(57)【要約】【課題】多種多様なＶｏＩＰ通信環境下においてもエコーキャンセルを高速に行えるようにしたエコーキャンセル装置、エコーキャンセルシステムおよびエコーキャンセル方法を提供する。【解決手段】エコーキャンセル装置４０は、互いに別体として構成されている音声出力装置と音声入力装置を用い、ＶｏＩＰを適用して送受信される通話音声による通話が行えるように構成された通話システムに適用される。エコーキャンセル装置４０は、ＶｏＩＰを適用して送受信される通話音声のエコーを検出して除去するエコー検出除去部と、通話音声よりもエコー検出除去部が検出しやすい検出音を通話音声に重畳する重畳手段を有する。【選択図】図１
2008085628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＶｏＩＰを適用して送受信される通話音声のエコーを検出して除去するエコー検出除去部と、
前記通話音声よりも前記エコー検出除去部が検出しやすい検出音を前記通話音声に重畳する重畳手段を有することを特徴とするエコーキャンセル装置。
【請求項２】
互いに別体として構成されている音声出力装置と音声入力装置を用い、ＶｏＩＰを適用して送受信される通話音声による通話が行えるように構成された通話システムに適用されるエコーキャンセル装置であって、
前記通話音声のエコーを検出して除去するエコー検出除去部と、
前記通話音声よりも前記エコー検出除去部が検出しやすい検出音を前記通話音声に重畳する重畳手段とを有することを特徴とするエコーキャンセル装置。
【請求項３】
前記エコー検出除去部は、前記重畳手段により前記検出音が重畳された検出音重畳音声に重畳されている前記検出音を検出することによって、前記通話音声のエコーを検出して除去するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のエコーキャンセル装置。
【請求項４】
前記重畳手段は、前記検出音として、聴覚に対する障害を起こさず、かつ前記音声出力装置から前記音声入力装置までの回り込み時間に対応可能な音声パターンを有する音声を前記通話音声に重畳することを特徴とする請求項２または３記載のエコーキャンセル装置。
【請求項５】
互いに別体として構成されている音声出力装置と音声入力装置を用い、ＶｏＩＰを適用して送受信される通話音声による通話が行えるように構成されたエコーキャンセルシステムであって、
前記通話音声のエコーを検出して除去するエコー検出除去部と、
前記通話音声よりも前記エコー検出除去部が検出しやすい検出音を前記通話音声に重畳する重畳手段とを有するエコーキャンセル装置が備えられていることを特徴とするエコーキャンセルシステム。
【請求項６】
前記エコー検出除去部は、前記重畳手段により前記検出音が重畳された検出音重畳音声に重畳されている前記検出音を検出することによって、前記通話音声のエコーを検出して除去するように構成されていることを特徴とする請求項５記載のエコーキャンセルシステム。
【請求項７】
前記重畳手段は、前記検出音として、聴覚に対する障害を起こさず、かつ前記音声出力装置から前記音声入力装置までの回り込み時間に対応可能な音声パターンを有する音声を前記通話音声に重畳することを特徴とする請求項５または６記載のエコーキャンセルシステム。
【請求項８】
ＶｏＩＰを適用して送受信される通話音声のエコーを検出して除去するエコー検出除去を行い、
前記通話音声よりも前記エコー検出除去において検出されやすい検出音を前記通話音声に重畳することを特徴とする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、ＶｏＩＰを適用して送受信される通話音声のエコーを除去するエコーキャンセル装置、エコーキャンセルシステムおよびエコーキャンセル方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットを介して通信を行うインターネット電話の利用が進み、ＶｏＩＰ（Voice  over  Internet  Protocol）を適用して音声データの送受信を行い、通話が行えるようにした電話システムの導入が進んでいる。
【０００３】
一方、従来、インターネット電話のほかに交換機に接続される有線電話もあるが、中には、複数の電話回線に対して音声信号を一斉に送出することができ、そのような一斉送出状態においても各電話回線からの音声を受信できるものがあった。例えば、特許文献１には、各電話回線に共通するひとつのエコーキャンセル装置を接続し、そのエコーキャンセル装置によって各電話回線の側音をキャンセルすることが開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−３１５０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＰＣ（Personal  Computer）や専用ＩＰ（Internet  Protocol）電話装置等によって構成される従来のＶｏＩＰを適用した通信（ＶｏＩＰ通信）を行えるネットワーク環境（ＶｏＩＰ通信環境）下では、マイクとスピーカが近接して配置されており、これらの装置において予め内部処理時間の遅延等を考慮した作り込みを行うことも可能である。そのため、従来のＶｏＩＰ通信環境においては、ＶｏＩＰ通信よって送受信される通話音声のエコーキャンセルを行う際における音の回り込み検出の対象となる波形データを少なくし、処理時間の遅延を生じないようにすることが可能である。
【０００５】
しかしながら、今後のネットワーク環境においては、マイクやスピーカが離れて配置される、または通話に使用する装置が通話中に変わるといった多様なネットワーク環境が普及していくことが予想され、そのようなネットワーク環境において、エコーキャンセルを実現しようとすると従来とは異なる課題が生じる。
【０００６】
ここで、図４は、今後予想されるＶｏＩＰ通信環境のシステム構成の一例を示した図である。図４では、テレビ１００を利用したＩＰテレビ電話通信を行っている様子を示している。図４では、通話者Ａがテレビ１００に表示されている通話相手の通話音声をスピーカ１０１から聴取しつつマイク１０２から自分の通話音声を入力して通話を行っている。
【０００７】
そして、通話相手の通話音声を出力するスピーカ１０１はテレビ１００に備えられており、通話者Ａが自分の通話音声を入力するマイク１０２はスピーカ１００とは、分離して移動可能な構成を有している。
【０００８】
そして、このようなＶｏＩＰ通信環境では、通話者Ａが別の部屋に移動した際に、音声の入出力に用いられる装置が別の部屋に設置されているスピーカやマイクに途切れることなく（シームレスに）切り替わり、マイクとスピーカの距離が突然変わるといったことが想定される。
【０００９】
このように、今後のＶｏＩＰ通信環境では、音声の伝送経路が通話中に変化するなど多種多様になり得るため、従来のように、予め内部処理時間の遅延等を考慮した作り込みを行うことは不可能である。
【００１０】
したがって、今後予想されるＶｏＩＰ通信環境では、音の回り込み検出の対象となるデータの量が従来よりも大幅に増えてしまい、リアルタイムのＶｏＩＰ通信に対する大きな障害となってしまう。
【００１１】
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、多種多様なＶｏＩＰ通信環境下においてもエコーキャンセルを高速に行えるようにしたエコーキャンセル装置、エコーキャンセルシステムおよ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】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、ＶｏＩＰを適用して送受信される通話音声のエコーを検出して除去するエコー検出除去部と、通話音声よりもエコー検出除去部が検出しやすい検出音を通話音声に重畳する重畳手段を有するエコーキャンセル装置を特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、互いに別体として構成されている音声出力装置と音声入力装置を用い、ＶｏＩＰを適用して送受信される通話音声による通話が行えるように構成された通話システムに適用されるエコーキャンセル装置であって、通話音声のエコーを検出して除去するエコー検出除去部と、通話音声よりもエコー検出除去部が検出しやすい検出音を通話音声に重畳する重畳手段とを有するエコーキャンセル装置を提供する。
【００１４】
さらに、本発明は、互いに別体として構成されている音声出力装置と音声入力装置を用い、ＶｏＩＰを適用して送受信される通話音声による通話が行えるように構成されたエコーキャンセルシステムであって、通話音声のエコーを検出して除去するエコー検出除去部と、通話音声よりもエコー検出除去部が検出しやすい検出音を通話音声に重畳する重畳手段とを有するエコーキャンセル装置が備えられているエコーキャンセルシステムを提供する。
【００１５】
そして、本発明は、ＶｏＩＰを適用して送受信される通話音声のエコーを検出して除去するエコー検出除去を行い、通話音声よりもエコー検出除去において検出されやすい検出音を通話音声に重畳するエコーキャンセル方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
以上詳述したように、本発明によれば、多種多様なＶｏＩＰ通信環境下においてもエコーキャンセルを高速に行えるようにしたエコーキャンセル装置、エコーキャンセルシステムおよびエコーキャンセル方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係るエコーキャンセルシステム１０のシステム構成を示すブロック図である。エコーキャンセルシステム１０は、音声出力ユニット２０と、音声入力ユニット３０と、エコーキャンセル装置４０とを有し、これらがホームネットワーク５０に接続された構成を有している。
【００１９】
このエコーキャンセルシステム１０はエコーキャンセル装置４０がインターネット５１を介して相手側装置５２と接続されており、通話者Ｂが相手側装置５２の図示しない通話相手とＶｏＩＰ通信による音声データの送受信によって通話が行えるＶｏＩＰ通信環境の通話システムを構成している。
【００２０】
音声出力ユニット２０は音声出力処理部２１と音声出力装置の一例としてのスピーカ２２とを有し、図示しない液晶表示装置を備えた放送受信装置（テレビ）によって構成されている。音声出力処理部２１はホームネットワーク５０を介してエコーキャンセル装置４０から出力されるデジタル音声信号をスピーカ２２で再生可能なフォーマットのアナログ音声信号に変換した後、スピーカ２２に出力する。
【００２１】
スピーカ２２は音声出力処理部２１からアナログ音声信号を入力し、そのアナログ音声信号に応じて振動板を振動させて音声を出力する。スピーカ２２から出力される音声は主として相手側装置５２の通話相手が発した通話音声ａ１に応じた受信音声信号Ｒ１に対してエコーキャンセル装置４０による後述する検出音重畳処理が行われて得られる後述する検出音重畳音声ａ３である。
【００２２】
音声入力ユニット３０は、音声入力装置の一例としてのマイク３１と音声入力処理部３２とを有している。マイク３１は音声に応じた振動板の振動を電気信号に変換してアナログ音声信号を出力する。マイク３１によって取り込まれる音声は、主として通話者Ｂが発する通話音声（送信音声）ｂ１と、スピーカ２２から出力される検出音重畳音声ａ３の回り込み発生による回込音声ｂ２である。
【００２３】
音声入力処理部３２は、マイク３１から出力されるアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換してホームネットワーク５０を介してエコーキャンセル装置４０に出力する。この音声入力処理部３２からは、送信音声信号Ｔ１がホームネットワーク５０を介してエコーキャンセル装置４０に出力される。
【００２４】
エコーキャンセル装置４０はインターネット５１への接続環境を備えた情報処理装置（例えば、パーソナルコンピュータやホームサーバなど）により構成され、ＶｏＩＰ通信を実行するためのアプリケーション（ＶｏＩＰ通信アプリ）が作動するようになっている。
【００２５】
このエコーキャンセル装置４０は図３に示すように、データ入力部４１、データ出力部４２、検出音重畳部４３およびエコー検出キャンセル部４４を有し、これらがＣＰＵ，ＲＯＭ，外部記憶装置などによって実現されている。
【００２６】
データ入力部４１は受信音声信号Ｒ１、送信音声信号Ｔ１を入力してそれぞれを検出音重畳部４３およびエコー検出キャンセル部４４に出力する。データ出力部４２は検出音重畳部４３およびエコー検出キャンセル部４４から音声データを入力して、受信音声信号Ｒ２、送信音声信号Ｔ２を出力する。
【００２７】
検出音重畳部４３は、受信音声信号Ｒ１に対して後述する検出音重畳処理を行ってデータ出力部４２に出力する。すると、受信音声信号Ｒ２がエコーキャンセル装置４０から出力される。エコー検出キャンセル部４４は送信音声信号Ｔ１に対して後述するエコー検出およびキャンセル処理を行ってデータ出力部４２に出力する。すると、送信音声信号Ｔ２がエコーキャンセル装置４０から出力される。なお、破線Ｌ１で示すデータフローが受信音声信号Ｒ１を入力したときのデータフローを示し、破線Ｌ２で示すデータフローが送信音声信号Ｔ１を入力したときのデータフローを示している。
【００２８】
ホームネットワーク５０は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）や無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワークを介して家庭内のテレビや、ＨＤＤレコーダ（ＨＤＤ：Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅを内蔵した映像記録装置）、ＤＶＤレコーダ(ＤＶＤ:ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｋ)といった映像と音声の記録または再生機能を備えた装置を例えばＵＰｎＰ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｐｌｕｇ  ａｎｄ  Ｐｌａｙ）等の技術仕様にしたがい相互に接続したものである。
【００２９】
次に、図２を参照してエコーキャンセルシステム１０におけるエコーキャンセルの手順について説明する。ここで、図２はエコーキャンセルシステム１０におけるエコーキャンセルの手順を模式的に示した図である。
【００３０】
まず、相手側装置５２の通話相手が通話音声ａ１（例えば、「こんにちはおげんき」と視聴可能な音声）を発すると、この通話音声ａ１は相手側装置５２によりデジタル音声信号に変換され、インターネット５１を介して受信音声信号Ｒ１としてエコーキャンセル装置４０に入力される。
【００３１】
この場合、スピーカ２２から受信音声信号Ｒ１に基づく検出音重畳音声ａ３が出力されるが、この検出音重畳音声ａ３は通話者Ｂによって聴取されるだけでなく、回込音声（エコー）ｂ２となって空気中を伝わり、マイク３１から取り込まれる回り込みを引き起こす。
【００３２】
ここで、エコーキャンセル装置４０が受信音声信号Ｒ１を入力してから検出音重畳音声ａ３が回込音声ｂ２となってマイク３１に回り込むまでの時間は、エコーキャンセル装置４０からスピーカ２２までの受信音声信号Ｒ２の通信時間と、音声出力ユニット２０内における受信音声信号Ｒ２の処理時間と、スピーカ２２から出力された検出音重畳音声ａ３が回込音声ｂ２として空気中を通りマイク３１に伝わるまでの回り込み時間との和（この和を「トータル時間」という）となる。
【００３３】
エコーキャンセルシステム１０では、従来のＶｏＩＰ通信環境とは異なり、受信音声信号Ｒ１、Ｒ２の伝送経路が様々な装置やネットワークを介在したものとなっている。また、通話者Ｂがマイク３１を携帯したまま別の部屋に移動してマイク３１とスピーカ２２の距離が突然変わり、回り込み時間が変わるといったことも起こり得る。
【００３４】
そのため、エコーキャンセルシステム１０では、従来のＶｏＩＰ通信環境のように作り込み（通信時間、処理時間、回り込み時間を考慮した処理対象となる波形の絞込み）を行うことはできない。そうすると、音の回り込み検出の対象となるデータの量が従来よりも大幅に増えてしまうため、エコーキャンセル装置４０における処理時間の遅延をもたらし、このことがリアルタイムのＶｏＩＰ通信に対する大きな障害となってしまうおそれがある。
【００３５】
そこで、エコーキャンセルシステム１０では、エコーキャンセル装置４０に重畳手段としての検出音重畳部４３を設け、その検出音重畳部４３により、検出音重畳処理を行っている。
【００３６】
検出音重畳部４３は検出音重畳処理を行うと、図２に示すように、通話音声ａ１による受信音声信号Ｒ１に対して、通常の音声よりもエコー検出キャンセル部４４によって回り込み波形を検出しやすいＢＧＭ（バックグラウンド・ミュージック）等の検出音ａ２を重畳させ、検出音ａ２が重畳された音声（検出音重畳音声）ａ３に基づく受信音声信号Ｒ２を出力する。なお、検出音ａ２はトータル時間の計測実績から割り出したものとすることができる。
【００３７】
そうすると、受信音声信号Ｒ２は検出音重畳音声ａ３に基づいたものとなるから、検出音重畳音声ａ３がスピーカ２２から出力された後に回込音声ｂ２となってマイク３１に回り込むと、その回込音声ｂ２にはエコー検出キャンセル部４４が検出しやすい検出音ａ２が重畳されていることとなる。
【００３８】
したがって、エコー検出キャンセル部４４では、検出音ａ２が重畳されていない通常の音声を対象とする場合よりも回込音声ｂ２の検出およびキャンセル処理を行いやすく、そのため、エコー検出キャンセル部４４による回込音声ｂ２の検出および除去が高速に行われることとなる。なお、回込音声ｂ２の検出およびキャンセルが行われたことによって、回込音声ｂ２を含まない送信音声信号Ｔ２が出力されるようになる。
【００３９】
このように、エコーキャンセルシステム１０は、装置や伝送経路が変化し得る多様なＶｏＩＰ通信環境下においてもエコーキャンセルを高速に行え、リアルタイムのＶｏＩＰ通信に適したものとなっている。
【００４０】
なお、検出音重畳部４３は、検出音ａ２としては、人間の聴覚の障害とならず（耳障りでなく）、かつ想定し得る回り込み時間に十分に対応できる長さのパターンを有するものが好ましく、例えばピアノなどの楽器の演奏による音が好ましい。
【００４１】
また、検出音重畳部４３は、常にＢＧＭを重畳させるのではなく、一定時間で特徴的な検出音ａ２を短時間だけ重畳させてもよい。そして、検出音重畳音声ａ３がスピーカ２２から出力されて回込音声ｂ２としてマイク３１に回り込み、エコー検出キャンセル部４４により検出されるまでの時間を計測し、その計測した時間に基づいて、エコー検出キャンセル部４４の対象となるデータ自体を削減してしまう（処理開始からある期間までのデータを処理対象から除外する）ようにしてもよい。こうすると、すべてのデータを対象にする場合よりも、エコー検出キャンセル部４４の処理が高速化される。
【００４２】
以上の説明は、本発明の実施の形態についての説明であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができる。又、各実施形態における構成要素、機能、特徴あるいは方法ステップを適宜組み合わせて構成される装置又は方法も本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係るエコーキャンセルシステムのシステム構成を示すブロック図である。
【図２】エコーキャンセルシステムにおけるエコーキャンセルの手順を模式的に示した図である。
【図３】エコーキャンセル装置の内部構成の一例を示す図である。
【図４】今後予想されるＶｏＩＰ通信環境のシステム構成の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…エコーキャンセルシステム、２０…音声出力ユニット
２１…音声出力処理部、２２…スピーカ
３０…音声入力ユニット、３１…マイク、３２…音声入力処理部
４０…エコーキャンセル装置、４１…データ入力部、４２…データ出力部
４３…検出音重畳部、４４…エコー検出キャンセル部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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