反響消去方法、反響消去装置及び反響消去プログラム
【課題】状況に応じてエコー抑圧ゲインの大きさを変更し、十分にエコー抑圧をしながら、音声歪を同時に少なくする反響消去技術を提供する。
【解決手段】本発明に係る反響消去技術は、収音信号に基づいて得られる信号Ｄ（ｆ，ｋ）及び受話信号Ｘ（ｆ，ｋ）を用いて、エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を求め、信号Ｄ（ｆ，ｋ）からエコー成分を取り除いた信号Ｄ’（ｆ，ｋ）を用いて、抑圧対象の信号が母音であるか子音であるかを判定し、抑圧対象の信号が母音であると判定された場合にはγ２を緩和係数β（ｋ）とし、それ以外の場合にはγ１（＜γ２）を緩和係数β（ｋ）とし、信号Ｄ（ｆ，ｋ）とエコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）と緩和係数β（ｋ）との積から信号Ｄ（ｆ，ｋ）と緩和係数β（ｋ）との積を減算しＤ（ｆ，ｋ）に加算した結果が得られるような処理を行う。
【解決手段】本発明に係る反響消去技術は、収音信号に基づいて得られる信号Ｄ（ｆ，ｋ）及び受話信号Ｘ（ｆ，ｋ）を用いて、エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を求め、信号Ｄ（ｆ，ｋ）からエコー成分を取り除いた信号Ｄ’（ｆ，ｋ）を用いて、抑圧対象の信号が母音であるか子音であるかを判定し、抑圧対象の信号が母音であると判定された場合にはγ２を緩和係数β（ｋ）とし、それ以外の場合にはγ１（＜γ２）を緩和係数β（ｋ）とし、信号Ｄ（ｆ，ｋ）とエコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）と緩和係数β（ｋ）との積から信号Ｄ（ｆ，ｋ）と緩和係数β（ｋ）との積を減算しＤ（ｆ，ｋ）に加算した結果が得られるような処理を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクで収音される収音信号からスピーカで再生される受話信号に起因するエコー成分を、周波数毎にゲインを乗じて抑圧する反響消去技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
反響消去装置は、適応フィルタによる線形エコー消去と、振幅スペクトル制御による非線形エコー抑圧の２段構成となっているものがある。非特許文献１記載の反響消去装置１０が、２段構成の反響消去装置の従来技術として知られている。図１を用いて、反響消去装置１０の概略を説明する。
【０００３】
スピーカ２で再生された受話信号ｘ（ｎ）はエコー経路５を経て、マイク３に回り込む。反響消去装置１０は、マイク３で収音される収音信号ｙ（ｎ）からスピーカ２で再生される受話信号ｘ（ｎ）に起因するエコー成分を抑圧する。なお、ｎは時刻を表す整数である。
【０００４】
この構成では、適応フィルタ部１１において、受話端１から入力される受話信号ｘ（ｎ）を用いて、収音信号ｙ（ｎ）から線形処理でエコー成分を消去し、残留エコー信号ｄ１（ｎ）を求める。さらに、周波数領域変換部１３において、残留エコー信号ｄ１（ｎ）を現在時刻ｎからｄ１（ｎ）、ｄ１（ｎ−１）、…、ｄ１（ｎ−Ｌ＋１）のＬ個分を１フレームとし、周波数領域の信号Ｄ１（ｆ，ｋ）に変換する。Ｄ１（ｆ，ｋ）は残留エコー信号ｄ１（ｎ）をフーリエ変換したものであり、ｆは離散角周波数を、ｋはフレーム時刻を表し、フーリエ変換長をＦとしたときｆは１からＦの整数である。
【０００５】
雑音抑圧部１５において、残留エコー信号Ｄ１（ｆ，ｋ）に含まれる雑音成分を抑圧し、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）を求める。周波数領域変換部１７において、受話信号ｘ（ｎ）を周波数領域の信号Ｘ（ｆ，ｋ）に変換する。さらに、残留エコー抑圧部１８において、この信号Ｘ（ｆ，ｋ）を用いて、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）に含まれる残留エコー成分を抑圧し、送話信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求める。時間領域変換部１９において、送話信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を時間領域の送話信号ｄ３（ｎ）に変換し、送話端４へ出力する。
【０００６】
ここで残留エコー抑圧部１８におけるエコー抑圧処理の部分に着目する。残留エコー抑圧部１８では、エコー抑圧ゲインＧ（ｆ，ｋ）を求め、残留エコー抑圧部１８の入力信号であるＤ２（ｆ，ｋ）に対して周波数領域でＧ（ｆ，ｋ）を乗ずることでエコーを抑圧している。具体的にはエコー抑圧ゲインＧ（ｆ，ｋ）を
Ｇ（ｆ，ｋ）＝（|Ｄ２（ｆ，ｋ）|２−|Ｙ＾（ｆ，ｋ）|２）／|Ｄ２（ｆ，ｋ）|２ （１）
として計算する。|・｜は絶対値を取ることを表す。さらに、送話信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を
Ｄ３（ｆ，ｋ）＝Ｇ（ｆ，ｋ）Ｄ２（ｆ，ｋ） （２）
として計算する。
式（１）のＹ＾（ｆ，ｋ）は疑似残留エコーであり、非特許文献１では
E[|Y^（f,k）|2]=E[|H（f,k）|2]|X（f,k）|2+βE[|Y^（f,k-1）|2］ （３）
として求めている。Ｈ（ｆ，ｋ）は疑似残留エコー経路を表し、Ｅ［|Ｘ（ｆ，ｋ）|２］とＥ［|Ｄ２（ｆ，ｋ）|２］の比の最小値等を用いて求める。Ｅ［・］は集合平均を取ることを表す。βは忘却定数で残響時間に合わせた値に設定する。
【０００７】
残留エコー抑圧部１８における振幅スペクトル制御は、適応フィルタ部１１でエコーが消しきれなかった場合に残る残留エコー成分を消去することができる。しかし、適応フィルタ部１１と異なり、エコー抑圧量に応じてエコーとは関係ない送話音声も一部抑圧してしまう。その結果、送話音声が歪んで聞き取りづらくなってしまう問題がある。
【０００８】
そこで、非特許文献１では、音声歪を軽減する方法として原音付加率１−αを設定する方法を提案している。つまり、送話信号を式（２）の代わりに
Ｄ３（ｆ，ｋ）＝（１−α）Ｄ３（ｆ，ｋ）＋αＧ（ｆ，ｋ）Ｄ２（ｆ，ｋ）（４）
としてエコー抑圧ゲインＧ（ｆ，ｋ）の影響を軽減する。ここで原音付加率αは０から１の実数である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】阪内澄宇、羽田陽一、田中雅史、佐々木潤子、片岡章俊著、”雑音抑圧及びエコー抑圧機能を備えた音響エコーキャンセラ”、電子情報通信学会論文誌Ａ、2004年、Vol.J-87-A、No.4、pp.448-457
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
原音付加率を大きくし、エコー抑圧ゲインを小さくすれば音声の歪は少なくなるが、その分エコー消去性能は悪くなり、この二つはトレードオフの関係になっている。最適な原音付加率は、抑圧対象の信号により異なるが、従来技術の原音付加率は固定であり、必ずしも状況に応じた値を設定することができず、最適な原音付加率を設定できないという問題がある。
【００１１】
反響消去装置において、母音部分の信号に対して最適な原音付加率とした場合、子音部分の信号は、もともとの振幅が小さいことに加え、周波数スペクトルの特性が抑圧により変化するため別の子音に聞き間違えるという弊害が生じると考えられる。以下、図２を用いて説明する。送話音声が母音の場合、送話音声に残留エコーが重畳した信号（図２Ａ参照）に、残留エコー抑圧処理により送話音声の欠損が生じた場合にも元のスペクトルと概形はあまり変わらない（図２Ｂ参照）。同様の原音付加率で送話音声が子音の場合、送話音声に残留エコーが重畳した信号（図２Ｃ参照）に、残留エコー抑圧処理により送話音声の欠損が生じると、もともとの振幅が小さいことに加え、周波数スペクトルの特性が抑圧により変化するため（図２Ｄ参照）、元のスペクトルと大きく異なるものとなり、別の子音に聞き間違える等の問題が生じる。
【００１２】
逆に、子音部分の信号に対して最適な原音付加率とした場合には、母音部分で十分なエコー消去性能を得ることができないという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明に係る反響消去技術は、収音信号に基づいて得られる信号ｄ（ｎ）及び受話信号ｘ（ｎ）を、フレーム毎にそれぞれ周波数領域の信号Ｄ（ｆ，ｋ）及びＸ（ｆ，ｋ）に変換し、信号Ｄ（ｆ，ｋ）及びＸ（ｆ，ｋ）を用いて、エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を求め、信号Ｄ（ｆ，ｋ）からエコー成分を取り除いた信号Ｄ’（ｆ，ｋ）を用いて、抑圧対象の信号が母音であるか子音であるかを判定し、抑圧対象の信号が母音であると判定された場合にはγ２を緩和係数β（ｋ）とし、それ以外の場合にはγ１を緩和係数β（ｋ）とし、信号Ｄ（ｆ，ｋ）とエコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）と緩和係数β（ｋ）との積から信号Ｄ（ｆ，ｋ）と緩和係数β（ｋ）との積を減算しＤ（ｆ，ｋ）に加算した結果が得られるような処理を行って、第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求め、第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を時間領域の信号ｄ３（ｎ）に変換する。但し、ｎは時刻を、ｆ＝１，２，…，Ｆは離散角周波数を、ｋはフレーム時刻を表し、γ１＜γ２とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、状況に応じてエコー抑圧ゲインの大きさを変更し、十分にエコー抑圧をしながら、音声歪を同時に少なくするという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の反響消去装置１０を説明するためのブロック図。
【図２】図２Ａは送話音声が母音の場合の送話音声に残留エコーが重畳した信号を、図２Ｂは図２Ａの信号に対し残留エコー抑圧処理を行った後の信号を、図２Ｃは送話音声が子音の場合の送話音声に残留エコーが重畳した信号を、図２Ｄは図２Ｃの信号に対し残留エコー抑圧処理を行った後の信号を表す図。
【図３】実施例１の反響消去装置１００を説明するためのブロック図。
【図４】実施例１の反響消去装置１００の処理フローを説明するための図。
【図５】実施例１の反響消去装置１００の適応フィルタ部１１を説明するためのブロック図。
【図６】実施例１の反響消去装置１００の雑音抑圧部１５を説明するためのブロック図。
【図７】実施例１の反響消去装置１００の第１残留エコー抑圧部１３０、母音子音判定部１４０、緩和係数決定部１５０及び第２エコー抑圧部１６０を説明するためのブロック図。
【図８】実施例１の反響消去装置１００の第１残留エコー抑圧部１３０の処理フローを説明するための図。
【図９】実施例１の反響消去装置１００の母音子音判定部１４０、緩和係数決定部１５０及び第２エコー抑圧部１６０の処理フローを説明するための図。
【図１０】実施例１の反響消去装置１００の緩和係数決定部１５０を説明するためのブロック図。
【図１１】図１１Ａは式Ｄ３（ｆ，ｋ）＝｛１−β（ｋ）（１−Ｇｂ＾（ｆ，ｋ））｝Ｄ２（ｆ，ｋ）を計算するための第２残留エコー抑圧部１６０ａを説明するための、図１１Ａは式D3(f,k)=(1-β(k))D2（f,k）+β(k)D'3（f,k）を計算するための第２残留エコー抑圧部１６０ｂを説明するためのブロック図。
【図１２】実施例２の反響消去装置２００の緩和係数決定部２５０を説明するためのブロック図。
【図１３】実施例２の反響消去装置２００の緩和係数決定部２５０の処理フローを説明するための図。
【図１４】実施例２の反響消去装置２００の緩和係数決定部２５０を説明するための図。
【図１５】実施例３の反響消去装置３００の緩和係数決定部３５０を説明するためのブロック図。
【図１６】実施例３の反響消去装置３００の緩和係数決定部３５０の処理フローを説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
＜反響消去装置１００＞
反響消去装置１００は、マイク３で収音される収音信号ｙ（ｎ）からスピーカ２で再生される受話信号ｘ（ｎ）に起因するエコー成分を周波数毎にエコー抑圧ゲインを乗じて抑圧する。
【００１８】
反響消去装置１００は、例えば、図３に示すように、適応フィルタ部１１、周波数領域変換部１３及び１７、雑音抑圧部１５、時間領域変換部１９、第１残留エコー抑圧部１３０、母音子音判定部１４０、緩和係数決定部１５０及び第２残留エコー抑圧部１６０を有する。図３及び図４を用いて実施例１に係る反響消去装置１００を説明する。なお、図３中、図１と対応する部分には同一の符号を付し、説明を省略する。以下の図についても同様に省略する。
＜適応フィルタ部１１＞
適応フィルタ部１１は、受話端１から入力される受話信号ｘ（ｎ）を用いて、マイク３から入力される収音信号ｙ（ｎ）から線形処理でエコー成分を消去し、残留エコー信号ｄ１（ｎ）を求め（ｓ１１）、周波数領域変換部１３へ出力する。例えば図５に示すように、適応フィルタ部１１は、エコー予測部１１ａ、減算部１１ｂ及びエコー経路推定部１１ｃを備える。
【００１９】
エコー予測部１１ａは、フィルタ係数ベクトルＨ’（ｎ）と受話信号ｘ（ｎ）を受け取り、これを以下の式のように畳み込み、疑似エコー信号ｙ’（ｎ）を求め、これを減算部１１ｂへ送る。
【００２０】
ｙ’（ｎ）＝Ｈ’ Ｔ（ｎ）Ｘ（ｎ）
但し、
Ｈ’（ｎ）＝［ｈ’（ｎ，０）…ｈ’（ｎ，Ｌ−１）］Ｔ
Ｘ（ｎ）＝［ｘ（ｎ）…ｘ（ｎ−Ｌ＋１）］Ｔ
であり、［ ］Ｔはベクトルの転置を、Ｌはフィルタ長を、ｈ’（ｎ，ｌ）は各フィルタ係数を表す。
【００２１】
減算部１１ｂは、収音信号ｙ（ｎ）と疑似エコー信号ｙ’（ｎ）を受け取り、収音信号ｙ（ｎ）から疑似エコー信号ｙ’（ｎ）を差し引き、残留エコー信号ｄ１（ｎ）（＝ｙ（ｎ）−ｙ’（ｎ））を求め、周波数領域変換部１３とエコー経路推定部１１ｃへ送る。
【００２２】
エコー経路推定部１１ｃは、残留エコー信号ｄ１（ｎ）と受話信号ｘ（ｎ）を受け取り、これに基づき、収音信号ｙ（ｎ）と疑似エコー信号ｙ’（ｎ）との誤差が小さくなるようにエコー予測部１１ａのフィルタ係数ベクトルＨ’（ｎ）が更新し、エコー予測部１１ａに送る。例えば、ＮＬＭＳ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムを用いて、以下の式のようにフィルタ係数ｈ’（ｎ＋１）を更新する。
【００２３】
Ｈ’（ｎ＋１）＝Ｈ’（ｎ）＋（μｄ１（ｎ）Ｘ（ｎ））／（ＸＴ（ｎ）Ｘ（ｎ））
但し、μは推定を安定にするために設定されるステップサイズである。
＜周波数領域変換部１３及び１７＞
周波数領域変換部１３は、例えば、残留エコー信号ｄ１（ｎ）を受け取り、現在時刻nからｄ１（ｎ）、ｄ１（ｎ−１）、…、ｄ１（ｎ−Ｌ＋１）のL個分を１フレームとし、フレーム毎に周波数領域の信号Ｄ２（ｆ，ｋ）に変換し（ｓ１３）、雑音抑圧部１５に送る。なお、反響消去装置１００に適応フィルタ部１１を設けない場合には、周波数領域変換部１３は、収音信号ｙ（ｎ）を受け取る構成としてもよい。Ｌは通常１０ｍｓや２０ｍｓに対応するサンプル数を用いる。
【００２４】
周波数領域変換部１７は、受話信号ｘ（ｎ）を受け取り、フレーム毎に周波数領域の信号Ｘ（ｆ，ｋ）に変換し（ｓ１７）、第１エコー抑圧部１３０に送る。なお、変換方式としては、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：discrete Fourier transform）や短時間フーリエ変換（ＳＴＦＴ：short-time Fourier transform）等がある。
＜雑音抑圧部１５＞
雑音抑圧部１５は、周波数領域の残留エコー信号Ｄ１（ｆ，ｋ）を受け取り、この信号Ｄ１（ｆ，ｋ）に含まれる雑音成分Ｎ（ｆ，ｋ）を抑圧し、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）を求め（ｓ１５）、第１残留エコー抑圧部１３０と第２残留エコー抑圧部１６０へ送る。雑音抑圧部１５は、例えば図６に示すように、雑音レベル推定部１５ａ、雑音抑圧ゲイン計算部１５ｂ、乗算部１５ｃを備える。
【００２５】
雑音レベル推定部１５ａは、信号Ｄ１（ｆ，ｋ）を受け取り、音声の存在しない区間の入力信号Ｄ１（ｆ，ｋ）から集合平均Ｅ［|Ｎ（ｆ，ｋ）|２］を求める。但し、Ｎ（ｆ，ｋ）は残留エコー信号Ｄ１（ｆ，ｋ）に含まれる雑音成分とする。
【００２６】
雑音抑圧ゲイン計算部１５ｂは、信号Ｄ１（ｆ，ｋ）と集合平均Ｅ［|Ｎ（ｆ，ｋ）|２］を受け取り、以下の式により、雑音抑圧ゲインＧａ＾（ｆ，ｋ）を求める。
【００２７】
【数１】
【００２８】
乗算部１５ｃは、残留エコー信号Ｄ１（ｆ，ｋ）に雑音抑圧ゲインＧａ＾（ｆ，ｋ）を乗じて、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）を求める。その際、以下の式にように、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）に適当な割合１−αで残留エコー信号Ｄ１（ｆ，ｋ）（原音）を付加し、音声歪をマスクして雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）の聴感上の劣化を抑える構成としてもよい。
Ｄ２（ｆ，ｋ）＝（１−α）Ｄ１（ｆ，ｋ）＋αＧａ＾（ｆ，ｋ）Ｄ１（ｆ，ｋ）
【００２９】
＜第１残留エコー抑圧部１３０＞
第１残留エコー抑圧部１３０は、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）と受話信号Ｘ（ｆ，ｋ）を受け取り、これを用いてエコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を求め、これを信号Ｄ２（ｆ，ｋ）に乗じて第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）を求める（ｓ１３０）。第１残留エコー抑圧部１３０は、第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）を母音子音判定部１４０に送り、エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を第２残留エコー抑圧部１６０に送る。
【００３０】
第１残留エコー抑圧部１３０は、例えば図７に示すように、エコー抑圧ゲイン計算部１３１と乗算部１３５を備える。さらに、エコー抑圧ゲイン計算部１３１は、音響結合量推定部１３２、エコーレベル推定部１３３、ゲイン計算部１３４を備える。図７及び図８を用いて各部の処理を説明する。
【００３１】
音響結合量推定部１３２は、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）と受話信号Ｘ（ｆ，ｋ）を受け取る。音響結合量推定部１３２は、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）と受話信号Ｘ（ｆ，ｋ）の集合平均Ｅ［|Ｄ２（ｆ，ｋ）|２］、Ｅ［|Ｘ（ｆ，ｋ）|２］をそれぞれ求め、Ｅ［|Ｄ２（ｆ，ｋ）|２］、Ｅ［|Ｘ（ｆ，ｋ）|２］の比の最小値を更新することによって、音響結合量の周波数特性Ｅ［|Ｈ（ｆ，ｋ）|２］を求め（ｓ１３２）、エコーレベル推定部１３３へ送る。
【００３２】
エコーレベル推定部１３３は、音響結合量の周波数特性Ｅ［|Ｈ（ｆ，ｋ）|２］と受話信号Ｘ（ｆ，ｋ）を受け取り、式（３）により、疑似残留エコーＹ＾（ｆ，ｋ）の集合平均Ｅ［|Ｙ＾（ｆ，ｋ）|２］を求め（ｓ１３３）、ゲイン計算部１３４に送る。
【００３３】
E[|Y^（f,k）|2]=E[|H（f,k）|2]|X（f,k）|2+βE[|Y^（f,k-1）|2］ （３）
ゲイン計算部１３４は、疑似残留エコーＹ＾（ｆ，ｋ）と雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）を受け取り、式（１）により、エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を求め（ｓ１３１，ｓ１３４）、乗算部１３５と第２残留エコー抑圧部１３５に送る。
【００３４】
Ｇ（ｆ，ｋ）＝（|Ｄ２（ｆ，ｋ）|２−|Ｙ＾（ｆ，ｋ）|２）／|Ｄ２（ｆ，ｋ）|２ （１）
乗算部１３５は、式（２）により、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）にエコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を乗じて、第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）を求め（ｓ１３５）、母音子音判定部１４０に送る。
Ｄ’３（ｆ，ｋ）＝Ｇ（ｆ，ｋ）Ｄ２（ｆ，ｋ） （２）
【００３５】
＜母音子音判定部１４０＞
母音子音判定部１４０は、第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）を受け取り、これを用いて、抑圧対象の信号Ｄ２（ｆ，ｋ）が母音であるか子音であるかを判定する（ｓ１４０）。母音子音判定部１４０は、例えば図７に示すように、判定用評価値計算部１４１と判定部１４３を備える。図７及び図９を用いて各部の処理を説明する。
【００３６】
判定用評価値計算部１４１は、第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）を受け取り、以下の式で、第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）のスペクトルのスパース性を示す値Ｓ（Ｄ’３（ｋ））を求め（ｓ１４１）、判定部１４３に送る。
【００３７】
【数２】
【００３８】
但し、Ｄ’３（ｋ）はＤ’３（ｆ，ｋ）のベクトル表記であり、Ｄ’３（ｋ）＝｛Ｄ’３（０，ｋ），Ｄ’３（１，ｋ），…，Ｄ’３（Ｆ，ｋ）｝であり、ｆｈは考慮する最高周波数を、ｆｌは考慮する最低周波数を表す。例えば、音声通話通信で用いられる３００Ｈｚ〜３ｋＨｚや可聴域２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚを最低周波数及び最高周波数として設定する。この式（５）において、
【００３９】
【数３】
【００４０】
であり、|Ｄ’３（ｆ，ｋ）|のｆｌ≦ｆ≦ｆｈでの値が最もスパースなとき（１つの周波数成分のみ値を持ち、他の周波数成分は０のとき）に１をとり、最もスパースでないとき（全ての周波数成分が同じ値のとき）に√（ｆｈ−ｆｌ＋１）をとる。そのため、０≦Ｓ（Ｄ’３（ｋ））≦１であり、Ｄ’３（ｆ，ｋ）が母音のスペクトルの場合Ｓ（Ｄ’３（ｋ））は１に近い値となり（図２Ｂ参照）、子音の場合Ｓ（Ｄ’３（ｋ））は０に近い値となる（図２Ｄ参照）。
【００４１】
そこで、判定部１４３は、スパース性を示す値Ｓ（Ｄ’３（ｋ））を受け取り、Ｓ（Ｄ’３（ｋ））が予め定められた閾値Ｔ以上か否か判定し、閾値Ｔ以上の場合には母音と判定し、閾値Ｔ未満の場合には子音と判定する（ｓ１４３）。判定部１４３は、判定結果ｊ（ｋ）を緩和係数決定部１５０へ送る。閾値Ｔは０≦Ｔ≦１であり、実験等により予め母音子音を判定することができるように定められる（例えばＴ＝０．５）。また、判定結果ｊ（ｋ）には、例えば、子音であることを表す情報として０を、母音であることを表す情報として１を設定してもよい。
【００４２】
なお、母音子音判定に第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）を用いるのは、判定に用いる信号に、受話信号に由来するエコー成分が残っていると、抑圧対象の信号の性質を誤判定するためである。よって、エコー成分を取り除いた信号であれば、母音子音判定に用いることができる。エコー成分を取り除いた信号とは、例えば、適応フィルタ部１１において線形処理でエコー成分を消去したか、または、第１残留エコー抑圧部１３０で非線形エコー抑圧したか、少なくとも一方の処理を行った信号であればよい。よって、図７中、長破線で示すように雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）を母音子音判定部に送る構成としてもよい。但し、残留エコー成分が含まれるため、判定の精度は落ちる。
【００４３】
＜緩和係数決定部１５０＞
緩和係数決定部１５０は、抑圧対象の信号が母音であると判定された場合には１を緩和係数β（ｋ）とし、それ以外の場合にはγを緩和係数β（ｋ）とする（ｓ１５０）。但し、γは０≦γ＜１とし、実験等により予め適切な値を求め、予め定めておく。
例えば、緩和係数決定部１５０は、図１０に示すように、記憶部１５１、１５３及び切替部１５５を備える。図９及び図１０を用いて各部の処理を説明する。緩和係数決定部１５０は、判定結果ｊ（ｋ）を受け取る。ｊ（ｋ）が母音であることを表す情報の場合には、切替部１５５は、記憶部１５１と接続する。緩和係数決定部１５０は、記憶部１５１から１を取り出し、β（ｋ）＝１として、緩和係数β（ｋ）を決定し、出力する（ｓ１５０、ｓ１５１）。ｊ（ｋ）が子音であることを表す情報の場合には、切替部１５５は、記憶部１５３と接続する。緩和係数決定部１５０は、記憶部１５３からγを取り出し、β（ｋ）＝γとして、緩和係数β（ｋ）を決定し、出力する（ｓ１５０、ｓ１５３）。
【００４４】
なお、母音子音判定部１４０の判定部１４３と緩和係数決定部１５０の処理は、以下の式で表すことができる。
【００４５】
【数４】
【００４６】
＜第２残留エコー抑圧部１６０＞
第２残留エコー抑圧部１６０は、例えば、第２残留エコー抑圧部１６０は、Ｄ２（ｆ，ｋ）とＧｂ＾（ｆ，ｋ）とβ（ｋ）を受け取り、以下の式により第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求め（ｓ１６０）、時間領域変換部１９に送る。
【００４７】
Ｄ３（ｆ，ｋ）＝｛１−β（ｋ）（１−Ｇｂ＾（ｆ，ｋ））｝Ｄ２（ｆ，ｋ） （７）
このときの第２残留エコー抑圧部１６０の構成例を図１１Ａに示す。以下、簡単に処理を説明する。減算部１６２ａは、記憶部１６１ａから取り出した値１から受け取ったエコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を差し引き、（１−Ｇｂ＾（ｆ，ｋ））を求める。乗算部１６３ａは、この値に緩和係数β（ｋ）を乗じ、β（ｋ）（１−Ｇｂ＾（ｆ，ｋ）を求める。減算部１６５ａは記憶部１６４ａから取り出した値１からβ（ｋ）（１−Ｇｂ＾（ｆ，ｋ）を差し引き、｛１―β（ｋ）（１−Ｇｂ＾（ｆ，ｋ））｝を求める。乗算部１６６ａにおいて、この値を雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）に乗じて、第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求め出力する。
このような構成とすることで、送話音声を子音と判定した場合、エコー抑圧ゲインを弱めて送話音声の子音の周波数成分の欠損を緩和することができる。
【００４８】
＜時間領域変換部１９＞
時間領域変換部１９は、第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を受け取り、これを時間領域の信号ｄ３（ｎ）に変換し（ｓ１９）、送話端４に送る。なお、変換方式は、周波数領域変換部１３及び１７の変換方式に対応する逆フーリエ変換等であればよい。
［プログラム及び記録媒体］
上述した反響消去装置は、コンピュータにより機能させることもできる。この場合はコンピュータに、目的とする装置（各種実施例で図に示した機能構成をもつ装置）として機能させるためのプログラム、またはその処理手順（各実施例で示したもの）の各過程をコンピュータに実行させるためのプログラムを、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスク、半導体記憶装置などの記録媒体から、あるいは通信回線を介してそのコンピュータ内にダウンロードし、そのプログラムを実行させればよい。
＜効果＞
このような構成とすることによって、状況に応じて緩和係数（原音付加率）を変更することができ、十分にエコー抑圧をしながら、音声歪を同時に少なくするという効果を奏する。そのため、従来技術と比較して、より音声が聞き取りやすくなる。
【００４９】
抑圧対象の信号が子音か母音かを判定して、判定結果に応じて緩和係数（原音付加率）を変更するので、抑圧対象の信号が子音の場合には、エコー抑圧ゲインを小さく緩和し、音声の歪が小さくし、聞き取り誤りの発生等を防止する。抑圧対象の信号が母音の場合には、エコー抑圧ゲインを大きくし、十分なエコー消去性能を得ることができる。
【００５０】
つまり、本実施例では、音声の性質に従って時刻毎に適切なエコー抑圧ゲインを設定でき、エコー消去量と音声の聞き取りやすさをバランスよく両立することができる。その結果、ハンズフリー通話等での音声がより聞き取りやすくなる。
【００５１】
なお、このエコー抑圧ゲインの緩和に関しては非線形抑圧処理に対して有効なものであり、適応フィルタ部１１の側へ導入しても、もともと音声歪がない上にエコー消去量が減少するだけで逆効果である。また、雑音抑圧の方へ導入することは可能だが、雑音は多くの場合音声の子音に近い広帯域なスペクトルを持つため、雑音が子音と判定され雑音抑圧性能を低下させる結果となり、本発明の効果を得ることはできない。
【００５２】
［変形例］
反響消去装置１００に入力される入力信号及び収音信号がアナログ信号の場合には、反響消去装置１００は、アナログ信号をデジタル信号に変換する図示しないＡ／Ｄ変換部を有してもよい。また、送話端４にアナログ信号を出力する場合には、反響消去装置１００は、デジタル信号をアナログ信号に変換する図示しないＤ／Ａ変換部を有してもよい。
【００５３】
適応フィルタ部１１において、周波数領域の受話信号Ｘ（ｆ，ｋ）及び収音信号Ｙ（ｆ，ｋ）を用いて、エコー成分を消去してもよい。その場合、周波数領域変換部１３は、適応フィルタ部１１の前段に設けられる。適応フィルタ部１１は、周波数領域変換部１３及び１７の出力信号Ｘ（ｆ，ｋ）及びＹ（ｆ，ｋ）を受信する。
【００５４】
第２残留エコー抑圧部１６０は、図７に長破線で示すように、Ｇｂ＾（ｆ，ｋ）に代えてＤ’３（ｆ，ｋ）を受け取り、以下の式（８）により第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求めてもよい。
【００５５】
D3(f,k)=(1-β(k))D2（f,k）+β(k)D'3（f,k） （８）
なお、式（２）より、Ｄ’３（ｆ，ｋ）＝Ｇｂ＾（ｆ，ｋ）Ｄ２（ｆ，ｋ）である。この場合の第２残留エコー抑圧部１６０の構成を図１１Ｂに示す。乗算部１６２ｂは記憶部１６１ｂから取り出した値１から、受け取った緩和係数β（ｋ）を差し引き、（１−β（ｋ））を求める。乗算部１６３は、受け取った雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）にこの値（１−β（ｋ））を乗じ、（１−β（ｋ））Ｄ２（ｆ，ｋ）を求める。乗算部１６４ｂは、受け取ったＤ’３（ｆ，ｋ）に緩和係数β（ｋ）を乗じ、β（ｋ）Ｄ’３（ｆ，ｋ）を求める。加算部１６５ｂは、（１−β（ｋ））Ｄ２（ｆ，ｋ）とβ（ｋ）Ｄ’３（ｆ，ｋ）を加算し、第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求め、出力する。
【００５６】
なお、第２残留エコー抑圧部１６０の構成は図１１Ａ、図１１Ｂの構成に限定されるものではなく、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）とエコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）と緩和係数β（ｋ）との積から雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）と緩和係数β（ｋ）との積を減算し、減算結果をＤ２（ｆ，ｋ）に加算した結果が得られるような処理を行って、第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求めることができればよい。
【００５７】
本発明のポイントは、母音子音判定部１４０で抑圧対象の信号が母音であるか子音であるかを判定し、判定結果を用いて緩和係数β（ｋ）を変更することである。よって、図４中破線で示すように、適応フィルタ部１１における線形エコー消去処理（ｓ１１）や、雑音抑圧部１５の雑音抑圧処理（ｓ１５）は必ずしも行わなくともよく、対応する各部はそれぞれ設けなくともよい。また、母音子音判定部１４０に第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）以外の信号を送る場合には、第１残留エコー抑圧部１３０における第１残留エコー抑圧処理（ｓ１３０）のうち、少なくともエコー抑圧ゲイン計算部１３１においてエコー抑圧ゲインを求めればよく（ｓ１３１）、図８中破線で示すように、乗算部１３５での乗算処理（ｓ１３５）は行わなくともよく、乗算部１３５は設けなくともよい。なお、適応フィルタ部１１、雑音抑圧部１５、第１残留エコー抑圧部１３０、母音子音判定部１４０における処理は例示であり、他の従来技術を用いてもよい。
【００５８】
例えば、母音子音判定部１４０の判定用評価値計算部１４１において、参考文献１記載の方法で第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）のスペクトルのスパース性を求めてもよい。
［参考文献１］荒木章子、中谷智広、澤田宏著、"ディリクレ事前分布を用いた音声のスパース性に基づく音源数推定と音源分離"、音響学会2009年秋季研究発表会、2009
なお、参考文献１において、ディリクレ分布はφの値が1より小さい場合、ベクトルαがスパースなほど大きな値となる。
【００５９】
また、母音子音判定部１４０は、スペクトルのスパース性を示す値を用いずに、例えば参考文献２または３記載の方法で、抑圧対象の信号Ｄ２（ｆ，ｋ）が母音であるか子音であるかを判定してもよい。
［参考文献２］澤田秀之、大加戸稔著、”雑音環境下における音声インターフェース構築のための特定話者のセンシング”、電気学会論文誌、2006、Vol.126, No.11, pp.1446-1453
［参考文献３］二矢田勝行、星見昌克著、”帯域パワーとＬＰＣケプストラム係数の時系列を用いた不特定話者用子音認識法”、電子情報通信学会論文誌Ｄ、1986、Vol.J69-D、No.6、pp.949-957
この場合、参考文献２においては波形の絶対値の時間平均の大きさで母音子音を判断し、参考文献３においてはパワーの変動を見てパワーディップ（子音部）を抽出する。
【００６０】
なお、適応フィルタ部１１等を設けない場合には、周波数領域変換部１３が受け取る信号は、残留エコー信号ｄ１（ｎ）以外の収音信号ｙ（ｎ）に基づいて得られる信号（例えば収音信号ｙ（ｎ）自体等）でもよい。
【００６１】
また、第１残留エコー抑圧部１３０及び第２残留エコー抑圧部１６０が受け取る信号は、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）以外の周波数領域の各信号Ｙ（ｆ，ｋ）、Ｄ１（ｆ，ｋ）の何れかであってもよく、反響消去装置の構成に合わせて適宜変更する。
【００６２】
緩和係数決定部１５０では、β（ｋ）＝１またはγとしているが、これに限定されるものではなく、β（ｋ）＝γ１（＝αγ）またはγ２（＝α）（但し、０＜α＜１）として緩和係数に定数αを乗じてもよい。αとαγの値は実験等により母音に適切な緩和係数として、子音に適切な緩和係数として予め定められる（例えばα＝０．５、γ＝０．５とし、γ１＝０．２５、γ２＝０．５など）。
【００６３】
また、γ１、γ２、緩和係数β（ｋ）は周波数毎に異なる値をとる構成としてもよい。このとき、γ１＝｛γ１（０），γ１（１），…，γ１（Ｆ）｝、γ２＝｛γ２（０），γ２（１），…，γ２（Ｆ）｝、β（ｋ）＝｛β（０，ｋ），β（１，ｋ），…，β（Ｆ，ｋ）｝であり、γ１（ｆ）≦γ２（ｆ）であり、少なくとも一部の離散角周波数ｆ’において、γ１（ｆ’）＜γ２（ｆ’）であればよい。このような構成とすることで、周波数毎に適切な緩和係数を設定することができる。例えば、周波数が高くなるほど、子音部分が多くなるので、緩和係数が小さくなるように設定する構成が考えられる。
【実施例２】
【００６４】
＜反響消去装置２００＞
図３、４、７、１２、１３を用いて実施例２に係る反響消去装置２００について実施例１と異なる部分のみ説明する。緩和係数決定部２５０の構成及び処理内容が実施例１と異なる。
【００６５】
母音子音判定部１４０は、判定結果ｊ（ｋ）に加えて、図７中一点鎖線で示すように、判定用評価値計算部１４１で求めたスパース性を示す値Ｓ（Ｄ’３（ｋ））も緩和係数決定部２５０へ出力する。
＜緩和係数決定部２５０＞
緩和係数決定部２５０は、判定結果ｊ（ｋ）とスパース性を示す値Ｓ（Ｄ’３（ｋ））を受け取る。ｊ（ｋ）が母音であることを表す情報の場合には、切替部２５８は、記憶部２５１と接続する。緩和係数決定部２５０は、記憶部２５１から１を取り出し、β（ｋ）＝１として、緩和係数β（ｋ）を決定し、出力する（ｓ２５０、ｓ２５１）。
【００６６】
ｊ（ｋ）が子音であることを表す情報の場合には、切替部２５８は、加算部２５７と接続する。緩和係数決定部２５０は、加算部２５７からγ１（ｋ）＝１−κ（Ｔ−Ｓ（Ｄ’（ｋ））を受け取り、β（ｋ）＝γ１として、緩和係数β（ｋ）を決定し、出力する（ｓ２５０、ｓ２５７）。なお、０≦κ≦１／Ｔとする。図１３にＳ（Ｄ’（ｋ））とβ（ｋ）の関係を示す。
【００６７】
なお、減算部２５４は、記憶部２５４から取り出した閾値Ｔから受け取ったＳ（Ｄ’（ｋ））を差し引き、（Ｔ−Ｓ（Ｄ’（ｋ）））を求める。乗算部２５６は、記憶部２５５から取り出した値κを（Ｔ−Ｓ（Ｄ’（ｋ）））に乗じ、κ（Ｔ−Ｓ（Ｄ’（ｋ））を求める。加算部２５７は、記憶部２５１から取り出した値１からκ（Ｔ−Ｓ（Ｄ’（ｋ））を差し引き、γ１（ｋ）を求め、格納しておく。
【００６８】
なお、母音子音判定部１４０の判定部１４３と緩和係数決定部２５０の処理は、以下の式で表すことができる。
【００６９】
【数５】
【００７０】
＜効果＞
このような構成とすることで、実施例１と同様の効果を奏する。さらにＳ（Ｄ’（ｋ））＜Ｔとなる範囲のうちでも、非常にスパース性の低い信号は抑圧を小さ目に、ある程度スパース性のある信号に対しては抑圧を大き目に設定するといった柔軟な設定が可能となる。
【００７１】
［変形例］
実施例２では、閾値ＴとＳ（Ｄ’（ｋ））の関係により、場合分けして緩和係数β（ｋ）を求めているが、場合分けせず、緩和係数β（ｋ）はＳ（Ｄ’（ｋ））が増加するにしたがって単調増加する値であるとしてもよい。
【００７２】
前述のとおり、０≦Ｓ（Ｄ’３（ｋ））≦１なので、閾値Ｔ＝１とすれば、このような構成を実現することができる。さらに、母音子音判定部の処理を省き、簡略化することができる。つまり、図７において、母音子音判定部１４０は判定用評価値計算部１４１のみを備え、Ｓ（Ｄ’（ｋ））のみを出力する。図１２において、記憶部２５１と切替部２５８を設けず、緩和係数決定部２５０は、フレーム毎にβ（ｋ）＝１−κ（Ｔ−Ｓ（Ｄ’（ｋ））を算出し、出力する。このような構成の場合にも、状況に応じてエコー抑圧ゲインの大きさを変更することができ、非常にスパース性の低い信号は抑圧を小さ目に、ある程度スパース性のある信号に対しては抑圧を大き目に設定するといった柔軟な設定が可能となる。
【００７３】
なお、κは周波数毎に異なる値をとる構成としてもよい。このとき、κ＝｛κ（０），κ（１），…，κ（Ｆ）｝であり、少なくとも一部の離散角周波数ｆ’において、１−κ（ｆ’）（Ｔ−Ｓ（Ｄ’（ｋ））＜γ２（ｆ’）であればよい。このような構成とすることで、β（ｋ）を周波数毎に異なる値とし、より細かな緩和係数の設定を可能とする。
【実施例３】
【００７４】
＜反響消去装置３００＞
図３、４、７、１５、１６を用いて実施例３に係る反響消去装置３００について実施例１と異なる部分のみ説明する。緩和係数決定部３５０の構成及び処理内容が実施例１と異なる。
＜緩和係数決定部３５０＞
緩和係数決定部３５０は、判定結果ｊ（ｋ）と受話信号Ｘ（ｋ）と第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｋ）を受け取る。ｊ（ｋ）が母音であることを表す情報の場合には、切替部３５６は、記憶部３５４と接続する。
【００７５】
送話音声検知部３５１及び判定部３５２は、それぞれ判定結果ｊ（ｋ）を受け取り、ｊ（ｋ）が子音であることを表す情報の場合には、以下の処理を行う。
【００７６】
まず、送話音声検知部３５１において、||Ｄ’３（ｋ）||／||Ｘ（ｋ）||を求める。なお、||・||はノルムをとることを表し、Ｘ（ｋ）＝｛Ｘ（０，ｋ），Ｘ（１，ｋ），…，Ｘ（Ｆ，ｋ）｝である。
【００７７】
判定部３５２は、この値||Ｄ’３（ｋ）||／||Ｘ（ｋ）||を受け取り、閾値Ｔｒより小さいか否かを判定し、判定結果ｊ２（ｋ）を切替部３５６に出力する。ｊ２（ｋ）が閾値Ｔｒより小さいことを表す情報の場合には、切替部３５６は、判定結果ｊ（ｋ）の値に係らず、記憶部３５４と接続する。緩和係数決定部３５０は、記憶部３５４から１を取り出し、β（ｋ）＝１として、緩和係数β（ｋ）を決定し、出力する（ｓ３５０、ｓ３５４）。但し、Ｔｒは予め定められた正の実数であり、送話音声の子音部分が受話信号よりも十分に小さくなった場合に緩和係数が１になるよう調整するための値であり、実験等により予め適切な値を求め、予め定めておく。Ｔｒは０より大きな値であり、例えばＴｒ＝０．０１とする。
【００７８】
切替部３５６は、上述の場合を除いて（つまり、判定結果ｊ（ｋ）が子音であることを表す情報を受け取り、かつ、判定結果ｊ２（ｋ）が閾値Ｔｒより大きいことを表す情報を受け取った場合）には、記憶部３５５と接続する。緩和係数決定部３５０は、記憶部３５５からγ１（０≦γ１＜１）を取り出し、β（ｋ）＝γ１として、緩和係数β（ｋ）を決定し、出力する（ｓ３５０、ｓ３５５）。
【００７９】
なお、母音子音判定部１４０の判定部１４３と緩和係数決定部３５０の処理は、以下の式で表すことができる。
【００８０】
【数６】
【００８１】
＜効果＞
このような構成とすることで、実施例１と同様の効果を得ることができる。さらに、送話音声が存在しない、または、送話音声が非常に小さいときには、第１エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）がスパース性を持っていたとしても緩和係数を１にするので、抑圧ゲインを緩和することなく、十分なエコー消去が可能となる。このようにスパース性の判定と通話状態の判定の両方を用いてゲインを緩和することで、抑圧を緩和する必要がない送話音声がない区間等において、エコーを十分に抑圧することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の反響消去方法は、ハンズフリー通話、ハンズフリー音声認識等に利用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１００、２００、３００ 反響消去装置
１１ 適応フィルタ部
１３、１７ 周波数領域変換部
１５ 雑音抑圧部
１９ 時間領域変換部
１３０ 第１残留エコー抑圧部
１４０ 母音子音判定部
１５０、２５０、３５０ 緩和係数決定部
１６０ 第２残留エコー抑圧部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクで収音される収音信号からスピーカで再生される受話信号に起因するエコー成分を、周波数毎にゲインを乗じて抑圧する反響消去技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
反響消去装置は、適応フィルタによる線形エコー消去と、振幅スペクトル制御による非線形エコー抑圧の２段構成となっているものがある。非特許文献１記載の反響消去装置１０が、２段構成の反響消去装置の従来技術として知られている。図１を用いて、反響消去装置１０の概略を説明する。
【０００３】
スピーカ２で再生された受話信号ｘ（ｎ）はエコー経路５を経て、マイク３に回り込む。反響消去装置１０は、マイク３で収音される収音信号ｙ（ｎ）からスピーカ２で再生される受話信号ｘ（ｎ）に起因するエコー成分を抑圧する。なお、ｎは時刻を表す整数である。
【０００４】
この構成では、適応フィルタ部１１において、受話端１から入力される受話信号ｘ（ｎ）を用いて、収音信号ｙ（ｎ）から線形処理でエコー成分を消去し、残留エコー信号ｄ１（ｎ）を求める。さらに、周波数領域変換部１３において、残留エコー信号ｄ１（ｎ）を現在時刻ｎからｄ１（ｎ）、ｄ１（ｎ−１）、…、ｄ１（ｎ−Ｌ＋１）のＬ個分を１フレームとし、周波数領域の信号Ｄ１（ｆ，ｋ）に変換する。Ｄ１（ｆ，ｋ）は残留エコー信号ｄ１（ｎ）をフーリエ変換したものであり、ｆは離散角周波数を、ｋはフレーム時刻を表し、フーリエ変換長をＦとしたときｆは１からＦの整数である。
【０００５】
雑音抑圧部１５において、残留エコー信号Ｄ１（ｆ，ｋ）に含まれる雑音成分を抑圧し、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）を求める。周波数領域変換部１７において、受話信号ｘ（ｎ）を周波数領域の信号Ｘ（ｆ，ｋ）に変換する。さらに、残留エコー抑圧部１８において、この信号Ｘ（ｆ，ｋ）を用いて、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）に含まれる残留エコー成分を抑圧し、送話信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求める。時間領域変換部１９において、送話信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を時間領域の送話信号ｄ３（ｎ）に変換し、送話端４へ出力する。
【０００６】
ここで残留エコー抑圧部１８におけるエコー抑圧処理の部分に着目する。残留エコー抑圧部１８では、エコー抑圧ゲインＧ（ｆ，ｋ）を求め、残留エコー抑圧部１８の入力信号であるＤ２（ｆ，ｋ）に対して周波数領域でＧ（ｆ，ｋ）を乗ずることでエコーを抑圧している。具体的にはエコー抑圧ゲインＧ（ｆ，ｋ）を
Ｇ（ｆ，ｋ）＝（|Ｄ２（ｆ，ｋ）|２−|Ｙ＾（ｆ，ｋ）|２）／|Ｄ２（ｆ，ｋ）|２ （１）
として計算する。|・｜は絶対値を取ることを表す。さらに、送話信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を
Ｄ３（ｆ，ｋ）＝Ｇ（ｆ，ｋ）Ｄ２（ｆ，ｋ） （２）
として計算する。
式（１）のＹ＾（ｆ，ｋ）は疑似残留エコーであり、非特許文献１では
E[|Y^（f,k）|2]=E[|H（f,k）|2]|X（f,k）|2+βE[|Y^（f,k-1）|2］ （３）
として求めている。Ｈ（ｆ，ｋ）は疑似残留エコー経路を表し、Ｅ［|Ｘ（ｆ，ｋ）|２］とＥ［|Ｄ２（ｆ，ｋ）|２］の比の最小値等を用いて求める。Ｅ［・］は集合平均を取ることを表す。βは忘却定数で残響時間に合わせた値に設定する。
【０００７】
残留エコー抑圧部１８における振幅スペクトル制御は、適応フィルタ部１１でエコーが消しきれなかった場合に残る残留エコー成分を消去することができる。しかし、適応フィルタ部１１と異なり、エコー抑圧量に応じてエコーとは関係ない送話音声も一部抑圧してしまう。その結果、送話音声が歪んで聞き取りづらくなってしまう問題がある。
【０００８】
そこで、非特許文献１では、音声歪を軽減する方法として原音付加率１−αを設定する方法を提案している。つまり、送話信号を式（２）の代わりに
Ｄ３（ｆ，ｋ）＝（１−α）Ｄ３（ｆ，ｋ）＋αＧ（ｆ，ｋ）Ｄ２（ｆ，ｋ）（４）
としてエコー抑圧ゲインＧ（ｆ，ｋ）の影響を軽減する。ここで原音付加率αは０から１の実数である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】阪内澄宇、羽田陽一、田中雅史、佐々木潤子、片岡章俊著、”雑音抑圧及びエコー抑圧機能を備えた音響エコーキャンセラ”、電子情報通信学会論文誌Ａ、2004年、Vol.J-87-A、No.4、pp.448-457
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
原音付加率を大きくし、エコー抑圧ゲインを小さくすれば音声の歪は少なくなるが、その分エコー消去性能は悪くなり、この二つはトレードオフの関係になっている。最適な原音付加率は、抑圧対象の信号により異なるが、従来技術の原音付加率は固定であり、必ずしも状況に応じた値を設定することができず、最適な原音付加率を設定できないという問題がある。
【００１１】
反響消去装置において、母音部分の信号に対して最適な原音付加率とした場合、子音部分の信号は、もともとの振幅が小さいことに加え、周波数スペクトルの特性が抑圧により変化するため別の子音に聞き間違えるという弊害が生じると考えられる。以下、図２を用いて説明する。送話音声が母音の場合、送話音声に残留エコーが重畳した信号（図２Ａ参照）に、残留エコー抑圧処理により送話音声の欠損が生じた場合にも元のスペクトルと概形はあまり変わらない（図２Ｂ参照）。同様の原音付加率で送話音声が子音の場合、送話音声に残留エコーが重畳した信号（図２Ｃ参照）に、残留エコー抑圧処理により送話音声の欠損が生じると、もともとの振幅が小さいことに加え、周波数スペクトルの特性が抑圧により変化するため（図２Ｄ参照）、元のスペクトルと大きく異なるものとなり、別の子音に聞き間違える等の問題が生じる。
【００１２】
逆に、子音部分の信号に対して最適な原音付加率とした場合には、母音部分で十分なエコー消去性能を得ることができないという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明に係る反響消去技術は、収音信号に基づいて得られる信号ｄ（ｎ）及び受話信号ｘ（ｎ）を、フレーム毎にそれぞれ周波数領域の信号Ｄ（ｆ，ｋ）及びＸ（ｆ，ｋ）に変換し、信号Ｄ（ｆ，ｋ）及びＸ（ｆ，ｋ）を用いて、エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を求め、信号Ｄ（ｆ，ｋ）からエコー成分を取り除いた信号Ｄ’（ｆ，ｋ）を用いて、抑圧対象の信号が母音であるか子音であるかを判定し、抑圧対象の信号が母音であると判定された場合にはγ２を緩和係数β（ｋ）とし、それ以外の場合にはγ１を緩和係数β（ｋ）とし、信号Ｄ（ｆ，ｋ）とエコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）と緩和係数β（ｋ）との積から信号Ｄ（ｆ，ｋ）と緩和係数β（ｋ）との積を減算しＤ（ｆ，ｋ）に加算した結果が得られるような処理を行って、第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求め、第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を時間領域の信号ｄ３（ｎ）に変換する。但し、ｎは時刻を、ｆ＝１，２，…，Ｆは離散角周波数を、ｋはフレーム時刻を表し、γ１＜γ２とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、状況に応じてエコー抑圧ゲインの大きさを変更し、十分にエコー抑圧をしながら、音声歪を同時に少なくするという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の反響消去装置１０を説明するためのブロック図。
【図２】図２Ａは送話音声が母音の場合の送話音声に残留エコーが重畳した信号を、図２Ｂは図２Ａの信号に対し残留エコー抑圧処理を行った後の信号を、図２Ｃは送話音声が子音の場合の送話音声に残留エコーが重畳した信号を、図２Ｄは図２Ｃの信号に対し残留エコー抑圧処理を行った後の信号を表す図。
【図３】実施例１の反響消去装置１００を説明するためのブロック図。
【図４】実施例１の反響消去装置１００の処理フローを説明するための図。
【図５】実施例１の反響消去装置１００の適応フィルタ部１１を説明するためのブロック図。
【図６】実施例１の反響消去装置１００の雑音抑圧部１５を説明するためのブロック図。
【図７】実施例１の反響消去装置１００の第１残留エコー抑圧部１３０、母音子音判定部１４０、緩和係数決定部１５０及び第２エコー抑圧部１６０を説明するためのブロック図。
【図８】実施例１の反響消去装置１００の第１残留エコー抑圧部１３０の処理フローを説明するための図。
【図９】実施例１の反響消去装置１００の母音子音判定部１４０、緩和係数決定部１５０及び第２エコー抑圧部１６０の処理フローを説明するための図。
【図１０】実施例１の反響消去装置１００の緩和係数決定部１５０を説明するためのブロック図。
【図１１】図１１Ａは式Ｄ３（ｆ，ｋ）＝｛１−β（ｋ）（１−Ｇｂ＾（ｆ，ｋ））｝Ｄ２（ｆ，ｋ）を計算するための第２残留エコー抑圧部１６０ａを説明するための、図１１Ａは式D3(f,k)=(1-β(k))D2（f,k）+β(k)D'3（f,k）を計算するための第２残留エコー抑圧部１６０ｂを説明するためのブロック図。
【図１２】実施例２の反響消去装置２００の緩和係数決定部２５０を説明するためのブロック図。
【図１３】実施例２の反響消去装置２００の緩和係数決定部２５０の処理フローを説明するための図。
【図１４】実施例２の反響消去装置２００の緩和係数決定部２５０を説明するための図。
【図１５】実施例３の反響消去装置３００の緩和係数決定部３５０を説明するためのブロック図。
【図１６】実施例３の反響消去装置３００の緩和係数決定部３５０の処理フローを説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
＜反響消去装置１００＞
反響消去装置１００は、マイク３で収音される収音信号ｙ（ｎ）からスピーカ２で再生される受話信号ｘ（ｎ）に起因するエコー成分を周波数毎にエコー抑圧ゲインを乗じて抑圧する。
【００１８】
反響消去装置１００は、例えば、図３に示すように、適応フィルタ部１１、周波数領域変換部１３及び１７、雑音抑圧部１５、時間領域変換部１９、第１残留エコー抑圧部１３０、母音子音判定部１４０、緩和係数決定部１５０及び第２残留エコー抑圧部１６０を有する。図３及び図４を用いて実施例１に係る反響消去装置１００を説明する。なお、図３中、図１と対応する部分には同一の符号を付し、説明を省略する。以下の図についても同様に省略する。
＜適応フィルタ部１１＞
適応フィルタ部１１は、受話端１から入力される受話信号ｘ（ｎ）を用いて、マイク３から入力される収音信号ｙ（ｎ）から線形処理でエコー成分を消去し、残留エコー信号ｄ１（ｎ）を求め（ｓ１１）、周波数領域変換部１３へ出力する。例えば図５に示すように、適応フィルタ部１１は、エコー予測部１１ａ、減算部１１ｂ及びエコー経路推定部１１ｃを備える。
【００１９】
エコー予測部１１ａは、フィルタ係数ベクトルＨ’（ｎ）と受話信号ｘ（ｎ）を受け取り、これを以下の式のように畳み込み、疑似エコー信号ｙ’（ｎ）を求め、これを減算部１１ｂへ送る。
【００２０】
ｙ’（ｎ）＝Ｈ’ Ｔ（ｎ）Ｘ（ｎ）
但し、
Ｈ’（ｎ）＝［ｈ’（ｎ，０）…ｈ’（ｎ，Ｌ−１）］Ｔ
Ｘ（ｎ）＝［ｘ（ｎ）…ｘ（ｎ−Ｌ＋１）］Ｔ
であり、［ ］Ｔはベクトルの転置を、Ｌはフィルタ長を、ｈ’（ｎ，ｌ）は各フィルタ係数を表す。
【００２１】
減算部１１ｂは、収音信号ｙ（ｎ）と疑似エコー信号ｙ’（ｎ）を受け取り、収音信号ｙ（ｎ）から疑似エコー信号ｙ’（ｎ）を差し引き、残留エコー信号ｄ１（ｎ）（＝ｙ（ｎ）−ｙ’（ｎ））を求め、周波数領域変換部１３とエコー経路推定部１１ｃへ送る。
【００２２】
エコー経路推定部１１ｃは、残留エコー信号ｄ１（ｎ）と受話信号ｘ（ｎ）を受け取り、これに基づき、収音信号ｙ（ｎ）と疑似エコー信号ｙ’（ｎ）との誤差が小さくなるようにエコー予測部１１ａのフィルタ係数ベクトルＨ’（ｎ）が更新し、エコー予測部１１ａに送る。例えば、ＮＬＭＳ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムを用いて、以下の式のようにフィルタ係数ｈ’（ｎ＋１）を更新する。
【００２３】
Ｈ’（ｎ＋１）＝Ｈ’（ｎ）＋（μｄ１（ｎ）Ｘ（ｎ））／（ＸＴ（ｎ）Ｘ（ｎ））
但し、μは推定を安定にするために設定されるステップサイズである。
＜周波数領域変換部１３及び１７＞
周波数領域変換部１３は、例えば、残留エコー信号ｄ１（ｎ）を受け取り、現在時刻nからｄ１（ｎ）、ｄ１（ｎ−１）、…、ｄ１（ｎ−Ｌ＋１）のL個分を１フレームとし、フレーム毎に周波数領域の信号Ｄ２（ｆ，ｋ）に変換し（ｓ１３）、雑音抑圧部１５に送る。なお、反響消去装置１００に適応フィルタ部１１を設けない場合には、周波数領域変換部１３は、収音信号ｙ（ｎ）を受け取る構成としてもよい。Ｌは通常１０ｍｓや２０ｍｓに対応するサンプル数を用いる。
【００２４】
周波数領域変換部１７は、受話信号ｘ（ｎ）を受け取り、フレーム毎に周波数領域の信号Ｘ（ｆ，ｋ）に変換し（ｓ１７）、第１エコー抑圧部１３０に送る。なお、変換方式としては、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：discrete Fourier transform）や短時間フーリエ変換（ＳＴＦＴ：short-time Fourier transform）等がある。
＜雑音抑圧部１５＞
雑音抑圧部１５は、周波数領域の残留エコー信号Ｄ１（ｆ，ｋ）を受け取り、この信号Ｄ１（ｆ，ｋ）に含まれる雑音成分Ｎ（ｆ，ｋ）を抑圧し、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）を求め（ｓ１５）、第１残留エコー抑圧部１３０と第２残留エコー抑圧部１６０へ送る。雑音抑圧部１５は、例えば図６に示すように、雑音レベル推定部１５ａ、雑音抑圧ゲイン計算部１５ｂ、乗算部１５ｃを備える。
【００２５】
雑音レベル推定部１５ａは、信号Ｄ１（ｆ，ｋ）を受け取り、音声の存在しない区間の入力信号Ｄ１（ｆ，ｋ）から集合平均Ｅ［|Ｎ（ｆ，ｋ）|２］を求める。但し、Ｎ（ｆ，ｋ）は残留エコー信号Ｄ１（ｆ，ｋ）に含まれる雑音成分とする。
【００２６】
雑音抑圧ゲイン計算部１５ｂは、信号Ｄ１（ｆ，ｋ）と集合平均Ｅ［|Ｎ（ｆ，ｋ）|２］を受け取り、以下の式により、雑音抑圧ゲインＧａ＾（ｆ，ｋ）を求める。
【００２７】
【数１】
【００２８】
乗算部１５ｃは、残留エコー信号Ｄ１（ｆ，ｋ）に雑音抑圧ゲインＧａ＾（ｆ，ｋ）を乗じて、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）を求める。その際、以下の式にように、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）に適当な割合１−αで残留エコー信号Ｄ１（ｆ，ｋ）（原音）を付加し、音声歪をマスクして雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）の聴感上の劣化を抑える構成としてもよい。
Ｄ２（ｆ，ｋ）＝（１−α）Ｄ１（ｆ，ｋ）＋αＧａ＾（ｆ，ｋ）Ｄ１（ｆ，ｋ）
【００２９】
＜第１残留エコー抑圧部１３０＞
第１残留エコー抑圧部１３０は、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）と受話信号Ｘ（ｆ，ｋ）を受け取り、これを用いてエコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を求め、これを信号Ｄ２（ｆ，ｋ）に乗じて第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）を求める（ｓ１３０）。第１残留エコー抑圧部１３０は、第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）を母音子音判定部１４０に送り、エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を第２残留エコー抑圧部１６０に送る。
【００３０】
第１残留エコー抑圧部１３０は、例えば図７に示すように、エコー抑圧ゲイン計算部１３１と乗算部１３５を備える。さらに、エコー抑圧ゲイン計算部１３１は、音響結合量推定部１３２、エコーレベル推定部１３３、ゲイン計算部１３４を備える。図７及び図８を用いて各部の処理を説明する。
【００３１】
音響結合量推定部１３２は、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）と受話信号Ｘ（ｆ，ｋ）を受け取る。音響結合量推定部１３２は、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）と受話信号Ｘ（ｆ，ｋ）の集合平均Ｅ［|Ｄ２（ｆ，ｋ）|２］、Ｅ［|Ｘ（ｆ，ｋ）|２］をそれぞれ求め、Ｅ［|Ｄ２（ｆ，ｋ）|２］、Ｅ［|Ｘ（ｆ，ｋ）|２］の比の最小値を更新することによって、音響結合量の周波数特性Ｅ［|Ｈ（ｆ，ｋ）|２］を求め（ｓ１３２）、エコーレベル推定部１３３へ送る。
【００３２】
エコーレベル推定部１３３は、音響結合量の周波数特性Ｅ［|Ｈ（ｆ，ｋ）|２］と受話信号Ｘ（ｆ，ｋ）を受け取り、式（３）により、疑似残留エコーＹ＾（ｆ，ｋ）の集合平均Ｅ［|Ｙ＾（ｆ，ｋ）|２］を求め（ｓ１３３）、ゲイン計算部１３４に送る。
【００３３】
E[|Y^（f,k）|2]=E[|H（f,k）|2]|X（f,k）|2+βE[|Y^（f,k-1）|2］ （３）
ゲイン計算部１３４は、疑似残留エコーＹ＾（ｆ，ｋ）と雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）を受け取り、式（１）により、エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を求め（ｓ１３１，ｓ１３４）、乗算部１３５と第２残留エコー抑圧部１３５に送る。
【００３４】
Ｇ（ｆ，ｋ）＝（|Ｄ２（ｆ，ｋ）|２−|Ｙ＾（ｆ，ｋ）|２）／|Ｄ２（ｆ，ｋ）|２ （１）
乗算部１３５は、式（２）により、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）にエコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を乗じて、第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）を求め（ｓ１３５）、母音子音判定部１４０に送る。
Ｄ’３（ｆ，ｋ）＝Ｇ（ｆ，ｋ）Ｄ２（ｆ，ｋ） （２）
【００３５】
＜母音子音判定部１４０＞
母音子音判定部１４０は、第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）を受け取り、これを用いて、抑圧対象の信号Ｄ２（ｆ，ｋ）が母音であるか子音であるかを判定する（ｓ１４０）。母音子音判定部１４０は、例えば図７に示すように、判定用評価値計算部１４１と判定部１４３を備える。図７及び図９を用いて各部の処理を説明する。
【００３６】
判定用評価値計算部１４１は、第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）を受け取り、以下の式で、第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）のスペクトルのスパース性を示す値Ｓ（Ｄ’３（ｋ））を求め（ｓ１４１）、判定部１４３に送る。
【００３７】
【数２】
【００３８】
但し、Ｄ’３（ｋ）はＤ’３（ｆ，ｋ）のベクトル表記であり、Ｄ’３（ｋ）＝｛Ｄ’３（０，ｋ），Ｄ’３（１，ｋ），…，Ｄ’３（Ｆ，ｋ）｝であり、ｆｈは考慮する最高周波数を、ｆｌは考慮する最低周波数を表す。例えば、音声通話通信で用いられる３００Ｈｚ〜３ｋＨｚや可聴域２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚを最低周波数及び最高周波数として設定する。この式（５）において、
【００３９】
【数３】
【００４０】
であり、|Ｄ’３（ｆ，ｋ）|のｆｌ≦ｆ≦ｆｈでの値が最もスパースなとき（１つの周波数成分のみ値を持ち、他の周波数成分は０のとき）に１をとり、最もスパースでないとき（全ての周波数成分が同じ値のとき）に√（ｆｈ−ｆｌ＋１）をとる。そのため、０≦Ｓ（Ｄ’３（ｋ））≦１であり、Ｄ’３（ｆ，ｋ）が母音のスペクトルの場合Ｓ（Ｄ’３（ｋ））は１に近い値となり（図２Ｂ参照）、子音の場合Ｓ（Ｄ’３（ｋ））は０に近い値となる（図２Ｄ参照）。
【００４１】
そこで、判定部１４３は、スパース性を示す値Ｓ（Ｄ’３（ｋ））を受け取り、Ｓ（Ｄ’３（ｋ））が予め定められた閾値Ｔ以上か否か判定し、閾値Ｔ以上の場合には母音と判定し、閾値Ｔ未満の場合には子音と判定する（ｓ１４３）。判定部１４３は、判定結果ｊ（ｋ）を緩和係数決定部１５０へ送る。閾値Ｔは０≦Ｔ≦１であり、実験等により予め母音子音を判定することができるように定められる（例えばＴ＝０．５）。また、判定結果ｊ（ｋ）には、例えば、子音であることを表す情報として０を、母音であることを表す情報として１を設定してもよい。
【００４２】
なお、母音子音判定に第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）を用いるのは、判定に用いる信号に、受話信号に由来するエコー成分が残っていると、抑圧対象の信号の性質を誤判定するためである。よって、エコー成分を取り除いた信号であれば、母音子音判定に用いることができる。エコー成分を取り除いた信号とは、例えば、適応フィルタ部１１において線形処理でエコー成分を消去したか、または、第１残留エコー抑圧部１３０で非線形エコー抑圧したか、少なくとも一方の処理を行った信号であればよい。よって、図７中、長破線で示すように雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）を母音子音判定部に送る構成としてもよい。但し、残留エコー成分が含まれるため、判定の精度は落ちる。
【００４３】
＜緩和係数決定部１５０＞
緩和係数決定部１５０は、抑圧対象の信号が母音であると判定された場合には１を緩和係数β（ｋ）とし、それ以外の場合にはγを緩和係数β（ｋ）とする（ｓ１５０）。但し、γは０≦γ＜１とし、実験等により予め適切な値を求め、予め定めておく。
例えば、緩和係数決定部１５０は、図１０に示すように、記憶部１５１、１５３及び切替部１５５を備える。図９及び図１０を用いて各部の処理を説明する。緩和係数決定部１５０は、判定結果ｊ（ｋ）を受け取る。ｊ（ｋ）が母音であることを表す情報の場合には、切替部１５５は、記憶部１５１と接続する。緩和係数決定部１５０は、記憶部１５１から１を取り出し、β（ｋ）＝１として、緩和係数β（ｋ）を決定し、出力する（ｓ１５０、ｓ１５１）。ｊ（ｋ）が子音であることを表す情報の場合には、切替部１５５は、記憶部１５３と接続する。緩和係数決定部１５０は、記憶部１５３からγを取り出し、β（ｋ）＝γとして、緩和係数β（ｋ）を決定し、出力する（ｓ１５０、ｓ１５３）。
【００４４】
なお、母音子音判定部１４０の判定部１４３と緩和係数決定部１５０の処理は、以下の式で表すことができる。
【００４５】
【数４】
【００４６】
＜第２残留エコー抑圧部１６０＞
第２残留エコー抑圧部１６０は、例えば、第２残留エコー抑圧部１６０は、Ｄ２（ｆ，ｋ）とＧｂ＾（ｆ，ｋ）とβ（ｋ）を受け取り、以下の式により第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求め（ｓ１６０）、時間領域変換部１９に送る。
【００４７】
Ｄ３（ｆ，ｋ）＝｛１−β（ｋ）（１−Ｇｂ＾（ｆ，ｋ））｝Ｄ２（ｆ，ｋ） （７）
このときの第２残留エコー抑圧部１６０の構成例を図１１Ａに示す。以下、簡単に処理を説明する。減算部１６２ａは、記憶部１６１ａから取り出した値１から受け取ったエコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を差し引き、（１−Ｇｂ＾（ｆ，ｋ））を求める。乗算部１６３ａは、この値に緩和係数β（ｋ）を乗じ、β（ｋ）（１−Ｇｂ＾（ｆ，ｋ）を求める。減算部１６５ａは記憶部１６４ａから取り出した値１からβ（ｋ）（１−Ｇｂ＾（ｆ，ｋ）を差し引き、｛１―β（ｋ）（１−Ｇｂ＾（ｆ，ｋ））｝を求める。乗算部１６６ａにおいて、この値を雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）に乗じて、第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求め出力する。
このような構成とすることで、送話音声を子音と判定した場合、エコー抑圧ゲインを弱めて送話音声の子音の周波数成分の欠損を緩和することができる。
【００４８】
＜時間領域変換部１９＞
時間領域変換部１９は、第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を受け取り、これを時間領域の信号ｄ３（ｎ）に変換し（ｓ１９）、送話端４に送る。なお、変換方式は、周波数領域変換部１３及び１７の変換方式に対応する逆フーリエ変換等であればよい。
［プログラム及び記録媒体］
上述した反響消去装置は、コンピュータにより機能させることもできる。この場合はコンピュータに、目的とする装置（各種実施例で図に示した機能構成をもつ装置）として機能させるためのプログラム、またはその処理手順（各実施例で示したもの）の各過程をコンピュータに実行させるためのプログラムを、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスク、半導体記憶装置などの記録媒体から、あるいは通信回線を介してそのコンピュータ内にダウンロードし、そのプログラムを実行させればよい。
＜効果＞
このような構成とすることによって、状況に応じて緩和係数（原音付加率）を変更することができ、十分にエコー抑圧をしながら、音声歪を同時に少なくするという効果を奏する。そのため、従来技術と比較して、より音声が聞き取りやすくなる。
【００４９】
抑圧対象の信号が子音か母音かを判定して、判定結果に応じて緩和係数（原音付加率）を変更するので、抑圧対象の信号が子音の場合には、エコー抑圧ゲインを小さく緩和し、音声の歪が小さくし、聞き取り誤りの発生等を防止する。抑圧対象の信号が母音の場合には、エコー抑圧ゲインを大きくし、十分なエコー消去性能を得ることができる。
【００５０】
つまり、本実施例では、音声の性質に従って時刻毎に適切なエコー抑圧ゲインを設定でき、エコー消去量と音声の聞き取りやすさをバランスよく両立することができる。その結果、ハンズフリー通話等での音声がより聞き取りやすくなる。
【００５１】
なお、このエコー抑圧ゲインの緩和に関しては非線形抑圧処理に対して有効なものであり、適応フィルタ部１１の側へ導入しても、もともと音声歪がない上にエコー消去量が減少するだけで逆効果である。また、雑音抑圧の方へ導入することは可能だが、雑音は多くの場合音声の子音に近い広帯域なスペクトルを持つため、雑音が子音と判定され雑音抑圧性能を低下させる結果となり、本発明の効果を得ることはできない。
【００５２】
［変形例］
反響消去装置１００に入力される入力信号及び収音信号がアナログ信号の場合には、反響消去装置１００は、アナログ信号をデジタル信号に変換する図示しないＡ／Ｄ変換部を有してもよい。また、送話端４にアナログ信号を出力する場合には、反響消去装置１００は、デジタル信号をアナログ信号に変換する図示しないＤ／Ａ変換部を有してもよい。
【００５３】
適応フィルタ部１１において、周波数領域の受話信号Ｘ（ｆ，ｋ）及び収音信号Ｙ（ｆ，ｋ）を用いて、エコー成分を消去してもよい。その場合、周波数領域変換部１３は、適応フィルタ部１１の前段に設けられる。適応フィルタ部１１は、周波数領域変換部１３及び１７の出力信号Ｘ（ｆ，ｋ）及びＹ（ｆ，ｋ）を受信する。
【００５４】
第２残留エコー抑圧部１６０は、図７に長破線で示すように、Ｇｂ＾（ｆ，ｋ）に代えてＤ’３（ｆ，ｋ）を受け取り、以下の式（８）により第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求めてもよい。
【００５５】
D3(f,k)=(1-β(k))D2（f,k）+β(k)D'3（f,k） （８）
なお、式（２）より、Ｄ’３（ｆ，ｋ）＝Ｇｂ＾（ｆ，ｋ）Ｄ２（ｆ，ｋ）である。この場合の第２残留エコー抑圧部１６０の構成を図１１Ｂに示す。乗算部１６２ｂは記憶部１６１ｂから取り出した値１から、受け取った緩和係数β（ｋ）を差し引き、（１−β（ｋ））を求める。乗算部１６３は、受け取った雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）にこの値（１−β（ｋ））を乗じ、（１−β（ｋ））Ｄ２（ｆ，ｋ）を求める。乗算部１６４ｂは、受け取ったＤ’３（ｆ，ｋ）に緩和係数β（ｋ）を乗じ、β（ｋ）Ｄ’３（ｆ，ｋ）を求める。加算部１６５ｂは、（１−β（ｋ））Ｄ２（ｆ，ｋ）とβ（ｋ）Ｄ’３（ｆ，ｋ）を加算し、第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求め、出力する。
【００５６】
なお、第２残留エコー抑圧部１６０の構成は図１１Ａ、図１１Ｂの構成に限定されるものではなく、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）とエコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）と緩和係数β（ｋ）との積から雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）と緩和係数β（ｋ）との積を減算し、減算結果をＤ２（ｆ，ｋ）に加算した結果が得られるような処理を行って、第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求めることができればよい。
【００５７】
本発明のポイントは、母音子音判定部１４０で抑圧対象の信号が母音であるか子音であるかを判定し、判定結果を用いて緩和係数β（ｋ）を変更することである。よって、図４中破線で示すように、適応フィルタ部１１における線形エコー消去処理（ｓ１１）や、雑音抑圧部１５の雑音抑圧処理（ｓ１５）は必ずしも行わなくともよく、対応する各部はそれぞれ設けなくともよい。また、母音子音判定部１４０に第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）以外の信号を送る場合には、第１残留エコー抑圧部１３０における第１残留エコー抑圧処理（ｓ１３０）のうち、少なくともエコー抑圧ゲイン計算部１３１においてエコー抑圧ゲインを求めればよく（ｓ１３１）、図８中破線で示すように、乗算部１３５での乗算処理（ｓ１３５）は行わなくともよく、乗算部１３５は設けなくともよい。なお、適応フィルタ部１１、雑音抑圧部１５、第１残留エコー抑圧部１３０、母音子音判定部１４０における処理は例示であり、他の従来技術を用いてもよい。
【００５８】
例えば、母音子音判定部１４０の判定用評価値計算部１４１において、参考文献１記載の方法で第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）のスペクトルのスパース性を求めてもよい。
［参考文献１］荒木章子、中谷智広、澤田宏著、"ディリクレ事前分布を用いた音声のスパース性に基づく音源数推定と音源分離"、音響学会2009年秋季研究発表会、2009
なお、参考文献１において、ディリクレ分布はφの値が1より小さい場合、ベクトルαがスパースなほど大きな値となる。
【００５９】
また、母音子音判定部１４０は、スペクトルのスパース性を示す値を用いずに、例えば参考文献２または３記載の方法で、抑圧対象の信号Ｄ２（ｆ，ｋ）が母音であるか子音であるかを判定してもよい。
［参考文献２］澤田秀之、大加戸稔著、”雑音環境下における音声インターフェース構築のための特定話者のセンシング”、電気学会論文誌、2006、Vol.126, No.11, pp.1446-1453
［参考文献３］二矢田勝行、星見昌克著、”帯域パワーとＬＰＣケプストラム係数の時系列を用いた不特定話者用子音認識法”、電子情報通信学会論文誌Ｄ、1986、Vol.J69-D、No.6、pp.949-957
この場合、参考文献２においては波形の絶対値の時間平均の大きさで母音子音を判断し、参考文献３においてはパワーの変動を見てパワーディップ（子音部）を抽出する。
【００６０】
なお、適応フィルタ部１１等を設けない場合には、周波数領域変換部１３が受け取る信号は、残留エコー信号ｄ１（ｎ）以外の収音信号ｙ（ｎ）に基づいて得られる信号（例えば収音信号ｙ（ｎ）自体等）でもよい。
【００６１】
また、第１残留エコー抑圧部１３０及び第２残留エコー抑圧部１６０が受け取る信号は、雑音除去信号Ｄ２（ｆ，ｋ）以外の周波数領域の各信号Ｙ（ｆ，ｋ）、Ｄ１（ｆ，ｋ）の何れかであってもよく、反響消去装置の構成に合わせて適宜変更する。
【００６２】
緩和係数決定部１５０では、β（ｋ）＝１またはγとしているが、これに限定されるものではなく、β（ｋ）＝γ１（＝αγ）またはγ２（＝α）（但し、０＜α＜１）として緩和係数に定数αを乗じてもよい。αとαγの値は実験等により母音に適切な緩和係数として、子音に適切な緩和係数として予め定められる（例えばα＝０．５、γ＝０．５とし、γ１＝０．２５、γ２＝０．５など）。
【００６３】
また、γ１、γ２、緩和係数β（ｋ）は周波数毎に異なる値をとる構成としてもよい。このとき、γ１＝｛γ１（０），γ１（１），…，γ１（Ｆ）｝、γ２＝｛γ２（０），γ２（１），…，γ２（Ｆ）｝、β（ｋ）＝｛β（０，ｋ），β（１，ｋ），…，β（Ｆ，ｋ）｝であり、γ１（ｆ）≦γ２（ｆ）であり、少なくとも一部の離散角周波数ｆ’において、γ１（ｆ’）＜γ２（ｆ’）であればよい。このような構成とすることで、周波数毎に適切な緩和係数を設定することができる。例えば、周波数が高くなるほど、子音部分が多くなるので、緩和係数が小さくなるように設定する構成が考えられる。
【実施例２】
【００６４】
＜反響消去装置２００＞
図３、４、７、１２、１３を用いて実施例２に係る反響消去装置２００について実施例１と異なる部分のみ説明する。緩和係数決定部２５０の構成及び処理内容が実施例１と異なる。
【００６５】
母音子音判定部１４０は、判定結果ｊ（ｋ）に加えて、図７中一点鎖線で示すように、判定用評価値計算部１４１で求めたスパース性を示す値Ｓ（Ｄ’３（ｋ））も緩和係数決定部２５０へ出力する。
＜緩和係数決定部２５０＞
緩和係数決定部２５０は、判定結果ｊ（ｋ）とスパース性を示す値Ｓ（Ｄ’３（ｋ））を受け取る。ｊ（ｋ）が母音であることを表す情報の場合には、切替部２５８は、記憶部２５１と接続する。緩和係数決定部２５０は、記憶部２５１から１を取り出し、β（ｋ）＝１として、緩和係数β（ｋ）を決定し、出力する（ｓ２５０、ｓ２５１）。
【００６６】
ｊ（ｋ）が子音であることを表す情報の場合には、切替部２５８は、加算部２５７と接続する。緩和係数決定部２５０は、加算部２５７からγ１（ｋ）＝１−κ（Ｔ−Ｓ（Ｄ’（ｋ））を受け取り、β（ｋ）＝γ１として、緩和係数β（ｋ）を決定し、出力する（ｓ２５０、ｓ２５７）。なお、０≦κ≦１／Ｔとする。図１３にＳ（Ｄ’（ｋ））とβ（ｋ）の関係を示す。
【００６７】
なお、減算部２５４は、記憶部２５４から取り出した閾値Ｔから受け取ったＳ（Ｄ’（ｋ））を差し引き、（Ｔ−Ｓ（Ｄ’（ｋ）））を求める。乗算部２５６は、記憶部２５５から取り出した値κを（Ｔ−Ｓ（Ｄ’（ｋ）））に乗じ、κ（Ｔ−Ｓ（Ｄ’（ｋ））を求める。加算部２５７は、記憶部２５１から取り出した値１からκ（Ｔ−Ｓ（Ｄ’（ｋ））を差し引き、γ１（ｋ）を求め、格納しておく。
【００６８】
なお、母音子音判定部１４０の判定部１４３と緩和係数決定部２５０の処理は、以下の式で表すことができる。
【００６９】
【数５】
【００７０】
＜効果＞
このような構成とすることで、実施例１と同様の効果を奏する。さらにＳ（Ｄ’（ｋ））＜Ｔとなる範囲のうちでも、非常にスパース性の低い信号は抑圧を小さ目に、ある程度スパース性のある信号に対しては抑圧を大き目に設定するといった柔軟な設定が可能となる。
【００７１】
［変形例］
実施例２では、閾値ＴとＳ（Ｄ’（ｋ））の関係により、場合分けして緩和係数β（ｋ）を求めているが、場合分けせず、緩和係数β（ｋ）はＳ（Ｄ’（ｋ））が増加するにしたがって単調増加する値であるとしてもよい。
【００７２】
前述のとおり、０≦Ｓ（Ｄ’３（ｋ））≦１なので、閾値Ｔ＝１とすれば、このような構成を実現することができる。さらに、母音子音判定部の処理を省き、簡略化することができる。つまり、図７において、母音子音判定部１４０は判定用評価値計算部１４１のみを備え、Ｓ（Ｄ’（ｋ））のみを出力する。図１２において、記憶部２５１と切替部２５８を設けず、緩和係数決定部２５０は、フレーム毎にβ（ｋ）＝１−κ（Ｔ−Ｓ（Ｄ’（ｋ））を算出し、出力する。このような構成の場合にも、状況に応じてエコー抑圧ゲインの大きさを変更することができ、非常にスパース性の低い信号は抑圧を小さ目に、ある程度スパース性のある信号に対しては抑圧を大き目に設定するといった柔軟な設定が可能となる。
【００７３】
なお、κは周波数毎に異なる値をとる構成としてもよい。このとき、κ＝｛κ（０），κ（１），…，κ（Ｆ）｝であり、少なくとも一部の離散角周波数ｆ’において、１−κ（ｆ’）（Ｔ−Ｓ（Ｄ’（ｋ））＜γ２（ｆ’）であればよい。このような構成とすることで、β（ｋ）を周波数毎に異なる値とし、より細かな緩和係数の設定を可能とする。
【実施例３】
【００７４】
＜反響消去装置３００＞
図３、４、７、１５、１６を用いて実施例３に係る反響消去装置３００について実施例１と異なる部分のみ説明する。緩和係数決定部３５０の構成及び処理内容が実施例１と異なる。
＜緩和係数決定部３５０＞
緩和係数決定部３５０は、判定結果ｊ（ｋ）と受話信号Ｘ（ｋ）と第１残留エコー抑圧信号Ｄ’３（ｋ）を受け取る。ｊ（ｋ）が母音であることを表す情報の場合には、切替部３５６は、記憶部３５４と接続する。
【００７５】
送話音声検知部３５１及び判定部３５２は、それぞれ判定結果ｊ（ｋ）を受け取り、ｊ（ｋ）が子音であることを表す情報の場合には、以下の処理を行う。
【００７６】
まず、送話音声検知部３５１において、||Ｄ’３（ｋ）||／||Ｘ（ｋ）||を求める。なお、||・||はノルムをとることを表し、Ｘ（ｋ）＝｛Ｘ（０，ｋ），Ｘ（１，ｋ），…，Ｘ（Ｆ，ｋ）｝である。
【００７７】
判定部３５２は、この値||Ｄ’３（ｋ）||／||Ｘ（ｋ）||を受け取り、閾値Ｔｒより小さいか否かを判定し、判定結果ｊ２（ｋ）を切替部３５６に出力する。ｊ２（ｋ）が閾値Ｔｒより小さいことを表す情報の場合には、切替部３５６は、判定結果ｊ（ｋ）の値に係らず、記憶部３５４と接続する。緩和係数決定部３５０は、記憶部３５４から１を取り出し、β（ｋ）＝１として、緩和係数β（ｋ）を決定し、出力する（ｓ３５０、ｓ３５４）。但し、Ｔｒは予め定められた正の実数であり、送話音声の子音部分が受話信号よりも十分に小さくなった場合に緩和係数が１になるよう調整するための値であり、実験等により予め適切な値を求め、予め定めておく。Ｔｒは０より大きな値であり、例えばＴｒ＝０．０１とする。
【００７８】
切替部３５６は、上述の場合を除いて（つまり、判定結果ｊ（ｋ）が子音であることを表す情報を受け取り、かつ、判定結果ｊ２（ｋ）が閾値Ｔｒより大きいことを表す情報を受け取った場合）には、記憶部３５５と接続する。緩和係数決定部３５０は、記憶部３５５からγ１（０≦γ１＜１）を取り出し、β（ｋ）＝γ１として、緩和係数β（ｋ）を決定し、出力する（ｓ３５０、ｓ３５５）。
【００７９】
なお、母音子音判定部１４０の判定部１４３と緩和係数決定部３５０の処理は、以下の式で表すことができる。
【００８０】
【数６】
【００８１】
＜効果＞
このような構成とすることで、実施例１と同様の効果を得ることができる。さらに、送話音声が存在しない、または、送話音声が非常に小さいときには、第１エコー抑圧信号Ｄ’３（ｆ，ｋ）がスパース性を持っていたとしても緩和係数を１にするので、抑圧ゲインを緩和することなく、十分なエコー消去が可能となる。このようにスパース性の判定と通話状態の判定の両方を用いてゲインを緩和することで、抑圧を緩和する必要がない送話音声がない区間等において、エコーを十分に抑圧することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の反響消去方法は、ハンズフリー通話、ハンズフリー音声認識等に利用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１００、２００、３００ 反響消去装置
１１ 適応フィルタ部
１３、１７ 周波数領域変換部
１５ 雑音抑圧部
１９ 時間領域変換部
１３０ 第１残留エコー抑圧部
１４０ 母音子音判定部
１５０、２５０、３５０ 緩和係数決定部
１６０ 第２残留エコー抑圧部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎは時刻を、ｆ＝１，２，…，Ｆは離散角周波数を、ｋはフレーム時刻を表し、γ１＜γ２とし、
収音信号に基づいて得られる信号ｄ（ｎ）及び受話信号ｘ（ｎ）を、フレーム毎にそれぞれ周波数領域の信号Ｄ（ｆ，ｋ）及びＸ（ｆ，ｋ）に変換する周波数領域変換ステップと、
前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）及びＸ（ｆ，ｋ）を用いて、エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を求めるエコー抑圧ゲイン計算ステップと、
前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）からエコー成分を取り除いた信号Ｄ’（ｆ，ｋ）を用いて、抑圧対象の信号が母音であるか子音であるかを判定する母音子音判定ステップと、
前記母音子音判定ステップにおいて、前記抑圧対象の信号が母音であると判定された場合には前記γ２を緩和係数β（ｋ）とし、それ以外の場合には前記γ１を緩和係数β（ｋ）とする緩和係数決定ステップと、
前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）と前記エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）と前記緩和係数β（ｋ）との積から前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）と前記緩和係数β（ｋ）との積を減算しＤ（ｆ，ｋ）に加算した結果が得られるような処理を行って、第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求める第２残留エコー抑圧ステップと、
第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を時間領域の信号ｄ３（ｎ）に変換する時間領域変換ステップと、
を有する反響消去方法。
【請求項２】
請求項１記載の反響消去方法であって、ｆｈは最高周波数を、ｆｌは最低周波数を表すものとし、
前記母音子音判定ステップにおいて、前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）からエコー成分を取り除いた信号Ｄ’（ｆ，ｋ）を用いて、当該信号のスペクトルのスパース性を示す値Ｓ（Ｄ’（ｋ））を求め、当該値Ｓ（Ｄ’（ｋ））が閾値Ｔ以上の場合には母音と判定し、閾値Ｔ未満の場合には子音と判定する、
ことを特徴とする反響消去方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の反響消去方法であって、
前記緩和係数決定ステップにおいて、前記抑圧対象の信号が母音であると判定された場合には前記γ２＝１を緩和係数β（ｋ）とし、それ以外の場合には前記０≦γ１＜１を緩和係数β（ｋ）とする、
ことを特徴とする反響消去方法。
【請求項４】
請求項２記載の反響消去方法であって、０≦Ｓ（Ｄ’（ｋ））≦１、０≦Ｔ≦１、０≦κ≦１／Ｔとし、
前記緩和係数決定ステップにおいて、前記抑圧対象の信号が母音であると判定された場合には前記γ２＝１を緩和係数β（ｋ）とし、それ以外の場合には前記γ１（ｋ）＝１−κ（Ｔ−Ｓ（Ｄ’（ｋ））を緩和係数β（ｆ）とする、
ことを特徴とする反響消去方法。
【請求項５】
請求項１または２記載の反響消去方法であって、
Ｔｒは予め定められた正の実数であり、
前記緩和係数決定ステップにおいて、前記抑圧対象の信号が母音であると判定された場合、または、（||Ｄ’（ｋ）||／||Ｘ（ｋ）||）＜Ｔｒを満たす場合には前記γ２＝１を緩和係数β（ｋ）とし、それ以外の場合には前記０≦γ１＜１を緩和係数β（ｋ）とする、
ことを特徴とする反響消去方法。
【請求項６】
ｎは時刻を、ｆ＝１，２，…，Ｆは離散角周波数を、ｋはフレーム時刻を表し、
収音信号に基づいて得られる信号ｄ（ｎ）及び受話信号ｘ（ｎ）を、フレーム毎にそれぞれ周波数領域の信号Ｄ（ｆ，ｋ）及びＸ（ｆ，ｋ）に変換する周波数領域変換ステップと、
前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）及びＸ（ｆ，ｋ）を用いて、エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を求めるエコー抑圧ゲイン計算ステップと、
前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）のスペクトルのスパース性を示す値Ｓ（Ｄ’（ｋ））を求める母音子音判定用評価値計算ステップと、
前記Ｓ（Ｄ’（ｋ））の値が大きいほど、緩和係数β（ｋ）を大きくする緩和係数決定ステップと、
前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）と前記エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）と前記緩和係数β（ｋ）との積から前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）と前記緩和係数β（ｋ）との積を減算しＤ（ｆ，ｋ）に加算した結果が得られるような処理を行って、第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求める第２残留エコー抑圧ステップと、
第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を時間領域の信号ｄ３（ｎ）に変換する時間領域変換ステップと、
を有する反響消去方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れかに記載の反響消去方法であって、
前記γ１、γ２、β（ｋ）は周波数毎に異なる値をとることができ、γ１＝｛γ１（０），γ１（１），…，γ１（Ｆ）｝、γ２＝｛γ２（０），γ２（１），…，γ２（Ｆ）｝、β（ｋ）＝｛β（０，ｋ），β（１，ｋ），…，β（Ｆ，ｋ）｝であり、少なくとも一部の離散角周波数ｆ’において、γ１（ｆ’）＜γ２（ｆ’）である、
ことを特徴とする反響消去方法。
【請求項８】
ｎは時刻を、ｆ＝１，２，…，Ｆは離散角周波数を、ｋはフレーム時刻を表し、γ１＜γ２とし、
収音信号に基づいて得られる信号ｄ（ｎ）及び受話信号ｘ（ｎ）を、フレーム毎にそれぞれ周波数領域の信号Ｄ（ｆ，ｋ）及びＸ（ｆ，ｋ）に変換する周波数領域変換部と、
前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）及びＸ（ｆ，ｋ）を用いて、エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を求めるエコー抑圧ゲイン計算部と、
前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）からエコー成分を取り除いた信号Ｄ’（ｆ，ｋ）を用いて、抑圧対象の信号が母音であるか子音であるかを判定する母音子音判定部と、
前記母音子音判定部において、前記抑圧対象の信号が母音であると判定された場合には前記γ２を緩和係数β（ｋ）とし、それ以外の場合には前記γ１を緩和係数β（ｋ）とする緩和係数決定部と、
前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）と前記エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）と前記緩和係数β（ｋ）との積から前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）と前記緩和係数β（ｋ）との積を減算しＤ（ｆ，ｋ）に加算した結果が得られるような処理を行って、第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求める第２残留エコー抑圧部と、
第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を時間領域の信号ｄ３（ｎ）に変換する時間領域変換部と、
を有する反響消去装置。
【請求項９】
コンピュータに請求項１から請求項７の何れかに記載の反響消去方法を実行させるための反響消去プログラム。
【請求項１】
ｎは時刻を、ｆ＝１，２，…，Ｆは離散角周波数を、ｋはフレーム時刻を表し、γ１＜γ２とし、
収音信号に基づいて得られる信号ｄ（ｎ）及び受話信号ｘ（ｎ）を、フレーム毎にそれぞれ周波数領域の信号Ｄ（ｆ，ｋ）及びＸ（ｆ，ｋ）に変換する周波数領域変換ステップと、
前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）及びＸ（ｆ，ｋ）を用いて、エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を求めるエコー抑圧ゲイン計算ステップと、
前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）からエコー成分を取り除いた信号Ｄ’（ｆ，ｋ）を用いて、抑圧対象の信号が母音であるか子音であるかを判定する母音子音判定ステップと、
前記母音子音判定ステップにおいて、前記抑圧対象の信号が母音であると判定された場合には前記γ２を緩和係数β（ｋ）とし、それ以外の場合には前記γ１を緩和係数β（ｋ）とする緩和係数決定ステップと、
前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）と前記エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）と前記緩和係数β（ｋ）との積から前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）と前記緩和係数β（ｋ）との積を減算しＤ（ｆ，ｋ）に加算した結果が得られるような処理を行って、第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求める第２残留エコー抑圧ステップと、
第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を時間領域の信号ｄ３（ｎ）に変換する時間領域変換ステップと、
を有する反響消去方法。
【請求項２】
請求項１記載の反響消去方法であって、ｆｈは最高周波数を、ｆｌは最低周波数を表すものとし、
前記母音子音判定ステップにおいて、前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）からエコー成分を取り除いた信号Ｄ’（ｆ，ｋ）を用いて、当該信号のスペクトルのスパース性を示す値Ｓ（Ｄ’（ｋ））を求め、当該値Ｓ（Ｄ’（ｋ））が閾値Ｔ以上の場合には母音と判定し、閾値Ｔ未満の場合には子音と判定する、
ことを特徴とする反響消去方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の反響消去方法であって、
前記緩和係数決定ステップにおいて、前記抑圧対象の信号が母音であると判定された場合には前記γ２＝１を緩和係数β（ｋ）とし、それ以外の場合には前記０≦γ１＜１を緩和係数β（ｋ）とする、
ことを特徴とする反響消去方法。
【請求項４】
請求項２記載の反響消去方法であって、０≦Ｓ（Ｄ’（ｋ））≦１、０≦Ｔ≦１、０≦κ≦１／Ｔとし、
前記緩和係数決定ステップにおいて、前記抑圧対象の信号が母音であると判定された場合には前記γ２＝１を緩和係数β（ｋ）とし、それ以外の場合には前記γ１（ｋ）＝１−κ（Ｔ−Ｓ（Ｄ’（ｋ））を緩和係数β（ｆ）とする、
ことを特徴とする反響消去方法。
【請求項５】
請求項１または２記載の反響消去方法であって、
Ｔｒは予め定められた正の実数であり、
前記緩和係数決定ステップにおいて、前記抑圧対象の信号が母音であると判定された場合、または、（||Ｄ’（ｋ）||／||Ｘ（ｋ）||）＜Ｔｒを満たす場合には前記γ２＝１を緩和係数β（ｋ）とし、それ以外の場合には前記０≦γ１＜１を緩和係数β（ｋ）とする、
ことを特徴とする反響消去方法。
【請求項６】
ｎは時刻を、ｆ＝１，２，…，Ｆは離散角周波数を、ｋはフレーム時刻を表し、
収音信号に基づいて得られる信号ｄ（ｎ）及び受話信号ｘ（ｎ）を、フレーム毎にそれぞれ周波数領域の信号Ｄ（ｆ，ｋ）及びＸ（ｆ，ｋ）に変換する周波数領域変換ステップと、
前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）及びＸ（ｆ，ｋ）を用いて、エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を求めるエコー抑圧ゲイン計算ステップと、
前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）のスペクトルのスパース性を示す値Ｓ（Ｄ’（ｋ））を求める母音子音判定用評価値計算ステップと、
前記Ｓ（Ｄ’（ｋ））の値が大きいほど、緩和係数β（ｋ）を大きくする緩和係数決定ステップと、
前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）と前記エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）と前記緩和係数β（ｋ）との積から前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）と前記緩和係数β（ｋ）との積を減算しＤ（ｆ，ｋ）に加算した結果が得られるような処理を行って、第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求める第２残留エコー抑圧ステップと、
第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を時間領域の信号ｄ３（ｎ）に変換する時間領域変換ステップと、
を有する反響消去方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れかに記載の反響消去方法であって、
前記γ１、γ２、β（ｋ）は周波数毎に異なる値をとることができ、γ１＝｛γ１（０），γ１（１），…，γ１（Ｆ）｝、γ２＝｛γ２（０），γ２（１），…，γ２（Ｆ）｝、β（ｋ）＝｛β（０，ｋ），β（１，ｋ），…，β（Ｆ，ｋ）｝であり、少なくとも一部の離散角周波数ｆ’において、γ１（ｆ’）＜γ２（ｆ’）である、
ことを特徴とする反響消去方法。
【請求項８】
ｎは時刻を、ｆ＝１，２，…，Ｆは離散角周波数を、ｋはフレーム時刻を表し、γ１＜γ２とし、
収音信号に基づいて得られる信号ｄ（ｎ）及び受話信号ｘ（ｎ）を、フレーム毎にそれぞれ周波数領域の信号Ｄ（ｆ，ｋ）及びＸ（ｆ，ｋ）に変換する周波数領域変換部と、
前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）及びＸ（ｆ，ｋ）を用いて、エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）を求めるエコー抑圧ゲイン計算部と、
前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）からエコー成分を取り除いた信号Ｄ’（ｆ，ｋ）を用いて、抑圧対象の信号が母音であるか子音であるかを判定する母音子音判定部と、
前記母音子音判定部において、前記抑圧対象の信号が母音であると判定された場合には前記γ２を緩和係数β（ｋ）とし、それ以外の場合には前記γ１を緩和係数β（ｋ）とする緩和係数決定部と、
前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）と前記エコー抑圧ゲインＧｂ＾（ｆ，ｋ）と前記緩和係数β（ｋ）との積から前記信号Ｄ（ｆ，ｋ）と前記緩和係数β（ｋ）との積を減算しＤ（ｆ，ｋ）に加算した結果が得られるような処理を行って、第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を求める第２残留エコー抑圧部と、
第２残留エコー抑圧信号Ｄ３（ｆ，ｋ）を時間領域の信号ｄ３（ｎ）に変換する時間領域変換部と、
を有する反響消去装置。
【請求項９】
コンピュータに請求項１から請求項７の何れかに記載の反響消去方法を実行させるための反響消去プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−２５４４２０（Ｐ２０１１−２５４４２０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２８７２５（Ｐ２０１０−１２８７２５）
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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