JPS6264197A - ハウリング検出装置 - 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、講演や会議における拡声装置やテレコンファ
レンスシステム等におけるハウリンク検出装置に関する
ものである。

従来の技術 近年、講演や会議の他に、テレコンファレンスシステム
のように拡声装置を応用したシステムが開発されてきて
おシ、十分な拡声音量で、かつ、明瞭で自然な音声伝達
が望まれている。

しかしながら、現実には、ハウリングの起こる危険があ
るため、拡声音量を十分に上げることができず、拡声音
量の小さい、明瞭度の悪い拡声しかできなかった。なぜ
なら、ノ・ウリングは一旦成長し始めると急激に成長し
、短時間で拡声装置の最大出力にまで達する。したがっ
て、拡声装置の動作中には絶対、ハウリングを起こして
はならない。このため、事前に拡声装置の利得を十分に
低く抑えて設定するのが常である。特に、講演や会議の
ように一般利用者が使用し、かつ音場の音響特性の変化
も激しい場合には、利得をさらに低く抑えねばならなか
った。

すなわち、十分な拡声音量を得ようとして、拡声装置の
利得をハウリングを起こさない範囲内の最大利得で動作
させようとしても、音場の音響特性がわずかに変化した
だけでハウリングが起こってしまい、この利得での動作
は不可能である。しかしながら十分な拡声音量を得るた
めには、この最大利得で拡声装置を動作させねばならな
い。この状態での動作を実現するためには、ハウリング
をその発生の初期段階で検出し、自動的に拡声装置の利
得や周波数特性を制御する技術が必要である。

従来よりこの技術の研究がなされており、その−例とし
て、松本、他による、ハウリング抑圧装置が挙げられる
。（日本音響学会昭和６８年度春季研究発表会講演論文
集、Ｐ３１３） 以下図面を参照しながら、上述した従来のハウリング検
出装置について説明する。

第５図は従来のハウリング検出装置を組み込んだ拡声装
置の構成を示すものである。第５図において、６１はマ
イクロホン、６２はハウリング検出装置、６２１はマイ
クロホンの出力信号の周波数分析を行う周波数分析部、
５２２は周波数分析結果からハウリングの発生を判定す
る判定部、５３はハウリングが発生した時に拡声装置の
利得を下げる利得調節部、５４はパワーアンプ、５６は
スピーカである。第５図の拡声装置中、ハウリング検出
装置５２は周波数分析部５２１と、判定部６２２とから
構成されている。

以上のように構成されたハウリング検出装置を組み込ん
だ拡声装置について、以下その動作について説明する。

話者の音声信号はマイクロホン６１で収音されパワーア
ンプ６４で増幅されてからスピーカ６５で拡声される。

マイクロホン６１とスピーカ６６の音響結合を零にでき
ないため、拡声された音声信号は、再びマイクロホン６
１で収音され増幅後、再びスピーカ６５で拡声されるこ
ととなり、フィードバックループが形成される。これが
ハウリングの原因であり、フィードバックルーズの利得
が１を越える周波数で発振現象、すなわちハウリングを
起こす。

一方、マイクロホン６１の出力信号は周波数分析部６２
１にて周波数分析され、その結果は判定部５２２に送ら
れる。判定部６２２では、ハウリング音が音声に比べて
純音に近いという性質を利用し、狭い周波数帯域にエネ
ルギーが集中しているような周波数分析結果が得られた
場合には、ハウリングが起こったと判定し、判定結果を
利得調節部５３におぐる。この判定基準は、ある周波数
帯域のエネルギーと、その両隣の周波数帯域のエネルギ
ーとの比が、あらかじめ設定したしきい値より大きいか
、小さいかであり、大きい場合にはその周波数帯域でハ
ウリングが起こっていると判定する。ハウリングが起こ
っていると判定されると、次に、利得調節部６３が拡声
系の利得を下げてハウリングを抑圧する。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のハウリング検出装置では、ハウリン
グがかな９成長してからでないと、検出できなかった。

なぜなら、音声も母音の部分ではかなシ純音に近く、ハ
ウリングの成長の初期段階で、音声とハウリング音とを
、完全に分離検出することは不可能であった。このため
、この従来のハウリング検出装置を組み込んだ拡声装置
では、短時間ではあるが、かなシ強いハウリングが起こ
ってしまうという欠点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、ハウリングが起こりかけて
いるか、あるいは、その成長の初期段階で、これを検出
するハウリング検出装置を提供するものである。

問題点を解決するための手段 この目的を達成するために、本発明のハウリング検出装
置は、拡声装置の音声信号中に含まれる音節直後の区間
を検出する区間検出部と、この音節直後の区間の信号の
減衰特性を計算する減衰特性計算部と、減衰特性計算部
で計算された減衰特性が、通常の音声と異なる場合に、
ハウリングが生じていると判定する判定部とから構成さ
れている。

作用 この構成によって、ハウリングの影響を最も敏感に受け
る、音節直後の区間の信号の減衰特性、すなわち減衰時
間や減衰率を使用してハウリングの検出を行うことがで
きるようになり、ノ・ウリング検出の精度が飛開的に向
上する。ハウリングがまだ目立たないその成長の初期段
階で検出できるため、この検出装置と、拡声装置利得の
自動制御等のハウリング抑圧装置とを組み合わせること
によシ、ハウリングを完全に防止した拡声装置が実現で
きる。この拡声装置では、ハウリングを事前に検出し、
抑圧できるため、拡声装置の利得の初期設定値をハウリ
ング限・界付近に設定でき、拡声音量の向上が可能とな
る。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の第１の実施例におけるノ・ウリング検
出装置の構成を示すものである。第１図において、１は
信号の入力端子、２は入力信号の短時間平均振幅を求め
を振幅計算部、３はこの短時間平均振幅から入力信号中
の音声の音節区間を検出する区間検出部、４は振幅計算
部２から送られてくる短時間平均振幅と区間検出部３と
から送られてくる区間検出結果とから音節区間中の振幅
の最大値を求める音節振幅計算部、５は振幅計算部２か
ら送られてくる平均振幅と、区間検出部３から送られて
くる区間検出結果と、音節振幅計算部４から送られてく
る音節区間中の振幅の最大値とから音節直後の区間の信
号の減衰時間を求める減衰特性計算部、６はこの減衰特
性計算部６から送られてくる減衰時間が定められたしき
い値より長い場合に、ハウリングが生じかけていると判
定する判定部、７は判定結果の出力端子である。。

以上の様に構成されたハウリング検出装置について、以
下その動作を説明する。

まず、拡声装置のマイクロホンの出力信号は入力端子１
を経て振幅計算部２に供給され、その短時間平均振幅が
求められる。区間検出部３では、この短時間平均振幅の
微分値を計算し、この微分値の極性が正になった時から
負に反転するまでの区間を音節区間と判定する。音節振
幅計算部４で、この区間検出部３が音節区間と判定した
区間中の短時間平均振幅の最大値を求め、その結果を減
衰特性計算部５に送る。減衰特性計算部６は区間検出部
３で検出した音節区間後の信号の短時間平均振幅の変化
を監視し、直前に計算しておいた音節信号振幅の最大値
から所定の割合まで減衰する時間、すなわち減衰時間を
計測する。最後に判定部６でこの減衰特性計算部６から
送られてくる減衰時間が通常の音声より長い場合に、ハ
ウリングが生じかけていると判定し、出力端子７からそ
の判定結果が出力される。

次に、このハウリング検出装置の原理を詳しく説明する
。

第３図に入力端子１の信号波形を示す。第３図において
、３１はハウリングがまったく起こっていない状態での
入力信号波形、°３２はハウリングマージンｓｄＢの、
若干ハウリング気味の状態での入力信号波形である。こ
のハウリングマージン３ｄＢの状態では、ハウリングは
、持続あるいは成長せず、時々弱いハウリング音が感じ
られる程度であり、このハウリング音もすぐに減衰した
。

この両者の波形を比較すると、ハウリングの直前では音
声の音節直後の区間にハウリングに起因する信号成分が
生じ、通常の音声とは異なる減衰特性を示すことがわか
る。従ってこの音節直後の区間の信号の減衰特性をハウ
リングの判定要素として使用すれば、ハウリング未然に
検出できる高精度のハウリング検出が可能となる。本発
明はまさにこの原理を実現したものである。

次に、区間検出部３の役割と動作とを更に詳しく説明す
る。

減衰特性を求めるためには、まず入力信号中の音声の音
節直後の区間、すなわち、減衰区間を検出する必要があ
る。多くの実験により、この区間検出は、拡声装置の信
号の振幅変化を監視すれば可能であることを見いだした
。

この方法の１つに振幅の微分値を利用する方法が考えら
れる。例えば、音節区間の始点は、信号振幅が急激に増
加した時、すなわち微分値が正になった時であり、その
終点は信号振幅が急激に、あるいは、単調に減少し始め
た時、すなわち微分値が負になった時とし、さらに、音
節直後の区間は、この音節区間以後の区間であるとする
方法が挙げられる。音節区間と音節直後の区間とは互い
に接しているため、音節区間の検出は、音節直後の区間
の検出でもある。実際の音声では音節初期でその振幅が
急激に増加し、以後微妙に変動しながらも、全体として
はゆるやかに振幅が減少する。

したがって上記のような判定基準では始点は正確に求め
られるが、終点は正確には求められない。

しかしながら実用上は、上記の判定方法でも大きな問題
はなく、第１図の実施例では音節区間と、これに続く音
節直後の区間の検出に、この方法を採用している。

この音節区間検出法すなわち音節直後の区間検出法の実
際を第４図に示す。第４図において、４１は第３図のハ
ウリングマージン３ｄＢの入力信号波形３２と同じもの
であり、４２は振幅計算部２で求めた入力信号波形４１
の短時間平均振幅であり、４３は区間検出部３内で計算
した短時間平均振幅４２の微分値である。この微分値４
３と入力信号波形４１を比較すると音節区間では微分値
４３が必ず正に、音節直後の区間では微分値４３が必ず
負になっていることがわかる。従って微分値の正負によ
り区間検出が可能である。

以上のように本実施例によれば、区間検出部と、減衰特
性計算部と、判定部とを設けることにより、ハウリング
の検出精度を飛躍的に向上させることができ、この検出
装置と、拡声系利得の自動制御等のハウリング抑圧装置
とを組み合わせることにより、ハウリングを完全に防止
した拡声装置の実現が可能となる。

以下本発明の第２の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。

第２図は本発明の第２の実施例を示すハウリング検出装
置の構成を示すものである。第２図において、１は信号
の入力端子、８は入力信号を４つの周波数帯域に分割す
る周波数帯域分割部、２ａ〜２ｄは各々の帯域信号の短
時間平均振幅を求める振幅計算部、３ａ〜３ｄｔｒｉこ
の短時間平均振幅から帯域信号中の音声の音節区間を検
出する区間検出部、４４〜４ｄは振幅計算部２ａ〜２ｄ
から送られてくる短時間平均振幅と区間検出部３！Ｌ〜
３ｄとから送られてくる区間検出結果とから音節区間中
の各々の帯域信号の振幅の最大値を求める音節振幅計算
部、５ａ〜６ｄは振幅計算部２ａ〜２ｄから送られてく
る平均振幅と、区間検出部３ａ〜３ｄから送られてくる
区間検出結果と、音節振幅計算部４ａ〜４ｄから送られ
てくる音節区間中の振幅の最大値とから音節直後の区間
の信号の各々の周波数帯域における減衰時間を求める減
衰特性計算部、６ａ〜６ｄはこの減衰特性計算部５１Ｌ
〜５ｄから送られてくる減衰時間が、定められたしきい
値より長い場合に、ノ・ウリングが生じかけていると判
定する判定部、７１Ｌ〜７ｄは判定結果の出力端子であ
る。第２図において、２１Ｌ〜２ｄは第１図の振幅計算
部２と、３＆〜３ｄは第１図の区間検出部３と、４１Ｌ
〜４ｄは第１図の音節振幅計算部４と、６＆〜５ｄは第
１図の減衰特性計算部６と、６ａ〜６ｄは第１図の判定
部６と、７＆〜７ｄは第１図の出力端子７と全く同じも
のである。

上記の様に構成されたハウリング検出装置について、以
下その動作を騙明する。

まず、拡声装置のマイクロホンの出力信号は入力端子１
を経て周波数帯域分割部８に供給され、４つの周波数帯
域信号に分割される。その後、各々の周波数帯域につい
て第１の実施例と全く同じ方法でハウリングの検出を行
う。各々の周波数帯域におけるハウリングの判定結果は
、出力端子７２Ｌ〜７ｄから外部に出力される。

以上のように、周波数帯域分割部８と、複数組みの第１
図の実施例のハウリング検出手段を設けることによシ、
ハウリングがどの周波数帯域で起こりかけているかを知
ることができる。

発明の効果 本発明は、音声を拡声する拡声装置の音声信号中に含ま
れる音節直後の区間を検出する区間検出部と、音節直後
の区間の信号の減衰特性を計算する減衰特性計算部と、
減衰特性計算部で計算された減衰特性が、通常の音声と
異なる場合に、ハウリングが生じていると判定する判定
部とから構成することにより、ハウリングの影響を最も
敏感に受ける、音節直後の区間の信号の減衰特性、すな
わち、減衰時間や減衰率を使用してハウリングの検出を
行うことができるようになり、ハウリング検出の精度を
飛躍的に高めたハウリング検出装置を実現できる。

さらに、周波数帯域分割部と、分割した周波数帯域毎に
複数組みの前記ハウリング検出手段とを設けることによ
り、ハウリングがどの周波数帯域で起こりかけているか
を知ることができる。

本発明のハウリング検出装置は、ハウリングがまだ目立
たないその成長の初期段階で検出できるため、この検出
装置と、拡声装置利得の自動制御等のハウリング抑圧装
置とを組み合わせることにより、ハウリングを完全に防
止した拡声装置が実現できる。この拡声装置では、ハウ
リングを事前に検出し、抑圧できるため、拡声装置の利
得の初期設定値をハウリング限界付近に設定でき、拡声
音量の向上が可能となり、その実用的効果は大なるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるハウリング検出
装置のブロック図、第２図は同第２の実施例のブロック
図、第３図はハウリング検出装置の入力信号の波形図、
第４図は区間検出の原理説明図、第５図は従来のハウリ
ング検出装置とこれを使用した拡声装置の構成を示すブ
ロック図である。 ２．２ａ〜２ｄ・・・・・・振幅計算部、３，３ａ〜３
ｄ・・・・区間検出部、４．４１Ｌ〜４ｄ・・・・・・
音節振幅計算部、６，６ａ〜５ｄ・・・・・減衰特性計
算部、ｅ。 ６ａ〜６ｄ・・・・・−判定部、８・・・・・・周波数
分割部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 ｍｓ図 ０　　　ρ５　　　１　　　　　Ｌ、５　　　　２　　
　２．５　　　３時　？１ｌｌｌ（ｊＣＯ） 第４図 ０　　　　０．５　　　　１　　　　１５　　　　２　
　　　２．５　　　．３時間　（δ巴り 第５図 、５２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）音声を拡声する拡声装置の音声信号中に含まれる
   音節直後の区間を検出する区間検出部と、前記音節直後
   の区間の信号の減衰特性を計算する減衰特性計算部と、
   前記減衰特性計算部で計算された減衰特性が、通常の音
   声と異なる場合に、ハウリングが生じていると判定する
   判定部とから構成したことを特徴とするハウリング検出
   装置。
2. （２）拡声装置の音声信号を複数の周波数帯域に分割す
   る周波数分割部を設け、周波数帯域毎にハウリングの検
   出を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のハウリング検出装置。