(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが放音の音量を操作する音量操作部と、
放音信号と収音信号との比較結果に基づいて収音信号のゲインを抑制するエコーサプレッサと、
放音信号に基づいて疑似エコー信号を生成し、当該疑似エコー信号を前記エコーサプレッサの出力した収音信号から除去することでエコー成分を抑制するエコーキャンセラと、
前記音量操作部の音量操作に基づいて、前記エコーキャンセラと前記エコーサプレッサの動作を切り替える制御部と、
を備え、
前記エコーサプレッサは、前記放音信号のレベルが前記収音信号のレベルよりも所定の比率以上大きい場合にゲインを抑制し、
前記制御部は、前記音量操作部の音量が小さくなるほど、前記比率を大きく設定するエコー除去装置。
【請求項２】
前記音量操作部の音量設定値に対応するエコーキャンセラのパラメータ、およびエコーサプレッサのゲインを記憶した記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記音量操作部の音量操作に基づいて、前記記憶部からエコーキャンセラのパラメータ、およびエコーサプレッサのゲインを読み出し、これらを前記エコーキャンセラ、および前記エコーサプレッサに設定する請求項１に記載のエコー除去装置。
【請求項３】
前記エコーサプレッサは、前記音量操作部の音量操作に基づいてゲインを変更する請求項１、または請求項２に記載のエコー除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エコーキャンセラとエコーサプレッサとを備えたエコー除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エコーを除去する手法として、放音の信号と収音の信号とのレベルを比較し、収音の信号のレベルが低い場合に収音側のゲインを下げるエコーサプレッサが知られている。また、音響伝達空間の伝達関数を推定し、疑似エコー成分を収音の信号から除去するエコーキャンセラが知られている。
【０００３】
エコーサプレッサは収音側のゲインを下げるため、エコーが相手側に送信されることがないが、ダブルトークができない。エコーキャンセラは、ダブルトークが可能であるが、放音音量が大きすぎる場合にエコーを除去しきれなくなることがある。
【０００４】
そこで、ダブルトーク状態にあるか否かをリアルタイムに検出し、ダブルトーク状態であればエコーキャンセラを用い、ダブルトーク状態でなければエコーサプレッサを用いる手法が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開平１０−１６３９３１号公報
【特許文献２】特開平１０−２２９３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１、２の装置では、ダブルトーク時に常にエコーキャンセラを用いるため、上記のように放音音量が大きすぎる場合にエコーを除去しきれなくなることがあった。
【０００６】
そこで、この発明は、簡易な構成でありながら、放音音量が大きくなっても適切にエコーを除去することができるエコー除去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】
【０００７】
この発明のエコー除去装置は、ユーザが放音の音量を操作する音量操作部と、放音信号と収音信号との比較結果に基づいて収音信号のゲインを抑制するエコーサプレッサと、放音信号に基づいて疑似エコー信号を生成し、当該疑似エコー信号を前記エコーサプレッサの出力した収音信号から除去することでエコー成分を抑制するエコーキャンセラと、前記音量操作部の音量操作に基づいて、前記エコーキャンセラと前記エコーサプレッサの動作を切り替える制御部と、を備え、前記エコーサプレッサは、前記放音信号のレベルが前記収音信号のレベルよりも所定の比率以上大きい場合にゲインを抑制し、前記制御部は、前記音量操作部の音量が小さくなるほど、前記比率を大きく設定することを特徴とする。
【０００８】
この構成では、音量操作（ボリューム設定値）に応じてエコーキャンセラとエコーサプレッサの動作を切り替える。ボリューム値が大きい場合にエコーサプレッサを動作させ、ボリューム値が小さい場合にエコーキャンセラを動作させる。ボリューム値が大きい場合は、ユーザが相手側の音声を聞いていると判断することができ、ダブルトークの必要がないとしてエコーサプレッサを動作させ、確実にエコーを抑制する。一方でボリューム値が小さい場合は、ユーザが発話していると判断することができ、エコーキャンセラを動作させることで、ダブルトーク、または近端側のシングルトークに対応する。
また、この構成では、音量設定値が変更されると、エコーサプレッサの閾値が変更される。一般的に、エコーサプレッサは、放音信号のレベルが収音信号のレベルよりも大きい場合にゲインを下げ、収音信号を出力しない構成であるが、例えば音量値が大きい場合には、収音信号が放音信号よりもかなり大きい場合にのみゲインを下げるように設定する。音量設定値が大きい場合、ユーザが相手側の音声を聞いている状態と判断することができるが、放音信号よりもレベルの高い音声が収音されるとき、ユーザが音量設定値をそのままにして発話していると判断することができるため、ダブルトークを可能とするものである。
【０００９】
また、この発明は、さらに、前記音量操作部の音量設定値に対応するエコーキャンセラのパラメータ、およびエコーサプレッサのゲインを記憶した記憶部をさらに備え、前記制御部は、前記音量操作部の音量操作に基づいて、前記記憶部からエコーキャンセラのパラメータ、およびエコーサプレッサのゲインを読み出し、これらを前記エコーキャンセラ、および前記エコーサプレッサに設定することを特徴とする。
【００１０】
この構成では、メモリに音量設定値に対応するエコーキャンセラのパラメータ、およびエコーサプレッサのゲインを記憶しておく。音量設定値が変更されると、エコーキャンセラとエコーサプレッサの効き具合がなめらかに切り替わる。
【００１２】
この構成では、音量設定値が変更されると、エコーサプレッサの閾値が変更される。一般的に、エコーサプレッサは、放音信号のレベルが収音信号のレベルよりも大きい場合にゲインを下げ、収音信号を出力しない構成であるが、例えば音量値が大きい場合には、収音信号が放音信号よりもかなり大きい場合にのみゲインを下げるように設定する。音量設定値が大きい場合、ユーザが相手側の音声を聞いている状態と判断することができるが、放音信号よりもレベルの高い音声が収音されるとき、ユーザが音量設定値をそのままにして発話していると判断することができるため、ダブルトークを可能とするものである。
【００１３】
また、この発明は、さらに、前記エコーサプレッサは、前記音量操作部の音量操作に基づいてゲインを変更することを特徴とする。
【００１４】
この構成では、音量設定値に応じてエコーサプレッサのゲインを変更する。例えば、放音信号のレベルが小さくなるにつれて徐々にゲインを大きくする。これにより、より自然にエコーサプレッサとエコーキャンセラの動作が切り替わる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、簡易な構成でありながら、放音音量が大きくなっても適切にエコーを除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施形態として、放収音システムについて説明する。図１は、放収音システム装置の構成を示すブロック図である。図２は、各端末の構成を示すブロック図である。
【００１７】
この放収音システムは、ＰＬＣ（Power Line Communications）ネットワークを介して接続される複数の端末により実現される。なお、本発明におけるネットワークの態様はＰＬＣに限るものではない。なお、本実施形態においてはＡ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ等を省略し、特に記載なき場合、装置内を伝達する音声信号は、全てデジタル音声信号とする。
【００１８】
図１において、この放収音システムは、複数（同図においては３つ）の端末１Ａ〜１Ｃを備えている。端末１Ａ〜１Ｃは、それぞれ部屋Ａ〜Ｃに設置されている。端末１Ａ〜１Ｃは全て同じ構成、機能を有しており、図２においては、代表して端末１Ａの構成を示す。なお、端末の数はこの例に限るものではない。
【００１９】
この端末１は、マイク１１、スピーカ１２、アンプ１３、エコーサプレッサ１４、エコーキャンセラ１５、入出力Ｉ／Ｆ１６、制御部１７、および音量操作部１８を備えている。また、エコーサプレッサ１４は、比較部３１および減衰部３２を備え、エコーキャンセラ１５は、適応型フィルタ５１およびポストプロセッサ５２を備えている。
【００２０】
入出力Ｉ／Ｆ１６は、音声入力端子やネットワーク端子等を有する。この端末は、ＰＬＣによりネットワーク通信を行う端末であるため、家庭内のコンセントに接続される電源ケーブルがネットワーク端子となる。端末１Ａは、入出力Ｉ／Ｆ１６を介して音声信号を入出力する。例えば、図１において端末１Ａは、入出力Ｉ／Ｆ１６を介して、ネットワーク内の他の端末（端末１Ｂ、端末１Ｃ）と所定のプロトコルに準じた音声情報として音声信号を送受信する。入出力Ｉ／Ｆ１６は、他装置から受信した音声信号をエコーキャンセラ１５の適応型フィルタ５１、エコーサプレッサ１４の比較部３１、およびアンプ１３に入力する。アンプ１３は、入力された音声信号を増幅し、スピーカ１２に出力する。増幅量は制御部１７により設定される。スピーカ１２は増幅された音声信号を入力し、音声を放音する。
【００２１】
マイク１１で収音した音声（収音信号Ｌ２）は、エコーサプレッサ１４の比較部３１および減衰部３２に入力される。比較部３１は、入出力Ｉ／Ｆ１６から入力された他装置からの音声信号（放音信号Ｌ１）と、収音信号Ｌ２のレベルを比較する。比較部３１は、収音信号Ｌ２のレベルが放音信号Ｌ１のレベルよりも高い場合、減衰部３２に収音信号Ｌ２を出力するように設定し、放音信号Ｌ１のレベルが収音信号Ｌ２のレベルよりも高い場合、減衰部３２に、収音信号Ｌ２を出力しないように設定する。図３は、放音信号Ｌ１と収音信号Ｌ２の比に対する減衰部３２のゲインを示した図である。同図（Ａ）に示すように、放音信号Ｌ１／収音信号Ｌ２が１未満のとき、すなわち放音信号Ｌ１のレベルが収音信号のレベルＬ２未満である場合、減衰部３２のゲインはＭＡＸ（例えば１００％）に設定される。一方、放音信号Ｌ１／収音信号Ｌ２が１以上のとき、すなわち放音信号Ｌ１のレベルが収音信号のレベルＬ２以上である場合、減衰部３２のゲインはＭＩＮ（例えば０％）に設定される。このように、放音信号のレベルが高い場合は他装置に音声を送信しないため、確実にエコーを抑制することができる。
【００２２】
減衰部３２の出力信号は、エコーキャンセラ１５のポストプロセッサ５２に入力される。ポストプロセッサ５２では、減衰部３２の出力信号から適応型フィルタ５１の出力信号が差し引かれる。適応型フィルタ５１は、スピーカ１２からマイク１１に至る音響空間の伝達関数を推定する。この推定した伝達関数で入出力Ｉ／Ｆ１６から入力された放音信号をフィルタ処理し、疑似エコー成分を生成し、これを出力するものである。ポストプロセッサ５２で疑似エコー成分が除去された信号は、適応型フィルタ５１に入力され、上記伝達関数を更新するための参照信号となる。適応型フィルタ５１は、参照信号を基に、疑似エコー成分を実際のエコー成分に近似させるべく伝達関数を自動更新する。適応型フィルタ５１の更新度合いは、種々のパラメータ（タップ数、ステップサイズ等）により決定される。更新パラメータは制御部１７により設定される。例えばタップ数を多くするように設定すれば、長い残響等に対応することができ、適切にエコー成分を除去することができるが、演算量が増大する。
【００２３】
以上のようにしてエコーキャンセラ１５でエコー成分が除去された信号は、入出力Ｉ／Ｆ１６に入力され、他装置に送信される。これにより、端末１Ａは他装置と音声を送受信することができる。
【００２４】
ここで、本実施形態の端末１Ａは、ユーザのボリューム設定に応じてエコーサプレッサ１４とエコーキャンセラ１５の動作を切り替えるものである。
【００２５】
図２において、ユーザは、音量操作部１８を操作してボリューム設定を行う。音量操作部１８は、ユーザが設定したボリュームに応じたボリューム値を制御部１７に送信する。ボリューム値は例えば１０段階に区分されている。このボリューム値が閾値（例えば１０段階の中心である５段目）を超えると、制御部１７は、エコーキャンセラ１５の動作を停止し、エコーサプレッサ１４のみ動作させるようにする。このとき、減衰部３２のゲインはＭＩＮに設定される。ユーザがボリューム値を大きくする場合、相手側の音声を聞いている状態と判断することができ、そのため、収音信号を出力しない動作とすることで確実にエコーを抑制することができる。一方でボリューム値が閾値以下である場合、制御部１７は、エコーキャンセラ１５を動作させる。このとき、減衰部３２のゲインはＭＡＸに設定される（つまりエコーサプレッサ１４の機能を停止させる）。このとき、エコーキャンセラ１５のパラメータを変更してもよい。例えばタップ数を多くするように設定する。
【００２６】
なお、制御部１７は、起動時のボリューム値を初期値として内蔵メモリ（図示せず）に記憶しておき、ボリューム値が初期値よりも大きくなった場合にエコーキャンセラ１５の動作を停止し、エコーサプレッサ１４のみ動作させるようにしてもよい。
【００２７】
また、制御部１７は、ボリューム値に応じてエコーサプレッサ１４、およびエコーキャンセラ１５の設定を変更する。制御部１７は、ボリューム値に応じてエコーサプレッサ１４のゲイン切り替えを行う放音信号Ｌ１と収音信号Ｌ２のレベル比を変更する。すなわち、図３（Ｂ）に示すように、ボリューム値が大きい場合、ゲイン切り替えを行うレベル比を小さく設定する（同図においては０．７程度としている）。つまり、収音信号Ｌ２が放音信号Ｌ１よりもかなり大きい場合にのみ減衰部３２のゲインをＭＡＸに設定し、エコーキャンセラ１５を動作させる。ボリューム値を大きくする場合、上記のようにユーザが相手側の音声を聞いている状態と判断することができるが、放音信号よりもレベルの高い音声が収音されるとき、ユーザがボリューム値をそのままにして発話していると判断することができるため、エコーキャンセラ１５を動作させ、ダブルトークを可能とする。
【００２８】
一方、図３（Ｃ）に示すように、ボリューム値が小さい場合、ゲイン切り替えを行うレベル比を大きく設定する（同図においては１．３程度としている）。つまり、放音信号Ｌ１が収音信号Ｌ２よりもかなり大きい場合にのみ減衰部３２のゲインをＭＩＮに設定し、エコーキャンセラ１５の動作を停止させる。ボリューム値を小さくする場合、ユーザが発話していると判断することができるが、ユーザがボリューム値をそのままにして相手側の音声を聞いている場合もあり、収音信号のレベルがかなり小さい場合にのみ、収音信号を出力しないように設定する。
【００２９】
次に、図４は、応用例に係るボリューム値と、エコーサプレッサ１４およびエコーキャンセラ１５の設定値と、の関係を示すテーブルである。この応用例においては、エコーサプレッサ１４とエコーキャンセラ１５の効き具合をなめらかに切り替える。同図に示すテーブルは、制御部１７の内蔵メモリに記憶されている。制御部１７は、ボリューム値が変更されると、このテーブルを参照し、エコーサプレッサ１４（減衰部３２）のゲイン、エコーキャンセラ１５（適応型フィルタ５１）のパラメータを設定する。例えばボリューム値が１０段階のうち０段目（最小）であれば、エコーが発生する可能性が低いため、エコーサプレッサ１４の機能を停止させる。つまり、減衰部３２のゲインを１００％に設定する。一方で、万一エコーが発生した場合にこれを除去できるように、エコーキャンセラ１５の効きが強くなるように設定する。例えば、適応型フィルタ５１のタップ数を多く設定し、長い残響時間にも対応できるようにする。
【００３０】
ボリューム値が１０段階のうち１段目であれば、減衰部３２のゲインを９０％程度に設定し、適応型フィルタ５１のタップ数を少なくする。ボリューム値がさらに大きくなれば減衰部３２のゲインをさらに小さくし、適応型フィルタ５１のタップ数を少なくする。ボリューム値が最大となれば減衰部３２のゲインを０％として収音信号を出力しない設定とする。このとき、エコーキャンセラ１５の動作を停止する。
【００３１】
このように、ボリューム値が大きくなるほどエコーサプレッサ１４の効きを強くし、エコーキャンセラ１５の効きを弱く設定することで、エコーサプレッサ１４とエコーキャンセラ１５の動作をなめらかに切り替える。
【００３２】
なお、このテーブルは、実際の設置環境に応じて変更できるようにしてもよい。例えば、ボリューム値に対するパラメータ、ゲインの値が異なる複数のテーブルをメモリに記憶しておき、ユーザがその場で適当なテーブルを選択できるようにすればよい。
【００３３】
また、制御部１７は、ボリューム値に応じて放音信号Ｌ１と収音信号Ｌ２のレベル比に対するゲインをなめらかに変更するようにしてもよい。図５は、応用例に係る、放音信号Ｌ１と収音信号Ｌ２の比に対する減衰部３２のゲインを示した図である。図３に示した例では、放音信号Ｌ１／収音信号Ｌ２の値が所定値を超えた場合にゲインを０％にする態様を示したが、この例では、放音信号Ｌ１／収音信号Ｌ２の値に応じて減衰部３２のゲインを設定する。すなわち、収音信号を出力しないように設定するのは、放音信号Ｌ１／収音信号Ｌ２の値が非常に大きい場合に限り、放音信号Ｌ１／収音信号Ｌ２の値が小さくなる（放音信号のレベルが小さくなる）につれて徐々に減衰部３２のゲインを大きくし、エコーキャンセラ１５を並行して動作させる。これにより、より自然にエコーサプレッサとエコーキャンセラの動作が切り替わる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】放収音システムの構成を示すブロック図である。
【図２】端末の構成を示すブロック図である。
【図３】放音信号Ｌ１と収音信号Ｌ２の比に対する減衰部３２のゲインを示した図である。
【図４】応用例に係るボリューム値と、エコーサプレッサ１４およびエコーキャンセラ１５の設定値と、の関係を示すテーブルである。
【図５】応用例に係る、放音信号Ｌ１と収音信号Ｌ２の比に対する減衰部３２のゲインを示した図である。
【符号の説明】
【００３５】
１−端末
１１−マイク
１２−スピーカ
１３−アンプ
１４−エコーサプレッサ
１５−エコーキャンセラ
１６−入出力Ｉ／Ｆ
１７−制御部
１８−音量操作部
【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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