JP2008224816A - カラオケ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で簡素な構成でありながら、利用者に快適にカラオケを行ってもらえるカラオケ装置を実現する。
【解決手段】ＣＰＵ１１は、部屋の音響特性を取得すると、予め設定記憶していた所望音響特性と比較して差分値を算出し、ピークおよびディップを検出する。ＣＰＵ１１は、検出したピークおよびディップの内、高レベルなディップ２７２，２７５、ピーク２７６を補正するパラメータを放音用固定型イコライジング処理部１２に与え、次に高いレベルのピーク２７１，２７３を補正するパラメータをマイク用固定型イコライジング処理部１８に与える。さらに、ＣＰＵ１１は、この時点で補正されていないピークやディップが音源用トーンコントローラ４２またはマイク用トーンコントローラ４１の調整可能帯域内にあれば、該当するピークやディップを補正するパラメータを該当するトーンコントローラに初期パラメータとして与える。
【選択図】 図２

Description

この発明は、マイクが収音した歌唱者の音声と楽曲音源で生成した楽曲音とをミキシングしてスピーカから放音するカラオケ装置、特に音響特性を良好に保つカラオケ装置に関するものである。

現在、一般の人々が気軽に音楽を楽しむ環境が様々ある。その一例として、カラオケボックスがある。カラオケボックスでは、さほど広くない閉空間内に歌唱者が使用するマイクと、マイクで収音した音声や、カラオケ演奏の楽曲音等をミキシングした音を放音するスピーカとが設置されている。このような環境では、環境に応じた固有の音響特性が存在し、利用者に好まれない音響特性を有することがある。また、このような環境では、音の伝送の閉ループが形成され、特定の周波数帯域の信号レベルが極端に高くなりハウリングが発生することもある。これらの問題に対しては、カラオケ装置内等にイコライザを設置し、当該イコライザにより音響特性を補正している。例えば、特許文献１は、ハウリングとなる周波数帯域の信号レベルを減衰させるようにイコライザを設定するものであり、特許文献２は、音声特性の補正は行うが、補正後の特性が極端なものにならないように、操作者によって補正レベルおよび補正周波数帯域を適宜設定するものである。
特開平８−８４３９４号公報 特開平７−３８９８８号公報

ところが、前述の音響特性補正システムでは、非常に高精度に音響特性を補正することが可能であるが、音響特性を補正するイコライザが多段のＰＥＱ（パラメトリックイコライザ）をカスケード接続したものであったり、複雑な演算処理を要する演算器を用いるものであり、システムが高価なものとなってしまう。一方で、システムを低価格に抑えようとするには、リソース量を抑えなければならず、必然的にイコライジングに利用できるリソース量も少量に限られてしまう。したがって、例えば、ＰＥＱをカスケード接続してなるイコライザでは、段数が少なくなり、抑圧できるピークの数や、増強できるディップの数も限られてしまう。

したがって、本発明の目的は、或程度の快適な音響環境を実現するとともにハウリングを確実に防止することで、利用者に不快感を与えない音響環境を安価で簡素に実現するカラオケ装置を提供することにある。

この発明は、歌唱者の歌唱音声を収音して収音信号を生成するマイクと、楽曲データを再生して楽曲音信号を生成する楽曲音源と、収音信号と前記楽曲音信号とをミキシングして放音用信号を生成するミキシング手段と、放音用信号に基づいて所定空間内へ放音するスピーカと、を備えたカラオケ装置に関するものである。

この発明のカラオケ装置は、ミキシング手段と前記スピーカとの間に挿入され、予め測定された前記スピーカから前記マイクに至る系の音響特性の所望音響特性に対するピーク抑圧やディップ増強を行う第１の固定イコライジング手段と、マイクとミキシング手段との間に挿入され、第１の固定イコライジング手段で補正されない、収音信号の周波数特性のピーク抑圧のみを行う第２の固定イコライジング手段と、楽曲音源とミキシング手段との間に接続され、楽曲音信号の周波数特性を音源用特定補正特性で調整する操作可能の音源用トーンコントローラと、を備える。そして、この発明のカラオケ装置は、第１の固定イコライジング手段と第２の固定イコライジング手段で補正されないピークやディップの周波数帯域が音源用特定補正特性の周波数帯域に一致すれば、音源用特定補正特性の周波数帯域に対応するピークおよびディップへの補正量を音源用特定補正特性の初期値として設定することを特徴としている。

この構成では、第１の固定イコライジング手段で、収音音声（歌唱音）および楽曲音を含む部屋全体の音響特性を所望音響特性に近づける補正を行う。すなわち、部屋全体の音響特性が所望音響特性に対して盛り上がっている部分（ピーク）と、凹んでいる部分（ディップ）とを検出して、ピークの抑圧やディップの増強を行う補正値を第１の固定イコライジング手段に設定する。また、第２の固定イコライジング手段で、前記部屋の音響特性における収音音声に関する部分の特性を所望音響特性に近づける補正を行う。すなわち、第１の固定イコライジング手段で補正を校了した状態で収音音声の音響特性が所望音響特性に対して盛りあがるピークを検出して、ピークの抑圧を行う補正値を第２の固定イコライジング手段に設定する。この際、安価なシステムでは第１、第２の固定イコライジング手段のリソースが少なく限られているので、全てのピークおよびディップを補正することができない場合がある。このため、本願では、カラオケ装置に装備されたユーザが特性を意図的に調整することができる音源用トーンコントローラを利用し、当該音源用トーンコントローラの音源用特定補正特性の調整周波数帯域が、前述の調整しきれないピークおよびディップの周波数帯域に一致することを検出すると、音源用特性補正特性の初期値（デフォルト値）を調整しきれないピークおよびディップの補正に利用する。

また、この発明のカラオケ装置は、第２の固定イコライジング手段とミキシング手段との間に接続され、収音信号の周波数特性をマイク用特定補正特性で調整する操作可能のマイク用トーンコントローラを備える。そして、この発明のカラオケ装置は、第１の固定イコライジング手段と第２の固定イコライジング手段で補正されないピークの周波数帯域がマイク用特定補正特性の周波数帯域に一致すれば、マイク用特定補正特性の周波数帯域に対応するピークへの補正量をマイク用特定補正特性の初期値として設定することを特徴としている。

この構成では、さらに、カラオケ装置に装備されたユーザが特性を意図的に調整することができるマイク用トーンコントローラを利用し、当該マイク用トーンコントローラのマイク用特定補正特性の調整周波数帯域が、前述の調整しきれないピークの周波数帯域に一致することを検出すると、マイク用特性補正特性の初期値（デフォルト値）を調整しきれないピークの補正に利用する。

また、この発明のカラオケ装置は、マイクとミキシング手段との間に挿入され、第１の固定イコライジング手段で補正されない、音響特性の環境変化起因分で生じる差分値ピークを抑圧する適応型イコライジング手段を備えたことを特徴としている。

また、この発明のカラオケ装置は、マイクとミキシング手段との間に挿入され、第１の固定イコライジング手段および第２の固定イコライジング手段で補正されない、音響特性の環境変化起因分で生じるピークを抑圧する適応型イコライジング手段を備えたことを特徴としている。

これらの構成では、前述の第１の固定イコライジング手段、第２の固定イコライジング手段、音源用トーンコントローラの初期値、およびマイク用トーンコントローラの初期値に準じる補正により、部屋のデフォルト状態での音響特性を、ハウリング予防を含む所望音響特性に近づけ、さらに、適応型イコライジング手段により、デフォルト状態からの変化分に起因するハウリングを抑制する。これにより、さらに歌唱者等の利用者へ不快感を与えることなく、歌唱者や利用者はカラオケを快適に楽しむことができる。

この発明によれば、安価で簡素な構成でありながら、ハウリングを防止しつつ部屋の音響特性を所望音響特性に近づけて、利用者に快適にカラオケを行ってもらえるカラオケ装置を実現することができる。

本発明の第１の実施形態に係るカラオケ装置について図を参照して説明する。
図１は本実施形態のカラオケ装置の構成を示すブロック図である。
図２は、図１に示す放音用固定型イコライジング処理部１２、マイク用固定型イコライジング処理部１８、音源用トーンコントローラ４２、およびマイク用トーンコントローラ４１の初期パラメータ（デフォルト値）を設定する系の構成を示す図である。
図３は、音源用トーンコントローラ４２およびマイク用トーンコントローラ４１で調整する周波数特性を示す図である。

図１に示すように、本実施形態のカラオケ装置は、ＣＰＵ１１、放音用固定型イコライジング処理部１２、Ｄ／Ａコンバータ１３、パワーアンプ１４、スピーカ１５、マイク１６、Ａ／Ｄコンバータ１７、マイク用固定型イコライジング処理部１８、エコー処理部１９、マイク用トーンコントローラ４１、ミキサ２０、音源（音楽ソース）３０、音源用トーンコントローラ４２を備える。

音源３０は、予めサーバ等に記憶されているカラオケ曲の楽曲データに基づいてディジタル形式の楽曲音信号を生成して音源用トーンコントローラ４２へ出力する。

音源用トーンコントローラ４２は、グラフィックイコライザ、ＰＥＱ（パラメトリックイコライザ）、またはアナログイコライザからなる調整回路を備え、当該調整回路で周波数特性の調整を行う。音源用トーンコントローラ４２は、ボタンやボリューム等の操作手段を備え、ユーザ（歌唱者等）からの操作入力により楽曲音信号の周波数特性の調整を行う。音源用トーンコントローラ４２は、図３に示すように、約２０Ｈｚ〜約２０ｋＨｚの全体周波数帯域を、低域、中域、高域からなる三つの調整周波数帯域に分割設定し、それぞれの調整周波数帯域に対して、増強調整設定、抑圧調整設定が可能な構成からなる。音源用トーンコントローラ４２は、低域増強調整が操作入力されると、図３に示す「ＬＯＷ＋」調整周波数特性を実現するように調整回路のパラメータを設定し、低域抑圧調整が操作入力されると、図３に示す「ＬＯＷ−」調整周波数特性を実現するように調整回路のパラメータを設定する。また、音源用トーンコントローラ４２は、中域増強調整が操作入力されると、図３に示す「ＭＩＤ＋」調整周波数特性を実現するように調整回路のパラメータを設定し、中域抑圧調整が操作入力されると、図３に示す「ＭＩＤ−」調整周波数特性を実現するように調整回路のパラメータを設定する。さらに、音源用トーンコントローラ４２は、高域増強調整が操作入力されると、図３に示す「ＨＩ＋」調整周波数特性を実現するように調整回路のパラメータを設定し、高域抑圧調整が操作入力されると、図３に示す「ＨＩ−」調整周波数特性を実現するように調整回路のパラメータを設定する。なお、音源用トーンコントローラ４２は、何の操作入力もされていなければ、楽曲音信号を調整することなくミキサ２０へ出力する。
また、音源用トーンコントローラ４２は、後述する方法により初期パラメータがＣＰＵ１１から与えられると、この初期パラメータを上述の調整用周波数特性へ反映させる。すなわち、操作入力された調整用周波数特性に対して初期パラメータによる補正を行った結果をもとに、調整回路のパラメータを設定する。この際、音源用トーンコントローラ４２には、増強方向補正および抑圧方向補正の双方に対する初期パラメータの設定が許可されている。

マイク１６は、歌唱者の歌唱音を収音して収音信号を生成し出力する。生成された収音信号は、Ａ／Ｄコンバータ１７でディジタル形式に変換され、マイク用固定型イコライジング処理部１８に入力される。

マイク用固定型イコライジング処理部１８は、ＰＥＱをカスケード接続した構造や、並列接続されたアナログイコライザやグラフィックイコライザ等からなるノッチ型フィルタにより構成されている。具体的には、マイク用固定型イコライジング処理部１８は、ＰＥＱを３段〜５段程度でカスケード接続することにより構成される。マイク用固定型イコライジング処理部１８は、後述する方法で予め設定された初期パラメータ（デフォルト設定）に準じてイコライジング処理を行い、収音信号の周波数特性を補正する。このマイク用固定型イコライジング処理部１８の補正は、ピークを抑圧する補正のみを行う。すなわち、マイク用固定型イコライジング処理部１８は、入力された信号の該当する部分周波数成分のレベルを低減させる補正のみを行う。これにより、カラオケボックス等の所望音響特性を設定したい空間に対して、所望音響特性の設定の一部として、ハウリングの発生し難い補正を予め行っておくことができる。

マイク用固定型イコライジング処理部１８で補正された収音信号は、エコー処理部１９にて所定のエコー処理が行われ、マイク用トーンコントローラ４１に入力される。

マイク用トーンコントローラ４１は、上述の音源用トーンコントローラ４２と同じ構成からなるが、初期パラメータの設定、反映のみが異なる。すなわち、マイク用トーンコントローラ４１には、抑圧方向補正に対する初期パラメータのみ設定が許可されている。これにより、収音信号に関するハウリングの発生を抑制することができる。また、マイク用トーンコントローラ４１が前述の音源用トーンコントローラ４２と同等の構成であり、且つ、前述のようにマイク用固定型イコライジング処理部１８でハウリング予防処理が施されているので、必要に応じて増強方向補正の設定も許可することは可能である。

ミキサ２０は、音源用トーンコントローラ４２から入力された楽曲音信号とマイク用トーンコントローラ４１から入力された収音信号とをミキシングして放音用信号を生成し、放音用固定型イコライジング処理部１２へ出力する。

放音用固定型イコライジング処理部１２は、マイク用固定型イコライジング処理部１８と同様に初期パラメータが設定されたＰＥＱをカスケード接続した構造等からなる。放音用固定型イコライジング処理部１２は、マイク用固定型イコライジング処理部１８と同様にＰＥＱを３段から５段程度でカスケード接続することにより構成される。なお、この放音用固定型イコライジング処理部１２のパラメータ設定方法もマイク用固定型イコライジング処理部１８の初期パラメータと同様に、具体的設定方法は後述する。放音用固定型イコライジング処理部１２は、放音用信号の周波数特性を所望音響特性に近づける補正を行い、Ｄ／Ａコンバータ１３へ出力する。この際、放音用固定型イコライジング処理部１２は、マイク用固定型イコライジング処理部１８と異なり、ピークを抑圧する補正とディップを増強する補正との両方を行う。

Ｄ／Ａコンバータ１３は、音響特性が補正された放音用信号（音響特性補正放音信号）をディジタル形式からアナログ形式に変換する。パワーアンプ１４は、音響特性補正放音信号を増幅してスピーカ１５に与え、スピーカ１５は、この増幅された音響特性補正放音信号に基づいて駆動し、部屋内へ放音する。このような構成を用いることで、スピーカ１５から放音された楽曲音および歌唱音が、所望の音響特性に補正されて、マイク１６を保持している歌唱者へ到達する。これにより、歌唱者は、気持ち良くカラオケボックスでの歌唱を行うことができる。

また、カラオケ装置が安価な場合、リソースが制限されてしまうので、放音用固定型イコライジング処理部１２とマイク用固定型イコライジング処理部１８とのリソースが少ないことが多い。このような場合、上述のように音源用トーンコントローラ４２とマイク用トーンコントローラ４１との初期パラメータを調整することで、これらを放音用固定型イコライジング処理部１２やマイク用固定型イコライジング処理部１８のリソースの一部として利用することができる。

次に、放音用固定型イコライジング処理部１２、マイク用固定型イコライジング処理部１８、音源用トーンコントローラ４２、およびマイク用トーンコントローラ４１の初期パラメータ設定方法について説明する。

図２に示すように、本実施形態のカラオケ装置の各イコライジング処理部１２，１８と各トーンコントローラ４１，４２の初期パラメータの設定系では、図１に示したカラオケ装置の各部とともに、テスト音源３１、特性測定部４０を有する。テスト音源３１は、テスト音源発生開始制御を受け付けると、予め設定された信号もしくはＣＰＵ１１により指定された音響特性測定用信号、例えば、ホワイトノイズ信号やピンクノイズ信号を生成する。Ｄ／Ａコンバータ１３は、ディジタル形式の音響特性測定用信号をアナログ信号に変換して、パワーアンプ１４へ与える。パワーアンプ１４は、予め設定したもしくはＣＰＵ１１により指定された所定増幅率で音響特性測定用信号を増幅してスピーカ１５へ与える。スピーカ１５は、この音響特性測定用信号を、初期パラメータの設定を行う部屋内へ放音する。例えば、カラオケボックスの音響特性を測定する場合には、カラオケボックスに設置されているスピーカから音響特性測定用信号による音を放音する。

マイク１６は、スピーカ１５と同じ部屋の予め設定された位置に設置されている。例えば、カラオケボックスでは、歌唱者が通常立つ、立ち位置に設置されている。マイク１６は、スピーカ１５から放音された音響特性測定用信号による音を収音して、Ａ／Ｄコンバータ１７へ与え、Ａ／Ｄコンバータ１７は、音響特性測定用信号をディジタル形式に変換して出力する。このディジタル形式に変換された音響特性測定用信号は、パラメータ未設定および未動作中のマイク用固定型イコライジング処理部１８、エコー処理部１９、マイク用トーンコントローラ４１を通過して、特性測定部４０へ入力される。

特性測定部４０は、予め設定された測定周波数範囲ＦＢを所定数で分割した各部分周波数帯域の信号レベルを検出してＣＰＵ１１へ出力する。具体的に、各部分周波数帯域は、予めスピーカ特性やマイク特性等から設定した測定すべき周波数帯域に相当する測定周波数範囲ＦＢを対数軸上で等間隔の周波数帯に分割してなる。特性測定部４０は、部分周波数帯域の個数分のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）と、各部分周波数帯域の信号レベルを検出する信号レベル検出部とを備える。このような構成により、Ａ／Ｄコンバータ１７から入力された音響特性測定用信号は、各ＢＰＦでそれぞれの帯域成分に分解され、各信号レベル検出部でレベル検出され、このレベル値が部分周波数帯域情報とともにＣＰＵ１１へ出力される。また、特性測定部４０は、測定周波数範囲ＦＢでの信号レベルを検出する全帯域信号レベル検出部を備える。全帯域信号レベル検出部は、各直列回路と並列に接続され、Ａ／Ｄコンバータ１７から入力される収音信号の信号レベルを検出して、元信号レベル値としてＣＰＵ１１へ出力する。

ＣＰＵ１１は、図４の処理フローに則して各イコライジング処理部１２，１８およびトーンコントローラ４１，４２の初期パラメータを設定する。
図４は、カラオケ装置の初期パラメータ設定処理のフローを示したフローチャートである。
ＣＰＵ１１は、各部分周波数帯域成分信号のレベル値を元信号レベル値で正規化し、各部分周波数帯域信号の正規化された信号レベルを検出する（Ｓ１０１）。
ＣＰＵ１１は、正規化された部分周波数帯域信号のレベル値（正規化部分帯域信号レベル）と、図示しないメモリに予め設定記憶されていた正規化された所望音響特性とをそれぞれの部分周波数帯域で比較して差分値を算出する（Ｓ１０２）。

ＣＰＵ１１は、各部分周波数帯域の差分値の符号を参照し、ピークおよびディップを検出する。例えば、各部分周波数帯域において、実測した信号レベルから、所望音響特性の信号レベルを減算することで差分値を算出し、「＋」であるか「−」であるかを検出する。そして、これら差分値列の周波数特性（離散関数）から極大、極小を検出し、極大をピーク、極小をディップとして検出する（Ｓ１０３）。この際、ＣＰＵ１１は、各ピークおよびディップを、信号レベルおよび部分周波数帯域に関連付けして一時記憶する。

ＣＰＵ１１は、検出したピークおよびディップを、絶対値信号レベルの高い順にソートする（Ｓ１０４）。ＣＰＵ１１は、放音用固定型イコライジング処理部１２で補正設定が可能な分のピークおよびディップをソート順に抽出して、それぞれのピークおよびディップを補正する補正値を算出する（Ｓ１０５）。ＣＰＵ１１は、マイク用固定型イコライジング処理部１８で補正可能な分のピークを、Ｓ１０５の処理で補正対象として選択されずに残った内から信号レベルの高い順に抽出して、それぞれのピークを補正する補正値を算出する（Ｓ１０６）。

ＣＰＵ１１は、Ｓ１０５，Ｓ１０６の処理で補正対象として選択されずに残った内からピークおよびディップを信号レベルの高い順に抽出する（Ｓ１０７）。

ＣＰＵ１１は、Ｓ１０７で抽出したピークおよびディップの部分周波数帯域を取得し、当該部分周波数帯域が音源用トーンコントローラ４２の調整可能な周波数帯域に一致しているかどうかを検出する（Ｓ１０８）。ここで、ＣＰＵ１１は、音源用トーンコントローラ４２の調整可能な周波数帯域に一致するピークおよびディップが存在すると（Ｓ１０８：Ｙ）、対応する補正値を算出する（Ｓ１０９）。

ＣＰＵ１１は、音源用トーンコントローラ４２に対する補正処理が終了すると、ピークのみを対象として、マイク用トーンコントローラ４１の調整可能な周波数帯域に一致しているかどうかを検出する（Ｓ１１０）。ここで、ＣＰＵ１１は、マイク用トーンコントローラ４１の調整可能な周波数帯域に一致するピークが存在すると（Ｓ１１０：Ｙ）、対応する補正値を算出する（Ｓ１１１）。なお、マイク用トーンコントローラ４１への補正設定は、上述のようにピークおよびディップのいずれかを行うようにしてもよい。

ＣＰＵ１１は、上述のように放音用固定型イコライジング処理部１２、マイク用固定型イコライジング処理部１８、音源用トーンコントローラ４２、マイク用トーンコントローラ４１への補正値を決定すると、これら補正値及び補正対象に基づいて、それぞれのイコライジング処理部１２，１８、トーンコントローラ４１，４２を構成するＰＥＱ等の調整素子に対するパラメータリストを生成する（Ｓ１１２）。そして、ＣＰＵ１１は、パラメータリストに従い、放音用固定型イコライジング処理部１２、マイク用固定型イコライジング処理部１８、音源用トーンコントローラ４２、マイク用トーンコントローラ４１の各調整素子への初期パラメータを送信する（Ｓ１１３）。各イコライジング処理部１２，１８、トーンコントローラ４１，４２は与えられた初期パラメータに従い、上述の補正、調整処理を実行する。

このような構成とすることで、放音用固定型イコライジング処理部１２やマイク用固定型イコライジング処理部１８のリソースが少なくても、音源用トーンコントローラ４２やマイク用トーンコントローラ４１を、ユーザからの操作入力による調整用のみでなく、音響環境の補正用としても利用することができる。これにより、リソースを有効活用して、より所望音響特性に近い音響環境を実現することができる。

次に、具体的な音響環境の補正の過程の例を図５、図６を参照して説明する。

図５は、放音用固定型イコライジング処理部１２、マイク用固定型イコライジング処理部１８、音源用トーンコントローラ４２およびマイク用トーンコントローラ４１の初期パラメータ（デフォルト値）の設定方法を説明するための周波数特性図である。なお、本図の説明では、一例として、音源用トーンコントローラ４２で補正を行い、マイク用トーンコントローラ４１で補正が行われない場合を示す。図５（Ａ）は収音信号の周波数特性２５０と予め設定される所望音響特性２６０とに基づくピークおよびディップの概念を示し、図５（Ｂ）は放音用固定型イコライジング処理部１２による補正が行われた後を推定（例えば、シミュレーション）した状態での収音信号の周波数特性２５１と所望音響特性２６０とを示す。図５（Ｃ）はマイク用固定型イコライジング処理部１８での補正処理後の収音信号の周波数特性２５２と所望音響特性２６０とを示し、図５（Ｄ）は音源用トーンコントローラ４２での補正処理後の収音信号の周波数特性２５３と所望音響特性２６０とを示す。
図６は、音源用トーンコントローラ４２での調整特性の変化を説明する図である。図６（Ａ）は、図５（Ｄ）に示した特性を再度掲載した図である。図６（Ｂ）は中域増強調整ＭＩＤ＋が選択されている場合の補正を示し、図６（Ｃ）は中域抑圧調整ＭＩＤ−が選択されている場合の補正を示す。

ＣＰＵ１１は、上述のような方法により、図５（Ａ）に示すように、測定した収音信号の周波数特性２５０と所望音響特性２６０との差分値を各部分周波数帯域で取得し、ピーク２７１，２７３，２７４，２７６およびディップ２７２，２７５を検出し、それぞれの差分値を取得する。この際、ＣＰＵ１１は、ピーク２７１，２７３，２７４，２７６の差分値を「＋」値で記憶し、ディップ２７２，２７５の差分値を「−」値で記憶する。

次に、ＣＰＵ１１は、差分値の絶対値を比較して、差分値の絶対値が高い順に読み出し、放音用固定型イコライジング処理部１２の調整素子数（ＰＥＱの段数等）に準じた個数のピークまたはディップに対して補正値を設定する。図５の例であれば、放音用固定型イコライジング処理部１２での処理可能なピーク／ディップ数が３個である場合であり、ＣＰＵ１１は、絶対値レベルが高いディップ２７２、ディップ２７５、ピーク２７６が選択され、それぞれの差分値を補正する補正パラメータを設定する。このような補正パラメータを設定して放音用固定型イコライジング処理部１２に与えることで、図５（Ｂ）に示すように、ディップ２７２、ディップ２７５が増強されて、ピーク２７６が抑圧されて、一段階目として所望音響特性に近い音響特性２５１を実現することができる。

次に、ＣＰＵ１１は、マイク用固定型イコライジング処理部１８の調整素子数（ＰＥＱの段数等）に準じた個数のピークに対して補正値を設定する。図５の例であれば、マイク用固定型イコライジング処理部１８での処理可能なピーク数が２個である場合であり、ＣＰＵ１１は、放音用固定型イコライジング処理部１２での処理に用いたピーク・ディップの次に、絶対値レベルが高いピーク２７１，２７３が選択され、それぞれの差分値を補正する補正パラメータを設定する。このような補正パラメータを設定してマイク用固定型イコライジング処理部１８に与えることで、図５（Ｃ）に示すように、ピーク２７１，２７３が抑圧されて、さらに所望音響特性２６０に近い音響特性２５２を実現することができる。なお、上記の説明では、マイク用固定型イコライジング処理部１８に対する補正値の算出に対して、予め設定した所望音響特性を用いているが、この所望音響特性の替わりにフラットな特性を用いてもよい。すなわち、ＣＰＵ１１は、測定周波数範囲ＦＢの全域において信号レベルが一定となるフラットな特性を準備しておき、放音用固定型イコライジング手段１２による補正後の特性におけるフラットな特性に対するピークを検出して、当該ピークを補正する補正値を与えても良い。これにより、所望特性に音響特性を一致させるまでには至らないが、ハウリングになり得るピークを抑圧し、ハウリングを確実に防止することができる。

次に、ＣＰＵ１１は、放音用固定型イコライジング処理部１２およびマイク用固定型イコライジング処理部１８の補正に用いなかったピーク・ディップを抽出し、音源用トーンコントローラ４２の調整可能な周波数帯域に該当するピークおよびディップがあるかを判断する。図５の例であれば、図６（Ａ）と（Ｂ），（Ｃ）とを比較して分かるように、ピーク２７４が選択され、差分値を補正する補正パラメータが設定される。このような補正パラメータを設定して音源用トーンコントローラ４２に与えることで、音源用トーンコントローラ４２が中域増強調整特性ＭＩＤ＋および中域抑圧調整特性ＭＩＤ−が選択された場合に、図５（Ｄ）に示すように、ピーク２７４が抑圧されて、さらに所望音響特性２６０に近い音響特性２５３を実現することができる。

この際、音源用トーンコントローラ４２は、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、補正された中域増強調整特性ＭＩＤ＋’または中域抑圧調整特性ＭＩＤ−’が設定される。すなわち、中域増強調整特性ＭＩＤ＋が選択されている場合には、元の中域増強特性ＭＩＤ＋よりも、ピーク２７４の差分値レベルに応じた量だけ全体レベルの低い中域増強特性ＭＩＤ＋’が利用される。一方、中域抑圧調整特性ＭＩＤ−が選択されている場合には、元の中域抑圧特性ＭＩＤ−よりも、ピーク２７４の差分値レベルに応じた量だけ全体レベルの低い中域抑圧特性ＭＩＤ−’が利用される。

なお、この例ではマイク用トーンコントローラ４１を用いない例を示したが、マイク用トーンコントローラ４１に対しても、増強方向の処理がないだけで、音源用トーンコントローラ４２と同等の処理を行わせることができる。

次に、第２の実施形態に係るカラオケ装置について図を参照して説明する。
図７は、本実施形態のカラオケ装置の構成を示すブロック図である。
図８は、図７に示したカラオケ装置による演奏中に発生するピークを抑圧する過程を説明する図である。
本実施形態のカラオケ装置は、図１に示したカラオケ装置に対して、マイク１６側のＡ／Ｄコンバータ１７とマイク用固定型イコライジング処理部１８との間に、ハウリング検出部５１、マイク用適応型イコライジング処理部５２が挿入されたものであり、他の構成は変わらない。したがって、以下では、変わった部分のみを説明し、他の説明は省略する。

Ａ／Ｄコンバータ１７から出力された収音信号は、ハウリング検出部５１とマイク用適応型イコライジング処理部５２に入力される。

ハウリング検出部５１は、取得した収音信号を所定の帯域分割数で分割し、各部分周波数帯域の信号レベルを検出する。そして、予め設定したハウリング検出閾値よりも高い信号レベルの部分周波数帯域を検出すると、当該部分周波数帯域情報と検出信号レベルとを、マイク用適応型イコライジング処理部５２へ出力する。

マイク用適応型イコライジング処理部５２は、上述のマイク用固定型イコライジング処理部１８と同様の構成で、より多い段数からなるＰＥＱをカスケード接続した構造等からなるノッチ型フィルタにより構成されている。具体的な例として、マイク用適応型イコライジング処理部５２は、ＰＥＱを７段〜１０段程度でカスケード接続することにより構成される。マイク用適応型イコライジング処理部５２は、ハウリング検出部５１から入力された部分周波数帯域情報と検出信号レベルとに応じて、ノッチフィルタのパラメータをその時の状況に応じて設定する。マイク用適応型イコライジング処理部５２は、設定されたパラメータに準じてフィルタ処理を行い、マイク１６から入力された収音信号の周波数特性を補正する。この際、マイク用適応型イコライジング処理部５２の補正は、ピークを抑圧する補正のみを行う。すなわち、マイク用適応型イコライジング処理部５２は、入力された信号の該当する部分周波数成分のレベルを低減させる補正のみを行う。これにより、歌唱者の移動等によりハウリングが発生しそうな状況になると、当該ハウリングとなり得る部分周波数成分のレベルを低減させてハウリングの発生を抑制する。

適応型イコライジング処理がされた収音信号は、マイク用固定型イコライジング処理部１８へ入力される。

このように初期パラメータが設定された状態で、カラオケが開始されると、歌唱者の歌声音の個性（周波数特性や音のレベル等）や歌唱者の移動等による音響環境の変化が生じる。この場合、図８に示すような原理で、上述のようにマイク用適応型イコライジング処理部１８が補正処理を実行する。

図８はマイク用適応型イコライジング処理部５２の補正方法を説明するための周波数特性図である。
前述のように、デフォルト時の音響特性が補正された状態でカラオケが開始されて音響的な環境の変化が生じると、環境の変化に応じて音響特性が変化する。すなわち、デフォルト補正時には無かった新たなピークやディップが生じる。例えば、図８（Ａ）の場合では、新たなピーク２８１が発生する。ハウリング検出部５１は、このような音響環境の周波数特性の変化を検出し、新たに発生したピーク２８１の信号レベルを検出し、ピーク２８１の信号レベルと部分周波数帯域とをマイク用適応型イコライジング処理部５２へ出力する。マイク用適応型イコライジング処理部５２は、取得した部分周波数帯域と信号レベルとに準じて、当該部分周波数帯域の信号レベルがハウリング閾値レベルＴＨｈｗよりも所定レベル以下になるようにノッチフィルタとしてのフィルタ係数を設定する。マイク用適応型イコライジング処理部５２はノッチ周波数によるフィルタリング処理を行う。これにより、図８（Ｂ）に示すように、ピーク２８１の信号レベルが抑圧された周波数特性２５５が得られて、ハウリングを防止することができる。

このような構成を用いることで、デフォルトの設定時には予測できないハウリングを防止することができる。これにより、カラオケの開始時から継続中に掛けて、どの時点であっても、歌唱者や聴者に不快感を与えない音響環境を、安価なシステムで実現することができる。この際、マイク用適応型イコライジング処理部５２のバンド数（ＰＥＱ数に対応）を前記二つの固定型イコライジング処理部の約２倍に設定しているので、ランダム性の高い音響的な環境の変化によるハウリングの発生を確実に抑圧することができる。特に、マイク用適応型イコライジング処理部１９を信号レベルの抑圧のみに利用することで、ハウリング防止のためのリソース数を多く確保することができ、装置のリソースが限られた状態であっても、さらに確実且つ精度良くハウリングを防止することができる。

なお、前述の説明では、全帯域でのピーク、ディップ検出を行う例を示したが、スピーカの放音特性やマイクの収音特性により、高域側や低域側の信号レベルが低くなるので、信号レベルが一定となる領域で、前述の処理を行うようにすると良い。

また、前述の説明では、マイク１６の収音特性に関しては特に明記していなかったが、予めマイク１６の収音特性を取得しておき、ＣＰＵ１１に与えておくことで、ＣＰＵ１１は、マイク１６の収音特性をも加味した補正のパラメータを放音用固定型イコライジング処理部１２、マイク用適応型イコライジング処理部１８、音源用トーンコントローラ４２、およびマイク用トーンコントローラ４１へ設定することができる。これにより、スピーカ１５からマイク１６を持って歌う歌唱者までの系による音響特性を所望の特性に設定することができ、より歌唱者に最適な音響環境を実現することができる。

本発明の第１の実施形態のカラオケ装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す放音用固定型イコライジング処理部１２、マイク用固定型イコライジング処理部１８、音源用トーンコントローラ４２、およびマイク用トーンコントローラ４１の初期パラメータ（デフォルト値）を設定する系の構成を示す図である。 音源用トーンコントローラ４２およびマイク用トーンコントローラ４１で調整する周波数特性を示す図である。 カラオケ装置の初期パラメータ設定処理のフローを示したフローチャートである。 放音用固定型イコライジング処理部１２、マイク用固定型イコライジング処理部１８、音源用トーンコントローラ４２およびマイク用トーンコントローラ４１の初期パラメータ（デフォルト値）の設定方法を説明するための周波数特性図である。 音源用トーンコントローラ４２での調整特性の変化を説明する図である。 本発明の第２の実施形態のカラオケ装置の構成を示すブロック図である。 図７に示したカラオケ装置による演奏中に発生するピークを抑圧する過程を説明する図である。

符号の説明

１１−ＣＰＵ、１２−放音用固定型イコライジング処理部、１３−Ｄ／Ａコンバータ、１４−パワーアンプ、１５−スピーカ、１６−マイク、１７−Ａ／Ｄコンバータ、１８−マイク用固定型イコライジング処理部、１９−エコー処理部、２０−ミキサ、３０−音源、３１−テスト音源、４０−特性測定部、４１−マイク用トーンコントローラ、４２−音源用トーンコントローラ、５１−ハウリング検出部、５２−マイク用適応型イコライジング処理部

Claims (4)

1. 歌唱者の歌唱音声を収音して収音信号を生成するマイクと、
   楽曲データを再生して楽曲音信号を生成する楽曲音源と、
   前記収音信号と前記楽曲音信号とをミキシングして放音用信号を生成するミキシング手段と、
   放音用信号に基づいて所定空間内へ放音するスピーカと、を備えたカラオケ装置であって、
   前記ミキシング手段と前記スピーカとの間に挿入され、予め測定された前記スピーカから前記マイクに至る系の音響特性の所望音響特性に対するピーク抑圧やディップ増強を行う第１の固定イコライジング手段と、
   前記マイクと前記ミキシング手段との間に挿入され、前記第１の固定イコライジング手段で補正されない、前記収音信号の周波数特性のピーク抑圧のみを行う第２の固定イコライジング手段と、
   前記楽曲音源と前記ミキシング手段との間に接続され、前記楽曲音信号の周波数特性を音源用特定補正特性で調整する操作可能の音源用トーンコントローラと、
   を備え、
   前記第１の固定イコライジング手段と前記第２の固定イコライジング手段で補正されないピークやディップの周波数帯域が前記音源用特定補正特性の周波数帯域に一致すれば、前記音源用特定補正特性の周波数帯域に対応するピークおよびディップへの補正量を前記音源用特定補正特性の初期値として設定する、
   カラオケ装置。
2. 前記第２の固定イコライジング手段と前記ミキシング手段との間に接続され、前記収音信号の周波数特性をマイク用特定補正特性で調整する操作可能のマイク用トーンコントローラと、を備え、
   前記第１の固定イコライジング手段と前記第２の固定イコライジング手段で補正されないピークの周波数帯域が前記マイク用特定補正特性の周波数帯域に一致すれば、前記マイク用特定補正特性の周波数帯域に対応するピークへの補正量を前記マイク用特定補正特性の初期値として設定する、請求項１に記載のカラオケ装置。
3. 前記マイクと前記ミキシング手段との間に挿入され、前記第１の固定イコライジング手段で補正されない、音響特性の環境変化起因分で生じる差分値ピークを抑圧する適応型イコライジング手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のカラオケ装置。
4. 前記マイクと前記ミキシング手段との間に挿入され、前記第１の固定イコライジング手段および前記第２の固定イコライジング手段で補正されない、音響特性の環境変化起因分で生じるピークを抑圧する適応型イコライジング手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載のカラオケ装置。

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