JP5515538B2 - Howling prevention device - Google Patents
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Description
この発明は、ハウリングを防止するハウリング防止装置に関する。 The present invention relates to a howling prevention device for preventing howling.
従来、講演やコンサート等の拡声システムにおいて、ハウリングを防止するための技術が種々提案されている。一般的なハウリング抑制手法は、ハウリングの発生を検出したときに、ハウリングの原因となる周波数帯域をフィルタで減衰するものである。減衰させる周波数、およびゲインは、PAエンジニアが手動で設定することが多い。 Conventionally, various techniques for preventing howling have been proposed in loudspeaking systems such as lectures and concerts. A general howling suppression method is to attenuate a frequency band causing howling with a filter when the occurrence of howling is detected. The frequency and gain to be attenuated are often manually set by a PA engineer.
また、特許文献1には、入力信号の周波数特性からハウリング発生の有無を検出し、ハウリング抑制のためのフィルタ特性を算出する手法が記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 describes a method of detecting the presence or absence of howling from the frequency characteristics of an input signal and calculating filter characteristics for suppressing howling.
しかし、特許文献1の装置のような従来のハウリング抑制手法は、ハウリングが発生した周波数帯域を抑制する手法に過ぎず、ループゲインを推定するものではなく、ハウリング発生を未然に防ぐことができるものではない。最もハウリングが起きやすい環境においてフィルタ特性を決定しておくことも考えられるが、本来ハウリングが発生しない環境においても信号を抑制してしまい、音質的劣化が大きくなるという問題がある。 However, the conventional howling suppression method such as the device of Patent Document 1 is merely a method for suppressing the frequency band in which howling occurs, and does not estimate the loop gain, and can prevent the howling from occurring. is not. Although it is conceivable to determine the filter characteristics in an environment where the howling is most likely to occur, there is a problem that the signal is suppressed even in an environment where no howling originally occurs and the sound quality is greatly deteriorated.
一方で、環境変化に応じてPAエンジニアがフィルタ特性を手動で設定することも考えられるが、その都度、抑制する周波数およびゲインを選定する等の熟練した技能が必要であり、手間がかかるという問題がある。 On the other hand, it may be possible for the PA engineer to manually set the filter characteristics in response to environmental changes, but each time a skilled skill such as selecting the frequency and gain to be suppressed is necessary, which is troublesome. There is.
そこで、この発明は、音響空間の環境に応じてハウリングを的確に防止するハウリング防止装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a howling prevention device that accurately prevents howling according to the environment of an acoustic space.
この発明のハウリング防止装置は、音声信号を入力する入力部、疑似ノイズを生成するノイズ生成部、音声信号に疑似ノイズを重畳する重畳部、相関計算部、ループゲイン推定部、ループゲイン推定部が推定したゲインの値である推定値に応じた抑制度合いで音声信号を抑制する抑制部、ハウリング発生の有無を検出するハウリング検出部、および抑制部を制御する制御部を備えている。相関計算部は、入力された音声信号とノイズ生成部が生成する疑似ノイズの相関を求める。ループゲイン推定部は、相関計算部が算出した相関のピークから、閉ループのゲインを推定する。例えば、各ピーク成分の相関値の和をループゲインと推定する。 The howling prevention apparatus according to the present invention includes an input unit that inputs an audio signal, a noise generation unit that generates pseudo noise, a superimposition unit that superimposes pseudo noise on the audio signal, a correlation calculation unit, a loop gain estimation unit, and a loop gain estimation unit. A suppression unit that suppresses an audio signal with a suppression degree according to an estimated value that is an estimated gain value, a howling detection unit that detects presence / absence of howling, and a control unit that controls the suppression unit are provided. The correlation calculation unit obtains a correlation between the input audio signal and the pseudo noise generated by the noise generation unit. The loop gain estimation unit estimates a closed-loop gain from the correlation peak calculated by the correlation calculation unit. For example, the sum of correlation values of peak components is estimated as a loop gain.
ここで、制御部は、ハウリング検出部がハウリング発生を検出したとき、推定値に応じた抑制度合いの特性を強く設定する。例えば、例えば3dBだけ低い値に設定する。以後は、新たに設定された特性で、推定値に応じた音声信号の抑制が行われるため、的確にハウリングを防止することができる。 Here, the control unit strongly sets the characteristic of the degree of suppression according to the estimated value when the howling detection unit detects howling. For example, it is set to a value lower by 3 dB, for example. Thereafter, since the voice signal is suppressed according to the estimated value with the newly set characteristic, howling can be prevented accurately.
また、ハウリング防止装置は、スピーカとマイク間の距離を測定する距離測定手段と、上記特性を初期設定する指示を受け付ける操作部と、を備えている。制御部は、操作部で初期設定の指示を受け付けると、限界の抑制度合い(限界ゲイン)を測定し、そのときの推定値と距離を入力する測定処理を行う。制御部は、複数の点(例えば3点)で測定処理を行う。測定を行う複数の点は、角度方向が異なる位置が少なくとも1点含まれているものとする。そして、制御部は、各点の測定処理において測定された限界ゲイン、推定値、および距離に基づいて特性を算出する。これにより、角度方向の変化も考慮した特性を設定することができる。 The howling prevention device includes a distance measuring unit that measures the distance between the speaker and the microphone, and an operation unit that receives an instruction to initially set the characteristics. When the control unit receives an initial setting instruction from the operation unit, the control unit measures a limit suppression degree (limit gain) and performs a measurement process of inputting an estimated value and a distance at that time. The control unit performs measurement processing at a plurality of points (for example, three points). The plurality of points to be measured include at least one position having different angular directions. And a control part calculates a characteristic based on the limit gain, estimated value, and distance which were measured in the measurement process of each point. As a result, it is possible to set the characteristics in consideration of changes in the angular direction.
なお、制御部は、通常使用時に、距離測定手段の距離に応じて初期設定処理において設定された特性を変更するようにしてもよい。例えば、距離が近くなるほど限界ゲインが低くなるように変更する。 Note that the control unit may change the characteristics set in the initial setting process according to the distance of the distance measuring means during normal use. For example, the limit gain is changed as the distance is shorter.
また、制御部は、ハウリング検出部でハウリングの発生を検出したとき、そのときの推定値を記憶しておく。この推定値を最大推定値とする。そして、制御部は、抑制部にハウリングを抑制するよう指示し、ハウリングが抑制されたときの抑制度合いを記憶しておく。ハウリング検出部がハウリング発生の周波数を検出し、抑制部がイコライザを有するものであるときは、抑制度合いとして、抑制する周波数とゲインを記憶する。制御部は、以上のような記憶処理を行う。 Further, when the howling detection unit detects the occurrence of howling, the control unit stores the estimated value at that time. This estimated value is taken as the maximum estimated value. Then, the control unit instructs the suppression unit to suppress howling, and stores the suppression degree when howling is suppressed. When the howling detection unit detects howling occurrence frequency and the suppression unit has an equalizer, the frequency and gain to be suppressed are stored as the degree of suppression. The control unit performs the storage process as described above.
また、制御部は、記憶処理において記憶しておいた推定値および抑制度合いを読み出し、ループゲイン推定部で算出される推定値に応じて抑制部の抑制度合いを制御する抑制処理を実行する。例えば、推定値に比例してイコライザのかかり具合(ゲインを下げる量)を強くする場合、最大推定値の時にゲインを最小とし、比例係数から最大ゲイン(ゲイン=1)の時の推定値(抑制開始推定値とする。)を求める。そして、抑制開始推定値から推定値が上昇するにつれてイコライザのかかり具合を強く設定する。 In addition, the control unit reads the estimated value and the suppression degree stored in the storage process, and executes a suppression process for controlling the suppression degree of the suppression unit according to the estimated value calculated by the loop gain estimation unit. For example, when increasing the degree of equalizer application (amount of gain reduction) in proportion to the estimated value, the gain is minimized at the maximum estimated value, and the estimated value (suppressed) from the proportional coefficient to the maximum gain (gain = 1). This is the start estimate.) Then, the degree of application of the equalizer is set stronger as the estimated value increases from the suppression start estimated value.
なお、制御部は、既に記憶している周波数と異なる周波数においてハウリング発生を検出すると、当該周波数を抑制する周波数特性を新たに記憶しておき、抑制処理において複数の周波数帯域で抑制を行うように設定する。 When the control unit detects howling at a frequency different from the already stored frequency, the control unit newly stores frequency characteristics for suppressing the frequency, and performs suppression in a plurality of frequency bands in the suppression process. Set.
このように、本発明のハウリング防止装置は、ハウリングが発生した時の推定ループゲインと、その抑制度合いを記憶しておき、推定ループゲインに応じて抑制する周波数やゲインを自動設定するため、熟練した技能を必要とせず、音響空間の環境変化に応じてハウリングの発生を的確に防止することができる。 As described above, the howling prevention apparatus of the present invention stores the estimated loop gain when howling occurs and the degree of suppression thereof, and automatically sets the frequency and gain to be suppressed according to the estimated loop gain. Thus, it is possible to prevent the occurrence of howling according to the environmental change of the acoustic space without requiring the skill.
この発明によれば、推定したループゲインに応じて抑制する周波数やゲインを自動設定するため、熟練した技能を必要とせず、音響空間の環境変化に応じてハウリングの発生を的確に防止することができる。 According to the present invention, since the frequency and gain to be suppressed are automatically set according to the estimated loop gain, it is possible to accurately prevent howling according to the environmental change of the acoustic space without requiring skilled skills. it can.
図1は、本発明のハウリング防止装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施形態の説明において、特に記載がない限り音声信号は全てデジタル信号とし、A/D変換、D/A変換の構成は省略する。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the howling prevention apparatus of the present invention. In the description of this embodiment, unless otherwise specified, all audio signals are digital signals, and the configurations of A / D conversion and D / A conversion are omitted.
ハウリング防止装置1は、マイク11(収音部)が収音した音声信号を入力する演算部5、疑似ノイズ重畳部7、操作部8、およびハウリング検出部9を備えている。疑似ノイズ重畳部7は、マイク11が収音した音声信号に疑似ノイズを重畳する。
The howling prevention apparatus 1 includes a
疑似ノイズ重畳部7で疑似ノイズが重畳された音声信号は、後段の増幅系統(アンプ)で増幅され、スピーカ3から放音される。スピーカ3から放音された音声は、マイク11に帰還し、閉ループが形成される。このように、ハウリング防止装置1は、拡声系のシステム内に内蔵されるものであり、例えばミキサやマイクに内蔵されるものである。
The audio signal on which the pseudo noise is superimposed by the pseudo noise
ハウリング防止装置1は、上記演算部5において、閉ループのゲインを推定する。ハウリング防止装置1は、推定したループゲインに応じたイコライザ特性で音声信号を抑制する。
The howling prevention apparatus 1 estimates the closed-loop gain in the
図1に示すように、ハウリング防止装置1は、LPF12、可変イコライザ13、重畳部14、M系列発生器15、N倍オーバーサンプリング部16、HPF17、疑似ノイズ用ボリューム18、HPF19、相関計算部20、タイマ21、ループゲイン推定部22、ゲイン制御部23、および記憶部24を備えている。
As shown in FIG. 1, the howling prevention apparatus 1 includes an
演算部5は、M系列発生器15、HPF19、相関計算部20、タイマ21、およびループゲイン推定部22により構成される。疑似ノイズ重畳部7は、可変イコライザ13、重畳部14、M系列発生器15、N倍オーバーサンプリング部16、HPF17、疑似ノイズ用ボリューム18、ゲイン制御部23、および記憶部24により構成される。
The
マイク11が収音した音声信号は、疑似ノイズ重畳部7のLPF12および演算部5のHPF19に入力される。図2を参照して、疑似ノイズ重畳部7の構成、機能について説明する。各構成部の下欄には、各構成部が出力する信号の波形を示している。
The audio signal picked up by the
疑似ノイズ重畳部7のLPF12には、マイク11が収音した音声信号が入力される。なお、マイク11の下欄に示す信号の波形は一例であり、実際には種々の波形を有した信号がLPF12に入力される。
An audio signal picked up by the
LPF12は、この収音した音声信号から高域をカットし、可変イコライザ13に出力する(同図LPF12の下欄波形を参照)。
The
可変イコライザ13は、本発明の抑制部に相当し、ゲイン制御部23により設定された周波数特性でマイク11のLPF12の出力信号を抑制し、重畳部14に出力する。可変イコライザ13の抑制度合いは、ハウリング検出部9の検出結果によって設定される。詳細は後述する。
The
M系列発生器15は、本発明のノイズ生成部に相当し、疑似ノイズとしてPN符号(M系列)のような自己相関性の高い信号を定期的に生成し、N倍オーバーサンプリング部16に出力する(同図M系列発生器15の下欄波形を参照、ただし、最下欄の波形は時間軸を表す)。なお、M系列に限らず、Gold系列など、他の乱数を用いてもよい。
The M-
なお、疑似ノイズの出力周期は、後述のループゲイン推定部22においてループゲイン推定処理ができるように、反射波(間接波)の成分が所定レベル以上に低下するまでの時間(音響伝達系におけるインパルス応答の収束時間)よりも長く設定されている。
Note that the pseudo-noise output period is the time until the component of the reflected wave (indirect wave) decreases to a predetermined level or more (impulse in the acoustic transmission system) so that the loop
N倍オーバーサンプリング部16は、疑似ノイズをオーバーサンプリングする。例えば、16倍オーバーサンプリングを行い、PN符号の各ビットの符号周期を拡大し、疑似ノイズ長を16倍とする(同図N倍オーバーサンプリング部16の下欄波形を参照、ただし、最下欄の波形は時間軸を表す)。N倍オーバーサンプリング部16は、このオーバーサンプリングした信号をHPF17に出力する。
The N-
HPF17は、N倍オーバーサンプリング部16から入力された信号の低域をカットする(同図HPF17の下欄波形を参照、ただし、最下欄の波形は時間軸を表す)。カットオフ周波数は、例えば10kHzに設定される。
The
なお、LPF12およびHPF17は、本発明において必須ではない。ただし、HPF17により、疑似ノイズの高域以外の音がカットされるため、スピーカ3から放音されたとしても聴感上違和感がなくなる(ノイズが聞えにくくなる)。また、LPF12により、一度マイクに入力された高域の疑似ノイズが再び増幅系統に出力されることがなくなり、疑似ノイズのループ現象を抑えることもできる。なお、LPF12およびHPF17を省く場合、マイク11が収音した音声信号から、疑似ノイズ成分を減算して増幅系統に出力することで、疑似ノイズのループ現象を抑えるようにしてもよい。
Note that
なお、N倍オーバーサンプリング部16によるオーバーサンプリングも本発明において必須ではない。ただし、オーバーサンプリングを行うことで疑似ノイズの時間的冗長性が増し、相関算出の精度を向上させることができる。実際には、必要となる精度と疑似ノイズの符号長に応じてオーバーサンプリングの有無を設定すればよい。
Note that oversampling by the N-
HPF17から出力された信号は、疑似ノイズ用ボリューム18に入力される。疑似ノイズ用ボリューム18は、ゲイン制御部23により設定されたゲインで、HPF17の出力信号を重畳部14に出力する。疑似ノイズのレベルは、聴感上違和感のない微弱なレベルとすればよいが、疑似ノイズ相関のピーク値を検出できる程度のレベルを確保する。
The signal output from the
重畳部14は、可変イコライザ13から出力された音声信号にHPF17から出力された信号(疑似ノイズ)を重畳し、増幅系統に出力する。
The superimposing
次に、図3を参照して、演算部5の構成、機能について説明する。各構成部の下欄には、各構成部が出力する信号の波形を示している。M系列発生器15は、N倍オーバーサンプリング部16に出力したものと同じ疑似ノイズを相関計算部20に出力する(同図M系列発生器15の下欄波形を参照、ただし、当該波形は時間軸を表す)。また、M系列発生器15は、この疑似ノイズを出力した後、出力タイミングを示す信号(タイミング信号)をタイマ21に送信する。タイマ21は、タイミング信号を受信すると、タイムカウントを開始し、ループゲイン推定部22に、カウント時間を示すタイマ信号を送信する。なお、タイマ21は、本発明において必須ではない。
Next, the configuration and function of the
マイク11には、疑似ノイズが含まれた音声が収音される。演算部5のHPF19には、マイク11が収音した音声信号が入力される。HPF19は、マイク11が収音した音声信号から低域をカットし、相関計算部20に出力する(同図HPF19の下欄波形を参照、ただし、当該波形は周波数軸を表す)。カットオフ周波数は、上記HPF17に対応して決定される(例えば10kHz)。
The
相関計算部20は、M系列発生器15から入力された疑似ノイズと、HPF19の出力信号の相関を求める。M系列の符号は非常に高い自己相関性を有しているため、HPF19の出力信号に同じM系列の疑似ノイズが含まれていると、同図の波形に示すように、相関値のレベルが高くなる。相関計算部20は、高レベルの相関値を算出したタイミング(受信タイミング)およびそのときの相関値をループゲイン推定部22に出力する。
The
ループゲイン推定部22は、受信タイミングを入力すると、タイマ21からのタイマ信号を参照し、疑似ノイズを出力したタイミングから受信タイミングまでの時間差を求める。この時間差が、閉ループの遅延時間に相当する。なお、閉ループの遅延時間を測定しない(タイマ21がない場合)、相関計算部20の受信タイミングの出力は必須ではない。
When the reception timing is input, the loop
ループゲイン推定部22は、ループゲインを推定する処理を行う。ループゲインの推定手法は、種々の態様が考えられるが、例えば以下のような態様で行われる。
The loop
まず、第1の推定手法について、図4を用いて説明する。図4は、相関の時間軸特性を模式的に表した図である。 First, the first estimation method will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram schematically showing the time axis characteristic of the correlation.
ループゲイン推定部22は、疑似ノイズを出力したタイミングから最初に所定レベル以上の相関値を算出した場合、当該最初に算出した時間帯における相関値を直接波とみなし、直接波のピーク成分を求める。すなわち、ループゲイン推定部22は、所定レベル以上の相関値を算出した場合、その後所定時間帯t1の相関値をメモリ(不図示)に一時記憶し、所定時間帯t1の中で最も高レベルの相関値を抽出し、ピーク値a0とする。なお、所定レベルは、定常ノイズのレベルに応じて設定する。ピーク値を抽出する所定時間帯t1は、相関値算出の精度(疑似ノイズの符号長等)やHPF19の有無、およびカットオフ周波数等に応じて設定する。
When the loop
そして、ループゲイン推定部22は、最初に所定レベル以上の相関値を算出してから上記所定時間帯t1が経過した後に再び所定レベル以上の相関値を算出した場合、当該相関値を反射波とみなし、反射波のピーク成分を求める。上記と同様、ループゲイン推定部22は、所定レベル以上の相関値を算出した場合、その後所定時間帯t1の相関値をメモリに一時記憶し、最も高レベルの相関値を抽出し、ピーク値a1とする。以下、同様にして反射波のピーク値(a1,a2,・・・)を所定時間長t2だけ抽出する。なお、ここで言う所定時間長t2は、疑似ノイズの出力周期に相当する。なお、室内の残響時間がある程度判明している場合、時間t2は予め設定しておいてもよいし、ユーザが手動で入力するようにしてもよい。
When the loop
そして、ループゲイン推定部22は、抽出した直接波および反射波のピーク値の絶対値(|a1|,|a2|,・・・)を求め、各絶対値の総和からループゲインを推定する。このように、ループゲイン推定部22は、ハウリングに影響する直接波の帰還成分および反射波の帰還成分からループゲインを推定する処理を行うため、高精度にループゲインを推定することができる。第1の推定手法は、ハウリング発生に影響するのはピーク成分である場合が多いとみなし、直接波および反射波の各ピーク成分の相関値の和に基づいてループゲイン推定を行うものである。
Then, the loop
次に、第2の手法について図5を用いて説明する。図5は、相関の時間軸特性を模式的に表した図である。 Next, the second method will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram schematically showing the time axis characteristic of the correlation.
ループゲイン推定部22は、疑似ノイズを出力したタイミングから所定時間長t2が経過するまで、所定レベル以上の相関値を全て抽出し、これらの絶対値の総和を求める(積分値を求める)。なお、この場合の所定レベルも、定常ノイズのレベルに応じて設定する。所定時間長t2についても、疑似ノイズの出力周期に相当する。
The
このように、第2の手法は、直接波および間接波の全ての成分を総和することで高精度にループゲイン推定を行うものである。 As described above, the second method performs the loop gain estimation with high accuracy by summing all the components of the direct wave and the indirect wave.
次に、第3の手法について図6を用いて説明する。図6(A)は、相関の時間軸特性(絶対値)を示した図であり、同図(B)は、当該時間軸特性を模式化したものである。 Next, the third method will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a diagram showing the time-axis characteristic (absolute value) of the correlation, and FIG. 6B schematically shows the time-axis characteristic.
ループゲイン推定部22は、まず上記第1の手法で示したように、直接波のピーク値を抽出し、その絶対値|a0|を取得する。そして、ループゲイン推定部22は、当該ピークからさらに時間t3が経過したときの相関の絶対値|b0|を取得する。時間t3は、疑似ノイズを出力したタイミングから最初に相関のピークを算出するタイミングまでの時間(閉ループの遅延時間)で求められる。(この手法においては、タイマ21は必須である。)なお、絶対値|b0|は、最初のピークから時間t3が経過したタイミングの値に限らず、時間t3経過後で、かつその付近(例えば数十μsec前後)で最も相関の絶対値が大きいときの値としてもよい。そして、ループゲイン推定部22は、絶対値|a0|と絶対値|b0|の比(|b0|/|a0|)をループゲインと推定する。
The loop
第3の手法は、最初に直接波のピーク成分を抽出してから、さらに時間t3が経過したタイミング周辺の波形を、スピーカ3から出力された疑似ノイズが再度ループした直接波と判断し、ループゲインを推定するものである。
In the third method, after first extracting the peak component of the direct wave, the waveform around the timing when the time t3 has passed is determined as a direct wave in which the pseudo noise output from the
なお、第3の手法の変形例として、単に最初に抽出した直接波のピーク成分をループゲインとして推定してもよい。ハウリング発生に影響するのは直接波の成分が大きいため、簡易的にループゲインを推定することができる。 As a modification of the third method, the peak component of the direct wave extracted first may be estimated as the loop gain. Since the direct wave component has a large influence on the occurrence of howling, the loop gain can be easily estimated.
なお、上記第1の手法、第2の手法、第3の手法ともに、疑似ノイズの出力周期が音響伝達系におけるインパルス応答の収束時間よりも長く設定されているため、疑似ノイズを出力した後、次に疑似ノイズを出力するまで、ダミーノイズを出力し、無音区間を無くすようにしてもよい。常にノイズ音を出力することで、疑似ノイズが目立たなくなり、聴感上の違和感がなくなる。 In addition, since the output period of the pseudo noise is set to be longer than the convergence time of the impulse response in the acoustic transmission system in each of the first method, the second method, and the third method, after outputting the pseudo noise, Next, until the pseudo noise is output, dummy noise may be output to eliminate the silent section. By always outputting a noise sound, the pseudo noise becomes inconspicuous and there is no sense of incongruity in hearing.
以上のようにしてループゲイン推定部22が推定したループゲインは、ゲイン制御部23に出力される。ゲイン制御部23は、推定したループゲイン(以下、推定値と言う。)に応じて可変イコライザ13の抑制度合いを設定し、抑制処理を行う。以下、抑制度合いの設定の一例として、可変イコライザ13の周波数特性を設定する例について説明する。図7(A)は、可変イコライザ13の詳細な構成を示すブロック図である。
The loop gain estimated by the loop
同図(A)に示すように、可変イコライザ13は、ゲイン調整器51、加算器52、イコライザ(EQ)53、加算器54、およびゲイン調整器55を備えている。ゲイン調整器51は、ゲイン制御部23により設定されたゲインGaで入力信号を出力する。加算器52は、入力信号からゲイン調整器51の出力信号を減算し、EQ53に出力する。EQ53は、例えばノッチフィルタであり、イコライザカーブ(ノッチフィルタの中心周波数)は、ハウリング検出部9で検出したハウリング発生周波数で決定される。
As shown in FIG. 2A, the
加算器54は、ゲイン調整器51の出力信号とEQ53の出力信号を加算してゲイン調整器55に出力する。ゲイン調整器55は、ゲイン制御部23により設定され、全周波数帯域のゲインを調整するものであり、通常使用時は固定されており、主に後述の初期設定時におけるゲイン調整に使用される。加算器54の出力信号のゲインGoutは、EQ53のゲインをGeqとすると、
Gout=Ga+(1−Ga)×Geq=Geq+(1−Geq)×Ga
で表される。ゲイン制御部23は、ゲインGaを設定することにより、EQ53のかかり具合、すなわちイコライザの周波数特性を設定することになる。ここで、ゲイン制御部23は、ループゲイン推定部22から入力される推定値に応じてゲインGaを設定する。ゲインGaの特性は、記憶部24に記憶されており、ゲイン制御部23は、記憶部24からゲインGaの特性を読み出して設定する。
The
Gout = Ga + (1-Ga) × Geq = Geq + (1-Geq) × Ga
It is represented by The
例えば、同図(B)に示すように、推定値が所定のしきい値th1より大きくなった場合、推定値の上昇に比例してゲインGaが低下するような特性や、図8A)に示すように、推定値が所定のしきい値th2(th2>th1)を超えた場合、さらにゲインGaのゲイン低下度合いが大きくなるような特性や、図8(B)に示すように、推定値がしきい値th2を超えた場合、ゲインGaを固定とするような特性が記憶部24に予め記憶されている。なお、推定値の上昇とゲインGaの低下は、比例関係である必要はない。例えば、推定値の上昇に応じてゲインGaの低下度合いを緩やかに低減する態様であってもよい。
For example, as shown in FIG. 8B, when the estimated value is larger than the predetermined threshold th1, the characteristics such that the gain Ga decreases in proportion to the increase in the estimated value, or as shown in FIG. As shown in FIG. 8B, when the estimated value exceeds the predetermined threshold th2 (th2> th1), the characteristic that the gain reduction degree of the gain Ga further increases or the estimated value is A characteristic that the gain Ga is fixed when the threshold value th2 is exceeded is stored in the
上記ゲイン特性(しきい値th1、th2、および傾き(比例係数))は、記憶部24に記憶されているデフォルト値をそのまま設定してもよいが、設置環境に応じて初期設定を行うようにしてもよい。
For the gain characteristics (threshold values th1 and th2, and slope (proportional coefficient)), default values stored in the
初期設定を行う場合、ユーザは、操作部8を操作して、各値を初期設定する旨を指示する。すると、ゲイン制御部23は、ゲインGaを最大(Ga=1.0)としたままゲイン調整器55のゲインを最小値から徐々に上昇させてループゲインを増大させ、ハウリングを発生させる。あるいは、ゲイン調整器55のゲインは固定で、ユーザがマイク11をスピーカ3に近づけてハウリングを発生させる。
When performing the initial setting, the user operates the
ハウリング検出部9は、ハウリング発生を検出したとき、ハウリング発生を示す情報(ハウリング発生情報とする。)をゲイン制御部23に出力する。ゲイン制御部23は、ハウリング検出部9からハウリング発生情報を入力したとき、そのときの推定値を記憶部24に記憶しておく。この推定値を最大推定値とし、しきい値th2とする。その後、ゲイン制御部23は、ゲインGaを低下していき、ハウリング検出部9でハウリングを抑制したことを検出すると、そのときのゲインGaの値を限界ゲインとして、最大推定値と対応付けて記憶部24に記憶しておく。そして、推定値とゲインGaの関係が比例関係であるとすれば、抑制開始推定値(しきい値th1)は、ゲインGaが1となるときの推定値であるから、推定値とゲインGaの対応関係により演算で求められる。比例係数は、任意の値であってもよいが、ユーザがマイク11を移動させ、スピーカとの距離が異なる位置でもう1点の限界ゲインを測定することでも求められる。例えば、ユーザがマイク11を移動させ、操作部8を操作して2点目の測定を行う旨を指示すると、ゲイン制御部23は、ゲインGaを徐々に上昇させ、再びハウリングを発生させる。ゲイン制御部23は、ハウリングが発生する直前のゲインGaの値を2点目の限界ゲインとする。あるいは、マイク11をスピーカ3に近づけてハウリングを発生させ、ゲイン制御部23がゲインGaを低下させ、ハウリングを抑制したときのゲインGaの値を限界ゲインとする。そして、測定した2点の限界ゲインおよび推定値から比例係数が求められる。なお、しきい値th1は、実際にはある程度のマージンを見て、演算で求める値よりも若干低い値であることが望ましい。すなわち、演算により求められるしきい値をth1’とし、ある係数α(0<α≦1)を用いてth1=α×th1’とする。以上のようにして、図7(B)、図8(A)、図8(B)に示したゲイン特性が初期設定される。
When detecting howling, the howling
以上の様な初期設定手法は、スピーカとマイク間の距離が変化した場合に推定値が変化し、限界ゲインが推定値の変化に応じて比例変化すると仮定した場合の設定手法である。つまり、スピーカとマイクの相対角度が変化せずにスピーカとマイク間の距離が離れ、実際のループゲインが低下して限界ゲインが上昇するものと仮定した場合の手法である。 The initial setting method as described above is a setting method when it is assumed that the estimated value changes when the distance between the speaker and the microphone changes, and the limit gain changes in proportion to the change of the estimated value. That is, this is a method when it is assumed that the relative angle between the speaker and the microphone does not change, the distance between the speaker and the microphone is increased, the actual loop gain is decreased, and the limit gain is increased.
一方、図9(A)に示すように、実際には、スピーカとマイク間の距離が一定であっても、スピーカとマイク間の相対角度が変化した場合(マイクが角度方向に移動した場合)も、推定値が変化して限界ゲインが比例変化すると考えられる。すなわち、スピーカから放音される音声には指向性があるため、マイクがスピーカの放音軸から離れる場合もループゲインが低下して限界ゲインが上昇すると考えられる。ただし、音声の指向性は、高域(例えば10kHz以上)は鋭く、中低域は鈍い。したがって、角度方向にマイクが移動した場合、中低域は高域ほどループゲインが低下せず、高域と中低域ではループゲインの変化に差が生じる。よって、高域だけの疑似ノイズを用いて推定値を算出すると、角度方向における推定値の変化に対する限界ゲインの変化は、距離方向の変化よりも小さくなると考えられる。そこで、以下の様にゲイン特性を初期設定する手法が考えられる。 On the other hand, as shown in FIG. 9A, when the relative angle between the speaker and the microphone actually changes even when the distance between the speaker and the microphone is constant (when the microphone moves in the angular direction). However, it is considered that the estimated value changes and the limit gain changes proportionally. That is, since the sound emitted from the speaker has directivity, it is considered that the loop gain decreases and the limit gain increases even when the microphone moves away from the sound output axis of the speaker. However, the directivity of the voice is sharp in the high range (for example, 10 kHz or more) and dull in the mid-low range. Therefore, when the microphone moves in the angular direction, the loop gain does not decrease in the middle and low range as the high range, and there is a difference in the change of the loop gain in the high and middle and low ranges. Therefore, when the estimated value is calculated using pseudo noise only in the high frequency range, it is considered that the change in the limit gain with respect to the change in the estimated value in the angular direction is smaller than the change in the distance direction. Therefore, a method for initially setting the gain characteristics can be considered as follows.
この例におけるゲイン特性の初期設定手法では、図9(A)に示すように、マイクの位置が異なる3点で測定処理を行うものである。なお、同図(A)の例では、説明を容易にするために、スピーカの放音軸上の2点(A点とB点)、距離が一定である2点(A点とC点)で測定する例を示すが、C点については、スピーカの放音軸上以外の位置であればどの位置であってもよい。 In the initial setting method of the gain characteristic in this example, as shown in FIG. 9A, measurement processing is performed at three points with different microphone positions. In the example of FIG. 2A, for ease of explanation, two points (points A and B) on the sound output axis of the speaker, and two points (points A and C) having a constant distance are used. In the example shown in Fig. 4, the point C may be any position as long as the position is not on the sound output axis of the speaker.
まず、ユーザが操作部8を用いて初期設定指示を行い、1点目(A点とする。)の測定開始を指示すると、ゲイン制御部23は、ゲインGaを最大(Ga=1.0)としたままゲイン調整器55のゲインを最小値から徐々に上昇させてループゲインを増大させ、ハウリングを発生させる。または、ゲインGaを固定として、ユーザがマイク11をスピーカ3に近づけ、ハウリングを発生させる。
First, when the user issues an initial setting instruction using the
ゲイン制御部23は、ハウリング検出部9からハウリング発生情報を入力したとき、ゲインGaを低下していき、ハウリング検出部9でハウリングを抑制したことを検出すると、そのときのゲインGaを限界ゲインGAとして記憶部24に記憶しておく。また、そのときの推定値XA、およびスピーカ3とマイク11間の距離rAを求め、記憶部24に記憶しておく。スピーカ3とマイク11間の距離は、タイマ21を用いて閉ループの遅延時間と音速から求められる。なお、距離を求める前に、予めスピーカ3とマイク11を密接(距離ゼロと)させて遅延時間を求め、距離ゼロにおける遅延時間を音響空間による遅延以外の遅延時間(装置内遅延時間)とし、測定した遅延時間と装置内遅延時間との差分を閉ループの遅延時間としてもよい。
When the howling occurrence information is input from the howling
この例における初期設定では、以上の様な測定処理を残るB点およびC点でも行う。すなわち、A点での測定後、ユーザは操作部8を用いて2点目(B点とする。)の測定開始を指示する。ゲイン制御部23は、上記と同様に、B点における限界ゲインGB、そのときの推定値XB、スピーカ3とマイク11間の距離rBを求め、記憶部24に記憶しておく。その後、ユーザは操作部8を用いて3点目(C点とする。)の測定開始を指示し、ゲイン制御部23はC点における限界ゲインGC、そのときの推定値XC、スピーカ3とマイク11間の距離rC(rAの値をそのまま用いてもよい。)を求め、記憶部24に記憶しておく。
In the initial setting in this example, the above measurement process is also performed at the remaining points B and C. That is, after the measurement at point A, the user uses the
以上の様にして測定したそれぞれの位置における限界ゲイン、推定値、距離の関係は、図9(B)および図9(C)に示すグラフのようになる。 The relationship between the limit gain, the estimated value, and the distance at each position measured as described above is as shown in the graphs of FIGS. 9B and 9C.
A点とB点は、スピーカ3の放音軸上であるため、距離の変化による推定値の変化は、高域と中低域とで同様の特性を有し、推定値と限界ゲインの関係は最も急峻な傾き(この傾きをaとする。)を有すると考えられる。一方、A点とC点は、スピーカ3との距離が同じであり、角度方向に移動しただけであるため、高域の推定値の変化ほど中低域のループゲインが変化しないため、推定値と限界ゲインの関係は最も緩やかな傾き(この傾きをbとする。)を有すると考えられる。
Since the points A and B are on the sound output axis of the
したがって、同図(C)に示すA点およびB点を結ぶ直線(Ga=aX+a0)上、およびA点とC点を結ぶ直線(Ga=bX+b0)上の各点におけるゲインの値以下ではハウリングが発生せず、各直線上のゲインの値を超えるとハウリングが発生すると考えられる。よって、同図(D)に示すように、各推定値において、最小の限界ゲインの値をゲイン特性として設定すれば、距離方向の変化および角度方向の変化の両方に対応したゲイン特性を設定することができる。なお、上限ゲインGmaxは、最大値(Ga=1)であってもよいし、ユーザが操作部8を用いて手動設定してもよい。
Therefore, howling occurs below the gain values on the straight line (Ga = aX + a0) connecting the points A and B and the straight line connecting the points A and C (Ga = bX + b0) shown in FIG. It does not occur, and howling occurs when the gain value on each straight line is exceeded. Therefore, as shown in FIG. 4D, if the minimum limit gain value is set as the gain characteristic in each estimated value, the gain characteristic corresponding to both the change in the distance direction and the change in the angle direction is set. be able to. The upper limit gain Gmax may be a maximum value (Ga = 1) or may be manually set by the user using the
ただし、A点とC点を結ぶ直線の切片b0の値は、同図(E)に示すように、通常使用時に測定される推定値と距離に応じて変化させるものとする。すなわち、切片b0は、同図(B)に示した距離と推定値との関係(X=(XB−XA/rB−rA)r+X0)、およびb0=Ga−bXの関係から、推定値Xと距離rの関数として表すことができる。したがって、通常使用時に測定される推定値Xと距離rによって、切片b0を変更する。その結果、距離が近くなるほど切片b0が小さくなり、限界ゲインが小さくなるようにゲイン特性を設定するものである。 However, the value of the intercept b0 of the straight line connecting the points A and C is changed in accordance with the estimated value and distance measured during normal use, as shown in FIG. That is, the intercept b0 is obtained from the relationship between the distance and the estimated value (X = (XB−XA / rB−rA) r + X0) and the relationship b0 = Ga−bX shown in FIG. It can be expressed as a function of the distance r. Therefore, the intercept b0 is changed by the estimated value X and the distance r measured during normal use. As a result, the gain characteristic is set so that the intercept b0 becomes smaller and the limit gain becomes smaller as the distance becomes shorter.
なお、上述の設定手法は、全てスピーカが1つである場合の例を示したが、スピーカが複数ある場合、それぞれのスピーカについて同じ測定を行う。ゲイン制御部23は、測定した結果、推定値が最も大きいスピーカで求められたゲイン特性を設定する、または距離が最も近いスピーカで求められたゲイン特性を設定する。
In the above setting method, an example in which there is one speaker is shown. However, when there are a plurality of speakers, the same measurement is performed for each speaker. As a result of the measurement, the
なお、図10(A)に示すように、スピーカの放音軸上の2点以外(C点)をA点およびB点と距離の異なる位置に設定した場合、図10(B)に示すように、距離と推定値の関係におけるA点およびB点を結ぶ直線上にC点で測定した距離の値をプロットしたC’点を求め、そのときの推定値XC’を求める。そして、図10(C)に示すように、推定値距離とゲインの関係におけるA点およびB点を結ぶ直線上に推定値XC’を代入し、限界ゲインGC’を求める。これにより、距離が同一で角度方向に移動した2点(C点およびC’点)を定めることができ、ゲイン特性を設定することができる。 As shown in FIG. 10A, when the points other than the two points (C point) on the sound output axis of the speaker are set at positions different from the points A and B, as shown in FIG. 10B. Then, C ′ point obtained by plotting the distance value measured at point C on the straight line connecting points A and B in the relationship between the distance and the estimated value is obtained, and the estimated value X C ′ at that time is obtained. Then, as shown in FIG. 10C, the estimated value X C ′ is substituted on the straight line connecting the points A and B in the relationship between the estimated value distance and the gain, and the limit gain G C ′ is obtained. As a result, two points (point C and point C ′) having the same distance and moved in the angular direction can be determined, and gain characteristics can be set.
ゲイン制御部23は、以上のようにして設定したゲインGaの特性に応じて、通常使用時には、ループゲイン推定部22から入力される推定値(および距離)に応じてゲインGaを変化させる。
The
ゲインGaを変化させると、可変イコライザ13の周波数特性は、図7(C)に示すような特性を示す。同図(C)に示すように、ゲインGaが最大(=1.0)であれば、Gout=Gaとなり、EQ53はまったく寄与せず、全周波数においてゲイン1(フラットな特性)となる。ゲインGaを最小(例えば0)とすると、Gout=Geqとなり、EQ53の周波数特性がそのまま可変イコライザ13の周波数特性となる。ゲインGaを0〜1の間で変化させると、EQ53の周波数特性からフラットな特性まで変化することになる。すなわち、ゲイン制御部23が推定値に応じてゲインGaを変化させることで、可変イコライザ13のイコライザ特性を変化させることになる。
When the gain Ga is changed, the frequency characteristic of the
なお、図11(A)や図11(B)に示すように、一旦設定したゲインGaの特性において再びハウリングが発生した時は、全体の特性を所定値(例えば3dB)だけ低い値に設定する、またはハウリングが抑制されるまでゲインGaを低下させ、設定したゲイン特性を更新するようにしてもよいし、ゲイン調整器55のゲインを低くし、全周波数帯域において一律にゲインを低下させるようにしてもよい。
As shown in FIGS. 11A and 11B, when howling occurs again in the gain Ga characteristic that has been set once, the entire characteristic is set to a value that is lower by a predetermined value (for example, 3 dB). Alternatively, the gain Ga may be decreased until the howling is suppressed, and the set gain characteristic may be updated, or the gain of the
次に、EQ53のイコライザカーブ(フィルタ係数)の設定手法について説明する。EQ53の特性も、ハウリング検出部9の検出結果によって設定される。ここでは、EQ53が所定周波数のゲインを低下させるノッチフィルタとして機能する場合の例について説明する。上述したようにハウリング検出部9は、ハウリングが発生したことを検出すると、ハウリングが発生している周波数を検出し、ハウリング発生情報に周波数の情報を含めて出力する。ゲイン制御部23は、ハウリング発生情報をハウリング検出部9から入力し、ハウリングが発生している周波数に応じてEQ53の中心周波数F1を設定する。複数の周波数においてハウリングが発生している場合は、複数の中心周波数を設定する(図12(C)を参照。)。複数の周波数を抑制する場合、可変イコライザ13を複数段設け、それぞれのゲインGaおよび中心周波数を設定する。設定したEQ53の中心周波数は、記憶部24に記憶しておく。なお、バンド幅(Q値)については、任意である。ゲイン制御部23は、以上のようにして決定したEQ53の中心周波数を記憶部24から読み出し、推定値の上昇に応じてゲインGaを低下させ、イコライザのかかり具合を制御する。
Next, an equalizer curve (filter coefficient) setting method for EQ53 will be described. The characteristic of
なお、ハウリング検出部9の検出手法はどの様なものであってもよいが、例えば以下の様にして行う。すなわち、ハウリング検出部9は、マイク11から入力した信号を周波数領域の信号に変換(FFT)し、FFT後の信号を複数フレーム分保持する。そして、各周波数成分の信号が所定レベル以上で、かつ所定時間以上継続した状態となった場合に、その周波数においてハウリングが発生していると判断する。なお、ハウリング検出部9は、楽器や声の定常的な音声(バイオリンの音等)とハウリングとを区別すべく、所定レベル以上で、かつ所定時間以上継続する周波数成分を検出した場合、その周波数に対して倍音成分の有無を判断し、倍音成分が無い場合にのみハウリングが発生していると判断する。
The detection method of the howling
図12を参照して、上述のしきい値およびイコライザカーブの設定(記憶処理)、および推定値の入力に応じてゲインを制御する抑制処理についてのまとめを説明する。 A summary of the threshold value and equalizer curve setting (storage process) and the suppression process for controlling the gain according to the input of the estimated value will be described with reference to FIG.
図12(A)に示すように、ハウリングが1度も発生していないとき、EQ53の特性は、全周波数においてゲイン1(フラットな特性)となる。ここで、ハウリング発生情報が入力されると、同図(B)に示すように、ハウリング発生周波数にEQ53の中心周波数F1が設定される。この場合、同図(B)の1点破線に示すイコライザカーブがEQ53に設定される。この時の推定値が最大推定値(図8(A)のゲイン特性を設定する場合、しきい値th2となる。)として設定される。ゲイン制御部23は、最大推定値と中心周波数F1を記憶部24に記憶する。
As shown in FIG. 12A, when no howling has occurred, EQ53 has a gain of 1 (flat characteristic) at all frequencies. Here, when howling occurrence information is input, the center frequency F1 of EQ53 is set as the howling occurrence frequency, as shown in FIG. In this case, the equalizer curve indicated by the one-dot broken line in FIG. The estimated value at this time is set as the maximum estimated value (when the gain characteristic of FIG. 8A is set, it becomes the threshold value th2). The
そして、ゲイン制御部23は、記憶部24に記憶されている所定のゲイン特性(例えば図8(A)や図9(D)で示した特性)を読み出す。または、ゲイン制御部23は、ハウリングが抑制されるまでゲインGaを低下させ、ハウリングが抑制されたときのゲイン値を記憶部24に記憶しておいてもよい。結果、図12(B)の実線に示す周波数特性が、可変イコライザ13の全体の周波数特性として設定される。以後、ゲイン制御部23は、ループゲイン推定部22から入力されるその時々の推定値に応じてゲイン調整器51のゲインを変更し、イコライザのかかり具合を制御する。
Then, the
このような抑制処理を行っていても、再びハウリングの発生を検出する場合がある。この場合、ゲイン制御部23は、以下の様な処理を行う。まず、過去に検出した周波数と異なる周波数においてハウリングが発生していることを示すハウリング発生情報が入力されると、同図(C)に示すように、新たなハウリング発生周波数に別のEQの中心周波数F2を設定する。このとき、既に記憶部24に記憶済のEQ53の中心周波数F1、およびゲイン値は固定とする。この場合、イコライザ全体の周波数特性としては、同図(C)の1点破線に示す特性が設定される。そして、ゲイン制御部23は、上述と同様のゲイン特性、またはハウリングが抑制されるまで、中心周波数F2が設定された可変イコライザのゲインを低下させ、ハウリングが抑制されたときのゲイン値を記憶部24に記憶しておく。
Even if such suppression processing is performed, the occurrence of howling may be detected again. In this case, the
なお、新たにハウリングが発生したときの推定値は、上述の最大推定値と異なる場合もあるし、同一である場合もある。また、抑制開始推定値(しきい値th1)も、各段の可変イコライザ13において共通であっても異なっていてもよい。異なる場合は、それぞれの最大推定値および抑制開始推定値を記憶部24に記憶しておく。
Note that the estimated value when a new howling occurs may be different from the above-described maximum estimated value or may be the same. Also, the suppression start estimated value (threshold value th1) may be common or different in each stage of the
以後、ゲイン制御部23は、ループゲイン推定部22から入力される推定値に応じて、複数の帯域においてイコライザのかかり具合を制御する。
Thereafter, the
また、同図(D)に示すように、既に設定されている周波数と同じ周波数(例えば周波数F1)においてハウリングが発生した場合、その周波数F1におけるゲインをさらに低下させる。すなわち、図11(A)または図11(B)で示したように、ゲインGaを所定値(例えば3dB)だけ低い値に設定する。あるいは、ハウリングが抑制されるまでゲインGaをより低い値に変更する。 Further, as shown in FIG. 4D, when howling occurs at the same frequency (for example, frequency F1) as the already set frequency, the gain at the frequency F1 is further reduced. That is, as shown in FIG. 11A or FIG. 11B, the gain Ga is set to a value lower by a predetermined value (for example, 3 dB). Alternatively, the gain Ga is changed to a lower value until howling is suppressed.
なお、図11(A)または図11(B)に示すように、ゲインGaを低い値に変更すると、抑制開始推定値であるしきい値th1も、より低い値に変更される。また、図11(B)において、しきい値th2はそのままでゲインGa全体を下げる(破線の特性)ようにしてもよいし、変更前のしきい値th2の時のゲインGaを維持するように、しきい値th2を小さくしてもよい。 As shown in FIG. 11A or 11B, when the gain Ga is changed to a low value, the threshold th1 that is the estimated suppression start value is also changed to a lower value. Further, in FIG. 11B, the threshold value th2 may be left as it is, and the entire gain Ga may be lowered (characteristic of the broken line), or the gain Ga at the threshold value th2 before the change may be maintained. The threshold value th2 may be reduced.
なお、しきい値th2より大きい推定値においてハウリングが発生した場合は、ゲイン調整器55で全周波数帯域においてゲインを抑制する設定を行うか、図11(C)のように推定値がしきい値th2を超えた場合にゲインGaを固定とする特性を設定している場合、しきい値th2を大きい値に変更する設定を行う。
If howling occurs at an estimated value greater than the threshold th2, the
次に、図13は、通常使用時におけるゲイン特性変更動作を示すフローチャートである。ゲイン制御部23は、ハウリング検出部からハウリング発生情報を入力するとこの動作を開始する。まず、ゲイン制御部は、ハウリング発生情報に含まれる周波数を検出する(s51)。
Next, FIG. 13 is a flowchart showing a gain characteristic changing operation during normal use. The
ゲイン制御部23は、過去に検出した周波数と異なる周波数においてハウリング発生を検出した場合、または最初にハウリング発生を検出した場合(s52→Yes)、EQ53の中心周波数を設定する(s53)。そして、ゲイン制御部23は、ゲインGaの特性を設定する(s54)。例えば、図8(A)や図9(D)に示したようなゲイン特性を設定する。設定したゲインGaの特性は、記憶部24に記憶しておく。なお、このときのゲイン特性は、後述の図14に示す記憶処理で決定してもよい。
When the howling occurrence is detected at a frequency different from the frequency detected in the past or when the howling occurrence is first detected (s52 → Yes), the
一方、s52の処理において、過去に検出した周波数と同じ周波数であればs53およびs54の処理は通過し、ゲイン特性の変更を行う(s55)。例えば、ゲインGaを全体として3dBだけ低下させる特性に変更する(図11(A)または図11(B)を参照)。以後、ゲイン制御部23は、記憶処理において記憶部24に記憶したゲインGaの特性を記憶部24から読み出し、ループゲイン推定部22から入力される推定値に応じて可変イコライザ13のゲイン調整器51のゲインを調整する。
On the other hand, in the processing of s52, if the frequency is the same as the frequency detected in the past, the processing of s53 and s54 is passed and the gain characteristic is changed (s55). For example, the gain Ga is changed to a characteristic that reduces the gain Ga as a whole by 3 dB (see FIG. 11A or FIG. 11B). Thereafter, the
次に、図14は、ゲインGaの特性の設定手法の他の態様を示す記憶処理の動作を示すフローチャートである。ゲイン制御部23は、ハウリング検出部からハウリング発生情報を入力するとこの動作を開始する。まず、ゲイン制御部23は、現在入力されている推定値を最大推定値として記憶する(s11)。なお、既に最大推定値が記憶部24に記憶されている場合はこの処理を無視する。ただし、現在入力されている推定値が既に記憶されている最大推定値よりも大きい場合、現在入力されている推定値に更新する。その後、ゲイン制御部23は、ハウリング発生情報に含まれる周波数を検出する(s12)。
Next, FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the storage process showing another aspect of the gain Ga characteristic setting method. The
ここで、ゲイン制御部23は、過去に検出した周波数と異なる周波数においてハウリング発生を検出した場合、または最初にハウリング発生を検出した場合(s13→Yes)、EQ53の中心周波数を設定する(s14)。過去に検出した周波数と同じ周波数であればs14の処理は通過する。
Here, when the howling occurrence is detected at a frequency different from the frequency detected in the past or when the howling occurrence is first detected (s13 → Yes), the
そして、ゲイン制御部23は、可変イコライザ13のゲイン調整器51のゲインを低下させる(s15)。1ステップにおけるゲイン低下量はどの様な値であってもよいが、例えば−3dBとする。その後、ゲイン制御部23は、ハウリングが抑制されたか否か(ハウリング検出部9からハウリング発生情報が入力されなくなったか)を判断する(s16)。ハウリングが抑制されていなければ、再びゲイン調整器51のゲインを低下させる(s16→s15)。ゲイン制御部23は、ハウリングが抑制された場合、そのときのゲイン値を記憶部24に記憶しておく(s17)。そして、s11において記憶した最大推定値およびs17において記憶したゲイン値から抑制開始推定値を算出し、記憶部24に記憶する(s18)。なお、既にゲイン値やしきい値th1が記憶部24に記憶されている場合は、これらの値を更新する。
Then, the
以後、ゲイン制御部23は、記憶処理において記憶部24に記憶したしきい値th1、最大推定値、およびゲイン値を記憶部24から読み出し、ループゲイン推定部22から入力される推定値に応じて可変イコライザ13のゲイン調整器51のゲインを調整する。すなわち、ゲイン制御部は、そのときの推定値に応じて、イコライザのかかり具合を制御する抑制処理を行う。抑制処理においてハウリング発生情報が入力された場合は、再び記憶処理の動作を行う。
Thereafter, the
以上のようにして、ハウリング防止装置は、閉ループのゲインを推定し、推定したループゲインに応じたイコライザ特性で音声信号を抑制することにより、ハウリング発生を未然に防止することができる。また、ハウリング防止装置1は、推定したループゲインに基づいてイコライザ特性が自動設定されるため、熟練した技能を必要とせず、音響空間の環境変化に応じてハウリングの発生を的確に防止することができる。 As described above, the howling prevention apparatus can prevent the howling from occurring by estimating the closed loop gain and suppressing the audio signal with the equalizer characteristic corresponding to the estimated loop gain. In addition, the howling prevention device 1 does not require skilled skills because the equalizer characteristics are automatically set based on the estimated loop gain, and can accurately prevent the occurrence of howling according to the environmental change of the acoustic space. it can.
なお、図1において、ゲイン制御部23は、疑似ノイズ用ボリューム18のゲインも抑制するように指示する。ただし、必ず疑似ノイズ相関の最初のピークを検出できるように、所定値以上のゲインを保持するものとする。この所定値については、予め実験室等で測定した値を用いてもよいし、設置環境において実際の使用時より前にテストを行い、相関のピークを算出できる限界のゲインを求め、ある程度のマージンを見た値を設定してもよい。
In FIG. 1, the
なお、M系列発生器15が生成する疑似ノイズのパターンを複数用意しておき、これらのパターンを切り替えるようにしてもよい。例えば、マイク毎(入力チャンネル毎)に疑似ノイズのパターンを切り替えることで、複数のマイクを同時に使用する場合であっても、互いの疑似ノイズが干渉することなく、高精度に相関を算出することができる。マイク毎に個別に閉ループのループゲインを推定することができるため、複数のマイクを同時に使用した場合であっても好適にハウリングを防止することができる。
Note that a plurality of pseudo noise patterns generated by the M-
特に、疑似ノイズとしてGold系列を用いる場合、符号生成回路(シフトレジスタ)のタップ位置を切り替えることにより、多種類の符号系列を生成することが可能であるため、大規模なPAシステムにも対応することができる。 In particular, when a Gold sequence is used as the pseudo-noise, it is possible to generate many types of code sequences by switching the tap position of the code generation circuit (shift register), so that it is compatible with a large-scale PA system. be able to.
なお、上述の実施形態では、可変イコライザ13がイコライザを有し、ゲイン制御部23が推定したループゲインに応じてイコライザ特性を設定する例を示したが、単にゲイン調整だけの構成を備え、抑制度合いとして全周波数帯域におけるゲインを制御する態様であってもよい。
In the above-described embodiment, the
1−ミキサ
3−スピーカ
5−演算部
7−疑似ノイズ重畳部
8−操作部
9−ハウリング検出部
11−マイク
1-mixer 3-speaker 5-calculation unit 7-pseudo-noise superimposing unit 8-operation unit 9-howling detection unit 11-microphone
Claims (6)
疑似ノイズを生成するノイズ生成部と、
前記入力部が入力した音声信号に前記疑似ノイズを重畳して増幅系統に出力する重畳部と、
前記入力部が入力した音声信号と前記ノイズ生成部が生成する疑似ノイズの相関を求める相関計算器と、
前記相関計算器が算出した相関値から、閉ループのゲインを推定するループゲイン推定部と、
前記ループゲイン推定部が推定したゲインの値である推定値に応じた抑制度合いで前記入力部が入力した音声信号を抑制する抑制部と、
ハウリング発生の有無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とき、前記推定値に応じた抑制度合いを強く設定する制御部と、
を備え、
前記ハウリング検出部は、ハウリングが発生している周波数を検出し、
前記抑制部は、前記音声信号を抑制するイコライザを有し、
前記抑制度合いは、前記イコライザの周波数特性を示す情報であり、
前記制御部は、前記ハウリング検出部が検出した周波数を抑制するように、前記抑制部に設定し、前記抑制部のイコライザの周波数特性を制御するハウリング防止装置。 An input unit for inputting an audio signal picked up by the sound pickup unit ;
A noise generator that generates pseudo noise;
A superimposing unit that superimposes the pseudo noise on the audio signal input by the input unit and outputs it to an amplification system;
A correlation calculator for obtaining a correlation between the audio signal input by the input unit and the pseudo noise generated by the noise generation unit;
A loop gain estimator for estimating a closed-loop gain from the correlation value calculated by the correlation calculator;
A suppression unit that suppresses the audio signal input by the input unit with a suppression degree according to an estimated value that is a gain value estimated by the loop gain estimation unit;
A howling detection unit for detecting the presence or absence of howling;
When the howling detection unit detects howling, a control unit that strongly sets a degree of suppression according to the estimated value;
Equipped with a,
The howling detection unit detects a frequency at which howling occurs,
The suppression unit includes an equalizer that suppresses the audio signal;
The degree of suppression is information indicating the frequency characteristics of the equalizer,
The said control part is the howling prevention apparatus which sets to the said suppression part and controls the frequency characteristic of the equalizer of the said suppression part so that the frequency which the said howling detection part detected may be suppressed .
疑似ノイズを生成するノイズ生成部と、
前記入力部が入力した音声信号に前記疑似ノイズを重畳して増幅系統に出力する重畳部と、
前記入力部が入力した音声信号と前記ノイズ生成部が生成する疑似ノイズの相関を求める相関計算器と、
前記相関計算器が算出した相関値のピークに基づいて、閉ループのゲインを推定するループゲイン推定部と、
前記ループゲイン推定部が推定したゲインの値である推定値に応じた抑制度合いで前記入力部が入力した音声信号を抑制する抑制部と、
ハウリング発生の有無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とき、前記推定値に応じた抑制度合いを強く設定する制御部と、
を備えたハウリング防止装置。 An input unit for inputting an audio signal picked up by the sound pickup unit ;
A noise generator that generates pseudo noise;
A superimposing unit that superimposes the pseudo noise on the audio signal input by the input unit and outputs it to an amplification system;
A correlation calculator for obtaining a correlation between the audio signal input by the input unit and the pseudo noise generated by the noise generation unit;
A loop gain estimator for estimating a gain of a closed loop based on a peak of a correlation value calculated by the correlation calculator;
A suppression unit that suppresses the audio signal input by the input unit with a suppression degree according to an estimated value that is a gain value estimated by the loop gain estimation unit;
A howling detection unit for detecting the presence or absence of howling;
When the howling detection unit detects howling, a control unit that strongly sets a degree of suppression according to the estimated value;
Howling prevention device equipped with.
前記推定値に対する前記抑制度合いの特性を初期設定する指示を受け付ける操作部と、を備え、
前記制御部は、前記操作部で前記初期設定の指示を受け付けると、
前記抑制部の抑制度合いを変更してハウリングを抑制することができる限界の抑制度合いを測定するとともに、そのときの前記推定値、および前記距離を入力する測定処理を、複数の点において実行し、
複数の測定処理において測定された前記限界の抑制度合い、推定値、および距離に基づいて前記特性を算出する初期設定処理を行う請求項1〜3のいずれかに記載のハウリング防止装置。 Distance measuring means for measuring the distance between the speaker and the microphone;
An operation unit that receives an instruction to initially set the characteristics of the degree of suppression with respect to the estimated value,
When the control unit receives an instruction for the initial setting through the operation unit,
While measuring the degree of suppression of the limit that can suppress howling by changing the degree of suppression of the suppression unit, the estimated value at that time, and the measurement process to input the distance is executed at a plurality of points,
The howling prevention apparatus in any one of Claims 1-3 which perform the initial setting process which calculates the said characteristic based on the suppression degree of the said limit measured in several measurement processes, an estimated value, and distance.
前記記憶処理において記憶した推定値と抑制度合いを読み出し、前記ループゲイン推定部から入力されている推定値に応じて、前記抑制部に設定する抑制度合いを制御する請求項1〜5のいずれかに記載のハウリング防止装置。 When the howling detection unit detects howling, the control unit stores an estimated value at that time, and sets the suppression unit to suppress the audio signal and suppress howling, and the howling detection unit When it is detected that howling is suppressed, a storage process for storing the degree of suppression of the suppression unit when howling is suppressed is executed.
It reads the estimated value and the suppression level stored in the storage process, in accordance with the estimated value being input from the loop gain estimation unit, to any one of claims 1 to 5 for controlling the suppression level to be set to the suppressing unit The howling prevention apparatus of description.
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