(57)【要約】【課題】不快感や違和感を与えることなく、ハウリングを未然に防止することができる音声信号処理装置を提供する。【解決手段】信号分配器１は音声信号を分配して位相処理器２の位相制御回路２１〜２４に出力する。位相制御回路２１〜２４は、それぞれに異なる位相で音声信号を制御してクロスフェーダ３に出力する。クロスフェーダ３は、入力された位相違いの音声信号を組み合わせてそれぞれに異なる合成信号を生成し、所定のタイミングでクロスフェードさせながら複数の合成信号を切り替えて出力する。そして、この切り替えのタイミングは切り替わる各合成信号の振幅レベルが定常振幅レベルよりも３ｄＢ低下した時点が一致するように設定する。これにより、出力信号の振幅レベルは一定になり、且つ位相が徐々に切り替わる。【選択図】  図１
2006261965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された音声信号を複数に分配する音声信号分配手段と、
分配された音声信号をそれぞれに異なる移相量で移相する位相制御手段と、
それぞれに異なる位相制御が行われた移相信号群を順次クロスフェードさせながら切り替えて出力する信号合成手段と、を備えたことを特徴とする音声信号処理装置。
【請求項２】
前記信号合成手段は、切り替える移相信号の順序をランダムに設定する請求項１に記載の音声信号処理装置。
【請求項３】
入力された音声信号を複数に分配する音声信号分配手段と、
分配された音声信号をそれぞれに異なる移相量で移相する位相制御手段と、
それぞれに異なる位相制御が行われた複数の移相信号をそれぞれ異なる合成比で合成する複数の合成部、および該複数の合成部からの各出力を切り替えて出力する切り替え部を有する信号合成手段と、を備えたことを特徴とする音声信号処理装置。
【請求項４】
前記信号合成手段の切り替え部は、前記複数の合成部からの出力を順次クロスフェードさせながら切り替えて出力する請求項３に記載の音声信号処理装置。
【請求項５】
前記信号合成手段は、切り替える合成信号の順序をランダムに設定する請求項３または請求項４に記載の音声信号処理装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５に記載の音声信号処理装置と、
音声を電気信号化された音声信号に変換する音声信号生成手段と、
前記音声信号処理手段からの出力信号を音声に変換して出力する音声出力手段と、
前記音声信号処理装置に入力される音声信号と前記音声信号処理装置からの出力信号とに基づいてハウリングを抑制する処理を行う適応型ハウリング抑制装置と、を備えたことを特徴とする拡声装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入力された音声信号に対して所定の位相処理を行って、ハウリングの成長を遅れさせる音声信号処理装置、および、これを用いてハウリングの発生を抑制する拡声装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロフォンで収音した音声信号を増幅してスピーカから出力する拡声装置では、スピーカから非常に大きな雑音が出力されるハウリングが発生することがある。ハウリングは、スピーカから出力された雑音がマイクロフォンで収音されてさらに増幅されることで、雑音に対する正帰還ループが形成されることにより発生する。そして、このハウリングの発生は、マイクロフォンとスピーカとの位置関係や雑音の周波数特性等により影響される。
【０００３】
このようなハウリングを抑制する装置として、特許文献１には、ハウリングを起こす波形を検出して、この波形に逆位相の波形を合成することでハウリングを抑制するハウリング抑制装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、入力した音声信号に対して所定周期で０度から１８０度の位相変調を行ってハウリングを抑制する音声増幅装置が開示されている。
【特許文献１】特開平８−２９４１９４号公報
【特許文献２】特開平９−１０２９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のハウリング抑制装置では、ハウリングを起こす波形を検出した後に、ハウリング抑制用の逆位相波形の信号を生成して合成するので、急激なハウリングの成長を抑制することができない。
【０００６】
また、特許文献２の音声増幅装置は、所定周期で位相を可変させながら音声信号を変調しているが、変調させる位相を切り替えるタイミングにおいて音質が変化してしまう。このため、切り替えの前後で音声が不連続になり、聴衆に不快感や違和感を与えてしまう。
【０００７】
したがって、この発明の目的は、不快感や違和感を与えることなく、ハウリングを未然に防止することができる音声信号処理装置およびこれを用いた拡声装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の音声信号処理装置は、入力された音声信号を複数に分配する音声信号分配手段と、分配された音声信号をそれぞれに異なる移相量で移相する位相制御手段と、それぞれに異なる位相制御が行われた移相信号群を順次クロスフェードさせながら切り替えて出力する信号合成手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
この構成では、音声信号は音声信号分配手段で所定数に分配されて位相制御手段に入力される。これら複数の音声信号はそれぞれに異なる位相制御が為されて信号合成手段に入力される。それぞれに異なる位相制御が行われた複数の移相信号は、所定周期で切り替えられながら出力される。この際、連続する移相信号同士はクロスフェード処理されている。すなわち、所定周期内の移相信号の振幅レベルが先頭部で徐々に大きくなって所定振幅レベルとなり、終端部でこの所定振幅レベルから徐々に振幅レベルが小さくなる処理が行われる。そして、所定周期に対応する切り替えのタイミングは、先の移相信号が所定振幅レベルから減衰して３ｄＢ低下した時点が、次の移相信号が所定振幅レベルに上昇する途中で該振幅レベルよりも３ｄＢ低い時点と一致するタイミングに設定される。このような合成信号の切り替え処理を行って出力することで、出力信号の振幅レベルは略一定になり、且つ所定周期でスムーズに出力信号の位相が切り替わる。
【００１０】
また、この発明の音声信号処理装置は、信号合成手段で切り替える移相信号の順序をランダムに設定することを特徴としている。
【００１１】
この構成では、信号合成手段は、移相信号を前記所定周期でランダムに切り替える。例えば、移相信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが存在する場合、これら移相信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力順序がランダムに設定される。これにより、合成信号を切り替えて順次出力される出力信号に周期性が無くなる。
【００１２】
また、この発明の音声信号処理装置は、入力された音声信号を複数に分配する音声信号分配手段と、分配された音声信号をそれぞれに異なる移相量で移相する位相制御手段と、それぞれに異なる位相制御が行われた複数の移相信号をそれぞれ異なる合成比で合成する複数の合成部、および該複数の合成部からの各出力を切り替えて出力する切り替え部を有する信号合成手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１３】
この構成では、それぞれに異なる位相制御が行われた複数の移相信号は、複数の合成部に分配入力され、合成部毎でそれぞれに異なる合成比により合成される。この合成信号は
所定周期で切り替えられながら出力される。
【００１４】
また、この発明の信号合成手段の切り替え部は複数の合成部からの出力を順次クロスフェードさせながら切り替えて出力することを特徴としている。
【００１５】
この構成では、前述の移相信号の切り替え出力と同様に、連続する合成信号同士がクロスフェード処理されて出力される。
【００１６】
また、この発明の信号合成手段は、切り替える合成信号の順序をランダムに設定することを特徴としている。
【００１７】
この構成でも前述の移相信号の切り替え出力と同様に、切り替える合成信号の順序がランダムに切り替えられる。
【００１８】
また、この発明の拡声装置は、前述の音声信号処理装置と、音声を電気信号化された音声信号に変換する音声信号生成手段と、音声信号処理手段からの出力信号を音声に変換して出力する音声出力手段と、音声信号処理装置に入力される音声信号と音声信号処理装置からの出力信号とに基づいてハウリングを抑制する処理を行う適応型ハウリング抑制装置と、を備えたことを特徴としている。
【００１９】
この構成では、音声が音声信号生成手段で音声信号に変換される。すなわち、音−電気変換が行われる。音声信号は前述の音声信号処理装置で所定の位相処理が行われて音声信号出力手段に出力されて、音声信号出力手段で、音声信号から音声に変換されて出力される。この際、適応型ハウリング抑制装置は、音声信号処理装置の入力信号と出力信号とに基づきハウリング抑制処理を行う。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の音声信号処理装置によれば、所定周期で位相が切り替わるので、出力される音声が再度入力されても、位相が一致して正帰還増幅が発生すること、すなわちハウリングが発生することを未然に防止することができる。さらに、出力信号の振幅レベルが略一定に保たれながらスムーズに位相が切り替わるので、切り替わりに生じる音声の不連続状態が緩和されて、聴衆に不快感や違和感を与えない。
【００２１】
さらに、この発明の音声信号処理装置によれば、出力信号の位相がランダムに切り替わるので、出力される音声が再度入力されて位相が一致する確率がより一層低くなり、さらにハウリング防止能力が向上する。
【００２２】
また、各移相信号の合成比を適宜設定することで、最適な位相制御を実現して、さらに確実にハウリングを防止することができる。
【００２３】
また、この発明の拡声装置によれば、前述の音声信号処理装置を備えることで、ハウリングの発生を未然に防止することができるとともに、もし万が一の確率でハウリングが発生しそうになっても適応型ハウリング抑制装置でハウリングを抑制することができる。すなわち、確実にハウリングを防止する拡声装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の第１の実施形態に係る音声信号処理装置について図１〜図３を参照して説明する。
図１は本実施形態の音声信号処理装置の概略構成を示すブロック図である。
また、図２は図１に示すクロスフェーダ３の機能構成を示すブロック図である。
また、図３は出力信号Ｆの時系列波形を示す図である。
音声信号処理装置は、信号分配器１と位相処理器２とクロスフェーダ３とを備える。
【００２５】
信号分配器１は、前段から入力した音声信号を分配して、位相処理器２の各位相制御回路２１〜２４に出力する。この際、入力される音声信号は、予めアナログ信号からディジタルデータに変換されている。
【００２６】
位相処理器２は位相制御回路２１〜２４を備えており、各位相制御回路２１〜２４は入力された音声信号に対してそれぞれに異なる位相制御を行って出力する。図１の例では、各位相制御回路２１〜２４でそれぞれに位相差４５°の位相制御を行う。
【００２７】
位相制御回路２１は位相０°の位相制御、すなわち位相制御を行っていない信号ｆ1を出力し、位相制御回路２２は位相４５°の位相制御を行った信号ｆ2を出力する。位相制御回路２３は位相９０°の位相制御を行った信号ｆ3を出力し、位相制御回路２４は位相１３５°の位相制御を行った信号ｆ4を出力する。これら位相制御された移相信号は各位相制御回路２１〜２４からクロスフェーダ３に出力される。
【００２８】
クロスフェーダ３は、図２に示すように、演算処理部３１と振幅制御回路３２とセレクタ３３とを備える。このクロスフェーダ３が本発明の「信号合成手段」に相当する。
演算処理部３１は、予め記憶された合成係数に基づく処理回路であり、入力される移相信号ｆ1〜ｆ4に対して信号合成を行って出力する。具体的には、演算処理部３１は複数の信号合成部３１１〜３１４を備え、これら信号合成部３１１〜３１４は、それぞれに異なる合成係数の組み合わせを実現するように設定されている。これにより、各信号合成部３１１〜３１４からはそれぞれに異なる位相状態の合成信号が出力される。各合成係数の係数は所望とする出力信号の位相や波形に応じて任意に設定することは可能であり、図２に示す例では、次に示す合成係数による演算が実行される。
【００２９】
各信号合成部３１１〜３１４から出力される合成信号ｆA，ｆB，ｆC，ｆDに対して、
ｆA＝Ａ1・ｆ1＋Ａ2・ｆ2＋Ａ3・ｆ3＋Ａ4・ｆ4  （信号合成部３１１）
ｆB＝Ｂ1・ｆ1＋Ｂ2・ｆ2＋Ｂ3・ｆ3＋Ｂ4・ｆ4  （信号合成部３１２）
ｆC＝Ｃ1・ｆ1＋Ｃ2・ｆ2＋Ｃ3・ｆ3＋Ｃ4・ｆ4  （信号合成部３１３）
ｆD＝Ｄ1・ｆ1＋Ｄ2・ｆ2＋Ｄ3・ｆ3＋Ｄ4・ｆ4  （信号合成部３１４）
となる演算が実行される。
【００３０】
ここで、例えば、Ａ1，Ｂ2，Ｃ3，Ｄ4を「１」とし、他の係数を「０」とすれば、ｆA＝ｆ1，ｆB＝ｆ2，ｆC＝ｆ3，ｆD＝ｆ4となる。すなわち、入力された各移相信号が、それぞれ信号合成部３１１〜３１４より出力される。
【００３１】
なお、この合成係数の組み合わせは一例にすぎず、前述のように各合成係数の組み合わせを任意に設定することで、所望とする振幅および位相の出力信号を得ることができる。
【００３２】
振幅制御回路３２は、入力された合成信号の時系列の振幅レベルデータを制御して、所定の波形に制御する。具体的には、切り替えタイミングにより設定される周期内の合成信号の振幅レベルを制御し、合成信号の先頭部では振幅レベル「０」から徐々に振幅レベルが増加して所定振幅レベルになるように制御し、合成信号の終端部では前記所定振幅レベルから徐々に振幅レベルが減少して振幅レベル「０」になるように制御する。これにより、振幅制御後の合成信号ｆ’A，ｆ’B，ｆ’C，ｆ’Dは、図３に示すように、振幅レベルの変位部で所定の傾斜を有する波形の合成信号となる。
【００３３】
このように振幅制御された合成信号ｆ’A，ｆ’B，ｆ’C，ｆ’Dは、セレクタ３３に入力される。
【００３４】
セレクタ３３は、入力された振幅制御された合成信号ｆ’A，ｆ’B，ｆ’C，ｆ’Dのうち１つの合成信号ｆ’を選択して、出力信号Ｆとして出力する。この際、セレクタ３３は予め設定された所定タイミングで、予め設定された順に合成信号ｆ’A，ｆ’B，ｆ’C，ｆ’Dを選択して出力する。例えば、図３（ａ）では、合成信号ｆ’A，ｆ’B，ｆ’C，ｆ’Dを順に出力信号Ｆとして出力する。このように、位相の異なる信号を所定タイミングに応じた周期で切り替えながら出力することにより、この出力信号が音声信号処理装置に再入力された場合の位相を非線形に変換することができる。これにより、ハウリングの発生を未然に防止することができる。
【００３５】
ここで、信号切り替えのタイミングは、連続する先の合成信号の終端部側の振幅レベル３ｄＢ点と、連続する後の合成信号の先端部側の振幅レベル３ｄＢ点とが時間的に一致するタイミングに設定されている。例えば、図３（ａ）では、合成信号ｆ’Aの終端部側の振幅レベル３ｄＢ点と合成信号ｆ’Bの先端部側の振幅レベル３ｄＢ点とが時間的に一致するタイミングＴａｂ、合成信号ｆ’Bの終端部側の振幅レベル３ｄＢ点と合成信号ｆ’Cの先端部側の振幅レベル３ｄＢ点とが時間的に一致するタイミングＴｂｃ等で設定されている。このように、３ｄＢ低下点で信号がクロスフェードするように設定することで、時系列に連続する出力信号の振幅レベルが略一定になる。すなわち、信号の切り替え時点での振幅レベルの連続性を維持することができる。また、信号切り替わりのタイミングでは、位相が徐々に変化するので、急激に位相が変化した場合よりも音質に対する影響が少なくなる。これにより、出力信号を音声化して聴衆が聴いた場合の不快感や違和感を抑制することができる。
【００３６】
なお、前述の説明では、合成信号ｆ’A，ｆ’B，ｆ’C，ｆ’Dを順に切り替えて繰り返す構造を示したが、図３（ｂ）に示すように、合成信号ｆ’A，ｆ’B，ｆ’C，ｆ’Dをランダムに切り替えても良い。このような構成とすることで、出力信号が音声信号処理装置に再入力された場合の位相の非線形変換をより確実に行うことができる。これにより、さらに確実にハウリングを防止することができる。
【００３７】
また、前述の説明では位相制御を行う装置を例に説明したが、位相制御の代わりに遅延制御を行ってもよい。
【００３８】
さらに、前述の説明では信号合成部の数を４つにしたが、これに限るものではなく、仕様に応じて適宜個数を設定すればよい。
【００３９】
次に、第２の実施形態に係る拡声装置について図４を参照して説明する。
【００４０】
図４は本実施形態の拡声装置の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の拡声装置は、マイクロフォン１０１、増幅器１０２，１１０、Ａ／Ｄ変換器１０３、マイク特性補正回路１０４、ミキサ１０５、音声信号処理装置１０６、ＨＰＦ１０７、特性補正回路１０８、Ｄ／Ａ変換器１０９、スピーカ１１１を備える。
【００４１】
マイクロフォン１０１は、外部からの音声を収音して電気信号化し、アナログの音声信号を生成する。
増幅器１０２はこのアナログの音声信号を増幅してＡ／Ｄ変換器１０３に入力し、Ａ／Ｄ変換器１０３はアナログの音声信号をディジタルサンプリングして、ディジタル形式の音声信号を出力する。
【００４２】
マイク特性補正回路１０４は、マイクロフォン１０１の音声入力特性に基づき予め設定された補正データにより、Ａ／Ｄ変換器１０３から入力された音声信号を補正してミキサ１０５に出力する。これら、マイクロフォン１０１、増幅器１０２、Ａ／Ｄ変換器１０３、マイク特性補正回路１０４が本発明の「音声信号生成手段」に相当する。
【００４３】
ミキサ１０５は、マイク特性補正回路１０４から入力された音声信号と、ハウリングキャンセラ１１２から入力される補正信号とをミキシングして音声信号処理装置１０６に出力する。
【００４４】
音声信号処理装置１０６は前述の構成からなり、入力された音声信号に前述の位相制御を行うことで、所定周期で位相が変化する音声信号を出力する。音声信号処理装置１０６から出力された音声信号はＨＰＦ１０７に出力されるとともに、ハウリングキャンセラ１１２にも出力される。
【００４５】
ＨＰＦ１０７は、音声信号処理装置１０６から入力された音声信号の高調波成分を減衰させて特性補正回路１０８に出力する。特性補正回路１０８は、スピーカ１１１の音声出力特性と、マイクロフォン１０１とスピーカ１１１との組み合わせによる音声特性とに基づき、ＨＰＦ１０７を通過した音声信号を補正して出力する。
【００４６】
Ｄ／Ａ変換器１０９は、特性補正回路１０８で補正された音声信号をディジタルからアナログに変換して出力する。増幅器１１０は、Ｄ／Ａ変換された音声信号を増幅して、スピーカ１１１に出力し、スピーカ１１１はこの音声信号を音声に変換して外部に放音する。これら、ＨＰＦ１０７、特性補正回路１０８、Ｄ／Ａ変換器１０９、増幅器１１０、スピーカ１１１が本発明の「音声出力手段」に相当する。
【００４７】
ハウリングキャンセラ１１２は、適応型ハウリング抑制装置からなり、音声信号処理装置１０６に入力される音声信号と、音声信号処理装置１０６から出力される音声信号とを用いて、ハウリングの発生を抑制する補正データを生成し、ミキサ１０５に出力する。
【００４８】
このような構成とすることで、音声信号処理装置１０６でハウリングの急激な成長を抑制することができるとともに、ハウリングキャンセラ１１２でハウリングの発生を抑制することができる。
【００４９】
なお、前述の説明では拡声装置について説明したが、マイクロフォンとスピーカ、いいかえれば収音素子と放音素子とを備える装置であれば、前述の構成を適用することができ、前述の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１の実施形態の音声信号処理装置の概略構成を示すブロック図
【図２】図１に示すクロスフェーダ３の機能構成を示すブロック図
【図３】クロスフェーダ３の出力信号Ｆの時系列波形を示す図
【図４】第２の実施形態の拡声装置の概略構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００５１】
１−信号分配器
２−位相処理器
２１〜２４−位相制御回路
３−クロスフェーダ
３１−演算処理部
３１１〜３１４−信号合成部
３２−振幅制御回路
３３−セレクタ
１０１−マイクロフォン
１０２，１１０−増幅器
１０３−Ａ／Ｄ変換器
１０４−マイク特性補正回路
１０５−ミキサ
１０６−音声信号処理装置
１０７−ＨＰＦ
１０８−特性補正回路
１０９−Ｄ／Ａ変換器
１１０−増幅器
１１１−スピーカ
１１２−ハウリングキャンセラ
【図１】
2006261965.tif 000003
【図２】
2006261965.tif 000004
【図３】
2006261965.tif 000005
【図４】
2006261965.tif 000006