(57)【要約】【課題】ハンズフリー通話の際に背景音を付加することにより遠端側のエコーキャンセラを常時適応させることで近端側からの送話音声に対するエコーの発生をおさえること。【解決手段】自動車電話装置１００は、ハンズフリー通話で遠端側へ送信する送話音声を音声入力するマイク１０１と、前記マイク１０１の出力信号と遠端側からの受話音声を出力する通話装置の出力信号である近端側受信信号を入力とするエコーキャンセル部１１０と、前記エコーキャンセル部１１０から近端側に音声出力するスピーカ１０２と、前記音声解析部１２２の解析結果と外部操作部１２６からの操作にしたがって付加する背景音を制御する背景音付加制御部１２３と、この背景音付加制御部１２３によって制御される背景音１２４と前記エコーキャンセル部１１０の遠端側への送話音声を混合するための混合器１２５と、を有する。【選択図】図１
2013201604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンズフリー通話で遠端側へ送信する送話音声を音声入力する送話音声入力部と、
前記送話音声入力部の出力信号と遠端側からの受話音声を出力する通話装置の出力信号を入力とするエコーキャンセル部と、
前記エコーキャンセル部から近端側に音声出力する受話音声出力部と、
外部操作部からの操作にしたがって付加する背景音を制御する背景音付加制御部と、
この背景音付加制御部によって制御される背景音と前記エコーキャンセル部の遠端側への送話音声を混合するための混合器と、を有することを特徴とする自動車電話装置。
【請求項２】
近端側受信信号と前記エコーキャンセル部の近端側送話音声出力信号を入力とする音声検出部と、
前記音声検出部に接続される音声解析部と、を備えており、
前記音声検出部が、近端側送話音声出力信号について、発声期間と無発声期間を検出するものであり、
背景音付加制御部が、前記音声解析部の解析結果に基づいて付加する背景音を制御することを特徴とする請求項１に記載の自動車電話装置。
【請求項３】
近端側受信信号と前記エコーキャンセル部の近端側送話音声出力信号を入力とする音声検出部と、
前記音声検出部に接続される音声解析部と、を備えており、
前記音声検出部が、近端側受信信号について、遠端側へ送信した送話音声のエコーとして戻ってきた送話音声エコーを検出すること、を特徴とする請求項１に記載の自動車電話装置。
【請求項４】
前記音声解析部が、遠端側へ送信した送話音声と、前記音声検出部により検出された前記送話音声エコーとから、エコーキャンセル量を算出し付加する背景音を制御すること、を特徴とする請求項３に記載の自動車電話装置。
【請求項５】
前記音声解析部が、前記音声検出部により検出された前記送話音声エコーから、周波数特性を算出し付加する背景音を制御すること、を特徴とする請求項３に記載の自動車電話装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ音声信号出力機能とハンズフリー通話機能を有する自動車電話装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動車電話装置として、ハンズフリー通話を行う際にはスピーカからの出力信号や車室内の雑音信号など、運転者の送話音声以外の信号が除去され、運転者の送話音声のみが携帯電話などの通話装置に出力されることにより、通話音声が明瞭となるものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−４１３４１号公報（第５頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の自動車電話装置においては、ハンズフリー通話の際に、スピーカから出力される音楽ＣＤ、ラジオ放送などの音声信号（以下、背景音という）を停止させ、ハンズフリー機能のみ動作させて通話を行う。したがって、通話相手（以下、遠端側という）に対して自分側（以下、近端側という）の送話音声を明瞭にすることはできるが、近端側からの送話音声がない期間（以下、無発声期間という）には遠端側が聞く受信信号は無音状態となり、この状態で遠端側の車室内のエコーパス変動が発生すると、変動後の近端側からの送話音声に対して大きなエコーが発生し、近端側では発声中に大きく聞こえるエコーとして通話上の大きな違和感を感じてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、ハンズフリー通話の際に、遠端側のスピーカからの無発声期間をなくすべく、近端側において背景音を適切に調整しながら付加することにより、遠端側の車室内のエコーパス変動に対して、遠端側のエコーキャンセラを常時適応させることで、近端側からの送話音声に対するエコーの発生を抑えた快適な通話環境を実現する自動車電話装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明の自動車電話装置は、ハンズフリー通話で遠端側へ送信する送話音声を音声入力する送話音声入力部と、前記送話音声入力部の出力信号と遠端側からの受話音声を出力する通話装置の出力信号を入力とするエコーキャンセル部と、前記エコーキャンセル部から近端側に音声出力する受話音声出力部と、前記音声解析部の解析結果と外部操作部からの操作にしたがって付加する背景音を制御する背景音付加制御部と、この背景音付加制御部によって制御される背景音と前記エコーキャンセル部の遠端側への送話音声を混合するための混合器と、を有する構成を採る。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ハンズフリー通話の際に、遠端側のスピーカからの無発声期間をなくすべく、近端側において適切に調整しながら背景音を付加することにより、遠端側の車室内のエコーパス変動に対して、遠端側のエコーキャンセラを常時適応させることで、近端側からの送話音声に対するエコーの発生を抑えた快適な通話環境を実現する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態における自動車電話装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態における背景音付加部の設定一覧を示す図
【図３】本発明の実施の形態における背景音付加部の動作説明のための出力信号例を示す図
【図４】本発明の実施の形態における音声解析部の動作説明のためのフロー図
【図５】本発明の実施の形態における音声解析部の動作説明のためのフロー図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における自動車電話装置１００のブロック図である。図１において、自動車電話装置１００は、例えば、近端側車室内において、スピーカ１０２（前記受話音声出力部の一例）とマイク１０１（前記送話音声入力部の一例）を備えたカーオーディオなどのオーディオ機器に組み込まれ、携帯電話などの通話装置と接続されることにより、ハンズフリー通話機能を実現する。すなわち、オーディオ機器が備えるマイク１０１により送話音声を入力し、これを近端側送信信号として携帯電話などの通話装置に出力することによって遠端側の自動車電話装置２００へ送信するとともに、遠端側から受信した受話音声を携帯電話などから近端側受信信号として入力し、エコーキャンセル部１１０を経由してオーディオ機器のスピーカ１０２に出力して音声出力する。ここで、「近端側受信信号」とは、送話音声入力部であるマイク１０１の出力信号と遠端側からの受話音声を出力する通話装置の出力信号をいう。
【００１０】
図１に示すように、自動車電話装置１００は、近端からの送話音声を入力するマイク１０１と、このマイク１０１の出力信号と遠端からの受信信号（近端側受信信号）を入力とするエコーキャンセル部１１０と、このエコーキャンセル部１１０からの出力信号を音声出力するスピーカ１０２と、エコーキャンセル部１１０の近端側送話音声出力信号と近端側受信信号を入力として近端側送信信号を出力する背景音付加部１２０とを有する。ここで、「近端側送話音声」とは、ハンズフリー通話で近端側から遠端側へ送信する送話音声のことをいう。
【００１１】
また、前記背景音付加部１２０においては、エコーキャンセル部１１０からの近端側送話音声と近端側受信信号が音声検出部１２１に入力され、その検出結果が音声解析部１２２に入力される。この音声解析部１２２の解析結果と外部操作部１２６からの操作に基づき、背景音付加制御部１２３が背景音１２４を制御することによって、混合部１２５においてエコーキャンセル部１１０からの近端側送話音声と前記制御された背景音を混合し、近端側送信信号として出力する。
【００１２】
また、遠端側の自動車電話装置２００は、遠端側受信信号と遠端側マイク２０２の出力信号を入力し遠端側車室内への音声出力信号と遠端側送信信号を出力するエコーキャンセル部２１０と、このエコーキャンセル部２１０の出力信号を遠端側車室内にて音声出力するスピーカ２０１と、を有する。
【００１３】
ここで、前記エコーキャンセル部２１０において、遠端側受信信号は適応フィルタ２１１に入力される。この適応フィルタ２１１の出力信号は、減算器２１２においてマイク２０２の出力信号から減算される。この減算器２１２の出力信号を用いて適応フィルタ２１１のフィルタ係数の更新を行う。
【００１４】
なお、前記音声検出部１２１と、音声解析部１２２と、背景音付加制御部１２３は、送話音声や受話音声をリアルタイムに制御するため、たとえばＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有したマイコンやＤＳＰなどが用いられる。
【００１５】
以上のように構成された自動車電話装置１００について、処理動作を説明する。
まず、背景音付加部１２０を動作させず、背景音付加部１２０への入力信号をそのまま出力する状態での動作について図１を用いて説明する。
【００１６】
ここでは、近端側に自動車電話装置１００と、遠端側に自動車電話装置２００が設置されているとする。近端側の運転者が発話すると、その送話音声が近端側のマイク１０１に入力され、エコーキャンセル部１１０と背景音付加部１２０をそのまま通過して、近端側送信信号として通話装置に入力される。
【００１７】
ここで、エコーキャンセル部１１０は遠端側からの送信信号がないため、近端側で発生するエコーを抑圧するような動作は発生せず、マイク１０１からの入力信号はそのまま通過して背景音付加部１２０へ入力されることになる。
次に、遠端側では通話装置の出力信号が遠端側受信信号として自動車電話装置２００に入力される。
【００１８】
この遠端側受信信号はエコーキャンセル部２１０に入力され、このエコーキャンセル部２１０からの出力信号を音声出力するスピーカ２０１に接続されており、遠端側の車室内において近端側の運転者からの送話音声が出力される。
マイク２０２には、スピーカ２０１から出力された受信信号がエコーとして入力されるため、このエコーを近端側に戻さないように、エコーキャンセル部２１０においてエコーを抑圧し遠端側送信信号として通話装置に入力される。
【００１９】
エコーキャンセル部２１０は、車室内の音響特性を推定する適応フィルタ２１１と、マイク２０２の出力信号からエコーを抑圧する減算器２１２によって構成されており、適応フィルタ２１１においてエコーを推定した擬似エコーを出力し、減算器２１２によってエコーを抑圧する。適応フィルタ２１１は目標であるマイク２０２の出力信号と、適応フィルタ２１１の出力信号である擬似エコーとの誤差、すなわち、減算器２１２の出力信号を最小化するために、適応フィルタ２１１のフィルタ係数の更新を行う。
【００２０】
ここで、遠端側の送話音声がマイク２０２から入力される送話状態である場合、減算器２１２の出力信号が急激に増加するため、適応フィルタ２１１においてフィルタ係数の更新を一時停止するなど、エコーキャンセラについて既知の係数更新方法を用いれば良い。例えば、K.Ochiai, T.Araseki and T.Ogihara, "Echo Canceler with Two Echo Path Models", IEEE Trans. on Communications, vol.COM-25,No6, pp.589-595, June.1977 や、中原，羽田，牧野，吉川，”音響エコーキャンセル装置におけるダブルトーク制御方式の検討”，音講論集3-7-5,March.1992記載のフォアグラウンド／バックグラウンド構成 などに示されている。なお、適応フィルタ２１１の係数更新方法として、ＬＭＳアルゴリズム、学習同定法、ＲＬＳアルゴリズムなどの適応アルゴリズムを用いることができる。
【００２１】
次に、通話装置に入力された遠端側送信信号は、近端側で近端側受信信号として背景音付加部１２０に入力され、その出力信号はエコーキャンセル部１１０をそのまま通り抜けてスピーカ１０２から近端側の車室内において出力される。
ここで、近端側のエコーキャンセル部１１０は前記遠端側のエコーキャンセル部２１０と同等の構成であるので内部動作の説明は省略する。
【００２２】
したがって、近端側の運転者が発話すると、遠端側の車室内においてエコーが発生するが、適応フィルタ２１１を用いて遠端側の車室内の音響特性を推定した擬似エコーを差し引くことによってエコーは十分に抑圧されているため、近端側の運転者にはほとんどエコーは戻らず通話上での違和感は感じられない。
【００２３】
次に、背景音付加部１２０の構成について図１と図２を用いて説明する。まず、前記において背景音付加部１２０を動作させない場合について説明したが、この設定は図２において背景音なし（従来）の設定０に対応する。ここで、図２において、背景音付加部１２０を構成する音声検出部１２１と音声解析部１２２と背景音付加制御部１２３と背景音１２４と混合器１２５と外部操作部１２６の各機能が動作する場合はＯＮ、動作しない場合はＯＦＦと定義する。
【００２４】
背景音が付加される設定１では、背景音付加部１２０のうち、音声検出部１２１と音声解析部１２２が動作せず、外部操作部１２６によって操作される背景音付加制御部１２３が背景音１２４の出力信号を制御することによって、混合器１２５においてエコーキャンセル部１１０から出力された近端側送話音声と混合されて、近端側送信信号となる。
【００２５】
また、設定２では、近端側送話音声と近端側受信信号を入力とする音声検出部１２１によって無発声期間を検出し、その期間において背景音付加制御部１２３が背景音１２４の出力信号を制御することにより、混合器１２５においてエコーキャンセル部１１０から出力された近端側送話音声と混合されて、近端側送信信号となる。
【００２６】
また、設定３では、近端側送話音声と近端側受信信号を入力とする音声検出部１２１によって無発声期間を検出すると共に、後段に接続される音声解析部１２２において近端側送話音声に対応する、遠端側からエコーとして戻ってくる送信音声エコーについて音声解析を行い、この解析結果をもとに背景音付加制御部１２３が背景音１２４の出力信号を制御することにより、混合器１２５においてエコーキャンセル部１１０から出力された近端側送話音声と混合されて、近端側送信信号となる。
【００２７】
次に、背景音付加部１２０の動作について図２と図３を用いて説明する。ここでは、近端側から送話音声の発声期間と無発声期間の組合せが３回繰り返され、２回目の無発声期間において遠端側にエコーパス変動が発生した場合を想定し、そのエコーパス変動による、近端側から発声した送話音声に対するエコー（以下、送話音声エコーという）の挙動について、図２に示したそれぞれの設定ごとに説明する。
【００２８】
まず、図２の設定０については、背景音付加部１２０が動作しない従来の自動車電話装置であり、特に、近端側からの送話音声がない無発声期間には遠端側が聞く受信信号は無音状態となる。図３の設定０において示したように、近端側送信信号が無音状態で遠端側の車室内のエコーパス変動が発生すると、変動後の近端側からの送話音声に対して大きなエコー（図３の設定０において送話音声エコー量として記載）が発生し、近端側では発声中に大きく聞こえるエコーとして通話上の大きな違和感を感じてしまう。
【００２９】
次に、設定１では、図３の設定１に示すように、送話音声に対して背景音を混合することができ無発声期間でも無音状態にはならないため、前記エコーパス変動が発生しても、背景音によって遠端側のエコーキャンセラを常時適応させることで、変動後の近端側からの送話音声に対するエコーの発生を抑えることができる。設定０での送話音声エコー量に対して、設定１の送話音声エコー量は小さく抑えることができ、設定０のような近端側での発話中のエコーによる違和感は抑えられる。ここで、背景音の出力レベル（以下、背景音レベルという）は外部操作部１２６によって操作は可能であるが、背景音レベルによっては、図３の設定１に示したように、背景音レベルに対する送話音声の相対レベルを明瞭度と定義した場合、従来の設定０に対して明瞭度が低くなり、遠端側で送話音声が聞き取りにくくなるという課題が発生する可能性がある。
【００３０】
次に、設定２では、音声検出部１２１をＯＮ、音声解析部１２２はＯＦＦの設定とし、音声検出部１２１では図３の設定２に示すように、無発声期間を検出し、その期間にのみ背景音を混合するように背景音付加制御部１２３が背景音１２４の出力信号を制御することにより、混合器１２５においてエコーキャンセル部１１０から出力された近端側送話音声と混合されて、近端側送信信号となる。送話音声に対して背景音を混合しないので、設定１と比較して送話音声の背景音レベルに対する送話音声の明瞭度は高くなり、遠端側で送話音声が聞き取りやすくなるという特徴がある。
【００３１】
次に、設定３では、音声検出部１２１をＯＮ、音声解析部１２２をＯＮの設定とし、前記設定２で示した無発声期間への背景音の混合を行うと同時に、音声検出部１２１において遠端側から戻ってくる送信音声エコーの検出を行い、音声解析部１２２において、遠端側から戻ってくる送信音声エコーの解析を行い、その解析結果に基づき背景音付加制御部１２３が背景音１２４の出力信号を制御することにより、混合器１２５においてエコーキャンセル部１１０から出力された近端側送話音声と混合されて、近端側送信信号となる。
ここで、音声解析部１２２の処理について、図４のフロー図を用いて説明する。
【００３２】
まず、Ｓ１１において前記遠端側から戻ってくる送話音声エコーのレベル（以下、送信音声エコー量という）を算出し、近端側送話音声のレベルと送話音声エコー量の比、すなわち、エコーキャンセル量を算出する（Ｓ１２）。次に、このエコーキャンセル量が減少していれば（Ｓ１３）、遠端側にエコーパス変動が発生し、まだ適応フィルタの係数が収束していない状態と判断し、係数の収束速度を速めるために、適応フィルタ２１１の参照信号となる背景音レベルを上げる（Ｓ１４）。また、エコーキャンセル量が減少していなければ（Ｓ１３）、遠端側ではエコーパス変動は発生しておらず、また適応フィルタ２１１の係数も収束状態であるため、参照信号となる背景音レベルを下げることにより（Ｓ１５）、適応フィルタ２１１の係数の推定精度向上を図ることができる。また、このように収束状態であるときに、図３の設定３に示すように背景音レベルを下げることができるので、遠端側においてハンズフリー通話に適したより静かな車室内環境を提供することができる。
【００３３】
さらに、音声解析部１２２において、図５に示すように、送話音声エコーの周波数特性の算出を行い（Ｓ２１）、このエコーを抑圧するために最適と想定される、送話音声エコーと同等の周波数特性をもつような背景音への変換を行うことにより、適応フィルタ２１１の係数の推定精度向上を行い、エコーキャンセル部の性能向上を図ることができる。
【００３４】
以上のように、本実施形態の自動車電話装置は、ハンズフリー通話の際に、遠端側のスピーカからの無発声期間をなくすべく、近端側において背景音を適切に調整しながら付加することにより、遠端側の車室内のエコーパス変動に対して、遠端側のエコーキャンセラを常時適応させることで、近端側からの送話音声に対するエコーの発生を抑えた快適な通話環境を実現する効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の自動車電話装置は、ハンズフリー通話の際に、遠端側のスピーカからの無発声期間をなくすべく、近端側において背景音を適切に調整しながら付加することにより、遠端側の車室内のエコーパス変動に対して、遠端側のエコーキャンセラを常時適応させることで、近端側からの送話音声に対するエコーの発生を抑えた快適な通話環境を実現する通話装置などとして有用である。
【符号の説明】
【００３６】
１００、２００  自動車電話装置
１０１、２０２  マイク
１０２、２０１  スピーカ
１１０、２１０  エコーキャンセル部
１２０  背景音付加部
１２１  音声検出部
１２２  音声解析部
１２３  背景音付加制御部
１２４  背景音
１２５、混合器
１２６  外部操作部
２１１  適応フィルタ
２１２  減算器
【図１】
2013201604.tif 000003
【図２】
2013201604.tif 000004
【図３】
2013201604.tif 000005
【図４】
2013201604.tif 000006
【図５】
2013201604.tif 000007