(57)【要約】【課題】ループゲインが大きい場合であっても自動的にハウリングを抑制することができるハウリング抑制装置を提供する。【解決手段】起動後、最初のハウリング検出があった場合、ノッチフィルタのバンドをハウリング発生周波数に設定するとともに、ゲインを抑えるモード１に移行する。モード１では近接して端末を設置する場合にハウリングを自動的に抑制する。その後、２回目以降のハウリング検出があった場合、ゲインを抑えずにノッチフィルタの設定だけを行うモード２に移行する。モード２では離れた場所に端末を設置する場合にハウリングを自動的に抑制する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号を入力する入力部と、
前記入力部から入力された音声信号のハウリングを検出するハウリング検出部と、
複数バンドにノッチを設定可能なノッチフィルタと、
スピーカに供給する音声信号を増幅する増幅部と、
最初に前記ハウリング検出部でハウリングを検出した場合、ハウリングが発生した周波数帯域に前記ノッチフィルタのバンドを割り当てるとともに、前記増幅部のゲインを下げる第１のモード、
その後、前記ハウリング検出部でハウリングを検出した場合、前記増幅部のゲインを下げずに、ハウリングが発生した周波数帯域に前記ノッチフィルタのバンドを割り当てる第２のモード、を切り替えて実行する制御部と、
を備えたハウリング抑制装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第２のモードにおいて、前記ノッチフィルタのバンド数以上にハウリングが発生した場合、最初に設定した帯域に割り当てたバンドを、新たに発生したハウリングの周波数帯域に割り当て直す請求項１に記載のハウリング抑制装置。
【請求項３】
前記入力部は、複数の装置から音声信号を入力し、
前記制御部は、前記第２のモードにおいて、過去に入力された装置以外から音声信号を入力した場合、前記第１のモードに切り替える請求項１、または請求項２に記載のハウリング抑制装置。
【請求項４】
前記ハウリング検出部は、複数の装置から入力される音声信号毎にハウリングを検出し、
前記制御部は、複数の装置から入力される音声信号毎にノッチフィルタのバンドを割り当てる請求項１、請求項２、または請求項３に記載のハウリング抑制装置。
【請求項５】
前記ハウリング検出部は、前記第１のモードと前記第２のモードでハウリングを検出する閾値を変更する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のハウリング抑制装置。
【請求項６】
前記ハウリング検出部は、入力された音声信号のチャンネル毎にハウリングを検出し、
前記制御部は、前記音声信号のチャンネル毎にノッチフィルタのバンドを割り当てる請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のハウリング抑制装置。
【請求項７】
前記ハウリング検出部は、入力された音声信号の帯域を分割して、複数の帯域毎にハウリングを検出する請求項１乃至請求項６のいずれか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】
この発明は、他の装置から入力した音声信号をスピーカから出力する装置において、ハウリングを抑制するハウリング抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
講堂やホール等で拡声装置を用いた場合、スピーカから出力された音声は、ある伝達関数をもつ音響経路を経て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。
【０００３】
このようなハウリングを防止するための手法としては、ハウリングの周波数を検出し、その周波数帯域にノッチフィルタを挿入するものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、カラオケにおいてガイドメロディの音声をハウリングとして誤検出しないように、ガイドメロディの周波数にノッチフィルタを挿入しない手法も提案されている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特許３２３５９２５号公報
【特許文献２】特開２００５−１０２０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のような手法では、ノッチフィルタの音量抑制効果は数ｄＢ程度であり、ループゲインが大きすぎる場合、ユーザが手動で音量調整をする必要があった。例えば、ＰＬＣ（Power Line Communications）を用いて音声通信を行う場合に、ループゲインが大きくなる場合がある。すなわち、ＰＬＣによる通信を行う場合、使用開始時に複数の端末（ＰＬＣモデム）を同じ宅内コンセントに接続し、ペアリングを行う必要がある。この場合、複数の端末を近接して設置することになり、ループゲインが大きくなり、ハウリングが発生する場合がある。しかし、ハウリングが発生してもユーザが対処法を知らず、音量調整措置を執らなければハウリングが発生したままとなり、不快な状況に置かれるという問題があった。
【０００６】
そこで、この発明は、ループゲインが大きい場合であっても自動的にハウリングを抑制することができ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】
【０００７】
この発明のハウリング抑制装置は、音声信号を入力する入力部と、ハウリングを検出するハウリング検出部と、複数バンドにノッチを設定可能なノッチフィルタと、スピーカに供給する音声信号を増幅する増幅部と、制御部と、を備えている。制御部は、電源投入後、最初にハウリングを検出した場合、ハウリング発生周波数帯域にノッチフィルタのバンドを割り当てるとともに、増幅部のゲインを下げる第１のモードを実行する。その後、一旦入力が途切れた後、再度ハウリングを検出した場合、増幅部のゲインを下げずにハウリング発生周波数帯域にノッチフィルタのバンドを割り当てる第２のモードに切り替える。
【０００８】
なお、ハウリングの検出にはどのような手法を用いてもよいが、例えば、所定レベル以上のサイン波が発生し、かつ倍音成分が含まれない場合にハウリングの発生とすればよい。
【０００９】
上記のように、起動時にハウリングが発生した場合、ハウリング発生周波数帯域にノッチフィルタを設定するのみならず、ゲインを下げる動作を行うため、ＰＬＣでペアリングを行う場合等、複数の端末を近接して設置する場合でもハウリングを抑制することができる。また、その後にハウリングが発生した場合は、ノッチフィルタによるハウリング抑制のみを行うため、必要以上に音量を落とすことがない。そのため、ユーザが特にハウリング抑制措置を執らずとも起動時、定常使用時、ともにハウリングを抑制することができる。
【００１０】
また、上記発明において、制御部は、第２のモードにおいて、ノッチフィルタのバンド数以上にハウリングが発生した場合、最初に設定した帯域に割り当てたバンドを、新たに発生したハウリングの周波数帯域に割り当て直す動作を行うことが望ましい。
【００１１】
この場合、ノッチフィルタの使い回しを行うため、必要以上に周波数成分を低減することがない。また、フィルタ数を低減することができるため、コストを低減することができる。
【００１２】
また、上記発明において、入力部は、複数の装置から音声信号を入力し、制御部は、第２のモードにおいて、過去に入力された装置以外から音声信号を入力した場合、第１のモードに切り替える動作を行うことが望ましい。
【００１３】
この場合、新たな端末から音声が入力された場合、第１のモードを実行する。新たな端末から音声が入力される場合、上記のようにペアリングを行い、複数の端末を近接して設置することが考えられる。そのため、第１のモードを実行し、ノッチフィルタの設定に加え、ゲインを下げる動作を行う。
【００１４】
また、上記発明において、ハウリング検出部は、複数の装置から入力される音声信号毎にハウリングを検出し、制御部は、複数の装置から入力される音声信号毎にノッチフィルタのバンドを割り当てるようにしてもよい。
【００１５】
この場合、端末毎にハウリングを検出し、ノッチフィルタを設定するため、不必要に抑制を行い、他の端末との音声通話に影響を与えることがない。
【００１６】
また、上記発明において、ハウリング検出部は、第１のモードと第２のモードでハウリングを検出する閾値を変更するようにしてもよい。第１のモードは、複数の端末を近接して設置する場合を想定しているため、ハウリングとみなすレベルを第２のモードよりも低く設定する。近接して設置する場合、レベルが低い場合であってもループゲインが大きくなるため、ハウリングが発生しやすいためである。
【００１７】
また、上記発明において、ハウリング検出部は、入力された音声信号のチャンネル毎にハウリングを検出し、制御部は、音声信号のチャンネル毎にノッチフィルタのバンドを割り当てるようにしてもよい。
【００１８】
この場合、チャンネル毎にハウリングの検出、抑制を行うため、より高精度にハウリングを抑制することができる。
【００１９】
また、上記発明において、ハウリング検出部は、入力された音声信号の帯域を分割して、複数の帯域毎にハウリングを検出するようしてもよい。
【００２０】
この場合、例えば低域、高域に分けてハウリングを検出するため、音声信号のノイズ成分が低減され、高精度にハウリングを検出することができる。また、複数帯域で同時に発生するハウリングを検出することもできる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、ループゲインが大きい場合であっても自動的にハウリングを抑制することができ、必要以上に音量を低下させることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る実施形態として、ハウリング抑制装置について説明する。この実施形態のハウリング抑制装置は、ＰＬＣを介して接続される複数の端末にそれぞれ内蔵されて使用されるものである。各端末は、互いに音声信号を送受信してインターホン通話を行うものである。なお、本発明における音声送受信の方式（ネットワークの態様）はＰＬＣに限るものではないが、本発明のハウリング抑制装置は、初期使用時に複数の端末を近接して設置し、定常使用時にそれらを離れた地点に設置する場合に好適である。例えばＰＬＣにおいて、起動時（最初に使用を開始する時）に複数の端末を同じ宅内コンセントに接続してペアリングを行い、定常使用時に各端末を別の部屋の宅内コンセントに接続する、あるいは同じ部屋（空間）で離れた場所に設置する場合等である。
【００２３】
図１は、ハウリング抑制装置の構成を示すブロック図である。ハウリング抑制装置は、ミキサ（Ｐａｎ）３、フィルタ部５、およびハウリング検出部７を備えている。なお、本実施形態においては、Ｄ／ＡコンバータやＡ／Ｄコンバータ、入力端のアンプ等を省略し、装置内を伝達する音声信号は、全てデジタル音声信号とする。
【００２４】
ハウリング抑制装置は、ＰＬＣ１、ＰＬＣ２、ＰＬＣ３、およびＲＩＮＧの入力を有し、４地点での音声通話を行う。なお、入力数はこの例に限るものではない。なお、ＲＩＮＧは、呼び出し音（着信）専用の入力である。
【００２５】
ミキサ３は、ＰＬＣ１、ＰＬＣ２、ＰＬＣ３、およびＲＩＮＧから入力されるモノラル音声信号をミキシングし、フィルタ部５およびハウリング検出部７に出力する。
【００２６】
フィルタ部５は、５バンドノッチフィルタ５１および増幅部５２を備えている。５バンドノッチフィルタ５１は、ミキサ３から入力された音声信号の所定帯域を減衰する。５バンドノッチフィルタ５１は、最大で５つの帯域を減衰することができる。減衰する周波数帯域はハウリング検出部７が設定する。なお、本発明のノッチフィルタのバンド数は５つに限るものではない。
【００２７】
５バンドノッチフィルタ５１でフィルタ処理された音声信号は、増幅部５２で増幅された後、スピーカへ供給される。増幅部５２のゲインもハウリング検出部７が設定する。
【００２８】
ハウリング検出部７は、アップサンプリング部７１、ピッチ検出部７２、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７３、レベル検出部７４、ＢＰＦ７５、レベル検出部７６、ＢＰＦ７７、およびレベル検出部７８を備えている。
【００２９】
アップサンプリング部７１は、ミキサ３から入力された音声信号をアップサンプリングする。例えば１６ｋＨｚのサンプリングレートを４８ｋＨｚにアップサンプリングする。なお、アップサンプリングは本発明において必須の構成要素ではない。また、サンプリングレートは一例であり、このレートに限るものではない。
【００３０】
４８ｋＨｚにアップサンプリングされた音声信号は、ピッチ検出部７２に入力される。ピッチ検出部７２は、音声信号のピッチを検出する。ピッチの検出手法はどの様なものを用いてもよいが、例えばゼロクロスとなる点の周期を算出し、サイン波として近似することで行う。
【００３１】
ＢＰＦ７３、ＢＰＦ７５、およびＢＰＦ７７は、それぞれ所定の周波数帯域のみ音声信号を通過させる。レベル検出部７４は、入力音声信号をＢＰＦ７３に通して基音周波数のピークを求め、そのレベルを検出する。また、レベル検出部７６およびレベル検出部７８は、それぞれの入力音声信号をＢＰＦ７５、ＢＰＦ７７に通して倍音周波数のピークを求め、そのレベルを検出する。これらのピークのレベルが所定レベル以上であれば、音声信号に基音、倍音成分が含まれていると判断する。すなわち、ＢＰＦ７３、ＢＰＦ７５、およびＢＰＦ７７は、それぞれ基音、２倍音、および３倍音に相当する周波数帯域を通過させるフィルタであり、レベル検出部７４、レベル検出部７６、およびレベル検出部７８は、それぞれ音声信号の基音、２倍音、および３倍音を検出するものである。なお、各ＢＰＦの通過帯域は、ピッチ検出部７２で検出された周波数に応じて設定されるものである。
【００３２】
ハウリング検出部７は、これらの結果から音声信号にハウリングが発生しているか否かを検出する。すなわち、ピッチ検出部７２において、サイン波を検出した場合にハウリング発生している可能性があるとする。さらに、レベル検出部７４で検出した基音に対し、レベル検出部７６およびレベル検出部７８において倍音成分を検出することができなかった場合、ハウリングが発生していると判断する。ハウリングの音声はサイン波と近似しているが、楽音と異なり倍音成分が含まれない。そのため、サイン波を検出し、かつ倍音成分を検出しない場合にハウリングが発生していると判断する。
【００３３】
ハウリング検出部７は、ハウリングが発生していると判断した場合、フィルタ部５の５バンドノッチフィルタ５１の周波数帯域を設定し、増幅部５２のゲインを設定する。
【００３４】
ここで、ハウリング検出部７は、５バンドノッチフィルタ５１の複数バンドのうち１つをハウリング発生周波数帯域に設定する。さらに、ハウリング検出部７は、ハウリング抑制装置の起動後、最初にハウリングを検出した場合、増幅部５２のゲインを下げるように設定する（モード１）。一方で、ハウリング検出部７は、ハウリングが抑制された後、２回目以降のハウリングを検出すると、増幅部５２のゲインを下げずに５バンドノッチフィルタ５１の複数バンドのうち１つをハウリング発生周波数帯域に設定する（モード２）。
【００３５】
このように、起動時にハウリングが発生した場合、ハウリング発生周波数帯域にノッチフィルタを設定するのみならず、ゲインを下げる動作を行うため、複数の端末を近接して設置する場合でもハウリングを抑制することができる。また、その後にハウリングが発生した場合は、ノッチフィルタによるハウリング抑制のみを行うため、必要以上に音量を落とすことがない。そのため、ユーザが特にハウリング抑制措置を執らずとも起動時、定常使用時、ともにハウリングを抑制することができる。
【００３６】
次に、図２を参照してハウリング抑制装置の動作について説明する。図２は、ハウリング抑制装置の動作を示すフローチャートである。ハウリング抑制装置が起動すると、フィルタ部５およびハウリング検出部７は、この動作を実行する。まず、ハウリング検出部７は、着信があるまで待機し（ｓ１１）、着信があった場合に起動後の最初の着信であるか否かを判断する（ｓ１２）。なお、ここで言う着信とは、上記呼び出し専用の音声とは異なり、他の端末から入力される何らかの種音（ノイズ、突発音等、ハウリングの基となる音声）を表す。
【００３７】
ハウリング検出部７は、最初の着信であると判断した場合、ハウリングを検出したか否かを判断する（ｓ１３）。ハウリングが発生していた場合、モード１に移行する（ｓ１４）。モード１では、ハウリング発生周波数帯域に５バンドノッチフィルタ５１を設定するとともに、増幅部５２のゲインを下げる動作を行う。
【００３８】
その後、ハウリングが抑制され、音声入力が切断されるまでモード１を継続する（ｓ１５）。ハウリングが抑制され、音声が途切れた場合、処理を終える（ｓ１５→ＲＥＴＵＲＮ）。
【００３９】
一方、ハウリング検出部７は、ｓ１２において、２回目以降の着信であると判断した場合、ハウリングを検出したか否かを判断する（ｓ１６）。ハウリングが発生していた場合、モード２に移行する（ｓ１７）。モード２では、増幅部５２のゲイン制御を行わずにハウリング発生周波数帯域に５バンドノッチフィルタ５１を設定する動作を行う。
【００４０】
その後、ハウリングが抑制され、音声入力が切断されるまでモード２を継続する（ｓ１８）。ハウリングが抑制され、音声が途切れた場合、処理を終える（ｓ１８→ＲＥＴＵＲＮ）。
【００４１】
なお、ｓ１７以下の処理において、新たな端末から着信があった場合、以下のような割込処理を行う。すなわち、ハウリング検出部７は、モード２の状態において、新たな端末から着信があった場合で、かつハウリングが発生していると判断した場合、モード１に移行する。新たな端末から着信があった場合、上記のようにペアリングを行い、複数の端末を近接して設置する状況であることが考えられる。そのため、モード１を実行し、ハウリング発生周波数帯域に５バンドノッチフィルタ５１を設定するとともに、増幅部５２のゲインを下げる動作を行う。
【００４２】
また、モード２において、ハウリング発生が６回目以降となった場合（ノッチフィルタのバンド数以上にハウリングが発生した場合）、ハウリング検出部７は、最初に設定した帯域に割り当てたバンドを、新たに発生したハウリングの周波数帯域に割り当て直す動作を行う。この場合、ノッチフィルタの使い回しを行うため、必要以上に周波数成分を低減することがない。また、フィルタ数を低減することができるため、コストを低減することができる。
【００４３】
さらに、モード１およびモード２の状態において、ユーザが端末を操作してボリュームを上げる操作を行った場合、増幅部５２のゲインを１段階上げるように動作してもよい。ユーザがボリュームを上げる動作を行った場合、複数の端末が離れて使用されていると判断することができ、ゲインを上げてもハウリングが発生しないと判断することができるためである。
【００４４】
また、ハウリング検出部７は、モード１とモード２でハウリングとして検出するレベルの閾値を変更するようにしてもよい。モード１は、複数の端末を近接して設置する場合を想定しているため、ハウリングとみなすレベルをモード２よりも低く設定する。複数の端末を近接して設置する場合、レベルが低い場合であってもループゲインが大きくなるため、ハウリングが発生しやすいためである。
【００４５】
なお、本発明のハウリング抑制装置は以下のような態様とすることもできる。図３は、ハウリング抑制装置の他の例を示すブロック図である。なお、図３において、図１と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。また、図３においては、入力系統はＰＬＣ１のみ示しているが、無論、実際には図１と同様に、ＰＬＣ２、ＰＬＣ３、ＲＩＮＧの入力系統が存在するものとする。
【００４６】
図３において、このハウリング抑制装置のフィルタ部５は、５バンドノッチフィルタ５１および増幅部５２に加え、５バンドノッチフィルタ５３および増幅部５４を備えている。
【００４７】
５バンドノッチフィルタ５１および増幅部５２は、Ｌチャンネル系統の処理部であり、５バンドノッチフィルタ５３および増幅部５４は、Ｒチャンネル系統の処理部である。
【００４８】
この例では、ＰＬＣ１からモノラルチャンネルまたはステレオチャンネルの音声信号が入力される。ステレオチャンネルの音声信号が入力される場合、ミキサ３がＬチャンネル、Ｒチャンネルのレベルをコントロールする（Ｐａｎを振る）。なお、ステレオチャンネルの音声信号が入力される場合、ハウリング検出部７は、Ｌチャンネル用、Ｒチャンネル用の２系統の処理部を有するものとする（例えば図４の例を参照）。
【００４９】
このように、出力系統が２系統（ステレオ）となっている場合であっても本発明のハウリング抑制装置を適用することができる。
【００５０】
次に、図４は、ハウリング抑制装置のさらに他の例を示すブロック図である。なお、同図においても図１と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。また、図４においても、入力系統はＰＬＣ１のみ示しているが、無論、図１と同様に、ＰＬＣ２、ＰＬＣ３、ＲＩＮＧの入力系統が存在するものとする。
【００５１】
図４に示すハウリング抑制装置は、ハウリング検出部７に加え、ハウリング検出部８を備えている。ハウリング検出部８は、ハウリング検出部７と同様に、アップサンプリング部８１、ピッチ検出部８２、ＢＰＦ８３、レベル検出部８４、ＢＰＦ８５、レベル検出部８６、ＢＰＦ８７、およびレベル検出部８８を備えている。これらの構成部は、それぞれアップサンプリング部７１、ピッチ検出部７２、バンドパスフィルタＢＰＦ７３、レベル検出部７４、ＢＰＦ７５、レベル検出部７６、ＢＰＦ７７、およびレベル検出部７８と同一の機能を有する。
【００５２】
この例では、入力音声信号を分岐し、並行して２つのハウリング検出部でハウリングを検出する。例えば、上記のようにステレオチャンネルの音声信号が入力される場合にそれぞれＬチャンネル、Ｒチャンネルの音声信号のハウリングを検出することができる。また、ハウリング検出部７を低域用検出部、ハウリング検出部８を高域用検出部とすることもできる。この場合、低域、高域に分けてハウリングを検出するため、音声信号のノイズ成分が低減され、高精度にハウリングを検出することができる。また、複数帯域で同時に発生するハウリングを検出することもできる。
【００５３】
次に、図５は、ハウリング抑制装置のさらに他の例を示すブロック図である。なお、同図においては、図１に示したハウリング抑制装置のミキサ３よりも前段部分のみを示している。
【００５４】
同図に示すハウリング抑制装置は、ＰＬＣ１、ＰＬＣ２、およびＰＬＣ３のそれぞれにフィルタ部５Ａ、フィルタ部５Ｂ、およびフィルタ部５Ｃが挿入されている。また、ＰＬＣ１、ＰＬＣ２、およびＰＬＣ３のそれぞれの入力音声信号は、ハウリング検出部７Ａ、ハウリング検出部７Ｂ、およびハウリング検出部７Ｃに入力される。
【００５５】
フィルタ部５Ａ、フィルタ部５Ｂ、およびフィルタ部５Ｃは、全て上記のフィルタ部５と同一の構成、機能を有する。また、ハウリング検出部７Ａ、ハウリング検出部７Ｂ、およびハウリング検出部７Ｃも、上記ハウリング検出部７と同一の構成、機能を有する。
【００５６】
同図に示すハウリング抑制装置では、入力音声信号毎にハウリングの発生を検出し、ノッチフィルタの設定を行うため、ハウリングが発生している通信相手先の音声のみ抑制し、不必要に抑制を行って他の端末との音声通話に影響を与えることがない。
【００５７】
以上のように、本実施形態のハウリング抑制装置は、ゲインを抑制するとともにノッチフィルタの設定を行うことで、初期使用時に近接して複数の端末を設置する等してループゲインが大きくなった場合であっても自動的にハウリングを抑制することができる。また、定常使用時においてはゲインを抑制せずにノッチフィルタの設定、およびノッチフィルタの使い回しを行うことで、必要以上に音声を抑制することがない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】ハウリング抑制装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ハウリング抑制装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】ハウリング抑制装置のその他の例を示すブロック図である。
【図４】ハウリング抑制装置のその他の例を示すブロック図である。
【図５】ハウリング抑制装置のその他の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５９】
３−ミキサ（Ｐａｎ）
５−フィルタ部
７−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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