JP2015220482A - 送受話端末、エコー消去システム、エコー消去方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】エコーキャンセルをネットワーク上で実現するエコー消去システムにおいて、ユーザがノイズ抑圧の効果と音声品質を調整することができる送受話端末を提供する。【解決手段】通話相手である他の送受話端末からエコーを消去された信号を受話信号として受信する受信部と、受話信号に対して、ユーザ入力に応じたノイズ抑圧処理を実行して再生信号を取得するノイズ抑圧部と、再生信号を出力するスピーカと、スピーカ側の送話信号を収音するマイクロホンと、同時刻の送話信号と再生信号とを、エコーレプリカ消去およびエコー抑圧を実行可能なリモート装置に送信する送信部とを含む。【選択図】図５

Description

この発明は、拡声通話系において音響エコーを消去し、ノイズを抑圧する送受話端末、エコー消去システム、エコー消去方法、プログラムに関する。

テレビ会議システムでは、ハンドセット（送受話器）を使用せず、机上のマイクロホンとスピーカにより音声のやり取りを行う拡声型通話の形式を使用する場合が多い。このような拡声型通話においては、スピーカから出力された相手側（受話側）の音声がマイクロホンに回り込んでエコーが生じる。エコーは、音声通信の了解度を低下させて通話品質を悪化させるだけではなく、ハウリングを生じさせて通信不能に陥らせることもある。そのため、拡声通話装置では、エコーを抑圧する目的でエコーキャンセラを用いる。

以下、図１を参照して、従来技術のエコーキャンセラの構成を示し、その動作を簡単に説明する。図１は、従来の送受話端末９００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、送受話端末９００は、スピーカ２と、マイクロホン３とエコーキャンセラ９０を含む構成である。エコーキャンセラ９０は、適応フィルタ部９１、音声スイッチ部９３、ノイズ抑圧部９５、エコー抑圧部９２、を含む。音声スイッチ部９３は、送受話判定部９３１を含む。

適応フィルタ部９１は、スピーカ再生信号（受話信号）とマイクロホン収音信号（送話信号）から、スピーカ・マイクロホン間のエコーパス情報を推定し、受話信号とエコーパス情報からエコーレプリカを生成し、送話信号からエコーレプリカを差し引くことで、エコーを消去する（例えば非特許文献１）。

ノイズ抑圧部９５は、周波数ごとにノイズレベルを推定してノイズを抑圧する（例えば特許文献１）。エコー抑圧部９２は、周波数ごとに送話音声と残留エコーのレベル比を推定して周波数ごとに、送話音声レベル/（送話音声レベル＋残留エコーレベル）の比率を乗じることでエコーを抑圧する（例えば特許文献２）。音声スイッチ部９３は、音声通信においては送話と受話とが交互に行われることが多いことに着目して受話と送話のどちらが優勢かを判定し、優勢でない方の信号レベルを減衰させる。

以上の何れの処理においても、スピーカ再生信号（受話信号）とマイクロホン収音信号（送話信号）が必ず同期していることが前提になっている。そのため、通常エコーキャンセラは送受話端末の内部に設けられる。

エコーキャンセル処理は、送受話端末側で実行するのが従来の常識である。エコーキャンセル処理をネットワーク上で実現できれば、送受話端末の仕様上の自由度を高めることが可能になる。例えば、送受話端末側の処理能力の大半を映像信号の処理に振り向け、音声信号の処理はネットワーク上で行うことができる。このように送受話端末の負担を軽減することができる。また、送受話端末の音声信号処理のプログラムを、比較的簡単に更新することも可能になる。

そのような方法として、特許文献３にネットワーク上でエコーキャンセル処理をおこなう方法が示されている。図２を参照して、特許文献３のエコー消去システムについて説明する。図２は、特許文献３のエコー消去システム８００の概略を示すブロック図である。図２に示すように、エコー消去システム８００は、複数の送受話端末８４０−１、８４０−２、…と、ネットワーク上のサーバ（以下、リモート装置８５０と称する）と、ネットワーク１１０を含み、送受話端末８４０−１、８４０−２、…と、リモート装置８５０は、ネットワーク１１０によって通信可能に接続されている。なお、説明の便宜のため、この例では送受話端末は二個であるものとする。また、送受話端末８４０−１、８４０−２、…は、送受話端末８４０と総称するものとする。

特許文献３のエコー消去システム８００によるエコーキャンセル方法では、送受話端末８４０がリモート装置８５０に同時刻の送話信号と受話信号を送信し、リモート装置８５０がエコー消去処理を行う。このエコーキャンセル方法は、送受話信号送信ステップと、エコー消去ステップを含む。送受話信号送信ステップでは、送受話端末（例えば８４０−１）が同時刻の送話信号と受話信号を、ネットワーク１１０を介して接続されるリモート装置８５０に送信する。エコー消去ステップでは、リモート装置８５０が上記同時刻の受話信号と送話信号とを入力として、当該受話信号と送話信号からエコーパス情報を求めて受話信号によるエコーレプリカを生成し、送話信号から当該エコーレプリカを消去し、ノイズ抑圧とエコー抑圧を適用した送話信号を、ネットワーク１１０を介して接続される他の送受話端末（例えば８４０−２）に送信する。

以下、図３を参照して、特許文献３のリモート装置８５０について説明する。図３は、特許文献３のエコー消去システム８００における各装置の構成を示すブロック図である。図３に示すように、リモート装置８５０は、エコーキャンセラ８０を含む構成である。エコーキャンセラ８０は、適応フィルタ部１５２、ノイズ抑圧部１５４、エコー抑圧部１５５を含む。

特許文献３のエコー消去システム８００においては、リモート装置８５０に配置したエコーキャンセラ８０が、ネットワーク１１０の伝達特性の変動を受けずにエコー消去処理を行うために、送受話端末８４０がリモート装置８５０に向けて、収音信号と同時に再生信号を送信し、リモート装置８５０は同時刻の再生信号と収音信号を用いてエコー消去処理（適応フィルタ部１５２の処理）、ノイズ抑圧処理（ノイズ抑圧部１５４の処理）、エコー抑圧処理（エコー抑圧部１５５の処理）を行う。この考えによれば、ネットワーク遅延の変動の影響を一切受けずに安定、かつ、高精度にエコーを消去することが可能になる。なお、この発明の考え方は、ネットワークの種類によらずに用いることが可能であり、例えば従来の回線交換型電話網で用いることもできる。

特許第３４５４４０２号明細書 特許第３４２０７０５号明細書 特開２０１４−０３６２９１号公報

北脇信彦編著、「未来ねっと技術シリーズ２／ディジタル音声・オーディオ技術」、電気通信協会、1999年12月、p.218-223.

ノイズ抑圧の効果の大きさと処理後の音声品質には、トレードオフの結果がある。ノイズ抑圧の歪による音質低下は、うるさい部屋では知覚しにくいため、ノイズ抑圧効果の高い音声の方が聞き取りやすくなる。静かな部屋では、ノイズ抑圧効果の小さい音声の方が好まれる。そのためノイズ抑圧処理の出力を受聴する個々のユーザが処理の度合いを調整できれば、通話環境をより快適にすることができる。

そこで、本発明では、エコーキャンセルをネットワーク上で実現するエコー消去システムにおいて、ユーザがノイズ抑圧の効果と音声品質を調整することができる送受話端末を提供する。

本発明の送受話端末は、受信部と、ノイズ抑圧部と、スピーカと、マイクロホンと、送信部を含む。

受信部は、通話相手である他の送受話端末からエコーを消去された信号を受話信号として受信する。ノイズ抑圧部は、受話信号に対して、ユーザ入力に応じたノイズ抑圧処理を実行して再生信号を取得する。スピーカは、再生信号を出力する。マイクロホンは、スピーカ側の送話信号を収音する。送信部は、同時刻の送話信号と再生信号とを、エコーレプリカ消去およびエコー抑圧を実行可能なリモート装置に送信する。

本発明の送受話端末によれば、エコーキャンセルをネットワーク上で実現するエコー消去システムにおいて、ユーザがノイズ抑圧の効果と音声品質を調整することができる。

従来の送受話端末の構成を示すブロック図。 特許文献３のエコー消去システムの概略を示すブロック図。 特許文献３のエコー消去システムにおける各装置の構成を示すブロック図。 実施例１のエコー消去システムの概略を示すブロック図。 実施例１のエコー消去システムにおける各装置の構成を示すブロック図。 実施例１のエコー消去システムの動作を示すシーケンス図。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。なお、以降の説明において、収音信号は送話信号、再生信号は受話信号と称する。

以下、図４、図５、図６を参照して、本発明の実施例１のエコー消去システムについて説明する。図４は、本実施例のエコー消去システム１００の概略を示すブロック図である。図５は、本実施例のエコー消去システム１００における各装置の構成を示すブロック図である。図６は、本実施例のエコー消去システム１００の動作を示すシーケンス図である。

図４に示すように本実施例のエコー消去システム１００は、本発明による送受話端末１４０を一個以上含む複数の送受話端末と、少なくとも１個のリモート装置１５０と、ネットワーク１１０を含み、複数の送受話端末とリモート装置１５０は、ネットワーク１１０によって通信可能に接続されている。なお、説明の便宜のため、この例ではリモート装置１５０は一個であるものとし、送受話端末は二個（従来型の送受話端末１２０と本発明による送受話端末１４０）であるものとする。なお、図４において送受話端末１４０をＩＰ電話とした場合に必要なＡＤ変換器やＤＡ変換器、デコーダ、エンコーダなどの図示を省略している。リモート装置１５０においても、デコーダとエンコーダの図示を省略している。

図５に示すように、本実施例の送受話端末１４０は、スピーカ２と、マイクロホン３と、受信部１４１と、ノイズ抑圧部１４４と、送信部１４９を含む構成である。リモート装置１５０は、適応フィルタ部１５２と、エコー抑圧部１５５を含む構成である。

送受話端末１２０は、従来型の内部にエコーキャンセラを備える端末である。送受話端末１４０は本発明による、内部にエコーキャンセラを備えない端末である。本実施例のエコー消去システム１００には、本発明による送受話端末１４０が必ず一個以上含まれているものとする。

送受話端末１４０の受信部１４１は、通話相手である送受話端末１２０からエコーを消去された信号を受話信号として受信する（ステップＳ１４１）。送受話端末１４０のノイズ抑圧部１４４は、受話信号に対して、ユーザ入力に応じたノイズ抑圧処理を実行して再生信号を取得する(ステップＳ１４４)。スピーカ２は、再生信号を出力する（ステップＳ２）。ステップＳ１４４におけるノイズ抑圧としては、例えば特許文献１の手法をもちいることができる。

この手法では、受話信号x(k)を所定の帯域別に分割して分割信号X(f)を取得する。分割信号X(f)を帯域ごとにスペクトルサブトラクションをもちいてノイズ抑圧して、帯域別に分割された再生信号Y(f)を取得する。帯域別に分割された再生信号Y(f)に、ユーザ操作から求めた帯域別の重みa(f)を乗じた分割信号X(f)を加算して、ノイズ抑圧によって生じた歪をマスキングする。加算後の信号をY'(f)と表せば、例えば、Y'(f)=Y(f)+a(f)X(f)として、帯域ごとに少量の入力信号を加算することができる。そしてこのY'(f)を時間領域の信号y(k)に変換する。

このa(f)の概形を、例えばオーディオのイコライザーのように複数スライダーからなるインタフェースで、ユーザ操作可能にする。このようなインタフェースでは、全帯域が５〜２０程度にバンド分割されている。ユーザが、あるバンドのスライダーを下げたときに、そのバンドに対応する帯域でa(f)を小さくすることで、雑音抑圧の効果を高められる。またあるバンドのスライダーを上げたとき、対応するa(f)を大きくすることで雑音抑圧の効果を低くできる。受聴しながら、雑音抑圧効果と音質のトレードオフを自ら選択することが可能になる。

以上の処理により、送受話端末１４０では、送受話端末１２０からの受話信号をエコーとノイズの無い明瞭な音声としてスピーカ再生することが出来る。

送受話端末１４０のマイクロホン３は、送受話端末１４０側（スピーカ２側）の送話信号を収音する（ステップＳ３）。送受話端末１４０の送信部１４９は、同時刻の送話信号と再生信号を、エコーレプリカ消去およびエコー抑圧を実行可能なリモート装置１５０に送信する（ステップＳ１４９）。

送受話端末１４０が送信する同時刻の送話信号と再生信号は、リモート装置１５０に送信される。リモート装置１５０の適応フィルタ部１５２は、送受話端末１４０からの同時刻の送話信号と再生信号とを入力として、当該再生信号と送話信号とのエコーパス情報を求めて再生信号によるエコーレプリカを生成し、その送話信号からエコーレプリカを消去する（ステップＳ１５２）。リモート装置１５０のエコー抑圧部１５５は、エコーレプリカを消去した送話信号にエコー抑圧を適用し、当該エコー抑圧を適用した送話信号を、通話相手である他の送受話端末１２０に受話信号として送信する（ステップＳ１５５）。

このように、１個の送受話端末１４０と１個のリモート装置１５０とが組になって、送受話端末１２０から送信される送話信号からエコーが消去される。

図５を参照して、更に本実施例の説明を行う。送受話端末１４０のノイズ抑圧部１４４は、図示しない送受話端末１２０から送信されて来る受話信号に対して、ユーザ入力に応じたノイズ抑圧処理を実行する（Ｓ１４４）。スピーカ２は、ノイズ抑圧処理が実行された受話信号を出力する（Ｓ２）。送信部１４９は、このスピーカ２から再生される受話信号と同時にマイクロホン３で収音される送話信号とをリモート装置１５０に送信する（Ｓ１４９）。例えば、ネットワーク１１０がＩＰネットワークで、送受話端末１４０がＩＰ電話であるとした場合、送話信号や受話信号はパケット通信で送受信される。１パケットで複数チャネルの信号を送信することは可能であり、同時刻の送話信号と受話信号を送信することは容易である。

リモート装置１５０は、送受話端末１４０から送信されて来る同時刻の送話信号と受話信号の２つの信号を適応フィルタ部１５２に入力する。適応フィルタ部１５２は、同時刻の送話信号と受話信号とから、送受話端末１４０側のエコーパス情報を求めてエコーレプリカを生成し、送話信号からエコーレプリカを消去した送話信号を生成する（Ｓ１５２）。エコー抑圧部１５５は、エコーレプリカを消去した送話信号にさらにエコー抑圧処理を適用し（Ｓ１５５）、エコー抑圧処理を適用した送話信号を通話相手である他の送受話端末１２０に送信する。

本実施例のエコー消去システム１００は、以上の構成をとることで、ネットワークの伝達特性の変動を全く受けずに安定かつ高精度にエコーをリモート装置１５０で消去すると同時に、ノイズ抑圧の効果をユーザ入力に応じて即座に制御することができる。

そのため、ノイズ抑圧処理を図５に示したように端末側でおこなう。送受話端末１４０は、ノイズ抑圧直後の信号を、再生と同時にリモート装置１５０に送信する。送受話端末１４０は、ユーザ入力に応じてノイズ抑圧の度合いを制御する。

この発明のエコー消去システムでは、送受話端末１４０で受話信号を再生する直前に、受話信号にノイズ抑圧処理が行われる。そして、このノイズ抑圧適用済みの再生信号とマイクロホンによる収音信号を、ネットワークに接続されるリモート装置に送り、リモート装置でエコー消去処理を行う。これによりネットワークの伝達特性の変動を全く受けずに安定かつ高精度にエコーをリモート装置で消去すると同時に、ノイズ抑圧の効果をユーザが直接制御することが可能になる。

この発明の方法及び装置は上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、上記した実施例は１スピーカと１マイクロホンのモノラル構成で説明したが、複数スピーカと複数マイクロホンからなるマルチチャネル構成にしても本発明はそのまま適用できる。また、リモート装置としては、サーバ以外の例えば、ホームゲートウェーやＰＢＸ等のゲートウェーなど、通話を行う端末間に置かれる中継装置や、ゲートウェーの配下にあるＰＣやタブレットやスマートフォン等の端末であってもよい。またネットワーク接続は有線でも無線でもどちらでもよい。

上述の各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。

また、上述の構成をコンピュータによって実現する場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。

この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。

また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。

このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶装置に格納する。そして、処理の実行時、このコンピュータは、自己の記録媒体に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。また、このプログラムの別の実行形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよく、さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。また、サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるＡＳＰ（Application Service Provider）型のサービスによって、上述の処理を実行する構成としてもよい。なお、本形態におけるプログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるもの（コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータ等）を含むものとする。

また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、本装置を構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。

Claims (7)

1. 通話相手である他の送受話端末からエコーを消去された信号を受話信号として受信する受信部と、
   前記受話信号に対して、ユーザ入力に応じたノイズ抑圧処理を実行して再生信号を取得するノイズ抑圧部と、
   前記再生信号を出力するスピーカと、
   前記スピーカ側の送話信号を収音するマイクロホンと、
   同時刻の前記送話信号と前記再生信号とを、エコーレプリカ消去およびエコー抑圧を実行可能なリモート装置に送信する送信部と、
   を含む送受話端末。
2. 請求項１に記載の送受話端末であって、
   前記ノイズ抑圧部が、
   前記受話信号を所定の帯域別に分割して分割信号を取得し、前記分割信号を帯域ごとにノイズ抑圧して、帯域別に分割された再生信号を取得し、前記帯域別に分割された再生信号に、ユーザ操作から求めた帯域別の重みを乗じた前記分割信号を加算して、ノイズ抑圧処理を実行する
   送受話端末。
3. 複数の送受話端末と、リモート装置からなるエコー消去システムであって、
   前記送受話端末は、
   通話相手である他の送受話端末からエコーを消去された信号を受話信号として受信する受信部と、
   前記受話信号に対して、ユーザ入力に応じたノイズ抑圧処理を実行して再生信号を取得するノイズ抑圧部と、
   前記再生信号を出力するスピーカと、
   前記スピーカ側の送話信号を収音するマイクロホンと、
   同時刻の前記送話信号と前記再生信号とを、前記リモート装置に送信する送信部とを含み、
   前記リモート装置は、
   前記同時刻の送話信号と受話信号とから、前記送受話端末側のエコーパス情報を求めてエコーレプリカを生成し、前記送話信号からエコーレプリカを消去した送話信号を生成する適応フィルタ部と、
   前記エコーレプリカを消去した送話信号にエコー抑圧処理を適用し、前記エコー抑圧処理を適用した送話信号を前記通話相手である他の送受話端末に送信するエコー抑圧部と、
   を含むエコー消去システム。
4. 請求項３に記載のエコー消去システムであって、
   前記ノイズ抑圧部が、
   前記受話信号を所定の帯域別に分割して分割信号を取得し、前記分割信号を帯域ごとにノイズ抑圧して、帯域別に分割された再生信号を取得し、前記帯域別に分割された再生信号に、ユーザ操作から求めた帯域別の重みを乗じた前記分割信号を加算して、ノイズ抑圧処理を実行する
   エコー消去システム。
5. 複数の送受話端末と、リモート装置とが実行するエコー消去方法であって、
   前記送受話端末は、
   通話相手である他の送受話端末からエコーを消去された信号を受話信号として受信する受信ステップと、
   前記受話信号に対して、ユーザ入力に応じたノイズ抑圧処理を実行して再生信号を取得するノイズ抑圧ステップと、
   スピーカにより前記再生信号を出力するスピーカステップと、
   前記スピーカ側の送話信号を収音するマイクロホンステップと、
   同時刻の前記送話信号と前記再生信号とを、前記リモート装置に送信する送信ステップとを実行し、
   前記リモート装置は、
   前記同時刻の送話信号と受話信号とから、前記送受話端末側のエコーパス情報を求めてエコーレプリカを生成し、前記送話信号からエコーレプリカを消去した送話信号を生成する適応フィルタステップと、
   前記エコーレプリカを消去した送話信号にエコー抑圧処理を適用し、前記エコー抑圧処理を適用した送話信号を前記通話相手である他の送受話端末に送信するエコー抑圧ステップと、
   を実行するエコー消去方法。
6. 請求項５に記載のエコー消去方法であって、
   前記ノイズ抑圧ステップが、
   前記受話信号を所定の帯域別に分割して分割信号を取得し、前記分割信号を帯域ごとにノイズ抑圧して、帯域別に分割された再生信号を取得し、前記帯域別に分割された再生信号に、ユーザ操作から求めた帯域別の重みを乗じた前記分割信号を加算して、ノイズ抑圧処理を実行する
   エコー消去方法。
7. コンピュータを、請求項１又は２に記載の送受話端末として機能させるためのプログラム。

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