JPH10111691A - Public-address system - Google Patents
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- JPH10111691A JPH10111691A JP26328896A JP26328896A JPH10111691A JP H10111691 A JPH10111691 A JP H10111691A JP 26328896 A JP26328896 A JP 26328896A JP 26328896 A JP26328896 A JP 26328896A JP H10111691 A JPH10111691 A JP H10111691A
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- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、入力音声信号を
増幅してスピーカから出力する拡声装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a loudspeaker for amplifying an input audio signal and outputting the signal from a speaker.
【０００２】[0002]
【従来の技術】拡声装置としてマイクロフォン、パワー
アンプ、スピーカが一体型の講演台がある。このような
装置でハウリング防止装置が備わっているものはすくな
い。現状でハウリング防止装置は、グラフィックイコラ
イザやノッチフィルタなどのようにハウリング周波数付
近のレベルを下げてハウリングを防止するものが多く、
適応フィルタを用いてスピーカ、マイクロフォン間の伝
達関数を測定し、その係数を利用してハウリングキャン
セルを行う方式のものは少ない。また、適応フィルタを
動作させるには、スピーカからホワイトノイズなどのト
レーニング信号を出し、マイクロフォンでそれを収音し
て伝達関数を求める必要がある。2. Description of the Related Art As a loudspeaker, there is a lectern with an integrated microphone, power amplifier and speaker. Not many such devices are provided with anti-howling devices. At present, many howling prevention devices, such as graphic equalizers and notch filters, reduce howling near the howling frequency to prevent howling.
There are few systems in which a transfer function between a speaker and a microphone is measured using an adaptive filter and howling cancellation is performed using the coefficient. Further, in order to operate the adaptive filter, it is necessary to output a training signal such as white noise from a speaker and collect the sound with a microphone to obtain a transfer function.
【０００３】図５は適応フィルタを用いる従来の拡声装
置のシステムの一例を示すブロック図である。図５に示
すシステムでは、ホワイトノイズ発生部10の出力をパワ
ーアンプPAに入力することによって最初にホワイトノイ
ズを発生し、適応フィルタ部20を動作させる。そして、
スピーカSP、マイクロフォンM間のインパルスレスポン
スの逆位相を自動的に計測して適応フィルタ部20内の適
応フィルタAPFの特性を調節する。このようにして特性
を調節した適応フィルタAPFを用いることで、マイクロ
フォンM、マイクアンプMA、適応フィルタ部20、パワー
アンプPA、スピーカSP、話者およびスピーカSPを含む空
間30からなるブロックでハウリング防止を行うことがで
きる。ただし、話者40の声は外乱ノイズに相当するので
計測中は無音でなければならない。そして、計測が終了
すると適応フィルタAPFの特性は固定する。この場合図
５に示す適応フィルタ部20は、マイクアンプMAの出力信
号RIと適応フィルタAPFの出力の反転信号を加算する加
算器60と、加算器60の出力信号EOとホワイトノイズ発生
部50の出力を加算する加算器50の出力信号DIと、入力誤
差信号EI（信号EO）を入力信号とする適応フィルタAPF
から構成されている。また、適応フィルタAPFの適応ア
ルゴリズムとしては、ＬＭＳ（最小２乗）法が採用され
ている。FIG. 5 is a block diagram showing an example of a conventional loudspeaker system using an adaptive filter. In the system shown in FIG. 5, white noise is first generated by inputting the output of the white noise generator 10 to the power amplifier PA, and the adaptive filter unit 20 is operated. And
The phase of the impulse response between the speaker SP and the microphone M is automatically measured to adjust the characteristics of the adaptive filter APF in the adaptive filter unit 20. By using the adaptive filter APF whose characteristics are adjusted in this manner, howling is prevented by a block including the microphone M, the microphone amplifier MA, the adaptive filter unit 20, the power amplifier PA, the speaker SP, and the space 30 including the speaker and the speaker SP. It can be performed. However, since the voice of the speaker 40 corresponds to disturbance noise, it must be silent during measurement. When the measurement is completed, the characteristics of the adaptive filter APF are fixed. In this case, the adaptive filter unit 20 shown in FIG. 5 includes an adder 60 that adds the output signal RI of the microphone amplifier MA and the inverted signal of the output of the adaptive filter APF, and an output signal EO of the adder 60 and the white noise generator 50. Adaptive filter APF using output signal DI of adder 50 for adding outputs and input error signal EI (signal EO) as input signals
It is composed of The LMS (least square) method is adopted as an adaptive algorithm of the adaptive filter APF.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の拡声装置においては、次に述べるような課題があっ
た。 （１）マイクロフォン、パワーアンプ、スピーカが一体
型の講演台のような従来の装置では、マイクロフォンと
スピーカの配置の関係上音量に制限があり、ある音量以
上になるとハウリングが起き、十分な音量で拡声するこ
とができない。 （２）これを防止するためにグラフィックイコライザや
ノッチフィルタなどを系に通してハウリング周波数付近
のレベルを下げてハウリングを防止するが、この方式だ
と音質が変化する、またハウリングが起きる以上のレベ
ルには音量が上げげられないなどの欠点がある。 （３）一方、適応フィルタを用いる方式では、前記した
ようにスピーカからホワイトノイズなどのトレーニング
信号を出し、マイクロフォンでそれを収音して伝達関数
などを求める必要があり、拡声システムとして不要な音
を出すことになり不便である。 （４）また、トレーニング信号を用いずに、話者の声を
適応フィルタを動作させるために用いた場合、話声のた
めレベルの変動が大きく、適応フィルタの計算に誤差を
生じ易くなる。By the way, the above-mentioned conventional loudspeaker has the following problems. (1) In a conventional device such as a lecture table in which a microphone, a power amplifier, and a speaker are integrated, the volume is limited due to the arrangement of the microphone and the speaker. I can't loudspeak. (2) To prevent this, the level near the howling frequency is reduced by passing the signal through a system such as a graphic equalizer or a notch filter to prevent howling. However, this method changes the sound quality and raises the level beyond howling occurs. Has drawbacks such as the inability to raise the volume. (3) On the other hand, in the method using an adaptive filter, as described above, it is necessary to output a training signal such as white noise from a speaker, collect the signal with a microphone, and obtain a transfer function or the like. Is inconvenient. (4) When the voice of the speaker is used to operate the adaptive filter without using the training signal, the level of the voice fluctuates greatly and an error is easily generated in the calculation of the adaptive filter.
【０００５】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、例えばマイクロフォン、パワーアンプ、スピ
ーカが一体型の拡声装置において、必ずしもトレーニン
グ信号を用いなくてもハウリングを起こさずに大音量で
音声を拡声することができる装置を提供することを目的
とする。The present invention has been made under such a background. For example, in a loudspeaker in which a microphone, a power amplifier, and a speaker are integrated, a large volume can be obtained without causing howling without necessarily using a training signal. It is an object of the present invention to provide a device capable of amplifying voice.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、適応フィルタを用いてマイ
クロフォン、スピーカ間の伝達関数を測定し、これを係
数とするＦＩＲフィルタを用いてハウリングを防止する
拡声装置において、音声側とスピーカ側一対の隣接した
指向性マイクロフォンを使用し、一方で音声側のマイク
ロフォン信号を拡声し、他方でスピーカ側のマイクロフ
ォン収音信号で適応フィルタを働かせ、マイクロフォ
ン、スピーカ間の伝達関数を測定する手段と、前記ＦＩ
Ｒフィルタを用いて上記の測定した伝達関数に音声側の
信号を畳み込み、その結果の逆位相信号で音声側のエコ
ーをキャンセルする手段と、音声の収音信号のある時間
長のレベルをリアルタイムで計算し、時々刻々の音声信
号レベルを判定して得た音声信号検出信号により、所定
の大レベル及び小レベルの時、適応フィルタ動作のスト
ップ又はスタートを制御する手段を具備することを特徴
とする拡声装置である。In order to solve this problem, the invention according to claim 1 measures a transfer function between a microphone and a loudspeaker using an adaptive filter, and uses an FIR filter that uses this as a coefficient. In a loudspeaker that prevents howling, a pair of adjacent directional microphones on the audio side and the speaker side is used, and on the one hand the microphone signal on the audio side is loudspeaked, and on the other hand the adaptive filter is activated with the microphone pick-up signal on the speaker side, Means for measuring a transfer function between a microphone and a speaker;
Means for convolving the signal on the voice side with the measured transfer function using an R filter, and canceling the echo on the voice side with the resulting antiphase signal; It is characterized by comprising means for controlling the stop or start of the adaptive filter operation at a predetermined high level and a low level based on an audio signal detection signal obtained by calculating and instantaneously determining an audio signal level. It is a loudspeaker.
【０００７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の拡声装置において、記憶手段に収録されている音声
信号を内部からバックグラウンドミュージックとして流
し、前記適応フィルタを動作させて前記マイクロフォ
ン、スピーカ間の伝達関数を測定し、これを用いてハウ
リングキャンセルを行う手段を具備することを特徴とす
る拡声装置である。According to a second aspect of the present invention, in the loudspeaker according to the first aspect, the audio signal recorded in the storage means is flown from the inside as background music, and the adaptive filter is operated to operate the microphone, A loudspeaker comprising means for measuring a transfer function between speakers and performing howling cancellation using the transfer function.
【０００８】また、請求項３記載の発明は、前記伝達関
数測定手段が、音声側のマイクロフォン信号の拡声ゲイ
ンに対応させて、スピーカ側のマイクロフォン収音信号
の増幅ゲイン又は前記適応フィルタの入力信号の増幅ゲ
インを変化させることを特徴とする請求項１又は２記載
の拡声装置である。According to a third aspect of the present invention, the transfer function measuring means corresponds to an amplification gain of a microphone pick-up signal on a speaker side or an input signal of the adaptive filter in correspondence with a loudspeaker gain of a microphone signal on a voice side. 3. The loudspeaker according to claim 1, wherein the amplification gain is changed.
【０００９】また、請求項４記載の発明は、音声側のマ
イクロフォン信号の拡声ゲインに対応する所定の倍率を
掛けた後、前記測定した伝達関数を前記ＦＩＲフィルタ
に設定することを特徴とする請求項３記載の拡声装置で
ある。Further, the invention according to claim 4 is characterized in that the measured transfer function is set in the FIR filter after multiplying a predetermined gain corresponding to the loudspeaker gain of the microphone signal on the voice side. Item 7. The loudspeaker according to Item 3.
【００１０】また、請求項５記載の発明は、前記適応フ
ィルタ動作のストップ又はスタートを制御する手段が、
複数個のタップを有するメモリを用いて、前記音声の収
音信号の過去複数サンプルの２乗和を求めることによ
り、前記レベルをリアルタイムで計算することを特徴と
する請求項１〜４のいずれか１項記載の拡声装置であ
る。According to a fifth aspect of the present invention, the means for controlling stop or start of the adaptive filter operation includes:
The level is calculated in real time by obtaining a sum of squares of a plurality of past samples of the sound pickup signal of the sound using a memory having a plurality of taps. 2. The loudspeaker according to claim 1.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の一実施形態について説明する。図１及び図２はこの発
明の一実施形態による拡声装置１の構成を示すブロック
図であり、図１は拡声装置１の内部構成を示し、図２は
拡声装置１の概略の外観を示している。ここで、図１及
び図２に示す構成で図５に示すものと同一の構成には同
一の符号を付けている。本実施形態は、図２に示すよう
に、本発明をマイクロフォン100、パワーアンプPA、ス
ピーカSP等からなる一体型の拡声装置１に適用する場合
の例である。本実施形態の拡声装置１は、一体形成ある
いは近接配置された２本の指向性マイクロフォンMA及び
MBからなるマイクロフォン100と、マイクロフォン100の
出力信号(A)、(B)を入力信号として所定の信号処理を行
い、信号(C)を出力する信号処理装置300と、信号処理装
置300の出力信号(C)によって駆動されるスピーカSPから
なる。２本の指向性マイクロフォンMA及びMBは、各指向
方向がそれぞれスピーカSPの音声出力方向の空間30Aと
講演台200の後方すなわち話者40の周囲の空間30Bに向く
よう、設置されている。信号処理装置300は、マイクロ
フォン100の出力信号(A)、(B)を増幅するマイクアンプ
部310と、マイクアンプ部310の出力信号を入力として信
号処理を行うプロセッサ320と、プロセッサ320の出力信
号を増幅して出力するパワーアンプPAから構成されてい
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 are block diagrams showing a configuration of a loudspeaker 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an internal configuration of the loudspeaker 1, and FIG. I have. Here, in the configurations shown in FIGS. 1 and 2, the same components as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals. This embodiment is an example in which the present invention is applied to an integrated loudspeaker 1 including a microphone 100, a power amplifier PA, a speaker SP, and the like, as shown in FIG. The loudspeaker 1 of the present embodiment is composed of two directional microphones MA and
A microphone 100 composed of MBs, a signal processing device 300 that performs predetermined signal processing using the output signals (A) and (B) of the microphone 100 as input signals and outputs a signal (C), and an output signal of the signal processing device 300 The speaker SP is driven by (C). The two directional microphones MA and MB are installed so that their directional directions are directed to the space 30A in the sound output direction of the speaker SP and the space 30B behind the lectern 200, that is, the space 30B around the speaker 40, respectively. The signal processing device 300 includes a microphone amplifier unit 310 that amplifies output signals (A) and (B) of the microphone 100, a processor 320 that performs signal processing with the output signal of the microphone amplifier unit 310 as an input, and an output signal of the processor 320. And a power amplifier PA for amplifying and outputting the amplified signal.
【００１２】次に、図１を参照して信号処理装置300の
内部ブロックについて説明する。マイクアンプ部310
は、スピーカSP側の空間30Aに指向方向が向けられた指
向性マイクロフォンMAの出力信号を増幅するマイクアン
プMAAと、話者40側の空間30Bに指向方向が向けられた指
向性マイクロフォンMBの出力信号を増幅するマイクアン
プMABから構成されている。プロセッサ320は、マイクア
ンプMABの出力を非反転入力信号とし、ＦＩＲフィルタ
（有限インパルス応答フィルタ）410の出力信号を反転
入力信号とする加算器420、マイクアンプMABの出力パワ
ーのレベルが所定の範囲内にあるかどうかを検出するレ
ベル検出回路430、加算器420から出力された信号のレベ
ルを調節するゲインコントロールG、コンパクトディス
クなどの光ディスクあるいは磁気ディスクやメモリなど
の記憶手段に記録された信号を用い、ホワイトノイズ又
はＢＧＭ用音楽ソース信号を発生するホワイトノイズ・
ＢＧＭソース発生器S、ゲインコントロールGの出力と適
応フィルタ部440の出力信号EOとホワイトノイズ・ＢＧ
Ｍソース発生器Sの出力を加算する加算器を450、マイク
アンプMAAの出力信号の大きさを調節して適応フィルタ
部440へ入力するゲインコントロールG'、加算器450の出
力信号の大きさを調節して適応フィルタ部440へ入力す
るゲインコントロールG”から構成されている。Next, the internal blocks of the signal processing device 300 will be described with reference to FIG. Microphone amplifier 310
Are the microphone amplifier MAA that amplifies the output signal of the directional microphone MA whose directivity is directed to the space 30A on the speaker SP side, and the output of the directional microphone MB whose directivity is directed to the space 30B on the speaker 40 side. It consists of a microphone amplifier MAB that amplifies the signal. The processor 320 uses the output of the microphone amplifier MAB as a non-inverted input signal and the output signal of the FIR filter (finite impulse response filter) 410 as an inverted input signal. A level detection circuit 430 for detecting whether or not the signal is within a gain control G for adjusting the level of the signal output from the adder 420, a signal recorded on an optical disk such as a compact disk or a storage means such as a magnetic disk or a memory. Used to generate white noise or a BGM music source signal.
BGM source generator S, output of gain control G, output signal EO of adaptive filter section 440 and white noise / BG
The adder 450 for adding the output of the M source generator S, the gain control G 'for adjusting the magnitude of the output signal of the microphone amplifier MAA and input to the adaptive filter unit 440, and the magnitude of the output signal of the adder 450 The gain control G "is adjusted and input to the adaptive filter unit 440.
【００１３】適応フィルタ部440は、ＦＩＲフィルタを
用いて構成されている適応フィルタAPF、適応フィルタA
PFの出力を反転入力信号とし、ゲインコントロールG'の
出力RIを非反転入力とする加算器460から構成されてい
る。適応フィルタ部440は、ゲインコントロールG'の出
力信号RIを目標信号とし、ゲインコントロールG"の出力
を入力信号DIとして、適応フィルタAPFからの出力信号
が目標信号RIに近くなるように、すなわち誤差信号EIの
パワーが最小となるように、適応フィルタAPFのフィル
タ係数を適応変化させる。その適応アルゴリズムとして
は、たとえばＬＭＳ法を用いることができる。適応フィ
ルタ部440は、適応アルゴリズムによって最適化された
各係数を、必要に応じて所定の倍率を乗じた後、ＦＩＲ
フィルタ410に転送し、これによってＦＩＲフィルタの
各タップの係数Ｗを更新する。一方、ゲインコントロー
ルG、G'、G"は互いに連動して動作するように構成され
ている。また、ホワイトノイズ・ＢＧＭソース発生器S
は、通常は動作しておらず、操作者から所定の指示が入
力された場合のみ動作するように構成されている。The adaptive filter unit 440 includes an adaptive filter APF and an adaptive filter A configured using an FIR filter.
It comprises an adder 460 that uses the output of the PF as an inverted input signal and the output RI of the gain control G ′ as a non-inverted input. The adaptive filter unit 440 sets the output signal RI of the gain control G ′ as the target signal, sets the output of the gain control G ″ as the input signal DI, and sets the output signal from the adaptive filter APF close to the target signal RI, The filter coefficient of the adaptive filter APF is adaptively changed so that the power of the signal EI is minimized, for example, the LMS method can be used as the adaptive algorithm. After multiplying each coefficient by a predetermined magnification as necessary, the FIR
Transfer to the filter 410, thereby updating the coefficient W of each tap of the FIR filter. On the other hand, the gain controls G, G ', and G "are configured to operate in conjunction with each other. The white noise / BGM source generator S
Is configured not to operate normally and to operate only when a predetermined instruction is input from the operator.
【００１４】次に、以上のようにして構成されている本
実施形態の動作について説明する。図１に示す本発明に
よる拡声装置の特徴は、話者40が話している時でも適応
フィルタAPFを動作可能であり、常に係数を更新するこ
とが可能である点である。ただし、本実施形態において
も、図５に示す従来の拡声装置と同様にホワイトノイズ
・ＢＧＭソース発生器Sを動作させることで最初にホワ
イトノイズを発生し、適応フィルタAPFを動作させて、
スピーカ、マイクロフォン間のインパルスレスポンスを
ＦＩＲフィルタ410に設定するようにすることが可能で
ある。では話者40が話し中のときにＦＩＲフィルタ410
の特性を設定する場合の動作について説明する。まず話
者40の声は指向性マイクロフォンＭBで収音し、マイク
アンプMAB、ゲインコントロールG、パワーアンプPA等を
介して、スピーカSPから拡声される。拡声された音は指
向性マイクロフォンＭAで収音される。指向性マイクロ
フォンＭAの出力信号はマイクアンプMAA及びゲインコン
トロールG'を介して適応フィルタ部440へ入力される。
他方、レベル検出回路430は、マイクアンプMABの出力信
号LDを入力し、そのパワーのレベルを検出して、それが
所定の範囲内にある場合にのみ、適応フィルタ部440が
動作可能となるようなコントロール信号Dを出力する。
適応フィルタ部440内では、適応フィルタAPFがスピーカ
SP、指向性マイクロフォンMA間のインパス応答を計測
し、自分自身の係数を適応変化させる。計測された係数
は特定の倍率を掛けてＦＩＲフィルタ410にコピーされ
る。この状態でスピーカSPから、指向性マイクロフォン
ＭA、ＭBにフィードバックするエコー成分はキャンセル
され、ハウリングを防止することができる。Next, the operation of this embodiment configured as described above will be described. The feature of the loudspeaker according to the present invention shown in FIG. 1 is that the adaptive filter APF can be operated even when the speaker 40 is speaking, and the coefficients can be constantly updated. However, also in the present embodiment, white noise is first generated by operating the white noise / BGM source generator S as in the conventional loudspeaker shown in FIG.
It is possible to set the impulse response between the speaker and the microphone in the FIR filter 410. Then, when the speaker 40 is busy, the FIR filter 410
The operation for setting the characteristics of the above will be described. First the speaker's voice 40 picked up by the directional microphone M B, microphone amplifier MAB, gain control G, via a power amplifier PA and the like, are loud speaker SP. The loud sound is picked up by the directional microphone M A. The output signal of the directional microphone M A is input to the adaptive filter unit 440 via a microphone amplifier MAA and gain control G '.
On the other hand, the level detection circuit 430 receives the output signal LD of the microphone amplifier MAB, detects the power level, and only when the power level is within a predetermined range, the adaptive filter unit 440 can operate. Output a control signal D.
In the adaptive filter unit 440, the adaptive filter APF is
It measures the in-pass response between the SP and the directional microphone MA, and adaptively changes its own coefficient. The measured coefficient is copied to the FIR filter 410 by multiplying by a specific magnification. In this state, the echo component fed back from the speaker SP to the directional microphones M A and M B is canceled, and howling can be prevented.
【００１５】適応フィルタAPFは、レベル検出回路430か
ら入力される制御信号Dに従って、マイクアンプMABの出
力レベルが所定の範囲内にある場合にのみ係数の適応動
作を行う。したがって、話声のレベル変動による影響を
抑え、適応フィルタの計算における誤差を小さくするこ
とができる。なお、ＦＩＲフィルタ410の係数Ｗの更新
は、あらかじめ定めた時間間隔、あるいは適応フィルタ
APF等のサンプリング周期に同期した時間間隔で行うこ
とができる。The adaptive filter APF performs a coefficient adaptive operation only when the output level of the microphone amplifier MAB is within a predetermined range according to the control signal D input from the level detection circuit 430. Therefore, it is possible to suppress the influence of the level fluctuation of the voice and reduce the error in the calculation of the adaptive filter. The update of the coefficient W of the FIR filter 410 is performed at a predetermined time interval or in an adaptive filter.
This can be performed at time intervals synchronized with the sampling cycle of the APF or the like.
【００１６】上記の動作において、ゲインコントロール
Gの設定ゲイン（拡声ゲイン）が、主にスピーカSP、指
向性マイクロフォンＭBからなる系のループゲインを１
以上とするように設定された時には、スピーカSP、指向
性マイクロフォンＭAからなる系のループゲインがゲイ
ンコントロールGの設定ゲインを変更する前の値で維持
されるように（あるいは少なくとも後者のループゲイン
を１未満とするように）、ゲインコントロールG'、G"の
各設定ゲインを下げて、この系ではハウリングを起こさ
ないようにする。この場合の係数のコピーは、ゲインコ
ントロールGの設定ゲインを上げた分だけの倍率を係数
に掛けてＦＩＲフィルタ410にコピーするようにする。
指向性マイクロフォンMB側のループゲインに対応させ
て、ゲインコントロールG'、G"の各設定ゲインを調節す
ることで、ループゲインが１以上となった場合にも適応
フィルタAPFを安定して動作させることが可能となり、
このような場合にもリアルタイムの実測値に基づいてＦ
ＩＲフィルタ410のタップ係数Ｗを更新することが可能
となる。In the above operation, the gain control
The set gain of G (loudspeaker gain) increases the loop gain of the system consisting mainly of the speaker SP and the directional microphone MB by 1
When set as described above, the loop gain of the system including the speaker SP and the directional microphone M A is maintained at the value before the gain set by the gain control G is changed (or at least the loop gain of the latter). Is set to less than 1), and the gain of each of the gain controls G 'and G "is lowered so that howling does not occur in this system. In this case, copying of the coefficient is performed by setting the gain of the gain control G to The coefficient is multiplied by the magnification corresponding to the raised amount and copied to the FIR filter 410.
The adaptive filter APF operates stably even when the loop gain becomes 1 or more by adjusting each set gain of the gain control G ′ and G ″ in accordance with the loop gain of the directional microphone MB. Is possible,
Even in such a case, F
The tap coefficient W of the IR filter 410 can be updated.
【００１７】本実施形態のシステムでは、スピーカSPか
ら指向性マイクロフォンＭA、ＭBへの伝達関数が必ずし
も２本のマイクロフォン間で精密に一致するものではな
い。しかし、指向性マイクロフォンＭA、ＭBが、例えば
一体に形成される等して極めて近接しているため、スピ
ーカSPからの直接音や初期の反射音などレベルの大きな
ものについては、インパルス応答波形は倍率が異なるも
のの同一（相似）形状として近似することができる。本
発明はこの特性を利用したものである。図３はこの特性
を説明するための図である。図３は、図２に示すような
構成の拡声装置において、インパルス状の信号をスピー
カSPから出力した時に、マイクアンプMAA及びMABから出
力される波形（ア）及び（イ）と、マイクアンプMAAか
ら出力される信号の振幅を変えて逆位相にしたものと、
マイクアンプMABから出力される信号を合成した波形
（ウ）を示す図である。波形（ウ）から分かるように、
たとえ比較的レベルの小さい後期の反射音をキャンセル
することができなかったとしても、直接音や初期の反射
音をキャンセルすることができれば、十分、ハウリング
防止効果を得ることができる。In the system of this embodiment, the transfer function from the speaker SP to the directional microphones M A and M B does not always exactly match between the two microphones. However, since the directional microphones M A and M B are very close to each other, for example, they are formed integrally, the impulse response waveform is large for those having a high level such as a direct sound from the speaker SP or an initial reflected sound. Can be approximated as the same (similar) shape although the magnification is different. The present invention utilizes this characteristic. FIG. 3 is a diagram for explaining this characteristic. FIG. 3 shows waveforms (a) and (b) output from microphone amplifiers MAA and MAB when an impulse-like signal is output from speaker SP in the loudspeaker having the configuration shown in FIG. 2, and microphone amplifier MAA. The amplitude of the signal output from
FIG. 9 is a diagram illustrating a waveform (C) obtained by synthesizing a signal output from the microphone amplifier MAB. As can be seen from the waveform (c),
Even if it is not possible to cancel the late reflected sound having a relatively small level, if the direct sound or the initial reflected sound can be canceled, a sufficient anti-howling effect can be obtained.
【００１８】次に、図４を参照してレベル検出回路430
の内部構成について説明する。レベル検出回路430は、
パワー計算回路510、１サンプリング周期毎にシフトす
るＮタップのメモリ520、レベル判定回路530から成る。
ここでＸは現在の入力である（図１の信号Dに対応す
る）。パワー計算回路510の計算結果は、過去Ｎサンプ
ルの入力Ｘを２乗して加算したもので、１サンプリング
ごとにメモリ520をシフトしながら、Ｐ0＝Ｐ1＋Ｘ2−Ｐ
N+1のように、今回の入力Ｘを２乗したものと前回計算
したパワー値Ｐ1を加えたものから最も古いパワー値Ｐ
N+1を差し引いて、これを最も新しいメモリ０にストア
することを繰り返すことによって求められる。最も新し
いパワー値Ｐ0は過去Ｎサンプルの入力の２乗の和とな
っている。レベル検出回路530は、現在計算したパワー
Ｐ0と、あらかじめ設定した小レベル及び大レベルとを
比較し、この範囲以下、以上の場合はレベル大小検出フ
ラグとしてＯＮ（“１”）信号を出力し、他の場合はＯ
ＦＦ信号（“０”）を出力する。このレベル大小検出フ
ラグは、適応フィルタAPFのストップ（“１”）、スタ
ートあるいは継続（“０”）を制御するコントロール信
号Dとなる。図４に示すレベル検出回路430によれば、音
声の収音信号の所定の時間長のレベルをリアルタイムで
計算し、時々刻々の音声信号パワーを判定して得た信号
により、適応フィルタの動作のストップ又は継続を制御
することが可能となる。すなわち、リアルタイムに計算
可能であるため、通常、常時動作させておく適応フィル
タの動作を制御するのに適したレベル検出をすることが
でき、また過去Ｎサンプルの入力の２乗の和によってレ
ベルを検出するので適応フィルタのＬＭＳ法による適応
アルゴリズムに適した値を得ることが可能である。Next, referring to FIG.
Will be described. The level detection circuit 430
The power calculation circuit 510 includes an N-tap memory 520 that shifts every one sampling period, and a level determination circuit 530.
Where X is the current input (corresponding to signal D in FIG. 1). The calculation result of the power calculating circuit 510, the result of the addition by squaring the input X of the past N samples, while shifting the memory 520 for each sampling, P 0 = P 1 + X 2 -P
Like N + 1 , the oldest power value P is obtained by adding the square of the current input X and adding the power value P 1 calculated last time.
It is determined by repeatedly subtracting N + 1 and storing this in the newest memory 0. The most recent power value P 0 is the sum of the squares of the inputs of the past N samples. The level detection circuit 530 compares the currently calculated power P 0 with a preset small level and a large level, and outputs an ON (“1”) signal as a level large / small detection flag when the level is below or above this range. O otherwise
An FF signal ("0") is output. The level detection flag is a control signal D for controlling the stop (“1”), start or continuation (“0”) of the adaptive filter APF. According to the level detection circuit 430 shown in FIG. 4, the level of a predetermined time length of the sound pickup signal of the sound is calculated in real time, and the signal obtained by determining the sound signal power every moment is used to determine the operation of the adaptive filter. Stop or continuation can be controlled. That is, since the calculation can be performed in real time, it is possible to perform level detection suitable for controlling the operation of the adaptive filter that is normally operated at all times, and the level is calculated by the sum of the squares of the inputs of the past N samples. Since the detection is performed, it is possible to obtain a value suitable for the adaptive algorithm by the LMS method of the adaptive filter.
【００１９】本実施形態によれば、話者の声を用いて適
応フィルタの動作を行わせることができるので、スピー
カからホワイトノイズなどのトレーニング信号を出す必
要がなくなる。また、話者の声のレベルが極端に大きい
場合や小さい場合には適応フィルタの動作を止め、平均
的なレベルの時にのみ適応フィルタを動作させるために
適応フィルタにおける係数適応誤差を小さくすることが
できる。また、トレーニング信号を用いなくてもＦＩＲ
フィルタを用いるハウリング防止を行うことができ、グ
ラフィックイコライザやノッチフィルタを用いる従来の
手法では不可能であるループゲイン１以上の大音量を出
すことができる。According to the present embodiment, since the operation of the adaptive filter can be performed using the voice of the speaker, it is not necessary to output a training signal such as white noise from a speaker. Also, when the speaker's voice level is extremely high or low, the operation of the adaptive filter is stopped, and the coefficient adaptive error in the adaptive filter can be reduced in order to operate the adaptive filter only at the average level. it can. In addition, even without using a training signal, FIR
It is possible to prevent howling using a filter, and to output a loud sound with a loop gain of 1 or more, which is impossible with a conventional method using a graphic equalizer or a notch filter.
【００２０】なお、上記の説明では講演台と一体の拡声
装置を本発明の実施形態としたが、本発明は、マイクロ
フォン、スピーカが分離されている拡声装置においても
同様に適用可能である。In the above description, the loudspeaker integrated with the lectern is described as an embodiment of the present invention. However, the present invention is similarly applicable to a loudspeaker in which a microphone and a speaker are separated.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、音声側とスピーカ側の一対の隣接した指向性マイク
ロフォンを使用し、一方で音声側のマイクロフォン信号
を拡声し、他方でスピーカ側のマイクロフォン収音信号
で適応フィルタを働かせ、マイクロフォン、スピーカ間
の伝達関数を測定する手段と、ＦＩＲフィルタを用いて
上記の測定した伝達関数に音声側の信号を畳み込み、そ
の結果の逆位相信号で音声側のエコーをキャンセルする
手段と、音声の収音信号のある時間長のレベルをリアル
タイムで計算し、時々刻々の音声信号レベルを判定して
得た音声信号検出信号により、所定の大レベル及び小レ
ベルの時、適応フィルタ動作のストップ又はスタートを
制御する手段を設けたので、トレーニング信号を内部で
発生させることなく、講演者が話す音声で適応フィルタ
を動作させ、講演しながらマイクロフォン、スピーカ間
の伝達関数を測定することができる。また、レベルの検
出を行い、ある適当な音量時のみ適応フィルタを動作さ
せることができ、誤差を少なくすることができる。さら
に、適応フィルタとＦＩＲフィルタを用いてハウリング
を防止するので、ループゲインを１以上にすることが可
能であり、十分な音量で拡声することができる。したが
って、特にマイクロフォンとスピーカの配置関係に制限
がある講演台一体型の拡声装置に用いるのに適してい
る。As described above, according to the present invention, a pair of adjacent directional microphones on the voice side and the speaker side are used, and the microphone signal on the voice side is amplified on the one hand and the speaker side on the other hand is amplified on the other hand. Means for measuring the transfer function between the microphone and the speaker by operating the adaptive filter with the microphone pick-up signal, and convolving the signal on the sound side with the transfer function measured using the FIR filter, A means for canceling the echo on the side and a level for a certain length of time of the sound pickup signal of the sound are calculated in real time, and the sound signal detection signal obtained by judging the sound signal level every moment is used to determine the predetermined high level and low level. At the time of level, the means for controlling the stop or start of the adaptive filter operation is provided, so that the training signal is not generated internally Lecturer operates the adaptive filter in the voice speaking, talk while the microphone, it is possible to measure the transfer function between the speaker. Further, the level can be detected and the adaptive filter can be operated only at a certain appropriate sound volume, so that the error can be reduced. Furthermore, since howling is prevented by using the adaptive filter and the FIR filter, the loop gain can be increased to 1 or more, and the sound can be amplified with a sufficient volume. Therefore, it is particularly suitable for use in a loudspeaker-integrated loudspeaker in which the arrangement relationship between the microphone and the speaker is limited.
【００２２】また、コンパクトディスクなどに収録され
ている音声信号を内部からバックグラウンドミュージッ
クとして流し、適応フィルタを動作させてマイクロフォ
ン、スピーカ間の伝達関数を測定し、これを用いてハウ
リングキャンセルを行う手段を設けることによって、例
えば、講演していない待ち時間に、ＢＧＭ音楽を流して
測定をあらかじめしておくことができる。Also, means for flowing an audio signal recorded on a compact disc or the like as background music from the inside, operating an adaptive filter to measure a transfer function between a microphone and a speaker, and using this to cancel howling. Is provided, for example, during the waiting time when no lecture is given, BGM music can be played and measurement can be made in advance.
【００２３】また、音声側のマイクロフォン信号の拡声
ゲインに対応させて、スピーカ側のマイクロフォン収音
信号の増幅ゲイン又は適応フィルタの入力信号の増幅ゲ
インを変化させることによって、ループゲイン１以上の
拡声を行う場合にも、安定してＦＩＲフィルタの特性を
設定することができ、より精度良くハウリングをキャン
セルすることが可能となる。Also, by changing the amplification gain of the microphone pickup signal on the speaker side or the amplification gain of the input signal of the adaptive filter in accordance with the amplification gain of the microphone signal on the voice side, the amplification of the loop gain of 1 or more can be achieved. Also in the case of performing, it is possible to set the characteristics of the FIR filter stably, and it is possible to cancel the howling more accurately.
【図１】 この発明の一実施形態による拡声装置の内部
構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an internal configuration of a loudspeaker according to an embodiment of the present invention.
【図２】 図１に示す拡声装置の外観を示す模式図であ
る。FIG. 2 is a schematic diagram showing an appearance of the loudspeaker shown in FIG.
【図３】 本発明の拡声装置の動作を説明するために用
いる波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram used to explain the operation of the loudspeaker of the present invention.
【図４】 図１に示すレベル検出回路430の一構成例を
示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a level detection circuit 430 illustrated in FIG.
【図５】 従来の拡声装置の構成例を示すブロック図で
ある。FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional loudspeaker.
APF…適応フィルタ、MA，MB…指向性マイクロフォン、S
P…スピーカ、S…ホワイトノイズ・ＢＧＭソース発生回
路、G，G'，G"…ゲインコントロール、1…拡声装置、10
0…マイクロフォン、200…講演台、300…信号処理装
置、410…ＦＩＲフィルタ、430…レベル検出回路、440
…適応フィルタ部APF: Adaptive filter, MA, MB: Directional microphone, S
P: speaker, S: white noise / BGM source generation circuit, G, G ', G ": gain control, 1: loudspeaker, 10
0 ... microphone, 200 ... lecture stand, 300 ... signal processing device, 410 ... FIR filter, 430 ... level detection circuit, 440
... Adaptive filter
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｒ 3/02 Ｈ０４Ｒ 3/02 27/00 27/00 Ｂ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H04R 3/02 H04R 3/02 27/00 27/00 B
Claims (5)
スピーカ間の伝達関数を測定し、これを係数とするＦＩ
Ｒフィルタを用いてハウリングを防止する拡声装置にお
いて、 音声側とスピーカ側一対の隣接した指向性マイクロフォ
ンを使用し、一方で音声側のマイクロフォン信号を拡声
し、他方でスピーカ側のマイクロフォン収音信号で適応
フィルタを働かせ、マイクロフォン、スピーカ間の伝達
関数を測定する手段と、 前記ＦＩＲフィルタを用いて上記の測定した伝達関数に
音声側の信号を畳み込み、その結果の逆位相信号で音声
側のエコーをキャンセルする手段と、 音声の収音信号のある時間長のレベルをリアルタイムで
計算し、時々刻々の音声信号レベルを判定して得た音声
信号検出信号により、所定の大レベル及び小レベルの
時、適応フィルタ動作のストップ又はスタートを制御す
る手段を具備することを特徴とする拡声装置。A microphone using an adaptive filter;
Measure the transfer function between speakers and use this as the coefficient
In a loudspeaker for preventing howling using an R filter, a pair of adjacent directional microphones on a voice side and a speaker side are used, and a microphone signal on the voice side is loudspeaked on the one hand, and a microphone pickup signal on the speaker side is used on the other hand. Means for operating an adaptive filter to measure a transfer function between a microphone and a speaker; convolving a signal on the voice side with the measured transfer function using the FIR filter; Means for canceling, the level of a certain time length of the sound pickup signal of the sound is calculated in real time, and the sound signal detection signal obtained by judging the sound signal level every moment, when the predetermined large level and small level, A loudspeaker comprising means for controlling stop or start of an adaptive filter operation.
ラウンドミュージックとして流し、前記適応フィルタを
動作させて前記マイクロフォン、スピーカ間の伝達関数
を測定し、これを用いてハウリングキャンセルを行う手
段を具備することを特徴とする拡声装置。2. The loudspeaker according to claim 1, wherein the audio signal recorded in the storage means is flowed from the inside as background music, and the adaptive filter is operated to measure a transfer function between the microphone and the speaker. And a means for canceling howling by using the same.
クロフォン信号の拡声ゲインに対応させて、スピーカ側
のマイクロフォン収音信号の増幅ゲイン又は前記適応フ
ィルタの入力信号の増幅ゲインを変化させることを特徴
とする請求項１又は２記載の拡声装置。3. The method according to claim 1, wherein the transfer function measuring means changes an amplification gain of the microphone pickup signal of the speaker or an amplification gain of the input signal of the adaptive filter in accordance with the loudspeaker gain of the microphone signal on the audio side. The loudspeaker according to claim 1 or 2, wherein:
ンに対応する所定の倍率を掛けた後、前記測定した伝達
関数を前記ＦＩＲフィルタに設定することを特徴とする
請求項３記載の拡声装置。4. The loudspeaker according to claim 3, wherein the measured transfer function is set in the FIR filter after multiplying a predetermined gain corresponding to a loudspeaker gain of a microphone signal on a voice side.
タートを制御する手段が、複数個のタップを有するメモ
リを用いて、前記音声の収音信号の過去複数サンプルの
２乗和を求めることにより、前記レベルをリアルタイム
で計算することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１
項記載の拡声装置。5. A means for controlling the stop or start of the adaptive filter operation, wherein a sum of squares of a plurality of past samples of the sound pickup signal of the sound is obtained by using a memory having a plurality of taps. 5. The method according to claim 1, wherein the level is calculated in real time.
The loudspeaker according to the item.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26328896A JP3358463B2 (en) | 1996-10-03 | 1996-10-03 | Loudspeaker |
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| JP26328896A JP3358463B2 (en) | 1996-10-03 | 1996-10-03 | Loudspeaker |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10111691A true JPH10111691A (en) | 1998-04-28 |
| JP3358463B2 JP3358463B2 (en) | 2002-12-16 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP (1) | JP3358463B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007174190A (en) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Yamaha Corp | Audio system |
| US7697696B2 (en) | 2005-01-12 | 2010-04-13 | Yamaha Corporation | Audio amplification apparatus with howling canceler |
-
1996
- 1996-10-03 JP JP26328896A patent/JP3358463B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7697696B2 (en) | 2005-01-12 | 2010-04-13 | Yamaha Corporation | Audio amplification apparatus with howling canceler |
| JP2007174190A (en) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Yamaha Corp | Audio system |
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