WO2003077594A1

WO2003077594A1 - Dispositif de commande de reaction acoustique et procede de commande de reaction acoustique

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Publication number: WO2003077594A1
Application number: PCT/JP2003/002894
Authority: WO
Inventors: Yasuhiro Terada; Atsunobu Murase
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2003-09-18
Also published as: DK1404148T3; EP1404148A1; JP3984842B2; CA2447144A1; AU2003213325A1; DE60315228T2; CN1511430A; EP1404148A4; DE60315228D1; EP1404148B1; US20040170283A1; US7190800B2; JP2003274480A

Description

明細書ハウリング制御装置およびハウリング制御方法技術分野

本発明は、補聴器ゃ拡声システム等、マイクロホンとスピーカを有する音響装置において、スピーカとマイクロホン間の音響結合により発生するハウリングを制御するハウリング制御装置およびハウリング制御方法に関する。背景技術

従来、この種のハウリング制御装置は、図 1に示すように、入力端子 1 0 0

8と、帯域分割部 1 0 0 1と、帯域レベル算出部 1 0 0 2と、帯域レベル平均値算出部 1 0 0 3と、ハウリング検出部 1 0 0 4と、ゲイン制御部 1 0 0 5と、ハウリング抑圧部 1 0 0 6と、帯域合成部 1 0 0 7と、出力端子 1 0 0 9とを備えていた。

帯域分割部 1 0 0 1は、入力端子 1 0 0 8に入力されるマイクロホンアンプや AD変換器等の出力信号を、 1 フレーム（フレーム長： 10〜； LOOras程度）ノッファリングし、ポリフェーズフィルタ、高速フーリエ変換（F F T : Fast Fourier Transform) 、またはバンドパスフィルタ等の方法により、フレーム単位で時間信号 x (t)を予め設定された数（例えば M、 Mは正の整数）の周波数帯域の信号（帯域分割信号） xi (t) (iは 0から M— 1の正整数、帯域番号と呼ぶ）に分割する。以後の処理はフレーム単位で M個の帯域分割信号毎に独立に処理を行なう。

帯域レベル算出部 1 0 0 2は、帯域分割部 1 0 0 1で帯域分割された帯域分割信号 xi (t)を用いて各帯域のパヮーまたは振幅等のレベル Li (t)を算出する。帯域レベル平均値算出部 1 0 0 3は、 M個の各帯域レベル Li (t)を加えて、加えた帯域数（M) で割ることにより帯域レベル平均値 Lave Ct)を算出する。ハウリング検出部 1004は、図 2のフローチャートに示すような処理を行レ、、各帯域分割信号のハウリング検出フラグ dt_Ct_flg- iに値を設定する。まず、現在ハウリング抑圧中であるか否かを確^ >するため、ハウリング検出フラグ dtci:_flg- i の値を確認する（S 100 1) 。ハウリング検出フラグ dtct_flg-iの値が 0x0000 (Oxnnnnは ηηηηが 16進数であることを表す）である場合、現在ハウリング抑圧中ではないと判断し、ハウリングの判定を行う。次に、帯域レベル Li (t)と帯域レベル平均値 Lave (t)を用いて次式にしたがつてレベル比 Ri(t)を算出する（S 1002) 。

Ri (t) = Li(t) I Lave (t)

次に、レベル比 Ri(t)とレベル比閾値 Th_Rを比較する（S 1003) 。比較の結果、 Ri(t) >Th_Rの場合、ハウリング検出用カウンタ dtct__Cnt- iの値を力ゥント閾値 Th一 cntと比較する（S 1004) 。

dtct_cnt-i>Th_cntの場合、現フレームの帯域レベル平均値 Lave (t)を基準レベル Lref-i (t)に代入し (S 1005) 、ハウリング検出フラグ dtct_fl_g - i の値を Oxffff に設定する（S 1006) 。

dtct_cnt-i≤Th_cntの場合、カウンタ dtct_cnt-iの値を 1っィンクリメントする（S 1007) 。

S 1003の比較の結果、 Ri(t)≤Th_Rの場合、カウンタ dtc cnt- iの値を '0' にリセットする（S 1008) 。

ゲイン制御部 1005は、図 3のフローチヤ一トに示すような処理でゲイン Gi(t)を設定する。

まず、ハウリング検出フラグ dtct— fig- i を参照し、ハウリングが検出されたか否かを確認する（S 101 1) 。 dtct_flg- i=0rffff の場合、ハウリングを抑圧するため、次式にしたがってゲイン Gi(t)を更新する（S 1012) 。

Gi(t) = Gi (t-1) XGdown

ここで Gdownはゲインを下げるための更新量であり、 0く Gdownく 1の値をとる。次に、帯域レベル Li (t)と基準レベル Lref-i (t)との比とゲイン制御用閾値 Th一 Ctrl一 gain を比較する ( S 1 0 1 3 ) 。比較の結果、 Li (t) /Lref-i (t) < Th_Ctrl_gainの場合、ハウリングの発生がおさまっていると判断されるため、ゲイン Gi (t)を ' 1 ' に戻す処理へと移行するように、ハウリング検出フラグ dtct_flg-iの値を 0x0000に設定する（S 1 0 1 4 ) 。

S 1 0 1 1の比較の結果、ハウリング検出フラグ dtct_flg- i=0x0000の場合、ハウリングが発生していないため、ゲイン Gi (t)が 1未満であれば、ゲインを 1倍に戻すように次式にしたがってゲイン Gi (t)を更新する（S 1 0 1 5 ) 。

Gi (t) = Gi (t-1) X Gup

ここで Gupはゲインを上げるための更新量であり、 Gup〉lの値をとる。ハウリング抑圧部 1 0 0 6は、次式にしたがって、帯域分割部 1 0 0 1で帯域分割された帯域分割信号 xi (t)にゲイン制御部 1 0 0 5で設定されたゲイン Gi (t)を乗じて、 yi (t)を得る。

yi (t) = xi (t) X Gi (t)

帯域合成部 1 0 0 7は、上記 yi (t)を、ポリフェーズフィノレタゃ、 F F T等、帯域分割部 1 0 0 1で行なつた帯域分割方法と対応した方法により時間信号 y (t)を算出する。

しかし、このような従来のハゥリング制御装置では、ハウリングの抑圧を解除する際、ハウリングが発生しやすい状態か否かが考慮されていないため、例えば、補聴器などで、装着に時間が掛かるためにハウリングが発生しやすい状況が続くのにもかかわらず、ハウリングの抑圧を解除してしまい、ハウリングの発生→抑圧—解除→発生→抑圧→解除→■ · ■が繰り返され耳障りとなるという問題がある。発明の開示

本発明の目的は、ハウリングの発生状況に応じて、ハウリング抑圧解除までの時間を制御して、ハウリングの抑圧、解除の繰り返しを無くすことである。本宪明の主題は、ハウリングが発生していない時間であるハウリング観測時間を計測し、ハウリングが発生した際のハウリング抑圧処理後に、ハウリング抑圧処理に用いたゲインの復帰処理をハウリング観測時間に応じて制御することである。

本発明の一形態によれば、ハウリング制御装置は、入力信号にハゥリングが発生していない時間であるハウリング観測時間を計測するとともに前記入力信号にハウリングが発生した場合に当該ハウリングを検出する検出手段と、前記ハウリング観測時間に基づいてゲインを設定することにより、検出されたハゥリングの抑圧処理を制御する制御手段と、前記入力信号に対して前記ゲインを用いたハウリング抑圧処理を行う抑圧手段と、を有する構成を採る。

本発明の他の形態によれば、ハウリング制御方法は、入力信号にハウリングが発生していない時間であるハウリング観測時間を計測するステップと、前記入力信号にハウリングが発生した場合に当該ハウリングを検出するステップと、前記ハウリング観測時間に基づいてゲインを設定することにより、検出されたハゥリングの抑圧処理を制御するステップと、前記入力信号に対して前記ゲインを用いたハウリング抑圧処理を行うステップと、を有する。

図面の簡単な説明

図 1は、従来のハゥリング制御装置を示す概略プロック図、

図 2は、従来のハウリング制御装置のハウリング検出部の処理を示すフローチヤ一ト、

図 3は、従来のハウリング制御装置のゲイン制御部の処理を示すフローチヤート、

図 4は、本発明の第 1の実施の形態のハゥリング制御装置を示す概略プロック図、

図 5は、第 1の実施の形態のハウリング制御装置の処理を示すフローチヤ一卜、図 6は、第 1の実施の形態のハゥリング制御装置のハゥリング検出部の処理を示すフローチヤ一ト、

図 7 Aは、第 1の実施の形態のハウリング制御装置の待ち時間設定部の動作を示す状態遷移図、

図 7 Bは、第 1の実施の形態のハゥリング制御装置の待ち時間設定部の他の動作を示す状態遷移図、

図 8は、第 1の実施の形態のハウリング制御装置のゲイン制御部の処理を示すフローチヤ一ト、

図 9は、第 1の実施の形態の他の態様のハウリング制御装置を示す概略プロック図、

図 1 0は、第 1の実施の形態の他の態様のハウリング制御装置のパラメトリックイコライザを示す概略プロック図、

図 1 1は、第 1の実施の形態の他の態様のハウリング制御装置の処理を示すフローチヤ一ト、

図 1 2は、本発明の第 2の実施の形態のハゥリング制御装置を示す概略プロック図、

図 1 3は、第 2の実施の形態のハウリング制御装置の処理を示すフローチヤート、

図 1 4 Aは、第 2の実施の形態のハウリング制御装置の更新量設定部の動作を示す状態遷移図、

図 1 4 Bは、第 2の実施の形態のハゥリング制御装置の更新量設定部の他の動作を示す状態遷移図、

図 1 5は、第 2の実施の形態のハウリング制御装置のゲイン制御部の処理を示すフローチヤ一ト、

図 1 6は、第 2の実施の形態の他の態様のハゥリング制御装置を示す概略ブロック図、および、

図 1 7は、第 2の実施の形態の他の態様のハウリング制御装置の処理を示すフローチャートである。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

(第 1の実施の形態）

図 4から図 8は本発明の第 1の実施の形態のハゥリング制御装置を説明するための図である。

図 4に示すように、本実施の形態のハウリング制御装置は、マイクロホンァンプゃ AD変換器等の出力信号を入力される入力端子 1 1 0と、入力端子 1 1 0に入力された信号を複数の周波数帯域の信号に分割する帯域分割部 1 0 1 と、帯域分割部 1 0 1で分割された複数の周波数帯域の信号の帯域レべ Λ /を算出する帯域レベル算出部 1 0 2と、帯域レベル算出部 1 0 2で算出された各帯域レベルの平均値を算出する帯域レベル平均値算出部 1 0 3と、帯域レベルと帯域レベル平均値に基づいてハウリングを検出するとともに、ハウリングが発生していない時間（ハウリング観測時間）を計測するハウリング検出部 1 0 4 と、ハウリング観測時間と前回の待ち時間から今回設定する待ち時間を決定する待ち時間設定部 1 0 5と、ハウリング検出部 1 0 4の結果に基づいてゲインを設定するゲイン制御部 1 0 6と、ゲイン制御部 1 0 6にて設定されたグインを帯域分割部 1 0 1で帯域分割された周波数帯域信号に乗ずるハウリング抑圧部 1 0 7と、複数の周波数帯域信号を合成する帯域合成部 1 0 8と、合成された信号を出力する出力端子 1 1 1とを備えている。

このようなハウリング制御装置の動作を図 5のフローチャートを参照して説明する。

まず、帯域分割部 1 0 1により、入力端子 1 1 0に入力された信号を、 1 フレーム（フレーム長： 10〜 100ms程度）ノッファリングし、ポリフェーズブイルタ、高速フーリエ変換、またはバンドパスフィルタ等の方法により、フレーム単位で時間信号 x (t)を予め設定された数 (例えば M、 Mは正の整数）の周波数帯域の信号（帯域分割信号） xi(t) (iは 0から M— 1の正整数、 iを帯域番号と呼ぶ）に分割する（S 1 1) 。以後の処理はフレーム単位で M個の帯域分割信号毎に独立に処理を行なう。

次いで、帯域レベル算出部 102において、帯域分割部 101で帯域分割された帯域分割信号 xi (t)を用いて各帯域のパワー、または振幅等のレベル Li (t) を算出する（S 12) 。

次いで、帯域レベル平均値算出部 1◦ 3において、 M個の各帯域レベル Li (t) を加えて、加えた,帯域数（M) で割ることにより帯域レベル平均値 Lave(t)を算出する（S 13) 。

次いで、ハウリング検出部 104において、図 6のフローチャートに示す処理によりハウリングを検出する（S 14) 。

図 6に示すように、まず、現在ハウリング抑圧中である力否かを確認するため、ハウリング検出フラグ dtct— fig- iの値を確認する（S 21) 。

ノヽゥリング検出フラグ dtctjflg- iの値が 0x0000である場合、現在ハウリング抑圧中ではないと判断し、ハゥリング観測時間 how_₀ff_cnt_iの値を ' 1，インクリメントし、ハウリングが発生していない時間をカウントする (S 22)。

次いで、帯域レベル Li (t)と帯域レベル平均値 Lave(t)を用いて次式にしたがってレベル比 Ri(t) (iは帯域番号）を算出する（S 23) 。

Ri (t) = Li(t) I Lave (t)

次いで、算出したレベル比 Ri (t)とレベル比閾値 Th_Rを比較する（ S 24 )。比較の結果、 Ri (t) >Th— Rの場合、ハウリング検出用カウンタ dtct— cnt_iの値をカウント閾値 Th_cntと比較する（S 25) 。

dtct_cnt-i > Th_cntの場合、現フレームの帯域レベル平均値 Lave (t)を基準レベル Lref- i (ΐ)に代入し（ S 26 ) 、ハウリング検出フラグ dtct_f lg- iの値を Oxffff に設定する（S 27) 。

S 25の判定の結果、 dtct_cnt-i≤Th_cntの場合、カウンタ dtct一 cnt- iの値を ' 1' インクリメントする（S 28) 。 S 2 4の判定の結果、 Ri (t)≤Th_Rの場合、カウンタ d1:ct_cnt- iの値を ' 0 ' にリセットする ( S 2 9 ) 。

このようにして設定されるハウリング観測時間 how_off— cnt- iと前回設定された待ち時間から、待ち時間設定部 1 0 5において、今回の待ち時間 wait— tirae_iを設定する（S 1 5 ) 。

待ち時間設定部 1 0 5は、フレーム毎にハゥリング観測時間 how— off一 cnt - i を参照し、この値に基づいて図 7 Aおよび図 7 Bの状態遷移図に従って待ち時間を設定する。図 7 Aおよぴ図 7 Bは、それぞれ異なる状態遷移例を示す図である。なお、ハウリング観測時間 how— off— cnt - iに対する判定を行うための閾値 Tl、 Τ2の値は、例えば、 T1- 1563 フレーム、 Τ2 = 18750 フレームなどとする。

待ち時間設定の基本的な考え方は、ハウリング観測時間 how_off__Cn1;- iが長ければ、頻繁にハウリングが発生していないと考えられるため、待ち時間 wait_time-i をより短い時間に設定する。一方、ハウリング観測時間 how_off_cnt-iが短ければ、頻繁にハウリングが発生していると考えられるため、待ち時間 wait— time- iをより長い時間に設定する。

まず、図 7 Aにおいて、初期状態は状態 1であり、状態 1では wait一 time - i は 0フレームとし、 hoioff— cnt - i T1の間は状態 1にとどまる。

how_off_cnt-i < T1 になると、状態 1から状態 2に遷移し、状態 2では wait_time-iは、例えば 3125フレームとする。 Tl≤how_off_cnt - i≤T2の間は状態 2にとどまり、 how— off— crv -i >T2となると状態 1に戻る。

さらに how_of cnt - i < T1になると、状態 2から状態 3に遷移し、状態 3では wait— time- iは、例えば 9375フレームとする。 Tl≤how_off_cnt - i≤T2の間は状態 3にとどまり、 how一 of f_cnt-i > T2となると状態 2に戻る。

さらに how_of f_cnt - i < T1になると、状態 3から状態 4に遷移し、状態 4では wait_tirae - iは、例えば 18750フレームとする。 hoioff— cnt - i≤T2の間は状態 4にとどまり、 hoio;ff_cn1:- i >T2となると状態 3に戻る。次に、図 7 Bにおいて、初期状態は状態 1であり、状態 1では wait— tirae-i は 0フレームとし、 how__off— cnt-i T1の間は状態 1にとどまる。

how_off_cnt~i < T1 になると、状態 1から状態 2に遷移し、状態 2では wait_time-iは、例えば 3125フレームとする。 Tl≤how— off_cnt - i≤T2の間は状態 2にとどまり、 how— of f— cirt - i〉 T2となると状態 1に戻る。

さらに how_of cnt-iく T1になると、状態 2から状態 3に遷移し、状態 3では wait— time- iは、例えば 9375フレームとする。 Tl^how— off一 cnt- ί≤T2の間は状態 3にとどまり、 how_off— cnt - i >Τ2となると状態 1に戻る。

さらに how_of f_cnt- i < T1になると、状態 3から状態 4に遷移し、状態 4では wait_time-iは、例えば 18750フレームとする。 how_off_cnt - i≤T2の間は状態 4にとどまり、 how_off_cnt - i〉T2となると状態 2に戻る。

ここで、例えば、サンプリング周波数 Fs=20kHz、 F F Tポイント数二 128サンプル、フレームシフト =64サンプルの場合、 T1の 1563フレーム = 5s、 T2の 18750フレーム -60s、状態 2の待ち時間 3125フレーム = 10s、状態 3の待ち時間 9³75フレーム = 30s、状態 4の待ち時間 187⁵0フレーム = 60sとなる。

次いで、ゲイン制御部 1 0 6において、図 8のフローチヤ一トに示す処理によりゲインを制御する（S 1 6 ) 。

図 8に示すように、まず、ハウリング検出部 1 0 4で設定したハゥリング検出フラグ dtct_f lg - iを参照し、ハウリングが検出されたか否かを確認する（ S 4 1 ) 。

dtct_flg-i=0x0000の場合、ハウリングが発生していないと判断し、ゲイン Gi (t)が 1未満であれば、ゲインを ' 1 ' に戻すように次式にしたがってゲイン Gi (t)を更新する（S 4 2 ) 。

Gi (ΐ) = Gi (t-1) XGupl

ここで Guplはゲインを上げるための更新量であり、 Gupl〉lの値をとる。 dtct_flg-i=0xffff の場合、ハウリングが検出されたと判断し、ゲイン制御フラグ ctrl_gain一 flg_iを参照し、ハウリングを抑圧するためにゲイン Gi (t) (ί は帯域番号）を下げる力 \ 抑圧を解除するためにゲイン Gi(t)を上げるかの判定を行なう（S43) 。 ctrし gain— flg_i=0x0000の場合、ハウリングを抑圧するため、次式にしたがってゲイン Gi(t)を更新する（S 44) 。

Gi(t) = Gi (ΐ-l) XGdown

ここで Gdownはゲインを下げるための更新量であり、 0く Gdownく 1の値をとる。また、ゲインの下限' ίίίを設けることにより、必要以上の抑圧を防止することができる。

次いで、帯域レベル Li (t)と基準レベル Lref-i (t)との比とゲイン制御用閾値 Th— Ctrl_gainを比較する（S 45) 。

比較の結果、 Li(t)/Lref- i(t) Th— Ctrl_gain の場合、処理を終了する。 Li (t) /Lref-i (t) <Th_Ctrl_gain の場合、ノヽゥリングの発生がおさまつていると判断し、ゲイン Gi(t)を ' 1 'に戻す処理へと移行するため、 ctrl—gain— fig- i の値を Oxf f f fに設定し（S46) 、ゲイン Gi(t)を直ちに '1，に戻すか否かを判定するための待ち時間設定フラグ wait一 ctrl— fig- iの値を Oxffff に設定する（S 47) 。 .

S 43の比較の結果、 ctrl_gain_flg-i=Oxffffの場合、ノヽゥリングがおさまつていると判断し、待ち時間が設定されているか否かを判定するため待ち時間設定フラグ wait— ctrl_flg-i の値を参照する（ S 4 8 ) 。 wait_ctrl_flg-i=Oxffff の場合、ゲインを ' 1，に戻す処理（ゲイン復帰処理）を行うまでの待ち時間 wait— time_iが設定されていないため、待ち時間設定部 105で設定された待ち時間を参照し設定する（S 49) 。

その後、次回に備えてハゥリング観測時間 how— of f—cnt- iを ' 0 ' にリセットし、待ち時間が設定されたことを示すため、 wait_ctrl_flgを 0x0000に設定する（S 50) 。

S 48の比較の結果、 wait_ctrl„flg-i=0x0000の場合、待ち時間が設定されているため次のステップへと進む。

次いで、待ち時間 wati time-iを参照し、ゲイン復帰処理を行なう力 ^否かを判断する（S 51) 。 waittinie- i=0の場合、ハウリング抑圧後、設定した待ち時間を経過したため、ゲインを ' 1' に戻すように次式にしたがってゲイン Gi(t)を更新する（S 52) 。

Gi (t) = Gi (ΐ-l) XGupO

ここで GupOはゲインを上げるための更新量であり、 GupO〉lの値をとる。次いで、このゲイン Gi (t)がゲイン閾値 Gup— Th (例えば、 0.7倍（=-3. OdB) ) を超えたかを判定し（ S 53 ) 、ゲイン Gi (t)がゲイン閾値 Gup_Thを超えた場合、ハウリング検出フラグ dtct_flg-i およびゲイン制御フラグ ctrl— gain一 fig- iに 0x0000を設定し、ハウリングの検出を再開するように設定する（S 54) 。

S 51の比較の結果、待ち時間 wait— time- i>0の場合、設定した待ち時間をまだ経過していないため、 wait_time- iを ' 1 'デクリメントする（S 55) 。

次に、このようにして求めたゲイン Gi(t)を使い、ノヽゥリング抑圧部 107 において、次式のように、帯域分割部 101で帯域分割された帯域分割信号 xi(t)にゲイン Gi(t)を乗じて yi(t)を得る（S 17) 。

yi(t) = xi (t) X Gi(t)

次いで、帯域合成部 108において、上記 yi(t)を、ボリフェーズフィノレタや、 FFT等、帯域分割部 101で行なった帯域分割方法と対応した方法により時間信号 y(t)を算出し、出力端子 1 1 1を介して y(t)を DA変換器、アンプ、スピーカ等に出力する。

以上のように、本実施の形態のハウリング制御装置は、ハウリング検出部 1 04において、ノヽゥリングが発生していないフレーム数をカウントし、待ち時間設定部 105において、このフレーム数と前回の待ち時間に基づいて、ハウリングの抑圧を止めるまでの待ち時間を設定しているので、ハウリングの発生、停止が頻発する過渡的な状況においてもハウリングの抑圧、解除を繰り返さずハウリングの抑圧を継続して行なうことができる。

なお、本実施の形態においては、帯域分割部 101で分割した帯域分割信号それぞれのレベルを帯域レベル算出部 1 0 2で算出した力帯域レベル算出部 1 0 2で帯域分割部 1 0 1によって分割された周波数帯域信号を、予め設定された数だけ合算して 1帯域としてもよい。例えば、帯域分割部 1 0 1において F F Tにて時間信号を 1 2 8ポイントに周波数分割し、帯域レベル算出部 1 0 2において F F T 4ポイントを 1 帯域とすると、帯域数は 1 6帯域 (=128point/2/4point) となる。

本実施の形態の他の態様は、図 9に示すように、ハウリング抑圧部 1 0 7おょぴ帯域合成部 1 0 8に代わって、分割された周波数帯域毎にフィルタ処理を行うパラメトリックイコライザ 1 2 1とパラメトリックイコライザ 1 2 1の各周波数帯域のフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部 1 2 0を設けたことを特徴とする。

パラメトリックイコライザ 1 2 1は、図 1 0に示すように、 2次の I I R (Infinite Impulse Response) フィルタ 1 2 1 aが、分割された帯域数分（M 個）直列に接続されている。

I I Rフィルタ 1 2 1 aは、遅延器 1 2 0 1〜 1 2 0 4と、乗算器 1 2 0 5 〜1 2 0 9と、加算器 1 2 1 0〜1 2 1 2とを備えており、各乗算器 1 2 0 5 〜1 2 0 9の係数 a0，al，a2, bl, b2 としてはフィルタ係数算出部 1 2 0で算出した係数が使われ、サンプル単位で処理を行う。

このハウリング制御装置の動作は、図 1 1のフローチャートに示すように、上述の実施の形態と同様に、入力信号 X (t)を複数の帯域分割信号 xi (t)に分割し、それぞれのレベル Li (t)を算出するとともに、全ての帯域分割信号のレべルの平均値 Lave (t)を算出し、このレベル Li (t)とレベルの平均値 Lave (t)に基づいてハウリングの発生を検出し、ハウリングが検出されていないフレーム数と前回の待ち時間から待ち時間を設定し、この待ち時間に基づいてゲインの制御を行う（S 1 1〜S 1 6 ) 。

次いで、フィルタ係数算出部 1 2 0において、帯域レベル算出部 1 0 2で帯域レベルを算出する際に割り振った帯域ごとに、ゲイン制御部 1 0 6で算出されたゲインと、予め設定されている帯域幅おょぴ Q (フィルタの形状を決める値）とに基づいてパラメトリックイコライザ 1 2 1 ( 1 1 Rフィルタ 1 2 1 a ) の係数を算出する（S 6 1 ) 。

ここで、带域分割部 1 0 1において F F Tにて時間信号を 1 2 8ポイントに周波数分割したときの例を示す。サンプリング周波数を 20kHzとすると、 F F T 1ポイントあたりの周波数分解能は 156. 25Hz となる。帯域レベル算出部 1 0 2において F F T 4ポイントを 1 帯域とした場合、帯域数は 1 6帯域 (=128point/2/4point) 、帯域幅は 625Hz (=156. 25Hz X 4point) となる。ゲイン制御部 1 0 6は、この帯域毎にゲインを算出する。フィルタ係数算出部 1 2 0では、このゲインと、予め設定されている帯域幅（625Hz) および Qとを基にパラメトリックイコライザ ( I I Rフィルタ 1 2 1 a ) 1 2 1の係数を双一次変換等の方法を用いて算出する。

次いで、パラメトリックイコライザ 1 2 1において、フィルタ係数算出部 1 2 0で算出されたフィルタ係数に基づいて、サンプル単位にフィルタリング処理を行なう（S 6 2 ) 。

このように構成することによって、入出力間の遅延時間を短くすることがでさる。

(第 2の実施の形態）

図 1 2から図 1 5は本発明の第 2の実施の形態のハウリング制御装置を説明するための図である。なお、本実施の形態は、上述の第 1の実施の形態と略同様に構成されているので、同様な構成には同一の符号を付して特徴部分のみ説明する。

本実施の形態においては、上述の第 1の実施の形態の待ち時間設定部 1 0 5 の代わりにゲインを復帰させる（ 1倍にする）ための更新量 Gup-iを制御する更新量設定部 2 0 1を設け、ゲイン制御部 2 0 2の更新量を可変としたことを特徴としている。

具体的には、図 1 3のフローチャートに示すように、上述の第 1の実施の形態と同様、入力信号 x (t)を複数の帯域分割信号 xi (t)に分割し、それぞれのレベル Li (t)を算出するとともに、全ての周波数帯域信号のレベルの平均値 Lave (t)を算出し、このレベル Li (t)とレベルの平均値 Lave (t)に基づいてハウリングの発生を検出する（S 1 1 〜 S 1 4 ) 。

次いで、更新量設定部 2 0 1において、ハウリング検出部 1 0 4で観測されたハウリング観測時間 how_of cnt - i と、前回設定された更新量 Gup- iから、今回の更新量 Gup- iを設定する（S 7 1 ) 。

更新量設定部 2 0 1は、フレーム毎にハウリング観測時間 how一 off_cnt- iを参照し、この値に基づいて図 1 4 Aおよび図 1 4 Bの状態遷移図に従って今回の更新量 Gup- iを設定する。図 1 4 Aおよび図 1 4 Bは、それぞれ異なる状態遷移例を示す図である。なお、ハウリング観測時間 hoioff一 cnt - iに対する判定を行うための閾値 Tl、 Τ2の値は、例えば、 Tl = 1563 フレーム、 Τ2 = 18750 フレームなどとする。

更新量設定の基本的な考え方は、ハウリング観測時間 h — off_cnt- iが長ければ、頻繁にハウリングが発生していないと考えられるため、更新量 Gup- i (> 1 ) をより大きい値に設定する。一方、ハウリング観測時間 how— off— cnt-iが短ければ、頻繁にハウリングが発生していると考えられるため、更新量 Gup - i (> 1 ) をより小さい値に設定する。

まず、図 1 4 Aにおいて、初期状態は状態 1であり、状態 1では Gu_P-i は、例えば 1. 003690 (=5. 0dB/s相当）とし、 how一 of f— cnt- i≥ Πの間は状態 1にとどまる。

how— off一 cnt-i <Πになると、状態 1から状態 2に遷移し、状態 2では Gup_i は、例えば 1. 00147 (=2. 0dB/s相当）とする。 Tl≤how_off— cnt- i≤T2の間は状態 2にとどまり、 how— off_cnt - i >T2となると状態 1に戻る。

さらに hcw_off— cnt-iく T1になると、状態 2から状態 3に遷移し、状態 3では Gup- iは、例えば 1. 00037 (=0. 5dB/s相当）とする。 Tl≤how_off_cnt-i≤ T2の間は状態 3にとどまり、 how— of f _cnt- i > T2となると状態 2に戻る。さらに how_of cnt - iく Tlになると、状態 3から状態 4に遷移し、状態 4では Gup-iは、例えば 1. 00007 (=0. ldB/s相当）とする。 how_off_cnt-i≤T2の間は状態 4にとどまり、 how— ₀ff—cirt-i >T2となると状態 3に戻る。

次に、図 1 4 Bにおいて、初期状態は状態 1であり、状態 1では Gup- i は、例えば 1. 003690 (=5. OdB/s相当）とし、 how_off— cnt - i T1の間は状態 1にとどまる。

how_off_cnt-i <Tlになると、状態 1から状態 2に遷移し、状態 2では Gup- i は、例えば 1. 00147 (=2. OdB/s相当) とする。 Tl≤how_oi _cnt- i≤T2の間は状態 2にとどまり、 hoioff— cnt - i >T2となると状態 1に戻る。

さらに how— off_crvt- iく T1になると、状態 2から状態 3に遷移し、状態 3では Gup- iは、例えば 1. 00037 (二 0. 5dB/s相当）とする—。 Tl≤ho _off_cnt-i≤ T2の間は状態 3にとどまり、 how一 of f_cnt_i〉 T2となると状態 1に戻る。

さらに how一 of cnt_iく Tlになると、状態 3から状態 4に遷移し、状態 4では Gup-iは、例えば 1. 00007 (=0. ldB/s相当）とする。 how_off_cnt-i≤T2の間は状態 4にとどまり、 how— off— cnt - i >T2となると状態 2に戻る。

ここで、例えば、サンプリング周波数 Fs=20kHz、 F F Tポイント数 = 128サンプル、フレームシフト二 64サンプルの場合、 T1の 1563フレーム =5s、 T2の 18750フレーム = 60sとなる。

次いで、ゲイン制御部 2 0 2において、図 1 5のフローチャートに示す処理によりゲインを制御する（ S 7 2 )

図 1 5に示すように、まず、ハウリング検出フラグ dtct_flg-i を参照し、ハウリングが検出されたか否かを確認する（S 8 1 ) 。

dtct_flg-i=0x0000の場合、ハウリングが発生していないと判断し、ゲイン Gi t)が 1未満であれば、ゲインを ' 1 ' に戻すように次式にしたがってゲイン Gi (t)を更新する（S 8 2 ) 。

Gi (t) = Gi (t-1) XGupl

ここで Guplはゲインを上げるための更新量であり、 Gupl > lの値をとる。 dtct_flg-i=Oxffff の場合、ハウリングが検出されたと判断し、ハウリングを抑圧するようなゲインを設定するため、ゲイン制御フラグ ctrし gain— flg-i を参照し、ハウリングを抑圧するためゲイン Gi(t) (i は帯域番号）を下げる力 \ 抑圧を解除するためゲイン Gi(t)を上げるかの判定を行なう（S 83) 。 ctrl_gain_flg-i=0x0000の場合、ハウリングを抑圧するため、次式にしたがつてゲイン Gi(t)を更新する（S 84) 。

Gi (t) = Gi(t-l) Gdown

ここで Gdownはゲインを下げるための更新量であり、 0く Gdownく 1の値をとる。また、ゲインの下限値を設けることにより、必要以上の抑圧の防止が可能となる。

次いで、帯域レベル Li (ΐ)と基準レベル Lref-i (t)との比とゲイン制御用閾値 Th一 Ctrl— gainを比較する（S 85) 。

比較の結果、 Li(t)/Lref-i(t)<Th— Ctrl— gainの場合、ハウリングの発生がおさまっていると判断し、ゲイン Gi(t)を ' 1'に戻す処理へと移行するため、 ctrl— gain— fig- iの値を Oxff f f に設定し（ S 86 )、ゲイン Gi (t)を直ちに' 1，に戻すか否かを判定するための更新量設定フラグ gup— ctrl— fig- i の値を Oxffff に設定する（S 87) 。

S 83の比較の結果、 ctrl_gain_flg_i=Oxffffの場合、ハウリングがおさまつていると判断し、更新量が設定されているか否かを判定するため更新量設定フラグ gup_ctrl— fig- iの値を参照する（S 88) 。 gup_ctrし fig- i=0xf^ffの場合、ゲインを ' 1' に戻す処理（ゲイン復帰処理）の更新量 Gup- iが設定されていないため、更新量設定部 201で設定された更新量を設定する（S 89)。次いで、次回に備えてハゥリング観測時間 how— of cnt- iを ' 0 ' にリセットし、更新量が設定されたことを示すため、 gup— ctrl_flgを 0x0000に設定する（S 90) 。

なお、 S 88にて

の場合、更新量 Gup- iの設定が完了しているため、次の処理へと進む。次いで、ハウリング抑圧後、ゲインを 1倍に戻すように次式にしたがってゲイン Gi (t)を更新する（S 9 1 ) 。

Gi (t) = Gi (t-1) X Gup-i

ここで Gup- iはゲインを上げるための更新量であり、更新量設定部 2 0 1で設定された値である。

次いで、このゲイン Gi (t)がゲイン閾値 GupJTh (例えば、 0. 7倍（=_³. OdB) ) を超えたか否かを判定し ( S 9 2 ) 、ゲイン Gi (t)がゲイン閾値 Gup— Thを超えている場合、ハウリング検出フラグ dtct_f l_g- i およぴゲイン制御フラグ ctrl_gain_flg-iに 0x0000を設定し、ハウリングの検出を再開する（S 9 3 )。この後は、上述の第 1の実施の形態と同様に、求めたゲイン Gi (t)を使い、ハウリング抑圧部 1 0 7において、帯域分割信号 xi (t)にゲイン Gi (t)を乗じて yi (t)を得て、帯域合成部 1 0 8において、帯域分割部 1 0 1で行なった帯域分割方法と対応した方法により時間信号 y (t)を算出し、出力端子 1 1 1を介して y (t)を D A変換器、アンプ、スピーカ等に出力する（S 1 7、 S I 8 ) 。以上のように、本実施の形態のハウリング制御装置は、ハウリング検出部 1 0 4において、ハウリングが発生していないフレーム数をカウントし、更新量設定部 2 0 1において、このフレーム数と前回の更新量に基づいて、ハウリング抑圧後のゲインを復帰させる際の更新量を設定しているので、ハウリングの発生、停止が頻発する過渡的な状況においてもハウリングの抑圧、解除を繰り返さずハウリングの抑圧を継続して行うことができる。

なお、本実施の形態においては、帯域分割部 1 0 1で分割された帯域分割信号それぞれのレベルを帯域レベル算出部 1 0 2で算出したが、帯域レベル算出部 1 0 2で帯域分割部 1 0 1によって分割された周波数帯域信号を、予め設定された数だけ合算して 1帯域としてもよい。

本実施の形態の他の態様は、図 1 6に示すように、ハウリング抑圧部 1 0 7 および帯域合成部 1 0 8に代わって、分割された周波数帯域毎にフィルタ処理を行うパラメトリックイコライザ 1 2 1とパラメトリックイコライザ 1 2 1 の各周波数帯域のフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部 1 20を設けたことを特徴とする。

フィルタ係数算出部 120およびパラメトリックイコライザ 121は、上述の第 1の実施の形態の他の態様と同等に構成されているので、ここでは説明を省略する。

このハウリング制御装置の動作は、図 1 7のフローチャートに示すように、上述の実施の形態と同様に、入力信号 X (t)を複数の帯域分割信号 xi (t)に分割し、それぞれのレベル Li (t)を算出するとともに、全ての周波数帯域信号のレベルの平均値 Lave (t)を算出し、このレベル Li (t)とレベルの平均値 Lave (t) に基づいてハウリングの発生を検出する（S 11〜S 14) 。

次いで、ハウリングが検出されていないフレーム数と前回の更新量から更新量を設定し、この更新量に基づいてゲインの制御を行う（S 71、 S 72) 。次いで、上述の第 1の実施の形態の他の態様と同様に、フィルタ係数算出部 120において、帯域ごとに、ゲインと予め設定されている帯域幅および Qとに基づいてパラメトリックイコライザ 121 ( I I Rフィルタ 121 a) の係数を算出し、パラメトリックイコライザ 121において、フィルタ係数算出部 120で算出されたフィルタ係数に基づいて、サンプル単位にフィルタリング処理を行なう（S 61、 S 62) 。

このように構成することによって、入出力間の遅延時間を短くすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、保持時間制御部によりハウリングの発生頻度に応じてハウリングの抑圧を解除するまでの時間を制御するため、ハゥリングの抑圧、解除の繰り返しを無くすことができる。

本明細書は、 2002年 3月 12日出願の特願 2002— 067083に基づく。この内容はすべてここに含めておく。産業上の利用可能性本筅明は、補聴器ゃ拡声システム等、マイクロホンとスピーカを有する音響装置において、スピー力とマイクロホン間の音響結合により発生するハウリングを制御するハウリング制御装置およびハウリング制御方法に適用することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 入力信号にハウリングが発生していない時間であるハウリング観測時間を計測するとともに前記入力信号にハウリングが発生した場合に当該ハウリングを検出する検出手段と、

前記ハウリング観測時間に基づいてゲインを設定することにより、検出されたハゥリングの抑圧処理を制御する制御手段と、

前記入力信号に対して前記ゲインを用いたハゥリング抑圧処理を行う抑圧手段と、 .

を有するハウリング制御装置。

2 . 前記制御手段は、

前記ハゥリング抑圧処理のために用いられるゲインをハウリング抑圧後も維持する待ち時間を前記ハウリング観測時間に基づいて設定する待ち時間設定部と、

ハウリング抑圧後、設定された待ち時間が経過すると前記ゲインを初期値に戻すゲイン制御部と、

を有する請求の範囲第 1項に記載のハウリング制御装置。

3 . 前記待ち時間設定部は、

前記ハウリング観測時間および過去に設定された待ち時間に応じて今回の待ち時間を設定する請求の範囲第 2項に記載のハウリング制御装置。

4 . 前記待ち時間設定部は、

前記ハウリング観測時間が所定基準より長い場合に、前記今回の待ち時間を刖記過去に設定された待ち時間より短く設定し、

前記ハウリング観測時間が所定基準より短い場合に、前記今回の待ち時間を前記過去に設定された待ち時間より長く設定する請求の範囲第 3項に記載の、ゥリング制御装置。

5 . 前記制御手段は、前記ハウリング抑圧処理のために用いられるゲインのハウリング抑圧後における更新量を前記ハウリング観測時間に基づいて設定する更新量設定部と、ハウリング抑圧後、設定された更新量だけ前記ゲインを更新するゲイン制御部と、

を有する請求の範囲第 1項に記載のハウリング制御装置。

6 . 前記更新量設定部は、

前記ハウリング観測時間および過去に設定された更新量に応じて今回の更新量を設定する請求の範囲第 5項に記載のハウリング制御装置。

7 . 前記更新量設定部は、

前記ハウリング観測時間が所定基準より長い場合に、前記今回の更新量を前記過去に設定された更新量より大きく設定し、

前記ハウリング観測時間が所定基準より短い場合に、前記今回の更新量を前記過去に設定された更新量より小さく設定する請求の範囲第 5項に記載のハゥリング制御装置。

8 . 前記検出手段は、

入力信号を複数の周波数帯域の帯域分割信号に分割する帯域分割部と、分割されて得られた帯域分割信号のそれぞれの帯域レベルを算出する帯域レベル算出部と、

算出された前記帯域分割信号のそれぞれの帯域レベルの平均値を算出する帯域レベル平均値算出部と、を有し、

前記帯域レベルおよび前記帯域レベル平均値の比を用いてハウリングを検出する請求の範囲第 1項に記載のハウリング制御装置。

9 . 前記抑圧手段は、

前記帯域分割信号に対して前記制御手段によって設定されるゲインを乗算するハウリング抑圧部と、

前記ゲインが乗算された前記帯域分割信号を合成する帯域合成部と、を有する請求の範囲第 8項に記載のハウリング制御装置。

1 0 . 前記抑圧手段は、

前記制御手段によって設定されるゲインぉよび前記帯域分割信号の帯域幅に応じてフィルタリング処理のための係数を算出するフィルタ係数算出部と、算出された係数を前記帯域分割信号に乗算するパラメトリックイコライザと、

を有する請求の範囲第 8項に記载のハゥリング制御装置。

1 1 . 入力信号にハウリングが発生していない時間であるハウリング観測時間を計測するステップと、

前記入力信号にハウリングが発生した場合に当該ハウリングを検出するステツプと、

前記ハウリング観測時間に基づいてゲインを設定することにより、検出されたハゥリングの抑圧処理を制御するステップと、

前記入力信号に対して前記ゲインを用いたハゥリング抑圧処理を行ぅステップと、

を有するハウリング制御方法。