JP2560923B2 - Howling cancel device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、再生用スピーカと収
音用マイクロホンを有し、マイクロホンに入力された音
響信号がスピーカから出力される音響系に適用されるハ
ウリングキャンセル装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a howling canceling device which has a reproducing speaker and a sound collecting microphone and is applied to an acoustic system in which an acoustic signal input to the microphone is output from the speaker.
【0002】[0002]
【従来の技術】この種のスピーカおよびマイクロホンを
有する音響系としては、コンサート、講演及び、会議用
の音響システムや例えば特開昭61−257099号公
報に記載されたサウンドルームシステム(SRS)があ
る。SRSは、一般家庭の部屋などでピアノその他の楽
器を演奏する際、あたかもホールなどの別の音響空間に
いるような臨場感を持たせるために、演奏音をマイクロ
ホンで収音し、得られた信号をソース信号としてディジ
タル信号処理により反射音や残響音の信号(以下、反射
音信号という)を付加し、これをスピーカから再生する
音場制御装置である。2. Description of the Related Art As an acoustic system having a speaker and a microphone of this kind, there is an acoustic system for concerts, lectures and conferences, and a sound room system (SRS) described in, for example, JP-A-61-257099. . The SRS was obtained by collecting the performance sound with a microphone in order to give the presence of being in a different acoustic space such as a hall when playing a piano or other musical instrument in a room of a general household. This is a sound field control device in which a signal of a reflected sound or a reverberation sound (hereinafter referred to as a reflected sound signal) is added by digital signal processing using the signal as a source signal, and the signal is reproduced from a speaker.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな音場制御装置では、スピーカから再生された音がマ
イクロホンにフィードバックされるため、エコーの重畳
された音が再生されたり、また音場効果を高くするため
に再生音量を上げた場合、ハウリングと呼ばれる発振現
象が生じる。なお、このようにスピーカおよびマイクロ
ホンを有し、マイクロホンに入力された音響信号がスピ
ーカから出力されるような音響系を以後スピーカ〜マイ
クロホン系と称し、またスピーカからマイクロホンへの
フィードバックによって生じる現象をハウリングと総称
する。このようなハウリングが生じると、当然ながら意
図した音場再生はできなくなってしまうばかりでなく、
非常に聞き苦しいものとなってしまう。However, in such a sound field control device, since the sound reproduced from the speaker is fed back to the microphone, the sound on which the echo is superposed is reproduced, and the sound field effect is not produced. When the reproduction volume is increased to raise the volume, an oscillation phenomenon called howling occurs. Note that an acoustic system that has a speaker and a microphone in this way and in which an acoustic signal input to the microphone is output from the speaker is referred to as a speaker-microphone system, and howling is caused by feedback from the speaker to the microphone. Collectively. When such howling occurs, naturally not only the intended sound field reproduction cannot be performed, but
It will be very difficult to hear.
【0004】この発明は、上述した従来の問題点を解決
し、スピーカ〜マイクロホン系でのフィードバックによ
るハウリングを効果的に防止できるハウリングキャンセ
ル装置を提供することを目的とする。An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to provide a howling canceling device which can effectively prevent howling due to feedback in a speaker-microphone system.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明によるハウリン
グキャンセル装置は、少なくとも一つの再生用スピーカ
と少なくとも一つの収音用マイクロホンとを有し、マイ
クロホンに入力された音響信号がスピーカから出力され
る音響系で生じるハウリングを防止するハウリングキャ
ンセル装置において、音響系のインパルスレスポンスに
基づいて係数を決定し、この係数に基づいて第1の演算
手段でスピーカへの入力信号を畳み込み演算するととも
に、第2の演算手段でマイクロホンの出力信号と第1の
演算手段の出力信号とを互いに位相反転して加算し、ス
ピーカへの入力信号を得るようにしたものである。第1
の演算手段は例えばFIR(finite inpulse response
)フィルタであり、また第2の演算手段は例えばディ
ジタル信号処理回路(DSP)により構成される。A howling canceling device according to the present invention has at least one reproducing speaker and at least one sound collecting microphone, and an acoustic signal input to the microphone is output from the speaker. In a howling canceller that prevents howling from occurring in a system, a coefficient is determined based on an impulse response of an acoustic system, and a first calculation means performs a convolution calculation of an input signal to a speaker based on this coefficient, and a second calculation is performed. The output signal of the microphone and the output signal of the first calculation means are phase-inverted and added by the arithmetic means to obtain an input signal to the speaker. First
The calculation means of, for example, FIR (finite impulse response)
) A filter, and the second arithmetic means is composed of, for example, a digital signal processing circuit (DSP).
【0006】この発明において、第1の演算手段で用い
られる係数は、複数回求められたインパルスレスポンス
をアベレージングして決定されることが望ましい。この
発明においては音響系の温度を検出し、その検出結果に
対応してマイクロホンの出力信号をA/D変換する際の
サンプリング周波数を制御すること、より具体的には温
度が上昇した場合にはサンプリング周波数を上げ、温度
が下降した場合にはサンプリング周波数を下げるように
制御することを第1の特徴とする。 また、この発明にお
いてはスピーカからの出力音量を決めるボリュームゲイ
ンに応じて第1の演算手段の出力レベルを制御すること
を第2の特徴とする。In the present invention, it is desirable that the coefficient used in the first calculation means is determined by averaging the impulse responses obtained a plurality of times. Detects the temperature of the acoustic system in the present invention, the output signal of the microphone in response to the detection result to control the sampling frequency for converting A / D, and more specifically the temperature
If the temperature rises, increase the sampling frequency
If is falling, lower the sampling frequency
The first feature is to control. Further , according to the present invention, a volume gay that determines the output volume from the speaker
Controlling the output level of the first arithmetic means in accordance with the emission
Is the second feature .
【0007】[0007]
【作用】音響系のインパルスレスポンスに基づいて決定
された係数をスピーカへの入力信号に畳み込み演算して
得られた第1の演算手段の出力は、スピーカからマイク
ロホンへのフィードバック成分に対応する。従って、こ
の第1の演算手段の出力信号を第2の演算手段において
マイクロホンの出力信号と互いに逆相にして加算すれ
ば、マイクロホンの出力信号に含まれるフィードバック
成分が除去され、ハウリングキャンセルが行なわれる。The output of the first calculation means obtained by convoluting the coefficient determined based on the impulse response of the acoustic system with the input signal to the speaker corresponds to the feedback component from the speaker to the microphone. Therefore, if the output signal of the first calculating means is added to the output signal of the microphone in the second calculating means in an opposite phase to each other, the feedback component contained in the output signal of the microphone is removed and howling cancellation is performed. .
【0008】ここで、音響系のインパルスレスポンスを
複数回にわたって求め、それらをアベレージングして第
1の演算手段での係数を決定すれば、音響系のゆらぎに
よるインパルスレスポンスのS/Nに起因する係数誤差
が低減され、より精度よくハウリングキャンセルがなさ
れる。If the impulse response of the acoustic system is obtained a plurality of times and the coefficients are averaged by averaging them to determine the coefficient in the first calculating means, the impulse response S / N due to the fluctuation of the acoustic system results. Coefficient error is reduced, and howling is canceled more accurately.
【0009】また、音響系の温度検出結果に対応してマ
イクロホンの出力信号をA/D変換する際のサンプリン
グ周波数を制御することによって、音響系の温度変化に
伴う音速変動に起因するインパルスレスポンスの変化の
影響が補正される。これにより温度変化に対しても、正
確なハウリングキャンセルが可能となる。Further, by controlling the sampling frequency for the output signal A / D conversion of the microphone in response to the temperature detection result of the acoustic system, the impulse response due to the speed of sound varies with temperature changes in the acoustic system The effect of changes in is corrected. As a result, accurate howling cancellation is possible even with changes in temperature.
【0010】さらに、スピーカの出力音量を変えると、
音響系のループゲインが変化し、それに伴いフィードバ
ック成分の振幅も大きくなるので、第1の演算手段のゲ
インが一定の場合、フイードバック成分のキャンセル誤
差が生じる。出力音量に応じて第2の演算出力に入力さ
れる第1の演算手段の出力レベルを制御すれば、このよ
うなキャンセル誤差が生じなくなり、出力音量の変化に
よらず正しいハウリングキャンセルが行なわれる。Furthermore, if the output volume of the speaker is changed,
Since the loop gain of the acoustic system changes and the amplitude of the feedback component also increases accordingly, a cancellation error of the feedback component occurs when the gain of the first calculation means is constant. By controlling the output level of the first calculation means input to the second calculation output according to the output volume, such a cancel error does not occur, and correct howling cancellation is performed regardless of the change in the output volume.
【0011】[0011]
【実施例】以下、この発明のハウリングキャンセル装置
をスピーカ〜マイクロホン系を有する音場制御装置に適
用した実施例について説明する。図1は、この発明の一
実施例に係る単チャンネル音場制御装置の概略構成を示
すブロック図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the howling canceling device of the present invention is applied to a sound field control device having a speaker-microphone system will be described below. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a single-channel sound field control device according to an embodiment of the present invention.
【0012】この音場制御装置は再生用スピーカ1、収
音用マイクロホン2、マイクミキシング回路(MIX)
3、入力ボリューム4、ローパスフイルタ(LPF)
5、A/D変換器6、ディジタル信号処理回路(DS
P)7、FIRフィルタ8、D/A変換器9、ローパス
フィルタ10、出力ボリューム11、アンプ12、温度
センサ13、温度補償回路14、ワイヤレスリモコン1
5、リモコンインタフェース(I/F)16、マイクロ
コンピュータ17およびROM18によって構成されて
いる。This sound field control device includes a reproduction speaker 1, a sound pickup microphone 2, and a microphone mixing circuit (MIX).
3, input volume 4, low-pass filter (LPF)
5, A / D converter 6, digital signal processing circuit (DS
P) 7, FIR filter 8, D / A converter 9, low-pass filter 10, output volume 11, amplifier 12, temperature sensor 13, temperature compensation circuit 14, wireless remote controller 1
5, a remote control interface (I / F) 16, a microcomputer 17 and a ROM 18.
【0013】再生用スピーカ1は反射音を再生するため
のもので、部屋の適当な位置に設置される。収音用マイ
クロホン2は楽器などの音を収音するためのものであ
り、その出力はマイクミキシング回路3で増幅され、さ
らに必要に応じて他のソース信号と所望の比率で混合さ
れた後、入力ボリューム4で信号レベルが調整されるよ
うになっている。ローパスフィルタ5は、不要な高周波
数成分(A/D変換器6のサンプリング周波数の2倍以
上の周波数成分)を除去するためのものであり、その出
力はA/D変換器6でサンプリングされディジタル信号
に変換された後、ディジタル信号処理回路7に入力され
ている。The reproducing speaker 1 is for reproducing the reflected sound and is installed at an appropriate position in the room. The sound pickup microphone 2 is for picking up a sound of a musical instrument or the like, and its output is amplified by the microphone mixing circuit 3 and, if necessary, mixed with other source signals at a desired ratio, The signal level is adjusted by the input volume 4. The low-pass filter 5 is for removing unnecessary high-frequency components (frequency components that are twice or more the sampling frequency of the A / D converter 6), and its output is sampled by the A / D converter 6 and digitally output. After being converted into a signal, it is input to the digital signal processing circuit 7.
【0014】ディジタル信号処理回路7は、マイクロコ
ンピュータ17からの制御により指定された処理を行う
回路であり、具体的には後述するインパルスレスポンス
測定モードと反射音再生モードとを選択的にプログラム
できるように構成されている。ディジタル信号処理回路
7の出力は、D/A変換器9でアナログ信号に変換さ
れ、さらにローパスフィルタ回路10で平滑化されて不
要な高周波成分が除去された後、出力ボリューム11お
よびアンプ12を介してスピーカ1に供給されるように
なっている。The digital signal processing circuit 7 is a circuit for performing a specified process under the control of the microcomputer 17, and specifically, it can selectively program an impulse response measurement mode and a reflected sound reproduction mode, which will be described later. Is configured. The output of the digital signal processing circuit 7 is converted into an analog signal by the D / A converter 9, further smoothed by the low-pass filter circuit 10 to remove unnecessary high frequency components, and then, through the output volume 11 and the amplifier 12. Are supplied to the speaker 1.
【0015】なお、ROM18にはホール等の各種音響
空間について予め求めた反射音パラメータと、反射音に
周波数特性を付与するためのディジタル信号処理回路7
内のディジタルフイルタの周波数特性パラメータおよび
ディジタル信号処理回路7のプログラム等が格納されて
いる。そして、ワイヤレスリモコン15の操作に従っ
て、マイクロコンピュータ17によりROM18から所
定のホール等の反射音パラメータや、周波数特性パラメ
ータあるいはプログラムが読み出されるようになってい
る。The ROM 18 has a digital signal processing circuit 7 for imparting a frequency characteristic to a reflected sound parameter and a reflected sound parameter obtained in advance for various acoustic spaces such as a hall.
The frequency characteristic parameters of the digital filter and the program of the digital signal processing circuit 7 and the like are stored. Then, according to the operation of the wireless remote controller 15, a reflected sound parameter of a predetermined hole or the like, a frequency characteristic parameter or a program is read from the ROM 18 by the microcomputer 17.
【0016】この音場制御装置は、マイクロコンピュー
タ17からの制御により、同一のディジタル信号処理シ
ステム上で部屋の特性を含めたスピーカ1〜マイクロホ
ン2の系の伝送特性(インパルスレスポンス)を測定す
るインパルスレスポンス測定モードと、反射音再生モー
ドの二つの動作モードを選択できる。従って、両モード
での系の伝送特性の相違による誤差を最小にすることが
できる。以下、これらの各動作モードについて説明す
る。Under the control of the microcomputer 17, this sound field control device measures the transmission characteristics (impulse response) of the system of the speaker 1 to the microphone 2 including the characteristics of the room on the same digital signal processing system. Two operation modes can be selected: response measurement mode and reflected sound reproduction mode. Therefore, the error due to the difference in the transmission characteristics of the system in both modes can be minimized. Hereinafter, each of these operation modes will be described.
【0017】(1)インパルスレスポンス測定モード 図2は、インパルスレスポンス測定モードでの状態を示
す図である。なお、この図2は図1の主要部のみを示し
ている。このモードでは、まずマイクロコンピュータ1
7によりROM18からインパルスレスポンス測定のプ
ログラムがロードされる。このプログラムがロードされ
ると、ディジタル信号処理回路7からパルス電圧(イン
パルス)が出力され、D/A変換器9、ローパスフィル
タ10、出力ボリューム11およびアンプ12を通して
スピーカ1から再生される。(1) Impulse Response Measurement Mode FIG. 2 is a diagram showing a state in the impulse response measurement mode. Note that FIG. 2 shows only the main part of FIG. In this mode, the microcomputer 1
A program for impulse response measurement is loaded from the ROM 18 by 7. When this program is loaded, a pulse voltage (impulse) is output from the digital signal processing circuit 7 and reproduced from the speaker 1 through the D / A converter 9, the low pass filter 10, the output volume 11 and the amplifier 12.
【0018】スピーカ1からのパルス出力は、直接およ
び部屋で反射された後、マイクロホン2により収音され
る。マイクロホン2の出力はマイクミキシング回路3、
入力ボリューム4およびローパスフィルタ5を経てA/
D変換器6によりディジタル信号に変換され、ディジタ
ル信号処理回路7に入力される。ディジタル信号処理回
路7では、この入力信号をスピーカ1からマイクロホン
2間での部屋の特性を含めた伝送特性を示すインパルス
レスポンス測定結果として取込み、内蔵のRAM(図示
せず)に記憶する。The pulse output from the speaker 1 is picked up by the microphone 2 after being reflected directly and in the room. The output of the microphone 2 is the microphone mixing circuit 3,
A / via the input volume 4 and low-pass filter 5
The digital signal is converted by the D converter 6 and input to the digital signal processing circuit 7. The digital signal processing circuit 7 takes in the input signal as an impulse response measurement result showing the transmission characteristic including the characteristic of the room from the speaker 1 to the microphone 2 and stores it in a built-in RAM (not shown).
【0019】ところで、インパルスレスポンスは音場
(部屋)のゆらぎのために安定しないので、1回の測定
だけでは精度の良いインパルスレスポンス測定結果が得
られない。そこで、測定されるインパルスレスポンスの
S/Nを改善するため、上記のインパルスレスポンス測
定動作がランダムに複数回繰り返され、それら複数回の
測定結果の平均がとられ(アベレージング)、最終的な
インパルスレスポンス測定結果とされる。この最終的な
インパルスレスポンス測定結果がFIRフィルタ8にバ
ックワード方向から転送され、FIRフィルタ8に係数
データとしてセットされることにより、このインパルス
レスポンス測定モードが終了する。By the way, since the impulse response is not stable due to the fluctuation of the sound field (room), an accurate impulse response measurement result cannot be obtained by only one measurement. Therefore, in order to improve the S / N of the measured impulse response, the above-described impulse response measurement operation is randomly repeated a plurality of times, and the results of the plurality of measurements are averaged (averaging) to obtain the final impulse response. It is regarded as the response measurement result. The final impulse response measurement result is transferred to the FIR filter 8 in the backward direction and set in the FIR filter 8 as coefficient data, whereby the impulse response measurement mode ends.
【0020】(2)反射音再生モード 図3は、反射音再生モードでの状態を示す図である。な
お、この図3は図1の主要部のみを示している。このモ
ードでは、まずマイクロコンピュータ17によりROM
18から反射音再生のプログラムがロードされる。この
プログラムがロードされると、ディジタル信号処理回路
7においてはマイクロホン2からマイクミキシング回路
3、入力ボリューム4、ローパスフィルタ5およびA/
D変換器6を経て入力されたソース信号に基づいて、反
射音生成回路23で反射音信号が生成される。(2) Reflected Sound Reproducing Mode FIG. 3 is a diagram showing a state in the reflected sound reproducing mode. Note that FIG. 3 shows only the main part of FIG. In this mode, the microcomputer 17 first sets the ROM
A reflected sound reproduction program is loaded from 18. When this program is loaded, in the digital signal processing circuit 7, the microphone 2 to the microphone mixing circuit 3, the input volume 4, the low-pass filter 5 and the A /
The reflected sound signal is generated by the reflected sound generation circuit 23 based on the source signal input through the D converter 6.
【0021】この反射音信号の生成方法は、例えば特開
昭61−257099号公報に記載されている方法と基
本的には同じでよい。その詳細は同公報に記載されてい
るので簡単に説明すると、まずROM18からワイヤレ
スリモコン16を通してユーザの指定した反射音パラメ
ータ(遅延時間およびゲインのデータ)が読み出され、
反射音生成回路23内に設けられたRAM(パラメータ
メモリ、図示せず)に一旦転送される。反射音生成回路
23内では、このRAMに保持された反射音パラメータ
に基づいて、A/D変換器6の出力信号をソース信号と
してソース信号から種々の遅延時間と振幅レベルを持つ
信号群を作り、それらを畳み込み演算によって合成する
ことにより反射音信号を生成する。The method of generating the reflected sound signal may be basically the same as the method described in, for example, JP-A-61-257099. Since the details thereof are described in the publication, a brief description will be given. First, a reflected sound parameter (delay time and gain data) designated by the user is read from the ROM 18 through the wireless remote controller 16.
It is once transferred to a RAM (parameter memory, not shown) provided in the reflected sound generation circuit 23. In the reflected sound generation circuit 23, a signal group having various delay times and amplitude levels is created from the source signal using the output signal of the A / D converter 6 as a source signal based on the reflected sound parameter held in the RAM. , The reflected sound signal is generated by synthesizing them by the convolution operation.
【0022】また、ディジタル信号処理回路7内に反射
音信号に周波数特性を付与するために設けられたディジ
タルフィルタ(図示せず)の周波数特性は、ROM18
から読み出されるワイヤレスリモコン16を通してユー
ザにより指定された周波数特性パラメータに従って制御
される。なお、ROM18から読み出された周波数特性
パラメータは、一旦RAM(図示せず)に転送される。
このRAMに保持された周波数特性パラメータは、ワイ
ヤレスリモコン16を通してユーザが好みに応じて調整
することが可能となっている。The frequency characteristic of a digital filter (not shown) provided in the digital signal processing circuit 7 for imparting a frequency characteristic to the reflected sound signal is stored in the ROM 18
It is controlled according to the frequency characteristic parameter designated by the user through the wireless remote controller 16 read from the. The frequency characteristic parameter read from the ROM 18 is temporarily transferred to the RAM (not shown).
The frequency characteristic parameter stored in the RAM can be adjusted by the user through the wireless remote controller 16 according to his / her preference.
【0023】こうして生成された反射音信号は、D/A
変換器9でアナログ信号に変換された後、ローパスフィ
ルタ10、出力ボリューム11およびアンプ12を通し
てスピーカ1に供給され、反射音が再生される。一方、
反射音生成回路23からの反射音信号は、さらにFIR
フィルタ8にも入力される。FIRフィルタ8の出力信
号は、位相反転回路21を介して加算回路22に供給さ
れ、A/D変換器6の出力信号と加算される。この加算
回路器22の出力信号が反射音生成回路23に入力され
る。The reflected sound signal thus generated is D / A
After being converted into an analog signal by the converter 9, it is supplied to the speaker 1 through the low-pass filter 10, the output volume 11 and the amplifier 12, and the reflected sound is reproduced. on the other hand,
The reflected sound signal from the reflected sound generation circuit 23 is
It is also input to the filter 8. The output signal of the FIR filter 8 is supplied to the adding circuit 22 via the phase inverting circuit 21 and added to the output signal of the A / D converter 6. The output signal of the adder circuit 22 is input to the reflected sound generation circuit 23.
【0024】ここで、FIRフィルタ8には前述のイン
パルスレスポンス測定モードにおいて、スピーカ1から
マイクロホン2までの系の部屋の特性を含めたインパル
スレスポンス測定結果が係数として設定されている。こ
のため、FIRフィルタ8を通して得られた反射音信号
は、スピーカ1から発生された反射音がマイクロホン2
で収音された後、マイクミキシング回路3、入力ボリュ
ーム4、ローパスフィンタ5およびA/D変換器6を経
て得られた信号とほぼ同一になる。従って、位相反転回
路21および加算回路22を用いてFIRフィルタ8の
出力信号の逆相信号をA/D変換器6の出力信号に加え
ることにより、スピーカ1から再生された音がマイクロ
ホン2に入ることによってA/D変換器6の出力に生じ
るフィードバック成分(エコー成分)がキャンセルさ
れ、ハウリングが制御されることになる。Here, the impulse response measurement result including the characteristics of the room of the system from the speaker 1 to the microphone 2 in the impulse response measurement mode is set in the FIR filter 8 as a coefficient. Therefore, the reflected sound signal obtained through the FIR filter 8 is the reflected sound generated from the speaker 1
After being picked up by, the signal becomes almost the same as the signal obtained through the microphone mixing circuit 3, the input volume 4, the low pass filter 5 and the A / D converter 6. Therefore, by adding the anti-phase signal of the output signal of the FIR filter 8 to the output signal of the A / D converter 6 using the phase inverting circuit 21 and the adding circuit 22, the sound reproduced from the speaker 1 enters the microphone 2. As a result, the feedback component (echo component) generated in the output of the A / D converter 6 is canceled and the howling is controlled.
【0025】次に、この実施例における1チャンネル
(スピーカ1個、マイクロホン1個)でのハウリングキ
ャンセルの原理を図4を参照してさらに詳しく説明す
る。図4において、y(t)はマイクロホン2の入力信
号、R(t)はスピーカ1の出力、s(t)は音源であ
る。ER(t)を反射音生成回路23から出力される初
期反射音列、h(t)を部屋の特性を含めたスピーカ1
からマイクロホン2までの系のインパルスレスポンス、
h′(t)をこのインパルスレスポンスh(t)の測定
結果であるFIRフィルタ8の係数とし、Kを定数、C
(t)をFIRフィルタ8の出力とすると、次の関係式
が得られる。但し、*は畳み込み演算(コンボリューシ
ョン)を示す。Next, the principle of howling cancellation in one channel (one speaker and one microphone) in this embodiment will be described in more detail with reference to FIG. In FIG. 4, y (t) is the input signal of the microphone 2, R (t) is the output of the speaker 1, and s (t) is the sound source. ER (t) is the initial reflected sound sequence output from the reflected sound generation circuit 23, and h (t) is the speaker 1 including the characteristics of the room.
To the microphone 2 impulse response of the system,
Let h ′ (t) be the coefficient of the FIR filter 8 which is the measurement result of this impulse response h (t), K is a constant, C
When (t) is the output of the FIR filter 8, the following relational expression is obtained. However, * indicates a convolution operation.
【0026】[0026]
【数1】 y(t)=s(t)+h(t)*R(t) (1) R(t)={y(t)−K・C(t)}*ER(t) (2) C(t)=R(t)*h′(t) (3)## EQU00001 ## y (t) = s (t) + h (t) * R (t) (1) R (t) = {y (t) -K.C (t)} * ER (t) (2 ) C (t) = R (t) * h '(t) (3)
【0027】これを変形して、スピーカ1の出力R
(t)は、次のように書き換えられる。By modifying this, the output R of the speaker 1
(T) can be rewritten as follows.
【0028】[0028]
【数2】 R(t)=s(t) *ER(t) + [{h(t)-K・h ′(t) }*R(t)] *ER(t) (4)[Equation 2] R (t) = s (t) * ER (t) + [{h (t) -K · h '(t)} * R (t)] * ER (t) (4)
【0029】ここで、(4)式の右辺第1項は本来のス
ピーカ1の出力であり、第2項はスピーカ1の出力が再
びマイクロホン2に戻る、いわゆるエコー成分及びFI
Rフィルタ8の出力である。インパルスレスポンスh
(t)とFIRフィルタ8の出力を互いに逆相にして加
算し、さらに定数Kを適当な値に設定すれば、(4)式
の右辺第2項は零にすることができる。これがこの発明
におけるエコーキャンセル、すなわちハウリングキャン
セルの原理であり、エコー成分を含まない本来の反射音
のみの再生を行うことができる。Here, the first term on the right side of the equation (4) is the original output of the speaker 1, and the second term is the so-called echo component and FI in which the output of the speaker 1 returns to the microphone 2 again.
This is the output of the R filter 8. Impulse response h
If the output of (t) and the output of the FIR filter 8 are added in opposite phases, and the constant K is set to an appropriate value, the second term on the right side of the equation (4) can be made zero. This is the principle of echo cancellation in the present invention, that is, howling cancellation, and it is possible to reproduce only the original reflected sound that does not include an echo component.
【0030】なお、定数Kはインパルスレスポンス測定
時と反射音再生時のループゲインの比と考えられ、その
値は通常1である。また、インパルスレスポンス測定時
と反射音再生時にマイクロホン2の出力のボリューム
(入力ボリューム4)が一定であれば、h(t)とh′
(t)とはほぼ等しくなる。また、スピーカ1〜マイク
ロホン2系のループゲインを上げてゆくとハウリング現
象が起こるが、そのループゲインに対応してKの値を変
えることで(2)式の右辺第2項を消去でき、ハウリン
グを制御することができる。The constant K is considered to be the ratio of the loop gain when the impulse response is measured and when the reflected sound is reproduced, and its value is usually 1. If the output volume (input volume 4) of the microphone 2 is constant during impulse response measurement and reflected sound reproduction, h (t) and h '
It is almost equal to (t). In addition, the howling phenomenon occurs when the loop gain of the speaker 1-microphone 2 system is increased, but by changing the value of K according to the loop gain, the second term on the right side of the equation (2) can be eliminated, and howling Can be controlled.
【0031】次に、温度補償について説明する。一般
に、空気の中を伝搬する音の速度、つまり音速はその場
所の温度に依存して変化する。この音速の温度依存性
は、次の式で表わされる。Next, temperature compensation will be described. Generally, the speed of sound propagating in air, that is, the speed of sound, changes depending on the temperature of the place. The temperature dependence of the speed of sound is expressed by the following equation.
【0032】[0032]
【数3】 C=331.45+0.6・θ(m/s) (5) C:音速 θ:摂氏温度[Equation 3] C = 331.45 + 0.6 · θ (m / s) (5) C: Sound velocity θ: Celsius temperature
【0033】すなわち、温度が1℃変化すると約0.6
m/s に相当する分だけ音の到達距離が異なってくること
になる。上述のようにディジタル信号処理により部屋の
特性を含めたスピーカ1からマイクロホン2までのイン
パルスレスポンスを測定し、ハウリングキャンセルを行
う場合、理想的には測定時と再生時とで室温が同じであ
ることが必要である。もし測定時と再生時で室温が異な
る場合、インパルスレスポンス波形は音速の違いによっ
て異なってくる。その音速の違いは、(5)式から概算
できる。That is, when the temperature changes by 1 ° C., about 0.6
The sound arrival distance will differ by the amount corresponding to m / s. As described above, when the impulse response from the speaker 1 to the microphone 2 including the characteristics of the room is measured by the digital signal processing and howling cancellation is performed, ideally the room temperature is the same during measurement and during reproduction. is necessary. If the room temperature at the time of measurement is different from that at the time of reproduction, the impulse response waveform will differ depending on the difference in sound velocity. The difference in sound velocity can be roughly estimated from the equation (5).
【0034】ここで、例えばA/D変換器6でのサンプ
リング周波数fs(=D/A変換器9での変換クロック
周波数)を44.1kHz、測定時の音速Cを340m/
s とすれば、温度が1℃変化した場合、A/D変換器6
の出力信号(ディジタル信号処理回路7の入力信号)
は、測定時と再生時とで1秒間当たり44,100×0.6 /34
0 ≒77サンプル分だけ波形がずれることになる。この様
子を図示したのが図5である。この実施例のようにディ
ジタル信号処理回路7とFIRフィルタ8を用いてハウ
リングキャンセルを行う場合、上記のような測定時と再
生時のディジタル信号処理回路7の入力信号の波形のい
ずれがハウリングキャンセル動作の誤差を起こすことに
なり、問題となる。従って、ハウリングキャンセルに際
しては、このような測定時の再生時との温度変化による
音速の違いの影響を防ぐために、何らかの温度補償が必
要となる。Here, for example, the sampling frequency fs in the A / D converter 6 (= conversion clock frequency in the D / A converter 9) is 44.1 kHz, and the sound velocity C during measurement is 340 m /
If the temperature is changed by 1 ° C, the A / D converter 6
Output signal (input signal of digital signal processing circuit 7)
Is 44,100 × 0.6 / 34 per second during measurement and during playback
The waveform will shift by 0 ≈ 77 samples. This is illustrated in FIG. When howling cancellation is performed by using the digital signal processing circuit 7 and the FIR filter 8 as in this embodiment, which of the waveforms of the input signal of the digital signal processing circuit 7 during measurement and reproduction as described above is howling canceling operation. It causes an error of, and becomes a problem. Therefore, at the time of howling cancellation, some kind of temperature compensation is necessary in order to prevent the influence of the difference in the sound velocity due to the temperature change at the time of the reproduction during the measurement.
【0035】FIRフィルタ8の時間長は一般に有限長
であるが、ハウリングキャンセルに用いる場合は、部屋
の残響時間(RT)に対応した長さのものを用いればよ
い。例えば残響の少ないRT=0.2秒以下の部屋に対
しては、FIRフィルタ8の時間長は実験的に70msec
の時間幅で十分なハウリングキャンセル効果が得られ
る。これより長い残響時間を持つ部屋に対しては、FI
Rフィルタ8の時間長を更に長くすることで対応でき
る。この事柄を踏まえて、ハウリングキャンセルにおけ
る温度補償の方法を以下に説明する。The time length of the FIR filter 8 is generally finite, but when it is used for howling cancellation, a length corresponding to the reverberation time (RT) of the room may be used. For example, for a room with less reverberation at RT = 0.2 seconds or less, the time length of the FIR filter 8 is experimentally 70 msec.
A sufficient howling canceling effect can be obtained in the time width of. For rooms with reverberation times longer than this, FI
This can be dealt with by further increasing the time length of the R filter 8. Based on this matter, a method of temperature compensation in howling cancellation will be described below.
【0036】まず、部屋の残響時間が短い場合について
は、FIRフィルタ8の時間長が短いため、温度変化に
応じてFIRフィルタ8の出力信号波形を数サンプル遅
延させることで対応できる。First, when the reverberation time of the room is short, since the time length of the FIR filter 8 is short, it can be dealt with by delaying the output signal waveform of the FIR filter 8 by several samples according to the temperature change.
【0037】図6は、この第1の方法に基づく温度補償
手段を備えた実施例を示す図であり、ディジタル信号処
理回路7内のFIRフィルタ8からの出力信号の入力側
に遅延回路24が挿入されている。遅延回路24はディ
ジタルデータを扱うものであるため、例えばRAM(ラ
ンダムアクセスメモリ)が好適である。一方、温度セン
サ13からの出力は温度検出回路25に供給され、ここ
で温度データに変換されてマイクロコンピュータ17に
入力される。マイクロコンピュータ17は、入力された
温度データからインパルスレスポンス測定時と再生時と
の温度変化を知り、それに応じて遅延回路24の遅延時
間、つまりマイクロホン2の出力信号(A/D変換器6
の出力信号)に対するFIRフィルタ8の出力信号の相
対的な遅延時間を制御する。すなわち、再生時に測定時
に比べて温度が上がり音速が速くなった時は、A/D変
換器6の出力波形のタイミングがFIRフィルタ8の出
力信号波形より相対的に速くなるため、遅延回路8の遅
延時間を短くし、温度が下がった時は逆に遅延時間を長
くする。FIG. 6 is a diagram showing an embodiment provided with the temperature compensating means based on the first method, in which the delay circuit 24 is provided on the input side of the output signal from the FIR filter 8 in the digital signal processing circuit 7. Has been inserted. Since the delay circuit 24 handles digital data, a RAM (random access memory) is suitable, for example. On the other hand, the output from the temperature sensor 13 is supplied to the temperature detection circuit 25, where it is converted into temperature data and input to the microcomputer 17. The microcomputer 17 knows the temperature change between the impulse response measurement and the reproduction from the input temperature data, and accordingly, the delay time of the delay circuit 24, that is, the output signal of the microphone 2 (A / D converter 6).
Of the output signal of the FIR filter 8 with respect to the output signal of the. That is, when the temperature rises and the speed of sound becomes faster during reproduction than during measurement, the timing of the output waveform of the A / D converter 6 becomes relatively faster than the output signal waveform of the FIR filter 8, so that the delay circuit 8 Shorten the delay time, and increase the delay time when the temperature drops.
【0038】温度補償の第2の方法としては、温度変化
による音速変化に対応してサンプリング周波数fsを可
変する方法がある。図5で説明したように、ハウリング
キャンセルのためのFIRフィルタ8の係数であるイン
パルスレスポンスの波形は、ディジタル信号処理の中で
はサンプリング周波数が変化しない限り一定である。こ
れに対し、再生時において部屋の温度がインパルスレス
ポンス測定時より変化した場合、スピーカ1〜マイクロ
ホン2系のインパルスレスポンス波形は、伸縮した形で
異なってくる。これはハウリングキャンセルを行う場合
に、キャンセル波形の誤差が生じる原因となる。As a second method of temperature compensation, there is a method of varying the sampling frequency fs in response to a change in sound velocity due to a change in temperature. As described with reference to FIG. 5, the impulse response waveform, which is the coefficient of the FIR filter 8 for howling cancellation, is constant during digital signal processing unless the sampling frequency changes. On the other hand, when the temperature of the room changes at the time of reproduction from that at the time of measuring the impulse response, the impulse response waveforms of the speaker 1 and the microphone 2 system differ in a stretched form. This causes an error in the cancel waveform when performing howling cancellation.
【0039】このような場合、音速の変化に対応してA
/D変換器6のサンプリング周波数fs(D/A変換器
9の変換クロック周波数)を変更することにより、見掛
け上のインパルスレスポンス波形が同一となる。例えば
再生時にインパルスレスポンス測定時より温度が上昇し
た場合は、サンプリング周波数fsをその温度上昇に見
合った適当な量だけ上げれば、A/D変換器6の出力信
号に含まれるインパルスレスポンス波形成分が測定時の
それと同一となり、正しくハウリングキャンセルを行う
ことができる。測定時より温度が下降した場合は、逆に
サンプリング周波数fsを下げればよい。In such a case, A
By changing the sampling frequency fs of the / D converter 6 (the conversion clock frequency of the D / A converter 9), the apparent impulse response waveform becomes the same. For example, when the temperature rises during the reproduction from the impulse response measurement, the impulse response waveform component contained in the output signal of the A / D converter 6 can be measured by raising the sampling frequency fs by an appropriate amount corresponding to the temperature rise. It becomes the same as that at the time, and howling can be canceled correctly. If the temperature drops from the time of measurement, the sampling frequency fs may be decreased.
【0040】図1における温度補償回路14は、この第
2の方法による温度補償を行う回路であり、例えば図7
に示すように構成される。図7において、温度センサ1
3の出力はDCアンプ31により直流電圧に変換され、
クロック発生回路32に印加される。クロック発生回路
32においては、DCアンプ31からの直流電圧を基に
して抵抗R1、R2、可変抵抗器RVおよびコンデンサ
C1によりバリキャップVCへのバイアス電圧CVを生
成する。可変抵抗器RVは、サンプリング周波数の基準
値設定のために用いられる。バイアス電圧CVによって
バリキャップVCの容量値が決定され、それによりセラ
ミックス振動子XL、コンデンサC2、C3、抵抗R3
およびインバータI1、I2で構成される発振回路の発
振周波数が決定される。この発振回路の発振出力がクロ
ック発生回路32からシステムクロックとして出力さ
れ、システムの各部に供給されるとともに、分周回路3
3で分周され、サンプリング周波数fsが得られる。The temperature compensating circuit 14 in FIG. 1 is a circuit for compensating the temperature by the second method, for example, FIG.
It is configured as shown in. In FIG. 7, the temperature sensor 1
The output of 3 is converted into a DC voltage by the DC amplifier 31,
It is applied to the clock generation circuit 32. In the clock generation circuit 32, the bias voltage CV to the varicap VC is generated by the resistors R1, R2, the variable resistor RV and the capacitor C1 based on the DC voltage from the DC amplifier 31. The variable resistor RV is used for setting the reference value of the sampling frequency. The capacitance value of the varicap VC is determined by the bias voltage CV, and as a result, the ceramic vibrator XL, the capacitors C2 and C3, and the resistor R3.
The oscillation frequency of the oscillation circuit formed by the inverters I1 and I2 is determined. The oscillation output of this oscillation circuit is output from the clock generation circuit 32 as a system clock and supplied to each part of the system, and at the same time, the frequency dividing circuit 3
The frequency is divided by 3 to obtain the sampling frequency fs.
【0041】図8に、バイアス電圧VCに対するクロッ
ク発生回路32の出力周波数fの変化f/fo(fo:
中心周波数)の一例を示す。この図8に示すような変化
範囲内であれば、温度変化による音速変動に比例したサ
ンプリング周波数fsを作り出すことは容易である。FIG. 8 shows a change f / fo (fo: fo) of the output frequency f of the clock generation circuit 32 with respect to the bias voltage VC.
An example of the center frequency) is shown. Within the change range as shown in FIG. 8, it is easy to create the sampling frequency fs proportional to the sound velocity fluctuation due to the temperature change.
【0042】音速の温度依存性は先の(3)式に示した
通りであるが、温度変化に対してサンプリング周波数f
sをインパルスレスポンス測定時のサンプリング周波数
からどの程度変化させれば温度補償ができるかを逆算し
た結果を図9に示す。但し、測定時の周囲温度θを15
℃、サンプリング周波数fsを44.1kHzとした。
再生時の部屋の温度は、測定時に対して大きくとも±2
℃程度の増減と考えれば、図9よりサンプリング周波数
fsの変化は±0.35%程度で十分である。これは図
8より十分に実現可能な範囲である。また、季節や現在
の室温に応じて中心周波数foを設定すれば、部屋の温
度が大きく変化しない限り、前記のような温度補償は可
能である。The temperature dependence of the sound velocity is as shown in the above equation (3), but the sampling frequency f
FIG. 9 shows the result of back-calculation of how much s should be changed from the sampling frequency at the time of impulse response measurement to achieve temperature compensation. However, the ambient temperature θ during measurement should be 15
C. and the sampling frequency fs was 44.1 kHz.
The room temperature during playback is ± 2 at most compared to the temperature during measurement.
Considering the increase or decrease of about ° C, it is sufficient from Fig. 9 that the change of the sampling frequency fs is about ± 0.35%. This is a sufficiently realizable range from FIG. Further, if the center frequency fo is set according to the season or the current room temperature, the temperature compensation as described above is possible unless the room temperature changes significantly.
【0043】図10は、第2の方法による温度補償回路
14の他の構成例を示している。この例は原理的には図
7と同じであるが、発振部にVCO(電圧制御発振器)
34を用いて直接サンプリング周波数fsを作り出して
いる。一方、VCO34の出力をPLL(位相ロックル
ープ)36に入力して適宜周波数を逓倍することによ
り、システムクロックを作っている。FIG. 10 shows another configuration example of the temperature compensation circuit 14 according to the second method. This example is the same as that of FIG. 7 in principle, but a VCO (voltage controlled oscillator)
34 is used to directly generate the sampling frequency fs. On the other hand, the system clock is generated by inputting the output of the VCO 34 to a PLL (phase lock loop) 36 and appropriately multiplying the frequency.
【0044】ところで、音場再生の効果を大きくするた
めに、出力ボリューム11によりスピーカ1からの出力
音量を上げてゆくと、スピーカ1〜マイクロホン2系の
ループゲインが大きくなるため、フィードバック成分
(エコー成分)の振幅も大きくなる。そこで、この実施
例では図3に示すように、出力ボリューム11に連動し
て例えば位相反転回路21のゲインを制御し、スピーカ
1からの出力音量に応じて位相反転回路21の出力レベ
ル、すなわちFIRフィルタ8の出力レベルを制御して
いる。これにより、出力音量の変化によるフィードバッ
ク成分の振幅レベルの変化に対しても、正しくハウリン
グキャンセルを行なうことができる。By the way, when the output volume from the speaker 1 is increased by the output volume 11 in order to increase the effect of the sound field reproduction, the loop gain of the speaker 1 and the microphone 2 system becomes large, so that the feedback component (echo Component) also has a larger amplitude. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 3, for example, the gain of the phase inverting circuit 21 is controlled in association with the output volume 11, and the output level of the phase inverting circuit 21, that is, FIR, is controlled according to the output volume from the speaker 1. The output level of the filter 8 is controlled. As a result, howling can be correctly canceled even when the amplitude level of the feedback component changes due to the change in output volume.
【0045】次に、多チャンネル音場制御装置の実施例
について説明する。図11は、この発明に係る4チャン
ネル音場制御装置の概略構成を示す図であり、図1に示
した単チャンネル音場制御装置と同一部分には同一符号
を付して、相違点のみについて説明する。Next, an embodiment of the multi-channel sound field control device will be described. FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a 4-channel sound field control device according to the present invention. The same parts as those of the single-channel sound field control device shown in FIG. explain.
【0046】図11に示す4チャンネル音場制御装置で
は、再生用スピーカ1として前方左(FL)チャンネル
用、前方右(FR)チャンネル用、後方左(RL)チャ
ンネル用および後方右(RR)チャンネル用の4個のス
ピーカが配置され、これに対応してディジタル信号処理
回路7、FIRフィルタ8、ローパスフィルタ10、出
力ボリューム11およびアンプ12もそれぞれ4個ずつ
設けられている。また、4個のFIRフィルタ8の出力
信号は加算器19を介してディジタル信号処理回路8に
共通に入力されている。In the four-channel sound field control device shown in FIG. 11, the reproduction speaker 1 is a front left (FL) channel, a front right (FR) channel, a rear left (RL) channel, and a rear right (RR) channel. 4 speakers are arranged, and correspondingly four digital signal processing circuits 7, FIR filters 8, low-pass filters 10, output volumes 11 and amplifiers 12 are also provided. The output signals of the four FIR filters 8 are commonly input to the digital signal processing circuit 8 via the adder 19.
【0047】この音場制御装置は、インパルスレスポン
ス測定モードでは測定を各チャンネル毎にそれぞれ独立
して行って、各チャンネルのFIRフィルタ8に対して
個別に係数を転送し、反射音再生モードでは加算器19
で各チャンネルのFIRフィルタ8の出力信号の総和を
とり、これを各チャンネルのディジタル信号処理回路7
に共通に入力することによって、ハウリングキャンセル
を行う。This sound field control device performs measurement independently for each channel in the impulse response measurement mode, transfers the coefficient individually to the FIR filter 8 of each channel, and adds in the reflected sound reproduction mode. Bowl 19
Then, the sum of the output signals of the FIR filter 8 of each channel is calculated, and this is summed up
Howling is canceled by inputting in common.
【0048】次に、この実施例における4チャンネル
(スピーカ4個、マイクロホン1個)でのハウリングキ
ャンセルの原理を図12を参照してさらに詳しく説明す
る。Next, the principle of howling cancellation in four channels (four speakers and one microphone) in this embodiment will be described in more detail with reference to FIG.
【0049】スピーカ1が2個(2チャンネル)以上の
場合には、他のチャンネルのスピーカ再生による部屋の
インパルスレスポンスがチャンネル間で相互に影響する
と考えられる。この場合のハウリングキャンセルの手順
として、まず各チャンネル毎に独立してインパルスレス
ポンスを測定し、これらを各チャンネル毎のFIRフィ
ルタ8の係数とする。次に、各チャンネルのFIRフィ
ルタ8の畳み込み演算結果を加算器19で全て加算し、
その加算した信号でマイクロホン2からの信号のエコー
成分をキャンセルすることにより、多チャンネルのスピ
ーカを用いた場合のハウリングキャンセルが可能とな
る。When there are two or more speakers 1 (two channels), it is considered that the impulse response of the room due to the speaker reproduction of the other channels affects each other. As a procedure for howling cancellation in this case, first, impulse responses are measured independently for each channel, and these are used as coefficients of the FIR filter 8 for each channel. Next, all the convolution operation results of the FIR filter 8 of each channel are added by the adder 19,
By canceling the echo component of the signal from the microphone 2 with the added signal, howling cancellation can be performed when a multi-channel speaker is used.
【0050】図12において、y(t)はマイクロホン
2の入力信号、RFL(t),RFR(t),RRL(t),RRR(t) は各
チャンネルのスピーカ1の出力、s(t)は音源であ
る。ERFL(t),ERFR(t),ERRL(t),ERRR(t) を各チ
ャンネルの反射音生成回路23から出力される初期反射
音列、hFL(t),hFR(t),hRL(t),hRR(t) を各チャンネ
ルのスピーカ1から出力した時の部屋の特性を含めたス
ピーカ1からマイクロホン2までの系のインパルスレス
ポンス、h′FL(t),h′FR(t),h′RL(t),h′RR(t) を
これらのインパルスレスポンスの測定結果としての各チ
ャンネルのFIRフィルタ8のコンボルバ係数とし、K
FL,KFR, KRL,KRRを定数、C(t)を全チャンネル
のFIRフィルタ8の出力の総和である加算器19の出
力とすると、次の関係式が得られる。但し、*は畳み込
み演算(コンボリューション)を示す。In FIG. 12, y (t) is the input signal of the microphone 2, R FL (t), R FR (t), R RL (t) and R RR (t) are the outputs of the speaker 1 of each channel, s (t) is a sound source. ER FL (t), ER FR (t), ER RL (t), and ER RR (t) are the initial reflected sound sequence output from the reflected sound generation circuit 23 of each channel, h FL (t), h FR ( t), h RL (t), h RR (t) is output from the speaker 1 of each channel, the impulse response of the system from the speaker 1 to the microphone 2 including the characteristics of the room, h ′ FL (t), Let h ′ FR (t), h ′ RL (t), h ′ RR (t) be the convolver coefficient of the FIR filter 8 of each channel as the measurement result of these impulse responses, and K
When FL , K FR , K RL , and K RR are constants, and C (t) is the output of the adder 19 which is the sum of the outputs of the FIR filters 8 of all channels, the following relational expression is obtained. However, * indicates a convolution operation.
【0051】[0051]
【数4】 y(t)=s(t)+h FL(t) *R FL(t) +h FR(t) *R FR(t) +h RL(t) *R RL(t) +h RR(t) *R RR(t) R FL(t) ={y(t)−K FL・C(t)}*ERFL(t) R FR(t) ={y(t)−K FR・C(t)}*ERFR(t) R RL(t) ={y(t)−K RL・C(t)}*ERRL(t) R RR(t) ={y(t)−K RR・C(t)}*ERRR(t) C(t)=h ′FL(t) *R FL(t) +h ′FR(t) *R FR(t) +h ′RL(t) *R RL(t) +h ′RR(t) *R RR(t)[Formula 4] y (t) = s (t) + h FL (t) * R FL (t) + h FR (t) * R FR (t) + h RL (t) * R RL (t) + h RR (t ) * R RR (t) R FL (t) = {y (t) -K FL・ C (t)} * ER FL (t) R FR (t) = {y (t) -K FR・ C ( t)} * ER FR (t) R RL (t) = {y (t) −K RL・ C (t)} * ER RL (t) R RR (t) = {y (t) −K RR・C (t)} * ER RR (t) C (t) = h ' FL (t) * R FL (t) + h' FR (t) * R FR (t) + h ' RL (t) * R RL ( t) + h ′ RR (t) * R RR (t)
【0052】これらを変形して、各スピーカ出力R
FL(t),RFR(t),RRL(t),RRR(t)を整理
すると、次の関係式が得られる。By transforming these, each speaker output R
By rearranging FL (t), R FR (t), R RL (t), and R RR (t), the following relational expression is obtained.
【0053】[0053]
【数5】 R FL(t) =s(t)*ERFL(t) +[ {h FL(t) −K FL・h ′FL(t) }*R FL(t) + {h FR(t) −K FL・h ′FR(t) }*R FR(t) + {h RL(t) −K FL・h ′RL(t) }*R RL(t) + {h RR(t) −K FL・h ′RR(t) }*R RR(t)]* ER FL(t) (6) R FR (t)=s(t)* ER FR (t) +[ {h FR(t) −K FR・h ′FR(t) }*R FR(t) + {h FL(t) −K FR・h ′FL(t) }*R FL(t) + {h RR(t) −K FR・h ′RR(t) }*R RR(t) + {h RL(t) −K FR・h ′RL(t) }*R RL(t)]* ER FR(t) (7) R RL (t)=s(t)* ER RL (t) +[ {h RL(t) −K RL・h ′RL(t) }*R RL(t) + {h RR(t) −K RL・h ′RR(t) }*R RR(t) + {h FL(t) −K RL・h ′FL(t) }*R FL(t) + {h FR(t) −K RL・h ′FR(t) }*R FR(t)]* ER RL(t) (8) R RR (t)=s(t)* ER RR (t) +[ {h RR(t) −K RR・h ′RR(t) }*R RR(t) + {h RL(t) −K RR・h ′RL(t) }*R RL(t) + {h FR(t) −K RR・h ′FR(t) }*R FR(t) + {h FL(t) −K RR・h ′FL(t) }*R FL(t)]* ER RR(t) (9)[Formula 5] R FL (t) = s (t) * ER FL (t) + [{h FL (t) -K FL · h ' FL (t)} * R FL (t) + {h FR ( t) −K FL・ h ′ FR (t)} * R FR (t) + {h RL (t) −K FL・ h ′ RL (t)} * R RL (t) + {h RR (t) −K FL・ h ′ RR (t)} * R RR (t)] * ER FL (t) (6) R FR (t) = s (t) * ER FR (t) + [{h FR (t ) −K FR・ h ′ FR (t)} * R FR (t) + {h FL (t) −K FR · h ′ FL (t)} * R FL (t) + {h RR (t) − K FR・ h ′ RR (t)} * R RR (t) + {h RL (t) −K FR・ h ′ RL (t)} * R RL (t)] * ER FR (t) (7) R RL (t) = s (t) * ER RL (t) + [{h RL (t) -K RL · h ' RL (t)} * R RL (t) + {h RR (t) -K RL · h 'RR (t) } * R RR (t) + {h FL (t) -K RL · h' FL (t)} * R FL (t) + {h FR (t) -K RL · h ′ FR (t)} * R FR (t)] * ER RL (t) (8) R RR (t) = s (t) * ER RR (t) + [{h RR (t) −K RR・ H ′ RR (t)} * R RR (t) + {h RL (t) −K RR・ h ′ RL (t)} * R RL (t) + {h FR (t) −K RR · h ′ FR (t) + * R FR (t) + {H FL (t) -K RR・ h ′ FL (t)} * R FL (t)] * ER RR (t) (9)
【0054】ここで、(6)〜(9)の各式の右辺第1
項は、本来再生すべき出力信号である。(6)〜(9)
各式の右辺第2項は、互いに各チャンネルのスピーカ出
力の影響を持つエコー成分及び各チャンネルのコンボル
バ出力である。この場合にも、この第2項は測定時と再
生時の条件を一定にすればゼロにすることができる。即
ち、各式の中のカッコ{}内をすべてゼロにすることに
より、各スピーカ出力は本来の再生すべき信号出力のみ
となる。従って、先の単チャンネルの時と同様にハウリ
ングキャンセルを行なうことができる。Here, the first right side of each of the equations (6) to (9)
The term is the output signal to be originally reproduced. (6)-(9)
The second term on the right-hand side of each equation is the echo component and the convolver output of each channel that influence each other on the speaker output of each channel. Also in this case, this second term can be made zero if the conditions at the time of measurement and at the time of reproduction are made constant. That is, by setting all the brackets {} in each expression to zero, each speaker output becomes only the signal output to be originally reproduced. Therefore, howling cancellation can be performed as in the case of the previous single channel.
【0055】このハウリングキャンセル動作を簡単のた
めチャンネルがR,Lの2チャンネルの場合について、
図13に示す実際の観測波形を用いて説明する。図13
はインパルス信号に対する各部の波形を示したもので、
(a),(b)はR,Lチャンネルのインパルスレスポ
ンスを係数として持つFIRフィルタ8のパルス入力に
対する出力波形、(c)はこれら(a),(b)を加算
した加算器19の出力信号波形である。また、図13
(d)は反射音生成回路23より、L,R同時にインパ
ルスを出力した場合、それがスピーカ1から再生され、
部屋の応答(エコー成分)がマイクロホン1にフイード
バックした時のA/D変換器6の出力信号波形である。
図13(c)に示した加算器19の出力信号を図3に示
したディジタル信号処理回路7内の位相反転回路21で
逆相にした後、加算回路22で図13(d)に示したA
/D変換器6の出力信号に加算すると、図13(e)と
なる。この図13(e)の波形はエコー成分がキャンセ
ルされた本来のスピーカ1の出力であり、これによって
ハウリングがキャンセルされることが分かる。In order to simplify the howling cancel operation, in the case of two channels R and L,
This will be described using the actual observed waveform shown in FIG. FIG.
Shows the waveform of each part for the impulse signal,
(A) and (b) are output waveforms with respect to the pulse input of the FIR filter 8 having impulse responses of R and L channels as coefficients, and (c) is an output signal of the adder 19 in which these (a) and (b) are added. It is a waveform. In addition, FIG.
In (d), when impulses are simultaneously output from the reflected sound generation circuit 23, L and R are reproduced from the speaker 1,
It is an output signal waveform of the A / D converter 6 when the room response (echo component) is fed back to the microphone 1.
The output signal of the adder 19 shown in FIG. 13C is reversed in phase by the phase inversion circuit 21 in the digital signal processing circuit 7 shown in FIG. 3, and then added by the adder circuit 22 shown in FIG. A
When added to the output signal of the / D converter 6, the result is as shown in FIG. It can be seen that the waveform in FIG. 13E is the original output of the speaker 1 in which the echo component is canceled, and howling is canceled by this.
【0056】なお、この実施例においては各チャンネル
のディジタル信号処理回路7内の位相反転回路21を各
チャンネルに共通に設けてもよい。また、この実施例に
おいても出力ボリューム11に応じて位相反転回路21
のゲインを制御し、スピーカ1からの出力音量に応じて
位相反転回路21の出力レベルを制御することによっ
て、出力音量によらず正しいハウリングキャンセル効果
を得ることが可能である。上記の実施例では、マイクロ
ホン2が1個である場合について説明したが、図14に
示すように複数個のマイクロホン2a〜2nを用いた場
合は、それらの各出力を加算器20で加算した後、A/
D変換器6に入力すればよい。In this embodiment, the phase inverting circuit 21 in the digital signal processing circuit 7 for each channel may be provided in common for each channel. Further, also in this embodiment, the phase inversion circuit 21 according to the output volume 11
It is possible to obtain a correct howling canceling effect regardless of the output volume by controlling the gain of the output signal and controlling the output level of the phase inversion circuit 21 according to the output volume of the speaker 1. In the above-described embodiment, the case where the number of the microphones 2 is one has been described. However, when a plurality of microphones 2a to 2n are used as shown in FIG. , A /
It may be input to the D converter 6.
【0057】なお、以上の実施例では、音場制御装置に
本発明を適用したが、本発明は、この他にもコンサート
ホール、講演、会議等での音響システムにも適用可能で
ある。Although the present invention is applied to the sound field control device in the above embodiments, the present invention is also applicable to other acoustic systems in concert halls, lectures, conferences and the like.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、スピーカおよびマイクロホンを有する音響系で生じ
るハウリングを防止するハウリングキャンセル装置にお
いて、音響系のインパルスレスポンスに基づいて決定さ
れた係数をスピーカへの入力信号に畳み込み演算してス
ピーカからマイクロホンへのフィードバック成分を求
め、これをマイクロホンの出力信号と互いに逆相にして
加算することにより、フィードバック成分を除去し、ハ
ウリングキャンセルを行うことが可能となる。As described above, according to the present invention, in a howling cancel device that prevents howling that occurs in an acoustic system having a speaker and a microphone, the coefficient determined based on the impulse response of the acoustic system is used as the speaker. It is possible to remove feedback components and cancel howling by calculating the feedback component from the speaker to the microphone by convolution with the input signal to the microphone and adding this with the output signal of the microphone in opposite phase. Become.
【図1】 この発明の一実施例に係るハウリングキャン
セル装置を用いた単チャンネル音場制御装置のブロック
図である。FIG. 1 is a block diagram of a single-channel sound field control device using a howling cancel device according to an embodiment of the present invention.
【図2】 同実施例のインパルスレスポンス測定時の状
態を模式的に示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram schematically showing a state at the time of impulse response measurement of the example.
【図3】 同実施例の反射音再生時の状態を模式的に示
すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram schematically showing a state at the time of reproducing a reflected sound of the embodiment.
【図4】 同実施例におけるハウリングキャンセルの原
理を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of howling cancellation in the embodiment.
【図5】 この発明における温度変化による測定時と再
生時のインパルスレスポンスの違いを説明するための図
である。FIG. 5 is a diagram for explaining the difference in impulse response at the time of measurement and at the time of reproduction due to temperature change in the present invention.
【図6】 この発明における第1の温度補償法を適用し
た音場制御装置の構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a sound field control device to which the first temperature compensation method according to the present invention is applied.
【図7】 この発明における第2の温度補償法を適用し
た温度補償回路の構成例を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration example of a temperature compensation circuit to which a second temperature compensation method according to the present invention is applied.
【図8】 図7におけるバリキャップのバイアス電圧に
対するクロック発生回路の出力周波数の変化を示す図で
ある。8 is a diagram showing changes in the output frequency of the clock generation circuit with respect to the bias voltage of the varicap in FIG.
【図9】 図7において温度変化に対して必要なサンプ
リング周波数の制御量を示す図である。9 is a diagram showing a control amount of a sampling frequency necessary for a temperature change in FIG.
【図10】 この発明における第2の温度補償法を適用
した温度補償回路の他の構成例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing another configuration example of the temperature compensating circuit to which the second temperature compensating method according to the present invention is applied.
【図11】 この発明の他の実施例に係るハウリングキ
ャンセル装置を用いた4チャンネル音場制御装置のブロ
ック図である。FIG. 11 is a block diagram of a 4-channel sound field control device using a howling cancel device according to another embodiment of the present invention.
【図12】 同実施例におけるハウリングキャンセルの
原理を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining the principle of howling cancellation in the example.
【図13】 同実施例におけるハウリングキャンセル動
作を説明するための波形図である。FIG. 13 is a waveform diagram for explaining howling cancel operation in the embodiment.
【図14】 マイクロホンが複数個の場合の実施例を示
す図である。FIG. 14 is a diagram showing an embodiment in the case of a plurality of microphones.
1…再生用スピーカ、2…収音用マイクロホン、3…マ
イクミキシング回路、4…入力ボリューム、5,10…
ローパスフィルタ、6…A/D変換器、7…ディジタル
信号処理回路、8…FIRフィルタ、9…D/A変換
器、11…出力ボリューム、12…アンプ、13…温度
センサ、14…温度補償回路、15…ワイヤレスリモコ
ン、16…リモコンインタフェース、17…マイクロコ
ンピュータ、18…ROM。1 ... Playback speaker, 2 ... Sound pickup microphone, 3 ... Microphone mixing circuit, 4 ... Input volume, 5, 10 ...
Low-pass filter, 6 ... A / D converter, 7 ... Digital signal processing circuit, 8 ... FIR filter, 9 ... D / A converter, 11 ... Output volume, 12 ... Amplifier, 13 ... Temperature sensor, 14 ... Temperature compensation circuit , 15 ... Wireless remote control, 16 ... Remote control interface, 17 ... Microcomputer, 18 ... ROM.
Claims (2)
なくとも一つの収音用マイクロホンとを有し、マイクロ
ホンに入力された音響信号がスピーカから出力される音
響系で生じるハウリングを防止するハウリングキャンセ
ル装置において、 前記音響系のインパルスレスポンスに基づき係数を決定
する係数決定手段と、 決定された前記係数に基づいて前記スピーカへの入力信
号を畳み込み演算する第1の演算手段と、 前記マイクロホン出力信号と前記第1の演算手段の出力
信号とを互いに位相反転して加算し、前記スピーカへの
入力信号を得る第2の演算手段と、 前記音響系の温度を検出する温度検出手段と、 この温度検出手段で検出された温度が上昇したならば、
前記マイクロホンの出力信号のA/D変換時のサンプリ
ング周波数を上げ、前記温度検出手段で検出された温度
が下降したならば、前記サンプリング周波数を下げるよ
うに制御する手段と を具備することを特徴とするハウリ
ングキャンセル装置。1. A howling canceling device having at least one reproducing speaker and at least one sound collecting microphone for preventing howling of an acoustic signal input to the microphone from occurring in an acoustic system output from the speaker. Coefficient determining means for determining a coefficient based on the impulse response of the acoustic system; first computing means for convoluting the input signal to the speaker based on the determined coefficient; the microphone output signal; the output signal of the first calculating means adds to phase inversion to one another, and a second arithmetic means for obtaining an input signal to the speaker, and a temperature detecting means for detecting a temperature of said acoustic system, in the temperature detecting means If the detected temperature rises,
Sampler for A / D conversion of the microphone output signal
Temperature detected by the temperature detection means
If is decreased, the sampling frequency will be decreased.
And a means for controlling so that a howling cancellation device.
なくとも一つの収音用マイクロホンとを有し、マイクロ
ホンに入力された音響信号がスピーカから出力される音
響系で生じるハウリングを防止するハウリングキャンセ
ル装置において、 前記音響系のインパルスレスポンスに基づき係数を決定
する係数決定手段と、 決定された前記係数に基づいて前記スピーカへの入力信
号を畳み込み演算する第1の演算手段と、 前記マイクロホン出力信号と前記第1の演算手段の出力
信号とを互いに位相反転して加算し、前記スピーカへの
入力信号を得る第2の演算手段と、 前記スピーカからの出力音量を決めるボリュームゲイン
に応じて前記第1の演算手段の出力レベルを制御する手
段と を具備することを特徴とするハウリングキャンセル
装置。2. A howling canceling device having at least one reproducing speaker and at least one sound collecting microphone for preventing howling of an acoustic signal input to the microphone from occurring in an acoustic system output from the speaker. Coefficient determining means for determining a coefficient based on the impulse response of the acoustic system; first computing means for convoluting the input signal to the speaker based on the determined coefficient; the microphone output signal; The second arithmetic means for obtaining the input signal to the speaker by phase-inverting and adding the output signal of the first arithmetic means and the volume gain for determining the output volume from the speaker.
For controlling the output level of the first computing means according to
A howling canceling device comprising a step .
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JP2646210B2 (en) * | 1987-05-27 | 1997-08-27 | ヤマハ株式会社 | Electroacoustic reverberation support device |
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1991
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