JP4149456B2 - ハウリング防止方法、ワイヤレスマイク拡声装置、カラオケ装置 - Google Patents

Description

この発明は、カラオケ装置など、ワイヤレスマイクを用いた拡声装置におけるハウリング防止技術に関し、とくに、ワイヤレスマイクとスピーカーとの距離に着目した新規な技術に関する。

拡声装置におけるハウリング防止技術は種々知られている。たとえば特開平８−１３０７９２号公報には、音の周波数特性を測定することによりハウリングを生じる周波数帯域を予測して抑止する技術が開示されている。また、特許第２７７３６５６号公報には、ハウリングを生じた周波数帯域を検出し、当該帯域のゲインのみを減衰させるノッチフィルタを用いてハウリングを防止する技術が開示されている。
特開平８−１３０７９２号公報 特許第２７７３６５６号公報

従来のいずれのハウリング防止技術によっても、マイクロホンをスピーカーに極端に近づけると、スピーカーからの音響振動がマイクに大きく入力されてしまうため、ハウリングの発生を防ぐことは難しかった。

典型的なワイヤレスマイクは、マイクロ波などの電磁波あるいは赤外線を搬送波とする信号を送信する。前者のタイプでは、マイクロ波アンテナが信号補足器となり、後者のタイプでは赤外線センサが信号補足器となる。いずれのタイプにおいても、送信信号を発するワイヤレスマイクが信号補足器（アンテナや赤外線センサであるが、代表してアンテナとする）に近づくほど、アンテナによる受信強度が大きくなる。つまり、アンテナとワイヤレスマイクの距離が小さくなるほど、アンテナによる受信強度が大きくなる。
この出願の発明者は、上記の事実に着目し、アンテナをスピーカーの側に設置しておくことで、スピーカーとワイヤレスマイクの距離が小さくなるほど、アンテナによる受信強度が大きくなることに思いいたった。この着想を発展させて本発明を創作した。

この発明に係るワイヤレスマイク拡声装置は、離間して設置された複数のスピーカーと、ワイヤレスマイクと、各スピーカーのそれぞれに近接して配置されてワイヤレスマイク無線信号を受信可能な複数の信号捕捉器と、各信号捕捉器による受信強度を各別に検出する検出手段と、信号捕捉器の受信信号からマイク音声信号を抽出する受信手段と、マイク音声信号を増幅して各スピーカーから音響出力させる増幅手段と、信号捕捉器による受信強度が過大になったことを弁別して当該信号捕捉器に至近配置されたスピーカーからマイク音声信号が音響出力されるのを禁止または抑圧する制御手段と、ハウリング検出手段と、メモリと、初期化スイッチと、動作モード制御手段とを備え、次の事項（１）〜（６）により特定されるものである。
（１）ハウリング検出手段は、受信手段の音声信号を分析してハウリングの発生を検出すること
（２）メモリは、受信強度データを記憶すること
（３）初期化スイッチは、初期化モードの指定入力が可能であること
（４）動作モード制御手段は、初期化モードの指定入力時には初期化モードを行い、そうでない場合は通常モードを行うこと
（５）初期化モードは、ハウリング検出手段がハウリング発生を検出した際、検出手段が検出する受信強度データをメモリに書き込むこと
（６）通常モードは、検出手段が検出する受信強度と、メモリに記憶された受信強度データとを比較し、過大か否かの判定を行うこと

この場合に、メモリは、複数の検出手段別に受信強度データを記憶可能であり、初期化モードは、検出手段別にハウリング発生時の受信強度データをメモリに書き込むことが望ましい。

また、この発明に係るワイヤレスマイク拡声装置は、離間して設置された複数のスピーカーと、ワイヤレスマイクと、各スピーカーのそれぞれに近接して配置されてワイヤレスマイク無線信号を受信可能な複数の信号捕捉器と、各信号捕捉器による受信強度を各別に検出する検出手段と、信号捕捉器の受信信号からマイク音声信号を抽出する受信手段と、マイク音声信号を増幅して各スピーカーから音響出力させる増幅手段と、信号捕捉器による受信強度が過大になったことを弁別して当該信号捕捉器に至近配置されたスピーカーからマイク音声信号が音響出力されるのを禁止または抑圧する制御手段とを備え、増幅手段は、音声信号増幅ゲインを可変設定するゲイン調整手段を含み、制御手段は、ゲイン調整手段の設定ゲインに応じて受信が過大か否かの判定基準を設定するものである。
さらにこの発明に係るカラオケ装置は、離間して設置された複数のスピーカーと、ワイヤレスマイクと、いずれかのスピーカーに近接して配置されワイヤレスマイクを整頓保持するマイク整頓器と、各スピーカーのそれぞれに近接して配置されてワイヤレスマイク無線信号を受信可能な複数の信号捕捉器と、各信号捕捉器による受信強度を各別に検出する検出手段と、信号捕捉器の受信信号からマイク音声信号を抽出する受信手段と、各スピーカーごとに複数あってマイク音声信号とシンセサイザから入力されるカラオケ伴奏音楽の音声信号とを混合増幅して各スピーカーから音響出力させる増幅回路と、信号捕捉器による受信強度が過大になったことを弁別して当該信号捕捉器に至近配置されたスピーカーからマイク音声信号が音響出力されるのを禁止または抑圧する制御手段とを備え、増幅回路は、音声信号増幅ゲインを可変設定するゲイン調整手段を含み、制御手段は、ゲイン調整手段の設定ゲインに応じて受信が過大か否かの判定基準を設定するものである。

ワイヤレスマイクをスピーカーに大接近させると、受信強度検出手段が検出した受信強度が過大になり、受信復調増幅手段の動作が抑圧または禁止され、ハウリングの発生を効果的に防止できる。とくに複数のスピーカーがある場合に、ハウリングを生じそうなスピーカーからの出力のみを抑圧または禁止するので、他スピーカーからの出力は継続され、聴衆に違和感なくハウリングの発生を防止できる。

＝＝＝カラオケ装置の基本的な構成と機能＝＝＝
この発明を適用したワイヤレスマイク拡声装置としてのカラオケ装置の外観図を図１に示し、その電気的なシステム構成の概略を図２に示している。

メインコンピュータ１は、このカラオケ装置の全体を統括する。ハードディスク装置２は、メインコンピュータ１のプログラムと、カラオケデータベースと、映像データベースと、運用記録データベースと、入店者情報テーブルなどの各種情報が格納されている。操作／表示パネル部３は、利用者により各種の情報が入力可能であるとともに、利用者に向けて各種の情報を表示可能である。通信制御部７は、通信回線を介して外部のカラオケサーバーや会員情報サーバーと通信する。また無線ポート１３を介して携帯コンピュータ１４と通信可能である。携帯コンピュータ１４は、カラオケ集会に参加している利用者と対話形式でさまざまな情報交換を行えるものである。

ワイヤレスマイク受信装置１１のアンテナ１２は、表示装置６の左右に配設された２つのスピーカー（１０ａ、１０ｂ）のそれぞれに近接して（スピーカー（１０ａ、１０ｂ）のコーン紙の前付近に）、２台設置されている。各スピーカー（１０ａ、１０ｂ）の脇に近接して、使用していないワイヤレスマイク１５を収納したり充電したりするホルダー（マイク整頓器）１６が配設されている。

演奏処理部８は、メインコンピュータ１の制御により、カラオケデータに基づいてステレオ伴奏音楽を演奏し、右チャネルの音楽信号を右チャネルのミキシングアンプ９ａで増幅して右スピーカー１０ａにより放音し、左チャネルの音楽信号を左チャネルのミキシングアンプ９ｂで増幅して左スピーカー１０ｂより放音する。ワイヤレスマイク１５からの無線信号（歌唱者の歌声）は、アンテナ（１２ａ、１２ｂ）を介してワイヤレスマイク受信装置１１に入力され音声信号が取り出され、以下に詳しく説明する左右の出力スイッチ（図３の１１２ａ、１１２ｂ）を介して左右のミキシングアンプ（９ａ、９ｂ）に分配入力される。

＝＝＝ワイヤレスマイク受信装置１１＝＝＝
図３にワイヤレスマイク受信装置１１の概略構成を例示している。ワイヤレスマイク受信装置１１は、ワイヤレスマイク１５からの無線信号を受信する２個のアンテナ１２と、アンテナ１２による受信信号を復調・増幅して音声信号を出力するダイバシティ受信回路１１１と、ダイバシティ回路１１１で復調した音声信号を左右のミキシングアンプ（９ａ、９ｂ）に出力する２つの系にそれぞれ介在する出力スイッチ回路（１１２ａ、１１２ｂ）と、左右のアンテナ（１２ａ、１２ｂ）による受信強度を個別に検出する信号レベル検出回路（１１３ａ、１１３ｂ）と、これら回路システムを統括制御するマイコン１１４とを備えている。

周知のように、ダイバシティ受信回路１１１は、左右２つのアンテナ（１２ａ、１２ｂ）のうち、受信状態が良い（受信強度が大きい）方の受信信号を選択して復調する。信号レベル検出回路（１１３ａ、１１３ｂ）はアンテナ（１２ａ、１２ｂ）ごとに設けられ、左右のアンテナ（１２ａ、１２ｂ）での受信強度を個別に検出している。そして信号レベル検出回路は、右アンテナ１２ａによる受信強度に基づいて右出力スイッチ１１２ａの制御信号を出力するとともに、左アンテナ１２ｂによる受信強度に基づいて左出力スイッチ１１２ｂの制御信号を出力する。

出力スイッチ回路（１１２ａ、１１２ｂ）は、左右のアンプ（９ａ、９ｂ）にそれぞれ対応して構成され、左右のアンプ（９ａ、９ｂ）への音声信号の出力を個別にオン／オフできるようになっている。

利用者が歌唱中にワイヤレスマイク１５を手に持ったままスピーカー（１０ａ、１０ｂ）に近づいたり、ワイヤレスマイク１５のスイッチを入れたままマイク整頓器１６に戻したりして、ワイヤレスマイク１５をスピーカー（１０ａ、１０ｂ）に接近させると、アンテナ（１２ａ、１２ｂ）が受信するワイヤレスマイク１５の搬送波の強度が増大する。たとえばワイヤレスマイク１５が右スピーカー１０ａに接近して、右の信号レベル検出回路１１３ａが検出する受信強度が、適宜なメモリに記憶されている所定の基準値（後述）以上になると、マイコン１１４は受信強度が過大と判定し、右アンテナ１２ａに近接するスピーカー１０ａからの音声出力を停止させる。すなわち、右出力スイッチ１１２ａをオフに切り替える。

同様に、ワイヤレスマイク１５が左スピーカー１０ｂに接近して、左の信号レベル検出回路１１３ｂが検出する受信強度が基準値以上になると、マイコン１１４は受信強度が過大と判定して左出力スイッチ１１２ｂをオフに切り替え、左アンテナ１２ｂに近接するスピーカー１０ｂからの音声出力を停止させる。

このようにハウリングの発生しそうなスピーカー（１０ａ、１０ｂ）からの音声出力を停止させるので、ハウリングの発生を確実に防止できる。しかも他方のスピーカー（１０ｂ、１０ａ）からの音声出力は継続されるので、音声出力が途切れることがない。また、ハウリングの発生しそうなスピーカー（１０ａ、１０ｂ）においても、ワイヤレスマイク１５から入力された音声の出力を停止させるだけなので、カラオケ伴奏音楽の出力には影響を与えることなく放音が継続される。

その後、当該アンテナ（１２ａ、１２ｂ）の受信強度が当該基準値を下回れば、オフにされていた出力スイッチ（１１２ａ、１１２ｂ）を再度オンに切り替えさせて、対応のミキシングアンプ（９ａ、９ｂ）への出力を再開させる。

なお、制御手段は、出力スイッチ回路１１２に限定されない。受信強度が過大と判定された場合に、該当のスピーカー（１０ａ、１０ｂ）からの音声出力を停止させることなく、ハウリングが生じない程度に大きく減衰させて抑圧させるようにしてもよい。その抑圧の回路方式としては種々のものが考えられ、どのような回路を採用してもよい。
また出力禁止のために、上記の実施例では出力スイッチ回路１１２を設けているが、音声信号の出力を停止させるための回路もさまざまに構成できる。

＝＝＝判定基準の設定方法＝＝＝
受信強度を過大と判定するための基準値の設定方法はさまざまに可能である。そして決定した基準値を適宜なメモリに記憶しておく。
本実施例では、ワイヤレスマイク受信装置１１に初期化モードを指示するための初期化スイッチ１１５が配設されている。カラオケ装置の管理者などにより初期化モードが指定入力された場合に、マイコン１１４は、以下のような初期化モードの処理によって基準値を決定してメモリに設定する。

初期化モードにおいては、ハウリング検出回路１１６が逐次音声信号の周波数を分析し、ハウリング発生の有無を監視する。初期化スイッチ１１５を指定入力した管理者は、ワイヤレスマイク１５を徐々にスピーカーに近づけていく。ハウリング検出回路１１６がハウリング発生を検出すると、その際に信号レベル検出回路（１１３ａ、１１３ｂ）が検出した受信強度をメモリに記憶させる。所定の初期化モード終了の指定入力がされるまで、以上の動作が繰り返される。複数回ハウリングが発生した場合には、受信強度の最小値をメモリに記憶させるようにする。つまり、検出した受信強度がメモリに記憶されている値より小さい場合に、更新記憶させる。

このようにして決定する基準値は、左右のスピーカー（１０ａ、１０ｂ）に共通の値としてもよいし、左右スピーカー（１０ａ、１０ｂ）のそれぞれに基準値を設定するようにしてもよい。個別に基準値を設定した場合には、通常のモードにおいても、スピーカー（１０ａ、１０ｂ）ごとに異なる基準値に基づいて受信強度が過大か否かを判定することになる。

なお、ハウリング発生時の受信強度よりやや小さい値をメモリに記憶するようにすれば、より確実にハウリング発生を防止できる。
また、初期化モード起動時には、あらかじめ規定のデフォルト値をメモリに記憶させておく。一般的な環境でハウリングを防止可能な基準値を（過小にならないように）設定しておく。前回初期化モードを起動した際に設定・更新されたメモリ値が、デフォルト値より小さい場合に限ってデフォルト値に書き替えるようにしてもよい。

初期化モード終了の指定入力方法としては、例えば、再度初期化スイッチ１１５を押下するようにしておけばよい。あるいは自動復帰型の初期化スイッチ１１５をワイヤレスマイク１５に配設しておき、指で押すと初期化モードの指示入力、指を離すと初期化モード終了の指示入力とみなすようにしてもよい。

基準値を決定する別の方式として、ワイヤレスマイク１５の音量調整（ゲイン調整手段）の設定値（音声信号増幅ゲイン）に連動して基準値が可変設定されるようにしてもよい。つまり、利用者によりワイヤレスマイク１５の音量調整が可能に構成され、そのマイク音量が大きく設定されている場合には、スピーカー（１０ａ、１０ｂ）に近づくとハウリングが生じやすいため、受信強度過大と判定すべき基準値が小さめに設定されるようにする。逆に、音量が小さく設定されている場合には、スピーカー（１０ａ、１０ｂ）に近づいてもハウリングは生じにくいため、当該基準値が反比例的に大きく設定されるようにすることが可能である。

なお、本発明は、従来のハウリング防止方法と重複して適用可能である。また、電波式のワイヤレスマイクにも赤外線式のワイヤレスマイクにも適用されうる。

＝＝＝他の実施形態＝＝＝
会議室などにおいて、本発明にかかるワイヤレスマイク拡声装置を設置する場合には、図４に例示したように、多数のスピーカー（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ・・・）が室内に広く散在するように配置される。この場合、各スピーカー（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ・・・）から出力されるのはワイヤレスマイク１５を介した音声信号のみである。ワイヤレスマイク１５からの音声信号は、単一のアンプ９に入力され、各スピーカー（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ・・・）に分配されて放音される。この場合には、アンプ９から各スピーカー（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ・・・）への出力径路に出力スイッチ回路（１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ・・・）を介在させて、アンプ９から分配される音声出力をスピーカー（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ・・・）ごとにオン／オフさせる。講演者などがワイヤレスマイク１５を持ったまま歩き回ったりして、たとえばスピーカー１０ａに近づいてハウリングを生じそうになると、スピーカー１０ａ用のスイッチ１１２ａをオフにする。したがって、スピーカー１０ａからの音声出力を完全に停止させることになる。

本実施例に係るカラオケ装置の外観図である。 本実施例に係るカラオケ装置の機能ブロック図である。 本実施例に係るワイヤレスマイク受信装置の機能ブロック図である。 他の実施例を説明するための図である。

符号の説明

１ メインコンピュータ
９ａ、９ｂ ミキシングアンプ
１０ａ、１０ｂ スピーカー
１１ ワイヤレスマイク受信装置
１１１ ダイバシティ受信回路
１１２ａ、１１２ｂ 出力スイッチ回路
１１３ａ、１１３ｂ 信号レベル検出回路
１１４ マイコン
１１５ 初期化スイッチ
１１６ ハウリング検出回路
１２ａ、１２ｂ アンテナ
１５ ワイヤレスマイク
１６ マイク整頓器

Claims (4)

1. 離間して配置された複数のスピーカーと、ワイヤレスマイクと、各スピーカーのそれぞれに近接して配置されてワイヤレスマイク無線信号を受信可能な複数の信号捕捉器と、各信号捕捉器による受信強度を各別に検出する検出手段と、信号捕捉器の受信信号からマイク音声信号を抽出する受信手段と、マイク音声信号を増幅して各スピーカーから音響出力させる増幅手段と、信号捕捉器による受信強度が過大になったことを弁別して当該信号捕捉器に至近配置されたスピーカーからマイク音声信号が音響出力されるのを禁止または抑圧する制御手段と、ハウリング検出手段と、メモリと、初期化スイッチと、動作モード制御手段とを備え、
   ハウリング検出手段は、受信手段の音声信号を分析してハウリングの発生を検出し、
   メモリは、受信強度データを記憶し、
   初期化スイッチは、初期化モードの指定入力が可能であり、
   動作モード制御手段は、初期化モードの指定入力時には初期化モードを行い、そうでない場合は通常モードを行い、
   初期化モードは、ハウリング検出手段がハウリング発生を検出した際、検出手段が検出する受信強度データをメモリに書き込み、
   通常モードは、検出手段が検出する受信強度と、メモリに記憶された受信強度データとを比較し、過大か否かの判定を行う
   ワイヤレスマイク拡声装置。
2. メモリは、複数の検出手段別に受信強度データを記憶可能であり
   初期化モードは、検出手段別にハウリング発生時の受信強度データをメモリに書き込む
   請求項１に記載のワイヤレスマイク拡声装置。
3. 離間して配置された複数のスピーカーと、ワイヤレスマイクと、各スピーカーのそれぞれに近接して配置されてワイヤレスマイク無線信号を受信可能な複数の信号捕捉器と、各信号捕捉器による受信強度を各別に検出する検出手段と、信号捕捉器の受信信号からマイク音声信号を抽出する受信手段と、マイク音声信号を増幅して各スピーカーから音響出力させる増幅手段と、信号捕捉器による受信強度が過大になったことを弁別して当該信号捕捉器に至近配置されたスピーカーからマイク音声信号が音響出力されるのを禁止または抑圧する制御手段とを備え、
   増幅手段は、音声信号増幅ゲインを可変設定するゲイン調整手段を含み、
   制御手段は、ゲイン調整手段の設定ゲインに応じて受信が過大か否かの判定基準を設定する
   ワイヤレスマイク拡声装置。
4. 離間して設置された複数のスピーカーと、ワイヤレスマイクと、いずれかのスピーカーに近接して配置されワイヤレスマイクを整頓保持するマイク整頓器と、各スピーカーのそれぞれに近接して配置されてワイヤレスマイク無線信号を受信可能な複数の信号捕捉器と、各信号捕捉器による受信強度を各別に検出する検出手段と、信号捕捉器の受信信号からマイク音声信号を抽出する受信手段と、各スピーカーごとに複数あってマイク音声信号とシンセサイザから入力されるカラオケ伴奏音楽の音声信号とを混合増幅して各スピーカーから音響出力させる増幅回路と、信号捕捉器による受信強度が過大になったことを弁別して当該信号捕捉器に至近配置されたスピーカーからマイク音声信号が音響出力されるのを禁止または抑圧する制御手段とを備え、
   増幅回路は、音声信号増幅ゲインを可変設定するゲイン調整手段を含み、
   制御手段は、ゲイン調整手段の設定ゲインに応じて受信が過大か否かの判定基準を設定する
   カラオケ装置。

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