PC音声通話、ボイスチャット等

エコーキャンセラーの用途・応用 : Artifit Voice
Artifit Voice / アーティフィット ボイス

ARI製品情報 AURASOUND社の輸入製品

製品情報 : Products Information
株式会社エーアールアイ / Amenity Research Institute
ARI CO.,LTD.

PC音声通話、ボイスチャット | エコーキャンセラーソフトウェア

PCを音声通話機器としてTV会議やボイスチャットなどで利用されることは、 めずらしくありません。 現在では、PCの処理性能が向上し、 外付け機器は最低限度の構成であっても音声の信号処理部を本体のCPUで実現されることが多くなっています。

PC音声通話、ボイスチャット | エコーキャンセラー適用用途/応用

01 | PC音声通話用
エコーキャンセラーの特長

PC音声通話用エコーキャンセラーモジュール

PCを音声通話機器として利用した場合には、 ハードウェアとして販売されているエコーキャンセラーのような能力を持たず、 古典的なエコーサプレッサーを用いた通話用ソフトウェアもあり、 適応型エコーキャンセラーを用いていたとしても、 会議システムなどの通話機器で実現されているレベルの 音響エコーや環境ノイズに対応する性能を持たないことが一般的です。

アーティフィット・ボイス シリーズのPC用エコーキャンセラーモジュール、ドライバーは、 低機能なアプリケーションのエコーキャンセラーや音声処理部を改善したいとお考えの方に向けて開発しているものです。

  • PCでも高音質な音声処理が実現可能
  • 音声処理構成をカスタマイズ可能
  • アプリケーション用に静的組み込み可能
  • ドライバー版として対応可能
PC向け
エコーキャンセラーの特長
PC版の機能、ステレオ

基本的に他の応用分野で組み込み用として開発しているものと 同じ音声処理機能をオプションまで含めてPC用に提供可能です。

現在、組み込み用途では、まだ、あまり製品に採用されていない ステレオ・エコーキャンセラーも候補として ご検討いただくことも可能です。

アプリケーションでのご利用

お客様が開発されているアプリケーションソフトウェアに組み込まれる場合、 全てをアプリケーション層で実行するとPCの処理内容によっては、 音声の連続性が保てなくなる可能性があります。

高性能なPCであってもOSのタスクスケジューリングによって音声の転送が滞ることが発生します。 そのような場合には、ドライバー版をご利用いただくことで音声処理部が滞ることなく アプリケーションの処理を実現していただくことが可能になります。

PCアプリケーションやドライバーの場合には、 配布条件によってはJSTの特許使用許諾のための契約条件を満たせない可能性が考えられますので、 NDAを締結していただいた上、配布条件、ご利用方法等についてはご相談ください。

01.PC音声通話用 エコーキャンセラーの特長 : 適用用途・応用分野

02 | PC音声通話における
音響エコーの発生と抑制

PC音声通話の
エコーキャンセラー
PC音声通話の エコーキャンセラー

PCを音声通話機器として利用される方法や目的は多様ですが、大きく分けると、 PCアプリケーションを利用しながらの通話と通信機器の代用として利用されるケースに分かれます。

どちらの場合も基本的に音響エコーの発生する経路とエコーキャンセラーの役割は同様に、 スピーカーから出力している送話音声がエコーとしてマイクから送信するのを抑制します (音声認識システムの場合には音声通話時のエコーキャンセラーとは少しだけ目的が異なります)

PC音声通話で発生する音響エコー

PC音声通話の
音響エコー
PC音声通話で発生する音響エコー

エコーキャンセラーが機能していない状態では、 スピーカーから出力された通話相手の音声が受信側の空間を通してマイクに入力された音がそのまま戻ります。 通話先には回線を往復する遅延時間を伴いながら受話側の部屋の反響した音声が戻るため会話がしにくい状況が生じます。 この受話側から送話側に戻る音が音響エコーです。

PC ヘッドセット、ヘッドホン イメージ

スピーカーで通話する場合とヘッドセットを利用した場合では、音響エコーの程度や音質はかなり異なりますが、 エコーが発生するしくみはヘッドセットでも同様です。したがって、密閉型のヘッドホンを利用しているケースでは 音響エコーは発生しませんが、オープンエアー型のヘッドセットで本人以外にも送話音声が聞こえるような状況の場合には、 スピーカー通話時ほどではないにせよ音響エコーは発生します。

ヘッドセットを用いた音声通話に問題をお持ちのケースでは、音響エコーによる通話品質より、 環境雑音やBGMなどが送話音声のS/Nを低下させているケースではないかと考えられます。 環境雑音の抑制についてもアーティフィット・ボイスの音声機能の対象範囲です(後述します)

エコーキャンセラーによるエコーの抑制

PC音声通話 - 音響エコーの抑圧
PC音声通話で発生する音響エコーの抑制

受話側のスピーカーとマイクの間で発生した音響エコーは受話側のエコーキャンセラーによって抑制されます。 適応型エコーキャンセラーは、スピーカーから出力された送話側(相手)の音声が、 受話側の室内を伝搬してマイクに到達する特性(伝達関数)を推定し、 入力された信号から音響エコーを抑制する働きをします。

適応フィルターによるキャンセル動作

この働きは適応フィルターによって実現されます。 適応フィルターの信号処理上の基本的な性質は、 スピーカーへの出力信号とマイクからの入力信号を用いて入力信号中に発生しているエコー成分を推定し、 推定に基づいて入力信号からエコー成分を引くことでエコーを抑制しています。

適応フィルターは、常時、推定機能を続け、エコー成分がそろった状態になると性能をフルに発揮します。 逆に、空間内の状況が変化したり入力信号に突発的な音が入った場合には、 変化した状態に「適応」するために追従する動作をします。

変化に追従する間は推定が不完全な状態になっていることになります。 この安定動作に達する(収束)までの時間や入力信号の変化に対する追従性などはアルゴリズムによって異なります。

適応フィルターは入力された音から空間の音の伝達を推定しているため、 マイク入力に受話側から声を入力すると、音の伝達状況に変化が生じて推定結果を変化させるべきなのか、 別に発生した音声なので、音響エコーの発生状況には変化がないのかをうまく処理する必要に迫られます。

ダブルトーク イメージ

連続的な信号に対して計算処理で実現されているため、 このような同時に発声した時(ダブルトーク)の動作はアルゴリズムの特性による差がある部分です。 普通の通話では、相槌や笑い声など、相手の話にかぶせるような話をしなくても、 ダブルトーク状態は発生します。

簡易な音声通話のエコー抑制機能にはエコーサプレッサーが使われている場合がありますが、 エコーサプレッサーは、簡易に軽い処理で実現が可能な点に利点がありますが、 このようなダブルトークには対応できない古い技術です。

ダブルトーク性能
適応フィルターコア、ダブルトークコントロール

適応型エコーキャンセラーは、エコーサプレッサーとは異なり、 全二重の通話を可能にすることを目的としていますが、 ダブルトーク時の性能まで良好にできる適応フィルターは多くはありません。 そのため、エコーキャンセラーを搭載している音声通話機器であっても ダブルトーク時にはエコーサプレッサーのような音声の途切れが発生しています。

アーティフィット・ボイス シリーズは、ダブルトーク時の適応フィルターの性能に優れる J-FHF(高速H∞フィルター)のアルゴリズムをエコーキャンセラーのコアに、 加えてダブルトーク時の性能をより引き出すためにDDC(ダブルトーク・ディテクション・コントロール) の機能ブロックを持っています。 そのため、ダブルトーク状態が発生しても、 音切れや音声が破たんすることなく通話品質を保ちながらエコーキャンセル性能を発揮します。

02.PC音声通話における 音響エコーの発生と抑制 : 適用用途・応用分野

03 | 音声通話機能の高音質化

アーティフィット・ボイスJFHF-EC1401シリーズは、 高性能なエコーキャンセラーを中心に、音声通話機器に必要となる音声機能モジュールを提供します。

音声通話機器に必要となる機能としては、高性能なエコーキャンセラー以外に、 AGC(オートゲインコントローラー/自動利得制御)、 ノイズリダクション(統合化ノイズ・サプレッサー)

  • J-FHFコアのエコーキャンセラー
  • 音量の適正化(AGC)
  • 環境ノイズの抑制(ノイズリダクション)
  • 音質補正(EQ 他)
  • 無音通信に対応するCNG
PC用音声機能モジュール

環境ノイズの抑制には一般にノイズ・サプレッサーが用いられます。 JFHF-EC1401のノイズリダクションも基本部分にノイズサプレッサーも用いていますが、 エコーキャンセラーコアと統合的な動作をしています。

ノイズ・サプレッサーの効果は通話音声自体にも影響するため、 一般に話者周囲のノイズが多いためにノイズ・サプレッサーの効果を強くすると音声の音質は劣化します。 アーティフィット・ボイスでは、ノイズ・サプレッサーをエコーキャンセラーコアと統合して周囲ノイズが大きな環境 でノイズリダクション効果が強くかかるケースでも通話音声の劣化を少なくなるようになっています。

音声通話の機能にはオプションとしてイコライザやコンプレッサー、リミッターなどを選択していただくことが可能です。

構成と機能ブロックについては「構成と各部の機能」のページを併せてご覧ください。

03.音声通話機能の高音質化 : 適用用途・応用分野

04 | PC音声通話エコーキャンセラー

アーティフィット・ボイス JFHF-EC1401 PC音声通話モジュールは、 ソフトウェア ライブラリとしてとWindowsのドライバーによる2種類の形式で提供可能です。

  • ソフトウェア ライブラリ
  • Windowsのドライバー
PC用音声機能モジュール
ソフトウェア ライブラリ

ソフトウェア・ライブラリは、アプリケーションに静的に組み入れて動作させたいとお考えの場合に適した形態です。 音声処理単機能が動作するような目的で音声処理部にお客様自身が開発なさっている機能を加えたような動作をご希望の場合に適しています。 ただし、動作負荷状態によって、OSのタスクスケジューリングが滞り音声が途切れるなどの問題を克服できない可能性があります。

Windowsドライバー

Windowsドライバー形式は完全に別プロセスで音声機能モジュールをご利用いただくのに適した形式です。 ドライバーの場合にはアプリケーションとのI/Fは粗結合になります。 音声用のドライバーとして動作しますので、他のプロセスが高負荷すぎる環境でなければ タスクスケジューリングによる問題は生じません。

また、別プロセスとして動作し、アプリケーションとのI/Fが無くても動作が可能ですから、 既存のアプリケーションを無改造のまま音声処理部分に適用するということが可能です。 もちろん、音声処理ドライバーにお客様の開発されている信号処理を加えるようなカスタマイズもご相談いただけます。

配布条件とライセンス

PC版についてはライブラリ形式もドライバー形式の場合も、販売、配布については、 JSTの特許使用許諾のためにライセンス契約についてはご相談ください。

04.PC音声通話エコーキャンセラー : 適用用途・応用分野


Inter BEE 2014 参考出品の報告 - 幕張メッセ 2014年11月19日(水)〜21日(金)

放送用音声比較装置 ABE-2100Cを国際放送機器展に参考出展しました。 ご来場ありがとうございました。

Inter BEE 2014(国際放送機器展) 放送用音声比較装置 ABE-2100C (Sound Comparator) 参考出展の報告

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エコーキャンセラー・ソフトウェア製品についてご不明な点などございましたら、 ARI Artifit Voice担当までお気軽にお問い合わせください。 お客様の秘守に関しましては機密保持契約(NDA)を締結させていただいた上でご相談賜ります。

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