JP5020057B2 - Echo canceller - Google Patents
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Description
この発明は、音声通信用のエコー消去装置に関し、特に精度良くシングルトークかダブルトークかの通話状態の判定を行い効果的にエコーを消去するものである。 The present invention relates to an echo canceling apparatus for voice communication, and in particular, accurately determines a call state of single talk or double talk and effectively cancels echo.
一般的に、音声通信用の音響エコー消去装置において、適応フィルタの適応化学習の実行・停止、及び、振幅制御によるエコーサプレッサの動作・停止は、現在の通話状態、すなわち、シングルトークか、ダブルトークかの判断に基づいて行われる。
従来のエコー消去装置では、この判定を、その判定時点で装置に入力された、受信入力信号または送信入力信号に基づいて行っている。このような技術が、例えば特開平10-13310号公報(特許文献1)に開示されている。
In general, in an acoustic echo canceling apparatus for voice communication, execution / stopping of adaptive learning of an adaptive filter and operation / stopping of an echo suppressor by amplitude control are performed in the current call state, that is, single talk or double talk. This is based on the determination of whether it is a talk.
In a conventional echo canceling apparatus, this determination is made based on a received input signal or a transmitted input signal input to the apparatus at the time of determination. Such a technique is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-13310 (Patent Document 1).
特許文献1に開示されているエコー消去装置では、予め計算しておいたエコーゲインをもとに、現時点の受信信号レベルとエコーゲインからエコーレベルを推定し、このエコーレベルと、現時点の残差信号レベルとの比較を行うことによって、ダブルトークか否かを判定し、適応化学習の制御を行っている。
しかし、瞬間的な状態量をもとにしたダブルトーク判定は、ノイズやエコー経路の変化などの外乱が大きい条件では判断を誤りやすい。誤判定によって短い時間の間に判定結果が何度も変わると、エコー消去装置の動作が安定せず、音質が著しく低下する。
In the echo canceller disclosed in
However, the double-talk determination based on the instantaneous state quantity is likely to be erroneous under the condition that the disturbance such as the noise and the change of the echo path is large. If the determination result changes many times in a short time due to erroneous determination, the operation of the echo canceller is not stable and the sound quality is significantly lowered.
外乱によって状態の判断が不安定となる問題を解決する為に、状態が変化した時点において、所定の時間、判定の切換えを待つことによって誤判定を低減させるという技術が、例えば特開2004-153483号公報(特許文献2)に開示されている。
しかし、この方法では、状態変化の誤検知による誤判定は減らせるものの、真に状態が変化した際に、所定の時間だけ、判定の切換えを遅らせることによってその間、結果的に誤判定を生じさせてしまう。
すなわち、特許文献2に開示された従来のエコー消去装置では、実際に通話状態の変化が観測された際に、その真偽を判断する為に一定の時間を要し、これがタイムロスとなって、装置の反応が遅れ、効果的にエコーを消去できないという問題がある。
In order to solve the problem that the determination of the state becomes unstable due to disturbance, a technique of reducing erroneous determination by waiting for switching of the determination for a predetermined time when the state changes is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-153483. (Patent Document 2).
However, although this method can reduce erroneous determination due to erroneous detection of a change in state, when the state changes truly, delaying the switching of the determination by a predetermined time results in erroneous determination during that time. End up.
That is, in the conventional echo canceller disclosed in
従来のエコー消去装置はシングルトークか、ダブルトークかの判定を、判定時点で装置に入力された、受信入力信号または送信入力信号に基づいて行っているので、外乱に対して精度良く通話状態を判定できず、この結果エコー消去効果が安定しないという問題があった。
また、効果を安定させるために、状態の変化に対して、所定の時間、判定の切換えを待つようにしても、この間のタイムロスによって、装置の反応が遅れ、効果的にエコーを消去できなくなるという問題があった。
The conventional echo canceller determines whether the talk is single talk or double talk based on the received input signal or the transmitted input signal input to the device at the time of determination. As a result, there is a problem that the echo cancellation effect is not stable.
In addition, in order to stabilize the effect, even if waiting for switching of the determination for a predetermined time with respect to the change of the state, the response of the apparatus is delayed due to the time loss during this time, and the echo cannot be effectively erased. There was a problem.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、精度良くダブルトーク判定を行う事によって効果的にエコーを消去するエコー消去装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an echo canceller that effectively cancels echoes by performing double-talk determination with high accuracy.
この発明に係るエコー消去装置は、
受信入力信号を受話音声として出力するスピーカ、
送話音声を収音し送信入力信号として出力するマイク、
前記マイクで収音した送信入力信号から、フィルタで濾波した受信入力信号を引き去り、送信中間信号を出力するエコー引去り手段、
前記受信入力信号と前記送信入力信号と前記送信中間信号を入力し、これらの一定時間過去に入力された信号を保持するそれぞれの入力信号に対応する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された受信入力信号と送信入力信号と送信中間信号に対して、現時点で判定の対象としている時間フレームに等しい範囲領域を対象とする第1の時間窓によって通話状態の分析を行う第1の状態分析部と、
第1の時間窓とは異なり、現時点で判定の対象としている時間フレームと、これより後の、所定の数フレームを含む領域を対象とする第2の時間窓によって、前記記憶手段に記憶された受信入力信号と送信入力信号と送信中間信号に対して、通話状態の分析を行う第2の状態分析部をもち、
この二つの状態分析部による分析結果をもとに通話状態判定をするダブルトーク判定手段、
前記受信入力信号と前記送信入力信号を入力し、前記ダブルトーク判定手段による判定結果に従って、フィルタを適応化学習する適応フィルタ手段、
前記適応フィルタ手段で学習したフィルタ係数を、一定の周期で、エコー引き去り手段に転送し、フィルタ係数を書き換える転送手段、
前記適応フィルタ手段に入力される受信入力信号に所定の遅延を挿入する第1の遅延手段、
前記適応フィルタ手段に入力される送信入力信号に所定の遅延を挿入する第2の遅延手段を備える。
The echo canceller according to the present invention is
A speaker that outputs a received input signal as a received voice,
A microphone that picks up the transmitted voice and outputs it as a transmission input signal,
From a transmission input signal picked up by the microphone, subtraction received input signal filtered by the filter, the echo subtraction means for outputting a transmission intermediate signal,
Storage means for inputting the transmission intermediate signal the received input signal and the transmission input signal, corresponding to each of the input signals to hold the signal input in the past these fixed time,
With respect to the reception input signal, transmission input signal, and transmission intermediate signal stored in the storage means, the call state is analyzed by a first time window that covers a range area equal to the time frame that is currently determined. A first state analysis unit to perform;
Unlike the first time window, it is stored in the storage means by a time frame that is the object of determination at the present time and a second time window that covers a region including a predetermined number of frames after that. A second state analysis unit for analyzing a call state with respect to a reception input signal, a transmission input signal, and a transmission intermediate signal;
Double-talk determination means for determining the call state based on the analysis results by the two state analysis units ,
Enter the transmission input signal and the received input signal, in accordance with the determination result by the double-talk determination means, the adaptive filter means for adaptively learning a filter,
The filter coefficient learned by the adaptive filter means, at a predetermined period, then transferred to the echo subtraction means, transfer means for rewriting the filter coefficients,
First delay means for inserting a predetermined delay to the received input signal input to the adaptive filter means,
There is provided second delay means for inserting a predetermined delay into the transmission input signal inputted to the adaptive filter means.
この発明のエコー消去装置によれば、エコーを引去る為のフィルタ係数を生成する適応フィルタ手段に入力される信号を遅延させ、ダブルトーク判定手段において、判定の対象とする時間フレームよりも後に入力された時系列信号データを判定に用いることができるようにした事で、精度良く通話状態を判定し、効果的に適応化学習を行うことによって、エコーの消去効果を高める効果を奏する。 According to the echo canceller of the present invention, the signal input to the adaptive filter means for generating the filter coefficient for removing the echo is delayed, and the double talk determination means inputs the signal after the time frame to be determined. By making it possible to use the time-series signal data thus determined for the determination, it is possible to determine the call state with high accuracy and effectively perform adaptive learning, thereby improving the echo cancellation effect.
実施の形態1.
この発明に係る実施の形態1のエコー消去装置は、適応フィルタ手段への入力信号を所定の時間分、遅延させることにより、ダブルトーク判定において、判定の対象とする時系列信号よりも後に入力された時系列信号を用いて分析を行えるようにし、これによって精度よくダブルトーク判定を行えるようにしたエコー消去装置である。
The echo cancellation apparatus according to the first embodiment of the present invention delays the input signal to the adaptive filter means by a predetermined time, so that it is input after the time-series signal to be determined in the double talk determination. This is an echo canceller that can perform analysis using a time-series signal and thereby perform double-talk determination with high accuracy.
図1はこの発明の実施の形態1によるエコー消去装置を示す構成図である。以下、この図を用いて本装置の詳細を説明する。
受信入力信号R(n)はスピーカ101により音声再生され、この音声がエコーとして、送話音声に重畳され、マイク102に入力される。このためマイク102で収音された送信入力信号S(n)には、送話音声とエコーが含まれている。エコー引去り手段103はこれに対し、まず受信入力信号R(n)をフィルタ係数列FN(k)で表されるFIR(Finite Impulse Response)フィルタ103aによって濾波してエコー引去り信号D(n)を得、これを送信入力信号S(n)から加算器103bにより引去る事によって、エコーの引去りを行い、送信中間信号Se(n)を出力する。この処理は以下の式1で表される。
1 is a block diagram showing an echo canceling apparatus according to
The received input signal R (n) is reproduced as sound by the
フィルタ系数列FN(k)で表されるFIRフィルタ103aはエコー経路の空間伝達特性を模擬しており、これによって生成されるエコー引去り信号D(n)は、到来するエコーを予測した信号である。フィルタ系数列FN(k)の算出は後述の適応フィルタ手段105を用いて行われる。
The
送信入力信号S(n)と受信入力信号R(n)および送信中間信号Se(n)はダブルトーク判定手段104に入力され、ダブルトーク判定手段104は、これら送信入力信号S(n)と受信入力信号R(n)および送信中間信号Se(n)を用いて通話状態の判定を行う。なお、ダブルトーク判定手段104は、過去に入力された時系列信号データを、所定のL時間フレーム分だけ記憶する手段を内部に備え、通話状態の判定は、L時間フレーム分だけ過去に入力された時系列信号について行われるものとする。すなわち、通話状態判定は、入力された最新の時系列信号データよりも、L時間フレーム分前の時系列信号データに対して行う。
The transmission input signal S (n), the reception input signal R (n), and the transmission intermediate signal Se (n) are input to the double
ダブルトーク判定手段104の内部の処理を図2を用いて具体的に説明する。ダブルトーク判定手段104に入力された受信入力信号R(n)、 送信入力信号S(n)、 送信中間信号Se(n)は、それぞれ受信信号記憶部201、送信入力信号記憶部202、残差信号記憶部203に入力される。これらの各記憶手段には、所定の時間だけ、過去に入力されたそれぞれの時系列信号データが蓄えられている。
第1の状態分析部204および第2の状態分析部205は、一定の周期で、各記憶手段201〜203に記憶された時系列信号データを読出し、通話状態の分析を行う。
The internal processing of the double talk determining means 104 will be specifically described with reference to FIG. The received input signal R (n), the transmitted input signal S (n), and the transmitted intermediate signal Se (n) input to the double
The first
第1、第2の状態分析部204、205は、それぞれ異なる分析時間窓をもち、それらの分析時間窓に対応する時系列信号データから、通話状態が、送話側シングルトークか、受話側のシングルトークか、ダブルトークかの判断を行う。例えば送話側のシングルトークは、信号レベルと有音検出閾値を用いて、受話側が無音であり、送話側が有音であると検知される場合に、送話側シングルトークと見なし、これを分析結果として出力する。また、受話側のシングルトーク、及びダブルトークの分析方法は、例えば特許文献1に記載されている方法が好適な例として挙げられる。
The first and second
第1の状態分析部204および第2の状態分析部205による分析結果は、それぞれ第1の状態分析結果Flg_dt1(k) および第2の状態分析結果Flg_dt2(k)として出力される。分析結果Flg_dt1(k)、 Flg_dt2(k)は通話状態を示す識別信号であり、これらの信号は数値で表されるようなものであってもよい。またkは、分析を行ったフレーム番号を表している。
第1、第2の状態分析部204、205は、上述のようにそれぞれ別個の分析時間窓を持っており、これらを第1の時間窓、第2の時間窓と称することとする。第1、第2の時間窓は、図3に図示されるように範囲が異なっており、第1の時間窓は、現時点で判定の対象となっている時間フレームと一致する時間窓を持つものとし、第2の時間窓は、この時間フレームを起点とし、前述のL時間フレーム分まで後を含んでいるものとする。
The analysis results by the first
As described above, the first and second
このような時間窓を設定することにより、第1の状態分析部204は、通話状態の変化に速やかに反応できるが、反面、瞬間的な外乱に弱い性質を持つ。一方、第2の状態分析部205は、外乱に強く、また判定対象とする時間フレームよりも後の通話状態を先行して捉えることができるが、一方で時間分解能が低いという性質をもつ。
このため状態判定部206は、第1の状態分析結果Flg_dt1(k)、および第2の状態分析結果Flg_dt2(k)をもとに、これらの分析結果を組み合わせて最終的な状態判定結果Flg_dt(k)を出力する。すなわち、第1の状態分析結果Flg_dt1(k)に対して、第2の状態分析結果Flg_dt2(k)をもとに外乱によるエラーを検出し、これを排除する事によって、正確な判定結果を得る。
By setting such a time window, the first
For this reason, the
具体的には、図4のフローチャートに基づいて、次のように判定する。
まずステップST1において、第1の状態分析結果Flg_dt1(k)が、直前の状態判定結果Flg_dt(k-1)とは異なるか否か、すなわち次式2の条件が成り立つか否かを判定する。
Specifically, the determination is made as follows based on the flowchart of FIG.
First, in step ST1, it is determined whether or not the first state analysis result Flg_dt1 (k) is different from the immediately preceding state determination result Flg_dt (k-1), that is, whether or not the condition of the
式(2)が成り立つ場合はステップST2の処理に移行する。また成り立たない場合はステップST4の処理に移行する。
ステップST2では、 Flg_dt1(k)が第2の状態分析結果Flg_dt2(k)と一致するか否か、すなわち式3の条件が成り立つか否かを判定する。
If equation (2) holds, the process proceeds to step ST2. If not, the process proceeds to step ST4.
In step ST2, it is determined whether Flg_dt1 (k) matches the second state analysis result Flg_dt2 (k), that is, whether the condition of
式3が成り立つ場合はステップST3の処理に移行する。また成り立たない場合はステップST4の処理に移行する。
ステップST3では、状態が変化したものと判断し、判定結果Flg_dt(k)を、式4として出力する。
If
In step ST3, it is determined that the state has changed, and the determination result Flg_dt (k) is output as Equation 4.
一方、ステップST4では、状態が変化していないものと判断し、判定結果Flg_dt(k)を、式5として出力する。 On the other hand, in step ST4, it is determined that the state has not changed, and the determination result Flg_dt (k) is output as Equation 5.
以上のようにしてダブルトーク判定手段104より出力された判定結果Flg_dt(k)は、適応フィルタ手段105に入力される。適応フィルタ105はこの判定結果をもとに適応化学習の実行、停止が制御される。即ち、判定結果Flg_dt(k)が受話側のシングルトークを示す時にのみ、適応化学習が行われる。
また適応フィルタ手段105には、第1の遅延手段106にて所定の遅延が付加された遅延受信入力信号Rd(n)と、第2の遅延手段107にて同様に遅延を付加された遅延送信入力信号Sd(n)が入力される。ここで、第1の遅延手段106および第2の遅延手段107は、判定結果Flg_dt(k)と、遅延送信入力信号Sd(n)および遅延受信入力信号Rd(n)の時刻が整合するように、ダブルトーク判定手段104における、判定の遅延であるL時間フレーム分の遅延を付加するものとする。
The determination result Flg_dt (k) output from the double
The adaptive filter means 105 also includes a delayed reception input signal Rd (n) to which a predetermined delay is added by the first delay means 106, and a delay transmission to which the delay is similarly added by the second delay means 107. An input signal Sd (n) is input. Here, the first delay means 106 and the second delay means 107 match the determination result Flg_dt (k) with the time of the delayed transmission input signal Sd (n) and the delayed reception input signal Rd (n). Assume that a delay of L time frames, which is a determination delay, is added in the double talk determination means 104.
適応フィルタ手段105は入力された遅延送信入力信号Sd(n)および遅延受信入力信号Rd(n)を用いて適応化学習を行い、フィルタ係数列HN(k)を生成する。適応フィルタの適応化アルゴリズムには、例えばLMS(Least Mean Square)アルゴリズムなどの、よく知られたアルゴリズムを使用することができる。
転送手段108は、適応フィルタ手段105の適応化学習によって生成されたフィルタ系数列HN(k)を所定の周期ごとに読出し、エコー引去り手段103に転送してFIRフィルタ103aのフィルタ系数列FN(k)に上書きする。
The adaptive filter means 105 performs adaptive learning using the input delayed transmission input signal Sd (n) and delayed reception input signal Rd (n), and generates a filter coefficient sequence H N (k). A well-known algorithm such as an LMS (Least Mean Square) algorithm can be used as an adaptive algorithm for the adaptive filter.
The transfer means 108 reads out the filter system sequence H N (k) generated by the adaptive learning of the adaptive filter means 105 every predetermined period, transfers it to the echo removal means 103, and transfers it to the filter system sequence F of the
また、エコー引去り手段103によって出力された送信中間信号Se(n)は、第3の遅延手段109において、第1の遅延手段106、第2の遅延手段107と同様に、ダブルトーク判定結果Flg_dt(k)と送信中間信号Se(n)の時刻が整合するように、L時間フレーム分の遅延を付加して遅延送信中間信号Sde(n)を出力する。
遅延送信中間信号Sde(n)はエコーサプレス手段110に入力され、エコーサプレス手段110は、ダブルトーク判定判定手段104の判定結果Flg_dt(k)にもとづき、残留エコーを抑えるための抑圧処理を行う。この抑圧処理には、例えば、判定結果Flg_dt(k)にもとづいて減衰量を制御する可変アッテネータ処理を用いてもよい。具体的には、判定結果Flg_dt(k)が受話側のシングルトークを示している時はエコーを完全に抑えるよう第1の所定のゲインA[dB]を、ダブルトークを示している時は第2の所定のゲインB[dB]を、それ以外の場合はゲイン0[dB]を付加する可変アッテネータであって、これらのゲインの関係は式(6)のように設定されているものとする。
Further, the transmission intermediate signal Se (n) output by the
The delayed transmission intermediate signal Sde (n) is input to the echo suppression means 110, and the echo suppression means 110 performs a suppression process for suppressing residual echo based on the determination result Flg_dt (k) of the double talk determination determination means 104. For this suppression process, for example, a variable attenuator process for controlling the attenuation amount based on the determination result Flg_dt (k) may be used. Specifically, when the determination result Flg_dt (k) indicates a single talk on the receiver side, the first predetermined gain A [dB] is set so as to completely suppress the echo, and when the determination result Flg_dt (k) indicates a double talk, 2 is a variable attenuator that adds a predetermined gain B [dB], otherwise gain 0 [dB], and the relationship between these gains is set as shown in equation (6) .
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、エコーを引去る為のフィルタを生成する適応フィルタ手段に入力される信号を遅延させ、ダブルトーク判定手段において、判定の対象とする時間フレームよりも後に入力された時系列信号データを判定に用いることができるようにした事で、精度良く通話状態を判定し、効果的に適応化学習を行うことによって、エコーの消去効果を高める効果を奏する。
また、通話状態の判定結果をもとにエコーサプレス処理を行うようにしたことで、エコーサプレス処理において送話音声が誤って抑圧されることを防ぎ、高いダブルトーク性能を実現する効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the first embodiment, the signal input to the adaptive filter means for generating the filter for removing the echo is delayed, and the time to be judged in the double talk judging means. By making it possible to use time-series signal data input after the frame for determination, it is possible to accurately determine the call state and effectively perform adaptive learning, thereby improving the echo cancellation effect Play.
Further, by performing the echo suppression process based on the determination result of the call state, it is possible to prevent the transmission voice from being erroneously suppressed in the echo suppression process, and to achieve an effect of realizing a high double talk performance.
実施の形態2.
実施の形態2のエコー消去装置は、ダブルトーク判定手段104において、時間窓の異なる複数の状態分析を設けず、単一の状態分析によって簡易に状態判定を行うことを可能としたものである。
図5はこの発明の実施の形態2によるエコー消去装置のダブルトーク判定手段104の構成を示す構成図である。状態分析部504が単一である点のみが実施の形態1と異なり、これ以外の構成要素は実施の形態1と同様である。
図5において、状態分析部504は、実施の形態1の第2の状態分析部205と同様の時間窓を持つ。即ち、状態分析部504の分析時間窓は、現時点で判定の対象となっている時間フレームを起点とし、所定のL時間フレーム分まで後を領域としている。
The echo canceling apparatus of the second embodiment makes it possible to easily perform state determination by a single state analysis without providing a plurality of state analyzes with different time windows in the double
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the double
In FIG. 5, the
状態判定部505は、状態分析部504が過去から現在まで出力した状態分析結果Flg_dtF(k)のうち、現時点で判定の対象としている時間フレームを時間領域として含む、全ての状態分析結果をもとに状態判定を行う。すなわち、図6に示すように、L時間フレーム過去から現在までの分析結果Flg_dtF(k-L+1)、 Flg_dtF(k-L+2)・・・、 Flg_dtF(k)をもちいて、このなかから最も多数を占める状態分析結果を、判定結果として採用する。
The
以上で明らかなように、この実施の形態2によれば、ある時間フレームの信号に対して、この時間フレームよりも長い時間窓を、時間軸上でスライドさせながら状態分析を重ねて行う事によって、外乱による誤判定を抑え、単一の時間窓による状態分析のみで精度良く状態判定を行う事を可能にし、簡易な構成で、高いダブルトーク性能を実現しつつ、エコーの消去効果を高める効果を奏する。 As is apparent from the above, according to the second embodiment, the state analysis is repeated for a signal of a certain time frame while sliding a time window longer than this time frame on the time axis. This makes it possible to suppress misjudgment due to disturbances and perform state judgment with high accuracy only by state analysis using a single time window, and achieve high doubletalk performance with a simple configuration while improving echo cancellation effect. Play.
実施の形態3.
実施の形態3のエコー消去装置は、ダブルトーク判定手段104において、通話状態が送話シングルトークとなる直前と直後において、送話シングルトークと判定する時間領域を拡長することによって、送話音声が僅かにでも存在する区間で、適応フィルタが誤って学習する事を回避するようにしたものである。
In the echo canceller of
図7は、この発明の実施の形態3によるエコー消去装置におけるダブルトーク判定手段104の構成を示す構成図である。ここでは、実施の形態2と同様に単一の状態分析部を持っているものとして説明するが、実施の形態1と同様に、時間窓の異なる2個の状態分析部を持っていてもよい。
以下、図7を用いて実施の形態3によるエコー消去装置の動作を説明する。受信信号記憶部701、送信入力信号記憶部702、残差信号記憶部703および状態分析部704の動作は実施の形態2と同様であり説明を省略する。
FIG. 7 is a configuration diagram showing the configuration of the double
Hereinafter, the operation of the echo canceling apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The operations of the reception
状態分析部704から出力された状態分析結果Flg_dtF(k)は中間判定部705に入力される。中間判定部705は、実施の形態2の状態判定部505と同様の判定処理を行い、中間判定結果Flg_dtM(k)を出力する。中間判定結果Flg_dtM(k)は、最終判定部706に入力され、最終判定部706は、さらに1単位時間フレーム分、判定を遅延させて次のフレームk+1におけるFlg_dtM(k+1)の入力を待ち、それまでに入力されたFlg_dtM(k-1)、 Flg_dt(k)、 Flg_dt(k+1)を用いて最終判定を行う。
The state analysis result Flg_dtF (k) output from the
最終判定部706における判定手順を図8のフローチャートにしたがって説明する。図8のフローチャートにおいて、”SST”は、判定結果が送話側のシングルトークである事を示している。はじめにステップST5において、中間判定結果Flg_dtM(k+1)がSSTすなわち送話シングルトークであるか否かを判定し、SSTであればステップST7の処理に移行し、SSTでなければステップST6の処理に移行する。また、ステップST6では、Flg_dtM(k-1)がSSTであるか否かを判定し、SSTであればステップST7の処理に移行し、SSTでなければステップST9の処理に移行する。
The determination procedure in the
ステップST7では、Flg_dtM(k)がSST以外であるか否かを判定し、SST以外であればステップST8の処理に移行し、SSTであればステップST9の処理に移行する。ステップST8では、最終判定部706は中間判定結果Flg_dtM(k)と異なり、送話側のシングルトークであるものと判断して、Flg_dt(k)=SSTとして最終判定結果Flg_dt(k)を出力する。一方、ステップST9では、中間判定結果Flg_dtM(k)が正であるものと判断して、Flg_dt(k)=Flg_dtM(k)として最終判定結果Flg_dt(k)を出力する。
In Step ST7, it is determined whether Flg_dtM (k) is other than SST. If it is not SST, the process proceeds to Step ST8, and if it is SST, the process proceeds to Step ST9. In step ST8, unlike the intermediate determination result Flg_dtM (k), the
図9、図10はダブルトーク判定手段104における通話状態の判定例を示した概念図である。これらの図において、RSTは受話シングルトークを表している。図9は中間判定結果がRSTからSSTに遷移する場合の例であり、ここでは、最終判定結果は中間判定結果よりも1フレーム前にSSTを出力する。また、図10は中間判定結果がSSTからRSTに遷移する場合の例であり、ここでは最終判定結果は中間判定結果よりも1フレーム後にSSTを出力する。この結果、送話シングルトークとして判定する範囲が拡大し、送話音声の語頭および語尾のような、わずかでも送話音声が含まれる送信入力信号に対して、適応フィルタが適応化学習を行い、学習効果が低下する事を回避している。また、同様にエコーサプレス処理において、送話音声がわずかでも含まれる送信入力信号に対してエコーサプレス処理が働くことを抑える事により、エコーサプレス処理によって送話音声が誤って抑圧される事を回避している。
FIG. 9 and FIG. 10 are conceptual diagrams showing an example of determining the call state in the double
以上で明らかなように、この実施の形態3によれば、送話シングルトーク状態と他の状態との変化点において、送話シングルトークとして判定される時間区間を拡張することで、適応フィルタ手段による誤適応と、エコーサプレス手段による送話音声の誤抑圧を防ぎ、高いダブルトーク性能を維持したままをエコー消去効果を向上させるという効果を奏する。 As is apparent from the above, according to the third embodiment, the adaptive filter means is provided by extending the time interval determined as the transmission single talk at the change point between the transmission single talk state and another state. It is possible to prevent misadaptation due to, and erroneous suppression of transmitted voice by echo suppression means, and to improve the echo cancellation effect while maintaining high double talk performance.
実施の形態4.
実施の形態1のエコー消去装置は、適応フィルタの制御の為の通話状態の判定に遅延を設けたため、適応フィルタをそのままエコーの引去りには使えず、別途エコー引去りのためのフィルタを設ける必要があった。
実施の形態4のエコー消去装置は、適応フィルタの制御のための通話状態の判定は遅延を設けずに行い、エコーサプレッサの制御のための通話状態の判定は遅延を設けて行うことで、適応フィルタをそのままエコーの引去りに用いることができるようにし、一方で、精度良く判定された判定結果をエコーサプレッサに用いる事で、エコーサプレス手段によって送話音声が損なわれないようにしたものである。
Embodiment 4 FIG.
Since the echo cancellation apparatus according to the first embodiment provides a delay in determining the call state for controlling the adaptive filter, the adaptive filter cannot be used as it is to remove the echo, and a separate filter for removing the echo is provided. There was a need.
The echo canceling apparatus according to the fourth embodiment performs adaptive determination by determining a call state for controlling an adaptive filter without providing a delay, and determining a call state for controlling an echo suppressor by providing a delay. The filter can be used for echo removal as it is, while the determination result determined with high accuracy is used for the echo suppressor so that the transmitted voice is not impaired by the echo suppress means. .
図11は、この発明の実施の形態4によるエコー消去装置の構成を示した構成図である。以下、この図を用いて実施の形態4によるエコー消去装置の動作を説明する。
マイク1102、 スピーカ1101の動作は実施の形態1と同様である。適応フィルタ手段1103は、受信入力信号R(n)をフィルタで濾波して引去り信号D(n)を生成し、この引去り信号D(n)を送信入力信号S(n)から引去ることでエコーの引去りを行い、送信中間信号Se(n)を出
力する。また、適応フィルタ手段1103は、この送信中間信号Se(n)および受信入力信号R(n)を用いて適応化学習を行い、最終的にSe(n)に含まれるエコーが最小となるようにフィルタ係数を更新する。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an echo canceller according to Embodiment 4 of the present invention. Hereinafter, the operation of the echo canceller according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
The operations of
第1のダブルトーク判定手段1104は、受信入力信号R(n)、送信入力信号S(n)、送信中間信号Se(n)から、現在の入力信号について通話状態を判定し、第1の判定結果Flg_dtADP(k)を出力する。第1の判定結果Flg_dtADP(k)は、適応フィルタ手段1103に入力され、適応フィルタ手段1103は適応化学習の実行・停止を、この第1の判定結果Flg_dtADP(k)に従って制御する。
また、第2のダブルトーク判定手段1105は、受信入力信号R(n)、送信入力信号S(n)、送信中間信号Se(n)から、一定時間過去に入力された時系列信号について通話状態の判定を行い、第2の判定結果Flg_dtES(k)を出力する。
第2のダブルトーク判定手段1105の構成及び判定方法は、実施の形態1、2、3のダブルトーク判定手段について述べた何れかの構成及び判定方法を用いることが可能である。
また、遅延手段1106は、第2の判定結果Flg_dtES(k)と送信中間信号Se(n)の時刻が整合するように、所定の遅延を付加して遅延送信中間信号Sde(n)を出力する。エコーサプレス手段1107は、第2の判定結果Flg_dtES(k)にもとづき、遅延送信中間信号Sde(n)に対して残留エコーを抑えるための抑圧処理を行い、送信出力信号So(n)を出力する。
The first double
Further, the second double talk judging means 1105 is connected to a time-series signal input for a certain time in the past from the reception input signal R (n), the transmission input signal S (n), and the transmission intermediate signal Se (n). And the second determination result Flg_dtES (k) is output.
As the configuration and determination method of the second double talk determination means 1105, any of the configurations and determination methods described for the double talk determination means of the first, second, and third embodiments can be used.
Further, the delay means 1106 adds a predetermined delay and outputs the delayed transmission intermediate signal Sde (n) so that the second determination result Flg_dtES (k) matches the time of the transmission intermediate signal Se (n). . Based on the second determination result Flg_dtES (k), the echo suppression means 1107 performs a suppression process for suppressing the residual echo on the delayed transmission intermediate signal Sde (n), and outputs a transmission output signal So (n). .
以上で明らかなように、この実施の形態4によれば、適応フィルタの制御のための通話状態の判定は遅延を設けずに行い、エコーサプレッサの制御のための通話状態の判定は遅延を設けて行うことで、エコー引去り処理に要する演算量を低減しつつ、エコーサプレス手段による送話音声の誤抑圧を防ぎ、高いダブルトーク性能を実現するという効果を奏する。 As apparent from the above, according to the fourth embodiment, the determination of the call state for controlling the adaptive filter is performed without providing a delay, and the determination of the call state for controlling the echo suppressor is provided with a delay. By doing so, the amount of computation required for the echo removal process is reduced, and erroneous suppression of the transmitted voice by the echo suppress means is prevented, and high double talk performance is realized.
この発明のエコー消去装置はカーナビゲーションシステムや携帯電話等の音声通信装置に適用され、特にカーナビゲーションシステムなどのハンズフリー通話装置への適用が好適である。 The echo canceller of the present invention is applied to a voice communication device such as a car navigation system or a mobile phone, and is particularly suitable for application to a hands-free communication device such as a car navigation system.
101、1101;スピーカ、102、1102;マイク、103;エコー引去り手段、103a;FIRフィルタ、103b;加算器、104;ダブルトーク判定手段、105、1103;適応フィルタ手段、106;第1の遅延手段、107;第2の遅延手段、108;転送手段、109;第3の遅延手段、110、1107;エコーサプレス手段、201、501、701;受信信号記憶部、202、502、702;送信入力信号記憶部、203、503、703;残差信号記憶部、204;第1の状態分析部、205;第2の状態分析部、206、505;状態判定部、504、704;状態分析部、705;中間判定部、706;最終判定部、1104;第1のダブルトーク判定手段、1105;第2のダブルトーク判定手段、1106;遅延手段。
101, 1101; speaker, 102, 1102; microphone, 103; echo removal means, 103a; FIR filter, 103b; adder, 104; double-talk determination means, 105, 1103; adaptive filter means, 106;
Claims (12)
受信入力信号を受話音声として出力するスピーカ、
送話音声を収音し送信入力信号として出力するマイク、
前記マイクで収音した送信入力信号から、フィルタで濾波した受信入力信号を引き去り、送信中間信号を出力するエコー引去り手段、
前記受信入力信号と前記送信入力信号と前記送信中間信号を入力し、これらの一定時間過去に入力された信号を保持するそれぞれの入力信号に対応する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された受信入力信号と送信入力信号と送信中間信号に対して、現時点で判定の対象としている時間フレームに等しい範囲領域を対象とする第1の時間窓によって通話状態の分析を行う第1の状態分析部と、
第1の時間窓とは異なり、現時点で判定の対象としている時間フレームと、これより後の、所定の数フレームを含む領域を対象とする第2の時間窓によって、前記記憶手段に記憶された受信入力信号と送信入力信号と送信中間信号に対して、通話状態の分析を行う第2の状態分析部をもち、
この二つの状態分析部による分析結果をもとに通話状態判定を行うダブルトーク判定手段と、
前記受信入力信号と前記送信入力信号を入力し、前記ダブルトーク判定手段による判定結果に従って、フィルタを適応化学習する適応フィルタ手段、
前記適応フィルタ手段で学習したフィルタ係数を、一定の周期で、エコー引き去り手段に転送し、フィルタ係数を書き換える転送手段、
前記適応フィルタ手段に入力される受信入力信号に所定の遅延を挿入する第1の遅延手段、
前記適応フィルタ手段に入力される送信入力信号に所定の遅延を挿入する第2の遅延手段を備えたエコー消去装置。 In an acoustic echo canceller for voice communication,
A speaker that outputs a received input signal as a received voice,
A microphone that picks up the transmitted voice and outputs it as a transmission input signal,
From a transmission input signal picked up by the microphone, subtraction received input signal filtered by the filter, the echo subtraction means for outputting a transmission intermediate signal,
Storage means for inputting the transmission intermediate signal the received input signal and the transmission input signal, corresponding to each of the input signals to hold the signal input in the past these fixed time,
With respect to the reception input signal, transmission input signal, and transmission intermediate signal stored in the storage means, the call state is analyzed by a first time window that covers a range area equal to the time frame that is currently determined. A first state analysis unit to perform;
Unlike the first time window, it is stored in the storage means by a time frame that is the object of determination at the present time and a second time window that covers a region including a predetermined number of frames after that. A second state analysis unit for analyzing a call state with respect to a reception input signal, a transmission input signal, and a transmission intermediate signal;
Double-talk determination means for determining the call state based on the analysis results by the two state analysis units ,
Enter the transmission input signal and the received input signal, in accordance with the determination result by the double-talk determination means, the adaptive filter means for adaptively learning a filter,
The filter coefficient learned by the adaptive filter means, at a predetermined period, then transferred to the echo subtraction means, transfer means for rewriting the filter coefficients,
First delay means for inserting a predetermined delay to the received input signal input to the adaptive filter means,
Echo canceller which includes a second delay means for inserting a predetermined delay to the transmission input signal input to the adaptive filter means.
受信入力信号を受話音声として出力するスピーカ、
送話音声を収音し送信入力信号として出力するマイク、
前記マイクで収音した送信入力信号から、フィルタで濾波した受信入力信号を引き去り、送信中間信号を出力するエコー引去り手段、
前記受信入力信号と前記送信入力信号と前記送信中間信号を入力し、所定の時間窓によって通話状態の分析を行う状態分析部をもち、状態分析部の分析時間窓は、現時点でダブルトーク判定の対象としている時間フレームと、これより後の、所定の数フレームを含む領域を対象とし、現時点で判定の対象としている時間フレームを時間窓内に含む、過去の全ての分析結果をもとに通話状態の判定を行うダブルトーク判定手段、
前記受信入力信号と前記送信入力信号を入力し、前記ダブルトーク判定手段による判定結果に従って、フィルタを適応化学習する適応フィルタ手段、
前記適応フィルタ手段で学習したフィルタ係数を、一定の周期で、前記エコー引き去り手段に転送し、フィルタ係数を書き換える転送手段、
前記適応フィルタ手段に入力される受信入力信号に所定の遅延を挿入する第1の遅延手段、
前記適応フィルタ手段に入力される送信入力信号に所定の遅延を挿入する第2の遅延手段を備えたエコー消去装置。 In an acoustic echo canceller for voice communication,
A speaker that outputs a received input signal as a received voice,
A microphone that picks up the transmitted voice and outputs it as a transmission input signal,
Echo extraction means for extracting a reception input signal filtered by a filter from a transmission input signal collected by the microphone and outputting a transmission intermediate signal;
Enter the transmission intermediate signal the received input signal and the transmission input signal and has a state analysis unit for analyzing a communication state by a predetermined time window, the analysis time window state analysis section, a double-talk determination at present Based on all the past analysis results, including the time frame that is the target of and the area that includes the predetermined number of frames after this, and that includes the time frame that is currently subject to determination within the time window A double-talk determination means for determining a call state ;
Adaptive filter means for inputting the reception input signal and the transmission input signal and adaptively learning a filter according to a determination result by the double talk determination means;
Transfer means for transferring the filter coefficients learned by the adaptive filter means to the echo removal means at a constant period, and rewriting the filter coefficients;
First delay means for inserting a predetermined delay into the received input signal input to the adaptive filter means;
An echo canceller comprising second delay means for inserting a predetermined delay into a transmission input signal inputted to the adaptive filter means.
受信入力信号を受話音声として出力するスピーカ、
送話音声を収音し送信入力信号として出力するマイク、
前記マイクで収音した送信入力信号から、フィルタで濾波した受信入力信号を引き去り、送信中間信号を出力する適応フィルタ手段、
前記受信入力信号と前記送信入力信号と前記送信中間信号を入力し、所定の時間フレーム毎に最新の入力信号に対して通話状態を判定し、判定結果により前記適応フィルタ手段のフィルタ係数を更新する第1のダブルトーク判定手段、
一定時間過去の受信入力信号と送信入力信号と送信中間信号を入力し、これらの一定時間過去に入力された信号を保持するそれぞれの入力信号に対応する記憶手段と、
受信入力信号、送信入力信号、送信中間信号に対して、現時点でダブルトーク判定の対象としている時間フレームに等しい範囲領域を対象とする第1の時間窓によって通話状態の分析を行う第1の状態分析部と、
受信入力信号、送信入力信号、送信中間信号に対して、現時点でダブルトーク判定の対象としている時間フレームと、これより後の、所定の数フレームを含む領域を対象とする第1の時間窓とは異なる第2の時間窓によって通話状態の分析を行う第2の状態分析部をもち、
この二つの状態分析部による分析結果をもとに状態判定を行う第2のダブルトーク判定手段、
第2のダブルトーク判定手段による判定結果に従って適応フィルタ手段からの送信中間信号のエコー抑圧を行なうエコーサプレス手段、
エコーサプレス手段に入力される送信出力信号に所定の遅延を挿入する遅延手段を備えたエコー消去装置。 In an acoustic echo canceller for voice communication,
A speaker that outputs a received input signal as a received voice,
A microphone that picks up the transmitted voice and outputs it as a transmission input signal,
From a transmission input signal picked up by the microphone, subtraction received input signal filtered by the filter, the adaptive filter means for outputting a transmission intermediate signal,
Enter the transmission intermediate signal the received input signal and the transmission input signal and determines the communication state with respect to the latest input signal for each predetermined time frame, and updates the filter coefficient of the adaptive filter means by the determination result First double-talk determining means;
A storage unit corresponding to each input signal that receives a reception input signal, a transmission input signal, and a transmission intermediate signal that are past a certain period of time, and holds a signal that is input in the past for a certain period of time;
A first state in which a speech state analysis is performed with respect to a reception input signal, a transmission input signal, and a transmission intermediate signal by a first time window that covers a range region equal to a time frame that is currently subject to double talk determination. The analysis department;
A time frame that is currently subject to double-talk determination with respect to a received input signal, a transmitted input signal, and a transmitted intermediate signal; and a first time window that covers a region including a predetermined number of frames after that Has a second state analysis unit for analyzing a call state by using a different second time window,
A second double-talk determining means for determining the state based on the analysis results by the two state analyzing units ;
Echo suppress means for performing echo suppression of the transmission intermediate signal from the adaptive filter means according to the determination result by the second double talk determination means;
An echo canceller comprising delay means for inserting a predetermined delay into a transmission output signal input to the echo suppress means.
受信入力信号を受話音声として出力するスピーカ、
送話音声を収音し送信入力信号として出力するマイク、
前記マイクで収音した送信入力信号から、フィルタで濾波した受信入力信号を引き去り、送信中間信号を出力する適応フィルタ手段、
前記受信入力信号と前記送信入力信号と前記送信中間信号を入力し、所定の時間フレーム毎に最新の入力信号に対して通話状態を判定し、判定結果により前記適応フィルタ手段のフィルタ係数を更新する第1のダブルトーク判定手段、
一定時間過去の受信入力信号と送信入力信号と送信中間信号を入力し、これらの一定時間過去に入力された信号を保持するそれぞれの入力信号に対応する記憶手段と、
前記受信入力信号、前記送信入力信号、前記送信中間信号に対して、所定の時間窓によって通話状態の分析を行う状態分析部をもち、状態分析部の分析時間窓は、現時点でダブルトーク判定の対象としている時間フレームと、これより後の、所定の数フレームを含む領域を対象とし、現時点でダブルトーク判定の対象としている時間フレームを時間窓内に含む、過去の全ての分析結果をもとに通話状態の判定を行う第2のダブルトーク判定手段、
前記第2のダブルトーク判定手段による判定結果に従って前記適応フィルタ手段からの送信中間信号のエコー抑圧を行なうエコーサプレス手段、
前記エコーサプレス手段に入力される送信出力信号に所定の遅延を挿入する遅延手段を備えたエコー消去装置。 In an acoustic echo canceller for voice communication,
A speaker that outputs a received input signal as a received voice,
A microphone that picks up the transmitted voice and outputs it as a transmission input signal,
Adaptive filter means for subtracting the reception input signal filtered by the filter from the transmission input signal picked up by the microphone and outputting a transmission intermediate signal;
The reception input signal, the transmission input signal, and the transmission intermediate signal are input, a call state is determined for the latest input signal every predetermined time frame, and a filter coefficient of the adaptive filter unit is updated according to the determination result. First double-talk determining means;
A storage unit corresponding to each input signal that receives a reception input signal, a transmission input signal, and a transmission intermediate signal that are past a certain period of time, and holds a signal that is input in the past for a certain period of time;
Said received input signal, the transmission input signal, to the transmission intermediate signal has a state analysis unit for analyzing a communication state by a predetermined time window, the analysis time window state analysis section, a double-talk determination at present a target to which the time frame, after this, the target region including a predetermined number of frames, currently included within the subject and the time frame over arm has a time window of double-talk determination, all the past analysis results A second double-talk determining means for determining the call state based on
Echo suppression means for performing echo suppression of the transmission intermediate signal from the adaptive filter means in accordance with the determination result by the second double talk determination means;
An echo canceller comprising delay means for inserting a predetermined delay into a transmission output signal input to the echo suppress means .
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