(57)【要約】   【課題】簡単な構成で人にとって耳障りの良い試験信号を発生するハウリング防止装置を提供すること。  【解決手段】波形メモリ２４ａから読出す間隔を１に設定する（Ｓ２）。このことにより振幅値読み出し部２４ｂは、波形メモリ２４ａから振幅値をアドレス順に読み出し、標本点追加部２４ｃは、読み出した振幅値の次の３つのサンプリング周期ＳＰに、振幅値が０である標本点を挿入する。この処理により、形成される音声は、５０Ｈｚのスペクトルを含むものとなる。こうして音源部が音声の発生を開始し、１秒間同一の音高で楽音を発生する。  次に読出すアドレスを２つおき（振幅値を２つ読み飛ばす）とする（Ｓ３）。このことにより波形メモリから読出される元波形の音高は、６００Ｈｚとなる。この場合も同様に読み出した振幅値の次の３つのサンプリング周期は、振幅値が０である標本点を挿入する。  【選択図】    図６
2006287849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号を入力する入力手段と、その入力手段により入力された音声信号の周波数特性を検出し、その検出された周波数特性に応じて前記入力手段により入力された音声信号の特定の周波数成分の出力レベルを低下させるフィルタ手段とを備えたハウリング防止装置において、
一連の振幅値を有する標本点と、その隣り合う振幅値を有する標本点の間に、所定のサンプリング周期で、複数の振幅値を０とする標本点とを有する音声信号を発生する音源手段と、
その音源手段により発生された音声信号を空間に出力する出力手段とを有し、
前記入力手段は、前記出力手段により出力された音声信号を入力するものであることを特徴とするハウリング防止装置。
【請求項２】
前記音源手段は、所定のサンプリング周期で所定の波形を標本化した一連の振幅値を記憶する波形記憶手段と、
その波形記憶手段から順次振幅値を読出す振幅値読み出し手段と、
その振幅値読み出し手段が読み出した隣り合う振幅値の間に、所定のサンプリング周期で複数の振幅値が０とする標本点を追加する標本点追加手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載のハウリング防止装置。
【請求項３】
前記波形記憶手段は、所定の周波数帯域の音声信号の波形を記憶するものであり、
前記音源手段は、前記振幅値読み出し手段が読出す波形の音高を変更して読出すように制御する音高変更手段を備えていることを特徴とする請求項２記載のハウリング防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響装置におけるハウリング防止装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロホンから入力された音声信号を増幅してスピーカから出力する音響装置等において、マイクロホンをスピーカに近づけたり、スピーカからの出力レベルを上げたりするとハウリングを起こすことがある。これは、スピーカから出力された音声がマイクロフォンにフィードバックされて発振状態となることに起因する。
【０００３】
このハウリングを防止するため、従来から多くの提案がなされており、例えば、特許２７７３６５６号公報には、試験信号としてホワイトノイズをスピーカから空間に出力し、その空間の音声をマイクロフォンで入力して空間の周波数特性を測定し、その測定結果に基づいて、フィルタの周波数特性を決定し、特定の周波数のレベルを下げることによりハウリングが発生することを防止するハウリング防止装置が開示されている。
【特許文献１】特許２７７３６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記ハウリング防止装置では、試験信号としてホワイトノイズを発生するため、人にとって非常に耳障りであるという問題点があった。また、試験信号としてサイン波などを用いる場合には、同様に耳障りであるとともに、可聴周波数帯域の全域をカバーする試験信号を多数発生しなければならず、周波数を順次変化させて試験信号を発生するのに時間を要するとともに、その処理が複雑であるという欠点もある。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、簡単な構成で人にとって耳障りの良い試験信号を発生するハウリング防止装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、請求項１記載のハウリング防止装置は、音声信号を入力する入力手段と、その入力手段により入力された音声信号の周波数特性を検出し、その検出された周波数特性に応じて前記入力手段により入力された音声信号の特定の周波数成分の出力レベルを低下させるフィルタ手段とを備えたものであって、一連の振幅値を有する標本点と、その隣り合う振幅値を有する標本点の間に、所定のサンプリング周期で、複数の振幅値を０とする標本点とを有する音声信号を発生する音源手段と、その音源手段により発生された音声信号を空間に出力する出力手段とを有し、前記入力手段は、前記出力手段により出力された音声信号を入力するものである。
【０００７】
請求項２記載のハウリング防止装置は、請求項１記載のハウリング防止装置において、  前記音源手段は、所定のサンプリング周期で所定の波形を標本化した一連の振幅値を記憶する波形記憶手段と、その波形記憶手段から順次振幅値を読出す振幅値読み出し手段と、
その振幅値読み出し手段が読み出した隣り合う振幅値の間に、所定のサンプリング周期で複数の振幅値が０とする標本点を追加する標本点追加手段とを備えている。
【０００８】
請求項３記載のハウリング防止装置は、請求項２記載のハウリング防止装置において、前記波形記憶手段は、所定の周波数帯域の音声信号の波形を記憶するものであり、前記音源手段は、前記振幅値読み出し手段が読出す波形の音高を変更して読出すように制御する音高変更手段を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載のハウリング防止装置によれば、音声信号を入力する入力手段と、その入力手段により入力された音声信号の周波数特性を検出し、その検出された周波数特性に応じて前記入力手段により入力された音声信号の特定の周波数成分の出力レベルを低下させるフィルタ手段とを備えたものであって、音源手段は、一連の振幅値を有する標本点と、その隣り合う振幅値を有する標本点の間に、所定のサンプリング周期で、複数の振幅値を０とする標本点とを有する音声信号を発生し、出力手段は、その音源手段により発生された音声信号を空間に出力するので、空間に放出される音は、単純な正弦波やホワイトノイズと異なり、適度の倍音が存在する音声となるので、人によって耳障りではない音声であるという効果がある。
【００１０】
請求項２記載のハウリング防止装置によれば、請求項１記載のハウリング防止装置の奏する効果に加え、音源手段は、所定のサンプリング周期で所定の波形を標本化した一連の振幅値を記憶する波形記憶手段と、その波形記憶手段から順次振幅値を読出す振幅値読み出し手段と、その振幅値読み出し手段が読み出した隣り合う振幅値の間に、所定のサンプリング周期で複数の振幅値が０とする標本点を追加する標本点追加手段とを備えているので、簡単な構成で、耳障りのよい試験信号を形成することができるという効果がある。
【００１１】
また、波形記憶手段には、波形の振幅値のみを記憶し、振幅値が０である標本点は、標本点追加手段により追加挿入されるので、波形記憶手段の記憶容量を少なくすることができる。
【００１２】
請求項３記載のハウリング防止装置によれば、請求項２記載のハウリング防止装置の奏する効果に加え、波形記憶手段は、所定の周波数帯域の音声信号の波形を記憶するものであり、音源手段は、振幅値読み出し手段が読出す波形の音高を変更して読出すように制御する音高変更手段を備えているので、可聴帯域に渡って耳障りの良い音声を形成することができるという効果がある。
【００１３】
また、単純なサイン波により可聴周波数の全域をカバーする試験信号を発生する場合に比べ、本発明の音源手段は、倍音を多く含む音声を発生するので、周波数を順次変化させる場合の異なる周波数の波形の数が少なくて済み、試験信号を発生するのに要する時間が短く、その処理も簡単になるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明によるハウリング装置１の電気的構成を示すブロック図である。図１に示すように、ハウリング防止装置１は、ＣＰＵ２と、そのＣＰＵ２により実行されるプログラムを記憶するＲＯＭ３と、ＲＡＭ４と、操作パネル５と、ＤＳＰ９がバスを介して相互に接続され、ＤＳＰ９には、入力側に、マイクロフォン６と、マイクロフォンフォン用の増幅器７と、Ａ／Ｄ変換器８が接続され、出力側にＤ／Ａ変換器１０と、そのＤ／Ａ変換器１０により変換されたアナログ信号を増幅する増幅器１１とスピーカ１２とが備えられている。
【００１５】
図２は、操作パネル５の詳細を示す操作パネル図であって、操作パネル２には、ハウリング防止装置１の電源をオンオフする電源スイッチ５ａと、各チャネルに対応して複数の操作子が備えられている。ここでは、チャネル１に備えらている操作子について説明し、他のチャネルの操作子については、説明を省略する。
【００１６】
インプットセレクトスイッチ５ｂは、チャネル１に接続された入力機器がマイクレベルを出力するものであるか、ラインレベルを出力するものであるかを設定するスイッチであり、マイクレベルを選択するとＬＥＤ１が、ラインレベルを選択するとＬＥＤ２が点灯される。
【００１７】
リバーブ・ディレイ設定ツマミ５ｃは、このチャネルに入力される音声に付与されるリバーブまたはディレイのいずれかの効果の深さを設定するものである。ツマミが左半分の位置に設定された場合は、リバーブ深さを、右半分の位置に設定された場合は、ディレイの深さを設定する。ボリュームツマミ５ｄは、このチャネルに入力される音声の音量を調整するツマミである。
【００１８】
アンチフィードバックスイッチ５ｅは、このチャネルのアンチフィードバック機能（ハウリング防止）を有効とするか無効とするかを切り替えるスイッチであり、アンチフィードバック機能を有効として設定した場合に、ＬＥＤ３が点灯される。アンチフィードバック機能を有効とするように設定された場合は、入力された音声信号は、後述するノッチフィルタ部２３（図３参照）により所定の周波数のレベルが低下される。
【００１９】
スキャンスイッチ５ｆは、アンチフィードバック機能が有効である場合に、ノッチフィルタ部２３の周波数などの設定を行うために、内蔵されている音源を起動するスイッチである。音源が、発振を開始しノッチフィルタの設定が終了するまでの間、ＬＥＤ４は、点滅を行う。
【００２０】
図３は、ＤＳＰ９の機能ブロック図である。なお、リバーブやディレイなどの効果に関する機能については、その機能を省略している。Ａ／Ｄ変換器８により所定のサンプリング周波数（例えば４８ｋＨｚ）で変換されたデジタル振幅値は、帯域分割部２１およびノッチフィルタ部２３に入力される。
【００２１】
帯域分割部２１は、入力される音声の帯域である２０Ｈｚから２０ｋＨｚまでの範囲を５０の帯域に分割するバンドパスフィルタにより構成され、各分割された帯域毎にピーク検出部２２により、レベルのピーク値が検出される。ピーク検出部２０の各帯域に対応するピーク検出回路は、測定を開始する時点でピーク値が０に設定され、その後入力されたレベルの最も大きい値を保持するものである。
【００２２】
ピーク検出部２２により検出された各帯域のピーク値に応じて、ハウリングが起こる蓋然性が高い周波数が検出され、その検出された周波数に対してノッチフィルタ部２３が設定される。いずれの周波数が選択されるかについては、その詳細を後述する。
【００２３】
ＤＳＰ９には、音源部２４が備えられ、スキャンスイッチ５ｆが操作された場合に、可聴周波数帯域をカバーする５０Ｈｚから２４ｋＨｚ弱までの周波数成分の楽音を順次均一なレベルで発生する。音源部２４は、波形メモリ２４ａに２００Ｈｚのサイン波が、１周期分、所定のサンプリング周波数Ｆｓ（４８ｋＨｚとする）で標本化され、その振幅値がアドレス順に記憶されている。
【００２４】
振幅値読み出し部２４ｂは、波形メモリ２４ａから、記憶された振幅値を順次読出す処理を行うもので、振幅値を１つずつ読み出したり、複数個おきに読み出す機能を有している。振幅値が１つずつ読み出された場合は、その読み出された波形の音高は、２００Ｈｚであり、２つおきに読出された場合は、その読出された波形の音高は６００Ｈｚとなる。同様に、４つおきに読出された場合の波形の音高は、１０００Ｈｚであり、６つおきに読出された場合の波形の音高は１４００Ｈｚである。
【００２５】
この振幅値読み出し部２４ｂは、上記サンプリング周波数により規定される周期ＳＰのうち、１回、振幅値を読み出して出力するとつぎの３回の周期では、標本点追加部２４ｃが、振幅値が０である標本点を出力する処理を行うように構成されている。
【００２６】
音源部２４の出力と、ノッチフィルタ部２３の出力は、スイッチＳＷ１の入力１および２に接続され、いずれかが選択されてＤＳＰ９からＤ／Ａ変換器１０へ出力される。
【００２７】
スキャンスイッチ５ｆが操作された場合は、ＳＷ１は、入力１に接続され、音源部２４により発生された音声が出力され、この状態において、マイクロフォン６から入力された音声が帯域分割部２１により帯域分割され、ピーク検出部２２により帯域の毎のピーク値が検出されてノッチフィルタ部２３が設定される。
【００２８】
ノッチフィルタ部２３の設定が完了すると、ＳＷ１は、入力２に接続され、ノッチフィルタ部２３よりハウリングが起きる蓋然性が高い周波数のレベルが低下され、ハウリングの発生が抑制される。
【００２９】
図４は、ハウリング防止装置１を設置する空間において、可聴周波数帯域全域で均一なレベルの音声を発生した場合の、その空間での周波数特性を模式的に示す図である。図４（ａ）は、マイクロフォンの近辺に人が存在する場合（実線）と、人が存在しない場合（一点鎖線）とにおける周波数特性を示すグラフで、いずれも横軸を周波数とし、縦軸をレベルとして示している。
【００３０】
この図が示すように、マイクロフォンの近辺に人が存在する場合の周波数特性は、マイクロフォンの近辺に人が存在しない場合の周波数特性を、周波数が高いほどレベルを大きくした周波数特性に近似している。したがって、マイクロフォンの近辺に人が存在している場合の周波数特性およびマイクロフォンの近辺に人が存在していない場合の周波数特性から緩やかなレベル変化を除去した周波数特性は、ほぼ同一であることが分かる。
【００３１】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すマイクロフォンの近辺に人が存在している場合の周波数特性またはマイクロフォンの近辺に人が存在していない場合の周波数特性から緩やかなレベル変化を除去した周波数特性である。この周波数特性は、図４（ａ）に示す周波数特性を、周波数に対応するレベル値を数列として、ハイパスフィルタを通すことにより得られるものである。具体的な方法としては、周波数に対し、緩やかなレベル変化を移動平均として演算により取得し、レベル値から移動平均により得られたレベル値を差し引くことにより得ることができる。
【００３２】
図５は、音源部２４が発生する音声の波形を示す波形図である。図５（ａ）は、音源部２４に備えられた波形メモリ２４ａに記憶された波形の一例を示すもので、横軸を時間ｔとし、縦軸を波形の振幅値として示し、所定の周波数特性を有する１周期の波形を所定のサンプリング周期ＳＰでサンプリングし、一連の振幅値ａ，ｂ，ｃ・・・を示すものである。波形メモリ２４ａには、これらの振幅値がアドレス順に記憶されている。
【００３３】
図５（ｂ）は、この波形メモリ２４ａから振幅値読み出し部２４ｂにより振幅値が順次読出され、標本点追加部２４ｃにより隣り合う振幅値の間に複数の振幅値０が複数倍のサンプリング周期で挿入した波形を示すものである。この実施形態では、３つの振幅値０の標本点が挿入された場合を示している。
【００３４】
図５（ｃ）は、このようにして形成された波形と元の波形の周波数特性を示す図である。この図において元波形のスペクトル（周波数ｆｏ）として示すスペクトルが、波形メモリに記憶されている波形をサンプリング周期ＳＰで順次形成した場合のスペクトルであり、この波形の各標本点の間に同一のサンプリング周期で、３点の０振幅点を追加した波形（以下、ゼロ点挿入波形と称す）のスペクトルは、元波形のスペクトルの周波数ｆｏの１／４の周波数（ｆｏ／４）とそのエイリアスのスペクトルである。
【００３５】
図に示されるように、ゼロ点挿入波形のスペクトルの周波数は、０〜（Ｆｓ／８）、（Ｆｓ／８）〜（Ｆｓ／４）、（Ｆｓ／４）〜（３Ｆｓ／８）、（３Ｆｓ／８）−（ｆｏ／４）の各帯域にそれぞれ１つずつ発生し、これらは（Ｆｓ／８）軸および（Ｆｓ／４）軸に対して対称に発生する。すなわち、これらのスペクトルの周波数は、０〜（Ｆｓ／８）の範囲では、ｆｏ／４であり、（Ｆｓ／８）〜（Ｆｓ／４）の範囲では、（Ｆｓ／４）−（ｆｏ／４）であり、（Ｆｓ／４）〜（３Ｆｓ／８）の範囲では、（Ｆｓ／４）＋（ｆｏ／４）であり、（３Ｆｓ／８）〜（Ｆｓ／２）の範囲では、（Ｆｓ／２）−（ｆｏ／４）である。
【００３６】
従って、元波形から振幅値読み出し部２４ｂにより読み出された波形のスペクトルが２００Ｈｚから（Ｆｓ／２）の範囲で変化すると、ゼロ点挿入波形のスペクトルは上記４つの帯域においても同様に変化する。
【００３７】
このようにすると、元の波形のスペクトルが特定の周波数に集中しているのに対して、新たに形成される波形のスペクトルは、エイリアスにより上記した４つの周波数帯域に分散するので、和音のような効果となり、人間にとり刺激感の少ない聞きやすい楽音となる。
【００３８】
また、元波形の音高を上記のように４００Ｈｚおきに発生すると、各帯域においては、５０Ｈｚおきにスペクトルが発生する。従って、少ない音高変化で、多数の異なる周波数の楽音を発生することができる。
【００３９】
図６は、ＤＳＰ９におけるフィルタの設定処理を示すフローチャートである。このフィルタの設定処理は、スキャンスイッチ５ｆが操作された場合に起動される処理であり、ＣＰＵ２が、スキャンスイッチ５ｆが操作されたか否かを検出し、スキャンスイッチ５ｆが操作されたことを検出した場合は、ＤＳＰ９にこのフィルタ処理を実行するように指示し、ＤＳＰ９が実行を開始する。まず、ピーク検出部２２の各帯域毎に設けられているピーク検出回路のピーク値を０に設定する（Ｓ１）。
【００４０】
次に、波形メモリ２４ａから読出す間隔を１に設定する（Ｓ２）。このことにより振幅値読み出し部２４ｂは、波形メモリ２４ａに記憶された２００Ｈｚのサイン波の振幅値を順次読み出す。標本点追加部２４ｃは、読み出した振幅値の次の３つのサンプリング周期ＳＰに、振幅値が０である標本点を挿入する。このことにより、形成されるゼロ点挿入波形は、５０Ｈｚのスペクトルを含むものとなる。こうして音源部が音声の発生を開始し、１秒間同一の音高で楽音を発生する。
【００４１】
次に読出すアドレスを２つおき（振幅値を２つ読み飛ばす）とする（Ｓ３）。このことにより波形メモリから読出される元波形の音高は、６００Ｈｚとなる。この場合も同様に読み出した振幅値の次の３つのサンプリング周期は、振幅値が０である標本点を挿入する。このことにより、ゼロ点挿入波形は、１５０Ｈｚのスペクトルを含むものとなる。
【００４２】
同様にこの音高で１秒間音声を発生すると、次に読み出しアドレスを４つおき（振幅値を４つ読み飛ばす）とすると、読出される元波形の音高は、１０００Ｈｚとなり、ゼロ点波形は、２５０Ｈｚのスペクトルを含むものとなる。以降、このＳ３の処理において、６つおき、８つおきというように、順次偶数の振幅値を読み飛ばして、元波形を形成する。このようにして音高を順次高くすると、６０回で読出される元波形の音高は、２３．８ｋＨｚとなり可聴帯域を十分にカバーする楽音を発生することができる（Ｓ４）。
【００４３】
可聴帯域全域の楽音の発生を終了した場合は（Ｓ４：Ｙｅｓ）、つぎに、空間での音声の残響が安定するまでの時間を待機する（Ｓ５）。この残響が安定する時間は、空間の大きさによって異なるが、数秒程度の長さである。この間、帯域分割部２１は、常時入力される音声の帯域を分割し、ピーク検出部２２は、帯域毎の入力音声のレベルのピーク値を検出し、保持する。
【００４４】
このことにより、各帯域毎のピーク値が取得される。次に、この取得されたピーク値について、移動平均値を順次求め、ピーク値から差し引く。帯域分割部２１により分割されたそれぞれの帯域のピーク値を、Ｐ１〜Ｐ５０とすると、Ｎ番目のピーク値ＰＮについては、Ｐ（Ｎ−４）からＰ（Ｎ＋４）の９個のピーク値を加算し、その総和を９で除して平均値を求め、ＰＮからその平均値を差し引いて補正したＰＮ値とする（Ｓ６）。
【００４５】
このようにして演算を行うことにより、ピーク値の緩やかな変化を除去したピーク値が得られ、マイクロフォンに人が近接しているいないに係わらない帯域毎のレベルが得られる。よって、このようにして得られた補正したピーク値の大きい周波数にノッチフィルタの中心周波数を設定する（Ｓ７）。
【００４６】
一般に、マイクロフォンの近辺に人が存在している場合は、人が存在していない場合に比べ、周波数特性の高音域が持ち上がる傾向にある。従って、マイクロフォンの近辺に人が存在しない状態で検出した周波数特性の高音域を持ち上げることにより、マイクロフォンの近辺に人が存在する場合の周波数特性を得ることができる。よって、マイクロフォンの近辺に人が存在しない状態での周波数特性の高音域を持ち上げることにより、周波数特性の緩やかな変化を除去するようにしてもよい。
【００４７】
以上説明したように、本発明のハウリング防止装置によれば、振幅値を有する標本点の次に、所定のサンプリング周期で振幅値が０である標本点が複数挿入されるので、基音となるスペクトルと倍音とが形成され、人にとって耳障りではない試験音声が形成される。
【００４８】
また、波形メモリには、振幅値を有する波形が記憶され、振幅値が０である標本点は、標本点追加部により挿入されるので、波形メモリは、少ない容量で波形を記憶することができる。
【００４９】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。
【００５０】
例えば、上記実施形態では、音源は、１００Ｈｚ毎に音高を高くして順次音声を発生するものとしたが、音高を変化させる幅を１００セントまたは２００セントなどのように対数的に一定間隔で変化するようにしてもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、入力した音声を複数のバンドパスフィルタに通し、各帯域ののレベルを検出することにより周波数特性を検出するものとしたが、入力した音声をＦＦＴなどを用いることによりフーリエ変換を行って検出するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による実施形態におけるハウリング防止装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】ハウリング防止装置の操作パネルを示す平面図である。
【図３】ＤＳＰにおける処理を機能的に示すブロック図である。
【図４】ハウリング装置が設置される空間における音声の周波数特性を示すグラフである。
【図５】音源において生成される波形の様子を示す波形図である。
【図６】ＤＳＰにおける処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
１                        ハウリング防止装置
６                        マイクロフォン（入力手段）
９                        ＤＳＰ
１２                      スピーカ（出力手段）
２１                      帯域分割部
２２                      ピーク検出部
２３                      ノッチフィルタ部（フィルタ手段）                      ２４                      音源
２４ａ                    波形メモリ（波形記憶手段）
２４ｂ                    振幅値読み出し部（振幅値読み出し手段）
２４ｃ                    標本点追加部（標本点追加手段）
【図１】
2006287849.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006287849.tif 000005
【図４】
2006287849.tif 000006
【図５】
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【図６】
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