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JP2018137531A - Gain setting device, loudspeaker system, gain setting method and program - Google Patents

Gain setting device, loudspeaker system, gain setting method and program Download PDF

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JP2018137531A
JP2018137531A JP2017029053A JP2017029053A JP2018137531A JP 2018137531 A JP2018137531 A JP 2018137531A JP 2017029053 A JP2017029053 A JP 2017029053A JP 2017029053 A JP2017029053 A JP 2017029053A JP 2018137531 A JP2018137531 A JP 2018137531A
Authority
JP
Japan
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gain
transfer function
microphone
speakers
gain setting
Prior art date
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Pending
Application number
JP2017029053A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
高史 山川
Takashi Yamakawa
高史 山川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gain setting device, gain setting method and program, performing gain setting for transmitting audio into a room with a sound volume as uniform as possible, while preventing howling.SOLUTION: A gain setting device includes a transfer function acquisition unit, a gain calculation unit, and a gain setting unit. The transfer function acquisition unit acquires a first transfer function of a first system from a speaker position to a microphone, a second transfer function of a second system from the speaker position to multiple hearing positions, a third transfer function of a third system from multiple speakers to the multiple hearing positions, and a fourth transfer function of a fourth system from multiple speakers to the microphone. By using the first through fourth transfer functions obtained in the transfer function acquisition unit, energy above a certain level is obtained at all hearing positions, and the gain of a fifth system from the microphone to the multiple speakers is calculated so that the loop gain in a feedback system from the multiple speakers to the microphone will be less than 1, and is set in each of the five systems.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

この発明は、マイクからスピーカに至る系統のゲインを設定するゲイン設定装置、ゲイン設定方法およびプログラムに関するものである。   The present invention relates to a gain setting device, a gain setting method, and a program for setting a system gain from a microphone to a speaker.

特許文献1は、寺院の本堂内において、列席者全員に対して同一音量で話者の音が到達するように音量を調整する寺院用音響システムを開示している。特許文献1の寺院用音響システムは、話者位置の近くの天井にマイクを設置し、受聴位置の天井に複数のスピーカをマトリクス状に設置している。そして、特許文献1の寺院用音響システムは、各スピーカの音量を、マイクに近いスピーカほど小さく設定する。   Patent Document 1 discloses a temple acoustic system that adjusts the volume of a speaker so that the sound of the speaker reaches all attendees at the same volume in the main hall of the temple. In the temple acoustic system of Patent Document 1, a microphone is installed on the ceiling near the speaker position, and a plurality of speakers are installed in a matrix on the ceiling at the listening position. And the sound system for temples of patent documents 1 sets up the volume of each speaker so that the speaker near a microphone is small.

特開平9−65470号公報JP-A-9-65470

特許文献1のシステムは、ハウリングが考慮されていない。仮に、全ての受聴位置において均一な音量を設定すると、マイクに近いスピーカの系統においてハウリングが生じる可能性が高くなる。   The system of Patent Document 1 does not consider howling. If a uniform volume is set at all listening positions, howling is likely to occur in a speaker system close to the microphone.

一方で、ハウリングが生じない様に低いゲインに設定すると、十分に拡声させることができず、話者の声が聴き取りづらい受聴位置が生じる。   On the other hand, if a low gain is set so as not to generate howling, it is not possible to sufficiently squeeze out, and a listening position where it is difficult to hear the speaker's voice occurs.

これに対して、本願発明は、ハウリングが生じないように、かつ室内にできるだけ均一な音量で音声を伝達するゲイン設定を行なう、ゲイン設定装置、ゲイン設定方法およびプログラムを提供することを目的とする。   On the other hand, an object of the present invention is to provide a gain setting device, a gain setting method, and a program for performing gain setting for transmitting sound at a volume as uniform as possible in a room so that no howling occurs. .

この発明のゲイン設定装置は、伝達関数取得部と、ゲイン算出部と、ゲイン設定部と、を備えている。伝達関数取得部は、話者位置からマイクに至る第1系統の第1伝達関数、前記話者位置から複数の受聴位置に至る第2系統の第2伝達関数、複数のスピーカから前記複数の受聴位置に至る第3系統の第3伝達関数、および前記複数のスピーカから前記マイクに至る第4系統の第4伝達関数、を取得する。ゲイン算出部は、前記伝達関数取得部で得られた前記第1伝達関数乃至前記第4伝達関数を用いて、前記複数の受聴位置の全てにおいて一定以上のエネルギが得られ、かつ前記複数のスピーカから前記マイクに至る帰還系統におけるループゲインが1未満となるように、前記マイクから前記複数のスピーカに至る第5系統のゲイン設定値を算出する。ゲイン設定部は、前記ゲイン算出部が算出したゲインに基づくゲイン設定値を、前記第5系統に設定する。   The gain setting device according to the present invention includes a transfer function acquisition unit, a gain calculation unit, and a gain setting unit. The transfer function acquisition unit includes a first transfer function of a first system from a speaker position to a microphone, a second transfer function of a second system from the speaker position to a plurality of listening positions, and the plurality of listening from a plurality of speakers. A third transfer function of the third system reaching the position and a fourth transfer function of the fourth system extending from the plurality of speakers to the microphone are acquired. The gain calculation unit obtains energy of a certain level or more at all of the plurality of listening positions using the first to fourth transfer functions obtained by the transfer function acquisition unit, and the plurality of speakers. The fifth system gain setting value from the microphone to the plurality of speakers is calculated so that the loop gain in the feedback system from the microphone to the microphone is less than 1. The gain setting unit sets a gain setting value based on the gain calculated by the gain calculation unit in the fifth system.

各受聴位置における音のエネルギは、スピーカから出力される音のエネルギと、話者からの直接音のエネルギと、の加算値である。話者からの直接音のエネルギは、上記第2伝達関数:HT1,Lnで表される。スピーカから出力される音のエネルギは、上記第1伝達関数H_T1,M1と第3伝達関数HSn, Lnと前記第5系統のゲインGnとで表される。すると、複数の受聴位置の全てにおいて一定のエネルギが得られる条件は、
T1,L1(ω) 2+(HT1,M1(ω) ・HS1, L1(ω) ・G1(ω))2・・・+(HT1,M1(ω)・HSn, L1(ω) ・Gn(ω))2
=HT1,L2(ω) 2+(HT1,M1(ω) ・HS1, L2(ω)・G1(ω))2・・・+(HT1,M1(ω)・HSn, L2(ω)・Gn(ω))2
・・・
=HT1,Ln(ω)2+(HT1,M1(ω)・HS1, Ln(ω)・G1(ω))2・・・+(HT1,M1(ω)・HSn, Ln(ω)・Gn(ω))2
となる。そして、帰還系統のループゲインpが1未満となる条件は、第4伝達関数HSn,M1を用いて、
(G1 (ω) ・HS1, M1(ω))2+(G2 (ω)・ HS2, M1(ω))2・・・+(Gn (ω)・HSn, M1(ω))2 =p2<1
で表される。ループゲインpは、十分にハウリングがしない程度の値であり、例えば10 log10(p2)=−6dBとなる値である。
The sound energy at each listening position is the sum of the sound energy output from the speaker and the direct sound energy from the speaker. The energy of the direct sound from the speaker is expressed by the second transfer function: H T1, Ln . The energy of the sound output from the speaker is expressed by the first transfer function H_T1 , M1 , the third transfer function H Sn, Ln, and the gain Gn of the fifth system. Then, the condition for obtaining constant energy at all of the plurality of listening positions is as follows:
H T1, L1 (ω) 2 + (H T1, M1 (ω) ・ H S1, L1 (ω) ・ G1 (ω)) 2・ ・ ・ + (H T1, M1 (ω) ・ H Sn, L1 (ω) ・ Gn (ω)) 2
= H T1, L2 (ω) 2 + (H T1, M1 (ω) · H S1, L2 (ω) · G1 (ω)) 2 ... + (H T1, M1 (ω) · HSn, L2 (ω) · Gn (ω)) 2
...
= H T1, Ln (ω) 2 + (H T1, M1 (ω) · H S1, Ln (ω) · G1 (ω)) 2 ... + (H T1, M1 (ω) · H Sn, Ln (ω) ・ Gn (ω)) 2
It becomes. The condition for the loop gain p of the feedback system to be less than 1 is to use the fourth transfer function H Sn, M1 ,
(G1 (ω) · H S1, M1 (ω)) 2 + (G2 (ω) · H S2, M1 (ω)) 2 ··· + (Gn (ω) · H Sn, M1 (ω)) 2 = p 2 <1
It is represented by The loop gain p is a value that does not provide sufficient feedback, for example, 10 log 10 (p 2 ) = − 6 dB.

ゲイン算出部は、上記の関係式により、マイクからスピーカに至る第5系統のゲインGn(ω)を算出する。これにより、ゲイン設定装置は、ハウリングが生じないように、かつ室内にできるだけ均一な音量で音声を伝達することができる。   The gain calculation unit calculates the gain Gn (ω) of the fifth system from the microphone to the speaker by the above relational expression. As a result, the gain setting device can transmit the sound at a volume as uniform as possible in the room without howling.

本発明のゲイン設定装置は、ハウリングが生じないように、かつ室内にできるだけ均一な音量で音声を伝達することができるゲイン設定を行なうことができる。   The gain setting device of the present invention can perform gain setting that can transmit sound at a volume as uniform as possible in a room without howling.

拡声システムが設置された室内の平面図である。It is a top view of the room where a loudspeaker system was installed. 拡声システムが設置された室内の断面図である。It is sectional drawing of the room where the loudspeaker system was installed. 拡声システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a loudspeaker system. 情報処理装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of information processing apparatus. 話者からの距離とエネルギの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the distance from a speaker, and energy. 応用例3に係る信号処理装置4Aの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of 4 A of signal processing apparatuses which concern on the application example 3. FIG. 応用例5に係る拡声システム1Aが設置された室内の平面図である。It is a top view of the room | chamber interior in which the loudspeaker system 1A which concerns on the application example 5 was installed. 応用例5に係る信号処理装置4Bの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the signal processing apparatus 4B which concerns on the application example 5. FIG. 図9(A)は、応用例7に係る拡声システム1Bが設置された室内の平面図であり、図9(B)は、応用例7に係る拡声システム1Bが設置された室内の断面図である。9A is a plan view of a room where the loudspeaker system 1B according to Application Example 7 is installed, and FIG. 9B is a cross-sectional view of the room where the loudspeaker system 1B according to Application Example 7 is installed. is there.

図1は、拡声システム1が設置された室内の平面図であり、図2は、断面図(図1に示すA−A面の断面図)である。図3は、拡声システム1の構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a plan view of a room where the loudspeaker system 1 is installed, and FIG. 2 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along the plane AA shown in FIG. 1). FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the loudspeaker system 1.

拡声システム1は、マイクM1、複数のスピーカ(この例では9つのスピーカS1〜スピーカS9)、信号処理装置4、および情報処理装置5を備えている。   The loudspeaker system 1 includes a microphone M1, a plurality of speakers (in this example, nine speakers S1 to S9), a signal processing device 4, and an information processing device 5.

拡声システム1は、図2の例では、マイクM1を、室内の天井から吊り下げ、室内の下方に向けて設置している。ただし、マイクM1の設置態様は、図2の例に限るものではない。マイクM1の設置位置は、話者Tから離れた位置であればよい。例えば、拡声システム1は、マイクM1を天井に埋め込む態様としてもよい。   In the example of FIG. 2, the loudspeaker system 1 is configured such that the microphone M1 is suspended from the ceiling in the room and directed downward in the room. However, the installation mode of the microphone M1 is not limited to the example of FIG. The microphone M1 may be installed at a position away from the speaker T. For example, the loudspeaker system 1 may be configured such that the microphone M1 is embedded in the ceiling.

拡声システム1は、複数のスピーカを、天井に埋め込み、室内の下方に向けて設置している。ただし、複数のスピーカの設置態様も、図2の例に限るものではない。例えば、複数のスピーカも、マイクM1と同様に、天井から吊り下げられる態様であってもよい。   The loudspeaker system 1 has a plurality of speakers embedded in a ceiling and installed facing downward in the room. However, the installation mode of a plurality of speakers is not limited to the example of FIG. For example, the plurality of speakers may also be suspended from the ceiling in the same manner as the microphone M1.

拡声システム1は、複数のスピーカを、図1に示すように平面視してマトリクス状に設置している。拡声システム1は、スピーカS1を、マイクM1に最も近い位置に設置している。図1においては、スピーカS1から見てマイクM1の設置されている方向をY方向とし、該Y方向に直交する方向をX方向とする。拡声システム1は、スピーカS1を中央行として、スピーカS4およびスピーカS7をスピーカS1と同じ列に並んでX方向に沿って設置している。拡声システム1は、スピーカS2をスピーカS1と同様に中央行に設置し、スピーカS1よりもマイクM1に遠い位置に設置している。拡声システム1は、スピーカS5およびスピーカS8を、スピーカS2を中央行として、スピーカS2と同じ列に並んでX方向に沿って設置している。拡声システム1は、スピーカS3を、スピーカS1と同様に中央行に設置し、スピーカS2よりもさらにマイクM1から遠い位置に設置している。拡声システム1は、スピーカS6およびスピーカS9を、スピーカS3を中央行として、スピーカS3と同じ列に並んでX方向に沿って設置している。なお、スピーカの数、および平面視した設置態様も、図1および図2に示した例に限るものではない。   The loudspeaker system 1 has a plurality of speakers arranged in a matrix in plan view as shown in FIG. The loudspeaker system 1 has the speaker S1 installed at a position closest to the microphone M1. In FIG. 1, the direction in which the microphone M1 is installed when viewed from the speaker S1 is defined as the Y direction, and the direction orthogonal to the Y direction is defined as the X direction. The loudspeaker system 1 has the speakers S1 as the center row, and the speakers S4 and S7 are arranged in the same direction as the speakers S1 along the X direction. In the loudspeaker system 1, the speaker S2 is installed in the center row in the same manner as the speaker S1, and is installed at a position farther from the microphone M1 than the speaker S1. In the loudspeaker system 1, the speaker S5 and the speaker S8 are installed along the X direction in the same column as the speaker S2, with the speaker S2 as a central row. In the loudspeaker system 1, the speaker S3 is installed in the center row in the same manner as the speaker S1, and is installed at a position farther from the microphone M1 than the speaker S2. In the loudspeaker system 1, the speaker S6 and the speaker S9 are installed along the X direction in the same column as the speaker S3, with the speaker S3 as a central row. In addition, the number of speakers and the installation mode in plan view are not limited to the examples shown in FIGS.

図2の例では、話者Tは、マイクM1の直下に位置する。マイクM1は、話者Tの発話した音を収音する。   In the example of FIG. 2, the speaker T is located directly below the microphone M1. The microphone M1 picks up the sound spoken by the speaker T.

図3に示すように、信号処理装置4は、マトリクスミキサ42およびゲイン調整器43を備えている。   As shown in FIG. 3, the signal processing device 4 includes a matrix mixer 42 and a gain adjuster 43.

マイクM1は、取得した音に係る音信号をマイクアンプ40に入力する。マイクアンプ40は、入力された音信号を増幅した後に信号処理装置4におけるマトリクスミキサ42に入力する。マトリクスミキサ42は、入力された音信号を複数系統(この例では、スピーカの数と同じ9つの系統)に分配する。   The microphone M1 inputs a sound signal related to the acquired sound to the microphone amplifier 40. The microphone amplifier 40 amplifies the input sound signal and then inputs the amplified sound signal to the matrix mixer 42 in the signal processing device 4. The matrix mixer 42 distributes the input sound signal to a plurality of systems (in this example, the same nine systems as the number of speakers).

ゲイン調整器43は、各系統のゲイン調整器431〜ゲイン調整器439において、入力された音信号のゲインを調整し、スピーカアンプ451〜459に出力する。   The gain adjuster 43 adjusts the gain of the input sound signal in the gain adjusters 431 to 439 of each system and outputs the gain to the speaker amplifiers 451 to 459.

スピーカアンプ451〜スピーカアンプ459は、それぞれ入力された音信号を増幅して、スピーカS1〜スピーカS9に出力する。   The speaker amplifiers 451 to 459 amplify the input sound signals and output the amplified sound signals to the speakers S1 to S9.

この様にして、拡声システム1は、マイクM1で取得された音を拡声し、受聴者L1〜L9に届ける。   In this way, the loudspeaker system 1 loudspeaks the sound acquired by the microphone M1 and delivers it to the listeners L1 to L9.

情報処理装置5は、本発明のゲイン設定装置に対応し、例えばパーソナルコンピュータからなる。情報処理装置5は、不図示のCPUおよび記憶媒体を備えている。情報処理装置5のCPUは、記憶媒体に記憶されたプログラムを実行することで、図3に示す伝達関数取得部51、ゲイン算出部52、およびゲイン設定部53として動作する。   The information processing device 5 corresponds to the gain setting device of the present invention, and is composed of, for example, a personal computer. The information processing apparatus 5 includes a CPU and a storage medium (not shown). The CPU of the information processing device 5 operates as the transfer function acquisition unit 51, the gain calculation unit 52, and the gain setting unit 53 illustrated in FIG. 3 by executing the program stored in the storage medium.

図4は、情報処理装置5の動作を示すフローチャートである。まず、伝達関数取得部51は、室内における各伝達関数を取得する(s11)。図2に示すように、室内における伝達関数は、話者位置TからマイクM1に至る第1系統の第1伝達関数HT1,M1と、話者位置Tから複数の受聴位置Ln(この例ではn=1〜9)に至る第2系統の第2伝達関数HT1,Lnと、複数のスピーカSn(n=1〜9)から複数の受聴位置Lnに至る第3系統の第3伝達関数HSn, Lnと、複数のスピーカSnからマイクM1に至る第4系統の第4伝達関数HSn,M1と、がある。 FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the information processing apparatus 5. First, the transfer function acquisition unit 51 acquires each transfer function in the room (s11). As shown in FIG. 2, the indoor transfer function includes a first transfer function H T1, M1 of the first system from the speaker position T to the microphone M1, and a plurality of listening positions Ln (in this example, from the speaker position T). second transfer function H T1, Ln of the second system up to n = 1 to 9) and third transfer function H of the third system from the plurality of speakers Sn (n = 1 to 9) to the plurality of listening positions Ln. Sn, Ln and a fourth transfer function H Sn, M1 of the fourth system from the plurality of speakers Sn to the microphone M1.

各伝達関数は、話者位置またはスピーカから、実際にホワイトノイズ等のサンプル音を出力して、マイクまたは受聴位置において該サンプル音を取得することにより実測してもよい。ただし、伝達関数取得部51は、室内の形状、マイクの位置、スピーカの位置、受聴位置、および話者位置等の入力を受け付けて、音声の周波数特性により、各伝達関数を推定することで、各伝達関数を取得してもよい。このとき、伝達関数取得部51は、第1伝達関数HT1,M1にマイク変換効率を含め、第3伝達関数HSn, Lnおよび第4伝達関数HSn,M1にも、スピーカ変換効率を含めて、各伝達関数を推定する。 Each transfer function may be actually measured by outputting a sample sound such as white noise from a speaker position or a speaker and acquiring the sample sound at a microphone or listening position. However, the transfer function acquisition unit 51 accepts inputs such as the shape of the room, the position of the microphone, the position of the speaker, the listening position, the speaker position, and the like, and estimates each transfer function from the frequency characteristics of the voice, Each transfer function may be acquired. At this time, the transfer function acquisition unit 51 includes the microphone conversion efficiency in the first transfer function H T1, M1 and includes the speaker conversion efficiency in the third transfer function H Sn, Ln and the fourth transfer function H Sn, M1. Thus, each transfer function is estimated.

ゲイン算出部52は、伝達関数取得部51で取得された伝達関数を用いて、マイクM1から複数のスピーカSnに至る第5系統のゲインGnを算出する(s12)。   The gain calculation unit 52 calculates the gain Gn of the fifth system from the microphone M1 to the plurality of speakers Sn using the transfer function acquired by the transfer function acquisition unit 51 (s12).

第5系統のゲインGnは、図3に示したゲイン調整器43のうち各系統のゲイン調整器431〜ゲイン調整器439に設定されるべきゲイン設定値に対応する。   The gain Gn of the fifth system corresponds to the gain setting value to be set in the gain adjusters 431 to 439 of each system in the gain adjuster 43 shown in FIG.

本実施形態では、ゲイン算出部52は、全ての受聴位置において音のエネルギが一定以上となる条件で、かつハウリングが生じない程度のゲイン設定値を求める。   In the present embodiment, the gain calculation unit 52 obtains a gain setting value that does not cause howling under the condition that the sound energy is a certain level or higher at all listening positions.

まず、各受聴位置Lnにおける音のエネルギは、複数のスピーカSnから出力される音のエネルギと、話者からの直接音のエネルギと、の加算値に対応する。したがって、ゲイン算出部52は、この加算値が、全ての受聴位置Lnにおいて等しい場合として、以下の条件式を規定する。   First, the sound energy at each listening position Ln corresponds to the sum of the sound energy output from the plurality of speakers Sn and the direct sound energy from the speaker. Therefore, the gain calculation unit 52 defines the following conditional expression, assuming that this added value is equal at all listening positions Ln.

T1,L1(ω) 2+(HT1,M1(ω) ・HS1, L1(ω) ・G1(ω))2・・・+(HT1,M1(ω)・HSn, L1(ω) ・Gn(ω))2
=HT1,L2(ω) 2+(HT1,M1(ω) ・HS1, L2(ω)・G1(ω))2・・・+(HT1,M1(ω)・HSn, L2(ω)・Gn(ω))2
・・・
=HT1,Ln(ω)2+(HT1,M1(ω)・HS1, Ln(ω)・G1(ω))2・・・+(HT1,M1(ω)・HSn, Ln(ω)・Gn(ω))2
また、ハウリングが生じない条件は、複数のスピーカSnからマイクM1に至る帰還系統のループゲインpが1未満となる場合である。したがって、ゲイン算出部52は、第4伝達関数HSn,M1を用いて、
(G1 (ω) ・HS1, M1(ω))2+(G2 (ω)・ HS2, M1(ω))2・・・+(Gn (ω)・HSn, M1(ω))2 =p2<1
で表される。ループゲインpは、十分にハウリングがしない程度の値であり、例えば10 log10(p2)=−6dBとなる値である。
H T1, L1 (ω) 2 + (H T1, M1 (ω) ・ H S1, L1 (ω) ・ G1 (ω)) 2・ ・ ・ + (H T1, M1 (ω) ・ H Sn, L1 (ω) ・ Gn (ω)) 2
= H T1, L2 (ω) 2 + (H T1, M1 (ω) · H S1, L2 (ω) · G1 (ω)) 2 ... + (H T1, M1 (ω) · HSn, L2 (ω) · Gn (ω)) 2
...
= H T1, Ln (ω) 2 + (H T1, M1 (ω) · H S1, Ln (ω) · G1 (ω)) 2 ... + (H T1, M1 (ω) · H Sn, Ln (ω) ・ Gn (ω)) 2
Further, the condition that howling does not occur is when the loop gain p of the feedback system from the plurality of speakers Sn to the microphone M1 is less than 1. Therefore, the gain calculation unit 52 uses the fourth transfer function H Sn, M1 ,
(G1 (ω) · H S1, M1 (ω)) 2 + (G2 (ω) · H S2, M1 (ω)) 2 ··· + (Gn (ω) · H Sn, M1 (ω)) 2 = p 2 <1
It is represented by The loop gain p is a value that does not provide sufficient feedback, for example, 10 log 10 (p 2 ) = − 6 dB.

Gj(ω)2=xj、HSj, M1(ω)2=aj、HT1,Lj(ω)2=bj、HT1,M1(ω)2・HS1, Lj(ω)2=cj(j=1〜n)とすれば、上記の関係式は、以下の行列式1で表すことができる。 Gj (ω) 2 = xj, H S j , M1 (ω) 2 = aj, H T1, L j (ω) 2 = bj, H T1, M1 (ω) 2 · H S1, L j (ω) 2 = Cj (j = 1 to n), the above relational expression can be expressed by the following determinant 1.

Figure 2018137531
ゲイン算出部52は、当該行列式をxjについて解くことにより、ゲインGn(ω)を算出する。
Figure 2018137531
The gain calculation unit 52 calculates the gain Gn (ω) by solving the determinant for xj.

そして、ゲイン設定部53は、ゲイン算出部52が算出したゲインGn(ω)に基づくゲイン設定値を、ゲイン調整器431〜ゲイン調整器439に設定する(s13)。   Then, the gain setting unit 53 sets a gain setting value based on the gain Gn (ω) calculated by the gain calculation unit 52 in the gain adjusters 431 to 439 (s13).

ここで、ゲイン算出部52で算出されたゲインGn(ω)は、周波数特性を有する。信号処理装置4が、イコライザを備えている場合には、ゲイン設定部53は、ゲインGn(ω)をゲイン設定値G0とイコライザ設定値(周波数特性)Leq0(ω)とに分けて、ゲイン設定値G0をゲイン調整器431〜ゲイン調整器439に設定し、イコライザにイコライザ設定値(周波数特性)Leq0(ω)を設定する。   Here, the gain Gn (ω) calculated by the gain calculation unit 52 has frequency characteristics. When the signal processing device 4 includes an equalizer, the gain setting unit 53 divides the gain Gn (ω) into the gain setting value G0 and the equalizer setting value (frequency characteristic) Leq0 (ω) to set the gain. The value G0 is set in the gain adjuster 431 to the gain adjuster 439, and the equalizer set value (frequency characteristic) Leq0 (ω) is set in the equalizer.

また、各伝達関数について、周波数ごとの値ではなく、例えば、A特性補正および音声の周波数特性に合わせた周波数補正を施したオーバーオール値を用いることで、オーバーオール値のゲインGnを求めることができる。この場合、周波数ごとに最適化されたゲインGn(ω)を求めることはできないため、予め、ハウリングしやすい周波数のゲインを下げるイコライジング等の処理をほどこしておくことが好ましい。   Further, for each transfer function, the overall value gain Gn can be obtained by using, for example, an overall value obtained by performing A characteristic correction and frequency correction in accordance with audio frequency characteristics, instead of a value for each frequency. In this case, since the gain Gn (ω) optimized for each frequency cannot be obtained, it is preferable to perform in advance a process such as equalizing to reduce the gain of the frequency that is easy to howling.

これにより、ゲイン設定装置である情報処理装置5は、ハウリングが生じないように、かつ室内にできるだけ均一な音量で音声を伝達することができるゲイン設定を行なうことができる。   Thereby, the information processing apparatus 5 which is a gain setting apparatus can perform the gain setting which can transmit an audio | voice with the sound volume as uniform as possible indoors so that howling may not arise.

(応用例1)
マイクM1に近い位置の受聴位置Lnでは、話者からの直接音のエネルギが大きくなる。したがって、上述の計算式は、受聴位置において話者からの直接音のエネルギを低減させるように、ゲインGn(ω)が負の値となる場合がある。しかし、受聴位置における音のエネルギをスピーカSnにより吸収することは困難である。そこで、応用例に係るゲイン算出部52は、ゲインGn(ω)が負の値となった場合に、当該負の値を0にオフセットして、再度ゲインGn(ω)を算出する。これにより、図5に示すように、ゲインGn(ω)が負の値となる場合には、マイクM1に近い位置におけるスピーカからのエネルギは0となり、話者からの直接音が支配的となる。一方で、話者から遠く、話者の直接音のエネルギが小さくなる位置では、スピーカからの音が支配的となり、受聴位置に関わらず、音のエネルギは均一となる。これにより、話者に近い受聴位置では一定よりも大きい音のエネルギ(話者からの直接音のエネルギ)が得られ、話者から遠い受聴位置では、一定のエネルギが得られる。すなわち、複数の受聴位置の全てにおいて音のエネルギが一定以上となる。
(Application 1)
At the listening position Ln near the microphone M1, the energy of the direct sound from the speaker increases. Therefore, in the above calculation formula, the gain Gn (ω) may be a negative value so as to reduce the energy of the direct sound from the speaker at the listening position. However, it is difficult for the speaker Sn to absorb sound energy at the listening position. Therefore, when the gain Gn (ω) becomes a negative value, the gain calculation unit 52 according to the application example offsets the negative value to 0 and calculates the gain Gn (ω) again. Thus, as shown in FIG. 5, when the gain Gn (ω) is a negative value, the energy from the speaker at a position close to the microphone M1 becomes 0, and the direct sound from the speaker becomes dominant. . On the other hand, at a position far from the speaker and where the energy of the speaker's direct sound is small, the sound from the speaker is dominant, and the sound energy is uniform regardless of the listening position. Thereby, a sound energy larger than a certain value (energy of a direct sound from the speaker) is obtained at a listening position close to the speaker, and a certain energy is obtained at a listening position far from the speaker. That is, the energy of sound is a certain level or more at all of the plurality of listening positions.

(応用例2)
マイクM1に近い位置のスピーカは、ハウリングに影響しやすい。したがって、応用例2に係るゲイン算出部52は、マイクM1に近い位置のスピーカについて、ゲインを小さくすることを想定して、上述の加算値に所定の係数wlを乗算する。
(Application example 2)
A speaker near the microphone M1 is likely to affect howling. Therefore, the gain calculation unit 52 according to the application example 2 multiplies the above-described added value by a predetermined coefficient wl on the assumption that the gain of the speaker located near the microphone M1 is reduced.

[HT1,L1(ω) 2+(HT1,M1(ω) ・HS1, L1(ω) ・G1(ω))2・・・+(HT1,M1(ω)・HSn, L1(ω) ・Gn(ω))2]w1
=[HT1,L2(ω) 2+(HT1,M1(ω) ・HS1, L2(ω)・G1(ω))2・・・+(HT1,M1(ω)・HSn, L2(ω)・Gn(ω))2]w2
・・・
=[HT1,Ln(ω)2+(HT1,M1(ω)・HS1, Ln(ω)・G1(ω))2・・・+(HT1,M1(ω)・HSn, Ln(ω)・Gn(ω))2]wn
Gj(ω)2=xj、HSj, M1(ω)2=aj、HT1,Lj(ω)2=bj、HT1,M1(ω)2・HS1, Lj(ω)2=cj(j=1〜n)とすれば、上記の関係式は、以下の行列式2で表すことができる。
[H T1, L1 (ω) 2 + (H T1, M1 (ω) ・ H S1, L1 (ω) ・ G1 (ω)) 2・ ・ ・ + (H T1, M1 (ω) ・ H Sn, L1 (ω) ・ Gn (ω)) 2 ] w1
= [H T1, L2 (ω) 2 + (H T1, M1 (ω) · H S1, L2 (ω) · G1 (ω)) 2 ... + (H T1, M1 (ω) · HSn, L2 (ω) · Gn (ω)) 2 ] w2
...
= [H T1, Ln (ω) 2 + (H T1, M1 (ω) • H S1, Ln (ω) • G1 (ω)) 2 ... + (H T1, M1 (ω) • H Sn, Ln (ω) ・ Gn (ω)) 2 ] wn
Gj (ω) 2 = xj, H S j , M1 (ω) 2 = aj, H T1, L j (ω) 2 = bj, H T1, M1 (ω) 2 · H S1, L j (ω) 2 = Cj (j = 1 to n), the above relational expression can be expressed by the following determinant 2.

Figure 2018137531
係数Wnを大きくすると、対応するスピーカにおけるゲインGn(ω)の算出結果は、小さくなる。したがって、ゲイン算出部52は、話者に近い受聴位置(例えば受聴位置L1)における係数(例えばW1)は大きい値を設定し、話者に遠い受聴位置(例えば受聴位置L9)における係数(例えばW9)は小さい値を設定して、ゲインGn(ω)を算出する。
Figure 2018137531
When the coefficient Wn is increased, the calculation result of the gain Gn (ω) in the corresponding speaker is decreased. Therefore, the gain calculation unit 52 sets a coefficient (for example, W1) at a listening position (for example, listening position L1) close to the speaker to a large value, and a coefficient (for example, W9) at the listening position (for example, listening position L9) far from the speaker. ) Sets a small value and calculates the gain Gn (ω).

(応用例3)
図6は、応用例3に係る信号処理装置4Aの構成を示すブロック図である。信号処理装置4Aは、信号処理装置4に対して、さらにイコライザ(EQ)41およびEQ44を備えている。その他の構成は、信号処理装置4と同様である。
(Application 3)
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a signal processing device 4A according to Application Example 3. The signal processing device 4 </ b> A further includes an equalizer (EQ) 41 and an EQ 44 with respect to the signal processing device 4. Other configurations are the same as those of the signal processing device 4.

EQ41は、入力側の周波数特性を調整する。EQ44は、出力側の系統毎に設けられたEQ441〜EQ449において、周波数特性を備えている。   The EQ 41 adjusts the frequency characteristic on the input side. The EQ 44 has frequency characteristics in EQ 441 to EQ 449 provided for each system on the output side.

EQ41およびEQ44は、例えば、特定の周波数のゲインを低減するノッチフィルタである。EQ41およびEQ44は、例えば予めユーザにより周波数およびゲイン(ノッチの深さ)が設定されている。あるいは、EQ41およびEQ44は、ハウリングを検出した場合に、検出したハウリングの周波数に対して、所定の深さのノッチを自動設定する。   EQ41 and EQ44 are, for example, notch filters that reduce the gain of a specific frequency. For EQ41 and EQ44, for example, the frequency and gain (notch depth) are set in advance by the user. Alternatively, when detecting howling, EQ41 and EQ44 automatically set a notch having a predetermined depth with respect to the detected howling frequency.

これらEQ41およびEQ44は、上記第5系統における信号処理である。したがって、応用例3に係る伝達関数取得部51は、ゲインGn(ω)を除く、第5系統の第5伝達関数として、EQ41およびEQ44の伝達関数(すなわち、ノッチフィルタの設定)を取得する。EQ41の伝達関数をHEQM1(ω)、EQ44の伝達関数をHEQSn(ω)とすると、ゲイン算出部52は、音のエネルギの加算値が均一となる以下の条件式により、ゲインGn(ω)を求める。 These EQ41 and EQ44 are signal processing in the fifth system. Therefore, the transfer function acquisition unit 51 according to the application example 3 acquires the transfer functions of EQ 41 and EQ 44 (that is, setting of the notch filter) as the fifth transfer function of the fifth system excluding the gain Gn (ω). Assuming that the transfer function of EQ41 is H EQM1 (ω) and the transfer function of EQ44 is H EQSn (ω), the gain calculation unit 52 obtains the gain Gn (ω by the following conditional expression that makes the added value of sound energy uniform. )

T1,L1(ω)2+HT1,M1(ω)2・HEQM1(ω)2・[(HEQS1(ω)・HS1, L1(ω)・G1(ω)・・・+HEQSn(ω)・HT1,M1(ω)・HSn, L1(ω)・Gn(ω))2
=HT1,L2(ω)2+HT1,M1(ω)2・HEQM1(ω)2・[(HEQS1(ω)・HS1, L2(ω)・G1(ω)・・・+HEQSn(ω)・HT1,M1(ω)・HSn, L2(ω)・Gn(ω))2
・・・
=HT1,Ln(ω)2+HT1,M1(ω)2・HEQM1(ω)2・[(HEQS1(ω)・HS1, Ln(ω)・G1(ω)・・・+HEQSn(ω)・HT1,M1(ω)・HSn, Ln(ω)・Gn(ω))2
これにより、ゲイン設定装置は、ノッチフィルタ等の信号処理の影響も含めて、ゲイン設定を行なうことができる。
H T1, L1 (ω) 2 + H T1, M1 (ω) 2・ H EQM1 (ω) 2・ [(H EQS1 (ω) ・ H S1, L1 (ω) ・ G1 (ω) ・ ・ ・ + H EQSn ( ω) ・ H T1, M1 (ω) ・ H Sn, L1 (ω) ・ Gn (ω)) 2 ]
= H T1, L2 (ω) 2 + H T1, M1 (ω) 2・ H EQM1 (ω) 2・ [(H EQS1 (ω) ・ H S1, L2 (ω) ・ G1 (ω) ・ ・ ・ + H EQSn (ω) ・ H T1, M1 (ω) ・ H Sn, L2 (ω) ・ Gn (ω)) 2 ]
...
= H T1, Ln (ω) 2 + H T1, M1 (ω) 2・ H EQM1 (ω) 2・ [(H EQS1 (ω) ・ H S1, Ln (ω) ・ G1 (ω) ・ ・ ・ + H EQSn (ω) ・ H T1, M1 (ω) ・ H Sn, Ln (ω) ・ Gn (ω)) 2 ]
Thereby, the gain setting apparatus can perform gain setting including the influence of signal processing such as a notch filter.

(応用例4)
上述の例では、受聴位置の数と、スピーカの数が一致すると仮定して、条件式を設定している。しかし、実際には、受聴位置の数と、スピーカの数と、が異なる場合がある。そこで、応用例4に係るゲイン算出部52は、受聴位置の数が多い場合には、該受聴位置の数をスピーカの数と同一であると見なして(受聴位置の数を減らす、または増やして)、ゲインを算出する。
(Application 4)
In the above example, the conditional expression is set on the assumption that the number of listening positions and the number of speakers match. However, in practice, the number of listening positions may be different from the number of speakers. Therefore, when the number of listening positions is large, the gain calculation unit 52 according to Application Example 4 considers that the number of listening positions is the same as the number of speakers (reducing or increasing the number of listening positions). ) Calculate the gain.

ただし、受聴位置の数を減らした場合には、算出されるゲインの精度が低下する。しかし、受聴位置の数がスピーカの数よりも多い場合、未知数(ゲイン)の数より方程式の数が多くなるため、ゲインは、一意に決まらない。そのため、ゲイン算出部52は、受聴位置を変更して複数回、ゲインを算出し、算出された複数のゲインから、最も適切な各系統のゲインを推定する。例えば、ゲイン設定装置は、受聴位置のエネルギの均一性が最小になる(すなわち、ハウリングしない条件を満たし、かつ条件式の各辺の差が最小)、といった条件で、最小自乗法等の最適化手法により未知数であるゲインを求める。   However, when the number of listening positions is reduced, the accuracy of the calculated gain decreases. However, when the number of listening positions is larger than the number of speakers, the number of equations is larger than the number of unknowns (gains), so the gain is not uniquely determined. Therefore, the gain calculating unit 52 calculates the gain a plurality of times by changing the listening position, and estimates the most appropriate gain of each system from the calculated plurality of gains. For example, the gain setting device optimizes the least squares method under the condition that the uniformity of energy at the listening position is minimized (that is, the condition that the howling is not satisfied and the difference between each side of the conditional expression is minimized). The gain which is an unknown is obtained by the method.

これにより、ゲイン設定装置は、受聴位置の数と、スピーカの数と、が異なる場合であっても、適切なゲイン設定値を設定することができる。   Accordingly, the gain setting device can set an appropriate gain setting value even when the number of listening positions is different from the number of speakers.

(応用例5)
図7は、応用例5に係る拡声システム1Aが設置された室内の平面図である。図8は、応用例5に係る信号処理装置4Bの構成を示すブロック図である。応用例5に係る拡声システム1Aは、複数のマイク(マイクM1、マイクM2、およびマイクM3)を備えている。
(Application example 5)
FIG. 7 is a plan view of a room in which the loudspeaker system 1A according to the application example 5 is installed. FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a signal processing device 4B according to Application Example 5. The loudspeaker system 1A according to the application example 5 includes a plurality of microphones (a microphone M1, a microphone M2, and a microphone M3).

応用例5では、話者Tは、マイクM1、マイクM2またはマイクM3の下に位置する。話者Tは、移動しながら会話を行なうため、各マイクとの距離が変化する。   In the application example 5, the speaker T is located under the microphone M1, the microphone M2, or the microphone M3. Since the speaker T has a conversation while moving, the distance to each microphone changes.

マイクM1、マイクM2、およびマイクM3は、話者Tの発話した音を収音する。マイクアンプ491、マイクアンプ492、およびマイクアンプ493は、マイクM1、マイクM2、およびマイクM3でそれぞれ取得された音に係る音信号を増幅し、信号処理装置4Bに入力する。   The microphone M1, the microphone M2, and the microphone M3 pick up sounds uttered by the speaker T. The microphone amplifier 491, the microphone amplifier 492, and the microphone amplifier 493 amplify sound signals related to sounds acquired by the microphone M1, the microphone M2, and the microphone M3, respectively, and input the amplified signal to the signal processing device 4B.

信号処理装置4Bは、信号処理装置4に対して、さらにオートミキサ420を備えている。オートミキサ420は、マイクM1、マイクM2、およびマイクM3から入力される音信号をミキシングして後段のマトリクスミキサ42に出力する。オートミキサ420は、マイクM1、マイクM2、およびマイクM3から入力される音信号のレベルに応じて各マイクのゲインを自動調整する。   The signal processing device 4B further includes an automixer 420 with respect to the signal processing device 4. The automixer 420 mixes the sound signals input from the microphone M1, the microphone M2, and the microphone M3 and outputs the mixed sound signals to the matrix mixer 42 at the subsequent stage. The automixer 420 automatically adjusts the gain of each microphone according to the level of the sound signal input from the microphone M1, the microphone M2, and the microphone M3.

例えば、オートミキサ420は、マイクM1、マイクM2、およびマイクM3から入力される音信号のうち、最も高レベルであるいずれかのマイクを選択して、選択したマイクの音信号を後段に出力する。あるいは、オートミキサ420は、レベルが高い系統のゲインを高く設定し、レベルが低い系統のゲインを低く設定する。   For example, the automixer 420 selects one of the microphones having the highest level from the sound signals input from the microphone M1, the microphone M2, and the microphone M3, and outputs the sound signal of the selected microphone to the subsequent stage. . Alternatively, the automixer 420 sets the gain of a system with a high level high, and sets the gain of a system with a low level low.

応用例5に係るゲイン算出部52は、オートミキサ420の設定の変化を考慮して、ゲインを算出する。具体的には、以下の様にしてゲインを算出する。   The gain calculation unit 52 according to the application example 5 calculates the gain in consideration of the change in the setting of the automixer 420. Specifically, the gain is calculated as follows.

(1)複数のマイクのそれぞれについて、ゲインを算出する。
この場合、いずれか1つのマイクがオンになっている場合を想定して、それぞれのマイクについてゲインを算出する。ゲイン算出部52は、マイクM1、マイクM2およびマイクM3から、各スピーカに至る経路について、それぞれゲインを算出する。
(1) A gain is calculated for each of the plurality of microphones.
In this case, assuming that one of the microphones is turned on, the gain is calculated for each microphone. The gain calculation unit 52 calculates the gain for each route from the microphone M1, the microphone M2, and the microphone M3 to each speaker.

ハウリングしない条件は、マイクの数がm個である場合、以下の様になる。
マイクM1:(G1 ,1(ω) ・HS1, M1(ω))2+(G1,2 (ω)・ HS2, M1(ω))2・・・+(G1,n (ω)・HSn, M1(ω))2=p<1
マイクM2:(G2 ,1(ω) ・HS1, M2(ω))2+(G2,2 (ω)・ HS2, M2(ω))2・・・+(G2,n (ω)・HSn, M2(ω))2=p<1
マイクMm:(Gm ,1(ω) ・HS1, Mm(ω))2+(Gm,2 (ω)・ HS2, Mm(ω))2・・・+(Gm,n (ω)・HSn, Mm(ω))2=p<1
また、全ての受聴位置において音のエネルギの加算値が均一である条件は、以下の様になる。
マイクM1:HT1,L1(ω)2+(HT1,M1(ω)・HS1, L1(ω)・G1,1(ω))2・・・+(HT1,M1(ω)・HSn, L1(ω)・G1,n(ω))2
=HT1,L2(ω)2+(HT1,M1(ω)・HS1, L2(ω)・G1,1(ω))2・・・+(HT1,M1(ω)・HSn, L2(ω)・G1,n(ω))2
・・・
=HT1,Ln(ω)2+(HT1,M1(ω)・HS1, Ln(ω)・G1,1(ω))2・・・+(HT1,M1(ω)・HSn, Ln(ω)・G1,n(ω))2
マイクM2:HT1,L1(ω)2+(HT1,M2(ω)・HS1, L1(ω)・G2,1(ω))2・・・+(HT1,M2(ω)・HSn, L1(ω)・G2,n(ω))2
=HT1,L2(ω)2+(HT1,M2(ω)・HS1, L2(ω)・G2,1(ω))2・・・+(HT1,M2(ω)・HSn, L2(ω)・G2,n(ω))2
・・・
=HT1,Ln(ω)2+(HT1,M2(ω)・HS1, Ln(ω)・G2,1(ω))2・・・+(HT1,M2(ω)・HSn, Ln(ω)・G2,n(ω))2
マイクMm:HT1,L1(ω)2+(HT1,Mm(ω)・HS1, L1(ω)・Gm,1(ω))2・・・+(HT1,Mm(ω)・HSn, L1(ω)・Gm,n(ω))2
=HT1,L2(ω)2+(HT1,Mm(ω)・HS1, L2(ω)・Gm,1(ω))2・・・+(HT1,Mm(ω)・HSn, L2(ω)・Gm,n(ω))2
・・・
=HT1,Ln(ω)2+(HT1,Mm(ω)・HS1, Ln(ω)・Gm,1(ω))2・・・+(HT1,Mm(ω)・HSn, Ln(ω)・Gm,n(ω))2
ゲイン算出部52は、以上の条件式からゲインGm,n(ω)を算出する。
The condition for howling is as follows when the number of microphones is m.
Microphone M1: (G1, 1 (ω) • H S1, M1 (ω)) 2 + (G1, 2 (ω) • H S2, M1 (ω)) 2 ... + (G1, n (ω) • H Sn, M1 (ω)) 2 = p <1
Microphone M2: (G2, 1 (ω) • H S1, M2 (ω)) 2 + (G2, 2 (ω) • H S2, M2 (ω)) 2 ... + (G2, n (ω) • H Sn, M2 (ω)) 2 = p <1
Microphone Mm: (Gm, 1 (ω), H S1, Mm (ω)) 2 + (Gm, 2 (ω), H S2, Mm (ω)) 2 ... + (Gm, n (ω) H Sn, Mm (ω)) 2 = p <1
Further, the condition that the added value of the sound energy is uniform at all listening positions is as follows.
Microphone M1: H T1, L1 (ω) 2 + (H T1, M1 (ω) • H S1, L1 (ω) • G1 , 1 (ω)) 2 … + (H T1, M1 (ω) • H Sn, L1 (ω) ・ G1, n (ω)) 2
= H T1, L2 (ω) 2 + (H T1, M1 (ω) ・ H S1, L2 (ω) ・ G1,1 (ω)) 2・ ・ ・ + (H T1, M1 (ω) ・ H Sn , L2 (ω) ・ G1, n (ω)) 2
...
= H T1, Ln (ω) 2 + (H T1, M1 (ω) · H S1, Ln (ω) · G1,1 (ω)) 2 ... + (H T1, M1 (ω) · H Sn , Ln (ω) ・ G1, n (ω)) 2
Microphone M2: H T1, L1 (ω) 2 + (H T1, M2 (ω), H S1, L1 (ω), G2,1 (ω)) 2 ... + (H T1, M2 (ω), H Sn, L1 (ω) ・ G2, n (ω)) 2
= H T1, L2 (ω) 2 + (H T1, M2 (ω) ・ H S1, L2 (ω) ・ G2,1 (ω)) 2・ ・ ・ + (H T1, M2 (ω) ・ H Sn , L2 (ω) ・ G2, n (ω)) 2
...
= H T1, Ln (ω) 2 + (H T1, M2 (ω) · H S1, Ln (ω) · G2,1 (ω)) 2 ... + (H T1, M2 (ω) · H Sn , Ln (ω) ・ G2, n (ω)) 2
Microphone Mm: H T1, L1 (ω) 2 + (H T1, Mm (ω), H S1, L1 (ω), G m , 1 (ω)) 2 ... + (H T1, Mm (ω)・ H Sn, L1 (ω) ・ G m , n (ω)) 2
= H T1, L2 (ω) 2 + (H T1, Mm (ω) · H S1, L2 (ω) · G m , 1 (ω)) 2 ... + (H T1, Mm (ω) · H Sn, L2 (ω) ・ G m , n (ω)) 2
...
= H T1, Ln (ω) 2 + (H T1, Mm (ω) · H S1, Ln (ω) · G m , 1 (ω)) 2 ... + (H T1, Mm (ω) · H Sn, Ln (ω) ・ G m , n (ω)) 2
The gain calculation unit 52 calculates the gain Gm, n (ω) from the above conditional expression.

この場合、オートミキサ420は、マイクM1、マイクM2、およびマイクM3から入力される音信号のうち、いずれかのマイクを選択して、選択したマイクの音信号を後段に出力する。   In this case, automixer 420 selects one of the sound signals input from microphone M1, microphone M2, and microphone M3, and outputs the sound signal of the selected microphone to the subsequent stage.

以上の様にして各マイクに対してそれぞれゲインを求めた場合には、マイクm個、スピーカn個に対する各系統のゲインGm,n(ω)の値が一意に決まっている。したがって、各系統のゲインを個別に設定可能である場合には、オートミキサ420の選択したマイクに関わらず、ゲインを変更する必要はない。ただし、ゲイン設定部53が、マイク×スピーカの全ての系統のゲインを設定するのではなく、簡易的に、各スピーカに対するゲインを設定するだけである場合には、選択されたマイクに対して算出された各スピーカのゲインGnをゲイン調整器43に設定する。   When gain is obtained for each microphone as described above, the value of the gain Gm, n (ω) of each system for m microphones and n speakers is uniquely determined. Therefore, when the gain of each system can be set individually, it is not necessary to change the gain regardless of the microphone selected by the automixer 420. However, when the gain setting unit 53 does not set the gain of all the microphones × speakers but simply sets the gain for each speaker, the calculation is performed for the selected microphone. The gain Gn of each speaker thus set is set in the gain adjuster 43.

(2)全ての系統について一括してゲインを算出する。
この場合、オートミキサ420が、入力信号のレベルによってゲインが変わる(全ての入力信号をミキシングする場合も含む)ことを想定し、オートミキサ420のゲインを含めて一括して方程式を解く。すなわち、ゲイン算出部52は、全てのマイクから全てのスピーカに至る経路のゲインを一括して算出する。
(2) Calculate gains for all systems at once.
In this case, it is assumed that the gain of the automixer 420 changes according to the level of the input signal (including the case where all the input signals are mixed), and the equation is solved collectively including the gain of the automixer 420. That is, the gain calculation unit 52 collectively calculates the gains of paths from all microphones to all speakers.

例えば、受聴位置L1においては、音のエネルギの加算値は以下の様になる。オートミキサ420を用いる場合、HT1,M1(ω)等の各マイクへの伝達関数は、受聴位置ごとのオートミキサ420のゲインも含む。
T1,L1(ω)2+(HT1,M1(ω)・HS1, L1(ω)・G1,1(ω))2・・・+(HT1,M1(ω)・HSn, L1(ω)・G1,n(ω))2
+HT1,L1(ω)2+(HT1,M2(ω)・HS1, L1(ω)・G2,1(ω))2・・・+(HT1,M2(ω)・HSn, L1(ω)・G2,n(ω))2
+HT1,L1(ω)2+(HT1,Mm(ω)・HS1, L1(ω)・Gm,1(ω))2・・・+(HT1,Mm(ω)・HSn, L1(ω)・Gm,n(ω))2
同様にして、全ての受聴位置におけるエネルギの加算値を求め、これらエネルギの加算値が均一である場合の条件式を設定すると、全てのマイクから全てのスピーカに至る経路のゲインを一括して算出することができる。
For example, at the listening position L1, the added value of sound energy is as follows. When the automixer 420 is used, the transfer function to each microphone such as H T1, M1 (ω) includes the gain of the automixer 420 for each listening position.
H T1, L1 (ω) 2 + (H T1, M1 (ω) · H S1, L1 (ω) · G1,1 (ω)) 2 ... + (H T1, M1 (ω) · H Sn, L1 (ω) ・ G1, n (ω)) 2
+ H T1, L1 (ω) 2 + (H T1, M2 (ω), H S1, L1 (ω), G2,1 (ω)) 2 ... + (H T1, M2 (ω), H Sn, L1 (ω) ・ G2, n (ω)) 2
+ H T1, L1 (ω) 2 + (H T1, Mm (ω) · H S1, L1 (ω) · G m , 1 (ω)) 2 ... + (H T1, Mm (ω) · H Sn , L1 (ω) · G m , n (ω)) 2
Similarly, if the sum of energy at all listening positions is found and a conditional expression is set when the sum of these energy is uniform, the gain of the path from all microphones to all speakers is calculated in a lump. can do.

ただし、話者位置が変わると、オートミキサ420のゲインも変わるため、算出されるゲインの値も変わる。したがって、ゲイン設定部53は、最もハウリングの危険性の低いもの(例えばゲインが最も低いもの)を選択し、ゲイン調整器43に設定する。あるいは、ゲイン算出部52は、複数の話者位置を設定し、それぞれの話者位置についてゲインを求める。ゲイン設定部53は、話者位置とオートミキサ420の設定を対応付け、オートミキサ420の設定に応じて、いずれかのゲインを選択する。   However, when the speaker position changes, the gain of the automixer 420 also changes, so the calculated gain value also changes. Therefore, the gain setting unit 53 selects the one with the lowest risk of howling (for example, the one with the lowest gain) and sets it in the gain adjuster 43. Alternatively, the gain calculation unit 52 sets a plurality of speaker positions and obtains a gain for each speaker position. The gain setting unit 53 associates the speaker position with the setting of the automixer 420 and selects one of the gains according to the setting of the automixer 420.

(3)複数のマイクを1つのマイクに統合してゲインを算出する。
この場合、ゲイン算出部52は、マイクが1つである場合の、上述の条件式(行列式1)と同じ条件式でゲインを算出する。ただし、話者位置が変化した場合には、オートミキサ420の設定が変化するため、ゲイン算出部52は、複数の話者位置を設定し、それぞれの話者位置について、ゲインを求める。
(3) The gain is calculated by integrating a plurality of microphones into one microphone.
In this case, the gain calculation unit 52 calculates the gain using the same conditional expression as the above-described conditional expression (determinant 1) when there is one microphone. However, since the setting of the automixer 420 changes when the speaker position changes, the gain calculation unit 52 sets a plurality of speaker positions and obtains a gain for each speaker position.

ゲイン設定部53は、算出されたゲインのうち、最もハウリングが生じ難いもの(例えばゲインが最も低いもの)を選択し、ゲイン調整器43に設定する。あるいは、ゲイン設定部53は、話者位置とオートミキサ420の設定を対応付け、オートミキサ420の設定に応じて、いずれかのゲインを選択する。   The gain setting unit 53 selects a gain that hardly causes howling (for example, a gain having the lowest gain) from among the calculated gains, and sets the selected gain in the gain adjuster 43. Alternatively, the gain setting unit 53 associates the speaker position with the setting of the automixer 420 and selects one of the gains according to the setting of the automixer 420.

(応用例6)
同じ列のスピーカ(例えば、受聴位置L3、受聴位置L6、および受聴位置L9)は、話者位置からの距離が大きく変わらないため、同じ列のスピーカには同じゲインを設定してもよい。この場合、ゲイン算出部52は、同じ列内のスピーカは1つであると仮定して(例えば中央行のスピーカ1つであると仮定して)ゲインを計算してもよい。
(Application example 6)
Speakers in the same row (for example, listening position L3, listening position L6, and listening position L9) do not change greatly from the speaker position, and therefore the same gain may be set for the speakers in the same row. In this case, the gain calculation unit 52 may calculate the gain assuming that there is one speaker in the same column (for example, assuming that there is one speaker in the center row).

全てのスピーカについてそれぞれゲインを算出する場合には、ゲイン算出部52は、いずれか1つの算出結果を設定する。例えば、同じ列内のスピーカのうち最もゲインが低いものを選択して、ゲイン調整器43に設定する。   When calculating gains for all the speakers, the gain calculation unit 52 sets any one calculation result. For example, the speaker having the lowest gain among the speakers in the same column is selected and set in the gain adjuster 43.

(応用例7)
図9(A)は、応用例7に係る拡声システム1Bが設置された室内の平面図であり、図9(B)は、応用例7に係る拡声システム1Bが設置された室内の断面図である。
(Application example 7)
9A is a plan view of a room where the loudspeaker system 1B according to Application Example 7 is installed, and FIG. 9B is a cross-sectional view of the room where the loudspeaker system 1B according to Application Example 7 is installed. is there.

応用例7の拡声システム1Bは、話者毎にマイクおよびスピーカを備えている。その他の点は、図7および図8に示した例と同様である。   The loudspeaker system 1B of the application example 7 includes a microphone and a speaker for each speaker. Other points are the same as the example shown in FIGS.

応用例7では、マイクの数、話者位置の数、スピーカの数、受聴位置の数、が全て一致する。したがって、この場合、ゲイン算出部52は、例えば、複数のマイクのそれぞれについて、ゲインを算出する。すなわち、ゲイン算出部52は、上述の応用例5で示した(1)の例と同様にして、ゲインを求めることができる。   In Application Example 7, the number of microphones, the number of speaker positions, the number of speakers, and the number of listening positions all match. Therefore, in this case, the gain calculation unit 52 calculates the gain for each of the plurality of microphones, for example. That is, the gain calculation unit 52 can obtain the gain in the same manner as the example (1) shown in the application example 5 described above.

52…ゲイン算出部
M1,M2,M3…マイク
S1…スピーカ
S9…スピーカ
1,1A,1B…拡声システム
4,4A,4B…信号処理装置
5…情報処理装置
40…マイクアンプ
41…EQ
42…マトリクスミキサ
43…ゲイン調整器
44…EQ
49,491,492,493…マイクアンプ
51…伝達関数取得部
52…ゲイン算出部
53…ゲイン設定部
420…オートミキサ
431…ゲイン調整器
439…ゲイン調整器
441…EQ
451…スピーカアンプ
459…スピーカアンプ
52 ... Gain calculation unit M1, M2, M3 ... Microphone S1 ... Speaker S9 ... Speakers 1, 1A, 1B ... Loudspeaker system 4, 4A, 4B ... Signal processing device 5 ... Information processing device 40 ... Microphone amplifier 41 ... EQ
42 ... Matrix mixer 43 ... Gain adjuster 44 ... EQ
49, 491, 492, 493 ... microphone amplifier 51 ... transfer function acquisition unit 52 ... gain calculation unit 53 ... gain setting unit 420 ... auto mixer 431 ... gain adjuster 439 ... gain adjuster 441 ... EQ
451 ... Speaker amplifier 459 ... Speaker amplifier

Claims (11)

話者位置からマイクに至る第1系統の第1伝達関数、前記話者位置から複数の受聴位置に至る第2系統の第2伝達関数、複数のスピーカから前記複数の受聴位置に至る第3系統の第3伝達関数、および前記複数のスピーカから前記マイクに至る第4系統の第4伝達関数、を取得する伝達関数取得部と、
前記伝達関数取得部で得られた前記第1伝達関数乃至前記第4伝達関数を用いて、前記複数の受聴位置の全てにおいて一定以上のエネルギが得られ、かつ前記複数のスピーカから前記マイクに至る帰還系統におけるループゲインが1未満となるように、前記マイクから前記複数のスピーカに至る第5系統のゲインを算出するゲイン算出部と、
前記ゲイン算出部が算出したゲインに基づくゲイン設定値を、前記第5系統に設定するゲイン設定部と、
を備えたゲイン設定装置。
A first transfer function of the first system from the speaker position to the microphone, a second transfer function of the second system from the speaker position to the plurality of listening positions, and a third system from the plurality of speakers to the plurality of listening positions A transfer function acquisition unit that acquires the third transfer function of the fourth system and the fourth transfer function of the fourth system from the plurality of speakers to the microphone;
Using the first to fourth transfer functions obtained by the transfer function acquisition unit, energy of a certain level or more is obtained at all of the plurality of listening positions, and reaches the microphone from the plurality of speakers. A gain calculation unit for calculating a gain of a fifth system from the microphone to the plurality of speakers so that a loop gain in the feedback system is less than 1;
A gain setting unit that sets a gain setting value based on the gain calculated by the gain calculation unit in the fifth system;
A gain setting device.
前記伝達関数取得部は、前記第5系統のうち、前記ゲインを除く信号処理に係る第5伝達関数をさらに取得し、
前記ゲイン算出部は、さらに前記第5伝達関数を用いて前記ゲインを算出する、
請求項1に記載のゲイン設定装置。
The transfer function acquisition unit further acquires a fifth transfer function related to signal processing excluding the gain in the fifth system,
The gain calculation unit further calculates the gain using the fifth transfer function.
The gain setting device according to claim 1.
前記ゲイン算出部は、前記ゲインが負の値となる系統があった場合に、該負の値を0にオフセットして前記ゲインを再度算出する、
請求項1または請求項2に記載のゲイン設定装置。
The gain calculation unit, when there is a system in which the gain has a negative value, offsets the negative value to 0 and calculates the gain again.
The gain setting device according to claim 1 or 2.
前記ゲイン算出部は、前記受聴位置の数と、前記スピーカの数と、が異なる場合には、前記受聴位置の数の前記スピーカの数と同一とみなして前記ゲインを算出し、算出したゲインから前記第5系統の各系統のゲインを推定し、
前記ゲイン設定部は、前記ゲイン算出部が推定したゲインに基づいて、前記ゲイン設定値を設定する、
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のゲイン設定装置。
When the number of listening positions is different from the number of speakers, the gain calculating unit regards the number of listening positions as the same as the number of speakers, calculates the gain, and calculates the gain from the calculated gain. Estimating the gain of each system of the fifth system,
The gain setting unit sets the gain setting value based on the gain estimated by the gain calculation unit;
The gain setting device according to any one of claims 1 to 3.
前記伝達関数取得部は、音声の周波数特性に基づいて、前記第1伝達関数乃至前記第4伝達関数を取得する、
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のゲイン設定装置。
The transfer function acquisition unit acquires the first transfer function to the fourth transfer function based on a frequency characteristic of sound.
The gain setting device according to any one of claims 1 to 4.
前記ゲイン算出部は、複数の前記マイクがある場合に、前記複数のマイクの各マイクについて前記ゲインを算出し、
前記ゲイン設定部は、前記各マイクについて算出された前記ゲインのうち、少なくともいずれか1つの算出結果を設定する、
請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のゲイン設定装置。
The gain calculation unit calculates the gain for each microphone of the plurality of microphones when there are a plurality of the microphones;
The gain setting unit sets at least one calculation result among the gains calculated for each microphone.
The gain setting device according to any one of claims 1 to 5.
前記ゲイン算出部は、複数の前記マイクがある場合に、前記複数のマイクを1つのマイクに統合して前記ゲインを算出する、
請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のゲイン設定装置。
The gain calculation unit calculates the gain by integrating the plurality of microphones into one microphone when there are the plurality of microphones.
The gain setting device according to any one of claims 1 to 5.
前記ゲイン算出部は、複数の前記話者位置がある場合に、前記複数の話者位置のうち各話者位置について前記ゲインを算出し、
前記ゲイン設定部は、前記各話者位置について算出された前記ゲインのうち、少なくともいずれか1つの算出結果を設定する、
請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のゲイン設定装置。
The gain calculating unit calculates the gain for each speaker position among the plurality of speaker positions when there are a plurality of speaker positions;
The gain setting unit sets at least one calculation result among the gains calculated for each speaker position.
The gain setting device according to any one of claims 1 to 7.
請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のゲイン設定装置と、
マイクと、
複数のスピーカと、
前記第5系統のそれぞれのゲインを、前記ゲイン設定部の設定するゲイン設定値に応じた値に調整するゲイン調整器と、
を備えた拡声システム。
A gain setting device according to any one of claims 1 to 8,
With a microphone,
Multiple speakers,
A gain adjuster for adjusting each gain of the fifth system to a value according to a gain setting value set by the gain setting unit;
Loudspeaker system with
話者位置からマイクに至る第1系統の第1伝達関数、前記話者位置から複数の受聴位置に至る第2系統の第2伝達関数、複数のスピーカから前記複数の受聴位置に至る第3系統の第3伝達関数、および前記複数のスピーカから前記マイクに至る第4系統の第4伝達関数、を取得する伝達関数取得処理と、
前記伝達関数取得処理で得られた前記第1伝達関数乃至前記第4伝達関数を用いて、前記複数の受聴位置の全てにおいて一定以上のエネルギが得られ、かつ前記複数のスピーカから前記マイクに至る帰還系統におけるループゲインが1未満となるように、前記マイクから前記複数のスピーカに至る第5系統のゲインを算出するゲイン算出処理と、
前記ゲイン算出処理で算出したゲインに基づくゲイン設定値を、前記第5系統に設定するゲイン設定処理と、
を行なうゲイン設定方法。
A first transfer function of the first system from the speaker position to the microphone, a second transfer function of the second system from the speaker position to the plurality of listening positions, and a third system from the plurality of speakers to the plurality of listening positions Transfer function acquisition processing for acquiring the third transfer function of the fourth system and the fourth transfer function of the fourth system from the plurality of speakers to the microphone;
Using the first to fourth transfer functions obtained in the transfer function acquisition process, a certain level of energy is obtained at all of the plurality of listening positions, and the plurality of speakers reach the microphone. A gain calculation process for calculating a gain of a fifth system from the microphone to the plurality of speakers so that a loop gain in the feedback system is less than 1;
A gain setting process for setting a gain setting value based on the gain calculated in the gain calculation process to the fifth system;
How to set the gain.
話者位置からマイクに至る第1系統の第1伝達関数、前記話者位置から複数の受聴位置に至る第2系統の第2伝達関数、複数のスピーカから前記複数の受聴位置に至る第3系統の第3伝達関数、および前記複数のスピーカから前記マイクに至る第4系統の第4伝達関数、を取得する伝達関数取得処理と、
前記伝達関数取得処理で得られた前記第1伝達関数乃至前記第4伝達関数を用いて、前記複数の受聴位置の全てにおいて一定以上のエネルギが得られ、かつ前記複数のスピーカから前記マイクに至る帰還系統におけるループゲインが1未満となるように、前記マイクから前記複数のスピーカに至る第5系統のゲインを算出するゲイン算出処理と、
前記ゲイン算出処理で算出したゲインに基づくゲイン設定値を、前記第5系統に設定するゲイン設定処理と、
を情報処理装置に実行させるプログラム。
A first transfer function of the first system from the speaker position to the microphone, a second transfer function of the second system from the speaker position to the plurality of listening positions, and a third system from the plurality of speakers to the plurality of listening positions Transfer function acquisition processing for acquiring the third transfer function of the fourth system and the fourth transfer function of the fourth system from the plurality of speakers to the microphone;
Using the first to fourth transfer functions obtained in the transfer function acquisition process, a certain level of energy is obtained at all of the plurality of listening positions, and the plurality of speakers reach the microphone. A gain calculation process for calculating a gain of a fifth system from the microphone to the plurality of speakers so that a loop gain in the feedback system is less than 1;
A gain setting process for setting a gain setting value based on the gain calculated in the gain calculation process to the fifth system;
For causing an information processing apparatus to execute the program.
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