JP4559989B2 - エコー抑圧方法、エコー抑圧プログラム、記録媒体 - Google Patents
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Description
この発明はエコー抑圧方法、エコー抑圧プログラム、記録媒体に関する。
従来のエコー抑圧方法を音響エコーキャンセラに適用した場合を例示して説明する。エコー抑圧方法とは回線側の入力端である受話端から入力された参照信号xをスピーカから放射するが、その際にマイクロホンに廻り込むエコーが相手側に送出されることを防止する技術である。この目的を達するために、エコー抑圧方法は、主に以下の手順によりエコーを消去あるいは抑圧する。
・スピーカへの出力口である放射端からマイクロホンからの入力である送入端に至るエコー伝達経路をディジタルフィルタで模擬したフィルタ係数hで参照信号xをフィルタリングすることでエコー成分を模擬するエコー推定信号yを生成し、送入端から入力する所望信号dからエコー推定信号yを差し引くことでエコー成分を消去する。
・送入端から入力する所望信号dからエコー推定信号yを差し引いた結果である誤差信号eに抑圧係数決定手段で決定した抑圧係数c(０≦c≦１)を乗じることで誤差信号eの振幅を抑圧する。こうすることで、フィルタ係数hと実際のエコー経路に誤差があるために誤差信号eの振幅が十分小さくならない状況においても送出信号fを小さく保つことができる。
・スピーカへの出力口である放射端からマイクロホンからの入力である送入端に至るエコー伝達経路をディジタルフィルタで模擬したフィルタ係数hで参照信号xをフィルタリングすることでエコー成分を模擬するエコー推定信号yを生成し、送入端から入力する所望信号dからエコー推定信号yを差し引くことでエコー成分を消去する。
・送入端から入力する所望信号dからエコー推定信号yを差し引いた結果である誤差信号eに抑圧係数決定手段で決定した抑圧係数c(０≦c≦１)を乗じることで誤差信号eの振幅を抑圧する。こうすることで、フィルタ係数hと実際のエコー経路に誤差があるために誤差信号eの振幅が十分小さくならない状況においても送出信号fを小さく保つことができる。
図１は一般的なエコー抑圧装置の概要を説明するものである。一般的なエコー抑圧装置は各処理部において以下の処理を行う。
・受信端１６から入力された参照信号xを放射端１７に入力する。
・エコー推定信号生成部１１において、参照信号xをフィルタ係数バッファ１５内のフィルタ係数hによって設定されたフィルタ特性によりフィルタリングしエコー推定信号yを生成する。
・抑圧係数決定部１４において、エコー推定信号y、所望信号dと誤差信号eから抑圧係数cを求める。
・乗算器１３において、誤差信号eに抑圧係数cを乗じることで送出信号fを生成する。
・送出信号fを送出端１９より出力する。
・受信端１６から入力された参照信号xを放射端１７に入力する。
・エコー推定信号生成部１１において、参照信号xをフィルタ係数バッファ１５内のフィルタ係数hによって設定されたフィルタ特性によりフィルタリングしエコー推定信号yを生成する。
・抑圧係数決定部１４において、エコー推定信号y、所望信号dと誤差信号eから抑圧係数cを求める。
・乗算器１３において、誤差信号eに抑圧係数cを乗じることで送出信号fを生成する。
・送出信号fを送出端１９より出力する。
図７は、図１に示したエコー抑圧装置１によるエコー抑圧方法を説明するフローチャートである。このエコー抑圧方法は以下の各ステップで以下の処理を行う。
ステップ（S1）参照信号xを放射出力とする。
ステップ（S2）参照信号xをフィルタリングしエコー推定信号yを生成する。
ステップ（S3）所望信号dからエコー推定信号yを引き誤差信号eを生成する。
ステップ（S4）エコー推定信号y、所望信号dと誤差信号eから抑圧係数cを求める。
ステップ（S5）誤差信号eに抑圧係数cを乗じることで送出信号fを生成する。
ステップ（S6）送出信号fを送出出力信号とし、ステップS1にもどる。
ステップ（S1）参照信号xを放射出力とする。
ステップ（S2）参照信号xをフィルタリングしエコー推定信号yを生成する。
ステップ（S3）所望信号dからエコー推定信号yを引き誤差信号eを生成する。
ステップ（S4）エコー推定信号y、所望信号dと誤差信号eから抑圧係数cを求める。
ステップ（S5）誤差信号eに抑圧係数cを乗じることで送出信号fを生成する。
ステップ（S6）送出信号fを送出出力信号とし、ステップS1にもどる。
従来の抑圧係数決定の手順は以下の通りである。
・参照信号x、エコー推定信号y、所望信号dと誤差信号eのレベルをそれぞれ参照信号xのレベルPx、エコー推定信号yのレベルPy、所望信号dのレベルPd、誤差信号eのレベルPeとして求める。ある信号zのレベルPzを求める手順は、関数f(z)を｜z｜や｜z｜の対数やべき乗など｜z｜と正の相関がある関数として、f(z)の時間に関する積分と正の相関があるように定める。例えば、w0、w1、…を重み係数として、
Pz(k)＝w0f(z(k))＋w1f(z(k-1))＋… (P-upd1)
によるf(z)の重み付け平均、あるいは、max{}を{}内の値の最大値を取る関数として、
Pz(k)＝max{w0f(z(k))，w1f(z(k−1))、…} (P-upd2)
による最大値、あるいは、
Pz(k)＝λPz(k−1)＋(1−λ)max{Pz(k−1)、f(z(k))} (P-upd3)
による指数重み付け最大値とする。ただし、λは忘却係数で０以上１以下である。
・所望信号dのノイズのレベルPnを所望信号レベルPyあるいは誤差信号レベルPeから求める。簡単なノイズレベル測定手段として所望信号レベルPdあるいは誤差信号レベルPeの時間的あるいは周波数的な最小値を選択することが知られている。なお、ここでノイズとは空調音や電気回路における熱雑音のような定常的に所望信号dに混入する信号である。
・参照信号xがどの程度誤差信号eにエコーとして戻るかを示す結合量Aを、誤差信号レベルPeからノイズレベルPnを差し引いた量を参照信号レベルPxで除した、
A＝(Pe−αn・Pn)／Px (COUPLING)
により求める。ただし、αnは結合量ノイズ重み係数である。
・所望信号dからエコー推定信号yを差し引いたことによりどの程度エコーが消去できたかを示す消去量rを、誤差信号レベルPeからノイズレベルPnを差し引いた量を推定信号レベルPyあるいは所望信号レベルで除した、
r＝(Pe−αr・Pn)／Py または (Pe−αr・Pn)／Pd (Reduction)
により求める。ただし、αrは消去量ノイズ重み係数である。
・誤差信号に含まれるエコー以外の成分の推定値である目標送出信号レベルPsを、結合量Aに参照信号レベルPxを乗じたものにノイズレベルPnを加えたものか（特許文献１、特許文献２）、誤差レベルから消去量rに推定信号レベルPyあるいは所望信号レベルPdを乗じたものを差し引いて
Ps＝A・Px＋Pn または Pe−r・Py または Pe−r・Pd (SndLvl)
により求める（非特許文献１）。
・誤差信号レベルPeを目標送出信号レベルPsに変換する係数である抑圧係数cを、目標送出信号レベルPsを誤差信号レベルPeで除した、
cTmp＝Fc(Ps／Pe) (Cmprs-1)
c＝αc・c＋(1−αc)cTmp (Cmprs-2)
により求める。ここで式中Fc()は線形関数やステップ関数などの単調増加関数、αcは抑圧係数平滑化係数である。
・参照信号x、エコー推定信号y、所望信号dと誤差信号eのレベルをそれぞれ参照信号xのレベルPx、エコー推定信号yのレベルPy、所望信号dのレベルPd、誤差信号eのレベルPeとして求める。ある信号zのレベルPzを求める手順は、関数f(z)を｜z｜や｜z｜の対数やべき乗など｜z｜と正の相関がある関数として、f(z)の時間に関する積分と正の相関があるように定める。例えば、w0、w1、…を重み係数として、
Pz(k)＝w0f(z(k))＋w1f(z(k-1))＋… (P-upd1)
によるf(z)の重み付け平均、あるいは、max{}を{}内の値の最大値を取る関数として、
Pz(k)＝max{w0f(z(k))，w1f(z(k−1))、…} (P-upd2)
による最大値、あるいは、
Pz(k)＝λPz(k−1)＋(1−λ)max{Pz(k−1)、f(z(k))} (P-upd3)
による指数重み付け最大値とする。ただし、λは忘却係数で０以上１以下である。
・所望信号dのノイズのレベルPnを所望信号レベルPyあるいは誤差信号レベルPeから求める。簡単なノイズレベル測定手段として所望信号レベルPdあるいは誤差信号レベルPeの時間的あるいは周波数的な最小値を選択することが知られている。なお、ここでノイズとは空調音や電気回路における熱雑音のような定常的に所望信号dに混入する信号である。
・参照信号xがどの程度誤差信号eにエコーとして戻るかを示す結合量Aを、誤差信号レベルPeからノイズレベルPnを差し引いた量を参照信号レベルPxで除した、
A＝(Pe−αn・Pn)／Px (COUPLING)
により求める。ただし、αnは結合量ノイズ重み係数である。
・所望信号dからエコー推定信号yを差し引いたことによりどの程度エコーが消去できたかを示す消去量rを、誤差信号レベルPeからノイズレベルPnを差し引いた量を推定信号レベルPyあるいは所望信号レベルで除した、
r＝(Pe−αr・Pn)／Py または (Pe−αr・Pn)／Pd (Reduction)
により求める。ただし、αrは消去量ノイズ重み係数である。
・誤差信号に含まれるエコー以外の成分の推定値である目標送出信号レベルPsを、結合量Aに参照信号レベルPxを乗じたものにノイズレベルPnを加えたものか（特許文献１、特許文献２）、誤差レベルから消去量rに推定信号レベルPyあるいは所望信号レベルPdを乗じたものを差し引いて
Ps＝A・Px＋Pn または Pe−r・Py または Pe−r・Pd (SndLvl)
により求める（非特許文献１）。
・誤差信号レベルPeを目標送出信号レベルPsに変換する係数である抑圧係数cを、目標送出信号レベルPsを誤差信号レベルPeで除した、
cTmp＝Fc(Ps／Pe) (Cmprs-1)
c＝αc・c＋(1−αc)cTmp (Cmprs-2)
により求める。ここで式中Fc()は線形関数やステップ関数などの単調増加関数、αcは抑圧係数平滑化係数である。
上記従来の手順により決定された抑圧係数cは、誤差レベルを所望信号dからエコーを除いた信号のレベルにするものであることから、抑圧係数cを誤差信号eに乗じることで誤差信号eの振幅が所望信号dからエコーを除いたものの振幅に近づく、言い換えると、エコーが抑圧されたことが期待される。
上記従来の手順に基づくエコー抑圧装置１中の抑圧係数決定部１４の内部構成を図６に示す。この抑圧係数決定部１４では、各処理部において以下の処理を行う。すなわち、
・レベル計算部１４１において、参照信号x、エコー推定信号y、所望信号dと誤差信号eのレベルを式(P-upd1)、(P-upd2)、(P-upd3)によりそれぞれ参照信号レベルPx、エコー推定信号レベルPy、所望信号レベルPdと誤差信号レベルPeとして求める。
・ノイズレベル推定部１４２において所望信号dのノイズのレベルPnを所望信号レベルPyあるいは誤差信号レベルPeから求める。
・結合量推定部１４３において、結合量Aを式(COUPLING)により求める。
・消去量計算部１４４において、消去量rを式(Reduction)により求める。
・送話レベル推定部１４５において目標送出信号レベルPsを(SndLvl)により求める。
・抑圧係数算出部１４６において抑圧係数cを式(Cmprs-1)と(Cmprs-2)により求める。
上記従来の手順に基づくエコー抑圧装置１中の抑圧係数決定部１４の内部構成を図６に示す。この抑圧係数決定部１４では、各処理部において以下の処理を行う。すなわち、
・レベル計算部１４１において、参照信号x、エコー推定信号y、所望信号dと誤差信号eのレベルを式(P-upd1)、(P-upd2)、(P-upd3)によりそれぞれ参照信号レベルPx、エコー推定信号レベルPy、所望信号レベルPdと誤差信号レベルPeとして求める。
・ノイズレベル推定部１４２において所望信号dのノイズのレベルPnを所望信号レベルPyあるいは誤差信号レベルPeから求める。
・結合量推定部１４３において、結合量Aを式(COUPLING)により求める。
・消去量計算部１４４において、消去量rを式(Reduction)により求める。
・送話レベル推定部１４５において目標送出信号レベルPsを(SndLvl)により求める。
・抑圧係数算出部１４６において抑圧係数cを式(Cmprs-1)と(Cmprs-2)により求める。
次に、上記従来の手順に基づくエコー抑圧方法中のステップS4（図７）の処理を図８に示す。このステップS4では、以下の処理を行う。
ステップ（S141）参照信号x、エコー推定信号y、所望信号dと誤差信号eのレベルを式(P-upd1)、(P-upd2)、(P-upd3)によりそれぞれ参照信号レベルPx、エコー推定信号レベルPy、所望信号レベルPdと誤差信号レベルPeとして求める。
ステップ（S142）所望信号dのノイズのレベルPnを所望信号レベルPyあるいは誤差信号レベルPeから求める。
ステップ（S143）結合量Aを式(COUPLING)により求める。
ステップ（S144）消去量rを式(Reduction)により求める。
ステップ（S145）目標送出信号レベルPsを式(SndLvl)により求める。
ステップ（S146）抑圧係数cを式(Cmprs-1)と(Cmprs-2)により求める。
ステップ（S141）参照信号x、エコー推定信号y、所望信号dと誤差信号eのレベルを式(P-upd1)、(P-upd2)、(P-upd3)によりそれぞれ参照信号レベルPx、エコー推定信号レベルPy、所望信号レベルPdと誤差信号レベルPeとして求める。
ステップ（S142）所望信号dのノイズのレベルPnを所望信号レベルPyあるいは誤差信号レベルPeから求める。
ステップ（S143）結合量Aを式(COUPLING)により求める。
ステップ（S144）消去量rを式(Reduction)により求める。
ステップ（S145）目標送出信号レベルPsを式(SndLvl)により求める。
ステップ（S146）抑圧係数cを式(Cmprs-1)と(Cmprs-2)により求める。
なお、上記従来のエコー抑圧装置１は参照信号x、所望信号d、エコー推定信号yと誤差信号eがそれぞれを周波数領域に変換した周波数領域参照信号Fx、周波数領域所望信号Fd、周波数領域推定信号Fyと周波数領域誤差信号Feであっても構わない。この場合、参照信号xに替え周波数領域参照信号Fx、所望信号dに替え周波数領域所望信号Fd、推定信号yに替え周波数領域推定信号Fy、また、誤差信号eに替え周波数領域誤差信号Feを用いて抑圧係数cの決定を行い、上記周波数領域誤差信号Feへ抑圧係数cの適用が行われる。
特願平１０−２５４４１１号公報
特願平１１−３３１０４６号公報
「非線形性の高い残留エコーの周波数領域モデルを用いた音響エコーサプレッサ」、宝珠山治、杉山昭彦、第２０回信号処理シンポジウム講演論文集 CD-ROM、c8-2 (2005.11)
結合量Aや消去量rの推定に誤差が生じるために目標送出信号レベルPsにも誤差が生じる。このことが原因となり以下の問題が生起する。すなわち、所望信号dの大部分がエコーによって占められる場合に、目標送出信号レベルPsが小さく見積もられると抑圧係数cが大きくなり、送出信号f中のエコーが大きくなるという問題が生じる。また、所望信号d中にエコー以外の音声（以下、送話音声）が含まれる場合に、目標送出信号レベルPsが大きく見積もられると抑圧係数cが小さくなり送話音声が歪み音質が劣化するという問題が生じる。
本発明によるエコー抑圧方法は参照信号を放射出力する放射出力処理と、所望信号を取り込む送入処理と、参照信号をフィルタリングしエコー推定信号を生成するエコー推定信号生成処理と、所望信号からエコー推定信号を差し引き誤差信号を生成する差分処理と、エコー推定信号と、所望信号と、誤差信号とから抑圧係数を求める抑圧係数算出処理と、誤差信号に抑圧係数を乗じることで送出信号を生成する乗算処理と、送出信号を送出出力信号として出力する送出出力処理とを実行し、放射出力処理にもどるエコー抑圧方法において、上記抑圧係数算出処理は、参照信号、エコー推定信号、所望信号と誤差信号の各レベルを求めるレベル計算処理と、所望信号のノイズのレベルを所望信号レベルあるいは誤差信号レベルから求めるノイズレベル推定処理と、参照信号レベルに対する平均的な誤差レベルである結合量を求める結合量推定処理と、エコーの消去量を求める消去量計算処理と、誤差信号中のエコーとそれ以外のどちらが優勢かを参照信号レベル、誤差信号レベル、結合量、ノイズレベルと消去量から判定する送話・エコー判定処理と、その判定の結果エコーが多い場合には目標送出信号レベルをノイズレベルと定数の加重和に、エコー以外が多いときには目標送出信号レベルを誤差信号レベルにする減衰処理と、目標送出信号レベルと誤差信号レベルの比から抑圧係数を求める抑圧係数算出処理とを含むことを特徴とする。
更に、本発明によるエコー抑圧方法は、前記記載のエコー抑圧方法において、参照信号と、所望信号と、エコー推定信号と、誤差信号のそれぞれは周波数領域変換処理によって周波数領域参照信号、周波数領域所望信号、周波数領域推定信号、周波数領域誤差信号とされ、これら周波数領域信号がレベル計算処理と、ノイズレベル推定処理と、結合量推定処理と、消去量計算処理と、送話・エコー判定処理と、減衰処理と、抑圧係数算出処理されて各周波数領域毎に抑圧係数を算出し、各周波数領域毎に求めた抑圧係数を誤差信号の各周波数領域毎に乗算処理し、送出信号とすることを特徴とする。
所望信号d中のエコーが大きいときに抑圧係数cを十分に小さくすることで送出信号f中のエコーが十分に小さくなるので、送出信号f中のエコーが大きくなるという問題が解決される。また、所望信号d中の送話音声が大きいときに抑圧係数cを１あるいは１に近い値にすることで所望信号d中の送話音声が歪まずに送出信号となるので送話音声が歪み音質が劣化するという問題が解決する。
所望信号dにおいてエコーと送話音声のどちらが大きいかを判断し、エコーが大きいと判断できる場合には目標送出信号レベルPsとして求められた誤差信号e中の送話信号のレベルの大小に関わらず、抑圧係数を算出する式(Cmprs-1)における目標を送出信号レベルPsを
Ps=wpn・Pn＋wpe・Pcnst (Sw-1)
によりノイズレベルPnあるいは小さな値の定数に比例させることにより抑圧係数cを小さな値にする。ただし、wpnは目標レベルノイズ重み係数、wpeは目標レベル誤差重み係数、Pcnstは目標定数レベルであり、0≦wpn≦2、0≦wpe≦1、また、Pcnstはエコーとして十分に小さいレベルである。Pcnstは図２に示す定数発生部１５１に設定される。
Ps=wpn・Pn＋wpe・Pcnst (Sw-1)
によりノイズレベルPnあるいは小さな値の定数に比例させることにより抑圧係数cを小さな値にする。ただし、wpnは目標レベルノイズ重み係数、wpeは目標レベル誤差重み係数、Pcnstは目標定数レベルであり、0≦wpn≦2、0≦wpe≦1、また、Pcnstはエコーとして十分に小さいレベルである。Pcnstは図２に示す定数発生部１５１に設定される。
送話音声に比べてエコーが大きいという判断は、差分器１２（図１参照）前後でエコーが消去されていることを示す、
r≦rth (SE-cond1)
が成立するか、結合量と参照信号レベルから予期されるより大きな誤差信号レベルがないことを示す、
mgn(A・Px＋Pn)＞Pe (SE-cond2)
が成立するかにより行う。ただし、rthは消去量閾値で０．５から０．８程度の値であり
、mgnはエコー検出マージンで０から２０程度の値である。
r≦rth (SE-cond1)
が成立するか、結合量と参照信号レベルから予期されるより大きな誤差信号レベルがないことを示す、
mgn(A・Px＋Pn)＞Pe (SE-cond2)
が成立するかにより行う。ただし、rthは消去量閾値で０．５から０．８程度の値であり
、mgnはエコー検出マージンで０から２０程度の値である。
他方、式(SE-cond1)と(SE-cond2)がどちらも成立せず送話音声が大きいと判断される場合には、式(Cmprs-1)におけるPsを
Ps＝Pe (Sw-2)
により誤差レベルPeにすることにより抑圧係数cを１あるいは１に近い値にする。
Ps＝Pe (Sw-2)
により誤差レベルPeにすることにより抑圧係数cを１あるいは１に近い値にする。
本発明によるエコー抑圧装置１の実施例を図２に示す。なお、図２は図１に示す抑圧係数決定部１４のみを示している。本発明によるエコー抑圧装置１は、
・受信端１６から入力された参照信号xを放射端１７に出力する。
・エコー推定信号生成部１１において、エコー伝達経路を模擬するフィルタ係数hを算出し、このフィルタ係数hに従って参照信号xをフィルタリングしエコー推定信号yを生成する。
・差分器１２において送入端１８から入力された所望信号dからエコー推定信号yを差し引き誤差信号eを生成する。
・抑圧係数決定部１４において、参照信号x、エコー推定信号y、所望信号dと誤差信号eから抑圧係数cを求める。
・乗算器１３において、誤差信号eに抑圧係数cを乗じることで送出信号fを生成する。
・送出信号fを送出端１９より出力する。
・受信端１６から入力された参照信号xを放射端１７に出力する。
・エコー推定信号生成部１１において、エコー伝達経路を模擬するフィルタ係数hを算出し、このフィルタ係数hに従って参照信号xをフィルタリングしエコー推定信号yを生成する。
・差分器１２において送入端１８から入力された所望信号dからエコー推定信号yを差し引き誤差信号eを生成する。
・抑圧係数決定部１４において、参照信号x、エコー推定信号y、所望信号dと誤差信号eから抑圧係数cを求める。
・乗算器１３において、誤差信号eに抑圧係数cを乗じることで送出信号fを生成する。
・送出信号fを送出端１９より出力する。
ここまでは背景技術と同じである。
本発明の特徴は図２及び図３に示す処理を行う点にある。
・図２に示すレベル計算部１４１において、参照信号x、エコー推定信号y、所望信号d、誤差信号eのレベルを式(P-upd1)、(P-upd2)、(P-upd3)によりそれぞれ参照信号レベルPx、エコー推定信号レベルPy、所望信号レベルPdと誤差信号レベルPeとして求める。
・ノイズレベル推定部１４２において所望信号dのノイズのレベルPnを所望信号レベルPyあるいは誤差信号レベルPeから求める。
・結合量推定部１４３において、結合量Aを式(COUPLING)により求める。
・消去量計算部１４４において、消去量rを式(Reduction)により求める。
・減衰部１４９において式(Sw-2)によりスイッチ１４８の片方の入力を生成する。
・加算器１５０において式(Sw-1)によりスイッチ１４８のもう片方の入力を生成する。
・送話・エコー判定部１４７において式(SE-cond1)と(SE-cond2)により誤差信号eにおいてエコーと送話音声のどちらが優勢かを判定し、送話が優勢な場合は減衰部１４９の出力を、またエコーが優勢な場合には加算器１５０の出力をスイッチ１４８が選択し抑圧係数算出部１４６に入力する。
・抑圧係数算出部１４６において、式(cmpr-1)と(cmpr-2)により抑圧係数cを求める。
本発明の特徴は図２及び図３に示す処理を行う点にある。
・図２に示すレベル計算部１４１において、参照信号x、エコー推定信号y、所望信号d、誤差信号eのレベルを式(P-upd1)、(P-upd2)、(P-upd3)によりそれぞれ参照信号レベルPx、エコー推定信号レベルPy、所望信号レベルPdと誤差信号レベルPeとして求める。
・ノイズレベル推定部１４２において所望信号dのノイズのレベルPnを所望信号レベルPyあるいは誤差信号レベルPeから求める。
・結合量推定部１４３において、結合量Aを式(COUPLING)により求める。
・消去量計算部１４４において、消去量rを式(Reduction)により求める。
・減衰部１４９において式(Sw-2)によりスイッチ１４８の片方の入力を生成する。
・加算器１５０において式(Sw-1)によりスイッチ１４８のもう片方の入力を生成する。
・送話・エコー判定部１４７において式(SE-cond1)と(SE-cond2)により誤差信号eにおいてエコーと送話音声のどちらが優勢かを判定し、送話が優勢な場合は減衰部１４９の出力を、またエコーが優勢な場合には加算器１５０の出力をスイッチ１４８が選択し抑圧係数算出部１４６に入力する。
・抑圧係数算出部１４６において、式(cmpr-1)と(cmpr-2)により抑圧係数cを求める。
次に、本発明によるエコー抑圧方法の手順を説明するためのフローチャートを図３に示す。なお、図３は図２に示した抑圧係数決定部１４が実行する処理を示している。本発明による方法は先ず図７に示した、
ステップ（S1）参照信号xを放射出力とする。
ステップ（S2）参照信号xをフィルタリングしエコー推定信号yを生成する。
ステップ（S3）所望信号dからエコー推定信号yを引き誤差信号eを生成する。
ステップ（S4）参照信号x、エコー推定信号y、所望信号dと誤差信号eから抑圧係数cを求める。
ステップ（S5）誤差信号eに抑圧係数cを乗じることで送出信号fを生成する。
ステップ（S6）送出信号fを送出出力信号とし、ステップS1にもどる。
なるステップを有し、図７に示したステップS4において図３に示す処理を行うことを特徴とする。すなわち、
ステップ（S141）参照信号x、エコー推定信号y、所望信号dと誤差信号eのレベルを式(P-upd1)、(P-upd2)、(P-upd3)によりそれぞれ参照信号レベルPx、エコー推定信号レベルPy、所望信号レベルPdと誤差信号レベルPeとして求める。
ステップ（S142）所望信号dのノイズレベルPnを所望信号レベルPyあるいは誤差信号レベルPeから求める。
ステップ（S143）結合量Aを式(COUPLING)により求める。
ステップ（S144）消去量rを式(Reduction)により求める。
ステップ（S149）式(SE-cond1)あるいは式(SE-cond2)が成立するときには、式(Sw-1)により、それ以外の場合は式(Sw-2)により目標送出信号レベルPsを求める。
ステップ（S146）抑圧係数cを式(Cmprs-1)と(Cmprs-2)により求める。
ステップ（S1）参照信号xを放射出力とする。
ステップ（S2）参照信号xをフィルタリングしエコー推定信号yを生成する。
ステップ（S3）所望信号dからエコー推定信号yを引き誤差信号eを生成する。
ステップ（S4）参照信号x、エコー推定信号y、所望信号dと誤差信号eから抑圧係数cを求める。
ステップ（S5）誤差信号eに抑圧係数cを乗じることで送出信号fを生成する。
ステップ（S6）送出信号fを送出出力信号とし、ステップS1にもどる。
なるステップを有し、図７に示したステップS4において図３に示す処理を行うことを特徴とする。すなわち、
ステップ（S141）参照信号x、エコー推定信号y、所望信号dと誤差信号eのレベルを式(P-upd1)、(P-upd2)、(P-upd3)によりそれぞれ参照信号レベルPx、エコー推定信号レベルPy、所望信号レベルPdと誤差信号レベルPeとして求める。
ステップ（S142）所望信号dのノイズレベルPnを所望信号レベルPyあるいは誤差信号レベルPeから求める。
ステップ（S143）結合量Aを式(COUPLING)により求める。
ステップ（S144）消去量rを式(Reduction)により求める。
ステップ（S149）式(SE-cond1)あるいは式(SE-cond2)が成立するときには、式(Sw-1)により、それ以外の場合は式(Sw-2)により目標送出信号レベルPsを求める。
ステップ（S146）抑圧係数cを式(Cmprs-1)と(Cmprs-2)により求める。
上記本発明によるエコー抑圧装置および方法は参照信号x、所望信号d、エコー推定信号yと誤差信号eがそれぞれを周波数領域に変換した周波数領域参照信号Fx、周波数領域所望信号Fd、周波数領域推定信号Fyと周波数領域誤差信号Feであっても構わない。この場合、参照信号xに替え周波数領域参照信号Fx、所望信号dに替え周波数領域所望信号Fd、エコー推定信号yに替え周波数領域エコー推定信号Fy、また、誤差信号eに替え周波数領域誤差信号Feとして抑圧係数cの決定を行い、上記周波数領域誤差信号Feへ抑圧係数cの適用が行われる。
図４と図５は周波数領域の信号に対して抑圧係数cの決定と周波数領域誤差Feへの上記抑圧係数cの適用を行う装置と方法を説明するものであり、ステップS4と抑圧係数決定部１４の周辺のみを示している。この周波数領域信号を用いる装置および方法は、
・ステップ（S31）を第一周波数領域変換部３１で実行することにより周波数領域参照信号Fxを得る。
・ステップ（S32）を第二周波数領域変換部３２で実行することにより周波数領域エコー推定信号Fyを得る。
・ステップ（S33）を第三周波数領域変換部３３で実行することにより周波数領域所望信号Fdを得る。
・ステップ（S34）を第四周波数領域変換部３４で実行することにより周波数領域誤差信号Feを得る。
・抑圧係数決定部１４の入力信号を参照信号xに替え周波数領域参照信号Fx、所望信号dに替え周波数領域所望信号Fd、エコー推定信号yに替え周波数領域エコー推定信号Fy、また、誤差信号eに替え周波数領域誤差信号FeとしてステップS4と同一の処理を行うステップS4F（図５）を抑圧係数決定部１４で実行することで抑圧係数cを各周波数領域毎に得る。
・上記抑圧係数cを上記周波数領域誤差Feの各周波数領域に適用するステップS5F（図５）を乗算器１３で実行することにより周波数領域送出信号Ffを生成する。
・乗算器１３の乗算結果は必要に応じて逆周波数領域変換部３５（図４）で時間領域信号に変換し、送出信号とする。
・ステップ（S31）を第一周波数領域変換部３１で実行することにより周波数領域参照信号Fxを得る。
・ステップ（S32）を第二周波数領域変換部３２で実行することにより周波数領域エコー推定信号Fyを得る。
・ステップ（S33）を第三周波数領域変換部３３で実行することにより周波数領域所望信号Fdを得る。
・ステップ（S34）を第四周波数領域変換部３４で実行することにより周波数領域誤差信号Feを得る。
・抑圧係数決定部１４の入力信号を参照信号xに替え周波数領域参照信号Fx、所望信号dに替え周波数領域所望信号Fd、エコー推定信号yに替え周波数領域エコー推定信号Fy、また、誤差信号eに替え周波数領域誤差信号FeとしてステップS4と同一の処理を行うステップS4F（図５）を抑圧係数決定部１４で実行することで抑圧係数cを各周波数領域毎に得る。
・上記抑圧係数cを上記周波数領域誤差Feの各周波数領域に適用するステップS5F（図５）を乗算器１３で実行することにより周波数領域送出信号Ffを生成する。
・乗算器１３の乗算結果は必要に応じて逆周波数領域変換部３５（図４）で時間領域信号に変換し、送出信号とする。
上述した本発明のエコー抑圧方法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たエコー抑圧プログラムをコンピュータにインストールし、このプログラムをコンピュータに備えられたCPUにより解読させて実行させることにより実現することができる。本発明によるエコー抑圧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あるいは、CD-ROM、半導体メモリ等の記録媒体に記録され、これらの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インストールすることができる。
本発明によるエコー抑圧方法、装置は音響エコーキャンセラの分野、回線エコーキャンセラの分野等に利用される。
１ エコー抑圧装置 ２ スピーカ
３ マイクロホン １１ エコー推定信号生成部
１２ 差分器 １３ 乗算器
１４ 抑圧係数決定部 １５ フィルタ係数バッファ
１６ 受信端 １７ 放射端
１８ 送入端 １９ 送出端
３１ 第一周波数領域変換部 ３２ 第二周波数領域変換部
３３ 第三周波数領域変換部 ３４ 第四周波数領域変換部 ３５ 逆周波数領域変換部 １４１ レベル計算部
１４２ ノイズレベル推定部 １４３ 結合量推定部 １４４ 消去量計算部 １４５ 送話レベル推定部
１４６ 抑圧係数算出部 １４７ 送話・エコー判定部
１４８ スイッチ １４９ 減衰部
１５０ 加算器 １５１ 定数発生部
３ マイクロホン １１ エコー推定信号生成部
１２ 差分器 １３ 乗算器
１４ 抑圧係数決定部 １５ フィルタ係数バッファ
１６ 受信端 １７ 放射端
１８ 送入端 １９ 送出端
３１ 第一周波数領域変換部 ３２ 第二周波数領域変換部
３３ 第三周波数領域変換部 ３４ 第四周波数領域変換部 ３５ 逆周波数領域変換部 １４１ レベル計算部
１４２ ノイズレベル推定部 １４３ 結合量推定部 １４４ 消去量計算部 １４５ 送話レベル推定部
１４６ 抑圧係数算出部 １４７ 送話・エコー判定部
１４８ スイッチ １４９ 減衰部
１５０ 加算器 １５１ 定数発生部
Claims (4)
- 参照信号を放射出力する放射出力処理と、
所望信号を取り込む送入処理と、
上記参照信号をフィルタリングしエコー推定信号を生成するエコー推定信号生成処理と、
所望信号から上記エコー推定信号を差し引き誤差信号を生成する差分処理と、
上記エコー推定信号と、上記所望信号と、上記誤差信号とから抑圧係数を求める抑圧係数算出処理と、
上記誤差信号に上記抑圧係数を乗じることで送出信号を生成する乗算処理と、
上記送出信号を送出出力信号として出力する送出出力処理とを実行し、上記放射出力処理にもどるエコー抑圧方法において、
上記抑圧係数算出処理は、
上記参照信号と上記エコー推定信号と上記所望信号と上記誤差信号の各レベルを求めるレベル計算処理と、
上記所望信号のノイズのレベルを上記所望信号レベルあるいは上記誤差信号レベルから求めるノイズレベル推定処理と、
上記参照信号レベルに対する平均的な上記誤差レベルである結合量を求める結合量推定処理と、
上記誤差信号レベルから上記ノイズレベルに重み付けした値を減算した値を上記エコー推定信号レベル又は上記所望信号レベルで除した結果をエコーの消去量とする消去量計算処理と、
上記エコーの消去量が所定の閾値以下であるという条件を第一条件とし、上記結合量と上記参照信号レベルとの積に上記ノイズレベルを加算した値に所定の定数をかけた値が上記誤差信号レベルより大であるという条件を第二条件とし、上記第一条件及び上記第二条件が成立するか判定する送話・エコー判定処理と、
上記第一条件と上記第二条件との少なくとも一方が成立する場合には目標送出信号レベルを上記ノイズレベルと定数の加重和に、上記第一条件と上記第二条件との両方が成立しない場合には目標送出信号レベルを上記誤差信号レベルにする減衰処理と、
上記目標送出信号レベルに比べて上記誤差信号レベルが大きいほど小さな抑圧係数を求める抑圧係数算出処理と、
を含むことを特徴とするエコー抑圧方法。 - 請求項１記載のエコー抑圧方法において、上記参照信号と、上記所望信号と、上記エコー推定信号と、上記誤差信号のそれぞれは周波数領域変換処理によって周波数領域参照信号、周波数領域所望信号、周波数領域推定信号、周波数領域誤差信号とされ、これら周波数領域信号が上記レベル計算処理と、ノイズレベル推定処理と、結合量推定処理と、消去量計算処理と、送話・エコー判定処理と、減衰処理と、抑圧係数算出処理されて各周波数領域毎に抑圧係数を算出し、各周波数領域毎に求めた抑圧係数を上記誤差信号の各周波数領域毎に乗算処理し、送出信号とすることを特徴とするエコー抑圧方法。
- 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、コンピュータに請求項１又は２の何れかに記載のエコー抑圧方法を実行させるエコー抑圧プログラム。
- コンピュータが読み取り可能な記録媒体によって構成され、この記録媒体に請求項３記載のエコー抑圧プログラムを記録した記録媒体。
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