(57)【要約】【課題】音質を低下させることなく、ハウリング発生を防止する拡声装置を提供する。【解決手段】カラオケ装置１は、マイク２の位置を検出し、マイク２の位置（角度）に歌唱音声を含む音声ビームを出力する。カラオケ装置１は、ハウリングを検出した場合、音声ビームの制御角度を微調整し、マイク２の位置からずらす。または、端部のスピーカユニットの駆動を停止し、音声ビームを鈍化させる。ハウリング検出フィルタで特定周波数成分を低下させることがないため、音質を低下させることなくハウリングを抑制することが可能となる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号を入力するマイクと、
前記音声信号を入力し、前記マイクの位置を含む方向へ指向性を持たせて放音する放音部と、
前記マイクの位置を検出するマイク位置検出部と、
前記マイクが入力した音声信号に基づいてハウリング発生を検出するハウリング検出部と、
前記ハウリング検出部がハウリング発生を検出した場合、前記放音部に対して、前記マイクの位置への音量が低減される指向性に設定変更する制御部と、
を備えた拡声装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ハウリング検出部がハウリング発生を検出した場合、前記放音部に対して、前記マイクの位置からずれた方向へ放音の指向性持たせるように制御する放音角度変更処理を実行する請求項１に記載の拡声装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ハウリング検出部がハウリング発生を検出した場合、前記放音部に対して、放音の指向性を弱くするよう制御する指向性鈍化処理を実行する請求項１、または請求項２に記載の拡声装置。
【請求項４】
前記ハウリング検出部は、ハウリング発生を検出した後に、前記音声信号に基づいてハウリング抑制をさらに検出し、
前記制御部は、前記ハウリング検出部がハウリング抑制を検出した場合、前記放音角度変更処理、または指向性鈍化処理の実行を解除する請求項２、または請求項３に記載の拡声装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、音声を拡声する拡声装置であって、ハウリングの発生を防止する拡声装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラオケやＰＡにおける拡声装置では、スピーカから出力された音声が音響経路を経て再びマイクに入力される。つまり、マイク−増幅器−スピーカ−音響経路−マイク、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に帰還した音声が増大して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、ハウリングが発生する周波数成分をカットするフィルタを用いることがよく行われている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１４６４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、コンサートや講演会において自身の声をモニタする場合、ループゲインが大きくなりすぎる場合がある。また、カラオケでは特にスピーカとマイクの位置が近く、ハウリングの抑制が困難である。このような状況で、フィルタによりハウリングを抑制すると、すべての位置において特定の周波数成分が大幅にカットされ、音質が低下してしまうという問題が有った。
【０００４】
この発明は、音質を低下させることなく、ハウリング発生を防止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】
【０００５】
この発明の拡声装置は、音声信号を入力するマイクと、前記音声信号を入力し、前記マイクの位置を含む方向へ指向性を持たせて放音する放音部と、前記マイクの位置を検出するマイク位置検出部と、前記マイクが入力した音声信号に基づいてハウリング発生を検出するハウリング検出部と、前記ハウリング検出部がハウリング発生を検出した場合、前記放音部に対して、前記マイクの位置への音量が低減される指向性に設定変更する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
この構成では、マイク位置を検出し、マイク位置を含む方向に強い指向性を持った音声ビームを出力する。ハウリング検出部は、マイクが収音した音声信号からハウリング発生を検出する。例えば、特定周波数成分が所定時間継続して減衰せずに入力された場合にハウリング発生とする。ハウリング検出部がハウリング発生を検出した場合、マイクの方向への音量が低下するように、音声ビームの指向性を変更する。これにより、ループゲインを低下させ、ハウリングを抑制する。
【０００７】
また、この発明は、さらに、前記制御部は、前記ハウリング検出部がハウリング発生を検出した場合、前記放音部に対して、前記マイクの位置からずれた方向へ放音の指向性持たせるように制御する放音角度変更処理を実行することを特徴とする。
【０００８】
この構成では、ハウリング検出部がハウリング発生を検出した場合、マイク位置からずれた方向に音声ビームの角度を変更することでループゲインを低下させ、ハウリングを抑制する。
【０００９】
また、この発明は、さらに、前記制御部は、前記ハウリング検出部がハウリング発生を検出した場合、前記放音部に対して、放音の指向性を弱くするよう制御する指向性鈍化処理を実行することを特徴とする。
【００１０】
この構成では、ハウリング検出部がハウリング発生を検出した場合、音声ビームの指向性を鈍化する。例えばスピーカアレイの端部に配置されたスピーカユニットへ音声信号を供給させないことで指向性を鈍化させる。指向性を鈍化させることでループゲインを低下させ、ハウリングを抑制する。
【００１１】
また、この発明は、さらに、前記ハウリング検出部は、ハウリング発生を検出した後に、前記音声信号に基づいてハウリング抑制をさらに検出し、前記制御部は、前記ハウリング検出部がハウリング抑制を検出した場合、前記放音角度変更処理、または指向性鈍化処理の実行を解除することを特徴とする。
【００１２】
この構成では、ハウリングの抑制を検出する。例えば上記のように所定時間以上減衰せずに入力されていた特定周波数成分が、所定のレベル以下に抑制された場合にハウリングの抑制と判定する。ハウリングの抑制を検出した場合、放音角度変更処理、指向性鈍化処理を解除し、もとの音声ビームに戻す。これにより、音声ビームの変化を最小時間にとどめ、カラオケユーザが認識する聴覚上の変化を最小限に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、フィルタで特定周波数成分を低下させることがないため、音質を低下させることなくハウリングを抑制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】
【００１４】
図面を参照してこの発明の実施形態であるカラオケ装置について説明する。図１はカラオケ装置のブロック図、図２は同カラオケ装置において用いられるスピーカアレイの外観図である。
【００１５】
カラオケ装置１は、マイク２、ドライバアンプ３、信号処理部４、スピーカアレイ５、ＡＤＣ６、マイク位置検出部７、制御部８、伴奏再生部９、記憶部１０、およびハウリング検出部１１を備えている。
【００１６】
カラオケ装置１は、カラオケ曲のリクエストを受け付けて、その曲の曲データを読み出してカラオケ演奏を行うとともに、そのカラオケ曲の歌詞をモニタ（図示せず）に表示する。カラオケ演奏時には、カラオケ曲の伴奏音を再生する。また、ガイドボーカル音声を再生する。カラオケ演奏音、ガイドボーカル音声はドライバアンプ３によって増幅されスピーカアレイ５から放音される。
【００１７】
スピーカアレイ５は、図２（Ａ）に示すように、複数のスピーカユニット５１Ｈ〜５８Ｈを直線状に配列して構成されたものである。なお、スピーカユニットの配列個数、および配列態様はこの例に限るものではない。例えば図２（Ｂ）に示すように、口径の異なるスピーカユニット５１Ｍ〜５４Ｍ、スピーカユニット５１Ｌ〜５４Ｌを配列するようにしてもよい。また、図２（Ｃ）に示すように、配列中央付近でスピーカユニットが密に、配列端付近で疎になるようにしてもよい。また、図２（Ｄ）に示すような配置にしてもよい。図２（Ｄ）に示す例は、高音域用のスピーカユニット５１Ｈ〜５８Ｈを直線状に並行に２列で配列し、その外側に中音域用のスピーカユニット５１Ｍ、５２Ｍを配列し、さらに外側に低音域用スピーカユニット５１Ｌ、５２Ｌを配列したものである。また、高音域専用のスピーカユニット５１Ｔ、５２Ｔを備えている。このように配列することでコンパクトな筐体でありながら口径の異なるスピーカユニットを複数配列したスピーカアレイを構成することもできる。
【００１８】
この構成（例えば図２（Ａ）に示す構成）のスピーカアレイ５の各スピーカユニットに、音声信号を遅延制御して入力することにより、特定の方向に強い指向性を有する音声ビームを形成することができる。なお、無指向性で出力することも可能である。
【００１９】
ここで、図３を参照してビーム制御について説明する。図３は、音声ビームの形成原理を説明するための図である。同図（Ａ）は、一列に並んでいる複数のスピーカユニットＳＰに音声信号を同時に入力した場合を示している。この場合には、各スピーカユニットＳＰから同時に音声が放音される。個別のスピーカユニットＳＰから出力された音波は放射状（円形）に伝搬してゆく。ここで、各スピーカユニットＳＰから出力された音波の合成波形は、前方へ伝搬する成分は合成されて強められる。一方で、前方以外の方向へ伝搬する成分は、各スピーカユニットＳＰから出力された信号成分が干渉しあうことによって打ち消される。したがって、前方に向かう成分のみが合成によって強められて音声ビームとなる。
【００２０】
同図（Ｂ）は、同図（Ａ）で示す複数のスピーカユニットＳＰから音声ビームを斜めに形成する場合のディレイ時間制御について示した図である。この図では、音声ビームを正面から右方向のθの角度に形成している。この場合、ビームの向きと反対側の端部（同図左端）のスピーカユニットＳＰから最初に音声を出力し、この後時間τが経過する毎に順次ビーム向きに隣接する（同図では右側に隣接する）スピーカユニットＳＰに音声を出力する。この傾斜角度θは、音速をｖ、スピーカユニットの間隔をｄとすると、θ＝ｓｉｎ−１（ｖτ／ｄ）の関係になる。したがって、τを制御することによって音声ビームの角度θを制御でき、目的の方向に音声ビームを向けることが可能となる。
【００２１】
次に、制御部８は、ＣＰＵを含み、歌唱者によりリクエストされたカラオケ曲の曲データを記憶部１０から読み出して伴奏再生部９に入力する。カラオケ曲のリクエストは、図示しないリモコンなどを用いて行われる。また、制御部８は、記憶部１０から、スピーカアレイの音声ビームを制御するためのビーム制御データ（各スピーカユニットに入力する音声信号の遅延量を規定したデータ）を読み出し、信号処理部４の制御を行う。
【００２２】
伴奏再生部９は、楽音を生成する音源のほかガイドボーカル再生部を含み、カラオケ演奏音を出力するとともに、オーディオデータであるガイドボーカル音声を出力する。ガイドボーカルデータは、各カラオケ曲の曲データに含まれている。伴奏再生部９が出力したカラオケ演奏音、およびガイドボーカル音声は、信号処理部４に入力される。また、マイク２から入力された歌唱音声を含む音声信号は、ＡＤＣ６でデジタル信号化されたのち信号処理部４、マイク位置検出部７、およびハウリング検出部１１に入力される。
【００２３】
マイク位置検出部７は、マイク２の位置を検出する。マイク２の位置検出手法はどのようなものを用いてもよいが、例えば図４に示すような手法で行う。
図４は、マイク位置測定を示す概念図である。マイク位置検出部７は、信号処理部４（図１においてビーム制御部４１Ａ）を介してスピーカアレイ５における一方の最端のスピーカユニット５１Ｈと、他方の最端のスピーカユニット５８Ｈに対して、同じ検査用音声信号（例えば可聴限界に近い高周波数音声）を順に入力する。マイク位置検出部７は、マイク２から検査用音声信号を収音した場合に、この収音タイミングを検知する。
【００２４】
マイク位置検出部７は、スピーカユニット５１Ｈが測定用音声を出力したタイミングから上記収音タイミングまでの時間ｔ１を計時する。また、スピーカユニット５８Ｈが測定用音声を出力したタイミングから収音タイミングまでの時間ｔ２を計時する。マイク位置検出部７は、この時間ｔ１及び時間ｔ２を用いてマイク位置を算出する。すなわち、マイク位置検出部７は、時間ｔ１、ｔ２と音速の関係から、スピーカユニット５１Ｈとマイク２の距離、およびスピーカユニット５８Ｈとマイク２の距離を測定することができ、スピーカユニット５１Ｈとスピーカユニット５８Ｈ間の距離情報を有していれば、三角測量によりマイク２の位置を測定することができる。マイク２の位置は、図４に示すように、スピーカ筐体の（上面から見た）中心位置からの距離ｒ、および筐体中心位置から正面方向（スピーカ放音面、すなわちアレイ長軸方向に直交する方向）の軸（これを角度０ｄｅｇとする）とのずれ角φで表される。
【００２５】
マイク位置検出部７は、上記のようにして検出したマイク位置の情報を制御部８に入力する。制御部８は、入力されたマイク位置の情報に基づいて、記憶部１０からスピーカアレイ５の音声ビームを制御するためのビーム制御データを読み出し、信号処理部４の制御を行う。詳細は図５、図６を用いて後述する。
【００２６】
マイク２に入力された歌唱音声を含む音声信号は、ＡＤＣ６でデジタル信号化されたのち信号処理部４のビーム制御部４１Ａに入力される。一方で伴奏再生部９から出力されたカラオケ演奏音、およびガイドボーカル音声は、信号処理部４のビーム制御部４１Ｂに入力される。
【００２７】
ビーム制御部４１Ａは、歌唱音声を含む音声信号がスピーカアレイ５において音声ビームとして出力されるように各スピーカユニットの遅延時間を制御する。同様に、ビーム制御部４１Ｂは、カラオケ演奏音、およびガイドボーカル音声がスピーカアレイ５において無指向で出力されるように各スピーカユニットの遅延時間を制御する。なお、ビーム制御部４１Ｂは、カラオケ演奏音、およびガイドボーカル音声が弱い指向性で出力されるように制御することも可能である。
【００２８】
制御部８は、信号処理部４の上記各ビーム制御部に対してそれぞれ別々のビーム制御データをセットすることにより、歌唱音声をその歌唱者およびグループがいる方向（すなわちマイク位置の方向）のみにビーム出力するように制御する。
【００２９】
ビーム制御部４１Ａで指向性を制御された音声信号（歌唱音声）、およびビーム制御部４１Ｂで無指向性に制御された音声信号（カラオケ演奏音、ガイドボーカル音声）はミキサ４２に入力される。
【００３０】
ミキサ４２ではマイク２で収音した歌唱音声を含む音声信号、カラオケ演奏音、およびガイドボーカル音声がスピーカユニット別に合成される。合成された音声信号は、スピーカアレイ５のスピーカユニット５１Ｈ〜５８Ｈ毎にＤＡＣ４５でアナログ音声信号に変換されてドライバアンプ３に入力される。ドライバアンプ３は、スピーカアレイ５のスピーカユニット５１Ｈ〜５８Ｈに対応する個数のオーディオアンプ３１Ｈ〜３８Ｈを備えており、入力された音声信号を増幅してスピーカアレイ５に出力する。
【００３１】
以上のようにして音声信号が入力されることで、スピーカアレイ５から歌唱音声（マイク２で収音した音声）が音声ビームとして出力される。また、カラオケ伴奏音、ガイドボーカル音声はビーム制御されずに、無指向で出力される。ここで、制御部８は、マイク位置検出部７から入力したマイク位置の情報に基づいて、そのマイク位置（角度）に歌唱音声の音声ビームが向けられるようにスピーカユニット別の遅延量を設定する。これにより、歌唱者およびグループがいる方向のみに歌唱音声をビーム出力する。
【００３２】
図５を参照して実際のカラオケ店舗におけるビーム制御について説明する。同図において、カラオケ装置１は、店舗の室内６１の隅に設置されている。室内６１の内部には４つのテーブル７１〜７４が設置されている。この図は、テーブル７１の客がカラオケ曲を歌唱する場合に形成する音声ビームを示している。スピーカアレイ５からは、カラオケ伴奏音（およびガイドボーカル音声）がビーム制御されずに無指向性で室内６１の全体に放音されている（不図示）。また、歌唱者のテーブル７１の方向には、スピーカアレイ５から音声ビーム８１で歌唱音声が放音されている。
【００３３】
このように各音声信号を放音することにより、カラオケ曲の伴奏は、室内６１全体で聴こえ、歌唱者の歌唱音声は、その歌唱者のテーブル７１のみで聴こえるようになる。他のテーブル７２〜７４には、伴奏音、ガイドボーカルが聴こえるため、他のグループの歌唱者の歌唱を聴く必要がない。歌唱者が大きく移動した場合、例えばテーブル７２のグループで歌唱が行われる場合、スピーカアレイ５から音声ビーム８２で歌唱音声が放音される。マイク位置検出部７は、定期的に（またはリモコンで指示されたとき）マイク２の位置を測定し、制御部８にマイク位置の情報を入力する。したがって、歌唱者の居る方向（グループ）に歌唱音声が放音されることとなる。
また、マイク位置の測定頻度を高くすることで、歌唱者が少し移動した場合であっても音声ビームを微調整することができる。すなわち、図６に示すように、制御部８は、マイク位置検出部７からマイク位置（角度）がφ１からφ２に変更された旨の情報を受信した場合、そのとき設定している音声ビーム（例えば同図において音声ビーム８１）の角度をθ１（＝φ１）からθ２（＝φ２）に変更する。
【００３４】
次に、ハウリング検出部１１は、ＡＤＣ６から入力された歌唱音声を含む音声信号からハウリングの発生を検出する。マイク２が収音する音声には歌唱音声の他、騒音等も含まれており、さらに、スピーカアレイ５から出力された音声ビームの帰還音声も含まれる。したがって、マイク２−ＡＤＣ６−信号処理部４−ドライバアンプ３−スピーカアレイ５−室内−マイク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した音声が増大してハウリングの発生となる。ハウリング検出部１１のハウリング検出手法は、どのような手法を用いてもよいが、例えばＡＤＣ６から入力した音声信号をＦＦＴし、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、この場合、ハウリング検出部１１は、実際にループゲインが１を超えるよりも前にハウリング発生として判定するため、カラオケユーザが不快な音を認識する（ハウリングを認識する）よりも前にハウリング発生を検出するものである。
【００３５】
ハウリング検出部１１は、制御部８にハウリング発生を通知する。制御部８は、ハウリング検出部１１からハウリング発生の通知を受信した場合、音声ビームの角度を微調整する。図７は、ハウリング発生時の音声ビームの調整の一例を示した図である。
制御部８は、図７（Ａ）に示すように、ハウリング発生時に音声ビームの角度θ２を微少角度大きくし、θ３に変更する放音角度変更処理を行う。なお、同図においては、θ３＞θ２となる例を示しているが、無論、θ３＜θ２となるように、音声ビームの角度を小さくしてもよい。音声ビームの角度を、マイク位置検出部７で検出したマイク位置からずらすことで、ループゲインを下げることができ、ハウリングを抑制する。
【００３６】
なお、ハウリング検出部１１は、ハウリングの抑制を検出することも可能である。例えば、所定時間以上減衰せずに入力されていた特定周波数成分が所定のレベル以下に抑制された場合にハウリングの抑制と判定する。ハウリング検出部１１は、ハウリング抑制を検出した場合、これを制御部８に通知する。制御部８は、ハウリング抑制の通知を受信した場合、音声ビームの角度を微調整前に（図７（Ａ）ではθ３からθ２に）変更する。これにより、音声ビームの変化を最小時間にとどめ、カラオケユーザが認識する聴覚上の変化を最小限に抑える。
【００３７】
また、制御部８は、ハウリング発生の通知を受信した場合、図７（Ｂ）に示すように、音声ビームの指向性を弱くする（音声ビームを鈍化させる）指向性鈍化処理を行う。音声ビームを鈍化させるには、例えばスピーカアレイ５の端部に配置したスピーカユニット（スピーカユニット５１Ｈ，５８Ｈ）に音声信号を供給しないようにビーム制御部４１Ａ，４１Ｂに設定し、スピーカユニット５１Ｈ，５８Ｈの駆動を停止する。音声ビームを鈍化させることでもループゲインを下げることができ、ハウリングを抑制する。なお、この場合、端部のスピーカユニットの駆動を停止するため、音声ビームの音量が低下することが考えられるため、他のスピーカユニット（スピーカユニット５２Ｈ〜５７Ｈ）に供給する音声信号のレベルを若干高くしてもよい。
なお、同図（Ｂ）の例においても、制御部８は、ハウリング抑制の通知を受信した場合、音声ビームの指向性を微調整前（鈍化させる前）に変更する。すなわち、端部のスピーカユニット５１Ｈ、５８Ｈに音声信号を供給するようにビーム制御部４１Ａ，４１Ｂに設定する。
【００３８】
なお、制御部８は、ハウリング発生の通知を受信した場合、同図（Ｃ）に示すように、音声ビームの角度を変更し、さらに指向性を鈍化させるように音声ビーム制御部４１Ａ，４１Ｂに設定してもよい。
【００３９】
以上のようにして、本実施形態のカラオケ装置は、ハウリング発生を検出し、音声ビームの角度を微調整、または音声ビームを鈍化させてループゲインを低下させ、ハウリングを抑制する。フィルタで特定周波数成分を低下させることがないため、音質を低下させることなくハウリングを抑制することが可能となる。
【００４０】
なお、本実施形態ではカラオケ装置の例を示したが、本発明はＰＡ等その他の拡声装置に用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】カラオケ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】スピーカアレイの外観図である。
【図３】音声ビームの形成原理を説明するための図である。
【図４】マイク位置測定を示す概念図である。
【図５】実際のカラオケ店舗におけるビーム制御について説明する図である。
【図６】音声ビーム制御角度の微調整を示した図である。
【図７】ハウリング発生時の音声ビームの調整を示した図である。
【符号の説明】
【００４２】
１−カラオケ装置
２−マイク
３−ドライバアンプ
４−信号処理部
５−スピーカアレイ
６−ＡＤＣ
７−マイク位置検出部
８−制御部
９−伴奏再生部
１０−記憶部
１１−ハウリング検出部
【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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