JP4697267B2 - ハウリング検出装置およびハウリング検出方法 - Google Patents

Description

この発明は、マイクロホンからスピーカーまでが接続された音声信号系において、ハウリングが発生しているか否かを検出する装置および方法に関する。

マイクロホンからスピーカーまでが接続された音声信号系においては、スピーカーからの出力の一部がマイクロホンに帰還されることにより発振現象であるいわゆるハウリングを発生させる場合がある。ハウリングは、ピー、ギャーといった中高域の耳障りな規則的なノイズを発生させることが多いが、ブーン、ボーといった低域の規則的なノイズが発生する場合もある。

そして、ハウリングはマイクロホンからスピーカーまでが接続された通常の音響設備（種々の拡声系）において発生することはもとより、ノイズキャンセルシステムが搭載されたヘッドホンシステムや補聴器などにおいても発生する。

このため、従来から、ハウリングに関する種々の発明が行われている。例えば、後に記す特許文献１には、マイクで集音された音声信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理した後に、パワースペクトルのピークの周波数ポイントを求め、ハウリングか否かを検出する装置、方法が開示されている。

また、後に記す特許文献２には、ハウリングが発生している時間と、発生していない時間とを計測し、この計測時間の長短に応じて、音声信号の利得上限値を設定し、ハウリングが生じないように、音声信号の利得を制御する装置が開示されている。

なお、上述した特許文献１、特許文献２は以下に示す通りである。
特開平０８−１９３８７６号公報 特開２００４−０３２３８７号公報

ところで、上述した特許文献１に記載の技術は、どの周波数の音声信号がハウリングとなっているのかを検出することができる。しかし、特許文献１に記載の技術は、ＦＦＴ処理やパワースペクトルの算出処理を行う必要があり処理が若干複雑である。

また、上述した特許文献２に記載の技術は、ハウリングが発生しやすい状況が継続した場合であっても、安定してハウリングを抑圧することができる。しかし、より精度良く、ハウリングを発生させないようにすることが望まれる。特に、音楽を再生するシステムにおいては、再生される音楽を劣化させることなくハウリングを発生させないようにすることが望まれる。

以上の点に鑑み、この発明は、ハウリングが発生しているか否かを、複雑な処理を行うことなく効率よく検出して、適切な対応を取ることができるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のハウリング検出装置は、マイクロホンからスピーカーまでが接続された音声信号系のいずれかの位置から取得する音声信号の信号レベルを検出する第１のレベル検出手段と、前記信号レベルが検出された前記音声信号から、予め決められる１つ以上の中心周波数毎に予め決められる帯域幅の帯域の信号を抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された、各帯域の信号のそれぞれの信号レベルを検出する第２のレベル検出手段と、前記第１のレベル検出手段からの音声信号の信号レベルに応じて決まる閾値と、前記第２のレベル検出手段からの各帯域の信号のそれぞれの信号レベルに基づいて、該信号レベルの波形が上記閾値を越えた振幅を有する周期的な波形であるか否かを判定して、ハウリングが発生しているか否かを検出する検出手段と前記マイクロホンから前記スピーカーまでが接続された前記音声信号系のいずれかの位置に供給する外部音声信号の信号レベルを検出する第３のレベル検出手段と、前記外部音声信号から、前記予め決められる１つ以上の中心周波数毎に前記予め決められる帯域幅の帯域の信号を抽出する第２の抽出手段と、前記第２の抽出手段によって抽出された、各帯域の信号のそれぞれの信号レベルを検出する第４のレベル検出手段と、を備え、前記検出手段は、更に、前記第３のレベル検出手段からの検出出力の最大値を求め、前記第４のレベル検出手段からの検出出力の信号レベルの波形が上記検出出力の最大値の８０％以上の振幅を有する場合、周期的な波形であると判定することにより、前記外部音声信号にハウリングが発生していることを検出する。

本発明のハウリング検出装置によれば、第１のレベル検出手段により、マイクロホンからスピーカーまでが接続された音声信号系で対応可能な全ての帯域の信号を含む音声信号（全帯域信号）の信号レベルが検出される。すなわち、第１の検出手段は、帯域制限などされることなく、マイクロホンによって集音されたそのままの音声信号（全帯域信号）の信号レベルを検出する。

また、抽出手段により、レベル検出された当該音声信号（全帯域信号）から、予め決められる中心周波数毎に、予め決められる帯域幅の帯域の信号が抽出される。ここで抽出される各帯域の信号は、ハウリングが発生する可能性が高いとされた帯域の信号である。そして、第２のレベル検出手段により、抽出手段により抽出された各帯域の信号の信号レベルが検出される。

そして、検出手段において、第１の検出手段からの全帯域信号の信号レベルに基づいて、ハウリングが否かを検出するための閾値が設定される。そして、検出手段により、当該閾値と第２の検出手段により検出された各帯域の信号の信号レベル波形のそれぞれとが用いられ、信号の振幅や信号の周期性に基づいて、ハウリングが発生しているか否かが検出される。

これにより、複雑な演算処理を伴うことなく、ハウリングが発生しているか否かを適切に、かつ、効率よく検出することができるようにされる。

本発明のハウリング検出装置によれば、音声信号系に供給される外部音声信号の信号レベルが、第３のレベル検出手段により検出される。また、第２の抽出手段により、当該外部音声信号から、予め決められる中心周波数毎に、予め決められる帯域幅の帯域の信号が抽出される。ここで抽出される各帯域の信号は、ハウリングが発生する可能性が高いとされた帯域の信号である。

そして、第４のレベル検出手段により、第２の抽出手段によって抽出された各帯域の信号の信号レベルが検出される。そして、第３の検出手段からの検出出力と、第４の検出手段からの各帯域の信号の検出出力とを比較し、外部入力信号にハウリングと間違えるほどの周期的な成分が元々存在するか否かを判定して、検出手段により、ハウリングが発生しているか否かが判別される。

ここで、第３、第４の検出手段からの検出出力をも考慮するのは、より正確にハウリングが発生しているか否かを検出するためである。すなわち、第１の検出手段により検出される全帯域信号の信号レベルや当該全帯域信号から抽出した各帯域の信号の信号レベルからハウリングが発生していると判断した場合であっても、実際には外部から供給される外部音声信号が周期的な成分を含む場合もあるからである。これにより、外部から音楽信号などの外部音声信号の供給を受ける場合であっても、適切に、かつ、効率よくハウリングが発生しているか否かを検出することができる。

さらに、本発明のハウリング検出装置は、前記第１のレベル検出手段からの音声信号の信号レベルに応じて決まる前記閾値の最小値は、ゼロ（零）よりも大きな値となるように予め決められているものである。

本発明のハウリング検出装置によれば、ハウリングが発生しているか否かを検出するために用いられる閾値の最小値は、ゼロ（零）より大きな値となるようにされる。

これにより、音声信号が存在しない場合や、ハウリングが発生していない場合までも、ハウリングが発生しているものと誤検出することがないようにされる。したがって、ハウリングの検出を適正、かつ、効率的に行うことができるようにされる。

また、本発明のハウリング検出装置は、前記マイクロホンから前記スピーカーまでが接続された前記音声信号系のいずれかの位置において、音声信号のゲインと位相との一方または両方を調整する調整手段と、前記検出手段からの検出結果に基づいて、前記調整手段を制御する制御手段とを備える。

本発明のハウリング検出装置によれば、音声信号系には、音声信号のゲインや位相を調整するための調整手段が設けられる。当該調整手段は、検出手段からの結果に応じて制御手段によって制御される。

これにより、ハウリングが発生している場合において、制御手段が調整手段を制御することにより、音声信号のゲインや位相が調整され、音声の発振の条件を崩して、ハウリングが生じないようにすることができるようにされる。したがって、ハウリングが発生しているか否かを、効率よく検出して、ハウリングが発生している場合には、適切な対応を取ることができるようにされる。

また、本発明のハウリング検出装置は、前記調整手段は、前記予め決められる１つ以上の中心周波数毎に予め決められる帯域幅毎の信号に対して調整を行うことができるものであり、前記制御手段は、ハウリングが発生している帯域の音声信号に対して調整を行うように、前記調整手段を制御するものである。

本発明のハウリング検出装置によれば、検出手段により、抽出手段によって抽出される帯域毎にハウリングが発生しているかを検出することができるようにされる。このため、制御手段は、ハウリングが発生している帯域の音声信号に対してのみ、ゲインや位相の調整を行うことができるようにされる。

これにより、ハウリングが発生しているか否かを、効率よく検出して、ハウリングが発生している場合には、余分な処理を行うことなく、適切な対応を取ることができるようにされる。

この発明によれば、ハウリングが発生しているか否かを、複雑な処理を行うことなく効率よく検出して、適切な対応を取ることができる。

以下、図を参照しながら、この発明による装置、方法の一実施の形態について説明する。以下においては、ヘッドホンに適用されたノイズキャンセリングシステムに、この発明を適用した場合を例にして説明する。

［第１の実施の形態］
［フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムについて］
まず、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムにこの発明を適用した第１の実施の形態について説明する。

図１は、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムが適用されたヘッドホンが、ユーザヘッド（ユーザ（聴取者）の頭部）ＨＤに装着された場合の右チャンネル側の構成を示す図である。

また、図２は、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムの特性を示す計算式を説明するための図であり、図３は、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムの全体構成を示す図である。

フィードバック方式は、一般的に図１に示すようにヘッドホン筐体（ハウジング部）ＨＰの内側にマイクロホン（以下、マイクと略称する。）１１１を備える構成となっている。

そして、当該マイク１１１で収音したマイク入力信号（ノイズ信号）の逆相成分（ノイズ低減信号）を戻しサーボ制御することで、外部からヘッドホン筐体ＨＰに入ってきたノイズを減衰させる。

この場合、マイク１１１の位置が、聴取者の耳位置に相当するキャンセルポイント（制御点）ＣＰとなるため、ノイズ減衰効果を考慮し、通常、聴取者の耳に近い位置、つまりドライバ１５の振動板前面にマイク１１１が置かれることが多い。

なお、図１において、文字Ｎは、外部のノイズソース（ノイズ源）ＮＳからヘッドホン筐体ＨＰ内のマイク位置近辺に侵入してきたノイズであり、文字Ｐは、聴取者の耳に届く音圧（出力音声）を表している。

このように、ヘッドホンに適用されたフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムにおいて、ノイズ集音用のマイクロホン１１１と、スピーカー１５２とは、いずれもヘッドホン筐体ＨＰの内部に設けられる。

そして、上述もしたように、図１に示したフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムの場合には、スピーカー１５２の振動板前面にマイクロホン１１１が置かれることが多いので、ハウリングが発生する可能性が比較的に高いと言える。

具体的に、図２の計算式及び図３のブロック図を参照しながら、この発明が適用されたフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムについて説明する。

図３に示すフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムは、マイク１１１とマイクアンプ１１２からなるマイク及びマイクアンプ部１１を備えている。また、フィードバック制御のために設計されたフィルタ回路（以下、ＦＢフィルタ回路という。）１２と、合成部１３と、パワーアンプ１４と、ドライブ回路１５１とスピーカー１５２からなるドライバ１５と、イコライザ１６とを備えている。

さらに、図３に示すフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムは、ハウリング検出／制御部１７を備えている。ハウリング検出／制御部１７は、マイクアンプ１１２から出力された音声信号に基づいて、ハウリングが発生しているか否かを検出すると共に、ハウリングが発生している場合にはＦＢフィルタ回路１２を制御してハウリングを防止するようにするものである。ハウリング検出／制御部１７の詳細については後述する。

そして、図３において、各ブロック内に記載された文字Ａ、Ｄ、Ｍ、−βは、パワーアンプ１４、ドライバ１５、マイク及びマイクアンプ部１１、ＦＢフィルタ回路１２の各伝達関数である。

同様に、図３において、イコライザ１６のブロック内の文字Ｅは、聴取対象の目的とする音楽信号などの外部入力信号Ｓに掛けられるイコライザ１６の伝達関数である。
また、ドライバ１５とキャンセルポイントＣＰ間に置かれたブロックの文字Ｈは、ドライバ１５からマイク１１１までの空間の伝達関数（ドライバ−キャンセルポイント間の伝達関数）である。これらの各伝達関数は、複素表現されているものとする。

また、図３においても、図１の場合と同様に、文字Ｎは、外部のノイズソース（ノイズ源）ＮＳからヘッドホン筐体ＨＰ内のマイク位置近辺に侵入してきたノイズであり、文字Ｐは、聴取者の耳に届く音圧（出力音声）を表すものとする。

ノイズＮがヘッドホン筐体ＨＰ内に伝わってくる原因としては、例えば、ヘッドホン筐体ＨＰのイヤーパッド部の隙間から音圧として漏れてくる場合や、ヘッドホン筐体ＨＰが音圧を受けて振動した結果として筐体内部に音が伝わるなどのことが考えられる。

この時、図３のノイズキャンセリングシステムにおいて、聴取者の耳に届く音圧Ｐは、図２の（１）式のように表現することができる。この図２の（１）式において、ノイズＮに着目すれば、ノイズＮは、１／（１＋ＡＤＨＭβ）に減衰していることがわかる。ただし、図２の（１）式の系が、発振せず、ノイズ低減対象帯域にてノイズキャンセリング機構として安定して動作するためには、図２の（２）式が成立している必要がある。

このフィードバック方式では、図２の（２）式を成立させた上で、人間の聴覚特性を考慮したフィルタの設計を設計者が行うこととなる。この聴覚特性を考慮したフィルタ設計というのは、設計者自身が評価を行う場合が多い。しかし、既にフィードバック方式のノイズキャンセリングヘッドフォンが多数開発されて発売され、市場に受けいれられており実績があるといえる。

次に、図３に示したフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムにおいて、上述したノイズ低減機能に加え必要な音をヘッドホンから再生する場合について説明する。

図３における外部からの入力音声Ｓは、音楽再生装置からの音楽信号の他、筐体外部のマイクで集音した音声信号（補聴機能として使う場合）や電話通信などの通信を介した音声信号（ヘッドセットとして使う場合）など、本来、ヘッドホンのドライバで再生すべき音声信号の総称である。

図２の（１）式において、入力音声Ｓに着目すると、イコライザ１６の伝達関数Ｅは、図２の（３）式のように示すことができる。そして、図２の（３）式のイコライザ１６の伝達関数Ｅをも考慮すると、図３のノイズキャンセリングシステムの出力音声Ｐは、図２の（４）式のように表現することができる。

マイク１１１の位置が耳位置に非常に近いとすると、文字Ｈがドライバ１５からマイク１１１（耳）までの伝達関数、文字Ａや文字Ｄがそれぞれパワーアンプ１４、ドライバ１５の伝達関数であるので、通常のノイズ低減機能を持たないヘッドホンと同様の特性が得られることがわかる。なお、この時イコライザ１６の伝達特性Ｅは、周波数軸でみたオープンループ特性とほぼ同等の特性になっている。

このように、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムの場合、ヘッドホン筐体ＨＰ内に設けられたマイク１１１により集音された音声信号（ノイズ信号）からＦＢフィルタ回路１２によってノイズキャンセル信号が形成される。このノイズキャンセル信号が、イコライザ１６を介して供給される入力音声Ｓに対して合成され、ヘッドホン筐体ＨＰ内のノイズがキャンセルされる。

そして、上述もしたように、図１、図３に示したフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムの場合には、マイク１１１とスピーカー１５２がヘッドホン筐体ＨＰ内に設けられる。このため、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムにおいては、ハウリングを発生させる可能性がある。そこで、この第１の実施の形態のフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムにおいては、図３に示したように、ハウリング検出／制御部１７を設けている。

ハウリング検出／制御部１７は、上述もしたように、マイク１１１で集音され、マイクアンプ１１２により増幅されたノイズ信号に基づいてハウリングが発生しているか否かを検出する。そして、ハウリング検出／制御部１７は、ハウリングが発生している場合には、ＦＢフィルタ回路１２を制御し、マイクアンプ１１２からの音声信号（ノイズ信号）のゲインや位相を調整することによって、ハウリングの発生を抑制するようにしている。

［ハウリング検出／制御部１７の構成例と動作について］
次に、図３に示したフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムに設けられたハウリング検出／制御部１７の構成例と動作について説明する。図４は、図３に示したフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムに設けられるハウリング検出／制御部１７の構成例を説明するためのブロック図である。

図４に示すように、ハウリング検出／制御部１７は、レベルチェック部１７１、ＢＰＦ（Band Pass Filter）１７２（１）、１７２（２）、１７２（３）、レベルチェック部１７３（１）、１７３（２）、１７３（３）、判定及び制御部１７４を備えている。

レベルチェック部１７１は、これに供給されたマイク入力信号Ｇの信号レベルを検出し、これを判定及び制御部１７４に通知すると共に、供給されたマイク入力信号Ｇをそのまま後段のＢＰＦ１７２（１）、１７２（２）、１７２（３）のそれぞれに供給する。

ここで、レベルチェック部１７１に供給されるマイク入力信号Ｇは、マイク１１１により集音され、マイクアンプ１１２により増幅されたノイズ信号である。すなわち、レベルチェック部１７１に供給されるマイク入力信号（ノイズ信号）Ｇは、帯域制限などされることなく、マイク１１１によって集音可能な全ての帯域の音声信号を含む全帯域信号である。

このため、以下においては、マイク１１１により集音された全帯域の音声信号を含むマイク入力信号を全帯域信号Ｇと言う。

ＢＰＦ１７２（１）、１７２（２）、１７２（３）のそれぞれは、レベルチェック部１７１からの全帯域信号Ｇから、予め決められた中心周波数で、予め決められた帯域幅の音声信号（ノイズ信号）を抽出する。

ＢＰＦ１７２（１）は、例えば、中心周波数が１３Ｈｚで、帯域幅が数Ｈｚの帯域の音声信号を抽出する。ＢＰＦ１７２（２）は、例えば、中心周波数が１３００Ｈｚで、帯域幅が数十Ｈｚの帯域の音声信号を抽出する。ＢＰＦ１７２（３）は、例えば、中心周波数が５０００Ｈｚで、帯域幅が数十Ｈｚの帯域の音声信号を抽出する。というように、ＢＰＦ１７２（１）、１７２（２）、１７２（３）のそれぞれは、異なる帯域の音声信号を抽出する。

なお、ＢＰＦ１７２（１）、１７２（２）、１７２（３）のそれぞれにおいて用いられる中心周波数や帯域幅は予め決められるものである。具体的には、目的とするノイズキャンセリングシステムを形成し、実験を行うことにより、音響メカニズム的に当該システムにおいてハウリングが発生しやすい周波数帯域をピックアップする。そして、この結果からＢＰＦ１７２（１）、１７２（２）、１７２（３）のそれぞれに対して、中心周波数と帯域幅とを設定する。

このように、マイクからスピーカーまでが接続するようにされた目的とする音声信号系（音響システム）において、ハウリングしやすい周波数帯域にターゲットを絞り、ハウリング周波数を検知（抽出）するＢＰＦ（Band Pass Filter）を用いて、マイク入力信号である全帯域信号Ｇのフィルタリングを行う。

そして、ＢＰＦ１７２（１）、１７２（２）、１７２（３）のそれぞれにおいて抽出された所定の周波数帯域の音声信号（ノイズ信号）は、対応するレベルチェック部１７３（１）、１７３（２）、１７３（３）のそれぞれに供給される。

レベルチェック部１７３（１）は、ＢＰＦ１７２（１）からの帯域制限された音声信号（ノイズ信号）の供給を受けて、当該音声信号の信号レベルを検出し、これを判定及び制御部１７４に供給する。

同様に、レベルチェック部１７３（２）は、ＢＰＦ１７２（２）からの帯域制限された音声信号（ノイズ信号）の供給を受けて、当該音声信号の信号レベルを検出し、これを判定及び制御部１７４に供給する。

同様に、レベルチェック部１７３（３）は、ＢＰＦ１７２（３）からの帯域制限された音声信号（ノイズ信号）の供給を受けて、当該音声信号の信号レベルを検出し、これを判定及び制御部１７４に供給する。

これにより、判定及び制御部１７４には、レベルチェック部１７１からの全帯域信号の信号レベルと、レベルチェック部１７３（１）、１７３（２）、１７３（３）からのハウリングが発生しやすいとされた帯域の音声信号の信号レベルとが供給される。

そして、ハウリングが発生している場合、当該ハウリングの音量は、全帯域信号Ｇに占める割合が大きい。したがって、ハウリングが発生している場合、ハウリングが発生している帯域のフィルタリング後の信号の振幅もまた全帯域信号の振幅に対応して大きなものとなる。

これに対して、ハウリングが発生していない場合においては、フィルタリング後の信号の振幅は、その帯域の元々の信号に応じたものとなり、全帯域信号の振幅に比べてかなり低いものとなる。

そこで、判定及び制御部１７４は、レベルチェック部１７１からの全帯域信号の信号レベルに基づいて、全帯域信号の最大値である全帯域最大値Ｍａｘを求める。次に、判定及び制御部１７４は、求めた全帯域最大値Ｍａｘに応じて、ハウリングが発生しているか否かを判定するための基準となるスレッショルドＴｈを設定する。

具体的にスレッショルドＴｈは、ハウリングが起こりやすいとされた帯域の信号が、ハウリングが発生していない通常時に取りうる振幅よりもやや高い値となるように、全帯域最大値Ｍａｘに応じて決められる。例えば、全帯域最大値Ｍａｘの数十％となる値、あるいは、全帯域最大値Ｍａｘより何デシベル低い値などのように決められる。

また、全帯域最大値ＭａｘとスレッショルドＴｈとは、その最小値がゼロ（零）よりも大きな値となるように調整される。仮に、全帯域信号が、ゼロ、あるいは、ゼロ以下の値となる場合であっても、少なくとも、スレッショルドＴｈは、ゼロより大きな値となるようにされる。これは、後述もするように、スレッショルドＴｈが小さいと、ハウリングでないノイズ信号をハウリングであると誤検出してしまう可能性があり、これを防止するためである。

そして、判定及び制御部１７４は、設定されたスレッショルドＴｈと、レベルチェック部１７３（１）、１７３（２）、１７３（３）からの抽出された各帯域のノイズ信号の信号レベルとに基づいて、ハウリングが発生しているか否かを判定する。

判定及び制御部１７４は、ハウリングが発生していると判定すると、制御信号ＣＴによりＦＢフィルタ回路１２を制御し、処理対象の音声信号（ノイズ信号）に対して処理を施すことによって、発振条件を崩し、ハウリングを発生させないようにする。具体的には、処理対象の音声信号（ノイズ信号）のゲイン下げたり、当該ノイズ信号の位相をずらしたり、あるいは、その両方を行うことにより、発振条件を崩すようにする。

なお、この第１の実施の形態の場合、図４を用いて上述したように、ハウリングを発生しやすい帯域として、中心周波数を１３Ｈｚとする帯域と、１３００Ｈｚとする帯域と、５０００Ｈｚとする帯域との３つの帯域のノイズ信号を抽出するようにしている。

このため、ハウリングが発生している場合、どの帯域でハウリングが発生しているかを特定することができるので、その特定した帯域のノイズ信号に対してのみ、ゲインや位相の調整を行うようにしてもよい。

次に、ハウリングが発生しているか否かの具体的な判定の方法について説明する。ハウリングは、マイクで集音された音声がスピーカーから放音され、そのスピーカーから放音された音声がマイクで集音されるというように、音声信号系が帰還ループとなった場合に、当該音声信号系において発振が発生することにより起こる。

このように、ハウリングは音声信号系の発振現象に起因して発生するものであることから、ハウリングが発生している場合に観測される音声信号（ハウリング信号）は、サイン波と似た周期的に変化するものとなる。

そこで、判定及び制御部１７４においては、レベルチェック部１７３（１）、１７３（２）、１７３（３）からの信号レベルの波形が、設定されたスレッショルドＴｈを超える振幅のサイン波のような周期的な波形である場合に、ハウリングが発生していると判定する。

図５は、ハウリングが発生しているか否かの判定の方法を説明するための図である。図５において、横軸は時間、縦軸は信号の振幅を示している。なお、マイクロホンを通じて集音される全帯域信号（マイク入力信号）は、一般に非常に複雑な波形となる。しかし、ハウリング信号が周期的なものであり、これを分かりやすく示すと共に、説明を簡単にするため、図５においては、マイク１１１により集音された全帯域信号Ｇについても、周期的な波形として示している。

そして、図５において細い実線で示した波形が、マイク１１１により集音された全帯域信号（原マイク入力信号）Ｇを示している。また、図５において太い実線で示した波形が、全帯域信号Ｇの全帯域最大値Ｍａｘの波形を示している。

ここで、全帯域最大値Ｍａｘの波形は、簡単には、全帯域信号Ｇのピーク点を結ぶようにすることにより特定することができる。また、全帯域信号Ｇの最も高いピーク値を最大値Ｍａｘとしたり、全帯域信号Ｇのピーク値の平均を最大値Ｍａｘとしたりするなど、適宜の方法により特定することが可能である。

そして、図５に示すように、全帯域最大値Ｍａｘに基づいて、ハウリングが発生しているか否かを判定するために用いるスレッショルドＴｈを設定する。このスレッショルドＴｈは、上述もしたように、全帯域最大値Ｍａｘの例えば数十％となるようにするなど、全帯域最大値Ｍａｘに基づいて設定される。

そして、図５において一点鎖線で示した波形ａのように、例えば、ＢＰＦ１７２（１）で抽出されたフィルタ後のマイク入力信号（ノイズ信号）の振幅が、スレッショルドＴｈ以下の信号である場合には、当該帯域においてハウリングは発生していないと判定する。

これに対し、図５において点線で示した波形ｂのように、例えば、ＢＰＦ１７２（１）で抽出されたフィルタ後のマイク入力信号（ノイズ信号）の振幅が、スレッショルドＴｈを越える周期的な信号である場合には、当該帯域においてハウリングが発生していると判定する。

ＢＰＦ１７２（２）、ＢＰＦ１７２（３）によって抽出された帯域のノイズ信号についても、上述したＢＰＦ１７２（１）で抽出されたノイズ信号の場合と同様にして、その帯域においてハウリングが発生しているか否かを判定する。

また、上述もし、図５にも示したように、全帯域信号Ｇが、ゼロ以下の値となる場合であっても、全帯域最大値Ｍａｘにおける最小値とスレッショルドＴｈにおける最小値とは、ゼロより大きな値となるように設定される。これは、ハウリングの誤検出を防止するためである。

なお、図５において、振幅が下がる方向に変化する場合のゼロクロス点の波長を観察することにより、フィルタ後のマイク入力信号（ノイズ信号）が周期的に変化する信号か否かをも判定することができる。もちろん、ピーク点の発生周期に基づいて、フィルタ後のマイク入力信号（ノイズ信号）が周期的なものか否かを判定するなどの対応を取るようにしてもよい。

このように、マイク１１１からのマイク入力信号（全帯域信号）の最大値ＭａｘからスレッショルドＴｈを設定する。そして、ターゲットとする周波数帯域の信号の信号レベルの波形が、当該スレッショルドＴｈを越えた振幅を有するサイン波状の周期的な波形である場合に、ハウリング状態にあると判断することができる。

なお、図４に示した構成のハウリング検出／制御部１７は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＣＰＵ（Central Processing Unit）などにより構成することができる。この場合、図４に示したレベルチェック部１７１、ＢＰＦ１７２（１）、１７２（２）、１７２（３）、レベルチェック部１７３（１）、１７３（２）、１７３（３）、判定及び制御部１７４のそれぞれの機能は、プログラムによって実現される。

そして、ＢＰＦ１７２（１）、１７２（２）、１７２（３）については、例えば軽いＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタなどで構成する。これにより、ＤＳＰやＣＰＵに付加をそれほどかけずに、図４、図５を用いて説明したハウリングの検出及び制御アルゴリズムを実装することが可能である。

［ハウリング検出／制御部１７の動作の具体例について］
次に、図４、図５を用いて説明した、この第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムに設けられたハウリング検出／制御部１７の動作の具体例について、図６のフローチャートを参照しながらまとめる。

図６は、この第１の実施の形態のハウリング検出／制御部１７の動作の具体例を説明するためのフローチャートである。この図６に示す処理は、例えば、この第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムに電源が投入されている場合において実行される処理である。

まず、ハウリング検出／制御部１７においては、全帯域信号Ｇの信号レベルと、フィルタリング後の目的とする各周波数帯域の信号の信号レベルを検出し、当該検出結果を判定／制御部１７４に供給する（ステップＳ１０１）。当該ステップＳ１０１の処理は、レベルチェック部１７１、ＢＰＦ１７２（１）、１７２（２）、１７２（３）、レベルチェック部１７３（１）、１７３（２）、１７３（３）のそれぞれが機能し、連携することによって実現される。

そして、判定及び制御部１７４は、供給される全帯域信号Ｇの信号レベルの波形に基づいて、全帯域信号の最大値Ｍａｘを特定する（ステップＳ１０２）。次に、判定／制御部１７４は、ステップＳ１０２において特定した全帯域信号の最大値Ｍａｘに基づいて、ハウリングが発生しているか否かを判定するために用いるスレッショルドＴｈを設定する（ステップＳ１０３）。

そして、判定／制御部１７４は、ステップＳ１０３において設定したスレッショルドＴｈと、各レベルチェック部１７３（１）、１７３（２）、１７３（３）からの各帯域の信号の振幅とを比較する共に、各帯域の信号が周期的なものか否かを特定する（ステップＳ１０４）。

判定／制御部１７４は、ステップＳ１０３の比較、特定の結果に基づいて、ハウリングが発生しているか否かを判断する（ステップＳ１０５）。

具体的に、ステップＳ１０５においては、ＢＰＦにより抽出された各帯域の信号の内、いずれか１つでも、スレッショルドＴｈよりも大きな振幅を有し、周期的に変化する信号である場合には、ハウリングが発生していると判断する。逆に、ＢＰＦにより抽出された各帯域の信号の内、１つもスレッショルドＴｈよりも大きな振幅を有していない場合には、ハウリングは発生していないと判断することになる。

そして、判定／制御部１７４は、ステップＳ１０５の判断処理において、ハウリングは発生していないと判断したときには、ステップＳ１０１からの処理を繰り返すようにする。

また、判定／制御部１７４は、ステップＳ１０５の判断処理において、ハウリングが発生していると判断したときには、ハウリングを発生させないようにするための制御処理を開始する（ステップＳ１０６）。

具体的にステップＳ１０６においては、判定／制御部１７４が、ＦＢフィルタ回路１２において信号のゲインや位相を調整するための制御信号ＣＴを形成し、これをＦＢフィルタ回路１２に供給する処理を行う。この後、ハウリング検出／制御部１７は、ステップＳ１０１からの処理を繰り返す。

このように、この第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムにおいては、マイク１１１により集音されたマイク入力信号である全帯域信号Ｇを解析することによって、ハウリングが発生しているか否かを精度良く、しかも効率的に検出することができる。

そして、ハウリングが発生していることを検出した場合には、マイク入力信号のゲインや位相を制御することにより発振条件を崩し、ハウリングの発生を防止することもできる。

なお、この第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムにおいては、ハウリングが発生している場合に、ＦＢフィルタ回路１２を制御することにより、マイク入力信号のゲインや位相を調整し、発振条件を崩すようにして、ハウリングを防止するようにした。しかし、これに限るものではない。

例えば、マイク及びマイクアンプ部１１からドライバ１５までのいずれかの箇所に、音声信号についてのゲインコントロール回路や遅延回路などの位相制御回路を設け、これを制御するように構成することもできる。もちろん、ゲインコントロール回路と位相制御回路との内、一方だけを設けるようにしてもよいし、両方を設けるようにしてもよい。

また、上述した第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムにおいて、ハウリング検出／制御部１７は、３つの異なる周波数帯域の信号を抽出するようにしたが、これに限るものではない。

音響システムによっては、ハウリングを発生させる可能性のある周波数帯域が、４つ、５つと言うように、３つより多くなる場合もある。このような場合には、抽出しようとする周波数帯域の数に応じて、ＢＰＦと、当該ＢＰＦから信号の供給を受けるレベルチェック部との数を増やすようにすればよい。

また、ハウリングを発生される可能性のある周波数帯域が、１つや２つに限られる場合には、ＢＰＦと、当該ＢＰＦから信号の供給を受けるレベルチェック部との数を減らして、ハウリング検出／制御部１７を構成することも可能である。

［第２の実施の形態］
上述した第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムにおいては、マイク入力信号のみを解析することにより、ハウリングが発生しているか否かを検出できるようにした。しかし、外部から供給される入力信号（外部入力信号）Ｓ自体が、ハウリング信号のように周期的に変化する音声信号である場合もあると考えられる。

例えば、口笛の音声信号は、ハウリング信号のように周期的に変化する傾向のあるものである。また、種々の電子楽器によって形成され放音される音声信号の中にも、ハウリング信号のように周期的に変化する傾向のあるものもあると考えられる。

このため、上述した第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムの場合には、外部入力信号Ｓの特性によっては、ハウリングは発生していないのに、ハウリングが発生していると誤検出してしまう場合があると考えられる。

そこで、この第２の実施の形態においては、外部入力音声信号Ｓの特性をも考慮することによって、ハウリングの検出精度を向上させるようにしたものである。

図７は、この発明が適用された第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムを説明するためのブロック図である。この第２の実施の形態においても、ノイズキャンセリングシステムは、第１の実施の形態の場合と同様にフィードバック方式のものである。

このため、図７に示す第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムにおいて、図３に示した第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムと同様に構成される部分には同じ参照符号を付し、それらの部分についての説明は省略する。

そして、この第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムにおいても、ハウリング検出／制御部１８が設けられるが、第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムで用いられたハウリング検出／制御部１７とは異なるものである。

この第２の実施の形態のハウリング検出／制御部１８は、第１の実施の形態のハウリング検出／制御部１７と同様の機能を有するものである。すなわち、ハウリング検出／制御部１８は、ハウリングが発生しているか否かを検出すると共に、ハウリングが発生している場合には、ハウリングが発生しないようにＦＢフィルタ回路１２を制御する機能を有するものである。

しかし、この第２の実施の形態のハウリング検出／制御部１８は、図７に示すように、マイクアンプ１１２からのマイク入力信号（全帯域信号）Ｇが入力されると共に、イコライザ１６に供給される外部からの入力信号（外部入力信号）Ｓも入力されるものである。

そして、この第２の実施の形態のハウリング検出／制御部１８は、まず、マイクアンプ１１２からの全帯域信号Ｇを解析することにより、ハウリングが発生している可能性があるか否かを検出する。

さらに、この第２の実施の形態のハウリング検出／制御部１８は、外部入力信号Ｓを解析し、外部入力信号Ｓが元々周期的なものか否かをも検出し、この検出結果をも踏まえて、ハウリングが発生しているか否かを特定する。

［ハウリング検出／制御部１８の構成例と動作について］
次に、図７に示したフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムに設けられたハウリング検出／制御部１８の構成例と動作について説明する。図８は、図７に示したフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムに設けられるハウリング検出／制御部１８の構成例を説明するためのブロック図である。

図８に示すように、この第２の実施の形態のハウリング検出／制御部１８は、大きく分けると、全帯域信号Ｇ用の第１の処理系８１と、外部入力信号Ｓ用の第２の処理系８２とからなっている。

全帯域信号Ｇ用の第１の処理系８１は、図８に示したように、レベルチェック部８１１、ＢＰＦ８１２（１）、８１２（２）、８１２（３）、レベルチェック部８１３（１）、８１３（２）、８１３（３）を備えている。これらの各部分は、図４を用いて説明した第１の実施の形態のハウリング検出／制御部１７の対応する部分と同様の機能を実現するものである。

すなわち、レベルチェック部８１１は、これに供給されたマイク入力信号（全帯域信号）Ｇの信号レベルを検出し、これを判定及び制御部８３に通知すると共に、供給された全帯域信号Ｇをそのまま後段のＢＰＦ８１２（１）、８１２（２）、８１２（３）のそれぞれに供給する。

ここで、レベルチェック部８１１に供給されるマイク入力信号（全帯域信号）Ｇは、マイク１１１により集音され、マイクアンプ１１２により増幅されたノイズ信号であり、マイク１１１によって集音可能な全ての帯域の音声信号を含むものである。

ＢＰＦ８１２（１）、８１２（２）、８１２（３）のそれぞれは、レベルチェック部８１１からの全帯域信号Ｇから、予め決められた中心周波数で、予め決められた帯域幅の音声信号（ノイズ信号）を抽出する。

この第２の実施の形態の場合にも、ＢＰＦ８１２（１）は、例えば、中心周波数が１３Ｈｚで、帯域幅が数Ｈｚの帯域の音声信号を抽出する。また、ＢＰＦ８１２（２）は、例えば、中心周波数が１３００Ｈｚで、帯域幅が数十Ｈｚの帯域の音声信号を抽出する。また、ＢＰＦ８１２（３）は、例えば、中心周波数が５０００Ｈｚで、帯域幅が数十Ｈｚの帯域の音声信号を抽出する。というように、ＢＰＦ８１２（１）、８１２（２）、８１２（３）のそれぞれは、異なる帯域の音声信号を抽出する。

なお、この第２の実施の形態においても、第１の実施の形態の場合と同様に、ＢＰＦ８１２（１）、８１２（２）、８１２（３）のそれぞれにおいて用いられる中心周波数や帯域幅は予め決められるものである。

すなわち、目的とするノイズキャンセリングシステムを形成し、実験を行うことにより、音響メカニズム的に当該システムにおいてハウリングが発生しやすい周波数帯域をピックアップする。そして、この結果からＢＰＦ８１２（１）、８１２（２）、８１２（３）のそれぞれに対して、中心周波数と帯域幅とが設定される。

このように、マイクからスピーカーまでが接続するようにされた目的とする音響システムにおいて、ハウリングしやすい周波数帯域にターゲットを絞り、ハウリング周波数を検知（抽出）するＢＰＦ（Band Pass Filter）を用いて、マイク入力信号である全帯域信号Ｇのフィルタリングを行う。

そして、ＢＰＦ８１２（１）、８１２（２）、８１２（３）のそれぞれにおいて抽出された所定の周波数帯域の音声信号（ノイズ信号）は、対応するレベルチェック部８１３（１）、８１３（２）、８１３（３）のそれぞれに供給される。

レベルチェック部８１３（１）、８１３（２）、８１３（３）のそれぞれは、対応するＢＰＦ８１２（１）、８１２（２）、８１２（３）からの帯域制限された音声信号（ノイズ信号）の供給を受けて、当該音声信号の信号レベルを検出する。そして、レベルチェック部８１３（１）、８１３（２）、８１３（３）のそれぞれは、検出した信号レベルを、判定及び制御部８３に供給する。

これにより、判定及び制御部８３には、レベルチェック部８１１からの全帯域信号Ｇの信号レベルと、レベルチェック部８１３（１）、８１３（２）、８１３（３）からのハウリングが発生しやすいとされた全帯域信号Ｇの所定の帯域の音声信号の信号レベルとが供給される。

一方、外部入力信号Ｓ用の第２の処理系８２は、外部入力信号Ｓに対して、全帯域信号Ｇ用の第１の処理系８１と同様の処理を行う。

すなわち、外部入力信号Ｓ用の第１の処理系８２は、図８に示したように、レベルチェック部８２１、ＢＰＦ８２２（１）、８２２（２）、８２２（３）、レベルチェック部８２３（１）、８２３（２）、８２３（３）を備えている。

そして、レベルチェック部８２１は、外部入力信号Ｓの信号レベルを検出し、これを判定及び制御部８３に通知すると共に、供給された外部入力信号Ｓをそのまま後段のＢＰＦ８２２（１）、８２２（２）、８２２（３）のそれぞれに供給する。

ここで、レベルチェック部８２１に供給される外部入力信号Ｓは、この実施の形態のノイズキャンセリングシステムに外部から供給され、ヘッドホンのドライバ１５で再生すべき種々の音声信号である。

具体的には、上述もしたように、音楽再生装置からの音楽信号、筐体外部のマイクで集音した音声信号（補聴機能として使う場合）、電話通信などの通信を介した音声信号（ヘッドセットとして使う場合）などである。

ＢＰＦ８２２（１）、８２２（２）、８２２（３）のそれぞれは、レベルチェック部８２１からの外部入力信号Ｓから、予め決められた中心周波数で、予め決められた帯域幅の音声信号を抽出する。

ここで、ＢＰＦ８２２（１）、８２２（２）、８２２（３）のそれぞれもまた、この実施の形態のノイズキャンセリングシステムにおいてハウリングが発生しやすいとしてピックアップされた周波数帯域に応じた中心周波数と帯域幅が設定されたものである。

したがって、この第２の実施の形態の場合にも、ＢＰＦ８２２（１）は、例えば、中心周波数が１３Ｈｚで、帯域幅が数Ｈｚの帯域の音声信号を抽出する。また、ＢＰＦ８２２（２）は、例えば、中心周波数が１３００Ｈｚで、帯域幅が数十Ｈｚの帯域の音声信号を抽出する。また、ＢＰＦ８２２（３）は、例えば、中心周波数が５０００Ｈｚで、帯域幅が数十Ｈｚの帯域の音声信号を抽出する。

このように、この第２の実施の形態の場合には、マイクからスピーカーまでが接続するようにされた目的とする音響システムにおいて、ハウリングしやすい周波数帯域にターゲットを絞り込むようにしている。そして、ハウリング周波数を検知（抽出）するＢＰＦ（Band Pass Filter）を用いて、外部から供給される外部入力信号Ｓについてもフィルタリングを行う。

そして、ＢＰＦ８２２（１）、８２２（２）、８２２（３）のそれぞれにおいて抽出された所定の周波数帯域の音声信号（ノイズ信号）は、対応するレベルチェック部８２３（１）、８２３（２）、８２３（３）のそれぞれに供給される。

レベルチェック部８２３（１）、８２３（２）、８２３（３）のそれぞれは、対応するＢＰＦ８２２（１）、８２２（２）、８２２（３）からの帯域制限された音声信号（ノイズ信号）の供給を受けて、当該音声信号の信号レベルを検出する。そして、レベルチェック部８２３（１）、８２３（２）、８２３（３）のそれぞれは、検出した信号レベルを、判定及び制御部８３に供給する。

これにより、判定及び制御部８３には、レベルチェック部８２１からの外部入力信号Ｓの信号レベルと、レベルチェック部８２３（１）、８２３（２）、８２３（３）からのハウリングが発生しやすいとされた外部入力信号Ｓの所定の帯域の音声信号の信号レベルとが供給される。

そして、この第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムにおいて、判定及び制御部８３は、まず、全帯域信号Ｇ用の処理系８１からの信号に基づいて、ハウリングが発生している可能性があるか否かを判断する。

さらに、判定及び制御部８３は、外部入力信号Ｓ用の処理系８２からの信号に基づいて、外部入力信号Ｓに元々ハウリング信号のような周期的な信号成分が含まれているか否かをも判断する。

これにより、外部入力信号Ｓ用の処理系８２からの信号に基づいて、外部入力信号Ｓが元々周期性のあるものであると判定した場合には、ハウリングが発生しているとは判定しないようにする。このようにして、ハウリングの検出精度を向上させるようにしている。

図９は、この第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムのハウリング検出／制御部１８において行われるハウリングが発生しているか否かの判定の方法を説明するための図である。

図９において、図９Ａは、マイク入力信号である全帯域信号Ｇについての信号波形を示す図であり、図９Ｂは、外部入力信号Ｓについての信号波形を示す図である。図９において、横軸は時間、縦軸は信号の振幅を示している。

なお、上述もしたように、音声信号は一般に非常に複雑な波形となるが、ハウリング信号が周期的なものであり、これを分かりやすく示すと共に、説明を簡単にするため、図９においても、全帯域信号Ｇ、外部入力信号Ｓは、周期的な波形として示している。

そして、図９Ａは、第１の実施の形態において説明した図５と同様の内容を示すものである。すなわち、図９Ａにおいて細い実線で示した波形が、マイク１１１により集音された全帯域信号（原マイク入力信号）Ｇを示している。また、図９Ａにおいて太い実線で示した波形が、全帯域信号Ｇの全帯域最大値Ｍａｘの波形を示している。

第１の実施の形態においても説明したように、全帯域最大値Ｍａｘの波形は、簡単には、全帯域信号Ｇのピーク点を結ぶようにすることにより特定することができる。また、全帯域信号Ｇの最も高いピーク値を最大値Ｍａｘとしたり、全帯域信号Ｇのピーク値の平均を最大値Ｍａｘとしたりするなど、適宜の方法により特定することが可能である。

そして、図９Ａに示すように、全帯域最大値Ｍａｘに基づいて、ハウリングが発生しているか否かを判定するために用いるスレッショルドＴｈを設定する。このスレッショルドＴｈは、第１の実施の形態の場合と同様に、全帯域最大値Ｍａｘの例えば数十％となるようにするなど、全帯域最大値Ｍａｘに基づいて設定される。

そして、図９Ａにおいて一点鎖線で示した波形ａのように、例えば、ＢＰＦ８１２（１）で抽出されたフィルタ後のマイク入力信号（ノイズ信号）の振幅が、スレッショルドＴｈ以下の信号である場合には、当該帯域においてハウリングは発生していないと判定する。

これに対し、図９Ａにおいて点線で示した波形ｂのように、例えば、ＢＰＦ８１２（１）で抽出されたフィルタ後のマイク入力信号（ノイズ信号）の振幅が、スレッショルドＴｈを越える周期的な信号である場合には、当該帯域においてハウリングが発生している可能性があると判定する。すなわち、この段階ではまだハウリングが発生している可能性があるだけで、ハウリングが本当に発生しているか否かまでは確定しない。

ＢＰＦ８１２（２）、ＢＰＦ８１２（３）によって抽出された帯域のノイズ信号についても、上述したＢＰＦ１７２（１）で抽出されたノイズ信号の場合と同様にして、その帯域においてハウリングが発生している可能性があるか否かを判定する。

なお、この第２の実施の形態の場合にも、図５を用いて説明した第１の実施の形態の場合と同様に、図９Ａに示したように、全帯域信号Ｇが、ゼロ以下の値となる場合であっても、全帯域最大値Ｍａｘにおける最小値とスレッショルドＴｈにおける最小値とは、ゼロより大きな値となるように設定される。これは、ハウリングの誤検出を防止するためである。

また、この第２の実施の形態においても、例えばゼロクロス点の波長を観察することにより、フィルタ後のマイク入力信号（ノイズ信号）が周期的に変化する信号か否かをも判定することができる。もちろん、ピーク点の発生周期に基づいて、フィルタ後のマイク入力信号（ノイズ信号）が周期的なものか否かを判定するなどの対応を取るようにしてもよい。

そして、この第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムの場合には、上述もしたように、外部入力信号Ｓをも考慮して、ハウリングが発生しているか否かを判定するようにしている。

図９Ｂは、上述もしたように、外部入力信号Ｓについての信号波形を示す図である。そして、図９Ｂにおいて、細い実線で示した波形が、例えば、音楽再生装置などから供給される外部入力信号Ｓを示している。

そして、図９Ｂにおいて一点鎖線で示した波形ｃのように、例えば、ＢＰＦ８２２（１）で抽出されたフィルタ後の外部入力信号の振幅が、元々の外部入力信号Ｓの振幅と同程度のものである場合には、ハウリングが発生している可能性はなしと判定する。

すなわち、ＢＰＦ８２２（１）でフィルタリングされた信号が、元々の外部入力信号Ｓと同程度の振幅を有するものである場合には、元々の外部入力信号Ｓ自体が周期性を持つものであり、ハウリングとは異なると判断できるからである。

これに対し、図９Ｂにおいて点線で示した波形ｄのように、例えば、ＢＰＦ８１２（１）で抽出されたフィルタ後の外部入力信号の振幅が、元々の外部入力信号Ｓの振幅に比べて大幅に低い場合には、全帯域信号Ｇの解析結果に応じてハウリングの有無を判別する。

図９Ｂにおいて点線で示した波形ｄのように、フィルタ後の外部入力信号の振幅が、元々の外部入力信号Ｓの振幅に比べて大幅に低い場合には、元々の外部入力信号Ｓは、周期性を有するものではないと判断できるからである。

ＢＰＦ８２２（２）、ＢＰＦ８２２（３）によって抽出された帯域の外部入力信号についても、上述したＢＰＦ８２２（１）で抽出された外部入力信号の場合と同様にして、その帯域においてハウリングが発生している可能性があるか否かを判定する。

このように、外部入力信号Ｓをターゲットとする周波数帯域でフィルタリングし、フィルタ後のそれぞれの信号波形の振幅と、元々の外部入力信号Ｓの信号波形の振幅とを比較することで、ハウリングなのか、外部入力信号なのかを判別することができる。これにより、ハウリングが発生しているか否かの判定をより正確に行うことができる。

なお、ここでは、ＢＰＦ８２２（１）、８２２（２）、８２２（３）によるフィルタリング後の信号の振幅と、外部入力信号Ｓの振幅とを比較することにより、外部入力信号Ｓ自身がハウリングと同じような周期的な信号成分を含むものか否かを判断するようにした。しかし、これに限るものではない。

全帯域信号Ｇを処理対象とする場合と同様に、外部入力信号Ｓの最大値を求め、当該最大値を基準とする。そして、フィルタリング後の信号が、外部入力信号Ｓの最大値の８０％以上の振幅を有する場合には、外部入力信号Ｓ自体が周期性を有するものと判断する。

また、フィルタリング後の信号が、外部入力信号Ｓの最大値の８０％よりも低い振幅を有する場合には、外部入力信号Ｓ自体にはハウリングと間違えるような周期性は存在しないもとのと判断する。

このように、外部入力信号Ｓの最大値などに基づいて、外部入力信号Ｓのフィルタリング後の信号から、外部入力信号Ｓが周期的な信号か否かを判断するようにしてももちろんよい。

［ハウリング検出／制御部１８の動作の具体例について］
次に、図８、図９を用いて説明した、この第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムに設けられたハウリング検出／制御部１８の動作の具体例について、図１０のフローチャートを参照しながらまとめる。

図１０は、この第２の実施の形態のハウリング検出／制御部１８の動作の具体例を説明するためのフローチャートである。この図１０に示す処理は、例えば、この第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムに電源が投入されている場合において実行される処理である。

まず、ハウリング検出／制御部１８においては、全帯域信号Ｇの信号レベルと、当該全帯域信号Ｇのフィルタリング後の目的とする各周波数帯域の信号の信号レベルとを検出し、当該検出結果を判定／制御部８３に供給する（ステップＳ２０１）。当該ステップＳ２０１の処理は、レベルチェック部８１１、ＢＰＦ８１２（１）、８１２（２）、８１２（３）、レベルチェック部８１３（１）、８１３（２）、８１３（３）のそれぞれが機能し、連携することによって実現される。

そして、判定及び制御部８３は、供給される全帯域信号Ｇの信号レベルの波形に基づいて、全帯域信号の最大値Ｍａｘを特定する（ステップＳ２０２）。次に、判定／制御部８３は、ステップＳ２０２において特定した全帯域信号の最大値Ｍａｘに基づいて、ハウリングが発生しているか否かを判定するために用いるスレッショルドＴｈを設定する（ステップＳ２０３）。

上記ステップＳ２０１〜２０３の処理と並行して、ハウリング検出／制御部１８においては、外部入力信号Ｓの信号レベルと、当該外部入力号Ｓのフィルタリング後の目的とする各周波数帯域の信号の信号レベルとを検出し、当該検出結果を判定／制御部８３に供給する（ステップＳ２０４）。当該ステップＳ２０４の処理は、レベルチェック部８２１、ＢＰＦ８２２（１）、８２２（２）、８２２（３）、レベルチェック部８２３（１）、８２３（２）、８２３（３）のそれぞれが機能し、連携することによって実現される。

そして、判定／制御部８３は、全帯域信号Ｇについての解析に基づいて、ハウリングが発生している可能性があるか否かを判別すると共に、外部入力信号Ｓの解析結果に基づいて、外部入力信号Ｓ自体が周期的な成分（要素）を有するか否かを確認する（ステップＳ２０５）。

具体的に、ステップＳ２０５において、判定／制御部８３の処理は、ステップＳ２０３で設定したスレッショルドＴｈと、ステップＳ２０１で検出された各レベルチェック部８１３（１）、８１３（２）、８１３（３）からの全帯域信号Ｇの所定帯域の信号の信号レベルとを比較する共に、各帯域の信号が周期的なものか否かを特定する。

さらに、ステップＳ２０５において、判定／制御部８３の処理は、ステップＳ２０４で検出された外部入力信号Ｓの信号レベルと、各レベルチェック部８１３（１）、８１３（２）、８１３（３）により検出された外部入力信号Ｓの所定帯域の信号の信号レベルとを比較し、外部入力信号Ｓ自体が周期的な要素（性質）を持つものか否かを確認する。

そして、判定／制御部８３は、ステップＳ２０５における特定結果及び確認結果に基づいて、ハウリングが発生しているか否かを判断する（ステップＳ２０６）。

このステップＳ２０６における判定／制御部８３の判断処理は、具体的に以下のような判断を行う。すなわち、図９を用いて説明しように、まず、全帯域信号Ｇのフィルタリング後の信号の振幅が、全帯域信号Ｇの最大値Ｍａｘに基づいて決まるスレッショルドＴｈよりも大きく、当該フィルタリング後の信号が周期的な信号か否かを判断する。

ここで、全帯域信号Ｇのフィルタリング後の信号の振幅が、スレッショルドＴｈよりも大きく、当該フィルタリング後の信号が周期的な信号である場合には、さらに、外部入力信号Ｓが周期的な信号か否かを判断する。

そして、全帯域信号Ｇのフィルタリング後の信号の振幅が、スレッショルドＴｈよりも大きく、当該フィルタリング後の信号が周期的な信号であり、かつ、外部入力信号Ｓが周期的な信号でないと判断した場合に、ハウリングが発生していると判断する。

これ以外の場合には、ハウリングは発生していないと判断する。例えば、スレッショルドＴｈよりも大きく、当該フィルタリング後の信号が周期的な信号であっても、外部入力信号Ｓが周期的な信号であるときには、ハウリングは発生していないと判断する。

そして、判定／制御部８３は、ステップＳ２０６の判断処理において、ハウリングは発生していないと判断したときには、ステップＳ２０１からの処理を繰り返すようにする。

また、判定／制御部８３は、ステップＳ２０６の判断処理において、ハウリングが発生していると判断したときには、ハウリングを発生させないようにするための制御処理を開始する（ステップＳ２０７）。

このステップＳ２０７においては、判定／制御部８３が、ＦＢフィルタ回路１２において信号のゲインや位相を調整するための制御信号ＣＴを形成し、これをＦＢフィルタ回路１２に供給する処理を行う。この後、ハウリング検出／制御部１８は、ステップＳ２０１からの処理を繰り返す。

このように、この第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムにおいては、マイク１１１により集音されたマイク入力信号である全帯域信号Ｇだけでなく、外部入力信号Ｓをも考慮することによって、より正確にハウリングを検出することができる。

そして、ハウリングが発生していることを検出した場合には、マイク入力信号のゲインや位相を制御することにより発振条件を崩し、ハウリングの発生を防止することができる。

なお、この第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムにおいても、ハウリングが発生している場合に、ＦＢフィルタ回路１２を制御することにより、マイク入力信号のゲインや位相を調整し、発振条件を崩すようにしてハウリングを防止するようにした。しかし、これに限るものではない。

この第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムの場合にも、マイク及びマイクアンプ部１１からドライバ１５までのいずれかの箇所に、音声信号についてのゲインコントロール回路や遅延回路などの位相制御回路を設け、これを制御するように構成することもできる。もちろん、ゲインコントロール回路と位相制御回路との内、一方だけを設けるようにしてもよいし、両方を設けるようにしてもよい。

また、上述した第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムにおいても、第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムの場合と同様に、ハウリング検出／制御部１８は、３つの異なる周波数帯域の信号を抽出するようにした。しかし、これに限るものではない。

音響システムによっては、ハウリングを発生させる可能性のある周波数帯域が、４つ、５つと言うように、３つより多くなる場合もある。このような場合には、抽出しようとする周波数帯域の数に応じて、ハウリング検出／制御部１８を構成するＢＰＦと、当該ＢＰＦから信号の供給を受けるレベルチェック部との数を増やすようにすればよい。

また、ハウリングを発生させる可能性のある周波数帯域が、１つや２つに限られる場合には、ＢＰＦと、当該ＢＰＦから信号の供給を受けるレベルチェック部との数を減らして、ハウリング検出／制御部１８を構成することも可能である。

［他の例］
上述した第１、第２の実施の形態は、この発明をフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムに適用した場合を例にして説明した。しかし、これに限るものではない。フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムにも、この発明を適用することができる。

フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムの場合も、マイクロホンからスピーカーまでが接続された音声信号系を備え、スピーカーで放音された音声がマイクで集音されるという帰還ループが形成される場合があるためである。以下に、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムにこの発明を適用した場合の一例について説明する。

［フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムについて］
次に、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムに関して説明する。

図１１は、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムが適用されたヘッドホンシステムが、ユーザヘッド（ユーザ（聴取者）の頭部）ＨＤに装着された場合の右チャンネル側の構成を示す図である。

また、図１２は、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムの特性を示す計算式を説明するための図であり、図１３は、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムの全体構成を示す図である。

フィードフォワード方式は、基本的に図１１に示すようにヘッドホン筐体ＨＰの外部にマイク２１１が設置されている。そして、マイク２１１で収音したノイズに対して適切なフィルタリング処理をして、ヘッドホン筐体ＨＰ内部のドライバ２５にてこれを再生し、耳に近いところでこのノイズをキャンセルすることを意図している。

なお、図１１において、文字Ｎは、外部のノイズソース（ノイズ源）を示している。また、文字Ｐは、聴取者の耳に届く音圧（出力音声）を表している。ノイズソースＮに応じたノイズがヘッドホン筐体ＨＰ内に侵入してくる主な理由はフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムにおいて説明した通りである。

そして、この図１１に示した構成のフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムは、マイク２１１はヘッドホン筐体ＨＰの外部に、スピーカー２５２はヘッドホン筐体ＨＰの内部に設けられる。

上述した第１、第２の実施の形態のフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムに比べれば、ハウリングが発生する可能性は低いと考えられる。しかし、ヘッドホン筐体ＨＰをユーザの頭部から外している場合にはハウリングが発生する可能性がある。

また、ヘッドホン筐体ＨＰ内のスピーカー２５２から放音される音声が筐体ＨＰ外部に漏れたり、スピーカー２５２が発する振動がマイク２１１に伝わったりすることにより、ハウリングが発生する場合がある。

このため、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムに対しても、この発明を適用することによって、ハウリングの発生を抑制することが可能となる。

具体的に、図１２の計算式及び図１３のブロック図を参照しながら、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムについて説明する。図１３に示すフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムは、マイク２１１とマイクアンプ２１２からなるマイク及びマイクアンプ部２１を備えている。

さらに、フィードフォワード制御のために設計されたフィルタ回路（以下、ＦＦフィルタ回路という。）２２と、合成部２３と、パワーアンプ２４と、ドライブ回路２５１とスピーカー２５２からなるドライバ２５とを備えている。

この図１３に示すフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムにおいても、各ブロック内に記載した文字Ａ、Ｄ、Ｍは、パワーアンプ２４、ドライバ２５、マイク及びマイクアンプ部２１の各伝達関数である。

そして、図１３においても、文字Ｎは、外部のノイズソース（ノイズ源）を示し、文字Ｐは、聴取者の耳に届く音圧（出力音声）を示している。また、図１３においては、外部のノイズソースＮの位置から耳位置ＣＰに至るまでの伝達関数（ノイズソース−キャンセルポイント間の伝達関数）を文字Ｆで表している。

また、図１３においては、ノイズソースＮからマイク２１１に至るまでの伝達関数（ノイズソース−マイク間の伝達関数）を文字Ｆ’で表している。また、図１３においては、ドライバ２５からキャンセルポイント（耳位置）ＣＰに至るまでの伝達関数（ドライバ−キャンセルポイント間の伝達関数）を文字Ｈで表している。

そして、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムの核となるＦＦフィルタ回路２２の伝達関数を、−αと置くと、図１３において、聴取者の耳に届く音圧Ｐ（出力音声）は、図１２の（１）式のように表現することができる。

ここで、理想的な状態を考えると、ノイズソース−キャンセルポイント間の伝達関数Ｆは、図１２の（２）式のように表すことができる。そして、図１２の（２）式を図１２の（１）式に代入すれば、第１項と第２項とは相殺される。

したがって、結果として、図１３に示したフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムにおいて、出力音声Ｐは、図１２の（３）式に示すように表すことができる。したがって、図１２の（３）式から分かるように、ノイズはキャンセルされ、音楽信号(または聴取する目的の音声信号等)だけが残り、通常のヘッドホン動作と同様の音を聴取できることになる。

ただし、実際は、図１２に示した（２）式が完全に成立するような伝達関数を持つ完全なフィルタの構成は困難である。特に中高域に関して、人により耳の形状は異なるし、また、ヘッドホンの装着状態もまちまちであるなど、個人差が大きい。

また、ノイズの位置やマイク位置などにより特性が変化する。これらの理由のため通常は中高域に関してはこのアクティブなノイズ低減処理を行わず、ヘッドホン筐体でパッシブな遮音をすることが多い。

なお、図１２の（２）式は、数式を見れば自明であるが、ノイズ源から耳位置までの伝達関数を、伝達関数αを含めた電気回路にて模倣することを意味している。

このフィードフォワード方式では、図１２の（２）式を成立させた上で、人間の聴覚特性を考慮したフィルタの設計を設計者が行うこととなる。この聴覚特性を考慮したフィルタ設計というのは、設計者自身が評価を行う場合が多いが、既にフィードフォワード方式のノイズキャンセリングヘッドフォンが多数開発されて発売され、市場に受けいれられており実績があるといえる。

また、図１１、図１３に示したフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムにおけるキャンセルポイントＣＰは、図１１に示した通り、図１のフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムと異なり、聴取者の任意の耳位置において設定することができる。

しかしながら、通常の場合、伝達関数αは固定的であり、設計段階においては、なんらかのターゲット特性を対象とした決めうちになることになる。しかし、聴取者よって耳の形状が違うため、十分なノイズキャンセル効果が得られなかったり、ノイズ成分を非逆相で加算してしまったりして、異音がするなどの現象が起こる可能性もある。

これらのことより、一般的にフィードフォワード方式は、発振する可能性が低く安定度が高いが、十分な減衰量を得るのは困難であり、一方、フィードバック方式は大きな減衰量が期待できる代わりに、系の安定性に注意が必要となる。フィードバック方式とフィードフォワード方式とには、それぞれに特徴を有している。

そして、上述もしたように、図１１〜図１３を用いて説明したフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムもまた、マイクロホンからスピーカーまでが接続された音声信号系を構成する。

したがって、上述もしたように、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムに比べれば安定性はあるが、ハウリングを発生させる可能性もある。そこで、この例のフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムにおいても、図１３に示すように、ハウリング検出／制御部２６を設けている。

このハウリング検出／制御部２６は、図４を用いて説明した第１の実施の形態のフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムに用いられたハウリング検出／制御部１７と同様に構成されるものである。

そして、この例のハウリング検出／制御部２６の場合にも、図４〜図６を用いて説明したように、マイクアンプ２１２からのマイク入力信号（全帯域信号）Ｇの信号レベルから、全帯域信号Ｇの最大値Ｍａｘを特定して、スレッショルドＴｈを設定する。

さらに、ハウリング検出／制御部２６は、全帯域信号Ｇから、当該ノイズキャンセリングシステムにおいてハウリングを発生させる可能性の高いターゲットとする周波数帯域の信号の信号レベルを検出する。

そして、設定したスレッショルドＴｈと、ターゲットとした周波数帯域の信号の振幅とを比較すると共に、ターゲットとした周波数帯域の信号が周期的なものか否かをも加味して、ハウリングが発生しているか否かを特定する。

そして、ハウリングが発生していると特定したときには、ハウリング検出／制御部２６は、ＦＦフィルタ回路２２を制御し、マイク入力信号（全帯域信号）Ｇの利得や位相を制御し、発振条件を崩して、ハウリングの発生を防止する。

このようにして、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムにおいても、マイク２１１により集音されたマイク入力信号（全帯域信号）Ｇを解析することによって、ハウリングが発生しているか否かを検出し、効果的にハウリングを抑制することができる。

また、図１４に示すように、外部入力信号Ｓをも考慮するハウリング検出／制御部２８を設け、より精度よくハウリングが発生しているか否かを検出するように構成することも可能である。すなわち、図１４は、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムの他の構成例を示す図である。

図１４において、図１３に示したフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムと同様に構成される部分には同じ参照符号を付し、それらの部分についての詳細な説明については省略する。

また、図１４に示すフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムの場合には、外部からの入力信号Ｓが、イコライザ２７を介して合成部２３に供給される構成となっている。なお、イコライザ２７のブロック内の文字Ｅは、聴取対象の目的とする音楽信号などの外部入力信号Ｓに掛けられるイコライザ２７の伝達関数である。

そして、図１４に示すように、ハウリング検出／制御部２８は、マイクアンプ２１２肩のマイク入力信号（全帯域信号）Ｇと外部入力信号Ｓとが供給される構成となっている。この例のハウリング検出／制御部２８、図８〜図１０を用いて説明した第２の実施の形態のハウリング検出／制御部１８と同様に構成され、同様に機能するものである。

すなわち、この例のハウリング検出／制御部２８の場合にも、図８〜図１０を用いて説明したように、マイクアンプ２１２からのマイク入力信号（全帯域信号）Ｇの信号レベルから、全帯域信号Ｇの最大値Ｍａｘを特定して、スレッショルドＴｈを設定する。

そして、ハウリング検出／制御部２８は、全帯域信号Ｇから、当該ノイズキャンセリングシステムにおいてハウリングを発生させる可能性の高いターゲットとする周波数帯域の信号の信号レベルを検出する。

そして、設定したスレッショルドＴｈと、ターゲットとした周波数帯域の信号の振幅とを比較すると共に、ターゲットとした周波数帯域の信号が周期的なものか否かをも加味して、ハウリングが発生している可能性があるか否かを特定する。

さらに、この例のハウリング検出／制御部２８は、外部入力信号Ｓの信号レベルを検出すると共に、外部入力信号Ｓから、当該ノイズキャンセリングシステムにおいてハウリングを発生させる可能性の高いターゲットとする周波数帯域の信号の信号レベルを検出する。

そして、設定したスレッショルドＴｈと、ターゲットとした周波数帯域の信号の振幅とを比較すると共に、ターゲットとした周波数帯域の信号が周期的なものか否かをも加味して、ハウリングが発生している可能性があるか否かを特定する。

さらに、外部入力信号Ｓの信号レベルの波形と、当該外部入力信号から抽出したターゲットとする周波数帯域の信号の信号レベルの波形とを対比し、外部入力信号Ｓに、ハウリングと間違えるような周期的な信号成分が元々含まれているか否かを判断する。

そして、全帯域信号Ｇを解析することにより、ハウリングの可能性ありと特定し、外部入力信号Ｓを解析することにより、外部入力信号Ｓ自体にハウリングと間違えるほどの周期的成分は存在しないと判断したときには、ハウリングが発生していると特定する。

このようにして、ハウリングが発生していると特定した場合には、ハウリング検出／制御部２８は、ＦＦフィルタ回路２２を制御し、マイク入力信号（全帯域信号）Ｇの利得や位相を制御し、発振条件を崩して、ハウリングの発生を防止する。

このように、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムにおいても、マイク入力信号である全帯域信号Ｇだけでなく、外部入力信号Ｓをも考慮して、ハウリングが発生しているか否かを精度良く特定し、ハウリングを抑制することができる。

なお、図１１〜図１４を用いて説明したフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムにおいても、ハウリングが発生している場合に、ＦＦフィルタ回路２２を制御することにより、ハウリングを防止するようにした。しかし、これに限るものではない。

図１１〜図１４を用いて説明した例の場合にも、マイク及びマイクアンプ部２１からドライバ２５までのいずれかの箇所に、音声信号についてのゲインコントロール回路や遅延回路などの位相制御回路を設け、これを制御するように構成することもできる。もちろん、ゲインコントロール回路と位相制御回路との内、一方だけを設けるようにしてもよいし、両方を設けるようにしてもよい。

また、図１３のハウリング検出／制御部２６は、第１の実施の形態のハウリング検出／制御部１７と同様の構成を有し、図１４のハウリング検出／制御部２６は、第２の実施の形態のハウリング検出／制御部１８と同様の構成を有するものとして説明した。しかし、これに限るものではない。

音響システムによっては、ハウリングを発生させる可能性のある周波数帯域が、４つ、５つと言うように、３つより多くなる場合もある。このような場合には、抽出しようとする周波数帯域の数に応じて、ハウリング検出／制御部２６、２８を構成するＢＰＦと、当該ＢＰＦから信号の供給を受けるレベルチェック部との数を増やすようにすればよい。

また、ハウリングを発生させる可能性のある周波数帯域が、１つや２つに限られる場合には、ＢＰＦと、当該ＢＰＦから信号の供給を受けるレベルチェック部との数を減らして、ハウリング検出／制御部２６、２８を構成することも可能である。

［方法の発明としての実現性について］
なお、上述した実施の形態において、図４、図８に示したハウリング検出／制御部１７、１８の各部で行われる処理のそれぞれは、この発明による方法における対応する各工程の処理に該当する。

より具体的には、図６、図１０のフローチャートに示した処理は、この発明よる方法が適用されたものである。したがって、この発明の方法についても、実現可能である。

［その他］
また、上述した実施の形態においては、第１のレベル検出手段としての機能は、レベルチェック部１７１、８１１が実現している。また、抽出手段としての機能は、ＢＰＦ１７２（１）、ＢＰＦ１７２（２）、ＢＰＦ１７２（３）あるいは、ＢＰＦ８１２（１）、ＢＰＦ８１２（２）、ＢＰＦ８１２（３）が実現している。

また、第２のレベル検出手段としての機能は、レベルチェック部１７３（１）、１７３（２）、１７３（３）あるいは８１３（１）、８１３（２）、８１３（３）が実現している。また、検出手段としての機能は、判定及び制御部１７４あるいは判定及び制御部８３が実現している。

また、第３のレベル検出手段としての機能は、レベルチェック部８２１が実現している。また、第２の抽出手段としての機能は、ＢＰＦ８２２（１）、ＢＰＦ８２２（２）、８２２（３）が実現している。また、第４のレベル検出手段としての機能は、レベルチェック部８２３（１）、８２３（２）、８２３（３）が実現している。

また、調整手段としての機能は、ＦＢフィルタ回路１２が実現し、制御手段としての機能は、判定及び制御部１７３あるいは判定及び制御部８３が実現している。

そして、上述もしたように、ハウリングが発生しているか否かを検出するために、マイク入力信号である全帯域信号Ｇからターゲットする帯域の信号を抽出するようにしている。このため、ハウリングが発生している帯域はどの帯域かが分かるので、ハウリングが発生している帯域の音声信号に対してのみ、ゲインや位相の調整を行うようにしてもよい。このようにすることによって、ハウリングを効果的に防止すると共に、処理される音声信号に対する影響を少なくすることができる。

また、上述した実施の形態においては、ＦＢフィルタ回路１２やＦＦフィルタ回路２２において、ゲインや位相の調整を行うものとして説明した。より詳しくは、ＦＢフィルタ回路１２やＦＦフィルタ回路２２において、例えば、中心周波数、尖鋭度、ゲイン特性、位相特性の１つもしくは複数を変更することによって、発振条件を崩すようにすればよい。

もちろん、ＦＢフィルタ回路１２やＦＦフィルタ回路２２において調整を行うものに限るものではなく、マイクロホンからスピーカーまでの間のいずれかの位置において、音声信号に対して、中心周波数、尖鋭度、ゲイン特性、位相特性の１つもしくは複数を変更するようにすればよい。

また、ハウリングを発生させないようにする方法として、上述した実施の形態においてはゲインや位相の調整を行う場合を説明したが、これに限るものではない。例えば、ハウリングが発生している帯域を中心にしてコンプレッサ処理を施すようにしたり、ハウリングが発生している帯域の音声信号をミュートしたりするなど、種々の方法によりハウリングの発生を防止するように対処することが可能である。要は、発振条件を崩すようにする種々の方法を用いることが可能である。

また、上述した実施の形態においては、この発明をフィードバック方式のノイズキャンセリングシステム、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムに適用した場合を例にして説明した。しかし、これに限るものではない。

その他の方式のノイズキャンセリングシステム、例えば、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムにも、この発明を適用することができる。

また、ノイズキャンセリングシステムに限らず、マイクロホンからスピーカーまでが接続された音声信号系に対して、この発明を適用することができる。例えば、コンサートホールの音響システムや種々の視聴覚システムなどのいわゆる拡声音響系に対しても、この発明を適用することが可能である。

また、スピーカーの振動板の動きを検出して、これを入力信号に戻すようにする構成を有する「モーションフィードバックスピーカー（ＭＦＢスピーカー）」や、スピーカーからの放音音声をマイクロホンで集音して戻すようにする構成を有する「アコースティックフィードバックスピーカー（ＡＦＢスピーカー）」にも、この発明を適用することができる。

すなわち、この発明は、スピーカーが発する音や振動が、当該スピーカーの入力信号に帰還することにより、ハウリングを発生させる可能性のあるフィードバック構成を有することとなる種々の音響システムに適用することができる。

フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムの概要を説明するための図である。 フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムの特性を示す計算式を説明するための図である。 フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムの全体構成を示す図である。 ハウリング検出／制御部１７の構成例を説明するためのブロック図である。 ハウリングが発生しているか否かの判定の方法を説明するための図である。 ハウリング検出／制御部１７の動作の具体例を説明するためのフローチャートである。 第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムを説明するためのブロック図である。 ハウリング検出／制御部１８の構成例を説明するためのブロック図である。 ハウリング検出／制御部１８において行われるハウリングが発生しているか否かの判定の方法を説明するための図である。 ハウリング検出／制御部１８の動作の具体例を説明するためのフローチャートである。 フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムの概要を説明するための図である。 フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムの特性を示す計算式を説明するための図である。 フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムの全体構成を示す図である。 フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムの他の構成例を示す図である。

符号の説明

１１…マイク及びマイクアンプ部、１１１…マイクロホン、１１２…マイクアンプ、１２…ＦＢフィルタ回路、１３…合成部、１４…パワーアンプ、１５…ドライバ、１５１…ドライブ回路、１５２…スピーカー、１６…イコライザ、１７…ハウリング検出／正ぎぃ部、１７１…レベルチェック部、１７２（１）、１７２（２）、１７２（３）…ＢＰＦ、１７３（１）、１７３（２）、１７３（３）…レベルチェック部、１７４…判定及び制御部、１８…ハウリング検出／制御部、８１１…レベルチェック部、８１２（１）、８１２（２）、８１２（３）…ＢＰＦ、８１３（１）、８１３（２）、８１３（３）…レベルチェック部、８２１…レベルチェック部、８２２（１）、８２２（２）、８２２（３）…ＢＰＦ、８２３（１）、８２３（２）、８２３（３）…レベルチェック部、８３…判定及び制御部、ＨＰ…ヘッドホン筐体、ＣＰ…キャンセルポイント

Claims (6)

1. マイクロホンからスピーカーまでが接続された音声信号系のいずれかの位置から取得する音声信号の信号レベルを検出する第１のレベル検出手段と、
   前記信号レベルが検出された前記音声信号から、予め決められる１つ以上の中心周波数毎に予め決められる帯域幅の帯域の信号を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段によって抽出された、各帯域の信号のそれぞれの信号レベルを検出する第２のレベル検出手段と、
   前記第１のレベル検出手段からの音声信号の信号レベルに応じて決まる閾値と、前記第２のレベル検出手段からの各帯域の信号のそれぞれの信号レベルに基づいて、該信号レベルの波形が上記閾値を越えた振幅を有する周期的な波形であるか否かを判定して、ハウリングが発生しているか否かを検出する検出手段と、
   前記マイクロホンから前記スピーカーまでが接続された前記音声信号系のいずれかの位置に供給する外部音声信号の信号レベルを検出する第３のレベル検出手段と、
   前記外部音声信号から、前記予め決められる１つ以上の中心周波数毎に前記予め決められる帯域幅の帯域の信号を抽出する第２の抽出手段と、
   前記第２の抽出手段によって抽出された、各帯域の信号のそれぞれの信号レベルを検出する第４のレベル検出手段と、
   を備え、
   前記検出手段は、更に、前記第３のレベル検出手段からの検出出力の最大値を求め、前記第４のレベル検出手段からの検出出力の信号レベルの波形が上記検出出力の最大値の８０％以上の振幅を有する場合、周期的な波形であると判定することにより、前記外部音声信号にハウリングが発生していることを検出する
   ハウリング検出装置。
2. 前記第１のレベル検出手段からの音声信号の信号レベルに応じて決まる前記閾値の最小値は、ゼロ（零）よりも大きな値となるように予め決められている請求項１に記載のハウリング検出装置。
3. 前記マイクロホンから前記スピーカーまでが接続された前記音声信号系のいずれかの位置において、音声信号のゲインと位相との一方または両方を調整する調整手段と、
   前記検出手段からの検出結果に基づいて、前記調整手段を制御する制御手段と
   を備える請求項１、または請求項２に記載のハウリング検出装置。
4. 前記調整手段は、前記予め決められる１つ以上の中心周波数毎に予め決められる帯域幅毎の信号に対して調整を行うことができるものであり、
   前記制御手段は、ハウリングが発生している帯域の音声信号に対して調整を行うように、前記調整手段を制御する請求項３に記載のハウリング検出装置。
5. マイクロホンからスピーカーまでが接続された音声信号系のいずれかの位置から取得する音声信号の信号レベルを検出する第１のレベル検出工程と、
   前記信号レベルが検出された前記音声信号から、予め決められる１つ以上の中心周波数毎に予め決められる帯域幅の帯域の信号を抽出する抽出工程と、
   前記抽出工程において抽出した、各帯域の信号のそれぞれの信号レベルを検出する第２のレベル検出工程と、
   前記第１のレベル検出工程において検出した音声信号の信号レベルに応じて決まる閾値と、前記第２のレベル検出工程において検出した各帯域の信号のそれぞれの信号レベルに基づいて、該信号レベルの波形が上記閾値を越えた振幅を有する周期的な波形であるか否かを判定して、ハウリングが発生しているか否かを検出する検出工程と、
   前記マイクロホンから前記スピーカーまでを接続する前記音声信号系のいずれかの位置に供給するようにする外部音声信号の信号レベルを検出する第３のレベル検出工程と、
   前記外部音声信号から、前記予め決められる１つ以上の中心周波数毎に前記予め決められる帯域幅の帯域の信号を抽出する第２の抽出工程と、
   前記第２の抽出工程において抽出した、各帯域の信号のそれぞれの信号レベルを検出する第４のレベル検出工程と、
   を有し、
   前記検出工程においては、更に、前記第３のレベル検出工程においての検出出力の最大値を求め、前記第４のレベル検出手段からの検出出力の信号レベルの波形が上記検出出力の最大値の８０％以上の振幅を有する場合、周期的な波形であると判定することにより、前記外部音声信号にハウリングが発生していることを検出する
   ハウリング検出方法。
6. 前記第１のレベル検出工程において検出した音声信号の信号レベルに応じて決まる前記閾値の最小値は、ゼロ（零）よりも大きな値となるように予め決められている請求項５に記載のハウリング検出方法。

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