(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する周波数解析器２０と、入力信号のレベルを検出するレベル検出器３２と、入力信号のうち、指定された周波数成分を減衰して出力するＢＥＦ５０と、ＢＥＦ５０の周波数特性を制御する制御部３４とを備える。制御部３４は、周波数スペクトラムにおけるピークが閾値以上であると判別した場合に、当該ピークの周波数ｆａの成分を減衰させるように制御するとともに、入力信号のレベルが減少したと判別したとき、当該周波数成分の減衰を維持する一方、減少していないと判別したとき、当該ピークの周波数成分の減衰を解除するように制御する。【選択図】      図１
2005109533.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の周波数成分を解析する解析手段と、
前記入力信号のレベルを検出する検出手段と、
前記入力信号をフィルタリングするフィルタと、
前記解析手段により求められた周波数スペクトラムにおけるピークが閾値以上である場合に、少なくとも当該ピークの周波数成分を減衰させるように前記フィルタの周波数特性を制御するとともに、前記入力信号のレベルが減少したか否かを判別して、減少したと判別したとき、当該周波数成分の減衰を維持させる一方、減少していないと判別したとき、当該ピークの周波数成分の減衰を解除するように前記フィルタを制御する制御手段と
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】
前記制御手段は、
当該ピーク周波数成分の減衰を解除するように前記フィルタを制御した後では、前記検出手段により検出された入力信号のレベルが閾値以上であっても、当該ピーク周波数成分の再度減衰を禁止する
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。
【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に歌唱を入力する際の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ことがある。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、講演や日常会話等のような音声をマイクロフォンで入力する場合、ハウリングが発生したか否かの判定は比較的正確であるが、歌唱のような音声を入力する場合、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、歌唱のような音声を入力する場合であっても、ハウリングを適切に抑制することが可能なハウリング抑制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の周波数成分を解析する解析手段と、前記入力信号のレベルを検出する検出手段と、前記入力信号をフィルタリングするフィルタと、前記解析手段により求められた周波数スペクトラムにおけるピークが閾値以上である場合に、当該ピークの周波数成分を減衰させるように前記フィルタの周波数特性を制御するとともに、前記入力信号のレベルが減少したか否かを判別して、減少したと判別したとき、当該周波数成分の減衰を維持させる一方、減少していないと判別したとき、当該ピークの周波数成分の減衰を解除するように前記フィルタを制御する制御手段とを具備することを特徴とする。本発明によれば、ピーク周波数の大きさが閾値以上である場合に、入力信号のうち、ピーク周波数成分を一旦減衰させるように制御し、この後、入力信号のレベルが減少したか否かを判別する。ここで、入力信号のレベルが減少したとき、先に入力信号のレベルが閾値以上となった原因がハウリングであったとして、ピーク周波数成分を減衰するように維持するので、ハウリングが適切に抑制される一方、入力信号のレベルが減少しないとき、上記原因がハウリング以外によるとして、ピーク周波数成分の減衰を解除するので、不適切なハウリング抑制が防止される。
【０００６】
本発明において、前記制御手段は、当該ピーク周波数成分の減衰を解除するように前記フィルタを制御した後では、前記検出手段により検出された入力信号のレベルが閾値以上であっても、当該ピーク周波数成分の再度減衰を禁止する構成が好ましい。この構成によれば、似たような現象が再度発生しても、当該ピーク周波数成分の減衰が禁止されるので、不適切なハウリング抑制が未然に防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本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および積分器２６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、量子化した歌唱信号の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帯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。
【０００８】
マイクロフォン１０による歌唱信号は、レベル検出器３２およびＢＥＦ５０にも供給される。このうち、レベル検出器３２は、歌唱信号のレベル（音量）を検出する。ＢＥＦ（Band Eliminate Filter）５０は、後述する制御部３４によってノッチ周波数ｆｎが設定されると、当該ノッチ周波数ｆｎの近傍成分だけを、指定された減衰度ｂだけ減衰させる帯域排除フィルタである。制御部３４は、プログラミングされたマイコン等によって、ＢＥＦ５０の周波数特性を制御するものである。
【０００９】
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。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。
ミキサ５２は、ＢＥＦ５０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。
【００１０】
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。図２は、カラオケ装置によるハウリング抑制動作を示すフローチャートである。制御部３４は、まず初期化処理を実行する（ステップＳａ１１）。この初期化処理には、ＢＥＦ５０を図４（ａ）に示されるように周波数全域にわたって平坦化する処理、および、後述する抑制禁止周波数ｆｓや各種記憶状態をクリアするなどの処理が含まれる。
演奏シーケンサ４２は、指定された曲のＭＩＤＩデータを時間経過に合わせて記憶部４０から読み出す。読み出されたＭＩＤＩ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。
【００１１】
一方、楽音信号の出力に合わせて歌唱者が歌唱を開始すると、その音声は、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、レベル検出器３２およびＢＥＦ５０にそれぞれ供給される。
ここで、ＢＥＦ５０の周波数特性は初期化処理によって平坦化されているので、動作開始直後では、マイクロフォン１０による歌唱信号はそのまま楽音信号とミキシングされて放音されることになる。また、歌唱信号は、Ａ／Ｄ変換部２２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。
【００１２】
制御部３４は、積分器２６により平均化された周波数スペクトラムが閾値ｔｈ以上の部分を含むか否かを判別する（ステップＳａ１２）。もし、図３（ａ）に示されるように、周波数スペクトラムに閾値ｔｈ以上の成分が存在しない場合、制御部３４は、ハウリングが発生していない、と判別して、処理手順をステップＳａ１２に戻す。このため、周波数スペクトラムが閾値ｔｈを下回り続ける限り、本実施形態では、以降の処理がなんら実行されることはない。
一方、図３（ｂ）に示されるように、周波数スペクトラムに閾値ｔｈ以上のものが存在する場合、ピークの大きな一定周波数成分が時間的に長く継続したことを意味するので、ハウリングが発生している可能性がある。ただし、ハウリング以外の原因によって、周波数スペクトラムが閾値ｔｈ以上となったとも考えられるので、この点を確認すべく、制御部３４は、引き続き以下のステップＳａ１３〜Ｓａ１８の処理を実行する。
【００１３】
まず、制御部３４は、周波数スペクトラムにおいて閾値ｔｈ以上となっているピーク周波数ｆａを特定し（ステップＳａ１３）、当該ピーク周波数ｆａが抑制禁止周波数ｆｓとしてセットされた周波数に不一致であるか否かを判別する（ステップＳａ１４）。当該ピーク周波数ｆａが抑制禁止周波数ｆｓに一致している場合、後述するように、ピーク周波数ｆａが閾値ｔｈ以上となった原因がハウリング以外にあることがすでに判明しているので、制御部３４は、処理手順をステップＳａ１２に戻す。このため、ピーク周波数ｆａについてのハウリング抑制処理は以降、実行されない。
一方、当該ピーク周波数ｆａが抑制禁止周波数ｆｓとしてセットされた周波数に不一致である場合、または、抑制禁止周波数ｆｓがセットされていない場合、制御部３４は、ＢＥＦ５０のノッチ周波数ｆｎとしてピーク周波数ｆａを設定するとともに、その周波数帯域の減衰度ｂｎをｂ１にセットする。このため、ＢＥＦ５０は、図４（ｂ）に示されるように、ピーク周波数ｆａの近傍成分が減衰度ｂ１にて減衰するような周波数特性となる。
【００１４】
ここで、ＢＥＦ５０の周波数特性が設定される前に、ハウリングが発生していれば、設定後において、マイクロフォン１０による歌唱信号のピーク周波数ｆａの成分は減衰して、楽音信号とミキシングされて放音されるので、マイクロフォン１０が当該放音を再入力しても、当該ハウリングは抑制される。このため、マイクロフォン１０による歌唱信号のレベルは減少するはずである。一方、ＢＥＦ５０の周波数特性が設定される前に、ハウリングが発生していなければ、設定後において、ピーク周波数ｆａの近傍成分はＢＥＦ５０により減衰するものの、歌唱信号のレベルは全体的には減少しないはずである。
【００１５】
そこで、制御部３４は、ＢＥＦ５０にノッチ周波数ｆｎとしてｆａを設定する前から後にかけて、歌唱信号のレベルが減少したか否かを、レベル検出器３２の検出結果を用いて判定する（ステップＳａ１６）。制御部３４は、歌唱信号のレベルが減少して、ハウリングが抑制された、と判別したならば、処理手順をステップＳａ１２に戻す。このため、ＢＥＦ５０は、ハウリングを抑制する周波数特性の状態に維持されるとともに、新たに歌唱信号の周波数スペクトラムに閾値ｔｈとなる部分が発生する場合にも同様な動作が実行される。したがって、本実施形態では、ノッチ周波数ｆｎがＢＥＦ５０に複数箇所に設定される場合もあり得る。
【００１６】
一方、ＢＥＦ５０にノッチ周波数ｆｎとしてｆａを設定する前から後にかけて、歌唱信号のレベルが減少しなければ、制御部３４は、周波数スペクトラムが閾値ｔｈ以上となった原因がハウリング以外によるものと判別して、ステップＳａ１５において変更した減衰度ｂｎを元に戻し、ピーク周波数ｆａの減衰度をゼロとする処理を実行する（ステップＳａ１７）。この処理は、ハウリングが発生していなかった場合に実行されるので、減衰度を急激に戻すと、その変化を聴者が感じ取って違和感等を与える可能性がある。このため、ピーク周波数ｆａの減衰度を、図４（ｂ）、図４（ｃ）および図４（ｄ）に示されるように時間を追って徐々に戻すようにしても良い。
さらに、制御部３４は、ハウリングの発生とは無関係ではあったピーク周波数ｆａを抑制禁止周波数ｆｓにセットし（ステップＳａ１８）、この後、処理手順をステップＳａ１２に戻す。したがって、以後、歌唱信号の周波数スペクトラムが閾値ｔｈ以上となった場合であっても、そのピーク周波数がｆａであったならば、ステップＳａ１４の判別結果が「Ｎｏ」となるので、以降、ステップＳａ１５の処理が禁止されることになる。このため、ＢＥＦ５０は、ピーク周波数ｆａの近傍成分を減衰させる特性に再セットされることはない。
【００１７】
このように本実施形態では、マイクロフォン１０により入力された歌唱信号の周波数スペクトラムに閾値ｔｈとなる部分が発生した場合、閾値ｔｈ以上となったピーク周波数ｆａを減衰するように、ＢＥＦ５０の周波数特性がセットされる。ここで、セットの前から後にかけて歌唱信号のレベルが減少すれば、発生していたハウリングが抑制された状態であるので、ＢＥＦ５０の周波数特性が維持される一方、歌唱信号のレベルが減少していなければ、元々ハウリングが発生していない状態であるので、ＢＥＦ５０の周波数特性が元に戻されるとともに、以降、ピーク周波数ｆａを減衰するように周波数特性がセットされることが禁止される。したがって、本実施形態によれば、歌唱のような音声を入力する場合であっても、ハウリングを適切に抑制することが可能となる。
【００１８】
なお、実施形態では、ＢＥＦ５０の周波数特性がセットされた前から後にかけて、歌唱信号のレベルが減少すれば、ハウリングが発生していたと判定して、ＢＥＦ５０がピーク周波数ｆａを減衰するような周波数特性に維持される構成としたが、ハウリングは特定の条件が揃ったときに発生する一方、ある程度、時間が経過したならば、当該条件が解消している場合もある。そこで、制御部３４は、予め定められた時間が経過したならば、その減衰度を、望ましくは図４（ｂ）、図４（ｃ）および図４（ｄ）に示されるように時間を追って徐々に戻すように構成しても良い。減衰度を戻したときに、ハウリングの発生条件が解消していない場合もあり得るが、その場合は、ステップＳａ１２の判別結果が「Ｙｅｓ」となって、再度、ＢＥＦ５０に対してピーク周波数ｆａを減衰させる周波数特性がセットされることになる。
【００１９】
また、実施形態では、ノッチ周波数ｆｎがＢＥＦ５０に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、制御部３４は、ノッチ周波数が設定された時間が古いものから順番に削除する構成としても良い。
【００２０】
制御部３４は、ＢＥＦ５０の周波数特性をセットして、歌唱信号のレベルが減少したときに、周波数特性をセットする前の周波数スペクトラムや歌唱信号のレベル等の特徴を記憶する構成としても良い。そして、マイクロフォン１０により入力された歌唱信号の周波数スペクトラムに閾値ｔｈとなる部分が発生した場合に、記憶した特徴を満たせば、ステップＳａ１２において「Ｙｅｓ」と判別する一方、当該特徴を満たさなければ、「Ｎｏ」と判別するとしても良い。
【００２１】
実施形態においては、ＢＥＦ５０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。ＢＥＦ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ＢＥＦにも供給するとともに、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。
【００２２】
実施形態においては、制御部３４がステップＳａ１２において「Ｙｅｓ」と判定した場合、ＢＥＦ５０を用い、ピーク周波数ｆａをノッチ周波数ｆｎに設定する構成としたが、周波数全域にわたって一律に減衰させるように、換言すれば単にゲインを下げるように制御する構成にしても良い。すなわち、ステップＳａ１２における判定結果が「Ｙｅｓ」である場合、少なくともピーク周波数ｆａの成分を含むように減衰すれば良い。ただし、ゲインを下げる構成では、周波数スペクトラムに閾値ｔｈ以上のものが含まれることとなった原因がハウリング以外であった場合、出力音のうち、音声レベルが下降するので、聴者に違和感を与える可能性がある。
また、ＢＥＦ５０は、ミキサ５２の前段に配置されたが、ミキサ５２の後段に配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の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ハウリングの抑制動作を示すフローチャートである。
【図３】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４】同カラオケ装置におけるＢＥＦの周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０…マイクロフォン、２０…周波数解析器、３２…レベル検出器、３４…制御部、４２…演奏シーケンサ、４４…音源、４６…変換器、５０…ＢＥＦ、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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