JP2005247181A - Vehicle-mounted handsfree system - Google Patents
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Description
本発明は、自動車電話システムなどのハンズフリー通話に利用し、通信時の受話音声と送話音声との間で発生するエコー音声及び運転時に発生する走行ノイズをキャンセルした車載ハンズフリー装置に関するものである。 The present invention relates to an in-vehicle hands-free device that is used for a hands-free call such as a car phone system and cancels an echo sound generated between a received voice and a transmitted voice during communication and a running noise generated during driving. is there.
従来、ハンズフリー装置で使用されているエコーキャンセル装置の構成を図5に示す。以下、図面に従って説明する。 FIG. 5 shows a configuration of an echo canceling device conventionally used in a hands-free device. Hereinafter, it demonstrates according to drawing.
このハンズフリー装置は運転者の音声信号を入力するマイクロホン2を有しその出力側にはA/D変換器3、エコーキャンセラ7、D/A変換器8を介して無線機10に接続されている。無線機10にはA/D変換器9、エコーキャンセラ7、及びD/A変換器4を介して受話音声信号を出力するスピーカ1が接続されている。エコーキャンセラ7はスピーカ1からマイクロホン2への音響エコーを消去するもので、適応フィルタ(ADF)6と加算器5とで構成されている。
This hands-free device has a microphone 2 for inputting a driver's voice signal, and an output side thereof is connected to a
次に動作を説明する。ハンズフリー通話時において運転者は無線機10を通して伝送されてきた相手側の声を受信信号としてA/D変換器9、エコーキャンセラ7、D/A変換器4、及びスピーカ1を通して聞くことができる。また話者の音声信号は、マイクロホン2、A/D変換器3、エコーキャンセラ7及びD/A変換器8を経由して無線機10へ送られ通話者へ伝えられる。
Next, the operation will be described. During a hands-free call, the driver can listen to the other party's voice transmitted through the
このハンズフリー通話の場合、スピーカ1からの音声が車内で反響してマイクロホン2に入力し、音響エコーとなって再び遠端話者へ戻って通話がしづらいという問題がある。特に、音響エコーのレベルが高いときには、ハウリングを生じて通話品質が劣化する。そのため、エコーキャンセラ7により、音響エコーを消去して通話品質の劣化を抑えている。このエコーキャンセラ7では、A/D変換器9から出力される遠端話者からの音声信号を参照信号として適応フィルタ(ADF)6に入力し、この適応フィルタ(ADF)6によってエコー経路の伝達特性を適応的に推定し、エコー打消し信号を加算器5へ出力する。加算器5では、マイクロホン2からの信号から、エコー打消し信号を差し引くことにより、音響エコーを消去する。 In the case of this hands-free call, there is a problem that the sound from the speaker 1 echoes in the vehicle and is input to the microphone 2 to become an acoustic echo and return to the far-end speaker again, making it difficult to make a call. In particular, when the level of acoustic echo is high, howling occurs and the speech quality deteriorates. For this reason, the echo canceller 7 eliminates acoustic echoes and suppresses deterioration in call quality. In the echo canceller 7, the speech signal from the far-end speaker output from the A / D converter 9 is input to the adaptive filter (ADF) 6 as a reference signal, and the echo path is transmitted by the adaptive filter (ADF) 6. The characteristics are adaptively estimated and an echo cancellation signal is output to the adder 5. The adder 5 cancels the acoustic echo by subtracting the echo cancellation signal from the signal from the microphone 2.
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながら、上記従来例のエコーキャンセル装置ではエコーキャンセル処理を行う適応フィルタ(ADF6)、A/D変換回路3、D/A変換回路4が必要であり、その信号処理規模や装置規模が増大化するという欠点があった。 However, the conventional echo cancellation apparatus requires the adaptive filter (ADF 6) for performing echo cancellation processing, the A / D conversion circuit 3, and the D / A conversion circuit 4, and the signal processing scale and apparatus scale increase. There was a drawback.
本発明は、このような従来の技術における課題を解決するものであり、車載ハンズフリー装置などのハンズフリー通話時のエコーキャンセルができると共に、エコーキャンセル回路の縮小化による装置のコスト低減を実現することができる。 The present invention solves such a problem in the conventional technology, and can cancel echo during hands-free calling such as an in-vehicle hands-free device, and also realizes cost reduction of the device by reducing the echo cancel circuit. be able to.
上記目的を達成するために、本発明の請求項1に記載の発明は、特に、受話音声信号を出力するためのスピーカと、希望入力信号である送話音声信号を集音するための第1、第2のマイクロホンと、これら第1、第2のマイクロホンの出力レベルを増幅する増幅回路と、この増幅回路から出力された出力信号を合成する差動増幅回路とを有し、前記第1のマイクロホンと前記第2のマイクロホンそれぞれから互いに等しい距離である位置に前記スピーカを配置することにより、走行ノイズ及びエコー信号を除去する車載ハンズフリー装置であり、これにより、差動増幅回路はマイクロホンを介して入力された走行ノイズ及びエコー音声信号を除去し、希望入力信号である送話音声信号を精度良く出力することができるという作用効果が得られる。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 of the present invention, in particular, is a speaker for outputting a received voice signal and a first for collecting a transmitted voice signal as a desired input signal. , A second microphone, an amplifier circuit for amplifying the output levels of the first and second microphones, and a differential amplifier circuit for synthesizing an output signal output from the amplifier circuit, An in-vehicle hands-free device that removes running noise and echo signals by disposing the speakers at positions equal to each other from the microphone and the second microphone, whereby the differential amplifier circuit is connected via the microphone. It is possible to remove the running noise and echo voice signal input in this way, and to obtain the desired voice input voice signal with high accuracy. .
本発明の請求項2に記載の発明は、特に、第1、第2のマイクロホン及びスピーカを自動車車室内前方における通話者の音声が十分に集音される位置に配置したことを特徴としており、これにより、騒音源が車室内前方で発生する場合に確実に騒音成分を低減または除去するとともに、前方スピーカから出力される音響エコー成分についても低減または除去することができる。一方、通話者が車室内前方に着席している場合には送話音声信号を集音しやすいという作用を有している。 The invention according to claim 2 of the present invention is characterized in that, in particular, the first and second microphones and the speaker are arranged at a position where the voice of the caller is sufficiently collected in the front of the vehicle interior, As a result, when the noise source is generated in front of the passenger compartment, the noise component can be reliably reduced or removed, and the acoustic echo component output from the front speaker can also be reduced or eliminated. On the other hand, when the caller is seated in the front of the passenger compartment, the transmission voice signal is easily collected.
本発明の請求項3に記載の発明は、特に、第1、第2のマイクロホン及びスピーカを、自動車車室内後方における通話者の音声が十分に集音される位置に配置したことを特徴としており、これにより、騒音源が車室内後方で発生する場合に確実に騒音成分を低減または除去するとともに、後方スピーカから出力される音響エコー成分についても低減または除去することができる。一方、通話者が車室内後方に着席している場合には送話音声信号を集音しやすいという作用を有している。 The invention described in claim 3 of the present invention is characterized in that, in particular, the first and second microphones and the speaker are arranged at positions where the voice of the caller is sufficiently collected in the rear of the vehicle interior. Thus, when the noise source is generated behind the vehicle interior, the noise component can be reliably reduced or removed, and the acoustic echo component output from the rear speaker can be reduced or eliminated. On the other hand, when the caller is seated in the back of the passenger compartment, the transmission voice signal is easily collected.
本発明の請求項4に記載の発明は、特に、スピーカと第1、第2のマイクロホンを車室内の前方と後方の両方にそれぞれ配置し、使用するスピーカとマイクロホンを前方と後方で切り替え可能としたことを特徴としており、これにより通話者が乗車位置によらず会話することが可能となるという作用効果が得られる。 In the invention according to claim 4 of the present invention, in particular, the speaker and the first and second microphones are arranged in both the front and the rear of the vehicle interior, and the speaker and the microphone to be used can be switched between the front and the rear. As a result, it is possible to obtain an effect that the caller can talk regardless of the boarding position.
本発明の請求項5に記載の発明は、特に、ハンズフリー以外のシステムで使用するマイクロホンを、ハンズフリーの用途である第1及び第2のマイクロホンとして使用したことを特徴としており、これによりシステム全体のコストダウン及び配線数の減少が図れるという作用効果が得られる。 The invention described in claim 5 of the present invention is characterized in that, in particular, a microphone used in a system other than the hands-free system is used as the first and second microphones for hands-free use. The effect of reducing the overall cost and reducing the number of wires can be obtained.
本発明の請求項6に記載の発明は、特に、ハンズフリー以外のシステムで使用するスピーカを、ハンズフリーの用途であるスピーカとして使用したことを特徴としており、これによりシステム全体のコストダウン及び配線数の減少が図れるという作用効果が得られる。
The invention described in
本発明の車載ハンズフリー装置は、受話音声信号を出力するためのスピーカと、希望入力信号である送話音声信号、妨害入力信号である走行ノイズ及び前記スピーカからのエコー音声信号を集音するための第1、第2のマイクロホンと、これら第1、第2のマイクロホンの出力レベルを増幅する増幅回路と、この増幅回路から出力された出力信号を合成する差動増幅回路とを有し、前記第1のマイクロホンと前記第2のマイクロホンそれぞれから互いに等しい距離である位置に前記スピーカを配置しており、音響エコーキャンセラ回路等の複雑な構成を使わずに簡単な構成でスピーカからの音響エコー及び運転時に発生する騒音源を十分にキャンセルすることができる。 The in-vehicle hands-free device of the present invention collects a speaker for outputting a received voice signal, a transmission voice signal as a desired input signal, a running noise as a disturbance input signal, and an echo voice signal from the speaker. The first and second microphones, an amplifier circuit for amplifying the output levels of the first and second microphones, and a differential amplifier circuit for synthesizing the output signals output from the amplifier circuit, The speaker is arranged at a position that is equal to each other from each of the first microphone and the second microphone, and the acoustic echo from the speaker can be obtained with a simple configuration without using a complicated configuration such as an acoustic echo canceller circuit. Noise sources generated during operation can be canceled sufficiently.
(実施の形態1)
以下、実施の形態1を用いて、本発明の特に請求項1〜6に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態1における車載ハンズフリー装置の構成図であり、スピーカ11から等距離の位置に第1のマイクロホン12と第2のマイクロホン13をそれぞれ配置しており、集音した信号を増幅するために第1のマイクロホン12は第1の増幅回路14、第2のマイクロホン13は第2の増幅回路15にそれぞれ接続されている。さらに第1、第2の増幅回路14,15は増幅した出力を合流する合成手段である差動増幅回路16に接続した構成となっている。
FIG. 1 is a configuration diagram of an in-vehicle hands-free device according to Embodiment 1 of the present invention, in which a
次に動作について説明する。まず、遠端話者からの受話音声信号をスピーカ11から出力し、スピーカ11からの音響エコー、運転時に発生する走行ノイズ、及び近端話者からの送話音声信号を第1、第2のマイクロホン12,13に集音する。そして集音した信号を、第1、第2の増幅回路14,15にて増幅を行い、この増幅した第1及び第2の信号17,18の差分値を差動増幅回路16にて算出し出力する。
Next, the operation will be described. First, the reception voice signal from the far-end speaker is output from the speaker 11, and the first and second acoustic echoes from the speaker 11, running noise generated during driving, and the transmission voice signal from the near-end speaker are first and second. Sound is collected by the
本発明ではスピーカ11から第1のマイクロホン12、第2のマイクロホン13との距離が等しいため、遠端話者の受話音声信号はスピーカ11で音響エコーとして車室内に出力されても同位相、同レベルで集音される。また差動増幅回路16で各信号17,18の差分値を算出して出力するため、スピーカ11からの音響エコー成分はキャンセルされるので低減または除去される。また運転時に発生するエンジンこもり音、ロードノイズ等の走行ノイズについても同様にキャンセルされるので低減または除去される。
In the present invention, since the distances from the speaker 11 to the
一方、近端話者の送話音声信号については第1のマイクロホン12及び第2のマイクロホン13に集音されるが、通常は発話位置と第1のマイクロホン12、第2のマイクロホン13との間の距離が異なるため、マイクロホン12とマイクロホン13には振幅及び位相が異なる送話音声信号が到達する。そのためマイクロホン12,13に入力された近端話者の送話音声信号を差動増幅回路16に入力し差分値を算出しても、遠端話者の音響エコーの場合と比較すると減衰量は非常に少なく差動増幅回路16の出力を近端話者の送話信号として使用できる。
On the other hand, the transmitted voice signal of the near-end speaker is collected by the
次に、本実施の形態1の構成による実際の音響エコー減衰効果について、図2を用いて説明する。図2において、スピーカ11は車室内22の前方センターパネル20に配置し、第1のマイクロホン12及び第2のマイクロホン13は、スピーカ11から等距離となる運転席及び助手席直上部の前方天井部24に配置している。
Next, the actual acoustic echo attenuation effect according to the configuration of the first embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the speaker 11 is disposed on the
ここで、スピーカ11には擬似エコー信号とする信号源21を接続し、信号源21の発振周波数を20Hzから20000Hzまで連続的にスイープさせる。そしてスピーカ11にて出力を行い、第1のマイクロホン12と第2のマイクロホン13で、スピーカ11から出力される音声の集音を行う。
Here, a
さらに、第1のマイクロホン12と第2のマイクロホン13が集音した信号を増幅回路14,15により増幅した出力信号17,18の伝達周波数及び位相特性の比較を行う。その結果、周波数が3000Hzまでの範囲においては、各マイクロホン入力からの信号を増幅した出力信号17,18の各出力レベル及び位相特性についてほぼ同じ特性が得られていることが確認できた。
Further, the transmission frequency and phase characteristics of the
次に、図3を用いて、本発明の実施の形態1における音響エコー低減効果の伝達周波数特性について説明する。図3において、各マイクロホン入力からの信号を増幅した出力信号17及び18の伝達周波数特性を破線で、本発明の構成による音響エコーの減衰効果を確認するため、増幅回路14,15により増幅した各出力信号17,18を差動増幅回路16に入力した場合の差分出力信号19の伝達周波数特性を実線で示す。
Next, the transmission frequency characteristic of the acoustic echo reduction effect in Embodiment 1 of the present invention will be described using FIG. In FIG. 3, the transmission frequency characteristics of the output signals 17 and 18 obtained by amplifying the signals from the microphone inputs are indicated by broken lines, and in order to confirm the attenuation effect of the acoustic echo according to the configuration of the present invention, The transmission frequency characteristics of the
図3において、本発明にて適用される周波数領域は、電話回線における周波数領域である20〜3400Hzであるため、その周波数の領域における出力信号17,18と、差分出力信号19の伝達周波数を比較すると、音響エコーの減衰量は、本発明の構成を取ることにより、最大25dBを確保することができ、音響エコーを低減することができるという効果が得られた。
In FIG. 3, the frequency region applied in the present invention is 20 to 3400 Hz that is a frequency region in a telephone line, so the output signals 17 and 18 in the frequency region and the transmission frequency of the
以上の構成により、第1、第2のマイクロホン12,13を介して入力された走行ノイズ及びエコー音声信号を低減することができ、希望入力信号である送話音声信号を精度良く出力することができる。
With the above configuration, it is possible to reduce the running noise and echo sound signal input through the first and
なお、本実施の形態1では、図4の車載ハンズフリー装置を用いた自動車の構成図に示すように、車室内22の前方における通話者の音声が十分に集音されるために、スピーカ11を車室内22の前方センターパネル20に、第1、第2のマイクロホン12,13を前方天井部24に配置するとしたが、スピーカ11を、車室内22の前方天井部24、前方オーバーヘッドコンソール部26のいずれかの位置に、第1、第2のマイクロホン12,13を、運転席及び助手席のフロントシート部23、前方ヘッドレスト部25、前方オーバーヘッドコンソール部26、前方ドア部27、前方シートベルト部28のいずれかに配置しても良い。
In the first embodiment, as shown in the configuration diagram of the automobile using the in-vehicle hands-free device in FIG. 4, since the voice of the caller in front of the
また、車室内22における通話者の音声が十分に集音されるように、スピーカ11を、自動車車室内の後方中央に位置するリアトレイ部34、後方天井部30のいずれかの位置に、第1、第2のマイクロホン12,13を、後方リアシート部29、後方天井部30、後方ヘッドレスト部31、後方ドア部32、後方シートベルト部33のいずれかの位置に配置しても良い。
In addition, the speaker 11 is placed at any one of the
また、スピーカ11及び第1、第2のマイクロホン12,13を、車室内22の前方と後方に配置し、状況に応じて前方と後方の切り替え可能な構造にすることも可能である。
It is also possible to arrange the speaker 11 and the first and
さらに、ナビゲーション用の音声認識装置や周囲騒音をマスキング補正するための音響再生装置等のハンズフリー以外の装置で使用するマイクロホン、及び音響再生装置等のハンズフリー以外の装置で使用するスピーカを、それぞれハンズフリーの用途として使用することも可能である。 Furthermore, a microphone used in a non-hands-free device such as a voice recognition device for navigation and a sound reproducing device for correcting ambient noise masking, and a speaker used in a device other than a hands-free device such as a sound reproducing device, respectively. It can also be used as a hands-free application.
本発明にかかる車載ハンズフリー装置は、音響エコーキャンセラ回路等の複雑な構成を使わずに、簡単な構成でスピーカからの音響エコー及び運転時に発生する騒音源を十分にキャンセルすることができるとともに、通話者が車室内の乗車位置に関わらず通話できるという効果を有し、自動車電話などのハンズフリーシステムとして有用である。 The in-vehicle hands-free device according to the present invention can sufficiently cancel the acoustic echo from the speaker and the noise source generated during operation with a simple configuration without using a complicated configuration such as an acoustic echo canceller circuit, This has the effect that the caller can talk regardless of the boarding position in the passenger compartment, and is useful as a hands-free system such as a car phone.
11 スピーカ
12 第1のマイクロホン
13 第2のマイクロホン
14 第1の増幅回路
15 第2の増幅回路
16 差動増幅回路
17 第1の信号
18 第2の信号
19 差分出力信号
20 センターパネル
21 信号源
22 車室内
23 フロントシート部
24 前方天井部
25 前方ヘッドレスト部
26 オーバーヘッドコンソール部
27 前方ドア部
28 前方シートベルト部
29 リアシート部
30 後方天井部
31 後方ヘッドレスト部
32 後方ドア部
33 後方シートベルト部
34 リアトレイ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
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