JP5092780B2 - 放収音装置 - Google Patents

Description

この発明は、スピーカからマイクに回り込むエコー成分を除去するエコーキャンセラを備えた放収音装置に関する。

従来、スピーカからマイクに回り込むエコー成分を除去するものとして適応型エコーキャンセラが用いられている（例えば特許文献１、２を参照）。特許文献１の適応型エコーキャンセラは、エコーキャンセルを開始する前に適切な動作状況を定義し、最適なパラメータをセットすることで急速な適応を実現するものである。また、特許文献２の適応型エコーキャンセラは、通話中にフィルタ係数が推定誤りを起こしたときに、保存しているフィルタ係数を転送することで、修正を速やかに行うものである。
特開２００２−１３５１７３号公報 特開２００５−２３６５９６号公報

しかし、特許文献１のエコー抑制手法は、自装置内での処理に関するものであった。そのため、通信先の問題によって発生するエコーを抑制することができなかった。また、特許文献２のエコーキャンセラにおいても、通信先の室内音響特性を把握することができないため、通信先の問題によって発生するエコーを抑制することができなかった。

そこで、この発明は、通信先のエコー発生状況を把握することができ、さらには通信先のエコーキャンセラに対して適切なフィルタ係数を指示、設定することができる放収音装置を提供することを目的とする。

この発明の放収音システムは、音声を放音する放音手段と、収音信号を生成する収音手段と、適応型フィルタを有するエコーキャンセラと、を備えている。また、適応型フィルタのタップ数を含むフィルタ係数の設定を複数記憶する記憶手段と、記憶手段からフィルタ係数を読み出して、適応型フィルタのフィルタ係数を設定する設定手段と、他装置と通信する通信手段と、他の装置で発生するエコーを検出するエコー検出手段と、設定手段にフィルタ係数を切り替えるように指示する指示手段と、を備えている。指示手段は、エコー検出手段でエコーを検出したとき、他の装置にエコーが発生している旨を示すエコー発生情報を送信する。また、指示手段は、エコー発生情報を他の装置から受信したとき、タップ数を含むフィルタ係数の設定を切り替えるように指示する。

このように、他の装置側で発生しているエコーを検出し、フィルタ係数の切り替えを促すことで、通信先の問題によって発生するエコーを抑制することができる。

また、上記発明において、前記指示手段は、前記エコー発生情報にフィルタ係数を指定する指定情報を含めて他の装置に送信し、他の装置から前記指定情報が含まれたエコー発生情報を受信したとき、当該指定情報に基づいてフィルタ係数を切り替えるように指示することが望ましい。

この場合、切り替えるフィルタ係数を指定する情報を他の装置に送信するので、より正確にエコーを抑制することができる。

また、上記発明において、前記指示手段は、前記エコー検出手段がエコーを検出したとき、前記エコー発生情報を送信する処理にかえて、前記通信手段を介して他の装置の適応型フィルタのフィルタ係数を切り替えることが望ましい。これにより、直接他の装置のフィルタ係数を切り替えることができる。

また、上記発明において、ユーザに種々の情報を表示する表示手段を備え、前記指示手段は、前記エコー検出手段がエコーを検出したとき、フィルタ係数を切り替えずに前記表示手段にフィルタ係数の切り替えを促す表示を行うようにしてもよい。この場合、エコーの発生を示す表示を行うのみで、その後の処理は受信側のユーザが手動で行う。ユーザが手動で行う態様としては、ユーザ操作部（ユーザインタフェース）を用いてフィルタ係数を変更するようにしてもよいし、マイクの向きを変えたり、吸音材を設置する等してスピーカ、マイク間の音響結合を小さくするようにしてもよい。

この発明によれば、通信先のエコー発生状況を把握することができ、さらには通信先の室内音響特性に対応したフィルタ係数をリモートで設定することができる。そのため、通信先の問題によって発生するエコーを抑制することができる。

以下、本発明に係る実施形態として、放収音システムについて説明する。図１は、放収音システムの構成を示すブロック図であり、図２は、各端末の構成を示すブロック図である。なお、本実施形態においてはＡ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ等を省略し、特に記載なき場合、装置内を伝達する音声信号は、全てデジタル音声信号とする。

図１において、放収音システムは、複数（同図においては２つ）の端末１Ａ、１Ｂを備えている。端末１Ａ、１Ｂは、それぞれ地点Ａ、Ｂに設置されている。端末１Ａ、１Ｂは同じ構成、機能を有しており、図２においては、代表して端末１Ａの構成を示す。なお、端末の数はこの例に限るものではない。

端末１Ａは、マイク１１、スピーカ１２、エコー検出部１３、エコーキャンセラ１４、入出力Ｉ／Ｆ１５、制御部１６、操作部１７、および表示部１８を備えている。エコー検出部１３は、比較部３１を備え、エコーキャンセラ１４は、適応型フィルタ５１、ポストプロセッサ５２、およびメモリ５３を備えている。

入出力Ｉ／Ｆ１５は、ネットワーク端子を有し、他の端末とデータ（音声信号）の送受信を行う。例えば、図１において端末１Ａは、入出力Ｉ／Ｆ１５を介して、ネットワーク内の他の端末（端末１Ｂ）と所定のプロトコルに準じた音声情報として音声信号を送受信する。入出力Ｉ／Ｆ１５は、他装置から受信した音声信号（放音信号）をエコー検出部１３の比較部３１、エコーキャンセラ１４の適応型フィルタ５１、およびスピーカ１２に入力する。スピーカ１２は入力された放音信号に応じて音声を放音する。

マイク１１は、端末周囲の音声を収音し、音声信号（収音信号）をエコーキャンセラ１４のポストプロセッサ５２に入力する。ポストプロセッサ５２の出力信号は、適応型フィルタ５１、およびエコー検出部１３の比較部３１に入力される。エコー検出部１３から出力された収音信号は、入出力Ｉ／Ｆ１５を介して他の端末に送信される。エコー検出部１３は、放音信号と収音信号の相関からエコーを検出する。

図３は、エコー検出の動作を説明する図である。同図においては端末１Ａのユーザが発話し、端末１Ｂにおいてエコーが発生する例を示している。なお、同図の端末１Ａ、１Ｂにおいて、制御部１６、操作部１７、および表示部１８を省略している。また、端末１Ａにおいてはエコーキャンセラ１４の詳細な構成、動作の説明を省略し、端末１Ｂにおいては、エコー検出部１３の詳細な構成、動作の説明を省略する。

端末１Ａにおいて、マイク１１は、ユーザの発話音声を収音し、収音信号ｘ１をエコーキャンセラ１４を介して比較部３１、および入出力Ｉ／Ｆ１５に入力する。収音信号ｘ１は、端末１Ｂの入出力Ｉ／Ｆ１５に入力される。

端末１Ｂにおいて、収音信号ｘ１は、エコー検出部１３を介して適応型フィルタ５１、およびスピーカ１２に入力される。スピーカ１２は、収音信号ｘ１（端末１Ｂにおいては放音信号となる）に基づいて音声を放音する。スピーカ１２で放音された音声は、音響空間を経てマイク１１に入力される。マイク１１は、この帰還音声を収音信号ｘ２としてポストプロセッサ５２に入力する。ポストプロセッサ５２では、収音信号ｘ２から適応型フィルタ５１の出力信号ｘ３が差し引かれる。適応型フィルタ５１は、スピーカ１２からマイク１１に至る音響空間の伝達関数を推定するＦＩＲフィルタである。この推定した伝達関数で入出力Ｉ／Ｆ１５から入力された収音信号ｘ１をフィルタ処理し、疑似エコー成分である出力信号ｘ３を生成し、これを出力するものである。ポストプロセッサ５２で疑似エコー成分が除去された後の残さ信号ｙ１は、エコー検出部１３、および入出力Ｉ／Ｆ１５を経て端末１Ａに送信される。また、残さ信号ｙ１は、適応型フィルタ５１に入力され、上記伝達関数を更新するための参照信号となる。

適応型フィルタ５１は、残さ信号ｙ１を基に、疑似エコー成分を実際のエコー成分に近似させるべく伝達関数を自動更新する。適応型フィルタ５１の更新度合いは、種々のパラメータ（タップ数、ステップサイズ等）により決定される。タップ数等のパラメータ（フィルタ係数の初期値）はメモリ５３に記憶されており、制御部１６により設定される。例えばタップ数を長く設定すれば、演算量が増大し、実際のエコーよりも長い成分がノイズ成分となる可能性も有るが、長い残響音等によるエコーを適切に除去することができ、室内空間が大きい場合等に好適である。一方でタップ数を短く設定すれば、演算量が低減するとともに、疑似エコー成分がノイズ成分となる可能性も低減し、室内空間が小さい場合やダブルトーク時に好適となる。しかし、室内空間が大きい場合等、長い残響音が発生する場合にエコー成分を除去しきれなくなる。そのため、端末を設置する室内空間に応じて適切なタップ数を設定する必要がある。本実施形態では、メモリ５３に複数のフィルタ係数の初期値が記憶されており、制御部１６は、ユーザ操作や他の端末からの指示によって、適応型フィルタ５１のフィルタ係数の初期値を切り替えるようにしている。

図４は、メモリ５３に記憶されている複数のフィルタ係数の初期値を示す図である。同図において、メモリ５３には部屋の大きさに対応して３種類のフィルタ係数の初期値が記憶されている。すなわち、メモリ５３に記憶されている各フィルタ係数は、部屋の大きさが大きい場合、タップ数の長いフィルタ係数とし、部屋の大きさが小さい場合、タップ数の短いフィルタ係数としている。なお、フィルタ係数の数はこの例に限るものではない。ユーザは、操作部１７を操作して、これらのフィルタ係数から端末を設置している部屋の大きさに応じたフィルタ係数を選択する。例えば、表示部１８には、部屋の大きさ「大、標準、小」の３つのアイコン等が表示され、ユーザがこれらのうちから１つを選択できるようになっている。ユーザがいずれか１つを選択すると、その選択されたフィルタ係数の初期値が適応型フィルタ５１に設定される。

ここで、ユーザが適切なフィルタ係数の選択を誤っていた場合、例えば部屋の大きさが大きいにも関わらず部屋の大きさ「小」のフィルタ係数を選択すると、タップ数が室内空間の大きさに対応せず、エコーが発生する場合がある。また、室内空間が小さい場合であっても、室内の反響特性（ライブネス）が強い場合、残響音が下がらずに長く続くこととなる。この場合においても、タップ数が室内空間に対応せず、エコーが発生する場合がある。そこで、本実施形態では、ネットワークで接続されている他の装置（図３では端末１Ａ）において、端末１Ｂで発生するエコーを検出し、端末１Ａから端末１Ｂに対してフィルタ係数を切り替えるように指示する情報を送信する。

図３において、端末１Ｂから出力された残さ信号ｙ１は、端末１Ａのエコー検出部１３に入力される。端末１Ａのエコー検出部１３は、残さ信号ｙ１（放音信号となる）と収音信号ｘ１の相関を求める。この相関が閾値を超える場合には端末１Ｂにおいてエコーが発生していると判断することができる。すなわち、端末１Ｂでエコーが発生している場合、収音信号ｘ２のエコー成分（収音信号ｘ１の成分）を除去できておらず、残さ信号ｙ１には、収音信号ｘ１の成分が多く含まれる。そのため、残さ信号ｙ１と収音信号ｘ１の相関が高い場合に端末１Ｂでエコーが発生していると判断することができる。

エコー検出部１３は、エコーが発生していると判断した場合、エコーが発生している旨を示す情報（エコー発生情報）を制御部１６に送信する。端末１Ａの制御部１６は、入出力Ｉ／Ｆ１５を介して、端末１Ｂにエコー発生情報を送信する。端末１Ｂにおいて、制御部１６は、入出力Ｉ／Ｆ１５を介してエコー発生情報を受信する。制御部１６は、エコー発生情報を受信すると、適応型フィルタ５１のフィルタ係数（初期値）を切り替える。すなわち、メモリ５３に記憶している複数のフィルタ係数からいずれか１つを選択し、適応型フィルタ５１に設定する。例えば、最もタップ数の長いフィルタ係数に切り替える。

なお、上記の例は、端末１Ｂの制御部１６がエコー発生情報を受信して、任意のフィルタ係数に切り替える例を示したが、端末１Ａの制御部が切り替えるフィルタ係数を直接指定するようにしてもよい。すなわち、端末１Ａの制御部１６は、エコー発生情報にフィルタ係数を指定する指定情報を含めて送信し、端末１Ｂの制御部１６は、この指定情報に基づいてフィルタ係数を切り替える。

また、制御部１６は、フィルタ係数を切り替えずに、表示部１８にフィルタ係数の切り替えを促す表示を行うようにしてもよい。例えば、「部屋の大きさを大に切り替えてください」等のガイドラインを表示する。この場合、ユーザ自身の意志でフィルタ係数を切り替えることができる。なお、表示部１８の表示は、切り替えを促す表示に限らず、警告等その他の表示であってもよい。また、スピーカ１２から音声により警告等を発してもよい。なお、ユーザは、マイクの向きを変えたり、吸音材を設置する等してスピーカ、マイク間の音響結合を小さくするようにしてもよい。

また、Ｔｅｌｎｅｔ、ＶＰＮ等を用い、端末１Ａから直接、端末１Ｂのフィルタ係数を切り替えるようにしてもよい。例えば、端末１Ａの制御部１６は、エコー検出部１３からエコー発生情報を受信したとき、入出力Ｉ／Ｆ１５を介して端末１Ｂにログオンする。Ｔｅｌｎｅｔを用いる場合、端末１ＡがＴｅｌｎｅｔクライアント、端末１ＢがＴｅｌｎｅｔホストとなる。これにより、端末１Ａからリモートで端末１Ｂのフィルタ係数を切り替えることができる。この場合、端末１Ａのユーザが操作部１７を用いて端末１Ｂのフィルタ係数を切り替えることができ、相手側（端末１Ｂ）で発生しているエコーを聞きながら適切なフィルタ係数を設定することができる。

放収音システム装置の構成を示すブロック図である。 各端末の構成を示すブロック図である。 エコー検出の動作を説明する図である。 メモリ５３に記憶されている複数のフィルタ係数の初期値を示す図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ−端末
１１−マイク
１２−スピーカ
１３−エコー検出部
１４−エコーキャンセラ
１５−入出力Ｉ／Ｆ
１６−制御部
１７−操作部
１８−表示部

Claims (4)

1. 放音信号に基づいて音声を放音する放音手段と、
   音声を収音し、収音信号を生成する収音手段と、
   前記放音信号をフィルタ処理して疑似エコー信号を生成する適応型フィルタを有し、当該疑似エコー信号を前記収音信号から減算することでエコー成分を除去するエコーキャンセラと、
   前記適応型フィルタのタップ数を含むフィルタ係数の設定を複数記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段からフィルタ係数を読み出して、前記適応型フィルタのフィルタ係数を設定する設定手段と、
   他の装置から放音信号を受信するとともに、他の装置に収音信号を送信する通信手段と、
   前記放音信号および前記収音信号に基づいて他の装置で発生するエコーを検出するエコー検出手段と、
   前記エコー検出手段がエコーを検出したとき、前記他の装置にエコーが発生している旨を示すエコー発生情報を送信し、
   前記他の装置からエコー発生情報を受信したとき、前記設定手段にタップ数を含むフィルタ係数の設定を切り替えるように指示する指示手段と、
   を備えた放収音装置。
2. 前記指示手段は、前記エコー発生情報にフィルタ係数を指定する指定情報を含めて他の装置に送信し、
   他の装置から前記指定情報が含まれたエコー発生情報を受信したとき、当該指定情報に基づいてフィルタ係数を切り替えるように指示する請求項１に記載の放収音装置。
3. 前記指示手段は、前記エコー検出手段がエコーを検出したとき、前記エコー発生情報を送信する処理にかえて、前記通信手段を介して他の装置の適応型フィルタのフィルタ係数を切り替える請求項１、または請求項２に記載の放収音装置。
4. ユーザに種々の情報を表示する表示手段を備え、
   前記指示手段は、前記エコー検出手段がエコーを検出したとき、フィルタ係数を切り替えずに前記表示手段にフィルタ係数の切り替えを促す表示を行う請求項１、請求項２、または請求項３に記載の放収音装置。

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