JP2013141118A - Howling canceller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、適応フィルタを用いて音声信号のハウリングを抑圧するハウリングキャンセラに関する。 The present invention relates to a howling canceller that suppresses howling of an audio signal using an adaptive filter.
マイクロホンから入力された音声信号をスピーカから出力する際、ハウリングが生じることがあり、これを回避するため、様々なハウリングキャンセラが知られている。 When a voice signal input from a microphone is output from a speaker, howling may occur, and various howling cancellers are known to avoid this.
ここでは、まず、一般的な拡声システムを簡略化したモデルを例にハウリングマージンを拡大する仕組みについて、図1を用いて説明する。図1において、アンプAMPの利得をGAMP、スピーカSPとマイクMIC間の利得をGSMとすると、拡声システムはGAMP×GSM<1であれば、安定性を維持することができ、ハウリングは生じない。以後、GAMP×GSMを「システム利得」と呼ぶことにする。 Here, first, a mechanism for expanding the howling margin will be described with reference to FIG. 1 using a model obtained by simplifying a general loudspeaker system as an example. In FIG. 1, when the gain of the amplifier AMP is G AMP , and the gain between the speaker SP and the microphone MIC is G SM , the loudspeaker system can maintain stability if G AMP × G SM <1, and howling Does not occur. Hereinafter, G AMP × G SM will be referred to as “system gain”.
スピーカから再生される話者の音声の大きさは、話者TalkerとマイクMIC間の利得GTMとアンプAMPの利得GAMPとの積GTM×GAMPによって定まる。以後、GTM×GAMPを「拡声利得」と呼ぶことにする。 The size of the speaker's voice to be reproduced from the speaker is determined by the product G TM × G AMP of gain G AMP gain G TM and amplifier AMP between speakers Talker and microphone MIC. Hereinafter, G TM × G AMP is referred to as “amplification gain”.
ハウリングマージンを拡大するには、システム利得GAMP×GSMをできる限り小さくし、拡声利得GTM×GAMPをできる限り大きくすればよい。GTMを一定の値に維持したままであれば、GSMをできる限り小さくすればよい。 In order to expand the howling margin, the system gain G AMP × G SM should be made as small as possible, and the sound gain G TM × G AMP should be made as large as possible. If GTM is maintained at a constant value, GSM may be made as small as possible.
適応フィルタを用いたハウリングキャンセラは、適応フィルタを用いた演算処理により等価的にGSMのみを低減して、拡声システムのハウリングマージンを拡大しようとするものである。ただし、あくまでもハウリングキャンセラ内部の演算によって等価的にGSMを低減するものである。 A howling canceller using an adaptive filter attempts to expand the howling margin of a loudspeaker system by equivalently reducing only GSM by arithmetic processing using the adaptive filter. However, it is to reduce the equivalent to G SM merely by the operation of the internal howling canceller.
一方、適応フィルタではなく、マイクロホンの指向性制御の手法を用いても拡声利得を維持したままGSMを低減することは可能である。すなわち、話者方向の利得GTMに対してスピーカ方向の利得GSMがより小さくなるような指向性を有するマイクを用いればよい。一例として、話者Talker方向に鋭いメインローブを有するマイクの指向特性を形成し、話者方向の利得GTMを大きくして、拡声システムのハウリングマージンの拡大を試みる手法がある。 On the other hand, adaptation rather than filter, it is possible even by using a method of directional control of the microphone to reduce the G SM while maintaining the loudspeaker gain. That may be used for a microphone having a directivity such as the gain G SM speaker direction becomes smaller with respect to the gain G TM speaker direction. As an example, there is a method in which the directivity characteristics of a microphone having a sharp main lobe in the speaker Talker direction is formed, the gain G TM in the speaker direction is increased, and the howling margin of the loudspeaker system is increased.
しかしながら、広い周波数帯域で鋭いメインローブを有するマイクロホンシステムを実現することは困難である。そこで、鋭いメインローブを形成する代わりに、スピーカSP方向に鋭いヌル(null)を有する指向特性を実現して、スピーカ方向の利得GSMを小さくしてもハウリングマージンを拡大することが考えられる。また、話者方向のメインローブ形成とスピーカ方向のヌル形成の両方を行ってもよい。 However, it is difficult to realize a microphone system having a sharp main lobe in a wide frequency band. Therefore, sharp instead of forming the main lobe, to achieve a directional pattern having a sharp null (null) to a speaker SP direction, it is conceivable to enlarge the howling margin to reduce the gain G SM speaker direction. Further, both main lobe formation in the speaker direction and null formation in the speaker direction may be performed.
一般的に、センサアレイシステムでは、鋭いメインローブを形成するよりも、鋭いヌルを形成する方が容易である。指向特性の鋭いメインローブの形成を行う加算型のアレイシステムでは、多数のセンサ素子を必要とするが、減算型のアレイでは、条件によってはセンサ素子2個だけでもヌル形成が可能である。 In general, in a sensor array system, it is easier to form a sharp null than to form a sharp main lobe. An addition type array system that forms a main lobe with a sharp directivity requires a large number of sensor elements, but a subtraction type array can form a null with only two sensor elements depending on conditions.
ここで、残響のある室内に設置した拡声システムにおいて、鋭い単一のメインローブを有するアレイマイクロホンシステムよりも、複数のヌルを有するアレイマイクロホンの方が良好なハウリングマージン拡大効果が得られることを図2及び図3を用いて説明する。 Here, in a loudspeaker system installed in a room with reverberation, an array microphone having a plurality of nulls can provide a better howling margin expansion effect than an array microphone system having a single sharp main lobe. 2 and FIG.
図2は、残響のある室内に設置した拡声システムのマイクMIC、スピーカSP、話者Talkerと聴衆Listenerの位置関係の一例を示した模式図である。図3は、図2に示した残響のある室内に設置した拡声システムのスピーカとマイク間の音響系のインパルスレスポンスを示した図である。 FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the positional relationship between the microphone MIC, the speaker SP, the speaker Talker, and the audience listener of the loudspeaker system installed in a room with reverberation. FIG. 3 is a diagram showing an impulse response of an acoustic system between a speaker and a microphone of the loudspeaker system installed in the room with reverberation shown in FIG.
残響のある部屋では、スピーカSPから再生されてマイクMICに入力されるハウリング音は、直接音成分S0だけでなく、側面の壁からの初期反射音成分S1、S2、壁面を何度も多重反射した残響成分を含む。実際の初期反射音には天井及び床で反射した成分も含まれるが、説明を簡単にするために、図2及び図3では天井及び床からの初期反射音成分を省略している。 In a room with reverberation, the howling sound reproduced from the speaker SP and input to the microphone MIC is not only the direct sound component S0 but also the multiple reflections of the initial reflected sound components S1 and S2 from the side wall and the wall surface many times. Reverberation component. The actual initial reflected sound includes components reflected by the ceiling and floor, but for the sake of simplicity, the initial reflected sound components from the ceiling and floor are omitted in FIGS.
図3から分かるように、直接音成分及び初期反射音成分と比較して、壁面を何度も多重反射した残響成分は振幅が減衰してそのエネルギーは小さくなる。従って、拡声システムのハウリングマージンを拡大するためには、スピーカからマイクに入力される直接音成分と初期反射音成分を小さくするだけでも十分な効果が得られる。 As can be seen from FIG. 3, compared to the direct sound component and the initial reflected sound component, the reverberation component that has been subjected to multiple reflections on the wall surface many times attenuates the amplitude and decreases its energy. Therefore, in order to expand the howling margin of the loudspeaker system, it is possible to obtain a sufficient effect by simply reducing the direct sound component and the initial reflected sound component input from the speaker to the microphone.
しかしながら、図4に示すように、話者方向Tに鋭いメインローブを形成するようにマイクロホンアレイを設計する手法では、スピーカからの直接音成分S0、初期反射音成分S1、S2の方向に鋭いヌルができることは保証されない。一方、図5に示すように、指向特性に複数のヌルを有するようにマイクロホンアレイを設計する手法では、S0、S1、S2の方向に鋭いヌルを形成することが比較的容易にできる。 However, as shown in FIG. 4, in the method of designing the microphone array so as to form a sharp main lobe in the speaker direction T, the null is sharp in the direction of the direct sound component S0 from the speaker and the initial reflected sound components S1 and S2. It is not guaranteed that you can. On the other hand, as shown in FIG. 5, in the method of designing the microphone array so as to have a plurality of nulls in the directional characteristics, it is relatively easy to form sharp nulls in the directions of S0, S1, and S2.
原理的には、マイクロホンアレイは、K個のマイクを用いれば、K−1方向にヌルを有するアレイを形成することが可能であり、十分な数のマイクを使えばスピーカからの直接音成分と初期反射音成分を十分に抑圧することができる。 In principle, if K microphones are used, an array having nulls in the K-1 direction can be formed. If a sufficient number of microphones are used, the direct sound component from the speaker can be obtained. The initial reflected sound component can be sufficiently suppressed.
従って、残響のある部屋においても、鋭いメインローブを有するマイクロホンアレイよりも、鋭いヌルを形成するマイクロホンアレイの方が効果的に拡声システムのハウリングマージンを拡大することができる。 Therefore, even in a room with reverberation, a microphone array that forms a sharp null can effectively expand the howling margin of the loudspeaker system, compared to a microphone array having a sharp main lobe.
なお、減算型の処理によるヌル形成と、加算型の処理による話者方向のメインローブ形成を同時に行えば、さらに良好なハウリングマージン拡大の結果が得られる。 If null formation by subtraction-type processing and main lobe formation in the speaker direction by addition-type processing are performed simultaneously, an even better howling margin expansion result can be obtained.
このような、拡声システムにおけるマイクロホンアレイを用いたハウリングキャンセラが特許文献1に開示されている。特許文献1に開示のハウリングキャンセラは、直線上に等間隔で配置されたマイクロホンによって収音された信号を用いて、スピーカ方向の感度が低くなるようなフィルタ係数を適応的に求めることによって、スピーカ方向の感度を大きく減衰させ、ハウリングを防止している。
特許文献1に開示のマイクロホンアレイは、具体的には次のような処理を行う。等間隔直線配置されたM個(Mは2以上の整数)のマイクロホンのうち、隣接するマイクロホンペア毎に、収音した収音信号から目的音方向からの到来音成分を除去したM−1個の信号を取得する。
Specifically, the microphone array disclosed in
次に、目的音方向から第m番目のマイクロホンへの到来時間と、目的音方向から第1番目のマイクロホンへの到来時間との差を与えるフィルタ係数によって、疑似目的音をフィルタリングして、M−1個の信号を生成する。 Next, the pseudo target sound is filtered by a filter coefficient that gives a difference between the arrival time from the target sound direction to the m-th microphone and the arrival time from the target sound direction to the first microphone. One signal is generated.
続いて、マイクロホンペア毎に、収音信号から到来音成分を除去したM−1個の信号と疑似目的音とを加算し、マイクロホンペア毎の加算結果をそれぞれ異なるフィルタ係数でフィルタリングし、固定の遅延が与えられた疑似目的音を、M−1個のフィルタリングした信号を加算した信号の所望信号として上記フィルタ係数を学習する。 Subsequently, for each microphone pair, M−1 signals obtained by removing the incoming sound component from the collected sound signal and the pseudo target sound are added, and the addition result for each microphone pair is filtered with a different filter coefficient, and fixed. The filter coefficient is learned as a desired signal obtained by adding the M−1 filtered signals to the pseudo target sound to which the delay is given.
最後に、第1〜第M−1番目のマイクロホンが収音したそれぞれの収音信号を、適応フィルタと同じフィルタ係数でフィルタリングした信号を加算して出力する。 Finally, signals obtained by filtering the collected sound signals picked up by the first to (M-1) -th microphones with the same filter coefficients as the adaptive filter are added and output.
しかしながら、上述した特許文献1に開示のハウリングキャンセラは、マイクに入力される話者からの直接音とスピーカから出力された拡声音との相互相関が大きいことに起因する適応フィルタの収束特性の悪化を防ぐために複雑な回路構成を用いなければならず、仮想目的音を生成して適応フィルタの学習をオン/オフ制御しなければならない。すなわち、従来のハウリングキャンセラでは、ハウリングを防止するために、回路規模及び処理量を増大させなければならない。
However, the above-described howling canceller disclosed in
また、特許文献1に開示のハウリングキャンセラは、話者がマイクを手に持ったまま移動することによるマイクの移動、または、話者以外の人が歩行するなどによるマイク及びスピーカの間の遮断が生じた場合、音響系のインパルスレスポンスの急激な変化又は連続的な変化が起こり、ハウリングを抑圧できなくなったり、動作が不安定になったりするという問題がある。
In addition, the howling canceller disclosed in
本発明の目的は、回路規模及び処理量を増大させることなく、音響のインパルスレスポンスの急激な変化又は連続的な変化が起こった場合においてもハウリングを安定的に抑圧することができるハウリングキャンセラを提供することである。 An object of the present invention is to provide a howling canceller capable of stably suppressing howling even when a sudden change or a continuous change of an acoustic impulse response occurs without increasing the circuit scale and the processing amount. It is to be.
本発明のハウリングキャンセラは、マイクロホンアレイとGriffith−Jim型適応ビームフォーマとを組み込んだハウリングキャンセラであって、前記マイクロホンアレイによって得られた所望信号に含まれる、スピーカから再生されてマイクロホンに入力したハウリング音を近似した信号を生成し、前記所望信号と前記ハウリング音を近似した信号とを用いて求まる誤差信号のエネルギーが最小となるようにフィルタ係数更新を行う第1適応フィルタを具備し、前記Griffith−Jim型適応ビームフォーマは、前記マイクロホンアレイの出力信号に含まれる、スピーカからの拡声信号成分を近似した信号を生成し、前記所望信号と前記拡声信号成分を近似した信号とを用いて求まる誤差信号のエネルギーが最小となるようにフィルタ係数更新動作を行う第2適応フィルタを具備し、前記誤差信号は、前記所望信号から前記ハウリング音を近似した信号及び前記拡声信号成分を近似した信号を減算して求まる、構成を採る。 A howling canceller according to the present invention is a howling canceller incorporating a microphone array and a Griffith-Jim type adaptive beamformer, which is reproduced from a speaker and input to a microphone included in a desired signal obtained by the microphone array. A first adaptive filter that generates a signal approximating a sound and updates a filter coefficient so that an energy of an error signal obtained using the desired signal and a signal approximating the howling sound is minimized, and the Griffith The Jim type adaptive beamformer generates a signal that approximates a loudspeaker signal component from a speaker included in the output signal of the microphone array, and an error obtained by using the desired signal and the signal that approximates the loudspeaker signal component Minimize signal energy Comprising a second adaptive filter for performing a filter coefficient updating operation, the error signal is obtained by subtracting a signal that approximates a signal and the loudspeaker signal component which approximates the howling sound from the desired signal, a configuration.
本発明のハウリングキャンセラは、マイクロホンアレイとGriffith−Jim型適応ビームフォーマとを組み込んだハウリングキャンセラであって、前記マイクロホンアレイによって得られた第1所望信号に含まれる、スピーカから再生されてマイクロホンに入力したハウリング音を近似した信号を生成し、前記第1所望信号から前記ハウリング音を近似した信号を減算した第1誤差信号のエネルギーが最小となるようにフィルタ係数更新を行う第1適応フィルタを具備し、前記Griffith−Jim型適応ビームフォーマは、前記マイクロホンアレイの出力信号に含まれる、スピーカからの拡声信号成分を近似した信号を生成し、前記第1誤差信号を第2所望信号として、前記第2所望信号から前記拡声信号成分を近似した信号を減算した第2誤差信号のエネルギーが最小となるようにフィルタ係数更新動作を行う第2適応フィルタを具備する構成を採る。 The howling canceller of the present invention is a howling canceller incorporating a microphone array and a Griffith-Jim type adaptive beamformer, and is reproduced from a speaker and input to a microphone included in a first desired signal obtained by the microphone array. A first adaptive filter that generates a signal approximating the howling sound and updates the filter coefficient so that the energy of the first error signal obtained by subtracting the signal approximating the howling sound from the first desired signal is minimized. The Griffith-Jim type adaptive beamformer generates a signal approximating a loudspeaker signal component included in an output signal of the microphone array, and uses the first error signal as a second desired signal. 2. A signal approximating the loudspeaker signal component from the desired signal A configuration in which the energy of the second error signal obtained by subtracting to mount an second adaptive filter for performing a filter coefficient updating operation so as to minimize.
本発明のハウリングキャンセラは、マイクロホンアレイとGriffith−Jim型適応ビームフォーマとを組み込んだハウリングキャンセラであって、前記Griffith−Jim型適応ビームフォーマは、前記マイクロホンアレイの出力信号に含まれる、スピーカからの拡声信号成分を近似した信号を生成し、前記マイクロホンアレイによって得られた第1所望信号から前記拡声信号成分を近似した信号を減算した第1誤差信号のエネルギーが最小となるようにフィルタ係数更新動作を行う第1適応フィルタを具備し、前記第1誤差信号を第2所望信号として、前記第2所望信号に含まれる、スピーカから再生されてマイクロホンに入力したハウリング音を近似した信号を生成し、前記第2所望信号から前記ハウリング音を近似した信号を減算した第2誤差信号のエネルギーが最小となるようにフィルタ係数更新を行う第2適応フィルタを具備する構成を採る。 The howling canceller of the present invention is a howling canceller incorporating a microphone array and a Griffith-Jim type adaptive beamformer, wherein the Griffith-Jim type adaptive beamformer is included in an output signal of the microphone array from a speaker. A filter coefficient update operation that generates a signal approximating the loud signal component and subtracting the signal approximating the loud signal component from the first desired signal obtained by the microphone array so that the energy of the first error signal is minimized. A first adaptive filter that performs the above operation, and generates a signal that approximates a howling sound that is included in the second desired signal and that is reproduced from a speaker and input to a microphone, using the first error signal as a second desired signal, Approximating the howling sound from the second desired signal A configuration in which the energy of the second error signal obtained by subtracting the issue of comprising a second adaptive filter for performing a filter coefficient update so as to minimize.
本発明によれば、回路規模及び処理量の低減を図り、音響のインパルスレスポンスの急激な変化又は連続的な変化が起こった場合においてもハウリングを安定的に抑圧することができる。 According to the present invention, the circuit scale and the processing amount can be reduced, and howling can be stably suppressed even when an abrupt change or a continuous change in the acoustic impulse response occurs.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、実施の形態において、同一機能を有する構成には、同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, in the embodiment, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(実施の形態1)
図6は、本発明の実施の形態1に係る拡声装置100の構成を示すブロック図である。以下、拡声装置100の構成について図6を用いて説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the
図6に示した拡声装置100は、遅延和マイクロホンアレイ110、Griffith−Jim型適応ビームフォーマ120、デコリレーション(de-correlation)回路130、適応フィルタ140、振幅制限回路150、デジタルアナログ(D/A)変換器160、パワーアンプ170、スピーカ180を有する。
A
遅延和マイクロホンアレイ110は、マイクロホン111−0〜111−N、マイクアンプ112−0〜112−N、アナログデジタル(A/D)変換器113−0〜113−N、FIRフィルタ114−0〜114−N及び加算器115を有し、話者方向にメインローブを形成することにより、話者方向の利得が最大となる指向性を形成する。
The delay sum microphone array 110 includes microphones 111-0 to 111-N, microphone amplifiers 112-0 to 112-N, analog / digital (A / D) converters 113-0 to 113-N, and FIR filters 114-0 to 114. -N and
マイクロホン111−0〜111−Nは、スピーカ180から出力された拡声音声を含む音声をアナログ音声信号に変換する。マイクロホン111−0〜111−Nから出力されたアナログ音声信号は、マイクアンプ112−0〜112−Nで増幅され、A/D変換器113−0〜113−Nに入力される。なお、拡声装置100の動作を説明するにあたり、音声信号は無音時のハウリングの励振信号となるアンプ(パワーアンプ、マイクアンプ)内部の雑音や部屋の暗騒音と同様に考えて良いため、図6にはマイクロホン111−0〜111−Nから入力される人間の音声信号と話者を明示していない。
The microphones 111-0 to 111-N convert the sound including the loud sound output from the
A/D変換器113−0〜113−Nは、マイクアンプ112−0〜112−Nから出力されたアナログ音声信号をディジタル音声信号に変換する。ディジタル音声信号は、FIRフィルタ114−0〜114−Nに入力される。 The A / D converters 113-0 to 113-N convert analog audio signals output from the microphone amplifiers 112-0 to 112-N into digital audio signals. The digital audio signal is input to the FIR filters 114-0 to 114-N.
FIRフィルタ114−0〜114−Nは、話者と各マイクロホン間の距離に比例する伝播遅延と、それぞれのFIRフィルタの群遅延とを加算した値が一定となるように設計されている。FIRフィルタ114−0〜114−Nは、A/D変換器113−0〜113−Nから出力されたディジタル音声信号の位相をそろえ、加算器115で加算するためタイミングを調整する遅延回路として機能する。位相及びタイミングが調整されたディジタル音声信号が加算器115及び加算器121−0〜121−(N−1)に入力される。なお、FIRフィルタにより任意の群遅延を有する遅延回路を実現する手法は様々あるが、最も簡単な手法として、大賀寿郎、山崎芳男、金田豊、「音響システムとディジタル処理」、電子情報通信学会編、コロナ社、p.215−216に記載されている手法を用いればよい。
The FIR filters 114-0 to 114-N are designed so that the value obtained by adding the propagation delay proportional to the distance between the speaker and each microphone and the group delay of each FIR filter is constant. The FIR filters 114-0 to 114-N function as delay circuits that adjust the timing for aligning the phases of the digital audio signals output from the A / D converters 113-0 to 113-N and adding them by the
加算器115は、FIRフィルタ114−0〜114−Nから出力されたディジタル音声信号を加算し、加算結果を遅延回路124に入力する。
The
Griffith−Jim型適応ビームフォーマ120は、加算器121−0〜121−(N−1)、適応フィルタ122−0〜122−(N−1)、加算器123、遅延回路124、加算器125を有し、遅延和マイクロホンアレイ110が話者方向にメインローブを有する指向性を保ったまま、スピーカ方向に指向特性のヌルを形成する。
The Griffith-Jim type adaptive beamformer 120 includes adders 121-0 to 121- (N-1), adaptive filters 122-0 to 122- (N-1), an
加算器121−0〜121−(N−1)は、隣り合うFIRフィルタの出力信号の差分を求めることにより話者の音声成分をキャンセルし、求めた差分を適応フィルタ122−0〜122−(N−1)に入力する。 The adders 121-0 to 121- (N-1) cancel the speech component of the speaker by obtaining the difference between the output signals of adjacent FIR filters, and the obtained difference is applied to the adaptive filters 122-0 to 122- ( N-1).
適応フィルタ122−0〜122−(N−1)は、遅延回路124によって遅延された遅延和マイクロホンアレイ110の出力信号に含まれる、スピーカ180からの拡声信号成分を近似した信号を、加算器121−0〜121−(N−1)から出力された信号から生成する。また、適応フィルタ122−0〜122−(N−1)は、加算器125において遅延回路124が出力した所望信号d[n]から拡声信号成分を近似した信号及び後述するハウリング音を近似した信号を減算した誤差信号e[n]のエネルギーが最小となるようにフィルタ係数更新動作(適応動作)を行う。この結果、マイクロホンアレイは、スピーカ方向にヌルを有する指向特性を形成するようになる。なお、適応フィルタ122−0〜122−(N−1)は、フィルタ係数可変のFIRフィルタ回路とフィルタ係数更新回路とから構成される。フィルタ係数更新回路は、最も一般的なLMS(Least Mean Square)アルゴリズムを用いて、図7に示すフィルタ係数更新回路によって実現すればよい。図7に示したフィルタ係数更新回路は、次式(1)のフィルタ係数更新演算を行う。
ただし、x[n−i]はフィルタ係数更新回路の入力信号、e[n]は適応フィルタの誤差信号、μはLMSアルゴリズムのステップサイズパラメータ、Wn+1[i]は更新後のフィルタ係数、regはフィルタ係数Wn[i]を保持するレジスタ、変数nは時刻、変数iはFIRフィルタのタップ位置をそれぞれ示している。 Where x [n−i] is the input signal of the filter coefficient updating circuit, e [n] is the error signal of the adaptive filter, μ is the step size parameter of the LMS algorithm, W n + 1 [i] is the updated filter coefficient, reg Is a register holding the filter coefficient Wn [i], variable n is time, and variable i is the tap position of the FIR filter.
また、適応フィルタの適応アルゴリズムとしては、上記のLMSアルゴリズムの他にNLMS(Normalized LMS)アルゴリズム、射影アルゴリズムなどを用いてもよい。 As an adaptive algorithm for the adaptive filter, an NLMS (Normalized LMS) algorithm, a projection algorithm, or the like may be used in addition to the above LMS algorithm.
再度、図6を参照する。デコリレーション回路130は、入力側にフィードバックされる適応システムの出力信号、すなわち、加算器125からの出力信号である残差信号e[n]と、適応システムの入力信号であるディジタル音声信号x[n](以下、入力信号x[n]とする)との間の相関を減じるように残差信号e[n]を変形させて、振幅制限回路150に出力する。これにより、適応フィルタ140の収束特性を改善することができる。なお、デコリレーション回路130は、一般的には、回路への実装が容易な遅延回路又は周波数シフト回路が用いられるが、ピッチシフト回路、エコー回路又はリバーブ回路等を用いてもよい。
FIG. 6 will be referred to again. The
適応フィルタ140は、加算器125と共に適応ハウリングキャンセラを構成し、適応ハウリングキャンセラは、遅延回路124から出力された所望信号d[n]に含まれる、スピーカ180から再生されてマイクロホン110−0〜111−Nに入力したハウリング音を近似した信号を、振幅制限回路150から出力された入力信号x[n]から生成し、加算器125において所望信号d[n]からハウリング音を近似した信号及び拡声信号成分を減算した誤差信号e[n]のエネルギーが最小となるように適応動作する。なお、適応フィルタ140は、フィルタ係数可変のFIRフィルタ回路とフィルタ係数更新回路とから構成され、フィルタ係数更新回路は、最も一般的なLMSアルゴリズムを用いて、図7に示すフィルタ係数更新回路によって実現すればよい。また、適応フィルタの適応アルゴリズムとしては、上記のLMSアルゴリズムの他にNLMS(Normalized LMS)アルゴリズム、射影アルゴリズムなどを用いてもよい。
The adaptive filter 140 forms an adaptive howling canceller together with the
振幅制限回路150は、D/A変換器160、パワーアンプ170、スピーカ180、マイクロホン111−0〜111−N、マイクアンプ112−0〜112−N、A/D変換器113−0〜113−Nが常に線形動作領域で動作するように、入力信号x[n]の振幅の値を一定以下に制限する。振幅制限回路150のリミット値は、D/A変換器160、パワーアンプ170、スピーカ180、マイクロホン111−0〜111−N、マイクアンプ112−0〜112−N、A/D変換器113−0〜113−Nの全てが飽和せずに線形動作領域で動作する最大の値に設定する。具体的には、振幅制限回路150は、デコリレーション回路130の出力信号の振幅の絶対値が閾値K以下であれば、線形領域で動作して入力信号x[n]をそのまま出力し、デコリレーション回路130の出力信号の振幅の絶対値が閾値Kより大きければ、非線形な動作をしてのデコリレーション回路130の出力信号の振幅を−KあるいはKに制限してから入力信号x[n]を出力する。なお、リミット値の設定方法については後述する。
The
D/A変換器160は、振幅制限回路150から出力された入力信号(ディジタル音声信号)x[n]をアナログ音声信号に変換する。パワーアンプ170は、D/A変換器160から出力されたアナログ音声信号を増幅する。
The D /
スピーカ180は、パワーアンプ170から出力されたアナログ受信音声信号を再生して音声として出力する。スピーカ180から出力された拡声音声は、マイクロホン111−0〜111−Nに入力される。
The
上述したGriffith−Jim型適応ビームフォーマは、形成可能な指向特性のヌルの数はマイクの数に依存し、マイクの数N+1に対してN個のヌルを実現可能である。従って、スピーカが複数ある場合でも、スピーカの数がN個以下であれば、それぞれのスピーカからの拡声音の到来方向に対してヌルを形成することが可能である。 In the above-mentioned Griffith-Jim type adaptive beamformer, the number of directional characteristic nulls that can be formed depends on the number of microphones, and N nulls can be realized with respect to the number N + 1 of microphones. Therefore, even when there are a plurality of speakers, if the number of speakers is N or less, it is possible to form a null in the arrival direction of the loud sound from each speaker.
また、Griffith−Jim型適応ビームフォーマは、マイクの数N+1個に対してスピーカの数がN−1個以下であれば、スピーカからの直接音成分のみならず、初期反射音の到来方向に対してヌルを形成することができる。 In addition, the Griffith-Jim type adaptive beamformer has not only the direct sound component from the speaker but also the arrival direction of the initial reflected sound if the number of speakers is N-1 or less with respect to the number N + 1 of the microphones. Can form a null.
また、Griffth−Jim型適応ビームフォーマは、マイクの話者方向の利得を維持したまま、スピーカ方向の利得を下げることができるので、その分ハウリング抑圧性能が向上する。また、継続的に適応動作を行うので、マイクから見たスピーカの方向が変化しても、その変化に自動的に追随して指向特性のヌルが形成され、安定してハウリング抑圧を行うことができる。 Further, the Griffth-Jim type adaptive beamformer can reduce the gain in the speaker direction while maintaining the gain in the speaker direction of the microphone, so that the howling suppression performance is improved accordingly. In addition, since the adaptive operation is continuously performed, even if the direction of the speaker seen from the microphone changes, the directivity null is formed following the change automatically, and howling suppression can be performed stably. it can.
なお、Griffth−Jim型適応ビームフォーマは、フィードバックがかかった閉じたループの中に組み込まれているので、拡声システムのシステム利得が0dBを越えていれば入力音声信号が無くても(無音状態又は無声状態でも)、室内の暗騒音、またはパワーアンプ及びマイクアンプの内部雑音を励振信号として適応動作が進む。 Since the Griffth-Jim type adaptive beamformer is incorporated in a closed loop to which feedback is applied, if the system gain of the loudspeaker system exceeds 0 dB, there is no input audio signal (silent state or In the silent state), the adaptive operation proceeds using the background noise in the room or the internal noise of the power amplifier and the microphone amplifier as excitation signals.
上述したように、図6に示した拡声装置は、Griffith−Jim型適応ビームフォーマ120の適応フィルタ122−0〜122−(N−1)と、適応ハウリングキャンセラの適応フィルタ140は共通の誤差信号e[n]を用いて同時かつ並列的に動作する。そのため、マイクから見たスピーカ方向の変化、マイクとスピーカとの間の距離の変化、さらにはマイクとスピーカとの間を人が遮った場合に生ずるインパルスレスポンスの変化が同時に生じたような場合でも、ハウリングが良好に抑圧されるように、方向変化に対しては適応フィルタ122−0〜122−(N−1)が適応動作し、距離変化とインパルスレスポンスの変化に対しては適応フィルタ140が同時に適応動作する。 As described above, the loudspeaker shown in FIG. 6 uses a common error signal for the adaptive filters 122-0 to 122- (N-1) of the Griffith-Jim type adaptive beamformer 120 and the adaptive filter 140 of the adaptive howling canceller. Operate simultaneously and in parallel using e [n]. Therefore, even when a change in the speaker direction seen from the microphone, a change in the distance between the microphone and the speaker, and even a change in the impulse response that occurs when a person blocks the microphone and the speaker, occur at the same time. The adaptive filter 122-0 to 122- (N-1) adaptively operates with respect to the direction change and the adaptive filter 140 with respect to the distance change and the impulse response change so that the howling is suppressed well. It operates adaptively at the same time.
また、ハウリング抑圧の効果は、Griffith−Jim型適応ビームフォーマだけではなく、適応フィルタを用いたハウリングキャンセラからも得られる。Griffith−Jim型適応ビームフォーマの適応フィルタ122−0〜122−(N−1)の収束が遅かった場合でも、ハウリングキャンセラの適応フィルタ140によるハウリング抑圧の効果が得られる。 The effect of howling suppression can be obtained not only from the Griffith-Jim type adaptive beamformer but also from a howling canceller using an adaptive filter. Even when the convergence of the adaptive filters 122-0 to 122- (N-1) of the Griffith-Jim type adaptive beamformer is slow, the effect of howling suppression by the adaptive filter 140 of the howling canceller can be obtained.
そして、適応フィルタ140によってハウリングを抑圧している間にGriffith−Jim型適応ビームフォーマの適応フィルタ122−0〜122−(N−1)が収束して、さらに大きなハウリングマージンを確保することができる。 Then, while the howling is suppressed by the adaptive filter 140, the adaptive filters 122-0 to 122- (N-1) of the Griffith-Jim type adaptive beamformer converge to secure a larger howling margin. .
ここで、図6に示した振幅制限回路150のリミット値の設定方法について説明する。以下の説明では、D/A変換器160の分解能とA/D変換器113−0〜113−Nの分解能は同一、D/A変換器160の最大出力信号レベルとA/D変換器113−0〜113−Nの最大入力信号レベルも同一であることを前提としている。また、振幅制限回路150は、次式(2)に示す入出力特性を有する。
ただし、式(2)において、in[i]は入力信号、x[i]は出力信号、iは時間を表す引数、Kはリミット値をそれぞれ表している。 In equation (2), in [i] is an input signal, x [i] is an output signal, i is an argument representing time, and K is a limit value.
1.まず拡声システムの開ループ利得を測定する。フィードバックパス(FBP)を切断してD/A変換器160に正弦波等の試験信号を入力し、入力信号の振幅とA/D変換器113−0〜113−Nの出力信号の振幅の比を求めれば、それが開ループ利得となる。
1. First, the open loop gain of the loudspeaker system is measured. The feedback path (FBP) is disconnected and a test signal such as a sine wave is input to the D /
2.前項で測定した開ループ利得をG、D/A変換器160の許容入力信号レベルを−K〜Kとした場合、振幅制限回路150のリミット値をK/Gと設定して、振幅制限回路150の出力信号レベル、すなわち、D/A変換器160の入力信号レベルが−K/G〜K/Gとなるようにする。
2. When the open loop gain measured in the previous section is G and the allowable input signal level of the D /
振幅制限回路150のリミット値の設定により、D/A変換器160とA/D変換器113−0〜113−Nは飽和せずに動作し、D/A変換器160の最大出力信号レベルがパワーアンプ170の最大入力信号レベルとなる。従って、パワーアンプ170が飽和しないようにするためには、D/A変換器160の最大出力信号レベルよりも最大入力信号レベルが大きいパワーアンプ170を選択して用いればよい。
By setting the limit value of the
また、パワーアンプ170の最大入力信号レベルとパワーアンプ170の利得の積がパワーアンプ170の最大出力信号レベルとなる。従って、スピーカ180が飽和せず線形領域で動作するためには、パワーアンプ170の最大出力信号レベルよりも最大入力信号レベルの大きいスピーカ180を選択して用いればよい。
The product of the maximum input signal level of
スピーカ180とマイクロホン111−0〜111−N間の音響系の利得(減衰量)は実測が困難であるので、マイクロホン111−0〜111−Nが飽和せずに動作するためには、以下のように適切な特性を有するマイクロホン111−0〜111−Nを選択すればよい。
Since it is difficult to actually measure the gain (attenuation amount) of the acoustic system between the
1.フィードバックパス(FBP)を切断した状態で、先に設定したリミッタ値と同じ値の最大振幅を有するテスト信号をD/A変換器160に入力する。テスト信号には、三角波または正弦波を用いればよい。
1. While the feedback path (FBP) is disconnected, a test signal having the same maximum amplitude as the previously set limiter value is input to the D /
2.マイクロホン111−0〜111−Nの出力信号波形を観測すれば、マイクロホン111−0〜111−Nが飽和しているかどうか判別できる。飽和している場合は、出力波形の変化より許容入力信号レベルの不足分が分かるので、不足分以上に最大入力信号レベルの大きいマイクロホンをマイクロホン111−0〜111−Nに選択して用いればよい。 2. By observing the output signal waveforms of the microphones 111-0 to 111-N, it can be determined whether or not the microphones 111-0 to 111-N are saturated. If saturated, the deficiency in the allowable input signal level can be found from the change in the output waveform. Therefore, a microphone having a maximum input signal level greater than the deficiency may be selected and used as the microphones 111-0 to 111-N. .
また、マイクアンプ112−0〜112−Nが飽和しないようにするためには、A/D変換器113−0〜113−Nの最大入力信号レベルをマイクアンプ112−0〜112−Nの利得で割った値よりも最大入力信号レベルの大きいマイクアンプ112−0〜112−Nを選択して用いればよい。 In order to prevent the microphone amplifiers 112-0 to 112-N from being saturated, the maximum input signal level of the A / D converters 113-0 to 113-N is set to the gain of the microphone amplifiers 112-0 to 112-N. The microphone amplifiers 112-0 to 112-N having a maximum input signal level larger than the value divided by the above may be selected and used.
このように、振幅制限回路150のリミット値を設定し、D/A変換器160、パワーアンプ170、スピーカ180、マイクロホン111−0〜111−N、マイクアンプ112−0〜112−N、A/D変換器113−0〜113−Nの全ての構成要素が飽和せずに、線形領域内で動作する特性を決定することにより、拡声装置100の起動時または音響系のインパルスレスポンスが急激に変化した場合であっても、各構成要素が飽和して非線形な歪みが発生すること、また、それによって適応フィルタの収束が阻害されることを防止することができる。
In this way, the limit value of the
次に、マイクロホンアレイの配置について説明する。ここでは、図8に示すように、話者の両サイドにスピーカが配置された場合を想定している。このような場合において、マイクロホンアレイは、話者の向いている方向に各マイクロホンを直線配置することにより、マイクロホンアレイの大きさに対して話者と各マイクロホンとの距離が小さく、話者方向に鋭いメインローブを形成できない場合でも、両サイドのスピーカ方向には比較的良好なヌルを有する指向特性を形成することができる。よって、このようなマイクロホンアレイの配置は手持ちマイクに適している。 Next, the arrangement of the microphone array will be described. Here, as shown in FIG. 8, it is assumed that speakers are arranged on both sides of the speaker. In such a case, the microphone array is arranged in a straight line in the direction that the speaker is facing, so that the distance between the speaker and each microphone is small relative to the size of the microphone array. Even when a sharp main lobe cannot be formed, a directional characteristic having a relatively good null can be formed in the speaker directions on both sides. Therefore, such a microphone array arrangement is suitable for a handheld microphone.
このように、本実施の形態によれば、Griffith−Jim型適応ビームフォーマの適応フィルタと、ハウリングキャンセラの適応フィルタのフィルタ係数更新動作を共通の誤差信号を用いて同時並列的に行う。これにより、マイクから見たスピーカ方向の変化、マイクとスピーカの間隔の変化、マイクとスピーカとの間のインパルスレスポンスの変化のいずれかが生じた場合、または全ての変化が同時に生じた場合でも、複数の適応フィルタが並列動作して収束するのでハウリングを安定的に抑圧することができる。すなわち、本実施の形態によれば、回路規模及び処理量を増大させることなく、音響のインパルスレスポンスの急激な変化又は連続的な変化が起こった場合においても、ハウリングを安定的に抑圧することができる。 As described above, according to the present embodiment, the filter coefficient update operation of the adaptive filter of the Griffith-Jim type adaptive beamformer and the adaptive filter of the howling canceller is simultaneously performed in parallel using the common error signal. As a result, even if any of the change in the speaker direction seen from the microphone, the change in the distance between the microphone and the speaker, the change in the impulse response between the microphone and the speaker occurs, or even when all the changes occur simultaneously, Since a plurality of adaptive filters converge in parallel operation, howling can be stably suppressed. That is, according to the present embodiment, it is possible to stably suppress howling even when a sudden change or a continuous change in the acoustic impulse response occurs without increasing the circuit scale and the processing amount. it can.
また、本実施の形態によれば、Griffith−Jim型適応ビームフォーマ又は適応フィルタを用いたハウリングキャンセラのいずれかを単独で用いる場合に比べ、より良好なハウリングマージンを拡大することができる。 Further, according to the present embodiment, it is possible to expand a better howling margin as compared with a case where either a Griffith-Jim type adaptive beamformer or a howling canceller using an adaptive filter is used alone.
なお、本実施の形態では、マイクロホンアレイの配置として、話者の向いている方向に各マイクロホンを直線配置する場合を例に説明したが、本発明はこれに限られず、図9に示すように、話者の向いている方向と垂直に各マイクロホンを直線配置してもよい。この場合、マイクロホンアレイの大きさに対して話者とスピーカとの間隔が十分に長ければ、話者から個々のマイクへの音響系の伝播遅延時間は一定とみなせるので、FIRフィルタを用いた遅延回路を省略することができる。また、このようなマイクロホンアレイの配置は位置を固定したマイクに適している。 In the present embodiment, as an example of the arrangement of the microphone array, each microphone is linearly arranged in the direction facing the speaker. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. The microphones may be arranged in a straight line perpendicular to the direction in which the speaker is facing. In this case, if the distance between the speaker and the speaker is sufficiently long with respect to the size of the microphone array, the propagation delay time of the acoustic system from the speaker to the individual microphones can be regarded as constant. Therefore, the delay using the FIR filter The circuit can be omitted. Such a microphone array arrangement is suitable for a microphone whose position is fixed.
(実施の形態2)
図10は、本発明の実施の形態2に係る拡声装置200の構成を示すブロック図である。以下、拡声装置200の構成について図10を用いて説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the
適応フィルタ210は、加算器220と共に適応ハウリングキャンセラを構成し、適応ハウリングキャンセラは、加算器115から出力された所望信号d1[n]に含まれる、スピーカ180から再生されてマイクロホン111−0〜111−Nに入力したハウリング音を近似した信号を、振幅制限回路150から出力された入力信号x[n]から生成し、加算器220において所望信号d1[n]からハウリング音を近似した信号を減算した誤差信号e1[n]のエネルギーが最小となるように適応動作する。
The
Griffith−Jim型適応ビームフォーマ230は、加算器121−0〜121−(N−1)、適応フィルタ122−0〜122−(N−1)、加算器123、遅延回路124、加算器231を有する。
The Griffith-Jim type adaptive beamformer 230 includes adders 121-0 to 121- (N-1), adaptive filters 122-0 to 122- (N-1), an
適応フィルタ122−0〜122−(N−1)は、遅延回路124によって遅延された遅延和マイクロホンアレイ110の出力信号に含まれる、スピーカ180からの拡声信号成分を近似した信号を、加算器121−0〜121−(N−1)から出力された信号から生成し、遅延回路124によって遅延された誤差信号e1[n]を所望信号d2[n]として、加算器231において所望信号d2[n]から拡声信号成分を近似した信号を減算した誤差信号e2[n]のエネルギーが最小となるようにフィルタ係数更新動作(適応動作)を行う。この結果、マイクロホンアレイは、スピーカ方向にヌルを有する指向特性を形成するようになる。
The adaptive filters 122-0 to 122-(N−1) add a signal approximating the loudspeaker signal component from the
このように、本実施の形態によれば、Griffith−Jim型適応ビームフォーマの適応フィルタと、ハウリングキャンセラの適応フィルタのフィルタ係数更新動作をそれぞれ独立に行う。これにより、マイクから見たスピーカ方向の変化、マイクとスピーカの間隔の変化、マイクとスピーカとの間のインパルスレスポンスの変化のいずれかが生じた場合、または全ての変化が同時に生じた場合でも、複数の適応フィルタが動作して収束するのでハウリングを安定的に抑圧することができる。すなわち、本実施の形態によれば、回路規模及び処理量を増大させることなく、音響のインパルスレスポンスの急激な変化又は連続的な変化が起こった場合においても、ハウリングを安定的に抑圧することができる。 Thus, according to the present embodiment, the filter coefficient updating operations of the adaptive filter of the Griffith-Jim type adaptive beamformer and the adaptive filter of the howling canceller are performed independently. As a result, even if any of the change in the speaker direction seen from the microphone, the change in the distance between the microphone and the speaker, the change in the impulse response between the microphone and the speaker occurs, or even when all the changes occur simultaneously, Since a plurality of adaptive filters operate and converge, howling can be stably suppressed. That is, according to the present embodiment, it is possible to stably suppress howling even when a sudden change or a continuous change in the acoustic impulse response occurs without increasing the circuit scale and the processing amount. it can.
(実施の形態3)
図11は、本発明の実施の形態3に係る拡声装置300の構成を示すブロック図である。以下、拡声装置300の構成について図11を用いて説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a
Griffith−Jim型適応ビームフォーマ310は、加算器121−0〜121−(N−1)、適応フィルタ311−0〜311−(N−1)、加算器123、遅延回路124、加算器312を有する。
The Griffith-Jim type adaptive beamformer 310 includes adders 121-0 to 121- (N-1), adaptive filters 311-0 to 311- (N-1), an
適応フィルタ311−0〜311−(N−1)は、遅延回路124によって遅延された遅延和マイクロホンアレイ110の出力信号に含まれる、スピーカ180からの拡声信号成分を近似した信号を、加算器121−0〜121−(N−1)から出力された信号から生成し、遅延回路124によって遅延された所望信号d1[n]から拡声信号成分を近似した信号を加算器312において減算した誤差信号e1[n]のエネルギーが最小となるようにフィルタ係数更新動作(適応動作)を行う。この結果、マイクロホンアレイは、スピーカ方向にヌルを有する指向特性を形成するようになる。
The adaptive filters 311-0 to 311-(N−1) add a signal approximating the loudspeaker signal component from the
適応フィルタ320は、加算器330と共に適応ハウリングキャンセラを構成し、適応ハウリングキャンセラは、誤差信号e1[n]を所望信号d2[n]とし、所望信号d2[n]に含まれる、スピーカ180から再生されてマイクロホン111−0〜111−Nに入力したハウリング音を近似した信号を、振幅制限回路150から出力された入力信号x[n]から生成し、加算器330において所望信号d2[n]からハウリング音を近似した信号を減算した誤差信号e2[n]のエネルギーが最小となるように適応動作する。
The
このように、本実施の形態によれば、Griffith−Jim型適応ビームフォーマの適応フィルタと、ハウリングキャンセラの適応フィルタのフィルタ係数更新動作をそれぞれ独立に行う。これにより、マイクから見たスピーカ方向の変化、マイクとスピーカの間隔の変化、マイクとスピーカとの間のインパルスレスポンスの変化のいずれかが生じた場合、または全ての変化が同時に生じた場合でも、複数の適応フィルタが動作して収束するのでハウリングを安定的に抑圧することができる。すなわち、本実施の形態によれば、回路規模及び処理量を増大させることなく、音響のインパルスレスポンスの急激な変化又は連続的な変化が起こった場合においても、ハウリングを安定的に抑圧することができる。 Thus, according to the present embodiment, the filter coefficient updating operations of the adaptive filter of the Griffith-Jim type adaptive beamformer and the adaptive filter of the howling canceller are performed independently. As a result, even if any of the change in the speaker direction seen from the microphone, the change in the distance between the microphone and the speaker, the change in the impulse response between the microphone and the speaker occurs, or even when all the changes occur simultaneously, Since a plurality of adaptive filters operate and converge, howling can be stably suppressed. That is, according to the present embodiment, it is possible to stably suppress howling even when a sudden change or a continuous change in the acoustic impulse response occurs without increasing the circuit scale and the processing amount. it can.
なお、上記各実施の形態では、遅延和マイクロホンアレイを例に説明したが、本発明はこれに限られず、遅延和マイクロホンアレイの代わりにフィルタアンドサム(Filter and Sum)形式のマイクロホンアレイを用いてもよい。 In each of the above embodiments, the delay-and-sum microphone array has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a filter-and-sum type microphone array is used instead of the delay-and-sum microphone array. Also good.
また、上記各実施の形態において複数使用されている、マイク、マイクアンプ、A/D変換器が、それぞれ全て同一特性のものである場合には、以下のように振幅制限回路のリミット値の設定作業を簡略化することができる。スピーカからの距離がもっとも近い位置にあるマイクとその後段のマイクアンプ、A/D変換器が飽和しないようにリミット値を設定する。これにより、全てのマイク、マイクアンプ、A/D変換器が線形動作するかどうかをチェックすることなく、スピーカからの距離がより大きい位置にある他のマイクとその後段のマイクアンプ、A/D変換器も完全に飽和することを回避することができる。 In addition, when the microphones, microphone amplifiers, and A / D converters that are used in plurality in the above-described embodiments all have the same characteristics, the limit value of the amplitude limiting circuit is set as follows. Work can be simplified. Limit values are set so that the microphone closest to the speaker, the subsequent microphone amplifier, and the A / D converter do not saturate. As a result, without checking whether all microphones, microphone amplifiers, and A / D converters operate linearly, other microphones at a position where the distance from the speaker is larger and microphone amplifiers in the subsequent stages, A / D The converter can also be avoided from being fully saturated.
本発明は、拡声装置のハウリングキャンセラ、補聴器のハウリングキャンセラ等に用いるに好適である。 The present invention is suitable for use in a howling canceller for a loudspeaker, a howling canceller for a hearing aid, and the like.
100、200、300 拡声装置
110 遅延和マイクロホンアレイ
111−0〜111−N マイクロホン
112−0〜112−N マイクアンプ
113−0〜113−N A/D変換器
114−0〜114−N FIRフィルタ
115、121−0〜121−(N−1)、123、125、220、231、312、330 加算器
120、230、310 Griffith−Jim型適応ビームフォーマ
122−0〜122−(N−1)、140、210、311−0〜311−(N−1)、320 適応フィルタ
124 遅延回路
130 デコリレーション(de-correlation)回路
150 振幅制限回路
160 D/A変換器
170 パワーアンプ
180 スピーカ
100, 200, 300 Loudspeaker 110 Delay-sum microphone array 111-0 to 111-N Microphone 112-0 to 112-N Microphone amplifier 113-0 to 113-N A / D converter 114-0 to 114-
Claims (4)
前記マイクロホンアレイによって得られた所望信号に含まれる、スピーカから再生されてマイクロホンに入力したハウリング音を近似した信号を生成し、前記所望信号と前記ハウリング音を近似した信号とを用いて求まる誤差信号のエネルギーが最小となるようにフィルタ係数更新を行う第1適応フィルタを具備し、
前記Griffith−Jim型適応ビームフォーマは、
前記マイクロホンアレイの出力信号に含まれる、スピーカからの拡声信号成分を近似した信号を生成し、前記所望信号と前記拡声信号成分を近似した信号とを用いて求まる誤差信号のエネルギーが最小となるようにフィルタ係数更新動作を行う第2適応フィルタを具備し、
前記誤差信号は、前記所望信号から前記ハウリング音を近似した信号及び前記拡声信号成分を近似した信号を減算して求まる、
ハウリングキャンセラ。 A howling canceller incorporating a microphone array and a Griffith-Jim type adaptive beamformer,
An error signal obtained by using the desired signal obtained by the microphone array to approximate a howling sound reproduced from a speaker and input to the microphone, and using the desired signal and a signal approximating the howling sound. A first adaptive filter that updates filter coefficients so that the energy of
The Griffith-Jim type adaptive beamformer is
A signal approximating the loudspeaker signal component from the speaker included in the output signal of the microphone array is generated, and the error signal energy obtained using the desired signal and the signal approximating the loudspeaker signal component is minimized. Comprises a second adaptive filter for performing a filter coefficient updating operation,
The error signal is obtained by subtracting a signal approximating the howling sound and a signal approximating the loudspeaker signal component from the desired signal.
Howling canceller.
前記マイクロホンアレイによって得られた第1所望信号に含まれる、スピーカから再生されてマイクロホンに入力したハウリング音を近似した信号を生成し、前記第1所望信号から前記ハウリング音を近似した信号を減算した第1誤差信号のエネルギーが最小となるようにフィルタ係数更新を行う第1適応フィルタを具備し、
前記Griffith−Jim型適応ビームフォーマは、
前記マイクロホンアレイの出力信号に含まれる、スピーカからの拡声信号成分を近似した信号を生成し、前記第1誤差信号を第2所望信号として、前記第2所望信号から前記拡声信号成分を近似した信号を減算した第2誤差信号のエネルギーが最小となるようにフィルタ係数更新動作を行う第2適応フィルタを具備する、
ハウリングキャンセラ。 A howling canceller incorporating a microphone array and a Griffith-Jim type adaptive beamformer,
A signal approximated to a howling sound reproduced from a speaker and input to a microphone included in the first desired signal obtained by the microphone array is generated, and a signal approximating the howling sound is subtracted from the first desired signal. Comprising a first adaptive filter for updating filter coefficients so that the energy of the first error signal is minimized;
The Griffith-Jim type adaptive beamformer is
A signal that approximates the loudspeaker signal component from the speaker included in the output signal of the microphone array, the first error signal is the second desired signal, and the loudspeaker signal component is approximated from the second desired signal A second adaptive filter that performs a filter coefficient updating operation so that the energy of the second error signal obtained by subtracting is minimized.
Howling canceller.
前記Griffith−Jim型適応ビームフォーマは、
前記マイクロホンアレイの出力信号に含まれる、スピーカからの拡声信号成分を近似した信号を生成し、前記マイクロホンアレイによって得られた第1所望信号から前記拡声信号成分を近似した信号を減算した第1誤差信号のエネルギーが最小となるようにフィルタ係数更新動作を行う第1適応フィルタを具備し、
前記第1誤差信号を第2所望信号として、前記第2所望信号に含まれる、スピーカから再生されてマイクロホンに入力したハウリング音を近似した信号を生成し、前記第2所望信号から前記ハウリング音を近似した信号を減算した第2誤差信号のエネルギーが最小となるようにフィルタ係数更新を行う第2適応フィルタを具備する、
ハウリングキャンセラ。 A howling canceller incorporating a microphone array and a Griffith-Jim type adaptive beamformer,
The Griffith-Jim type adaptive beamformer is
A first error obtained by generating a signal approximating the loudspeaker signal component from the speaker included in the output signal of the microphone array and subtracting the signal approximating the loudspeaker signal component from the first desired signal obtained by the microphone array A first adaptive filter that performs a filter coefficient update operation so that the energy of the signal is minimized;
Using the first error signal as a second desired signal, a signal that approximates a howling sound that is reproduced from a speaker and input to a microphone and is included in the second desired signal is generated, and the howling sound is generated from the second desired signal. A second adaptive filter that updates the filter coefficient so that the energy of the second error signal obtained by subtracting the approximate signal is minimized;
Howling canceller.
The amplitude limiting circuit which limits the amplitude of an input signal below a predetermined threshold value which ensures that all the components which comprise the said howling canceller operate | move in a linear area | region is provided in any one of Claims 1-3. Howling canceller.
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