专利名称：啸叫抑制装置、程序、集成电路及啸叫抑制方法
技术领域：
本发明涉及啸叫抑制装置、啸叫抑制程序、集成电路、以及啸叫抑制方法，具体而言，涉及在扬声器对传声器接收的音频信号进行扩音并输出的扩音系统中抑制产生啸叫的啸叫抑制装置、啸叫抑制程序、集成电路、以及啸叫抑制方法。
背景技术：
以往，已开发在扬声器对传声器接收的音频信号进行扩音并输出的扩音系统中，抑制产生啸叫的啸叫抑制装置。已有的啸叫抑制装置，具有使用抑制产生啸叫的频率的信号放大率的窄带信号振幅控制(陷波滤波器或图形均衡器)的方法。作为振幅控制，有在设置时调整的半固定方法、以及装备啸叫检测部并根据其检测结果进行动态控制的方法等(例如参考专利文献1(日本国专利第3152160号公报)和专利文献2(日本国专利第2560923号公报))。
图7是示出专利文献1揭示的扩音装置的组成的框图。图7中，扩音装置具有传声器101、扬声器103、啸叫检测部104、振幅频率特性校正部105、以及信号放大部。
下面，说明所述已有扩音装置的运作。在所述扩音装置中，将从传声器101输入的音频信号输入到振幅频率特性校正部105，并且振幅频率特性校正部105校正频率特性。振幅频率特性校正部105将校正后的音频信号输出到信号放大部106。于是，信号放大部106放大输入的音频信号，并且从扬声器103将与音频信号相应的声音输出到声场。
在来自扬声器103的扩大声再次混入传声器101的传递系统环路的增益大于1倍的频率上，产生啸叫。因此，专门仅对环路增益大于1的频带提供信号电平衰减，以便又保持高扩音声级又抑制啸叫。根据设置所述扩音装置的声场预先调整授给此衰减的频带。由于使用所述扩音装置时声场环境因传声器101的位置等而变化，用啸叫检测部104检测出发生啸叫的状态，振幅频率特性校正部105随时控制受衰减的频带，从而实现进一步具有通用性的扩音装置。
图8是示出专利文献2揭示的啸叫抵消装置的组成的框图。图8中，啸叫抵消装置具有传声器101、扬声器103、信号减法部107、自适应滤波器部108、以及信号放大部109。
下面，说明所述已有啸叫抵消装置的运作。啸叫抵消装置中，将从传声器101输入的音频信号输入到信号减法部107，并且信号减法部107进行该信号与自适应滤波器部108的输出信号相减的运算。信号减法部107将相减所得的输出信号输出到信号放大部109。于是，信号放大部109将输入的输出信号放大后，从扬声器103将与音频信号相应的声音输出到声场。自适应滤波器部108根据信号放大部109的输出信号和信号减法部107的输出信号，估计扬声器103输出的扩大声输入到传声器101前的声场传递特性(扬声器103的传递特性和传声器101的传递特性)，将从扬声器103混入到传声器101的扩大声的模拟回音输出到信号减法部107。因此，信号减法部107用自适应滤波器部108产生的模拟回音抵消来自扬声器103的扩大声蔓延到传声器101的分量，从而切断啸叫环路，取得抑制啸叫的效果。
然而，上述专利文献1揭示的扩音装置的组成由于使产生啸叫的频带衰减，使应扩大的声音劣化。在上述扩音装置中，又由于对某有限频带取得抑制啸叫的效果，难以取得达到提高扩音声级的大的啸叫边际。
上述专利文献2揭示的啸叫抑制装置的组成，由于理论上能由自适应滤波器部108消除啸叫环路，能取得大的啸叫边际。然而，在实际的声场中，由于室内温度变化和传声器101的位置移动等，声场传递系统产生变动。自适应滤波器部108的自适应速度不能跟踪这种变动，因而实用上在稳定性方面存在问题，结果难以取得足够的啸叫边际。
因此，本发明的目的在于提供一种能又确保工作稳定性又以频带为对象使啸叫边际大为改善的啸叫抑制装置、啸叫抑制程序、集成电路、以及啸叫抑制方法。
发明内容
为了达到上述目的，本发明具有以下所示的特征。
第1方面是一种啸叫抑制装置，抑制由放大部对从第1传声器收到的目的声进行放大后将其作为扩大声从扬声器发出时产生的啸叫。啸叫抑制装置具有第1功率谱信息产生部、第2音响信号获取单元、第2功率谱信息产生单元和抑制滤波器部。第1功率谱信息产生部产生与第1传声器接收并输出的第1音响信号相应的第1功率谱。第2音响信号获取单元获取涉及至少包含扩大声而不包含目的声的声音的第2音响信号。第2功率谱信息产生单元产生与所述第2音响信号相应的第2功率谱。抑制滤波器部根据第1功率谱和第2功率谱，滤除第1音响信号，仅将涉及目的声的音响信号输出到放大部。
第2方面是在所述第1方面中，第2音响信号获取单元是设置在配置第1传声器和扬声器的声场中不接收所述目的声而至少接收该声场的所述扩大声并且输出第2音响信号的第2传声器。
第3方面是在所述第1方面中，第2音响信号获取单元通过连接从放大部连接到扬声器的布线和第2功率谱信息产生手部，将该放大部输出的信号作为第2音响信号输出到第2功率谱信息产生部。
第4方面是在所述第1方面中，啸叫抑制装置还具有信号间延迟检测部和信号延迟部。信号间延迟检测部检测出第1传声器输出的第1音响信号与第2音响信号之间的延迟时间。信号延迟部根据信号间延迟检测部检测出的延迟时间，使第2音响信号延迟后输入到第2功率谱信息产生部。
第5方面是在所述第1方面中，啸叫抑制装置还具有学习控制部、比率存储部和功率谱比估计部。学习控制部根据第1音响信号和第2音响信号，检测出使第1传声器不接收目的声而且第2音响信号呈现扩大声或该扩大声的混响声的期间，并输出表示该期间的控制信号。比率存储部存储第2功率谱对第1功率谱的比率。功率谱比估计部在控制信号表示期间时，算出第2功率谱对第1功率谱的比率，并且用该比率以规定的方式更新比率存储部存储的比率。抑制滤波器部用第1功率谱、第2功率谱和比率存储部存储的比率估计混入第1音响信号的所述目的声以外的声音分量，从该第1音响信号抑制该声音分量，并仅将涉及目的声的音响信号输出到放大部。
第6方面为是在所述第5方面中，学习控制部根据第2音响信号的信号电平对第1音响信号的信号电平之比，输出表示所述期间的控制信号。功率谱比估计部在控制信号表示的信号电平之比大于等于阈值时，算出第2功率谱对第1功率谱的比率。
第7方面是在所述第1方面中，抑制滤波器部根据第1功率谱和第2功率谱，用维纳滤波器法滤除第1音响信号，仅将涉及目的声的音响信号输出到放大部。
第8方面是在所述第1方面中，抑制滤波器部根据第1功率谱和第2功率谱，用功率谱减法滤除第1音响信号，仅将涉及目的声的音响信号输出到放大部。
第9方面是一种啸叫抑制程序，在计算机执行抑制由放大部对从第1传声器收到的目的声进行放大后将其作为扩大声从扬声器发出时产生的啸叫。啸叫抑制程序使计算机执行第1功率谱信息产生步骤、第2音响信号获取步骤、第2功率谱信息产生步骤和抑制步骤。第1功率谱信息产生步骤产生与第1传声器接收并输出的第1音响信号相应的第1功率谱。第2音响信号获取步骤获取涉及至少包含扩大声而不包含目的声的声音的第2音响信号。第2功率谱信息产生步骤产生与第2音响信号相应的第2功率谱。抑制步骤根据第1功率谱和第2功率谱，滤除第1音响信号，并仅将涉及目的声的音响信号输出到放大部。
第10方面是一种集成电路，抑制由放大部对从第1传声器收到的目的声进行放大后将其作为扩大声从扬声器发出时产生的啸叫。集成电路具有第1功率谱信息产生部、第2功率谱信息产生部和抑制滤波器部。第1功率谱信息产生部将第1传声器接收并输出的第1音响信号作为输入，并产生与该第1音响信号相应的第1功率谱。第2功率谱信息产生部将涉及至少包含扩大声而不包含目的声的声音的第2音响信号作为输入并产生与第2音响信号相应的第2功率谱。抑制滤波器部根据第1功率谱和第2功率谱，滤除输入的第1音响信号，并仅将涉及目的声的音响信号输出到放大部。
第11方面是一种啸叫抑制方法，抑制由放大部对从第1传声器收到的目的声进行放大后将其作为扩大声从扬声器发出时产生的啸叫。这种啸叫抑制方法包含第1功率谱信息产生步骤、第2音响信号获取步骤、第2功率谱信息产生步骤和抑制步骤。第1功率谱信息产生步骤产生与所述第1传声器接收并输出的第1音响信号相应的第1功率谱。第2音响信号获取步骤获取涉及至少包含所述扩大声而不包含所述目的声的声音的第2音响信号。第2功率谱信息产生步骤产生与所述第2音响信号相应的第2功率谱。抑制步骤根据所述第1功率谱和所述第2功率谱，滤除所述第1音响信号，并仅将涉及所述目的声的音响信号输出到所述放大部。
根据所述第1方面，则可利用噪声抑制结构抑制混入第1传声器的扩大声分量、混响声分量。具体而言，用抑制滤波器部抑制来自扬声器的扩大声再次进入第1传声器的分量，从而切断反馈环路，取得抑制啸叫的效果。而且，与已有的自适应滤波器方式等不同，在啸叫抑制中使用功率谱，不用相位信息，所以对相位变化，工作稳定，从而对传声器的移动和声场的环境变化等，装置稳健，能实现稳定的啸叫抑制效果。
根据所述第2方面，则能用与第1传声器不同的第2传声器方便地取得第2音响信号。例如，将第2传声器设置在离开发目的声的发话者或乐器足够距离的位置，或者使用方向性高的传声器，将第2传声器设置成其方向性的死角为发目的声的发话者或乐器的位置，从而能方便地取得第2音响信号。
根据所述第3方面，则通过将放大部至扬声器的输出直接连到所述第2功率谱信息产生部，能方便地获得第2音响信号，不需要设置与第1传声器不同的传声器。
根据所述第4方面，则扬声器发出的扩大声来到第1传声器前的时间具有对抑制处理不可忽略的时间差时，通过校正信号间的时间差，能维持啸叫抑制性能。
根据所述第5方面，则使用第1传声器未接收目的声但扬声器发出扩大声的状态下的功率谱比率，能取得从混入目的声的扩大声或混响声的第1功率谱，滤除不需要的声分量后仅有目的声的功率谱。于是，抑制滤波器部可用这些关系从第1音响信号提取仅为目的声的音响信号。
根据所述第6方面，则通过用控制信号表示第2音响信号电平对第1音响信号电平之比，能从该信号电平方便地示出第1传声器未接收目的声但扬声器发出扩大声的状态。
根据所述第7和第8方面，则能用基于第1和第2功率谱的维纳滤波器法或矢量差法，适当滤除第1音响信号，仅提取目的声的音响信号。
根据本发明的啸叫抑制程序、集成电路、以及啸叫抑制方法，也能取得与上述啸叫抑制装置相同的效果。
图1是本发明实施方式1的啸叫抑制装置的框图。
图2是说明输入到图1的啸叫抑制装置的输出信号x1(n)和输出信号x2(n)与输出x2(n)/x1(n)在时间序列上的关系用的图。
图3是本发明实施方式2的啸叫抑制装置的框图。
图4是说明输入到图3的啸叫抑制装置的输出信号x1(n)和输出信号x2(n)与输出x2(n)/x1(n)在时间序列上的关系用的图。
图5是本发明实施方式3的啸叫抑制装置的框图。
图6是说明输入到图5的啸叫抑制装置的输出信号x1(n)和输出信号x2(n)与输出x2(n)/x1(n)在时间序列上的关系用的图。
图7是示出一例已有扩音装置的组成的框图。
图8是示出另一例已有扩音装置的组成的框图。
标号说明1是第1传声器，2是第2传声器，3是扬声器，4是噪声抑制部，41是第1信号功率谱估计部，42是第2信号功率谱估计部，43是噪声抑制滤波器系数计算部，44是噪声抑制滤波器部，45是学习控制部，46是功率谱比估计部，461是比率存储部，5是信号放大部，61是信号延迟部，62是信号间延迟检测部。
具体实施例方式
实施方式1参照图1说明本发明实施方式1的啸叫抑制装置。图1是这种啸叫抑制装置的框图。
图1中，这种啸叫抑制装置，具有第1传声器1、第2传声器2、扬声器3、噪声抑制部4、以及信号放大部5。而且，噪声抑制部4，包含第1信号功率谱估计部41、第2信号功率谱估计部42、噪声抑制滤波器系数计算部43、噪声抑制滤波器部44、学习控制部45、以及功率谱比估计部46。
第1传声器1，主要接收扬声器3发出扩大声用的声音，并产生音频信号。第1传声器1接收的声音，是发话者说的本音或演奏的乐器发出的原声，下文将这样用于扬声器3发出扩大声用的声音记为目的声。另一方面，第2传声器2，主要接收来自扬声器3的扩大声，并产生音频信号。噪声抑制部4，分别将第1传声器1的输出信号(音频信号)x1(n)和第2传声器2的输出信号(音频信号)x2(n)作为输入，并根据2个输出信号x1(n)和x2(n)的功率谱抑制混入第1传声器1的来自扬声器3的扩大声分量后，进行输出。于是，信号放大部5将噪声抑制部4输出的信号作为输入，对信号进行放大，将其输出到扬声器3。
第1信号功率谱估计部41，将第1传声器1的输出信号x1(n)作为输入，计算输出信号x1(n)的功率谱Px1(ω)。第2信号功率谱估计部42，将第2传声器2的输出信号x2(n)作为输入，计算输出信号x2(n)的功率谱Px2(ω)。学习控制部45，将第1传声器1的输出信号x1(n)和第2传声器2的输出信号x2(n)作为输入，检测出不接收所述目的声而接收来自扬声器3的扩大声作为混响声残留于声场的声音的时间段，并输出表示该时间段的学习控制信号Sc。功率谱比估计部46包含比率存储部461。功率谱比估计部46，将来自学习控制部45的学习控制信号Sc、来自第1信号功率谱估计部41的功率谱Px1(ω)、来自第2信号功率谱估计部42的功率谱Px2(ω)作为输入，求出对扬声器3输出的信号分量的2个Px1(ω)和Px2(ω)之间的功率谱比Hr(ω)，并更新比率存储部461存放的功率谱比。噪声抑制滤波器系数计算部43，将来自第1信号功率谱估计部41的功率谱Px1(ω)和来自第2信号功率谱估计部42的功率谱Px2(ω)作为输入，根据比率存储部461存放的功率谱比Hr(ω)计算噪声抑制滤波器的传递特性W(ω)和滤波器系数hw(n)。然后，噪声抑制滤波器部44将来自噪声抑制滤波器系数计算部43的传递特性W(ω)、滤波器系数hw(n)和第1传声器1的输出信号x1(n)作为输入，滤除输出信号x1(n)后，对信号放大部5进行输出。
下面，说明第1实施方式的啸叫抑制装置的运作。图1中，噪声抑制部4用的结构仅使第1传声器中输入的所述目的声通过，但将第1传声器1和第2传声器2两者接收的音响信号作为噪声进行抑制。将第1传声器1和第2传声器2设置成实现这种方式。具体而言，第1传声器1以与发出目的声的发话者的嘴边或乐器的距离近的状态进行使用，从而主要接收该目的声。另一方面，将第2传声器2设置在与配置第1传声器1和扬声器3的声场相同的声场内不接收所述目的声而接收扩大声和混响声的位置。这里，扩大声是扬声器3发出的声波直接入射到传声器的直接波分量，混响声是扬声器3发出的声波在声场内反射并以时间上延迟的方式入射到传声器的混响分量。下面，将这些分量分别作为扩大声和混响声进行说明。例如将第2传声器2设置在充分离开发出目的声的发话者或乐器的距离的位置，或使用方向性高的传声器并设置成该方向性的死角为发出所述目的声分发话者或乐器的位置。将方向性高的传声器用作第2传声器2时，使发出目的声的发话者或乐器为方向性的死角，则可将第1传声器1和第2传声器2设置在靠近的位置。也可将第2传声器2设置成靠近扬声器3的正面。通过这样设置第1传声器1和第2传声器2，能使第1传声器1仅接收发话者的发声或乐器等的目的声。另一方面，来自扬声器3的扩大声和混响声因其用途目的，在大范围传送充分的声压，所以分别被第1和第2传声器1和2接收。因此，把来自发话者的发声作为目的声并把来自扬声器3的扩大声和混响声作为噪声分量进行处理，就能取得啸叫抑制效果。下面，示出较详细的处理例。
如上所述，分别从第1传声器1和第2传声器2输出输出信号x1(n)和输出信号x2(n)时，从第1信号功率谱估计部41和第2信号功率谱估计部42分别输出输出信号x1(n)的功率谱Px1(n)和输出信号x1(n)的功率谱Px1(n)。另一方面，由于扩音系统内的信号处理时延、第1传声器1和第2传声器2与扬声器3的位置、声速等的影响，产生对第1传声器1而言发话者未发声(即未收到声音)但第2传声器2从扬声器3收到扩大声的状态。还产生发话者未对第1传声器1发声但来自扬声器3的扩大声作为混响声留在室内的状态。本发明检测出这些状态，用于啸叫抑制处理。这是因为功率谱比估计部46估计的功率谱比需要求出对来自应抵消的扬声器3的扩大声的功率谱比。
学习控制部45检测出第1传声器1未接收目的声但第2传声器2从扬声器3接收扩大声的期间(下文记为学习期间)，并输出表示该期间的学习控制信号Sc。例如学习控制部45模拟输出x2(n)/x1(n)，作为学习控制信号Sc。
例如，如图2所示，第1传声器1在收到目的声(实际上目的声叠加扩大声和混响声)后，接收扩大声和/或混响声，并输出输出信号x1(n)。另一方面，第2传声器2以对所述目的声的接收启动定时延迟扩音系统内的信号处理时间的方式接收扩大声(这里指来自扬声器3的扩大声进入第2传声器2的直接波分量)(实际上扩大声叠加混响声)后，仅接收混响声(这里指来自扬声器3的扩大声进入第2传声器2的混响分量)，并输出输出信号x2(n)。这里，第1传声器1和第2传声器2即使在未接收目的声和扩大声时，一般也接收某些噪声。即，输出信号x1(n)和x2(n)不为零。因此，通过将模拟输出x2(n)/x1(n)作为学习控制信号Sc，可将模拟输出x2(n)/x1(n)的电平急剧升高的期间(图中示为T期间)判断为所述学习期间。图2所示的一例T期间是第1传声器1未接收目的声而接收扩大声和/或混响声并且第2传声器2接收扩大声和混响声的期间。可根据模拟输出x2(n)/x1(n)的电平，使后面阐述的学习电平变化。功率谱比估计部46输入功率谱Px1(ω)和Px2(ω)作为信号，并且仅在学习控制信号Sc输出表示进行学习的信号(即表示上述学习期间的信号)时，使用比率存储部461存放的功率谱比进行功率谱比Hr(ω)的平均操作。例如功率谱比估计部46在学习控制信号Sc输出x2(n)/x1(n)的情况下，仅在该学习控制信号Sc的信号电平大于等于规定阈值时进行功率谱比Hr(ω)的平均操作。然后，功率谱比估计部46更新比率存储部461存放的功率谱比。这里功率谱比估计部46求出式(1)的功率谱比Hr(ω)。
Hr(ω)＝ε{Px1(ω)/Px2(ω)}…(1)
其中，ε{·}表示平均。这样，功率谱比估计部46估计有关扬声器3发出的扩大声和混响声(即，不包含目的声)的来自第1传声器1和2的输出信号x1(n)和x2(n)的功率谱比Hr(ω)。
然后，噪声抑制滤波器系数计算部43对例如式(2)算出噪声抑制滤波器的传递系W(ω)。其中，Hr(ω)是功率谱比估计部46进行更新后存放到比率存储部461的功率谱比。
W(ω)＝{Px1(ω)-Hr(ω)·Px2(ω)}/Px1(ω) …(2)上述式(2)的分子中的第1项Px1(ω)是来自第1传声器1的信号的功率谱，具有混入目的声(例如发话者的声音)的来自扬声器3的扩大声和混响声的功率谱分量。式(2)的分子中的第2项Hr(ω)·Px2(ω)主要通过将功率谱比Hr(ω)与接收来自扬声器3的扩大声的第2传声器2的功率谱Px2(ω)相乘，根据功率谱Px2(ω)取得混入第1传声器1的功率谱Px1(ω)的扩大声分量和混响声分量的估计值。因此，利用运算式(2)的整个分子，从目的声中混入扩大声和混响声的功率谱Px1(ω)去除所述估计值Hr(ω)·Px2(ω)，从而求出仅为目的声的功率谱S(ω)。
这里，上述式(2)是基于“维纳滤波器理论”的噪声抑制滤波器公式时的一种形式，即W(ω)＝目的声信号功率谱/输入信号功率谱。
因此，噪声抑制滤波器部44可通过对第1传声器1的输出信号x1(n)乘以所述传递系数W(ω)，提取仅为目的声的音响信号。
噪声抑制滤波器系数计算部43，可对传递系数W(ω)进行反傅立叶变换，或应用将W(ω)作为目标特性的滤波器设计法等，求出滤波器系数hw(ω)。此情况下，噪声抑制滤波器部44用噪声抑制滤波器系数计算部43算出的滤波器系数hw(ω)进行滤波。具体而言，噪声抑制滤波器部44对第1传声器1的输出信号x1(n)使用滤波器系数hw(ω)进行滤波，滤除混入第1传声器1的扩大声分量，仅提取目的信号分量，输出到信号放大部5。
这样，在实施方式1的啸叫抑制装置中，可利用噪声抑制结构抑制混入第1传声器1的扩大声分量和混响声分量。具体而言，通过由噪声抑制部4抑制扬声器3的扩大声再次混入第1传声器1的声音分量，切断反馈环路，取得抑制啸叫的效果。而且，所述啸叫抑制装置使用的方式与已有自适应滤波器方式等不同，用功率谱进行噪声抑制。即，由于噪声抑制中不用相位信息，所以对相位变化，工作稳定，从而对第1传声器1的移动和声场的环境变化，装置稳健，能实现稳定的啸叫抑制效果。
此外，关于噪声抑制部4，以基于上述维纳滤波器理论的方式进行噪声抑制，但也可进行其它方式的噪声抑制。例如，作为根据目的声功率谱与非目的声功率谱的关系从来自第1传声器1的输入信号x1(n)仅提取目的声的方式，也可用例如功率谱减法。
实施方式2接着，参照图3说明本发明实施方式2的啸叫抑制装置。图3是该啸叫抑制装置的框图。
图3中，实施方式2的啸叫抑制装置相对于实施方式1，省略第2传声器2，将来自信号放大部5的输出信号用作第2传声器2的输出信号。对实施方式2的其它组成要素，由于与实施方式1相同，标注相同的参考号，省略详细说明。
下面，说明实施方式2的啸叫抑制装置的运作。图3中，上述那样该啸叫抑制装置中与实施方式1不同的运作方面是用信号放大部5的输出信号代替第2传声器2的输出信号，将信号放大部5的输出信号作为输出信号x2(n)，则能用与实施方式1相同的运作实现本发明。
例如，如图4所示，第1传声器1接收目的声(实际上目的声叠加扩大声和混响声)后，接收扩大声和/或混响声，并输出输出信号x1(n)。另一方面，信号放大部5的输出信号x2(n)输出对所述目的声的接收期间延迟扩音系统内的信号处理时间的扩大声信号。这里，实施方式2中，由于使用信号放大部5的输出信号，输出信号x2(n)中不出现关于混响声的电平。然而通过将模拟输出x2(n)/x1(n)作为学习控制信号Sc，可将模拟输出x2(n)/x1(n)的电平急剧升高的期间(图中示为T期间)判断为所述学习期间。例如，图4所示的一例T期间是第1传声器1未接收目的声而接收扩大声和/或混响声并且信号放大部5输出扩大声信号的期间。
于是，实施方式1中使用的式(2)的分子中的第1项Px1(ω)在实施方式1中也是来自第1传声器1的信号的功率谱，具有混入到目的声(例如发话者的声音)的来自扬声器3的扩大声和混响声的功率谱分量。式(2)的分子中的第2项Hr(ω)·Px2(ω)通过将功率谱比Hr(ω)与基于对扬声器3的扩大声的功率谱Px2(ω)相乘，根据功率谱Px2(ω)取得混入到第1传声器1的功率谱Px1(ω)的扩大声分量和混响声分量的估计值。因此，利用运算式(2)的整个分子，从目的声中混入扩大声和混响声的功率谱Px1(ω)去除所述估计值Hr(ω)·Px2(ω)，并求出仅为目的声的功率谱S(ω)。
即，发话者的发声成为目的声，并且来自扬声器3的扩大声由于在噪声抑制部4的2个输入(即，第1传声器1的输出信号x1(n)和信号放大部5的输出信号x2(n))中输入，作为噪声受到抑制。实施方式2的啸叫抑制装置的基本运作与实施方式1相同，因而省略进一步详细说明。这样，实施方式2能以省略第2传声器2的方式构成系统。
实施方式3接着，参照图5说明本发明实施方式3的啸叫抑制装置。图5是该啸叫抑制装置的框图。
图5中，实施方式3的啸叫抑制装置相对于实施方式2，设置信号延迟部61和信号间延迟检测部62。对实施方式3的其它组成要素，由于与实施方式2相同，标注相同的参考号，省略详细说明。
图5中，信号间延迟检测部62将第1传声器1的输出信号x1(n)和信号放大部5的输出信号x2(n)作为输入，算出各信号间的时延。信号延迟部61将信号间延迟检测部62检测出的信号时延和信号放大部5的输出信号x2(n)作为输入，使信号放大部5的输出信号x2(n)延迟算出的延迟时间后，输出到第2信号功率谱估计部42和学习控制部45。
接着，说明实施方式3的啸叫抑制装置的运作。与原来使用自适应滤波器的啸叫抑制方式相比，噪声抑制部4由于不用相位信息进行噪声抑制，不容易受信号间时间差影响，但非常大的时间差在功率谱分析的分析窗范围中失去信号间的相关。因此，预计信号间时间差大的环境中，需要校正时延。
扬声器3发出的扩大声来到传声器1前的时间根据在其距离上传递的声速产生延迟。例如，在宽阔空间使用该啸叫抑制装置时，第1传声器1接收的扩大声信号对信号放大部5的输出信号有时具有对噪声抑制部4不能忽略的时间差，因而通过由信号间延迟检测部62检测出延迟时间，由信号延迟部61校正信号间时间差，能改善啸叫抑制性能。
具体而言，信号间延迟检测部62根据第1传声器1的输出信号x1(n)和信号放大部5的输出信号x2(n)所涉及的相关，检测出时延。例如，信号间延迟检测部62在输出信号x1(n)与输出信号x2(n)之间取使用功率包络的相关，将相关系数最大的两者之间的时间差作为延迟时间。然后，信号延迟部61使输出信号x2(n)延迟信号间延迟检测部62检测出的延迟时间后，输出到第1信号功率谱估计部42和学习控制部45。
例如，如图6所示，第1传声器1接收目的声后，经过上述时间差，接收扩大声和/或混响声，并输出输出信号x1(n)。另一方面，信号放大部5的输出信号x2(n)对所述目的声接收期间输出延迟扩音系统内的信号处理时间的扩大声信号。这里，实施方式3中，由于使用信号放大部5的输出信号，输出信号x2(n)中不出现对混响声的电平。图6中的虚线表示信号延迟部61进行延迟前的输出信号x2(n)。
这种情况下，利用上述相关，与输出信号x2(n)中出现的扩大声信号对应地检测出第1传声器1收到的扩大声和/或混响声。信号间延迟检测部62将利用相关检测出的两者的时间差作为所述延迟时间。于是，信号延迟部61使输出信号x2(n)延迟算出的延迟时间后，输出到第2信号波怕估计部42和学习控制部45。上述延迟时间因声场的环境变化(例如移动第1传声器1)而变化，所以信号间延迟检测部62适当调整该延迟时间。
学习控制部45与实施方式1和2相同，也可通过将模拟输出x2(n)/x1(n)作为学习控制信号Sc，将模拟输出x2(n)/x1(n)的电平急剧升高的期间(图中示为T期间)表示为所述学习期间。例如，图6所示的一例T期间是第1传声器1未接收目的声而接收扩大声和/或混响声并且信号放大部5输出扩大声信号的期间，示出与实施方式2相同的期间。
返回图5，实施方式3的啸叫抑制装置中与实施方式2不同的运作方面是用使信号放大部5的输出信号延迟所述延迟时间代替第2传声器2的输出信号，将信号放大部5的延迟所述延迟时间的的输出信号作为输出信号x2(n)，就能用与实施方式2相同的运作实现本发明。即，发话者的发声成为目的声，并且来自扬声器3的扩大声由于在噪声抑制部4的2个输入(即，第1传声器1的输出信号x1(n)和信号放大部5的输出信号x2(n))中输入，作为噪声受到抑制。实施方式3的啸叫抑制装置的基本运作与实施方式1和2相同，因而省略进一步详细说明。
在实施方式3中，已说明的啸叫抑制装置在第1传声器1接收的扩大声信号对信号放大部5的输出信号具有对噪声抑制部4的处理不能忽略的时间差时，由信号延迟部61校正信号间的时间差，但实施方式1说明的啸叫抑制装置(参考图1)也能有同样的校正。例如，将第1传声器1配置成比第2扬声器2离开扬声器3相对较远时，第1传声器1接收的扩大声信号对第2传声器2的输出信号有时具有对噪声抑制部4的处理不能忽略的时间差。这种情况下，在实施方式1说明的啸叫抑制装置设置信号延迟部61和信号间延迟检测部62，将第2传声器2的输出信号作为x2(n)，进行与实施方式3相同的处理，则实施方式1说明的啸叫抑制装置也能校正所述时间差。
上述实施方式1～3的噪声抑制部4、信号延迟部61和信号间延迟检测部62可由例如将输出信号x1(n)和x2(n)作为输入并将处理结果输出到信号放大部5的一般计算机的信息处理装置实现。此情况下，将使计算机执行上述运作的程序存放在规定的记录媒体，且计算机读出并执行该记录媒体存放的程序，从而可实现本发明。存储所述程序的存储媒体是例如ROM或快速擦写存储器等非易失性半导体存储器、CD-ROM、DVD或与它们类似的光学式盘状记录媒体。也可将程序通过其它媒体、通信线路供给所述信息处理装置。
上述实施方式1～3的噪声抑制部4、信号延迟部61和信号间延迟检测部62，可由例如将输出信号x1(n)和x2(n)作为输入并将处理结果输出到信号放大部5的集成电路实现。这种情况下，将完成上述功能的电路集成在1个小型封装件中，构成进行音频信号处理的音频信号处理电路DSP(Digital SignalProcessor数字信号处理器)等，从而能实现本发明。
工业上的实用性本发明的啸叫抑制装置、啸叫抑制程序、集成电路、以及啸叫抑制方法，可用于从扬声器输出传声器接收的音响信号的扩声音响装置，除用于混合器、扩音用处理器、扩音放大器等一般扩音系统外，还能用于会议系统、免手通话装置等。
权利要求
1.一种啸叫抑制装置，抑制由放大部对从第1传声器收到的目的声进行放大后将其作为扩大声从扬声器发出时产生的啸叫，其特征在于，具有产生与所述第1传声器接收并输出的第1音响信号相应的第1功率谱的第1功率谱信息产生部、获取涉及至少包含所述扩大声而不包含所述目的声的声音的第2音响信号的第2音响信号获取单元、产生与所述第2音响信号相应的第2功率谱的第2功率谱信息产生单元、以及根据所述第1功率谱和所述第2功率谱，滤除所述第1音响信号，并仅将涉及所述目的声的音响信号输出到所述放大部的抑制滤波器部。
2.如权利要求1中所述的啸叫抑制装置，其特征在于，所述第2音响信号获取单元是设置在配置所述第1传声器和所述扬声器的声场中不接收所述目的声而至少接收该声场的所述扩大声并且输出所述第2音响信号的第2传声器。
3.如权利要求1中所述的啸叫抑制装置，其特征在于，所述第2音响信号获取单元通过连接从所述放大部连接到所述扬声器的布线和所述第2功率谱信息产生部，将该放大部输出的信号作为所述第2音响信号输出到所述第2功率谱信息产生部。
4.如权利要求1中所述的啸叫抑制装置，其特征在于，所述啸叫抑制装置还具有检测出所述第1传声器输出的所述第1音响信号与所述第2音响信号之间的延迟时间的信号间延迟检测部、以及根据所述信号间延迟检测部检测出的延迟时间，使所述第2音响信号延迟后输入到所述第2功率谱信息产生部的信号延迟部。
5.如权利要求1中所述的啸叫抑制装置，其特征在于，所述啸叫抑制装置还具有根据所述第1音响信号和所述第2音响信号，检测出使所述第1传声器不接收所述目的声而且所述第2音响信号呈现所述扩大声或该扩大声的混响声的期间，并输出表示该期间的控制信号的学习控制部、存储所述第2功率谱对所述第1功率谱的比率的比率存储部、以及所述控制信号表示所述期间时，算出所述第2功率谱对所述第1功率谱的比率，并且用该比率以规定的方式更新所述比率存储部存储的比率的功率谱比估计部，所述抑制滤波器部用所述第1功率谱、第2功率谱和所述比率存储部存储的比率，估计混入所述第1音响信号的所述目的声以外的声音分量，从该第1音响信号抑制该声音分量，并仅将涉及所述目的声的音响信号输出到所述放大部。
6.如权利要求5中所述的啸叫抑制装置，其特征在于，所述学习控制部根据所述第2音响信号的信号电平对所述第1音响信号的信号电平之比，输出表示所述期间的控制信号，所述功率谱比估计部在所述控制信号表示的信号电平之比大于等于阈值时，算出所述第2功率谱对所述第1功率谱的比率。
7.如权利要求1中所述的啸叫抑制装置，其特征在于，所述抑制滤波器部根据所述第1功率谱和所述第2功率谱，用维纳滤波器法滤除所述第1音响信号，仅将涉及所述目的声的音响信号输出到所述放大部。
8.如权利要求1中所述的啸叫抑制装置，其特征在于，所述抑制滤波器部根据所述第1功率谱和所述第2功率谱，用功率谱减法滤除所述第1音响信号，仅将涉及所述目的声的音响信号输出到所述放大部。
9.一种啸叫抑制程序，在计算机执行抑制由放大部对从第1传声器收到的目的声进行放大后将其作为扩大声从扬声器发出时产生的啸叫，其特征在于，使计算机执行以下步骤产生与所述第1传声器接收并输出的第1音响信号相应的第1功率谱的第1功率谱信息产生步骤、获取涉及至少包含所述扩大声而不包含所述目的声的声音的第2音响信号的第2音响信号获取步骤、产生与所述第2音响信号相应的第2功率谱的第2功率谱信息产生步骤、以及根据所述第1功率谱和所述第2功率谱，滤除所述第1音响信号，并仅将涉及所述目的声的音响信号输出到所述放大部的抑制步骤。
10.一种集成电路，抑制由放大部对从第1传声器收到的目的声进行放大后将其作为扩大声从扬声器发出时产生的啸叫，其特征在于，具有将所述第1传声器接收并输出的第1音响信号作为输入，并产生与该第1音响信号相应的第1功率谱的第1功率谱信息产生部、将涉及至少包含所述扩大声而不包含所述目的声的声音的第2音响信号作为输入并产生与所述第2音响信号相应的第2功率谱的第2功率谱信息产生单元、以及根据所述第1功率谱和所述第2功率谱，滤除输入的所述第1音响信号，并仅将涉及所述目的声的音响信号输出到所述放大部的抑制滤波器部。
11.一种啸叫抑制方法，抑制由放大部对从第1传声器收到的目的声进行放大后将其作为扩大声从扬声器发出时产生的啸叫，其特征在于，包含以下步骤产生与所述第1传声器接收并输出的第1音响信号相应的第1功率谱的第1功率谱信息产生步骤、获取涉及至少包含所述扩大声而不包含所述目的声的声音的第2音响信号的第2音响信号获取步骤、产生与所述第2音响信号相应的第2功率谱的第2功率谱信息产生步骤、以及根据所述第1功率谱和所述第2功率谱，滤除所述第1音响信号，并仅将涉及所述目的声的音响信号输出到所述放大部的抑制步骤。
全文摘要
抑制由放大部对从第1传声器收到的目的声进行放大后将其作为扩大声从扬声器发出时产生的啸叫。产生与所述第1传声器接收并输出的第1音响信号相应的第1功率谱。产生与涉及至少包含所述扩大声而不包含所述目的声的声音的与第2音响信号相应的第2功率谱。然后，根据所述第1功率谱和所述第2功率谱，滤除所述第1音响信号，并仅将涉及所述目的声的音响信号输出到所述放大部。
文档编号H04R27/00GK1926911SQ20058000653
公开日2007年3月7日 申请日期2005年6月7日 优先权日2004年6月16日
发明者金森丈郎, 河村岳, 松冈智美 申请人:松下电器产业株式会社