(57)【要約】【課題】装置規模が小さく受信信号の品質劣化が無く正確にダブルトークを検知して送信信号の音響エコー成分を抑圧するエコー処理装置及び音声処理装置を得る。【解決手段】受信信号のサンプリング周波数より高いサンプリング周波数でデジタル信号に変換された送信信号から、受信信号が存在する周波数帯域の上限以上の周波数成分を抽出する抽出手段と、上記抽出手段で抽出された周波数成分を用いてダブルトーク判定を行うダブルトーク検出手段と、上記ダブルトーク検出手段のダブルトーク判定結果に従ってフィルタ係数更新の停止および開始を行いながら、送信信号の音響エコー成分を抑圧するエコーキャンセラ手段とを備える。【選択図】          図１
2004228939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号のサンプリング周波数より高いサンプリング周波数でデジタル信号に変換された送信信号から、受信信号が存在する周波数帯域の上限以上の周波数成分を抽出する抽出手段と、
上記抽出手段で抽出された周波数成分を用いてダブルトーク判定を行うダブルトーク検出手段と、
上記ダブルトーク検出手段のダブルトーク判定結果に従ってフィルタ係数更新の停止および開始を行いながら、送信信号の音響エコー成分を抑圧するエコーキャンセラ手段と
を備えたことを特徴とするエコー処理装置。
【請求項２】
上記ダブルトーク検出手段は、上記送信信号に含まれる背景雑音成分の量に応じてダブルトーク判定を行うことを特徴とする請求項１に記載のエコー処理装置。
【請求項３】
上記抽出手段は、上記送信信号の背景雑音成分を抑圧可能に構成され、
上記ダブルトーク検出手段は、上記抽出手段で背景雑音成分を抑圧された送信信号と、上記抽出手段で背景雑音成分を抑圧された送信信号から抽出された受信信号が存在する周波数帯域の上限以上の周波数成分とを用いて、ダブルトーク判定を行うように構成された
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエコー処理装置。
【請求項４】
上記デジタル信号に変換された送信信号を上記受信信号と同一のサンプリング周波数の時系列信号にダウンサンプリングするダウンサンプリング手段を備え、
上記エコーキャンセラ手段は、上記ダウンサンプリング手段でダウンサンプリングされた送信信号の音響エコー成分を抑圧するように構成された
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のエコー処理装置。
【請求項５】
上記受信信号を上記デジタル信号に変換された送信信号と同一のサンプリング周波数の時系列にアップサンプリングするアップサンプリング手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のエコー処理装置。
【請求項６】
受信信号をデジタル信号からアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、
上記Ｄ／Ａ変換器でアナログ信号に変換された受信信号に応じた音響を出力するスピーカと、
外部の音響を入力し、送信信号として上記入力した外部の音響に対応したアナログ信号を出力するマイクと、
上記マイクから出力された送信信号を受信信号のサンプリング周波数より高いサンプリング周波数でアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
上記Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換された送信信号から受信信号が存在する周波数帯域の上限以上の周波数成分を抽出する抽出手段と、
上記抽出手段で抽出された周波数成分を用いてダブルトーク判定を行うダブルトーク検出手段と、
上記ダブルトーク検出手段のダブルトーク判定結果に従ってフィルタ係数更新の停止および開始を行いながら、送信信号の音響エコー成分を抑圧するエコーキャンセラ手段と
を備えたことを特徴とする音声処理装置。
【請求項７】
上記受信信号を上記Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数と同一のサンプリング周波数の時系列信号にアップサンプリングするアップサンプリング手段を備え、
上記Ｄ／Ａ変換器は、上記アップサンプリング手段でアップサンプリングされた受信信号のサンプリング周波数と同一のサンプリング周波数で上記受信信号をデジタル信号からアナログ信号に変換するように構成された
ことを特徴とする請求項６に記載の音声処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車載電話及び携帯電話等の音声通信において、音響エコーを低減するエコー処理装置及び音声処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スピーカから出力されてエコー路を経てマイクに入力される音響エコーを低減するエコー処理装置において、適応フィルタでエコー経路の伝達特性を推定してこの伝達特性を現すフィルタ係数を求め、このフィルタ係数と受信信号から擬似エコーを生成し、音響エコーから差し引くエコー処理装置では、伝達特性の推定誤差が大きくなることを避けるためエコー信号と近端話者の音声が送信信号に同時に入力されるダブルトーク状態をできるだけ早く検知し、伝達特性の推定、即ちフィルタ係数の更新を即座に停止することが非常に重要である。しかし送信信号にエコー信号のみが含まれるのか近端話者の音声も同時に含まれるのかを正確に区別することは難しく、近端話者の音声を検知するための様々な方法が考案されている。
【０００３】
この種の従来のエコー処理技術として、例えば、特開昭６２−６５５２５号公報に開示されたものがある。図４は、この従来技術の構成を概略的に示した構成図であり、点線１で囲まれた部分はディジタル信号処理を行う部分である。
【０００４】
以下、図４の従来技術を説明する。
図４の従来のエコー処理装置では、電話回線を通じた通話を前提としており、受信信号は、周波数帯域が電話回線の信号帯域である０．３ＫＨｚ〜３．４ＫＨｚに制限されたディジタル信号である。この受信信号は、Ｄ／Ａ変換器２においてサンプリング周波数８ＫＨｚでアナログ信号に変換される。そして増幅器３を経由してスピーカ４から外部出力され、エコー経路を経てエコー信号としてマイク５に入力される。なおＤ／Ａ変換器２では、遮断周波数３．４ＫＨｚのローパスフィルタ処理も行うものとする。
【０００５】
マイク５に入力されたエコー信号は、増幅器６を経てＡ／Ｄ変換器７でアナログ信号からディジタル信号である送信信号に変換される。このときＡ／Ｄ変換器７では０．３ＫＨｚ〜３．４ＫＨｚの帯域制限フィルタ処理も行うものとする。
適応フィルタ手段１３で、禁止ゲート１６を経由して入力されたエコー抑圧送信信号と受信信号からエコー経路の伝達特性、即ち適応フィルタ係数が推定されて擬似エコーが生成され、減算手段１４で、送信信号から適応フィルタ手段１３で生成された擬似エコーが差し引かれてエコー抑圧が行われる。
【０００６】
また、増幅器６から出力されるアナログ信号はＡ／Ｄ変換器７の他にハイパスフィルタ１７とローパスフィルタ１８に入力される。ハイパスフィルタ１７は３．４ＫＨｚ以上の信号のみを通過させ、ローパスフィルタ１８は０．３ＫＨｚ以下の信号のみを通過させる。双方のフィルタの出力はレベル検出１９、２０に入力され、どちらかが一定以上のレベルであることが検出されるとＯＲ回路２１から禁止ゲート１６を閉じる信号が出力され、適応フィルタ手段１３の伝達特性推定即ちフィルタ係数の更新が停止される。
【０００７】
エコー信号は元々０．３ＫＨｚ〜３．４ＫＨｚに帯域制限されているので、レベル検出１９、２０でレベル検出されることは無いが、近端話者の音声は帯域制限されていないので、レベル検出１９、２０でレベル検出された信号は近端話者の音声入力とみなされ、ダブルトークの可能性があるとして禁止ゲートが閉じられることになる。
【０００８】
このようにして従来のエコー処理装置では、エコー信号と近端話者の音声を周波数帯域成分の差異で区別して近端話者の音声を検知し、近端話者の音声が検知された場合に、ダブルトークの可能性があると判定してフィルタ係数の更新を停止していた。
【０００９】
また、従来のエコー処理技術として、例えば、特開２０００−１０１４８４公報に開示されたものがある。図５は、この従来技術の構成を概略的に示した構成図であり、点線１で囲まれた部分はディジタル信号処理を行う部分で、ＤＳＰ（ディジタル信号処理プロセッサ）で実施される。
【００１０】
以下、図５の従来技術を説明するが、図４と同一又は相当の部分については同一符号を付して説明は省略する。
【００１１】
フィルタ２３は受信信号が存在する帯域内の周波数成分を抑圧する（受信信号の特定成分を除去する）ディジタルフィルタで構成され、フィルタ２２はフィルタ２３と逆の特性を持つフィルタで構成される。ここでは、フィルタ２３を一定の遮断周波数以上の成分を抑圧するローパスフィルタで構成する場合、フィルタ２２を同じ遮断周波数を持つハイパスフィルタで構成されるとする。
【００１２】
受信信号はローパスフィルタ２３を通過すると高域成分が抑圧され、Ｄ／Ａ変換器２、増幅器３、スピーカ４を経由してエコー信号としてマイク５に入力され、Ａ／Ｄ変換器７でディジタルの送信信号になる。フィルタ２２はフィルタ２３と同じ遮断周波数で送信信号の低域を抑圧する。もし送信信号の成分がエコー信号だけであれば、結果的に全帯域の成分が抑圧された信号が出力される。一方近端話者の音声は高域成分を残しているのでフィルタ２２を通過しても高域成分が存在する信号が出力される。
【００１３】
ダブルトーク検出手段１１ではフィルタ２２から出力された信号のパワーが一定以上であれば近端話者の音声と判定し、ダブルトークの可能性があると判定して適応フィルタ手段１３のフィルタ係数更新を停止させる指令を適応フィルタ手段１３に出力する。すると、適応フィルタ手段１３では適応フィルタ係数の更新が停止される。
【００１４】
このように図５の従来のエコー処理装置では、フィルタ２３で受信信号が存在する帯域内の周波数成分を抑圧し、受信信号の周波数成分をわざと変形させることで、近端話者の音声とエコー信号とを区別できるようにし、近端話者の音声を検知してフィルタ係数の更新を停止していた。
【００１５】
【特許文献１】
特開昭６２−６５５２５号公報（第３頁〜第５頁、第１図）
【００１６】
【特許文献２】
特開２０００−１０１４８４公報（第４頁〜第９頁、第１図）
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示した従来のエコー処理装置では近端話者の音声を検出するためハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、レベル検出器で構成される回路が必要で、装置規模が大きくなる課題があった。
【００１８】
また、図５に示した従来のエコー処理装置では近端話者の音声と区別するため受信信号の周波数成分に変形を加えるので受信信号の品質が劣化する課題があった。
【００１９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、装置規模が小さく受信信号の品質劣化が無く正確にダブルトークを検知して送信信号の音響エコー成分を抑圧するエコー処理装置及び音声処理装置を得ることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るエコー処理装置は、受信信号のサンプリング周波数より高いサンプリング周波数でデジタル信号に変換された送信信号から、受信信号が存在する周波数帯域の上限以上の周波数成分を抽出する抽出手段と、上記抽出手段で抽出された周波数成分を用いてダブルトーク判定を行うダブルトーク検出手段と、上記ダブルトーク検出手段のダブルトーク判定結果に従ってフィルタ係数更新の停止および開始を行いながら、送信信号の音響エコー成分を抑圧するエコーキャンセラ手段とを備えたものである。
【００２１】
また、本発明の係る音声処理装置は、受信信号をデジタル信号からアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、上記Ｄ／Ａ変換器でアナログ信号に変換された受信信号に応じた音響を出力するスピーカと、外部の音響を入力し、送信信号として上記入力した外部の音響に対応したアナログ信号を出力するマイクと、上記マイクから出力された送信信号を受信信号のサンプリング周波数より高いサンプリング周波数でアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、上記Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換された送信信号から受信信号が存在する周波数帯域の上限以上の周波数成分を抽出する抽出手段と、上記抽出手段で抽出された周波数成分を用いてダブルトーク判定を行うダブルトーク検出手段と、上記ダブルトーク検出手段のダブルトーク判定結果に従ってフィルタ係数更新の停止および開始を行いながら、送信信号の音響エコー成分を抑圧するエコーキャンセラ手段とを備えたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるエコー処理装置の構成を示すブロック構成図である。
図において点線１で囲まれた部分はエコー処理装置の基本部分で、例えば、ＤＳＰ（ディジタル信号処理プロセッサ）のソフトウエア処理で実施される。本実施の形態において、基本部分１は、デジタル信号の受信信号をアップサンプリングして出力すると共に、入力されたデジタル信号の送信信号をダウンサンプリングし、当該ダウンサンプリングされた送信信号の音響エコー成分を抑圧して出力する。
【００２３】
Ｄ／Ａ変換器２は、上記基本部分１から出力された受信信号をデジタル信号からアナログ信号に変換する。本実施の形態では、上記基本部分１でアップサンプリングされた受信信号をデジタル信号からアナログ信号に変換する。
【００２４】
増幅器３は、上記Ｄ／Ａ変換器２でアナログ信号に変換された受信信号を増幅する。
スピーカ４は、上記増幅器３で増幅されたアナログ信号の受信信号に応じた音響を出力する。
マイク５は、外部の音響を入力し、送信信号として上記入力した外部の音響に対応したアナログ信号を出力する。本実施の形態では、例えば、マイク５近傍で発せられた近端話者の音声、上記スピーカ４から出力された音響等を入力する。増幅器６は、上記マイク５に入力されたアナログ信号の送信信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器７は、上記増幅器６で増幅された送信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
【００２５】
また、基本部分１において、アップサンプリング手段８は、デジタル信号の受信信号のサンプリング周波数をアップさせる。本実施の形態では、上記受信信号を上記Ａ／Ｄ変換器７のサンプリング周波数と同一のサンプリング周波数の時系列信号にアップサンプリングする。
ダウンサンプリング手段９は、デジタル信号の送信信号のサンプリング周波数をダウンさせる。本実施の形態では、上記送信信号をアップサンプリング前の受信信号と同一のサンプリング周波数の時系列信号にダウンサンプリングする。
抽出手段１０は、デジタル信号に変換された送信信号から受信信号が存在する周波数帯域以上の周波数成分を抽出するものであり、本実施の形態では、フィルタ１０を用いる。
【００２６】
ダブルトーク検出手段１１は、上記フィルタ１０で抽出された周波数成分を用いてダブルトーク判定を行う。本実施の形態では、受信信号、送信信号、上記フィルタ１０で抽出された周波数成分、及び送信信号のエコー成分を抑圧したエコー抑圧送信信号を用いてダブルトーク判定を行う。
【００２７】
エコーキャンセラ手段１２は、上記ダブルトーク検出手段１１のダブルトーク判定結果を用いて、送信信号の音響エコー成分を抑圧するものであり、本実施の形態では、適応フィルタ手段１３と減算手段１４で構成され、ダウンサンプリング手段９を通過したデジタル信号の送信信号から擬似エコー信号を差し引いて、送信信号のエコー成分を除去し、エコー抑圧送信信号を出力する。
【００２８】
エコーキャンセラ手段１２において、適応フィルタ手段１３は、受信信号及びエコー抑圧送信信号を用いてエコー経路の伝達特性即ち適応フィルタ係数を推定して擬似エコー信号を生成すると共に、上記ダブルトーク検出手段１１のダブルトーク判定結果を用いて上記適応フィルタ係数の更新を制御する。
減算手段１４は、上記ダウンサンプリング手段９を通過したデジタル信号の送信信号から上記適応フィルタ手段１３で生成された擬似エコー信号を差し引く。
【００２９】
なお、本実施の形態においては、Ｄ／Ａ変換器２とＡ／Ｄ変換器７は、互いに同一のサンプリング周波数と互いに同一の高域遮断周波数で構成されている。
【００３０】
次に動作について説明する。
図１において、基本部分１に入力された受信信号は、例えば、電話通話用の信号帯域である０．３ＫＨｚ〜３．４ＫＨｚに制限されており、サンプリング周波数８ＫＨｚでサンプリングされているデジタル信号であるとする。まず、アップサンプリング手段８は、上記サンプリング周波数８ＫＨｚでサンプリングされている受信信号が入力されると、この受信信号を、例えばサンプリング周波数１６ＫＨｚにアップサンプリングする。このアップサンプリングは、例えば、受信信号の２サンプル間に振幅ゼロのサンプルを１サンプルずつ挿入し、遮断周波数３．４ＫＨｚのローパスフィルタ処理（例えばＩＩＲ型ディジタルフィルタで実施）を施すことで実施する。このアップサンプリングの技術は文献（城戸健一著「ディジタル信号処理入門」丸善株式会社出版、昭和６０年７月２０日発行）に示されている。
【００３１】
次に、Ｄ／Ａ変換器２は、上記サンプリング周波数１６ＫＨｚにアップサンプリングされた受信信号をサンプリング周波数１６ＫＨｚでアナログ信号に変換する。ここでＤ／Ａ変換器２は、例えば、遮断周波数７．０ＫＨｚのローパスフィルタ処理も行うものとする。そして、増幅器３が、上記アナログ信号に変換された受信信号を増幅し、スピーカ４が、上記増幅された受信信号に応じた音響を出力する。
【００３２】
スピーカ４から外部出力された音響は、エコー経路を経てエコー信号としてマイク５に入力される。また、この時、上記マイク５の近傍で近端話者が発声した場合には、その音声もマイク５に入力される。そして上記マイク５は上記入力した外部の音響に対応したアナログ信号を出力する。
【００３３】
次に、増幅器６が、上記マイク５から出力されたアナログ信号の送信信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器７が、増幅されたアナログ信号をデジタル信号の送信信号に変換する。このときＡ／Ｄ変換器７では、上記Ｄ／Ａ変換器２と同じサンプリング周波数１６ＫＨｚで変換し、上記Ｄ／Ａ変換器２と同じ高域遮断周波数を持つ０．３ＫＨｚ〜７．０ＫＨｚの帯域制限フィルタ処理も行うものとする。
【００３４】
市販のＡ／Ｄ変換器とＤ／Ａ変換器の多くは両者一体として装置化され同一のサンプリング周波数と同一の高域遮断周波数で動作することが多いが、上記のように受信信号側にアップサンプリング手段１３を設けることでＡ／Ｄ変換器７と同じサンプリング周波数と高域遮断周波数でＤ／Ａ変換器２が動作するようにするので、市販の一体型Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換器を適用することができる。
【００３５】
Ａ／Ｄ変換器７から出力されたデジタル信号の送信信号は、ダウンサンプリング手段９、フィルタ１０、及びダブルトーク検出手段１１に出力される。
ダウンサンプリング手段９では、送信信号をサンプリング周波数８ＫＨｚにダウンサンプリングする。このダウンサンプリングは、例えば、入力された送信信号を遮断周波数３．４ＫＨｚのローパスフィルタ処理（例えばＩＩＲ型ディジタルフィルタで実施）した後、２サンプルごとに間引いて抽出すことで実施する。このダウンサンプリングの技術は文献（城戸健一著「ディジタル信号処理入門」丸善株式会社出版、昭和６０年７月２０日発行）に示されている。
【００３６】
サンプリング周波数８ＫＨｚにダウンサンプリングされた送信信号が入力されると、エコーキャンセラ手段１２では、適応フィルタ手段１３が受信信号とエコー抑圧送信信号からエコー経路の伝達特性即ち適応フィルタ係数を推定し、擬似エコーを生成する。そして、減算手段１４が上記ダウンサンプリングされた送信信号から上記擬似エコーを差し引いてエコー抑圧を行う。
ここで、適応フィルタ手段１３に入出力される信号のサンプリング周波数は全て８ＫＨｚであり、サンプリング周波数の違いによる性能劣化を生じることなく擬似エコー生成やエコー抑圧処理ができる。
【００３７】
また、フィルタ１０では、上記Ａ／Ｄ変換器７から出力された送信信号が入力されると、その送信信号から受信信号が存在する周波数帯域の上限以上の周波数成分を抽出し、ダブルトーク検出手段１１に出力する。
フィルタ１０は、ここでは、ハイパスフィルタ特性を持つ例えば８次のＩＩＲ型ディジタルフィルタで構成されており、送信信号が入力されると、送信信号の３．４ＫＨｚ以下の成分を抑圧し、ダブルトーク検出手段１１に出力する。図２にフィルタ１０の特性を示す。
【００３８】
ダブルトーク検出手段１１は、上記Ａ／Ｄ変換器７から出力された送信信号、上記フィルタ１０から出力された３．４ＫＨｚ以下が抑圧された送信信号（以降、ハイパス送信信号と呼称）、エコー抑圧送信信号及び受信信号を入力し、送信信号にエコー信号と近端話者の音声信号が同時に含まれるダブルトークの状態かあるいは受信信号が無音かを判定して、そのダブルトーク判定結果を適応フィルタ手段１３に伝達する。
【００３９】
適応フィルタ手段１３は、ダブルトークか受信信号が無音である場合には、適応フィルタ係数の更新を停止し、フィルタ係数の算出精度劣化を防止する。また、適応フィルタ手段１３は、ダブルトークでもなく受信信号が無音でもない場合に、適応フィルタ係数の更新を行う。
【００４０】
以下にダブルトーク検出手段１１の動作を詳しく説明する。
ここでサンプリング周波数は、送信信号（ダウンサンプリング前）とハイパス送信信号が１６ＫＨｚ、受信信号とエコー抑圧送信信号が８ＫＨｚである。
【００４１】
まず、ダブルトーク検出手段１１は、受信信号の平均パワーＸ、送信信号の平均パワーＳ、ハイパス送信信号の平均パワーＳｈ、エコー抑圧送信信号の平均パワーＥを求める。平均パワーは例えば、一定区間毎にその区間内のサンプルの二乗和をサンプル数で平均化する方法で求める。
【００４２】
次に、ダブルトーク検出手段１１は、過去に求めた送信信号の平均パワーＳの内の最低値、例えば、過去１秒に求めた上記一定区間毎の送信信号の平均パワーＳの内の最低値を、この最低値を求めた区間の送信信号に周期性が無い場合に限り背景雑音パワーＮｓ値として抽出する。周期性の有無は、例えば、送信信号の自己相関係数の最大値と予め設定した閾値とを比較することで判定する。自己相関係数の最大値が閾値を越えれば周期性あり、越えなければ無しと判定する。
【００４３】
そして、送信信号の平均パワーＳの値が背景雑音パワーＮｓにあらかじめ設定した定数を加えた値より多く、しかも周期性がある場合、その区間の送信信号を有音区間として検出する。
さらに、所定時間、例えば過去１秒間における有音区間の平均パワーをＶｓとして求め、有音区間の平均パワーＶｓと背景雑音パワーＮｓの比（Ｖｓ／Ｎｓ）をＲｓとして求める。
【００４４】
次に、ダブルトーク検出手段１１は、ダブルトーク判定を行う。例えば、以下の条件式（１）〜（４）を用いてダブルトーク判定を行う。
【００４５】
Ｘ＜ｐ１                              ・・・（１）
Ｓ＞ｐ２＊Ｘ（但しｐ２＜＝０．５）    ・・・（２）
Ｅ＞ｐ３＊Ｓ                          ・・・（３）
Ｓｈ＞ｐ４                            ・・・（４）
【００４６】
ダブルトーク検出手段１１は、これら条件式において、式（１）が成立した場合は、受信信号が無音であると判定する。
また、式（１）が不成立でかつ式（２）と式（４）が成立した場合は、（３）の成立不成立に関わらずダブルトークであると判定する。
さらに、式（１）と式（２）が不成立でかつ式（３）と式（４）が成立した場合は、エコー抑圧量が小さく、エコー信号以外の入力音が多いかことによるダブルトークと判定する。
【００４７】
ここで、式（１）〜（４）中のｐ１とｐ３は所定の定数であり、使用環境に応じて決定されるが、例えば、ｐ１＝１００２、ｐ３＝０．５とする。ｐ２とｐ４は先の求めたＲｓの値によって変化する可変値であり、Ｒｓが大きく、例えば３６２を超える場合、即ち背景雑音の量が少ない場合は、ｐ２は０．３、ｐ４は１００２に設定し、３６２超えない場合、即ち背景雑音の量が大きい場合は、ｐ２は０．５、ｐ４は３００２に設定する。
【００４８】
ハイパス送信信号の平均パワーＳｈは送信信号の高域成分のパワーであり、これが大きい場合は近端話者の音声が入力されていると考えられる。また、送信信号の平均パワーＳは送信信号の全帯域のパワーで、エコー信号と近端話者の音声の両方かどちらか一方の存在を示している。
【００４９】
ダブルトーク判定手段１１は、送信信号の平均パワーＳを用いた式（２）や（３）が成り立っても、ハイパス送信信号の平均パワーＳｈを用いた式（４）が成り立たなければ、ダブルトークであると判定しない。したがって、送信信号がエコー信号のみでなるシングルトークをダブルトークと誤判定することが少なくなり、精度の良いダブルトーク判定が行える。
【００５０】
また、背景雑音の量が少ない場合は、ハイパス送信信号の平均パワーＳｈに含まれる背景雑音が少なく、ハイパス送信信号の平均パワーＳｈの値の信頼性が高いと判断してｐ４が小さな値に設定され、同様にｐ２も小さく設定されるので、ハイパス送信信号の平均パワーＳｈの大きさによってダブルトークを正確に判定し易くなる。
【００５１】
以上のように、この実施の形態によれば、送信信号に含まれる電話通話音声の周波数帯域外の周波数成分の有無を利用して行うダブルトーク判定を、Ａ／Ｄ変換後のディジタル信号対するソフトウエア処理で実施するようにしたので、ＤＳＰだけによる小さな装置規模で受信信号の品質劣化無く精度の良いダブルトーク判定が行えるエコー処理装置を実現できる。
【００５２】
また、この実施の形態によれば、マイクに入力された音響を電話通信音声の周波数帯域より高い周波数成分を保持できるサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換するようにしたので、送信信号に含まれる電話通話音声の周波数帯域より高い周波数成分の有無を利用してダブルトーク判定を行うことができる。
【００５３】
また、この実施の形態によれば、電話通信音声の周波数帯域より高い周波数成分を保持するサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器のサンプリング周波数と同じサンプリング周波数の時系列信号にアップサンプリングするアップサンプリング手段を備え、Ａ／Ｄ変換器とＤ／Ａ変換器のサンプリング周波数と高域遮断周波数を同一にするようにしたので、市販の一体型Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換器を適用でき、小さな装置規模で簡単にエコー処理装置が実現できる。
【００５４】
また、この実施の形態によれば、エコーキャンセラ手段の前段にデジタル信号に変換された送信信号を受信信号と同一のサンプリング周波数の時系列信号にダウンサンプリングするダウンサンプリング手段を設け、適応フィルタ手段に入出力される信号を全て同一のサンプリング周波数としたので、サンプリング周波数の違いによる性能劣化を生じることなく擬似エコー生成やエコー抑圧処理を実現できる。
【００５５】
また、この実施の形態によれば、送信信号から抽出された受信信号が存在する周波数帯域の上限以上の周波数成分、即ち、ハイパス送信信号の平均パワーＳｈを用いてダブルトーク判定を行うようにしているので、受信信号は変形されずにスピーカから出力され、受信信号の品質劣化が無くダブルトーク判定を行うことができる。
【００５６】
また、この実施の形態によれば、送信信号から抽出された受信信号が存在する周波数帯域の上限以上の周波数成分、即ち、ハイパス送信信号の平均パワーＳｈを用いて、当該ハイパス送信信号の平均パワーＳｈが大きい場合にはダブルトークであると判定しにくくし、上記ハイパス送信信号の平均パワーＳｈが小さい場合にはダブルトークであると判定しやすくするように、ダブルトーク判定を行うようにしているので、送信信号がエコー信号のみでなるシングルトークをダブルトークと誤判定することが少なくなり、精度の良いダブルトーク判定を行うことができる。
【００５７】
また、この実施の形態によれば、背景雑音成分の量に応じてダブルトーク判定を行うようにしているので、より精度の良いダブルトーク判定を行うことができる。
【００５８】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２によるエコー処理装置を示すブロック構成図であり、図１と同一または相当部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００５９】
図３において、抽出手段１５は、デジタル信号に変換された送信信号から受信信号が存在する周波数帯域の上限以上の周波数成分を抽出するものであり、本実施の形態では、上記送信信号の背景雑音成分を抑圧可能なノイズサプレッサ１５を用いる。このノイズサプレッサ１５は、デジタル信号の送信信号の背景雑音成分を抑圧すると共に、所定の周波数成分のみを通過させるフィルタ処理を行う。また、本実施の形態において、ノイズサプレッサー１５は、エコーキャンセラ手段１２を迂回する位置に配置されている。
【００６０】
次に動作について説明する。
図３において、基本部分１に入力された受信信号は、例えば、電話通話用の信号帯域である０．３ＫＨｚ〜３．４ＫＨｚに制限されており、サンプリング周波数８ＫＨｚでサンプリングされているデジタル信号であるとする。
【００６１】
図３において、図１と同一符号を付した部分は、上記実施の形態１と同様に動作する。まず、アップサンプリング手段８は、上記サンプリング周波数８ＫＨｚでサンプリングされている受信信号が入力されると、この受信信号を、例えばサンプリング周波数１６ＫＨｚにアップサンプリングする。
【００６２】
次に、Ｄ／Ａ変換器２は、上記サンプリング周波数１６ＫＨｚにアップサンプリングされた受信信号をサンプリング周波数１６ＫＨｚでアナログ信号に変換すると、増幅器３が、上記アナログ信号に変換された受信信号を増幅し、スピーカ４が、上記増幅された受信信号に応じた音響を出力する。
【００６３】
スピーカ４から外部出力された音響は、エコー経路を経てエコー信号としてマイク５に入力される。また、この時、上記マイク５の近傍で近端話者が発声した場合には、その音声もマイク５に入力される。そして上記マイク５は上記入力された外部の音響を送信信号として、上記入力した外部の音響に対応したアナログ信号を出力する。
【００６４】
次に、増幅器６が、上記マイク５から出力されたアナログ信号の送信信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器７が、送信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
【００６５】
Ａ／Ｄ変換器７から出力されたデジタル信号の送信信号は、本実施の形態においては、ダウンサンプリング手段９、ノイズサプレッサ１５に出力される。
【００６６】
ダウンサンプリング手段９が、デジタル信号の送信信号をサンプリング周波数８ＫＨｚにダウンサンプリングしてエコーキャンセラ手段１２に出力すると、当該エコーキャンセラ手段１２は、上記実施の形態１と同様に送信信号のエコー抑圧を行う。
ここで、本実施の形態においても、適応フィルタ手段１３に入出力される信号は全て８ＫＨｚであり、サンプリング周波数の違いによる性能劣化を生じることなく擬似エコー生成やエコー抑圧処理ができる。
【００６７】
また、ノイズプレッサー１５は、上記Ａ／Ｄ変換器７から出力されたデジタル信号の送信信号が入力されると、その送信信号の背景雑音成分を抑圧すると共に、所定の周波数成分のみを通過させてダブルトーク検出手段１１に出力する。即ち、送信信号の背景雑音成分を抑圧すると共に、送信信号から受信信号が存在する周波数帯域の上限以上の周波数成分を抽出し、上記背景雑音成分が抑圧された送信信号と、背景雑音成分が抑圧され受信信号が存在する周波数帯域の上限以上の周波数成分が抽出された送信信号とをダブルトーク検出手段１１に出力する。
【００６８】
ノイズプレッサー１５は、まず、例えば、文献（Ｓｔｅｖｅｎ  Ｆ．Ｂｏｌｌ，  ”Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｏｆ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｎｏｉｓｅ  ｉｎ  ｓｐｅｅｃｈ  ｕｓｉｎｇ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  ＡＳＳＰ．  Ｖｏｌ．  ＡＳＳＰ−２７，  Ｎｏ．２，  Ａｐｒｉｌ  １９７９）に開示されているスペクトルサブトラクション法に基づいた背景雑音抑圧処理を行う。具体的には、送信信号をフーリエ変換によって周波数軸に一旦変換し、周波数軸上で送信信号に含まれる背景雑音成分を抑圧する。続いて、ノイズプレッサー１５は、背景雑音成分を抑圧した送信信号に対して周波数軸上で３．４ＫＨｚ以下の周波数成分を抑圧し、逆フーリエ変換で時間軸に変換してダブルトーク検出手段１１に出力する。
このようにして、ノイズサプレッサー１５にて背景雑音成分が抑圧処理されると共に、遮断周波数３．４ＫＨｚのハイパスフィルタ処理と同等の処理が送信信号に為されることになる。
【００６９】
ダブルトーク検出手段１１は、上記ノイズサプレッサ１５から出力された背景雑音成分が抑圧されたデジタル信号の送信信号、上記ノイズサプレッサ１５から出力された背景雑音成分が抑圧され３．４ＫＨｚ以下の周波数成分が抑圧された送信信号（以降、ハイパス送信信号と呼称）、エコー抑圧送信信号及び受信信号を入力し、送信信号にエコー信号と近端話者の音声信号が同時に含まれるダブルトークの状態かあるいは受信信号が無音かを判定して、そのダブルトーク判定結果を適応フィルタ手段１３に伝達する。
【００７０】
ここで、ダブルトーク検出手段１１に入力される送信信号に含まれる背景雑音成分の量はノイズサプレッサー１５によって減少されているので、算出されるＲｓ（有音区間の平均パワーＶｓと背景雑音パワーＮｓの比（Ｖｓ／Ｎｓ））の値が大きくなり、Ｒｓが３６２を超える場合が増える。
このため式（２）、式（３）の成立不成立に係わらず式（１）が不成立で式（４）が成立した場合にはダブルトークと判定される場合が増え、送信信号の平均パワーＳやエコー抑圧送信信号の平均パワーＥの値が小さくてもダブルトークを正確に検知できる場合が増える。
【００７１】
上記ダブルトーク検出手段１１のダブルトーク判定結果が適応フィルタ１３に入力されると、当該ダブルトーク判定結果に基づいて、適応フィルタ手段１３は、ダブルトークか受信信号が無音である場合には、適応フィルタ係数の更新を停止し、フィルタ係数の算出精度劣化を防止する。また、適応フィルタ手段１３は、ダブルトークでもなく受信信号が無音でもない場合に、適応フィルタ係数の更新を行う。
【００７２】
またここで、ノイズサプレッサー１５はエコーキャンセラ手段１２を迂回する位置に配置され、ノイズサプレッサー１５で背景雑音を抑圧されて変形を受けた送信信号はダブルトーク検出手段１１にのみ入力されるようにしているので、ノイズサプレッサー１５の導入により適応フィルタ手段１３で生成する擬似エコー信号が劣化することはない。
【００７３】
以上のように、この実施の形態によれば、ノイズサプレッサを用いて、送信信号に含まれる背景雑音成分を抑圧するようにしたので、上記実施の形態１の効果に加え、送信信号に背景雑音が含まれる場合でも精度良くダブルトーク判定を行うことができる。
【００７４】
また、この実施の形態によれば、ノイズサプレッサを用いて、送信信号に含まれる背景雑音成分を抑圧すると共に、同時にハイパスフィルタと同等の処理をするようにしたので、ハイパスフィルタを別に設ける必要が無く、処理量も少なくすることができる。
【００７５】
また、この実施の形態によれば、ノイズサプレッサーをエコーキャンセラ手段を迂回する位置に配置し、ノイズサプレッサーで背景雑音を抑圧されて変形を受けた送信信号の出力がダブルトーク検出手段にのみ入力されるようにしているので、ノイズサプレッサーの導入によるエコーキャンセラ手段の性能劣化を生じることなく擬似エコー生成やエコー抑圧処理を実現できる。
【００７６】
実施の形態３．
上記実施の形態１及び実施の形態２において、Ａ／Ｄ変換器とＤ／Ａ変換器のサンプリング周波数と高域遮断周波数を同一にする場合について説明したが、例えば、一体型Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換器を適用しない場合は、Ａ／Ｄ変換器とＤ／Ａ変換器のサンプリング周波数と高域遮断周波数を異なるものにしても良い。例えば、上記実施の形態１または実施の形態２において、アップサンプリング手段を削除し、サンプリング周波数８ｋＨｚ、高域遮断周波数３．４ｋＨｚのＤ／Ａ変換器を用いるようにしても良い。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように、本発明のエコー処理装置によれば、デジタル信号に変換された送信信号から受信信号が存在する周波数帯域の上限以上の周波数成分を抽出する抽出手段と、上記抽出手段で抽出された周波数成分を用いてダブルトーク判定を行うダブルトーク検出手段と、上記ダブルトーク検出手段のダブルトーク判定結果を用いて、送信信号の音響エコー成分を抑圧するエコーキャンセラ手段とを備えるようにしたので、小さな装置規模で受信信号の品質劣化無く精度の良いダブルトーク判定が行えるエコー処理装置を実現できる効果がある。
【００７８】
また、本発明の音声処理装置によれば、受信信号をデジタル信号からアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、上記Ｄ／Ａ変換器でアナログ信号に変換された受信信号に応じた音響を出力するスピーカと、外部の音響を入力し、送信信号として上記入力した外部の音響に対応したアナログ信号を出力するマイクと、上記マイクから出力された送信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、上記Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換された送信信号から受信信号が存在する周波数帯域の上限以上の周波数成分を抽出する抽出手段と、上記抽出手段で抽出された周波数成分を用いてダブルトーク判定を行うダブルトーク検出手段と、上記ダブルトーク検出手段のダブルトーク判定結果を用いて、送信信号の音響エコー成分を抑圧するエコーキャンセラ手段とを備えるようにしたので、小さな装置規模で受信信号の品質劣化無く精度の良いダブルトーク判定が行える音声処理装置を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるエコー処理装置を示すブロック構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるフィルタの動作を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２によるエコー処理装置を示すブロック構成図である。
【図４】従来のエコー処理装置を示すブロック構成図である。
【図５】従来のエコー処理装置を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１  エコー処理装置の基本部分、２  Ｄ／Ａ変換器、３，６  増幅器、４  スピーカ、５  マイク、７  Ａ／Ｄ変換器、８  アップサンプリング手段、９  ダウンサンプリング手段、１０  フィルタ（抽出手段）、１１  ダブルトーク検出手段、１２  エコーキャンセラ手段、１３  適応フィルタ手段、１４  減算手段、１５  ノイズサプレッサ（抽出手段）、１６  禁止ゲート、１７  ハイパスフィルタ、１８  ローパスフィルタ、１９，２０  レベル検出器、２１  ＯＲ回路、２２，２３  フィルタ。
【図１】
2004228939.tif 000003
【図２】
2004228939.tif 000004
【図３】
2004228939.tif 000005
【図４】
2004228939.tif 000006
【図５】
2004228939.tif 000007