JPS634985B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、会議電話等に使用されるハウリング
防止装置に関する。

従来、この種装置には一般にボーダスが用いら
れている。ボーダスは、ボイススイツチを利用す
るものであり、送話信号と受話信号のレベルを比
較し、レベルの大きい方の信号を選択的に通過さ
せ、レベルの小さい方の信号にはハウリングを生
じさせない程度の減衰を与えるものである。この
ようなボイススイツチを使うときは、双方向同時
通話の時には必然的に信号の切断（又は減衰）を
伴ない、通話が切れぎれとなる欠点がある。又受
話信号だけの片方向通話の場合でも、音響路を介
して送話路に廻り込んだ信号のために、特に受話
信号の語尾部分が切断され、通話品質が阻害され
る欠点がある。

上述の欠点を解決するために適応型エコーキヤ
ンセラが応用される。適応型エコーキヤンセラー
とは、可変タツプ係数のトランスバーサルフイル
タを介して受話回路から送話回路側へ出力された
擬似信号と、受話回路から音響路を経て送話回路
側へ現われた廻り込み信号とをサブトラクタを介
して差引き、該サブトラクタ出力に現われる残差
信号を最小にするように、前記トランスバーサル
フイルタのタツプ係数を修正するようにしたもの
である。前記タツプ係数の修正が終了した時に
は、該タツプ係数は、音響路のインパルスレスポ
ンスを現わし、残差信号は最小となりハウリング
が防止できる。しかし、動作開始時点では、当然
のことながら、ハウリングを防止することが困難
で、その対策のための制御が別に必要となる。ま
た、タツプ係数の修正は、音響路を線形と考えて
行なつているため、タツプ係数の修正途中に、受
聴者が発声すると、タツプ係数を間違えて修正し
てしまう。タツプ係数の修正完了後においても、
音響路の変動に応じてタツプ係数を補正する必要
があるが、この場合には、双方向通話時か受聴者
側が発声していないか等を送受信号レベルの監視
等によつて判断し、受信信号の到来時のみにタツ
プ係数の補正を行なうという制御が必要である。
また、これらの修正を、通常の室内雑音が存在す
る環境下で行なうことは、特に高域部分に対して
精度よく行うことが困難である。また、残差信号
によつてタツプ係数を修正するための修正量の計
算回路が必要である。従つて、制御が複雑でハー
ドウエアの規摸が大きいという欠点がある。

さらに、音声の高域部のパワーは一般に小であ
り、高域部では、室内騒音と廻り込み信号のレベ
ル差は小さくなつてしまうため、上記タツプ係数
の修正は甚だ困難となる。これは、音声信号のス
ペクトラムは、第１図曲線Ｓ又はＲに示すように
高域部ではオクターブ当り10dB低下するのに対
し、室内騒音の高域における低下は同図曲線Ｎに
示すようにオクターブ当り5dB程度に過ぎないか
らである。なお室内騒音レベルは60ホン程度であ
り、高域部において受聴レベル曲線Ｒと交差して
いる。それ故高域部における廻り込み信号の抑圧
は、このＳ／Ｎ比によつて制限されてしまう。こ
のＳ／Ｎ比を大きくするために、通話者はマイク
に唇を近ずけて発生する必要があり、会議の参加
者は各自マイクを唇の近くに準備しなければなら
ない。

また、第１図は、会議電話が使用される通常の
マイク位置での音響スペクトルを示した図であ
り、曲線Ｓは送話レベル、曲線Ｎは室内騒音レベ
ルである。また曲線Ｒは受聴レベルであり、送話
レベルよりも約5dB高い。すなわち、発声レベル
は、唇の前方１ｍの点で65dBに対して受聴レベ
ルは70dB程度である。従つて、受聴音波がその
ままマイクに入つたのでは当然ハウリングを起こ
すことになり、マイクの特性に指向性を持たせ、
かつ、スピーカーとマイクの相対位置関係を考慮
しても充分なハウリング防止は困難である。

本発明の目的は、上述の従来の欠点を解決し、
簡単な構成で効果の大きいハウリング防止装置を
提供することにある。

本発明のハウリング防止装置は、受信信号を遅
延させる可変遅延線と、該可変遅延線の出力信号
に固定のタツプ係数を乗じて擬似廻り込み信号を
出力する擬似音響路と、送話系伝送路中に挿入さ
れ廻り込み信号から前記擬似音響路の出力信号を
差し引いて出力するサブトラクタと、音響路の遅
延時間に対応した出力信号を出力する遅延時間測
定回路とを備えて、前記擬似音響路のインパルス
レスポンス特性はあらかじめ測定値等によつて設
定され、設定時の音響路の遅延時間と使用時の音
響路の遅延時間との時間的変化分を前記遅延時間
測定回路および前記可変遅延線によつて補正する
ことを特徴とする。

次に、本発明について、図面を参照して詳細に
説明する。

第２図は、本発明の一実施例を示すブロツク図
である。すなわち、受話系入力端子２１に入力し
た受信信号２２は受話系出力端子２３からスピー
カー２４に入力させて音響エネルギーに変換され
受聴者２６で受聴される。また、受信信号２２は
分岐されて可変遅延線２１２によつて遅延され、
擬似音響路２１３を通つてサブトラクタ２１０に
与えられる。上記可変遅延線２１２の遅延時間
は、遅延時間測定器２１５の出力によつて制御さ
れる。上記擬似音響路２１３は、例えばトランス
バーサルフイルタによつて構成され、スピーカ２
４からマイク２７を介して送話系入力端子２８に
到る電気音響変換特性および空中の伝播特性を含
む廻り込み信号伝送路（以下単に音響路という）
のインパルスレスポンスに適合している。ただし
遅延時間については、その大部分は遅延線２１２
で適合させる。音響路のインパルスレスポンスは
単純なものではなく、スピーカ２４、音場２５、
マイク２７の周波数特性、振幅特性、遅延特性等
を含む。送話系入力端子２８に入力した廻り込み
信号は、サブトラクタ２１０によつて、前記擬似
音響路２１３の出力信号との差がとられて、送話
系出力端子２１１から出力される。従つて、遅延
線２１２および擬似伝送路２１３のインパルスレ
スポンスが音響路のそれに適合していれば残差信
号は小であり、ハウリングは防止される。

第３図は、音響路のインパルスレスポンスの一
例を示す。すなわち、端子２３に、第３図ａに示
すようなインパルスを印加したとき、端子２８に
は、同図ｂに示すように遅延時間T_dの後に長さ
T_rのインパルスレスポンス波形が現われる。上
記遅延時間T_dの大半は音場２５における音波の
伝播時間に基づくものである。

第４図は、擬似音響路２１３の構成の一例を示
す。レジスタ４２は、（第２図の）可変遅延線２
１２の出力信号４１を蓄積するレジスタで、レジ
スタ４３は前述の音響路のインパルスレスポンス
を蓄積するレジスタである。レジスタ４２と４３
の内容は乗算回路４４で乗算され、乗算結果は累
算器４５で累算される。累算回路４５の出力信号
４６は、すなわち擬似音響路２１３の出力信号で
あり、サブトラクタ２１０へ送られる。上述の構
成により、タツプ係数が固定された一般的なトラ
ンスバーサルフイルタが構成されるから、出力信
号４６は、音響路での廻り込み信号と同じ擬似廻
り込み信号となる。レジスタ４３へのインパルス
レスポンスの蓄積は、例えば第２図において、受
話系出力端子２３にインパルスを印加し、送話系
入力端子２８に現われるインパルスレスポンス波
形を蓄積することによつて可能である。しかし、
インパルスレスポンスを別途測定してレジスタ４
３にプリセツトすれば、簡単なハードウエアで実
現できる。この場合は、停電等の障害によつてレ
ジスタ４３の内容が消去された場合でも（データ
さえ残つていれば）再測定の必要はない。また、
室内雑音の影響を除去した測定も可能であるか
ら、より精密な設定が可能となる。

今、受話系出力端子２３における音声波形のエ
ンベロープが第５図ａに示すような波形である場
合に、送話系入力端子２８には同図ｂに示すよう
に、遅延時間T_dの後に音響路の特性によつて若
干変形されたエンベロープが現われる。遅延線２
１２の出力波形のエンベロープは遅延時間T′_dの
後に表われている。この遅延時間T_dとT′_dの差
は、擬似音響路２１３のトランスバーサルフイル
タのタツプ数を増加することにより解決できる。
すなわち、レジスタ４３の設定は、第３図に示し
たインパルスレスポンスの長さT_rの期間と上記
遅延時間の差を加えた時間に対して決定される。
遅延時間T′_dをT_dとの差が少ないようにすること
が、より経済的な擬似音響路の構成に役立つ。

今、ハウリング防止装置の周波数帯域の上限を
3400ヘルツとすると、送話系入力端子２８のイン
パルスレスポンス波形は、８キロヘルツ（周期は
125マイクロセカンド）でサンプリングされる。
そして、サンプリングされた125マイクロセカン
ドごとの値が遅延時間T_dとT′_dとの差を補正する
ごとくレジスタ４３にプリセツトされる。すなわ
ち、タツプ係数は固定される。この状態において
通話を行なえば、受信信号の廻り込み信号は、擬
似音響路の出力信号によつてキヤンセルされるか
ら送話系出力端子２１１に現われる残差信号は僅
少である。すなわちハウリングは防止される。

しかし、インパルスレスポンスの測定時におけ
る音響路の伝播時間と、実際の会議中の伝播時間
とが異なると、音響路の遅延時間T_dが変化する
ため、等価的にトランスバーサルフイルタのタツ
プをずらしてしまうことになる。すなわち、送話
系出力端子２１１に出力する残差信号が大とな
り、ハウリング防止効果が低下する。本実施例に
おいては、遅延時間測定回路２１５を用いて、そ
の出力信号２１４により可変遅延線２１２の遅延
時間を制御することにより、遅延時間の変化によ
るハウリング防止効果の低下を防いでいる。遅延
時間測定回路２１５は、絶対的な遅延時間を測定
する必要はなく、遅延時間T_dの変化分のみを測
定する回路であつてもよい。可変遅延線の遅延時
間を上記変化分だけ制御するように設定すること
は容易である。例えば可変遅延線２１２を電圧制
御可能な可変遅延線で構成し、遅延時間測定回路
２１５の出力利得を選定することにより上記制御
が可能となる。遅延時間の測定は、例えば受話系
出力端子２３の受信信号と同様な（若干変形して
いる）廻り込み信号が送話系入力端子２８に出現
するまでの時間を測定すればよいが、受信信号は
時々刻々と変化しており、送話系入力端子２８に
出現する廻り込み信号とは全く同じ波形ではない
ので、同一性の判断等のためには若干の複雑な回
路を必要とする。受信系出力端子２３に例えば
1000ヘルツの正弦波信号を印加し、送話系入力端
子２８に上記信号が現われるまでの時間を測定し
ても良いが、会議中に何度も測定することは望ま
しくない。会議前に測定しておけば、短時間の会
議であれば充分ハウリングを防止可能である。し
かし、遅延時間の測定を超音波によつて行なえ
ば、会議を妨害することなく会議中にも測定する
ことができる。本実施例においては、スピーカー
２４の附近に超音波発信機を備え、送話器２７の
近くに超音波受信機を置き、上記送受信機間の超
音波伝播時間を測定し、前記インパルスレスポン
ス測定時における超音波伝播時間と、会議中の超
音波伝播時間との差に対応する直流電圧を発生し
て前記可変遅延線の遅延時間を制御するように構
成した。従つて、会議中を通じて、遅延時間の測
定および可変遅延線の制御が可能であつて、会場
内における音響路の遅延時間の変動に速応してハ
ウリングを防止することができる。

本実施例によれば、従来のように、受話信号と
送話信号のレベル検出等によつてスイツチ制御す
る回路は不要であり、通話の語尾等が切断するお
それがなく、良好な通話品質を確保することがで
きる効果がある。

また、受信信号のみによる残差信号を検出する
ための回路、ならびに、上記残差信号を最小にす
るためのタツプ係数の修正値演算回路、タツプ係
数修正回路、タツプ係数修正までの初期状態にお
けるハウリング防止のための制御回路等はすべて
不要であり、ハードウエアの大幅な減少が可能で
ある。また、スピーカ、マイク等の非直線歪が生
じない範囲で、インパルスレスポンスの測定用の
インパルス振幅を大きくすることが可能であるか
ら、室内雑音の影響を除去し、精度のよいインパ
ルスレスポンスの測定が可能であり、従つて、ハ
ウリング防止効果も大きい。インパルスレスポン
スの測定を室内騒音の小さい時間帯に行なえばよ
り精度を向上させることができ、音声の高域部分
に対しても充分なハウリング防止の余裕度を確保
できる。さらに、双方向同時通話によつて擬似音
響路の特性を乱すことがないから、擬似廻り込み
信号に不自然な雑音が存在せず、通話品質を向上
させる効果がある。

以上のように、本発明は、簡単な構成によつ
て、多大の効果をあげるものである。

なお、前述の実施例においては、スピーカ、マ
イク、遅延時間測定回路を便宜上それぞれ１個ず
つで説明したが、実際の会議で複数のスピーカ、
マイクが使われる場合は各々に対応した擬似線路
および可変遅延線を設けることが可能である。こ
の場合遅延時間測定回路は共通に使用しても良
く、また複数個用いてより精密に遅延時間を補正
することも可能である。これらの変形は本発明に
含まれることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図はマイク位置での音響パワースペクトル
の一例を示す図、第２図は本発明の一実施例を示
すブロツク図、第３図は音響路のインパルスレス
ポンスの一例を示す図、第４図は第２図に示した
実施例の擬似音響路の構成の一例を示すブロツク
図、第５図は第２図に示した実施例の主要各部の
音声波形のエンベロープの一例を示す図である。 図において、２１…受話系入力端子、２２…受
信信号、２３…受話系出力端子、２４…スピー
カ、２５…音場、２６…受聴者、２７…マイク、
２８…送話系入力端子、４１…可変遅延線２１２
の出力信号、４２，４３…レジスタ、４４…乗算
回路、４５…累算回路、４６…擬似音響路の出力
信号、２１０…サブトラクタ、２１１…送話系出
力端子、２１２…可変遅延線、２１５…遅延時間
測定回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 受信信号を遅延させる可変遅延線２１２と、
   該可変遅延線の出力信号に固定のタツプ係数を乗
   じて擬似廻り込み信号を出力する擬似音響路２１
   ３と、送話系伝送路中に挿入され廻り込み信号か
   ら前記擬似音響路の出力信号を差し引いて出力す
   るサブトラクタ２１０と、音響路の遅延時間に対
   応した出力信号を出力する遅延時間測定回路２１
   ５とを備え、前記擬似音響路のインパルスレスポ
   ンス特性はあらかじめ設定され、前記遅延時間測
   定回路および前記可変遅延線は前記音響路の設定
   時と使用時との遅延時間の変化分を補正する構成
   であることを特徴とするハウリング防止装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のハウリング防止
   装置において、前記遅延時間測定回路は、超音波
   の伝播時間を測定する構成であることを特徴とす
   るもの。