JPH04287548A - 音声交換装置及び音響応答の判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、オーディオ信号に関
する。更に詳細には双方向の音声交換通信を提供するた
めに、音声回線に接続される音声交換通信に関する。

【０００２】

【従来の技術】電話での会話中に受話器を持たずに通話
する主たる手段として、アナログ式スピーカーフォンが
長年にわたって使用されてきた。しかし、この便宜さは
幾つかの制約を受けることを犠牲にして得られていた。 周知のアナログ式スピーカーフォンは通常、満足な方法
で動作するためには慎重で費用の掛かる校正を必要とし
ている。これらはまた、最悪の音響環境の場合でも動作
するように設計されているために、その結果、良好な音
響環境であれば改善されているはずの特性が犠牲になっ
ていた。

【０００３】従来のアナログ式スピーカーフォンの動作
は良く知られており、また、１９６０年３月に刊行され
た「ベル・システム技報（Ｂｅｌｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｔ
ｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ）」の巻３９、第２
号に掲載されているエイ・ブサラ（Ａ．Ｂｕｓａｌａ）
氏の論文「音声交換スピーカーフォンの設計における基
本的検討事項（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ　Ｃｏｎｓｉｄ
ｅｒａｔｉｏｎｓ　ｉｎｔｈｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆａ
　Ｖｏｉｃｅ−Ｓｗｉｔｃｈｅｄ　Ｓｐｅａｋｅｒｐｈ
ｏｎｅ）」に記載されている。

【０００４】アナログ式スピーカーフォンには、一般に
損失切り替え技術が使用されており、この技術では送信
方向と受信方向の双方における音声信号のエネルギーが
検知され、この情報に基づいて切り替え判定が行なわれ
る。第一の方向で最高のエネルギー・レベルを持つ音声
信号が傷害の無い通話経路を与えられ、且つその反対の
方向の音声信号がその損失をその送信経路中に切り替え
ることによって減衰される。もし音声信号が送信方向及
び受信方向の何れにも存在しないときは、スピーカーフ
ォンは代表的には休止（ａｔ　ｒｅｓｔ）モードになり
、このモードでは受信方向の音声信号に傷害の無い通話
経路が与えられる結果、遠隔の話者からの音声が伝えら
れる。 しかし、最近のアナログ式スピーカーフォンの中には、
もし音声信号が送信方向及び受信方向の何れにも存在し
ないときは、スピーカーフォンは中立モードになり、こ
のモードでは各方向の損失が中域レベルに設定され、音
声信号が最初に現れた方向の経路が即座に傷害の無い通
話経路となるようにしたものがある。

【０００５】最上級のアナログ式スピーカーフォンはま
た、存在する背景雑音のレベルに従って切り替わりレベ
ルを調節するための雑音防止回路を備えている。切り替
わり速度は最悪の場合でもその部屋で任意の音声エネル
ギーが消散するだけの時間を保証する時定数によって制
約されている。この制約は「自律切り替わり」、即ち室
内エコーが誤って通話元音声として検出される状態を回
避するために必要なものである。この種類のスピーカー
フォンの不利な点は、音響特性が良い部屋、即ちエコー
・エネルギーの帰還が低く且つエコーの持続が短い部屋
に対してはそのような制約が全く許容されていないこと
である。

【０００６】最近開発された或るスピーカーフォンに、
室内の音響特性の質を考慮し、それに応じてそのスピー
カーフォンの動作パラメータを適応させる装置を備えて
いるものがある。この装置は、１９９０年９月２５日に
アール・エイチ・アービング（Ｒ．Ｈ．Ｅｒｖｉｎｇ）
氏とアール・アール・ミラー（Ｒ．Ｒ．Ｍｉｌｌｅｒ，
）氏に与えられた米国特許第４，９５９，８５７号に開
示されている。この特許の装置は、スピーカーフォンに
関連するスピーカーを通してトーン・バーストを発し、
同様にそのスピーカーフォンに関連するマイクロフォン
で帰還した時間領域音響応答を測定することによって、
部屋の音響特性を測定する音響特性校正回路を備えてい
る。この装置で測定された時間領域音響応答は、エコー
が許容レベルにまで消散するのに必要な所定期間にわた
るエコーの消散を表わしている。このような装置は、ス
ピーカーフォンが代表的には小型のスピーカーと感度の
低いマイクロフォンとが使用されている、個人事務所の
ような小さい部屋で動作される場合には充分である。こ
のようなスピーカーフォンでは、スピーカーが充分な音
響エネルギーを発生しないか、或いはマイクロフォンが
その室内でこの装置によって供された測定された時間領
域音響応答より長い持続時間にわたって持続するエコー
を検出するのに充分な利得を持たなかったりする。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】多数の人の会議、例え
ば大きな会議室や講堂での講演が必要が場所では、その
会議環境には高利得のスピーカーと、１９８２年１月１
９日にアール・エル・ウォリス（Ｒ．Ｌ．Ｗａｌｌａｃ
ｅ，Ｊｒ．）氏に与えられた米国特許第４，３１１，８
７４号に開示されているマイクロフォン装置に備えられ
ているような指向性マイクロフォンが必要である。残念
ながら、このスピーカーでは利得が先に説明した装置に
おける利得以上の増大しているので、このスピーカーは
その室内に極めて多量のエネルギーを与える能力を持た
なければならず、特にもしそのような部屋が良好な音響
特性を持っていない場合はなおのことである。そして、
マイクロフォンの感度の増加によって、更に低いレベル
までそれらのエコーの継続的な検出が可能である。従っ
て、室内のエコーは時間領域音響応答を測定するために
当てられた期間が過ぎた後も長く検出可能レベルに残っ
ている。その結果、このスピーカーフォンで測定された
エコー持続時間情報は、会議環境ではこのスピーカーフ
ォンを自律切り替わりから充分に回避することはできな
い。従って、この問題に影響されない装置が開発される
ことが望まれている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による装置は、ス
ピーカーフォンが使用される音響環境の型を正確に判定
するための適応型スピーカーフォンに使用される。この
装置は、劣悪な音響特性もしくは良好な音響特性の何れ
かを持つ大きな部屋と小さな部屋の双方の音響環境を判
定することができる音響特性校正回路を備えている。

【０００９】

【作用】好ましい実施例では、この音響特性校正回路が
そのスピーカーフォンと関連するスピーカーを通してト
ーン・バーストを発し、同様にそのスピーカーフォンと
関連するマイクロフォンで測定されたトーン・バースト
信号からのエコーの持続時間を表わすエコー減衰パラメ
ータを発生することによって、その部屋の音響環境を判
定する。より詳細には、そのエコー減衰パラメータは、
トーン・バースト信号に対する音響応答の振幅レベルが
所定レベルに消散するときの特定の時間間隔に対する推
定を行なう。

【００１０】エコー減衰パラメータを発生するために、
最初に音響特性校正回路は、多数の所定時間間隔にわた
って測定された最大の帰還振幅レベルを持つ、エコーに
対する音響応答の複合特性を発生する。これらの時間間
隔のうちの選択された時間間隔で複合特性内の振幅レベ
ルを測定することによって、エコー減衰パラメータが発
生される。それから、エコー減衰パラメータと複合特性
から、その室内音響環境の特性値を供する時間領域音響
応答が判定される。

【００１１】所定の第一の期間に室内音響特性の最初の
測定が実行された後、もし音響特性校正回路がその室内
エコーがこれら室内エコーを表わすエコー減衰パラメー
タを発生するための許容レベルには消散しなかったこと
を判定するときは、本発明によりこの音響特性校正回路
が再度その室内にトーン・バーストを再び発生し、続い
て延長期間にわたってその結果得られた音響応答レベル
を測定する。

【００１２】本発明の一つの態様では、音響特性校正回
路は音声交換装置と関連しており、この音声交換装置が
使用されている音響環境の型を判定する。この音響特性
校正回路は前記音響環境内で、別々に異なる時間間隔で
発生される多周波数信号を有するトーン・バースト信号
を発生するための手段を有する。この音響特性校正回路
は更に、この音声交換装置へのトーン・バースト信号の
帰還に応答してそのトーン・バースト信号からのエコー
の持続時間を表わすエコー減衰パラメータを発生し、こ
の音響環境の時間領域音響応答を供するためのスケーリ
ング手段を備えている。この音響特性校正回路は更に、
そのスケーリング手段に動的に応答してこの音響環境が
受信状態と送信状態との間で切り替わる切り替わりしき
い値レベルを調節するための校正手段を備えている。

【００１３】更に本発明によれば、時間領域音響応答が
帰還信号の最大振幅とそれらエコーの予測持続時間の双
方の推定を供する。この情報は、スピーカーフォンの動
作パラメータを適合させる際にこのスピーカーフォン内
のコンピュータによって使用される。帰還信号の振幅に
よって、受信音声上に割り込みを行なうためにどのよう
なレベルの送信音声が必要になるかが判定できる。それ
から、そのエコーの持続時間によってその室内に与えら
れた音声エネルギーが如何に早く消散するかを判定され
、続いてそのスピーカーフォンが如何に速く受信状態か
ら送信状態へ切り替わることができるかを制御すること
ができる。しかし、もし音響特性が良好であれば、その
判定の結果、切り替わり時間の速度が早められ、割り込
みしきい値と挿入切り替わり損失の全体の量が低減され
る。

【００１４】

【実施例】図１は一般的なスピーカーフォン回路を示し
ている。このスピーカーフォン回路は、ｔｌ−ｃで使用
されているスピーカーフォンの動作に最も影響する二種
類の結合、即ちハイブリッド結合と音響結合とを説明す
るために使用することができる利点がある。ハイブリッ
ド回路１１０によってスピーカーフォンの送信経路と受
信経路とが電話回線または通信回線に接続される。この
電話回線または通信回線のインピーダンスは、例えば中
央局からの距離によって変わるだけでなく、例えば、こ
の回線に接続されている他のハイブリッド回路によって
も変わり得る。しかし、この回線に対する完全なインピ
ーダンス整合に最良の近似を与えることができるのはハ
イブリッド回路のみである。従って、このハイブリッド
回路への送信経路上の信号の一部は、ハイブリッド結合
されている受信経路を通じて戻る。この制約及びスピー
カー１１１とマイクロフォン１１２との間の不可避的な
音響結合があるので、送信損失制御回路１１４と受信損
失制御回路１１３とを各適当な経路に挿入し、再生帰還
、即ちシンギングを回避している。

【００１５】図２は、本発明の原理によって動作するコ
ンピューター制御の適応型スピーカーフォンの機能ブロ
ック図を示している。この図に示されるように、スピー
カーフォン２００は、概略的に、コンピューター２１０
、送信部２２０、及び受信部２３０を備えている。コン
ピューター２１０には、インテル社（Ｉｎｔｅｌ　Ｃｏ
ｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から部品番号８０５１として市販
されているマイクロコンピューターが、適当なプログラ
ミングを行なって使用することができる。マイクロフォ
ン２１１によって音響信号がスピーカーフォン２００に
結合され、このスピーカーフォン２００からの出力音響
信号がスピーカー２１２に受信されている。

【００１６】スピーカーフォン２００の動作については
、マイクロフォン２１１に話している人によって与えら
れたオーディオ信号は送信部中のマルチプレクサー２２
１に結合される。このマルチプレクサー２２１には、ミ
ュート制御回路２２２が接続され、このミュート制御回
路２２２がコンピューター２１０からの制御信号に応答
して送信経路の導通をしぼる。このミュート制御回路２
２２には高域通過フィルター２２３が接続され、この高
域通過フィルター２２３によって音声信号中に含まれて
いる室内の低周波の背景雑音が除去される。この高域通
過フィルター２２３の出力は、プログラマブル減衰器２
２４と伝達関数Ｓを持つ包絡線検出器２２５の双方に結
合されている。

【００１７】プログラマブル減衰器２２４は、コンピュ
ーター２１０からの制御信号に応答して、最高で５６ｄ
Ｂの損失を与えるために、３．５ｄＢ毎のステップで全
体で１６段階まで音声信号に損失を挿入する。このプロ
グラマブル減衰器２２４からの信号は、低域通過フィル
ター２２６に結合され、この低域通過フィルター２２６
によりプログラマブル減衰器２２４で起きる切り替えに
よって発生する可能性があるスパイクが除去される。ま
た、この低域通過フィルター２２６により、その信号は
更に波形整形された後、このスピーカーフォン２００に
より音声回線２０１を通してハイブリッド回路（図示せ
ず）へ送信される。包絡線検出器２２５を通過した後で
、高域通過フィルター２２３からの音声信号は対数増幅
器２２７に結合され、ここで送信状態のダイナミック・
レンジが、アナログ・ディジタル変換器２１５の量子化
範囲の最の有効な利用を可能にするために、ほぼ６０ｄ
Ｂに伸張される。

【００１８】受信部２３０には、送信部２２０に見られ
るものと機能的に同じ回路が含まれている。特に、ハイ
ブリッド回路からの入力音声回線２０２を通して受信さ
れた音声信号は、受信部２３０中のマルチプレクサー２
３１に結合されている。このマルチプレクサー２３１に
はミュート制御回路２３２が接続されており、このミュ
ート制御回路２３２がコンピューター２１０からの制御
信号に応答して受信経路の導通をしぼる。このミュート
制御回路２３２には高域通過フィルター２３３が接続さ
れ、この高域通過フィルター２３３によって音声信号か
ら低周波の背景雑音が除去される。

【００１９】高域通過フィルター２３３の出力は、包絡
線検出器２３５とプログラマブル減衰器２３４の双方に
結合されている。包絡線検出器２３５により、音声信号
の信号包絡線が得られ、この信号包絡線は続いて対数増
幅器２３７に結合されている。この対数増幅器２３７に
より、受信音声信号のダイナミック・レンジが、アナロ
グ・ディジタル変換器２１５の量子化範囲の最の有効な
利用を可能にするために、ほぼ６０ｄＢに伸張される。 プログラマブル減衰器２３４では、コンピューター２１
０からの制御信号に応答して、最高で５６ｄＢの損失を
与えるために、３．５ｄＢ毎のステップで全体で１６段
階まで音声信号に損失を挿入する。このプログラマブル
減衰器２３４からの信号は、低域通過フィルター２３６
に結合され、この低域通過フィルター２３６によりプロ
グラマブル減衰器２３４で起きる切り替えによって発生
する可能性があるスパイクが除去される。また、この低
域通過フィルター２３６により、その信号は更に波形整
形された後、増幅器２１４を介してスピーカー２１２に
結合される。

【００２０】これら、対数増幅器２２７と対数増幅器２
３７の双方からの信号はマルチプレクサー２１７で多重
化され、アナログ・ディジタル変換器２１５へ与えられ
る。このアナログ・ディジタル変換器２１５により、コ
ンピューター２１０へ７５０マイクロ秒毎にそれら信号
のレベルに関するディジタル情報が与えられる。

【００２１】コンピューター２１０で、その入力信号の
エネルギーが測定され、信号レベル及び雑音レベルに関
する情報が展開される。送信信号平均及び受信信号平均
の双方は、次式により、各信号の標本を平均することに
より展開される。

【数１】 ここで、

【数２】

【数３】

【数４】

【数５】

【００２２】この平均化方法は、印加された信号の極値
を見い出すのに役立つ。音声は一定したレベル状態にあ
るよりは、多数の極値を持つ傾向があるので、この測定
により、これら音声信号の検出が容易になる。

【００２３】送信雑音平均と受信雑音平均とが同様に展
開される。送信雑音平均によって、スピーカーフォン２
００の動作環境の雑音レベルが判定される。受信雑音平
均によって、通話先話者からの回線上の雑音レベルが測
定される。送信雑音平均と受信雑音平均は共に、アナロ
グ・ディジタル変換器２１５によって認められる最低レ
ベルを測定することによって展開される。背景雑音は一
般的に一定であるから、その最低の標本によって雑音レ
ベルの妥当な推測が与えられる。送信雑音平均及び受信
雑音平均は次式を用いて展開される。

【数６】 ここで、

【数７】

【数８】

【数９】

【数１０】

【００２４】この式は、印加信号の包絡線の最小値を算
出するのに極めて有利であるが、更になお、経路に、雑
音の多い環境に直面したときに算出平均値を増大させる
機能を有する。

【００２５】他に二つの信号レベルが展開され、絶えず
スピーカーフォン２００の切り替わり応答とシンギング
・マージンに影響するループ利得の情報が得られている
。これらの信号レベルは、送信部側のプログラマブル減
衰器２２４によって減衰された後に現れている音声レベ
ル及び受信部２３０側のプログラマブル減衰器２３４に
よって減衰された後に現れている音声レベルである。 このスピーカーフォン２００においては、コンピュータ
ー２１０によって各プログラマブル減衰器２２４及び２
３４中の損失が離散的な量、即ち先に説明したように減
衰器で５６ｄＢを最大損失とする、３．５ｄＢ毎のステ
ップで導入されている離散的な量に、直接制御されてい
るので、これら二個の音声レベルは元々分かっているも
のである。これらのレベルは全て、スピーカーフォン２
００が現在あるべき状態を示す、正確な且つ更新された
情報をコンピューター２１０に与えるように展開される
。

【００２６】音響特性の校正処理を実行するために、こ
のスピーカーフォン２００にはこのスピーカーフォンが
動作される室内の音響特性を測定するための校正回路が
備えられている。この校正回路は、劣悪な音響特性もし
くは良好な音響特性の何れかを持つ大きな部屋と小さな
部屋の双方の音響環境を判定することができる利点があ
る。この音響特性の校正処理を実行する必要があるのは
、スピーカーフォン２００が最初にその部屋に置かれて
動作状態に切り替えられたときだけ、またはスピーカー
フォン２００がその部屋に配置し直されたときだけであ
る。また、音響特性の校正は電話発呼を行なう直前また
は後では必要がない。

【００２７】合同してこの校正回路を構成している、コ
ンピューター２１０、トーン発生回路２１３、送信部２
２０、及び受信部２３０を使用することにより、このス
ピーカーフォン２００によって、対象とされている可聴
周波数範囲にわたる２０ミリ秒の一続きのトーン・バー
ストから成るトーン・バースト信号を発生し、その結果
生じたエコーを使用してその部屋の時間領域音響応答が
判定される。各トーン・バーストはトーン発生回路２１
３から受信部２３０を介して送信され、スピーカー２１
２から出力される。各トーン・バーストによるその室内
のエコーを反映している統合された応答が、マイクロフ
ォン２１１によってピックアップされ、送信部２２０を
介してコンピューター２１０に結合される。このコンピ
ューター２１０において、この統合された応答は図７に
図示されるような複合特性、即ち応答パターンとして格
納されるもので、詳細には後で説明される。

【００２８】時間領域音響応答は、二つの重要なファク
ター、即ち、帰還信号の最大振幅とそれらエコーの実際
のまたは期待されるエコーの持続時間によって特徴付け
られる。これらの情報は、コンピューター２１０によっ
てその動作パラメータを適応させる際に使用される。こ
の帰還信号の振幅によって、受信音声上にどのようなレ
ベルの送信音声の割り込みを行なう必要があるかが判定
される。音響帰還が大きいほど、高いしきい値が自律切
り替わりを防止するために必要である。それから、その
エコーの持続時間によって、如何に早くその室内に与え
られた音声エネルギーが消散するかが判定され、それに
続いて如何に速くスピーカーフォン２００が受信状態か
ら送信状態へ切り替わることができるかが判定される。 もしその室内音響特性が劣悪であれば、即ち、エコーの
帰還量が高く且つエコーの持続時間が長い場合は、スピ
ーカーフォン２００により、その切り替わり応答を典型
的なアナログ式スピーカーフォンの切り替わり応答と比
較し続けることによって適応化が行なわれる。しかし、
もし室内音響特性が良好であれば、スピーカーフォン２
００により、切り替わり時間の速度が速められ、且つ、
挿入された切り替わり損失の全量と特性の顕著な改善を
もたらす割り込みしきい値の双方が低減される。

【００２９】もし、このスピーカーフォン２００が使用
されている音響環境が良好な音響特性を持っていれば、
複合特性がその室内音響特性を正確に特徴付け、その結
果、その部屋の時間領域音響応答として直接役立つこと
ができる。しかし、劣悪な音響特性を持つ部屋では、短
い期間を伴って測定されたこの部屋に対する複合特性は
、一般にそのような室内のエコーは複合特性を測定する
ために割当られた期間が過ぎた後も長く検出可能レベル
に留まるから、この部屋の音響特性を適切に特徴付ける
ことができない。従って、劣悪な音響特性を持つ部屋を
適切に特徴付けるためには、複合特性は良好な音響特性
を持つ部屋に必要な期間より相当に長い期間にわたって
取られなければならない。しかし、両方の型の室内音響
特性を測定することができる一つの共通な長い期間を使
用することは、良好な音響特性を持つ部屋に対して取ら
れた複合特性の解像度の質を低下する欠点があるか、そ
れとも良好な音響特性を持つ部屋に対する測定が、利用
者には好ましくない遅い方法で行なわれる。

【００３０】劣悪な音響特性を持つ部屋では、時間領域
音響応答が、校正回路によって先ず部屋のエコーの持続
時間を表わすエコー減衰パラメータを発生することによ
り判定される。劣悪な音響特性を持つ部屋に対する音響
環境の正確な特徴付けを行なう際におけるエコー減衰パ
ラメータの動作については、後で図８の波形図及び図９
のフロー・チャートを参照して詳細に説明する。

【００３１】自律校正の概念が、同様に、ハイブリッド
回路に対するコンピューター２１０のインタフェースに
適用される。会話中、コンピューター２１０がこのコン
ピューターに到来するハイブリッド反射の程度を測定す
る。このハイブリッド反射によって、ハイブリッド回路
と通話先の音響帰還の双方の測定が行なわれる。その平
均値は次式を使用して判定される。

【数１１】 ここで、

【数１２】

【数１３】

【数１４】

【数１５】

【数１６】

【００３２】この式では、受信信号から送信信号を差し
引き、次いでそれらの信号間で最大の差が得られるよう
にこれらの信号の平均を取ることによって、ハイブリッ
ド平均値が展開される。その受信信号は、受信回線上の
ハイブリッド回路によってスピーカーフォン２００に与
えられる信号であり、送信信号は、電話回線上のスピー
カーフォン２００によってハイブリッド回路に与えられ
る信号である。ハイブリッド平均の推測を展開すること
によって、スピーカーフォン２００において安定性を維
持するために必要とされる切り替わり損失の量が増大さ
れたり、或いは低下されたりする。切り替わり損失の量
が低下されるほど、スピーカーフォン２００の切り替わ
り動作がより透過的になり、完全なディジタル接続の場
合の完全二重モード動作に近づくことができる。

【００３３】同様に、ハイブリッド平均の推測を使用し
て、送信状態から受信状態への切り替わり（受信割り込
み）の際におけるスピーカーフォン２００の切り替わり
しきい値レベルが判定される。このハイブリッド平均の
推測は、反射による受信音声の期待されるレベルを展開
するために使用されるから、通話先相手の音声による別
の受信音声を正確に判定することができ、それによって
そのスピーカーフォン２００の状態が切り替わることが
できる。

【００３４】回線状態の正確な表現を得るために、ハイ
ブリッド回路の平均を求める動作が、スピーカーフォン
２００が送信状態にある間のみにおいて実行される。こ
の結果、無音の送信期間中の受信回線上の受信音声が、
高レベルのハイブリッド帰還と間違われる可能性が無い
ことが保証される。従って、このような平均化によって
、受信音声がスピーカーフォン２００を受信状態に変え
るほど大きくない場合に、推定されたハイブリッド平均
が乱されることが防止される。

【００３５】このハイブリッド平均を展開する際に使用
されるもう一つの境界条件に、送信音声の許容変化率に
対する制約が有る。もし、送信音声が急速に増大すると
、標本化誤りが発生する可能性が増加する。この標本化
誤りの潜在的な原因を回避するために、ハイブリッド平
均は送信音声が比較的に平坦な期間（その厳密な傾きは
装置に依存して決められる）中だけ展開される。

【００３６】通話元及び通話先の両当事者によって使用
されている適応型スピーカーフォンに安定した動作を保
証するために、或る所定の時間間隔中に改善することが
できるハイブリッド平均も制限される。例えば、従来の
適応型スピーカーフォン１００においては、そのハイブ
リッド平均は各送信状態の間に５ｄＢまでの改善が許容
されるだけである。ハイブリッド平均をそれ以上に改善
するためには、一旦、受信状態に移り、それから送信状
態に戻る必要がある。このことによって、通話先のスピ
ーカーフォンもまた送信状態に変わる機会を持ち、同様
に適応化されることが保証される。従って、各スピーカ
ーフォンはその挿入損失を単調に平衡点まで下げること
ができる。また、送信期間中にハイブリッド平均の変化
量を制限することによって、このスピーカーフォンは、
それらが適応化を行なうにつれて量が変動する通話先の
エコーを表わす、エコー消去機能を有するスピーカーフ
ォンのような他の適応型スピーカーフォンとともに動作
することが可能となるようにされる。

【００３７】操作を容易にし、且つ、スピーカーフォン
２００の状態設定を行なうために、ユーザーがスピーカ
ーフォン２００の機能を制御することができるユーザー
・インタフェース２１８がスピーカーフォン２００の一
部として設けられている。このユーザー・インタフェー
ス２１８には、ＯＮ／ＯＦＦ（入／切）、ＭＵＴＥ（遮
音）及びＶＯＬＵＭＥ　ＵＰ／ＤＯＷＮ（音量調節）な
どのスピーカーフォン機能が含まれている。このユーザ
ー・インタフェース２１８にはまた、再校正処理を開始
するためのボタンその他の信号装置も含まれている。ユ
ーザーが自分側のスピーカーフォン２００の位置を変え
る必要がある場合は、このボタンを押すことによって、
新たな環境に対する音響特性の校正が実行される。更に
、その再校正処理においてスピーカーフォン２００の音
量レベルが標準位置にリセットされる。

【００３８】図２のコンピューター制御の適応型スピー
カーフォン２００の有利な点は、図３の状態図と、図４
、図５、図６、及び図９の各フロー・チャートを参照し
てここで説明されている処理或いはプログラムが使用さ
れていることである。特性を改善するために、処理を実
行する際に使用される種々のパラメータが、本発明の原
理に従ってここで述べるような時間領域音響応答を使用
して定義される。この処理によって、スピーカーフォン
２００の動作パラメータが既存のハイブリッド結合状態
及び音響結合状態の観点から最良の可能な特性を持つよ
うに動的に調節される。

【００３９】図３には、スピーカーフォン２００が取り
得る状態を図示する状態図が示されている。このスピー
カーフォン２００は初期化されたとき、中立状態３０１
になる。この状態にある間、スピーカーフォン２００は
、より強い信号を持つ方に従って、送信状態３０２かま
たは受信状態３０３の何れになる均衡した経路を有する
。スピーカーフォン２００が中立状態３０１にある間に
、もし送信音声または受信音声が存在していない場合は
、このスピーカーフォン２００はこの中立状態３０１か
らまたこの中立状態３０１へ戻るループによって示され
るように、この中立状態３０１に留まっている。

【００４０】一般に、もし音声が送信経路か受信経路で
検出されると、スピーカーフォン２００はそれに応じた
送信状態３０２或いは受信状態３０３に移る。例えば、
もしスピーカーフォン２００が送信状態３０２へ移った
後で、送信音声が継続して検出されているときは、スピ
ーカーフォン２００はこの送信状態３０２に留まってい
る。もし、スピーカーフォン２００が受信音声が送信音
声より強い信号を持っていることを検出した場合は、受
信割り込みが起こり、スピーカーフォン２００は受信状
態３０３へ移る。もし、送信音声が停止し、且つ受信音
声も存在しない場合は、スピーカーフォン２００は中立
状態３０１へ戻る。

【００４１】受信状態３０３におけるスピーカーフォン
２００の動作は、本質的に送信状態３０２におけるスピ
ーカーフォン２００の動作と反対である。従って、もし
スピーカーフォン２００が受信状態３０３へ移行した後
、受信音声が存在している場合は、スピーカーフォン２
００はこの受信状態３０３に留まる。しかし、もし送信
音声の割り込みが成功した場合には、スピーカーフォン
２００は送信状態３０２へ移行する。そして、もしスピ
ーカーフォン２００が受信状態３０３にある間に受信音
声が存在せず、且つ割り込む送信音声も無い場合は、ス
ピーカーフォン２００は中立状態３０１へ戻る。

【００４２】次ぎに、図４には、スピーカーフォン２０
０が中立状態３０１に留まるか、または中立状態３０１
から送信状態３０２かもしくは受信状態３０３へ移るか
を判定する動作を詳細に示すフロー・チャートが示され
ている。この処理は、スピーカーフォン２００が中立状
態３０１にあるステップ４０１で開始される。このステ
ップ４０１から、処理は判定ステップ４０２へ進み、こ
こで決定された送信信号が送信雑音より一定のしきい値
だけ大きいかどうかが判定される。もしその決定された
送信信号が送信雑音より所望量だけ大きい場合は、この
処理は判定ステップ４０３へ進む。この判定ステップ４
０３で、その決定された送信信号が予測送信信号を一定
のしきい値だけ上回っているかどうかの判定が行なわれ
る。

【００４３】この予測送信信号は、受信信号がスピーカ
ー２１２からマイクロフォン２１１へ結合することに因
る送信信号の成分である。この信号は、受信音声信号、
切り替わり損失の量、及び音響特性の校正処理中に判定
されるような室内の音響特性によって変化する。この予
測送信信号レベルは、室内エコーが原因となって起きる
ことがある誤った切り替わりを防止するために使用され
る。従って、スピーカーフォン２００が送信状態３０２
へ切り替わるためには、送信レベルが予測送信信号レベ
ルを一定のしきい値だけ上回る必要がある。

【００４４】もし、決定された送信信号が予測送信信号
をそのしきい値以上越えていない場合は、この処理は判
定ステップ４０６へ進む。しかし、もし決定された送信
信号が予測送信信号をしきい値以上上回っている場合は
、この処理はステップ４０４へ進み、ここでスピーカー
フォン２００が送信状態３０２へ移行する前に留保タイ
マー（ｈｏｌｄｏｖｅｒ　ｔｉｍｅｒ）が初期化される
。このタイマーが一旦動作すると、そのとき選択されて
いる送信状態３０２かまたは受信状態３０３において音
声が存在しないときは、スピーカーフォン２００が約１
．２秒の期間にわたって、その選択された状態に保持さ
れる。これによって、標準音声で起きる音節間、単語間
、及び句間の途切れをつなぐ適当なブリッジ期間が許さ
れる。次いで、この処理はステップ４０４からステップ
４０５へ進み、ここでスピーカーフォン２００は送信状
態３０２に入る。

【００４５】再び、ステップ４０２に言及すると、もし
決定された送信信号が送信信号より一定のしきい値だけ
大きい場合は、処理が判定ステップ４０６へ進む。この
判定ステップ４０６においても、そして判定ステップ４
０７においても、判定ステップ４０２及び４０３での送
信経路の検査と同様にして、受信経路が検査される。判
定ステップ４０６においては、検出された受信信号が受
信雑音より一定のしきい値だけ大きいかを判定するため
にこの検出された受信信号が検査される。もしこの検出
された受信信号が受信雑音よりこのしきい値以上大きく
ない場合は、処理はステップ４０１へ戻り、スピーカー
フォン２００が中立状態３０１に留まる。もし検出され
た受信信号が受信雑音より所望量だけ大きい場合は、処
理は判定ステップ４０７へ進む。この判定ステップ４０
７では、検出された受信信号が予測受信信号を一定のし
きい値以上上回っているかどうかに関する判定が行なわ
れる。

【００４６】予測受信信号は、受信回線上で認められる
音声のうち、ハイブリッド回路を介して結合されている
送信音声に起因する音声の量を表わしている。この予測
受信信号はスピーカーフォン２００によって継続的に計
算され、ハイブリッド平均、切り替わり損失の量、及び
送信音声信号に依存して決まる。スピーカーフォン２０
０が中立状態３０１にある間は、送信音声経路が或る程
度は開いているから、このことによって或る量のハイブ
リッド反射が起こり、続いてこの反射によって、受信経
路上で検出された或る量の音声信号が、室内の実際の背
景雑音または音声に起因して発生されるようになる。続
いて、この信号が、或る予測レベルの受信音声として、
読み出される。そして、通話先の相手が実際に話してい
ることが確かであることがスピーカーフォン２００によ
って判定されるためには、実際の受信音声信号がこの予
測レベルをそのしきい値だけ上回る必要がある。

【００４７】もし検出された受信信号が予測受信信号を
そのしきい値以上上回っていない場合は、処理は、ステ
ップ４０１へ戻り、スピーカーフォン２００が中立状態
３０１に留まる。しかし、もし検出された受信信号が予
測受信信号をそのしきい値以上上回っている場合は、処
理はステップ４０８へ進み、ここで留保タイマーが初期
化される。ステップ４０８から、処理はステップ４０９
へ進み、ここでスピーカーフォン２００は受信状態３０
３へ入るように指示される。

【００４８】次ぎに、図５には、スピーカーフォン２０
０が送信状態３０２に留まるか、または送信状態３０２
から受信状態３０３かもしくは中立状態３０１へ移るか
を判定する動作を詳細に示すフロー・チャートが示され
ている。この処理は、スピーカーフォン２００が送信状
態３０２に入ったステップ５０１で開始される。このス
テップ５０１から、処理は判定ステップ５０２へ進み、
ここで検出された受信信号が予測受信信号を或るしきい
値以上上回っているかどうかに関する判定が行なわれる
。もし検出された受信信号が予測受信信号をそのしきい
値以上上回っていない場合は、処理は判定ステップ５０
７へ進む。しかし、もし検出された受信信号が予測受信
信号をそのしきい値以上上回っている場合は、処理はス
テップ５０３へ進み、ここで検出された受信信号が受信
雑音より或るしきい値だけ大きいかどうかを判定するた
めに、この検出された受信信号が検査される。もし検出
された受信信号が受信雑音よりそのしきい値以上大きく
ない場合は、処理はステップ５０７へ進む。もし検出さ
れた受信信号が受信雑音より所望量だけ大きい場合は、
この処理は判定ステップ５０４へ進む。

【００４９】この判定ステップ５０４で、その検出され
た受信信号が検出された送信信号より或るしきい値だけ
大きいかどうかの判定が行なわれる。この判定は、通話
元の当事者及び通話先の当事者が共に話し中で、通話先
の当事者が割り込みを行ない、スピーカーフォン２００
の状態を切り替えようとしている場合にも、適用するこ
とができる。もし、検出された受信信号が検出された送
信信号をそのしきい値以上越えていない場合は、この処
理は判定ステップ５０７へ進む。しかし、もし検出され
た受信信号が検出された送信信号よりそのしきい値だけ
大きい場合は、この処理はステップ５０５へ進み、ここ
で留保タイマーが受信状態３０３に対して初期化される
。ステップ５０５から、処理はステップ５０６へ進み、
ここでスピーカーフォン２００が受信状態３０３に入る
。

【００５０】判定ステップ５０７で、検出された送信信
号が送信雑音より或るしきい値だけ大きいかどうかを調
べるために検査が行なわれる。もし検出された送信信号
が送信雑音より所望量だけ大きければ、ステップ５０８
において留保タイマーが初期化し直され、処理はステッ
プ５０１へ戻ってスピーカーフォン２００は送信状態３
０２に留まる。留保タイマーが或る状態に対して初期化
し直される度に、スピーカーフォン２００は最低限、留
保タイマーの期間、即ち１．２秒の間その状態に留まる
。

【００５１】判定ステップ５０７において、もしその処
理により、検出された送信信号が送信雑音より或るしき
い値だけ小さいこと、即ち、通話元からの音声が無いこ
とが分かると、処理は判定ステップ５０９へ進み、ここ
で留保タイマーが終了したかどうかが判定される。もし
留保タイマーが終了していない場合は、処理はステップ
５０１へ戻り、スピーカーフォン２００は送信状態３０
２に留まる。もし留保タイマーが終了している場合は、
処理はステップ５１０へ進み、スピーカーフォン２００
は中立状態３０１に戻る。

【００５２】次に、図６には、スピーカーフォン２００
が受信状態３０３に留まるか、または受信状態３０３か
ら送信状態３０２かもしくは中立状態３０１へ移るかを
判定する動作を詳細に示すフロー・チャートが示されて
いる。この処理は、スピーカーフォン２００が受信状態
３０３に入ったステップ６０１で開始される。このステ
ップ６０１から、処理は判定ステップ６０２へ進み、こ
こで検出された送信信号が予測送信信号を或るしきい値
以上上回っているかどうかに関する判定が行なわれる。 もし検出された送信信号が予測送信信号をそのしきい値
以上上回っていない場合は、処理は判定ステップ６０７
へ進む。しかし、もし検出された送信信号が予測送信信
号をそのしきい値以上上回っている場合は、処理はステ
ップ６０３へ進み、ここで検出された送信信号が送信雑
音より或るしきい値だけ大きいかどうかを判定するため
に、この検出された送信信号が検査される。もし検出さ
れた送信信号が送信雑音よりそのしきい値以上大きくな
い場合は、処理はステップ６０７へ進む。もし検出され
た送信信号が送信雑音より所望量だけ大きい場合は、こ
の処理は判定ステップ６０４へ進む。

【００５３】この判定ステップ６０４で、その決定され
た送信信号が検出された受信信号より或るしきい値だけ
大きいかどうかの判定が行なわれる。この判定は、通話
先の当事者及び通話元の当事者が共に話し中で、通話元
の当事者が割り込みを行ない、スピーカーフォン２００
の状態を切り替えようとしている場合にも、適用するこ
とができる。もし、決定された送信信号が検出された送
信信号をそのしきい値以上越えていない場合は、この処
理は判定ステップ６０７へ進む。しかし、もし検出され
た送信信号が検出された受信信号よりそのしきい値だけ
大きい場合は、この処理はステップ６０５へ進み、ここ
で留保タイマーが送信状態３０２に対して初期化される
。ステップ６０５から、処理はステップ６０６へ進み、
ここでスピーカーフォン２００が送信状態３０２に入る
。

【００５４】判定ステップ６０７で、検出された受信信
号が受信雑音より或るしきい値だけ大きいかどうかを調
べるために検査が行なわれる。もし検出された受信信号
が受信雑音より所望量だけ大きければ、ステップ６０８
において留保タイマーが初期化し直され、処理はステッ
プ６０１へ戻ってスピーカーフォン２００は受信状態３
０３に留まる。

【００５５】判定ステップ６０７において、もしその処
理により、検出された受信信号が受信雑音より或るしき
い値だけ小さいこと、即ち、通話先からの音声が無いこ
とが分かると、処理は判定ステップ６０９へ進み、ここ
で留保タイマーが終了したかどうかが判定される。もし
留保タイマーが終了していない場合は、処理はステップ
６０１へ戻り、スピーカーフォン２００は受信状態３０
３に留まる。もし留保タイマーが終了している場合は、
処理はステップ６１０へ進み、スピーカーフォン２００
は中立状態３０１に戻る。

【００５６】次に、図７には、スピーカーフォン２００
によって実行される音響特性の校正処理の間に得られる
音響環境のインパルス特性及び複合特性を与える波形の
具体例が示されている。３００Ｈｚと３．３ＫＨｚとの
間で、５０個の等しい対数間隔の周波数ステップで発生
されたトーン信号がスピーカーフォン２００のスピーカ
ー２１２に印加され、各送信雑音平均に対する帰還エコ
ーがマイクロフォン２１１で測定され、コンピューター
２１０によって解析された。

【００５７】校正処理の測定シーケンスを開始するため
に、３００Ｈｚの第一トーン・バーストが２０ミリ秒の
間隔でその音響環境中で発生された。この第一トーン・
バーストの最後に、最初の測定が行なわれる。発生され
た各トーン・バーストに対する帰還エコーの標本が、最
初は全体で２０ミリ秒の標本化期間の間、２ミリ秒の間
隔で採取される。帰還エコーの振幅は、例えば、コンピ
ューター２１０中の音響特性バッファー中の１０個の格
納装置に格納され、これら１０個の格納装置の各々には
、１０個の２ミリ秒期間中にそれら標本が受信されて最
初は格納されている。その２０ミリ秒の期間の最後に、
５０ミリ秒の静止期間が、その直前のトーン・バースト
からその室内にまだ残っている幾らかのエコーが後続の
トーン・バーストの測定に影響を及ぼすのを防止するた
めに与えられる。この５０ミリ秒の静止期間の後、４０
０Ｈｚの第二の２０ミリ秒のトーン・バーストが発生さ
れ、このトーン・バーストの後に次の２０ミリ秒の測定
期間と５０ミリ秒の静止期間とが続いている。各トーン
・バーストを発生し、そのトーン・バーストと静止期間
とからエコー応答を測定するこの技術は、測定シーケン
スの全体を通して継続して行なわれる。

【００５８】図７に示されている標本インパルス応答は
、四つの周波数、即ち、３００Ｈｚ、４００Ｈｚ、５０
０Ｈｚ、及び３．３ＫＨｚに対するものである。この図
に示されるように、３００Ｈｚの応答は最初はかなり高
い振幅（Ａ）を有するが、そのトーン信号が停止した後
は、そのエネルギーが急速に消散している。４００Ｈｚ
の応答では、その振幅（Ａ）は、最初は低いが、しかし
そのエネルギーは３００Ｈｚでの場合のようには急速に
は消散していない。それから、５００Ｈｚの応答におけ
る場合はそのエネルギーは、３００Ｈｚや４００Ｈｚの
インパルス応答よりも緩やかでさえある。

【００５９】３００Ｈｚ、４００Ｈｚ、５００Ｈｚ、及
び３．３ＫＨｚの各インパルス応答の次に複合波形が図
示されている。この複合波形は、それらインパルス応答
の統合された応答パターンを表わしている。３００Ｈｚ
のインパルス応答及び３００Ｈｚの複合応答は、最初に
測定された応答であるから同等である。その後続の複合
応答は、各々の新たなインパルス応答を伴って生じてい
る新たな情報に基づいて変更されている。もし新たな情
報がより高い振幅帰還を伴う何れかの２ミリ秒の時間間
隔を示すことが、その時間間隔と対応する時間間隔に対
する複合応答に関与している場合、前の情報が新たな情
報で置き換えられる。もしこの新たな情報が、その対応
する時間間隔に対する複合応答のものより低い振幅帰還
を有する場合、その前の情報はその複合応答上に保持さ
れる。３．３ＫＨｚの周波数のトーン信号は、発生され
る５０個のトーン信号のうちの最後のトーン信号である
。良好な音響特性を持つ部屋に対しては典型的にそうで
あるように、もしそれらのエコーがかなり急速に消散す
る場合、このトーン信号の後の複合応答は、スピーカー
フォン２００が動作中に遭遇することがある音響結合を
、周波数には無関係に、２ミリ秒の時間間隔ごとに表わ
す。このような場合、複合応答は直接その部屋の時間領
域音響応答として作用することができる。

【００６０】しかし、もしこの部屋が劣悪な音響特性を
持つ場合は、この複合応答はその室内の音響特性を適切
に特徴付け、時間領域音響応答として機能することがで
きない。既に説明したように、そのような部屋の音響エ
コーは、一般的に、複合特性を測定するための期間が終
了した後も長く検出可能レベルに留まっている。そのよ
うな条件の下で、複合応答単独では、スピーカーフォン
２００が動作中に遭遇することがある音響結合に対する
妥当な予測を行なうことはできない。

【００６１】次に、図８には、良好な音響環境と劣悪な
音響環境の双方の複合特性を表わしている波形の具体例
が示されている。良好な音響環境では、音響帰還には複
合応答の測定期間（ｔ１−ｔ１０）内に所望のエコー減
衰レベル「Ｄ」に消散する短時間持続エコーが含まれる
。 劣悪な音響環境では、音響帰還には複合応答の測定期間
ｔ１−ｔ１０内には所望のエコー減衰レベルＤに消散し
ない長時間持続エコーが含まれる。どちらかといえば、
これらのエコーは単に或るレベル「ｄ」に消散するよう
に示されており、この結果、音響環境に対するその動作
パラメータを適応化することができないために、スピー
カーフォン２００中の動作が不安定になる。

【００６２】劣悪な音響環境を持つ部屋に関しては、時
間領域音響応答がスピーカーフォン２００中の校正回路
により、最初にその室内に存在するエコーの持続時間を
示しているエコー減衰パラメータを発生することによっ
て判定される。このエコー減衰パラメータは、トーン・
バースト信号に対する音響応答の振幅レベルが所定レベ
ルＤに消散するとき、特定の時間間隔（ｔ１−ｔ１０）
の間の推測である。このエコー減衰パラメータはまた、
校正回路によってその室内に発生されたものと同じ一続
きのトーン・バーストから判定される利点がある。

【００６３】エコー減衰パラメータを発生するために、
校正回路が最初に多数の所定時間間隔の各個ごとに測定
された最大帰還振幅レベルを持つエコーに対する音響応
答の複合特性を発生する。多数の所定時間間隔、ｔ１か
らｔ１０の各々において、複合特性中の振幅レベルを検
査することによって、エコーが所望のレベルＤに消散す
るために必要な時間に対する正確な推測値が発生される
。 質はもっと落ちるが妥当な程度の近似では、多数の所定
時間間隔のうちの時間間隔、ｔ１とｔ１０とにおいて複
合特性中の振幅レベルの検査が可能であり、再びエコー
が検出可能レベルＤに消散するために必要な時間に対す
る推測が発生される。それから、そのエコー減衰パラメ
ータと複合特性とから、時間領域音響応答が発生される
。 この時間領域音響応答は、複合特性の多数の所定時間間
隔の長さとこれら時間間隔の各間に格納された振幅レベ
ルの双方を調整することによって発生される。所定時間
間隔の長さは、これら時間間隔の和が、トーン・バース
ト信号に対する音響応答の振幅レベルが所定レベルに消
散する特定の時間間隔に等しくされるように調整される
。振幅レベルは複合特性の所定時間間隔のうち最後の時
間間隔が所定レベルの或いはそれ以下の調整された振幅
を含むように調整される。

【００６４】もし所定の第一期間において室内音響特性
の最初の測定が実行された後、校正回路によって室内エ
コーがそれらエコーを表わす満足すべきエコー減衰パラ
メータを発生することができる許容レベル（所定の最小
エコー減衰規準）に消散しなかったことが判定されると
、校正回路によって再度その室内にトーン・バーストを
発生し、続いてその結果得られた音響応答のレベルが延
長期間にわたっているかが測定される。

【００６５】次に、図９には、本発明によるスピーカー
フォン２００が使用される音響環境の型を判定する際の
、このスピーカーフォン２００の動作を説明するフロー
・チャートが示されている。この音響特性の校正処理を
使用することによって、スピーカーフォン２００は劣悪
な音響特性と良好な音響特性の何れかを持つ、大きな部
屋と小さな部屋の双方の音響環境を判定し、続いてその
動作パラメータを何れの音響環境においても最適動作に
調整することができる。

【００６６】この処理はステップ９０１に入り、ここで
初期化パラメーターが設定され、且つ、最初に、音響特
性測定が、図７を参照して先に説明したように、音響環
境の複合特性によって実行される。これら初期化パラメ
ーターでは、スケーリング係数「Ｓ」が１の値に設定さ
れ、且つ、先に測定された帰還エコーの何らかの保持さ
れた標本を持っているコンピューター２１０内の音響特
性バッファーが消去状態にされる。スケーリング係数Ｓ
の設定では、音響特性バッファー内の１０個の格納装置
の各々に２ミリ秒の初期値が当てがわれ、各格納装置当
たり一個の標本が格納される。従って、帰還エコー上の
初期データは、２０ミリ秒の期間を持つその部屋のエコ
ー　の消散速度を表わしている。

【００６７】音響特性測定が実行された後、処理は判定
ステップ９０２へ進み、ここで音響特性バッファーに格
納されたエコー・データが検査されてそのエコーがその
２０ミリ秒の期間内に所望の所定レベルに消散したかど
うかが判定される。このエコー減衰レベルの所定レベル
は初期帰還エコー・レベルから２０ｄＢ下回るように選
択される。この規準に適合するために、音響特性バッフ
ァー内の最終受信標本の値は、この音響特性バッファー
内の最初の受信標本より２０ｄＢ低くなければならない
。もし判定ステップ９０２において音響特性バッファー
内のデータが所望のエコー減衰値に合っていないことが
判定されると、処理はステップ９０３へ進み、ここでエ
コー減衰パラメータを表わす一時的スケーリング係数Ｓ
’が判定される。この一時的スケーリング係数Ｓ’は、
所望のエコー減衰値及び２０ミリ秒にわたる帰還エコー
の測定されたエコー減衰値を使用して判定される。 音響特性バッファーの第一の格納装置に格納されている
音響応答のレベルから音響特性バッファーの最後の格納
装置に格納されている音響応答のレベルを差し引くこと
によって、ｄの値が得られる。従って、一時的スケーリ
ング係数Ｓ’によって表わされているようなエコー減衰
パラメータによって、どのような時間間隔が帰還音響応
答の振幅を所望の所定レベルに消散するために必要とさ
れるかを推測する方法が供される。

【００６８】もし判定ステップ９０２において、そのエ
コーがその選択された期間内、この場合２０ミリ秒の期
間で、充分に減衰していることが判定されると、処理は
判定ステップ９０４へ進む。この判定ステップ９０４に
おいて、そのとき使用されているスケーリング係数Ｓが
１の値を当てがわれているかどうかに関する判定が行な
われる。もし当てがわれていれば、このことによって、
スピーカーフォン２００がそのとき良好な音響環境内に
あるので、音響特性測定処理が一回だけ実行され、この
結果、エコー減衰パラメータの判定は必要がないことが
表わされる。この状態で、音響特性測定は完了し、処理
はステップ９１０へ進む。もしスケーリング係数Ｓが１
以外の値であれば、処理はステップ９０９へ進む。

【００６９】再びステップ９０３に言及すると、一時的
スケーリング係数Ｓ’が判定された後、処理は判定ステ
ップ９０５へ進み、ここで続いて一時的スケーリング係
数Ｓ’が、例えば３０のような何らかの任意な数より大
きいかどうかに関する判定が行なわれる。スケーリング
係数の大きさは、ほんの小さな差が音響特性バッファー
内の最初の標本と最後の標本との間に与えられていると
き、エコー減衰予測を行なう際に極めて大きな差に対す
る対応力があるので、測定の信頼性に或る程度の影響を
及ぼす。従って、もし一時的スケーリング係数Ｓ’が３
０より大きければ、処理は判定ステップ９０６へ進み、
ここで続いてスケーリング係数Ｓが値１に等しいかどう
かに関する判定が行なわれる。もしスケーリング係数Ｓ
が値１に等しい場合は、処理はステップ９０７へ進み、
ここで二回目の音響特性測定が実行される。この二回目
の音響特性測定においては、スケーリング係数Ｓが、格
納装置あたり２０ミリ秒の解像度を伴い、１０と等しく
なるように設定される。従って、発生された各トーン信
号に対する帰還エコーの標本が、２００ミリ秒の全標本
化期間の間、２０ミリ秒の間隔で取られる。ステップ９
０７から、処理は判定ステップ９０２へ戻り、ここで再
び、室内エコーが所望の所定レベルへ減衰しているかど
うかに関する判定が行なわれる。

【００７０】もしスケーリング係数Ｓが判定ステップ９
０６において値１に等しくない場合、このことによって
、音響特性測定が少なくとも二回実行されており、室内
にエコが極めて長期間残っていることが表わされる。 このとき、処理はステップ９０８へ進み、ここでは現に
存在するデータを使用して室内エコーが所望の所定レベ
ルに減衰する時間に関する妥当な予測を行なう指示が与
えられる。

【００７１】ステップ９０８から、判定ステップ９０４
及び９０５と同様に、処理はステップ９０９へ進み、こ
こで環境の時間領域音響応答が判定される。この音響応
答は、選択されたスケーリング係数によって表わされる
ようなエコー減衰パラメータに基づく新たなデータと、
そのとき音響特性バッファーに設定されているデータと
を合成することによって決定される。この合成は音響特
性バッファー内の１０個の格納装置の各々について期間
を調整することによって達成される。この合成は更に、
調整された振幅値を、音響特性バッファーの各格納装置
に格納装置のうちの最後のものに所定レベルまたはそれ
以下でその調整された振幅値が含まれるように挿入する
ことによって調節される。

【００７２】ステップ９０９から、処理はステップ９１
０へ進み、ここでコンピューター２１０によってスピー
カーフォン２００の標準動作のプログラミング・ルーチ
ン中で使用するために、音響特性データ情報が与えられ
る。時間領域音響応答及びスケーリング係数は、両方と
も標本を受信バッファーに格納する方法を決定する際に
標準プログラム・ルーチンの一部として使用するために
保存される。受信バッファーに格納された標本もまた、
音響特性バッファー内のこれら標本と同様な方法で、そ
の結果それらが音響特性測定処理によって発生された時
間領域音響応答と同調するように、スケーリングされる
。ステップ９１０の後、この処理は終了する。

【００７３】スピーカーフォン２００が動作する室内音
響環境の初期特性の測定に供されるこの時間領域音響応
答は、様々な事柄に使用される。この時間領域音響応答
は、例えば、受信音声がもしスピーカーから出力された
ものであれば、この受信音声が送信音声として誤って検
出されたり、通話先の当事者へ戻されたりしないように
する切り替わり防止しきい値を設定するために使用され
る。

【００７４】この時間領域音響応答はまた、スピーカー
フォン２００が適切な動作をするのに必要なループ損失
の総量を決めるために使用される。スピーカー２１２か
らマイクロフォン２１１を介して戻る受信音声信号の送
信状態は、同じく、ハイブリッド帰還の量、プログラマ
ブル減衰器２２４によって挿入された損失量、及び音量
制御の利得設定値をループ損失の総量を決定するために
含む式の一部として使用される。

【００７５】時間領域音響応答は、更に予測送信信号レ
ベルを決定する際にも使用される。この予測送信信号レ
ベルは、時間領域音響応答と受信音声標本とを畳み込み
演算することによって得られる。この受信音声標本は、
図９で説明した音響特性測定ルーチンによって決定され
る調整された時間間隔において与えられている標本点を
用いて、直前の特定の時間間隔にリアル・タイムで使用
することができる。受信応答中の各調整された時間間隔
で起きる標本点の値は、時間領域音響応答中の同じ調整
された時間間隔に対応する標本点の値と畳み込み演算さ
れる。この畳み込み演算では、受信音声標本の標本値が
、標本点毎のベースで、時間領域音響応答に含まれてい
る標本点の対応する値と乗算される。続いて、最大の積
が直前の受信音声の特定の時間間隔と対応する初期の室
内音響特性の特定の時間間隔との畳み込み演算の最高点
を表わす数値として選択される。この数値は、その室内
にまだ存在していて、マイクロフォンで検出され得る受
信音声エネルギーの量を表わしている。

【００７６】次の例は、スピーカーフォン２００をより
効率的に動作させるために、受信音声と時間領域音響応
答との畳み込み演算によって与えられる方法を示すもの
である。もし、例えば、通話元話者が話しを開始し、且
つ、スピーカーフォン２００が通話先話者からの音声を
受信する受信状態にある場合は、スピーカー２１２から
出ている或る量の信号がマイクロフォン２１１に帰還し
て結合される。スピーカーフォン２００はマイクロフォ
ン２１１で認められた音声が単に音響結合だけによるも
のか、或いはそれが通話元話者によるものかを判定しな
ければならない。この判定は、スピーカーフォン２００
が入るべき状態を決定する際に必須である。この判定を
行なうために、コンピューター２１０によって、マイク
ロフォン２１１で認められている音声のレベルが音響結
合によるものであることを判定するための、その部屋の
時間領域音響応答と受信音声信号との畳み込み演算が行
なわれる。もしマイクロフォン２１１における信号の量
が予測量より大きい場合は、コンピューター２１０では
、通話元ユーザーが割り込もうとしていることが分かり
、その割り込みを許可することができる。それ以外の場
合は、スピーカーフォン２００が受信状態に維持される
。

【００７７】スピーカーフォン式装置が、完全二重モー
ドか或いは近似二重モードで動作されるときは、スピー
カー２１２から出ている通話先話者の音声はマイクロフ
ォン２１１に帰還結合され、電話回線を通じて通話先へ
戻される。スピーカー２１２がマイクロフォン２１１と
接近しているために、スピーカー２１２における音声に
よって現れているマイクロフォン２１１の音声のレベル
は、一般に通話元話者によって発生される音声のレベル
より、はるかに大きい。その結果、大きく且つ響くエコ
ーが通話先に戻ることとなる。完全二重モード動作、ま
たは近似二重モード動作によるこのような不快な副作用
を緩和するために、送信経路に適宜損失を挿入するエコ
ー抑圧処理が使用される。

【００７８】完全二重モード動作、または近似二重モー
ド動作の間にエコー抑圧損失の挿入を行なう例を示す概
略構成図を、図１０に示す。受信経路中の音声信号は測
定システム１０１０によって測定される。このような測
定システムには、例えば、図２に示されている高域通過
フィルター２３３、包絡線検出器２３５、及び対数増幅
器２３７を利用することができる。測定システム１０１
０の出力は、マイクロフォンにおいて認められる信号に
対する音響結合の効果を含めて考えるために、音響結合
因子回路１０１１に通される。この音響結合因子回路１
０１１は、できるだけ簡単で、アタック・タイムが速く
、減衰が緩やかなアナログ回路とすることができる。 本装置において、音響結合因子は、先に説明されている
校正処理の音響特性の校正処理中に発生される時間領域
音響応答である。この音響結合因子回路１０１１の出力
は、同様に先に説明されている予測送信信号である。続
いて、この結果得られた信号は送信経路損失を変調する
ための制御信号を与えるために使用される。エコーしき
い値検出回路１０１２によって、音響結合因子回路１０
１１からの制御信号の振幅が監視される。この制御信号
が所定のしきい値（このしきい値以下では、帰還エコー
は通話先話者にとって不快なものではない）を上回ると
、受信音声に追従する送信損失が変調回路１０１３によ
って送信経路中に挿入される。

【００７９】送信音声信号及び受信音声信号を監視する
ことによって、この処理により、マイクロフォン２１１
中の音声信号が、何時、スピーカー２１２との音響結合
の結果の音声になるかが判定される。スピーカーフォン
２００が動作している間は、予測送信信号レベルもまた
、常時監視されている。この予測送信信号レベルは、直
接、スピーカー２１２からマイクロフォン２１１への結
合とを示している。この予測送信信号レベルは、スピー
カーフォン２００が完全二重モード動作に近づくにつれ
て大きくなる傾向がある。この予測送信信号レベルがエ
コーしきい値（このエコーしきい値以下では、帰還エコ
ーは通話先話者にとって不快なものではない）を上回る
ときは、送信経路に更に損失が挿入される。このエコー
抑圧損失は、必要な場合、音節速度で受信音声包絡線を
１ミリ秒から５ミリ秒の遅れで追従する。

【００８０】次に、図１１には、エコー抑圧損失を適用
するための判定処理を示すフロー・チャートが示されて
いる。この処理は判定ステップ１１０１に入り、ここで
送信信号レベルが、予測送信信号レベルに結合しきい値
が加わったレベルと比較される。もし予測送信信号レベ
ルに結合しきい値が加わったレベルが、測定された送信
信号を下回る場合は、受信音声が存在せず、従って残響
抑圧の必要がないので、この処理はステップ１１０２へ
進む。もし予測送信信号レベルに結合しきい値が加わっ
たレベルが、測定された送信信号より大きい場合は、ス
ピーカーフォン２００によりスピーカー２１２から抑圧
する必要があり得る音声が出ているので、この処理は判
定ステップ１１０３へ進む。

【００８１】判定ステップ１１０３では、ループ切り替
わり損失が充分に大きくエコー抑圧損失を追加する必要
が無いかどうかに関する判定が行なわれる。もしループ
切り替わり損失が結合しきい値より大きい場合は、その
ループ切り替わり損失によって通話先への不快なエコー
が防止され、従ってエコー抑圧は必要が無いので、処理
はステップ１１０４へ進む。しかし、もしループ切り替
わり損失が充分なエコー減衰を行なうほど充分に大きく
ない場合は、処理は判定ステップ１１０５へ進む。

【００８２】判定ステップ１１０５では、送信信号の予
測レベルが、ループ切り替わり損失にエコーしきい値が
加わったレベルより大きいかどうかに関する判定が行な
われる。もし大きい場合は、帰還エコーが通話先話者に
とって不快なものではなく、従ってエコー抑圧は必要が
無いので、処理はステップ１１０６へ進む。しかし、も
し送信信号の予測レベルがループ切り替わり損失にエコ
ーしきい値が加わったレベルより小さい場合は、エコー
抑圧が必要であり、従って処理はステップ１１０７へ進
む。従って、ステップ１１０７で、次式のようなエコー
抑圧損失が送信経路に挿入される。 エコー抑圧損失　＝　予測送信信号レベルー　（ループ
切り替わり損失　ー　エコーしきい値）

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
劣悪な音響特性もしくは良好な音響特性の何れかを持つ
大きな部屋と小さな部屋の双方の音響環境を判定するこ
とができる。

【００８４】

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的なスピーカーフォン回路と、その動作に
最も影響する二種類の結合を示す図である。

【図２】本発明の原理によって動作するコンピューター
制御の適応型スピーカーフォンの主要な機能要素を示す
ブロック図である。

【図３】図２のスピーカーフォンの三つの考えられる状
態及びそれら状態間の考えられる転移を示す図である。

【図４】図２のスピーカーフォンが中立状態に留まるべ
きか、または中立状態から送信状態もしくは受信状態へ
移行するべきかを判定する動作を示すフロー・チャート
である。

【図５】図２のスピーカーフォンが送信状態に留まるべ
きか、または送信状態から受信状態もしくは中立状態へ
移行するべきかを判定する動作を示すフロー・チャート
である。

【図６】図２のスピーカーフォンが受信状態に留まるべ
きか、または受信状態から送信状態もしくは中立状態へ
移行するべきかを判定する動作を示すフロー・チャート
である。

【図７】図２のスピーカーフォンによって測定された音
響環境のインパルス特性と複合特性とを示す波形図であ
る。

【図８】図２のスピーカーフォンによって測定された良
好な音響環境と劣悪な音響環境の双方の複合特性を示す
波形図である。

【図９】図２のスピーカーフォンがこのスピーカーフォ
ンが使用される音響環境の型を判定する際の動作を示す
フロー・チャートである。

【図１０】エコー抑圧損失挿入を行なうように動作する
、スピーカーフォンのうちの機能要素を示すブロック図
である。

【図１１】エコー抑圧損失挿入を適用する際の、図９の
スピーカーフォンの動作を示すフロー・チャートである
。

【符号の説明】

１００　　スピーカーフォン １１０　　ハイブリッド回路 １１１　　スピーカー １１２　　マイクロフォン １１３　　受信損失制御回路 １１４　　送信損失制御回路 ２００　　スピーカーフォン ２０１　　音声回線 ２０２　　入力音声回線 ２１０　　コンピューター ２１１　　マイクロフォン ２１２　　スピーカー ２１３　　トーン発生回路 ２１４　　増幅器 ２１５　　アナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器２１
７　　マルチプレクサー ２１８　　ユーザー・インタフェース ２２０　　送信部 ２２１　　マルチプレクサー ２２２　　ミュート制御回路 ２２３　　高域通過フィルター ２２４　　プログラマブル減衰器 ２２５　　包絡線検出器 ２２６　　低域通過フィルター ２２７　　対数増幅器 ２３０　　受信部 ２３１　　マルチプレクサー ２３２　　ミュート制御回路 ２３３　　高域通過フィルター ２３４　　プログラマブル減衰器 ２３５　　包絡線検出器 ２３６　　低域通過フィルター ２３７　　対数増幅器 ３０１　　中立状態 ３０２　　送信状態 ３０３　　受信状態 １０１０　　測定システム １０１１　　音響結合因子回路 １０１２　　エコーしきい値検出回路 １０１３　　変調回路

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】通信回線からの音声信号を受信する受信状
   態と、この通信回線を介して受信状態を送信する送信状
   態との間を切り替える交換手段を有し、通信回線上の音
   声信号を処理するための音声交換装置において、この音
   声交換装置がそれが使用される音響環境の型を判定する
   ための音響特性校正回路（２１０、２１３、２２０、２
   ３０）を有し、この音響特性校正回路が、　　前記音響
   環境中に異なる時間間隔で別々に発生される多周波数信
   号を有するトーン・バースト信号を発生する手段（２１
   ０）と前記トーン・バースト信号のこの音声交換装置へ
   の帰還に応じて、前記トーン・バースト信号からのエコ
   ーの持続時間を示すエコー減衰パラメータを発生し、前
   記音響環境の時間領域音響応答を供するスケーリング手
   段（２１０）と、前記スケーリング手段に応答して、こ
   の音声交換装置が受信状態と送信状態とを切り替えると
   きに切り替わりしきい値レベルを調節する校正手段（２
   １０）とを有することを特徴とする音声交換装置。
2. 【請求項２】前記スケーリング手段が、多数の所定時間
   間隔のうちの各一つ毎に測定されてた最大帰還振幅レベ
   ルを有する多周波数信号のうちの各一つに対する音響応
   答の複合特性を発生する手段を有することを特徴とする
   、請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】前記スケーリング手段が、前記多数の所定
   時間間隔のうち少なくとも最初と最後の所定時間間隔で
   校正手段中の振幅レベルを検査することによってエコー
   減衰パラメータを発生し、前記多周波数信号に対する前
   記音響応答の振幅レベルが所定レベルに消散するときに
   特定の時間間隔に対する推定を行なうことを特徴とする
   、請求項２記載の装置。
4. 【請求項４】前記スケーリング手段が、前記ａｅｒの時
   間領域音響応答を発生する手段を有し、このスケーリン
   グ手段が、前記複合特性の多数の所定時間間隔の各々の
   期間を調節することによって前記時間領域音響応答に対
   する時間間隔を発生し、この結果これらの調節された時
   間間隔の和が前記音響応答の振幅レベルが所定レベルに
   消散するときに前記特定の時間間隔に等しくなることを
   特徴とする、請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】前記スケーリング手段が、前記エコー減衰
   パラメータに応答して、前記時間領域音響応答に対する
   多数の調節された振幅を発生し、前記調節された振幅は
   、前記調整された多数の時間間隔のうちの最後の時間間
   隔が所定のレベルまたはそれ以下で調整された振幅を有
   するように前記調整された多数の時間間隔中に挿入され
   ることを特徴とする、請求項４記載の装置。
6. 【請求項６】前記スケーリング手段が、前記音響環境に
   おいて所定の第一の期間にわたって発生された前記トー
   ン・バースト信号に対する前記音響応答を測定すること
   を特徴とする、請求項１記載の装置。
7. 【請求項７】前記トーン・バースト信号発生手段が、更
   に前記音響環境中で前記第一の期間より長い所定の第二
   の期間にわたり前記スケーリング手段によって前記音響
   応答を測定するために前記トーン・バースト信号を再び
   発生する手段を有し、前記トーン・バースト信号が前記
   多周波数信号に対する前記音響応答の前記振幅レベルが
   前記所定の第一の期間にわたり所定レベルに消散するこ
   とができないとき、前記トーン・バースト信号発生手段
   によって再び発生されることを特徴とする、請求項６記
   載の装置。
8. 【請求項８】それが置かれている環境の時間領域音響応
   答の関数として動作してする装置の使用方法において、
   この方法が前記時間領域音響応答を判定する方法におい
   て、前記環境中に少なくとも第一の音響信号を発するス
   テップと、前記装置に帰還した時間領域音響応答のエコ
   ーに応答して第一の所定期間にわたり前記環境の第一の
   時間領域音響応答を測定するステップを有し、更に、も
   し前記第一の時間領域音響応答が第一の所定の最小エコ
   ー減衰規準に適合しないとき、前記第一の所定期間を包
   含し且つそれ以上に及ぶ第二の所定期間にわたり前記環
   境の第二の時間領域音響応答を測定するステップを有す
   ることを特徴とする音響応答の判定方法。
9. 【請求項９】前記判定ステップが、前記第一の所定期間
   にわたって測定された前記第一の時間領域音響応答から
   推定することによって、前記第二の所定期間にわたり前
   記環境の前記第二の時間領域音響応答の推定量を発生す
   るステップを有することを特徴とする、請求項８記載の
   方法。
10. 【請求項１０】前記判定ステップが、更に、前記環境中
    に少なくとも一つの第二の音響信号を発するステップと
    、もし前記第二の所定の時間領域音響応答が前記第一の
    所定の最小エコー減衰規準より低い第二の所定の最小エ
    コー減衰規準に適合しないとき、前記装置に帰還された
    前記第二の音響信号のエコーに応答して第三の所定期間
    にわたって前記環境の第三の時間領域音響応答を測定す
    るステップとを有することを特徴とする、請求項８記載
    の方法。
11. 【請求項１１】前記第一及び第二の所定の最小エコー減
    衰規準の各々が、前記第一の所定期間にわたる前記エコ
    ーのそれぞれ所定のｄＢ量の減衰であることを特徴とす
    る、請求項１０記載の方法。
12. 【請求項１２】前記装置が通信回線上の音声信号を処理
    する音声交換装置であり、前記装置が前記通信回線から
    の音声信号を受信する受信状態と前記通信回線を介して
    音声信号を送信する送信状態とを切り替えるように動作
    可能であり、前記方法が更に前記切り替え動作を前記測
    定ステップによって測定された前記第二または第三の時
    間領域音響応答の関数として制御するステップを有する
    ことを特徴とする、請求項１１記載の方法。