JPH09172396A - 音響結合の影響を除去するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率的な費用のアンチハウリングシステム
と、本物の二重の会話のすばやい検出を可能にし、かつ
スピーカホンによる会話の間スピーカホンのマイクロホ
ンと拡声器との間の音響エコー経路の急激な変化に帰因
する、望ましくないハウリングを実質的になくす方法と
を提供する。 【解決手段】 スピーカホンの実施例は、少なくとも２
つのメモリバッファを有するシステムプロセッサによっ
て行なわれる、遅延が補償され、かつ正規化されたクロ
ス乗積計算を含む。一方のバッファは拡声器信号に関連
し、他方のバッファはマイクロホン信号に関連する。マ
イクロホン音声信号入力および拡声器音声信号入力の、
遅延が補償されたクロス乗積は、信号レベルの変動によ
って生み出される計算上のエラーを減らすよう、２つの
信号のエネルギ推定値によって決定され、かつ正規化さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】この発明はスピーカホン技術に関し、よ
り特定的には両手を使わない電話操作を可能にするよう
導入されるエコーおよびゲインの影響を最小にするため
の機構を備えたスピーカホンシステムに関する。

【０００２】

【関連技術の説明】スピーカホンは今日広く用いられて
いる。ユーザの手を塞ぐことなく電話器を用い、かつ会
議タイプの電話を必要とすることなく多数の当事者の通
話への参加を可能にすることは、従来の、手に持つ電話
システムに勝る大きな利点であることがわかっている。

【０００３】スピーカホンは、従来の送受器なしで電話
通話を可能にする、マイクロホンと拡声器とを含むスピ
ーカ電話を定義する。典型的には、スピーカホンにおけ
るマイクロホンおよび拡声器は同じ物理的構成に含まれ
るので互いに極めて近接している。しかし卓上用のＰＣ
用途のような多くの例において、スピーカホンエレクト
ロニクスでは、マイクロホンおよび拡声器の配置、した
がって音響的なエコーの経路が固定する形態をとること
ができない。このため、もしマイクロホンを拡声器アセ
ンブリから物理的に切離すことができ、それに対して独
立して移動可能であるならば、ユーザは会話の間拡声器
に対してマイクロホンを移動させることを望むだろう。

【０００４】このように密接して、しかもその近接度が
変更可能なため、スピーカホンは、スピーカホンを成す
マイクロホンおよび拡声器の同時の使用に固有な、いく
つかの問題をかかえる。全二重スピーカホンにおける、
スピーカホンの明瞭性および安定性に関する重大な問
題、たとえばハウリングによる会話の中断といった問題
は、マイクロホンと拡声器との間の音響結合に関連す
る。全二重システムでは、ローカルユーザがリモートユ
ーザと同時に発話でき、かつ受信された音声を聞けると
いう同時双方向通信が可能である。しかし、このような
同時の会話は、ローカル側で拡声器によって受信された
音声がローカルマイクロホンによって拾われ、リモート
側に送り返されるときに起こる、音響帰還の問題を生み
出す。この結果、リモートの当事者は、自分自身の声
の、強いエコーを聞くだろう。もしこの音響循環が続く
ならば、音声の質および会話はゆがめられ、かなり質が
低下することとなり、システムが不安定になることをも
たらし、すなわちハウリングが起こることとなる。もち
ろん、もしリモート側のユーザも背向配置のスピーカホ
ンを用いているならば、音響帰還の問題は拡大する。

【０００５】このように、音響および電気帰還と関連し
た問題のいくつかには、上述のエコーと、ハウリング
と、ゲイン切換等がある。たとえば、エコーの問題に関
しては、従来のエコーキャンセラは、スピーカホン作動
中のエコーを減らすために一般には用いられるが、エコ
ーの除去だけでは、全ループゲインを１未満に制限し、
正の帰還ループを制限してシステムの安定性を維持する
のに必ずしも十分ではない。

【０００６】ループゲインは、スピーカホンのさまざま
な構成要素を通る音声信号の、結果として生じたゲイン
の合計を指す。ゲインループはマイクロホンから、リモ
ート電話システムへの送信チャネルまでと、受信チャネ
ルを通って拡声器まで戻るまでの、スピーカホンの構成
要素でマイクロホンに音響的に結合されるものすべてを
典型的に含む。スピーカホンの主な内部の構成要素のい
くつかは、音響エコーキャンセラ（ＡＥＣ）およびライ
ンエコーキャンセラ（ＬＥＣ）のようなエコーキャンセ
ラと、音声制御プロセッサとを含む。

【０００７】エコーキャンセラのあるタイプたとえば音
響エコーキャンセラ（ＡＥＣ）は、、マイクロホンと拡
声器との間のインパルス応答を推定するマイクロホンお
よび拡声器と関連した、複数個の適応フィルタを典型的
に含む。別のエコーキャンセラ、たとえばラインエコー
キャンセラ（ＬＥＣ）は、電話ネットワークインタフェ
ース回路におけるインピーダンスの不整合によって発生
する信号の電気反射を除去するよう、送信チャネルおよ
び受信チャネルを横切って実現され得る。

【０００８】エコー経路の各インパルス応答に対して、
エコーの推定値が決定され、入力音声信号から減じられ
る。適応フィルタは、一般にデジタル信号処理（ＤＳ
Ｐ）装置または他のプログラマブルプロセッサに含ま
れ、それらのリアルタイムの性能、すなわちエコー経路
インパルス応答に収束するのに必要な速度および推定プ
ロセスの正確さに影響を及ぼし、かつそれを決定する、
さまざまなアルゴリズムによって規定される。アルゴリ
ズム係数は拡声器とマイクロホンとの間のインパルス応
答またはネットワークインタフェースの送信チャネルと
受信チャネルとの間のインパルス応答を表わすよう継続
的に適応させる。

【０００９】もしエコーキャンセラインパルス応答がエ
コー経路のそれと正確に一致するならば、エコーは除去
されることになる。しかし、従来の装置には限界があ
り、たとえば有限ビットの分解能装置には係数の不正確
さが存在するため、１００％の除去は滅多に達成できな
い。さらに、エコー経路におけるあらゆる変化によっ
て、そのとき推定されているインパルス応答が現実のイ
ンパルス応答からずれてしまう。エコーキャンセラが変
化を認識し、それを補償してそれ自体を再び収束させる
前に、システムには、大きな残余エコーがあるだろう。

【００１０】さらに、全二重スピーカホンでは、典型的
にはＡＥＣおよびＬＥＣは音響エコーおよび電気エコー
を打消すよう、互いに隣接して置かれる。したがって、
ＡＥＣおよびＬＥＣは、それらの係数が受信モードおよ
び送信モードにおいてのみそれぞれ適応されるよう、厳
密に制御されなければならない。係数適応プロセスは受
信モードおよび送信モードに限られる。これは、（１）
室内インパルス応答は受信信号のみに合わせて作られ、
ローカル送話者信号がこのプロセスを邪魔するおそれが
ある（２）ネットワークインタフェースインパルス応答
は送信信号のみに合わせて作られ、リモート送話者信号
がこのプロセスを邪魔するおそれがある、ためである。
したがって、音声信号およびシステムパラメータにおけ
る継続的な変化に常に気付いていることは大変重要であ
る。

【００１１】スピーカホンの使用がより一般的になるに
つれて、背向配置のスピーカホンシステムの性能は大き
な関心事となっている。したがって音声制御プロセッサ
は、端から端までスピーカホンの全体的性能を維持する
ような配置を考慮しなければならない。しかし、いくつ
かのスピーカホンは、リモートスピーカホンよりもむし
ろ、リモート送受器で通話するローカルスピーカホンに
関するだけである。したがって、音声制御プロセッサは
このような状況に対処し得ることを要する。

【００１２】音声制御プロセッサはスピーカホンシステ
ム全体の中央制御である。それには音声検出器とループ
ゲイン制御とを含む必要がある。音声検出器は通話モー
ドを決定し、次にこのモードによって上記のとおりエコ
ーキャンセラの適応プロセスを制御する。しかし現在の
音声検出器は低いレベルの音声信号に対する感度が十分
でなく、または二重会話の、素早く検出する上で不十分
であるか、雑音を音声として誤って検出する。このよう
な音声検出器の一例では、送信信号レベルと受信信号レ
ベルとを比較し、もし受信レベルが送信レベルよりも大
きければ検出信号を断言する、単純コンパレータを用い
る。音響結合の強さおよび電話ラインの損失の特徴に依
存して、会話のほとんどの間送信レベルは受信レベルよ
りも何倍も大きくなり得る。このような場合、音声検出
は、正確なチャネルゲイン調整のために受信信号を検出
するのがゆっくりすぎるまたは遅すぎることとなるだろ
う。さらに、この遅い決定はエコーキャンセラがその収
束されたインパルス応答から離れ、除去性能が非常に必
要であるときにそのいくらかを失うことになるだろう。
この種の音声検出器はさらにエコー経路変化を誤って検
出し、このためエコーキャンセラの収束プロセスを遅ら
せる。

【００１３】既に述べたとおり、エコーキャンセラもま
た最適な除去性能を維持できるとは限らない。したがっ
て、システムの安定性を維持するために、何らかのゲイ
ン切換をシステムに適用する必要がある。さらに、自動
的なゲイン制御を利用するスピーカホンシステムでは、
ループゲインの合計は入力信号の急激な変化によって不
意に変化し得る。ループゲイン機構は信号の突然の変化
およびエコーの強さに適切を補償できる必要がある。し
かし従来のスピーカホンシステムは、ループゲイン機構
をかなり簡略化しており、その結果不自然な音声の会
話、音声レベルの劣化または一時的なシステムの不安定
さをもたらす。

【００１４】上述のとおり、ゲイン切換の正確さ、速度
および円滑さもシステムの性能には必要である。所望の
送信および受信信号レベルに応じて、ゲインは、信号に
１より大きい乗数を適用することによって信号レベルを
上げるよう調節できる。同様に、信号は、１より小さい
ゲイン値で信号を乗算することによって減じられ、すな
わち減衰され得る。スピーカ装置は、さまざまなゲイン
計算アルゴリズムによって、送信チャネルおよび受信チ
ャネルの両方に適用される最適のゲインを決定する。

【００１５】全二重スピーカホンシステムにおいて、典
型的には４つの会話モードが存在し得る。これらのモー
ドは、（１）無音モード（ローカルまたはリモート側で
の会話はない）（２）送信モード（ローカルユーザは発
話しており、リモートユーザは黙っている）（３）受信
モード（ローカルユーザは黙っており、リモートユーザ
は発話している）および（４）二重の会話モード（同時
の双方向のローカルおよびリモート通話）を含むだろ
う。上述のエコーおよびハウリングの問題によって、１
つの通話モードから別の通話モードへと切換わるとき
に、音声の高い質およびシステムの安定性を確保できる
よう、円滑なゲイン切換が適用されなければならない。
通話モードの切換と、対応するゲインの切換の要件との
間の関係を理解しなければ、多くの従来のスピーカホン
に見られるように、音声のクリッキング、音節切れまた
は過渡的なエコーが聞かれる恐れがある。

【００１６】要約すると、感度が良く正確な音声検出、
うまく設計されたエコーキャンセラ、精度が高いループ
ゲイン処理および円滑なゲイン切換プロセスは、十分に
機能する全二重スピーカホンを製造するためのいくつか
の重要な要素である。

【００１７】

【発明の概要】したがってこの発明の目的は、費用効率
の良いハウリング防止システムと、本物の二重の会話の
存在をすばやく検出することを可能にし、かつスピーカ
ホンによる会話の間スピーカホンのマイクロホンと拡声
器との間の音響エコー経路における急激な変化に起因す
る望ましくないハウリングを実質的になくす方法とを提
供することである。この発明の実施例は、ローカルスピ
ーカホン装置が実際のローカル送話者信号と、たとえば
マイクロホンが拡声器に近づく場合などのローカル拡声
器とマイクロホンアセンブリとの間の強い音響結合に起
因するエコーの増大とを区別しようとするとき、マイク
ロホン信号レベルの増加によってもたらされるシステム
の混乱を実際に解決する。

【００１８】これらの目的および他の目的に従って、こ
の発明に従ったスピーカホンシステムは、少なくとも２
つのメモリバッファを有するシステムプロセッサによっ
て行なわれる、遅延が補償され、かつ正規化されたクロ
ス乗積計算を含む。一方のバッファは拡声器信号と関連
し、他方のバッファはマイクロホン信号と関連する。

【００１９】より特定的には、この発明の実施例はマイ
クロホン音声信号入力および拡声器音声信号出力の、遅
延が補償されたクロス乗積を決定する。クロス乗積は、
信号レベルの変化によって生じる計算のエラーを減らす
よう２つの信号のエネルギ推定値によって正規化され
る。スピーカホンのハードウェアとソフトウェアとによ
って導入される平均の遅延は一般に一定しているため、
この発明の実施例は、ＡＥＣに用いられるバッファと同
じである拡声器信号バッファにおける、好ましいデータ
アドレス機構を用いて、その遅延を補償する。しかし音
響の遅延の長さは、拡声器とマイクロホンとの間の物理
的な距離および室温などのような、さまざまな要素に依
存する。したがって、２つのバッファの長さは目標とさ
れる用途における拡声器からマイクロホンまでの、直接
的な音響結合の、音響遅延の長さの少なくとも２倍であ
る。

【００２０】この発明の他の目的および局面は、例によ
って提示され、この発明を限定するものではない、発明
の詳細な説明から当業者には明らかになるだろう。

【００２１】

【好ましい実施例の詳細な説明】発明を実施するための
現在考えられる最良モードが以下に説明される。添付の
図面においては、類似する番号は添付の図面の類似する
部分を表わす。この説明は発明の実施例の一般的な原理
を示す目的のために作られ、限定する意味に捉えられる
べきではない。この発明の範囲は添付の特許請求の範囲
を参照することによって定められる。

【００２２】この発明に従ったスピーカホンシステムが
一般的に図１に示される。全二重スピーカホンは、１４
０のローカルユーザがリモートユーザ１４２と同時に発
話し、かつ聞くことができる、同時の双方向の通話に適
する。好ましいスピーカホンの実施例は、ローカル音声
信号１４０を拾うマイクロホン１１０と、ローカルユー
ザがリモート音声信号１４２を聞くことを可能にする拡
声器１３４と、スピーカホン電子回路１１４によって処
理される前にアナログマイクロホン信号をデジタル領域
に変換するアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１２と
を含む。デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器１３２もま
た、処理されたリモート音声信号を拡声器１３４にわた
って送る前に、それをアナログフォーマットに変換し直
すよう、スピーカホン電子回路１１４のフロントエンド
に設けられる。

【００２３】スピーカホン電子回路は、リモートユーザ
１４２とローカルユーザ１４０との間の通話を制御する
よう、さまざまなエコーキャンセラ１１６と、１２０
と、プロセッサ１１８とを含む。好ましくは、音響エコ
ーキャンセラ（ＡＥＣ）１１６は音声プロセッサ１１８
に結合され、音声プロセッサ１１８はネットワークまた
はラインエコーキャンセラ（ＬＥＣ）１２０に結合され
る。音声プロセッサ１１８はＡＥＣおよびＬＥＣの出力
を与えられ、この出力に対しこの発明に従った音声検
出、ループゲイン制御、係数適応制御および／または自
動信号ゲイン制御が行なわれる。

【００２４】図１に示されるように、スピーカホンアセ
ンブリはシステム制御装置１３０をさらに含んでもよ
い。システム制御装置１３０はスピーカホンの内部プロ
セッサの一部として含まれてもよく、または外部の制御
装置として実現されてもよい。好ましい実施例におい
て、システム制御装置１３０はユーザインタフェース制
御と、ファクシミリ機のような、スピーカホンアセンブ
リに利用できる他の機能とを提供する。

【００２５】スピーカホン電子回路１１４は、送信ライ
ン１４４にあるデジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器１２
４と、受信ライン１４６にあるＡ／Ｄ変換器１２８とを
介してネットワークまたは電話ラインインタフェース１
２６に結合される。ネットワークインタフェース１２６
はしたがって、ローカルユーザ１４０とリモートユーザ
１４２との間に中央局電話システムインタフェースを提
供する。

【００２６】拡声器１３４のマイクロホン１１０への結
合によって音響経路を規定される。この発明の実施例は
マイクロホン１１０と拡声器１３４との間の、急激な音
響経路インパルス応答の変化によって発生するハウリン
グに関する問題を克服する。このような変化は、拡声器
１３４に対するマイクロホン１１０の移動によってか、
拡声器の音量設定における急激な増加および減少によっ
てか、または音響経路を大幅に変えるまたは変更し得る
他の移動物体または人によって発生され得る。たとえ
ば、もしマイクロホンが拡声器からかなり離れたところ
に物理的に置かれるならば、入力信号および出力信号の
音響結合は無視できる。しかし、マイクロホンが拡声器
の近くに移動されるならば、強い結合は、マイクロホン
を通り送信ラインにかかって進行するローカル入力音声
信号に影響を及ぼすこととなる。

【００２７】したがってこの発明の実施例では、マイク
ロホン入力信号と、拡声器によって送られるリモート音
声信号との間の相関的な強さを計算して、インパルス応
答に変化があればその原因を迅速に判別できるように
し、システムプロセッサがその特定のタイプの信号変化
に素早くかつ効率的に反応しこれを補償するようにし
て、ハウリング等の音響結合効果をより効率的に補償
し、除去する。もしエコー経路の変更が判別すれば、Ａ
ＥＣ係数適応は即座な再収束を可能にするよう継続され
ることとなる。もし現実のローカル送話者が検出される
ならば、ＡＥＣ係数は固定されることとなり、係数がロ
ーカル送話者信号によって最適の状態から動くことを防
ぐ。

【００２８】図２を参照して、この発明のハウリング防
止機構を実現するスピーカホンシステムが示される。こ
の発明の好ましい実施例によると、もしスピーカホンシ
ステムのローカルユーザが拡声器の近くにマイクロホン
を移動させても、図１のシステムプロセッサ１１８は、
マイクロホン信号レベルにおける急激な変化がローカル
側での音声の急激な流出を表わすと結論付けないことと
なり、したがってマイクロホンが入力の、誤った信号を
拾い、リモートユーザにその信号を送るという事態は生
じないことになる。むしろ、この発明の実施例はこのよ
うな、拡声器から出た音の再送信、すなわちエコーがリ
モートユーザに戻ることを避けることに特に関する。

【００２９】全二重スピーカホンの好ましい実施例の、
図２のブロック図に示され、かつ以下により詳細に説明
されるように、送信および受信音声検出器２２４および
２５２は、スピーカホンが動作している会話モードを決
定する。クロス乗積機能２１８は、システムが単純な送
信残響エコーにではなく、二重の会話モードすなわち、
同時の双方向の通話にあるかどうかを判断する送信音声
検出器２２４を補助するよう実現される。制御装置２４
２は、システムの安定性を維持するためのシステムのル
ープゲインを計算し、２つのエコーキャンセラＡＥＣ２
２２とＬＥＣ２５４の係数適応を指示する、中央制御を
行なう。制御装置２４２はしたがって、過渡状態のゲイ
ン切換および他のシステム制御機能を扱う。この発明の
実施例に従って、送信音声検出器２２４が正しい会話モ
ードを判断することを効率的に可能にすることによっ
て、制御装置２４２はエコーのない安定した状態にスピ
ーカホンシステムを維持することができる。

【００３０】より特定的には、図２は入力ローカル音声
信号（特定せず）を受信および送信するためのマイクロ
ホン２１０を含む、この発明の好ましいスピーカホンの
実施例を示す。マイクロホン２１０はアンチエーリアシ
ング低域フィルタ２１４に結合され、これは入力アナロ
グ信号をデジタルフォーマットに変換するＡ／Ｄ変換器
２１６に結合される。次に、ノードＢにおけるデジタル
送信信号がクロス乗積箱２１８へと向かい、クロス乗積
箱２１８でラインインタフェース２７４の受信チャネル
２８２を通ってリモート電話システム（図示せず）から
送られたデジタル受信信号と比較される。

【００３１】以下に、より詳細に説明されることとな
る、クロス乗積箱２１８の出力は、ノードＡでＡＥＣ２
２２の出力によって減じられたローカル信号とともに送
信音声検出器２２４に向かう。ＡＥＣ２２２は、ノード
Ｂにおける信号の合成に帰因する、帰還エコーを除去す
るよう設けられる。もしクロス乗積箱２１８の出力が予
め定められたしきい値よりも大きければ、制御装置２４
２は、ノードＣでは室内でエコーする原因の信号が１つ
しかないと判断することとなる。したがって、二重の会
話モードはアサートされず、制御装置２４２は、音響イ
ンパルス応答を追跡するようＡＥＣ２２２が、その係数
を調節することを継続して可能にすることとなる。

【００３２】好ましい実施例において、制御装置２４２
はゲイン決定と、係数適応制御とを提供し、かつシステ
ムの主な意志決定者として働く。図２に見られるよう
に、制御装置２４２は複数のデータラインを集め、スピ
ーカホンシステムの他の構成要素に、適切な制御命令を
提供する。たとえば、制御装置２４２は送信および受信
ＡＧＣシステム２４０および２４６からデータを受信
し、それにより特定のＡＧＣ設定に応答し得る。制御装
置２４２は、拡声器２３６の音量設定を示す音量制御装
置２２６に属する情報をさらに受信する。音量設定が変
更されると、ＡＥＣ２２２の係数はその変化に従ってス
ケールされる。したがって、ＡＥＣは拡声器の音量の変
化に対し直ちに調節される。

【００３３】さらに、制御装置２４２は送信および受信
検出器２２４および２５２からの検出情報を受信し、か
つ正しい通信モード、すなわち（１）無音モード、
（２）送信モード、（３）受信モード、および（４）二
重の会話モードを定めることができ、かつエコーキャン
セラＡＥＣ２２２およびＬＥＣ２５４の適切な性能を測
ることができる。エコーキャンセラの性能に関する情報
によって、制御装置２４２はゲイン切換のタイプおよび
所望される会話モードに、通話を正しく切換えるために
いかなる速度でどのくらいのゲインが、乗数２５０、２
５１、２４８または２２８に適用されるべきかを定め
る。したがって、制御装置２４２は、ＡＥＣ２２２また
はＬＥＣ２５４のいずれかの適応フィルタ係数のどちら
を、望ましくないエコーを除去するまたは減衰するため
に必要であるとして、調節または固定するべきかを指示
し得る。

【００３４】このように、２５０および２５１でゲイン
値がローカルマイクロホン音声信号に適用されると、信
号はＤ／Ａ変換器２５６および別の低域フィルタ２５８
へと向かい、必要であれば２７０のハードウェアで増幅
され、かつ送信チャネル２８０を通ってハイブリッドラ
インインタフェース２７２へ送信され、さらにネットワ
ークラインを通ってリモートユーザ２７４へ送信され
る。同時に、リモートアナログ音声信号は受信チャネル
２８２で受信され、増幅器２６８の中に入力された後に
アンチエーリアシングフィルタ２６４で慮波され、Ａ／
Ｄ変換器２６２によって変換され、ＬＥＣ２５４の出力
と２６０で総和される。次に、結果として生じたリモー
ト音声信号が受信ＡＧＣ２４６および音声検出器２５２
の中に向かい、かつＬＥＣ２５４の中にも戻され、係数
適応に用いられる。最終的に、ゲイン要素は２４８およ
び２２８でリモート音声信号に適用され、その後これは
拡声器２３６で出力される前にＤ／Ａ変換器２３０と、
フィルタ２３２と、増幅器２３４とを通る。

【００３５】再びクロス乗積箱２１８を参照すると、ク
ロス乗積機能はノードＢでローカル音声信号エネルギレ
ベルを、かつノードＣではリモート音声信号エネルギレ
ベルをさらに推定する。信号エネルギは、それらを代表
する音声信号の積分として、バッファの長さＬｎと整列
する積分区域で計算される（図３）。拡声器２３６によ
って最終的に出力される信号に対する、ノードＣにおけ
るリモート信号からの平均固定遅延（ＤＬＹ）に、マイ
クロホン２１０からノードＢにおける信号までの遅延を
加えたものに基づいて、マイクロホン信号バッファＢｍ
３１０のデータと、図３に示されるような、ＤＬＹの数
のサンプルの後に始まる拡声器信号バッファＢｓ３２０
との間でクロス乗積（畳み込み）が実行され、Ｂｍ
（１）およびＢｓ（１）はそのバッファの中で最も新し
いデータである。ハードウェアの遅延が固定され、わか
っている、すなわちその変換器およびフィルタの遅延な
どが知り、かつソフトウェアの処理遅延もまた、ソフト
ウェアの符号化機構に単に依存する公知の量であるた
め、正確なクロス乗積計算に不可欠な遅延のみが、スピ
ーカホンの用途基準に特有な音響経路遅延である。

【００３６】ノードＣでのデータは、多くの連続するメ
モリ場所（ＤＬＹ＋Ｌｎ）にバッファされ、ノードＢに
到達するデータは図３に示されるように、Ｌｎアドレス
メモリ場所に記憶される。上述のとおり、ＤＬＹはハー
ドウェアおよびソフトウェアを通過する信号の、固定遅
延を意味する。Ｌｎは、マイクロホン信号のバッファの
長さを表わす。したがってクロス乗積は以下の式に従っ
て計算される。

【００３７】

【数４】

【００３８】ここで／Ｅ_m および／Ｅ_s はそれぞれノー
ドＢおよびノードＣでのエネルギ推定値を表わし、再帰
的に計算される。各サンプル期間において、以下の式が
実行され、かつクロス乗積計算が完了した後に、１つの
サンプル分データがバッファ内で下方にシフトされる。

【００３９】

【数５】

【００４０】

【数６】

【００４１】結果に表われる固定遅延の影響を最小に
し、したがって固定遅延を畳み込み式に組み込むために
は、バッファＢｓにバッファされたＤＬＹサンプルブロ
ックは数えられない。たとえば、室内のフロントエンド
のハードウェアおよびソフトウェアに１０のサンプル遅
延があるならば、データアドレス１から１６０はバッフ
ァＢｍに用いられ、その後アドレス１１から１７０がバ
ッファＢｓからとられるべきである。バッファＢｍおよ
びＢｓにあるデータの畳み込みは次に、ノードＢおよび
ノードＣにおける信号のエネルギ推定値を除算すること
によって正規化される。結果として生じた値は遅延が補
償され、かつ正規化されたクロス乗積である。

【００４２】以上に説明されたとおり、クロス乗積箱２
１８の出力は、送信音声検出器２２４の中に入力され、
同検出器が、移動するマイクロホンまたはスピーカであ
るか、活動中のローカル送話者であるかどうかを判断す
る。このため、ローカルユーザがマイクロホンをスピー
カの近くに移動させるときには、スピーカホンシステム
の好ましい実施例は、計算されたクロス乗積の増加を検
出することとなる。すなわち、ローカルに活動中の送話
者がいないが、マイクロホン信号レベルが突然変化する
ならば、クロス乗積値は高くなり、これはマイクロホン
または拡声器が移動されたことを示す。反対に、もしク
ロス乗積値が低いならば、システムはノードＣおよびノ
ードＢでの信号が密接に関係していないと推断すること
となり、マイクロホン信号レベルにおけるすべての突然
の変化は、活動中のローカル送話者が存在することを示
す。

【００４３】これ以外にもマイクロホン信号レベルに突
然変化が示される、拡声器−マイクロホン間インパルス
応答の変化が考えられる場合、たとえばスピーカホンが
置かれている部屋に誰かが入って来て、マイクロホンと
拡声器との間の音響経路を変える場合等があることを認
識されたい。拡声器の音量の急激な変化もまたクロス乗
積決定に影響を及ぼし得る。より簡潔にいえば、この発
明のクロス乗積決定は、１つの活性信号のみがローカル
側にあるか、またはもし２つあるならば関係のない信号
があるかどうかに関する、迅速かつ有効な判断を可能に
する。

【００４４】この詳細な説明は、この発明の例を示す目
的のためにのみ述べられ、いかなる意味においてもその
範囲を限定するものと解されるべきではない。添付の特
許請求の範囲およびその均等物に規定されるこの発明の
範囲から離れることなく、多くの追加、代替および他の
修正がこの発明になされることが認められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の好ましい実施例に従ったスピーカホ
ンシステムの一般的なブロック図である。

【図２】この発明の好ましい実施例によるスピーカホン
装置のブロック図である。

【図３】図２に示されたクロス乗積構成要素の拡声器デ
ータバッファおよびマイクロホンデータバッファの装置
を示す。

【符号の説明】

１１２ 第１の変換器 １１８ 音声プロセッサ １２４ 第２の変換器

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ローカルユーザとリモートユーザとの間
   の電話通話の間音響結合の影響を特定し、除去するため
   のシステムであって、送信信号は前記ローカルユーザに
   よって入力され、受信信号は前記リモートユーザによっ
   て入力され、前記システムは、 前記送信信号を送信するための第１の変換器と、 前記第１の変換器の近くに置かれ、前記受信信号を受信
   し、送信するための第２の変換器とを備え、拡声器のマ
   イクロホンに対する近接は、関連したエコーを有する音
   響結合を引き起こし、さらに前記送信および受信信号を
   伝えるための通話手段を備え、前記送信および受信信号
   は、代表的な送信サンプルおよび受信サンプルならびに
   送信および受信信号エネルギを有し、前記通話手段は、
   前記送信サンプルを受信する第１のノードと、前記受信
   サンプルを受信する第２のノードとを含み、さらに前記
   第１のノードで受信された前記送信サンプルおよび前記
   第２のノードで受信された前記受信サンプルが実質的に
   相関するかどうかを判断するための相関手段を備え、前
   記相関は相関情報を提供し、さらに前記相関情報を処理
   するためのプロセッサを備え、それによりもし前記送信
   サンプルと前記受信サンプルとの間で前記相関が強けれ
   ば、前記プロセッサは、前記送信サンプルが前記受信サ
   ンプルに類似すると判断し、したがってエコーを表わ
   し、もし前記相関が弱ければ、前記プロセッサは前記送
   信サンプルは前記ローカルユーザからの入力送信信号を
   表わすと推断する、音響結合の影響を特定し、除去する
   ためのシステム。
2. 【請求項２】 送信信号の変化に起因するすべてのハウ
   リングを除去するための手段をさらに含む、請求項１に
   記載のシステム。
3. 【請求項３】 前記通話手段が、前記受信サンプルが前
   記第２のノードで受信されるときから、前記受信サンプ
   ルが前記第２の変換器によって送信されるときまでの、
   および前記送信サンプルが前記ローカルユーザによって
   入力されるときから前記送信手段が前記第１のノードで
   受信されるときまでの、遅延を規定する、請求項１に記
   載のシステム。
4. 【請求項４】 前記相関手段がクロス乗積計算を含み、
   このクロス乗積計算では、前記遅延の後に決定される、
   予め定められた数の送信サンプルおよび予め定められた
   数の受信サンプルが、クロス乗積値を発生するようそれ
   らのそれぞれの送信および受信信号エネルギに関連して
   処理され、さらに前記プロセッサは前記送信サンプルと
   前記受信サンプルとの間の類似性の判断を補助するよう
   クロス乗積値を処理する、請求項３に記載のシステム。
5. 【請求項５】 もし前記クロス乗積値が高く、前記送信
   信号エネルギに変化があるならば、前記プロセッサは前
   記送信信号の前記変化は前記マイクロホンの、前記拡声
   器に対する移動によってもたらされるものと判断するこ
   ととなり、もし前記クロス乗積値が低ければ、前記プロ
   セッサは、前記送信信号の前記変化は前記ローカルユー
   ザによって入力された送信信号によってもたらされると
   判断することとなる、請求項４に記載のスピーカホンシ
   ステム。
6. 【請求項６】 ローカルユーザとリモートユーザとの間
   のスピーカホン通話の間音響結合の影響を除去するため
   のスピーカホンシステムであって、送信信号は前記ロー
   カルユーザによって入力され、受信信号は前記リモート
   ユーザによって入力され、前記システムは、 前記送信信号を送信するためのマイクロホンと、 前記マイクロホンの近くに置かれ、前記受信信号を受信
   し、送信するための拡声器とを備え、前記拡声器の前記
   マイクロホンに対する近接は、関連したエコーを有する
   音響結合を引き起こし、さらに前記受信信号および送信
   信号は、関連したインパルス応答を有し、さらに前記マ
   イクロホンおよび拡声器に結合されたエコーキャンセラ
   と、 それを介して前記送信信号および前記受信信号が進行す
   る、少なくとも１つの通話チャネルとを備え、前記送信
   および受信信号はそれぞれ代表的な送信サンプルＢｍお
   よび受信サンプルＢｓ、ならびに送信および受信信号エ
   ネルギを有し、さらに前記少なくとも１つの通話チャネ
   ルは、前記送信サンプルを受信するノードＢと、前記受
   信サンプルを受信するノードＣとを含み、 前記スピーカホンシステムは、前記受信信号がノードＣ
   で受信されたときから前記受信サンプルが前記拡声器に
   よって送出されるときまでの第１の遅延と、前記送信サ
   ンプルが前記ローカルユーザによって入力されるときか
   ら前記送信サンプルがノードＢで受信されるときまでに
   規定される、第２の遅延とを有し、さらに前記第２の遅
   延に加えられる前記第１の遅延はＤＬＹと呼ばれ、さら
   にＢｍ（１）からＢｍ（Ｌｎ）までの送信サンプルを記
   憶するためのマイクロホンバッファを備え、ここでＢｍ
   （１）は前記マイクロホンバッファに記憶される第１の
   送信サンプルを表わし、Ｂｍ（Ｌｎ）は前記マイクロホ
   ンバッファに記憶される送信サンプルＬｎを表わし、さ
   らにＢｓ（１）からＢｓ（ＤＬＹ＋Ｌｎ）までの受信サ
   ンプルを記憶するための拡声器バッファを備え、ここで
   Ｂｓ（１）は前記拡声器バッファに記憶される第１のサ
   ンプルを表わし、Ｂｓ（ＤＬＹ＋Ｌｎ）は前記拡声器バ
   ッファに記憶される送信サンプルＤＬＹ＋Ｌｎを表わ
   し、さらにクロス乗積機能を以下の式に従って前記記憶
   された送信および受信サンプルに適用するための手段を
   備え、 【数１】 ここで／Ｅ_m および／Ｅ_s はそれぞれノードＢおよびノ
   ードＣにおける前記送信および受信信号のエネルギを表
   わし、前記クロス乗積機能を適用するための手段はクロ
   ス乗積出力を有し、さらに前記クロス乗積出力を受信す
   るための音声検出器と、 前記音声検出器に結合され、前記受信信号に対する前記
   送信信号の変化を認識するよう前記送信および受信信号
   に対する前記クロス乗積出力を処理するため、かつ前記
   送信信号の変化が、音響結合の変化か、または前記ロー
   カルユーザによって前記マイクロホンに入力された新し
   い送信信号のいずれに帰因するものかを判断するための
   制御装置とを備える、音響結合の効果を除去するための
   スピーカホンシステム。
7. 【請求項７】 前記エコーキャンセラが、前記送信およ
   び受信信号のインパルス応答に従って適用される、対応
   するフィルタ係数を有する適用フィルタを含む、請求項
   ６に記載のスピーカホンシステム。
8. 【請求項８】 前記ローカルユーザと前記リモートユー
   ザとの間の通話が、複数個の通話モードの間で切換わ
   る、請求項７に記載のスピーカホンシステム。
9. 【請求項９】 もし前記制御装置が、前記送信信号の変
   化は音響結合によってもたらされると判断するならば、
   前記エコーキャンセラは前記フィルタ係数を適用し続け
   ることとなり、前記通話モードは切換えられない、請求
   項８に記載のスピーカホンシステム。
10. 【請求項１０】 もし前記クロス乗積出力が高く、前記
    送信信号エネルギが突然変化するならば、前記制御装置
    は前記送信信号の変化は前記マイクロホンの前記拡声器
    に対する移動によってもたらされると判断することとな
    り、もし前記クロス乗積出力が低ければ、前記制御装置
    は前記送信信号の変化は前記ローカルユーザによって入
    力された送信信号によってもたらされると判断すること
    となる、請求項６に記載のスピーカホンシステム。
11. 【請求項１１】 前記送信および受信信号エネルギを推
    定するためのエネルギ推定手段をさらに含み、サンプル
    期間は各送信および受信サンプルに対して規定され、さ
    らに各サンプル期間に対して新しいエネルギ推定値が以
    下の等式によって定められる、請求項６に記載のスピー
    カホンシステム。 【数２】 【数３】
12. 【請求項１２】 前記拡声器バッファに記憶された、Ｂ
    ｓ（１）からＢｓ（ＤＬＹ）までの前記受信サンプル
    は、前記クロス乗積機能に用いられない、請求項６に記
    載のスピーカホンシステム。
13. 【請求項１３】 ローカルスピーカホンシステムを用い
    るローカルユーザと、リモートユーザとの間の望ましく
    ないシステムのハウリングを除去するためのスピーカホ
    ンシステムであって、ローカル送信信号は前記ローカル
    ユーザによって前記リモートユーザへと送信され、リモ
    ート受信信号は前記リモートユーザによって前記ローカ
    ルユーザへと送信され、前記スピーカホンシステムは、 前記送信信号を前記リモートユーザに送信するためのマ
    イクロホンと、 前記受信信号を受信し、送出するための拡声器とを備
    え、前記拡声器は前記マイクロホンに音響的に結合さ
    れ、前記マイクロホンおよび前記拡声器の結合は、送出
    受信信号が前記マイクロホンによって受信され、かつ再
    び送信されるときに音響インパルス応答を規定し、前記
    再び送信された信号はエコーを表わし、さらに前記マイ
    クロホンに結合され、前記送信および受信信号を処理す
    るためのプロセッサを含むスピーカホンエレクトロニク
    スを備え、前記プロセッサは前記送信信号と、送出され
    た受信信号とを区別するための手段と、 前記送出された受信信号と前記送出された受信信号のエ
    コーとの間の遅延を計算するための手段とを備え、さら
    に前記マイクロホンと拡声器との間の音響インパルス応
    答の変化を特定するためのプロセッサ手段を備え、前記
    送信信号および前記受信信号の相関を判断するための相
    関手段を含み、前記計算された遅延を補い、もし前記相
    関手段が、前記送信信号と前記受信信号とが実質的に相
    関すると判断するならば、特定するための手段は、音響
    インパルス応答の変化はエコーに起因すると判断するこ
    ととなる、望ましくないシステムのハウリングを除去す
    るためのスピーカホンシステム。
14. 【請求項１４】 前記エコーを除去するための手段をさ
    らに含む、請求項１３に記載のシステム。
15. 【請求項１５】 前記エコーを除去するための前記手段
    が、再び送出されたエコーを検出し、かつ前記受信信号
    を受信するための音響エコーキャンセラ（ＡＥＣ）を含
    み、それにより前記エコーは前記送信信号から除去され
    る、請求項１４に記載のシステム。
16. 【請求項１６】 ローカルユーザとリモートユーザとの
    間の電話通話の間音響結合の影響を除去するための方法
    であって、送信信号は前記ローカルユーザによって入力
    され、受信信号は前記リモートユーザによって入力さ
    れ、前記方法は、 前記送信信号を受信し、かつ前記送信信号を前記リモー
    トユーザに送信するステップと、 前記受信信号を受信し、かつ送出するステップとを備
    え、エコーと関連した音響結合は送信信号および受信信
    号が同時に受信されるときに発生され、さらに前記受信
    および送信信号の中からそれぞれ代表的な送信サンプル
    および受信サンプルを特定するステップと、 第１のノードで前記送信サンプルを、かつ第２のノード
    で前記受信サンプルを受信するステップと、 送信および受信信号エネルギを推定するステップと、 相関情報を提供するよう、前記第１のノードで受信され
    た前記送信サンプルと前記第２のノードで受信された前
    記受信サンプルとを相関するステップと、 前記相関情報を処理するステップとを備え、それにより
    もし前記相関情報が、前記送信サンプルと前記受信サン
    プルとの間で前記相関が強いと示すならば、前記プロセ
    ッサは、前記送信サンプルは前記受信サンプルに類似し
    ていると判断し、したがってエコーを表わし、もし前記
    相関が弱ければ前記プロセッサは、前記送信サンプルは
    前記ローカルユーザからの入力送信信号を表わすと推断
    する、音響結合の影響を除去するための方法。
17. 【請求項１７】 エコーの送信を防ぐステップをさらに
    含む、請求項１６に記載のシステム。
18. 【請求項１８】 前記受信サンプルが前記第２のノード
    で受信されたときから前記受信サンプルが送出されると
    きまでの時間と、前記相関サンプルが入力されたときか
    ら前記送信サンプルが前記第１のノードで受信されると
    きまでの時間とを含む遅延を規定するステップをさらに
    含む、請求項１６に記載のシステム。
19. 【請求項１９】 前記相関するステップが、 クロス乗積を計算するステップをさらに含み、ここで
    は、規定された遅延に続いて定められる、予め定められ
    た数の送信サンプルおよび予め定められた数の受信サン
    プルが、クロス乗積値を発生するようそのそれぞれの推
    定された送信および受信信号エネルギと関連して処理さ
    れ、さらに前記送信信号の変化が前記ローカルユーザに
    よる送信信号の突然の入力に起因するものかどうかを判
    断するよう、クロス乗積値を処理するステップを含み、
    前記送信信号はハウリングに判断されない、請求項１８
    に記載のシステム。