JPH0833091A - ハウリング予知装置 - Google Patents

ハウリング予知装置

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JPH0833091A
JPH0833091A JP6165483A JP16548394A JPH0833091A JP H0833091 A JPH0833091 A JP H0833091A JP 6165483 A JP6165483 A JP 6165483A JP 16548394 A JP16548394 A JP 16548394A JP H0833091 A JPH0833091 A JP H0833091A
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JP
Japan
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signal
howling
sound
microphone
speaker
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6165483A
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English (en)
Inventor
Yoshiyuki Majima
良行 馬島
Shinji Tsuge
紳二 柘植
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Roland Corp
Original Assignee
Roland Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、マイクロフォン、アンプ、スピーカ
などからなる音響システムにおいて、ハウリングを事前
に知らせ、もしくはハウリングが生じそうな場合にその
ハウリングの発生を防止する。 【構成】マイクロフォンで受音することにより得られた
主信号と生成もしくは入力された副信号との相関演算を
行うことにより、マイクロフォンで受音した信号が前記
スピーカで放音されて再度マイクロフォンで受音される
までの間の音響伝達系の伝達関数を演算する演算手段を
備え、その伝達関数を監視してハウリングが生じそうな
場合にその旨を知らせ、あるいはゲインをコントロール
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロフォン、アン
プ、スピーカなどからなる音響システムにおけるいわゆ
るハウリングを予知するハウリング予知装置に関する。
【0002】
【従来の技術】講演会、音楽会、カラオケ会場などにお
いてマイクロフォン、アンプおよびスピーカなどから成
る音響システムを使用する際、マイクロフォンとスピー
カの位置関係によって、「ワーン」というような異音を
発生する、いわゆるハウリング現象を起こすことがあ
る。これはスピーカから出た音がマイクロフォンに入
り、それがまたスピーカから出るという1種のフィード
バック現象であり、マイクロフォンとスピーカとの位置
関係を変えたり、アンプのゲインを下げたりしてハウリ
ングを防止している。
【0003】その際、マイクロフォンおよびスピーカを
一定の位置に固定しままでシステムを運用する場合は事
前に調整をしておけばよいが、音響システムの運用形態
によっては、歌手または話者がマイクロフォンを持って
移動しながら使用する場合があり、その場合、ハウリン
グが生じないよう、マイクロフォンの位置やアンプのゲ
インに絶えず注意を払う必要がある。しかしながら、い
くら注意を払っていても、ハウリングはいきなり発生す
るため、ハウリングを完全に防止することは難しい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み、ハウリングの危険が高いことを事前に知らせ、も
しくはハウリングが生じそうな場合にそのハウリングの
発生を防止するハウリング予知装置を提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のハウリング予知装置は、マイクロフォンで受音する
ことにより得られた主信号と生成もしくは入力された副
信号とをミキシングしてスピーカから放音する音響シス
テムにおける、スピーカから放音された音がマイクロフ
ォンで再び受音されることにより発振するハウリングを
予知するハウリング予知装置において、 (1_1)主信号と副信号との相関演算を行うことによ
り、マイクロフォンで受音した信号がスピーカで放音さ
れて再度マイクロフォンで受音されるまでの間の音響伝
達系の伝達関数を演算する演算手段 (1_2)上記演算手段で演算された伝達関数に基づい
て、少なくとも、ハウリングが生じる危険度が高いとき
にその危険度が高い旨を報知する報知手段 を備えたことを特徴とする。
【0006】また、上記目的を達成する本発明の第2の
ハウリング予知装置は、マイクロフォンで受音すること
により得られた主信号と生成もしくは入力された副信号
とをミキシングしてスピーカから放音する音響システム
における、スピーカから放音された音がマイクロフォン
で再び受音されることにより発振するハウリングを予知
するハウリング予知装置において、 (2_1)主信号と副信号との相関演算を行うことによ
り、マイクロフォンで受音した信号がスピーカで放音さ
れて再度マイクロフォンで受音されるまでの間の音響伝
達系の伝達関数を演算する演算手段 (2_2)上記演算手段で演算された伝達関数に基づい
てハウリングが生じる危険度を評価し、ハウリングが生
じる危険度が高いときに上記音響伝達系の伝達関数を変
更する変更手段 を備えたことを特徴とする。
【0007】この第2のハウリング予知装置において、
上記変更手段は、ハウリングが生じる危険度が高いとき
に、上記音響伝達系の増幅率を、信号の周波数に因らず
一律に、もしくはハウリングが生じる危険度が高い周波
数について、下げるように構成される。
【0008】
【作用】以下、先ず本発明の原理について説明する。図
1は、音響システムの例を示す図である。マイクロフォ
ン1で、例えば歌手のボーカルの声が受音され主信号と
してミキサ2に伝達される。この主信号には、ボーカル
の声による信号のほか、スピーカ4で放音されマイクロ
フォン1に伝達されてマイクロフォン1で受音された信
号も含まれる。またミキサ2には、CDなどの音源から
の、例えば伴奏音信号が、本発明にいう副信号としてミ
キサ2に入力される。
【0009】それら主信号と副信号はミキサ2でミキシ
ングされ、アンプ3を経由し、スピーカ4から放音され
る。スピーカ4で放音された音の一部は、マイクロフォ
ン1に伝達され、そのマイクロフォン1で再度受音され
る。図2は、音響伝達系のモデル図である。図中、音響
伝達系5は、図1の例えばマイクロフォン1で受音され
た信号がミキサ2,アンプ3を通り、スピーカ4で放音
され、再度マイクロフォン1で受音される迄の一巡の間
の音響伝達系に相当する。Ei (ω),Eo (ω)は、
それぞれ、この音響伝達系1の入力信号,この音響伝達
系1からの出力信号のフーリエ変換、G(ω)は音響伝
達系1の伝達関数である。ここで、スピーカ4で放音さ
れ、マイクロフォン1に達した音がマイクロフォン1で
再度受音される、ミキサ2,アンプ3を経由し再度スピ
ーカ4から放音されるというフィードバックループを考
慮すると、 Eo (ω)=(Ei (ω)+Eo (ω))・G(ω) ……(1) が成立する。このフィードバックを含めた系全体の伝達
関数をH(ω)とすると、
【0010】
【数1】
【0011】であり、この(2)式に(1)式を代入し
て、
【0012】
【数2】
【0013】が成立する。この(3)式から明らかなよ
うに、(3)式の分母が0、すなわち、G(ω)=1の
時にシステムは発振する。従って、何らかの方法で伝達
関数G(ω)を監視しておき、システムの状態が変わっ
ても|G(ω)|<1となるように制御すればハウリン
グは避けられる。次に、図1に示す音響伝達系の伝達関
数、即ち図2に示す音響伝達系5の伝達関数G(ω)の
推定方法について説明する。
【0014】ここでは、ミキサ2に入力される副信号を
x(t),主信号をy(t),主信号y(t)中の、ボ
ーカルの声による信号をn(t)、ミキサ2の入力から
アンプ3,スピーカ4,音響空間を経由し、マイクロフ
ォン1で受音されて電気信号に変換される迄の間の一巡
の特性をg(t)とする。尚、ここでは、副信号x
(t)と主信号y(t)に対する、ミキサ2のゲインは
互いに等しいものとする。このとき、副信号x(t)と
主信号y(t)との相互相関関数をφxy(τ)とする
と、
【0015】
【数3】
【0016】ここでボーカルの声(n(t))と伴奏信
号(x(t))の相関が十分低いものとすると、上記
(4)式の第2項は、零となり、したがって、(4)式
は、
【0017】
【数4】
【0018】と表わすことができる。ここでφxx(τ−
σ)は、
【0019】
【数5】
【0020】であり、x(t−σ)の自己相関関数であ
る。ここで、φxy(τ),g(σ),φxx(τ−σ)の
フーリエ変換をそれぞれ、Φxy(ω),G(ω),Φxx
(ω)とすると、(5)式は、 Φxy(ω)=G(ω)・Φxx(ω) ……(7) したがって、
【0021】
【数6】
【0022】が成立する。この(8)式に示すように、
伝達関数G(ω)は、副信号x(t)のオートパワース
ペクトル(自己相関関数のフーリエ変換)と、副信号x
(t)と主信号y(t)のクロスパワースペクトル(相
互相関関数のフーリエ変換)との比率として求めること
ができる。本発明は、この伝達関数を随時演算すること
によりハウリングの起きそうな状態を監視しておき、ハ
ウリングが起きそうになったら、その旨を例えば歌手に
知らせ、あるいはゲインを落とすなどしてハウリングを
防止しようとするものである。
【0023】本発明は、上記のように、主信号と相関の
無い、あるいは相関の小さい副信号を音響空間に流して
おき、主信号と副信号との相関関数を計算することによ
り伝達関数G( ω) を推定してハウリングの発生を防止
するものであるが、副信号は主信号と実質的に相関がな
いあるいは小さいものであれば、どんな信号でもよい。
以下に述べるカラオケの伴奏音やバックグラウンドミュ
ージックのように、本来その音場にとって必要な音であ
ることが望ましいが、たとえ不必要な音であっても、そ
の音場のS/N比を実質的に劣化させないものであれば
よく、例えば低レベルの風切り音のような、耳につかな
い程度のホワイトノイズであっても、音場の雰囲気を損
ない程度のものならば差し支えない。ただし周波数帯域
の狭いノイズは本発明には適さない。
【0024】なお、副信号による音場のS/N劣化を軽
減させるために、副信号の音量レベルを下げ、相関関数
ないしパワースペクトルを求める際の加算平均の回数を
増やすことによりS/Nを稼いで、G( ω) 検出の精度
を上げることができるので、その意味からも、ノイズの
使用であっても実用上問題はない。
【0025】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
3は、本発明の一実施例に係る装置のシステム・ブロッ
ク図である。図3は本発明をカラオケに適用した実施例
であって、ボーカルの声がマイクロフォン11によって
電気信号として入力され、A/D変換器14でディジタ
ル信号に変換されてDSP(Digital Sign
al Processor)16に入力される。一方、
カラオケ音源からの伴奏はA/D変換器15でディジタ
ル信号に変換され、同様にDSP16に入力される。
【0026】DSP16の内部では、カラオケ音源から
の信号が、ゲインコントローラ17でゲインが調整され
た後、遅延回路18で遅延処理され、乗算器19で、A
/D変換器14から出力されたボーカル信号と乗算処理
され、さらに相関演算器20、フーリエ変換器21を経
た後、信号(上述のΦxy(ω)に相当する)が除算器2
3に入力される。この除算器23には、ゲインコントロ
ーラ17から分岐し、フーリエ変換器22を経た信号
(上述のΦxx(ω)に相当する)も入力され、除算器2
3でそれらが除算されて、G( ω) が得られる。
【0027】なお、カラオケの伴奏信号は、主信号のボ
ーカルとはリズムやメロディはほぼ同様であり、厳密に
は無相関であるとは言い切れないが、伴奏にはドラム、
ベースのような低音、ヴァイオリン、ピッコロのような
高音が含まれており、その周波数スペクトルはボーカル
のそれとはかなり異なっており、ある程度長いスパンで
みれば、実用上無相関として扱うことができる。
【0028】DSP16に入力されたボーカル信号とカ
ラオケ信号はそれぞれゲインコントローラ24,25を
経てミキサ26で合成されるが、除算器23から出力さ
れたG( ω) によって、|G( ω) |<1となるように
ゲインコントローラ24,25が制御され、ハウリング
が防止される。ここで、ゲインコントローラ25を調節
するとカラオケの音量レベルが変化してしまうので、ゲ
インコントローラ25の増減割合の逆数をゲインコント
ローラ17に乗算し、副信号の音量レベルを補償してい
る。
【0029】上記の実施例ではDSP16の内部でゲイ
ンを調整しているが、アンプまたはミキサなど系内のど
こでゲインを調整してもよい。また、系全体のゲインを
調整する代わりに、G( ω) が1を越えそうな特定の周
波数帯域だけをフィルタで落としてもよい。この場合、
特定の周波数帯域だけゲインを落とすと音質が変わる恐
れがあるが、ごく狭帯域のフィルタを使用すれば実用上
大きな悪影響はない。
【0030】また、上記実施例は、ハウリングの恐れが
あるときにゲインを調整してハウリングを自動的に防止
する例であるが、ハウリングの恐れがあるときに、ハウ
リングの恐れがある旨、あるいはハウリングの恐れの有
無に拘らずハウリングの安全度、あるいは危険度を表示
するように構成してもよい。その場合、例えば本体装置
のパネル面に表示してもよいが、マイクロフォンに表示
することも好ましい態様である。あるいは、表示に代え
て、例えば音声、手に持つマイクロフォンの振動等によ
り、例えばハウリングの危険度が高い旨知らせるように
構成してもよい。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マイクロフォンから入力された主信号とカラオケの伴奏
音等の副信号とに基づいて音響系の伝達関数が演算さ
れ、その伝達関数に基づいて、例えばハウリングの危険
度が高い旨報知され、あるいは、ゲイン調節等によりハ
ウリングが防止される。
【0032】これにより、不快なハウリング音を避ける
ことができ、快適なステージやカラオケ等を楽しむこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】音響システムの例を示す図である。
【図2】音響伝達系のモデル図である。
【図3】本発明の一実施例に係る装置のシステム・ブロ
ック図である。
【符号の説明】
1 マイクロフォン 2 ミキサ 3 アンプ 4 スピーカ 5 音響伝達系 11 マイクロフォン 14,15 A/D変換器 16 DSP 17,24,25 ゲインコントローラ 18 遅延回路 19 乗算器 20 相関演算器 21,22 フーリエ変換器 23 除算器 26 ミキサ 27 D/A変換器 28 アンプ 29 スピーカ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロフォンで受音することにより得
    られた主信号と生成もしくは入力された副信号とをミキ
    シングしてスピーカから放音する音響システムにおけ
    る、スピーカから放音された音がマイクロフォンで再び
    受音されることにより発振するハウリングを予知するハ
    ウリング予知装置において、 前記主信号と前記副信号との相関演算を行うことによ
    り、前記マイクロフォンで受音した信号が前記スピーカ
    で放音されて再度前記マイクロフォンで受音されるまで
    の間の音響伝達系の伝達関数を演算する演算手段と、 前記演算手段で演算された伝達関数に基づいて、少なく
    とも、ハウリングが生じる危険度が高いときに該危険度
    が高い旨を報知する報知手段とを備えたことを特徴とす
    るハウリング予知装置。
  2. 【請求項2】 マイクロフォンで受音することにより得
    られた主信号と生成もしくは入力された副信号とをミキ
    シングしてスピーカから放音する音響システムにおけ
    る、スピーカから放音された音がマイクロフォンで再び
    受音されることにより発振するハウリングを予知するハ
    ウリング予知装置において、 前記主信号と前記副信号との相関演算を行うことによ
    り、前記マイクロフォンで受音した信号が前記スピーカ
    で放音されて再度前記マイクロフォンで受音されるまで
    の間の音響伝達系の伝達関数を演算する演算手段と、 前記演算手段で演算された伝達関数に基づいてハウリン
    グが生じる危険度を評価し、ハウリングが生じる危険度
    が高いときに前記音響伝達系の伝達関数を変更する変更
    手段とを備えたことを特徴とするハウリング予知装置。
  3. 【請求項3】 前記変更手段が、ハウリングが生じる危
    険度が高いときに、前記音響伝達系の増幅率を、信号の
    周波数に因らず一律に、もしくはハウリングが生じる危
    険度が高い周波数について、下げるものであることを特
    徴とする請求項2記載のハウリング予知装置。
JP6165483A 1994-07-18 1994-07-18 ハウリング予知装置 Withdrawn JPH0833091A (ja)

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