側音キャンセル方法および側音キャンセラ
【課題】側音を発生する電話機等の機器が接続されていない状態や電話機等の機器が通話状態にない状態で、他の機器を用いて通話を行った際に、疑似側音の発生を止める。
【解決手段】側音キャンセラ１０１は、送話信号ｘ（ｔ）をフィルタリングする可変フィルタ部１０２と、受話信号ｙ（ｔ）から可変フィルタ部１０２の出力信号ｙ’（ｔ）を減算する減算部１０４と、受話信号ｙ（ｔ）に含まれる送話信号成分である側音の二乗平均が小さくなるように、可変フィルタ部１０２のフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新部１０３と、フィルタ係数に基づいて側音の有無を検出する側音検出部１０５と、側音有りと判定された場合に信号ｅ（ｔ）を選択し、側音無しと判定された場合に受話信号ｙ（ｔ）を選択するスイッチ部１０６とを備える。
【解決手段】側音キャンセラ１０１は、送話信号ｘ（ｔ）をフィルタリングする可変フィルタ部１０２と、受話信号ｙ（ｔ）から可変フィルタ部１０２の出力信号ｙ’（ｔ）を減算する減算部１０４と、受話信号ｙ（ｔ）に含まれる送話信号成分である側音の二乗平均が小さくなるように、可変フィルタ部１０２のフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新部１０３と、フィルタ係数に基づいて側音の有無を検出する側音検出部１０５と、側音有りと判定された場合に信号ｅ（ｔ）を選択し、側音無しと判定された場合に受話信号ｙ（ｔ）を選択するスイッチ部１０６とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電話機のハンドセットの代わりにハンズフリー装置を接続して行う音声会議などにおける側音キャンセル方法および側音キャンセラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の側音キャンセラについて説明する。図１０は非特許文献１に開示された従来の側音キャンセラの構成を示すブロック図である。側音キャンセラ８０２は、適応フィルタを側音キャンセルに適用したものであり、可変フィルタ部１０２とフィルタ係数更新部１０３と減算部１０４とから構成される。
【０００３】
図１１は側音キャンセラの動作を説明するための図であり、側音キャンセラの適用先であるハンズフリー装置の使い方を示す図である。ハンズフリー装置７０２は、電話機７０１のハンドセット接続端子７０５と接続され、電話機７０１のハンドセットの代わりとして使用することができ、さらにＴＶ会議装置７０３などとも接続され、電話機７０１とＴＶ会議装置７０３の両方と同時に通話を行うことができる。
【０００４】
図１２は、図１１の接続を行った場合の信号の流れを示す図である。電話機７０１は、ハンドセット使用時の耳の閉塞感を軽減するために、送話音声を受話側に戻す側音付加回路８０１を有している。しかし、耳の閉塞感のないハンズフリー通話において側音は不要であり、ハウリングの発生の要因となり得ることから、側音を消去することが必要である。側音キャンセラ８０２は、この側音を消去するために用いられる。
【０００５】
ハンズフリー装置７０２は、側音キャンセラ８０２のほかに、スピーカ７０８からマイク７０９に音が回り込む音響エコーを消去する音響エコーキャンセラ８０４と、電話機接続用の端子７０６と通常の機器接続用の端子７０７とを両方同時に使用できるように信号を混合するミキシング部８０３とを有する。ミキシング部８０３は、電話機７０１からの送話信号とＴＶ会議装置７０３からの送話信号とを混合してスピーカ７０８に送り、マイク７０９で集音された受話信号とＴＶ会議装置７０３からの送話信号とを混合して電話機７０１に送る。また、ミキシング部８０３は、電話機７０１からの送話信号とマイク７０９で集音された受話信号とを混合してＴＶ会議装置７０３に送る。
【０００６】
次に図１０を用いて側音キャンセラ８０２について詳細に説明する。側音キャンセラ８０２は、電話機７０１からの受話信号ｙ（ｔ）とミキシング部８０３から電話機７０１に送出する送話信号ｘ（ｔ）を入力とし、受話信号ｙ（ｔ）から側音成分を消去した信号ｅ（ｔ）をミキシング部８０３へ出力する。ただし、ｔは時刻を表す。
【０００７】
可変フィルタ部１０２は、電話機７０１に送出する送話信号ｘ（ｔ）をフィルタ係数Ｈ（ｔ）でフィルタリングし、疑似側音信号ｙ’（ｔ）を出力する。減算部１０４は、電話機７０１からの受話信号ｙ（ｔ）から疑似側音信号ｙ’（ｔ）を減算し、受話信号ｙ（ｔ）から側音成分を消去した信号ｅ（ｔ）を出力する。フィルタ係数Ｈ（ｔ）は時刻ｔにおけるフィルタ係数のベクトルであり、Ｈ（ｔ）＝（ｈ（０，ｔ），ｈ（１，ｔ），・・・・，ｈ（Ｌ−１，ｔ））Tで表される。ｈ（ｉ，ｔ）は時刻ｔの時点でのｉタップ目のフィルタ係数であり、Ｌはフィルタのタップ長である。
【０００８】
フィルタ係数更新部１０３は、送話信号ｘ（ｔ）と受話信号ｙ（ｔ）から側音成分を消去した信号ｅ（ｔ）を入力とし、ＮＬＭＳ（Normalized Least Mean Square）アルゴリズムを用いて、フィルタ係数を更新し、側音が消去されるようにフィルタ係数を更新する。ＮＬＭＳ法の更新式は式（１）で表される。
Ｈ（ｔ＋１）＝Ｈ（ｔ）＋ａ・Ｘ（ｔ）・ｅ（ｔ）／Ｘ（ｔ）TＸ（ｔ） ・・（１）
【０００９】
ただし、ａは事前設定されたステップサイズであり、０＜ａ＜２の値をとる。Ｘ（ｔ）は、時刻ｔにおける受話信号ｙ（ｔ）のＬサンプル分のベクトルであり、Ｘ（ｔ）＝（ｘ（ｔ−０），ｘ（ｔ−１），・・・・，ｘ（ｔ−Ｌ＋１））Tで表される。以上の処埋により、受話信号ｙ（ｔ）に含まれる側音が消去される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】サイモンヘイキン著，「適応フィルタ入門」，第３版，現代工学社，ＩＳＢＮ４−８７４７２−１３４−６，ｐ．１２０−１２１，１９８７年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
電話機が接続されていない状態や電話機が通話状態にない場合には、側音は全く発生しない。しかし、従来の側音キャンセラでは、受話信号ｙ（ｔ）に含まれるノイズ成分や計算機の演算精度の影響により、フィルタ係数Ｈ（ｔ）が完全に０とはならないため、疑似側音信号ｙ’（ｔ）が０とはならない。このため、通常の機器接続用の端子を用いて通話を行った際に、疑似側音信号ｙ’（ｔ）がミキシング部に入力され、通話の品質を低下させてしまう。
【００１２】
このように、従来の側音キャンセラでは、電話機が接続されていない状態や電話機が通話状態にない状態で、通常の機器接続用の端子を用いて通話を行った際に、側音キャンセラが疑似側音を発生させてしまうために、通話時に側音が戻っているように聞こえてしまうという問題点があった。
【００１３】
本発明の目的は、側音を発生する電話機等の機器が接続されていない状態や電話機等の機器が通話状態にない状態で、他の機器を用いて通話を行った際に、疑似側音を発生させることがない側音キャンセラを提供し、通話品質を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の側音キャンセル方法は、通話相手へ送信する送話信号を設定されたフィルタ係数でフィルタリングする可変フィルタ手順と、通話相手からの受話信号から前記可変フィルタ手順で得られた出力信号を減算する減算手順と、前記送話信号と前記減算手順で得られた出力信号に基づいて、前記受話信号に含まれる送話信号成分である側音の二乗平均が小さくなるように、前記可変フィルタ手順のフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新手順と、前記可変フィルタ手順のフィルタ係数に基づいて前記側音の有無を検出する側音検出手順と、前記側音検出手順の検出結果が側音有りであった場合に、前記減算手順で得られた出力信号を選択して出力し、検出結果が側音無しであった場合に、前記受話信号を選択して出力するスイッチ手順とを備えることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の側音キャンセル方法の１構成例において、前記側音検出手順は、前記可変フィルタ手順のフィルタ係数の絶対値を計算する絶対値計算手順と、前記フィルタ係数の絶対値の最大値を求める最大値検出手順と、あらかじめ設定された固定閾値と前記最大値とを比較し、前記固定閾値よりも前記最大値が大きい場合に側音有りと判定し、前記最大値が前記固定閾値以下の場合に側音無しと判定する固定閾値比較手順とを含むことを特徴とするものである。
また、本発明の側音キャンセル方法の１構成例において、前記側音検出手順は、前記可変フィルタ手順のフィルタ係数の絶対値を計算する絶対値計算手順と、前記フィルタ係数の絶対値の最大値を求める最大値検出手順と、前記フィルタ係数の絶対値の平均値を計算する平均値計算手順と、前記平均値にあらかじめ設定された定数を乗じた値を閾値として設定する閾値設定手順と、前記閾値と前記最大値とを比較し、前記閾値よりも前記最大値が大きい場合に側音有りと判定し、前記最大値が前記閾値以下の場合に側音無しと判定する閾値比較手順とを含むことを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の側音キャンセル方法の１構成例は、さらに、前記側音が有る状態から前記側音が無い状態に移行した際に、前記可変フィルタ手順のフィルタ係数を０とするフィルタ係数リセット手順を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の側音キャンセル方法の１構成例において、前記フィルタ係数リセット手順は、前記減算手順で得られた出力信号のレベルを計算する第１のレベル計算手順と、前記受話信号のレベルを計算する第２のレベル計算手順と、前記受話信号のレベルにあらかじめ設定された定数を乗じる定数乗算手順と、この定数乗算手順で得られた出力信号のレベルと前記減算手順で得られた出力信号のレベルとを比較し、前記減算手順で得られた出力信号のレベルの方が大きい場合に、前記可変フィルタ手順のフィルタ係数を０とする比較手順とを含むことを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の側音キャンセラは、通話相手へ送信する送話信号を設定されたフィルタ係数でフィルタリングする可変フィルタ手段と、通話相手からの受話信号から前記可変フィルタ手段の出力信号を減算する減算手段と、前記送話信号と前記減算手段の出力信号に基づいて、前記受話信号に含まれる送話信号成分である側音の二乗平均が小さくなるように、前記可変フィルタ手段のフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新手段と、前記可変フィルタ手段のフィルタ係数に基づいて前記側音の有無を検出する側音検出手段と、前記側音検出手段の検出結果が側音有りであった場合に、前記減算手段の出力信号を選択して出力し、検出結果が側音無しであった場合に、前記受話信号を選択して出力するスイッチ手段とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、従来の側音キャンセル方法に、側音検出手順とスイッチ手順を追加し、側音検出手順の検出結果が側音有りであった場合には、減算手順で得られた出力信号、すなわち側音をキャンセルした信号を選択して出力し、検出結果が側音無しであった場合には、受話信号、すなわち側音をキャンセルする前の信号を選択して出力する。この結果、本発明では、自装置（例えばハンズフリー装置）に側音を発生する電話機等の機器が接続されていない状態や電話機等の機器が通話状態にない状態で、他の機器を用いて通話を行った際に、自装置のスピーカや他の機器側で側音が戻っているように聞こえてしまうことを防止することができる。
【００１９】
また、本発明では、可変フィルタ手順のフィルタ係数の絶対値を計算し、フィルタ係数の絶対値の最大値を求め、この最大値があらかじめ設定された固定閾値よりも大きい場合に、側音ありと検出する。これにより、本発明では、自装置に側音を発生する電話機等の機器が接続されていない状態や電話機等の機器が通話状態にない揚合には、側音をキャンセルする前の受話信号を出力することができ、不要な擬似側音の発生を抑えることができる。
【００２０】
また、本発明では、側音検出手順における閾値を、フィルタ係数の絶対値の平均値にあらかじめ設定された定数を乗じた値とし、この閾値とフィルタ係数の絶対値の最大値を比較し、最大値の方が大きい揚合に、側音ありと検出することにより、側音の大きさによらずに、側音の検出ができるようになる。これにより、本発明では、自装置に側音の大きさが一般的でない電話機等の機器が接続された場合でも側音の有無を検出することが可能となり、側音キャンセラを正常に動作させることができる。
【００２１】
また、本発明では、側音が有る状態から側音が無い状態に移行した際に、可変フィルタ手順のフィルタ係数を０とする。これにより、本発明では、側音が有る状態（自装置に側音を発生する電話機等の機器が接続されている状態）から、側音が無い状態（側音を発生する電話機等の機器が接続されていない状態）に移行した際に、即座に疑似側音の生成を止めることができ、側音が戻っているように聞こえてしまう現象を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る側音キャンセラの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る側音キャンセラの可変フィルタ部とフィルタ係数更新部と減算部の動作を示すフローチャート、および側音検出部とスイッチ部の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る側音キャンセラの側音検出部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る側音キャンセラの側音検出部の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る側音キャンセラの側音検出部の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る側音キャンセラの側音検出部の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る側音キャンセラの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る側音キャンセラのフィルタ係数リセット部の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る側音キャンセラのフィルタ係数リセット部の動作を示すフローチャートである。
【図１０】従来の側音キャンセル装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】側音キャンセラの適用先であるハンズフリー装置の使用方法を説明する図である。
【図１２】図１１の接続を行った場合の信号の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る側音キャンセラの構成を示すブロック図である。
本実施の形態の側音キャンセラ１０１は、可変フィルタ部１０２と、フィルタ係数更新部１０３と、減算部１０４と、側音検出部１０５と、スイッチ部１０６とから構成される。
【００２４】
図２（Ａ）は可変フィルタ部１０２とフィルタ係数更新部１０３と減算部１０４の動作を示すフローチャート、図２（Ｂ）は側音検出部１０５とスイッチ部１０６の動作を示すフローチャートである。
【００２５】
可変フィルタ部１０２は、電話機に送出する送話信号ｘ（ｔ）をフィルタ係数Ｈ（ｔ）でフィルタリングし、疑似側音信号ｙ’（ｔ）を出力する（図２（Ａ）ステップＳ１００）。減算部１０４は、電話機からの受話信号ｙ（ｔ）から疑似側音信号ｙ’（ｔ）を減算し、受話信号ｙ（ｔ）から側音成分を消去した信号ｅ（ｔ）を出力する（ステップＳ１０１）。フィルタ係数更新部１０３は、送話信号ｘ（ｔ）と減算部１０４の出力信号ｅ（ｔ）とに基づいて、受話信号ｙ（ｔ）に含まれる側音の二乗平均が小さくなるように、可変フィルタ部１０２のフィルタ係数Ｈ（ｔ）を逐次更新する（ステップＳ１０２）。以上の可変フィルタ部１０２とフィルタ係数更新部１０３と減算部１０４の動作は従来の側音キャンセラと同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００２６】
側音検出部１０５は、側音の有無を検出し（図２（Ｂ）ステップＳ１０３）、検出結果が側音有りであった場合には（ステップＳ１０４においてＹＥＳ）、スイッチ部１０６に減算部１０４の出力信号ｅ（ｔ）を選択して出力させ（ステップＳ１０５）、検出結果が側音無しであった場合には（ステップＳ１０４においてＮＯ）、スイッチ部１０６に受話信号ｙ（ｔ）を選択して出力させる（ステップＳ１０６）。以下、側音検出部１０５とスイッチ部１０６の動作をより詳細に説明する。
【００２７】
側音検出部１０５は、可変フィルタ部１０２のフィルタ係数Ｈ（ｔ）から、側音の有無、すなわち側音キャンセラを含む自装置（ハンズフリー装置）が側音を発生する機器（電話機接続用の端子に接続される電話機等の機器）と接続されているか否かを検出する。図３は側音検出部１０５の構成を示すブロック図、図４は側音検出部１０５の動作を示すフローチャートである。本実施の形態の側音検出部１０５は、絶対値計算部２０１と、最大値検出部２０２と、固定閾値比較部２０３とから構成される。
【００２８】
絶対値計算部２０１は、可変フィルタ部１０２のフィルタ係数Ｈ（ｔ）の絶対値Ｆ（ｔ）を計算する（図４ステップＳ２００）。この絶対値計算部２０１の計算処理は、式（２）で表わされる。ただし、｜ｘ｜はｘの絶対値を取ることを表す。
Ｆ（ｔ）＝｜Ｈ（ｔ）｜ ・・・（２）
【００２９】
次に、最大値検出部２０２は、絶対値計算部２０１で計算されたフィルタ係数Ｈ（ｔ）の絶対値Ｆ（ｔ）の最大値Ｆｍ（ｔ）を検出する（ステップＳ２０１）。この最大値検出部２０２の処理は、式（３）で表される。ただし、ｍａｘ（Ｚ）は、ベクトルＺの要素の中の最大値を取ることを意味する。
Ｆｍ（ｔ）＝ｍａｘ（Ｆ（ｔ）） ・・・（３）
【００３０】
次に、固定閾値比較部２０３は、最大値検出部２０２によって検出された最大値Ｆｍ（ｔ）とあらかじめ設定された固定閾値Ｇとを比較し（ステップＳ２０２）、最大値Ｆｍ（ｔ）が固定閾値Ｇよりも大きい場合には、側音有り、すなわち自装置が側音を発生する電話機等の機器と接続されていると判定し（ステップＳ２０３）、最大値Ｆｍ（ｔ）が固定閾値Ｇ以下の場合には、側音無し、すなわち自装置が側音を発生する機器と接続されていないと判定する（ステップＳ２０４）。ここで、固定閾値Ｇは、通常想定される側音の伝達経路の利得の大きさよりも十分に小さい値に設定される。通常はＧ＝０．０１〜０．２程度の範囲である。そして、固定閾値比較部２０３は、側音の有無の検出結果をスイッチ部１０６に出力する（ステップＳ２０５）。
【００３１】
スイッチ部１０６は、側音検出部１０５の検出結果に応じて、受話信号ｙ（ｔ）または減算部１０４の出力信号ｅ（ｔ）のいずれかを選択して出力信号ｚ（ｔ）として出力する。スイッチ部１０６は、側音検出部１０５の検出結果が側音有りであった場合には、減算部１０４の出力信号ｅ（ｔ）を選択して出力し（図２（Ｂ）ステップＳ１０５）、検出結果が側音無しであった場合には、受話信号ｙ（ｔ）を選択して出力する（ステップＳ１０６）。スイッチ部１０６の出力信号ｚ（ｔ）は、図１２で説明したミキシング部へ送出される。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態では、側音検出部１０５とスイッチ部１０６とを設けることで、自装置に側音を発生する電話機等の機器が接続されていない場合に、側音の除去処埋をかける前の受話信号をそのまま出力することができ、疑似側音をミキシング部に送出してしまうことを防止することができる。また、自装置に側音を発生する機器が接続されている場合は、側音の除去処埋をかけた後の受話信号を出力することができる。これにより、本実施の形態では、電話機が接続されていない状態や電話機が通話状態にない状態で、通常の機器接続用の端子を用いて通話を行った際に、通話時に自装置のスピーカや通常の機器接続用の端子に接続されているＴＶ会議装置等の機器側で側音が戻っているように聞こえてしまうことを防止することができる。
【００３３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図５は本発明の第２の実施の形態に係る側音キャンセラの側音検出部の構成を示すブロック図、図６は側音検出部の動作を示すフローチャートである。本実施の形態の側音キャンセラは、第１の実施の形態の側音検出部１０５を、図５に示す構成としたものである。本実施の形態の側音キャンセラの全体の構成は図１に示したブロック図と同様であり、可変フィルタ部１０２と、フィルタ係数更新部１０３と、減算部１０４と、側音検出部１０５と、スイッチ部１０６とから構成される。可変フィルタ部１０２、フィルタ係数更新部１０３、減算部１０４、スイッチ部１０６は、第１の実施の形態の側音キャンセラと同様であるので、説明は省略する。
【００３４】
図５に示すように、本実施の形態の側音検出部１０５は、絶対値計算部２０１と、最大値検出部２０２と、平均値計算部３０１と、閾値設定部３０２と、閾値比較部３０３とから構成される。
絶対値計算部２０１と最大値検出部２０２の動作は、第１の実施の形態と同じである（図６ステップＳ２００，Ｓ２０１）。
【００３５】
平均値計算部３０１は、絶対値計算部２０１で計算されたフィルタ係数Ｈ（ｔ）の絶対値Ｆ（ｔ）の平均値Ｆａ（ｔ）を計算する（ステップＳ２０６）。平均値計算部３０１の計算処理は、式（４）で表される。
Ｆａ（ｔ）＝ｃＦ（ｔ）／Ｌ ・・・（４）
式（４）のｃは、１行Ｌ列の１を要素に持つベクトルであり、式（５）で表わされる。
ｃ＝｛１，１，１，・・・・，１｝ ・・・（５）
【００３６】
閾値設定部３０２は、平均値計算部３０１で計算された平均値Ｆａ（ｔ）に、あらかじめ設定された定数Ａ（Ａ≧１）を乗算し、閾値Ｇ（ｔ）を計算する（ステップＳ２０７）。閾値設定部３０２の計算処理は、式（６）で表される。
Ｇ（ｔ）＝Ａ・Ｆａ（ｔ） ・・・（６）
【００３７】
閾値比較部３０３は、最大値検出部２０２によって検出された最大値Ｆｍ（ｔ）と閾値設定部３０２によって設定された閾値Ｇ（ｔ）とを比較し（ステップＳ２０８）、最大値Ｆｍ（ｔ）が閾値Ｇ（ｔ）よりも大きい場合には、側音有り、すなわち自装置が側音を発生する電話機等の機器と接続されていると判定し（ステップＳ２０９）、最大値Ｆｍ（ｔ）が閾値Ｇ（ｔ）以下の場合には、側音無し、すなわち自装置が側音を発生する機器と接続されていないと判定する（ステップＳ２１０）。そして、閾値比較部３０３は、側音の有無の検出結果をスイッチ部１０６に出力する（ステップＳ２１１）。
【００３８】
以上示したように、本実施の形態では、固定閾値Ｇではなく、可変フィルタ部１０２のフィルタ係数の平均値に応じた閾値Ｇ（ｔ）を用いて、側音を発生する電話機等の機器との接続の有無を判定することにより、自装置に側音の大きさが一般的でない機器が接続された場合でも側音の有無を検出することが可能となる。これ以外の効果については、第１の実施の形態と同様である。
【００３９】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図７は本発明の第３の実施の形態に係る側音キャンセラの構成を示すブロック図である。本実施の形態の側音キャンセラ４０２は、第１の実施の形態または第２の実施の形態の側音キャンセラに、フィルタ係数リセット部４０１を追加したものである。
可変フィルタ部１０２、フィルタ係数更新部１０３、減算部１０４、側音検出部１０５、スイッチ部１０６については、第１の実施の形態または第２の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。
【００４０】
フィルタ係数リセット部４０１は、側音キャンセラを含む自装置（ハンズフリー装置）が側音を発生する機器（電話機接続用の端子に接続される電話機等の機器）に接続されている状態から、接続されていない状態に移行した際に、可変フィルタ部１０２のフィルタ係数を全て０にクリアする。図８はフィルタ係数リセット部４０１の構成を示すブロック図、図９はフィルタ係数リセット部４０１の動作を示すフローチャートである。
フィルタ係数リセット部４０１は、レベル計算部５０１と、レベル計算部５０２と、定数乗算部５０３と、比較部５０４とから構成される。
【００４１】
レベル計算部５０１は、減算部１０４の出力である側音キャンセル後の受話信号ｅ（ｔ）の時間平均レベルＰ（ｔ）を計算する（図９ステップＳ３００）。時間平均レベルＰ（ｔ）は、式（７）により計算される。
Ｐ（ｔ）＝（１−ｂ）・Ｐ（ｔ−１）＋ｂ・｜ｅ（ｔ）｜ ・・・（７）
ただし、ｂは１未満のあらかじめ設定される定数であり、ｂが１に近いほど、レベル計算の時間平均の時定数が長くなる。｜ｘ｜はｘの絶対値を取ることを表す。
【００４２】
レベル計算部５０２は、側音キャンセル前の受話信号ｙ（ｔ）の時間平均レベルＱ（ｔ）を計算する（ステップＳ３０１）。時間平均レベルＱ（ｔ）は、式（８）により計算される。
Ｑ（ｔ）＝（１−ｂ）・Ｑ（ｔ−１）＋ｂ・｜ｙ（ｔ）｜ ・・・（８）
【００４３】
側音があり、側音キャンセラが働いていれば、側音キャンセル前の受話信号ｙ（ｔ）よりも、側音キャンセル後の受話信号ｅ（ｔ）の方が信号のレベルが小さくなるので、Ｐ（ｔ）＜Ｑ（ｔ）という関係が成立する。この状態で、側音が急になくなった場合、可変フィルタ部１０２の疑似側音信号ｙ’（ｔ）のレベルが、側音キャンセル前の受話信号ｙ（ｔ）の時間平均レベルＱ（ｔ）に加算されるので、Ｐ（ｔ）＞Ｑ（ｔ）という関係となる。この現象を利用して、側音キャンセラを含む自装置が側音を発生する電話機等の機器に接続されている状態から接続されていない状態に移行したことを検出する。
【００４４】
定数乗算部５０３は、あらかじめ設定された定数ｄ（ｄ≧１）を、レベル計算部５０２で計算された時間平均レベルＱ（ｔ）に乗算する（ステップＳ３０２）。
比較部５０４は、定数乗算部５０３の出力ｄ・Ｑ（ｔ）とレベル計算部５０１の出力Ｐ（ｔ）とを比較し（ステップＳ３０３）、定数乗算部５０３の出力ｄ・Ｑ（ｔ）よりもレベル計算部５０１の出力Ｐ（ｔ）の方が大きい場合に、可変フィルタ部１０２のフィルタ係数を全て０にクリアする（ステップＳ３０４）。
【００４５】
このように、側音キャンセラを含む自装置が側音を発生する機器に接続されている状態から、接続されていない状態に移行したことを検出した際に、可変フィルタ部１０２のフィルタ係数を０とすることにより、側音を発生する機器に接続されている状態から、接続されていない状態に移行した際に、不要音として付加されてしまう擬似側音を、フィルタ係数の学習が行われる前に、発生しないようにすることができる。
以上示したように本実施の形態によれば、第１の実施の形態または第２の実施の形態の効果に加えて、側音を発生する機器に接続されている状態から、接続されていない状態に移行した際に不要音として付加される擬似側音をいち早く消去することができる。
【００４６】
なお、第１〜第３の実施の形態の側音キャンセラ１０１，４０２は、ＣＰＵ、記憶装置および外部とのインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このようなコンピュータにおいて、ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第３の実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、ハンズフリー通話等において側音を消去する側音キャンセラに適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０１，４０２…側音キャンセラ、１０２…可変フィルタ部、１０３…フィルタ係数更新部、１０４…減算部、１０５…側音検出部、１０６…スイッチ、２０１…絶対値計算部、２０２…最大値検出部、２０３…固定閾値比較部、３０１…平均値計算部、３０２…閾値設定部、３０３…閾値比較部、４０１…フィルタ係数リセット部、５０１…レベル計算部、５０２…レベル計算部、５０３…定数乗算部、５０４…比較部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電話機のハンドセットの代わりにハンズフリー装置を接続して行う音声会議などにおける側音キャンセル方法および側音キャンセラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の側音キャンセラについて説明する。図１０は非特許文献１に開示された従来の側音キャンセラの構成を示すブロック図である。側音キャンセラ８０２は、適応フィルタを側音キャンセルに適用したものであり、可変フィルタ部１０２とフィルタ係数更新部１０３と減算部１０４とから構成される。
【０００３】
図１１は側音キャンセラの動作を説明するための図であり、側音キャンセラの適用先であるハンズフリー装置の使い方を示す図である。ハンズフリー装置７０２は、電話機７０１のハンドセット接続端子７０５と接続され、電話機７０１のハンドセットの代わりとして使用することができ、さらにＴＶ会議装置７０３などとも接続され、電話機７０１とＴＶ会議装置７０３の両方と同時に通話を行うことができる。
【０００４】
図１２は、図１１の接続を行った場合の信号の流れを示す図である。電話機７０１は、ハンドセット使用時の耳の閉塞感を軽減するために、送話音声を受話側に戻す側音付加回路８０１を有している。しかし、耳の閉塞感のないハンズフリー通話において側音は不要であり、ハウリングの発生の要因となり得ることから、側音を消去することが必要である。側音キャンセラ８０２は、この側音を消去するために用いられる。
【０００５】
ハンズフリー装置７０２は、側音キャンセラ８０２のほかに、スピーカ７０８からマイク７０９に音が回り込む音響エコーを消去する音響エコーキャンセラ８０４と、電話機接続用の端子７０６と通常の機器接続用の端子７０７とを両方同時に使用できるように信号を混合するミキシング部８０３とを有する。ミキシング部８０３は、電話機７０１からの送話信号とＴＶ会議装置７０３からの送話信号とを混合してスピーカ７０８に送り、マイク７０９で集音された受話信号とＴＶ会議装置７０３からの送話信号とを混合して電話機７０１に送る。また、ミキシング部８０３は、電話機７０１からの送話信号とマイク７０９で集音された受話信号とを混合してＴＶ会議装置７０３に送る。
【０００６】
次に図１０を用いて側音キャンセラ８０２について詳細に説明する。側音キャンセラ８０２は、電話機７０１からの受話信号ｙ（ｔ）とミキシング部８０３から電話機７０１に送出する送話信号ｘ（ｔ）を入力とし、受話信号ｙ（ｔ）から側音成分を消去した信号ｅ（ｔ）をミキシング部８０３へ出力する。ただし、ｔは時刻を表す。
【０００７】
可変フィルタ部１０２は、電話機７０１に送出する送話信号ｘ（ｔ）をフィルタ係数Ｈ（ｔ）でフィルタリングし、疑似側音信号ｙ’（ｔ）を出力する。減算部１０４は、電話機７０１からの受話信号ｙ（ｔ）から疑似側音信号ｙ’（ｔ）を減算し、受話信号ｙ（ｔ）から側音成分を消去した信号ｅ（ｔ）を出力する。フィルタ係数Ｈ（ｔ）は時刻ｔにおけるフィルタ係数のベクトルであり、Ｈ（ｔ）＝（ｈ（０，ｔ），ｈ（１，ｔ），・・・・，ｈ（Ｌ−１，ｔ））Tで表される。ｈ（ｉ，ｔ）は時刻ｔの時点でのｉタップ目のフィルタ係数であり、Ｌはフィルタのタップ長である。
【０００８】
フィルタ係数更新部１０３は、送話信号ｘ（ｔ）と受話信号ｙ（ｔ）から側音成分を消去した信号ｅ（ｔ）を入力とし、ＮＬＭＳ（Normalized Least Mean Square）アルゴリズムを用いて、フィルタ係数を更新し、側音が消去されるようにフィルタ係数を更新する。ＮＬＭＳ法の更新式は式（１）で表される。
Ｈ（ｔ＋１）＝Ｈ（ｔ）＋ａ・Ｘ（ｔ）・ｅ（ｔ）／Ｘ（ｔ）TＸ（ｔ） ・・（１）
【０００９】
ただし、ａは事前設定されたステップサイズであり、０＜ａ＜２の値をとる。Ｘ（ｔ）は、時刻ｔにおける受話信号ｙ（ｔ）のＬサンプル分のベクトルであり、Ｘ（ｔ）＝（ｘ（ｔ−０），ｘ（ｔ−１），・・・・，ｘ（ｔ−Ｌ＋１））Tで表される。以上の処埋により、受話信号ｙ（ｔ）に含まれる側音が消去される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】サイモンヘイキン著，「適応フィルタ入門」，第３版，現代工学社，ＩＳＢＮ４−８７４７２−１３４−６，ｐ．１２０−１２１，１９８７年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
電話機が接続されていない状態や電話機が通話状態にない場合には、側音は全く発生しない。しかし、従来の側音キャンセラでは、受話信号ｙ（ｔ）に含まれるノイズ成分や計算機の演算精度の影響により、フィルタ係数Ｈ（ｔ）が完全に０とはならないため、疑似側音信号ｙ’（ｔ）が０とはならない。このため、通常の機器接続用の端子を用いて通話を行った際に、疑似側音信号ｙ’（ｔ）がミキシング部に入力され、通話の品質を低下させてしまう。
【００１２】
このように、従来の側音キャンセラでは、電話機が接続されていない状態や電話機が通話状態にない状態で、通常の機器接続用の端子を用いて通話を行った際に、側音キャンセラが疑似側音を発生させてしまうために、通話時に側音が戻っているように聞こえてしまうという問題点があった。
【００１３】
本発明の目的は、側音を発生する電話機等の機器が接続されていない状態や電話機等の機器が通話状態にない状態で、他の機器を用いて通話を行った際に、疑似側音を発生させることがない側音キャンセラを提供し、通話品質を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の側音キャンセル方法は、通話相手へ送信する送話信号を設定されたフィルタ係数でフィルタリングする可変フィルタ手順と、通話相手からの受話信号から前記可変フィルタ手順で得られた出力信号を減算する減算手順と、前記送話信号と前記減算手順で得られた出力信号に基づいて、前記受話信号に含まれる送話信号成分である側音の二乗平均が小さくなるように、前記可変フィルタ手順のフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新手順と、前記可変フィルタ手順のフィルタ係数に基づいて前記側音の有無を検出する側音検出手順と、前記側音検出手順の検出結果が側音有りであった場合に、前記減算手順で得られた出力信号を選択して出力し、検出結果が側音無しであった場合に、前記受話信号を選択して出力するスイッチ手順とを備えることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の側音キャンセル方法の１構成例において、前記側音検出手順は、前記可変フィルタ手順のフィルタ係数の絶対値を計算する絶対値計算手順と、前記フィルタ係数の絶対値の最大値を求める最大値検出手順と、あらかじめ設定された固定閾値と前記最大値とを比較し、前記固定閾値よりも前記最大値が大きい場合に側音有りと判定し、前記最大値が前記固定閾値以下の場合に側音無しと判定する固定閾値比較手順とを含むことを特徴とするものである。
また、本発明の側音キャンセル方法の１構成例において、前記側音検出手順は、前記可変フィルタ手順のフィルタ係数の絶対値を計算する絶対値計算手順と、前記フィルタ係数の絶対値の最大値を求める最大値検出手順と、前記フィルタ係数の絶対値の平均値を計算する平均値計算手順と、前記平均値にあらかじめ設定された定数を乗じた値を閾値として設定する閾値設定手順と、前記閾値と前記最大値とを比較し、前記閾値よりも前記最大値が大きい場合に側音有りと判定し、前記最大値が前記閾値以下の場合に側音無しと判定する閾値比較手順とを含むことを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の側音キャンセル方法の１構成例は、さらに、前記側音が有る状態から前記側音が無い状態に移行した際に、前記可変フィルタ手順のフィルタ係数を０とするフィルタ係数リセット手順を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の側音キャンセル方法の１構成例において、前記フィルタ係数リセット手順は、前記減算手順で得られた出力信号のレベルを計算する第１のレベル計算手順と、前記受話信号のレベルを計算する第２のレベル計算手順と、前記受話信号のレベルにあらかじめ設定された定数を乗じる定数乗算手順と、この定数乗算手順で得られた出力信号のレベルと前記減算手順で得られた出力信号のレベルとを比較し、前記減算手順で得られた出力信号のレベルの方が大きい場合に、前記可変フィルタ手順のフィルタ係数を０とする比較手順とを含むことを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の側音キャンセラは、通話相手へ送信する送話信号を設定されたフィルタ係数でフィルタリングする可変フィルタ手段と、通話相手からの受話信号から前記可変フィルタ手段の出力信号を減算する減算手段と、前記送話信号と前記減算手段の出力信号に基づいて、前記受話信号に含まれる送話信号成分である側音の二乗平均が小さくなるように、前記可変フィルタ手段のフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新手段と、前記可変フィルタ手段のフィルタ係数に基づいて前記側音の有無を検出する側音検出手段と、前記側音検出手段の検出結果が側音有りであった場合に、前記減算手段の出力信号を選択して出力し、検出結果が側音無しであった場合に、前記受話信号を選択して出力するスイッチ手段とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、従来の側音キャンセル方法に、側音検出手順とスイッチ手順を追加し、側音検出手順の検出結果が側音有りであった場合には、減算手順で得られた出力信号、すなわち側音をキャンセルした信号を選択して出力し、検出結果が側音無しであった場合には、受話信号、すなわち側音をキャンセルする前の信号を選択して出力する。この結果、本発明では、自装置（例えばハンズフリー装置）に側音を発生する電話機等の機器が接続されていない状態や電話機等の機器が通話状態にない状態で、他の機器を用いて通話を行った際に、自装置のスピーカや他の機器側で側音が戻っているように聞こえてしまうことを防止することができる。
【００１９】
また、本発明では、可変フィルタ手順のフィルタ係数の絶対値を計算し、フィルタ係数の絶対値の最大値を求め、この最大値があらかじめ設定された固定閾値よりも大きい場合に、側音ありと検出する。これにより、本発明では、自装置に側音を発生する電話機等の機器が接続されていない状態や電話機等の機器が通話状態にない揚合には、側音をキャンセルする前の受話信号を出力することができ、不要な擬似側音の発生を抑えることができる。
【００２０】
また、本発明では、側音検出手順における閾値を、フィルタ係数の絶対値の平均値にあらかじめ設定された定数を乗じた値とし、この閾値とフィルタ係数の絶対値の最大値を比較し、最大値の方が大きい揚合に、側音ありと検出することにより、側音の大きさによらずに、側音の検出ができるようになる。これにより、本発明では、自装置に側音の大きさが一般的でない電話機等の機器が接続された場合でも側音の有無を検出することが可能となり、側音キャンセラを正常に動作させることができる。
【００２１】
また、本発明では、側音が有る状態から側音が無い状態に移行した際に、可変フィルタ手順のフィルタ係数を０とする。これにより、本発明では、側音が有る状態（自装置に側音を発生する電話機等の機器が接続されている状態）から、側音が無い状態（側音を発生する電話機等の機器が接続されていない状態）に移行した際に、即座に疑似側音の生成を止めることができ、側音が戻っているように聞こえてしまう現象を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る側音キャンセラの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る側音キャンセラの可変フィルタ部とフィルタ係数更新部と減算部の動作を示すフローチャート、および側音検出部とスイッチ部の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る側音キャンセラの側音検出部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る側音キャンセラの側音検出部の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る側音キャンセラの側音検出部の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る側音キャンセラの側音検出部の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る側音キャンセラの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る側音キャンセラのフィルタ係数リセット部の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る側音キャンセラのフィルタ係数リセット部の動作を示すフローチャートである。
【図１０】従来の側音キャンセル装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】側音キャンセラの適用先であるハンズフリー装置の使用方法を説明する図である。
【図１２】図１１の接続を行った場合の信号の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る側音キャンセラの構成を示すブロック図である。
本実施の形態の側音キャンセラ１０１は、可変フィルタ部１０２と、フィルタ係数更新部１０３と、減算部１０４と、側音検出部１０５と、スイッチ部１０６とから構成される。
【００２４】
図２（Ａ）は可変フィルタ部１０２とフィルタ係数更新部１０３と減算部１０４の動作を示すフローチャート、図２（Ｂ）は側音検出部１０５とスイッチ部１０６の動作を示すフローチャートである。
【００２５】
可変フィルタ部１０２は、電話機に送出する送話信号ｘ（ｔ）をフィルタ係数Ｈ（ｔ）でフィルタリングし、疑似側音信号ｙ’（ｔ）を出力する（図２（Ａ）ステップＳ１００）。減算部１０４は、電話機からの受話信号ｙ（ｔ）から疑似側音信号ｙ’（ｔ）を減算し、受話信号ｙ（ｔ）から側音成分を消去した信号ｅ（ｔ）を出力する（ステップＳ１０１）。フィルタ係数更新部１０３は、送話信号ｘ（ｔ）と減算部１０４の出力信号ｅ（ｔ）とに基づいて、受話信号ｙ（ｔ）に含まれる側音の二乗平均が小さくなるように、可変フィルタ部１０２のフィルタ係数Ｈ（ｔ）を逐次更新する（ステップＳ１０２）。以上の可変フィルタ部１０２とフィルタ係数更新部１０３と減算部１０４の動作は従来の側音キャンセラと同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００２６】
側音検出部１０５は、側音の有無を検出し（図２（Ｂ）ステップＳ１０３）、検出結果が側音有りであった場合には（ステップＳ１０４においてＹＥＳ）、スイッチ部１０６に減算部１０４の出力信号ｅ（ｔ）を選択して出力させ（ステップＳ１０５）、検出結果が側音無しであった場合には（ステップＳ１０４においてＮＯ）、スイッチ部１０６に受話信号ｙ（ｔ）を選択して出力させる（ステップＳ１０６）。以下、側音検出部１０５とスイッチ部１０６の動作をより詳細に説明する。
【００２７】
側音検出部１０５は、可変フィルタ部１０２のフィルタ係数Ｈ（ｔ）から、側音の有無、すなわち側音キャンセラを含む自装置（ハンズフリー装置）が側音を発生する機器（電話機接続用の端子に接続される電話機等の機器）と接続されているか否かを検出する。図３は側音検出部１０５の構成を示すブロック図、図４は側音検出部１０５の動作を示すフローチャートである。本実施の形態の側音検出部１０５は、絶対値計算部２０１と、最大値検出部２０２と、固定閾値比較部２０３とから構成される。
【００２８】
絶対値計算部２０１は、可変フィルタ部１０２のフィルタ係数Ｈ（ｔ）の絶対値Ｆ（ｔ）を計算する（図４ステップＳ２００）。この絶対値計算部２０１の計算処理は、式（２）で表わされる。ただし、｜ｘ｜はｘの絶対値を取ることを表す。
Ｆ（ｔ）＝｜Ｈ（ｔ）｜ ・・・（２）
【００２９】
次に、最大値検出部２０２は、絶対値計算部２０１で計算されたフィルタ係数Ｈ（ｔ）の絶対値Ｆ（ｔ）の最大値Ｆｍ（ｔ）を検出する（ステップＳ２０１）。この最大値検出部２０２の処理は、式（３）で表される。ただし、ｍａｘ（Ｚ）は、ベクトルＺの要素の中の最大値を取ることを意味する。
Ｆｍ（ｔ）＝ｍａｘ（Ｆ（ｔ）） ・・・（３）
【００３０】
次に、固定閾値比較部２０３は、最大値検出部２０２によって検出された最大値Ｆｍ（ｔ）とあらかじめ設定された固定閾値Ｇとを比較し（ステップＳ２０２）、最大値Ｆｍ（ｔ）が固定閾値Ｇよりも大きい場合には、側音有り、すなわち自装置が側音を発生する電話機等の機器と接続されていると判定し（ステップＳ２０３）、最大値Ｆｍ（ｔ）が固定閾値Ｇ以下の場合には、側音無し、すなわち自装置が側音を発生する機器と接続されていないと判定する（ステップＳ２０４）。ここで、固定閾値Ｇは、通常想定される側音の伝達経路の利得の大きさよりも十分に小さい値に設定される。通常はＧ＝０．０１〜０．２程度の範囲である。そして、固定閾値比較部２０３は、側音の有無の検出結果をスイッチ部１０６に出力する（ステップＳ２０５）。
【００３１】
スイッチ部１０６は、側音検出部１０５の検出結果に応じて、受話信号ｙ（ｔ）または減算部１０４の出力信号ｅ（ｔ）のいずれかを選択して出力信号ｚ（ｔ）として出力する。スイッチ部１０６は、側音検出部１０５の検出結果が側音有りであった場合には、減算部１０４の出力信号ｅ（ｔ）を選択して出力し（図２（Ｂ）ステップＳ１０５）、検出結果が側音無しであった場合には、受話信号ｙ（ｔ）を選択して出力する（ステップＳ１０６）。スイッチ部１０６の出力信号ｚ（ｔ）は、図１２で説明したミキシング部へ送出される。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態では、側音検出部１０５とスイッチ部１０６とを設けることで、自装置に側音を発生する電話機等の機器が接続されていない場合に、側音の除去処埋をかける前の受話信号をそのまま出力することができ、疑似側音をミキシング部に送出してしまうことを防止することができる。また、自装置に側音を発生する機器が接続されている場合は、側音の除去処埋をかけた後の受話信号を出力することができる。これにより、本実施の形態では、電話機が接続されていない状態や電話機が通話状態にない状態で、通常の機器接続用の端子を用いて通話を行った際に、通話時に自装置のスピーカや通常の機器接続用の端子に接続されているＴＶ会議装置等の機器側で側音が戻っているように聞こえてしまうことを防止することができる。
【００３３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図５は本発明の第２の実施の形態に係る側音キャンセラの側音検出部の構成を示すブロック図、図６は側音検出部の動作を示すフローチャートである。本実施の形態の側音キャンセラは、第１の実施の形態の側音検出部１０５を、図５に示す構成としたものである。本実施の形態の側音キャンセラの全体の構成は図１に示したブロック図と同様であり、可変フィルタ部１０２と、フィルタ係数更新部１０３と、減算部１０４と、側音検出部１０５と、スイッチ部１０６とから構成される。可変フィルタ部１０２、フィルタ係数更新部１０３、減算部１０４、スイッチ部１０６は、第１の実施の形態の側音キャンセラと同様であるので、説明は省略する。
【００３４】
図５に示すように、本実施の形態の側音検出部１０５は、絶対値計算部２０１と、最大値検出部２０２と、平均値計算部３０１と、閾値設定部３０２と、閾値比較部３０３とから構成される。
絶対値計算部２０１と最大値検出部２０２の動作は、第１の実施の形態と同じである（図６ステップＳ２００，Ｓ２０１）。
【００３５】
平均値計算部３０１は、絶対値計算部２０１で計算されたフィルタ係数Ｈ（ｔ）の絶対値Ｆ（ｔ）の平均値Ｆａ（ｔ）を計算する（ステップＳ２０６）。平均値計算部３０１の計算処理は、式（４）で表される。
Ｆａ（ｔ）＝ｃＦ（ｔ）／Ｌ ・・・（４）
式（４）のｃは、１行Ｌ列の１を要素に持つベクトルであり、式（５）で表わされる。
ｃ＝｛１，１，１，・・・・，１｝ ・・・（５）
【００３６】
閾値設定部３０２は、平均値計算部３０１で計算された平均値Ｆａ（ｔ）に、あらかじめ設定された定数Ａ（Ａ≧１）を乗算し、閾値Ｇ（ｔ）を計算する（ステップＳ２０７）。閾値設定部３０２の計算処理は、式（６）で表される。
Ｇ（ｔ）＝Ａ・Ｆａ（ｔ） ・・・（６）
【００３７】
閾値比較部３０３は、最大値検出部２０２によって検出された最大値Ｆｍ（ｔ）と閾値設定部３０２によって設定された閾値Ｇ（ｔ）とを比較し（ステップＳ２０８）、最大値Ｆｍ（ｔ）が閾値Ｇ（ｔ）よりも大きい場合には、側音有り、すなわち自装置が側音を発生する電話機等の機器と接続されていると判定し（ステップＳ２０９）、最大値Ｆｍ（ｔ）が閾値Ｇ（ｔ）以下の場合には、側音無し、すなわち自装置が側音を発生する機器と接続されていないと判定する（ステップＳ２１０）。そして、閾値比較部３０３は、側音の有無の検出結果をスイッチ部１０６に出力する（ステップＳ２１１）。
【００３８】
以上示したように、本実施の形態では、固定閾値Ｇではなく、可変フィルタ部１０２のフィルタ係数の平均値に応じた閾値Ｇ（ｔ）を用いて、側音を発生する電話機等の機器との接続の有無を判定することにより、自装置に側音の大きさが一般的でない機器が接続された場合でも側音の有無を検出することが可能となる。これ以外の効果については、第１の実施の形態と同様である。
【００３９】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図７は本発明の第３の実施の形態に係る側音キャンセラの構成を示すブロック図である。本実施の形態の側音キャンセラ４０２は、第１の実施の形態または第２の実施の形態の側音キャンセラに、フィルタ係数リセット部４０１を追加したものである。
可変フィルタ部１０２、フィルタ係数更新部１０３、減算部１０４、側音検出部１０５、スイッチ部１０６については、第１の実施の形態または第２の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。
【００４０】
フィルタ係数リセット部４０１は、側音キャンセラを含む自装置（ハンズフリー装置）が側音を発生する機器（電話機接続用の端子に接続される電話機等の機器）に接続されている状態から、接続されていない状態に移行した際に、可変フィルタ部１０２のフィルタ係数を全て０にクリアする。図８はフィルタ係数リセット部４０１の構成を示すブロック図、図９はフィルタ係数リセット部４０１の動作を示すフローチャートである。
フィルタ係数リセット部４０１は、レベル計算部５０１と、レベル計算部５０２と、定数乗算部５０３と、比較部５０４とから構成される。
【００４１】
レベル計算部５０１は、減算部１０４の出力である側音キャンセル後の受話信号ｅ（ｔ）の時間平均レベルＰ（ｔ）を計算する（図９ステップＳ３００）。時間平均レベルＰ（ｔ）は、式（７）により計算される。
Ｐ（ｔ）＝（１−ｂ）・Ｐ（ｔ−１）＋ｂ・｜ｅ（ｔ）｜ ・・・（７）
ただし、ｂは１未満のあらかじめ設定される定数であり、ｂが１に近いほど、レベル計算の時間平均の時定数が長くなる。｜ｘ｜はｘの絶対値を取ることを表す。
【００４２】
レベル計算部５０２は、側音キャンセル前の受話信号ｙ（ｔ）の時間平均レベルＱ（ｔ）を計算する（ステップＳ３０１）。時間平均レベルＱ（ｔ）は、式（８）により計算される。
Ｑ（ｔ）＝（１−ｂ）・Ｑ（ｔ−１）＋ｂ・｜ｙ（ｔ）｜ ・・・（８）
【００４３】
側音があり、側音キャンセラが働いていれば、側音キャンセル前の受話信号ｙ（ｔ）よりも、側音キャンセル後の受話信号ｅ（ｔ）の方が信号のレベルが小さくなるので、Ｐ（ｔ）＜Ｑ（ｔ）という関係が成立する。この状態で、側音が急になくなった場合、可変フィルタ部１０２の疑似側音信号ｙ’（ｔ）のレベルが、側音キャンセル前の受話信号ｙ（ｔ）の時間平均レベルＱ（ｔ）に加算されるので、Ｐ（ｔ）＞Ｑ（ｔ）という関係となる。この現象を利用して、側音キャンセラを含む自装置が側音を発生する電話機等の機器に接続されている状態から接続されていない状態に移行したことを検出する。
【００４４】
定数乗算部５０３は、あらかじめ設定された定数ｄ（ｄ≧１）を、レベル計算部５０２で計算された時間平均レベルＱ（ｔ）に乗算する（ステップＳ３０２）。
比較部５０４は、定数乗算部５０３の出力ｄ・Ｑ（ｔ）とレベル計算部５０１の出力Ｐ（ｔ）とを比較し（ステップＳ３０３）、定数乗算部５０３の出力ｄ・Ｑ（ｔ）よりもレベル計算部５０１の出力Ｐ（ｔ）の方が大きい場合に、可変フィルタ部１０２のフィルタ係数を全て０にクリアする（ステップＳ３０４）。
【００４５】
このように、側音キャンセラを含む自装置が側音を発生する機器に接続されている状態から、接続されていない状態に移行したことを検出した際に、可変フィルタ部１０２のフィルタ係数を０とすることにより、側音を発生する機器に接続されている状態から、接続されていない状態に移行した際に、不要音として付加されてしまう擬似側音を、フィルタ係数の学習が行われる前に、発生しないようにすることができる。
以上示したように本実施の形態によれば、第１の実施の形態または第２の実施の形態の効果に加えて、側音を発生する機器に接続されている状態から、接続されていない状態に移行した際に不要音として付加される擬似側音をいち早く消去することができる。
【００４６】
なお、第１〜第３の実施の形態の側音キャンセラ１０１，４０２は、ＣＰＵ、記憶装置および外部とのインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このようなコンピュータにおいて、ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第３の実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、ハンズフリー通話等において側音を消去する側音キャンセラに適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０１，４０２…側音キャンセラ、１０２…可変フィルタ部、１０３…フィルタ係数更新部、１０４…減算部、１０５…側音検出部、１０６…スイッチ、２０１…絶対値計算部、２０２…最大値検出部、２０３…固定閾値比較部、３０１…平均値計算部、３０２…閾値設定部、３０３…閾値比較部、４０１…フィルタ係数リセット部、５０１…レベル計算部、５０２…レベル計算部、５０３…定数乗算部、５０４…比較部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通話相手へ送信する送話信号を設定されたフィルタ係数でフィルタリングする可変フィルタ手順と、
通話相手からの受話信号から前記可変フィルタ手順で得られた出力信号を減算する減算手順と、
前記送話信号と前記減算手順で得られた出力信号に基づいて、前記受話信号に含まれる送話信号成分である側音の二乗平均が小さくなるように、前記可変フィルタ手順のフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新手順と、
前記可変フィルタ手順のフィルタ係数に基づいて前記側音の有無を検出する側音検出手順と、
前記側音検出手順の検出結果が側音有りであった場合に、前記減算手順で得られた出力信号を選択して出力し、検出結果が側音無しであった場合に、前記受話信号を選択して出力するスイッチ手順とを備えることを特徴とする側音キャンセル方法。
【請求項２】
請求項１記載の側音キャンセル方法において、
前記側音検出手順は、
前記可変フィルタ手順のフィルタ係数の絶対値を計算する絶対値計算手順と、
前記フィルタ係数の絶対値の最大値を求める最大値検出手順と、
あらかじめ設定された固定閾値と前記最大値とを比較し、前記固定閾値よりも前記最大値が大きい場合に側音有りと判定し、前記最大値が前記固定閾値以下の場合に側音無しと判定する固定閾値比較手順とを含むことを特徴とする側音キャンセル方法。
【請求項３】
請求項１記載の側音キャンセル方法において、
前記側音検出手順は、
前記可変フィルタ手順のフィルタ係数の絶対値を計算する絶対値計算手順と、
前記フィルタ係数の絶対値の最大値を求める最大値検出手順と、
前記フィルタ係数の絶対値の平均値を計算する平均値計算手順と、
前記平均値にあらかじめ設定された定数を乗じた値を閾値として設定する閾値設定手順と、
前記閾値と前記最大値とを比較し、前記閾値よりも前記最大値が大きい場合に側音有りと判定し、前記最大値が前記閾値以下の場合に側音無しと判定する閾値比較手順とを含むことを特徴とする側音キャンセル方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の側音キャンセル方法において、
さらに、前記側音が有る状態から前記側音が無い状態に移行した際に、前記可変フィルタ手順のフィルタ係数を０とするフィルタ係数リセット手順を備えることを特徴とする側音キャンセル方法。
【請求項５】
請求項４記載の側音キャンセル方法において、
前記フィルタ係数リセット手順は、
前記減算手順で得られた出力信号のレベルを計算する第１のレベル計算手順と、
前記受話信号のレベルを計算する第２のレベル計算手順と、
前記受話信号のレベルにあらかじめ設定された定数を乗じる定数乗算手順と、
この定数乗算手順で得られた出力信号のレベルと前記減算手順で得られた出力信号のレベルとを比較し、前記減算手順で得られた出力信号のレベルの方が大きい場合に、前記可変フィルタ手順のフィルタ係数を０とする比較手順とを含むことを特徴とする側音キャンセル方法。
【請求項６】
通話相手へ送信する送話信号を設定されたフィルタ係数でフィルタリングする可変フィルタ手段と、
通話相手からの受話信号から前記可変フィルタ手段の出力信号を減算する減算手段と、
前記送話信号と前記減算手段の出力信号に基づいて、前記受話信号に含まれる送話信号成分である側音の二乗平均が小さくなるように、前記可変フィルタ手段のフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新手段と、
前記可変フィルタ手段のフィルタ係数に基づいて前記側音の有無を検出する側音検出手段と、
前記側音検出手段の検出結果が側音有りであった場合に、前記減算手段の出力信号を選択して出力し、検出結果が側音無しであった場合に、前記受話信号を選択して出力するスイッチ手段とを備えることを特徴とする側音キャンセラ。
【請求項７】
請求項６記載の側音キャンセラにおいて、
前記側音検出手段は、
前記可変フィルタ手段のフィルタ係数の絶対値を計算する絶対値計算手段と、
前記フィルタ係数の絶対値の最大値を求める最大値検出手段と、
あらかじめ設定された固定閾値と前記最大値とを比較し、前記固定閾値よりも前記最大値が大きい場合に側音有りと判定し、前記最大値が前記固定閾値以下の場合に側音無しと判定する固定閾値比較手段とからなることを特徴とする側音キャンセラ。
【請求項８】
請求項６記載の側音キャンセラにおいて、
前記側音検出手段は、
前記可変フィルタ手段のフィルタ係数の絶対値を計算する絶対値計算手段と、
前記フィルタ係数の絶対値の最大値を求める最大値検出手段と、
前記フィルタ係数の絶対値の平均値を計算する平均値計算手段と、
前記平均値にあらかじめ設定された定数を乗じた値を閾値として設定する閾値設定手段と、
前記閾値と前記最大値とを比較し、前記閾値よりも前記最大値が大きい場合に側音有りと判定し、前記最大値が前記閾値以下の場合に側音無しと判定する閾値比較手段とからなることを特徴とする側音キャンセラ。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の側音キャンセラにおいて、
さらに、前記側音が有る状態から前記側音が無い状態に移行した際に、前記可変フィルタ手段のフィルタ係数を０とするフィルタ係数リセット手段を備えることを特徴とする側音キャンセラ。
【請求項１０】
請求項９記載の側音キャンセラにおいて、
前記フィルタ係数リセット手段は、
前記減算手段の出力信号のレベルを計算する第１のレベル計算手段と、
前記受話信号のレベルを計算する第２のレベル計算手段と、
前記受話信号のレベルにあらかじめ設定された定数を乗じる定数乗算手段と、
この定数乗算手段の出力信号のレベルと前記減算手段の出力信号のレベルとを比較し、前記減算手段の出力信号のレベルの方が大きい場合に、前記可変フィルタ手段のフィルタ係数を０とする比較手段とからなることを特徴とする側音キャンセラ。
【請求項１】
通話相手へ送信する送話信号を設定されたフィルタ係数でフィルタリングする可変フィルタ手順と、
通話相手からの受話信号から前記可変フィルタ手順で得られた出力信号を減算する減算手順と、
前記送話信号と前記減算手順で得られた出力信号に基づいて、前記受話信号に含まれる送話信号成分である側音の二乗平均が小さくなるように、前記可変フィルタ手順のフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新手順と、
前記可変フィルタ手順のフィルタ係数に基づいて前記側音の有無を検出する側音検出手順と、
前記側音検出手順の検出結果が側音有りであった場合に、前記減算手順で得られた出力信号を選択して出力し、検出結果が側音無しであった場合に、前記受話信号を選択して出力するスイッチ手順とを備えることを特徴とする側音キャンセル方法。
【請求項２】
請求項１記載の側音キャンセル方法において、
前記側音検出手順は、
前記可変フィルタ手順のフィルタ係数の絶対値を計算する絶対値計算手順と、
前記フィルタ係数の絶対値の最大値を求める最大値検出手順と、
あらかじめ設定された固定閾値と前記最大値とを比較し、前記固定閾値よりも前記最大値が大きい場合に側音有りと判定し、前記最大値が前記固定閾値以下の場合に側音無しと判定する固定閾値比較手順とを含むことを特徴とする側音キャンセル方法。
【請求項３】
請求項１記載の側音キャンセル方法において、
前記側音検出手順は、
前記可変フィルタ手順のフィルタ係数の絶対値を計算する絶対値計算手順と、
前記フィルタ係数の絶対値の最大値を求める最大値検出手順と、
前記フィルタ係数の絶対値の平均値を計算する平均値計算手順と、
前記平均値にあらかじめ設定された定数を乗じた値を閾値として設定する閾値設定手順と、
前記閾値と前記最大値とを比較し、前記閾値よりも前記最大値が大きい場合に側音有りと判定し、前記最大値が前記閾値以下の場合に側音無しと判定する閾値比較手順とを含むことを特徴とする側音キャンセル方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の側音キャンセル方法において、
さらに、前記側音が有る状態から前記側音が無い状態に移行した際に、前記可変フィルタ手順のフィルタ係数を０とするフィルタ係数リセット手順を備えることを特徴とする側音キャンセル方法。
【請求項５】
請求項４記載の側音キャンセル方法において、
前記フィルタ係数リセット手順は、
前記減算手順で得られた出力信号のレベルを計算する第１のレベル計算手順と、
前記受話信号のレベルを計算する第２のレベル計算手順と、
前記受話信号のレベルにあらかじめ設定された定数を乗じる定数乗算手順と、
この定数乗算手順で得られた出力信号のレベルと前記減算手順で得られた出力信号のレベルとを比較し、前記減算手順で得られた出力信号のレベルの方が大きい場合に、前記可変フィルタ手順のフィルタ係数を０とする比較手順とを含むことを特徴とする側音キャンセル方法。
【請求項６】
通話相手へ送信する送話信号を設定されたフィルタ係数でフィルタリングする可変フィルタ手段と、
通話相手からの受話信号から前記可変フィルタ手段の出力信号を減算する減算手段と、
前記送話信号と前記減算手段の出力信号に基づいて、前記受話信号に含まれる送話信号成分である側音の二乗平均が小さくなるように、前記可変フィルタ手段のフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新手段と、
前記可変フィルタ手段のフィルタ係数に基づいて前記側音の有無を検出する側音検出手段と、
前記側音検出手段の検出結果が側音有りであった場合に、前記減算手段の出力信号を選択して出力し、検出結果が側音無しであった場合に、前記受話信号を選択して出力するスイッチ手段とを備えることを特徴とする側音キャンセラ。
【請求項７】
請求項６記載の側音キャンセラにおいて、
前記側音検出手段は、
前記可変フィルタ手段のフィルタ係数の絶対値を計算する絶対値計算手段と、
前記フィルタ係数の絶対値の最大値を求める最大値検出手段と、
あらかじめ設定された固定閾値と前記最大値とを比較し、前記固定閾値よりも前記最大値が大きい場合に側音有りと判定し、前記最大値が前記固定閾値以下の場合に側音無しと判定する固定閾値比較手段とからなることを特徴とする側音キャンセラ。
【請求項８】
請求項６記載の側音キャンセラにおいて、
前記側音検出手段は、
前記可変フィルタ手段のフィルタ係数の絶対値を計算する絶対値計算手段と、
前記フィルタ係数の絶対値の最大値を求める最大値検出手段と、
前記フィルタ係数の絶対値の平均値を計算する平均値計算手段と、
前記平均値にあらかじめ設定された定数を乗じた値を閾値として設定する閾値設定手段と、
前記閾値と前記最大値とを比較し、前記閾値よりも前記最大値が大きい場合に側音有りと判定し、前記最大値が前記閾値以下の場合に側音無しと判定する閾値比較手段とからなることを特徴とする側音キャンセラ。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の側音キャンセラにおいて、
さらに、前記側音が有る状態から前記側音が無い状態に移行した際に、前記可変フィルタ手段のフィルタ係数を０とするフィルタ係数リセット手段を備えることを特徴とする側音キャンセラ。
【請求項１０】
請求項９記載の側音キャンセラにおいて、
前記フィルタ係数リセット手段は、
前記減算手段の出力信号のレベルを計算する第１のレベル計算手段と、
前記受話信号のレベルを計算する第２のレベル計算手段と、
前記受話信号のレベルにあらかじめ設定された定数を乗じる定数乗算手段と、
この定数乗算手段の出力信号のレベルと前記減算手段の出力信号のレベルとを比較し、前記減算手段の出力信号のレベルの方が大きい場合に、前記可変フィルタ手段のフィルタ係数を０とする比較手段とからなることを特徴とする側音キャンセラ。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−２７３２４９（Ｐ２０１０−２７３２４９Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２５１１５（Ｐ２００９−１２５１１５）
【出願日】平成２１年５月２５日（２００９．５．２５）
【出願人】（０００１０２７３９）エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社 (265)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２５日（２００９．５．２５）
【出願人】（０００１０２７３９）エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社 (265)
【Ｆターム（参考）】
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