(57)【要約】【課題】ハンズフリー電話システムやテレビ会議システムなどの拡声通話系における残留エコーを抑制する。【解決手段】スピーカ１とマイクロホン２の音響結合などにより形成される帰還経路のインパルス応答を適応的に同定して帰還経路への入力信号（受話信号）から帰還経路のエコー成分を推定し、そのエコー成分を帰還経路からの出力信号（マイクロホン入力信号Ｍ（ｋ））より減算する適応フィルタ部２１と、適応フィルタ部２１からの出力信号Ｙ（ｋ）に対してエコー抑圧処理を行うエコー抑圧部２２とを備える。エコー抑圧部２２は、ＷｉｅｎｅｒＦｉｌｔｅｒｉｎｇに基づくエコー抑圧量を、帰還経路からの出力信号と残差信号の比に基づいて定義される量を用いて求め、適応フィルタ部２１からの出力信号に対してエコー抑圧量を乗算して、残留エコーを抑圧する。【選択図】図２
2008141734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカとマイクロホンを利用して拡声通話を行う拡声通話系に用いられるエコーキャンセラにおいて、
スピーカとマイクロホンの音響結合などにより形成される帰還経路のインパルス応答を適応的に同定して前記帰還経路への入力信号から前記帰還経路のエコー成分を推定し、そのエコー成分を前記帰還経路からのマイクロホン入力信号より減算する適応フィルタ部と、
前記適応フィルタ部からのエコーキャンセル出力信号に対してエコー抑圧処理を行うエコー抑圧部と、を備え、
前記エコー抑圧部は、ウィーナーフィルタリング法に基づくエコー抑圧量を、前記帰還経路からのマイクロホン入力信号と前記帰還経路に混入する近端側音声信号の比に基づいて定義されるエコー低減量を用いて求め、前記適応フィルタ部からのエコーキャンセル出力信号に対して前記エコー抑圧量を乗算する
ことを特徴とするエコーキャンセラ。
【請求項２】
前記帰還経路に混入する近端側音声信号をＳ（ｋ）、前記適応フィルタ部より出力されるエコーキャンセル出力信号をＹ(ｋ)、残留エコー信号をＥｒ（ｋ）、Ｅ［］は短時間平均、ｋは周波数とするとき、前記ウィーナーフィルタリング法において、
ε＝Ｅ［｛Ｓ(ｋ)−Ｇ（ｋ）・Ｙ（ｋ）｝２］
で与えられる評価値εを最小とするフィルタＧ（ｋ）は、
Ｇ（ｋ）＝Ｅ［｜Ｓ(ｋ)｜２］／｛Ｅ［｜Ｓ(ｋ)｜２］＋Ｅ[｜Ｅｒ(ｋ)｜２]｝
で表され、
前記エコー抑圧部は、前記フィルタＧ（ｋ）を、短時間平均のパワーを基に求められるエコー低減量（短時間ＥＲＬＥ）と、長時間平均のパワーを基に求められるエコー低減量（長時間ＥＲＬＥ）を用いて計算する
ことを特徴とする請求項１に記載のエコーキャンセラ。
【請求項３】
前記適応フィルタ部で推定したエコー信号をＥｐ(ｋ)、前記マイクロホン入力信号と前記エコーキャンセル出力信号のパワーの２乗の比をＥＲＬＥとするとき、
前記短時間平均のパワーを基に求められるＥＲＬＥは、
（短時間ＥＲＬＥ）＝｛Ｅ［｜Ｓ(ｋ)｜２］＋Ｅ[｜Ｅｒ(ｋ)｜２]｝／
｛Ｅ［｜Ｓ(ｋ)｜２］＋Ｅ[｜Ｅｒ(ｋ)｜２]＋Ｅ［｜Ｅｐ(ｋ)｜２］｝で表され、
前記長時間平均のパワーを基に求められるＥＲＬＥは、
（長時間ＥＲＬＥ）＝｛Ｅ[｜Ｅｒ(ｋ)｜２]｝／
｛Ｅ[｜Ｅｒ(ｋ)｜２]＋Ｅ［｜Ｅｐ(ｋ)｜２］｝
で表され、
前記フィルタＧ（ｋ）は、
Ｇ（ｋ）＝｛（短時間ＥＲＬＥ）−（長時間ＥＲＬＥ）｝／
［（短時間ＥＲＬＥ）・｛１−（長時間ＥＲＬＥ）｝］
と表される
ことを特徴とする請求項２に記載のエコーキャンセラ。
【請求項４】
前記エコー抑圧部は、前記適応フィルタ部から出力されるエコーキャンセル出力信号に対して周波数帯域ごとにエコー抑圧処理を行う
ことを特徴とする請求項３に記載のエコーキャンセラ。
【請求項５】
前記エコー抑圧部は、前記適応フィルタ部から出力されるエコーキャンセル出力信号に対し、特定の周波数成分についてエコー抑圧処理を行い、その他の周波数成分を無処理で外部へ出力する
ことを特徴とする請求項３に記載のエコーキャンセラ。
【請求項６】
前記エコー抑圧部は、前記適応フィルタ部から出力されるエコーキャンセル出力信号に対し、特定の周波数成分について周波数帯域ごとにエコー抑圧処理を行い、その他の周波数成分を無処理で外部へ出力する
ことを特徴とする請求項３に記載のエコーキャンセラ。
【請求項７】
スピーカとマイクロホンを利用して拡声通話を行う拡声通話系に用いられる通話音声処理装置において、
遠端側より受信した受話音声を出力するスピーカと、
送話音声が入力されるマイクロホンと、
前記スピーカと前記マイクロホンの音響結合などにより形成される帰還経路のインパルス応答を適応的に同定して前記帰還経路への入力信号から前記帰還経路のエコー成分を推定し、そのエコー成分を前記帰還経路からのマイクロホン入力信号より減算する適応フィルタ部と、前記適応フィルタ部からのエコーキャンセル出力信号に対してエコー抑圧処理を行うエコー抑圧部、から構成されるエコーキャンセラと、を有し、
前記エコーキャンセラのエコー抑圧部は、ウィーナーフィルタリング法に基づくエコー抑圧量を、前記帰還経路からのマイクロホン入力信号と前記帰還経路に混入する近端側音声信号の比に基づいて定義されるエコー低減量を用いて求め、前記適応フィルタ部からのエコーキャンセル出力信号に対して前記エコー抑圧量を乗算する
ことを特徴とする通話音声処理装置。
【請求項８】
スピーカとマイクロホンを利用して拡声通話を行う拡声通話系に用いられるエコーキャンセラにおいて、
スピーカとマイクロホンの音響結合などにより形成される帰還経路のインパルス応答を適応的に同定して前記帰還経路への入力信号から前記帰還経路のエコー成分を推定し、そのエコー成分を前記帰還経路からのマイクロホン入力信号より減算する適応フィルタ部と、
前記適応フィルタ部からのエコーキャンセル出力信号に対してエコー抑圧処理を行うエコー抑圧部と、を備え、
前記エコー抑圧部は、スペクトラルサブトラクション法に基づくエコー抑圧量を、前記帰還経路からのマイクロホン入力信号と前記帰還経路に混入する近端側音声信号の比に基づいて定義されるエコー低減量を用いて求め、前記適応フィルタ部からのエコーキャンセル出力信号に対して前記エコー抑圧量を乗算する
ことを特徴とするエコーキャンセラ。
【請求項９】
前記帰還経路に混入する近端側音声信号をＳ（ｋ）、前記適応フィルタ部より出力されるエコーキャンセル出力信号をＹ(ｋ)、残留エコー信号をＥｒ（ｋ）、Ｅ［］は短時間平均、ｋは周波数とするとき、前記スペクトラルサブトラクション法において、
ε＝Ｅ［｛Ｓ(ｋ)−Ｇ（ｋ）・Ｙ（ｋ）｝２］
で与えられる評価値εを最小とするフィルタＧ（ｋ）は、
Ｇ（ｋ）＝Ｅ［｜Ｓ(ｋ)｜］／｛Ｅ［｜Ｓ(ｋ)｜］＋Ｅ[｜Ｅｒ(ｋ)｜]｝
で表され、
前記エコー抑圧部は、前記フィルタＧ（ｋ）を、短時間平均のパワーを基に求められるエコー低減量（短時間ＥＲＬＥ）と、長時間平均のパワーを基に求められるエコー低減量（長時間ＥＲＬＥ）を用いて計算する
ことを特徴とする請求項８に記載のエコーキャンセラ。
【請求項１０】
前記適応フィルタ部で推定したエコー信号をＥｐ(ｋ)、前記マイクロホン入力信号と前記エコーキャンセル出力信号のパワーの比をＥＲＬＥとするとき、
前記短時間平均のパワーを基に求められるＥＲＬＥは、
（短時間ＥＲＬＥ）＝｛Ｅ［｜Ｓ(ｋ)｜］＋Ｅ[｜Ｅｒ(ｋ)｜]｝／
｛Ｅ［｜Ｓ(ｋ)｜］＋Ｅ[｜Ｅｒ(ｋ)｜]＋Ｅ［｜Ｅｐ(ｋ)｜］｝で表され、
前記長時間平均のパワーを基に求められるＥＲＬＥは、
（長時間ＥＲＬＥ）＝｛Ｅ[｜Ｅｒ(ｋ)｜]｝／
｛Ｅ[｜Ｅｒ(ｋ)｜]＋Ｅ［｜Ｅｐ(ｋ)｜］｝
で表され、
前記フィルタＧ（ｋ）は、
Ｇ（ｋ）＝｛（短時間ＥＲＬＥ）−（長時間ＥＲＬＥ）｝／
［（短時間ＥＲＬＥ）・｛１−（長時間ＥＲＬＥ）｝］
と表される
ことを特徴とする請求項９に記載のエコーキャンセラ。
【請求項１１】
前記エコー抑圧部は、前記適応フィルタ部から出力されるエコーキャンセル出力信号に対して周波数帯域ごとにエコー抑圧処理を行う
ことを特徴とする請求項１０に記載のエコーキャンセラ。
【請求項１２】
前記エコー抑圧部は、前記適応フィルタ部から出力されるエコーキャンセル出力信号に対し、特定の周波数成分についてエコー抑圧処理を行い、その他の周波数成分を無処理で外部へ出力する
ことを特徴とする請求項１０に記載のエコーキャンセラ。
【請求項１３】
前記エコー抑圧部は、前記適応フィルタ部から出力されるエコーキャンセル出力信号に対し、特定の周波数成分について周波数帯域ごとにエコー抑圧処理を行い、その他の周波数成分を無処理で外部へ出力する
ことを特徴とする請求項１０に記載のエコーキャンセラ。
【請求項１４】
スピーカとマイクロホンを利用して拡声通話を行う拡声通話系に用いられる通話音声処理装置において、
遠端側より受信した受話音声を出力するスピーカと、
送話音声が入力されるマイクロホンと、
前記スピーカと前記マイクロホンの音響結合などにより形成される帰還経路のインパルス応答を適応的に同定して前記帰還経路への入力信号から前記帰還経路のエコー成分を推定し、そのエコー成分を前記帰還経路からの出力マイクロホン入力信号より減算する適応フィルタ部と、前記適応フィルタ部からのエコーキャンセル出力信号に対してエコー抑圧処理を行うエコー抑圧部、から構成されるエコーキャンセラと、を有し、
前記エコーキャンセラのエコー抑圧部は、スペクトラルサブトラクション法に基づくエコー抑圧量を、前記帰還経路からのマイクロホン入力信号と前記帰還経路に混入する近端側音声信号の比に基づいて定義されるエコー低減量を用いて求め、前記適応フィルタ部からのエコーキャンセル出力信号に対して前記エコー抑圧量を乗算する
ことを特徴とする通話音声処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンズフリー電話システムやテレビ会議システムなどの拡声通話系で通話を行う場合に起こる、エコーやハウリングの問題を解決するエコーキャンセラ及びこれを用いた通話音声処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テレビ会議システムなどの拡声通話系では、遠端装置のマイクロホンで収音された音声が、近端装置に送られ、近端装置のスピーカから放音される。近端装置にもマイクロホンが装備されており、近端話者の音声を遠端装置へ送るように構成されている。このため、遠端側、近端側のそれぞれでスピーカから放音される音声がマイクロホンに入力される。何も処理を行わない場合はこの音声が再び相手装置へ送られるため、自分の発声がこだまのように少し遅れてスピーカから聞こえる「エコー」という現象を引き起こす。エコー（回り込み成分）が大きくなると、再びマイクロホンに入力され、系をループし「ハウリング」を引き起こす。
【０００３】
上述のようなエコーやハウリングを防止するための装置としてエコーキャンセラが知られている。一般的に、適応フィルタを用いて、スピーカとマイクロホンの音響結合などにより形成される帰還経路（エコー経路）のインパルス応答を測定し、スピーカから放音される受話信号（リファレンス信号）に前述のインパルス応答を畳み込んで擬似エコーを生成し、これをマイクロホンで収音された音声信号から差し引くことで除去している。
【０００４】
適応フィルタは可変の係数を有するプロセッサと係数を随時決定していくアルゴリズムからなる従来周知のものであって、減算器の出力信号の自乗平均値を最小化するアルゴリズム、例えば、ＬＭＳ（Least-Mean-Square）アルゴリズムにより可変のフィルタ係数を適応更新することによって帰還経路のエコー成分（帰還経路を介した受話信号の回り込み成分）を推定する。そして、適応フィルタで推定されたエコー成分を減算器において送話信号から減算することにより、送話信号に含まれるエコー成分のみを相殺し、マイクロホンで集音されたエコー以外の成分（マイクロホンに対して通話者から発せられた音声や周囲の騒音）に対しては損失を与えないようにする。
【０００５】
しかし、このようなエコーキャンセラのみで完全にエコーが消しきれるわけではなく、消し残ったエコーが聞こえてしまう。これを「残留エコー」と呼ぶ。この残留エコーを抑制することは、テレビ会議システムなどの拡声通話を違和感なく行う上で不可欠である。そこで、従来、上述のようなエコーを抑圧する技術として、エコー抑圧処理によって、状況により残留エコーのゲインを適切に調整し、残留エコーを目立たなくする手法が提案されている。
【０００６】
エコーキャンセラからエコー除去処理後に出力されるエコーキャンセル出力信号（残差信号）をＹ(ｋ)、適応処理により除去しきれなかった残留エコー信号をＥｒ(ｋ)、マイクロホンで収音される話者の音声である近端側音声信号（「送話音声」又は「妨害信号」とも呼ばれる）をＳ(ｋ)とする。ｋは周波数である。エコーキャンセル出力信号Ｙ（ｋ）は、残留エコー信号Ｅｒ（ｋ）のほかに、近端側音声信号が加えられるので、次式のように表される。このエコーキャンセル出力信号Ｙ（ｋ）のうち、近端側音声信号に相当する分Ｓ（ｋ）を出力するようにエコー抑圧量を決定すればよい。
【０００７】
【数１】
2008141734.tif 000003
【０００８】
例えば、短時間スペクトラル振幅（STSA：Short-Time Spectral Amplitude）推定の一手法であるＷｉｅｎｅｒ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ（ウィーナーフィルタリング）法によるエコー抑圧量の計算法について説明する。ウィーナーフィルタリング法では、残留エコー信号Ｅｒ（ｋ）の混じったエコーキャンセル出力信号Ｙ（ｋ）から、２乗誤差を最小にする基準で信号の予測値を与えるフィルタを設計する。
【０００９】
【数２】
2008141734.tif 000004
【００１０】
すなわち、上記（２）式で与えられる評価量εを最小とするフィルタ（エコー抑圧量） Ｇ（ｋ） を求めればよい。これによりエコーを抑圧し送話音声を強調する。ここでＥ[］は、短時間平均をとることを意味する。
【００１１】
ウィーナーフィルタリング法によると、上記の評価量εを最小化するフィルタＧ（ｋ）は次式となる。
【００１２】
【数３】
2008141734.tif 000005
【００１３】
通常、このエコー抑圧処理は、適応フィルタとともに利用される場合が多い。（非特許文献１を参照。）
【００１４】
【非特許文献１】阪内澄宇、羽田陽一，「短時間スペクトラル振幅推定に基づいた非線形エコー抑圧処理の検討」，日本音響学会講演論文集, 日本音響学会，平成１０年３月，ｐ．５５１−５５２
【００１５】
一方、Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ（スペクトルサブトラクション）法によりエコー抑圧量を計算する方法では、エコーキャンセル出力信号Ｙ（ｋ）のうち、近端側音声信号に相当する分Ｓ（ｋ）の割合をパワーレベルで推定する。スペクトルサブトラクション法によれば、（２）式の評価量εを最小化するフィルタ（エコー抑圧量）Ｇ（ｋ）は、次式となる。
【００１６】
【数４】
2008141734.tif 000006
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上述のいずれのフィルタＧ（ｋ）も、そのままでは実際に求めることができない。それは、エコーキャンセル出力信号（残差信号）Ｙ（ｋ）に含まれる残留エコー信号Ｅｒ（ｋ）と近端側音声信号（妨害信号）Ｓ（ｋ）は、通常各々の信号を直接観測できないので、分離抽出することが困難だからである。
【００１８】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、ハンズフリー電話システムやテレビ会議システムなどの拡声通話系における残留エコーを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の第１の側面のエコーキャンセラは、スピーカとマイクロホンを利用して拡声通話を行う拡声通話系に用いられるエコーキャンセラにおいて、スピーカとマイクロホンの音響結合などにより形成される帰還経路のインパルス応答を適応的に同定して帰還経路への入力信号から帰還経路のエコー成分を推定し、そのエコー成分を帰還経路からの出力マイクホン入力信号より減算する適応フィルタ部と、その適応フィルタ部からのエコーキャンセル出力信号に対してエコー抑圧処理を行うエコー抑圧部と、を備える。そして、エコー抑圧部は、ウィーナーフィルタリング法に基づくエコー抑圧量を、帰還経路からのマイクロホン入力信号と帰還経路に混入する近端側音声信号の比に基づいて定義されるエコー低減量を用いて求め、適応フィルタ部からのエコーキャンセル出力信号に対してそのエコー抑圧量を乗算することを特徴とする。
【００２０】
また本発明の第１の側面の通話音声処理装置は、スピーカとマイクロホンを利用して拡声通話を行う拡声通話系に用いられる通話音声処理装置において、遠端側より受信した受話音声を出力するスピーカと、送話音声が入力されるマイクロホンと、スピーカとマイクロホンの音響結合などにより形成される帰還経路のインパルス応答を適応的に同定して帰還経路への入力信号から帰還経路のエコー成分を推定し、そのエコー成分を帰還経路からのマイクロホン入力信号より減算する適応フィルタ部と、その適応フィルタ部からのエコーキャンセル出力信号に対してエコー抑圧処理を行うエコー抑圧部、から構成されるエコーキャンセラと、を有している。そして、エコーキャンセラのエコー抑圧部は、ウィーナーフィルタリング法に基づくエコー抑圧量を、帰還経路からのマイクロホン入力信号と帰還経路に混入する近端側音声信号の比に基づいて定義されるエコー低減量を用いて求め、適応フィルタ部からのエコーキャンセル出力信号に対してそのエコー抑圧量を乗算することを特徴とする。
【００２１】
本発明の第２の側面のエコーキャンセラは、スピーカとマイクロホンを利用して拡声通話を行う拡声通話系に用いられるエコーキャンセラにおいて、スピーカとマイクロホンの音響結合などにより形成される帰還経路のインパルス応答を適応的に同定して帰還経路への入力信号から帰還経路のエコー成分を推定し、そのエコー成分を帰還経路からのマイクロホン入力信号より減算する適応フィルタ部と、その適応フィルタ部からのエコーキャンセル出力信号に対してエコー抑圧処理を行うエコー抑圧部と、を備える。そして、エコー抑圧部は、スペクトルサブトラクション法に基づくエコー抑圧量を、帰還経路からのマイクロホン入力信号と帰還経路に混入する近端側音声信号の比に基づいて定義されるエコー低減量を用いて求め、適応フィルタ部からのエコーキャンセル出力信号に対してそのエコー抑圧量を乗算することを特徴とする。
【００２２】
本発明の第２の側面の通話音声処理装置は、スピーカとマイクロホンを利用して拡声通話を行う拡声通話系に用いられる通話音声処理装置において、遠端側より受信した受話音声を出力するスピーカと、送話音声が入力されるマイクロホンと、スピーカとマイクロホンの音響結合などにより形成される帰還経路のインパルス応答を適応的に同定して帰還経路への入力信号から帰還経路のエコー成分を推定し、そのエコー成分を帰還経路からのマイクロホン入力信号より減算する適応フィルタ部と、その適応フィルタ部からのエコーキャンセル出力信号に対してエコー抑圧処理を行うエコー抑圧部、から構成されるエコーキャンセラと、を有している。そして、エコーキャンセラのエコー抑圧部は、スペクトルサブトラクション法に基づくエコー抑圧量を、帰還経路からのマイクロホン入力信号と帰還経路に混入する近端側音声信号の比に基づいて定義される量を用いて求め、適応フィルタ部からのエコーキャンセル出力信号に対してそのエコー抑圧量を乗算することを特徴とする。
【００２３】
本発明の第１の側面によると、ウィーナーフィルタリング法に基づくエコー抑圧量を、帰還経路からのマイクロホン入力信号と帰還経路に混入する近端側音声信号の比に基づいて定義されるエコー低減量を用いて計算するようにしたので、簡単な計算式により適切なエコー抑圧量が得られる。それにより、そのエコー抑圧量に基づいて適応フィルタ部からのエコーキャンセル出力信号のゲインを調整することができる。
【００２４】
本発明の第２の側面によると、スペクトルサブトラクション法に基づくエコー抑圧量を、帰還経路からのマイクロホン入力信号と帰還経路に混入する近端側音声信号の比に基づいて定義されるエコー低減量を用いて計算するようにしたので、簡単な計算式により適切なエコー抑圧量が得られる。それにより、そのエコー抑圧量に基づいて適応フィルタ部からのエコーキャンセル出力信号のゲインを調整できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、拡声通話系で用いられるエコーキャンセラにおいて、帰還経路からのマイクロホン入力信号と帰還経路に混入する近端側音声信号の比に基づいて定義されるエコー低減量を用いてエコー抑圧量を計算し、そのエコー抑圧量に基づいて適応フィルタ部からのエコーキャンセル出力信号のゲインを調整することで、残留エコーを抑制することができる。
また、上記エコーキャンセラを通話音声処理装置に用いることで、残留エコーを適切に抑圧して目立たなくすることができるようになり、例えばハンズフリー電話システムやテレビ会議システム等におけるエコーやハウリングの問題が解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の第１の実施の形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。
【００２７】
まず、本発明のエコーキャンセラ及び通話音声処理装置が適用される拡声通話システムの一例を説明する。図１に、双方向（全二重）の拡声通話システムの一例であるテレビ会議システムの構成を示す。この図１では、画像処理に関する部分など、本発明の本質部分ではない箇所の記載は省略している。
【００２８】
図１に示すテレビ会議システムは、受話音声を出力するスピーカ１及び送話音声が入力されるマイクロホン２を備えた近端装置３と、同じようにスピーカ６及びマイクロホン７を備えた遠端装置５が通信回線４により接続され、双方向に全二重通話が可能となっている。近端装置３と遠端装置５は同一機能を備えた通話音声処理装置であり、遠端装置５の内部ブロックの記載は省略している。
【００２９】
近端装置３に接続されたスピーカ１は、遠端装置５に接続されたマイクロホンで収音された音声が近端装置３で処理されたものを放音する。近端装置３に接続されたマイクロホン２は、近端側のテレビ会議出席者の発言音声を収音するとともに、スピーカ１から放音され空間を介して発言音声に重畳される音声も収音する。
【００３０】
Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器１１は、信号処理部１３で処理されたディジタル音声データをアナログ音声データへ変換する。信号処理部１３で処理されたアナログ音声データは、アンプ（図示せず）で適宜増幅され、スピーカ１から放音される。
【００３１】
Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器１２は、マイクロホン２で収音され音声（アナログ音声データ）をディジタル音声データに変換する。このとき、Ａ／Ｄ変換器１２には、アンプ（図示せず）で適宜増幅された音声（アナログ音声データ）が入力される。
【００３２】
信号処理部１３は、例えばディジタルシグナルプロセッサ(ＤＳＰ;Digital Signal Processor)で構成され、入力及び出力の音声データを所望のデータへ変換する処理を行う。この処理については後に詳細に説明する。
【００３３】
音声コーデック１４は、信号処理部１３から送られてくるマイクロホン入力に基づく音声データをテレビ会議システムの通信で標準的に定められている符号へ変換するとともに、通信部１５から送られてくる、遠端装置５からの符号化された音声データをデコードし信号処理部１３へ送る。
【００３４】
通信部１５は、通信回線４を介して遠端装置５と符号化された音声の入出力データの送受信をディジタルデータ通信により行う。通信回線４はイーサーネット（登録商標）などの一般的なディジタル通信回線を利用する。
【００３５】
図２は、信号処理部１３内部の構成を示すブロック図である。信号処理部１３は、エコーキャンセラとして機能するものであり、適応フィルタ部２１とエコー抑圧部２２を備えて構成されている。この図２に関しても、本発明の本質部分ではない箇所の記載は省略している。
【００３６】
適応フィルタ部２１は、スピーカとマイクロホンの音響結合などにより形成される帰還経路（エコー経路）のインパルス応答を適応的に同定して帰還経路への入力信号（受話信号）から上記帰還経路のエコー成分（帰還経路を介した受話信号の回り込み成分）を推定する適応フィルタ機能と、適応フィルタで推定されたエコー成分を帰還経路からの出力信号（マイクロホン入力信号）より減算する演算機能を有している。
【００３７】
適応フィルタは可変の係数を有するプロセッサと係数を随時決定していくアルゴリズムからなるものであって、減算器の出力信号の自乗平均値を最小化するアルゴリズム、例えば、ＬＭＳ（Least-Mean-Square）アルゴリズムにより可変のフィルタ係数を適応更新することによって帰還経路のエコー成分を推定する。そして、適応フィルタで推定されたエコー成分を減算器において送話信号から減算することにより、送話信号に含まれるエコー成分を除去し、マイクロホンで収音されたエコー以外の成分（マイクロホンに対して通話者から発せられた音声や周囲の騒音）に対しては損失を与えないようにしている。
【００３８】
音声コーデック１４から信号処理部１３に送られてきた音声信号（受話信号）は、スピーカ１から直接放音されるだけでなく、適応フィルタ部２１にも送られる。また、マイクロホン２からＡ／Ｄ変換器１２を通って信号処理部１３に送られてきた音声信号（マイクロホン入力信号）は、適応フィルタ部２１へ供給され、適応フィルタ部２１でエコーキャンセルされた音がエコー抑圧部２２へと送られる。
【００３９】
エコー抑圧部２２では、Ａ／Ｄ変換器１２から送られてくるマイクロホン入力信号と、適応フィルタ部２１から送られてくるエコーキャンセル処理後の音声信号（エコーキャンセル出力信号）とからエコー抑圧量を決定し、エコー抑圧処理が施された音声信号が信号処理部１３から音声コーデック１４へと渡される。
【００４０】
雑音や送話音声も収音される状況では、エコー以外の近端側音声信号（送話音声信号）が妨害信号として作用するため、適応フィルタのフィルタ係数が不安定になり、その結果、エコー抑圧処理が不完全（例えば発散する）となってしまう。このような状況下で、最適なエコー抑圧量（エコーサプレス量）を求める方法として、本発明では、Echo Return Loss Enhancement（以下、「ＥＲＬＥ」と称する。）を用いる方法を考案したので、以下これについて説明する。このＥＲＬＥは、適応フィルタ部２１でどれだけエコーを除去できたか（エコー低減量）を示すものである。
【００４１】
以下、本発明の第１の実施の形態によるエコー抑圧量の推定方法を説明する。この第１の実施の形態では、ウィーナーフィルタリング法に基づくエコー低減量を、ＥＲＬＥを用いて求める。
【００４２】
マイクロホン２に入力される近端側音声信号（「妨害信号」又は「送話音声信号」）をＳ(ｋ)、適応フィルタで推定したエコー信号をＥｐ(ｋ)、適応フィルタでは消しきれない残留エコー信号をＥｒ（ｋ）とすると、マイクロホン２に入力されたマイクロホン入力信号Ｍ(ｋ)及び適応フィルタ部２１より出力されるエコーキャンセル出力信号（残差信号）Ｙ（ｋ）はそれぞれ次式で表される。ｋは周波数である。
【００４３】
【数５】
2008141734.tif 000007
【数６】
2008141734.tif 000008
【００４４】
エコー低減量ＥＲＬＥは、マイクロホン入力信号Ｍ(ｋ)とエコーキャンセル出力信号（残差信号）Ｙ（ｋ）の振幅の比を用いて定義される量であり、
【数７】
2008141734.tif 000009
で表される。単位は[ｄＢ]である。
【００４５】
本実施の形態では、エコーキャンセル出力信号Ｙ（ｋ）と、マイクロホン入力信号Ｍ(ｋ)のパワーの二乗の比を、エコー低減量ＥＲＬＥとして次の式（８）で表す。
【００４６】
【数８】
2008141734.tif 000010
Ｅ［] は短時間平均をとることを意味する。
【００４７】
なお、式（８）では、式（７）から分母と分子を入れ替え、分母をマイクロホン入力信号Ｍ（ｋ）の要素、分子をエコーキャンセル出力信号Ｙ（ｋ）の要素としている。これは、エコー低減量ＥＲＬＥの値を０〜１とするためである。仮に式（８）の分母と分子が逆の場合（式（７）と同様の場合）、エコー低減量ＥＲＬＥの値が発散してしまうことがあり、エコー抑圧量を適切に計算することができなくなる。
【００４８】
以下、短時間平均、パワー（絶対値）及び二乗の記述を省略し、Ｅ［｜Ｓ(ｋ)｜２］をＳ、Ｅ[｜Ｅｒ(ｋ)｜２]をＥｒ、Ｅ［｜Ｅｐ(ｋ)｜２］をＥｐ、と表現すると、式（８）は、
【数９】
2008141734.tif 000011
と表すことができる。
【００４９】
この各信号の短時間平均のパワーを基に算出したエコー低減量を「短時間ＥＲＬＥ」、これに時定数をかけて長時間平均をとったものを「長時間ＥＲＬＥ」と呼ぶことにする。例えば測定時間が１０秒のようにある程度長い場合、会話が行われていない時間帯が多く、平均すると近端側音声信号Ｓ(ｋ)はほぼゼロとみなせる。この場合、長時間ＥＲＬＥは、近端側音声信号Ｓ(ｋ)の影響が打ち消され、次式に近づくと考えられる。
【００５０】
【数１０】
2008141734.tif 000012
【００５１】
ここで、式（９）の短時間ＥＲＬＥと、式（１０）の長時間ＥＲＬＥを用いて、式（３）のフィルタＧ（ｋ）を、式（１１ａ）〜式（１１ｅ）に示すように変換する。
【００５２】
【数１１】
2008141734.tif 000013
【００５３】
以上のことから、近端側音声信号Ｓ(ｋ)および残留エコー信号Ｅｒ（ｋ）を直接求めることなく、短時間ＥＲＬＥと長時間ＥＲＬＥを用いて、ウィーナーフィルタリング法に基づく評価値εを最小とするフィルタＧ(ｋ)を計算できることがわかる。エコー抑圧部２２は、上述の計算式により求めたフィルタＧ（ｋ）を用いて残留エコーを抑圧し、エコー抑圧後の音声信号｛Ｇ（ｋ）・Ｙ（ｋ）｝を音声コーデック１４に送る。そして、エコー抑圧された音声信号が近端装置３から遠端装置５へ送られ、残留エコーが抑圧された音声がスピーカ６より放音される。
【００５４】
上述した第１の実施の形態によれば、エコー抑圧部２２において、適応フィルタ部２１によるエコーキャンセル処理の後処理として、帰還経路からのマイクロホン入力信号Ｍ（ｋ）と帰還経路に混入する近端側音声信号Ｙ（ｋ）のパワーの二乗の比で定義されるエコー低減量ＥＲＬＥを用いてフィルタ（エコー抑圧量）Ｇ（ｋ）を計算するようにしたので、簡単な計算式で適切なフィルタＧ（ｋ）が得られる。
【００５５】
そして、求めたフィルタＧ（ｋ）を、適応フィルタ２１から出力されたエコーキャンセル出力信号Ｙ（ｋ）に乗算し、エコーキャンセル出力信号Ｙ（ｋ）のゲインを適切に調整して残留エコー抑圧を行うことにより、エコーキャンセル処理のみでは消しきれない残留エコーを抑圧することができる。その結果、ハンズフリー電話やテレビ会議などにおいてエコーやハウリングの問題が解決され、遠端装置５の利用者は、残留エコーが抑制された拡声通話を違和感なく行うことができる。同様に、遠端装置５にも近端装置３の信号処理部１３と同様の機能が備わっており、近端装置３の利用者は、残留エコーが抑制された拡声通話を違和感なく行うことができる。
【００５６】
ところで、上記フィルタＧ（ｋ）によるエコー抑制を音声帯域の全周波数帯域で平均化して実施すると、エコー抑圧部２２から出力されるエコー抑圧後の音声信号における全音声帯域でゲインが下がり、遠端装置５のスピーカ６から放音される音声の音量が小さくなってしまうことがある。そこで上記第１の実施の形態の変形例として、マイクロホン入力信号Ｍ（ｋ）の音声信号の帯域を分割し、分割した周波数帯域ごとにエコーキャンセル処理を行い、そのエコーキャンセル処理の後処理として周波数帯域ごとにエコー低減量ＥＲＬＥに基づく残留エコー抑圧処理を行うことを提案する。
【００５７】
例えば周波数帯域［Ｈｚ］を、０＜ｋ≦１００、１００＜ｋ≦２００、２００＜ｋ≦３００、・・・というように分割する。適応フィルタ部２１内の適応フィルタにて各周波数帯域ごとにフィルタ係数を決定し、周波数帯域ごとにエコー成分を求めてエコーキャンセル処理を実施する。そして、エコー抑圧部２２にて、適応フィルタ部２１から出力される周波数帯域ごとのエラーキャンセル出力信号に対して、周波数帯域ごとにエコー低減量ＥＲＬＥに基づく残留エコー抑圧を行い、その結果を音声コーデック１４に送る。
【００５８】
このようにすることで、マイクロホン入力信号に対して周波数帯域ごとに適切なエコー抑圧を実施することができる。したがって、全周波数帯域で一律なエコー抑制ではなく、周波数帯域ごとに適切なエコー抑制を掛けられるので、きめ細かなエコー抑制処理が可能になるとともに、残留エコー抑圧後の音声信号の全体音量が小さくなるのを防止できる。
【００５９】
また、上記第１の実施の形態の他の変形例として、音声帯域を分割してエコーキャンセル処理を行う通話音声処理装置において、音質に強く影響を与える周波数成分についてはエコーキャンセル処理の後処理としてエコー低減量ＥＲＬＥに基づく残留エコー抑圧を行い、音質に影響が少ない周波数成分についてはボイススイッチなどを用いて無処理のまま相手側の通話音声処理装置へ出力するようにする。ボイススイッチは、エコー抑圧処理の実施と不実施を切り替える切り替え手段である。このような構成とすることにより、音質と計算量の双方を考慮して拡声通話システムを設計することができる。
【００６０】
さらに、上記第１の実施の形態のさらに他の変形例として、エコー抑圧部２２において、適応フィルタ部２１から出力されるエコーキャンセル出力信号に対し、特定の周波数成分について周波数帯域ごとにエコー抑圧処理を行い、その他の周波数成分のエコーキャンセル出力信号を無処理のまま音声コーデック１４へ出力するようにしてもよい。それにより、特定の周波数成分では周波数帯域ごとに適切なエコー抑圧処理が行われるので、さらにきめ細かなエコー抑圧が可能となる。
【００６１】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態の例について説明する。この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態におけるウィーナーフィルタリング法に替えて、スペクトラルサブトラクション法を用い残留エコーを抑制するようにしたものである。なお、第２の実施の形態について、上記第１の実施の形態で用いられた拡声通話システム（図１を参照）を利用して説明する。
【００６２】
上記第１の実施の形態の場合と同様に、マイクロホン２に入力される近端側音声信号（「妨害信号」又は「送話音声信号」）をＳ(ｋ)、適応フィルタで推定したエコー信号をＥｐ(ｋ)、適応フィルタでは消しきれない残留エコー信号をＥｒ（ｋ）とすると、マイクロホン２に入力されたマイクロホン入力信号Ｍ(ｋ)及び適応フィルタ部２１より出力されるエコーキャンセル出力信号（残差信号）Ｙ（ｋ）はそれぞれ次式で表される。ｋは周波数である。
【００６３】
【数１２】
2008141734.tif 000014
【数１３】
2008141734.tif 000015
【００６４】
エコー低減量ＥＲＬＥは、マイクロホン入力信号Ｍ(ｋ)とエコーキャンセル出力信号（残差信号）Ｙ（ｋ）の振幅の比を用いて定義される量であり、
【数１４】
2008141734.tif 000016
で表される。単位は[ｄＢ]である。
【００６５】
スペクトラルサブトラクション法を用いる第２の実施の形態では、エコーキャンセル出力信号Ｙ（ｋ）と、マイクロホン入力信号Ｍ(ｋ)のパワーの比を、エコー低減量ＥＲＬＥとして次の式（１５）で表す。
【００６６】
【数１５】
2008141734.tif 000017
Ｅ［] は短時間平均をとることを意味する。
【００６７】
なお、式（１５）では、式（１４）から分母と分子を入れ替え、分母をマイクロホン入力信号Ｍ（ｋ）の要素、分子をエコーキャンセル出力信号Ｙ（ｋ）の要素としている。これは、第１の実施の形態における式（８）と同様の理由による。
【００６８】
以下、短時間平均及びパワー（絶対値）の記述を省略し、Ｅ［｜Ｓ(ｋ)｜］をＳ、Ｅ[｜Ｅｒ(ｋ)｜]をＥｒ、Ｅ［｜Ｅｐ(ｋ)｜］をＥｐ、と表現すると、式（１５）は、
【数１６】
2008141734.tif 000018
と表すことができる。
【００６９】
この各信号の短時間平均のパワーを基に算出したエコー低減量を「短時間ＥＲＬＥ」、これに時定数をかけて長時間平均をとったものを「長時間ＥＲＬＥ」と呼ぶことにする。例えば測定時間が１０秒のようにある程度長い場合、会話が行われていない時間帯が多く、平均すると近端側音声信号Ｓ(ｋ)はほぼゼロとみなせる。この場合、長時間ＥＲＬＥは、近端側音声信号Ｓ(ｋ)の影響が打ち消され、次式に近づくと考えられる。
【００７０】
【数１７】
2008141734.tif 000019
【００７１】
ここで、式（１６）の短時間ＥＲＬＥと、式（１７）の長時間ＥＲＬＥを用いて、式（４）のフィルタＧ（ｋ）を、式（１８ａ）〜式（１８ｅ）に示すように変換する。
【００７２】
【数１８】
2008141734.tif 000020
【００７３】
以上のことから、近端側音声信号Ｓ(ｋ)および残留エコー信号Ｅｒ（ｋ）を直接求めることなく、短時間ＥＲＬＥと長時間ＥＲＬＥを用いて、スペクトラルサブトラクション法に基づく評価値εを最小とするフィルタＧ(ｋ)を計算できることがわかる。エコー抑圧部２２は、上述の計算式により求めたフィルタＧ（ｋ）を用いて残留エコーを抑圧し、エコー抑圧後の音声信号｛Ｇ（ｋ）・Ｙ（ｋ）｝を音声コーデック１４に送る。そして、エコー抑圧された音声信号が近端装置３から遠端装置５へ送られ、残留エコーが抑圧された音声がスピーカ６より放音される。
【００７４】
上述した第２の実施の形態によれば、エコー抑圧部２２において、適応フィルタ部２１によるエコーキャンセル処理の後処理として、帰還経路からのマイクロホン入力信号Ｍ（ｋ）と帰還経路に混入する近端側音声信号Ｙ（ｋ）のパワーの比で定義されるエコー低減量ＥＲＬＥを用いてフィルタ（エコー抑圧量）Ｇ（ｋ）を計算するようにしたので、簡単な計算式で適切なフィルタＧ（ｋ）が得られる。
【００７５】
そして、この第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、求めたフィルタＧ（ｋ）を、適応フィルタ２１から出力されたエコーキャンセル出力信号Ｙ（ｋ）に乗算し、エコーキャンセル出力信号Ｙ（ｋ）のゲインを適切に調整して残留エコー抑圧を行うことにより、エコーキャンセル処理のみでは消しきれない残留エコーを抑圧することができる。その結果、ハンズフリー電話やテレビ会議などにおいてエコーやハウリングの問題が解決され、遠端装置５の利用者は、残留エコーが抑制された拡声通話を違和感なく行うことができる。同様に、遠端装置５にも近端装置３の信号処理部１３と同様の機能が備わっており、近端装置３の利用者は、残留エコーが抑制された拡声通話を違和感なく行うことができる。
【００７６】
また、この第２の実施の形態においても、第１の実施の形態に対する各変形例を適用して、同様の効果を得ることができる。
【００７７】
ここで、第１の実施の形態と第２の実施の形態における２種類の定式化による本質的な違いを説明する。
【００７８】
第１の実施の形態におけるウィーナーフィルタリング法では、式（２）に示すように二乗誤差を最小化するため、近端側音声信号Ｓ（ｋ）が小さいときの推定誤差と、大きいときの推定誤差が同等に扱われる。つまり、推定誤差による悪影響を考えると、近端側音声信号Ｓ（ｋ）が大きいときの推定誤差は、フィルタＧ（ｋ）がやや小さく見積もられることで出力音声信号Ｇ（ｋ）・Ｙ（ｋ）の大きさが近端側音声信号Ｓ（ｋ）の大きさよりやや小さくなる程度の影響だが、近端側音声信号Ｓ（ｋ）が小さいときの推定誤差は、フィルタＧ（ｋ）が小さく見積もられることで出力音声信号Ｇ（ｋ）・Ｙ（ｋ）が小さくなり、聞こえなくなってしまうという影響がある。
【００７９】
この手法に対し、第２の実施の形態におけるスペクトラルサブトラクション法では、パワー比を最小化するため、近端側音声信号Ｓ（ｋ）の大きさの影響を受けない。結果として、近端側音声信号Ｓ（ｋ）が小さいときも、音声が聞こえなくなることがない。
【００８０】
なお、本発明は、上述した実施の形態の例に限定されるものではなく、適応フィルタ部２１とエコー抑制部２２の機能を一体構成の処理部に設けるなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態に係る拡声通話システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】通話音声処理装置内の信号処理部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８２】
１…スピーカ、２…マイクロホン、３…近端装置、４…通信回路、５…遠端装置、６…スピーカ、７…マイクロホン、１１…Ｄ／Ａ変換器、１２…Ａ／Ｄ変換器、１３…信号処理部、１４…音声コーデック、１５…通信部、２１…適応フィルタ部、２２…エコー抑圧部
【図１】
2008141734.tif 000021
【図２】
2008141734.tif 000022