(57)【要約】【課題】コスト低減を図りつつ、エコーを除去できるエコーキャンセラ及びエコーキャンセル方法を提供することを目的とする。【解決手段】送話者音声に基づき生成された送話者音声スペクトルＦ1（ω）の音声特有の特徴的スペクトル波形を基に、受音スペクトルＦ2（ω）の中から当該送話者音声スペクトルＦ1（ω）を除去するようにしたことにより、適応フィルタのような複雑で、高価な装置機器を設けることなく、受音スペクトルＦ2（ω）からエコーに相当する送話者音声スペクトルＦ1（ω）を除去でき、かくして当該エコー除去用の高価な適応フィルタを設けない分だけ、装置全体のコスト低減を図ることができ、かつエコーを除去できる。【選択図】図１
2008147914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカを介して出力されてなる音声がマイクロフォンに回り込み集音されることにより発生するエコーを除去するためのエコーキャンセラであって、
前記スピーカから出力されるエコー成分となる前記音声を周波数解析したエコー成分スペクトルを取得するエコー成分取得手段と、
前記マイクロフォンで集音することにより得られた受音信号を周波数解析した受音スペクトルを取得し、前記エコー成分スペクトルの有する音声特有の特徴的スペクトル波形を基に、前記受音スペクトルから前記エコー成分スペクトルを取り除くエコー除去手段と
を備えることを特徴とするエコーキャンセラ。
【請求項２】
ネットワークを通じて受話者側の通信端末へ送信した音声信号が、前記通信端末のスピーカから音声として出力してマイクロフォンへと回り込み、再び前記ネットワークを通って帰ってくることにより発生するエコーを除去するためのエコーキャンセラであって、
前記通信端末へ送信する前記音声信号を周波数解析したエコー成分スペクトルを取得するエコー成分取得手段と、
前記ネットワークを通って前記通信端末から受信する受音信号を周波数解析した受音スペクトルを取得し、前記エコー成分スペクトルの有する音声特有の特徴的スペクトル波形を基に、前記受音スペクトルから前記エコー成分スペクトルを取り除くエコー除去手段と
を備えることを特徴とするエコーキャンセラ。
【請求項３】
前記エコー成分スペクトルを時間軸上で遅延させてタイミングをずらした複数の遅延エコー成分スペクトルを生成する遅延エコー成分生成手段を備え、
前記エコー除去手段は、前記エコー成分スペクトル及び前記複数の遅延エコー成分スペクトルの各前記タイミングで前記受音スペクトル内に各前記特徴的スペクトル波形を有するか否かを判断する
ことを特徴とする請求項１又は２記載のエコーキャンセラ。
【請求項４】
前記エコー成分スペクトルを所定長さのフレーム単位で時間軸上にずらして遅延させた複数のフレーム遅延エコー成分スペクトルを生成するフレーム遅延エコー成分生成手段を備え、
前記エコー除去手段は、前記エコー成分スペクトル及び前記複数のフレーム遅延エコー成分スペクトルの各前記タイミングで前記受音スペクトル内に各前記特徴的スペクトル波形を有するか否かを判断する
ことを特徴とする請求項２記載のエコーキャンセラ。
【請求項５】
スピーカを介して出力されてなる音声がマイクロフォンに回り込み集音されることにより発生するエコーを除去するためのエコーキャンセル方法であって、
前記スピーカから出力されるエコー成分となる前記音声を周波数解析したエコー成分スペクトルを取得するエコー成分取得ステップと、
前記マイクロフォンで集音することにより得られた受音信号を周波数解析した受音スペクトルを取得する受音スペクトル取得ステップと、
前記エコー成分スペクトルの有する音声特有の特徴的スペクトル波形を前記受音スペクトルから取り除くエコー除去ステップと
を備えることを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項６】
ネットワークを通じて受話者側の通信端末へ送信した音声信号が、前記通信端末のスピーカから音声として出力してマイクロフォンへと回り込み、再び前記ネットワークを通って帰ってくることにより発生するエコーを除去するためのエコーキャンセル方法であって、
前記通信端末へ送信する前記音声信号を周波数解析したエコー成分スペクトルを取得するエコー成分取得ステップと、
前記ネットワークを通って前記通信端末から受信する受音信号を周波数解析した受音スペクトルを取得する受音スペクトル取得ステップと、
前記エコー成分スペクトルの有する音声特有の特徴的スペクトル波形を前記受音スペクトルから取り除くエコー除去ステップと
を備えることを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項７】
前記エコー成分スペクトルを時間軸上で遅延させてタイミングをずらした複数の遅延エコー成分スペクトルを生成する遅延エコー成分スペクトル生成ステップを備え、
前記エコー除去ステップは、前記エコー成分スペクトル及び前記複数の遅延エコー成分スペクトルの各前記タイミングで前記受音スペクトル内に各前記特徴的スペクトル波形を有するか否かを判断する
ことを特徴とする請求項５又は６記載のエコーキャンセル方法。
【請求項８】
前記エコー成分スペクトルを所定長さのフレーム単位で時間軸上にずらして遅延させることにより複数のフレーム遅延エコー成分スペクトルを生成するフレーム遅延エコー成分生成ステップを備え、
前記エコー除去ステップは、前記エコー成分スペクトル及び前記複数のフレーム遅延エコー成分スペクトルの各前記タイミングで前記受音スペクトル内に各前記特徴的スペクトル波形を有するか否かを判断する
ことを特徴とする請求項６記載のエコーキャンセル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエコーキャンセラ及びエコーキャンセル方法に関し、例えばテレビ会議システム又はハンズフリーホン等のハンズフリー通話システムや、音声認識機能及び対話制御機能が搭載され、ユーザとの間で簡単な日常会話を行い得るようになされたエンターテインメントロボット等に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
テレビ会議システムやハンズフリーホン等のハンズフリー通話システムにおいては、双方向の音声伝送を行なうために、同一の部屋にマイクロフォンとスピーカとが配置される。このため参加者の声は、マイクロフォンから伝送路を通った後、通話相手側のスピーカからマイクロフォンへと回り込み、再び伝送路を通って帰ってくる。このような音響結合によって、帰ってくる音声には時間の遅れが生じ、エコーとなって感知される。
【０００３】
特に音声信号をＩＰ（Internet Protocol）パケット化し、インターネット等のネットワークを経由して音声通信を行なうハンズフリー通話システムでは、当該ＩＰパケットがネットワーク上のルータを通過する際に遅延が生じ、この遅延に基づいて音響結合によるエコーが発生する場合がある。
【０００４】
かかる音響結合によるエコーを除去するためのエコーキャンセラとしては、スピーカに供給される音声信号を基にエコーそっくりな擬似エコー信号を生成する適応フィルタを設け、マイクロフォンで集音した受音信号からこの擬似エコー信号を差し引くことにより、適応的にエコーの除去を行なうものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、このようなエコーキャンセラは、ハンズフリー通話システムのみならず、音声対話側のロボット装置等の各種分野においても用いることが考えられている。
【特許文献１】特許第２８６１８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、かかる構成のエコーキャンセラは、各回路部を複雑に制御する必要があり、装置規模やソフトウェア規模が大きくなると共に、複雑な信号検出器を用いて音声信号の判別を行なう必要があることから製造コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、コスト低減を図りつつ、エコーを除去できるエコーキャンセラ及びエコーキャンセル方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１記載のエコーキャンセラは、スピーカを介して出力されてなる音声がマイクロフォンに回り込み集音されることにより発生するエコーを除去するためのエコーキャンセラであって、前記スピーカから出力されるエコー成分となる前記音声を周波数解析したエコー成分スペクトルを取得するエコー成分取得手段と、前記マイクロフォンで集音することにより得られた受音信号を周波数解析した受音スペクトルを取得し、前記エコー成分スペクトルの有する音声特有の特徴的スペクトル波形を基に、前記受音スペクトルから前記エコー成分スペクトルを取り除くエコー除去手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項２記載のエコーキャンセラは、ネットワークを通じて受話者側の通信端末へ送信した音声信号が、前記通信端末のスピーカから音声として出力してマイクロフォンへと回り込み、再び前記ネットワークを通って帰ってくることにより発生するエコーを除去するためのエコーキャンセラであって、前記通信端末へ送信する前記音声信号を周波数解析したエコー成分スペクトルを取得するエコー成分取得手段と、前記ネットワークを通って前記通信端末から受信する受音信号を周波数解析した受音スペクトルを取得し、前記エコー成分スペクトルの有する音声特有の特徴的スペクトル波形を基に、前記受音スペクトルから前記エコー成分スペクトルを取り除くエコー除去手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項３記載のエコーキャンセラは、前記エコー成分スペクトルを時間軸上で遅延させてタイミングをずらした複数の遅延エコー成分スペクトルを生成する遅延エコー成分生成手段を備え、前記エコー除去手段は、前記エコー成分スペクトル及び前記複数の遅延エコー成分スペクトルの各前記タイミングで前記受音スペクトル内に各前記特徴的スペクトル波形を有するか否かを判断することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項４記載のエコーキャンセラは、前記エコー成分スペクトルを所定長さのフレーム単位で時間軸上にずらして遅延させた複数のフレーム遅延エコー成分スペクトルを生成するフレーム遅延エコー成分生成手段を備え、前記エコー除去手段は、前記エコー成分スペクトル及び前記複数のフレーム遅延エコー成分スペクトルの各前記タイミングで前記受音スペクトル内に各前記特徴的スペクトル波形を有するか否かを判断することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項５記載のエコーキャンセル方法は、スピーカを介して出力されてなる音声がマイクロフォンに回り込み集音されることにより発生するエコーを除去するためのエコーキャンセル方法であって、前記スピーカから出力されるエコー成分となる前記音声を周波数解析したエコー成分スペクトルを取得するエコー成分取得ステップと、
前記マイクロフォンで集音することにより得られた受音信号を周波数解析した受音スペクトルを取得する受音スペクトル取得ステップと、前記エコー成分スペクトルの有する音声特有の特徴的スペクトル波形を前記受音スペクトルから取り除くエコー除去ステップとを備えることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項６記載のエコーキャンセル方法は、ネットワークを通じて受話者側の通信端末へ送信した音声信号が、前記通信端末のスピーカから音声として出力してマイクロフォンへと回り込み、再び前記ネットワークを通って帰ってくることにより発生するエコーを除去するためのエコーキャンセル方法であって、前記通信端末へ送信する前記音声信号を周波数解析したエコー成分スペクトルを取得するエコー成分取得ステップと、前記ネットワークを通って前記通信端末から受信する受音信号を周波数解析した受音スペクトルを取得する受音スペクトル取得ステップと、前記エコー成分スペクトルの有する音声特有の特徴的スペクトル波形を前記受音スペクトルから取り除くエコー除去ステップとを備えることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の請求項７記載のエコーキャンセル方法は、前記エコー成分スペクトルを時間軸上で遅延させてタイミングをずらした複数の遅延エコー成分スペクトルを生成する遅延エコー成分スペクトル生成ステップを備え、前記エコー除去ステップは、前記エコー成分スペクトル及び前記複数の遅延エコー成分スペクトルの各前記タイミングで前記受音スペクトル内に各前記特徴的スペクトル波形を有するか否かを判断することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項８記載のエコーキャンセル方法は、前記エコー成分スペクトルを所定長さのフレーム単位で時間軸上にずらして遅延させることにより複数のフレーム遅延エコー成分スペクトルを生成するフレーム遅延エコー成分生成ステップを備え、前記エコー除去ステップは、前記エコー成分スペクトル及び前記複数のフレーム遅延エコー成分スペクトルの各前記タイミングで前記受音スペクトル内に各前記特徴的スペクトル波形を有するか否かを判断することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１記載のエコーキャンセラ及び請求項５記載のエコーキャンセル方法によれば、音声を周波数解析したエコー成分スペクトルの音声特有の特徴的スペクトル波形を基に受音スペクトルの中から当該エコー成分スペクトルを除去するようにしたことにより、適応フィルタのような複雑で、高価な装置機器を設けることなく、受音スペクトルからエコーに相当するエコー成分スペクトルを除去でき、かくして当該エコー除去用の高価な適応フィルタを設けない分だけ、装置全体のコスト低減を図りつつ、エコーを除去できる。
【００１６】
本発明の請求項２記載のエコーキャンセラ及び請求項６記載のエコーキャンセル方法によれば、ネットワークを通じて受話者側の通信端末へ送信した音声信号が、前記通信端末のスピーカから音声として出力してマイクロフォンへと回り込み、再び前記ネットワークを通って帰ってくることによりエコーが発生しても、適応フィルタのような複雑で、高価な装置機器を設けることなく、当該エコーを除去できるので、当該エコー除去用の高価な適応フィルタを設けない分だけ、装置全体のコスト低減を図ることができる。
【００１７】
本発明の請求項３記載のエコーキャンセラ及び請求項７記載のエコーキャンセル方法によれば、受音スペクトルの中にタイミングが遅れてエコー成分スペクトルが現れても、複数の遅延エコー成分スペクトルのタイミングにおいて特徴的スペクトル波形があるか否かを判断し、エコー成分となるエコー成分スペクトルを確実に取り除くことができる。
【００１８】
本発明の請求項４記載のエコーキャンセラ及び請求項８記載のエコーキャンセル方法によれば、ネットワーク上で遅延が生じ、受音スペクトルの中にフレーム単位で遅れたタイミングでエコー成分スペクトルが現れても、複数の遅延エコー成分スペクトルのタイミングにおいて特徴的スペクトル波形があるか否かを判断し、エコー成分となるエコー成分スペクトルを確実に取り除くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下図面に基づいて本発明の実施の形態を詳述する。
【００２０】
（１）第１の実施の形態
図１において、１は全体としてハンズフリー通話システムを示し、このハンズフリー通話システム１は、それぞれ異なる地点に設置された複数の通話端末２Ａ，２Ｂが例えばインターネット回線等のネットワーク３を介して相互に接続されることにより構成されている。
【００２１】
因みに、これら通話端末２Ａ，２Ｂは同一構成からなるが、説明の便宜上、一方の通話端末２Ａを受話者側とし、他方の通話端末２Ｂを送話者側として、第１の実施の形態では一方の受話者側の通話端末２Ａを中心に以下説明する。なお、この実施の形態の場合、通信端末２Ａ，２Ｂはスピーカ４とマイクロフォン５とが近傍付近に配置され、当該通信端末２Ａ，２Ｂ全体として小型化が図られている。
【００２２】
この場合、通話端末２Ａは、ネットワーク３からアンテナ（図示せず）を介して受信した受信信号S1を信号処理部７において周波数解析処理及び復調処理を施すことにより、所定長さのフレーム単位で受信データを得、これに所定のデータ処理（例えば伝送途中で発生した符号誤りを検出し、マスクする処理等）及び復号化し、その結果得られる音声信号をデイジタル／アナログ変換した後、これにより得られた送話者音声スペクトルＦ1（ω）をスピーカを介して送話者の音声（送話者音声）として出力する。
【００２３】
かかる構成に加えて通話端末２Ａには、音声スペクトル取得部10及びエコー除去部11からなるエコーキャンセラ12が本体13に内蔵されている。このエコーキャンセラ12は、送話者音声スペクトルＦ1（ω）が信号処理部７からスピーカ４に送出される際に、エコー成分取得手段としての音声スペクトル取得部10にも順次送出されることにより、当該音声スペクトル取得部10で送話者音声スペクトルＦ1（ω）を取得してゆく。音声スペクトル取得部は10は、エコー成分スペクトルとしての送話者音声スペクトルＦ1（ω）を取得すると、これをエコー除去部11へ送出する。
【００２４】
一方、マイクロフォン５は、受話者の音声（受話者音声）や、スピーカ４からマイクロフォン５へ送話者音声が回り込んだ場合には当該送話者音声を集音する。このマイクロフォン５は、受話者音声及び送話者音声を集音すると、これらを受音信号としてスペクトル処理部15に送出する。スペクトル処理部15は、受音信号S2に周波数解析処理を施した後、得られた受音スペクトルＦ2（ω）をエコー除去部11に送出する。
【００２５】
エコー除去部11は、スペクロル処理部15から受音スペクトルＦ2（ω）を受け取ると、予め音声スペクトル取得部10から受け取った送話者音声スペクトルＦ1（ω）を用いて受音スペクトルＦ2（ω）に対し後述するエコー除去処理を施すことにより、当該受音スペクトルＦ2（ω）から送話者音声スペクトルＦ1（ω）に相当するスペクトル成分を取り除き、これにより得られた受話者音声スペクトルＦ3（ω）を信号処理部７に送出する。
【００２６】
ここでエコー除去部11は、エコー除去処理として帯域選択（すなわち、バイナリマスク法）によるスペクトル分離処理を行なうようになされており、受音スペクトルＦ2（ω）と送話者音声スペクトルＦ1（ω）とを比較し、当該送話者音声スペクトルＦ1（ω）及び受音スペクトルＦ2（ω）同士の間で各周波数帯域毎にパワーの大小の比較を行なう。
【００２７】
ここで、送話者音声スペクトルＦ1（ω）は、送話者音声に基づいて生成されることから、時間軸上のパワーの分布として、凹凸がまばらに形成される性質（スパーク性）があり、音声特有の特徴的スペクトル波形となる。これによりエコー除去部11は、送話者音声スペクトルＦ1（ω）のパワーの時間軸上の分布を基に受音スペクトルＦ2（ω）の中に送話者音声スペクトルＦ1（ω）とほぼ同じ音声特有の特徴的スペクトル波形となる周波数帯域部分を有するか否か判断するようになされている。
【００２８】
ここで、この実施の場合には、スピーカ４とマイクロフォン５とが近傍付近に配置されていることから、スピーカ４から出力された送話者音声がスピーカ４から出力したのとほぼ同時にマイクロフォン５に回り込み集音される。このため、エコー除去部11では、音声スペクトル取得部10から送話者音声スペクトルＦ1（ω）を受け取ったときに、ほぼ同じタイミングでスペクトル処理部15から受音スペクトルＦ2（ω）を受け取る。
【００２９】
すなわち、スピーカ４から出力された送話者音声がマイクロフォン５に回り込んで集音された場合には、受音スペクトルＦ2（ω）をスペクトル処理部15から受け取ったときに、当該受音スペクトルＦ2（ω）の中に送話者音声スペクトルＦ1（ω）とほぼ同一の特徴的スペクトル波形が含まれる。
【００３０】
このときエコー除去部11は、バイナリマスク法に基づいて、受音スペクトルＦ2（ω）からエコー成分に相当する送話者音声スペクトルＦ1（ω）を除去し、受音スペクトルＦ2（ω）から残りの受話者音声スペクトルＦ3（ω）のみを抽出して、これを信号処理部７へ送出し得る。
【００３１】
信号処理部15は、エコー除去部11から受話者音声スペクトルＦ3（ω）を受け取り、当該受話者音声スペクトルＦ3（ω）をアナログ／デイジタル変換した後、得られた受話者音声信号に暗号化等の所定のデータ処理を行ない、その結果所定長さのフレーム単位で送信データを得、これに変調処理及び周波数解析処理を施すことにより送信信号S3を生成し、これをアンテナ及びネットワーク３を介して送話者側の通話端末２Ｂへ送信する。
【００３２】
以上の構成において、エコーキャンセラ12では、スピーカ４から出力される送話者音声スペクトルＦ1（ω）を予め取得しておき、マイクロフォン５から出力された受音信号を周波数解析した受音スペクトルＦ2（ω）と、当該送話者音声スペクトルＦ1（ω）とのパワーを比較し、当該送話者音声スペクトルＦ1（ω）の時間軸上のパワーの分布波形とほぼ同一の特徴的スペクトル波形をエコー成分であるとして受音スペクトルＦ2（ω）から除去するようにした。
【００３３】
このように、エコーキャンセラ12では、送話者音声に基づき生成され、音声特有の特徴的スペクトル波形を有する送話者音声スペクトルＦ1（ω）を用いることで、この特徴的スペクトル波形に基づいて受音スペクトルＦ2（ω）中からエコー成分となる当該送話者音声スペクトルＦ1（ω）を容易に判別することができる。かくして、このエコーキャンセラ12では、受音スペクトルＦ2（ω）の中からエコー成分となる送話者音声スペクトルＦ1（ω）のみを確実に取り除き、受話者音声スペクトルＦ3（ω）を抽出することができる。
【００３４】
このようにエコーキャンセラ12では、従来のようなエコーそっくりな擬似エコー信号を生成する高価な適応フィルタを設けることなく、エコーのないクリアな受話者音声のみを送話者側の通話端末２Ｂに送信することができる。
【００３５】
また、従来の適応フィルタを用いてエコーを除去する場合、当該適応フィルタは収束に所定時間を必要とするため、過渡状態でエコーが発生する虞があるが、本願発明のエコーキャンセラ12では、マイクロフォン５から集音し始めた直後からエコーの発生を防止することができる。
【００３６】
以上の構成によれば、送話者音声に基づき生成された送話者音声スペクトルＦ1（ω）の音声特有の特徴的スペクトル波形を基に、受音スペクトルＦ2（ω）の中から当該送話者音声スペクトルＦ1（ω）を除去するようにしたことにより、適応フィルタのような複雑で、高価な装置機器を設けることなく、受音スペクトルＦ2（ω）からエコーに相当する送話者音声スペクトルＦ1（ω）を除去でき、かくして当該エコー除去用の高価な適応フィルタを設けない分だけ、装置全体のコスト低減を図ることができ、かつエコーを除去できる。
【００３７】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、上述した第１の実施の形態においては、受音スペクトルＦ2（ω）から送話者音声スペクトルＦ1（ω）に相当する特徴的スペクトル波形を取り除くエコー除去処理として、バイナリマスク法を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、スペクトラル・サブトラクション（ＳＳ：Spectral Subtraction）法を用いるようにしても良い。
【００３８】
ここでバイナリマスク法に替えてスペクトラル・サブトラクション（ＳＳ）法を用いた場合には、エコーキャンセラ12では、周波数帯域毎に、受音スペクトルＦ2（ω）のパワーγから、送話者音声スペクトルＦ1（ω）のパワーδに係数Ｋを乗じた値（Ｋ×δ）を減じ、これにより送話者音声スペクトルＦ1（ω）を除去した受話者音声スペクトルＦ3（ω）を生成する。
【００３９】
なお、係数Ｋは、例えば、受音スペクトルＦ2（ω）のパワーγと、送話者音声スペクトルＦ1（ω）のパワーδとの差の大きさに依存する係数等である。また、例えば受音スペクトルＦ2（ω）のパワーγの方が、送話者音声スペクトルＦ1（ω）のパワーδに係数Ｋを乗じた値（Ｋ×δ）よりも小さくなる周波数帯域においては、例えば、一定のルールで定められた最小値（各周波数帯域につき一定の値でもよく、送話者音声スペクトルＦ1（ω）の周波数帯域毎の各パワーの値に比例する値等でもよい。）を算出値としてもよく、あるいはゼロとしてもよい。これにより上述した実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００４０】
また、上述した実施の形態においては、音声スペクトル取得部10から送話者音声スペクトルＦ1（ω）を受け取ったとほぼ同時に受音スペクトルＦ2（ω）の中に送話者音声スペクトルＦ1（ω）とほぼ同一の特徴的スペクトル波形がある否かの判断をするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、送話者音声スペクトルＦ1（ω）を所定時間単位で遅らせた複数の遅延音声スペクトルを遅延エコー成分生成手段としての音声スペクトル取得部10で生成し、これら複数の遅延音声スペクトルのタイミングで受音スペクトルＦ2（ω）の中に特徴的スペクトル波形がある否かの判断をするようにしても良い。
【００４１】
この場合、スピーカ４とマイクロフォン５とが離れて配置され、スピーカ４から出力された音声がマイクロフォン５に回り込むまで僅かに時間がかかり、受音スペクトルＦ2（ω）の中に特徴的スペクトル波形が送話者音声スペクトルＦ1（ω）をエコー除去部11に送出したタイミングより遅れて現れても、複数の遅延音声スペクトルのタイミングにおいて特徴的スペクトル波形があるか否かを判断することができ、かくしてエコー成分となる送話者音声スペクトルＦ1（ω）のみを確実に取り除くことができる。
【００４２】
（２）第２の実施の形態
図１との対応部分に同一符号を付して示す図２において、31は第２の実施の形態のハンズフリー通話システムを示し、第１の実施の形態とはエコーキャンセラ32の構成が異なるものである。因みに、これら通話端末２Ａ，２Ｂは同一構成からなるが、説明の便宜上、一方の通話端末２Ａを受話者側とし、他方の通話端末２Ｂを送話者側とし、この第２の実施の形態では他方の送話者側の通話端末２Ｂを中心に以下説明する。
【００４３】
この通話端末２Ｂは、マイクロフォン５によって送話者音声を集音し、得られた音声信号S2aをスペクトル処理部15に送出する。スペクトル処理部15は、音声信号S2aに周波数解析処理を施した後、得られた送話者音声スペクトルＦ4（ω）を信号処理部７及びエコーキャンセラ32に送出する。エコーキャンセラ32は、音声スペクトル取得部33とエコー除去部34とを有し、スペクトル処理部15から送出されるエコー成分スペクトルとしての送話者音声スペクトルＦ4（ω）を音声スペクトル取得部33で取得してゆく。
【００４４】
これに加えてこの音声スペクトル取得部33は、送話者音声スペクトルＦ4（ω）の音声特有の特徴的スペクトル波形をそのままにして１フレーム分づつ時間的に順次遅延させた複数の遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…を生成し得るようになされている。
【００４５】
遅延エコー成分生成手段及びフレーム遅延エコー成分生成手段としての音声スペクトル取得部33は、これら送話者音性スペクトルＦ4（ω）と、フレーム遅延エコー成分スペクトルとしての遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…とをエコー除去部34に送出し、エコー除去部34はこれら送話者音声スペクトルＦ4（ω）及び複数の遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…を一旦記憶するようになされている。
【００４６】
信号処理部７は、送話者音声スペクトルＦ4（ω）をスペクトル処理部15から受け取ると、当該送話者音声スペクトルＦ4（ω）をアナログ／デイジタル変換した後、暗号化等の所定のデータ処理を行ない、その結果所定長さのフレーム単位で送信データを得、これに変調処理及び周波数解析処理を施すことにより得られた送信信号S3をアンテナ（図示せず）及びネットワーク３を介して受話者側の通話端末２Ａへ送信する。
【００４７】
また、送話者側の通信端末２Ｂでは、受話者の通信端末２Ａから送信された受音信号S4をアンテナを介して受信すると、これを信号処理部７に送出する。
【００４８】
ところで、受話者側の通信端末２Ａでは、受話者音声をマイクロフォン５で集音するが、このときスピーカ４から出力された送話者音声がマイクロフォン５に回り込むと、当該送話者音声がスピーカ４から出力したのとほぼ同時にマイクロフォン５に回り込み集音される。このため、送話者側の通信端末２Ｂには、受話者側の通信端末２Ａにおいてマイクロフォン５に周り込んだ送話者音声が受話者音声と重畳して再びネットワーク３を通って帰ってくる。
【００４９】
送話者側の通信端末２Ｂは、ネットワーク３からアンテナ（図示せず）を介して受信した受音信号S4を信号処理部７において周波数解析処理及び復調処理を施すことにより、所定長さのフレーム単位で受信データを得、これに所定のデータ処理（例えば伝送途中で発生した符号誤りを検出し、マスクする処理等）及び復号化し、その結果得られる音声信号をデイジタル／アナログ変換した後、得られた受音スペクトルＦ6（ω）をエコー除去部34に送出する。
【００５０】
エコー除去部34は、信号処理部７から受音スペクトルＦ6（ω）を受け取ると、音声スペクトル取得部33から受け取った送話者音声スペクトルＦ4（ω）及び複数の遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…のうちいずれかを用いて受音スペクトルＦ6（ω）に対しエコー除去処理を施すことにより、当該受音スペクトルＦ6（ω）から送話者音声スペクトルＦ2（ω）又は複数の遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…のいずれかに対応する特徴的スペクトル波形を取り除き、これにより得られた受話者音声スペクトルＦ7（ω）をスピーカ４に出力するようになされている。
【００５１】
実際上、エコー除去部34は、エコー除去処理として帯域選択によるスペクトル分離処理を行ない、受音スペクトルＦ6（ω）及び送話者音声スペクトルＦ2（ω）同士の間で各周波数帯域毎にパワーの大小を比較した後、当該受音スペクトルＦ6（ω）及び複数の遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…同士との間で各周波数帯域毎にパワーの大小の比較を行なう。
【００５２】
ここで送話者音声が、送話者側の通信端末２Ｂのマイクロフォン５からネットワーク３を通った後、受話者側の通信端末２Ａのスピーカ４からマイクロフォン５へと回り込み、再びネットワーク３を通って帰ってくる際に遅延が生じていない場合には、エコー除去部34が音声スペクトル取得部33から送話者音声スペクトルＦ2（ω）を受け取った時点でほぼ同時に信号処理部７から受け取った受音スペクトルＦ6（ω）の中に、送話者音声スペクトルＦ2（ω）に相当する音声特有の特徴的スペクトル波形が形成される。
【００５３】
このときエコー除去部34は、受音スペクトルＦ6（ω）からエコー成分に相当する送話者音声スペクトルＦ2（ω）を除去して受話者音声スペクトルＦ7（ω）のみを抽出して、これをスピーカ４へ出力し得るようになされている。
【００５４】
これに対して、ネットワーク３内にある中継点（ルータ）を数多く経由した場合には、そのルータの数だけ当該ルータの通過時間が増えるため、例えば受話者側の通信端末２Ａからネットワーク３を通って送話者側の通信端末２Ｂに受音スペクトルＦ6（ω）が届く際に遅延が発生し易くなる。
【００５５】
このためハンズフリー通話システム31のネットワーク３上で例えば所定のフレーム単位数で遅延が生じた場合には、受音スペクトルＦ6（ω）の中に特徴的スペクトル波形が存在するか否かを判断する時間的なタイミングがずれることにより、エコー除去部34が受音スペクトルＦ6（ω）を受け取った時点で当該受音スペクトルＦ6（ω）の中から送話者音声スペクトルＦ2（ω）を判別し得ない。
【００５６】
このとき、エコー除去部34は、予め記憶された複数の遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…と受音スペクトルＦ6（ω）とを比較してゆき、当該受音スペクトルＦ6（ω）の中にこれら遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…の中から対応したタイミングの遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…があるか否かを判断する。
【００５７】
すなわち、エコー除去部34は、遅延エコー成分スペクトルとしての遅延受音スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…のうちから、先ず始めに１フレームだけずらした遅延音声スペクトルＦ5a（ω）を選択し、当該遅延音声スペクトルＦ5a（ω）のタイミングで受音スペクトルＦ6（ω）の中に特徴的スペクトル波形を有するか否かを判断する。
【００５８】
エコー除去部34は、１フレームずらした遅延音声スペクトルＦ5a（ω）のタイミングで特徴的スペクトル波形が受音スペクトルＦ6（ω）の中に有しないと判断すると、次に２フレームだけずらした遅延音声スペクトルＦ5b（ω）を選択し、当該遅延音声スペクトルＦ5b（ω）のタイミングで受音スペクトルＦ6（ω）の中に特徴的スペクトル波形を有するか否か判断する。
【００５９】
このようにしてエコー除去部34は、信号処理部７から受け取る受音スペクトルＦ6（ω）に対して複数の遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…を順次比較してゆき、当該受音スペクトルＦ6（ω）の中にこれら遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…のいずれかのタイミングで遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…の特徴的スペクトル波形があるか否かを判断する。
【００６０】
そして、エコー除去部34は、受音スペクトルＦ6（ω）の中にこれら複数の遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…のいずれかと対応したタイミングで遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…があると判断すると、受音スペクトルＦ6（ω）から当該遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…を除去し、これにより得られた受話者音声スペクトルＦ7（ω）をスピーカ４から出力する。
【００６１】
以上の構成において、エコーキャンセラ32では、所定長さのフレーム単位に相当する送話者音声スペクトルＦ2（ω）を取得するとともに、送話者音声スペクトルＦ2（ω）の音声特有の特徴的スペクトル波形をそのままに１フレーム分づつ時間的に順次遅延させてずらした複数の遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…を生成し、これら送話者音声スペクトルＦ2（ω）及び複数の遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…をエコー除去部34で記憶するようにした。
【００６２】
また、エコーキャンセラ32では、エコー除去部34が信号処理部７から受音スペクトルＦ6（ω）を受け取ったタイミングで、当該受音スペクトルＦ6（ω）の中に送話者音声スペクトルＦ2（ω）に相当する特徴的スペクトル波形を有するか否かを判断するようにした。
【００６３】
エコーキャンセラ32では、エコー除去部34が音声スペクトル取得部33から送話者音声スペクトルＦ2（ω）を受け取った時点でほぼ同時に信号処理部７から受け取った受音スペクトルＦ6（ω）の中に、送話者音声スペクトルＦ2（ω）に相当する音声特有の特徴的スペクトル波形を有すると判断すると、受音スペクトルＦ6（ω）からエコー成分に相当する送話者音声スペクトルＦ2（ω）を除去し、これにより受音スペクトルＦ6（ω）から受話者音声スペクトルＦ7（ω）のみを抽出することができる。
【００６４】
これに加えてエコーキャンセラ32では、１フレーム分づつ時間的に順次遅延させてずらした複数の遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…のタイミングで、当該受音スペクトルＦ6（ω）の中に遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…のいずれかに相当する特徴的スペクトル波形を有するか否かを判断するようにした。
【００６５】
従って、このエコーキャンセラ32では、送話者側の通信端末２Ｂからネットワーク３を通って受話者側の通信端末２Ａに送信信号S3が届く際、或いは受話者側の通信端末２Ａからネットワーク３を通って送話者側の通信端末２Ｂに受音信号S4が届く際、ネットワーク３内にある多数のルータを経由することにより発生する遅延等の各種ネットワーク３上の遅延が発生しても、フレーム単位で時間的なタイミングをずらした複数の遅延音性スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…を用いることにより、受音スペクトルＦ6（ω）の中にある時間的にずれた特徴的スペクトル波形があるか否かを判断し、受音スペクトルＦ6（ω）の中からエコー成分となる遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…を確実に取り除くことができる。
【００６６】
従って、このエコーキャンセラ32では、ネットワーク３上の遅延が生じる場合であっても、適応フィルタのような複雑で、高価な装置機器を設けることなく、送話者音声スペクトルＦ2（ω）からエコーに相当する遅延音声スペクトルＦ5a（ω），Ｆ5b（ω），…を除去でき、かくして当該エコー除去用の高価な適応フィルタを設けない分だけ、装置全体のコスト低減を図ることができ、かつエコーを除去できる。
【００６７】
（３）第３の実施の形態
図３において、41は全体としてロボット装置に内蔵される第３の実施の形態による音声処理装置を示す。なお、この場合ロボット装置の全体図は省略し、当該音声処理装置41についてのみ説明する。
【００６８】
この音声処理装置41は、音声処理部42で生成した合成音声に所定のデータ処理を施すことにより合成音声スペクトルＦ8（ω）を生成し、これをスピーカ４及び音声スペクトル取得部10へ送出する。これにより音声処理装置41は、合成音声スペクトルＦ8（ω）を音声スペクトル取得部10を介してエコー除去部11へ送出すると共に、合成音声スペクトルＦ8（ω）をスピーカ４から合成音声として出力する。
【００６９】
ここで、この実施の形態の場合には、スピーカ４とマイクロフォン５とが近傍付近に配置されていることから、ユーザの音声をマイクロフォン５で集音する際に、スピーカ４から合成音声が出力されると、当該合成音声がマイクロフォン５に回り込み、当該スピーカ４から出力したのとほぼ同時にマイクロフォン５に集音される。このため、エコー除去部11では、音声スペクトル取得部10から合成音声スペクトルＦ8（ω）を受け取ったときに、受音スペクトルＦ2（ω）をペクトル処理部15からほぼ同時に受け取る。
【００７０】
エコー除去部11は、スピーカ４から出力された合成音声がマイクロフォン５に回り込んで集音されることにより、受音スペクトルＦ2（ω）の中に合成音声スペクトルＦ8（ω）と略同一の特徴的スペクトル波形があるとの判断結果を得る。
【００７１】
このようとき、エコー除去部11は、受音スペクトルＦ2（ω）からエコー成分に相当する合成音声スペクトルＦ8（ω）を除去し、受音スペクトルＦ2（ω）からエコー成分を除去した残りのユーザ音声スペクトルＦ9（ω）のみを抽出して、これを音声処理部42へ送出し得る。
【００７２】
これにより、この音声処理装置41は、エコーキャンセラ12でエコー成分を除去したクリアなユーザの音声からなるユーザ音声スペクトルＦ9（ω）を、図示しない音声認識処理部等に送出し、当該ユーザの音声に基づいてロボット装置が確実に各種動作等を行なうように構成されている。
【００７３】
以上の構成において、エコーキャンセラ12では、スピーカ４から出力され、音声特有の特徴的スペクトル波形を有する合成音声スペクトルＦ8（ω）を予め記憶しておき、当該合成音声スペクトルＦ8（ω）の特徴的スペクトル波形に基づいて受音スペクトルＦ2（ω）の中から合成音声スペクトルＦ8（ω）を容易に判断できるので、受音スペクトルＦ2（ω）の中からエコー成分となる合成音声スペクトルＦ8（ω）のみを確実に取り除くことができる。
【００７４】
これによりエコーキャンセラ12では、従来のようなエコーそっくりな擬似エコー信号を生成する適応フィルタを別途設けることなく、エコーないクリアなユーザの音声のみを得ることができるので、当該ユーザの音声を音声認識等に用いることができる。
【００７５】
以上、本発明の第１〜第３の実施の形態について説明したが、本発明は、当該第１〜第３の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１の実施の形態によるハンズフリー通話システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】第２の実施の形態によるハンズフリー通話システムの全体構成を示す概略図である。
【図３】第３の実施の形態による音声処理装置の全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７７】
10  音声スペクトル取得部（エコー成分取得手段、遅延エコー成分生成手段）
33  音声スペクトル取得部（エコー成分取得手段、遅延エコー成分生成手段、フレーム遅延エコー成分生成手段）
11  エコー除去部
12、32  エコーキャンセラ
【図１】
2008147914.tif 000003
【図２】
2008147914.tif 000004
【図３】
2008147914.tif 000005