JP2003218745A - ノイズキャンセラ及び音声検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 演算能力の限られた処理系のための演算負荷
を軽減して、より高精度でノイズキャンセル及び話者発
話（話者音声）の検出ができる。 【解決手段】 その構成は、所定の周波数特性のノイズ
信号を含む音声信号が入力され、前記ノイズ信号の周波
数特性を平坦化する第１のイコライザ１４と、第１のイ
コライザ１４の出力信号に基づいて線スペクトルを強調
する適応フィルタ１６と、適応フィルタ１６の出力信号
の周波数特性を第１のイコライザ１４の周波数特性を補
償するように変更する第３のイコライザ１５と、適応フ
ィルタ１６の出力信号に基づいて音声信号を検出する第
２のイコライザ２１、変換変換部２３及び通話状態検出
部４５とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音声信号に含まれ
ているノイズ信号を消去或いは削減するノイズキャンセ
ラ、電話装置、ノイズキャンセル方法及びコンピュータ
が実行可能なプログラム、並びにノイズ信号が含まれて
いる音声信号から話者音声信号を検出する音声検出装
置、電話装置、音声検出方法及びコンピュータが実行可
能なプログラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電話装置には、話者の発話
（話者音声）を検出する話者発話検出器や、雑音を減衰
するための雑音減衰器（ノイズキャンセラ）が搭載され
ている。話者発話検出器としては、スペクトルマッチン
グ法や単純な音圧閾値比較法を採用して構成されている
ものがある。スペクトルマッチング法を採用した話者発
話検出器は、高速演算処理系向きとされており、また、
単純な音圧閾値比較法を採用した話者発話検出器は、低
演算処理系向きとされている。例えば、話者発話検出器
は、電話装置等においてエコーキャンセラ用として搭載
されている。

【０００３】また、雑音減衰器としては、スペクトル減
算法や適応フィルタを採用して構成されているものがあ
る。スペクトル減算法を採用した雑音減衰器は、高速演
算処理系向きであり、単入力用とされており、また、適
応フィルタを採用した雑音減衰器は、低演算処理系向き
であり、複入力用とされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記高速演
算処理系用のスペクトルマッチング法やスペクトル減算
法は、優れた方法ではあるが、ＦＦＴ（Fast Fourier T
ransform）、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transfo
rm）演算等のスペクトル演算が要求されるため、比較的
高い演算処理能力が必要であり、メモリも同様に多く必
要になる。そのためＬＳＩへの実装は困難となる問題が
ある。

【０００５】一方、前記低演算処理系用として挙げた単
純な音圧閾値比較法は、雑音を話者発話として誤識別し
てしまう等、雑音による誤動作耐力が低い。また、雑音
減衰器に通常の適応フィルタを導入するためには、主入
力に加えてそれに相関のある雑音を入力しなければなら
ない。このため、主マイクと複数の副マイク（例えば、
アレーマイク等）が必要になり、マイク増設によるコス
トアップを招来するといった問題がある。

【０００６】そこで、本発明は、前記問題に鑑みてなさ
れたものであり、演算能力の限られた処理系のための演
算負荷を軽減して、より高精度でノイズキャンセル及び
話者発話（話者音声）の検出ができるノイズキャンセ
ラ、音声検出装置、電話装置、ノイズキャンセル方法、
音声検出方法及びコンピュータが実行可能なプログラム
を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記問題を解決するため
に、請求項１記載の発明に係るノイズキャンセラは、所
定の周波数特性のノイズ信号を含む音声信号が入力さ
れ、前記ノイズ信号の周波数特性を平坦化する平坦化用
イコライザと、前記平坦化用イコライザの出力信号に基
づいて線スペクトルを強調する適応フィルタと、前記適
応フィルタの出力信号の周波数特性を前記平坦化用イコ
ライザの周波数特性を補償するように変更する補償用イ
コライザと、を備えたことを特徴としている。

【０００８】また、請求項２記載の発明に係る音声検出
装置は、所定の周波数特性のノイズ信号を含む音声信号
が入力され、前記ノイズ信号の周波数特性を平坦化する
平坦化用イコライザと、前記平坦化用イコライザの出力
信号に基づいて線スペクトルを強調する適応フィルタ
と、前記適応フィルタの出力信号に基づいて前記音声信
号を検出する音声信号検出手段と、を備えたことを特徴
としている。

【０００９】また、請求項３記載の発明に係る電話装置
は、前記請求項１に記載のノイズキャンセラ又は請求項
２に記載の音声検出装置を備えていることを特徴として
いる。また、請求項４記載の発明に係る電話装置は、所
定の周波数特性のノイズ信号を含む音声信号が入力さ
れ、前記ノイズ信号の周波数特性を平坦化する平坦化用
イコライザと、前記平坦化用イコライザの出力信号に基
づいて線スペクトルを強調する適応フィルタと、前記適
応フィルタの出力信号の周波数特性を前記平坦化用イコ
ライザの周波数特性を補償するように変更する補償用イ
コライザと、前記適応フィルタの出力信号に基づいて前
記音声信号を検出する音声信号検出手段と、を備えたこ
とを特徴としている。

【００１０】また、請求項５記載の発明に係るノイズキ
ャンセル方法は、所定の周波数特性のノイズ信号を含む
音声信号内の前記ノイズ信号の周波数特性を平坦化し、
前記ノイズ信号の周波数特性を平坦化した前記音声信号
に基づいて線スペクトルを強調し、前記線スペクトルを
強調した前記音声信号の周波数特性を、前記平坦化した
周波数特性を補償するように変更することを特徴として
いる。

【００１１】また、請求項６記載の発明に係る音声検出
方法は、所定の周波数特性のノイズ信号を含む音声信号
内の前記ノイズ信号の周波数特性を平坦化し、前記ノイ
ズ信号の周波数特性を平坦化した前記音声信号に基づい
て線スペクトルを強調し、前記線スペクトルを強調した
信号に基づいて音声信号を検出することを特徴としてい
る。

【００１２】また、請求項７記載の発明に係るコンピュ
ータが実行可能なプログラムは、所定の周波数特性のノ
イズ信号を含む音声信号を入力し、前記ノイズ信号の周
波数特性を平坦化させ、前記平坦化された出力信号に基
づいて線スペクトルを強調させ、前記強調された出力信
号の周波数特性を前記周波数特性を補償するように変更
させる記述を含んでいることを特徴としている。

【００１３】また、請求項８記載の発明に係るコンピュ
ータが実行可能なプログラムは、所定の周波数特性のノ
イズ信号を含む音声信号を入力し、前記ノイズ信号の周
波数特性を平坦化させ、前記平坦化された出力信号に基
づいて線スペクトルを強調させ、前記強調された出力信
号に基づいて前記音声信号を検出させる記述を含んでい
ることを特徴としている。

【００１４】ここで、請求項１，５及び７に記載の発明
では、音声信号が含む所定の周波数特性のノイズ信号の
当該周波数特性を平坦化し、ノイズ信号の周波数特性を
平坦化した音声信号に基づいて線スペクトルを強調し、
線スペクトルを強調した前記音声信号の周波数特性を、
平坦化した周波数特性を補償するように変更している。

【００１５】これにより、音声信号中の所定信号は線ス
ペクトルにであるため強調される一方、ノイズ信号は、
周波数特性として一旦平坦化されることでノイズの線ス
ペクトル性が失われて減衰される。また、請求項２，６
及び８に記載の発明では、所定の周波数特性のノイズ信
号を含む音声信号内のノイズ信号の周波数特性を平坦化
し、ノイズ信号の周波数特性を平坦化した音声信号に基
づいて線スペクトルを強調し、線スペクトルを強調した
信号に基づいて音声信号を検出している。

【００１６】例えば、音声信号の周波数特性について線
スペクトルを強調しようとすると、long-term instabil
ity problemにより、所定の周波数特性を有するノイズ
信号も強調されてしまう。しかし、ノイズ信号の周波数
特性を平坦化することで、ノイズ信号の周波数が強調さ
れてしまうこともない。すなわち、請求項２，６及び８
に記載の発明では、音声信号内のノイズ信号を除く所定
信号についてその線スペクトルを強調している。

【００１７】また、請求項１に記載のノイズキャンセラ
と、請求項２に記載の音声検出装置とは、平坦化用イコ
ライザ及び適応フィルタが共通の構成部分となってい
る。請求項３及び４に記載の発明では、電話装置がその
ノイズキャンセラや音声検出装置を搭載している。特
に、請求項４記載の電話装置では、平坦化用イコライザ
及び適応フィルタを共通の構成部分として備えて、ノイ
ズキャンセラの機能と音声検出装置の機能とを実現して
いる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。図１は、この実施の形
態であるノイズキャンセラ１０及び音声検出装置２０の
構成を示す。図１に示すように、ノイズキャンセラ（雑
音減衰器）１０は、第１乃至第３のアンプ１１，１２，
１３、第１及び第３のイコライザ１４，１５、並びに適
応フィルタ１６を備えている。また、音声検出装置２０
は、前記第１のアンプ１１、前記第１のイコライザ１
４、前記適応フィルタ１６、第２のイコライザ２１、第
４のアンプ２２、音圧変換部２３及び通話状態検出部
（音圧閾値比較器）４５を備えている。すなわち、ノイ
ズキャンセラ１０と音声検出装置２０とは、前記第１の
アンプ１１、前記第１のイコライザ１４、前記適応フィ
ルタ１６といった構成部分を共有し、それぞれの機能を
果すように構成されている。

【００１９】例えば、ノイズキャンセラ１０は、雑音減
衰用として、また、音声検出装置２０は、話者の発話
（話者音声）の検出用として、電話装置に搭載されてい
る。例えば、音声検出装置２０については、電話装置に
おいてエコーキャンセラ用として利用される。このよう
なノイズキャンセラ１０及び音声検出装置２０の構成に
おいて、第１のアンプ１１を介して第１のイコライザ１
４に音声入力される。ここで、音声入力される信号は、
単入力信号であって、話者音声信号と雑音信号とを含ん
だ信号である。

【００２０】第１のイコライザ１４は、音声信号の所定
の帯域内のノイズを平坦化してノイズの線スペクトル性
を失わせて、後段の適応フィルタ１６にその線スペクト
ル性を失ったとノイズ信号と音声信号を出力する。適応
フィルタ１６は、ラインエンハンス法を採用した適応フ
ィルタである。この適応フィルタ１６は、線スペクトル
（ラインスペクトル）のもつ周期性信号（正弦波信号）
に混入する広帯域信号（雑音）を消去し、その周期性信
号のスペクトルを強調することができる。これにより、
適応フィルタ１６は、所定の周波数特性を持つ想定され
る雑音中から話者音声信号を抽出することができる。例
えば、車内で使用することを目的としているハンズフリ
ー電話の場合、前記想定される雑音は、自動車の走行音
等の雑音になる。

【００２１】ここで、ラインエンハンス法を採用した適
応フィルタ１６は、いわゆるlong-term instability pr
oblemが発生してしまう場合がある。適応フィルタ１６
は、このlong-term instability problemにより、周期
性信号（正弦波）を適応した後に、その周期性信号内の
混入雑音にも適応してしまう場合がある。この場合、適
応フィルタ１６は、その混入雑音を強調してしまう。こ
の問題は、特にその混入雑音が有色であり、係数更新ア
ルゴリズムとしてＬＭＳ法を使用した場合に生じる問題
である。

【００２２】このような問題を解決するため、前記第１
のイコライザ１４をこの適応フィルタ１６の前段に備え
ている。すなわち、第１のイコライザ１４を適応フィル
タ１６の前段に備えることで、適応フィルタ１６に入力
される音声信号内の雑音特性分をこの第１のイコライザ
１４により、周波数特性について平坦化して、無色雑音
に変換している。

【００２３】また、適応フィルタ１６は、係数更新アル
ゴリズムに学習同定法を採用している。学習同定法の係
数更新精度（速度）をパワー項の係数調整等によって調
整することにより、瞬時的な周期性信号の合成である音
声に対して、音圧（音質）の劣化を最小限に抑えること
を実現している。この適応フィルタ１６は、信号処理し
た音声信号を第２のイコライザ２１に出力し、また、第
２のアンプ１２を介して第３のイコライザ１５に出力し
ている。

【００２４】第２のイコライザ２１は、適応フィルタ１
６からの音声信号を主帯域に制限（主帯域を強調）して
いる。第２のイコライザ２１は、音声信号を第４のアン
プ２２を介して音圧変換部２３に出力する。音圧変換部
２３は、入力された音声信号を音圧信号に変換する。音
圧変換部２３は、音圧信号を通話状態検出部（音圧閾値
比較器）４５に出力する。音圧閾値比較器は、閾値と比
較することで、話者音声か否かを判定することを可能に
するものである。

【００２５】一方、第３のイコライザ１５は、適応フィ
ルタ１６からの音声信号の所定帯域を強調する。適応フ
ィルタ１６からの音声信号は、当該適応フィルタ１６の
前段の第１のイコライザ１４により雑音が平坦化された
音声信号となっており、第３のイコライザ１５は、この
第１のイコライザ１４に入力される前の状態の音声信号
の周波数特性に戻すように所定帯域を強調する。すなわ
ち、第３のイコライザ１５は、第１のイコライザ１４に
よりなした音声信号の処理を補償している。また、第３
のイコライザ１５は、音声中心帯域を強調する。これに
より、第３のイコライザ１５は、聴感補正を実施してい
る。

【００２６】以上のような構成において、音声信号（話
者音声信号と雑音信号からなる信号）は、第１のイコラ
イザ１４において、無色信号に変換されて、適応フィル
タ１６に入力される。音声信号は、適応フィルタ１６に
おいて、想定される周波数特性（例えば、自動車の走行
音）を持つ雑音中から所望の音声信号として話者音声信
号が抽出される。

【００２７】適応フィルタ１６にて抽出された話者音声
信号は、第３のイコライザ１５及びノイズキャンセラ１
０外の第２のイコライザ２１に出力される。第２のイコ
ライザ２１に入力された話者音声信号は、ここで、主帯
域が強調され、音圧変換部２３に出力される。話者音声
信号は、この音圧変換部２３において、音圧信号に変換
されて、音圧閾値比較器に出力される。

【００２８】このように、第１のイコライザ１４、適応
フィルタ１６及び第２のイコライザ２１により、入力さ
れた音声信号から話者音声信号を抽出し、さらにその話
者音声信号の主帯域を強調することで、第１のイコライ
ザ１４、適応フィルタ１６、第２のイコライザ２１、音
圧変換部２３及び通話状態検出部（音圧閾値比較器）４
５は、検出装置２０として機能する。

【００２９】一方、第３のイコライザ１５に入力された
話者音声信号は、前記第１のイコライザ１４に入力前の
状態になるように、その帯域が補正され、さらに聴感補
正されて、当該ノイズキャンセラ１０外に外部出力され
る。このように、第１のイコライザ１４、適応フィルタ
１６及び第３のイコライザ１５により、入力された音声
信号の雑音を減衰させ、その後、雑音が減衰された音声
信号の中心帯域を強調することで、すなわち、雑音につ
いてその周波数特性を一旦平坦化することで、第１のイ
コライザ１４、適応フィルタ１６及び第３のイコライザ
１５は、ノイズキャンセラ１０として機能する。

【００３０】以上のように、図１に示す実施の形態は、
ノイズキャンセラ１０と音声検出装置２０とを組み合わ
せて構成されている。ここで、第１のイコライザ１４
は、所定の周波数特性のノイズ信号を含む音声信号が入
力され、前記ノイズ信号の周波数特性を平坦化する平坦
化用イコライザに対応し、適応フィルタ１６は、第１の
イコライザ１４の出力信号に基づいて線スペクトルを強
調する適応フィルタに対応し、第３のイコライザ１５
は、適応フィルタ１６の出力信号の周波数特性を第１の
イコライザ１４の周波数特性を補償するように変更する
補償用イコライザに対応し、第２のイコライザ２１、音
圧変換部２３及び通話状態検出部（音圧閾値比較器）４
５は、適応フィルタ１６の出力信号に基づいて音声信号
を検出する音声信号検出手段に対応する。

【００３１】以上のような構成では、前述したように、
ラインエンハンス法を採用した適応フィルタ１６を用
い、音声信号中の話者音声信号を抽出している。これに
より、マイク増設等によるコストアップを招来すること
なく、後段で行う音圧閾値比較等を可能にしている。ま
た、ラインエンハンス法を採用した適応フィルタは、軽
微な演算量で適応フィルタとしての機能を達成すること
から、簡単な構成としながらも、雑音耐力の高い音声検
出装置を実現する。

【００３２】また、前述したように、適応フィルタ１６
への音声信号の入力段に、第１のイコライザ１４を備え
ている。これにより、適応フィルタ１６への入力音声信
号中の雑音を第１のイコライザ１４で無色雑音に変換し
て、ラインエンハンス法を採用した適応フィルタを用い
ることによるlong-term instability problemの発生を
防止している。

【００３３】さらに、ノイズキャンセラ１０は、音声検
出装置の一部として機能する適応フィルタ１６の後段に
第３のイコライザ１５を設ける構成になっている。よっ
て、ノイズキャンセラ１０は、そのような適応フィルタ
１６を利用した構成、すなわち、話者信号検出のための
中間信号を使用して、雑音減衰を実現するような構成に
なっており、演算負担が少ないノイズキャンセラとして
実現されている。

【００３４】ここで、前記のような構成における各段階
の各種信号のスペクトル特性（周波数特性）を説明す
る。図２は、自動車の走行時における車室内の走行雑音
の周波数特性（実線）を示す。すなわち、第１のアンプ
１１に入力される前の音声信号であって雑音信号のみの
音声信号の周波数特性を示す。なお、後述の図３及び図
４は、このような雑音信号のみからなる音声信号につい
ての処理結果を示す。

【００３５】図３は、第１のイコライザ１４により信号
処理されて雑音特性が無色化され音声信号（雑音信号）
の周波数特性（破線）、及び適応フィルタ１６により信
号処理された音声信号（雑音信号）の周波数特性（実
線）を示す。この図３が示すように、音声信号（雑音信
号）は、適応フィルタ１６によるラインエンハンス法で
信号処理されて、減衰している。

【００３６】図４は、第１のイコライザ１４に入力され
る前の音声信号（雑音信号）の周波数特性（破線）、及
び第３のイコライザ１５により信号処理されて音声信号
（雑音信号）の周波数特性（実線）を示す。この図４が
示すように、音声信号（雑音信号）は、第１のイコライ
ザ１４への入力前、第３のイコライザ１５からの出力後
において、周波数特性では相似形を示すものの、第３の
イコライザ１５により出力された状態で減衰している。

【００３７】図５は、所定信号（話者音声信号に対応す
る信号）と雑音信号とからなる音声信号であって、第１
のイコライザ１４により信号処理されて雑音信号につい
て無色化された音声信号（話者音声信号＋雑音信号）の
周波数特性（破線）、及び適応フィルタ１６により信号
処理された音声信号（話者音声信号＋雑音信号）の周波
数特性（実線）を示す。例えば、所定信号（話者音声信
号に相当する信号）は、ランダムな周波数の正弦波３波
の約１００ｍｓ（無音約１０００ｍｓ）の繰り返し信号
を使用している。

【００３８】この図５が示すように、適応フィルタ１６
により所定信号が抽出されているのがわかる。図６は、
第１のイコライザ１４に入力される前の音声信号（話者
音声信号＋雑音信号）の周波数特性（破線）、及び第３
のイコライザ１５により信号処理された音声信号（話者
音声信号＋雑音信号）の周波数特性（実線）を示す。

【００３９】ここで、第３のイコライザ１５により信号
処理された音声信号（話者音声信号＋雑音信号）の周波
数特性（実線）については、第１のイコライザ１４への
入力前の元の周波数特性に戻されたものであって、さら
に聞き易くするために聴感補正として２ｋＨｚ帯域が補
正された信号の周波数特性である。この図６が示すよう
に、所定信号（話者音声信号に相当する信号）の周波数
特性が維持された状態とされ、その一方で雑音信号の周
波数特性が減衰している。

【００４０】以上の結果からも明らかなように、本実施
の形態の構成が、ノイズキャンセラ１０及び音声検出装
置２０として十分機能しているのがわかる。次に、図１
に示したノイズキャンセラ１０及び音声検出装置２０か
らなる構成が搭載される電話装置の具体例を説明する。
電話装置としては、車載のハンズフリー電話装置が挙げ
られる。図７は、ノイズキャンセラ１０及び音声検出装
置２０を搭載したハンズフリー電話装置の構成を示す。

【００４１】先ず、通話相手（遠端話者）の音声信号に
関する処理を行う部分、及びその部分の処理内容を説明
する。このハンズフリー電話装置では、Ａ／Ｄ変換部３
１に通話相手（遠端話者）の音声信号が入力され、この
Ａ／Ｄ変換部３１は、遠端話者の音声信号をデジタル変
換する。このＡ／Ｄ変換部３１からの音声信号は、アン
プ３２を介して、フィルタ（ＴＥＬ＿Filter）３３に入
力される。

【００４２】フィルタ３３は、音声信号から低域ノイズ
をカットする。このフィルタ３３からの信号は、アッテ
ネータ３４、及びアンプ４１を介してイコライザ４２、
或いはアンプ５１を介してエコーキャンセラ５２にそれ
ぞれ入力される。アッテネータ３４は、遠端話者の音声
信号の検出がない場合に、音量を下げるためのものであ
る。このアッテネータ３４は、通話状態検出器４５に連
動する。このアッテネータ３４からの音声信号は、アン
プ３５を介してＤ／Ａ変換部３６に入力される。

【００４３】例えば、Ｄ／Ａ変換部３６は、Ｌ／Ｒｃｈ
に応じて備えられている。このＤ／Ａ変換部３６は、入
力された信号をアナログ変換する。このＤ／Ａ変換部３
６によりアナログ変換された信号は、スピーカ３７によ
り遠端話者の発話として外部出力される。一方、前記フ
ィルタ３３からの音声信号がアンプ４１を介して入力さ
れるイコライザ４２は、音声の主帯域を制限（或いは強
調）する。このイコライザ４２にて信号処理された音声
信号は、音圧変換部４３に入力される。

【００４４】音圧変換部４３は、入力された音声信号を
音圧信号に変換する。この音圧変換部４３からの音圧信
号は、ＡＧＣ（Automatic Gain Control ）部４４に入
力される。ＡＧＣ部４４は、入力された音圧信号につい
て、当該電話装置や通話状態の音圧のばらつきを吸収す
るようにそのゲインを調整する。このＡＧＣ部４４で信
号処理された音圧信号は、通話状態検出部４５に入力さ
れる。通話状態検出部４５は、各種信号に基づいて通話
状態を検出するように構成されている。この通話状態検
出部４５は、話者の音声信号の音圧を調整するための音
圧閾値比較器を備えている。

【００４５】一方、前記フィルタ３３からの音声信号が
アンプ５１を介して入力される擬似エコーパス合成部５
２は、エコーを消去或いは減衰するための信号を生成す
る部分である。この擬似エコーパス合成部５２における
処理については後で説明する。次に、当該電話装置の使
用者（近端話者）の音声信号に関する処理を行う部分、
及びその部分の処理内容を説明する。

【００４６】ハンズフリー電話装置では、先ず、音声が
マイク６１から入力される。ここで、マイク６１は、車
室内に設けられていることから、このマイク６１には、
近端話者の話者音声、雑音及びスピーカ３７から回り込
んだ出力音声（遠端話者の音声）からなる音声が入力さ
れる。そして、マイク６１に入力された音声信号は、Ａ
／Ｄ変換部６２に入力される。

【００４７】Ａ／Ｄ変換部６２は、入力された音声信号
をデジタル変換する。このＡ／Ｄ変換部６２でデジタル
変換された音声信号は、アンプ６３を介してフィルタ
（ＭＩＣ＿Filter）６４に入力される。フィルタ６４
は、マイク６１とスピーカ３７の特性を合わせるための
フィルタである。このフィルタ６４により信号処理され
た音声信号は、加算器６５を介して学習制御部６６や前
述のノイズキャンセラ１０及び音声検出装置２０の構成
部に入力される。

【００４８】学習制御部６６は、自己に入力される音声
信号に基づいて、擬似エコーパス合成部５２を制御して
いる。ここで、擬似エコーパス合成部５２は、遠端話者
の音声信号（アンプ５１からの音声信号）を参照して、
擬似エコーを生成するように構成されている。学習制御
部６６は、推定学習により、加算器６５からの残信号が
小さくなるように擬似エコーパス合成部５２を制御す
る。このような制御により、加算器６５からノイズキャ
ンセラ１０及び音声検出装置２０の構成部に入力される
音声信号は、エコー（エコー成分）が消去或いは減衰さ
れたものになる。

【００４９】ここで、遠端話者が発話中にのみ擬似エコ
ーパス合成部５２或いは学習制御部６６が動作してい
る。すなわち、遠端話者が発話中にのみ、擬似エコーパ
ス合成部５２は擬似エコーを合成し、或いは学習制御部
６６はエコーの学習をしている。なお、擬似エコーパス
合成部５２、学習制御部６６及び加算器６５は、いわゆ
るエコーキャンセラとして機能している。

【００５０】ノイズキャンセラ１０及び音声検出装置２
０の構成部では、前述したように動作する。すなわち、
音声信号（近端話者の話者音声信号と雑音信号とからな
る音声信号）は、第１のイコライザ１４において、無色
信号に変換されて、適応フィルタ１６に入力される。音
声信号は、適応フィルタ１６において、自動車の走行音
の周波数特性を持つ雑音中から話者音声信号が抽出され
る。そして、適応フィルタ１６からの音声信号は、第２
のイコライザ２１及び第３のイコライザ１５に出力され
る。

【００５１】第２のイコライザ２１に入力された音声信
号は、ここで、主帯域（話者音声信号の主帯域）が強調
され、音圧変換部２３に出力される。音声信号は、音圧
変換部２３において、音圧信号に変換されて、通話状態
検出部４５に出力される。通話状態検出部４５には、前
記ＡＧＣ部４４からの音圧信号が遠端話者の音圧信号と
して入力され、音圧変換部２３からの音圧信号が近端話
者の音圧信号として入力される。通話状態検出部４５
は、遠端話者の音圧信号と、近端話者の音圧信号とに基
づいて、各種の通話状態を検出している。

【００５２】例えば、通話状態検出部４５は、通話状態
の検出結果を、前記アッテネータ３４や擬似エコーパス
合成部５２、或いは後述のアッテネータ７１に出力して
いる。前記アッテネータ３４では、通話状態検出器４５
からの通話状態の検出結果から、遠端話者の音声信号の
検出がない場合は、音量を下げている。また、擬似エコ
ーパス合成部５２は、通話状態検出器４５からの通話状
態の検出結果から、遠端話者のみが発話中であることを
検出して、擬似エコーを合成する。或いは、学習制御部
６６は、通話状態検出器４５からの通話状態の検出結果
から、遠端話者のみが発話中であることを検出して、エ
コーの学習をする。

【００５３】一方、第３のイコライザ１５に入力された
話者音声信号は、第１のイコライザ１４に入力前の状
態、すなわち、雑音信号との合成信号とされた音声信号
とされ、さらに、その中心帯域が強調されて聴感補正さ
れて、アッテネータ７１に出力される。そして、ここで
アッテネータ７１に出力される信号は、雑音が減衰され
た音声信号になっている。

【００５４】アッテネータ７１は、遠端話者の音声信号
の検出がある場合に、入力される音声信号について、音
量を下げるためのものである。そして、アッテネータ７
１は、通話状態検出部４５等に連動している。すなわ
ち、アッテネータ７１は、通話状態検出器４５からの通
話状態の検出結果から、遠端話者の音声信号の検出があ
る場合は、音量を下げている。このアッテネータ７１か
らの信号は、アンプ７２を介してＤ／Ａ変換部７３に入
力される。

【００５５】以上のような車載用のハンズフリーの電話
装置では、マイク６１に、車室内の話者の音声と、車室
内の雑音と、およびスピーカ３７からのエコー（反射音
或いは回り込み音）とが混入して入力される。このマイ
ク６１が拾った音声を直接相手（遠端話者）に返してし
まうと、自分の声がエコーとして聞こえること、雑音が
聞こえること等から、非常に聞きづらくなってしまう。
擬似エコーパス合成部５２或いは学習制御部６６は、そ
のようなエコーを除去するためのものである。

【００５６】ここで、擬似エコーパス合成部５２或いは
学習制御部６６は、エコーを推定学習して、エコーを除
去するための擬似エコーを生成するが、それを精度よく
行うためには、遠端話者のみが話している正確なタイミ
ングで動作する必要がある。ここで、電話装置は、前述
したように精度よく話者音声検出を実現できる話者音声
検出装置２０を備えており、音声検出装置２０の検出結
果を参照することで、精度よく話者状態の検出ができ
る。よって、通話状態検出部４５の検出結果に基づいて
動作する擬似エコーパス合成部５２或いは学習制御部６
６は、通話状態検出部４５にてなされる高精度の遠端話
者のみの発話状態の検出結果を参照することで、遠端話
者のみが話している正確なタイミングで動作することが
できる。

【００５７】実施の形態では、第２のイコライザ２１で
ある場合について説明したが、例えば、ハイパスフィル
タであってもよい。なぜならば、この場合のノイズは車
のロードノイズ（低域ノイズ）が支配的だからである。
また、ノイズキャンセラ１０や音声検出装置２０が実行
する各種処理は、記録媒体或いは通信媒体を介して電話
装置に提供されたコンピュータが実行可能なプログラム
により実現されるものであってもよい。ここで、コンピ
ュータは、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ、ＤＳＰ等を含
んでいる。

【００５８】また、以上説明した実施の形態では、以下
のようなノイズキャンセル方法及び音声検出方法が実現
されている。すなわち、所定の周波数特性のノイズ信号
を含む音声信号内の前記ノイズ信号の周波数特性を平坦
化し、前記ノイズ信号の周波数特性を平坦化した前記音
声信号に基づいて線スペクトルを強調し、前記線スペク
トルを強調した前記音声信号の周波数特性を、前記平坦
化した周波数特性を補償するように変更するノイズキャ
ンセル方法を実現している。

【００５９】また、所定の周波数特性のノイズ信号を含
む音声信号内の前記ノイズ信号の周波数特性を平坦化
し、前記ノイズ信号の周波数特性を平坦化した前記音声
信号に基づいて線スペクトルを強調し、前記線スペクト
ルを強調した信号に基づいて音声信号を検出する音声検
出方法を実現している。

【００６０】

【発明の効果】以上より、本発明によれば、音声信号中
の所定信号を線スペクトルにより強調する一方、ノイズ
信号をその周波数特性について一旦平坦化することで減
衰させており、演算処理の負担が少ないため、簡単な構
成で、高精度なノイズキャンセラが実現される。

【００６１】また、線スペクトルにより周波数特性を強
調しても、long-term instabilityproblemによる問題等
が発生してしまうことを防止しており、演算処理の負担
が少ないため、簡単な構成でかつ誤動作耐力が高く高精
度な音声検出装置が実現される。また、電話装置におい
て、構成部品を共通化してノイズキャンセラ及び音声検
出装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のノイズキャンセラ及び音
声検出装置の構成を示すブロック図である。

【図２】自動車の走行時における車室内走行雑音の周波
数特性（実線）を示す特性図である。

【図３】第１のイコライザにより信号処理されて雑音特
性が無色化された音声信号（雑音信号）の周波数特性
（破線）、及び適応フィルタにより信号処理された音声
信号（雑音信号）の周波数特性（実線）を示す特性図で
ある。

【図４】第１のイコライザに入力される前の音声信号
（雑音信号）の周波数特性（破線）、及び第３のイコラ
イザにより信号処理された音声信号（雑音信号）の周波
数特性（実線）を示す特性図である。

【図５】第１のイコライザにより信号処理されて雑音信
号が無色化された音声信号（話者音声信号＋雑音信号）
の周波数特性（破線）、及び適応フィルタにより信号処
理された音声信号（話者音声信号＋雑音信号）の周波数
特性（実線）を示す特性図である。

【図６】第１のイコライザに入力される前の音声信号
（話者音声信号＋雑音信号）の周波数特性（破線）、及
び第３のイコライザにより信号処理された音声信号（話
者音声信号＋雑音信号）の周波数特性（実線）を示す特
性図である。

【図７】本発明の実施の形態のハンズフリー電話装置の
構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ ノイズキャンセラ １１，１２，１３，２２ アンプ １４ 第１のイコライザ １５ 第３のイコライザ １６ 適応フィルタ ２０ 音声検出装置 ２１ 第２のイコライザ ２３ 音圧変換部 ４５ 通話状態検出部（音圧閾値比較器）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１０Ｌ 9/00 Ｄ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の周波数特性のノイズ信号を含む音
   声信号が入力され、前記ノイズ信号の周波数特性を平坦
   化する平坦化用イコライザと、 前記平坦化用イコライザの出力信号に基づいて線スペク
   トルを強調する適応フィルタと、 前記適応フィルタの出力信号の周波数特性を前記平坦化
   用イコライザの周波数特性を補償するように変更する補
   償用イコライザと、 を備えたことを特徴とするノイズキャンセラ。
2. 【請求項２】 所定の周波数特性のノイズ信号を含む音
   声信号が入力され、前記ノイズ信号の周波数特性を平坦
   化する平坦化用イコライザと、 前記平坦化用イコライザの出力信号に基づいて線スペク
   トルを強調する適応フィルタと、 前記適応フィルタの出力信号に基づいて前記音声信号を
   検出する音声信号検出手段と、 を備えたことを特徴とする音声検出装置。
3. 【請求項３】 前記請求項１に記載のノイズキャンセラ
   又は請求項２に記載の音声検出装置を備えていることを
   特徴とする電話装置。
4. 【請求項４】 所定の周波数特性のノイズ信号を含む音
   声信号が入力され、前記ノイズ信号の周波数特性を平坦
   化する平坦化用イコライザと、 前記平坦化用イコライザの出力信号に基づいて線スペク
   トルを強調する適応フィルタと、 前記適応フィルタの出力信号の周波数特性を前記平坦化
   用イコライザの周波数特性を補償するように変更する補
   償用イコライザと、 前記適応フィルタの出力信号に基づいて前記音声信号を
   検出する音声信号検出手段と、 を備えたことを特徴とする電話装置。
5. 【請求項５】 所定の周波数特性のノイズ信号を含む音
   声信号内の前記ノイズ信号の周波数特性を平坦化し、 前記ノイズ信号の周波数特性を平坦化した前記音声信号
   に基づいて線スペクトルを強調し、 前記線スペクトルを強調した前記音声信号の周波数特性
   を、前記平坦化した周波数特性を補償するように変更す
   ることを特徴とするノイズキャンセル方法。
6. 【請求項６】 所定の周波数特性のノイズ信号を含む音
   声信号内の前記ノイズ信号の周波数特性を平坦化し、 前記ノイズ信号の周波数特性を平坦化した前記音声信号
   に基づいて線スペクトルを強調し、 前記線スペクトルを強調した信号に基づいて音声信号を
   検出することを特徴とする音声検出方法。
7. 【請求項７】 所定の周波数特性のノイズ信号を含む音
   声信号を入力し、前記ノイズ信号の周波数特性を平坦化
   させ、 前記平坦化された出力信号に基づいて線スペクトルを強
   調させ、 前記強調された出力信号の周波数特性を前記周波数特性
   を補償するように変更させる記述を含んでいることを特
   徴とするコンピュータが実行可能なプログラム。
8. 【請求項８】 所定の周波数特性のノイズ信号を含む音
   声信号を入力し、前記ノイズ信号の周波数特性を平坦化
   させ、 前記平坦化された出力信号に基づいて線スペクトルを強
   調させ、 前記強調された出力信号に基づいて前記音声信号を検出
   させる記述を含んでいることを特徴とするコンピュータ
   が実行可能なプログラム。