JPH0447800A - 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、拡声システム、遠隔会議システムおよび拡声
電話機などのフィードバックループによリハウリングを
生じるシステムにおりるハウリング検出装置に関するも
のである。

従来の技術 近年、講演や会議などに加え、遠隔会議シスうムや拡声
電話のように拡声装置を応用したシステムが開発され、
十分な音量、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、拡声音量を十分にあげることができす、拡声音量、
明瞭度、自然性において十分なものではない。従来より
、ハウリング検出に関する研究がなされており、周波数
分析によりハウリングを検出し分析結果に基いて周波数
毎に利得を調整し最大の拡声量を得ようとする試みかな
されている。（特公開５９−９４９９４　＞以下、図面
を参照しながら、北述した従来のハウリング検出装置に
ついて説明する。第８図は従来のハウリング検出装置を
絹み込んだ拡声装置の構成を示すブロック図である。第
８図において、１０１はマイクロボン、１０２は任意時
間マイクロポン信号を遅延させる遅延手段、１１０はハ
ウリング検出装置、１１１はマイクロホンの出力信号の
周波数分析を行う第１のバンドパスフィルタ群、１１２
は各帯域の平均エネルギーを検出する平均エネルギー計
測回路、１１３は各帯域毎の平均エネルギーからハウリ
ングを検出し各帯域の利得量を決定する制御回路、１０
３は第１のバンドパスフィルタ群１１１に対応した第２
のバンドパスフィルタ群、１０４は第２のバンドパスフ
ィルタ群１０３の各帯域に対応した減衰器で制御回路１
１３により減衰量か決められる。１０５は加算器で減衰
器１０４の各出力を加算する。

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。

話者の音声はマイクロホン１０１で収音され第１のバン
ドパスフィルタ群１１１で各帯域に分割され、平均エネ
ルギー計測回路で各帯域のエネルギーが計測される。制
御回路１１３では、ハウリングは純音に近く音声に比較
して極めて帯域が狭いことを利用し、各帯域のエネルギ
ーの比較を行い、特定の帯域の平均エネルギーか他の帯
域に比較して大きくなったときにハウリングが発生した
ことを検出する。ハウリングが発生した帯域に対応した
減衰器を所定の量減衰するように制御する。遅延手段１
０２を用いることによりハウリングの発生を遅延時間分
早く検出できる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来のハウリング検出装置では周波
数分析を行うのに多数のバンドパスフィルタを用意しな
ければならず、大きなハードウェアを必要とする。また
、検出精度を向上させるためにはバンドパスフィルタの
数を増やし、各バンドの帯域幅を狭くしなければならず
、ハードウェア規模がさらに大きくなる。

本発明は上記従来の問題を解決するもので、ハードウェ
ア規模が小さく安価に実現でき、検出精度の高いハウリ
ング検出装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明のハウリング検出装置
は、アナログ信号が一定のサンプリング周期で変換され
たディジタル信号のディジタル値が零以上のときには１
、零未満のときには−１を出力する２値化手段と、前記
２値化手段の出力を１サンプル分遅延させる第１の遅延
手段と、前記第１の遅延手段の出力と前記２値化手段の
出力を乗算する乗算手段と、前記乗算手段の出力が−１
のときにカウントしていた値を出力するとともに、前記
カウントしていた値を零クリアする零交差周期検出手段
と、前記零交差周期検出手段の出力である零交差周期を
零交差１周期分遅延させる第２の遅延手段と、前記零交
差周期検出手段の出力と前記第２の遅延手段の出力の差
を算出する差分演算手段と、前記差分演算手段の出力の
絶対値の短時間平均値を演算する平均値演算手段と、前
記平均値演算手段の出力とあらかじめ決められていた閾
値とを比較してハウリングを検出するハウリング検出手
段とを備えたものである。

また、本発明のハウリング検出装置は上記構成に加えて
、ハウリング検出手段がハウリングを検出したときに、
零交差検出手段で検出した零交差周期からハウリング周
波数を演算するハウリング周波数演算手段とを備えたも
のである。

さらに、本発明のハウリング検出装置は、アナログ信号
一定のサンプリング周期で変換されたディジタル信号の
ディジタル出力系列を用いて１サンプル区間の間にＮ個
（ＮはＮ≧１の整数）のディジタル信号を補間し１サン
プル周期にＮ＋１個のディジタル信号を出力する補間手
段と、前記補間手段の出力が零以上のときには１、零未
満のときには−１を出力する２値化手段と、前記２値化
手段の出力を１信号分＜１／（Ｎ＋１＞サンプル分）遅
延させる第１の遅延手段と、前記第１の遅延手段の出力
と前記２値化手段の出力を乗算する乗算手段と、前記乗
算手段の出力が−１のときにカウントしていた値を出力
するとともに、前記カウントしていた値を零クリアする
零交差周期検出手段と、前記零交差周期検出手段の出力
である零交差周期を零交差１周期分遅延させる第２の遅
延手段と、前記零交差周期検出手段の出力と前記第２の
遅延手段の出力の差を算出する差分演算手段と、前記差
分演算手段の出力の絶対値の短時間平均値を演算する平
均値演算手段と、前記平均値演算手段の出力とあらかじ
め決められていた閾値とを比較してハウリングを検出す
るハウリング検出手段とを備えたものである。

さらには、本発明のハウリング検出装置における補間手
段は、ディジタル信号を１サンプル遅延させる第３の遅
延手段と、前記ディジタル信号と前記第３の遅延手段の
出力からＮ個の値を線形補間により算出する線形補間演
算手段とから構成され、１サンプルの間にＮ＋１個のデ
ィジタル信号を出力するものである。

作用 上記構成により、２値化手段により入力信号を零交差信
号に変換し乗算手段と第１の遅延手段により零交差点を
求め、零交差周期を零交差周期検出ｆ段により検出し、
零交差周期の時間変化を差分手段により算出しその短時
間平均値を平均値演算手段で算出することにより、ハウ
リングのような一定周期の信号の場合、平均値演算手段
の出力が極めて小さくなることを利用し、ハウリング検
出手段でハウリングを検出することかできる。また、ハ
ウリングか検出された際、零交差周期検出手段で検出さ
れた零交差周期からハウリング周波数検出手段によりハ
ウリングの周波数が求められる。

さらに、補間手段により、ディジタル出力系列を用いて
１サンプル区間の間にＮ個のディジタル信号を補間し１
サンプル周期にＮ［−１個のディジタル信号を出力する
ので、零交差周期検出手段で検出される零交差周期の分
解能が向上し、差分手段の出力幅を大きくすることがで
きて音声や雑音における誤動作か減少され、また、閾値
を大きくすることが可能となり、これにより、ハウリン
グの検出速度が向Ｉ−する。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しなから説明
する。

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
装置の構成を示すブロック図である。第１図において、
■は入力信号Ｗをアナログからディジタルに変換するア
ナログディジタル変換手段、２はアナログディジタル変
換手段１のディジタル出力Ｘ、が零以上のときに’１”
、未満満のときに“Ｉ　　ｔ、　ＴＴに変換する２値化
手段、３は２値化手段の出力ｌ〕　を１サンプル分遅延
させる第１の遅延手段、４は２値化手段２の出力ｂ　と
第１の遅延手段の出力ｂ　　を乗算し、零交差点を検出
すＪ−す る乗算手段、５は乗算手段４の出力Ｃ・が“１“のとき
にカラン１〜アツプし、　−１パのときにカウンタの値
を出力した後、カウント値を零クリアすることにより零
交差周期を検出する零交差周期検出手段、６は零交差周
期検出手段の出力り、を１周期分遅延させる第２の遅延
手段、７は零交差周期検出手段５の出力Ｄ　から第２の
遅延手段６の出力Ｄｊ−１を減算し零交差周期の差分値
ΔＤｊを出力する差分手段、８は差分手段７の出力ΔＤ
、の絶対値の短時間平均ｇｉＡを出力する一″Ｆ均、１ 値演算手段、９は平均値演算手段８の出力Ａとあらかし
め決められていた閾値を比較し、平均値演算手段８の出
力へが閾値より小さいときにハウリングであると判定す
るハウリング検出１段、１０はハウリング検出１段９が
ハウリングを検出したときに、零交差周期検出手段５で
検出された零交差周期からハウリング周波数を算出する
ハウリング周波数演算手段である。

以上のように構成されたハウリング検出装置について、
以十、その動作を説明する。

第２図は音声や雑音の場合のハウリング検出装置の動作
原理図である。第２図（ａ）に示すように、入力信号Ｗ
はアナログディジタル変換器１によりディジタル信号Ｘ
　に変換される。第２図（ｂ）では２値化手段２により
ディジタル出力Ｘ　は、零以−１−のときに”　］　”
　、零未満のときに’１”の２値化号ｂ　に変換される
。さらに、第２図（Ｃ）では、２値化手段２の出力ｂ　
は第１の遅延手段３で１サンプル遅延された２値化号す
、　と乗算手段４で掛は合わされる。乗算手段４の出力
ＣＪｂ、＊ｂ、１は“１“または°“−１′″の値をと
る。　−１″となるのは、ｂ、とｂｊ−１の符号が異な
るときであり、サンプルｂ・　とｂ・の間にＪ−ｉ　　
　Ｊ 零交差が行われている。第２図（ｄ）では零交差周期検
出手段５では乗算出力Ｃ０か“ｌ　　Ｉ　ＩＩになつて
から次に−１″になるまでのサンプル数をカウントアツ
プ（第２図（ｄ）■マーク）し、零交差周期り、を検出
している。さらに、第２図（ｅ）では、差分手段７では
第２の遅延手段６から出力される１周期以前の零交差周
期Ｄｊ−１から零交差周期検出手段５で現在検出した零
交差周期Ｄｊを差引き（Ｄ、　　−Ｄ、）、零交差周期
の差分値Ｊ−Ｉ　　　Ｊ ΔＤ、を出力している。第２図（ｆ）では、平均値演算
手段８で差分手段７の出力ΔＤＪの絶対値ΔＤ　１をと
り、絶対値１ΔＤＪ　ｌの短時間乎力値Ａを出力してい
る。また、この場合、ハウリング検出手殴っては第２図
（ｆ）に示すように、平均値演算手段８で算出された値
Ａが閾値Ｂより大きくなっており、入力信号かハウリン
グでないことがわかる。

第３図にハウリングか生じた場合の動作原理図を示す。

第３図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）、　（ｄＬ　（ｅ）
、　（ｆ）はそれぞれ第２１１ｒ　（ａ）、　［ｂ）、
　（ｃ）、　（ｄ）、　（ｅ）、　ｉｆ）に対応してい
る。ハウリングが入力された場合には第３図（ｄ）の零
交差周期検出手段５の出力ＤＪが一定Ｖ１になり、さら
に、第３１図（Ｃ）の差分手段７の出力か零になってい
る。第３図（ｆ）に示したように平均値演算手段８の出
力Ａはほぼ零になり閾値Ｂよりも小さくなっており、ハ
ウリングを生じていることが検出される。差分手段７の
振幅は実際にはハウリングの正弦波にノイズが重なって
おり完全に零にはならない。そこで、閾値Ｂとしてはノ
イズをハウリングであると誤検出することなく、音声で
の誤検出の確率が小さくなるよう１．２程度の値を用い
る。ハウリング周波数演算手段１０はハウリングか発生
したと判断されたときに、零交差周期検出手段うで検出
された零交差周期Ｄｊを用いて以下の式に従いハウリン
グ周波数Ｆｈｉを算出づる。

ＦｈＪ−］　／　（２＊Ｄ　Ｊ＊　Ｔ　Ｓ　）′Ｉ゛：
ザンプリンタ周期 δ 以上のように第１の実施例によれは、アナログディジタ
ル変換器１．２値化手段２、第１および第２の遅延手段
３，６、乗算手段４、零交差周期検出手段５、差分手段
７、平均値演算手段８、ハウリング検出手段９およびハ
ウリング周波数検出手段１０から構成され、従来のフィ
ルタ群を用いる構成に比較して演算藍が少なく、簡単な
ハードウェアで構成できるハウリング検出器とすること
ができる。

なお入力信号がテイジタル信号で得られるような場合に
はアナログディジタル変換器は必要ない。

アナ１７クデイジタル変換器１と２値化手段２を一つに
して２値のアナログディジタル変換器とすればさらにハ
ードウェアか小さくなる。

次に、第２の実施例について図面を参照しながら説明す
る。第４図は本発明の第２の実施例におけるハウリング
検出装置の構成を示すブロック図である。第４図におい
て、１は入力信号Ｗをアナログからディジタルに変換す
るアナログディジタル変換手段、２は補間手段２０のデ
ィジタル出力か零以−Ｅのときに’１”、未満満のとき
に”　−１”に変換する２値化手段、３は第１の遅延手
段、４は乗算手段、５は零交差周期検出手段、６は第２
の遅延手段、７は差分手段、８は平均値演算手段、９は
ハウリング検出手段、１０はハウリング周波数演算手段
でありこれらは第１の実施例と同様のものである。２０
はアナ１７クデイジタル変換器１のディジタル出力系列
を用いて１サンプル区間の間に１個のディジタル信号を
補間し、■サンプル周期に２個のディジタル信号を出力
する補間手段である。第５図に補間手段の詳細を示す。

２１はアナロタディジタル変換器１の出力Ｘ　を１サン
プル遅延させる第３の遅延手段、２２はアナログディジ
タル変換器１の出力とＸ　と第３の遅延手段２１の出力
Ｘ　Ｊ−１から線形補間により両者の平均値を算出する
線形補間演算手段である。

以上のよう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。第６図はハウリングか生じて
いないときのハウリング検出装置の動作原理図である。

第６図（ａ）に示すように、入力信号Ｗはアナログディ
ジタル変換器１によりディジタル信号Ｘ　（■印）に変
換される。また、第６図（ａ）は第３の遅延手段２１に
より１サンプル分遅延されたアナログディジタル変換器
１の出力Ｘ、　と線形補間手段２２でディジタル出力Ｘ
ｊとの平均値（（Ｘｊ−１＋ｘｊ）／２）が算出され、
１サンプル区間中に１個の信号Ｘ　　（目印）がｊ−１ 補間されている様子を示している。以下、第６図（ｂ）
、　（ｃ）、　（ｄ）、　（ｅ）、　（ｆ）はそれぞれ
第２図（ｂＬ　（ｃ）（ｄ）、　ｆｅ）、　ｆｆ）に対
応しているか、第６図（ｅ）の差分手段７の出力ず前号
ΔＤｊの振幅幅か第２図（ｅ）の差分手段７の出力信号
ΔＤＪの振幅幅の約２倍になっているため、第６図（ｆ
）において平均値演算手段８の出力へが第２図（ｆ）に
比較して約２倍になり閾値Ｂとの差が大きくなっている
。

第７図はハウリングが生じたときのハウリング検出装置
の動作原理図を示している。第７図（ａ）（ｂ）、　（
ｃＬ　（ｄ）、　（ｅＬけ）はそれぞれ第６図（ａ）、
（ｂ）ｆｃＬ　（ｄ）、　（ｅ）、　（ｆ）に対応して
いる。ハウリングが入力された場合は第７図（ｄ）の零
交差周期検出Ｈｆ段５の出力Ｄｊか一定値になり、第７
図（ｅ）の差分手段７の出力ΔＤＪが零になっている。

第７図（ｆ）に示したように平均値演算手段８の出力Ａ
はほぼ零になり閾値Ｂよりも小さくなりハウリングを生
じていることが検出される。これらの動作は第１の実施
例と同様である。

ハウリング周波数演算手段１０はハウリングが発生した
と判１！ｌｌｉされたときに、零交差周期検出手段５で
検出された零交差周期Ｄ　を用いて以下の式に従いハウ
リング周波数Ｆ’ｈＪを算出する。動作は第１の実施例
と同様である。

Ｆ、、＝　１　／　（２＊　Ｄ、　＊′ｌ”、）ＴＳ　
：→り゛ンプリング周期 以上のように第２の実施例は、第１の実施例のアナログ
ディジタル変換手段１の後段に補間手段２０を設け、零
交差周期検出手段５で検出される零交差周期Ｄｊの分解
能を向上させることにより、音声や雑音が入力されたと
きの差分手段７の出力幅を約２倍に大きくすることがで
き、音声や雑音での誤動作を減少させることができる。

また、閾値Ｂを第１の実施例では１．２程度の値を用い
ていたのを太きく＜１．８程度）にすることによりハウ
リングの検出速度を向上させハウリングを素早く検出す
ることかできる。補間手段２０として線形補間手段２２
を用いることにより、ハードウェア（演算量）の増加は
、１個の遅延手段２１と２個の信号の平均値を求める線
形補間手段２２が必要になる分と、乗算手段４、零交差
周期検出手段５、差分手段７、平均値演算手段８の演算
回数が倍になる程度であり、従来のフィルタ群を用いる
構成に比較して演算量が少なく、簡単なハードウェアで
構成でき、第１の実施例に対し、誤動作を低減し、ハウ
リング検出速度を向上させることができるといった性能
の向上が行える。

なお、入力信号Ｗがディジタル信号で得られるような場
合はアナログディジタル変換器１は必要ない。

また、第２の実施例ではサンプル値間に１個の信号を補
間したが、さらに多くの信月を補間することによりハウ
リング検出速度の向上、音声人力時の誤動作の確率の低
減が行われる。

発明の効果 以−Ｆの３１うに本発明によれは、従来のフィルタ群を
用いる構成に比較して演算量が少なく、簡単なハードウ
ェアで構成できるハウリング検出器とすることができる
。また、補間手段を設Ｃｔで零交差周期検出手段で検出
される零交差周期の分解能を向」ニさせることにより、
音声や雑音が入力されたときの差分手段の出力幅を大き
くすることかでき、音声や雑音での誤動作を減少させる
ことができ、また、補間手段を設けることにより閾値を
大きくしてハウリングの検出速度を向上させハウリング
を素［？−＜検出することができるものである。

【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
装置の構成を表ず１０１２図、第２図（ａ）、　（１１
）、　ＦＣ）、　ｆｄ）、　（ｅ）、　（ｆ）は同ハウ
リング装置装置に音声やノイズが入力されたときの動作
原理を説明する各手段の出力信号波形図、第３図ｆａ）
（ｂ）、　（ｃ）、　（ｄ）、　（ｅ）、　（ｆ）は同
ハウリング検出装置にハウリング信号が入力されたとき
の動作原理を説明する各手段の出力信号波形図、第４図
は本発明の第２の実施例におけるハウリング検出装置の
構成を表すブロック図、第５図は同ハウリング装置にお
ける補間手段の構成を示ず１１７７２図、第６図（ａ）
、　（ｂ）、　（ｃ）、　（ｄ）、　（ｅＬ　（ｆ）は
同ハウリング検出装置に音声やノイズが入力されたとき
の動作原理を説明する各手段の出力信号波形図、第７図
（ａ）。 （ｂ）、　（ｃＬ　（ｄ）、　ｆｅ）、　（ｆ）は同ハ
ウリング検出装置にハウリング信号が入力されたときの
動作原理を説明する各手段の出力信号波形図、第８図は
従来のハウリング検出装置を紹み込んだ拡声装置の構成
を示すブロック図である。 ２・・・２値化手段、３・・・第１の遅延手段、４・・
・乗算手段、５・・・零交差周期検出手段、６・・・第
２の遅延手段、７・・・差分手段、８・・・平均値演算
手段、９・・ハウリング検出手段、１０・・・ハウリン
グ周波数演算手段、 ２０・・・補間手段、 ２１・・・第３の遅延手段、 ・・線形補間手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アナログ信号が一定のサンプリング周期で変換され
   たディジタル信号のディジタル値が零以上のときには１
   、零未満のときには−１を出力する２値化手段と、前記
   ２値化手段の出力を１サンプル分遅延させる第１の遅延
   手段と、前記第１の遅延手段の出力と前記２値化手段の
   出力を乗算する乗算手段と、前記乗算手段の出力が−１
   のときにカウントしていた値を出力するとともに、前記
   カウントしていた値を零クリアする零交差周期検出手段
   と、前記零交差周期検出手段の出力である零交差周期を
   零交差１周期分遅延させる第２の遅延手段と、前記零交
   差周期検出手段の出力と前記第２の遅延手段の出力の差
   を算出する差分演算手段と、前記差分演算手段の出力の
   絶対値の短時間平均値を演算する平均値演算手段と、前
   記平均値演算手段の出力とあらかじめ決められていた閾
   値とを比較してハウリングを検出するハウリング検出手
   段とを備えたハウリング検出装置。 ２、アナログ信号が一定のサンプリング周期で変換され
   たディジタル信号のディジタル値が零以上のときには１
   、零未満のときには−１を出力する２値化手段と、前記
   ２値化手段の出力を１サンプル分遅延させる第１の遅延
   手段と、前記第１の遅延手段の出力と前記２値化手段の
   出力を乗算する乗算手段と、前記乗算手段の出力が−１
   のときにカウントしていた値を出力するとともに前記カ
   ウントしていた値を零クリアする零交差周期検出手段と
   、前記零交差周期検出手段の出力である零交差周期を零
   交差１周期分遅延させる第２の遅延手段と、前記零交差
   周期検出手段の出力と前記第２の遅延手段の出力の差を
   算出する差分演算手段と、前記差分演算手段の出力の絶
   対値の短時間平均値を演算する平均値演算手段と、前記
   平均値演算手段の出力とあらかじめ決められていた閾値
   とを比較してハウリングを検出するハウリング検出手段
   と、前記ハウリング検出手段がハウリングを検出したと
   きに、前記零交差検出手段で検出した零交差周期からハ
   ウリング周波数を演算するハウリング周波数演算手段と
   を備えたハウリング検出装置。 ３、アナログ信号が一定のサンプリング周期で変換され
   たディジタル信号のディジタル出力系列を用いて１サン
   プル区間の間にＮ個（ＮはＮ≧１の整数）のディジタル
   信号を補間し１サンプル周期にＮ＋１個のディジタル信
   号を出力する補間手段と、前記補間手段の出力が零以上
   のときには１、零未満のときには−１を出力する２値化
   手段と、前記２値化手段の出力を１信号分（１／（Ｎ＋
   １）サンプル分）遅延させる第１の遅延手段と、前記第
   １の遅延手段の出力と前記２値化手段の出力を乗算する
   乗算手段と、前記乗算手段の出力が−１のときにカウン
   トしていた値を出力するとともに、前記カウントしてい
   た値を零クリアする零交差周期検出手段と、前記零交差
   周期検出手段の出力である零交差周期を零交差１周期分
   遅延させる第２の遅延手段と、前記零交差周期検出手段
   の出力と前記第２の遅延手段の出力の差を算出する差分
   演算手段と、前記差分演算手段の出力の絶対値の短時間
   平均値を演算する平均値演算手段と、前記平均値演算手
   段の出力とあらかじめ決められていた閾値とを比較して
   ハウリングを検出するハウリング検出手段とを備えたハ
   ウリング検出装置。 ４、補間手段は、ディジタル信号を１サンプル遅延させ
   る第３の遅延手段と、前記ディジタル信号と前記第３の
   遅延手段の出力からＮ個の値を線形補間により算出する
   線形補間演算手段とから構成され、１サンプルの間にＮ
   ＋１個のディジタル信号を出力する請求項３記載のハウ
   リング検出装置。