JP4798359B2 - 音響処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、音響処理装置に関し、特にハウリングを抑止するハウリングキャンセラーとイコライザーとを連動させた音響処理装置に関する。

従来より、ハウリングを自動的に抑止するハウリングキャンセラーの技術が知られている。例えば、特許文献１には、スピーカから放射されたテスト信号や音響信号をマイクで拾い、そのレベル等に基づいてハウリングの検出を行い、検出されたハウリング周波数の信号をノッチフィルタ等のフィルタを用いて減衰させることにより、ハウリングの発生を抑制する技術が開示されている。また、ノッチフィルタの減衰量を、マイクボリュームに連動させて設定することが記載されている（段落００２５）。

一方、各種の音響処理装置では、ＧＥＱ（グラフィックイコライザ）を備えたものがある。ＧＥＱは、音響信号の複数の周波数バンドに対応する複数の操作子（制御フェーダ）を備え、各バンドのレベルを各制御フェーダにより制御可能とするものである。
特開2005-102093

ところで、レベル制御部、ＧＥＱ、及びハウリングキャンセラ部が直列に入った音響処理装置があるが、従来は、レベル制御部とハウリングキャンセラ部との連動は行われていたものの、ＧＥＱとハウリングキャンセラ部との連動は行われていなかった。ＧＥＱでは各バンドのレベルを任意に設定することができ、ハウリングキャンセラ部でノッチフィルタが入っている周波数が、ＧＥＱのどのバンドに対応するかが容易にはわからないため、ハウリングキャンセラのキャンセルしたバンドを持ち上げて再びハウリングが発生させてしまう場合があった。

また、ボリュームを下げていって、ノッチの減衰量を減らしていった場合に、０ｄB以下の減衰量になってしまう可能性があるが、その際どのように制御するかについて、まったく考慮されていなかった。仮に０ｄBで頭打ちにしたすると、ボリュームが再び上げられたとき、もとのハウリング抑圧の設定に戻すことができない。ＧＥＱと組み合わせた場合であれば、減衰量が０のノッチは、他の帯域のハウリング抑圧に回すことがのぞましい。

本発明は、ＧＥＱとハウリングキャンセラとを連動させることができ、また、ハウリングキャンセラでハウリングの発生を自動的に抑止した状態を、ユーザのＧＥＱの操作により再びハウリングが起る状態にしてしまうことを防止できる音響処理装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、ハウリングキャンセラによりハウリングが判定されたときの、ノッチフィルタ（ハウリング抑圧手段）の設定された周波数のＧＥＱのレベルを保持しておき、ＧＥＱの各バンドの操作子が操作されたとき、ＧＥＱのその周波数のレベルと保持されているレベルとの差分だけ、ノッチフィルタの抑圧レベル（減衰量）を変化させるようにしたことを特徴とするものである。この処理は、複数の周波数における複数のハウリングを抑止する場合も適用可能である。

ＧＥＱのレベルが減少され、ノッチフィルタの抑圧レベルが所定値を下回ったときは、該ノッチフィルタを開放してもよい。再びＧＥＱのレベルが増加されたとき、ノッチフィルタの動作を再現するために、抑圧に関する情報は保持しておくようにしてもよい。なお、抑圧に関する情報は保持しておき、再びレベルが上げられたとき、ノッチフィルタの減衰量が所定の減衰量以上になったら、再びそのノッチでの抑圧を行うようにすることは、グラフィックイコライザとの組み合わせだけでなく、単なるレベル制御との組み合わせであっても効果がある。

本発明によれば、ノッチフィルタが入っているＧＥＱのバンドのフェーダをあげてゲインを増加させても、ハウリングが起こらないようにすることができる。また、ＧＥＱで、ノッチフィルタがどこに入っているか気にすることなく周波数調整しても、ハウリングが再発することがない。ＧＥＱのレベル操作された帯域および操作量に応じて、各ノッチフィルタの減衰量をそれぞれ独立して自動的に増減させることができる。（ノッチフィルタの減衰は、できるだけ浅くしたほうがよいという前提はある。）また、必要なくなったノッチを開放し、他の周波数で生じているハウリングの抑圧に回すことができ、全体としてノッチの数を減らすことができる。一旦レベルが下げられ、再びレベルが上げられたときでも、必要なハウリング抑圧を再現できる。

以下、図面を用いてこの発明の実施の形態を説明する。

図１は、この発明の一実施形態である音響処理装置の構成を示す。この音響処理装置は、中央処理装置（ＣＰＵ）１０１、フラッシュメモリ１０２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１０３、マウス１０４、キーボード１０５、ハードディスク１０６、ディスプレイ１０７、その他入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１０８、波形入力部１１０、信号処理部１１１、波形出力部１１２、及びこれら各部を接続するバスライン１１４を備える。

ＣＰＵ１０１は、この音響処理装置の全体の動作を制御する。フラッシュメモリ１０２は、ＣＰＵ１０１や信号処理部１１１（ＤＳＰ群）が使用する各種のプログラムやデータを格納した不揮発性メモリである。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムのロード領域やワーク領域に使用する揮発性メモリである。マウス１０４やキーボード１０５は、ユーザが本装置に各種の指示を与えたりデータを入力するための操作子である。ハードディスク１０６は、プログラムやデータを記憶する外部記憶装置である。ディスプレイ１０７は、各種の情報を表示するための表示装置である。その他Ｉ／Ｏ１０８は、本装置に各種の外部機器を接続するためのインターフェースである。

波形入力部１１０は、マイクなどの音響信号の発生源１０９から音響信号を入力するインターフェースであり、例えば、アナログ音響信号を入力しディジタル信号に変換して信号処理部１１１に渡すA/D（アナログディジタル）変換機能、及びディジタル音響信号を入力して信号処理部１１１に渡すディジタル信号入力機能を実現する。信号処理部１１１は、幾つかのＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）などからなる。これらのＤＳＰは、ＣＰＵ１０１の指示に基づいて各種のマイクロプログラムを実行することにより、ハウリングキャンセラの処理（ハウリング抑圧処理）やイコライザ処理などを行い、処理後の波形信号を波形出力部１１２に出力する。波形出力部１１２は、信号処理部１１１から出力されたディジタル音響信号をアナログの音響信号に変換してサウンドシステム１１３経由で放音する。

図２は、図１の音響処理装置で実現するハウリングキャンセラとＧＥＱの処理の流れと機能の分担を示す。入力２０１及び出力２０３は、図１の波形入力部１１０による入力及び波形出力部１１２による出力を示す。２０２は図１の信号処理部１１１で行う処理を示し、２０４は図１のＣＰＵ１０１で行う処理を示す。信号処理部２０２では、入力信号に対し、その他処理２２１、波形分析及びノッチ（Ｎ）フィルタ群による処理２２２、バンドパスフィルタ群の処理２２３、及びその他処理２２４が行われ、出力２０３として出力される。ＣＰＵ２０４では、判定及びノッチフィルタ制御処理２４２、各バンドのレベル指定処理２４３、及びその他処理２４１が実行される。２２２と２４２がハウリングキャンセラを実現する処理であり、２２３と２４３がＧＥＱを実現する処理である。

処理２２２のうち、波形分析は、周波数帯域ごとに低い方（高い方でもよい）から順にスイープし、該周波数帯域にハウリング成分が含まれているか否かを判定する処理である。周波数帯域の分け方は任意であるが、例えば20Hz〜20kHzまでの範囲を対数目盛のスケールの上で等間隔に31の周波数帯域に分ける。各周波数帯域でハウリング成分が含まれているか否かの判定は、入力信号をバンドパスフィルタで前記周波数帯域ごとに分け、各帯域でハウリングの条件を満たすか否かで判定する。ハウリングの条件とは、「レベル値が所定の閾値より高く、かつ、ピッチの揺れが所定の閾値より低い状態が、所定時間継続しているか」という条件である。この条件が満たされているときハウリングを起していると判定する。

処理２２２のうち、ノッチフィルタ群による処理では、まず、ハウリングを起していると判定された周波数帯域に対応するノッチフィルタを作動させゲインを徐々に下げていく。同時に波形分析によるハウリングの発生の検出を継続し、ノッチフィルタでゲインを落とした周波数帯域においてハウリングの発生が抑止できたとき、当該ノッチフィルタによるゲインの減少を止める。この時点で、どの周波数帯域でどのゲインまで下げればハウリングが抑止できるかが決定する。以後は、当該ノッチフィルタによる信号の減衰処理を継続することで、ハウリングが抑止される。なお、ノッチフィルタは、入力信号に対して直列に接続され、普段は信号をスルーさせている。ハウリングが検出されたら、その周波数帯域にノッチフィルタを割当て、上記処理でハウリングを抑止する。

上記の信号処理部２０２の処理２２２は、ＣＰＵ２０４の処理２４２からの指示及び制御に基づいて実行されるものである。

ＧＥＱのＣＰＵ２０４の処理２４３は、ＧＥＱの各バンド（周波数帯域）のレベルを設定するための複数のフェーダの操作を検出して、設定されたレベル値を、バンドパスフィルタ群２２３に送る処理である。バンドパスフィルタ群は、入力信号の当該バンドのゲインを、そのバンドに設定されたレベル値に基づいて制御するバンドパスフィルタからなる。

図３は、ハウリング抑圧指示イベントの処理手順を示す。この処理は、ユーザによりハウリングキャンセラの動作開始が指示されたとき、ＣＰＵ１０１と信号処理部１１１が協働して実行するものであり、図１の処理２２２，２４２に含まれる処理である。

ステップ３０１で、信号処理部２０２の波形分析処理２２２による分析結果を受け取る。ステップ３０２で、上記分析結果に基づいてハウリングが発生しているか判定する。発生していなければ処理を終了する。発生していれば、ステップ３０３でそのハウリングを抑圧するためのノッチフィルタを割り当てる。ここではｉ番目のノッチフィルタを割り当てたとする。ステップ３０４で、ハウリングを起している周波数を、割り当てたｉ番目のノッチフィルタに設定する。ＮＦ（ｉ）を、ｉ番目のノッチフィルタに設定されている周波数とする。ステップ３０５で、ｉ番目のノッチフィルタの減衰量ＮＬ（ｉ）を、ハウリングが検出されなくなるまで徐々に増加させる。ハウリングが抑止されたら、ステップ３０６で、ハウリング周波数におけるＧＥＱのレベルＧＬを算出し、ステップ３０７でハウリングが検出されなくなった時点のｉ番目のノッチフィルタの減衰量ＮＬ（ｉ）をＮＬｏ（ｉ）として記憶し、そのときのＧＥＱのレベルＧＬをＧＬｏ（ｉ）に記憶する。

図４は、ＧＥＱの周波数帯域ｂに対応するフェーダ（ｂ）の操作イベントがあったとき実行される処理の流れを示す。この処理は、ユーザにより当該フェーダが操作されたとき、ＣＰＵ１０１と信号処理部１１１が協働して実行するものであり、図１の処理２２３，２４３に含まれる処理である。

ステップ４０１で、フェーダ（ｂ）の設定値に応じてそのバンドｂのレベル制御を行う。ステップ４０２で、｜ｌｏｇＮＦ−ｌｏｇＢＦ｜が所定値ε以下の稼働中のノッチフィルタを検出する。ＮＦはノッチフィルタに設定されている周波数であり、ＢＦはそのバンドｂの中心周波数を示す。従って、｜ｌｏｇＮＦ−ｌｏｇＢＦ｜が所定値ε以下のノッチフィルタとは、ハウリング抑止のために減衰させている周波数ＮＦが、バンドｂの中心周波数から（対数目盛のスケール上で）所定の近傍範囲内にあるようなノッチフィルタを示している。これは周波数ＮＦが、バンドｂのレベル制御で影響を受ける範囲にあるということである。

ステップ４０３でそのようなノッチフィルタがないときは処理を終了する。あるときは、ステップ４０４で、検出されたノッチフィルタの１つ目をｉとする。ステップ４０５で、当該ｉ番目のノッチフィルタの周波数ＮＦ（ｉ）のＧＥＱのレベルＧＬを算出する。ステップ４０６で、ＧＬ−ＧＬｏ（ｉ）をΔに代入する。また、ＮＬｏ（ｉ）＋ΔをＮＬ（ｉ）に代入する。要するに、Δは、フェーダが操作されたことによるＥＱのレベル値の変化量（ハウリングを抑止したときのレベル値ＧＬｏ（ｉ）を基準とした値）を示す。ノッチフィルタの減衰量ＮＬ（ｉ）は、ハウリングを抑止したときの減衰量はＮＬｏ（ｉ）として記憶してあり、フェーダが操作されなければこの減衰量ＮＬｏ（ｉ）だけ減衰させればハウリングは抑止できることになる。しかし、ここではフェーダが操作されてレベルが変化量Δだけ変化したので、ノッチフィルタの減衰量ＮＬ（ｉ）を、基準の減衰量ＮＬｏ（ｉ）に上記変化量Δを加えたものとして、これによりハウリングを抑止するものである。

ステップ４０６の後、ステップ４０７で、ＮＬ（ｉ）が０より大きいか判定する。大きいときは、ステップ４０８で、ノッチフィルタ（ｉ）の減衰量をＮＬ（ｉ）に設定する。大きくないときは、要するにＧＥＱのレベルＧＬが小さく絞られたために、ノッチフィルタを使用しなくてもハウリングが起こらない状態に至ったということである。ノッチフィルタは、入力信号を減衰するものであり、レベルの増幅は行わない。そこで、ステップ４０９で、ノッチフィルタ（ｉ）をスルーに設定する。ステップ４０８，４０９の後、ステップ４１０で、次のノッチフィルタをｉとし、ステップ４１１で次のノッチフィルタがないときは、処理を終了する。次のノッチフィルタｉがあるときは、ステップ４０５に戻って処理を続ける。

以上の処理により、バンドｂがノッチフィルタに影響を与える周波数であるとき、ＧＥＱのバンドｂでフェーダが操作されて、そのゲインが増加されたときにはその増加分だけ当該ノッチフィルタの減衰量を増加させ、逆に前記ゲインが減少されたときにはその減少分だけノッチフィルタの減衰量を減少させるようにして、ハウリングを抑止している。ただし、ゲインが絞られてノッチフィルタの減衰量が０に至ったら、そのノッチフィルタはスルーにしている。この場合、ＧＬｏ（ｉ）やＮＬｏ（ｉ）の値はそのまま保持されているので、再びフェーダでゲインが上げられたときにはノッチフィルタによるハウリング抑止のための減衰処理は適正に行われる。

なお、図４のステップ４２０は、ノッチフィルタのスルーの設定（ステップ４０９）の別の実施例である。スルーに設定する代わりに、ノッチフィルタ（ｉ）を開放し、他に使えるように割り当て可能にすることとしてもよい。

上記実施形態では、信号処理部（ＤＳＰ）により信号処理を行っているが、ＤＳＰの代りに、ＣＰＵで信号処理を行ってもよい。また、ハウリング抑圧処理及びイコライザ処理をプログラマブルでない専用のハードウエアで行ってもよい。信号処理部の行う信号処理には、レベル制御処理、コンプレッサ処理、ミキシング処理、残響付与処理などの１ないし複数が含まれていてもよい。

実施形態の音響処理装置の構成図 ハウリングキャンセラとＧＥＱの処理の流れと機能の分担を示す図 ハウリング抑圧指示イベントの処理手順を示すフローチャート フェーダの操作イベントがあったとき実行される処理のフローチャート

符号の説明

１０１…中央処理装置（ＣＰＵ）、１０２…フラッシュメモリ、１０３…ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、１０４…マウス、１０５…キーボード、１０６…ハードディスク、１０７…ディスプレイ、１０８…その他入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）、１０９…マイク、１１０…波形入力部、１１１…信号処理部、１１２…波形出力部、１１３…サウンドシステム、１１４…バスライン。

Claims (4)

1. 音響信号を入力する入力手段と、
   前記音響信号を分析してハウリングが発生したか否かを判定するハウリング判定手段と、
   入力した音響信号の周波数データの示す周波数を中心とする周波数成分を、減衰量データの示す減衰量だけ減衰させるノッチフィルタと、
   前記ハウリング判定手段において前記ハウリングの発生が判定されたとき、前記ノッチフィルタに対して、その検出されたハウリングの周波数を示す周波数データと所定の減衰量を示す前記減衰量データとを供給開始するとともに、その供給している減衰量データの示す減衰量を徐々に増加させ、前記ハウリング判定手段が該ハウリングの発生を判定しなくなる時点でその増加を停止させることにより、その検出されたハウリングを抑圧する制御手段と、
   前記音響信号の複数の周波数帯域にそれぞれ対応する複数の操作子と、
   前記複数の操作子に対応する複数のレベル制御手段であって、前記複数の操作子の各々の操作に応じて、前記音響信号の対応する周波数帯域のレベルを制御する複数のレベル制御手段と、
   前記複数の操作子のうちの、前記周波数データの示す周波数を含む周波数帯域の操作子が操作されたのに応じて、対応するレベル制御手段のレベル制御により生じる前記周波数データの示す周波数のレベルの変化量を算出し、該レベルが増加したときには前記制御手段が前記ノッチフィルタに供給している前記減衰量データの示す減衰量をその変化量だけ増加させ、該レベルが減少したときには同減衰量データの示す減衰量をその変化量だけ減少させる連動手段と、
   前記ノッチフィルタと前記複数のレベル制御手段とにより処理された音響信号を出力する出力手段と
   を備えることを特徴とする音響処理装置。
2. 請求項１に記載の音響処理装置は、複数の直列に接続された前記ノッチフィルタを有しており、
   前記ハウリング判定手段は、複数の異なる周波数における複数のハウリングの発生を順次判定することが可能であり、前記制御手段は、該順次判定された複数のハウリングに対して、それぞれ１つのノッチフィルタを順次割り当て、その割り当てたノッチフィルタに対して、当該ハウリングの周波数を示す周波数データと所定の減衰量を示す前記減衰量データとを供給開始するとともに、その供給している減衰量データの示す減衰量を徐々に増加させ、前記ハウリング判定手段が当該ハウリングの発生を判定しなくなる時点でその増加を停止させることにより、該順次判定された複数のハウリングを順次抑圧し、
   前記連動手段は、前記複数の操作子のいずれかが操作されたとき、前記複数のノッチフィルタの中に、そのノッチフィルタに供給されている周波数データの示す周波数が該操作子に対応する周波数帯域に含まれる１ないし複数のノッチフィルタが存在すれば、該操作子に対応するレベル制御手段のレベル制御により生じる、該１ないし複数のノッチフィルタに供給されている周波数データの示す１ないし複数の周波数の各々におけるレベルの変化量を算出し、該１ないし複数のノッチフィルタに供給されている減衰量データの示す１ないし複数の減衰量を、各々対応する変化量だけ、前記レベルが増加したときには増加させ、前記レベルが減少したときには減少させる
   ことを特徴とする音響処理装置。
3. 請求項１または２に記載の音響処理装置において、
   前記レベル制御手段により音響信号の所定の周波数帯域のレベルが減少され、それに応じて前記連動手段が前記減衰量データの示す減衰量を減少させたことにより、前記複数のノッチフィルタのいずれかに供給されている前記減衰量データが示す減衰量が所定値を下回ったとき、当該ノッチフィルタの前記ハウリングに対する割り当てを解除し、当該ノッチフィルタを開放する手段を、さらに備えることを特徴とする音響処理装置。
4. 請求項１または２に記載の音響処理装置において、
   前記レベル制御手段により音響信号のいずれかの周波数帯域のレベルが減少され、それに応じて前記連動手段が前記減衰量データの示す減衰量を減少させたことにより、前記複数のノッチフィルタのいずれかに供給されている前記減衰量データが示す減衰量が所定値を下回ったとしても、その周波数データや減衰量データに関する情報は保持しておき、再び当該周波数帯域のレベルが増加され、それに対応して当該減衰量データの示す前記減衰量が増加して前記所定値以上になったら、再び前記複数のノッチフィルタのいずれかにおいて当該周波数データおよび当該減衰量データによるハウリングの抑圧を再開する手段を、さらに備えることを特徴とする音響処理装置。

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