CN1701630B

CN1701630B - 啸声抑制装置和啸声抑制方法

Info

Publication number: CN1701630B
Application number: CN200480000810.1A
Authority: CN
Inventors: 阿部良二
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: WO2004080117A1; US20060115094A1; US7295670B2; CN1701630A; JP4094455B2; JP2004274122A

Abstract

本发明提供一种啸声抑制装置，该装置包括：陷波滤波器(109)，过滤啸声分量；快速傅立叶变换部件(118至120)，以512数据样本数进行频率分析；峰值频率检测部件(121至123)，检测各声道的峰值频率；加法部件(124)，将各声道的信号相加；第二样本快速傅立叶变换部件(125)，以4096数据样本数进行相加了的信号的频率分析；峰值频率检测部件(126)，检测4096快速傅立叶变换部件(125)的输出信号的峰值频率；以及系数设定部件(129)，设定陷波滤波器(109)的系数。

Description

啸声抑制装置和啸声抑制方法

技术领域

本发明涉及啸声抑制装置和啸声抑制方法，更具体地说，涉及对是否发生了啸声进行判定并基于判定的结果来抑制啸声的啸声抑制装置和啸声抑制方法。

背景技术

以往，作为这种啸声抑制装置有各种各样的提案，作为其一例，已知有(日本)特开平07-143034号公报(参照第4页和第1图)所公开的装置。

如图5所示，现有的啸声抑制装置50包括：输入音响信号的输入端子1；对音响信号进行模数变换的AD变换器2；连接到AD变换器2的陷波滤波器3；对音响信号进行数模变换的DA变换器4；输出音响信号的输出端子5；将陷波滤波器3的输出变换成规定的数据样本数的数字数据并进行频率分析的FFT6；判定FFT6的分析结果的判定装置7；预先存储陷波滤波器3的系数的系数存储部件8；存储陷波滤波器3的系数的存储器9；以及从系数存储部件8中选择传送到存储器9的系数的系数选择部件10。

现有的啸声抑制装置50，首先，由FFT6对从陷波滤波器3输出的音响信号进行频率分析。接着，由判定装置7判定音响信号的啸声特性，例如峰值频率，由系数选择部件10从系数存储部件8中选择与判定的峰值频率具有相同中心频率的系数。然后，由系数选择部件10将系数传送到存储器9，通过将该系数设定在陷波滤波器3，过滤音响信号的啸声分量。

如上那样，现有的啸声抑制装置50，通过将与从陷波滤波器3输出的音响信号的啸声特性对应的系数设定在陷波滤波器3，抑制音响信号的啸声。

但是，在这样的现有的啸声抑制装置中，为了提高设定在陷波滤波器的系数的精度，以比较大的数据样本数来进行频率分析，所以在对输入到多个声道的音响信号同时进行啸声抑制的情况下，伴随声道数的增加而频率分析的数据处理负荷庞大，有需要大容量的存储器的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种啸声抑制装置，用于解决这样的问题，即使在对输入到多个声道的音响信号同时进行啸声抑制的情况下，也可减轻频率分析的数据处理负荷，即使用小的存储器容量也可抑制啸声。

第一发明的啸声抑制装置具有如下结构，其包括：音响信号输入部件，从多个信号路径输入音响信号；滤波部件，过滤所述音响信号中包含的啸声分量；信号路径特定部件，在将所述音响信号变换成第一数据样本数的数字数据的同时，对发生所述啸声的所述信号路径进行特定；滤波系数设定部件，将从多个所述信号路径输入的所述音响信号相加后，在将相加后的音响信号变换成比所述第一数据样本数大的第二数据样本数的数字数据的同时，设定所述滤波部件的滤波系数；以及啸声特性比较部件，将变换成所述第一数据样本数的所述数字数据的各音响信号的所述啸声分量的特性与变换成所述第二数据样本数的所述数字数据的音响信号的所述啸声分量的特性进行比较；所述信号路径特定部件基于所述啸声特性比较部件的比较结果而特定发生所述啸声的所述信号路径；所述滤波部件基于由所述滤波系数设定部件设定的所述滤波系数来过滤由所述信号路径特定部件特定的所述信号路径的啸声分量，从而抑制所述啸声.

根据该结构，信号路径特定部件，在将从多个信号路径输入的音响信号变换成第一数据样本数的数字数据后，对发生啸声的路径进行特定，滤波系数设定部件将多个音响信号相加，在变换成比第一数据样本数大的第二数据样本数的数字数据后，设定滤波部件的滤波系数，滤波部件基于由滤波系数设定部件设定的滤波系数来过滤由信号路径特定部件特定的信号路径的啸声，并抑制啸声，所以，即使在对输入到多个声道的音响信号同时进行啸声抑制的情况下，也可减轻频率分析的数据处理负荷，即使用小的存储器容量也可抑制啸声。

第二发明的啸声抑制装置具有如下结构：其特征在于包括啸声特性比较部件，将变换成所述第一数据样本数的所述数字数据的所述啸声分量的特性与变换成所述第二数据样本数的所述数字数据的所述啸声分量的特性进行比较，其中，所述信号路径特定部件基于所述啸声特性比较部件的比较结果来特定发生所述啸声的所述信号路径。

根据该结构，信号路径特定部件基于啸声特性比较部件的比较结果来特定发生啸声的信号路径，所以，即使在对输入到多个声道的音响信号同时进行啸声抑制的情况下，也可以可靠地特定发生啸声的声道，可进行啸声抑制。

第三发明的啸声抑制装置具有如下结构，其特征在于，所述啸声特性比较部件通过将所述第二数据样本数的所述数字数据变换成所述第一数据样本数的所述数字数据来比较所述啸声分量的特性。

根据该结构，啸声特性比较部件变换数据样本数并比较啸声特性，所以，即使在对输入到多个声道的音响信号同时进行啸声抑制的情况下，也可以可靠地特定发生啸声的声道，可进行啸声抑制。

第四发明的啸声抑制装置具有如下结构：其特征在于，使所述信号路径特定部件的个数比所述信号路径的个数少。

根据该结构，可使信号路径特定部件的个数比信号路径的个数少，所以，可对输入到多个声道的音响信号包含的啸声分量同时、且低成本地进行抑制。

第五发明的啸声抑制方法，其特征在于，将从多个信号路径输入的音响信号相加，对相加的所述音响信号进行啸声是否发生的判断，在发生了所述啸声时，对来自所述多个信号路径的所述音响信号分别进行所述啸声是否发生的判断，对发生所述啸声的所述信号路径的所述音响信号计算滤波系数，通过计算出的所述滤波系数来防止所述啸声。

根据该方法，即使在对输入到多个声道的音响信号同时进行啸声抑制的情况下，也可减轻频率分析的数据处理负荷，即使用小的存储器容量也可抑制啸声。

附图说明

通过下面的附图和后述的记载，本发明的啸声抑制装置的特点和长处将会变得更加清楚。

图1是本发明一实施方式的啸声抑制装置的方框图。

图2是表示本发明的一实施方式的啸声抑制装置的动作的流程图。

图3是表示本发明的一实施方式的啸声抑制装置的啸声判定处理的流程图。

图4(a)是表示现有的啸声抑制装置的FFT处理的处理时间的图。

图4(b)是表示本发明一实施方式的啸声抑制装置的FFT处理的处理时间的图。

图5是现有的啸声抑制装置的方框图。

具体实施方式

以下，参照图1至图4来说明本发明的一实施方式的啸声抑制装置和啸声抑制方法。

首先在最开始，说明本发明一实施方式的啸声抑制装置和啸声抑制方法的结构。

如图1所示，本实施方式的啸声抑制装置100包括：输入模拟音响信号的第一声道的输入端子101至第四声道的输入端子104；将各声道的模拟音响信号变换成数字音响信号的AD变换器105至AD变换器108；过滤各声道的数字音响信号所包含的啸声分量的陷波滤波器109；将各声道的数字音响信号变换成模拟音响信号的DA变换器110至DA变换器113；以及输出各声道的模拟信号的输出端子114至输出端子117。再有，在图1中，将AD变换器、陷波滤波器、以及DA变换器分别表示为AD、NF、以及DA。

而且，本实施方式的啸声抑制装置100包括：以512数据样本数进行从AD变换器105至AD变换器107的输出信号的频率分析的第一样本快速傅立叶变换部件118至第一样本快速傅立叶变换部件120；检测各声道的峰值频率的峰值频率检测部件121至峰值频率检测部件123；将AD变换器105至AD变换器108的输出信号相加的加法部件124；以4096数据样本数进行相加的数字音响信号的频率分析的第二样本快速傅立叶变换部件125；检测4096快速傅立叶变换部件125的输出信号的峰值频率的峰值频率检测部件126；将峰值频率检测部件126的检测结果变换成512数据样本数的数字数据的标准化部件127；预先存储陷波滤波器109的系数的系数存储部件128；设定陷波滤波器109的系数的系数设定部件129；将各声道的峰值检测结果和由标准化部件127标准化的结果进行比较的比较部件130至比较部件132；以及对系数设定部件129至陷波滤波器109的各信号路径进行开闭的开关部件133至开关部件136。

再有，从输入端子101至输出端子114的信号路径称为第一声道；从输入端子102至输出端子115的信号路径称为第二声道；从输入端子103至输出端子116的信号路径称为第三声道；从输入端子104至输出端子117的信号路径称为第四声道。

另外，第一样本快速傅立叶变换部件表示为第一sFFT；第二样本快速傅立叶变换部件表示为第二sFFT；由第k声道的峰值检测部件检测的峰值频率表示为fp(k)；第k声道的峰值检测部件表示为fp(k)检测部件；由峰值频率检测部件126检测的峰值频率表示为fp；峰值频率fp的检测频率表示为fp检测部件。

另外，fp(1)检测部件121至fp(3)检测部件123、加法部件124、fp检测部件126、标准化部件127、系数设定部件129、以及比较部件130至比较部件132由CPU、RAM、ROM等构成。另外，系数存储部件128例如由半导体存储器、磁盘等构成。

另外，输入端子101至输入端子104构成音响信号输入部件，陷波滤波器109构成滤波部件.另外，第一声道至第三声道的第一sFFT、fp(k)检测部件、以及比较部件130至比较部件132构成信号路径特定部件.另外，加法部件124、第二sFFT125、fp检测部件126、系数存储部件128、以及系数特定部件129构成滤波系数设定部件.而且，比较部件130至比较部件132和标准化部件127构成啸声特性比较部件.

输入端子101至输入端子104例如分别连接到不同的话筒，被输入模拟音响信号。

输出端子114至输出端子117例如分别连接到放大器以及扬声器，由DA变换器110至DA变换器113变换的模拟音响信号被放大器放大，通过扬声器扩声。

陷波滤波器109由4声道构成，每个声道具有n个陷波滤波器，例如，通过设定陷波滤波器109的系数，抑制从扬声器将扩声的音响信号输入到话筒而发生的啸声。再有，陷波滤波器109的系数指与啸声的频率、振幅、锐度等对应的数值。另外，陷波滤波器109按每个声道一个来构成也可以。

第一声道的fp(1)检测部件121基于第一sFFT118进行频率分析的512数据样本数的数字数据来检测fp(1)，输出到比较部件130。同样地，第二声道的fp(2)检测部件122和第三声道的fp(3)检测部件123也分别基于第一sFFT119和第一sFFT120进行频率分析的512数据样本数的数字数据来检测fp(2)和fp(3)，输出到比较部件131和比较部件132。

第二sFFT125在将加法部件124相加的所有声道的数字音响信号变换成4096数据样本数的数字数据后，进行频率分析，并输出到fp检测部件126。fp检测部件126基于被频率分析了的4096数据样本数的数字数据来检测fp，输出到标准化部件127以及系数设定部件129。

标准化部件127将4096数据样本数的数字数据标准化成512数据样本数的数字数据，输出到比较部件130至比较部件132。这里，标准化指：例如，将4096数据样本数的数字数据以4096和512的比值8进行除法运算，变换成512数据样本数的数字数据，从而，可比较两者的峰值频率。

比较部件130至比较部件132将各声道中检测出的fp(k)与fp比较，将两者一致的声道的开关部件133至开关部件135的任何一个导通。

系数设定部件129从系数存储部件128读取与fp检测部件126检测的fp相对应的系数，经由开关部件133至开关部件136来设定陷波滤波器109的系数。再有，在开关部件133至开关部件135的任何一个都未被导通时，开关部件136通过系数设定部件129被导通。

下面，参照图1及图2来说明本实施方式的啸声抑制装置的动作。

在图2中，首先，通过各声道的输入端子101至输入端子104来输入音响信号(步骤S201)。接着，由各声道的AD变换器105至AD变换器108将模拟音响信号变换成数字音响信号(步骤S202)。接着，通过连接到第一声道的第一sFFT118至连接到第三声道的第一sFFT120的FFT，进行各声道数字音响信号变换成512数据样本数的数字数据的频率分析(步骤S203)。

然后，由连接到第一声道的fp(1)检测部件121至连接到第三声道的fp(3)检测部件123的fp(k)检测部件来检测fp(k)(步骤S204)。接着，由加法部件124将全部声道的数字音响信号相加(步骤S205)。接着，由第二sFFT125进行相加了的所有声道的数字音响信号变换成4096数据样本数的数字数据的频率分析(步骤S206)。然后，由fp检测部件126判断相加了的所有声道的数字音响信号是否发生了啸声(步骤S207)。

在步骤S207，在判断为发生了啸声的情况下，由fp检测部件126检测fp(步骤S208)，输出到标准化部件127以及系数设定部件129。另一方面，在步骤S207，在未能判断出发生了啸声的情况下，返回步骤S201。

而且，由标准化部件127将4096数据样本数的数字数据标准化成512数据样本数的数字数据(步骤S209)。接着，由比较部件130至比较部件132执行后述的啸声判定处理(步骤S210)。

然后，由系数设定部件129从系数存储部件128中读取与fp对应的系数，经由开关部件133至开关部件136设定陷波滤波器109的系数，由此，执行啸声抑制处理(步骤S211)。接着，由连接到各声道的DA变换器110至DA变换器113将数字音响信号变换成模拟音响信号(步骤S212)，由输出端子114至输出端子117将模拟音响信号输出(步骤S213)。

这里，参照图3来说明步骤S210中的啸声判定处理。

在图3中，由系数设定部件129将零代入表示声道的数值k中(步骤S301)。接着，由系数设定部件129执行k＝k+1的运算(步骤S302)，开始第一声道的啸声判断。进而，由系数设定部件129判断k是否为4(步骤S303)。在步骤S303，在k未判断为4的情况下，由比较部件130比较fp(1)和fp(步骤S304)。

在步骤S304，在fp(1)和fp一致的情况下，即在判断第一声道中发生啸声的情况下，由比较部件130使向第一声道的陷波滤波器1-1至陷波滤波器1-n供给系数的开关部件134导通(步骤S305)。

另一方面，在步骤S304，在fp(1)和fp不一致的情况下，即未能判断第一声道中发生啸声的情况下，返回步骤S302，k增加。再有，在步骤S304，fp(1)和fp是否一致的判断不限定于完全一致，考虑预定的容许范围来判断。

然后，由系数设定部件129从系数存储部件128取得与fp对应的系数(步骤S306)，经由开关部件将该系数设定在第一声道的陷波滤波器1-1至陷波滤波器1-n(步骤S307)。

然后，由系数设定部件129判断k是否为4(步骤S308)。在步骤S308，在未能判断为4的情况下，返回步骤S302，k增加。另一方面，判断k为4的情况下，结束啸声判定处理。

如上所述，在k在1至3的范围时在步骤S304中判断fp(k)与fp一致的情况下，设定各自声道的系数，在k在1至3的范围时在步骤S304中未能判断fp(k)与fb一致的情况下，即视为第四声道中发生啸声的情况下，从步骤S303跳到步骤S305，进行第四声道的设定。

下面，参照图4说明快速傅立叶变换处理中的数据处理时间。

图4(a)表示现有啸声抑制装置中的4声道的FFT处理的处理时间。其示出，各声道都通过4096数据样本数进行并行处理，第一声道的FFT处理401至第四声道的FFT处理404的各处理时间都需要时间t1。

另一方面，图4(b)表示本发明的啸声抑制装置100中的FFT处理时间.为了高精度地设定陷波滤波器109的系数，所有声道的FFT处理408与现有技术相同通过4096数据样本数来进行，所以，所有声道的FFT处理408的处理时间为t1.但是，第一声道的FFT处理405至第三声道的FFT处理407的FFT处理目的在于特定哪个声道中发生啸声，不需要设定陷波滤波器109的系数那样的精度.即，在所述例子中，通过512数据样本数进行FFT处理，所以第一声道的FFT处理405至第三声道的FFT处理407的处理时间都可以以现有的FFT处理的处理时间t1的1/8的时间来处理.

因此，在上述数据样本数的情况下，本发明的啸声抑制装置的数据处理负荷相对于现有的FFT处理的数据处理负荷的减轻效果y，在声道数为k时可表示成下式。

y＝(1-(512(k-1)+4096)/4096k)×100(％)

因此，在声道数k为4时，可获得约65％的减轻效果，可实现FFT处理时的数据处理负荷以及存储样本数据的存储器容量的减轻等。而且，上式示出声道数越多则所述减轻效果y越大，即使声道数增加，本发明的啸声抑制装置也可以低成本地并可靠地进行啸声抑制。

再有，成为啸声抑制对象的声道数不限定于上述的4声道。另外，数据样本数不分别限定于第一数据样本数512个，第二数据样本数4096。只要可取得啸声抑制所要求的精度fp而使第二数据样本数比第一数据样本数大就可以。

如上所述，根据本实施方式的啸声抑制装置，由于使设定抑制啸声分量的陷波滤波器系数时的快速傅立叶变换处理中的数据样本数，比在特定发生啸声的声道时的快速傅立叶变换处理中的数据样本数大，所以即使对输入到多个声道的音响信号同时进行啸声抑制的情况下也可减轻频率分析的数据处理负荷，即使以小的存储器容量也可抑制啸声。

产业上的可利用性

如以上那样，作为具有以下功能的啸声抑制装置是有用的：具有可减轻频率分析的数据处理负荷的效果，判定输入到多个声道的音响信号中是否包含啸声分量，基于判定的结果来同时抑制啸声分量。

Claims

1.一种啸声抑制装置，其特征在于，该装置包括：

音响信号输入部件，从多个信号路径输入音响信号；

滤波部件，过滤所述音响信号中包含的啸声分量；

信号路径特定部件，在将所述音响信号变换成第一数据样本数的数字数据的同时，对发生所述啸声的所述信号路径进行特定；

滤波系数设定部件，将从多个所述信号路径输入的所述音响信号相加后，在将相加后的音响信号变换成比所述第一数据样本数大的第二数据样本数的数字数据的同时，设定所述滤波部件的滤波系数；以及

啸声特性比较部件，将变换成所述第一数据样本数的所述数字数据的各音响信号的所述啸声分量的特性与变换成所述第二数据样本数的所述数字数据的音响信号的所述啸声分量的特性进行比较；

所述信号路径特定部件基于所述啸声特性比较部件的比较结果而特定发生所述啸声的所述信号路径；

所述滤波部件基于由所述滤波系数设定部件设定的所述滤波系数来过滤由所述信号路径特定部件特定的所述信号路径的啸声分量，从而抑制所述啸声。

2.如权利要求1所述的啸声抑制装置，其特征在于，所述啸声特性比较部件通过将所述第二数据样本数的所述数字数据变换成所述第一数据样本数的所述数字数据来比较所述啸声分量的特性。

3.如权利要求1或2所述的啸声抑制装置，其特征在于，使所述信号路径特定部件的个数比所述信号路径的个数少。

4.一种啸声抑制方法，其特征在于，

将从多个信号路径输入的各音响信号变换成第一数据样本数的数字数据，

将从所述多个信号路径输入的音响信号相加，

将相加后的所述音响信号变换成比所述第一数据样本数大的第二数据样本数的数字数据，

将变换成所述第一数据样本数的所述数字数据的各音响信号的所述啸声分量的特性与变换成所述第二数据样本数的所述数字数据的音响信号的所述啸声分量的特性进行比较，

基于该比较结果而特定发生所述啸声的所述信号路径；

对发生所述啸声的所述信号路径的所述音响信号计算滤波系数，

通过计算出的所述滤波系数来防止所述啸声。