JP2012195801A - 会話支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車室内における会話をマイクとスピーカを用いて支援する装置において、騒音に応じて会話音声のレベルを制御する際に、ハウリングしにくくすることができる会話支援装置を提供する。
【解決手段】マイクで収録した音声をスピーカで出力する際のゲインを変更する乗算器１０７、１０８と、車室内の騒音レベルを分析する騒音レベル分析器１０９と、乗算器１０７、１０８の係数を算出する制御量算出器１１１と、乗算器１０７、１０８の係数を変えた際にハウリングしない最大ゲイン量を設定するハウリングマージン設定器１１２とを備え、制御量算出器１１１は、ハウリングマージン設定器１１２に設定されたハウリングマージンを考慮して、騒音レベル分析器１０９による騒音レベル分析結果に応じて乗算器１０７、１０８の係数を算出するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、会話音声をマイクで収録して車室内のスピーカで再生する会話支援装置に関するものである。

従来の会話支援装置として、前席に設置された車載電話のハンズフリーマイクから入力された音声は後席のスピーカから、また後席に設置されたマイクから入力された音声は前席のスピーカから出力されるようにしたので、前席者と後席者は前後席のマイクおよびスピーカを用いた会話が可能になり、前席スピーカ、後席スピーカから話者の音声が出力される際に該音声以外の出力を減音し、該音声とミキシングすることによって、話者の音声が強調された音が前席スピーカ、後席スピーカから出力されるので、話者の音声が聞きとりやすくなるものが知られている（例えば特許文献１参照）。

また、従来の別の会話支援装置として、座席毎にマイクを設置しておき、各マイクで集音した音から会話音声を分離し、オーディオ音や周辺ノイズの音圧レベルに応じて会話音声のゲイン補正を行い、オーディオ音と共に会話音声をスピーカから出力するようにしたものが知られている（例えば特許文献２参照）。

また、従来の別の会話支援装置として、マイクおよびスピーカを含む音響機器を用いて自動車内における人の会話を補助する車内会話補助装置であって、自動車の走行状態を検出する検出手段と、前記検出された走行状態に基づき自動車内の音響ノイズの大きさを示すノイズレベルを推定するノイズ推定手段と、前記推定されたノイズレベルに従って前記音響機器の音響特性を設定する音響制御手段とを具備することを特徴とするものが知られている（例えば特許文献３参照）。

特許第３９２１９８８号公報 特開２００２−５１３９２号公報 特開２００８−１５３７４３号公報

しかしながら、従来の会話支援装置では、音声以外の音楽信号を減音することで聞き取りやすくしているが、音楽の大きさは小さくなってしまうという問題があった。

また、別の従来の会話支援装置では、音楽や騒音のレベルに従って音声のレベルを変えているが、同一空間内に複数のマイクとスピーカがある場合には、会話音声のレベルを大きくしすぎるとハウリングしやすくなるという問題があった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、音楽のレベルを下げずに会話することができ、また、ハウリングしにくい会話支援装置を提供することを目的とする。

本発明の会話支援装置は、車室内における会話をマイクとスピーカを用いて支援する装置において、マイクで収録した音声をスピーカで出力する際のゲインを変更する乗算器と、車室内の騒音レベルを分析する騒音レベル分析器と、前記乗算器の係数を算出する制御
量算出器と、前記乗算器の係数を変えた際にハウリングしない最大ゲイン量を設定するハウリングマージン設定器とを備えた構成を有している。

本発明は、騒音によって聞こえにくくなった会話音声のレベルを騒音レベルに応じて大きくする際に、ハウリングマージンを考慮するために、ハウリングしにくいという効果を有する会話支援装置を提供することができるものである。

本発明の第１の実施の形態における車載用音響装置のブロック図 本発明の第２の実施の形態における車載用音響装置のブロック図 本発明の第３の実施の形態における車載用音響装置のブロック図 本発明の第４の実施の形態における車載用音響装置のブロック図 本発明の会話支援装置におけるミュージックキャンセラの一例を示すブロック図 本発明の会話支援装置におけるエコーキャンセラの一例を示すブロック図 本発明の会話支援装置における騒音抑圧器の一例を示すブロック図

（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態の会話支援装置について、図面を用いて説明する。
本発明の第１の実施の形態の会話支援装置を図１に示す。

図１において、会話支援装置１００は、車１１７内の前席に設置された前席マイク１１８および前席スピーカ１２０と、車１１７内の後席に設置された後席マイク１１９および後席スピーカ１２１と、接続されている。

会話支援装置１００はまた、ＣＤプレーヤ１１４などのオーディオ信号発生装置と接続されている。ＣＤプレーヤ１１４、前席マイク１１８、後席マイク１１９、前席スピーカ１２０、後席スピーカ１２１それぞれと会話支援装置１００との間に、信号を増幅するためのアンプが設けられていても良い。

また、ＣＤプレーヤ１１４、前席マイク１１８、後席マイク１１９それぞれと会話支援装置１００との間に、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が、前席スピーカ１２０、後席スピーカ１２１それぞれと会話支援装置１００との間に、ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器が設けられていても良い。

会話支援装置１００は、前席マイク１１８、後席マイク１１９に入力された音楽信号を除去するミュージックキャンセラ１０３、１０４と、同じく前席マイク１１８、後席マイク１１９に入力されたエコー成分を除去するエコーキャンセラ１０１、１０２と、同じく前席マイク１１８、後席マイク１１９に入力された騒音信号を抑圧する騒音抑圧器１０５、１０６と、前席マイク１１８、後席マイク１１９から入力された信号のゲインを変更する乗算器１０７、１０８と、ＣＤプレーヤ１１４からの音楽信号を前席マイク１１８、後席マイク１１９への入力信号と加算する加算器１１５、１１６と、前席マイク１１８、後席マイク１１９に入力された騒音信号のレベルを分析する騒音レベル分析器１０９と、ＣＤプレーヤ１１４からの音楽信号のレベルを分析する音楽信号レベル分析器１１０と、乗算器１０７、１０８のハウリングしない係数を設定するためのハウリングマージン設定器１１２と、騒音レベル分析器１０９、音楽信号レベル分析器１１０、およびハウリングマージン設定器１１２の出力信号から乗算器１０７、１０８に設定する係数を算出する制御量算出器１１１と、制御量算出器１１１で算出された係数を乗算器１０７、１０８に設定
する係数更新器１１３とで構成されている。

会話支援装置１００は、ディジタル信号処理が可能なディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）やマイコンなどで実現しても良い。

以上のように構成された会話支援装置について、図１を用いてその動作を説明する。
車１１７内の前席の搭乗者の音声は、前席に設置された前席マイク１１８で収録され、後席に設置された後席スピーカ１２１から出力される。

また、後席の搭乗者の音声は、後席に設置された後席マイク１１９で収録され、前席に設置された前席スピーカ１２０から出力される。

このように、前席での会話音声は後席のスピーカから、後席での会話音声は前席のスピーカから出力されるため、車室内での会話がしやすくなる。

しかし、例えば前席マイク１１８で収録された音声は、後席スピーカ１２１から再生されて後席マイク１１９で収録され、前席スピーカ１２０で再生されるため、また前席マイク１１８でに入力してしまう。

このような前席マイク１１８−後席スピーカ１２１−後席マイク１１９−前席スピーカ１２０−前席マイク１１８の系のゲイン（ループゲイン）が０ｄＢを超えると、一旦、前席マイク１１８に入力された信号が減衰せずにループしてしまうため、ハウリングと呼ばれる現象が発生する。

このハウリングを発生しにくくするために、スピーカからの音がマイクに入りにくくなるように、マイクの設置位置を考慮したり、マイクの特性に指向性をつけたりするが、ここではスピーカから出力された音声がマイクに入力される音声をキャンセルするエコーキャンセラを用いている。

マイクに入力される信号は音声だけでなく、ＣＤプレーヤ１１４からの音楽信号や、車室内の騒音信号もあるため、それらの信号によってもハウリングが発生し得る。
そこで、それらをキャンセルまたは抑圧するミュージックキャンセラおよび騒音抑圧処理を用いている。

前席に設置された前席マイク１１８に入力された信号は、ミュージックキャンセラ１０３、エコーキャンセラ１０１、騒音抑圧器１０５、乗算器１０７、加算器１１６を通り後席に設置された後席スピーカ１２１から車１１７内に再生される。

一方、後席に設置された後席マイク１１９に入力された信号は、同様にミュージックキャンセラ１０４、エコーキャンセラ１０２、騒音抑圧器１０６、乗算器１０８、加算器１１５を通り前席に設置された前席スピーカ１２０から車１１７内に再生される。

前席スピーカ１２０、後席スピーカ１２１からは、それぞれ後席マイク１１９、前席マイク１１８に入力された信号だけでなく、ＣＤプレーヤ１１４の出力信号である音楽信号が、それぞれ加算器１１５、１１６でマイク信号に加算されて再生される。

前席側と後席側の音声信号などに対する会話支援装置１００の動作は同様であるので、ここでは、前席マイク１１８に入力された信号が後席スピーカ１２１から再生されるまでの動作について説明する。

前席マイク１１８には、前席の搭乗者の音声だけでなく、前席スピーカ１２０から再生される音楽信号や後席マイク１１９に入力された後席の搭乗者の音声や、車１１７内の騒音信号などが入力される。

前席マイク１１８に入力された信号はまず、ミュージックキャンセラ１０３に入力される。ミュージックキャンセラ１０３のもう一方の入力信号は、ＣＤプレーヤ１１４からの音楽信号である。

ミュージックキャンセラ１０３は、前席マイク１１８に入力された信号から、ＣＤプレーヤ１１４で再生される音楽信号と相関の高い信号を除去する。

ここで、ミュージックキャンセラ１０３の動作を、図５を用いて説明する。図５は、ミュージックキャンセラ１０３の一例を示すブロック図である。

図５において、５００はミュージックキャンセラ、５０１は音楽信号入力端子、５０２はマイク信号入力端子、５０３は出力端子、５０４は適応フィルタ、５０５は適応フィルタ５０４の係数を更新する係数更新器、５０６はマイク信号入力端子５０２から入力された信号から適応フィルタ５０４の出力信号を減算する減算器である。

次に、このように構成されたミュージックキャンセラ５００の動作を説明する。前席マイク１１８の入力信号はマイク信号入力端子５０２から入力され、減算器５０６の一方の入力となる。

一方、ＣＤプレーヤ１１４からの音楽信号は音楽信号入力端子５０１から入力され、適応フィルタ５０４に入力される。適応フィルタ５０４は例えばＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタで構成され、ＦＩＲフィルタの係数を係数更新器５０５で更新することで、フィルタの特性を所望の振幅および位相特性になるようにする。

適応フィルタ５０４は、入力信号の振幅特性と位相特性を変更して出力する。適応フィルタ５０４の出力信号は、減算器５０６のもう一方の入力となる。減算器５０６は、マイク信号から適応フィルタ５０４の出力信号を減算して出力する。

減算器５０６は出力端子５０３に接続され、減算器５０６の出力信号は、ミュージックキャンセラ５００の出力となる。

係数更新器５０５は、音楽信号入力端子５０１から入力された音楽信号と減算器５０６の出力信号とから、例えばＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムを用いて適応フィルタ５０４の係数を更新する。

ＬＭＳアルゴリズムは、ＦＩＲフィルタの係数を誤差の２乗和が最小になるように逐次更新するアルゴリズムである。

誤差をマイク信号から音楽信号を減算する減算器５０６の出力信号として、適応フィルタ５０４の係数を更新すれば、マイク信号から音楽信号と相関の高い信号だけを除去するように適応フィルタ５０４の係数を設定することができる。

このように、ミュージックキャンセラ５００は、マイク信号から相関の高い信号だけを除去して、出力するように動作する。

次に、エコーキャンセラ１０１の動作について説明する。ミュージックキャンセラ１０３の出力信号は、エコーキャンセラ１０１の一方の入力となる。

エコーキャンセラ１０１のもう一方の入力は、後席用のエコーキャンセラ１０２の出力信号である。エコーキャンセラ１０２の出力信号は、後席マイク１１９に入力された信号がミュージックキャンセラ１０４およびエコーキャンセラ１０２によって処理された後の信号である。

エコーキャンセラ１０１は、前席マイク信号から、後席の搭乗者の音声と相関の高い信号を除去するように動作する。

ここで、エコーキャンセラ１０１の動作を、図６を用いて説明する。図６は、エコーキャンセラ１０１の一例を示すブロック図である。

図６において、６００はエコーキャンセラ、６０１は後席マイク信号入力端子、６０２は前席マイク信号入力端子、６０３は出力端子、６０４は適応フィルタ、６０５は適応フィルタ６０４の係数を更新する係数更新器、６０６は前席マイク信号入力端子６０２から入力された信号から適応フィルタ６０４の出力信号を減算する減算器である。

次に、このように構成されたエコーキャンセラ６００の動作を説明する。前席マイク１１８への入力信号は前席マイク信号入力端子６０２から入力され、減算器６０６の一方の入力となる。

一方、後席マイク１１９への入力信号は後席マイク信号入力端子６０１から入力され、適応フィルタ６０４に入力される。

適応フィルタ６０４は、ミュージックキャンセラと同様に例えばＦＩＲフィルタで構成され、ＦＩＲフィルタの係数を係数更新器６０５で更新することで、フィルタの特性を所望の振幅および位相特性になるようにする。

適応フィルタ６０４は、入力信号の振幅特性と位相特性を変更して出力する。適応フィルタ６０４の出力信号は、減算器６０６のもう一方の入力となる。

減算器６０６は、前席のマイク信号から適応フィルタ６０４の出力信号を減算して出力する。減算器６０６は出力端子６０３に接続され、減算器６０６の出力信号は、エコーキャンセラ６００の出力となる。

係数更新器６０５は、後席マイク信号入力端子６０１から入力された後席マイク信号と減算器６０６の出力信号とから、ミュージックキャンセラと同様に例えばＬＭＳアルゴリズムを用いて適応フィルタ６０４の係数を更新する。

ＬＭＳアルゴリズムにおける誤差を減算器６０６の出力信号として、適応フィルタ６０４の係数を更新すれば、前席マイク信号から後席マイク信号と相関の高い信号だけを除去するように適応フィルタ６０４の係数を設定することができる。

ここで、エコーキャンセラ１０１に入力される信号は、前席マイク信号および後席マイク信号であるが、ミュージックキャンセラ１０３および１０２によって音楽信号が除去されるため、前席マイク信号には前席の搭乗者の音声が、また後席マイク信号には後席の搭乗者の音声が大きく存在していることになる。

ただし、前席マイク信号には、前席スピーカ１２０から再生された後席の搭乗者の音声も存在している。そのため、エコーキャンセラ６００は、前席マイク信号から、後席の搭乗者の音声と高い信号だけを除去して、出力するように動作する。

次に、騒音抑圧器１０５の動作について説明する。エコーキャンセラ１０１の出力信号は、騒音抑圧器１０５に入力される。騒音抑圧器１０５は、入力信号から定常的な騒音信号を抑圧するように動作する。

ここで、騒音抑圧器１０５の動作を、図７を用いて説明する。図７は、騒音抑圧器１０５の一例を示すブロック図である。図７において、７００は騒音抑圧器、７０１は入力端子、７０２は出力端子、７０３は入力信号のゲインを変える乗算器、７０４は入力信号に含まれる騒音のレベルを推定する騒音レベル推定器、７０５は乗算器７０３の係数を算出する係数算出器、７０６は乗算器７０３の係数を更新する係数更新器である。

次に、このように構成された騒音抑圧器７００の動作を説明する。入力端子７０１に入力された信号は、乗算器７０３によってゲインが変えられ、出力端子７０２から出力される。

入力端子７０１に入力された信号はまた、騒音レベル推定器７０４に入力され、騒音レベルが推定される。

入力信号が音声に騒音が重畳されたような信号の場合、騒音レベル推定器７０４は、例えば最小値検出のような処理により騒音レベルを推定する。

このような処理を行うことにより、音声が存在しない時間区間での定常的な騒音レベルを検出することができる。

騒音レベル推定方法は、音声区間以外の区間における騒音レベルの平均をとることで推定する方法としても良い。

この場合にも、定常的な騒音レベルを検出することができる。騒音レベル推定器７０４によって推定された騒音レベルは、係数算出器７０５の一方の入力となる。

係数算出器７０５のもう一方の入力は、入力端子７０１から入力された入力信号である。係数算出器７０５は、乗算器７０３に設定する係数を算出する。

係数は、例えば以下のようにすれば算出することができる。いま、入力信号の振幅値をＸ、騒音レベル推定器７０４で推定された騒音の振幅値をＮとすると、出力信号の振幅値Ｙを、
Ｙ ＝ Ｘ − Ｎ
のようにすれば、入力信号の振幅値から騒音信号の振幅値を減算したものが出力信号の振幅値となるようにすることができる。上式の両辺をＸで割ると、
Ｙ／Ｘ ＝ （Ｘ − Ｎ）／Ｘ
したがって、
Ｙ ＝ Ｈ・Ｘ
のように表すことができる。ただし、Ｈは、
Ｈ ＝ （Ｘ − Ｎ）／Ｘ
である。

このＨを乗算器の係数として入力信号に乗算すれば、出力信号としてノイズ信号が減算
されたものが得られる。

ただし、これらの式は、振幅値として表したものであるので、出力信号の位相成分は、入力信号の位相成分と同じものを用いるものとする。

なお、以上の説明は、信号全体で１つの乗算を行うこととして説明したが、入力信号を複数の周波数バンドに分割し、各周波数バンドごと騒音レベルを推定し、乗算処理を行うようにしても良い。

この場合には、より詳細な制御が可能になり、騒音抑圧効果が向上するという効果を有する。

次に、騒音抑圧器１０５によって、騒音が抑圧された信号は、乗算器１０７によってゲインが変えられ、加算器１１６の一方の入力となる。

加算器１１６のもう一方の入力は、ＣＤプレーヤ１１４からの音楽信号である。加算器１１６は、ミュージックキャンセラ１０３によって音楽信号が除去され、エコーキャンセラ１０１によって前席スピーカ１２０から出力された後席の搭乗者の音声が除去され、騒音抑圧器１０５によって騒音が抑圧された前席マイク１１８で収録された前席の搭乗者の音声と、音楽信号とを加算し、出力する。加算器１１６の出力信号は、後席スピーカ１２１から、車１１７内に再生される。

一方、前席マイク１１８、後席マイク１１９への入力信号は、騒音レベル分析器１０９に入力される。騒音レベル分析器１０９は、マイクの信号から車１１７内の騒音レベルを分析する。騒音レベルの分析は、前述の騒音抑圧器１０５の騒音レベル推定と同様の処理を行えば良い。

なお、騒音レベル分析器１０９を設けて騒音レベルを分析するようにしたが、騒音抑圧器１０５、１０６が設けてある場合には、騒音抑圧器１０５、１０６で推定した騒音レベルを騒音レベル分析結果としても良い。

この場合には、騒音レベル分析にかかる処理量を削減することができ、システムを小さくすることができるという効果を有する。

また、騒音レベル分析器１０９に入力される信号は、前席マイク１１８と後席マイク１１９の信号としたが、どちらか片方の信号だけでも良い。

この場合にも、騒音レベル分析が１つのマイク信号の分析となるので、騒音レベル分析にかかる処理量を削減することができる。

騒音レベル分析器１０９で分析された騒音レベルは、制御量算出器１１１の一方の入力となる。制御量算出器１１１のもう一方の入力は、音楽信号レベル分析器１１０で分析された音楽信号のレベルである。

音楽信号レベル分析器１１０は、ＣＤプレーヤ１１４からの音楽信号を入力し、音楽信号レベルを分析する。

音楽信号レベル分析器１１０の分析方法は、一定の時間間隔ごと音楽信号のエネルギーを計算したり、音楽信号の周波数分析をするようにすれば良い。

制御量算出器１１１は、騒音レベル分析器１０９によって分析された騒音レベルと、音楽信号レベル分析器１１０で分析された音楽レベルと、ハウリングマージン設定器１１２で設定されたハウリングマージンとから、乗算器１０７および１０８に設定する係数を算出する。

制御量算出器１１１によって算出された係数は、係数更新器１１３によって乗算器１０７および１０８の係数として設定される。

次に、ハウリングマージン設定器１１２で設定されたハウリングマージンを用いた、制御量算出器１１１での制御量算出方法を説明する。

ハウリングマージン設定器１１２には、あらかじめ測定や計算などをして求めたハウリングが発生し得る系のゲインから、ハウリングしない最大のゲインを設定しておく。
または、ハウリングしない最大のゲインを、測定などにより求めておく。車１１７内に音楽や騒音が存在すると前後席での会話が聞き取りにくくなるため、制御量算出器１１１は、騒音レベル分析器１０９で分析した騒音レベルや、音楽信号レベル分析器１１０で分析した音楽レベルに応じて、前席スピーカ１２０、後席スピーカ１２１から出力される音声のレベルを大きくするように制御量を算出するが、その際に、ハウリングマージン設定器１１２で設定されたハウリングマージンを超えない制御量とする。

制御量をこのようにすることで、騒音レベルや音楽レベルに応じて音声レベルを大きくしても、ハウリングしないようにすることができる。

なお、ハウリングマージン設定器１１２で設定するハウリングマージンは、乗算器１０７、１０８で異なる係数となるように設定しても良い。

この場合には、例えば乗算器１０７の係数よりも乗算器１０８の係数の方を大きいハウリングマージンとすることで、後席の搭乗者の音声が前席で再生される音をより大きくすることができ、後席優先のような設定をすることができるという効果を有する。

また、騒音や音楽がないとき、騒音だけがあるとき、音楽だけがあるとき、騒音と音楽があるときそれぞれの場合で、異なるハウリングマージンを設定しても良い。

この場合には、詳細なハウリングマージンの設定がされるため、よりハウリングしにくくなるという効果を有する。

このような本発明の第１の実施の形態の会話支援装置によれば、車室内における会話をマイクとスピーカを用いて支援する装置において、マイクで収録した音声をスピーカで出力する際のゲインを変更する乗算器と、車室内の騒音レベルを分析する騒音レベル分析器と、車室内で再生される音楽信号のレベルを分析する音楽レベル分析器と、前記乗算器の係数を算出する制御量算出器と、前記乗算器の係数を変えた際にハウリングしない最大ゲイン量を設定するハウリングマージン設定器とを設けることにより、騒音や音楽のレベルに応じて会話音声のレベルを制御する際に、ハウリングマージンを考慮した制御ができるため、ハウリングしにくくすることができるものである。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の第２の実施の形態の会話支援装置を図２に示す。

図２において、会話支援装置２００は、車２１６内の前席に設置された前席マイク２１７および前席スピーカ２１９と、車２１６内の後席に設置された後席マイク２１８および
後席スピーカ２２０と、接続されている。

会話支援装置２００はまた、ＣＤプレーヤ２１３などのオーディオ信号発生装置と接続されている。

会話支援装置２００は、前席マイク２１７、後席マイク２１８に入力された音楽信号を除去するミュージックキャンセラ２０３、２０４と、同じく前席マイク２１７、後席マイク２１８に入力されたエコー成分を除去するエコーキャンセラ２０１、２０２と、同じく前席マイク２１７、後席マイク２１８に入力された騒音信号を抑圧する騒音抑圧器２０５、２０６と、前席マイク２１７、後席マイク２１８から入力された信号のゲインを変更する乗算器２０７、２０８と、ＣＤプレーヤ２１３からの音楽信号を前席マイク２１７、後席マイク２１８への入力信号と加算する加算器２１４、２１５と、騒音抑圧器２０５、２０６の出力信号から音声区間を検出する音声区間検出器２０９と、ハウリングしない乗算器２０７、２０８の係数を設定するためのハウリングマージン設定器２１１と、音声区間検出器２０９およびハウリングマージン設定器２１１の出力信号から乗算器２０７、２０８に設定する係数を算出する制御量算出器２１０と、制御量算出器２１０で算出された係数を乗算器２０７、２０８に設定する係数更新器２１２とで構成されている。

会話支援装置２００は、ディジタル信号処理が可能なＤＳＰやマイコンなどで実現しても良い。

以上のように構成された会話支援装置について、図２を用いてその動作を説明する。

エコーキャンセラ２０１、２０２、ミュージックキャンセラ２０３、２０４、騒音抑圧器２０５、２０６、乗算器２０７、２０８、係数更新器２１２、ＣＤプレーヤ２１３、加算器２１４、２１５、前席マイク２１７、後席マイク２１８、前席スピーカ２１９、後席スピーカ２２０の動作は、前記実施の形態１と同様である。

次に、制御量算出器２１０での制御量算出方法を説明する。

まず、音声区間検出器２０９は、ミュージックキャンセラ２０３、エコーキャンセラ２０１、騒音抑圧器２０５を通った車２１６の前席に設置された前席マイク２１７に入力された信号、およびミュージックキャンセラ２０４、エコーキャンセラ２０２、騒音抑圧器２０６を通った車２１６の後席に設置された後席マイク２１８に入力された信号から、前席の搭乗者または後席の搭乗者が発声している区間である音声区間を検出する。

音声区間は、レベルのしきい値を設定しておき、そのしきい値より大きい信号が存在する区間、またはそのしきい値より大きい信号が存在する前後の区間を音声区間とすることで、検出することができる。

なお、レベルの大きさだけでなく、音声の特徴（たとえばピッチ）が存在するかどうかを加えて検出するようにしても良い。

この場合には、音声区間の検出がより精度良くできるという効果を有する。ハウリングマージン設定器２１１には、前席の搭乗者のみが発声している場合、後席の搭乗者のみが発声している場合、前席と後席の搭乗者の両方が発声している場合のそれぞれについて、あらかじめ測定や計算などをしてハウリングマージンを設定しておく。

これは、前席と後席の搭乗者両方が発声しているときは、マイクに入力された音声がスピーカから再生されまたマイクに入力される系が２系統あるが、どちらか片方のみが発声
しているときはその系が１系統しかないために、よりハウリングマージンを大きくとれるためである。

制御量算出器２１０は、音声区間検出器２０９によって検出された前後席の搭乗者のどちらが発声しているかの情報と、ハウリングマージン設定器２１１によって設定されたハウリングマージンとを用いて、乗算器２０７、２０８に設定する係数を算出する。制御量算出器２１０は、前述のように、前後席の搭乗者のうちどちらか片方が発声しているときは、発声している側のマイクに接続されている乗算器２０７または２０８の係数を大きく設定する。

なお、発声している側の乗算器の係数を大きくするとともに、発声していない側の乗算器の係数を小さくするようにしても良い。

この場合には、発声していない側の系のゲインを小さくすることができるため、よりハウリングしにくくなるという効果を有する。

また、制御量算出器２１０は、前後席の搭乗者の両方が発声している場合には、どちらか片方が発声しているときの発声側の乗算器２０７または２０８に設定した係数よりも、小さな係数を乗算器２０７および２０８に設定するようにする。

なお、前後席の搭乗者の両方が発声している場合のハウリングマージン設定器１１２で設定するハウリングマージンは、乗算器１０７、１０８で異なる係数となるように設定しても良い。

この場合には、大きな係数を設定した側の搭乗者の音声をより大きくすることができ、前席または後席優先のような設定をすることができるという効果を有する。

このような本発明の第２の実施の形態の会話支援装置によれば、車室内における会話をマイクとスピーカを用いて支援する装置において、マイクで収録した音声をスピーカで出力する際のゲインを変更する乗算器と、マイク信号から音声区間を検出する音声区間検出器と、前記乗算器の係数を算出する制御量算出器と、前記乗算器の係数を変えた際にハウリングしない最大ゲイン量を設定するハウリングマージン設定器とを設けることにより、搭乗者の会話の状況に応じたハウリングマージンを考慮した制御ができるため、ハウリングしにくくすることができるものである。
（実施の形態３）
つぎに、本発明の第３の実施の形態の会話支援装置を図３に示す。

図３において、会話支援装置３００は、車３１６内の前席に設置された前席マイク３１７および前席スピーカ３１９と、車３１６内の後席に設置された後席マイク３１８および後席スピーカ３２０と、接続されている。

会話支援装置３００はまた、ＣＤプレーヤ３１３などのオーディオ信号発生装置と接続されている。会話支援装置３００は、前席マイク３１７、後席マイク３１８に入力された音楽信号を除去するミュージックキャンセラ３０３、３０４と、同じく前席マイク３１７、後席マイク３１８に入力されたエコー成分を除去するエコーキャンセラ３０１、３０２と、同じく前席マイク３１７、後席マイク３１８に入力された騒音信号を抑圧する騒音抑圧器３０５、３０６と、前席マイク３１７、後席マイク３１８から入力された信号のゲインを変更する乗算器３０７、３０８と、ＣＤプレーヤ３１３からの音楽信号を前席マイク３１７、後席マイク３１８への入力信号と加算する加算器３１４、３１５と、騒音抑圧器３０５、３０６の出力信号からエコーキャンセラ３０２、３０３で除去しきれなかったエ
コー成分を分析する残留エコー分析器３０９と、ハウリングしない乗算器３０７、３０８の係数を設定するためのハウリングマージン設定器３１１と、残留エコー分析器３０９およびハウリングマージン設定器３１１の出力信号から乗算器３０７、３０８に設定する係数を算出する制御量算出器３１０と、制御量算出器３１０で算出された係数を乗算器３０７、３０８に設定する係数更新器３１２とで構成されている。

会話支援装置３００は、ディジタル信号処理が可能なＤＳＰやマイコンなどで実現しても良い。

以上のように構成された会話支援装置について、図３を用いてその動作を説明する。

エコーキャンセラ３０１、３０２、ミュージックキャンセラ３０３、３０４、騒音抑圧器３０５、３０６、乗算器３０７、３０８、係数更新器３１２、ＣＤプレーヤ３１３、加算器３１４、３１５、前席マイク３１７、後席マイク３１８、前席スピーカ３１９、後席スピーカ３２０の動作は、前記実施の形態１と同様である。

次に、制御量算出器３１０での制御量算出方法を説明する。まず、残留エコー分析器３０９は、騒音抑圧器３０５、３０６の出力信号を用いて、エコーキャンセラ３０１、３０２で除去しきれなかった残留エコーの量を分析する。残留エコーの量は、例えば、マイクで収録したい音声以外の音声がどの程度あるかを分析すれば良い。

例えば、レベルのしきい値を設定しておき、そのしきい値より小さな音声を分析することで、残留エコーの量を分析することができる。残留エコー分析器３０９で分析する信号を、エコーキャンセラ３０１、３０２の出力信号でなく、騒音抑圧器３０５、３０６の出力信号としたのは、騒音抑圧器３０５、３０６による騒音抑圧処理により小さな残留エコーは騒音と共に抑圧される可能性があるからである。

なお、残留エコーの分析に、レベルの大きさだけでなく音声の特徴が存在するかどうかを加えて検出するようにしても良い。

この場合には、分析しようとしているしきい値より小さな信号が、音声か音声でないかが区別でき残留エコー分析精度が向上するという効果を有する。

この残留エコーが大きいということは、マイクに入力された音がスピーカから出力されてまたマイクに入力する系のゲインが大きいということであるため、ハウリングしやすくなる。

そこで、ハウリングマージン設定器３１１には、残留エコーが小さなときにはハウリングマージンが大きいというように、残留エコーの量に応じたハウリングマージンを設定しておく。

そして、制御量算出器３１０は、残留エコー分析器３０９の出力信号と、ハウリングマージン設定器３１１の出力とから、乗算器３０７、３０８に設定する係数を算出する。制御量算出器３１０は、残留エコー分析器３０９によって分析した残留エコーのレベルが小さなときは乗算器３０７、３０８の係数を大きく、逆に残留エコーのレベルが大きなときは乗算器３０７、３０８の係数を小さく設定するようにする。

このような本発明の第３の実施の形態の会話支援装置によれば、車室内における会話をマイクとスピーカを用いて支援する装置において、マイクで収録した音声をスピーカで出力する際のゲインを変更する乗算器と、スピーカから出力された音声が再度マイクに入力
することで発生するエコー成分を除去するエコーキャンセラと、エコーキャンセラによって除去しきれなかったエコー成分を分析する残留エコー分析器と、残留エコーの量に応じたハウリングマージンを設定するハウリングマージン設定器と、前記乗算器の係数を算出する制御量算出器とを設けることにより、残留エコーの量に応じたハウリングマージンを考慮した制御ができるため、ハウリングしにくくすることができるものである。
（実施の形態４）
つぎに、本発明の第４の実施の形態の会話支援装置を図４に示す。

図４において、会話支援装置４００は、車４１６内の前席に設置された前席マイク４１７および前席スピーカ４１９と、車４１６内の後席に設置された後席マイク４１８および後席スピーカ４２０と、接続されている。

会話支援装置４００はまた、ＣＤプレーヤ４１３などのオーディオ信号発生装置と接続されている。会話支援装置４００は、前席マイク４１７、後席マイク４１８に入力された音楽信号を除去するミュージックキャンセラ４０３、４０４と、同じく前席マイク４１７、後席マイク４１８に入力されたエコー成分を除去するエコーキャンセラ４０１、４０２と、同じく前席マイク４１７、後席マイク４１８に入力された騒音信号を抑圧する騒音抑圧器４０５、４０６と、前席マイク４１７、後席マイク４１８から入力された信号のゲインを変更する乗算器４０７、４０８と、ＣＤプレーヤ４１３からの音楽信号を前席マイク４１７、後席マイク４１８への入力信号と加算する加算器４１４、４１５と、エコーキャンセラ４０１、４０２の係数から残留エコーの成分を推定するフィルタ係数分析器４０９と、ハウリングしない乗算器４０７、４０８の係数を設定するためのハウリングマージン設定器４１１と、フィルタ係数分析器４０９およびハウリングマージン設定器４１１の出力信号から乗算器４０７、４０８に設定する係数を算出する制御量算出器４１０と、制御量算出器４１０で算出された係数を乗算器４０７、４０８に設定する係数更新器４１２とで構成されている。

会話支援装置４００は、ディジタル信号処理が可能なＤＳＰやマイコンなどで実現しても良い。

以上のように構成された会話支援装置について、図４を用いてその動作を説明する。

エコーキャンセラ４０１、４０２、ミュージックキャンセラ４０３、４０４、騒音抑圧器４０５、４０６、乗算器４０７、４０８、係数更新器４１２、ＣＤプレーヤ４１３、加算器４１４、４１５、前席マイク４１７、後席マイク４１８、前席スピーカ４１９、後席スピーカ４２０の動作は、前記実施の形態１と同様である。

次に、制御量算出器４１０での制御量算出方法を説明する。まず、フィルタ係数分析器４０９は、エコーキャンセラ４０１、４０２のフィルタ係数の大きさの変化量を分析する。

前記実施の形態１で説明したようにエコーキャンセラ４０１、４０２を、ＦＩＲフィルタを用いて構成した場合、フィルタ係数分析器４０９で分析する係数は、このＦＩＲフィルタの係数である。

このＦＩＲフィルタの係数は、適応アルゴリズムによって逐次更新されるため、最適値に近い係数値を持つときは、係数値の変化量は少なくなる。逆に、最適値から離れている場合には、係数値の変化量は大きくなる。つまり、係数の変化量が大きいときにはエコーが十分に除去しきれておらず、係数の変化量が小さいときにはエコーが十分に除去されていると推定できる。

フィルタ係数分析器４０９は、このようにエコーキャンセラ４０１、４０２のフィルタ係数の大きさの変化を分析し、エコーが十分抑圧されているかいないかを判定する。エコーが十分に抑圧されていないときは、マイクに入力された音がスピーカから出力されてまたマイクに入力する系のゲインが大きく、ハウリングしやすくなる。

そこで、ハウリングマージン設定器４１１には、エコーキャンセラの係数の変化量が小さなときにはハウリングマージンが大きいというように、エコーキャンセラの係数の変化量に応じたハウリングマージンを設定しておく。

そして、制御量算出器４１０は、フィルタ係数分析器４０９の出力信号と、ハウリングマージン設定器４１１の出力とから、乗算器４０７、４０８に設定する係数を算出する。このような本発明の第４の実施の形態の会話支援装置によれば、車室内における会話をマイクとスピーカを用いて支援する装置において、マイクで収録した音声をスピーカで出力する際のゲインを変更する乗算器と、スピーカから出力された音声が再度マイクに入力することで発生するエコー成分を除去するエコーキャンセラと、エコーキャンセラの係数の変化を分析するフィルタ係数分析器と、フィルタ係数の変化量に応じたハウリングマージンを設定するハウリングマージン設定器と、前記乗算器の係数を算出する制御量算出器とを設けることにより、フィルタ係数の変化量つまり残留エコーの量に応じたハウリングマージンを考慮した制御ができるため、ハウリングしにくくすることができるものである。

以上のように、本発明にかかる会話支援装置は、騒音によって聞こえにくくなった会話音声のレベルを騒音レベルに応じて大きくする際などにハウリングマージンを考慮したり、エコーの量に応じたハウリングマージンを考慮するために、ハウリングしにくいという効果を有し、例えば車の前後席で会話をする際に、前後席の距離が離れていたり、車室内に騒音や音楽が存在することなどで会話がしにくくなってしまうものを、会話音声をマイクで収録して車室内のスピーカで再生することによって会話がしやすくなるようにする会話支援装置等として有用である。

１００、２００、３００、４００ 会話支援装置
１０１、１０２、２０１、２０２、３０１、３０２、４０１、４０２、６００ エコーキャンセラ
１０３、１０４、２０３、２０４、３０３、３０４、４０３、４０４、５００ ミュージックキャンセラ
１０５、１０６、２０５、２０６、３０５、３０６、４０５、４０６、７００ 騒音抑圧器
１０７、１０８。２０７、２０８、３０７、３０８、４０７、４０８、７０３ 乗算器
１０９ 騒音レベル分析器
１１０ 音楽信号レベル分析器
１１１、２１０、３１０、４１０ 制御量算出器
１１２、２１１、３１１、４１１ ハウリングマージン設定器
１１３、２１２、３１２、４１２、５０５、６０５、７０６ 係数更新器
１１４、２１３、３１３、４１３ ＣＤプレーヤ
１１５、１１６、２１４、２１５、３１４、３１５、４１４、４１５ 加算器
１１７、２１６、３１６、４１６ 車
１１８、２１７、３１７、４１７ 前席マイク
１１９、２１８、３１８、４１８ 後席マイク
１２０、２１９、３１９、４１９ 前席スピーカ
１２１、２２０、３２０、４２０ 後席スピーカ
２０９ 音声区間検出器
３０９ 残留エコー分析器
４０９ フィルタ係数分析器
５０１ 音楽信号入力端子
５０２ マイク信号入力端子
５０３、６０３、７０２ 出力端子
５０４、６０４ 適応フィルタ
５０６、６０６ 減算器
６０１ 後席マイク信号入力端子
６０２ 前席マイク信号入力端子
７０１ 入力端子
７０４ 騒音レベル推定器
７０５ 係数算出器

Claims (8)

1. マイクとスピーカとに接続され、車室内における会話を前記マイクと前記スピーカを用いて支援する会話支援装置において、
   マイクで収録した音声のゲインを変更する乗算器と、車室内の騒音レベルを分析する騒音レベル分析器と、前記乗算器の係数を算出する制御量算出器と、前記乗算器の最大ゲイン量を設定するハウリングマージン設定器とを備え、
   前記制御量算出器は、前記ハウリングマージン設定器により設定されたハウリングマージンに基づいて、前記騒音レベル分析器による騒音レベル分析結果に応じて前記乗算器の係数を算出することを特徴とする会話支援装置。
2. マイクとスピーカとに接続され、車室内における会話を前記マイクと前記スピーカを用いて支援する会話支援装置において、
   マイクで収録した音声のゲインを変更する乗算器と、車室内で再生される音楽信号レベルを分析する音楽レベル分析器と、前記乗算器の係数を算出する制御量算出器と、前記乗算器の最大ゲイン量を設定するハウリングマージン設定器とを備え、
   前記制御量算出器は、前記ハウリングマージン設定器により設定されたハウリングマージンに基づいて、前記音楽レベル分析器による音楽信号レベル分析結果に応じて前記乗算器の係数を算出することを特徴とする会話支援装置。
3. マイクとスピーカとに接続され、車室内における会話を前記マイクと前記スピーカを用いて支援する会話支援装置において、
   マイクで収録した音声のゲインを変更する乗算器と、マイクで収録された信号の音声区間を検出する音声区間検出器と、前記乗算器の係数を算出する制御量算出器と、前記音声区間検出器によって検出された音声区間から判別される会話状態に応じたハウリングマージンを設定するハウリングマージン設定器とを備え、
   前記制御量算出器は、前記ハウリングマージン設定器により設定されたハウリングマージンに基づいて、前記音声区間検出器によって検出された音声区間から判別される会話状態に応じて前記乗算器の係数を算出することを特徴とする会話支援装置。
4. マイクとスピーカとに接続され、車室内における会話を前記マイクと前記スピーカを用いて支援する会話支援装置において、
   マイクで収録した音声のゲインを変更する乗算器と、スピーカから出力された音声が再度マイクに入力することで発生するエコー成分を除去するエコーキャンセラと、前記エコーキャンセラによって除去しきれなかったエコー成分を分析する残留エコー分析器と、前記乗算器の係数を算出する制御量算出器と、前記残留エコー分析器によって分析された残留エコーの量に応じたハウリングマージンを設定するハウリングマージン設定器とを備え、
   前記制御量算出器は、前記ハウリングマージン設定器により設定されたハウリングマージンに基づいて、前記残留エコー分析器によって分析された残留エコーの量に応じて前記乗算器の係数を算出することを特徴とする会話支援装置。
5. マイクとスピーカとに接続され、車室内における会話を前記マイクと前記スピーカを用いて支援する会話支援装置において、
   マイクで収録した音声のゲインを変更する乗算器と、スピーカから出力された音声が再度マイクに入力することで発生するエコー成分を除去するエコーキャンセラと、前記エコーキャンセラのフィルタ係数の変化量を分析するフィルタ係数分析器と、前記乗算器の係数を算出する制御量算出器と、前記フィルタ係数分析器によって分析されたフィルタ係数の変化量に応じたハウリングマージンを設定するハウリングマージン設定器とを備え、
   前記制御量算出器は、前記ハウリングマージン設定器により設定されたハウリングマー
   ジンに基づいて、前記フィルタ係数分析器によって分析されたフィルタ係数の変化量に応じて前記乗算器の係数を算出することを特徴とする会話支援装置。
6. 前記スピーカから出力された音声が再度前記マイクに入力することで発生するエコー成分を除去するエコーキャンセラを備え、
   前記エコーキャンセラが前記マイクに入力するエコー成分を除去することを特徴とする請求項１ないし３記載の会話支援装置。
7. 前記マイクに入力する信号のうち前記車室内にて再生される音楽信号を除去するミュージックキャンセラを備え、
   前記ミュージックキャンセラがマイクに入力する音楽信号を除去することでハウリングしにくくしたことを特徴とする請求項１ないし５記載の会話支援装置。
8. 前記マイクに入力する信号のうち前記車室内に存在する騒音信号を抑圧する騒音抑圧器を備え、
   前記騒音抑圧器がマイクに入力する騒音信号を抑圧することを特徴とする請求項１ないし５記載の会話支援装置。