(57)【要約】【課題】最小可聴値未満の音声信号を用いてハウリングポイントを検知して抑圧することが出来るハウリング防止装置の提供を目的とする。【解決手段】図１に示すように、マイクロフォンから入力されるオーディオ信号に基づくスピーカからのハウリングを可聴領域における可聴音圧レベル以下で前記ハウリングが生じないようにするハウリング防止装置において、可聴領域における音圧レベル以下の所定周波数のテスト信号を出力する信号発信器１６と、所定周波数のテスト信号をスピーカを介して、マイクロフォンから入力させた戻りテスト信号とテスト信号とを比較するアナライザ１５と、戻りテスト信号が前記テスト信号よりも所定値以上高い場合に予め定められたテスト信号の音圧レベル以下に戻りテスト信号を下げるフィルタ１２と、を有するものである。【選択図】      図１
2006121272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロフォンから入力されるオーディオ信号に基づくスピーカからのハウリングを可聴領域における可聴音圧レベル以下で前記ハウリングが生じないようにするハウリング防止装置において、
可聴領域における音圧レベル以下の所定周波数のテスト信号を出力する信号発信器と、
前記所定周波数のテスト信号を前記スピーカを介して、前記マイクロフォンから入力させた戻りテスト信号と前記テスト信号とを比較するアナライザと、
前記戻りテスト信号が前記テスト信号よりも所定値以上高い場合に予め定められた前記テスト信号の音圧レベル以下に前記戻りテスト信号を下げるフィルタと、
を有することを特徴とするハウリング防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は音声信号を入力し電気信号に変換するマイクロフォン装置と、電気信号を音声信号に変換するスピーカ装置からなる音響システムにおいて用いるハウリング防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロフォンから入力される音声を、ホール/体育館等に拡声する音響システムにおいては、ハウリングという問題が従来から指摘されている。
ハウリングは、マイクロフォンから入力された音声が電気信号に変換されて拡声装置に送られ、そして拡声装置のスピーカから再び音声として再現され再度マイクロフォンに入力されることにより、生じるものである。このときの音声は閉ループが構成される。
【０００３】
この閉ループのループゲインが特定の周波数において、1以上になったとき、音声入力がない場合にでも、ループゲインにより拡声する音声が増大して高レベルの音声を発生し、聴衆には違和感を引き起こし、機器の破損等につながる。いわゆる、ハウリングが発生することが予想されている。
【０００４】
特許文献１に記載されているように、従来、このハウリングを除去する方法としては、入力された音声信号を増幅器（アンプ）で増幅する際に、使用する周波数帯域を分割して音声レベルを監視し、ハウリングを発生する周波数のループゲインをフィルタでコントロールし抑圧する方法が提案されていた。
すなわち図１１に示されるように入力端子１００に入力された入力信号は、Ａ／Ｄ変換器１０１によりデジタル信号に変換されて入力信号の周波数分析をするアナライザ１０２と、信号レベルを低下させる帯域が変更自在なノッチフィルタ１０３と、入力信号を変調する変調手段１０５と、アナライザ１０２で求めた周波数成分分析結果に基づいてハウリングの蓋然性が高い周波数帯域を判定し、蓋然性の高い帯域の信号レベルを低下させるようにノッチフィルタ１０３の帯域を設定するとともにアナライザ１０２が動作中か否かに応じて変調手段１０５を、それぞれオフ状態及びオン状態に制御する制御手段１０４とを備えたハウリング防止装置により、可聴領域の音声信号を用いてハウリングを検知しながらハウリング防止が行なわれていた。
【特許文献１】特開平０８−１４９５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上述べてきたように、従来のハウリング防止装置は、音声レベルを高くしてハウリングが発生する状況にしないと、ハウリングが発生する周波数を検知することが出来ないので、ホール/体育館等において聴衆が集合する前にハウリングを発生する周波数のループゲインをコントロールしなければならず、このため聴衆が集合したときの適正なハウリング防止が予め設定出来ないと言う問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、音声レベルを高くしてハウリングを発生させなくても、ハウリングポイントを検知して抑圧することが出来るハウリング防止装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、マイクロフォンから入力されるオーディオ信号に基づくスピーカからのハウリングを可聴領域における可聴音圧レベル以下で前記ハウリングが生じないようにするハウリング防止装置において、可聴領域における音圧レベル以下の所定周波数のテスト信号を出力する信号発信器と、前記所定周波数のテスト信号を前記スピーカを介して、前記マイクロフォンから入力させた戻りテスト信号と前記テスト信号とを比較するアナライザと、前記戻りテスト信号が前記テスト信号よりも所定値以上高い場合に予め定められた前記テスト信号の音圧レベル以下に前記戻りテスト信号を下げるフィルタと、を有することを特徴とするハウリング防止装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、可聴限界未満の音圧レベルによる音声信号を用いてハウリングを抑圧することが出来るから、ホール/体育館等において聴衆が集合している状態で聴衆に気が付かれずにハウリングを防止できるハウリング防止装置を実現することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の実施形態に係るハウリング防止装置について図１〜図９を用いて説明する。
図１は本発明の実施形態に係るハウリング防止装置を用いた音響システムの構成を示す図である。図２は可聴範囲における最小可聴値、ハウリング限界値、テスト用音声信号値の周波数特性のグラフを示す図である。図３はテスト用音声信号測定値からハウリング周波数を示す図である。図４はテスト用音声信号をスイープしながらハウリング予測位置の検出を示す図である。図５はハウリング防止装置のフィルタ部分を示す図であり、（Ａ）はフィルタ部分の構成を示す図であり、（Ｂ）はフィルタの周波数特性を示す図である。図６は図４において検出されたハウリング予測位置のハウリング防止後の状態を示す図であり（Ａ）はノッチフィルタの減衰量を調整したものであり、（Ｂ）はハウリングが予測される場合はテスト用音声信号に比較しテスト用音声信号測定値の方が信号レベルの増加する傾斜が急になることを示す図である。図７は音響システムの設定例を示す図であり、（Ａ）はマイクロフォンが１つの場合を示す図であり、（Ｂ）はマイクロフォンが複数の場合を示す図である。図８はハウリング防止を設定する手順を示す図であり、図９はハウリング防止を設定する他の手順を示す図であり、図１０は複数のマイクロフォンのハウリング防止を設定する手順を示す図である。
【００１０】
図１に示すように、マイクロフォンから入力されるオーディオ信号に基づくスピーカからのハウリングを可聴領域における可聴音圧レベル以下で前記ハウリングが生じないようにするハウリング防止装置において、可聴領域における音圧レベル以下の所定周波数のテスト信号を出力する信号発信器１６と、所定周波数のテスト信号をスピーカを介して、マイクロフォンから入力させた戻りテスト信号とテスト信号とを比較するアナライザ１５と、戻りテスト信号が前記テスト信号よりも所定値以上高い場合に予め定められたテスト信号の音圧レベル以下に戻りテスト信号を下げるフィルタ１２と、を有するものである。
【００１１】
次に図２に示すグラフを用いて更に詳細に説明する。
まず、本発明の目的は、可聴限界未満の音圧レベルによる音声信号を用いてハウリングを抑圧することである。
この可聴限界未満の音圧レベルは、図２に示すように、国際標準化機構（ＩＳＯ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｓｔａｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）の国際規格（ＩＳＯ  ２２６：２００３）によるラウドネスレベル曲線の最小可聴値未満とする。
【００１２】
そしてハウリングの発生が予測される周波数部分を検出するために、音声信号拡声部２から出力されるテスト用音声信号の音圧レベルを、最小可聴値未満となるよう、ハウリング防止装置４の信号発生器１６から周波数と信号レベルのスイープを複合的に組み合わせたテスト用スイープ信号をデジタルテスト信号Ｖ４として電気的に発振する。
【００１３】
そして、ハウリング限界値は最小可聴値とテスト用音声信号値の中間位置に設定する。
これは、音響システムにおいてハウリングを発生する状態の時はループゲインが１以上となるからである。また、ホール/体育館等において聴衆が集合している状態の時に聴衆に気が付かれないために、最小可聴値以上の音圧レベルとならないようテスト用音声信号の音圧レベルとハウリング限界値を設定する。
【００１４】
具体的にはテスト用音声信号の音圧レベルを最小可聴値の略−１５ｄｂ〜−２０ｄｂ、ハウリング限界値を最小可聴値の略−８ｄｂ〜−１２ｄｂの範囲とすれば実用的である。
【００１５】
次に、図１において、音響システムを稼動させ、まず音声信号入力部１の信号発生器１６からデジタルテスト信号Ｖ４を発振し、音声混合器ＭＩＸ１３を経由してＤ／Ａ１４によりアナログテスト信号Ｖｏｕｔを出力する。
このアナログテスト信号Ｖｏｕｔを接続ケーブル３経由で音声信号拡声部２に入力し、音声信号拡声部２ではＢＵＦＦＥＲ  ＡＭＰ２０、音量音質調整２１、ＭＩＸＥＲ２２、Ｐ．ＡＭＰ２３，２７，３１、スピーカ２４，２８，３２によりテスト用音声信号Ａｏｕｔとして出力する。
【００１６】
音声信号入力部１ではテスト用音声信号Ａｏｕｔを音声入力信号Ａｉｎとしてマイクロフォン１０で受信し電気信号に変換しアナログ受信信号V０とする。このアナログ受信信号V０をＡ／Ｄ１１でデジタル受信信号V１に変換する。
【００１７】
そして、デジタル受信信号Ｖ１を図３に示すテスト用音声信号測定値としてハウリング防止装置４のアナライザ１５に入力し、デジタルテスト信号Ｖ４と比較するとハウリングを発生する周波数部分の信号レベルが上昇し、例えばｆｎ、ｆｍの周波数部分に示すようにハウリング限界値に到達する。
【００１８】
これは、図４に示すようにテスト用音声信号を所定の周波数ごとに、音圧レベルを０から最小可聴値の−２０ｄｂとしてスイープさせると、テスト用音声信号の変化に対しテスト用音声信号測定値はハウリングを発生する周波数部分で大きくなる。
例えば図４において、ｆｎ−２，ｆｎ＋２の周波数部分はテスト用音声信号とテスト用音声信号測定値は同じであり、ｆｎ−１，ｆｎ＋１はテスト用音声信号測定値の方がやや大きいがハウリング限界値には到達していない。このような状態ではハウリングは発生しない。
これに対しｆｎの周波数部分はテスト用音声信号測定値がハウリング限界値を越えており、明らかにハウリングを発生する状態であると判断できる。
【００１９】
そしてアナライザ１５ではこのｆｎの周波数部分を検出した周波数検出データＤ０をフィルタ１２へ送り、フィルタ１２では検出したｆｎの周波数部分の信号がフィルタを通過するときのゲインを減少させるよう制御する。
【００２０】
次に図５（Ａ）に示すようにフィルタ１２は、所定数のノッチフィルタと周波数設定装置により構成される。
まず、最初の周波数検出データＤ０がアナライザ１５から送られて来ると、周波数設定装置１００においてノッチフィルタ１００のカット周波数ｆ１００とそのときのゲインの減衰量とを設定し記憶すると共にノッチフィルタ１００のカット周波数とゲインの減衰量を制御する。
そして次の周波数検出データＤ０が送られて来ると、周波数設定装置１０１においてノッチフィルタ１０１のカット周波数ｆ１０１とそのときのゲインの減衰量とを設定し記憶すると共にノッチフィルタ１０１のカット周波数とゲインの減衰量を制御する。
以下同様にして所定数ｎ番目の周波数検出データＤ０に対しノッチフィルタＮのカット周波数とゲインの減衰量を制御する。
【００２１】
この制御されたフィルタ１２の周波数特性を図５(Ｂ)に示す。すなわち（１）、（２）、（３）に示すようにそれぞれのノッチフィルタでカットされた周波数を合成して（４）とすれば全てのハウリング発生周波数を制御してハウリングの発生を防止することが出来る。
【００２２】
そして、図４のハウリング限界値を越えている周波数ｆｎをフィルタ１２により制御した状態を図６（Ａ）に示す。このようにして最小可聴値未満の音声信号によりハウリングの防止を行うことが出来る。
図６（Ｂ）は周波数ｆｎにおいて、テスト用音声信号５１の音量上昇傾斜角度５３が捕音したテスト用音声信号測定値５２では急な音量上昇傾斜角度５４になることを示す。
すなわち傾斜角度５４が傾斜角度５３より大きくなるとハウリングを発生する。従ってハウリングを防止するにはこの傾斜角度５４を、ノッチフィルタを用いて小さくすることが必要となる。
【００２３】
図７に音響システムを示す。図７（Ａ）はマイクロフォンを１つ用いた例で、図７（Ｂ）はマイクロフォンを複数用いた例である。いずれの場合でもマイクロフォン全てにハウリング防止装置を付加することによりハウリングを防止することが出来る。
【００２４】
次に図８のフローチャートを用いて、ハウリング防止手順を説明する。
１．演奏会場等のステージに音響システムを設置し、マイクロフォンの位置等を設定する（Ｓ１）。
２．演奏会場等の観客席に聴衆を入場させ着席させる（Ｓ２）。
３．音響システムの電源をＯＮにする（Ｓ３）。
４．音声信号入力部の信号発振部からテスト用スイープ信号を発振する（Ｓ４）。
５．テスト用スイープ信号を接続ケーブル経由で音声信号拡声部に送信する（Ｓ５）。
６．音声信号拡声部でテスト用スイープ信号を受信し音量音質を調整した後拡声用音声信号としてスピーカから出力する（Ｓ６）。
７．音声信号入力部のマイクロフォンで拡声用音声信号を捕音し電気信号に変換してアナライザに送る（Ｓ７）。
８．アナライザで電気信号に変換した拡声用音声信号とテスト用スイープ信号を比較し、図４に示すようにハウリング限界値に達する周波数を検出する（Ｓ８）。
９．検出した周波数をノッチフィルタの遮断周波数として設定する（Ｓ９）。
このＳ４〜Ｓ９のステップを周波数毎に行う。
１０．マイクの位置設定が変更になったらS４に戻り再設定を行う（Ｓ１０）。
【００２５】
以上のノッチフィルタ設定までは、図２、３に示す最小可聴値未満で行われるため、観客には聞こえず、悪影響は生じない。
【００２６】
１１．次に演奏家により演奏を開始する（Ｓ１１）。
１２．以下演奏が終了するまでこれを繰り返し終了する（Ｓ１２）。
【００２７】
このようにして、観客が着席した状態でも観客には聞こえない音声レベルの最小可聴値未満の音量でハウリング防止設定を行うので、観客には気づかれずに演奏会場の的確なハウリング防止設定を行うことが出来る。
【００２８】
このハウリング設定におけるステップＳ４〜Ｓ９を予めプログラミングしてアナライザに登録しておけば、使用者はマイクロフォンのボタンを押せば数秒の中にハウリング防止が出来るから、演奏のイベント等の混乱を最小とすることが可能となる。
【００２９】
図９はハウリングを生じ易い演奏会場等におけるハウリング防止手順で、まず聴衆入場着席前に一通りのハウリング調整を最小可聴値以下の音圧レベルで行った後（Ｓ４〜Ｓ９）、演奏時音量でハウリングを確認する（Ｓ２０）。
そしてハウリングを生じていたらノッチフィルタの減衰周波数を手動でその周波数に設定してハウリングを防止する（Ｓ２２）。
【００３０】
次にマイク設定変更を確認した後（Ｓ１０）、聴衆を入場着席させて（Ｓ２）、再度最小可聴値以下の音量でハウリング防止（Ｓ４〜Ｓ９）を行い、この時ハウリング防止は行わなかったがハウリングが予測される周波数を予めアナライザ１５に内蔵される図示しないテーブルに設定しておく（Ｓ２４）。
【００３１】
そして演奏を開始する（Ｓ１１）。
演奏中にハウリングを生じると、今までハウリングを防止していた周波数とハウリング予測テーブルの周波数を参照しながらノッチフィルタの周波数を選定してアナライザ１５を操作し、演奏を停止することなくハウリングを防止する。
【００３２】
図１０は図７(Ｂ)に示す様にハウリング防止装置をもつ複数のマイクロフォン(音声入力部)を用いる場合のフローチャートで、複数有る中の１つのマイクロフォンを持つ音声入力部からテスト用スイープ信号を発振し、これを他のそれぞれのマイクロフォンで拡声用音声信号として捕音しそれぞれの音声入力部でハウリング周波数を検出してノッチフィルタの遮断周波数の設定を行い、全体としてのハウリング防止を行う手順である。
【００３３】
以上述べてきたように、本発明の実施形態に係るハウリング防止装置は、人間には聞こえない音声レベルの最小可聴値未満でハウリング防止設定を行うことが出来るので、音響システムを使用する場所で、しかも観客を含めた形でハウリングの無い最適な音場を設定することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係るハウリング防止装置を用いた音響システムの構成を示す図である。
【図２】可聴範囲における最小可聴値、ハウリング限界値、テスト用音声信号値の周波数特性のグラフを示す図である。
【図３】テスト用音声信号測定値からハウリング周波数を示す図である。
【図４】テスト用音声信号をスイープしながらハウリング予測位置の検出を示す図である。
【図５】ハウリング防止装置のフィルタ部分を示す図であり、（Ａ）はフィルタ部分の構成を示す図であり、（Ｂ）はフィルタの周波数特性を示す図である。
【図６】図４において検出されたハウリング予測位置のハウリング防止後の状態を示す図であり（Ａ）はノッチフィルタの減衰量を調整したものであり、（Ｂ）はハウリングが予測される場合はテスト用音声信号に比較しテスト用音声信号測定値の方が信号レベルの増加する傾斜が急になることを示す図である。
【図７】音響システムの設定例を示す図であり、（Ａ）はマイクロフォンが１つの場合を示す図であり、（Ｂ）はマイクロフォンが複数の場合を示す図である。
【図８】ハウリング防止を設定する手順を示す図である。
【図９】ハウリング防止を設定する他の手順を示す図である。
【図１０】複数のマイクロフォンのハウリング防止を設定する手順を示す図である。
【図１１】従来のハウリング防止装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・音声信号入力部、２・・・音声信号拡声部、３・・・接続ケーブル、４・・・ハウリング防止装置、１０・・・マイクロフォン、１１・・・Ａ／Ｄ、１２・・・フィルタ、１３・・・ＭＩＸ、１４・・・Ｄ／Ａ、１５・・・信号発振器、１６・・・アナライザ、２０・・・ＢＵＦＦＥＲ  ＡＭＰ０、２１・・・音量音質調整０、２２・・・ＭＩＸＥＲ、２３・・・Ｐ．ＡＭＰ０、２４・・・スピーカ０、２０・・・ＢＵＦＦＥＲ  ＡＭＰ０、２１・・・音量音質調整０、２２・・・ＭＩＸＥＲ、２３・・・Ｐ．ＡＭＰ０、２４・・・スピーカ０、２５・・・ＢＵＦＦＥＲ  ＡＭＰ１、２６・・・音量音質調整１、２７・・・Ｐ．ＡＭＰ０、２８・・・スピーカ０、２９・・・ＢＵＦＦＥＲ  ＡＭＰ２、３０・・・音量音質調整２、３１・・・Ｐ．ＡＭＰ２、３２・・・スピーカ２
【図１】
2006121272.tif 000003
【図２】
2006121272.tif 000004
【図３】
2006121272.tif 000005
【図４】
2006121272.tif 000006
【図５】
2006121272.tif 000007
【図６】
2006121272.tif 000008
【図７】
2006121272.tif 000009
【図８】
2006121272.tif 000010
【図９】
2006121272.tif 000011
【図１０】
2006121272.tif 000012
【図１１】
2006121272.tif 000013