CN102474682A

CN102474682A - 啸声消除器

Info

Publication number: CN102474682A
Application number: CN2010800321341A
Authority: CN
Inventors: 田中良
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2030-07-14
Also published as: CN102474682B; US20120114141A1; WO2011007812A1; JP2011024071A; US8995682B2; EP2456232B1; EP2456232A1; JP5278219B2; EP2456232A4

Abstract

一种啸声消除器，其适用于具有扬声器和第一、第二麦克风的声系统。扬声器和第一麦克风形成第一声反馈回路；扬声器和第二麦克风形成第二声反馈回路。啸声消除器包括以下列方式执行抑制处理的啸声控制装置：对在第一和第二麦克风所拾取的每个声音信号中可能发生啸声的频率成分进行检测；基于每个频率来对第一和第二麦克风所拾取的声音信号中检测到的频率成分进行相互比较并检测出具有较大功率的频率成分；根据比较结果，抑制由第一和第二麦克风所拾取的声音信号的至少一个中的具有较大功率的频率成分。

Description

啸声消除器

技术领域

本发明涉及对发生在声反馈回路中的啸声进行抑制的啸声消除器。

背景技术

在提供了扬声器和麦克风的预定空间中形成声反馈系统、并且形成了一个由麦克风拾取的声音信号从扬声器发出并且该声音信号再次被麦克风拾取的回路的的情况下，存在随着特定频率的信号的回路增益超过1而出现的啸声的问题。为了抑制啸声，已提出了多种消除器(例如，参考专利文献1)。

专利文献1中，具有多个陷波滤波器的啸声消除器被连接在麦克风与设置在麦克风后级的放大器之间。当检测到发生啸声的频率成分时，啸声消除器将陷波滤波器分配给所检测到的频率，从而抑制啸声。

相关技术文献：

专利文献

[专利文献1]JP-A-2008-017244

发明内容

所要解决的问题

专利文献1公开了在提供有一个麦克风和一个扬声器的回路中抑制啸声的情况。因此，当将陷波滤波器简单地分配到检测到啸声的频率时，能够抑制啸声。

然而，对于布置有多个麦克风并将这些麦克风所拾取的声音信号合成并从扬声器发出的情况，要针对每个麦克风来配置声反馈回路。因此无法简单地确定出啸声发生在哪个声反馈回路(麦克风所拾取的声音信号)。

在这种情况下，通常将专利文献1的啸声消除器连接到每个麦克风的后级。随后，当在任何一个声反馈回路中发生啸声时，连接到各个麦克风后级的所有啸声消除器都将陷波滤波器分配给与发生啸声的频率成分相同的各个频率。

因此，即使在未发生啸声的声反馈回路中也会对检测到啸声的频率成分进行抑制。也就是说，在未发生啸声的声反馈回路中，抑制了原本不应被抑制的频率成分。

由此，本发明的一个目的是提供一种啸声消除器，在将多个麦克风所拾取的声音信号进行合成而获得的合成声音信号从扬声器发出的环境下，该啸声消除器能够只针对麦克风所拾取的发生了啸声的声音信号来衰减发生啸声的频率成分。

解决问题的手段

为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种啸声消除器，其适用于具有一个扬声器和多个麦克风的声系统。由扬声器和各个麦克风形成了多个声反馈回路。该啸声消除器包括啸声抑制单元，该啸声抑制单元执行以下抑制处理：对在各个麦克风所拾取到的每个声音信号中可能发生啸声的频率成分进行检测；基于频率来对由各麦克风所拾取到的声音信号中的所检测出的频率成分进行相互比较并检测出具有最大功率的频率成分；以及对包括具有最大功率的频率成分的声音信号中的该具有最大功率的频率成分进行抑制。

优选的，所述啸声抑制单元包括：啸声可能性检测单元，其对各麦克风所拾取到的每个声音信号中可能发生啸声的频率成分进行检测；以及啸声确定单元，其基于频率来对啸声可能性检测单元所检测到的各声音信号的频率成分进行相互比较，并基于频率来确定出具有最大功率的频率成分。根据啸声确定单元的确定结果，所述啸声抑制单元在包括所确定的频率成分的声音信号中嵌入用于抑制该频率成分的陷波滤波器。

优选的，当各麦克风所拾取的每个声音信号中频率成分的功率具有预定值或更大值时，所述啸声可能性检测单元检测出功率为所述预定值或更大值的频率成分来作为可能发生啸声的频率成分。

优选的，在用于将所述多个麦克风输出的声音信号进行合成的多个合成单元与所述多个麦克风之间分别提供多个所述啸声抑制单元。

优选的，啸声抑制单元重复执行抑制处理。

发明效果

本发明的啸声消除器能够在具有多个声反馈回路的声反馈系统中仅对声音信号的发生了啸声的频率成分进行抑制。因此该啸声消除器能够防止对本不应被抑制的频率成分进行抑制。

附图说明

图1是示出根据第一示例实施例的声系统的功能和构造的框图。

图2(A)和图2(B)示出了可能发生啸声的频率成分的示例。

图3是示出啸声抑制处理的流程图。

图4是示出根据第二示例实施例的声系统的功能和构造的框图。

具体实施方式

[第一示例实施例]

参考图1和图2(A)及图2(B)来描述根据第一示例实施例的具有啸声消除器10的声系统100A。图1是示出声系统的功能和构造的框图。如图1所示，声系统100A包括麦克风M1、麦克风M2、啸声消除器10、加法器3、放大器4以及扬声器S。

在声系统100A中，由麦克风M1和麦克风M2拾取的声音信号(以下也称作声音拾取信号)在加法器3中相加，将相加得到的声音信号在放大器4中被放大并将放大了的信号输出到扬声器S。此时在声系统100A中，由于扬声器S与麦克风M1、M2之间的排布位置的关系或者由于扬声器和麦克风所布置的环境而形成了多个声反馈回路，在这些声反馈回路中，麦克风M1和麦克风M2再次对扬声器S所发出的声音进行拾取。因此在声系统100A中，由于在麦克风M1和麦克风M2所拾取的声音信号中包括了从扬声器S发出的声音信号(其中包括了由麦克风M1和麦克风M2所拾取的声音信号)，所以由麦克风M1和麦克风M2所拾取的声音信号被放大器4反复放大，从而根据不同环境而可能加强了某特定的频率成分。结果该特定频率的回路增益超过1，从而发生啸声。因此在声系统100A中，啸声消除器10执行啸声抑制处理，从而抑制啸声。

这里，由于在声系统100A中存在一个扬声器和两个麦克风，所以存在两个声反馈回路L1、L2。声反馈回路L1具有麦克风M1、啸声消除器10、加法器3、放大器4和扬声器S。声反馈回路L2具有麦克风M2、啸声消除器10、加法器3、放大器4和扬声器S。

麦克风M1和麦克风M2分别向啸声消除器10输出声音信号。

啸声消除器10具有啸声检测单元1A、啸声检测单元1B和啸声确定单元2，并且该啸声消除器10对在声反馈回路L1和声反馈回路L2中发生的啸声进行抑制。来自麦克风M1的声音拾取信号被输入到啸声消除器10的啸声检测单元1A，并且来自麦克风M2的声音拾取信号被输入到啸声消除器10的啸声检测单元1B。同时由于啸声检测单元1A和啸声检测单元1B具有相同的功能和构造，将他们二者都描述为啸声检测单元1。

啸声检测单元1具有FFT处理单元11、啸声可能性检测单元12和陷波滤波器13。声音拾取信号被输入到FFT处理单元11和陷波滤波器13。

FFT处理单元11是快速傅立叶变换处理电路，其将作为时域函数的声音拾取信号转换成作为频域函数的声音拾取信号，并将转换后的信号输出到啸声可能性检测单元12。

当一个频率成分的功率例如具有预定值或更大值时，啸声可能性检测单元12检测到在该相应的频率处可能会发生啸声。啸声可能性检测单元12将可能发生图2(A)和图2(B)所示啸声的频率成分的信息输出到啸声确定单元2。图2(A)和图2(B)示出了可能发生啸声的频率成分的示例，其中水平轴表示频率，竖直轴表示功率值。图2(A)示出了由麦克风M1拾取的声音信号，图2(B)示出了由麦克风M2拾取的声音信号。

啸声确定单元2基于每个频率来对从啸声检测单元1A和啸声检测单元1B的各自的啸声可能性检测单元12输入的频率成分进行相互比较，并确定出具有较大功率的频率成分(例如，图2(A)中麦克风M1的频率成分f1、f4，以及图2(B)中麦克风M2的频率成分f2、f3)。啸声确定单元2确定出较大功率的频率成分对应于成为啸声的频率成分，并且在啸声检测单元1A和啸声检测单元1B各自的陷波滤波器13中设置系数，以分别抑制较大功率的频率成分。

陷波滤波器13例如是自适应IIR滤波器，并且迅速地减小窄带频率成分的增益以抑制该频率成分。陷波滤波器13将抑制了声音拾取信号中的较大功率的频率成分(发生啸声的频率成分)的声音信号输出到加法器3。例如，在图2(A)和图2(B)的示例中，啸声检测单元1A的陷波滤波器13衰减频率成分f1、f4而不衰减频率成分f2、f3，并将声音信号输出到加法器3。啸声检测单元1B的陷波滤波器13衰减频率成分f2、f3而不衰减频率成分f1、f4，并将声音信号输出到加法器3。

加法器3将输入的声音信号进行相加并将相加后的信号输出到放大器4。也就是说，加法器3将麦克风M1所拾取的声音信号中对要成为啸声的频率成分进行了抑制的声音信号与麦克风M2所拾取的声音信号中对要成为啸声的频率成分进行了抑制的声音信号进行相加。

放大器4对从加法器3输入的声音信号进行放大，并将放大后的声音信号输出到扬声器S。

扬声器S根据输入的声音信号发出声音。

由于啸声消除器10能够在由麦克风拾取的每个声音信号中指定发生啸声的频率成分，因此可以仅对麦克风所拾取的每个声音信号中发生啸声的频率成分进行抑制。也就是说，对于由一个麦克风所拾取的声音信号中发生啸声的频率，啸声消除器10不会错误地抑制由另一麦克风所拾取的声音信号的并未发生啸声的该频率成分。由此，啸声消除器10不会对超出必要范围的声音信号的频率成分进行抑制，从而很小地劣化将要输出的声音信号。

另外如图3所示，声系统100A重复执行啸声抑制处理。图3是示出啸声抑制处理的流程图。

如图3所示，麦克风M1拾取周围的声音来生成声音信号，并且将该声音信号输出到啸声消除器10的啸声检测单元1A的FFT处理单元11和陷波滤波器13。同样，麦克风M2拾取周围的声音来生成声音信号，并且将该声音信号输出到啸声检测单元1B的FFT处理单元11和陷波滤波器13(S101)。

啸声检测单元1A和啸声检测单元1B各自的FFT处理单元11将输入的声音信号转换成频谱并分别将转换后的频谱输出到啸声可能性检测单元12(S102)。

啸声检测单元1A和啸声检测单元1B各自的啸声可能性检测单元12检测到在频谱中功率为预定值或更大值的频率成分处可能发生啸声，并且分别将检测到的频率成分输出到啸声确定单元2(S103)。

啸声确定单元2基于每个频率来对从啸声检测单元1A和啸声检测单元1B各自的啸声可能性检测单元12输入的各个频率成分进行比较，并确定出较大功率的频率成分(S104)。

啸声确定单元2在啸声检测单元1A和啸声检测单元1B各自的陷波滤波器13中分别设置系数，以对较大功率的频率成分进行抑制(S105)。

啸声检测单元1A和啸声检测单元1B各自的陷波滤波器13将麦克风M1和麦克风M2所输入的声音拾取信号中抑制了较大功率的频率成分的声音信号输出到加法器3。在加法器3中相加得到的声音信号被放大器4放大，随后被输出到扬声器S(S106)。随后返回到S101的处理，接着各项处理被重复执行。

类似地，通过重复执行啸声抑制处理，啸声消除器10甚至能够对在一次啸声抑制处理中还未被抑制的频率成分进行抑制。因此，啸声消除器10能够正确可靠地对声系统100A中发生的啸声进行抑制。

例如，对于图2(A)和图2(B)的频率成分f1的啸声不仅由声反馈回路L1引起而且还由声反馈回路L2引起的情况而言，即使在上述处理中对声反馈回路L1的频率成分f1执行啸声抑制处理时，声反馈回路L2的频率成分f1也还保留着。然而，通过重复执行啸声抑制处理，甚至可以检测到还未被抑制的声反馈回路L2的频率成分f1的啸声，从而可以抑制该啸声。

同时，麦克风的数量并不限于两个，而是可以为三个或更多。在此情况下，由于在声系统100A中形成了对应于麦克风数量的声反馈回路，所以啸声消除器10只需要包括对应于声反馈回路数量的啸声检测单元1。

[第二示例实施例]

在第二示例实施例中，啸声消除器10被应用于具有两个扬声器和两个麦克风的声系统100B。参考图4来描述第二示例实施例。图4是示出根据第二示例实施例的声系统的功能和配置的框图。如图4所示，声系统100B包括麦克风M1、麦克风M2、啸声消除器10、加法器3A、加法器3B、放大器4A、放大器4B、扬声器S1和扬声器S2。

图4中所示的声系统100B分别在加法器3A和加法器3B中将麦克风M1和麦克风M2所拾取的声音信号进行相加，将加法器3A输出的声音信号在放大器4A中放大，并将加法器3B输出的声音信号在放大器4B中放大。随后，声系统100B将在放大器4A中被放大的声音信号输出到扬声器S1，并将在放大器4B中被放大的声音信号输出到扬声器S2。此时，在声系统100B中，形成了使麦克风M1和麦克风M2再次对从扬声器S1和扬声器S2发出的声音进行拾取的声反馈回路。

在此情况下，在声系统100B中，由于在由麦克风M1和麦克风M2所拾取的声音信号中包括了从扬声器S1和扬声器S2发出的声音信号(其中包括了由麦克风M1和麦克风M2所拾取的声音信号)，所以由麦克风M1和麦克风M2所拾取的声音信号被放大器4A和放大器4B反复放大，从而根据不同环境而可能加强了某特定的频率成分。结果该特定频率的回路增益超过1，从而发生啸声。因此在声系统100B中，啸声消除器10执行啸声抑制处理，从而抑制啸声。

这里，由于在声系统100B中存在两个扬声器和两个麦克风，所以实际形成了声反馈回路L11、L12、L21、L22。声反馈回路L11具有麦克风M1、啸声消除器10、加法器3A、放大器4A和扬声器S1。声反馈回路L12具有麦克风M1、啸声消除器10、加法器3B、放大器4B和扬声器S2。声反馈回路L21具有麦克风M2、啸声消除器10、加法器3A、放大器4A和扬声器S1。声反馈回路L22具有麦克风M2、啸声消除器10、加法器3B、放大器4B和扬声器S2。

由麦克风M1和麦克风M2拾取的声音信号被分别输出到啸声消除器10的啸声检测单元1A和啸声检测单元1B。由麦克风M1拾取的声音信号包括从扬声器S1输出的声音信号(已通过声反馈回路L11的声音信号)以及从扬声器S2输出的声音信号(已通过声反馈回路L 12的声音信号)。由麦克风M2拾取的声音信号包括从扬声器S1输出的声音信号(已通过声反馈回路L21的声音信号)以及从扬声器S2输出的声音信号(已通过声反馈回路L22的声音信号)。

啸声检测单元1A从由麦克风M1拾取的声音信号中检测可能发生啸声的频率成分，并且啸声检测单元1B从由麦克风M2拾取的声音信号中检测可能发生啸声的频率成分。啸声确定单元2基于每个频率来对分别由啸声检测单元1A和啸声检测单元1B检测到的频率成分进行比较，并且确定出具有较大功率的频率成分。啸声确定单元2在啸声检测单元1A的陷波滤波器13中和啸声检测单元1B的陷波滤波器13中设置系数，以对较大功率的频率成分进行抑制。

由此，即使是针对具有多个扬声器的声系统100B，啸声消除器10也能够在由各麦克风所拾取的每个声音信号中指定发生啸声的频率成分。因此，啸声消除器10能够仅对一个麦克风所拾取的声音信号的频率成分进行抑制，在该声音信号中包括了在另一麦克风所拾取的声音信号中发生啸声的频率成分。也就是说，啸声消除器10不从由一个麦克风所拾取的被确定出不包括发生啸声的频率成分的声音信号中抑制与该发生啸声的频率成分具有相同频率的频率成分。由此，啸声消除器10不会对超出必要范围的声音信号的频率成分进行抑制，从而很小地劣化将要输出的声音信号。

同样，与第一示例实施例类似，通过重复执行啸声抑制处理，能够更为正确可靠地对啸声进行抑制。

同时，麦克风的数量与扬声器的数量并不限于两个，而可以是三个或更多个。在该情况下，啸声消除器10只需要包括对应于麦克风数量的啸声检测单元1。

下面将要描述本发明的工作效果。

本发明的啸声消除器被应用于具有一个或多个扬声器以及多个麦克风的声系统。该声系统具有多个声反馈回路，在这些声反馈回路中，根据各麦克风所拾取的声音信号来从各扬声器发出声音，并且从各扬声器发出的声音又再次被各麦克风拾取。

啸声消除器具有执行啸声抑制处理的啸声抑制单元。该啸声抑制单元对各个麦克风所拾取到的每个声音信号中可能发生啸声的频率成分进行检测。例如啸声抑制单元在各个麦克风所拾取到的每个声音信号中执行FFT处理，并且检测出功率为预定值或更大值的频率成分来作为可能发生啸声的频率成分。啸声抑制单元基于每个频率来对由各麦克风所拾取到的声音信号中的所检测出的频率成分进行相互比较并检测出具有较大功率(最大功率)的声音信号的频率成分，并且对每个声音信号中发生啸声的频率成分进行抑制。

从而，在具有多个声反馈回路的声系统中，啸声消除器能够仅对麦克风所拾取的声音信号中发生啸声的频率成分进行抑制，而对于麦克风所拾取的声音信号中不发生啸声的频率成分则不进行抑制。因此啸声消除器能够抑制啸声的发生而基本上不会劣化声音信号。

另外，本发明的啸声消除器的啸声抑制单元具有啸声检测单元和啸声确定单元。啸声检测单元对各麦克风所拾取到的每个声音信号中可能发生啸声的频率成分进行检测。啸声确定单元基于每个频率从可能发生啸声的频率成分中检测出具有较大功率的频率成分。啸声确定单元基于每个频率将检测到的具有较大功率的频率成分当成引起啸声的频率成分，并基于每个频率来确定出将成为啸声的麦克风的声音拾取信号。根据啸声确定单元的确定结果，啸声检测单元对每个声反馈回路嵌入陷波滤波器以对确定为发生啸声的频率成分进行抑制。

另外，本发明的啸声消除器将啸声抑制单元分别连接为紧接在各个麦克风之后。

由此，因为在麦克风的声音信号被合成之前就由啸声消除器执行了啸声抑制处理，所以能够在由各个麦克风所拾取到的每个声音信号中对成为啸声的频率成分进行抑制。啸声消除器能够对每个麦克风中成为啸声的频率成分进行抑制。

另外，本发明的啸声消除器重复执行啸声抑制处理。

由此，即使存在未能在前一次啸声抑制处理中被抑制的啸声时，该啸声消除器还是能重复啸声抑制处理从而总是能够对啸声进行抑制。

这些示例实施例仅示出了本发明的代表示例，并不将本发明限制于这些示例实施例。也就是说，在不超出本发明主旨的前提下能够对示例实施例进行各种修改和实现。

本发明是基于2009年7月17日提交的日本专利申请(专利申请N0.2009-168558)，该申请的公开内容通过引用并入本文。

工业实用性

在从扬声器发出通过对麦克风所拾取的声音信号进行合成而得到的合成声音信号的环境中，可以仅对麦克风所拾取的发生啸声的声音信号提供啸声消除器，用以对发生啸声的频率成分进行衰减。

参考标记的描述

1、1A、1B：啸声检测单元

10：啸声消除器

100A、100B：声系统

11：FFT处理单元

12：啸声可能性检测单元

13：陷波滤波器

2：啸声确定单元

3、3A、3B：加法器

4、4A、4B：放大器

L1、L2、L11、L12、L21、L22：声反馈回路

M1、M2：麦克风

S、S1、S2：扬声器

Claims

1.一种啸声消除器，其适用于具有一个扬声器和多个麦克风的声系统，

其中由扬声器和每个麦克风形成多个声反馈回路；并且

其中所述啸声消除器包括啸声抑制单元，该啸声抑制单元执行以下抑制处理：对在各个麦克风所拾取到的每个声音信号中可能发生啸声的频率成分进行检测；以频率为基础来对由各麦克风所拾取到的声音信号中的所检测出的频率成分进行相互比较并检测出具有最大功率的频率成分；以及对包括具有最大功率的频率成分的声音信号中的该具有最大功率的频率成分进行抑制。

2.根据权利要求1所述的啸声消除器，其中所述啸声抑制单元包括：

啸声可能性检测单元，其对各麦克风所拾取到的每个声音信号中可能发生啸声的频率成分进行检测；以及

啸声确定单元，其以频率为基础对啸声可能性检测单元所检测到的声音信号的频率成分进行相互比较，并以频率为基础确定出具有最大功率的频率成分；并且

其中根据啸声确定单元的确定结果，所述啸声抑制单元在包括所确定的频率成分的声音信号中插入一个用于抑制该频率成分的陷波滤波器。

3.根据权利要求2所述的啸声消除器，其中当各麦克风所拾取的每个声音信号中所述频率成分的功率具有预定值或更大值时，所述啸声可能性检测单元检测出功率为预定值或更大值的频率成分来作为可能发生啸声的频率成分。

4.根据权利要求1所述的啸声消除器，其中在用于将所述多个麦克风输出的声音信号进行合成的多个合成单元与所述多个麦克风之间分别提供多个所述啸声抑制单元。

5.根据权利要求1所述的啸声消除器，其中所述啸声抑制单元重复执行所述抑制处理。