專利名稱：嘯聲抑制裝置和嘯聲抑制方法
技術領域：
本發明涉及嘯聲抑制裝置和嘯聲抑制方法，更具體地說，涉及對是否發生了嘯聲進行判定并基于判定的結果來抑制嘯聲的嘯聲抑制裝置和嘯聲抑制方法。
背景技術：
以往，作為這種嘯聲抑制裝置有各種各樣的提案，作為其一例，已知有(日本)特開平07-143034號公報(參照第4頁和第1圖)所公開的裝置。
如圖5所示，現有的嘯聲抑制裝置50包括輸入音響信號的輸入端子1；對音響信號進行模數變換的AD變換器2；連接到AD變換器2的陷波濾波器3；對音響信號進行數模變換的DA變換器4；輸出音響信號的輸出端子5；將陷波濾波器3的輸出變換成規定的數據樣本數的數字數據并進行頻率分析的FFT6；判定FFT6的分析結果的判定裝置7；預先存儲陷波濾波器3的系數的系數存儲部件8；存儲陷波濾波器3的系數的存儲器9；以及從系數存儲部件8中選擇傳送到存儲器9的系數的系數選擇部件10。
現有的嘯聲抑制裝置50，首先，由FFT6對從陷波濾波器3輸出的音響信號進行頻率分析。接著，由判定裝置7判定音響信號的嘯聲特性，例如峰值頻率，由系數選擇部件10從系數存儲部件8中選擇與判定的峰值頻率具有相同中心頻率的系數。然后，由系數選擇部件10將系數傳送到存儲器9，通過將該系數設定在陷波濾波器3，過濾音響信號的嘯聲分量。
如上那樣，現有的嘯聲抑制裝置50，通過將與從陷波濾波器3輸出的音響信號的嘯聲特性對應的系數設定在陷波濾波器3，抑制音響信號的嘯聲。
但是，在這樣的現有的嘯聲抑制裝置中，為了提高設定在陷波濾波器的系數的精度，以比較大的數據樣本數來進行頻率分析，所以在對輸入到多個聲道的音響信號同時進行嘯聲抑制的情況下，伴隨聲道數的增加而頻率分析的數據處理負荷龐大，有需要大容量的存儲器的問題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種嘯聲抑制裝置，用于解決這樣的問題，即使在對輸入到多個聲道的音響信號同時進行嘯聲抑制的情況下，也可減輕頻率分析的數據處理負荷，即使用小的存儲器容量也可抑制嘯聲。
第一發明的嘯聲抑制裝置具有如下結構其包括音響信號輸入部件，從多個信號路徑輸入音響信號；濾波部件，過濾所述音響信號中包含的嘯聲分量；信號路徑特定部件，將所述音響信號變換成第一數據樣本數的數字數據，對發生所述嘯聲的所述信號路徑進行特定；以及濾波系數設定部件，將從多個所述信號路徑輸入的所述音響信號相加后，變換成比所述第一數據樣本數大的第二數據樣本數的數字數據，并設定所述濾波部件的濾波系數，其中，所述濾波部件基于由所述濾波系數設定部件設定的所述濾波系數來過濾由所述信號路徑特定部件特定的所述信號路徑的嘯聲分量，從而抑制所述嘯聲。
根據該結構，信號路徑特定部件，在將從多個信號路徑輸入的音響信號變換成第一數據樣本數的數字數據后，對發生嘯聲的路徑進行特定，濾波系數設定部件將多個音響信號相加，在變換成比第一數據樣本數大的第二數據樣本數的數字數據后，設定濾波部件的濾波系數，濾波部件基于由濾波系數設定部件設定的濾波系數來過濾由信號路徑特定部件特定的信號路徑的嘯聲，并抑制嘯聲，所以，即使在對輸入到多個聲道的音響信號同時進行嘯聲抑制的情況下，也可減輕頻率分析的數據處理負荷，即使用小的存儲器容量也可抑制嘯聲。
第二發明的嘯聲抑制裝置具有如下結構其特征在于包括嘯聲特性比較部件，將變換成所述第一數據樣本數的所述數字數據的所述嘯聲分量的特性與變換成所述第二數據樣本數的所述數字數據的所述嘯聲分量的特性進行比較，其中，所述信號路徑特定部件基于所述嘯聲特性比較部件的比較結果來特定發生所述嘯聲的所述信號路徑。
根據該結構，信號路徑特定部件基于嘯聲特性比較部件的比較結果來特定發生嘯聲的信號路徑，所以，即使在對輸入到多個聲道的音響信號同時進行嘯聲抑制的情況下，也可以可靠地特定發生嘯聲的聲道，可進行嘯聲抑制。
第三發明的嘯聲抑制裝置具有如下結構，其特征在于，所述嘯聲特性比較部件通過將所述第二數據樣本數的所述數字數據變換成所述第一數據樣本數的所述數字數據來比較所述嘯聲分量的特性。
根據該結構，嘯聲特性比較部件變換數據樣本數并比較嘯聲特性，所以，即使在對輸入到多個聲道的音響信號同時進行嘯聲抑制的情況下，也可以可靠地特定發生嘯聲的聲道，可進行嘯聲抑制。
第四發明的嘯聲抑制裝置具有如下結構其特征在于，使所述信號路徑特定部件的個數比所述信號路徑的個數少。
根據該結構，可使信號路徑特定部件的個數比信號路徑的個數少，所以，可對輸入到多個聲道的音響信號包含的嘯聲分量同時、且低成本地進行抑制。
第五發明的嘯聲抑制方法，其特征在于，將從多個信號路徑輸入的音響信號相加，對相加的所述音響信號進行嘯聲是否發生的判斷，在發生了所述嘯聲時，對來自所述多個信號路徑的所述音響信號分別進行所述嘯聲是否發生的判斷，對發生所述嘯聲的所述信號路徑的所述音響信號計算濾波系數，通過計算出的所述濾波系數來防止所述嘯聲。
根據該方法，即使在對輸入到多個聲道的音響信號同時進行嘯聲抑制的情況下，也可減輕頻率分析的數據處理負荷，即使用小的存儲器容量也可抑制嘯聲。
通過下面的附圖和后述的記載，本發明的嘯聲抑制裝置的特點和長處將會變得更加清楚。
圖1是本發明一實施方式的嘯聲抑制裝置的方框圖。
圖2是表示本發明的一實施方式的嘯聲抑制裝置的動作的流程圖。
圖3是表示本發明的一實施方式的嘯聲抑制裝置的嘯聲判定處理的流程圖。
圖4(a)是表示現有的嘯聲抑制裝置的FFT處理的處理時間的圖。
圖4(b)是表示本發明一實施方式的嘯聲抑制裝置的FFT處理的處理時間的圖。
圖5是現有的嘯聲抑制裝置的方框圖。
具體實施例方式
以下，參照圖1至圖4來說明本發明的一實施方式的嘯聲抑制裝置和嘯聲抑制方法。
首先在最開始，說明本發明一實施方式的嘯聲抑制裝置和嘯聲抑制方法的結構。
如圖1所示，本實施方式的嘯聲抑制裝置100包括輸入模擬音響信號的第一聲道的輸入端子101至第四聲道的輸入端子104；將各聲道的模擬音響信號變換成數字音響信號的AD變換器105至AD變換器108；過濾各聲道的數字音響信號所包含的嘯聲分量的陷波濾波器109；將各聲道的數字音響信號變換成模擬音響信號的DA變換器110至DA變換器113；以及輸出各聲道的模擬信號的輸出端子114至輸出端子117。再有，在圖1中，將AD變換器、陷波濾波器、以及DA變換器分別表示為AD、NF、以及DA。
而且，本實施方式的嘯聲抑制裝置100包括以512數據樣本數進行從AD變換器105至AD變換器107的輸出信號的頻率分析的第一樣本快速傅立葉變換部件118至第一樣本快速傅立葉變換部件120；檢測各聲道的峰值頻率的峰值頻率檢測部件121至峰值頻率檢測部件123；將AD變換器105至AD變換器108的輸出信號相加的加法部件124；以4096數據樣本數進行相加的數字音響信號的頻率分析的第二樣本快速傅立葉變換部件125；檢測4096快速傅立葉變換部件125的輸出信號的峰值頻率的峰值頻率檢測部件126；將峰值頻率檢測部件126的檢測結果變換成512數據樣本數的數字數據的標準化部件127；預先存儲陷波濾波器109的系數的系數存儲部件128；設定陷波濾波器109的系數的系數設定部件129；將各聲道的峰值檢測結果和由標準化部件127標準化的結果進行比較的比較部件130至比較部件132；以及對系數設定部件129至陷波濾波器109的各信號路徑進行開閉的開關部件133至開關部件136。
再有，從輸入端子101至輸出端子114的信號路徑稱為第一聲道；從輸入端子102至輸出端子115的信號路徑稱為第二聲道；從輸入端子103至輸出端子116的信號路徑稱為第三聲道；從輸入端子104至輸出端子117的信號路徑稱為第四聲道。
另外，第一樣本快速傅立葉變換部件表示為第一sFFT；第二樣本快速傅立葉變換部件表示為第二sFFT；由第k聲道的峰值檢測部件檢測的峰值頻率表示為fp(k)；第k聲道的峰值檢測部件表示為fp(k)檢測部件；由峰值頻率檢測部件126檢測的峰值頻率表示為fp；峰值頻率fp的檢測頻率表示為fp檢測部件。
另外，fp(1)檢測部件121至fp(3)檢測部件123、加法部件124、fp檢測部件126、標準化部件127、系數設定部件129、以及比較部件130至比較部件132由CPU、RAM、ROM等構成。另外，系數存儲部件128例如由半導體存儲器、磁盤等構成。
另外，輸入端子101至輸入端子104構成音響信號輸入部件，陷波濾波器109構成濾波部件。另外，第一聲道至第三聲道的第一sFFT、fp(k)檢測部件、以及比較部件130至比較部件132構成信號路徑特定部件。另外，加法部件124、第二sFFT125、fp檢測部件126、系數存儲部件128、以及系數特定部件129構成濾波系數設定部件。而且，比較部件130至比較部件132和標準化部件127構成嘯聲特性比較部件。
輸入端子101至輸入端子104例如分別連接到不同的話筒，被輸入模擬音響信號。
輸出端子114至輸出端子117例如分別連接到放大器以及揚聲器，由DA變換器110至DA變換器113變換的模擬音響信號被放大器放大，通過揚聲器擴聲。
陷波濾波器109由4聲道構成，每個聲道具有n個陷波濾波器，例如，通過設定陷波濾波器109的系數，抑制從揚聲器將擴聲的音響信號輸入到話筒而發生的嘯聲。再有，陷波濾波器109的系數指與嘯聲的頻率、振幅、銳度等對應的數值。另外，陷波濾波器109按每個聲道一個來構成也可以。
第一聲道的fp(1)檢測部件121基于第一sFFT118進行頻率分析的512數據樣本數的數字數據來檢測fp(1)，輸出到比較部件130。同樣地，第二聲道的fp(2)檢測部件122和第三聲道的fp(3)檢測部件123也分別基于第一sFFT119和第一sFFT120進行頻率分析的512數據樣本數的數字數據來檢測fp(2)和fp(3)，輸出到比較部件131和比較部件132。
第二sFFT125在將加法部件124相加的所有聲道的數字音響信號變換成4096數據樣本數的數字數據后，進行頻率分析，并輸出到fp檢測部件126。fp檢測部件126基于被頻率分析了的4096數據樣本數的數字數據來檢測fp，輸出到標準化部件127以及系數設定部件129。
標準化部件127將4096數據樣本數的數字數據標準化成512數據樣本數的數字數據，輸出到比較部件130至比較部件132。這里，標準化指例如，將4096數據樣本數的數字數據以4096和512的比值8進行除法運算，變換成512數據樣本數的數字數據，從而，可比較兩者的峰值頻率。
比較部件130至比較部件132將各聲道中檢測出的fp(k)與fp比較，將兩者一致的聲道的開關部件133至開關部件135的任何一個導通。
系數設定部件129從系數存儲部件128讀取與fp檢測部件126檢測的fp相對應的系數，經由開關部件133至開關部件136來設定陷波濾波器109的系數。再有，在開關部件133至開關部件135的任何一個都未被導通時，開關部件136通過系數設定部件129被導通。
下面，參照圖1及圖2來說明本實施方式的嘯聲抑制裝置的動作。
在圖2中，首先，通過各聲道的輸入端子101至輸入端子104來輸入音響信號(步驟S201)。接著，由各聲道的AD變換器105至AD變換器108將模擬音響信號變換成數字音響信號(步驟S202)。接著，通過連接到第一聲道的第一sFFT118至連接到第三聲道的第一sFFT120的FFT，進行各聲道數字音響信號變換成512數據樣本數的數字數據的頻率分析(步驟S203)。
然后，由連接到第一聲道的fp(1)檢測部件121至連接到第三聲道的fp(3)檢測部件123的fp(k)檢測部件來檢測fp(k)(步驟S204)。接著，由加法部件124將全部聲道的數字音響信號相加(步驟S205)。接著，由第二sFFT125進行相加了的所有聲道的數字音響信號變換成4096數據樣本數的數字數據的頻率分析(步驟S206)。然后，由fp檢測部件126判斷相加了的所有聲道的數字音響信號是否發生了嘯聲(步驟S207)。
在步驟S207，在判斷為發生了嘯聲的情況下，由fp檢測部件126檢測fp(步驟S208)，輸出到標準化部件127以及系數設定部件129。另一方面，在步驟S207，在未能判斷出發生了嘯聲的情況下，返回步驟S201。
而且，由標準化部件127將4096數據樣本數的數字數據標準化成512數據樣本數的數字數據(步驟S209)。接著，由比較部件130至比較部件132執行后述的嘯聲判定處理(步驟S210)。
然后，由系數設定部件129從系數存儲部件128中讀取與fp對應的系數，經由開關部件133至開關部件136設定陷波濾波器109的系數，由此，執行嘯聲抑制處理(步驟S211)。接著，由連接到各聲道的DA變換器110至DA變換器113將數字音響信號變換成模擬音響信號(步驟S212)，由輸出端子114至輸出端子117將模擬音響信號輸出(步驟S213)。
這里，參照圖3來說明步驟S210中的嘯聲判定處理。
在圖3中，由系數設定部件129將零代入表示聲道的數值k中(步驟S301)。接著，由系數設定部件129執行k＝k+1的運算(步驟S302)，開始第一聲道的嘯聲判斷。進而，由系數設定部件129判斷k是否為4(步驟S303)。在步驟S303，在k未判斷為4的情況下，由比較部件130比較fp(1)和fp(步驟S304)。
在步驟S304，在fp(1)和fp一致的情況下，即在判斷第一聲道中發生嘯聲的情況下，由比較部件130使向第一聲道的陷波濾波器1-1至陷波濾波器1-n供給系數的開關部件134導通(步驟S305)。
另一方面，在步驟S304，在fp(1)和fp不一致的情況下，即未能判斷第一聲道中發生嘯聲的情況下，返回步驟S302，k增加。再有，在步驟S304，fp(1)和fp是否一致的判斷不限定于完全一致，考慮預定的容許范圍來判斷。
然后，由系數設定部件129從系數存儲部件128取得與fp對應的系數(步驟S306)，經由開關部件將該系數設定在第一聲道的陷波濾波器1-1至陷波濾波器1-n(步驟S307)。
然后，由系數設定部件129判斷k是否為4(步驟S308)。在步驟S308，在未能判斷為4的情況下，返回步驟S302，k增加。另一方面，判斷k為4的情況下，結束嘯聲判定處理。
如上所述，在k在1至3的范圍時在步驟S304中判斷fp(k)與fp一致的情況下，設定各自聲道的系數，在k在1至3的范圍時在步驟S304中未能判斷fp(k)與fp一致的情況下，即視為第四聲道中發生嘯聲的情況下，從步驟S303跳到步驟S305，進行第四聲道的設定。
下面，參照圖4說明快速傅立葉變換處理中的數據處理時間。
圖4(a)表示現有嘯聲抑制裝置中的4聲道的FFT處理的處理時間。其示出，各聲道都通過4096數據樣本數進行并行處理，第一聲道的FFT處理401至第四聲道的FFT處理404的各處理時間都需要時間t1。
另一方面，圖4(b)表示本發明的嘯聲抑制裝置100中的FFT處理時間。為了高精度地設定陷波濾波器109的系數，所有聲道的FFT處理408與現有技術相同通過4096數據樣本數來進行，所以，所有聲道的FFT處理408的處理時間為t1。但是，第一聲道的FFT處理405至第三聲道的FFT處理407的FFT處理目的在于特定哪個聲道中發生嘯聲，不需要設定陷波濾波器109的系數那樣的精度。即，在所述例子中，通過512數據樣本數進行FFT處理，所以第一聲道的FFT處理405至第三聲道的FFT處理407的處理時間都可以以現有的FFT處理的處理時間t1的1/8的時間來處理。
因此，在上述數據樣本數的情況下，本發明的嘯聲抑制裝置的數據處理負荷相對于現有的FFT處理的數據處理負荷的減輕效果y，在聲道數為k時可表示成下式。
y＝(1-(512(k-1)+4096)/4096k)×100(％)因此，在聲道數k為4時，可獲得約65％的減輕效果，可實現FFT處理時的數據處理負荷以及存儲樣本數據的存儲器容量的減輕等。而且，上式示出聲道數越多則所述減輕效果y越大，即使聲道數增加，本發明的嘯聲抑制裝置也可以低成本地并可靠地進行嘯聲抑制。
再有，成為嘯聲抑制對象的聲道數不限定于上述的4聲道。另外，數據樣本數不分別限定于第一數據樣本數512個，第二數據樣本數4096。只要可取得嘯聲抑制所要求的精度fp而使第二數據樣本數比第一數據樣本數大就可以。
如上所述，根據本實施方式的嘯聲抑制裝置，由于使設定抑制嘯聲分量的陷波濾波器系數時的快速傅立葉變換處理中的數據樣本數，比在特定發生嘯聲的聲道時的快速傅立葉變換處理中的數據樣本數大，所以即使對輸入到多個聲道的音響信號同時進行嘯聲抑制的情況下也可減輕頻率分析的數據處理負荷，即使以小的存儲器容量也可抑制嘯聲。
產業上的可利用性如以上那樣，作為具有以下功能的嘯聲抑制裝置是有用的具有可減輕頻率分析的數據處理負荷的效果，判定輸入到多個聲道的音響信號中是否包含嘯聲分量，基于判定的結果來同時抑制嘯聲分量。
權利要求
1.一種嘯聲抑制裝置，其特征在于，該裝置包括音響信號輸入部件，從多個信號路徑輸入音響信號；濾波部件，過濾所述音響信號中包含的嘯聲分量；信號路徑特定部件，將所述音響信號變換成第一數據樣本數的數字數據，對發生所述嘯聲的所述信號路徑進行特定；以及濾波系數設定部件，將從多個所述信號路徑輸入的所述音響信號相加后，變換成比所述第一數據樣本數大的第二數據樣本數的數字數據，并設定所述濾波部件的濾波系數，其中，所述濾波部件基于由所述濾波系數設定部件設定的所述濾波系數來過濾由所述信號路徑特定部件特定的所述信號路徑的嘯聲分量，從而抑制所述嘯聲。
2.如權利要求1所述的嘯聲抑制裝置，其特征在于，該裝置包括嘯聲特性比較部件，將變換成所述第一數據樣本數的所述數字數據的所述嘯聲分量的特性與變換成所述第二數據樣本數的所述數字數據的所述嘯聲分量的特性進行比較，其中，所述信號路徑特定部件基于所述嘯聲特性比較部件的比較結果來特定發生所述嘯聲的所述信號路徑。
3.如權利要求2所述的嘯聲抑制裝置，其特征在于，所述嘯聲特性比較部件通過將所述第二數據樣本數的所述數字數據變換成所述第一數據樣本數的所述數字數據來比較所述嘯聲分量的特性。
4.如權利要求1至3的任何一項所述的嘯聲抑制裝置，其特征在于，使所述信號路徑特定部件的個數比所述信號路徑的個數少。
5.一種嘯聲抑制方法，其特征在于，將從多個信號路徑輸入的音響信號相加，對相加的所述音響信號進行嘯聲是否發生的判斷，在發生了所述嘯聲時，對來自所述多個信號路徑的所述音響信號分別進行所述嘯聲是否發生的判斷，對發生所述嘯聲的所述信號路徑的所述音響信號計算濾波系數，通過計算出的所述濾波系數來防止所述嘯聲。
全文摘要
本發明提供一種嘯聲抑制裝置，該裝置包括陷波濾波器(109)，過濾嘯聲分量；快速傅立葉變換部件(118至120)，以512數據樣本數進行頻率分析；峰值頻率檢測部件(121至123)，檢測各聲道的峰值頻率；加法部件(124)，將各聲道的信號相加；第二樣本快速傅立葉變換部件(125)，以4096數據樣本數進行相加了的信號的頻率分析；峰值頻率檢測部件(126)，檢測4096快速傅立葉變換部件(125)的輸出信號的峰值頻率；以及系數設定部件(129)，設定陷波濾波器(109)的系數。
文檔編號H04R3/02GK1701630SQ200480000810
公開日2005年11月23日 申請日期2004年2月27日 優先權日2003年3月5日
發明者阿部良二 申請人:松下電器產業株式會社