(57)【要約】【課題】環境の変化に応じて最適なループゲインに調整する音響装置を提供することを目的とする。【解決手段】音響装置１は、２台のスピーカＳＰ１、スピーカＳＰ２と持ち運び可能な１台のマイクＭＩＣとを備える。音響装置１は、マイクＭＩＣが収音して生成した音声信号に、自己相関性の高いＰＮ符号を重畳してスピーカＳＰ１、スピーカＳＰ２へ出力する。また、音響装置１は、スピーカＳＰ１、スピーカＳＰ２からマイクＭＩＣの距離Ｄ１、距離Ｄ２に対応付けてループゲインを記憶部２７に記憶しており、計測した距離Ｄ１、距離Ｄ２に対応するループゲインを記憶部２７から閾値として取得して、推定したループゲインが閾値に近づくと、ハウリングが発生するとして、自装置のゲインを調整する。更に、音響装置１は、ハウリングが発生すると、距離Ｄ１、距離Ｄ２に対応付けてループゲインを記憶部２７に登録する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカとマイクとを備えた音響装置であって、
ハウリングの発生を検出する検出手段と、
前記スピーカから前記マイクへの距離を計測する距離計測手段と、
ループゲインを推定するゲイン推定手段と、
前記スピーカから前記マイクへの距離とループゲインとを対応付けて記憶する記憶手段と、
前記検出手段がハウリングの発生を検出すると、その時の前記距離計測手段が計測した距離と前記ゲイン推定手段が推定したループゲインとを対応付けて前記記憶手段に更新登録し、
前記距離計測手段が計測した距離と対応付けられたループゲインを前記記憶手段から読み出し、当該ループゲインを閾値として、前記ゲイン推定手段が推定したループゲインが閾値に近づくと、ハウリングが発生するとみなす制御手段と、
を備えた音響装置。
【請求項２】
複数のスピーカを備えた請求項１に記載の音響装置であって、
前記制御手段の指示により、各種画像を表示する表示手段を更に備え、
前記記憶手段は、各スピーカ間の距離を更に記憶し、
前記制御手段は、前記各スピーカ間の距離と前記距離計測手段が計測した距離と前記ゲイン推定手段が推定したループゲインとに基づいて、各スピーカ、マイクの位置関係及びマイク位置毎のループゲインを表示手段に表示する音響装置。
【請求項３】
前記記憶手段は、前記スピーカから前記マイクへの距離とループゲインのデフォルト値とを対応付けて記憶し、
前記制御手段は、前記ゲイン推定手段が推定したループゲインを前記記憶手段に更新登録してから、所定時間経過すると、更新登録したループゲインを前記デフォルト値に戻す請求項１又は請求項２に記載の音響装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハウリングを防止する音響装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響装置において、自装置のスピーカから放音した音声をマイクで収音することにより発生したハウリングを抑止する方法が各種提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載の音声信号増幅回路では、ハウリングを検出すると、ハウリングを除去するためのローパスフィルタを動作させて、音声信号増幅回路のゲインを下げる。音声信号増幅回路は、所定間隔毎に、ローパスフィルタの動作を停止させてハウリングを検出するか否かを調べる。音声信号増幅回路は、ハウリングを検出しなくなるまで、ゲインを段階的に下げる。そして、音声信号増幅回路では、ハウリングを検出しなくなったゲインに固定する。
【特許文献１】特開平７−１５７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、スピーカとマイクとの位置関係が変わると、音響伝達系が変化するため、ループゲインが変更になる。すなわち、ハウリングが発生するループゲインの閾値は、一意に決まらない。このため、通常は、ある程度マージンを見て、閉ループ内の各種機器のゲインを下げる必要があった。そこで、この発明は、環境の変化に応じて、最適なループゲインに調整する音響装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の音響装置は、スピーカとマイクを備え、例えばＰＡシステムである。音響装置は、ハウリングの発生を検出すると、その時の計測したスピーカからマイクまでの距離と、その時の推定したループゲインとを対応付けて記憶している。音響装置は、スピーカからマイクまでの距離に対応付けられたループゲインに、推定したループゲインが近づくと、ハウリングが発生するとみなして、例えば、音響装置のゲインを下げたり、警告メッセージを表示したりする。
【０００６】
これにより、音響装置は、スピーカとマイクとの位置関係が変更しても（すなわち、環境が変更しても）、環境の変化に応じて最適なループゲインに調整することができる。
【０００７】
また、この発明の音響装置は、各種画像を表示する表示手段（例えば、モニタ）を備える構成としてもよい。音響装置は、複数のスピーカ間の距離を予め記憶しており、スピーカ間の距離と、計測したスピーカとマイクとの距離と、に基づいてマイク位置を算出する。そして、音響装置は、複数のスピーカ及びマイクの位置関係や、マイク位置毎のループゲインを表示する。
【０００８】
これにより、音響装置は、複数のスピーカ及びマイク位置を表示するとともに、マイク位置毎に最適なループゲインを表示することができる。このため、ユーザは、どの場所でハウリングが発生しやすいかを一目見るだけで知ることができる。
【０００９】
更に、音響装置は、スピーカからマイクへの距離とループゲインのデフォルト値とを予め対応付けて記憶しており、推定したループゲインに更新登録してから、所定時間が経過すると、更新登録したループゲインをデフォルト値に戻す構成としてもよい。
【００１０】
これにより、閾値となるループゲインが下がりすぎて放音音量が小さくなりすぎた場合であっても、所定時間が経過したら、デフォルト値に戻せるため、音が出なくなることを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の音響装置は、環境に応じて最適なループゲインに調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の第１実施形態に係る音響装置１について、図１〜図４を参照して説明する。図１は、音響装置を設置している環境の一例を示す図である。図２は、音響装置の機能、構成を示すブロック図である。図３は、マイクに入力される音声信号の時間軸特性を模式化したものである。図４は、ゲインテーブルの一例を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、音響装置１は、居室４に設置されており、２台のスピーカＳＰ１、スピーカＳＰ２と１台のマイクＭＩＣとを備える。２台のスピーカＳＰ１、スピーカＳＰ２は、居室４内に固定して設置されており、マイクＭＩＣは、ユーザにより持ち運び可能となっている。以下、スピーカＳＰ１からマイクＭＩＣまでの距離をＤ１とし、スピーカＳＰ２からマイクＭＩＣまでの距離をＤ２とする。なお、スピーカ、及びマイクの数はそれぞれ１台以上であればよい。
【００１４】
図２に示すように、音響装置１は、マイクＭＩＣ、ＬＰＦ部１１、ゲイン調整部１２、スピーカＳＰ１、スピーカＳＰ２、加算部２５、ハウリング検出部２６、記憶部２７、制御部２８、及び表示部２９を備える。更に、音響装置１は、チャンネルＡに、信号発生部１３Ａ、ＨＰＦ部１４Ａ、重畳部１５Ａ、ＨＰＦ部２１Ａ、相関部２２Ａ、距離計測部２３Ａ、及びゲイン推定部２４Ａを備える。音響装置１は、チャンネルＢに、信号発生部１３Ｂ、ＨＰＦ部１４Ｂ、重畳部１５Ｂ、ＨＰＦ部２１Ｂ、相関部２２Ｂ、距離計測部２３Ｂ、及びゲイン推定部２４Ｂを備える。以下、チャンネルに対応して備える機能、構成については、信号発生部１３Ａ、ＨＰＦ部１４Ａ、重畳部１５Ａ、スピーカＳＰ１、ＨＰＦ部２１Ａ、相関部２２Ａ、距離計測部２３Ａ、及びゲイン推定部２４Ａを例に挙げて説明する。
【００１５】
マイクＭＩＣは、ユーザの発話音声を含む周囲の音声を収音して、音声信号を生成する。マイクＭＩＣは、生成した音声信号をＬＰＦ部１１、ＨＰＦ部２１Ａ、ＨＰＦ部２１Ｂ、及びハウリング検出部２６へ出力する。
【００１６】
ＬＰＦ部１１は、マイクＭＩＣから音声信号が入力されると、後述するＰＮ符号をループさせないように、所定の周波数帯域未満（例えば２０ｋＨｚ未満）の音声信号のみを通過させて、ゲイン調整部１２へ出力する。なお、ＬＰＦ部１１は必須の構成ではない。
【００１７】
ゲイン調整部１２は、後述する制御部２８からの指示に基づいて、ＬＰＦ部１１から入力された音声信号のゲインを調整する。ゲイン調整部１２は、ゲイン調整後の音声信号を重畳部１５Ａ、重畳部１５Ｂへ出力する。
【００１８】
信号発生部１３Ａは、定期的に疑似ノイズとして自己相関性の高いＰＮ符号（Ｍ系列）を生成する。信号発生部１３Ａは、ＨＰＦ部１４Ａ、及び相関部２２ＡへＰＮ符号を出力し、距離計測部２３ＡへＰＮ符号の生成タイミングを出力する。また、信号発生部１３Ａ、信号発生部１３Ｂは、それぞれ異なるパターンのＰＮ符号を出力する。なお、Ｍ系列に限らず、Ｇｏｌｄ系列等、他の乱数を用いてもよい。特に、Ｇｏｌｄ系列のＰＮ符号を用いる場合、符号生成回路（シフトレジスタ）のタップ位置を切り替えることにより、多種類の符号系列を生成することが可能であるため、大規模なＰＡシステムにも対応することができる。また、ＰＮ符号の信号レベルは、聴感上違和感のない微弱なレベルとすればよいが、ＰＮ符号の相関のピーク（以下、相関ピークと称す。）を検出できる程度のレベルを確保する。
【００１９】
ＨＰＦ部１４Ａは、信号発生部１３ＡからＰＮ符号が入力されると、ユーザに聞こえ難い周波数帯域（例えば２０ｋＨｚ以上）のＰＮ符号のみを通過させて、重畳部１５Ａへ出力する。なお、ＨＰＦ部１４Ａは、本発明において必須の構成ではない。但し、ＨＰＦ部１４Ａにより、ＰＮ符号の高域以外の音がカットされるため、スピーカＳＰ１から放音されたとしても聴感上違和感がなくなる（ノイズが聞こえにくくなる）。
【００２０】
重畳部１５Ａは、ゲイン調整部１２からの音声信号にＨＰＦ部１４ＡからのＰＮ符号を重畳させて合成信号を生成し、該合成信号をスピーカＳＰ１へ出力する。
【００２１】
スピーカＳＰ１は、重畳部１５Ａから入力された合成信号に基づいて、音声を放音する。スピーカＳＰ１から放音された音声は、マイクＭＩＣにより収音され、マイクＭＩＣ、ＬＰＦ部１１、ゲイン調整部１２、重畳部１５Ａ、及びスピーカＳＰ１による閉ループが形成される。
【００２２】
ＨＰＦ部２１Ａは、マイクＭＩＣから音声信号が入力されると、ＰＮ符号が存在する周波数帯域（例えば、２０ｋＨｚ以上）の音声信号のみを通過させて相関部２２Ａへ出力する。
【００２３】
相関部２２Ａは、ＨＰＦ部２１Ａから入力された音声信号（マイクＭＩＣにて収音した音声信号にＰＮ符号が含まれる）と、信号発生部１３Ａから入力されたＰＮ符号と、の相関を求める。ＰＮ符号は、非常に高い自己相関性を有しているため、ＨＰＦ部２１Ａから入力された音声信号に、同じＰＮ符号が含まれていると、定期的に急峻な相関ピーク（所定の閾値以上のレベルを有する相関ピーク）が現れる。相関部２２Ａは、この相関ピークを算出したタイミングを距離計測部２３Ａへ出力し、この相関ピークを算出した時の相関値をゲイン推定部２４Ａへ出力する。
【００２４】
距離計測部２３Ａは、信号発生部１３ＡからＰＮ符号の生成タイミングが入力されてから、相関部２２Ａにて相関ピークを算出したタイミングまでの時間差Ｔに基づいて、スピーカＳＰ１からマイクＭＩＣまでの距離Ｄ１を算出する。距離Ｄ１は、音速Ｃと時間差Ｔとを乗算することで算出することができる。距離計測部２３Ａは、算出した距離Ｄ１を制御部２８へ出力する。
【００２５】
ゲイン推定部２４Ａは、相関値に基づいてループゲインを推定し、推定したループゲインを加算部２５へ出力する。具体的には、図３に示すように、ゲイン推定部２４Ａは、ＰＮ符号を出力してから最初に検出した相関ピークの絶対値｜Ａ｜を取得する。最初の相関ピークが検出されるタイミング周辺の波形は、マイクＭＩＣに帰還した直接音（直接波）とみなすことができる。ゲイン推定部２４は、例えば、絶対値｜Ａ｜をループゲインと推定する。
【００２６】
また、具体的には、ゲイン推定部２４Ａは、最初の相関ピークから所定時間が経過するまでに（すなわち、信号発生部１３Ａが次のＰＮ符号を出力するまでに）現れる相関ピークを取得する。ゲイン推定部２４Ａは、取得した相関ピークの中で、所定レベルＬ以上の相関ピークの絶対値｜Ａ｜、絶対値｜Ｂ｜、及び絶対値｜Ｃ｜を選択する。スピーカＳＰ１からマイクＭＩＣまでの空間放音系統の遅延時間は、マイクＭＩＣからスピーカＳＰ１までの信号処理系統の遅延時間よりも大きい。このため、最初の相関ピークから更に所定時間が経過するまでの波形は、壁などの反射波と判断することができる。ゲイン推定部２４Ａは、直接波と反射波の相関ピークの絶対値を積分した結果｜Ａ｜＋｜Ｂ｜＋｜Ｃ｜をループゲインと推定する。
【００２７】
加算部２５は、ゲイン推定部２４Ａ、ゲイン推定部２４Ｂから入力されたループゲインを加算して、マイクＭＩＣの系統の閉ループのゲインとして、制御部２８へ出力する。
【００２８】
ハウリング検出部２６は、マイクＭＩＣから音声信号が入力されると、ハウリングが発生しているか否かを検出する。例えば、ハウリング検出部２６は、入力された音声信号の周波数成分毎のレベルを計測し他の周波数成分と比較して不自然に大きなレベルの周波数成分の有無を検出し、且つ所定時間以上継続して検出した場合に、ハウリングが発生したことを検出する。ハウリング検出部２６は、ハウリングの発生を検出している間、ハウリングが発生していることを示す制御信号を制御部２８へ出力する。
【００２９】
記憶部２７は、図４に示すゲインテーブル２７１を記憶している。ゲインテーブル２７１には、スピーカＳＰ１からマイクＭＩＣへの距離Ｄ１とスピーカＳＰ２からマイクＭＩＣへの距離Ｄ２とが閉ループのゲインに対応付けて登録される。
【００３０】
また、ゲインテーブル２７１には、閉ループのゲインのデフォルト値が距離Ｄ１、距離Ｄ２に対応付けて予め登録されている。このデフォルト値には、ユーザの操作により入力されたループゲインや、予め計測しておいたループゲインが用いられる。
【００３１】
制御部２８は、ハウリング検出部２６から制御信号が入力されると、距離計測部２３Ａ、距離計測部２３Ｂから入力された距離Ｄ１、距離Ｄ２に対応付けて登録されているループゲインを閾値としてゲインテーブル２７１から取得する。この際、制御部２８は、加算部２５から入力されたループゲインが、閾値より小さい場合に、距離Ｄ１、距離Ｄ２に対応付けて、当該ループゲインをゲインテーブル２７１に更新登録する。そして、制御部２８は、タイマを起動させる。制御部２８は、内蔵タイマ（不図示）の起動から所定時間（例えば、１公演の所要時間や、１曲の所要時間等）経過すると、更新登録したループゲインをデフォルト値に戻す。なお、制御部２８は、所定時間経過した際にループゲインがデフォルト値に戻るように、徐々にループゲインをデフォルト値に戻してもよい。この場合、音響装置１は、聴感上違和感のなく、ループゲインをデフォルト値に戻すことができる。
【００３２】
また、制御部２８は、距離計測部２３Ａ、距離計測部２３Ｂからそれぞれ距離Ｄ１、距離Ｄ２が入力されると、ゲインテーブル２７１から、距離Ｄ１、距離Ｄ２に対応付けられたループゲインを閾値として取得する。制御部２８は、加算部２５から入力された閉ループのゲインが閾値に近づくと、ハウリングが発生するとみなして、ゲイン調整部１２に対して、ゲインを下げるよう指示する。また、制御部２８は、警告メッセージ「ハウリングが発生します。」をモニタである表示部２９へ表示する。なお、制御部２８は、ゲイン調整及び警告メッセージの表示の両方を指示してもよいし、どちらか片方のみを指示してもよい。
【００３３】
以上より、音響装置１は、スピーカＳＰ１、スピーカＳＰ２とマイクＭＩＣとの距離に応じて、ハウリングが発生するループゲインの閾値を記憶している。このため、音響装置１は、スピーカＳＰ１、スピーカＳＰ２とマイクＭＩＣとの位置関係に応じて（環境の変化に応じて）、最適なループゲインを設定することができる。
【００３４】
なお、複数のスピーカを備える場合は、図５に示すゲイン地図を表示部２９に表示してもよい。図５は、ゲイン地図の一例を示す図である。この場合、音響装置１は、スピーカＳＰ１、スピーカＳＰ２、マイクＭＩＣの位置関係を表示し、ゲインテーブル２７１に記憶しているループゲインをマイクＭＩＣの位置毎に表示する。具体的には、記憶部２７は、ゲインテーブル２７１の他に、スピーカＳＰ１、スピーカＳＰ２間の距離ＤＳを記憶している。この距離ＤＳは、予め設定した値でもよいし、ユーザの操作入力により登録してもよい。制御部２８は、スピーカＳＰ１、ＳＰ２を距離ＤＳ離して固定する。制御部２８は、距離ＤＳと、ゲインテーブル２７１に登録されている距離Ｄ１、距離Ｄ２とに基づいて、三角測量を用いてマイクＭＩＣの位置を算出する。そして、制御部２８は、マイクＭＩＣの位置に対応付けて、その時の距離Ｄ１、距離Ｄ２に対応付けられているループゲインを表示する。この際、制御部２８は、マイクＭＩＣの位置にある程度の領域を持たせてループゲインを表示してもよい。例えば、制御部２８は、居室４を複数の領域に分割する等して、自装置の周囲に複数の領域を設定する。制御部２８は、算出したマイクＭＩＣの位置が、居室４を分割したどの領域に該当するかを判断し、算出に用いた距離Ｄ１、距離Ｄ２に対応付けられているループゲインを該当する領域に割り当てる。制御部２８は、ゲインテーブル２７１に登録されている全データに対して、上述の処理を行うことで、ゲイン地図を生成する。また、制御部２８は、ゲインテーブル２７１に登録されているデータに基づくマイクＭＩＣの位置が該当する領域に、他のデータに基づくマイクＭＩＣの位置が該当する場合、これらのデータの中で、小さいループゲインを当該領域に割り当てる。
【００３５】
なお、音響装置１は、ゲインテーブル２７１に代えて、図６に示すゲインテーブル２７２を記憶してもよい。図６は、他のゲインテーブルの一例を示す図である。ゲインテーブル２７２は、ハウリングが発生するとみなすループゲインの閾値を領域毎に記憶する。この場合、制御部２８は、距離ＤＳと、計測した距離Ｄ１，Ｄ２と、に基づいてマイクＭＩＣの位置を算出し、算出したマイクＭＩＣ位置が、どの領域に該当するかを判断して、閾値を取得したり、更新登録したりする。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】音響装置を設置している環境の一例を示す図である。
【図２】音響装置の機能、構成を示すブロック図である。
【図３】マイクに入力される音声信号の時間軸特性を模式化したものである。
【図４】ゲインテーブルの一例を示す図である。
【図５】ゲイン地図の一例を示す図である。
【図６】他のゲインテーブルの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…音響装置，１１…ＬＰＦ部，１２…ゲイン調整部，１３Ａ，１３Ｂ…信号発生部，１４Ａ，１４Ｂ…ＨＰＦ部，１５Ａ，１５Ｂ…重畳部，２１Ａ，２１Ｂ…ＨＰＦ部，２２Ａ，２２Ｂ…相関部，２３Ａ，２３Ｂ…距離計測部，２４Ａ，２４Ｂ…ゲイン推定部，２５…加算部，２６…ハウリング検出部，２７…記憶部，２７１，２７２…ゲインテーブル，２８…制御部，２９…表示部，４…居室，Ｃ…音速，Ｄ１，Ｄ２，ＤＳ…距離，ＭＩＣ…マイク，ＳＰ１，ＳＰ２…スピーカ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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