(57)【要約】【課題】従来より自然で聞き取りやすい音声を、近端側の場内に拡声することができ、かつ、遠端側にも送出可能な場内拡声装置を提供する。【解決手段】遠端側から受信した受話信号と収音手段で収音した発話信号に基づく信号（拡声発話信号）とを加算器で加算して生成した拡声信号を場内に拡声手段で拡声しながら遠端側との音声通話を行う場内拡声装置において、音声信号検出器と収束判定器と損失制御器とを有する損失制御システムと、エコー経路推定器と疑似エコー生成器と減算器とを有するエコーキャンセラと、を備え、損失制御システムは、エコー経路推定の収束状態に応じて拡声発話信号の信号レベルを制御する。エコーキャンセラは、遠端側からの受話信号と拡声発話信号とから、拡声手段と収音手段との間の音響伝達特性ベクトルを推定し、これにより遠端側からの受話信号に由来する音響エコーと拡声発話信号に由来する音響エコーの両方を消去する。【選択図】図１
2013005106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠端側への送出信号と遠端側から受信した受話信号の送受話状態を判定する音声信号検出器と、
記憶部を備え、音声信号検出器で前記受話信号が存在すると判定された場合には、所定の方法によりエコー経路推定の収束状態を判定し、エコー経路推定の収束が進んでいるほど小さな値となるように損失量を算出し、これを前記記憶部に保存するとともに損失制御器に提供し、音声信号検出器で前記受話信号が存在すると判定されなかった場合には、前記記憶部に保存されている損失量を損失制御器に提供する収束判定器と、
前記送出信号を用い、これに収束判定器から提供された損失量の損失を与えることにより拡声発話信号を生成する損失制御器と、
拡声手段から収音手段までのエコー経路の音響伝達特性ベクトルを、前記送出信号と、前記受話信号と前記拡声発話信号との和である前記拡声手段から拡声される信号（以下、「拡声信号」という。）と、を用いて推定し、推定された音響伝達特性ベクトル（以下、「疑似音響伝達特性ベクトル」という。）を出力するエコー経路推定器と、
疑似エコー信号を、前記拡声信号と前記疑似音響伝達特性ベクトルとを用いて生成する疑似エコー生成器と、
前記送出信号を、前記収音手段で収音された発話信号を含む収音信号から前記疑似エコー信号を減算することにより生成する減算器と、
を備える場内拡声装置。
【請求項２】
請求項１に記載の場内拡声装置において、
前記収束判定器は、エコー経路推定の収束状態を所定の閾値を用いてｎ段階（ｎは２以上の整数）で判定し、その段階に応じた損失量を算出する
ことを特徴とする場内拡声装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の場内拡声装置において、
前記収束判定器は、エコー経路推定の収束状態を示す値を、前記送出信号の信号レベルと前記収音信号の信号レベルとの比として求める
ことを特徴とする場内拡声装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の場内拡声装置において、
前記収束判定器は、エコー経路推定の収束状態を示す値を、前記送出信号の信号レベルと所定のルールに基づき前記記憶部に保存されている信号レベルとの比として求める
ことを特徴とする場内拡声装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の場内拡声装置において、
前記収束判定器は、エコー経路推定の収束状態を示す値を、前記疑似音響伝達特性ベクトルの大きさと所定のルールに基づき前記記憶部に保存されている過去の疑似音響伝達特性ベクトルの大きさとの比として求める
ことを特徴とする場内拡声装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の場内拡声装置において、
前記収束判定器は、エコー経路推定の収束状態を示す値を表す、前記送出信号の信号レベルと前記収音信号の信号レベルとの比、前記送出信号の信号レベルと所定のルールに基づき前記記憶部に保存されている信号レベルとの比、及び前記疑似音響伝達特性ベクトルの大きさと所定のルールに基づき前記記憶部に保存されている過去の疑似音響伝達特性ベクトルの大きさとの比のうち、２つ以上について、それぞれ比の値に基づき収束状態を判定して前記損失量を算出し、算出された各損失量を加重平均した値を、前記記憶部に保存するとともに前記損失制御器に提供する
ことを特徴とする場内拡声装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の場内拡声装置において、
前記疑似音響伝達特性ベクトル及び／又は前記損失制御器で生成された拡声発話信号を周波数変換し、パワーが所定の値以上である周波数帯域を特定して、前記損失制御器で生成された拡声発話信号に対し前記特定された周波数帯域にのみ所定の損失を与えて、これを前記拡声信号を構成する拡声発話信号として出力する周波数領域損失制御器
を更に備える
ことを特徴とする場内拡声装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載の場内拡声装置において、
前記損失制御器は、前記送出信号を用い、これを周波数領域に変換した上で前記収束判定器から提供された損失量の損失を全ての周波数帯域に与え、周波数領域に変換した前記疑似音響伝達特性ベクトル及び／又は前記損失が与えられた周波数領域の前記送出信号についてパワーが所定の値以上である周波数帯域を特定して、前記損失が与えられた周波数領域の前記送出信号に、前記特定された周波数帯域にのみ所定の損失を与え、これを時間領域に変換したものを前記拡声発話信号として出力する
ことを特徴とする場内拡声装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の場内拡声装置において、
前記拡声発話信号に所定の遅延を与えてこれを前記拡声信号を構成する拡声発話信号として出力する遅延挿入器
を更に備える
ことを特徴とする場内拡声装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の場内拡声装置において、
前記収束判定器は、エコー経路推定の収束が十分である場合には、前記拡声発話信号の音量を、拡声手段で拡声する際に所定の音量となるように前記損失制御器を制御し、
前記損失制御器は、前記収束判定器からの制御に従い、前記拡声発話信号の音量を調節する
ことを特徴とする場内拡声装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の場内拡声装置において、
前記受話信号及び前記収音信号を、それぞれ周波数領域に変換する周波数領域変換器と、
周波数領域の、前記拡声信号と前記送出信号を、それぞれ時間領域に変換する時間領域変換器と、
を更に備え、
各機器における処理を周波数領域において行う
ことを特徴とする場内拡声装置。
【請求項１２】
遠端側への送出信号と遠端側から受信した受話信号の送受話状態を判定する音声信号検出ステップと、
音声信号検出ステップで前記受話信号が存在すると判定された場合には、所定の方法によりエコー経路推定の収束状態を判定し、エコー経路推定の収束が進んでいるほど小さな値となるように損失量を算出し、これを記憶部に保存するとともに損失制御ステップに提供し、音声信号検出ステップで前記受話信号が存在すると判定されなかった場合には、前記記憶部に保存されている損失量を損失制御ステップに提供する収束判定ステップと、
前記送出信号を用い、これに収束判定ステップから提供された損失量の損失を与えることにより拡声発話信号を生成する損失制御ステップと、
拡声手段から収音手段までのエコー経路の音響伝達特性ベクトルを、前記送出信号と、前記受話信号と前記拡声発話信号との和である前記拡声手段から拡声される信号（以下、「拡声信号」という。）と、を用いて推定し、推定された音響伝達特性ベクトル（以下、「疑似音響伝達特性ベクトル」という。）を出力するエコー経路推定ステップと、
疑似エコー信号を、前記拡声信号と前記疑似音響伝達特性ベクトルとを用いて生成する疑似エコー生成ステップと、
前記送出信号を、前記収音手段で収音された発話信号を含む収音信号から前記疑似エコー信号を減算することにより生成する減算ステップと、
を実行する場内拡声方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の場内拡声装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠端からの受話信号と近端側の発話信号とを同時に近端側の場内に拡声しながら音声通話する場合において、ハウリングの原因及び聴感上の障害となる反響音を除去、抑圧することを目的とした場内拡声装置、場内拡声方法、及びそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
場内拡声装置の模式図を図１２に示す。ある２点間において音声通話を行う場合において、一方を近端側、他方を遠端側としたとき、場内拡声装置は近端側に配置されるものとする。場内拡声装置は、遠端側からネットワーク等１を経て近端側に到達した受話信号ｘ(n)と近端側の発話信号ｓ(n)とを加算器２で加算した信号を、スピーカなどの拡声手段３により場内に拡声しながら音声通話を行う（ｎは離散時間）。このとき、拡声手段３で拡声された信号はマイクロホンなどの収音手段４にも回り込み、本来は単独で収音されるべきｓ(n)とともに収音される。この回り込んだ信号を音響エコーと呼ぶが、音響エコーは、通話システムにおいて大きな問題となっており、具体的には、ハウリングの発生による通話障害や通話者への不快感を生じさせる原因となっている。
【０００３】
そこで、そのような問題に対応すべく場内拡声装置の改良が進められている。図１３は特許文献１で開示されている場内拡声装置１０の構成例である。場内拡声装置１０は、図１２に示す加算器２と拡声手段３と収音手段４に加え、損失制御システム１１と周波数変調システム１２とエコーキャンセラ１３とを備える。損失制御システム１１は、音声信号検出器１１ａと損失制御器１１ｂを備え、周波数変調システム１２は、周波数変調器１２ａを備え、エコーキャンセラ１３は、エコー経路推定器１３ａと疑似エコー生成器１３ｂと減算器１３ｃを備える。
【０００４】
場内拡声装置１０では、近端側の発話信号ｓ(n)に基づく拡声手段３からの拡声音に由来する音響エコーｙs(n)によって引き起こされるハウリングの問題を、損失制御システム１１及び周波数変調システム１２により解決するとともに、遠端側からの受話信号ｘ(n)の拡声手段３からの拡声音に由来する音響エコーｙx(n)の問題を、エコーキャンセラ１３によって解決している。
【０００５】
損失制御システム１１は、ｓ(n)が存在しない場合にハウリングが発生することを抑制する。具体的には、音声信号検出器１１ａが遠端側への送出信号ｓ^(n)を監視し、ｓ(n)が存在しないと判断した場合には、ｓ^(n)に損失を与えるように損失制御器１１ｂを動作させてｓ(n)の拡声音量を制御して、ｙs(n)によるハウリングの発生を抑制する。一方、周波数変調システム１２は、ｓ(n)が存在する場合にハウリングが発生することを抑制する。具体的には、周波数変調器１２ａがｓ^(n)に周波数変調を加えて、拡声手段３から拡声する拡声発話信号ｓ^'(n)を生成する。周波数変調を加えることで特定の周波数帯に音響エコー成分が留まることを防ぐことができるため、ｙs(n)によるハウリングを引き起こすことなくｓ^'(n)を大きな音量で拡声することができる。
【０００６】
エコーキャンセラ１３は、まず、エコー経路推定器１３ａにおいて、拡声手段３から収音手段４までのエコー経路の音響伝達特性ベクトルＨ(n)の推定値Ｈ^(n)を、ｘ(n)とｓ^(n)とから求める。ここで、Ｈ(n)はインパルス応答{ｈ0(n),ｈ1(n),・・・ｈK-1(n)}を要素とするベクトル（Ｋはインパルス応答長）である。続いて、疑似エコー生成器１３ｂにおいて、ｘ(n)とＨ^(n)とからｙx(n)を模擬した疑似エコー信号ｙx^(n)を生成する。そして、減算器１３ｃにおいて、収音手段４における収音信号ｓ'(n)（＝ｓ(n)＋ｙx(n)＋ｙs(n)）からｙx^(n)を減算することによりｘ(n)に起因する音響エコーｙx(n)を消去して、遠端側への送出信号ｓ^(n)を得る。なお、エコーキャンセラ１３の詳細な動作については、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３４０８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に示される従来の場内拡声装置１０では、受話信号ｘ(n)の場内拡声音に由来する音響エコーｙx(n)のみをエコーキャンセラ１３で消去しており、送出信号ｓ^(n)には、発話信号ｓ(n)に基づく場内拡声音に由来する音響エコーｙs(n)が重畳されたままであり、ｓ^(n)を受信する遠端側において音声が聞き取りづらくなるという問題がある。また、場内拡声装置１０では、場内に拡声する拡声発話信号ｓ^'(n)を、発話信号ｓ(n)に周波数変調を施すことにより生成するため、近端側での場内拡声音が不自然な音になってしまうという問題もある。
【０００９】
本発明の目的は、従来より自然で聞き取りやすい音声を、近端側の場内に拡声することができ、かつ、遠端側にも送出可能な、場内拡声装置、場内拡声方法、及びそのプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の場内拡声装置は、音声信号検出器と収束判定器と損失制御器とエコー経路推定器と疑似エコー生成器と減算器とを備える。音声信号検出器は、遠端側への送出信号と遠端側から受信した受話信号の送受話状態を判定する。収束判定器は、記憶部を備え、音声信号検出器で前記受話信号が存在すると判定された場合には、所定の方法によりエコー経路推定の収束状態を判定し、エコー経路推定の収束が進んでいるほど小さな値となるように損失量を算出し、これを前記記憶部に保存するとともに損失制御器に提供し、音声信号検出器で前記受話信号が存在すると判定されなかった場合には、前記記憶部に保存されている損失量を損失制御器に提供する。損失制御器は、前記送出信号を用い、これに収束判定器から提供された損失量の損失を与えることにより拡声発話信号を生成する。エコー経路推定器は、拡声手段から収音手段までのエコー経路の音響伝達特性ベクトルを、前記送出信号と、前記受話信号と前記拡声発話信号との和である前記拡声手段から拡声される信号（以下、「拡声信号」という。）と、を用いて推定し、推定された音響伝達特性ベクトル（以下、「疑似音響伝達特性ベクトル」という。）を出力する。疑似エコー生成器は、疑似エコー信号を、前記拡声信号と前記疑似音響伝達特性ベクトルとを用いて生成する。減算器は、前記送出信号を、前記収音手段で収音された発話信号を含む収音信号から前記疑似エコー信号を減算することにより生成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の場内拡声装置、場内拡声方法、及びそのプログラムは、拡声手段で拡声される拡声信号に含まれる、発話信号に基づく拡声発話信号を、従来のように送出信号に周波数変調を施すことにより生成するのではなく、受話信号が存在する場合には、遠端側への送出信号にエコー経路推定の収束が進んでいるほど小さい損失を与えることにより生成し、受話信号が存在しない場合には存在時に生成された損失を与えることにより生成する。このように、収束状態に応じた損失制御を行うことで、ハウリングが抑制され、従来より自然で聞き取りやすい音声を近端側の場内に拡声することができる。また、エコー経路推定のため疑似音響伝達特性ベクトルを求めるのに際し、従来は遠端側への送出信号と受話信号のみを用いていたが、本発明においては、更に拡声発話信号も用いる。これにより、疑似音響伝達特性ベクトルの算出に際し、受話信号の拡声手段からの拡声音に由来する音響エコーだけでなく、発話信号に基づく拡声手段からの拡声音に由来する音響エコーについても考慮されるため、両方の音響エコーに対する疑似エコー信号を生成することができる。そのため、収音信号から両方の音響エコーを消去することができ、従来より自然で聞き取りやすい信号を遠端側に送出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】場内拡声装置１００の構成例を示す図。
【図２】場内拡声装置１００の処理フロー例を示す図。
【図３】収束判定器における収束状態の判定結果に基づく損失量の算出イメージを示す図。
【図４】場内拡声装置２００の構成例を示す図。
【図５】場内拡声装置３００の構成例を示す図。
【図６】場内拡声装置４００の構成例を示す図。
【図７】場内拡声装置５００の構成例を示す図。
【図８】場内拡声装置６００の構成例を示す図。
【図９】場内拡声装置７００の構成例を示す図。
【図１０】場内拡声装置８００の構成例を示す図。
【図１１】場内拡声装置９００の構成例を示す図。
【図１２】場内拡声装置を模式的に示す図。
【図１３】従来の場内拡声装置１０の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の場内拡声装置１００の構成例を図１に、その処理フロー例を図２に示す。場内拡声装置１００は、ある２点間において音声通話を行う場合において、一方を近端側、他方を遠端側としたとき、近端側に配置され、遠端側から受信した受話信号ｘ(n)と、近端側の収音手段４で収音した発話信号ｓ(n)に基づく拡声発話信号ｓ^'(n)と、を加算器２で加算して生成した拡声信号ｘ(n)＋ｓ^'(n)を、近端側の場内に拡声手段３で拡声しながら、遠端側との音声通話を行う場内拡声装置である。ここでｎは離散時刻であり、例えば人間の音声の帯域が離散時間の信号で表現可能な間隔（1.66msec程度）よりも小さな値の間隔で設定される。
【００１５】
場内拡声装置１００は、加算器２と拡声手段３と収音手段４に加え、損失制御システム１１０とエコーキャンセラ１３０を備える。
【００１６】
損失制御システム１１０は、音声信号検出器１１１と収束判定器１１２と損失制御器１１３とを備え、発話信号ｓ(n)に基づく拡声手段３からの拡声音（拡声発話信号ｓ^'(n)）に由来する音響エコーｙs(n)によって引き起こされるハウリングの問題を解決する。
【００１７】
音声信号検出器１１１は、受話信号ｘ(n)と遠端側への送出信号ｓ^(n)の送受話状態を判定する（Ｓ１）。送受話状態は、例えば参考文献１に記載されている方法により判定することができる。
〔参考文献１〕特開平１１−３３１０４６号公報
【００１８】
収束判定器１１２は、記憶部１１２ａ（図示略）を備え、音声信号検出器１１１で受話信号ｘ(n)が存在すると判定された場合には、所定の方法によりエコー経路推定の収束状態を判定する。例えば、遠端側への送出信号ｓ^(n)と収音手段４で収音された収音信号ｓ'(n)とからエコー経路推定の収束状態を判定する。収音信号ｓ'(n)には、発話信号ｓ(n)のほか、受話信号ｘ(n)の拡声手段３からの拡声音（ｘ(n)）に由来する音響エコーｙx(n)と発話信号ｓ(n)に基づく拡声手段３からの拡声音（拡声発話信号ｓ^'(n)）に由来する音響エコーｙs(n)とが含まれる。また、遠端側への送出信号ｓ^(n)は、収音信号ｓ'(n)から疑似エコー生成器１３２で生成された疑似エコー信号ｙ^(n)が減算されたものである。そして、収束状態の判定結果に基づき、エコー経路推定の収束が進んでいるほど小さな値となるように損失量を算出し、これを記憶部１１２ａに保存するとともに損失制御器１１３に提供する。一方、音声信号検出器１１１で受話信号ｘ(n)が存在すると判定されなかった場合には、記憶部１１２ａに保存されている損失量を損失制御器１１３に提供する（Ｓ２）。
【００１９】
損失制御器１１３は、送出信号ｓ^(n)を用い、これに収束判定器１１２から提供された損失量の損失を与えることにより、拡声発話信号ｓ^'(n)を生成する（Ｓ３）。ここで生成された拡声発話信号ｓ^'(n)と受話信号ｘ(n)とが加算器２で加算されることにより生成された拡声信号ｘ(n)＋ｓ^'(n)が、拡声手段３から場内に拡声される。
【００２０】
収束判定器１１２における収束状態の判定結果に基づく損失量の算出、および損失制御器１１３での損失制御は、例えば次のように行う。損失量の算出イメージを図３(a)に示す。
【００２１】
収音信号ｓ'(n)に比べて送出信号ｓ^(n)がほとんど小さくなっていない場合、例えば、ｓ^(n)／ｓ'(n)が所定の第１閾値（例えば0.9）以上の値である場合には、収束がほぼ進んでいないと判定し、ｓ^(n)に与える損失が大きくなるように、損失量として例えば0〜0.3程度の倍率値を算出する。この倍率値を損失制御器１１３においてｓ^(n)に乗算することにより拡声発話信号ｓ^'(n)を生成する。
【００２２】
収音信号ｓ'(n)に比べて送出信号ｓ^(n)が十分小さくなっている場合、例えば、送出信号ｓ^(n)と収音信号ｓ'(n)とのレベル比ｓ^(n)／ｓ'(n)が所定の第２閾値（例えば0.7）以下の値である場合には、十分に収束していると判定し、ｓ^(n)に与える損失が小さくなるように、損失量として例えば0.7〜1.0程度の倍率値を算出する。この倍率値を損失制御器１１３においてｓ^(n)に乗算することにより拡声発話信号ｓ^'(n)を生成する。
【００２３】
そしてそれ以外の場合、すなわち、ｓ^(n)／ｓ'(n)が第１閾値と第２閾値の間の値である場合には、例えばｓ^(n)／ｓ'(n)の値が小さくなるにつれてｓ^(n)に与える損失が単調減少するように、損失量として例えば0.3〜0.7程度の倍率値を算出する。この倍率値を損失制御器１１３においてｓ^(n)に乗算することにより拡声発話信号ｓ^'(n)を生成する。
【００２４】
なお、ここでは収束が十分であるかを、ｓ^(n)／ｓ'(n)に対する所定の閾値を用いて３段階で判定する方法を例示したが、判定の段階は２段階でも４段階以上でも構わない。また、損失量の算出は必ずしも段階的である必要はなく、例えば、収束が進むほど単調減少する関数で与えられる連続値として算出しても構わない。
【００２５】
このように本発明においては、拡声手段で拡声される拡声信号に含まれる、発話信号に基づく拡声発話信号ｓ^'(n)を、従来のように送出信号ｓ^(n)に周波数変調を施すことにより生成するのではなく、受話信号ｘ(n)が存在する場合には、ｓ^(n)にエコー経路推定の収束が進んでいるほど小さい損失を与えることにより生成し、受話信号ｘ(n)が存在しない場合には存在時に生成された損失を与えることにより生成する。このように、収束状態に応じた損失制御を行うことで、ハウリングが抑制され、従来より自然で聞き取りやすい音声を近端側の場内に拡声することができる。
【００２６】
エコーキャンセラ１３０は、エコー経路推定器１３１と疑似エコー生成器１３２と減算器１３３とを備え、発話信号ｓ(n)に基づく拡声手段３からの拡声音（拡声発話信号ｓ^'(n)）に由来する音響エコーｙs(n)及び受話信号ｘ(n)の拡声手段３からの拡声音（ｘ(n)）に由来する音響エコーｙx(n)の問題を解決する。
【００２７】
エコー経路推定器１３１は、拡声手段３から収音手段４までのエコー経路の音響伝達特性ベクトルの推定値Ｈ^(n)を、送出信号ｓ^(n)と拡声信号ｘ(n)＋ｓ^'(n)とを用いて求める（Ｓ４）。ここで、音響伝達特性ベクトルの推定値Ｈ(n)はインパルス応答{ｈ0(n),ｈ1(n),・・・ｈK-1(n)}を要素とするベクトル（Ｋはインパルス応答長）であり、以下、疑似音響伝達特性ベクトルと呼ぶ。
【００２８】
疑似エコー生成器１３２は、疑似エコー信号ｙ^(n)を、拡声信号ｘ(n)＋ｓ^'(n)と疑似音響伝達特性ベクトルＨ^(n)とを用いて生成する（Ｓ５）。
【００２９】
減算器１３３は、送出信号ｓ^(n)を、収音信号ｓ'(n)から疑似エコー信号ｙ^(n)を減算することにより生成する（Ｓ６）。
【００３０】
なお、エコーキャンセラ１３０のその他の詳細な動作については特許文献１に記載されているため、説明を省略する。
【００３１】
エコー経路推定のためＨ^(n)を求めるのに際し、従来は送出信号ｓ^(n)と受話信号ｘ(n)のみを用いていたが、本発明においては、更に拡声発話信号ｓ^'(n)も用いる。これにより、Ｈ^(n)の推定に際し、受話信号ｘ(n)の拡声手段３からの拡声音（ｘ(n)）に由来する音響エコーｙx(n)だけでなく、発話信号ｓ(n)に基づく拡声手段３からの拡声音（拡声発話信号ｓ^'(n)）に由来する音響エコーｙs(n)についても考慮されるため、音響エコーｙ(n)＝ｙx(n)＋ｙs(n)に対する疑似エコー信号ｙ^(n)を生成することができる。そのため、収音信号ｓ'(n)から音響エコーｙx(n)とｙs(n)の両方を消去することができ、従来より自然で聞き取りやすい送出信号ｓ^(n)を遠端側に送出することができる。
【実施例２】
【００３２】
本発明の場内拡声装置２００の構成例を図４に示す。場内拡声装置２００は、加算器２と拡声手段３と収音手段４と損失制御システム２１０とエコーキャンセラ１３０を備える。損失制御システム２１０は、音声信号検出器１１１と収束判定器２１２と損失制御器１１３とを備え、エコーキャンセラ１３０は、エコー経路推定器１３１と疑似エコー生成器１３２と減算器１３３とを備える。つまり、実施例１の場内拡声装置１００とは収束判定器２１２のみが異なり、他の同じ符号が付された機器については同じものである。以下、同じ機器については同じ符号を付し、説明は原則として省略し、必要に応じて触れることとする。
【００３３】
収束判定器２１２は、エコー経路推定の収束状態を、遠端側への送出信号ｓ^(n)の信号レベルと記憶部１１２ａに保存されている信号レベルとから判定する。なお、記憶部１１２ａに保存されている信号レベルは、所定のルールに基づき保存されているものとする。例えば、信号レベルの初期値としてできるだけ小さな負の値（例えば−∞）が保存されているものとし、この保存されている信号レベルと送出信号ｓ^(n)とを逐次比較し、信号レベルが大きい方で、当該保存されている信号レベルを逐次更新していくというルールが考えられる。
【００３４】
収束判定器２１２における収束状態の判定結果に基づく損失量の算出は、例えば次のように行う。損失量の算出イメージを図３(b)に示す。
【００３５】
送出信号ｓ^(n)の信号レベルと保存されている信号レベルとを比較し、送出信号ｓ^(n)の信号レベルが大きい場合、例えば、「ｓ^(n)／保存信号レベル」が所定の第１閾値（例えば0.9）以上の値である場合には、収束がほぼ進んでいないと判定し、ｓ^(n)に与える損失が大きくなるように、損失量として例えば0〜0.3程度の倍率値を算出する。
【００３６】
保存されている信号レベルに比べて送出信号ｓ^(n)の信号レベルが十分小さくなっている場合、例えば、「ｓ^(n)／保存信号レベル」が所定の第２閾値（例えば0.7）以下の値である場合には、十分に収束していると判定し、ｓ^(n)に与える損失が小さくなるように、損失量として例えば0.7〜1.0程度の倍率値を算出する。
【００３７】
そしてそれ以外の場合、すなわち、「ｓ^(n)／保存信号レベル」が第１閾値と第２閾値の間の値である場合には、例えば「ｓ^(n)／保存信号レベル」の値が小さくなるにつれてｓ^(n)に与える損失が単調減少するように、損失量として例えば0.3〜0.7程度の倍率値を算出する。
【実施例３】
【００３８】
本発明の場内拡声装置３００の構成例を図５に示す。場内拡声装置３００は、加算器２と拡声手段３と収音手段４と損失制御システム３１０とエコーキャンセラ１３０を備える。損失制御システム３１０は、音声信号検出器１１１と収束判定器３１２と損失制御器１１３とを備え、エコーキャンセラ１３０は、エコー経路推定器１３１と疑似エコー生成器１３２と減算器１３３とを備える。つまり、実施例１の場内拡声装置１００とは収束判定器３１２のみが異なる。
【００３９】
収束判定器３１２は、エコー経路推定の収束状態を、疑似音響伝達特性ベクトルＨ^(n)の大きさと記憶部１１２ａに保存されている過去の疑似音響伝達特性ベクトルの大きさとから判定する。なお、記憶部１１２ａに保存されている過去の疑似音響伝達特性ベクトルは、所定のルールに基づき保存されているものとする。例えば、Ｈ^(n−x)が保存されているとする。ｘは１以上の任意の値としてよいが、装置の移動や人物の移動などによりエコー経路が変更すると収束判定の精度が劣化するため、現時刻に近い、すなわちなるべく小さい値とするのが望ましい。
【００４０】
収束判定器３１２における収束状態の判定結果に基づく損失量の算出は、例えば次のように行う。損失量の算出イメージを図３(c)に示す。
【００４１】
両者のベクトルがあまり一致しない場合、例えば、|Ｈ^(n)／Ｈ^(n−x)|が所定の第１閾値（例えば0.7）より小さい値である場合には、収束がほぼ進んでいないと判定し、ｓ^(n)に与える損失が大きくなるように、損失量として例えば0〜0.3程度の倍率値を算出する。
【００４２】
両者のベクトルがよく一致する場合、例えば、|Ｈ^(n)／Ｈ^(n−x)|が所定の第２閾値（例えば0.95〜1.05）程度の値である場合には、十分に収束していると判定し、ｓ^(n)に与える損失が小さくなるように、損失量として例えば0.7〜1.0程度の倍率値を算出する。
【００４３】
そしてそれ以外の場合、すなわち、|Ｈ^(n)／Ｈ^(n−x)|が第１閾値と第２閾値の間の値である場合には、例えば|Ｈ^(n)／Ｈ^(n−x)|の値が大きくなるにつれてｓ^(n)に与える損失が単調減少するように、損失量として例えば0.3〜0.7程度の倍率値を算出する。
【実施例４】
【００４４】
本発明の場内拡声装置４００の構成例を図６に示す。場内拡声装置４００は、加算器２と拡声手段３と収音手段４と損失制御システム４１０とエコーキャンセラ１３０を備える。損失制御システム４１０は、音声信号検出器１１１と収束判定器４１２と損失制御器１１３とを備え、エコーキャンセラ１３０は、エコー経路推定器１３１と疑似エコー生成器１３２と減算器１３３とを備える。つまり、実施例１の場内拡声装置１００とは収束判定器４１２のみが異なる。
【００４５】
収束判定器４１２は、収束判定器１１２、２１２、３１２の判定方法を複合的に利用するものである。すなわち、エコー経路推定の収束状態を示す値を表す送出信号ｓ^(n)の信号レベルと収音信号ｓ'(n)の信号レベルとの比、送出信号の信号レベルｓ^(n)と所定のルールに基づき前記記憶部に保存されている信号レベルとの比、及び疑似音響伝達特性ベクトルＨ^(n)の大きさと所定のルールに基づき前記記憶部に保存されている過去の疑似音響伝達特性ベクトルの大きさとの比のうち、２つ以上について、それぞれ比の値に基づき収束状態を判定して前記損失量を算出する。つまり、３つの比全てにより判定する場合には、それらに対応する３つの損失量Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3をそれぞれ算出し、いずれか２つの比により判定する場合には、それらに対応する２つの損失量Ｃ1、Ｃ2をそれぞれ算出する。そして、これらの損失量を例えば加重平均することにより得られた値を、損失制御器１１３に与える損失量とするとともに、これを記憶部１１２ａに保存する。
【実施例５】
【００４６】
実施例５の場内拡声装置５００は、聴感上の変化をほぼ与えずに場内拡声によるハウリングの発生を抑止するために、実施例１〜４の構成において、損失制御器１１３と加算器２との間に周波数領域損失制御器５１４を挿入する構成である。図７に、場内拡声装置５００を、実施例４の場内拡声装置４００に周波数領域損失制御器５１４を加えて構成した例を示す。
【００４７】
周波数領域損失制御器５１４は、まず、エコー経路推定器１３１で生成された疑似音響伝達特性ベクトルＨ^(n)及び／又は損失制御器１１３で生成された拡声発話信号ｓ^'(n)を周波数変換し、パワーが所定の値以上（例えば、最大出力値0.7の二乗の0.7＊0.7＝0.49倍）である周波数帯域がハウリングが発生する可能性がある周波数帯域であると特定する。そして、損失制御器１１３で生成された拡声発話信号ｓ^'(n)に対し、当該特定された周波数帯域にのみノッチフィルタ（帯域除去フィルタ）等を用いて、所定の損失（例えば、0.5倍程度の大きさとなるような損失）を与え、この損失を与えられた拡声発話信号ｓ^'(n)を加算器２に与える。
【００４８】
なお、損失を与える周波数帯域は、ハウリングが発生する可能性があると判断された周波数帯域のうち、最もハウリングが発生する可能性が高い周波数帯域１つとしてもよいし、ハウリングが発生する可能性がある周波数帯域全てとしてもよいし、予め設定した個数の周波数帯域に限ってもよい。
【実施例６】
【００４９】
実施例６の場内拡声装置６００は、実施例５で説明した周波数領域損失制御器５１４の機能を損失制御器と一体化した構成であり、実施例１〜４のいずれにも適用可能である。図８に、場内拡声装置６００を、実施例４の場内拡声装置４００の損失制御器１１３を周波数領域損失制御器５１４の機能を備える損失制御器６１３に置き換えて構成した例を示す。
【００５０】
損失制御器６１３は、送出信号ｓ^(n)を用い、まず、これを周波数領域に変換した上で収束判定器から提供された損失量の損失を全ての周波数帯域に与える。続いて、周波数領域に変換した疑似音響伝達特性ベクトルＨ^(n)及び／又は損失が与えられた周波数領域の送出信号ｓ^(n)についてパワーが所定の値以上である周波数帯域を特定する。そして、損失が与えられた周波数領域の送出信号ｓ^(n)に、当該特定された周波数帯域にのみノッチフィルタ（帯域除去フィルタ）等を用いて所定の損失（例えば、0.5倍程度の大きさとなるような損失）を与え、これを時間領域に変換したものを拡声発話信号ｓ^'(n)として出力する。
【実施例７】
【００５１】
実施例７の場内拡声装置７００は、実施例１〜６の構成において、加算器２の前段に遅延挿入器７１５を挿入し、拡声発話信号ｓ^'(n)に所定の遅延を与える構成である。図７に、場内拡声装置７００を、実施例４の場内拡声装置４００に遅延挿入器７１５を加えて構成した例を示す。
【００５２】
発話者は、自らが発話した音声を聴きながら発話を調整していることが知られている。その中でも、遅延時間については、自ら発声した音声を、０msec〜４０msec程度遅れて聴いた場合において、話しやすいと感じることが実験により確認されている。特に、２０msec〜３０msec程度遅れて自らの発話音声が聞こえた際にもっとも話しやすくなることがわかっている。
【００５３】
そこで、音声が空間を伝わる際に発生する遅延とシステム内で発生する遅延の和が０msec〜４０msec（可能であれば２０msec〜３０msec）となるように遅延時間を決定し、この遅延時間の遅延を遅延挿入器７１５により拡声発話信号ｓ^'(n)に与える。これにより、近端側の発話者がより発話しやすくなる。
【実施例８】
【００５４】
実施例８の場内拡声装置８００は、実施例１〜７の収束判定器及び損失制御器において、エコー経路推定の収束が十分である場合に、拡声発話信号ｓ^'(n)の音量を、拡声手段３で拡声する際に所定の音量となるように制御可能とする構成である。
【００５５】
実施例７でも説明したように、発話者は自ら発話した音声の音量を聞きながら発話を調整していることが知られている。そこで、エコー経路推定の収束が既に十分である場合には、近端側の発話者が発話しやすくなる音量（例えば、発話者が発話し続けた際の、発話者の耳元での平均音圧レベルが５５ｄＢとなるようにする）で発話者に場内拡声音を提示できるように損失制御器を制御する。
【００５６】
図１０に、場内拡声装置８００を、実施例４の場内拡声装置４００の収束判定器４１２と損失制御器１１３を本実施例の収束判定器８１２と損失制御器８１３に置き換えて構成した例を示す。
【００５７】
収束判定器８１２は、エコー経路推定の収束が十分である場合には、拡声発話信号ｓ^'(n)の音量を、拡声手段３で拡声する際に所定の音量となるように損失制御器８１３を制御する。損失制御器８１３は、収束判定器８１２からの制御に従い、拡声発話信号ｓ^'(n)の音量を調節する。
【実施例９】
【００５８】
実施例９の場内拡声装置９００は、実施例１〜８において、各機器における処理を周波数領域において行う構成である。周波数領域で処理を行うことで、演算量の低減が可能となり、離散時間を細かくする等の処理と組み合わせることで、さらに自然な音での場内拡声が可能となる。
【００５９】
図１１に、場内拡声装置９００を、実施例４の場内拡声装置４００に本実施例の周波数領域変換部９４１、９４３と時間領域変換部９４２、９４４を加えることにより構成した例を示す。
【００６０】
周波数領域変換部９４１は時間領域の受話信号ｘ(n)を周波数領域の受話信号ｘ(ω)に、周波数領域変換部９４３は、時間領域の収音信号ｓ'(n)を周波数領域の収音信号ｓ'(ω)に、それぞれ変換する。
【００６１】
損失制御システム４１０とエコーキャンセラ１３０は、処理を周波数領域において行う。
【００６２】
そして、時間領域変換部９４２は周波数領域の拡声信号ｘ(ω)＋ｓ^'(ω)を時間領域の拡声信号ｘ(n)＋ｓ^'(n)に、時間領域変換部９４４は、周波数領域の送出信号ｓ^(ω)を時間領域の送出信号ｓ^(n)に、それぞれ変換する。
【００６３】
以上説明した各実施例の場内拡声装置及び場内拡声方法における各処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。また、本発明の場内拡声装置の各機能は必要に応じ、併合・分割しても構わない。その他、本発明において表現されている技術的思想の範囲内で適宜変更が可能である。
【００６４】
本発明の場内拡声装置を構成する機器をコンピュータによって実現する場合、各機器が担う機能の処理内容はプログラムによって記述される。そのプログラムは、例えば、ハードディスク装置に格納されており、実行時には、必要なプログラムやデータがＲＡＭ(Random Access Memory)に読み込まれて、そのプログラムがＣＰＵにより実行されることにより、コンピュータ上で各処理内容が実現される。
【図１】
2013005106.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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