(57)【要約】【課題】  ハウリングを正確に判定して抑制する。【解決手段】    マイクロフォン１０による入力信号の周波数成分を解析して、そのピーク周波数ｆ１を求める周波数解析器２０と、演奏の進行にしたがって演奏データとガイドメロディデータとを出力する演奏シーケンサ４２と、演奏データに基づいて楽音信号を合成する音源４４と、ガイドメロディデータを音声の目標周波数ｆ２に変換して通知する変換器４６と、ピーク周波数ｆ１と目標周波数ｆ２との差が所定の条件を満たすか否かを判定する判定器３０と、所定の条件を満たす場合に、入力信号のうち、ピーク周波数ｆ１の成分を抑圧するノッチフィルタ５０とを備えて、楽音信号とピーク周波数ｆ１の成分が抑圧された入力信号とをミキシングして出力する。【選択図】      図１
2005102093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロフォンによる入力信号を解析して、そのピーク周波数を特定する特定手段と、
前記マイクロフォンへ入力される音声の目標周波数を通知する通知手段と、
前記特定手段によって特定されたピーク周波数と前記通知手段により通知された目標周波数との関係が所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記所定の条件を満たすと判定されると、前記入力信号のうち、少なくとも前記特定手段によって特定された周波数の成分を抑圧して出力する抑圧手段と
を具備することを特徴とするハウリング抑制装置。
【請求項２】
前記特定手段は、前記入力信号を周波数解析した周波数成分の大きさを所定時間毎に平均化するとともに、それらの平均値のうち、しきい値以上であるものを、ピークの周波数として特定する
ことを特徴とする請求項１に記載のハウリング抑制装置。
【請求項３】
前記所定の条件とは、前記ピーク周波数と前記目標周波数との周波数差が一定値を超える場合である
ことを特徴とする請求項１に記載のハウリング抑制装置。
【請求項４】
前記所定の条件とは、前記ピーク周波数が、前記目標周波数を含む周波数範囲、前記目標周波数を整数倍とする周波数を含む周波数範囲、または、前記目標周波数を逆整数倍とする周波数を含む周波数範囲のいずれにも含まれない場合である
ことを特徴とする請求項１に記載のハウリング抑制装置。
【請求項５】
マイクロフォンによる入力信号を解析して、そのピーク周波数を特定する特定手段と、
演奏の進行にしたがって演奏情報と主旋律情報とを出力する演奏シーケンサと、
前記演奏情報に基づいて楽音信号を合成する楽音合成手段と、
前記主旋律情報を、前記マイクロフォンへ入力される音声の目標周波数に変換して通知する通知手段と、
前記特定手段によって特定された周波数と前記通知手段により通知された目標周波数との関係が所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記所定の条件を満たすと判定されると、前記入力信号のうち、少なくとも前記特定手段によって特定された周波数の成分を抑圧して出力する抑圧手段と
を具備することを特徴とするカラオケ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばカラオケ装置のような機器で発生するハウリングを抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロフォンから入力した信号を、増幅等してスピーカから出力する音響機器においては、スピーカからの出力がマイクロフォンに再入力することによって閉ループが形成されるので、耳障りで不快なハウリングが発生する場合がある。このハウリングは、マイクロフォンの入力信号に、ピークの大きな一定周波数成分が時間的に長く継続するときに発生する、という特徴を有するので、この特徴に着目してハウリングを抑制する技術が種々提案されている。このような技術としては、例えば、マイク入力信号を周波数解析して、その解析結果に上記特徴が現れた場合、ハウリングが発生した判定するとともに、ノッチフィルタの中心周波数をピーク周波数に設定し、当該マイクの入力信号をフィルタリングすることによって、ハウリング周波数成分を減衰させる技術が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１４３０３４号公報（図１、図３、段落００２６、００３０の記載参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記技術によれば、講演や会話等のような音声をマイクロフォンで入力する場合には、ハウリングが発生したか否かの判定が比較的正確であるが、歌唱のような音声を入力する場合には、次のような理由によって、当該判定が不正確になりやすい、という問題が指摘された。すなわち、歌い方によっては、音声のピークが大きく、かつ、一定周波数成分が長く継続するときがあり、このときのマイクの入力信号を解析した結果がハウリングの特徴と極めて近似するためである。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ハウリングを正確に判定して抑制することが可能なハウリング抑制装置およびカラオケ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係るハウリング抑制装置は、マイクロフォンによる入力信号を解析して、そのピーク周波数を特定する特定手段と、前記マイクロフォンへ入力される音声の目標周波数を通知する通知手段と、前記特定手段によって特定されたピーク周波数と前記通知手段により通知された目標周波数との関係が所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって前記所定の条件を満たすと判定されると、前記入力信号のうち、少なくとも前記特定手段によって特定された周波数の成分を抑圧して出力する抑圧手段とを具備することを特徴とする。本発明によれば、入力信号にハウリングの特徴が現れたとき、その原因が真にハウリングによるものか、そうでないのかの判定が容易、かつ、正確になる。
【０００６】
本発明において、前記特定手段は、前記入力信号を周波数解析した周波数成分の大きさを所定時間毎に平均化するとともに、それらの平均値のうち、しきい値以上であるものを、ピークの周波数として特定する構成としても良い。この構成によれば、打撃音や破裂音のような瞬間的にピークとなる信号を入力しても、ハウリングと誤判定することが防止される。
本発明において、前記所定の条件とは、前記ピーク周波数と前記目標周波数との周波数差が一定値を超える場合や、前記所定の条件とは、前記ピーク周波数が、前記目標周波数を含む周波数範囲、前記目標周波数を整数倍とする周波数を含む周波数範囲、または、前記目標周波数を逆整数倍とする周波数を含む周波数範囲のいずれにも含まれない場合などが考えられる。これらの範囲としては、目標周波数からの音程ズレで規定することが望ましい。
【０００７】
また、本発明に係るハウリング抑制装置を適用して、次のようなカラオケ装置として構成しても良い。すなわち、カラオケ装置として、マイクロフォンによる入力信号を解析して、そのピーク周波数を特定する特定手段と、演奏の進行にしたがって演奏情報と主旋律情報とを出力する演奏シーケンサと、前記演奏情報に基づいて楽音信号を合成する楽音合成手段と、前記主旋律情報を、前記マイクロフォンへ入力される音声の目標周波数に変換して通知する通知手段と、前記特定手段によって特定された周波数と前記通知手段により通知された目標周波数との関係が所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって前記所定の条件を満たすと判定されると、前記入力信号のうち、少なくとも前記特定手段によって特定された周波数の成分を抑圧して出力する抑圧手段とを具備することを特徴とする構成としても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ハウリングを正確に判定して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】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るハウリング抑制装置を適用したカラオケ装置の構成を示すブロック図である。
この図において、マイクロフォン１０は、歌唱者の音声をアナログの歌唱信号に変換する。周波数解析器２０は、Ａ／Ｄ変換器２２、離散フーリエ変換器（ＤＦＴ）２４、積分器２６および抽出器２８を備える。このうち、Ａ／Ｄ変換器２２は、マイクロフォン１０による歌唱信号を、例えばサンプリング周波数３２ｋＨｚでサンプリングするとともに、量子化して、そのデータを出力するものである。ＤＦＴ２４は、歌唱信号を量子化したデータをフーリエ変換して、その周波数スペクトラムを求める。積分器２６は、この周波数スペクトラムにおいて、各周波数域の大きさを示すデータを、それぞれ例えば２秒毎に、すなわち歌唱信号のサンプリング周波数よりも十分低い周波数の周期毎に積分（平均化）する。抽出器２８は、各周波数域の大きさを示すデータの積分値のうち、しきい値ｔｈ以上のものがあれば、ハウリング発生の可能性があるので、それを抽出するとともに、その周波数をピーク周波数ｆ１として出力する一方、しきい値ｔｈ以上のものがなければ、その旨を示す信号を出力する。
マイクロフォン１０による歌唱信号は、ノッチフィルタ５０の入力端にも供給される。ノッチフィルタ５０は、後述する判定器３０によってその周波数特性が設定されるアナログフィルタである。
【００１０】
一方、記憶部４０は、複数曲分のＭＩＤＩデータを記憶するものである。ここで、１曲分のＭＩＤＩデータには、カラオケ伴奏音を発生させるための演奏データのほかに、当該曲の主旋律を示すガイドメロディデータが含まれる。
演奏シーケンサ４２は、図示しない操作部によって指定された曲のＭＩＤＩデータを、演奏開始からの時間経過に合わせて、記憶部４０から読み出して出力する。音源４４は、演奏シーケンサ４２から供給される演奏データに基づいて楽音信号を生成して出力する。
また、変換器４６は、演奏シーケンサ４２から供給されるガイドメロディデータのうち、ノートオンデータを受信すると、当該ノートオンデータに含まれる音高データを周波数データに変換して通知する。歌唱者は、曲の主旋律に沿った音高（音程）で歌唱するはずなので、この周波数データは、歌唱の目標音程を周波数で示したものとなる。そこで、この周波数データで示される周波数を目標周波数ｆ２とする。
【００１１】
判定器３０は、抽出器２８からピーク周波数ｆ１が出力された場合であって、当該ピーク周波数ｆ１と変換器４６によって通知された目標周波数ｆ２との差が例えば２００セントを超えるとき、ハウリングの発生であると判定する。そして、判定器３０は、ハウリングの発生であると判定すると、ノッチ周波数ｆｎがピーク周波数ｆ１になるようにノッチフィルタ５０を制御する。
一方、判定器３０は、抽出器２８からピーク周波数ｆ１が出力されない場合、すなわち、各周波数域の大きさを示すデータの積分値のうち、しきい値ｔｈ以上のものがない場合、および、ピーク周波数ｆ１が出力された場合であっても、当該ピーク周波数ｆ１と目標周波数ｆ２との差が２００セント以内であるとき、ハウリングの発生ではない、と判定する。判定器３０は、ハウリングの発生ではないと判定すると、ノッチフィルタ５０の周波数特性を変更しない。
ミキサ５２は、ノッチフィルタ５０によってフィルタリングされた歌唱信号と音源４４による楽音信号とをミキシングする。サウンドシステム５４は、ミキシングされた信号を、適切に増幅した後に放音する。
【００１２】
次に、このような構成のカラオケ装置の動作について説明する。まず、指定された曲のＭＩＤＩデータが、演奏シーケンサ４２によって時間経過に合わせて記憶部４０から読み出される。読み出されるＭＩＤＩデータのうち、演奏データは音源４４に供給されるので、カラオケの伴奏音である楽音信号が出力されることになる。
【００１３】
伴奏音の再生地点が歌唱区間に至ったとき、カラオケ歌唱者は歌唱を始める。歌唱者の音声はマイクロフォン１０によって歌唱信号に変換されて、Ａ／Ｄ変換器２２およびノッチフィルタ５０にそれぞれ供給される。マイクロフォン１０による歌唱信号は、Ａ／Ｄ変換部によってデジタルデータに変換され、さらに、ＤＦＴ２４によって、その周波数スペクトラムが求められる。この周波数スペクトラムにおいて各周波数域の大きさを示すデータは、それぞれ積分器２６による積分によって時間的に平均化される。そして、抽出器２８によって、図２に示されるように、これらの平均値のうち、しきい値ｔｈ以上となっているものがあれば、それが抽出されて、そのピーク周波数がｆ１として出力される。なお、しきい値ｔｈ以上となっているものがなければ、その旨が出力される。
【００１４】
本実施形態において、周波数スペクトラムの各周波数域の大きさを示すデータを時間的に平均化する理由は、歌唱信号には、歌唱者の音声のみならずサウンドシステム５４による放音成分も含まれる点を考慮したためである。
この点について詳述すると、サウンドシステム５４の放音成分には、例えばドラムのような打撃音や破裂音などのように、単発的であってレベルの大きな音が伴奏音として含まれる場合があり、このような音のピーク周波数を、歌唱者のピーク周波数ｆ１であると解析してしまうのは避けねばならない。一方、歌唱においては、音声が、ある程度の長い時間にわたって継続するのが通常である。そこで、本実施形態では、上述したように、周波数スペクトラムにおいて各周波数域の大きさを示すデータを、積分器２６による積分によって時間的に平均化しているのである。歌唱信号に、単発的であってレベルの大きな音が含まれたとしても、時間的な平均値としては小さくなるので、しきい値ｔｈ以上にはならない。したがって、本実施形態では、このような音のピーク周波数が歌唱者のピーク周波数であると解析されることはない。
【００１５】
また、演奏シーケンサ４２によって読み出されるＭＩＤＩデータのうち、ガイドメロディデータは変換器４６に供給されて、当該変換器４６は、上述したようにガイドメロディデータを、目標周波数ｆ２を示す周波数データに変換して出力する。ガイドメロディデータは、演奏データとともに時間経過に合わせて読み出されるので、目標周波数ｆ２も、図３に示されるように、演奏進行に合わせて変化する。
【００１６】
ここで、マイクロフォン１０に音声等が入力されても、その周波数スペクトラムのピーク平均値がしきい値ｔｈを下回る場合、すなわち、ハウリングが発生していないことは明らかである場合には、抽出器２８によってピーク周波数ｆ１の該当なし、とされる。この場合、ノッチフィルタ５０の周波数特性は、図４（ａ）に示されるように、周波数全域にわたって平坦化された初期状態となるので、マイクロフォン１０の歌唱信号がそのまま楽音信号とミキシングされて、サウンドシステム５４に出力される。
【００１７】
また、マイクロフォン１０に比較的大きなレベルの信号が入力されて、その周波数スペクトラムのピーク平均値がしきい値ｔｈ以上となった場合に、判定器３０は、その場合の原因が歌唱等によるものであるのか、ハウリングによるものであるかを識別するために、次の判定を実行する。すなわち、判定器３０は、当該ピーク周波数ｆ１と目標周波数ｆ２との差が２００セント以内であるか否か、つまり、当該ピーク周波数ｆ１がその場合の目標周波数ｆ２を中心にして±２００セントの範囲内であるのか否かを判定する。
このとき、図５（ａ）に示されるように、当該ピーク周波数ｆ１が目標周波数ｆ２を中心にして±２００セントの範囲Ｒ１内である場合、判定器３０は、当該原因がハウリングによるものではなく、歌唱によるものである、と判定する。これは、たとえどんなに歌唱が下手な者であっても主旋律から２００セント（全音）も音程が外れることはない、という仮定に基づく。ただし、本発明は、この範囲に限定する趣旨ではない。この範囲は、試行錯誤的に定められる性質のものである。
【００１８】
判定器３０によって、当該原因が歌唱によるものであると判定されたとき、ノッチフィルタ５０の周波数特性は、図４（ａ）に示されるように、周波数全域にわたって平坦化された初期状態が維持されるので、マイクロフォン１０の歌唱信号がそのまま楽音信号とミキシングされて、サウンドシステム５４に出力されることになる。
一方、図５（ｂ）に示されるように、当該ピーク周波数ｆ１が目標周波数ｆ２を中心にして±２００セントの範囲Ｒ１にない場合、判定器３０は、当該原因が歌唱によるものではなく、真にハウリングによるものである、と判定する。判定器３０によってハウリングの発生であると判定されると、ノッチフィルタ５０には、ノッチ周波数ｆｎとしてピーク周波数ｆ１が設定される。このため、ノッチフィルタ５０は、図４（ｂ）に示されるような周波数特性となる。したがって、当該ノッチフィルタ５０によってフィルタリングされる信号、すなわち、歌唱者による音声のみならず、サウンドシステム５４による放音成分も含む信号は、ハウリングの発生原因となっているピーク周波数ｆ１の成分が減衰して、楽音信号とミキシングされて放音されるので、不快なハウリングの発生が抑えられることになる。
【００１９】
このように第１実施形態では、マイクロフォン１０に比較的大きなレベルの信号が入力されて、その周波数スペクトラムのピーク平均値がしきい値ｔｈ以上となっても、その信号が主旋律に沿った成分であれば、ハウリングの抑圧動作が実行されない。このため、不自然なフィルタリングによって、カラオケの雰囲気が損なわれることもない。また、第１実施形態では、マイクロフォン１０に比較的大きなレベルの信号が入力されて、その周波数スペクトラムのピーク平均値がしきい値ｔｈ以上となった場合であって、当該ピーク周波数ｆ１と目標周波数ｆ２との差が２００セントを超えたときに、はじめてハウリングの発生であると判定するので、その判定精度が高められる。
【００２０】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態において、第１実施形態と相違する点は、判定器３０における判定内容だけである。したがって、構成的には図１と全く同じであるので、ここでは、相違する判定内容について説明する。
第２実施形態における判定器３０は、図６に示されるように、周波数スペクトラムにおいてしきい値ｔｈ以上となったピーク周波数ｆ１が目標周波数ｆ２を中心にして±２００セントの範囲Ｒ１、目標周波数ｆ２の１／２倍の周波数を中心とした±２００セントの範囲Ｒ２、または、目標周波数ｆ２の２倍の周波数を中心とした±２００セントの範囲Ｒ３のいずれかの範囲に含まれるか否かを判定する。
判定器３０は、ピーク周波数ｆ１が範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のいずれかの範囲に含まれていれば、ハウリングの発生でない、と判定して、ノッチフィルタ５０の周波数特性を維持する一方、範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のいずれかの範囲に含まれなければ、ハウリングの発生である、と判定して、当該ピーク周波数ｆ１をノッチ周波数ｆｎとしてノッチフィルタ５０の周波数特性を制御する。
【００２１】
第２実施形態によれば、ピーク周波数ｆ１が、範囲Ｒ１になくても、範囲Ｒ２、Ｒ３にあれば、ハウリングでないと判定するので、マイクロフォン１０が拾った伴奏音において主旋律の下方倍音列、上方倍音列の成分が大きくなったり、歌唱者が意図的に１オクターブ下または上の音程で歌唱したりする場合に、ノッチフィルタ５０の周波数特性が無意味に制御されることを防止することができる。
なお、第２実施形態では、目標周波数のｆ２の２倍周波数、すなわち、ガイドメロディの２倍音のみではなく、３倍音、４倍音、……のように、上方倍音系列をハウリング発生の判断の対象から除外しても良いし、同様に１／２倍音のみではなく、１／３倍音、１／４倍音、……のように下方倍音系列をハウリング発生の判断の対象から除外しても良い。
【００２２】
第１および第２実施形態では、マイクロフォン１０に比較的大きなレベルの信号が入力されて、その周波数スペクトラムのピーク平均値がしきい値ｔｈ以上である場合に、ハウリングが発生している可能性があるとする構成であったが、これとは別の判定手法を用いた第３実施形態について説明する。
図７は、ハウリング発生時において、マイクロフォン１０による歌唱信号の波形を示す図である。この図に示されるようにほとんど歪みのない正弦波である、と言っても良い。なお、図７は、ハウリング発生時における信号波形を、比較的時間にわたって抜き出しているが、より長い時間にわたって着目しても、周期（ピッチ）および振幅の双方において安定している。一方、人の音声を示す信号波形は、図８に示されるように、比較的歪んだ波形であり、比較的時間について着目すると、周期性を有する。ただし、図示はしないものの、より長い時間にわたった変化に着目すると、周期および振幅の双方において安定せずに、ランダム性が高くなることは容易に想像がつく。したがって、ある程度の期間において、歌唱信号のピッチおよび振幅に、ランダム性がなく、安定しているか否かを判断することによって、ハウリングが発生している可能性が高いか否かを判定することができる。第３実施形態では、このような判定を行うものである。
【００２３】
図９は、第３実施形態の構成を示す図であり、図１における周波数解析器２０に置き換わる部分している。この図において、パルス変換回路７１は、歌唱信号をパルス信号Ｐｔに変換する回路である。詳細には、パルス変換回路７１は、図１０において、歌唱信号の正側エンベロープ７２と負側エンベロープ７３を作成するとともに、正側エンベロープ７２と歌唱信号とのクロス点においてパルス信号ＰｔをＨレベルに遷移させる一方、負側エンベロープ７３と歌唱信号とのクロス点においてパルス信号ＰｔをＬレベルに遷移させる。
カウンタ７４は、パルス信号Ｐｔが立ち下がる毎に、直前においてパルス信号ＰｔがＨレベルであった期間を示すカウント値Ｐ０を出力する。一方、カウンタ７５は、パルス信号Ｐｔが立ち上がる毎に、直前においてパルス信号ＰｔがＬレベルであった期間を示すカウント値Ｐ１を出力する。
加算器７７は、カウント値Ｐ０と、そのカウント値Ｐ０に続いて出力されるカウント値Ｐ１との和を求めて、歌唱信号における正側のピッチＰ（＋）を算出する。同様に、加算器７７は、カウント値Ｐ１と、その直後に出力されるカウント値Ｐ０との和を求めて、歌唱信号における負側のピッチＰ（−）を算出する。
一方、レベル検出器７８は、歌唱信号の最大値（ピーク）と最小値（ボトム）とを検出して、それらの差である振幅Ａｔを出力する。
【００２４】
指標算出・判別回路７９は、正側ピッチＰ（＋）、負側ピッチＰ（−）および振幅Ａｔを、それぞれ所定の期間だけサンプリングし、それらのランダム性を示す指標（例えば分散など）をそれぞれ算出するとともに、それらの指標の各々がしきい値以内であるか否かを判別する。指標算出・判別器７９は、各指標がそれぞれしきい値以内であれば、ハウリング発生の可能性があると判断して、正側ピッチＰ（＋）または負側ピッチＰ（−）を周波数に変換して、これをピーク周波数ｆ１として出力する一方、各指標のうち１つでもしきい値を超えていれば、ハウリング発生ではないと判断して、ピーク周波数ｆ１を出力しない。
したがって、図１における判定器３０は、指標算出・判別回路７９からピーク周波数ｆ１が出力された場合であって、当該ピーク周波数ｆ１と目標周波数ｆ２との差が２００セントを超えるとき、ハウリングの発生であると判定して、ノッチ周波数ｆｎがピーク周波数ｆ１となるようにノッチフィルタ５０を制御する一方、ピーク周波数ｆ１が出力されない場合、ハウリングの発生ではない、という判定を追認して、ノッチフィルタ５０の周波数特性を変更しない。
第３実施形態によれば、図１に示される第１実施形態と同様に、ハウリングを適切に抑制することができるとともに、第１実施形態と比較して、ＤＦＴ等の演算が不要なので、その分、構成の簡易化を図ることが可能となる。
なお、第３実施携帯において、正側ピッチＰ（＋）および負側ピッチＰ（−）双方を用いたが、いずれか一方を用いても良い。また、第３実施形態においても、判定器３０の判断内容として、図６に示されるような第２実施形態を適用しても良い。
【００２５】
なお、上述した各実施形態において、ノッチフィルタ５０の減衰度の設定については、特に言及しなかったが、当該減衰度を、カラオケ装置のマイクボリュームに連動させて設定する構成としても良い。具体的には、ハウリング検出時には初期減衰度を例えば−６ｄＢになるようにノッチフィルタ５０にセットし、その後、マイクボリュームが２ｄＢ大きくするように操作された場合に、ノッチフィルタ５０の減衰度も２ｄＢ大きくなるように再設定する構成にするのである。この構成によれば、マイクボリュームが大きくするような操作がなされた場合に、その操作に起因するハウリングの再発を未然に防止することができる。また、マイクボリュームが２ｄＢ小さくするように操作された場合に、ノッチフィルタ５０の減衰度も２ｄＢ小さくなるように再設定する。これにょり、マイクボリュームを小さくした場合に、不必要な過度の減衰により音質の劣化を防ぐこともできる。
減衰度を変化させる構成においては、その減衰度に応じてノッチフィルタ５０の周波数特性におけるＱ値（尖頭値）を変化させても良い。これは、Ｑ値を一定に保った状態で減衰度を変化させると、減衰度が小さい場合では、減衰させる中心周波数からの周波数範囲が狭くなってしまうので、ハウリングを充分に抑制できない可能性があるからである。したがって、減衰度を変化させる場合には、減衰させる周波数範囲が一定の幅で確保されるようにすることが好ましい。具体的には、減衰度が小さくなるにつれて、Ｑ値も小さくするように設定すれば、減衰させる周波数範囲を一定の幅で確保することができる。
【００２６】
また、上述した各実施形態では、目標周波数ｆ２を基準にハウリングの誤判定要因となる歌唱を推定していたが、この他に、抽出器２８によるピーク周波数ｆ１の倍音系列成分（２倍、３倍、４倍、……）のうち、所定のしきい値を超えたものが存在する場合に、歌唱成分と判定しても良い。これは、歌唱には、基本周波数成分のほかに倍音成分が含まれることを根拠とする。ハウリングが発生すると、そのピーク周波数ｆ１の成分だけが発生し、倍音成分は発生しないので、両者の切り分けが容易となる。このような判定は、目標周波数ｆ２を基準とした歌唱判定に置換しても良いが、歌唱者の声質によって倍音成分比率が異なり、伴奏音の周波数成分で誤判定する可能性もあるので、両者の判定を組み合わせて判定することが好ましい。もちろん、いずれか一方のみの判定を採用したり、両者判定の論理積または論理和に基づいて判定したりしても良く、様々な適用パターンが考えられるのは言うまでもない。
【００２７】
各実施形態では、ノッチフィルタ５０にノッチ周波数ｆｎが複数箇所に設定される場合もあるので、この設定個数に上限を設けても良い。設定個数が上限に達した場合に、例えば、ノッチ周波数が設定された時間の古いものから順番に削除される構成とすれば良い。
このように設定個数に上限を設けた場合に、あるノッチ周波数が削除されると、そのノッチ周波数は減衰されなくなることから、上限個数が小さいと、性能低下につながる可能性がある。そこで、上限個数に達した状態において、新たにノッチ周波数の設定すべき場合、当該ノッチ周波数に最も近い設定済のノッチ周波数にかかる周波数特性を、そのＱ値が低くなるように再設定すると、減衰する周波数範囲が拡がって、新たなノッチ周波数の設定に対処することができる。この後、さらにノッチ周波数を新たに設定すべき場合、同様に、最も近い設定済のノッチ周波数にかかる周波数特性を、そのＱ値が低くなるように再設定すれば良い。このようにすることで、ノッチ周波数の設定個数に上限がある場合でも、ハウリングの抑制の性能を低下させないで済ませることが可能である。
【００２８】
ところで、ノッチフィルタ５０の周波数特性は、適切なタイミングにて初期状態に戻す必要があるが、このタイミングについては、ハウリングの抑制を無効にするときは当然であるが、電源オフするときにしても良い。ただし、ハウリングは、周辺環境に依存することが多いので、機器が固定的に設置されるのであれば、ノッチフィルタ５０は、毎回、同じような周波数特性に収束すると考えられる。
このため、例えば、機器が固定的に設置されるのであれば、電源オフ直前（またはハウリングの抑制を無効にする直前）におけるノッチフィルタ５０の周波数特性（ノッチ周波数）を不揮発に記憶するとともに、電源をオンした後（またはハウリングの抑制を有効にした後）に、ノッチフィルタ５０の周波数特性を、記憶した周波数特性となるように設定する構成としても良い。
【００２９】
上述した各実施形態においては、ノッチフィルタ５０をアナログフィルタとしたがデジタルフィルタとしても良い。ノッチフィルタをデジタルフィルタとする場合には、Ａ／Ｄ変換器２２の出力を当該ノッチフィルタに供給するとともに、サウンドシステム５４の前段にＤ／Ａ変換器を挿入して、アナログ信号に再変換すれば良い。また、この場合、音源４４の出力をデジタルデータとして、ミキサ５２においては、デジタルデータ同士の加算を実行するとしても良い。
【００３０】
また、各実施形態においては、判定器３０がハウリングの発生であると判定した場合に、ノッチフィルタ５０を用い、ピーク周波数ｆ１をノッチ周波数ｆｎに設定することによってハウリングを防止したが、周波数全域にわたって一律にゲインを下げるように制御する構成しても良い。この構成によれば、ゲインを下げる制御のみによって、ハウリングを抑制することができる。すなわち、本発明では、ハウリングの発生であると判定した場合、少なくともピーク周波数ｆ１の成分が減衰するような構成であれば足りるのである。
一方、ノッチフィルタ５０は、ミキサ５２の前段に配置されたが、ミキサ５２の後段に配置する構成であっても良い。
【００３１】
さらに、各実施形態においては、ガイドメロディデータを目標周波数ｆ２の取得だけのために用いたが、ガイドメロディデータについては、そのほかにも、様々な用途に用いることができる。例えば、ガイドメロディデータを演奏データとともに音源４４に供給して、歌唱の際にガイドとして歌唱者にメロディとして聞かせる機能に用いても良いし、別途設けられる音声処理部によって音声合成して、模範歌唱として聞かせる機能に用いても良い。また、ガイドメロディに含まれるノートオンデータやベロシティデータを基準とし、歌唱者の音程や音量がどれだけズレているかを検出する等によって、当該歌唱の採点をする機能に用いても良い。もちろんこれらの機能のオンオフを適宜設定することが可能な構成が望ましいのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るハウリング抑制装置を適用したカラオケ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同カラオケ装置におけるピーク周波数の抽出を示す図である。
【図３】同カラオケ装置における目標周波数の出力を示す図である。
【図４】同カラオケ装置におけるノッチフィルタの周波数特性を示す図である。
【図５】同カラオケ装置におけるピーク周波数と目標周波数との関係を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るハウリング抑制装置におけるピーク周波数と目標周波数との関係を示す図である。
【図７】ハウリング発生時の歌唱信号を示す波形図である。
【図８】人の音声を示す波形図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係るハウリング抑制装置の要部構成を示す図である。
【図１０】同ハウリング抑制装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０…マイクロフォン、２０…周波数解析器、３０…判定器、４２…演奏シーケンサ、４４…音源、４６…変換器、５０…ノッチフィルタ、５２…ミキサ、５４…サウンドシステム。
【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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【図９】
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【図１０】
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