JP3473647B2 - エコーサプレッサ回路 - Google Patents

エコーサプレッサ回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、通信回線に発生するエ
コーを抑えるために用いられるエコーサプレッサ回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】音声データを伝送する通信回線に発生す
るエコーを抑えるために、従来から図2に示すエコーサ
プレッサ回路8が用いられている。図2に示すように、
エコーサプレッサ回路8は、減衰器80,84およびレ
ベル比較回路82から構成されており、受信側から入力
された音声データのレベルと回線から入力された音声デ
ータのレベルとをレベル比較回路82により比較し、音
声データのレベルが低い方の音声データの減衰量を大き
くしてエコーを抑えるように構成されている。
【0003】つまり、レベル比較回路82は、受信側か
ら入力された音声データのレベルが回線から入力された
音声データのレベルより低い場合には、減衰器80の減
衰量を大きくし、受信側から入力された音声データのレ
ベルが回線から入力された音声データのレベルより高い
場合には、減衰器84の減衰量を大きくするように減衰
器80,84を制御する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エコー
サプレッサ回路8を用いた場合、通話している通話者双
方が同時に発声するダブルトークが起きた場合には、い
わゆる「頭切れ」現象が発声する。つまり、わずかに発
声が遅れた通話者の音声の出だし部分が、相手方のエコ
ーサプレッサ回路8において相手の音声のレベルよりも
低くなるために、減衰量が大きくなって相手に聞こえな
くなってしまうという問題がある。
【0005】本発明に係るエコーサプレッサ回路は、上
述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、
ダブルトーク時の頭切れ現象をなくすことができるエコ
ーサプレッサ回路を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るエコーサプレッサ回路は、通信回線にお
いて所定の方向に伝送される時間領域の第1の音声デー
タを、周波数領域の第1の周波数データに順次、変換す
る第1の周波数データ生成回路と、前記第1の周波数デ
ータを、最新のものから所定数、記憶する周波数データ
記憶回路と、前記通信回線において、前記所定の方向に
対して反対方向に伝送され、所定のフレームに含まれる
時間領域の第2の音声データを、周波数領域の第2の周
波数データに順次、変換する第2の周波数データ生成回
路と、前記周波数データ記憶回路に記憶されている前記
第1の周波数データそれぞれと、前記第2の周波数デー
タとの類似性を判断する類似性識別回路と、前記類似性
識別回路が類似性ありと判断している間、前記第2の音
声データの減衰量を大きくする減衰回路とを有する。
【0007】好適には、前記第1の周波数データ生成回
路は、所定のフレームに含まれる前記第1の音声データ
をLPC分析して第1のLPCケプストラムを順次、生
成し、この第1のLPCケプストラムをそれぞれ前記第
1の周波数データとし、前記第2の周波数データ生成回
路は、所定のフレームに含まれる前記第2の音声データ
をLPC分析して第2のLPCケプストラムをそれぞれ
順次、生成し、この第2のLPCケプストラムを前記第
2の周波数データとし、前記類似性識別回路は、前記周
波数データ記憶回路に記憶された前記第1のLPCケプ
ストラムそれぞれと、前記第1のLPCケプストラムそ
れぞれに対応する前記第2のLPCケプストラムそれぞ
れとの差の自乗和を順次、算出し、前記自乗和が所定の
値以下となった場合に類似性ありと判断する。
【0008】
【作用】第1の周波数データ生成回路は、例えば電話機
の送信回路から通信回線の方向に伝送され、変換のため
の所定のフレームに含まれる音声データを、順次、線型
予測符号化(LPC分析)して周波数領域のデータに変
換し、第1の周波数データ(音響パラメータ;LPCケ
プストラム)を生成する。周波数データ記憶回路は、例
えば最新の周波数データから50フレーム前の周波数デ
ータまで、第1の周波数データを50フレーム分記憶す
る。第2の周波数データ生成回路は、例えば通信回線か
ら電話機の受信装置の方向に伝送され、変換のための所
定のフレームに含まれる音声データを、順次、LPC分
析して周波数領域のデータに変換し、第2の周波数デー
タを生成する。
【0009】類似性識別回路は、周波数データ記憶回路
に記憶されている第1の周波数データそれぞれと、第2
の周波数データとの類似性を判断する。具体的には、第
1の周波数データ、すなわち第1のLPCケプストラム
それぞれと、これらにそれぞれ対応する第2のLPCケ
プストラムそれぞれとの差の自乗和を順次、算出し、自
乗和が所定の値以下となった場合に両者に類似性がある
と判断し、自乗和が所定の値以上となるフレームが所定
数連続した場合、これらに類似性がないと判断する。第
1の周波数データと第2の周波数データとに類似性があ
る場合には、第2の周波数データは第1の周波数データ
のエコー成分であると判断できるので、減衰回路は、類
似性識別回路が類似性ありと判断している間、第2の音
声データの減衰量を大きくして受信側への音声データの
通過を防ぐ。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図1は、
本発明に係るエコーサプレッサ回路1の構成を示す図で
ある。エコーサプレッサ回路1は、ディジタル通信回線
のエコーを抑えるために用いられる。図1に示すよう
に、エコーサプレッサ回路1は、LPC分析回路10,
20、LPC算出回路12,18、リングバッファ1
4、自乗距離計算回路16および減衰回路22から構成
されている。
【0011】LPC分析回路10は、電話機の送信回路
(送信側)から入力された音声データを、符号化に用い
られる5m秒のフレームごとに順次、線型予測符号化
(LPC分析)し、符号化結果をLPC算出回路12に
対して出力するとともに、通信回線に対して音声データ
を送出する。LPC分析回路20は、通信回線から入力
された音声データを、符号化に用いられる5m秒のフレ
ームごとに順次、線型予測符号化し、符号化結果をLP
C算出回路12に対して出力するとともに、電話機の受
信回路(受信側)に対して音声データを送出する。
【0012】LPC算出回路12は、LPC分析回路1
0の符号化結果から12次のLPCケプストラムL1kj
(k=1〜12,jは1〜n)を算出してリングバッフ
ァ14に対して順次、出力する。LPC算出回路18
は、LPC分析回路20の符号化結果から12次のLP
CケプストラムL2kを算出して自乗距離計算回路16に
対して順次、出力する。LPC算出回路12,18にお
いて算出するLPCケプストラムの次数を12次とした
理由は、この次数が音声データの分析処理に必要充分な
値だからである。
【0013】リングバッファ14は、LPC算出回路1
2から新たなLPCケプストラムが入力されるたびに記
憶内容を更新し、LPC算出回路12が生成したLPC
ケプストラムを、最後のフレームの分からnフレーム前
の分までn個(例えば50個)、記憶する。自乗距離計
算回路16は、下式に示す演算を行って、LPCケプス
トラムL1k j とLPCケプストラムL2kの差の自乗和S
j を算出する。自乗和Sj は、LPCケプストラムL
1kj とLPCケプストラムL2kとの間の距離を算出す
る。
【0014】
【数1】
【0015】さらに、自乗距離計算回路16は、自乗和
の値を全て判断し、所定の閾値以下である場合に
は、そのフレームjにおいて送信側の音声データと受信
側の音声データに類似性があると判断し、自乗和S
所定の閾値より大きい場合には、送信側の音声データと
受信側の音声データに類似性がないと判断する。つま
り、自乗距離計算回路16は、送信側の音声データと受
信側の音声データとの間に類似性があると判断した場合
には、受信側の音声データは送信側の音声データのエコ
ーであると判断し、送信側の音声データと受信側の音声
データとの間に類似性がないと判断した場合には、受信
側の音声データは送信側の音声データのエコーではない
と判断する。
【0016】なお、リングバッファ14において、50
フレーム分のLPCケプストラムL 1kj を記憶するの
で、エコーサプレッサ回路1は、250m秒までの遅延
に対応可能である。自乗距離計算回路16が受信側の音
声データは送信側の音声データのエコーではないと判断
した場合には、自乗距離計算回路16は減衰回路22を
制御して受信側に出力する音声データを減衰させずに通
過させる。反対に、自乗距離計算回路16が受信側の音
声データは送信側の音声データのエコーであると判断し
た場合であって、その状態が所定数のフレームの間、連
続したことを検出した場合には、受信側に出力する音声
データを充分に減衰させて通信回線から受信側に漏れな
いようにする。
【0017】以下、エコーサプレッサ回路1の動作を説
明する。通信回線に一定値以上のエコーが発生している場合 通信回線にエコーが発生している場合、送信側からLP
C分析回路10を介して通信回線に送出された音声デー
タの一部がLPC分析回路20に戻ってくることにな
る。LPC分析回路10は、送信側から入力された音声
データを上述のフレームごとに順次、線型予測符号化
し、符号化結果をLPC算出回路12に対して出力す
る。LPC算出回路12は、LPC分析回路10の符号
化結果に基づいて、上述のフレームごとにLPCケプス
トラムL1kj を生成し、最新のn個(50個)をリング
バッファ14に記憶させる。
【0018】一方、LPC分析回路20は、通信回線か
ら入力された音声データを上述のフレームごとに順次、
線型予測符号化し、符号化結果をLPC算出回路18に
対して出力する。LPC算出回路18は、LPC分析回
路20の符号化結果に基づいて、上述のフレームごとに
LPCケプストラムL2kを生成し、自乗距離計算回路1
6に対して出力する。
【0019】自乗距離計算回路16は、式1に示した演
算を行って自乗和Sを算出する。通信回線にはエコー
が生じているので、通話相手が発声していない場合に
は、自乗和Sは閾値以下となる状態が所定数以上のフ
レーム間、続く。従って、自乗距離計算回路16は、送
信側の音声データと受信側の音声データとに類似性があ
ると判断し、受信側の音声データが送信側の音声データ
のエコーであると判断することになる。受信側の音声デ
ータが送信側の音声データのエコーであると判断した自
乗距離計算回路16は、減衰回路22を制御して通信回
線から受信側への音声データに対する減衰量を大きく
し、通信回線から受信側に音声データが漏れないように
する。
【0020】通信回線に一定値以上のエコーが発生して
いない場合、または、通信相手が発声中の場合 通信回線にエコーが発生していない場合、または、通信
相手が発声中の場合には、送信側からLPC分析回路1
0を介して通信回線に送出された音声データは、LPC
分析回路20に入力される音声データは異なったものに
なる。
【0021】従って、自乗距離計算回路16が算出する
自乗和Sの値は閾値以上となるので、自乗距離計算回
路16は、送信側の音声データと受信側の音声データと
に類似性がないと判断し、受信側の音声データが送信側
の音声データのエコーでないと判断することになる。受
信側の音声データが送信側の音声データのエコーでない
と判断した自乗距離計算回路16は、減衰回路22を制
御して通信回線から受信側へ音声データを減衰させずに
通過させる。
【0022】ダブルトークが起こっている場合 例えば、エコーサプレッサ回路1を介して通信回線に接
続されている電話機の利用者が発声している間に、通話
相手が発声した場合、通話相手の発声の前でも後でも、
送信側からLPC分析回路10を介して通信回線に送出
された音声データは、LPC分析回路20に入力される
音声データは異なったままとなる。従って、上述した通
信回線に一定値以上のエコーが発生していない場合、ま
たは、通信相手が発声中の場合と同様に、自乗距離計算
回路16が算出する自乗和Sの値は閾値以上となるの
で、自乗距離計算回路16は、送信側の音声データと受
信側の音声データとに類似性がないと判断し、受信側の
音声データが送信側の音声データのエコーでないと判断
することになる。
【0023】受信側の音声データが送信側の音声データ
のエコーでないと判断した自乗距離計算回路16は、減
衰回路22を制御して通信回線から受信側へ音声データ
を減衰させずに通過させる。従って、エコーサプレッサ
回路1を接続した電話機の利用者には、通話相手の声が
頭切れして聞こえることはない。なお、通話相手がエコ
ーサプレッサ回路1を介して通信回線に接続されている
電話機を利用している場合には、いずれか一方が発声中
に他方が発声を始めても、いずれの電話機においても頭
切れ現象は発生しない。
【0024】以上述べたように、本発明に係るエコーサ
プレッサ回路1によれば、ダブルトークの際に頭切れ現
象が発生しない。なお、エコーサプレッサ回路1をディ
ジタル/アナログ変換回路およびアナログ/ディジタル
変換回路を介して通信回線に接続することにより、アナ
ログ通信回線におけるエコーを有効に抑えることができ
る。
【0025】また、LPC分析回路10,20を、他の
分析方法により音声データを分析する回路、例えばFF
T回路に置換しても同等の効果を得ることができる。ま
た、エコーサプレッサ回路1は、通信回線からの音声デ
ータのみを減衰回路22により減衰させる構成の、いわ
ゆるハーフエコーサプレッサの構成になっているが、エ
コーサプレッサ回路1の構成を送信側と受信側とで逆に
したエコーサプレッサ回路を追加し、いわゆるフルエコ
ーサプレッサの構成としてもよい。また、エコーサプレ
ッサ回路1の各部分は、独立したハードウェアにより構
成されているか、あるいは、計算機上にソフトウェアの
形式で実現されているかを問わない。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るエコー
サプレッサ回路によれば、通信回線において発生するエ
コーを有効に抑えることができるだけでなく、従来のエ
コーサプレッサ回路において問題となっていたダブルト
ーク時の頭切れ現象をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るエコーサプレッサ回路の構成を示
す図である。
【図2】従来のエコーサプレッサ回路の構成を示す図で
ある。
【符号の説明】
1…エコーサプレッサ回路、10,20…LPC分析回
路、12,18…LPC算出回路、14…リングバッフ
ァ、16…自乗距離計算回路、18…LPC算出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−201525(JP,A) 特開 平2−238730(JP,A) 田沢 徹, 大西 昇, 杉江 昇, “反射音のエコーキャンセラーについて の研究”,電子情報通信学会技術研究報 告,1993年 3月24日,Vol.92, No.531,pp.1−8,(EA92− 106) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 3/00 H04R 3/00 INSPEC(DIALOG) JICSTファイル(JOIS)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】通信回線において所定の方向に伝送される
    時間領域の第1の音声データを、周波数領域の第1の周
    波数データに順次、変換する第1の周波数データ生成回
    路と、 前記第1の周波数データを、最新のものから所定数、記
    憶する周波数データ記憶回路と、 前記通信回線において、前記所定の方向に対して反対方
    向に伝送され、所定のフレームに含まれる時間領域の第
    2の音声データを、周波数領域の第2の周波数データに
    順次、変換する第2の周波数データ生成回路と、 前記周波数データ記憶回路に記憶されている前記第1の
    周波数データそれぞれと、前記第2の周波数データとの
    類似性を判断する類似性識別回路と、 前記類似性識別回路が類似性ありと判断している間、前
    記第2の音声データの減衰量を大きくする減衰回路とを
    有するエコーサプレッサ回路。
  2. 【請求項2】前記第1の周波数データ生成回路は、所定
    のフレームに含まれる前記第1の音声データをLPC分
    析して第1のLPCケプストラムを順次、生成し、この
    第1のLPCケプストラムをそれぞれ前記第1の周波数
    データとし、 前記第2の周波数データ生成回路は、所定のフレームに
    含まれる前記第2の音声データをLPC分析して第2の
    LPCケプストラムをそれぞれ順次、生成し、この第2
    のLPCケプストラムを前記第2の周波数データとし、 前記類似性識別回路は、前記周波数データ記憶回路に記
    憶された前記第1のLPCケプストラムそれぞれと、前
    記第1のLPCケプストラムそれぞれに対応する前記第
    2のLPCケプストラムそれぞれとの差の自乗和を順
    次、算出し、前記自乗和が所定の値以下となった場合に
    類似性ありと判断する請求項1に記載のエコーサプレッ
    サ回路。
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JP6995629B2 (ja) * 2018-01-05 2022-01-14 日本電信電話株式会社 演算回路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
田沢 徹, 大西 昇, 杉江 昇,"反射音のエコーキャンセラーについての研究",電子情報通信学会技術研究報告,1993年 3月24日,Vol.92, No.531,pp.1−8,(EA92−106)

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