(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル入力信号中に含まれるハウリング周波数を除去周波数とするデジタルフィルタと、前記ハウリング周波数を検出して、前記デジタルフィルタの中心周波数を前記ハウリング周波数に設定させるための制御部とを備えたハウリング抑制装置であって、
前記制御部が、前記ハウリング周波数を検出するための適応ノッチフィルタを備えることを特徴とするハウリング抑制装置。
【請求項２】
前記制御部におけるハウリング周波数の検出を、周波数帯域によって異なる判定基準を用いて行うことを特徴とする、請求項１記載のハウリング抑制装置。
【請求項３】
前記制御部が、前記適応ノッチフィルタからの出力を受け取るハウリング判定部を備え、該ハウリング判定部が、
単位時間毎に前記適応ノッチフィルタの出力のサンプルを求め、
そのときのサンプルと、その一つ前の時点で得たサンプルとの偏差が所定の偏差値以内であるか否かの検査に基づいて、前記適応ノッチフィルタからの出力が前記ハウリング周波数であるか否かを判定し、
該判定に基づいて、前記デジタルフィルタの前記除去周波数を更新する
処理を行うことを特徴とする、請求項１又は２記載のハウリング抑制装置。
【請求項４】
前記デジタル入力信号のレベルが所定の時間連続して所定の値を越えたときに該デジタル入力信号を圧縮するコンプレッサを更に備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載のハウリング抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、適応ノッチフィルタのラインスペクトル信号の周波数推定機能を利用して、ハウリングが発生している信号を抑圧するハウリング抑制装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハウリングが発生している状態とは，或る特定の周波数で発振が発生している状態をいうのが普通である。従来から、放送設備においては、ハウリングの発生を抑えるために、ハウリングの発生している周波数に中心周波数を有するノッチフィルタ又はディップフィルタを設け、ハウリングが発生している周波数におけるゲインを下げることによってハウリングを抑えることが行われている。
【０００３】
図２及び図３に、ハウリングの発生している周波数を特定するために従来から採用されている手法を示す。図２は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によるスペクトラム分析を利用して不要周波数成分を抑圧する拡声装置を示しており、同図において、マイクロホン１から入力された音声は増幅器２によって低周波増幅されてから、Ａ／Ｄ変換器３によってデジタル音声信号へ変換される。このデジタル音声信号の一部はディップフィルタ４に印加されて不要周波数信号が抑圧され、その後、Ｄ／Ａ変換器５によってアナログ信号へ変換され、増幅器６によって増幅されてからスピーカ７から出力される。
【０００４】
一方、Ａ／Ｄ変換器３から出力されたデジタル音声信号のうちの他方はＦＦＴ処理部８に印加される。ＦＦＴ処理部８は、入力されたデジタル音声信号の周波数スペクトルを表す離散信号を出力する。これを受けて、ＣＰＵ９はハウリングと判断した周波数の信号を抑圧するようにディップフィルタ４の周波数特性を調整する。
【０００５】
図３は、異なる通過周波数帯域を有する複数のバンドパスフィルタからの出力のレベルを用いてハウリング周波数成分を抑圧する拡声装置を示しており、図２に示す構成要素と同じ又は同様の構成要素には、同一の参照数字が付されている。図３において、Ａ／Ｄ変換器３から出力されたデジタル音声信号の一方はディップフィルタ４に印加され、他方は、拡声装置で扱う所定の周波数帯域を複数に分割して設定した小帯域のいずれか一つを通過周波数帯域とするバンドパスフィルタ１０１、・・・・、１０ｎに印加される。バンドパスフィルタ１０１〜１０ｎからの出力信号は、Ａ／Ｄ変換器３からのデジタル音声信号に含まれる周波数に応じて、異なる値を有する。そこで、レベル検出器１１はバンドパスフィルタ１０１〜１０ｎのそれぞれからの出力を受け取って、そのレベルを検出し、バンドパスフィルタ１０１〜１０ｎから出力された信号のレベルをＣＰＵ９へ通知する。これを受けて、ＣＰＵ９はハウリングと判断した周波数の信号を抑圧するようにディップフィルタ４のディップ特性を調整する。
【０００６】
しかし、図３に示すＦＦＴによるスペクトル分析を利用する方式や図４に示す帯域分割によるレベル検出方式は、精度を上げるためには、大きな演算を必要とし、ひいては演算時間が長くなるという欠点がある。その結果、かなり大きなレベルのハウリングが発生して初めて、ハウリングの抑制が開始されることになるという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明はこうした従来の課題に鑑みて提案されたものであり、演算規模を縮小し演算時間を短縮することができるハウリング抑制装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、
デジタル入力信号中に含まれるハウリング周波数を除去周波数とするデジタルフィルタと、前記ハウリング周波数を検出して、前記デジタルフィルタの前記中心周波数を前記ハウリング周波数に設定させるための制御部とを備えたハウリング抑制装置であって、
前記制御部が、前記ハウリング周波数を検出するための適応ノッチフィルタを備えることを特徴とするハウリング抑制装置、
を提供する。
【０００９】
前記制御部におけるハウリング周波数の検出は、周波数帯域によって異なる判定基準を用いて行うことが好ましい。
前記制御部は、前記適応ノッチフィルタからの出力を受け取るハウリング判定部を備えることができる。このハウリング判定部は、
単位時間毎に前記適応ノッチフィルタの出力のサンプルを求め、
そのときのサンプルと、その一つ前の時点で得たサンプルとの偏差が所定の偏差値以内であるか否かの検査に基づいて、前記適応ノッチフィルタからの出力が前記ハウリング周波数であるか否かを判定し、
該判定に基づいて、前記デジタルフィルタの前記除去周波数を更新する
処理を行う。
【００１０】
更に、前記デジタル入力信号のレベルが所定の時間連続して所定の値を越えたときに該デジタル入力信号を圧縮するコンプレッサを設けることが好ましい。
【００１１】
【作用】
制御部は、デジタル入力信号に含まれるハウリング周波数を推定して、デジタル入力信号を入力するデジタルフィルタの除去周波数を、制御部で推定したハウリング周波数に設定させる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るハウリング抑制装置の一つの実施の形態を説明する。図１は、この発明に係るハウリング抑制装置を拡声装置に適用した例を示している。なお、同図において、図３に示す構成要素と同じ又は同様の構成要素には同一の参照数字が付されている。図１において、ハウリング抑制装置ＤＳＰは、Ａ／Ｄ変換器３から出力されたデジタル音声信号の一方が供給されるディップフィルタ４と、Ａ／Ｄ変換器３から出力されたデジタル音声信号の他方が印加される適応ノッチフィルタ１２とを備える。
【００１３】
従来から、適応ノッチフィルタは、雑音、エコー、ハウリング等を統計的な推定を用いて抑圧する適応フィルタの中で、音声等の持続性広帯域信号からラインスペクトルを持つ正弦波雑音成分を分離抑圧するのに有効なものとして知られていると同時に、音声信号に含まれる正弦波雑音成分の周波数情報を出力することができることも知られている。
【００１４】
そこで、この発明は、ハウリングが発生しているときには特定の周波数で発振が発生していると考えられることに注目し、適応ノッチフィルタ１２をハウリング周波数推定器として用いる。即ち、適応ノッチフィルタ１２はハウリングにより発生している正弦波信号の周波数を推定し、該周波数を持つ信号を出力する。ハウリング抑制装置ＤＳＰ内のハウリング判定部９は、適応ノッチフィルタ１２から出力された正弦波信号がハウリングによるものか否かを判断して、ディップフィルタ４に対して、その周波数特性を、ハウリングによって発生している正弦波信号を抑圧するように調整するよう指示する。
【００１５】
ハウリング判定部９における上記の判断の手順は以下のとおりである。ハウリング判定部９は単位時間Ａｓ毎に適応ノッチフィルタ１２の算出結果を調べる。このとき、１サンプリング前に調べたデータである算出結果と、現時点のサンプリングで調べたデータである算出結果との間の偏差が所定の偏差値Ｄ１以内であれば、現時点で調べたデータをバッファに保存する。１サンプリング前の算出結果と現時点のサンプリングの算出結果との間の偏差が上記所定の偏差値Ｄ１以内であるということは、或る一定の周波数で正弦波が発生している可能性があると推定されることを意味する。そこで、ハウリング判定部９は、データを連続してバッファに保存する回数が所定の回数Ｎ１となり、且つ、バッファに保存されたデータのＭ１番目とＭ２番目とに設定されたデータの偏差が所定の偏差値値Ｄ２以内であるならば、特定の周波数においてハウリングが発生していると判断する。
【００１６】
なお、ディップフィルタ４の設定周波数は、上記バッファに蓄積されたデータのうち、現時点から時間的にＡｓ・Ｎ２（但し、Ｎ２は所定の数である）だけ前の時点までのデータの値の平均である。また、上記の説明における値であるＤ１、Ｄ２、Ｎ１、Ｎ２、Ｍ１及びＭ２は予め決められた値であり、適応ノッチフィルタ１２によって推定された周波数に応じて変えるようにしてもよい。
【００１７】
実際には、一つの周波数でのハウリングを抑えると、どこか他の周波数でハウリングが発生する。これに対処するためには、Ａ／Ｄ変換器３の出力側に複数のディップフィルタを設けることが好ましい。例えば、１２個のディップフィルタが使用可能である場合、上記の手順で最初に推定された周波数に１番目のディップフィルタの中心周波数を設定する。以後、適応ノッチフィルタ１２によって、ハウリングが発生する周波数が推定されるたびに、その周波数を中心周波数とするよう、１１個のディップフィルタに順に設定していく。そして、１３個目のハウリング周波数が推定されたときには、その周波数に１番目のディップフィルタの中心周波数を設定する。以下、同様の手順を反復する。
【００１８】
なお、ハウリングが発生する周波数がディップフィルタの中心周波数付近の周波数であることがわかったときには、当該中心周波数でのゲインを下げること、又は、このディップフィルタの中心周波数の幅を広げることによっても対処することができる。
【００１９】
ディップフィルタの中心周波数が低域周波数に設定されている場合には、一度設定された中心周波数は更新しない。これは、低域で発生するハウリングは、その空間の持つ特性によるものであり、状況によって頻繁に変化するものではないと考えられるからである。逆に、高域周波数で発生するハウリングは状況変化によって突発的に発生することが多いから、ディップフィルタの中心周波数を頻繁に更新することが好ましい。
【００２０】
このように、適応ノッチフィルタのラインスペクトル信号の周波数推定機能を使用して、ハウリングを起こしている周波数を持つ信号を推定し、その推定された周波数にディップフィルタの中心周波数を設定するようにしたので、従来に比べて、演算規模を縮小し且つ演算時間を短縮することが可能になる。
【００２１】
以下、この発明に係るハウリング抑制装置の変形例について説明する。第１の変形例は、適応ノッチフィルタの特性により、低域部と高域部とで同じ精度を求めると、周波数の推定に要する時間が異なり、低域周波数の推定の方が高域周波数の推定よりも長い時間を必要とするということに着目したものである。例えば２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの周波数帯域に関して適応ノッチフィルタが同じ時間内でハウリング判定を行う場合には、ハウリングの発生から抑制までの時間に無駄が生じる。これは、低域周波数で要する時間に処理を合せると、高域周波数では、必要な演算が完了していても、設定された時間が経過するまで、ハウリングの抑制を行うまでに待ち時間が生じることによるものである。こうした時間の無駄を除くため、この発明の第１の変形例においては、ハウリング周波数の検出を、周波数帯域によって異なる判定基準を用いて行う。具体的には、例えば適応ノッチフィルタ１２に設定される係数である偏差値Ｄ１及び所定の回数Ｎ１を変化させる。
【００２２】
この発明に係るハウリング抑制装置の第２の変形例は、これまで説明してきた適応ノッチフィルタの動作が不安定になる状態が生じるという欠点を解消するものである。適応ノッチフィルタは一つの周波数で発生するハウリング周波数の推定しかできない。このため、同時に２つの周波数でハウリングが発生すると、適応ノッチフィルタにおけるハウリング周波数の推定が不安定になりかねず、ハウリングが発生しているのに抑制動作が行われないという事態が生じることがある。そこで、第２の変形例においては、ハウリングが成長する過程のいずれかの適宜の時点に、マイクロホン１への入力信号レベルが或る所定の時間連続して所定の値を越えたか否かを判定し、入力信号レベルが該所定の値を越えると判定されたときには、入力信号レベルをコンプレッサによって圧縮して全帯域において入力信号レベルを所定のレベルだけ減衰させるという処理を行う。これにより、ハウリングが成長し続けないよう抑制することが可能となる。
【００２３】
以上説明した、この発明に係るハウリング抑制装置の一つの実施の形態及びその変形例においては、図２に示すようにディップフィルタ４と適応ノッチフィルタ１２とを一体に構成し、これとは別体にＣＰＵ等を用いてハウリング判定部９を設けることが可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上、この発明に係るハウリング抑制装置の一つの実施の形態及びその変形例を説明したところから明らかなように、請求項１の発明は、適応ノッチフィルタをラインスペクトル信号の周波数推定器として動作させることにより、従来に比べて、演算規模を縮小し且つ演算時間を短縮することができるという効果を奏する。
【００２５】
請求項２の発明は、ハウリングが異なる周波数で発生しても的確にハウリングを抑圧することができるという効果を奏する。
請求項３の発明は、適応ノッチフィルタからの出力がハウリング周波数を示すものか否かを迅速且つ精度良く判定することができるという効果を奏する。
【００２６】
請求項４の発明は、ハウリングが発生しても、ハウリングが成長し続けるのを抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るハウリング抑制装置の一つの実施の形態を拡声装置に適用した場合について概略的に示す図である。
【図２】この発明に係るハウリング抑制装置のハウリング判定部を別体とした例を示す図である。
【図３】ＦＦＴを利用したハウリング抑制装置を有する従来の拡声装置の構成を概略的に示す図である。
【図４】帯域分割を利用したハウリング抑制装置を有する従来の拡声装置の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１：マイクロホン、  ２：増幅器、  ３：Ａ／Ｄ変換器、
４：ディップフィルタ、  ５；Ｄ／Ａ変換器、  ６：増幅器、
７：スピーカ、  ９：ハウリング判定部、  １２：適応ノッチフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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