JPH05308697A

JPH05308697A - ハウリング抑制装置

Info

Publication number: JPH05308697A
Application number: JP4113436A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Kawamura; 明久川村; Mitsuhiko Serikawa; 光彦芹川; Masaharu Matsumoto; 正治松本; Hiroko Numazu; 浩子沼津
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-05-06
Filing date: 1992-05-06
Publication date: 1993-11-19

Abstract

(57)【要約】【構成】再生場所の音を収音するマイクと、入力信号
をディジタルに変換するＡ／Ｄ変換器と、ハウリングを
抑制するハウリング抑制手段と、Ａ／Ｄ変換器からの信
号によりリアルタイムにハウリングを検出するハウリン
グ検出手段と、ハウリング検出手段からのハウリング情
報により１組の時変フィルタを用いてハウリング周波数
を精度よく検出するハウリング周波数検出手段と、ハウ
リング周波数をハウリング抑制手段に設定するディジタ
ルフィルタの係数を演算する演算手段と、係数をハウリ
ング抑制手段に設定する制御手段により構成され、ハウ
リングを抑制する。【効果】演奏中にもハウリング周波数を検出し、ハウ
リング周波数のレベルを下げるディジタルフィルタの特
性をその周波数に設定し、ハウリング周波数成分を除く
ことにより、音質の変化が少ない状態で自動的にハウリ
ングを取り除くことが実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマイクとスピーカ間で生
じるハウリングを防止するためのハウリング抑制装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】（図１０）は従来の代表的なハウリング
抑制装置を示すブロック図である。

【０００３】（図１０）において、１は場内の演奏や音
声を収音するマイク、２２はマイクアンプ、２３はハウ
リングを抑制するグラフィックイコライザ、４はアン
プ、５はスピーカである。

【０００４】演奏中において、演奏者が移動したり、演
奏場所の条件が変わることにより、ハウリングが生じ
る。このようなハウリングが生じると、ミキサーはその
周波数と思われる帯域のレベルをグラフィックイコライ
ザ２３により下げるか、または、全体の出力レベルを下
げる。そして、ハウリングが収まり、演奏者の位置が変
わるといったように、収音の条件が変化したところで、
グラフィクイコライザの特性、または、全体レベルをも
とに戻していた。このハウリングが起こる度に、ミキサ
ーはこの作業を実行しハウリングを抑えている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、ハウリングが起きた場合にミキサ−が
常にグラフィックイコライザの周波数を下げなければな
らず、ハウリングの抑制に手間がかかると同時に、グラ
フィックイコライザー２３を下げる周波数帯域が即座に
正確に解らず、ハウリングを抑えるために時間がかかる
という問題があった。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑み、演奏中におい
てもハウリングを自動的に検出し、ハウリングの抑制が
行えるハウリング抑制装置の提供を目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、再生場所の音を収音するマイクと、前記マイクから
の信号の周波数特性を可変しハウリングを抑制するハウ
リング抑制手段と、前記マイクからの信号からハウリン
グを検出するハウリング検出手段と、前記ハウリング検
出手段から送出されるハウリング情報に基づいて入力信
号のハウリング周波数を検出するハウリング周波数検出
手段と、前記ハウリング周波数検出手段からの検出信号
により前記ハウリング抑制手段に設定するディジタルフ
ィルタの係数を意図した周波数特性が得られるよう演算
する演算手段と、前記演算手段により求められた係数を
前記ハウリング抑制手段に設定する制御手段と、前記ハ
ウリング制御手段からの出力信号をもとに音を再生する
スピーカを具備して構成される。

【０００８】

【作用】この構成によって、演奏中においても短時間で
ハウリングを正確に検出しその周波数を算出し、ハウリ
ングを抑制することが可能である。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例におけるハウリング抑
制装置について図面を参照しながら説明する。

【００１０】本発明の目的は、演奏中のように音楽や音
声のある場合にも、実時間でハウリングを正確に検出
し、自動的にハウリングを抑制することである。

【００１１】（図１）は本発明の一実施例における、ハ
ウリング抑制装置のブロック図である。（図１）におい
て、１は再生場所の音を収音するマイク、２は収音した
音をＡ／Ｄ変換しディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
器、３はＤ／Ａ変換しアナログ信号にするＤ／Ａ変換
器、４はアンプ、５は再生用のスピーカ、６はＡ／Ｄ変
換器２からの信号にノッチフィルタ処理を施しハウリン
グ周波数のレベルを下げるハウリング抑制手段、７はＡ
／Ｄ変換器２から出力される信号からハウリングを検出
するハウリング検出手段、１０はハウリング検出手段７
からのハウリング情報を基に、ハウリングの周波数を検
出するハウリング周波数検出手段、８はハウリング抑制
手段６に設定する特性を演算する演算手段、９は演算手
段８で求められたディジタルフィルタの特性をハウリン
グ抑制手段６に設定し、ハウリングを抑制する制御手段
である。

【００１２】また、（図２）には、ハウリング周波数検
出手段１０の第１の実施例のブロック図を示す。（図
２）で、１１，１２はハンドパスフィルタの中心周波数
が時間により変化する第１の時変フィルタ、第２の時変
フィルタ、１３，１４は第１の時変フィルタ１１、第２
の時変フィルタ１２からの信号のパワーレベルを求める
パワー演算手段、１５はパワー演算手段１３．１４から
の出力の差を求めその符号を判定する符号判定手段、１
６は符号判定手段１５で求められた符号に基づき第１の
時変フィルタ１１、第２の時変フィルタ１２の係数を更
新する係数更新手段である。

【００１３】なお、従来例と同じ構成要素には同一番号
を付している。以上のように構成されたハウリング抑制
装置について、以下その動作を説明する。

【００１４】演奏者の演奏はマイク１から収音され、Ａ
／Ｄ変換器２、ハウリング抑制手段６、Ｄ／Ａ変換器３
を通り、アンプ４で増幅され、スピーカ５から再生され
る。通常はこの状態でハウリングが起こらないようにス
ピーカ５の再生レベルが調整されている。しかしなが
ら、演奏者が移動したり、マイク１の方向が変わったり
すると、上記再生系のループゲインが大きくなり１を越
えるとハウリングが起きてくる。

【００１５】（図１）において、マイク１からの入力信
号はマイクアンプ２２を介して、Ａ／Ｄ変換器２でディ
ジタル信号に変換されハウリング抑制手段６に入力され
る。

【００１６】一方、Ａ／Ｄ変換器２からの信号は、ハウ
リング検出手段７にはいり、ハウリングかどうかを常に
判断する。本実施例では、ハウリング検出手段７はＦＦ
Ｔを用いている。次に、ハウリングの検出方法を示す。
（図３）に示すように、ハウリングレベルのしきい値を
設け、各周波数帯域毎に判定する。ある周波数で、しき
い値を越えた場合は、他の帯域のレベルをみて、全体的
なレベルが大きい場合は、音楽信号の可能性が大きく、
ハウリングの可能性は小さいと判断し、検出を続ける。
一方、全体的なレベルが小さく、その周波数帯域のみの
レベルが大きい場合、かつその周波数成分が一定時間以
上継続した場合は、ハウリングとみなし、ハウリング周
波数検出手段１０にハウリング周波数情報を転送する。

【００１７】ハウリングは、一般に単一周波数で起こる
場合が多いため、単一周波数のレベルが他の周波数に比
べ大きくなっている。（図４）には、音声信号波形中の
ハウリングの時間波形（ａ）とそれを時系列的にＦＦＴ
した時系列周波数特性図（ｂ）を示す。

【００１８】ハウリング周波数検出手段１０では、（図
２）に示すような、ハウリング検出手段７で検出された
周波数を中心とし、第１の時変フィルタ１１と第２の時
変フィルタ１２を設定する。各バンドパスフィルタの中
心周波数の初期値は、（数１）（数２）で決定される周
波数に設定される。

【００１９】

【数１】

【００２０】

【数２】

【００２１】また、第１の時変フィルタ１１と第２の時
変フィルタ１２のＱ（共振）は、各バンドパスフィルタ
の特性が重なるような値を選択する。

【００２２】入力信号は、第１の時変フィルタ１１、第
２の時変フィルタ１２で、帯域成分だけ取り出され、パ
ワー演算手段１３，１４で、適当な時間だけ平均したパ
ワーを求める。次に、パワー演算手段１３から、パワー
演算手段１４の出力を減算する。その減算結果の符号を
符号判定手段１５により判定する。係数更新手段１６で
は、前記符号が＋の場合は、ハウリング周波数が第１の
時変フィルタ１１側によっていることになるため、第１
の時変フィルタ１１と第２の時変フィルタ１２の中心周
波数を（数３）（数４）に従い−ｆ２だけ変化するバン
ドパスフィルタの係数を求め、再び第１の時変フィルタ
１１，第２の時変フィルタ１２に設定する。

【００２３】

【数３】

【００２４】

【数４】

【００２５】上記操作を繰り返すことにより、第１の時
変フィルタ１１と第２の時変フィルタ１２のパワー出力
差は収束し、第１の時変フィルタ１１と第２の時変フィ
ルタ１２のちょうど中間にハウリング周波数が位置する
ようになる。ここで、ハウリング周波数は（数５）で求
められる。

【００２６】

【数５】

【００２７】（図５）に、上述したような、ハウリング
周波数を決定するための第１の時変フィルタ１１，第２
の時変フィルタ１２の係数更新の様子を表す図を示す。
また、（図６）には、第１、第２の時変フィルタ１１，
１２のハウリング周波数の収束の様子を表す図を示す。

【００２８】このように、ハウリング周波数検出手段１
０でハウリング周波数が算出されると、演算手段８によ
りハウリング抑制手段６のハウリング周波数成分のみの
ゲインを下げるディジタルフィルタを構成するような係
数を算出する。算出されたディジタルフィルタの係数
は、制御手段９によりハウリング抑制手段６に設定され
る。なお、本実施例では、ディジタルフィルタとしてノ
ッチフィルタを用いている。

【００２９】ハウリング抑制手段６に設定されたノッチ
フィルタは、ある時間が経過すると、フィルタの深さが
自動的に浅くなるよう調整され、最終的には解除され
る。

【００３０】上記操作により、ハウリングが起こるとそ
の周波数成分をディジタルフィルタにより取り除くこと
でハウリングの抑制をおこなっている。

【００３１】以上のように、ハウリング検出手段７を用
いてハウリングを判断し、ハウリング周波数検出手段１
０に示される１組の時変フィルタ１１，１２を用いて周
波数を求め、その周波数成分をノッチフィルタにより取
り除くことにより、演奏中でも音質の劣化が少ない条件
でハウリングを取り除くことが可能である。

【００３２】なお本実施例では、１本のマイクとスピー
カ間のハウリングについて説明したが、複数のマイクと
スピーカを用いた場合でも同様の効果が得られる。

【００３３】（図７）は（図１）に示した本実施例の、
ハウリング周波数検出手段の第２の実施例のブロック図
である。

【００３４】（図７）において、１７は信号を遅延する
遅延器、１８は入力信号に適応する適応フィルタ、１９
は適応フィルタ１８の出力信号とＡ／Ｄ変換器２からの
信号を減算する減算器、２０は減算器１９からの出力信
号を分析する信号分析手段である。

【００３５】一方、Ａ／Ｄ変換器２からの信号は遅延器
１７により適当な遅延を施された後、適応フィルタ１８
に入力される。適応フィルタ１８の出力は、減算器１９
によりＡ／Ｄ変換器２からの出力と減算され誤差信号と
して適応フィルタ１８に戻されＬＭＳアルゴリズム等の
適応手法を用いて適応処理を行う。

【００３６】適応フィルタ１８からの出力信号は、信号
分析手段２０によりフーリエ変換され周波数成分に変換
される。

【００３７】（（図８）（ａ））は、ハウリングが起こ
った状態の時のＡ／Ｄ変換器２からの出力をＦＦＴした
周波数特性図、（（図８（ｂ））は、適応フィルタ１８
からの出力信号を信号分析手段２０によりＦＦＴ処理し
た周波数特性図である。適応フィルタ１８で適応処理を
行うとハウリングのようにほぼ正弦波に近い定常的な周
波数の信号は強調され、一方、同時に入力されている音
声信号や音楽信号は信号成分が絶えず変化しているため
平均化され、（図８（ｂ））のようにハウリングが起き
ている周波数が強調された結果が得られる。

【００３８】信号分析手段２０ではフーリエ変換された
信号のパワースペクトルから、最大のピーク値をハウリ
ング周波数としている。

【００３９】ハウリング周波数検出手段１０でハウリン
グ周波数が算出されると、演算手段８によりハウリング
抑制手段６のハウリング周波数成分のみのゲインを下げ
るディジタルフィルタを構成するような係数を算出す
る。算出されたディジタルフィルタの係数は、制御手段
９によりハウリング抑制手段６に設定される。

【００４０】以下、ハウリング抑制のための操作は上述
した実施例と同様である。以上のように、適応フィルタ
を用いてハウリング周波数を検出し、ハウリングが起こ
った場合に再生系のゲインを下げたり、または、ノッチ
フィルタでハウリング周波数成分を除くことにより、演
奏中においてもハウリングを抑えることが可能である。

【００４１】（図９）は本実施例の、ハウリング周波数
検出手段１０の第３の実施例のブロック図である。（図
９）において、２１はバンドパスフィルタであり、それ
以外の構成要素は、上記実施例の説明と同一である。

【００４２】Ａ／Ｄ変換器２からの信号は、バンドパス
フィルタ２１で、帯域成分が取り出され、遅延器１７に
入力される。ここで、バンドパスフィルタ２１の帯域
は、ハウリング検出手段７で検出されたハウリングの帯
域に設定される。適応フィルタ１８には、ハウリングの
起きた付近の周波数帯域しか入らないため、適応速度や
検出精度よくハウリング周波数に適応することが可能で
ある。

【００４３】適応後のハウリング周波数算出とハウリン
グ抑制の動作は、上記実施例と同様である。

【００４４】このように、バンドパスフィルタでハウリ
ング周波数付近の成分のみを取り出し、適応フィルタで
適応させることにより、より高精度に高速にハウリング
周波数を検出することが可能である。

【００４５】なお、本実施例の構成を複数の帯域毎に設
けることにより、さらに高速にハウリング周波数を検出
することが可能である。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明は、演奏状態におい
てハウリング検出手段によりリアルタイムで周波数を分
析してハウリングを検出し、それを時変フィルタで構成
されたハウリング周波数検出手段でハウリングの周波数
算出を行い、このハウリング周波数のレベルを下げるデ
ィジタルフィルタの特性を求めて、ハウリング周波数成
分を除くことにより、演奏中でも音質の変化が少ない状
態でハウリングの発生を抑えることが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における一実施例のハウリング抑制装置
のブロック図

【図２】本発明におけるハウリング周波数検出手段の第
１の実施例におけるブロック図

【図３】本発明におけるハウリング検出手段のハウリン
グ検出方法を示す図

【図４】（ａ）は音声信号波形中のハウリングの時間波
形図（ｂ）はそれを時系列的にＦＦＴした時系列周波数特性
図

【図５】（ａ）は本発明における一実施例の時変フィル
タの中心周波数の変更において、初期状態を示した図（ｂ）は本発明における一実施例の時変フィルタの中心
周波数の変更において、一回の係数更新を行った状態を
示した図

【図６】本発明においてハウリング周波数が収束してい
くことを示す図

【図７】本発明におけるハウリング周波数検出手段の第
２の実施例におけるブロック図

【図８】（ａ）はハウリング時の入力信号をＦＦＴした
周波数特性図（ｂ）は適応フィルタからの出力信号をＦＦＴした周波
数特性図

【図９】本発明におけるハウリング周波数検出手段の第
３の実施例におけるブロック図

【図１０】従来のハウリング抑制装置のブロック図

【符号の説明】

１マイク６ハウリング抑制手段７ハウリング検出手段８演算手段９制御手段１０ハウリング周波数検出手段１１第１の時変フィルタ１２第２の時変フィルタ１３、１４パワー演算手段１５符号判定手段１６係数更新手段１７遅延器１８適応フィルタ１９減算器２０信号分析手段２１バンドパスフィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者沼津浩子大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】再生場所の音を収音するマイクと、前記マ
イクからの信号の周波数特性を可変しハウリングを抑制
するハウリング抑制手段と、前記マイクからの信号から
ハウリングを検出するハウリング検出手段と、前記ハウ
リング検出手段から送出されるハウリング情報に基づい
て入力信号のハウリング周波数を検出するハウリング周
波数検出手段と、前記ハウリング周波数検出手段からの
検出信号により前記ハウリング抑制手段に設定するディ
ジタルフィルタの係数を意図した周波数特性が得られる
よう演算する演算手段と、前記演算手段により求められ
た係数を前記ハウリング抑制手段に設定する制御手段
と、前記ハウリング制御手段からの出力信号をもとに音
を再生するスピーカを具備したハウリング抑制装置。
【請求項２】ハウリング検出手段はＦＦＴを用いてハウ
リングを検出することを特徴とする請求項１記載のハウ
リング抑制装置。
【請求項３】ハウリング周波数検出手段は、中心周波数
の異なるバンドパスフィルタからなる２つの時変フィル
タと、前記各々の時変フィルタからの信号の一定時間の
パワーを求めるパワー演算手段と、前記各々のパワー演
算手段からの出力を減算し減算結果が正であるか負であ
るかの符号を判定する符号判定手段と、前記符号判定手
段の結果により各々の時変フィルタの係数を更新する係
数更新手段により構成され、ハウリング周波数が２つの
時変フィルタの中心周波数の中間にくるよう係数を更新
する２つの時変フィルタを用いたことを特徴とする請求
項１記載のハウリング抑制装置。
【請求項４】ハウリング周波数検出手段は、マイクから
出力された信号を遅延させる遅延器と、前記遅延器から
の信号を入力とする適応フィルタと、前記マイクからの
信号と適応フィルタの出力信号と演算し、この演算結果
を前記適応フィルタへ出力する演算器と、前記適応フィ
ルタの出力信号をＦＦＴする信号分析手段を具備して構
成されたことを特徴とするハウリング抑制装置。
【請求項５】遅延器の前段にハウリング検出手段で検出
された周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタを設
けたことを特徴とする請求項４記載のハウリング抑制装
置。