(57)【要約】【課題】通信装置におけるエコー抑圧処理の誤処理を少なくする。【解決手段】この信号処理装置は、互いに独立した送話器および受話器を用いた通信装置における信号処理装置であって、同期信号を供給する同期制御部と、相手方からの受話信号をフレーム単位で記憶し、同期信号に基づいて該受話信号を受話器に向けて出力する第１のバッファ手段と、受話器から出力されたエコーを含む送話器からの送話信号をフレーム単位で記憶し、同期信号に基づいて該送話信号を出力する第２のバッファ手段と、相手方へ伝送する送話信号および第１のバッファ手段に記憶された受話信号に基づき擬似エコー信号を生成し、同期信号に基づき第２のバッファ手段から出力される送話信号と同期させて擬似エコー信号を出力する擬似エコー信号生成手段と、第２のバッファ手段から出力される送話信号から擬似エコー信号を減じて相手方へ伝送する送話信号を出力する減算手段とを具備する。【選択図】図１
2005142886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに独立した送話器および受話器を用いた通信装置における信号処理装置であって、
同期信号を供給する同期制御部と、
相手方からの受話信号をフレーム単位で記憶し、前記同期信号に基づいて該受話信号を出力する第１のバッファ手段と、
前記受話器から出力されたエコーを含む前記送話器からの送話信号をフレーム単位で記憶し、前記同期信号に基づいて該送話信号を出力する第２のバッファ手段と、
相手方へ伝送する送話信号および前記第１のバッファ手段に記憶された受話信号に基づき擬似エコー信号を生成し、前記同期信号に基づき前記第２のバッファ手段から出力される送話信号と同期させて前記擬似エコー信号を出力する擬似エコー信号生成手段と、
前記第２のバッファ手段から出力される送話信号から前記擬似エコー信号を減じて前記相手方へ伝送する送話信号を出力する減算手段と
を具備したことを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
互いに独立した送話器および受話器を用いた通信装置における信号処理装置であって、
同期信号を供給する同期制御部と、
相手方からの受話信号をフレーム単位で記憶する記憶部と該受話信号を減衰する減衰部とを備え前記同期信号に基づいて前記受話信号を前記受話器に向けて出力する第１のバッファ手段と、
前記受話器から出力されたエコーを含む前記送話器からの送話信号をフレーム単位で記憶する記憶部と該送話信号を減衰する減衰部とを備え前記同期信号に基づいて前記送話信号を出力する第２のバッファ手段と、
前記第１のバッファ手段に記憶された受話信号と前記第２のバッファ手段に記憶された送話信号とを比較して前記第１のバッファ手段における減衰量および前記第２のバッファ手段における減衰量を決定し、前記同期信号に基づいて前記第１のバッファ手段および前記第２のバッファ手段の各々の減衰部の減衰量を設定するボイススイッチ部と
を具備したことを特徴とする信号処理装置。
【請求項３】
互いに独立した送話器および受話器を用いた通信装置における信号処理装置であって、
同期信号を供給する同期制御部と、
相手方からの受話信号をフレーム単位で記憶し、前記同期信号に基づいて該受話信号を出力する第１のバッファ手段と、
前記受話器から出力されたエコーを含む前記送話器からの送話信号をフレーム単位で記憶し、前記同期信号に基づいて該送話信号を出力する第２のバッファ手段と、
相手方へ伝送する送話信号および前記第１のバッファ手段に記憶された受話信号に基づき擬似エコー信号を生成し、前記同期信号に基づき前記第２のバッファ手段から出力される送話信号と同期させて前記擬似エコー信号を出力する擬似エコー信号生成手段と、
前記第２のバッファ手段から出力される送話信号から前記擬似エコー信号を減じて前記相手方へ伝送する送話信号を出力する減算手段とを具備した信号処理装置としてコンピュータを機能させるコンピュータプログラム。
【請求項４】
互いに独立した送話器および受話器を用いた通信装置における信号処理装置であって、
同期信号を供給する同期制御部と、
相手方からの受話信号をフレーム単位で記憶する記憶部と該受話信号を減衰する減衰部とを備え前記同期信号に基づいて前記受話信号を前記受話器に向けて出力する第１のバッファ手段と、
前記受話器から出力されたエコーを含む前記送話器からの送話信号をフレーム単位で記憶する記憶部と該送話信号を減衰する減衰部とを備え前記同期信号に基づいて前記送話信号を出力する第２のバッファ手段と、
前記第１のバッファ手段に記憶された受話信号と前記第２のバッファ手段に記憶された送話信号とを比較して前記第１のバッファ手段における減衰量および前記第２のバッファ手段における減衰量を決定し、前記同期信号に基づいて前記第１のバッファ手段および前記第２のバッファ手段の各々の減衰部の減衰量を設定するボイススイッチ部とを具備した信号処理装置としてコンピュータを機能させるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば通信装置におけるエコーサプレッサやエコーキャンセラなどの信号処理装置、およびコンピュータを当該信号処理装置として機能させるコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のインターネットの普及伴い、ＴＣＰ／ＩＰ関連技術の開発が進んでいる。その結果、e-mailやnetnewsなどインターネットの基本的な通信形態に加えて、ストリーミング技術を利用したインターネット放送や、ＶｏＩＰ（Voice over IP）技術を利用したＩＰ電話など新しい通信形態も実用化されてきている。インターネットの新しい通信形態の中でも、ＶｏＩＰ技術によるＩＰ電話は、従来の回線交換型電話網と比較して低コストで柔軟なネットワークを構築することができ、画像通信と組み合わせたテレビ会議システムなどへの応用が期待されている。
【０００３】
テレビ会議システムでは、複数のユーザの参加を想定していることから、送受話器（ハンドセット）やヘッドセットを使用せず机上のマイクとスピーカにより音声のやり取りを行なう拡声型電話の形式をとることが多い。このような送受話器を用いない拡声型電話においては、スピーカから流れる相手の音声がマイクに入力されてエコーを生じやすい。エコーは、音声通信において了解度を低下させ通信品質を悪化させるばかりでなく、ハウリングを生じさせて通信不能に陥らせることもある。通常、テレビ会議システムなど拡声型電話のシステムでは、エコーを防止するため、エコーサプレッサやエコーキャンセラが用いられている（例えば特許文献１）。
【０００４】
エコーサプレッサは、音声通信においては送話と受話が交互に行なわれることが多いことに着目し、送話または受話のうち信号レベル（強度レベル）の低い方の音声信号をエコーとみなして当該音声信号を抑圧する装置である。また、エコーキャンセラは、受話音声信号と送話音声信号とから擬似エコー信号を生成して送話音声信号から当該擬似エコー信号を減じる装置である。
【０００５】
特許文献１に開示されたエコーキャンセラは、ＡＴＭなどセル単位で送受信されるディジタル通信網上に設置されるエコーキャンセラであって、遠端側のセルと近端側のセルのそれぞれを一旦蓄積し、所定のタイミングに同期させて擬似エコー作成を実行するものである。このような処理をすることで、エコーキャンセル処理過程におけるエコーの発生を防ぐとともに擬似エコー作成時の誤処理を防ぐことができる。
【０００６】
ところで、ＶｏＩＰ技術によるＩＰ電話は、インターネットプロトコル（ＩＰ）を利用するシステムであることから、Ａ／Ｄ−Ｄ／Ａ変換や符号化などの処理をコンピュータ上のソフトウェアによって実現することが多い。このような処理を実行するコンピュータでは、マルチタスク処理の可能なオペレーティングシステム（ＯＳ）が用いられることが多いが、それでも各々の信号処理は別個独立のプロセスとして処理されることになる。そうすると、特許文献１に開示されたエコーキャンセラのように遠端側のセルと近端側のセルとを一旦蓄積してタイミングを合わせたとしても、擬似エコー信号生成や減算などの信号処理プロセスが各々独立しているため、処理すべき音声信号（ＶｏＩＰ技術においてはフレーム単位の音声データ）が一致せず誤処理を発生してしまうという問題があった。また、ソフトウェア処理をせずにハードウェアにより信号処理を行う場合でも、擬似エコー信号生成と減算を別個独立したハードウェア素子により実現する場合にも、同様に誤処理を発生してしまうという問題があった。
【特許文献１】特許第３１２３９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、従来のエコーキャンセラなどの信号処理装置、コンピュータプログラムでは、処理すべき音声信号や音声データが一致せず誤処理を生ずるという問題がある。
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、ソフトウェア処理であっても誤処理の少ないエコー抑圧を可能とする信号処理装置、コンピュータプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、第１の発明の信号処理装置は、互いに独立した送話器および受話器を用いた通信装置における信号処理装置であって、同期信号を供給する同期制御部と、相手方からの受話信号をフレーム単位で記憶し、同期信号に基づいて該受話信号を出力する第１のバッファ手段と、受話器から出力されたエコーを含む送話器からの送話信号をフレーム単位で記憶し、同期信号に基づいて該送話信号を出力する第２のバッファ手段と、相手方へ伝送する送話信号および第１のバッファ手段に記憶された受話信号に基づき擬似エコー信号を生成し、同期信号に基づき第２のバッファ手段から出力される送話信号と同期させて擬似エコー信号を出力する擬似エコー信号生成手段と、第２のバッファ手段から出力される送話信号から擬似エコー信号を減じて相手方へ伝送する送話信号を出力する減算手段とを具備している。
【０００９】
第２の発明の信号処理装置は、互いに独立した送話器および受話器を用いた通信装置における信号処理装置であって、同期信号を供給する同期制御部と、相手方からの受話信号をフレーム単位で記憶する記憶部と該受話信号を減衰する減衰部とを備え同期信号に基づいて受話信号を受話器に向けて出力する第１のバッファ手段と、受話器から出力されたエコーを含む送話器からの送話信号をフレーム単位で記憶する記憶部と該送話信号を減衰する減衰部とを備え同期信号に基づいて送話信号を出力する第２のバッファ手段と、第１のバッファ手段に記憶された受話信号と第２のバッファ手段に記憶された送話信号とを比較して第１のバッファ手段における減衰量および第２のバッファ手段における減衰量を決定し、同期信号に基づいて第１のバッファ手段および第２のバッファ手段の各々の減衰部の減衰量を設定するボイススイッチ部とを具備している。
【００１０】
第３の発明のコンピュータプログラムは、互いに独立した送話器および受話器を用いた通信装置における信号処理装置であって、同期信号を供給する同期制御部と、相手方からの受話信号をフレーム単位で記憶し、同期信号に基づいて該受話信号を出力する第１のバッファ手段と、受話器から出力されたエコーを含む送話器からの送話信号をフレーム単位で記憶し、同期信号に基づいて該送話信号を出力する第２のバッファ手段と、相手方へ伝送する送話信号および第１のバッファ手段に記憶された受話信号に基づき擬似エコー信号を生成し、同期信号に基づき第２のバッファ手段から出力される送話信号と同期させて擬似エコー信号を出力する擬似エコー信号生成手段と、第２のバッファ手段から出力される送話信号から擬似エコー信号を減じて相手方へ伝送する送話信号を出力する減算手段とを具備した信号処理装置としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
【００１１】
第４の発明のコンピュータプログラムは、互いに独立した送話器および受話器を用いた通信装置における信号処理装置であって、同期信号を供給する同期制御部と、相手方からの受話信号をフレーム単位で記憶する記憶部と該受話信号を減衰する減衰部とを備え同期信号に基づいて受話信号を受話器に向けて出力する第１のバッファ手段と、受話器から出力されたエコーを含む送話器からの送話信号をフレーム単位で記憶する記憶部と該送話信号を減衰する減衰部とを備え同期信号に基づいて送話信号を出力する第２のバッファ手段と、第１のバッファ手段に記憶された受話信号と第２のバッファ手段に記憶された送話信号とを比較して第１のバッファ手段における減衰量および第２のバッファ手段における減衰量を決定し、同期信号に基づいて第１のバッファ手段および第２のバッファ手段の各々の減衰部の減衰量を設定するボイススイッチ部とを具備した信号処理装置としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、同期信号を供給する同期制御部を備えて第１のバッファ手段、第２のバッファ手段および擬似エコー信号生成手段の動作を同期させるとともに、受話信号、送話信号、擬似エコー信号のそれぞれを同期させるので、誤処理の少ないエコーキャンセル処理を可能にする。
【００１３】
また、本発明では、同期信号を供給する同期制御部を備えて受話信号および送話信号を同期させるとともに、第１のバッファ手段、第２のバッファ手段およびボイススイッチ部動作を同期させるので、誤処理の少ないエコーサプレス処理を可能にする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、誤処理の少ないエコーキャンセル処理、エコーサプレス処理を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る第１の実施形態の信号処理装置の構成を示す図である。この実施形態に係る信号処理装置は、Ａ／Ｄ変換された音声信号を符号化してフレーム単位の音声データとし、ＶｏＩＰ技術によりインターネットプロトコル（ＩＰ）によって音声通話を実現するＩＰ電話システムにおいて、ユーザ端末のスピーカ（受話器）から出力される音声がマイク（送話器）に流入することによって生ずるエコーを抑えるためのエコーキャンセラである。以下の説明においては、「近端側」は、エコーを生ずる側（マイクとスピーカとによりエコーを生ずる側）をいい、「遠端側」は、当該エコーが伝送される相手方をいうものとして説明している。
【００１６】
図１に示すように、この実施形態に係る信号処理装置１は、受話バッファ部１１、擬似エコー生成部１２、送話バッファ部１３、減算部１４および同期制御部１５を備えている。これらは、コンピュータ上のソフトウェアにより実現される。受話信号入力端子２は、遠端側から伝送されるフレーム単位の音声信号（受話音声データ）を入力する端子であり、受話バッファ部１１と接続されている。
【００１７】
受話バッファ部１１は、遠端側から送られる受話音声データを記憶するメモリなどからなる記憶部１６と、当該記憶されたデータの読み出しを制御する制御部１７とを備えている。そして、受話バッファ部１１は、受話音声データを一旦記憶して所定のタイミングで読み出すことで、エコーキャンセル処理におけるフレーム単位の誤処理を防ぐ作用をする。受話バッファ部１１は、擬似エコー生成部１２、同期制御部１５および図示しないＤ／Ａ変換部等を介してスピーカ４と接続されている。
【００１８】
擬似エコー生成部１２は、エコーを除去するための擬似エコーを作成するタップ付き遅延線フィルタとしてのＦＩＲフィルタと、例えば学習同定法（NLMS : Normalized Least Mean Square）などの適応アルゴリズムに従って該ＦＩＲフィルタのフィルタ係数を算出する適応化フィルタとを備えており、エコーキャンセラとして一般的に用いられる擬似エコー生成手段として作用する。擬似エコー生成部１２としては、受話音声データおよび遠端側へ伝送されるフレーム単位の音声信号（送話音声データ）に基づき擬似エコー信号を生成するものであれば、どのような適応アルゴリズムを用いて、どのような遅延線フィルタを用いてもよい。例えば、適応アルゴリズムとしては、学習同定法に代えて最小二乗平均アルゴリズム（LMS : Least Mean Square）、再帰最小二乗アルゴリズム（RLS）や射影法等を用いてもよい。また、ＦＩＲフィルタに代えてＩＩＲフィルタ（無限長インパルス応答フィルタ）等を用いてもよい。あるいは、サブバンド型や周波数領域型を用いてもよい。擬似エコー生成部１２は、受話バッファ部１１、減算部１４の一方の入力および出力、ならびに同期制御部１５と接続されている。
【００１９】
送話バッファ部１３は、近端側から送られる送話音声データを記憶するメモリなどからなる記憶部１８と、当該記憶されたデータの読み出しを制御する制御部１９とを備えている。そして、送話バッファ部１３は、受話バッファ部１１と協働してエコーキャンセル処理においてフレーム単位の誤処理を防ぐ作用をする。送話バッファ部１３は、減算部１４の他方の入力、同期制御部１５、ならびに図示しないＡ／Ｄ変換部等を介してマイク５と接続されている。
【００２０】
減算部１４は、例えば減算器などであり、送話バッファ１３から出力された送話音声データから擬似エコー生成部１２で生成された擬似エコー信号を減算して、エコー信号成分を除去する作用をする。減算部１４の減算出力は、送話信号出力端子３および擬似エコー生成部１２と接続されている。
【００２１】
同期制御部１５は、例えば基準信号発振器あるいはシステムの内部時間情報取得関数などからなり、処理すべき受話音声データおよび送話音声データの読み出しを制御するとともに、信号処理のタイミングを決定する作用をする。そして、同期制御部１５は、受話バッファ部１１、擬似エコー生成部１２および送話バッファ部１３と接続されている。
【００２２】
この信号処理装置１では、同期制御部１５は、受話バッファ部１１、擬似エコー生成部１２および送話バッファ部１３に同期信号を供給する。そして、受話バッファ部１１、擬似エコー生成部１２、送話バッファ部１３および減算部１４の各信号処理動作を同期させて、受話音声データ、送話音声データおよび擬似エコー信号の各々を処理する処理タイミングを同期させるので、ソフトウェアによりエコーキャンセル処理を実現する場合でも誤処理を少なくすることができる。
【００２３】
次に、図１および図２を参照して、この信号処理装置の動作を説明する。図２は、この実施形態に係る信号処理装置の動作を示すフローチャートである。この実施形態の信号処理装置では、フレーム単位の送話音声データについてのエコーキャンセル処理は、ソフトウェアにより実現される。以下、このエコーキャンセル処理の１サイクルについて説明する。
【００２４】
まず、同期制御部１５は、受話音声データ、送話音声データおよび擬似エコー信号の処理タイミングと、受話バッファ部１１、擬似エコー生成部１２、送話バッファ部１３および減算部１４の各々の動作タイミングとの基準となる同期信号を生成し、受話バッファ部１１、擬似エコー生成部１２および送話バッファ部１３に供給する（ステップＳ２１。以下「Ｓ２１」のように略称する。）。同期信号は、この信号処理装置が実現されるコンピュータ上の基準発振器出力を利用して生成してもよいし、外部から基準信号を供給してもよい。
【００２５】
受話音声信号入力端子２にフレーム単位の受話音声データが入力されると、受話バッファ部１１は、当該受話音声データを記憶部１６に記憶する。そして、受話バッファ部１１の制御部１７は、記憶されたデータを読み出し、Ｄ／Ａ変換部等を介してスピーカ４に出力する（Ｓ２２）。
【００２６】
受話バッファ部１１の記憶部１６に受話音声データが記憶されると、擬似エコー生成部１２は、同期制御部１５から送られる同期信号に基づき、記憶部１６に記憶された受話音声データに基づき擬似エコー信号を生成する（Ｓ２３）。具体的には、擬似エコー生成部１２に備えられた遅延線フィルタの係数を記憶部１６から参照される受話音声データに畳み込むことによって擬似エコー信号を生成する。擬似エコー信号の生成のタイミングは、同期制御部１５からの同期信号によって制御される。
【００２７】
スピーカ４から出力される音声の一部は、本来入力されるべき音声とともにエコー成分ＥＣとしてマイク５に入力される。マイク５に入力された音声およびエコー成分ＥＣは、Ａ／Ｄ変換部等を介して送話バッファ部１３に入力される。送話バッファ部１３は、当該音声およびエコー成分ＥＣを記憶部１８に記憶する。そして、送話バッファ部１３の制御部１９は、同期制御部１５からの同期信号に基づいて当該記憶されたデータを読み出し、減算部１４の一方の入力に出力する（Ｓ２４）。
【００２８】
同期制御部１５は、受話バッファ部１１の制御部１７、擬似エコー生成部１２および送話バッファ部１３の制御部１９に同期信号を供給し、受話バッファ部１１から受話音声データが読み出されるタイミング、擬似エコー生成部１２が擬似エコーを生成して減算部１４へ出力するタイミング、および送話バッファ部１３からエコー成分ＥＣを含む送話音声データが読み出されるタイミングをそれぞれ同期させる。すなわち、同期制御部１５は、送話バッファ部１３から読み出される送話音声データと、当該送話音声データに対応する擬似エコー信号とが正しく減算部１４に入力されるように制御する。このように、送話バッファ部１３から読み出されたエコー成分ＥＣを含む送話音声データと、擬似エコー生成部１２が生成した擬似エコー信号とが同期されて減算部１４に入力されると、減算部１４は、送話音声データから擬似エコー信号を減算してエコー成分ＥＣの除去された残差信号を送話音声データとして出力する（Ｓ２５）。
【００２９】
エコー成分ＥＣの除去された送話音声データが減算部１４から出力されると、擬似エコー生成部１２に備えられた適応化フィルタは、当該送話音声データに基づいて擬似エコー生成部１２に備えられた遅延線フィルタの係数を更新し、次のフレームのエコーキャンセル処理に備える（Ｓ２６）。
【００３０】
このように、この実施形態の信号処理装置１は、同期制御部１５を備えて減算処理する送話音声データと擬似エコー信号とが正しく対応するように制御するので、誤って異なるフレームについてエコーキャンセル処理をすることがなくなり、通信品質を向上することができる。
【００３１】
次に、図３を参照して、この信号処理装置における信号（データ）の流れを説明する。図３は、この実施形態に係る信号処理装置におけるデータの流れを時系列的に示す図である。
【００３２】
受話信号入力端子２に受話音声データが入力されると、当該受話音声データは受話バッファ部１１の記憶部１６に記憶される（図中矢印３１。以下「３１」のように称する。）。
【００３３】
受話バッファ部１１が受話音声データを受け取ると、同期制御部１５は、いつ、どのくらいのフレーム単位で記憶部１６から受話音声データを読み出すかについて、制御部１７に同期信号を供給して指示する（同期処理Ａ）。制御部１７は、同期制御部１５からの指示に基づいて、記憶部１６から受話音声データを読み出す。この同期処理Ａにより、受話音声データの時系列的な時間のゆらぎが吸収される。受話音声データは、Ｄ／Ａ変換部等を介して音声信号に変換され、スピーカ４に出力される（３２）。
【００３４】
スピーカ４から出力された音声の一部は、本来の送話音声にエコー成分ＥＣが加わってマイク５に入力される（エコー遅延）。すなわち、エコー成分ＥＣがスピーカ４から出力されてからマイク５に入力されるまでの時間的遅延がエコー遅延として生ずる。エコー成分ＥＣを含む音声信号は、Ａ／Ｄ変換部等を介してフレーム単位の送話音声データに変換され、送話バッファ部１３に入力される（３３）。
【００３５】
送話バッファ部１３が送話音声データを受け取ると、同期制御部１５は、いつ、どのくらいのフレーム単位で記憶部１９から送話音声データを読み出すかについて、制御部１９に同期信号を供給して指示する（同期処理Ｂ）。併せて、同期制御部１５は、いつ、どのくらいのフレーム単位の受話音声データを参照して、いつ疑似エコー信号を生成するかについて、擬似エコー生成部１２に同期信号を供給して指示する（同期処理Ｃ）。この結果、記憶部１８から読み出される送話音声データと、それに対応する疑似エコー信号とが互いに同期して減算部１４に入力される（３５、３６）。
【００３６】
それぞれ同期のとれた送話音声データとそれに対応する疑似エコー信号とを受け取ると、減算部１４は、送話音声データからエコー成分ＥＣを減算して遠端側へ伝送すべき送話音声データを送話信号出力端子３へ出力する（３７）。
【００３７】
このように、この実施形態に係る信号処理装置では、同期制御部１５が受話バッファ部１１、疑似エコー生成部１２および送話バッファ部１３の動作タイミングを制御するので、送話音声データに正しく対応する疑似エコー信号を用いたエコーキャンセル処理が可能になる。
【００３８】
次に、図４および図５を参照して、この信号処理装置における擬似エコー生成の初期動作を説明する。図４および図５は、この実施形態に係る信号処理装置の擬似エコー生成部１２の初期動作を示す図である。
【００３９】
この実施形態の信号処理装置では、同期制御部１５が受話バッファ部１１、擬似エコー生成部１２および送話バッファ部１３の動作を同期させることで、受話音声データ、擬似エコー信号、送話バッファデータがそれぞれ同期される。同期動作の最初の段階では、受話音声データまたは送話音声データのどちらかを同期の基準とすればよい。図４に示すのは、受話音声データを基準として同期を取る例であり、例えば近端側から送話する前に遠端側から受話音声データが到着したような場合である。
【００４０】
遠端側から受話音声データを受け取ると、受話バッファ部１１は、当該受話音声データを記憶部１６に記憶する。同期制御部１５は、受話バッファ部１１に同期信号を供給して所定のタイミングで受話音声データを読み出し、擬似エコー生成部１２に送る（Ｓ４１）。スピーカ４に出力された音声信号のうちエコー成分ＥＣは、送出すべき音声と一緒にマイク５に入力される。
【００４１】
受話音声データが受話バッファ部１１から読み出されると、同期制御部１５は、疑似エコー生成部１２に疑似エコー信号の生成を指示する。初期状態ではサンプルとする送話音声データがないため、疑似エコー生成部１２は、受話音声データのみを参照して疑似エコー信号を生成して減算部１４へ出力する（Ｓ４２）。具体的には、例えば予め設定した係数や予め記憶した前回の送話音声データから求めた係数などを擬似エコー生成部１２の遅延線フィルタに適用して、擬似エコー信号を生成する。
【００４２】
受話音声データが受話バッファ部１１から読み出されると、送話バッファ部１３は、マイク５から入力されＡ／Ｄ変換部等により変換された送話音声データを記憶部１８に記憶する。同期制御部１５は、擬似エコー生成部１２における擬似エコー信号生成処理と同期するように同期信号を送話バッファ部１３の制御部１９に供給し、当該送話音声データを読み出して減算部１４へ出力する（Ｓ４３）。
【００４３】
互いに同期された送話音声データおよび擬似エコー信号を受け取ると、減算部１４は、送話音声データから擬似エコー信号を減算する（Ｓ４４）。
【００４４】
擬似エコー生成部１２は、減算された送話音声データを参照して、先に生成した擬似エコー信号が適正なものであるかを判定する（Ｓ４５）。
【００４５】
判定の結果、擬似エコー信号が適正でない場合（Ｓ４５のＮｏ）、擬似エコー生成部１２は、新たな擬似エコー信号を生成せず、先に生成した擬似エコー信号を再び減算部１４へ出力し、送話バッファ部１３は、次のフレームの送話音声データを読み出す（Ｓ４６）。この結果、減算部１４は、先に出力した送話音声データの次のフレームの送話音声データからも同じ擬似エコー信号を減算する（Ｓ４４）。そして、このループは擬似エコー信号を生成した受話音声データと、それに対応する送話音声データとの対応関係が最適になるまで繰り返される（Ｓ４５）。
【００４６】
判定の結果、擬似エコー信号が適正である場合（Ｓ４５のＹｅｓ）、すなわち、最初に処理した受話音声データと減算対象の送話音声データとが正しく対応して最適な状態になると、擬似エコー生成部１２は、受話音声データとそれに対応する送話音声データとの組合せを確定して、以後その組合せを元に受話音声データと送話音声データとを同期させて擬似エコー信号を生成する（Ｓ４７）。
【００４７】
なお、擬似エコー信号が最適か否かの判定方法としては、フレーム単位の受話音声データおよび送話音声データに付されたシーケンス番号や時間情報を基準に対応関係を判定する方法、送話音声データから擬似エコー信号を減算した結果のレベルが最大のもの（擬似エコー信号が正しくエコー成分を反映しているもの）を選択する方法などが考えられる。また、これらの判定方法は一つに限定されるものではなく、複数の方法を組み合わせて判定してもよい。
【００４８】
続いて、送話音声データを基準として同期を取る例について説明する。図５に示すのは、送話音声データを基準として同期を取る例であり、例えば何らかの原因により受話バッファ部１１、擬似エコー生成部１２および送話バッファ部１３の動作が同期しなくなったような場合である。
【００４９】
マイク５からエコー成分ＥＣを含む音声が入力されると、送話バッファ部１３は、Ａ／Ｄ変換部等を介してエコー成分ＥＣを含んだ送話音声データを記憶部１８に記憶する。同期制御部１５は、送話バッファ部１３に同期信号を供給して所定のタイミングで送話音声データを読み出す（Ｓ５１）。
【００５０】
一方、受話バッファ部１１は、受話音声データを受け取って記憶部１６に記憶している。同期制御部１５は、受話バッファ部１１に同期信号を供給して所定のタイミングで受話音声データを読み出す（Ｓ５２）。
【００５１】
受話音声データが受話バッファ部１１から読み出されると、同期制御部１５は、疑似エコー生成部１２に疑似エコー信号の生成を指示する。ここでは、同期が取れていない状態なので、疑似エコー生成部１２は、前回参照した送話音声データと受話音声データに基づき疑似エコー信号を生成して減算部１４へ出力する（Ｓ５３）。
【００５２】
読み出された送話音声データおよび擬似エコー信号を受けると、減算部１４は、送話音声データから擬似エコー信号を減算する（Ｓ５４）。
【００５３】
擬似エコー生成部１２は、減算された送話音声データを参照して、先に生成した擬似エコー信号が適正なものであるかを判定する（Ｓ５５）。
【００５４】
判定の結果、擬似エコー信号が適正でない場合（Ｓ５４のＮｏ）、擬似エコー生成部１２は、受話バッファ部１１の記憶部１６から、次のフレームに対応する受話音声データを参照し（Ｓ５６）、新たな擬似エコー信号を生成して減算部１４へ出力する（Ｓ５３）。
【００５５】
新たな擬似エコー信号を受け取ると、減算部１４は、ステップＳ５１にて読み出された送話音声データから当該新たな擬似エコー信号を減算する（Ｓ５４）。
【００５６】
すなわちこのループでは、擬似エコー生成部１２は、適応化フィルタにより決定された遅延線フィルタの係数を変更せず、参照する受話音声データをフレーム単位で変更して、新たな擬似エコー信号を生成する。そして、減算部１４は先に受け取った送話音声データから当該新たな擬似エコー信号を減算する。このループは、先の送話音声データと擬似エコー信号との対応関係、言い換えれば先の送話音声データと擬似エコー信号を生成した受話音声データとの対応関係が最適になるまで繰り返される（Ｓ５５）。
【００５７】
判定の結果、擬似エコー信号が適正である場合（Ｓ５５のＹｅｓ）、すなわち、減算対象の送話音声データと擬似エコー信号を生成した受話音声データとが正しく対応して最適な状態になると、擬似エコー生成部１２は、送話音声データとそれに対応する受話音声データとの組合せを確定して、以後その組合せを元に送話音声データと受話音声データとを同期させて擬似エコー信号を生成する（Ｓ５７）。
【００５８】
なお、擬似エコー信号が最適か否かの判定方法としては、図４に示した方法と同様に、フレーム単位の受話音声データおよび送話音声データに付されたシーケンス番号や時間情報を基準に対応関係を判定する方法、送話音声データから擬似エコー信号を減算した結果のレベルが最大のもの（擬似エコー信号が正しくエコー成分を反映しているもの）を選択する方法などが考えられる。また、これらの判定方法は一つに限定されるものではなく、複数の方法を組み合わせて判定してもよい。
【００５９】
また、図４および図５にて説明した擬似エコー信号が最適か否かの判定は、エコーキャンセル処理の初期状態にのみ行ってもよいし、エコーキャンセル処理の実行中に常時行ってもよい。また、予め定めたフレーム数のみ当該判定を行い、当該フレーム数の分だけ判定した後は判定を停止させてもよい。
さらには、図４および図５のループ中ではフィルタ係数の更新をしないこととして説明したが、フィルタ係数を更新しながら行ってもよい。ただしその場合、擬似エコー生成、減算、係数更新はサンプル単位でループし、擬似エコー信号が最適であるかの判定はフレーム単位で行い、別途フィルタ係数および減算結果の信号を格納するバッファが必要となる。また、図４のステップＳ４５でＮｏの場合、ステップＳ４２からやり直す必要がある。
【００６０】
このように、この実施形態の信号処理装置では、擬似エコー生成部１２が受話音声データと送話音声データとの同期が取れるまで同じ擬似エコー信号を出力し、あるいは同期が取れるまで異なる受話音声データに基づき擬似エコー信号の生成を続けて、同期が取れた以後は、同期の取れた受話音声データおよび送話音声データに基づいて擬似エコー信号を生成して、減算部１４の出力信号を送話信号出力端子３へ供給するので、同期が取れていない初期状態でも、一旦同期が取れた後に同期が外れた場合でも最適な擬似エコー信号を生成することができ、エコーキャンセル処理の精度を高めることができる。
【００６１】
続いて、図６を参照して、本発明に係る第２の実施形態について詳細に説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係る信号処理装置の構成を示す図である。この実施形態に係る信号処理装置は、第１の実施形態と同様のＩＰ電話においてエコーを抑えるためのエコーサプレッサである。なお、図１と同一構成部分については同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００６２】
図６に示すように、この実施形態に係る信号処理装置６は、受話バッファ部６１、送話バッファ部６２、ボイススイッチ部６３、同期制御部６４を備えている。受話信号入力端子２は、フレーム単位の受話音声データを入力する端子であり、受話バッファ部６１と接続されている。
【００６３】
受話バッファ部６１は、遠端側から送られる受話音声データを記憶するメモリなどからなる記憶部６５ａと、当該受話音声データのレベルを低減させる減衰部６６ａと、当該記憶されたデータの読出しを制御する制御部６７ａとを備えている。そして、受話バッファ部６１は、受話音声データを一旦記憶することで、エコー抑圧処理におけるフレーム単位の誤処理を防ぐ作用をする。受話バッファ部６１は、ボイススイッチ部６３、同期制御部６４および図示しないＤ／Ａ変換部等を介してスピーカ４と接続されている。
【００６４】
送話バッファ部６２は、マイク５からＡ／Ｄ変換部等を介して送られる送話音声データを記憶する記憶部６５ｂと、当該送話音声データのレベルを低減させる減衰部６６ｂと、当該記憶されたデータの読出しを制御する制御部６７ｂとを供えている。そして、送話バッファ部６２は、送話音声データを記憶することで、エコー抑圧処理におけるフレーム単位の誤処理を防ぐ作用をする。送話バッファ部６２は、ボイススイッチ部６３、同期制御部６４および送話信号出力端子３と接続されている。
【００６５】
ボイススイッチ部６３は、受話バッファ部６１に記憶された受話音声データと送話バッファ部６２に記憶された送話音声データとを対比してどちらがエコー成分ＥＣであるかを判定し、エコー成分側のデータについてのレベルの減衰量を決定する作用をする。ボイススイッチ部６３は、受話バッファ部６１、送話バッファ部６２および同期制御部６４と接続されている。
【００６６】
同期制御部６４は、例えば基準信号発振器などからなり、処理すべき受話音声データおよび送話音声データの読み出しを制御するとともに、信号処理のタイミングを決定する作用をする。そして、同期制御部６４は、受話バッファ部６１、送話バッファ部６２およびボイススイッチ部６３と接続されている。
【００６７】
この信号処理装置６は、同期制御部６４を備えて同期信号を受話バッファ部６１、送話バッファ部６２およびボイススイッチ部６３に供給する。そして、ボイススイッチ部６３が対比する受話音声データおよび送話音声データを同期させるので、エコー抑圧処理をソフトウェアにより実現する場合でも誤処理を少なくすることができる。
【００６８】
次に、図６および図７を参照して、この実施形態に係る信号処理装置の動作を説明する。図７は、この実施形態に係る信号処理装置の動作を示すフローチャートである。この実施形態の信号処理装置では、フレーム単位の音声データについてエコー抑圧処理を実行する。以下、このエコー抑圧処理の１サイクルについて説明する。
【００６９】
第２の実施形態に係る信号処理装置においても、第１の実施形態に係る信号処理装置と同様に、まず同期制御部６４は、受話音声データ、送話音声データおよび減衰の処理タイミングと、受話バッファ部６１、送話バッファ部６２およびボイススイッチ部６３の各々の処理実行タイミングの基準となる同期信号を生成し、受話バッファ部６１、送話バッファ部６２およびボイススイッチ部６３に供給する（Ｓ７１）。
【００７０】
受話音声信号入力端子２にフレーム単位の受話音声データが入力されると、受話バッファ部６１は、当該受話音声データを記憶部６５ａに記憶する。記憶されたデータは、同期制御部６４からの同期信号に基づいて読み出されてＤ／Ａ変換部等を介してスピーカ４に出力される（Ｓ７２）。
【００７１】
一方、スピーカ４から出力された音声の一部は、エコー成分ＥＣとして伝送すべき音声と併せてマイク５に入力される。マイク５に入力されたエコー成分を含む音声信号は、Ａ／Ｄ変換部等を介してフレーム単位の送話音声データとして送話バッファ部６２に入力される。送話音声データが入力されると、送話バッファ部６２は、当該送話音声データを記憶部６５ｂに記憶する。記憶されたデータは、同期制御部６４からの同期信号に基づいて読み出されて送話信号出力端子３へと出力される（Ｓ７３）。
【００７２】
ここで、ボイススイッチ部６３は、同期制御部６４からの同期信号に基づいて、受話バッファ部６１の記憶部６５ａに記憶された受話音声データと、当該受話音声データに対応し送話バッファ部６２の記憶部６５ｂに記憶されたデータとを参照して、両者の信号レベルを比較する（Ｓ７４）。比較の結果、信号レベルの低い方の音声データは、非優先側であると判定する。
【００７３】
非優先側が判定されると、ボイススイッチ部６３は、受話バッファ部６１または送話バッファ部６２のいずれか減衰すべきバッファ部の減衰部６６ａまたは６６ｂの減衰量を決定する。減衰量が決定すると、ボイススイッチ部６３は、減衰部６６ａまたは６６ｂに対し音声データのレベルの減衰指示を発する（Ｓ７５）。この結果、非優先側と判定された受話音声データまたは送話音声データのいずれか一方のデータについて、信号レベルの減衰処理が施されることになる。
【００７４】
このように、この実施形態の信号処理装置６では、同期制御部６４を備えて減衰量を決定するに当たって参照する受話音声データおよび送話音声データの各々をフレーム単位で同期するので、フレーム単位のエコー抑圧処理を正確に実行することができ、音質の劣化を抑えることができる。
【００７５】
なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではない。
上記実施形態では、受話バッファ部、送話バッファ部、擬似エコー生成部、減算部、ボイススイッチ部などの構成部分をソフトウェアにより実現するものとして説明したが、これには限定されない。すなわち、各構成部分をハードウェア部品により構成したり、プログラマブルＩＣなどを用いてハードウェアとソフトウェアを融合させた形態で構成しても同様の効果を得ることができる。
図６では、非優先側を減衰部６６ａまたは６６ｂで減衰することによってエコー抑圧処理を行うと説明したが、減衰器の代わりにＯＮ／ＯＦＦのスイッチを用いてもよい。
【００７６】
また、上記実施形態における、受話音声データの読みだし、送話音声データの読みだし、擬似エコー信号の生成などの各処理は、上記したフローの順序に限定されるものではない。すなわち、受話音声データ、送話音声データ、擬似エコー信号または減衰指示の同期信号などが、互いに同期してそれぞれ処理されるように構成されれば、他の順序により実行されてもよい。
【００７７】
また、上記実施形態においては、近端側のスピーカからマイクに混入するエコー成分を除去または抑圧する信号処理装置として説明したが、これにも限定されない。すなわち、２線−４線変換器などにおいて発生するエコーの除去または抑圧にも適用することができる。この場合、エコーの発生する側を近端側とし、エコーの元となる信号が伝送される側を遠端側とする。
【００７８】
ここで、上記実施形態におけるソフトウェアは、フレキシブルディスクなどのコンピュータが読み出し可能な記憶媒体に記憶されていても良く、また、ソフトウェア（プログラム）単体として伝送されるものでもよい。この場合、記憶媒体に記憶されたソフトウェア（プログラム）をコンピュータが読み出したり、ＬＡＮやインターネッ上のサイト（サーバ）からダウンロードしてインストールすることにより、各実施形態における処理が可能になる。
【００７９】
つまり、本発明におけるソフトウェア（プログラム）は、コンピュータと独立した記憶媒体に記憶されているものだけに限らず、ＬＡＮやインターネットなどの伝送媒体を介して流通されるものも含まれる。
【００８０】
また、記憶媒体からコンピュータにインストールされたプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワークソフトなどのＭＷ（ミドルウェア）などが本実施形態を実現するための各処理の一部を実行しても良い。
【００８１】
なお、コンピュータは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づき、本実施形態における各処理を実行するものであって、パソコンなどの一つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステムなどのいずれの構成であっても良い。
【００８２】
また、コンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコンなども含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、電子機器製造業、通信機器製造業、電気通信業などの用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の実施形態の信号処理装置の構成を示す図である。
【図２】この実施形態の信号処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】この実施形態の信号処理装置の信号の流れを示す図である。
【図４】この実施形態の信号処理装置における擬似エコー生成の初期動作を説明する図である。
【図５】この実施形態の信号処理装置における擬似エコー生成の初期動作を説明する図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の信号処理装置の構成を示す図である。
【図７】この実施形態の信号処理装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８５】
１…信号処理装置、２…受話信号入力端子、３…送話信号出力端子、４…スピーカ、５…マイク、６…信号処理装置、１１…受話バッファ部、１２…擬似エコー生成部、１３…送話バッファ部、１４…減算部、１５…同期制御部、１６…記憶部、１７…制御部、１８…記憶部、１９…制御部、６１…受話バッファ部、６２…送話バッファ部、６３…ボイススイッチ部、６４…同期制御部、６５ａ・ｂ…記憶部、６６ａ・ｂ…減衰部、６７ａ・ｂ…制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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