JPH09116613A

JPH09116613A - 反響消去装置

Info

Publication number: JPH09116613A
Application number: JP26964495A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Haneda; 陽一羽田; Shoji Makino; 昭二牧野; Suehiro Shimauchi; 末廣島内; Junji Kojima; 順治小島
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1995-10-18
Filing date: 1995-10-18
Publication date: 1997-05-02
Anticipated expiration: 2015-10-18
Also published as: JP3082898B2

Abstract

(57)【要約】【課題】近端話者信号が混在していないことを確実に
判断して誤差信号を抑圧する反響消去装置を提供する。【解決手段】反響路ｈ(n) へ送出される受話信号ｘ
(n) と受話信号ｘ(n) が反響路ｈ(n) を経由した後の反
響信号ｙ(n) とから疑似反響路２２を生成し、受話信号
ｘ(n) を疑似反響路２２の入力とすることにより得られ
る疑似反響信号ｙ＾(n) を反響信号ｙ(n) から差し引く
反響消去装置において、受話信号ｘ(n) と反響信号ｙ
(n) と反響信号ｙ(n) から疑似反響信号ｙ＾(n) を差し
引いた誤差信号ｅ(n) とが入力される損失制御回路４４
は疑似反響路２２の収束量ＥＣ(n) を計算し、これが予
め決められた閾値ＤＥＣ以下であり、受話信号ｘ(n) が
決められた閾値Ｐ_xth以上である場合に誤差信号ｅ(n)
に損失を挿入する反響消去装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、反響消去装置に
関し、特に、２線４線変換伝送路および拡声通話装置そ
の他の音声送受信装置においてハウリングの原因および
聴覚上の障害となる反響信号を消去し或は抑圧する反響
消去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】伝送路を含む拡声通話装置の模式図を示
す図３を参照して説明する。図３において、１および３
は送話用マイクロホン、２および４は受話スピーカを示
す。５および７は送話信号増幅器、６および８は受話信
号増幅器を示す。９は伝送路を示す。ここで、１０は送
話者、１１は受話者をそれぞれ表す。１２は交換機であ
る。送話者１０の発声した送話音声は送話用マイクロホ
ン１において音声信号に変換され、送話信号増幅器５、
電話交換機１２、伝送路９、交換機１２、受話信号増幅
器８を介して受話スピーカ４に送り込まれ、音声に変換
されて受話者１１に伝送される。この拡声通話装置は、
送受話器を使用する従来の電話通話装置の様に送受話器
を手に持つ必要がないので、手作業をしながら通話をす
ることができるし、自然な対面通話を実現することがで
きるという長所を有し、通信会議、テレビ電話、拡声電
話機として広く利用されている。

【０００３】一方、この拡声通話装置は反響の存在が欠
点として問題とされている。即ち、図３において、スピ
ーカ４を介して受話側に伝送された音声が、受話側のマ
イクロホン３に受音され、送話信号増幅器７、交換機１
２、伝送路９、交換機１２、受話信号増幅器６、スピー
カ２を介して送話側において再生される。この現象は送
話者１０からみると、自身の発声した音声が自身のスピ
ーカ２から再生されるという反響現象であり、音響エコ
ーと称されている。この反響現象は、拡声通話装置にお
いて通話の障害、加入者に不快感を与えるという様な悪
影響を生ぜしめる。スピーカ２から再生された音声は、
更に、マイクロホン１により受音されて信号の閉ループ
を形成する。そして、この閉ループのループゲインが１
より大きい場合はハウリング現象が発生して通話は不能
となる。この様な拡声通話装置の有する問題を解決する
のに反響消去装置が利用されている。

【０００４】図４は反響消去装置の従来例を示すブロッ
ク図である。図４において、２１は反響消去装置を示
す。２２は疑似反響路、２３は反響路推定回路、２４は
減算器を表わしている。なお、疑似反響路２２と反響路
推定回路２３とを合わせた回路を適応フィルタと称す。
ｘ(n) は受話信号、ｈ(n) は受話スピーカ４と送話マイ
クロホン３の間の反響路伝達特性（インパルス応答）、
ｙ(n) は反響信号、ｙ＾(n) は疑似反響信号、ｈ＾(n)
は反響路インパルス応答の推定値、ｅ(n) は誤差信号、
ｓ(n) は近端話者の送話信号、ｚ(n) はマイクロホン出
力信号を表している。

【０００５】反響消去装置２１は、先ず反響路推定回路
２３において反響路のインパルス応答を推定し、その推
定値ｈ＾(n) を疑似反響路２２に転送する。次に、疑似
反響路２２において、推定値ｈ＾(n) と受話信号ｘ(n)
の畳み込み演算を実行して疑似反響信号ｙ＾(n) を合成
する。そして、減算器２４において、マイクロホン３の
出力信号ｚ(n) から疑似反響信号ｙ＾(n) を差し引く。
反響路インパルス応答ｈ(n) の推定が良好に行われてい
れば、反響信号ｙ(n) と疑似反響信号ｙ＾(n)はほぼ等
しいものとなっており、この減算の結果である誤差信号
ｅ(n) は０となり、マイクロホン出力に含まれる反響信
号ｙ(n) は消去されるに到る。

【０００６】ここで、疑似反響路２２は反響路伝達特性
ｈ(n) の経時変動に追従することを必要とされる。この
ために、反響路推定回路２３は、適応アルゴリズムを使
用して反響路インパルス応答の推定を行う。この推定動
作は受話状態、即ち、送話信号ｓ(n) ≒０であってｚ
(n) ≒ｙ(n) とみなせる時に実行される。この受話状態
においては、誤差信号ｅ(n) は反響信号の消去残差であ
る（ｙ(n) −ｙ＾(n) ）と見なすことができる。以下、
この受話状態を仮定して説明する。適応アルゴリズムと
は、受話信号ｘ(n) と誤差信号ｅ(n) を使用して、誤差
信号ｅ(n) のパワーが最小になる様にインパルス応答の
推定値ｈ＾(n) を定めるアルゴリズムであり、ＬＭＳ
法、学習同定法、ＥＳ法の如きアルゴリズムが知られて
いる。

【０００７】一般に、反響信号ｙ(n) と疑似反響信号ｙ
＾(n) の差である誤差信号ｅ(n) は適応フィルタによる
インパルス応答の推定値ｈ＾(n) の多数回の修正の後に
小さくなるが、適応フィルタのタップ長が使用している
室内の残響時間と比較して短い場合は誤差信号は充分に
小さくはならない。例えば、真のインパルス応答長をＬ
₁ 、適応フィルタのタップ長をＬ（Ｌ＜Ｌ₁ ）とする
と、反響信号ｙ(n) と疑似反響信号ｙ＾(n) の差ｅ(n)
が最も小さい場合であっても、

【０００８】

【数１】となり、誤差信号が残ることが判る。そして、適応フィ
ルタの収束の速度と比較して適応すべきスピーカとマイ
クロホンとの間のインパルス応答の変動の速度の方が速
い場合も、誤差信号ｅ(n) は充分に小さくはならない。
ここで、インパルス応答の変動は室内における人の移動
その他の状態の変動により発生する。

【０００９】誤差信号ｅ(n) をどの程度迄小さくすれば
良いかは、使用する通信会議装置のスピーカ、マイクロ
ホン、増幅器の利得、これらの配置、伝送路を含む拡声
通話装置全体の遅延その他の条件に依存するが、上述し
た要因により誤差信号ｅ(n)が所望のエコー抑圧量より
小さくならない場合に、遠端の話者が誤差信号を反響と
して知覚し、通話品質の劣化を招くに到る。

【００１０】これを解決するために、適応フィルタを使
用した反響消去回路に誤差信号を抑圧する挿入損失回路
を併用した装置が開発されている。図５は反響消去回路
に挿入損失回路を併用した装置の従来例を示す図であ
る。図５において、図４の部材と共通する部材には共通
する参照符号を付与している。４１は送受話判定回路、
４２は挿入損失器である、ｅ_s(n)は送出信号である。送
受話判定回路４１は、例えば、受話信号レベルと誤差信
号レベルとを比較し、受話信号レベルより誤差信号レベ
ルの方が小さい場合は、挿入損失器４２により誤差信号
ｅ(n) に損失を与え、誤差信号の抑圧を行う。しかし、
この方法は単純なレベル比較をしているに過ぎないの
で、誤差信号ｅ(n) に近端話者信号ｓ(n) が含まれてい
る場合でも、誤差信号が受話信号のレベルより小さな場
合は送話したい近端話者信号までが抑圧されるという問
題がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上の反響消去装置に
おいては、適応フィルタのタップ長が真のインパルス応
答よりも短い場合、或はスピーカとマイクロホンとの間
のインパルス応答の変動の速度が適応フィルタの収束の
速度よりも速い場合は、誤差信号が充分に小さくならな
い場合があり、加入者は誤差信号を反響として知覚し、
通話品質の劣化を招来するに到る。

【００１２】そして、この問題を解決するために誤差信
号を抑圧する損失制御回路を使用するが、誤差信号の抑
圧を送受話信号の単純なレベル比較の結果に基づいて実
施するところから、誤差信号に近端話者信号が混在して
いる場合においても誤差信号を抑圧してしまい、結局、
通話品質の劣化を招来する。この発明は、誤差信号に近
端話者信号が混在していないことを確実に判断し、混在
していない場合に誤差信号に挿入損失を与えて抑圧する
ことにより上述の問題を解消した反響消去装置を提供す
るものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】反響路ｈ(n) へ送出され
る受話信号ｘ(n) と受話信号ｘ(n) が反響路ｈ(n) を経
由した後の反響信号ｙ(n) とから疑似反響路２２を生成
し、受話信号ｘ(n) を疑似反響路２２の入力とすること
により得られる疑似反響信号ｙ＾(n) を反響信号ｙ(n)
から差し引くことにより反響信号を消去する反響消去装
置において、受話信号ｘ(n) と、反響信号ｙ(n) と、反
響信号ｙ(n) から疑似反響信号ｙ＾(n)を差し引いた誤
差信号ｅ(n) とが入力される損失制御回路４４を具備
し、損失制御回路４４は、誤差信号ｅ(n) と反響信号ｙ
(n) とから疑似反響路２２の収束量ＥＣ(n)計算し、収
束量ＥＣ(n)が予め決められた閾値ＤＥＣ以下であり、
受話信号ｘ(n) が決められた閾値Ｐ_xth以上である場合
に誤差信号ｅ(n) に損失を挿入するものである反響消去
装置を構成した。そして、この反響消去装置において、
損失制御回路は誤差信号に対して損失を段階的に挿入
し、挿入損失量を段階的に減少させるものである反響消
去装置を構成した。

【００１４】また、反響路ｈ(n) へ送出される受話信号
ｘ(n) と受話信号ｘ(n) が反響路ｈ(n) を経由した後の
反響信号ｙ(n) とから疑似反響路２２を生成し、受話信
号ｘ(n) を疑似反響路２２の入力とすることにより得ら
れる疑似反響信号ｙ＾(n) を反響信号ｙ(n) から差し引
くことにより反響信号を消去する反響消去装置におい
て、受話信号ｘ(n) と、反響信号ｙ(n) と、反響信号ｙ
(n) から疑似反響信号ｙ＾(n) を差し引いた誤差信号ｅ
(n) とが入力される損失制御回路４４を具備し、損失制
御回路４４は、受話信号が決められた閾値以上であると
共に収束量が予め決められた閾値以上であり、更に近端
話者信号が存在しない場合に誤差信号に損失を挿入する
ものである反響消去装置を構成した。更に、この反響消
去装置において、損失制御回路は、誤差信号に対して損
失を段階的に挿入し、挿入損失量を段階的に減少させる
ものである反響消去装置を構成した。また、損失制御回
路は近端話者信号が存在すると判断された場合、挿入損
失量をより早く減少させるものである反響消去装置を構
成した。

【００１５】

【発明の実施の形態】この発明は、適応フィルタを使用
した反響消去回路による反響信号消去後の誤差信号が所
望の反響抑圧量に達していない場合であって、更に、誤
差信号に近端話者信号が混在していない場合に、誤差信
号が所望の反響抑圧量に達する様に反響消去回路の後に
挿入損失回路を設ける。挿入損失回路は、適応フィルタ
による反響消去量に応じて、誤差信号に近端話者信号が
混在していないことを判断し、この場合に誤差信号に挿
入損失を与える。

【００１６】

【実施例】この発明の実施例を図１を参照して説明す
る。図１において、図５の部材と共通する部材には共通
する参照符号を付与している。４４は損失制御回路であ
り、これには、マイクロホン出力信号ｚ(n) と誤差信号
ｅ(n) と受話信号ｘ(n) とが入力される。そして、収束
量ＥＣ(n)を、例えば

【００１７】

【数２】として計算する。ここで、Ｍは予め決められた値であ
る。収束量ＥＣ(n) が小さい程収束していることを表
す。そして、収束量ＥＣ(n) が予め決められた閾値ＤＥ
Ｃ以下の場合、適応フィルタが収束していると判断する
ことができる。即ち、誤差信号ｅ(n) に近端話者信号ｓ
(n) が混在していないことを示しているので、挿入損失
器４２に対して損失量Ｌ_oss(n)を与える。ここで、閾値
ＤＥＣとしては−６ｄＢないし−１０ｄＢの間の値が好
適である。そして、所望のエコー消去量としては、−２
０ｄＢないし−４０ｄＢ程度が好適である。

【００１８】損失制御回路４４には、受話信号ｘ(n) も
入力されており、そのレベルを短時間パワーとして、例
えば

【００１９】

【数３】として計算する。ここで、短時間パワーＰ_x(n)が予め決
められた閾値Ｐ_xth以上である場合、受話信号が存在す
ることが示され、従って、エコーが発生している状態で
あると判断することができる。この発明による以上の通
りの制御は、誤差信号のレベルと受話信号のレベルとを
単純に比較した結果に基づいて損失を与える従来の制御
と比較して、誤差信号に近端話者信号が混在していない
ことを確実に認識することができ、近端話者信号が存在
する場合にこの抑圧を回避することができる。挿入損失
器４２は誤差信号ｅ(n) に対して損失量Ｌ_oss(n)を以下
の式に従って与え、送出信号ｅ_s(n)は、結局、ｅ_s(n)＝Ｌ_oss(n)*ｅ(n) となる。そして、短時間パワーＰ_x(n) は予め決められ
た閾値Ｐ_xth以上であって受話信号の存在が示されてい
るが、収束量ＥＣ(n)が予め決められた閾値ＤＥＣ以下
の条件を満足しない場合においても、以下の式に従って
近端話者が発声していないと判断した場合は、挿入損失
器４２は誤差信号ｅ(n) に対して同様に損失量Ｌ_oss(n)
を与える。近端話者が発声したことは、以下の式に従っ
て決定する。

【００２０】Ｐ_e(n)＞Ｇ*Ｐ_x(n)＋Ｐ_eth ここで、Ｐ_e(n)は誤差信号の短時間パワー、Ｇはスピー
カとマイクロホン間の音の結合の大きさを示す音響結合
量であり、予め与えるか或は動作中に測定する。Ｐ_eth
は予め決められた閾値である。損失量Ｌ_oss(n)は、１よ
り小さな値であるが、突然小さな値、例えば０. ０１が
与えられた場合は切断感が生じる。従って、損失量Ｌ
_oss(n)の値は徐々に小さくして行くのが良い。更に、上
述の条件を満足しない場合は、損失を与えるのを停止す
るが、この場合も損失量を徐々に小さくして行く方が切
断感は生じない。近端話者が存在するものと判断された
場合、話頭に切断感を与えないために、素早く挿入損失
量を回復するが、近端話者の割り込みがない場合は挿入
損失を時間的に緩やかに回復した方が聴感上よいので、
この発明においては挿入損失量を回復する場合を近端話
者の発声の有無により２つの場合に分けている。

【００２１】図２はこの発明による制御を説明するフロ
ーチャートである。ステップ５１は短時間パワーＰ_x(n)
が予め決められた閾値Ｐ_xth以上であるか否かを判断す
る。ステップ５２は収束量ＥＣ(n) が予め決められた閾
値ＤＥＣ以下であるか否かを判断する。ステップ５３
は、近端話者の存否を判断する。ステップ５２がｙｅｓ
或はステップ５３がｎｏの場合はステップ５４に進む。
ステップ５４は０より大きく１以下の予め決められた最
大損失量Ｌ_oss＿_maxと１時刻前の損失量Ｌ_oss(n-1)を比
較し、同じであればステップ５５に示されるＬ_oss＿_max
をＬ_oss(n)に代入する。ステップ５４がｎｏの場合はス
テップ５６に進み、Ｌ_oss(n)＝Ｌ_oss(n-1)*Ｌ_oss＿_in が計算される。ここで、Ｌ_oss＿_in は損失を徐々に挿入
するために導入された量であり、その値としては、例え
ば、０. ９９８が選ばれる。Ｌ_oss＿_in ＝０. ９９８の
場合は、離散時刻が１００進めば損失量が０. ７４（−
２. ６ｄＢ）となる。ステップ５２においてｎｏと判断
され、且つ、ステップ５３がｙｅｓの場合はステップ５
７に進む。ステップ５７は、１時刻前の損失量Ｌ_oss(n-
1)と１とを比較して、同じであればステップ５８に示さ
れる様に損失量Ｌ_oss(n)に１を代入する。ステップ５７
がｎｏの場合はステップ５９に進み、Ｌ_oss(n)＝Ｌ_oss(n-1)*Ｌ_oss＿_deq が計算される。ここで、Ｌ_oss＿_deqは損失を徐々に回復
するために導入された量であり、その値としては、例え
ば、１. ００６が選ばれる。Ｌ_oss＿_deq＝１. ００６の
場合は、離散時刻が１００進めば損失量が１. ８１倍さ
れ、レベルとしては５. １ｄＢ回復する。ここに示した
フローにより計算された損失量Ｌ_oss(n)により、送出信
号ｅ_s(n) は、結局ｅ_s(n)＝Ｌ_oss(n)*ｅ(n) となる。

【００２２】ステップ５１がｎｏの場合は、ステップ６
０に進む。ステップ６０はステップ５３と同様に近端話
者の存在が判定される。ステップ６０がｙｅｓの場合は
ステップ５７に進み、ｎｏの場合はステップ６１に進
む。ステップ６１は、ステップ５７と同様に１時刻前の
損失量Ｌ_oss(n-1)と１とを比較し、同じであればステッ
プ６２に示される様にＬ_oss(n)に１を代入する。ステッ
プ６１がｎｏの場合はステップ６３に進み、Ｌ_oss(n)＝Ｌ_oss(n-1))*Ｌ_oss＿_des が計算される。ここで、Ｌ_oss＿_desは損失を徐々に回復
するために導入された量であり、ステップ５９で使用し
たＬ_oss＿_deqよりも小さな値が使用される。その値とし
ては、例えば、１. ００３が選ばれる。Ｌ_oss＿_des＝
１. ００３の場合は離散時刻が１００進めば損失量が
１. ３５倍され、レベルとしては２. ６ｄＢ回復する。
ここに示したフローにより計算された損失量Ｌ_oss(n)に
より、送出信号ｅ_s(n)、結局、ｅ_s(n) ＝Ｌ_oss(n)*ｅ(n) となる。

【００２３】

【発明の効果】以上の通りであって、この発明によれ
ば、誤差信号に近端話者信号が混在していないことを確
実に判断し、混在していない場合は誤差信号を挿入損失
器を使用して更に抑圧することができる。そして、この
発明は、損失の与え方として損失を段階的に挿入或は回
復させるものであり、この様にすることにより切断感は
感じられない。また、近端話者の発声時は素早い挿入損
失量の回復をするものであるので、話頭の切断の問題も
解消される。従って、適応フィルタを使用した反響消去
回路により除去しきれない誤差信号も、自然な形で抑圧
することができ、通話品質の向上につながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】反響消去回路の実施例を示すブロック図。

【図２】この発明による制御を説明するフローチャー
ト。

【図３】拡声通話系の模式図。

【図４】反響消去装置の従来例を示すブロック図。

【図５】反響消去回路の従来例と挿入損失器を組み合わ
せたブロック図。

【符号の説明】

３送話用マイクロホン４受話スピーカ２１反響消去装置２２疑似反響路２３反響路推定回路２４減算器４１送受話判定回路４２挿入損失器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小島順治東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反響路へ送出される受話信号と受話信号
が反響路を経由した後の反響信号とから疑似反響路を生
成し、受話信号を疑似反響路の入力とすることにより得
られる疑似反響信号を反響信号から差し引くことにより
反響信号を消去する反響消去装置において、受話信号と、反響信号と、反響信号から疑似反響信号を
差し引いた誤差信号とが入力される損失制御回路を具備
し、損失制御回路は、誤差信号と反響信号とから疑似反響路
の収束量を計算し、収束量が予め決められた閾値以下で
あり、受話信号が決められた閾値以上である場合に誤差
信号に損失を挿入することを特徴とする反響消去装置。
【請求項２】請求項１に記載される反響消去装置にお
いて、損失制御回路は、誤差信号に対して損失を段階的に挿入
し、挿入損失量を段階的に減少させることを特徴とする
反響消去装置。
【請求項３】反響路へ送出される受話信号と受話信号
が反響路を経由した後の反響信号とから疑似反響路を生
成し、受話信号を疑似反響路の入力とすることにより得
られる疑似反響信号を反響信号から差し引くことにより
反響信号を消去する反響消去装置において、受話信号と、反響信号と、反響信号から疑似反響信号を
差し引いた誤差信号とが入力される損失制御回路を具備
し、損失制御回路は、誤差信号と反響信号とから疑似反響路
の収束量を計算し、受話信号が決められた閾値以上であ
ると共に収束量が予め決められた閾値以上であり、更に
近端話者信号が存在しない場合に誤差信号に損失を挿入
することを特徴とする反響消去装置。
【請求項４】請求項３に記載される反響消去装置にお
いて、損失制御回路は、誤差信号に対して損失を段階的に挿入
し、挿入損失量を段階的に減少させることを特徴とする
反響消去装置。
【請求項５】請求項４に記載される反響消去装置にお
いて、損失制御回路は、近端話者信号が存在すると判断された
場合、挿入損失量をより早く減少させるものであること
を特徴とする反響消去装置。