JPS612496A - ハウリング抑圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、拡声装置のハウリング抑圧にディジタルフィ
ルタを用いたハウリング抑圧装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 近年、会議システムやテレコンファレンスシテムの発展
に伴い、明瞭で自然な拡声ができるハウリング抑圧装置
が望まれている。

以下に従来のハウリング抑圧装置について説明する。第
１図は従来のディジタルフィルタを用いたハウリング抑
圧装置のブロック図であシ、１はマイクロホン、２はマ
イクロホンアンプ、３はローパスフィルタ（ＬＰＦ）、
４はハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、６はこのハイパスフ
ィルタ４のカットオフ周波数をローパスフィルタ３のカ
ットオフ周波数以上の任意の周波数に制御するカットオ
フ周波数調節部、６は減算部、７は伝達特性をインパル
スレスポンスの形で推定記憶する伝達特性推定部、８は
この伝達特性推定部７の動作を制御するスイッチで、こ
のスイ・ソチが閉じている時に伝達特性の推定動作が行
なわれ、開いている時に推定動作が停止する。９は伝達
特性推定部に記憶している伝達特性、す々わちインパル
スレスポンスとスピーカアンプ入力信号とのコンボリュ
ーションを行なうディジタルフィルタ（以下反響信号推
定部と呼ぶ）、１ｏは加算部、１１はホワイトノイズ発
生部、１２は伝達特性の推定時に拡声系の切断とホワイ
トノイズの入力を行なうスイッチ、１３はスピーカアン
プ、１４はスピーカである。

以上のように構成された従来のハウリング抑圧装置につ
いて以下その動作について説明する。

１ずその動作をおおまかに説明すると、マイクロホン１
の出力はマイクロホンアンプ２で増幅後口−パスフィル
タ３とハイパスフィルタ４で帯域分割される。ローパス
フィルタ３により低音域成分だけとなった信号は、減算
部６、伝達特性推定部７、反響信号推定部９によりその
中に含まれる反響信号が除去される。この反響信号の除
去された低音域成分はハイパスフィルタ４で分離した高
音域成分と加算部１０で加算され、スピーカアンプ１３
、スピーカ１４で拡声される。拡声系のハウリング現象
は、マイクロホン１．増幅系　、スピーカ１４．マイク
ロホン１というループが形成されることに起因すること
から、スピーカ１４からマイクロホン１へ回り込む低域
反響信号を打消すことにより、低域のハウリングが抑圧
できる。

次にこの低域反響信号の打消し動作についてさらに詳細
に説明する。

まず、拡声に先立ちスピーカ１４とマイクロホン１の間
の伝達特性すなわちインパルスレスポンスの推定を行な
う。第１図では拡声時のスイッチ状態となっているため
、スイッチ８を閉じ、スイッチ１２をＢ側に接続して伝
達特性の推定状態とする。

ホワイトノイズ発生部１１の出力はスピーカアンプ１３
とスピーカ１４で拡声され、マイクロホン１でその反響
音が収音される。このホワイトノイズ発生部１１の出力
は反響信号推定部９にも入力される。反響信号推定部９
では、このホワイトノイズ信号と伝達特性推定部７から
送られてくる低音域の推定インパルスレスポンとのコン
ボリューションを計算して低音域の推定反響信号とし、
減ｘ部ｅでローパスフィルタ３の出力す々わちマイクロ
ホン１の出力の低音域成分から減ずる。減算部６の出力
は伝達特性推定部７に送られ、伝達特性推定部７ではこ
の減算部６の出力が減小する方向に内部に記憶している
低音域の推定インパルスレスポンスを倍圧する。次にこ
の修正したインパルスレスポンスを用いて再度推定反響
信号の計算ト、ローパスフィルタ３の出力からの減算を
行ない新たな減算部６の出力を得る。伝達特性推定部７
ではこの出力が減少する方向に再度インパルスレスポン
スを修正する。以上の手順を充分な回数繰り返すことに
より、減算部６の出力は零となり、結果として伝達特性
推定部７の内部に近似度の高い低音域のインパルスレス
ポンスが記憶される。このようにして伝達特性の推定が
完了した後、スイッチ５を開きインパルスレスポンスの
修正を禁止する。

次にスイッチ１２をＡ側に接続して拡声を行なう。この
拡声時には、マイクロホン１の出力に含まれるスピーカ
１４から回り込んだ反響信号の低音域成分は、以上説明
したホワイトノイズの場合と同様完全に打消され減算部
６の出力には現われない。

以上説明したように従来例ではディジタルフィ・ルタを
使用して低域のハウリングを抑圧している。

高域のハウリングは後述する理由により生じ難く、ハウ
リングは主に中域周波数についてのみ生ずることになる
。この従来例ではこの中域のハウリングを抑圧するため
にカットオフ周波数調節部６を設け、ハウリングが生じ
ていない場合にはローパスフィルタ３のカットオフ周波
数に設定していたハイパスフィルタ４のカットオフ周波
数を中音域のハウリングが生じた時には上昇させ、ハウ
リングの生ずる帯域以上にカットオフ周波数を設定する
ことにより中域のハウリングを抑圧する構成としている
。

このことをスピーカとマイクロホンとの間の伝達特性の
実測値により説明する。第２図に２種の音場（講堂を使
用）で測定したスピーカ、マイクロホン間隔１ｍでのス
ピーカとマイクロホンとの間の伝達特性の絶対値の周波
数依存性の一例を示す０ 第２図で、１５は残響時間の短いすなわち壁等の吸音処
理が比較的良好な音場での特性であり、１６は残響時間
の長い音場での特性である。それぞれの音場共、壁等の
吸音作用により高域になるほど伝達特性の絶対値は小さ
くなる。したがってハウリングの生ずる周波数は３．５
　ＫＨｚまでの低中域周波数が主となり、ハウリング抑
圧はこの周波数帯域で行なえばよい。さらにこの低中域
周波数帯域の中で１．５ＫＨｚ〜３．６　ＫＨｚまで中
域周波数帯域は、残響時間の長い特性１６を持つ音場で
は無視できない値となっているが、残響時間の短い特性
１５の音場では無視できるほど小さな値となっている。

したがって残響時間の短い特性１５の音場では１．５Ｋ
Ｈｚ　　ｉでの低域周波数でのみハウリング抑圧を行な
えばよい。このように周波数帯域を限定することにより
反響信号の打消によるハウリング抑圧は安価に行なえる
。一方残響時間の長い特性１６の音場では通常の拡声で
経験されるように、残響音のために拡声音の品質が本質
的に悪化しているために前述したハイパスフィルタ４の
カットオフ周波数を上昇させて中域周波数を欠落させて
も音質の悪化は目立たない。

しかしながら、上記従来例の構成では一般の聴取時には
さしされりはないが、例えば残響時間の短い音場で使用
して拡声効果を上げるべく、拡声系の増幅率をある程度
以上増加させた場合、中域周波数の欠落が生じるため音
質の悪化が顕著に感じられ、また中程度の残響時間の音
場での試聴でもこの音質の悪化が強く感じられるという
問題点を有していた。

発明の目的 本発明は上記従来の問題点を解消するもので、中域周波
数でハウリングが生じた場合に、この帯域の利得を必要
十分な量だけ下げる構成とすることにより音質の劣化の
少ないハウリング抑圧装置を提供することを目的として
いる。

発明の構成 本発明は、マイクロホンの出力の低音成分を取り出すロ
ーパスフィルタと、前記マイクロホンの出力の高音成分
を取り出すハイパスフィルタと、前記マイクロホンの出
力の中音成分を取り出すバンドパスフィルターと、前記
バンドパスフィルタの出力を減衰させるバンドパスフィ
ルタ出力減衰部と、スピーカから前記マイクロホンへ回
り込む低域反響信号の伝達特性を推定する伝達特性推定
部と、この低域反響信号を近似合成する反響信号推定部
と、前記ローパスフィルタの出力からこの反響信号推定
部の出力を減ずる減算部と、前記減算部の出力と前記バ
ンドパスフィルタ減衰部の出力と、前記ハイパスフィル
タの出力を加算する加算部とから構成されており、低域
のハウリングは従来と同じく反響信号の打消しにより抑
圧し、中音域のハウリングはこの帯域の利得を必要十分
な量だけ減衰して抑圧する構成としておりハウリング抑
圧効果が高く、音質の優れた低価格の／Ｎウリング抑圧
装置を提供できるものである。。

実施例の説明 第３図は本発明の第１の実施例におけるハウリング抑圧
装置のブロック図を示すものである。第３図において、
２１はマイクロホン、２２はマイクロホンアンプ、２３
はローノぐスフイルタ（ＬＰＦ）、２４はバンドパスフ
ィルタ（ＢＰＦ）、２５舛バイパスフイルタ（ＨＰＦ　
）、２６は減ｘ部、２７は伝達特性推定部、２８はこの
伝達特性推定部２７を制御するスイッチ、２９は反響信
号推定部、３ｏはバンドパスフィルタ出力減衰器、３１
は加算部、３２は伝達特性推定時に拡声系の切断とホワ
イトノイズの入力を行なうスイッチ、３３はホワイトノ
イズ発生部、３４はスピーカアンプ、３５はスピーカで
ある。

以上のように構成された本実施例のハウリング抑圧装置
について以下その動作を説明する。

まずその動作をおおまかに説明すると、マイクロホン２
１の出力はマイクロホンアンプ２２で増幅後、ローパス
フィルタ２３と、バンドパスフィルタ２４と、ハイパス
フィルタ２６により、低音成分、中音成分、高温成分に
帯域分割される。ローパスフィルタ２３により低音成分
だけとなった信号は減算部２６、伝達特性推定部２７、
反響信号推定部２９によりその中に含まれる反響信号が
従来例とまったく同じ動作により除去される。一方、ハ
イパスフィルタ２６により高音成分だけと象った信号は
従来例と同じく、この反響信号を除去した低音成分と加
算部３１で加算される。一方従来例では欠落させていた
ローパスフィルタ２３のカットオフ周波数とハイパスフ
ィルタ２５のカットオフ周波数の間の中音成分はバンド
パスフィルタ２４で取り出され、バンドパスフィルタ出
力減衰部３０により所定量減衰させた後、加算部３１で
低音成分、高音成分と加算する。この出力がスピーカア
ンプ３４とスピーカ３５によシ拡声される。

拡声に先立っての伝達特性の推定動作、および低域反響
の打消し動作は従来例とまったく同じであり、スイッチ
２８．３２とホワイトノイズ発生部３３は従来例と同じ
く伝達特性の推定時に使用するものである。

このハウリング抑圧装置の７１ウリング抑圧の原理を第
２図、第４図で説明する。第４図は第３図の第１の実施
例のローパスフィルタ２３と、ノ（ンドバスフィルタ２
４とバンドパスフィルタ出力減衰部３ｏを結合したもの
（以下パントノ（スフイルタ部と呼ぶ）と、ノ・イパス
フィルタ２６の入出力の周波数特性を示している。

第４図において、４１はローパスフィルタの特性、４２
．４４はバンドパスフィルタ部の特性、４３はハイパス
フィルタの特性である。

第２図の特性１５を持つ音場の場合にはハウリングの生
ずる恐れのある周波数は１．５ＫＨｚまでの低域周波数
に限られ、前記した反響信号の打消しによる低域周波数
のハウリング抑圧だけで充分な効果が得られる。したが
って中音域の周波数帯域の利得すなわちバンドパスフィ
ルタの利得は減衰させる必要が無く特性４２に設定され
る。また高域周波数では従来例の説明でも記したように
ハウリングの生ずる可能性が無く、このため特性４３に
設定される。以上の結果、加算部３１の出力は一様に平
坦な周波数特性となり音質の悪化は起らない。

次に特性１６を持つ音場の場合について考える。

この場合には中域周波数帯域１．５ＫＨｚ〜３　、５　
ＫＨｚでの伝達特性すなわち反響信号が無視できなくな
り一様に平坦な特性では中域周波数でのハウリングのた
めに拡声系の利得を増やせなくなる。この場合バンドパ
スフィルタ部の利得を下げ特性４４に設定することによ
りハウリングの発生が防止できる。このバンドパスフィ
ルタ部の利得の減衰量、すなわちバンドパスフィルタ出
力減衰部３０の減衰量をｅ　ｄＢ以内とすれば、帯域の
狭いことと相まって拡声音声の音質の劣化は極めて少な
くすることができる。

以上説明したように本実施例によれば残響信号の打消し
によるハウリング抑圧を低周波数に限ることにより従来
例と同じく安価なハウリング抑圧装置を提供できると同
時に従来例の音質を大幅に改善できるものである。

なお以上の例では１．５ＫＨｚと３．５　ＫＨｚに各フ
ィルタのカットオフ周波数を設定しているが、マイクロ
ホン２１とスピーカ３５の特性および設置条件により第
２図に示す伝達特性とは異なる特性が得られた場合には
その特性にみあったカットオフ周波数に設定すればよい
。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

第５図は本発明の第２の実施例におけるハウリング抑圧
装置のブロック図を示すものである。第６図において６
１は中音域ハウリング検出部、６２はこの中音域ハウリ
ング検出部６１にてハウリングが検出された時に、減衰
量を増加するバンドパスフィルタ出力減衰部６２であり
、他は第１の実施例とまったく同じ構成である。

以上のように構成された第２の実施例のハウリング抑圧
装置は、第１の実施例で行なっていたバンドパスフィル
タ出力減衰部５２の減衰量を自動的に行なうものである
。ハウリングの検出法としては無音声時にあるレベル以
上の信号が検出されたことでハウリングが生じていると
判断しても本実施例では充分にその目的を果たすことが
できるが、他の方法でもよい。

以上のように本実施例によれば、中域周波数でのハウリ
ングは自動的に抑圧され操作の容易なハウリング抑圧装
置が実現できる。

第６図は本発明の第３の実施例におけるハウリング抑圧
装置のブロック図を示すものである。第６図において、
６１はバンドパスフィルタ、６２はハイパスフィルタ、
６３はカットオフ周波数調節部であり、このカットオフ
周波数調節部６３によシバンドパスフィルタ６１の高域
カットオフ周波数トハイパスフィルタ６２のカットオフ
周波数とを等しくしたまま同時に変更できるものである
。

他の構成は第１の実施例とまったく同じ構成である０ 以上の構成の本実施例によれば、マイクロポンとスピー
カの特性、設置条件に適合した最適分割周波数帯域の決
定が容易となり、応用範囲の広いハウリング抑圧装置が
実現できる。

第７図は本発明の第４の実施例におけるハウリング抑圧
装置のブロック図を示すものである。第７図において７
１は高音域ハウリング検出部、７２はこの高音域ハウリ
ング検出部７１にてハウリングが検出された時にバンド
パスフィルタ６１とハイパスフィルタ６２にカットオフ
周波数を上げる信号を送るカットオフ周波数調節部であ
る。このバンドパスフィルタ６１、ハイパスフィルタ６
２および他の構成要素は第３の実施例とまったく同じで
ある。

以上の構成の本実施例によれば、第３の実施例のカット
オフ周波数の調節を自動的に行なえ適用範囲が広くかつ
操作の容易なハウリング抑圧装置が実現できる。

第８図は本発明の第６の実施例におけるハウリング抑圧
装置のブロック図を示すものである。第８図において、
８１は低音域のハウリング検出部で８２はこの低音域ハ
ウリング検出部８１でハウリングが検出された時に減衰
量を増加する加算部出力減衰部である。他の構成は第１
の実施例とまったく同じ構成である。

以上の構成の本実施例によれば、第１の実施例では不可
能であった低音域のハウリングに着目した拡声系利得の
自動調節を可能にしたものであり極めて操作の容易なハ
ウリング抑圧装置である。

なお以上の実施例単独でなく、これ等を組み合わせたも
の、例えば第５図と第７図の実施例を組み合わせて中音
域と低音域のハウリングを自動調節するものではさらに
本発明の効果が高められる。

発明の効果 本発明は低音域では反響信号推定部によるハウリング抑
圧、中音域では利得減衰にするハウリング抑圧、高音域
では室の吸音作用によるハウリング抑圧を利用し、ハウ
リング抑圧効果が高く、かつ音質の優れたハウリング抑
圧装置を安価に実現でき、さらにハウリング検出と組み
合わせたハウリングの自動抑圧により操作性の高いハウ
リング抑圧装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のハウリング抑圧装置のブロック図、第２
図は２種の音場にて測定した拡声装置のスピーカ、マイ
クロホン間の周波数伝達特性図、第３図は本発明の第１
の実施例におけるハウリング抑圧装置のブロック図、第
４図は同各部の周波数特性図、第５図は同第２の実施例
におけるハウリング抑圧装置のブロック図、第６図は同
第３の実施例におけるハウリング抑圧装置のブロック図
、第７図は同第４の実施例におけるハウリング抑圧装置
のブロック図、第８図は同第５の実施例におけるハウリ
ング抑圧装置のブロック図である。 ２３・・・・・・ローパスフィルタ、２４・・・・バン
トハスフィルタ、２５・・・・ハイパスフィルタ、２６
・・・・・・減算部、２７・・・・・・伝達特性推定部
、２９・・・・・・反響信号推定部、３ｏ・・・・・・
バンドパスフィルタ出カ減声部、３１・・・・・・加算
部、５１　・・・中音域ハウリング検出部、６３・・・
・カットオフ周波数調節部、７１・・・・・・高音域ハ
ウリング検出部、８１・・・・・低音域ハウリング検出
部、８２・・・・加算部出力減衰部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 屓−Ｊｌ秋ＥＫＨｚ） 第３図 第４図 肩浪取［ＭＨｚ　］ 第５図 第６図 第７図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）マイクロホンの出力の低音成分を取り出すローパ
   スフィルタと、前記マイクロホンの出力の高音成分を取
   り出し、かつ前記ローパスフィルタのカットオフ周波数
   よりも高いカットオフ周波数を持つハイパスフィルタと
   、前記マイクロホンの出力の中音成分を取り出し、かつ
   前記ローパスフィルタのカットオフ周波数と一致した低
   域カットオフ周波数と、前記ハイパスフィルタのカット
   オフ周波数と一致した高域カットオフ周波数を持つバン
   ドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタの出力を減
   衰させるバンドパスフィルタ出力減衰部と、スピーカか
   らマイクロホンへ回り込む反響信号中の前記ローパスフ
   ィルタの通過帯域であるところの低音域の伝達特性を推
   定する伝達特性推定部と、前記伝達特性推定部で推定し
   た伝達特性と前記スピーカの入力信号とから前記スピー
   カから前記マイクロホンへ回り込む反響信号を近似合成
   する反響信号推定部と、前記ローパスフィルタの出力か
   ら前記反響信号推定部の出力を減ずる減算部と、前記減
   算部の出力と前記バンドパスフィルタ出力減衰部の出力
   と前記ハイパスフィルタの出力とを加える加算部とから
   構成することを特徴とするハウリング抑圧装置。
2. （２）バンドパスフィルタの通過帯域のハウリングを検
   出する中音域ハウリング検出部を設け、前記中音域ハウ
   リング検出部のハウリング検出信号をバンドパスフィル
   タ出力減衰部に入力し、減衰量を増加させることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のハウリング抑圧装置
   。
3. （３）バンドパスフィルタの高域カットオフ周波数とハ
   イパスフィルタのカットオフ周波数とを同時に調節する
   カットオフ周波数調節部を設けたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項記載のハウリング抑圧装
   置。
4. （４）ハイパスフィルタの通過帯域のハウリングを検出
   する高音域ハウリング検出部を設け、前記高音域ハウリ
   ング検出部のハウリング検出信号をカットオフ周波数調
   節部に入力してカットオフ周波数を上昇させることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項記載のハウリング抑圧装
   置。
5. （５）加算部の出力を減衰させる加算部出力減衰部と、
   ローパスフィルタの通過帯域のハウリングを検出する低
   音域ハウリング検出部を設け、前記低音域ハウリング検
   出部のハウリング検出信号を前記加算部出力減衰部に入
   力して減衰量を増加させることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項、第２項、第３項または第４項記載のハウリ
   ング抑圧装置。