JP2002084212A

JP2002084212A - 反響抑圧方法、反響抑圧装置及び反響抑圧プログラム記憶媒体

Info

Publication number: JP2002084212A
Application number: JP2000274031A
Authority: JP
Inventors: Sumitaka Sakauchi; 澄宇阪内; Masafumi Tanaka; 雅史田中; Yoichi Haneda; 陽一羽田; Kazuhiko Yamamori; 和彦山森
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2002-03-22
Anticipated expiration: 2020-09-08
Also published as: JP3507020B2

Abstract

(57)【要約】【課題】エコー信号を抑圧することにより、通話品質
の向上を図る反響抑圧方法、反響抑圧装置及び反響抑圧
プログラム記憶媒体を提供する。【解決手段】エコー経路伝搬遅延推定部３０２は、受
話信号及びエコー重畳信号からエコー経路伝搬遅延量を
算出し、遅延器３０３は、エコー経路伝搬遅延量と受話
信号とから第２の受話信号を生成する。エコー経路結合
量推定部３０４は、第２の受話信号とエコー重畳信号と
からエコー経路結合量を算出し、この値をエコー抑圧ゲ
イン算出部３０５に出力する。エコー抑圧ゲイン算出部
３０５は、入力されるエコー経路結合量を第２の受話信
号に乗じ、エコー信号を推定し、推定したエコー信号を
更にマスキング閾値によって補正し、補正した推定エコ
ー信号のパワーをエコー重畳信号のパワーから差し引
き、このパワー値をエコー重畳信号のパワーで規格化す
ることによりエコー抑圧ゲインを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２線４線変換系お
よび拡声通話系等において、エコー信号を抑圧する反響
抑圧方法、反響抑圧装置及び反響抑圧プログラム記憶媒
体に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に、拡声通話系の一例を示す。図４
において、１０１、１０３は送話用マイクロホン、１０
２、１０４は受話スピーカ、１０５、１０７は送話信号
増幅器、１０６、１０８は受話信号増幅器、１０９は伝
送路、１１０は送話者、１１１は受話者をそれぞれ表
す。送話者１１０の発声した送話音声は、送話用マイク
ロホン１０１、送話信号増幅器１０５、伝送路１０９、
受話信号増幅器１０８、受話スピーカ１０４を経て受話
者１１１に伝わる。

【０００３】この拡声通話系は、従来の電話通話系のよ
うに送受話器を手に持つ必要がないため、作業をしなが
らの通話が可能であったり、また、自然な対面通話が実
現できるという長所を持ち、通信会議やテレビ電話、拡
声電話機などに広く利用が進められている。

【０００４】しかしながら、上述した拡声通話系の欠点
として、エコーの存在が問題となっている。即ち、図４
において、スピーカ１０４から受話側に伝わった音声
が、マイクロホン１０３で受音され、送話信号増幅器１
０７、伝送路１０９、受話信号増幅器１０６、スピーカ
１０２を経て送話側に再生される。送話者１１０にとっ
て、この現象は、自分の発声した音声が、スピーカ２か
ら再生されるというエコー現象であり、音響エコーなど
と呼ばれている。このエコー現象は、拡声通話系におい
て通話の障害や不快感などの悪影響を生じる。

【０００５】さらに、スピーカ１０２から再生された音
は、マイクロホン１０１で受音されて信号の閉ループを
形成する。そして、ループゲインが１より大きい場合に
はハウリング現象が発生して、通話は不能となる。この
ような拡声通話系の問題点を克服するために、反響消去
装置（エコーキャンセラ）が利用されている。エコーキ
ャンセラは適応フィルタ部、非線形エコー抑圧処理部の
どちらか、もしくはそれらを組み合わせて構成される。

【０００６】ここで、非線形エコー抑圧処理は、音声ス
イッチやセンタクリッパなどの適応フィルタ（線形処
理）以外のエコー抑圧処理を指す。適応フィルタ、非線
形エコー抑圧処理に関しては、辻井重男監修の「エコー
キャンセラ技術」（日本工業技術センター、昭６１）な
どが詳しい。また、ＩＴＵの勧告Ｐ.２０１、Ｐ２０
４、Ｇ１６５、Ｇ１６７などにも、構成および要求性能
が提示されている。これらの処理によって、比較的静か
な環境で利用する従来の通信会議やテレビ電話、拡声電
話機などは、十分な通話品質を保証することが可能であ
った。

【０００７】しかし、昨今、拡声通話の利用形態が拡大
している。例えば、高騒音下の自動車内でのハンズフリ
ー通話や、伝送遅延の大きいバケット網を用いたデスク
トップテレビ会議、残響の大きい講堂を用いる遠隔講義
などが挙げられる。このような利用環境においては、従
来の適応フィルタや非線形エコー抑圧処置では、十分な
通話品質の保証が困難となっている。

【０００８】高騒音下では、適応フィルタは一般的にエ
コー経路のインパルス応答を十分に推定することが困難
となる。適応フィルタのフィルタ係数長（タップ長）
は、エコー経路の残響時間に基づいて設定される。した
がって、残響時間が長い場合は、より多くのタップ長が
必要となり、収束速度の低下や装置のハードウェア規模
の増大を招く。さらに、伝送遅延が大きい場合には、エ
コーがより聞こえやすくなり、適応フィルタだけでは消
去しきれない残留エコーが通話品質の劣化を引き起こ
す。対して、非線形エコー抑圧処理は、挿入損失の制御
などにより大きくロバストにエコー抑圧できる利点があ
る。

【０００９】しかし、エコーと同時に送話音声が存在す
る場合は、それらを区別なく抑圧してしまうために、送
話音声に歪みや、音の途切れを引き起こしてしまうとい
った問題が発生してしまう。すなわち、非線形エコー抑
圧処理は、双方向同時通話（ダブルトーク）時に、通話
品質の劣化を引き起こすという問題がある。

【００１０】以上のような問題に対し、周波数領域のエ
コー抑圧方法が提案されており、その抑圧方法につい
て、図５を用いて簡単に説明する。なお、該エコー抑圧
方法は、特開平１１−３３１０４６号公報に記載されて
いる方法である。図５において、２０１、２０２が高速
フーリエ変換部、２０３が高速逆フーリエ変換部、２０
４が片側発話状態検出部、２０５がエコー経路結合量計
算部、２０６がエコー信号パワー計算部、２０７がエコ
ー抑圧ゲイン決定部、２０８がエコー抑圧処理部であ
る。ここで図４と共通な部分には同一の番号を付した。

【００１１】はじめに、受話信号ｘ（ｋ）および送信信
号（エコー重畳信号）ｙ（ｋ）をそれぞれ、高速フーリ
エ変換し信号の短時間スペクトルＸ、Ｙをそれぞれ求め
る。片側発話状態検出部２０４で受話信号ｘ（ｋ）と送
信信号ｙ（ｋ）を用いて、受話信号だけの状態か否かを
検出する。そして、通話状態が受話信号だけの場合に、
先に変換した受話信号および送信信号（この場合、エコ
ー信号）のパワーＰＸ、ＰＹ（＝ＰＥ）から、エコー経
路結合量計算回路２０５において、推定エコー経路結合
量ＰＨｅを計算する。

【００１２】次に、エコー信号パワー計算部２０６で、
受話信号パワーＰＸＴに推定エコー経路結合量ＰＨｅを
乗じて、予測エコー信号パワーＰＥｅを計算する。その
決定された予測エコー信号パワーＰＥｅと、受話信号お
よび送信信号の短時間スペクトルＸ、Ｙをエコー抑圧ゲ
イン決定部２０７に入力する。エコー抑圧ゲイン決定部
２０７において、送信信号ｙ（ｋ）に重畳されたエコー
信号ｂ（ｋ）の割合に基づいてエコー抑圧ゲインＧを計
算する。その値を、エコー抑圧部２０８において、送信
信号（エコー重畳信号）Ｙに乗じることにより、エコー
を抑圧した処理信号Ｓｅが得られ、その値を高速逆フー
リエ変換部２０３で逆フーリエ変換することにより、エ
コー信号ｂ（ｋ）を抑圧し送話信号ｓ（ｋ）を強調した
時間信号ｓｅ（ｋ）が得られる。

【００１３】この方法を用いると、エコーが重畳された
送信信号ｙ（ｋ）からエコー信号ｂ（ｋ）だけを抑圧
し、送話信号ｓ（ｋ）だけを強調し、相手側に送信する
ことができる。すなわち、非線形エコー抑圧処理であり
ながら、ダブルトーク時にも送話信号ｓ（ｋ）が途切れ
ることなく、エコー信号ｂ（ｋ）だけを抑圧することが
可能となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の方法では、信号対エコー比が良く、エコー経路の伝搬
遅延が小さい時には、十分な性能を有するという利点が
得られるが、下記のような条件の場合に三つの大きな問
題が生じる。

【００１５】一つは、信号対エコー比が悪い場合に、処
理後の送話音声ｓ（ｋ）が歪み通話品質を劣化させる。
特開平１１−３３１０４６号公報に記載のエコー抑圧方
法は、抑圧した後の送話信号ｓ（ｋ）にエコー信号ｂ
（ｋ）が全く残らない（０にする）という前提でエコー
抑圧ゲインを算出している。しかし、エコー抑圧ゲイン
Ｇを算出する際に必要となるエコー信号ｂ（ｋ）の推定
値には誤差が生じるために、エコー抑圧ゲインを正確に
求めることは困難であり、不正確なエコー抑圧ゲインを
重畳することになり、送話音声ｓ（ｋ）に歪みが生じ
る。そのため、エコー抑圧ゲインの算出方法が一つめの
課題となる。

【００１６】次に、上記エコー抑圧方法では、エコー経
路の伝搬遅延を考慮していない。すなわち、伝送遅延な
どが大きい利用形態で使用する場合には、エコー抑圧が
不可能となる。例えば、受話信号ｘ（ｋ）と送信信号
（エコー重畳信号）ｙ（ｋ）を周波数領域に変換してエ
コー抑圧ゲインを算出する場合を考えると、エコー経路
の伝搬遅延が周波数分析フレーム長以上の場合には、算
出したエコー抑圧ゲインを乗じる時点で、送信信号（エ
コー重畳信号）ｙ（ｋ）にその時点で抑圧しようとする
信号よりも以前のエコー信号が重畳していることにな
る。つまり、処理フレーム間に時間的なずれが生じるた
めに、原理的にエコーを抑圧することが不可能となる。
そのため、伝搬遅延を考慮することが二つめの課題とな
る。

【００１７】最後に、上記エコー抑圧方法では、エコー
経路結合量を計算するために、送受話検出（片側発話状
態検出部）を必要とする。これは、送受話状態を誤検出
した場合に、エコー抑圧ゲインＧを不正確なものとし、
通話品質の劣化を引き起こす可能性がある。そのため、
送受話検出を必要としないエコー経路結合量の算出が三
つめの課題となる。

【００１８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、２線４線変換系及び拡声通話系等において、ハ
ウジングの原因及び聴覚上の障害となるエコー信号を抑
圧することにより、通話品質の向上を図る反響抑圧方
法、反響抑圧装置及び反響抑圧プログラム記憶媒体を提
供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、収音信号（エコー重畳信号ｙ（ｋ））か
ら受話信号（ｘ（ｋ））によるエコー成分（エコー信号
ｂ（ｋ））を抑圧する反響抑圧方法であって、前記受話
信号と前記収音信号とに基づいてエコー信号を推定し
（推定したエコー信号ｂｅ（ｋ））、収音信号のパワー
（Ｐｙ）からマスキング閾値によって補正された前記エ
コー信号のパワー（実施形態におけるＰｂｅ−Ｐｄ）を
差し引いたパワー値（Ｐｙ−（Ｐｂｅ−Ｐｄ）、即ちＰ
ｓｅ＋Ｐｄ、ここでＰｓｅは推定された送信者側の音声
信号のパワー）を、前記収音信号のパワー（Ｐｙ）で規
格化してエコー抑圧ゲイン（Ｇ）を算出し、算出した前
記エコー抑圧ゲイン（Ｇ）を前記収音信号（ｙ（ｋ））
に乗算することを特徴とする。

【００２０】また、上記記載の反響抑圧方法において、
前記受話信号と前記収音信号とのパワー比を所定期間毎
に算出し、逐次算出する前記パワー比の内、最小値をエ
コー経路結合量として保持し、前記エコー経路結合量を
前記受話信号に乗じることにより前記エコー信号を推定
することを特徴とする。また、上記記載の反響抑圧方法
において、前記受話信号及び前記収音信号の特徴量を抽
出し、該特徴量の相互相関を用いて前記エコー経路伝搬
遅延量を推定し、前記受話信号及びエコー経路伝搬遅延
量から第２の受話信号を生成し、少なくとも前記エコー
信号の推定には、前記受話信号に代わって当該第２の受
話信号を用いることを特徴とする。

【００２１】また、上記記載の反響抑圧方法において、
前記受話信号および前記収音信号は、波形符号化された
信号、分析合成符号化された信号、ハイブリッド符号化
された信号、周波数領域に変換された信号のいずれかで
あることを特徴とする。また、上記記載の反響抑圧方法
において、前記受話信号及び前記収音信号がハイブリッ
ド符号化された信号である場合には、前記特徴量として
ハイブリッド符号化で必要となる線スペクトル対係数、
駆動音源成分、雑音成分、利得のうちの少なくとも１つ
を用いることを特徴とする。

【００２２】また、本発明は、収音信号から受話信号に
よるエコー成分を抑圧する反響抑圧装置であって、前記
受話信号と前記収音信号とに基づいてエコー信号を推定
するエコー信号推定手段と、マスキング閾値によって補
正された収音信号のパワーから前記エコー信号推定手段
によって推定された前記エコー信号のパワーを差し引い
たパワー値を、前記受話信号のパワーで規格化してエコ
ー抑圧ゲインを算出するエコー抑圧ゲイン算出手段と、
前記エコー抑圧ゲイン算出手段によって算出された前記
エコー抑圧ゲインを前記収音信号に乗算して出力する乗
算手段とを具備することを特徴とする。

【００２３】また、本発明は、上記反響抑圧方法により
実現される方法を、コンピュータを用いて実現するため
のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記
録媒体を提供する。

【００２４】なお、以上の発明の概要は、本発明に必要
なすべての要素を列挙したものではなく、これら要素の
任意の組み合わせでも実施可能である。

【００２５】ところで、従来におけるエコー抑圧ゲイン
算出は、以下に示す（１）式を満たすエコー抑圧ゲイン
Ｇを算出することにより行われていた。Ｐｓｅ＝Ｇ・Ｐｙ…（１）（Ｐｙ＝Ｐｓ＋Ｐｂ）上記（１）式において、Ｐｓｅ、Ｐｙ、Ｐｓ、Ｐｂは、
処理後の送信信号ｓｅ（ｋ）、送信信号（エコー重畳信
号）ｙ（ｋ）、所望信号ｓ（ｋ）、エコー信号ｂ（ｋ）
のパワーをそれぞれ示している。ここで、エコー抑圧ゲ
インＧを正確に求めることができれば、エコー信号ｂ
（ｋ）は完全に抑圧でき、通信者が入力した送話信号ｓ
（ｋ）を完全に取り出すことが可能となる。しかし、各
信号およびエコー経路は時間的に非定常であるため、統
計的性質を用いてエコー抑圧ゲインＧを算出すると、推
定したエコー信号には必ず誤差が生じる。信号対エコー
比が良い場合には、処理後の送信信号ｓｅ（ｋ）に聴感
上の歪みは検知されないとしても、信号対エコー比が悪
くなると歪みが検知されやすくなり、通話品質の劣化を
引き起こす。

【００２６】このような従来の問題に対し、本発明で
は、まず、受話信号ｘ（ｋ）及び収音信号ｙ（ｋ）の特
徴量を抽出し、該特徴量の相互相関を用いてエコー経路
伝搬遅延量を算出し、このエコー経路伝搬遅延量と受話
信号x（ｋ）とから第２の受話信号ｘ_r（ｋ）を生成し、
受話信号ｘ（ｋ）と収音信号ｙ（ｋ）とのパワー比を所
定期間毎に算出し、逐次算出する前記パワー比の内、最
小値をエコー経路結合量として保持し、エコー経路結合
量を第２の受話信号ｘ_r（ｋ）に乗じることにより信号
遅延を考慮したエコー信号ｂｅ（ｋ）を推定し、この推
定したエコー信号ｂｅ（ｋ）を更にマスキング閾値によ
って補正したパワー（Ｐｂｅ−Ｐｄ）を、収音信号のパ
ワー（Ｐｙ）から差し引き、このパワー値（Ｐｙ−（Ｐ
ｂｅ−Ｐｄ））を、収音信号のパワー（Ｐｙ）で規格化
してエコー抑圧ゲイン（Ｇ）を算出する。

【００２７】従って、推定するエコー信号ｂｅ（ｋ）
は、信号遅延などの誤差を補償した者となり、この信号
に基づいてエコー抑圧ゲインを取得するので、エコー信
号を抑圧したエコー重畳信号ｙ（ｋ）の歪みを著しく低
減することができる。また、収音信号をマスキング閾値
以下に抑圧することにより、残留エコー成分を聴感上検
知できない程度におさえることができるため、通話品質
を向上させることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の一
実施形態について説明する。なお、以下の説明で示す信
号は、符号化された信号もしくは周波数領域に変換され
た信号と定義する。

【００２９】《第１の実施形態》図１は、本発明の第１
の実施形態による反響抑圧装置を示す図である。同図に
おいて、まず、送信者が発した音声は、受話信号ｘ
（ｋ）として送信端１から入力される。受話信号ｘ
（ｋ）は、受信者側の受信端２へと送出される経路にお
いて、複数に分岐され遅延器３０３、エコー経路伝搬遅
延推定部３０２、エコー経路６０１へそれぞれ入力され
る。なお、ここでエコー経路６０１は、実際の音響エコ
ー経路もしくは、回線エコー経路（ハイブリッド回路）
を意図している。受話信号ｘ（ｋ）は、エコー経路６０
１を伝搬することによりエコー信号ｂ（ｋ）として出力
される。一方、送信端２からは受信者側の音声が送話信
号ｓ（ｋ）として入力される。

【００３０】エコー経路６０１を伝搬した後のエコー信
号ｂ（ｋ）及び受信者側からの送話信号ｓ（ｋ）は加算
器６０２に入力され、加算器６０２によりこれら信号は
重畳されてエコー重畳信号ｙ（ｋ）となり、続くエコー
抑圧装置３０１内のエコー経路伝搬遅延推定部３０２に
入力される。

【００３１】エコー経路伝搬遅延推定部３０２は、先ほ
ど入力された受話信号ｘ（ｋ）と今回入力されたエコー
重畳信号ｙ（ｋ）との特徴量の相関から、エコー経路６
０１の伝搬遅延量を算出して出力する。以下、エコー経
路伝搬遅延推定部３０２が行う伝搬遅延量の算出処理に
ついて詳しく説明する。まず、エコー重畳信号ｙ（ｋ）
は、加算器６０２によってエコー信号ｂ（ｋ）と送話信
号ｓ（ｋ）とが重畳された信号であり、更に、エコー信
号ｂ（ｋ）は、エコー経路６０１を受話信号ｘ（ｋ）が
伝搬することにより派生した信号である。従って、エコ
ー信号ｂ（ｋ）には、受話信号ｘ（ｋ）の特徴量が残存
している。

【００３２】エコー経路伝搬遅延推定部３０２は、受話
信号ｘ（ｋ）とエコー重畳信号ｙ（ｋ）の特徴量に対し
て相互相関を計算することにより、エコー経路６０１の
伝搬遅延を推定する。即ち、受話信号ｘ（ｋ）とエコー
重畳信号ｙ（ｋ）の相互相関関数ｒ_xy（ｋ）は、両者が
複素変数の場合において以下の（２）式で与えられる。

【００３３】ｒ_xy（ｋ）＝（１／Ｎ）Σ｛ｘ（ｐ）ｙ（ｐ＋ｋ）^*｝…（２）（ここで、ｐ＝０、１、…、Ｎ−１）上記（２）式において、ｙ（ｐ＋ｋ）^*は、ｙ（ｐ＋
ｋ）の共役複素数であり、Σは、ｐ＝０からＮ−１とし
た時の総和である。エコー経路伝搬遅延推定部３０２
は、上記（２）式により求めた相互相関関数ｒ_xy（ｋ）
の最大値から伝搬遅延量を算出し、算出した伝搬遅延量
を遅延器３０３へ出力する。

【００３４】遅延器３０３は、エコー経路伝搬遅延推定
部３０２から入力された伝搬遅延量に基づいてＦＩＲフ
ィルタを作成し、作成したＦＩＲフィルタに受話信号ｘ
（ｋ）を通過させる。ＦＩＲフィルタ通過後の受話信号
ｘ（ｋ）は、第２の受話信号ｘ_r（ｋ）となり、続くエ
コー経路結合量推定部３０４及びエコー抑圧ゲイン算出
部３０５へ出力される。

【００３５】エコー経路結合量推定部３０４では、入力
される第２の受話信号ｘ_r（ｋ）及びエコー重畳信号ｙ
（ｋ）を用いて、エコー重畳信号ｙ（ｋ）に対する第２
の音声信号ｘ_r（ｋ）比の最小値を更新することによ
り、エコー経路６０１の経路結合量（以下、エコー経路
結合量とする）を算出し、これを出力する。

【００３６】以下、エコー経路結合量推定部３０４が行
うエコー経路結合量算出処理について詳しく説明する。
エコー経路結合量は、エコー経路６０１へ入力される信
号と、エコー経路６０１を伝搬した後の信号とのパワー
比（Ｐｙ／Ｐｘ）である。即ち、信号の遅延を考慮する
と、エコー経路６０１への入力信号である受話信号ｘ_r
（ｋ）に対する出力信号であるエコー信号ｂ（ｋ）のパ
ワー比である。

【００３７】しかしながら、エコー信号ｂ（ｋ）を独立
に抽出することは不可能であるため、遅延を考慮した第
２の受話信号ｘ_r（ｋ）およびエコー重畳信号ｙ（ｋ）
を用いてエコー経路結合量を算出する。即ち、所定期間
毎にエコー重畳信号ｙ（ｋ）に対する第２の受話信号ｘ
_r（ｋ）の比を算出し、前回取得した比と今回取得した
比とを比較して、小さい方をエコー経路結合量とする。
即ち、エコー経路結合量推定部３０４は、今まで取得し
たエコー重畳信号ｙ（ｋ）と第２の受信信号ｘ _r（ｋ）
のパワー比において、一番小さい値をエコー経路結合量
として保持する。エコー経路結合量推定部３０４は、エ
コー経路結合量をエコー抑圧ゲイン算出部３０５へ出力
する。

【００３８】エコー抑圧ゲイン算出部３０５では、第２
の受話信号ｘ_r（ｋ）、エコー重畳信号ｙ（ｋ）および
エコー経路結合量推定部３０４から所定間隔で入力され
るエコー経路結合量を用いて、エコー抑圧ゲインＧを算
出する。具体的には、第２の受話信号ｘ_r（ｋ）にエコ
ー経路結合量を乗じることにより、エコー重畳信号ｙ
（ｋ）に重畳されているエコー信号ｂｅ（ｋ）を推定す
る（なお、誤差がないエコー信号ｂ（ｋ）に対し、推定
したエコー信号をｂｅ（ｋ）とする）。更に、推定した
エコー信号ｂｅ（ｋ）を、それ以外の可聴信号によって
形成されるマスキング閾値以下に抑圧するためのエコー
抑圧ゲインＧを算出し、このエコー抑圧ゲインを乗算器
３０６へ出力する。

【００３９】以下、エコー抑圧ゲイン算出部３０５が行
うエコー抑圧ゲイン算出処理について説明する。まず、
エコー抑圧ゲイン算出部３０５は、以下に示す（３）式
を満たすようなエコー抑圧ゲインＧを算出する。Ｐｓｅ＋Ｐｄ＝Ｇ・Ｐｙ（ここで、Ｐｙ＝Ｐｓ＋Ｐｂ）…（３）

【００４０】上記（３）式において、Ｐｄはエコー信号
ｂ（ｋ）以外の可聴信号、例えば、送信者側の受話信号
ｘ（ｋ）、受信者側の送話信号ｓ（ｋ）、周期騒音、回
線雑音などが形成するマスキング閾値（レベル）を示
す。なお、マスキング閾値Ｐｄは、ノイズによるマスキ
ング閾値から算出可能である。送話信号ｓ（ｋ）のマス
キング閾値は、所定の期間毎に推定することは不可能で
あるため、長時間の特性は予め実験的に得られた所望の
エコー抑制ゲインの主観評価から推定する。ここで、上
記関係式を満たすエコー抑圧ゲインＧを算出する方法は
各種存在するが、本実施形態ではウィナーフィルタリン
グに準じた解法で求める場合について説明する。

【００４１】上記（３）式は、（４）式のように表せ、Ｐｓｅ＋Ｐｄ＝Ｇ・（Ｐｓ＋Ｐｂ）…（４）上記（４）式をエコー抑圧ゲインＧについての式にする
と、Ｇ＝（Ｐｓｅ＋Ｐｄ）／（Ｐｓ＋Ｐｂ）＝（Ｐｙ−Ｐｂｅ＋Ｐｄ）／Ｐｙ…（５）とすることができる。

【００４２】上記（５）式において、Ｐｂｅは第２の受
話信号ｘ_r（ｋ）にエコー経路結合量を乗じることによ
り得られた推定エコー信号ｂｅ（ｋ）のパワー、Ｐｓｅ
はエコー重畳信号ｙ（ｋ）のパワーから上述の推定エコ
ー信号ｂｅ（ｋ）のパワーを引いた推定音声信号ｓｅ
（ｋ）のパワーである。エコー抑圧ゲイン算出部３０５
は、上記（５）式を満たすエコー抑圧ゲインＧを求め、
求めたエコー抑圧ゲインＧを乗算器３０６へ出力する。

【００４３】乗算器３０６は、エコー重畳信号ｙ（ｋ）
にエコー抑圧ゲイン算出部３０５から出力されるエコー
抑圧ゲインＧを乗ずることにより、入力されるエコー重
畳信号ｙ（ｋ）のエコー信号ｂ（ｋ）を抑圧し、送信端
２から入力された送話信号ｓ（ｋ）にできるだけ近い信
号を受信端１へと出力する。

【００４４】なお、本実施形態において、エコー経路伝
搬遅延推定部３０３は、相互相関関数を用いた一般的な
方法を用いて伝搬遅延量を算出する例を示したが、受話
信号ｘ（ｋ）及びエコー信号ｙ（ｋ）が有する他の特徴
量を用いて相互相関を算出することも可能である。例え
ば、ＧＥＬＰ（符号励振線形予測）方式に代表されるハ
イブリッド符号化方式で符号化された信号であれば、線
スペクトル対係数、駆動音源成分、雑音成分、利得の特
徴量を持つ。従って、エコー経路伝搬遅延推定部３０２
は、これらの特徴量の相互相関を計算することによっ
て、エコー経路６０１の伝搬遅延を算出することができ
る。

【００４５】また、エコー抑圧ゲイン算出部３０５は、
スペクトルサブトラクション、最尤推定、ウィナーフィ
ルタリング、ＭＭＳＥなどを応用して、エコー抑圧ゲイ
ンＧを求めることが可能である。

【００４６】《第２の実施形態》次に、図２に本発明の
第２の実施形態による反響抑圧装置の構成を示す。第２
の実施形態における反響抑圧装置は、音響エコーもしく
は、回線エコーを抑圧するための周波数分析処理型の反
響抑圧装置である。第２の実施形態における反響抑圧装
置の構成は、上述した第１の実施形態における反響抑圧
装置とほぼ等しいが、エコー経路結合量の算出及びエコ
ー抑圧ゲインの算出を、周波数領域に変換した後の信号
を用いて行うために、周波数分析部４０１、４０２を更
に設けた点が異なる。また、周波数分析部４０１、４０
２を設けた関係で、信号の出力端には、周波数合成部４
０３が設けられている。

【００４７】第２の実施形態によれば、遅延器３０３か
ら出力される第２の受話信号ｘ_r（ｋ）は、周波数分析
部４０１に入力され、ここで第２の受話信号ｘ_r（ｋ）
は周波数領域での処理を施される。また、エコー重畳信
号ｙ（ｋ）も周波数分析部４０２によって、周波数領域
での処理を施される。そして、周波数領域に変換された
第２の受話信号ｘ_r’（ｋ）、エコー重畳信号ｙ（ｋ）
がエコー経路結合量推定部３０４及びエコー抑圧ゲイン
算出部３０５へ出力され、周波数領域において上述した
処理がそれぞれ行われる。これにより、第２の実施形態
による反響抑圧装置は、第１の実施形態に比べて、より
精度の高いエコー抑圧ゲインの算出が可能となり、通話
品質の向上を図ることができる。

【００４８】《第３の実施形態》次に、図３に本発明の
第３の実施形態による反響抑圧装置の構成を示す。第３
の実施形態における反響抑圧装置は、上述した第１及び
第２の実施形態における反響抑圧装置とほぼ等しいが、
第１の実施形態又は第２の実施形態と同様の構成からな
るエコー抑圧装置３０１の前段に、適応フィルタで構成
されたエコーキャンセラを更に設けた点が異なる。この
ため、本実施形態のエコー抑圧装置３０１は、エコー重
畳信号ｙ（ｋ）の替わりに適応フィルタによってある程
度まで消去された残留エコーｅ（ｋ）の重畳した信号
ｙ’（ｋ）（送話信号ｓ（ｋ）＋残留エコーｅ（ｋ））
を入力信号とする。この場合、エコー経路結合量は、前
段のエコーキャンセラ（適応フィルタ）を含んだ結合量
となるが、エコー抑圧装置の処理として不具合が生じる
ことはない。

【００４９】なお、図１、図２、図３に示した第１、第
２、第３の実施形態における反響抑圧装置の機能を実現
するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記
録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラ
ムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行すること
により各種の処理を実行してもよい。なお、ここでいう
「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハ
ードウェアを含むものとする。

【００５０】また、「コンピュータシステム」は、ＷＷ
Ｗシステムを利用している場合であれば、ホームページ
提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。ま
た、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フ
ロッピー（登録商標）ディスク、光磁気ディスク、ＲＯ
Ｍ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステム
に内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをい
う。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」と
は、インターネット等のネットワークや電話回線等の通
信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバや
クライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性
メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持
しているものも含むものとする。

【００５１】また、上記プログラムは、このプログラム
を記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝
送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により
他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここ
で、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネ
ット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回
線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体
のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能
の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、
前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録され
ているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、い
わゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良
い。

【００５２】以上、この発明の実施形態を図面を参照し
て詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限ら
れるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計等も含まれる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受話信号と収音信号とに基づいてエコー信号を推定し、
収音信号のパワーからマスキング閾値によって補正され
たエコー信号のパワーを差し引いたパワー値を、収音信
号のパワーで規格化してエコー抑圧ゲインを算出し、算
出したエコー抑圧ゲインを収音信号に乗算する。このよ
うに本発明では、エコー抑圧ゲインの算出において、マ
スキング閾値以下のエコーの残留を許容するように、推
定エコー信号をマスキング補正して使用するので、統計
的性質を用いたエコー抑圧ゲインの誤差を補償すること
が可能となり、処理音声歪みを減少させ、通話品質の向
上を実現させることができるという著しい効果を奏す
る。

【００５４】また、本発明は、受話信号と収音信号との
パワー比を所定期間毎に算出し、逐次算出するパワー比
の内、最小値をエコー経路結合量として保持し、エコー
経路結合量を受話信号に乗じることによりエコー信号を
推定する。このように、エコー結合量の推定を常時行う
ことにより、送受話検出をする必要がなくなり、処理量
の削減と誤検出による処理の不具合を解消することがで
きる。これにより、従来必要とされた片側発話状態の検
出を不要とすることができ、誤検出による通話品質の劣
化を防ぐことができるという効果を奏する。

【００５５】また、本発明は、受話信号及び収音信号の
特徴量を抽出し、該特徴量間の相互相関を用いてエコー
経路伝搬遅延量を推定し、受話信号及びエコー経路伝搬
遅延量から第２の受話信号を生成し、少なくともエコー
信号の推定には、受話信号に代わって当該第２の受話信
号を用いる。このように、エコー経路の伝搬遅延量を算
出し、この伝搬遅延量をエコー抑圧ゲインの推定に用い
ることにより、伝搬遅延による信号間の時間的なずれを
回避し、エコー抑圧ゲインを推定することが可能とな
る。この結果、処理フレーム間に時間的なずれが生じる
ことがなく、正確にエコーを抑圧することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による反響抑圧装置
の構成を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施形態による反響抑圧装置
の構成を示す図である。

【図３】本発明の第３の実施形態による反響抑圧装置
の構成を示す図である。

【図４】一般的な拡声通話の一例を示す図である。

【図５】従来の反響抑圧装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

３０１エコー抑圧装置３０２エコー経路伝搬遅延推定部３０３遅延器３０４エコー経路結合量推定部３０５エコー抑圧ゲイン算出部３０６乗算器４０１、４０２周波数分析部４０３周波数合成部５０１エコーキャンセラ６０１エコー経路６０２加算器

フロントページの続き (72)発明者羽田陽一東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内 (72)発明者山森和彦東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内Ｆターム(参考） 5D020 CC03 CC04 CC06 5K027 BB03 DD10 HH01 5K046 BB01 HH11 HH58 HH77 HH79

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】収音信号から受話信号によるエコー成分
を抑圧する反響抑圧方法であって、前記受話信号と前記収音信号とに基づいてエコー信号を
推定し、収音信号のパワーからマスキング閾値によって補正され
た前記エコー信号のパワーを差し引いたパワー値を、前
記収音信号のパワーで規格してエコー抑圧ゲインを算出
し、算出した前記エコー抑圧ゲインを前記収音信号に乗算す
ることを特徴とする反響抑圧方法。
【請求項２】前記受話信号と前記収音信号とのパワー
比を所定期間毎に算出し、逐次算出する前記パワー比の
内、最小値をエコー経路結合量として保持し、前記エコ
ー経路結合量を前記受話信号に乗じることにより前記エ
コー信号を推定することを特徴とする請求項１に記載の
反響抑圧方法。
【請求項３】前記受話信号及び前記収音信号の特徴量
を抽出し、該特徴量間の相互相関を用いてエコー経路伝
搬遅延量を推定し、前記受話信号及び前記エコー経路伝
搬遅延量から第２の受話信号を生成し、少なくとも前記
エコー信号の推定には、前記受話信号に代わって当該第
２の受話信号を用いることを特徴とする請求項１または
請求項２に記載の反響抑圧方法。
【請求項４】収音信号から受話信号によるエコー成分
を抑圧する反響抑圧装置であって、前記受話信号と前記収音信号とに基づいてエコー信号を
推定するエコー信号推定手段と、マスキング閾値によって補正された収音信号のパワーか
ら前記エコー信号推定手段によって推定された前記エコ
ー信号のパワーを差し引いたパワー値を、前記受話信号
のパワーで規格化してエコー抑圧ゲインを算出するエコ
ー抑圧ゲイン算出手段と、前記エコー抑圧ゲイン算出手段によって算出された前記
エコー抑圧ゲインを前記収音信号に乗算して出力する乗
算手段とを具備することを特徴とする反響抑圧装置。
【請求項５】収音信号から受話信号によるエコー成分
を抑圧する反響抑圧用のプログラムを記録したコンピュ
ータ読み取り可能な記録媒体において、前記プログラムは、前記受話信号と前記収音信号とに基づいてエコー信号を
推定し、マスキング閾値によって補正された収音信号のパワーか
ら前記エコー信号のパワーを差し引いたパワー値を、前
記受話信号のパワーで規格化してエコー抑圧ゲインを算
出し、算出した前記エコー抑圧ゲインを前記収音信号に乗算す
ることをコンピュータに実行させるプログラムを記録し
たコンピュータ読み取り可能な記録媒体。