【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、音声通信における
通話音声の明瞭度を改善する技術に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for improving the clarity of call voice in voice communication.
【０００２】[0002]
【従来の技術】音声通信の代表例である電話を用いたユ
ーザの通話形態としてハンズフリー通話と呼ばれる形態
がある。ハンズフリー通話とは、電話を用いた通話を、
送話音声の入力と受話音声の出力に電話機外部のマイク
とスピーカを用いて行うものである。ここで以上のよう
なハンズフリー通話の機能を携帯電話機に付加する装置
はハンズフリー通話装置などと呼ばれ、自動車内におい
て、運転中のユーザが携帯電話を用いたハンズフリー通
話を、車内空間に受話音声を放射するスピーカと車内空
間の音声をピックアップするマイクを介して行うことを
可能とするためなどに用いられている。2. Description of the Related Art There is a form called a hands-free call as a call form of a user using a telephone, which is a typical example of voice communication. A hands-free call is a call using a telephone.
The microphone and the speaker outside the telephone are used for inputting the transmitted voice and outputting the received voice. Here, a device that adds the functions of hands-free calling to a mobile phone is called a hands-free calling device.In a car, a user who is driving can make a hands-free call using a mobile phone in the vehicle interior space. It is used to enable the reception via a speaker that emits the received voice and a microphone that picks up the voice in the vehicle space.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】さて、たとえば、以上
のような自動車内におけるハンズフリー通話において
は、スピーカから出力された受話音声のマイクへの回り
込み（エコー）が大きく、また、走行音や車載オーディ
オ装置から出力される音楽などの周囲騒音によってスピ
ーカから出力される受話音声が聞き取り難くなるため
に、通常の電話のハンドセットを用いた通話に比べて通
話音声が不明瞭化し易い。For example, in a hands-free call in an automobile as described above, the received voice output from the speaker is largely sneak (echo) to the microphone, and the running sound and vehicle-mounted sound are also generated. Since the received voice output from the speaker becomes difficult to hear due to ambient noise such as music output from the audio device, the call voice is more likely to be unclear compared to a call using a normal telephone handset.
【０００４】そこで、本発明は、エコーと周囲騒音双方
が比較的大きく生じる環境下においても、音声通信にお
ける通話音声の不明瞭化を効率的に抑止することを課題
とする。Therefore, it is an object of the present invention to effectively suppress obscuration of call voice in voice communication even in an environment where both echo and ambient noise are relatively large.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】前記課題達成のために、
本発明は、音声通信端末の通話音声を処理する通話音声
処理装置に、前記音声通信端末が受信した受話音声のラ
ウドネス補償を行うラウドネス補償手段と、前記ラウド
ネス補償手段がラウドネス補償を行った受話音声を出力
するスピーカと、音声を入力するマイクロフォンと、マ
イクロフォンから入力する音声に含まれる受話音声のエ
コーをキャンセルし、前記音声通信端末が送信する送話
音声とするエコーキャンセル手段とを備え、前記エコー
キャンセル手段を、マイクロフォンから入力する音声に
含まれる受話音声のエコーの推定値を推定エコー音声と
して算出する推定エコー算出手段と、マイクロフォンか
ら入力する音声から前記推定エコー算出手段が算出した
推定エコー音声を減算して、前記送話音声とする減算手
段とを含めて構成し、前記ラウドネス補償手段におい
て、前記推定エコー算出手段が算出した推定エコー音声
と前記送話音声とに応じて、前記受話音声のゲイン調整
を行うようにしたものである。[Means for Solving the Problems] To achieve the above objects,
The present invention provides a call voice processing device for processing a call voice of a voice communication terminal, a loudness compensating means for compensating loudness of a received voice received by the voice communication terminal, and a received voice which the loudness compensating means performs loudness compensation. A speaker for outputting a voice, a microphone for inputting a voice, and an echo canceling unit for canceling an echo of a reception voice included in the voice input from the microphone and making a transmission voice to be transmitted by the voice communication terminal. The canceling means includes an estimated echo calculating means for calculating an estimated value of the echo of the received voice included in the voice input from the microphone as an estimated echo voice, and an estimated echo voice calculated by the estimated echo calculating means from the voice input from the microphone. Configuration including subtraction means for performing subtraction to obtain the transmitted voice The in loudness compensating means, the estimated in accordance with the echo calculation means and the estimated echo sound that is calculated with the transmitted voice, in which to perform the gain adjustment of the received voice.
【０００６】このような通話音声処理装置によれば、受
話音声によるエコーの送話音声への混入を抑止（エコー
キャンセル）することができる。また、エコーキャンセ
ルの過程で算出する推定エコー音声とユーザに届く受話
音声との相関と、エコーキャンセル後の送話音声とユー
ザの周囲騒音との相関は強いことが期待できるので、以
上のように推定エコー音声とエコーキャンセル後の送話
音声とに応じて受話音声のゲインを適当に調整すること
により、ユーザにとっての受話音声の周囲騒音による不
明瞭化を抑止することができることがラウドネス理論に
基づき導かれる。したがって、本通話音声処理装置によ
れば、エコーキャンセルのための構成とラウドネス補償
のための構成の一部を共用化した、簡易かつ効率的な構
成によるエコーと周囲騒音双方による通話音声の不明瞭
化の抑止が実現できる。According to such a call voice processing apparatus, it is possible to suppress (echo cancel) the mixing of echo by the received voice with the transmitted voice. Further, since it is expected that the correlation between the estimated echo voice calculated in the process of echo cancellation and the received voice that reaches the user and the correlation between the transmitted voice after echo cancellation and the ambient noise of the user are strong, as described above. Based on the loudness theory, it is possible to suppress the obscuration of the received voice for the user due to the ambient noise by appropriately adjusting the gain of the received voice according to the estimated echo voice and the transmitted voice after echo cancellation. Be guided. Therefore, according to the call voice processing device, a part of the configuration for echo cancellation and the part for loudness compensation are shared, and the call voice is unclear due to both echo and ambient noise due to a simple and efficient configuration. Can be suppressed.
【０００７】なお、前記ラウドネス補償手段において
は、より具体的な態様としては、たとえば、前記推定エ
コー算出手段が算出した推定エコー音声を直接ユーザに
届く受話音声と見なし、前記送話音声を直接ユーザの周
囲騒音と見なして、ユーザが認識する受話音声の明瞭性
が維持されるように、スピーカに出力する受話音声のゲ
イン調整を行うようにしてよい。In the loudness compensating means, as a more specific mode, for example, the estimated echo voice calculated by the estimated echo calculating means is regarded as a received voice that directly reaches the user, and the transmitted voice is directly transmitted to the user. The gain of the received voice output to the speaker may be adjusted so that the clarity of the received voice recognized by the user is maintained by regarding it as the ambient noise.
【０００８】また、前記ラウドネス補償手段において
は、所定の周波数帯域毎に、当該周波数帯域内の前記推
定エコー算出手段が算出した推定エコー音声と当該周波
数帯域内の前記送話音声とに応じて、前記受話音声のゲ
イン調整を行うようにすれば、ユーザの受話音声の周波
数に依存しない聞き取り易さを実現することができる。Further, in the loudness compensating means, for each predetermined frequency band, according to the estimated echo voice calculated by the estimated echo calculating means in the frequency band and the transmission voice in the frequency band, By adjusting the gain of the received voice, it is possible to realize the easiness of listening that does not depend on the frequency of the received voice of the user.
【０００９】ここで、このような通話音声処理装置は、
前記音声通信端末として移動電話機を収容する移動電話
機インタフェースを備えた通話音声処理装置、すなわ
ち、ハンズフリー装置への適用に優れて好適である。Here, such a call voice processing device is
It is excellent and suitable for application to a call voice processing device provided with a mobile telephone interface that accommodates a mobile telephone as the voice communication terminal, that is, a hands-free device.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る通話音声処理
装置の一実施形態を、車載用のハンズフリー通話装置へ
の適用を例にとり説明する。図１に、本実施形態に係る
ハンズフリー通話装置の構成を示す。図示するように、
本ハンズフリー通話装置は、音声処理装置１、スピーカ
２、マイクロフォン３、電話機インタフェース装置４、
ボリュームスイッチ５を備えている。また、電話機イン
タフェース装置４には、携帯電話機６が接続される。こ
のような構成において、電話機インタフェース装置４
は、携帯電話機６と脱着可能に接続し、携帯電話機６か
ら入力する受話音声の音声信号を音声処理装置１に出力
し、音声処理装置１から入力する送話信号を携帯電話機
６に出力する。また、電話機インタフェース装置４は、
スイッチなどの入力装置を供え、入力装置のユーザ操作
に応じてオンフック／オフフック命令を、携帯電話機６
に中継し、携帯電話機６にオンフック／オフフック動作
を行わせる処理なども行う。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a call voice processing device according to the present invention will be described below by taking an application to a vehicle-mounted hands-free call device as an example. FIG. 1 shows the configuration of a hands-free communication device according to this embodiment. As shown,
The hands-free communication device includes a voice processing device 1, a speaker 2, a microphone 3, a telephone interface device 4,
A volume switch 5 is provided. A mobile phone 6 is connected to the phone interface device 4. In such a configuration, the telephone interface device 4
Is detachably connected to the mobile phone 6, outputs the voice signal of the received voice input from the mobile phone 6 to the voice processing device 1, and outputs the transmission signal input from the voice processing device 1 to the mobile phone 6. Further, the telephone interface device 4 is
An input device such as a switch is provided, and an on-hook / off-hook command is issued according to a user operation of the input device.
And the mobile phone 6 to perform on-hook / off-hook operation.
【００１１】次に、音声処理装置１は、大きく分けてエ
コーキャンセラ部１１と、音声出力処理部１２よりな
る。また、エコーキャンセラ部１１は、推定エコー算出
部１１１と加算器１１２とを含み、推定エコー算出部１
１１は、適応フィルタ１１１１と、係数更新部１１１２
とを有する。一方、音声出力処理部１２は、ラウドネス
補償制御部１２１と、音声調整部１２２を含み、音声調
整部１２２は、音量調整部１２２１と、周波数ゲイン調
整部１２２２と、出力アンプ１２２３とを有する。Next, the audio processing apparatus 1 is roughly composed of an echo canceller section 11 and an audio output processing section 12. The echo canceller unit 11 includes an estimated echo calculation unit 111 and an adder 112, and the estimated echo calculation unit 1
11 is an adaptive filter 1111 and a coefficient updating unit 1112.
Have and. On the other hand, the audio output processing unit 12 includes a loudness compensation control unit 121 and an audio adjusting unit 122, and the audio adjusting unit 122 has a volume adjusting unit 1221, a frequency gain adjusting unit 1222, and an output amplifier 1223.
【００１２】このような構成において、音量調整部１２
２１は、電話機インタフェース装置４から入力した受話
音声を、ユーザのボリュームスイッチ５による設定に応
じたゲインに調整し出力する。そして、周波数ゲイン調
整部１２２２は、ラウドネス補償制御部１２１からの設
定に応じて、音声調整部１２２から出力される受話信号
の周波数帯域毎のゲインを調整し、出力アンプ１２２３
に出力する。出力アンプ１２２３は、入力する受話信号
を増幅した信号でスピーカ２を駆動し、音声を車内空間
に出力する。In such a configuration, the volume adjusting unit 12
Reference numeral 21 adjusts the received voice input from the telephone interface device 4 to a gain according to the setting made by the volume switch 5 by the user, and outputs the gain. Then, the frequency gain adjustment unit 1222 adjusts the gain for each frequency band of the reception signal output from the voice adjustment unit 122 according to the setting from the loudness compensation control unit 121, and the output amplifier 1223.
Output to. The output amplifier 1223 drives the speaker 2 with a signal obtained by amplifying the input reception signal, and outputs sound to the vehicle interior space.
【００１３】一方、マイクロフォン３は、車内空間の音
声をピックアップし送話信号として加算器１１２に送
る。加算器１１２は、当該送話信号から推定エコー算出
部１１１で算出された推定エコー信号を減算した上で、
エコーキャンセル後の送話信号として、電話機インタフ
ェース装置４に出力する。On the other hand, the microphone 3 picks up the voice in the vehicle interior space and sends it to the adder 112 as a transmission signal. The adder 112 subtracts the estimated echo signal calculated by the estimated echo calculation unit 111 from the transmission signal, and then
It is output to the telephone interface device 4 as a transmission signal after echo cancellation.
【００１４】以下、このような音声処理装置１におけ
る、マイクロフォン３でピックアップした送話信号に含
まれる受話信号のエコーをキャンセルするエコーキャン
セル動作と、スピーカ２から出力する受話信号の各周波
数帯域のゲインを車内騒音に応じてユーザが聞き取り易
いように補償するラウドネス補償動作について説明す
る。Hereinafter, in such a voice processing apparatus 1, an echo canceling operation for canceling an echo of a reception signal included in a transmission signal picked up by the microphone 3 and a gain of each frequency band of the reception signal output from the speaker 2 will be described. A description will be given of a loudness compensating operation for compensating for the noise in the vehicle so that the user can easily hear the noise.
【００１５】まず、エコーキャンセル動作について説明
する。いま、音声インタフェースから入力する音声信号
をs（k）、音声調整部１２２の伝達系のインパルス応答
をg（k）として、スピーカ入力からマイクロフォン出力
までの伝達系のインパルス応答をh（k）とすると、マイ
クロフォン３が出力する送話信号に含まれる受話信号の
エコー成分はd（k）＝｛h（k）*g（k）*s（k）｝と表さ
れる。ここで、*は畳込み演算を表す。また、マイクロ
フォン出力成分は、マイクロフォン３が出力する受話信
号のエコー以外の周囲音声をn（k）として、d（k）＋n
（k）として表される。そこで、推定エコー算出部１１
１において音声調整部入力からマイクロフォン出力まで
の伝達系のインパルス応答g（k）*h（k）を推定して、
適応フィルタ１１１１のインパルス応答として設定し、
信号s（k）を適応フィルタ１１１１に伝達させれば、マ
イクロフォン出力成分に混入した受話信号のエコー成分
を推定エコー信号y（k）として生成することができる。
そして、加算器１１２において、この推推定エコー信号
y（k）を、マイクロフォン３が出力する送話信号d（k）
＋n（k）から減算すれば、マイクロフォン３が出力する
送話信号d（k）＋n（k）に含まれる受話信号のエコー成
分d（k）をキャンセルした送話信号e（k）を得ることが
できる。First, the echo canceling operation will be described. Now, let s (k) be the voice signal input from the voice interface, g (k) be the impulse response of the transmission system of the voice adjustment unit 122, and h (k) be the impulse response of the transmission system from the speaker input to the microphone output. Then, the echo component of the reception signal included in the transmission signal output from the microphone 3 is expressed as d (k) = {h (k) * g (k) * s (k)}. Here, * represents a convolution operation. The microphone output component is d (k) + n, where n (k) is the ambient sound other than the echo of the received signal output by the microphone 3.
Represented as (k). Therefore, the estimated echo calculation unit 11
In 1, the impulse response g (k) * h (k) of the transmission system from the voice adjustment unit input to the microphone output is estimated,
Set as the impulse response of the adaptive filter 1111,
By transmitting the signal s (k) to the adaptive filter 1111, the echo component of the reception signal mixed in the microphone output component can be generated as the estimated echo signal y (k).
Then, in the adder 112, this estimated estimated echo signal
y (k) is the transmission signal d (k) output by the microphone 3.
By subtracting from + n (k), the transmission signal e (k) is obtained by canceling the echo component d (k) of the reception signal included in the transmission signal d (k) + n (k) output from the microphone 3. You can
【００１６】ここで、このような適応フィルタ１１１１
のインパルス応答を算出、更新するのが係数更新部１１
１２である。係数更新部１１１２は、LMS（Least Mean
Square）アルゴリズムやNLMS（Normalized Least Mean
Square）アルゴリズムなどの学習同定法により、加算機
出力e（k）のパワーが最小となるように適応フィルタ１
１１１のフィルタ係数を算出し、適応フィルタ１１１１
に設定する処理を繰り返す。ただし、受話信号s（k）の
レベルが小さい場合や、周囲音声n（k）の変動が激しい
場合には、音声調整部入力からマイクロフォン出力まで
の伝達系のインパルス応答g（k）*h（k）を良好に推定
できなくなるので、受話信号s（k）のレベルが所定レベ
ル以上小さい場合や、ユーザの発話中など周囲音声n
（k）のレベルが変動している場合などには、以上の適
応フィルタ１１１１のフィルタ係数の算出、更新を停止
するようにしてもよい。ここで、周囲音声n（k）の変動
は、送話信号e（k）の変動として現れる。または、周囲
音声n（k）の変動が相殺される程度に大きい期間を周期
として、フィルタ係数の算出、更新を行うようにするこ
ともできる。Here, such an adaptive filter 1111 is used.
The coefficient updating unit 11 calculates and updates the impulse response of
Twelve. The coefficient updating unit 1112 uses the LMS (Least Mean
Square) algorithm and NLMS (Normalized Least Mean)
Square) algorithm or other learning identification method to minimize the power of the adder output e (k).
The filter coefficient of 111 is calculated, and the adaptive filter 1111 is calculated.
The process of setting to is repeated. However, when the level of the received signal s (k) is low or when the ambient voice n (k) fluctuates significantly, the impulse response g (k) * h (of the transmission system from the voice adjustment unit input to the microphone output is k) cannot be estimated well, so when the level of the received signal s (k) is smaller than a predetermined level, or when the user's utterance is occurring, the surrounding speech n
When the level of (k) is fluctuating, the above calculation and update of the filter coefficient of the adaptive filter 1111 may be stopped. Here, the fluctuation of the ambient voice n (k) appears as the fluctuation of the transmission signal e (k). Alternatively, the filter coefficient may be calculated and updated with a period that is large enough to cancel the fluctuation of the ambient sound n (k).
【００１７】なお、このような適応フィルタ１１１１を
用いたエコーキャンセルの技術としては、特開２０００
−３４１１７８号公報、特開平２−２８８４２８号、特
開平７−０８６９９１号公報、特開平１０−２５７５８
３号公報などに記載の技術を用いることができる。ま
た、適応フィルタ１１１１は、たとえば、FIR（FiniteI
mpulse Responce ）フィルタであり、この場合、適応フ
ィルタ１１１１のインパルス応答は、FIRフィルタのタ
ップ係数Xjの設定により行われる。A technique for echo cancellation using such an adaptive filter 1111 is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-2000.
-341178, JP-A-2-288428, JP-A-7-0869991, and JP-A-10-25758.
The technique described in Japanese Patent No. 3 can be used. Further, the adaptive filter 1111 may be, for example, FIR (FiniteI).
mpulse Responce) filter. In this case, the impulse response of the adaptive filter 1111 is performed by setting the tap coefficient Xj of the FIR filter.
【００１８】以上、エコーキャンセル動作の動作につい
て説明した。次に、ラウドネス補償動作について説明す
る。まず、ラウドネス補償動作において、ユーザの受話
音声の聞き取り易さをどのように実現するかについて、
その原理を説明する。”人間の知覚する音の大きさ（ラ
ウドネス）”の単位はsoneであり、１KHz、４０dBの純
音の大きさを１soneとする。人間の知覚に基づいている
ため、１soneに対して２soneは２倍の大きさに聞こえ
る。ラウドネスは音の強さだけでなく周波数帯域によっ
ても変化する。図２は、外部騒音の無い状態で、音圧レ
ベルが１kHzの純音と同じラウドネスになる純音の音圧
レベルを結んだもので等ラウドネスレベル曲線と呼ばれ
るものである。すなわち、等ラウドネスレベル曲線は、
人が１kHzの正弦波と同じ大きさに聞こえる他の周波数
のレベルをプロットしたものである。等ラウドネスレベ
ル曲線は、レベルが小さくなるにしたがって低周波数域
と高周波数域のレベルを持ち上げないと中間周波数域の
音よりも小さく聞こえたり、音が聞こえなくなったりす
ることを示している。The operation of the echo canceling operation has been described above. Next, the loudness compensation operation will be described. First, in the loudness compensation operation, how to realize the audibility of the received voice of the user,
The principle will be explained. The unit of "sound volume (loudness) perceived by humans" is sone, and the loudness of a pure tone of 1 kHz and 40 dB is 1 sone. Because it is based on human perception, 2sone sounds twice as loud as 1sone. Loudness changes not only with sound intensity but also with frequency band. FIG. 2 is a diagram in which the sound pressure levels of pure tones having the same loudness as that of a pure tone having a sound pressure level of 1 kHz are connected in the absence of external noise, which is called an equal loudness level curve. That is, the equal loudness level curve is
It is a plot of the levels of other frequencies that humans hear as loud as a 1 kHz sine wave. The equal loudness level curve shows that as the level decreases, the sound in the low frequency range and the high frequency range does not increase and the sound may be heard less or less than the sound in the intermediate frequency range.
【００１９】次に、図３は、物理的な音圧レベルと、そ
の音を人間が聞いているときに感じるラウドネスとの対
応関係を示したものでラウドネス曲線と呼ばれるもので
ある。ラウドネス曲線において、横軸は物理的な音圧レ
ベル（単位はSound PressureLevel ; SPL（dB））であ
り、縦軸は人の感じる音の大きさを数値化したラウドネ
ス（単位はsone）である。図３において（a）は静かな
環境でのラウドネス曲線、（b）は騒音下でのラウドネ
ス曲線である。なお、（b）は、人の最小可聴値が約３
５dB上昇するような騒音の中での曲線であって、騒音が
変化することによりこの曲線も様々に変化する。Next, FIG. 3 shows the correspondence relationship between the physical sound pressure level and the loudness felt by a human being while listening to the sound, which is called a loudness curve. In the loudness curve, the horizontal axis is the physical sound pressure level (the unit is Sound Pressure Level; SPL (dB)), and the vertical axis is the loudness (unit is sone) that quantifies the loudness of a person's feeling. In FIG. 3, (a) is a loudness curve in a quiet environment, and (b) is a loudness curve in a noisy environment. In (b), the minimum audible value for humans is about 3
It is a curve in a noise that rises by 5 dB, and this curve changes variously as the noise changes.
【００２０】ここで、ラウドネス曲線は縦軸のラウドネ
スの数値が同じであれば、人は音が同じ大きさであると
感じていることを表している。よって、人が０．１sone
の大きさに感じる音は、（a）の静かな環境では１２dB
SPLの物理的音圧レベルでよいが、（b）の騒音下では３
７dB SPLの物理的音圧レベルが必要である。言い換える
と、静かな環境で１２dB SPLの音をスピーカ２から出力
していた場合、（b）の騒音下では３７dB SPLの音をス
ピーカ２から出力しなければ、同じ大きさの音と感じる
ことができない。つまり、０．１soneの大きさに感じる
音を騒音下で聞くためには、静かな環境で聞く場合に比
べて２５dBのゲインを加えなくてはならない。また、人
が１soneの大きさに感じる音は、（a）の静かな環境で
は４２dB SPLの物理的音圧レベルであるが、（b）の騒
音下では４９dB SPLの物理的音圧レベルが必要で、７dB
のゲインを加えなくてはならない。Here, the loudness curve represents that a person feels that the sound is the same volume if the loudness value on the vertical axis is the same. Therefore, the person is 0.1sone
The sound that feels loud is 12 dB in the quiet environment (a).
The physical sound pressure level of SPL is good, but it is 3 under the noise of (b).
A physical sound pressure level of 7 dB SPL is required. In other words, if the sound of 12 dB SPL is output from the speaker 2 in a quiet environment, under the noise of (b), if the sound of 37 dB SPL is not output from the speaker 2, the sound may be the same. Can not. In other words, in order to hear a sound that feels as loud as 0.1sone in a noisy environment, it is necessary to add a gain of 25 dB as compared with the case of listening in a quiet environment. Also, the sound that a person feels as loud as 1sone has a physical sound pressure level of 42dB SPL in the quiet environment of (a), but a physical sound pressure level of 49dB SPL is required under the noise of (b). Then, 7dB
The gain of must be added.
【００２１】ここで、ユーザに聞き取らせたい音がスピ
ーカの出力音である場合には、騒音レベルによらずに、
スピーカの出力する音を一定のラウドネスとして人が感
じるようにするためには、周囲の騒音レベルのみなら
ず、スピーカが出力する音のレベルによってもゲインを
変える必要がある。ここで、図４は、騒音下において静
寂下と同じ大きさの音に感じるために、静寂下の音圧レ
ベルに対してどれだけゲインを加える必要があるかを示
す図である。同図において、横軸は静寂下で出力される
音の音圧レベルであり、縦軸は騒音下において静寂下と
同じ大きさの音に感じるために加える必要があるゲイン
値である。例えば、静寂下で音圧レベル２０dBで出力さ
れる音は、騒音下では、約１９dBのゲインを加えられる
ことによって、人間は静寂下と同じ大きさの音であると
感じるようになる。If the sound that the user wants to hear is the output sound of the speaker, then regardless of the noise level,
In order for a person to feel the sound output from the speaker as a certain loudness, it is necessary to change the gain not only according to the ambient noise level but also according to the level of the sound output from the speaker. Here, FIG. 4 is a diagram showing how much gain needs to be added to the sound pressure level in a silent state in order to feel the same loudness as that in a silent state in a noise. In the figure, the horizontal axis represents the sound pressure level of the sound output in silence, and the vertical axis represents the gain value that needs to be added in order to perceive a sound as loud as in silence. For example, a sound that is output at a sound pressure level of 20 dB in silence will be perceived by human beings as being as loud as in silence by adding a gain of about 19 dB in noise.
【００２２】このように、周囲騒音レベルとスピーカ出
力音レベルによって、ユーザにとっても同じ聞き易さを
実現するために、スピーカ出力音に与える必要のあるゲ
インは異なったものとなる。また、周囲騒音は周波数帯
域毎に異なったレベルを持ち、また、図２の等ラウドネ
スレベル曲線に示すようにユーザの音の聞き取り易さは
周波数帯域毎に異なるものであるために、各周波数帯域
において同じ聞き易さを実現するためにスピーカ出力音
に与える必要のあるゲインは、周波数帯域毎に異ならせ
る必要がある。As described above, depending on the ambient noise level and the speaker output sound level, the gain that needs to be given to the speaker output sound is different in order to realize the same easiness of listening for the user. Further, the ambient noise has different levels for each frequency band, and the audibility of the user's sound is different for each frequency band as shown by the equal loudness level curve in FIG. In order to realize the same easiness of listening, the gain that needs to be given to the speaker output sound needs to be different for each frequency band.
【００２３】そこで、本実施形態では、周波数帯域毎に
受話音声レベルと周囲騒音レベルの組み合わせに対し
て、周囲騒音レベル、周波数帯域によらない聞き取り易
さを実現するゲイン調整量を定めておき、ラウドネス補
償制御部１２１において周波数帯域毎に、ユーザに出力
される受話音声レベルと周囲騒音レベルを推定し、推定
した受話音声レベルと周囲騒音レベルの組に対して予め
定めておいたゲイン調整量を選択し、各周波数帯域につ
いて選択されたゲイン調整量に従って、周波数ゲイン調
整部１２２２において周波数帯域毎に受話音声のゲイン
を調整する。また、本実施形態では、前述した推定エコ
ー算出部１１１において推定されて推定エコー信号y
（x） のレベルを受話音声レベルとして用い、エコーキ
ャンセル後の送話信号e（x）を周囲騒音レベルとして用
いることにより、ユーザに出力される受話音声レベルと
周囲騒音レベルを推定する。ここで、推定エコー信号算
出部によるエコーの推定が適当に行われている場合、ユ
ーザは比較的マイクロフォンの側にいると期待できるの
で、推定エコー信号y（x）はユーザに届く受話音声の音
圧レベルにほぼ比例し、エコーキャンセル後の送話信号
e（x）は、少なくともユーザが発話を行っていないとき
にはユーザ周囲の騒音の音圧レベルに比例すると考える
ことができる。Therefore, in the present embodiment, a gain adjustment amount that realizes easy listening regardless of the ambient noise level and the frequency band is set for the combination of the received voice level and the ambient noise level for each frequency band. The loudness compensation control unit 121 estimates the received voice level and the ambient noise level to be output to the user for each frequency band, and sets the gain adjustment amount set in advance for the set of the estimated received voice level and the ambient noise level. The frequency gain adjusting unit 1222 adjusts the gain of the received voice for each frequency band according to the gain adjustment amount selected for each frequency band. Further, in the present embodiment, the estimated echo signal y estimated by the above-described estimated echo calculation unit 111 is used.
The level of (x) is used as the reception voice level, and the echo cancelled transmission signal e (x) is used as the ambient noise level to estimate the reception voice level and the ambient noise level output to the user. Here, when the estimated echo signal is appropriately estimated by the estimated echo signal calculation unit, the user can be expected to be relatively close to the microphone, so the estimated echo signal y (x) is the sound of the received voice that reaches the user. Almost proportional to pressure level, transmission signal after echo cancellation
It can be considered that e (x) is proportional to the sound pressure level of noise around the user at least when the user is not speaking.
【００２４】以下、このようなラウドネス補償動作の詳
細について説明する。図６に、ラウドネス補償制御部１
２１の構成例を示す。図示するようにラウドネス補償制
御部１２１は、周囲騒音周波数帯域レベル平均部１２１
１、騒音レベル補正部１２１２、周波数帯域ゲインテー
ブル選択部１２１３、受話音声周波数帯域レベル平均部
１２１４、ゲインテーブルメモリ１２１５を含んで構成
されている。The details of the loudness compensation operation will be described below. FIG. 6 shows the loudness compensation control unit 1
21 shows an example of the configuration. As shown in the figure, the loudness compensation control unit 121 includes an ambient noise frequency band level averaging unit 121.
1, a noise level correction unit 1212, a frequency band gain table selection unit 1213, a reception voice frequency band level averaging unit 1214, and a gain table memory 1215.
【００２５】ゲインテーブルメモリ１２１５には、あら
かじめ、あらかじめ様々な騒音レベルと周波数帯域の組
み合わせ毎に設けた、受話音声レベルと加えるゲインと
の関係を記述した、たとえば図４に示すような関係を規
定するゲインテーブルが記録されている。The gain table memory 1215 is provided in advance for each combination of various noise levels and frequency bands, and describes the relationship between the received voice level and the gain to be added. For example, the relationship shown in FIG. 4 is defined. The gain table is recorded.
【００２６】周囲騒音周波数帯域レベル平均部１２１１
は、加算器１１２から出力されるエコーキャンセル後の
送話信号e（x）に対して、所定の時間ブロック毎にFFT
（Fast Fourier Transform）演算を行い、所定の周波数
帯域ごとに時間ブロック内平均の音圧レベルを計算す
る。ここでは、たとえば、人間の聴覚がほぼ１／３オク
ターブごとに騒音の大きさの違いを認識することができ
るという特性を考慮して１／３オクターブごとの周波数
帯域ごとに時間ブロック内平均の音圧レベルを計算す
る。Ambient noise frequency band level averaging unit 1211
Is an FFT for each predetermined time block with respect to the echo canceled transmission signal e (x) output from the adder 112.
(Fast Fourier Transform) calculation is performed to calculate the average sound pressure level in the time block for each predetermined frequency band. Here, for example, in consideration of the characteristic that the human auditory sense can recognize the difference in the noise level for each 1/3 octave, the average sound within the time block is calculated for each frequency band for each 1/3 octave. Calculate pressure level.
【００２７】騒音レベル補正部１２１２は、Zwickerの
ラウドネス算出手法（ISO５３２B）やStevensのラウド
ネス算出手法（ISO ５３２A）を用いて、周囲騒音周波
数帯域レベル平均部１２１１から周波数帯域ごとに出力
される音圧レベルを調整する。具体的には、以下のよう
に調整を行う。すなわち、ある周波数成分の騒音等があ
るとき、この騒音等は、同一の周波数成分の受話音声の
聴き取り難さに影響するのみならず、高周波側に隣接す
る周波数成分の案内音声信号の聴き取り難さにも影響を
与える。そこで、騒音レベル補正部１２１２では、これ
を考慮して、各周波数成分の音圧レベルを低周波側に隣
接する騒音等の周波数成分の音圧レベルの大きさに応じ
て調整を行う。すなわち、隣接する低周波成分の音圧レ
ベルが大きい場合には、高周波側に隣接する周波数成分
の音圧レベルを高めに補正する。このような調整を行う
ことで、各周波数帯域ごとのゲインテーブルを選択する
際には、対応する各周波数帯域の騒音等の音圧レベルに
着目するのみで足り、低周波側に隣接する周波数帯域の
騒音等を考慮するという煩雑な処理を行う必要がなくな
る。The noise level correction unit 1212 uses the Zwicker loudness calculation method (ISO532B) or Stevens loudness calculation method (ISO 532A) to output the sound pressure output from the ambient noise frequency band level averaging unit 1211 for each frequency band. Adjust the level. Specifically, the adjustment is performed as follows. That is, when there is noise of a certain frequency component, this noise not only affects the difficulty of hearing the received voice of the same frequency component, but also the guidance voice signal of the frequency component adjacent to the high frequency side. It also affects the difficulty. Therefore, in consideration of this, the noise level correction unit 1212 adjusts the sound pressure level of each frequency component according to the magnitude of the sound pressure level of the frequency component such as noise adjacent to the low frequency side. That is, when the sound pressure level of the adjacent low frequency component is large, the sound pressure level of the frequency component adjacent to the high frequency side is corrected to be higher. By making such adjustments, when selecting a gain table for each frequency band, it suffices to focus only on the sound pressure level of noise or the like in each corresponding frequency band, and the frequency band adjacent to the low frequency side It is not necessary to perform a complicated process of considering the noise and the like.
【００２８】受話音声周波数帯域レベル平均部１２１４
は、推定エコー算出部１１１から出力される推定エコー
信号に対して、所定の時間ブロックごとに周知のFFT演
算を行い、周囲騒音周波数帯域レベル平均部１２１１に
おけるものと同じ周波数帯域ごとに時間ブロック内平均
の音圧レベルを計算する。Received voice frequency band level averaging unit 1214
Performs a well-known FFT operation for each predetermined time block on the estimated echo signal output from the estimated echo calculation unit 111, and within the time block for each same frequency band as that in the ambient noise frequency band level averaging unit 1211. Calculate the average sound pressure level.
【００２９】そして、周波数帯域ゲインテーブル選択部
１２１３によって、各周波数帯域について、その周波数
帯域と、騒音レベル補正部１２１２から出力される調整
後のその周波数帯域の音圧レベルとに対応するゲインテ
ーブルが選択される。そして、各周波数帯域について、
選択されたゲインテーブルを用いて、受話音声周波数帯
域レベル平均部１２１４から出力されるその周波数帯域
の音圧レベルに対応するゲイン値が算出され、周波数ゲ
イン調整部１２２２に送られる。Then, the frequency band gain table selection unit 1213 creates a gain table corresponding to each frequency band and the adjusted sound pressure level of the frequency band output from the noise level correction unit 1212. To be selected. And for each frequency band,
Using the selected gain table, a gain value corresponding to the sound pressure level of the frequency band output from the reception voice frequency band level averaging unit 1214 is calculated and sent to the frequency gain adjusting unit 1222.
【００３０】以上、ラウドネス補償制御部１２１につい
て説明した。なお、本ラウドネス補償制御部の、周囲騒
音周波数帯域レベル平均部１２１１と受話音声周波数帯
域レベル平均部１２１４は、FET演算に代えて、周波数
帯域毎に信号を分割する周波数フィルタのセットと、分
割された各周波数帯域の信号の音圧レベルの時間平均を
求める時間平均部とより構成することもできる。また
は、本ラウドネス補償制御部の、周囲騒音周波数帯域レ
ベル平均部１２１１と受話音声周波数帯域レベル平均部
１２１４は、FET演算に代えて、低周波数帯域ほど時間
窓長を大きくして周波数分解能を高めて時間分解能を落
とした窓関数を用い、高周波数帯域ほど時間窓長を短く
して時間分解能を高めて周波数分解能を落とした窓関数
を用いたウェーブレット変換を行うものとしても良い。The loudness compensation control section 121 has been described above. Note that the ambient noise frequency band level averaging unit 1211 and the reception voice frequency band level averaging unit 1214 of the loudness compensation control unit are divided by a set of frequency filters that divide the signal for each frequency band instead of the FET calculation. Also, it can be configured with a time averaging unit that obtains the time average of the sound pressure level of the signal in each frequency band. Alternatively, the ambient noise frequency band level averaging unit 1211 and the receiving voice frequency band level averaging unit 1214 of the loudness compensation control unit increase the frequency window resolution by increasing the time window length in the lower frequency band instead of the FET calculation. It is also possible to use a window function with a reduced time resolution and perform wavelet transformation using a window function with a reduced frequency resolution by increasing the time resolution by shortening the time window length in a higher frequency band.
【００３１】次に、周波数ゲイン調整部１２２２につい
て説明する。図６に、周波数ゲイン調整部１２２２の構
成例を示す。図示した例では、周波数ゲイン調整部１２
２２は、フィルタバンク１２２２１、可変ゲイン部１２
２２２、加算器１２２２３を含んで構成されている。フ
ィルタバンク１２２２１は、所定の周波数帯域幅を持つ
バンドパスフィルタ群であり、これらのバンドパスフィ
ルタ群によって受話音声信号を周波数帯域毎に分割す
る。可変ゲイン部１２２２２は、ラウドネス補償制御部
１２１によって算出された各周波数帯域ごとのゲイン
を、フィルタバンク１２２２１から出力される周波数帯
域ごとに分割された受話音声信号に与えて、ゲイン調整
を行う。加算器１２２２３は、各周波数帯域ごとにゲイ
ン調整された受話音声信号を加算して出力する。Next, the frequency gain adjusting section 1222 will be described. FIG. 6 shows a configuration example of the frequency gain adjustment unit 1222. In the illustrated example, the frequency gain adjustment unit 12
22 is a filter bank 12221 and the variable gain unit 12
222 and an adder 12223 are included. The filter bank 12221 is a bandpass filter group having a predetermined frequency bandwidth, and the received voice signal is divided into frequency bands by these bandpass filter groups. The variable gain unit 12222 gives the gain for each frequency band calculated by the loudness compensation control unit 121 to the received voice signal divided for each frequency band output from the filter bank 12221 to perform gain adjustment. The adder 12223 adds the received voice signals whose gains have been adjusted for each frequency band and outputs the added voice signals.
【００３２】以上、周波数ゲイン調整部１２２２につい
て説明した。なお、この周波数ゲイン調整部１２２２
は、FIRフィルタと、ラウドネス補償制御部１２１によ
って算出された各周波数帯域のゲインをそれぞれの周波
数帯域の中心周波数のゲインとして、それぞれのゲイン
値の間をスプライン関数を用いて補間することによって
周波数領域における滑らかなゲイン特性を算出するスプ
ライン関数補間部と、スプライン関数補間部が算出した
ゲイン特性をIFFT（InverseFast Fourier Transform）
演算を用いて周波数領域から時間領域に変換し、FIRフ
ィルタのタップ係数の値を設定するIFFT演算部とより構
成することもできる。この場合、FIRフィルタは、受話
音声信号に対して時間軸上のフィルタリング処理を行
い、図６に示した周波数ゲイン調整部１２２２と同様の
ゲイン調整を行う。The frequency gain adjusting section 1222 has been described above. The frequency gain adjustment unit 1222
Is a FIR filter and the gain of each frequency band calculated by the loudness compensation control unit 121 is taken as the gain of the center frequency of each frequency band, and the gain values are interpolated by using a spline function. IFFT (InverseFast Fourier Transform) with the spline function interpolator that calculates the smooth gain characteristic in and the gain characteristic calculated by the spline function interpolator.
It can also be configured with an IFFT operation unit that converts the frequency domain to the time domain by using operation and sets the value of the tap coefficient of the FIR filter. In this case, the FIR filter performs filtering processing on the time axis for the received voice signal, and performs gain adjustment similar to that of the frequency gain adjustment unit 1222 shown in FIG.
【００３３】また、周波数ゲイン調整部１２２２は、ラ
ウドネス補償制御部１２１によって算出された各周波数
帯域のゲインをそれぞれの周波数帯域の中心周波数のゲ
インとして、それぞれのゲイン値の間をスプライン関数
を用いて補間することによって周波数領域における滑ら
かなゲイン特性を算出するスプライン関数補間部と、受
話音声信号に対してFFT演算を行い、時間領域から周波
数領域に変換するFFT演算部と、FFT演算部から出力され
る周波数領域における案内音声信号に対して、スプライ
ン関数補間部から出力される滑らかなゲイン特性によっ
てフィルタリングを行う周波数帯域フィルタリング部
と、周波数帯域フィルタリング部から出力される周波数
領域における受話音声に対してIFFT演算を行って周波数
領域から時間領域に変換するIFFT演算部とより構成する
こともできる。なお、IFFT演算の過程においては、線形
フィルタリングを実現するために周知の重畳加算法（ov
erlap−addmethod）や重畳保留法（overlap−save meth
od ）を用いるとよい。この構成によって、フィルタの
タップ数が多いときでも演算量を比較的少なくすること
ができる。Further, the frequency gain adjusting unit 1222 uses the gain of each frequency band calculated by the loudness compensation control unit 121 as the gain of the center frequency of each frequency band and uses a spline function between each gain value. Output from the spline function interpolator that calculates a smooth gain characteristic in the frequency domain by interpolation, the FFT operation unit that performs FFT operation on the received voice signal, and transforms it from the time domain to the frequency domain, and the FFT operation unit. Frequency band filtering unit that filters the guidance voice signal in the frequency domain according to the smooth gain characteristics output from the spline function interpolation unit, and IFFT for the received voice in the frequency domain output from the frequency band filtering unit. Convert from frequency domain to time domain by performing calculation It can also be configured with an IFFT operation unit. In the process of the IFFT operation, the well-known convolutional addition method (ov
erlap-addmethod) and overlap-save meth
od) should be used. With this configuration, the amount of calculation can be made relatively small even when the number of taps of the filter is large.
【００３４】なお、周波数ゲイン調整部１２２２におい
ては、いずれの場合もゲインが急激に変化すると出力波
形が不連続になってしまうため、ゲイン特性を徐々に更
新することが好ましい。以上、本発明に係る音声処理装
置１の一実施形態について説明した。なお、以上では、
車載用のハンズフリー通話装置への適用を例にとり説明
したが、以上のようにエコーキャンセルとラウドネス補
償を行う構成は、携帯電話機、固定電話機その他の任意
の音声通信装置、または、これら任意の音声通信装置の
通話音声を処理する装置に適用可能である。In the frequency gain adjusting section 1222, it is preferable to gradually update the gain characteristic because the output waveform becomes discontinuous when the gain changes rapidly in any case. The embodiment of the voice processing device 1 according to the present invention has been described above. In the above,
The application to a hands-free communication device for a vehicle has been described as an example, but the configuration for performing echo cancellation and loudness compensation as described above has a mobile phone, a fixed phone, or any other voice communication device, or any of these voice communication devices. The present invention can be applied to a device that processes call voice of a communication device.
【００３５】また、以上では音声帯域を複数の周波数帯
域に分割し、周波数帯域毎に受話音声のゲインの調整を
行ったが、これは音声の全帯域について一つのゲイン調
整量によるゲイン調整を行うようにしてもよい。また、
この場合には、周波数ゲイン調整部１２２２は省略する
ことができ、音量調整部１２２１の音量調節によって、
受話音声のゲイン調整を行えば足りる。Further, in the above, the voice band is divided into a plurality of frequency bands, and the gain of the received voice is adjusted for each frequency band. However, the gain adjustment is performed by one gain adjustment amount for all the voice bands. You may do it. Also,
In this case, the frequency gain adjusting unit 1222 can be omitted and the volume adjusting unit 1221 adjusts the volume.
It is sufficient to adjust the gain of the received voice.
【００３６】以上のように本実施形態によれば、音声通
信における、エコーと周囲騒音双方による通話音声の不
明瞭化を抑止することができる。また、エコーキャンセ
ルの過程で算出される推定エコー信号を、ラウドネス補
償において明瞭化の対象とする受話音声と見なし、エコ
ーキャンセル後の送話信号を、ラウドネス補償における
周囲騒音と見なして、ラウドネス補償を行うようにして
いるので、エコーキャンセルのための構成とラウドネス
補償のための構成の一部を共用化した、簡易かつ効率的
な構成によるエコーと周囲騒音双方による通話音声の不
明瞭化の抑止が実現される。As described above, according to the present embodiment, it is possible to suppress the obscuring of the communication voice due to both echo and ambient noise in voice communication. In addition, the estimated echo signal calculated in the process of echo cancellation is regarded as the received voice to be clarified in the loudness compensation, and the transmitted signal after echo cancellation is regarded as the ambient noise in the loudness compensation, and the loudness compensation is performed. Since a part of the configuration for echo cancellation and the part for loudness compensation are shared, a simple and efficient configuration can prevent the obscuration of call voice due to both echo and ambient noise. Will be realized.
【００３７】ただし、エコーキャンセルの過程で算出さ
れる推定エコー信号に、推定エコー信号と実際のユーザ
に届く受話信号とのずれを小さくするように予め定めた
所定の補正を行った信号をラウドネス補償において明瞭
化の対象とする受話音声と見なし、エコーキャンセル後
の送話信号に、エコーキャンセル後の送話信号と実際の
ユーザの周囲騒音とのずれを小さくするように予め定め
た所定の補正を行った信号をラウドネス補償における周
囲騒音と見なして、ラウドネス補償を行うようにしても
よい。However, the estimated echo signal calculated in the process of echo cancellation is subjected to a predetermined correction so as to reduce the difference between the estimated echo signal and the received signal reaching the actual user. In the case of the received voice to be clarified in the above, the transmission signal after echo cancellation is subjected to a predetermined correction to reduce the deviation between the transmission signal after echo cancellation and the actual ambient noise of the user. Loudness compensation may be performed by regarding the performed signal as ambient noise in loudness compensation.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、エコー
と周囲騒音双方が比較的大きく生じる環境下において
も、音声通信における通話音声の不明瞭化を効率的に抑
止することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to effectively suppress obscuration of communication voice in voice communication even in an environment where both echo and ambient noise are relatively large.
【図１】本発明の実施形態に係るハンズフリー装置の構
成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a handsfree device according to an embodiment of the present invention.
【図２】等ラウドネスレベル曲線を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an equal loudness level curve.
【図３】静寂環境下と騒音環境下でのラウドネス曲線を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing loudness curves in a quiet environment and a noise environment.
【図４】静寂環境下と騒音環境下で同ラウドネスを得る
ためのゲインを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a gain for obtaining the same loudness in a quiet environment and a noise environment.
【図５】本発明の実施形態に係るラウドネス補償制御部
の構成例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a loudness compensation control unit according to the embodiment of the present invention.
【図６】本発明の実施形態に係る周波数ゲイン調整部の
構成例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of a frequency gain adjustment unit according to the embodiment of the present invention.
１：音声処理装置、２：スピーカ、３：マイクロフォ
ン、４：電話機インタフェース装置、５：ボリュームス
イッチ、６：携帯電話機、１１：エコーキャンセラ部、
１２：音声出力処理部、１１１：推定エコー算出部、１
１２：加算器、１２１：ラウドネス補償制御部、１２
２：音声調整部、１１１１：適応フィルタ、１１１２：
係数更新部、１２１１：周囲騒音周波数帯域レベル平均
部、１２１２：騒音レベル補正部、１２１３：周波数帯
域ゲインテーブル選択部、１２１４：受話音声周波数帯
域レベル平均部、１２１５：ゲインテーブルメモリ、１
２２１：音量調整部、１２２２：周波数ゲイン調整部、
１２２３：出力アンプ、１２２２１：フィルタバンク、
１２２２２：可変ゲイン部、１２２２３：加算器。1: voice processing device, 2: speaker, 3: microphone, 4: telephone interface device, 5: volume switch, 6: mobile phone, 11: echo canceller unit,
12: voice output processing unit, 111: estimated echo calculation unit, 1
12: adder, 121: loudness compensation control unit, 12
2: voice adjustment unit, 1111: adaptive filter, 1112:
Coefficient updating unit, 1211: Ambient noise frequency band level averaging unit, 1212: Noise level correcting unit, 1213: Frequency band gain table selecting unit, 1214: Received voice frequency band level averaging unit, 1215: Gain table memory, 1
221: volume adjusting unit, 1222: frequency gain adjusting unit,
1223: output amplifier, 12221: filter bank,
12222: Variable gain part, 12223: Adder.
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