JP4798360B2

JP4798360B2 - 音響処理装置

Info

Publication number: JP4798360B2
Application number: JP2006101112A
Authority: JP
Inventors: 正尋柿下
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP2007274641A

Description

本発明は、音響処理装置に関し、特にハウリングを抑止するハウリングキャンセラーとイコライザーとを連動させた音響処理装置に関する。

従来より、ハウリングを自動的に抑止するハウリングキャンセラーの技術が知られている。例えば、特許文献１には、周波数帯域ごとにハウリングが起こっているか否かを自動検出し、ハウリングが起こっていると検出された帯域の音量（ゲイン）を自動で減衰させることで、ハウリングを抑制する技術が開示されている。また、特許文献２には、スピーカから放射されたテスト信号や音響信号をマイクで拾い、そのレベル等に基づいてハウリングの検出を行い、検出されたハウリング周波数の信号をノッチフィルタ等のフィルタを用いて減衰させることにより、ハウリングの発生を抑制する技術が開示されている。

一方、各種の音響処理装置においては、複数の周波数帯域のそれぞれでゲインを増減するイコライザー（ＥＱ）が知られている。
特開平10-145888 特開2005-102093

上述したように、ハウリングキャンセラーでは、ハウリングが起っている周波数帯域を自動検出し、その帯域のゲインを減衰させてハウリングを抑止する。一方、ハウリングキャンセラーとＥＱを直列に接続する場合、ハウリングキャンセラーで減衰させた周波数帯域のゲインをＥＱで自由に増加または減少できてしまうため、ユーザーの操作によっては不慮のハウリングを発生させるおそれがある。

また、画面上に各周波数帯域のゲインを表示できる装置であれば、操作者は、ハウリングキャンセラーが自動的に減衰させた周波数帯域がどこなのかを知ることができるが、そのバンド数が多い場合は、それを目視で探索するのも難しい。また、現在の周波数特性を表示するだけでは、各周波数帯域ごとのヘッドマージンが分からないため、どの帯域のゲインをどの程度増加してもよいのか判断できない。

一方、周波数の総合特性を表示できない装置では、どの周波数帯域にノッチフィルタが適用されているかが分かりにくいため、ある特定の帯域のゲインが減少されている場合、それがユーザーの意図的な操作によるものなのか、装置が自動的に下げたものなのか判断できない。

本発明は、ハウリングキャンセラーとＥＱとを直列に接続した音響処理装置において、ユーザー操作によって不慮のハウリングを発生させることを抑制し、操作者がハウリングキャンセラーでどの周波数帯域のゲインを減衰させているかを意識することなく各周波数帯域のゲイン調整の操作を行える音響処理装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、ハウリングキャンセラーとＥＱとを直列に接続した音響処理装置において、ハウリングキャンセラーで検出したハウリングを起している周波数とレベルを記憶しておき、前記ＥＱでは、該周波数のレベルが前記ハウリングキャンセラーでハウリング発生と判断したレベルを上回らないように制御することを特徴とする。

前記ハウリングキャンセラーがハウリングを起していると判定した周波数およびレベルについては、前記ＥＱの該当する周波数の操作子の可動範囲に、該レベルを上回るようなレベルに設定する操作を制限するような制御を行ってもよい。また、操作子は前記可動範囲を超えて動かすことができるが、実際のレベル制御は前記ハウリングを起したレベルを上回らないように制御してもよい。

さらに、前述したようなレベル制御を行うことなく、その代わりに、ハウリングキャンセラーがハウリングを起すと判断した周波数およびレベルについて、ＥＱの操作により該ハウリングを起す周波数に対するレベルが該ハウリングを起すレベルを上回ったとき、何らかの警告を出力するようにしてもよい。

本発明によれば、無音状態または演奏時のどちらでも自動でハウリングをキャンセルすることができる。また、ハウリングキャンセラーとＥＱが連動処理することで、ハウリングを起こしている周波数を一括管理できるとともに、ユーザー操作などによる不慮のハウリング発生を抑制することができる。また、ハウリング検知時のＥＱのゲインを上回るような操作を制限しているため、ユーザー操作による不慮のハウリング発生を抑制することができる。さらに、ハウリング検知時のＥＱのゲインを上回るような操作をした場合、表示部が警告表示を行うため、ユーザー操作による不慮のハウリング発生を防止および抑制することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る音響処理装置の全体のモジュール構成を示す。マイク１０１（他の音源でもよい）から入力した音響信号は、入力ゲイン調整部１０２で入力ゲインが調整され、ハウリングキャンセラー１０３に入力する。ハウリングキャンセラー１０３は、波形分析部１３１で、周波数帯域ごとに低い方（高い方でもよい）から順にスイープし、該周波数帯域にハウリング成分が含まれているか否かを判定する。周波数帯域の分け方は任意であるが、ここでは20Hz〜20kHzまでの範囲を対数目盛のスケールの上で等間隔に31の周波数帯域に分けるものとする。各周波数帯域でハウリング成分が含まれているか否かの判定は、入力信号をバンドパスフィルターで前記周波数帯域ごとに分け、各帯域で、入力信号のゼロクロス判定を行い、ハウリングの条件を満たすか否かで判定している。ハウリングの条件とは、「レベルが所定の閾値より高く、かつ、ピッチの揺れが所定の閾値より低い状態が、所定時間継続しているか」という条件である。この条件が満たされているときハウリングを起していると判定する。

１３２は各周波数帯域に対応するノッチフィルターである。波形分析部１３１でハウリングを起していると判定された周波数帯域について、その帯域に対応するノッチフィルターを作動させゲインを徐々に下げていく。同時に波形分析部１３１によるハウリングの発生の検出を継続し、ノッチフィルターでゲインを落とした周波数帯域においてハウリングの発生が抑止できたとき、当該ノッチフィルターによるゲインの減少を止める。この時点で、どのノッチフィルターを用いてどのゲインまで下げればハウリングが抑止できるかが決定する。なお、各周波数帯域に対応するノッチフィルター１３２は、入力音響信号に対して直列に接続され、普段は信号をスルーさせている。

イコライザー（ＥＱ）１０４は、各周波数帯域ごとに制御部１４１と操作子１４２とを備えている。操作子１４２は、各周波数帯域のレベルを設定するための複数のフェーダを含む。ある周波数帯域の操作子１４２が操作されると、その操作に応じて制御部１４１が入力信号の当該周波数帯域のゲインを制御する。ＥＱ１０４の出力は、出力ゲイン調整部１０７で出力ゲインが調整され、アンプ１０８で増幅された後、スピーカ１０９により放音される。

制御部１０５は、ハウリングバッファ１５１とＥＱレベル記憶部１５２を備える。ハウリングバッファ１５１は、ハウリングキャンセラー１０３において、作動させたノッチフィルター１３２の周波数とレベル値を格納する。ＥＱレベル記憶部１５２は、ＥＱ１０４の各周波数帯域ごとのレベル値を格納する記憶部である。

パネル部１０６は、制御部１０５などに指示を与えるパネル部であり、操作子１６１、表示部１６２、外部入力機器１６３を備える。操作子１６１は、外部パネル上に設けられている各種の操作子であり、特にハウリングキャンセラー１０３の動作を開始することを指示するボタンなどを含む。なお、ＥＱ１０４の操作子（フェーダ）１４２も本装置の外部パネル上に設けられている点ではパネル部１０６に含めてもよいが、ＥＱ１０４の操作子であるので便宜的にＥＱ１０４内に操作子１４２を図示した。表示部１６２は、各種の情報を表示するディスプレイである。

図２は、ハウリングキャンセラー１０３のノッチフィルター１３２の周波数特性を説明するためのグラフである。上述したように本実施形態では、200Hz〜20kHzまでを31のバンドに分け、それぞれのバンドでゲインを制御する。図２はそのうち100Hz〜2.5kHz付近のグラフである。例えば、２０１は400Hzを中心周波数としてゲインを最大限下げた周波数特性を示し、２０２は中心周波数400Hzのゲインを最大限に上げた周波数特性を示す。この帯域に対応するノッチフィルターでは、下限２０１から上限２０２の間でゲインを調節することができる。同様に、他の中心周波数のバンドでもこのグラフに書かれているように下限から上限の間でゲインを調節することができる。なお、グラフは見やすくするため直線と点線とを交互に使って図示した。

図３は、図１で説明したハウリングキャンセラー１０３、ＥＱ１０４、制御部１０５、およびパネル部１０６を実現する音響処理装置であるミキサのハードウェア構成を示す。このミキサは、中央処理装置（ＣＰＵ）３０１、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３０２、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）３０３、操作子３０４、検出回路３０５、表示部３０６、表示回路３０７、音声信号入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）３０８、信号処理回路３０９、外部機器３１０、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）３１１、およびこれら各部を相互に接続する通信バス３１２を備える。

ＣＰＵ３０１は、この装置全体の動作を制御する処理装置である。ＲＡＭ３０２は、ＣＰＵ３０１が実行するプログラムのロード領域や各種のデータを記憶するバッファ領域などに使用する揮発性メモリである。ＲＯＭ３０３は、ＣＰＵ３０１が実行する各種のプログラムや係数データなどを記憶する不揮発性メモリである。操作子３０４は、この装置の外部パネル上に設けられている各種の操作子であり、図１の操作子１４２，１６１に相当する。検出回路３０５は、操作子３０４の操作を検出し、検出結果である操作情報をＣＰＵ３０１に通知する。表示部３０６は、この装置の外部パネル上に設けられているディスプレイであり、図１の表示部１６２に相当する。表示回路３０７は、ＣＰＵ３０１からの指示に応じて、与えられたデータを表示部３０６に表示する。音声信号Ｉ／Ｏ３０８は、本装置への音声信号の入出力インターフェースであり、例えば図１の入力ゲイン調整部１０２からの出力信号を入力する部分、およびＥＱ１０４からの出力信号を出力ゲイン調整部１０７に出力する部分などのインターフェースに相当する。信号処理回路３０９は、図１のハウリングキャンセラー１０３、およびＥＱ１０４を実現する信号処理装置（ＤＳＰ）である。ＣＰＵ３０１は、所定のソフトウェアを実行することにより、図１の制御部１０５の動作を実現する。

図４は、ハウリングキャンセラー１０３の処理を示すフローチャートである。この処理は、ハウリング検出の開始が指示されたときにＣＰＵ３０１および信号処理回路３０９が実行する処理である。

ステップ４０１で、波形分析部１３１より、周波数帯域ごとの周波数とレベルを受け取る。ステップ４０２で、各周波数帯域ごとに、ハウリングの条件を満たしているか判定する。全ての周波数帯域でこの条件を満たしていなければ、ハウリングは発生していないということであるから、そのまま終了する。この条件を満たしている周波数帯域があるときは、その帯域でハウリングを起しているということであるから、ステップ４０３で、当該ハウリングを起している帯域にノッチフィルターを割り当てる。ステップ４０４で、ハウリングと判定された周波数にノッチフィルターを適用し、ハウリングを起こしている周波数（HF）とレベル値（HL）を検出し、ハウリングバッファ１５１にそれらを登録する。これは、図１で説明したように、当該ノッチフィルターのゲインを徐々に下げていき、ハウリングが抑止された時点のレベル値と周波数を登録する処理である。

次に、ステップ４０５で、ＥＱ１０４の各バンドbの中心周波数BF（b）に対し、
| log10（BF（b）） - log10（HF） | ＜ ε
となるようなすべてのbを検出する。この処理は、４１０に示すように、ハウリングを起している周波数（HF）がノッチフィルターの中心周波数４１２に対して影響を受ける範囲４１３に入っている場合に、そのバンドbが関与するものと判別するものである。この例では、中心周波数での減衰レベル100％に対して25％の位置を境界として影響を受ける範囲４１３を定義している。

次に、ステップ４０６では、影響を受ける範囲の周波数に該当するバンドbのレベルLL（b）を取得し、ＥＱレベル記憶部１５２に書き込む。なお、ここでは31バンドのＥＱであるので、bは1≦b≦31となる。LLはリミットレベルを表し、LL = -∞ のときはリミット無し、それ以外のときはリミット有効となる。

なお、ハウリングを起こしている周波数が、影響を受ける範囲に入るようなＥＱのバンドは、１つとは限らず、２つのバンドの影響を受ける範囲に入る場合もある。その場合は、それら２つのＥＱのバンドについて、ステップ４０６におけるＥＱレベル記憶部１５２への書き込みを行うものとする。

図５は、ＥＱ１０４の処理の一例を示す。この処理は、ＥＱ１０４の操作子（フェーダ）１４２が動かされたとき、ＣＰＵ３０１が実行する。ステップ５０１で、操作しようとしている周波数がハウリングバッファ１５１に登録されているか判定する。登録されているときは、ステップ５０２で、操作に応じて変更した場合のゲインの値がハウリングバッファ１５１に登録されているゲインより小さいか判定する。大きい場合は、ステップ５０４でそれ以上ゲインを上げないように制御するとともに、ステップ５０５で当該操作子の可動範囲も制御し、それ以上操作子がゲインを上げる方向に動かないように制御する。なお、ＥＱ１０４の操作子（フェーダ）１４２は電動フェーダであり、ＣＰＵ３０１から可動範囲を制御できるものとする。ステップ５０１で登録されておらず、またはステップ５０２でゲインが小さいときは、ステップ５０３で、操作に応じてゲインを制御する。以上の処理により、ハウリングを起こす周波数でハウリングを起こすレベル以上にゲインを上げるＥＱの操作は抑止される。なお、フェーダの可動範囲は制限せずに、内部的にＥＱのゲインがＥＱレベル記憶部に記憶されているレベルを上回らないように制限してもよい。

図６は、ＥＱ１０４の処理の別の例を示す。ステップ６０１で、ＥＱ１０４の操作子１４２の操作に応じて、その周波数帯域でのゲインを制御する。ステップ６０２で、操作している周波数がハウリングバッファ１５１に登録されているか判定する。登録されているときは、ステップ６０３で、操作に応じて変更した場合のゲインの値がハウリングバッファ１５１に登録されているゲインよりも小さいか判定する。大きいときは、各種の警告を表示して終了する。ステップ６０２で登録されておらず、またはステップ６０３でゲインが小さいときは、そのまま処理を終了する。以上の処理により、ハウリングを起こす周波数でハウリングを起こすレベル以上にゲインを上げるＥＱの操作が為されたとき、警告が表示される。なお、ステップ６０１で操作に応じたＥＱのゲイン制御をそのまま行うのでなく、内部的にＥＱのゲインがＥＱレベル記憶部に記憶されているレベルを上回らないように制限してもよい。

ステップ６０４の警告表示としては、例えばＥＱの各周波数帯域に対応するＬＥＤなどを点灯／消灯／点滅させたり、その色を変更するなどの方式が用いられる。また、ＥＱの操作子をディスプレイ上に表示し、マウスなどを用いて該操作子を操作する方式のものでは、操作子自体の表示態様を変更して（例えば、操作子の色を変更したり、操作子内の該当箇所を点灯などさせる）表示することで警告としてもよい。また、どの周波数帯域かを特定せずに警告を発行してよい。ユーザが所定の周波数帯域でＥＱのゲインを調整したいと考えて操作子を操作したときに警告が発行されるので、操作した操作子はユーザが認識しているものだからである。さらに、ここでは視覚的な警告を出力しているが、音で警告を発行してもよい。

図７は、警告表示の例を示す。操作子７０１のフェーダ７０２を矢印のように上げようとしたとき、所定のゲインを超えるとLED７０３が点灯するようにしている。

実施形態の音響処理装置の全体のモジュール構成図ハウリングキャンセラーのノッチフィルターの周波数特性を示す図実施形態のミキサのハードウェア構成図ハウリングキャンセラーの処理を示す図ＥＱの処理の一例を示す図ＥＱの処理の別の例を示す図警告表示の例を示す図

符号の説明

１０１…マイク、１０２…入力ゲイン調整部、１０３…ハウリングキャンセラー、１３１…波形分析部、１３２…ノッチフィルター、１０４…イコライザ、１４１…制御部、１４２…操作子、１０７…出力ゲイン調整部、１０８…アンプ、１０９…スピーカ、１０５…制御部、１５１…ハウリングバッファ、１５２…ＥＱレベル記憶部、１０６…パネル部、１６１…操作子、１６２…表示部。

Claims

入力音響信号におけるハウリングをキャンセルするハウリングキャンセラーと、前記ハウリングキャンセラーに直列に接続されるイコライザーと、前記ハウリングキャンセラーおよびイコライザーを制御する制御手段とを備える音響処理装置であって、
前記ハウリングキャンセラーは、
前記入力音響信号に基づいてハウリングの発生を判定し、ハウリングが発生していた場合は、該ハウリングを起こしている周波数とレベルを出力するハウリング判定手段と、
前記ハウリング判定手段が出力した周波数とレベルに基づき、該ハウリングを除去するノッチフィルタと
を備え、
前記イコライザーは、
前記入力音響信号の複数の周波数帯域に対応する複数のレベル操作手段と、
前記各レベル操作手段に対応した周波数帯域ごとに、前記入力音響信号のレベルを制御するレベル制御手段と
を備え、
前記制御手段は、
前記ハウリングキャンセラーのハウリング判定手段がハウリング発生と判断し前記ノッチフィルタにより該ハウリングを除去したときの周波数とレベル値を取得し、該周波数が影響を受ける範囲に入るような前記イコライザーの周波数帯域を求め、前記イコライザーの該周波数帯域のレベル値を取得してＥＱレベル記憶部に書き込む手段と、
前記イコライザーのレベル操作手段が操作されたとき、該操作された周波数帯域のレベル値が前記ＥＱレベル記憶部に書き込まれている当該周波数帯域のレベル値を上回らないように、前記イコライザーの該周波数帯域のレベルを制御する手段と
を備えることを特徴とする音響処理装置。
入力音響信号におけるハウリングをキャンセルするハウリングキャンセラーと、前記ハウリングキャンセラーに直列に接続されるイコライザーと、前記ハウリングキャンセラーおよびイコライザーを制御する制御手段とを備える音響処理装置であって、
前記ハウリングキャンセラーは、
前記入力音響信号に基づいてハウリングの発生を判定し、ハウリングが発生していた場合は、該ハウリングを起こしている周波数とレベルを出力するハウリング判定手段と、
前記ハウリング判定手段が出力した周波数とレベルに基づき、該ハウリングを除去するノッチフィルタと
を備え、
前記イコライザーは、
前記入力音響信号の複数の周波数帯域に対応する複数のレベル操作手段と、
前記各レベル操作手段に対応した周波数帯域ごとに、前記入力音響信号のレベルを制御するレベル制御手段と
を備え、
前記制御手段は、
前記ハウリングキャンセラーのハウリング判定手段がハウリング発生と判断し前記ノッチフィルタにより該ハウリングを除去したときの周波数とレベル値を取得し、該周波数が影響を受ける範囲に入るような前記イコライザーの周波数帯域を求め、前記イコライザーの該周波数帯域のレベル値を取得してＥＱレベル記憶部に書き込む手段と、
前記イコライザーのレベル操作手段が操作された場合、該操作された周波数帯域のレベル値が前記ＥＱレベル記憶部に書き込まれている当該周波数帯域のレベル値を上回ったときに、警告を出力する手段と
を備えることを特徴とする音響処理装置。
請求項１に記載の音響処理装置において、
前記制御手段の前記イコライザーの該周波数帯域のレベルを制御する手段は、
前記操作された周波数帯域のレベル値が前記ＥＱレベル記憶部に書き込まれている当該周波数帯域のレベル値を上回らないように、当該周波数帯域に対応する前記イコライザーのレベル操作手段の可動範囲に制限をかけ、予め前記ハウリングキャンセラーで除去された周波数に相当する周波数帯域のレベルを上回るレベルの音量を出すような操作を制限するものであることを特徴とする音響処理装置。
請求項１または２に記載の音響処理装置において、
前記制御手段の前記イコライザーの該周波数帯域のレベルを制御する手段は、
前記イコライザーのレベル操作手段の可動範囲に制限をかけることなく、前記操作された周波数帯域のレベル値が前記ＥＱレベル記憶部に書き込まれている当該周波数帯域のレベル値を上回らないように、内部的に前記操作された周波数帯域のレベル値に制限をかけることにより、予め前記ハウリングキャンセラーで除去された周波数に相当する周波数帯域のレベルを上回るレベルの音量を出すことを制限するものであることを特徴とする音響処理装置。