JP2002076998A - 反響及び雑音除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノイズを時間軸で適応的に除去することによ
り、ノイズ除去に伴なう音質の違和感を生じせしめない
反響及び雑音除去装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 ノイズ成分をＦＦＴ演算部３２で変換し
た周波数成分をフレーム毎で平滑することで周波数の大
まかな特性を抽出し、逆ＦＦＴ演算部３３で再び時間軸
信号に変換し、さらに逆ＦＦＴ演算部３３で出力された
ノイズの特徴を反映した時間信号を参照信号にして、擬
似ノイズを適応除去するＡＤＦ部を有し、もって時間軸
で線形動作するＡＤＦ部でノイズ除去を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、反響及び雑音除
去装置に関し、例えば車載用のハンズフリー自動車電話
機等に適用して好適な反響及び雑音除去装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、車載用のハンズフリー自動車電話
機が普及しており、これに伴ないこのようなハンズフリ
ー自動車電話機等における反響や雑音を除去するための
装置が種々提案されている。

【０００３】このような反響や雑音の除去装置として
は、特開平１０−２４３０８２号公報に開示されるエコ
ーキャンセラが知られている。この公報に記載の技術
は、エコーキャンセラの前に配置されたノイズキャンセ
ラの回路構成が、該エコーキャンセラと略同一の回路構
成であり、そのため全体の回路構成が複雑であることを
解消するためになされたもので、エコーキャンセラにお
ける推定エコーを送信する送信信号から伝送音声帯域以
外の雑音を抽出するバンドエリミネーションフィルタの
出力信号を受信信号に加算することにより、周囲雑音の
影響でエコーの抑圧量を低下させることなく、雑音を低
減し、通信品質を確保するようにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の装置では、エコーキャンセラの前処理としてバ
ンド除去フィルタを用いて雑音を除去しようとするた
め、音声帯域と雑音の帯域が重なったときには、雑音を
除去すると同時に音声をも除去してしまうため、音声の
劣化が不可避になるという課題があった。

【０００５】また、このような欠点を回避しようとし
て、バンド除去フィルタの代わりに、より高度な処理で
ある周知の周波数減算法（スペクトル減算法）を用いた
場合には、周波数領域での雑音減算処理が非線形処理に
なることがある。

【０００６】一般に、エコーキャンセラにおいては、エ
コー経路の中に非線形性経路が含まれるとエコー消去量
が大きく劣化するという性質がよく知られており、その
結果、今度はエコーが大きく残ることにより、やはり通
話品質が劣化してしまうという課題があった。

【０００７】本発明は、以上の点を考慮してなされたも
のであり、ノイズを時間軸で適応的に除去することによ
り、ノイズ除去に伴なう音質の違和感を生じせしめない
反響及び雑音除去装置を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、第１の本発明においては、受信した受信信号をスピ
ーカから音声信号として出力し、マイクロホンから入力
される音声信号を送信信号として出力するときの、前記
入力される音声信号に混入する反響音及び雑音をエコー
キャンセラ部とノイズキャンセラ部においてそれぞれ除
去する反響及び雑音除去装置を、以下の各構成要素によ
って構成した。

【０００９】すなわち、前記ノイズキャンセラ部におい
ては、入力されるディジタル音声信号の時間軸信号を周
波数軸信号に変換するＦＦＴ演算部と、このＦＦＴ演算
部で変換された周波数軸信号を時間軸信号に変換する逆
ＦＦＴ演算部と、この逆ＦＦＴ演算部の出力を参照入力
として雑音成分を除去するための除去信号を出力する適
応ディジタルフィルタ部と、入力される音声検出信号に
よってＦＦＴ演算部でのノイズ更新の制御を行うノイズ
除去部と、を備え、前記エコーキャンセラ部において
は、前記ノイズキャンセラ部からの出力と、前記受信信
号をもとに擬似エコーを発生してエコーを打ち消し除去
するエコー除去手段とを備えることとした。

【００１０】これにより本発明では、いったんノイズ成
分をＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆ
ｏｒｍ；高速フーリエ変換）演算部を用いて周波数成分
に変換し、周波数成分をフレーム毎で平滑することで周
波数の大まかな特性を抽出して再び時間軸信号に変換す
る逆ＦＦＴ演算部を有し、逆ＦＦＴ演算部で出力された
ノイズの特徴を反映した時間信号を参照信号にして擬似
ノイズを適応除去する適応ディジタルフィルタ（以下、
単にＡＤＦと略記する）部を有し、もって時間軸で線形
動作するＡＤＦ部でノイズ除去を行うようにして、後段
のエコーキャンセラ部の性能を確保するようにした。

【００１１】

【発明の実施の形態】（Ａ）第１の実施形態 以下、本発明による反響及び雑音除去装置の第１の実施
形態を図面を参照しながら詳述する。

【００１２】（Ａ−１）第１の実施形態の構成 図１は、第１の実施形態の反響及び雑音除去装置の構成
を示すブロック図である。

【００１３】この第１の実施形態の反響及び雑音除去装
置は、マイクロホン１と、このマイクロホン１で採取し
た音声信号に含まれるノイズ成分を除去するノイズキャ
ンセラ部３と、エコー成分を除去するエコーキャンセラ
部５と、音声信号を音声として出力するスピーカ７によ
り構成される。

【００１４】また、ノイズキャンセラ部３は、マイクロ
ホン１と接続されマイクロホン１から入力されるアナロ
グ音声信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部３１
と、このＡ／Ｄ変換部３１と接続されＡ／Ｄ変換部３１
から入力されるデジタル送信信号を、後述するエコーキ
ャンセラ部５からの音声検出信号によりノイズ更新の制
御を受けながら、フレーム毎に時間軸信号から周波数軸
信号に変換するＦＦＴ演算部３２と、このＦＦＴ演算部
３２と接続され周波数軸信号を時間軸信号に逆変換する
逆ＦＦＴ演算部３３と、この逆ＦＦＴ演算部３３と接続
されるＡＤＦ部３４と、このＡＤＦ部３４からの信号と
ディレイ部３５から出力信号とを加算して得られた送信
信号をエコーキャンセラ部５に向けて出力する加算器３
６により構成される。

【００１５】また、エコーキャンセラ部５は前記加算器
３６からのノイズの除去された送信信号と後述するＡＤ
Ｆ部５２からの信号とを加算する加算器５２と、ＡＤＦ
部５２により構成される。

【００１６】なお説明を容易にするために、Ｓinはマイ
クロホン入力を、Ｓout は送信側出力を、Ｒinは受信側
入力を、Ｒout はスピーカ出力をそれぞれ示すものとす
る。

【００１７】（Ａ−２）第１の実施形態の動作 以下、図１を用いて第１の実施形態の反響及び雑音除去
装置の動作を説明する。

【００１８】本発明では、マイクロホン１から雑音等を
含む音声信号が入力されるが、はじめに周囲の雑音であ
るノイズが入力され、次に肉声等の送信しようとする音
声が入力されるものと仮定している。つまり、電源が投
入されると所望とする音声が入力されるよりも先に周囲
からノイズが入り込む方が普通であるからである。

【００１９】はじめにマイクロホン１から信号が入力さ
れる。ここでマイクロホン１から入力されたマイクロホ
ン入力信号をＸとする。このマイクロホンからのアナロ
グ信号はアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器３１に
よってディジタル化され、送信信号として周波数成分を
計算するためにＦＦＴ演算部３２に入力される。このＦ
ＦＴ演算部３２の処理に関しては既に十分周知の技術で
あるのでここでは述べない。

【００２０】ＦＦＴ演算部３２では入力された送信信号
をフレームとし、このフレーム毎に周波数成分Ｘf(ｋ，
ｌ）に変換する。ここで「ｋ」は第ｋ番目の周波数であ
り、「ｌ」はフレーム番号を表す数であり、１つのフレ
ームは２５６サンプルのデータからなる。即ち本発明で
は、２５６点のＦＦＴ演算部処理を用いた。

【００２１】ＦＦＴ演算部３２では更にパワースペクト
ルの平滑値を次に示す式（１）のように求める。

【００２２】 Ｘaf（ｋ，ｌ＋１） ＝α・｜Ｘｆ（ｋ，ｌ）｜＋（１−α）・Ｘaf（ｋ，ｌ） …（１） ここで、Ｘaf（ｋ，０）＝０であり、αは平滑の緩急を
決める平滑定数であり、１＞α＞０なる定数である。な
お本発明では平滑定数α＝０．５を用いたが、これに限
定するものではない。

【００２３】式（１）に示したようにＸaf（ｋ，ｌ＋
１）は現在までのパワースペクトルの平滑値Ｘaf（ｋ，
ｌ）と、現在入手した周波数成分Ｘｆ（ｋ，ｌ）を加算
して次回の平滑値として計算するようになっている。

【００２４】したがって平滑係数αがα＝１であれば、
Ｘafはほとんど平滑されることなく急峻な追従をしなが
ら更新される。その結果、Ｘaf（ｋ，ｌ＋１）は次に示
す式（２）のように周波数成分Ｘf(ｋ，ｌ）と等しくな
る。

【００２５】 Ｘaf（ｋ，ｌ＋１）＝｜Ｘf(ｋ，ｌ）｜ …（２） 一方で平滑定数αが小さければ、瞬時値Ｘf(ｋ，ｌ) は
平滑値にあまり反映されず、ゆっくりとＸaf（ｋ，ｌ＋
１）を更新することになる。今、はじめノイズＮがマイ
クロホン１に入力されている状態では、ＦＦＴ演算部３
２の出力は、 Ｘf(ｋ) ＝Ｎf(ｋ) …（３） となる。したがってＦＦＴ演算部３２はノイズの平滑値
Ｎaf（ｋ，ｌ）を計算して行くことになる。

【００２６】 Ｎaf（ｋ，ｌ＋１） ＝α・｜Ｎf(ｋ，ｌ）｜＋（１−α）・Ｎaf（ｋ，ｌ） …（４） このようにして計算されたＮaf（ｋ，ｌ）は、周波数領
域で見れば、ノイズ特有の周波数成分の特質を平均的に
表すものになる。

【００２７】たとえば自動車のエンジンノイズであれ
ば、１ＫＨｚ以下の周波数で割合に大きなパワースペク
トルを持ち、高周波数になるにしたがってパワースペク
トルが徐々に小さくなるような特質をよく反映するよう
になる。

【００２８】図２に自動車エンジンノイズの周波数特性
の例を示す。もちろん実際のパワースペクトルはＮaf
（ｋ，ｌ）のような概形を保ちながらも、フレーム毎に
細かな変動をするのはいうまでもない。

【００２９】ＦＦＴ演算部３２からの出力は、逆ＦＦＴ
演算部３３に出力され、Ｎaf（ｋ，ｌ）は再び時間軸の
信号Ｎｈに変換される。Ｎｈは雑音の大まかな特性を有
した時間軸の信号となる。ＮｈはＡＤＦ部３４に入力さ
れる。

【００３０】ＡＤＦ部３４ではＮｈと相関の強い成分を
時間軸で除去する。つまり、Ｎｈを参照信号とし、マイ
クロホン１からの出力信号Ｎを打ち消すような擬似ノイ
ズ信号Ｎ’を作成して加算器３６で加算し、加算器３６
の出力する残差信号ｅを再びＡＤＦ部３４に入力して、
式（５）の値が最小になるようにＡＤＦ部３４のフィル
タ係数を更新する。

【００３１】 ｅ^２ ＝（Ｎ−Ｎｈ）^２ …（５） ＡＤＦ部３２における係数更新のアルゴリズムは、後述
するエコーキャンセラ部５のＡＤＦ部５２と同様であ
る。本発明では周知の「学習同定法」アルゴリズムを用
いたが、アルゴリズムは式（５）を最小にする逐次アル
ゴリズムであればなんであってもよい。このような「学
習同定法」アルゴリズムに関しては、例えば、（Ｓヘイ
キン著、適応フィルタ入門、現代工学社、式部幹訳、Ｐ
１２０）を参照すればよく、ここではその説明を省略す
る。

【００３２】上記に説明したように、加算器３６では入
力されたノイズから、該ノイズの特性が反映された擬似
ノイズを減算するため、マイクロホン１から入力された
ノイズのほとんどの部分が除去される。ここでマイクロ
ホン１と加算器３６の間にディレイ部３５が挿入されて
いるのは、ＦＦＴ演算部３２がフレーム処理を行うため
信号が遅延することから、このフレーム分の遅延をＡ／
Ｄ変換部３１からの送信信号にあたえ、タイミングを揃
えるためである。

【００３３】上記のように、いったん周波数領域でノイ
ズの特性を抽出し、時間軸信号に戻してＡＤＦ部３４に
入力する。ＡＤＦ部３４の処理は線形処理であるので従
来技術の周波数減算等で問題になった非線形処理は行わ
れないため、後段のエコーキャンセラ部５にとっても悪
影響を与えない。

【００３４】ＦＦＴ演算部３２にはエコーキャンセラ部
５から音声検出信号が入力される。この音声検出信号
は、例えば図示しないダブルトーク検出器から出力さ
れ、マイクロホン入力Ｓin側、受信側入力Ｒin側の各々
にノイズではなく実際に話者信号があることを示す信号
であり、本発明では時間軸で受信側入力Ｒinの信号のパ
ワーとマイクロホン入力Ｓinの信号のパワーから各々の
話者信号があることを検出する。

【００３５】ここで音声検出信号について述べておく。

【００３６】はじめにマイクロホン入力Ｓinに信号が入
力され、ディレイ部３５、加算器３６、加算器５１を経
由してダブルトーク検出器に入力される。ダブルトーク
検出器では式（６）、（７）のように２つの追従特性を
持つパラメータを計算する。ここでｎは第ｎサンプル目
のデータであることを示す。

【００３７】 また、Ｘshort （０）＝０、Ｘlong（０）＝０である。

【００３８】式（６）、（７）は式（４）での説明と同
様に信号の平滑処理を表す式であり、β、γは各々β＝
０．７、γ＝０．２と異なる係数を与えて計算する。

【００３９】上述したように係数は小さいほどゆっくり
と入力信号に追従するので、式（６）は信号の変化にす
ばやく追従し、式（７）は信号の変化にゆっくりと追従
する。

【００４０】いま、マイクロホン１からノイズがしばら
く入力したときには式（６）、（７）の値はほとんど同
じになる。

【００４１】次に音声が入力されると、Ｘshort （ｎ）
はすばやく音声パワーに追従して上昇するが、Ｘlong
（ｎ）は追従が遅いためＸshort （ｎ）＞Ｘlong（ｎ）
なる関係が生じる。

【００４２】本実施形態ではＶ＝２として Ｘshort （ｎ）＞Ｖ・Ｘlong（ｎ） …（８） となったときに「音声あり」とした。ここで、Ｖは、音
声検出の感度を決めるパラメータであり、使用環境など
によって設計者が適宜決めてよく、本実施形態の、Ｖ＝
２に限定するものではない。

【００４３】受信側入力Ｒin側の検出も同様に行う。

【００４４】ノイズキャンセラ部３のＦＦＴ演算部３２
はマイクロホン入力Ｓin側にも受信側入力Ｒin側にも音
声信号がないときに式（１）の計算を行い、どちらか一
方でも「音声あり」の結果があるときは Ｎaf（ｋ，ｌ＋１）＝Ｎaf（ｋ，ｌ） …（９） としてＮaf（ｋ，ｌ）の更新を停止し、同時にＡＤＦ部
３４の係数更新を停止する。このとき逆ＦＦＴ演算部３
３は継続して動作する。

【００４５】即ち、Ｎｈは更新停止されたままのＮaf
（ｋ，ｌ）を用いて擬似ノイズＮｈを作成する。擬似ノ
イズＮｈはノイズ成分の大まかな特性を持ってさえいれ
ばよいので不都合がない。また、ＡＤＦ部３４の係数を
固定しているので音声信号が加算器３６を経由して、Ａ
ＤＦ部３４にフィードバックされてもＡＤＦ部３４の係
数は乱されることがなく、継続的にノイズを除去するこ
とができる。

【００４６】ノイズキャンセラ部３の出力はエコーキャ
ンセラ部５に入力される。エコーキャンセラは適応型エ
コーキャンセラであり、受信側入力Ｒin入力端子の入力
とノイズキャンセラ部３からの出力を入力して、加算器
５１の出力ｅｌを用い、ｅｌ ^２を最小にするようにＡＤ
Ｆ部５２の係数を適応アルゴリズムによって更新する。
アルゴリズムに関しては上述したように既知の方法を用
いればよい。

【００４７】但し、エコーキャンセラ部５のＡＤＦ部５
２の係数更新は受信側入力信号Ｒin側だけに「信号あ
り」のときに行うのは周知のとおりである。

【００４８】また、本発明ではノイズキャンセラ部３の
ＡＤＦ部３４を音声検出信号によって係数更新停止する
ようにしたが、動作開始後一定時間駆動したあと、自動
的に停止するようにしてもよい。

【００４９】（Ａ−３）第１の実施形態の効果 前述した構成、動作によって得られる効果を具体的に全
て説明する。

【００５０】以上のように第１の実施形態によれば、マ
イクロホン１からの入力をＦＦＴ演算部３２によって周
波数変換してフレーム間隔で平滑してノイズの特徴を抽
出し、抽出した信号を時間軸に戻してからノイズ除去用
のＡＤＦ部３４に入力して、特定の周波数に分割するこ
となく、時間軸で適応的にノイズを除去するようにし
た。更に時間軸ＡＤＦ部３４で線形処理を用いてノイズ
を自然に除去するようにしたので、ノイズキャンセラ部
３におけるノイズ除去に伴う音質の違和感がなく、か
つ、エコーキャンセラ部５における性能が劣化しないの
で、エコーのない自然な音声を送信できるのである。

【００５１】（Ｂ）第２の実施形態 次に、本発明による反響及び雑音除去装置の第２の実施
形態を図面を参照しながら詳述する。

【００５２】（Ｂ−１）第２の実施形態の構成 図３は、第２の実施形態の反響及び雑音除去装置の構成
を示すブロック図であり、第１の実施形態に係る図１と
の同一、対応部分には同一符号を付してその詳細な説明
を省略する。

【００５３】第２の実施形態が第１の実施形態と異なる
のは、マイクロホン１とＦＦＴ演算部３２との間に音声
検出部３７があることと、エコーキャンセラ部５からの
音声検出信号がＦＦＴ演算部３２に入力されなくなって
いることである。

【００５４】（Ｂ−２）第２の実施形態の動作 この第２の実施形態において第１の実施形態と異なるの
は音声検出部３７の部分である。それ以外の部分に関し
ては第１の実施形態と同様の動作であるのでここでは説
明しない。

【００５５】マイクロホン１からの出力はアナログ−デ
ィジタル変換器３１を経由して音声検出部３７に入力さ
れる。音声検出部３７では上述の式（６）、式（７）と
同様の処理でマイクロホン入力Ｓin端子の音声を検出す
る。「音声あり」のときはＦＦＴ演算部３２での平滑処
理を停止し、式（４）の実行を停止して、代わりに式
（９）を実行する。また「音声あり」のときにはＡＤＦ
部３４の係数更新を停止する。

【００５６】この第２の実施形態ではノイズキャンセラ
部３で受信側入力Ｒin側の信号を用いない。このため、
エコー経路における減衰が大きく、エコーが極めて小さ
いときにはエコーのレベルはノイズのレベルと大差なく
なるので音声信号を検出しない。しかし、上述したよう
にＦＦＴ演算部３２ではノイズの平滑処理を行ってノイ
ズの大まかな特性を抽出するので、このような小さなエ
コーの影響はほとんどない。

【００５７】一方で、エコーが大きいときはエコーが音
声と同じ性質をもっているので音声検出部３７におい
て、音声として検出され、ＦＦＴ演算部３２でのノイズ
の推定に悪影響を与えない。

【００５８】このように第２の実施形態では、音声検出
をディレイ部３５の前で行うことができるので、マイク
ロホン入力Ｓin側の音声の検出を第１の実施形態より早
く行うことができ、マイクロホン入力Ｓin側に音声が入
力されたとき、ＦＦＴ演算部３２による平滑処理に音声
の影響が反映されてしまうことをすばやく防止すること
ができる。

【００５９】（Ｂ−３）第２の実施形態の効果 前述した構成、動作によって得られる効果を具体的に全
て説明する。

【００６０】以上のように第２の実施形態によれば、マ
イクロホン１とＦＦＴ演算部３２との間に音声検出器３
７を設けて、音声検出を行い、ＦＦＴ演算部３２と、Ａ
ＤＦ部３４を制御するようにしたので、第１の実施形態
よりも正確にノイズの推定を行い、正確にノイズの除去
を行えるという効果が得られるのである。

【００６１】（Ｃ）第３の実施形態 以下、本発明による反響及び雑音除去装置の第３の実施
形態を図面を参照しながら詳述する。ここで、図４は、
この実施例の構成を示すものであり、上述した図３との
同一、対応部分には同一符号を付して、その詳細な説明
を省略する。

【００６２】（Ｃ−１）第３の実施形態の構成 図４は、第３の実施形態の反響及び雑音除去装置の構成
を示すブロック図である。この第３の実施形態は、上述
した第２の実施形態をもとにしており、第２の実施形態
と第３の実施形態が異なるのは周波数領域で動作する音
声検出部３８が設けられていることである。その他に関
しては第２の実施形態と同一であるのでここでは説明を
省略する。

【００６３】ＦＦＴ演算部３２では式（１）と式（４）
を別に計算する。具体的には下記のように式（１）のα
と式（４）のαを別々にする。

【００６４】 Ｘaf（ｋ，ｌ＋１） ＝α_１ ・｜Ｘf （ｋ，ｌ）｜＋（１−α_１ ）・Ｘaf（ｋ，ｌ） …（１）’ Ｎaf（ｋ，ｌ＋１） ＝α_２ ・｜Ｎf （ｋ，ｌ）｜＋（１−α_２ ）・Ｎaf（ｋ，ｌ） …（４）’ ここで、１＞α_１ ＞α_２ ＞０であり、本第３の実施形
態では、α_２ ＝０．５、α_１ ＝０．８としたがこれに
限定するものではない。

【００６５】その上で、

【数１】 を計算し、 ＰＸＦ（ｌ）＞Ｖ・ＰＮＦ（ｌ） …（１２） のとき「音声あり」として検出する。

【００６６】「音声あり」のとき、周波数軸音声検出部
３８はＡＤＦ部３４の係数更新を停止する。

【００６７】また「音声あり」のとき、ＦＦＴ演算部３
２に式（９）を実行するための信号を出力する。

【００６８】あるいはまた、特定の周波数、または周波
数帯を無視して式（１０）、式（１１）を実施するよう
にしてもよい。これは非定常ノイズが特定の周波数（周
波数帯域）に集中して存在することがわかっているとき
には、これらのノイズを音声と誤検出するのを防止する
のに役立つ。即ち、第２の実施形態に加えて更に精度良
く音声の検出を行うことで背景ノイズの推定を正確に行
うことができる。

【００６９】たとえば、式（１１）、式（１２）におい
て特定のｋ、またはいくつかのｋの集まりを計算に反映
させないようにする。

【００７０】（Ｃ−３）第３の実施形態の効果 以上、述べたように、第３の実施形態では音声検出器の
位置がＦＦＴ演算部３２と逆ＦＦＴ演算部３３との間に
おいて、周波数領域で音声の検出を行うようにしたの
で、より細かな音声検出を行ってノイズ推定を行い、ノ
イズを除去することができる。

【００７１】（Ｄ）第４の実施形態 以下、本発明による反響及び雑音除去装置の第４の実施
形態を図面を参照しながら詳述する。ここで、図５は、
この実施例の構成を示すものであり、上述した図１との
同一、対応部分には同一符号を付して示して、その詳細
な説明を省略する。

【００７２】（Ｄ−１）第４の実施形態の構成 図５は、第４の実施形態の反響及び雑音除去装置の構成
を示すブロック図である。第４の実施形態は第１の実施
形態をもとにしており、第４の実施形態が第１の実施形
態と異なるのは、ＡＤＦ部５２の前に加算器１７が設け
られた一方、第１の実施形態におけるＡＤＦ部３４、加
算器３が削除されていることである。

【００７３】以下、図５を用いて第４の実施形態の構成
を説明する。

【００７４】マイクロホン１から逆ＦＦＴ演算部３３ま
での処理は第１の実施形態で説明したものと同じである
のでここでは説明を省略する。

【００７５】逆ＦＦＴ演算部３３の出力は加算部５３に
出力される。加算部５３には受信側入力Ｒin入力端子９
からの信号も入力されている。一方でＦＦＴ演算部３２
には図示しないエコーキャンセラ部５のダブルトーク検
出器から音声検出信号が入力されている。

【００７６】第４の実施形態ではＡＤＦ部５２、ＦＦＴ
演算部３２の動作が異なっている。即ち、ＡＤＦ部５２
はダブルトーク検出器からの音声検出結果によって以下
のように係数更新を行う。

【００７７】受信側入力Ｒin側のみに音声信号あり：Ｆ
ＦＴ演算部３２のノイズ更新（９）式（即ち停止）、Ａ
ＤＦ部５２の係数更新 マイクロホン入力Ｓin側のみに音声信号あり：ＦＦＴ演
算部３２のノイズ更新（９）式、ＡＤＦ部５２の係数更
新停止 受信側入力Ｒin側、マイクロホン入力Ｓin側の双方に音
声信号あり：ＦＦＴ演算部３２のノイズ更新（９）式
（即ち停止）、ＡＤＦ部５２の係数更新停止 受信側入力Ｒin側、マイクロホン入力Ｓin側の双方に音
声信号なし：ＦＦＴ演算部３２のノイズ更新（４）式、
ＡＤＦ部５２の係数更新停止 即ち、逆ＦＦＴ演算部３３の出力信号をエコーキャンセ
ラ部５の擬似エコー作成のための参照信号と同様に扱っ
てよく、これによりハードウェアを大幅に小規模化する
ことができる。

【００７８】この際、逆ＦＦＴ演算部３３は常に動作し
て時間軸信号を作成し、ＡＤＦ部５２に出力し続ける。

【００７９】（Ｄ−３）第４の実施形態の効果 以上説明したように、第４の実施形態によれば逆ＦＦＴ
演算部３３の出力をエコーキャンセラ用ＡＤＦ部５２に
直接入力し、ＡＤＦ部５２の係数更新制御方法を 受信側入力Ｒin側のみに音声信号あり：ＦＦＴ演算部３
２のノイズ更新（９）式（即ち停止）、ＡＤＦ部５２の
係数更新 マイクロホン入力Ｓin側のみに音声信号あり：ＦＦＴ演
算部３２のノイズ更新（９）式、ＡＤＦ部５２の係数更
新停止 受信側入力Ｒin側、マイクロホン入力Ｓin側の双方に音
声信号あり：ＦＦＴ演算部３２のノイズ更新（９）式
（即ち停止）、ＡＤＦ部５２の係数更新停止 受信側入力Ｒin側、マイクロホン入力Ｓin側の双方に音
声信号なし：ＦＦＴ演算部３２のノイズ更新（４）式、
ＡＤＦ部５２の係数更新停止 とするようにしたので逆ＦＦＴ演算部３３の出力信号を
エコーキャンセラ部５の擬似エコー作成のための参照信
号と同様に扱ってよく、これによりハードウェアを大幅
に小規模化することができる。

【００８０】（Ｅ）第５の実施形態 以下、本発明による反響及び雑音除去装置の第５の実施
形態を図面を参照しながら詳述する。ここで、図６は、
この実施例の構成を示すものであり、上述した図１との
同一、対応部分には同一符号を付して、その説明を省略
する。

【００８１】（Ｅ−１）第５の実施形態の構成 図１は、第５の実施形態の反響及び雑音除去装置の構成
を示すブロック図である。第５の実施形態は第２の実施
形態と第４の実施形態をもとにしている。時間軸音声検
出器の動作は第２の実施形態で説明したのでここでは説
明を省略する。また、ＦＦＴ演算部３２、逆ＦＦＴ演算
部３３の動作は第４の実施形態で説明したとおりであ
る。

【００８２】ＡＤＦ部５２の制御は 受信側入力Ｒin側のみに音声信号あり：ＡＤＦ部５２の
係数更新 マイクロホン入力Ｓin側のみに音声信号あり：ＡＤＦ部
５２の係数更新停止 受信側入力Ｒin側、マイクロホン入力Ｓin側の双方に音
声信号あり：ＡＤＦ部５２の係数更新停止 受信側入力Ｒin側、マイクロホン入力Ｓin側の双方に音
声信号なし：ＡＤＦ部５２の係数更新停止 ＦＦＴ演算部３２のノイズ更新制御は 音声検出器からの検出結果 音声信号あり：ＦＦＴ演算
部３２のノイズ更新（９）式（即ち停止） 音声検出器からの検出結果 音声信号なし：ＦＦＴ演算
部３２のノイズ更新（４）式（即ち更新） とする点が、第４の実施形態と異なっている。

【００８３】即ち、逆ＦＦＴ演算部３３の出力信号をエ
コーキャンセラ部５の擬似エコー作成のための参照信号
と同様に扱ってよく、これによりハードウェアを大幅に
小規模化することができる。

【００８４】この際、逆ＦＦＴ演算部３３は常に動作し
て時間軸信号を作成し、ＡＤＦ部５２に出力し続ける。

【００８５】また第２の実施形態で述べたように、音声
検出をディレイ部３５の前で行えるので、音声の検出が
より迅速に行える。結果ＦＦＴ演算部３２のノイズ推定
に与えるダメージを小さくすることができるので、より
精度の良いノイズ除去を行える。

【００８６】（Ｅ−３）第５の実施形態の効果 以上説明したように、第５の実施形態によれば、第４の
実施形態に加え、より迅速に音声の検出を行い、結果、
ＦＦＴ演算部３２のノイズ推定に与えるダメージを小さ
くすることができるのでより精度の良いノイズ除去を行
える。更に第１の実施形態よりもＡＤＦ部３４を省くこ
とでハードウェアの小規模化を実現できる。

【００８７】（Ｆ）第６の実施形態 以下、本発明による反響及び雑音除去装置の第６の実施
形態を図面を参照しながら詳述する。ここで、図７は、
この実施例の構成を示すものであり、上述した図１との
同一、対応部分には同一符号を付して、その説明を省略
する。

【００８８】（Ｆ−１）第６の実施形態の構成 図７は、第６の実施形態の反響及び雑音除去装置の構成
を示すブロック図である。第６の実施形態は第３の実施
形態と第４の実施形態をもとにしている。周波数領域音
声検出部３８の動作は第３の実施形態で説明したのでこ
こでは説明を省略する。

【００８９】第６の実施形態は第３の実施形態と異な
り、周波数領域音声検出部３８の出力はＦＦＴ演算部３
２にのみ出力される。ＦＦＴ演算部３２では第３の実施
形態と同様にノイズの更新を行い、逆ＦＦＴ演算部３３
と共に動作して時間軸での擬似ノイズを作成する。

【００９０】エコーキャンセラ部５のＡＤＦ部５２の制
御は第４の実施形態で説明したと同じ動作でＡＤＦ部５
２の係数を更新する。ＦＦＴ演算部３２とＡＤＦ部５２
の更新の制御の方法は第５の実施形態で説明したと同様
である。

【００９１】（Ｆ−３）第６の実施形態の効果 以上説明したように、第６の実施形態によれば、音声検
出を迅速に行い、更に周波数領域で音声の検出を行うよ
うにしたのでより細かな音声検出を行ってノイズ推定を
行い除去し、かつ第４の実施形態と同様に、ハードウェ
アを大幅に小規模化することができる。

【００９２】なお、上記の実施形態ではマイクロホンと
スピーカを使用した、いわゆる「スピーカホン」を例に
説明したが、本発明はこれに限定されること無く、例え
ばマイクロホンではなく、電気的な入力であっても良
く、また同様にスピーカによる電気／音響変換が不要な
系では、電気信号をそのまま出力するような系であって
もよいのはもちろんである。

【００９３】

【発明の効果】以上のように、本発明の反響及び雑音除
去装置によれば、ノイズを時間軸で適応的に除去するこ
とにより、ノイズ除去に伴なう音質の違和感を生じせし
めること無く、かつエコーキャンセラの性能が劣化する
こと無く、エコーのない自然な音声を送出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される第１の実施形態の概略構成
を示すブロック図である。

【図２】自動車エンジンの周波数特性を示す周波数特性
図である。

【図３】本発明が適用される第２の実施形態の概略構成
を示すブロック図である。

【図４】本発明が適用される第３の実施形態の概略構成
を示すブロック図である。

【図５】本発明が適用される第４の実施形態の概略構成
を示すブロック図である。

【図６】本発明が適用される第５の実施形態の概略構成
を示すブロック図である。

【図７】本発明が適用される第６の実施形態の概略構成
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…マイクロホン、３…ノイズキャンセラ部、５…エコ
ーキャンセラ部、７…スピーカ、３１…Ａ／Ｄ変換部、
３２…ＦＦＴ演算部、３３…逆ＦＦＴ演算部、３４…Ａ
ＤＦ部、３５…ディレイ部、３６…加算器、３７…音声
検出部、３８…音声検出部、５１…加算器、５２…ＡＤ
Ｆ部、５３…加算器。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信した受信信号をスピーカから音声信
   号として出力し、マイクロホンから入力される音声信号
   を送信信号として出力するときの、前記入力される音声
   信号に混入する反響音及び雑音をエコーキャンセラ部と
   ノイズキャンセラ部においてそれぞれ除去する反響及び
   雑音除去装置において、 前記ノイズキャンセラ部においては、 入力されるディジタル音声信号の時間軸信号を周波数軸
   信号に変換するＦＦＴ演算部と、 このＦＦＴ演算部で変換された周波数軸信号を時間軸信
   号に変換する逆ＦＦＴ演算部と、 この逆ＦＦＴ演算部の出力を参照入力として雑音成分を
   除去するための除去信号を出力する適応ディジタルフィ
   ルタ部と、 入力される音声検出信号によってＦＦＴ演算部でのノイ
   ズ更新の制御を行うノイズ除去部とを備え、 前記エコーキャンセラ部においては、 前記ノイズキャンセラ部からの出力と、前記受信信号を
   もとに擬似エコーを発生してエコーを打ち消し除去する
   エコー除去手段とを備えることを特徴とする反響及び雑
   音除去装置。
2. 【請求項２】 前記ノイズ除去部は、エコーキャンセラ
   部からの音声検出信号によってＦＦＴ演算部におけるノ
   イズ更新の制御を行う際に、マイクロホン入力信号と受
   信側入力信号のいずれか一方でも「音声あり」の結果が
   あるときは、 ノイズをＮ、ノイズの平滑値をＮaf（ｋ，ｌ）とすると
   き（但し、ｋ；第ｋ番目の周波数、ｌ；フレーム番号を
   表す数）、 Ｎaf（ｋ，ｌ＋１）＝Ｎaf（ｋ，ｌ） としてＮaf（ｋ，ｌ）の更新を停止し、 それ以外は適応ディジタルフィルタ部の係数更新を Ｎaf（ｋ，ｌ＋１）＝α・｜Ｎｆ（ｋ，ｌ）｜＋（１−
   α）・Ｎaf（ｋ，ｌ） として背景ノイズ推定値を更新することを特徴とする請
   求項１記載の反響及び雑音除去装置。
3. 【請求項３】 受信した受信信号をスピーカから音声信
   号として出力し、マイクロホンから入力される音声信号
   を送信信号として出力するときの、前記入力される音声
   信号に混入する反響音及び雑音をエコーキャンセラ部と
   ノイズキャンセラ部においてそれぞれ除去する反響及び
   雑音除去装置において、 前記ノイズキャンセラ部においては 入力されるディジタル音声信号の時間軸信号を周波数軸
   信号に変換するＦＦＴ演算部と、 このＦＦＴ演算部で変換された周波数軸信号を時間軸信
   号に変換する逆ＦＦＴ演算部と、 この逆ＦＦＴ演算部からの出力と前記受信信号からの参
   照信号を加算する加算器と、 入力される音声検出信号によってＦＦＴ演算部でのノイ
   ズ更新の制御を行うノイズ除去部とを備え、 前記エコーキャンセラ部においては、 前記ノイズキャンセラ部からの出力と前記加算器からの
   出力をもとに擬似エコーを発生してエコーを打ち消し除
   去するエコー除去手段とを備えることを特徴とする反響
   及び雑音除去装置。
4. 【請求項４】 前記音声検出信号を、音声の検出を２種
   の反応速度の異なる平滑値の値の違いによって行う音声
   検出部により得ることを特徴とする請求項１乃至３のい
   ずれか一項に記載の反響及び雑音除去装置。
5. 【請求項５】 前記ＦＦＴ演算部と逆ＦＦＴ演算部にお
   ける演算処理により遅延した信号と前記送信信号との処
   理タイミングを合わせるためのディレイ部を備えること
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の反
   響及び雑音除去装置。
6. 【請求項６】 前記音声検出信号は、エコーキャンセラ
   部または音声検出部から入力されることを特徴とする請
   求項１乃至５のいずれか一項に記載の反響及び雑音除去
   装置。
7. 【請求項７】 前記音声検出部は、時間領域または周波
   数領域で動作することを特徴とする請求項１乃至６のい
   ずれか一項に記載の反響及び雑音除去装置。