(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカＭ個（Ｍは２以上の整数）とマイクロホンＮ個（Ｎは１以上の整数）が共通の音場に配置され、スピーカからＭチャネル受話信号を再生し、マイクロホンからのＮチャネル収音信号を処理して送話信号とする拡声通話装置に用いられる音声スイッチ方法において、
Ｍチャネル再生信号とＮチャネル収音信号の短時間スペクトルを求め、
マイクロホンごとに、
第１チャネル再生信号の短時間スペクトルと収音信号y(k)（ｋ：時刻）の短時間スペクトルとから第１のコヒーレンスγ21y(f)（ｆ：周波数）を求め、第ｍチャネル再生信号(ｍ≧２)から第１〜第ｍ−１チャネル再生信号との相関成分を除去した信号の短時間スペクトルと、収音信号y(k)から第１〜第ｍ−１チャネル再生信号との相関成分を除去した信号の短時間スペクトルとから、第ｍのコヒーレンスγ2my(m-1)(f)を求め、収音信号y(k)に占める周波数ｆごとのエコー成分の比率を
γ2(f)＝１−｛(１−γ21y(f))・・・(１−γ2My(M-1)(f))｝
で推定し、
マイクロホンごとに、
収音信号のパワースペクトルＳyy(f)と、周波数帯域ごとに推定した収音信号に占める受話エコー成分の比率γ2(f)とから非エコー成分のパワーを
【数１】
0003881300.tif 000022
で求め、
マイクロホンごとに求めた非エコー成分のパワーを予め設定された閾値と比較して送話検出を行い、
送話ありと判定されたとき、受話信号を減衰させてＭチャネル再生信号としてスピーカに入力し、送話なしと判定されたとき、収音信号を減衰させて送話信号とすることを特徴とする音声スイッチ方法。
【請求項２】
請求項１に記載の音声スイッチ方法において、
スピーカで再生される信号を擬似エコー経路に入力して擬似エコー信号を生成し、
マイクロホンからの収音信号から前記擬似エコー信号を差し引き、
その残差信号をもとに擬似エコー経路を更新するエコー消去処理を行い、
受話信号もしくはエコー消去処理を経た収音信号を減衰させることを特徴とする音声スイッチ方法。
【請求項３】
スピーカＭ個（Ｍは２以上の整数）とマイクロホンＮ個（Ｎは１以上の整数）が共通の音場に配置され、スピーカからＭチャネル受話信号を再生し、マイクロホンからのＮチャネル収音信号を処理して送話信号とする拡声通話装置に用いられる音声スイッチにおいて、
スピーカＭ個と接続され、Ｍチャネル再生信号の短時間スペクトルを求める手段と、
マイクロホンＮ個と接続され、Ｎチャネル収音信号y(k)（ｋ：時刻）の短時間スペクトルを求める手段と、
マイクロホンごとに、
第１チャネル再生信号の短時間スペクトルと収音信号y(k)（ｋ：時刻）の短時間スペクトルとから第１のコヒーレンスγ21y(f)（ｆ：周波数）を求め、第ｍチャネル再生信号(ｍ≧２)から第１〜第ｍ−１チャネル再生信号との相関成分を除去した信号の短時間スペクトルと、収音信号y(k)から第１〜第ｍ−１チャネル再生信号との相関成分を除去した信号の短時間スペクトルとから、第ｍのコヒーレンスγ2my(m-1)(f)を求め、収音信号y(k)に占める周波数ｆごとのエコー成分の比率を
γ2(f)＝１−｛(１−γ21y(f))・・・(１−γ2My(M-1)(f))｝
で推定する手段と、
マイクロホンごとに、
収音信号のパワースペクトルＳyy(f)と、周波数帯域ごとに推定した収音信号に占める受話エコー成分の比率γ2(f)とから非エコー成分のパワーを
【数１】
0003881300.tif 000023
で求める手段と、
マイクロホンごとに求めた非エコー成分のパワーを予め設定された閾値と比較して送話の有無を検出する手段と、
検出された送話の有無により受話信号もしくは収音信号を減衰させる手段と、
を備えたことを特徴とする音声スイッチ。
【請求項４】
請求項３に記載の音声スイッチにおいて、
擬似エコー経路と、
スピーカで再生される再生信号を擬似エコー経路に入力して擬似エコー信号を生成する手段と、
マイクロホンからの収音信号から前記擬似エコー信号を差し引く手段と、
その残差信号をもとに擬似エコー経路を更新する手段とからなるエコー消去手段を備え、
受話信号もしくはエコー消去処理を経た収音信号を減衰させる手段と、
を備えたことを特徴とする音声スイッチ。
【請求項５】
スピーカＭ個（Ｍは２以上の整数）とマイクロホンＮ個（Ｎは１以上の整数）が共通の音場に配置され、スピーカからＭチャネル受話信号を再生し、マイクロホンからのＮチャネル収音信号を処理して送話信号とする拡声通話装置に用いられる音声スイッチとしてコンピュータを機能させる音声スイッチプログラムにおいて、
Ｍチャネル再生信号とＮチャネル収音信号の短時間スペクトルを求める処理と、
各マイクロホンについて、
第１チャネル再生信号の短時間スペクトルと収音信号y(k)（ｋ：時刻）の短時間スペクトルから第１のコヒーレンスγ21y(f)（ｆ：周波数）を求め、第ｍチャネル再生信号(ｍ≧２)から第１〜第ｍ−１チャネル再生信号との相関成分を除去した信号の短時間スペクトルと収音信号y(k)（ｋ：時刻）から第１〜第ｍ−１チャネル再生信号との相関成分を除去した信号の短時間スペクトルから第ｍのコヒーレンスγ2my(m-1)(f)（ｆ：周波数）を求め、収音信号y(k)に占める周波数ｆのエコー成分の比率を
γ2(f)＝１−｛(１−γ21y(f))・・・(１−γ2My(M-1)(f))｝
で推定する処理と、
各マイクロホンについて、
収音信号のパワースペクトルＳyy(f)と、周波数帯域ごとに推定した収音信号に占める受話エコー成分の比率γ2(f)とから非エコー成分のパワーを
【数１】
0003881300.tif 000024
で求める処理と、
マイクロホンごとに求めた非エコー成分のパワーを予め設定された閾値と比較して送話検出を行う処理と、
送話ありと判定されたとき受話信号を減衰させてスピーカから再生し、送話なしと判定されたとき収音信号を減衰させて送話信号とする処理と、
をコンピュータに実行させる音声スイッチプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載の音声スイッチプログラムにおいて、
擬似エコー経路を生成する処理と、
スピーカで再生される信号を基に擬似エコー経路により擬似エコー信号を生成する処理と、
マイクロホンからの収音信号から前記擬似エコー信号を差し引く処理と、
その残差信号をもとに擬似エコー経路を更新してエコー消去を行う処理と、
受話信号もしくはエコー消去処理を経た収音信号を減衰させる処理と、
を有する音声スイッチプログラム。
【請求項７】
スピーカＭ個（Ｍは２以上の整数）とマイクロホンＮ個（Ｎは１以上の整数）が共通の音場に配置され、スピーカからＭチャネル受話信号を再生し、マイクロホンからのＮチャネル収音信号を処理して送話信号とする拡声通話装置に用いられるとしてコンピュータを機能させる音声スイッチプログラムを記録した記録媒体において、
Ｍチャネル再生信号とＮチャネル収音信号の短時間スペクトルを求める処理と、
各マイクロホンについて、
第１チャネル再生信号の短時間スペクトルと収音信号y(k)（ｋ：時刻）の短時間スペクトルから第１のコヒーレンスγ21y(f)（ｆ：周波数）を求め、第ｍチャネル再生信号(ｍ≧２)から第１〜第ｍ−１チャネル再生信号との相関成分を除去した信号の短時間スペクトルと収音信号y(k)（ｋ：時刻）から第１〜第ｍ−１チャネル再生信号との相関成分を除去した信号の短時間スペクトルから第ｍのコヒーレンスγ2my(m-1)(f)（ｆ：周波数）を求め、収音信号y(k)に占める周波数ｆのエコー成分の比率を
γ2(f)＝１−｛(１−γ21y(f))・・・(１−γ2My(M-1)(f))｝
で推定する処理と、
各マイクロホンについて、
収音信号のパワースペクトルＳyy(f)と、周波数帯域ごとに推定した収音信号に占める受話エコー成分の比率γ2(f)とから非エコー成分のパワーを
【数１】
0003881300.tif 000025
で求める処理と、
マイクロホンごとに求めた非エコー成分のパワーを予め設定された閾値と比較して送話検出を行う処理と、
送話ありと判定されたとき受話信号を減衰させてスピーカから再生し、送話なしと判定されたとき収音信号を減衰させて送話信号とする処理と、
をコンピュータに実行させる音声スイッチプログラムを記録した記録媒体。
【請求項８】
請求項７に記載の音声スイッチプログラムを記録した記録媒体において、
擬似エコー経路を生成する処理と、
スピーカで再生される信号を基に擬似エコー経路により擬似エコー信号を生成する処理と、
マイクロホンからの収音信号から前記擬似エコー信号を差し引く処理と、
その残差信号をもとに擬似エコー経路を更新してエコー消去を行う処理と、
受話信号もしくはエコー消去処理を経た収音信号を減衰させる処理と、
を有する音声スイッチプログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、拡声通話系においてハウリングの原因となる音響エコーを抑圧する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
拡声通話系では、受話音声がスピーカから拡声されマイクロホンに収音されて音響エコーが生じ、そのまま送信されると通話の障害や不快感などの問題が生じる。さらに対地の拡声通話系を含めて形成される閉ループのループゲインが１より大きい場合には、音響エコーはハウリングを引き起こし、通話を不可能にする。このような拡声通話系の問題を解決するために、音声スイッチが提案されている。
【０００３】
[第１の従来法]
従来の拡声通話装置に用いられる音声スイッチの構成を図１に示す。
音声スイッチは、送話検出部５、受話信号を減衰させるための可変損失部７、マイクロホン３からの収音信号y(k)を減衰させるための可変損失部８からなる。送話検出部５は、送話音声の有無を検出し、送話音声があると判定されるときは受話側の可変損失部７により受話信号のみ減衰させ、送話音声がないと判定されたときは送話側の可変損失部８により収音信号y(k)のみを減衰させる。これによりエコーを小さくし、対地を含めて形成される閉ループのループゲインを低減させる。
送話検出方法としては、たとえば収音信号y(k)とスピーカ再生信号x(k)の短時間平均パワー比（例えば、非特許文献１  参照）を適用することができる。
この方法では、
【数２】
0003881300.tif 000002
Ｐy：マイクロホン収音信号y(k)の短時間平均パワー
Ｐx：スピーカ再生信号x(k)の短時間平均パワー
で定義される収音信号とスピーカ再生信号の短時間平均パワー比について
【数３】
0003881300.tif 000003
と展開することを利用する。送話音声がなくて受話信号のみあるとき
Ｒxy＝（エコー経路のパワー利得）
となるので、マイクロホン収音信号とスピーカ再生信号の短時間平均パワー比の変動を注視すれば、送話音声を検出できる。
【０００４】
しかし、この方法には
（Ｐ１）送話音声の話頭は、受話音声と重なった時に受話エコーに埋もれやすく、話頭切れが生じる。
（Ｐ２）エコー経路のインパルス応答が長いとき、エコーを送話音声に誤判定しないように平均パワーを算出する必要がある。このとき送話音声が検出されるまでに時間がかかり話頭切れが生じる。
（Ｐ３）マイクロホンの位置が動いたりして、音響結合が増大する方向にエコー経路が変動したときに、ダブルトーク状態として誤判定される。
という問題がある。
【０００５】
[第２の従来法]
そこで上記の問題を解決するために、図２のように音声スイッチとエコー消去部を組み合わせることが提案されている（例えば、特許文献１  参照）。
エコー消去部９は、スピーカ再生信号x(k)と適応フィルタで推定されたエコー経路から予測エコー信号を生成し、減算器により収音信号y(k)から差し引くことでエコー消去を図る。この拡声通話装置においては、送話検出部５は、収音信号y(k)とエコー消去処理後段の残留エコー信号e(k)を送話検出に用いることができる。
この送話検出方法では、
【数４】
0003881300.tif 000004
Ｐy：マイクロホン収音信号y(k)の短時間平均パワー
Ｐe：残留エコー信号e(k)の短時間平均パワー
で定義される短時間平均パワー比に着目している。適応フィルタによるエコー予測の精度が十分高いとき、このパワー比は
【数５】
0003881300.tif 000005
と近似できる。この値があらかじめ設定した閾値より大きいときに送話があると判定し、閾値より小さいときに送話がないと判定する。
受話信号のみあるとき短時間平均パワー比Ｒyeは、エコー消去量（−30dB前後）とほぼ一致している。送話音声が入力されると、短時間平均パワー比Ｒyeは
直ちに０dB近辺の値をとるので、上記の問題（Ｐ１）,（Ｐ２）が解決される。
【０００６】
しかし実際にエコーキャンセラが使用される状況では、常に十分にエコー消去されているとは限らない。
例えば、
（１）エコーキャンセラが起動した直後
（２）エコー経路が変化した直後
（３）背景雑音があり、マイクロホンのＳＮ比が低いとき
（４）ダブルトーク状態で送話を検出し損なって、適応フィルタを更新してしまったとき、
などの状況では、適応フィルタによる推定が不十分なため残留エコーパワーが大きくなる。このとき上記短時間平均パワー比は
【数６】
0003881300.tif 000006
となり、この送話検出方法では残留エコーと送話音声の判別が困難になる。そのため（Ｐ１）,（Ｐ２）,（Ｐ３）の問題はいずれも残る。
さらにステレオ信号による拡声通話を実現するためのマルチチャネル・エコーキャンセラでは、ステレオ受話信号のチャネル間相関が高いために、エコーが消去されている状態であっても推定されたエコー経路と真のエコー経路は必ずしも一致しない（文献 M.M.Sondhi , D. R. Morgan , and J. L. Hall , "Stereo-phonic Acoustic Echo Cancellation -An Overview of the Fundamental Problem ," IEEE Signal Processing Letters , vol.2 , no . 8 , pp. 148-151(1995）参照）。そのため、話者が交代して受話信号のチャネル間相互相関が変化すると突然残留エコーが生じ、モノラルエコーキャンセラと比較して（Ｐ１）,（Ｐ２）,（Ｐ３）の問題がより引き起こされやすくなる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−２２６６９７号公報（第６頁）
【非特許文献１】
来山,田村,山本,石上,「共通の適応制御部をもつ多重エコーキャンセラ」、
信学技法  CS78−23,1978
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、適応フィルタの状態や拡声再生チャネル数によらずに快適な双方向拡声通話を実現するには、エコーもしくは残留エコーのレベルの大小や変動によらず、マイクロホン収音信号から送話音声の有無を確実に判定する必要がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこでスピーカＭ個（Ｍは２以上の整数）とマイクロホンＮ個（Ｎは１以上の整数）が共通の音場に配置され、スピーカからＭチャネル信号を再生し、マイクロホンからのＮチャネル収音信号を処理して送話信号とする拡声通話装置における上述の問題を解決するために、
Ｍチャネル再生信号とＮチャネル収音信号の短時間スペクトルを求め、
マイクロホンごとに、
第１チャネル再生信号の短時間スペクトルと収音信号y(k)（ｋ：時刻）の短時間スペクトルとから第１のコヒーレンスγ21y(f)（ｆ：周波数）を求め、第ｍチャネル再生信号(ｍ≧２)から第１〜第ｍ−１チャネル再生信号との相関成分を除去した信号の短時間スペクトルと、収音信号y(k)から第１〜第ｍ−１チャネル再生信号との相関成分を除去した信号の短時間スペクトルとから、第ｍのコヒーレンスγ2my(m-1)(f)を求め、収音信号y(k)に占める周波数ｆごとのエコー成分の比率を
γ2(f)＝１−｛(１−γ21y(f))・・・(１−γ2My(M-1)(f))｝
で推定し、
マイクロホンごとに、
収音信号のパワースペクトルＳyy(f)と、周波数帯域ごとに推定した収音信号に占める受話エコー成分の比率γ2(f)とから非エコー成分のパワーを
で求め、
マイクロホンごとに求めた非エコー成分のパワーを予め設定された閾値と比較して送話検出を行い、
送話ありと判定されたとき受話信号を減衰させてＭチャネル再生信号としてスピーカに入力し、送話なしと判定されたとき収音信号を減衰させて送話信号とする音声スイッチ方法及び音声スイッチを構成する。
この構成により音声レベルが時々刻々と変動するダブルトーク状態であってもより確実に送話検出を行いつつ受話信号もしくは収音信号の減衰量を制御することが可能となる。
【００１０】
また、スピーカＭ個（Ｍは２以上の整数）とマイクロホンＮ個（Ｎは１以上の整数）が共通の音場に配置され、スピーカからＭチャネル信号を再生し、
スピーカから再生される信号を擬似エコー経路に入力して擬似エコー信号を生成し、
マイクロホンからの収音信号から前記擬似エコー信号を差し引くことでエコー消去を図り、
その残差信号をもとに擬似エコー経路を更新すると同時に、その残差信号を処理して送話信号とする拡声通話装置においても、
Ｍチャネル再生信号とＮチャネル収音信号の短時間スペクトルを求め、
各マイクロホンについて、収音信号に占めるエコー成分の比率を推定して 非エコー成分のパワーを求め、
マイクロホンごとに求めた非エコー成分のパワーから送話検出を行い、
送話ありと判定されたとき、受話信号を減衰させてスピーカから再生し、送話なしと判定されたとき、エコー消去処理を経た信号の減衰量を制御する音声スイッチ方法及び音声スイッチを構成する。
この構成により、適応フィルタによるエコー消去が不完全で残留エコーが大きい場合でも、確実に送話信号を検出して伝送することが可能となる。
【００１１】
以下ではこの発明に至った考え方を説明する。
収音信号に占めるエコー成分の比率を推定する目的に、コヒーレンスすなわちクロススペクトルをパワースペクトルで正規化して得られる複素関数の振幅２乗値を用いることができる。
いま音響エコー信号をyE(k)、近端話者の音声などの非エコー信号をyI(k)とすると、収音信号は
y(k)＝yE(k)＋yI(k)
になる。再生チャネル数Ｍ＝１のケースでは、再生信号と収音信号のコヒーレンスは、
【数７】
0003881300.tif 000007
である。
通常、再生信号x(k)と非エコー信号yI(k)、エコー信号yE(k)と非エコー信号yI(k)は無相関と見なせるので、
【数８】
0003881300.tif 000008
が成立している。また再生信号x(k)からエコー信号yE(k)への伝達特性がほぼ一定と見なせる場合には、２つの信号のクロススペクトルについて
【数９】
0003881300.tif 000009
が成立している。これより再生信号x(k)と収音信号y(k)のコヒーレンスは、
【数１０】
0003881300.tif 000010
を満たしている。
この式によれば、このコヒーレンスとは再生信号と相関のある成分が収音信号のパワースペクトルに占める割合である。すなわち再生信号と収音信号のコヒーレンスは、収音信号に占めるエコー成分のパワー比率を表し、０〜１の値をとる。なお、コヒーレンスについては例えば日野著、朝倉書店発行「スペクトル解析」に、コヒーレンスを用いた解析については、例えば森下,小畑著、計測自動制御学会発行「信号処理」に詳しい。
【００１２】
上記のコヒーレンス解析によれば各周波数帯域で非エコー信号が収音信号中に占めるパワー比は
【数１１】
0003881300.tif 000011
により求められる。この式を用いれば、収音信号にエコー信号と非エコー信号が混在している状況でも非エコー信号のパワーが求められるので確実な送話検出を行うことができる。
再生チャネル数が２チャネル以上の場合についても、コヒーレンスを同様に用いて、収音信号に示す非エコー信号のパワーを求められる。例えば、再生チャネル数Ｍ＝２のとき、収音信号に占めるエコー成分の比率は
γ2(f)＝１−｛(１−γ21y(f))(１−γ22y(1)(f))｝
ただし
γ21y(f)：ｘ1(k)とy(k)のコヒーレンス
γ22y(1)(f)：ｘ2(k)からｘ1(k)との相関成分を除去した信号と、y(k)からｘ1(k)との相関成分を除去した信号のコヒーレンス
であり、これより非エコー信号のパワーは
【数１２】
0003881300.tif 000012
になる。
なお上記のような多入力１出力系のコヒーレンスについては文献J.S. Bendat and A.G. Piersol, "Engineering Applications of Correlation and Spectral Analysis," John Wiley &Sons(1980)に詳しい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
はじめに図３に示されたＭスピーカ・１マイクロホンにおける音声スイッチを参照して、本発明の音声スイッチ方法及び音声スイッチの実施例を説明する。
以下の説明では、各信号をＬ／Ｄサンプル（Ｌは適応フィルタのフィルタ長、ＤはＬ／Ｄが整数となる１以上の整数）となるごとに１フレーム＝２Ｌサンプルでブロック化して扱う。
【００１４】
ステップ１
送話信号パワー推定部６では、時刻ｋ＝ｊＬ／Ｄ（ｊ：フレーム番号）においてスピーカから再生されるＭチャネル信号ｘ1(k)〜ｘM(k)および収音信号y(k)を、ＴＦ変換部６１1〜６１MおよびＴＦ変換部６２によって
[Ｘ1(1,j),・・・,Ｘ1(ｎ,j),・・・,Ｘ1(2L,j)]
＝FFT([ｘ1(jL/D−2L+1),・・・,ｘ1(jL/D)])
・
・
[ＸM(1,j),・・・,ＸM(n,j),・・・,ＸM(2L,j)]
＝FFT([ｘM(jL/D−2L+1),・・・,ｘM(jL/D)])
[Ｙ(1,j),・・・,Ｙ(n,j),・・・,Ｙ(2L,j)]
＝FFT([ｙ(jL/D−2L+1),・・・,y(jL/D)])
のように周波数領域に変換する。（ただし、１＜ｎ＜２Ｌ、FFT：Fast  Fourier
Transform）
【００１５】
ステップ２
エコー成分比率推定部６３は、図４に示す信号フローにより時刻ｋ＝ｊＬ／ＤにおけるＭチャネル再生信号ｘ1(k)〜ｘM(k)と収音信号ｙ(k)の短時間スペクトルＸ(n,j)、Ｙ(n,j)を入力とし、収音信号に占めるエコー成分の比率を周波数帯ごとに求める。
まず第ｍチャネル再生信号ｘm(k)について、第１〜第ｍ−１チャネル再生信号ｘ1(k)〜ｘm-1(k)と無相関な成分Ｘm(m-1)(n,j)を相関除去部６３１m（ｍ＝２〜Ｍ）にて抽出する。ただし、相関除去部６３１mへの入力は、再生信号そのものの短時間スペクトルＸ2(n,j)〜Ｘm(n,j)ではなく、相関成分除去済みの第２〜第ｍ−１チャネル再生信号の短時間スペクトル Ｘ2(1)(n,j)〜Ｘm-1(m-2)(n,j)になっている。これらを用いて、第ｍチャネル再生信号ｘm(k)（ｍ≧２）から下式のように第１〜第ｍ−１チャネル再生信号ｘ1(k)〜ｘm-1(k)との相関成分が除去される。
【数１３】
0003881300.tif 000013
ここでε[]は時間平均をとることを意味しており、例えば
ε[Ｘ*i(i-1)(n,j)Ｘm(n,j)]
＝βε[Ｘ*i(i-1)(n,j-1)Ｘm(n,j-1)]＋（１−β）Ｘ*i(i-1)(n,j)Ｘm(n,j)のように、１フレーム前の処理結果と０〜１の値をとる平滑化定数βを用いて実現できる。ただし、"*"  は複素共役を表す。
【００１６】
次に、収音信号y(k)から第１〜第ｍ−１チャネル再生信号ｘ1(k)〜ｘm-1(k)と無相関な成分の短時間スペクトルＹ(m-1)(n,j)を、相関除去部６３２m（ｍ＝２〜Ｍ）により抽出する。その処理は
【数１４】
0003881300.tif 000014
であり、上述の相関除去部６３１mとほぼ同様になっている。
【００１７】
そしてコヒーレンス算出部６３３m（ｍ＝１〜Ｍ）では、第ｍチャネル再生信号と収音信号とのコヒーレンスとして、第ｍチャネル再生信号から抽出された無相関成分Ｘm(m-1)(n,j)と収音信号から抽出された無相関成分Ｙ(m-1)(n,j)のコヒーレンスを求める。
【数１５】
0003881300.tif 000015
ただし、コヒーレンス算出部６３３1は第１チャネル再生信号と収音信号のコヒーレンスγ1y(n,j)を求める。
エコー成分比率推定部６３４では、これらＭ個のコヒーレンスから収音信号に占めるエコー成分の比率を
【数１６】
0003881300.tif 000016
で求める。
【００１８】
ステップ３
信号パワー算出部６４では、周波数帯域ごとにエコー成分比率から非エコー信号パワーを算出し、総和をとって非エコー信号パワーを求める。
【数１７】
0003881300.tif 000017
【００１９】
ステップ４
送話判定部１０では、ステップ３で求めた非エコー信号パワーを閾値Ｐthと比較する。Ｐthより大きいとき、送話ありと判定して、受話側可変損失部７1〜７Mにより受話信号１1〜１Mを減衰させる。また非エコー信号パワーが閾値Ｐth以下のとき、送話なしと判定し、送話側可変損失部８により収音信号y(k)を減衰させる。閾値Ｐthの設定法としては、例えばマイクロホン入力定格レベルの−１５dBに設定する等が考えられる。
次に図５のようにＭスピーカ・２マイクロホン構成をとる場合について説明する。
この場合には送話音声パワー推定部６1，６2によりマイクロホンごとに収音信号y1(k),y2(k)に含まれる送話音声のパワーを推定し、送話判定部１０は、２チャネル分の情報から送話の有無を判定することになる。その判定法としては、例えば各チャネルについて送話音声パワ−を閾値Ｐthと比較し、Ｐthより信号パワーの大きいチャネルの数が、あらかじめ設定した閾値Ｎthを越えるときに送話ありと判定し、それ以外のときに送話なしと判定する方法等が考えられる。Ｍスピーカ・１マイクロホン構成と同様に、送話ありと判定されたとき受話側可変損失部７1〜７Mにより受話信号を減衰させ、送話なしと判定されたとき送話側可変損失部８1，８2により収音信号を減衰させる。Ｍスピーカ・Ｎマイクロホンの場合についてもＭスピーカ・２マイクロホンと同様の構成で対応できる。
【００２０】
[実施例２]
Ｍスピーカ・１マイクロホンにおける音響エコー消去部を備えた音声スイッチの構成を図６に示す。図６では、実施例１で説明した音声スイッチが、適応フィルタによる音響エコー消去部と組み合わされている。
送話側可変損失部７1〜７Mを経たＭチャネル受話信号ｘ1（ｋ）〜ｘM（ｋ）は、スピーカ２m（ｍ＝１・・・Ｍ）で音響信号として再生され、音響エコー経路を経てマイクロホン３に回り込む。同時に音響エコー消去部９の予測エコー生成部９１に入力されて予測エコー信号が生成される。減算器９２によってマイクロホン３からの収音信号y(k)と予測エコー信号との差がとられ、この残差信号e(k)がエコー経路推定部９３にフィードバックされると同時に送話側可変損失部８を経て対地へ送信される。
【００２１】
スピーカ２mからマイクロホンまでの音響エコー経路のインパルス応答をｈm(k)、その長さをＬ（適応フィルタ長）とすると受話チャネル数Ｍ＝１のとき入力信号と収音信号の間には
【数１８】
0003881300.tif 000018
の関係があり、インパルス応答と入力信号を
【数１９】
0003881300.tif 000019
のようにベクトル化すると、入力信号と収音信号の関係は次のように簡潔に記述される。
【数２０】
0003881300.tif 000020
のようにベクトル化することで、入力信号と収音信号の関係を受話チャネル数Ｍ＝１のケースと同様に記述できる。
エコー経路推定部９３では、予測エコー生成部９１により生成された予測エコー信号と実際の収音信号y(k)との差分e(k)が小さくなるように、e(k)および過去の受話信号に基づいて予測エコー生成用の適応フィルタ係数が逐次更新される。フィルタ更新方法として例えばＮＬＭＳ法を用いた場合には、フィルタ係数は
【数２１】
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により更新される。ただしμは推定を安定にするために０〜１の固定値に設定されるステップサイズであり、e(k)は収音信号y(k)から適応フィルタによる予測エコー信号を差し引いた残差信号である。適応フィルタが収束した状態では、エコーを十分に消去することができる。
【００２２】
Ｍスピーカ・２マイクロホンにおける音響エコー消去部を備えた音声スイッチの構成を図７に示す
マイクロホンごとに送話音声パワー推定部６1,６2と音響エコー消去部９1,９2があり、２チャネル分の送話音声パワーの情報から送話の有無を判定する。送話判定部１０における送話判定方法として、例えば各チャネルについて送話音声パワーを閾値Ｐthと比較し、Ｐthより信号パワーの大きいチャネルの数があらかじめ設定した閾値Ｎthを越えるときに送話ありと判定し、それ以外のときに送話なしと判定する方法等が考えられる。送話ありと判定されたとき、受話側可変損失部７1〜７Mにより受話信号を減衰させる。また送話なしと判定されたとき、送話側可変損失部８1,８2により収音信号y1(k),y2(k)を減衰させる。Ｍスピーカ・Ｎマイクロホン構成のときも同様の方法で対応できる。
【００２３】
本発明の音声スイッチ及び音響エコー消去部を備えた音声スイッチは、ＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータと記録媒体から構成することができる。記録媒体は、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスク装置、半導体メモリ等の機械読み取り可能な記録媒体であり、ここに記録された音声スイッチプログラムあるいは通信回線を介して伝送された音声スイッチプログラムは、コンピュータに読み取られ、コンピュータの動作を制御し、コンピュータ上に前述した構成要素及び処理を実現する。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、周波数領域で多チャネル再生信号と収音信号との間のコヒーレンスを算出し、マイクロホンごとに収音信号が占める非エコー信号のパワーを求め、これに基づいて送話検出を行う。これによりエコー経路の推定が不十分な状態やダブルトーク状態でも確実に送話を検出でき、品質の高い拡声通話を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の音声スイッチの構成を示す図。
【図２】従来のエコー消去部を備えた音声スイッチの構成を示す図。
【図３】Ｍスピーカ・１マイクロホンにおける音声スイッチの構成例を示す図。
【図４】図３におけるエコー成分比率推定部の構成例を示す図。
【図５】Ｍスピーカ・２マイクロホンにおける音声スイッチの構成例を示す図。
【図６】Ｍスピーカ・１マイクロホンにおける音響エコー消去部を備えた音声スイッチの構成例を示す図。
【図７】Ｍスピーカ・２マイクロホンにおける音響エコー消去部を備えた音声スイッチの構成例を示す図。
【符号の説明】
６・・・送話信号パワー推定部、７,８・・・可変損失部、９・・・音響エコー消去部、１０・・・送話判定部
【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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