JP2000200099A - エコ―消去装置及び方法、並びに音声再生装置 - Google Patents
エコ―消去装置及び方法、並びに音声再生装置Info
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Abstract
ありながら、帯域拡張によりサンプリング周波数が高い
出力信号や、それに加え音声周波数帯域も広い信号を出
力とした系についてのエコー消去法は存在しなかった。 【解決手段】 ダウンサンプル回路32は、出力信号と
なる広帯域音声信号のサンプリング周波数16KHzを
入力端子10から入力された狭帯域音声信号のサンプリ
ング周波数8KHzに変換する。適応フィルタ37は、
ダウンサンプリング回路32でサンプリング周波数が8
KHzにダウンサンプルされた上記広帯域音声信号を用
いてスピーカ28からマイクロホン35に回り込む、エ
コーパスフィルタ34によるエコーパス特性を備えるエ
コー信号を推定する。減算回路36は、上記マイク入力
信号から適応フィルタ37により推定された推定エコー
信号を減算する。
Description
グ周波数のマイク入力音声信号と第2のサンプリング周
波数のスピーカ出力音声信号とが存在する場合、マイク
入力信号から、上記スピーカ出力音声信号に基づいて発
生するエコー成分を消去するエコー消去装置及び音声再
生装置に関する。
ては、端末スピーカからマイクへの音声の回り込みによ
るエコーの問題がある。この解決のために、エコーパス
特性の推定を適応フィルタで行い、推定されたエコー信
号をマイク入力信号から差し引くエコー消去装置(キャ
ンセラ)がある。このエコーキャンセラは、マイク入力
をA/D変換した信号(以下、単にマイク入力信号とい
う。)、及びスピーカに出力するためのD/A変換前信
号(同、スピーカ出力信号という)の二者を入力とし、
エコーを消去した信号を出力とする。
音声周波数帯域が300〜3400Hz程度の狭帯域信
号から、帯域外成分を推定し、サンプリング周波数16
KHz、音声周波数帯域300〜6000Hz程度の広
帯域信号を合成する帯域幅拡張技術がある。
信号のサンプリング周波数は8KHzのままでありなが
ら、帯域拡張によりサンプリング周波数が高い出力信号
や、それに加え音声周波数帯域も広い信号を出力とした
系についてのエコー消去法は存在しなかった。エコーを
消去するためには、スピーカ出力信号から回り込むと推
定される推定エコー信号を、マイク入力信号から減算し
なければならず、このためにサンプリング周波数を合わ
せる必要があるためである。
であり、マイク入力とスピーカ出力のサンプリングレー
トが異なっていてもエコー成分を消去できるエコー消去
装置の提供を目的とする。
力のサンプリングレートが異なっていてもエコー成分を
消去できる音声再生装置の提供を目的とする。
装置は、上記課題を解決するために、第1のサンプリン
グ周波数のマイクロホンから入ったマイク入力信号か
ら、第2のサンプリング周波数のスピーカ出力音声信号
に基づいて発生するエコー成分を消去するエコー消去装
置であって、上記出力音声信号の第2のサンプリング周
波数を上記マイク入力音声信号の第1のサンプリング周
波数に変換するサンプリング周波数変換手段と、上記サ
ンプリング周波数変換手段によりサンプリング周波数が
変換された上記出力音声信号を用いて上記スピーカから
上記マイクロホンに回り込むエコー信号を推定するエコ
ー推定手段と、上記マイク入力信号から上記エコー推定
手段により推定された推定エコー信号を減算する減算手
段とを備える。
声信号の周波数帯域を上記マイク入力音声信号の周波数
帯域の範囲内に制限する帯域制限手段を備え、この帯域
制限手段で帯域制限された出力信号のサンプリング周波
数を上記サンプリング周波数変換手段が第1のサンプリ
ング周波数に変換し、この変換した出力を用いて上記エ
コー推定手段がエコー信号を推定し、この推定エコー信
号を減算手段が上記マイク入力信号から減算する。
ンプリング周波数が上記出力音声信号の第2のサンプリ
ング周波数の整数n分の一であるとき、上記サンプリン
グ周波数変換手段は上記出力音声信号をn分の一に間引
く。
信号を入力とし、広帯域音声信号を出力とする帯域幅の
拡張を伴った音声再生装置に発生するエコーを消去する
エコー消去装置であって、サンプリング周波数変換手段
によりサンプリング周波数が変換された上記広帯域音声
信号を用いて上記エコー推定手段が推定した推定エコー
信号を上記減算手段により上記マイク入力信号から減算
する。
を解決するために、第1のサンプリング周波数の入力音
声信号を第2のサンプリング周波数の出力音声信号に変
換してスピーカから発音するときに、第1のサンプリン
グ周波数のマイクロホンから入ったマイク入力信号か
ら、上記スピーカの出力音声信号に基づいて発生するエ
コー成分を消去するエコー消去装置であって、上記第1
のサンプリング周波数と等しく、かつ出力しない信号を
用いて、上記スピーカから上記マイクロホンに回り込む
エコー成分を推定するエコー推定手段と、上記マイク入
力信号から上記エコー推定手段により推定された推定エ
コー信号を減算する減算手段とを備える。
を解決するために、第1のサンプリング周波数のマイク
ロホンから入ったマイク入力信号から、第2のサンプリ
ング周波数のスピーカ出力音声信号に基づいて発生する
エコー成分を消去するエコー消去装置であって、上記マ
イク入力信号のサンプリング周波数を第2のサンプリン
グ周波数に変換するサンプリング周波数変換手段と、上
記出力音声信号を用いて上記スピーカから上記マイクロ
ホンに回り込むエコー信号を推定するエコー推定手段
と、上記エコー推定手段により推定された推定エコー信
号を、上記周波数変換手段により周波数が変換されたマ
イク入力信号から減算する減算手段とを備える。
記課題を解決するために、第1のサンプリング周波数の
マイクロホンから入ったマイク入力信号から、第2のサ
ンプリング周波数のスピーカ出力音声信号に基づいて発
生するエコー成分を消去するエコー消去方法であって、
上記出力音声信号の第2のサンプリング周波数を上記マ
イク入力音声信号の第1のサンプリング周波数に変換
し、このサンプリング周波数が変換された上記出力音声
信号を用いて上記スピーカから上記マイクロホンに回り
込むエコー信号を推定し、上記マイク入力信号から上記
推定エコー信号を減算する。
の周波数帯域を上記マイク入力音声信号の周波数帯域の
範囲内に制限し、帯域制限された出力音声信号のサンプ
リング周波数を第1のサンプリング周波数に変換し、こ
の変換出力を用いて推定した推定エコー信号を上記マイ
ク入力信号から減算する。
ンプリング周波数が上記出力音声信号の第2のサンプリ
ング周波数の整数n分の一であるとき、上記出力音声信
号をn分の一に間引いてサンプリング周波数を変換す
る。
信号を入力とし、広帯域音声信号を出力とする帯域幅の
拡張を伴った音声再生装置に発生するエコーを消去する
エコー消去方法であって、サンプリング周波数が変換さ
れた上記広帯域音声信号を用いて推定した推定エコー信
号を上記マイク入力信号から減算する。
を解決するために、第1のサンプリング周波数の入力音
声信号を第2のサンプリング周波数の出力音声信号に変
換してスピーカから発音するときに、第1のサンプリン
グ周波数のマイクロホンから入ったマイク入力信号か
ら、上記スピーカの出力音声信号に基づいて発生するエ
コー成分を消去するエコー消去方法であって、上記第1
のサンプリング周波数と等しく、かつ出力しない信号を
用いて上記スピーカから上記マイクロホンに回り込むエ
コー成分を推定し、上記マイク入力信号から上記推定エ
コー信号を減算する。
を解決するために、第1のサンプリング周波数のマイク
ロホンから入ったマイク入力信号から、第2のサンプリ
ング周波数のスピーカ出力音声信号に基づいて発生する
エコー成分を消去するエコー消去方法であって、上記マ
イク入力信号のサンプリング周波数を第2のサンプリン
グ周波数に変換すると共に、上記出力音声信号を用いて
上記スピーカから上記マイクロホンに回り込むエコー信
号を推定し、上記推定エコー信号を、上記サンプリング
周波数が変換されたマイク入力信号から減算する。
解決するために、第1のサンプリング周波数の入力音声
信号を第2のサンプリング周波数の出力音声信号に変換
してスピーカから発音すると共に、マイクロホンに入っ
た第1のサンプリング周波数のマイク入力信号を処理す
る音声再生装置において、上記出力音声信号の第2のサ
ンプリング周波数を上記マイク入力音声信号の第1のサ
ンプリング周波数に変換するサンプリング周波数変換手
段と、上記サンプリング周波数変換手段によりサンプリ
ング周波数が変換された上記出力音声信号を用いて上記
スピーカから上記マイクロホンに回り込むエコー信号を
推定するエコー推定手段と、上記マイク入力信号から上
記エコー推定手段により推定された推定エコー信号を減
算する減算手段とを備える。
解決するために、第1のサンプリング周波数の入力音声
信号を第2のサンプリング周波数の出力音声信号に変換
してスピーカから発音すると共に、マイクに入った第1
のサンプリング周波数のマイク入力信号を処理する音声
再生装置において、上記第1のサンプリング周波数と等
しく、かつ出力しない信号を用いて、上記スピーカから
上記マイクロホンに回り込むエコー成分を推定するエコ
ー推定手段と、上記マイク入力信号から上記エコー推定
手段により推定された推定エコー信号を減算する減算手
段とを備える。
解決するために、第1のサンプリング周波数の入力音声
信号を第2のサンプリング周波数の出力音声信号に変換
してスピーカから発音すると共に、マイクに入った第1
のサンプリング周波数のマイク入力信号を処理する音声
再生装置において、上記マイク入力信号の周波数を第2
のサンプリング周波数に変換する周波数変換手段と、上
記出力音声信号を用いて上記スピーカから上記マイクロ
ホンに回り込むエコー信号を推定するエコー推定手段
と、上記エコー推定手段により推定された推定エコー信
号を、上記周波数変換手段により周波数が変換されたマ
イク入力信号から減算する減算手段とを備える。
サンプリング周波数を変換し、マイク入力のサンプリン
グ周波数に合わせることによって、従来のエコーキャン
セラをそのまま利用できるようにした。
トを低い方に変換する場合はダウンサンプリングする。
また帯域制限のうえダウンサンプリングをしてもよい。
さらに、サンプリングレートが整数倍の場合には単純に
間引きを行って変換する方法を用いても良い。また、整
数倍でない場合には帯域制限をせずに、リニア補間フィ
ルタ等を用いてもよい。
がマイク入力と同一の中間出力を用いることにより、マ
イク入力サンプリング周波数と合わせる方法も用いた。
これは例えば帯域拡張処理においては、サンプリング周
波数がマイク入力と同一である狭帯域信号を用いる。
のサンプリング周波数に合わせることによって、エコー
キャンセラを利用できるようにした。この場合、アップ
サンプルを行うことにもなる。以上のどの方法によって
も、エコー消去が行える。
て図面を参照しながら説明する。
グ周波数が等しい、例えば8KHzである場合のエコー
消去装置(キャンセラ)は従来から知られ、図1のよう
に表される。このエコーキャンセラはエコーパス(残響
路)インパルス応答フィルタ3によるエコーパス特性の
推定を適応フィルタ5で行い、この適応フィルタ5で推
定されたエコー信号をマイク4のマイク入力信号から減
算器6によって差し引く。適応フィルタ5のタップ係数
B(z)の初期値が定数により与えられ、同一サンプリ
ング周波数のマイク入力、スピーカ2の出力が与えられ
れば、タップ係数B(z)を更新しつつ、同一サンプリ
ング周波数のエコー消去後の信号が得られ、出力端子7
に供給できる。
入力とスピーカ出力のサンプリング周波数が異なるた
め、このエコーキャンセラはそのままでは利用できな
い。しかし、サンプリング周波数を変換することによっ
て両者を等しくすれば、このエコーキャンセラが利用で
きるようになる。
ンセラを必要とする音声帯域拡張装置を示す。サンプリ
ング周波数fs=8KHz、音声周波数帯域300〜3
400Hzである、パーソナル・ディジタル・セルラー
(PDC)コーデックの一つであるPSI−CELP
(Pitch Synchronus Innovation - CELP:ピッチ同期雑
音励振源−CELP)又はVSELP(Vector Sum Exc
ited Linear Prediction:ベクトル和励起線形予測)を
帯域拡張し、サンプリング周波数fs=16KHz、音
声周波数帯域300〜6000Hzに適用した例であ
る。
ル携帯電話装置の送信側の音声符号化器から送られてき
た符号化パラメータを用いて音声の帯域幅を拡張する。
器により復号されている。送信側の音声符号化器での符
号化方法がPSI−CELP符号化方式によるものであ
るとすれば、この音声復号化器での復号化方法もPSI
−CELPによる。また、音声符号器での符号化方法が
VSELP符号化方式によるものであるとすれば、この
音声帯域拡張装置の前段の音声復号化器での復号化方法
もVSELPによる。
号化パラメータの内の第1の符号化パラメータである励
振源に関するパラメータExcN1,ExcN2又はExcNは、入力
端子12,13又は14から励振源切換&拡張部20又
は励振源拡張部21に供給される。これら励振源切換&
拡張部20又は励振源拡張部21からの励振源拡張出力
は、符号化方式がVSELP又はPSI−CELPであ
るかによりスイッチ22で切り換えられて、LPC合成
部19に供給される。
符号化パラメータである線形予測係数αNは入力端子1
1からαN→rN(線形予測係数→自己相関)変換回路1
5に供給される。
出した自己相関パラメータを用いて予め作成されている
広帯域コードブック(rwCB)17とを備える。そし
て、広帯域コードブック17を用い、自己相関rを広帯
域化部16で拡張してrwとし、再度αwに変換部18で
変換してからLPC合成部19に供給する。LPC合成
部19はrw→αw変換部18からの広帯域線形予測係数
αwと切り換えスイッチ22からの拡張励振源に基づい
て広帯域音声を合成する。
声復号化器でデコードされ、入力端子10から入力され
た狭帯域音声信号(デコード音声)のサンプリング周波
数を8kHzから16kHzにオーバーサンプリングす
るアップサンプル回路26と、LPC合成回路19から
の合成出力から入力狭帯域音声信号の周波数帯域300
Hz〜3400Hzの信号成分を除去し、3400Hz
以上の信号成分を抽出すると共に、ユーザの好みに応じ
て高い周波数成分を抑圧する高域抽出&抑圧フィルタ2
3と、このフィルタ23からのフィルタ出力に端子25
からゲイン調整器で調整されたゲインを乗算する乗算器
24と、乗算器24でゲインが乗算された出力にアップ
サンプル回路26からのサンプリング周波数16kHz
の周波数帯域300Hz〜3400Hzの基の狭帯域音
声信号成分を加算する加算器27とを備えている。
が300〜7000Hzで、サンプリング周波数が16
kHzのディジタル音声信号が出力される。
ように動作する。この音声帯域拡張装置は、狭帯域パラ
メータから広帯域パラメータを推定し、広帯域LPC合
成を行う。その後、原音声の周波数帯域である低域側
を、原音声を16KHzにアップサンプルしたものに置
換する。すなわち、高域通過フィルタを施し高域のみを
残し、この高域成分の中でも高い周波数成分を抑圧し、
さらにゲインを調整し、その後、原音声をアップサンプ
ルしたものに加算する。
広帯域化、励振源の広帯域化の二つが必要である。ま
た、αの広帯域化には、αと相互に変換可能なパラメー
タである自己相関rによるコードブックを予め作成して
おく必要がある。このコードブックによる量子化、逆量
子化によって自己相関rが広帯域化される。
はスペクトル包絡を表すフィルタ係数であることに着目
し、高域側を推定しやすい別のスペクトル包絡を表すパ
ラメータである自己相関rに一旦変換し、これを広帯域
化し、その後で広帯域自己相関rwからαwに逆変換す
る。拡張にはベクトル量子化を用いる。狭帯域自己相関
rnをベクトル量子化し、そのインデックスから対応す
るrwを求めればよい。
述するように一定の関係が成り立つため、広帯域自己相
関によるコードブックのみを用意すればよく、狭帯域自
己相関をこれによりベクトル量子化でき、また逆量子化
により広帯域自己相関が求まる。
ものとすれば、広帯域自己相関と狭帯域自己相関には以
下の(1)式に示す関係がある。
号、xwは広帯域信号、hは帯域制限フィルタのインパ
ルス応答である。
係から、次の(2)式が得られる。
い周波数特性を持つ、もう一つの帯域制限フィルタを考
え、これをH’とすれば、上記(2)式は、次の(3)
式のようになる。
初の帯域制限フィルタと同等であり、減衰特性が2乗と
なる。したがって、この新たなフィルタもまた、帯域制
限フィルタといえる。これを考慮すると、狭帯域自己相
関は、広帯域自己相関と帯域制限のフィルタのインパル
ス応答との畳み込み、すなわち広帯域自己相関を帯域制
限したものと単純化される。すなわち、次の(4)式と
なる。
化するにあたっては、広帯域コードブックのみを用意す
れば、量子化時に必要な狭帯域ベクトルは演算により作
成が可能であり、狭帯域自己相関から予めコードブック
を用意しておく必要がない。
しくはなだらかに増減するカーブを持つために、H’に
より低域通過させても大きな変化がなく、rn量子化
は、直接rwコードブックで行える。ただし、サンプリ
ング周波数が1/2のため、1次おきに比較する必要が
ある。
に分けることによって、さらに精度良い拡張が可能であ
るため、これも行っている。これに伴いコードブックも
V用、UV用の二つを用いている。
SI−CELPにおいては狭帯域での励振源を、ゼロ詰
め部12でゼロ値を挿入することでアップサンプルし、
エイリアシング歪みを発生させたものを用いる。この方
法は非常に単純であるが、元の音声のパワーや調波構造
の差分が保存されるので、励振源としては十分な品質で
あるといえる。
励振源によりLPC合成回路19でLPC合成を行う。
のままでは品質が悪いので、低域側はコーデック出力の
オリジナル音声SNDNで置換する。このために、合成
音のうち4KHz以上を抽出し、一方でコーデック出力
をfs=16KHzにアップサンプルし、これらを加算
する。
ゲインをユーザの好みに応じてゲイン調整器で調整可能
としている。ユーザ毎の個人差が大きいため、この値を
可変にしている。高域側ゲインの値をユーザからの入力
により予め設定しておき、この値を参照し、乗算を行
う。
抑圧フィルタ23で約6KHz以上の成分を若干抑圧す
るフィルタリングを施すことで、聴きやすい音にしてい
る。このフィルタ係数を選択可能とし、予め選択された
フィルタにより処理を行うことで、好みに応じ高域側の
周波数帯域を選択可能とした。このフィルタの選択もユ
ーザの入力により設定する。
は、低域側のパワー特性に影響を与えないため、加算後
に行っても良い。あるいは、あえて低域側にも影響のあ
るフィルタを加算後に施す事も可能である。以上により
広帯域音声が得られる。
コードブックの作成について説明する。
GLA(Generalized Lloyd Algorithm)による方法であ
る。広帯域音声を一定時間、例えば20msecごとのフレ
ームに区切り、そのフレーム毎に、一定次例えば6次ま
での自己相関を求めておく。このフレーム毎の自己相関
をトレーニングデータとし、6次元のコードブックを作
成する。このとき、有声音、無声音の区別を行い、有声
音の自己相関、無声音の自己相関を別々に集め、それぞ
れのコードブックを作成してもよい。この場合、帯域拡
張処理中αの拡張時、コードブックを参照するが、この
ときにも有声音、無声音の判別を行い、対応するコード
ブックを利用する。
ードブックと広帯域無声音用コードブックを用いている
が、図3及び図4を参照しながらその作成について詳細
に説明する。
ステップS31で1フレーム20msecにフレーミングす
る。次に、ステップS32で各フレームにおいて、例え
ばフレームエネルギーやゼロクロスの値等を調べること
によって有声音(V)か無声音(UV)かの分類を行
う。
レームにおいて、例えば6次までの自己相関パラメータ
rを計算する。また、ステップS34では広帯域無声音
フレームにおける、例えば6次までの自己相関パラメー
タrを求める。
タから、図4のステップS41で広帯域パラメータを抽
出し、GLAにより次元6の広帯域V(UV)コードブ
ックをステップS42で作成する。
を用いた音声帯域幅拡張装置では、高域ゲイン、高域抑
圧フィルタを可変とすることで、ユーザの好み合う広帯
域音声を提供することができる。
の母音ににごりがある。これに上記方法をそのまま適用
すると、高域に耳障りなノイズが残る。これを改善する
ためには以下の処理をおこなう。
にVを聴感上滑らかに聞こえるような処理を行っている
が、VSELPにはこれがなく、このために帯域幅拡張
したときに若干雑音が混入したように聞こえる。そこ
で、広帯域励振源を作成する際に、励振源切り換え&拡
張部20により以下の処理を施す。
されるパラメータβ(長期予測係数), bL[i](長期フィル
タ状態),γ(利得), c1[i](励起コードベクタ)により、 β * bL[i] + γ * c1[i] として作成されるが、このうち前者がピッチ成分、後者
がノイズ成分を表すので、これをβ * bL[i]とγ * c1
[i]に分け、一定の時間範囲において、前者のエネルギ
ーが大きい場合にはピッチが強い有声音と考えられるた
め、励振源をパルス列とし、ピッチ成分のない部分では
0に抑圧した。また、エネルギーが大きくない場合には
従来どおりとし、こうして作成された狭帯域励振源にゼ
ロ詰め部によりPSI-CELP同様0を詰めアップサンプルす
ることにより広帯域励振源とした。これにより、VSE
LPにおける有声音の聴感上の品質が向上した。
記オリジナル音声SNDNをアップサンプルしたもの
と、加算器27により加算する。このとき、高域側に対
し、約6KHz以上の成分を若干抑圧する高域抑圧フィ
ルタ23によりフィルタリングを施すことで、聴きやす
い音にしている。このフィルタ係数は選択可能としてい
る。
に応じて高域側ゲインを調整可能としている。
拡張処理と、エコーキャンセラを共存させる場合、マイ
クロホン入力とスピーカ出力のサンプリング周波数を一
致させる必要がある。
広帯域音声信号をダウンサンプルする。この際、エイリ
アシング発生を抑えるために、帯域制限を行い、その後
ダウンサンプルを行う。この第1の具体例について図5
を用いて説明する。この第1の具体例はエコーキャンセ
ラ30を備えた音声帯域拡張装置である。
張装置が、サンプリング周波数8KHzの狭帯域信号を
サンプリング周波数16KHzの広帯域信号に変換し
て、スピーカ28から発音するときに、マイクロホン3
5に入るマイク入力信号から、上記スピーカ出力に基づ
いて発生するエコー成分を消去する装置であり、広帯域
信号のサンプリング周波数を16KHzから8KHzに
ダウンサンプリングするダウンサンプリング回路32
と、スピーカ28からマイクロホン35に回り込むエコ
ー信号を推定する適応フィルタ37と、上記マイク入力
信号から推定エコー信号を減算する減算回路36とを備
えてなる。
記出力音声信号となる広帯域音声信号のサンプリング周
波数16KHzを入力端子10から入力された狭帯域音
声信号のサンプリング周波数8KHzに変換する。
34によるエコーパス特性を推定することができ、この
ダウンサンプリング回路32でサンプリング周波数が8
KHzにダウンサンプルされた上記広帯域音声信号を用
いてスピーカ28からマイクロホン35に回り込む、エ
コー信号を推定する。
適応フィルタ37により推定された推定エコー信号を減
算する。
記広帯域音声信号をダウンサンプリング回路32に供給
する前にLPF31に通して、エイリアシングの発生を
抑えている。ただしこの第1の具体例の場合、得られる
fs=8KHzの信号は、本来エコーキャンセラ30の
入力とされるべきスピーカ28出力に対して、LPF3
1の影響を受け、特に位相特性が問題になる場合があ
る。したがって、位相特性がそれほど問題にならないフ
ィルタを用いることができる場合に用いるとよい。
性が問題となる場合、また帯域制限フィルタの演算量が
問題となる場合に有効な、広帯域音声信号をそのまま間
引きによってダウンサンプルする、図6に示すエコーキ
ャンセラ40を挙げる。このエコーキャンセラ40は、
上記図5に示したエコーキャンセラ30からLPF31
を取り除き、ダウンサンプリング回路32に間引き処理
を行わせる点が異なる。ただしこの場合、間引きに伴い
エイリアシングが発生するので、エコー特性や出力音声
の周波数特性上、エイリアシングがそれほど問題となら
ない場合に用いるとよい。
に、入力端子10から供給される狭帯域音声のアップサ
ンプル前のデータを保存しておき、これを利用するエコ
ーキャンセラ45を備えた音声帯域拡張装置である。保
存用メモリが必要となるが、ダウンサンプルの演算は不
要である。ただし、この信号はスピーカ28出力と異な
り、アップサンプル時やその後のポストプロセスによる
影響を受けていないので、エコーキャンセラ45は本来
のエコーパスにこの変化分も含めたものがエコーパスと
なる。したがって、これらの変化の影響がそれほど問題
とならない場合に用いるのがよい。
に、マイクロホン35に入るマイク入力音声をアップサ
ンプル回路51でアップサンプルし、広帯域音声信号の
サンプリング周波数16KHzに合わせる。この場合
は、エコーキャンセラ50も出力音声のサンプリング周
波数、すなわちこの場合16KHzで動作することを前
提とし、対象とするデータ数を8KHzの場合の2倍に
する、また適応フィルタ37のB(z)の初期値も変更
する必要がある。そして、エコーキャンセルした後の信
号はダウンダンプル回路52でダウンサンプルし8KH
zとする。なお、エコーパスは、本来のエコーパスにア
ップサンプルによる変化を含めたものとなる。これらの
影響が他の方法よりも有利である場合に用いるとよい。
サンプリング周波数を合わせる手段を、エコーキャンセ
ラ内部に設けている。この場合、エコーキャンセラの外
観はサンプリング周波数の異なる2系統を入力とする
が、内部でサンプリングレートを変換するため、実質的
に従来と同じである。
ング周波数の比は整数倍に限らない。また、帯域拡張技
術への適用に限るものでもない。
置(CPU)やディジタル信号処理装置(DSP)内部
で、機能するプログラムのソフトウェアに適する。
ンプリング周波数と、スピーカ出力のサンプリング周波
数が異なる場合、特に音声の帯域拡張のように2倍の周
波数となる場合にも、エコーキャンセラを利用、動作さ
せることができ、エコーの消去された音声が得られる。
例えば8KHzである場合のエコーキャンセラのブロッ
ク図である。
とする音声帯域拡張装置のブロック図である。
用コードブックと広帯域無声音用コードブックに使われ
るトレーニングデータ生成処理を説明するためのフロー
チャートである。
ーチャートである。
ク図である。
ク図である。
ク図である。
ク図である。
F、32 ダウンサンプル回路、34 エコーパスフィ
ルタ、35 マイクロホン、36 減算器、37 適応
フィルタ
Claims (24)
- 【請求項1】 第1のサンプリング周波数のマイクロホ
ンから入ったマイク入力信号から、第2のサンプリング
周波数のスピーカ出力音声信号に基づいて発生するエコ
ー成分を消去するエコー消去装置であって、 上記スピーカ出力音声信号の第2のサンプリング周波数
を上記マイク入力音声信号の第1のサンプリング周波数
に変換するサンプリング周波数変換手段と、 上記サンプリング周波数変換手段によりサンプリング周
波数が変換された上記出力音声信号を用いて上記スピー
カから上記マイクロホンに回り込むエコー信号を推定す
るエコー推定手段と、 上記マイク入力信号から上記エコー推定手段により推定
された推定エコー信号を減算する減算手段とを備えるこ
とを特徴とするエコー消去装置。 - 【請求項2】 上記出力音声信号の周波数帯域を上記マ
イク入力音声信号の周波数帯域の範囲内に制限する帯域
制限手段を備え、この帯域制限手段で帯域制限された出
力信号のサンプリング周波数を上記サンプリング周波数
変換手段が第1のサンプリング周波数に変換し、この変
換した出力を用いて上記エコー推定手段がエコー信号を
推定し、この推定エコー信号を減算手段が上記マイク入
力信号から減算することを特徴とする請求項1記載のエ
コー消去装置。 - 【請求項3】 上記マイク入力音声信号の第1のサンプ
リング周波数が上記出力音声信号の第2のサンプリング
周波数の整数n分の一であるとき、上記サンプリング周
波数変換手段は上記出力音声信号をn分の一に間引くこ
とを特徴とする請求項1記載のエコー消去装置。 - 【請求項4】 狭帯域音声信号を入力とし、広帯域音声
信号を出力とする帯域幅の拡張を伴った音声再生装置に
発生するエコーを消去するエコー消去装置であって、サ
ンプリング周波数変換手段によりサンプリング周波数が
変換された上記広帯域音声信号を用いて上記エコー推定
手段が推定した推定エコー信号を上記減算手段により上
記マイク入力信号から減算することを特徴とする請求項
1記載のエコー消去装置。 - 【請求項5】 第1のサンプリング周波数の入力音声信
号を第2のサンプリング周波数の出力音声信号に変換し
てスピーカから発音するときに、第1のサンプリング周
波数のマイクロホンから入ったマイク入力信号から、上
記スピーカの出力音声信号に基づいて発生するエコー成
分を消去するエコー消去装置であって、 上記第1のサンプリング周波数と等しく、かつ出力しな
い信号を用いて、上記スピーカから上記マイクロホンに
回り込むエコー成分を推定するエコー推定手段と、 上記マイク入力信号から上記エコー推定手段により推定
された推定エコー信号を減算する減算手段とを備えるこ
とを特徴とするエコー消去装置。 - 【請求項6】 上記入力音声信号を狭帯域音声信号と
し、上記出力音声信号を広帯域音声信号とする帯域幅の
拡張を伴った音声再生装置に発生するエコーを消去する
エコー消去装置であって、上記減算手段はサンプリング
周波数を変換しない上記狭帯域音声信号を用いて上記エ
コー推定手段が推定した推定エコー信号を上記マイク入
力信号から減算することを特徴とする請求項5記載のエ
コー消去装置。 - 【請求項7】 第1のサンプリング周波数のマイクロホ
ンから入ったマイク入力信号から、第2のサンプリング
周波数のスピーカ出力音声信号に基づいて発生するエコ
ー成分を消去するエコー消去装置であって、 上記マイク入力信号のサンプリング周波数を第2のサン
プリング周波数に変換するサンプリング周波数変換手段
と、 上記出力音声信号を用いて上記スピーカから上記マイク
ロホンに回り込むエコー信号を推定するエコー推定手段
と、 上記エコー推定手段により推定された推定エコー信号
を、上記周波数変換手段により周波数が変換されたマイ
ク入力信号から減算する減算手段とを備えることを特徴
とするエコー消去装置。 - 【請求項8】 狭帯域音声信号を入力とし、広帯域音声
信号を出力とする帯域幅の拡張を伴った音声再生装置に
発生するエコーを消去するエコー消去装置であって、上
記サンプリング周波数変換手段によりサンプリング周波
数が変換された上記マイク入力信号から上記エコー推定
手段が上記広帯域音声信号を用いて推定した推定エコー
信号を上記減算手段で減算することを特徴とする請求項
7記載のエコー消去装置。 - 【請求項9】 第1のサンプリング周波数のマイクロホ
ンから入ったマイク入力信号から、第2のサンプリング
周波数のスピーカ出力音声信号に基づいて発生するエコ
ー成分を消去するエコー消去方法であって、 上記出力音声信号の第2のサンプリング周波数を上記マ
イク入力音声信号の第1のサンプリング周波数に変換
し、このサンプリング周波数が変換された上記出力音声
信号を用いて上記スピーカから上記マイクロホンに回り
込むエコー信号を推定し、上記マイク入力信号から上記
推定エコー信号を減算することを特徴とするエコー消去
方法。 - 【請求項10】 上記出力音声信号の周波数帯域を上記
マイク入力音声信号の周波数帯域の範囲内に制限し、帯
域制限された出力音声信号のサンプリング周波数を第1
のサンプリング周波数に変換し、この変換出力を用いて
推定した推定エコー信号を上記マイク入力信号から減算
することを特徴とする請求項9記載のエコー消去方法。 - 【請求項11】 上記マイク入力音声信号の第1のサン
プリング周波数が上記出力音声信号の第2のサンプリン
グ周波数の整数n分の一であるとき、上記出力音声信号
をn分の一に間引いてサンプリング周波数を変換するこ
とを特徴とする請求項9記載のエコー消去方法。 - 【請求項12】 狭帯域音声信号を入力とし、広帯域音
声信号を出力とする帯域幅の拡張を伴った音声再生装置
に発生するエコーを消去するエコー消去方法であって、
サンプリング周波数が変換された上記広帯域音声信号を
用いて推定した推定エコー信号を上記マイク入力信号か
ら減算することを特徴とする請求項9記載のエコー消去
方法。 - 【請求項13】 第1のサンプリング周波数の入力音声
信号を第2のサンプリング周波数の出力音声信号に変換
してスピーカから発音するときに、第1のサンプリング
周波数のマイクロホンから入ったマイク入力信号から、
上記スピーカの出力音声信号に基づいて発生するエコー
成分を消去するエコー消去方法であって、 上記第1のサンプリング周波数と等しく、かつ出力しな
い信号を用いて上記スピーカから上記マイクロホンに回
り込むエコー成分を推定し、上記マイク入力信号から上
記推定エコー信号を減算することを特徴とするエコー消
去方法。 - 【請求項14】 上記入力音声信号を狭帯域音声信号と
し、上記出力音声信号を広帯域音声信号とする帯域幅の
拡張を伴った音声再生装置に発生するエコーを消去する
エコー消去方法であって、サンプリング周波数を変換し
ない上記狭帯域音声信号を用いて推定した推定エコー信
号を上記マイク入力信号から減算することを特徴とする
請求項13記載のエコー消去方法。 - 【請求項15】 第1のサンプリング周波数のマイクロ
ホンから入ったマイク入力信号から、第2のサンプリン
グ周波数のスピーカ出力音声信号に基づいて発生するエ
コー成分を消去するエコー消去方法であって、 上記マイク入力信号のサンプリング周波数を第2のサン
プリング周波数に変換すると共に、上記出力音声信号を
用いて上記スピーカから上記マイクロホンに回り込むエ
コー信号を推定し、上記推定エコー信号を、上記サンプ
リング周波数が変換されたマイク入力信号から減算する
ことを特徴とするエコー消去方法。 - 【請求項16】 狭帯域音声信号を入力とし、広帯域音
声信号を出力とする帯域幅の拡張を伴った音声再生装置
に発生するエコーを消去するエコー消去方法であって、
上記サンプリング周波数が変換された上記マイク入力信
号から、上記広帯域音声信号を用いて推定した推定エコ
ー信号を減算することを特徴とする請求項15記載のエ
コー消去方法。 - 【請求項17】 第1のサンプリング周波数の入力音声
信号を第2のサンプリング周波数の出力音声信号に変換
してスピーカから発音すると共に、マイクロホンに入っ
た第1のサンプリング周波数のマイク入力信号を処理す
る音声再生装置において、 上記出力音声信号の第2のサンプリング周波数を上記マ
イク入力音声信号の第1のサンプリング周波数に変換す
るサンプリング周波数変換手段と、 上記サンプリング周波数変換手段によりサンプリング周
波数が変換された上記出力音声信号を用いて上記スピー
カから上記マイクロホンに回り込むエコー信号を推定す
るエコー推定手段と、 上記マイク入力信号から上記エコー推定手段により推定
された推定エコー信号を減算する減算手段とを備えるこ
とを特徴とする音声再生装置。 - 【請求項18】 上記出力音声信号の周波数帯域を上記
マイク入力音声信号の周波数帯域の範囲内に制限する帯
域制限手段を備え、この帯域制限手段で帯域制限された
出力音声信号のサンプリング周波数を上記サンプリング
周波数変換手段が第1のサンプリング周波数に変換し、
この変換出力を用いて上記エコー推定手段がエコー信号
を推定し、この推定エコー信号を上記減算手段が上記マ
イク入力信号から減算することを特徴とする請求項17
記載の音声再生装置。 - 【請求項19】 上記マイク入力音声信号の第1のサン
プリング周波数が上記出力音声信号の第2のサンプリン
グ周波数の整数n分の一であるとき、上記サンプリング
周波数変換手段は上記出力音声信号をn分の一に間引く
ことを特徴とする請求項17記載の音声再生装置。 - 【請求項20】 上記入力音声信号を狭帯域音声信号と
し、上記出力音声信号を広帯域音声信号とする帯域幅の
拡張を伴った音声再生装置であって、サンプリング周波
数変換手段によりサンプリング周波数が変換された上記
広帯域音声信号を用いて上記エコー推定手段が推定した
推定エコー信号を上記減算手段により上記マイク入力信
号から減算することを特徴とする請求項17記載の音声
再生装置。 - 【請求項21】 第1のサンプリング周波数の入力音声
信号を第2のサンプリング周波数の出力音声信号に変換
してスピーカから発音すると共に、マイクに入った第1
のサンプリング周波数のマイク入力信号を処理する音声
再生装置において、 上記第1のサンプリング周波数と等しく、かつ出力しな
い信号を用いて、上記スピーカから上記マイクロホンに
回り込むエコー成分を推定するエコー推定手段と、 上記マイク入力信号から上記エコー推定手段により推定
された推定エコー信号を減算する減算手段とを備えるこ
とを特徴とする音声再生装置。 - 【請求項22】 上記入力音声信号を狭帯域音声信号と
し、上記出力音声信号を広帯域音声信号とする帯域幅の
拡張を伴った音声再生装置であって、上記減算手段はサ
ンプリング周波数を変換しない上記狭帯域音声信号を用
いて上記エコー推定手段が推定した推定エコー信号を上
記マイク入力信号から減算することを特徴とする請求項
21記載の音声再生装置。 - 【請求項23】 第1のサンプリング周波数の入力音声
信号を第2のサンプリング周波数の出力音声信号に変換
してスピーカから発音すると共に、マイクに入った第1
のサンプリング周波数のマイク入力信号を処理する音声
再生装置において、 上記マイク入力信号の周波数を第2のサンプリング周波
数に変換する周波数変換手段と、 上記出力音声信号を用いて上記スピーカから上記マイク
ロホンに回り込むエコー信号を推定するエコー推定手段
と、 上記エコー推定手段により推定された推定エコー信号
を、上記周波数変換手段により周波数が変換されたマイ
ク入力信号から減算する減算手段とを備えることを特徴
とする音声再生装置。 - 【請求項24】 上記入力音声信号を狭帯域音声信号と
し、上記出力音声信号を広帯域音声信号とする帯域幅の
拡張を伴った音声再生装置であって、上記周波数変換手
段により周波数が変換された上記マイク入力信号から上
記エコー推定手段が上記広帯域音声信号を用いて推定し
た推定エコー信号を上記減算手段で減算することを特徴
とする請求項23記載の音声再生装置。
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