KR100974370B1 - 에코 억압 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

계수 발생부(200)는, 에코의 새어 들어가는 양의 산출에 이용하는, 미리 설정된 상수인 크로스토크 계수를 생성한다. 변환부(100)는 수음기의 출력 신호 또는 수음기의 출력 신호로부터 에코 캔슬러의 출력 신호를 뺀 신호 중 어느 하나를 제1 신호로 할 때, 계수 발생부(200)에 의해 생성된 크로스토크 계수에 기초하여 제1 신호를 보정하고, 제1 신호로부터 에코를 제거한 근단 신호를 생성한다.

수음기, 확성기, 원단, 근단, 에코 캔슬러, 계수 발생부

Description

에코 억압 방법 및 장치{ECHO SUPPRESSING METHOD AND DEVICE}

본 발명은 스피커에 의한 확성과 마이크로폰에 의한 수음이 동시에 행해졌을 때에 발생하는 에코를 억압하기 위한 에코 억압 방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1은 제1 종래예의 에코 억압 장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도 1은 핸즈프리 전화기에서 발생하는 에코를 억압하기 위한 에코 억압 장치의 구성예를 나타내고 있다.

도 1에서, 입력 단자(10)로부터 입력된 통화 상대의 음성 신호(이하, 원단 신호라고 칭함)는 스피커(2)로부터 원단 음성으로서 확성된다. 한편, 마이크로폰(1)에는, 예를 들면 화자의 소리(이하, 근단 음성이라고 칭함)가 수음됨과 함께 스피커(2)로부터 확성된 불필요한 원단 음성이 입력된다. 이 스피커(2)로부터 마이크로폰(1)에 입력되는 소리는 에코라고 불린다. 또한, 원단 신호로부터 마이크로폰(1)의 출력 신호까지의 음향 전달계는 에코 경로라고 불린다. 음향 전달계에는 스피커(2) 및 마이크로폰(1)이 포함된다.

출력 단자(9)로부터 근단 신호로서 출력하고자 하는 것은 근단 음성뿐이며, 근단 신호에 포함되는 불필요한 원단 음성은 제거하고자 한다. 특히 근단 신호에 큰 원단 음성의 신호 성분이 포함되어 있는 경우, 통화 상대는 지연된 원단 음성을 에코로서 듣게 되기 때문에 통화가 곤란해진다. 이러한 문제에 대해서는, 종래부터 선형 에코 캔슬러를 이용하여 근단 신호로부터 에코를 제거하는 방법이 채용되고 있다. 선형 에코 캔슬러에 대해서는, 예를 들면 비특허문헌 1(Eberhard HANSLER에 의한 논문 "The hands-free telephone problem:an annotated bibliography update」, annals of telecommunications", 1994년, p360-367)에 기재되어 있다.

선형 에코 캔슬러(3)는 에코 경로의 전달 함수를 추정(에코 경로 추정)하고, 이 추정된 전달 함수에 기초하여 스피커(2)의 입력 신호(원단 신호)로부터 마이크로폰(1)에 입력되는 에코의 모의 신호(에코 레플리카 신호)를 생성한다.

선형 에코 캔슬러부(3)에서 생성된 에코 레플리카 신호는 감산기(4)에 입력되고, 감산기(4)에 의해 마이크로폰(1)의 출력 신호로부터 에코 레플리카 신호를 뺌으로써 근단 음성의 신호 성분이 추출된다.

음성 검출부(5)는 마이크로폰(1)의 출력 신호, 선형 에코 캔슬러(3)의 출력 신호, 감산기(4)의 출력 신호 및 원단 신호를 수신하고, 그들 신호로부터 마이크로폰(1)의 출력 신호에 근단 음성이 포함되어 있는지의 여부를 검출하고, 그 검출 결과를 선형 에코 캔슬러(3)에 출력한다.

음성 검출부(5)는, 선형 에코 캔슬러(3)의 동작을 제어하기 위해, 마이크로폰(1)의 출력 신호로부터 근단 음성을 검출한 경우에는 음성 검출 결과로서 「0」 혹은 매우 작은 값을 출력하고, 근단 음성을 검출하지 않은 경우에는 큰 값을 출력한다.

도 2는 도 1에 도시한 선형 에코 캔슬러의 일 구성예를 도시한 블록도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 선형 에코 캔슬러(3)는 선형 필터인 적응 필터(30) 및 승산기(35)를 구비한 구성이다. 적응 필터(30)에는 FIR형, IIR형, 래티스형 등의 다양한 필터가 이용된다.

적응 필터(30)는, 단자(31)로부터 입력된 원단 신호를 필터링하고, 그 처리 결과를 단자(32)로부터 감산기(4)에 출력한다. 적응 필터(30)는, 단자(33)로부터 입력되는 감산기(4)의 출력 신호가 최소로 되도록 소정의 상관 연산을 이용하여 필터 계수를 갱신한다. 그 때문에, 적응 필터(30)는, 감산기(4)의 출력 신호 중, 원단 신호와 상관이 있는 성분이 최소로 되도록 동작한다. 즉, 감산기(4)의 출력 신호로부터 에코(원단 음성)가 제거되게 된다.

그런데, 적응 필터(30)는, 마이크로폰(1)의 출력 신호에 근단 음성이 포함되어 있는 상태에서 필터 계수를 갱신하면, 필터 계수의 변동에 의해 에코의 제거 능력이 저하되는 것이 있다.

승산기(35)는 적응 필터(30)에 의한 필터 계수의 갱신을 제어하기 위해 구비하고, 감산기(4)의 출력 신호와 음성 검출부(5)의 출력 신호를 승산하고, 그 연산 결과를 적응 필터(30)에 출력한다. 마이크로폰(1)의 출력 신호에 근단 음성이 포함되어 있을 때, 전술한 바와 같이 음성 검출부(5)의 출력 신호는 「0」 혹은 매우 작은 값이기 때문에, 적응 필터(30)에 의한 필터 계수의 갱신이 억제되어, 필터 계수의 변동이 작아진다. 그 결과, 에코의 제거 능력의 저하가 억제된다.

이와 같이 제1 종래예의 에코 억압 장치에서는 적응 필터를 사용함으로써 원 단 신호의 에코를 제거하고 있다.

다음으로, 제2 종래예의 에코 억압 장치에 대해서 설명한다.

제2 종래예의 에코 억압 장치는, 절첩형 휴대 전화 장치에서, 힌지부의 각도에 따라 에코의 억압에 이용하는 의사 에코(에코 레플리카 신호)를 수정하는 구성이다. 이러한 구성은, 예를 들면 일본 특개평 8-9005호 공보에 기재되어 있다.

제2 종래예의 에코 억압 장치는, 힌지부의 각도를 검출하고, 그 각도에 따른 제어 신호를 출력하는 제어 신호 발생부와, 그 제어 신호에 기초하여 에코를 억압하는 에코 제어부를 갖는 구성이다.

에코 제어부는, 힌지부의 각도에 따라 변동하는 에코 경로에 대응한 의사 에코를 생성하기 위해, 미리 설정된 복수의 에코 경로 추종 계수를 유지해두고, 제어 신호 발생부로부터 출력되는 제어 신호를 어드레스 신호에 이용하여 에코 경로 추종 계수를 선택하는 계수 선택 회로와, 계수 선택 회로에서 선택된 에코 경로 추종 계수에 기초하여 의사 에코를 수정하기 위한 의사 에코 수정 신호를 출력하는 적응 제어 회로와, 의사 에코 수정 신호에 기초하여 의사 에코를 생성하는 의사 에코 발생 회로와, 생성한 의사 에코를 음성 입력부(마이크로폰)의 출력 신호로부터 빼는 감산 회로를 구비하고 있다.

다음으로, 제3 종래예의 에코 억압 장치에 대해서 설명한다.

제3 종래예의 에코 억압 장치는, 예를 들면 일본 특개 2004-056453호 공보에 기재된 기술이다. 제3 종래예의 에코 억압 장치에서는, 마이크로폰(수음기)의 출력 신호, 또는 수음기의 출력 신호로부터 에코 캔슬러의 출력 신호를 뺀 신호 중 어느 한쪽을 제1 신호로 하고, 에코 캔슬러의 출력 신호를 제2 신호로 했을 때, 제1 신호(근단 신호)에 새어 들어가는 제2 신호(원단 신호, 에코)의 새어 들어가는 양을 추정하고, 이 추정 결과에 기초하여 제1 신호를 보정한다.

이 에코의 새어 들어가는 양의 추정값에는, 근단 음성이 검출되지 않는 기간에서의 제2 신호의 진폭 또는 전력에 따른 양과, 제1 신호의 진폭 또는 전력에 따른 양의 비를 이용한다. 제3 종래예의 에코 억압 장치에서는, 제1 신호 및 제2 신호의 주파수 성분마다 제1 신호와 제2 신호로부터 에코의 새어 들어가는 양의 추정값을 산출하고, 이 산출한 추정값에 기초하여 제1 신호를 보정하고 있다.

그런데, 전술한 제1 종래예 및 제2 종래예의 에코 억압 장치에서는, 에코 경로가 갖는 왜곡 등의 비선형 요소가 작을 때에는 에코를 충분히 억압할 수 있다. 그러나, 실제의 장치에서는 스피커 등이 큰 비선형 요소를 갖고 있다. 왜곡을 포함하는 에코 경로의 전달 함수는 비선형이어서, 선형 에코 캔슬러(3)에서 에코 경로의 정확한 전달 함수를 모의할 수 없다. 특히 휴대 전화 장치 등에서 이용하는 소형 스피커로부터 대음량이 발하게 되는 경우, 그 음성의 왜곡은 크기 때문에, 에코가 20㏈ 정도밖에 억압되지 않는다. 그 경우, 에코가 근단 신호로서 송신되어, 통화 상대인 화자에게도 들리기 때문에 통화가 곤란해진다.

이에 대하여, 제3 종래예에서는, 에코 경로의 왜곡이 크더라도 에코가 충분히 억압된다. 그러나, 제3 종래예의 에코 억압 장치에서는, 에코의 새어 들어가는 양의 추정 처리가 복잡하기 때문에 연산량이 많아진다. 특히 제산의 연산량이 많아진다. 또한, 마이크로폰의 출력 신호에 근단 음성이 포함되어 있는지의 여부를 검출한 음성 검출 결과를 이용하고 있기 때문에, 음성 검출 결과에 오류가 있으면, 에코의 새어 들어가는 양의 추정값에 큰 오차가 생기고, 그에 기초하여 보정되는 제1 신호의 보정 후의 신호가 열화된다. 즉, 에코가 충분히 억압되지 않거나, 근단 음성에 큰 왜곡이 생긴다. 특히, 근단 음성과 함께 큰 소음(근단 소음)이 입력되는 환경에서 사용하는 경우, 음성 검출 결과의 오차가 커질 가능성이 높기 때문에, 에코가 충분히 억압되지 않거나, 근단 음성에 큰 왜곡이 생긴다.

<발명의 개시>

따라서, 본 발명은 에코 경로에 기인하는 왜곡이 큰 경우에도 간편하게 에코를 충분히 억압할 수 있는 에코 억압 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 근단 소음의 영향을 받지 않고 에코를 억압할 수 있는 에코 억압 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는, 수음기의 출력 신호 또는 수음기의 출력 신호로부터 에코 캔슬러의 출력 신호를 뺀 신호 중 어느 한쪽을 제1 신호로 하고, 에코 캔슬러의 출력 신호를 제2 신호로 했을 때, 제1 신호에 새어 들어가는 제2 신호의 새어 들어가는 양 산출에 이용하는, 미리 설정된 값인 크로스토크(crosstalk) 계수를 이용하여 제1 신호를 보정한다.

에코 캔슬러가 선형 에코 캔슬러인 경우, 그 에코 캔슬러의 출력에는 원단 신호에 포함되는 고조파 성분이 거의 그대로 나타난다. 또한, 이 에코 캔슬러가 비선형 에코 캔슬러라도, 그 에코 캔슬러의 출력에는 원단 신호에 포함되는 고조파 성분이 적잖게 포함된다.

한편, 수음기(마이크로폰)의 출력 신호에는, 수음기와 확성기 사이의 음향 결합에 의한 원단 신호의 에코 및 음향계의 왜곡에 의해 발생하는 고조파 성분이 포함된다. 이들 고조파 성분의 비, 즉, 에코의 새어 들어가는 양을 나타내는 값은 음성 통화 등의 한정된 목적에서는 일정 범위의 값으로 된다.

따라서, 에코의 새어 들어가는 양 산출에 이용하는 크로스토크 계수를 상수로 하고, 크로스토크 계수와 제2 신호로부터 제1 신호에 포함되는 에코의 양을 추정하고, 추정된 값을 제1 신호로부터 감산하거나, 또는 크로스토크 계수와 제1 신호 및 제2 신호로부터 제1 신호에 포함되는 근단 신호의 비율을 추정하고, 이 추정된 비율을 제1 신호에 곱함으로써, 제1 신호로부터 에코를 제거할 수 있다.

본 발명에서는, 크로스토크 계수로서 상수를 이용한다. 그 때문에, 근단 신호에 큰 잡음이 포함되는 경우에도 에코 경로에 기인하는 왜곡이 큰 에코를 충분히 억압할 수 있다. 또한, 제3 종래예에서 나타낸 에코의 새어 들어가는 양의 추정과 같이, 복잡한 연산이 불필요하기 때문에, 연산량을 삭감할 수 있다. 따라서, 근단 소음의 영향을 받지 않고 에코를 간편하게 억압할 수 있다.

도 1은 제1 종래예의 에코 억압 장치의 구성을 도시한 블록도.

도 2는 도 1에 도시한 선형 에코 캔슬러의 일 구성예를 도시한 블록도.

도 3은 본 발명의 에코 억압 장치의 일 구성예를 도시한 블록도.

도 4는 도 3에 도시한 변환부의 일 구성예를 도시한 블록도.

도 5는 에코 레플리카 신호와 잔류 에코의 스펙트럼의 상관을 조사한 실험 결과를 나타낸 그래프.

도 6은 복수의 스피커 및 마이크로폰을 구비한 휴대 전화 장치의 구성예를 도시한 모식도.

도 7은 에코를 충분히 억압할 수 있는 크로스토크 계수와 선형 에코 캔슬러의 출력 신호의 전력의 관계를 나타낸 그래프.

도 8은 본 발명의 에코 억압 장치의 제1 실시예의 구성을 도시한 블록도.

도 9는 도 8에 도시한 계수 발생부의 일 구성예를 도시한 블록도.

도 10은 도 8에 도시한 계수 발생부의 다른 구성예를 도시한 블록도.

도 11은 도 8에 도시한 스펙트럼 서브트랙션부의 일 구성예를 도시한 블록도.

도 12는 도 11에 도시한 푸리에 계수 감산기의 제1 구성예를 도시한 블록도.

도 13은 본 발명의 에코 억압 장치의 제2 실시예의 구성을 도시한 블록도.

도 14는 본 발명의 에코 억압 장치의 제3 실시예의 구성을 도시한 블록도.

도 15는 도 14에 도시한 스펙트럼 서브트랙션부의 일 구성예를 도시한 블록도.

도 16은 도 15에 도시한 푸리에 계수 승산기의 제1 구성예를 도시한 블록도.

도 17은 도 16에 도시한 평활부의 일 구성예를 도시한 블록도.

도 18은 도 16에 도시한 평활부의 다른 구성예를 도시한 블록도.

도 19는 도 15에 도시한 푸리에 계수 승산기의 제2 구성예를 도시한 블록도.

도 20은 도 15에 도시한 푸리에 계수 승산기의 제3 구성예를 도시한 블록도.

도 21은 본 발명의 에코 억압 장치의 제4 실시예의 구성을 도시한 블록도.

도 22는 본 발명의 에코 억압 장치의 제5 실시예의 구성을 도시한 블록도.

도 23은 도 22에 도시한 에코 캔슬러의 일 구성예를 도시한 블록도.

도 24는 도 22에 도시한 스펙트럼 서브트랙션부의 일 구성예를 도시한 블록도.

도 25는 본 발명의 에코 억압 장치의 제6 실시예의 구성을 도시한 블록도.

도 26은 본 발명의 에코 억압 장치의 제7 실시예의 구성을 도시한 블록도.

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

다음으로, 본 발명에 대해서 도면을 이용하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 에코 억압 장치의 일 구성예를 도시한 블록도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 에코 억압 장치는, 도 1에 도시한 제1 종래예의 에코 억압 장치 외에, 마이크로폰(1)과 스피커(2)의 음향 결합에 의해 발생하는, 근단 신호에 새어 들어가는 원단 신호(에코)의 새어 들어가는 양 산출에 이용하는 계수(이하, 크로스토크 계수라고 칭함)를 생성하는 계수 발생부(200)와, 마이크로폰(1)의 출력 신호 또는 감산기(4)의 출력 신호 중 어느 한쪽을 제1 신호로 하고, 선형 에코 캔슬러(3)의 출력 신호를 제2 신호로 했을 때, 계수 발생부(200)에서 생성된 크로스토크 계수와 제2 신호에 기초하여 제1 신호를 보정하고, 제1 신호로부터 에코를 제거한 근단 신호를 출력하는 변환부(100)를 더 갖는 구성이다. 스피커(2)에 입력되는 원단 신호는 단자(10)으로부터 입력되고, 근단 신호는 단자(9)로부터 출력된다.

또한, 선형 에코 캔슬러(3)는, 비선형 에코 캔슬러이어도 된다.

계수 발생부(200)는, 제1 신호 및 제2 신호를 소정의 주파수 영역마다 분할했을 때, 그 주파수 영역에 대응하는 크로스토크 계수를 생성한다. 이 때, 변환부(100)는 대응하는 크로스토크 계수를 이용하여 제1 신호를 주파수 영역마다 보정한다. 또한, 계수 발생부(200)는 미리 설정된 소정의 사용 상황에 따라 크로스토크 계수를 절환하는 것이 바람직하다.

도 4는 도 3에 도시한 변환부의 일 구성예를 도시한 블록도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 변환부(100)는 주파수 분할부(160), 주파수 분할부(161), M개의 보정부(166m(m=1∼M)) 및 주파수 합성부(164)를 구비한 구성이다.

주파수 분할부(160)는, 단자(162)를 통하여 입력된 제1 신호를 소정의 주파수 영역마다 M분할하고, 그 주파수 영역에 대응하는 보정부(166m)에 출력한다. 주파수 분할부(161)는, 단자(163)를 통하여 입력된 제2 신호를 소정의 주파수 영역마다 M분할하고, 그 주파수 영역에 대응하는 보정부(166m)에 출력한다. 보정부(166m)는, 단자(167)를 통하여 입력되는, 계수 발생부(200)에서 생성된 크로스토크 계수와 제2 신호를 이용하여 제1 신호를 보정하고, 보정 후의 신호를 주파수 합성부(164)에 출력한다. 주파수 합성부(164)는, 보정부(166m)의 출력 신호를 주파수 합성하여 단자(165)로부터 출력한다.

보정부(166m)는 크로스토크 계수와 제2 신호를 이용하여 제1 신호에 포함되는 에코의 크기를 추정하고, 추정된 에코의 크기를 제1 신호로부터 뺌으로써 제1 신호를 보정한다. 보정부(166m)는, 크로스토크 계수, 제1 신호 및 제2 신호에 기초하여 제1 신호에 포함되는 근단 신호의 비율을 추정하고, 추정된 근단 신호의 비율을 제1 신호에 곱함으로써 제1 신호를 보정할 수도 있다.

주파수 분할부(160, 161)는 푸리에 변환, 코사인 변환, 서브밴드 분석 필터 뱅크 등의 임의의 선형 변환을 이용하여 주파수 분할을 행한다. 주파수 합성부(164)는, 주파수 분할부(160, 161)에서 이용하는 선형 변환에 대응하는 역푸리에 변환, 역코사인 변환, 서브밴드 합성 필터 뱅크 등을 이용하여 주파수 합성을 행한다.

본 발명의 에코 억압 장치는, 크로스토크 계수를 상수로 하는 점에서, 에코의 새어 들어가는 양을 제1 및 제2 신호로부터 적절히 산출하는 제3 종래예와 상이하다. 제3 종래예에서는 에코의 새어 들어가는 양이 원단 신호의 주파수 스펙트럼 분포에 의존하기 때문에, 크로스토크 계수를 상수로 하는 것은 부적당하다고 인정하고 있었다. 그러나, 본 발명자는, 음성 통화를 목적으로 하는 한, 여성과 남성의 음성 주파수 스펙트럼 분포의 상위 정도로는, 크로스토크 계수를 상수로 하여도 충분히 에코를 억압할 수 있음을 실험에 의해 확인했다. 이하, 이 점에 대해서 상세히 설명한다.

도 5는 에코 레플리카 신호와 잔류 에코의 스펙트럼의 상관을 조사한 실험 결과를 나타낸 그래프이다. 도 5에 도시한 그래프의 횡축은 에코 레플리카 신호의 진폭(선형 에코 캔슬러(3)의 출력 진폭)을 나타내고, 종축은 잔류 에코의 진폭(제1 신호에 포함되는 에코 성분)을 나타내고 있다.

상관의 기울기(잔류 에코의 진폭/에코 레플리카의 진폭)는 에코의 왜곡 크기를 나타내고, 기울기가 클수록 왜곡이 큰 것을 나타낸다. 즉, 상관의 기울기는 크로스토크 계수에 상당한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 동일한 여성의 소리이더라도 주파수에 따라 상관의 기울기가 상이한 것을 알 수 있다. 남성의 경우도 마찬가지이다. 그러나, 동일한 주파수에서 비교하면, 여성의 소리의 상관 기울기와 남성의 소리의 상관 기울기는, 거의 동일하게 되어 있다. 도 5에서는 도시하고 있지 않지만, 음악과 같이 사람의 소리와 스펙트럼 분포가 현저하게 상이한 소리를 원단 신호로 한 경우, 도 5의 그래프에 나타낸 주파수와 동일한 주파수이더라도(1250㎐, 3125㎐), 상관의 기울기는 사람의 소리와 완전히 상이하다. 그 이유는, 보다 낮은 주파수 성분을 포함하는 음악 등에서는, 잔류 에코의 원인인 고조파의 발생원으로 되는 주파수 성분이 사람의 소리보다도 훨씬 많기 때문이다.

이와 같이 에코 레플리카 신호와 잔류 에코의 상관의 기울기는, 원단 신호의 주파수 스펙트럼 분포에 의존하지만, 여성과 남성의 음성 주파수 스펙트럼 분포의 상위 정도로는 주파수마다의 상관의 기울기가 유사한 것이 확인되었다. 이 결과로부터, 음성 통화를 목적으로 하는 한, 동일한 크로스토크 계수를 이용하여도 되는 것을 알 수 있다.

단, 도 5에 도시한 바와 같이, 에코 레플리카 신호와 잔류 에코의 상관의 기울기는 주파수에 따라 상이하다. 그 때문에, 계수 발생부(200)에서 제1 신호의 주파수 영역마다 상이한 크로스토크 계수를 생성하고, 변환부(100)에서 주파수 영역에 따른 크로스토크 계수를 이용하여 제1 신호를 보정하면 에코를 충분히 억압할 수 있다.

그런데, 선형 에코 캔슬러(3)에서 충분히 억압할 수 없다고 하는 에코의 왜곡음은, 스피커(2) 자체로부터 발생하는 왜곡음과, 마이크로폰(1)이나 스피커(2)가 실장된 케이스가 진동함으로써 발생하는 왜곡음으로 대별된다. 또한, 이들 왜곡음은 에코의 억압 대상인 장치의 이용 상황에 따라서도 변화된다. 따라서, 계수 발생부(200)는 에코의 억압 대상인 장치의 이용 상황에 따라 크로스토크 계수를 절환하여 출력하는 것이 바람직하다.

이하, 휴대 전화 장치를 예로 들어 이용 상황에 따라 크로스토크 계수를 절환하는 예에 대해서 설명한다.

스피커(2) 자체로부터 발생하는 왜곡음의 원인은 스피커 특성의 비선형성에 있다. 따라서, 도 6에 도시한 바와 같이 복수의 스피커(301∼303)를 적절히 절환하는 휴대 전화 장치에서는, 각각의 스피커 특성이 상위한 경우, 이용하는 스피커에 따라 에코의 왜곡음이 상위하다. 그러한 사용 상황에서는, 사용하는 스피커를 검출하고, 검출한 스피커에 따라 크로스토크 계수를 절환하면 된다.

또한, 스피커(2)를 1개밖에 실장하지 않은 휴대 전화 장치에서도, 마이크로폰(1)과의 위치 관계에 따라 스피커(2)로부터 마이크로폰(1)에 도달하는 왜곡음의 크기가 바뀌기 때문에, 에코의 왜곡도 변화된다. 그러한 사용 상황에서는, 스피커(2)와 마이크로폰(1)의 상대 위치를 검출하고, 검출한 상대 위치에 따라 크로스토크 계수를 절환하면 된다. 예를 들면, 도 6에 도시한 절첩형 휴대 전화 장치(300)의 경우, 스피커(2)와 마이크로폰(1)의 위치 관계는 힌지부(321)의 각도에 따라 결정되기 때문에, 힌지부(321)의 각도를 검출하고, 그 각도에 따라 크로스토크 계수를 절환하면 된다.

또한, 도 6에 도시한 절첩형 휴대 전화 장치(300)에서, 복수의 마이크로폰(311, 312)을 적절히 절환하여 사용하는 경우, 사용하는 마이크로폰에 따라 스피커(2)와의 상대 위치가 바뀐다. 그러한 사용 상황에서는, 사용하는 마이크로폰을 검출하고, 검출한 마이크로폰의 위치에 따라 미리 설정된 크로스토크 계수로 절환하면 된다.

한편, 케이스의 진동에 기인하는 왜곡음은, 주로 부품끼리의 접합부에서 발생한다. 예를 들면, 스피커(2)의 출력음에 의해 케이스가 진동하고, 부품끼리의 접합부로부터 왜곡된 음이 발생하는 경우, 이 왜곡음이 에코의 왜곡으로서 마이크로폰(1)에 입력된다. 따라서, 스피커(2)의 음량이 변화하면, 스피커(2)로부터 케이스에 전달되는 음향 에너지가 변화되고, 부품끼리의 접합부에서 생기는 왜곡음도 변화된다. 그러한 사용 상황에서는, 스피커(2)의 음량 설정값을 검출하고, 그 음량 설정값에 따라 크로스토크 계수를 절환하면 된다.

또한, 도 6에 도시한 절첩형 휴대 전화 장치(300)에서는, 완전하게 절첩되어 있는지의 여부에 따라 케이스의 진동량이 변화되고, 부품끼리의 접합부에서 발생하는 왜곡음도 변화된다. 그러한 사용 상황에서는, 휴대 전화 장치(300)가 완전하게 절첩되어 있는지의 여부를 검출하고, 그 검출 결과에 따라 크로스토크 계수를 절환하면 된다.

또한, 도 6에 도시한 절첩형 휴대 전화 장치(300)에서는, 절곡 각도에 따라 스피커의 위치가 변화되기 때문에, 케이스 내의 동일한 부위이더라도 힌지부(321)의 각도에 따라 스피커(2)로부터 전달되는 음향 에너지가 변화되고, 부품끼리의 접합부에서 생기는 왜곡음이 변화된다. 따라서, 그러한 사용 상황에서도 힌지부(321)의 각도를 검출하고, 그 각도에 따라 크로스토크 계수를 절환하면 된다.

또한, 슬라이드형 휴대 전화 장치에서는, 슬라이드의 유무나 슬라이드량을 검출하고, 그 검출 결과에 따라 크로스토크 계수를 절환하면 된다. 슬라이드 기구와 절첩 기구의 양방을 구비한 휴대 전화 장치에서는, 힌지부의 각도, 휴대 전화 장치가 절첩되어 있는지의 여부, 슬라이드의 유무, 또는 슬라이드량을 검출하고, 그 검출 결과에 따라 크로스토크 계수를 절환하면 된다. 또한, 슬라이드형도 절첩형도 아닌 휴대 전화 장치에서는, 예를 들면 케이스 내의 부품끼리의 접합부에 전달되는 음향 에너지가 변화되는 요인이나 에코의 음량 변화에 영향을 주는 요인을 검출하고, 그 검출 결과에 따라 크로스토크 계수를 절환하면 된다.

또한, 본 발명자는, 선형 에코 캔슬러(3)로부터 출력되는 신호의 전력 또는 진폭이 커지면, 에코 경로의 비선형성이 변화되는 것을 실험에 의해 확인하였다. 즉, 마이크로폰(1)의 출력 신호에 근단 신호를 전혀 포함하지 않은 상태에서 왜곡이 있는 에코를 발생시켰을 때, 에코를 충분히 억압할 수 있는 크로스토크 계수와 선형 에코 캔슬러(3)의 출력 신호의 전력의 관계를 조사하면, 도 7에 도시한 바와 같은 결과가 얻어졌다. 또한, 도 7은 1875㎐를 중심으로 하는 주파수 대역에서의 선형 에코 캔슬러(3)의 출력 신호와 그에 따른 크로스토크 계수의 관계를 나타낸다. 도 7에 도시한 그래프의 횡축은 선형 에코 캔슬러(3)의 출력 신호의 전력을 나타내고, 종축은 에코를 충분히 억압할 수 있는 크로스토크 계수를 나타낸다.

도 7에 도시한 플롯점의 분포로부터 알 수 있는 바와 같이, 에코를 충분히 억압할 수 있는 크로스토크 계수는, 선형 에코 캔슬러(3)의 출력 신호의 전력값이 2000000을 경계로 하여 급변하고 있다. 이는, 선형 에코 캔슬러(3)의 출력 신호의 전력이 클 때, 선형 에코 캔슬러(3)의 입력 신호, 즉, 스피커(2)에 입력되는 원단 신호의 전력도 크기 때문에, 스피커 특성의 비선형성에 기인하는 에코의 왜곡이 급격하게 증가하기 때문이라고 생각된다.

따라서, 본 발명의 에코 억압 장치에서는, 선형 에코 캔슬러(3)로부터 출력되는 신호의 전력 또는 진폭을 사용 상황으로서 검출하고, 그 검출값에 따라 크로스토크 계수를 절환한다. 이러한 방법은 선형 에코 캔슬러(3)의 출력 신호의 전력이나 진폭 대신에, 원단 신호의 전력이나 진폭, 또는 원단 신호에 포함되는 특정 주파수 성분의 전력이나 진폭을 이용하는 것도 가능하다.

선형 에코 캔슬러(3)의 출력 신호에 기초하여 크로스토크 계수를 절환하는 방법은, 스피커(2)의 음량 설정값에 기초하여 크로스토크 계수를 절환하는 방법과 유사하다. 그러나, 후자는 원단 신호가 전혀 없기 때문에 에코의 억압이 불필요한 경우에도 음량 설정에 따른 크로스토크 계수를 선택하게 된다. 한편, 전자는 그러한 크로스토크 계수를 잘못 선택하는 일이 없는 점에서 우수하다.

이상 설명한 크로스토크 계수를 절환하는 방법은, 전술한 모든 사용 상황을 검출하여 크로스토크 계수를 절환할 필요는 없으며, 그 중 하나 또는 복수의 사용 상황을 검출하여 크로스토크 계수를 절환하여도 된다.

예를 들면, 복수의 카메라를 장비한 휴대 전화 장치를 이용하여 서로의 영상을 교환하면서 통화를 행하는 상황에서(소위 텔레비전 전화), 그 휴대 전화 장치가 사용하는 카메라에 따라 마이크로폰이나 스피커가 자동적으로 절환되는 구성의 경우, 사용하는 마이크로폰이나 스피커를 직접 검출하는 대신에, 카메라로 촬영한 화상 정보로부터 사용하고 있는 마이크로폰이나 스피커를 검출하여도 된다.

크로스토크 계수의 절환에 이용하는 사용 상황이 결정되면, 그 사용 상황에 대응하는 최적의 크로스토크 계수를 실험이나 컴퓨터에 의한 시뮬레이션에 의해 결정하고, 크로스토크 계수를 사용 상황에 대응지어서 계수 발생부(200)에 보존해 둔다.

또한, 힌지부의 각도, 스피커의 음량 설정값, 사용하는 스피커 등, 에코 억압 장치의 외부에 설치한 센서 등에 의해 검출 가능한 사용 상황은, 그 검출 결과를 계수 발생부(200)에 입력하면 된다. 한편, 원단 신호의 전력이나 진폭, 선형 에코 캔슬러(3)의 출력 신호의 전력이나 진폭, 원단 신호에 포함되는 특정한 주파수 성분의 전력이나 진폭 등의 사용 상황은 에코 억압 장치 내에서 검출하고, 그 검출 결과를 계수 발생부(200)에 입력하면 된다.

본 발명의 에코 억압 장치에 따르면, 크로스토크 계수를 상수로 함으로써, 상수인 크로스토크 계수는 잡음에 영향을 받지 않기 때문에, 근단 음성으로서 큰 잡음이 입력되는 환경이어도 에코 경로에 기인하여 발생하는 에코를 충분히 억압할 수 있다. 또한, 제3 종래예에서 나타낸 에코의 새어 들어가는 양 추정과 같은 복잡한 연산이 불필요하기 때문에, 연산량을 삭감할 수 있다. 따라서, 근단 소음의 영향을 받지 않고 에코를 간편하게 억압할 수 있다.

특히 사용 상황에 따라 최적의 크로스토크 계수를 선택함으로써, 왜곡음에 기인하여 발생하는 에코에 대해서도 양호하게 억압할 수 있다.

다음으로 본 발명의 에코 억압 장치의 실시예에 대해서 도면을 이용하여 설명한다.

[제1 실시예]

도 8은 본 발명의 에코 억압 장치의 제1 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.

제1 실시예의 에코 억압 장치는, 도 3에 도시한 변환부(100)로서, 스펙트럼 서브트랙션부(6)를 이용하는 예이다.

제1 실시예의 계수 발생부(200)는, 전술한 바와 같이 마이크로폰(1)과 스피커(2)의 음향 결합에 의해 발생하는 에코의 새어 들어가는 양을 나타내는 크로스토크 계수를 생성한다.

스펙트럼 서브트랙션부(6)에는, 감산기(4)의 출력 신호, 선형 에코 캔슬러(3)의 출력 신호, 계수 발생부(200)에서 생성된 크로스토크 계수 및 음성 검출부(5)의 음성 검출 결과가 입력된다.

스펙트럼 서브트랙션부(6)는, 감산기(4)의 출력 신호와 선형 에코 캔슬러(3)의 출력 신호를 각각 소정의 주파수 영역마다 분할하고, 분할 후의 주파수 영역의 신호 성분마다 에코를 제거한다.

<계수 발생부(200)>

도 9는 도 8에 도시한 계수 발생부의 일 구성예를 도시한 블록도이다.

도 9에 도시한 계수 발생부(200)는 대역 1에서부터 대역 M의 각 주파수 영역에 적합한 크로스토크 계수를 유지하는 계수 기억부(201)를 구비한 구성이다.

계수 발생부(200)는, 계수 기억부(201)에 저장된 주파수 영역(대역)마다의 크로스토크 계수를 읽어내고, 스펙트럼 서브트랙션부(6)에 출력한다. 이들 크로스토크 계수는, 예를 들면 도 5에 도시한 주파수 1250㎐에서의 상관의 기울기나 주파수 3125㎐에서의 상관의 기울기에 상당한다.

도 10은 도 8에 도시한 계수 발생부의 다른 구성예를 도시한 블록도이다.

도 10에 도시한 계수 발생부(200)는, 대역 1에서부터 대역 M의 각 주파수 영역에 적합한 크로스토크 계수군을 유지하는 계수 기억부(202)와, 본 발명의 에코 억압 장치를 구비한 시스템의 각종 사용 상황을 검출하는 사용 상황 검출부(203)를 구비한 구성이다.

도 10에 도시한 계수 발생부(200)는, 각 주파수 영역에 대응한 크로스토크 계수군 중, 사용 상황 검출부(203)에서 검출된 사용 상황에 대응하는 크로스토크 계수를 계수 기억부(202)로부터 읽어내고, 스펙트럼 서브트랙션부(6)에 출력한다.

도 10에 도시한 구성에서는, 각 주파수 영역에 대응한 크로스토크 계수군에 사용 상황 1용의 크로스토크 계수, 사용 상황 2용의 크로스토크 계수, …, 사용 상황 N용의 크로스토크 계수를 구비하고 있다. N은 2이상의 임의의 값으로 한다.

예를 들면, 사용 상황의 일례로서, 스피커(2)의 음량 설정값을 검출하는 경 우, 사용 상황 검출부(203)는 스피커(2)의 음량 설정값을 검출하는 센서와, 검출된 음량 설정값과 소정의 임계값을 비교하고, 비교 결과를 2치 이상의 디지털 값으로 변환하는 변별부를 갖는다.

사용 상황의 다른 예로서, 절첩형 휴대 전화 장치에서의 힌지부의 각도를 검출하는 방법이 있다. 이 경우, 사용 상황 검출부(203)는, 힌지부의 각도를 검출하는 센서(도시 생략)와, 검출 각도와 소정의 임계값을 비교하고, 비교 결과를 2치 이상의 디지털 값으로 변환하는 변별부(도시 생략)를 갖는다.

사용 상황의 다른 예로서, 복수의 스피커를 구비한 휴대 전화 장치로부터 사용하고 있는 스피커를 검출하는 경우, 사용 상황 검출부(203)는 어느 스피커가 이용되고 있는지를 판정하고, 판정 결과를 2치 이상의 디지털 값으로 출력하는 판정부(도시 생략)를 갖는다.

사용 상황의 다른 예로서, 복수의 마이크로폰을 구비한 휴대 전화 장치로부터 사용하고 있는 마이크로폰을 검출하는 경우, 사용 상황 검출부(203)는, 어느 마이크로폰이 이용되고 있는지를 판정하고, 판정 결과를 2치 이상의 디지털 값으로 출력하는 판정부(도시 생략)를 갖는다.

사용 상황의 다른 예로서, 선형 에코 캔슬러(3)의 출력 신호의 전력 또는 진폭을 검출하는 경우, 사용 상황 검출부(203)는, 선형 에코 캔슬러(3)의 출력 신호의 전력 또는 진폭을 검출하는 검출부(도시 생략)와, 검출된 전력 또는 진폭을 임계값 판정하여 2치 이상의 디지털 값으로 변환하는 변별부(도시 생략)를 갖는다. 예를 들면, 본 발명의 에코 억압 장치를 포함하는 시스템에, 도 5의 그래프로 나타낸 특성을 구비하고 있는 경우, 선형 에코 캔슬러(3)의 출력 전력이 2000000을 경계로 하여 필요한 크로스토크 계수가 1로부터 20으로 급변하기 때문에, 임계값을 2000000으로 설정하고, 2000000 이하이면 「0」을 출력하고, 2000000을 초과하고 있으면 「1」을 출력하면 된다.

그 외에, 사용 상황에는, 에코의 새어 들어가는 양에 영향을 주는 것이면, 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 또한, 복수의 사용 상황을 조합하여 이용하는 것도 가능하다.

계수 기억부(202)는, 각 주파수 영역에 대응하여 미리 등록된 복수의 크로스토크 계수 중에서, 사용 상황 검출부(203)의 출력 신호에 대응하는 1개를 선택하고, 선택한 크로스토크 계수를 스펙트럼 서브트랙션부(6)에 출력한다.

예를 들면, 도 7에 도시한 선형 에코 캔슬러(3)의 출력 신호의 전력 특성을 사용 상황으로서 이용하는 경우, 1875㎐를 중심으로 하는 주파수 영역에 대응하여 도 7의 굵은 실선으로 나타낸 「1」과 「20」의 2개의 크로스토크 계수를 유지하고, 사용 상황 검출부(203)로부터 「0」이 출력된 경우에는 크로스토크 계수로서 「1」을 출력하고, 사용 상황 검출부(203)로부터 「1」이 출력된 경우에는 크로스토크 계수로서 「20」을 출력한다.

<스펙트럼 서브트랙션부(6)>

도 11은 도 8에 도시한 스펙트럼 서브트랙션부의 일 구성예를 도시한 블록도이다.

도 11에 도시한 바와 같이, 스펙트럼 서브트랙션부(6)는, 푸리에 변환 기(60), 푸리에 변환기(61), 푸리에 계수 감산기(66m(m=1∼M)) 및 역푸리에 변환기(64)를 구비한 구성이다.

푸리에 변환기(60)는, 감산기(4)의 출력 신호에 대하여 M점 푸리에 변환 처리를 실시하고, 처리 결과(진폭과 위상)를 제1 푸리에 계수로서 각 주파수 영역에 대응하는 푸리에 계수 감산기(66m(m=1∼M))에 출력한다.

푸리에 변환기(61)는, 선형 에코 캔슬러(3)로부터 출력된 에코 레플리카 신호에 대하여 M점 푸리에 변환 처리를 실시하고, 처리 결과(진폭과 위상)를 제2 푸리에 계수로서 각 주파수 영역에 대응하는 푸리에 계수 감산기(66m)에 출력한다.

푸리에 계수 감산기(66m)는, 푸리에 변환기(60)로부터 출력된 제1 푸리에 계수와, 푸리에 변환기(61)로부터 출력된 제2 푸리에 계수와, 도 8에 도시한 계수 발생부(200)로부터 출력된 크로스토크 계수를 수취하고, 그들의 진폭 성분을 이용한 감산 처리를 실시함으로써 푸리에 계수를 산출하고, 산출 결과(진폭과 위상)를 역푸리에 변환기(64)에 출력한다.

역푸리에 변환기(64)는, 푸리에 계수 감산부(661∼66M)로부터 출력된 푸리에 계수군의 역푸리에 변환 처리를 실시하고, 처리 결과의 실수부를 출력한다.

다음으로, 도 11에 도시한 푸리에 계수 감산기(66m(m=1∼M))에 대해서 도 12를 이용하여 설명한다.

도 12는 도 11에 도시한 푸리에 계수 감산기의 일 구성예를 도시한 블록도이다.

도 11에 도시한 푸리에 변환기(60)로부터 출력된 주파수 영역마다의 제1 푸 리에 계수는 단자(700)를 통하여 감산기(706)에 공급된다.

도 11에 도시한 푸리에 변환기(61)로부터 출력된 제2 푸리에 계수는 단자(703)를 통하여 승산기(707)에 공급된다. 또한, 계수 발생부(20)에서 생성된 크로스토크 계수는 단자(167)를 통해서 승산기(707)에 공급된다.

승산기(707)는, 크로스토크 계수와 제2 푸리에 계수를 승산하여, 승산 결과를 감산기(706)에 출력한다. 감산기(706)는, 제1 푸리에 계수로부터 승산기(707)의 출력값을 빼고, 그 연산 결과를 출력한다. 감산기(706)의 계산 결과는 도 11에 도시한 역푸리에 변환기(64)에 출력된다.

여기서, 크로스토크 계수와 선형 에코 캔슬러(3)의 출력 신호로부터 산출된 제2 푸리에 계수를 승산기(707)에서 승산함으로써, 승산기(707)로부터는 제1 푸리에 계수에 잔류되는 에코에 의한 푸리에 계수의 추정값이 얻어진다. 이 에코에 의한 푸리에 계수의 추정값을 감산기(706)에 의해 제1 푸리에 계수로부터 뺌으로써, 에코 성분이 억압된 근단 신호의 푸리에 계수의 추정값이 얻어진다.

이 주파수 영역마다의 추정값은 도 11에 도시한 역푸리에 변환기(64)에 의해 합성되고, 근단 신호로서 출력된다. 결과적으로, 합성 후의 근단 신호는 에코가 억압된 신호로 된다.

이상 설명한 푸리에 계수 감산기(66m)의 동작에 대해서 식을 이용하여 설명한다.

근단 신호의 푸리에 계수를 S로 하고, 근단 신호에 포함되는 근단 음성의 성분을 A, 에코 성분을 E, 잡음 성분을 N으로 하면,

의 관계가 있다.

또한, 에코 레플리카 신호의 푸리에 계수를 R로 하고, 크로스토크 계수의 값을 P1로 한다. P1은 원단 신호 R이 근단 신호에 에코로서 새어 들어가는 비율의 근사값이며, 에코 경로에서의 에코의 게인에 상당한다. 덧붙여서 말하면, 제3 종래예의 에코 억압 장치에서는 P1을 다음 식으로 나타내고 있다.

여기서, Av[·]는 평활화 처리를 나타낸다.

따라서, 이 크로스토크 계수 P1에 에코 레플리카 신호의 푸리에 계수 R을 곱한 값 P2(승산기(707)의 출력 신호에 상당)가 에코 성분의 추정값으로 된다.

여기서, Ex[·]는 추정값을 나타낸다.

이 P2를 S로부터 뺀 값 P3(감산기(706)의 출력 신호에 상당: 근단 신호)은,

로 된다. 즉, 감산기(706)의 출력은 에코 성분 E가 제거된 근단 음성의 푸리에 계수 성분 A와 잡음 성분 N의 합의 추정값으로 된다.

다음으로, 에코 경로 내의 스피커 등에서 왜곡이 발생한 경우에 도 8에 도시한 제1 실시예의 에코 억압 장치가 어떻게 동작하는지에 대해서 설명한다.

에코 경로에서 왜곡이 발생한 경우, 제1 실시예의 에코 억압 장치에서는, 스펙트럼 서브트랙션부(6)에서의 주파수 영역의 비선형 연산에 의해 에코에서의 왜곡 성분을 제거하고 있다. 제1 실시예의 에코 억압 장치는 주파수 영역의 비선형 연산에서 중요한 신호 성분의 시간 변화를 선형 에코 캔슬러(3)에 의해 조정함으로써 에코에 포함되는 왜곡 성분을 효과적으로 제거하고 있다.

마이크로폰(1)의 출력 신호에는 원단 신호 외에 원단 신호의 왜곡에 기인하여 발생하는 에코가 포함되어 있다. 이 에코는 원단 신호의 고조파 성분으로 생각할 수 있다.

이하, 설명을 간단하게 하기 위해 에코 성분 E가 왜곡에 의한 고조파 성분뿐인 경우를 생각한다.

전술한 수학식 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 스펙트럼 서브트랙션부(6)는, 원단 신호의 푸리에 변환 계수 R이 제로(zero)가 아닌 한, 에코 성분 E를 제거하는 것이 원리적으로 가능하다. 여기서, 에코 성분 E를 제거하는데 중요한 것은 에코 경로에서의 에코의 게인에 상당하는 크로스토크 계수 P1의 정밀도이다.

제3 종래예의 에코 억압 장치에서는, 음성 검출 결과에 기초하여 마이크로폰의 출력 신호로부터 근단 음성이 검출되지 않을 때에 에코의 새어 들어가는 양을 추정하고 있지만, 근단 소음이 큰 환경에서는 음성 검출을 정확하게 행하는 것이 곤란하다. 음성 검출 결과에 오류가 있는 경우, 크로스토크 계수 P1이 이상하게 큰 값으로 되고, 잘못된 크로스토크 계수 P1에 기초하여 산출되는 근단 신호 P3도 열화된다. 즉, 근단 신호 P3에 포함되는 에코가 충분히 억압되지 않아, 근단 음성에 큰 왜곡이 생긴다. 이러한 문제를 회피하기 위해 크로스토크 계수 P1을 갱신하지 않도록 제어한 경우, 에코의 새어 들어가는 양이 변동하면, 크로스토크 계수 P1의 오차가 커져서, 크로스토크 계수 P1에 기초하여 산출되는 근단 신호 P3도 열화된다.

예를 들면, 핸즈프리 전화기가 절첩형 휴대 전화 장치인 경우나 사용하는 스피커를 절환할 수 있는 경우, 절첩용 힌지부의 각도나 사용하는 스피커 등에 따라 에코의 새어 들어가는 양이 변동한다. 근단 소음이 큰 환경에서는, 화자는 소리가 잘 들리도록 힌지부의 각도를 바꾸거나, 사용하는 스피커를 절환하는 등의 사용 상황을 변경하는 것이 자주 행해진다. 그 경우, 제1 신호의 보정 후의 신호가 열화된다.

한편, 본 실시예에서는, 크로스토크 계수 P1로서, 사용 상황에 따라 미리 설정된 상수를 이용하고 있다. 그 때문에, 힌지부의 각도나 사용하는 스피커를 검출하면, 근단 신호에 포함되는 잡음의 영향을 받지 않고 크로스토크 계수 P1을 얻을 수 있다.

본 발명자가 휴대 전화 장치를 이용하여 행한 실험에 의하면, 오차가 큰 추정값을 크로스토크 계수 P1로서 이용하기 보다는, 사용 상황에 따라 미리 설정된 상수를 크로스토크 계수 P1로서 이용하는 쪽이 에코 및 근단 음성의 왜곡음 제거에 더 양호한 결과가 얻어졌다.

또한, 제1 실시예의 에코 억압 장치에서는, 도 8에 도시한 선형 에코 캔슬러(3)가 잘못된 에코 경로 추정을 행한 경우에, 잔류된 에코를 제거할 수 있는 효과가 있다.

전술한 설명에서는, 에코 성분 E가 왜곡에 의한 고조파 성분뿐인 경우를 생각했지만, 왜곡에 기인하지 않은 원단 신호의 에코 성분, 즉, 고조파 성분을 제외한 에코 성분도 본 실시예의 에코 억압 장치는 억압할 수 있다.

예를 들면 선형 에코 캔슬러(3)에서 에코 경로의 추정을 잘못한 경우, 도 8에 도시한 감산기(4)에서 에코를 제거하지 않고 반대로 부가하게 되는 경우가 있을 수 있다. 그러나, 그러한 경우에도 스펙트럼 서브트랙션부(6)에 의한 원단 신호의 성분이 제거되기 때문에, 에코가 충분히 억압된다.

또한, 본 실시예의 에코 억압 장치는 스펙트럼 서브트랙션부(6)에 의한 에코의 억압 효과를 구비함으로써, 선형 에코 캔슬러(3)의 탭수(적응 필터의 탭수)를 저감하는 것에 의한 연산량의 삭감도 가능하다.

도 1에 도시한 제1 종래예의 에코 억압 장치에서는, 선형 에코 캔슬러(3)만 구비한 구성이기 때문에, 선형 에코 캔슬러(3)가 구비하는 적응 필터의 탭수를 저감하면 에코의 제거 능력이 저감된다. 그러나, 도 8에 도시한 제1 실시예의 에코 억압 장치에서는, 스펙트럼 서브트랙션부(6)를 구비함으로써 적응 필터의 탭수를 저감하여도 에코의 제거 능력의 저감이 보충되기 때문에, 충분한 에코의 제거 능력을 구비한 에코 억압 장치가 얻어진다.

제1 실시예의 에코 억압 장치는, 선형 에코 캔슬러(3)와, 스펙트럼 서브트랙션부(6)에 의한 주파수 영역의 비선형 연산을 구비하고, 서로의 서투른 처리를 보충함으로써 충분한 에코의 제거 능력을 얻고 있다.

즉, 에코 경로에 왜곡이 있는 경우나 선형 에코 캔슬러(3)에서 에코 경로 추정을 잘못한 경우 등, 선형 에코 캔슬러(3)만으로는 에코를 충분히 억압할 수 없는 경우에도 스펙트럼 서브트랙션부(6)에 의해 에코를 억압할 수 있다.

또한, 선형 에코 캔슬러(3)의 출력 신호를 이용하여 마이크로폰의 출력 신호를 보정함으로써, 스펙트럼 서브트랙션부(6)에 의한 주파수 영역의 비선형 연산만으로는 대응할 수 없는 시간적 어긋남을 고려하지 않고, 진폭값만을 이용한 간단한 추정 처리에 의해 왜곡의 원인으로 되는 고조파 성분을 억압할 수 있다.

또한，스펙트럼 서브트랙션부(6)에서 이용하는 크로스토크 계수 P1로서 사용 상황에 따라 미리 설정된 상수를 이용함으로써, 예를 들면 근단 소음이 큰 환경 등에서 사용 상황을 변경한 경우에도, 에코를 충분히 억압하여 왜곡이 적은 근단 음성을 얻을 수 있다.

또한, 제1 실시예의 에코 억압 장치는, 제3 종래예의 에코 억압 장치와 같이, 에코의 새어 들어가는 양을 추정하기 위한 복잡한 연산 처리가 불필요하기 때문에, 연산량이 저감된다.

[제2 실시예]

도 13은 본 발명의 에코 억압 장치의 제2 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.

제2 실시예의 에코 억압 장치는, 스펙트럼 서브트랙션부(6)에 감산기(4)의 출력 신호가 아닌 마이크로폰(1)의 출력 신호를 입력하는 점에서 제1 실시예의 에코 억압 장치와 상이하다.

제1 실시예의 에코 억압 장치에서는 선형 에코 캔슬러(3)에 의해 에코의 주요 성분을 제거하고 있었지만, 제2 실시예의 에코 억압 장치에서는 스펙트럼 서브트랙션부(6)에 의해 에코의 주요 성분을 제거한다. 그 밖의 구성 및 동작은 제1 실시예와 마찬가지이며, 제1 실시예와 마찬가지로 왜곡에 기인하는 에코의 제거 효과에 대해서도 마찬가지로 얻어진다.

따라서, 제2 실시예의 에코 억압 장치도 제1 실시예와 마찬가지로 음향 전달계에 왜곡이 있는 경우나 선형 에코 캔슬러(3)에서 에코 경로 추정을 잘못했을 때와 같이 선형 에코 캔슬러(3)만으로는 에코를 충분히 억압할 수 없는 경우에도, 스펙트럼 서브트랙션부(6)에 의해 에코를 충분히 억압할 수 있다.

또한，스펙트럼 서브트랙션부(6)에서 이용하는 크로스토크 계수 P1로서, 사용 상황에 따라 미리 설정된 상수를 이용함으로써, 근단 소음이 큰 환경에서 사용 상황을 변경한 경우에도, 에코를 충분히 억압하여 왜곡이 적은 근단 음성을 얻을 수 있다.

또한, 스펙트럼 서브트랙션부(6)는, 제1 실시예 및 제2 실시예에서 나타낸 구성 이외에, 예를 들면 비특허문헌 2(Xiaojian Lu, Benoit Champagne에 의한 논문 "Acoustica1 Echo Cancellation Over A Non-Linear Channel", International Workshop on Acoustic Echo and Noise Control 2001)에 기재된 스펙트럼 서브트랙션(Spectral Subtraction), 또는 비특허문헌 3(A.Alvarez 등에 의한 "A Speech Enhancement System Based On Negative Beamforming And Spectral Subtraction", International Workshop on Acoustic Echo and Noise Control 2001)에 기재된 스펙트럼 서브트랙션(Spectral Subtraction)을 이용하는 것도 가능하다.

[제3 실시예]

도 14는 본 발명의 에코 억압 장치의 제3 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.

제3 실시예의 에코 억압 장치는, 도 8에 도시한 스펙트럼 서브트랙션부(6)를 대신하여 스펙트럼 서브트랙션부(7)를 이용하는 점에서 제1 실시예의 에코 억압 장치와 상이하다. 그 밖의 구성 및 동작은 제1 실시예와 마찬가지이기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 도 14에 도시한 스펙트럼 서브트랙션부(7)에 대해서 도면을 이용하여 설명한다.

도 15는 도 14에 도시한 스펙트럼 서브트랙션부의 일 구성예를 도시한 블록도이다.

도 15에 도시한 바와 같이, 스펙트럼 서브트랙션부(7)는 푸리에 변환기(70), 푸리에 변환기(71), 푸리에 계수 승산기(76m(m=1∼M)) 및 역푸리에 변환기(74)를 구비한 구성이다.

푸리에 변환기(70)는 단자(72)를 통하여 입력되는, 도 14에 도시한 감산기(4)의 출력 신호에 대하여 M점 푸리에 변환 처리를 실시하고, 처리 결과(진폭과 위상)를 제1 푸리에 계수로서 각 주파수 영역에 대응하는 푸리에 계수 승산기(76m(m=1∼M))에 출력한다.

푸리에 변환기(71)는 단자(73)를 통하여 입력되는, 도 14에 도시한 선형 에코 캔슬러(3)의 출력 신호(에코 레플리카 신호)에 대하여 M점 푸리에 변환 처리를 실시하고, 처리 결과(진폭과 위상)를 제2 푸리에 계수로서 각 주파수 영역에 대응하는 푸리에 계수 승산기(76m)에 출력한다.

푸리에 계수 승산기(76m)는, 푸리에 변환기(70)로부터 출력된 제1 푸리에 계수와, 푸리에 변환기(71)로부터 출력된 제2 푸리에 계수와, 단자(67)를 통하여 입력되는, 도 14에 도시한 계수 발생부(200)로부터 출력된 크로스토크 계수를 수취하고, 그들의 진폭 성분을 이용한 승산 처리를 실시함으로써 푸리에 계수를 산출하고, 산출 결과(진폭과 위상)를 역푸리에 변환기(74)에 출력한다.

역푸리에 변환기(74)는 푸리에 계수 승산기(76m(m=1∼M))로부터 출력된 푸리에 계수군의 역푸리에 변환 처리를 실시하고, 처리 결과의 실수부를 단자(75)로부 터 출력한다. 도 15에 도시한 구성에서는, 푸리에 계수 승산기(76m(m=1∼M))에 의해 에코 성분이 억압된 근단 신호가 얻어진다.

다음으로, 푸리에 계수 승산기(76m(m=1∼M))의 구성 및 동작에 대해서 도 16을 이용하여 설명한다.

도 16은 도 15에 도시한 푸리에 계수 승산기의 제1 구성예를 도시한 블록도이다.

도 16에 도시한 바와 같이, 제1 구성예의 푸리에 계수 승산기는 절대값 계산부(731), 절대값 계산부(734), 승산기(737), 제산기(745), 승산기(746), 평활부(747) 및 감산기(744)를 구비한 구성이다.

도 15에 도시한 푸리에 변환기(70)로부터 출력된 주파수 영역마다의 제1 푸리에 계수는 단자(730)를 통하여 절대값 계산부(731) 및 승산기(737)에 출력된다. 또한, 도 15에 도시한 푸리에 변환기(71)로부터 출력된 제2 푸리에 계수는 단자(733)를 통하여 절대값 계산부(734)에 출력된다.

절대값 계산부(731)는, 제1 푸리에 계수의 절대값을 계산하고, 그 계산 결과를 제산기(745)에 출력한다. 또한, 절대값 계산부(734)는 제2 푸리에 계수의 절대값을 계산하고, 그 계산 결과를 제산기(745)에 출력한다. 제산기(745)는, 절대값 계산부(734)의 계산 결과를 절대값 계산부(731)의 계산 결과에 의해 제산하고, 그 계산 결과를 승산기(746)에 출력한다.

승산기(746)는, 단자(167)로부터 입력되는, 계수 발생부(200)에서 생성된 크로스토크 계수와 제산기(745)의 출력 신호를 곱하고, 그 계산 결과를 평활부(747)에 출력한다. 평활부(747)는 승산기(746)의 출력 신호를 평활화하여 감산기(744)에 출력한다.

감산기(744)는 값 「1.0」으로부터 평활부(747)의 출력값을 빼고, 그 계산 결과를 승산기(737)에 출력한다. 승산기(737)는 감산기(744)의 출력값과 푸리에 변환기(70)로부터 출력된 제1 푸리에 계수를 곱하고, 그 승산 결과를 출력한다. 승산기(737)의 출력 신호는 단자(789)를 통하여, 도 15에 도시한 역푸리에 변환기(74)에 출력된다.

도 17은 도 16에 도시한 평활부의 일 구성예를 도시한 블록도이다.

도 17에 도시한 평활부(747)는, 감산기(801), 승산기(802), 가산기(803), 리미터(807) 및 지연기(804)를 구비한 구성이다.

평활부(747)의 입력 신호(승산기(746)의 출력 신호)는 단자(800)를 통하여 감산기(801)에 공급된다. 감산기(801)는 입력 신호로부터 1샘플 시간만큼 지연시키는 지연기(804)의 출력 신호(평활부의 출력 신호)를 빼고, 그 계산 결과를 승산기(802)에 출력한다.

승산기(802)는 감산기(801)의 출력 신호와 단자(806)를 통하여 입력된 평활화 계수를 곱하고, 그 연산 결과를 가산기(803)에 출력한다. 가산기(803)는, 승산기(802)의 출력 신호와 지연기(804)의 출력 신호를 가산하고, 그 연산 결과를 리미터(807)에 출력한다. 리미터(807)는, 가산기(803)의 출력 신호의 진폭을 소정의 상한값 및 하한값 내로 제한하고, 제한 후의 신호를 출력 단자(899) 및 지연기(804)에 출력한다. 지연기(804)는, 리미터(807)의 출력 신호를 1샘플 시간만큼 지연시키고, 그 지연 후의 신호를 감산기(801) 및 가산기(803)에 출력한다.

도 17에 도시한 평활부(747)는 소위 리크 적분기, 또는 1차 IIR형 저역 필터라고 불리는 구성이다. 도 17에 도시한 평활부(747)에서는, 입력하는 평활화 계수와 평활화 처리의 시상수가 반비례의 관계에 있다. 평활부(747)에는, 도 17에 도시한 구성뿐만 아니라, 고차 IIR형 필터 등의 평활 효과가 있는 임의의 구성을 채용할 수도 있다.

도 18은 도 16에 도시한 평활부의 다른 구성예를 도시한 블록도이다.

도 18에 도시한 평활부(747)는, 도 17에 도시한 평활부 외에, 평활화 계수를 생성하는 평활화 계수 결정부(810)를 구비한 구성이다. 평활화 계수 결정부(810)는, 감산기(801)의 출력 신호로부터 평활화 계수를 생성하고, 승산기(802)에 출력한다. 이러한 구성에서는, 평활부(747)의 출력 신호의 상승 시의 속도와 하강 시의 속도를 상이한 값으로 설정할 수 있다.

평활화 계수 결정부(810)는, 감산기(801)의 출력 신호가 플러스인 경우, 즉, 감산기(801)의 출력 신호가 증가할 때는 비교적 작은 계수, 예를 들면 0.001을 출력하고, 감산기(801)의 출력값이 마이너스인 경우, 즉, 감산기(801)의 출력 신호가 감소할 때는 비교적 큰 계수, 예를 들면 O.01을 출력한다.

이와 같이 평활화 계수를 설정하면, 평활부(747)의 출력 신호가 증대하는 속도, 즉, 상승 속도가 느려지고, 평활부(747)의 출력 신호가 감소하는 속도, 즉, 하강 속도가 빨라진다. 그 때문에, 도 16에 도시한 감산기(744)의 출력 신호, 즉, 근단 신호에 포함되는 근단 음성 및 근단 소음의 비율의 추정값 상승 시의 속도가 빨라지고, 하강 시의 속도가 느려진다.

일반적으로, 음성이나 음악의 진폭 변화, 즉, 포락선 특성은 상승 시가 빠르고, 하강 시가 느린 경우가 많다. 도 18에 도시한 평활부에서는, 이러한 포락선 특성을 구비하는 것이 가능하며, 근단 신호에 포함되는 근단 음성 및 근단 소음의 비율의 추정 정밀도를 개선할 수 있다.

여기서, 도 16에 도시한 감산기(744)의 동작에 대해서 수식을 이용하여 설명한다.

전술한 수학식 4의 제2행째를 S로 제산함으로써 평활된 값 P4는 하기 수학식 5로 나타낼 수 있다. 이 수학식 5의 우변은 도 16에 도시한 감산기(744)의 출력값에 상당한다.

또한, 값 P4는, 수학식 4의 제3행째를 S로 제산함으로써 평활된 값으로서,

으로 나타낼 수도 있다. 수학식 6과 수학식 5를 비교하면, 감산기(744)의 출력값 P4가 근단 신호에 포함되는 근단 음성의 비율의 추정값으로 되는 것을 알 수 있다.

따라서, 도 16에 도시한 승산기(737)를 이용하여 감산기(744)의 출력값과 도 14에 도시한 감산기(4)의 출력 신호를 곱함으로써, 근단 신호에 포함되는 에코 이외의 신호, 즉, 에코를 억압한 근단 음성의 푸리에 계수의 추정값이 얻어진다. 그 추정값을 도 15에 도시한 역푸리에 변환기(74)에 의해 주파수 합성함으로써 에코가 억압된 근단 신호가 얻어진다.

다음으로, 에코 경로의 스피커(2) 등에서 왜곡이 발생한 경우에 제3 실시예의 에코 억압 장치가 어떻게 동작하는지에 대해서 설명한다.

수학식 5 및 수학식 6에서 도시한 바와 같이, 도 16에 도시한 감산기(744)의 출력값 P4는 근단 신호에 포함되는 근단 음성의 비율 추정값이다.

이 값 P4는 수학식 5에서 도시한 바와 같이 제1 실시예에서 나타낸 P3을 이용하여 계산하고 있다. 제1 실시예에서 설명한 바와 같이, P3은 근단 음성의 푸리에 계수 성분의 추정값이며, 에코 성분이나 잡음 성분뿐만 아니라 왜곡에 의해 발 생한 고조파 성분의 에코도 제거되어 있다. 따라서, 상기 P4도 왜곡에 의해 발생한 고조파 성분의 에코가 제거된 값이며, 이 P4를 곱함으로써 얻어지는 푸리에 계수도 왜곡의 에코 성분이 억압되어 있다.

전술한 바와 같이, 마이크로폰(1)의 출력 신호에는, 원단 신호(에코 성분)뿐만 아니라, 원단 신호의 왜곡에 의한 에코도 포함되어 있다. 이 왜곡에 의한 에코는, 원단 신호의 고조파 성분으로 생각할 수 있다.

제3 실시예의 에코 억압 장치에 의하면, 스펙트럼 서브트랙션부(7)를 구비함으로써，원단 신호에 포함되는 고조파 성분을 이용하여, 원단 신호의 왜곡에 의해 발생하는 에코를 억압할 수 있다.

즉, 제3 실시예의 에코 억압 장치에서도, 에코 경로에 왜곡이 있는 경우나 선형 에코 캔슬러(3)에서 에코 경로 추정을 잘못한 경우 등, 선형 에코 캔슬러(3)만으로는 에코를 충분히 억압할 수 없는 경우에도, 스펙트럼 서브트랙션부(7)에 의해 에코를 충분히 억압할 수 있다.

또한, 사용 상황에 따라 미리 설정된 상수를 크로스토크 계수로서 이용함으로써, 예를 들면 근단 소음이 큰 환경 등에서 사용 상황을 변경한 경우에도, 에코를 충분히 억압하여 왜곡이 적은 근단 음성을 얻을 수 있다.

도 19는 도 15에 도시한 푸리에 계수 승산기의 제2 구성예를 도시한 블록도이다.

제2 구성예의 푸리에 계수 승산기(76m)는 절대값 계산부(731)로부터 제산기(745)의 신호 경로에 평활부(740)가 삽입되고, 절대값 계산부(734)로부터 제산 기(745)의 신호 경로에 평활부(741)가 삽입된 점에서 도 16에 도시한 제1 구성예와 상이하다.

평활부(740) 및 평활부(741)에는, 평활화 계수가 상이한 것을 제외하면 평활부(747)와 마찬가지의 구성을 이용하면 된다. 따라서, 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 19에 도시한 푸리에 계수 승산기(76m)에서는, 평활부(740) 및 평활부(741)에 의해 제산기(745)의 입력값이 평활화되기 때문에, 제산기(745)로부터 승산기(746)를 통하여 평활부(747)에 공급되는 값도 평활화된다. 따라서, 평활부(747)로부터는 도 16에 도시한 제1 구성예의 푸리에 계수 승산기(76m)보다도 안정된 출력값이 얻어진다.

제1 구성예 및 제2 구성예의 푸리에 계수 승산기(76m)에서는, 감산기(744)로부터 근단 신호에 포함되는 근단 음성의 비율의 추정값이 얻어지는 구성인 점에 변함은 없다.

따라서, 도 19에 도시한 제2 구성예의 푸리에 계수 승산기(76m)를 이용한 경우에도, 도 16에 도시한 제1 구성예의 푸리에 계수 승산기(76m)를 이용한 경우와 마찬가지로, 전술한 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

도 20은 도 15에 도시한 푸리에 계수 승산기의 제3 구성예를 도시한 블록도이다.

제3 구성예의 푸리에 계수 승산기(76m)는, 평활부(740) 및 평활부(741)로부터 승산기(737)에 이르는 경로의 처리 순서가 상이한 점에서 도 19에 도시한 제2 구성예와 상이하다.

제3 구성예의 푸리에 계수 승산기(76m)에서는, 평활부(740)의 출력값이 감산기(744) 및 제산기(745)에 출력되고, 평활부(741)의 출력값이 승산기(746)에 출력된다.

승산기(746)는 평활부(741)의 출력값에 계수 발생부(200)에서 생성된 크로스토크 계수를 곱하고, 그 연산 결과를 감산기(744)에 출력한다. 감산기(744)는, 평활부(740)의 출력값으로부터 승산기(746)의 출력값을 빼고, 그 연산 결과를 제산기(745)에 출력한다. 제산기(745)는 감산기(744)의 출력값을 평활부(740)의 출력값으로 제산하고, 그 연산 결과를 평활부(748)에 출력한다. 평활부(748)는 제산기(745)의 출력값을 평활하고, 그 처리 결과를 승산기(737)에 출력한다.

평활부(748)에는, 평활화 계수가 상이한 것을 제외하면 평활부(747)와 마찬가지의 구성을 이용하면 된다.

여기서, 평활부(748)에 도 18에 도시한 구성을 채용하면, 상승 시에서 빠르고, 하강 시에서 느린 포락선 특성을 구비하는 것이 가능하며, 근단 신호에 포함되는 근단 음성 및 근단 소음의 비율의 추정 정밀도를 개선할 수 있다.

평활부(748)의 출력값 P5를 식으로 나타내면 하기 수학식 7과 같이 된다.

수학식 7로부터 평활부(748)의 출력값 P5는 상기 P4와 마찬가지로 근단 신호에 포함되는 근단 음성의 비율 추정값인 것을 알 수 있다.

따라서, 도 20에 도시한 제3 구성예의 푸리에 계수 승산기(76m)도 도 19에 도시한 제2 구성예와 마찬가지의 기능을 구비하고 있으며, 도 16에 도시한 제1 구성예의 푸리에 계수 승산기(76m)를 이용한 경우와 마찬가지로, 전술한 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

[제4 실시예]

도 21은 본 발명의 에코 억압 장치의 제4 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.

제4 실시예의 에코 억압 장치는, 스펙트럼 서브트랙션부(7)에 감산기(4)의 출력 신호가 아닌 마이크로폰(1)의 출력 신호를 입력하는 점에서 도 14에 도시한 제3 실시예의 에코 억압 장치와 상이하다.

그 때문에, 제3 실시예의 에코 억압 장치에서는 선형 에코 캔슬러(3)에 의해 에코의 주요 성분을 제거하고 있지만, 제4 실시예의 에코 억압 장치에서는 스펙트 럼 서브트랙션부(7)에 의해 에코의 주요 성분을 제거하고 있다.

그 밖의 구성 및 동작은 제3 실시예와 마찬가지이며, 제3 실시예와 마찬가지로 왜곡에 기인하는 에코의 제거 효과에 대해서도 마찬가지로 얻어진다.

따라서, 제4 실시예의 에코 억압 장치도, 제3 실시예와 마찬가지로 음향 전달계에 왜곡이 있는 경우나 선형 에코 캔슬러(3)에서 에코 경로 추정을 잘못한 경우와 같이 선형 에코 캔슬러(3)만으로는 에코를 충분히 억압할 수 없는 경우에도, 스펙트럼 서브트랙션부(7)에 의해 에코를 충분히 억압할 수 있다.

또한, 스펙트럼 서브트랙션부(7)에서 사용하는 크로스토크 계수로서, 사용 상황에 따라 미리 설정된 값을 이용함으로써, 근단 소음이 큰 환경에서 사용 상황을 변경한 경우에도, 에코를 충분히 억압하여 왜곡이 적은 근단 음성을 얻을 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 전술한 제1 실시예 내지 제4 실시예에 한정되지 않고, 이하에 기재하는 바와 같은 각종의 변경도 가능하다.

예를 들면 제1 종래예 내지 제4 종래예에서는，스펙트럼 서브트랙션부(6) 및 스펙트럼 서브트랙션부(7)에 있어서, 소정의 샘플 주기마다 푸리에 변환을 행하는 예로 설명했지만, 소정의 샘플 주기마다로 한정되지 않고, 일정 간격의 프레임 단위로 처리하는 것도 가능하다.

또한, 프레임을 오버랩시켜 처리하는 것도 가능하다. 그 때, 오버랩 세이브나 오버랩 애드 등의 방법을 이용하여 연산량을 삭감하는 것도 가능하다. 오버랩 세이브나 오버랩 애드에 대해서는, 예를 들면 비특허문헌 4(John J. Shynk에 의한 논문 "Frequency-Domain and Multirate Adaptive Filtering", IEEE Signal Processing Magazine, 1992년 1월, pp.14-37)에 기재되어 있다.

또한, 제1 종래예 내지 제4 종래예에서는, 스펙트럼 서브트랙션부(6) 및 스펙트럼 서브트랙션부(7)에서 푸리에 변환을 행하는 예로 설명했지만, 푸리에 변환 이외에, 코사인 변환이나 필터 뱅크 등의 선형 변환을 이용하는 것도 가능하며, 서브밴드 영역으로 변환한 후에 처리를 행하는 것도 가능하다. 그 경우, 푸리에 계수용 감산기나 승산기는, 그들의 선형 변환에 대응하여 변경하면 된다. 예를 들면 코사인 변환을 이용하는 경우에는, 코사인 계수용 감산기, 코사인 계수용 승산기를 이용하면 된다. 이들 각종 연산기의 동작은 전술한 제1 종래예 내지 제4 종래예에서 나타낸 선형 변환에 푸리에 변환을 이용하는 경우와 마찬가지이다.

[제5 실시예]

제1 실시예∼제4 실시예에서는 선형 에코 캔슬러(3)를 이용하는 예를 나타냈지만, 에코의 억압에는 변환 영역 에코 캔슬러를 이용하는 것도 가능하다. 그 경우, 변환 영역 에코 캔슬러의 변환 영역을 전술한 스펙트럼 서브트랙션부(6)나 스펙트럼 서브트랙션부(7)와 동일한 변환 영역으로 하면, 에코 억압 장치 전체의 연산량의 삭감 및 연산에 수반하는 지연 시간을 단축할 수 있다.

또한, 변환 영역 에코 캔슬러는, 선형 변환에 의해 전개된 변환 영역에서 에코의 억압 처리를 행하고, 역선형 변환에 의해 원래의 영역에 재합성하는 에코 캔슬러를 가리킨다.

이하, 변환 영역 에코 캔슬러로서, 예를 들면 상기 비특허문헌 4에 기재된 푸리에 변환 영역 에코 캔슬러를 이용하는 예로 설명한다.

도 22는 본 발명의 에코 억압 장치의 제5 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.

제5 실시예의 에코 억압 장치는, 에코 캔슬러(13) 및 스펙트럼 서브트랙션부(16)가 푸리에 변환 영역에서 처리를 행하는 구성이다. 에코 캔슬러(13)는 변환 영역 신호군 1 및 변환 영역 신호군 2를 스펙트럼 서브트랙션부(16)에 출력한다.

도 23은 도 22에 도시한 에코 캔슬러의 일 구성예를 도시한 블록도이다.

도 23에 도시한 에코 캔슬러(13)는 푸리에 변환기(35), 적응 필터군(38), 역푸리에 변환기(36), 푸리에 변환기(37) 및 승산기(39m(m=1∼M))를 구비한 구성이다.

단자(31)로부터 입력된 원단 신호는 푸리에 변환기(35)에 의해 푸리에 변환 영역에 전개되고, 주파수 영역마다 적응 필터군(38)에 출력된다. 또한, 도 22에 도시한 감산기(4)로부터 단자(33)를 경유하여 입력된 감산 결과는, 푸리에 변환기(37)에 의해 푸리에 변환 영역에 전개되고, 주파수 영역마다 각각 승산기(39m(m=1∼M))에 출력된다.

승산기(39m(m=1∼M))는, 푸리에 변환기(37)로부터 수신한 신호에 단자(34)를 통하여 수신한 음성 검출 결과를 곱하고, 그 연산 결과를 적응 필터군(38)에 출력한다.

적응 필터군(38)은, M개의 적응 필터를 구비하고，푸리에 변환기(35)로부터 출력된 신호군 2와 승산기(39m(m=1∼M))로부터 출력된 신호군 1을 수신하고, 대응하는 신호를 이용하여 적응 필터에 의한 처리를 행한다. 적응 필터의 처리에 의해 얻어진 필터 출력은 역푸리에 변환기(36)에 출력된다.

역푸리에 변환기(36)는 적응 필터군(38)에서 처리된 필터 출력의 역푸리에 변환 처리를 실시하고, 그 처리 결과를 단자(32)로부터 출력한다. 단자(32)로부터 출력되는 신호가 에코 캔슬러로서의 출력 신호로 된다.

또한, 에코 캔슬러(13)는, 스펙트럼 서브트랙션부(16)에서 이용하는, 푸리에 변환기(37)의 출력 신호를 변환 영역 신호군 1로서 벡터형 출력 단자(41)로부터 출력하고, 적응 필터군(38)의 출력을 변환 영역 신호군 2로서 벡터형 출력 단자(42)로부터 출력한다.

변환 영역 신호군 1은, 도 22에 도시한 감산기(4)의 출력 신호를 푸리에 변환한 신호이고, 변환 영역 신호군 2는 도 22에 도시한 에코 캔슬러(13)로부터 감산기(4)에 출력되는 신호를 푸리에 변환한 신호라고 해석할 수 있다.

다음으로, 도 22에 도시한 스펙트럼 서브트랙션부(16)의 구성 및 동작에 대해서 도면을 이용하여 설명한다.

도 24는 도 22에 도시한 스펙트럼 서브트랙션부의 일 구성예를 도시한 블록도이다.

도 24에 도시한 스펙트럼 서브트랙션부(16)는, 도 11에 도시한 푸리에 변환기(60) 및 푸리에 변환기(61)가 삭제되고, 변환 영역 신호군 1 및 변환 영역 신호군 2가 입력되는 점에서 제1 실시예의 에코 억압 장치에서 이용한 스펙트럼 서브트 랙션부(6)와 상이하다.

전술한 바와 같이, 변환 영역 신호군 1은 도 22에 도시한 감산기(4)의 출력 신호를 푸리에 변환한 신호이고, 변환 영역 신호군 2는 도 22에 도시한 에코 캔슬러(13)로부터 감산기(4)에 출력되는 신호를 푸리에 변환한 신호라고 해석할 수 있다. 이들 신호군은, 도 11에 도시한 스펙트럼 서브트랙션부(6)가 구비하는 푸리에 계수 감산기(66m(m=1∼M))에 입력되는 2개의 신호와 완전히 동일하다. 그 때문에, 도 24에 도시한 스펙트럼 서브트랙션부(16)는, 도 11에 도시한 스펙트럼 서브트랙션부(6)와 완전히 동일한 신호를 출력한다. 따라서, 도 22에 도시한 제5 실시예의 에코 억압 장치도 본 발명의 제1 실시예의 에코 억압 장치와 마찬가지의 효과를 구비하고 있다.

제5 실시예의 에코 억압 장치에서는, 스펙트럼 서브트랙션부(16)에 에코 캔슬러(13)로부터 출력된 변환 영역 신호군 1 및 변환 영역 신호군 2를 공급함으로써, 스펙트럼 서브트랙션부(16)의 푸리에 변환 처리를 저감할 수 있다.

이러한 구성은, 제2 실시예 내지 제4 실시예에서 나타낸 에코 억압 장치에도 적용 가능하다. 또한，푸리에 변환 영역 이외에 코사인 변환 영역 등을 이용하는 것도 가능하다.

[제6 실시예]

제1 실시예 내지 제4 실시예에서는 선형 에코 캔슬러(3)를 이용하는 예를 나타냈지만, 에코의 억압에는, 예를 들면 비특허문헌 4에 기재된 서브밴드 영역 에코 캔슬러를 이용하는 것도 가능하다. 그 경우, 스펙트럼 서브트랙션부(6)나 스펙트 럼 서브트랙션부(7)의 처리를 서브밴드 영역에서 행하면, 서브밴드 영역으로 변환하기 위한 필터를 생략할 수 있다.

도 25는 본 발명의 에코 억압 장치의 제6 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.

제6 실시예의 에코 억압 장치는 서브밴드 영역에서 에코 캔슬러 및 스펙트럼 서브트랙션부에 의한 처리를 행한다.

도 25에 도시한 바와 같이, 제6 실시예의 에코 억압 장치에서는, 마이크로폰(1)의 출력 신호가 서브밴드 분석 필터 뱅크(91)에 의해 N개의 주파수 대역에 전개되고, 원단 신호가 서브밴드 분석 필터 뱅크(92)에 의해 N개의 주파수 대역에 전개된다.

에코 캔슬러부(93n), 감산기(94n), 음성 검출부(95n) 및 스펙트럼 서브트랙션부(96n)(여기서 n=1∼N)는 서브밴드 분석 필터 뱅크(91) 및 서브밴드 분석 필터 뱅크(92)에 의해 전개된 주파수 대역에 대응하여 구비하고 있다.

스펙트럼 서브트랙션부(96n)의 출력 신호는 서브밴드 합성 필터 뱅크(99)에 의해 원래의 신호 영역으로 역변환되고, 근단 신호로서 출력된다.

각 주파수 대역에서의 감산기(94n), 음성 검출부(95n) 및 스펙트럼 서브트랙션부(96n)(여기서 n=1∼N)의 처리는 에코 캔슬러의 탭수나, 스펙트럼 서브트랙션부의 푸리에 변환기의 규모가 상이한 점을 제외하면, 도 8에 도시한 제1 실시예의 에코 억압 장치와 마찬가지로 동작한다. 따라서, 이들 장치의 구성이나 동작에 대한 설명은 생략한다.

제6 실시예의 에코 억압 장치에서는, 모든 처리가 서브밴드 영역에 전개되어 행해지기 때문에, 선형 에코 캔슬러(3)에서의 합성 필터 뱅크, 및 스펙트럼 서브트랙션부에서의 서브밴드 분석 필터 뱅크를 생략할 수 있다. 그 때문에, 서브밴드 분석 필터 뱅크 및 서브밴드 합성 필터 뱅크에 상당하는 연산량을 삭감할 수 있어, 그 연산에 상당하는 지연 시간을 더욱 단축할 수 있다.

도 25에 도시한 제6 실시예의 구성은, 제2 실시예 내지 제4 실시예에서 나타낸 에코 억압 장치에도 적용 가능하다. 또한, 푸리에 변환 영역 이외에 코사인 변환 영역 등을 이용하는 것도 가능하다.

[제7 실시예]

도 26은 본 발명의 에코 억압 장치의 제7 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.

제7 실시예의 에코 억압 장치는, 에코 캔슬러 및 스펙트럼 서브트랙션의 처리를 푸리에 변환 영역에서 행한다.

도 26에 도시한 바와 같이, 제7 실시예의 에코 억압 장치에서는, 마이크로폰(1)의 출력 신호가 푸리에 변환기(191)에 의해 M개의 주파수 대역에 전개되고, 원단 신호가 푸리에 변환기(192)에 의해 M개의 주파수 대역에 전개된다.

에코 캔슬러부(193m), 감산기(194m), 음성 검출부(195m) 및 푸리에 계수 감산기(66m(m=1∼M))는, 푸리에 변환기(191) 및 푸리에 변환기(192)에 의해 전개된 주파수 대역에 대응하여 구비하고 있다.

주파수 대역마다의 푸리에 계수 감산기(66m)의 출력 신호는, 역푸리에 변환 기(199)에 의해 원래의 신호 영역으로 역변환되고, 근단 신호로서 출력된다.

각 주파수 대역에서의, 감산기(194m), 음성 검출부(195m)의 처리는, 에코 캔슬러의 탭수가 상이한 점을 제외하면, 도 8에 도시한 제1 실시예의 에코 억압 장치와 마찬가지로 동작한다. 따라서, 이들 장치의 구성이나 동작에 대한 설명은 생략한다.

제7 실시예의 에코 억압 장치는, 제6 실시예와 마찬가지로 에코 캔슬러 및 스펙트럼 서브트랙션부의 처리를 변환 영역에서 행하고 있지만, 푸리에 변환 영역에서 처리를 행하기 때문에 주파수 대역의 수 M이 제6 실시예보다도 많아지고, 스펙트럼 서브트랙션부를 대신하여 푸리에 계수 감산기(66m)를 이용하는 점에서 제6 실시예의 에코 억압 장치와 상이하다.

제7 실시예의 에코 억압 장치에서는, 푸리에 변환 영역에 전개하여 처리하기 때문에, 스펙트럼 서브트랙션의 처리를 위해 푸리에 변환을 행할 필요가 없다. 그 때문에, 제7 실시예에서는 스펙트럼 서브트랙션부가 구비하는 푸리에 변환기 및 역푸리에 변환기가 불필요해지고, 푸리에 계수 감산기(66m)만으로 스펙트럼 서브트랙션의 처리에 필요한 동작을 행하고 있다.

제7 실시예의 에코 억압 장치에서는, 생략된 푸리에 변환기 및 역푸리에 변환기에 상당하는 연산량을 삭감할 수 있다.

도 26에 도시한 제7 실시예의 구성은 제2 실시예 내지 제4 실시예에서 나타낸 에코 억압 장치에도 적용 가능하다. 또한，푸리에 변환 영역 이외에 코사인 변환 영역 등을 이용하는 것도 가능하다.

또한, 제7 실시예에서는 선형 에코 캔슬러를 이용하는 예를 나타냈지만, 에코의 억압에는 비선형 에코 캔슬러를 이용하는 것도 가능하다. 그 경우도 스펙트럼 서브트랙션부나 스펙트럼 서브트랙션부의 처리를 푸리에 변환 영역에서 행하면, 상기와 마찬가지의 효과가 얻어진다.

이상, 본 발명의 에코 억압 장치를 핸즈프리 전화기를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 스피커로부터 음악이 확성되고 있는 상태에서 수음하는 경우나, 핸드셋이 구비하는 리시버로부터의 에코가 문제시되는 것과 같은 경우 등, 스피커에 의한 확성과 마이크로폰에 의한 수음이 동시에 행해지는 각종 장치에 적용 가능하다.

Claims (23)

1. 수음기(sound pickup device)와 확성기 간의 음향 결합에 의해 발생하는 에코를 억압하기 위한 에코 억압 방법으로서,

   상기 수음기의 출력 신호, 또는 상기 수음기의 출력 신호로부터 에코 억압 후의 출력 신호를 뺀 신호를 주파수 영역으로 변환한 신호를 제1 신호로서 이용하는 단계와,

   에코 억압후의 출력 신호를 주파수 영역으로 변환한 신호를 제2 신호로서 이용하는 단계와,

   상기 제2 신호에 크로스토크(crosstalk) 계수를 승산하는 단계와,

   승산 결과에 기초하여 상기 제1 신호에 포함된 에코의 양을 추정하는 단계와,

   추정한 에코의 양을 이용하여 상기 제1 신호의 에코 성분을 억압하는 단계

   를 포함하고,

   상기 크로스토크 계수가 미리 설정된 값인 에코 억압 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   미리 설정된 복수의 크로스토크 계수 중 상기 제1 신호의 보정에 이용하는 크로스토크 계수를 소정의 사용 상황에 따라 선택하는 에코 억압 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 사용 상황은,

   상기 에코 캔슬러의 출력 신호의 전력 또는 진폭, 원단 신호의 전력 또는 진폭, 상기 원단 신호의 특정 주파수 성분의 전력 또는 진폭 중 어느 하나인 에코 억압 방법.
5. 제3항에 있어서,

   상기 사용 상황은,

   상기 확성기의 음량 설정값인 에코 억압 방법.
6. 제3항에 있어서,

   상기 사용 상황은,

   상기 수음기와 상기 확성기의 상대적인 위치 관계인 에코 억압 방법.
7. 제3항에 있어서,

   상기 사용 상황은,

   상기 수음기 또는 상기 확성기 중 적어도 한쪽이 복수 존재할 때, 사용하는 수음기 또는 확성기인 에코 억압 방법.
8. 제1항, 제3항, 제4항, 제5항, 제6항, 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 계수와 상기 제2 신호로부터 상기 제1 신호에 포함되는 에코의 양을 추정하고, 그 추정된 에코의 양을 상기 제1 신호로부터 뺌으로써 상기 제1 신호를 보정하는 에코 억압 방법.
9. 제1항, 제3항, 제4항, 제5항, 제6항, 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 승산 결과를 상기 제1 신호에서 제산함으로써 상기 제1 신호에 포함되는 근단 신호의 비율을 추정하고, 그 추정한 비율을 상기 제1 신호에 곱함으로써 상기 제1 신호를 보정하는 에코 억압 방법.
10. 삭제
11. 수음기의 출력 신호에 대하여 상기 수음기와 확성기 간의 음향 결합에 의해 발생하는 에코를 억압하고, 그 에코가 억압된 신호를 출력하는 에코 억압 장치로서,

    상기 에코를 추정하는 에코 캔슬러와,

    상기 수음기의 출력 신호 또는 상기 수음기의 출력 신호로부터 상기 추정된 에코를 뺀 신호 중 어느 한쪽을 제1 신호로서 이용하고 상기 추정된 에코를 제2 신호로서 이용하며, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 소정의 주파수 영역의 신호로 분할하는 주파수 분할부와,

    상기 주파수 영역마다, 미리 설정된 값인 크로스토크 계수를 생성하는 계수 발생부와,

    상기 제2 신호를 상기 크로스토크 계수로 승산하고, 승산 결과에 기초하여 상기 제1 신호에 포함된 에코 양을 추정하며, 추정한 에코 양을 이용하여 상기 주파수 영역마다 분할된 제1 신호의 에코 성분을 억압하는 보정부와,

    상기 주파수 영역마다 보정된 분할된 제1 신호를 합성하는 주파수 합성부

    를 포함하는 에코 억압 장치.
12. 수음기의 출력 신호에 대하여 상기 수음기와 확성기 간의 음향 결합에 의해 발생하는 에코를 억압하고, 그 에코가 억압된 신호를 출력하는 에코 억압 장치로서,

    상기 에코를 추정하는 변환 영역 에코 캔슬러와,

    상기 수음기의 출력 신호로부터 상기 추정된 에코를 뺀 신호를, 상기 변환 영역 에코 캔슬러 내에서 소정의 주파수 영역마다 분할한 신호를 제1 신호군으로서 이용하고, 상기 변환 영역 에코 캔슬러의 출력 신호를 상기 소정의 주파수 영역마다 분할한 신호를 제2 신호군으로서 이용하고, 상기 주파수 영역마다, 미리 설정된 값인 크로스토크 계수를 생성하는 계수 발생부와,

    상기 주파수 영역마다, 분할된 상기 제2 신호군과 상기 크로스토크 계수를 이용하여 분할된 상기 제1 신호군의 에코 성분을 억압하는 보정부와,

    상기 주파수 영역마다 보정된 상기 제1 신호군을 합성하는 주파수 합성부

    를 포함하는 에코 억압 장치.
13. 수음기의 출력 신호에 대하여 상기 수음기와 확성기 간의 음향 결합에 의해 발생하는 에코를 억압하고, 그 에코가 억압된 신호를 출력하는 에코 억압 장치로서,

    상기 에코를 추정하는 에코 캔슬러와,

    상기 수음기의 출력 신호와 상기 확성기로의 입력 신호를 소정의 주파수 영역마다 각각 전개하는 서브밴드 분석 필터와,

    상기 주파수 영역마다 전개된 상기 수음기의 출력 신호 또는 상기 주파수 영역마다 전개된 상기 수음기의 출력 신호로부터 상기 추정된 에코를 뺀 신호 중 어느 한쪽을 제1 신호군으로서 이용하고 상기 추정된 에코를 제2 신호로서 이용하고, 상기 주파수 영역마다, 미리 설정된 값인 크로스토크 계수를 생성하는 계수 발생부와,

    상기 주파수 영역마다, 상기 제2 신호와 상기 크로스토크 계수를 이용하여, 분할된 상기 제1 신호군의 에코 성분을 억압하는 보정부와,

    상기 보정부에서 보정된 상기 제1 신호군을 합성하는 서브밴드 합성 필터

    를 포함하는 에코 억압 장치.
14. 수음기의 출력 신호에 대하여 상기 수음기와 확성기 간의 음향 결합에 의해 발생하는 에코를 억압하고, 그 에코가 억압된 신호를 출력하는 에코 억압 장치로서,

    상기 에코를 추정하는 에코 캔슬러와,

    상기 수음기의 출력 신호와 상기 확성기로의 입력 신호를 소정의 주파수 영역마다 각각 전개하는 푸리에 변환기와,

    상기 주파수 영역마다 전개된 상기 수음기의 출력 신호 또는 상기 주파수 영역마다 전개된 상기 수음기의 출력 신호로부터 상기 추정된 에코를 뺀 신호 중 어느 한쪽을 제1 신호군으로서 이용하고 상기 추정된 에코를 제2 신호로서 이용하고, 상기 주파수 영역마다, 미리 설정된 값인 크로스토크 계수를 생성하는 계수 발생부와,

    상기 주파수 영역마다 분할된 상기 제2 신호와 상기 크로스토크 계수를 이용하여 분할된 상기 제1 신호군의 에코 성분을 억압하고, 상기 주파수 영역마다 대응하여 설치된 복수의 보정부와,

    상기 보정부에서 보정된 상기 제1 신호군을 합성하는 역푸리에 변환기

    를 포함하는 에코 억압 장치.
15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 계수 발생부는, 미리 설정된 복수의 크로스토크 계수 중 상기 제1 신호의 보정에 이용하는 크로스토크 계수를 소정의 사용 상황에 따라 선택하는 에코 억압 장치.
16. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 계수 발생부는,

    소정의 사용 상황을 검출하는 검출부와,

    미리 설정된 복수의 상기 크로스토크 계수를 상기 제1 신호의 주파수 영역마다, 또한 상기 사용 상황에 대응하여 유지하고, 상기 검출부에서 검출된 상기 사용 상황에 대응하는 크로스토크 계수를 상기 주파수 영역마다 출력하는 기억 장치를 갖는 에코 억압 장치.
17. 제15항에 있어서,

    상기 사용 상황은,

    상기 에코 캔슬러의 출력 신호의 전력 또는 진폭, 원단 신호의 전력 또는 진폭, 상기 원단 신호의 특정 주파수 영역의 전력 또는 진폭 중 어느 하나인 에코 억압 장치.
18. 제15항에 있어서,

    상기 사용 상황은,

    상기 확성기의 음량 설정값인 에코 억압 장치.
19. 제15항에 있어서,

    상기 사용 상황은,

    상기 수음기와 상기 확성기의 상대적인 위치 관계인 에코 억압 장치.
20. 제15항에 있어서,

    상기 사용 상황은,

    상기 수음기 또는 상기 확성기 중 적어도 한쪽이 복수 존재할 때, 사용하는 수음기 또는 확성기인 에코 억압 장치.
21. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 보정부는, 상기 계수와 상기 제2 신호로부터 상기 제1 신호에 포함되는 에코의 양을 추정하고, 그 추정된 에코의 양을 상기 제1 신호로부터 뺌으로써 상기 제1 신호를 보정하는 에코 억압 장치.
22. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 보정부는, 상기 추정한 에코 양을 상기 제1 신호로부터 뺀 결과를 분할된 상기 제1 신호로 제산하여 제산된 상기 제1 신호에 포함되는 근단 신호의 비율을 추정하고, 그 추정한 비율을 상기 제1 신호에 승산하여 상기 제1 신호를 보정하는 에코 억압 장치.
23. 제22항에 있어서,

    상기 보정부는,

    상기 제1 신호의 진폭 또는 전력에 따른 양을 평활하는 제1 평활부와,

    상기 제2 신호의 진폭 또는 전력에 따른 양을 평활하는 제2 평활부와,

    상기 제2 평활부에서 평활된 양에 상기 크로스토크 계수를 곱하는 제1 승산기와,

    상기 제1 평활부에서 평활된 양으로부터 상기 제1 승산기의 승산 결과를 빼는 감산기와,

    상기 감산기의 감산 결과를 상기 제1 평활부에서 평활된 양으로 제산하는 제산기와,

    상기 제산기의 제산 결과를 평활하는 제3 평활부와,

    상기 제1 신호에 상기 제3 평활부에서 평활된 양을 곱하는 제2 승산기

    를 갖는 에코 억압 장치.

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