(57)【要約】【課題】  音場環境の急激な変化が発生した場合に生じる急激なハウリングの発生を抑制し、かつ、音質の劣化を抑制するハウリング抑制装置を提供する。【解決手段】  非線形処理部４の制御部１１は、加算器７の出力信号からハウリング発生を検出する。ハウリングが発生したときは、ベクトル量子化部１０に非線形処理と行うように設定する。非線形処理により、フィードバックループを遮断する。また、制御部１１は、非線形処理を行うように設定した後、所定の時間経過後にこれを解除するように指示する。これにより、急激なハウリングの発生を抑制し、かつ、音質の劣化を抑制することが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカからマイクロフォンへの帰還伝達系を模擬する遅延手段及び適応フィルタを有し、前記スピーカに出力する音声信号を遅延手段および適応フィルタで処理した信号である模擬信号を前記マイクロフォンから入力された音声信号から減算する適応ハウリングキャンセラと、
適応ハウリングキャンセラの出力信号に非線形処理を施して出力する非線形処理手段と、
ハウリングの発生を検出したとき、前記非線形処理手段に非線形処理を行わせる制御部であって、所定のタイミングにこれを解除する経過解除処理をするものと、
を備えたことを特徴とするハウリング抑制装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記経過解除処理として、前記適応フィルタの更新量を参照し、更新量が所定の閾値以下となった場合に前記非線形処理を解除する処理を行う請求項１に記載のハウリング抑制装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記経過解除処理として、前記適応ハウリングキャンセラの出力信号と前記適応フィルタに入力される信号の相関度を検出して、相関度が所定の閾値以上となった場合に前記非線形処理を解除する処理を行う請求項１に記載のハウリング抑制装置。
【請求項４】
請求項１、請求項２、または請求項３のいずれかに記載のハウリング抑制装置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】
本発明は講堂やホール等に設置され、ハウリングを抑制し、かつ音質の劣化を防止するハウリング抑制装置、およびそのハウリング抑制装置を備えた拡声装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に講堂やホール等で拡声装置を用いた場合、スピーカから出力された音声は、ある伝達関数をもつ音響経路を経て再びマイクロフォンに入力される。つまり、マイクロフォン−増幅器−スピーカ−音響経路−マイクロフォン、の経路で閉ループが形成される。この閉ループのゲインが１を越えるとスピーカからマイクロフォンに帰還した音声が増大してハウリングの発生となる。
【０００３】
上記のようなハウリングの発生を防止するために、入力信号にベクトル量子化等の非線形処理を施し、正のフィードバックを断つことでハウリングを防止する発振防止装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、スピーカからマイクロフォンに至る帰還伝達系を模擬した信号をマイクロフォンの入力信号から減算し、さらに減算後の誤差信号が小さくなるように模擬信号を修正する適応フィルタ（アダプティブ・ディジタル・フィルタ）を用いてハウリング発生を防止する適応ハウリングキャンセラが用いられている（例えば非特許文献１）。
【特許文献１】特開平５−２６８６９２号公報
【非特許文献１】稲積，今井，小西，：”ＬＭＳアルゴリズムを用いた拡声系のハウリング防止”，日本音響学会講演論文集ｐｐ．４１７−４１８（１９９１，３）
【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に記載の発振防止装置を用いた場合、常時入力信号に対して非線形の処理を行うので、本来の入力音声と異なる音声が出力されるために、音質の劣化が問題となる。
【０００６】
一方で、非特許文献１に記載の適応ハウリングキャンセラは、模擬信号を減算した後の誤差信号が小さくなるように適応処理を行うものであり、時間経過とともにハウリングを抑制していくこととなる。しかしながら、この適応ハウリングキャンセラだけでは、音響特性が急激に変化した場合に適応処理が追いつかずにハウリングが発生してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑み、音場環境の急激な変化が発生した場合に生じる急激なハウリングの発生を抑制し、かつ、音質の劣化を抑制する拡声装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、スピーカからマイクロフォンへの帰還伝達系を模擬する遅延手段及び適応フィルタを有し、前記スピーカに出力する音声信号を遅延手段および適応フィルタで処理した信号である模擬信号を前記マイクロフォンから入力された音声信号から減算する適応ハウリングキャンセラと、適応ハウリングキャンセラの出力信号に非線形処理を施して出力する非線形処理手段と、ハウリングの発生を検出したとき、前記非線形処理手段に非線形処理を行わせる制御部であって、所定のタイミングにこれを解除する経過解除処理をするものと、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
この発明では、スピーカに出力する音声信号に帰還伝達系を模擬した遅延時間を付与してフィルタリングし、スピーカからマイクロフォンに帰還する帰還音声信号の模擬信号として入力信号から減算する。適応フィルタは、模擬信号を減算した後の誤差信号と遅延手段が遅延したスピーカへの出力信号を基に消去誤差が少なくなるようにフィルタ係数の更新をする。さらに、ハウリングの発生を検出したとき、所定の時間（例えば５秒間）誤差信号に非線形処理を施し、フィードバックループを遮断する。非線形処理は、例えばベクトル量子化を行う。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、上記発明において、前記制御部は、前記経過解除処理として、前記適応フィルタの更新量を参照し、更新量が所定の閾値以下となった場合に前記非線形処理を解除する処理を行うことを特徴とする。
【００１１】
この発明では、適応フィルタの更新量を参照して、更新量が所定の閾値以下となった場合に非線形処理を解除する。更新量に応じて非線形処理を解除するので、より音質の劣化を防止しながら急激に発生したハウリングを抑制することが可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、上記発明において、前記制御部は、前記経過解除処理として、前記適応ハウリングキャンセラの出力信号と前記適応フィルタに入力される信号の相関度を検出して、相関度が所定の閾値以上となった場合に前記非線形処理を解除する処理を行うことを特徴とする。
【００１３】
この発明では、適応ハウリングキャンセラの出力信号と適応フィルタに入力される信号との相関度を検出することで、適応フィルタの適応処理が十分にされたか否かを判断する。相関度が所定の閾値以上となった場合、適応処理が十分に進んでいると判断し、非線形処理を解除する。これにより、さらに音質の劣化を防止しながら急激に発生したハウリングを抑制することが可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、上記発明において、いずれかに記載のハウリング抑制装置を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この発明では、上記発明のいずれかに記載のハウリング抑制装置を組み込んで使用する。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、この発明によれば、ハウリング発生を検出した場合には、適応ハウリングキャンセラの出力信号に非線形処理を施し、フィードバックループを遮断するので、音場環境の変化により急激にハウリングが発生しても効率的に抑制することが可能となる。
【００１７】
また、所定の時間経過後、または、適応ハウリングキャンセラが十分に適応したと判断した場合は非線形処理を解除するので、音質の劣化を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態のハウリングキャンセラを内蔵した拡声装置について図を用いて詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施形態に係る拡声装置のブロック図である。同図に示すように、この拡声装置１は、音声信号が入力されるマイクロフォン２、マイクロフォン２に接続される適応ハウリングキャンセラ３、適応ハウリングキャンセラ３に接続される非線形処理部４、非線形処理部４の出力信号を増幅調整する増幅器５、および増幅器５に接続されて入力信号から音声を発音するスピーカ６を備えている。マイクロフォン２およびスピーカ６は講堂やホール等に配置される。
【００２０】
適応ハウリングキャンセラ３は、マイクロフォン２と非線形処理部４との間に挿入された加算器７、加算器７に信号を入力する適応フィルタ８、および増幅器５から出力された信号を所定時間遅延したのち適応フィルタ８に供給するディレイ回路９を備えている。
【００２１】
非線形処理部４は、加算器７の出力側に接続されるベクトル量子化部１０と、加算器７から出力される信号を取り込んでベクトル量子化部１０を制御する制御部１１とを備えている。なお、図１において制御部１１は、加算器７の出力信号を取り込むように接続されているが、この構成に限るものではない。例えば、マイクロフォン２の出力信号を取り込むように、マイクロフォン２と加算器７の間に接続するようにしてもよい。
【００２２】
マイクロフォン２に入力された音声信号はＡ／Ｄコンバータ（図示せず）でディジタル信号に変換されて加算器７に入力される。加算器７は、マイクロフォン２からの入力信号から適応フィルタ８の出力信号を差し引いて出力する。加算器７の出力信号は、非線形処理部４のベクトル量子化部１０に入力される。ベクトル量子化部１０は、入力された信号に応じてベクトル量子化を行い、新たな信号を出力するものであるが、加算器７から入力された信号をそのまま出力することもでき、出力する信号は制御部１１の制御により決定される。
【００２３】
ベクトル量子化部１０の出力信号は、増幅器５に入力される。増幅器５は入力信号を増幅して出力する。増幅器５の出力信号は、Ｄ／Ａコンバータ（図示せず）でアナログ音声信号に変換され、スピーカ６に入力される。スピーカ６は入力された音声信号から音声を発音する。ここでスピーカ６から発音された音声はマイクロフォン２に帰還信号として再入力される。
【００２４】
このような構成において、ベクトル量子化部１０が加算器７から入力された信号をそのまま出力する場合は、マイクロフォン２−適応ハウリングキャンセラ３−非線形処理部４−増幅器５−スピーカ６−マイクロフォン２、の経路で閉ループが形成される。この閉ループのゲインが１を越えるとスピーカからマイクロフォンに帰還する音声が増大してハウリングの発生となる。
【００２５】
適応ハウリングキャンセラ３は、ディレイ回路９、および適応フィルタ８により、増幅器５で増幅調整された音声信号がスピーカ６から出力されて、マイクロフォン２が設置されている音響空間を伝搬して再度マイクロフォン２に帰還信号として入力されるまでの一連の音声伝達経路の伝達特性を模擬するものである。
【００２６】
ディレイ回路９は、スピーカ６からマイクロフォン２に帰還する帰還信号の時間遅延を推定した時間遅延を付与するものである。ディレイ回路９で時間遅延を付与されて出力した信号は適応フィルタ８に入力される。
【００２７】
適応フィルタ８は、図２に示すようにフィルタ部８ａおよびフィルタ係数推定部８ｂからなるもので、フィルタ部８ａおよびフィルタ係数推定部８ｂにはそれぞれディレイ回路９から出力された信号が入力される。フィルタ部８ａはスピーカ６からマイクロフォン２への帰還音声信号を模擬した模擬信号を加算器７に出力して、加算器７で非線形処理部４に伝達される信号からその模擬信号を差し引くようにする。帰還音声信号を模擬した模擬信号は、ある伝達関数に従って上記ディレイ回路９から出力された信号を基に決定される。フィルタ係数推定部８ｂは、ディレイ回路９から出力された信号と非線形処理部４に伝達される信号のうち上記帰還音声信号を模擬した信号を差し引いた信号とを基にして、適応アルゴリズムを用い、帰還音声信号を模擬した信号が実際の帰還音声信号に一致もしくは近似するようにフィルタ部８ａのフィルタ係数を更新するものである。適応アルゴリズムは、例えばＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムを用いる。
【００２８】
このような適応フィルタ８を備えた適応ハウリングキャンセラ３は、マイクロフォン２の入力信号から模擬信号を差し引いた後の信号である現在の誤差信号とディレイ回路９から出力される過去の誤差信号とを元に、模擬信号が帰還信号に一致または近似するようにフィルタ係数を更新していくので、ハウリングが発生して一定周波数の持続音が入力されたときに、時間経過とともにその持続音をキャンセルすることが可能である。
【００２９】
なお、ディレイ回路９がないと、マイクロフォン２に入力した信号は、加算器７に入力されるとともに遅延なく適応フィルタ８にも入力される。適応フィルタ８は、誤差信号を小さくするようにフィルタ係数を更新するので、フィルタ係数の更新が進むにつれて、加算器７ではマイクロフォンから入力された信号が適応フィルタ８の出力信号によって全てキャンセルされるようになってしまう。このため、音源信号のキャンセルを防止しつつ帰還信号を模擬信号によってキャンセルするためにはディレイ回路９が不可欠である。
【００３０】
非線形処理部４は、ベクトル量子化部１０、および制御部１１により、ハウリングの発生を検出して加算器７から入力された信号に非線形処理を施して出力するものである。制御部１１は、加算器７の出力信号を取り込み、ハウリング発生を検出するものである。具体的には、制御部１１は、入力信号の特定周波数成分が所定の時間以上減衰せずに入力されるときにハウリング発生として判定する。ハウリング発生と判定したときは、入力信号に非線形処理を施すようにベクトル量子化部１０に設定する。ベクトル量子化部１０は、制御部１１に従って入力信号に非線形の処理を施す。非線形処理については後述する。また、制御部１１は、非線形処理を行うようにベクトル量子化部１０に設定した後、所定の時間経過後に非線形処理を解除するように設定する。所定の時間は例えば５秒程とするが、どのような時間に設定してもよい。
【００３１】
制御部１１は、ハウリングが発生していないと判定した場合には、ベクトル量子化部１０に非線形処理を行わないように設定する。ベクトル量子化部１０は、非線形処理を停止しているときは、加算器７から入力された信号をそのまま後段の増幅器５に出力する。
【００３２】
ハウリングの発生を検出するために、制御部１１は入力信号を高速フーリエ変換（以下、ＦＦＴと言う）等する。特定周波数成分が所定の時間以上減衰せずに入力されるときにハウリング発生として判定する。なお、ＦＦＴに限らずにハウリング発生を検出できる手法であればどのようなものであってもよい。例えば帯域通過フィルタ等を用いて、信号を複数の周波数帯域に分けてハウリングを検出すればよい。
【００３３】
これにより、ハウリングが発生した直後のみ非線形処理を行い、時間経過後（例えば５秒後）は適応ハウリングキャンセラ３がハウリングを抑制して非線形処理を解除するので、急激に発生したハウリングを抑制しつつ、音質の劣化を抑制することが可能となる。
【００３４】
次に、拡声装置１を伝達する信号について詳細に説明する。
【００３５】
図３は、本発明の実施形態に係る拡声装置１を伝達する信号を示す図である。同図のようにマイクロフォン２を介して入力された音声信号はＡ／Ｄ変換処理によりディジタル信号ｙ（ｋ）に変換される。信号ｙ（ｋ）は加算器７で模擬信号が差し引かれて誤差信号ｅ（ｋ）としてベクトル量子化部１０に供給される。上述のようにハウリングが発生していない場合、ベクトル量子化部１０は、誤差信号ｅ（ｋ）をそのまま増幅器５に供給する。その後増幅器５で伝達関数Ｇ（ｚ）によって増幅され、信号ｘ（ｋ）としてスピーカ６に供給される。信号ｘ（ｋ）はＤ／Ａ変換処理によりアナログ音声信号に変換されてスピーカ６から出力される。
【００３６】
スピーカ６から出力した音声信号は音響帰還路１２を経てマイクロフォン２に帰還する。ここで音響帰還路１２は、スピーカ６からマイクロフォン２に至る音響経路であり、この経路は伝達関数Ｈ（ｚ）で表される。ここで、音響帰還路１２を介して帰還される帰還音声信号ｄ（ｋ）は、話者などの音源からの音声信号からなる音源音声信号ｓ（ｋ）と混合されてマイクロフォン２に入力される。
【００３７】
上記のような拡声システムでは、マイクロフォン２−増幅器５−スピーカ６−音響帰還路１２−マイクロフォン２の経路で閉ループが形成される。これにより、帰還音声信号ｄ（ｋ）が増大し、ハウリングの発生となる。このようなハウリングの発生を防止するために設けられたのが、ディレイ回路９、適応フィルタ８、および加算器７からなる適応ハウリングキャンセラ３である。
【００３８】
ディレイ回路９は、信号ｘ（ｋ）に対して音響帰還路１２の遅延時間を推定した遅延τを付与して出力するもので、信号ｘ（ｋ−τ）が適応フィルタ８に供給される。適応フィルタ８のフィルタ部８ａは帰還音声信号ｄ（ｋ）を模擬した模擬信号ｄｏ（ｋ）を伝達関数Ｆ（ｚ）にしたがって出力する。加算器７は、信号ｙ（ｋ）から模擬信号ｄｏ（ｋ）を差し引く。ここで信号ｙ（ｋ）は、音源音声信号ｓ（ｋ）と帰還音声信号ｄ（ｋ）との和すなわち、ｙ（ｋ）＝ｓ（ｋ）＋ｄ（ｋ）なる式で表される。したがって加算器７の出力する誤差信号ｅ（ｋ）は、ｅ（ｋ）＝ｙ（ｋ）−ｄｏ（ｋ）＝ｓ（ｋ）＋ｄ（ｋ）−ｄｏ（ｋ）＝ｓ（ｋ）＋Δ（ｋ）（ただし、Δ（ｋ）＝ｄ（ｋ）−ｄｏ（ｋ））なる式で表される。よって、Δ（ｋ）を充分に小さくすればハウリングを抑制することができる。
【００３９】
また、適応フィルタ８のフィルタ係数推定部８ｂは、適応アルゴリズムを用いて信号ｘ（ｋ−τ）および誤差信号ｅ（ｋ）に基づいて伝達関数Ｆ（ｚ）が伝達関数Ｈ（ｚ）に一致または近似するようにフィルタ部８ａを更新する。適応アルゴリズムは前述のようにＬＭＳアルゴリズム等を用いる。信号ｅ（ｋ）の二乗平均値Ｊ＝Ｅ［ｅ（ｋ）２］（ただし、Ｅ［・］は期待値）とすれば、Ｊを最小にするようなフィルタ係数が演算により推定される。
【００４０】
このような適応フィルタ８を備えた適応ハウリングキャンセラ３は、模擬信号が帰還信号に一致または近似するようにフィルタ係数を更新していくので、ハウリングが発生して一定周波数の持続音が入力されたときに、時間経過とともにその持続音をキャンセルすることが可能である。しかしながら、このような適応ハウリングキャンセラだけでは、音響特性が急激に変化した場合に即座に模擬信号を帰還音声信号に一致または近似するのは困難であり、推定が追いつかずにハウリングが発生してしまう。
【００４１】
このように音響特性が急激に変化した場合に発生するハウリングを抑制するために設けられたのがベクトル量子化部１０、および制御部１１からなる非線形処理部４である。
【００４２】
非線形処理部４の制御部１１は、加算器７の出力した誤差信号ｅ（ｋ）を取り込み、この信号がハウリング発生による信号であるか否かを判定する。上述したように、制御部１１は、誤差信号ｅ（ｋ）をＦＦＴ等して入力信号の特定周波数成分が所定の時間以上減衰せずに入力されるときにハウリング発生として判定する。なお、誤差信号ｅ（ｋ）ではなく、入力信号ｙ（ｋ）を取り込むようにしてもよい。ハウリング発生と判定した場合は、ベクトル量子化部１０に非線形処理を行うように設定する。
【００４３】
ベクトル量子化部１０は、誤差信号ｅ（ｋ）を取り込み、ベクトル量子化を行う。図４は、ベクトル量子化を説明する図である。誤差信号ｅ（ｋ）は、ｘ１，ｘ２，ｘ３・・・と示すように、所定のサンプリング周波数でディジタルデータ化されている。ここで、ベクトル量子化部１０は、誤差信号ｅ（ｋ）を１２８個単位でベクトル化する。つまり、ｘ１〜ｘ１２８による１２８次元の入力ベクトルＸとして取り込む。
【００４４】
また、ベクトル量子化部１０は内蔵するメモリ（図示せず）に、１２８次元のベクトルデータとして所定数（例えば２５６）のコードベクトルを記憶している。ベクトル量子化部１０は、取り込んだ入力ベクトルＸと、内蔵メモリに記憶しているコードベクトルとの距離を計算し、入力ベクトルＸを最も距離の短いコードベクトルにマッピングする処理、すなわち量子化処理を行う。
【００４５】
図５は、コードベクトルにマッピングする処理を説明する図である。なお、本実施形態においては１２８次元のベクトルを用いているが、説明を明快にするために図５においては２次元ベクトルで示す。
【００４６】
図５の２次元座標において、破線で区切られた各領域においてドットで示される１つの代表点がコードベクトルを表す。入力ベクトルＸが、図示するように領域Ａに相当しているとすると、入力ベクトルＸから最も距離の短いコードベクトルは、領域Ａの代表点となるコードベクトルＣとなる。したがって、ベクトル量子化部１０は、入力ベクトルＸから最も距離の短いコードベクトルＣを算出し、これを後段の増幅器５に出力する。このようにして、入力ベクトルをコードベクトルにマッピングする。
【００４７】
このように、ベクトル量子化という非線形処理を行うことで、フィードバックループが遮断され、ハウリングを抑制することが可能となる。
【００４８】
なお、上記においてはベクトル要素を１２８次元としたが、これに限らずどのような設定であってもよい。実際にはＡ／Ｄ変換時のサンプリング周波数、メモリ容量、処理能力等の各種の条件を考慮して調整すればよい。
【００４９】
さらに、非線形処理はベクトル量子化に限るものではない。すなわち、非線形処理部４でフィードバックループを遮断できるものであればどのような処理であってもよい。例えば、ニューラルネットワーク等の処理も考えられる。ニューラルネットワークは、複数の人工ニューロンによって誤差信号ｅ（ｋ）を並列分散処理するものである。ニューラルネットワークにより、ハウリング発生による信号を、聴覚的に大きく変化させないようにしつつ、ハウリングを抑制する処理が可能となる。
【００５０】
制御部１１は、非線形処理を行うようにベクトル量子化部１０に設定した後、所定の時間経過後にこれを解除するように設定する。所定の時間は例えば５秒程とするが、どのような時間に設定してもよい。非線形処理を解除すると、ベクトル量子化部１０は、誤差信号ｅ（ｋ）をそのまま後段の増幅器５に出力する。
【００５１】
このようにして、適応ハウリングキャンセラ３が、模擬信号を用いてハウリング発生による一定周波数の持続音をキャンセルするとともに、適応ハウリングキャンセラ３が消去しきれない急激なハウリングが発生した場合には、非線形処理部４が非線形処理を行い、フィードバックループを遮断するので、効率的にハウリングを抑制することが可能となる。また、非線形処理部４は、所定の時間経過後、すなわち適応ハウリングキャンセラ３の更新が十分に進んだ状態で非線形処理を解除するので、ハウリングを抑制しながら音質の劣化を防止することが可能となる。
【００５２】
なお、本実施形態におけるハウリングキャンセラを内蔵した拡声装置については、以下のような変形例が可能である。
【００５３】
［変形例１］
次に、図６は本実施形態の変形例１に係るハウリングキャンセラを内蔵した拡声装置のブロック図である。図７は、変形例１に係る非線形処理部および適応ハウリングキャンセラの構成を詳細に示すブロック図である。なお、変形例１において、上述した実施形態と共通する構成要素には、同一の符号を付けて、その説明を省略する。この拡声装置１００は、上述した実施形態の非線形処理部４に代えて、非線形処理部４００を備えている。
【００５４】
非線形処理部４００は、加算器７の出力側に接続されるベクトル量子化部１０と、ベクトル量子化部１０を制御する制御部１３を備えている。制御部１３は、適応ハウリングキャンセラ３の適応フィルタ８に接続されている。より具体的に制御部１３は、図７に示すようにフィルタ係数推定部８ｂに接続されている。
【００５５】
制御部１３は、上述した実施形態に示した制御部１１と同様に、ベクトル量子化部１０のベクトル量子化処理を制御する。制御部１３は、適応フィルタ８の更新量を参照することでハウリング発生を判定する。ハウリング発生と判定したときは、非線形処理を行うようにベクトル量子化部１０に設定する。ベクトル量子化部１０は、制御部１３に従って非線形処理を行う。非線形処理については、上述した実施形態と同様である。
【００５６】
適応フィルタ８のフィルタ係数推定部８ｂは、上述のように適応アルゴリズムを用いて信号ｘ（ｋ−τ）および誤差信号ｅ（ｋ）に基づいて伝達関数Ｆ（ｚ）が伝達関数Ｈ（ｚ）に一致または近似するようにフィルタ部８ａを更新している。この伝達関数は、忘却係数λやステップサイズαと呼ばれる係数を用いて更新される。忘却係数λはそれまでの伝達関数に乗ずる係数であり、０〜１の範囲に設定する。忘却係数λを小さくするとそれまでの伝達関数を消去して更新を促進することになる。ステップサイズαは修正の大きさを表す係数であり、ステップサイズαを大きくすると修正した伝達関数をより多く利用することとなり、更新を促進することになる。修正後の伝達関数Ｆ’（ｚ）はＦ’（ｚ）＝λＦ（ｚ）＋αΔＦ（ｚ）（ただし、ΔＦ（ｚ）はフィルタ差分）なる式で表される。
【００５７】
制御部１３は、適応フィルタ８の更新量であるフィルタ差分ΔＦ（ｚ）を参照する。適応処理が進んでいない、すなわち音響帰還路の特性が大きく変化したときは、フィルタ差分ΔＦ（ｚ）の絶対値は大きくなる。したがって、制御部１３は、ΔＦ（ｚ）の絶対値が所定の値よりも大きい場合、音響帰還路の特性が大きく変化し、ハウリングの発生（またはハウリングに近い状態）と判断して、ベクトル量子化部１０に非線形処理を行うように設定する。
【００５８】
また、制御部１３は、ベクトル量子化部１０に非線形処理を行うように設定した後も適応フィルタ８のフィルタ係数推定部８ｂを参照し、フィルタ差分ΔＦ（ｚ）を参照する。適応フィルタ８の適応処理が進むにつれてフィルタ差分ΔＦ（ｚ）の絶対値は小さくなる。上述のように適応フィルタ８は、適応処理が進むとハウリング発生による一定周波数の持続音をキャンセルすることが可能となる。したがって、制御部１３は、フィルタ差分ΔＦ（ｚ）の絶対値が所定の閾値以下となった場合に、ベクトル量子化部１０に非線形処理を解除するように設定する。
【００５９】
なお、制御部１３は、さらに加算器７の出力信号を取り込むように接続して、加算器７の出力信号の特定周波数成分が所定の時間以上減衰せずに入力されるときにハウリング発生として判定するようにしてもよい。また、マイクロフォン２の出力信号を取り込むように、マイクロフォン２と加算器７の間に接続するようにしてもよい。このように、信号を取り込むことでハウリングの発生を検出し、適応フィルタ８の更新量を参照することでハウリングの抑制を検出するようにしてもよい。
【００６０】
［変形例２］
次に、図８は本実施形態の変形例２に係るハウリングキャンセラを内蔵した拡声装置のブロック図である。なお、変形例２においても、上述した実施形態と共通する構成要素には、同一の符号を付けて、その説明を省略する。この拡声装置１１０は、上述した実施形態の非線形処理部４に代えて、非線形処理部４１０を備えている。
【００６１】
非線形処理部４１０は、加算器７の出力側に接続されるベクトル量子化部１０と、ベクトル量子化部１０を制御する制御部１４を備えている。制御部１４は、加算器７の出力信号と、ディレイ回路９の出力信号を取り込むように接続されている。
【００６２】
制御部１４は、上述した実施形態に示した制御部１１と同様に、ベクトル量子化部１０のベクトル量子化処理を制御する。制御部１４は、加算器７の出力信号である誤差信号ｅ（ｋ）とディレイ回路９の出力信号である信号ｘ（ｋ−τ）の因果関係に基づいて、ハウリング発生を判定する。ハウリング発生と判定したときは、非線形処理を行うようにベクトル量子化部１０に設定する。ベクトル量子化部１０は、制御部１４に従って非線形処理を行う。非線形処理については、上述した実施形態と同様である。
【００６３】
誤差信号ｅ（ｋ）と信号ｘ（ｋ−τ）の因果関係は、両信号のコヒーレンスを計算することで判断する。コヒーレンスは、両信号のクロススペクトルの絶対値の自乗を各々のパワースペクトルで割算したものであり、その値が１に近い場合は誤差信号ｅ（ｋ）に含まれる信号ｘ（ｋ−τ）の因果度合いが強く、０に近い場合は因果度合いが弱い。
【００６４】
制御部１４は、誤差信号ｅ（ｋ）に含まれる信号ｘ（ｋ−τ）の因果度合いが強い場合、適応フィルタの適応処理が進んでいない、すなわち音響帰還路の特性が大きく変化したと判断する。したがって、制御部１４は、コヒーレンスが所定の値よりも大きい場合、音響帰還路の特性が大きく変化し、ハウリングの発生（またはハウリングに近い状態）と判断して、ベクトル量子化部１０に非線形処理を行うように設定する。
【００６５】
また、制御部１４は、ベクトル量子化部１０に非線形処理を行うように設定した後も常時コヒーレンスの計算を行う。上述のように適応フィルタ８は、適応処理が進むとハウリング発生による一定周波数の持続音をキャンセルすることが可能となり、適応フィルタ８の適応処理が進むにつれて誤差信号ｅ（ｋ）に含まれる信号ｘ（ｋ−τ）の因果度合いが弱くなり、コヒーレンスの値が小さくなる。したがって、制御部１４は、コヒーレンスの値が所定の閾値以下となった場合に、ベクトル量子化部１０に非線形処理を解除するように設定する。
【００６６】
なお、変形例２においても、制御部１４は、加算器７の出力信号の特定周波数成分が所定の時間以上減衰せずに入力されるときにハウリング発生として判定するようにしてもよい。また、マイクロフォン２の出力信号を取り込むように、マイクロフォン２と加算器７の間に接続するようにしてもよい。このように、誤差信号、またはマイクロフォン２の出力信号を取り込んでハウリングの発生を検出し、誤差信号ｅ（ｋ）と信号ｘ（ｋ−τ）のコヒーレンスを計算することでハウリングの抑制を検出するようにしてもよい。
【００６７】
以上のように、適応ハウリングキャンセラ３が、模擬信号を用いてハウリング発生による一定周波数の持続音をキャンセルするとともに、適応ハウリングキャンセラ３が消去しきれない急激なハウリングが発生した場合には、非線形処理部４が、フィードバックループを遮断するので、効率的にハウリングを抑制することが可能となる。また、非線形処理部４は、適応フィルタの更新量を参照し、更新が十分に進んだ状態と判断した場合に抑制処理を解除するので、ハウリングを抑制しながら音質の劣化を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態に係る拡声装置のブロック図
【図２】適応ハウリングキャンセラを詳細に説明するブロック図
【図３】本発明の実施形態に係る拡声装置の伝達特性を示す図
【図４】ベクトル量子化を説明する図
【図５】マッピングする処理を説明する図
【図６】本発明の変形例１に係る拡声装置のブロック図
【図７】本発明の変形例１に係る非線形処理部および適応ハウリングキャンセラのブロック図
【図８】本発明の変形例２に係る拡声装置のブロック図
【符号の説明】
【００６９】
１−拡声装置
２−マイクロフォン
３−適応ハウリングキャンセラ
４−非線形処理部
５−増幅器
６−スピーカ
７−加算器
８−適応フィルタ
９−ディレイ回路
１０−ベクトル量子化
１１，１３，１４−制御部
１２−音響帰還路
１００−変形例１に係る拡声装置
１１０−変形例２に係る拡声装置
４００−変形例１に係る非線形処理部
４１０−変形例２に係る非線形処理部
【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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【図７】
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【図８】
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