JP2016025425A

JP2016025425A - エコー抑圧装置、エコー抑圧プログラム、エコー抑圧方法及び通信端末

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Publication number: JP2016025425A
Application number: JP2014146957A
Authority: JP
Inventors: 尚也川畑; Naoya Kawabata
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2014-07-17
Filing date: 2014-07-17
Publication date: 2016-02-08
Anticipated expiration: 2034-07-17
Also published as: JP6369189B2

Abstract

【課題】ダブルトークのときでも音響エコー信号の周波数成分の周波数ビンのエコーパス特性のみ更新し、エコー抑圧性能を維持するようにする。
【解決手段】本発明は、近端入力信号を周波数ビン毎に音響エコー信号の周波数成分か又は近端側の音信号の周波数成分かを判定し、音響エコー信号の周波数成分と判定された周波数ビンは、当該周波数ビンのエコーパス特性を計算、更新を行い、一方、近端側の音信号の周波数成分と判定された周波数ビンは、当該周波数ビンのエコーパス特性の計算、更新を行わないようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エコー抑圧装置、エコー抑圧プログラム、エコー抑圧方法及び通信端末に関し、例えば、テレビ会議システムや電話会議システム等において用いられるエコー抑圧装置、エコー抑圧プログラム、エコー抑圧方法及び通信端末に適用し得るものである。

例えば、テレビ会議システムや電話会議システム等の拡声通話システムでは、スピーカから放音された音（ここで、「音」は音響や音声等を含む。）がマイクに回り込んで、送話側に戻る音響エコー信号が発生する。音響エコー信号は通話の著しい妨げとなるため、音響エコー抑圧方法に関する研究、開発が、これまでも多く行なわれている。

音響エコー信号を抑圧する１つの手法として、エコーサプレッサ（エコー抑圧装置）を使用する手法がある。エコーサプレッサは、遠端信号と近端入力信号とから、エコーパス特性、推定エコー信号及びエコーサプレスゲインを求め、そのエコーサプレスゲインと近端入力信号とを乗算することで音響エコー信号を抑圧する手法である。このエコーサプレッサを使用することで、音響エコー信号が抑圧される。このエコーサプレッサを使用して音響エコー信号を抑圧する手法が、非特許文献１において提案されている。

非特許文献１に記載の従来のエコー抑圧装置について、図２を参照しながら説明する。非特許文献１に開示されるエコーサプレッサ２００は、過去のフレームの遠端信号と近端入力信号とに基づいてエコーパス特性を求める。そして、推定エコー信号計算部２０９は、求めたエコーパス特性と遠端信号とを乗算した信号を、推定エコー信号として推定する。エコーサプレスゲイン計算部２１０が、近端入力信号と推定エコー信号とに基づいてエコーサプレスゲインを求め、積算部２１１が、エコーサプレスゲインを近端入力信号と乗算して音響エコー信号を抑圧する。

従来のエコー抑圧装置は、ダブルトークのときにエコーパス特性を算出すると、実際のエコーパス特性とは全く異なる値が算出され、誤学習してしまう。そのため、従来のエコー抑圧装置は、ダブルトークのときにはエコーパス特性の更新を停止している。

ここで、シングルトークとは、音響エコー信号が近端側のマイクに回り込んでおり、近端側の話者が発話していない状態である。ダブルトークとは、音響エコー信号が近端側のマイクに回り込んでおり、同時に近端側で近端側の話者が発話している状態である。

Ｃ．ＦａｌｌｅｒａｎｄＣ．Ｔｕｒｎｅｒｙ，"ＥＳＴＩＭＡＴＩＯＮＴＨＥＤＥＬＡＹＡＮＤＣＯＬＯＲＡＴＩＯＮＥＦＦＥＣＴＯＦＴＨＥＡＣＯＵＳＴＩＣＥＣＨＯＰＡＴＨＦＯＲＬＯＷＣＯＭＰＬＥＸＩＴＹＥＣＨＯＳＵＰＰＲＥＳＳＩＯＮ"，Ｐｒｏｃ．Ｉｎｔｌ．Ｗｏｒｋｓ，ＯｎＡｃｏｕｓｔ．ＥｃｈｏａｎｄＮｏｉｓｅＣｏｎｔｒｏｌ（ＩＷＡＥＮＣ）２００５，ｐｐ．５３−５６，Ｏｃｔ．２００５

しかしながら、ダブルークの状態が継続すると、エコーパス特性の更新が停止し、エコーパス特性を更新できない状態が継続してしまう。ダブルークの状態が継続しているときに、実際のエコーパス特性が変化すると、音響エコー信号を抑圧できない状態が継続するという問題が生じ得る。

そのため、ダブルトークのときであっても、エコーパス特性を計算し、エコーパス特性を更新してエコー抑圧性能を維持することができるエコー抑圧装置、エコー抑圧プログラム、エコー抑圧方法及び通信端末が望まれている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、近端入力信号を周波数ビン毎に音響エコー信号の周波数成分か又は近端側の音信号の周波数成分かを判定し、音響エコー信号の周波数成分と判定された周波数ビンは、当該周波数ビンのエコーパス特性を計算、更新を行い、一方、近端側の音信号の周波数成分と判定された周波数ビンは、当該周波数ビンのエコーパス特性の計算、更新を行わないようにすることで、ダブルトークのときであっても近端入力信号の音響エコー信号の周波数成分の周波数ビンのみエコーパス特性を更新して、エコーパス特性を計算、更新することができるエコー抑圧装置、エコー抑圧プログラム、エコー抑圧方法及び通信端末を提供しようとするものである。

第１の本発明のエコー抑圧装置は、近端入力信号と遠端信号に基づく音響エコー信号を抑圧するエコー抑圧装置において、（１）入力された遠端信号を周波数領域の信号に変換して、遠端信号の振幅スペクトルを求める遠端信号振幅スペクトル算出手段と、（２）入力された近端入力信号を周波数領域の信号に変換して、近端入力信号の振幅スペクトルを求める近端入力信号振幅スペクトル算出手段と、（３）遠端信号の振幅スペクトルと保持しているエコーパス特性とを用いて、推定エコー信号の振幅スペクトルを求める推定エコー信号算出手段と、（４）推定エコー信号の振幅スペクトルと近端入力信号の振幅スペクトルとを用いて、近端入力信号の振幅スペクトルの周波数成分が音響エコー信号の周波数成分か又は近端側の音信号の周波数成分かを周波数ビン毎に判定する近端入力信号周波数成分判定手段と、（５）近端入力信号周波数成分判定手段の判定結果により、音響エコー信号の周波数成分と判定された周波数ビンについて、遠端信号の振幅スペクトルと近端入力信号の振幅スペクトルを用いて、当該周波数ビンの現フレームのエコーパス特性を計算し、近端側の音信号の周波数成分と判定された周波数ビンについて、エコーパス特性を計算しない周波数ビンエコーパス特性計算手段と、（６）保持しているエコーパス特性と周波数ビンエコーパス特性計算手段により計算された現フレームのエコーパス特性と用いて、音響エコー信号の周波数成分と判定された周波数ビンの上記エコーパス特性を更新するエコーパス特性更新手段と、（７）推定エコー信号と近端入力信号の振幅スペクトルとを用いて、エコーサプレスゲインを計算し、近端入力信号の振幅スペクトルから推定エコー信号を抑圧するエコー抑圧手段とを備えることを特徴とする。

第２の本発明のエコー抑圧プログラムは、近端入力信号と遠端信号に基づく音響エコー信号を抑圧するエコー抑圧プログラムにおいて、コンピュータを、（１）入力された遠端信号を周波数領域の信号に変換して、遠端信号の振幅スペクトルを求める遠端信号振幅スペクトル算出手段、（２）入力された近端入力信号を周波数領域の信号に変換して、近端入力信号の振幅スペクトルを求める近端入力信号振幅スペクトル算出手段、（３）遠端信号の振幅スペクトルと保持しているエコーパス特性とを用いて、推定エコー信号の振幅スペクトルを求める推定エコー信号算出手段、（４）推定エコー信号の振幅スペクトルと近端入力信号の振幅スペクトルとを用いて、近端入力信号の振幅スペクトルの周波数成分が音響エコー信号の周波数成分か又は近端側の音信号の周波数成分かを周波数ビン毎に判定する近端入力信号周波数成分判定手段、（５）近端入力信号周波数成分判定手段の判定結果により、音響エコー信号の周波数成分と判定された周波数ビンについて、遠端信号の振幅スペクトルと近端入力信号の振幅スペクトルを用いて、当該周波数ビンの現フレームのエコーパス特性を計算し、近端側の音信号の周波数成分と判定された周波数ビンについて、エコーパス特性を計算しない周波数ビンエコーパス特性計算手段、（６）保持しているエコーパス特性と周波数ビンエコーパス特性計算手段により計算された現フレームのエコーパス特性と用いて、音響エコー信号の周波数成分と判定された周波数ビンのエコーパス特性を更新するエコーパス特性更新手段、（７）推定エコー信号と近端入力信号の振幅スペクトルとを用いて、エコーサプレスゲインを計算し、近端入力信号の振幅スペクトルから推定エコー信号を抑圧するエコー抑圧手段として機能させることを特徴とする。

第３の本発明のエコー抑圧方法は、近端入力信号と遠端信号に基づく音響エコー信号を抑圧するエコー抑圧方法において、（１）遠端信号振幅スペクトル算出手段が、入力された遠端信号を周波数領域の信号に変換して、遠端信号の振幅スペクトルを求め、（２）近端入力信号振幅スペクトル算出手段が、入力された近端入力信号を周波数領域の信号に変換して、近端入力信号の振幅スペクトルを求め、（３）推定エコー信号算出手段が、遠端信号の振幅スペクトルと保持しているエコーパス特性とを用いて、推定エコー信号の振幅スペクトルを求め、（４）近端入力信号周波数成分判定手段が、推定エコー信号の振幅スペクトルと近端入力信号の振幅スペクトルとを用いて、近端入力信号の振幅スペクトルの周波数成分が音響エコー信号の周波数成分か又は近端側の音信号の周波数成分かを周波数ビン毎に判定し、（５）周波数ビンエコーパス特性計算手段が、近端入力信号周波数成分判定手段の判定結果により、音響エコー信号の周波数成分と判定された周波数ビンについて、遠端信号の振幅スペクトルと近端入力信号の振幅スペクトルを用いて、当該周波数ビンの現フレームのエコーパス特性を計算し、近端側の音信号の周波数成分と判定された周波数ビンについて、エコーパス特性を計算せず、（６）エコーパス特性更新手段が、保持しているエコーパス特性と周波数ビンエコーパス特性計算手段により計算された現フレームのエコーパス特性と用いて、音響エコー信号の周波数成分と判定された周波数ビンのエコーパス特性を更新し、（７）エコー抑圧手段が、推定エコー信号と近端入力信号の振幅スペクトルとを用いて、エコーサプレスゲインを計算し、近端入力信号の振幅スペクトルから推定エコー信号を抑圧することを特徴とする。

第４の本発明の通信端末は、第１の本発明に係るエコー抑圧装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、近端入力信号の振幅スペクトルの周波数成分で、音響エコー信号の周波数成分の周波数ビンだけエコーパス特性を計算し更新することで、ダブルトークのときであっても、エコーパス特性を計算、更新し、エコー抑圧性能を維持することができる。

本発明の実施形態のエコー抑圧装置の構成を示すブロック図である。従来のエコー抑圧装置を説明するためのブロック図である。

（Ａ）主たる実施形態
以下では、本発明に係るエコー抑圧装置、エコー抑圧プログラム、エコー抑圧方法及び通信端末の主たる実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

この実施形態は、例えば、テレビ会議システムや電話会議システム等の拡声通話システムの音声送受信装置のエコー抑圧装置、エコー抑圧プログラム、エコー抑圧方法及び通信端末に、本発明を適用する場合を例示する。

（Ａ−１）実施形態の構成
図１は、本発明の実施形態に係るエコー抑圧装置１００の構成を示すブロック図である。

図１において、実施形態に係るエコー抑圧装置１００は、遠端信号入力端子１０１、ＤＡ変換器１０２、スピーカ１０３、マイク１０４、ＡＤ変換器１０５、遠端信号周波数領域変換部１０６、遠端信号振幅スペクトル計算部１０７、エコーパス特性保持部１０８、推定エコー信号計算部１０９、近端入力信号周波数領域変換部１１０、近端入力信号振幅スペクトル計算部１１１、近端入力信号周波数成分判定部１１２、周波数ビンエコーパス特性計算部１１３、周波数ビンエコーパス特性更新部１１４、エコーサプレスゲイン計算部１１５、エコーサプレス部１１６、近端出力信号時間領域変換部１１７、近端信号出力端子１１８を有する。

この実施形態に係るエコー抑圧装置１００は、本発明に係るエコー抑圧装置を実装したものである。エコー抑圧装置１００は、遠端信号が音響エコー信号として近端側のマイクに回り込んで入力されたときでも、近端入力信号に対してエコーサプレス処理（エコー抑圧処理）を行い、音響エコー信号を適切に抑圧するものである。

エコー抑圧装置１００は、例えば専用ボードとして構築されるようにしても良い。また、エコー抑圧装置１００は、例えば、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）へのエコー抑圧プログラムの書き込みによって実現されたものであっても良く、ＣＰＵと、ＣＰＵが実行するソフトウェア（エコー抑圧プログラム）によって実現されたものであっても良い。その場合でも、エコー抑圧装置１００の機能は図１で表すことができる。

さらに、エコー抑圧装置１００は通信端末に搭載可能なものである。エコー抑圧装置１００を搭載する通信端末は、通信機能を有するものに広く適用することができ、例えば、パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータ、携帯電話機、スマートフォン、ゲーム端末、ウェアラブル端末等を含むものである。

遠端信号入力端子１０１は、例えば、インターネットプロトコル（ＩＰ）網等のネットワークや、携帯電話等の無線ネットワークの電波等に接続されており、接続されている回線を介して遠端信号が入力される。

遠端信号入力端子１０１に入力された遠端信号は、ＤＡ変換器１０２に出力され、ＤＡ変換器１０２によりデジタル音信号からアナログ音信号に変換される。アナログ音信号はスピーカ１０３を通して近端側に出力される。

一方、近端側の話者が発した音声等の音信号や、環境音や、音響エコー信号（例えば、スピーカ１０３から出力されたアナログ音信号が近端側の空間を伝達して回り込んだ信号）等が重畳したアナログ音信号は、マイク１０４によって受音されて、ＡＤ変換器１０５に出力される。アナログ音信号は、ＡＤ変換器１０５よってデジタル音信号に変換され、近端入力信号としてエコー抑圧装置１００に入力される。

遠端信号周波数領域変換部１０６は、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等により、遠端信号を周波数領域の信号に変換するものである。遠端信号周波数領域変換部１０６は、遠端信号の周波数スペクトルを、遠端信号振幅スペクトル計算部１０７に出力する。

遠端信号振幅スペクトル計算部１０７は、遠端信号周波数領域変換部１０６から出力された遠端信号の周波数スペクトルに基づいて、遠端信号の振幅スペクトルを算出するものである。遠端信号振幅スペクトル計算部１０７は、算出した遠端信号の振幅スペクトルを、推定エコー信号計算部１０９及び周波数ビンエコーパス特性計算部１１３に出力する。

エコーパス特性保持部１０８は、エコーパス特性を保持するものである。エコーパス特性保持部１０８は、保持しているエコーパス特性を、推定エコー信号計算部１０９及び周波数ビンエコーパス特性更新部１１４に出力する。

推定エコー信号計算部１０９は、遠端信号の振幅スペクトルと、エコーパス特性保持部１０８に保持されていたエコーパス特性とを乗じて推定エコー信号の振幅スペクトルを算出するものである。推定エコー信号計算部１０９は、算出した推定エコー信号の振幅スペクトルを、近端入力信号周波数成分判定部１１２及びエコーサプレスゲイン計算部１１５に出力する。

近端入力信号周波数領域変換部１１０は、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等により、近端入力信号を周波数領域の信号に変換するものである。近端入力信号周波数領域変換部１１０は、変換して得た近端入力信号の周波数スペクトルを、エコーサプレス部１１６及び近端入力信号振幅スペクトル計算部１１１に出力する。

近端入力信号振幅スペクトル計算部１１１は、近端入力信号周波数領域変換部１１０からの近端入力信号の周波数スペクトルに基づいて、近端入力信号の振幅スペクトルを算出するものである。近端入力信号振幅スペクトル計算部１１１は、算出した近端入力信号の振幅スペクトルを、近端入力信号周波数成分判定部１１２、周波数ビンエコーパス特性計算部１１３及びエコーサプレスゲイン計算部１１５に出力する。

近端入力信号周波数成分判定部１１２は、推定エコー信号計算部１０９により推定された推定エコー信号の振幅スペクトルと、近端入力信号振幅スペクトル計算部１１１からの近端入力信号の振幅スペクトルとに基づいて、近端入力信号の振幅スペクトルの周波数成分が、音響エコー信号の周波数成分か又は近端側の音信号の周波数成分かを周波数ビン毎に判定するものである。近端入力信号周波数成分判定部１１２は、周波数ビン毎に判定した判定結果を、周波数ビンエコーパス特性計算部１１３に出力する。

周波数ビンエコーパス特性計算部１１３は、遠端信号振幅スペクトル計算部１０７からの遠端信号の振幅スペクトルと、近端入力信号振幅スペクトル計算部１１からの近端入力信号の振幅スペクトルと、近端入力信号周波数成分判定部１１２からの判定結果とに基づいて、音響エコー信号の周波数成分と判定された周波数ビンについて、エコーパス特性を計算するものである。周波数ビンエコーパス特性計算部１１３は、計算した周波数ビンのエコーパス特性を、周波数ビンエコーパス特性更新部１１４に出力する。

周波数ビンエコーパス特性更新部１１４は、周波数ビンエコーパス特性計算部１１３からの周波数ビン毎のエコーパス特性と、推定エコー信号計算部１０９に保持されている対応する周波数ビンのエコーパス特性とに基づき、周波数ビン毎に、エコーパス特性を更新するものである。周波数ビンエコーパス特性更新部１１４は、更新した周波数ビン毎のエコーパス特性を、エコーパス特性保持部１０８に出力して保持させる。

エコーサプレスゲイン計算部１１５は、推定エコーパス計算部１０９からの推定エコー信号の振幅スペクトルと、近端入力信号周波数領域変換部１１０からの近端入力信号の振幅スペクトルとを用いて、近端入力信号に重畳されている音響エコー信号を抑圧するエコーサプレスゲインを算出するものである。エコーサプレスゲイン計算部１１５は、算出したエコーサプレスゲインを、エコーサプレス部１１６に出力する。

エコーサプレス部１１６は、エコーサプレスゲイン計算部１１５からのエコーサプレスゲインと、近端入力信号の周波数スペクトルとを乗じることにより、近端入力信号に重畳されている音響エコー信号を抑圧した周波数スペクトルを求めるものである。エコーサプレス部１１６は、音響エコー信号を抑圧した周波数スペクトルを、近端出力信号の周波数スペクトルとして、近端出力信号時間領域変換部１１７に出力する。

近端出力信号時間領域変換部１１７は、エコーサプレス部１１６からの近端出力信号の周波数スペクトルを、例えば逆高速フーリエ変換（ＩｎｖｅｒｓｅＦＦＴ）等により、時間領域のデジタル音信号に変換し、近端出力信号を近端信号出力端子１１８に出力する。

近端信号出力端子１１８は、例えば、インターネットプロトコル（ＩＰ）網等のネットワークや、携帯電話等の無線ネットワークの電波等に接続されており、接続している回線を介して、近端出力信号を通信相手である遠端側に出力する。

（Ａ−２）実施形態の動作
次に、この実施形態に係るエコー抑圧装置１００におけるエコー抑圧処理の動作を詳細に説明する。

まず、エコー抑圧装置１００に動作開始後、例えば、インターネットプロトコル（ＩＰ）網等のネットワークや、携帯電話等の無線ネットワークの電波等により。遠端信号が遠端信号入力端子１０１に入力される。

遠端信号入力端子１０１に入力された遠端信号はＤＡ変換器１０２に出力され、遠端信号は、ＤＡ変換器１０２によりデジタル音信号からアナログ音信号に変換される。そして、アナログ音信号である遠端信号は、スピーカ１０３を通じて近端側に出力される。

一方、近端側の話者が発した音声等の音信号や、環境音や、音響エコー信号等が重畳したアナログ音信号は、マイク１０４によって受音されてＡＤ変換器１０５に出力される。アナログ音信号はＡＤ変換器１０５よってデジタル音信号に変換され、アナログ音信号は近端入力信号としてエコー抑圧装置１００に入力される。

遠端信号周波数領域変換部１０６では、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等により、遠端信号が周波数領域の信号に変換され、変換された遠端信号の周波数スペクトルＲＯＵＴ（ｉ，ω）が遠端信号振幅スペクトル計算部１０７に出力する。

遠端信号振幅スペクトル計算部１０７では、遠端信号の周波数スペクトルＲＯＵＴ（ｉ，ω）を用いて、（１）式に従い、遠端信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ（ｉ，ω）｜が求められる。

ここで、ｉはフレーム、ωは周波数ビン、ＲＯＵＴ＿ｒｅａｌ（ｉ，ω）とＲＯＵＴ＿ｉｍａｇｅ（ｉ，ω）は、フレームｉにおける周波数ビンωの遠端信号の周波数スペクトルの実数部と虚数部を示しており、遠端信号の周波数スペクトルＲＯＵＴ（ｉ，ω）は、（２）式で表すことができる。

（２）式のｊは虚数を表している。そして、遠端信号振幅スペクトル計算部１０７により求められた遠端信号の周波数スペクトル｜ＲＯＵＴ（ｉ，ω）｜は、周波数ビンエコーパス特性計算部１１３及び推定エコー信号計算部１０９に出力する。

推定エコー信号計算部１０９では、エコーパス特性保持部１０８により保持されているエコーパス特性｜Ｈ（ｉ−１，ω）｜と、遠端信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ（ｉ，ω）｜とを用いて、（３）式により、推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ（ｉ，ω）｜が求められる。

（３）式は、遠端信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ（ｉ，ω）｜に、エコーパス保持部１０８に保持しているエコーパス特性｜Ｈ（ｉ−１，ω）｜の対応する周波数ビンを乗じて、当該周波数ビンの推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ（ｉ，ω）｜を求める。そして、推定エコー信号計算部１０９により求められた推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ（ｉ，ω）｜は、近端入力信号周波数成分判定部１１２及びエコーサプレ部１１５に出力される。

一方、近端入力信号周波数領域変換部１１０では、例えば、高速フーリエ変換等により、近端入力信号が周波数領域の信号に変換され、その変換された近端入力信号の周波数スペクトルＳＩＮ（ｉ，ω）は近端入力信号振幅スペクトル計算部１１１及びエコーサプレス部１１６に出力される。

近端入力信号振幅スペクトル計算部１１１は、近端入力信号の周波数スペクトルＳＩＮ（ｉ，ω）を用いて、（４）式に従い、近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜が求められる。

ここで、ＳＩＮ＿ｒｅａｌ（ｉ，ω）とＳＩＮ＿ｉｍａｇｅ（ｉ，ω）とは、フレームｉにおける周波数ビンωの近端入力信号の周波数スペクトルの実数部と虚数部を示しており、近端入力信号の周波数スペクトルＳＩＮ（ｉ，ω）は（５）式で表すことができる。

（５）式のｊは虚数を表している。近端入力信号振幅スペクトル計算部１１１により求められた近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜は、近端入力信号周波数成分判定部１１２、周波数ビンエコーパス特性計算部１１３及びエコーサプレスゲイン計算部１１５に出力される。

近端入力信号周波数成分判定部１１２は、推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ（ｉ，ω）｜と、近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜とを用いて、近端入力信号の振幅スペクトルの周波数成分が、音響エコー信号の周波数成分か又は近端側の音信号の周波数成分かを、周波数ビン毎に判定する。

ここで、近端入力信号の振幅スペクトルの周波数成分が音響エコー信号の周波数成分か又は近端側の音信号の周波数成分かを判定する方法を説明する。

例えば、近端入力信号周波数成分判定部１１２は、推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ（ｉ，ω）｜と近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜を周波数ビン毎に比較して、（６）式の条件が成り立てば、その周波数ビンの周波数成分は音響エコー信号の周波数成分と判定し、（６）式の条件成り立たなければ、その周波数ビンの周波数成分は近端側の音信号の周波数成分と判定する。

（６）式のＴＨは閾値である。（６）式は、近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜が、推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ（ｉ，ω）｜に閾値ＴＨを減算した値から、推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ（ｉ，ω）｜に閾値ＴＨを加算した値までの範囲にあれば、その周波数ビンの周波数成分は音響エコー信号であることを示している。ここで、閾値ＴＨは、小さい値（例えばＴＨ＝１０程度の値）とすることができ、固定値としても良いし又は変動値としても良い。

つまり、近端入力信号周波数成分判定部１１２は、近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜と推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ（ｉ，ω）｜とが近似しているか否かを周波数ビン毎に判定し、近似している場合、近端入力信号の振幅スペクトルの周波数成分が音響エコー信号の周波数成分であると判定できる。

また、（６）式の変形例として、近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜を推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ（ｉ，ω）｜で除して、その除した値が、所定の範囲以内にあるか否かを判定するようにしても良い。

なお、近端入力信号の振幅スペクトルの周波数成分が、音響エコー信号の周波数成分か又は近端側の音信号の周波数成分かを周波数ビン毎に判定する方法は、上記の方法に限定されるものではなく、種々の方法を広く適用することができる。

例えば、近端入力信号周波数成分判定部１１２は、音声のスパース性を利用して判定するようにしても良い。ここで、スパース性とは、時間周波数領域において音声信号のエネルギーがまばらにしか存在しないという性質である。具体的に、近端入力信号周波数成分判定部１１２は、推定エコー信号の振幅スペクトルを用いて周波数成分があるか否かを周波数ビン毎に判定し、推定エコー信号に周波数成分がある場合、近端入力信号の周波数成分の該当周波数ビンを、音響エコー信号の周波数成分の周波数ビンであると判定する方法を適用できる。

また例えば、近端入力信号周波数成分判定部１１２は、近端入力信号の振幅スペクトルと、推定エコー信号の振幅スペクトルとの周波数ビン毎の誤差を利用して判定するようにしても良い。つまり、周波数ビン毎の、近端入力信号の振幅スペクトルと、推定エコー信号の振幅スペクトルとの差分値が小さいか否かを判定するようにしても良い。具体的には、近端入力信号周波数成分判定部１１２は、近端入力信号の振幅スペクトルと、推定エコー信号の振幅スペクトルとの周波数ビン毎に差分をとり、その周波数ビン毎の差分値が所定範囲以内にあるか否かを判定し、差分値が所定の範囲以内にある場合、近端入力信号の周波数成分の該当周波数ビンを、音響エコー信号の周波数成分の周波数ビンであると判定する方法を適用できる。

さらに例えば、近端入力信号周波数成分判定部１１２は、近端入力信号の振幅スペクトルと、推定エコー信号の振幅スペクトルとの周波数ビン毎の相関関数を用いて判定し、近端入力信号の振幅スペクトルが推定エコー信号の振幅スペクトルと相関があると判定する場合、近端入力信号の振幅スペクトルの周波数成分が、音響エコー信号の周波数成分であると判定する方法を適用できる。

具体的には、近端入力信号周波数成分判定部１１２は、近端入力信号の振幅スペクトルと、推定エコー信号の振幅スペクトルを周波数ビン毎に相関係数を求め、その周波数ビン毎の相関成係数が所定範囲以内にあるか否かを判定し、相関係数が所定の範囲以内にある場合、近端入力信号の周波数成分の該当周波数ビンを、音響エコー信号の周波数成分の周波数ビンであると判定する方法を適用できる。

そして、近端入力信号周波数成分判定部１１２は、判定結果を周波数ビンエコーパス特性計算部１１３に与える。

周波数ビンエコーパス特性計算部１１３は、近端入力信号周波数成分判定部１１２からの判定結果に基づき、近端入力信号の振幅スペクトルの周波数成分が音響エコー信号の周波数成分と判定された周波数ビンに対して、（７）式に従い、当該周波数ビンの現フレームのエコーパス特性｜Ｈ₁（ｉ，ω）｜を求める。

ここで、周波数ビンエコーパス特性計算部１１３は、遠端信号振幅スペクトル計算部１０７からの遠端信号の振幅スペクトル｜ＲＯＵＴ（ｉ，ω）｜と、近端出力信号振幅スペクトル計算部１０９からの近端出力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜とを用いて、（７）式に従い、当該周波数ビンの現フレームのエコーパス特性｜Ｈ₁（ｉ，ω）｜を求める。

現フレームのエコーパス特性｜Ｈ₁（ｉ，ω）｜が求まれば、周波数ビンエコーパス特定計算部１１３は、周波数ビンエコーパス特性更新部１１４に現フレームの周波数ビン毎のエコーパス特性を出力する。

なお、近端入力信号周波数成分判定部１１２からの判定結果に基づき、近端入力信号の振幅スペクトルの周波数成分が近端側の音信号の周波数成分であると判定された周波数ビンに対しては、周波数ビンエコーパス特性計算部１１３は、当該周波数ビンの現フレームのエコーパス特性を計算しない。

周波数ビンエコーパス特性更新部１１４は、音響エコー成分と判定された周波数ビンの現フレームのエコーパス特性｜Ｈ₁（ｉ，ω）｜が周波数ビンエコーパス特性計算部１１３から出力されると、その現フレームのエコーパス特性｜Ｈ₁（ｉ，ω）｜と、推定エコー信号計算部１０９に保持されている対応する周波数ビンのエコーパス特性｜Ｈ（ｉ−１，ω）｜とを用いて、当該周波数ビンのエコーパス特性を周波数ビン毎に更新する。

このとき、周波数ビンエコーパス特性更新部１１４は、周波数ビンエコーパス特性更新部１１４で算出された周波数ビンのみエコーパス特性を更新する。しかし、近端側の音信号と判定された周波数ビンについては、周波数ビンエコーパス特性更新部１１４はエコーパス特性の更新を行わない。具体的には、周波数ビンエコーパス特性更新部１１４は、（８）式に従い、エコーパス特性｜Ｈ（ｉ，ω）｜を更新する。

（８）式のａは時定数フィルタの係数であり、ａは０より大きく１以下の値である。エコーパス特性の更新を遅くしたい場合は、ａは１に近い値が望ましく（例えばａ＝０．９９等の値）、エコーパス特性の更新を早くしたい場合は、ａは０に近い値が望ましい（例えばａ＝０．０１等の値）。

（８）式は、近端入力信号の振幅スペクトルの周波数成分が音響エコー信号の周波数成分である周波数ビンについて、周波数ビンエコーパス特性更新部１１４は、エコーパス特性保持部１０８に保持されている当該周波数ビンのエコーパス特性｜Ｈ（ｉ−１，ω）｜と、エコーパス特性計算部１１３により求められた現フレームのエコーパス特性｜Ｈ₁（ｉ，ω）｜とを用いて更新するという式である。

一方、近端入力信号の振幅スペクトルの周波数成分が近端側の音信号の周波数成分である周波数ビンについて、周波数ビンエコーパス特性更新部１１４は推定エコーパスの更新を行わない。すなわち、近端入力信号の振幅スペクトルの周波数成分が近端側の音信号の周波数成分である周波数ビンについては、エコーパス特性保持部１０８に保持している当該周波数ビンのエコーパス特性｜Ｈ（ｉ−１，ω）｜を用いる。

エコーサプレスゲイン計算部１１５では、推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ（ｉ，ω）｜と、近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜とを用いて、（９）式に従い、エコーサプレスゲインＧ（ｉ，ω）が求められる。

（９）式は、周波数ビン毎に、近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜から推定エコー信号の振幅スペクトル｜ＥＣＨＯ（ｉ，ω）｜を差し引いた振幅スペクトルを、近端入力信号の振幅スペクトル｜ＳＩＮ（ｉ，ω）｜で除することで、エコーサプレスゲインＧ（ｉ，ω）を求める。

エコーサプレスゲイン計算部１１５により求められたエコーサプレスゲインＧ（ｉ，ω）は、エコーサプレス部１１６に出力される。

エコーサプレス部１１６は、近端入力信号のスペクトルＳＩＮ（ｉ，ω）とエコーサプレスゲインＧ（ｉ，ω）とを用いて、（１０）式、（１１）式に従い、近端入力信号のスペクトルＳＩＮ（ｉ，ω）に重畳されている音響エコー信号を抑圧する。

ここで、ＳＯＵＴ＿ｒｅａｌ（ｉ，ω）とＳＯＵＴ＿ｉｍａｇｅ（ｉ，ω）は、フレームｉにおける周波数ビンωの近端出力信号の周波数スペクトルの実数部と虚数部を示しており、近端出力信号の周波数スペクトルＳＯＵＴ（ｉ，ω）は（１２）式で表すことができる。

（１２）式のｊは虚数を表している。（１０）式と（１１）式は、周波数スペクトルの実数部、虚数部にエコーサプレスゲインＧ（ｉ，ω）を周波数ビン毎に乗じて、音響エコー信号を抑圧した近端出力信号の周波数スペクトルを求めるものである。

そして、エコーサプレス部１１６は、音響エコー信号が抑圧された近端出力信号の周波数スペクトルＳＯＵＴ（ｉ，ω）を、近端出力信号時間領域変換部１１７に出力する。

近端出力信号時間領域変換部１１７では、近端出力信号のスペクトルＳＯＵＴ（ｉ，ω）が、例えば、逆高速フーリエ変換（ＩｎｖｅｒｓｅＦＦＴ）等により、時間領域のデジタル音信号に変換され、近端出力信号を近端信号出力端子１１８に出力される。

近端信号出力端子１１８は、例えば、インターネットプロトコル（ＩＰ）網等のネットワークや、携帯電話等の無線ネットワークの電波等に接続されており、近端出力信号を接続されている回線を介して通話相手である遠端側に出力する。

（Ａ−３）実施形態の効果
以上のように、この実施形態によれば、ダブルトークのときでも、近端入力信号の振幅スペクトルを用いて、音響エコー信号の周波数成分の周波数ビンのみエコーパス特性を算出し更新することで、エコーパス特性の収束を速くし、エコー抑圧性能を維持する。

（Ｂ）他の実施形態
上述した各実施形態においても、種々の変形実施形態を説明したが、本発明は以下の変形実施形態についても適用することができる。

上述した各実施形態で説明したエコー抑圧装置は、例えば、テレビ会議システムや電話会議システム等に用いられる音声通信装置を含む装置に搭載されるようにしても良い。また、携帯電話機やスマートフォン等の携帯端末に本発明のエコー抑圧装置は搭載されるようにしても良い。

１００…エコー抑圧装置、１０１…遠端信号入力端子、１０２…ＤＡ変換器、１０３…スピーカ、１０４…マイク、１０５…ＡＤ変換器、１０６…遠端信号周波数領域変換算部、１０７…遠端信号振幅スペクトル計算部、１０８…エコーパス特性保持部、１０９…推定エコー信号計算部、１１０…近端入力信号周波数領域変換部、１１１…近端入力信号振幅スペクトル計算部、１１２…近端入力信号周波数成分判定部、１１３…周波数ビンエコーパス特性計算部、１１４…周波数ビンエコーパス特性更新部、１１５…エコーサプレスゲイン計算部、１１６…エコーサプレス部、１１７…近端出力信号時間領域変換部、１１８…近端信号出力端子。

Claims

近端入力信号と遠端信号に基づく音響エコー信号を抑圧するエコー抑圧装置において、
入力された遠端信号を周波数領域の信号に変換して、遠端信号の振幅スペクトルを求める遠端信号振幅スペクトル算出手段と、
入力された近端入力信号を周波数領域の信号に変換して、近端入力信号の振幅スペクトルを求める近端入力信号振幅スペクトル算出手段と、
上記遠端信号の振幅スペクトルと保持しているエコーパス特性とを用いて、推定エコー信号の振幅スペクトルを求める推定エコー信号算出手段と、
上記推定エコー信号の振幅スペクトルと上記近端入力信号の振幅スペクトルとを用いて、上記近端入力信号の振幅スペクトルの周波数成分が音響エコー信号の周波数成分か又は近端側の音信号の周波数成分かを周波数ビン毎に判定する近端入力信号周波数成分判定手段と、
上記近端入力信号周波数成分判定手段の上記判定結果により、音響エコー信号の周波数成分と判定された周波数ビンについて、上記遠端信号の振幅スペクトルと上記近端入力信号の振幅スペクトルを用いて、当該周波数ビンの現フレームのエコーパス特性を計算し、近端側の音信号の周波数成分と判定された周波数ビンについて、上記エコーパス特性を計算しない周波数ビンエコーパス特性計算手段と、
上記保持しているエコーパス特性と上記周波数ビンエコーパス特性計算手段により計算された現フレームのエコーパス特性と用いて、上記音響エコー信号の周波数成分と判定された周波数ビンの上記エコーパス特性を更新するエコーパス特性更新手段と、
上記推定エコー信号と上記近端入力信号の振幅スペクトルとを用いて、エコーサプレスゲインを計算し、上記近端入力信号の振幅スペクトルから上記推定エコー信号を抑圧するエコー抑圧手段と
を備えることを特徴とするエコー抑圧装置。
近端入力信号と遠端信号に基づく音響エコー信号を抑圧するエコー抑圧プログラムにおいて、
コンピュータを、
入力された遠端信号を周波数領域の信号に変換して、遠端信号の振幅スペクトルを求める遠端信号振幅スペクトル算出手段、
入力された近端入力信号を周波数領域の信号に変換して、近端入力信号の振幅スペクトルを求める近端入力信号振幅スペクトル算出手段、
上記遠端信号の振幅スペクトルと保持しているエコーパス特性とを用いて、推定エコー信号の振幅スペクトルを求める推定エコー信号算出手段、
上記推定エコー信号の振幅スペクトルと上記近端入力信号の振幅スペクトルとを用いて、上記近端入力信号の振幅スペクトルの周波数成分が音響エコー信号の周波数成分か又は近端側の音信号の周波数成分かを周波数ビン毎に判定する近端入力信号周波数成分判定手段、
上記近端入力信号周波数成分判定手段の上記判定結果により、音響エコー信号の周波数成分と判定された周波数ビンについて、上記遠端信号の振幅スペクトルと上記近端入力信号の振幅スペクトルを用いて、当該周波数ビンの現フレームのエコーパス特性を計算し、近端側の音信号の周波数成分と判定された周波数ビンについて、上記エコーパス特性を計算しない周波数ビンエコーパス特性計算手段、
上記保持しているエコーパス特性と上記周波数ビンエコーパス特性計算手段により計算された現フレームのエコーパス特性と用いて、上記音響エコー信号の周波数成分と判定された周波数ビンの上記エコーパス特性を更新するエコーパス特性更新手段、
上記推定エコー信号と上記近端入力信号の振幅スペクトルとを用いて、エコーサプレスゲインを計算し、上記近端入力信号の振幅スペクトルから上記推定エコー信号を抑圧するエコー抑圧手段
として機能させることを特徴とするエコー抑圧プログラム。
近端入力信号と遠端信号に基づく音響エコー信号を抑圧するエコー抑圧方法において、
遠端信号振幅スペクトル算出手段が、入力された遠端信号を周波数領域の信号に変換して、遠端信号の振幅スペクトルを求め、
近端入力信号振幅スペクトル算出手段が、入力された近端入力信号を周波数領域の信号に変換して、近端入力信号の振幅スペクトルを求め、
推定エコー信号算出手段が、上記遠端信号の振幅スペクトルと保持しているエコーパス特性とを用いて、推定エコー信号の振幅スペクトルを求め、
近端入力信号周波数成分判定手段が、上記推定エコー信号の振幅スペクトルと上記近端入力信号の振幅スペクトルとを用いて、上記近端入力信号の振幅スペクトルの周波数成分が音響エコー信号の周波数成分か又は近端側の音信号の周波数成分かを周波数ビン毎に判定し、
周波数ビンエコーパス特性計算手段が、上記近端入力信号周波数成分判定手段の上記判定結果により、音響エコー信号の周波数成分と判定された周波数ビンについて、上記遠端信号の振幅スペクトルと上記近端入力信号の振幅スペクトルを用いて、当該周波数ビンの現フレームのエコーパス特性を計算し、近端側の音信号の周波数成分と判定された周波数ビンについて、上記エコーパス特性を計算せず、
エコーパス特性更新手段が、上記保持しているエコーパス特性と上記周波数ビンエコーパス特性計算手段により計算された現フレームのエコーパス特性と用いて、上記音響エコー信号の周波数成分と判定された周波数ビンの上記エコーパス特性を更新し、
エコー抑圧手段が、上記推定エコー信号と上記近端入力信号の振幅スペクトルとを用いて、エコーサプレスゲインを計算し、上記近端入力信号の振幅スペクトルから上記推定エコー信号を抑圧する
ことを特徴とするエコー抑圧方法。
請求項１に記載のエコーパス抑圧装置を備えることを特徴とする通信端末。