(57)【要約】【課題】  突発音の入力によってハウリングが発生していると誤判定することがないハウリング抑制装置に関するものである。【解決手段】  デジタル入力信号を用いてアナログ入力信号の周波数解析を行う手段と、周波数解析結果から周波数ごとの振幅値の蓄積平均値を算出する手段と、蓄積平均値によってハウリングの発生を判定する手段と、ハウリングが発生していると判定したとき、該当する周波数の振幅値を低減させるフィルタの係数を選択する手段と、選択された複数の係数によって複数のデジタルフィルタを備えるフィルタと、ハウリングが発生していないと判定したとき、無音判定を行う手段と、を有するデジタル信号処理装置を備えるハウリング抑制装置。【選択図】図１
2011135485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロホンと、
上記マイクロホンからのアナログ入力信号を第１デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
上記第１デジタル信号に対して所定の信号処理を行って第２デジタル信号を生成するデジタル信号処理装置と、
上記デジタル信号処理装置が生成する第２デジタル信号をアナログ出力信号に変換するＤ／Ａ変換器と、
上記アナログ出力信号を出力するスピーカと、
を備え、
上記デジタル信号処理装置は、
上記第１デジタル信号の周波数分析を行う周波数分析手段と、
上記周波数分析によって得られる上記アナログ入力信号の周波数ごとの振幅値と、過去の周波数分析によって得られた周波数ごとの振幅値の平均値とを加算して周波数ごとの蓄積平均値を算出する蓄積平均算出手段と、
上記算出された各蓄積平均値と所定の閾値とを比較して、ハウリングの発生を判定する判定手段と、
上記判定手段によりハウリングが発生していると判定されたとき、上記所定の閾値より大きい上記蓄積平均値に該当する周波数の振幅値を低減させるフィルタに用いる複数の係数を選択する係数選択手段と、
上記係数選択手段で選択された複数の係数が設定された複数のデジタルフィルタを備えるフィルタ手段と、
上記判定手段によりハウリングが発生していないと判定されたとき、上記アナログ入力信号が無音であると判定する無音検出手段と、
上記無音検出手段により上記アナログ入力信号が無音であると判定されたとき、上記フィルタ手段が備えるフィルタの機能を無効にするフィルタ初期化手段と、
を有してなることを特徴とするハウリング抑制装置。
【請求項２】
上記フィルタ初期化手段は、上記フィルタ手段が備える複数のデジタルフィルタのうち少なくとも１つのデジタルフィルタを無効にする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】
上記フィルタ初期化手段は、上記無音検出手段において無音であると判定された時間が所定の長さに達したときに、上記デジタルフィルタを無効にする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４】
上記蓄積平均算出手段は、上記周波数分析によって得られるアナログ入力信号成分の周波数ごとの振幅値に個別に重み付けをした振幅値と、過去の周波数分析によって得られた周波数ごとの振幅値の平均値とを加算して周波数ごとの蓄積平均値を算出する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５】
上記蓄積平均算出手段は、上記周波数分析によって得られるアナログ入力信号成分の周波数ごとの振幅値と、過去の周波数分析によって得られた周波数ごとの振幅値の平均値に重みづけをした値を加算して周波数ごとの蓄積平均値を算出する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６】
上記ハウリング判定手段は、連続した複数回の比較において上記算出された各蓄積平均値が所定の閾値より大きいと判定されたとき、ハウリングが発生していると判定する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７】
上記係数選択手段は、ノッチフィルタ、ディップフィルタまたはオールパスフィルタのいずれかに該当する係数を選択することを特徴とする請求項１記載のハウリング抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウリングを防止するために用いるハウリング抑制装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハウリングを抑制する装置としてグラフィックイコライザーが知られている。グラフィックイコライザーとミキサを組み合わせることで、ハウリングが発生したと思われる周波数の帯域のレベルを下げて、ハウリングを抑制することができる。
このようなグラフィックイコライザーを用いた方法は、ハウリングが発生したと思われる周波数帯域の正確な判定は難しく、効果的なハウリングの抑制を行うには煩雑な工程が必要であった。そのため、ハウリングが発生した後、特定の周波数のレベルを下げるまでに時間を要する。
【０００３】
上記のような煩雑さを解消し、正確かつ迅速なハウリングの判定と、ハウリング発生周波数の特定および抑制を自動的に行うことができるハウリング抑制装置が知られている（例えば「特許文献１」を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１３４５５７号公報
【０００５】
特許文献１に記載のハウリング抑制装置は、入力音に対してフーリエ変換による周波数分析を行ない、周波数毎のレベルによってハウリングの発生を判定し、ハウリングを発生させている周波数のレベルを抑制させるためのノッチフィルタを設定することで、自動的にハウリングを抑制するものである。
一般的なハウリングの発生原因として、マイクロホンから入力される音のレベルが過大であること、また、スピーカとマイクロホンが至近になりすぎてスピーカの出力がマイクロホンによって収音されるなどが知られている。
特許文献１に記載のハウリング抑制装置は、入力信号の周波数分析結果を所定の閾値と比較して、周波数分析結果から得られる各周波数の振幅値のうち、閾値よりも大きいときにハウリングが発生していると判定している。
このような判定方法では、一般的なハウリングの発生原因に対する抑制効果は発揮するが、入力音が突発音であった場合や、一時的に入力音が大きくなったときなど入力信号のレベルが急激に変化したときであっても、ハウリングが生じていると判定される。すなわち、実際にハウリングが発生していなくても、ハウリングの発生を誤判定することになる。このようなハウリング発生の誤判定によってノッチフィルタを設定すると、本来は抑制する必要がない周波数成分のレベルを抑制することになる。
【０００６】
このような誤判定を避けるためには、さらに複数のフィルタを設定すればよいが、不必要なフィルタ処理が増えることになり、スピーカからの出力音の劣化を招くことになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、突発音の入力や一時的に入力音が大きくなった場合であっても、ハウリングの発生を誤判定することなく動作するハウリング抑制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】
本発明は、マイクロホンと、マイクロホンからのアナログ入力信号を第１デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、第１デジタル信号に対して所定の信号処理を行って第２デジタル信号を生成するデジタル信号処理装置と、デジタル信号処理装置が生成する第２デジタル信号をアナログ出力信号に変換するＤ／Ａ変換器と、アナログ出力信号を出力するスピーカと、を備え、デジタル信号処理装置は、第１デジタル信号の周波数分析を行う周波数分析手段と、周波数分析によって得られるアナログ入力信号の周波数ごとの振幅値と、過去の周波数分析によって得られた周波数ごとの振幅値の平均値とを加算して周波数ごとの蓄積平均値を算出する蓄積平均算出手段と、算出された各蓄積平均値と所定の閾値とを比較して、ハウリングの発生を判定する判定手段と、判定手段によりハウリングが発生していると判定されたとき、所定の閾値より大きい蓄積平均値に該当する周波数の振幅値を低減させるフィルタに用いる複数の係数を選択する係数選択手段と、係数選択手段で選択された複数の係数が設定された複数のデジタルフィルタを備えるフィルタ手段と、判定手段によりハウリングが発生していないと判定されたとき、アナログ入力信号が無音であると判定する無音検出手段と、無音検出手段によりアナログ入力信号が無音であると判定されたとき、フィルタ手段が備えるフィルタの機能を無効にするフィルタ初期化手段と、を有してなることを最も主な特徴とする。
【０００９】
本発明は、上記ハウリング抑制装置において、フィルタ初期化手段は、フィルタ手段が備える複数のデジタルフィルタのうち少なくとも１つのデジタルフィルタを無効にすることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、上記ハウリング抑制装置において、フィルタ初期化手段は、無音検出手段において無音であると判定された時間が所定の長さに達したときに、デジタルフィルタを無効にすることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、上記ハウリング抑制装置において、蓄積平均算出手段は、周波数分析によって得られるアナログ入力信号成分の周波数ごとの振幅値に個別に重み付けをした振幅値と、過去の周波数分析によって得られた周波数ごとの振幅値の平均値とを加算して周波数ごとの蓄積平均値を算出することを特徴とする。
【００１２】
本発明は、上記ハウリング抑制装置において、蓄積平均算出手段は、周波数分析によって得られるアナログ入力信号成分の周波数ごとの振幅値と、過去の周波数分析によって得られた周波数ごとの振幅値の平均値に重みづけをした値を加算して周波数ごとの蓄積平均値を算出することを特徴とする。
【００１３】
本発明は、上記ハウリング抑制装置において、ハウリング判定手段は、連続した複数回の比較において算出された各蓄積平均値が所定の閾値より大きいと判定されたとき、ハウリングが発生していると判定することを特徴とする。
【００１４】
本発明は、上記ハウリング抑制装置において、係数選択手段は、ノッチフィルタ、ディップフィルタまたはオールパスフィルタのいずれかに該当する係数を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、マイクロホンに突発的な音声が入力されたときであっても、ハウリング判定手段が誤判定することが少なく、フィルタ処理手段において無駄なフィルタ処理を行わずに済むため、不要な音質の劣化を軽減することができるようになる。
また、一度設定されたフィルタ処理を所定の条件時に設定しなおすことで、必要なフィルタ処理のみを行うことができ、無駄なフィルタ処理を行わずに済むため、不要な音質の劣化を軽減することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るハウリング抑制装置の例を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明に係るハウリング抑制装置の処理の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るハウリング抑制装置の実施の形態について説明をする。図１は、本発明に係るハウリング抑制装置の機能ブロック図の例である。図１においてハウリング抑制装置１００は、マイクロホン（ＭＩＣ）４０と、マイクロホン４０によって収音され図示しない増幅器によって増幅された音声信号（アナログ入力信号）をデジタル信号（第１デジタル信号）に変換するＡ／Ｄ変換器２０と、Ａ／Ｄ変換器２０から出力される第１デジタル信号に対し所定の信号処理を実行し第２デジタル信号を出力するデジタル信号処理手段（ＤＳＰ）１０と、ＤＳＰ１０から出力される第２デジタル信号をアナログ出力信号に変換するＤ／Ａ変換器３０と、Ｄ／Ａ変換器３０によって変換されたアナログ出力信号を出力するスピーカ５０と、を有してなる。
なお、図示しないが、Ａ／Ｄ変換器２０の前段にアナログ入力信号を増幅する増幅器を設け、また、Ｄ／Ａ変換器３０の後段に増幅器を設けてもよい。
【００１８】
ＤＳＰ１０は入力される第１デジタル信号に対して所定のフィルタ処理を実行する。ＤＳＰ１０で実行されるフィルタ処理は、ＤＳＰ１０において実行可能なプログラム（ソフトウェア）に用いるパラメータ（係数）の設定を変更することで実行され、このフィルタ処理がアナログフィルタ回路におけるローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタなどの各種フィルタと同等の信号処理を行うことができる。
ＤＳＰ１０が有する各処理部は、ＤＳＰが備えるハードウェア資源を用いてＤＳＰが実行可能なソフトウェアによる情報処理によって実行されるものである。
【００１９】
図１においてＤＳＰ１０は、周波数分析部１１、蓄積平均算出部１２、ハウリング判定部１３、係数選択部１４、無音検出部１５、フィルタ初期化部１６、フィルタ処理部１７を有してなる。
【００２０】
周波数分析部１１は、ＤＳＰ１０に入力された第１デジタル信号に対して離散フーリエ変換処理によるスペクトル分析を行って、各周波数の振幅レベル（値）を図示しない記憶領域に記憶させる処理を行う。
【００２１】
蓄積平均算出部１２は、周波数分析部１１によって得られた各周波数の振幅レベルと、過去のスペクトル分析によって得られた各周波数の振幅レベルの平均値であって図示しない記憶領域に記憶されている蓄積平均値とを加算して新たな蓄積平均値を算出し、図示しない記憶領域に記憶されている蓄積平均値を更新する処理を行う。
【００２２】
ハウリング判定部１３は、蓄積平均算出部１２によって算出された各周波数の蓄積平均値のうち予め設定されている第１の閾値よりも大きい値があるとき、入力信号によってハウリングが発生していると判定し、蓄積平均算出部１２によって算出された各周波数の蓄積平均値が第１の閾値よりも小さいときは、ハウリングは発生していないと判定して、図示しない記憶領域に判定結果を示すデータを記憶させる処理を行う。
第１の閾値は、ハウリング抑制装置１００が備える図示しない記憶手段における記憶領域に記憶されている。
【００２３】
係数選択部１４は、ハウリング判定部１３においてハウリングが発生していると判定されたとき、閾値を超えている周波数の振幅レベルを抑制するためのフィルタ係数を選択する処理を行う。
フィルタ係数は図示しない記憶領域において、周波数帯域ごとに記憶されている。例えば、Ａ／Ｄ変換器２０におけるサンプリング周波数が４８ｋＨｚであって、これを２５６で除した値（約１８７．５Ｈｚ）を１つの帯域幅として、入力信号の周波数帯域を１８７．５Ｈｚごとに区切り、それぞれに対応するフィルタ係数を予めテーブル化しておき、ＤＳＰ１０が備える記憶領域に記憶させておく。
すなわち、係数選択部１４において、ハウリング判定部１３において、ハウリングが発生していると判定された周波数が含まれる周波数帯域に該当するフィルタ係数を、図示しない記憶領域から読み出す処理を行う。
【００２４】
フィルタ処理部１７は、複数のフィルタ処理を行うことができるように多段に継続接続された複数のフィルタを有している。各フィルタ処理に係数選択部１４によって選択されたフィルタ係数を設定し、このフィルタ係数に応じたフィルタ処理を第１デジタル信号に対して実行する。
フィルタ処理部１７が有するフィルタ処理は継続接続されているので、フィルタ機能を無効にする係数が設定されているフィルタ処理とフィルタ機能を有効にする係数が設定されているフィルタ処理が同時に存在する構成となっている。
【００２５】
無音検出部１５は、ハウリング判定部１３においてハウリングが発生していないと判定されたとき、連続してハウリングが発生していないと判定された回数をカウントして図示しない記憶領域に記憶させる処理を行う。
【００２６】
フィルタ初期化部１６は、無音検出部１５がカウントアップした値が所定の第２の閾値を超えたとき、フィルタ処理部１７において設定されているフィルタ係数のうち、少なくとも１つのフィルタ係数を初期化して、フィルタの数を減らす処理を行う。
【００２７】
以上のように、本実施の形態に係るハウリング抑制装置によれば、入力信号の周波数ごとの振幅レベルの蓄積平均値を用いて特定の周波数で発生するハウリングの判定を行なって、ハウリングが発生している周波数を抑制するフィルタを設けることでハウリングを抑制することができる。
また、設定されたフィルタのうち、入力信号が無音状態（ハウリングが発生しない状態）である時間が、一定時間を超えたときは先に設定されているフィルタのうち、少なくとも１つを初期化することで、不要なフィルタ処理を減らすことができ、これによってスピーカからの出力信号の音質の劣化を防止することができる。
【００２８】
次に、本実施の形態に係るハウリング抑制装置を用いたハウリング抑制方法について説明をする。図２は、本発明に係るハウリング抑制方法の処理の例を示すフローチャートである。図２において各処理のステップをＳ１０、Ｓ１１・・・のように表す。
まず、Ａ／Ｄ変換器２０によってデジタル変換された第１デジタル信号に基づき周波数分析部１１においてスペクトル分析を行う。このスペクトル分析は、離散フーリエ変換処理によって行われる。離散フーリエ変換処理によって得られた周波数成分ごとの振幅レベルを、ＤＳＰ１０が有する図示しない記憶領域に周波数成分ごとに記憶する（Ｓ１０）。
【００２９】
次に、蓄積平均算出部１２において、ステップＳ１０で得られた周波数成分ごとの振幅レベルと、すでに算出されている過去の周波数分析処理によって得られた振幅レベルの周波数成分ごとの平均値（ＤＳＰ１０が有する図示しない記憶領域に記憶されている蓄積平均値）とを加算し、新たな蓄積平均値を算出し、所定の記憶領域の値を更新する（Ｓ１１）。
【００３０】
次に、ハウリング判定部１３において、新たな蓄積平均値のうち、予め規定する第１の閾値よりも大きい値があるか否かを判定する（Ｓ１２）。
第１の閾値よりも大きい値があるとき（Ｓ１２のＹ）は、係数選択部１４において第１の閾値よりも大きな値となっている周波数を含む周波数帯域の振幅レベルを抑制するフィルタに用いるフィルタ係数を選択する（Ｓ１３）。
【００３１】
次に、係数選択部１４において選択されたフィルタ係数を、フィルタ処理部１７が有する複数のデジタルフィルタのうち係数が設定されていないデジタルフィルタに設定し、当該処理は終了する（Ｓ１４）。このように、ハウリングが発生している周波数を判定し、当該周波数のレベルを抑制するフィルタを自動的に設定することができるようになる。
【００３２】
また、処理ステップＳ１２において、新たな蓄積平均値のうち、予め規定する第１の閾値よりも大きい値がないとき（Ｓ１２のＮ）、無音検出部１５において入力信号は無音であると判定し、連続して無音と判定された回数が第２の閾値を超えているか否かを判定する（Ｓ１５）。
処理ステップＳ１５において第２の閾値を超えていれば（Ｓ１５のＹ）、フィルタ処理部１７に設定されているデジタルフィルタのうち、少なくとも１つのフィルタをフィルタ初期化部１６によって無効にする処理を行い、その後、当該処理は終了する（Ｓ１６）。フィルタ初期化部１６におけるフィルタ無効化処理（Ｓ１６）は、フィルタ処理部１７が有する複数のフィルタに設定されているフィルタ係数のうち少なくとも１つのフィルタ係数を、フィルタ機能を無効にするフィルタ係数を設定する処理である。
処理ステップＳ１５において閾値を超えていなければ（Ｓ１５のＮ）、当該処理は終了する。
【００３３】
以上のように、本実施の形態に係るハウリング抑制方法によれば、アナログ入力信号の周波数ごとの振幅レベルの蓄積平均値を用いて特定の周波数で発生するハウリングの判定を行なって、ハウリングが発生している周波数を抑制するフィルタを設けることでハウリングを抑制することができる。
また、入力信号が無音の状態（ハウリングが発生しない状態）が一定時間を超えたときは、先に設定されているフィルタのうち、少なくとも１つを初期化することで、不要なフィルタ処理を減らすことができ、これによってスピーカからの出力信号の劣化を防止することができる。
【００３４】
また、本実施の形態に係るハウリング抑制方法において、上記の蓄積平均算出処理（Ｓ１１）は、スペクトル分析によって得られた各周波数のレベルに対して、それぞれ重み付けした後に、上記の蓄積平均算出処理（Ｓ１２）を行なってもよい。
また、図示しない記憶領域に記憶されている過去の蓄積平均値に対して所定の重み付けを行った後に、新たなスペクトル分析結果を加算することで、蓄積平均値を更新してもよい。
このように、各周波数におけるレベルまたは蓄積平均値に重み付けを行うことで、突発音や急激な音量の変化によるハウリング発生の誤判定を軽減し、より正確なハウリング抑制処理を行うことができるようになる。
【００３５】
また、本実施の形態に係るハウリング抑制方法において、上記のハウリング判定処理（Ｓ１２）は、蓄積平均算出処理（Ｓ１１）による算出結果が連続して閾値を超えた回数をカウントし、この回数が所定の別の閾値を超えたときに、ハウリングが発生していると判定してもよい。このように、判定処理（Ｓ１２）における閾値を複数設けることで、より正確にハウリングの発生を判定することができるようになる。
【００３６】
また、本実施の形態に係るハウリング抑制方法において、上記係数選択処理（Ｓ１３）は、ハウリングが発生していると判定された周波数を含む帯域のレベルを抑制するノッチフィルタ、ディップフィルタまたは当該周波数帯域の位相を変えるオールパスフィルタの係数を選択してもよい。
この係数をフィルタ処理部１７が有する複数のデジタルフィルタに順次施すことで、複数のノッチフィルタ、ディップフィルタまたはオールパスフィルタを設定することができる。これによって、減衰の少ないディップフィルタでハウリングを抑制することが可能となり、入力信号の周波数特性の変化を少なくし、音質の劣化を防ぎつつ、より正確なハウリング抑制を行うことができるようになる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  ＤＳＰ
２０  Ａ／Ｄ変換器
３０  Ｄ／Ａ変換器
４０  マイクロホン
５０  スピーカ
【図１】
2011135485.tif 000003
【図２】
2011135485.tif 000004