JP5889224B2 - エコー抑圧ゲイン推定方法とそれを用いたエコー消去装置とプログラム - Google Patents

Description

この発明は、音響再生系を有する通信会議システム等に用いられるエコー消去装置及び、それに適用されるエコー抑圧ゲイン推定方法と、そのプログラムに関する。

短時間スペクトル振幅（STSA：Sort-Time Spectral Amplitude）推定に基づくエコー抑圧処理は、エコーと近端話者音声の無相関を仮定してエコーを抑圧するゲイン係数を推定し、振幅周波数領域でエコーを抑圧する方法であり、例えば非特許文献１に記載されている。これに対し、エコー抑圧後の音声品質向上のため、非特許文献１に記載される上記ゲイン係数の推定方法（以下、「エコー抑圧ゲイン推定方法」と称す）を改善した手法として、特許文献１が提案されている。ここでは、特許文献１に開示されたエコー抑圧ゲイン推定方法を用いたエコー消去装置１０の機能構成例を、図７に示してその動作を簡単に説明する。

エコー消去装置１０は、再生信号周波数分析部８１と、収音信号周波数分析部８２と、エコーパワー推定部８３と、類似度係数計算部１２と、エコー抑圧ゲイン計算部１４と、乗算部８５と、周波数合成部８６とを備える。再生信号ｘ（ｋ）は、例えばサンプリング周波数１６ｋＨｚで離散値とされた信号であり、スピーカ１によって音響信号に変換される。なお、再生信号を離散値化するＡＤ変換器と、その離散値を連続値に変換するＤＡ変換器については省略している。ここでｋは、所定間隔の離散時間を示すサンプル点の番号であり、再生信号ｘ（ｋ）と収音信号ｙ（ｋ）はディジタル信号である。

再生信号周波数分析部８１は、再生信号の離散値を２５６点集めて１フレームとし、１/２オーバーラップ加算による周波数分析を行い、フレーム単位で８ｋＨｚまでの周波数範囲を１２８個の再生信号スペクトルＸ_ω,iに変換する。ｉはフレーム番号であり、ωはこの例の場合６４Ｈｚの間隔で得られる周波数スペクトルの番号（０〜１２７）である。

マイクロホン２で収音される収音信号ｙ（ｋ）は、再生信号ｘ（ｋ）がスピーカ１から再生されたことによるエコーｄ（ｋ）が、近端話者信号ｓ（ｋ）に重畳した信号である。その収音信号ｙ（ｋ）は、再生信号ｘ（ｋ）と同じように収音信号周波数分析部８２によって収音信号スペクトルＹ_ω,iに変換される。Ｙ_ω,iはＹ_ω,i＝Ｄ_ω,i+Ｓ_ω,i、Ｄ_ω,iはエコースペクトル、Ｓ_ω,iは近端話者信号スペクトル、である。

エコーパワー推定部８３は、再生信号スペクトルＸ_ω,iと収音信号スペクトルＹ_ω,iとを入力として式（１）に示すエコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２を計算する。＾は推定値であることを表わすが、その表記は式及び図中に示すものが正しい。

ここで、Ｈ_ω,iはスピーカ１からマイクロホン２に回り込むエコー経路のスペクトル、｜Ｈ_ω,i＾｜^２は音響結合量の推定値である。ｍｉｎ｛ ， ｝は最小値を選択する関数である。したがって、｜Ｈ_ω,i＾｜^２は隣接するフレーム間で小さい方の音響結合量がその推定値になる。

エコー抑圧ゲイン計算部１４は、収音信号スペクトルＹ_ω,iと、エコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２と、類似度係数｜ｒ_ω｜を入力として式（２）に示すゲイン係数Ｇ_ω,iを出力する。ゲイン係数Ｇ_ω,iは０〜１の実数値をとり、収音信号スペクトルＹ_ω,i中にエコー成分が多い場合には小さな値、エコー成分以外の成分が多い場合には大きな値をとる。

乗算部８５は、収音信号スペクトルＹ_ω,iにゲイン係数Ｇ_ω,iを乗算する。エコー成分が多い場合のゲイン係数Ｇ_ω,iは小さな値となるので、乗算部８５の出力信号はエコー成分が抑圧された近端話者信号スペクトル推定値Ｓ_ω,i＾となる。この各周波数成分ωに対応する近端話者信号スペクトル推定値Ｓ_ω＾は、周波数合成部８６において時間領域の出力信号ｓ＾（ｋ）に再合成される。

類似度係数計算部１２は、再生信号スペクトルＸ_ω,iと収音信号スペクトルＹ_ω,iとを入力として、内積＜Ｘ_ω,i，Ｙ_ω,i＞を例えば式（３）で、再生信号スペクトルのノルム値‖Ｘ_ω,i‖と、収音信号スペクトルのノルム値‖Ｙ_ω,i‖を、例えば式（４）と式（５）でそれぞれ計算する。

ここで、＊は複素共役であることを表わす。εは０＜ε≦１を満たす忘却係数であり、指数関数的な減衰の時定数を決定する。例えばε＝０.０１６とする。εが１に近づくほど現在の再生信号スペクトルＸ_ω,iと収音信号スペクトルＹ_ω,iに依存した（重み付けされた）それぞれの値になる。なお、隣接周波数にも着目した式（６）〜（８）を用いてもよい。

ここでＭ₁〜Ｍ₂は所定の周波数範囲を表わす。式（６）〜（８）は隣接周波数から相関を取った後に時間軸方向の相関を取る形である。相関を取る順番は逆でもよい。また、式（３）に替えて位相成分を考慮しない絶対値から求める式（９）を用いてもよい。

類似度係数計算部１２は、式（３）〜（５）でそれぞれの値を計算した後に、式（１０）で類似度係数｜ｒ_ω｜を計算する。

ここで類似度係数｜ｒ_ω｜を算出する式（１０）の導出根拠について説明する。

例えばウィナーフィルタ法（Wiener Filter以下「ＷＦ法」と称す）では、式（１１）の評価量ｅ_εを最小とするゲイン係数Ｇ_ω,iを推定してエコーを抑圧する。

式（１１）をＧ_ω,iで微分すると次式で表せる。

式（１２）を０と置いた式からゲイン係数Ｇ_ω,iを求めると式（１３）となる。

式（１３）を変形するとゲイン係数Ｇ_ω,iは式（１４）で表せる。

ここでｒ_ωはエコースペクトルＤ_ω,iと近端話者信号スペクトルＳ_ω,iの複素コヒーレンスを示す。Ｄ_ω,i＝Ｈ_ω,i ^＊Ｘ_ω,iを用いてｒ_ωから未知のベクトルＤ_ω,iを消去すると式（１５）で表せる。

ここで＊は複素共役を表す。式（１５）から分かるようにＤ_ω,iを消去しても未知の変数であるＨ_ω,iが存在するため、ｒ_ωを求めることは困難である。しかし、その絶対値ならば式（１６）に示すようにＨ_ω,iが消去可能なことに着目する。

そしてゲイン係数を次式に示すように与える。

この式（１７）から明らかなようにゲイン係数Ｇ_ω,iは、類似度係数｜ｒ_ω｜が１に近づくほど小さな値になりエコーが抑圧される。と同時にこのようにして求めたゲイン係数は、近端話者信号ｓ（ｉ）の欠損を軽減するように動作する。つまり、＜Ｄ_ω,i，Ｓ_ω,i＞＝０となるほどの長時間を要することなく、短時間のスペクトル振幅を用いてエコーを抑圧するので、内積値が０でない分が誤差となって発生するミュージカルノイズの発生を抑圧することができる。

特許第４７８７８５１号

阪内澄宇、羽田陽一、片岡章俊著「ＳＴＳＡ推定に基づくエコー抑圧処理のゲイン強調化方式」信学論（Ａ）,１vol.J88-A,no.6,Jun.2005,p695-703

エコー消去装置の性能は、エコーパワーの推定精度に関係する。そのエコーパワー推定値の精度は、音響結合量（エコー経路のインパルス応答のパワースペクトル）の推定速度に依存する。推定速度が遅い場合、エコー経路が変動し、音響結合量に変化が生じた直後からしばらくの間、エコー消去性能が大きく低下しエコーが消し残ったりミュージカルノイズが発生したりするなどの問題が生じる。しかし、一般的に、近端話者信号などの外乱の影響を回避するため、収音信号の長時間データの分析に基づいて音響結合量が推定されるので、その推定速度を速めることは難しい。

この発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、エコー経路変動に強く、ミュージカルノイズの発生を抑圧することができるエコー抑圧ゲイン推定方法と、それを用いたエコー消去装置とプログラムを提供することを目的とする。

この発明のエコー抑圧ゲイン推定方法は、再生信号周波数分析段階と、収音信号周波数分析段階と、エコーパワー推定段階と、エコーパワー補正値計算段階と、エコー抑圧ゲイン計算段階と、を有する。再生信号周波数分析段階は、再生信号を周波数領域の再生信号スペクトルＸ_ω,iに変換する。収音信号周波数分析段階は、収音信号を周波数領域の収音信号スペクトルＹ_ω,iに変換する。エコーパワー推定段階は、再生信号スペクトルＸ_ω,iと収音信号スペクトルＹ_ω,iとを入力として全周波数領域のエコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２と音響結合量の推定値｜Ｈ_ω,i＾｜^２を計算する。エコーパワー補正値計算段階は、再生信号スペクトルＸ_ω,iと収音信号スペクトルＹ_ω,iと音響結合量の推定値｜Ｈ_ω,i＾｜^２を入力として、再生信号スペクトルのパワー｜Ｘ_ω,i｜^２と音響結合量の推定値｜Ｈ_ω,i＾｜^２とを乗じた値に更にエコーパワー補正値Φ_ｉを乗じた値を、収音信号スペクトルＹ_ω,iのパワー｜Ｙ_ω,i｜^２から減算して求めた差分の最小二乗解からエコーパワー補正値Φ_ｉを求める。エコー抑圧ゲイン計算段階は、収音信号スペクトルＹ_ω,iとエコーパワー補正値Φ_ｉとエコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２とを入力として、エコーを抑圧するゲイン係数を上記エコーパワー補正値Φ_ｉが大きな値をとるほど小さな値になるように計算する。

この発明のエコー抑圧ゲイン推定方法によれば、エコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２が、エコーパワー補正値Φ_ｉによって動的に調整される。エコーパワー補正値Φ_ｉは、０〜無限大の範囲で値をとり、全周波数領域から計算されるエコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２の総エネルギーが全周波数領域から計算される実際のエコーパワーの総エネルギーより小さい場合は、大きな値をとるように動作する。その結果、エコーパワー補正値Φ_ｉをエコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２に乗ずることでゲイン係数が小さくなりエコーが抑圧される。

また、全周波数領域から計算されるエコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２の総エネルギーが全周波数領域から計算される実際のエコーパワーの総エネルギーより大きい場合は、エコーパワー補正値Φ_ｉが小さな値をとるように動作する。その結果、エコーパワー補正値Φ_ｉをエコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２に乗ずることでゲイン係数が大きくなり近端話者信号の欠損を軽減するように動作する。

したがって、従来の方法に比べて、エコー経路の変動に対して頑健な音質劣化の少ないエコー抑圧を行うことが可能になる。

この発明のエコー抑圧ゲイン推定方法を用いたエコー消去装置１００の機能構成例を示す図。 この発明のエコー抑圧ゲイン推定方法の動作フローを示す図。 エコーパワー補正値計算部１１０の機能構成例を示す図。 エコー抑圧ゲイン計算部１２０の機能構成例を示す図。 エコー抑圧ゲイン計算部１２０の動作フローを含めたエコー抑圧ゲイン推定方法の動作フローを示す図。 エコーパワー補正値計算部２１０の機能構成例を示す図。 従来のエコー消去装置１０の機能構成を示す図。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。複数の図面中同一のものには同じ参照符号を付し、説明は繰り返さない。

〔発明の基本的な考え〕
実施例の説明の前に、この発明のエコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２の動的調整方法について基本的な考えを説明する。この発明は、再生信号スペクトルＸ_ω,iと近端話者信号スペクトルＳ_ω,iを統計的に無相関と仮定し、収音信号のパワースペクトル｜Ｙ_ω,i｜^２と、再生信号スペクトルのパワー｜Ｘ_ω,i｜^２と音響結合量の推定値｜Ｈ_ω,i＾｜^２とを乗じた値に更にエコーパワー補整値Φ_ｉを乗じた値との差分を最小化する最小二乗解からエコーパワー補正値Φ_ｉを求め、求めたエコーパワー補正値Φ_ｉをエコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２に乗ずることでエコー経路変動に対して頑健なエコー抑圧を実現する考えである。

従来のゲイン係数計算式（式（１７））に対して、本発明では次式によりゲイン係数を求める。なお、Ｇ_ω,i ^ｐのｐは、上記した従来技術のゲイン係数Ｇ_ω,iと区別するための記号である。

ここでωは周波数番号、ｉはフレーム番号、Φ_ｉはエコーパワー補正値を表わす。エコーパワー補正値Φ_ｉは、上記した式（１）を用いて次式で表わせる評価量ｅ_εを最小化することで得られる。

ここで添え字のＦは、周波数軸方向の各値（ノルム、内積）であることを意味する。式（１９）をΦ_ｉで微分すると式（２０）で表わせる。

式（２０）を０と置いた式（２１）

からエコーパワー補正値Φ_ｉを求めると式（２２）となる。ここで添え字のＦの周波数軸方向とは、ω方向（ω＝０〜Ｌ−１）のサンプル列の各値（ノルム、内積）であることを意味する。

ここで｜Ｈ_i＾｜^α _Ｆは次式で表わせる。

ここで、Ｌは周波数番号の総数を表わす。周波数分析長（ＦＦＴ点数）を例えば２５６点とした場合、Ｌはナイキスト周波数を超えない半分の分析点数である１２８とする。αは任意の強調係数である。

実用上、内積とノルムは、式（２４）と式（２５）に示すように全周波数領域に加え、過去Ｎフレームにわたる範囲でそれぞれ計算しても良い。Ｎは、例えば１〜２００程度の数である。

上式よりエコーパワー補正値Φ_ｉは、式（２６）で表わせる。

以下、式（２２）の動作について考える。近端話者信号のパワースペクトル｜Ｓ_ω,i｜^２と再生信号のパワースペクトル｜Ｘ_ω,i｜^２とが無相関であるとすると式（２２）は次式に示すように近似できる。

このようにエコーパワー補正値Φ_ｉは、音響結合量｜Ｈ_ｉ｜^２と音響結合量推定値｜Ｈ_ｉ＾｜^２との比で表わせる。式（２７）より、音響結合量｜Ｈ_ｉ｜^２と音響結合量推定値｜Ｈ_ｉ＾｜^２が等しい場合、エコーパワー補正値は１となる。音響結合量推定値｜Ｈ_ｉ＾｜^２が音響結合量｜Ｈ_ｉ｜^２よりエネルギーが小さい場合、エコーパワー補正値Φ_ｉは１より大きな値となる。音響結合量推定値｜Ｈ_ｉ＾｜^２の方が音響結合量よりエネルギーが大きい場合、エコーパワー補正値Φ_ｉは１より小さな値となる。

式（１９）に着目すると、エコーパワー補正値Φ_ｉは、再生信号スペクトルのパワー｜Ｘ_ω,i｜^２と音響結合量の推定値｜Ｈ_ｉ＾｜^２とを乗じた値に更にエコーパワー補正値Φ_ｉを乗じた値を、収音信号スペクトルＹ_ω,iのパワー｜Ｙ_ω,i｜^２から減算して求めた差分の最小二乗解で求められる。

また、｜Ｄ_ω,i＾｜^２＝｜Ｈ_ω,ｉ＾｜^２｜Ｘ_ω,i｜^２（式（１））と式（２７）とから、エコーパワー補正値Φ_ｉは、エコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２のエネルギーよりも、全周波数領域から計算される実際のエコーパワースペクトルのエネルギーが大きいほど、大きくなるものであるともいえる。

式（２４）と式（２５）から明らかなように、エコーパワー補正値Φ_ｉは、過去Ｎフレームの短い時間で更新されるので、エコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２の調整を高速で行える。その結果、この発明のエコー抑圧ゲイン推定方法は、エコー経路の変動に頑健なエコー抑圧を実現することができる。

図１に、この発明のエコー消去装置１００の機能構成例を示す。その動作フローを図２に示す。エコー消去装置１００は、再生信号周波数分析部８１と、収音信号周波数分析部８２と、エコーパワー推定部８３と、エコーパワー補正値計算部１１０と、エコー抑圧ゲイン計算部１２０と、乗算部８５と、周波数合成部８６と、を具備する。エコー消去装置１００は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等で構成されるコンピュータに所定のプログラムが読み込まれて、ＣＰＵがそのプログラムを実行することで実現されるものである。

再生信号周波数分析部８１は、再生信号ｘ（ｉ）を周波数領域の再生信号スペクトルＸ_ω,iに変換する（ステップＳ８１）。収音信号周波数分析部８２は、収音信号ｙ（ｉ）を周波数領域の収音信号スペクトルＹ_ω,iに変換する（ステップＳ８２）。

エコーパワー推定部８３は、再生信号スペクトルＸ_ω,iと収音信号スペクトルＹ_ω,iとを入力としてエコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２と音響結合量の推定値｜Ｈ_ω,i＾｜^２を、上記式（１）で計算する（ステップＳ８３）。エコーパワー補正値計算部１１０は、再生信号スペクトルＸ_ω,iと収音信号スペクトルＹ_ω,iと音響結合量の推定値｜Ｈ_ω,i＾｜^２とを入力として、再生信号スペクトルのパワー｜Ｘ_ω,i｜^２と音響結合量の推定値｜Ｈ_ｉ＾｜^２とを乗じた値に更にエコーパワー補正値Φ_ｉを乗じた値を、収音信号スペクトルＹ_ω,iのパワー｜Ｙ_ω,i｜^２から減算して求めた差分の最小二乗解からエコーパワー補正値Φ_ｉを求める（ステップＳ１１０）。

エコー抑圧ゲイン計算部１２０は、収音信号スペクトルＹ_ω,iと、エコーパワー補正値Φ_ｉと、エコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２とを入力として、エコーを抑圧するゲイン係数Ｇ_ω,i ^ｐをエコーパワー補正値Φ_ｉが大きな値をとるほど小さな値になるように計算する（ステップＳ１２０）。なお、乗算部８５と周波数合成部８６の処理ステップは省略している。

エコー消去装置１００は、従来のエコー消去装置１０（図８）の類似度係数計算部１２がエコーパワー補正値計算部１１０に、エコー抑圧ゲイン計算部１４がエコー抑圧ゲイン計算部１２０に置き換わった以外は、従来技術と同じ構成である。この新しい構成のエコーパワー補正係数計算部１１０とエコー抑圧ゲイン計算部１２０について、更に詳しく説明する。

〔エコーパワー補正値計算部〕
図３に、エコーパワー補正値計算部１１０のより具体的な機能構成例を示す。エコーパワー補正値計算部１１０は、内積演算手段１１０ａと、ノルム演算手段１１０ｂと、除算手段１１０ｃと、レジスタ１１０ｄと、レジスタ１１０ｅと、を備える。

内積演算手段１１０ａは、エコーパワー推定部８３が出力する音響結合量の推定値｜Ｈ_ω,i＾｜^２と再生信号スペクトルＸ_ω,iと収音信号スペクトルＹ_ω,iとを入力として、例えば、式（２８）で内積を計算する。

ノルム演算手段１１０ｂは、再生信号スペクトルＸ_ω,iを入力として、例えば、式（２９）でノルムを計算する。

ここでαは強調係数であり、その値はレジスタ１１０ｅに記憶されている。強調係数αは正の数であり例えば２とする。なお、内積は式（３０）、ノルムは式（３１）で計算しても良い。

ここでεは０＜ε≦１を満たす忘却係数であり、指数関数的な減衰の時定数を決定する。例えばε＝０．１６とする。εが１に近づくほど現フレームの計算値（式（３０）と式（３１）の右辺第１項）に依存した（重み付けされた）値になる。

除算手段１１０ｃは、内積演算手段１１０ａで計算した内積と、ノルム演算手段１１０ｂで計算したノルムと、音響結合量の推定値｜Ｈ_ω,i＾｜^２と、を入力として式（３２）でエコーパワー補正値Φ_ｉを計算する。

また、式（３２）は、次式に簡略化することができる。

〔エコー抑圧ゲイン計算部〕
図４に、エコー抑圧ゲイン計算部１２０のより具体的な機能構成例を示す。エコー抑圧ゲイン計算部１２０は、エコーパワー調整手段１２０ａと、減算手段１２０ｂと、除算手段１２０ｃと、エコーの消し残りを無くす定数Ｃを記録したレジスタ１２０ｄと、強調係数βを記録したレジスタ１２０ｅとを備える。

エコーパワー調整手段１２０ａは、エコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２とエコーパワー補正値Φ_ｉを入力として、エコーパワー推定値の平方根｜Ｄ_ω,i＾｜を強調係数βでべき乗した後にお互いを乗算し、さらにその値に定数Ｃを乗算してエコーパワー調整値を計算する（図５のステップＳ１２０ａ）。このエコーパワー調整過程を含むことで、エコー成分を十分に抑圧することが可能になる。

減算手段１２０ｂは、エコーパワー調整値と収音信号スペクトルＹ_ω,iとを入力とし、収音信号スペクトルの大きさ｜Ｙ_ω,i｜を強調係数βでべき乗した値からエコーパワー調整値を減算する（ステップＳ１２０ｂ）。

除算手段１２０ｃは、減算手段１２０ｂの出力信号を、収音信号スペクトルの大きさ｜Ｙ_ω,i｜を強調係数βでべき乗した値で除算してゲイン係数Ｇ_ω,i ^ｐを出力する（ステップＳ１２０ｃ）。つまり、エコー抑圧ゲイン計算部１２０は、式（３４）を計算してゲイン係数Ｇ_ω,i ^ｐを出力する。

ここで強調係数βは正の数であるとして例えばαと同じ値の２とする。定数Ｃは正の数であるとして例えば１.０とする。強調係数βと、定数Ｃは、ゲイン係数Ｇ_ω,i ^ｐを適当な値に調整するものである。強調係数β＝２とするとウィナーフィルタに近い式になる。

以上のようにして求めたゲイン係数Ｇ_ω,i ^ｐは、近端話者信号ｓ（ｉ）の欠損を軽減するようにエコー消去装置１００を動作させる。したがって、従来法に比べてエコー経路の変動に頑健なミュージカルノイズ発生の少ないエコー抑圧を行うことが可能になる。

図６に、エコーパワー補正値Φ_ｉの大きさに上限と下限を設けるようにしたエコーパワー補正値計算部２１０の機能構成例を示す。エコーパワー補正値計算部２１０は、内積演算手段１１０ａと、ノルム演算手段１１０ｂと、除算手段１１０ｃと、レジスタ１１０ｄと、レジスタ１１０ｅと、上下限調整手段２１０ａと、を備える。エコーパワー補正値計算部２１０は、上下限調整手段２１０ａを備える点で、エコーパワー補正値計算部１１０と異なる。

上下限調整手段２１０ａは、除算手段１１０ｃで計算されたエコーパワー補正値Φ_ｉに対して次式に示すような上限Ｒ_maxと下限Ｒ_minを設定したエコーパワー補正値Φ_ｉ′を出力する。

実施例１で説明したエコーパワー補正値計算部１１０は、エコーの経路変動や経路変化の際に、エコーパワーのスペクトル包落が保たれることを前提にしている。つまり、エコーと近端話者音声の無相関を前提にしている。

この前提が崩れるとき、エコーパワー補正値が正しく求まらない。そこで、エコーパワー補正値計算部２１０は、エコーパワー補正値が必要以上に小さくなり過ぎたり、大きくなり過ぎたりすることを防止する。例えば、Ｒ_max＝１００ｄＢ，Ｒ_min＝０ｄＢ、とする。

エコーパワー補正値計算部２１０を備えたこの発明のエコー消去装置１００′は、エコースペクトルと近端話者信号スペクトルのベクトルが完全には直交しない実際の場面におけるエコー抑圧性能を安定化させる効果を奏する。

以上のようにこの発明のエコー抑圧ゲイン推定方法を用いることで、エコー経路の変動に対してエコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２の調整を高速に行える。その結果、この発明のエコー抑圧ゲイン推定方法は、エコー経路の変動に頑健なエコー抑圧を実現することができる。

なお、この発明の方法及び装置は上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。また、上記方法及び装置において説明した処理は、記載の順に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されるとしてもよい。

また、上記装置における処理手段をコンピュータによって実現する場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、各装置における処理手段がコンピュータ上で実現される。

この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。具体的には、例えば、磁気記録装置として、ハードディスク装置、フレキシブルディスク、磁気テープ等を、光ディスクとして、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−
Ｒ（Recordable）/ＲＷ（ReWritable）等を、光磁気記録媒体として、ＭＯ（Magneto Optical disc）等を、半導体メモリとしてＥＥＰ−ＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable-Read Only Memory）等を用いることができる。

また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記録装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。

また、各手段は、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより構成することにしてもよいし、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。

Claims (8)

1. 再生信号を周波数領域の再生信号スペクトルＸ_ω,iに変換する再生信号周波数分析段階と、
   収音信号を周波数領域の収音信号スペクトルＹ_ω,iに変換する収音信号周波数分析段階と、
   上記再生信号スペクトルＸ_ω,iと上記収音信号スペクトルＹ_ω,iとを入力として全周波数領域のエコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２と音響結合量の推定値｜Ｈ_ω,i＾｜^２を計算するエコーパワー推定段階と、
   上記再生信号スペクトルＸ_ω,iと上記収音信号スペクトルＹ_ω,iと上記音響結合量の推定値｜Ｈ_ω,i＾｜^２を入力として、上記再生信号スペクトルのパワー｜Ｘ_ω,i｜^２と上記音響結合量の推定値｜Ｈ_ω,i＾｜^２とを乗じた値に更にエコーパワー補正値Φ_ｉを乗じた値を、上記収音信号スペクトルＹ_ω,iのパワー｜Ｙ_ω,i｜^２から減算して求めた差分の最小二乗解からエコーパワー補正値Φ_ｉを求めるエコーパワー補正値計算段階と、
   上記収音信号スペクトルＹ_ω,iと上記エコーパワー補正値Φ_ｉと上記エコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２とを入力として、エコーを抑圧するゲイン係数を上記エコーパワー補正値Φ_ｉが大きな値をとるほど小さな値になるように計算するエコー抑圧ゲイン計算段階と、
   を有するエコー抑圧ゲイン推定方法。
2. 請求項１に記載のエコー抑圧ゲイン推定方法において、
   上記エコーパワー補正値計算段階は、
   エコーパワー補正値Φ_ｉを求めるのに用いる上記エコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２のエネルギーよりも、全周波数領域から計算される実際のエコーパワースペクトルのエネルギーが大きいほど、大きなエコーパワー補正値を求める段階、
   であることを特徴とするエコー抑圧ゲイン推定方法。
3. 請求項１又は２に記載のエコー抑圧ゲイン推定方法において、
   上記エコーパワー補正値計算段階は、上記エコーパワー補正値Φ_ｉを次式、
   

   

   
   ここで｜Ｙ_ω,i｜は収音信号スペクトルの大きさ、｜Ｘ_ω,i｜は再生信号スペクトルの大きさ、｜Ｈ_ω＾｜^２は音響結合量の推定値、ｉはフレーム番号、Ｌは周波数番号の総数、Ｎはフレーム数、αは強調係数、であり、
   又は次式、
   

   

   
   で計算することを特徴とするエコー抑圧ゲイン推定方法。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載のエコー抑圧ゲイン推定方法において、
   上記エコー抑圧ゲイン計算段階は、上記エコーパワー推定値の平方根｜Ｄ_ω,i＾｜の大きさを上記αでべき乗した値に、上記エコーパワー補正値γ_ｉを乗算したエコーパワー調整値を生成するエコーパワー調整過程を、含むことを特徴とするエコー抑圧ゲイン推定方法。
5. 請求項４に記載のエコー抑圧ゲイン推定方法において、
   上記エコー抑圧ゲイン計算段階は、
   上記エコーパワー調整過程と、
   上記収音信号スペクトルの大きさ｜Ｙ_ω,i｜を上記αでべき乗した値から上記エコーパワー調整値を減算する減算過程と、
   上記減算過程の出力信号を上記収音信号スペクトルの大きさ｜Ｙ_ω,i｜を上記αでべき乗した値で除算する除算過程と、
   から成ることを特徴とするエコー抑圧ゲイン推定方法。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載のエコー抑圧ゲイン推定方法において、
   上記エコーパワー補正値計算段階は、
   計算して求めたエコーパワー補正値Φ_ｉの大きさに、上限と下限を設ける上下限調整過程を含むことを特徴とするエコー抑圧ゲイン推定方法。
7. 再生信号を周波数領域の再生信号スペクトルＸ_ω,iに変換する再生信号周波数分析部と、
   収音信号を周波数領域の収音信号スペクトルＹ_ω,iに変換する収音信号周波数分析部と、
   上記再生信号スペクトルＸ_ω,iと上記収音信号スペクトルＹ_ω,iとを入力として全周波数領域のエコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２と音響結合量の推定値｜Ｈ_ω,i＾｜^２を計算するエコーパワー推定部と、
   上記再生信号スペクトルＸ_ω,iと上記収音信号スペクトルＹ_ω,iと上記音響結合量の推定値｜Ｈ_ω,i＾｜^２を入力として、上記再生信号スペクトルのパワー｜Ｘ_ω,i｜^２と上記音響結合量の推定値｜Ｈ_ω,i＾｜^２とを乗じた値に更にエコーパワー補正値Φ_ｉを乗じた値を、上記収音信号スペクトルＹ_ω,iのパワー｜Ｙ_ω,i｜^２から減算して求めた差分の最小二乗解からエコーパワー補正値Φ_ｉを求めるエコーパワー補正値計算部と、
   上記収音信号スペクトルＹ_ω,iと上記エコーパワー補正値Φ_ｉと上記エコーパワー推定値｜Ｄ_ω,i＾｜^２とを入力として、エコーを抑圧するゲイン係数を上記エコーパワー補正値Φ_ｉが大きな値をとるほど小さな値になるように計算するエコー抑圧ゲイン計算部と、
   を具備するエコー抑圧ゲイン推定装置。
8. 請求項１乃至６の何れかに記載したエコー抑圧ゲイン推定方法を、コンピュータで処理するためのプログラム。
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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