JP4285492B2

JP4285492B2 - 信号処理装置

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Publication number: JP4285492B2
Application number: JP2006065463A
Authority: JP
Inventors: 高史山川; 隆雄中谷
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2026-03-10
Also published as: JP2007243772A

Description

本発明は、ハウリングの発生を抑制する技術に関する。

マイクロホンから入力した音声を増幅してスピーカから出力する音響機器においては、スピーカから出力された音声がマイクロホンに再入力することによって閉ループが形成され、耳障りで不快なハウリングが発生する場合がある。このハウリングを抑制する装置としては、種々の装置が提案されているが、その中には、例えば特許文献１に開示されているように、スピーカアレイを使用してハウリングを抑制する装置がある。
特許文献１に開示されている装置は、マイクロホンに入力された音を増幅してスピーカアレイから出力するとともに、マイクロホンに入力された音の位相を反転させ、この反転させた音のビームがスピーカアレイからマイクロホンに向けて出力されるようにスピーカアレイの指向性を制御する。これにより、マイクロホンの位置では、マイクロホンに入力された音と、この音の位相を反転させた音が供給されるので、音がキャンセルされて閉ループのゲインが抑えられ、ハウリングの発生が抑制される。
特表２００３−５１０９２４号公報

ところで、特許文献１に開示された装置によれば、位相を反転させた音はマイクロホンに向けてビーム状に出力されるため、スピーカアレイから出力された音はマイクロホンの位置だけではなく、この音のビームが通過する領域においてもキャンセルされることとなる。例えば、スピーカアレイのサービスエリア内において、音のビームが通過する領域に聴者がいた場合、この聴者の位置ではスピーカアレイから出力された音はキャンセルされてしまい、聴者は音を聞けなくなってしまうという問題が生じることとなる。

本発明は、上述した背景の下になされたものであり、その目的は、聴者に音が届かなくなるのを防ぎつつ、スピーカのサービスエリア内においてハウリングを発生させないようにすることにある。

本発明は、少なくとも２以上のグループにグループ分けされた複数のスピーカユニットを備えるスピーカアレイへ音声信号を出力する信号処理装置であって、音声を表す音声信号が入力される信号入力手段と、前記信号入力手段に音声信号を入力するマイクロホンの位置を検出する位置検出手段と、前記信号入力手段に入力された音声信号の周波数分布を解析する解析手段と、前記解析手段により求められた周波数分布において、所定のレベル未満となっている周波数帯域の音声信号を抽出する第１抽出手段と、前記解析手段により求められた周波数分布において、所定のレベル以上となっている周波数帯域の音声信号を抽出する第２抽出手段と、第１抽出手段により抽出された音声信号を、前記グループの第１グループに属するスピーカユニットへ出力する信号出力手段と、前記第２抽出手段により抽出された音声信号を、前記グループの第２グループに属するスピーカユニットの数に対応させて分岐させる分岐手段と、前記分岐手段により分岐された各音声信号を加工して前記第２グループに属するスピーカユニットへ出力する手段であって、該第２グループに属するスピーカユニット群から出力される音響ビームの指向方向が前記位置検出手段で検出された位置の方向とならないように、前記分岐手段により分岐された各音声信号を加工して出力する信号加工手段とを備える信号処理装置を提供する。

本発明によれば、聴者に音が届かなくなるのを防ぎつつ、スピーカのサービスエリア内においてハウリングを発生させないようにすることができる。

［第１実施形態］
［実施形態の構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係わるスピーカシステム１の全体構成を示した図である。図１に示したように、スピーカシステム１は、信号処理装置１０と、スピーカアレイ２０と、マイクロホン３０とを備えている。

図２は、スピーカアレイ２０の正面図である。図２に示したように、スピーカアレイ２０においては、スピーカユニットＳＰを水平方向にｎ個並べたスピーカラインが垂直方向に２行並べられている。このスピーカアレイ２０を構成するスピーカユニットＳＰ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜２、ｊ＝１〜ｎ）は、例えば、コーン型スピーカなどの指向性の広いスピーカであり、各スピーカユニットＳＰは、その指向方向が平行となるようにスピーカアレイ２０の筐体に取り付けられている。

マイクロホン３０は、信号処理装置１０に接続されており、マイクロホン３０の周囲にいる人間Ｐ１〜Ｐ７が発する音声を収音し、収音した音声をアナログの音声信号に変換して信号処理装置１０に出力する。信号処理装置１０は、マイクロホン３０から供給された音声信号を加工してスピーカアレイ２０に出力する。これにより、マイクロホン３０で収音された音声がスピーカアレイ２０から出力される。

［信号処理装置１０の構成］
図３は、信号処理装置１０の具体的なハードウェア構成を示したブロック図である。マイクロホン３０から出力された音声信号は、まず分配器１００に入力される。分配器１００は、入力された音声信号を分配するものであり、分配した音声信号の一方をアンプ部ＡＭＰ（１，１）〜アンプ部ＡＭＰ（１，ｎ）へ出力し、分配したもう一方の音声信号をハウリング検出部１１０へ出力する。

ハウリング検出部１１０は、スピーカシステム１においてハウリングを生じさせる音の周波数帯域を検出するものである。ハウリング検出部１１０は、分配器１００から入力された音声信号をフーリエ変換し、音声信号が表す音声の周波数スペクトラムを求める。この周波数スペクトラムにおいて、レベルの大きな周波数帯域がある場合、その周波数帯域に属する音声が閉ループを形成してハウリングが発生する可能性がある。ハウリング検出部１１０は、求めた周波数スペクトラムにおいて、予め定められた閾値ｔｈ以上のレベルとなった周波数帯域を、ハウリングを生じさせている周波数帯域として検出する。そして、この検出した周波数帯域に属する音声信号のみをフィルタ処理により抽出してキャンセル音生成部１２０へ出力する。

キャンセル音生成部１２０は、ハウリング検出部１１０から出力された音声信号の位相を反転させた反転信号を生成する。そして、この生成した反転信号を遅延部ＤＬ１〜ＤＬｎへ出力する。

遅延部ＤＬ１〜遅延部ＤＬｎは、入力される反転信号を遅延させるものである。各遅延部ＤＬにおいては予め遅延量が定められており、入力された反転信号を、この定められた遅延量の分だけ遅延させる。そして遅延させた反転信号をアンプ部ＡＭＰ（２，１）〜アンプ部ＡＭＰ（２，ｎ）に出力する。

アンプ部ＡＭＰ（１，１）〜アンプ部ＡＭＰ（１，ｎ）は、スピーカアレイ２０の１行目のスピーカラインを構成するスピーカユニットＳＰ（１，１）〜スピーカユニットＳＰ（１，ｎ）に接続され、アンプ部ＡＭＰ（２，１）〜アンプ部ＡＭＰ（２，ｎ）は、スピーカアレイ２０の２行目のスピーカラインを構成するスピーカユニットＳＰ（２，１）〜スピーカユニットＳＰ（２，ｎ）に接続されている。アンプ部ＡＭＰ（１，１）〜アンプ部ＡＭＰ（１，ｎ）は、分配器１００から入力される音声信号を増幅してスピーカユニットＳＰ（１，１）〜スピーカユニット（１，ｎ）に出力する。また、アンプ部ＡＭＰ（２，１）〜アンプ部ＡＭＰ（２，ｎ）は、遅延部ＤＬ１〜ＤＬｎから入力される反転信号を増幅してスピーカユニットＳＰ（２，１）〜スピーカユニット（２，ｎ）に出力する。各アンプ部ＡＭＰで増幅された信号が、接続されているスピーカユニットＳＰに出力されると音声が各スピーカユニットＳＰから出力される。

［実施形態の動作］
次に本実施形態の動作について説明する。例えば、図１に示した人間Ｐ１が発話すると、人間Ｐ１の音声がマイクロホン３０により収音される。この収音された音声は、マイクロホン３０によりアナログの音声信号に変換されて信号処理装置１０の分配器１００に入力される。そして、この音声信号は分配器１００により分配され、アンプ部ＡＭＰ（１，１）〜アンプ部ＡＭＰ（１，ｎ）と、ハウリング検出部１１０とに出力される。

このうち、アンプ部ＡＭＰ（１，１）〜アンプ部ＡＭＰ（１，ｎ）に入力された音声信号は、各アンプ部ＡＭＰで増幅された後、各アンプ部ＡＭＰに接続されたスピーカユニットＳＰ（１，１）〜スピーカユニットＳＰ（１，ｎ）に出力される。スピーカユニットＳＰ（１，１）〜スピーカユニットＳＰ（１，ｎ）に音声信号が入力されると、入力された音声信号に対応した音声がスピーカユニットＳＰ（１，１）〜スピーカユニットＳＰ（１，ｎ）から出力される。これにより、マイクロホン３０で収音された音声（人間Ｐ１の音声）が、図４に示したように領域Ａ（点線で囲まれた領域）に出力される。

一方、分配器１００から出力されてハウリング検出部１１０に入力された音声信号は、ハウリング検出部１１０においてフーリエ変換される。入力された音声信号がフーリエ変換されると、例えば図５に示したように、音声信号が表す音声の周波数スペクトラムが求められる。ここで、ハウリング検出部１１０は、この求めた周波数スペクトラムにおいて、予め定められた閾値ｔｈ以上のレベルとなった周波数帯域ｆ１を検出すると、この周波数帯域ｆ１をハウリングを生じさせている周波数帯域と特定する。そして、この特定した周波数帯域ｆ１に属する音声信号のみがフィルタ処理により抽出されてキャンセル音生成部１２０へ出力される。

キャンセル音生成部１２０は、周波数帯域ｆ１に属する音声信号が入力されると、入力された音声信号の位相を反転させた反転信号を生成して遅延部ＤＬ１〜ＤＬｎへ出力する。既知のとおり、スピーカアレイにおいては、各スピーカユニットに供給する信号の遅延量を制御することにより、スピーカアレイから出力される音響ビームを制御することができる。
本実施形態においては、スピーカユニットＳＰ（１，１）〜スピーカユニットＳＰ（１，ｎ）から出力された音声と、反転信号が表す音声（周波数帯域ｆ１に属する音声の位相を反転させた音声）とがマイクロホン３０の位置で重なるようにするために、アンプ部ＡＭＰ（２，１）〜アンプ部ＡＭＰ（２，ｎ）に入力される反転信号の遅延量が予め各遅延部ＤＬに設定されている。各遅延部ＤＬは入力された反転信号を、この設定されている遅延量の分だけ遅延させ、各遅延部ＤＬは、遅延させた反転信号をアンプ部ＡＭＰ（２，１）〜アンプ部ＡＭＰ（２，ｎ）に出力する。

アンプ部ＡＭＰ（２，１）〜アンプ部ＡＭＰ（２，ｎ）に入力された反転信号は、各アンプ部ＡＭＰで増幅された後、各アンプ部ＡＭＰに接続されたスピーカユニットＳＰ（２，１）〜スピーカユニットＳＰ（２，ｎ）に出力される。スピーカユニットＳＰ（２，１）〜スピーカユニットＳＰ（２，ｎ）は、反転信号が入力されると、入力された信号に対応した音を出力する。ここで、スピーカユニットＳＰ（２，１）〜スピーカユニットＳＰ（２，ｎ）に入力される信号は、上述したように遅延されているため、スピーカユニットＳＰ（２，１）ないしスピーカユニットＳＰ（２，ｎ）から出力される音は、その指向方向がマイクロホン３０の方向になり、図４に示したようにマイクロホン３０の位置を含む領域Ｂに出力される。

ここで、領域Ｂに出力される音は、周波数帯域ｆ１に属する音声の位相を反転させた音であり、マイクロホン３０の位置においては、スピーカユニットＳＰ（１，１）〜スピーカユニットＳＰ（１，ｎ）から出力された音声と、周波数帯域ｆ１に属する音声の位相を反転させた音声とがマイクロホン３０の位置で重なり、この周波数帯域ｆ１に属する音声、即ち、ハウリングを生じさせる周波数帯域の音声がキャンセルされる。周波数帯域ｆ１に属する音声がキャンセルされると、マイクロホン３０の位置において、この周波数帯域ｆ１に属する音のレベルが下がり、スピーカシステム１において閉ループのループゲインが抑えられ（ループゲインが減り）ハウリングの発生が抑制される。

以上説明したように本実施形態によれば、スピーカアレイ２０のサービスエリア内において、ハウリングを発生させる周波数帯域に属する音のみがキャンセルされ、他の周波数帯域に属する音はキャンセルされないので、サービスエリア内にいる聴者が音を聞けなくなるといった問題が生じることがない。

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態においては、信号処理装置の構成と、スピーカアレイおよびマイクロホンの構成が第１実施形態と異なる。

図６は、本実施形態に係わるスピーカアレイ２０Ａの正面図である。図６に示したように、このスピーカアレイ２０Ａには、センサＳＥ１〜センサＳＥ３が設けられている。センサＳＥ１〜センサＳＥ３は音波を検出するセンサであり、音波を検出すると音波を検出したことを示す信号を信号処理装置１０Ａに出力する。

図７は、本実施形態に係わるマイクロホン３０Ａのハードウェア構成を示したブロック図である。マイクユニット３１は、収音した音声をアナログの音声信号に変換して出力する。音波出力部３２は、信号処理装置１０Ａに接続されており、信号処理装置１０Ａから入力される指示信号Ｓ１に応じて音波を出力する。

図８は、本実施形態に係わる信号処理装置１０Ａの具体的なハードウェア構成を示したブロック図である。制御部１３０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備えたワンチップ型のマイクロコンピュータであり、ＲＯＭに記憶されているプログラムに従って動作し、遅延部ＤＬ１〜遅延部ＤＬｎを制御する。また、制御部１３０にはスピーカアレイ２０ＡのセンサＳＥ１〜センサＳＥ３が接続されており、センサＳＥ１〜センサＳＥ３から出力された信号が入力される。また、制御部１３０にはマイクロホン３０Ａの音波出力部３２が接続されており、制御部１３０は、音波の出力を指示する指示信号Ｓ１を音波出力部３２に出力する。また、制御部１３０は、センサＳＥ１からセンサＳＥ２までの距離と、センサＳＥ２からセンサＳＥ３までの距離を予め記憶している。

［第２実施形態の動作］
次に本実施形態の動作について説明する。まず、制御部１３０は音波の出力を指示する指示信号Ｓ１を音波出力部３２に出力する。また制御部１３０は、指示信号Ｓ１を出力してから経過した時間の計時を開始する。制御部１３０から出力された指示信号Ｓ１が音波出力部３２に入力されると音波出力部３２から音波が出力される。

音波出力部３２から出力された音波は、センサＳＥ１〜センサＳＥ３に到達する。音波がセンサＳＥ１〜センサＳＥ３に到達すると、音波を検出したことを示す信号が各センサＳＥから出力される。ここで、マイクロホン３０Ａから各センサＳＥまでの距離は、マイクロホン３０Ａの位置に応じて異なるため、音波を検出したことを示す信号が各センサから出力されるタイミングはセンサ毎に異なることとなる。各センサから出力された信号が制御部１３０に入力されると、制御部１３０は、指示信号Ｓ１を出力してからセンサＳＥ１からの信号が入力されるまでの時間ｔ１、指示信号Ｓ１を出力してからセンサＳＥ２からの信号が入力されるまでの時間ｔ２、指示信号Ｓ１を出力してからセンサＳＥ３からの信号が入力されるまでの時間ｔ３を計時する。

次に制御部１３０は、時間ｔ１に音速を乗じることにより音波出力部３２からセンサＳＥ１までの距離ｄ１を求める。また制御部１３０は、これと同様にして、時間ｔ２に音速を乗じることにより音波出力部３２からセンサＳＥ２までの距離ｄ２を求め、時間ｔ３に音速を乗じることにより音波出力部３２からセンサＳＥ３までの距離ｄ３を求める。距離ｄ１、ｄ２およびｄ３とが得られると、各センサ間の距離は予め記憶しているため、制御部１３０は、三辺測量の原理により、スピーカアレイ２０Ａに対するマイクロホン３０Ａの位置（距離、方向）を得る。

制御部１３０は、マイクロホン３０Ａの位置を特定すると、スピーカユニットＳＰ（１，１）〜スピーカユニットＳＰ（１，ｎ）から出力された音声と、スピーカユニットＳＰ（２，１）〜スピーカユニットＳＰ（２，ｎ）から出力された音声がマイクロホン３０Ａの位置で重なるように、遅延部ＤＬ１〜遅延部ＤＬｎの遅延量を制御する。遅延部ＤＬ１〜遅延部ＤＬｎの遅延量が制御されると、各遅延部ＤＬにおいては、キャンセル音生成部１２０から出力される反転信号の遅延量が設定された遅延量となり、スピーカユニットＳＰ（２，１）〜スピーカユニットＳＰ（２，ｎ）から出力される音の指向方向が、マイクロホン３０Ａの方向となる。例えば、図９に示した位置にマイクロホン３０Ａが位置する場合、スピーカユニットＳＰ（２，１）ないしスピーカユニットＳＰ（２，ｎ）から出力される音は、その指向方向がマイクロホン３０Ａの方向になり、図９に示したようにマイクロホン３０Ａの位置を含む領域Ｂに出力される。なお、制御部１３０は、マイクロホン３０Ａの位置を検出するための上述した処理を所定の周期で行うことにより、マイクロホン３０Ａの位置を常時検知し、スピーカユニットＳＰ（２，１）〜スピーカユニットＳＰ（２，ｎ）から出力される音の指向方向を、検知した方向に応じて制御する。

これにより、第１実施形態と同様にマイクロホン３０Ａの位置には、周波数帯域ｆ１に属する音声の位相を反転させた音が出力され、ハウリングを生じさせる周波数帯域ｆ１の音がキャンセルされる。周波数帯域ｆ１に属する音声がキャンセルされると、マイクロホン３０Ａの位置において、この周波数帯域ｆ１に属する音のレベルが下がり、スピーカシステム１において閉ループのループゲインが抑えられ、ハウリングの発生が抑制される。

本実施形態においては、マイクロホン３０Ａの位置を検出して、その位置に応じて、ハウリングの発生を抑制する音の指向性が制御されるので、マイクロホン３０Ａの位置が変化してもハウリングの発生を抑制することができる。

［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態においては、信号処理装置の構成とスピーカアレイの構成が第２実施形態と異なる。なお、他の部分の構成は、第２実施形態と同じになっている。

図１０は、本実施形態に係わる信号処理装置１０Ｂの具体的なハードウェア構成を示したブロック図である。信号処理装置１０Ｂは、分配器１００、ハウリング検出部１１０、キャンセル音生成部１２０を具備しておらず、代わりに遅延部ＤＬ（１，１）〜遅延部（１，ｎ）と遅延部ＤＬ（２，１）〜遅延部（２，ｎ）を具備している。各遅延部ＤＬには、マイクロホン３０Ａから出力された音声信号が入力される。遅延部ＤＬ（１，１）〜遅延部（１，ｎ）は、アンプ部ＡＭＰ（１，１）〜アンプ部ＡＭＰ（１，ｎ）に接続されており、接続されているアンプ部ＡＭＰに出力する信号を制御部１３０により設定される遅延量に応じて遅延させる。また、遅延部ＤＬ（２，１）〜遅延部（２，ｎ）は、アンプ部ＡＭＰ（２，１）〜アンプ部ＡＭＰ（２，ｎ）に接続されており、接続されているアンプ部ＡＭＰに出力する信号を制御部１３０により設定される遅延量に応じて遅延させる。
また、本実施形態においては、図１１に示したように、スピーカユニットＳＰ（１，１）〜スピーカユニット（１，ｎ）は、スピーカアレイ２０Ｂに向かって右半分側に配設されており、スピーカユニットＳＰ（２，１）〜スピーカユニット（２，ｎ）は、スピーカアレイ２０Ｂに向かって左半分側に配設されている。

［第３実施形態の動作］
次に本実施形態の動作について説明する。まず制御部１３０は、音波の出力を指示する指示信号Ｓ１を音波出力部３２に出力し、指示信号Ｓ１を出力してからセンサＳＥ１〜センサＳＥ３が出力した信号を検知するまでの時間を計時することにより、第２実施形態と同様にマイクロホン３０Ａの位置を得る。

制御部１３０は、マイクロホン３０Ａの位置を特定すると、スピーカユニットＳＰ（１，１）〜スピーカユニットＳＰ（１，ｎ）から出力される音が図１２に示したように、スピーカアレイ２０Ｂから見てマイクロホン３０Ａの左側の領域Ｃに出力されるように、遅延部ＤＬ（１，１）〜遅延部ＤＬ（１，ｎ）の遅延量を制御する。遅延部ＤＬ（１，１）〜遅延部ＤＬ（１，ｎ）の遅延量が制御されると、各遅延部ＤＬにおいては、マイクロホン３０Ａから出力された音声信号の遅延量が設定された遅延量となり、スピーカユニットＳＰ（１，１）〜スピーカユニットＳＰ（１，ｎ）から出力される音が、図１２に示したように領域Ｃに出力される。

また、制御部１３０は、マイクロホン３０Ａの位置を特定すると、スピーカユニットＳＰ（２，１）〜スピーカユニットＳＰ（２，ｎ）から出力される音が図１２に示したように、スピーカアレイ２０Ｂから見てマイクロホン３０Ａの右側の領域Ｄに出力されるように、遅延部ＤＬ（２，１）〜遅延部ＤＬ（２，ｎ）の遅延量を制御する。遅延部ＤＬ（２，１）〜遅延部ＤＬ（２，ｎ）の遅延量が制御されると、各遅延部ＤＬにおいては、マイクロホン３０Ａから出力された音声信号の遅延量が設定された遅延量となり、スピーカユニットＳＰ（２，１）〜スピーカユニットＳＰ（２，ｎ）から出力される音が、図１２に示したように領域Ｄに出力される。

これにより、マイクロホン３０Ａがある位置には、スピーカアレイ２０Ｂから出力される音が到達しなくなる。スピーカアレイ２０Ｂから出力された音がマイクロホン３０Ａに入力されないと閉ループは形成されないため、ハウリングの発生を抑えることができる。また、本実施形態によれば、スピーカアレイ２０Ｂから出力される音の領域がマイクロホン３０Ａの位置に応じて変化するため、マイクロホン３０Ａの位置が変化してもハウリングの発生を抑えることができる。なお、本実施形態においてはマイクロホン３０Ａの位置を検知するようにしているが、マイクロホン３０Ａの位置を予め制御部１３０に記憶させておき、記憶させたマイクロホン３０Ａの位置を避けるように、スピーカアレイ２０Ｂから音声を出力するようにしてもよい。

［第４実施形態］
次に本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態においては信号処理装置の構成が第２実施形態と異なり、他の部分の構成は第２実施形態と同じになっている。

図１３は、本実施形態に係わる信号処理装置１０Ｃの具体的なハードウェア構成を示したブロック図である。信号処理装置１０Ｃは、分配器１００とキャンセル音生成部１２０を具備しておらず、代わりにハウリング検出部１１０Ａを具備している。このハウリング検出部１１０Ａは、第１実施形態に係わるハウリング検出部１１０と同様に、スピーカシステム１においてハウリングを生じさせる音の周波数帯域ｆ１を検出し、この周波数帯域ｆ１に属する音声信号を抽出して遅延部ＤＬ１〜遅延部ＤＬｎへ出力する。またハウリング検出部１１０Ａは、周波数帯域ｆ１以外の周波数帯域に属する音声信号を抽出してアンプ部ＡＭＰ（１，１）〜アンプ部ＡＭＰ（１，ｎ）へ出力する。

［第４実施形態の動作］
次に本実施形態の動作について説明する。まず制御部１３０は、音波の出力を指示する指示信号Ｓ１を音波出力部３２に出力し、指示信号Ｓ１を出力してからセンサＳＥ１〜センサＳＥ３が出力した信号を検知するまでの時間を計時することにより、第２実施形態と同様にマイクロホン３０Ａの位置を得る。

制御部１３０は、マイクロホン３０Ａの位置を特定すると、スピーカアレイ２０Ａにおいて２行目のスピーカラインを形成するスピーカユニットＳＰのうち、正面から見て中央部分より左側に位置するスピーカユニットＳＰ（２，１）〜スピーカユニットＳＰ（２，ｍ）（ｍ＜ｎ）から出力される音が、図１４（ａ）に示したように、スピーカアレイ２０Ａから見てマイクロホン３０Ａの右側の領域Ｅに出力されるように、遅延部ＤＬ１〜遅延部ＤＬｍの遅延量を制御する。遅延部ＤＬ１〜遅延部ＤＬｍの遅延量が制御されると、各遅延部ＤＬにおいては、ハウリング検出部１１０Ａから出力された周波数帯域ｆ１に属する音声信号の遅延量が設定された遅延量となり、スピーカユニットＳＰ（２，１）〜スピーカユニットＳＰ（２，ｍ）から出力される音が、図１４（ａ）に示したように領域Ｅに出力される。

また、制御部１３０は、マイクロホン３０Ａの位置を特定すると、スピーカアレイ２０Ａにおいて２行目のスピーカラインを形成するスピーカユニットＳＰのうち、正面から見て中央部分より左側に位置するスピーカユニットＳＰ（２，ｍ＋１）〜スピーカユニットＳＰ（２，ｎ）から出力される音が図１４（ａ）に示したように、スピーカアレイ２０Ａから見てマイクロホン３０Ａの左側の領域Ｆに出力されるように、遅延部ＤＬｍ＋１〜遅延部ＤＬｎの遅延量を制御する。遅延部ＤＬｍ＋１〜遅延部ＤＬｍの遅延量が制御されると、各遅延部ＤＬにおいては、ハウリング検出部１１０Ａから出力された周波数帯域ｆ１に属する音声信号の遅延量が設定された遅延量となり、スピーカユニットＳＰ（２，１）〜スピーカユニットＳＰ（２，ｍ）から出力される音が、図１４（ａ）に示したように領域Ｆに出力される。

一方、ハウリング検出部１１０Ａから出力された音声信号であって、周波数帯域ｆ１以外の周波数帯域に属する音声信号は、アンプ部ＡＭＰ（１，１）〜アンプ部ＡＭＰ（１，ｎ）に入力される。アンプ部ＡＭＰ（１，１）〜アンプ部ＡＭＰ（１，ｎ）に入力された音声信号は、各アンプ部ＡＭＰで増幅された後、各アンプ部ＡＭＰに接続されたスピーカユニットＳＰ（１，１）〜スピーカユニットＳＰ（１，ｎ）に出力される。スピーカユニットＳＰ（１，１）〜スピーカユニットＳＰ（１，ｎ）に音声信号が入力されると、入力された音声信号に対応した音声がスピーカユニットＳＰ（１，１）〜スピーカユニットＳＰ（１，ｎ）から出力される。これにより、マイクロホン３０Ａで収音された音声のうち、周波数帯域ｆ１以外の周波数帯域に属する音が、図１４（ｂ）に示したように領域Ｇに出力される。

本実施形態によれば、ハウリングを発生させる周波数帯域ｆ１に属する音がマイクロホン３０Ａの位置には出力されないので、ハウリングの発生を抑えることができる。また、本実施形態においては、スピーカアレイ２０Ａから出力される音をキャンセルする音が出力されないので、スピーカアレイ２０Ａのサービスエリア内においては、聴者が音を聞けなくなるエリアが発生するのを回避することができる。なお、本実施形態においてはマイクロホン３０Ａの位置を検知するようにしているが、マイクロホン３０Ａの位置を予め制御部１３０に記憶させておき、ハウリングを発生させる周波数帯域に属する音声がマイクロホン３０Ａの位置に出力されないようにしてもよい。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。

上述した実施形態においては、ハウリングをキャンセルする音声のビームをスピーカアレイ２０から複数出力し、複数ビームを重ね合わせることにより、ハウリングを発生させている周波数帯域ｆ１に属する音声をキャンセルするようにしてもよい。また、図１５に示したように、ハウリングをキャンセルする音声のビームを２つ出力してハウリングをキャンセルする場合、スピーカアレイに向かって右半分側のスピーカユニットから出力される第１ビームＢ１の音声のレベルおよびスピーカアレイに向かって左半分側のスピーカユニットから出力される第２ビームＢ２の音声のレベルの各々を、サービスエリアに出力される音（マイクロホン３０で収音された音に対応した音）のレベルの半分のレベルとなるようにしてもよい。

本発明は、図１６に示したような双方向の通信会議システムにも適用可能である。図１６に示したように、部屋Ａには、マイクロホン３０−１と、スピーカアレイ２０−１と、信号処理装置１０−１と、通信装置４０−１が設置されており、部屋Ｂには、マイクロホン３０−２と、スピーカアレイ２０−２と、信号処理装置１０−２と、通信装置４０−２が設置されている。図１６において、通信装置４０−１は、マイクロホン３０−１から出力された音声信号を信号処理装置１０−２へ送信する装置であり、通信装置４０−２は、マイクロホン３０−２から出力された音声信号を信号処理装置１０−１へ送信する装置である。

信号処理装置１０−２は、マイクロホン３０−１で収音された音声がスピーカアレイ２０−２から出力されるようにスピーカアレイ２０−２を制御する。この際、信号処理装置１０−２は、第１実施形態と同様にして音声を出力してもよいし、マイクロホン３０−２の位置を検出し、第２〜４実施形態と同様にして音声を出力するようにしてもよい。また、信号処理装置１０−１は、マイクロホン３０−２で収音された音声がスピーカアレイ２０−１から出力されるようにスピーカアレイ２０−１を制御する。信号処理装置１０−１においても、第１実施形態と同様にして音声を出力してもよいし、マイクロホン３０−１の位置を検出し、第２〜４実施形態と同様にして音声を出力するようにしてもよい。

上述した実施形態においては、スピーカアレイを構成するスピーカラインの行を１行とし、スピーカラインの中央より左側に位置するスピーカユニットＳＰからマイクロホン３０で収音された音声を出力し、スピーカラインの中央より右側に位置するスピーカユニットＳＰからハウリングをキャンセルする音声を出力するようにしてもよい。

上述した実施形態においては、スピーカアレイの１行目のスピーカラインと２行目のスピーカラインとで異なる音声を出力しているが、図１１に示したようにスピーカアレイのスピーカラインを１行とし、１行のスピーカラインでマイクロホンに入力された音声の音響ビームと、周波数帯域ｆ１に属する音声の位相を反転させた音声の音響ビームとを出力するようにしてもよい。この場合、図１７に示したように、分配器１００から出力されて遅延部ＤＬ１Ａ〜ＤＬｎＡで遅延された音声信号と、キャンセル音生成部１２０から出力されて遅延部ＤＬ１〜ＤＬｎで遅延された反転信号とを加算部ＡＤＤ１〜ＡＤＤｎで加算し、この加算部で加算された信号を増幅部ＡＭ１〜ＡＭｎで増幅して、各スピーカユニットＳＰに供給するようにしてもよい。
また、上述した実施形態においては、スピーカアレイから出力される音響ビームの数は、２または２以上であってもよい。
また、上述した実施形態においては、スピーカアレイから出力される音響ビームの方向だけではなく、各アンプ部を制御して各スピーカユニットへ出力する信号のレベルの制御も行い、音響ビームの音のレベルも制御するようにしてもよい。

本発明の実施形態に係るスピーカシステムの全体構成を示した図である。第１実施形態に係わるスピーカアレイ２０の正面図である。第１実施形態に係わる信号処理装置１０のハードウェア構成を示したブロック図である。第１実施形態の動作を説明するための図である。第１実施形態の動作を説明するための図である。第２実施形態に係わるスピーカアレイ２０Ａの正面図である。第２実施形態に係わるマイクロホン３０Ａのハードウェア構成を示したブロック図である。第２実施形態に係わる信号処理装置１０Ａのハードウェア構成を示したブロック図である。第２実施形態の動作を説明するための図である。第３実施形態に係わる信号処理装置１０Ｂのハードウェア構成を示したブロック図である。第３実施形態に係わるスピーカアレイ２０Ｂの正面図である。第３実施形態の動作を説明するための図である。第４実施形態に係わる信号処理装置１０Ｃのハードウェア構成を示したブロック図である。第４実施形態の動作を説明するための図である。本発明の変形例の動作を説明するための図である。本発明の変形例を説明するための図である。本発明の変形例に係わる信号処理装置１０Ｄのハードウェア構成を示したブロック図である。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ・・・信号処理装置、２０，２０Ａ，２０Ｂ・・・スピーカアレイ、３０，３０Ａ・・・マイクロホン、３１・・・マイクユニット、３２・・・音波出力部、１００・・・分配器、１１０・・・ハウリング検出部、１２０・・・キャンセル音生成部、１３０・・・制御部、ＳＰ・・・スピーカユニット、ＤＬ・・・遅延部、ＡＭＰ・・・アンプ部

Claims

少なくとも２以上のグループにグループ分けされた複数のスピーカユニットを備えるスピーカアレイへ音声信号を出力する信号処理装置であって、
音声を表す音声信号が入力される信号入力手段と、
前記信号入力手段に音声信号を入力するマイクロホンの位置を検出する位置検出手段と、
前記信号入力手段に入力された音声信号の周波数分布を解析する解析手段と、
前記解析手段により求められた周波数分布において、所定のレベル未満となっている周波数帯域の音声信号を抽出する第１抽出手段と、
前記解析手段により求められた周波数分布において、所定のレベル以上となっている周波数帯域の音声信号を抽出する第２抽出手段と、
第１抽出手段により抽出された音声信号を、前記グループの第１グループに属するスピーカユニットへ出力する信号出力手段と、
前記第２抽出手段により抽出された音声信号を、前記グループの第２グループに属するスピーカユニットの数に対応させて分岐させる分岐手段と、
前記分岐手段により分岐された各音声信号を加工して前記第２グループに属するスピーカユニットへ出力する手段であって、該第２グループに属するスピーカユニット群から出力される音響ビームの指向方向が前記位置検出手段で検出された位置の方向とならないように、前記分岐手段により分岐された各音声信号を加工して出力する信号加工手段と
を備える信号処理装置。