JP4105681B2 - エコーサプレス方法、エコーサプレッサ、エコーサプレッサプログラム、通信路上の損失量制御方法、通信路上の損失量制御装置、通信路上の損失量制御プログラム、記録媒体 - Google Patents
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Description
受話手段410(スピーカ)と送話手段420(マイクロホン)を用いたハンズフリー拡声通話を行う自分側を近端、通信路を挟んで通話を行う相手側を遠端とする。図6は、近端に配置された反響消去装置の処理を示している。
反響消去部200では、受話信号x(n)と疑似反響路210から疑似エコー信号y^(n)を形成し、送話手段420に入力されたマイクロホン入力信号z(n)から差し引くことによりエコー信号y(n)を消去する。マイクロホン入力信号z(n)は、通話状態によってエコー信号y(n)と送話信号s(n)のどちらか一方、もしくは両方で構成される。ただし、受話信号x(n)がない場合には、同時にエコー信号y(n)が存在することはない。
損失制御部300内の損失量決定手段310には、受話信号x(n)、誤差信号e(n)及びマイクロホン入力信号z(n)が入力される。損失量決定手段310では、はじめにダブルトーク状態の判定を行う。
受話信号短時間パワーPx(n)が所定のしきい値xthを越え、1以下に設定されたしきい値Thとの間でPe(n)<Th×Pz(n)の関係が成り立てば、ダブルトーク状態ではないと判定する。またPx(n)>xthでかつPe(n)>Th×Pz(n)
の関係が成り立てば、ダブルトーク状態か又は反響路が変化しているものと判定する。次に、ダブルトーク状態ではないと判定された場合に、Pz(n)/Px(n)から反響路結合量を求め、その逆数であるPx(n)/Pz(n)を損失量と決定する。決定した損失量を損失量制御手段330に入力し、損失器10または損失器20によって、受話信号側又は送話信号側の少なくともどちらか一方に損失を挿入する。これにより、遠端と近端を一巡する通信路(ループ)の利得(一巡増幅量)が1を超えハウリングが発生することを制御する。
ダブルトーク状態の場合は、送話手段420にエコー信号だけではなく、送話信号s(n)も入力され、Py(n)が単独で測定できないために、反響路結合量の計算は不可能となる。
一方、受話信号が複数チャネルとされ、これらがそれぞれ音響として再生される場合は、1チャネルの方法をそのまま適用することはできない。具体的には、再生−収音の1対のモノラルチャネル毎で独立に音響結合量を推定することができない。なぜなら、ひとつのマイクロホンには、複数のスピーカから複数のエコーが収音される。1対の再生−収音信号(1チャネル再生−1チャネル収音)でモノラルと同様な推定を行うと、対象とするスピーカ以外から拡声されたエコー分が加算されるため、見かけ上、音響結合量が大きく推定されてしまう。そして推定誤差の影響によりエコー抑圧の性能劣化を引き起こす。
この発明では、受話信号を周波数係数に変換する第1周波数分析手段と、この第1周波数分析手段で分析した受話信号の周波数係数から各周波数帯域毎の受話信号パワーを計算する第1帯域別パワー計算手段と、送話信号に反響路を経由したエコー信号が加算された入力信号を周波数係数に変換する第2周波数分析手段と、この第2周波数分析手段で分析した入力信号の周波数係数から各周波数帯域毎の入力信号のパワーを計算する第2帯域別パワー計算手段と、受話信号パワーに対する入力信号パワーのパワー比を各周波数帯域別に計算する帯域別パワー比計算手段と、各周波数帯域別に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域別のパワー比の更新した最小値を保持し、各周波数帯域別に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量とする帯域別パワー比最小値保持手段と、各周波数帯域別の反響路結合量の内から最大値を抽出し、この抽出した最大値を周波数帯域一括の反響路結合量とする帯域一括反響路結合量計算手段と、受話信号のパワーを計算する受話信号パワー計算手段と、周波数帯域一括の反響路結合量と受話信号パワー計算手段で計算した受話信号パワーとを乗算し、その逆数を損失量として求める損失量計算手段と、この損失量計算手段で計算した損失量を入力信号に乗算してエコー信号を抑圧した信号として出力する損失手段とを備えることを特徴とするエコーサプレッサを提案する。
この発明では更に、コンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータを上記エコーサプレッサとして機能させるエコーサプレッサプログラムを提案する。
受話信号を周波数領域に変換し、受話信号の周波数係数から各周波数帯域毎の受話信号パワーを計算する処理と、入力信号を周波数領域に変換し、入力信号の周波数係数から各周波数帯域毎の入力信号パワーを計算する処理と、受話信号パワーに対する入力信号パワーのパワー比を各周波数帯域別に計算する処理と、各周波数帯域別に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域別のパワー比の更新した最小値を保持し、各周波数帯域別に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量とする処理と、各周波数帯域別の反響路結合量の内の最大値を周波数帯域一括の反響路結合量とする処理と、周波数帯域一括の反響路結合量から受話信号又は入力信号に挿入すべき損失量を計算し、計算された損失量に従って受話信号が近端で入力され遠端で再生される間の通信路又は入力信号が遠端で入力され近端で再生される間の通信路に挿入した損失器の損失量を制御する処理とを含むことを特徴とする通信路上の損失量制御方法を提案する。
この発明では更に、近端から入力される受話信号を遠端で再生し、遠端における送話信号と反響路を介したエコー信号とが加算された入力信号を近端で再生する通信路上の損失量制御装置であって、
受話信号を周波数係数に変換する第1周波数分析手段と、この第1周波数分析手段で分析した受話信号の周波数係数から各周波数帯域毎の受話信号パワーを計算する第1帯域別パワー計算手段と、入力信号を周波数係数に変換する第2周波数分析手段と、この第2周波数分析手段で分析した入力信号の周波数係数から各周波数帯域毎の入力信号のパワーを計算する第2帯域別パワー計算手段と、受話信号パワーに対する入力信号パワーのパワー比を各周波数帯域別に計算する帯域別パワー比計算手段と、各周波数帯域別に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域別のパワー比の更新した最小値を保持し、各周波数帯域別に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量とする帯域別パワー比最小値保持手段と、各周波数帯域別の反響路結合量の内から最大値を抽出し、この抽出した最大値を周波数帯域一括の反響路結合量とする帯域一括反響路結合量計算手段と、周波数帯域一括の反響路結合量から受話信号又は入力信号に挿入すべき損失量を計算する損失量計算手段と、この損失量計算手段で計算した損失量を受話信号又は入力信号の何れに挿入すべきかを決定し、その決定に従って受話信号が近端で入力され遠端で再生される間の通信路に挿入した損失器及び入力信号が遠端で入力され近端で再生される間の通信路に挿入した損失器の何れかの損失量を制御する損失量制御手段とを備えることを特徴とする通信路上の損失量制御装置を提案する。
[検討例1]
受話手段410(スピーカ)と送話手段420(マイクロホン)を用いたハンズフリー拡声通話を行う自分側を近端、通信路を挟んで通話を行う相手側を遠端とする。図1は近端に配置されたエコー抑圧装置301の処理を示している。
送話手段420には、遠端の相手(話者)から通信路を経由して受信された受話信号x(n)が、受話手段410及び反響路を介して反響したエコー信号y(n)もしくは送話信号s(n)のどちらか一方、もしくは両方(ダブルトーク状態)が入力(収音)されマイクロホン入力信号z(n)となる。尚、受話信号x(n)がない場合には、同時にエコー信号y(n)が存在することはない。反響路結合量推定装置100は、ダブルトーク状態かどうかの如何に関わらず以下の処理により反響路結合量を推定する。
受話信号側の周波数分析手段110で時間信号である受話信号x(n)をフレ−ムに切
り取り周波数領域に変換して各周波数帯域を分割し、受話信号周波数係数X(m,f)を出力する。ここで、mは現行フレームの番号、fは周波数領域の各帯域を示す番号(周波数)を表す。
受話信号側の帯域別パワー計算手段130で受話信号周波数係数X(m,f)から帯域別受話信号パワーPX(m,f)を計算する。
マイクロホン入力信号側の帯域別パワー計算手段140で入力信号周波数係数Z(m,f)から帯域別入力信号パワーPZ(m,f)を計算する。
帯域別パワー比計算手段150で、各帯域でそれぞれPZ(m,f)/PX(m,f)のパワー比を計算し、帯域別パワー比A(m,f)を出力する。
帯域別パワー比最小値保持手段160では、入力された帯域別パワー比A(m,f)と保持されている最小帯域別パワー比C(m―1,f)と比較する。A(m,f)<C(m―1,f)の場合には、最小値を更新してC(m,f)=A(m,f)として保持する。A(m,f)>C(m―1,f)の場合には、最小値を更新せず、C(m,f)=C(m―1,f)として保持する。そして保持された最小帯域別パワー比C(m,f)を周波数帯域別反響路結合量として出力する。
以上によって推定した帯域別の反響路結合量C(m,f)をエコー抑圧部600に入力する。
る。ゲイン制御手段603では周波数分析手段120から入力信号周波数係数Z(m,f)を取り込み、入力信号周波数係数Z(m,f)の振幅成分に抑圧ゲインを重畳し、周波数帯域別にエコー信号を抑圧する。
周波数帯域別にエコー信号を抑圧した入力信号周波数係数Z(m,f)を時間信号合成部700(図1)に入力し、この時間信号合成部700で周波数係数を合成(逆変換)してエコー信号を抑圧した処理後の時間信号として出力する。
尚、上述したエコー抑圧処理は周波数領域でエコー抑圧処理が行われており、ここではこの方式のエコー抑圧処理をエコー抑圧処理、エコー抑圧装置等と称すことにする。これに対し、以下に説明する時間領域でエコー抑圧処理を行う方式をここではエコーサプレス方法乃至はエコーサプレッサと称すことにする。
帯域一括反響路結合量計算部800は各帯域それぞれの反響路結合量C(m,f)のうち最大値を全ての帯域を一括して代表した反響路結合量C(n)として出力する処理を実行する。
図3では受話端に入力される受話信号x(n)と、送話手段420から出力されるマイクロホン入力信号z(n)はそれぞれ、図1の場合と異なり周波数分析手段110及び120を介することなく受話端から直接受話手段410に入力され、また送話手段420から損失器20を通じて出力される。これにより、受話端から受話手段410に至る間の信号及び送話手段420から損失器20を通じて出力される信号が時間領域の信号であり、エコーサプレッサ302が時間領域でエコー抑圧動作を行っていることを意味している。
損失量計算部810には、帯域一括反響路結合量C(n)と受話信号パワーPx(n)を入力する。そして、帯域一括反響路結合量C(n)と受話信号パワーPx(n)を掛け合わせたパワーの逆数を損失量M(n)とする。
損失器20には、損失量M(n)とマイクロホン入力信号z(n)が入力され、マイクロホン入力信号z(n)に損失量M(n)を乗じた値を出力する。
n)をマイクロホン入力信号z(n)に乗じると、マイクロホン入力信号z(n)に含まれるエコー信号y(n)に見合った量だけ損失が挿入される。これによって、エコー信号y(n)を抑圧することができる。
この実施例でも帯域一括反響路結合量計算部800は、各帯域それぞれの反響路結合量C(m,f)のうちの最大値を全ての帯域を一括して代表した反響路結合量C(n)として出力する。
帯域一括反響路結合量計算部800で帯域別反響路結合量C(m,f)の最大値を全帯域一括の反響路結合量とした理由は、一巡ループの周波数特性においてハウリングを起こす可能性のある最悪の場合(最大利得)にあわせて損失量を決定するためである。
[検討例2]
図5は受話手段410−1〜410−N(N個のスピーカ)と送話手段420−1〜420−M(M個のマイクロホン)を用いたNチャネル再生Mチャネル収音の多チャネルハンズフリー拡声通話を行う場合の、近端(自分側)においた多チャネルエコー抑圧装置304の処理を示している。送話手段420−1〜420−Mには、遠端の相手(話者)から通信路を経由して受信された受話信号x1(n)〜xN(n)が、受話手段410−1〜410−N及び複数の反響路を介して反響したエコー信号y1−1(n)〜yN−M(n)もしくは送話信号s1(n)〜sM(n)のどちらか一方、もしくは両方(ダブルトーク状態)が入力(収音)されマイクロホン入力信号z1(n)〜zM(n)となる。反響路結合量推定装置100−1〜100−Mはダブルトーク状態かどうかの如何に関わらず以下の処理により反響路結合量を推定する。
反響路結合量推定装置100−1〜100−Mは、それぞれ、帯域別反響路結合量CX1(m,f)〜CXM(m,f)、帯域別受話信号パワーPX1(m,f)〜PXM(m,f)、帯域別入力信号パワーPZ1(m,f)〜PZM(m,f)、入力信号周波数係数Z1(m,f)〜ZM(m,f)を出力し、エコー抑圧部600−1〜600−Mに入力する。エコー抑圧部600−1〜600−M及び時間信号合成部700−1〜700−
Mのそれぞれの内部処理は検討例1に等しい。時間信号合成部700−1〜700−Mからそれぞれエコー信号を抑圧したMチャネル処理後の時間信号をそれぞれ出力する。
100 反響路結合量推定装置 601 帯域別エコー信号
110,120 周波数分析手段 パワー計算手段
130,140 帯域別パワー計算手段 602 抑圧ゲイン計算手段
150 帯域別パワー比計算手段 603 ゲイン制御手段
160 帯域別パワー比最小値保持手段
301 エコー抑圧装置 700 時間信号合成部
302 エコーサプレッサ 800 帯域一括反響路結合
303 通信路上の損失量制御器 量計算部
330 損失量制御手段 810 損失量計算部
410 受話手段
420 送話手段
Claims (7)
- 受話信号を周波数領域に変換し、受話信号の周波数係数から各周波数帯域毎の受話信号パワーを計算する処理と、
送話信号に反響路を経由したエコー信号が加算された入力信号を周波数領域に変換し、入力信号の周波数係数から各周波数帯域毎の入力信号パワーを計算する処理と、
上記受話信号パワーに対する上記入力信号パワーのパワー比を各周波数帯域別に計算する処理と、
各周波数帯域別に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域別のパワー比の更新した最小値を保持し、各周波数帯域別に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量とする処理と、
上記各周波数帯域別の反響路結合量の内の最大値を周波数帯域一括の反響路結合量とする処理と、
上記受話信号のパワーを計算し、この受話信号パワーに上記周波数帯域一括の反響路結合量を乗算し、その逆数を損失量として求める処理と、
この損失量を上記入力信号に乗算し、上記エコー信号を抑圧した信号として出力する処理と、
を含むことを特徴とするエコーサプレス方法。 - 受話信号を周波数係数に変換する第1周波数分析手段と、
この第1周波数分析手段で分析した受話信号の周波数係数から各周波数帯域毎の受話信号パワーを計算する第1帯域別パワー計算手段と、
送話信号に反響路を経由したエコー信号が加算された入力信号を周波数係数に変換する第2周波数分析手段と、
この第2周波数分析手段で分析した入力信号の周波数係数から各周波数帯域毎の入力信号のパワーを計算する第2帯域別パワー計算手段と、
上記受話信号パワーに対する上記入力信号パワーのパワー比を各周波数帯域別に計算する帯域別パワー比計算手段と、
各周波数帯域別に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域別のパワー比の更新した最小値を保持し、各周波数帯域別に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量とする帯域別パワー比最小値保持手段と、
上記各周波数帯域別の反響路結合量の内から最大値を抽出し、この抽出した最大値を周波数帯域一括の反響路結合量とする帯域一括反響路結合量計算手段と、
上記受話信号のパワーを計算する受話信号パワー計算手段と、
上記周波数帯域一括の反響路結合量と上記受話信号パワー計算手段で計算した受話信号パワーとを乗算し、その逆数を損失量として求める損失量計算手段と、
この損失量計算手段で計算した損失量を上記入力信号に乗算して上記エコー信号を抑圧した信号として出力する損失手段と、
を備えることを特徴とするエコーサプレッサ。 - コンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータを請求項2記載のエコーサプレッサとして機能させるエコーサプレッサプログラム。
- 近端から入力される受話信号を遠端で再生し、遠端における送話信号と反響路を介したエコー信号とが加算された入力信号を近端で再生する通信路上の損失量制御方法であって、
前記受話信号を周波数領域に変換し、受話信号の周波数係数から各周波数帯域毎の受話信号パワーを計算する処理と、
前記入力信号を周波数領域に変換し、入力信号の周波数係数から各周波数帯域毎の入力信号パワーを計算する処理と、
上記受話信号パワーに対する上記入力信号パワーのパワー比を各周波数帯域別に計算する処理と、
各周波数帯域別に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域別のパワー比の更新した最小値を保持し、各周波数帯域別に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量とする処理と、
上記各周波数帯域別の反響路結合量の内の最大値を周波数帯域一括の反響路結合量とする処理と、
上記周波数帯域一括の反響路結合量から上記受話信号又は上記入力信号に挿入すべき損失量を計算し、計算された損失量に従って上記受話信号が近端で入力され遠端で再生される間の通信路又は上記入力信号が遠端で入力され近端で再生される間の通信路に挿入した損失器の損失量を制御する処理と、
を含むことを特徴とする通信路上の損失量制御方法。 - 近端から入力される受話信号を遠端で再生し、遠端における送話信号と反響路を介したエコー信号とが加算された入力信号を近端で再生する通信路上の損失量制御装置であって、
前記受話信号を周波数係数に変換する第1周波数分析手段と、
この第1周波数分析手段で分析した受話信号の周波数係数から各周波数帯域毎の受話信号パワーを計算する第1帯域別パワー計算手段と、
前記入力信号を周波数係数に変換する第2周波数分析手段と、
この第2周波数分析手段で分析した入力信号の周波数係数から各周波数帯域毎の入力信号のパワーを計算する第2帯域別パワー計算手段と、
上記受話信号パワーに対する上記入力信号パワーのパワー比を各周波数帯域別に計算する帯域別パワー比計算手段と、
各周波数帯域別に計算したパワー比の最小値を更新し、各周波数帯域別のパワー比の更新した最小値を保持し、各周波数帯域別に保持された最小パワー比を各周波数帯域別の反響路結合量とする帯域別パワー比最小値保持手段と、
上記各周波数帯域別の反響路結合量の内から最大値を抽出し、この抽出した最大値を周波数帯域一括の反響路結合量とする帯域一括反響路結合量計算手段と、
上記周波数帯域一括の反響路結合量から上記受話信号又は上記入力信号に挿入すべき損失量を計算する損失量計算手段と、
この損失量計算手段で計算した損失量を上記受話信号又は上記入力信号の何れに挿入すべきかを決定し、その決定に従って上記受話信号が近端で入力され遠端で再生される間の通信路に挿入した損失器及び上記入力信号が遠端で入力され近端で再生される間の通信路に挿入した損失器の何れかの損失量を制御する損失量制御手段と、
を備えることを特徴とする通信路上の損失量制御装置。 - コンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータを請求項5記載の通信路上の損失量制御装置として機能させる通信路上の損失量制御プログラム。
- コンピュータが読み取り可能な記録媒体で構成され、この記録媒体に少なくとも請求項3記載のエコーサプレッサプログラム、請求項6記載の通信路上の損失量制御プログラムの何れかを記録した記録媒体。
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