JP6435613B2 - トーク状態検出器、トーク状態検出方法、エコーキャンセラ及びエコーサプレッサ、並びに、トーク状態検出プログラム - Google Patents

Description

本発明は、トーク状態検出器、トーク状態検出方法、エコーキャンセラ及びエコーサプレッサ、並びに、トーク状態検出プログラムに関し、例えば、エコーキャンセラ又はエコーサプレッサの適応制御において、適応処理のイネーブル（Ｅｎａｂｌｅ）／ディセーブル（Ｄｉｓａｂｌｅ）制御を行うトーク状態検出器、トーク状態検出方法及びエコーキャンセラ、並びに、トーク状態検出プログラムに適用し得るものである。

図４は、一般的なエコーキャンセラの構成図である。まず、図４を用いて、エコーキャンセラ及びダブルトーク検出器の動作について説明する。

図４に示すように、エコーキャンセラ１は、擬似エコー生成部１１、減算器１２、ダブルトーク検出器１３を有する。

擬似エコー生成部１１は、学習機能を持つ適応フィルタであって、受信出力端子Ｒｏｕｔより出力される受信出力信号ｘ（ｎ）から、擬似エコーｙｒ（ｎ）を生成するものである。また、疑似エコー生成部１１は、残差出力端子ＲＥＳより出力される残差信号ｅ（ｎ）を、適応フィルタ特性とエコーパス伝達特性の差分によって生じた誤差とみなし、適応フィルタ特性がエコーパス伝達特性に収束するように、適応フィルタの係数を更新していくものである。

エコーキャンセラ１の受信入力端子Ｒｉｎには、遠端話者から受信する受信入力信号ｘｉ（ｎ）が入力される。この受信入力信号ｘｉ（ｎ）は、近端側に向けて受信出力端子Ｒｏｕｔからｘ（ｎ）として出力されるとともに、疑似エコー生成部１１（適応フィルタ）にｘ（ｎ）として入力される。ここで、ｘ（ｎ）＝ｘｉ（ｎ）である。

受信出力端子Ｒｏｕｔから出力される信号ｘ（ｎ）は、２線４線変換機能をもつハイブリッド回路２を経由して、近端話者へ送られる。また、ハイブリッド回路（エコーパス）２では、エコーｙ（ｎ）が発生し、エコーｙ（ｎ）と近端話者から送出される近端送出信号ｔ（ｎ）とが加算された送信入力信号ｄ（ｎ）が、エコーキャンセラ１の送信入力端子Ｓｉｎに入力される。

ｄ（ｎ）＝ｙ（ｎ）＋ｔ（ｎ） …（１）
減算器１２は、送信入力信号ｄ（ｎ）から擬似エコー信号ｙｒ（ｎ）を差し引き、残差信号ｅ（ｎ）を出力するものである。

ｅ（ｎ）＝ｄ（ｎ）−ｙｒ（ｎ） …（２）
減算器１２の出力である残差信号ｅ（ｎ）には、フィルタ特性とエコーパス伝達特性の差分によって生じる残留エコーΔｙ（ｎ）（＝ｙ（ｎ）−ｙｒ（ｎ））と、近端送出信号ｔ（ｎ）が含まれる。

Δｙ（ｎ）＝ｙ（ｎ）−ｙｒ（ｎ） …（３）
式（２）に、式（１）を代入する。

ｅ（ｎ）＝ｄ（ｎ）−ｙｒ（ｎ）＝ｙ（ｎ）＋ｔ（ｎ）−ｙｒ（ｎ）
＝（ｙ（ｎ）−ｙｒ（ｎ））＋ｔ（ｎ） …（４）
式３、式４より、
ｅ（ｎ）＝Δｙ（ｎ）＋ｔ（ｎ） …（５）
受信出力信号ｘ（ｎ）が無信号（ｘ（ｎ）＝０）のとき、残差信号ｅ（ｎ）の信号成分は近端送出信号ｔ（ｎ）のみとなるので、適応フィルタの係数更新をディセーブルにすることにより、適応フィルタの係数が発散しないように制御する必要がある。

受信出力信号ｘ（ｎ）に音声信号が存在し、近端送出信号ｔ（ｎ）が無信号（ｔ（ｎ）＝０）であるとき、即ち、シングルトーク状態のとき、残差信号ｅ（ｎ）の信号成分は残留エコーΔｙ（ｎ）のみとなるので、この残差信号ｅ（ｎ）を適応フィルタ特性とエコーパス伝達特性の差分によって生じた誤差とみなして適応フィルタの係数を更新していけば、適応フィルタの特性はエコーパスの特性に収束していく。従って、シングルトーク状態においては、適応フィルタの係数更新をイネーブルにすれば良い。

受信出力信号ｘ（ｎ）と近端送出信号ｔ（ｎ）の両方に音声信号が存在するとき、即ち、ダブルトーク状態の時、残差信号ｅ（ｎ）には、適応フィルタ特性とエコーパス伝達特性の差分によって生じる残留エコーΔｙ（ｎ）と、近端送出信号ｔ（ｎ）とが含まれるので、適応フィルタの係数更新をディセーブルにすることにより、適応フィルタの係数が発散しないように制御する必要がある。

そこで、ダブルトーク検出器１３は、受信出力信号ｘ（ｎ）、送信入力信号ｄ（ｎ）および残差信号ｅ（ｎ）を監視して通話状態を判定し、受信出力信号無信号またはダブルトーク状態の時には適応フィルタの係数更新をディセーブルにし、シングルトーク状態の時には適応フィルタの係数更新をイネーブルにする制御を行っている。

従来、ダブルトーク検出方法の一例として、特許文献１に開示される方法がある。特許文献１には、エコーパス減衰量を推定し、推定結果に基づきダブルトーク判定を実施する方法が開示されている。

特開２００９−０３３３４４号公報

しかしながら、エコーパスの周波数特性は、フラットではなく、又近端背景雑音の影響を受け得る等の理由から、エコーパス減衰量の推定値は誤差を含んでいる。そのため、特許文献１の記載技術を用いても、ダブルトーク検出器が、シングルトーク時にダブルトークと誤判定してしまったり、ダブルトーク時にシングルトークと誤判定してしまったりするおそれが生じ得る。

例えば、ダブルトーク検出器が、シングルトーク時にダブルトークと誤判定した場合、適応制御をディセーブルとするため、適応フィルタの収束が遅くなってしまう。逆に、ダブルトーク検出器が、ダブルトーク時にシングルトークと誤判定した場合、適応制御をイネーブルとするので、適応フィルタの係数が発散してしまうという問題がある。

そのため、シングルトーク状態を高精度で検出することができるトーク状態検出器、トーク状態検出方法、エコーキャンセラ及びエコーサプレッサ、並びに、トーク状態検出プログラムが求められている。

かかる課題を解決するために、第１の本発明のトーク状態検出器は、エコーキャンセラの受信出力信号、送信入力信号に基づいてトーク状態を検出し、エコーキャンセラが有する適応フィルタの係数更新を制御するトーク状態検出器において、（１）受信入力信号の特定帯域を減衰し、減衰後の信号を受信出力信号として出力する特定帯域減衰手段と、（２）送信入力信号の特定帯域を抽出する特定帯域抽出手段と、（３）送信入力信号の特定帯域以外の帯域を抽出する特定帯域外抽出手段と、（４）特定帯域減衰手段から出力される受信出力信号の電力値が第１の閾値を超えており、かつ、特定帯域抽出手段からの出力信号の電力値と、特定帯域外抽出手段からの出力信号の電力値との比が第２の閾値未満のとき、トーク状態をシングルトーク状態と判定するトーク状態判定手段とを備えることを特徴とする。
第２の本発明のトーク状態検出器は、エコーキャンセラの受信出力信号、送信入力信号に基づいてトーク状態を検出し、エコーキャンセラが有する適応フィルタの係数更新を制御するトーク状態検出器において、（１）受信入力信号の特定帯域を減衰し、減衰後の信号を受信出力信号として出力する特定帯域減衰手段と、（２）送信入力信号の特定帯域を抽出する特定帯域抽出手段と、（３）送信入力信号の特定帯域以外の帯域を抽出する特定帯域外抽出手段と、（４）特定帯域抽出手段からの出力信号の電力値に基づいて、近端側の第１の背景雑音電力値を推定する第１の背景雑音電力値推定手段と、（５）特定帯域抽出手段からの出力信号の電力値から、第１の背景雑音電力値推定手段による背景雑音電力値を減算する第１の減算手段と、（６）特定帯域外抽出手段からの出力信号の電力値に基づいて、近端側の第２の背景雑音電力値を推定する第２の背景雑音電力値推定手段と、（７）特定帯域抽出手段からの出力信号の電力値から、第２の背景雑音電力値推定手段による背景雑音電力値を減算する第２の減算手段と、（８）特定帯域減衰手段から出力される受信出力信号の電力値が第１の閾値を超えており、かつ、特定帯域抽出手段からの出力信号の電力値と、特定帯域外抽出手段からの出力信号の電力値との比が第３の閾値未満のとき、トーク状態をシングルトーク状態と判定するトーク状態判定手段とを備えることを特徴とする。

第３の本発明のトーク状態検出方法は、エコーキャンセラの受信出力信号、送信入力信号に基づいてトーク状態を検出し、エコーキャンセラが有する適応フィルタの係数更新を制御するトーク状態検出方法において、（１）特定帯域減衰手段が、受信入力信号の特定帯域を減衰し、減衰後の信号を受信出力信号として出力し、（２）特定帯域抽出手段が、送信入力信号の上記特定帯域を抽出し、（３）特定帯域外抽出手段が、送信入力信号の上記特定帯域以外の帯域を抽出し、（４）トーク状態判定手段が、特定帯域減衰手段から出力される受信出力信号の電力値が第１の閾値を超えており、かつ、特定帯域抽出手段からの出力信号の電力値と、特定帯域外抽出手段からの出力信号の電力値との比が第２の閾値未満のとき、トーク状態をシングルトーク状態と判定することを特徴とするトーク状態検出方法。

第４の本発明のエコーキャンセラは、第１の本発明のトーク状態検出器を備えることを特徴とする。

第５の本発明のエコーサプレッサは、第１の本発明のトーク状態検出器を備えることを特徴とする。
第６の本発明のトーク状態検出プログラムは、エコーキャンセラの受信出力信号、送信入力信号に基づいてトーク状態を検出し、エコーキャンセラが有する適応フィルタの係数更新を制御するトーク状態検出プログラムにおいて、コンピュータを、（１）受信入力信号の特定帯域を減衰し、減衰後の信号を受信出力信号として出力する特定帯域減衰手段と、（２）送信入力信号の特定帯域を抽出する特定帯域抽出手段と、（３）送信入力信号の特定帯域以外の帯域を抽出する特定帯域外抽出手段と、（４）特定帯域減衰手段から出力される受信出力信号の電力値が第１の閾値を超えており、かつ、特定帯域抽出手段からの出力信号の電力値と、特定帯域外抽出手段からの出力信号の電力値との比が第２の閾値未満のとき、トーク状態をシングルトーク状態と判定するトーク状態判定手段として機能させることを特徴とする。

本発明によれば、シングルトーク状態を高精度で検出することができる。

第１の実施形態に係るダブルトーク検出器の内部構成を示す内部構成図である。 第１の実施形態に係る送信入力端子Ｓｉｎに入力される送信入力信号の周波数特性を説明する説明図である。 第２の実施形態に係るダブルトーク検出器の内部構成を示す内部構成図である。 実施形態に係るエコーキャンセラの内部構成を示す内部構成図である。

（Ａ）第１の実施形態
以下では、本発明に係るトーク状態検出器、トーク状態検出方法、エコーキャンセラ及びエコーサプレッサ、並びに、トーク状態検出プログラムの第１の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
第１の実施形態に係るエコーキャンセラは、図４に示す従来のエコーキャンセラと同一又は対応する構成要素を有する。すなわち、第１の実施形態のエコーキャンセラ１は、疑似エコー生成部１１、減算器１２、トーク状態検出器としてのダブルトーク検出器１３を有する。

図１は、第１の実施形態に係るダブルトーク検出器１３の内部構成を示す内部構成図である。

図１において、第１の実施形態に係るダブルトーク検出器１３は、帯域阻止フィルタ１０１、帯域通過フィルタ１０２、帯域通過フィルタ１０３、電力算出部１０４、電力算出部１０５、電力算出部１０６、ダブルトーク判定部１０７を有する。

ここで、特定帯域減衰手段は、帯域阻止フィルタ１０１及び電力算出部１０６を含むものである。特定帯域抽出手段は、帯域通過フィルタ１０２及び電力算出部１０４を含むものである。特定帯域外抽出手段は、帯域通過フィルタ１０３及び電力算出部１０５を含むものである。

帯域阻止フィルタ（ＢＥＦ）１０１は、受信入力端子Ｒｉｎと接続しており、受信入力端子Ｒｉｎからの受信入力信号のうち特定帯域の信号を阻止して受信出力端子Ｒｏｕｔに出力するものである。また、帯域阻止フィルタ１０１からの出力信号は、電力算出部１０６に与えられる。

ここで、帯域阻止フィルタ１０１により阻止する特定帯域の信号は、２．５〜３．０ｋＨｚ帯域の信号であり、聴覚上ほとんど影響を与えない帯域の信号である。また、２．５〜３．０ｋＨｚの減衰量は、例えば４０ｄＢである。

帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１０２は、送信入力端子Ｓｉｎと接続し、送信入力信号のうち特定帯域の信号（２．５〜３．０ｋＨｚ帯域の信号）を通過させるものである。また、帯域通過フィルタ１０２からの出力信号は、電力算出部１０４に与えられる。

ここで、帯域通過フィルタ１０２が通過させる特定帯域の信号は、上述した帯域阻止フィルタ１０１の阻止帯域内の帯域である。この実施形態では、帯域通過フィルタ１０２は、２．５〜３．０ｋＨｚ帯域の信号を通過させるものとする。

帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１０３は、送信入力端子Ｓｉｎと接続し、送信入力端子のうち特定帯域の信号（２．０〜２．５ｋＨｚ帯域の信号）を通過させるものである。また、帯域通過フィルタ１０３からの出力信号は、電力算出部１０５に与えられる。

ここで、帯域通過フィルタ１０３は、帯域通過フィルタ１０２と同様に、上記の帯域阻止フィルタ１０１の阻止帯域外の帯域を通過させるものである。この実施形態では、２．０〜２．５ｋＨｚ帯域の信号を通過させるものとする。

電力算出部１０４は、帯域通過フィルタ１０２からの出力信号が入力され、その入力信号の各サンプル値を平均化した電力値Ｐ＿ＢＰＦ１を算出して、ダブルトーク判定部１０７に与えるものである。

ここで、電力算出部１０４による入力信号の平均電力値の算出方法は、例えば、入力信号の各サンプル値を２乗した値をＦＩＲ形フィルタにより平均化して電力値Ｐ＿ＢＰＦ１を算出する方法を適用することができる。なお、電力算出部１０４が入力信号の平均電力値の算出する方法は、サンプル値を２乗する方法に限定されるものではなく、入力信号のサンプル値の絶対値を用いるようにしても良い。また、電力算出部１０４は、ＦＩＲフィルタに代えて適当な時定数を持つＩＩＲ形ＬＰＦを用いるようにしても良い。

電力算出部１０５は、帯域通過フィルタ１０３からの出力信号が入力され、その入力信号の各サンプル値を平均化した電力値Ｐ＿ＢＰＦ２を算出して、ダブルトーク判定部１０７に与えるものである。電力算出部１０５による入力信号の平均電力値の算出方法は、電力算出部１０４と同様の方法を適用することができる。

電力算出部１０６は、帯域阻止フィルタ１０１からの出力信号が入力され、その入力信号の各サンプル値を平均化した電力値Ｐ＿ＢＥＦを算出して、ダブルトーク判定部１０７に与えるものである。電力算出部１０６による入力信号の平均電力値の算出方法は、電力算出部１０４と同様の方法を適用することができる。

ダブルトーク判定部１０７は、電力算出部１０４〜１０６からの各電力値Ｐ＿ＢＰＦ１、Ｐ＿ＢＰＦ２、Ｐ＿ＢＥＦに基づき、ダブルトーク状態又はシングルトーク状態を判定して、その判定結果をエコー消去部１０８に出力するものである。

ダブルトーク判定結果がシングルトーク状態となった場合、疑似エコー生成部１１の適応制御がイネーブルとなり、適応処理の学習が更新される。

エコー消去部１０８は、図４の疑似エコー生成部１１、減算器１２を含むものである。擬似エコー生成部１１は、学習機能を持つ適応フィルタであって、受信出力端子Ｒｏｕｔより出力される受信出力信号ｘ（ｎ）から、擬似エコーｙｒ（ｎ）を生成するものである。また、疑似エコー生成部１１は、残差出力端子ＲＥＳより出力される残差信号ｅ（ｎ）を、適応フィルタ特性とエコーパス伝達特性の差分によって生じた誤差とみなし、適応フィルタ特性がエコーパス伝達特性に収束するように、適応フィルタの係数を更新していくものである。また、減算器１２は、送信入力信号ｄ（ｎ）から擬似エコー信号ｙｒ（ｎ）を差し引き、残差信号ｅ（ｎ）を出力するものである。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態に係るダブルトーク検出器１３によるダブルトーク検出方法の処理動作を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１において、遠端話者からの受信入力信号ｘｉ（ｎ）は、受信入力端子Ｒｉｎに入力される。受信入力端子Ｒｉｎに入力された受信入力信号ｘｉ（ｎ）は、帯域阻止フィルタ１０１に入力され、２．５〜３．０ｋＨｚの特定帯域の信号成分が阻止される。そして、２．５〜３．０ｋＨｚの特定帯域の信号成分が減衰した信号ｘ（ｎ）が、受信出力端子Ｒｏｕｔ及び電力算出部１０６に出力される。

ここで、帯域阻止フィルタ１０１により２．５〜３．０ｋＨｚ帯域の信号は減衰される。例えば、この実施形態では、帯域阻止フィルタ１０１による２．５〜３．０ｋＨｚの減衰量は４０ｄＢとする。これにより、受信入力信号ｘｉ（ｎ）が帯域阻止フィルタ１０１を通過することにより、特定帯域２．５〜３．０ｋＨｚの信号は、ほとんど無くなった状態でｘ（ｎ）として出力される。

受信出力端子Ｒｏｕｔから出力される受信出力信号ｘ（ｎ）は、２線４線変換機能をもつハイブリッド回路２を経由して、近端話者へ送られる。また、ハイブリッド回路（エコーパス）２では、エコーｙ（ｎ）が発生し、エコーｙ（ｎ）と近端話者から送出される近端送出信号ｔ（ｎ）とが加算された送信入力信号ｄ（ｎ）が、エコーキャンセラ１の送信入力端子Ｓｉｎに入力される。

エコーキャンセラ１のダブルトーク検出器１３では、帯域阻止フィルタ１０１により２．５〜３．０ｋＨｚの特定帯域の信号が阻止された信号が、電力算出部１０６に入力される。電力算出部１０６は、例えば、特定帯域２．５〜３．０ｋＨｚの信号が阻止された受信出力信号のサンプル値を２乗して、平均化した電力値Ｐ＿ＢＥＦがダブルトーク判定部１０７に与えられる。

また、エコーキャンセラ１において、送信入力端子Ｓｉｎからの送信入力信号は、帯域通過フィルタ１０２及び帯域通過フィルタ１０３に入力される。

このとき、帯域通過フィルタ１０２は、帯域阻止フィルタ１０１が帯域阻止を行う特定帯域２．５〜３．０ｋＨｚ内の信号を通過させるようにし、帯域通過フィルタ１０３は、帯域阻止フィルタ１０１の特定帯域２．５〜３．０ｋＨｚ外の帯域（例えば、２．０〜２．５ｋＨｚ）の信号を通過させるようにする。

ここで、帯域通過フィルタ１０２の通過帯域は、帯域阻止フィルタ１０１が阻止する特定帯域の範囲を含む帯域であれば良く、例えば特定帯域と同じ帯域を通過させるようにしても良いし、また例えば特定帯域の範囲内の一部を通過させるようにしても良い。

また、帯域通過フィルタ１０３の通過帯域は、帯域阻止フィルタ１０１が阻止する特定帯域外の帯域を通過させればよく、例えば、特定帯域２．５〜３．０ｋＨｚに隣接する帯域２．０〜２．５ｋＨｚとしてもよい。

図２は、第１の実施形態に係る送信入力端子Ｓｉｎに入力される送信入力信号の周波数特性を説明する説明図である。図２（Ａ）は、遠端話者のみが発話するシングルトーク時の送信入力信号の周波数特性を示しており、図２（Ｂ）は、近端話者及び遠端話者が発話するダブルトーク時の送信入力信号の周波数特性を示している。

帯域阻止フィルタ１０１により受信出力信号ｘ（ｎ）の２．５〜３．０ｋＨｚの特定帯域の信号は減衰されている。

従って、遠端話者のみが発話するシングルトーク時は、送信入力端子Ｓｉｎからの送信入力信号は、図２（Ａ）に示すように、２．５〜３．０ｋＨｚが減衰している。

そのため、特定帯域２．５〜３．０ｋＨｚを通過させる帯域通過フィルタ１０２を通過する信号の平均電力値Ｐ＿ＢＰＦ１は、特定帯域以外の帯域２．０〜２．５ｋＨｚを通過させる帯域通過フィルタ１０３を通過する信号の平均電力値Ｐ＿ＢＰＦ２に比べて大きく減衰する傾向となる。

一方、遠端話者と近端話者とが同時に発話するダブルトーク時は、近端話者が発話するため、近端話者の音声が、直接、送信入力端子Ｓｉｎから入力される。従って、送信入力信号には、２．５〜３．０ｋＨｚの特定帯域の信号パワーが大きくなる。

そのため、２．５〜３．０ｋＨｚ帯域（ＢＥＦ阻止帯域内）のパワーＰ＿ＢＰＦ１は、２．０〜２．５ｋＨｚ帯域（ＢＥＦ阻止帯域外）のパワーＰ＿ＢＰＦ２に比べて、それほど大きく減衰する傾向とはならない。

ダブルトーク判定部１０７は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す送信入力信号の周波数特性に基づいて、下記の式（６）及び式（７）の条件が成立したときにシングルトークと判定し、式（６）及び式（７）の条件が成立しないときにダブルトークと判定する。

Ｐ＿ＢＥＦ＞ＴＨ１ …（６）
Ｐ＿ＢＰＦ１／Ｐ＿ＢＰＦ２＜ＴＨ２ …（７）
ここで、式（６）は、帯域阻止フィルタ１０１からの出力信号の平均電力値Ｐ＿ＢＥＦが閾値ＴＨ１を超えることを条件としている。これは、遠端話者が発話した音声信号があるか否かを判断するためである。例えば、この実施形態では、閾値ＴＨ１は「−３５ｄＢｍ」とする場合を例示する。

式（７）は、帯域通過フィルタ１０２を通過した信号の平均電力値Ｐ＿ＢＰＦ１と、帯域通過フィルタ１０３を通過した信号の平均電力値Ｐ＿ＢＰＦ２との比が閾値ＴＨ２未満であることを条件としている。これは、図２（Ｂ）に示すように、ダブルトーク時には、特定帯域２．５〜３．０ｋＨｚの信号の電力値の減衰量が小さいことを判断するためである。例えば、この実施形態では、閾値ＴＨ２は「−１０ｄＢ」とする場合を例示する。

ダブルトーク判定部１０７は、式（６）及び式（７）の条件を満たすか否かの判定結果を、エコー消去部１０８に与える。

エコー消去部１０８における処理動作は、従来の疑似エコー生成部１１及び減算器１２の動作と同じである。

擬似エコー生成部１１は、学習機能を持つ適応フィルタであって、受信出力端子Ｒｏｕｔより出力される受信出力信号ｘ（ｎ）から、擬似エコーｙｒ（ｎ）を生成する。また、疑似エコー生成部１１は、残差出力端子ＲＥＳより出力される残差信号ｅ（ｎ）を、適応フィルタ特性とエコーパス伝達特性の差分によって生じた誤差とみなし、適応フィルタ特性がエコーパス伝達特性に収束するように、適応フィルタの係数を更新していく。

減算器１２は、送信入力信号ｄ（ｎ）から擬似エコー信号ｙｒ（ｎ）を差し引き、残差信号ｅ（ｎ）を出力するものである。

減算器１２の出力である残差信号ｅ（ｎ）には、フィルタ特性とエコーパス伝達特性の差分によって生じる残留エコーΔｙ（ｎ）（＝ｙ（ｎ）−ｙｒ（ｎ））と、近端送出信号ｔ（ｎ）が含まれる。

受信出力信号ｘ（ｎ）が無信号（ｘ（ｎ）＝０）のとき、残差信号ｅ（ｎ）の信号成分は近端送出信号ｔ（ｎ）のみとなるので、適応フィルタの係数更新をディセーブルにすることにより、適応フィルタの係数が発散しないように制御する。

受信出力信号ｘ（ｎ）に音声信号が存在し、近端送出信号ｔ（ｎ）が無信号（ｔ（ｎ）＝０）であるとき、即ち、シングルトーク状態のとき、残差信号ｅ（ｎ）の信号成分は残留エコーΔｙ（ｎ）のみとなるので、この残差信号ｅ（ｎ）を適応フィルタ特性とエコーパス伝達特性の差分によって生じた誤差とみなして適応フィルタの係数を更新していけば、適応フィルタの特性はエコーパスの特性に収束していく。従って、シングルトーク状態においては、適応フィルタの係数更新をイネーブルにすれば良い。

受信出力信号ｘ（ｎ）と近端送出信号ｔ（ｎ）の両方に音声信号が存在するとき、即ち、ダブルトーク状態の時、残差信号ｅ（ｎ）には、適応フィルタ特性とエコーパス伝達特性の差分によって生じる残留エコーΔｙ（ｎ）と、近端送出信号ｔ（ｎ）とが含まれるので、適応フィルタの係数更新をディセーブルにすることにより、適応フィルタの係数が発散しないように制御する。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態によれば、エコー信号の２．５〜３．０ｋＨｚ帯域の信号は減衰しほとんど無くなるようにしたので、遠端話者のみが発話しているシングルトーク状態を高精度で検出することができる。

（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明のトーク状態検出器、トーク状態検出方法、エコーキャンセラ及びエコーサプレッサ、並びに、トーク状態検出プログラムの第２の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

（Ｂ−１）第２の実施形態の構成及び動作
図３は、第２の実施形態に係るダブルトーク検出器１３の内部構成を示す内部構成図である。

図３において、第２の実施形態に係るダブルトーク検出器１３は、帯域阻止フィルタ１０１、帯域通過フィルタ１０２、帯域通過フィルタ１０３、電力算出部１０４、電力算出部１０５、電力算出部１０６、ダブルトーク判定部１０７、所定区間最小値検出部２０１、減算器２０２、所定区間最小値検出部２０３、減算器２０４を有する。

ここで、第１の背景雑音電力値推定手段は、所定区間最小値検出部２０１を含むものである。第１の減算手段は、減算器２０２を含むものである。また、第２の背景雑音電力値推定手段は、所定区間最小値検出部２０３を含むものである。第２の減算手段は、減算器２０４を含むものである。

第２の実施形態では、第１の実施形態に係る図１の構成要素に加えて、所定区間最小値検出部２０１、減算器２０２、所定区間最小値検出部２０３、減算器２０４を備える点で第１の実施形態と異なる。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一又は対応する構成要素については、第１の実施形態に係る図１で示した符号を用いて説明する。

所定区間最小値検出部２０１は、帯域通過フィルタ１０２の通過した信号の平均電力値Ｐ＿ＢＰＦ１を電力算出部１０４から入力して、所定区間における最小値を検出して、その最小値を減算器２０２に与えるものである。

減算器２０２は、電力算出部１０４からの平均電力値Ｐ＿ＢＰＦ１から、所定区間最小値検出部２０１の出力値を減算して、その減算した値をダブルトーク判定部１０７に与えるものである。

所定区間最小値検出部２０３は、帯域通過フィルタ１０３の通過した信号の平均電力値Ｐ＿ＢＰＦ２を電力算出部１０５から入力して、所定区間における最小値を検出して、その最小値を減算器２０４に与えるものである。

減算器２０４は、電力算出部１０５からの平均電力値Ｐ＿ＢＰＦ２から、所定区間最小値検出部２０３の出力値を減算して、その減算した値をダブルトーク判定部１０７に与えるものである。

つまり、減算器２０２及び２０４は、送信入力端子Ｓｉｎからの送信入力信号の特定帯域２．５〜３．０ｋＨｚ（ＢＥＦ阻止帯域内）のパワーＰ＿ＢＰＦ１と、特定帯域以外の帯域２．０〜２．５ｋＨｚ帯域（ＢＥＦ阻止帯域外）のＰ＿ＢＰＦ２との各入力信号に対して、所定区間の最小値を減算するものである。

無通話状態においても近端の背景雑音が存在する。そのため、２．５〜３．０ｋＨｚ帯域（ＢＥＦ阻止帯域内）のパワーＰ＿ＢＰＦ１と、２．０〜２．５ｋＨｚ帯域（ＢＥＦ阻止帯域外）のパワーＰ＿ＢＰＦ２とは「０」とはならない。これは、遠端話者のみが発話するシングルトーク状態においても同様である。そのため、近端の背景雑音の影響により、ダブルトーク判定精度が劣化するという問題がある。

そこで、第２の実施形態において、所定区間の信号電力値のうち最小値を検出する所定区間最小値検出部２０１を備え、所定区間最小値検出部２０１が、近端の背景雑音の２．５〜３．０ｋＨｚ帯域（ＢＥＦ阻止帯域内）の背景雑音電力値Ｐ＿ＢＥＦ１＿ＢＧを推定する。そして、減算器２０２が、平均電力値Ｐ＿ＢＥＦ１から背景雑音電力値Ｐ＿ＢＥＦ１＿ＢＧを差引くことにより、近端の背景雑音電力の影響を低減する。

また、送信入力端子Ｓｉｎの送信入力信号の２．０〜２．５ｋＨｚ帯域（ＢＥＦ阻止帯域外）の平均電力値Ｐ＿ＢＰＦ２にも近端の背景雑音電力値の影響が生じるので、同様に、所定区間最小値検出部２０３が、近端の背景雑音の２．０〜２．５ｋＨｚ帯域（ＢＥＦ阻止帯域外）の背景雑音電力値Ｐ＿ＢＥＦ２＿ＢＧを推定する。そして、減算器２０４が、平均電力値Ｐ＿ＢＥＦ２から背景雑音電力値Ｐ＿ＢＥＦ２＿ＢＧを差引くことにより、近端の背景雑音電力値の影響を低減する。

ダブルトーク判定部１０７は、減算器２０２及び減算器２０４からの各出力信号と、帯域阻止フィルタ１０１からの出力信号とに基づいて、ダブルトーク状態又はシングルトーク状態を判定するものである。

ここで、第２の実施形態に係るダブルトーク判定部１０７の判定方法の処理動作を説明する。

第２の実施形態に係るダブルトーク判定部１０７は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示した送信入力信号の周波数特性の傾向を利用し、下記の式（６）及び式（８）の両方の条件が成立した場合にシングルトーク判定とする。

Ｐ＿ＢＥＦ＞ＴＨ１ …（６）
Ｐ＿ＢＰＦ１ａ／Ｐ＿ＢＰＦ２ａ＜ＴＨ３ …（８）
但し、
Ｐ＿ＢＰＦ１ａ＝（Ｐ＿ＢＰＦ１）−（Ｐ＿ＢＰＦ１＿ＢＧ） …（９）
Ｐ＿ＢＰＦ２ａ＝（Ｐ＿ＢＰＦ２）−（Ｐ＿ＢＰＦ２＿ＢＧ） …（１０）
式（６）において、閾値ＴＨ１は、例えば−３５ｄＢｍである。

式（８）において、閾値ＴＨ３は、例えば−１０ｄＢである。

（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
以上のように、第２の実施形態において、近端背景雑音の影響も低減するようにしたので、遠端話者のみが発話しているシングルトーク状態を更に高精度で検出することができる。

（Ｃ）他の実施形態
上述した各実施形態においても種々の変形実施形態を言及したが、本発明は、以下の変形実施形態にも適用することができる。

上述した各実施形態では、ＢＥＦ阻止帯域として２．５〜３．０ｋＨｚ帯域、ＢＥＦ阻止帯域外の帯域として２．０〜２．５ｋＨｚ帯域とする場合を例示した。しかし、ＢＥＦ阻止帯域及びＢＥＦ阻止帯域外の帯域は、上述した各実施形態で説明した帯域と異なる帯域で実現しても良い。また、帯域通過フィルタ１０２は、ＢＥＦ阻止帯域と同じ２．５〜３．０ｋＨｚ帯域を通過させるようにしたが、ＢＥＦ阻止帯域の範囲内であれば、ＢＥＦ阻止帯域の範囲よりも狭くしても良い。

上述した各実施形態では、ＢＥＦ阻止帯域を１つのみとしたが、複数の帯域を阻止するようにしても良い。また、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）を用いて低域阻止しても良いし、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を用いて高域阻止しても良い。例えば、０．２ｋＨｚ以下および２．５〜３．０ｋＨｚの帯域阻止としても良い。

上述した第１及び第２の実施形態では、式（７）及び式（８）において、閾値ＴＨ２及び閾値ＴＨ３は固定閾値としたが、閾値を適応的に制御するようにしても良い。

上述した各実施形態では、帯域阻止及び帯域抽出（帯域通過）に帯域阻止フィルタ及び帯域通過フィルタを用いる方法を説明したが、ＦＦＴなどを用いても良い。

１…エコーキャンセラ、１１…疑似エコー生成部、１２…減算器、１３…ダブルトーク検出器、１０１…帯域阻止フィルタ、１０２…帯域通過フィルタ、１０３…帯域通過フィルタ、１０４〜１０６…電力算出部、１０７…ダブルトーク判定部、２０１及び２０３…所定区間最小値検出部、２０２及び２０４…減算器。

Claims (9)

1. エコーキャンセラの受信出力信号、送信入力信号に基づいてトーク状態を検出し、上記エコーキャンセラが有する適応フィルタの係数更新を制御するトーク状態検出器において、
   受信入力信号の特定帯域を減衰し、減衰後の信号を上記受信出力信号として出力する特定帯域減衰手段と、
   上記送信入力信号の上記特定帯域を抽出する特定帯域抽出手段と、
   上記送信入力信号の上記特定帯域以外の帯域を抽出する特定帯域外抽出手段と、
   上記特定帯域減衰手段から出力される上記受信出力信号の電力値が第１の閾値を超えており、かつ、上記特定帯域抽出手段からの出力信号の電力値と、上記特定帯域外抽出手段からの出力信号の電力値との比が第２の閾値未満のとき、上記トーク状態をシングルトーク状態と判定するトーク状態判定手段と
   を備えることを特徴とするトーク状態検出器。
2. エコーキャンセラの受信出力信号、送信入力信号に基づいてトーク状態を検出し、上記エコーキャンセラが有する適応フィルタの係数更新を制御するトーク状態検出器において、
   受信入力信号の特定帯域を減衰し、減衰後の信号を上記受信出力信号として出力する特定帯域減衰手段と、
   上記送信入力信号の上記特定帯域を抽出する特定帯域抽出手段と、
   上記送信入力信号の上記特定帯域以外の帯域を抽出する特定帯域外抽出手段と、
   上記特定帯域抽出手段からの出力信号の電力値に基づいて、近端側の第１の背景雑音電力値を推定する第１の背景雑音電力値推定手段と、
   上記特定帯域抽出手段からの出力信号の電力値から、上記第１の背景雑音電力値推定手段による背景雑音電力値を減算する第１の減算手段と、
   上記特定帯域外抽出手段からの出力信号の電力値に基づいて、近端側の第２の背景雑音電力値を推定する第２の背景雑音電力値推定手段と、
   上記特定帯域抽出手段からの出力信号の電力値から、上記第２の背景雑音電力値推定手段による背景雑音電力値を減算する第２の減算手段と、
   上記特定帯域減衰手段から出力される上記受信出力信号の電力値が第１の閾値を超えており、かつ、上記特定帯域抽出手段からの出力信号の電力値と、上記特定帯域外抽出手段からの出力信号の電力値との比が第３の閾値未満のとき、上記トーク状態をシングルトーク状態と判定するトーク状態判定手段と
   を備えることを特徴とするトーク状態検出器。
3. 上記第１の背景雑音電力値推定手段は、上記特定帯域抽出手段からの出力信号の所定区間における最小電力値を検出し、これを上記第１の背景雑音電力値とし、
   上記第２の背景雑音電力値推定手段は、特定帯域外抽出手段からの出力信号の所定区間における最小電力値を検出し、これを上記第２の背景雑音電力値とする
   ことを特徴とする請求項２に記載のトーク状態検出器。
4. 上記特定帯域が、聴感上の影響の少ない帯域のものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトーク状態検出器。
5. 上記特定帯域が、２．５〜３．０ｋＨｚの帯域であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のトーク状態検出器。
6. エコーキャンセラの受信出力信号、送信入力信号に基づいてトーク状態を検出し、上記エコーキャンセラが有する適応フィルタの係数更新を制御するトーク状態検出方法において、
   特定帯域減衰手段が、受信入力信号の特定帯域を減衰し、減衰後の信号を上記受信出力信号として出力し、
   特定帯域抽出手段が、上記送信入力信号の上記特定帯域を抽出し、
   特定帯域外抽出手段が、上記送信入力信号の上記特定帯域以外の帯域を抽出し、
   トーク状態判定手段が、上記特定帯域減衰手段から出力される上記受信出力信号の電力値が第１の閾値を超えており、かつ、上記特定帯域抽出手段からの出力信号の電力値と、上記特定帯域外抽出手段からの出力信号の電力値との比が第２の閾値未満のとき、上記トーク状態をシングルトーク状態と判定する
   ことを特徴とするトーク状態検出方法。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載のトーク状態検出器を備えることを特徴とするエコーキャンセラ。
8. 請求項１〜５のいずれかに記載のトーク状態検出器を備えることを特徴とするエコーサプレッサ。
9. エコーキャンセラの受信出力信号、送信入力信号に基づいてトーク状態を検出し、上記エコーキャンセラが有する適応フィルタの係数更新を制御するトーク状態検出プログラムにおいて、
   コンピュータを、
   受信入力信号の特定帯域を減衰し、減衰後の信号を上記受信出力信号として出力する特定帯域減衰手段と、
   上記送信入力信号の上記特定帯域を抽出する特定帯域抽出手段と、
   上記送信入力信号の上記特定帯域以外の帯域を抽出する特定帯域外抽出手段と、
   上記特定帯域減衰手段から出力される上記受信出力信号の電力値が第１の閾値を超えており、かつ、上記特定帯域抽出手段からの出力信号の電力値と、上記特定帯域外抽出手段からの出力信号の電力値との比が第２の閾値未満のとき、上記トーク状態をシングルトーク状態と判定するトーク状態判定手段と
   して機能させることを特徴とするトーク状態検出プログラム。

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