WO2011007813A1 - ハウリングキャンセラ - Google Patents

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howling
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良 田中
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ヤマハ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/02—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for preventing acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback

Definitions

  • the present invention relates to a howling canceller that suppresses howling that occurs in an acoustic feedback system from a speaker to a microphone.
  • the notch filter since it is intended to reduce sharply the gain of certain bandwidth, there is a problem that the sound quality is deteriorated.
  • the inserted notch filter is not opened until the number of notch filters is insufficient. Depending on the situation, howling may be suppressed.
  • a notch filter having a frequency at which howling has been eliminated due to a change in the acoustic feedback system or the like remains inserted. There is a possibility.
  • an object of the present invention is to provide a howling canceller that appropriately opens a notch filter in accordance with howling occurs.
  • a howling canceller is a howling canceller applied to an acoustic system having a microphone and a speaker, wherein a notch filter is inserted into a frequency of a collected sound signal of the microphone, and the notch filter is inserted.
  • the setting means is a howling canceller that sets the notch filter insertion time to be shorter as the frequency at which the notch filter is inserted is higher.
  • the howling canceller further includes movement amount detection means for detecting the movement amount of the microphone, and the setting means increases the notch filter as the movement amount of the microphone detected by the movement amount detection means increases. Set to shorten the insertion time.
  • the howling canceller further includes range setting means for setting a movable range of the microphone, and the setting means is configured to collect sound from the microphone based on the movable range of the microphone set by the range setting means.
  • a threshold value for dividing the frequency of the signal into a low frequency and a high frequency is determined, and the insertion time of the notch filter is set to be different between the low frequency and the high frequency.
  • the setting means sets the insertion time of the notch filter inserted in the high band to be shorter than the insertion time of the notch filter inserted in the low band.
  • the filter insertion means inserts a low-frequency notch filter and a high-frequency notch filter into a low frequency region and a high frequency region of the collected sound signal of the microphone, respectively, and is inserted into the low frequency region.
  • the upper limit number of low-frequency notch filters is set.
  • the filter insertion means sets an upper limit number of a plurality of notch filters to be inserted into the frequency of the sound pickup signal of the microphone, and the setting means inserts the plurality of notches into the frequency of the sound pickup signal of the microphone.
  • the number of notch filters reaches the upper limit number, a band including a plurality of frequencies suppressed by a plurality of notch filters inserted in a high band is suppressed by one notch filter.
  • the howling canceller further includes a movement amount detection unit that detects a movement amount of the microphone, and the setting unit is configured to detect the movement amount of the microphone based on the movement amount of the microphone detected by the movement amount detection unit.
  • a threshold for dividing the frequency of the collected sound signal into a low frequency and a high frequency is set, and the opening means opens the notch filter inserted in the high frequency when the threshold is set.
  • the movement amount detection means includes an acceleration sensor provided in the microphone, and the movement amount of the microphone is detected by the acceleration sensor.
  • the movement amount detection means measures the distance between the microphone and the speaker by the microphone detecting the sound emitted from the speaker, and based on the measured distance, the microphone The amount of movement is detected.
  • the microphone further includes threshold setting means for setting a threshold for dividing the frequency of the sound pickup signal of the microphone into a low frequency and a high frequency, and the setting means opens a notch filter inserted in the low frequency.
  • threshold setting means for setting a threshold for dividing the frequency of the sound pickup signal of the microphone into a low frequency and a high frequency
  • the setting means opens a notch filter inserted in the low frequency.
  • the howling canceller of the present invention can appropriately open the notch filter depending on the situation in which howling occurs.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the function and structure of an acoustic system. It is a figure which shows an example of a filter coefficient.
  • A)-(D) is an example of a counter table used for calculating the insertion time of the notch filter.
  • (A), (B) is explanatory drawing regarding the notch filter which concerns on Example 4.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the function and structure of an acoustic system. It is a figure which shows an example of a filter coefficient.
  • (A)-(D) is an example of a counter table used for calculating the insertion time of the notch filter.
  • (A), (B) is explanatory drawing regarding the notch filter which concerns on Example 4.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the function and configuration of an acoustic system.
  • the acoustic system 100 includes a microphone M, the howling canceller 1A, amplifier 2, and the speaker S.
  • the sound signal collected by the microphone M is amplified by the amplifier 2 and then emitted from the speaker S as sound.
  • the sound emitted from the speaker S is picked up by the microphone M again.
  • the sound emitted from the speaker S is fed back to the microphone M and amplified by the amplifier 2 to form a closed loop.
  • the loop gain of this closed loop exceeds 1, howling occurs. Therefore, in this acoustic system 100, the howling that has occurred is eliminated by using the howling canceller 1A.
  • the microphone M picks up surrounding sounds (including sounds emitted from the speaker S), generates a sound signal, and outputs the sound signal to the howling canceller 1A and the amplifier 2.
  • the amplifier 2 amplifies the input audio signal and outputs it to the notch filter 13 of the howling canceller 1A.
  • the howling canceller 1A suppresses the frequency component in which howling of the input audio signal occurs.
  • the howling canceller 1 ⁇ / b> A includes a howling detection unit 11, a filter coefficient generation unit 12, and a plurality of notch filters 13. The number of notch filters 13 is limited based on the performance and settings of hardware (microcomputer or the like) constituting the filter. Further, the howling canceller 1 ⁇ / b> A outputs the audio signal input from the microphone M to the howling detection unit 11.
  • Howling detection unit 11 subjects the input speech signal, it performs a fast Fourier transform process to convert the audio signal into a frequency spectrum.
  • the howling detection unit 11 detects a frequency component having a power level equal to or higher than a predetermined value from the frequency spectrum (that is, a frequency component in which howling has occurred), and outputs the detected frequency component to the filter coefficient generation unit 12.
  • the filter coefficient generator 12 controls insertion and release of the notch filter 13. Specifically, the filter coefficient generation unit 12 generates a filter coefficient that suppresses a predetermined frequency component (frequency component in which howling is generated) of the audio signal input from the amplifier 2. Further, the filter coefficient generation unit 12 opens the notch filter 13 when the insertion time of the notch filter 13 passes the insertion time (the time when the filter 13 should be opened) is reached. Details of the processing of the filter coefficient generation unit 12 will be described later.
  • the notch filter 13 suppresses the frequency component in which howling of the audio signal input from the amplifier 2 is suppressed, and outputs it to the speaker S.
  • the speaker S emits sound based on the sound signal input from the howling canceller 1A (that is, the sound signal after the frequency component in which howling is suppressed).
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a list (filter table) of inserted notch filters.
  • the filter coefficient generation unit 12 stores a filter table as shown in FIG. 2, and generates a plurality of notch filters (filter coefficients) corresponding to various parameters of the filter table.
  • the center frequency, bandwidth, and gain amount to be attenuated are registered for each notch filter 13 (filter 13A, filter 13B, filter 13C,).
  • the notch filter 13 attenuates the gain amount with respect to a signal having a bandwidth centered on the center frequency.
  • the filter 13A attenuates the gain by 24 dB with respect to an audio signal in a band of 95 Hz to 105 Hz (a bandwidth of 10 Hz centered on 100 Hz).
  • the filter 13C attenuates the gain by 24 dB with respect to the audio signal in the band of 1.15 kHz to 1.25 kHz (0.1 kHz bandwidth centering on 1.2 kHz). Note that the amount of gain to be attenuated is not limited to 24 dB.
  • the bandwidth is not limited to 10 Hz and 0.1 kHz.
  • the filter coefficient generation unit 12 controls insertion and release of the notch filter 13 by registering and deleting the center frequency, bandwidth, and gain amount in the filter table. Specifically, when the notch filter 13 is inserted, the filter coefficient generation unit 12 registers the center frequency, the bandwidth, and the gain amount for inserting the notch filter 13 in the filter table. When the notch filter 13 is opened, the filter coefficient generation unit 12 deletes the center frequency, bandwidth, and gain amount in which the notch filter 13 has been inserted from the filter table. And the filter coefficient production
  • the filter coefficient generation unit 12 inserts the notch filter 13 so as to suppress the frequency component. That is, the filter coefficient generation unit 12 registers the bandwidth and the gain amount in the filter table with the frequency as the center frequency.
  • the filter coefficient generation unit 12 stores the insertion time of each notch filter 13 and deletes the center frequency, bandwidth, and gain amount of the notch filter 13 that have reached the time to be released from the filter table.
  • the frequency at which howling occurs depends on the installation environment (for example, the size and shape of the room where the acoustic system is installed), the usage status (for example, the distance between the microphone and the speaker, the air flow due to the movement of people), etc. It depends on.
  • the closed loop is determined by the installation environment. In the closed loop, when the phases of the specific frequency components are aligned, the loop gain increases. When the loop gain exceeds 1, howling occurs.
  • the wavelength is long, so that howling is not easily affected by changes in the path length of the closed loop, and is greatly affected by other installation environments such as wall reflection. Therefore, in the case of a low frequency, even if the microphone M moves, the occurrence of howling is not easily affected by the phase change in the closed loop, and the loop gain is not easily less than 1. Therefore, it takes a long time until the notch filter 13 is opened. Should be set.
  • the filter coefficient generation unit 12 sets the insertion time of the notch filter 13 (the time from when the notch filter 13 is inserted until it is released) longer as the frequency is lower, and sets the insertion time of the notch filter 13 shorter as the frequency is higher. To do.
  • the filter coefficient generation unit 12 provides a counter C for each notch filter 13.
  • the counter C indicates the added value of the count value per unit time, and is expressed using the following formulas 1 and 2.
  • the filter coefficient generation unit 12 determines that the time elapsed since the insertion of the corresponding notch filter 13 has reached the insertion time (the insertion time of the notch filter 13 has elapsed). Then, the notch filter 13 that has reached the insertion time is opened.
  • the filter coefficient generation unit 12 sets the insertion time of the notch filter 13 in accordance with howling occurs. As a result, the filter coefficient generation unit 12 can appropriately open the notch filter 13 in accordance with howling occurs. Further, the filter coefficient generation unit 12 prevents deterioration of sound quality by releasing the suppression by the notch filter 13 in a short time to a frequency (high frequency) where the presence or absence of howling is easily changed under the influence of the usage situation. be able to.
  • FIGS. 3A to 3D are examples of a counter table used for calculating the insertion time of the notch filter.
  • Y represents a count value per unit time (Y (F) in Equation 2) to the counter C.
  • F indicates a frequency
  • T indicates a threshold value between a low frequency and a high frequency.
  • FIG. 3A is an example in which the increase rate of the counter in the low range is high and the increase rate of the counter in the high range is low.
  • FIG. 3B shows an example in which the increase rate of the counter in the low range is high (in particular, the counter increase rate is higher as the frequency is lower in the low range), and the increase rate of the counter in the high range is 0. . That is, in this example, the amount of increase in the counter in the low range increases, but the amount of increase in the counter in the high range is constant.
  • FIG. 3C is an example in which the increase amount of the counter in the low range and the increase amount of the counter in the high range are constant, and the increase amount of the counter is different between the low range and the high range.
  • FIG. 3D is an example in which the increment of the counter in the low band is 0 (the notch filter inserted in the low band is not opened), and the increase rate of the counter in the high band is high.
  • the filter coefficient generation unit 12 can shorten the insertion time of the notch filter 13 as it goes higher.
  • a predetermined value for example, 2 kHz, 3 kHz, or the like
  • a notch in a band lower than a threshold for example, 2 kHz, approximately 17 cm when converted to a movable range
  • the notch filter inserted in the band above the threshold is not opened, and the notch filter inserted in the frequency above the threshold is counted up with an addition value proportional to the frequency inserted, so the notch filter inserted in the frequency above the threshold has a high frequency
  • the insertion time is set shorter.
  • the threshold values for the high frequency range and the low frequency range may be calculated based on the movable range of the microphone as shown below. Based on the movable range of the microphone, a method of calculating the threshold value between the low range and the high range will be described.
  • the frequency F (Hz) is expressed by the following Expression 3 and Expression 4, where the sound speed is V (m / s) and the wavelength is ⁇ (m).
  • V 340 Formula 4
  • howling is considered to be canceled because the phase is reversed when the microphone M moves by an amount corresponding to the half wavelength of the sound. That is, it is considered that the moving amount L of the microphone M is regarded as a half wavelength, and howling of the frequency is eliminated. Moreover, since the frequency whose wavelength is longer than the movement amount L of the microphone M does not reach the half wavelength, howling is hardly suppressed by the movement of the microphone.
  • the threshold T is expressed by the following equation (5).
  • the howling canceller 1A calculates a threshold value between the low range and the high range with the movable range of the microphone as a half wavelength, and thereby obtains an appropriate threshold value according to changes in the installation environment and usage conditions. Can do.
  • a howling canceller 1B (not shown) according to Embodiment 2 of the present invention will be described.
  • the howling canceller 1B is different from the howling canceller 1A according to the first embodiment in that the notch filter 13 includes a low band and a high band. Only the differences will be described below. Note that the howling canceller 1B is not shown in the figure because the notch filter 13 is different from the howling canceller 1A in that the notch filter 13 is provided for low frequency and high frequency.
  • the number of notch filters 13 included in the howling canceller is limited based on the performance and settings of the hardware constituting the filter. Further, since the insertion time of the notch filter 13 is set to be longer for the low frequency range, the filter coefficient generation unit 12 is assigned to the low frequency region than the high frequency region if the notch filter 13 is shared between the low frequency region and the high frequency region. The number of 13 tends to increase.
  • the upper limit number is set for each of the low frequency notch filter and the high frequency notch filter.
  • the upper limit number is set separately such as 5 for low frequency and 5 for high frequency, or 6 for low frequency and 4 for high frequency.
  • the filter coefficient generation unit 12 sets the upper limit number by dividing the notch filter 13 for low frequency and for high frequency, so that the number of notch filters assigned to the low frequency does not become extremely large.
  • the notch filter 13 can be appropriately assigned to the low range and the high range.
  • the howling canceller 1 ⁇ / b> C according to the third embodiment is different from the howling canceller 1 ⁇ / b> A according to the first embodiment in that the notch filter 13 is divided into a low band, a middle band, and a high band, and the insertion time is set.
  • the howling canceller 1C has the same block diagram as the howling canceller 1A, and is not shown.
  • the filter coefficient generation unit 12 is set so as not to be opened after the notch filter 13 is inserted in the low band.
  • the filter coefficient generation unit 12 inserts a filter with a wide bandwidth (band suppression filter) that suppresses the frequency band around the frequency where the howling has occurred, and sets the insertion time short.
  • the insertion time of the high frequency notch filter is shorter than the insertion time of the mid frequency notch filter.
  • the bandwidth of the high-frequency notch filter is wider than that of the mid-frequency notch filter.
  • the middle band the filter coefficient generating unit 12 inserts the notch filter 13 to a frequency at which the howling has occurred and sets the insertion time.
  • the filter coefficient generation unit 12 sets a band around a threshold (a predetermined value or a value calculated based on a wavelength) between the low band and the high band as a middle band.
  • the howling canceller 1C is a mode in which the upper limit number is set by dividing the notch filter 13 into a low-frequency notch filter, a high-frequency notch filter, and a mid-frequency notch filter, like the howling canceller 1B of the second embodiment. There may be.
  • the notch filter 13 is appropriately opened according to the howling occurrence state by changing the suppression bandwidth and the insertion time in the low, high, and mid ranges. be able to.
  • 4A and 4B are explanatory diagrams relating to the notch filter according to the fourth embodiment.
  • a plurality of frequency bands whose gains are suppressed by a plurality of notch filters 13 are collectively suppressed by one filter (a plurality of notch filters 13 are merged).
  • 4A shows the frequency characteristics before merging of the plurality of notch filters 13
  • FIG. 4B shows the frequency characteristics after merging of the plurality of notch filters 13
  • the broken line shows a plurality of notch filters. 13 shows frequency characteristics before merging.
  • the howling canceller 1D according to the fourth embodiment is different from the howling canceller 1A according to the second embodiment in that a plurality of notch filters 13 are merged.
  • the howling canceller 1D has the same block diagram as the howling canceller 1A, and is not shown.
  • the filter coefficient generation unit 12 has a limited number of notch filters 13 that exist at the same time. Therefore, when new howling is detected after all the notch filters 13 are inserted, the notch filter for suppressing the newly detected howling. 13 will be insufficient. Therefore, a plurality of notch filters 13 set in a high frequency range that is easily affected by the movement of the microphone M are merged.
  • the filter coefficient generation unit 12 includes a notch filter 13 having a frequency f1 as a center frequency and a notch filter 13 having a frequency f2 as a center frequency (see FIG. 4A). These two notch filters 13 are changed to one notch filter 13 having a wide bandwidth having a center frequency (f1 + f2) / 2 between the frequencies f1 and f2 (see FIG. 4B). As a result, the filter coefficient generation unit 12 can open one notch filter 13, and therefore, newly generated howling can be suppressed using the opened notch filter 13.
  • the filter coefficient generation unit 12 selects and merges the notch filters 13 having the closest center frequencies.
  • the filter coefficient generation unit 12 can suppress the frequency components in which howling is newly generated by merging the notch filters 13. Further, the filter coefficient generation unit 12 can shorten the suppression time of the frequency component in which no howling has occurred by merging a plurality of high-frequency notch filters 13 having a short insertion time. As a result, the howling canceller 1 ⁇ / b> A can reduce deterioration of the output voice. Furthermore, the filter coefficient generating unit 12, by frequency merge multiple notch filters 13 close, it is possible to reduce the suppressing frequency components. As a result, the howling canceller 1 ⁇ / b> A does not further deteriorate the sound to be output.
  • the howling canceller 1E according to the fifth embodiment is different from the howling canceller 1A according to the first embodiment in that the notch filter 13 is opened according to the moving amount L of the microphone.
  • the howling canceller 1E has the same block diagram as the howling canceller 1A, and is not shown.
  • the movement amount L of the microphone is detected by an acceleration sensor (not shown) attached to the microphone M.
  • the filter coefficient generation unit 12 selects the notch filter 13 to be opened based on the movement amount L of the microphone. For example, the frequency (threshold value) may be calculated with the movement amount L of the microphone as a half wavelength, and all the notch filters 13 inserted in a higher range than the frequency may be opened.
  • the movement of the microphone M is not limited to the detection by the acceleration sensor, but may be detected by measuring the distance between the speaker S and the microphone M.
  • a method for measuring the distance for example, a method in which a measurement sound is emitted from the speaker S and an arrival time until the measurement sound is received by the microphone M can be considered.
  • the howling canceller 1D can appropriately open the notch filter 13 according to howling occurs only by detecting the movement amount L of the microphone.
  • the moving amount L of the microphone is calculated based on the movable range of the speaker (movable range of the microphone).
  • the method for detecting the moving amount L of the microphone described in the fifth embodiment is performed. It may be applied to Example 1 and the threshold value for dividing the low range and the high range may be calculated based on the detected movement amount L of the microphone.
  • the howling canceller of the present invention is applied to an acoustic system having a microphone and a speaker.
  • the howling canceller includes a plurality of notch filters, and the insertion time of the notch filter is set based on the frequency at which the notch filter is inserted.
  • a notch filter inserted at a high frequency is set to have a shorter insertion time than a notch filter inserted at a low frequency. That is, the higher the frequency at which the notch filter is inserted, the shorter the insertion time.
  • the frequency at which howling occurs depends on the installation environment (for example, the size and shape of the room where the acoustic system is installed), the usage status (for example, the distance between the microphone and the speaker, the air flow due to the movement of people), etc. It depends on. Further, as one of the factors that cause howling, there is a case where the loop gain increases due to phase alignment in a closed loop between the speaker and the microphone. When this loop gain increases and exceeds 1, howling occurs. That is, since the wavelength is long at low frequencies, the influence of the phase change due to the movement of the microphone is small, and is largely due to the influence of other installation environments such as reflection of the wall surface. On the other hand, at a high frequency, the wavelength is short, so the influence of phase change due to movement of the microphone is large.
  • the howling canceller of the present invention it is considered that the higher the frequency, the more the howling is suppressed by the movement of the microphone, and the insertion time is shortened as the frequency where the notch filter is inserted is higher.
  • the howling canceller according to the present invention appropriately opens the notch filter according to the situation in which howling occurs (whether it is easily affected by the installation environment or the usage situation such as movement of the microphone). can do. Therefore, deterioration in sound quality can be prevented by switching the suppression of the gain of a frequency (high frequency) at which howling is easily suppressed in a short time.
  • the howling canceller of the present invention measures a movement amount input means for inputting a movement amount of the microphone (for example, a setting means for setting a movable range of the microphone, an acceleration sensor attached to the microphone, and a distance between the microphone and the speaker. Means).
  • a movement amount input means for inputting a movement amount of the microphone for example, a setting means for setting a movable range of the microphone, an acceleration sensor attached to the microphone, and a distance between the microphone and the speaker. Means.
  • the howling canceller shortens the insertion time as the movement amount of the microphone increases.
  • the howling canceller can prevent the frequency gain at which the howling has been eliminated from being maintained by reducing the insertion time of the notch filter as the amount of movement of the microphone increases.
  • the howling canceller of the present invention may include range setting means for setting the movable range of the microphone.
  • the howling canceller determines the threshold that is the boundary between the low range and the high range by setting the movable range of the microphone according to the application of the acoustic system to be applied, and is divided by this threshold value. Change the insertion time between low and high frequencies.
  • the howling canceller sets a movable range of the microphone in advance and regards this movable range as a half wavelength.
  • a wavelength longer than this wavelength (low frequency) is attributed to the installation environment, and it is assumed that howling is hardly suppressed by movement of the microphone, and a short wavelength (high frequency) is assumed that howling is easily suppressed by movement of the microphone. Therefore, the howling canceller can appropriately suppress howling by changing the insertion time before and after the frequency corresponding to the movable range of the microphone as a threshold value.
  • the howling canceller of the present invention may be configured such that a plurality of notch filters are divided into a low band and a high band and the upper limit number is set.
  • the howling canceller divides the notch filter into a low band and a high band and sets an upper limit number, so that an excessive number of notch filters are not allocated to the low band and the low band and the high band are not allocated.
  • a notch filter can be appropriately assigned to each region.
  • the howling canceller according to the present invention may be configured to suppress the frequency suppressed by a plurality of notch filters inserted in a high band with one filter having a wide bandwidth when the number of notch filters is insufficient.
  • the howling canceller has a short insertion time in the high frequency band and is less affected by sound quality degradation.
  • the number of notch filters used can be reduced. can do.

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Abstract

　マイクとスピーカとを有する音響システムに適用されるハウリングキャンセラは、前記マイクの収音信号の周波数にノッチフィルタを挿入するフィルタ挿入手段と、前記ノッチフィルタが挿入されている周波数に基づいて、前記ノッチフィルタの挿入時間を設定する設定手段と、前記設定手段が設定した挿入時間が経過すると、該挿入時間を経過したノッチフィルタを開放する開放手段とを備え、前記設定手段は、前記ノッチフィルタが挿入されている周波数が高域であるほど、該ノッチフィルタの挿入時間を短くするように設定する。

Description

ハウリングキャンセラ
　この発明は、スピーカからマイクへ至る音響帰還系に生じるハウリングを抑制するハウリングキャンセラに関する。
　音響帰還系に生じるハウリングを抑制する方法として、ハウリングが発生している周波数にノッチフィルタを挿入する（割り当てる）ハウリングキャンセラが各種提案されている（例えば、特許文献１参照）。ハウリングは、複数の周波数に同時に発生する場合があるため、周波数の異なる複数のノッチフィルタを挿入する必要がある。しかし、ノッチフィルタの数は、ハウリングキャンセラのハードウェアの性能により制限される。このため、ハウリングキャンセラは、全てのノッチフィルタを挿入した後に、新たなハウリングを検出すると（すなわち、ノッチフィルタの数が不足すると）、既に挿入済みのノッチフィルタを開放しなければならない。
　特許文献１に記載のハウリング除去装置では、ノッチフィルタの数が不足すると、挿入時間が最も長いノッチフィルタを開放して、新たに検出したハウリングを当該ノッチフィルタを挿入して抑制する。
日本国特開２００８－００５３０５号公報
　ノッチフィルタは、ある程度の帯域幅のゲインを急激に下げるものであるため、音質が劣化するという課題がある。しかしながら、特許文献１に記載のハウリング除去装置では、ノッチフィルタの数が不足するまで、挿入済みのノッチフィルタを開放することがない。状況によっては、ハウリングが抑制されている場合も考えられるが、特許文献１のハウリング除去装置では、音響帰還系の変化等によってハウリングが解消している周波数のノッチフィルタを挿入したままになってしまう可能性もある。
　そこで、この発明は、ハウリングの発生状況に応じて、ノッチフィルタを適切に開放するハウリングキャンセラを提供することを目的とする。
　この発明のハウリングキャンセラは、マイクとスピーカとを有する音響システムに適用されるハウリングキャンセラであって、前記マイクの収音信号の周波数にノッチフィルタを挿入するフィルタ挿入手段と、前記ノッチフィルタが挿入されている周波数に基づいて、前記ノッチフィルタの挿入時間を設定する設定手段と、前記設定手段が設定した挿入時間が経過すると、該挿入時間を経過したノッチフィルタを開放する開放手段と、を備え、前記設定手段は、前記ノッチフィルタが挿入されている周波数が高いほど、該ノッチフィルタの挿入時間を短くするように設定するハウリングキャンセラである。
　好適には、前記ハウリングキャンセラは、前記マイクの移動量を検出する移動量検出手段を更に備え、前記設定手段は、前記移動量検出手段で検出されたマイクの移動量が大きくなるほど、前記ノッチフィルタの挿入時間を短くするように設定する。
　好適には、前記ハウリングキャンセラは、前記マイクの可動範囲を設定する範囲設定手段を更に備え、前記設定手段は、前記範囲設定手段が設定した前記マイクの可動範囲に基づいて、前記マイクの収音信号の周波数を低域と高域とに分ける閾値を決定し、前記低域と高域とで前記ノッチフィルタの挿入時間が異なるように設定する。
　好適には、前記設定手段は、前記低域に挿入されるノッチフィルタの挿入時間より前記高域に挿入されるノッチフィルタの挿入時間を短くするように設定する。
　好適には、前記フィルタ挿入手段は、前記マイクの収音信号の周波数の低域及び高域にそれぞれ低域用のノッチフィルタと高域用のノッチフィルタとを挿入し、前記低域に挿入される前記低域用のノッチフィルタの上限数を設定する。
　好適には、前記フィルタ挿入手段は、前記マイクの収音信号の周波数に挿入する複数のノッチフィルタの上限数を設定し、前記設定手段は、前記マイクの収音信号の周波数に挿入する前記複数のノッチフィルタが前記上限数に達した場合、高域に挿入された複数のノッチフィルタが抑制する複数の周波数を含む帯域を、１つのノッチフィルタで抑制する。
　好適には、前記ハウリングキャンセラは、前記マイクの移動量を検出する移動量検出手段を更に備え、前記設定手段は、前記移動量検出手段で検出された前記マイクの移動量に基づいて、前記マイクの収音信号の周波数を低域と高域とに分ける閾値を設定し、前記開放手段は、前記閾値が設定されたときに、前記高域に挿入されているノッチフィルタを開放する。
　好適には、前記移動量検出手段は、前記マイクに設けられた加速度センサを有し、前記加速度センサによって前記マイクの移動量を検出する。
　好適には、前記移動量検出手段は、前記スピーカから放音された音声を前記マイクが検出することによって前記マイクと前記スピーカとの距離を測定し、該測定された距離に基づいて前記マイクの移動量を検出する。
　好適には、前記マイクの収音信号の周波数を低域と高域とに分ける閾値を設定する閾値設定手段をさらに備え、前記設定手段は、前記低域に挿入されているノッチフィルタが開放されず、前記高域のノッチフィルタが挿入されている周波数が高いほど、該高域のノッチフィルタの挿入時間を短くするように設定する。
　この発明のハウリングキャンセラは、ハウリングが発生した状況に応じて適切にノッチフィルタを開放することができる。
音響システムの機能、構成を示すブロック図である。 フィルタ係数の一例を示す図である。 （Ａ）―（Ｄ）は、ノッチフィルタの挿入時間の算出に用いるカウンタテーブルの一例である。 （Ａ）、（Ｂ）は、実施例４に係るノッチフィルタに関する説明図である。
　この発明の実施例１に係るハウリングキャンセラ１Ａを備えた音響システム１００について、図１を参照して説明する。図１は、音響システムの機能、構成を示すブロック図である。図１に示すように、音響システム１００は、マイクＭ、ハウリングキャンセラ１Ａ、アンプ２、及びスピーカＳを備える。この音響システム１００では、マイクＭが収音した音声信号は、アンプ２で増幅された後、スピーカＳから音声として放音される。スピーカＳが放音した音声は、再度マイクＭで収音される。音響システム１００では、スピーカＳが放音した音声がマイクＭへ帰還されてアンプ２にて増幅され閉ループが形成される。この閉ループのループゲインが１を超えると、ハウリングが発生する。そこで、この音響システム１００では、ハウリングキャンセラ１Ａを用いて、発生したハウリングを解消している。
　次に、この音響システム１００の機能、構成について説明する。マイクＭは、周囲の音声（スピーカＳから放音した音声も含む）を収音して音声信号を生成し、ハウリングキャンセラ１Ａ、及びアンプ２へ出力する。
　アンプ２は、入力された音声信号を増幅して、ハウリングキャンセラ１Ａのノッチフィルタ１３へ出力する。
　ハウリングキャンセラ１Ａは、入力された音声信号のハウリングが発生している周波数成分を抑制する。ハウリングキャンセラ１Ａは、ハウリング検出部１１、フィルタ係数生成部１２、及び複数のノッチフィルタ１３を備える。ノッチフィルタ１３の数は、フィルタを構成するハードウェア（マイクロコンピュータ等）の性能や設定に基づき制限される。また、ハウリングキャンセラ１Ａは、マイクＭから入力された音声信号をハウリング検出部１１へ出力する。
　ハウリング検出部１１は、入力された音声信号に対して、高速フーリエ変換処理を行い、当該音声信号を周波数スペクトルに変換する。ハウリング検出部１１は、周波数スペクトルの中から、所定値以上のパワーレベルを持つ周波数成分（すなわち、ハウリングが発生している周波数成分）を検出して、フィルタ係数生成部１２へ出力する。
　フィルタ係数生成部１２は、ノッチフィルタ１３の挿入及び開放を制御する。具体的には、フィルタ係数生成部１２は、アンプ２から入力された音声信号の所定周波数成分（ハウリングが発生している周波数成分）を抑制するフィルタ係数を生成する。また、フィルタ係数生成部１２は、ノッチフィルタ１３の挿入されている時間が挿入時間を経過する（フィルタ１３を開放すべき時間に達する）と、該ノッチフィルタ１３を開放する。フィルタ係数生成部１２の処理の詳細については、後述する。
　ノッチフィルタ１３は、アンプ２から入力された音声信号の、ハウリングが発生している周波数成分を抑制して、スピーカＳへ出力する。
　スピーカＳは、ハウリングキャンセラ１Ａから入力された音声信号（すなわち、ハウリングが発生している周波数成分が抑制された後の音声信号）に基づく音声を放音する。
　次に、フィルタ係数生成部１２の処理の詳細について、図２を参照して説明する。図２は、挿入しているノッチフィルタの一覧（フィルタテーブル）の一例を示す図である。フィルタ係数生成部１２は、図２に示すようなフィルタテーブルを記憶しており、このフィルタテーブルの各種パラメータに対応する複数のノッチフィルタ（フィルタ係数）を生成する。このフィルタテーブルには、ノッチフィルタの中心周波数、帯域幅、及び減衰させるゲイン量がノッチフィルタ１３（フィルタ１３Ａ、フィルタ１３Ｂ、フィルタ１３Ｃ、・・・）毎に登録されている。ノッチフィルタ１３は、中心周波数を中心とする帯域幅の信号に対して、ゲイン量を減衰させる。例えば、フィルタ１３Ａは、９５Ｈｚ～１０５Ｈｚ（１００Ｈｚを中心とする１０Ｈｚの帯域幅）の帯域の音声信号に対して、ゲインを２４ｄＢ減衰する。フィルタ１３Ｃは、１．１５ｋＨｚ～１．２５ｋＨｚ（１．２ｋＨｚを中心とする０．１ｋＨｚの帯域幅）の帯域の音声信号に対して、ゲインを２４ｄＢ減衰する。なお、減衰するゲイン量は、２４ｄＢに限らない。また、帯域幅は、１０Ｈｚ、０．１ｋＨｚに限らない。
　フィルタ係数生成部１２は、フィルタテーブルに中心周波数、帯域幅、及びゲイン量を登録及び削除することで、ノッチフィルタ１３の挿入及び開放を制御している。具体的には、フィルタ係数生成部１２は、ノッチフィルタ１３を挿入する場合に、当該ノッチフィルタ１３を挿入する中心周波数、帯域幅、及びゲイン量をフィルタテーブルに登録する。フィルタ係数生成部１２は、ノッチフィルタ１３を開放する場合に、当該ノッチフィルタ１３が挿入されていた中心周波数、帯域幅、及びゲイン量をフィルタテーブルから削除する。そして、フィルタ係数生成部１２は、当該フィルタテーブルに登録された各種パラメータに基づいてフィルタ係数を生成する。
　フィルタ係数生成部１２は、ハウリング検出部１１から周波数成分（ハウリングが発生している周波数成分）が入力されると、当該周波数成分を抑制するようにノッチフィルタ１３を挿入する。すなわち、フィルタ係数生成部１２は、当該周波数を中心周波数として帯域幅、及びゲイン量をフィルタテーブルに登録する。
　また、フィルタ係数生成部１２は、各ノッチフィルタ１３の挿入時間を記憶しており、開放すべき時間に達したノッチフィルタ１３の中心周波数、帯域幅、及びゲイン量をフィルタテーブルから削除する。
　次に、各ノッチフィルタ１３の挿入時間について説明する。一般的に、ハウリングが発生する周波数は、設置環境（例えば、音響システムを設置した居室の大きさや形）や使用状況（例えば、マイクとスピーカとの距離や、人の移動による空気の流れ）等によって決まる。設置環境によって閉ループが定まる。当該閉ループにおいて、特定周波数成分の位相が揃うと、ループゲインが増大する。そして、当該ループゲインが１を超えると、ハウリングが発生する。
　低い周波数の場合は、波長が長いため、ハウリングの発生は閉ループの経路長の変化の影響を受けにくく、壁面の反射等その他の設置環境による影響が大きい。したがって、低い周波数の場合は、マイクＭが移動したとしても、ハウリングの発生は閉ループでの位相変化の影響を受けにくく、ループゲインが１未満になりにくいため、ノッチフィルタ１３の開放までに長い時間を設定したほうがよい。
　一方で高い周波数の場合は、波長が短いため、ハウリングの発生は閉ループの経路長の変化の影響を受けやすい。したがって、高い周波数の場合は、マイクＭが移動すると、ハウリングの発生は閉ループでの位相変化の影響を受けて、ループゲインが１未満になりやすいため、ノッチフィルタ１３の開放までの時間を短く設定したほうがよい。
　そこで、フィルタ係数生成部１２は、低域ほどノッチフィルタ１３の挿入時間（ノッチフィルタ１３を挿入してから開放するまでの時間）を長く設定し、高域ほどノッチフィルタ１３の挿入時間を短く設定する。フィルタ係数生成部１２は、各ノッチフィルタ１３にカウンタＣを設ける。カウンタＣは、単位時間あたりのカウント値の加算値を示し、次の式１、式２を用いて表される。
　Ｃ＝Ｃ＋Ｙ（Ｆ）・・・式１
　Ｙ（Ｆ）＝ｌｏｇｋＦ（ｋ＝定数）・・・式２
　フィルタ係数生成部１２は、カウンタＣの値が所定値を超えると、対応するノッチフィルタ１３を挿入してから経過した時間が挿入時間に達した（ノッチフィルタ１３の挿入時間が経過した）と判断して、挿入時間に達したノッチフィルタ１３を開放する。
　例えば、周波数をオクターブで表すために、Ｙ（Ｆ）＝ｌｏｇ２Ｆで表すと、１００ＨｚにおけるカウンタＣのカウント値は、ｌｏｇ２１００＝６．６４３９となる。１ｋＨｚにおけるカウンタＣのカウント値は、ｌｏｇ２１０００＝９．９６５８となり、１０ｋＨｚにおけるカウンタＣのカウント値は、ｌｏｇ２１００００＝１３．２８７７となる。すなわち、１００Ｈｚに挿入するノッチフィルタ１３の挿入時間は、１０ｋＨｚに挿入するノッチフィルタ１３の挿入時間の約２倍長くなる。なお、定数ｋの値は２に限らない。
　以上のように、フィルタ係数生成部１２は、ハウリングの発生状況に応じて、ノッチフィルタ１３の挿入時間を設定する。この結果、フィルタ係数生成部１２は、ハウリングの発生状況に応じて、ノッチフィルタ１３を適切に開放することができる。また、フィルタ係数生成部１２は、使用状況の影響を受けて、ハウリングの有無が変化しやすい周波数（高域）へのノッチフィルタ１３による抑制を短時間で開放することで、音質の劣化を防ぐことができる。
　なお、本実施例では、式２を用いてカウンタＣを算出したが、図３（Ａ）―（Ｄ）に示すカウンタテーブルのいずれかを用いてカウンタＣを算出してもよい。図３（Ａ）―（Ｄ）は、ノッチフィルタの挿入時間の算出に用いるカウンタテーブルの一例である。図３（Ａ）―（Ｄ）において、Ｙは、カウンタＣへの単位時間当たりのカウント値（式２におけるＹ（Ｆ））を示す。Ｆは、周波数を示し、Ｔは、低域と高域との閾値を示す。図３（Ａ）は、低域におけるカウンタの増加率が高く、高域におけるカウンタの増加率が低い例である。図３（Ｂ）は、低域におけるカウンタの増加率が高く（特に、低域においてより低域側であるほどカウンタの増加率が高い）、高域におけるカウンタの増加率が０の例である。つまり、低域におけるカウンタの増加量が増えるが、高域におけるカウンタの増加量が一定となる例である。図３（Ｃ）は、低域におけるカウンタの増加量及び高域におけるカウンタの増加量が一定であり、かつ低域と高域とでカウンタの増加量が異なる例である。図３（Ｄ）は、低域におけるカウンタの増加量が０であり（低域に挿入されるノッチフィルタは開放されない）、高域におけるカウンタの増加率が高い例である。フィルタ係数生成部１２は、図３（Ａ）―（Ｄ）に示すカウンタテーブルを用いることで、高域にいくほどノッチフィルタ１３の挿入時間を短くすることができる。この高域と低域との閾値は、所定の値（例えば、２ｋＨｚや３ｋＨｚ等）を用いてもよい。
　例えば、図３（Ｄ）に示すカウンタテーブルを採用したハウリングキャンセラの場合、ユーザが自動フィルタ開放機能をＯＮにしたときに、閾値（例えば２ｋＨｚ、可動範囲に換算すると約１７ｃｍ）より低い帯域のノッチフィルタは開放せず、閾値以上の帯域に挿入されたノッチフィルタは、その挿入されている周波数に比例した加算値でカウントアップされるので、閾値以上の周波数に挿入されたノッチフィルタは周波数が高いほど挿入時間が短く設定される。
　また、高域と低域との閾値は、次に示すようにマイクの可動範囲に基づいて算出してもよい。
　マイクの可動範囲に基づいて、低域と高域との閾値の算出方法について説明する。周波数Ｆ（Ｈｚ）は、音速をＶ（ｍ／ｓ）、波長をλ（ｍ）とすると、次の式３，式４で表される。
　Ｆ＝Ｖ／λ　・・・式３
　Ｖ＝３４０　・・・式４
　ここで、ハウリングは、音声の半波長に対応する量だけマイクＭが移動すると、位相が反転するため解消すると考えられる。すなわち、マイクＭの移動量Ｌを半波長とみなし、その周波数のハウリングは解消すると考えられる。また、マイクＭの移動量Ｌより波長が長い周波数は、半波長に達しないため、マイクの移動によりハウリングは抑制されにくい。
　そこで、マイクの移動量Ｌが半波長になる周波数Ｆを低域と高域との閾値Ｔであるとすると、閾値Ｔは、次の式５で表される。
　Ｔ＝３４０／２Ｌ＝１７０／Ｌ　・・・式５
　一般に、マイクＭは、話者により保持され、話者の移動に伴って移動するものである。そこで、マイクの移動量Ｌは、話者の可動範囲（マイクの可動範囲）に基づいて算出する。例えば、舞台上で演説するような場合には、話者は、舞台上を頻繁に移動するものではなく、身振り手振り話をすることが多い。このため、手を動かす距離（１ｍ）を半波長とする。この場合、閾値Ｔは、１７０／１＝１７０Ｈｚとなる。また、例えば、話者が舞台上を動くような場合は、舞台上を移動する距離（５ｍ）を半波長とする。この場合、閾値Ｔは、１７０／５＝３４Ｈｚとなる。このように、マイクの移動量Ｌは、話者の可動範囲（マイクの可動範囲）、すなわち音響システムの用途に基づいて算出することができる。
　以上のように、ハウリングキャンセラ１Ａは、マイクの可動範囲を半波長として、低域と高域との閾値を算出することで、設置環境や使用状況の変化に応じて、適切な閾値を求めることができる。
　この発明の実施例２に係るハウリングキャンセラ１Ｂ（不図示）について説明する。ハウリングキャンセラ１Ｂは、ノッチフィルタ１３が低域用と高域用とを備える点で実施例１に係るハウリングキャンセラ１Ａと相違する。以下、相違点のみ説明する。なお、ハウリングキャンセラ１Ｂは、ノッチフィルタ１３が低域用と高域用とを備える点でハウリングキャンセラ１Ａとブロック図が相違するだけであるから、図示を省略する。
　ハウリングキャンセラが有するノッチフィルタ１３の数は、フィルタを構成するハードウェアの性能や設定に基づき制限されている。また、フィルタ係数生成部１２は、低域ほどノッチフィルタ１３の挿入時間が長く設定されているため、低域と高域とでノッチフィルタ１３を共有すると、高域より低域に割り当てられるノッチフィルタ１３の数が多くなる傾向がある。
　そこで、実施例２に係るハウリングキャンセラ１Ｂでは、低域用ノッチフィルタと高域用ノッチフィルタとに分けて、それぞれの上限数が設定されている。例えば、ノッチフィルタ１３の数が合計１０個の場合は、低域用５個及び高域用５個、又は低域用６個及び高域用４個というように分けて上限数を設定する。これにより、フィルタ係数生成部１２は、ノッチフィルタ１３を低域用と高域用とに分けて上限数を設定することで、低域に割り当てられるノッチフィルタの数が極端に多くなることなく、低域と高域とに適切にノッチフィルタ１３を割り当てることができる。
　この発明の実施例３に係るハウリングキャンセラ１Ｃ（不図示）について説明する。実施例３に係るハウリングキャンセラ１Ｃは、ノッチフィルタ１３を低域用、中域用、高域用に分けて挿入時間をそれぞれ設定する点で実施例１に係るハウリングキャンセラ１Ａと相違する。なお、ハウリングキャンセラ１Ｃは、ハウリングキャンセラ１Ａとブロック図が同じであるため、図示を省略する。
　実施例３に係るハウリングキャンセラ１Ｃでは、低域、中域、高域とでノッチフィルタ１３の挿入時間を変更する。低域では、マイクＭの移動による影響を受けにくいため、一度発生したハウリングは解消しにくい。そこで、フィルタ係数生成部１２は、ノッチフィルタ１３を低域に挿入した後に開放しない設定とする。
　高域では、マイクＭの移動による影響を受けやすく、ハウリングはマイクの移動により解消されやすい。そこで、フィルタ係数生成部１２は、ハウリングが発生した周波数の周辺の周波数帯域を抑制するような帯域幅の広いフィルタ（帯域抑制フィルタ）を挿入し、挿入時間を短く設定する。例えば、高域用ノッチフィルタの挿入時間は、中域用ノッチフィルタの挿入時間よりも短い。また、高域用ノッチフィルタの帯域幅は、中域用ノッチフィルタの帯域幅よりも広い。
　中域では、フィルタ係数生成部１２は、ハウリングが発生した周波数にノッチフィルタ１３を挿入し、挿入時間を設定する。フィルタ係数生成部１２は、低域と高域との閾値（所定の値や、波長に基づいて算出した値）の周辺の帯域を中域とする。
　なお、ハウリングキャンセラ１Ｃは、実施例２のハウリングキャンセラ１Ｂのように、ノッチフィルタ１３を低域用ノッチフィルタ、高域用ノッチフィルタ、及び中域用ノッチフィルタに分けて上限数を設定する態様であってもよい。
　以上のように、ハウリングキャンセラ１Ｃでは、低域、高域、中域とで、抑制する帯域幅及び挿入時間を変更することで、ハウリングの発生状況に応じて、ノッチフィルタ１３を適切に開放することができる。
　この発明の実施例４に係るハウリングキャンセラ１Ｄ（不図示）について、図４（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。図４（Ａ）、（Ｂ）は、実施例４に係るノッチフィルタに関する説明図である。実施例４では、複数のノッチフィルタ１３がゲインを抑制する複数の周波数帯域をまとめて１つのフィルタで抑制する（複数のノッチフィルタ１３をマージする）ものである。図４（Ａ）は、複数のノッチフィルタ１３のマージ前の周波数特性を示し、図４（Ｂ）は、実線が複数のノッチフィルタ１３のマージ後の周波数特性を示し、破線が複数のノッチフィルタ１３のマージ前の周波数特性を示す。実施例４に係るハウリングキャンセラ１Ｄは、複数のノッチフィルタ１３をマージする点で実施例２に係るハウリングキャンセラ１Ａと相違する。なお、ハウリングキャンセラ１Ｄは、ハウリングキャンセラ１Ａとブロック図が同じであるため、図示を省略する。
　フィルタ係数生成部１２は、同時に存在するノッチフィルタ１３の数に限りがあるため、全てのノッチフィルタ１３を挿入した後、新たにハウリングを検出すると、新たに検出したハウリングを抑制するためのノッチフィルタ１３が不足してしまう。そこで、マイクＭの移動による影響を受けやすい高域に設定された複数のノッチフィルタ１３をマージする。
　具体的には、フィルタ係数生成部１２は、周波数ｆ１を中心周波数とするノッチフィルタ１３と、周波数ｆ２を中心周波数とするノッチフィルタ１３と、が挿入されている場合（図４（Ａ）参照）、これら２つのノッチフィルタ１３を、周波数ｆ１と周波数ｆ２との中心の周波数（ｆ１＋ｆ２）／２を中心周波数とする帯域幅の広い１つのノッチフィルタ１３に変更する（図４（Ｂ）参照）。この結果、フィルタ係数生成部１２は、ノッチフィルタ１３を１つ開放することができるため、開放したノッチフィルタ１３を用いて、新たに発生したハウリングを抑制することができる。
　また、２つのノッチフィルタ１３をマージする際に、フィルタ係数生成部１２は、それぞれの中心周波数が最も近いノッチフィルタ１３を選択してマージする。
　これにより、フィルタ係数生成部１２は、ノッチフィルタ１３の数が不足しても、ノッチフィルタ１３をマージすることで、ハウリングが新たに発生している周波数成分を抑制することができる。また、フィルタ係数生成部１２は、挿入時間が短い高域の複数のノッチフィルタ１３をマージすることで、ハウリングが発生していない周波数成分の抑制時間を短くすることができる。この結果、ハウリングキャンセラ１Ａは、出力する音声の劣化を少なくすることができる。更に、フィルタ係数生成部１２は、周波数が近い複数のノッチフィルタ１３をマージすることで、抑制する周波数成分を減らすことができる。この結果、ハウリングキャンセラ１Ａは、出力する音声をより劣化させない。
　実施例５に係るハウリングキャンセラ１Ｅ（不図示）について説明する。実施例５に係るハウリングキャンセラ１Ｅは、マイクの移動量Ｌに応じてノッチフィルタ１３を開放する点で、実施例１に係るハウリングキャンセラ１Ａと相違する。なお、ハウリングキャンセラ１Ｅは、ハウリングキャンセラ１Ａとブロック図が同じであるため、図示を省略する。
　マイクの移動量Ｌは、マイクＭに取り付けた加速度センサ（不図示）により検出する。フィルタ係数生成部１２は、加速度センサによりマイクＭの移動を検出すると、マイクの移動量Ｌに基づいて、開放するノッチフィルタ１３を選択する。例えば、マイクの移動量Ｌを半波長として、周波数（閾値）を算出し、当該周波数より高域に挿入されたノッチフィルタ１３を全て開放してもよい。
　なお、マイクＭの移動は、加速度センサでの検出に限らず、スピーカＳとマイクＭとの距離を測定することで検出してもよい。距離の測定方法としては、例えば、スピーカＳから測定音を放音し、マイクＭで測定音を受け取るまでの到達時間を用いるものが考えられる。
　以上のように、ハウリングキャンセラ１Ｄは、マイクの移動量Ｌを検出するだけで、ハウリングの発生状況に応じて、ノッチフィルタ１３を適切に開放することができる。
　なお、実施例１では、マイクの移動量Ｌは、話者の可動範囲（マイクの可動範囲）に基づいて算出しているが、実施例５に記載のマイクの移動量Ｌの検出手法を実施例１に適用し、検出したマイクの移動量Ｌに基づいて低域と高域とを分ける閾値を算出してもよい。　　　
　以下に、本発明の作用効果を記載する。
　この発明のハウリングキャンセラは、マイクとスピーカとを有する音響システムに適用される。ハウリングキャンセラは、複数のノッチフィルタを備え、ノッチフィルタが挿入されている周波数に基づいて当該ノッチフィルタの挿入時間が設定される。ハウリングキャンセラは、高い周波数に挿入されるノッチフィルタは、低い周波数に挿入されるノッチフィルタよりも挿入時間が短く設定される。つまり、ノッチフィルタが挿入されている周波数が高域であるほど、挿入時間が短時間に設定される。
　一般的に、ハウリングが発生する周波数は、設置環境（例えば、音響システムを設置した居室の大きさや形）や使用状況（例えば、マイクとスピーカとの距離や、人の移動による空気の流れ）等によって決まる。また、ハウリングの発生要因の１つとして、スピーカとマイクとの間の閉ループにおいて、位相が揃うことでループゲインが増大することがある。このループゲインが増大して１を超えるとハウリングが発生する。すなわち、低い周波数では、波長が長いためにマイクの移動による位相変化の影響が小さく、壁面の反射等その他の設置環境の影響によることが大きい。逆に高い周波数では、波長が短いためにマイクの移動による位相変化の影響が大きい。
　そこで、この発明のハウリングキャンセラでは、高い周波数ほどマイクの移動によってハウリングが抑制されやすいとみなし、ノッチフィルタが挿入されている周波数が高域であるほど、挿入時間を短くしている。
　以上より、この発明のハウリングキャンセラは、ハウリングが発生した状況（設置環境の影響を受けやすいか、又はマイクの移動等の使用状況の影響を受けやすいか）に応じて、適切にノッチフィルタを開放することができる。そのため、ハウリングが抑制されやすい周波数（高い周波数）のゲインの抑制を短時間で切り替えることで、音質の劣化を防ぐことができる。
　また、この発明のハウリングキャンセラは、マイクの移動量を入力する移動量入力手段（例えば、マイクの可動範囲を設定する設定手段、マイクに取り付けた加速度センサや、マイクとスピーカ間の距離を測定する手段等）を備えてもよい。この場合、ハウリングキャンセラは、マイクの移動量が大きくなるほど、挿入時間を短くする。
　ハウリングは、マイクの移動量が大きくなると、位相が大きく変化するため、ハウリングを抑制しやすくなる。そこで、ハウリングキャンセラは、マイクの移動量が大きくなるほど、ノッチフィルタの挿入時間を短時間にすることで、ハウリングが解消した周波数のゲインを抑制した状態を維持しないようにすることができる。
　また、この発明のハウリングキャンセラは、マイクの可動範囲を設定する範囲設定手段を備えてもよい。この場合、ハウリングキャンセラは、適用する音響システムの用途に応じて、マイクの可動範囲を設定しておくことで、低域と高域との境目である閾値を決定し、この閾値によって分けられた低域と高域とで挿入時間を変更する。
　上述のように、マイクが移動すると、位相が変化するが、その移動量が半波長に対応するもの（１８０度位相が変化する移動量）であればハウリングが抑制されやすいと考えられる。そこで、ハウリングキャンセラは、予めマイクの可動範囲を設定しておき、この可動範囲を半波長とみなす。この波長よりも長い波長（低い周波数）は、設置環境に起因し、マイクの移動によりハウリングは抑制されにくいとして、短い波長（高い周波数）は、マイクの移動によりハウリングが抑制されやすいとする。よって、ハウリングキャンセラは、マイクの可動範囲に対応する周波数を閾値とし、その前後で挿入時間を変更することで、ハウリングを適切に抑制することができる。
　また、この発明のハウリングキャンセラは、複数のノッチフィルタを低域用と高域用とで分けて上限数を設定する構成としてもよい。
　ハウリングキャンセラは、低い周波数ほど挿入時間が長いため、ノッチフィルタが低域に極端に多く割り当てられてしまう可能性がある。そこで、この発明のハウリングキャンセラは、ノッチフィルタを低域用と高域用とに分けて上限数を設定することで、低域に過剰に多くのノッチフィルタが割り当てられることなく、低域と高域とに適切にノッチフィルタを割り当てることができる。
　また、この発明のハウリングキャンセラは、ノッチフィルタの数が不足すると、高域に挿入された複数のノッチフィルタが抑制する周波数を、帯域幅が広い１つのフィルタで抑制する構成としてもよい。
　ハウリングキャンセラは、高い周波数帯域は挿入時間が短く、音質劣化の影響が少ないため、複数のノッチフィルタを融合した帯域幅の広い１つのノッチフィルタで抑制を行うことで、ノッチフィルタの使用数を削減することができる。
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、2009年7月17日出願の日本特許出願（特願2009－168559）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　ハウリングの発生状況に応じて、ノッチフィルタを適切に開放するハウリングキャンセラを提供することができる。
　１Ａ…ハウリングキャンセラ，１１…ハウリング検出部，１２…フィルタ係数生成部，１３…ノッチフィルタ，２…アンプ，Ｍ…マイク，Ｓ…スピーカ

Claims (10)

  1. 　マイクとスピーカとを有する音響システムに適用されるハウリングキャンセラであって、
    　前記マイクの収音信号の周波数にノッチフィルタを挿入するフィルタ挿入手段と、
    　前記ノッチフィルタが挿入されている周波数に基づいて、前記ノッチフィルタの挿入時間を設定する設定手段と、
    　前記設定手段が設定した挿入時間が経過すると、該挿入時間を経過したノッチフィルタを開放する開放手段と、
    を備え、
    　前記設定手段は、前記ノッチフィルタが挿入されている周波数が高いほど、該ノッチフィルタの挿入時間を短くするように設定するハウリングキャンセラ。
  2. 　前記マイクの移動量を検出する移動量検出手段を更に備え、
    　前記設定手段は、前記移動量検出手段で検出されたマイクの移動量が大きくなるほど、前記ノッチフィルタの挿入時間を短くするように設定する請求項１に記載のハウリングキャンセラ。
  3. 　前記マイクの可動範囲を設定する範囲設定手段を更に備え、
    　前記設定手段は、前記範囲設定手段が設定した前記マイクの可動範囲に基づいて、前記マイクの収音信号の周波数を低域と高域とに分ける閾値を決定し、前記低域と高域とで前記ノッチフィルタの挿入時間が異なるように設定する請求項１に記載のハウリングキャンセラ。
  4. 　前記設定手段は、前記低域に挿入されるノッチフィルタの挿入時間より前記高域に挿入されるノッチフィルタの挿入時間を短くするように設定する請求項３に記載のハウリングキャンセラ。
  5. 　前記フィルタ挿入手段は、前記マイクの収音信号の周波数の低域及び高域にそれぞれ低域用のノッチフィルタと高域用のノッチフィルタとを挿入し、前記低域に挿入される前記低域用のノッチフィルタの上限数を設定する請求項１に記載のハウリングキャンセラ。
  6. 　前記フィルタ挿入手段は、前記マイクの収音信号の周波数に挿入する複数のノッチフィルタの上限数を設定し、
    　前記設定手段は、前記マイクの収音信号の周波数に挿入する前記複数のノッチフィルタが前記上限数に達した場合、高域に挿入された複数のノッチフィルタが抑制する複数の周波数を含む帯域を、１つのノッチフィルタで抑制する請求項１に記載のハウリングキャンセラ。
  7. 　前記マイクの移動量を検出する移動量検出手段を更に備え、
    　前記設定手段は、前記移動量検出手段で検出された前記マイクの移動量に基づいて、前記マイクの収音信号の周波数を低域と高域とに分ける閾値を設定し、
    　前記開放手段は、前記閾値が設定されたときに、前記高域に挿入されているノッチフィルタを開放する請求項１に記載のハウリングキャンセラ。
  8. 　前記移動量検出手段は、前記マイクに設けられた加速度センサを有し、前記加速度センサによって前記マイクの移動量を検出する請求項７に記載のハウリングキャンセラ。
  9. 　前記移動量検出手段は、前記スピーカから放音された音声を前記マイクが検出することによって前記マイクと前記スピーカとの距離を測定し、該測定された距離に基づいて前記マイクの移動量を検出する請求項７に記載のハウリングキャンセラ。
  10. 　前記マイクの収音信号の周波数を低域と高域とに分ける閾値を設定する閾値設定手段をさらに備え、
    　前記設定手段は、前記低域に挿入されているノッチフィルタが開放されず、前記高域のノッチフィルタが挿入されている周波数が高いほど、該高域のノッチフィルタの挿入時間を短くするように設定する請求項１に記載のハウリングキャンセラ。
     
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109905811A (zh) * 2019-01-24 2019-06-18 珠海慧联科技有限公司 一种经济型声反馈控制的方法及装置

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101671389B1 (ko) * 2010-03-05 2016-11-01 삼성전자 주식회사 가변 대역 폭 적응 노치 필터, 및 가변 대역 폭 적응 노치 필터를 이용하여 하울링을 제거하는 방법 및 장치
JP2012175453A (ja) * 2011-02-22 2012-09-10 Sony Corp 音声処理装置、音声処理方法、及びプログラム
US10938360B1 (en) 2011-10-26 2021-03-02 Micro Mobio Corporation Multimode multiband wireless device with broadband power amplifier
US9667306B2 (en) * 2011-10-26 2017-05-30 Adam James Wang Multimode multiband wireless device with broadband power amplifier
US9148724B2 (en) * 2013-01-21 2015-09-29 Revolabs, Inc. Audio system signal processing control using microphone movement information
US9560444B2 (en) * 2013-03-13 2017-01-31 Cisco Technology, Inc. Kinetic event detection in microphones
CN105681976A (zh) * 2016-01-04 2016-06-15 恩平市亿歌电子有限公司 一种基于不可闻声波的麦克风抗啸叫方法以及***
JP7000752B2 (ja) * 2017-09-08 2022-01-19 ヤマハ株式会社 カラオケ装置及びカラオケシステム
JP6887923B2 (ja) * 2017-09-11 2021-06-16 ホシデン株式会社 音声処理装置
US10856078B1 (en) 2019-05-31 2020-12-01 Bose Corporation Systems and methods for audio feedback elimination
CN110505555B (zh) * 2019-08-29 2021-05-18 昆腾微电子股份有限公司 一种基于音响***的声学增益调控方法及装置
CN110493693A (zh) * 2019-09-02 2019-11-22 昆腾微电子股份有限公司 一种音频信号处理方法及装置
US11450336B1 (en) * 2020-11-25 2022-09-20 Dialpad, Inc. System and method for smart feedback cancellation

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004254016A (ja) * 2003-02-19 2004-09-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd ハウリング抑制装置
JP2005341129A (ja) * 2004-05-26 2005-12-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 音量調整装置
JP2006197496A (ja) * 2005-01-17 2006-07-27 Yamaha Corp 拡声装置
JP2006217542A (ja) * 2005-02-07 2006-08-17 Yamaha Corp ハウリング抑制装置および拡声装置
JP2008005305A (ja) 2006-06-23 2008-01-10 Yamaha Corp ハウリング除去装置
JP2009168559A (ja) 2008-01-15 2009-07-30 Tohoku Univ 評価方法、評価装置、評価プログラム、太陽電池解析評価方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3935290B2 (ja) 1999-06-11 2007-06-20 ティーオーエー株式会社 音声放送装置
JP4681163B2 (ja) 2001-07-16 2011-05-11 パナソニック株式会社 ハウリング検出抑圧装置、これを備えた音響装置、及び、ハウリング検出抑圧方法
JP2004023722A (ja) 2002-06-20 2004-01-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd ハウリングの検出装置、抑制装置、検出方法および抑制方法
JP3875189B2 (ja) * 2002-12-17 2007-01-31 ティーオーエー株式会社 ハウリング抑制装置
JP3972921B2 (ja) 2004-05-11 2007-09-05 ソニー株式会社 音声集音装置とエコーキャンセル処理方法
JP4767166B2 (ja) 2004-06-16 2011-09-07 パナソニック株式会社 ハウリング抑圧装置、プログラム、集積回路、およびハウリング抑圧方法
US7912230B2 (en) 2004-06-16 2011-03-22 Panasonic Corporation Howling detection device and method
US7742608B2 (en) 2005-03-31 2010-06-22 Polycom, Inc. Feedback elimination method and apparatus
US20070104335A1 (en) * 2005-11-09 2007-05-10 Gpe International Limited Acoustic feedback suppression for audio amplification systems
JP4656010B2 (ja) 2006-07-07 2011-03-23 ヤマハ株式会社 ハウリングキャンセラおよびプログラム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004254016A (ja) * 2003-02-19 2004-09-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd ハウリング抑制装置
JP2005341129A (ja) * 2004-05-26 2005-12-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 音量調整装置
JP2006197496A (ja) * 2005-01-17 2006-07-27 Yamaha Corp 拡声装置
JP2006217542A (ja) * 2005-02-07 2006-08-17 Yamaha Corp ハウリング抑制装置および拡声装置
JP2008005305A (ja) 2006-06-23 2008-01-10 Yamaha Corp ハウリング除去装置
JP2009168559A (ja) 2008-01-15 2009-07-30 Tohoku Univ 評価方法、評価装置、評価プログラム、太陽電池解析評価方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2456233A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109905811A (zh) * 2019-01-24 2019-06-18 珠海慧联科技有限公司 一种经济型声反馈控制的方法及装置
CN109905811B (zh) * 2019-01-24 2021-02-26 珠海慧联科技有限公司 一种经济型声反馈控制的方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102598708B (zh) 2015-04-08
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EP2456233A4 (en) 2013-10-02
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EP2456233B1 (en) 2017-09-06
CN102598708A (zh) 2012-07-18
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