JP2009105527A

JP2009105527A - ハウリングの防止装置、防止方法、プログラム、及びこのプログラムを記録した記録媒体

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Publication number: JP2009105527A
Application number: JP2007273539A
Authority: JP
Inventors: Kikuo Aoki; 喜九雄青木; Masahiko Ogushi; 正彦大串; Keisuke Oizumi; 圭祐大泉; Keiichi Kato; 圭一加藤
Original assignee: BAISERA KK; Mimy Electronics Co Ltd
Current assignee: BAISERA KK; Mimy Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2027-10-22
Also published as: JP4903665B2

Abstract

【課題】
補聴器などのマイクとイヤホンスピーカーが近傍にある装置等のハウリングを防止しかつ再生音声が不自然にならないような再生音声を実現するシステムを提供することを目的とする。
【解決手段】
特定周波数部分のみを抽出しこの特定周波数部分を分割しそれぞれの周波数部分の音圧平均値を演算し、各周波数部分の音圧とこの演算した音圧の平均値の差を出し差が一定以上の場合ハウリングと判定しこのハウリング部の音圧を平均値音圧に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気音響変換再生装置に適用されるハウリング防止方法であり補聴器等や拡声器、カラオケ装置のような音響入力信号を増幅してスピーカやイヤホンから出力させる、すなわちマイクスピーカ（イヤホン）が近傍に配置される装置システムのハウリング防止方法、装置、プログラム及び記録媒体に関する。

従来近年、補聴器は小型化、高出力化が進んでおり、音を入力するマイクロホン部と音を出力するイヤホン部がごく近傍に配置されている。また同様に拡声器においても、高出力スピーカがマイクロホンに近接して配置される場合がある。

しかし、スピーカ又はイヤホンがマイクロホンに近接に配置されるこれらの装置では、スピーカやイヤホンからの出力信号の一部がマイクロホンに帰還することになる。このとき、音響出力信号は、マイクロホンに達するまでの間に減衰するが、この減衰量（L）にくらべて装置の増幅量（G）が大きいと、帰還が繰り返され、信号レベルは無限に増大してしまいハウリング起こしてしまう。ハウリング現象は、不快な音を生じるだけでなく、スピーカやイヤホンを酷使し、不必要な電力を消費するといった問題を生じる。

このハウリングを防止するために、ハウリングが発生しているかどうか、及びハウリングの発生している周波数を自動的に推定し、その周波数の成分を逆位相の信号にて相殺する、又はその周波数付近の増幅率を選択的に低下させるといった方法（特開平6-22397号）や信号の位相を変調する方法、遅延時間を変化させる方法などが各種方法が提案されている（特開2000-341707、特開平3-263999、特開平9-168195）。

特開平6-22397号

特開2000-341707

特開平3-263999

特開平9-168195

従来のシステムにおいてはしかし、ハウリングの有無やハウリング発生周波数を確実に自動推定させるのはきわめて難しく、特定の周波数の増幅率を選択的に低下させる方法では、所望する音質及び音量が得られなくなる。位相変調や周波数変調は定常的なハウリングを防止するが、音質変化を招いたり発振と相殺が交互に繰り返され耳障りな音質になったりさらにハウリング防止のために音圧を落とすことによって特定周波数の部分で違和感のある再生音になったりする場合がある。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、ハウリングの発生を防止し、かつ違和感のない音声が再生できるハウリング防止装置を提供することにある。

前述の課題を解決するために本発明者らは鋭意研究の結果以下の手段をとった。すなわち入力された音響信号の特定周波数部分の音響信号を抽出する特定周波数部分抽出手段、該抽出した音響信号を３以上の周波数成分に分割し、この各周波数成分の音圧の平均値を演算する音圧平均値演算手段、前述の各周波数成分の音圧と前記演算した音圧の平均値との差を演算する音圧差演算手段、前述の音圧差が基準時間の間基準値以上であるかどうかを判断する判断手段、この判断手段により音圧差が基準値以上と判断された場合に前述の周波数の平均値との差が基準値以上である周波数帯の音圧を前記平均値音圧に下げる音圧調整手段を設けておけばよい。

そして前述の特定周波数は１０００Hｚから４０００Hzであればよく、また前述の基準値は10ｄBであればよい。そして前述基準時間は０．０５秒から０．５秒であればよい。

次に他の場合について述べる。入力された音響信号の特定周波数部分の音響信号を抽出する特定周波数部分抽出手段、該抽出した音響信号を３以上の周波数成分に分割し、前述の各周波数成分の音圧のピーク値を演算するピーク値演算手段、この各周波数成分の音圧の平均値を演算する音圧平均値値演算手段、前述の各ピーク値音圧の平均値を演算するピーク値音圧平均値演算手段、この各周波数成分のピーク値音圧と前述の演算したピーク値音圧の平均値との差を演算するピーク値音圧差演算手段、前述のピーク値音圧差が基準時間の間基準値以上であるかどうかを判断する判断手段、前述の判断手段によりピーク値音圧差が基準値以上と判断された場合に前述の周波数の音圧ピーク平均値との差が基準値以上である周波数帯の音圧を前述の平均値音圧に下げる音圧調整手段を設けておけばよい。

さらに他の方法について説明する。入力された音響信号の特定周波数部分の音響信号を抽出する特定周波数部分抽出手段、該抽出した音響信号を３以上の周波数成分に分割し、前述の各周波数成分の音圧の平均値を演算する音圧平均値演算手段、前述の各周波数成分の音圧と前述の前記演算した音圧の平均値との差を演算する音圧差演算手段、前述の音圧差が基準値以上であるかどうかを判断する判断手段、前述の音圧差が基準値以上と判断された周波数帯の音圧を除いた各周波数帯の音圧の平均値を演算するハウリング周波数帯除外音圧平均値演算手段を設け、前述の判断手段により音圧差が基準値以上と判断された場合に前述の周波数の平均値との差が基準時間の間基準値以上である周波数帯の音圧を前記ハウリング周波数帯除外音圧平均値演算手段により演算した前述のハウリング周波数帯除外音圧平均値音圧に下げる音圧調整手段を設けておけばよい。

さらに他の場合を説明する。入力された音響信号の特定周波数部分の音響信号を抽出する特定周波数部分抽出手段、この抽出した音響信号を３以上の周波数成分に分割し、前述の各周波数成分の音圧のピーク値を演算するピーク値演算手段、前述の各周波数成分の音圧の平均値を演算する音圧平均値値演算手段、前述の各ピーク値音圧の平均値を演算するピーク値音圧平均値演算手段、前述の各周波数成分のピーク値音圧と前記演算したピーク値音圧の平均値との差を演算するピーク値音圧差演算手段、前述のピーク値音圧差が基準時間の間基準値以上であるかどうかを判断する判断手段、前述のピーク値音圧差が基準値以上と判断された周波数帯の音圧を除いた各周波数帯の音圧の平均値を演算するハウリング周波数帯除外音圧平均値演算手段を設け、前述の判断手段によりピーク音圧差が基準値以上と判断された場合に前述の周波数のピーク音圧平均値との差が基準値以上である周波数帯の音圧を前記ハウリング周波数帯除外音圧平均値演算手段により演算した前述のハウリング周波数帯除外音圧平均値音圧に下げる音圧調整手段を設けておけばよい。

そして上記の各方法においてコンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述されていればよくさらにコンピュータが読み取り可能な記録媒体によって構成されればよい。

以上説明したように本発明によれば特に補聴器等のハウリングの可能性の高い周波数部分を取り出し状況を分析することによって人の声、他の音とハウリングを区別し検出し、さらに従来のハウリング防止のようにハウリング周波数の部分に対して元の音声から違和感のあるような音圧の圧縮をさせることなく、ハウリング周波数以外の部分と連続的な音圧を保つよう他の周波数部分の音圧あるいはハウリング部も含んだ音圧周波数部分の音圧の平均値にハウリング部分の音圧を設定することにより、違和感のないハウリング防止の音声の再生が可能となる。

人の会話音圧は続くことがまれであり、時間を区切ることにより人の声とハウリングを区別することが可能となるためである。また特に補聴器等ではハウリング周波数は１０００Hzから４０００Hzで発生するため、他の周波数部分の監視を切り捨てて、この部分のみ（１０００Hzから４０００Hz）を観測することにより効率的な装置の活用が可能となる。

以下に図に基づいて具体的に説明していく。

図１は本発明の第1の実施形態であり、概要ブロック図である。入力音声は１０１のAD変換手段でアナログからデジタルに変換され、１０２の部分で周波数帯域１０００Hzから４０００Hzの部分を抽出し、さらに１０の部分に分割する周波数抽出、分割手段である。そして１０に分割した各部分のそれぞれの音圧の平均値の演算を１０３の各周波数音圧平均演算手段部分で行う。そしてその演算結果を１０４のデータ蓄積部に登録する。次に１０５において各領域の音圧と音圧の平均値の差を演算しこの部分の音圧差が１０ｄB以上でかつこの状態が０．３秒以上続くかを判定し、音圧差が１０ｄB以上連続的に０．３秒以上あった際にハウリングと判定する。

その様子の模式図を図３に示したが、ここではハウリングを起こした入力信号３０１であり、それをA、B、C、D、E、F、G、H、I、Jの１０の各部分に分割し、音圧の平均値を演算する。その演算結果が３０２のラインであり、それぞれの音圧差を演算するが、ここでBの領域は３０１と３０２の差３０３を演算し、同様にFの領域においては３０１と３０２の差３０４を演算している。

次に１０６のハウリング部音圧設定手段でハウリングと判定された部分が存在する場合その周波数部分の音圧をデータ蓄積部１０４の音圧平均値データを読み出し、この読み出した音圧をこの周波数部分の音圧として設定する。そしてこのハウリング周波数部分のみ音圧を音圧平均値に設定し他の部分は入力そのままのデジタル信号を１０７のAD変換手段によりアナログデジタル変換し出力すればよい。

図２にその時のフローを示したが、２０１において入力信号のうち１０００Hzから４０００Hzの周波数部分を抽出し、次に２０２においてこの１０００Hzから４０００Hzの部分を１０に分割する。２０３で１０に分割した各部の音圧の平均値を演算し、２０４において各部の音圧と平均値の差を演算する。２０５において各部と平均値の音圧差が１０ｄB以上でこの状態が０．３秒以上続くかを判定する。

そして各部と平均値の音圧差が１０ｄB以上でこの状態が０．３秒以上続いている場合２０６で該当周波数をハウリング周波数と決定し２０７において該当周波数（ハウリング周波数）の部分の音圧を平均値に設定する。

図４は本発明の第２の実施形態であり、概要ブロック図である。入力音声は４０１のAD変換手段でアナログからデジタルに変換され、４０２の部分で周波数帯域１０００Hzから４０００Hzの部分を抽出し、さらに１０の部分に分割する周波数抽出、分割手段である。そして１０に分割した各部分のそれぞれの音圧のピーク値を検出しそのピーク音圧の平均値の演算を４０３の各周波数ピーク音圧平均演算手段部分で行う。そしてその演算結果を４０４のデータ蓄積部に登録する。次に４０５において各領域のピーク音圧とピーク音圧の平均値の差を演算しこの部分の音圧差が１０ｄB以上でかつこの状態が０．３秒以上続くかを判定し、音圧差が１０ｄB以上連続的に０．３秒以上あった際にハウリングと判定する。

その様子の模式図を図６に示したが、ここではハウリングを起こした入力信号６０１であり、それをA、B、C、D、E、F、G、H、I、Jの１０の各部分に分割し、各部のピーク音圧をそれぞれａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊと検出しこのピーク音圧の平均値を演算する。その演算結果が６０２のラインであり、それぞれの音圧差を演算するが、ここでBの領域はｂと６０２の差６０３を演算し、同様にFの領域においてはｆと６０２の差６０４を演算している。

次に４０６において各周波数の音圧の平均値を演算しその結果をデータ蓄積手段４０７に登録する。次に４０８のハウリング部音圧設定手段でハウリングと判定された部分が存在する場合その周波数部分の音圧をデータ蓄積部４０７の音圧平均値データを読み出し、この読み出した音圧をこの周波数部分の音圧として設定する。そしてこのハウリング周波数部分のみ音圧を音圧平均値に設定し他の部分は入力そのままのデジタル信号を４０９のＤＡ変換手段によりデジタル−アナログ変換し出力すればよい。

図５にその時のフローを示したが、５０１において入力信号のうち１０００Hzから４０００Hzの周波数部分を抽出し、次に５０２においてこの１０００Hzから４０００Hzの部分を１０に分割する。５０３において各部のピーク音圧を演算し、５０４で１０に分割した各部のピーク音圧の平均値を演算し、５０５において各部の音圧と平均値の差を演算する。５０６において各部と平均値の音圧差が１０ｄB以上でこの状態が０．３秒以上続くかを判定する。

そして各部と平均値の音圧差が１０ｄB以上でこの状態が０．３秒以上続いている場合５０７で該当周波数をハウリング周波数と決定し５０８において各部の音圧の平均値を演算し、５０９において該当周波数（ハウリング周波数）の部分の音圧を平均値に設定する。

図７は本発明の第３の実施形態であり、概要ブロック図である。入力音声は７０１のAD変換手段でアナログからデジタルに変換され、７０２の部分で周波数帯域１０００Hzから４０００Hzの部分を抽出し、さらに１０の部分に分割する周波数抽出、分割手段である。そして１０に分割した各部分のそれぞれの音圧の平均値の演算を７０３の各周波数音圧平均演算手段部分で行う。そしてその演算結果を７０４のデータ蓄積部に登録する。次に７０５において各領域の音圧と音圧の平均値の差を演算しこの部分の音圧差が１０ｄB以上でかつこの状態が０．３秒以上続くかを判定し、音圧差が１０ｄB以上連続的に０．３秒以上あった際にハウリングと判定する。

その様子の模式図を図９に示したが、ここではハウリングを起こした入力信号９０１であり、それをA、B、C、D、E、F、G、H、I、Jの１０の各部分に分割し、音圧の平均値を演算する。その演算結果が９０２のラインであり、それぞれの音圧差を演算するが、ここでBの領域は９０１と９０２の差９０３を演算し、同様にFの領域においては９０１と９０２の差９０４を演算している。

次に７０５においてハウリング周波数部分を省いた９の各周波数部分の各周波数の音圧の平均値を演算しその結果をデータ蓄積手段７０７に登録する。次に７０８のハウリング部音圧設定手段でハウリングと判定された部分が存在する場合その周波数部分の音圧をデータ蓄積部７０７の音圧平均値データを読み出し、この読み出した音圧をこの周波数部分の音圧として設定する。そしてこのハウリング周波数部分のみ音圧をハウリング周波数部分の省いた音圧平均値に設定し他の部分は入力そのままのデジタル信号を７０９のＤＡ変換手段によりデジタル−アナログ変換し出力すればよい。

図８にその時のフローを示したが、８０１において入力信号のうち１０００Hzから４０００Hzの周波数部分を抽出し、次に８０２においてこの１０００Hzから４０００Hzの部分を１０に分割する。８０３において１０に分割し、各周波数部分の平均値を演算し、８０４において各部の音圧と平均値の差を演算する。８０５において各部と平均値の音圧差が１０ｄB以上でこの状態が０．３秒以上続くかを判定する。

そして各部と平均値の音圧差が１０ｄB以上でこの状態が０．３秒以上続いている場合8０６で該当周波数をハウリング周波数と決定し、８０７においてハウリング周波数を除いた平均値を演算する。そして８０８において該当周波数（ハウリング周波数）の部分の音圧をハウリング周波数を除いた平均値に設定する。

図１０は本発明の第４の実施形態であり、概要ブロック図である。入力音声は１００１のAD変換手段でアナログからデジタルに変換され、１００２の部分で周波数帯域１０００Hzから４０００Hzの部分を抽出し、さらに１０の部分に分割する周波数抽出、分割手段である。そして１０に分割した各部分のそれぞれのピーク音圧を演算しこのピーク音圧の平均値の演算を１００３の各周波数ピーク音圧平均演算手段部分で行う。そしてその演算結果を１００４のデータ蓄積部に登録する。次に１００５において各領域のピーク音圧とピーク音圧の平均値の差を演算しこの部分の音圧差が１０ｄB以上でかつこの状態が０．３秒以上続くかを判定し、音圧差が１０ｄB以上連続的に０．３秒以上あった際にハウリングと判定する。

その様子の模式図を図１２に示したが、ここではハウリングを起こした入力信号１２０１であり、それをA、B、C、D、E、F、G、H、I、Jの１０の各部分に分割し、各部のピーク音圧をそれぞれａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊと検出しこのピーク音圧の平均値を演算する。その演算結果が１２０２のラインであり、それぞれの音圧差を演算するが、ここでBの領域はｂと１２０２の差１２０３を演算し、同様にFの領域においてはｆと１２０２の差１２０４を演算している。

次に１００５においてハウリング周波数部分を省いた９の各周波数部分の各周波数の音圧の平均値を演算しその結果をデータ蓄積手段１００７に登録する。次に１００８のハウリング部音圧設定手段でハウリングと判定された部分が存在する場合その周波数部分の音圧をデータ蓄積部１００７の音圧平均値データを読み出し、この読み出した音圧をこの周波数部分の音圧として設定する。そしてこのハウリング周波数部分のみの音圧をハウリング周波数部分を除いた音圧平均値に設定し他の部分は入力そのままのデジタル信号を１００９のＤＡ変換手段によりデジタル−アナログ変換し出力すればよい。

図１１にその時のフローを示したが、１１０１において入力信号のうち１０００Hzから４０００Hzの周波数部分を抽出し、次に１１０２においてこの１０００Hzから４０００Hzの部分を１０に分割する。１１０３において各部のピーク音圧を演算し、１１０４で１０に分割した各部のピーク音圧の平均値を演算し、１１０５において各部の音圧と平均値の差を演算する。１１０６において各部と平均値の音圧差が１０ｄB以上でこの状態が０．３秒以上続くかを判定する。

そして各部と平均値の音圧差が１０ｄB以上でこの状態が０．３秒以上続いている場合１１０７で該当周波数をハウリング周波数と決定し１１０８においてハウリング周波数部分を除いた各部の音圧の平均値を演算し、１１０９において該当周波数（ハウリング周波数）の部分の音圧を平均値に設定する。

第１の実施例の概略ブロック図第１の実施例のフロー第１の実施例の模式図第２の実施例の概略ブロック図第２の実施例のフロー第２実施例の模式図第３の実施例の概略ブロック図第３の実施例のフロー第３の実施例の模式図第４の実施例の概略ブロック図第４の実施例のフロー第４の実施例の模式図

Claims

入力された音響信号の特定周波数部分の音響信号を抽出する特定周波数部分抽出手段、該抽出した音響信号を３以上の周波数成分に分割し、前記各周波数成分の音圧の平均値を演算する音圧平均値演算手段、前記各周波数成分の音圧と前記演算した音圧の平均値との差を演算する音圧差演算手段、前記音圧差が基準時間の間基準値以上であるかどうかを判断する判断手段、前記判断手段により音圧差が基準値以上と判断された場合に前記周波数の平均値との差が基準値以上である周波数帯の音圧を前記平均値音圧に下げる音圧調整手段を有していることを特徴とするハウリングの防止装置、および防止方法
前記特定周波数は１０００Hｚから４０００Hzであることを特徴とする特許請求範囲第1項記載のハウリングの防止装置、および防止方法
前記基準値は10ｄBであることを特徴とする特許請求範囲第1項記載のハウリングの防止装置、および防止方法
前記基準時間は０．０５秒から０．５秒であることを特徴とする特許請求範囲第１項記載のハウリングの防止装置、および防止方法
入力された音響信号の特定周波数部分の音響信号を抽出する特定周波数部分抽出手段、該抽出した音響信号を３以上の周波数成分に分割し、前記各周波数成分の音圧のピーク値を演算するピーク値演算手段、前記各周波数成分の音圧の平均値を演算する音圧平均値値演算手段、前記各ピーク値音圧の平均値を演算するピーク値音圧平均値演算手段、前記各周波数成分のピーク値音圧と前記演算したピーク値音圧の平均値との差を演算するピーク値音圧差演算手段、前記ピーク値音圧差が基準時間の間基準値以上であるかどうかを判断する判断手段、前記判断手段によりピーク値音圧差が基準値以上と判断された場合に前記周波数の音圧ピーク平均値との差が基準値以上である周波数帯の音圧を前記平均値音圧に下げる音圧調整手段を有していることを特徴とするハウリングの防止装置、および防止方法
前記特定周波数は１０００Hｚから４０００Hzであることを特徴とする特許請求範囲第５項記載のハウリングの防止装置、および防止方法
前記基準値は１０ｄBであることを特徴とする特許請求範囲第５項記載のハウリングの防止装置、および防止方法
前記基準時間は０．０５秒から０．５秒であることを特徴とする特許請求範囲第５項記載のハウリングの防止装置、および防止方法
入力された音響信号の特定周波数部分の音響信号を抽出する特定周波数部分抽出手段、該抽出した音響信号を３以上の周波数成分に分割し、前記各周波数成分の音圧の平均値を演算する音圧平均値演算手段、前記各周波数成分の音圧と前記演算した音圧の平均値との差を演算する音圧差演算手段、前記音圧差が基準値以上であるかどうかを判断する判断手段、前記音圧差が基準値以上と判断された周波数帯の音圧を除いた各周波数帯の音圧の平均値を演算するハウリング周波数帯除外音圧平均値演算手段を設け、前記判断手段により音圧差が基準値以上と判断された場合に前記周波数の平均値との差が基準時間の間基準値以上である周波数帯の音圧を前記ハウリング周波数帯除外音圧平均値演算手段により演算した前記ハウリング周波数帯除外音圧平均値音圧に下げる音圧調整手段を有していることを特徴とするハウリングの防止装置、および防止方法
前記特定周波数は１０００Hｚから４０００Hzであることを特徴とする特許請求範囲第９項記載のハウリングの防止装置、および防止方法
前記基準値は１０ｄBであることを特徴とする特許請求範囲第９項記載のハウリングの防止装置、および防止方法
前記基準時間は０．０５秒から０．５秒であることを特徴とする特許請求範囲第９項記載のハウリングの防止装置、および防止方法
入力された音響信号の特定周波数部分の音響信号を抽出する特定周波数部分抽出手段、該抽出した音響信号を３以上の周波数成分に分割し、前記各周波数成分の音圧のピーク値を演算するピーク値演算手段、前記各周波数成分の音圧の平均値を演算する音圧平均値値演算手段、前記各ピーク値音圧の平均値を演算するピーク値音圧平均値演算手段、前記各周波数成分のピーク値音圧と前記演算したピーク値音圧の平均値との差を演算するピーク値音圧差演算手段、前記ピーク値音圧差が基準時間の間基準値以上であるかどうかを判断する判断手段、前記ピーク値音圧差が基準値以上と判断された周波数帯の音圧を除いた各周波数帯の音圧の平均値を演算するハウリング周波数帯除外音圧平均値演算手段を設け、前記判断手段によりピーク音圧差が基準値以上と判断された場合に前記周波数のピーク音圧平均値との差が基準値以上である周波数帯の音圧を前記ハウリング周波数帯除外音圧平均値演算手段により演算した前記ハウリング周波数帯除外音圧平均値音圧に下げる音圧調整手段を有していることを特徴とするハウリングの防止装置、および防止方法
前記特定周波数は１０００Hｚから４０００Hzであることを特徴とする特許請求範囲第１３項記載のハウリングの防止装置、および防止方法
前記基準値は１０ｄBであることを特徴とする特許請求範囲第１３項記載のハウリングの防止装置、および防止方法
前記基準時間は０．０５秒から０．５秒であることを特徴とする特許請求範囲第１３項記載のハウリングの防止装置、および防止方法
コンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータに請求項１乃至１６の何れかに記載のハウリング防止方法を実行させるハウリング防止プログラム。
コンピュータが読み取り可能な記録媒体によって構成され、この記録媒体に請求項１７記載のハウリング防止プログラムを記録した記録媒体。