JP4631933B2 - Echo suppression method - Google Patents

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Description

本発明は、ハンズフリー電話器、カーステレオを再生しながらの音声認識装置など、拡声と収音が同時に行われる状況におけるエコー抑圧技術に関する。 The present invention relates to an echo suppression technique in a situation where loudspeaking and sound collection are performed at the same time, such as a hands-free telephone and a voice recognition device while reproducing a car stereo.

ハンズフリー電話器における収音器と拡声器との間の音響系結合によるエコーを抑圧する従来技術の構成例を図26に示す。図26において、入力端子10に加わる通話相手の音声信号(遠端信号と呼ぶ)は、スピーカ2から遠端音声として拡声される。マイクロホン1には、必要な音、例えば話者の声(近端音声と呼ぶ)が入るとともに、スピーカ2から拡声された遠端音声が空間を通じて漏れこむ。この漏れこみはエコーと呼ばれる。また、遠端信号からマイクロホン1の出力信号まで、スピーカ2およびマイクロホン1を含めた音響伝達系を、エコー経路と呼ぶ。 FIG. 26 shows a configuration example of the prior art that suppresses echoes due to acoustic coupling between the sound collector and the loudspeaker in the hands-free telephone. In FIG. 26, the voice signal (referred to as a far-end signal) of the other party to be applied to the input terminal 10 is amplified as far-end voice from the speaker 2. A necessary sound, for example, a voice of a speaker (referred to as a near-end voice) enters the microphone 1, and a far-end voice amplified by the speaker 2 leaks through the space. This leakage is called echo. An acoustic transmission system including the speaker 2 and the microphone 1 from the far-end signal to the output signal of the microphone 1 is called an echo path.

出力端子9から近端信号として送りたいのは、近端音声のみであり、スピーカ2から拡声されて漏れこんだ遠端音声のエコーは除去したい。遠端音声が大きく漏れこむと、相手側に、遅延した遠端音声が、エコーとして聞こえることになり、遠端での発話が困難になる。この問題に対して、従来、一般的に適用されている手法は、線形エコーキャンセラを用いる手法である。線形エコーキャンセラについては、例えば、非特許文献1に記載されている。 It is only the near-end sound that is desired to be sent as a near-end signal from the output terminal 9, and it is desired to remove the echo of the far-end sound that has been loudened and leaked from the speaker 2. If the far-end speech leaks greatly, the far-end speech that has been delayed will be heard as an echo on the other side, making it difficult to speak at the far end. Conventionally, a technique that is generally applied to this problem is a technique that uses a linear echo canceller. The linear echo canceller is described in Non-Patent Document 1, for example.

図26において、線形エコーキャンセラ3は、エコー経路の伝達関数を模擬する。この模擬した伝達関数を用いて、スピーカ2への入力信号(遠端信号)から、マイクロホン1の受音に漏れこむエコーを模擬した信号、すなわちエコーレプリカ信号を生成し、減算器4において、マイクロホン1の受音信号から減算することで、近端信号を生成する。なお、音声検出部5は、マイクロホン1の出力、線形エコーキャンセラ3の出力、減算器4の出力および遠端信号をそれぞれ入力して近端音声があるかどうかを検出しており、近端音声があるときには、音声検出結果として0あるいは極めて小さい値を出力し、近端音声がないときには大きな値を出力する。 In FIG. 26, the linear echo canceller 3 simulates the transfer function of the echo path. Using this simulated transfer function, a signal simulating an echo leaking into the sound received by the microphone 1, that is, an echo replica signal, is generated from an input signal (far-end signal) to the speaker 2. A near end signal is generated by subtracting from the received sound signal of 1. The voice detector 5 detects whether there is near-end voice by inputting the output of the microphone 1, the output of the linear echo canceller 3, the output of the subtractor 4, and the far-end signal, respectively. When there is sound, 0 or an extremely small value is output as the sound detection result, and when there is no near-end sound, a large value is output.

線形エコーキャンセラ3の動作を、図27を用いて説明する。図27は、線形エコーキャンセラ3の構成例を表す図である。図27に示す線形エコーキャンセラの構成例は、適応フィルタ30と乗算器35とから構成されている。適応フィルタ30は、端子31から入力された遠端信号を入力として、線形フィルタを行った結果を端子32から出力する。ここで適応フィルタ30において線形フィルタ動作を行うためのフィルタ係数は、時々刻々と更新される。その更新は、端子33から受けた減算結果を最小化するように、相関演算を用いて行われる。その結果、端子33に加えられる減算結果においては、遠端信号に相関がある成分が最小化される。すなわち遠端信号のエコーが除去されることになる。 The operation of the linear echo canceller 3 will be described with reference to FIG. FIG. 27 is a diagram illustrating a configuration example of the linear echo canceller 3. The configuration example of the linear echo canceller illustrated in FIG. 27 includes an adaptive filter 30 and a multiplier 35. The adaptive filter 30 receives the far-end signal input from the terminal 31 and outputs the result of the linear filter from the terminal 32. Here, the filter coefficient for performing the linear filter operation in the adaptive filter 30 is updated every moment. The update is performed using a correlation operation so as to minimize the subtraction result received from the terminal 33. As a result, in the subtraction result applied to the terminal 33, the component having a correlation with the far-end signal is minimized. That is, the far-end signal echo is removed.

乗算器35は、適応フィルタ30におけるフィルタ係数の更新の量を制御するために、端子33から適応フィルタ30への経路に挿入されている。乗算器35がない場合には、近端音声があるときに、適応フィルタ30におけるフィルタ係数の更新を行うと、フィルタ係数が一時的に乱されてしまい、エコーの除去量が減じられてしまう。乗算器35は、端子33から受けた減算結果に、端子34から受けた音声検出部5からの音声検出結果を乗じた結果を適応フィルタ30へ送る。近端音声があるときには、音声検出結果は0、あるいは極めて小さい値となるため、適応フィルタ30におけるフィルタ係数の更新が抑制され、フィルタ係数が乱されなくなる。その結果、高いエコー除去量が得られる。 The multiplier 35 is inserted in the path from the terminal 33 to the adaptive filter 30 in order to control the amount of filter coefficient update in the adaptive filter 30. If there is no multiplier 35 and the filter coefficient is updated in the adaptive filter 30 when there is near-end speech, the filter coefficient is temporarily disturbed, and the amount of echo removal is reduced. The multiplier 35 sends the result obtained by multiplying the subtraction result received from the terminal 33 by the voice detection result from the voice detection unit 5 received from the terminal 34 to the adaptive filter 30. When there is near-end speech, the speech detection result is 0 or an extremely small value, so that update of the filter coefficient in the adaptive filter 30 is suppressed, and the filter coefficient is not disturbed. As a result, a high echo removal amount can be obtained.

このように従来の線形エコーキャンセラは、線形適応フィルタを用いて、遠端信号のエコーを除去することができる。適応フィルタにはFIR型、IIR型、ラチス型などさまざまな構成を用いることができる。 As described above, the conventional linear echo canceller can remove the echo of the far-end signal using the linear adaptive filter. Various configurations such as an FIR type, an IIR type, and a lattice type can be used for the adaptive filter.

Eberhard HANSLERによる論文「The hands-free telephone problem:an annotated bibliography update」(出典:annals of telecommunications,1994年、p360-367)A paper by Eberhard HANSLER “The hands-free telephone problem: an annotated bibliography update” (Source: annals of telecommunications, 1994, p360-367) Xiaojian Lu、Benoit Champagneによる論文「Acoustical EchoCancellation Over A Non-Linear Channel」(出典: インターナショナルワークショップ・オン・アコースティック・エコー・アンド・ノイズコントロール2001(International Workshop on Acoustic Echo and Noise Control 2001))A paper by Xiaojiang Lu and Benoit Champagne “Acoustical Echo Cancellation Over A Non-Linear Channel” (Source: International Workshop on Acoustic Echo and Noise Control 2001) A.Alvarez等による「A Speech Enhancement System Based On Negative Beamforming And Spectral Subtraction」(出典:インターナショナルワークショップ・オン・アコースティック・エコー・アンド・ノイズコントロール2001(International Workshop on Acoustic Echo and Noise Control 2001))A. "A Speech Enhancement System Based On Negative Beamforming And Spectral Subtraction" by Alvarez et al. (Source: International Workshop on Acoustic Echo and Noise Control 2001) John J. Shynkによる論文「Frequency-Domain and Multirate Adaptive Filtering」(出典:IEEE Signal Processing Magazine, 1992年1月、pp.14-37)John J. Shynk's paper “Frequency-Domain and Multirate Adaptive Filtering” (Source: IEEE Signal Processing Magazine, January 1992, pp.14-37)

従来技術においても、エコー経路において歪などの非線形要素が十分小さい場合には、エコーを十分に抑圧することができる。しかし実際の装置では、スピーカにおける歪など、非線形要素は大きい。歪を含んだエコー経路の伝達関数は非線形であり、線形エコーキャンセラでは完全に模擬することはできない。特に携帯電話などで用いられる小型スピーカで大音量の拡声を行う場合には、スピーカの歪が大きいため、エコーは20dB程度しか抑圧されない。この場合、エコーは近端信号として遠端に送られ、遠端の話者にも聞こえるため、発話が困難になる。 Also in the prior art, when nonlinear elements such as distortion are sufficiently small in the echo path, the echo can be sufficiently suppressed. However, in an actual device, nonlinear elements such as distortion in a speaker are large. The transfer function of the echo path including distortion is non-linear and cannot be completely simulated by a linear echo canceller. In particular, when a loud speaker is used with a small speaker used in a cellular phone or the like, since the distortion of the speaker is large, the echo is suppressed only by about 20 dB. In this case, since the echo is sent to the far end as a near end signal and can be heard by the far end speaker, it becomes difficult to speak.

本発明は、エコー経路における歪が大きい場合でも、エコーが十分抑圧された収音を行うことを目的とする。 An object of the present invention is to perform sound collection in which echo is sufficiently suppressed even when distortion in the echo path is large.

本発明の第1のエコー抑圧方法は、収音器と拡声器との間の音響系結合によるエコーを抑圧する方法において、収音器の出力信号または収音器の出力信号からエコーキャンセラの出力信号を減算した信号の何れか一方を第1の信号、前記エコーキャンセラの出力信号を第2の信号とするとき、前記第1の信号と前記第2の信号とからエコーの漏れこみ具合の推定値を算出し、該算出した推定値に基づいて前記第1の信号を補正する。 A first echo suppression method of the present invention is a method for suppressing echoes due to acoustic coupling between a sound collector and a loudspeaker. In this method, the output of the echo canceller is output from the output signal of the sound collector or the output signal of the sound collector. When any one of the subtracted signals is the first signal and the output signal of the echo canceller is the second signal, the echo leakage is estimated from the first signal and the second signal. A value is calculated, and the first signal is corrected based on the calculated estimated value.

本発明の第2のエコー抑圧方法は、第1のエコー抑圧方法において、前記第1及び第2の信号の各周波数成分毎に、前記第1の信号と前記第2の信号とからエコーの漏れこみ具合の推定値を算出し、該算出した推定値に基づいて前記第1の信号を補正する処理を実施する。 According to a second echo suppression method of the present invention, in the first echo suppression method, echo leakage from the first signal and the second signal is performed for each frequency component of the first and second signals. An estimation value of the degree of dust is calculated, and a process of correcting the first signal based on the calculated estimation value is performed.

本発明の第3のエコー抑圧方法は、第2のエコー抑圧方法において、前記エコーキャンセラの出力信号を第2の信号とするのに代えて、前記エコーキャンセラの出力信号の歪みを強調した信号を第2の信号とする。 According to a third echo suppression method of the present invention, in the second echo suppression method, instead of using the output signal of the echo canceller as the second signal, a signal in which distortion of the output signal of the echo canceller is emphasized is used. The second signal is assumed.

本発明の第1のエコー抑圧装置は、収音器と拡声器との間の音響系結合によるエコーを抑圧する装置において、収音器の出力信号または収音器の出力信号からエコーキャンセラの出力信号を減算した信号の何れか一方を第1の信号、前記エコーキャンセラの出力信号を第2の信号とするとき、前記第1の信号と前記第2の信号とからエコーの漏れこみ具合の推定値を算出する算出手段と、該算出した推定値に基づいて前記第1の信号を補正する補正手段とを含む変換部を有する。 The first echo suppressor of the present invention is an apparatus that suppresses echo due to acoustic coupling between a sound collector and a loudspeaker, and outputs an echo canceller from an output signal of the sound collector or an output signal of the sound collector. When any one of the subtracted signals is the first signal and the output signal of the echo canceller is the second signal, the echo leakage is estimated from the first signal and the second signal. A conversion unit including a calculation unit that calculates a value and a correction unit that corrects the first signal based on the calculated estimated value;

本発明の第2のエコー抑圧装置は、収音器と拡声器との間の音響系結合によるエコーを抑圧する装置において、収音器の出力信号または収音器の出力信号からエコーキャンセラの出力信号を減算した信号の何れか一方を第1の信号、前記エコーキャンセラの出力信号を第2の信号とするとき、前記第1及び第2の信号を周波数分割する分割手段と、前記第1及び第2の信号の各周波数成分毎に前記第1の信号と前記第2の信号とからエコーの漏れこみ具合の推定値を算出する算出手段と、各周波数成分毎に算出された推定値に基づいて各周波数成分毎に前記第1の信号を補正する補正手段と、各周波数成分毎に補正された第1の信号を合成する合成手段とを含む変換部を有する。 The second echo suppressor of the present invention is an apparatus that suppresses echoes due to acoustic coupling between the sound collector and the loudspeaker, and outputs the echo canceller from the output signal of the sound collector or the output signal of the sound collector. A dividing means for frequency-dividing the first and second signals when any one of the subtracted signals is a first signal and the output signal of the echo canceller is a second signal; Calculation means for calculating an estimated value of echo leakage from the first signal and the second signal for each frequency component of the second signal, and based on the estimated value calculated for each frequency component And a converting unit including correcting means for correcting the first signal for each frequency component and combining means for combining the first signal corrected for each frequency component.

本発明の第3のエコー抑圧装置は、第2のエコー抑圧装置において、エコーキャンセラの出力信号を第2の信号とするのに代えて、エコーキャンセラの出力信号の歪みを歪発生部で強調した信号を第2の信号とする。 The third echo suppressor of the present invention emphasizes the distortion of the output signal of the echo canceller by the distortion generator instead of using the output signal of the echo canceller as the second signal in the second echo suppressor. Let the signal be a second signal.

本発明の第4のエコー抑圧装置は、収音器と拡声器との間の音響系結合によるエコーを抑圧する装置において、エコーキャンセラとして変換領域エコーキャンセラを備え、収音器の出力信号から前記変換領域エコーキャンセラの出力信号を減算した信号を前記変換領域エコーキャンセラ内で周波数分割した信号を第1の信号、変換領域エコーキャンセラ内における逆線形変換前の各周波数成分毎の信号を第2の信号としてそれぞれ入力し、前記第1及び第2の信号の各周波数成分毎に前記第1の信号と前記第2の信号とからエコーの漏れこみ具合の推定値を算出する算出手段と、各周波数成分毎に算出された推定値に基づいて各周波数成分毎に前記第1の信号を補正する補正手段と、各周波数成分毎に補正された第1の信号を合成する合成手段とを含む変換部を有する。 A fourth echo suppression device of the present invention is a device that suppresses echoes due to acoustic coupling between a sound collector and a loudspeaker, and includes a conversion domain echo canceller as an echo canceller, and the above-described echo signal is output from the output signal of the sound collector. A signal obtained by subtracting a signal obtained by subtracting the output signal of the transform domain echo canceller in the transform domain echo canceller is a first signal, and a signal for each frequency component before inverse linear transform in the transform domain echo canceller is a second signal. Calculation means for inputting each signal as a signal and calculating an estimated value of echo leakage from the first signal and the second signal for each frequency component of the first and second signals, and each frequency Correction means for correcting the first signal for each frequency component based on the estimated value calculated for each component, and a combining method for combining the first signal corrected for each frequency component Having a conversion unit including and.

本発明の第5のエコー抑圧装置は、収音器と拡声器との間の音響系結合によるエコーを抑圧する装置において、収音器の出力信号と拡声器の出力信号とがサブバンド分析フィルタにより各帯域に展開され、各帯域に展開された収音器の出力信号または各帯域に展開された収音器の出力信号からエコーキャンセラの出力信号を減算した信号の何れか一方を第1の信号、前記エコーキャンセラの出力信号を第2の信号とするとき、前記第1の信号と前記第2の信号とからエコーの漏れこみ具合の推定値を算出する算出手段と、算出された推定値に基づいて前記第1の信号を補正する補正手段とを含む変換部を各帯域毎に有し、且つ、各変換部で補正された第1の信号を合成するサブバンド合成フィルタを有する。 A fifth echo suppressor of the present invention is a device for suppressing echoes due to acoustic coupling between a sound collector and a loudspeaker, wherein the output signal of the sound collector and the output signal of the loudspeaker are subband analysis filters. 1 is obtained by subtracting the output signal of the sound collector developed in each band or the output signal of the echo canceller from the output signal of the sound collector developed in each band. A calculation means for calculating an estimated value of echo leakage from the first signal and the second signal when the signal and the output signal of the echo canceller are the second signal, and the calculated estimated value And a subband synthesizing filter that synthesizes the first signal corrected by each converter.

本発明の第6のエコー抑圧装置は、収音器と拡声器との間の音響系結合によるエコーを抑圧する装置において、収音器の出力信号と拡声器の出力信号とがフーリエ変換器により各帯域に展開され、各帯域に展開された収音器の出力信号または各帯域に展開された収音器の出力信号からエコーキャンセラの出力信号を減算した信号の何れか一方を第1の信号、前記エコーキャンセラの出力信号を第2の信号とするとき、前記第1の信号と前記第2の信号とからエコーの漏れこみ具合の推定値を算出する算出手段と、算出された推定値に基づいて前記第1の信号を補正する補正手段とを含む変換部を各帯域毎に有し、且つ、各変換部で補正された第1の信号を合成する逆フーリエ変換器を有する。 A sixth echo suppressor of the present invention is an apparatus for suppressing echoes due to acoustic coupling between a sound collector and a loudspeaker, and the output signal of the sound collector and the output signal of the loudspeaker are converted by a Fourier transformer. Either the output signal of the sound collector developed in each band, or the signal obtained by subtracting the output signal of the echo canceller from the output signal of the sound collector developed in each band is the first signal. When the output signal of the echo canceller is the second signal, a calculation means for calculating an estimated value of echo leakage from the first signal and the second signal, and a calculated estimated value A conversion unit including a correction unit that corrects the first signal based on each band; and an inverse Fourier transformer that synthesizes the first signal corrected by each conversion unit.

ここで、前記推定値としては、近端音声が検出されない期間における前記第2の信号の振幅またはパワーに応じた量に対する、前記第1の信号の振幅またはパワーに応じた量の比、あるいはこの比を平滑化した値を用いることができ、また、近端音声が検出されない期間における前記第2の信号の振幅またはパワーに応じた量を平滑化した量に対する、前記第1の信号の振幅またはパワーに応じた量を平滑化した量の比を、平滑化した値を用いることもできる。 Here, as the estimated value, the ratio of the amount according to the amplitude or power of the first signal to the amount according to the amplitude or power of the second signal in a period in which no near-end speech is detected, or this A value obtained by smoothing the ratio can be used, and the amplitude of the first signal with respect to the amount obtained by smoothing the amount according to the amplitude or power of the second signal in a period in which near-end speech is not detected. A value obtained by smoothing the ratio of the amount obtained by smoothing the amount corresponding to the power can also be used.

前記第1および第2の信号の振幅またはパワーに応じた量の平滑化の時定数は、前記第1および第2の信号が減少するときに比べて増加するときの方が小さくなるように制御して良い。また、前記比の平滑化の時定数は、近端音声が検出されているときは長いか或いは無限とし、それ以外は短くするように制御しても良いし、近端音声が検出されていないときに比べて検出されているときの方を遥かに大きくし、かつ、近端音声が検出されていないとき、前記比が減少するときに比べて増加するときの方が小さくなるように制御しても良い。 The smoothing time constant of the amount corresponding to the amplitude or power of the first and second signals is controlled to be smaller when the first and second signals increase than when the first and second signals decrease. You can do it. Further, the time constant for smoothing the ratio may be controlled to be long or infinite when near-end speech is detected, and to be shortened otherwise, and no near-end speech is detected. It is controlled so that it is much larger when it is detected, and when the near-end speech is not detected, it is smaller when the ratio increases than when it decreases. May be.

前記補正は、前記推定値と前記第2の信号とから前記第1の信号に含まれるエコーの量を推定し、該推定したエコーの量を前記第1の信号から減算することで行っても良いし、前記推定値と前記第1及び第2の信号とから前記第1の信号に含まれる近端信号の割合を推定し、該推定した割合を前記第1の信号に乗じることで行っても良い。 The correction may be performed by estimating the amount of echo included in the first signal from the estimated value and the second signal, and subtracting the estimated amount of echo from the first signal. It is good to estimate the ratio of the near-end signal included in the first signal from the estimated value and the first and second signals, and multiply the first signal by the estimated ratio. Also good.

エコーキャンセラの出力には、このエコーキャンセラが線形エコーキャンセラであれば遠端信号に含まれる高調波成分がほぼそのまま現れる。また、このエコーキャンセラが非線形エコーキャンセラであっても遠端信号に含まれる高調波成分が少なからず含まれる。他方、収音器の入力信号である近端信号には、近端音声以外に、収音器と拡声器との間の音響系結合による遠端信号のエコーおよび非線形成分により生成された高調波成分が含まれるが、近端音声がない状態では、近端信号はほぼ遠端信号のエコーおよび非線形成分により生成された高調波成分だけになる。このため、近端音声がない状態の第1の信号(近端信号そのものか、近端信号からエコーキャンセラの出力を減算したもの)の振幅またはパワーに応じた量を、第2の信号(エコーキャンセラの出力信号そのものか、歪みを強調した信号)の振幅またはパワーに応じた量で割った商は、エコー経路におけるエコーの非線形成分のゲインの推定値、つまりエコーの漏れこみ具合の推定値となる。従って、この推定値と第2の信号とから第1の信号に含まれるエコーの量を推定して第1の信号から減算するか、或いは、この推定値と第1及び第2の信号とから第1の信号に含まれる近端信号の割合を推定し、この推定した割合を第1の信号に乗じることで、第1の信号からエコーの非線形成分を除去することができる。 If the echo canceller is a linear echo canceller, the harmonic component contained in the far-end signal appears almost as it is in the output of the echo canceller. Moreover, even if this echo canceller is a nonlinear echo canceller, not only a few harmonic components are included in the far-end signal. On the other hand, the near-end signal that is the input signal of the sound collector includes not only the near-end speech but also harmonics generated by the echo and nonlinear components of the far-end signal due to acoustic coupling between the sound collector and the loudspeaker. In the state where the component is included but there is no near-end speech, the near-end signal is almost only the harmonic component generated by the echo and the nonlinear component of the far-end signal. For this reason, the amount corresponding to the amplitude or power of the first signal (near-end signal itself or the output of the echo canceller is subtracted from the near-end signal) in a state where there is no near-end sound is set to the second signal (echo The quotient divided by the amount corresponding to the amplitude or power of the canceler output signal itself or the signal with enhanced distortion) is an estimate of the gain of the nonlinear component of the echo in the echo path, that is, an estimate of the echo leakage. Become. Accordingly, the amount of echo contained in the first signal is estimated from the estimated value and the second signal and subtracted from the first signal, or from the estimated value and the first and second signals. By estimating the ratio of the near-end signal included in the first signal and multiplying the first signal by this estimated ratio, the nonlinear component of the echo can be removed from the first signal.

本発明によれば、エコー経路における歪が大きい場合でも、エコーを十分に抑圧して収音を行うことができる。 According to the present invention, even when distortion in the echo path is large, sound can be collected with sufficiently suppressed echo.

次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1を参照すると、本発明の実施の形態は、マイクロホン1とスピーカ2との間の音響系結合によるエコーを抑圧するために、マイクロホン1の出力信号またはスピーカ2の出力信号から線形エコーキャンセラ(非線形エコーキャンセラであってもよい)3の出力信号を減算器4で減算した信号の何れか一方を第1の信号、線形エコーキャンセラ3の出力信号またはこの出力信号に含まれる歪みを図示しない歪発生部で強調した信号を第2の信号として入力すると共に、近端音声の有無を検出している音声検出部5の音声検出信号を入力し、第1の信号からエコーを除去した近端信号を生成して出力端子9に出力する変換部100を備えている。ここで、変換部100は、第1の信号と第2の信号とからエコーの漏れこみ具合の推定値を算出し、この算出した推定値に基づいて第1の信号を補正する。この処理は、好ましくは第1及び第2の信号の各周波数成分毎に行う。 Referring to FIG. 1, an embodiment of the present invention uses a linear echo canceller (or a linear echo canceller) from an output signal of a microphone 1 or an output signal of a speaker 2 in order to suppress an echo due to acoustic coupling between the microphone 1 and the speaker 2. Any one of the signals obtained by subtracting the output signal 3 by the subtractor 4 may be the first signal, the output signal of the linear echo canceller 3, or the distortion included in the output signal (not shown). The near-end signal obtained by inputting the signal emphasized by the generation unit as the second signal and the voice detection signal of the voice detection unit 5 that detects the presence or absence of the near-end voice and removing the echo from the first signal. Is generated and output to the output terminal 9. Here, the conversion unit 100 calculates an estimated value of echo leakage from the first signal and the second signal, and corrects the first signal based on the calculated estimated value. This process is preferably performed for each frequency component of the first and second signals.

図2を参照すると、変換部100は、入力端子162から加わる第1の信号を周波数別にM分割する周波数分割部160と、入力端子163から加わる第2の信号を周波数別にM分割する周波数分割部161と、各周波数別に設けられたM個の補正部166m(m=1〜M)と、周波数合成部164とを備え、周波数分割部160および周波数分割部161は周波数分割した第1の信号および第2の信号をそれぞれの周波数に対応する補正部166mに送り、各補正部166mは、入力端子167から入力される音声検出部5の音声検出結果と当該周波数成分における第1の信号と第2の信号とからエコーの漏れこみ具合の推定値を算出すると共に、この推定値に基づいて第1の信号を補正して周波数合成部164に出力し、周波数合成部164は、各補正部166mから出力される信号を周波数合成して出力端子165に出力する。 Referring to FIG. 2, the conversion unit 100 includes a frequency division unit 160 that divides the first signal applied from the input terminal 162 into M for each frequency, and a frequency division unit that divides the second signal applied from the input terminal 163 into M for each frequency. 161, M correction units 166m (m = 1 to M) provided for each frequency, and a frequency synthesis unit 164. The frequency division unit 160 and the frequency division unit 161 each include a first signal obtained by frequency division and The second signal is sent to the correction unit 166m corresponding to each frequency, and each correction unit 166m receives the voice detection result of the voice detection unit 5 input from the input terminal 167, the first signal in the frequency component, and the second signal. An estimated value of echo leakage is calculated from the above signal, and the first signal is corrected based on this estimated value and output to the frequency synthesizer 164. The frequency synthesizer 1 4 outputs the signal output from the correction unit 166m in frequency synthesis to the output terminal 165.

ここで、補正部166mは、エコーの漏れこみ具合の推定値として、近端音声が検出されない期間における第2の信号の振幅またはパワーに応じた量に対する第1の信号の振幅またはパワーに応じた量の比、或いはこの比を平滑化した値を用いる。第1および第2の信号の振幅またはパワーに応じた量を平滑化するようにしても良い。第1および第2の信号の振幅またはパワーに応じた量の平滑化の時定数は、第1および第2の信号が減少するときに比べて増加するときの方が小さくなるように制御するようにして良い。前記比の平滑化の時定数は、近端音声が検出されているときは長いか或いは無限とし、それ以外は短くするようにしても良いし、近端音声が検出されていないときに比べて検出されているときの方を遥かに大きくし、かつ、近端音声が検出されていないとき、前記比が減少するときに比べて増加するときの方が小さくなるようにしても良い。 Here, the correction unit 166m uses the amplitude or power of the first signal with respect to the amount corresponding to the amplitude or power of the second signal in the period in which the near-end speech is not detected as the estimated value of the echo leakage. A ratio of quantities or a value obtained by smoothing this ratio is used. An amount corresponding to the amplitude or power of the first and second signals may be smoothed. The smoothing time constant of the amount corresponding to the amplitude or power of the first and second signals is controlled to be smaller when the first and second signals increase than when the first and second signals decrease. You can do it. The time constant for smoothing the ratio may be long or infinite when near-end speech is detected, and may be shortened otherwise, compared to when no near-end speech is detected. It is also possible to make the direction when it is detected much larger, and when the near-end speech is not detected, the time when the ratio increases is smaller than when the ratio decreases.

また補正部166mは、エコーの漏れこみ具合の推定値と第2の信号とから第1の信号に含まれるエコーの量を推定し、この推定したエコーの量を第1の信号から減算することで、第1の信号を補正するものであっても良いし、エコーの漏れこみ具合の推定値と第1及び第2の信号とから第1の信号に含まれる近端信号の割合を推定し、この推定した割合を第1の信号に乗じることで、第1の信号を補正するものであっても良い。 The correction unit 166m estimates the amount of echo included in the first signal from the estimated value of the echo leakage and the second signal, and subtracts the estimated amount of echo from the first signal. Therefore, the first signal may be corrected, or the ratio of the near-end signal included in the first signal is estimated from the estimated value of the echo leakage and the first and second signals. The first signal may be corrected by multiplying the first signal by the estimated ratio.

周波数分割部160、161における周波数分割は、フーリエ変換、コサイン変換、サブバンド分析フィルタバンクなどの任意の線形変換を用いることができ、周波数合成部164における周波数合成は、それらに対応する逆フーリエ変換、逆コサイン変換、サブバンド合成フィルタバンク等の任意の処理とすることができる。 The frequency division in the frequency division units 160 and 161 can use any linear transformation such as Fourier transform, cosine transformation, and subband analysis filter bank, and the frequency synthesis in the frequency synthesis unit 164 is the inverse Fourier transform corresponding to them. Any processing such as inverse cosine transform, subband synthesis filter bank, etc. can be used.

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。先ず、図1の変換部100としてスペクトルサブトラクション部を用いた実施例について説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an embodiment using a spectrum subtraction unit as the conversion unit 100 of FIG. 1 will be described.

図3は本発明の第1の実施例のブロック図である。図26の従来技術との差異は、図26における減算器4と近端信号の出力端子9との間にスペクトルサブトラクション部6が挿入されていること、および、そのスペクトルサブトラクション部6は、線形エコーキャンセラ3の出力信号を受け、かつ、音声検出部5の出力する音声検出結果を受けていることである。 FIG. 3 is a block diagram of the first embodiment of the present invention. 26 differs from the prior art in FIG. 26 in that a spectral subtraction unit 6 is inserted between the subtracter 4 and the near-end signal output terminal 9 in FIG. It is that the output signal of the canceller 3 is received and the sound detection result output from the sound detection unit 5 is received.

スペクトルサブトラクション部6は、減算器4の出力信号と線形エコーキャンセラ3の出力信号とをそれぞれ周波数領域に展開し、各周波数ごとに、エコーを除去する。その構成例と動作を、図4を用いて説明する。 The spectral subtraction unit 6 develops the output signal of the subtractor 4 and the output signal of the linear echo canceller 3 in the frequency domain, and removes the echo for each frequency. The configuration example and operation will be described with reference to FIG.

図4はスペクトルサブトラクション部6の構成例を示すブロック図である。入力端子62から、図3における減算器4の出力信号が入力される。フーリエ変換器60は、入力端子62から入力された信号を受け、そのM点フーリエ変換を計算し、計算された結果を第1のフーリエ係数として、それぞれの周波数に対応するフーリエ係数減算器66m(m=1〜M)に送る。一方、入力端子63から、図3における線形エコーキャンセラ3の出力信号、すなわちエコーレプリカ信号が入力される。フーリエ変換器61は、入力端子63から入力された信号を受け、そのM点フーリエ変換を計算し、計算された結果を第2のフーリエ係数として、それぞれの周波数に対応するフーリエ係数減算器66mに送る。 FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of the spectrum subtraction unit 6. The output signal of the subtracter 4 in FIG. 3 is input from the input terminal 62. The Fourier transformer 60 receives the signal input from the input terminal 62, calculates its M-point Fourier transform, and uses the calculated result as the first Fourier coefficient, the Fourier coefficient subtractor 66m (corresponding to each frequency). m = 1 to M). On the other hand, an output signal of the linear echo canceller 3 in FIG. 3, that is, an echo replica signal is input from the input terminal 63. The Fourier transformer 61 receives the signal input from the input terminal 63, calculates its M-point Fourier transform, and uses the calculated result as the second Fourier coefficient to the Fourier coefficient subtractor 66m corresponding to each frequency. send.

フーリエ係数減算器66mでは、フーリエ変換器60が出力した第1のフーリエ係数と、フーリエ変換器61が出力した第2のフーリエ係数と、図3における音声検出部5が出力した音声検出結果(端子67)とを受け、エコー成分が除去されたフーリエ係数を計算し、計算結果を逆フーリエ変換器64へ送る。逆フーリエ変換器64は、フーリエ係数減算部661〜66Mが出力したフーリエ係数群を受け、その逆フーリエ変換を計算し、計算結果の実数部を出力端子65から出力する。 In the Fourier coefficient subtractor 66m, the first Fourier coefficient output from the Fourier transformer 60, the second Fourier coefficient output from the Fourier transformer 61, and the voice detection result (terminal) output from the voice detector 5 in FIG. 67), the Fourier coefficient from which the echo component is removed is calculated, and the calculation result is sent to the inverse Fourier transformer 64. The inverse Fourier transformer 64 receives the Fourier coefficient group output from the Fourier coefficient subtraction units 661 to 66M, calculates the inverse Fourier transform, and outputs the real part of the calculation result from the output terminal 65.

次に、フーリエ係数減算器66m(m=1〜M)のそれぞれの構成例と動作を、図5を用いて説明する。図5はフーリエ係数減算器66m(m=1〜M)の第1の構成例を示すブロック図である。図4におけるフーリエ変換器60が出力した各周波数ごとの第1のフーリエ係数は、端子700を通じて、絶対値計算部701および減算器706へ送られる。図4におけるフーリエ変換器61が出力した第2のフーリエ係数は、端子703を通じて、絶対値計算部704および乗算器707に送られる。絶対値計算部701は、第1のフーリエ係数を受けて、その絶対値を計算し、計算結果を割算器702に送る。絶対値計算部704は、第2のフーリエ係数を受けて、その絶対値を計算し、計算結果を割算器702に送る。割算器702は、絶対値計算部701の計算結果と絶対値計算部704の計算結果とを受けて、絶対値計算部701の計算結果を絶対値計算部704の計算結果で割った値を計算し、計算結果を平滑部705へ送る。 Next, each configuration example and operation of the Fourier coefficient subtractor 66m (m = 1 to M) will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram showing a first configuration example of the Fourier coefficient subtractor 66m (m = 1 to M). The first Fourier coefficient for each frequency output from the Fourier transformer 60 in FIG. 4 is sent to the absolute value calculator 701 and the subtractor 706 through the terminal 700. The second Fourier coefficient output from the Fourier transformer 61 in FIG. 4 is sent to the absolute value calculator 704 and the multiplier 707 through the terminal 703. The absolute value calculation unit 701 receives the first Fourier coefficient, calculates the absolute value, and sends the calculation result to the divider 702. The absolute value calculation unit 704 receives the second Fourier coefficient, calculates the absolute value, and sends the calculation result to the divider 702. The divider 702 receives the calculation result of the absolute value calculation unit 701 and the calculation result of the absolute value calculation unit 704, and calculates a value obtained by dividing the calculation result of the absolute value calculation unit 701 by the calculation result of the absolute value calculation unit 704. The calculation result is sent to the smoothing unit 705.

なお、ここでは、絶対値計算部701、704によりフーリエ係数の絶対値、つまり当該周波数成分の振幅の絶対値を求めたが、このほかに、振幅の二乗平均の平方根や、振幅の絶対値のQ乗平均のQ乗根(Qは任意の正実数)など、振幅に比例する量ならば他の任意の量を用いることが可能である。また、パワーに比例する量、例えば二乗など偶数乗した値を用いることもできる。これは以下の他の実施例においても同様である。 Here, the absolute value of the Fourier coefficient, that is, the absolute value of the amplitude of the frequency component is obtained by the absolute value calculation units 701 and 704, but the square root of the root mean square of the amplitude and the absolute value of the amplitude are also obtained. Any other amount can be used as long as the amount is proportional to the amplitude, such as the Q-th root of the Q-power average (Q is an arbitrary positive real number). Also, an amount proportional to power, for example, an even power such as a square can be used. The same applies to the other embodiments described below.

平滑部705は、割算器702から受けた計算結果を平滑化し、乗算器707へ送る。平滑部705における平滑化の時定数は、端子67から入力される音声検出結果によって制御される。音声検出結果が、音声(近端音声)があることを示しているときには、平滑化の時定数を長く、あるいは無限とする。音声検出結果が、音声(近端音声)がないことを示しているときには、平滑化の時定数を短くする。平滑部705の構成については後で説明する。 Smoothing section 705 smoothes the calculation result received from divider 702 and sends the result to multiplier 707. The smoothing time constant in the smoothing unit 705 is controlled by the sound detection result input from the terminal 67. When the voice detection result indicates that there is voice (near-end voice), the smoothing time constant is set to be long or infinite. When the speech detection result indicates that there is no speech (near-end speech), the smoothing time constant is shortened. The configuration of the smoothing unit 705 will be described later.

乗算器707は、平滑部705が出力する値と、端子703を通じてフーリエ変換器61から受けた第2のフーリエ係数を乗じて、結果を減算器706に送る。減算器706は、端子700を通じてフーリエ変換器60から受けた第1のフーリエ係数から、乗算器707の出力する値を減じて、計算結果を端子799から出力する。端子799を通じて出力された計算結果は、図4における逆フーリエ変換器64へと送られる。 Multiplier 707 multiplies the value output from smoothing unit 705 by the second Fourier coefficient received from Fourier transformer 61 through terminal 703, and sends the result to subtractor 706. The subtractor 706 subtracts the value output from the multiplier 707 from the first Fourier coefficient received from the Fourier transformer 60 through the terminal 700 and outputs the calculation result from the terminal 799. The calculation result output through the terminal 799 is sent to the inverse Fourier transformer 64 in FIG.

次に平滑部705の構成例およびその動作を、図6を用いて説明する。入力信号(割算器702の出力)は、端子800を通じて減算器801へ送られる。減算器801は、端子800を通じて受けた入力信号と、1サンプル分の遅延器804の出力(平滑部自身の出力)とを受けて、端子800を通じて受けた入力信号から、1サンプル分の遅延器804の出力を減じた信号を出力し、乗算器802へと送る。乗算器802は、減算器801の出力信号と、平滑化係数決定部808の出力とを受けて、その2つを乗じた結果を加算器803へと送る。加算器803は、乗算器802の出力と、遅延器804の出力とを受けて、その2つを加算した結果をリミッタ807へと送る。リミッタ807は、加算器803の出力を受けて、その値がある範囲を超えないように、上限と下限を制限し、制限された結果を、出力端子899および遅延器804へ送る。遅延器804は、リミッタ807の出力を受けて、1サンプル遅延させて、その遅延結果を減算器801および加算器803へ送る。 Next, a configuration example and operation of the smoothing unit 705 will be described with reference to FIG. The input signal (the output of the divider 702) is sent to the subtracter 801 through the terminal 800. The subtractor 801 receives the input signal received through the terminal 800 and the output of the delay unit 804 for one sample (the output of the smoothing unit itself), and delays for one sample from the input signal received through the terminal 800. A signal obtained by subtracting the output of 804 is output and sent to the multiplier 802. Multiplier 802 receives the output signal of subtractor 801 and the output of smoothing coefficient determination unit 808, and sends the result of multiplying them to adder 803. The adder 803 receives the output of the multiplier 802 and the output of the delay unit 804, and sends the result of adding the two to the limiter 807. The limiter 807 receives the output of the adder 803, limits the upper limit and the lower limit so that the value does not exceed a certain range, and sends the limited result to the output terminal 899 and the delay unit 804. The delay unit 804 receives the output of the limiter 807, delays it by one sample, and sends the delay result to the subtracter 801 and the adder 803.

以上の平滑部705は、いわゆるリーク積分器、または、一次IIR型低域フィルタとよばれるものを構成している。ただし、その時定数を決定する係数は定数ではなく、平滑化係数決定部808から時変の係数として供給されている。なお、平滑化係数と平滑化の時定数とは反比例の関係になる。 The smoothing unit 705 constitutes a so-called leak integrator or a so-called primary IIR type low-pass filter. However, the coefficient for determining the time constant is not a constant, but is supplied as a time-varying coefficient from the smoothing coefficient determination unit 808. Note that the smoothing coefficient and the smoothing time constant have an inversely proportional relationship.

平滑化係数決定部808では、端子67から供給される音声検出結果によって、異なる平滑化係数を供給する。音声(近端音声)がある場合には、極めて小さい非負係数、例えば0.0を供給する。音声(近端音声)がない場合には、比較的大きな正係数、例えば0.005を供給する。これらの時変の平滑化係数によって、音声(近端音声)がある場合には、1サンプル前の平滑化係数を維持する、あるいは、平滑化係数はほとんど変化しない。また、音声(近端音声)がない場合には、出力される平滑化係数が変化する。 The smoothing coefficient determination unit 808 supplies different smoothing coefficients depending on the sound detection result supplied from the terminal 67. If there is speech (near-end speech), a very small non-negative coefficient, for example, 0.0 is supplied. When there is no voice (near-end voice), a relatively large positive coefficient, for example, 0.005 is supplied. When there is speech (near-end speech) due to these time-varying smoothing coefficients, the smoothing coefficient one sample before is maintained or the smoothing coefficient hardly changes. Further, when there is no voice (near-end voice), the output smoothing coefficient changes.

この制御により、平滑部705の出力は、その周波数におけるエコーの漏れこみ具合の推定値になる。その理由について説明する。平滑部705の入力は、近端信号のフーリエ係数を遠端信号のフーリエ係数で割った商であるので、この商に線形エコーキャンセラ出力信号のフーリエ係数を乗じることにより、近端信号のフーリエ係数と同じ値が生成できる。つまり、エコーの漏れこみ具合を表す値である。この値は激しく変化する値であり、音声(近端音声)がある場合には大きく乱れるため、そのままでは信頼できない。しかし平滑化することにより、安定した信頼できる推定値になる。さらに、音声(近端音声)がある場合には変化が遅いあるいは変化しないように平滑化定数を制御することにより、音声(近端音声)がある場合の乱れの影響を少なくすることができる。その結果、平滑部705の出力は、その周波数におけるエコーの漏れこみ具合の推定値として、音声検出結果によって制御された場合のほうが、制御されない場合より優れた推定値となる。 By this control, the output of the smoothing unit 705 becomes an estimated value of echo leakage at that frequency. The reason will be described. Since the input of the smoothing unit 705 is a quotient obtained by dividing the Fourier coefficient of the near-end signal by the Fourier coefficient of the far-end signal, the Fourier coefficient of the near-end signal is obtained by multiplying this quotient by the Fourier coefficient of the linear echo canceller output signal. The same value as can be generated. That is, it is a value representing the degree of echo leakage. This value is a value that changes drastically, and when there is a voice (near-end voice), it is greatly disturbed and cannot be trusted as it is. However, smoothing provides a stable and reliable estimate. Further, by controlling the smoothing constant so that the change is slow or does not change when there is a voice (near-end voice), the influence of disturbance when there is a voice (near-end voice) can be reduced. As a result, the output of the smoothing unit 705 is an estimated value that is better when it is controlled by the sound detection result as an estimated value of echo leakage at that frequency than when it is not controlled.

以上のようにして得られた平滑部705が出力する値を、乗算器707において、線形エコーキャンセラ出力信号のフーリエ係数に乗じることにより、エコーレプリカ信号に残留するエコー信号のフーリエ係数の推定値が得られる。このエコー信号のフーリエ係数の推定値を減算器706において、近端信号のフーリエ係数から減じることにより、エコー成分を抑圧した近端信号のフーリエ係数の推定値が得られる。その推定値は、図4の逆フーリエ変換器64へと送られ、近端信号へと合成され、出力端子65から出力される。結果として、この合成された近端信号においては、エコーは抑圧される。 The multiplier 707 multiplies the Fourier coefficient of the linear echo canceller output signal by the value output from the smoothing unit 705 obtained as described above, whereby the estimated value of the Fourier coefficient of the echo signal remaining in the echo replica signal is obtained. can get. By subtracting the estimated value of the Fourier coefficient of the echo signal from the Fourier coefficient of the near-end signal in the subtractor 706, an estimated value of the Fourier coefficient of the near-end signal with the echo component suppressed is obtained. The estimated value is sent to the inverse Fourier transformer 64 in FIG. 4, synthesized into a near-end signal, and output from the output terminal 65. As a result, echo is suppressed in this synthesized near-end signal.

以上のフーリエ係数減算器66mの動作を式を用いて説明する。近端信号のフーリエ係数をS、そのうち近端音声の成分をA、エコー成分をE、雑音成分をNとする。ここには、
S=A+E+N (式1)
の関係がある。また遠端信号のフーリエ係数をRとする。時間軸があっているので、EとRの位相はほぼ同じはずである。Aがない場合、すなわち近端音声がない場合には、近端信号はE+Nであり、すべて消していい信号である。この場合の信号を用いてE+NをRから推定し、近端音声がある場合に、近端信号からE+Nを減算することを考える。音声検出の結果を使って、近端音声がない場合にのみS/Rを平滑した結果P1(平滑部705の出力に相当する)は、
P1 = Av[S/R] = Av[(E+N)/R] (式2)
となる。ここでAv[・]は平滑化をあらわす。このP1は、遠端信号Rのどの程度の割合がエコーとして漏れこむかを近似しており、エコー経路におけるエコーのゲインと言える。
The operation of the above Fourier coefficient subtractor 66m will be described using equations. Let S be the Fourier coefficient of the near-end signal, A of the near-end speech component is E, E is the echo component, and N is the noise component. here,
S = A + E + N (Formula 1)
There is a relationship. Also, let R be the Fourier coefficient of the far-end signal. Since there is a time axis, the phases of E and R should be almost the same. When there is no A, that is, when there is no near-end speech, the near-end signal is E + N, and all signals can be erased. Assume that E + N is estimated from R using the signal in this case, and E + N is subtracted from the near-end signal when there is near-end speech. The result P1 (corresponding to the output of the smoothing unit 705) obtained by smoothing the S / R only when there is no near-end speech using the speech detection result is:
P1 = Av [S / R] = Av [(E + N) / R] (Formula 2)
It becomes. Here, Av [•] represents smoothing. This P1 approximates how much of the far-end signal R leaks as an echo, and can be said to be an echo gain in the echo path.

従って、このP1にRをかけた結果P2(乗算器707の出力に相当する)は、エコー成分および雑音成分の推定値になる。
P2 = P1 × R
= R×Av[(E+N)/R]
= Ex[E+N] (式3)
ここでEx[・]は、推定値をあらわす。
Therefore, the result P2 (corresponding to the output of the multiplier 707) obtained by multiplying P1 by R is an estimated value of the echo component and the noise component.
P2 = P1 x R
= R × Av [(E + N) / R]
= Ex [E + N] (Formula 3)
Here, Ex [•] represents an estimated value.

このP2をSから引いた結果P3(減算器706の出力に相当する)は、
P3 = S − P2
= S −(R×Av[(E+N)/R])
= (A+E+N) − Ex[E+N]
= Ex[A] (式4)
となる。このP3においては、エコー成分Eや雑音成分Nが除去された、近端音声のフーリエ係数成分Aの推定値が得られる。
The result P3 obtained by subtracting P2 from S (corresponding to the output of the subtractor 706) is:
P3 = S-P2
= S− (R × Av [(E + N) / R])
= (A + E + N) −Ex [E + N]
= Ex [A] (Formula 4)
It becomes. In P3, an estimated value of the Fourier coefficient component A of the near-end speech from which the echo component E and the noise component N are removed is obtained.

図3にもどり、エコー経路におけるスピーカなどに歪がある場合に、本発明の実施例がどのように動作するかを説明する。歪がある場合、本発明の実施例では、スペクトルサブトラクション部6の周波数領域の非線形演算によって、エコーにおける歪による成分を除去している。周波数領域の非線形演算において重要な、信号成分の時間的変化を、線形エコーキャンセラ3が調整することによって、エコーにおける歪による成分を効果的に除去する。マイクロホン1の出力信号には、遠端信号そのものに加えて、遠端信号の歪のエコーが含まれる。この歪のエコーは、遠端信号のエコーの周波数成分の高調波として考えることができる。説明を簡単にするために、エコー成分Eが歪による高調波のみである場合を考える。式2および式3から分かるように、スペクトルサブトラクション部では、遠端信号のフーリエ変換成分Rがゼロでない限り、エコー成分Eを除去することが原理的には可能である。ここでエコー成分Eを除去するために重要なのは、エコー経路におけるエコーのゲインP1の推定精度である。歪による高調波の量は、遠端信号の性質、例えば振幅などによって時間的に大きく変化するため、P1において高い精度を得るためには、式1の右辺における分母、すなわち遠端信号のフーリエ変換成分Rの時間的変化が、分子におけるエコー成分Eの時間変化とできるだけ同様であることが望ましい。これらの時間的変化が大きく異なると、P1として高い精度を得ることができず、歪のエコーを大きく除去することができない。本発明の実施例においては、線形エコーキャンセラ3の出力信号に基づく値をRとして用いるため、EとRの時間的変化のタイミングはほぼ揃えられている。すなわちP1において高い推定精度を得るために望ましい状態に近い。したがってスペクトルサブトラクション部6において、歪により発生した高調波も大きく抑圧することができる。 Returning to FIG. 3, how the embodiment of the present invention operates when the speaker in the echo path is distorted will be described. In the case where there is distortion, in the embodiment of the present invention, the component due to distortion in the echo is removed by nonlinear calculation in the frequency domain of the spectral subtraction unit 6. The linear echo canceller 3 adjusts the temporal change of the signal component, which is important in the frequency domain nonlinear calculation, thereby effectively removing the component due to distortion in the echo. The output signal of the microphone 1 includes a distortion echo of the far end signal in addition to the far end signal itself. This distortion echo can be considered as a harmonic of the frequency component of the far-end signal echo. To simplify the explanation, consider a case where the echo component E is only a harmonic due to distortion. As can be seen from Equations 2 and 3, the spectral subtraction unit can theoretically remove the echo component E as long as the Fourier transform component R of the far-end signal is not zero. Here, what is important for removing the echo component E is the estimation accuracy of the echo gain P1 in the echo path. Since the amount of harmonics due to distortion varies greatly with time due to the nature of the far-end signal, such as amplitude, in order to obtain high accuracy in P1, the denominator on the right side of Equation 1, that is, the Fourier transform of the far-end signal. It is desirable that the time change of the component R is as similar as possible to the time change of the echo component E in the molecule. If these temporal changes are greatly different, high accuracy cannot be obtained as P1, and distortion echoes cannot be largely removed. In the embodiment of the present invention, since the value based on the output signal of the linear echo canceller 3 is used as R, the timings of temporal changes in E and R are substantially aligned. That is, it is close to a desirable state for obtaining high estimation accuracy in P1. Therefore, the spectral subtraction unit 6 can greatly suppress harmonics generated by distortion.

また、本発明の第1の実施例には、図3の線形エコーキャンセラ3においてエコー経路の推定を誤った場合に、残留したエコーを除去する効果もある。前段落の説明では、説明の簡単のため、エコー成分Eが歪による高調波のみである場合を考えたが、歪によらない遠端信号のエコー成分、すなわち高調波でないエコー成分が存在する場合についても議論は同様であり、高調波でないエコー成分を抑圧することが可能である。例えばエコー経路の推定を誤り、図3における減算器4において、エコーを除去せずに、逆に付加してしまう場合がありうる。しかし、その場合にも、スペクトルサブトラクション部6において遠端信号の成分が除去されるため、エコーを抑圧することができる。 The first embodiment of the present invention also has an effect of removing residual echoes when the echo path estimation is incorrect in the linear echo canceller 3 of FIG. In the description of the previous paragraph, the case where the echo component E is only a harmonic due to distortion is considered for the sake of simplicity, but the echo component of the far-end signal that does not depend on distortion, that is, an echo component that is not a harmonic exists. The discussion is also the same, and it is possible to suppress echo components that are not harmonics. For example, the estimation of the echo path may be wrong, and the subtracter 4 in FIG. 3 may add the reverse without removing the echo. However, even in that case, since the component of the far-end signal is removed in the spectrum subtraction unit 6, the echo can be suppressed.

また、2入力スペクトルサブトラクション部6のこの効果を用いると、線形エコーキャンセラ3のタップ数を削減することによる演算量削減も可能である。図26に示すように線形エコーキャンセラのみを用いた場合には、タップ数を削減することにより、エコー除去量が低下してくる。しかし図3に示す本発明の第1の実施例では、タップ数を削減してもエコー除去量の減少が少なく、実用的なエコー除去量が得られる。 Further, when this effect of the two-input spectrum subtraction unit 6 is used, the amount of calculation can be reduced by reducing the number of taps of the linear echo canceller 3. As shown in FIG. 26, when only the linear echo canceller is used, the echo removal amount is reduced by reducing the number of taps. However, in the first embodiment of the present invention shown in FIG. 3, even if the number of taps is reduced, the decrease in the echo removal amount is small and a practical echo removal amount can be obtained.

以上説明してきたように、本発明の第1の実施例においては、線形エコーキャンセラ3と、スペクトルサブトラクション部6の周波数領域の非線形演算を組み合わせることによって、互いに不得手な点を補い合い、高性能を得ている。すなわち、スペクトルサブトラクション部6があることによって、エコー経路に歪がある場合や線形エコーキャンセラ3がエコー経路推定を誤った場合など、線形エコーキャンセラ3だけではエコーが十分に抑圧できない場合でも、エコーを大きく抑圧することができる。また、線形エコーキャンセラの出力を用いることによって、スペクトルサブトラクション部の周波数領域の演算では対応できない時間的なずれを気にせず、振幅だけの簡単な推定で、歪によって生じる高調波を抑圧することができる。 As described above, in the first embodiment of the present invention, the combination of the linear echo canceller 3 and the nonlinear calculation in the frequency domain of the spectrum subtraction unit 6 compensates for weak points and improves performance. It has gained. That is, even if the echo cannot be sufficiently suppressed by the linear echo canceller 3 alone, such as when the echo path is distorted or the linear echo canceller 3 erroneously estimates the echo path due to the presence of the spectral subtraction unit 6, It can be greatly suppressed. In addition, by using the output of the linear echo canceller, it is possible to suppress harmonics caused by distortion by simple estimation of only the amplitude without worrying about the time lag that cannot be handled by the frequency domain calculation of the spectral subtraction unit. it can.

図7は、図4のスペクトルサブトラクション部6におけるフーリエ係数減算器66m(m=1〜M)の第2の構成例である。図5に示すフーリエ係数減算器の第1の構成例との差異は、絶対値計算部701から割算器702への信号経路に、平滑部710が挿入されていること、および、絶対値計算部704から割算器702への信号経路に、平滑部711が挿入されていることのみである。 FIG. 7 is a second configuration example of the Fourier coefficient subtractor 66m (m = 1 to M) in the spectral subtraction unit 6 of FIG. The difference from the first configuration example of the Fourier coefficient subtracter shown in FIG. 5 is that the smoothing unit 710 is inserted in the signal path from the absolute value calculation unit 701 to the divider 702 and the absolute value calculation. The only difference is that a smoothing unit 711 is inserted in the signal path from the unit 704 to the divider 702.

平滑部710および平滑部711の構成例を図8に示す。図8は、いわゆるリーク積分器、あるいは1次IIR型低域フィルタとよばれるものである。その動作は、図6に示す平滑部705の構成例と極めて類似しているので、図8を図6と比較しながら、その動作を説明する。図8と図6の差異は、乗算器802に供給される平滑化係数が、端子806において平滑化定数として供給されていることのみである。図6の構成例では、音声検出結果の影響を受けたのに対し、図8の構成例では、音声検出結果の影響を受けずに入力信号を平滑化する。 A configuration example of the smoothing unit 710 and the smoothing unit 711 is shown in FIG. FIG. 8 is a so-called leak integrator or first-order IIR type low-pass filter. Since the operation is very similar to the configuration example of the smoothing unit 705 shown in FIG. 6, the operation will be described while comparing FIG. 8 with FIG. The only difference between FIG. 8 and FIG. 6 is that the smoothing coefficient supplied to the multiplier 802 is supplied as a smoothing constant at the terminal 806. In the configuration example of FIG. 6, the input signal is smoothed without being affected by the voice detection result, whereas the configuration example of FIG. 8 is influenced by the voice detection result.

図7に示すフーリエ係数減算器66m(m=1〜M)の第2の構成例では、平滑部710および平滑部711によって、割算器702の2つの入力が平滑化されるため、割算器702の出力として平滑部705に入力される商も平滑化される。その結果、平滑部705の出力である推定値は、図5の第1の構成例より、図7の第2の構成例の方が安定した値が得られる。しかし第1の構成例でも第2の構成例でも、平滑部705の出力においてエコーの漏れこみ具合の推定値が得られるという機能については変わりない。したがって、フーリエ係数減算器66m(m=1〜M)として図7に示す第2の構成例を用いた場合にも、本発明の効果は、図5に示す第1の構成例を用いた場合と同様に得られる。 In the second configuration example of the Fourier coefficient subtractor 66m (m = 1 to M) illustrated in FIG. 7, the smoothing unit 710 and the smoothing unit 711 smooth the two inputs of the divider 702. The quotient input to the smoothing unit 705 as the output of the device 702 is also smoothed. As a result, the estimated value that is the output of the smoothing unit 705 is more stable in the second configuration example in FIG. 7 than in the first configuration example in FIG. However, in both the first configuration example and the second configuration example, the function of obtaining an estimated value of echo leakage at the output of the smoothing unit 705 remains the same. Therefore, even when the second configuration example shown in FIG. 7 is used as the Fourier coefficient subtractor 66m (m = 1 to M), the effect of the present invention is the case where the first configuration example shown in FIG. 5 is used. Is obtained in the same way.

図7における平滑部710および平滑部711の別の構成例を図9に示す。図8と図9の差異は、乗算器802に供給される平滑化係数が、減算器801の出力信号を入力とする平滑化係数決定部810から供給されていることである。平滑化係数決定部810は、減算器801の出力信号が正である場合、すなわち出力が増加するときには、比較的大きな係数、例えば0.01を供給し、減算器801の出力値が負である場合、すなわち入力が出力より小さく、出力が減少していくときには、比較的小さな係数、例えば0.001を供給する。これらの時変の平滑化係数によって、平滑部出力端子899の値が増加する速度、すなわち、立ち上がりの速度は高く、減少する速度、すなわち、出力が立ち下がる速度は低くなる。実際の音声や音楽の振幅変化、すなわち包絡線は、立ち上がりが速く、立下りが遅い場合が多い。図9に示す平滑部の構成例では、このような包絡線に的確に追従することが可能であり、図7に示すフーリエ係数減算器66mの構成例におけるエコーの漏れこみ具合の推定値の推定精度を改善することができる。 FIG. 9 shows another configuration example of the smoothing unit 710 and the smoothing unit 711 in FIG. The difference between FIG. 8 and FIG. 9 is that the smoothing coefficient supplied to the multiplier 802 is supplied from the smoothing coefficient determining unit 810 that receives the output signal of the subtractor 801. The smoothing coefficient determination unit 810 supplies a relatively large coefficient, for example, 0.01 when the output signal of the subtractor 801 is positive, that is, when the output increases, and the output value of the subtractor 801 is negative. If the input is smaller than the output and the output decreases, a relatively small coefficient, for example 0.001, is supplied. By these time-varying smoothing coefficients, the speed at which the value of the smoothing unit output terminal 899 increases, that is, the rising speed is high, and the decreasing speed, that is, the speed at which the output falls is low. The actual amplitude change of voice or music, that is, the envelope, often rises quickly and falls slowly. In the configuration example of the smoothing unit shown in FIG. 9, it is possible to accurately follow such an envelope, and estimation of an estimated value of echo leakage in the configuration example of the Fourier coefficient subtractor 66m shown in FIG. Accuracy can be improved.

図5および図7における平滑部705の別の構成例を図10に示す。図6と図10の差異は、乗算器802に平滑化係数を供給する平滑化係数決定部809が、端子67を経由してきた音声検出結果と、減算器801の出力信号とを入力とする平滑化係数決定部809によって置き換えられていることである。平滑化係数決定部809は、端子67から供給される音声検出結果、および減算器801の出力信号の正負によって、異なる平滑化係数を供給する。音声がある場合には、極めて小さい非負係数、例えば0.0を供給する。音声(近端音声)がない場合、かつ、減算器801の出力信号が正である場合には、比較的大きな係数、例えば0.01を供給する。音声がない場合、かつ、減算器801の出力値が負である場合、すなわち入力が出力より小さい場合には、比較的小さな係数、例えば0.001を供給する。これらの時変の平滑化係数によって、平滑部出力端子899の値が増加する速度、すなわち、立ち上がりの速度は高く、減少する速度、すなわち、出力が立ち下がる速度は低くすることができる。実際の信号における包絡線に的確に追従することが可能であり、図5および図7に示すフーリエ係数減算器66mの構成例におけるエコーの漏れこみ具合の推定値の推定精度を改善することができる。 FIG. 10 shows another configuration example of the smoothing unit 705 in FIGS. The difference between FIG. 6 and FIG. 10 is that the smoothing coefficient determining unit 809 that supplies the smoothing coefficient to the multiplier 802 receives the voice detection result that has passed through the terminal 67 and the output signal of the subtractor 801 as inputs. It is replaced by the conversion factor determination unit 809. The smoothing coefficient determination unit 809 supplies different smoothing coefficients according to the sound detection result supplied from the terminal 67 and the sign of the output signal of the subtractor 801. If there is speech, supply a very small non-negative coefficient, eg 0.0. When there is no voice (near-end voice) and the output signal of the subtractor 801 is positive, a relatively large coefficient, for example, 0.01 is supplied. When there is no sound and the output value of the subtracter 801 is negative, that is, when the input is smaller than the output, a relatively small coefficient, for example, 0.001 is supplied. By these time-varying smoothing coefficients, the speed at which the value of the smoothing unit output terminal 899 increases, that is, the rising speed is high, and the decreasing speed, that is, the speed at which the output falls can be reduced. It is possible to accurately follow the envelope in the actual signal, and the estimation accuracy of the estimated value of echo leakage in the configuration example of the Fourier coefficient subtractor 66m shown in FIGS. 5 and 7 can be improved. .

図11は本発明の第2の実施例のブロック図である。図3に示す第1の実施例との差異は、スペクトルサブトラクション部6に入力される信号として、第1の実施例では減算器4の出力を用いているのに対し、第2の実施例ではマイクロホン1の出力信号を用いていることである。減算器4の出力では、線形エコーキャンセラ3により、エコーの主要成分が除去されているのに対し、マイクロホン1の出力信号ではエコーは除去されていない。この差異は、エコーの主要成分の除去を、線形エコーキャンセラ3と減算器4とで行うか、スペクトルサブトラクション部6で行うかの差のみであり、歪に対する効果については、第1の実施例と全く同一である。従って、第2の実施例においても、音響系に歪がある場合や線形エコーキャンセラ3がエコー経路推定を誤った場合など、線形エコーキャンセラ3だけではエコーが十分に抑圧できない場合でも、エコーを大きく抑圧することができる。 FIG. 11 is a block diagram of the second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment shown in FIG. 3 is that the output of the subtracter 4 is used in the first embodiment as a signal input to the spectrum subtraction unit 6 whereas the second embodiment uses the output. That is, the output signal of the microphone 1 is used. In the output of the subtractor 4, the main component of the echo is removed by the linear echo canceller 3, whereas in the output signal of the microphone 1, the echo is not removed. This difference is only the difference between whether the main component of the echo is removed by the linear echo canceller 3 and the subtractor 4 or by the spectral subtraction unit 6. The effect on distortion is the same as that of the first embodiment. Is exactly the same. Accordingly, even in the second embodiment, even when the echo is not sufficiently suppressed only by the linear echo canceller 3 such as when the acoustic system is distorted or when the linear echo canceller 3 erroneously estimates the echo path, the echo is increased. Can be suppressed.

なお、第1および第2の実施例におけるスペクトルサブトラクション部6の構成としては、これまで説明してきた構成例以外に、非特許文献2におけるスペクトラルサブトラクション(Spectral Subtraction)の構成や、非特許文献3におけるスペクトラルサブトラクション(Spectral Subtraction)の構成を用いることも可能である。 In addition, as a structure of the spectrum subtraction part 6 in the 1st and 2nd Example, in addition to the structure example demonstrated so far, the structure of the spectral subtraction (Nonpatent literature 2), or in the nonpatent literature 3 It is also possible to use a configuration of spectral subtraction.

次に、図1の変換部100としてスペクトルサプレッション部を用いた実施例について説明する。 Next, an embodiment using a spectrum suppression unit as the conversion unit 100 of FIG. 1 will be described.

図12は本発明の第3の実施例のブロック図である。図3における第1の実施例との差異は、スペクトルサブトラクション部6が、スペクトルサプレッション部7によって置換されていることのみである。スペクトルサプレッション部7について図を用いて説明する。 FIG. 12 is a block diagram of the third embodiment of the present invention. The only difference from the first embodiment in FIG. 3 is that the spectral subtraction unit 6 is replaced by a spectral suppression unit 7. The spectrum suppression unit 7 will be described with reference to the drawings.

図13は、スペクトルサプレッション部7の構成を示すブロック図である。入力端子72から、図12における減算器4の出力信号が入力される。フーリエ変換器70は、入力端子72から入力された信号を受け、そのM点フーリエ変換を計算し、計算された結果を第1のフーリエ係数として、それぞれの周波数に対応するフーリエ係数乗算器76m(m=1〜M)に送る。一方、入力端子73から、図12における線形エコーキャンセラ3の出力信号が入力される。フーリエ変換器71は、入力端子73から入力された線形エコーキャンセラ出力信号を受け、そのM点フーリエ変換を計算し、計算された結果を第2のフーリエ係数として、それぞれの周波数に対応するフーリエ係数乗算器76mに送る。フーリエ係数乗算器76mでは、フーリエ変換器70が出力した第1のフーリエ係数と、フーリエ変換器71が出力した第2のフーリエ係数と、図12における音声検出部5が出力した音声検出結果とを受け、エコー成分を減少させたフーリエ係数を計算し、計算結果を逆フーリエ変換器74へ送る。逆フーリエ変換器74は、フーリエ係数乗算器76m(m=1〜M)が出力したフーリエ係数群を受け、その逆フーリエ変換を計算し、計算結果の実数部を出力端子75から出力する。フーリエ係数乗算器76m(m=1〜M)によって、出力端子75においては、エコー成分が減少した信号が得られる。 FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the spectrum suppression unit 7. The output signal of the subtracter 4 in FIG. The Fourier transformer 70 receives the signal input from the input terminal 72, calculates its M-point Fourier transform, and uses the calculated result as the first Fourier coefficient, the Fourier coefficient multiplier 76m (corresponding to each frequency). m = 1 to M). On the other hand, the output signal of the linear echo canceller 3 in FIG. The Fourier transformer 71 receives the linear echo canceller output signal input from the input terminal 73, calculates its M-point Fourier transform, and uses the calculated result as a second Fourier coefficient, which is a Fourier coefficient corresponding to each frequency. Send to multiplier 76m. In the Fourier coefficient multiplier 76m, the first Fourier coefficient output from the Fourier transformer 70, the second Fourier coefficient output from the Fourier transformer 71, and the voice detection result output from the voice detection unit 5 in FIG. The Fourier coefficient with the echo component reduced is calculated, and the calculation result is sent to the inverse Fourier transformer 74. The inverse Fourier transformer 74 receives the Fourier coefficient group output from the Fourier coefficient multiplier 76m (m = 1 to M), calculates the inverse Fourier transform, and outputs the real part of the calculation result from the output terminal 75. The Fourier coefficient multiplier 76m (m = 1 to M) provides a signal with a reduced echo component at the output terminal 75.

次に、フーリエ係数乗算器76m(m=1〜M)のそれぞれの構成例と動作を、図14を用いて説明する。図14は、フーリエ係数乗算器76m(m=1〜M)の第1の構成例を示す図である。図13におけるフーリエ変換器70が出力した各周波数ごとの第1のフーリエ係数は、端子730を通じて、絶対値計算部731および乗算器737へ送られる。図13におけるフーリエ変換器71が出力した第2のフーリエ係数は、端子733を通じて、絶対値計算部734に送られる。絶対値計算部731は、第1のフーリエ係数を受けて、その絶対値を計算し、割算器742および割算器745に送る。絶対値計算部734は、第2のフーリエ係数を受けて、その絶対値を計算し、計算結果を割算器742および割算器745に送る。割算器742は、絶対値計算部731の計算結果と、絶対値計算部734の計算結果とを受けて、絶対値計算部731の計算結果を絶対値計算部734の計算結果で割った値を計算し、計算結果を平滑部743へと送る。 Next, each configuration example and operation of the Fourier coefficient multiplier 76m (m = 1 to M) will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a diagram illustrating a first configuration example of the Fourier coefficient multiplier 76m (m = 1 to M). The first Fourier coefficient for each frequency output from the Fourier transformer 70 in FIG. 13 is sent to the absolute value calculator 731 and the multiplier 737 through the terminal 730. The second Fourier coefficient output from the Fourier transformer 71 in FIG. 13 is sent to the absolute value calculation unit 734 through the terminal 733. The absolute value calculator 731 receives the first Fourier coefficient, calculates the absolute value, and sends the absolute value to the divider 742 and the divider 745. The absolute value calculation unit 734 receives the second Fourier coefficient, calculates the absolute value, and sends the calculation result to the divider 742 and the divider 745. The divider 742 receives the calculation result of the absolute value calculation unit 731 and the calculation result of the absolute value calculation unit 734 and divides the calculation result of the absolute value calculation unit 731 by the calculation result of the absolute value calculation unit 734. And the calculation result is sent to the smoothing unit 743.

平滑部743は、割算器742から受けた計算結果を平滑化し、乗算器746へと送る。平滑部743における平滑化の時定数は、端子67から入力される音声検出結果によって制御される。音声検出結果が、音声(近端音声)があることを示しているときには、平滑化の時定数を長く、あるいは無限とする。音声検出結果が、音声(近端音声)がないことを示しているときには、平滑化の時定数を短くする。平滑部743の構成例は、すでに説明した図6または図10で表すことができ、その動作も同一である。平滑部743の出力値は、第1のフーリエ係数と第2のフーリエ係数の比の推定値となり、当該周波数におけるエコーの漏れこみ具合の推定値となる。 Smoothing unit 743 smoothes the calculation result received from divider 742 and sends the result to multiplier 746. The smoothing time constant in the smoothing unit 743 is controlled by the sound detection result input from the terminal 67. When the voice detection result indicates that there is voice (near-end voice), the smoothing time constant is set to be long or infinite. When the speech detection result indicates that there is no speech (near-end speech), the smoothing time constant is shortened. The configuration example of the smoothing unit 743 can be represented in FIG. 6 or FIG. 10 described above, and the operation is also the same. The output value of the smoothing unit 743 is an estimated value of the ratio between the first Fourier coefficient and the second Fourier coefficient, and is an estimated value of the degree of echo leakage at the frequency.

割算器745は、絶対値計算部731の計算結果と、絶対値計算部734の計算結果とを受けて、絶対値計算部734の計算結果を絶対値計算部731の計算結果で割った値を計算し、計算結果を乗算器746へと送る。 The divider 745 receives the calculation result of the absolute value calculation unit 731 and the calculation result of the absolute value calculation unit 734, and divides the calculation result of the absolute value calculation unit 734 by the calculation result of the absolute value calculation unit 731. And the calculation result is sent to the multiplier 746.

乗算器746は、平滑部743の出力と割算器745の出力とを受けて、それらを乗じた値を計算し、計算結果を平滑部747へと送る。平滑部747は、乗算器746の出力を受けて、その出力を平滑化して減算器744へと送る。減算器744は、平滑部747の計算結果を1.0から減じて、乗算器737へと送る。乗算器737は、減算器744が出力する値と、端子730を通じてフーリエ変換器70から受けた第1のフーリエ係数の値とを乗じて、計算結果を端子789から出力する。端子789を通じて出力された計算結果は、図13における逆フーリエ変換器74へと送られる。 Multiplier 746 receives the output of smoothing unit 743 and the output of divider 745, calculates a value obtained by multiplying them, and sends the calculation result to smoothing unit 747. The smoothing unit 747 receives the output of the multiplier 746, smoothes the output, and sends it to the subtracter 744. The subtractor 744 subtracts the calculation result of the smoothing unit 747 from 1.0 and sends the result to the multiplier 737. Multiplier 737 multiplies the value output from subtractor 744 by the value of the first Fourier coefficient received from Fourier transformer 70 through terminal 730 and outputs the calculation result from terminal 789. The calculation result output through the terminal 789 is sent to the inverse Fourier transformer 74 in FIG.

ここで減算器744が出力する値について式を用いて説明する。フーリエ係数減算部の説明で用いた式4の第2行目の全体をSで割って平滑した結果P4は、式5のようにあらわされる。この式5の右辺は図14において、減算器744が出力する値に他ならない。
P4 = Av[P3/S]
= Av[1−{(R/S)×Av[(E+N)/R]}]
= 1 − Av[{(R/S)×Av[(E+N)/R]}]
(式5)
また、P4は、式4の3行目の全体をSで割って平滑した結果として、
P4 = Av[{(A+E+N) − Ex[E+N]}/S]
= Av[Ex[A]/S]
= Ex[A/S]
(式6)
のようにあらわせる。式6を式5と比較すると、減算器744の出力P4が、近端信号における近端音声の割合の推定値となることが分かる。
Here, the value output from the subtractor 744 will be described using equations. The result P4 obtained by dividing the entire second row of Equation 4 used in the description of the Fourier coefficient subtraction unit by S and smoothing is expressed as Equation 5. The right side of Equation 5 is nothing but the value output from the subtracter 744 in FIG.
P4 = Av [P3 / S]
= Av [1-{(R / S) × Av [(E + N) / R]}]
= 1 − Av [{(R / S) × Av [(E + N) / R]}]
(Formula 5)
P4 is the result of smoothing by dividing the entire third row of Equation 4 by S.
P4 = Av [{(A + E + N) −Ex [E + N]} / S]
= Av [Ex [A] / S]
= Ex [A / S]
(Formula 6)
It appears like Comparing Equation 6 with Equation 5, it can be seen that the output P4 of the subtractor 744 is an estimated value of the ratio of the near-end speech in the near-end signal.

減算器744が出力する値を、乗算器737において、減算器4の出力信号、すなわち線形エコーキャンセラによりエコーを減じられた信号のフーリエ係数に乗じることにより、近端信号におけるエコー信号以外の信号、すなわちエコーを抑圧した近端音声のフーリエ係数の推定値が得られる。その推定値は、図13の逆フーリエ変換器74へと送られ、近端信号へと合成され、出力端子75から出力される。結果として、この合成された近端信号においては、エコーは抑圧される。 By multiplying the output value of the subtractor 744 by the Fourier coefficient of the output signal of the subtractor 4 in the multiplier 737, that is, the signal whose echo is reduced by the linear echo canceller, a signal other than the echo signal in the near-end signal, That is, an estimated value of the Fourier coefficient of the near-end speech with the echo suppressed is obtained. The estimated value is sent to the inverse Fourier transformer 74 in FIG. 13, synthesized into a near-end signal, and output from the output terminal 75. As a result, echo is suppressed in this synthesized near-end signal.

エコー経路におけるスピーカなどに歪がある場合に、本発明の第3の実施例がどのように動作するかを説明する。式5および式6を用いて説明したように、P4は近端信号における近端音声の割合の推定値である。このP4を計算するにあたり、本発明の第1の実施例で用いたP3を用いている。すでに本発明の第1の実施例で説明したように、P3は、近端音声のフーリエ係数成分の推定値であり、エコー成分や雑音成分だけでなく、歪により発生した高調波のエコー成分も取り除かれている。従って、P4においても歪により発生した高調波のエコー成分の割合が取り除かれており、このP4を乗じて得られるフーリエ係数では、歪のエコー成分が抑圧される。 A description will be given of how the third embodiment of the present invention operates when a speaker or the like in the echo path is distorted. As described using Equation 5 and Equation 6, P4 is an estimated value of the ratio of near-end speech in the near-end signal. In calculating this P4, P3 used in the first embodiment of the present invention is used. As already described in the first embodiment of the present invention, P3 is an estimated value of the Fourier coefficient component of the near-end speech, and includes not only the echo component and noise component but also the harmonic echo component generated by distortion. It has been removed. Accordingly, the proportion of harmonic echo components generated by distortion is also removed in P4, and the distortion echo component is suppressed in the Fourier coefficient obtained by multiplying P4.

以上のように、図12に示す第3の実施例においても、エコー経路に歪がある場合や線形エコーキャンセラ3がエコー経路推定を誤った場合など、線形エコーキャンセラ3だけではエコーが十分に抑圧できない場合でも、エコーを大きく抑圧することができる。 As described above, also in the third embodiment shown in FIG. 12, the echo is sufficiently suppressed by the linear echo canceller 3 alone, such as when the echo path is distorted or when the linear echo canceller 3 erroneously estimates the echo path. Even if it is not possible, echo can be greatly suppressed.

図15は、図13におけるフーリエ係数乗算器76m(m=1〜M)の第2の構成例である。図14に示すフーリエ係数乗算器76mの第1の構成例との差異は、絶対値計算部731から割算器742への信号経路に、平滑部740が挿入されていること、および、絶対値計算部734から割算器742への信号経路に、平滑部741が挿入されていることのみである。この差異は、図5に示すフーリエ係数減算器の第1の構成例と、図7に示すフーリエ係数減算器の第2の構成例との差異と同様であり、その効果も同様である。したがって、図13におけるフーリエ係数乗算器76m(m=1〜M)として、図15に示す第2の構成例を用いた場合にも、本発明の効果は同様に得られる。 FIG. 15 is a second configuration example of the Fourier coefficient multiplier 76m (m = 1 to M) in FIG. The difference from the first configuration example of the Fourier coefficient multiplier 76m shown in FIG. 14 is that the smoothing unit 740 is inserted in the signal path from the absolute value calculation unit 731 to the divider 742, and the absolute value. The only difference is that the smoothing unit 741 is inserted in the signal path from the calculation unit 734 to the divider 742. This difference is the same as the difference between the first configuration example of the Fourier coefficient subtracter shown in FIG. 5 and the second configuration example of the Fourier coefficient subtracter shown in FIG. 7, and the effect is also the same. Therefore, when the second configuration example shown in FIG. 15 is used as the Fourier coefficient multiplier 76m (m = 1 to M) in FIG.

図16は本発明の第4の実施例のブロック図である。図12に示す第3の実施例との差異は、スペクトルサプレッション部7に入力される信号として、第3の実施例では減算器4の出力を用いているのに対し、第4の実施例ではマイクロホン1の出力信号を用いていることである。この差異は、第1の実施例と第2の実施例との差異と同様であり、その効果も第3の実施例と同様である。 FIG. 16 is a block diagram of the fourth embodiment of the present invention. The difference from the third embodiment shown in FIG. 12 is that the output of the subtracter 4 is used as a signal input to the spectrum suppression unit 7 in the third embodiment, whereas the fourth embodiment uses the output. That is, the output signal of the microphone 1 is used. This difference is the same as the difference between the first embodiment and the second embodiment, and the effect is the same as that of the third embodiment.

次に、図1における変換部100に線形エコーキャンセラ3の出力の歪を強調した信号を第2の信号として入力する実施例について説明する。 Next, an embodiment will be described in which a signal in which distortion of the output of the linear echo canceller 3 is emphasized is input as the second signal to the conversion unit 100 in FIG.

図17は本発明の第5の実施例のブロック図である。図3に示す第1の実施例との差異は、線形エコーキャンセラ3の出力と、スペクトルサブトラクション部6の入力の間に、歪発生部8が挿入されていることのみである。この歪発生部8は、線形エコーキャンセラ3の出力信号、すなわち遠端信号の周波数成分の高調波を積極的に発生させる。歪発生部8によって、音響系で生じる歪に類似した高調波が得られるため、遠端信号に含まれる高調波が少な過ぎる場合に、スペクトルサブトラクション部6でのエコー抑圧が容易になり、歪発生部8がない場合より高いエコー抑圧が得られる。 FIG. 17 is a block diagram of the fifth embodiment of the present invention. The only difference from the first embodiment shown in FIG. 3 is that a distortion generator 8 is inserted between the output of the linear echo canceller 3 and the input of the spectrum subtraction unit 6. The distortion generator 8 actively generates harmonics of the output signal of the linear echo canceller 3, that is, the frequency component of the far-end signal. Since distortion similar to distortion generated in the acoustic system is obtained by the distortion generation unit 8, when the harmonics included in the far-end signal are too small, echo suppression in the spectral subtraction unit 6 is facilitated, and distortion is generated. Higher echo suppression can be obtained than when there is no part 8.

図18は本発明の第6の実施例のブロック図である。図11に示す第2の実施例との差異は、線形エコーキャンセラ3の出力と、スペクトルサブトラクション部6の入力の間に、歪発生部8が挿入されていることのみである。この差異は、第1の実施例と第5の実施例との差異と同一であり、その効果も同一である。 FIG. 18 is a block diagram of the sixth embodiment of the present invention. The only difference from the second embodiment shown in FIG. 11 is that a distortion generator 8 is inserted between the output of the linear echo canceller 3 and the input of the spectrum subtraction unit 6. This difference is the same as the difference between the first embodiment and the fifth embodiment, and the effect is also the same.

図19は本発明の第7の実施例のブロック図である。図12に示す第3の実施例との差異は、線形エコーキャンセラ3の出力と、スペクトルサプレッション部7の入力の間に、歪発生部8が挿入されていることのみである。この差異は、第1の実施例と第5の実施例との差異と同一であり、その効果も同一である。 FIG. 19 is a block diagram of a seventh embodiment of the present invention. The only difference from the third embodiment shown in FIG. 12 is that a distortion generator 8 is inserted between the output of the linear echo canceller 3 and the input of the spectrum suppression unit 7. This difference is the same as the difference between the first embodiment and the fifth embodiment, and the effect is also the same.

図20は本発明の第8の実施例のブロック図である。図16に示す第4の実施例との差異は、線形エコーキャンセラ3の出力と、スペクトルサプレッション部7の入力の間に、歪発生部8が挿入されていることのみである。この差異は、第1の実施例と第5の実施例との差異と同一であり、その効果も同一である。 FIG. 20 is a block diagram of the eighth embodiment of the present invention. The only difference from the fourth embodiment shown in FIG. 16 is that a distortion generator 8 is inserted between the output of the linear echo canceller 3 and the input of the spectrum suppression unit 7. This difference is the same as the difference between the first embodiment and the fifth embodiment, and the effect is also the same.

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は以上の実施例にのみ限定されずその他各種の付加変更が可能である。例えば、以下のように付加変更することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various other additions and modifications can be made. For example, additions and changes can be made as follows.

以上では、スペクトルサブトラクション部、および、スペクトルサプレッション部において、毎サンプルごとにフーリエ変換を行う場合について説明してきたが、毎サンプルでなくとも、一定間隔ごとにフレーム単位で処理することも可能である。またフレームをオーバーラップさせた処理も可能である。この際にオーバーラップセーブやオーバーラップアドなどの手法を用いて、演算量を削減することも可能である。オーバーラップセーブやオーバーラップアドなどの手法については、例えば、非特許文献4に記載されている。 In the above description, the case where the Fourier transform is performed for each sample in the spectrum subtraction unit and the spectrum suppression unit has been described. However, the processing may be performed in units of frames at regular intervals, not every sample. Processing with overlapping frames is also possible. At this time, it is possible to reduce the amount of calculation by using a technique such as overlap save or overlap add. Techniques such as overlap saving and overlap add are described in Non-Patent Document 4, for example.

以上では、スペクトルサブトラクション部、および、スペクトルサプレッション部において、フーリエ変換を行う場合について説明してきたが、フーリエ変換以外にも、コサイン変換や、フィルターバンクなどの線形変換を用いることも可能である。また、サブバンド領域に変換してから処理を行うことも可能である。これらの場合、フーリエ係数減算器、および、フーリエ係数乗算器は、用いる線形変換に対応して読み替えればよい。例えば、コサイン変換を用いた場合には、コサイン係数減算器、コサイン係数乗算器となる。それらの動作は、フーリエ変換の場合と同様である。 In the above description, the case where the Fourier transform is performed in the spectrum subtraction unit and the spectrum suppression unit has been described. However, in addition to the Fourier transform, a linear transform such as a cosine transform or a filter bank may be used. It is also possible to perform processing after conversion to the subband region. In these cases, the Fourier coefficient subtractor and the Fourier coefficient multiplier may be read corresponding to the linear transformation to be used. For example, when cosine transform is used, a cosine coefficient subtracter and a cosine coefficient multiplier are provided. These operations are the same as in the case of the Fourier transform.

本発明における線形エコーキャンセラとして、変換領域エコーキャンセラを用い、さらにその変換領域が、スペクトルサブトラクション部またはスペクトルサプレッション部で同一の変換領域である場合には、演算量の削減およびその演算に伴う遅延時間の短縮が可能である。ここで変換領域エコーキャンセラとは、線形変換を行って展開された変換領域においてエコーキャンセラ動作を行い、逆線形変換によって元の領域に再合成するようなエコーキャンセラを表す。 When a transform domain echo canceller is used as the linear echo canceller in the present invention and the transform domain is the same transform domain in the spectrum subtraction unit or the spectrum suppression unit, the amount of computation is reduced and the delay time associated with the computation is reduced. Can be shortened. Here, the transform domain echo canceller represents an echo canceller that performs an echo canceller operation in a transform domain developed by performing linear transform, and re-synthesizes the original region by inverse linear transform.

線形エコーキャンセラとして非特許文献4に示されるフーリエ変換領域エコーキャンセラを用いた場合の例を図を用いて説明する。図21は、本発明の第9の実施例である。この本発明の第9の実施例では、フーリエ変換領域において、エコーキャンセラとスペクトルサブトラクションを行っている。図3に示す第1の実施例との差異は、線形エコーキャンセラ3がエコーキャンセラ13により実現され、スペクトルサブトラクション部6がスペクトルサブトラクション部16により置換され、スペクトルサブトラクション部16への入力信号のうち2つがエコーキャンセラ13から出力される変換領域信号群1および変換領域信号群2に置換されていることである。 An example of using a Fourier transform domain echo canceller shown in Non-Patent Document 4 as a linear echo canceller will be described with reference to the drawings. FIG. 21 shows a ninth embodiment of the present invention. In the ninth embodiment of the present invention, the spectral subtraction is performed with the echo canceller in the Fourier transform region. The difference from the first embodiment shown in FIG. 3 is that the linear echo canceller 3 is realized by the echo canceller 13, the spectral subtraction unit 6 is replaced by the spectral subtraction unit 16, and 2 of the input signals to the spectral subtraction unit 16 One of them is that they are replaced with a transform domain signal group 1 and a transform domain signal group 2 output from the echo canceller 13.

図22は、本発明の第9の実施例におけるエコーキャンセラ13の構成例を示すブロック図である。端子31より入力された遠端信号は、フーリエ変換器35によりフーリエ変換領域に展開され、各周波数ごとに適応フィルタ群38へと送られる。図21における減算器4から端子33を経由して入力された減算結果は、フーリエ変換器37によりフーリエ変換領域に展開され、各周波数ごとにそれぞれ乗算器39m(m=1〜M)へと送られる。乗算器39m(m=1〜M)のそれぞれは、フーリエ変換器37から受けた信号に、端子34から受けた音声検出結果を乗じて、その結果を適応フィルタ群38へと送る。適応フィルタ群38は、M個の適応フィルタから構成されており、フーリエ変換器35から受けた信号群と、乗算器39m(m=1〜M)からの信号群を受けて、対応する信号を用いて適応フィルタの処理を行う。適応フィルタ処理により得られたそれぞれのフィルタ結果は、逆フーリエ変換器36へと送られる。逆フーリエ変換器36は、適応フィルタ群38から得たフィルタ結果を集め、その逆フーリエ変換を計算し、端子32から出力する。端子32から出力される信号が、エコーキャンセラとしての出力である。 FIG. 22 is a block diagram showing a configuration example of the echo canceller 13 in the ninth embodiment of the present invention. The far-end signal input from the terminal 31 is developed in the Fourier transform region by the Fourier transformer 35 and sent to the adaptive filter group 38 for each frequency. The subtraction result input from the subtracter 4 in FIG. 21 via the terminal 33 is developed in the Fourier transform region by the Fourier transformer 37 and sent to the multiplier 39m (m = 1 to M) for each frequency. It is done. Each of the multipliers 39m (m = 1 to M) multiplies the signal received from the Fourier transformer 37 by the voice detection result received from the terminal 34, and sends the result to the adaptive filter group 38. The adaptive filter group 38 is composed of M adaptive filters, and receives a signal group received from the Fourier transformer 35 and a signal group received from the multiplier 39m (m = 1 to M), and outputs a corresponding signal. To perform adaptive filter processing. Each filter result obtained by the adaptive filter processing is sent to the inverse Fourier transformer 36. The inverse Fourier transformer 36 collects the filter results obtained from the adaptive filter group 38, calculates the inverse Fourier transform thereof, and outputs it from the terminal 32. A signal output from the terminal 32 is an output as an echo canceller.

エコーキャンセラ13は、エコーキャンセラとしての出力以外に、スペクトルサブトラクションのために、フーリエ変換器37が出力する信号群を変換領域信号群1としてベクトル型出力端子41から出力し、適応フィルタ群38が出力するフィルタ結果群を変換領域信号群2としてベクトル型出力端子42から出力する。変換領域信号群1および変換領域信号群2は、図21におけるスペクトルサブトラクション部16へと送られる。変換領域信号群1は、図21における減算器4の出力信号をフーリエ変換したものとなる。また変換領域信号群2は、図21においてエコーキャンセラ13から減算器4へと向かう信号をフーリエ変換したものと解釈できる。 In addition to the output as an echo canceller, the echo canceller 13 outputs the signal group output from the Fourier transformer 37 as a transform domain signal group 1 from the vector type output terminal 41 for spectral subtraction, and the adaptive filter group 38 outputs The filtered result group is output from the vector type output terminal 42 as the transform domain signal group 2. Transform domain signal group 1 and transform domain signal group 2 are sent to spectrum subtraction unit 16 in FIG. The transformation domain signal group 1 is obtained by Fourier transforming the output signal of the subtracter 4 in FIG. Further, the transform area signal group 2 can be interpreted as a signal obtained by Fourier transforming a signal from the echo canceller 13 to the subtracter 4 in FIG.

スペクトルサブトラクション部16の構成および動作を、図を用いて説明する。図23は、スペクトルサブトラクション部16の構成例を示すブロック図である。本発明の第1の実施例で説明した図4に示すスペクトルサブトラクション部の構成例との差異は、2つの入力信号が変換領域信号群1および変換領域信号群2によって置換されていることおよび、図4におけるフーリエ変換器60とフーリエ変換器61が削除されていることである。図22に示すエコーキャンセラの構成例で説明したように、変換領域信号群1は、図21における減算器4の出力信号をフーリエ変換したものであり、変換領域信号群2は、図21においてエコーキャンセラ13から減算器4へと向かう信号をフーリエ変換したものである。これらは、図4に示すスペクトルサブトラクション部において、フーリエ係数減算器66m(m=1〜M)に入力される2つの信号と全く同一である。したがって、図23に示すスペクトルサブトラクション部16は、図4に示すスペクトルサブトラクション部と全く同一の信号を出力することができる。したがって、図21に示す本発明の第9の実施例においても本発明の第1の実施例と同様の効果があることが分かる。スペクトルサブトラクション部16への2つの入力信号がエコーキャンセラ13からの変換領域信号群1および変換領域信号群2として直接接続されることにより、スペクトルサブトラクション部16の内部におけるフーリエ変換を削減しながら、本発明の効果を得ることができる。 The configuration and operation of the spectrum subtraction unit 16 will be described with reference to the drawings. FIG. 23 is a block diagram illustrating a configuration example of the spectrum subtraction unit 16. The difference from the configuration example of the spectral subtraction unit shown in FIG. 4 described in the first embodiment of the present invention is that two input signals are replaced by transform domain signal group 1 and transform domain signal group 2; That is, the Fourier transformer 60 and the Fourier transformer 61 in FIG. 4 are deleted. As described in the configuration example of the echo canceller shown in FIG. 22, the transform domain signal group 1 is a Fourier transform of the output signal of the subtractor 4 in FIG. 21, and the transform domain signal group 2 is an echo in FIG. 21. The signal from the canceller 13 to the subtracter 4 is Fourier-transformed. These are exactly the same as the two signals input to the Fourier coefficient subtractor 66m (m = 1 to M) in the spectral subtraction unit shown in FIG. Therefore, the spectral subtraction unit 16 shown in FIG. 23 can output the same signal as the spectral subtraction unit shown in FIG. Therefore, it can be seen that the ninth embodiment of the present invention shown in FIG. 21 has the same effect as that of the first embodiment of the present invention. The two input signals to the spectrum subtraction unit 16 are directly connected as the transform domain signal group 1 and the transform domain signal group 2 from the echo canceller 13, thereby reducing the Fourier transform inside the spectrum subtraction unit 16 and The effects of the invention can be obtained.

本発明の第9の実施例が、本発明の第1の実施例に対応するように、本発明の他の実施例を変換領域で実現することも可能である。また、フーリエ変換領域以外にコサイン変換領域などを用いることも可能である。 It is also possible to implement other embodiments of the present invention in the transformation domain so that the ninth embodiment of the present invention corresponds to the first embodiment of the present invention. In addition to the Fourier transform region, a cosine transform region or the like can be used.

線形エコーキャンセラとして非特許文献4に示されるサブバンド領域エコーキャンセラを用い、かつ、スペクトルサブトラクション部またはスペクトルサプレッション部をサブバンド領域に変換してから処理を行う場合には、各処理および部分の接続においてサブバンド領域に変換するためのフィルタを省略し、サブバンド領域内で接続することが可能である。この例を、図を用いて説明する。図24は、本発明の第10の実施例を示すブロック図である。この本発明の第10の実施例では、サブバンド領域において、エコーキャンセラとスペクトルサブトラクションを行っている。まず、マイクロホン1からの信号はサブバンド分析フィルタバンク91においてN個の帯域に展開され、遠端信号はサブバンド分析フィルタバンク92においてN個の帯域に展開される。展開された各帯域ごとに、エコーキャンセラ部93n、減算器94n、音声検出部95n、スペクトルサブトラクション部96n(ここでn=1〜N)を有している。各帯域ごとのスペクトルサブトラクション部96nの出力は、サブバンド合成フィルタバンク99によって集められ、もとの信号領域へと逆変換され、近端信号として出力される。各帯域における、減算器94n、音声検出部95n、スペクトルサブトラクション部96n(ここでn=1〜N)の処理は、エコーキャンセラのタップ数や、スペクトルサブトラクション部のフーリエ変換器の規模が異なるが、それ以外は図3に示す本発明の第1の実施例と同様に動作するので、その処理の詳細な説明は省略する。本発明の第10の実施例では、すべての処理がサブバンド領域に変換されてから行われるため、線形エコーキャンセラ3における合成フィルタバンク、および、スペクトルサブトラクション部におけるサブバンド分析フィルタバンクを省略して接続することができる。この場合には、省略されたサブバンド分析フィルタバンクおよびサブバンド合成フィルタバンクに相当する演算量が削減され、またその演算に相当する遅延時間が短縮される。本発明の第10の実施例におけるスペクトルサブトラクション部をスペクトルサプレッション部に置換した構成も可能である。また変換領域をサブバンド領域以外とした構成も可能である。 When the subband region echo canceller shown in Non-Patent Document 4 is used as the linear echo canceller and the processing is performed after converting the spectrum subtraction unit or the spectrum suppression unit to the subband region, the connection of each processing and portion It is possible to omit the filter for converting to the subband region in FIG. This example will be described with reference to the drawings. FIG. 24 is a block diagram showing a tenth embodiment of the present invention. In the tenth embodiment of the present invention, the spectral subtraction is performed with the echo canceller in the subband region. First, the signal from the microphone 1 is developed into N bands in the subband analysis filter bank 91, and the far-end signal is developed into N bands in the subband analysis filter bank 92. Each developed band has an echo canceller section 93n, a subtractor 94n, a voice detection section 95n, and a spectral subtraction section 96n (where n = 1 to N). The outputs of the spectral subtraction unit 96n for each band are collected by the subband synthesis filter bank 99, converted back to the original signal region, and output as a near-end signal. The processing of the subtractor 94n, the voice detection unit 95n, and the spectral subtraction unit 96n (where n = 1 to N) in each band is different in the number of echo canceller taps and the scale of the Fourier transformer in the spectral subtraction unit. The rest of the operation is the same as that of the first embodiment of the present invention shown in FIG. In the tenth embodiment of the present invention, all processing is performed after conversion into the subband region, so the synthesis filter bank in the linear echo canceller 3 and the subband analysis filter bank in the spectral subtraction unit are omitted. Can be connected. In this case, the calculation amount corresponding to the omitted subband analysis filter bank and subband synthesis filter bank is reduced, and the delay time corresponding to the calculation is reduced. A configuration in which the spectrum subtraction unit in the tenth embodiment of the present invention is replaced with a spectrum suppression unit is also possible. A configuration in which the transform area is other than the subband area is also possible.

本発明の第10の実施例が、本発明の第1の実施例に対応するように、本発明の他の実施例をサブバンド領域で実現することも可能である。また、フーリエ変換領域以外にコサイン変換領域などを用いることも可能である。 Other embodiments of the present invention may be implemented in the subband region so that the tenth embodiment of the present invention corresponds to the first embodiment of the present invention. In addition to the Fourier transform region, a cosine transform region or the like can be used.

図25は本発明の第11の実施例を示すブロック図である。本発明の第11の実施例では、エコーキャンセラおよびスペクトルサブトラクションをフーリエ変換領域で行っている。まず、マイクロホン1からの信号はフーリエ変換器191においてM個の帯域に展開され、遠端信号はフーリエ変換器192においてM個の帯域に展開される。展開された各帯域ごとに、エコーキャンセラ部193m、減算器194m、音声検出部195m、フーリエ係数減算器66m(ここでm=1〜M)を有している。各帯域ごとのフーリエ係数減算器66mの出力は、逆フーリエ変換器199によって集められ、もとの信号領域へと逆変換され、近端信号として出力される。各帯域における、減算器194m、音声検出部195m(ここでm=1〜M)の処理は、エコーキャンセラのタップ数が異なるが、それ以外は図3に示す本発明の第1の実施例と同様に動作するので、その処理の詳細な説明は省略する。本発明の第10の実施例も本発明の第11の実施例もともに変換領域において処理を行っているが、異なる点は、変換領域が異なるために帯域の数Mが多いこと、および、図24におけるスペクトルサブトラクション部が、図25ではフーリエ係数減算器66mで置き換えられた形になっていることである。すなわちスペクトルサブトラクション部におけるフーリエ変換器および逆フーリエ変換器が不要となり、フーリエ係数減算器66mのみでスペクトルサブトラクションに必要な動作を行っている。これは、本発明の第11の実施例では、すべての処理がすでにフーリエ変換領域の多数の帯域に展開されているため、スペクトルサブトラクションを行うために改めてフーリエ変換を行う必要がなくなるからである。本発明の第11の実施例では、省略されたフーリエ変換器および逆フーリエ変換器に相当する演算量が削減される。また、本発明の第11の実施例におけるフーリエ係数減算器をフーリエ係数乗算器に置換した構成も可能である。 FIG. 25 is a block diagram showing an eleventh embodiment of the present invention. In the eleventh embodiment of the present invention, echo cancellation and spectral subtraction are performed in the Fourier transform domain. First, the signal from the microphone 1 is developed into M bands in the Fourier transformer 191, and the far-end signal is developed into M bands in the Fourier transformer 192. Each developed band has an echo canceller 193m, a subtracter 194m, a voice detector 195m, and a Fourier coefficient subtractor 66m (where m = 1 to M). The output of the Fourier coefficient subtractor 66m for each band is collected by an inverse Fourier transformer 199, inversely transformed into the original signal domain, and output as a near-end signal. The processing of the subtractor 194m and the sound detection unit 195m (where m = 1 to M) in each band is different from the number of taps of the echo canceller, but other than that of the first embodiment of the present invention shown in FIG. Since the operation is similar, detailed description of the processing is omitted. Both the tenth embodiment of the present invention and the eleventh embodiment of the present invention perform processing in the conversion area, but the difference is that the number of bands M is large because the conversion areas are different, and FIG. In FIG. 25, the spectral subtraction unit 24 is replaced with a Fourier coefficient subtractor 66m. That is, the Fourier transformer and the inverse Fourier transformer in the spectrum subtraction unit are not necessary, and only the Fourier coefficient subtractor 66m performs an operation necessary for the spectrum subtraction. This is because in the eleventh embodiment of the present invention, since all processing has already been developed in a large number of bands in the Fourier transform region, it is not necessary to perform Fourier transform again to perform spectral subtraction. In the eleventh embodiment of the present invention, the amount of calculation corresponding to the omitted Fourier transformer and inverse Fourier transformer is reduced. Further, a configuration in which the Fourier coefficient subtracter in the eleventh embodiment of the present invention is replaced with a Fourier coefficient multiplier is also possible.

本発明の第11の実施例が、本発明の第1の実施例に対応するように、本発明の他の実施例をフーリエ変換領域で実現することも可能である。また、フーリエ変換領域以外にコサイン変換領域などを用いることも可能である。 Other embodiments of the present invention can be implemented in the Fourier transform domain so that the eleventh embodiment of the present invention corresponds to the first embodiment of the present invention. In addition to the Fourier transform region, a cosine transform region or the like can be used.

以上では、線形エコーキャンセラを用いた場合について説明してきたが、線形エコーキャンセラに代えて非線形エコーキャンセラを用いた場合についても、スペクトルサブトラクション部、または、スペクトルサプレッション部と組み合わせた場合に、本発明の効果は得られる。 In the above, the case of using a linear echo canceller has been described. However, in the case of using a nonlinear echo canceller instead of the linear echo canceller, when combined with a spectrum subtraction unit or a spectrum suppression unit, The effect is obtained.

以上、ハンズフリー電話器を応用例として、本発明の説明をしてきたが、ハンズフリー電話器だけでなく、スピーカから音楽が拡声されている環境における収音や、ハンドセットにおけるレシーバからのエコーが問題となるような収音においても、本発明を用いることができる。 As described above, the present invention has been described using a hands-free telephone as an application example. However, not only hands-free telephones but also sound collection in an environment where music is amplified from a speaker and echoes from a receiver in a handset are problematic. The present invention can also be used for such sound collection.

本発明の実施の形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows embodiment of this invention. 変換部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a conversion part. 本発明の第1の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 1st Example of this invention. スペクトルサブトラクション部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a spectrum subtraction part. フーリエ係数減算器の第1の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 1st structural example of a Fourier coefficient subtractor. 平滑部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a smoothing part. フーリエ係数減算器の第2の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 2nd structural example of a Fourier coefficient subtractor. 平滑部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a smoothing part. 平滑部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a smoothing part. 平滑部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a smoothing part. 本発明の第2の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 3rd Example of this invention. スペクトルサプレッション部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a spectrum suppression part. フーリエ係数乗算器の第1の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 1st structural example of a Fourier coefficient multiplier. フーリエ係数乗算器の第2の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 2nd structural example of a Fourier coefficient multiplier. 本発明の第4の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 4th Example of this invention. 本発明の第5の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 5th Example of this invention. 本発明の第6の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 6th Example of this invention. 本発明の第7の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 7th Example of this invention. 本発明の第8の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 8th Example of this invention. 本発明の第9の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 9th Example of this invention. エコーキャンセラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an echo canceller. スペクトルサブトラクション部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a spectrum subtraction part. 本発明の第10の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 10th Example of this invention. 本発明の第11の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 11th Example of this invention. 従来のエコー除去方法を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conventional echo removal method. 線形エコーキャンセラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a linear echo canceller.

符号の説明Explanation of symbols

1:マイクロホン
2:スピーカ
3:線形エコーキャンセラ
4、94n(n=1〜N)、194m(m=1〜M):減算器
5、95n(n=1〜N)、195m(m=1〜M):音声検出部
6、96n(n=1〜N):スペクトルサブトラクション部
7:スペクトルサプレッション部
30:適応フィルタ
38:適応フィルタ群
35、37、60、61、70、71、191,192:フーリエ変換器
36、64、74,199:逆フーリエ変換器
66m(m=1〜M):フーリエ係数減算器
91、92:サブバンド分析フィルタバンク
93n(n=1〜N)、193m(m=1〜M):エコーキャンセラ部
99:サブバンド合成フィルタバンク
100:変換部
160、161:周波数分割部
166m(m=1〜M):補正部
164:周波数合成部
701、704:絶対値計算部
702:割算器
705:平滑部
706:減算器
707:乗算器
710、711:平滑部
76m(m=1〜M):フーリエ係数乗算器
731、734:絶対値計算部
742、745:割算器
740、741、743、747、:平滑部
706:減算器
707、737、746:乗算器
8:歪発生部
1: Microphone 2: Speaker 3: Linear echo canceller 4, 94n (n = 1 to N), 194m (m = 1 to M): Subtractor 5, 95n (n = 1 to N), 195m (m = 1 to 1) M): Speech detection unit 6, 96n (n = 1 to N): Spectrum subtraction unit 7: Spectrum suppression unit 30: Adaptive filter 38: Adaptive filter group 35, 37, 60, 61, 70, 71, 191, 192: Fourier transformers 36, 64, 74, 199: Inverse Fourier transformer 66m (m = 1 to M): Fourier coefficient subtractor 91, 92: Subband analysis filter bank 93n (n = 1 to N), 193m (m = 1 to M): Echo canceller unit 99: Subband synthesis filter bank 100: Conversion unit 160, 161: Frequency division unit 166m (m = 1 to M): Correction unit 164: Frequency synthesis 701, 704: Absolute value calculator 702: Divider 705: Smoother 706: Subtractor 707: Multiplier 710, 711: Smoother 76m (m = 1 to M): Fourier coefficient multipliers 731, 734: Absolute value Calculation units 742 and 745: Dividers 740, 741, 743 and 747: Smoothing unit 706: Subtractors 707, 737 and 746: Multiplier 8: Distortion generator

Claims (1)

収音器と拡声器との間の音響系結合によるエコーを抑圧する方法において、収音器の出力信号または収音器の出力信号からエコーキャンセラの出力信号を減算した信号の何れか一方を第1の信号、前記エコーキャンセラの出力信号の歪みを強調した信号を第2の信号とするとき、前記第1及び第2の信号の各周波数成分毎に、前記第1の信号と前記第2の信号とからエコーの漏れこみ具合の推定値を算出し、該算出した推定値に基づいて前記第1の信号を補正することを特徴とするエコー抑圧方法。 In the method of suppressing echo due to acoustic coupling between the sound collector and the loudspeaker, either the output signal of the sound collector or the signal obtained by subtracting the output signal of the echo canceller from the output signal of the sound collector is the first. 1 signal and a signal in which distortion of the output signal of the echo canceller is emphasized as the second signal, the first signal and the second signal for each frequency component of the first and second signals. An echo suppression method, comprising: calculating an estimated value of echo leakage from a signal; and correcting the first signal based on the calculated estimated value.
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