WO2005081577A1 - ハウリング検出方法及び装置、並びにこれを備えた音響装置 - Google Patents

ハウリング検出方法及び装置、並びにこれを備えた音響装置 Download PDF

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WO2005081577A1
WO2005081577A1 PCT/JP2005/002303 JP2005002303W WO2005081577A1 WO 2005081577 A1 WO2005081577 A1 WO 2005081577A1 JP 2005002303 W JP2005002303 W JP 2005002303W WO 2005081577 A1 WO2005081577 A1 WO 2005081577A1
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howling
level
signal
unit
determination
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Application number
PCT/JP2005/002303
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English (en)
French (fr)
Inventor
Takefumi Ura
Yoshiyuki Yoshizumi
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/02—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for preventing acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback

Definitions

  • the present invention relates to a howling detection device that automatically detects howling generated by acoustic coupling between a speaker and a microphone in an audio device having a microphone and a speaker, and to a howling detection method.
  • a feedback loop is formed by the sound reproduced by the loudspeaker wrapping around the microphone, and howling may occur.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a conventional howling detection device.
  • 1001 is a signal input terminal connected to a microphone or the like
  • 1002 is a band division processing unit that divides a time signal input to the signal input terminal into a plurality of frequency bands
  • 1003 is a band division processing unit.
  • a level calculation unit that calculates the absolute value of the time signal divided into frequency bands
  • 1004 is a peak value calculation unit that calculates the peak value of the absolute value for each frequency band
  • 1005 is whether or not howling occurs.
  • a howling determination unit 1006 performs a determination, and a signal output terminal 1006 outputs a howling detection result.
  • the time signal input to signal input terminal 1001 is divided into a plurality of frequency bands by band division processing section 1002.
  • the level calculator 1003 calculates the absolute value of each frequency band signal. This processing corresponds to the measurement of the frequency characteristic of the input signal that changes every moment.
  • the peak value calculation unit 1004 calculates the peak value of the absolute value output from the level calculation unit 1003, and the howling determination unit 1005 analyzes each peak value to determine whether or not howling has occurred. The result is output to signal output terminal 1006. [0006] As described above, even in the conventional howling detection apparatus, it is possible to automatically detect howling by focusing on the characteristics of the peaks and peaks that show a peak on the frequency axis.
  • Patent Document 1 JP-A-8-149593
  • the conventional howling detection device detects howling by referring to the peak value of the absolute value of each frequency band signal, and the howling detection accuracy depends on the level of the input signal. Therefore, for example, when a signal having a strong narrow band component such as a telephone ring tone or a siren is input, there is a problem that howling may be erroneously detected.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and has a howling detection device capable of detecting howling more accurately than in the past, an acoustic device including the same, and a howling. It is intended to provide a detection method.
  • a howling detection device of the present invention includes a frequency analysis unit that performs frequency analysis of a time signal, and a level calculation unit that calculates a level of a signal output from the frequency analysis unit.
  • a howling detection processing unit that analyzes the level calculated by the level calculation unit to determine whether or not a howling has occurred; and a time transition of the level calculated by the level calculation unit has periodicity.
  • a periodic signal detection processing unit for determining whether or not power is present, and howling for making a final determination on howling occurrence power based on the determination results of the howling detection processing unit and the periodic signal detection processing unit And a determination unit.
  • the howling detection device of the present invention reduces the erroneous detection of howling by judging and selecting whether the frequency band signal showing the level force s peak is a howling signal or a signal with a narrow band component. It is possible to detect howling more accurately than in the case of.
  • the howling detection processing section includes an average level calculation section that calculates an average value of levels for all frequency bands, and the level calculation section.
  • a level ratio calculator for calculating a level ratio which is a magnification difference between the calculated level and the average level calculated by the average level calculator, and a level ratio for analyzing the level ratio calculated by the level ratio calculator. It has a configuration including an analysis unit and a level ratio determination unit that determines whether or not howling occurs based on the analysis result of the level ratio analysis unit.
  • the howling detection device of the present invention refers to an average level over the entire frequency band and a level ratio that is a magnification difference between the levels of the respective frequency bands. It is also possible to stably detect howling.
  • the periodic signal detection processing section includes an envelope calculation section that calculates an envelope of the level calculated by the level calculation section, and the envelope calculation section.
  • the envelope calculated by the unit performs a force determination corresponding to any of the predetermined signal states.
  • the signal state determination unit, and the time transition force S periodicity of the envelope is determined based on the determination result of the signal state determination unit.
  • the present invention has a configuration including a periodicity determining unit that determines the force / no-force of the vehicle.
  • the howling detection device of the present invention determines whether or not the time shift of the level of each frequency band has periodicity, and selects howling, the strength of the narrowband component, and the signal. This reduces erroneous howling detection and makes it possible to detect howling more accurately than in the past.
  • the signal state determination unit may be configured such that the time transition of the envelope calculated by the envelope calculation unit is at least one of a rising edge of a signal, a signal period, and a non-signal period. It has a configuration for performing a force determination corresponding to any one or more signal states.
  • the howling detection device of the present invention determines whether or not the level time transition has periodicity by analyzing the rough shape of the level time transition in each frequency band. By selecting a signal having a strong narrow-band component and howling, erroneous detection of howling can be reduced, and howling can be detected more accurately than in the past.
  • the periodicity determination unit may include a signal section length between the latest time cycle of the time transition of the envelope calculated by the envelope calculation unit and the past time cycle, or Ratio of at least one section length among non-signal section lengths It has a configuration for performing comparison.
  • the howling detection device of the present invention determines whether or not the time shift of the level of each frequency band has periodicity, and selects howling and the strength of the narrowband component and the signal. This reduces erroneous howling detection and makes it possible to detect howling more accurately than in the past.
  • the level calculation section, the howling detection processing section, the periodic signal detection processing section, and the howling determination section perform processing on only a part of the frequency band. Is performed.
  • the howling detection device of the present invention can reduce the amount of calculation by performing processing only in the frequency band in which howling is expected to occur.
  • the acoustic device of the present invention has a configuration including a howling detecting device and a howling suppressing device.
  • the acoustic device of the present invention can detect and suppress howling more accurately than in the related art. It is possible to improve the gain of the amplifier which has been limited by the occurrence of howling.
  • the howling detection method of the present invention provides a frequency analysis step of performing frequency analysis of a time signal, a level calculation step (procedure) of calculating a level of a signal output from the frequency analysis step, and the level calculation
  • the howling detection method of the present invention reduces the erroneous detection of howling by judging and selecting whether the frequency band signal indicating the level force S peak is a howling signal or a signal having a narrow band component. It is possible to detect howling more accurately than in the case of.
  • the invention's effect As described above, according to the present invention, it is possible to reduce erroneous howling detection by selecting howling and a signal having a strong narrow-band component, and to detect howling more accurately than in the related art. It is possible to provide a possible howling detection device, an acoustic device including the same, and a howling detection method.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a conventional howling detection device.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a howling detection device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a waveform diagram showing an example of a temporal transition of a narrowband signal level according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an operation of signal rise detection processing of the signal state determination unit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an operation of a signal state determination unit according to Embodiment 1 of the present invention for detecting transition to a signal section;
  • FIG. 6 is a flowchart showing an operation of a signal section detection process of the signal state determination unit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an operation of non-signal section detection processing of the signal state determination unit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the periodicity determining unit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an acoustic device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a howling detection method according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of the howling detection device according to the first embodiment of the present invention.
  • a howling detection apparatus includes a signal input terminal 101 to which a signal is input by a microphone (not shown) and a signal input to the signal input terminal 101 into an analog signal and a digital signal.
  • AZD converter 102 for conversion
  • frequency analyzer 103 for analyzing the frequency of the time signal output from AZD converter 102
  • level calculator 104 for calculating the level of the signal output from frequency analyzer 103
  • level calculation The level calculated by the unit 104 is analyzed to determine whether or not the howling occurs.
  • the howling detection processing unit 105 and the force that the time transition of the level calculated by the level calculation unit 104 has a periodicity.
  • Signal processing unit 106 that determines whether or not howling occurs based on the determination results of howling detection processing unit 105 and periodic signal detection processing unit 106. It is provided with a howling determination section 107 for making a final determination, and a signal output terminal 108 for outputting a determination result in the howling determination section 107.
  • howling detection processing section 105 includes an average level calculating section 109 for calculating an average value of the level calculated by level calculating section 104 over the entire frequency band, and a level and average calculated by level calculating section 110.
  • a level ratio calculating section 110 for calculating a level ratio which is a magnification difference from the average level calculated by the level calculating section 109; a level ratio analyzing section 111 for analyzing the level ratio calculated by the level ratio calculating section 110; A level ratio determination unit 112 that determines whether or not howling occurs based on the analysis result of the ratio analysis unit 111 is provided.
  • the periodic signal detection processing unit 106 includes an envelope calculating unit 113 for calculating the envelope of the level calculated by the level calculating unit 104, and an envelope calculated by the envelope calculating unit 113.
  • the signal state determination unit 114 that performs a force determination corresponding to any of the predetermined signal states, and whether the time transition of the envelope has periodicity based on the determination result of the signal state determination unit 114.
  • a periodicity determination unit 115 for performing determination.
  • howling detection is performed independently and in parallel for each frequency.
  • the time signal input to the signal input terminal 101 is converted into a digital signal by an AZD converter 102, and then input to the frequency analysis unit 103.
  • a time-frequency transform such as a fast Fourier transform is used.
  • the level calculator 104 calculates the level for each of the plurality of frequencies output from the frequency analyzer 103.
  • the average level calculation unit 109 calculates the level average value for all frequency bands, and the level ratio calculation unit 110 calculates the level ratio, which is the magnification difference between each frequency level value and the level average value for all frequency bands.
  • the level ratio analyzer 111 compares the level ratio with a predetermined first howling detection threshold value, and if the level ratio at a certain frequency exceeds the first howling detection threshold value, increments the NO / ORING detection counter. I do. If the howling detection counter exceeds a predetermined second howling detection threshold, the level ratio determination unit 112 determines that no-ringing has occurred, and outputs the determination result to the howling determination unit 107. In addition, Howlin When the howling determination condition in the level ratio analysis unit 111 is not satisfied while incrementing the howling detection counter, the howling detection counter is reset.
  • FIG. 3 is a waveform diagram showing, as an example of the strength of a narrow-band component and a signal, a time transition of the level of a frequency band having a telephone ringtone.
  • narrow-band signals such as telephone ring tones and sirens, for example, have a rectangular wave shape and a periodic shape in the time direction as shown in Fig. 3.
  • the level changes.
  • the periodic signal detection processing unit 106 detects such a narrow band signal.
  • the interval between signal rises in the time direction is the period T of the level time transition
  • the signal section is tl
  • the non-signal section is t2.
  • the operation of the periodic signal detection processing unit 106 will be described with reference to FIG.
  • the envelope calculation unit 113 illustrates the respective frequency level values from the current processing frame output from the level calculation unit 104 to the processing frame before the past Na frame by! /, Na! /, And buffer. Then, the envelope of the transition of the level time is calculated by calculating the maximum value of each frequency level up to the previous Na frame before the current processing frame power.
  • the envelope calculated by the envelope calculation unit 113 is determined by the following three stages of signal states, (Step 1) signal rise, (Step 2) signal section, and (Step 3) non-signal It is determined which of the sections corresponds to.
  • the signal state to be determined changes sequentially and alternately each time the signal state is detected. This is equivalent to analyzing the rough shape of the level time transition. Next, the three-stage signal state determination processing will be described.
  • Signal rising detection consists of the following two stages of detection processing, (1) rising detection, and (2) transition detection to a signal section after rising detection.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the (1) rise detection processing.
  • 301 is an envelope first-order difference calculator
  • 302 is an envelope second-order difference calculator
  • 303 is a difference value comparator
  • 304 is a riser.
  • Reference numeral 305 denotes a rise detection counter updater.
  • the envelope first-order difference calculator 301 First difference value of the envelope is calculated by taking the difference of the envelope before the frame.
  • the envelope second-order difference calculator 302 calculates the second-order difference value of the envelope by taking the difference between the current and the first-order difference values one frame before.
  • the difference value comparator 303 compares the first-order difference value with a predetermined first rising detection threshold value, and compares the second-order difference value with a predetermined second rising detection threshold value. Is off, the first-order difference value exceeds the first rising detection threshold value, and the second-order difference value exceeds the second rising detection threshold value. Judgment is made, and the rising edge detection counter is incremented by the rising edge detection counter updating unit 305 at the same time that the Step 1 flag is turned on.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the operation of (2) the transition detection processing to the signal section, where 401 is a signal state determiner, 402 is a frame counter updater, 403 is a difference value comparator, and 404 is the first frame.
  • a counter comparator 405 is a first signal section detection / determination section, 406 is a second signal section detection / determination section, 407 is a reference level setting section, 408 is a frame counter initializing section, and 409 is a second frame counter.
  • the comparator 410 is a third signal section detection / determination unit.
  • the signal state determiner 401 determines whether the Stepl flag is On or Off. If the Stepl flag is On, the frame counter updater 402 starts incrementing the frame counter.
  • the difference value comparator 403 compares the second-order difference value of the envelope calculated by the envelope second-order difference calculator 302 with a threshold for detecting a shift to a predetermined signal section, and outputs the first frame counter.
  • the comparator 404 determines whether or not the frame counter when the second-order difference value falls below the threshold for detecting transition to the signal section is within a predetermined range.
  • the envelope is determined to be in a steady state, that is, to the signal section, and the first signal section detection determination
  • the Stepl flag is set to Off and the Step2 flag is set to On in the device 405, and the level of the envelope at that time is set in the reference level setting device 407 to the reference level used in the signal section detection process described later. Set as bell. If the frame counter is out of the predetermined range, it is determined that the signal interval has not been shifted to the signal interval, and the second signal interval detection / determination unit 406 turns off the Stepl flag and sets the rising edge detection counter. Reset. Further, the frame counter is reset by the frame counter initializing device 408.
  • the decision flag 410 turns off the Stepl flag and resets the rise detection counter and the frame counter.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the signal section detection processing.
  • 501 is a signal state determiner
  • 502 is an envelope comparator
  • 503 is a frame counter updater
  • 504 is a non-signal section detection determiner
  • 505 is A signal section length setting unit
  • 506 is a frame counter comparator
  • 507 is an all parameter initialization unit.
  • the signal section length is calculated by counting the number of processing frames in which the envelope fluctuates within a predetermined range around the reference level set by the reference level setting device 407.
  • the signal state determiner 501 determines whether the Step2 flag is On or Off.
  • the envelope comparator 502 compares whether the envelope is within a predetermined range centered on the reference level set by the reference level setting unit 407. If the envelope is within the predetermined range, the frame counter is incremented by the frame counter updater 503.If the envelope is out of the predetermined range, it is determined that the signal section has ended and the non-signal section has been shifted, The non-signal section detection / determination unit 504 sets the Step2 flag to Off and sets the Step3 flag to On.
  • the signal section length setting unit 505 sets the current frame counter value as the latest signal section length, and resets the frame counter.
  • the frame counter comparator 506 compares the frame counter with a predetermined threshold value. If the frame counter exceeds the threshold value, it is determined that the transition to the non-signal section has not been completed, and all parameters are determined. Set the Step2 flag and Step3 flag to Off in the initializer 507, reset the frame counter and the rise detection counter, and reset the latest and past signal section lengths and non-signal section lengths
  • FIG. 7 is a flow chart showing the operation of the non-signal section detection process, in which 601 is a signal state determiner, 602 is a frame counter updater, 603 is a frame counter comparator, and 604 is an all parameter initializing device. is there.
  • the non-signal section detection processing the number of processing frames until the next rising of the signal is detected while the Step 3 flag is on is counted.
  • the signal state determiner 601 determines whether the Step3 flag is On or Off. If the Step3 flag is On, the frame counter updater 602 starts incrementing the frame counter.
  • the frame counter comparator 603 compares the frame counter with a predetermined threshold value, and if the frame counter exceeds the threshold value, sets the Step2 flag and the Step3 flag to Off in all parameter initializing devices 604, Reset the frame counter and rising detection counter, and reset the latest and past signal section lengths and non-signal section lengths.
  • FIG. 8 is a flow chart showing the operation of the periodicity determination unit.
  • 701 is a signal state determiner
  • 702 is a non-signal section length setter
  • 703 is a signal / non-signal section length difference calculator
  • 704 is a rise detection counter.
  • Comparator 705 is a signal interval length difference comparator
  • 706 is a non-signal interval length difference comparator
  • 707 is a first periodicity determiner
  • 708 is a second periodicity determiner
  • 709 is a signal 'non-signal interval It is a long updater.
  • the periodicity determination unit 115 determines whether or not the time transition of the level has periodicity using the processing result of the signal state determination unit 114.
  • the signal state determiner 701 performs a force determination in which the Step 1 flag and the Step 3 flag are On. If the Step 1 flag is set to On while the Step 3 flag is On, the non-signal section length setting unit 702 sets the frame counter value at that time as the latest non-signal section length, resets the frame counter, and resets the Step 3 flag. To Off.
  • the signal 'non-signal section length difference calculator 703 calculates a difference between signal section lengths before the latest time cycle and one cycle before and between non-signal section lengths.
  • the rise detection counter comparator 704 compares the rise detection counter with a predetermined rise detection counter threshold
  • the signal section length difference comparator 705 compares the signal section length difference calculated by the signal and non-signal section length difference calculator 703 with the signal section length difference
  • a predetermined signal section length difference threshold value is compared
  • the non-signal section length difference comparator 706 compares the signal, the non-signal section length difference calculated by the non-signal section length difference calculator 703 with the predetermined non-signal section length.
  • the difference threshold value is compared.
  • the time of the level is determined by the first periodicity determiner 707. It is determined that the transition has periodicity, and if so, if it is, the second periodicity determiner 708 determines that the time transition of the level has periodicity, and that the determination result is obtained. Is output to the howling determination section 107.
  • the signal / non-signal section length updater 709 sets the latest signal section length and non-signal section length to the past signal section length and non-signal section length, thereby allowing the past signal section length and non-signal section length to be set. Update.
  • the ringing determination unit 107 determines that ringing has occurred in the howling detection processing unit 105, and if the periodic signal detection processing unit 106 does not determine that the time transition of the level has periodicity, howling occurs. It is determined to have occurred. If the periodic signal detection processing unit 106 determines that the time transition of the level has periodicity after it is determined that the ringing or ringing has occurred by the ringing detection processing unit 105, it is determined that howling is erroneously detected, and howling is detected. Judge as not occurring. The howling determination result of howling determination section 107 is output to signal output terminal 108.
  • the howling detection apparatus determines whether or not a frequency level is prominent compared to the level of another frequency, and determines whether the time transition of the level of each frequency is periodic.
  • level calculation section 104 howling detection processing section 105, periodic signal detection processing section 106, and howling determination section 107 is partially performed in a certain frequency band (for example, howling occurs. If it is applied only to the expected frequency band, it is possible to reduce the amount of calculation.
  • a certain frequency band for example, howling occurs. If it is applied only to the expected frequency band, it is possible to reduce the amount of calculation.
  • howling detection is described as being processed independently and in parallel for each frequency, but by adding the frequency signal converted by frequency analysis section 103 by a predetermined number of points.
  • a configuration may be adopted in which frequency banding is performed and processing is performed independently and in parallel for each frequency band.
  • the time signal input by the frequency analysis unit 103 is converted into a plurality of FIR (Finite Impulse Response) type bandpass filters, IIR (Infinite Impulse Response) type bandpass filters, or subband signals capable of reducing the amount of computation.
  • the signal may be divided into time signals of a plurality of frequency bands using signal processing, and the signals may be processed independently and in parallel for each frequency band.
  • the envelope calculation unit 113 calculates the envelope of the level time transition by calculating the maximum value of the level up to the current processing frame power and the previous Na frame. Force Current processing frame force The minimum value of the level up to the previous Na frame before may be calculated and used as the envelope of the level time transition.
  • the signal state determination unit 114 has been described as determining a force whose level time transition corresponds to any of the three signal states of a signal rising, a signal section, and a non-signal section.
  • a configuration may be adopted in which at least one or more signal states of a signal section and a non-signal section are determined.
  • the periodicity determination unit 115 has been described as determining periodicity by comparing signal section lengths and non-signal section lengths in the latest time cycle of the level time transition with the past time cycle.
  • the periodicity may be determined by comparing either one of the signal section lengths or the non-signal section lengths.
  • the acoustic device according to the present embodiment performs a microphone 801, a microphone amplifier 802 that amplifies a signal input to microphone 801, and a howling detection process for a signal output from microphone amplifier 802.
  • a howling detection device 803 similar to the howling detection device described in the first embodiment, a howling suppression device 804 for performing a howling suppression process based on a howling detection result of the howling detection device 803, and an output from the howling suppression device 804
  • the time signal input to the microphone 801 is amplified by the microphone amplifier 802 and then input to the howling detection device 803 and the knocking suppression device 804, respectively.
  • the output signal is amplified by the power amplifier 805 and then output by the speaker 806.
  • Howling is suppressed by reducing the gain of the frequency or frequency band in which is detected by using, for example, a notch filter, a band cut filter, or a parametric equalizer, or by multiplying by a multiplier of 1.0 or less. . If the howling detection device 803 determines that the howling has occurred and the howling suppression device 804 starts the ringing suppression process, then the howling detection device 803 determines that the level time transition has periodicity. The howling suppression device 804 restores the gain of the corresponding frequency or frequency band that was erroneously reduced.
  • the acoustic device can detect and suppress howling with higher accuracy than in the related art, and therefore can improve what is audible and jarring. In addition to this, there is an effect that the gain of the power amplifier 805, which has been limited by the occurrence of howling, can be improved.
  • the software to which the howling detection method according to the present embodiment is applied includes a frequency analysis procedure (step) 901 for performing frequency analysis of a time signal, and a level of a signal output from the frequency analysis procedure 901 is calculated.
  • Level calculation procedure 902 to perform howling detection processing procedure 903 for analyzing the level calculated in the level calculation procedure 902 to determine whether or not howling occurs, and time transition of the level calculated in the level calculation procedure 902.
  • a howling determination procedure 905 for making a final determination as to whether or not to perform the determination.
  • howling detection processing procedure 903 is performed by an average level calculation procedure 906 for calculating an average value of levels for all frequency bands, and a level calculated by level calculation procedure 902 and an average level calculation procedure 906.
  • the level ratio calculation procedure 907 for calculating the level ratio which is the magnification difference from the average level
  • the level ratio analysis procedure 908 Based on Howli And a level ratio determination procedure 909 for determining whether or not the power generation occurs.
  • the periodic signal detection processing procedure 904 includes an envelope calculation procedure 910 for calculating the envelope of the level calculated in the level calculation procedure 902, and an envelope calculated in the envelope calculation procedure 910. Based on the judgment results of the signal state judgment procedure 91 1 for performing a force judgment corresponding to any of the predetermined signal states and the signal state judgment procedure 911, whether or not the temporal transition of the envelope has periodicity And a periodicity determination procedure 912 for performing the determination.
  • the operation of the software to which the howling detection method according to the present embodiment is applied is the same as the operation of the howling detection device according to the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the software to which the howling detection method according to the present embodiment is applied determines whether or not the frequency level is more prominent than the levels of other frequencies, and also determines whether the input signal is Judgment is made as to whether or not the time transition of the level for each frequency has periodicity, and howling and signals with strong narrow-band components are selected to reduce erroneous howling detection. Can be detected.
  • the howling detection device and the howling detection method according to the present invention reduce erroneous howling detection by selecting howling and a signal having a narrow band component, and detect howling more accurately than in the past. It has an effect and can be applied to various acoustic devices having a microphone and a speaker.

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Abstract

　ハウリングと狭帯域成分の強い信号を選別し、より精度の高いハウリング検出を可能とするハウリング検出装置を提供する。 　時間信号の周波数分析を行う周波数分析部１０３と、周波数分析部１０３から出力される信号のレベルを算出するレベル算出部１０４と、レベル算出部１０４で算出されたレベルを分析してハウリング発生か否かの判定を行うハウリング検出処理部１０５と、レベル算出部１０４で算出されたレベルの時間推移が周期性を有しているか否かの判定を行う周期性信号検出処理部１０６と、ハウリング検出処理部１０５と周期性信号検出処理部１０６の判定結果に基づき、ハウリング発生か否かの最終判定を行うハウリング判定部１０７とを備え、ハウリングと狭帯域成分の強い信号を選別することにより、ハウリングの誤検出を低減し、従来と比較して精度良くハウリングを検出することが可能となる。

Description

明 細 書
ハウリング検出方法及び装置、並びにこれを備えた音響装置
技術分野
[0001] 本発明は、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自動的に検出するハウリング検出装置 と、ハウリング検出方法とに関するものである。
背景技術
[0002] マイクロホンとスピーカを組み合わせた音響装置では、スピーカ力 再生された音 がマイクロホンに回り込むことによりフィードバックループが形成され、ハウリングが発 生する場合がある。
[0003] 従来のハウリングを検出する装置として、入力信号の周波数成分を分析し、レベル 力 Sピークを示す帯域をハウリング発生帯域として検出するものが知られている（例え ば、特許文献 1参照)。図 1を用いて従来のハウリング検出装置について説明する。
[0004] 図 1は従来のハウリング検出装置の構成例を示すブロック図である。図 1において、 1001はマイクロホン等に接続される信号入力端子、 1002は信号入力端子に入力さ れた時間信号を複数の周波数帯域に分割する帯域分割処理部、 1003は帯域分割 処理部で複数の周波数帯域に分割された時間信号の絶対値を算出するレベル算出 部、 1004は各周波数帯域毎に絶対値のピーク値を算出するピーク値算出部、 100 5はハウリングが発生しているか否かの判定を行うハウリング判定部、 1006はハウリン グ検出結果を出力する信号出力端子である。
[0005] 次に、前記従来のハウリング検出装置の動作について説明する。信号入力端子 10 01に入力された時間信号は、帯域分割処理部 1002で複数の周波数帯域に分割さ れる。レベル算出部 1003では、各周波数帯域信号の絶対値を算出する。この処理 は、時々刻々変化する入力信号の周波数特性の測定に相当する。ピーク値算出部 1 004では、レベル算出部 1003から出力された絶対値のピーク値を算出し、ハウリン グ判定部 1005では、各ピーク値を分析することによりハウリング発生有無の判定を行 い、判定結果を信号出力端子 1006に出力する。 [0006] 以上のように、前記従来のハウリング検出装置でも、周波数軸上でピークを示すノ、 ゥリングの特徴に着目することにより、ハウリングの検出を自動的に行うことは可能で めつに。
特許文献 1：特開平 8—149593号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] し力しながら、前記従来のハウリング検出装置では、各周波数帯域信号の絶対値 のピーク値を参照してハウリングの検出を行っており、ハウリング検出精度が入力信 号のレベルに依存するため、例えば電話の着信音やサイレンと 、つた狭帯域成分の 強い信号が入力された場合、ハウリングの誤検出を引き起こす可能性があるという課 題を有していた。
[0008] 本発明は、前記従来の課題を解決するためになされたもので、従来と比較して精度 良くハウリングを検出することが可能なハウリング検出装置、これを備えた音響装置、 及び、ハウリング検出方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] 前記従来の課題を解決するために、本発明のハウリング検出装置は、時間信号の 周波数分析を行う周波数分析部と、前記周波数分析部から出力される信号のレベル を算出するレベル算出部と、前記レベル算出部で算出されたレベルを分析してハウリ ング発生か否かの判定を行うハウリング検出処理部と、前記レベル算出部で算出さ れたレベルの時間推移が周期性を有しているカゝ否カゝの判定を行う周期性信号検出 処理部と、前記ハウリング検出処理部と前記周期性信号検出処理部の判定結果に 基づき、ハウリング発生カゝ否かの最終判定を行うハウリング判定部とを備えた構成を 有するものである。
[0010] 本構成により、本発明のハウリング検出装置は、レベル力 sピークを示す周波数帯域 信号がハウリングか狭帯域成分の強い信号かを判定し選別することでハウリングの誤 検出を低減し、従来と比較して精度良くハウリングを検出することが可能となる。
[0011] また、本発明のハウリング検出装置は、前記ハウリング検出処理部は、全周波数帯 域に対するレベルの平均値を算出する平均レベル算出部と、前記レベル算出部で 算出されたレベルと前記平均レベル算出部で算出された平均レベルとの倍率差であ るレベル比を算出するレベル比算出部と、前記レベル比算出部で算出されたレベル 比を分析するレベル比分析部と、前記レベル比分析部の分析結果に基づき、ハウリ ング発生カゝ否かの判定を行うレベル比判定部とを備えた構成を有するものである。
[0012] 本構成により、本発明のハウリング検出装置は、全周波数帯域に対する平均レべ ルと各周波数帯域のレベルの倍率差であるレベル比を参照することで、暗騒音が存 在する場合にも安定してハウリングを検出することが可能となる。
[0013] また、本発明のハウリング検出装置は、前記周期性信号検出処理部は、前記レべ ル算出部で算出されたレベルの包絡線を算出する包絡線算出部と、前記包絡線算 出部で算出された包絡線が、予め定めた信号状態の何れに該当する力判定を行う 信号状態判定部と、前記信号状態判定部の判定結果に基づき、包絡線の時間推移 力 S周期性を有している力否力の判定を行う周期性判定部とを備えた構成を有するも のである。
[0014] 本構成により、本発明のハウリング検出装置は、各周波数帯域のレベルの時間推 移が周期性を有するか否かを判定し、ハウリングと狭帯域成分の強 、信号を選別す ることでハウリングの誤検出を低減し、従来と比較して精度良くハウリングを検出する ことが可能となる。
[0015] また、本発明のハウリング検出装置は、前記信号状態判定部は、前記包絡線算出 部で算出された包絡線の時間推移が、信号の立ち上がり或いは信号区間或いは非 信号区間のうち、少なくとも 1つ以上の何れの信号状態に該当する力判定を行う構成 を有するものである。
[0016] 本構成により、本発明のハウリング検出装置は、各周波数帯域のレベルの時間推 移の大まかな形状を分析することで、レベルの時間推移が周期性を有するカゝ否かを 判定し、ハウリングと狭帯域成分の強い信号を選別することでハウリングの誤検出を 低減し、従来と比較して精度良くハウリングを検出することが可能となる。
[0017] また、本発明のハウリング検出装置は、前記周期性判定部は、前記包絡線算出部 で算出された包絡線の時間推移の最新の時間周期と過去の時間周期における信号 区間長同士或いは非信号区間長同士のうち、少なくとも 1つ以上の区間長同士の比 較を行う構成を有するものである。
[0018] 本構成により、本発明のハウリング検出装置は、各周波数帯域のレベルの時間推 移が周期性を有するか否かを判定し、ハウリングと狭帯域成分の強 、信号を選別す ることでハウリングの誤検出を低減し、従来と比較して精度良くハウリングを検出する ことが可能となる。
[0019] また、本発明のハウリング検出装置は、前記レベル算出部、前記ハウリング検出処 理部、前記周期性信号検出処理部、及び前記ハウリング判定部は、一部の周波数 帯域に対してのみ処理を行う構成を有するものである。
[0020] 本構成により、本発明のハウリング検出装置は、ハウリングの発生が予想される周 波数帯域のみに限定して処理を行うことにより、演算量を削減することが可能となる。
[0021] また、本発明の音響装置は、ハウリング検出装置とハウリング抑圧装置を備えた構 成を有するものである。
[0022] 本構成により、本発明の音響装置は、従来と比較してハウリングを精度良く検出し 抑圧することができるので、聴感上耳障りであったものを改善することができるのにカロ え、ハウリングの発生によって制限されていたアンプの利得を向上することが可能とな る。
[0023] また、本発明のハウリング検出方法は、時間信号の周波数分析を行う周波数分析 ステップと、前記周波数分析ステップから出力される信号のレベルを算出するレベル 算出ステップ (手順)と、前記レベル算出ステップで算出されたレベルを分析してハウ リング発生カゝ否かの判定を行うハウリング検出処理ステップと、前記レベル算出ステツ プで算出されたレベルの時間推移が周期性を有している力否力の判定を行う周期性 信号検出処理ステップと、前記ハウリング検出処理ステップと前記周期性信号検出 処理ステップの判定結果に基づき、ハウリング発生力否かの最終判定を行うハウリン グ判定ステップとを備えた構成を有するものである。
[0024] 本構成により、本発明のハウリング検出方法は、レベル力 Sピークを示す周波数帯域 信号がハウリングか狭帯域成分の強い信号かを判定し選別することでハウリングの誤 検出を低減し、従来と比較して精度良くハウリングを検出することが可能となる。 発明の効果 [0025] 以上説明したように、本発明によれば、ハウリングと狭帯域成分の強い信号を選別 することでハウリングの誤検出を低減し、従来と比較して精度良くハウリングを検出す ることが可能なハウリング検出装置、これを備えた音響装置、及び、ハウリング検出方 法を提供することができる。
[0026] 本発明の上記目的および利点は、図面を参照して説明される以下の実施の形態に よって、より一層明らかになるであろう。
図面の簡単な説明
[0027] [図 1]従来のハウリング検出装置の構成を示すブロック図
[図 2]本発明の実施の形態 1に係るハウリング検出装置の構成を示すブロック図
[図 3]本発明の実施の形態 1に係る狭帯域信号レベルの時間推移の一例を示す波 形図
[図 4]本発明の実施の形態 1に係る信号状態判定部の信号の立ち上がり検出処理の 動作を示すフロー図
[図 5]本発明の実施の形態 1に係る信号状態判定部の信号区間への移行検出処理 の動作を示すフロー図
[図 6]本発明の実施の形態 1に係る信号状態判定部の信号区間検出処理の動作を 示すフロー図
[図 7]本発明の実施の形態 1に係る信号状態判定部の非信号区間検出処理の動作 を示すフロー図
[図 8]本発明の実施の形態 1に係る周期性判定部の動作を示すフロー図
[図 9]本発明の実施の形態 2に係る音響装置の構成を示すブロック図
[図 10]本発明の実施の形態 3に係るハウリング検出方法の構成を示すブロック図 符号の説明
[0028] 101 · · ·信号入力端子
102 · "AZDコンバータ
103 · · ·周波数分析部
104 · · ·レベル算出部
105 · · ·ハウリング検出処理部 106· ，周期性信号検出処理部
107· •ハウリング判定部
108· •信号出力端子
109· •平均レベル算出部
110· 'レベル比算出部
111· 'レベル比分析部
112· 'レベル比判定部
113· •包絡線算出部
114· •信号状態判定部
115· •周期性判定部
301· ，包絡線 1階差分演算器
302· ，包絡線 2階差分演算器
303· •差分値比較器
304· •立ち上がり検出判定器
305· '立ち上がり検出カウンタ更新器
401· •信号状態判定器
402· •フレームカウンタ更新器
403· •差分値比較器
404· '第 1のフレームカウンタ比較器
405· '第 1の信号区間検出判定器
406· •第 2の信号区間検出判定器
407· '基準レベル設定器
408· 'フレームカウンタ初期ィ匕器
409· •第 2のフレームカウンタ比較器
410· •第 3の信号区間検出判定器
501· •信号状態判定器
502· •包絡線比較器
503· •フレームカウンタ更新器 504· •非信号区間検出判定器
505· •信号区間長設定器
506· 'フレームカウンタ比較器
507· •全パラメータ初期化器
601· •信号状態判定器
602· •フレームカウンタ更新器
603· 'フレームカウンタ比較器
604· •全パラメータ初期化器
701· •信号状態判定器
702· •非信号区間長設定器
703· •信号 ·非信号区間長差分演算器
704· '立ち上がり検出カウンタ比較器
705· •信号区間長差分比較器
706· •非信号区間長差分比較器
707· '第 1の周期性判定器
708· '第 2の周期性判定器
709· •信号 ·非信号区間長更新器
801· •マイクロホン
802· •マイクアンプ
803· 'ハウリング検出装置
804· 'ハウリング抑圧装置
805· •ノ ヮ一アンプ
806· 'スピーカ
901· •周波数分析手段
902· 'レベル算出手段
903· 'ハウリング検出処理手段
904· •周期性信号検出処理手段
905· •ハウリング判定手段 906· ·•平均レベル算出手段
907· · 'レベル比算出手段
908· · •レベル比分析手段
909· · •レベル比判定手段
910· · •包絡線算出手順
911 · · •信号状態判定手順
912· · •周期性判定手順
1001 · • · 号入力端子
1002· · ·帯域分割処理部
1003· · ·レベル算出部
1004· · ·ピーク値算出部
1005· · ·ハウリング判定部
1006· · ·信号出力端子
発明を実施するための最良の形態
[0029] 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
[0030] (実施の形態 1)
図 2は、本発明の実施の形態 1に係るハウリング検出装置のブロック図である。図 2 において、本実施の形態に係るハウリング検出装置は、図示していないマイクロホン 等力も信号が入力される信号入力端子 101と、信号入力端子 101に入力された信号 をアナログ信号力もディジタル信号へ AZD変換する AZDコンバータ 102と、 AZD コンバータ 102から出力される時間信号の周波数分析を行う周波数分析部 103と、 周波数分析部 103から出力される信号のレベルを算出するレベル算出部 104と、レ ベル算出部 104で算出されたレベルを分析してハウリング発生カゝ否かの判定を行う ハウリング検出処理部 105と、レベル算出部 104で算出されたレベルの時間推移が 周期性を有している力否かの判定を行う周期性信号検出処理部 106と、ハウリング検 出処理部 105と周期性信号検出処理部 106の判定結果に基づき、ハウリング発生か 否かの最終判定を行うハウリング判定部 107と、ハウリング判定部 107における判定 結果を出力する信号出力端子 108とを備えて 、る。 [0031] また、ハウリング検出処理部 105は、レベル算出部 104で算出されたレベルの全周 波数帯域に対する平均値を算出する平均レベル算出部 109と、レベル算出部 110 で算出されたレベルと平均レベル算出部 109で算出された平均レベルとの倍率差で あるレベル比を算出するレベル比算出部 110と、レベル比算出部 110で算出された レベル比を分析するレベル比分析部 111と、レベル比分析部 111の分析結果に基 づき、ハウリング発生力否かの判定を行うレベル比判定部 112とを備えている。
[0032] また、周期性信号検出処理部 106は、レベル算出部 104で算出されたレベルの包 絡線を算出する包絡線算出部 113と、包絡線算出部 113で算出された包絡線が、予 め定めた信号状態の何れに該当する力判定を行う信号状態判定部 114と、信号状 態判定部 114の判定結果に基づき、包絡線の時間推移が周期性を有しているか否 力の判定を行う周期性判定部 115とを備えている。
[0033] 次に、本実施の形態に係るハウリング検出装置の動作について説明する。なお、以 下の説明においてハウリング検出は各周波数毎独立且つ並列に処理されるものとす る。
[0034] 図示していないマイクロホン等力も信号入力端子 101へ入力された時間信号は、 A ZDコンバータ 102によりアナログ信号力もディジタル信号に変換された後、周波数 分析部 103に入力され、複数の周波数信号へ分割される。周波数分析部 103で用 いられる分割方法としては、高速フーリエ変換等の時間 周波数変換を用いる。レべ ル算出部 104では、周波数分析部 103から出力された複数の周波数毎のレベルを 算出する。
[0035] 次に、ハウリング検出処理部 105の動作について説明する。平均レベル算出部 10 9では全周波数帯域に対するレベル平均値を算出し、レベル比算出部 110では各 周波数レベル値と全周波数帯域に対するレベル平均値との倍率差であるレベル比 を算出する。レベル比分析部 111ではレベル比と予め定めた第 1のハウリング検出用 閾値との比較を行い、ある周波数におけるレベル比が第 1のハウリング検出用閾値を 超えた場合、ノ、ゥリング検出カウンタをインクリメントする。もしハウリング検出カウンタ が予め定めた第 2のハウリング検出用閾値を超えた場合、レベル比判定部 112でノヽ ゥリング発生と判定し、判定結果をハウリング判定部 107へ出力する。なお、ハウリン グ検出カウンタをインクリメント中にレベル比分析部 111におけるハウリング判定条件 を満たさなくなった場合には、ハウリング検出カウンタをリセットさせる。
[0036] 次に、周期性信号検出処理部 106の動作について説明する。図 3は、狭帯域成分 の強 、信号の一例として、電話の着信音のある周波数帯域のレベルの時間推移を 示した波形図である。ハウリングは発生すると時間と共にレベルが増大していくのに 対し、例えば電話の着信音やサイレン等の狭帯域信号は、図 3に示すように時間方 向に対して概ね矩形波状に且つ周期的にレベルが推移していく。周期性信号検出 処理部 106では、このような狭帯域信号の検出を行う。ここで図 3に示すように、時間 方向に対する信号の立ち上がりと立ち上がりの間隔をレベル時間推移の周期 Tとし、 信号区間を tl、非信号区間を t2とする。以下、図 3を参照しながら周期性信号検出 処理部 106の動作について説明する。
[0037] 包絡線算出部 113では、レベル算出部 104から出力される現在の処理フレームか ら過去 Naフレーム前の処理フレームまでの各周波数レベル値を図示して!/、な!/、バッ ファに保持しておき、現在の処理フレーム力も過去 Naフレーム前までの間の各周波 数レベルの最大値を算出することにより、レベル時間推移の包絡線を算出する。信 号状態判定部 114では、包絡線算出部 113で算出された包絡線が、予め定めた次 の 3段階の信号状態、（Stepl)信号の立ち上がり、（Step2)信号区間、（Step3)非 信号区間、の何れに該当するか判定を行う。判定対象となる信号状態は、信号状態 が検出される毎に順番に且つ交互に遷移していく。このことは、レベル時間推移の大 まかな形状を分析することに相当する。次に、前記 3段階の各信号状態判定処理に ついて説明する。
[0038] (Stepl)信号の立ち上がり検出
信号の立ち上がり検出は、次の 2段階の検出処理、（1)立ち上がり検出、（2)立ち 上がり検出後の信号区間への移行検出、から構成される。
[0039] まず、（1)立ち上がり検出処理の動作について説明する。図 4は、（1)立ち上がり検 出処理の動作を示すフロー図であり、 301は包絡線 1階差分演算器、 302は包絡線 2階差分演算器、 303は差分値比較器、 304は立ち上がり検出判定器、 305は立ち 上がり検出カウンタ更新器である。包絡線 1階差分演算器 301では、現在と Nbフレ ーム前の包絡線の差分をとることにより包絡線の 1階差分値を算出する。包絡線 2階 差分演算器 302では、現在と 1フレーム前の 1階差分値の差分をとることにより包絡 線の 2階差分値を算出する。差分値比較器 303では、前記 1階差分値と予め定めた 第 1の立ち上がり検出用閾値、及び前記 2階差分値と予め定めた第 2の立ち上がり検 出用閾値の比較をそれぞれ行い、 Steplフラグが Offの状態で前記 1階差分値が第 1の立ち上がり検出用閾値を超え、且つ前記 2階差分値が第 2の立ち上がり検出用 閾値を超えた場合、立ち上がり検出判定器 304で信号の立ち上がりと判定し、 Step 1フラグを Onにすると同時に、立ち上がり検出カウンタ更新器 305で立ち上がり検出 カウンタをインクリメントする。
[0040] 次に、（2)立ち上がり検出後の信号区間への移行検出処理の動作について説明 する。図 5は、（2)信号区間への移行検出処理の動作を示すフロー図であり、 401は 信号状態判定器、 402はフレームカウンタ更新器、 403は差分値比較器、 404は第 1のフレームカウンタ比較器、 405は第 1の信号区間検出判定器、 406は第 2の信号 区間検出判定器、 407は基準レベル設定器、 408はフレームカウンタ初期ィ匕器、 40 9は第 2のフレームカウンタ比較器、 410は第 3の信号区間検出判定器である。 (1) 立ち上がり検出処理の立ち上がり検出判定器 304で信号の立ち上がりと判定された 後、図 3に示すようにレベルの時間推移が定常状態、すなわち信号区間へ移行する か否かを判定する処理が（2)信号区間への移行検出処理である。
[0041] 信号状態判定器 401では Steplフラグが Onか Offか判定を行う。 Steplフラグが O nの場合、フレームカウンタ更新器 402でフレームカウンタのインクリメントを開始する 。差分値比較器 403では、包絡線 2階差分演算器 302で算出された包絡線の 2階差 分値と予め定めた信号区間への移行検出用閾値の比較を行い、第 1のフレームカウ ンタ比較器 404では、 2階差分値が信号区間への移行検出用閾値を下回った時の フレームカウンタが所定の範囲内であるか否か判定を行う。第 1のフレームカウンタ比 較器 404の判定の結果、もしフレームカウンタが所定の範囲内である場合、包絡線 は定常状態、すなわち信号区間へ移行したものと判定し、第 1の信号区間検出判定 器 405で Steplフラグを Offにすると共に Step2フラグを Onにし、基準レベル設定器 407で、その時点の包絡線のレベルを、後述する信号区間検出処理で用いる基準レ ベルとして設定する。また、もしフレームカウンタが所定の範囲外である場合、信号区 間へは移行しな力つたものと判定し、第 2の信号区間検出判定器 406で Steplフラグ を Offにすると共に立ち上がり検出カウンタをリセットする。また、フレームカウンタ初 期ィ匕器 408でフレームカウンタをリセットする。 2階差分値が信号区間への移行検出 用閾値を下回らない間にフレームカウンタが所定の範囲外になつた場合、信号区間 へは移行しな力つたものと判定し、第 3の信号区間検出判定器 410で Steplフラグを Offにし、立ち上がり検出カウンタ及びフレームカウンタをリセットする。
[0042] (Step2)信号区間検出
図 6は、信号区間検出処理の動作を示すフロー図であり、 501は信号状態判定器 、 502は包絡線比較器、 503はフレームカウンタ更新器、 504は非信号区間検出判 定器、 505は信号区間長設定器、 506はフレームカウンタ比較器、 507は全パラメ一 タ初期化器である。信号区間検出処理では、包絡線が基準レベル設定器 407で設 定した基準レベルを中心に所定の範囲内で変動している処理フレーム数をカウント することにより、信号区間長を算出する。
[0043] 信号状態判定器 501では Step2フラグが Onか Offか判定を行う。 Step2フラグが O nの場合、包絡線比較器 502で包絡線が基準レベル設定器 407で設定した基準レ ベルを中心とした所定の範囲内であるか比較を行う。包絡線が所定の範囲内である 場合はフレームカウンタ更新器 503でフレームカウンタをインクリメントし、もし所定の 範囲外となった場合は、信号区間が終了し非信号区間へ移行したものと判定し、非 信号区間検出判定器 504で Step2フラグを Offにすると共に Step3フラグを Onにす る。また、信号区間長設定器 505で、その時点のフレームカウンタ値を最新の信号区 間長として設定し、フレームカウンタをリセットする。フレームカウンタ比較器 506では フレームカウンタと予め定めた所定の閾値との比較を行い、もしフレームカウンタが閾 値を超えた場合、非信号区間へは移行しなカゝつたものと判定し、全パラメータ初期化 器 507で Step2フラグ及び Step3フラグを Offにし、フレームカウンタ及び立ち上がり 検出カウンタをリセットし、最新及び過去の信号区間長と非信号区間長をリセットする
[0044] (Step3)非信号区間検出 図 7は、非信号区間検出処理の動作を示すフロー図であり、 601は信号状態判定 器、 602はフレームカウンタ更新器、 603はフレームカウンタ比較器、 604は全パラメ ータ初期ィ匕器である。非信号区間検出処理では、 Step3フラグが Onになっている状 態で次に信号の立ち上がりが検出されるまでの間の処理フレーム数をカウントする。
[0045] 信号状態判定器 601では Step3フラグが Onか Offか判定を行う。 Step3フラグが O nの場合、フレームカウンタ更新器 602でフレームカウンタのインクリメントを開始する 。フレームカウンタ比較器 603ではフレームカウンタと予め定めた所定の閾値との比 較を行い、もしフレームカウンタが閾値を超えた場合、全パラメータ初期ィ匕器 604で S tep2フラグ及び Step3フラグを Offにし、フレームカウンタ及び立ち上がり検出カウン タをリセットし、最新及び過去の信号区間長と非信号区間長をリセットする。
[0046] 次に、周期性判定部 115の動作について説明する。図 8は、周期性判定部の動作 を示すフロー図であり、 701は信号状態判定器、 702は非信号区間長設定器、 703 は信号，非信号区間長差分演算器、 704は立ち上がり検出カウンタ比較器、 705は 信号区間長差分比較器、 706は非信号区間長差分比較器、 707は第 1の周期性判 定器、 708は第 2の周期性判定器、 709は信号'非信号区間長更新器である。周期 性判定部 115では、信号状態判定部 114の処理結果を用いて、レベルの時間推移 が周期性を有するか否かを判定する。
[0047] 信号状態判定器 701では、 Step 1フラグ及び Step3フラグが Onである力判定を行 う。 Step3フラグが Onの状態で Step 1フラグ力Onとなった場合、非信号区間長設定 器 702ではその時点のフレームカウンタ値を最新の非信号区間長として設定し、フレ ームカウンタをリセットすると共に Step3フラグを Offにする。信号 '非信号区間長差 分演算器 703では、最新の時間周期と 1周期前の信号区間長同士及び非信号区間 長同士の差分を演算する。立ち上がり検出カウンタ比較器 704では立ち上がり検出 カウンタと予め定めた立ち上がり検出カウンタ閾値の比較を行い、信号区間長差分 比較器 705では信号，非信号区間長差分演算器 703で算出された信号区間長差分 と予め定めた信号区間長差分閾値の比較を行い、非信号区間長差分比較器 706で は信号，非信号区間長差分演算器 703で算出された非信号区間長差分と予め定め た非信号区間長差分閾値の比較を行う。もし立ち上がり検出カウンタが立ち上がり検 出カウンタ閾値を超え、且つ信号区間長差分が信号区間長差分閾値以下で、且つ 非信号区間長差分が非信号区間長差分閾値以下である場合、第 1の周期性判定器 707でレベルの時間推移は周期性を有して 、ると判定し、もしそうでな 、場合は第 2 の周期性判定器 708でレベルの時間推移は周期性を有して 、な 、と判定し、判定 結果をハウリング判定部 107へ出力する。信号，非信号区間長更新器 709では、最 新の信号区間長及び非信号区間長を過去の信号区間長及び非信号区間長へ設定 することで、過去の信号区間長及び非信号区間長を更新する。
[0048] ノ、ゥリング判定部 107では、ハウリング検出処理部 105でノヽゥリング発生と判定され 、且つ周期性信号検出処理部 106でレベルの時間推移が周期性を有すると判定さ れない場合にハウリング発生と判定する。もしノ、ゥリング検出処理部 105でノ、ゥリング 発生と判定された後に、周期性信号検出処理部 106でレベルの時間推移が周期性 を有すると判定された場合はハウリング誤検出と判断し、ハウリング未発生と判定する 。ハウリング判定部 107のハウリング判定結果は、信号出力端子 108へ出力される。
[0049] 以上のように、本実施の形態に係るハウリング検出装置は、周波数のレベルが他の 周波数のレベルに比べて突出しているか否力判定を行うと共に、各周波数のレベル の時間推移が周期性を有する力否力判定を行い、ハウリングと狭帯域成分の強い信 号を選別することでハウリングの誤検出を低減し、従来と比較して精度良くハウリング を検出することが可能となる。
[0050] また、本実施の形態において、レベル算出部 104、ハウリング検出処理部 105、周 期性信号検出処理部 106、ハウリング判定部 107の処理を一部の周波数帯域 (例え ば、ハウリング発生が予想される周波数帯域等)のみに限定して施すようにすれば、 演算量を削減することが可能となる。
[0051] なお、本実施の形態において、ハウリング検出は各周波数毎独立且つ並列に処理 されるものとして説明したが、周波数分析部 103で変換した周波数信号をある定めた ポイント数ずつ加算することで周波数バンドィ匕を行 、、各周波数バンド毎独立且つ並 列に処理する構成にしてもよい。また、周波数分析部 103で入力された時間信号を 複数の FIR (Finite Impulse Response)型バンドパスフィルタや IIR(Infinite Im pulse Response)型バンドパスフィルタ、または演算量を削減可能なサブバンド信 号処理を用いて複数の周波数帯域の時間信号に分割し、各周波数帯域毎独立且 つ並列に処理する構成にしてもよい。
[0052] また、包絡線算出部 113は、現在の処理フレーム力 過去 Naフレーム前までの間 のレベルの最大値を算出することにより、レベル時間推移の包絡線を算出するものと して説明した力 現在の処理フレーム力 過去 Naフレーム前までの間のレベルの最 小値を算出し、レベル時間推移の包絡線とする構成にしてもよい。
[0053] また、信号状態判定部 114は、レベル時間推移が信号の立ち上がり、信号区間、 非信号区間の 3段階の信号状態の何れに該当する力判定するものとして説明したが 、信号の立ち上がり、信号区間、非信号区間のうち、少なくとも 1つ以上の信号状態 を判定する構成にしてもよい。
[0054] また、周期性判定部 115は、レベル時間推移の最新の時間周期と過去の時間周期 における信号区間長同士及び非信号区間長同士を比較して周期性を判定するもの として説明したが、信号区間長同士或いは非信号区間長同士のうち、どちらか一方 の比較により周期性を判定する構成にしてもよい。
[0055] (実施の形態 2)
まず、本発明の実施の形態 2に係る音響装置の構成について説明する。図 9にお いて、本実施の形態に係る音響装置はマイクロホン 801と、マイクロホン 801に入力さ れる信号を増幅するマイクアンプ 802と、マイクアンプ 802から出力される信号に対し てハウリングの検出処理を行う実施の形態 1で説明したハウリング検出装置と同様な ハウリング検出装置 803と、ハウリング検出装置 803のハウリング検出結果に基づい てハウリングの抑圧処理を行うハウリング抑圧装置 804と、ハウリング抑圧装置 804か ら出力される信号を増幅するパワーアンプ 805と、パワーアンプ 805から出力される 信号に基づ 、て音を出力するスピーカ 806とを備えて 、る。
[0056] 次に、本実施の形態に係る音響装置の動作について説明する。マイクロホン 801 へ入力された時間信号は、マイクアンプ 802により増幅された後にハウリング検出装 置 803及びノヽゥリング抑圧装置 804へそれぞれ入力される。ハウリング抑圧装置 804 力 出力される信号は、パワーアンプ 805により増幅された後にスピーカ 806によつ て出力される。 [0057] スピーカ 806力ら 1. 0以上のゲインを有する音が再びマイクロホン 801へ入力され てハウリングが発生した場合、ハウリング検出装置 803ではハウリングの検出を自動 的に行い、ハウリング抑圧装置 804ではハウリングが検出された周波数又は周波数 帯域のゲインを、例えばノッチフィルタ又はバンドカットフィルタ又はパラメトリックィコ ライザを用いたり、或いは 1. 0以下の乗数を乗じることで低減することにより、ハウリン グの抑圧を行う。もしハウリング検出装置 803でー且ハウリング発生と判定されてハウ リング抑圧装置 804でノ、ゥリング抑圧処理が開始された後に、ハウリング検出装置 80 3でレベル時間推移が周期性を有すると判断された場合、ハウリング抑圧装置 804で は誤って低減させた該当する周波数又は周波数帯域のゲインを復帰させる。
[0058] 以上のように、本実施の形態に係る音響装置は、従来と比較して精度良くハウリン グを検出し抑圧することができるので、聴感上耳障りであったものを改善することがで きるのに加え、ハウリングの発生によって制限されていたパワーアンプ 805の利得を 向上することが可能になるという効果を有する。
[0059] (実施の形態 3)
本発明の実施の形態 3に係るハウリング検出方法を適用したソフトウェアの構成に ついて説明する。図 10において、本実施の形態に係るハウリング検出方法を適用し たソフトゥ アは、時間信号の周波数分析を行う周波数分析手順 (ステップ) 901と、 周波数分析手順 901から出力される信号のレベルを算出するレベル算出手順 902と 、レベル算出手順 902で算出されたレベルを分析してハウリング発生カゝ否かの判定 を行うハウリング検出処理手順 903と、レベル算出手順 902で算出されたレベルの時 間推移が周期性を有しているカゝ否カゝの判定を行う周期性信号検出処理手順 904と、 ノ、ゥリング検出処理手順 903と周期性信号検出処理手順 904の判定結果に基づき、 ハウリング発生力否かの最終判定を行うハウリング判定手順 905とを備えている。
[0060] また、ハウリング検出処理手順 903は、全周波数帯域に対するレベルの平均値を 算出する平均レベル算出手順 906と、レベル算出手順 902で算出されたレベルと平 均レベル算出手順 906で算出された平均レベルとの倍率差であるレベル比を算出 するレベル比算出手順 907と、レベル比算出手順 907で算出されたレベル比を分析 するレベル比分析手順 908と、レベル比分析手順 908の分析結果に基づき、ハウリ ング発生力否かの判定を行うレベル比判定手順 909とを備えている。
[0061] また、周期性信号検出処理手順 904は、レベル算出手順 902で算出されたレベル の包絡線を算出する包絡線算出手順 910と、包絡線算出手順 910で算出された包 絡線が、予め定めた信号状態の何れに該当する力判定を行う信号状態判定手順 91 1と、信号状態判定手順 911の判定結果に基づき、包絡線の時間推移が周期性を有 しているカゝ否かの判定を行う周期性判定手順 912とを備えている。
[0062] ここで、本実施の形態に係るハウリング検出方法を適用したソフトウェアの動作は、 実施の形態 1に係るハウリング検出装置の動作と同様であるので、説明を省略する。
[0063] 以上のように、本実施の形態に係るハウリング検出方法を適用したソフトウェアは、 周波数のレベルが他の周波数のレベルに比べて突出しているか否力判定を行うと共 に、入力信号の各周波数毎のレベルの時間推移が周期性を有する力否か判定を行 い、ハウリングと狭帯域成分の強い信号を選別することでハウリングの誤検出を低減 し、従来と比較して精度良くハウリングを検出することが可能となる。
[0064] 本発明は、図面に示す好ましい実施の形態に基づいて説明されてきたが、当業者 であれば、本発明の思想を逸脱することなく容易に各種の変更、改変し得ることは明 らかである。本発明はそのような変更例も含むものである。
産業上の利用可能性
[0065] 本発明に係るハウリング検出装置及びハウリング検出方法は、ハウリングと狭帯域 成分の強い信号を選別することでハウリングの誤検出を低減し、従来と比較して精度 良くハウリングを検出すると 、う効果を有し、マイクロホンとスピーカを有する各種音響 装置に適用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 時間信号の周波数分析を行う周波数分析部と、前記周波数分析部から出力される 信号のレベルを算出するレベル算出部と、前記レベル算出部で算出されたレベルを 分析してハウリング発生カゝ否かの判定を行うハウリング検出処理部と、前記レベル算 出部で算出されたレベルの時間推移が周期性を有しているか否力の判定を行う周期 性信号検出処理部と、前記ハウリング検出処理部と前記周期性信号検出処理部の 判定結果に基づき、ハウリング発生か否かの最終判定を行うハウリング判定部とを備 えたことを特徴とするハウリング検出装置。
[2] 前記ハウリング検出処理部は、全周波数帯域に対するレベルの平均値を算出する平 均レベル算出部と、前記レベル算出部で算出されたレベルと前記平均レベル算出部 で算出された平均レベルとの倍率差であるレベル比を算出するレベル比算出部と、 前記レベル比算出部で算出されたレベル比を分析するレベル比分析部と、前記レべ ル比分析部の分析結果に基づき、ハウリング発生カゝ否かの判定を行うレベル比判定 部とを備えたことを特徴とする、請求項 1に記載のハウリング検出装置。
[3] 前記周期性信号検出処理部は、前記レベル算出部で算出されたレベルの包絡線を 算出する包絡線算出部と、前記包絡線算出部で算出された包絡線が、予め定めた 信号状態の何れに該当するか判定を行う信号状態判定部と、前記信号状態判定部 の判定結果に基づき、包絡線の時間推移が周期性を有している力否かの判定を行う 周期性判定部とを備えたことを特徴とする、請求項 1に記載のハウリング検出装置。
[4] 前記信号状態判定部は、前記包絡線算出部で算出された包絡線の時間推移が、 信号の立ち上力 ^或いは信号区間或いは非信号区間のうち、少なくとも 1つ以上の 何れの信号状態に該当するか判定を行うことを特徴とする、請求項 3に記載のハウリ ング検出装置。
[5] 前記周期性判定部は、前記包絡線算出部で算出された包絡線の時間推移の最新 の時間周期と過去の時間周期における信号区間長同士或いは非信号区間長同士 のうち、少なくとも 1つ以上の区間長同士の比較を行うことを特徴とする、請求項 3に 記載のハウリング検出装置。
[6] 前記レベル算出部、前記ハウリング検出処理部、前記周期性信号検出処理部、及び 前記ハウリング判定部は、一部の周波数帯域に対してのみ処理を行うことを特徴とす る、請求項 1に記載のハウリング検出装置。
[7] 請求項 1に記載のハウリング検出装置とハウリング抑圧装置を備えた音響装置。
[8] 時間信号の周波数分析を行う周波数分析ステップと、前記周波数分析ステップから 出力される信号のレベルを算出するレベル算出ステップと、前記レベル算出ステップ で算出されたレベルを分析してハウリング発生カゝ否かの判定を行うハウリング検出処 理ステップと、前記レベル算出ステップで算出されたレベルの時間推移が周期性を 有しているカゝ否かの判定を行う周期性信号検出処理ステップと、前記ハウリング検出 処理ステップと前記周期性信号検出処理ステップの判定結果に基づき、ハウリング 発生か否かの最終判定を行うハウリング判定ステップとを備えたことを特徴とするハウ リング検出方法。
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