JP4317526B2 - Acoustic echo cancellation method, apparatus, program, and recording medium - Google Patents
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Description
この発明は、拡声通話システムにおいて通話の障害となり、時にはハウリングを引き起こす音響エコーを消去する方法、及び装置と、この装置をコンピュータで実現するプログラムと、このプログラムを記録した記録媒体に関するものである。 The present invention relates to a method and apparatus for erasing acoustic echoes, which sometimes cause howling, in a loudspeaker communication system, a program for realizing the apparatus with a computer, and a recording medium on which the program is recorded.
拡声通話システムでは、受話音声信号がスピーカから拡声され、マイクロホンに収音されて音響エコーが生じ、その処理が問題となる。音響エコーは通話の障害や不快感などの悪影響を生じる。対地の拡声通話システムを含めて形成される閉ループのループゲインが1より大きい場合には、音響エコーはハウリングを引き起こし、通話を不可能にする。
より自然な拡声通話環境を実現するには、スピーカからマイクロホンへの音響的回り込みを消去するために、適応フィルタを備えた音響エコーキャンセラが必要となる。1チャネルの再生系と、1チャンネルの収音系とで構成される音響エコーキャンセラを図10に示す。受話端子1からの受話信号は拡声手段として作用するスピーカ2で音響信号として再生され、音響エコー経路を経て収音手段として作用するマイクロホン3に回り込む。エコーキャンセル部4では、受話信号x(k)が疑似エコー信号生成用のFIRフィルタ41に入力されて疑似エコー信号が生成される。減算手段43により収音信号y(k)から疑似エコー信号を差し引くことでエコー消去をはかる。この収音信号y(k)と疑似エコー信号との差信号および過去の受話信号x(k)に基づいて、収音信号y(k)と疑似エコー信号の差が小さくなるようにフィルタ係数更新手段42でFIRフィルタ41のフィルタ係数が更新される。このフィルタ係数更新手段42のフィルタ係数の更新方法としては、例えば特許文献1に記載の更新方法がある。このフィルタ係数が可変なFIRフィルタ41と減算手段43より、適応フィルタが構成される。
In a loudspeaker communication system, a received voice signal is loudened from a speaker and picked up by a microphone to generate an acoustic echo, and the processing thereof becomes a problem. Acoustic echo causes adverse effects such as telephone call disturbance and discomfort. If the closed-loop gain formed including the ground-based loudspeaker call system is greater than 1, the acoustic echo causes howling and makes the call impossible.
In order to realize a more natural voice call environment, an acoustic echo canceller including an adaptive filter is required to eliminate acoustic wraparound from the speaker to the microphone. FIG. 10 shows an acoustic echo canceller including a one-channel reproduction system and a one-channel sound collection system. The reception signal from the reception terminal 1 is reproduced as an acoustic signal by the
音響エコーキャンセラで通常使われる適応フィルタは、線形のFIRフィルタをベースとする。スピーカから放出された音波がマイクロホンに到達するまでの経路は、線形のFIRフィルタで良好にモデル化される。
しかし適応フィルタが推定対象とするエコー経路全体がFIRフィルタで常に良好にモデル化できるとは限らず、エコー信号に非線形成分が混入するときもある。推定対象となるエコー経路には、マイクロホンやマイクロホン増幅器8、AD変換器9の特性も含めれる。例えば定格入力レベルと比較して過大レベルの信号が入力された場合には、エコー信号に非線形成分が混入してしまう。
エコー信号に非線形成分が含まれる場合、適応フィルタのフィルタ係数は誤って更新され、エコー経路の推定値が劣化してしまう。一例としてAD変換器9で過大レベルの収音信号がクリップされたとき、適応フィルタは、エコー経路全体のインパルス応答が変化したと判断して、収音信号と疑似エコー信号との差が0となるようにFIRフィルタ41の全係数を修正してしまうことになり、この結果エコー消去機能が劣化し、悪くするとハウリングの発生乃至は不快音の発生が考えられる。
However, the entire echo path to be estimated by the adaptive filter cannot always be satisfactorily modeled by the FIR filter, and sometimes a nonlinear component is mixed in the echo signal. The echo path to be estimated includes characteristics of the microphone, the
When the echo signal includes a nonlinear component, the filter coefficient of the adaptive filter is erroneously updated, and the estimated value of the echo path is degraded. As an example, when an excessively high level collected sound signal is clipped by the AD converter 9, the adaptive filter determines that the impulse response of the entire echo path has changed, and the difference between the collected sound signal and the pseudo echo signal is zero. As a result, all the coefficients of the
本発明の目的は、エコー信号に非線形成分が含まれるとき、適応フィルタ係数が誤って更新されることを防止する音響エコー消去方法及び装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an acoustic echo cancellation method and apparatus for preventing an adaptive filter coefficient from being erroneously updated when a nonlinear component is included in an echo signal.
そこで本発明では、エコー信号に非線形成分が含まれるか否かをマイクロホン収音信号から判定し、適応フィルタの動作を制御する。エコー信号に非線形成分が含まれていないと判定された場合には適応フィルタのフィルタ係数を更新し、非線形成分が含まれていると判定された場合には適応フィルタのフィルタ係数を更新しないとするアルゴリズムが本発明の要旨である。
更に詳しくは、本発明の実施形態1で提案する音響エコー消去装置は受話信号を拡声する拡声器及び送話音声を収音する収音器と、受話信号から疑似エコー信号を生成する適応フィルタと、収音信号から疑似エコー信号との差信号を求めて送話信号とする減算手段と、受話信号と上記差信号を入力として上記適応フィルタで用いるフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新手段と、収音信号に非線形成分が含まれているか否かを判定し、非線形成分が含まれていないと判定したとき、フィルタ係数更新手段の更新動作を実行させ、非線形成分が含まれていると判定したとき、フィルタ係数更新手段の更新動作を停止させる非線形性判定手段とを備える。
Therefore, in the present invention, whether or not a nonlinear component is included in the echo signal is determined from the microphone sound pickup signal, and the operation of the adaptive filter is controlled. When it is determined that the nonlinear component is not included in the echo signal, the filter coefficient of the adaptive filter is updated, and when it is determined that the nonlinear component is included, the filter coefficient of the adaptive filter is not updated. The algorithm is the gist of the present invention.
More specifically, the acoustic echo canceller proposed in Embodiment 1 of the present invention includes a loudspeaker that amplifies a received signal, a sound collector that collects a transmitted voice, an adaptive filter that generates a pseudo echo signal from the received signal, and Subtracting means for obtaining a difference signal from the pseudo echo signal from the collected sound signal to be a transmission signal, filter coefficient updating means for updating a filter coefficient used in the adaptive filter by receiving the received signal and the difference signal, When it is determined whether a non-linear component is included in the sound signal, and when it is determined that the non-linear component is not included, the update operation of the filter coefficient updating unit is executed, and it is determined that the non-linear component is included And non-linearity determining means for stopping the updating operation of the filter coefficient updating means.
本発明の実施形態2では、実施形態1で提案した音響エコー消去装置において、収音信号から疑似エコー信号との差信号を求めて送話信号とする第1減算手段に対し、非線形処理された収音信号から同じく非線形処理された疑似エコー信号との差信号を求めて送話信号とする第2減算手段を設け、非線形性判定手段において収音信号に非線形成分がないと判定されたとき、第1減算手段が出力する差信号を送話信号とし、非線形性判定手段において収音信号に非線形成分があると判定されたとき第2減算手段が出力する差信号を送話信号とする切換手段を備える。
In
本発明の実施形態3では、実施形態1又は2で提案した音響エコー消去装置の何れかにおいて、非線形性判定手段は、収音信号の絶対値を予め設定した閾値と比較し、収音信号の絶対値が閾値より大きいときに非線形成分が含まれると判定する判定手段を備える。
本発明の実施形態4では、受話信号を拡声する拡声手段及び送話音声を収音する収音手段と、受話信号を複数の周波数帯域のサブバンド受話信号に分割する受話信号周波数帯域分割手段と、収音信号を複数の周波数帯域のサブバンド収音信号に分割する収音信号周波数帯域分割手段と、これら受話信号周波数帯域分割手段と収音信号周波数帯域分割手段のそれぞれで分割されたサブバンド受話信号とサブバンド収音信号とが入力され、各サブバンド受話信号からサブバンド疑似エコー信号を生成する適応フィルタによるフィルタと、サブバンド収音信号とサブバンド疑似エコー信号とのサブバンド差信号を求める減算手段と、サブバンド受話音声信号とサブバンド差信号を入力として適応フィルタに用いるフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新手段と、サブバンド収音信号に非線形成分が含まれるか否かを判定し、非線形成分が含まれないと判定した場合は上記フィルタ係数更新手段の動作を実行させ、非線形成分が含まれると判定した場合は上記フィルタ係数更新手段の動作を停止させる非線形性判定処理とを各サブバンド毎に実行し、それぞれからサブバンド差信号を出力するサブバンドエコーキャンセル手段と、各サブバンド毎にサブバンドエコーキャンセル処理されて出力されたサブバンド差信号を合成して送話音声信号とする周波数帯域合成手段とを備える。
In Embodiment 3 of the present invention, in any of the acoustic echo cancellers proposed in
In Embodiment 4 of the present invention, a loudspeaker that amplifies the received signal, a sound pickup unit that collects the transmitted voice, a received signal frequency band dividing unit that divides the received signal into subband received signals of a plurality of frequency bands, , A collected sound signal frequency band dividing means for dividing the collected sound signal into sub-band collected signals of a plurality of frequency bands, and a subband divided by each of the received signal frequency band dividing means and the collected sound signal frequency band dividing means A filter by an adaptive filter that receives a reception signal and a subband sound pickup signal and generates a subband pseudo echo signal from each subband reception signal, and a subband difference signal between the subband sound pickup signal and the subband pseudo echo signal Subtracting means for obtaining a subband received voice signal and a subband difference signal as inputs and a filter unit for updating a filter coefficient used in an adaptive filter The update means and whether or not the non-linear component is included in the sub-band sound pickup signal, and if it is determined that the non-linear component is not included, the operation of the filter coefficient update means is executed, and the non-linear component is included. When the determination is made, the non-linearity determination process for stopping the operation of the filter coefficient updating unit is executed for each subband, and a subband echo canceling unit for outputting a subband difference signal from each subband, and a subband for each subband. Frequency band synthesizing means for synthesizing the sub-band difference signal output after the band echo cancellation processing to produce a transmitted voice signal.
本発明の実施形態5では、実施形態4記載の音響エコー消去装置において、サブバンドエコーキャンセル部に備えられた減算手段を第1減算手段とし、この第1減算手段に対し、非線形処理されたサブバンド収音信号から非線形処理されたサブバンド疑似エコー信号とのサブバンド差信号を求めて送話信号とする第2減算手段を設け、非線形性判定手段において、サブバンド収音信号に非線形成分がないと判定されたとき、第1減算手段が出力するサブバンド差信号を周波数帯域合成手段で合成して送話信号とすると共に、非線形性判定手段において、サブバンド収音信号に非線形成分があると判定されたとき、第2減算手段が出力するサブバンド差信号を上記周波数帯域合成手段で合成して送話信号とする。 In the fifth embodiment of the present invention, in the acoustic echo canceling apparatus described in the fourth embodiment, the subtracting means provided in the subband echo canceling unit is the first subtracting means, and the first subtracting means is subjected to nonlinear processing. A second subtracting means for obtaining a subband difference signal from the band collected sound signal and a subband pseudo echo signal subjected to nonlinear processing to obtain a transmission signal is provided. In the nonlinearity determining means, a nonlinear component is included in the subband collected sound signal. When it is determined that the subband difference signal output from the first subtracting means is synthesized by the frequency band synthesizing means to be a transmission signal, the non-linearity judging means has a non-linear component in the subband sound pickup signal. Is determined, the subband difference signal output from the second subtracting means is synthesized by the frequency band synthesizing means to obtain a transmission signal.
本発明は、拡声通話システムにおいて、エコー信号に非線形成分が含まれるか否かを判定し、エコー信号に非線形成分が含まれていないと判定された場合には適応フィルタのフィルタ係数を更新し、非線形成分が含まれていると判定された場合には適応フィルタのフィルタ係数の更新を停止する。これによりエコー信号に非線形成分が含まれるとき、適応フィルタ係数が誤って更新されることを防止することができ、非線形成分の混入に起因するエコー消去機能の低下を制御することができる。 The present invention determines whether or not a non-linear component is included in the echo signal in the loudspeaker communication system, and when it is determined that the non-linear component is not included in the echo signal, the filter coefficient of the adaptive filter is updated, When it is determined that the nonlinear component is included, the updating of the filter coefficient of the adaptive filter is stopped. Thereby, when a nonlinear component is included in the echo signal, it is possible to prevent the adaptive filter coefficient from being updated erroneously, and it is possible to control the deterioration of the echo canceling function due to the mixing of the nonlinear component.
本発明による音響エコー消去方法及びその装置を実現するには全てをハードウェアにより構成することも可能であるが、望ましくはコンピュータに本発明で提案する音響エコー消去プログラムをインストールし、コンピュータに備えられたCPU(中央演算処理装置)によりプログラムを解読させ、コンピュータに音響エコー消去装置として機能させる実施形態が最良の実施形態である。
コンピュータに音響エコー消去装置として機能させる場合、コンピュータには少なくとも受話信号から疑似エコー信号を生成する適応フィルタと、収音信号から疑似エコー信号との差信号を求めて送話信号とする減算手段と、受話信号と差信号を入力して適応フィルタに用いるフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新手段と、収音信号に非線形成分が含まれているか否かを判定し、非線形成分が含まれていないと判定した場合はフィルタ係数更新手段のフィルタ係数の更新動作を実行させ、非線形成分が含まれていると判定したときは、フィルタ係数更新手段の更新動作を停止させる非線形性判定手段を構築し、これらの各構成要素が相互に作用して音響エコー消去装置として機能する。
The sound echo canceling method and apparatus according to the present invention can be realized entirely by hardware. Preferably, the computer is provided with a sound echo canceling program proposed by the present invention installed in a computer. An embodiment in which a program is decoded by a CPU (central processing unit) and a computer functions as an acoustic echo canceller is the best embodiment.
When the computer functions as an acoustic echo canceller, the computer includes at least an adaptive filter that generates a pseudo echo signal from the received signal, and a subtracting unit that obtains a difference signal between the pseudo echo signal from the collected sound signal and uses it as a transmitted signal. A filter coefficient updating means for inputting a received signal and a difference signal to update a filter coefficient used for an adaptive filter, and determining whether or not a non-linear component is included in the collected sound signal. If it is determined, the filter coefficient update means performs the filter coefficient update operation, and if it is determined that a nonlinear component is included, constructs a nonlinearity determination means that stops the filter coefficient update means update operation. Each of these components interacts to function as an acoustic echo canceller.
以下に図1を用いて本発明による音響エコー消去装置の実施例1を説明する。図10に示した従来技術の構成と対応する部分には同一符号を付し、その重複説明は省略するが、図1に示す実施例では1チャネル再生器と1チャネル収音器からなる拡声通話装置に本発明を適用した場合を示す。本発明の特徴とする構成はエコーキャンセル部4に非線形性判定部45を設けた構造とした点である。
受話端子1からの受話信号はスピーカ2で音響信号として再生され、音響エコー経路を経てマイクロホン3に回り込む。エコーキャンセル部4において、受話信号x(k)が疑似エコー信号生成用のFIRフィルタ41に入力されて疑似エコー信号が生成される。減算手段43により収音信号から疑似エコー信号を差し引くことでエコー消去をはかり、送話端子5から対地へ送信される。
A first embodiment of an acoustic echo canceling apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIG. Portions corresponding to those of the configuration of the prior art shown in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted, but in the embodiment shown in FIG. 1, a loudspeaker call comprising a one-channel regenerator and a one-channel sound collector The case where this invention is applied to an apparatus is shown. A feature of the present invention is that the echo canceling unit 4 is provided with a
The reception signal from the reception terminal 1 is reproduced as an acoustic signal by the
非線形性判定部45には、マイクロホンアンプ8およびAD変換器9を経た収音信号y(k)が入力され、収音信号y(k)に非線形エコー成分が含まれているかを判定する。この判定方法の一つとして、収音信号y(k)の絶対値を、あらかじめ設定した閾値と比較する方法が考えられる。例えば、この閾値をAD変換の上限値付近に設定すれば、収音信号y(k)がAD変換器9によりクリップされているか否かを判定できる。また図8のようにマイクロホンアンプ8の入出力特性Aがリニアでなくなるレベルani_p1をあらかじめ測定しておき、閾値をこのレベルani_p1に設定すれば、収音信号y(k)にマイクロホンアンプ8による非線形エコー成分が混入しているか否かを判定できる。
The collected sound signal y (k) that has passed through the
非線形性判定部45において、非線形成分がエコー信号に含まれていると判定されたとき、フィルタ係数更新手段42の更新動作を停止させ、FIRフィルタ41のフィルタ係数を更新しない。また非線形成分がエコー信号に含まれていないと判定されたとき、フィルタ係数更新手段42の更新動作を維持させFIRフィルタ41のフィルタ係数を、収音信号と疑似エコー信号の差が小さくなるように更新する。この更新方法としては、非特許文献1(大賀、山崎、金田:音響システムとディジタル処理、電子情報通信学会1995)で紹介されているNLMSアルゴリズム、射影アルゴリズム、ESアルゴリズム等を使用できる。
When the
非線形エコー成分がエコー信号に含まれていると判定されたときにFIRフィルタ41のフィルタ係数の更新を停止することにより、非線形エコーによって適応フィルタのフィルタ係数が誤って更新されることが防止される。図2にこの実施例をコンピュータで実現する場合の音響エコー消去プログラムの概要を説明するためのフローチャートを示す。
ステップSP1では受話信号を疑似エコー信号生成用のFIRフィルタに入力し、疑似エコー信号を生成。
ステップSP2では収音信号から疑似エコー信号を差し引き、対地へ送信。
By stopping the update of the filter coefficient of the
In step SP1, the received signal is input to the FIR filter for generating a pseudo echo signal, and a pseudo echo signal is generated.
At step SP2, the pseudo echo signal is subtracted from the collected sound signal and transmitted to the ground.
ステップSP3ではマイクロホンで収音した収音信号に、非線形エコー成分が含まれているかを判定。
ステップSP4で非線形エコー成分有りの場合はステップSP5に分岐し、フィルタ係数の更新動作を停止させる。非線形エコー成分が無い場合はステップSP6に分岐し、フィルタ係数の更新動作を継続させる。ステップSP5又はSP6を実行すると、再びステップSP1に戻り、ステップSP1〜SP5又はSP6の動作を繰り返す。
In step SP3, it is determined whether a non-linear echo component is included in the collected sound signal picked up by the microphone.
If there is a nonlinear echo component in step SP4, the process branches to step SP5, and the filter coefficient updating operation is stopped. If there is no nonlinear echo component, the process branches to step SP6, and the filter coefficient updating operation is continued. When step SP5 or SP6 is executed, the process returns to step SP1 again, and the operations of steps SP1 to SP5 or SP6 are repeated.
次に本発明の実施例2を図3に示す。この実施例では、図1で説明したエコーキャンセル部4に示した減算手段43を第1減算手段とし、この第1減算手段43に対して第2減算手段47を追加し、第1減算手段43と第2減算手段47を用いて2通りのエコー消去方法を用意した場合を示す。非線形性判定部45においてエコー信号に非線形成分が含まれていないと判定されたとき、図1の場合と同様に第1減算手段43によりエコー消去処理が行われる。またエコー信号に非線形成分が含まれていると判定されたとき、第2減算手段47により疑似エコー信号と収音信号と同様の非線形処理を施し、エコーが消去される。48A、48Bは2通りのエコー消去方法を切り替える切換手段を構成する。
Next,
このように2通りのエコー消去処理を備え、非線形性の判定結果によりエコー消去処理を切り替えることによって、非線形エコー成分による適応フィルタの誤更新を防止すると同時に、非線形エコー成分も消去することが可能になる。
つまり、第2減算手段47の前段に非線形処理手段44を備え、FIRフィルタ41と第2減算手段47との間に非線形処理手段46を備えることにより、マイクロホン増幅器8やAD変換部9の特性のバラつきによらず、非線形エコー成分を確実に消去することが可能となる。マイクロホン増幅器8への入力からAD変換部9の出力までの入力特性として、例えば図8のような特性Aが考えられる。入力がain_p1より小さい範囲ではリニアであり(線形)、ain_p1より大きい範囲では飽和する(非線形)。非線形特性を決める飽和カーブの形やain_p1の値は、実際に電子回路で使用される素子に依存し、装置ごとにバラつきが生じる。そこでAD変換後のデジタル信号に非線形処理手段44で非線形処理することで、装置ごとの非線形特性のバラつきを抑えつつ、マイクロホン増幅器8への入力から非線形処理手段44の出力までの特性を、例えば図8のようなリミッター特性Bにすることができる。同時に、非線形処理手段46の特性をマイクロホン増幅器8への入力から非線形処理手段44までの特性と一致するように設定することで、リミッター特性Bに掛かる信号は互いに近似し、非線形エコー成分を確実に消去することが可能となる。
In this way, two types of echo cancellation processing are provided, and by switching the echo cancellation processing according to the nonlinearity determination result, erroneous update of the adaptive filter due to the nonlinear echo component can be prevented, and at the same time, the nonlinear echo component can also be canceled. Become.
That is, the non-linear processing means 44 is provided before the second subtracting means 47, and the non-linear processing means 46 is provided between the
またマイクロホン増幅器8への入力から非線形処理手段46の出力までの特性及び非線形処理手段46の特性を、例えば図9に曲線Cで示すようなソフトリミッターに設定することで、リミット処理による音声品質の劣化を小さくすることができる。
Further, by setting the characteristics from the input to the
次に本発明の第3の実施例を図4に示す。この実施例3では、受話信号x(k)が受話信号帯域分割部10でD帯域に分割され、収音信号y(k)が収音信号帯域分割部11でD帯域に分割される。そして帯域ごとにサブバンドエコーキャンセル部41〜4Dにより、エコーキャンセル処理が行われる。サブバンドエコーキャンセル部41〜4Dの内部処理には、実施例1の処理もしくは実施例2の処理をもちいる。エコーキャンセル処理を経たサブバンド収音信号は、送話信号帯域合成部12により合成されて送話端5から送話音声として送信される。
Next, a third embodiment of the present invention is shown in FIG. In the third embodiment, the received signal x (k) is divided into D bands by the received signal band dividing unit 10, and the collected sound signal y (k) is divided into D bands by the collected signal band dividing unit 11. Then, echo cancellation processing is performed for each band by the subband echo cancellation units 4 1 to 4 D. For the internal processing of the subband echo canceling units 4 1 to 4 D , the processing of the first embodiment or the processing of the second embodiment is used. The subband sound pickup signal that has undergone the echo cancellation processing is synthesized by the transmission signal band synthesis unit 12 and transmitted from the
受話信号x(k)および収音信号y(k)を帯域分割して帯域ごとにエコーキャンセル処理を行うことによって、音声信号のような有色信号が入力された場合でもエコー経路を迅速に推定してエコーを迅速に消去することが可能になる。 By dividing the received signal x (k) and collected sound signal y (k) into bands and performing echo cancellation processing for each band, the echo path can be estimated quickly even when a colored signal such as an audio signal is input. This makes it possible to quickly erase the echo.
次に本発明の実施例4を図5に示す。この実施例4では、Mチャネル信号がM個の再生器、つまりスピーカ21〜2Mにより再生され、N個の収音器、つまりマイクロホン31〜3NによりNチャネル信号が収音される。マイクロホン31〜3Nの各後段には、それぞれMチャネルエコーキャンセル部41〜4Nが配置されており、Mチャネル再生1チャネル収音系がN個並列に並べられた構成になっている。
このMチャネルエコーキャンセル部41〜4Nの構成の一例を図6に示す。図6ではスピーカ21〜2Mとマイクロホン3の間に各エコー経路に対応するFIRフィルタ411〜41Mの出力の送話を加算手段49で求め、その総和を減算手段43で収音信号から差し引くことにより、エコー消去をはかる。
Next, Embodiment 4 of the present invention is shown in FIG. In the fourth embodiment, the M channel signal is reproduced by M regenerators, that is,
An example of the configuration of the M channel echo cancellation units 4 1 to 4 N is shown in FIG. In FIG. 6, the transmission of the outputs of the FIR filters 41 1 to 41 M corresponding to the respective echo paths between the
非線形性判定部45において、エコー信号に非線形成分が含まれていないと判定されたとき、各フィルタ係数更新部421〜42Mではフィルタ係数の更新動作を継続し、FIRフィルタ411〜41Mのフィルタ係数を、収音信号と疑似エコー信号の差が小さくなるように更新する。この更新方法としては、特許文献2に記載の適応アルゴリズムを使用できる。またエコー信号に非線形成分が含まれていると判定されたとき、フィルタ係数更新手段421〜42Mのフィルタ係数の更新動作を停止させ、FIRフィルタ411〜41Mのフィルタ係数を更新しない。なお図6の構成は、特許文献3に記載の適応アルゴリズムとも容易に組合せ可能である。(特許文献2 特許第3397269号明細書)(特許文献3 特開2002−223182号公報)。
When the
このように各Mチャネルエコーキャンセル部41〜4Nに非線形性判定部45を備えることにより、多チャネルエコーキャンセラについても、エコー信号に非線形成分が含まれるときに適応フィルタ係数が誤って更新されることを防止することができる。
As described above, by providing the
次にMチャネルエコーキャンセル部の41〜4Nの他の構成例を実施例5として図7に示す。この実施例5では実施例4と同様にMチャネル信号がM個のスピーカ21〜2Mにより再生され、N個のマイクロホン31〜3NによりNチャネル信号が収音され、マイクロホン31〜3Nの後段に、それぞれMチャネルエコーキャンセル部41〜4Nが配置される。
この実施例5では、図6に示したエコーキャンセル部41〜4Nに第2減算手段47を追加し、エコー消去方法を2通り用意している。非線形性判定部45においてエコー信号に非線形成分が含まれていないと判定されたとき、第1減算手段43によりエコー消去処理が行われる。またエコー信号に非線形成分が含まれていると判定されたとき、疑似エコー信号に収音信号と同様の非線形処理手段46が適用され、第2減算手段47の減算動作によりエコーが消去される。
Next, another configuration example of 4 1 to 4 N of the M channel echo cancellation unit is shown in FIG. In the fifth embodiment, as in the fourth embodiment, the M channel signal is reproduced by the M
In the fifth embodiment, the second subtracting means 47 is added to the echo canceling units 4 1 to 4 N shown in FIG. 6, and two echo canceling methods are prepared. When the
このように2通りのエコー消去処理を備えて非線形性の判定結果により切り替えることによって、非線形エコー成分による適応フィルタの誤更新を防止すると同時に、非線形エコー成分も消去することが可能となる。尚、図5乃至図7では再生系に設けられるDA変換器6とアンプ7及び収音系に設けられるアンプ8とAD変換器9は省略して示している。
以上説明した本発明による音響エコー消去装置はハードウェアによって構成することも可能であるが、それよりもコンピュータに音響エコー消去プログラムをインストールし、コンピュータに音響エコー消去装置として機能させる実施形態が最も簡素な実現方法である。この発明ではコンピュータにインストールする音響エコー消去プログラムも請求するものである。この発明の音響エコー消去プログラムは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、プログラム言語によって記述された動作手順をコンピュータに備えたCPUに解読させ、コンピュータに図1を用いて説明した音響エコー消去装置、図3乃至図7を用いて説明した音響エコー消去装置として機能させる。音響エコー消去プログラムはコンピュータが読み取り可能な例えば磁気ディスク或はCD-ROMのような記録媒体に記録され、これら記録媒体からコンピュータにインストールするか、又は通信回線を通じてコンピュータにインストールされる。
Thus, by providing two types of echo cancellation processing and switching according to the determination result of the non-linearity, it is possible to prevent erroneous update of the adaptive filter due to the non-linear echo component and simultaneously cancel the non-linear echo component. 5 to 7, the
The acoustic echo canceller according to the present invention described above can be configured by hardware, but the embodiment in which the acoustic echo canceler program is installed in the computer and the computer functions as the acoustic echo canceller is the simplest than that. This is a realization method. The present invention also claims an acoustic echo cancellation program installed on a computer. The acoustic echo canceling program according to the present invention is described in a computer-readable program language. The operating procedure described in the program language is decoded by a CPU provided in the computer, and the computer is explained with reference to FIG. 3 to 7 function as the acoustic echo canceling device described with reference to FIGS. The acoustic echo cancellation program is recorded on a computer-readable recording medium such as a magnetic disk or a CD-ROM, and is installed in the computer from these recording media or installed in the computer through a communication line.
本発明による音響エコー消去方法及び装置は拡声通話システムの分野で活用される。 The acoustic echo canceling method and apparatus according to the present invention is utilized in the field of loudspeaker communication systems.
2,21〜2M スピーカ 41,411〜41N FIRフィルタ
3,31〜3N マイクロホン 42 フィルタ係数更新手段
4,41〜4N エコーキャンセル部 43 第1減算手段
5,51〜5N 送話端子 44,46 非線形処理手段
6 DA変換器 47 第2減算手段
7,8 アンプ 49 加算手段
9 AD変換器
2,2 1 to 2 M
3,3 1 to 3 N microphone 42 Filter coefficient update means
4,4 1 to 4 N
5,5 1 to 5 N
6 DA
7,8
9 AD converter
Claims (9)
受話信号から疑似エコー信号を生成する適応フィルタによるフィルタリング処理と、
収音信号から疑似エコー信号との差信号を求めて送話信号とする減算処理と、
受話信号と上記差信号を入力として上記フィルタリング処理に用いるフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新処理と、
上記収音信号に非線形成分が含まれているか否かを判定し、非線形成分が含まれていないと判定したとき、上記フィルタ係数更新処理を実行させ、非線形成分が含まれていると判定したとき、上記フィルタ係数更新処理の更新動作を停止させる非線形性判定処理と、
を含むことを特徴とする音響エコー消去方法。 A loudspeaker process for loudening the received signal and a sound pickup process for picking up the transmitted voice;
Filtering processing by an adaptive filter that generates a pseudo echo signal from the received signal;
A subtraction process for obtaining a difference signal from the pseudo echo signal from the collected sound signal and using it as a transmission signal;
A filter coefficient update process for updating a filter coefficient used for the filtering process by receiving the received signal and the difference signal;
When it is determined whether or not the nonlinear component is included in the collected sound signal, and when it is determined that the nonlinear component is not included, the filter coefficient update process is executed and it is determined that the nonlinear component is included , Nonlinearity determination processing for stopping the update operation of the filter coefficient update processing,
An acoustic echo canceling method comprising:
受話信号を複数の周波数帯域のサブバンド受話信号に分割する受話信号周波数帯域分割処理と、
収音信号を複数の周波数帯域のサブバンド収音信号に分割する収音信号周波数帯域分割処理と、
これら受話信号周波数帯域分割処理と収音信号周波数帯域分割処理のそれぞれで分割されたサブバンド受話信号とサブバンド収音信号とが入力され、各サブバンド受話信号からサブバンド疑似エコー信号を生成する適応フィルタによるフィルタリング処理と、サブバンド収音信号とサブバンド疑似エコー信号とのサブバンド差信号を求める減算処理と、サブバンド受話音声信号とサブバンド差信号を入力として上記フィルタリング処理に用いる適応フィルタ係数を更新するフィルタ係数更新処理と、上記サブバンド収音信号に非線形成分が含まれるか否かを判定し、非線形成分が含まれないと判定した場合は上記フィルタ係数更新処理を実行させ、非線形成分が含まれると判定した場合は上記フィルタ係数更新処理を停止させる非線形性判定処理とを各サブバンド毎に実行し、それぞれから上記サブバンド差信号を出力するサブバンドエコーキャンセル処理と、
各サブバンド毎にサブバンドエコーキャンセル処理されて出力されたサブバンド差信号を合成して送話音声信号とする周波数帯域合成処理と、
を含むことを特徴とする音響エコー消去方法。 A loudspeaker process for loudening the received signal and a sound pickup process for picking up the transmitted voice;
A received signal frequency band dividing process for dividing the received signal into subband received signals of a plurality of frequency bands;
A sound collection signal frequency band dividing process for dividing the sound collection signal into subband sound collection signals of a plurality of frequency bands;
The subband received signal and the subband collected signal divided by the received signal frequency band dividing process and the collected sound signal frequency band divided process are input, and a subband pseudo echo signal is generated from each subband received signal. Filtering processing by an adaptive filter, subtraction processing for obtaining a subband difference signal between a subband sound pickup signal and a subband pseudo echo signal, and an adaptive filter used for the above filtering processing with the subband received voice signal and the subband difference signal as inputs. Filter coefficient update processing for updating the coefficient, and whether or not the subband sound pickup signal includes a nonlinear component. If it is determined that the nonlinear component is not included, the filter coefficient update processing is executed, Nonlinearity determination that stops the filter coefficient update process when it is determined that a component is included And management executed for each subband, a subband echo canceling processing for outputting the subband difference signals from each of
A frequency band synthesis process for synthesizing a subband difference signal output by subband echo cancellation processing for each subband and making it a transmitted voice signal;
An acoustic echo canceling method comprising:
受話信号から疑似エコー信号を生成する適応フィルタと、
収音信号から疑似エコー信号との差信号を求めて送話信号とする減算手段と、
受話信号と上記差信号を入力として上記適応フィルタで用いるフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新手段と、
上記収音信号に被線形成分が含まれているか否かを判定し、非線形成分が含まれていないと判定したとき、上記フィルタ係数更新手段の更新動作を実行させ、非線形成分が含まれていると判定したとき、上記フィルタ係数更新手段の更新動作を停止させる非線形性判定手段と、
を備えることを特徴とする音響エコー消去装置。 A loudspeaker means for loudening the received signal and a sound pickup means for picking up the transmitted voice;
An adaptive filter that generates a pseudo echo signal from the received signal;
Subtracting means for obtaining a difference signal from the pseudo echo signal from the collected sound signal and using it as a transmission signal;
Filter coefficient updating means for updating a filter coefficient used in the adaptive filter with the received signal and the difference signal as inputs;
It is determined whether or not a linear component is included in the collected sound signal. When it is determined that a non-linear component is not included, an update operation of the filter coefficient updating unit is executed to include a non-linear component. A non-linearity determining means for stopping the updating operation of the filter coefficient updating means,
An acoustic echo canceling device comprising:
上記収音信号から疑似エコー信号との差信号を求めて送話信号とする第1減算手段に対し、非線形処理された収音信号から非線形処理された疑似エコー信号との差信号を求めて送話信号とする第2減算手段を設け、上記非線形性判定手段において収音信号に非線形成分がないと判定されたとき、上記第1減算手段が出力する差信号を送話信号とし、上記非線形性判定手段において収音信号に非線形成分があると判定されたとき上記第2減算手段が出力する差信号を送話信号とする切換手段を備える構成としたことを特徴とする音響エコー消去装置。 The acoustic echo canceller according to claim 3,
A difference signal between a non-linearly processed sound pickup signal and a non-linearly processed pseudo echo signal is obtained and transmitted to a first subtracting means that obtains a difference signal from the sound pickup signal and a pseudo echo signal as a transmission signal. Second subtracting means for providing a speech signal is provided, and when the nonlinearity determining means determines that there is no nonlinear component in the collected sound signal, the difference signal output from the first subtracting means is used as a transmission signal, and the nonlinearity An acoustic echo canceling apparatus comprising: a switching unit that uses the difference signal output from the second subtracting unit as a transmission signal when it is determined by the determining unit that there is a nonlinear component.
上記非線形性判定手段は、収音信号の絶対値を予め設定した閾値と比較し、収音信号の絶対値が閾値より大きいときに非線形成分が含まれると判定する手段を備えることを特徴とする音響エコー消去装置。 Either of the acoustic echo cancellers according to claim 3 or 4,
The nonlinearity determining means includes means for comparing the absolute value of the sound pickup signal with a preset threshold value and determining that a nonlinear component is included when the absolute value of the sound pickup signal is larger than the threshold value. Acoustic echo canceller.
受話信号を複数の周波数帯域のサブバンド受話信号に分割する受話信号周波数帯域分割手段と、
収音信号を複数の周波数帯域のサブバンド収音信号に分割する収音信号周波数帯域分割手段と、
これら受話信号周波数帯域分割手段と収音信号周波数帯域分割手段のそれぞれで分割されたサブバンド受話信号とサブバンド収音信号とが入力され、各サブバンド受話信号からサブバンド疑似エコー信号を生成する適応フィルタによるフィルタと、サブバンド収音信号とサブバンド疑似エコー信号とのサブバンド差信号を求める減算手段と、サブバンド受話音声信号とサブバンド差信号を入力として上記適応フィルタに用いるフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新手段と、上記サブバンド収音信号に非線形成分が含まれるか否かを判定し、非線形成分が含まれないと判定した場合は上記フィルタ係数更新手段の動作を実行させ、非線形成分が含まれると判定した場合は上記フィルタ係数更新手段の動作を停止させる非線形性判定処理とを各サブバンド毎に実行し、それぞれから上記サブバンド差信号を出力するサブバンドエコーキャンセル手段と、
各サブバンド毎にサブバンドエコーキャンセル処理されて出力されたサブバンド差信号を合成して送話音声信号とする周波数帯域合成手段と、
を備えることを特徴とする音響エコー消去装置。 A loudspeaker means for loudening the received signal and a sound pickup means for picking up the transmitted voice;
A received signal frequency band dividing means for dividing the received signal into subband received signals of a plurality of frequency bands;
A sound collection signal frequency band dividing means for dividing the sound collection signal into subband sound collection signals of a plurality of frequency bands;
The subband received signal and the subband collected signal divided by each of the received signal frequency band dividing unit and the collected sound signal frequency band dividing unit are input, and a subband pseudo echo signal is generated from each subband received signal. A filter by an adaptive filter; a subtracting means for obtaining a subband difference signal between the subband sound pickup signal and the subband pseudo echo signal; and a filter coefficient used for the adaptive filter by inputting the subband received voice signal and the subband difference signal as input. Filter coefficient updating means for updating, and determining whether or not the non-linear component is included in the sub-band sound pickup signal. If it is determined that the nonlinear component is not included, the operation of the filter coefficient updating means is executed, A non-linearity determination process for stopping the operation of the filter coefficient updating means when it is determined that a component is included. Run for each sub-band, and sub-band echo canceling means for outputting the sub-band difference signals from each of
A frequency band synthesizing unit that synthesizes a subband difference signal output by the subband echo cancellation processing for each subband and makes a transmission voice signal;
An acoustic echo canceling device comprising:
上記サブバンドエコーキャンセル部に備えられた減算手段を第1減算手段とし、この第1減算手段に対し、非線形処理されたサブバンド収音信号から非線形処理されたサブバンド疑似エコー信号とのサブバンド差信号を求めて送話信号とする第2減算手段を設け、上記非線形性判定手段において、サブバンド収音信号に非線形成分がない判定をされたとき、上記第1減算手段が出力するサブバンド差信号を上記周波数帯域合成手段で合成して送話信号とすると共に、上記非線形性判定手段において、サブバンド収音信号に非線形成分があると判定されたとき、上記第2減算手段が出力するサブバンド差信号を上記周波数帯域合成手段で合成して送話信号とすることを特徴とする音響エコー消去装置。 The acoustic echo canceller according to claim 6,
The subtracting means provided in the subband echo canceling section is a first subtracting means, and the subband of the subband pseudo echo signal subjected to nonlinear processing from the subband sound pickup signal subjected to nonlinear processing to the first subtracting means. Second subtracting means for obtaining a difference signal as a transmitted signal is provided, and the subband output from the first subtracting means when the non-linearity determining means determines that there is no non-linear component in the subband sound pickup signal. The difference signal is synthesized by the frequency band synthesizing unit to be a transmission signal, and the second subtracting unit outputs when the non-linearity judging unit judges that the subband sound pickup signal has a non-linear component. An acoustic echo canceling apparatus characterized in that a sub-band difference signal is synthesized by the frequency band synthesizing means into a transmission signal.
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