(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音波／信号変換手段から得られる第１の音声信号が供給される減算部と、
上記音波／信号変換手段による収音がなされ得る音波を発する信号／音波変換手段に供給される第２の音声信号を順次遅延する複数の遅延段を形成する遅延部，上記減算部から得られる第３の音声信号に応じて変化する複数の係数信号を発生する係数発生部，上記複数の遅延段の各々に得られる複数の遅延音声信号と上記複数の係数信号とを相互に対応するもの同士乗算処理する複数の乗算部、及び、該複数の乗算部から夫々得られる複数の乗算出力信号を加算する第１の加算処理部とを含み、上記第１の加算処理部から擬似エコー信号を得て該擬似エコー信号を上記減算部に供給し、該減算部から得られる第３の音声信号を、上記第１の音声信号から上記擬似エコー信号が減算されて得られるエコー信号抑圧が施されたものとなす適応フィルタ部と、
上記複数の係数信号のうちの、上記複数の遅延段のうちの中間段から最終段までの各遅延段に得られる遅延音声信号に対応するものの各々に二乗演算処理を施す複数の二乗演算部、及び、該複数の二乗演算部から夫々得られる複数の二乗信号を加算する第２の加算処理部を含み、該第２の加算処理部からエコー抑圧量信号を得るエコー抑圧量算出部と、
を備えて構成されるエコー抑圧装置。
【請求項２】
減算部から得られる第３の音声信号に対してエコー抑圧量算出部により得られるエコー抑圧量信号に応じた処理を行い、上記第３の音声信号中の残差エコー信号を抑圧する補助エコー抑圧部を備えることを特徴とする請求項１記載のエコー抑圧装置。
【請求項３】
補助エコー抑圧部が、減算部から得られる第３の音声信号についての、エコー抑圧量算出部により得られるエコー抑圧量信号に応じたレベル制御処理を行う非直線処理手段により構成されることを特徴とする請求項２記載のエコー抑圧装置。
【請求項４】
適応フィルタ部が、係数発生部が発する複数の係数信号を夫々保持する複数の係数保持部を含み、該複数の係数保持部が保持した複数の係数信号を複数の乗算部に夫々供給することを特徴とする請求項１または２記載のエコー抑圧装置。
【請求項５】
複数の係数保持部のうちの、複数の遅延段のうちの中間段から最終段までの各遅延段に得られる遅延音声信号に対応する係数信号を保持するものが、保持した上記係数信号を二乗演算部にも供給することを特徴とする請求項４記載のエコー抑圧装置。
【請求項６】
保持した係数信号を二乗演算部にも供給する係数保持部が、上記二乗演算部に供給する係数信号を逐次減衰させる減衰演算手段を伴うことを特徴とする請求項５記載のエコー抑圧装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の特許請求の範囲に記載された発明は、信号／音波変換手段（例えば、スピーカ）が発する音波が音波／信号変換手段（例えば、マイクロフォン）による収音がなされ得る状況のもとにおいて、音波／信号変換手段から得られる音声信号におけるエコー信号あるいは回線上の電気的エコー等を抑圧するエコー抑圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電話会議システム，テレビジョン会議システム等の情報交換システムを構成する利用者端末部にあっては、信号／音波変換手段を形成するスピーカと音波／信号変換手段を形成するマイクロフォンとが、比較的近接した位置あるいは所定の音響結合範囲内位置に配される。それゆえ、スピーカから発せられた音波がマイクロフォンによって収音される事態が生じる。
【０００３】
スピーカから発せられた音波がマイクロフォンによって収音されると、マイクロフォンから送出される音声信号中に、スピーカから発せられた音波に基づく不所望な音声信号がエコー信号として含まれることになる。マイクロフォンから送出される音声信号がエコー信号を含んでいるときには、当該音声信号に基づく音波再生が他のスピーカによって行われる際に、再生される音波がエコーが掛かったものとなり、例えば、情報交換が通話によって行われるにあたって通話品質の劣化がもたらされてしまう。
【０００４】
そこで、スピーカから発せられる音波がマイクロフォンによって収音されることになる状況のもとで、スピーカに供給される音声信号に基づく擬似エコー信号を発生する擬似エコー信号発生部が備えられ、マイクロフォンから送出される音声信号に含まれるエコー信号を、擬似エコー信号発生部から得られる擬似エコー信号によって打ち消すようにすることにより抑圧することが従来提案されている（例えば、非特許文献１，非特許文献２，特許文献１参照。）。
【０００５】
従来提案されているエコー抑圧が行われる情報交換システムにあっては、例えば、図７に示される如くに、マイクロフォン１１とスピーカ１２とが、スピーカ１２から発せられる音波がマイクロフォン１１によって収音されることになる状況（破線矢印がその状況をあらわす）となるように配されたもとで、受信部１３を通じて得られる受信音声信号Ｓｓが、音声信号増幅部１４により増幅されてスピーカ１２に供給されるとともに、擬似エコー信号発生部１５にも供給される。それにより、スピーカ１２から、受信音声信号Ｓｓに基づいて再生された音波が発せられる。
【０００６】
一方、マイクロフォン１１からは、それにより収音された音波に基づく音声信号Ｓｍが送出されるが、この音声信号Ｓｍには、スピーカ１２から発せられる音波が収音されて形成されるエコー信号も含まれることになる。そして、マイクロフォン１１からの音声信号Ｓｍは、音声信号増幅部１６により増幅されて減算部１７に供給される。
【０００７】
減算部１７には、擬似エコー信号発生部１５から得られる擬似エコー信号Ｓｅｉも供給され、減算部１７において、マイクロフォン１１からの音声信号Ｓｍから擬似エコー信号Ｓｅｉが減じられる減算処理が行われて、音声信号Ｓｍに含まれたエコー信号が抑圧される。それにより、減算部１７からエコー信号が抑圧された音声信号である残差信号Ｓｍａが得られる。この減算部１７からの残差信号Ｓｍａは、補助エコー抑圧部１８に供給されるとともに、擬似エコー信号発生部１５に供給される。従って、擬似エコー信号発生部１５にあっては、スピーカ１２に供給される受信音声信号Ｓｓと減算部１７からの残差信号Ｓｍａとに基づいて、擬似エコー信号Ｓｅｉが形成されることになる。
【０００８】
補助エコー抑圧部１８にあっては、減算部１７からの残差信号Ｓｍａに対して、それに含まれる残差エコー信号に対する更なる抑圧が行われる。そして、補助エコー抑圧部１８から得られる、残差信号Ｓｍａに含まれる残差エコー信号に対する抑圧が行われた音声信号Ｓｍａ’が、送信部１９を通じて送信される。
【０００９】
擬似エコー信号発生部１５は、例えば、図８に示される如く、適応フィルタ部によって形成される。この適応フィルタ部は、スピーカ１２に供給される受信音声信号Ｓｓを順次遅延する複数（ｎ個；ｎは２以上の整数）の遅延段を形成する単位遅延要素２０(0) ，２０(1) ，２０(2) ，・・・・・，２０(n-2) ，２０(n-1) を含んで構成される遅延部，減算部１７から得られる残差信号Ｓｍａに応じて変化する複数（ｎ個）の係数信号 h(0), h(1), h(2),・・・・・，h(n-2), h(n-1)を発生する係数発生部２１，ｎ個の係数信号 h(0) 〜 h(n-1) を夫々保持する複数（ｎ個）の係数保持部２２(0) ，２２(1) ，２２(2) ，・・・・・，２２(n-2) ，２２(n-1) ，ｎ個の単位遅延要素２０(0) 〜２０(n-1) が形成するｎ個の遅延段の各々に得られるｎ個の遅延音声信号 x(0), x(1), x(2),・・・・・，x(n-2), x(n-1)と、ｎ個の係数保持部２２(0) 〜２２(n-1) から夫々得られるｎ個の係数信号 h(0) 〜 h(n-1) とを、相互に対応するもの同士乗算処理する複数（ｎ個）の乗算部２３(0) ，２３(1) ，２３(2) ，・・・・・，２３(n-2) ，２３(n-1) 、及び、ｎ個の乗算部２３(0) 〜２３(n-1) から夫々得られるｎ個の乗算出力信号 y(0), y(1), y(2),・・・・・，y(n-2), y(n-1)を加算するｎ−１個の加算部２４(1) ，２４(2) ，・・・・・，２４(n-2) ，２４(n-1) を含んで構成される加算処理部を備えている。
【００１０】
加算処理部を構成するｎ−１個の加算部２４(1) 〜２４(n-1) からは、加算出力信号 z(1), z(2),・・・・・，z(n-2), z(n-1)が夫々得られ、最終段の加算部２４(n-1) から得られる加算出力信号 z(n-1) が、擬似エコー信号Ｓｅｉとされる。この擬似エコー信号Ｓｅｉ、即ち、加算出力信号 z(n-1) は、乗算出力信号 y(0) 〜 y(n-1) の総和である。
【００１１】
係数発生部２１にあっては、例えば、ＮＬＭＳ(Normalized Least Mean Square)アルゴリズムに基づく係数信号 h(0) 〜 h(n-1) についての学習更新を行う。それにより係数信号 h(0) 〜 h(n-1) の夫々は、数１に示される関係に従って更新される。
【００１２】
【数１】
h(i)(t) ＝h(i)(t-1) ＋μ・ｅ・x(i)／X     （ｉ＝0,1,2,・・・,n-1)
【００１３】
但し、h(i)(t) は時刻ｔにおけるｉ番目の係数保持部２２(i) により保持される係数信号、h(i)(t-1) は時刻ｔ-1におけるｉ番目の係数保持部２２(i) により保持される係数信号、μは更新係数であって０＜μ＜２、ｅは残差信号Ｓｍａ、x(i)はｉ番目の単位遅延要素２０(i) から得られる遅延音声信号、X は遅延音声信号 x(0) 〜 x(n-1) の夫々の二乗の総和である。
【００１４】
このようなエコー抑圧が行われる情報交換システムにおいて、減算部１７からの残差信号Ｓｍａに含まれた残差エコー信号についての更なる抑圧を行って音声信号Ｓｍａ’を得る補助エコー抑圧部１８は、例えば、非特許文献２に記載されている如くの、非直線処理手段により形成され、残差信号Ｓｍａに非直線特性レベル制御処理を施して、エコーを目立たなくするものとされる。その際、残差信号Ｓｍａ中の伝送されるべき情報音声信号を減衰させてしまっては、補助エコー抑圧部１８から得られて伝送される音声信号Ｓｍａ’に基づく再生音波の品質劣化をまねくことになるので、残差信号Ｓｍａに対するレベル制御処理を適切に行わなくてはならない。
【００１５】
そのためには、例えば、補助エコー抑圧部１８を形成する非直線処理手段による残差信号Ｓｍａに対するレベル制御処理を、適応フィルタ部により形成される擬似エコー信号発生部１５からの擬似エコー信号Ｓｅｉによるエコー抑圧量に応じて制御することが考えられ、擬似エコー信号Ｓｅｉによるエコー抑圧量が適正に求められれば、それを用いることにより、音声信号Ｓｍａ’に基づく再生音波の品質劣化を最小限にとどめることができる。
【００１６】
従来にあっては、適応フィルタ部により形成される擬似エコー信号発生部１５からの擬似エコー信号Ｓｅｉによるエコー抑圧量は、図９に示される如くのエコー抑圧量算出部２５によって求められている。図９に示されるエコー抑圧量算出部２５は、減算部１７から得られる残差信号Ｓｍａのパワーを算出し、算出されたパワーをあらわす残差パワー信号Ｐｍａを得る残差信号パワー算出部２６と、スピーカ１２に供給される受信音声信号Ｓｓのパワーを算出し、算出されたパワーをあらわす受信パワー信号Ｐｓを得る受信信号パワー算出部２７と、残差信号パワー算出部２６からの残差パワー信号Ｐｍａと受信信号パワー算出部２７からの受信パワー信号Ｐｓとが供給される除算処理部２８とを備えて構成されている。
【００１７】
除算処理部２８は、残差パワー信号Ｐｍａがあらわす残差信号Ｓｍａのパワーを受信パワー信号Ｐｓがあらわす受信音声信号Ｓｓのパワーによって除し、それにより得られる除算値をあらわす除算出力信号を得て、それを擬似エコー信号発生部１５を形成する適応フィルタ部によるエコー抑圧量をあらわすエコー抑圧量信号Ｓｅｓとしている。従って、斯かるもとにあっては、エコー抑圧量信号Ｓｅｓがあらわす擬似エコー信号Ｓｅｉによるエコー抑圧量は、残差信号Ｓｍａのパワーを受信音声信号Ｓｓのパワーによって除したものとして得られることになるのである。
【００１８】
【非特許文献１】
B.Widrow and S.D.Stearns 著、 "Adaptive Signal Processing" 、Englewood Cliffs, N.J.:Prentice-Hall 出版
【非特許文献２】
ＩＴＵ−Ｔ(TELECOMMUNICATION STANDARDIZATION SECTOR OF INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION)  Recommendation G.165 (03/93),ECHO CANCELLERS
【特許文献１】
特開昭６１−５６５２６号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようにして、残差信号Ｓｍａのパワーを受信音声信号Ｓｓのパワーで除したものとして得られる、エコー抑圧量信号Ｓｅｓがあらわす擬似エコー信号Ｓｅｉによるエコー抑圧量は、適正に求められるものとは言い難い。なぜなら、残差信号Ｓｍａは、伝送されるべき情報音声信号と残差エコー信号と雑音信号とを含んでおり、それゆえ、残差信号Ｓｍａのパワーには、伝送されるべき情報音声信号のパワーと残差エコー信号のパワーと雑音のパワーとが含まれていることになるが、このことが、擬似エコー信号Ｓｅｉによるエコー抑圧量の算出にあたって以下のような不都合をもたらすからである。
【００２０】
(1) 残差信号Ｓｍａにおいて、残差エコー信号に比して伝送されるべき情報音声信号や雑音信号が大であるときには、正確なエコー抑圧量が算出されない。(2) 受信音声信号が小となると、残差信号Ｓｍａにおいて、残差エコー信号に比して伝送されるべき情報音声信号や雑音信号が大である状態がまねかれ、正確なエコー抑圧量が算出されなくなる。(3) 受信音声信号Ｓｓのパワーが同じであっても、受信音声信号Ｓｓがあらわす音の種類によって残差信号Ｓｍａのパワーが異なる値を示すことがあり、そのため正確なエコー抑圧量が算出されない。(4) 残差信号Ｓｍａが受信音声信号Ｓｓに対して遅延するとき、受信音声信号Ｓｓがパワー変動を伴うと、エコー抑圧量の算出にあたっての誤差を生じさせ易い。
【００２１】
このようなもとで、不正確なものとして算出された適応フィルタ部によるエコー抑圧量が用いられて、補助エコー抑圧部１８を形成する非直線処理手段による残差信号Ｓｍａに対するレベル制御処理が施されると、以下のような問題が生じることになってしまう。
【００２２】
(1) 擬似エコー信号Ｓｅｉによるエコー抑圧量が実際より小なるものとして算出されたとすると、補助エコー抑圧部１８を形成する非直線処理手段による残差信号Ｓｍａに対するレベル制御処理にもかかわらず、エコーが目立ってしまうことになる虞がある。(2) 擬似エコー信号Ｓｅｉによるエコー抑圧量が実際より小なるものとして算出された場合に、エコーが目立たせないようにすべく、補助エコー抑圧部１８を形成する非直線処理手段による残差信号Ｓｍａに対するレベル制御処理を強めると、伝送されるべき情報音声信号の減衰をまねいて、音声信号Ｓｍａ’に基づく再生音波の品質劣化を生じる虞がある。
【００２３】
斯かる点に鑑み、本願の特許請求の範囲に記載された発明は、スピーカ等の信号／音波変換手段から発せられる音波がマイクロフォン等の音波／信号変換手段によって収音されることになる状況のもとで、音波／信号変換手段から送出される音声信号に含まれるエコー信号を信号／音波変換手段に供給される音声信号に基づいて形成される擬似エコー信号を用いて抑圧することによるエコー抑圧を行い、エコー信号が抑圧された音声信号である残差信号を得るようにするにあたり、擬似エコー信号によるエコー抑圧量を、適正に算出されたものとして得ることができるエコー抑圧装置を提供する。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項６までのいずれかに記載された発明に係るエコー抑圧装置は、音波／信号変換手段から得られる第１の音声信号が供給される減算部と、音波／信号変換手段による収音がなされ得る音波を発する信号／音波変換手段に供給される第２の音声信号を順次遅延する複数の遅延段を形成する遅延部，減算部から得られる第３の音声信号に応じて変化する複数の係数信号を発生する係数発生部，複数の遅延段の各々に得られる複数の遅延音声信号と複数の係数信号とを相互に対応するもの同士乗算処理する複数の乗算部、及び、複数の乗算部から夫々得られる複数の乗算出力信号を加算する第１の加算処理部とを含み、第１の加算処理部から擬似エコー信号を得てそれを減算部に供給し、減算部から得られる第３の音声信号を、第１の音声信号から擬似エコー信号が減算されて得られるエコー信号抑圧が施されたものとなす適応フィルタ部と、複数の係数信号のうちの、複数の遅延段のうちの中間段から最終段までの各遅延段に得られる遅延音声信号に対応するものの各々に二乗演算処理を施す複数の二乗演算部、及び、複数の二乗演算部から夫々得られる複数の二乗信号を加算する第２の加算処理部を含み、第２の加算処理部からエコー抑圧量信号を得るエコー抑圧量算出部と、を備えて構成される。
【００２５】
また、特に、本願の特許請求の範囲における請求項２に記載された発明に係るエコー抑圧装置は、上述の減算部，適応フィルタ部及びエコー抑圧量算出部に加えて、減算部から得られる第３の音声信号に対してエコー抑圧量算出部により得られるエコー抑圧量信号に応じた処理を行い、第３の音声信号中の残差エコー信号を抑圧する補助エコー抑圧部を備えるものとされる。
【００２６】
このような本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項６までのいずれかに記載された発明に係るエコー抑圧装置は、音波／信号変換手段は、例えば、マイクロフォンとされ、また、信号／音波変換手段が、例えば、スピーカとされるもとで構成される。そして、マイクロフォンから第１の音声信号が得られ、スピーカに第２の音声信号が供給されるもとで、適応フィルタ部により第２の音声信号に基づく擬似エコー信号が得られ、減算部において、マイクロフォンからの第１の音声信号から適応フィルタ部により得られる擬似エコー信号が減算されることにより、第１の音声信号に基づく、エコー信号抑圧が施された第３の音声信号が得られて、それが減算部から送出される。また、それとともに、エコー抑圧量算出部において、適応フィルタ部において得られる複数の係数信号のうちの、複数の遅延段における中間段から最終段までの各遅延段に得られる遅延音声信号に対応するものの各々に二乗演算処理が施され、それにより形成される複数の二乗信号が加算されて、エコー抑圧量信号が得られる。
【００２７】
エコー抑圧量算出部におけるエコー抑圧量信号の形成に用いられる複数の係数信号が夫々対応する複数の遅延音声信号が得られる、複数の遅延段における中間段から最終段までは、例えば、斯かる中間段から最終段までの各段における遅延時間に相当する残響時間を有したスピーカとマイクロフォンとの間の音響結合のインパルス応答、即ち、マイクロフォンからの第１の音声信号に含まれるエコー信号応答のパワーと、最終段における遅延時間を越える残響時間を有したスピーカとマイクロフォンとの間の音響結合のインパルス応答、即ち、マイクロフォンからの第１の音声信号に含まれるエコー信号応答のパワーとが、実質的に等しくなるように選定される。それにより、エコー抑圧量算出部において得られるエコー抑圧量信号は、マイクロフォンからの第１の音声信号についての適応フィルタ部から得られる擬似エコー信号によるエコー抑圧量を、適正に算出されて得られたものとしてあらわすことになる。
【００２８】
斯かる本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項６までのいずれかに記載された発明に係るエコー抑圧装置によれば、減算部から、マイクロフォンから得られる第１の音声信号に基づく、適応フィルタ部から得られる擬似エコー信号によるエコー信号抑圧が施された第３の音声信号が得られるとともに、エコー抑圧量算出部において得られるエコー抑圧量信号をもって、擬似エコー信号によるエコー抑圧量を適正に算出されたものとして得ることができる。
【００２９】
また、本願の特許請求の範囲における請求項２に記載された発明に係るエコー抑圧装置によれば、補助エコー抑圧部において、減算部から得られるエコー信号抑圧が施された第３の音声信号に対し、上述の如くに、マイクロフォンからの第１の音声信号についての適応フィルタ部から得られる擬似エコー信号によるエコー抑圧量を適正に算出されて得られたものとしてあらわす、エコー抑圧量算出部からのエコー抑圧量信号に応じた処理が施される。それにより、第３の音声信号中の残差エコー信号が適正かつ効果的に抑圧されることになる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項５までのいずれかに記載された発明に係るエコー抑圧装置の例が適用された情報交換システムの部分を示す。図１及び図２におけるＣ１，Ｃ２，Ｃ３及びＣ４は、図１及び図２の夫々に示されるブロック接続図間における相互連結部をあらわす。
【００３１】
図１及び図２に部分が示される情報交換システムにあっては、音波／信号変換手段を成すマイクロフォン３１と信号／音波変換手段を成すスピーカ３２とが、スピーカ３２から発せられる音波がマイクロフォン３１によって収音されることになる状況（破線矢印がその状況をあらわす）となるように配されたもとで、受信部３３を通じて得られる受信音声信号ＳＳが、音声信号増幅部３４により増幅されてスピーカ３２に供給されるとともに、擬似エコー信号発生部を形成する適応フィルタ部３５にも供給される。それにより、スピーカ３２から、受信音声信号ＳＳに基づいて再生された音波が発せられる。
【００３２】
一方、マイクロフォン３１からは、それにより収音された音波に基づく音声信号ＳＭが得られる。その際、スピーカ３２から発せられる音波がマイクロフォン３１によって収音される状況にあるので、スピーカ３２とマイクロフォン３１との間は音響結合されていることになり、マイクロフォン３１から得られる音声信号ＳＭには、スピーカ３２から発せられる音波に起因するエコー信号も含まれることになる。そして、マイクロフォン３１からの音声信号ＳＭは、音声信号増幅部３６により増幅されて減算部３７に供給される。
【００３３】
減算部３７には、適応フィルタ部３５から得られる擬似エコー信号ＳＥＩも供給され、減算部３７において、マイクロフォン３１からの音声信号ＳＭから擬似エコー信号ＳＥＩが減じられる減算処理が行われて、音声信号ＳＭに含まれたエコー信号が抑圧される。それにより、減算部３７からエコー信号が抑圧された音声信号である残差信号ＳＭＡが得られる。この減算部３７からの残差信号ＳＭＡは、補助エコー抑圧部３８に供給されるとともに、適応フィルタ部３５に供給される。従って、適応フィルタ部３５にあっては、スピーカ３２に供給される受信音声信号ＳＳに基づくとともに、減算部３７からの残差信号ＳＭＡにも基づいて、擬似エコー信号ＳＥＩが形成されることになる。
【００３４】
補助エコー抑圧部３８には、エコー抑圧量算出部３９から得られるエコー抑圧量信号ＳＥＳも供給され、補助エコー抑圧部３８において、エコー抑圧量信号ＳＥＳによる制御のもとで、減算部３７からの残差信号ＳＭＡに対して、それに含まれる残差エコー信号に対する更なる抑圧が行われる。そして、補助エコー抑圧部３８から得られる、残差信号ＳＭＡに含まれる残差エコー信号に対する抑圧が行われた音声信号ＳＭＡ’が、送信部４０を通じて送信される。
【００３５】
このようなもとで、減算部３７，適応フィルタ部３５及びエコー抑圧量算出部３９を含む部分によって、本願の特許請求の範囲における請求項１，請求項４及び請求項５のいずれかに記載された発明に係るエコー抑圧装置の例が構成されており、また、減算部３７，適応フィルタ部３５及びエコー抑圧量算出部３９に加えて補助エコー抑圧部３８を含む部分によって、本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項５までのいずれかに記載された発明に係るエコー抑圧装置の例が構成されている。
【００３６】
適応フィルタ部３５は、スピーカ３２に供給される受信音声信号ＳＳを順次遅延する複数（ｎ個）の遅延段を形成する単位遅延要素４１(0) ，４１(1) ，・・・・・，４１(a-1) ，４１(a) ，４１(a+1) ，・・・・・，４１(n-1) を含んで構成される遅延部、減算部３７から得られる残差信号ＳＭＡに応じて変化する複数（ｎ個）の係数信号 h(0), h(1),・・・・・，h(a-1), h(a), h(a+1), ・・・・・， h(n-1) を発生する係数発生部３０、ｎ個の係数信号 h(0) 〜 h(n-1) を夫々保持する複数（ｎ個）の係数保持部４２(0) ，４２(1) ，・・・・・，４２(a-1) ，４２(a) ，４２(a+1) ，・・・・・，４２(n-1) 、ｎ個の単位遅延要素４１(0) 〜４１(n-1) が形成するｎ個の遅延段の各々に得られるｎ個の遅延音声信号 x(0), x(1),・・・・・，x(a-1), x(a), x(a+1), ・・・・・， x(n-1) と、ｎ個の係数保持部４２(0) 〜４２(n-1) から夫々得られるｎ個の係数信号 h(0) 〜 h(n-1) とを、相互に対応するもの同士乗算処理する複数（ｎ個）の乗算部４３(0) ，４３(1) ，・・・・・，４３(a-1) ，４３(a) ，４３(a+1) ，・・・・・，４３(n-1) 、及び、ｎ個の乗算部４３(0) 〜４３(n-1) から夫々得られるｎ個の乗算出力信号 y(0), y(1),・・・・・， y(a-1), y(a), y(a+1),・・・・・，y(n-1)を加算するｎ−１個の加算部４４(1) ，・・・・・，４４(a-1) ，４４(a) ，４４(a+1) ，・・・・・，４４(n-1) を含んで構成される加算処理部を備えている。
【００３７】
加算処理部を構成するｎ−１個の加算部４４(1) 〜４４(n-1) からは、加算出力信号 z(1),・・・・・、z(a-1), z(a), z(a+1), ・・・・・，z(n-1)が夫々得られ、最終段の加算部４４(n-1) から得られる加算出力信号 z(n-1) が、擬似エコー信号ＳＥＩとされる。この擬似エコー信号ＳＥＩ、即ち、加算出力信号 z(n-1) は、乗算出力信号 y(0) 〜 y(n-1) の総和である。
【００３８】
係数発生部３０にあっては、例えば、ＮＬＭＳアルゴリズムに基づく係数信号 h(0) 〜 h(n-1) についての学習更新を行う。それにより係数信号 h(0) 〜 h(n-1) の夫々は、前述の図８に示される擬似エコー信号発生部１５を形成する適応フィルタの場合と同様にして更新される。
【００３９】
エコー抑圧量算出部３９は、適応フィルタ部３５における係数保持部４２(a) 〜４２(n-1) から乗算部４３(a) 〜４３(n-1) に夫々供給される係数信号 h(a) 〜 h(n-1) が夫々供給され、係数信号 h(a) 〜 h(n-1) の各々に二乗演算処理を施して、係数信号 h(a) 〜 h(n-1) の各々の二乗に相当する二乗信号 sh(a), sh(a+1),・・・・・，sh(n-1) を形成する複数（ｎ−ａ個）の二乗演算部４５(a) ，４５(a+1) ，・・・・・，４５(n-1) と、ｎ−ａ個の二乗演算部４５(a) 〜４５(n-1) から夫々得られるｎ−ａ個の二乗信号 sh(a)〜sh(n-1) を加算するｎ−ａ−１個の加算部４６(a+1),・・・・・，４６(n-1) とを含んで構成される。そして、ｎ−ａ−１個の加算部４６(a+1) 〜４６(n-1) からは、加算出力信号 e(a+1),・・・・・，e(n-1)が夫々得られ、最終段の加算部４６(n-1) から得られる加算出力信号 e(n-1) が、エコー抑圧量信号ＳＥＳとされる。このエコー抑圧量信号ＳＥＳ、即ち、加算出力信号 e(n-1) は、二乗信号 sh(a)〜sh(n-1) の総和である。
【００４０】
このようなエコー抑圧量算出部３９における二乗演算部４５(a) 〜４５(n-1) に夫々供給される係数信号 h(a) 〜 h(n-1) は、適応フィルタ部３５における遅延部を構成するｎ個の単位遅延要素４１(0) 〜４１(n-1) が形成するｎ個の遅延段のうちの単位遅延要素４１(a) 〜４１(n-1) が形成するｎ−ａ個の遅延段の各々に得られる遅延音声信号 x(a) 〜 x(n-1) に夫々対応するものである。ここで、単位遅延要素４１(a) が形成する中間段を含んだｎ−ａ個の遅延段を形成する単位遅延要素４１(a) 〜４１(n-1) は、例えば、単位遅延要素４１(a) が形成する中間段から単位遅延要素４１(n-1) が形成する最終段までの各段における遅延時間に相当する残響時間を有したスピーカ３２とマイクロフォン３１との間の音響結合のインパルス応答、即ち、マイクロフォン３１からの音声信号ＳＭに含まれるエコー信号応答のパワーと、単位遅延要素４１(n-1) が形成する最終段における遅延時間を越える残響時間を有したスピーカ３２とマイクロフォン３１との間の音響結合のインパルス応答、即ち、マイクロフォン３１からの音声信号ＳＭに含まれるエコー信号応答のパワーとが、実質的に等しくなるように選定される。
【００４１】
このような適応フィルタ部３５の遅延部における単位遅延要素４１(a) が形成する中間段から単位遅延要素４１(n-1) が形成する最終段までの選定について以下に考察する。
【００４２】
スピーカ３２とマイクロフォン３１との間の音響結合のインパルス応答、即ち、マイクロフォン３１からの音声信号ＳＭに含まれるエコー信号のレベルＬＥは、その残響時間ＴをレベルＬＥが初期値のー６０ｄＢになるまでの時間と定義すると、残響時間Ｔの期間内における時刻ｔにおいては、数２によりあらわされるものとされる。
【００４３】
【数２】
ＬＥ＝ exp(-6.9 t/T)
【００４４】
それゆえ、例えば、残響時間ＴをＴ1 とするエコー信号のレベルＬＥは、数３によりあらわされ、また、残響時間ＴをＴ２（Ｔ２＞Ｔ１）とするエコー信号のレベルＬＥは、数４によりあらわされる。
【００４５】
【数３】
ＬＥ＝ exp(-6.9 t/T1)
【００４６】
【数４】
ＬＥ＝ exp(-6.9 t/T2)
【００４７】
斯かるエコー信号のレベルＬＥの変化は、図３に示される如くとなる。
【００４８】
適応フィルタ部３５の遅延部における単位遅延要素４１(n-1) が形成する最終段における遅延時間をＴｘとし、適応フィルタ部３５の遅延部における単位遅延要素４１(a) が形成する中間段における遅延時間をＴａ（Ｔａ＜Ｔｘ）とすると、残響時間Ｔを有するエコー信号のレベルＬＥ＝ exp(-6.9 t/T)と時点ｔ＝Ｔａ及び時点ｔ＝Ｔｘとの関係は、図４に示される如くとなる。
【００４９】
適応フィルタ部３５の遅延部における単位遅延要素４１(n-1) が形成する最終段における遅延時間をＴｘとしたので、適応フィルタ部３５において形成される擬似エコー信号ＳＥＩは、残響時間の最大値がＴｘとされることになる。従って、減算部３７において擬似エコー信号ＳＥＩにより抑圧される音声信号ＳＭに含まれるエコー信号は、残響時間がＴｘ以下のものとされ、Ｔｘを越える残響時間を有したエコー信号は減算部３７においては抑圧されず、減算部３７から得られる残差信号ＳＭＡ中に残差エコー信号として残存することになる。一方、減算部３７において、残響時間をＴｘ以下とするエコー信号は擬似エコー信号ＳＥＩにより理想的に抑圧されるとすると、減算部３７から得られる残差信号ＳＭＡ中に残存する残差エコー信号はＴｘを越える残響時間Ｔを有したエコー信号のみとされる。
【００５０】
図４において、破線のハッチングが施されたエリアは、減算部３７において擬似エコー信号ＳＥＩによっては抑圧されないＴｘを越える残響時間を有したエコー信号のパワーを示し、斯かるパワーをＰｘとすると、パワーＰｘは数５によってあらわされる。
【００５１】
【数５】
0003864914.tif 000002
【００５２】
また、図４において、一点鎖線のハッチングが施されたエリアは、残響時間をＴａからＴｘまでとするエコー信号のパワーを示し、斯かるパワーをＰaxとすると、パワーＰaxは数６によってあらわされる。
【００５３】
【数６】
0003864914.tif 000003
【００５４】
前述の如くに、適応フィルタ部３５の遅延部における単位遅延要素４１(a) が形成する中間段から単位遅延要素４１(n-1) が形成する最終段までの各段における遅延時間に相当する残響時間を有した音声信号ＳＭに含まれるエコー信号のパワーと、適応フィルタ部３５の遅延部における単位遅延要素４１(n-1) が形成する最終段における遅延時間を越える残響時間を有した音声信号ＳＭに含まれるエコー信号のパワーとは、実質的に等しくなるように選定されているので、数５によりあらわされるパワーＰｘと数６によりあらわされるパワーＰaxとは等しいことになる。従って、数７の関係が成立する。
【００５５】
【数７】
0003864914.tif 000004
【００５６】
このようにして、ＴａとＴｘとの関係が求められ、適応フィルタ部３５の遅延部における単位遅延要素４１(a) は、遅延時間ＴａをＴｘ−０．０５Ｔとする中間段を形成するものに選定されていることになる。
【００５７】
適応フィルタ部３５は、マイクロフォン３１から得られる音声信号ＳＭに含まれるエコー信号のうちの残響時間ＴをＴｘ以下とするものと同等のものとされる擬似エコー信号ＳＥＩを発生させているのであるから、適応フィルタ部３５において得られる係数信号 h(0) 〜 h(n-1) の夫々の二乗の総和は、スピーカ３２に供給される受信音声信号ＳＳのパワーに対するマイクロフォン３１から得られる音声信号ＳＭのパワーの比をあらわし、また、エコー抑圧量算出部３９における加算部４６(n-1) から得られる、二乗信号 sh(a)〜sh(n-1) の総和である加算出力信号 e(n-1) は、スピーカ３２に供給される受信音声信号ＳＳのパワーに対する減算部３７から得られる残差信号ＳＭＡに残存する残差エコー信号のパワーの比、即ち、擬似エコー信号ＳＥＩによるエコー抑圧量をあらわすことになる。それゆえ、エコー抑圧量算出部３９から得られる加算出力信号 e(n-1) であるエコー抑圧量信号ＳＥＳは、擬似エコー信号ＳＥＩによるエコー抑圧量を適正に算出されたものとしてあらわすものとなる。
【００５８】
エコー抑圧量算出部３９におけるエコー抑圧量の算出は、ｎ−ａ回の積和演算をもってなされる。サンプリング周波数をｆｓとすると、毎秒（ｎ−ａ）・ｆｓ回の積和演算が行われることになる。しかしながら、エコー抑圧量の算出は、適応フィルタ部３５の収束速度に追従する程度の速さで行われることで足り、各サンプル毎に行われることは必須ではないので、適宜時間的な間引きがなされても差し支えない。例えば、エコー抑圧量の算出を１秒間に１回行うとすれば、毎秒ｎ−ａ回の積和演算を行うだけでよく、適応フィルタ部３５自体の演算量、例えば、ＮＬＭＳに関しての毎秒およそ２ｎ・ｆｓ回の積和演算に比して極めて少ない演算量で済むことになる。
【００５９】
上述のようにしてエコー抑圧量算出部３９において得られるエコー抑圧量信号ＳＥＳによる制御のもとで、減算部３７からの残差信号ＳＭＡに対して、それに含まれる残差エコー信号に対する更なる抑圧を行う補助エコー抑圧部３８は、例えば、図５に示される如くの入力信号レベルＩＬと出力信号レベルＯＬとの関係（入出力特性）を有した非直線処理手段によって形成される。そして、補助エコー抑圧部３８を形成する非直線処理手段は、減算部３７からの残差信号ＳＭＡについて、エコー抑圧量信号ＳＥＳに応じたレベル制御処理を行う。
【００６０】
斯かる補助エコー抑圧部３８を形成する非直線処理手段による制御は、減算部３７からの残差信号ＳＭＡのレベルがＬｍ未満であるときには、実質的に残差信号ＳＭＡの通過を阻止して音声信号ＳＭＡ’を発生させず、減算部３７からの残差信号ＳＭＡのレベルがＬｍ以上であるとき、残差信号ＳＭＡを通過させて音声信号ＳＭＡ’を発生させるようにし、その際、レベルＬｍは、例えば、数８に示される関係をもって定められる。
【００６１】
【数８】
Ｌｍ  ＝  ｇ・Ｑｅ・Ｐｓ
【００６２】
但し、ｇは定数であり、Ｑｅはエコー抑圧量信号ＳＥＳがあらわすエコー抑圧量であり、Ｐｓはスピーカ３２に供給される受信音声信号ＳＳのパワーである。
【００６３】
このようにして、エコー抑圧量信号ＳＥＳがあらわす適正に算出されたエコー抑圧量が用いられることにより、補助エコー抑圧部３８においては、減算部３７からの残差信号ＳＭＡに対してのエコーを目立たせないようにする制御が、適正かつ効果的に行われて、音声信号ＳＭＡ’が形成される。
【００６４】
図６は、本願の特許請求の範囲における請求項６に記載された発明に係るエコー抑圧装置の例における適応フィルタ部に用いられる係数保持手段を示す。
【００６５】
斯かる図６に示される係数保持手段が用いられる適応フィルタ部を備える本願の特許請求の範囲における請求項６に記載された発明に係るエコー抑圧装置の例も、適応フィルタ部における大部分及びその他の部分は、図１及び図２に示される本願の特許請求の範囲における請求項１，請求項４及び請求項５のいずれかに記載された発明に係るエコー抑圧装置の例、あるいは、本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項５までのいずれかに記載された発明に係るエコー抑圧装置の例と同様に構成される。
【００６６】
図６に示される係数保持手段は、図２に示される適応フィルタ部３５における係数保持部４２(0) 〜４２(n-1) の夫々に相当する係数保持部５０(m) とそれに接続された係数減衰手段５１とを備えて構成される。そして、係数保持部５０(m) には、図２に示される適応フィルタ部３５における係数信号 h(0) 〜 h(n-1) の夫々に相当する係数信号 h(m) が供給され、係数保持部５０(m) は係数信号 h(m) を保持する。
【００６７】
係数保持部５０(m) に保持された係数信号 h(m) は係数減衰手段５１に供給され、係数減衰手段５１は、係数保持部５０(m) からの係数信号 h(m) があらわす係数を減衰させて、係数保持部５０(m) に返す。係数保持部５０(m) は、係数減衰手段５１により減衰された係数をあらわすものとされた係数信号 h(m) を、それまで保持していた係数信号 h(m) に代えて保持する。
【００６８】
斯かる係数保持部５０(m) 及び係数減衰手段５１による動作は、所定の周期をもって繰り返し行われる。それにより、係数保持部５０(m) から送出される係数信号 h(m) は、漸次減衰していく係数をあらわすものとされる。
【００６９】
そして、図６に示される係数保持手段は、図２に示される適応フィルタ部３５と同等の適応フィルタ部において、図２に示される適応フィルタ部３５における係数保持部４２(0) 〜４２(n-1) のうちの、エコー抑圧量算出部３９における二乗演算部４５(a) 〜４５(n-1) に係数信号 h(a) 〜 h(n-1) を夫々供給する係数保持部４２(a) 〜４２(n-1) の各々に代わるものとして用いられる。即ち、図６に示される係数保持手段は、図２に示される適応フィルタ部３５と同等の適応フィルタ部において、複数の単位遅延要素が形成する複数の遅延段のうちの、中間段から最終段までの各遅延段に得られる遅延音声信号に対応する係数信号を保持し、保持した係数信号を、適応フィルタ部における乗算部と、図２に示されるエコー抑圧量算出部３９と同等のエコー抑圧量算出部における二乗演算部と、に供給するものとして用いられるのである。
【００７０】
このような図６に示される係数保持手段が用いられる適応フィルタ部を備える本願の特許請求の範囲における請求項６に記載された発明に係るエコー抑圧装置の例にあっては、信号／音波変換手段を成すスピーカと音波／信号変換手段を成すマイクロフォンとの間の音響結合の変動，外乱等の影響を受けて、適応フィルタ部において得られる各係数信号があらわす係数が理想値から離隔している場合においても、その係数信号があらわす係数が漸次減衰していくので、エコー抑圧量算出部において、速やかに適正なエコー抑圧量をあらわすエコー抑圧量信号が得られることになる。
【００７１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな如く、本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項６までのいずれかに記載された発明に係るエコー抑圧装置にあっては、例えば、マイクロフォンとされる音波／信号変換手段から第１の音声信号が得られ、例えば、スピーカとされる信号／音波変換手段に第２の音声信号が供給されるもとで、適応フィルタ部により第２の音声信号に基づく擬似エコー信号が得られ、減算部において、第１の音声信号から適応フィルタ部により得られる擬似エコー信号が減算されることにより、第１の音声信号に基づくエコー信号抑圧が施された第３の音声信号が得られて、それが減算部から送出される。また、それとともに、エコー抑圧量算出部において、適応フィルタ部において得られる複数の係数信号のうちの、複数の遅延段における中間段から最終段までの各遅延段に得られる遅延音声信号に対応するものの各々に二乗演算処理が施され、それにより形成される複数の二乗信号が加算されて、エコー抑圧量信号が得られる。
【００７２】
エコー抑圧量算出部におけるエコー抑圧量信号の形成に用いられる複数の係数信号が夫々対応する複数の遅延音声信号が得られる、複数の遅延段における中間段から最終段までは、例えば、斯かる中間段から最終段までの各段における遅延時間に相当する残響時間を有した、第１の音声信号に含まれるエコー信号のパワーと、最終段における遅延時間を越える残響時間を有した、第１の音声信号に含まれるエコー信号のパワーとが、実質的に等しくなるように選定される。それにより、エコー抑圧量算出部において得られるエコー抑圧量信号は、第１の音声信号についての適応フィルタ部から得られる擬似エコー信号によるエコー抑圧量を、適正に算出されて得られたものとしてあらわすことになる。
【００７３】
斯かる本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項６までのいずれかに記載された発明に係るエコー抑圧装置によれば、減算部から、第１の音声信号に基づく、適応フィルタ部から得られる擬似エコー信号によるエコー信号抑圧が施された第３の音声信号が得られるとともに、エコー抑圧量算出部において得られるエコー抑圧量信号をもって、擬似エコー信号によるエコー抑圧量を適正に算出されたものとして得ることができる。
【００７４】
また、本願の特許請求の範囲における請求項２に記載された発明に係るエコー抑圧装置によれば、補助エコー抑圧部において、減算部から得られるエコー信号抑圧が施された第３の音声信号に対し、上述の如くに、第１の音声信号についての適応フィルタ部から得られる擬似エコー信号によるエコー抑圧量を適正に算出されて得られたものとしてあらわす、エコー抑圧量算出部からのエコー抑圧量信号に応じた処理が施され、それにより、第３の音声信号中の残差エコー信号が適正かつ効果的に抑圧されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項５までのいずれかに記載された発明に係るエコー抑圧装置の例が適用された情報交換システムの部分を示すブロック接続図である。
【図２】  本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項５までのいずれかに記載された発明に係るエコー抑圧装置の例が適用された情報交換システムの部分を示すブロック接続図である。
【図３】  図１及び図２に示されるエコー抑圧装置の例において抑圧されるエコー信号の説明に供される特性図である。
【図４】  図１及び図２に示されるエコー抑圧装置の例における適応フィルタの説明に供される特性図である。
【図５】  図１及び図２に示されるエコー抑圧装置の例における補助エコー抑圧部の説明に供される特性図である。
【図６】  本願の特許請求の範囲における請求項６に記載された発明に係るエコー抑圧装置の例における適応フィルタ部に用いられる係数保持手段を示すブロック接続図である。
【図７】  従来のエコー抑圧装置の例が適用された情報交換システムの部分を示すブロック接続図である。
【図８】  図７に示されるエコー抑圧装置における擬似エコー信号発生部を形成する適応フィルタ部及び減算部を示すブロック接続図である。
【図９】  従来のエコー抑圧量算出部の説明に供されるブロック接続図である。
【符号の説明】
３０・・・係数発生部，  ３１・・・マイクロフォン，  ３２・・・スピーカ，  ３３・・・受信部，  ３４，３６・・・音声信号増幅部，  ３５・・・適応フィルタ部，  ３７・・・減算部，  ３８・・・補助エコー抑圧部，  ３９・・・エコー抑圧量算出部，  ４０・・・送信部，  ４１(0) 〜４１(n-1) ・・・単位遅延要素，  ４２(0) 〜４２(n-1) ，５０(m) ・・・係数保持部，  ４３(0) 〜４３(n-1) ・・・乗算部，  ４４(1) 〜４４(n-1) ，４６(a+1) 〜４６(n-1) ・・・加算部，  ４５(a) 〜４５(n-1) ・・・二乗演算部，  ５１・・・係数減衰手段
【図１】
0003864914.tif 000005
【図２】
0003864914.tif 000006
【図３】
0003864914.tif 000007
【図４】
0003864914.tif 000008
【図５】
0003864914.tif 000009
【図６】
0003864914.tif 000010
【図７】
0003864914.tif 000011
【図８】
0003864914.tif 000012
【図９】
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