JP2004282433A - エコーキャンセル装置、エコーキャンセル方法、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるエコーキャンセル装置を提供することを目的とする。
【解決手段】遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置13とを有するエコーキャンセル装置であって、中央演算処理装置は、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定すると共に周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う伝達関数推定手段36と、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分および通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を初期学習値としてメモリに記憶するメモリ記憶手段とを有する。
【選択図】 図4
【解決手段】遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置13とを有するエコーキャンセル装置であって、中央演算処理装置は、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定すると共に周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う伝達関数推定手段36と、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分および通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を初期学習値としてメモリに記憶するメモリ記憶手段とを有する。
【選択図】 図4
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置、および、そのエコーキャンセル装置におけるエコーキャンセル方法、ならびに、そのエコーキャンセル方法を実行するためのプログラム、ならびに、そのプログラムを実行するための記録媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
スピーカフォン方式電話等の音声ハンズフリー装置において、ハウリングやエコーを防止するためにエコーキャンセル技術がある。このエコーキャンセル技術によれば、スピーカから出力された音声が部屋等の空間を通ってマイクロフォンに入力された音声(エコー)から、その空間を擬似的に模擬した伝達関数とスピーカへ出力した音声とを畳み込んだ信号を差し引くことにより、あたかもエコーがないようにすることができる。
【0003】
以下に、従来のエコーキャンセル技術について(特許文献1)を用いて説明する。図6は従来のエコーキャンセル装置を示す機能ブロック図である。
【0004】
図6において、1はスピーカフォン方式電話等における受話音声(遠端話者からの音声)を再生するスピーカ、2は送話音声(近端話者からの音声)を拾うマイクロフォン、3は直接伝搬経路を経たエコーを消去する第一のエコーキャンセル部、4は第一のエコーキャンセル部3の出力信号を用いてダブルトーク状態を検出するダブルトーク検出部、5は間接伝搬経路を経たエコーを消去する第二のエコーキャンセル部である。
【0005】
【特許文献1】
特開平5−48547号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のエコーキャンセル装置では、スピーカフォン方式電話等の電話において通話を行う場合に、通話の初期の状態ではエコーキャンセラによる周囲空間の模擬が不十分であるため、会話にエコー感が発生するというという問題点を有していた。
【0007】
このエコーキャンセル装置、エコーキャンセル方法、プログラムおよび記録媒体では、通話の初期の状態でもエコーキャンセラによる周囲空間の模擬が十分であることにおり、会話にエコー感が発生しないことが要求されている。
【0008】
本発明は、この要求を満たすため、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるエコーキャンセル装置、および、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにするエコーキャンセル方法、ならびに、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにするためのプログラム、ならびに、そのプログラムを実行するための記録媒体を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のエコーキャンセル装置は、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置であって、中央演算処理装置は、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定すると共に周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う伝達関数推定手段と、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分および通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を初期学習値としてメモリに記憶するメモリ記憶手段とを有する構成を備えている。
【0010】
これにより、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるエコーキャンセル装置が得られる。
【0011】
上記課題を解決するために本発明のエコーキャンセル方法は、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置におけるエコーキャンセル方法であって、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分を工場出荷時に第1の初期学習値として記憶する第1のメモリ記憶ステップと、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定する伝達関数推定ステップと、周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う周期毎推定ステップと、通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を通常使用時に第2の初期学習値として記憶する第2のメモリ記憶ステップとを有する構成を備えている。
【0012】
これにより、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにするエコーキャンセル方法が得られる。
【0013】
上記課題を解決するために本発明のプログラムは、上記エコーキャンセル方法の各ステップを実行するためのプログラムである構成を備えている。
【0014】
これにより、上記エコーキャンセル方法を実行するためのプログラムが得られる。
【0015】
上記課題を解決するために本発明の記録媒体は、上記プログラムを実行するためのコンピュータで読み取り可能な記録媒体である構成を備えている。
【0016】
これにより、上記プログラムを実行するための記録媒体が得られる。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載のエコーキャンセル装置は、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置であって、中央演算処理装置は、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定すると共に周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う伝達関数推定手段と、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分および通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を初期学習値としてメモリに記憶するメモリ記憶手段とを有することとしたものである。
【0018】
この構成により、工場出荷時と通常使用時とに初期学習値がメモリに記憶されるので、予め周囲の伝達関数を推定することができ、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるという作用を有する。
【0019】
請求項2に記載のエコーキャンセル方法は、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置におけるエコーキャンセル方法であって、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分を工場出荷時に第1の初期学習値として記憶する第1のメモリ記憶ステップと、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定する伝達関数推定ステップと、周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う周期毎推定ステップと、通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を通常使用時に第2の初期学習値として記憶する第2のメモリ記憶ステップとを有することとしたものである。
【0020】
この構成により、工場出荷時と通常使用時とに初期学習値がメモリに記憶されるので、予め周囲の伝達関数を推定することができ、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるという作用を有する。
【0021】
請求項3に記載のプログラムは、請求項2に記載されたエコーキャンセル方法の各ステップを実行するためのプログラムであることとしたものである。
【0022】
この構成により、上記プログラムを実行するコンピュータを用いることにより、請求項2に記載されたエコーキャンセル方法を任意の場所で任意の時間に実行することができるという作用を有する。
【0023】
請求項4に記載の記録媒体は、請求項3に記載されたプログラムを実行するためのコンピュータで読み取り可能な記録媒体であることとしたものである。
【0024】
この構成により、コンピュータで読み取り可能な記録媒体からプログラムを読み取ることにより、請求項3に記載されたプログラムを任意の場所で任意の時間に実行することができるという作用を有する。
【0025】
以下、本発明の実施の形態について、図1〜図5を用いて説明する。
【0026】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1によるエコーキャンセル装置の基本構成を示すブロック図である。
【0027】
図1において、6は電話回線とのインタフェースを有する電話回路装置、7はアナログ電気信号である受話音声電気信号をデジタル電気信号に変換する第1のA/D変換装置、8はデジタル電気信号をアナログ電気信号へ変換する第1のD/A変換装置、9はD/A変換装置8からのアナログ電気信号を音声に変換するスピーカ、10は音声をアナログ電気信号に変換するマイクロフォン、11はマイクロフォンからのアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換する第2のA/D変換装置、12はデジタル電気信号をアナログ電気信号(送話音声電気信号)に変換する第2のD/A変換装置、13はA/D変換装置7およびA/D変換装置11から得られたデジタル電気信号に対してデジタル信号処理を行い、その演算結果をD/A変換装置8およびD/A変換装置12に出力する中央演算処理装置、14は中央演算処理装置13を動作させるためのプログラムが記憶されているROM(Read Only Memory)、15は前記ROMに記憶されているプログラムに従って中央演算処理装置13が動作する際に使用するRAM(Random Access Memory)である。
【0028】
図2は、図1の中央演算処理装置13における機能実現手段(プログラムによって機能が実現される手段)を示す機能ブロック図であり、スピーカフォン方式電話におけるエコーキャンセル方法を示す。本機能はROM14に記録されているプログラムの概略を示している。
【0029】
図2において、16はスピーカフォン方式電話等において、エコーキャンセル装置の動作を制御するために遠端話者の発話、近端話者の発話およびダブルトーク(遠端話者と近端話者の同時発話)を検出する話者検出手段、17は正規化LMS(Least Mean Square)方式等に代表される最急降下法によりスピーカ9とマイクロフォン10との間の空間の伝達関数を推定する伝達関数推定手段、18は直接エコー成分の伝達関数と受話音声との畳み込み演算を行う直接エコーフィルタ手段、19は間接エコー成分の伝達関数と受話音声との畳み込み演算を行う間接エコーフィルタ手段、20は減算手段である。
【0030】
このように構成されたエコーキャンセル装置について、その概略動作を説明する。スピーカ9から放射された音声は空間を介してマイクロフォン10にエコーとして入力され、閉ループが構成され、エコーキャンセル処理を行わなければ最悪ハウリングが発生してしまう。また、スピーカ9から放射された音声は、直接マイクロフォン10へ入力される直接エコー成分と、空間内の壁、床、天井等の物体によって反射された後にマイクロフォン10に入る間接エコー成分に分類できる。
【0031】
図3は、図2の中央演算処理装置3の動作を示すフローチャートであり、スピーカフォン方式電話におけるエコーキャンセル方法を示す。
【0032】
図3において、エコーキャンセル処理を開始すると(S1)、話者検出手段16が遠端話者発話、近端話者発話、ダブルトークを判定し(S2)、遠端話者発話ならば伝達関数推定手段17がNLMS等のアルゴリズムを用いて直接波成分伝達関数推定(S3)および間接波成分伝達関数推定(S4)を行い、直接エコーフィルタ手段18は推定結果と受話音声との畳み込み演算を行い(S5)、間接エコーフィルタ手段19は推定結果と受話音声との畳み込み演算を行い(S6)、マイクロフォン10からの送話音声と畳み込み演算結果とを減算手段20を用いて減算して直接エコー成分と間接エコー成分を除去する(S7)。
【0033】
これにより、伝達関数推定の高速化と高精度化を両方実現したエコーキャンセル処理が可能である。
【0034】
以上のように本実施の形態によれば、直接エコーフィルタ手段18により推定結果と受話音声との畳み込み演算を行い、間接エコーフィルタ手段19により推定結果と受話音声との畳み込み演算を行い、マイクロフォン10からの送話音声と畳み込み演算結果とを減算手段20を用いて減算して直接エコー成分と間接エコー成分を除去するようにしたので、スピーカ9からの音量を大きくした場合でもダブルトークの判定精度を高くすることができ、受話音声と送話音声の音声パワー比が同じ場合でもダブルトーク検出精度を高くすることができる。
【0035】
(実施の形態2)
図4は、本発明の実施の形態2によるエコーキャンセル装置の中央演算処理装置13を示す機能ブロック図であり、スピーカフォン方式電話におけるエコーキャンセル方法を示す。なお、本実施の形態によるエコーキャンセル装置の基本構成は図1に示す構成である。また、本機能は、ROM14に記録されているプログラムの概略を示している。
【0036】
図4において、34は電話回線等の通信回線となるチャネル、35はスピーカフォン方式電話においてエコーキャンセラの動作を制御するために遠端話者の発話、近端話者の発話およびダブルトーク(遠端話者と近端話者の同時発話)を検出する話者検出手段、36は正規化LMS(Least Mean Square)方式等に代表される最急降下法により空間の伝達関数を推定する伝達関数推定手段、37は推定した伝達関数と受話音声との畳み込み演算を行うフィルタ手段、38は減算手段である。
【0037】
このように構成されたエコーキャンセル装置について、その動作を図5を用いて説明する。図5は図4の中央演算処理装置13の動作を示すフローチャートである。
【0038】
図5において、スピーカフォン方式電話等の電話機の電源を投入すると(S11)、スピーカ9から伝達関数推定用の音声信号もしくはホワイトノイズ(サンプル音声信号)を出力し(S12)、サンプル音声信号とマイクロフォン10で集音したエコー信号とを用いて伝達関数推定手段36が伝達関数を推定する(S13、伝達関数推定ステップ)。この際、学習初期値としてバックアップデータとして不揮発性メモリへ記録されている値から学習を開始すると、学習期間が短くて済む。不揮発性メモリに記憶されている初期値は直接エコー信号の成分を工場出荷時において予め測定しておき、その測定結果をメモリ記憶手段(図示せず)により第1のメモリとしての不揮発性メモリ(図示せず)に記憶しておく(第1のメモリ記憶ステップ)。または、通常使用時に伝達関数を推定した結果を一定周期毎に第2のメモリとしての不揮発性メモリに記憶しておく(第2のメモリ記憶ステップ)。初期学習終了後、通常の通話・会話を行い(S14)、一定周期毎に(S15、周期毎推定ステップ)、伝達関数推定手段36で推定した伝達関数をメモリ記憶手段により不揮発性メモリへバックアップし(S16、第2のメモリ記憶ステップ)、ステップS11へ戻る。
【0039】
以上のように本実施の形態によれば、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定すると共に周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う伝達関数推定手段と、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分および通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を初期学習値としてメモリに記憶するメモリ記憶手段とを有することにより、工場出荷時と通常使用時とに初期学習値がメモリに記憶されるので、予め周囲の伝達関数を推定することができ、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができる。
【0040】
また、エコーキャンセル方法の各ステップを実行するためのプログラムを用いれば、そのプログラムを実行するコンピュータにより、図5のエコーキャンセル方法を任意の場所で任意の時間に実行することができる。
【0041】
さらに、プログラムを実行するためのコンピュータで読み取り可能な記録媒体を用いれば、コンピュータで読み取り可能な記録媒体からプログラムを読み取ることにより、そのプログラムを任意の場所で任意の時間に実行することができる。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項1に記載のエコーキャンセル装置によれば、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置であって、中央演算処理装置は、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定すると共に周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う伝達関数推定手段と、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分および通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を初期学習値としてメモリに記憶するメモリ記憶手段とを有することにより、工場出荷時と通常使用時とに初期学習値がメモリに記憶されるので、予め周囲の伝達関数を推定することができ、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるという有利な効果が得られる。
【0043】
請求項2に記載のエコーキャンセル方法によれば、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置におけるエコーキャンセル方法であって、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分を工場出荷時に第1の初期学習値として記憶する第1のメモリ記憶ステップと、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定する伝達関数推定ステップと、周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う周期毎推定ステップと、通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を通常使用時に第2の初期学習値として記憶する第2のメモリ記憶ステップとを有することにより、工場出荷時と通常使用時とに初期学習値がメモリに記憶されるので、予め周囲の伝達関数を推定することができ、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるという有利な効果が得られる。
【0044】
請求項3に記載のプログラムは、請求項2に記載されたエコーキャンセル方法の各ステップを実行するためのプログラムであることにより、上記プログラムを実行するコンピュータを用いることにより、請求項2に記載されたエコーキャンセル方法を任意の場所で任意の時間に実行することができるという有利な効果が得られる。
【0045】
請求項4に記載の記録媒体は、請求項3に記載されたプログラムを実行するためのコンピュータで読み取り可能な記録媒体であることにより、コンピュータで読み取り可能な記録媒体からプログラムを読み取ることにより、請求項3に記載されたプログラムを任意の場所で任意の時間に実行することができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1、2によるエコーキャンセル装置の基本構成を示すブロック図
【図2】図1の中央演算処理装置における機能実現手段を示す機能ブロック図
【図3】図2の中央演算処理装置の動作を示すフローチャート
【図4】本発明の実施の形態2によるエコーキャンセル装置の中央演算処理装置を示す機能ブロック図
【図5】図4の中央演算処理装置の動作を示すフローチャート
【図6】従来のエコーキャンセル装置を示す機能ブロック図
【符号の説明】
6 電話回路装置
7、11 A/D変換装置
8、12 D/A変換装置
9 スピーカ
10 マイクロフォン
13 中央演算処理装置
14 ROM
15 RAM
34 チャネル
35 話者検出手段
36 伝達関数推定手段
37 フィルタ手段
38 減算手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置、および、そのエコーキャンセル装置におけるエコーキャンセル方法、ならびに、そのエコーキャンセル方法を実行するためのプログラム、ならびに、そのプログラムを実行するための記録媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
スピーカフォン方式電話等の音声ハンズフリー装置において、ハウリングやエコーを防止するためにエコーキャンセル技術がある。このエコーキャンセル技術によれば、スピーカから出力された音声が部屋等の空間を通ってマイクロフォンに入力された音声(エコー)から、その空間を擬似的に模擬した伝達関数とスピーカへ出力した音声とを畳み込んだ信号を差し引くことにより、あたかもエコーがないようにすることができる。
【0003】
以下に、従来のエコーキャンセル技術について(特許文献1)を用いて説明する。図6は従来のエコーキャンセル装置を示す機能ブロック図である。
【0004】
図6において、1はスピーカフォン方式電話等における受話音声(遠端話者からの音声)を再生するスピーカ、2は送話音声(近端話者からの音声)を拾うマイクロフォン、3は直接伝搬経路を経たエコーを消去する第一のエコーキャンセル部、4は第一のエコーキャンセル部3の出力信号を用いてダブルトーク状態を検出するダブルトーク検出部、5は間接伝搬経路を経たエコーを消去する第二のエコーキャンセル部である。
【0005】
【特許文献1】
特開平5−48547号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のエコーキャンセル装置では、スピーカフォン方式電話等の電話において通話を行う場合に、通話の初期の状態ではエコーキャンセラによる周囲空間の模擬が不十分であるため、会話にエコー感が発生するというという問題点を有していた。
【0007】
このエコーキャンセル装置、エコーキャンセル方法、プログラムおよび記録媒体では、通話の初期の状態でもエコーキャンセラによる周囲空間の模擬が十分であることにおり、会話にエコー感が発生しないことが要求されている。
【0008】
本発明は、この要求を満たすため、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるエコーキャンセル装置、および、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにするエコーキャンセル方法、ならびに、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにするためのプログラム、ならびに、そのプログラムを実行するための記録媒体を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のエコーキャンセル装置は、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置であって、中央演算処理装置は、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定すると共に周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う伝達関数推定手段と、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分および通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を初期学習値としてメモリに記憶するメモリ記憶手段とを有する構成を備えている。
【0010】
これにより、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるエコーキャンセル装置が得られる。
【0011】
上記課題を解決するために本発明のエコーキャンセル方法は、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置におけるエコーキャンセル方法であって、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分を工場出荷時に第1の初期学習値として記憶する第1のメモリ記憶ステップと、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定する伝達関数推定ステップと、周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う周期毎推定ステップと、通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を通常使用時に第2の初期学習値として記憶する第2のメモリ記憶ステップとを有する構成を備えている。
【0012】
これにより、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにするエコーキャンセル方法が得られる。
【0013】
上記課題を解決するために本発明のプログラムは、上記エコーキャンセル方法の各ステップを実行するためのプログラムである構成を備えている。
【0014】
これにより、上記エコーキャンセル方法を実行するためのプログラムが得られる。
【0015】
上記課題を解決するために本発明の記録媒体は、上記プログラムを実行するためのコンピュータで読み取り可能な記録媒体である構成を備えている。
【0016】
これにより、上記プログラムを実行するための記録媒体が得られる。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載のエコーキャンセル装置は、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置であって、中央演算処理装置は、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定すると共に周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う伝達関数推定手段と、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分および通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を初期学習値としてメモリに記憶するメモリ記憶手段とを有することとしたものである。
【0018】
この構成により、工場出荷時と通常使用時とに初期学習値がメモリに記憶されるので、予め周囲の伝達関数を推定することができ、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるという作用を有する。
【0019】
請求項2に記載のエコーキャンセル方法は、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置におけるエコーキャンセル方法であって、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分を工場出荷時に第1の初期学習値として記憶する第1のメモリ記憶ステップと、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定する伝達関数推定ステップと、周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う周期毎推定ステップと、通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を通常使用時に第2の初期学習値として記憶する第2のメモリ記憶ステップとを有することとしたものである。
【0020】
この構成により、工場出荷時と通常使用時とに初期学習値がメモリに記憶されるので、予め周囲の伝達関数を推定することができ、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるという作用を有する。
【0021】
請求項3に記載のプログラムは、請求項2に記載されたエコーキャンセル方法の各ステップを実行するためのプログラムであることとしたものである。
【0022】
この構成により、上記プログラムを実行するコンピュータを用いることにより、請求項2に記載されたエコーキャンセル方法を任意の場所で任意の時間に実行することができるという作用を有する。
【0023】
請求項4に記載の記録媒体は、請求項3に記載されたプログラムを実行するためのコンピュータで読み取り可能な記録媒体であることとしたものである。
【0024】
この構成により、コンピュータで読み取り可能な記録媒体からプログラムを読み取ることにより、請求項3に記載されたプログラムを任意の場所で任意の時間に実行することができるという作用を有する。
【0025】
以下、本発明の実施の形態について、図1〜図5を用いて説明する。
【0026】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1によるエコーキャンセル装置の基本構成を示すブロック図である。
【0027】
図1において、6は電話回線とのインタフェースを有する電話回路装置、7はアナログ電気信号である受話音声電気信号をデジタル電気信号に変換する第1のA/D変換装置、8はデジタル電気信号をアナログ電気信号へ変換する第1のD/A変換装置、9はD/A変換装置8からのアナログ電気信号を音声に変換するスピーカ、10は音声をアナログ電気信号に変換するマイクロフォン、11はマイクロフォンからのアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換する第2のA/D変換装置、12はデジタル電気信号をアナログ電気信号(送話音声電気信号)に変換する第2のD/A変換装置、13はA/D変換装置7およびA/D変換装置11から得られたデジタル電気信号に対してデジタル信号処理を行い、その演算結果をD/A変換装置8およびD/A変換装置12に出力する中央演算処理装置、14は中央演算処理装置13を動作させるためのプログラムが記憶されているROM(Read Only Memory)、15は前記ROMに記憶されているプログラムに従って中央演算処理装置13が動作する際に使用するRAM(Random Access Memory)である。
【0028】
図2は、図1の中央演算処理装置13における機能実現手段(プログラムによって機能が実現される手段)を示す機能ブロック図であり、スピーカフォン方式電話におけるエコーキャンセル方法を示す。本機能はROM14に記録されているプログラムの概略を示している。
【0029】
図2において、16はスピーカフォン方式電話等において、エコーキャンセル装置の動作を制御するために遠端話者の発話、近端話者の発話およびダブルトーク(遠端話者と近端話者の同時発話)を検出する話者検出手段、17は正規化LMS(Least Mean Square)方式等に代表される最急降下法によりスピーカ9とマイクロフォン10との間の空間の伝達関数を推定する伝達関数推定手段、18は直接エコー成分の伝達関数と受話音声との畳み込み演算を行う直接エコーフィルタ手段、19は間接エコー成分の伝達関数と受話音声との畳み込み演算を行う間接エコーフィルタ手段、20は減算手段である。
【0030】
このように構成されたエコーキャンセル装置について、その概略動作を説明する。スピーカ9から放射された音声は空間を介してマイクロフォン10にエコーとして入力され、閉ループが構成され、エコーキャンセル処理を行わなければ最悪ハウリングが発生してしまう。また、スピーカ9から放射された音声は、直接マイクロフォン10へ入力される直接エコー成分と、空間内の壁、床、天井等の物体によって反射された後にマイクロフォン10に入る間接エコー成分に分類できる。
【0031】
図3は、図2の中央演算処理装置3の動作を示すフローチャートであり、スピーカフォン方式電話におけるエコーキャンセル方法を示す。
【0032】
図3において、エコーキャンセル処理を開始すると(S1)、話者検出手段16が遠端話者発話、近端話者発話、ダブルトークを判定し(S2)、遠端話者発話ならば伝達関数推定手段17がNLMS等のアルゴリズムを用いて直接波成分伝達関数推定(S3)および間接波成分伝達関数推定(S4)を行い、直接エコーフィルタ手段18は推定結果と受話音声との畳み込み演算を行い(S5)、間接エコーフィルタ手段19は推定結果と受話音声との畳み込み演算を行い(S6)、マイクロフォン10からの送話音声と畳み込み演算結果とを減算手段20を用いて減算して直接エコー成分と間接エコー成分を除去する(S7)。
【0033】
これにより、伝達関数推定の高速化と高精度化を両方実現したエコーキャンセル処理が可能である。
【0034】
以上のように本実施の形態によれば、直接エコーフィルタ手段18により推定結果と受話音声との畳み込み演算を行い、間接エコーフィルタ手段19により推定結果と受話音声との畳み込み演算を行い、マイクロフォン10からの送話音声と畳み込み演算結果とを減算手段20を用いて減算して直接エコー成分と間接エコー成分を除去するようにしたので、スピーカ9からの音量を大きくした場合でもダブルトークの判定精度を高くすることができ、受話音声と送話音声の音声パワー比が同じ場合でもダブルトーク検出精度を高くすることができる。
【0035】
(実施の形態2)
図4は、本発明の実施の形態2によるエコーキャンセル装置の中央演算処理装置13を示す機能ブロック図であり、スピーカフォン方式電話におけるエコーキャンセル方法を示す。なお、本実施の形態によるエコーキャンセル装置の基本構成は図1に示す構成である。また、本機能は、ROM14に記録されているプログラムの概略を示している。
【0036】
図4において、34は電話回線等の通信回線となるチャネル、35はスピーカフォン方式電話においてエコーキャンセラの動作を制御するために遠端話者の発話、近端話者の発話およびダブルトーク(遠端話者と近端話者の同時発話)を検出する話者検出手段、36は正規化LMS(Least Mean Square)方式等に代表される最急降下法により空間の伝達関数を推定する伝達関数推定手段、37は推定した伝達関数と受話音声との畳み込み演算を行うフィルタ手段、38は減算手段である。
【0037】
このように構成されたエコーキャンセル装置について、その動作を図5を用いて説明する。図5は図4の中央演算処理装置13の動作を示すフローチャートである。
【0038】
図5において、スピーカフォン方式電話等の電話機の電源を投入すると(S11)、スピーカ9から伝達関数推定用の音声信号もしくはホワイトノイズ(サンプル音声信号)を出力し(S12)、サンプル音声信号とマイクロフォン10で集音したエコー信号とを用いて伝達関数推定手段36が伝達関数を推定する(S13、伝達関数推定ステップ)。この際、学習初期値としてバックアップデータとして不揮発性メモリへ記録されている値から学習を開始すると、学習期間が短くて済む。不揮発性メモリに記憶されている初期値は直接エコー信号の成分を工場出荷時において予め測定しておき、その測定結果をメモリ記憶手段(図示せず)により第1のメモリとしての不揮発性メモリ(図示せず)に記憶しておく(第1のメモリ記憶ステップ)。または、通常使用時に伝達関数を推定した結果を一定周期毎に第2のメモリとしての不揮発性メモリに記憶しておく(第2のメモリ記憶ステップ)。初期学習終了後、通常の通話・会話を行い(S14)、一定周期毎に(S15、周期毎推定ステップ)、伝達関数推定手段36で推定した伝達関数をメモリ記憶手段により不揮発性メモリへバックアップし(S16、第2のメモリ記憶ステップ)、ステップS11へ戻る。
【0039】
以上のように本実施の形態によれば、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定すると共に周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う伝達関数推定手段と、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分および通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を初期学習値としてメモリに記憶するメモリ記憶手段とを有することにより、工場出荷時と通常使用時とに初期学習値がメモリに記憶されるので、予め周囲の伝達関数を推定することができ、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができる。
【0040】
また、エコーキャンセル方法の各ステップを実行するためのプログラムを用いれば、そのプログラムを実行するコンピュータにより、図5のエコーキャンセル方法を任意の場所で任意の時間に実行することができる。
【0041】
さらに、プログラムを実行するためのコンピュータで読み取り可能な記録媒体を用いれば、コンピュータで読み取り可能な記録媒体からプログラムを読み取ることにより、そのプログラムを任意の場所で任意の時間に実行することができる。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項1に記載のエコーキャンセル装置によれば、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置であって、中央演算処理装置は、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定すると共に周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う伝達関数推定手段と、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分および通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を初期学習値としてメモリに記憶するメモリ記憶手段とを有することにより、工場出荷時と通常使用時とに初期学習値がメモリに記憶されるので、予め周囲の伝達関数を推定することができ、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるという有利な効果が得られる。
【0043】
請求項2に記載のエコーキャンセル方法によれば、遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置におけるエコーキャンセル方法であって、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分を工場出荷時に第1の初期学習値として記憶する第1のメモリ記憶ステップと、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定する伝達関数推定ステップと、周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う周期毎推定ステップと、通常使用時に推定した周囲の伝達関数の結果値を通常使用時に第2の初期学習値として記憶する第2のメモリ記憶ステップとを有することにより、工場出荷時と通常使用時とに初期学習値がメモリに記憶されるので、予め周囲の伝達関数を推定することができ、通話の初期の状態でも会話にエコー感が発生しないようにすることができるという有利な効果が得られる。
【0044】
請求項3に記載のプログラムは、請求項2に記載されたエコーキャンセル方法の各ステップを実行するためのプログラムであることにより、上記プログラムを実行するコンピュータを用いることにより、請求項2に記載されたエコーキャンセル方法を任意の場所で任意の時間に実行することができるという有利な効果が得られる。
【0045】
請求項4に記載の記録媒体は、請求項3に記載されたプログラムを実行するためのコンピュータで読み取り可能な記録媒体であることにより、コンピュータで読み取り可能な記録媒体からプログラムを読み取ることにより、請求項3に記載されたプログラムを任意の場所で任意の時間に実行することができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1、2によるエコーキャンセル装置の基本構成を示すブロック図
【図2】図1の中央演算処理装置における機能実現手段を示す機能ブロック図
【図3】図2の中央演算処理装置の動作を示すフローチャート
【図4】本発明の実施の形態2によるエコーキャンセル装置の中央演算処理装置を示す機能ブロック図
【図5】図4の中央演算処理装置の動作を示すフローチャート
【図6】従来のエコーキャンセル装置を示す機能ブロック図
【符号の説明】
6 電話回路装置
7、11 A/D変換装置
8、12 D/A変換装置
9 スピーカ
10 マイクロフォン
13 中央演算処理装置
14 ROM
15 RAM
34 チャネル
35 話者検出手段
36 伝達関数推定手段
37 フィルタ手段
38 減算手段
Claims (4)
- 遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置であって、
前記中央演算処理装置は、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定すると共に前記周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う伝達関数推定手段と、工場出荷時に測定した直接エコー信号成分および通常使用時に推定した前記周囲の伝達関数の結果値を初期学習値としてメモリに記憶するメモリ記憶手段とを有することを特徴とするエコーキャンセル装置。 - 遠端話者からの受話音声等の音声を出力するスピーカと、近端話者等の音声が入力されるマイクロフォンと、全体を制御する中央演算処理装置とを有するエコーキャンセル装置におけるエコーキャンセル方法であって、
工場出荷時に測定した直接エコー信号成分を工場出荷時に第1の初期学習値として記憶する第1のメモリ記憶ステップと、スピーカから出力されるサンプル音声信号とマイクロフォンで集音したエコー信号とを用いて周囲の伝達関数を推定する伝達関数推定ステップと、前記周囲の伝達関数の推定を一定周期毎に行う周期毎推定ステップと、通常使用時に推定した前記周囲の伝達関数の結果値を通常使用時に第2の初期学習値として記憶する第2のメモリ記憶ステップとを有することを特徴とするエコーキャンセル方法。 - 請求項2に記載のエコーキャンセル方法の各ステップを実行することを特徴とするプログラム。
- 請求項3に記載のプログラムを実行することを特徴とするコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
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JP2003071411A JP2004282433A (ja) | 2003-03-17 | 2003-03-17 | エコーキャンセル装置、エコーキャンセル方法、プログラムおよび記録媒体 |
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JP2007325073A (ja) * | 2006-06-02 | 2007-12-13 | Konica Minolta Holdings Inc | エコーキャンセル回路、音響装置、ネットワークカメラ、及びエコーキャンセル方法 |
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