JP4287762B2

JP4287762B2 - ハウリング検出方法及び装置、並びにこれを備えた音響装置

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Publication number: JP4287762B2
Application number: JP2004044026A
Authority: JP
Inventors: 威史浦; 嘉之吉住
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2009-07-01
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Description

本発明は、マイクロホンとスピーカを有する音響装置において、スピーカとマイクロホン間の音響結合により発生するハウリングを自動的に検出するハウリング検出装置と、ハウリング検出方法とに関するものである。

マイクロホンとスピーカを組み合わせた音響装置では、スピーカから再生された音がマイクロホンに回り込むことによりフィードバックループが形成され、ハウリングが発生する場合がある。

従来のハウリングを検出する装置として、入力信号の周波数成分を分析し、レベルがピークを示す帯域をハウリング発生帯域として検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。図１０を用いて従来のハウリング検出装置について説明する。

図１０は従来のハウリング検出装置の構成例を示すブロック図である。図１０において、１００１はマイクロホン等に接続される信号入力端子、１００２は信号入力端子に入力された時間信号を複数の周波数帯域に分割する帯域分割処理部、１００３は帯域分割処理部で複数の周波数帯域に分割された時間信号の絶対値を算出するレベル算出部、１００４は各周波数帯域毎に絶対値のピーク値を算出するピーク値算出部、１００５はハウリングが発生しているか否かの判定を行うハウリング判定部、１００６はハウリング検出結果を出力する信号出力端子である。

次に、前記従来のハウリング検出装置の動作について説明する。信号入力端子１００１に入力された時間信号は、帯域分割処理部１００２で複数の周波数帯域に分割される。レベル算出部１００３では、各周波数帯域信号の絶対値を算出する。この処理は、時々刻々変化する入力信号の周波数特性の測定に相当する。ピーク値算出部１００４では、レベル算出部１００３から出力された絶対値のピーク値を算出し、ハウリング判定部１００５では、各ピーク値を分析することによりハウリング発生有無の判定を行い、判定結果を信号出力端子１００６に出力する。

以上のように、前記従来のハウリング検出装置でも、周波数軸上でピークを示すハウリングの特徴に着目することにより、ハウリングの検出を自動的に行うことは可能であった。
特開平８−１４９５９３号公報（第５頁、図２）

しかしながら、前記従来のハウリング検出装置では、各周波数帯域信号の絶対値のピーク値を参照してハウリングの検出を行っており、ハウリング検出精度が入力信号のレベルに依存するため、例えば電話の着信音やサイレンといった狭帯域成分の強い信号が入力された場合、ハウリングの誤検出を引き起こす可能性があるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するためになされたもので、従来と比較して精度良くハウリングを検出することが可能なハウリング検出装置、これを備えた音響装置、及び、ハウリング検出方法を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のハウリング検出装置は、時間信号を複数の周波数信号へ分割する周波数分析部と、前記周波数分析部から出力される複数の周波数信号毎のレベルを算出するレベル算出部と、前記レベル算出部で算出されたレベルの大きさを分析してハウリング発生か否かの判定を行うハウリング検出処理部と、前記レベル算出部で算出されたレベルの時間推移を分析して前記レベル算出部で算出されたレベルの時間推移が周期性を有しているか否かの判定を行う周期性信号検出処理部と、前記ハウリング検出処理部と前記周期性信号検出処理部の判定結果に基づき、ある周波数において、前記ハウリング発生と判定され且つ前記レベルの時間推移が周期性を有していないと判定されたときに、ハウリングが発生していると最終的に判定するハウリング判定部とを備えた構成を有するものである。

本構成により、本発明のハウリング検出装置は、レベルがピークを示す周波数帯域信号の時間推移が周期性を有しているか否かを判定し選別することでハウリングの誤検出を低減し、従来と比較して精度良くハウリングを検出することが可能となる。

また、本発明のハウリング検出装置は、前記ハウリング検出処理部は、全周波数帯域に対するレベルの平均値を算出する平均レベル算出部と、前記レベル算出部で算出されたレベルと前記平均レベル算出部で算出された平均レベルとの倍率差であるレベル比を算出するレベル比算出部と、前記レベル比算出部で算出されたレベル比を分析するレベル比分析部と、前記レベル比分析部の分析結果に基づき、ハウリング発生か否かの判定を行うレベル比判定部とを備えた構成を有するものである。

本構成により、本発明のハウリング検出装置は、全周波数帯域に対する平均レベルと各周波数帯域のレベルの倍率差であるレベル比を参照することで、暗騒音が存在する場合にも安定してハウリングを検出することが可能となる。

また、本発明のハウリング検出装置は、前記周期性信号検出処理部は、前記レベル算出部で算出されたレベルの時間推移の包絡線を算出する包絡線算出部と、前記包絡線算出部で算出された包絡線が、予め定めた信号状態の何れに該当するか判定を行う信号状態判定部と、前記信号状態判定部の判定結果に基づき、包絡線が周期性を有しているか否かの判定を行う周期性判定部とを備えた構成を有するものである。

本構成により、本発明のハウリング検出装置は、各周波数帯域のレベルの時間推移が周期性を有するか否かを判定し、ハウリングと狭帯域成分の強い信号を選別することでハウリングの誤検出を低減し、従来と比較して精度良くハウリングを検出することが可能となる。

また、本発明のハウリング検出装置は、前記信号状態判定部は、前記包絡線算出部で算出された包絡線が、信号の立ち上がり、信号区間及び非信号区間のうち、少なくとも１つ以上の何れの信号状態に該当するか判定を行う構成を有するものである。

本構成により、本発明のハウリング検出装置は、各周波数帯域のレベルの時間推移の大まかな形状を分析することで、レベルの時間推移が周期性を有するか否かを判定し、ハウリングと狭帯域成分の強い信号を選別することでハウリングの誤検出を低減し、従来と比較して精度良くハウリングを検出することが可能となる。

また、本発明のハウリング検出装置は、前記周期性判定部は、前記包絡線算出部で算出された包絡線の最新の時間周期と過去の時間周期における信号区間長同士或いは非信号区間長同士のうち、少なくとも１つ以上の区間長同士の比較を行う構成を有するものである。

また、本発明のハウリング検出装置は、前記レベル算出部、前記ハウリング検出処理部、前記周期性信号検出処理部、及び前記ハウリング判定部は、一部の周波数帯域に対してのみ処理を行う構成を有するものである。

本構成により、本発明のハウリング検出装置は、ハウリングの発生が予想される周波数帯域のみに限定して処理を行うことにより、演算量を削減することが可能となる。

また、本発明の音響装置は、ハウリング検出装置とハウリング抑圧装置を備えた構成を有するものである。

本構成により、本発明の音響装置は、従来と比較してハウリングを精度良く検出し抑圧することができるので、聴感上耳障りであったものを改善することができるのに加え、ハウリングの発生によって制限されていたアンプの利得を向上することが可能となる。

また、本発明のハウリング検出方法は、時間信号を複数の周波数信号へ分割する周波数分析ステップと、前記周波数分析ステップから出力される複数の周波数信号毎のレベルを算出するレベル算出ステップと、前記レベル算出ステップで算出されたレベルの大きさを分析してハウリング発生か否かの判定を行うハウリング検出処理ステップと、前記レベル算出ステップで算出されたレベルの時間推移を分析して前記レベル算出ステップで算出されたレベルの推移時間が周期性を有しているか否かの判定を行う周期性信号検出処理ステップと、前記ハウリング検出処理ステップと前記周期性信号検出処理ステップの判定結果に基づき、ある周波数において、前記ハウリング発生と判定され且つ前記レベルの時間推移が周期性を有していないと判定されたときに、ハウリングが発生していると最終的に判定するハウリング判定ステップとを備えた構成を有するものである。

本構成により、本発明のハウリング検出方法は、レベルがピークを示す周波数帯域信号の時間推移が周期性を有しているか否かを判定し選別することでハウリングの誤検出を低減し、従来と比較して精度良くハウリングを検出することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、ハウリングと狭帯域成分の強い信号を選別することでハウリングの誤検出を低減し、従来と比較して精度良くハウリングを検出することが可能なハウリング検出装置、これを備えた音響装置、及び、ハウリング検出方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るハウリング検出装置のブロック図である。図１において、本実施の形態に係るハウリング検出装置は、図示していないマイクロホン等から信号が入力される信号入力端子１０１と、信号入力端子１０１に入力された信号をアナログ信号からディジタル信号へＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ１０２と、Ａ／Ｄコンバータ１０２から出力される時間信号の周波数分析を行う周波数分析部１０３と、周波数分析部１０３から出力される信号のレベルを算出するレベル算出部１０４と、レベル算出部１０４で算出されたレベルを分析してハウリング発生か否かの判定を行うハウリング検出処理部１０５と、レベル算出部１０４で算出されたレベルの時間推移が周期性を有しているか否かの判定を行う周期性信号検出処理部１０６と、ハウリング検出処理部１０５と周期性信号検出処理部１０６の判定結果に基づき、ハウリング発生か否かの最終判定を行うハウリング判定部１０７と、ハウリング判定部１０７における判定結果を出力する信号出力端子１０８とを備えている。

また、ハウリング検出処理部１０５は、レベル算出部１０４で算出されたレベルの全周波数帯域に対する平均値を算出する平均レベル算出部１０９と、レベル算出部１１０で算出されたレベルと平均レベル算出部１０９で算出された平均レベルとの倍率差であるレベル比を算出するレベル比算出部１１０と、レベル比算出部１１０で算出されたレベル比を分析するレベル比分析部１１１と、レベル比分析部１１１の分析結果に基づき、ハウリング発生か否かの判定を行うレベル比判定部１１２とを備えている。

また、周期性信号検出処理部１０６は、レベル算出部１０４で算出されたレベルの包絡線を算出する包絡線算出部１１３と、包絡線算出部１１３で算出された包絡線が、予め定めた信号状態の何れに該当するか判定を行う信号状態判定部１１４と、信号状態判定部１１４の判定結果に基づき、包絡線の時間推移が周期性を有しているか否かの判定を行う周期性判定部１１５とを備えている。

次に、本実施の形態に係るハウリング検出装置の動作について説明する。なお、以下の説明においてハウリング検出は各周波数毎独立且つ並列に処理されるものとする。

図示していないマイクロホン等から信号入力端子１０１へ入力された時間信号は、Ａ／Ｄコンバータ１０２によりアナログ信号からディジタル信号に変換された後、周波数分析部１０３に入力され、複数の周波数信号へ分割される。周波数分析部１０３で用いられる分割方法としては、高速フーリエ変換等の時間−周波数変換を用いる。レベル算出部１０４では、周波数分析部１０３から出力された複数の周波数毎のレベルを算出する。

次に、ハウリング検出処理部１０５の動作について説明する。平均レベル算出部１０９では全周波数帯域に対するレベル平均値を算出し、レベル比算出部１１０では各周波数レベル値と全周波数帯域に対するレベル平均値との倍率差であるレベル比を算出する。レベル比分析部１１１ではレベル比と予め定めた第１のハウリング検出用閾値との比較を行い、ある周波数におけるレベル比が第１のハウリング検出用閾値を超えた場合、ハウリング検出カウンタをインクリメントする。もしハウリング検出カウンタが予め定めた第２のハウリング検出用閾値を超えた場合、レベル比判定部１１２でハウリング発生と判定し、判定結果をハウリング判定部１０７へ出力する。なお、ハウリング検出カウンタをインクリメント中にレベル比分析部１１１におけるハウリング判定条件を満たさなくなった場合には、ハウリング検出カウンタをリセットさせる。

次に、周期性信号検出処理部１０６の動作について説明する。図２は、狭帯域成分の強い信号の一例として、電話の着信音のある周波数帯域のレベルの時間推移を示した波形図である。ハウリングは発生すると時間と共にレベルが増大していくのに対し、例えば電話の着信音やサイレン等の狭帯域信号は、図２に示すように時間方向に対して概ね矩形波状に且つ周期的にレベルが推移していく。周期性信号検出処理部１０６では、このような狭帯域信号の検出を行う。ここで図２に示すように、時間方向に対する信号の立ち上がりと立ち上がりの間隔をレベル時間推移の周期Ｔとし、信号区間をｔ１、非信号区間をｔ２とする。以下、図２を参照しながら周期性信号検出処理部１０６の動作について説明する。

包絡線算出部１１３では、レベル算出部１０４から出力される現在の処理フレームから過去Ｎａフレーム前の処理フレームまでの各周波数レベル値を図示していないバッファに保持しておき、現在の処理フレームから過去Ｎａフレーム前までの間の各周波数レベルの最大値を算出することにより、レベル時間推移の包絡線を算出する。信号状態判定部１１４では、包絡線算出部１１３で算出された包絡線が、予め定めた次の３段階の信号状態、（Ｓｔｅｐ１）信号の立ち上がり、（Ｓｔｅｐ２）信号区間、（Ｓｔｅｐ３）非信号区間、の何れに該当するか判定を行う。判定対象となる信号状態は、信号状態が検出される毎に順番に且つ交互に遷移していく。このことは、レベル時間推移の大まかな形状を分析することに相当する。次に、前記３段階の各信号状態判定処理について説明する。

（Ｓｔｅｐ１）信号の立ち上がり検出
信号の立ち上がり検出は、次の２段階の検出処理、（１）立ち上がり検出、（２）立ち上がり検出後の信号区間への移行検出、から構成される。

まず、（１）立ち上がり検出処理の動作について説明する。図３は、（１）立ち上がり検出処理の動作を示すフロー図であり、３０１は包絡線１階差分演算器、３０２は包絡線２階差分演算器、３０３は差分値比較器、３０４は立ち上がり検出判定器、３０５は立ち上がり検出カウンタ更新器である。包絡線１階差分演算器３０１では、現在とＮｂフレーム前の包絡線の差分をとることにより包絡線の１階差分値を算出する。包絡線２階差分演算器３０２では、現在と１フレーム前の１階差分値の差分をとることにより包絡線の２階差分値を算出する。差分値比較器３０３では、前記１階差分値と予め定めた第１の立ち上がり検出用閾値、及び前記２階差分値と予め定めた第２の立ち上がり検出用閾値の比較をそれぞれ行い、Ｓｔｅｐ１フラグがＯｆｆの状態で前記１階差分値が第１の立ち上がり検出用閾値を超え、且つ前記２階差分値が第２の立ち上がり検出用閾値を超えた場合、立ち上がり検出判定器３０４で信号の立ち上がりと判定し、Ｓｔｅｐ１フラグをＯｎにすると同時に、立ち上がり検出カウンタ更新器３０５で立ち上がり検出カウンタをインクリメントする。

次に、（２）立ち上がり検出後の信号区間への移行検出処理の動作について説明する。図４は、（２）信号区間への移行検出処理の動作を示すフロー図であり、４０１は信号状態判定器、４０２はフレームカウンタ更新器、４０３は差分値比較器、４０４は第１のフレームカウンタ比較器、４０５は第１の信号区間検出判定器、４０６は第２の信号区間検出判定器、４０７は基準レベル設定器、４０８はフレームカウンタ初期化器、４０９は第２のフレームカウンタ比較器、４１０は第３の信号区間検出判定器である。（１）立ち上がり検出処理の立ち上がり検出判定器３０４で信号の立ち上がりと判定された後、図２に示すようにレベルの時間推移が定常状態、すなわち信号区間へ移行するか否かを判定する処理が（２）信号区間への移行検出処理である。

信号状態判定器４０１ではＳｔｅｐ１フラグがＯｎかＯｆｆか判定を行う。Ｓｔｅｐ１フラグがＯｎの場合、フレームカウンタ更新器４０２でフレームカウンタのインクリメントを開始する。差分値比較器４０３では、包絡線２階差分演算器３０２で算出された包絡線の２階差分値と予め定めた信号区間への移行検出用閾値の比較を行い、第１のフレームカウンタ比較器４０４では、２階差分値が信号区間への移行検出用閾値を下回った時のフレームカウンタが所定の範囲内であるか否か判定を行う。第１のフレームカウンタ比較器４０４の判定の結果、もしフレームカウンタが所定の範囲内である場合、包絡線は定常状態、すなわち信号区間へ移行したものと判定し、第１の信号区間検出判定器４０５でＳｔｅｐ１フラグをＯｆｆにすると共にＳｔｅｐ２フラグをＯｎにし、基準レベル設定器４０７で、その時点の包絡線のレベルを、後述する信号区間検出処理で用いる基準レベルとして設定する。また、もしフレームカウンタが所定の範囲外である場合、信号区間へは移行しなかったものと判定し、第２の信号区間検出判定器４０６でＳｔｅｐ１フラグをＯｆｆにすると共に立ち上がり検出カウンタをリセットする。また、フレームカウンタ初期化器４０８でフレームカウンタをリセットする。２階差分値が信号区間への移行検出用閾値を下回らない間にフレームカウンタが所定の範囲外になった場合、信号区間へは移行しなかったものと判定し、第３の信号区間検出判定器４１０でＳｔｅｐ１フラグをＯｆｆにし、立ち上がり検出カウンタ及びフレームカウンタをリセットする。

（Ｓｔｅｐ２）信号区間検出
図５は、信号区間検出処理の動作を示すフロー図であり、５０１は信号状態判定器、５０２は包絡線比較器、５０３はフレームカウンタ更新器、５０４は非信号区間検出判定器、５０５は信号区間長設定器、５０６はフレームカウンタ比較器、５０７は全パラメータ初期化器である。信号区間検出処理では、包絡線が基準レベル設定器４０７で設定した基準レベルを中心に所定の範囲内で変動している処理フレーム数をカウントすることにより、信号区間長を算出する。

信号状態判定器５０１ではＳｔｅｐ２フラグがＯｎかＯｆｆか判定を行う。Ｓｔｅｐ２フラグがＯｎの場合、包絡線比較器５０２で包絡線が基準レベル設定器４０７で設定した基準レベルを中心とした所定の範囲内であるか比較を行う。包絡線が所定の範囲内である場合はフレームカウンタ更新器５０３でフレームカウンタをインクリメントし、もし所定の範囲外となった場合は、信号区間が終了し非信号区間へ移行したものと判定し、非信号区間検出判定器５０４でＳｔｅｐ２フラグをＯｆｆにすると共にＳｔｅｐ３フラグをＯｎにする。また、信号区間長設定器５０５で、その時点のフレームカウンタ値を最新の信号区間長として設定し、フレームカウンタをリセットする。フレームカウンタ比較器５０６ではフレームカウンタと予め定めた所定の閾値との比較を行い、もしフレームカウンタが閾値を超えた場合、非信号区間へは移行しなかったものと判定し、全パラメータ初期化器５０７でＳｔｅｐ２フラグ及びＳｔｅｐ３フラグをＯｆｆにし、フレームカウンタ及び立ち上がり検出カウンタをリセットし、最新及び過去の信号区間長と非信号区間長をリセットする。

（Ｓｔｅｐ３）非信号区間検出
図６は、非信号区間検出処理の動作を示すフロー図であり、６０１は信号状態判定器、６０２はフレームカウンタ更新器、６０３はフレームカウンタ比較器、６０４は全パラメータ初期化器である。非信号区間検出処理では、Ｓｔｅｐ３フラグがＯｎになっている状態で次に信号の立ち上がりが検出されるまでの間の処理フレーム数をカウントする。

信号状態判定器６０１ではＳｔｅｐ３フラグがＯｎかＯｆｆか判定を行う。Ｓｔｅｐ３フラグがＯｎの場合、フレームカウンタ更新器６０２でフレームカウンタのインクリメントを開始する。フレームカウンタ比較器６０３ではフレームカウンタと予め定めた所定の閾値との比較を行い、もしフレームカウンタが閾値を超えた場合、全パラメータ初期化器６０４でＳｔｅｐ２フラグ及びＳｔｅｐ３フラグをＯｆｆにし、フレームカウンタ及び立ち上がり検出カウンタをリセットし、最新及び過去の信号区間長と非信号区間長をリセットする。

次に、周期性判定部１１５の動作について説明する。図７は、周期性判定部の動作を示すフロー図であり、７０１は信号状態判定器、７０２は非信号区間長設定器、７０３は信号・非信号区間長差分演算器、７０４は立ち上がり検出カウンタ比較器、７０５は信号区間長差分比較器、７０６は非信号区間長差分比較器、７０７は第１の周期性判定器、７０８は第２の周期性判定器、７０９は信号・非信号区間長更新器である。周期性判定部１１５では、信号状態判定部１１４の処理結果を用いて、レベルの時間推移が周期性を有するか否かを判定する。

信号状態判定器７０１では、Ｓｔｅｐ１フラグ及びＳｔｅｐ３フラグがＯｎであるか判定を行う。Ｓｔｅｐ１フラグがＯｎの状態でＳｔｅｐ３フラグがＯｎとなった場合、非信号区間長設定器７０２ではその時点のフレームカウンタ値を最新の非信号区間長として設定し、フレームカウンタをリセットすると共にＳｔｅｐ３フラグをＯｆｆにする。信号・非信号区間長差分演算器７０３では、最新の時間周期と１周期前の信号区間長同士及び非信号区間長同士の差分を演算する。立ち上がり検出カウンタ比較器７０４では立ち上がり検出カウンタと予め定めた立ち上がり検出カウンタ閾値の比較を行い、信号区間長差分比較器７０５では信号・非信号区間長差分演算器７０３で算出された信号区間長差分と予め定めた信号区間長差分閾値の比較を行い、非信号区間長差分比較器７０６では信号・非信号区間長差分演算器７０３で算出された非信号区間長差分と予め定めた非信号区間長差分閾値の比較を行う。もし立ち上がり検出カウンタが立ち上がり検出カウンタ閾値を超え、且つ信号区間長差分が信号区間長差分閾値以下で、且つ非信号区間長差分が非信号区間長差分閾値以下である場合、第１の周期性判定器７０７でレベルの時間推移は周期性を有していると判定し、もしそうでない場合は第２の周期性判定器７０８でレベルの時間推移は周期性を有していないと判定し、判定結果をハウリング判定部１０７へ出力する。信号・非信号区間長更新器７０９では、最新の信号区間長及び非信号区間長を過去の信号区間長及び非信号区間長へ設定することで、過去の信号区間長及び非信号区間長を更新する。

ハウリング判定部１０７では、ハウリング検出処理部１０５でハウリング発生と判定され、且つ周期性信号検出処理部１０６でレベルの時間推移が周期性を有すると判定されない場合にハウリング発生と判定する。もしハウリング検出処理部１０５でハウリング発生と判定された後に、周期性信号検出処理部１０６でレベルの時間推移が周期性を有すると判定された場合はハウリング誤検出と判断し、ハウリング未発生と判定する。ハウリング判定部１０７のハウリング判定結果は、信号出力端子１０８へ出力される。

以上のように、本実施の形態に係るハウリング検出装置は、周波数のレベルが他の周波数のレベルに比べて突出しているか否か判定を行うと共に、各周波数のレベルの時間推移が周期性を有するか否か判定を行い、ハウリングと狭帯域成分の強い信号を選別することでハウリングの誤検出を低減し、従来と比較して精度良くハウリングを検出することが可能となる。

また、本実施の形態において、レベル算出部１０４、ハウリング検出処理部１０５、周期性信号検出処理部１０６、ハウリング判定部１０７の処理を一部の周波数帯域（例えば、ハウリング発生が予想される周波数帯域等）のみに限定して施すようにすれば、演算量を削減することが可能となる。

なお、本実施の形態において、ハウリング検出は各周波数毎独立且つ並列に処理されるものとして説明したが、周波数分析部１０３で変換した周波数信号をある定めたポイント数ずつ加算することで周波数バンド化を行い、各周波数バンド毎独立且つ並列に処理する構成にしてもよい。また、周波数分析部１０３で入力された時間信号を複数のＦＩＲ（ＦｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ）型バンドパスフィルタやＩＩＲ(ＩｎｆｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ)型バンドパスフィルタ、または演算量を削減可能なサブバンド信号処理を用いて複数の周波数帯域の時間信号に分割し、各周波数帯域毎独立且つ並列に処理する構成にしてもよい。

また、包絡線算出部１１３は、現在の処理フレームから過去Ｎａフレーム前までの間のレベルの最大値を算出することにより、レベル時間推移の包絡線を算出するものとして説明したが、現在の処理フレームから過去Ｎａフレーム前までの間のレベルの最小値を算出し、レベル時間推移の包絡線とする構成にしてもよい。

また、信号状態判定部１１４は、レベル時間推移が信号の立ち上がり、信号区間、非信号区間の３段階の信号状態の何れに該当するか判定するものとして説明したが、信号の立ち上がり、信号区間、非信号区間のうち、少なくとも１つ以上の信号状態を判定する構成にしてもよい。

また、周期性判定部１１５は、レベル時間推移の最新の時間周期と過去の時間周期における信号区間長同士及び非信号区間長同士を比較して周期性を判定するものとして説明したが、信号区間長同士或いは非信号区間長同士のうち、どちらか一方の比較により周期性を判定する構成にしてもよい。

（実施の形態２）
まず、本発明の実施の形態２に係る音響装置の構成について説明する。図８において、本実施の形態に係る音響装置はマイクロホン８０１と、マイクロホン８０１に入力される信号を増幅するマイクアンプ８０２と、マイクアンプ８０２から出力される信号に対してハウリングの検出処理を行う実施の形態１で説明したハウリング検出装置と同様なハウリング検出装置８０３と、ハウリング検出装置８０３のハウリング検出結果に基づいてハウリングの抑圧処理を行うハウリング抑圧装置８０４と、ハウリング抑圧装置８０４から出力される信号を増幅するパワーアンプ８０５と、パワーアンプ８０５から出力される信号に基づいて音を出力するスピーカ８０６とを備えている。

次に、本実施の形態に係る音響装置の動作について説明する。マイクロホン８０１へ入力された時間信号は、マイクアンプ８０２により増幅された後にハウリング検出装置８０３及びハウリング抑圧装置８０４へそれぞれ入力される。ハウリング抑圧装置８０４から出力される信号は、パワーアンプ８０５により増幅された後にスピーカ８０６によって出力される。

スピーカ８０６から１．０以上のゲインを有する音が再びマイクロホン８０１へ入力されてハウリングが発生した場合、ハウリング検出装置８０３ではハウリングの検出を自動的に行い、ハウリング抑圧装置８０４ではハウリングが検出された周波数又は周波数帯域のゲインを、例えばノッチフィルタ又はバンドカットフィルタ又はパラメトリックイコライザを用いたり、或いは１．０以下の乗数を乗じることで低減することにより、ハウリングの抑圧を行う。もしハウリング検出装置８０３で一旦ハウリング発生と判定されてハウリング抑圧装置８０４でハウリング抑圧処理が開始された後に、ハウリング検出装置８０３でレベル時間推移が周期性を有すると判断された場合、ハウリング抑圧装置８０４では誤って低減させた該当する周波数又は周波数帯域のゲインを復帰させる。

以上のように、本実施の形態に係る音響装置は、従来と比較して精度良くハウリングを検出し抑圧することができるので、聴感上耳障りであったものを改善することができるのに加え、ハウリングの発生によって制限されていたパワーアンプ８０５の利得を向上することが可能になるという効果を有する。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係るハウリング検出方法を適用したソフトウェアの構成について説明する。図９において、本実施の形態に係るハウリング検出方法を適用したソフトウェアは、時間信号の周波数分析を行う周波数分析手順９０１と、周波数分析手順９０１から出力される信号のレベルを算出するレベル算出手順９０２と、レベル算出手順９０２で算出されたレベルを分析してハウリング発生か否かの判定を行うハウリング検出処理手順９０３と、レベル算出手順９０２で算出されたレベルの時間推移が周期性を有しているか否かの判定を行う周期性信号検出処理手順９０４と、ハウリング検出処理手順９０３と周期性信号検出処理手順９０４の判定結果に基づき、ハウリング発生か否かの最終判定を行うハウリング判定手順９０５とを備えている。

また、ハウリング検出処理手順９０３は、全周波数帯域に対するレベルの平均値を算出する平均レベル算出手順９０６と、レベル算出手順９０２で算出されたレベルと平均レベル算出手順９０６で算出された平均レベルとの倍率差であるレベル比を算出するレベル比算出手順９０７と、レベル比算出手順９０７で算出されたレベル比を分析するレベル比分析手順９０８と、レベル比分析手順９０８の分析結果に基づき、ハウリング発生か否かの判定を行うレベル比判定手順９０９とを備えている。

また、周期性信号検出処理手順９０４は、レベル算出手順９０２で算出されたレベルの包絡線を算出する包絡線算出手順９１０と、包絡線算出手順９１０で算出された包絡線が、予め定めた信号状態の何れに該当するか判定を行う信号状態判定手順９１１と、信号状態判定手順９１１の判定結果に基づき、包絡線の時間推移が周期性を有しているか否かの判定を行う周期性判定手順９１２とを備えている。

ここで、本実施の形態に係るハウリング検出方法を適用したソフトウェアの動作は、実施の形態１に係るハウリング検出装置の動作と同様であるので、説明を省略する。

以上のように、本実施の形態に係るハウリング検出方法を適用したソフトウェアは、周波数のレベルが他の周波数のレベルに比べて突出しているか否か判定を行うと共に、入力信号の各周波数毎のレベルの時間推移が周期性を有するか否か判定を行い、ハウリングと狭帯域成分の強い信号を選別することでハウリングの誤検出を低減し、従来と比較して精度良くハウリングを検出することが可能となる。

本発明に係るハウリング検出装置及びハウリング検出方法は、ハウリングと狭帯域成分の強い信号を選別することでハウリングの誤検出を低減し、従来と比較して精度良くハウリングを検出するという効果を有し、マイクロホンとスピーカを有する各種音響装置に適用可能である。

本発明の実施の形態１に係るハウリング検出装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係る狭帯域信号レベルの時間推移の一例を示す波形図本発明の実施の形態１に係る信号状態判定部の信号の立ち上がり検出処理の動作を示すフロー図本発明の実施の形態１に係る信号状態判定部の信号区間への移行検出処理の動作を示すフロー図本発明の実施の形態１に係る信号状態判定部の信号区間検出処理の動作を示すフロー図本発明の実施の形態１に係る信号状態判定部の非信号区間検出処理の動作を示すフロー図本発明の実施の形態１に係る周期性判定部の動作を示すフロー図本発明の実施の形態２に係る音響装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態３に係るハウリング検出方法の構成を示すブロック図従来のハウリング検出装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１０１・・・信号入力端子
１０２・・・Ａ／Ｄコンバータ
１０３・・・周波数分析部
１０４・・・レベル算出部
１０５・・・ハウリング検出処理部
１０６・・・周期性信号検出処理部
１０７・・・ハウリング判定部
１０８・・・信号出力端子
１０９・・・平均レベル算出部
１１０・・・レベル比算出部
１１１・・・レベル比分析部
１１２・・・レベル比判定部
１１３・・・包絡線算出部
１１４・・・信号状態判定部
１１５・・・周期性判定部
３０１・・・包絡線１階差分演算器
３０２・・・包絡線２階差分演算器
３０３・・・差分値比較器
３０４・・・立ち上がり検出判定器
３０５・・・立ち上がり検出カウンタ更新器
４０１・・・信号状態判定器
４０２・・・フレームカウンタ更新器
４０３・・・差分値比較器
４０４・・・第１のフレームカウンタ比較器
４０５・・・第１の信号区間検出判定器
４０６・・・第２の信号区間検出判定器
４０７・・・基準レベル設定器
４０８・・・フレームカウンタ初期化器
４０９・・・第２のフレームカウンタ比較器
４１０・・・第３の信号区間検出判定器
５０１・・・信号状態判定器
５０２・・・包絡線比較器
５０３・・・フレームカウンタ更新器
５０４・・・非信号区間検出判定器
５０５・・・信号区間長設定器
５０６・・・フレームカウンタ比較器
５０７・・・全パラメータ初期化器
６０１・・・信号状態判定器
６０２・・・フレームカウンタ更新器
６０３・・・フレームカウンタ比較器
６０４・・・全パラメータ初期化器
７０１・・・信号状態判定器
７０２・・・非信号区間長設定器
７０３・・・信号・非信号区間長差分演算器
７０４・・・立ち上がり検出カウンタ比較器
７０５・・・信号区間長差分比較器
７０６・・・非信号区間長差分比較器
７０７・・・第１の周期性判定器
７０８・・・第２の周期性判定器
７０９・・・信号・非信号区間長更新器
８０１・・・マイクロホン
８０２・・・マイクアンプ
８０３・・・ハウリング検出装置
８０４・・・ハウリング抑圧装置
８０５・・・パワーアンプ
８０６・・・スピーカ
９０１・・・周波数分析手段
９０２・・・レベル算出手段
９０３・・・ハウリング検出処理手段
９０４・・・周期性信号検出処理手段
９０５・・・ハウリング判定手段
９０６・・・平均レベル算出手段
９０７・・・レベル比算出手段
９０８・・・レベル比分析手段
９０９・・・レベル比判定手段
９１０・・・包絡線算出手順
９１１・・・信号状態判定手順
９１２・・・周期性判定手順
１００１・・・信号入力端子
１００２・・・帯域分割処理部
１００３・・・レベル算出部
１００４・・・ピーク値算出部
１００５・・・ハウリング判定部
１００６・・・信号出力端子

Claims

時間信号を複数の周波数信号へ分割する周波数分析部と、
前記周波数分析部から出力される複数の周波数信号毎のレベルを算出するレベル算出部と、
前記レベル算出部で算出されたレベルの大きさを分析してハウリング発生か否かの判定を行うハウリング検出処理部と、
前記レベル算出部で算出されたレベルの時間推移を分析して前記レベル算出部で算出されたレベルの時間推移が周期性を有しているか否かの判定を行う周期性信号検出処理部と、
前記ハウリング検出処理部と前記周期性信号検出処理部の判定結果に基づき、ある周波数において、前記ハウリング発生と判定され且つ前記レベルの時間推移が周期性を有していないと判定されたときに、ハウリングが発生していると最終的に判定するハウリング判定部と
を備えたことを特徴とするハウリング検出装置。
前記ハウリング検出処理部は、全周波数帯域に対するレベルの平均値を算出する平均レベル算出部と、前記レベル算出部で算出されたレベルと前記平均レベル算出部で算出された平均レベルとの倍率差であるレベル比を算出するレベル比算出部と、前記レベル比算出部で算出されたレベル比を分析するレベル比分析部と、前記レベル比分析部の分析結果に基づき、ハウリング発生か否かの判定を行うレベル比判定部とを備えたことを特徴とする、請求項１に記載のハウリング検出装置。
前記周期性信号検出処理部は、前記レベル算出部で算出されたレベルの時間推移の包絡線を算出する包絡線算出部と、前記包絡線算出部で算出された包絡線が、予め定めた信号状態の何れに該当するか判定を行う信号状態判定部と、前記信号状態判定部の判定結果に基づき、包絡線が周期性を有しているか否かの判定を行う周期性判定部とを備えたことを特徴とする、請求項１又は２に記載のハウリング検出装置。
前記信号状態判定部は、前記包絡線算出部で算出された包絡線が、信号の立ち上がり、信号区間及び非信号区間のうち、少なくとも１つ以上の何れの信号状態に該当するか判定を行うことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のハウリング検出装置。
前記周期性判定部は、前記包絡線算出部で算出された包絡線の最新の時間周期と過去の時間周期における信号区間長同士或いは非信号区間長同士のうち、少なくとも１つ以上の区間長同士の比較を行うことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載のハウリング検出装置。
前記レベル算出部、前記ハウリング検出処理部、前記周期性信号検出処理部、及び前記ハウリング判定部は、一部の周波数帯域に対してのみ処理を行うことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のハウリング検出装置。
請求項１乃至６のいずれかに記載のハウリング検出装置とハウリング抑圧装置を備えた音響装置。
時間信号を複数の周波数信号へ分割する周波数分析ステップと、
前記周波数分析ステップから出力される複数の周波数信号毎のレベルを算出するレベル算出ステップと、
前記レベル算出ステップで算出されたレベルの大きさを分析してハウリング発生か否かの判定を行うハウリング検出処理ステップと、
前記レベル算出ステップで算出されたレベルの時間推移を分析して前記レベル算出ステップで算出されたレベルの推移時間が周期性を有しているか否かの判定を行う周期性信号検出処理ステップと、
前記ハウリング検出処理ステップと前記周期性信号検出処理ステップの判定結果に基づき、ある周波数において、前記ハウリング発生と判定され且つ前記レベルの時間推移が周期性を有していないと判定されたときに、ハウリングが発生していると最終的に判定するハウリング判定ステップと
を備えたことを特徴とするハウリング検出方法。