコー信号の振幅スペクトルＢｕｆｆｅｒ（ｕ−ｋ，ω）と、近端入力信号振幅スペクトル計算部１１４から近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜を取得し、（１２）式を用いて、フレーム毎に周波数ビン毎の誤差の合計値を計算する（ステップＳ２１５）。
【０１０８】
【数１２】
2015070576.tif 000014
【０１０９】
ここで、ｉはフレーム、ωは周波数ビン、Ｆｓはサンプリング周波数、Ｅｒｒｏｒ（ｋ）は、近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜と過去の推定エコー信号の振幅スペクトルＢｕｆｆｅｒ（ｕ−ｋ，ω）との周波数ビン毎の誤差の合計値、ｕは推定エコー信号バッファ４０１での推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ（ｉ，ω）｜の書込みフレーム番号である。つまり、推定エコー信号バッファ４０１のフレーム番号ｕから過去のｋフレームの推定エコー信号の振幅スペクトルＢｕｆｆｅｒ（ｕ−ｋ，ω）と、近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜との誤差の合計値をフレーム毎に計算して、フレーム毎の誤差の合計値を求める。
【０１１０】
フレーム遅延量特定部５０２は、フレーム誤差計算部５０１が算出した周波数ビン毎の誤差の合計値をフレーム毎に取得し、（１３）式を用いて、誤差の合計値が最小になるフレーム遅延量ｋminを求める（ステップＳ２１６）。
【０１１１】
【数１３】
2015070576.tif 000015
【０１１２】
（１３）式で、ａｒｇｍｉｎ（ｘ（ｋ））という関数は、ｘ（ｋ）が最小になる引数を出力する関数であり、誤差の合計値Ｅｒｒｏｒ（ｋ）が最小になるフレーム遅延量を出力しｋminに代入するという式である。そして、フレーム遅延量特定部５０２は、誤差の合計値が最小になるフレーム遅延量ｋminを推定エコー信号保持部１１６に出力する。
以上により、遅延量が大きい装置や遅延量の変動が大きい装置でも誤差が最小になるフレーム遅延量ｋminが得られる。
【０１１３】
推定エコー信号保持部１１６の誤差最小フレーム読出部４０２は、フレーム特定部５０３から出力された差の合計値が最小になるフレーム遅延量ｋminを用いて推定エコー信号バッファ４０１のフレーム番号ｕ−ｋminに記録される推定エコー信号の振幅スペクトルを読出し、（１４）式に示すように、遅延推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ_Ｄｅｌａｙ（ｉ，ω）｜とする（ステップＳ２１７）。
【０１１４】
【数１４】
2015070576.tif 000016
【０１１５】
そして、誤差最小フレーム読出部４０２は、遅延推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ_Ｄｅｌａｙ（ｉ，ω）｜をエコーサプレスゲイン計算部１１８に出力する（ステップＳ２１７）。
【０１１６】
≪エコーサプレスゲイン計算部１１８≫
エコーサプレスゲイン計算部１１８は、近端入力信号振幅スペクトル計算部１１４から近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜と推定エコー信号保持部１１６から遅延推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ_Ｄｅｌａｙ（ｉ，ω）｜を取得し、て、（１５）式を用いて、エコーサプレスゲインＧ（ｉ，ω）を求める（ステップＳ２１８）。
【０１１７】
【数１５】
2015070576.tif 000017
【０１１８】
（１５）式で、ｉはフレーム、ωは周波数ビンである。そして、エコーサプレスゲイン計算部１１８は、エコーサプレスゲインＧ（ｉ，ω）をエコーサプレス部１１９に出力する。
【０１１９】
エコーサプレス部１１９は、近端入力信号周波数領域変換部１１３から近端入力信号の周波数スペクトルＳＩＮ（ｉ，ω）の実数部ＳＩＮ_ｒｅａｌ（ｉ，ω）と虚数部ＳＩＮ_ｉｍａｇｅ（ｉ，ω）と、エコーサプレスゲイン計算部１１８からエコーサプレスゲインＧ（ｉ，ω）を取得する。そして、（１６）式、（１７）式を用いて、近端入力信号の周波数スペクトルＳＩＮ（ｉ，ω）と、エコーサプレスゲインＧ（ｉ，ω）とを乗算して、近端入力信号の周波数スペクトルＳＩＮ（ｉ，ω）に重畳されている音響エコー信号を抑圧した近端出力信号の周波数スペクトルＳＯＵＴ（ｉ，ω）を算出する（ステップＳ２１９）。
【０１２０】
【数１６】
2015070576.tif 000018
【０１２１】
【数１７】
2015070576.tif 000019
【０１２２】
（１６）式及び（１７）式で、ＳＯＵＴ＿ｒｅａｌ（ｉ，ω）とＳＯＵＴ＿ｉｍａｇｅ（ｉ，ω）は、時刻ｉにおける周波数ビンωの近端出力信号の周波数スペクトルの実数部と虚数部を示しており、近端出力信号の周波数スペクトルＳＯＵＴ（ｉ，ω）は（１８）式で表すことができる。
【０１２３】
【数１８】
2015070576.tif 000020
【０１２４】
（１８）式で、ｊは虚数を表している。そして、エコーサプレス部１１９は、音響エコー信号を抑圧した近端出力信号の周波数スペクトルＳＯＵＴ（ｉ，ω）を近端出力信号時間領域変換部１２０に出力する。
【０１２５】
近端出力信号時間領域変換部１２０は、エコーサプレス部１１９から出力された近端出力信号の周波数スペクトルＳＯＵＴ（ｉ，ω）が、例えば、逆高速フーリエ変換等により、時間領域の信号に変換され、変換後の時間領域の信号を近端出力信号として近端出力信号端子１２１に出力する（ステップＳ２２０）。
【０１２６】
近端出力信号端子１２１は、図２の音声通話端末に搭載されているアンテナ等を用いて、近端出力信号をネットワーク網（ＩＰ網）や携帯電話の無線ネットワークで使用される電波を介して、遠端側の電話２０５へデジタル音信号を送信する（ステップＳ２２１）。
【０１２７】
以上のように、フレーム遅延量ｋminが求まれば、遅延推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ_Ｄｅｌａｙ（ｉ，ω）｜が求まり、近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜と遅延推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ_Ｄｅｌａｙ（ｉ，ω）｜とを用いてエコーサプレスゲインＧ（ｉ，ω）求まる。そして、求めたエコーサプレスゲインＧ（ｉ，ω）と近端入力信号の周波数スペクトルＳＩＮ（ｉ，ω）と乗算し、近端入力信号に含まれる音響エコー信号が抑圧された近端出力信号の周波数スペクトルＳＯＵＴ（ｉ，ω）を求まり、音響エコー信号が抑圧された近端出力信号の周波数スペクトルＳＯＵＴ（ｉ，ω）を周波数領域の信号から再び時間領域の信号に変換して、音響エコー信号が抑圧された近端出力信号を遠端側の電話２０５へ送信することができる。
【０１２８】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明の第２の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
第２の実施形態は、試験信号を用いるのではなく、遅延させた遠端出力信号と近端入力信号を用いてエコーパス特性を求める実施例である
【０１２９】
第２の実施形態では、遠端出力信号保持部９０１が追加され、エコーパス特性計算部９０２の構成が、第１の実施形態に係るエコー抑圧装置１００と異なるのみであり、それ以外の構成要素は第１の実施形態に係る図２のエコー抑圧装置１００の構成要素と同一または対応するものである。
【０１３０】
第２の実施形態のエコー抑圧装置９００も、例えば専用ボードとして構築されるようにしてもよいし、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）へのエコー抑圧プログラムの書き込みによって実現されたものであってもよく、ＣＰＵと、ＣＰＵが実行するソフトウェア（エコー抑圧プログラム）によって実現されたものであってもよいが、機能的には、図９で表すことができる。
【０１３１】
（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
図９は、第２の実施形態に係るエコー抑圧装置９００の詳細な構成を示す構成図である。
なお、図９において、第１の実施形態に係るエコー抑圧装置１００の構成要素と同一または対応するものについては同一の符号を付している。また、第１の実施形態と同一または対応する構成要素の詳細な説明は重複することになるため、ここでは省略する。
【０１３２】
遠端出力信号保持部９０１は、推定エコー信号保持部１１６に推定エコー信号が記録されるとき、推定エコー信号バッファ４０１のフレーム番号ｕと同じフレーム番号に遠端入力信号の振幅スペクトルが保持される。そして遅延量計算部１１７で求めたフレーム遅延量だけ遅延させた遅延遠端入力信号の振幅スペクトルがエコーパス特性計算部９０２に出力される。
【０１３３】
エコーパス特性計算部９０２は、近端入力信号振幅スペクトル計算部１１４から出力される近端入力信号の振幅スペクトルと、遠端出力信号保持部９０１出力される遅延遠端入力信号の振幅スペクトルとを取得し、エコーパス特性を算出する。エコーパス特性計算部９０２は求めたエコーパス特性をエコーパス特性保持部１１０に出力する。
【０１３４】
（遠端出力信号保持部９０１）
図１０は、第１の実施形態に係る遠端出力信号保持部９０１の詳細な構成を示す構成図であり、推定エコー信号バッファ４０１の構造を抽象化したものである。
図１０において遠端出力信号保持部９０１は、遠端出力信号バッファ１００１と、誤差最小フレーム読出部１００２とを備える。
【０１３５】
遠端出力信号バッファ１００１は、遠端出力信号振幅スペクトル計算部１１２で算出された遠端出力信号の振幅スペクトルを記憶するバッファである。横軸がフレーム番号、縦軸が周波数を示している。バッファの容量は推定エコー信号保持部１１６の推定エコー信号バッファ４０１と同じ容量である。遠端出力信号バッファ１００１には、過去のフレームの推定エコー信号の振幅スペクトルがフレーム毎に記憶される。
【０１３６】
誤差最小フレーム読出部１００２は、誤差最小フレーム読出部４０２と機能的には同じであり、遅延量計算部１１７により特定されたフレーム遅延量を用いて、遠端出力信号バッファ１００１の該当遅延量のフレームを読出し、遅延遠端出力信号の振幅スペクトルとしてエコーパス特性計算部９０２に出力する。
【０１３７】
（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
次に、第２の実施形態に係るエコー抑圧装置９００におけるエコー抑圧処理の動作を詳細に説明する。
なお、図９において、第１の実施形態に係るエコー抑圧装置１００の構成要素と同一または対応するものについては同一の符号を付している。また、第１の実施形態と同一または対応する構成要素の動作の詳細な説明は重複することになるためここでは省略する。
【０１３８】
遠端出力信号振幅スペクトル計算部１１２は、遠端出力信号周波数領域変換部１１１からの遠端出力信号の周波数スペクトルＲＯＵＴ（ｉ，ω）を用いて、（６）式に従い、遠端出力信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ（ｉ，ω）｜が求め（ステップＳ２１２）、遠端出力信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ（ｉ，ω）｜を推定エコー信号計算部１１５と遠端出力信号保持部９０１に出力する。
【０１３９】
遠端出力信号保持部９０１は、遠端出力信号振幅スペクトル計算部１１２から出力された遠端出力信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ（ｉ，ω）｜を遠端出力信号バッファ１００１（（ＲＯＵＴ_Ｂｕｆｆｅｒ（ｕ，ω））に書込む（ステップＳ３０１）。
【０１４０】
【数１９】
2015070576.tif 000021
【０１４１】
（１９）式で、ｕは遠端出力信号バッファ１００１での遠端出力信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ（ｉ，ω）｜の書込みフレーム番号であり、遅延量計算部１１７の推定エコー信号バッファ４０１の書込みフレーム番号ｕと同じ値である。つまり、遠端出力信号バッファ１００１の遅延量計算部１１７の推定エコー信号バッファ４０１と同じフレーム番号ｕに端出力信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ（ｉ，ω）｜の書込むということである。
【０１４２】
遠端出力信号バッファ１００１（ＲＯＵＴ＿Ｂｕｆｆｅｒ（ｕ，ω））は、過去の遠端出力信号の振幅スペクトルが数フレーム保存されている（例えば、推定エコー信号バッファ４０１と同様に遠端出力信号バッファ１００１の容量が１００フレーム記憶できる場合は、過去の１００フレームの遠端出力信号の振幅スペクトルが記録できる）。ただし、遠端出力信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ（ｉ，ω）｜が、書込みフレーム番号ｕに記録されても書込みフレーム番号ｕに１を加算しない。遅延量計算部１１７の推定エコー信号バッファ４０１の書込みフレーム番号ｕに推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ（ｉ，ω）｜が書込まれてから書込みフレーム番号ｕに１を加算し、書込みフレーム番号を１つ進める。
【０１４３】
遅延量計算部１１７のフレーム誤差計算部５０１は、推定エコー信号保持部１１６の推定エコー信号バッファ４０１から出力された過去の推定エコー信号の振幅スペクトルＢｕｆｆｅｒ（ｕ−ｋ，ω）と、近端入力信号振幅スペクトル計算部１１４から近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜を取得し、（１２）式を用いて、フレーム毎に周波数ビン毎の誤差の合計値を計算する（ステップＳ２１６）。
【０１４４】
フレーム遅延量特定部５０２は、フレーム誤差計算部５０１が算出した周波数ビン毎の誤差の合計値をフレーム毎に取得し、（１３）式を用いて、誤差の合計値が最小になるフレーム遅延量ｋminを求める。そして、フレーム遅延量特定部５０２は、誤差の合計値が最小になるフレーム遅延量ｋminを推定エコー信号保持部１１６と遠端出力信号保持部９０１に出力する。
【０１４５】
遠端出力信号保持部９０１の誤差最小フレーム読出部１００２は、遅延量計算部１１７から出力された差の合計値が最小になるフレーム遅延量ｋminを用いて遠端出力信号バッファ１００１のフレーム番号ｕ−ｋminに記録される遠端出力信号の振幅スペクトルを読出し、（２０）式に示すように、遅延遠端出信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ_Ｄｅｌａｙ（ｉ，ω）｜とする（ステップＳ３０２）。
【０１４６】
【数２０】
2015070576.tif 000022
【０１４７】
（２０）式で、ｉはフレーム、ωは周波数ビンである。そして、誤差最小フレーム読出部１００２は、遅延遠端出力信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ_Ｄｅｌａｙ（ｉ，ω）｜をエコーパス特性計算部９０２に出力する。
【０１４８】
エコーパス特性計算部９０２は、遠端出力信号保持部９０１から出力される遅延遠端出信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ_Ｄｅｌａｙ（ｉ，ω）｜と、近端入力信号振幅スペクトル計算部１１４から出力される近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜とから、（２１）式を用いて、エコーパス特性｜Ｈ（ｉ，ω）｜を計算する（ステップＳ３０３）。
【０１４９】
【数２１】
2015070576.tif 000023
【０１５０】
（２１）式で、ｉはフレーム、ωは周波数ビンである。エコーパス特性計算部９０２は、エコーパス特性｜Ｈ（ｉ，ω）｜をエコーパス特性保持部１１０に出力する。
【０１５１】
以上のように、フレーム遅延量ｋminが求まれば、遅延遠端出力の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ_Ｄｅｌａｙ（ｉ，ω）｜が求まり、近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜と遅延推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ_Ｄｅｌａｙ（ｉ，ω）｜とを用いてエコーパス特性｜Ｈ（ｉ，ω）｜が求まる。この求めたエコーパス特性｜Ｈ（ｉ，ω）｜から推定エコー信号、フレーム遅延量、エコーサプレスゲインＧ（ｉ，ω）を求め、求めたエコーサプレスゲインＧ（ｉ，ω）と近端入力信号の周波数スペクトルＳＩＮ（ｉ，ω）と乗算し、近端入力信号に含まれる音響エコー信号が抑圧された近端出力信号の周波数スペクトルＳＯＵＴ（ｉ，ω）を求まり、音響エコー信号が抑圧された近端出力信号の周波数スペクトルＳＯＵＴ（ｉ，ω）を周波数領域の信号から再び時間領域の信号に変換して、音響エコー信号が抑圧された近端出力信号を遠端側の電話２０５へ送信することができる。
【０１５２】
本発明は、前記した実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や変形を行うことができる。
例えば、本実施形態では、エコーサプレス部１１９を備えるエコー抑圧装置１００やエコー抑圧装置９００であるが、エコーサプレス部１１９の代わりに減算器を備えて、エコー除去装置としてもよい。このとき、減算器は、エコーサプレスゲイン計算部１１８が求めたエコーサプレスゲインＧ（ｉ，ω）を、減算量として扱えばよい。
【０１５３】
本実施形態では、音声通話端末２０１がスマートフォンの場合として記載したが、ソフトフォン等でもよく、多数の人が話し合う電話会議システム等に用いることができる。
また、電話２０５の代わりに本発明の音声通話端末２０１を用いることで、互いの通話端末で音響エコー信号を抑圧することができるため、通話品質の高いシステムを提供することができる。
【０１５４】
第１の実施形態で、エコーパス特性計測処理が実行されるタイミングを、利用者が着信ボタンを押したときとしたが、発信ボタンを押した場合であってもよい。
また、最初にエコーパス特性計測処理を１回だけ実行して、得られたエコーパス特性をその後に実行されるエコーサプレス処理で繰り返し用いてもよい。
【符号の説明】
【０１５５】
１００  エコー抑圧装置
１０１  遠端入力信号入力端子
１０２  出力バッファ
１０３  ＤＡ変換器
１０４  スピーカ
１０５  試験音響信号生成部
１０６  マイク
１０７  ＡＤ変換器
１０７  遠端出力信号振幅スペクトル計算部
１０８  入力バッファ
１０９  試験音響信号エコーパス特性計算部
１１０  エコーパス特性保持部
１１１  遠端出力信号周波数領域変換部
１１２  遠端出力信号振幅スペクトル計算部
１１３  近端入力信号周波数領域変換部
１１４  近端入力信号振幅スペクトル計算部
１１５  推定エコー信号計算部
１１６  推定エコー信号保持部
１１７  遅延量計算部
１１８  エコーサプレスゲイン計算部
１１９  エコーサプレス部
１２０  近端出力信号時間領域変換部
１２１  近端出力信号端子
２００  音声送受信システム
２０１  音声通話端末
２０２  無線
２０３  基地局
２０４  電話回線
２０５  電話
２０６  遠端側発話者
２０７  近端側発話者
３０１  試験音響遠端出力信号録音部
３０２  試験音響近端入力信号録音部
３０３  試験音響遠端出力信号周波数変換部
３０４  試験音響近端入力信号周波数変換部
３０５  試験音響遠端出力信号振幅スペクトル計算部
３０６  試験音響近端入力信号振幅スペクトル計算部
３０７  試験音響エコーパス特性計算部
３０８  エコーパス特性調整部
４０１  推定エコー信号バッファ
４０２  誤差最小フレーム読出部
５０１  フレーム誤差計算部
５０２  フレーム遅延量特定部
９００  エコー抑圧装置
９０１  遠端出力信号保持部
９０２  エコーパス特性計算部
１００１  遠端出力信号バッファ
１００２  誤差最小フレーム読出部
１３００  エコー消去装置
１３０１  遠端入力信号入力部
１３０２  ＤＡ変換器
１３０３  スピーカ
１３０４  マイク
１３０５  ＡＤ変換器
１３０６  第１周波数分析部
１３０７  第２周波数分析部
１３０８  音響結合量計算部
１３０９  推定エコー信号計算部
１３１０  ゲイン計算部
１３１１  積算部
１３１２  周波数−時間変換部
１３１３  近端出力信号出力部
【図１】
2015070576.tif 000026
【図２】
2015070576.tif 000027
【図３】
2015070576.tif 000028
【図４】
2015070576.tif 000029
【図５】
2015070576.tif 000030
【図６】
2015070576.tif 000031
【図７】
2015070576.tif 000032
【図８】
2015070576.tif 000033
【図９】
2015070576.tif 000034
【図１０】
2015070576.tif 000035
【図１１】
2015070576.tif 000036
【図１２】
2015070576.tif 000037
【図１３】
2015070576.tif 000038