JPH11127496A

JPH11127496A - ハウリング除去装置

Info

Publication number: JPH11127496A
Application number: JP9287139A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Hanajima; 満花島; Michiaki Yoneda; 道昭米田; Toshiyuki Okuma; 俊行大熊
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 1999-05-11
Also published as: WO1999021396A1; US6125187A

Abstract

(57)【要約】【課題】ハード構成を最小限にとどめながら、ハウリン
グ検出時間を短縮する。【解決手段】ハウリングを起こす周波数を検出する周波
数分析手段３２と、周波数分析手段によって検出された
ハウリング周波数帯域を除去する帯域除去手段２０と、
周波数分析手段および帯域除去手段の双方の特性を制御
する制御手段３０を有する。周波数分析手段では、入力
周波数を複数の周波数帯域となるように広帯域分割した
状態で、分割周波数帯域でのハウリング状態が検出され
る。ハウリングを起こしている特定の分割周波数帯域が
検出されたときには、この分割周波数帯域をさらに複数
に分割できるように狭帯域分割して、狭帯域分割領域内
でのハウリング周波数が検出される。ハウリングを起こ
している周波数を帯域除去できるように帯域除去手段が
制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ハウリング除去
装置に関する。詳しくは、ハウリング周波数を検出する
に当たり、周波数分割帯域を最初は粗く設定してハウリ
ングが起きていると予想される特定の周波数分割帯域を
調べ、特定の周波数分割帯域が判明した段階でこの周波
数分割帯域をさらに細かく周波数分割し、それぞれの分
割帯域内でさらにハウリング周波数を検出するようにす
ることによって、回路規模を増大させることなくハウリ
ングの検出およびその除去を実現したものである。

【０００２】

【従来の技術】ホールなどにおいて音声や楽器の演奏を
マイクで収音し、収音した信号をスピーカを使用して再
生する場合に、マイクとスピーカとの間でハウリングが
生ずることがある。

【０００３】ハウリングが発生したときこのハウリング
を除去するには、予めハウリングが起きる周波数を検出
し、そのハウリング周波数の帯域を減衰させるような手
段を拡声システム内に設ける必要がある。拡声システム
内に取り入れられたこのような手段は通常ハウリング除
去装置と呼ばれている。

【０００４】ハウリング除去装置は拡声システムを構成
するマイクとスピーカを有する他、ハウリング周波数を
分析するための分析手段と、ハウリング周波数帯域を減
衰させるための帯域除去手段が設けられている。周波数
分析手段でハウリング周波数が求められ、求められたハ
ウリング周波数を減衰させるように帯域除去手段の周波
数特性が調整される。

【０００５】周波数分析手段は、帯域通過フィルタで構
成された周波数分析フィルタを有し、帯域除去手段は、
通常帯域減衰フィルタ若しくは帯域制限フィルタを有す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したハウリングが
起きる周波数成分は単一周波数なので、伝送品質を劣化
させないないで、ハウリング周波数のみを除去するに
は、帯域除去フィルタの帯域はできる限り狭く、急峻に
する必要がある。

【０００７】帯域除去フィルタの帯域を狭くするには、
ハウリング周波数を検出するための周波数分析フィルタ
の帯域も同時に狭帯域（同一の帯域）にする必要がある
が、そうするとハウリングを検出するための分割帯域数
（バンド数）が多くなってしまう。例えば１２０個程度
の分割帯域数となされているものも存在する。これはコ
ストアップにつながる。

【０００８】従来では、音質劣化と処理時間の兼ね合い
から、ハウリング周波数を分析するための伝送帯域とし
ては２０Ｈｚ〜２０ＫＨｚまでの帯域を取り扱い、その
全帯域に対して均一に１／９オクターブバンドとなるよ
うに周波数分析フィルタを構成している。

【０００９】しかし、音声伝達に必要な帯域としては、
周知のように１００Ｈｚ以上１０ＫＨｚまでである。し
たがって従来では音声伝達にとっては不要な帯域である
１００Ｈｚ以下および１０ＫＨｚ以上の周波数成分まで
ハウリング検出帯域に選んである。その結果ハウリング
検出およびハウリング除去のための処理時間がかかって
いる。

【００１０】また帯域除去フィルタは１／９オクターブ
バンドであるため、本来除去する必要のない周波数成分
をも減衰させてしまうこととなり、伝送品質の劣化原因
となっている。

【００１１】また、従来のハウリング除去装置では、ハ
ウリングが起きていると判断する基準として、各周波数
分割帯域内での信号レベルのうち最大値（絶対値）を基
準にして判断している。この場合ハウリング検出の検出
感度を上げるには、最大値を下げる、換言すれば検出絶
対値を下げなければならない。検出絶対値を下げると、
拡声システムが設置されたホールなどの設置環境内の暗
騒音によってハウリング検出精度が影響を受け易くな
る。例えばホール内の暗騒音が大きいようなときには、
その暗騒音によりハウリングが起きていると誤って判断
してしまう可能性がある。したがって検出感度を上げる
ためには誤った検出が避けられるような調整を繰り返し
行う必要があるから、その調整が非常に面倒である。

【００１２】そこで、この発明はこのような従来の課題
を解決したものであって、その主たる目的は回路規模を
増大させることなく、ハウリング周波数の検出を正確に
行えるようにするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、請求項１に記載したこの発明に係るハウリング除去
装置では、ハウリングを起こす周波数を検出する周波数
分析手段と、この周波数分析手段によって検出されたハ
ウリング周波数帯域を除去する帯域除去手段と、上記周
波数分析手段および帯域除去手段の双方の特性を制御す
る制御手段が設けられ、上記周波数分析手段では、入力
周波数を複数の周波数帯域となるように広帯域分割し、
それぞれの分割周波数帯域でのハウリング状態が検出さ
れ、ハウリングを起こしている特定の分割周波数帯域が
検出されたときには、この分割周波数帯域をさらに複数
に分割できるように狭帯域分割し、それぞれの狭帯域分
割領域内でのハウリング周波数が検出され、ハウリング
を起こしている周波数を帯域除去できるように上記帯域
除去手段が制御されるようにしたことを特徴とする。

【００１４】この発明では、同一構成の周波数分析手段
の周波数帯域を広狭（粗細）の２段階に分けて使用でき
るように構成し、最初は広帯域の周波数分析フィルタと
して使用して大まかにハウリングが起きている周波数帯
域を検出し、次にその周波数帯域をさらに複数の帯域に
細かく分割して、そのそれぞれの周波数帯域でハウリン
グを検出する。

【００１５】狭帯域の周波数帯域内で検出されたハウリ
ングが起きているものと判断されたとき、その周波数を
ハウリング周波数とする。ハウリング周波数が十分に減
衰されるように帯域除去手段の周波数特性が設定され
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】続いて、この発明に係るハウリン
グ除去装置の一実施形態を拡声システムに適用した場合
につき図面を参照して詳細に説明する。

【００１７】図１はこの発明に係るハウリング除去装置
１０の一実施形態であって、その全体は拡声システムを
構成する。マイク１２で収音された信号は前置増幅器１
４を介してＡ／Ｄコンバータ１６に供給されてディジタ
ル信号に変換された後、可変増幅器１８を介して帯域除
去フィルタ群２０に供給される。帯域除去フィルタ群２
０はハウリングを起こす周波数を急峻に減衰させるため
に設けられたもので、その詳細は後述する。

【００１８】ハウリング周波数が減衰されたディジタル
信号はＤ／Ａコンバータ２２で元のアナログ信号に戻さ
れた後電力増幅器２４を介して場内スピーカ２６により
放音される。

【００１９】可変増幅器１８および帯域除去フィルタ群
２０は何れもマイクロコンピュータで構成された制御手
段３０からの制御信号に基づいてそのゲインや帯域特性
などが制御される。可変増幅器１８の出力の一部は周波
数分析手段を構成する帯域通過フィルタ群３２に供給さ
れ、そのフィルタ出力が制御手段３０に供給されてハウ
リング周波数が検出される。検出されたハウリング周波
数はＲＡＭなどのメモリ手段３４に格納される。

【００２０】上述した可変増幅器１８，帯域除去フィル
タ群２０および帯域通過フィルタ群３２は何れもＤＳＰ
（digital signal processer）が使用され、マイクロコ
ンピュータ３０からの制御信号によってそのゲイン、フ
ィルタ特性などが制御（設定）される。この例ではＩＩ
Ｒ（infinite impulse response）型のディジタルフィ
ルタ（無限インパルス応答フィルタ）が使用されてい
る。

【００２１】図２は帯域通過フィルタ群３２の一実施形
態を示すもので、この例ではハウリング周波数を検出す
るため、特に伝送品質の劣化を起こさない周波数帯域は
検出帯域から省いている。

【００２２】従来では２０Ｈｚから２０ＫＨｚまでの周
波数帯域をハウリング検出帯域として選んでいる。この
伝送周波数のうち１００Ｈｚ以下および１０ＫＨｚ以上
の周波数成分は、伝送品質に影響を与えない周波数成分
である（図３参照）。そのため、帯域通過フィルタ群で
は伝送周波数成分の低域および高域を除去し、残った帯
域でハウリング周波数が検出される。

【００２３】このように伝送品質の劣化を起こさない周
波数帯域を予め除去することは、取りも直さずハウリン
グ検出用帯域通過フィルタの数を減らし、処理時間（ハ
ウリング検出時間）を短縮できることにつながる。例え
ば、全伝送帯域を１００の帯域に分割して処理（ハウリ
ング検出）する場合、拡声には必要ではない帯域とし
て、低域および高域を各１０帯域ずづ予め除去できるよ
うになるので、８０の帯域について処理を行えばよく、
回路規模および処理時間をそれぞれ２０％短縮できるこ
とになる。

【００２４】図３の例では説明の便宜上、通過帯域Ｆを
１０の帯域Ｆ１〜Ｆ１０に分割した例であるので、帯域
通過フィルタ群３２は図２に示すように１０個の帯域通
過フィルタ３２ａ〜３２ｊで構成され、それぞれのフィ
ルタ出力がマイクロコンピュータ３０に供給される。

【００２５】この発明では帯域通過フィルタ３２ａ〜３
２ｊの通過帯域幅として２種類の帯域幅に設定される。
最初には粗いハウリング検出を実現するため広帯域特性
とし、その中からハウリングが発生している帯域を検出
する。その後、ハウリングが発生していると想われる通
過帯域をさらに１０の帯域に細分化する。そのため今度
は１０個の帯域通過フィルタ３２ａ〜３２ｊを狭帯域特
性として用いる。

【００２６】具体的に説明すると、図３のように広帯域
化された帯域Ｆ１〜Ｆ１０がある。帯域の分割は周波数
的な均等割りではなく、この例では対数的な均等割りを
行った場合である。その具体的数値の一例を図３に示
す。

【００２７】そのそれぞれの分割帯域内でハウリングの
発生が検出される。仮に、帯域Ｆ６（通過帯域幅は１０
０１Ｈｚ〜１６００Ｈｚ）にハウリングが発生している
ものとすれば、今度は、この帯域Ｆ６が１０の狭帯域Ｆ
６ａ〜Ｆ６ｊ（図４参照）に細分化される。そしてその
それぞれの帯域内でハウリングの発生が検出される。

【００２８】以上の処理は、ハウリング検出処理手順の
高速化とハウリング検出の精密処理とを同時に達成でき
る。

【００２９】ここで、ＤＳＰを用いたデジタルフィルタ
により構成される帯域通過フィルタ３２は、分割された
帯域通過フィルタ３２ａ〜３２ｊのフィルタ係数をマイ
クロコンピュータ３０で設定することによって分析すべ
き帯域幅を広帯域にも、狭帯域にも変更することができ
る。

【００３０】したがって、最初に広帯域のフィルタとし
て動作するようにマイクロコンピュータ３０から広帯域
用フィルタ係数Ｗｋ1〜Ｗｋ10を帯域通過フィルタ３２
ａ〜３２ｊに送ってフィルタ係数を設定する。次にマイ
クロコンピュータ３０はハウリング周波数を含むと判断
した周波数帯域を狭帯域化するため、マイクロコンピュ
ータ３０から狭帯域用フィルタ係数Ｎｋ1〜Ｎｋ10を帯
域通過フィルタ３２ａ〜３２ｊに送ってフィルタ係数を
設定する。

【００３１】このように同一の帯域通過フィルタを広帯
域用と狭帯域用に使い分ければ、それだけハード構成を
簡略化できることに加え、伝送周波数帯域を１０に分割
した広域の帯域通過フィルタでの周波数成分を取り込み
処理して、ハウリング周波数を含むと判断した周波数帯
域を、１０に分割した狭帯域の帯域通過フィルタで周波
数成分を分析処理することにより、１００の周波数帯域
を２０の周波数帯域の処理で済むことになるから、１０
０の周波数帯域を処理する場合よりも処理速度が５倍速
くなり、ハウリング検出処理の高速化を達成できる。

【００３２】ここで、ハウリングの発生の有無は次のよ
うにして判断する。この発明ではハウリングの検出に相
対レベル差を用いる。そのためマイクロコンピュータ３
０では各分割帯域内での周波数成分の平均値と最大値を
比較し、その値の差が予め決められた差分（例えば６ｄ
Ｂ）よりも大きければ、最大値のデータがハウリング周
波数を含むとして処理する。このような判断を採用する
と、拡声システムが置かれた環境の暗騒音が大きいよう
な場合でも、この暗騒音をハウリング音として検出する
ような誤った検出を回避できる。また誤った検出を避け
ながら検出精度を上げるための検出レベル調整作業が不
要になるなどの効果も得られる。

【００３３】ハウリング周波数が検出されると、その周
波数がＲＡＭ３４にメモリされると共に、その周波数を
急峻に減衰させるため帯域除去フィルタ群２０に対する
フィルタ係数の設定が行われる。

【００３４】この帯域除去フィルタ群２０は１つのＤＳ
Ｐ単体で構成できる最大のフィルタが縦続接続されて構
成される。図５の例では１０個のフィルタ（帯域制限フ
ィルタ）２０ａ〜２０ｊで構成される。それぞれのカッ
トオフ特性は１／１２オクターブとなるように設定され
る。これでハウリング周波数のみを効果的に減衰させる
ことができる。

【００３５】ハウリングは単一周波数で発生するが、そ
の発生は複数の周波数に亘って起こる場合があるので、
複数の単一周波数でハウリングが発生しているときは、
まず第１のフィルタ２０ａでは第１のハウリング周波数
（最も低い周波数）を減衰させるような減衰特性に設定
される。そのような減衰特性が得られるようなフィルタ
係数ｋａがマイクロコンピュータ３０から出力される。

【００３６】以下同様に第２のハウリング周波数を減衰
させるため、第２のフィルタ２０ｂの帯域減衰特性がフ
ィルタ係数ｋｂによって設定される。この例では１０個
のフィルタで帯域除去フィルタ２０が構成されているた
め、最大で１０個のハウリング周波数を減衰させること
ができる。残ったフィルタの周波数特性はフラットとな
るように対応するフィルタ係数が設定されるのはもちろ
んである。

【００３７】このようにハウリング周波数を検出し、検
出されたハウリング周波数を急峻減衰させることによっ
て、伝送品質を劣化させることなくハウリングの発生を
防止できる。

【００３８】さて、ハウリングを検出するためには、図
１に示す可変増幅器１４のゲイン（増幅度）次第に高め
ればよい。このゲイン調整は手動でもよいが、マイクロ
コンピュータ３０を使用して自動化することもできる。
その手順の一例を次に説明する。

【００３９】マイクロコンピュータ３０はＤＳＰを使用
した可変増幅器１８の増幅度（レベル）を徐々に上げな
がら、帯域通過フィルタ群３２からの広帯域信号出力Ｗ
Ｂ１〜ＷＢ１０を読み、どの帯域内でハウリングが発生
しているかを検出し、その周波数を特定する。

【００４０】マイクロコンピュータ３０は特定した周波
数成分を帯域除去フィルタ群２０で減衰させてハウリン
グを除去する。

【００４１】このような処理は、規定の増幅度（レベ
ル）に達するまで、若しくは帯域除去フィルタ群２０の
フィルタ２０ａ〜２０ｊ（１０バンド分）を使い切るま
で繰り返し行われる。その後は増幅度を初期値に戻して
ハウリング除去のための設定処理が終了する。

【００４２】ところで、マイク１２とスピーカ２６の相
対距離は場内に設置されるスピーカ２６の位置によって
相違するため、スピーカ２６から出た信号音がマイク１
２に帰還する時間にも差がでる。したがってハウリング
の起きる時間が異なることになる。一方、上述した可変
増幅器１８のゲインをコントロールする場合、そのゲイ
ン変化割合は常に一定である。ハウリング検出にあって
は、この帰還時間をも考慮して計測した方が好ましい。

【００４３】ハウリング検出を最適化するには、上述し
た帰還時間を計測し、その計測値に基づいて可変増幅器
１８のゲイン周期（ゲインを０から最大値まで可変する
時間）を調整すればよい。

【００４４】帰還時間の計測は図１に示すハウリング除
去装置１０を使用することができる。これは帯域除去フ
ィルタ群２０や周波数分析用の帯域通過フィルタ群３２
が何れもＤＳＰ構成であるからである。

【００４５】したがってハウリング除去装置１０をハウ
リング発生時間検出装置として使用するには、図６に示
すように帯域除去フィルタ群２０が信号発生器２０′と
して使用され、帯域通過フィルタ群３２が信号検出器４
２ａおよび時間差計測器４２ｂとして使用される。

【００４６】信号発生器２０′の出力はスピーカ２６か
ら放音され、その音がマイク１２よって収音される。そ
のため、信号発生器２０′の出力とＡ／Ｄコンバータ１
６の出力がそれぞれ信号検出器４２ａに供給されて、そ
れぞれの信号の検出が行われると共に、検出された信号
がそれぞれ時間差計測器４２ｂに供給されてマイク１２
に到達するまでの時間が計測される。時間差計測器４２
ｂとしてはカウンタ機能があればよい。

【００４７】この帰還に要する時間がマイクロコンピュ
ータ３０に取り込まれて、ハウリングを検出するときに
制御する可変増幅器１８のゲイン周期が最適化されるこ
とになる。つまり、マイク１２とスピーカ２６との相対
距離が短く、帰還時間も短いときにはゲイン周期を早
め、帰還時間が長いときにはそれに応じてゲイン周期を
遅くすればよい。

【００４８】上述したハウリング発生時間の検出処理お
よびハウリングの検出、帯域減衰フィルタの設定処理な
どは何れもマイクロコンピュータ３０内のＲＯＭなどに
格納された制御プログラムに基づいて処理されることに
なる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明では周波数
分析手段を広帯域特性と狭帯域特性とに使い分けるよう
にしたものである。

【００５０】これによれば、周波数分析手段のハード構
成を最小限にとどめながら、ハウリング検出時間を短縮
することができる。したがって、コストアップをもたら
すことなく、ハウリング除去の処理を高速に行える特徴
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るハウリング除去装置の一実施形
態を示す要部の系統図である。

【図２】帯域通過フィルタの一実施形態を示す要部の系
統図である。

【図３】広帯域特性を示す図である。

【図４】狭帯域特性を示す図である。

【図５】帯域除去フィルタの一実施形態を示す要部の系
統図である。

【図６】ハウリング発生時間検出装置の一実施形態を示
す要部の系統図である。

【符号の説明】

１０・・・ハウリング除去装置１２・・・マイク１８・・・可変増幅器２０・・・帯域除去手段（帯域除去フィルタ群）２６・・・スピーカ３０・・・マイクロコンピュータ３２・・・周波数分析手段（帯域通過フィルタ）２０′・・・信号発生器３２′・・・信号検出器および時間差計測器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウリングを起こす周波数を検出する周
波数分析手段と、この周波数分析手段によって検出されたハウリング周波
数帯域を除去する帯域除去手段と、上記周波数分析手段および帯域除去手段の双方の特性を
制御する制御手段が設けられ、上記周波数分析手段では、入力周波数を複数の周波数帯
域となるように広帯域分割し、それぞれの分割周波数帯
域でのハウリング状態が検出され、ハウリングを起こしている特定の分割周波数帯域が検出
されたときには、この分割周波数帯域をさらに複数に分
割できるように狭帯域分割し、それぞれの狭帯域分割領
域内でのハウリング周波数が検出され、ハウリングを起こしている周波数を帯域除去できるよう
に上記帯域除去手段が制御されるようにしたことを特徴
とするハウリング除去装置。
【請求項２】上記周波数分析手段および帯域除去手段
はディジタル・シグナル・プロセッサで構成されたこと
を特徴とする請求項１記載のハウリング除去装置。
【請求項３】上記分析すべき入力周波数としては、伝
送に必要な周波数成分のみに制限するようにしたことを
特徴とする請求項１記載のハウリング除去装置。
【請求項４】上記伝送に必要な周波数帯域としては、
１００Ｈｚから１０ＫＨｚまでの周波数帯域に選定され
たことを特徴とする請求項３記載のハウリング除去装
置。
【請求項５】各周波数帯域内での信号レベルの平均値
とその最大値との差を検出することによって、暗騒音に
よるハウリングの誤検出を防止すると共に、上記差のレベルが所定レベル以上であるとき、ハウリン
グが起きているものと判断するようにしたことを特徴と
する請求項１記載のハウリング防止装置。
【請求項６】上記制御手段からの特性指定信号に基づ
いて、上記帯域除去手段を信号発生手段として使用する
と共に、上記周波数分析手段を信号検出手段および時間
差計測手段として使用し、スピーカから出力された信号
がマイクロフォンに帰還するまでの時間を、上記時間差
計測手段で計測することによって、ハウリングが起きる
時間を推定してハウリング検出時間を最適化するように
したことを特徴とする請求項１記載のハウリング除去装
置。
【請求項７】上記周波数分析手段の前段には可変増幅
器が設けられ、上記ハウリング検出時間に関連してこの
可変増幅器のゲイン調整周期の時間が、上記制御手段に
よって調整されるようになされたことを特徴とする請求
項１記載のハウリング除去装置。