回波消除装置、回波消除程序以及回波消除方法与流程

文档序号:12514944阅读:293来源:国知局
本发明涉及一种回波消除装置、回波消除程序以及回波消除方法,尤其涉及一种降低由于在自身装置输出的声音信号经由自身装置的麦克风输入而产生的回波信号分量的回波消除装置、回波消除程序以及回波消除方法。
背景技术
::近年来,作为无需手持便携式电话等的通话装置来进行通话的辅助装置,很多情况下利用免提通话装置。该免提通话装置中存在将组合了耳机及麦克风的耳麦与便携式电话等连接的头戴类型、以及将扬声器及麦克风与便携式电话等连接的扬声器类型。这些免提通话装置中的使用扬声器和麦克风的类型中由于不存在缆线等缠绕用户的情况,因此尤其面向用于汽车驾驶等中。但是,在扬声器类型的免提装置中产生从扬声器发出的声音信号绕回到麦克风并发送到通话目的地的对方的回波。当在通话中发生回波时,声音信号彼此产生回音并引起声音的清楚性降低或者产生振鸣,存在变得难以通话的情况。例如,专利文献1、2中公开了一种用于提高以这样的回波问题为起因的通话清晰度的技术。在专利文献1中公开即便在周围噪声水平高的情况下也能获得充分的通话清晰度的频率特性控制方法。在专利文献1中分别检测发送音响信号以及接收音响信号的频谱。按照这些频谱之间的水平差的大小,为了获得70%以上的通话清晰度,在需要的下限频率以上的频率范围内将接收频谱设为噪声频谱的水平以上。在噪声频谱与接收频谱的最大水平差为预定限度值以下时,使比需要的下限频率低的接收频谱的分量水平按照水平改变量来提高,在最大水平差超过预定限度值时,降低比需要的下限频率低的接收频谱的分量水平,同时提高需要的下限频率以上的接收频谱的分量水平。在专利文献2中公开一种去除回波的回波消除器。专利文献2中记载的回波消除器具备:特定频率分量去除单元,所述特定频率分量去除单元将从接收信号中去除特定频率的特定频率分量的信号输出到回波路径;特定频率分量检测单元,所述特定频率分量检测单元从发送信号中检测与特定频率分量去除单元去除的特定频率相同的频率的频率分量;噪声计算单元,所述噪声计算单元基于由特定频率分量检测单元检测的特定频率分量的功率来求出噪声功率,并且基于包含回波分量的频率分量的功率来求出包含噪声以及回波分量的合计功率;以及控制参数计算单元,所述控制参数计算单元使用由噪声计算单元求出的噪声功率和合计功率来求出该回波消除器的控制参数。在先技术文献专利文献专利文献1:日本专利文献特开平07-221832号公报;专利文献2:日本专利文献特开2011-130170号公报。技术实现要素:但是,在专利文献1中记载的技术中,不能区分开噪声分量和回波信号分量,从而存在不能降低回波的问题。另外,在专利文献2中公开的技术中存在如下问题:在发送信号的输出的同时说话人发出声音的双向通话状态中,在噪声功率中包含说话人发出的声音分量,不能正确地检测回波分量,从而回波消除效果变差。即,即便使用专利文献1、2,也存在回波信号分量的抑制效果不充分的情况,存在无法充分提高通话质量的问题。因此,本实施方式提供一种回波消除装置,包括:声音输出部,所述声音输出部将输出声音信号作为第一声音信号输出到空间,所述输出声音信号被抑制了预先确定的目标频率以上的频率分量;声音输入部,所述声音输入部对经由空间传输的第二声音信号进行收集并生成音响信号,所述音响信号包含比所述目标频率高的频率分量;延迟处理部,所述延迟处理部使所述输出声音信号延迟;声音区间检测处理部,所述声音区间检测处理部检测出由所述延迟处理部延迟了的所述输出声音信号为包含声音信号分量的声音区间,并生成声音区间信息;滤波系数更新判断部,所述滤波系数更新判断部在所述声音区间信息表示处于所述声音区间的情况下,判断在所述音响信号中有无与所述输出声音信号对应的回波信号分量,在判断为包含有所述回波信号分量的情况下,将系数更新信号设为使能状态;以及回波信号降低处理部,所述回波信号降低处理部根据所述系数更新信号来更新滤波系数,并且从所述音响信号生成降低了所述回波信号分量的发送信号,所述滤波系数设定抑制所述音响信号所包含的回波信号分量的程度,所述滤波系数更新判断部计算所述音响信号的特征量,并在所述目标频率以下的频带的第一特征量与比所述目标频率高的频带的第二特征量之差为预定设定的更新判断阈值以上的情况下,将所述系数更新信号设为使能状态。因此,本实施方式提供一种回波消除程序,所述回波消除程序在回波消除装置中抑制与输出声音信号对应的回波信号分量,所述回波消除装置包括:声音输出部,所述声音输出部将所述输出声音信号作为第一声音信号输出到空间,所述输出声音信号被抑制了预先确定的目标频率以上的频率分量;声音输入部,所述声音输入部对经由空间传输的第二声音信号进行收集,并生成音响信号,所述音响信号包含比所述目标频率高的频率分量;以及运算部,所述运算部执行程序,所述回波消除程序进行如下处理:延迟处理,所述延迟处理使所述输出声音信号延迟;声音区间检测处理,所述声音区间检测处理检测出由所述延迟处理延迟了的所述输出声音信号为包含声音信号分量的声音区间,并生成声音区间信息;回波信号降低处理,所述回波信号降低处理更新滤波系数,并且从所述音响信号生成降低了所述回波信号分量的发送信号,所述滤波系数设定抑制所述音响信号所包含的回波信号分量的程度;以及滤波系数更新判断处理,所述滤波系数更新判断处理在所述声音区间信息表示处于所述声音区间的情况下,判断在所述音响信号中有无与所述输出声音信号对应的回波信号分量,在判断为包含有所述回波信号分量的情况下,指示更新所述滤波系数,在所述滤波系数更新判断处理中,计算所述音响信号的特征量,在所述目标频率以下的频带的第一特征量与比所述目标频率高的频带的第二特征量之差为预定设定的更新判断阈值以上的情况下,指示更新所述滤波系数。因此,本实施方式提供一种回波消除方法,所述回波消除方法在回波消除装置中抑制与输出声音信号对应的回波信号分量,所述回波消除装置包括:声音输出部,所述声音输出部将所述输出声音信号作为第一声音信号输出到空间,所述输出声音信号被抑制了预先确定的目标频率以上的频率分量;以及声音输入部,所述声音输入部对经由空间传输的第二声音信号进行收集,并生成音响信号,所述音响信号包含比所述目标频率高的频率分量,在所述回波消除方法中,使所述输出声音信号延迟,检测出延迟的所述输出声音信号为包含声音信号分量的声音区间,并生成声音区间信息,更新滤波系数,并且从所述音响信号生成降低了所述回波信号分量的发送信号,所述滤波系数设定抑制所述音响信号所包含的回波信号分量的程度,计算所述音响信号的特征量,并计算所述目标频率以下的频带的第一特征量与比所述目标频率高的频带的第二特征量之差作为回波信号判断值,在所述声音区间信息表示处于所述声音区间、且所述回波信号判断值为预先设定的更新判断阈值以上时,判断为在所述音响信号中具有与所述输出声音信号对应的回波信号分量,并指示所述滤波系数的更新。根据本实施方式,提供一种发挥高的回波信号的抑制效果的回波消除装置、回波消除程序以及回波消除方法。附图说明图1是说明应用实施方式1涉及的回波消除装置的免提装置的设置状态的框图;图2是说明包括应用实施方式1涉及的回波消除装置的免提装置的通话系统的框图;图3是实施方式1涉及的回波消除装置的框图;图4是说明实施方式1涉及的回波消除装置的动作的流程图;图5是说明在实施方式1涉及的回波消除装置中处理的声音信号的特征的图;图6是说明被输入到实施方式1涉及的回波消除装置的噪声信号的特征的图;图7是说明在实施方式1涉及的回波消除装置中处理的声音信号的时间波形和波谱图的图;图8是说明在实施方式1涉及的回波消除装置中处理的声音信号的频谱的图;图9是说明在实施方式1涉及的回波消除装置中处理的声音信号中进行频带限制的情况下的时间波形和声谱图的图;图10是用于说明在实施方式1涉及的回波消除装置处理的声音信号中进行了频带限制的情况下的频谱的图;图11是说明实施方式2涉及的回波消除装置的框图;图12是说明在由回波消除装置实施回波消除处理之前的声音信号的时间波形和声谱图的图;图13是说明在由回波消除装置实施回波消除处理之前的声音信号的频谱的图;图14是说明在由回波消除装置实施了回波消除处理之后的声音信号的残余回波信号分量的时间波形和声谱图的图;图15是说明在由回波消除装置实施了回波消除处理之后的声音信号的残余回波信号分量的频谱的图;图16是实施方式3涉及的回波消除装置的框图;图17是说明实施方式3涉及的回波消除装置的动作的流程图。具体实施方式实施方式1以下,参照附图对实施方式进行说明。为了描述的清楚起见,适当地省略以及简化以下的记载以及附图。在各图中,对相同的要素附标注相同的符号,并根据需要省略重复说明。另外,以下说明的功能框的各结构由硬件或软件、或者这两者构成,可以由一个硬件或者软件构成,还可以由多个硬件或者软件构成。可以通过具有CPU(CentralProcessingUnit,中央处理器)以及存储器等的运算部(例如,计算机)来实现各功能(各处理)。例如,可以在存储装置中保存实施方式中的用于进行创建方法的程序,并通过CPU来执行保存在存储装置的程序来实现各功能。这些程序使用各种类型的非暂时性计算机可读介质(non-transitorycomputerreadablemedium)而被保存,并能够提供给计算机。非暂时性计算机可读介质包括各种类型的有形的存储介质(tangiblestoragemedium)。非暂时性计算机可读介质的例子包括磁记录介质(例如软盘、磁带、硬盘驱动器)、光磁记录介质(例如磁光盘)、CD-ROM(ReadOnlyMemory,只读存贮器)、CD-R(CD-Recordable,可记录光盘)、CD-R/W(CD-ReWritable,可擦写光盘)、半导体存储器(例如掩模ROM(maskROM)、PROM(ProgrammableROM,可编程序只读存储器)、EPROM(ErasablePROM,可擦可编程序只读存储器)、闪存ROM(flashROM)、RAM(randomaccessmemory,随机存取存储器))。另外,程序可以通过各种类型的临时性计算机可读介质(transitorycomputerreadablemedium)来提供给计算机。临时性计算机可读介质的例子包括电信号、光信号以及电磁波。临时性计算机可读介质能够经由电线以及光纤等有线通信路径、或者无线通信路径来将程序提供给计算机。图1示出说明包括实施方式1涉及的回波消除装置1的免提装置的结构的框图。图1所示的结构是免提装置的结构的一个例子,只要具有扬声器和麦克也可以是其他结构。另外,图1所示的例子是将免提装置设置在汽车车厢内的例子,但免提装置可以用于汽车以外的场合。如图1所示,免提装置被设置在汽车车厢内。另外,实施方式1涉及的免提装置具有被设置在汽车车身的麦克风(以下,简单地称为麦克)和扬声器SP。实施方式1涉及的免提装置利用麦克风作为声音输入部,并利用扬声器SP作为声音输出部。实施方式1涉及的免提装置被用作声音的输入输出接口,通过使用便携式电话等来进行与通话目的地之间的通话。于是,图2中示出说明包括实施方式1涉及的免提装置的通话系统的框图。如图2所示,实施方式1涉及的免提装置通过在与便携式电话之间收发接收信号和发送信号来作为便携式电话的声音输入接口发挥功能。并且,实施方式1涉及的回波消除装置1被设置在免提装置内。另外,在实施方式1涉及的通话系统中,便携式电话以及回波消除装置1通过相同的采样率来处理声音信号。以下,对实施方式1涉及的回波消除装置1的细节进行说明。图3中示出实施方式1涉及的回波消除装置1的框图。此外,图3所示的例子是回波消除装置1处理以16kHz的采样率采样的接收信号和发送信号的情况。如图3所示,实施方式1涉及的回波消除装置1具有接收信号输入部11、发送信号输出部12、声音输出部13、声音输入部14、延迟处理部15、声音区间检测处理部16、滤波系数更新判断部17、回波信号降低处理部18以及频带限制部19。接收信号输入部11接收来自外部的发送信号,并输出到内部。频带限制部19对从接收信号输入部11提供的发送信号实施频带限制处理,并对输出声音信号进行输出。频带限制部19例如为低通滤波,限制接收信号的目标频率以上的频带并生成输出声音信号。这里,预先设定目标频率。声音输出部13将从频带限制部19输出的输出声音信号S1作为第一声音信号输出到空间。由于声音输出部13输出的输出声音信号S1被限制频带使得包括目标频率以下的频率分量,因此第一声音信号(例如,图3的回波信号)是抑制目标频率以上的声音分量的状态。声音输入部14接收经由空间传输的第二声音信号,并生成包含比目标频率高的频率分量的音响信号S2。这里,第二声音信号中包括说话人发出的声音分量、从噪声源产生的路面噪声、以及作为第一声音信号而输出的回波信号分量。发送信号输出部12将在回波信号降低处理部18中对音响信号S2实施回波消除处理之后生成的发送信号输出到便携式电话。延迟处理部15使输出声音信号S1延迟并传输到声音区间检测处理部16。这里,由延迟处理部15对输出声音信号S1延迟的延迟量是相当于直到回波信号以包含于第二声音信号的方式被收集为止的合计延迟时间的时间,该回波信号是由声音输出部13输出的第一声音信号经由车厢内空间的空间传输系数而变化的信号。声音区间检测处理部16检测出作为由延迟处理部15延迟的输出声音信号S1是包含声音信号分量的声音区间的情况,并生成声音区间信息。该声音区间信息被提供到滤波系数更新判断部17。这里,在声音区间检测处理部16中,通过以固定的时间间隔确认在输出声音信号S1中是否存在超过预先设定的阈值的振幅水平的信号,来检测有无声音区间。例如,当将时间间隔设定为5毫秒(msec)、且将阈值设定为-24dB时,确认由延迟处理部15进行了延迟处理的输出声音信号S1的振幅水平的绝对值,在检测到超过-24dB的振幅水平时,判定为声音区间,在该振幅水平以下时,判定为非声音区间。在声音区间信息表示处于声音区间时,滤波系数更新判断部17判断在音响信号中是否包含与输出声音信号S1对应的回波信号分量,在判断为包含回波信号分量的情况下,将系数更新信号S3设为使能状态。这里,滤波系数更新判断部17计算音响信号的特征量,在目标频率以下的频带的第一特征量与比目标频率高的频带的第二特征量之差为预先设定的更新判断阈值以上时,将系数更新信号S3设为使能状态。滤波系数更新判断部17具有回波路径估计处理判断部21、特征量检测处理部22以及频率信号转换处理部23。频率信号转换处理部23将音响信号S2转换为频率信号。更具体而言,频率信号转换处理部23使用FFT(FastFourierTransform,快速傅立叶变换)或者DCT(discretecosinetransform,离散余弦变换)将音响信号S2从时域信号转换为频域信号。另外,频率信号转换处理部23以可记录到比目标频率高的频带为止的声音的采样率(例如,16kHz)将音响信号S2转换为频率信号。频率信号转换处理部23例如在采样率为16kHz、频率信号转换处理的样品数量为1024样本(sample)的情况下,当通过式(1)来求解频率分辨率时,频率分辨率为15.625Hz。式1另外,当该情况下的频率转换周期的时间通过式(2)来计算时为0.032秒(sec)。式2特征量检测处理部22根据由频率转换处理部转换的频率信号计算出第一特征量以及第二特征量。更具体而言,特征量检测处理部22从转换为频域信号的音响信号S2的频谱信号中检测出频谱的特征量。回波频谱的特征量的检测方法检测音响信号S2的宽频带的频谱强度。后面叙述具体的检测方法。并且,在特征量检测处理部22中,同时也检测出车厢内的说话人发声时的说话人频谱信号。说话人频谱的特征量的检测包括监视目标频率以上且能检测出声音频谱强度的频带中的频谱强度的时间变化的方法。回波路径估计处理判断部21使用声音区间检测处理部16输出的声音区间信息和特征量检测处理部22的频谱特征量检测信息来判断是否执行回波路径估计处理。更具体而言,在声音区间信息表示处于声音区间的情况下,在第一特征量与第二特征量之差为预先设定的更新判断阈值以上时,将系数更新信号S3设为使能状态。为了防止车厢内噪声的影响导致的误检测,特征量检测处理部22输出的频谱特征量检测信息使用声音区间信息,并当声音区间信息为声音区间的情况时,使用特征量检测处理部22计算的目标频带中的频谱特征量检测信息。在判断为目标频带的频谱特征量检测信息超过阈值时,判断为包含有回波信号,并通知到回波信号降低处理部18的自适应滤波部31,使得执行回波路径估计处理。但是,在包含回波信号且车厢内说话人发声时,当在所谓的双向通话状态下执行回波估计处理时,在自适应滤波系数的更新中产生误差,回波消除效果降低。因此,在双向通话状态中,通知自适应滤波部31,使得不执行回波估计处理。回波信号降低处理部18根据系数更新信号S2来更新设定抑制音响信号S2所包含的与输出声音信号对应的回波信号分量的程度的滤波系数,并且根据音响信号S2生成降低回波信号分量的发送信号。回波信号降低处理部18具有自适应滤波部31以及加法器32。自适应滤波部31根据系数更新信号S3更新滤波系数的同时,基于由延迟处理部15延迟的输出声音信号S1以及加法运算部32输出的发送信号来生成伪回波信号。自适应滤波部31例如以LMS(LeastMeanSquare,最小均方)算法计算时可以为300抽头(Tap)程度的滤波长度。在该自适应滤波部31中,将由延迟处理部15延迟的输出声音信号S1用作参照信号。另外,在自适应滤波部31中,将由加法器32进行加法运算处理之后的残余回波信号用作误差信号。并且,在回波路径估计处理判断部21作出了进行回波路径估计处理的判断时(例如,在系数更新信号S3变为使能状态时),自适应滤波部31更新自适应滤波的系数。加法器32从音响信号S2中减去自适应滤波部31输出的伪回波信号分量并输出发送信号。接着,对实施方式1涉及的回波消除装置1的动作进行说明。在以下的说明中,尤其对回波消除装置1中的回波消除处理进行说明。于是,图4中示出说明实施方式1涉及的回波消除装置1的动作的流程图。如图4所示,实施方式1涉及的回波消除装置1在开始进行回波消除处理时,首先,通过滤波系数更新判断部17获取输出声音信号S1的声音区间信息(步骤S11)。并且,滤波系数更新判断部17判定在输出声音信号S1中是否包含声音信号(步骤S12)。在该步骤S12中,在判断出声音区间信息为非声音区间时(步骤S12的否的分支),由于在音响信号S2中不包含回波分量,因此回波消除装置1无需实施回波消除处理而结束回波消除处理。另一方面,在步骤S12中,在判断出声音区间信息为声音区间时(步骤S12的是的分支),通过频率信号转换处理部23进行音响信号S2的频率转换处理(步骤S13)。此后,通过特征量检测处理部22进行高频带的特征量提取处理(步骤S14)。并且,通过回波路径估计处理判断部21进行检测有无回波信号的处理(步骤S15)。在步骤S15的回波信号的检测处理中,在未检测出回波信号时(步骤S15的否的分支),回波消除装置1无需实施回波消除处理而结束回波消除处理。另一方面,在步骤S15的回波信号的检测处理中,在检测出回波信号时(步骤S15的是的分支),在自适应滤波部31中实施回波路径估计处理(步骤S16)以及伪回波信号生成处理(步骤S17)。并且,通过加法器32实施回波信号去除处理(步骤S18)。这里,通过示出音响信号S2的具体例子来对步骤S14的特征量提取处理和步骤S15进行更详细的说明。于是,首先,图5示出说明作为音响信号S2而输入的声音信号的特征的图。图5所示的例子是在安静的房屋中仅仅录音声音时的声音信号的波形。在该图5中,上部分示出声音信号的时间信号波形,下部分示出声音信号的声谱图。此外,在图5中,在时间波形(上部分)的曲线图中将横轴设为时间且将纵轴设为振幅,在声谱图(下部分)的曲线图中将横轴设为时间且将纵轴设为频率,并且以浓淡来示出信号的频谱强度。如图5所示,在声音频谱中,在辅音和元音中示出高频谱强度的频带不同。元音存在在10~4000Hz的范围内频谱强度变强、且在4000Hz~8000Hz的范围内频谱强度变弱的倾向。辅音存在在3000Hz~9000Hz的范围内频谱强度变强、且在9000Hz~15000Hz的范围内频谱强度变弱的倾向。另外,图6中示出说明被输入到实施方式1涉及的回波消除装置1的噪声信号的特征的图。图6所示的图是在汽车行使在高速道路的状态下在汽车车厢内收集的路面噪声的频谱信号的曲线图。在该图6所示的曲线图中将横轴设为频率、且将纵轴设为路面噪声的信号强度。如图6所示,路面噪声在20~1500Hz时具有强的频谱。尤其在路面噪声中,在500Hz以下的低频中具有非常强的频谱。即,路面噪声对2000Hz以上的频带的声音信号带来的影响少。接着,图7中示出说明在实施方式1涉及的回波消除装置1中处理的声音信号的时间波形和声谱图的图。另外,在图8中示出说明在实施方式1涉及的回波消除装置中处理的声音信号的频谱的图。图7以及图8所示的例子示出将采样率作为16kHz的波形、且在不进行频带限制部19的频带限制处理的状态下的声音信号。如图7以及图8所示,在将采样率设为16kHz时,声音信号的再现频带是8kHz左右。另一方面,在图9以及图10中示出对图7以及图8所示的声音信号实施频带限制处理时的声音信号的特征的图。图9以及图10所示的例子是将目标频率设为4kHz、且由频带限制部19对4kHz以上的频带的信号分量进行衰减的例子。当如图9以及图10所示进行将目标频率(例如,4kHz)设为上限的频带限制时,目标频率以上的频带的声音分量几乎消失。在实施方式1涉及的回波消除装置1中,在能获取具有图7以及图8所示的特征的音响信号S2的声音输入部14以及频率信号转换处理部23中,获取包含具有图9以及图10所示的特征的回波信号的音响信号S2。并且,在实施方式1涉及的回波消除装置1中,基于包含具有图9以及图10所示的特征的回波信号的音响信号S2来判断有无回波信号。于是,举出具体的数值例子来对特征量检测处理部22以及回波路径估计处理判断部21中的处理进行说明。首先,声音输入部14以采样率16kHz生成音响信号S2,频率信号转换处理部23以样品数量1024样本(sample)、且以频率分辨率15.625Hz实施频率转换处理,在输出声音信号S1的频带受限的目标频率被设定为4kHz时,相当于目标频率的频率信号成为第256个频谱信号。于是,特征量检测处理部22计算从成为3750Hz的频率信号的第240个频谱信号到第256个频谱信号强度的平均值作为第一特征量。另外,特征量检测处理部22计算从第256个频谱信号到成为4250Hz的频率信号的第272个频谱信号的强度的平均值作为第二特征量。在步骤S14的特征量检测处理中,特征量检测处理部22计算出上述的特征量。并且,回波路径估计处理判断部21在步骤S15的回波信号检测处理中,基于第一特征量与第二特征量之差是否超过预先设定的更新判断阈值(例如,12dB)以上来判定有无回波信号。具体而言,如果第一特征量与第二特征量之差低于更新判断阈值,则设为没有回波信号并且回波路径估计处理判断部21将系数更新信号S3设为禁用状态。另外,如果第一特征量与第二特征量之差为更新判断阈值以上,则设为具有回波信号并且回波路径估计处理判断部21将系数更新信号S3设为使能状态。这里,在实施方式1涉及的回波路径估计处理判断部21中,计算音响信号S2的特征量,并同时还检测说话人发声时的说话人频谱信号。于是,以下,对说话人频谱信号的检测方法进行说明。例如,在免提通话装置1的采样率设定为16kHz、目标频率设定为4kHz、频率转换处理的帧大小设定为1024样本(sample)时,频率分辨率为15.625Hz、1帧的时间为32msec(微秒)、能够由麦克收集的频率为8kHz。在频谱信号中相当于目标频率的4kHz的频谱信号为第256个。因此,特征量检测处理部22在说话人频谱信号的检测中将声音频带的上限设为最大的第512个8kHz,并计算从该第256个到第512个为止的256个频谱信号的频谱强度。并且,回波路径估计处理判断部21通过对当前帧和过去帧的说话人频谱信号的频谱强度进行比较来检测出说话人的声音区间。回波路径估计处理判断部21在当前帧为声音区间时,通过将系数更新信号S3维持在禁用状态来停止自适应滤波部31的滤波系数的更新。另外,在是免提通话装置1的采样率充分地超过人类声音的频带的系统的情况下,只要对检测的频带设置上限即可。例如,在免提通话装置1的采样率为64kHz、目标频率为4kHz、频率转换处理的帧大小为4096样本(sample)时,频率分辨率为15.625Hz、1帧的时间为32msec、能够由麦克收集的频率为32kHz。在频谱信号中相当于目标频率的4kHz的频谱信号成为第256个。在该情况下,将特征量检测处理部22检测的声音频带的上限设为第640个的10kHz。并且,特征量检测处理部22对从第256个至第640个为止的384个频谱信号计算频谱信号的强度。回波路径估计处理判断部21通过对当前帧和过去帧的频谱强度进行比较而检测出说话人的声音区间。在频谱强度的比较中,判断当前帧的频谱相对于过去帧的频谱是否超过某阈值(例如,12dB)。进一步,根据超过阈值的频谱信号的数量是否超过某阈值(例如,100个)来判断是否为车厢内的说话人的声音。过去帧的频谱信号能够通过以下式(3)来更新。此外,在式(3)中,i表示频谱编号。式3过去频谱[i]=(过去频谱[i]×0.99)+(当前频谱[i]×0.01)…(3)根据上述说明,在实施方式1涉及的回波消除装置1中,输出通过比能够接收的频带低的频率的目标频率来限制频带后的输出声音信号S1,并通过对从收集的声音生成的音响信号S2的目标频率以下的预定频带的音响信号S2的第一特征量与比目标频率高的预定的频带的音响信号S2的第二特征量进行比较来检测出有无回波信号。由此,实施方式1涉及的回波消除装置1能够以高精度检测有无回波信号。另外,实施方式1涉及的回波消除装置将用于第一特征量以及第二特征量的计算的频谱信号的频带限定在目标频率的附近。因此,实施方式1涉及的回波消除装置1能够减少用于回波信号的检测的存储器量。另外,将用于第一特征量以及第二特征量的计算的频谱信号的频带限定在目标频率的附近,由此实施方式1涉及的回波消除装置1无需受到路面噪声等的影响而能够检测出有无回波信号。进一步,实施方式1涉及的回波消除装置1计算第一特征量以及第二特征量,并从比目标频率高的频带的音响信号S2的频谱信号中检测有无说话人发出的声音的说话人频谱。并且,实施方式1涉及的回波消除装置1在判断出音响信号S2为包含说话人频谱的声音区间时,停止自适应滤波部31的滤波系数的更新。由此,实施方式1涉及的回波消除装置1能够防止由说话人的发声引起的滤波系数的错误的更新,提高回波消除效果。实施方式2在实施方式2中,对输出声音信号S1的频带的限制方法的其他方式进行说明。于是,图11中示出实施方式2涉及的回波消除装置2的框图。如图11所示,实施方式2涉及的回波消除装置2是从实施方式1涉及的回波消除装置1中去除频带限制部19的装置。在实施方式2涉及的回波消除装置2中,以比从便携式电话等接收的接收信号高的采样率生成音响信号S2,并从该音响信号S2生成发送信号。由此,在实施方式2涉及的回波消除装置2中,将输出声音信号S1的频带限制成低于音响信号S2的频带。具体而言,例如,在接收信号的采样率为8kHz时,输出声音信号S1的频带被限制在4kHz。另一方面,在将音响信号S2的采样率设为16kHz时,音响信号S2的频带成为8kHz。由此,在实施方式2中,能够将从输出声音信号S1生成的回波信号的信号特性与图9以及图10所示的频带限制的信号设为同等,并且能够将音响信号S2的信号特性与图7以及图8所示的未实施频带限制的信号设为同等。即,在实施方式2涉及的回波消除装置2中,使回波消除装置2以比发送信号的采样率高的采样率动作,由此能够实施与实施方式1涉及的回波消除装置1同等的回波信号的检测以及回波消除处理。此外,人的声音信号的特征虽然有性别以及个人差异但基本频率大致在100~250Hz时具有强的频谱,随着根据谐波结构而以基本频率为基准变成2倍、3倍、4倍、····n倍的频带,频谱强度具有变弱的特征。人的声音信号大致在10~12kHz左右存在频谱信号。如上述说明,在实施方式2涉及的回波消除装置2中,无需使用频带限制部19,能够进行与实施方式1涉及的回波消除装置1同等的回波信号的检测以及回波消除处理。实施方式3在实施方式3中,将残余回波消除处理增加到实施方式1涉及的回波消除装置1中的例子进行说明,该残余回波消除处理在实施一次回波消除处理之后去除残留在发送信号中的残余回波信号分量。于是,首先,对残余回波信号分量进行说明。图12以及图13中示出说明在回波消除装置中实施回波消除处理之前的声音信号的特征的图。图12是说明声音信号的时间波形和声谱图的图,图13是说明声音信号的频谱的图。另一方面,图14以及图15示出说明在回波消除装置中实施回波消除处理之后的声音信号的残余回波信号分量的图。图14是说明残余回波信号分量的时间波形和声谱图的图,图15是说明残余回波信号分量的频谱的图。即便实施了在实施方式1、2中说明的回波消除处理的情况下,在自适应滤波部31的滤波系数中包含误差时,存在由于通过自适应滤波部31生成的伪回波信号而无法完全取消回波信号的可能性。在该情况下,对于图12以及图13的声音信号残留图14以及图15所示的残余回波信号分量。在实施方式3涉及的回波消除装置3中,去除该残余回波信号分量。于是,图16中示出实施方式3涉及的回波消除装置3的框图。如图16所示,实施方式3涉及的回波消除装置3是在实施方式1涉及的回波消除装置1的回波信号降低处理部18与发送信号输出部12之间增加残余回波信号抑制部41的装置。残余回波信号抑制部41输入回波信号降低处理部18输出的发送信号作为第一发送信号,抑制第一发送信号中包含的残余回波信号分量并作为第二发送信号输出。残余回波信号抑制部41具有频率信号转换处理部42、残余回波信号衰减处理判断部43、残余回波信号抑制处理部44以及时间信号转换处理部45。此外,由于频率信号转换处理部42以及残余回波信号衰减处理判断部43内的特征量检测处理部52是与频率信号转换处理部23以及特征量检测处理部22同等的框,因此在图16中,特征量检测处理部22成为第一特征量检测处理部、频率信号转换处理部23成为第一频率信号转换处理部、频率信号转换处理部42成为第二频率信号转换处理部、特征量检测处理部52成为第二特征量检测处理部。频率信号转换处理部42将加法器32输出的、回波消除处理之后的第一发送信号从时域的信号转换为频域的信号(频率信号)。频率信号转换处理部42使用FFT或者DCT将第一发送信号转换为频率信号。残余回波信号衰减处理判断部43判断有无残余回波信号,并决定是否实施残余回波信号抑制处理。于是,残余回波信号衰减处理判断部43具有回波路径估计处理判断部51以及特征量检测处理部52。特征量检测处理部52检测残余回波频谱的特征量。关于特征量检测处理部52中的残余回波频谱的特征量计算方法,能够采用与特征量检测处理部22的频谱计算方法相同的方法。回波路径估计处理判断部51在通过特征量检测处理部52的残余回波频谱的检测信息来判断出具有残余回波信号分量时,对残余回波信号抑制处理部44指示实施残余回波信号抑制处理。残余回波信号抑制处理部44实施稳态频谱估计处理、残余回波频谱估计处理以及残余回波频谱抑制处理。在稳态频谱估计处理中,在没有残余回波以及说话人的发声时更新稳态频谱强度的信息。稳态频谱信息由式(4)更新。此外,在式(4)中,i表示频谱编号。式4稳态频谱[i]=(稳态频谱[i]×0.99)+(当前频谱[i]×0.01)…(4)残余回波频谱估计处理在检测出残余回波信号分量、没有说话人的发声时,更新残余频谱强度的信息。残余频谱信息由式(5)更新。此外,在式(5)中,i表示频谱编号。式5残余频谱[i]=(残余频谱[i]×0.99)+(当前频谱[i]×0.01)…(5)残余回波频谱抑制处理能够通过从当前的频谱信号中减去残余回波频谱与稳态回波频谱的差的量来抑制残余回波信号。残余回波频谱抑制方法能够由式(6)以及式(7)求出。此外,在式(6)以及式(7)中,i表示频谱编号。式6频谱抑制量[i]=(残余频谱[i])-(稳态频谱[i])…(6)式7抑制后频谱[i]=(当前频谱[i])-(频谱抑制量[i])…(7)时间信号转换处理部45通过进行频率逆转换处理来生成第二发送信号,该频率逆转换处理是将抑制了残余回波信号分量的频谱信号从频域转换到时域的处理。接着,使用图17所示的流程图,对实施方式3涉及的回波消除装置3的残余回波信号分量的抑制处理的动作进行说明。如图17所示,在实施方式3涉及的回波消除装置3中,当开始进行残余回波抑制处理时,首先进行由频率信号转换处理部42进行的频率转换处理(步骤S21)和由特征量检测处理部52进行的高频频带的特征量提取处理(步骤S22)。并且,在回波消除装置3中,基于步骤S22中提取的特征量,在回波路径估计处理判断部51中进行残余回波信号的检测处理(步骤S23)。在该步骤S23中,在判断为存在残余回波信号分量时(步骤S23的是的分支),通过回波路径估计处理判断部51检测有无声音信号(步骤S26)。另一方面,在步骤S23中,即便在判断为没有残余回波信号分量的情况下(步骤S23的否的分支),也通过回波路径估计处理判断部51中检测有无声音信号(步骤S24)。在步骤S24中,在检测出声音信号时(步骤S24的是的分支),回波消除装置3无需实施回波信号的抑制处理而对第一发送信号实施时间信号转换处理(步骤S29),并结束残余回波抑制处理。另一方面,在步骤S24中,在未检测出声音信号时(步骤S24的否的分支),在残余回波信号抑制处理部44中进行稳态频谱估计处理(步骤S25)之后对第一发送信号实施时间信号转换处理(步骤S29),并结束残余回波抑制处理。在步骤S26中,在检测出声音信号时(步骤S27的是的分支),在残余回波信号抑制处理部44中进行残余回波频谱抑制处理(步骤S28)之后,对残余回波频谱抑制后的第一发送信号实施时间信号转换处理(步骤S29),并结束残余回波抑制处理。另一方面,在步骤S26中,在未检测出声音信号时(步骤S26的否的分支),在残余回波信号抑制处理部44中进行残余回波频谱估计处理(步骤S27)之后进行残余回波频谱抑制处理(步骤S28)。此后,回波消除装置3对残余回波频谱抑制后的第一发送信号实施时间信号转换处理(步骤S29),并结束残余回波抑制处理。根据上述说明,在实施方式3涉及的回波消除装置3中,对回波消除处理后残留的回波信号分量也实施抑制处理。由此,实施方式3涉及的回波消除装置3发挥比实施方式1涉及的回波消除装置1高的回波消除效果。此外,本实施方式不限于上述实施方式,在不脱离主旨的范围内能够进行适当的变更。该申请主张以2014年10月8日申请的日本专利申请特愿2014-206855为基础的优先权,并将其公开的全部内容引入到这里。产业上的可用性本实施方式能够应用于回波消除装置以及回波消除程序。符号说明1…回波消除装置2…回波消除装置3…回波消除装置11…接收信号输入部12…发送信号输出部13…声音输出部14…声音输入部15…延迟处理部16…声音区间检测处理部17…滤波系数更新判断部18…回波信号降低处理部19…频带限制部21…回波路径估计处理判断部22…特征量检测处理部23…频率信号转换处理部31…自适应滤波部32…加法器41…残余回波信号抑制部42…频率信号转换处理部43…残余回波信号衰减处理判断部44…残余回波信号抑制处理部45…时间信号转换处理部51…回波路径估计处理判断部52…特征量检测处理部S1…输出声音信号S2…音响信号S3…系数更新信号。当前第1页1 2 3 当前第1页1 2 3 
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