(57)【要約】【課題】通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるエコーキャンセル装置を提供することを目的とする。【解決手段】遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置１３とを有するエコーキャンセル装置であって、中央演算処理装置は、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定すると共に周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う伝達関数推定手段３６と、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分および通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を初期学習値としてメモリに記憶するメモリ記憶手段とを有する。【選択図】  図４
2004282433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置であって、
前記中央演算処理装置は、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定すると共に前記周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う伝達関数推定手段と、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分および通常使用時に推定した前記周囲の伝達関数の結果値を初期学習値としてメモリに記憶するメモリ記憶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２】
遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置におけるエコーキャンセル方法であって、
工場出荷時に測定した直接エコー信号成分を工場出荷時に第１の初期学習値として記憶する第１のメモリ記憶ステップと、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定する伝達関数推定ステップと、前記周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う周期毎推定ステップと、通常使用時に推定した前記周囲の伝達関数の結果値を通常使用時に第２の初期学習値として記憶する第２のメモリ記憶ステップとを有することを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項３】
請求項２に記載のエコーキャンセル方法の各ステップを実行することを特徴とするプログラム。
【請求項４】
請求項３に記載のプログラムを実行することを特徴とするコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置、および、そのエコーキャンセル装置におけるエコーキャンセル方法、ならびに、そのエコーキャンセル方法を実行するためのプログラム、ならびに、そのプログラムを実行するための記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スピーカフォン方式電話等の音声ハンズフリー装置において、ハウリングやエコーを防止するためにエコーキャンセル技術がある。このエコーキャンセル技術によれば、スピーカから出力された音声が部屋等の空間を通ってマイクロフォンに入力された音声（エコー）から、その空間を擬似的に模擬した伝達関数とスピーカへ出力した音声とを畳み込んだ信号を差し引くことにより、あたかもエコーがないようにすることができる。
【０００３】
以下に、従来のエコーキャンセル技術について（特許文献１）を用いて説明する。図６は従来のエコーキャンセル装置を示す機能ブロック図である。
【０００４】
図６において、１はスピーカフォン方式電話等における受話音声（遠端話者からの音声）を再生するスピーカ、２は送話音声（近端話者からの音声）を拾うマイクロフォン、３は直接伝搬経路を経たエコーを消去する第一のエコーキャンセル部、４は第一のエコーキャンセル部３の出力信号を用いてダブルトーク状態を検出するダブルトーク検出部、５は間接伝搬経路を経たエコーを消去する第二のエコーキャンセル部である。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−４８５４７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のエコーキャンセル装置では、スピーカフォン方式電話等の電話において通話を行う場合に、通話の初期の状態ではエコーキャンセラによる周囲空間の模擬が不十分であるため、会話にエコー感が発生するというという問題点を有していた。
【０００７】
このエコーキャンセル装置、エコーキャンセル方法、プログラムおよび記録媒体では、通話の初期の状態でもエコーキャンセラによる周囲空間の模擬が十分であることにおり、会話にエコー感が発生しないことが要求されている。
【０００８】
本発明は、この要求を満たすため、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるエコーキャンセル装置、および、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにするエコーキャンセル方法、ならびに、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにするためのプログラム、ならびに、そのプログラムを実行するための記録媒体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のエコーキャンセル装置は、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置であって、中央演算処理装置は、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定すると共に周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う伝達関数推定手段と、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分および通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を初期学習値としてメモリに記憶するメモリ記憶手段とを有する構成を備えている。
【００１０】
これにより、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるエコーキャンセル装置が得られる。
【００１１】
上記課題を解決するために本発明のエコーキャンセル方法は、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置におけるエコーキャンセル方法であって、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分を工場出荷時に第１の初期学習値として記憶する第１のメモリ記憶ステップと、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定する伝達関数推定ステップと、周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う周期毎推定ステップと、通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を通常使用時に第２の初期学習値として記憶する第２のメモリ記憶ステップとを有する構成を備えている。
【００１２】
これにより、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにするエコーキャンセル方法が得られる。
【００１３】
上記課題を解決するために本発明のプログラムは、上記エコーキャンセル方法の各ステップを実行するためのプログラムである構成を備えている。
【００１４】
これにより、上記エコーキャンセル方法を実行するためのプログラムが得られる。
【００１５】
上記課題を解決するために本発明の記録媒体は、上記プログラムを実行するためのコンピュータで読み取り可能な記録媒体である構成を備えている。
【００１６】
これにより、上記プログラムを実行するための記録媒体が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載のエコーキャンセル装置は、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置であって、中央演算処理装置は、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定すると共に周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う伝達関数推定手段と、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分および通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を初期学習値としてメモリに記憶するメモリ記憶手段とを有することとしたものである。
【００１８】
この構成により、工場出荷時と通常使用時とに初期学習値がメモリに記憶されるので、予め周囲の伝達関数を推定することができ、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるという作用を有する。
【００１９】
請求項２に記載のエコーキャンセル方法は、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置におけるエコーキャンセル方法であって、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分を工場出荷時に第１の初期学習値として記憶する第１のメモリ記憶ステップと、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定する伝達関数推定ステップと、周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う周期毎推定ステップと、通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を通常使用時に第２の初期学習値として記憶する第２のメモリ記憶ステップとを有することとしたものである。
【００２０】
この構成により、工場出荷時と通常使用時とに初期学習値がメモリに記憶されるので、予め周囲の伝達関数を推定することができ、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるという作用を有する。
【００２１】
請求項３に記載のプログラムは、請求項２に記載されたエコーキャンセル方法の各ステップを実行するためのプログラムであることとしたものである。
【００２２】
この構成により、上記プログラムを実行するコンピュータを用いることにより、請求項２に記載されたエコーキャンセル方法を任意の場所で任意の時間に実行することができるという作用を有する。
【００２３】
請求項４に記載の記録媒体は、請求項３に記載されたプログラムを実行するためのコンピュータで読み取り可能な記録媒体であることとしたものである。
【００２４】
この構成により、コンピュータで読み取り可能な記録媒体からプログラムを読み取ることにより、請求項３に記載されたプログラムを任意の場所で任意の時間に実行することができるという作用を有する。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるエコーキャンセル装置の基本構成を示すブロック図である。
【００２７】
図１において、６は電話回線とのインタフェースを有する電話回路装置、７はアナログ電気信号である受話音声電気信号をデジタル電気信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換装置、８はデジタル電気信号をアナログ電気信号へ変換する第１のＤ／Ａ変換装置、９はＤ／Ａ変換装置８からのアナログ電気信号を音声に変換するスピーカ、１０は音声をアナログ電気信号に変換するマイクロフォン、１１はマイクロフォンからのアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換する第２のＡ／Ｄ変換装置、１２はデジタル電気信号をアナログ電気信号（送話音声電気信号）に変換する第２のＤ／Ａ変換装置、１３はＡ／Ｄ変換装置７およびＡ／Ｄ変換装置１１から得られたデジタル電気信号に対してデジタル信号処理を行い、その演算結果をＤ／Ａ変換装置８およびＤ／Ａ変換装置１２に出力する中央演算処理装置、１４は中央演算処理装置１３を動作させるためのプログラムが記憶されているＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、１５は前記ＲＯＭに記憶されているプログラムに従って中央演算処理装置１３が動作する際に使用するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）である。
【００２８】
図２は、図１の中央演算処理装置１３における機能実現手段（プログラムによって機能が実現される手段）を示す機能ブロック図であり、スピーカフォン方式電話におけるエコーキャンセル方法を示す。本機能はＲＯＭ１４に記録されているプログラムの概略を示している。
【００２９】
図２において、１６はスピーカフォン方式電話等において、エコーキャンセル装置の動作を制御するために遠端話者の発話、近端話者の発話およびダブルトーク（遠端話者と近端話者の同時発話）を検出する話者検出手段、１７は正規化ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）方式等に代表される最急降下法によりスピーカ９とマイクロフォン１０との間の空間の伝達関数を推定する伝達関数推定手段、１８は直接エコー成分の伝達関数と受話音声との畳み込み演算を行う直接エコーフィルタ手段、１９は間接エコー成分の伝達関数と受話音声との畳み込み演算を行う間接エコーフィルタ手段、２０は減算手段である。
【００３０】
このように構成されたエコーキャンセル装置について、その概略動作を説明する。スピーカ９から放射された音声は空間を介してマイクロフォン１０にエコーとして入力され、閉ループが構成され、エコーキャンセル処理を行わなければ最悪ハウリングが発生してしまう。また、スピーカ９から放射された音声は、直接マイクロフォン１０へ入力される直接エコー成分と、空間内の壁、床、天井等の物体によって反射された後にマイクロフォン１０に入る間接エコー成分に分類できる。
【００３１】
図３は、図２の中央演算処理装置３の動作を示すフローチャートであり、スピーカフォン方式電話におけるエコーキャンセル方法を示す。
【００３２】
図３において、エコーキャンセル処理を開始すると（Ｓ１）、話者検出手段１６が遠端話者発話、近端話者発話、ダブルトークを判定し（Ｓ２）、遠端話者発話ならば伝達関数推定手段１７がＮＬＭＳ等のアルゴリズムを用いて直接波成分伝達関数推定（Ｓ３）および間接波成分伝達関数推定（Ｓ４）を行い、直接エコーフィルタ手段１８は推定結果と受話音声との畳み込み演算を行い（Ｓ５）、間接エコーフィルタ手段１９は推定結果と受話音声との畳み込み演算を行い（Ｓ６）、マイクロフォン１０からの送話音声と畳み込み演算結果とを減算手段２０を用いて減算して直接エコー成分と間接エコー成分を除去する（Ｓ７）。
【００３３】
これにより、伝達関数推定の高速化と高精度化を両方実現したエコーキャンセル処理が可能である。
【００３４】
以上のように本実施の形態によれば、直接エコーフィルタ手段１８により推定結果と受話音声との畳み込み演算を行い、間接エコーフィルタ手段１９により推定結果と受話音声との畳み込み演算を行い、マイクロフォン１０からの送話音声と畳み込み演算結果とを減算手段２０を用いて減算して直接エコー成分と間接エコー成分を除去するようにしたので、スピーカ９からの音量を大きくした場合でもダブルトークの判定精度を高くすることができ、受話音声と送話音声の音声パワー比が同じ場合でもダブルトーク検出精度を高くすることができる。
【００３５】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２によるエコーキャンセル装置の中央演算処理装置１３を示す機能ブロック図であり、スピーカフォン方式電話におけるエコーキャンセル方法を示す。なお、本実施の形態によるエコーキャンセル装置の基本構成は図１に示す構成である。また、本機能は、ＲＯＭ１４に記録されているプログラムの概略を示している。
【００３６】
図４において、３４は電話回線等の通信回線となるチャネル、３５はスピーカフォン方式電話においてエコーキャンセラの動作を制御するために遠端話者の発話、近端話者の発話およびダブルトーク（遠端話者と近端話者の同時発話）を検出する話者検出手段、３６は正規化ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）方式等に代表される最急降下法により空間の伝達関数を推定する伝達関数推定手段、３７は推定した伝達関数と受話音声との畳み込み演算を行うフィルタ手段、３８は減算手段である。
【００３７】
このように構成されたエコーキャンセル装置について、その動作を図５を用いて説明する。図５は図４の中央演算処理装置１３の動作を示すフローチャートである。
【００３８】
図５において、スピーカフォン方式電話等の電話機の電源を投入すると（Ｓ１１）、スピーカ９から伝達関数推定用の音声信号もしくはホワイトノイズ（サンプル音声信号）を出力し（Ｓ１２）、サンプル音声信号とマイクロフォン１０で集音したエコー信号とを用いて伝達関数推定手段３６が伝達関数を推定する（Ｓ１３、伝達関数推定ステップ）。この際、学習初期値としてバックアップデータとして不揮発性メモリへ記録されている値から学習を開始すると、学習期間が短くて済む。不揮発性メモリに記憶されている初期値は直接エコー信号の成分を工場出荷時において予め測定しておき、その測定結果をメモリ記憶手段（図示せず）により第１のメモリとしての不揮発性メモリ（図示せず）に記憶しておく（第１のメモリ記憶ステップ）。または、通常使用時に伝達関数を推定した結果を一定周期毎に第２のメモリとしての不揮発性メモリに記憶しておく（第２のメモリ記憶ステップ）。初期学習終了後、通常の通話・会話を行い（Ｓ１４）、一定周期毎に（Ｓ１５、周期毎推定ステップ）、伝達関数推定手段３６で推定した伝達関数をメモリ記憶手段により不揮発性メモリへバックアップし（Ｓ１６、第２のメモリ記憶ステップ）、ステップＳ１１へ戻る。
【００３９】
以上のように本実施の形態によれば、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定すると共に周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う伝達関数推定手段と、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分および通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を初期学習値としてメモリに記憶するメモリ記憶手段とを有することにより、工場出荷時と通常使用時とに初期学習値がメモリに記憶されるので、予め周囲の伝達関数を推定することができ、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができる。
【００４０】
また、エコーキャンセル方法の各ステップを実行するためのプログラムを用いれば、そのプログラムを実行するコンピュータにより、図５のエコーキャンセル方法を任意の場所で任意の時間に実行することができる。
【００４１】
さらに、プログラムを実行するためのコンピュータで読み取り可能な記録媒体を用いれば、コンピュータで読み取り可能な記録媒体からプログラムを読み取ることにより、そのプログラムを任意の場所で任意の時間に実行することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に記載のエコーキャンセル装置によれば、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置であって、中央演算処理装置は、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定すると共に周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う伝達関数推定手段と、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分および通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を初期学習値としてメモリに記憶するメモリ記憶手段とを有することにより、工場出荷時と通常使用時とに初期学習値がメモリに記憶されるので、予め周囲の伝達関数を推定することができ、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるという有利な効果が得られる。
【００４３】
請求項２に記載のエコーキャンセル方法によれば、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置におけるエコーキャンセル方法であって、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分を工場出荷時に第１の初期学習値として記憶する第１のメモリ記憶ステップと、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定する伝達関数推定ステップと、周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う周期毎推定ステップと、通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を通常使用時に第２の初期学習値として記憶する第２のメモリ記憶ステップとを有することにより、工場出荷時と通常使用時とに初期学習値がメモリに記憶されるので、予め周囲の伝達関数を推定することができ、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるという有利な効果が得られる。
【００４４】
請求項３に記載のプログラムは、請求項２に記載されたエコーキャンセル方法の各ステップを実行するためのプログラムであることにより、上記プログラムを実行するコンピュータを用いることにより、請求項２に記載されたエコーキャンセル方法を任意の場所で任意の時間に実行することができるという有利な効果が得られる。
【００４５】
請求項４に記載の記録媒体は、請求項３に記載されたプログラムを実行するためのコンピュータで読み取り可能な記録媒体であることにより、コンピュータで読み取り可能な記録媒体からプログラムを読み取ることにより、請求項３に記載されたプログラムを任意の場所で任意の時間に実行することができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１、２によるエコーキャンセル装置の基本構成を示すブロック図
【図２】図１の中央演算処理装置における機能実現手段を示す機能ブロック図
【図３】図２の中央演算処理装置の動作を示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態２によるエコーキャンセル装置の中央演算処理装置を示す機能ブロック図
【図５】図４の中央演算処理装置の動作を示すフローチャート
【図６】従来のエコーキャンセル装置を示す機能ブロック図
【符号の説明】
６  電話回路装置
７、１１  Ａ／Ｄ変換装置
８、１２  Ｄ／Ａ変換装置
９  スピーカ
１０  マイクロフォン
１３  中央演算処理装置
１４  ＲＯＭ
１５  ＲＡＭ
３４  チャネル
３５  話者検出手段
３６  伝達関数推定手段
３７  フィルタ手段
３８  減算手段
【図１】
2004282433.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004282433.tif 000006
【図５】
2004282433.tif 000007
【図６】
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