(57)【要約】【課題】正確且つ容易にユーザの使用環境に応じて音響エコーを除去するためのパラメータを設定可能な音声処理装置等を提供する。【解決手段】本願の音声処理装置Ｓは、音響エコーが含まれた音声信号を伝達する経路を備えた音声処理装置Ｓにおいて、外部に試験用の音響信号を発信させる試験信号発生部１２と、発信された前記音響信号が直接又は媒介を介して間接的に戻ってきた前記音響信号に相当するリターン信号を受信するマイク１７と、前記音響信号を発信してから前記リターン信号を受信するまでの時間と、前記リターン信号の信号レベルを測定する測定部１８と、前記音声信号に含まれる音響エコーを除去するための、前記測定結果に応じたパラメータを設定するシステムマイコン２０と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響エコーが含まれた音声信号を伝達する経路を備えた音声処理装置において、
外部に試験用の音響信号を発信させる試験信号発信手段と、
発信された前記音響信号が直接又は媒介を介して間接的に戻ってきた前記音響信号に相当する複数のリターン信号を受信するリターン信号受信手段と、
前記音響信号を発信してから前記リターン信号を受信するまでの時間と、前記リターン信号の信号レベルを測定する測定手段と、
前記音声信号に含まれる音響エコーを除去するための、前記測定された結果に応じたパラメータを設定するパラメータ設定手段と、
を備えていることを特徴とする音声処理装置。
【請求項２】
前記パラメータに基づいて前記音響エコーを除去するエコーキャンセル手段を更に備えている請求項１に記載の音声処理装置。
【請求項３】
前記パラメータは、複数の前記リターン信号のうち、各リターン信号の信号レベルが所定の閾値を超えたリターン信号を用いることを特徴とする請求項１、又は２に記載の音声処理装置。
【請求項４】
前記パラメータは、前記音響信号を発信してから最初に受信した１の前記リターン信号を受信するまでの時間と、前記音響信号を発信してから最後に受信した他の前記リターン信号を受信するまでの時間と、に基づいて設定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の音声処理装置。
【請求項５】
音響エコーが含まれた音声信号を伝達する経路を備えた音声処理装置における音声処理方法において、
外部に試験用の音響信号を発信させる試験信号発信工程と、
発信された前記音響信号が直接又は媒介を介して間接的に戻ってきた前記音響信号に相当するリターン信号を受信するリターン信号受信工程と、
前記音響信号を発信してから前記リターン信号を受信するまでの時間と、前記リターン信号の信号レベルを測定する測定工程と、
前記音声信号に含まれる音響エコーを除去するための、前記測定された結果に応じたパラメータを設定するパラメータ設定工程と、
を備えていることを特徴とする音声処理方法。
【請求項６】
コンピュータを、請求項１乃至４に記載の音声処理装置として機能させることを特徴とする音声処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響エコーを除去する音声処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両内におけるハンズフリーシステムを用いた通話では、スピーカから出力される相手方の音声が車両内で反射しマイクに音響エコーとして入力されるため、マイクに入力されるユーザの声に相当する音声信号に当該音響エコーが含まれて相手方の電話機へと送信される。このようにして送信された音声信号には音響エコーが含まれているため、相手方は聞きづらく、話しづらいという不具合がある。
【０００３】
従来からハンズフリー機能を有する通話システムにおいて、このような音響エコーをキャンセルするためのエコーキャンセル手段を備えた通話システムが知られている（例えば、特許文献１、及び２参照）。
【０００４】
当該特許文献１、及び２には、周辺の環境を推測し、基準となる信号から反響信号を差し引いてエコーキャンセルの設定を行う通話システムが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３０４０２３号公報
【特許文献２】特許第３２２９３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の通話システムは、１の基準信号に対する１の反射ロスを減算してパラメータを設定しているため、当該パラメータが正確な周辺の環境を反映させた設定値となっているとは言えない。
【０００７】
また、従来の通話システムは、パラメータを設定するための回路が複雑となり、それにともなう製造コストの高騰も避けられなかった。
【０００８】
本願は、このような問題の解消を一つの課題とし、その目的の一例は、正確且つ容易にユーザの使用環境に応じて音響エコーを除去するためのパラメータを設定可能な音声処理装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の音声処理装置（Ｓ）は、音響エコーが含まれた音声信号を伝達する経路を備えた音声処理装置において、外部に試験用の音響信号を発信させる試験信号発信手段（１２）と、発信された前記音響信号が直接又は媒介を介して間接的に戻ってきた前記音響信号に相当する複数のリターン信号を受信するリターン信号受信手段（１７）と、前記音響信号を発信してから複数の前記リターン信号を受信するまでのそれぞれの時間と、複数の前記リターン信号の信号レベルを測定する測定手段（１８）と、前記音声信号に含まれる音響エコーを除去するための、前記測定された結果に応じたパラメータを設定するパラメータ設定手段（１９）と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に記載の音声処理方法は、音響エコーが含まれた音声信号を伝達する経路を備えた音声処理装置における音声処理方法にいて、外部に試験用の音響信号を発信させる試験信号発信工程と、発信された前記音響信号が媒介を介して直接及び間接的に戻ってきた前記音響信号に相当する複数のリターン信号を受信するリターン信号受信工程と、前記音響信号を発信してから複数の前記リターン信号を受信するまでのそれぞれの時間と、複数の前記リターン信号の信号レベルを測定する測定工程と、前記音声信号に含まれる音響エコーを除去するための、前記測定された結果に応じたパラメータを設定するパラメータ設定工程と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に記載の音声処理プログラムは、コンピュータを、請求項１乃至４に記載の音声処理装置として機能させることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本実施形態における音声処理装置について説明する。まず、本実施形態における音声処理装置の概要について説明する。
【００１３】
本実施形態の音声処理装置Ｓは、例えば、一般的にハンズフリー可能な携帯電話機である通話装置２を用いて車両内で通話を行う際に、車両固有の音響特性によって生じる音響エコーがユーザによって入力される音声信号に含まれて相手方に送信されるのを防止すべく、当該音響エコーを除去するものである。
【００１４】
この車両固有の音響特性は、音声信号を出力するスピーカと音声信号を入力するマイクの位置関係や、車両内の空間容積、及び車両内に配置されているシートや内壁の材質などによってそれぞれ異なる。
【００１５】
よって、本実施形態では、車両内の音響特性を測定し、その音響特性に相当するパラメータを用いて音響エコーを除去する。
【００１６】
具体的には、本実施形態の音声処理装置Ｓは、音響信号をスピーカ１６から出力させ、出力された音響信号が車両内部で直接又はシートや内壁などの媒介２２に反射して間接的に戻ってきた当該音響信号に相当する複数のリターン信号をマイク１７にて受信させる。そして、当該音響信号に対する複数のリターン信号の遅延時間や、反射により減衰する複数のリターン信号の信号レベルを測定部１８にて測定させる。そして、その測定結果に基づいて車両固有の音響特性を推定し、当該音響特性に相当するパラメータを判断部１９にて決定させ、システムマイコン２０にて車両内部の反射度合いや空間容積などによって規定される音響特性を推定するための当該パラメータに対応するフィルタ用パラメータや車両内に設置されるマイク１７とスピーカ１６の位置関係を推定するための単純遅延パラメータを設定させる。そして、エコーキャンセル部２１にて当該フィルタ用パラメータや単純遅延パラメータを用いて、音声信号に含まれる音響エコーを除去するようになっている。
【００１７】
このようにすれば、車両に応じた音響特性をパラメータとして設定できるので、ハンズフリーシステムを用いて通話を行う際に生じる音響エコーをより正確に除去することが可能となる。
【００１８】
次に、図１乃至図３を参照して、本実施形態における音声処理装置の構成及び機能について説明する。図１は本実施形態における音声処理装置の概略構成図、図２は測定結果の一例を示す図、図３は測定結果に対するシステムマイコンへの入力電圧設定例を示し、図３（ａ）は最初のリターン信号に対するシステムマイコンへの入力電圧設定例を示す図であり、図３（ｂ）は最後のリターン信号に対するシステムマイコンへの入力電圧設定例を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、音声処理装置Ｓは、例えば、通話装置２などの機器と通信回線５を介して接続されるエコーキャンセル設定装置に適用され、自動車などの車両内に搭載される。なお、エコーキャンセル設定装置とは、音響エコーを除去するためのパラメータを設定し、そのパラメータを用いてハンズフリーシステムなどで通話する時に生じる音響エコーを除去する装置である。
【００２０】
ここで、通話装置２とは、例えば一般的にハンズフリー可能な携帯電話機であって、当該通話装置２は、他の通話装置と電波等の通信回線を介して接続し、相互に音声信号を送受信可能なものである。
【００２１】
また、通話装置２と音声処理装置Ｓとは、当該通信回線５としての例えば無線（例えば、Bluetooth（登録商標））を介して相互に音声信号の送受信が可能になっている。このようにして、通話装置２を用いて通話する際には、相手からの音声は音声処理装置Ｓのスピーカ１６から出力させ、自身の音声は音声処理装置Ｓのマイク１７を介して行われる。
【００２２】
音声処理装置Ｓは、通話装置２と相互に通話用の音声信号を送受信する送受信部１１と、試験用の音響信号を発生させる試験信号発生部１２と、通話用の音声信号又は試験用の音響信号に経路を切り替える経路切替部１３と、音声信号又は音響信号の出力レベルを調整する電子ＶＯＬ１４及びパワーアンプ１５と、外部に音声信号又は音響信号を音声として出力させるスピーカ１６と、音声が通話用の音声信号又は試験用の音響信号として入力されるマイク１７と、スピーカ１６から出力される試験用の音響信号に対して前記マイク１７に直接又は間接的に入力される前記試験用の音響信号に相当する音響信号の遅延時間、及び前記マイク１７に入力される前記音響信号の信号レベルを測定する測定部１８と、この測定結果に応じた音響信号の遅延時間を所定の閾値と比較してシステムマイコン２０へ入力される入力電圧を設定する判断部１９と、この判断結果に応じた入力電圧にしたがって音響特性に相当するパラメータを設定するシステムマイコン２０と、当該パラメータに基づいてユーザによって前記マイク１７に入力される通話用の音声信号に含まれる音響エコーを除去するエコーキャンセル部２１と、を備えている。
【００２３】
なお、音声処理装置Ｓは、システムマイコン２０によって各部が統括して制御されるようになっている。また、音声処理装置Ｓは、送受信部１１を介して相手方から送信される音声信号をスピーカ１６に出力させるための遠端音声経路と、ユーザ自身の音声信号を送受信部１１に送信するための近端音声経路と、を含んで構成されている。ここで、マイク１７には、ユーザによって音声が入力されるが、相手方の音声がスピーカ１６から出力されると、その音声が音響エコーとして直接、又は間接的に入力される。よって、近端音声経路には、音響エコーが含まれた音声信号が伝達されることになるが、この音響エコーはエコーキャンセル部２１にて除去される。
【００２４】
送受信部１１は、通話装置２から送信される相手方の音声信号を受信又はマイク１７に入力されたユーザ自身の音声信号を通話装置２に送信するものであって、通話装置２から受信した音声信号はエコーキャンセル部２１に出力、又はマイク１７に入力された音声信号は通話装置２に送信される。
【００２５】
経路切替部１３は、試験信号発生部１２から出力される音響信号、又はエコーキャンセル部２１から出力される音声信号のいずれか一方に電子ＶＯＬ１４に接続される経路を切り替える。また、音響信号は、電子ＶＯＬ１４及び測定部１８に出力され、エコーキャンセル部２１から出力される音声信号は電子ＶＯＬ１４のみに出力されるようになっている。
【００２６】
マイク１７には、スピーカ１６から出力されて戻ってきた車両の音響特性の影響を受けた音響信号に相当するリターン信号、又はユーザによって音声信号が入力される。また、リターン信号は測定部１８に出力され、音声信号はエコーキャンセル部２１に出力される。
【００２７】
測定部１８には、試験信号発生部１２から出力される音響信号、及びマイク１７から出力されるリターン信号が入力される。当該測定部１８では、図２に示すように、当該音響信号を発信してから前記リターン信号Ｒ１〜Ｒ４を受信するまでの遅延時間Ｔ１〜Ｔ４と、前記リターン信号Ｒ１〜Ｒ４の信号レベルが測定され、その測定結果が判断部１９に出力される。当該リターン信号は、上述したように複数のリターン信号を有しているが、本実施形態の測定部１８では、図２に示すように、所定の信号レベルＸ以上のリターン信号であって、最初に測定されるリターン信号Ｒ１及び最後に測定されるリターン信号Ｒ３の遅延時間（例えば、Ｔ１、及びＴ３）が判断部１９に出力されるようになっている。
【００２８】
なお、最初に測定されるリターン信号は、マイクとスピーカの距離に相当するものであって、その遅延時間が短いほどマイクとスピーカの距離が近いことを意味するものである。また、最後に測定されるリターン信号は、車両内の広さや反射度合い（音の伝達率）に相当するものであって、その遅延時間が短いほど車両内の空間が狭く、且つ車両内に設置されている壁や座席などの材質が反射しやすいことを意味するものである。
【００２９】
判断部１９には、測定部１８によって測定された各リターン信号の遅延時間が出力される。そして、判断部１９では、図３に示すように、測定結果としての当該遅延時間が、所定の閾値（例えば、所定の数値によって規定される遅延時間の基準を示すレベルＡ、Ｂ、レベルＡ’、及びレベルＢ’）と比較されることによって、当該遅延時間に相当するシステムマイコン２０への入力電圧が設定される。当該入力電圧は、例えば、ＬＯＷ、ＭＩＤ、ＨＩＧＨの３区分に区分けされ、前記遅延時間が上記入力電圧のどの区分に相当するか判断され、その判断結果としての入力電圧がシステムマイコン２０に出力される。
【００３０】
具体的には、最初に測定されるリターン信号の遅延時間がレベルＡ、及びレベルＢと比較され、システムマイコン２０への入力電圧が設定されるとともに、最後に測定されるリターン信号の遅延時間がレベルＡ’、及びレベルＢ’と比較されてシステムマイコン２０への入力電圧が設定されるようになっている。
【００３１】
システムマイコン２０は、判断結果に応じた入力電圧にしたがって車両内部の音響特性を推定して、その音響特性に相当するパラメータを設定し、設定されたパラメータをエコーキャンセル部２１に出力する。
【００３２】
ここで、パラメータの設定動作について図４を用いて説明する。図４は判断結果に基づくパラメータ設定例を示す図である。
【００３３】
図４に示すように、判断部１９にてリターン信号の遅延時間により判断されたシステムマイコン２０への入力電圧（例えば、ＬＯＷ、ＭＩＤ、ＨＩＧＨ）に応じて予め規定された数値が単純遅延パラメータ及びフィルタ用パラメータとして設定されるようになっている。言い換えれば、システムマイコン２０への入力電圧に応じた、マイク１７とスピーカ１６との距離に対応する音声の単純遅延パラメータ、及び例えばＦＩＲ（Finite Impulse Response Filter）型のフィルタの次数を設定するためのフィルタ用パラメータとしての数値が設定されるようになっている。
【００３４】
なお、すべてのリターン信号の信号レベル、及び遅延時間Ｔ１〜Ｔ４を測定し、その測定結果に基づいて車両内における音響の減衰カーブを求めて車両固有の音響特性を推定し、音響エコーを除去するために必要な設定すべき単純遅延パラメータやフィルタ用パラメータを決定するようにしても構わない。
【００３５】
エコーキャンセル部２１は、当該単純遅延パラメータやフィルタ用パラメータを用いてスピーカ１６から出力される音声信号が、車両の音響特性の影響を受けてマイク１７に音響的に回り込むことにより生じる音響エコーを除去するものである。
【００３６】
また、エコーキャンセル部２１は、マイク１７から音響エコーが含まれる音声信号が入力されたら、当該単純遅延パラメータ、及びフィルタ用パラメータによって設定されたフィルタ等を用いて音響エコーを除去し、当該音響エコーが除去された音声信号を送受信部１１に出力するようになっている。
【００３７】
また、エコーキャンセル部２１は、送受信部１１から出力される相手方の音声信号をそのまま経路切替部１３に出力する。
【００３８】
また、システムマイコン２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備え、当該ＣＰＵが、ＲＯＭなどに記憶されたエコーキャンセル設定用プログラム等の各種プログラムを読み出し実行することにより、音声処理装置Ｓ内の各部を統括制御するものである。このエコーキャンセル設定用プログラムとは、車両固有の音響特性により生ずる携帯電話機ＭＰに送信される音声信号に含まれる音響エコーを除去するためのパラメータを設定するために行われる処理プログラムである。
【００３９】
次に、パラメータの設定動作について図５を用いて説明する。図５はエコーキャンセル設定動作の一例を示すフローチャート図である。なお、以下の説明において、理解しやすいように、図１に対応する個所に符号を付することとし、各処理はシステムマイコンによるエコーキャンセル設定用プログラムに基づいて行なわれるものとする。
【００４０】
まず、オートエコーキャンセル（ＡＥＣ）設定モードに切り替えられたか否かを判断する（ステップＳ１）。この判断が肯定されれば、ステップＳ２に進み、否定されれば、当該ＡＥＣ設定モードに切り替えられるまで待機する。なお、当該ＡＥＣ設定モードの切り替えは、車両に当該音声処理装置Ｓが搭載され、初めて電源が投入された時にのみ切り替えられるようになっている。なお、エコーキャンセル部２１は、当該ＡＥＣ設定モードにて設定されたパラメータで動作するようになっている。
【００４１】
次に、ステップＳ２では、試験信号発生部１２によって発生された試験用の音響信号を電子ＶＯＬ１４及びパワーアンプ１５を介してスピーカ１６から出力させるとともに、当該音響信号を測定部１８に出力させる。
【００４２】
なお、当該スピーカ１６から出力された音響信号は、車両内で直接又は間接的にリターン信号としてマイク１７を介して測定部１８に入力される。
【００４３】
次に、上述したように測定部１８によって、当該音響信号を発信してから前記リターン信号Ｒ１〜Ｒ４を受信するまでの遅延時間Ｔ１〜Ｔ４と前記リターン信号の信号レベルを測定させ、その複数のリターン信号の内、所定の信号レベルＸ以上のリターン信号であって、最初に測定されるリターン信号Ｒ１及び最後に測定されるリターン信号Ｒ３の遅延時間を測定させる（ステップＳ３）。
【００４４】
次に、測定部１８による測定が終了されたか否かを判断し（ステップＳ４）、この判断が肯定されれば、ステップＳ５に進み、否定されれば、ステップＳ２に戻り、再度、試験信号発生部１２によって音響信号を発生させ、ステップＳ２〜ステップＳ３の処理を行う。
【００４５】
次に、上述したように判断部１９によって、測定結果としての当該遅延時間が、所定の閾値（例えば、レベルＡ、及びＢ）と比較されることによって、当該遅延時間に相当するシステムマイコンへの入力電圧に相当するＬＯＷ、ＭＩＤ、ＨＩＧＨを設定させる（ステップＳ５）。
【００４６】
次に、上述したように、システムマイコン２０によって、判断結果に応じた入力電圧にしたがって単純遅延パラメータ及びフィルタ用パラメータを決定し（ステップＳ６）、音響エコーを除去するためのパラメータを設定させ、（ステップＳ７）処理を終了する。
【００４７】
以上に示すように、本実施形態の音声処理装置Ｓは、音響エコーが含まれた音声信号を伝達する経路を備えた音声処理装置Ｓにおいて、外部に試験用の音響信号を発信させる試験信号発信手段として機能する試験信号発生部１２と、発信された前記音響信号が直接又は媒介を介して間接的に戻ってきた前記音響信号に相当する複数のリターン信号を受信するリターン信号受信手段として機能するマイク１７と、前記音響信号を発信してから複数の前記リターン信号を受信するまでのそれぞれの時間と、複数の前記リターン信号の信号レベルを測定する測定手段として機能する測定部１８と、前記音声信号に含まれる音響エコーを除去するための、前記測定された結果に応じたパラメータを設定するパラメータ設定手段として機能するシステムマイコン２０と、を備えている。
【００４８】
このように、本実施形態の音声処理装置Ｓは、車両内に設置されたマイク１７とスピーカ１６の位置関係や車内のシート又は内壁の材質などを推定し、車両に応じた音響特性をパラメータとして設定することが可能となっているため、個々の車両に適したパラメータを設定可能となっている。
【００４９】
また、前記音声処理装置Ｓは、前記パラメータに基づいて前記音声信号に含まれる音響エコーを除去するエコーキャンセル手段として機能するエコーキャンセル部２１を備えている。このようにすれば、音声信号に含まれる音響エコーをより正確に除去することが可能となる。
【００５０】
また、前記パラメータは、前記複数のリターン信号のうち、各リターン信号の信号レベルが所定の閾値を超えたリターン信号を用いるようになっている。このようにすれば、システムの簡易化が図れ、処理スピードを向上させることが可能となる。
【００５１】
また、前記パラメータは、前記音響信号を発信してから最初に受信した１の前記リターン信号を受信するまでの時間と、前記音響信号を発信してから最後に受信した他の前記リターン信号を受信するまでの時間と、に基づいて設定される。このようにすれば、複雑なプログラムを作成する必要がなく、システムの簡易化が図れ、処理スピードを向上させることが可能であるとともに、製造コストの低減が可能となる。
【００５２】
また、本実施形態の音声処理装置は、ハンズフリー通話機を動作させるために必要な音声処理装置にエコーキャンセルするための回路を内蔵するようになっているので、別途回路を備えた装置を追加する必要がなく製造コストの低減が可能になっている。
【００５３】
なお、本実施形態の音声処理装置は、自動車などの車両に搭載されているが、特に車両に限定されるものではなく、自宅などに載置されても構わない。また、音声処理装置は、ハンズフリー機能を有した電気機器やナビゲーションシステムなどに適用することが可能である。また、本実施形態の音声処理装置は、通話装置と無線を介して接続されているが、例えば、有線により接続されても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】音声処理装置の概略構成図である。
【図２】測定部により測定された測定結果の一例を示す図である。
【図３】図３は測定結果に対するシステムマイコンへの入力電圧設定例を示し、図３（ａ）は最初のリターン信号に対するシステムマイコンへの入力電圧設定例を示す図であり、図３（ｂ）は最後のリターン信号に対するシステムマイコンへの入力電圧設定例を示す図である。
【図４】判断結果に基づくパラメータ設定例を示す図である。
【図５】エコーキャンセル設定動作の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００５５】
Ｓ  音声処理装置
１２  試験信号発生部
１７  マイク
１８  測定部
１９  判断部
２０  システムマイコン
２１  エコーキャンセル部
【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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