KR20080066608A - 필터 계수 설정 장치 및 에코 방지 장치 - Google Patents

필터 계수 설정 장치 및 에코 방지 장치 Download PDF

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KR20080066608A
KR20080066608A KR1020080003386A KR20080003386A KR20080066608A KR 20080066608 A KR20080066608 A KR 20080066608A KR 1020080003386 A KR1020080003386 A KR 1020080003386A KR 20080003386 A KR20080003386 A KR 20080003386A KR 20080066608 A KR20080066608 A KR 20080066608A
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Abstract

필터 계수 설정 장치는, 제1 디지털 신호가 입력되고, 제2 디지털 신호를 출력하는 제1 FIR 필터와, 제1 디지털 신호가 제1 FIR 필터와 함께 입력되고, 제3 디지털 신호를 출력하는 제2 FIR 필터와, 제2 디지털 신호를 제1 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 제1 DA 컨버터와, 제3 디지털 신호를 제2 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 제2 DA 컨버터와, 제1 아날로그 신호가 출력되거나 제3 아날로그 신호가 입력되는 입출력 단자와, 제1 아날로그 신호와 제3 아날로그 신호를 합한 신호로부터, 제2 아날로그 신호를 감산한 제4 아날로그 신호를 출력하는 감산부와, 감산 회로로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD 컨버터를 구비하는 에코 방지 장치의 필터 계수를 설정하는 필터 계수 설정 장치로서, 에코 방지 장치가 기동되면, 소정의 필터 계수를 제1 및 제2 FIR 필터에 설정하는 필터 계수 초기 설정부와, 제1 신호를 발생시킴으로써 제1 FIR 필터의 출력으로부터 AD 컨버터의 출력까지의 제1 응답 신호를 취득함과 함께, 제2 신호를 발생시킴으로써 제2 FIR 필터의 출력으로부터 AD 컨버터의 출력까지의 제2 응답 신호를 취득하는 응답 신호 취득부와, 제4 아날로그 신호를 제1 아날로그 신호와 제3 아날로그 신호를 합한 신호로부터 제1 아날로그 신호를 제거 또는 감쇠한 신호로 하기 위해서, 제1 응답 신호에 기초한 필터 계수를 제2 FIR 필터에 설정함과 함께, 제2 응답 신호에 기초한 필터 계수를 제1 FIR 필터에 설정하는 필터 계수 설정부를 구비한다.
Figure P1020080003386
FIR 필터, 응답 신호, 에코 캔슬러, DSP 코어, 노이즈 캔슬러, 적응 필터

Description

필터 계수 설정 장치 및 에코 방지 장치{FILTER COEFFICIENT SETTING DEVICE AND ECHO PREVENTING DEVICE}
<관련 출원의 상호 참조>
본 출원은, 2007년 1월 12일에 출원된 일본 출원, 특원 2007-004814와, 2007년 2월 28일에 출원된 일본 출원, 특원 2007-050337과, 2007년 3월 8일에 출원된 일본 출원, 특원 2007-058962에 기초하는 우선권을 주장하고, 그 내용을 본원에 원용한다.
본 발명은, 필터 계수 설정 장치 및 에코 방지 장치에 관한 것이다.
근년, 예를 들면 이어폰 마이크가 접속되는 휴대 전화기나 핸즈프리 전화기 등의 통신 기기에서는, 스피커로부터 마이크에 돌아 들어가는 음향 결합이나 회로 상의 전기적 반사 등에 의해 생기는 에코를 방지하기 위한 에코 방지 장치가 내장되어 있는 것이 있다.
예를 들면, 일본 특개 2006-304260호 공보에는, 디지털 처리를 이용하여 에코를 고정밀도로 캔슬하는 에코 방지 장치가 개시되어 있다. 도 13은, DSP(100)를 이용한 에코 방지 장치의 일례를 도시하는 도면이다. 도면에 도시한 바와 같이, 휴대 전화 등에서 상대측으로부터 송신되어 온 음성을 나타내는 아날로그 신호는, AD 컨버터(101)에 입력된다. 그리고, AD 컨버터(101)에 의해 디지털 변환된 신호는, DSP(100) 내의 FIR 필터(102, 103)에서, 각각의 필터 계수에 기초하여 컨볼루션 처리가 실시되어 출력된다. FIR 필터(102)로부터 출력되는 신호는, DA 컨버터(104)에 입력된다. 그리고, DA 컨버터(104)에 의해 아날로그 변환된 신호는, 입출력 단자(105)를 통해서 이어폰 마이크에 출력됨과 함께, 차동 증폭 회로(106)의 한쪽의 단자에 입력된다. 또한，FIR 필터(103)로부터 출력되는 신호는, DA 컨버터(107)에 입력된다. 그리고, DA 컨버터(107)로부터 출력되는 신호는, 차동 증폭 회로(106)의 다른 쪽의 단자에 입력된다. 그리고, 차동 증폭 회로(106)로부터 출력되는 신호는, AD 컨버터(108)에서 디지털 신호로 변환되어 DSP(100)에 입력된다.
여기서, DSP(100)는, DA 컨버터(104)에 임펄스를 출력하였을 때의 AD 컨버터(108)의 출력에 의해, DA 컨버터(104)로부터 AD 컨버터(108)까지의 임펄스 응답을 취득한다. 또한，DSP(100)는, DA 컨버터(107)에 임펄스를 출력하였을 때의 AD 컨버터(108)의 출력에 의해, DA 컨버터(107)로부터 AD 컨버터(108)까지의 임펄스 응답을 취득한다. 그리고, 이들 임펄스 응답에 기초하여 FIR 필터(102, 103)의 필터 계수를 적절하게 설정함으로써, AD 컨버터(101)에 입력된 신호에 의한 에코를 차동 증폭 회로(106)에서 제거할 수 있다.
AD 컨버터(108)로부터 출력된 신호는, DSP(100) 내의 감산부(110)에서 적응 필터(111)의 출력 신호가 감산되어 출력된다. 이 적응 필터(111)는, 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있는 상태에서 감산부(110)로부터의 출력 신호가 소 정 레벨 이하로 되도록 필터 계수를 적응적으로 변화시킴으로써, 차동 증폭 회로(106)에서 다 제거할 수 없었던 에코를 제거한다. 그리고, 감산부(110)로부터 출력되는 디지털 신호는, DSP(100)로부터 출력된 후에, DA 컨버터(109)에서 아날로그 신호로 변환되어, 에코 방지 장치의 출력 신호로서 출력된다.
그런데，에코 방지 장치의 기동 시에는, FIR 필터(102, 103)의 필터 계수는 부정값으로 되어 있다. 그 때문에, 이용자로부터의 지시에 의해 임펄스 응답의 취득이 행해져 적절한 필터 계수가 FIR 필터(102, 103)에 설정될 때까지의 동안에는, 에코의 캔슬이 행해지지 않아, 불쾌한 에코가 상대측에 송신되게 된다. 또한，에코 방지 장치의 이용자는, 상대측에 불쾌한 에코가 송신되고 있는 것을 인식할 수 없기 때문에, 임펄스 응답을 취득해야만 하는 것을 알아차리지 못해, 불쾌한 에코가 상대측에 계속해서 송신되게 되는 경우가 있다.
또한，에코 방지 장치에서는, 차동 증폭 회로(106)에서 에코가 제거된 후에, DSP(100) 내에서 다시 에코의 제거가 행해진다. 예를 들면, 전기적 노이즈나 이어폰 마이크 장착자의 주위의 소음 등의 영향에 의해 임펄스 응답을 정밀도 좋게 취득할 수 없으면, 차동 증폭 회로(106)에서 충분히 에코를 제거할 수 없는 경우가 있다. 이와 같은 경우, DSP(100) 내에서의 감산부(110) 및 적응 필터(111)의 동작에 의해, 차동 증폭 회로(106)에서 제거할 수 없었던 에코가 효과적으로 제거된다. 그런데, 차동 증폭 회로(106)에서 충분히 에코를 제거할 수 있는 경우, 감산 부(110) 및 적응 필터(111)의 동작에 의해 오히려 에코를 증가시키게 되는 경우가 있다.
또한，에코 방지 장치에서는, 차동 증폭 회로(106)에서 에코가 제거된 후에, DSP(100) 내에서 다시 에코의 제거가 행해지게 되지만, 완전히 에코가 제거되는 것이 아니라, 에코가 잔존하는 경우가 있다. 단, 상대측의 발화자에게 있어서는, 발화와 거의 동시에 되돌아오는 에코는 위화감이 없는 경우가 많다.
그런데，에코 방지 장치에서는, 이어폰 마이크(20)로부터의 노이즈나, 회로의 전기 노이즈 등의 영향에 의해, 상대측에 송신되는 신호에 큰 노이즈가 중첩되는 경우가 있다. 이와 같은 노이즈를 제거하기 위한 대책으로서, 감산부(110)로부터 출력되는 신호를, 노이즈 캔슬러를 통하여 출력하는 것이 고려된다.
그런데, 노이즈 캔슬러는, 입력되는 데이터를 어느 정도 축적한 후에, 축적한 데이터에 대하여 노이즈 캔슬 처리를 실시하여 출력하는 것이 일반적이기 때문에, 축적량 및 처리량에 따른 지연이 발생하게 된다. 그 때문에, 감산부(110)로부터 출력되는 신호에 포함되는 에코가 적었다고 해도, 상대측의 발화자에게 있어서는, 발화로부터 약간 지연되어 에코가 들리기 때문에 위화감이 생기게 된다.
본 발명의 일 측면에 따른 필터 계수 설정 장치는, 제1 디지털 신호가 입력되고, 제2 디지털 신호를 출력하는 제1 FIR 필터와, 상기 제1 디지털 신호가 상기 제1 FIR 필터와 함께 입력되고, 제3 디지털 신호를 출력하는 제2 FIR 필터와, 상기 제2 디지털 신호를 제1 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 제1 DA 컨버터와, 상기 제3 디지털 신호를 제2 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 제2 DA 컨버터와, 상기 제1 아날로그 신호가 출력되거나 제3 아날로그 신호가 입력되는 입출력 단자와, 상기 제1 아날로그 신호와 상기 제3 아날로그 신호를 합한 신호로부터, 상기 제2 아날로그 신호를 감산한 제4 아날로그 신호를 출력하는 감산부와, 상기 감산 회로로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD 컨버터를 구비하는 에코 방지 장치의 필터 계수를 설정하는 필터 계수 설정 장치로서, 상기 에코 방지 장치가 기동되면, 소정의 필터 계수를 상기 제1 및 제2 FIR 필터에 설정하는 필터 계수 초기 설정부와, 제1 신호를 발생시킴으로써 상기 제1 FIR 필터의 출력으로부터 상기 AD 컨버터의 출력까지의 제1 응답 신호를 취득함과 함께, 제2 신호를 발생시킴으로써 상기 제2 FIR 필터의 출력으로부터 상기 AD 컨버터의 출력까지의 제2 응답 신호를 취득하는 응답 신호 취득부와, 상기 제4 아날로그 신호를 상기 제1 아날로그 신호와 상기 제3 아날로그 신호를 합한 신호로부터 상기 제1 아날로그 신호를 제거 또는 감쇠한 신호로 하기 위해서, 상기 제1 응답 신호에 기초한 필터 계수를 상기 제2 FIR 필터에 설정함과 함께, 상기 제2 응답 신호에 기초한 필터 계수를 상기 제1 FIR 필터에 설정하는 필터 계수 설정부를 구비한다.
본 발명의 다른 특징에 대해서는, 첨부 도면 및 본 명세서의 기재에 의해 명백하게 된다.
본 발명 및 그 이점의 보다 완전한 이해를 위해서, 이하의 설명을 첨부의 도면과 함께 참조한다.
본 명세서 및 첨부 도면의 기재에 의해, 적어도 이하의 사항이 명백하게 된다.
<<제1 실시 형태>>
==전체 구성==
도 1은, 본 발명이 적용되는 에코 방지 장치의 일례를 도시하는 블록도이다. 에코 방지 장치(1)는, 디지털 신호 처리 회로(DSP : Digital Signal Processor)(3), AD 컨버터(4, 5), DA 컨버터(6∼8), 증폭 회로(9∼11), 차동 증폭 회로(12), 입출력 단자(13)를 구비하고 있다. 그리고，에코 방지 장치(1)의 외부에는, 이어폰 마이크(20)와, CPU(Central Processing Unit)(25)와, 메모리(26)와, 학습 버튼(27)과, 경고 램프(28)가 설치되어 있다. 또한，DA 컨버터(6)가 본 발명의 제1 DA 컨버터에 상당하고, DA 컨버터(7)가 본 발명의 제2 DA 컨버터에 상당한다. 또한, 차동 증폭 회로(12)가 본 발명의 감산부에 상당한다.
이어폰 마이크(20)는, 입출력 단자(13)로부터 입력되는 음성 신호에 기초하여, 진동판(도시 생략)을 진동시킴으로써 음성을 발생하는 스피커 기능을 갖는다. 또한, 이어폰 마이크(20)는, 그 이어폰 마이크(20)를 장착하고 있는 사람이 음성을 발하였을 때의 고막의 진동을 진동판의 진동으로 변환시킴으로써 음성 신호를 생성하는 마이크 기능도 갖는 것이다. 또한，이 이어폰 마이크(20)는 주지의 기술이며, 예를 들면 일본 특개 2003-9272 등에 기재되어 있다. 그리고, 이어폰 마이크(20)에 의해 생성된 음성 신호(제3 아날로그 신호)가, 입출력 단자(13)를 통해서 에코 방지 장치(1)에 입력된다. 또한, 입출력 단자(13)를 통해서 이어폰 마이 크(20)에 출력된 신호는 반사되어 입출력 단자(13)로부터 에코 방지 장치(1)에 입력된다. 여기서, 반사되어 오는 신호란, 예를 들면, 이어폰 마이크(20)를 통해서 되돌아오는 신호나, 이어폰 마이크(20)로부터 출력된 음이 귀 안에서 반사되고, 그 반사음이 이어폰 마이크(20)에 의해 음성 신호로 변환된 신호 등이다. 또한, 입출력 단자(13)는, 출력 신호와 입력 신호가 배타적으로 입출력되는 것은 아니다. 예를 들면, 입출력 단자(13)는, 출력 신호와 입력 신호가 동시에 입출력되는 경우도 있다.
CPU(25)는, 메모리(26)에 기억된 프로그램을 실행함으로써, 에코 방지 장치(1)를 통괄 제어한다. 예를 들면, CPU(25)는, 에코 방지 장치(1)를 동작시키기 위한 전원 투입을 검출하였을 때에, 후술하는 필터 계수 설정 처리를 실행시키기 위한 지시 신호를 DSP(3)에 출력한다. 또한, 예를 들면, 에코 방지 장치(1)를 리세트하기 위한 리세트 신호가 입력되면，CPU(25)가 전술한 지시 신호를 DSP(3)에 출력하도록 할 수도 있다.
메모리(26)는, EEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)의 일종인 플래시 메모리 등의 불휘발성으로 기입 가능한 기억 영역이며, CPU(25)가 실행하는 프로그램 이외에, 에코 방지 장치(1)를 제어하기 위해서 필요로 되는 각종 데이터를 저장하고 있다. 도 2는, 메모리(26)가 갖는 기억부의 일부를 도시하는 도면이다. 메모리(26)에는, 취득 플래그 기억부(61) 및 임펄스 응답 기억부(62)가 설치되어 있다. 취득 플래그 기억부(61)에는, 에코 방지 장치(1)에서 후술하는 임펄스 응답이 취득되었는지의 여부를 나타내는 취득 플래그가 기억되 어 있다. 제1 실시 형태에서는, 임펄스 응답이 취득된 경우에 취득 플래그에 "1"이 설정되고, 임펄스 응답이 아직 취득되어 있지 않은 경우에는 취득 플래그에 "0"이 설정된다. 임펄스 응답 기억부(62)에는, 에코 방지 장치(1)에서 취득된 임펄스 응답에 따른 데이터가 기억된다.
학습 버튼(27)은, 에코 방지 장치(1)에 임펄스 응답을 취득시키는 지시를 CPU(25)에 전하기 위한 것이다.
경고 램프(28)는, LED(Light Emitting Diode) 등에 의해 구성되는 발광 장치로서, CPU(25)의 제어에 의해 점등 또는 점멸한다. 예를 들면, 에코 방지 장치(1)에서 임펄스 응답이 아직 취득되어 있지 않은 경우에는, 임펄스 응답의 취득을 재촉하기 위해서 경고 램프(28)가 점등되도록 할 수 있다. 또한, 경고 램프(28)는, 임펄스 응답이 취득되어 있지 않은 경우의 경고용에 한하지 않고, 전화나 전자 메일의 착신의 통지 등에도 겸용할 수 있다.
DSP(3)는, 입력 단자(30, 31), 출력 단자(32∼34), DSP 코어(40), RAM(Random Access Memory)(41), ROM(Read Only Memory)(42)를 포함하여 구성되어 있다. 또한，DSP(3)는, FIR 필터(50, 51)를 구비하고 있다. 이들 FIR 필터(50, 51)는, DSP 코어(40)가 RAM(41) 또는 ROM(42)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 실현된다. 또한，FIR 필터(50, 51)의 필터 계수는, RAM(41)에 기억된다. 여기서, FIR 필터(50)가 본 발명의 제1 FIR 필터에 상당하고, FIR 필터(51)가 본 발명의 제2 FIR 필터에 상당한다. 또한，FIR 필터(50, 51)를 하드웨어에 의해 실현하는 것도 가능하다.
AD 컨버터(4)에는, 예를 들면 음성 신호가 입력된다. 그리고, AD 컨버터(4)는, 음성 신호에 대하여 아날로그·디지털 변환 처리한 디지털 신호(제1 디지털 신호)를, 입력 단자(30)를 통해서 DSP(3)에 입력한다.
DSP(3)에 입력된 디지털 신호는, FIR 필터(50, 51)에 각각 입력된다. FIR 필터(50)는, 입력되는 디지털 신호(제3 입력 신호)에 대하여 그 FIR 필터(50)의 필터 계수에 기초하여 컨볼루션 연산 처리를 실시한 디지털 신호(제2 디지털 신호 : 제1 입력 신호)를 출력 단자(32)에 출력한다. 또한 동시에, FIR 필터(51)는, 입력되는 디지털 신호(제3 입력 신호)에 대하여 그 FIR 필터(51)의 필터 계수에 기초하여 컨볼루션 연산 처리를 실시한 디지털 신호(제3 디지털 신호 : 제1 출력 신호)를 출력 단자(33)에 출력한다.
DA 컨버터(6)에는, 출력 단자(32)를 통하여, FIR 필터(50)로부터의 출력 신호가 입력된다. 그리고, DA 컨버터(6)는, FIR 필터(50)로부터의 출력 신호에 대하여 디지털·아날로그 변환 처리한 아날로그 신호(제1 아날로그 신호)를 증폭 회로(9)에 출력한다. 증폭 회로(9)는, 소정의 증폭율로 아날로그 신호를 증폭하여 출력한다.
DA 컨버터(7)에는, 출력 단자(33)를 통하여, FIR 필터(51)로부터의 출력 신호가 입력된다. 그리고, DA 컨버터(7)는, FIR 필터(51)로부터의 출력 신호에 대하여 디지털·아날로그 변환 처리한 아날로그 신호(제2 아날로그 신호)를 증폭 회로(11)에 출력한다. 증폭 회로(11)는, 소정의 증폭율로 아날로그 신호를 증폭하여 차동 증폭 회로(12)의 -입력 단자에 출력한다.
차동 증폭 회로(12)는, +입력 단자에 입력되는 아날로그 신호와, -입력 단자에 입력되는 아날로그 신호의 차분을 증폭한 신호(제4 아날로그 신호)를 출력함으로써, 증폭 회로(9)의 출력 신호와, 증폭 회로(9)의 출력 신호가 이어폰 마이크(20)를 통해서 반사되어 되돌아오는 신호를 합한 신호(에코)를, 증폭 회로(11)의 출력 신호를 이용하여 차동 증폭 회로(12)에서 제거 또는 감쇠한다. 또한, 차동 증폭 회로(12)에서 에코를 완전히 제거할 수 없었던 경우에는, 감쇠된 에코를 포함하는 신호가 출력되게 된다. 여기서, 감쇠된 에코를 포함하는 신호란, 에코가 완전히 제거되어 있지는 않지만, 에코의 신호 레벨이 저하된 신호를 말한다.
AD 컨버터(5)는, 증폭 회로(10)로부터의 아날로그 신호에 대하여 아날로그·디지털 변환 처리한 디지털 신호를, 입력 단자(31)를 통해서 DSP(3)에 입력한다. 입력 단자(31)에 입력된 디지털 신호는, 출력 단자(34)로부터 출력된다. DA 컨버터(8)에는, 출력 단자(34)를 통해서 DSP(3)로부터 출력되는 디지털 신호가 입력된다. 그리고, DA 컨버터(8)는, 디지털 신호에 대하여 디지털·아날로그 변환 처리한 아날로그 신호를 출력한다.
DSP 코어(40)(프로세서)는, RAM(41) 또는 ROM(42)에 저장된 프로그램을 실행함로써, DSP(3)에서의 각종 처리를 실행할 수 있다. 도 3은, DSP 코어(40)가 프로그램을 실행함으로써 실현되는 기능 블록의 구성을 도시하는 도면이다. DSP(3)는, 필터 계수 초기 설정부(65), 경고 출력부(66), 임펄스 응답 취득부(67), 및 필터 계수 설정부(68)를 구비하고 있다. 또한 필터 계수 초기 설정부(65), 경고 출력부(66), 임펄스 응답 취득부(67), 및 필터 계수 설정부(68)에 의해 구성되는 처리 장치가, 본 발명의 필터 계수 설정 장치에 상당한다.
필터 계수 초기 설정부(65)는, 에코 방지 장치(1)가 기동되면, 입력되는 디지털 신호가 감쇠되어 출력되도록, 필터 계수의 초기값(소정의 필터 계수)을 FIR 필터(50, 51)에 설정한다. 제1 실시 형태에서는, 필터 계수의 초기값은 전체 비트가 제로인 것으로 한다. 또한, 필터 계수의 전체 비트가 제로인 경우, 입력되는 디지털 신호는 완전히 감쇠되어, 무음으로서 FIR 필터(50, 51)로부터 출력되게 된다. 또한, 필터 계수 초기 설정부(65)는, 임펄스 응답 기억부(62)에 임펄스 응답에 따른 데이터가 기억되어 있는 경우에는, 이 임펄스 응답에 따른 데이터에 기초한 필터 계수를 FIR 필터(50, 51)에 설정한다.
경고 출력부(66)는, 에코 방지 장치(1)의 기동 시에, CPU(25)를 통해서 취득 플래그 기억부(61)를 참조하여, 임펄스 응답이 취득되어 있지 않은 경우에는, CPU(25)에 대하여 경고 신호를 출력한다. CPU(25)는, 경고 출력부(66)로부터의 경고 신호에 따라서, 예를 들면, 경고 램프(28)를 점등시킨다. 또한, 경고의 통지 방법은 경고 램프(28)의 점등에 한하지 않고, 경고음의 출력 등, 임펄스 응답이 취득되어 있지 않은 것을 이용자가 인식할 수 있는 방법이면 된다.
임펄스 응답 취득부(67)는, CPU(25)를 통해서 취득 플래그 기억부(61)를 참조하여, 임펄스 응답이 취득되어 있지 않은 경우에, 임펄스 응답을 취득한다. 구체적으로는, 임펄스 응답 취득부(67)는, 출력 단자(32)로부터 임펄스(제1 신호)를 출력함으로써, 도 1의 실선으로 나타내는 경로 A의 임펄스 응답 IR1'(Z)(제1 응답 신호)를 입력 단자(31)로부터 취득한다. 또한, 임펄스 응답 취득부(67)는, 출력 단자(33)로부터 임펄스(제2 신호)를 출력함으로써, 도 1의 실선으로 나타내는 경로 B의 임펄스 응답 IR2'(Z)(제2 응답 신호)를 입력 단자(31)로부터 취득한다. 또한, 임펄스 응답 취득부(67)는, 취득한 임펄스 응답을, CPU(25)를 통해서 임펄스 응답 기억부(62)에 기억한다. 또한, 임펄스 응답 취득부(67)는, 취득한 임펄스 응답 그 자체가 아니라, 임펄스 응답에 따른 데이터를 임펄스 응답 기억부(62)에 기억할 수도 있다. 예를 들면, FIR 필터(50, 51)에 설정되는, 임펄스 응답에 기초하는 필터 계수가 임펄스 응답 기억부(62)에 기억되는 것으로 하여도 된다.
필터 계수 설정부(68)는, 임펄스 응답 취득부(67)에 의해 취득된 임펄스 응답 IR1'(Z)에 기초하여 FIR 필터(51)의 필터 계수를 설정한다. 또한, 필터 계수 설정부(68)는, 임펄스 응답 취득부(67)에 의해 취득된 임펄스 응답 IR2'(Z)에 기초하여 FIR 필터(50)의 필터 계수를 설정한다.
==에코 캔슬의 원리==
다음으로，에코 방지 장치(1)에서의 에코 캔슬의 원리에 대해서 설명한다. 여기서, 도 1의 파선으로 나타내는 출력 단자(32)로부터 차동 증폭 회로(12)의 +입력 단자까지의 임펄스 응답(전달 함수)을 IR1(Z)로 한다. 또한, 도 1의 파선으로 나타내는 출력 단자(33)로부터 차동 증폭 회로(12)의 -입력 단자까지의 임펄스 응답(전달 함수)을 IR2(Z)로 한다. 또한, 도 1의 파선으로 나타내는 차동 증폭 회로(12)에서의 ±입력 단자의 후단으로부터 입력 단자(31)까지의 임펄스 응답(전달 함수)을 W(Z)로 한다.
이 때, 도 1의 실선으로 나타내는 경로 A의 임펄스 응답(전달 함수) IR1'(Z) 는, IR1'(Z)=IR1(Z)·W(Z)로 된다. 또한, 도 1의 실선으로 나타내는 경로 B의 임펄스 응답(전달 함수) IR2'(Z)는, IR2'(Z)=-IR2(Z)·W(Z)로 된다. 또한，IR2(Z)가 위상 반전되어 있는 것은, 차동 증폭 회로(12)의 -입력 단자에 입력되고 있기 때문이다.
지금, FIR 필터(50)의 필터 계수를, IR2'(Z)를 위상 반전한 -IR2'(Z)로 하면，FIR 필터(50)의 입력으로부터 입력 단자(31)까지의 특성 IRall_1(Z)은,
IRall_1(Z)=-IR2'(Z)·IR1'(Z)
=(-(-IR2(Z)·W(Z))·IR1(Z)·W(Z))
=IR2(Z)·W(Z)·IR1(Z)·W(Z)
로 된다. 또한，FIR 필터(51)의 필터 계수를 IR1'(Z)로 하면，FIR 필터(51)의 입력으로부터 입력 단자(31)까지의 특성 IRall_2(Z)는,
IRall_2(Z)=IR1'(Z)·IR2'(Z)
=IR1(Z)·W(Z)·(-IR2(Z)·W(Z))
=IR1(Z)·W(Z)·(-IR2(Z))·W(Z)
=-IRall_1(Z)
로 된다.
즉, FIR 필터(50)의 입력으로부터 입력 단자(31)까지의 특성 IRall_1(Z)과, FIR 필터(51)의 입력으로부터 입력 단자(31)까지의 특성 IRall_2(Z)는 서로 부정하는 특성으로 되는 것을 알 수 있다. 이 결과, FIR 필터(50)의 필터 계수를, IR2'(Z)를 위상 반전한 -IR2'(Z)로 하고, FIR 필터(51)의 필터 계수를 IR1'(Z)로 설정하면 되는 것을 알 수 있다.
혹은, FIR 필터(50)의 필터 계수를, IR2'(Z)로 하면，FIR 필터(50)의 입력으로부터 입력 단자(31)까지의 특성 IRall_1(Z)은,
IRall_1(Z)=IR2'(Z)·IR1'(Z)
=(-IR2(Z)·W(Z))·(IR1(Z)·W(Z))
=-IR2(Z)·W(Z)·IR1(Z)·W(Z)
로 된다. 또한，FIR 필터(51)의 필터 계수를, IR1'(Z)을 위상 반전한 -IR1'(Z)로 하면，FIR 필터(51)의 입력으로부터 입력 단자(31)까지의 특성 IRall_2(Z)는,
IRall_2(Z)=-IR1'(Z)·IR2'(Z)
=(-(IR1(Z)·W(Z)))·(-IR2(Z)·W(Z))
=IR1(Z)·W(Z)·IR2(Z)·W(Z)
=-IRall_1(Z)
로 된다.
즉, FIR 필터(50)의 입력으로부터 입력 단자(31)까지의 특성 IRall_1(Z)과, FIR 필터(51)의 입력으로부터 입력 단자(31)까지의 특성 IRall_2(Z)는 서로 부정하는 특성으로 되는 것을 알 수 있다. 이 결과, FIR 필터(50)의 필터 계수를, IR2'(Z)로 하고, FIR 필터(51)의 필터 계수를, IR1'(Z)을 위상 반전한 -IR1'(Z)로 설정하면 되는 것을 알 수 있다.
그리고, 이와 같이 임펄스 응답 IR1'(Z) 및 IR2'(Z)에 기초하여 FIR 필터(50, 51)의 필터 계수를 설정함으로써, 차동 증폭 회로(12)에서 경로 A를 전달하 는 신호를, 경로 B를 전달하는 신호로 부정하는 것이 가능하게 된다. 이 결과, 입력 단자(30)에 디지털 신호가 입력되었을 때의 에코를 방지하는 것이 가능하게 된다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 이어폰 마이크(20)가 접속된 상태에서 임펄스 응답 IR1'(Z)를 취득하고, 이 IR1'(Z)에 기초하여 FIR 필터(51)의 필터 계수를 설정함으로써, 이어폰 마이크(20)의 전달 특성에 따른 효과적인 에코 방지가 가능하게 된다. 또한, 접속된 이어폰 마이크(20)를, 귓구멍에 삽입하거나, 귓바퀴를 덮거나 함으로써 귀에 장착한 상태에서 임펄스 응답 IR1'(Z)를 취득하고, 이 IR1'(Z)에 기초하여 FIR 필터(51)의 필터 계수를 설정함으로써, 이어폰 마이크(20)의 전달 특성 및 사용자의 귓속의 전달 특성에 따른 효과적인 에코 방지가 가능하게 된다. 또한, 이어폰 마이크(20)가 접속되지 않은 상태에서 임펄스 응답 IR1'(Z)를 취득하고, 이 IR1'(Z)에 기초하여 FIR 필터(51)의 필터 계수를 설정하는 것으로 하여도 된다.
==필터 계수 설정 처리==
다음으로，에코 방지 장치(1)에서의 필터 계수 설정 처리에 대해서 설명한다. 도 4는, 필터 계수 설정 처리의 일례를 설명하는 플로우차트이다. 우선，에코 방지 장치(1)가 기동되면(S401), 필터 계수 초기 설정부(65)는, CPU(25)를 통해서 취득 플래그 기억부(61)에 기억되어 있는 취득 플래그를 읽어낸다(S402).
취득 플래그 기억부(61)로부터 읽어내어진 취득 플래그가 "1"인 경우, 즉, 임펄스 응답이 임펄스 응답 기억부(62)에 기억되어 있는 경우(S402 : 1), 필터 계 수 초기 설정부(65)는, CPU(25)를 통해서 임펄스 응답 기억부(62)에 기억되어 있는 임펄스 응답 IR1'(Z) 및 IR2'(Z)를 읽어낸다(S403). 그리고, 필터 계수 초기 설정부(65)는, 임펄스 응답 기억부(62)로부터 읽어낸 임펄스 응답 IR1'(Z) 및 IR2'(Z)에 기초하여, FIR 필터(50, 51)의 필터 계수를 설정한다(S404). 구체적으로는, 예를 들면, FIR 필터(50)의 필터 계수로, 임펄스 응답 IR2'(Z)를 위상 반전한 -IR2'(Z)가 설정되고, FIR 필터(51)의 필터 계수로, 임펄스 응답 IR1'(Z)가 설정된다.
취득 플래그 기억부(61)로부터 읽어내어진 취득 플래그가 "0"인 경우, 즉, 임펄스 응답이 임펄스 응답 기억부(62)에 기억되어 있지 않은 경우(S402 : 0), 필터 계수 초기 설정부(65)는, FIR 필터(50, 51)의 필터 계수의 전체 비트에 초기값으로서 제로를 설정한다(S405). 또한, 경고 출력부(66)는, 경고 신호를 CPU(25)에 출력함으로써, 경고 램프를 점등시킨다(S406).
그 후, 학습 버튼(27)이 눌러진 것이 CPU(25)로부터 통지되면, 임펄스 응답 취득부(67)는, 임펄스 응답 IR1'(Z) 및 IR2'(Z)를 취득한다(S407). 그리고, 필터 계수 설정부(68)는, 임펄스 응답 취득부(67)에 의해 취득된 임펄스 응답 IR1'(Z) 및 IR2'(Z)에 기초하여, FIR 필터(50, 51)의 필터 계수를 설정한다(S408). 구체적으로는, 예를 들면, FIR 필터(50)의 필터 계수로, 임펄스 응답 IR2'(Z)를 위상 반전한 -IR2'(Z)가 설정되고, FIR 필터(51)의 필터 계수로, 임펄스 응답 IR1'(Z)가 설정된다. 그리고, 경고 출력부(66)는, 임펄스 응답이 취득된 것을 나타내는 경고 해제 신호를 CPU(25)에 출력함으로써, 경고 램프를 소등시킨다(S409).
또한, 임펄스 응답 취득부(67)는, 취득한 임펄스 응답 IR1'(Z) 및 IR2'(Z)를, CPU(25)를 통해서 임펄스 응답 기억부(62)에 저장함과 함께(S410), 임펄스 응답이 취득된 것을 나타내는 "1"을 설정한 취득 플래그를, CPU(25)를 통해서 취득 플래그 기억부(61)에 저장한다(S411).
또한, 제1 실시 형태에서는, 임펄스 응답 IR2'(Z)를 위상 반전한 -IR2'(Z)를 FIR 필터(50)의 필터 계수로 설정하고, 임펄스 응답 IR1'(Z)를 FIR 필터(51)의 필터 계수로 설정하는 것으로 하였지만, 임펄스 응답 IR2'(Z)를 FIR 필터(50)의 필터 계수로 설정하고, 임펄스 응답 IR1'(Z)를 위상 반전한 -IR1'(Z)를 FIR 필터(51)의 필터 계수로 설정하는 것으로 하여도 된다.
이상, 제1 실시 형태에 대해서 설명하였다. 전술한 바와 같이, 에코 방지 장치(1)가 기동되면, 필터 계수 초기 설정부(65)에 의해, 입력되는 디지털 신호를 감쇠시켜 출력하는 필터 계수(소정의 필터 계수)가 FIR 필터(50, 51)에 설정됨으로써, 상대측에 송신되는 에코의 신호 레벨을 저하시킬 수 있다. 즉, 상대측에 송신되는 불쾌한 에코를 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한，FIR 필터(50)에서 신호가 감쇠됨으로써, 이어폰 마이크(20)로부터 출력되는 음성도 작아진다. 그 때문에, 임펄스 응답이 취득되어 있지 않은 것을 이어폰 마이크(20)의 이용자가 알아차리기 쉬워, 임펄스 응답의 취득이 재촉되게 된다.
또한, 제1 실시 형태에 설명한 바와 같이, 필터 계수 초기 설정부(65)가 FIR 필터(50, 51)의 필터 계수의 전체 비트에 초기값으로서 제로를 설정하도록 할 수 있다. 이 경우, FIR 필터(50, 51)에 입력되는 디지털 신호는 완전히 감쇠되어 무 음으로서 출력되게 된다. 그 때문에, 상대측에 대하여 에코가 송신되지 않게 된다. 또한, 상대측으로부터 송신되어 온 음성은 이어폰 마이크(20)로부터 전혀 출력되지 않는 상태로 되기 때문에, 임펄스 응답이 취득되어 있지 않은 것을 알아차리기 쉬운 상태로 된다.
또한, 필터 계수 초기 설정부(65)는, 에코 방지 장치(1)의 기동 시에, 임펄스 응답 기억부(62)에 임펄스 응답이 기억되어 있는 경우에는, 임펄스 응답 기억부(62)로부터 읽어낸 임펄스 응답에 기초하여 FIR 필터(50, 51)의 필터 계수를 설정한다. 즉, 에코 방지 장치(1)의 기동 후에, 이미 취득된 임펄스 응답에 기초하여, 에코를 억제 가능한 적절한 필터 계수가 FIR 필터(50, 51)에 설정되게 되어, 상대측에 대하여 불쾌한 에코가 송신되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 임펄스 응답 취득부(67)가, 취득한 임펄스 응답을 임펄스 응답 기억부(62)에 기억해 둠으로써, 에코 방지 장치(1)를 다음에 기동할 때에, 에코를 억제가능한 적절한 필터 계수가 FIR 필터(50, 51)에 설정되게 되어, 임펄스 응답을 재차 취득하지 않고, 상대측에 대하여 불쾌한 에코가 송신되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 임펄스 응답 기억부(62)에 임펄스 응답이 기억되어 있지 않은 경우에, 경고 출력부(66)가 경고 신호를 출력함으로써 경고 램프(28)의 점등 등을 행함으로써, 임펄스 응답이 취득되어 있지 않은 것을 이어폰 마이크(20)의 이용자에게 더욱 알기 쉽게 할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 임펄스를 발생시킴으로써 얻어지는 임펄스 응답을 FIR 필터의 필터 계수로 설정하는 것으로 하였지만, 필터 계수를 설정하기 위해 서 이용하는 신호는 임펄스에 한정되지 않는다. 예를 들면, 스텝 신호를 발생시켰을 때에 얻어지는 응답 신호에 기초하여 FIR 필터의 필터 계수를 설정하는 것으로 하여도 된다.
<<제2 실시 형태>>
==전체 구성==
우선, 본 발명의 제2 실시 형태인 에코 방지 장치의 구성에 대해서 설명한다. 도 5는, 제2 실시 형태의 에코 방지 장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 또한, 제1 실시 형태와 동일한 구성에 대해서는 동일 번호를 붙이고 설명을 생략한다.
CPU(25)는, 에코 방지 장치를 동작시키기 위한 전원 투입을 검출하였을 때에, 후술하는 임펄스 응답에 기초하는 필터 계수의 설정 처리를 실행시키기 위한 지시 신호를 DSP(3)에 출력한다. 또한, 예를 들면, 에코 방지 장치를 리세트하기 위한 리세트 신호가 입력되면，CPU(25)가 전술한 지시 신호를 DSP(3)에 출력하도록 할 수도 있다.
DSP(3)는, 입력 단자(30, 31), 출력 단자(32∼34), DSP 코어(40), RAM(Random Access Memory)(41), ROM(Read Only Memory)(42)을 포함하여 구성되어 있다. 또한，DSP(3)는, FIR 필터(50, 51), 임펄스 응답 취득부(52), 필터 계수 설정부(53), 및 에코 캔슬러(EC)(54)를 구비하고 있다. 이들 FIR 필터(50, 51), 임펄스 응답 취득부(52), 필터 계수 설정부(53), 및 에코 캔슬러(54)는, DSP 코어(40)가 RAM(41) 또는 ROM(42)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 실현된다. 또 한，FIR 필터(50, 51)의 필터 계수는, RAM(41)에 기억된다. 또한，FIR 필터(50)가 본 발명의 제1 FIR 필터에 상당하고, FIR 필터(51)가 본 발명의 제2 FIR 필터에 상당한다.
임펄스 응답 취득부(52)(신호 응답 특성 취득부)는, FIR 필터(50)의 출력에 임펄스를 발생시켰을 때의 입력 단자(31)로부터의 임펄스 응답(제1 신호 응답 특성)과, FIR 필터(51)의 출력에 임펄스를 발생시켰을 때의 입력 단자(31)로부터의 임펄스 응답(제2 신호 응답 특성)을 취득한다. 필터 계수 설정부(53)는, 증폭 회로(9)의 출력 신호와, 증폭 회로(9)의 출력 신호가 이어폰 마이크(20)를 통해서 반사되어 되돌아오는 신호를 합한 신호(에코)가, 증폭 회로(11)의 출력 신호를 이용하여 차동 증폭 회로(12)에서 제거 또는 감쇠되도록, 임펄스 응답 취득부(52)에 의해 취득된 임펄스 응답에 기초하여 FIR 필터(50, 51)의 필터 계수를 설정한다.
==에코 캔슬러==
다음으로, 제2 실시 형태의 에코 캔슬러(54)의 상세에 대해서 설명한다. 도 6은, 제2 실시 형태의 에코 캔슬러(54)의 구성예를 도시하는 블록도이다. 에코 캔슬러(54)는, 통화 검출부(70, 71), 에코 레벨 검출부(72), 노이즈 레벨 기억부(73), 감산부(74), 적응 필터(75), 스위치(76), 및 제어부(77)를 포함하여 구성된다. 또한, 감산부(74) 및 적응 필터(75)가 본 발명의 에코 제거부에 상당한다.
통화 검출부(70)에는, FIR 필터(50)로부터 출력되는 신호(제1 입력 신호)가 입력된다. 통화 검출부(70)는, FIR 필터(50)로부터 출력되는 신호에 기초하여, 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있는지의 여부를 검출한다. 예를 들면, 통화 검출부(70)는, FIR 필터(50)로부터 출력되는 신호의 신호 레벨이 소정 레벨 이상이면 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있다고 판정하고, 소정 레벨 미만이면 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있지 않다고 판정한다. 또한，FIR 필터(50)로부터 출력되는 신호는, 통화 검출부(70)에서 검출 처리가 행해짐과 함께, 출력 단자(32)에 출력된다.
통화 검출부(71)에는, 감산부(74)로부터 출력되는 신호가 입력된다. 통화 검출부(71)는, 감산부(74)로부터 출력되는 신호에 기초하여, 이어폰 마이크(20) 장착자의 발화 상태를 검출한다. 예를 들면, 통화 검출부(71)는, 감산부(74)로부터 출력되는 신호의 신호 레벨이 소정 레벨 이상이면 이어폰 마이크(20)의 장착자가 발화하고 있다고 판정하고, 소정 레벨 미만이면 이어폰 마이크(20)의 장착자가 발화하고 있지 않다고 판정한다. 또한, 감산부(74)로부터 출력되는 신호는, 통화 검출부(71)에서 검출 처리가 행해짐과 함께, 출력 단자(34)에 출력된다.
에코 레벨 검출부(72)는, 통화 검출부(70, 71)의 검출 결과에 기초하여, 음성 신호의 송수신이 행해지고 있지 않은 상태에서, 입력 단자(31)로부터 입력되는 신호의 신호 레벨을 검출하고, 노이즈 레벨 기억부(73)에 기억한다. 이 상태에서 검출되는 신호 레벨은, 통화가 행해지고 있지 않은 상태에서 발생하고 있는 노이즈의 레벨을 나타내는 것으로 된다. 또한，에코 레벨 검출부(72)는, 통화 검출부(70, 71)의 검출 결과에 기초하여, 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있고, 이어폰 마이크(20)의 장착자가 발화하고 있지 않은 상태에서 입력 단자(31)로부터 입력되는 신호(제2 입력 신호)의 신호 레벨을 검출한다. 이 상태에서 검출 되는 신호 레벨은, 차동 증폭 회로(12)에서 다 제거할 수 없었던 에코를 포함하는 신호의 레벨을 나타내는 것으로 된다. 그리고，에코 레벨 검출부(72)는, 노이즈 레벨 기억부(73)에 기억된 노이즈 레벨과, 에코를 포함하는 신호의 레벨과의 비교 결과를 제어부(77)에 출력한다.
또한, 제2 실시 형태에서는，에코 레벨 검출부(72)는 입력 단자(31)로부터 입력되는 신호의 소정 기간의 파워를 신호 레벨로서 검출하는 것으로 한다. 단，에코 레벨 검출부(72)에서 검출되는 신호 레벨은 파워에 한하지 않고, 예를 들면, 소정 기간의 최대 진폭이나 소정 기간의 진폭의 절대값 합 등, 신호의 레벨의 대소를 나타내는 것이 가능한 것이면 된다.
감산부(74)는, 입력 단자(31)로부터 입력되는 신호로부터, 적응 필터(75)로부터 출력되는 신호를 감산하여 출력한다. 적응 필터(75)에는, FIR 필터(50)로부터 출력되는 신호와, 감산부(74)의 출력 신호가 입력되어 있다. 그리고, 적응 필터(75)는, 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있고, 이어폰 마이크(20)의 장착자가 발화하고 있지 않은 상태에서, 감산부(74)로부터 출력되는 신호가 소정 레벨 이하로 되도록 필터 계수를 적응적으로 변화시킨다. 스위치(76)는, 적응 필터(75)의 출력 신호를 감산부(74)에 출력할지의 여부를 제어하기 위한 것이다. 또한, 적응 필터(75)의 구성 및 필터 계수의 설정 동작에 대해서는, 예를 들면, 일본 특개 2006-304260호 공보에 개시된 적응 필터의 구성 및 동작과 동등하게 할 수 있다.
제어부(77)(출력 제어부)는, 통화 검출부(70, 71)의 검출 결과에 기초하여, 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있고, 이어폰 마이크(20)의 장착자가 발화하고 있지 않은 상태에서, 적응 필터(75)에 필터 계수의 적응적인 갱신 처리를 실행시킨다. 또한, 제어부(77)는, 에코 레벨 검출부(72)로부터 출력되는 비교 결과에 기초하여, 감산부(74)에서 에코 제거를 행할지의 여부를 제어한다. 구체적으로는, 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있고, 이어폰 마이크(20)의 장착자가 발화하고 있지 않은 상태에서 입력 단자(31)로부터 입력되는 신호에 포함되는 에코가 소정 레벨 이상인 경우, 제어부(77)는, 스위치(76)를 온으로 함으로써 감산부(74)에서 에코의 제거를 행하게 한다(에코 제거 처리를 온으로 한다). 또한, 마찬가지의 상태에서 입력 단자(31)로부터 입력되는 신호에 포함되는 에코가 소정 레벨 미만인 경우, 제어부(77)는, 스위치(76)를 오프로 함으로써 감산부(74)에서 에코의 제거를 행하게 하지 않도록 한다(에코 제거 처리를 오프로 한다). 또한, 감산부(74)에서의 에코 제거가 행해지지 않도록 할 때에, 스위치(76)를 오프로 하는 것이 아니라, 적응 필터(75)의 필터 계수를 모두 제로로 하는 것도 가능하다. 또한, 제어부(77)는, 에코 레벨 검출부(72)로부터 출력되는 비교 결과에 기초하여, 입력 단자(31)로부터 입력되는 신호에 포함되는 에코가 매우 큰 경우에는, 경고 램프(28)를 점등시키기 위한 경고 신호를 CPU(25)에 출력한다.
계속해서, 에코 캔슬러(54)에서의 에코 제거 처리의 온 오프 제어의 상세에 대해서 설명한다. 도 7은, 제2 실시 형태의 에코 캔슬러(54)에서의 노이즈의 파워를 산출하는 처리의 일례를 설명하는 플로우차트이다. 에코 레벨 검출부(72)는, 에코 방지 장치의 전원 투입 시 등, 통화 검출부(70, 71)의 검출 결과에 기초하여, 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있지 않고, 이어폰 마이크(20)의 장착자가 발화하고 있지 않은 상태에서, 입력 단자(31)로부터 입력되는 노이즈의 파워 Np를 산출한다(S301). 그리고，에코 레벨 검출부(72)는, 산출된 노이즈의 파워 Np를 노이즈 레벨 기억부(73)에 기억한다(S302).
도 8은, 제2 실시 형태의 에코 캔슬러(54)에서의 에코 제거 처리의 온 오프를 결정하는 처리의 일례를 설명하는 플로우차트이다. 에코 레벨 검출부(72)는, 통화 검출부(70, 71)의 검출 결과에 기초하여, 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있고, 이어폰 마이크(20)의 장착자가 발화하고 있지 않은 상태에서, 입력 단자(31)로부터의 입력 신호의 파워 Ip를 산출한다(S401). 그리고，에코 레벨 검출부(72)는, 입력 신호의 파워 Ip와, 노이즈 레벨 기억부(73)에 기억되어 있는 노이즈의 파워 Np를 비교하고, 비교 결과를 나타내는 신호를 제어부(77)에 출력한다(S402). 제2 실시 형태에서는, 노이즈의 파워 Np에 계수 α를 곱한 값과 입력 신호의 파워 Ip의 대소 비교가 행해지는 것으로 한다. 또한, 계수 α는 1보다 큰 수이며, 노이즈의 파워 Np 및 입력 신호의 파워 Ip의 실측 결과 등에 기초하여 적절한 값으로 설정된다.
에코 레벨 검출부(72)에서의 비교 결과가 Ip>αNp인 경우, 제어부(77)는, 입력 단자(31)로부터의 입력 신호에 잔존하는 에코의 양이 많다고 판단하고, 감산부(74)에서의 에코 제거 처리를 온으로 한다(S403). 또한，에코 레벨 검출부(72)에서의 비교 결과가 Ip≤αNp인 경우, 제어부(77)는, 입력 단자(31)로부터의 입력 신호에 잔존하는 에코의 양이 적어, 차동 증폭 회로(12)에서 충분히 에코를 제거할 수 있다고 판단하고, 감산부(74)에서의 에코 제거 처리를 오프로 한다(S404). 그리고, 제어부(77)는, 적응 필터(75)의 필터 계수를 모두 제로로 함으로써 에코 제거 처리를 오프로 하는 경우에는, DSP(3)에서의 처리량이 경감되기 떼문에, DSP(3)의 동작 주파수를 저하시키는 신호를 CPU(25)에 출력한다. 또한, 적응 필터(75)의 필터 계수의 갱신은 계속한다. 또한 스위치(76)를 오프로 함으로써 에코 제거 처리를 오프로 하는 경우에는, DSP(3)의 동작 주파수를 저하시키기 위한 신호는 출력되지 않는다. 또한, 제어부(77)는, 적응 필터(75)의 필터 계수를 모두 제로로 하는 것이 아니라, 필터 계수의 갱신을 중지함과 함께 스위치(76)를 오프로 함으로써 에코 제거 처리를 오프로 하는 경우에는, DSP(3)의 동작 주파수를 저하시키는 신호를 CPU(25)에 출력한다.
또한，에코 레벨 검출부(72)에서의 비교 결과가 Ip>>αNp인 경우, 제어부(77)는, 입력 단자(31)로부터의 입력 신호에 잔존하는 에코의 양이 매우 많다고 판단하고, 경고 램프(28)의 점등을 지시하는 경고 신호를 CPU(25)에 출력한다(S406). 경고 램프(28)가 점등함으로써, 이어폰 마이크(20)의 장착자는, 상대측에 매우 큰 에코가 송신되고 있는 것을 검지할 수 있다.
경고 램프(28)의 점등 후, 이어폰 마이크(20)의 장착자에 의해 학습 버튼(27)이 눌려지면(S407 : 예), 임펄스 응답 취득부(52)가 임펄스 응답을 재취득하고(S408), 필터 계수 설정부(53)가 재취득된 임펄스 응답에 기초하여 FIR 필터(50, 51)의 필터 계수를 재설정한다(S409). FIR 필터(50, 51)의 필터 계수가 재설정된 후에, 입력 단자(31)로부터의 입력 신호의 파워 Ip의 산출(S401) 및 노이즈의 파워 Np의 비교(S402)가 재차 행해진다. 그리고, 제어부(77)에서 전술과 마찬가지의 판정이 행해져, Ip>αNp이면 에코 제거 처리가 온으로 되고(S403), Ip≤αNp이면 에코 제거 처리가 오프로 된다(S404). 그 후, 제어부(77)는 경고 램프(28)의 소등을 지시하는 신호를 CPU(25)에 출력한다(S410). 또한, 제어부(77)는, 경고 램프(28)를 점등시키지 않고, 임펄스 응답 취득부(52)에 임펄스 응답을 재취득시키고, 필터 계수 설정부(53)에 FIR 필터(50, 51)의 필터 계수를 재설정시키는 것으로 하여도 된다.
또한, 경고 램프(28)의 점등 후, 소정 시간이 경과해도 학습 버튼(27)이 눌러지지 않는 경우(S407 : 아니오), 제어부(77)는, 감산부(74)에서의 에코 제거 처리를 온으로 하고(S411), 경고 램프(28)의 소등을 지시한다(S410).
도 9는, 제2 실시 형태의 에코 캔슬러(54)의 다른 구성예를 도시하는 블록도이다. 에코 캔슬러(54)는, 도 6에 도시한 구성에서의 스위치(76) 대신에 스위치(78)를 구비하고 있다.
에코 레벨 검출부(72)는, 도 6에 도시한 구성의 경우와 마찬가지로, 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있고, 이어폰 마이크(20)의 장착자가 발화하고 있지 않은 상태에서, 입력 단자(31)로부터 입력되는 신호(제2 입력 신호)의 신호 레벨 Ip를 검출한다. 또한，에코 레벨 검출부(72)는, 통화 검출부(70, 71)의 검출 결과에 기초하여, 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있고, 이어폰 마이크(20)의 장착자가 발화하고 있지 않은 상태에서, 감산부(74)로부터 출력되는 신호의 신호 레벨 Sp를 검출한다. 그리고，에코 레벨 검출부(72)는, 입력 단 자(31)로부터 입력되는 신호의 신호 레벨과, 감산부(74)로부터 출력되는 신호의 신호 레벨과의 비교 결과, 즉, 감산부(74)에서의 에코 제거의 정도를 나타내는 신호를 제어부(77)에 출력한다.
또한, 도 6에 도시한 구성의 경우와 마찬가지로，에코 레벨 검출부(72)는 신호의 소정 기간의 파워를 신호 레벨로서 검출하는 것으로 한다. 단，에코 레벨 검출부(72)에서 검출되는 신호 레벨은 파워에 한하지 않고, 예를 들면, 소정 기간의 최대 진폭이나 소정 기간의 진폭의 절대값 합 등, 신호의 레벨의 대소를 나타내는 것이 가능한 것이면 된다.
제어부(77)는, 통화 검출부(70, 71)의 검출 결과에 기초하여, 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있고, 이어폰 마이크(20)의 장착자가 발화하고 있지 않은 상태에서, 적응 필터(75)에 필터 계수의 적응적인 갱신 처리를 실행시킨다. 또한, 제어부(77)는, 에코 레벨 검출부(72)로부터 출력되는 에코 제거의 정도에 기초하여, 감산부(74)에서 에코 제거를 행할지의 여부를 제어한다. 구체적으로는, 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있고, 이어폰 마이크(20)의 장착자가 발화하고 있지 않은 상태에서，에코 제거의 정도가 소정 레벨보다 높은 경우(Ip>αSp), 스위치(78)를 A측으로 절환함으로써, 입력 단자(31)로부터 입력된 신호가 감산부(74)에서 에코가 제거 또는 감쇠되어 출력되게 된다. 또한, 마찬가지의 상태에서 에코 제거의 정도가 소정 레벨보다 낮은 경우(Ip≤αSp), 제어부(77)는, 스위치(78)를 B측으로 절환함으로써, 입력 단자(31)로부터 입력된 신호가 감산부(74)에서 에코가 제거 또는 감쇠되지 않고 출력되게 된다.
또한, 스위치(78)가 B측으로 절환될 때에는, 제어부(77)는, 적응 필터(75)의 필터 계수의 적응적인 갱신을 중지하는 것도 가능하다. 또한, 제어부(77)는, 스위치(78)를 A측으로 한 채로, 적응 필터(75)의 필터 계수를 모두 제로로 함으로써, 감산부(74)에서 에코가 제거 또는 감쇠되지 않도록 할 수도 있다. 그리고, 제어부(77)는, 적응 필터(75)의 필터 계수의 적응적인 갱신을 중지하는 경우(필터 계수를 모두 제로로 하는 경우도 포함함), DSP(3)에서의 처리량이 경감되기 때문에, DSP(3)의 동작 주파수를 저하시키는 신호를 CPU(25)에 출력한다.
또한, 스위치(78)가 B측으로 절환될 때에, 적응 필터(75)의 필터 계수의 적응적인 갱신을 계속하는 것도 가능하다. 이 경우, 에코 레벨 검출부(10)에서 에코 제거의 정도의 검출이 계속해서 행해지고, 에코 제거의 정도가 소정 레벨 이상으로 되면 스위치(78)가 A측으로 절환되게 된다. 즉, 감산부(74)에서의 에코 제거의 정도가 개선되면 감산부(74)에서 에코가 제거 또는 감쇠된 신호가 출력되게 되어, 효과적으로 에코를 제거하는 것이 가능하게 된다.
이상, 제2 실시 형태에 대해서 설명하였다. 전술한 바와 같이, 제2 실시 형태의 에코 방지 장치에서는, 입력 단자(31)로부터의 입력 신호의 신호 레벨에 기초하여, 차동 증폭 회로(12)에서 에코가 충분히 제거되어 있다고 판정되는 경우에는(Ip≤αNp), DSP(3) 내의 에코 제거 처리가 행해지지 않고, 에코의 제거가 불충분하다고 판정되는 경우에는(Ip>αNp), DSP(3) 내의 에코 제거 처리가 행해진다. 이에 의해, 차동 증폭 회로(12)에서 에코의 제거가 충분히 행해져 있는 경우에는, DSP(3) 내에서 에코 제거 처리가 행해짐으로써 에코의 증가가 억제되어, 효과적으 로 에코를 제거하는 것이 가능하게 된다. 또한, 차동 증폭 회로(12)에서 에코가 충분히 제거되어 있지 않은 경우에는, DSP(3) 내에서 에코 제거 처리가 행해짐으로써, 효과적으로 에코를 제거하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제2 실시 형태의 에코 방지 장치에서는, 적응 필터(75)의 필터 계수의 적응적인 갱신을 중지함과 함께 입력 단자(31)로부터 입력되는 신호를 출력 단자(34)에 출력함으로써, DSP(3) 내에서의 에코 제거 처리가 행해지지 않도록 할 수 있다. 이 경우, 감산부(74)의 출력 신호에 따라서 적응적으로 필터 계수를 갱신할 필요가 없어져, 에코 캔슬러(54)의 처리량이 경감되어, 소비 전력을 억제하는 것이 가능하게 된다.
그리고, 제2 실시 형태의 에코 방지 장치에서는, 적응 필터(75)의 필터 계수를 모두 제로로 함으로써, DSP(3) 내에서의 에코 제거 처리가 행해지지 않도록 할 수 있다. 이 경우, 스위치(76)는 온으로 한 채로, DSP(3) 내에서의 에코 제거 처리가 행해지지 않도록 할 수 있다.
또한, 적응 필터(75)의 필터 계수의 적응적인 갱신을 중지할 때에는, 처리량의 경감에 맞춰 DSP(3)의 동작 주파수를 저하시킴으로써, 한층 더한 소비 전력의 억제가 가능하게 된다. 또한, 제2 실시 형태의 에코 방지 장치에서는, 적응 필터(75)의 필터 계수의 갱신 처리는 계속시킨 채로, 스위치(76)를 오프로 함으로써 DSP(3) 내에서의 에코 제거 처리를 오프로 할 수도 있다. 이 경우, 적응 필터(75)의 필터 계수의 갱신 처리가 계속되고 있기 때문에, 스위치(76)가 오프로부터 온으로 바뀌면 바로 효과적으로 에코를 제거하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제2 실시 형태의 에코 방지 장치에서는, 입력 단자(31)로부터의 입력 신호의 신호 레벨과, 감산부(74)로부터 출력되는 신호의 신호 레벨에 기초하여, 감산부(74)에서의 에코 제거의 정도가 소정 레벨보다 높은 경우(Ip>αSp), 감산부(74)에서 에코가 제거 또는 감쇠된 신호가 출력되고, 에코 제거의 정도가 소정 레벨보다 낮은 경우(Ip≤αSp), 입력 단자(31)로부터의 입력 신호가 그대로 출력된다. 즉, DSP(3) 내에서의 에코 제거 처리에 어느 정도의 효과가 있는 경우에 한해서 DSP(3) 내에서의 에코 제거 처리가 유효하게 되어, 효과적으로 에코를 제거하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제2 실시 형태의 에코 방지 장치에서는, 감산부(74)에서의 에코 제거의 정도가 소정 레벨보다 낮은 경우에, 적응 필터(75)의 필터 계수의 적응적인 갱신을 중지함과 함께 스위치(78)를 B측으로 절환함으로써, DSP(3) 내에서의 에코 제거 처리가 행해지지 않도록 할 수 있다. 이 경우, 감산부(74)의 출력 신호에 따라서 적응적으로 필터 계수를 갱신할 필요가 없어져, 에코 캔슬러(54)의 처리량이 경감되어, 소비 전력을 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제2 실시 형태의 에코 방지 장치에서는, 감산부(74)에서의 에코 제거의 정도가 소정 레벨보다 낮은 경우에, 적응 필터(75)의 필터 계수를 모두 제로로 함으로써, DSP(3) 내에서의 에코 제거 처리가 행해지지 않도록 할 수 있다. 이 경우, 스위치(78)를 A측으로 한 채로, DSP(3) 내에서의 에코 제거 처리가 행해지지 않도록 할 수 있다.
또한, 감산부(74)에서의 에코 제거의 정도가 소정 레벨보다 낮아, 적응 필터(75)의 필터 계수의 적응적인 갱신을 중지할 때에는, 처리량의 경감에 맞춰 DSP(3)의 동작 주파수를 저하시킴으로써, 한층 더한 소비 전력의 억제가 가능하게 된다.
또한, 제2 실시 형태의 에코 방지 장치에서는, 감산부(74)에서의 에코 제거의 정도가 소정 레벨보다 낮은 경우에, 적응 필터(75)의 필터 계수의 갱신 처리는 계속시킨 채로, 스위치(78)를 B측으로 절환함으로써 DSP(3) 내에서의 에코 제거 처리를 오프로 할 수도 있다. 이 경우, 적응 필터(75)의 필터 계수의 갱신 처리가 계속되고 있기 때문에, 감산부(74)에서의 에코의 제거의 정도가 개선되면, 감산부(74)에서 에코가 제거 또는 감쇠된 신호가 출력되게 되어, 효과적으로 에코를 제거하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제2 실시 형태의 에코 방지 장치에서는, 입력 단자(31)로부터의 입력 신호에 포함되는 에코가 매우 큰 경우(Ip>>αNp), 임펄스 응답의 재취득 및 FIR 필터(50, 51)의 필터 계수의 재설정이 행해진다. 즉, 예를 들면 노이즈의 영향 등에 의해, 취득된 임펄스 응답의 정밀도가 나빠, 에코의 제거를 효과적으로 행할 수 없는 경우에는, 임펄스 응답의 재취득 및 필터 계수의 재설정이 행해지게 되어, 에코를 효과적으로 제거하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제2 실시 형태의 에코 방지 장치에서는, 입력 단자(31)로부터의 입력 신호에 포함되는 에코가 매우 큰 경우(Ip>>αNp), 경고 램프(28)를 점등시킬 수 있다. 이에 의해, 이어폰 마이크(20)의 장착자는 상대측에 매우 큰 에코가 송신되고 있는 것을 알아차릴 수 있어, 학습 버튼(27)의 누름 등에 의한 임펄스 응답의 재취득 및 FIR 필터(50, 51)의 필터 계수의 재설정을 재촉할 수 있다. 또한, 매우 큰 에코가 발생하고 있는 것을 이어폰 마이크(20)의 장착자에게 검지시키기 위한 수단은, 경고 램프(28)를 점등시키는 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 경고 램프(28)를 점등 상태로부터 점멸 상태로 변화시키는 것으로 해도 되고, 경고 램프(28)의 점등색을 변화시키는 것으로 하여도 된다. 또한, 예를 들면, 경고음을 출력하는 것으로 하여도 된다.
<<제3 실시 형태>>
==전체 구성==
우선, 본 발명의 일 실시 형태인 에코 방지 장치의 구성에 대해서 설명한다. 도 10은, 제3 실시 형태의 에코 방지 장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 또한, 제1 또는 제2 실시 형태와 동일한 구성에 대해서는 동일 번호를 붙이고 설명을 생략한다.
DSP(3)는, 입력 단자(30, 31), 출력 단자(32∼34), DSP 코어(40), RAM(Random Access Memory)(41), ROM(Read Only Memory)(42)을 포함하여 구성되어 있다. 또한，DSP(3)는, FIR 필터(50, 51), 임펄스 응답 취득부(52), 필터 계수 설정부(53), 에코 캔슬러(EC)(54), 노이즈 캔슬러(NC)(55), 및 노이즈 캔슬러 제어부(NC 제어부)(56)를 구비하고 있다. 이들 FIR 필터(50, 51), 임펄스 응답 취득부(52), 필터 계수 설정부(53), 에코 캔슬러(54), 노이즈 캔슬러(55), 및 NC 제어부(56)는, DSP 코어(40)가 RAM(41) 또는 ROM(42)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 실현된다. 또한，FIR 필터(50, 51)의 필터 계수는, RAM(41)에 기억된다.
노이즈 캔슬러(55)(노이즈 제거부)는, 에코 캔슬러(54)로부터 출력되는 신호 에 대하여 노이즈 제거 처리를 실시하여 출력한다. 노이즈 캔슬러(55)는, 예를 들면, 「Y.Ephraim, D.Malah, "Speech enhancement using a minimum mean-square error short-time spectral amplitude estimator", IEEE Trans. on ASSP, vol. ASSP-32, No.6, pp.1109-1121, 1984」에 개시된 방법을 이용한 구성으로 할 수 있다. 노이즈 캔슬러(55)의 노이즈 제거 처리에서는, 예를 들면 입력 신호를 소정량 축적하고, 축적한 데이터에 대하여 신호 대 잡음비를 주파수 대역마다 산출하고, 이 신호 대 잡음비에 기초하여 잡음 억압 계수를 결정하고, 이 계수를 주파수 영역 상에서 입력 신호 스펙트럼의 진폭 성분에 승산함으로써 노이즈를 제거하는 것이 행해진다. 또한, 노이즈 캔슬러(55)에서의 노이즈 제거 처리는 NC 제어부(56)의 제어에 의해 온 오프 가능하고, 노이즈 제거 처리가 오프인 경우에는, 에코 캔슬러(54)로부터 출력되는 신호가 지연없이 출력 단자(34)에 출력되게 된다.
NC 제어부(56)(출력 제어부)는, 에코 캔슬러(54)로부터 출력되는 신호에 잔존하는 에코의 신호 레벨에 따라서 노이즈 캔슬러(55)에서의 노이즈 제거 처리의 온 오프를 제어한다. 예를 들면, 에코 캔슬러(54)로부터 출력되는 신호에 잔존하는 에코의 신호 레벨이 소정 레벨 이상인 경우, 노이즈 캔슬러(55)에 의해 에코가 지연되어 상대측에 송신되면 상대측의 발화자가 위화감을 갖게 될 우려가 있다. 그 때문에, 이와 같은 경우, 노이즈 캔슬러 제어부(56)는, 노이즈 캔슬러(55)에서의 노이즈 제거 처리를 오프로 함으로써, 에코 캔슬러(54)로부터 출력되는 신호를 지연시키지 않고 출력 단자(34)에 출력한다. 반대로, 에코 캔슬러(54)로부터 출력되는 신호에 잔존하는 에코의 신호 레벨이 소정 레벨 미만인 경우, 노이즈 캔슬 러(55)에 의해 에코가 지연되어 상대측에 송신되었다고 해도 상대측의 발화자가 위화감을 갖지 않을 가능성이 높다. 그 때문에, 이와 같은 경우, 노이즈 캔슬러 제어부(56)는, 노이즈 캔슬러(55)에서의 노이즈 제거 처리를 온으로 함으로써, 에코 캔슬러(54)로부터 출력되는 신호에 대하여 노이즈 제거 처리를 실시한 신호를 출력 단자(34)에 출력한다.
==노이즈 캔슬러의 온 오프 제어==
다음으로, 제3 실시 형태에서의 노이즈 캔슬러(55)의 온 오프 제어의 상세에 대해서 설명한다. 도 11은, 제3 실시 형태의 노이즈 캔슬러(55)의 주변 구성의 일례를 도시하는 블록도이다. 에코 캔슬러(54)는, 감산부(72), 적응 필터(ADF : Adaptive Digital Filter)(73), 및 적응 필터 제어부(ADF 제어부)(74)를 포함하여 구성되어 있다. 또한，DSP(3)는, 통화 검출부(70, 71)를 더 구비하여 구성되어 있다.
통화 검출부(70)에는, FIR 필터(50)로부터 출력되는 신호가 입력된다. 통화 검출부(70)는, FIR 필터(50)로부터 출력되는 신호에 기초하여, 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있는지의 여부를 검출한다. 예를 들면, 통화 검출부(70)는, FIR 필터(50)로부터 출력되는 신호의 신호 레벨이 소정 레벨 이상이면 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있다고 판정하고, 소정 레벨 미만이면 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있지 않다고 판정한다. 또한，FIR 필터(50)로부터 출력되는 신호는, 통화 검출부(70)에서 검출 처리가 행해짐과 함께, 출력 단자(32)에 출력된다.
통화 검출부(71)에는, 감산부(72)로부터 출력되는 신호가 입력된다. 통화 검출부(71)는, 감산부(72)로부터 출력되는 신호에 기초하여, 이어폰 마이크(20) 장착자의 발화 상태를 검출한다. 예를 들면, 통화 검출부(71)는, 감산부(72)로부터 출력되는 신호의 신호 레벨이 소정 레벨 이상이면 이어폰 마이크(20)의 장착자가 발화하고 있다고 판정하고, 소정 레벨 미만이면 이어폰 마이크(20)의 장착자가 발화하고 있지 않다고 판정한다. 또한, 감산부(72)로부터 출력되는 신호는, 통화 검출부(71)에서 검출 처리가 행해짐과 함께, 노이즈 캔슬러(55)에 출력된다.
감산부(72)는, 입력 단자(31)로부터 입력되는 에코를 포함한 신호 z(n)(에코 신호 : 제2 입력 신호)로부터, 적응 필터(73)로부터 출력되는 신호 y(n)(의사 에코 신호)를 감산한 신호 e(n)(제거 오차 신호)를 출력한다.
적응 필터(73)에는, FIR 필터(50)로부터 출력되는 신호 x(n)(참조 신호 : 제1 입력 신호)와, 감산부(72)의 출력 신호 e(n)가 입력되어 있다. 그리고, 적응 필터(73)는, 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있고, 이어폰 마이크(20)의 장착자가 발화하고 있지 않은 상태에서, 감산부(72)로부터 출력되는 신호 e(n)가 소정 레벨 이하로 되도록 필터 계수를 적응적으로 변화시킨다. 또한, 적응 필터(73)의 구성 및 필터 계수의 설정 동작에 대해서는, 예를 들면, 일본 특개 2006-304260호 공보에 개시된 적응 필터의 구성 및 동작과 동등하게 할 수 있다.
ADF 제어부(74)는, 통화 검출부(70, 71)의 검출 결과에 기초하여, 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있고, 이어폰 마이크(20)의 장착자가 발화하고 있지 않은 상태에서, 적응 필터(73)에 필터 계수의 적응적인 갱신 처리를 실행시킨 다.
NC 제어부(56)는, 통화 검출부(70, 71)의 검출 결과에 기초하여, 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있고, 이어폰 마이크(20)의 장착자가 발화하고 있지 않은 상태에서, 감산부(72)로부터 출력되는 신호 e(n)의 신호 레벨을 검출한다. 이 상태에서 검출되는 신호 e(n)의 신호 레벨은, 에코 캔슬러(54)에서 다 제거되지 않고 잔존되어 있는 에코(감쇠된 에코)의 레벨을 나타내는 것으로 되어 있다. 그리고, NC 제어부(56)는, 신호 e(n)의 신호 레벨이 소정 레벨 이상인 경우에는, 노이즈 캔슬러(55)에서의 노이즈 캔슬 처리를 오프로 하고, 신호 e(n)의 신호 레벨이 소정 레벨 미만인 경우에는, 노이즈 캔슬러(55)에서의 노이즈 캔슬 처리를 온으로 한다. 여기서, 신호 e(n)의 신호 레벨이 소정 레벨 미만인 경우에는, 에코가 완전히 제거되어, 신호 e(n)의 신호 레벨이 제로인 경우도 포함된다. 또한, 검출되는 신호 e(n)의 신호 레벨은, 예를 들면, 소정 기간에서의 파워나 소정 기간의 최대 진폭, 소정 기간의 진폭의 절대값 합 등, 신호 e(n)의 레벨의 대소를 나타내는 것이 가능한 것이면 된다.
도 12는, 제3 실시 형태에서의 노이즈 캔슬러(55)의 온 오프를 제어하는 처리의 일례를 설명하는 플로우차트이다. 우선, 전원이 투입되어 에코 방지 장치가 기동되면(S301), NC 제어부(56)는, 노이즈 캔슬러(55)에서의 노이즈 캔슬 처리를 오프로 한다. 그 후, 이어폰 마이크(20) 장착자와 상대측 사이에서의 통화가 개시된다(S303). 에코 방지 장치의 기동 직후에는, 적응 필터(73)에서의 필터 계수의 적응적인 갱신 처리가 완료되지 않아, 에코 캔슬러(54)로부터 출력되는 신호 e(n) 에는 어느 정도의 에코가 포함된 상태로 되어 있는 경우가 많다. 그 때문에，에코 방지 장치의 기동 직후에는 노이즈 캔슬러(55)가 오프로 됨으로써, 노이즈 캔슬 처리에 의한 지연이 생긴 에코가 상대측에 보내어지는 경우가 없어, 지연된 에코에 의한 위화감을 억제할 수 있다.
통화 개시 후, NC 제어부(56)는, 통화 검출부(70, 71)의 검출 결과에 기초하여, 상대측으로부터 음성 신호가 송신되어 오고 있고, 이어폰 마이크(20)의 장착자가 발화하고 있지 않은 상태에서，에코 캔슬러(54)로부터 출력되는 신호 e(n)의 신호 레벨 E를 검출한다(S304). 그리고, NC 제어부(56)는, 검출한 신호 레벨 E와, 소정 레벨을 나타내는 임계값 Sh를 비교한다(S305).
신호 e(n)의 신호 레벨 E가 임계값 Sh 이상인 경우(S305 : E≥Sh), NC 제어부(56)는, 노이즈 캔슬러(55)에서의 노이즈 캔슬 처리를 오프로 한다(S306). 즉, 에코 캔슬러(54)로부터 출력되는 신호 e(n)에 어느 정도의 에코가 포함된 상태로 되어 있는 경우에서는, 노이즈 캔슬러(55)가 오프로 됨으로써, 노이즈 캔슬 처리에 의한 지연된 에코가 상대측에 보내지는 경우가 없어, 지연된 에코에 의한 위화감을 억제할 수 있다.
신호 e(n)의 신호 레벨 E가 임계값 Sh 미만인 경우(S305 : E<Sh), NC 제어부(56)는, 노이즈 캔슬러(55)에서의 노이즈 캔슬 처리를 온으로 한다(S307). 즉, 에코 캔슬러(54)로부터 출력되는 신호 e(n)에 포함되는 에코가 매우 작은 경우에서는, 노이즈 캔슬러(55)가 온으로 됨으로써, 노이즈가 제거된 클리어한 신호가 상대측에 송신된다. 이 상태에서는, 신호 e(n)에 포함되는 에코가 매우 작기 때문에, 노이즈 캔슬러(55)에서의 노이즈 캔슬 처리에 의해 지연된 에코가 상대측에 송신되었다고 해도, 상대측이 위화감을 가질 가능성이 낮아진다.
NC 제어부(56)는, 통화 검출부(70, 71)의 검출 결과에 기초하여, 이어폰 마이크(20) 장착자와 상대측 사이에서 통화가 계속되고 있는지 확인한다(S308). 통화 중인 경우(S308 : 예), NC 제어부(56)는, 신호 e(n)의 신호 레벨에 기초하는 노이즈 캔슬러(55)의 온 오프 처리(S304∼S307)를 반복하여 실행한다. 그리고, 통화가 종료되면(S308 : 아니오), 처리가 종료된다. 또한, 적응 필터(73)의 필터 계수가 갱신되어 최적값으로 되고, 신호 e(n)의 신호 레벨이 일단 임계값 Sh 미만으로 된 경우에는, 노이즈 캔슬러(55)를 온인 채로 고정하고, 그 후에는, 노이즈 캔슬러(55)의 온 오프의 절환을 행하지 않도록 할 수도 있다.
이상, 제3 실시 형태에 대해서 설명하였다. 전술한 바와 같이, 제3 실시 형태의 에코 방지 장치에서는，에코 캔슬러(54)로부터 출력되는 신호 e(n)에 포함되는 에코의 신호 레벨이 소정 레벨 이상인 경우에는, 에코 캔슬러(55)로부터 출력되는 신호가, 노이즈 캔슬러(55)에서의 노이즈 캔슬 처리가 실시되지 않고 출력된다. 한편，에코 캔슬러(54)로부터 출력되는 신호 e(n)에 포함되는 에코의 신호 레벨이 소정 레벨 미만인 경우에는, 에코 캔슬러(55)로부터 출력되는 신호가, 노이즈 캔슬러(55)에서의 노이즈 캔슬 처리가 실시된 후에 출력된다. 즉, 에코가 지연되어 송신되면 상대측의 발화자가 위화감을 갖게 될 정도로, 신호 e(n)에 포함되는 에코의 신호 레벨이 큰 경우에는, 노이즈 캔슬 처리에 의한 지연이 생기지 않게 함으로써, 에코에 의한 위화감을 감소시킬 수 있다. 한편，에코가 지연되어 송신되어도 상대 측의 발화자가 위화감을 갖지 않을 정도로, 신호 e(n)에 포함되는 에코의 신호 레벨이 작은 경우에는, 노이즈 캔슬 처리를 실시함으로써, 상대측에 송신되는 신호를 보다 클리어한 것으로 할 수 있다.
또한, 제3 실시 형태의 에코 방지 장치에서는，에코 캔슬러(54)는, 필터 계수를 적응적으로 변화시킴으로써 에코를 서서히 감소시켜 가는 적응 필터(73)를 이용하여 구성되어 있다. 그 때문에，에코 방지 장치가 기동되고 나서 적응 필터(73)의 필터 계수가 적절한 값으로 갱신될 때까지는 어느 정도의 시간이 걸리게 된다. 따라서，에코 캔슬러(54)로부터 출력되는 신호 e(n)에 포함되는 에코의 신호 레벨에 따라서 노이즈 캔슬 처리를 온 오프하는 것이 특히 유효하게 된다.
또한, 제3 실시 형태의 에코 방지 장치에서는, 전원 투입에 의한 기동 시에는 노이즈 캔슬러(54)에서의 노이즈 캔슬 처리를 오프로 하고 있다. 즉, 에코 방지 장치의 기동 시에는 적응 필터(73)의 필터 계수가 적절한 값으로 갱신된 상태가 아니기 때문에, 노이즈 캔슬 처리를 오프로 함으로써, 상대측의 발화자에 대하여 위화감이 있는 에코가 송신되게 되는 것을 억제할 수 있다.
이상, 전술한 발명의 실시 형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하여 해석하기 위한 것은 아니다. 본 발명은, 그 취지를 일탈하지 않고 변경, 개량될 수 있음과 함께, 본 발명에는 그 등가물도 포함된다.
예를 들면, 제1∼제3 실시 형태에서는, 임펄스를 발생시킴으로써 얻어지는 임펄스 응답을 FIR 필터의 필터 계수로 설정하는 것으로 하였지만, 필터 계수를 설정하기 위해서 이용하는 신호는 임펄스에 한정되지 않는다. 예를 들면, 스텝 신호 를 발생시켰을 때에 얻어지는 응답 신호에 기초하여 FIR 필터의 필터 계수를 설정하는 것으로 하여도 된다.
또한, 제1∼제3 실시 형태에서는, 이어폰 마이크(20)와 함께 이용하는 에코 방지 장치에 대해서 설명하였지만, 에코 방지 장치는 이어폰 마이크(20)에 한하지 않고, 상대측로부터 송신되어 오는 음성 신호에 의해 상대측에 에코가 되돌려 보내어지는 장치이면 적용 가능하다. 예를 들면, 전화기를 핸즈 프리 모드로 사용하는 경우에서, 전화기의 스피커로부터 출력되는 음성이 전화기의 마이크로부터 입력됨으로써 상대측에 에코가 송신되게 되는 구성에서도, 에코 방지 장치를 적용하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명이 적용되는 에코 방지 장치의 일례를 도시하는 블록도.
도 2는 메모리가 갖는 기억부의 일부를 도시하는 도면.
도 3은 DSP 코어가 프로그램을 실행함으로써 실현되는 기능 블록의 구성을 도시하는 도면.
도 4는 필터 계수 설정 처리의 일례를 설명하는 플로우차트.
도 5는 본 실시 형태의 에코 방지 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 6은 본 실시 형태의 에코 캔슬러의 구성예를 도시하는 블록도.
도 7은 본 실시 형태의 에코 캔슬러에서의 노이즈의 파워를 산출하는 처리의 일례를 설명하는 플로우차트.
도 8은 본 실시 형태의 에코 캔슬러에서의 에코 제거 처리의 온 오프를 결정하는 처리의 일례를 설명하는 플로우차트.
도 9는 본 실시 형태의 에코 캔슬러의 다른 구성예를 도시하는 블록도.
도 10은 본 실시 형태의 에코 방지 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 11은 본 실시 형태의 노이즈 캔슬러의 주변 구성의 일례를 도시하는 블록도.
도 12는 본 실시 형태에서의 노이즈 캔슬러의 온 오프를 제어하는 처리의 일례를 설명하는 플로우차트.
도 13은 DSP를 이용한 에코 방지 장치의 일례를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 에코 방지 장치
3 : 디지털 신호 처리 회로
4, 5 : AD 컨버터
6∼8 : DA 컨버터
9∼11 : 증폭 회로
12 : 차동 증폭 회로
13 : 입출력 단자
20 : 이어폰 마이크
25 : CPU
26 : 메모리

Claims (16)

  1. 제1 디지털 신호가 입력되고, 제2 디지털 신호를 출력하는 제1 FIR 필터와,
    상기 제1 디지털 신호가 상기 제1 FIR 필터와 함께 입력되고, 제3 디지털 신호를 출력하는 제2 FIR 필터와,
    상기 제2 디지털 신호를 제1 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 제1 DA 컨버터와,
    상기 제3 디지털 신호를 제2 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 제2 DA 컨버터와,
    상기 제1 아날로그 신호가 출력되거나 제3 아날로그 신호가 입력되는 입출력 단자와,
    상기 제1 아날로그 신호와 상기 제3 아날로그 신호를 합한 신호로부터, 상기 제2 아날로그 신호를 감산한 제4 아날로그 신호를 출력하는 감산부와,
    상기 감산 회로로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD 컨버터
    를 구비하는 에코 방지 장치의 필터 계수를 설정하는 필터 계수 설정 장치로서,
    상기 에코 방지 장치가 기동되면, 소정의 필터 계수를 상기 제1 및 제2 FIR 필터에 설정하는 필터 계수 초기 설정부와,
    제1 신호를 발생시킴으로써 상기 제1 FIR 필터의 출력으로부터 상기 AD 컨버 터의 출력까지의 제1 응답 신호를 취득함과 함께, 제2 신호를 발생시킴으로써 상기 제2 FIR 필터의 출력으로부터 상기 AD 컨버터의 출력까지의 제2 응답 신호를 취득하는 응답 신호 취득부와,
    상기 제4 아날로그 신호를 상기 제1 아날로그 신호와 상기 제3 아날로그 신호를 합한 신호로부터 상기 제1 아날로그 신호를 제거 또는 감쇠한 신호로 하기 위해서, 상기 제1 응답 신호에 기초한 필터 계수를 상기 제2 FIR 필터에 설정함과 함께, 상기 제2 응답 신호에 기초한 필터 계수를 상기 제1 FIR 필터에 설정하는 필터 계수 설정부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 필터 계수 설정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터 계수 초기 설정부는, 상기 제1 및 제2 FIR 필터의 필터 계수를 제로로 설정하는 것을 특징으로 하는 필터 계수 설정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 필터 계수 초기 설정부는,
    상기 에코 방지 장치가 기동되면, 상기 제1 및 제2 응답 신호에 따른 제1 및 제2 응답 신호 데이터가 메모리에 기억되어 있는 경우에는, 상기 제4 아날로그 신호를 상기 제1 아날로그 신호와 상기 제3 아날로그 신호를 합한 신호로부터 상기 제1 아날로그 신호를 제거 또는 감쇠한 신호로 하기 위해서, 상기 제1 응답 신호 데이터에 기초한 필터 계수를 상기 제2 FIR 필터에 설정함과 함께, 상기 제2 응답 신호 데이터에 기초한 필터 계수를 상기 제1 FIR 필터에 설정하고, 상기 제1 및 제2 응답 신호 데이터가 상기 메모리에 기억되어 있지 않은 경우에는, 상기 소정의 필터 계수를 상기 제1 및 제2 FIR 필터에 설정하고,
    상기 응답 신호 취득부는,
    상기 제1 및 제2 응답 신호 데이터가 상기 메모리에 기억되어 있지 않은 경우에, 상기 제1 및 제2 응답 신호를 취득하는 것을 특징으로 하는 필터 계수 설정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 응답 신호 취득부는,
    상기 제1 및 제2 응답 신호를 취득하면, 상기 제1 및 제2 응답 신호에 따른 상기 제1 및 제2 응답 신호 데이터를 상기 메모리에 기억하는 것을 특징으로 하는 필터 계수 설정 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 응답 신호 데이터가 상기 메모리에 기억되어 있지 않은 경우에 경고 신호를 출력하는 경고 출력부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필터 계수 설정 장치.
  6. 제1 입력 신호와, 상기 제1 입력 신호에 의한 에코를 포함하는 제2 입력 신호가 입력되고, 상기 제1 입력 신호에 기초하여, 상기 제2 입력 신호에 포함되는 상기 에코를 제거 또는 감쇠한 신호를 출력하는 에코 제거부와,
    상기 제2 입력 신호에 포함되는 상기 에코의 신호 레벨을 검출하는 에코 레벨 검출부와,
    상기 에코 레벨 검출부에 의해 검출된 상기 에코의 상기 신호 레벨에 기초하여, 상기 신호 레벨이 소정 레벨 이상인 경우에는 상기 에코 제거부로부터 출력되는 상기 신호를 출력하고, 상기 신호 레벨이 상기 소정 레벨 미만인 경우에는 상기 제2 입력 신호를 출력하는 출력 제어부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 에코 방지 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 에코 제거부는,
    상기 제1 입력 신호가 입력되는 적응 필터와,
    상기 제2 입력 신호로부터 상기 적응 필터의 출력 신호를 감산하여 출력하는 감산부
    를 구비하고,
    상기 적응 필터는, 상기 제1 입력 신호와 상기 감산부의 출력 신호에 기초하여, 상기 감산부의 출력 신호를 상기 제2 입력 신호에 포함되는 상기 에코를 제거 또는 감쇠한 신호로 하기 위해서 필터 계수를 적응적으로 갱신 가능하며,
    상기 출력 제어부는,
    상기 에코의 상기 신호 레벨이 상기 소정 레벨 미만인 경우에는, 상기 적응 필터의 상기 필터 계수의 적응적인 갱신을 중지함과 함께, 상기 제2 입력 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 에코 방지 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 출력 제어부는,
    상기 에코의 상기 신호 레벨이 상기 소정 레벨 미만인 경우에는, 상기 적응 필터의 필터 계수를 제로로 설정함으로써, 상기 감산부의 상기 출력 신호를 상기 제2 입력 신호로서 출력하는 것을 특징으로 하는 에코 방지 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 출력 제어부는,
    상기 에코의 상기 신호 레벨이 상기 소정 레벨 미만인 경우에는, 상기 적응 필터의 상기 필터 계수의 적응적인 갱신을 중지함과 함께, 상기 에코 방지 장치의 동작 주파수를 저하시키는 것을 특징으로 하는 에코 방지 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 에코 제거부는,
    상기 제1 입력 신호가 입력되는 적응 필터와,
    상기 제2 입력 신호로부터 상기 적응 필터의 출력 신호를 감산하여 출력하는 감산부
    를 구비하고,
    상기 적응 필터는, 상기 제1 입력 신호와 상기 감산부의 출력 신호에 기초하여, 상기 감산부의 출력 신호를 상기 제2 입력 신호에 포함되는 상기 에코를 제거 또는 감쇠한 신호로 하기 위해서 필터 계수를 적응적으로 갱신 가능하며,
    상기 출력 제어부는,
    상기 에코의 상기 신호 레벨이 상기 소정 레벨 미만인 경우에는, 상기 적응 필터에 상기 필터 계수를 적응적으로 갱신시킴과 함께, 상기 제2 입력 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 에코 방지 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 에코 레벨 검출부는,
    상기 에코 제거부로부터 출력되는 상기 신호에 포함되는 에코의 신호 레벨을 또한 검출하고,
    상기 출력 제어부는,
    상기 제2 입력 신호에 포함되는 상기 에코의 신호 레벨과, 상기 에코 제거부로부터 출력되는 상기 신호에 포함되는 상기 에코의 신호 레벨에 기초하여, 상기 에코 제거부에서 에코가 제거 또는 감쇠되는 정도가 소정 레벨 이상인 경우에는 상기 에코 제거부로부터 출력되는 상기 신호를 출력하고, 상기 정도가 상기 소정 레 벨 미만인 경우에는 상기 제2 입력 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 에코 방지 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 에코 제거부는,
    상기 제1 입력 신호가 입력되는 적응 필터와,
    상기 제2 입력 신호로부터 상기 적응 필터의 출력 신호를 감산하여 출력하는 감산부
    를 구비하고,
    상기 적응 필터는, 상기 제1 입력 신호와 상기 감산부의 출력 신호에 기초하여, 상기 감산부의 출력 신호를 상기 제2 입력 신호에 포함되는 상기 에코를 제거 또는 감쇠한 신호로 하기 위해서 필터 계수를 적응적으로 갱신 가능하며,
    상기 출력 제어부는,
    상기 에코 제거부에서 에코가 제거 또는 감쇠되는 상기 정도가 상기 소정 레벨 미만인 경우에는, 상기 적응 필터의 상기 필터 계수의 적응적인 갱신을 중지함과 함께, 상기 제2 입력 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 에코 방지 장치.
  13. 제6항에 있어서,
    제3 입력 신호가 입력되고, 상기 제1 입력 신호를 출력하는 제1 FIR 필터와,
    상기 제3 입력 신호가 입력되고, 제1 출력 신호를 출력하는 제2 FIR 필터와,
    상기 제1 FIR 필터의 출력으로부터 상기 에코 제거부에서의 상기 제2 입력 신호의 입력까지의 제1 신호 응답 특성과, 상기 제2 FIR 필터의 출력으로부터 상기 에코 제거부에서의 상기 제2 입력 신호의 입력까지의 제2 신호 응답 특성을 취득하는 신호 응답 특성 취득부와,
    상기 신호 응답 특성 취득부에 의해 취득된 상기 제1 및 제2 신호 응답 특성에 기초하여, 상기 제1 입력 신호로부터 상기 제1 출력 신호를 감산하는 감산 장치의 출력 신호를, 상기 제1 입력 신호에 의한 에코를 감쇠시킨 상기 제2 입력 신호로 하기 위해서 상기 제1 및 제2 FIR 필터의 필터 계수를 설정하는 필터 계수 설정부
    를 더 구비하고,
    상기 출력 제어부는,
    상기 에코의 상기 신호 레벨이 소정 레벨 이상인 경우에는, 상기 제1 및 제2 신호 응답 특성을 재차 취득하여 상기 제1 및 제2 FIR 필터의 필터 계수를 재설정하는 것을 재촉하는 경고 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 에코 방지 장치.
  14. 제1 입력 신호와, 상기 제1 입력 신호에 의한 에코를 포함하는 제2 입력 신호가 입력되고, 상기 제1 입력 신호에 기초하여, 상기 제2 입력 신호에 포함되는 상기 에코를 제거 또는 감쇠한 신호를 출력하는 에코 제거부와,
    상기 에코 제거부로부터 출력되는 상기 신호에 포함되는 노이즈를 제거 또는 감쇠한 신호를 출력하는 노이즈 제거부와,
    상기 에코 제거부로부터 출력되는 상기 신호에 포함되는 에코의 신호 레벨에 기초하여, 상기 신호 레벨이 소정 레벨 이상인 경우에는 상기 에코 제거부로부터 출력되는 상기 신호를 출력 신호로서 출력하고, 상기 신호 레벨이 상기 소정 레벨 미만인 경우에는 상기 노이즈 제거부로부터 출력되는 상기 신호를 출력 신호로서 출력하는 출력 제어부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 에코 방지 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 에코 제거부는,
    상기 제1 입력 신호가 입력되는 적응 필터와,
    상기 제2 입력 신호로부터 상기 적응 필터의 출력 신호를 감산하여 출력하는 감산부
    를 구비하고,
    상기 적응 필터는, 상기 제1 입력 신호와 상기 감산부의 출력 신호에 기초하여, 상기 감산부의 출력 신호를 상기 제2 입력 신호에 포함되는 상기 에코를 제거 또는 감쇠한 신호로 하기 위해서 필터 계수를 적응적으로 갱신 가능한 것을 특징으로 하는 에코 방지 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 출력 제어부는,
    상기 에코 방지 장치의 기동 시에는, 상기 에코 제거부로부터 출력되는 상기 신호를 상기 출력 신호로서 출력하는 것을 특징으로 하는 에코 방지 장치.
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