JP2015039093A - エコーキャンセラおよびエコーキャンセル方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ハウリングの発生を容易に抑制することができるエコーキャンセラを実現する。【解決手段】実施形態によれば、エコーキャンセラは、第1のフィルタ演算手段と、第2のフィルタ演算手段と、減算器とを備える。第1のフィルタ演算手段は、通信端末のスピーカから通信端末のマイクロホンへの伝達関数を模擬した第1のフィルタ係数とリファレンス信号とを畳み込んで第1の疑似エコー信号を推定する。減算器は、通信端末のマイクロホンによって収音される入力音声信号から前記第1の疑似エコー信号と第2の疑似エコー信号とを差し引いて残差信号を出力する。第2のフィルタ演算手段は、前記残差信号が他の端末のスピーカを経由して前記通信端末のマイクロホンに入り前記減算器から出力されるまでの伝達関数を模擬した第2のフィルタ係数と前記蓄積された残差信号とを畳み込んで前記第2の疑似エコー信号を推定する。【選択図】図3
Description
本発明の実施形態は、音響エコーを抑圧するためのエコーキャンセラおよびエコーキャンセル方法に関する。
一般に、テレビ会議、電話会議といった通信システムにおいては、ハンズフリー通話が広く利用されている。このハンズフリー通話を実現するために、各通信端末においては、音響エコーを抑圧するためのエコーキャンセラが使用されている。
しかし、テレビ会議、電話会議といった通信システムにおいては、同一室内の複数の通信端末が同じ相手端末と同時に通信する場合がある。この場合、同一室内のある通信端末においては、自端末のスピーカからのみならず、同一室内の他の端末のスピーカからも音響エコーが自端末のマイクロホンに回り込み、これによってハウリングが発生する場合がある。
このようなハウリングを防ぐための対策としては、同一室内の複数の通信端末内のある1台のスピーカのみをアクティブにし、他の全ての通信端末のスピーカを消音するという方法が知られている。しかし、この方法を使用すると、同一室内の全てのユーザがアクティブ状態のスピーカの近くに居なければならないという制約が生じる。
別の対策としては、同一室内の全てのユーザがヘッドセットを装着するという方法がある。しかし、ヘッドセットを装着することはユーザにとって煩わしい場合がある。
したがって、1台のスピーカのみをアクティブにしたり、同一室内の全てのユーザにヘッドセットを装着させることなく、ハウリングの発生を抑制するための新たな技術の実現が必要とされる。
本発明は、ハウリングの発生を容易に抑制することができるエコーキャンセラおよびエコーキャンセル方法を提供することを目的とする。
実施形態によれば、エコーキャンセラは、通信端末における音響エコーを抑圧する。前記エコーキャンセラは、リファレンス信号蓄積手段と、第1のフィルタ演算手段と、減算器と、第1のフィルタ係数更新手段と、残差信号蓄積手段と、第2のフィルタ演算手段と、第2のフィルタ係数更新手段とを具備する。前記リファレンス信号蓄積手段は、相手端末から受信される受信音声信号をリファレンス信号として蓄積する。前記第1のフィルタ演算手段は、前記通信端末のスピーカから前記通信端末のマイクロホンへの伝達関数を模擬した第1のフィルタ係数と前記リファレンス信号とを畳み込んで第1の疑似エコー信号を推定する。前記減算器は、前記通信端末のマイクロホンによって収音される入力音声信号から前記第1の疑似エコー信号と第2の疑似エコー信号とを差し引いて残差信号を出力する。前記第1のフィルタ係数更新手段は、前記残差信号に基づいて前記第1の係数を更新する。前記残差信号蓄積手段は、前記残差信号を蓄積する。前記第2のフィルタ演算手段は、前記残差信号が他の端末のスピーカを経由して前記通信端末のマイクロホンに入り前記減算器から出力されるまでの伝達関数を模擬した第2のフィルタ係数と前記蓄積された残差信号とを畳み込んで前記第2の疑似エコー信号を推定する。前記第2のフィルタ係数更新手段は、前記残差信号に基づいて前記第2のフィルタ係数を更新する。
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、一実施形態に係る音響エコーキャンセラが適用される通信端末を含む通信システム全体の構成を示す。この通信システムは、VoIPのような通信プロトコルを使用して複数の通信端末間で音声通信をするためのシステムとして実現されうる。VoIPのような通信プロトコルは、TV会議、電話会議、ビデオチャット、ボイスチャット、IP電話、他の様々な音声コミュニケーションを実行するために使用しうる。VoIPは、ソフトウェア(アプリケーションプログラム、ミドルウェア(ドライバ)、等)、またはハードウェア(端末、LSI、システム、等)によって実装することができる。
図1は、一実施形態に係る音響エコーキャンセラが適用される通信端末を含む通信システム全体の構成を示す。この通信システムは、VoIPのような通信プロトコルを使用して複数の通信端末間で音声通信をするためのシステムとして実現されうる。VoIPのような通信プロトコルは、TV会議、電話会議、ビデオチャット、ボイスチャット、IP電話、他の様々な音声コミュニケーションを実行するために使用しうる。VoIPは、ソフトウェア(アプリケーションプログラム、ミドルウェア(ドライバ)、等)、またはハードウェア(端末、LSI、システム、等)によって実装することができる。
図1においては、通信端末11、21、31が、ネットワーク40を介して、例えば、インターネット、他の様々な通信網等を介して、互いに音声通信する。これら通信端末11、21、31の各々は、パーソナルコンピュータ、タブレット、スマートホン、テレビ、または携帯電話等によって実現しうる。
図1においては、通信端末11、21が同室内に存在しており、これら通信端末11、21の各々が相手端末である通信端末31との音声通信を行う場合が想定されている。通信端末11から送信される音声信号はネットワーク40を介して通信端末21、31の各々に送信される。同様に、通信端末21から送信される音声信号はネットワーク40を介して通信端末11、31の各々に送信され、通信端末31から送信される音声信号はネットワーク40を介して通信端末11、21の各々に送信される。
通信端末11はマイクロホン12およびスピーカ13を備えている。通信端末11のユーザは、ヘッドセットを装着すること無く、ハンズフリーで他の通信端末21、31それぞれのユーザとの通話をすることができる。同様に、通信端末21はマイクロホン22およびスピーカ23を備え、通信端末31はマイクロホン32およびスピーカ33を備えている。
同室内に存在する通信端末11、21間の距離は比較的近い場合がある。この場合、通信端末11、21の各々においては、自端末のスピーカから自端末のマイクロホンに回り込む音響エコーのみならず、同一室内の他の通信端末のスピーカから自端末のマイクロホンに回り込む音響エコーも問題となる可能性がある。このような音響エコーによって音声信号の正帰還が形成されると、ハウリングが起きる可能性がある。
図2は、図1の通信システムにおいてハウリングの要因となりうる幾つかの音響エコーを示している。
ここでは、通信端末11に関連する種々の音響エコーについて説明するが、通信端末21においてもこれら音響エコーと同様の音響エコーが生じうる。
図2において、第1の音響エコー(エコー#1)は、通信端末11のスピーカ13から通信端末11のマイクロホン12に回り込む音響エコーを示している。すなわち、通信端末11は、通信端末31から音声信号を受信する。この受信音声信号に対応する音は、通信端末11のスピーカ13から出力される。そして、この音は直接あるいは壁などに反射した後に通信端末11のマイクロホン12に送られ、そしてマイクロホン12によって収音される。
図2において、第1の音響エコー(エコー#1)は、通信端末11のスピーカ13から通信端末11のマイクロホン12に回り込む音響エコーを示している。すなわち、通信端末11は、通信端末31から音声信号を受信する。この受信音声信号に対応する音は、通信端末11のスピーカ13から出力される。そして、この音は直接あるいは壁などに反射した後に通信端末11のマイクロホン12に送られ、そしてマイクロホン12によって収音される。
第2の音響エコー(エコー#2)は、同一内の他の通信端末21のスピーカから通信端末11のマイクロホン12に回り込む音響エコーを示している。すなわち、通信端末21は、通信端末31から音声信号を受信する。この受信音声信号に対応する音は、通信端末21のスピーカ23から出力される。そして、この音は直接あるいは壁などに反射した後に通信端末11のマイクロホン12に送られ、そしてマイクロホン12によって収音される。
第3の音響エコー(エコー#3)は、同一内の他の通信端末21のスピーカから通信端末11のマイクロホン12に回り込む別の音響エコーを示している。すなわち、通信端末11のマイクロホン12によって収音される音声信号は通信端末21および通信端末31に送られる。通信端末21は、通信端末31から音声信号を受信する。この受信音声信号に対応する音は、通信端末21のスピーカ23から出力される。そして、この音は直接あるいは壁などに反射した後に通信端末11のマイクロホン12に送られ、そしてマイクロホン12によって収音される。
図3は、本実施形態の音響エコーキャンセラを備えた通信端末11の構成例を示している。通信端末11は、送信部51、受信部52、および音響エコーキャンセラ53を備える。送信部51はマイクロホン12によって集音される音声信号をネットワーク40を介して他の各通信端末に送信する。受信部52はネットワーク40を介して他の各通信端末から音声信号を受信する。音響エコーキャンセラ53は、リファレンス信号蓄積部61、第1のフィルタ演算部62、減算器63、第1のフィルタ係数更新部64、残差信号蓄積部65、第2のフィルタ演算部66、第2のフィルタ係数更新部67、ハウリング検出部68、および制御部69等を備える。
リファレンス信号蓄積部61は、受信部52から出力される受信音声信号をリファレンス信号として蓄積する。第1のフィルタ演算部62は、少なくとも上述の第1の音響エコーをキャンセルするように構成されている。第1のフィルタ演算部62は、第1のフィルタ係数62Aとリファレンス信号とを畳み込んで第1の疑似エコー信号を推定する。第1のフィルタ係数は、スピーカ13からマイクロホン12への伝達関数(インパルス応答)を模擬した係数群である。この第1の疑似エコー信号は上述の第1の音響エコーに対応する推定信号である。
減算器63は、マイクロホン12によって集音される入力音声信号から第1の疑似エコー信号と第2のフィルタ演算部66によって得られる第2の疑似エコー信号とを差し引いて残差信号を出力する。なお、必ずしも第2のフィルタ演算部66は常に動作している必要は無い。第2のフィルタ演算部66が停止している場合には、第2の疑似エコー信号はゼロとなる。
第1のフィルタ係数更新部64は、減算器63から出力される残差信号に基づいて第1のフィルタ係数62Aを更新する。第1のフィルタ係数62Aの更新処理は、第1のフィルタ係数62Aを適応的に修正するための学習処理に相当する。この第1のフィルタ係数更新部64と第1のフィルタ演算部62とによって第1の適応フィルタが実現される。なお、第1の音響エコーと第2の音響エコーは同じ受信音声信号に起因するエコーであるため、例えば、第1のフィルタ係数62Aのタップ長を比較的長く設定しておくことによって、第1の適応フィルタは第1の音響エコーのみならず、第2の音響エコーもキャンセルしうる。
残差信号蓄積部65は、残差信号を蓄積する。第2のフィルタ演算部65は、上述の第3の音響エコーをキャンセルするように構成されている。上述の第3の音響エコーの推定には、残差信号蓄積部65に蓄積されている残差信号、つまり送信済みの音声信号が使用される。なぜなら、上述の第3の音響エコーは、通信端末11が通信端末21に送信した音声信号(残差信号)が同一内の他の通信端末21のスピーカ23経由で通信端末11のマイクロホン12に再び入ることに起因するものであるので、この音声信号(残差信号)に対応するリファレンス信号はリファレンス信号蓄積部61には存在しないからである。
第2のフィルタ演算部66は、第2のフィルタ係数66Aと残差信号蓄積部65に蓄積されている残差信号とを畳み込んで第2の疑似エコー信号を推定する。第2のフィルタ係数は、残差信号が他の端末21のスピーカ23を経由して通信端末11のマイクロホン12に入り減算器63から出力されるまでの伝達関数(インパルス応答)を模擬した係数群である。この第2の疑似エコー信号は上述の第3の音響エコーに対応する推定信号であり、減算器63に送出される。
第2のフィルタ係数更新部67は、減算器63から出力される残差信号に基づいて第2のフィルタ係数66Aを更新する。第2のフィルタ係数66Aの更新処理は、第2のフィルタ係数66Aを適応的に修正するための学習処理に相当する。この第2のフィルタ係数更新部67と第2のフィルタ演算部66とによって上述の第3の音響エコーをキャンセルするための第2の適応フィルタが実現される。
第2のフィルタ演算部66と同様に、第2のフィルタ係数更新部67も必ずしも常に動作させておく必要は無い。例えば、最初に、第2のフィルタ演算部66と第2のフィルタ係数更新部67とを停止した状態でエコーキャンセラ63を動作させ、一定時間経過後に第2のフィルタ演算部66と第2のフィルタ係数更新部67とを起動しても良い。
あるいは、最初に、第2のフィルタ演算部66と第2のフィルタ係数更新部67とを停止した状態でエコーキャンセラ63を動作させ、ハウリング検出部68によってハウリングが検出された時に第2のフィルタ演算部66と第2のフィルタ係数更新部67とを起動しても良い。
ハウリング検出部68は、受信音声信号のパワーと残差信号のパワーとに基づいてハウリングを検出するように構成されている。制御部69は、第2のフィルタ演算部66および第2のフィルタ係数更新部67それぞれの停止および起動を制御する。
ハウリング検出をトリガとして第2のフィルタ演算部66と第2のフィルタ係数更新部67とを起動するという方法を使用する場合においては、制御部69は、ハウリング検出部68によってハウリングが検出されるまでは第2のフィルタ演算部66および第2のフィルタ係数更新部67を停止し、ハウリングの検出に応答して第2のフィルタ演算部66および第2のフィルタ係数更新部67を起動する。この結果、現在の通話環境が第3の音響エコーがハウリングの主要因となる環境になったときに、自動的に第3の音響エコーをキャンセルための処理を開始することができる。
なお、ユーザの所定の操作に応じて、制御部69が、第2のフィルタ演算部66および第2のフィルタ係数更新部67を起動してもよい。
以下、音響エコーキャンセラ53の動作を詳述する。
まず、説明を簡単にするために、第1の適応フィルタが単独で動作する場合について説明する。
まず、説明を簡単にするために、第1の適応フィルタが単独で動作する場合について説明する。
リファレンス信号蓄積部61は、受信音声信号が到来した時に、その受信音声信号を一定時間長単位でリファレンス信号としてメモリに蓄積する。
Ref(k,n)=S(k×N+n) …(1)
ここで、kは受信音声信号のフレーム番号(0≦k)、nは各フレーム内の受信音声号の番号(0≦n≦N−1)、Nはフレームサイズ、S(k×N+n)はkフレームにおけるn番目の受信音声信号、Ref(k,n)はkフレームにおけるn番目のリファレンス信号を表す。
Ref(k,n)=S(k×N+n) …(1)
ここで、kは受信音声信号のフレーム番号(0≦k)、nは各フレーム内の受信音声号の番号(0≦n≦N−1)、Nはフレームサイズ、S(k×N+n)はkフレームにおけるn番目の受信音声信号、Ref(k,n)はkフレームにおけるn番目のリファレンス信号を表す。
ここで、H(k,i)はフレームkに対応するi番目の第1フィルタ係数を表す。Mは定数であり、何フレーム前のリファレンス信号を参照するかを表す。ここでは、説明を簡単にするため、第1のフィルタ係数のタップ長はフレームサイズNに等しいものとする。ただし、式(2)において、n−i<0のときは、MをM+1、n−iをn−i+Nと置き換えて計算する。すなわち、1フレーム前に遡ってリファレンス信号を参照して計算する。
第1の疑似エコー信号Y_hat1(k,n)の計算においては、1サンプル前のリファレンス信号Ref(k,n−1)と係数H(k,1)の積、2サンプル前のリファレンス信号Ref(k,n−2)と係数H(k,2)の積、…Nサンプル前のリファレンス信号Ref(k,n−N)と係数H(k,N)の積が算出され、且つこれらN個の積の和が算出される。第1の疑似エコー信号Y_hat1(k,n)は、n=0のとき、n=1のとき、…n=N−1のときについて、それぞれ算出される。
減算器63は、以下の式(3)に示すように、マイクロホン12からの入力音声信号Y(k,n)から第1のフィルタ演算部62Aの出力信号Y_hat1(k,n)を差し引いて残差信号E(k,n)を計算する。
E(k,n)=Y(k,n)−Y_hat(k,n) …(3)
第1のフィルタ係数更新部64は、例えば、NLMS学習法などを使って、フィルタ係数H(k,n)を以下の式(4)に示すように更新する。
H(k+1,n)=H(k,n)+E(k,n)×μ×Ref(k,n)/P_ref(k) …(4)
ここで、μは定数を表す。P_ref(k)はリファレンス信号の平均パワーを表す。リファレンス信号の平均パワーは、例えば、以下の式(5)で算出することができる。
E(k,n)=Y(k,n)−Y_hat(k,n) …(3)
第1のフィルタ係数更新部64は、例えば、NLMS学習法などを使って、フィルタ係数H(k,n)を以下の式(4)に示すように更新する。
H(k+1,n)=H(k,n)+E(k,n)×μ×Ref(k,n)/P_ref(k) …(4)
ここで、μは定数を表す。P_ref(k)はリファレンス信号の平均パワーを表す。リファレンス信号の平均パワーは、例えば、以下の式(5)で算出することができる。
P_ref(k)の値が小さいとき、式(4)の右辺で誤差を必要以上に増大させてしまう場合があるので、例えば、P_ref_th<P_ref(k)が成立するときだけ、式(4)でフィルタ係数を更新するようにしても良い。ここでP_ref_thは定数である。
かくして、第1の適応フィルタによって第1の音響エコーを抑圧することができるので、ハウリングを抑えた快適なハンズフリー通話を実現することができる。なお、上述したように、第1の適応フィルタ(第1のフィルタ係数62A)のタップ長を適宜調整することにより、第1の適応フィルタによって、第1の音響エコーのみならず、第2の音響エコーを抑圧するようにしてもよい。
なお、第1のフィルタ係数62Aの学習、つまり第1のフィルタ係数62Aの更新処理は、あるレベル以上の信号を受信し且つシングルトーク中に行うようにしてもよい。これ以外の期間では、第1のフィルタ係数62Aの学習(上述の式(4)の計算)を停止し、学習を停止する直前のフィルタ係数62A(H(k,i))を使用して式(4)以外の各式を計算するようにしてもよい。
次に、第1の適応フィルタと第2の適応フィルタの双方が動作する場合について説明する。
リファレンス信号蓄積部61は、上述の式(1)で説明したように、受信音声信号が到来した時に、その受信音声信号を一定時間分のサイズ単位でリファレンス信号としてメモリに蓄積する。
第1のフィルタ演算部62は、上述の式(2)で説明したように、フィルタ係数H(k,i)とリファレンス信号Ref(k,n)とを畳み込んで、上述の第1の疑似エコー信号Y_hat1(k,n)を推定する。
リファレンス信号蓄積部61は、上述の式(1)で説明したように、受信音声信号が到来した時に、その受信音声信号を一定時間分のサイズ単位でリファレンス信号としてメモリに蓄積する。
第1のフィルタ演算部62は、上述の式(2)で説明したように、フィルタ係数H(k,i)とリファレンス信号Ref(k,n)とを畳み込んで、上述の第1の疑似エコー信号Y_hat1(k,n)を推定する。
残差信号蓄積部65は、後述する残差信号を一定時間長単位でメモリに蓄積する。
第2のフィルタ演算部66は、以下の式(2)’に示すように、フィルタ係数H'(k,i)と残差信号E(k,n)とを畳み込んで、第2のエコー信号Y_hat2(k,n)を推定する。
第2のフィルタ演算部66は、以下の式(2)’に示すように、フィルタ係数H'(k,i)と残差信号E(k,n)とを畳み込んで、第2のエコー信号Y_hat2(k,n)を推定する。
ここで、M’は定数であり、何フレーム前の残差信号を参照するかを表す。また、H'(k,i)は上述の第2のフィルタ係数であり、具体的には、残差信号が他端末21のスピーカ23を介して自端末11に回り込み、再び減算器63に戻るまでの伝達関数を表す。
第2の疑似エコー信号Y_hat2(k,n)の計算においては、1サンプル前の残差信号E(k,n−1)と係数H'(k,1)の積、2サンプル前の残差信号E(k,n−2)と係数H'(k,2)の積、…Nサンプル前の残差信号E(k,n−N)と係数H'(k,N)の積が算出され、且つこれらN個の積の和が算出される。第2の疑似エコー信号Y_hat2(k,n)は、n=0のとき、n=1のとき、…n=N−1のときについて、それぞれ算出される。
減算器63は、以下の式(3)’に示すように、マイクロホン12からの入力音声信号Y(k,n)からY_hat1(k,n)およびY_hat2(k,n)を差し引いて残差信号E(k,n)を計算する。
E(k,n)=Y(k,n)−Y_hat1(k,n)−Y_hat2(k,n) …(3)’
第1のフィルタ係数更新部65は、上述の式(4)に従って、フィルタ係数H(k,n)を更新する。但し、上述の式(4)のE(k,n)としては、式(3)’によって算出されたE(k,n)が使用される。
第1のフィルタ係数更新部65は、上述の式(4)に従って、フィルタ係数H(k,n)を更新する。但し、上述の式(4)のE(k,n)としては、式(3)’によって算出されたE(k,n)が使用される。
第2のフィルタ係数更新部67は、例えば、NLMS学習法などを使って、フィルタ係数H’(k,n)を以下の式(4)’に示すように更新する。
H’(k+1,n)=H’(k,n)+E(k,n)×μ×E(k−M’,n)/P_e(k−M’) …(4)’
ここで、μは定数を表す。P_e(k−M’)は残差信号の平均パワーを表す。残差信号の平均パワーは、例えば、以下の式(5)’で算出することができる。
H’(k+1,n)=H’(k,n)+E(k,n)×μ×E(k−M’,n)/P_e(k−M’) …(4)’
ここで、μは定数を表す。P_e(k−M’)は残差信号の平均パワーを表す。残差信号の平均パワーは、例えば、以下の式(5)’で算出することができる。
P_e(k−M’)の値が小さいとき、式(4)’の右辺で誤差を必要以上に増大させてしまう場合があるので、例えば、P_e_th<P_e(k−M’)が成立するときだけ、式(4)’でフィルタ係数H’(k,n)を更新するようにしても良い。ここでP_e_thは定数である。
かくして、複数の通信端末11,21が近くでVoIPのハンズフリー通話し、複数の端末11,21からエコーがマイクロホン12に回り込むような状況であっても、正帰還が形成されないように、第1の適応フィルタが「自端末のスピーカから自端末のマイクロホンへのエコー」を、第2の適応フィルタが「他端末のスピーカから自端末のマイクロホンへのエコー」を抑圧できるので、ハウリングを抑えた快適なハンズフリー通話を実現することができる。
なお、第2のフィルタ係数66Aの学習、つまり第2のフィルタ係数66Aの更新処理は、例えば、あるレベル以上の信号の送信が完了した後のシングルトーク中に行うようにしてもよい。
次に、ハウリング検出部68および制御部69の動作を詳述する。ここでは、最初に、第1の適応フィルタのみが動作され、この状態でハウリングが検出された時に、第2の適応フィルタが起動される場合を想定する。
ハウリング検出部68は、受信音声信号のパワーおよび残差信号のパワーがそれぞれ大きいとき、すなわち、以下の式(6)によって示される条件が成立するときに、ハウリングが発生したとみなす。
あるいは、式(6)が設立する状態が一定時間以上続いたときにハウリングが発生したとみしてもよい。これにより、受信音声信号パワーまたは残差信号パワーの瞬時的な増大が、誤ってハウリングとして検出されてしまうことを防ぐことができる。
制御部69は、ハウリング検出部68がハウリングを検出するまで、第2のフィルタ演算部66および第2のフィルタ係数更新部67を停止しておく(第2のフィルタ係数66Aはオール0に維持される)。ハウリング検出部68がハウリングを検出したら、制御部69は、第2のフィルタ演算部66および第2のフィルタ係数更新部67を起動する。この場合、P_e_th<P_e(k−M’)が成立するときだけ、第2のフィルタ演算部66による疑似エコー信号算出処理および第2のフィルタ係数更新部67によるフィルタ係数更新処理を実行するようにしても良い。
なお、第2のフィルタ演算部66および第2のフィルタ係数更新部67を起動するトリガとしては、ユーザによる手動操作を用いても良い。これによって、より確実にハウリングを防止することができる。
図4のフローチャートは、音響エコーキャンセラ53によって実行されるエコーキャンセル処理の手順を示す。ここでは、ハウリングが検出されるまで第2の適応フィルタを停止させておき、ハウリングの検出に応答して第2の適応フィルタを開始させる場合を例示してエコーキャンセル処理の手順を説明する。
まず、音響エコーキャンセラ53は、リファレンス信号と第1のフィルタ係数62Aとを畳み込むことによって、受信音声信号に対応する音響エコーの推定値である第1の疑似エコー信号を生成する(ステップS11)。音響エコーキャンセラ53は、スピーカ13からマイクロホン12に回り込む音響エコーを打ち消すために、近端側信号であるマイクロホン12からの入力音声信号から第1の疑似エコー信号を差し引いて残差信号を算出する(ステップS12)。ステップS12では、残差信号に基づいて第1のフィルタ係数62Aを更新する学習処理も実行される。この学習処理により、スピーカ13からマイクロホン12への伝達関数の逐次推定が可能となる。ステップS11およびステップS12の処理は繰り返し実行される。
音響エコーキャンセラ53は、受信音声信号のパワーと残差信号のパワーとを監視し、ハウリングの発生の有無を判定する(ステップS13)。ハウリングが発生したと判定した場合、音響エコーキャンセラ53は、第2のフィルタ演算部66および第2のフィルタ係数更新部67を動作開始させる(ステップS14)。
音響エコーキャンセラ53は、リファレンス信号と第1のフィルタ係数62Aとを畳み込むことによって上述の第1の疑似エコー信号を生成すると共に、残差信号と第2のフィルタ係数66Aとを畳み込むことによって送信信号として使用される残差信号に対応する音響エコーの推定値である第2の疑似エコー信号を生成する(ステップS15)。
音響エコーキャンセラ53は、スピーカ13からマイクロホン12に回り込む音響エコーおよび他の通信端末からマイクロホン12に回り込む音響エコーの双方を打ち消すために、マイクロホン12からの入力音声信号から第1の疑似エコー信号と第2の疑似エコー信号とを差し引いて残差信号を算出する(ステップS16)。ステップS16では、残差信号に基づいて第1のフィルタ係数62Aを更新する学習処理、および残差信号に基づいて第2のフィルタ係数66Aを更新する学習処理も実行される。第2のフィルタ係数66Aに対する学習処理により、残差信号が他の端末のスピーカを経由してマイクロホン12に入り減算器63から出力されるまでの伝達関数の逐次推定が可能となる。
以上説明したように、本実施形態によれば、第1のフィルタ演算部62によって通信端末11のスピーカ13から通信端末11のマイクロホン12への音響エコーを抑圧でき、第2のフィルタ演算部66によって残差信号が同室内の他の通信端末21のスピーカ23経由で通信端末11のマイクロホン12へ回り込む音響エコーを抑圧できるので、1台のスピーカのみをアクティブにしたり、同一室内の全てのユーザにヘッドセットを装着させることなく、ハウリングの発生を容易に抑制することができる。
なお、本実施形態では、音響エコーキャンセラ53を通信端末11に設ける場合について説明したが、音響エコーキャンセラ53を通信端末11、21、31の全てに設けるようにしても良い。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
11、21、31…通信端末、53…音響エコーキャンセラ、61…リファレンス信号蓄積部、62…第1のフィルタ演算部、63…減算器、64…第1のフィルタ係数更新部、65…残差信号蓄積部、66…第2のフィルタ演算部、67…第2のフィルタ係数更新部、68…ハウリング検出部、69…制御部。
Claims (4)
- 通信端末における音響エコーを抑圧するエコーキャンセラであって、
相手端末から受信される受信音声信号をリファレンス信号として蓄積するリファレンス信号蓄積手段と、
前記通信端末のスピーカから前記通信端末のマイクロホンへの伝達関数を模擬した第1のフィルタ係数と前記リファレンス信号とを畳み込んで第1の疑似エコー信号を推定する第1のフィルタ演算手段と、
前記通信端末のマイクロホンによって収音される入力音声信号から前記第1の疑似エコー信号と第2の疑似エコー信号とを差し引いて残差信号を出力する減算器と、
前記残差信号に基づいて前記第1の係数を更新する第1のフィルタ係数更新手段と、
前記残差信号を蓄積する残差信号蓄積手段と、
前記残差信号が他の端末のスピーカを経由して前記通信端末のマイクロホンに入り前記減算器から出力されるまでの伝達関数を模擬した第2のフィルタ係数と前記蓄積された残差信号とを畳み込んで前記第2の疑似エコー信号を推定する第2のフィルタ演算手段と、
前記残差信号に基づいて前記第2のフィルタ係数を更新する第2のフィルタ係数更新手段とを具備するエコーキャンセラ。 - 前記受信音声信号のパワーと前記残差信号のパワーとに基づいてハウリングを検出するハウリング検出手段と、
前記ハウリングが検出されるまでは前記第2のフィルタ演算手段および前記第2のフィルタ係数更新手段を停止し、前記ハウリングの検出に応答して前記第2のフィルタ演算手段および前記第2のフィルタ係数更新手段を起動する制御手段とをさらに具備する請求項1記載のエコーキャンセラ。 - 通信端末における音響エコーを抑圧するエコーキャンセル方法であって、
相手端末から受信される受信音声信号をリファレンス信号として蓄積し、
前記通信端末のスピーカから前記通信端末のマイクロホンへの伝達関数を模擬した第1のフィルタ係数と前記リファレンス信号とを畳み込んで第1の疑似エコー信号を推定し、
前記通信端末のマイクロホンによって収音される入力音声信号から前記第1の疑似エコー信号と第2の疑似エコー信号とを減算器によって差し引いて残差信号を出力し、
前記残差信号を蓄積し、
前記残差信号に基づいて前記第1の係数を更新し、
前記残差信号が他の端末のスピーカを経由して前記通信端末のマイクロホンに入り前記減算器から出力されるまでの伝達関数を模擬した第2のフィルタ係数と前記蓄積された残差信号とを畳み込んで前記第2の疑似エコー信号を推定し、
前記残差信号に基づいて前記第2のフィルタ係数を更新するエコーキャンセル方法。 - 前記受信音声信号のパワーと前記残差信号のパワーとに基づいてハウリングを検出することと、
前記ハウリングが検出されるまでは前記第2の疑似エコー信号を推定することと前記第2のフィルタ係数を更新することとを停止し、前記ハウリングの検出に応答して前記第2の疑似エコー信号を推定することと前記第2のフィルタ係数を更新することとを開始することとをさらに具備する請求項3記載のエコーキャンセル方法。
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