振鸣抑制装置、振鸣抑制方法、程序以及集成电路的制作方法

专利名称：振鸣抑制装置、振鸣抑制方法、程序以及集成电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种振鸣(Howling)抑制装置，在具有话筒和扬声器的音响装置中， 抑制由于扬声器和话筒之间的音响结合而发生的振鸣。
背景技术：
一般，在具有话筒和扬声器的音响装置中，从扬声器输出的声音传播而输入至话 筒，从而形成音响性的反馈循环，有时发生振鸣。以往，作为用于抑制振鸣的振鸣抑制装置，提出了使用自适应滤波器提取输入信 号中包含的振鸣成分，并从输入信号中减去所提取的振鸣成分，从而抑制振鸣的方案(例 如，参考专利文献1)。图12是在专利文献1中记载的以往的振鸣抑制装置1000的框图。如图12所示， 以往的振鸣抑制装置1000具备输入信号的输入端子1001、使输入信号延迟的延迟器1002、 从输入信号中提取振鸣成分的自适应滤波器1003、从输入信号中减去自适应滤波器1003 的输出信号的减法器1004以及输出被抑制了振鸣的信号的输出端子1005。下面，对在专利文献1中记载的以往的振鸣抑制装置1000的动作进行说明。在输入端子1001中输入来自未图示的话筒的信号。在延迟器1002中，使输入至 输入端子1001的信号延迟，并向自适应滤波器1003输出参考信号。在自适应滤波器1003 中，进行由延迟器1002进行了延迟的输入信号(参考信号)与滤波系数的卷积，生成具有 延迟的信号，该延迟为输入信号中包含的振鸣成分的周期的整数倍的延迟。在减法器1004 中，通过从输入信号中减去自适应滤波器1003的输出信号来抑制振鸣，并将抑制振鸣后的 信号输出给自适应滤波器1003及输出端子1005。自适应滤波器1003依逐次更新滤波系 数，以使加法器1004的输出信号的平方平均值最小。如上所述，在专利文献1中记载的以往的振鸣抑制装置1000中，通过使用自适应 滤波器提取在输入信号中包含的振鸣成分，并从输入信号中减去所提取的振鸣成分，从而 能够抑制振鸣。专利文献日本特开2001-275182在这种以往的振鸣抑制装置1000中，为了进行用于抑制振鸣的自适应滤波器 1003的滤波系数学习，需要将振鸣成分持续输入至自适应滤波器1003。但是，在发生振鸣 时形成音响性的反馈循环，若抑制振鸣则在自适应滤波器1003的滤波系数学习中需要的 信号也消失。在该状态下若继续进行滤波系数学习，则有进行错误的适应而发生处理音的 音质劣化的问题。

发明内容
本发明是为了解决上述问题而作出的，其目的在于提供一种在音响性的反馈循环 环境下，也能够有效地抑制振鸣，并且能够降低伴随着振鸣抑制的处理音的音质劣化的振 鸣抑制装置。
本发明的一个方案的振鸣抑制装置抑制在输入信号中包含的振鸣成分。具体而 言，具备延迟器，使输入信号延迟并输出参考信号；信号分离部，包含自适应滤波器，该自 适应滤波器通过自适应地更新滤波系数，从上述参考信号中提取周期性信号成分；振鸣检 测部，至少使用从上述自适应滤波器输出的上述周期性信号成分的信号，检测振鸣的发生； 以及振鸣抑制部，包含第一抑制滤波器以及减法器，上述第一抑制滤波器以由上述振鸣检 测部检测出振鸣的发生的情况为契机，从上述自适应滤波器取得被更新的上述滤波系数， 并根据该滤波系数，从上述参考信号中提取周期性信号成分，上述减法器通过从上述输入 信号中减去上述周期性信号成分来输出输出信号。如该结构，本发明的振鸣抑制装置将检 测振鸣时的自适应滤波器的滤波系数作为半固定滤波器使用于振鸣抑制，从而在音响性的 反馈循环环境下，也能够有效地抑制振鸣，并且能够降低伴随振鸣抑制的处理音的音质劣 化。此外，上述信号分离部还具备第二减法器，该第二减法器通过从上述输入信号中 减去上述周期性信号成分来输出非周期性信号成分。并且，上述自适应滤波器根据上述延 迟器输出的上述参考信号和上述第二减法器输出的上述非周期性信号成分，更新上述滤波 系数。并且，在由上述振鸣检测部检测出振鸣的发生的情况下，上述第一抑制滤波器从上述 自适应滤波器取得被更新的上述滤波系数。如该构成，本发明的振鸣抑制装置能够将振鸣 检测时的自适应滤波器的滤波系数作为半固定滤波器用于振鸣抑制。此外，上述振鸣检测部也可以具备第一电平计算部，计算从上述自适应滤波器输 出的上述周期性信号成分的信号电平；第二电平计算部，计算从上述第二减法器输出的上 述非周期性信号成分的信号电平；电平比计算部，计算从上述第一电平计算部输出的信号 电平与从上述第二电平计算部输出的信号电平的相对的电平比；以及振鸣判断部，在由上 述电平比计算部计算出的上述电平比超过预先设定的阈值的状态持续了规定时间的情况 下，判断为发生了振鸣。如该结构，本发明的振鸣抑制装置通过分析上述周期性信号成分的 信号与上述非周期性信号成分的信号的相对的电平比，能够精度良好地检测振鸣。此外，上述振鸣检测部还可以具备电平计算部，计算从上述自适应滤波器输出的 上述周期性信号成分的信号电平；电平变化分析部，对从上述电平计算部输出的信号电平 的时间变化进行分析；以及振鸣判断部，在上述周期性信号成分的信号电平从过去向当前 增大的状态持续了规定时间的情况下，判断为发生了振鸣。如该结构，本发明的振鸣抑制装 置通过分析上述周期性信号成分的信号电平的时间变化，能够精度良好地检测振鸣。此外，上述振鸣检测部还可以具备频带分割部，将从上述自适应滤波器输出的上 述周期性信号成分的信号分割为多个频带信号；频带电平计算部，计算从上述频带分割部 输出的多个频带信号的信号电平；振鸣判断部，对于上述多个频带信号中的至少一个频带 信号，在规定时间内计算出的所有的信号电平超过了预先设定的阈值的情况下，判断为发 生了振鸣。如该结构，本发明的振鸣抑制装置通过分析上述周期性信号成分的信号的频率 特性，能够精度良好地检测振鸣。此外，上述振鸣抑制部还具备第二抑制滤波器，该第二抑制滤波器在由上述振鸣 检测部检测出振鸣的发生的情况下，在上述第一抑制滤波器从上述自适应滤波器取得滤波 系数之前，取得上述第一抑制滤波器保持着的滤波系数，并根据该滤波系数，从上述参考信 号中提取周期性信号成分。并且，上述第一减法器也可以从上述输入信号中减去上述第一抑制滤波器及第二抑制滤波器输出的上述周期性信号成分，并输出误差信号。如该结构，本 发明的振鸣抑制装置通过使用多个半固定滤波器，能够同时抑制在时间上发生定时不同的 多个振鸣。此外，上述振鸣抑制部还可以具备增益控制部，该增益制部抑制从上述第一抑制 滤波器输出的上述周期性信号成分的输出信号增益。如该结构，本发明的振鸣抑制装置通 过控制半固定滤波器的输出信号增益，能够控制振鸣抑制量。此外，上述增益控制部也可以根据上述输入信号中包含的振鸣成分的大小，变更 上述第一抑制滤波器的输出信号增益。如该结构，本发明的振鸣抑制装置根据输入信号中 包含的振鸣成分的大小来自适应地控制半固定滤波器的输出信号增益，从而能够降低伴随 振鸣抑制处理的处理音的频率特性增益损失。此外，上述增益控制部还可以具备用于调节振鸣抑制量的固定增益器。如该结构， 本发明的振鸣抑制装置通过使用固定增益来控制半固定滤波器的输出信号增益，能够控制 振鸣抑制量。此外，该振鸣抑制装置还可以具备频带限制滤波器，该频带限制滤波器仅将输入 信号中的估计发生振鸣的频带输出给上述延迟器。如该结构，本发明的振鸣装置通过进 行将频带限制为估计发生振鸣的频带的处理，能够提高自适应滤波器的振鸣成分的提取精度。此外，也可以是，在由上述振鸣检测部检测出振鸣的情况下，上述自适应滤波器将 当前保持着的上述滤波系数进行初始化，并根据上述延迟器输出的上述参考信号和上述第 二减法器输出的上述非周期性信号成分，重新计算上述滤波系数。根据该结构，能够取得可 仅将振鸣成分高精度地提取的滤波系数。本发明的一个方案的振鸣抑制方法抑制输入信号中包含的振鸣成分。具体而言， 包括延迟步骤，使输入信号延迟并输出参考信号；信号分离步骤，包含自适应滤波处理， 该自适应滤波处理通过自适应地更新滤波系数，从上述参考信号中提取周期性信号成分； 振鸣检测步骤，至少使用通过上述自适应滤波处理而输出的上述周期性信号成分的信号， 检测振鸣的发生；以及振鸣抑制步骤，包括第一抑制滤波处理以及减法处理，上述第一抑制 滤波处理以在上述振鸣检测步骤中检测出振鸣的发生的情况为契机，取得在上述自适应滤 波处理中更新的上述滤波系数，并根据该滤波系数，从上述参考信号中提取周期性信号成 分，上述减法处理通过从上述输入信号中减去上述周期性信号成分来输出输出信号。本发明的一个方案的程序使计算机抑制在输入信号中包含的振鸣成分。具体而 言，使计算机执行以下步骤延迟步骤，使输入信号延迟并输出参考信号；信号分离步骤， 包含自适应滤波处理，该自适应滤波处理通过自适应地更新滤波系数，从上述参考信号中 提取周期性信号成分；振鸣检测步骤，至少使用通过上述自适应滤波处理而输出的上述周 期性信号成分的信号，检测振鸣的发生；以及振鸣抑制步骤，包括第一抑制滤波处理以及减 法处理，上述第一抑制滤波处理以在上述振鸣检测不会走中检测出振鸣的发生的情况为契 机，取得在上述自适应滤波处理中更新的上述滤波系数，并根据该滤波系数，从上述参考信 号中提取周期性信号成分，上述减法处理通过从上述输入信号减去上述周期性信号成分来 输出输出信号。本发明的一个方案的集成电路抑制输入信号中包含的振鸣成分。具体而言，具备延迟器，使输入信号延迟并输出参考信号；信号分离部，包含自适应滤波器，该自适应滤波 器通过自适应地更新滤波系数，从上述参考信号中提取周期性信号成分；振鸣检测部，至少 使用从上述自适应滤波器输出的上述周期性信号成分的信号，检测振鸣的发生；以及振鸣 抑制部，包含第一抑制滤波器以及减法器，上述第一抑制滤波器以由上述振鸣检测部检测 出振鸣的发生的情况为契机，从上述自适应滤波器取得被更新的上述滤波系数，并根据该 滤波系数，从上述参考信号中提取周期性信号成分，上述减法器通过从上述输入信号中减 去上述周期性信号成分来输出输出信号。发明效果如以上说明，根据本发明，能够提供在音响性的反馈循环环境下，也能够有效地抑 制振鸣，并且能够降低伴随着振鸣抑制的处理音的音质劣化的振鸣抑制装置。


图1是本发明的第--实施方式的振鸣抑制装置的框图。
图2是构成本发明的第一实施方式的振鸣抑制装置的振鸣检测部的框图。
图3是本发明的第--实施方式的振鸣检测部的处理流程图。
图4是本发明的第--实施方式的振鸣抑制部的处理流程图。
图5是本发明的第二二实施方式的振鸣检测部的框图。
图6是本发明的第三Ξ实施方式的振鸣检测部的框图。
图7是本发明的第四实施方式的振鸣抑制装置的框图。
图8是本发明的第五实施方式的振鸣抑制装置的框图。
图9是构成本发明的第五实施方式的振鸣抑制装置的增益控制部的框图。
图10是本发明的第六实施方式的增益控制部的框图。
图11是本发明的第七实施方式的振鸣抑制装置的框图。
图12是以往的振鸣抑制装置的框图。
具体实施例方式以下，参照

本发明的实施方式。(实施方式1)图1是本发明的实施方式1的振鸣抑制装置100的框图。振鸣抑制装置100具备输入端子101，从未图示的话筒输入信号；A/D转换器 102，将输入至输入端子101的信号从模拟信号向数字信号进行A/D转换；延迟器103，使从 A/D转换器102输出的信号延迟而生成后述的自适应滤波器109的参考信号；信号分离部 104，将从A/D转换器102输出的信号分离为周期性信号成分和非周期性信号成分；振鸣检 测部105，利用信号分离部104的输出信号，检测振鸣的发生；振鸣抑制部106，根据振鸣检 测部105的振鸣检测结果，进行振鸣的抑制；D/A转换器107，将从振鸣抑制部106输出的信 号从数字信号向模拟信号进行D/A转换；以及输出端子108，将从D/A转换器107输出的信 号输出至未图示的放大器等。此外，信号分离部104具备自适应滤波器109，进行延迟器103的输出信号(参 考信号)与滤波系数的卷积，并且自适应地更新滤波系数；以及减法器(第二减法器)110，计算A/D转换器102的输出信号与自适应滤波器109的输出信号的差分(称作“非周期性 信号成分”或“误差信号”)。此外，振鸣检测部105如图2所示，具备输入端子201，输入由信号分离部104分 离的周期性信号成分的信号；输入端子202，输入由信号分离部104分离的非周期性信号成 分的信号；电平计算部203，计算输入至输入端子201的周期性信号成分的信号电平；电平 计算部204，计算输入至输入端子202的非周期性信号成分的信号电平；电平比计算部205， 计算从电平计算部203输出的信号电平与从电平计算部204输出的信号电平的相对的电平 比；振鸣判断部206，利用由电平比计算部205计算的电平比，判断是否发生了振鸣；以及输 出端子207，输出振鸣判断部206的判断结果。此外，振鸣抑制部106具备抑制滤波器111，进行延迟器103的输出信号(参考 信号)与滤波系数的卷积；以及减法器(第一减法器)112，计算A/D转换器102的输出信 号(输入信号)与抑制滤波器111的输出信号的差分(输出信号)。下面，对有关本实施方式1的振鸣抑制装置100的动作进行说明。首先，对有关本实施方式1的振鸣抑制装置100整体的动作进行说明。从未图示的话筒输入至输入端子101的信号由A/D转换器102从模拟信号转换为 数字信号之后，分别输入至延迟器103和振鸣抑制部106。由延迟器103延迟后的信号分别 输入至信号分离部104和振鸣抑制部106。在信号分离部104中，将从A/D转换器102输入的信号分离为周期性信号成分和 非周期性信号成分，将被分离的信号中的周期性信号成分输出至振鸣检测部105的输入端 子201，将非周期性信号成分输出至输入端子202。在振鸣检测部105中，利用分别输入至 输入端子201和输入端子202的信号，进行振鸣检测。在振鸣抑制部106中，利用分别从A/D转换器102和延迟器103输入的信号，进行 振鸣的抑制，被抑制了振鸣的信号由D/A转换器107从数字信号转换为模拟信号之后，被输 出至与未图示的放大器等连接的输出端子108。下面，对信号分离部104的动作进行说明。将从A/D转换器102输出的信号作为了目标信号时，将通过延迟器103使目标信 号延迟的信号作为参考信号输入至自适应滤波器109。这里，作为延迟器103的延迟量，设 定为在目标信号和参考信号中包含的信号成分彼此不具有相关性的值(例如，1 8个样本 程度)。在自适应滤波器109中，进行参考信号与滤波系数的卷积，输出周期性信号成分。 “卷积”是指将对参考信号中包含的各样本乘以滤波系数后的结果相加。在后述的抑制滤波 器111、501等中也相同。在减法器110中，通过从目标信号中减去自适应滤波器109的输 出信号(周期性信号成分)而计算误差信号(非周期性信号成分)。自适应滤波器109例如是32抽头的FIR (Finite Impulse Response 有限脉冲响 应)滤波器。自适应滤波器109的滤波系数被自适应地更新，以使误差信号的平方平均值 最小。在自适应滤波器109输出在目标信号和参考信号中有相关性的信号、即振鸣等的周 期性信号成分时，平方平均误差最小。其结果，能够从输入信号中提取振鸣等的周期性信号 成分。作为自适应滤波器109的系数更新算法，使用NLMS(Normalized Least MeanSquare 归一化最小均方差)算法等公知的各种自适应算法。作为结果，从信号分离部104将自适 应滤波器109的输出信号输出为输入信号的周期性信号成分，将误差信号输出为输入信号的非周期性成分。下面，对振鸣检测部105的动作进行说明。在振鸣检测部105中，着眼于振鸣所具 有的以下两点特征来进行振鸣的检测。(1)振鸣是正弦波状信号、即周期性信号。(2)振鸣 以突出的电平在时间上持续。在电平计算部203中，计算输入至输入端子201的周期性信号成分的信号电平。在 电平计算部204中，计算输入至输入端子202的非周期性信号成分的信号电平。在电平比计算部205中计算电平比，该电平比表示分别从电平计算部203和电平 计算部204输出的信号的相对的信号电平的比。在发生了振鸣的情况下，周期性信号成分 的信号电平变大，而非周期性信号成分的信号电平变小。这里，例如，在将分子作为周期性 信号成分的信号电平、将分母作为非周期性信号成分的信号电平来计算这些的相对的电平 比的情况下，发生振鸣时的电平比变大。因此，能够通过观测该电平的变动来检测振鸣。在振鸣判断部206中，比较从电平比计算部205输出的电平比与预先设定的第一 阈值，在电平比超过了第一阈值的情况下增加计数值。在计数值超过了预定的第二阈值的 情况下，电平比大的状态在时间上继续(例如，0. 5秒 1秒左右)而判断为振鸣发生。判 断结果由输出端子207输出。图3是表示振鸣检测部105的动作的处理流程图。首先，电平计算部203、204计 算周期性信号成分和非周期性信号成分的各信号电平(SllOl)。接着，电平比计算部205计 算电平比(S1102)，该电平比表示由电平计算部203计算的周期性信号成分的信号电平与 由电平计算部204计算的非周期性信号成分的信号电平的相对的信号电平的比。接着，振鸣判断部206比较由电平比计算部205计算的电平比与第一阈值 (S1103)。并且，在电平比超过了第一阈值的情况下(S1103中，是)，振鸣判断部206增加计 数值(S1104)。另一方面，在电平比不超过第一阈值的情况下(S1103中，否)，振鸣判断部 206将计数值清零(Si 105)。接着，振鸣判断部206比较计数值和第二阈值(S1106)。并且，振鸣判断部206在 计数值超过了第二阈值的情况下(S1106中，是)判断为振鸣发生(S1107)，在计数值不超过 第二阈值的情况下(S1106中，否)判断为振鸣未发生(S1108)，并输出该判断结果。另外， 这里的第二阈值是例如相当于0. 5秒 1秒的值。在实施方式2、3中的第二阈值也相同。接着，对振鸣抑制部106的动作进行说明。振鸣抑制部106取得振鸣检测部105 的振鸣检测结果，在检测出振鸣的情况下，开始振鸣抑制处理。这里，抑制滤波器111的滤 波系数在初始状态下设定为零。在由振鸣检测部105检测出振鸣的情况下，自适应滤波器109的滤波系数成为提 取输入信号中包含的振鸣成分的滤波系数。因此，抑制滤波器111取得检测振鸣时的自适 应滤波器109的滤波系数，设定为半固定滤波器。也就是说，抑制滤波器111从自适应滤波器109取得滤波系数，进行从延迟器103 输入的信号与滤波系数的卷积，输出周期性信号成分。在减法器112中，通过从A/D转换器 102输入的信号中减去抑制滤波器111的输出信号来抑制振鸣。抑制了振鸣的信号被输出 至D/A转换器107。通过抑制振鸣，在自适应滤波器109的滤波系数学习中需要的信号(=振鸣成 分)消失，但通过采用在自适应滤波器109中不直接进行振鸣的抑制、而是将振鸣抑制用的滤波系数另外进行半固定而作为抑制滤波器111来具备的结构，能够降低因自适应滤波器 109进行错误的学习而发生的处理音的音质劣化。图4是表示振鸣抑制部106的动作的处理流程图。首先，抑制滤波器111取得振鸣检测部105的振鸣检测结果，并判断是否检测出了 振鸣(S1201)。在检测出振鸣的情况下(S1201中，是)，抑制滤波器111取得该时间点的自 适应滤波器109的滤波系数，并设定为半固定滤波器，从而开始振鸣抑制处理(S1202)。另外，在有关实施方式1的振鸣抑制装置100中，示出了抑制滤波器111根据振鸣 检测结果来判断振鸣的有无，在检测出振鸣的情况下，从自适应滤波器109取得滤波系数 的例子。但是，本发明的结构不限定于此，例如，也可以是自适应滤波器109根据振鸣检测 结果来判断振鸣的有无，在检测出振鸣的情况下，向抑制滤波器111传送滤波系数。如上所述，有关本实施方式1的振鸣抑制装置100通过分析在输入信号中包含的 周期性信号成分的信号与非周期性信号成分的信号的相对的电平比，进行振鸣的检测。并 且，将检测振鸣时的自适应滤波器的滤波系数作为半固定滤波器来用于振鸣的抑制。因此， 在音响性的反馈循环环境下，也能够有效地抑制振鸣，并且能够降低伴随着振鸣的抑制的 处理音的音质劣化。此外，由于是将信号分离处理和振鸣抑制处理同时且并行地进行的结构，因此也 能够跟踪随着音响环境的变化而振鸣的频率变化的情况并自适应地抑制振鸣。此外，由于 是在信号分离处理和振鸣抑制处理中共用滤波系数的结构，因此不需要按照振鸣检测结果 逐一设置或预先准备另外的振鸣抑制用的滤波系数，而可以消减硬件资源。另外，在本实施方式1中说明了在由振鸣检测部105检测出振鸣的情况下，抑制滤 波器111取得振鸣检测时的自适应滤波器109的滤波系数，并设定为半固定滤波器。此时， 为了提高在输入信号中包含的振鸣成分的提取精度，自适应滤波器109也可以先将滤波系 数初始化之后进行再学习。并且，抑制滤波器111取得再学习后的滤波系数并设定为半固 定滤波器。自适应滤波器109能够进行“滤波系数的更新处理”和“滤波系数的再学习”，上 述“滤波系数的更新处理”是指根据从延迟器103输出的参考信号以及从减法器110输出 的非周期性信号成分，计算新的滤波系数，上述“滤波系数的再学习，，是指在由振鸣检测部 105检测出振鸣的情况下，将当前保持的滤波系数进行初始化，并再次根据从延迟器103输 出的参考信号以及从减法器110输出的非周期性信号成分，计算新的滤波系数。在“滤波系数的更新处理”中，不能排除振鸣成分以外的周期性信号成分的影响。 因此，将该处理反复执行而得到的滤波系数难以适当地仅提取振鸣成分。因此，以振鸣检测 部105的振鸣的检测为契机，废弃当前的滤波系数而重新计算滤波系数(滤波系数的再学 习)，从而能够获得可高精度地仅提取振鸣成分的滤波系数。此外，示出了在本实施方式1的振鸣检测部105中，根据输入至输入端子201的周 期性信号成分和输入至输入端子202的非周期性信号成分，检测振鸣的发生的例子，但不 限于此，也可以如实施方式2、3所述的那样，仅根据周期性信号成分来检测振鸣的发生。(实施方式2)图5是表示有关本发明的实施方式2的振鸣抑制装置100中的振鸣检测部105的 结构的框图。另外，在图5中，对于与图2相同的结构要素使用相同的符号并省略说明。
在图5中，有关本实施方式2的振鸣检测部105具备电平变化分析部301，对由 电平计算部203计算的信号电平的时间变化进行分析；以及振鸣判断部302，根据电平变化 分析部301的分析结果，判断是否发生了振鸣。下面，对有关本实施方式2的振鸣抑制装置100的动作进行说明。在电平变化分析部301中，计算从电平计算部203输出的周期性信号成分的信号 电平的过去与当前的值的差分值，并向振鸣判断部302输出。这里，过去的信号值由未图示 的延迟器生成。在振鸣判断部302中，比较从电平变化分析部301输出的差分值与预先设定的第 一阈值，在差分值超过了第一阈值的情况下增加计数值。在计数值超过了预先设定的第二 阈值的情况下，从电平计算部203输出的周期性信号成分的信号电平在时间上(S卩，从过去 到当前)增大而判断为振鸣发生。另外，“信号电平从过去到当前增大”是在由电平变化分析部301计算的差分值 (当前_过去)全部为正之前是不需要的，只要作为整体的趋势而信号电平从过去到当前增 大即可。如上所述，有关本实施方式2的振鸣抑制装置100通过分析在输入信号中包含的 周期性信号成分的信号电平的时间变化，能够精度良好地检测振鸣，并可以设定能够有效 地抑制振鸣的半固定滤波器。另外，在本实施方式2中说明了电平变化分析部301计算周期性信号成分的过去 与当前的值的差分值，但也可以构成为进行周期性信号成分的过去与当前的值的大小比 较，并将该结果用于振鸣判断部302的振鸣判断。(实施方式3)图6是表示有关本发明的实施方式3的振鸣抑制装置100的振鸣检测部105的结 构的框图。另外，在图6中，对与图2相同的结构要素使用相同的符号并省略说明。在图6中，有关本实施方式3的振鸣检测部105具备频带分割部401，将输入至 输入端子201的周期性信号成分的信号分割为多个频带信号；频带电平计算部402，计算从 频带分割部401输出的多个频带信号的信号电平；以及振鸣判断部403，利用由频带电平计 算部402计算的多个频带信号的信号电平，判断是否发生了振鸣。下面，对有关本实施方式3的振鸣抑制装置100的动作进行说明。这里，在振鸣判 断部403中，对多个频带的每个频带，独立且并行地进行振鸣判断处理。在频带分割部401中，对输入至输入端子201的周期性信号成分的信号进行频 率转换，并分割为多个频带信号。例如，将声频域(20Hz 20KHz)进行100 300分割 (更具体而言，128,256分割)。此外，作为频带分割的方法，使用快速傅里叶转换、由多个 FIR(Finite Impulse Response 有限脉冲口向应)或IIR(Infinite Impulse Response 无限 脉冲响应)滤波器构成的滤波器组等、将时间信号分割为多个频带信号的公知的各方法。 在频带电平计算部402中，对于从频带分割部401输出的多个频带信号的各个信号，计算信 号电平。在振鸣判断部403中，对于多个频带信号的各个信号，比较从频带电平计算部402 输出的多个频带信号的信号电平与预定的第一阈值，在信号电平超过了第一阈值的情况下 增加计数值。另一方面，在信号电平为第一阈值以下的情况下将计数值复位。并且，在计数值超过了预定的第二阈值的情况下，认为在频率轴上有表示峰值的频带而判断为振鸣发生。S卩，振鸣判断部403对于多个频带信号中的至少一个频带信号，在超过第一阈值 的信号连续第二阈值以上的情况下，换而言之，在规定的时间内(第二阈值)的所有信号电 平超过第一阈值的情况下，判断为发生了振鸣。如以上所述，有关本实施方式3的振鸣抑制装置100通过分析在输入信号中包含 的周期性信号成分的信号电平的频率特性，能够精度良好地检测振鸣，可以设定能够有效 地抑制振鸣的半固定滤波器。(实施方式4)图7是有关本发明实施方式4的振鸣抑制装置200的框图。另外，在图7中，对于 与图1相同的结构要素使用相同的符号，并省略说明。在图7中，有关本实施方式4的振鸣抑制装置200具备抑制滤波器501，进行延 迟器103的输出信号和滤波系数的卷积；以及减法器502，计算从A/D转换器102的输出信 号中减去抑制滤波器111 (第一抑制滤波器)的输出信号及抑制滤波器501 (第二抑制滤波 器)的输出信号的差分。下面，对有关本实施方式4的振鸣抑制装置200的动作进行说明。在由振鸣检测部105检测出振鸣的情况下，首先，抑制滤波器501取得抑制滤波器 111的滤波系数，设定为半固定滤波器。接着，抑制滤波器111取得自适应滤波器109的滤 波系数，设定为半固定滤波器。即，抑制滤波器501取得抑制滤波器111从自适应滤波器 109取得滤波系数之前所保持着的滤波系数。另一方面，抑制滤波器111在向抑制滤波器 501通知滤波系数之后，从自适应滤波器109取得滤波系数。在抑制滤波器111和抑制滤波器501中，分别进行从延迟器103输入的信号和滤 波系数的卷积。并且，在减法器502中，从由A/D转换器102输入的信号中减去抑制滤波器 111的输出信号及抑制滤波器501的输出信号，从而抑制振鸣。如以上所述，有关本实施方式4的振鸣抑制装置200通过具备在振鸣的抑制中使 用的两个抑制滤波器111、501，能够同时抑制在时间上发生定时不同的两个振鸣。另外，在本实施方式4中，说明了在振鸣的抑制中使用的抑制滤波器为两个，但并 不限定于此，也可以为根据使用的音响环境及设想的振鸣发生环境，适当具备需要的数量 的抑制滤波器的结构。此外，说明了在振鸣的抑制中使用的多个半固定滤波器并联构成，但 也可以为级联结构。(实施方式5)图8是有关本发明的实施方式5的振鸣抑制装置300的框图。另外，在图8中，对 于与图1相同的结构要素使用相同的符号，并省略说明。在图8中，有关本实施方式5的振鸣抑制装置300具备对抑制滤波器111的输出 信号增益进行控制的增益控制部601。此外，增益控制部601如图9所示，具备输入端子701，被输入A/D转换器102的 输出信号；输入端子702，被输入抑制滤波器111的输出信号；增益器703，将输入至输入端 子702的抑制滤波器111的输出信号增益自适应地控制；减法器704，计算输入至输入端子 701的信号与增益器703的输出信号的差分；以及输出端子705，输出由增益器703进行增益控制的信号。接着，对有关本实施方式5的振鸣抑制装置300的动作进行说明。这里，增益器 703是一个抽头的自适应滤波器，预定的初始值优选设定零。在输入端子701中，从A/D转换器102输入信号。另一方面，在输入端子702中， 输入抑制滤波器111的输出信号、即将在输入信号中包含的振鸣成分提取的信号。在将输 入至输入端子701的信号作为了目标信号时，将输入至输入端子702的信号作为参考信号 输入至增益器703。在增益控制部601中，由增益器703进行参考信号中包含的各样本和增益值(即， 自适应滤波器的滤波系数)的乘法运算，由减法器704通过从目标信号中减去增益703的 输出信号来计算误差信号。增益器703的增益值被自适应地更新，以使误差信号的平方平均值最小。在增益 器703输出与输入信号中包含的振鸣成分相同大小的信号时，平方平均误差最小。其结果， 根据输入信号中包含的振鸣成分的大小，自动控制抑制滤波器111的输出信号增益，以正 好仅抑制振鸣成分。作为增益器703的系数更新算法，使用NLMS(Normalized Least Mean Square 归一化最小均方差)算法等公知的各种自适应算法。作为结果，从增益703输出根据输入信号中包含的振鸣成分的大小来控制了抑制 滤波器111的输出信号增益的信号。通过抑制滤波器111，确定振鸣成分的频带。但是，振鸣成分的振幅随时间变化，因 此根据由延迟器103延迟的过去的信号来检测出的振鸣成分的振幅与当前的输入信号中 包含的振鸣成分的振幅不同的可能性高。因此，通过由增益控制部601调节从抑制滤波器 111输出的振鸣成分的振幅，能够更适当地抑制振鸣。如以上所述，有关本实施方式5的振鸣抑制装置300通过根据输入信号中包含的 振鸣成分的大小、自适应地控制振鸣抑制用的抑制滤波器111的输出信号增益，能够控制 振鸣抑制量，并且能够降低伴随振鸣抑制处理的处理音的频率特性增益损失。(实施方式6)图10是表示有关本发明的实施方式6的振鸣抑制装置300的增益控制部601的 结构的框图。另外，在图10中，对于与图9相同的结构要素使用相同的符号，并省略说明。在图10中，有关本实施方式6的振鸣抑制装置300具备对输入至输入端子702的 抑制滤波器111的输出信号增益进行控制的增益器801。下面，对有关本实施方式6的振鸣抑制装置300的动作进行说明。输入至输入端子702的抑制滤波器111的输出信号由增益器801进行与增益值的 乘法运算，并被输出至输出端子705。这里，通过对增益器801设定小于1. 0的增益值，使抑 制滤波器111的输出信号增益变小。这相当于通过减法器112从由A/D转换器102输入的 信号中减去抑制滤波器111的输出信号的量变小，即降低振鸣的抑制量。如上所述，有关本实施方式6的振鸣抑制装置300通过使用固定增益来控制振鸣 抑制用的滤波器的输出信号增益，能够控制振鸣抑制量。另外，在本实施方式6中，说明了对增益器801设定小于1.0的增益值，但想要使 振鸣抑制量增大的情况下，也可以构成为对增益器801设定1.0以上的增益值。(实施方式7)
图11是有关本发明的实施方式7的振鸣抑制装置400的框图。另外，在图11中， 对于与图1相同的结构要素使用相同的符号，并省略说明。在图11中，有关本实施方式7的振鸣抑制装置400具备将从A/D转换器102输出 的信号进行频带限制的频带限制滤波器901。下面，对有关本实施方式7的振鸣抑制装置400的动作进行说明。在频带限制滤波器901中，对从A/D转换器102输出的信号进行频带限制，仅使估 计发生振鸣的频带(例如，仅是中高频等)通过并用于以后的振鸣检测处理及振鸣抑制处 理。这里，作为频带限制滤波器，使用公知的低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。估计 发生振鸣的频带例如可以考虑IKHz 8KHz等。如以上所述，有关本实施方式7的振鸣抑制装置400通过将频带限制为估计发生 振鸣的频带并进行处理，能够提高自适应滤波器的振鸣成分的提取精度。另外，有关上述的各实施方式1 7的振鸣抑制装置100、200、300、400的用途没 有特别限定，但例如搭载于助听器或伴唱机等中。(其他变形例)另外，将本发明基于上述实施方式来进行了说明，但本发明当然不限定于上述的 实施方式。如以下的情况也包含于本发明。(1)构成上述的各装置的结构要素的一部分或全部可以由一个系统LSI(Large Scale Integration 大规模集成电路)构成。系统LSI是将多个结构部集成在一个芯片上 来制造的超多功能LSI，具体而言，是包含微处理器、ROM、RAM等而构成的计算机系统。在 RAM中存储有计算机程序。通过微处理器按照计算机程序来动作，系统LSI实现其功能。(2)构成上述的各装置的结构要素的一部分或全部可以由对各装置可装卸的 ICdntegrated Circuit 集成电路)卡或单体模块构成。IC卡或模块是由微处理器、ROM、 RAM等构成的计算机系统。IC卡或模块也可以包含上述的超多功能LSI。通过微处理器按 照计算机程序来动作，IC卡或模块实现其功能。该IC卡或该模块也可以具有防篡改性。(3)本发明也可以是如上述的方法。此外，也可以为通过计算机来实现这些方法的 计算机程序，也可以为由计算机程序构成的数字信号。此外，本发明也可以是将计算机程序或数字信号记录在计算机可读取的记录介 质、例如柔性磁盘、硬盘、CD-ROM、MO、DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、BD (Blu-ray Disc)、半导体存 储器等中的结构。此外，也可以为记录在这些记录介质中的数字信号。此外，本发明也可以将 算机程序或数字信号经由以电通信线路、无线或有线通 信线路、因特网为代表的网络、数据广播等来传输。此外，本发明也可以为具备微处理器及存储器的计算机系统，存储器存储上述计 算机程序，微处理器按照计算机程序来动作。此外，也可以通过将程序或数字信号记录在记录介质中来移送，或将程序或数字 信号经由网络等来移送，从而通过独立的其他计算机系统来实施。(4)也可以将上述实施方式及上述实施例进行各种组合。工业上的可利用性有关本发明的振鸣装置具有在音响性的反馈循环环境下，也能够有效地抑制振 鸣、并且能够降低伴随振鸣抑制的处理音的音质劣化的效果，利用于在具有话筒和扬声器的各种音响装置中抑制因扬声器和话筒之间的音响结合而发生的振鸣的振鸣抑制装置。
0136]符号说明0137]100、200、300、400、1000 振鸣抑制装置0138]101、201、202、701、702、1001 输入端子0139]102A/D转换器0140]103、1002延迟器0141]104信号分离部0142]105振鸣检测部0143]106振鸣抑制部0144]107D/A转换器0145]108、207、705、1005 输出端子0146]109、1003自适应滤波器0147]110、112、502、704、1004 减法器0148]111、501抑制滤波器0149]203,204电平计算部0150]205电平比计算部0151]206、302、403振鸣判断部0152]301电平变化分析部0153]401频带分割部0154]402频带电平计算部0155]601增益控制部0156]703,801增益器0157]901频带限制滤波器
权利要求
一种振鸣抑制装置，抑制在输入信号中包含的振鸣成分，具备延迟器，使输入信号延迟并输出参考信号；信号分离部，包含自适应滤波器，该自适应滤波器通过自适应地更新滤波系数，从上述参考信号中提取周期性信号成分；振鸣检测部，至少使用从上述自适应滤波器输出的上述周期性信号成分的信号，检测振鸣的发生；以及振鸣抑制部，包含第一抑制滤波器和减法器，上述第一抑制滤波器以由上述振鸣检测部检测出振鸣的发生的情况为契机，从上述自适应滤波器取得被更新的上述滤波系数，并根据该滤波系数，从上述参考信号中提取周期性信号成分，上述减法器通过从上述输入信号中减去上述周期性信号成分来输出输出信号。
2.如权利要求1所述的振鸣抑制装置，上述信号分离部还具备第二减法器，该第二减法器通过从上述输入信号中减去上述周 期性信号成分来输出非周期性信号成分，上述自适应滤波器更新上述滤波系数，以使上述第二减法器所输出的上述非周期性信 号成分的平方平均值成为最小，在由上述振鸣检测部检测出振鸣的发生的情况下，上述第一抑制滤波器从上述自适应 滤波器取得被更新的上述滤波系数。
3.如权利要求2所述的振鸣抑制装置， 上述振鸣检测部具备第一电平计算部，计算从上述自适应滤波器输出的上述周期性信号成分的信号电平； 第二电平计算部，计算从上述第二减法器输出的上述非周期性信号成分的信号电平； 电平比计算部，计算从上述第一电平计算部输出的信号电平与从上述第二电平计算部 输出的信号电平的相对的电平比；以及振鸣判断部，在由上述电平比计算部计算出的上述电平比超过预先设定的阈值的状态 持续了规定时间的情况下，判断为发生了振鸣。
4.如权利要求1或2所述的振鸣抑制装置， 上述振鸣检测部具备电平计算部，计算从上述自适应滤波器输出的上述周期性信号成分的信号电平； 电平变化分析部，对从上述电平计算部输出的信号电平的时间变化进行分析；以及 振鸣判断部，在上述周期性信号成分的信号电平从过去向当前增大的状态持续了规定 时间的情况下，判断为发生了振鸣。
5.如权利要求1或2所述的振鸣抑制装置， 上述振鸣检测部具备频带分割部，将从上述自适应滤波器输出的上述周期性信号成分的信号分割为多个频 带信号；频带电平计算部，计算从上述频带分割部输出的多个频带信号的信号电平；以及 振鸣判断部，对于上述多个频带信号中的至少一个频带信号，在规定时间内计算出的 所有的信号电平超过了预先设定的阈值的情况下，判断为发生了振鸣。
6.如权利要求1 5中任一项所述的振鸣抑制装置，上述振鸣抑制部还具备第二抑制滤波器，该第二抑制滤波器在由上述振鸣检测部检测 出振鸣的发生的情况下，在上述第一抑制滤波器从上述自适应滤波器取得滤波系数之前， 取得上述第一抑制滤波器保持着的滤波系数，并根据该滤波系数，从上述参考信号提取周 期性信号成分，上述第一减法器从上述输入信号中减去上述第一抑制滤波器及上述第二抑制滤波器 输出的上述周期性信号成分，并输出输出信号。
7.如权利要求1 6中任一项所述的振鸣抑制装置，上述振鸣抑制部具备增益控制部，该增益控制部对从上述第一抑制滤波器输出的上述 周期性信号成分的输出信号增益进行控制。
8.如权利要求7所述的振鸣抑制装置，上述增益控制部根据上述输入信号中包含的振鸣成分的大小，变更上述第一抑制滤波 器的输出信号增益器。
9.如权利要求7所述的振鸣抑制装置，上述增益控制部具备用于调节振鸣抑制量的固定增益。
10.如权利要求1 9中任一项所述的振鸣抑制装置，该振鸣抑制装置还具备频带限制滤波器，该频带限制滤波器仅将输入信号中振鸣的发 生被估计的频带输出至上述延迟器。
11.如权利要求2所述的振鸣抑制装置，在由上述振鸣检测部检测出振鸣的情况下，上述自适应滤波器将当前保持着的上述滤 波系数进行初始化，并根据上述延迟器输出的上述参考信号和上述第二减法器输出的上述 非周期性信号成分，重新计算上述滤波系数。
12.一种振鸣抑制方法，抑制在输入信号中包含的振鸣成分，包括延迟步骤，使输入信号延迟并输出参考信号；信号分离步骤，包含自适应滤波处理，该自适应滤波处理通过自适应地更新滤波系数， 从上述参考信号中提取周期性信号成分；振鸣检测步骤，至少使用通过上述自适应滤波处理而输出的上述周期性信号成分的信 号，检测振鸣的发生；以及振鸣抑制步骤，包括第一抑制滤波处理以及减法处理，上述第一抑制滤波处理以在上 述振鸣检测步骤中检测出振鸣的发生的情况为契机，取得在上述自适应滤波处理中更新的 上述滤波系数，并根据该滤波系数，从上述参考信号中提取周期性信号成分，上述减法处理 通过从上述输入信号中减去上述周期性信号成分来输出输出信号。
13.一种程序，使计算机抑制在输入信号中包含的振鸣成分，使计算机执行以下步骤延迟步骤，使输入信号延迟并输出参考信号；信号分离步骤，包含自适应滤波处理，该自适应滤波处理通过自适应地更新滤波系数， 从上述参考信号中提取周期性信号成分；振鸣检测步骤，至少使用通过上述自适应滤波处理而输出的上述周期性信号成分的信 号，检测振鸣的发生；以及振鸣抑制步骤，包括第一抑制滤波处理以及减法处理，上述第一抑制滤波处理以在上 述振鸣检测不会走中检测出振鸣的发生的情况为契机，取得在上述自适应滤波处理中更新的上述滤波系数，并根据该滤波系数，从上述参考信号中提取周期性信号成分，上述减法处 理通过从上述输入信号减去上述周期性信号成分来输出输出信号。
14. 一种集成电路，抑制在输入信号中包含的振鸣成分，具备 延迟器，使输入信号延迟并输出参考信号；信号分离部，包含自适应滤波器，该自适应滤波器通过自适应地更新滤波系数，从上述 参考信号中提取周期性信号成分；振鸣检测部，至少使用从上述自适应滤波器输出的上述周期性信号成分的信号，检测 振鸣的发生；以及振鸣抑制部，包含第一抑制滤波器以及减法器，上述第一抑制滤波器以由上述振鸣检 测部检测出振鸣的发生的情况为契机，从上述自适应滤波器取得被更新的上述滤波系数， 并根据该滤波系数，从上述参考信号中提取周期性信号成分，上述减法器通过从上述输入 信号中减去上述周期性信号成分来输出输出信号。
全文摘要
提供在音响性的反馈循环环境下，也能够降低伴随振鸣抑制的处理音的音质劣化的振鸣抑制装置。振鸣抑制装置具备延迟器(103)，使输入信号延迟并输出参考信号；信号分离部(104)，包含自适应滤波器(109)，该自适应滤波器(109)通过自适应地更新滤波系数，从参考信号中提取周期性信号成分；振鸣检测部(105)，至少使用从自适应滤波器(109)输出的周期性信号成分的信号，检测振鸣的发生；以及振鸣抑制部(106)，包含抑制滤波器(111)以及减法器(112)，上述抑制滤波器(111)以由振鸣检测部(105)检测出振鸣的发生的情况为契机，从自适应滤波器(109)取得滤波系数，并根据该滤波系数，从参考信号中提取周期性信号成分，上述减法器(112)通过从输入信号中减去周期性信号成分来输出误差信号。
文档编号H04R3/02GK101940003SQ20108000107
公开日2011年1月5日 申请日期2010年1月26日 优先权日2009年1月30日
发明者浦威史 申请人:松下电器产业株式会社