JP6079179B2 - Hands-free call device - Google Patents
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Description
本発明は、ハンズフリー通話装置に関する。 The present invention relates to a hands-free call device.
ハンズフリー通話装置において、スピーカからの出力音がマイクに回り込むことで生じるエコーの影響を低減するものが提案されている。 In a hands-free communication device, a device that reduces the influence of echoes generated by the sound output from a speaker around a microphone has been proposed.
たとえば特許文献1に記載の技術では、送信音声信号(または受信音声信号)の信号レベルに基づいて、送信音声信号、受信音声信号の合計利得が「1」以下になるように、各音声信号の信号レベルを増幅または低減する。たとえば、送信音声信号が入力された際には、送信音声信号の信号レベルを増幅するとともに、受信音声信号の信号レベルを低減する制御を実施する。
For example, in the technique described in
また、エコーを除去する公知のエコーキャンセル技術は、一般に受信音声信号および送信音声信号からエコーパスの伝達関数を学習する適応フィルタを用いて構成されている(例えば特許文献2)。すなわち、送信音声信号に対しては、受信音声信号から適応フィルタによって擬似エコーを生成し、送信音声信号からエコー成分を差し引いている。 A known echo cancellation technique for removing echoes is generally configured using an adaptive filter that learns the transfer function of an echo path from a received voice signal and a transmitted voice signal (for example, Patent Document 2). That is, for the transmission voice signal, a pseudo echo is generated from the reception voice signal by an adaptive filter, and the echo component is subtracted from the transmission voice signal.
しかし、伝達関数を学習するときには、ユーザーが発話した音声が外乱となって伝達関数の推定精度を低下させてしまうという問題があった。そこで、特許文献2では、カメラでユーザーの口の動きを検出し、ユーザーの口の動きを検出している場合には、ユーザーが発話しているものと判定し、この適応フィルタの更新を停止する。これにより、擬似エコーの精度を向上させる。
However, when learning the transfer function, there is a problem that the speech uttered by the user becomes a disturbance and the estimation accuracy of the transfer function is lowered. Therefore, in
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、送信音声信号が入力されているときに、受信音声信号がノイズレベル程度の小声に対応した信号レベルである場合には、受信音声信号の信号レベルが低減されることによって、スピーカから出力される受話音声を聴取できなくなってしまうことが懸念される。また、逆に、受信音声信号が入力されているときに、送信音声信号がノイズレベル程度の小声に対応した信号レベルである場合には、通話相手はユーザーの発話音声を聴取できなくなってしまう。
However, in the technique described in
また、特許文献2に記載の技術のように、擬似エコーの精度を高めることでエコーが聞こえにくくすることもできるが、常に完全にエコーを取り除くことができるというわけではない。たとえば、ユーザーが運転している場合など伝達関数が動的に変化する状況においては、適応フィルタの更新を停止している間に実際のエコーパスに対応した伝達関数は変化する。そして、適応フィルタの学習した伝達関数と実際の伝達関数との間に相違が生じてしまうため、擬似エコーの精度は低下する。その結果、わずらわしいエコーは通話相手に伝わってしまう。
Further, as in the technique described in
本発明は、以上の事情を鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、ユーザーの発話時に通話相手からの受信音声信号を受信した際に、その受信音声信号の信号レベルが小声に対応する信号レベルであってもユーザーは受信音声信号に含まれる通話相手からの受話音声を聴取することができ、また、ユーザーの発話音声が小声であっても信号レベルを低減せずに通話相手に伝えることができるとともに、ユーザーが発話していないときは、ユーザー側から通話相手に伝わるエコーの影響を低減するハンズフリー通話装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances. The purpose of the present invention is to reduce the signal level of the received audio signal when the received audio signal is received from the other party during the user's speech. Even if the signal level corresponds to, the user can listen to the received voice from the other party in the received voice signal, and even if the user's uttered voice is low voice, the user can talk without reducing the signal level. An object of the present invention is to provide a hands-free communication device that can transmit to the other party and reduce the influence of echo transmitted from the user side to the other party when the user is not speaking.
その目的を達成するための本発明は、ユーザーの顔部分を撮像するカメラ(1)と、
前記カメラの撮像した画像データから前記ユーザーの口の動きを検出するカメラ画像処理部(2)と、
連続的又は階段状な変化によって増幅率を調整することでユーザーから通話相手へ送信する送信音声信号の信号レベルを調整する信号レベル調整部(3)と、を備えたハンズフリー通話装置(100)であって、
前記信号レベル調整部は、
増幅率を0と1の間に位置する値に設定可能に構成されており、前記カメラ画像処理部で口の動きが検出されていない場合には増幅率を1よりも小さい値に設定し、
前記カメラ画像処理部で口の動きが検出された場合には送信音声信号の増幅率を1以上の値とすることを特徴とする。
In order to achieve the object, the present invention includes a camera (1) that captures an image of a user's face,
A camera image processing unit (2) for detecting movement of the user's mouth from image data captured by the camera;
A hands-free call device (100) comprising: a signal level adjustment unit (3) for adjusting a signal level of a transmission voice signal transmitted from a user to a call partner by adjusting an amplification factor by a continuous or stepwise change. Because
The signal level adjustment unit includes:
The amplification factor is configured to be set to a value located between 0 and 1, and when the movement of the mouth is not detected by the camera image processing unit, the amplification factor is set to a value smaller than 1 .
When mouth movement is detected by the camera image processing unit, the amplification factor of the transmission audio signal is set to a value of 1 or more.
このような構成によると、ユーザーの口の動きが検出されていない場合には送信音声信号の信号レベルは低減される。よって、エコーパスの伝達関数が動的に変化する状況において、ユーザーの口が動いていないときにエコーがマイクに入力されても、環境の変化に影響を受けずそのエコーの影響を低減できる。 According to such a configuration, the signal level of the transmission audio signal is reduced when the movement of the user's mouth is not detected. Therefore, in a situation where the transfer function of the echo path is dynamically changed, even if an echo is input to the microphone when the user's mouth is not moving, the influence of the echo can be reduced without being affected by the environmental change.
さらに、送信音声信号の信号レベルを調整する構成であり、受信音声信号の信号レベルを低減しないことから、通信相手からの受信音声信号受信時、その信号レベルが低く且つユーザーの発話があっても、通話相手からの受話音声を聴取することが可能である。 Furthermore, since the signal level of the transmission voice signal is adjusted and the signal level of the reception voice signal is not reduced, even when the reception voice signal from the communication partner is received, the signal level is low and the user utters. It is possible to listen to the received voice from the other party.
また、通話相手からの受信音声信号の入力があっても、カメラ画像処理部でユーザーの口の動きが検出される場合には、信号レベル調整部の増幅率は1以上に設定されるため、発話音声が小声であっても、通話相手に伝えることができる。 In addition, even if there is an input of a received voice signal from the other party, if the movement of the user's mouth is detected by the camera image processing unit, the amplification factor of the signal level adjustment unit is set to 1 or more. Even if the uttered voice is quiet, it can be communicated to the other party.
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。図1は本発明のハンズフリー通話装置100の実施形態の構成を示すブロック図である。図1のハンズフリー通話装置100は、信号処理部1とカメラ6を備えており、信号処理部1はスピーカ4、マイク5、カメラ6および電話機インターフェース部7と接続されている。なお、電話機インターフェース部7とハンズフリー通話装置100は有線のほか、Bluetooth(登録商標)などの無線によって接続されていてもよい。図示しない電話機は、公衆回線などのネットワークを介して受信した受信音声信号を電話機インターフェース部7に出力し、電話機インターフェース部7は、この受信音声信号を信号処理部1に出力する。また、電話機インターフェース部7より電話機に入力された送信音声信号は、ネットワークを介して通話相手に送信される。ここで、受信音声信号には、通話相手からの受話音声に加え、エコー成分やエコー成分以外のノイズを含まれる。また、送信音声信号にも、ユーザーが発話した発話音声に加え、エコー成分やエコー成分以外のノイズが含まれる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the hands-
信号処理部1は、カメラ画像処理部2、信号レベル調整部3、エコーキャンセル部10を備えている。マイク5は、無指向性の小型マイクであり、ユーザーが発話した音声(発話音声S)や雑音などの周囲の音を集音し、電気的な信号に変換して、信号処理部1に出力する。スピーカ4は、信号処理部1より入力された電気的な受信音声信号を音に変換して出力する。
The
なお、信号処理部1には、マイク5から信号が入力される入力部と、電話機インターフェース部7に信号を出力する出力部に、受信音声信号または送信音声信号の信号レベルを増幅する増幅器がそれぞれ設けられているが、図示は省略する。また、電話機インターフェース部7から信号が入力される入力部と、スピーカ4に出力する出力部にも同様の増幅器(図示略)がそれぞれ設けられている。なお、これらの増幅器の増幅率は固定されているものである。
The
ここで、図1を用いてエコーが発生する過程とエコーキャンセル部10の動作を説明する。まず、電話機インターフェース部7を介して受信する受信音声信号は、スピーカ4で音に変換して放音される。受信音声信号には、通常、通話相手が発話した音声(受話音声R)に加えてエコー成分やノイズ成分などが重畳しているが、ここでは説明のため、受信音声信号中のエコー成分およびノイズ成分は無視し、受信音声信号と受話音声Rが同じものであるとする。なお、受話音声に対応する電気的な信号と、受話音声とは区別せず、同一の記号Rを用いて説明する。発話音声Sやエコー成分rについても同様にそれぞれ同一の記号を付して説明する。
Here, the process of generating an echo and the operation of the
スピーカ4から放音された音(この場合、エコー成分およびノイズ成分を無視するため、受話音声Rとなる)の一部が、エコーパスを経てマイク5に回り込み、エコー成分rとして集音される。マイク5にはユーザーの発話音声Sとエコー成分rが入力されるため、マイク5から信号処理部1に入力される送信音声信号はS+rとなる。このエコー成分rがわずらわしい雑音となって通話相手に伝わってしまう。
Part of the sound emitted from the speaker 4 (in this case, the received voice R is ignored because the echo component and the noise component are ignored) goes around the
また、ユーザーから通話相手に送信された送信音声信号S(厳密にはS+r)も、通話相手側においてスピーカ4からマイク5に回り込んでエコーとなる。このとき、電話機インターフェース部7から信号処理部1に入力される受信音声信号は、受話音声Rにエコー成分sが重畳したR+sとなる。
In addition, the transmission voice signal S (strictly S + r) transmitted from the user to the other party is also echoed from the
エコーキャンセル部10は、受信音声信号(≒受話音声R)および送信音声信号(≒発話音声S)を用いて、これらのエコー成分rおよびsを除去する処理を行う。より具体的には、エコーキャンセル部10は擬似エコー信号を生成するDSP(Digital Signal Processor)11と、受信側の加算器12、送信側の加算器13を備えている。図1に示すように、スピーカ4に出力する受話音声R(厳密にはエコーキャンセル部10によって受信音声信号からエコー成分rが取り除かれた音声)は、DSP11にも入力される。DSP11は、受話音声Rに基づいて擬似エコー信号r’を生成する。ここで擬似エコー信号r’は、先行技術のように、エコーパスの伝達関数を逐次学習する適応フィルタを用いて生成すればよい。そして、加算器13でマイク5より入力された音声信号S+rから、DSP11で生成された疑似エコー信号r’を差し引くことで、通話相手に送信する送信音声信号はS+r−r’となる。
The
ここで、受話音声Rから生成した擬似エコー信号r’が完全にrと一致すれば、エコーは完全に取り除かれ、ユーザーの発話音声Sが通話相手に送信される。しかしながら、公知のエコーキャンセル技術を用いても完全な擬似エコー信号(r=r’)の生成は難しく、一般的にはr≒r’である。また、仮に一時的にr=r’ を実現できるとしても、ユーザーが姿勢を変えたり、スピーカ4およびマイク5周辺の環境が変わったりする場合にはエコーパスおよびその伝達関数が変動するため、再び伝達関数を学習している間はr≠r’となり、残留エコーが生じてしまう。さらに、より高精度なエコーキャンセル部10を実現するためには、より複雑な回路が必要となってしまう。
Here, if the pseudo echo signal r ′ generated from the received voice R completely matches r, the echo is completely removed, and the user's uttered voice S is transmitted to the other party. However, even if a known echo cancellation technique is used, it is difficult to generate a complete pseudo echo signal (r = r ′), and generally r≈r ′. Even if r = r ′ can be realized temporarily, the echo path and its transfer function fluctuate when the user changes posture or the environment around the
なお、発話音声Sによるエコー成分sに対しても同様にして公知のエコーキャンセル技術で低減することができる。すなわち、図1に示すように、エコーキャンセル部10によってエコー成分rが取り除かれた送信音声信号(≒発話音声S)は、DSP11に入力され、DSP11は発話音声Sから予測される擬似エコー信号s’を生成する。そして、電話機インターフェース部7より入力された受信音声信号R+sから、DSP11で生成された疑似エコー信号s’を加算器13で減算することで、スピーカ4に出力される信号はR+s−s’となる。ここでもs=s’ではないため、残留エコーは生じてしまう。
The echo component s due to the uttered voice S can be similarly reduced by a known echo cancellation technique. That is, as shown in FIG. 1, the transmission voice signal (≈ utterance voice S) from which the echo component r has been removed by the
カメラ6は、ユーザーの顔を逐次撮像し、撮像した画像データを逐次カメラ画像処理部2に出力する。1秒あたりにユーザーの顔を撮像する枚数(フレームレート)は、ユーザーが発話したときの口の動きを検出するために十分であり、かつ、後述するカメラ画像処理部2で処理できる値に設定する。すなわち、フレームレートが小さいと、画像データを撮像する間隔が長くなり、ユーザーの発話に対して口の動きを検出するタイミングが遅れてしまうおそれがある。あるいは、フレーム間での画像データの連続性が低下することで検出精度が低下するおそれがある。一方、フレームレートが大きすぎると、後述する画像処理部2での処理負荷が増大してしまう。一例として、本実施形態では毎秒30フレームとする。
The
カメラ画像処理部2は、カメラ6より入力された画像データから、ユーザーの口の動きを検出する。口の動きを検出する方法として、一例としては特許文献2に記載の技術のように、口を中心とした所定範囲(口の領域)で検出された特徴点の動きベクトルあるいは輝度値のフレーム間差分等を用いればよい。口の領域を特定する方法としては、例えば、ユーザーの瞳の位置を検出し、その瞳の位置から統計的に口の範囲を予測し、この範囲内でパターンマッチング法により特定する。
The camera
そして、動きベクトルによる口の動き検出方法としては、特定された口の領域を複数のブロックに分け、その領域内でブロック毎に動きベクトルを求め、この動きベクトルの大きさの累計値を求めればよい。そして、この動きベクトルの大きさの累計値が、所定の閾値より大きいかどうかを判定し、所定の閾値より大きければ、口の動きを検出したとする。 As a mouth motion detection method based on motion vectors, the identified mouth area is divided into a plurality of blocks, a motion vector is obtained for each block in the area, and a cumulative value of the magnitudes of the motion vectors is obtained. Good. Then, it is determined whether or not the cumulative value of the magnitudes of the motion vectors is larger than a predetermined threshold. If the cumulative value is larger than the predetermined threshold, it is assumed that the movement of the mouth is detected.
動きベクトルの代わりに輝度値のフレーム間差分を用いる場合も、特定された口の領域内でブロック毎に輝度値のフレーム間差分を求め、所定の閾値より大きいかどうかを判定し、所定の閾値より大きければ、所定の閾値より大きければ、口の動きを検出したとする。 Even when using an inter-frame difference in luminance value instead of a motion vector, the inter-frame difference in luminance value is obtained for each block within the specified mouth area, and it is determined whether it is greater than a predetermined threshold. If it is larger, the movement of the mouth is detected if it is larger than the predetermined threshold.
以上のようにして、ユーザーの口の動きを検出した場合、カメラ画像処理部2は、増幅率を0から1に設定するように指示するON信号を信号レベル調整部3に出力する。一方、所定数のフレームにおいて(例えば3フレーム)、連続してユーザーの口の動きがないと判定された場合には、増幅率を1から0に設定するように指示するOFF信号を信号レベル調整部3に出力する。
As described above, when the movement of the user's mouth is detected, the camera
信号レベル調整部3は、送信音声信号の信号レベル(たとえば電圧値)の入力値に対する出力値の割合(以降、増幅率)を変更可能に構成されており、この増幅率に基づいて、送信音声信号の信号レベルを調整して電話機インターフェース部7へ出力する。なお、増幅率が0の状態とは、厳密な0に限らず、通話相手が聴取できない信号レベルに低減する状態も含む。また、送信音声信号を伝達する回路を開くことによって増幅率および信号レベルを完全に0にする構成としてもよい。
The signal
また、信号レベル調整部3の増幅率は、カメラ画像処理部2より入力される信号に基づいて逐次変更される。本実施形態では、カメラ画像処理部2よりON信号が入力されている場合は、増幅率を1に設定し、信号レベル調整部3に入力された送信音声信号の信号レベルは変更せずに出力する。一方、カメラ画像処理部2よりOFF信号が入力されている場合は、増幅率を0に設定して送信音声信号の信号レベルを0にする。すなわち、カメラ画像処理部2よりOFF信号が入力されている間に信号レベル調整部3に入力された送信音声信号は破棄される。このため、カメラ画像処理部2で口の動きが検出されている場合のみ、送信音声信号は電話機インターフェース部7などを介して通話相手に伝達される。
Further, the amplification factor of the signal
ここで、図2のフローチャートを用いて本実施形態での作動を説明する。図2(A)がユーザーから通話相手に、送信音声信号を送信する際の処理であり、図2(B)が相手側からの受信音声信号を受信した際の処理を表している。 Here, the operation in this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 2A shows processing when a transmission voice signal is transmitted from the user to the call partner, and FIG. 2B shows processing when a reception voice signal is received from the partner side.
図2(A)のフローチャートは、信号処理部1で逐次実行されており、ステップS12より開始される。
The flowchart of FIG. 2A is sequentially executed by the
ステップS12では、マイク5より信号処理部1に入力された送信音声信号(発話音声S+エコー成分r)に対して、エコーキャンセル部10でエコーキャンセル処理を実施する。ここで、実施するエコーキャンセル処理は、上述したように公知の技術を用いたものである。エコーキャンセル処理によってエコー成分を除去された送信音声信号(S+r−r’)を、信号レベル調整部3に出力し、ステップS14に進む。
In step S <b> 12, echo cancellation processing is performed by the
ステップS14では信号レベル調整部3が、カメラ画像処理部2の指示に基づいて送信音声信号の信号レベルを0または1倍に調整し、ステップS16に進む。この増幅率は、別途図3に示す増幅率調整処理のフローチャートに従って逐次調整されている。信号レベル調整部3で信号レベルを調整された送信音声信号は、電話機インターフェース部7に出力されるとともに、DSP11にも出力される。電話機インターフェース部7に入力された送信音声信号は、ステップS18で電話機よりネットワークを介して通話相手に送信される。
In step S14, the signal
また、図2(B)のフローチャートは、信号処理部1で逐次実行されており、ステップS22より開始される。ステップS22では、エコーキャンセル部10で受信音声信号(受話音声R+エコー成分s)に対して、送信音声信号を用いて公知のエコーキャンセル処理を実施し、ステップS24に進む。
Further, the flowchart of FIG. 2B is sequentially executed by the
ステップS24では、前ステップS22のエコーキャンセル処理によってエコーが除去された音声信号(R+s−s’)をDSP11に出力するとともに、スピーカ4に出力する。そして、ステップS26で、スピーカ4は、信号処理部1より入力された受信音声信号を音に変換して出力する。
In step S24, the audio signal (R + s−s ′) from which the echo has been removed by the echo cancellation processing in the previous step S22 is output to the
図3に示すフローチャートは、増幅率調整処理の流れを示しており、この処理は通話開始に伴って、逐次実行されている。この増幅率調整処理では、まずステップS160で、上述したように、カメラ6が撮像する画像データからユーザーの口の動きの有無を検出する。そして、口の動きを検出した場合には、ステップS162をYESとして、ステップS164に進む。一方、口の動きを検出していない場合は、ステップS162をNOとしてステップS166に進む。ステップS164では、カメラ画像処理部2から信号レベル調整部3に増幅率を1に設定するようにON信号を出力する。また、ステップS166では、カメラ画像処理部2から信号レベル調整部3に増幅率を0に設定するようにOFF信号を出力する。
The flowchart shown in FIG. 3 shows the flow of the amplification factor adjustment process, and this process is sequentially executed as the call starts. In this amplification factor adjustment process, first, in step S160, as described above, the presence / absence of the movement of the user's mouth is detected from the image data captured by the
以降では、ユーザーの口の動きの有無および発話状態、ならびに通話相手の発話状態によって場合分けした各状況において、以上で述べた本実施形態と、比較技術A、比較技術Bとの、それぞれの作動を比較したものを、図4を用いて説明する。 Hereinafter, in each situation classified according to the presence / absence of the movement of the user's mouth and the utterance state and the utterance state of the other party, the respective operations of the above-described embodiment, the comparison technique A, and the comparison technique B are described. Will be described with reference to FIG.
ここで、比較技術Aとは、ユーザーからの送信音声信号の信号レベルおよび通話相手からの受信音声信号の信号レベルに応じて、受信音声信号および送信音声信号の増幅率を調整するものとする。なお、特許文献1には、受信音声信号と送信音声信号の両方の信号レベルを考慮して、それぞれの増幅率を決定する制御については例示されていない。この比較技術Aは、特許文献1において送信音声信号および受信音声信号の両方が入力された場合の処理を便宜的に決定したものであり、送信音声信号と受信音声信号の信号レベルを比較し、信号レベルがより高いほうの音声を、伝達すべき音声信号と判定する。すなわち、比較技術Aでは、より信号レベルが小さいほうの信号を低減し、かつ、受信音声信号と送信音声信号の利得の和が1となるように制御するものである。また、送信音声信号と受信音声信号の信号レベルが、同等である場合には、それぞれの利得が0.5となるように調整する。
Here, the comparison technique A is to adjust the amplification factor of the reception voice signal and the transmission voice signal according to the signal level of the transmission voice signal from the user and the signal level of the reception voice signal from the other party. Note that
なお、比較技術Aに関しては、送信音声信号と受信音声信号の各信号レベルよって増幅率を調整することによる効果と、本実施形態のように、口の動きによって増幅率を調整することによる効果の差異を検証することを目的とする。 In comparison technique A, the effect of adjusting the amplification factor according to the signal levels of the transmission audio signal and the reception audio signal and the effect of adjusting the amplification factor by the movement of the mouth as in the present embodiment. The purpose is to verify the difference.
また、比較技術Bは、一例として特許文献2に記載されるような、公知のエコーキャンセル技術のみを信号処理部1bに適用したものである。比較技術Bに関しては、公知のエコーキャンセル技術においてエコーが生じない状況と、本実施形態においてエコーを生じない状況とを比較することを目的とする。
In comparison technique B, only known echo cancellation technique as described in
なお、本実施形態、比較技術A、および比較技術Bのいずれにおいても、信号処理部(1、1a、1b)がスピーカ4、マイク5などの外部機器と接続する入出力部には、入力された信号(あるいは出力する信号)の信号レベルを一定量増幅する増幅器が備えられている。しかしながら、特に本実施形態と比較技術Aにおいて、着目している要素は、それらの増幅率が固定されている増幅器ではなく、増幅率が状況に応じて調整される増幅器(すなわち信号レベル調整部)である。
In any of the present embodiment, the comparison technique A, and the comparison technique B, the signal processing unit (1, 1a, 1b) is input to an input / output unit that is connected to an external device such as the
次に、表1における各パラメータを説明する。まず、「口の動き」欄の有り/無しは、カメラ画像処理部2でユーザーの口の動きを検出できているか否かを示す。また、「発話」欄において、×は発話していない状態、△は発話しているがノイズレベルの小声である状態、○は普通の音声レベル(すなわち音量)で発話している状態である。「マイク」欄においては送信音声信号の信号レベルを、「SP」(SP=スピーカ)欄においては受信音声信号の信号レベルを、それぞれ、そのまま通す状態を1、半減させて通過させる状態を0.5、通さない状態を0とする。すなわち、想定された状況において、各信号に対する増幅率がどのように設定されるかを示している。
Next, each parameter in Table 1 will be described. First, the presence / absence of the “mouth movement” column indicates whether the camera
「通話」欄の○は、送信音声信号と受信音声信号の少なくとも一方が、増幅率を調整することによって、聴取可能な信号レベルから聴取不可能な信号レベル(=0)まで低減される場合を×とし、それ以外は○とする。「エコー」欄では、擬似エコー信号が完全にエコー成分を除去するものではないこと、および擬似エコー信号がエコーから外れ得ることを想定し、通話相手またはユーザーにエコーが伝わる状況であれば、有りとする。 ○ in the “call” column indicates that at least one of the transmission audio signal and the reception audio signal is reduced from an audible signal level to an inaudible signal level (= 0) by adjusting the amplification factor. X, and other than that. In the “Echo” column, if the pseudo echo signal does not completely remove the echo component and the pseudo echo signal can deviate from the echo, there is a situation where the echo is transmitted to the other party or the user. And
なお、比較技術Aに関しては、送信音声信号および受信音声信号の各信号レベルよって増幅率を調整することによる効果と、本実施形態のように、口の動きによって増幅率を調整することによる効果の差異を検証するための比較対象であるため、比較技術Aにおいてエコー欄は省略する。また、比較技術Bに関しては、公知のエコーキャンセル技術によってエコーが生じない状況と、本実施形態によってエコーが生じない状況とを比較するものであるため、比較技術Bにおいてエコー欄以外は省略する。
以降では、まず本実施形態と比較技術Aとを比較したときに増幅率を調整することによる通話の可否に差が生じているNo.6および8について説明する。そして、次に本実施形態と比較技術Bとを比較したときにエコーの影響について差が生じているNo.11および12について説明する。 Thereafter, when this embodiment is first compared with the comparative technique A, there is a difference in whether or not a call can be made by adjusting the amplification factor. 6 and 8 will be described. Next, when this embodiment is compared with the comparative technique B, the difference in the effects of echoes occurs. 11 and 12 will be described.
まず、No.6の状況としては、カメラ画像処理部2でユーザーの口の動きが検出されており、ユーザーはノイズレベルの小声で発話し、かつ、通話相手は普通の音声レベルで発話している状況である。このような状況における、本実施形態と比較技術Aの作動を、図4を用いて説明する。なお、No.6および8では、増幅率を調整することによる通話の可否を検討するため、従来のエコーキャンセル技術に対応する比較技術Bに関しては言及しない。
First, no. The
比較技術Aでは、受信音声信号Rの信号レベルが、送信音声信号Sの信号レベルに対して大きく、かつ、その差が大きいため、受信音声信号Rを伝達すべき信号と判定する。この場合、図4のように受信側の信号レベル調整部3Rの増幅率が1となり、送信側の信号レベル調整部3Sの増幅率が0になる。このため、送信音声信号に含まれるユーザーの発話音声は、通話相手に伝わらなくなってしまう。なお、この比較技術Aにおいて、厳密には増幅率は0にはならない場合も存在するが、ノイズレベルの小声の信号をさらに減衰させることによって聞き手が聴取できなくなるため、便宜上0とする。
In the comparison technique A, since the signal level of the reception audio signal R is larger than the signal level of the transmission audio signal S and the difference is large, it is determined that the reception audio signal R should be transmitted. In this case, as shown in FIG. 4, the amplification factor of the signal
一方、本実施形態では、カメラ画像処理部2でユーザーの口の動きを検出しているため、発話側の増幅率は1となる。そして、増幅率が1であることから送信音声信号は低減されず、ユーザーの発話音声を通話相手に伝えることができる。
On the other hand, in the present embodiment, since the movement of the user's mouth is detected by the camera
次にNo.8は、カメラ画像処理部2でユーザーの口の動きが検出されている状況において、ユーザーは普通の音声レベルで発話しており、かつ、通話相手はノイズレベルの小声で発話している状況である。このような状況における、本実施形態と比較技術Aの作動を、図5を用いて説明する。
Next, no. 8 is a situation where the user's mouth movement is detected by the camera
比較技術Aでは、送信音声信号Sの信号レベルが、受信音声信号Rの信号レベルに対して小さく、かつ、その差が大きいため、送信音声信号Sを伝達すべき信号と判定する。この場合、図5のように送信側の信号レベル調整部3Sの増幅率が1となり、受信側の信号レベル調整部3Rの増幅率が0になる。このため、受信音声信号の信号レベルが0となり、受信音声信号に含まれる通話相手からの受話音声はユーザーに伝わらなくなってしまう。一方、本実施形態では、受信側の増幅率は低減しないため、通話相手からの受話音声は、その音声レベルに関わらず、ユーザーに伝えることができる。
In the comparison technique A, since the signal level of the transmission audio signal S is smaller than the signal level of the reception audio signal R and the difference is large, it is determined that the transmission audio signal S should be transmitted. In this case, as shown in FIG. 5, the amplification factor of the signal
以上で説明したように、送信音声信号および受信音声信号の各信号レベルではなく、ユーザーの口の動きの有無に応じて送信側の増幅率を調整することで、受話音声信号と発話音声信号が同時に入力され、それらの信号レベルに違いがあった場合でも相互の音声を相手に伝えることができる。すなわち、本実施形態は送信音声信号の信号レベルを調整する構成であり、受信音声信号の信号レベルを低減しないことから、通信相手からの音声受信時、その受信音声信号の信号レベルが低く且つユーザーの発話があっても、通話相手からの受話音声を聴取することが可能である。また、受信音声信号の入力があっても、カメラ画像処理部でユーザーの口の動きが検出される場合には、信号レベル調整部の増幅率は1以上に設定されるため、発話音声が小声であっても、通話相手に伝えることができる。 As described above, by adjusting the amplification factor on the transmission side according to the presence / absence of movement of the mouth of the user instead of the signal levels of the transmission audio signal and the reception audio signal, the reception audio signal and the audio output signal are Even if they are input at the same time and there is a difference in their signal levels, mutual voices can be transmitted to the other party. That is, the present embodiment is configured to adjust the signal level of the transmission audio signal and does not reduce the signal level of the reception audio signal. Therefore, when receiving audio from the communication partner, the signal level of the reception audio signal is low and the user Even if there is an utterance, it is possible to listen to the received voice from the other party. Even if a received voice signal is input, if the movement of the user's mouth is detected by the camera image processing unit, the amplification factor of the signal level adjusting unit is set to 1 or more, so that the uttered voice is a low voice. Even so, you can tell the other party.
しかしながら、信号レベル調整部3およびカメラ画像処理部2だけでは、増幅率を1にしている場合にはエコーが通話相手に聞こえてしまう可能性がある。そこで、本実施形態のように、増幅率を調整する信号レベル調整部3に加えて、既技術のエコーキャンセル技術を使ってエコーの影響を抑える構成がより好ましい。また、さらに公知のノイズキャンセル技術を使ってノイズの影響を低減する構成を組み合わせても良い。
However, if only the signal
次に説明するNo.11および12は、ユーザーの口の動きが検出されていない状況において、ユーザーは発話しておらず、通話相手は発話している(No.11ではノイズレベルの小声での発話、No.12では普通の音声レベルでの発話)状況である。このような状況における、本実施形態と比較技術Bの作動を、図6を用いて説明する。なお、ここでは、エコーの影響に関して本実施形態と比較技術Bとを比較することを目的とするため、比較技術Aに関しては言及しない。 No. described next. 11 and 12, in a situation where the movement of the user's mouth is not detected, the user is not speaking and the other party is speaking (No. 11 is a low-noise utterance, No. 12 is Normal speech level). The operation of the present embodiment and the comparison technique B in such a situation will be described with reference to FIG. Here, the purpose of comparing the present embodiment and the comparison technique B with respect to the influence of echoes is not described, and therefore the comparison technique A is not mentioned.
比較技術Bでは、エコーパスおよびその伝達関数の変化などによって、エコーキャンセル部10aで生成した擬似エコー信号が実際のエコー成分から少しでもずれてしまった場合には、エコーが通話相手に伝わってしまうことが懸念される。
In the comparative technique B, if the pseudo echo signal generated by the echo cancel
一方、本実施形態では、ユーザーの口の動きを検出していないため、増幅率は0となっている。増幅率が0であるため送信音声信号の信号レベルは0となり、擬似エコー信号の精度(または有無)に関わらず、エコーが通話相手に聞こえることはない。 On the other hand, in this embodiment, since the movement of the user's mouth is not detected, the amplification factor is zero. Since the amplification factor is 0, the signal level of the transmission voice signal is 0, and the echo is not heard by the other party regardless of the accuracy (or presence / absence) of the pseudo echo signal.
また、比較技術Bではマイク5の周囲で発生しているノイズ(エコー以外の雑音)がマイク5に入力されてしまった場合には、エコーキャンセル部10ではこのノイズが除去されず、相手に伝わってしまう。これに対し、さらに公知のノイズキャンセル技術を用いてノイズを低減することも考えられるが、エコーキャンセル技術と同様、ノイズに打ち消すための擬似ノイズ信号が実際のノイズとずれてしまった場合には、通話相手に聞こえてしまう。しかし、本実施形態のように、ユーザーの口の動きを検出していない場合には増幅率を0にすることで、その間、ノイズも通話相手に伝わらないようにすることができる。
Further, in the case of the comparison technique B, when noise (noise other than echo) generated around the
以上の構成によると、本実施形態では受信側の増幅率は調整しないため、通話相手からの受話音声が小さくユーザーの発話音声が大きい場合でも双方の音声を同時に伝えることが可能である。また、通話相手の声が大きくユーザーの声が小さい場合でも、カメラ画像処理部2でユーザーの口の動きが検出される場合には、送信側の増幅率を1とするため、双方の音声を伝えることが可能となる。
According to the above configuration, since the amplification factor on the receiving side is not adjusted in this embodiment, both voices can be transmitted simultaneously even when the received voice from the other party is small and the user's spoken voice is large. Even when the voice of the other party is loud and the voice of the user is low, when the movement of the user's mouth is detected by the camera
さらに、ユーザーの口の動きが無いと判定された場合には、増幅率が0になることによって送信音声信号の信号レベルが0になるため、エコーやノイズがマイク5に入力されてもそれらが通話相手に伝わる可能性を低減できる。
Furthermore, when it is determined that there is no movement of the user's mouth, the signal level of the transmission audio signal becomes 0 because the amplification factor becomes 0, so that even if echo or noise is input to the
(変形例)
さらに、本発明は例えば図7に示すような構成(変形例)にしてもよい。図7は、図1に対応する図であり、変形例に係るハンズフリー通話装置の構成を示すブロック図である。なお、図1と重複する説明は省略する。
(Modification)
Furthermore, the present invention may be configured (modified example) as shown in FIG. FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 1 and is a block diagram showing a configuration of a hands-free call device according to a modification. Note that a description overlapping that in FIG. 1 is omitted.
バッファ部8は、エコーキャンセル部10でエコー成分rが除去あるいは低減された送信音声信号を一定の時間(以降、遅延時間とする)蓄積した後に信号レベル調整部3に出力する。ここで、遅延時間は、ユーザーおよび通話相手に違和感を与えない程度(たとえば数10ms)とする。また、この遅延時間は、ユーザーが発話した瞬間から、発話に伴った口の動きをカメラ画像処理部2で検出して信号レベル調整部3の増幅率を1に設定するまでに要する時間を考慮したものであってもよい。
The
口の動きを検出するためには、カメラ6で取り込んだ画像をカメラ画像処理部2で画像解析する必要があるため、ユーザーの話し始めの部分においては、口の動きの検出処理が間に合わずに増幅率が0となっており、話し始め部分が欠けてしまうおそれがあった。
In order to detect the movement of the mouth, it is necessary to analyze the image captured by the
しかしながら、この変形例のようにバッファ部8を備える構成とすることで、発話音声がマイク5で取得されてから信号レベル調整部3に到達するまでかかる時間は、バッファ部8に蓄積されている時間だけ遅延する。そして、バッファ部8で遅延させる分だけ、発話音声から欠落する部分を低減することができ、通話相手に違和感を与える可能性を低減できる。また、話し始め部分がバッファ部8に入ってから出力されるまでの間に、カメラ画像処理部2で口の動きを検出して増幅率が1と設定できる場合には、話し始め部分も欠落することなく通話相手に伝えることができる。
However, by adopting a configuration including the
なお、本実施形態では、増幅率を1から0に設定する制御は、カメラ画像処理部2で所定のフレーム数連続して口の動きが無いと判定された場合に実施するとしたがこれに限らない。所定のフレーム数連続して口の動きがないと判定された時点から所定の時間(たとえば数秒程度)後に増幅率を1から0にしてもよい。
In the present embodiment, the control for setting the amplification factor from 1 to 0 is performed when the camera
このようにすることで、例えばユーザーが発言の内容を考えたりして途切れ途切れに発話している場合に、増幅率が0と1の状態が短い間に変化し、それに伴って話し始め部分が欠落してしまう可能性を低減することができる。 By doing so, for example, when the user thinks about the content of the speech and speaks in an intermittent manner, the amplification rate changes between 0 and 1 in a short time, and accordingly, the beginning of the speech is The possibility of being missing can be reduced.
また、以上の構成において、信号レベル調整部3の増幅率0と1の2値としたがこれに限らない。ユーザーの口の動きを検出していない場合の増幅率を1より小さい値に設定し、口の動きが検出された場合の増幅率を1以上の値に設定する構成としても良い。ユーザーの口の動きが検出されていない場合の増幅率を1より小さい値にすることで、口の動きが検出されていない場合は送信音声信号の信号レベルは減衰されて通話相手に伝達される。この場合、マイク5に入力されたノイズやエコーは通話相手に伝わってしまう可能性が残るが、信号レベル調整部3で信号レベルを減衰させている分だけノイズやエコーによる影響を低減することができる。
In the above configuration, the binary values of the
また、信号レベル調整部3の増幅率は0から1へ(又は1から0へ)、ステップ状ではなく、連続的または階段状に変化させてもよい。さらには、0と1の間に0.4、0.5、0.6など、0と1の間の値を取るような構成としても良い。
Further, the amplification factor of the signal
さらにテレビ電話など、通話相手の顔画像データを取得できる場合には、その通話相手の顔画像データに対して、本発明のカメラ画像処理部と同様の処理を行う処理部を適用し、その処理部の検出結果に基づいて受信音声信号の信号レベルを調整する構成としてもよい。このような構成すれば、通話相手の口の動きを検出していない場合には、受信側の信号レベルを0とすることで、通話相手側からのエコーやノイズがユーザーに伝わってしまうことを抑制することができる。 Further, when the face image data of the other party can be acquired, such as a videophone, a processing unit that performs the same processing as the camera image processing unit of the present invention is applied to the other party's face image data, and the processing is performed. It is good also as a structure which adjusts the signal level of a received audio | voice signal based on the detection result of a part. With such a configuration, when the movement of the other party's mouth is not detected, the signal level on the receiving side is set to 0, so that the echo or noise from the other party is transmitted to the user. Can be suppressed.
また、カメラ画像処理部2で、口および口の周辺の特徴点の動きと、発話する直前の口の動きのパターンから、ユーザーが話し始めようとしていることを検出した時点で信号レベル調整部3にON信号を出力する構成としてもよい。
When the camera
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims, and the embodiments obtained by appropriately combining the respective technical means disclosed are also included in the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
100…ハンズフリー通話装置、1…信号処理部、2…カメラ画像処理部、3…信号レベル調整部、4…スピーカ、5…マイク、6…カメラ、8…バッファ部、10…エコーキャンセル部、R…受話音声(受話音声に対応する信号)、S…発話音声(発話音声に対応する信号)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記カメラの撮像した画像データから前記ユーザーの口の動きを検出するカメラ画像処理部(2)と、
連続的又は階段状な変化によって増幅率を調整することでユーザーから通話相手へ送信する送信音声信号の信号レベルを調整する信号レベル調整部(3)と、を備えたハンズフリー通話装置(100)であって、
前記信号レベル調整部は、
増幅率を0と1の間に位置する値に設定可能に構成されており、前記カメラ画像処理部で口の動きが検出されていない場合には増幅率を1よりも小さい値に設定し、
前記カメラ画像処理部で口の動きが検出された場合には送信音声信号の増幅率を1以上の値とすることを特徴とするハンズフリー通話装置。 A camera (1) that captures the user's face;
A camera image processing unit (2) for detecting movement of the user's mouth from image data captured by the camera;
A hands-free call device (100) comprising: a signal level adjustment unit (3) for adjusting a signal level of a transmission voice signal transmitted from a user to a call partner by adjusting an amplification factor by a continuous or stepwise change. Because
The signal level adjustment unit includes:
The amplification factor is configured to be set to a value located between 0 and 1, and when the movement of the mouth is not detected by the camera image processing unit, the amplification factor is set to a value smaller than 1.
A hands-free call device characterized in that when a movement of the mouth is detected by the camera image processing unit, an amplification factor of a transmission voice signal is set to a value of 1 or more.
前記信号レベル調整部は、前記カメラ画像処理部で口の動きが検出されていない場合には増幅率を0に設定し、カメラ画像処理部で口の動きが検出された場合には送信音声信号の増幅率を1に設定することを特徴とするハンズフリー通話装置。 In claim 1,
The signal level adjustment unit sets an amplification factor to 0 when mouth movement is not detected by the camera image processing unit, and transmits audio signal when mouth movement is detected by the camera image processing unit. A hands-free call device characterized in that the amplification factor is set to 1.
前記ハンズフリー通話装置は、マイクロホン(5)で集音された音に対応する信号が送信音声信号として入力されるハンズフリー通話装置であって、
前記マイクロホンと前記信号レベル調整部との間に、送信音声信号を一定時間蓄積してから前記信号レベル調整部に出力するバッファ部(8)を備えていることを特徴とするハンズフリー通話装置。 In claim 1 or 2,
The hands-free call device is a hands-free call device in which a signal corresponding to the sound collected by the microphone (5) is input as a transmission voice signal,
A hands-free call device comprising a buffer unit (8) for storing a transmission voice signal for a certain period of time between the microphone and the signal level adjustment unit and outputting the signal to the signal level adjustment unit.
前記ハンズフリー通話装置は、一定時間継続して前記カメラ画像処理部で口の動きが検出されない場合に、前記信号レベル調整部の増幅率を0に設定することを特徴とするハンズフリー通話装置。 In any one of Claims 1-3,
The hands-free communication device sets the amplification factor of the signal level adjustment unit to 0 when mouth movement is not detected by the camera image processing unit for a certain period of time.
前記ハンズフリー通話装置は、受信音声信号と、送信音声信号に混入された前記受信音声信号のエコー成分とに基づいて、前記受信音声信号から推定される擬似エコー信号を生成し、前記擬似エコー信号を前記送信音声信号から差し引くことによりエコー成分を打ち消すエコーキャンセル部(10)を備えることを特徴とするハンズフリー通話装置。 In any one of Claims 1-4,
The hands-free call device generates a pseudo echo signal estimated from the received voice signal based on the received voice signal and an echo component of the received voice signal mixed in the transmitted voice signal, and the pseudo echo signal A hands-free communication device comprising: an echo cancel unit (10) for canceling an echo component by subtracting the signal from the transmission voice signal.
前記ハンズフリー通話装置は、送信音声信号と、受信音声信号に混入された前記送信音声信号のエコー成分とに基づいて、前記送信音声信号から推定される擬似エコー信号を生成し、前記擬似エコー信号を前記受信音声信号から差し引くことによりエコー成分を打ち消すエコーキャンセル部(10)を備えることを特徴とするハンズフリー通話装置。 In any one of Claim 1 to 5,
The hands-free call device generates a pseudo echo signal estimated from the transmission voice signal based on the transmission voice signal and an echo component of the transmission voice signal mixed in the reception voice signal, and the pseudo echo signal A hands-free communication device comprising an echo canceling unit (10) for canceling an echo component by subtracting the signal from the received voice signal .
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