JPS6310640B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、各種の音響機器、有線又は無線の通
信機器その他に於て、出力手段の出力信号が入力
手段にフイードバツクすることによつて生じる発
信現象を防止するハウリング防止方法に関する。

スピーカから出る音波または振動が、マイクロ
ホン又は特に初段の増幅器にフイードバツクする
とき特定の振動数の持続振動を生じる。これはハ
ウリングと呼ばれている。また音波または振動と
は限らず、他の種類の出力信号でも、これが出力
手段から入力手段にフイードバツクするとき、同
様の発振現象を生じる。

このような現象は、いろいろな場合に不都合を
生ぜしめている。たとえばコンサート等で使用さ
れるマイクロホンやアンプ等を含む拡声装置で
は、マイクロホンの調整をちよつとした不注意で
誤つたりすると、たちまちスピーカの出力がマイ
クロホンにフイードバツクして発振現象を生ぜし
めるのである。また有線または無線の通信装置に
於いて、そのような出力信号のフイードバツクに
よる発振現象の故に同時通話が極めて困難である
ことは良く知られたところである。

本発明は、各種の音響装置、拡声装置及び有線
または無線の通信機器等に於て生じるハウリング
現象を防止することを目的とするものである。

そして上記のハウリング防止の確立を通じて各
種の通信装置に於ける同時通話を可能とすること
を従たる目的とするものである。

しかして本発明の構成を要約して述べると、 音響機器、又は有線・無線の通信機器による放
送又は通信を行なう場合に於いて、 入力手段への入力信号に、出力手段の出力信号
がフイードバツクしたフイードバツク成分が含ま
れているか否か、後記識別信号の有無によりその
有無を判断し、 有の場合には、記憶装置から当該識別信号をデ
コードして得られるアドレスにストアされている
データを読み出し、他方上記識別信号を除去した
上記入力信号をＡ／Ｄ変換し、得られたデータか
ら上記記憶装置から読み出した上記データを減算
し、得られた差データを上記記憶装置の所定アド
レスにストアし、かつ当該アドレスを識別信号に
エンコードする一方、上記差データをＤ／Ａ変換
し、得られた音声信号に上記識別信号を加算して
出力手段より出力させるようにし、 他方無の場合には、上記入力手段への入力信号
をＡ／Ｄ変換し、得られたデータを記憶装置の所
定アドレスにストアし、かつ当該アドレスを識別
信号にエンコードする一方、上記データをＤ／Ａ
変換し、得られた音成信号に上記識別信号を加算
して出力手段より出力させるようにすることによ
り、入力手段への入力信号に含まれていることの
あるフイードバツク成分を除去してハウリングを
防止するハウリング防止方法である。

即ち、このハウリング防止方法は、ハウリング
は、出力手段の出力信号が入力手段にフイードバ
ツクすることが原因となると理解し、 出力手段より入力手段にフイードバツクしたフ
イードバツク成分を出力手段の前の段階で除去
し、フイードバツク成分を含まない成分のみを出
力手段から出力するようにすることでハウリング
を防止しようとするものである。

入力手段に入力した入力信号にフイードバツク
成分が含まれているか否かは、出力手段からの出
力信号に予め識別信号を付しておき、入力手段に
入力した入力信号中に上記識別信号が存在するか
否かを調べることで判断する。

したがつて入力手段に入力した入力信号に識別
信号が含まれている場合には、フイードバツク成
分が含まれていると判断し、上記識別信号を除外
した上記入力信号をＡ／Ｄ変換し、得られた入力
信号のデータから識別信号によつて示された記憶
装置のアドレスにストアされているフイードバツ
ク成分のデータ分を除去し、こうしてフイードバ
ツク成分を除去した音声信号データをＤ／Ａ変換
し、出力手段より出力するものである。

ところで、上記識別信号は、出力手段より出力
する出力信号のデータをストアした記憶装置のア
ドレスを示す符号で構成し、出力信号の出力に同
期してこれに加算して出力するものである。した
がつて識別信号には、上記アドレスの外、いずれ
かの部分に同期信号を加え、同期信号を出力信号
の出力のタイミングに合せるのが適切である。

しかして、入力手段に入力した入力信号を、高
周波成分（識別信号等の成分）と低周波成分（音
声信号成分）とに分離し、高周波成分に識別信号
が含まれているか否かを調べれば、音声信号成分
にフイードバツク成分が含まれているか否かが判
断できる。

識別信号が含まれている場合は、その識別信号
の同期信号に同期して上記低周波成分をサンプリ
ングし、Ａ／Ｄ変換し、得られたデータからフイ
ードバツク成分のデータを減算除去する。上記フ
イードバツク成分のデータは、記憶装置の上記識
別信号をデコードして得られるアドレスにストア
されているので、これを読み出して上記減算を行
なうものである。

かくして得られた差データをＤ／Ａ変換して出
力手段より出力する訳である。この場合に、上記
フイードバツク成分データを減算して得た上記差
データは、一方で、記憶装置の所定アドレスにス
トアし、他方で、上記アドレスを識別信号に符号
化し、上記出力手段からの出力信号の出力に同期
して加算する。

また上記高周波成分に識別信号が含まれていな
い場合には、独自のサンプリング同期信号に同期
して上記低周波成分をサンプリングし、Ａ／Ｄ変
換する。こうして得られたデータは、上記高周波
成分に識別信号が含まれていないから、フイード
バツク成分を含んでいないと判断できる。

かくして上記データをＤ／Ａ変換して出力手段
より出力する訳である。この場合に、上記データ
は、一方で、記憶装置の所定アドレスにストア
し、他方で、上記アドレスを識別信号に符号化
し、上記出力手段からの出力信号の出力に同期し
て加算する。

こうしてフイードバツク成分が除去された音声
信号のみが出力手段より出力される結果となり、
ハウリングが防止されるものである。

以下図面に基づいて本発明をインタホンに適用
した例について説明する。

第１図がその構成を示すブロツク図である。

１ａ，１ｂはマイクロホンで、交互的にではな
く、常時対話者の声をピツクアツプできるように
なつている。２ａ，２ｂはスピーカで、対話者の
声が同時に放射されるようになつている。３はマ
イクアンプで、マイクロホン１ａ，１ｂでピツク
アツプされた音声信号を増幅する。１２はフイー
ドバツク成分を除去するためのフイードバツク成
分除去回路であり、本発明方法を実現する部分で
ある。１０はフイードバツク成分が除去された音
声信号を増幅するアンプである。

フイードバツク成分除去回路１２は、HPF及
びLPFより構成される分離回路４と、これの一
方の出力である低周波成分をＡ／Ｄ変換するＡ／
Ｄコンバータ５と、CPU６と、記憶装置７と、
Ｄ／Ａコンバータ８と、低域フイルタ９と、ラツ
チ回路１１と、マルチプレクサ１１′とで構成さ
れている。

CPU６は、記憶装置７のROM７ａにストアさ
れているプログラムに従い、他の回路をコントロ
ールしてたとえば概略第３図のフローチヤートに
示したように動作する。なお第３図の初期値設定
は極めて簡単な説明のための例にすぎない。

この実施例の回路構成の概要は、以上の如くで
あるが、以下詳細な各部の構成の説明を加えつつ
この回路によるハウリング防止方法の実現される
動作を説明する。

前記したようにマイクロホン１ａ，１ｂは常時
対話者の声をピツクアツプしており、スピーカ２
ａ，２ｂはそれを同時に放射しているので、スピ
ーカ２ａ，２ｂの放射する音響信号は、必ずとい
つて良い程またマイクロホン１ａ，１ｂにピツク
アツプされると考えて良い。即ちマイクロホン１
ａ，１ｂのピツクアツプした音声信号には通常フ
イードバツク成分が含まれていると考えることが
できる。

この音声信号は、前記マイクアンプ３で増幅さ
れてフイードバツク成分除去回路１２にインプツ
トされる。

ここでは、音声信号は、分離回路４でまず高周
波成分と低周波成分とに分離される。高周波成分
としては、音声信号に加算されている後記する同
期及びアドレス信号成分が含まれ、低周波成分
は、対話者の声などの音声信号成分である。第２
図は、本発明方法を実施した場合の各段階の波形
を略示したものであるが、上記分離回路４に入力
される信号の波形は、第２図ａに示した如くであ
り、出力される信号波形は、低周波成分は、第２
図ｂ−１のような音声信号であり、高周波成分は
第２図ｂ−２のような信号（同期及びアドレス信
号）である。

上記分離回路４で分離された高周波成分は、前
記CPU６に取込まれ、第３図に示したように、
同期及びアドレス信号の有無が判断される。

有と判断された場合（第２図ｂ−２では、周期
的に一組の信号が表われている。なお各一組に於
ける最初の−パルスが同期信号であり、余はアド
レス信号である）は、その同期信号に同期して
CPU６より、第２図ｃに示したように、サンプ
リング同期信号が、Ａ／Ｄコンバータ５の標本化
回路５ａにインプツトされ、そのタイミングで、
第２図ｄのように、前記低周波成分、即ち音声信
号の標本化が行なわれる。Ａ／Ｄコンバータ５で
は、引続きその量子化回路５ｂで量子化、符号化
回路５ｃでの符号化が行なわれる。第２図ｅは、
符号化回路５ｃで符号化されたデータ信号を示し
ている。（なお上記量子化に関しては、周知のよ
うに量子化ビツト数が少ないと量子化誤差が大き
くなり、音質が低下する。そこで音楽など音質を
重要視する場合は、量子化ビツト数を14ビツト以
上とすることが必要とされている。この実施例の
インタホン等の場合は、もつとずつと量子化ビツ
ト数は少なくても良いであろう。いずれにしても
使用目的に応じて決めるべきことがらである。） 前記のようにしてＡ／Ｄコンバータ５で前記音
声信号のＡ／Ｄ変換が行なわれている間、CPU
６では、第３図に示したように、後述する出力時
の同期信号S₀のレベルと先に有と判断された入力
同期信号Ｓのレベルの比Ｓ／S₀を出し、次いで前
記アドレス信号を解読して得られたアドレス所定
のデータ（出力手段より出力した一定の音声信号
のデータ）を記憶装置７のRAM７ｂより読み込
み、このデータと上記Ｓ／S₀を乗算する。

その後前記Ａ／Ｄコンバータ５で符号化された
データ（即ち、フイードバツク成分を含んだ状態
で符号化されたデータ）をロードし、このデータ
から上記乗算で得られた積データを減算する。そ
して得られた差であるデータを記憶装置７の
RAM７ｂの所定アドレスにストアする。第２図
ｆはRAM７ｂよりのデータを示しており、第２
図ｇはＳ／S₀＝１の場合の上記減算後の差である
データを示している。

なお前記Ｓ／S₀とRAM７ｂの該当するアドレ
スから読み込んだデータとを乗算し、そして得ら
れた積データを、Ａ／Ｄコンバータ５で符号化さ
れたデータから減算する上記プロセスは、次の理
由により挿入されたものである。

RAM７ｂに格納されているデータによつて示
される信号レベルと再度入力されてくるフイード
バツク成分である音声信号のレベルとは同一であ
るとは限らない。とすれば、出力時に音声信号の
信号レベルをデイジタル化してRAM７ｂにスト
アしておき、フイードバツク成分を含んだ音声信
号が入力してきたとき、入力音声信号をＡ／Ｄ変
換して、これからフイードバツク成分のみを出力
時のデータに基づいて演算しようとしても、
RAM７ｂのデータはフイードバツク成分を示す
ものとはいえなくなつてしまう。

しかしながら、音声信号の出力時の信号レベル
と入力時のそれとは、同一条件で同時に出力さ
れ、同一条件で入力された他の信号に於ける出力
時の信号レベルと入力時の信号レベルとの比と同
様の比例関係にあると考えることができる。

そこでCPU６より出力され、後述するように
音声信号に加算される同期信号S₀のレベルを常に
一定にしておき、出力された同期信号S₀がマイク
ロホン１ａ，１ｂを通してフイードバツク成分で
ある音声信号に加算されて同期信号Ｓとして入力
して来たとき、分離回路４を経たその同期信号Ｓ
のレベルをCPU６より出力されたときのレベル
と比較し、その比でもつて、RAM７ｂより読み
込まれた当該同期信号Ｓと対になつているアドレ
ス信号該当番地のデータ（出力信号の出力時のレ
ベルを示すデータ、この場合は上記出力信号はフ
イードバツク成分となつているので、フイードバ
ツク成分のレベルを示すデータということができ
る。）を補正し、その上で前記のように減算を行
なうことにより、確実にフイードバツク成分のみ
を除去できることになる訳である。

即ち減衰その他の理由による同期信号のレベル
の変動は、他の信号にも同様に生じると考え
RAM７ｂにストアされているデータによつて示
されるレベルも現実に入力された同期信号レベル
の変動に比例して変化させるようにするのであ
る。このようにしてフイードバツク成分の信号レ
ベルにRAM７ｂにストアされているデータによ
つて示される信号のレベルを一致させ、フイード
バツク成分を含む音声信号から、フイードバツク
成分を示すデータ分のみを、減算除去できるよう
にしたものである。

以上が前記Ｓ／S₀とRAM７ｂのデータとの乗
算をするプロセス及びその積データを前記Ａ／Ｄ
コンバータ５で得られたデータ（フイードバツク
成分を含むデータ）から減算するプロセスの理由
である。

ところでもつと簡易なレベル調整も可能ではあ
る。即ち、全体として出力時の信号レベルと入力
時のそれは一定の比例関係にあるから、ボリユー
ムを動かして調整することもできる。

引き続き第３図のプロセスで、第２図ｇに示し
たような前記差であるデータ（フイードバツク成
分を除去したデータ）は、一方Ｄ／Ａコンバータ
８にインプツトされ、第２図ｈに示したように、
PAM信号に変換される。このPAM信号は、低域
フイルタ９で補完され第２図ｉに示したような音
声信号が得られる。一方上記Ｄ／Ａコンバータ８
に入力された差であるデータがストアされた
RAM７ｂの番地に相当するアドレス信号及び同
期信号を第２図ｊに示すように、同期及びアドレ
ス信号にエンコードし、これをラツチ回路１１に
保持させておき、次いでマルチプレクサ１１′に
より上記同期及びアドレス信号をシリーズに変換
し、この同期及びアドレス信号を、上記Ｄ／Ａ変
換後に低域フイルタ９を経てアンプ１０に入力さ
れる音声信号（第２図ｉ参照）に加算する。なお
このとき上記同期及びアドレス信号中の同期信号
を、前記PAM信号が低域フイルタ９を通過して
上記音声信号となるタイミングに同期させて加算
する。アンプ１０では、両信号が混合された信号
が増幅され、スピーカ２ａ，２ｂから放射され
る。スピーカ２ａ，２ｂから放射される信号に
は、いうまでもなくフイードバツク成分は含まれ
ていない。なお、同期及びアドレス信号は、可聴
周波数を越える高い周波数となるので、通常のス
ピーカでは放射不可であることもあるがその場合
は、スピーカ２ａ，２ｂと並列に適当なトランス
ジユーサを配すれば良いであろう。

以上が前記「有」の場合、即ち、分離回路４で
分離された高周波成分に同期及びアドレス信号が
含まれていた場合のプロセスである。

次に無の場合、即ち、上記分離回路４で分離さ
れた高周波成分がCPU６に読み込まれ、同期及
びアドレス信号の有無が判断され、これが無であ
ると判断された場合は、次のようなプロセスが行
なわれる。即ちCPU６より独自のサンプリング
同期信号が出力され、Ａ／Ｄコンバータ５の標本
化回路５ａで、そのタイミングにより低周波成分
（音声信号）の標本化が行なわれる。

上記有無の判断は、所定の待時間内に同期及び
アドレス信号が入力されるか否かで判断される。
独自のサンプリング同期信号は、CPUのクロツ
ク周波数を分周した適適当な周波数が選択される
であろう。具体的には、必要とする音声帯域によ
つて決定すべきである。周知のように必要とする
音声帯域の２倍以上の周波数を選択しなければな
らない。

その後Ａ／Ｄコンバータ５で量子化、符号化が
行なわれ、符号化されたデータは、CPU６に取
込まれる。このデータは同期及びアドレス信号の
付属されていなかつたフイードバツク成分を含ま
ない音声信号に基づくデータであるから、記憶装
置７のRAM７ｂの所定のアドレスにただちにス
トアされ、つづいてただちにＤ／Ａコンバータ８
にインプツトされる。そしてその後は、同期及び
アドレス信号の有無に拘わらず、即ち先述の有の
場合と同様に処理されるから、説明を省略する。

ところで記憶装置７のRAM７ｂへのデータの
ストアについては、第３図に示したように、新デ
ータが入るごとに順次たとえば若い番地からスト
アし、番地が尽きると、最初の番地から順次スト
アする如く行なえば良い。即ち新しいデータは、
その時点に於ける一番古いデータのストアされて
いる番地に順次にストアされる如くである。また
RAM７ｂの記憶容量は、最大一秒間以内のデー
タを記憶できるだけあれば充分であろう。即ちス
ピーカ２ａ，２ｂから放射された信号が再びマイ
クロホン１ａ，１ｂから入力したとしても、放射
時から既にハウリング成分となり得ない程度に減
衰していると認められる程度の経過時間中に入力
されるデータを記憶できる容量があれば良いとい
うことである。

したがつて前記分離回路４で分離された高周波
成分に同期及びアドレス信号が存在していた場
合、即ち「有」の場合には、上記同期及びアドレ
ス信号の同期信号に同期して前記低周波成分をサ
ンプリングし、サンプルをＡ／Ｄ変換し、得られ
たフイードバツク成分を含むデータから、RAM
７ｂの上記アドレス信号に対応する番地のデータ
（フイードバツク成分の原データ）を前記所定の
処理をした上で減算除去し、こうしてフイードバ
ツク成分が除去された差データをＤ／Ａ変換して
スピーカ２ａ，２ｂにより放射するものであるか
ら、ハウリングは確実に防止される。また前記高
周波成分に同期及びアドレス信号が存在していな
い場合、即ち「無」の場合には、独自のサンプリ
ング同期信号で前記低周波成分をサンプリング
し、サンプルをＡ／Ｄ変換し、得られたデータ
（フイードバツク成分を含まない）をただちに
Ｄ／Ａ変換してスピーカ２ａ，２ｂにより放射す
るものであるから、この場合にもハウリングは生
じない。なお上記Ａ／Ｄ変換で得られたデータ
は、フイードバツク成分を含む場合は、上記のよ
うにしてそれを除去した上で、含まない場合はそ
のままで、RAM７ｂの所定のアドレスにストア
され、そのアドレスに同期信号を付属させて同期
及びアドレス信号を生成させるものであり、同期
及びアドレス信号は、前記のようにして、前記低
域フイルタ９を通過して生じた音声信号に同期し
て加算されるものであるが、これらの同期及びア
ドレス信号は非可聴周波数の高周波成分であり、
通話等に障害とはならない。

それ故本発明によれば、ハウリング成分である
フイードバツク成分を確実に除去することができ
るため、ハウリングの防止という所期の目的、及
びこの達成による通信システムに於ける同時通話
が可能となつたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明をインタホンに適用した例を
示すブロツク図、第２図は第１図の各段階に於け
る信号波形の概要を示した図、第３図は、第１図
の実施例のフローチヤートである。 １ａ，１ｂ……マイクロホン、２ａ，２ｂ……
スピーカ、３……マイクアンプ、４……分離回
路、５……Ａ／Ｄコンバータ、５ａ……標本化回
路、５ｂ……量子化回路、５ｃ……符号化回路、
６……CPU、７……記憶装置、７ａ……ROM、
７ｂ……RAM、８……Ｄ／Ａコンバータ、９…
…低域フイルタ、１０……アンプ、１１……ラツ
チ回路、１１′……マルチプレクサ、１２……フ
イードバツク成分除去回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 音響機器、又は有線・無線の通信機器による
   放送又は通信を行なう場合に於いて、 入力手段への入力信号に、出力手段の出力信号
   がフイードバツクしたフイードバツク成分が含ま
   れているか否か、後記識別信号の有無によりその
   有無を判断し、 有の場合には、記憶装置から当該識別信号をデ
   コードして得られるアドレスにストアされている
   データを読み出し、他方上記識別信号を除去した
   上記入力信号をＡ／Ｄ変換し、得られたデータか
   ら上記記憶装置から読み出した上記データを減算
   し、得られた差データを上記記憶装置の所定アド
   レスにストアし、かつ当該アドレスを識別信号に
   エンコードする一方、上記差データをＤ／Ａ変換
   し、得られた音声信号に上記識別信号を加算して
   出力手段より出力させるようにし、 他方無の場合には、上記入力手段への入力信号
   をＡ／Ｄ変換し、得られたデータを記憶装置の所
   定アドレスにストアし、かつ当該アドレスを識別
   信号にエンコードする一方、上記データをＤ／Ａ
   変換し、得られた音声信号に上記識別信号を加算
   して出力手段より出力させるようにすることによ
   り、入力手段への入力信号に含まれていることの
   あるフイードバツク成分を除去してハウリングを
   防止するハウリング防止方法。