JPH0586719B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、拡声装置のハウリング抑圧にデイジ
タルフイルタを用いたハウリング抑圧装置に関す
るものである。

従来例の構成とその問題点 近年、会議システムやテレコンフアレンスシテ
ムの発展に伴い、明瞭で自然な拡声ができるハウ
リング抑圧装置が望まれている。

以下に従来のハウリング抑圧装置について説明
する。第１図は従来のデイジタルフイルタを用い
たハウリング抑圧装置のブロツク図であり、１は
マイクロホン、２はマイクロホンアンプ、３はロ
ーパスフイルタ（LPF），４はハイパスフイルタ
（HPF），５はこのハイパスフイルタ４のカツト
オフ周波数をローパスフイルタ３のカツトオフ周
波数以上の任意の周波数に制御するカツトオフ周
波数調節部、６は減算部、７は伝達特性をインパ
ルスレスポンスの形で推定記憶する伝達特性推定
部、８はこの伝達特性推定部７の動作を制御する
スイツチで、このスイツチが閉じている時に伝達
特性の推定動作が行なわれ、開いている時に推定
動作が停止する。９は伝達特性推定部に記憶して
いる伝達特性、すなわちインパルスレスポンスと
スピーカアンプ入力信号とのコンボリユーシヨン
を行なうデイジタルフイルタ（以下反響信号誰定
部と呼ぶ）、１０は加算部、１１はホワイトノイ
ズ発生部、１２は伝達特性の推定時に拡声系の切
断とホワイトノイズの入力を行なうスイツチ、１
３はスピーカアンプ、１４はスピーカである。

以上のように構成された従来のハウリング抑圧
装置について以下その動作について説明する。

まずその動作をおおまかに説明すると、マイク
ロホン１の出力はマイクロホンアンプ２で増幅後
ローパスフイルタ３とハイパスフイルタ４で帯域
分割される。ローパスフイルタ３により低音域成
分だけとなつた信号は、減算部６、伝達特性推定
部７、反響信号推定部９によりその中に含まれる
反響信号が除去される。この反響信号の除去され
た低音域成分はハイパスフイルタ４で分離した高
音域成分と加算部１０で加算され、スピーカアン
プ１３、スピーカ１４で拡声される。拡声系のハ
ウリング現象は、マイクロホン１、増幅系、スピ
ーカ１４、マイクロホン１というループが形成さ
れることに起因することから、スピーカ１４から
マイクロホン１へ回り込む低域反響信号を打消す
ことにより、低域のハウリングが抑圧できる。次
にこの低域反響信号の打消し動作についてさらに
詳細に説明する。

まず、拡声に先立ちスピーカ１４とマイクロホ
ン１の間の伝達特性すなわちインパルスレスポン
スの推定を行なう。第１図では拡声時のスイツチ
状態となつているため、スイツチ８を閉じ、スイ
ツチ１２をＢ側に接続して伝達特性の推定状態と
する。

ホワイトノイズ発生部１１の出力はスピーカア
ンプ１３とスピーカ１４で拡声され、マイクロホ
ン１でその反響音が吸音される。このホワイトノ
イズ発生部１１の出力は反響信号推定部９にも入
力される。反響信号推定部９では、このホワイト
ノイズ信号と伝達特性推定７から送られてくる低
音域の推定インパルスレスポンスとのコンボリユ
ーシヨンを計算して低音域の推定反響信号とし、
減算部６でローパスフイルタ３の出力すなわちマ
イクロホン１の出力の低音域成分から減ずる。減
算部６の出力は伝達特性推定部７に送られ、伝達
特性推定部７ではこの減算部６の出力が減小する
方向に内部に記憶している低音域の推定インパル
スレスポンスを借正する。次にこの修正したイン
パルスレスポンスを用いて再度推定反響信号の計
算と、ローパスフイルタ３の出力からの減算を行
ない新たな減算部６の出力を得る。伝達特性推定
部７ではこの出力が減少する方向に再度インパル
スレスポンスを修正する。以上の手順を充分な回
数繰り返すことにより、減算部６の出力は零とな
り、結果として伝達特性推定部７の内部に近似度
の高い低音域のインパルスレスポンスを記憶され
る。このようにして伝達特性の推定が完了した
後、スイツチ５を開きインパルスレスポンスの修
正を禁止する。

次にスイツチ１２をＡ側に接続して拡声を行な
う。この拡声時では、マイクロホン１の出力に含
まれるスピーカ１４から回り込んだ反響信号の低
音域成分は、以上説明したホワイトノイズの場合
と同様完全に打消され減算部６の出力には現われ
ない。

以上説明したように従来例ではデイジタルフイ
ルタを使用して低域のハウリングを抑圧してい
る。高域のハウリングは後述する理由により生じ
難く、ハウリングは主に中域周波数についてのみ
生ずることになる。この従来例ではこの中域のハ
ウリングを抑圧するためにカツトオフ周波数調節
部５を設け、ハウリングが生じていない場合には
ローパスフイルタ３のカツトオフ周波数に設定し
ていたハイパスフイルタ４のカツトオフ周波数の
中音域のハウリングが生じた時には上昇させ、ハ
ウリングの生ずる帯域以上にカツトオフ周波数を
設定することにより中域のハウリングを抑圧する
構成としている。

このことをスピーカとマイクロホンとの間の伝
達特性の実測値により説明する。第２図に２種の
音場（講堂を使用）で測定したスピーカ、マイク
ロホン間隔1mでのスピーカとマイクロホンとの
間の伝達特性の絶対値の周波数依存性の一例を示
す。

第２図で、１５は残響時間の短いすなわち壁等
の吸音処理が比較的良好な音場での特性であり、
１６は残響時間の長い音場での特性である。それ
ぞれの音場共、壁等の吸音作用による高域になる
ほど伝達特性の絶対値は小さくなる。したがつて
ハウリングの生ずる周波数は3.5KHzまでの低中
域周波数が主となり、ハウリング抑圧はこの周波
数帯域で行なえばよい。さらにこの低中域周波数
帯域の中で1.5KHz〜3.5KHzまで中域周波数帯域
は、残響時間の長い特性１６を持つ音場では無視
できない値となつているが、残響時間の短い特性
１５の音場では無視できるほど小さい値となつて
いる。したがつて残響時間の短い特性１５の音場
では1.5KHzまでの低域周波数でのみハウリング
抑圧を行なえばよい。このように周波数帯域を限
定することにより反響信号の打消によるハウリン
グ抑圧は安価に行なえる。一方残響時間の長い特
性１６の音場では通常の拡声で経験されるよう
に、残響音のために拡声音の品質は本質的に悪化
しているために前述したハイパスフイルタ４のカ
ツトオフ周波数を上昇させて中域周波数を欠落さ
せても音質の悪化は目立たない。

しかしながら、上記従来例の構成では一般の聴
取時にはさしさわりはないが、例えば残響時間の
短い音場で使用して拡声効果を上げるべく、拡声
系の増幅率をある程度以上増加させた場合、中域
周波数の欠落が生じるため音質の悪化が顕著に感
じられ、また中程度の残響時間の音場での試聴で
もこの音質の悪化が強く感じられるという問題点
を有していた。

発明の目的 本発明は上記従来の問題点を解消するもので、
中域周波数でハウリングが生じた場合に、この帯
域の利得を必要十分な量だけ下げる構成とするこ
とにより音質の劣化の少ないハウリング抑圧装置
を提供することを目的としている。

発明の構成 本発明は、マイクロホンの出力の低音成分を取
り出すローパスフイルタと、前記マイクロホンの
出力の高音成分を取り出すハイパスフイルタと、
前記マイクロホンの出力の中音成分を取り出すバ
ンドパスフイルターと、前記バンドパスフイルタ
の出力を減衰させるバンドパスフイルタ出力減衰
部と、スピーカから前記マイクロホンへ回り込む
低域反響信号の伝達特性を推定する伝達特性推定
部と、この低域反響信号を近似合成する反響信号
推定部と、前記ローパスフイルタの出力からこの
反響信号推定部の出力を減ずる減算部と、前記減
算部の出力と前記バンドパスフイルタ減衰部の出
力と、前記ハイパスフイルタの出力を加算する加
算部とから構成されており、低域のハウリングは
従来と同じく反響信号の打消しにより抑圧し、中
音域のハウリングはこの帯域の利得を必要十分な
量だけ減衰して抑圧する構成としておりハウリン
グ抑圧効果が高く、音質の優れた低価格のハウリ
ング抑圧装置を提供できるものである。

実施例の説明 第３図は本発明の第１の実施例におけるハウリ
ング抑圧装置のブロツク図を示すものである。第
３図において、２１はマイクロホン、２２はマイ
クロホンアンプ、２３はローパスフイルタ
（LPF），２４はバンドパスフイルタ（BPF），２
５はハイパスフイルタ（HPF）、２６は減算部、
２７は伝達特性推定部、２８はこの伝達特性推定
部２７を制御するスイツチ、２９は反響信号推定
部、３０はバンドパスフイルタ出力減衰器、３１
は加算部、３２は伝達特性推定時に拡声系の切断
とホワイトノイズの入力を行なうスイツチ、３３
はホワイトノイズ発生部、３４はスピーカアン
プ、３５はスピーカである。

以上のように構成された本実施例のハウリング
抑圧装置について以下その動作を説明する。

まずその動作をおおまかに説明すると、マイク
ロホン２１の出力はマイクロホンアンプ２２で増
幅後、ローパスフイルタ２３と、バンドパスフイ
ルタ２４と、ハイパスフイルタ２５により、低音
成分、中音成分、高温成分に帯域分割される。ロ
ーパスフイルタ２３により低音成分だけとなつた
信号は減算部２６、伝達特性推定部２７、反響信
号推定部２９によりその中に含まれる反響信号が
従来例とまつたく同じ動作により除去される。一
方、ハイパスフイルタ２５により高音成分だけと
なつた信号は従来例と同じく、この反響信号を除
去した低音成分と加算部３１で加算される。一方
従来例では欠落させていたローパスフイルタ２３
のカツトオフ周波数とハイパスフイルタ２５のカ
ツトオフ周波数の間の中音成分はバンドパスフイ
ルタ２４で取り出され、バンドパスフイルタ出力
減衰部３０により所定量減衰させた後、加算部３
１で低音成分、高音成分と加算する。この出力が
スピーカアンプ３４とスピーカ３５により拡声さ
れる。

拡声に先立つての伝達特性の推定動作、および
低域反響の打消し動作は従来例とまつたく同じで
あり、スイツチ２８，３２とホワイトノイズ発生
部３３は従来例と同じく伝達特性の推定時に使用
するものである。

このハウリング抑圧装置のハウリング抑圧の原
理を第２図、第４図で説明する。第４図は第３図
の第１の実施例のローパスフイルタ２３と、バン
ドパスフイルタ２４とバンドパスフイルタ出力減
衰部３０を結合したもの（以下バンドパスフイル
タ部と呼ぶ）と、ハイパスフイルタ２５の入出力
の周波数特性を示している。

第４図において、４１はローパスフイルタの特
性、４２，４４はバンドパスフイルタ部の特性、
４３はハイパスフイルタの特性である。

第２図の特性１５を持つ音場の場合にはハウリ
ングの生ずる恐れのある周波数は1.5KHzまでの
低域周波数に限られ、前記した反響信号の打消し
による低域周波数のハウリング抑圧だけで充分な
効果が得られる。したがつて中音域の周波数帯域
の利得すなわちバンドパスフイルタの利得は減衰
させる必要が無く特性４２に設定される。また高
域周波数では従来例の説明でも記したようにハウ
リングの生ずる可能性が無く、このため特性４３
に設定される。以上の結果、加算部３１の出力は
一様に平坦な周波数特性となり音質の悪化は起ら
ない。

次に特性１６を持つ音場の場合について考え
る。この場合には中域周波数帯域1.5KHz〜3.5K
Hzでの伝達特性すなわち反響信号が無視できなく
なり一様に平坦な特性では中域周波数でのハウリ
ングのために拡声系の利得を増やせなくなる。こ
の場合バンドパスフイルタ部の利得を下げ特性４
４に設定することによりハウリングの発生が防止
できる。このバンドパスフイルタ部の利得の減衰
量、すなわちバンドパスフイルタ出力減衰部３０
の減衰量を6dB以内とすれば、帯域の狭いことと
相まつて拡声音声の音声の劣化は極めて少なくす
ることができる。

以上説明したように本実施例によれば残響信号
の打消しによるハウリング抑圧を低周波数に限る
ことにより従来例と同じく安価なハウリング抑圧
装置を提供できると同時に従来例の音質を大幅に
改善できるものである。

なお以上の例では1.5KHzと3.5KHzに各フイル
タのカツトオフ周波数を設定しているが、マイク
ロホン２１とスピーカ３５の特性および設置条件
により第２図に示す伝達特性とは異なる特性が得
られた場合にはその特性にみあつたカツトオフ周
波数に設定すればよい。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

第５図は本発明の第２の実施例におけるハウリ
ング抑圧装置のブロツク図を示すものである。第
５図において５１は中音域ハウリング検出部、５
２はこの中音域ハウリング検出部５１にてハウリ
ングが検出された時に、減衰量を増加するバンド
パスフイルタ出力減衰部５２であり、他は第１の
実施例とまつたく同じ構成である。

以上のように構成された第２の実施例のハウリ
ング抑圧装置は、第１の実施例で行なつていたバ
ンドパスフイルタ出力減衰部５２の減衰量を自動
的に行なうものである。ハウリング検出法として
は無声音時にあるレベル以上の信号が検出された
ことでハウリングが生じていると判断しても本実
施例では充分にその目的を果たすことができる
が、他の方法でもよい。

以上のように本実施例によれば、中域周波数で
のハウリングは自動的に抑圧され操作の容易なハ
ウリング抑圧装置が実現できる。

第６図は本発明の第３の実施例におけるハウリ
ング抑圧装置のブロツク図を示すものである。第
６図において、６１はバンドパスフイルタ、６２
はハイパスフイルタ、６３はカツトオフ周波数調
節部であり、このカツトオフ周波数調節部６３に
よりバンドパスフイルタ６１の高域カツトオフ周
波数とハイパスフイルタ６２のカツトオフ周波数
とを等しくしたまま同時に変更できるものであ
る。他の構成は第１の実施例とまつたく同じ構成
である。

以上の構成の本実施例によれば、マイクロホン
とスピーカの特性、設置条件に適合した最適分割
周波数帯域の決定が容易となり、応用範囲の広い
ハウリング抑圧装置が実現できる。

第７図は本発明の第４の実施例におけるハウリ
ング抑圧装置のブロツク図を示すものである。第
７図において７１は高音域ハウリング検出部、７
２はこの高音域ハウリング検出部７１にてハウリ
ングが検出された時にバンドパスフイルタ６１と
ハイパスフイルタ６２にカツトオフ周波数を上げ
る信号を送るカツトオフ周波数調節部である。こ
のバンドパスフイルタ６１、ハイパスフイルタ６
２および他の構成要素は第３の実施例とまつたく
同じである。

以上の構成の本実施例によれば、第３の実施例
をカツトオフ周波数の調節を自動的に行なえ適用
範囲が広くかつ操作の容易なハウリング抑圧装置
は実現できる。

第８図は本発明の第５の実施例におけるハウリ
ング抑圧装置のブロツク図を示すものである。第
８図において、８１は低音域のハウリング検出部
で８２はこの低音域ハウリング検出部８１でハウ
リングが検出された時に減衰量を増加する加算部
出力減衰部である。他の構成は第１の実施例とま
つたく同じ構成である。

以上の構成の本実施例によれば、第１の実施例
では不可能であつた低音域のハウリングに着目し
た拡声系利得の自動調節を可能にしたものであり
極めて操作の容易なハウリング抑圧装置である。
なお以上の実施例単独でなく、これ等を組み合わ
せたもの、例えば第５図と第７図の実施例を組み
合わせて中音域と低音域のハウリングを自動調節
するものではさらに本発明の効果が高められる。

発明の効果 本発明は低音域では反響信号推定部によるハウ
リング抑圧装置、中音域では利得減衰にするハウ
リング抑圧、高音域では室の吸音作用によるハウ
リング抑圧を利用し、ハウリング抑圧効果が高
く、かつ音質の優れたハウリング抑圧装置を安価
に実現でき、さらにハウリング検出と組み合わせ
たハウリングの自動抑圧により操作性の高いハウ
リング抑圧装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のハウリング抑圧装置のブロツク
図、第２図は２種の音場にて測定した拡声装置の
スピーカ、マイクロホン間の周波数伝達特性図、
第３図は本発明の第１の実施例におけるハウリン
グ抑圧装置のブロツク図、第４図は同各部の周波
数特性図、第５図は同第２の実施例におけるハウ
リング抑圧装置のブロツク図、第６図は同第３の
実施例におけるハウリング抑圧装置のブロツク
図、第７図は同第４の実施例におけるハウリング
抑圧装置のブロツク図、第８図は同第５の実施例
におけるハウリング抑圧装置のブロツク図であ
る。 ２３……ローパスフイルタ、２４……バンドパ
スフイルタ、２５……ハイパスフイルタ、２６…
…減算部、２７……伝達特性推定部、２９……反
響信号推定部、３０……バンドパスフイルタ出力
減衰部、３１……加算部、５１……中音域ハウリ
ング検出部、６３……カツトオフ周波数調節部、
７１……低音域ハウリング検出部、８１……低音
域ハウリング検出部、８２……加算部出力減衰
部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マイクロホンの出力の低音成分を取り出すロ
   ーパスフイルタと、前記マイクロホンの出力の高
   音成分を取り出し、かつ前記ローパスフイルタの
   カツトオフ周波数よりも高いカツトオフ周波数を
   持つハイパスフイルタと、前記マイクロホンの出
   力の中音成分を取り出し、かつ前記ローパスフイ
   ルタのカツトオフ周波数と一致した低域カツトオ
   フ周波数と、前記ハイパスフイルタのカツトオフ
   周波数と一致した高域カツトオフ周波数を持つバ
   ンドパスフイルタと、前記バンドパスフイルタの
   出力を減衰させるバンドパスフイルタ出力減衰部
   と、スピーカから前記マイクロホンへ回り込む反
   響信号中の前記ローパスフイルタの通過帯域であ
   るところの低音域の伝達特性を推定する伝達特性
   推定部と、前記伝達特性推定部で推定した伝達特
   性と前記スピーカの入力信号とから前記スピーカ
   から前記マイクロホンへ回り込む反響信号を近似
   合成する反響信号推定部と、前記ローパスフイル
   タの出力から前記反響信号推定部の出力を減ずる
   減算部と、前記減算部の出力と前記バンドパスフ
   イルタ出力減衰部の出力と前記ハイパスフイルタ
   の出力とを加える加算部とから構成することを特
   徴とするハウリング抑圧装置。 ２ バンドパスフイルタの通過帯域のハウリング
   を検出する中音域ハウリング検出部を設け、前記
   中音域ハウリング検出部のハウリング検出信号を
   バンドパスフイルタ出力減衰部に入力し、減衰量
   を増加させることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のハウリング抑圧装置。 ３ バンドパスフイルタの高域カツトオフ周波数
   とハイパスフイルタのカツトオフ周波数とを同時
   に調節するカツトオフ周波数調節部を設けたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   記載のハウリング抑圧装置。 ４ ハイパスフイルタの通過帯域のハウリングを
   検出する高音域ハウリング検出部を設け、前記高
   音域ハウリング検出部のハウリング検出信号をカ
   ツトオフ周波数調節部に入力してカツトオフ周波
   数を上昇させることを特徴とする特許請求の範囲
   第３項記載のハウリング抑圧装置。 ５ 加算部の出力を減衰させる加算部出力減衰部
   と、ローパスフイルタの通過帯域のハウリングを
   検出する低音域ハウリング検出部を設け、前記低
   音域ハウリング検出部のハウリング検出信号を前
   記加算部出力減衰部に入力して減衰量を増加させ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２
   項、第３項または第４項記載のハウリング抑圧装
   置。