記事後半部分のプログラム

Scilab デモ・プログラム
Scilab WebSite
Scilab プログラムの実行方法
ハウリング抑圧実験のデータ
ハウリング抑圧実験プログラムのダウンロードと使用方法
適応マイクロホン・アレイを組み込んだハウリング・キャンセラのシミュレーション結果
実験用２素子マイクロホン・アレイの構成例

Scilab デモ・プログラム

• ハウリング・キャンセラの実現
  1. 適応フィルタを用いたハウリング・キャンセラのシミュレーション・プログラム
     • プログラム howling_canceller.sci
     • シミュレーション結果 out_d_howling_canceller.wav
     • リミッタ回路を省略した場合のシミュレーション結果 out_d_howling_canceller_limiter_off.wav
       
       
       
  2. 周波数シフト処理のサンプル・プログラム
     • プログラム freq_shift.sci
     • 処理例（周波数up） out_freq_shift.wav
     • 処理例（周波数down） out_freq_shift2.wav
       • 周波数シフト処理のためにHilbert変換を用いていますが、Hilbert変換用のFIRフィルタ係数はScilabのhilb関数を用いて求めています．
         
         
  3. ピッチ・シフト処理のサンプル・プログラム
     • プログラム pitch_shift.sci
     • 処理例（ピッチup） out_pitch_shift.wav
     • 処理例（ピッチdown） out_pitch_shift2.wav
       • 非常に単純なリング・バッファを用いた処理をしているので音質はよくありません．　リング・バッファ以外にも様々なピッチ・シフトの処理手法があります．　オフライン処理であれば、処理遅延の増大を気にせずにもっと処理品位の良好なプログラムを作成可能です．
         
         
  4. 適応マイクロホン・アレイを組み込んだハウリング・キャンセラのシミュレーション結果
     • 適応マイクロホン・アレイを適応ハウリング・キャンセラに組み込むことにより、マイク位置の移動（マイク／スピーカ間の距離変動）に対する動作の安定性、ハウリング抑圧性能が向上します．
     • 10秒おきにマイク／スピーカ間の距離変動に相当するインパルス・レスポンス変動を与えてシミュレーションしていますが、適応マイクロホンアレイ動作中はハウリング発生が完全に抑圧されています．
       • 適応マイクロホン・アレイ動作停止状態　beamformer_off.wav
         
       • 適応マイクロホン・アレイ動作中　beamformer_on.wav
         

• シミュレーション用音声データ（fs=8kHz）
  • 男声 male.wav
  • 女声 female.wav

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Scilab WebSite http://www.scilab.org/

• Windows、Linux、Mac OS X用の Scilab をダウンロード可能です．
• 上記のデモ・プログラムは Windows版の Scilab 用です．　互換性の問題のため Linux版、Max OS X版の Scilab で実行するためには、一部プログラムを修正しなければならない可能性もあります．（一部微妙な仕様の相違があります）　搭載メモリ量の少ない古いマシンに Linux をインストールして使用している場合、Scilab は起動するもののデモ・プログラムを十分な速度では実行出来ない場合もあります．
• Scilab は Language setting に Japanese を選択可能ですが、日本語のファイル名／ディレクトリ名、ソース・プログラム中の日本語のコメント等は出来る限り使用しないでください．　海外製のソフトは完全に日本語化されているとは限りません．　メニュー表示が日本語になるだけと考えて使ってください．

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Scilab プログラムの実行方法

Scilab 起動後のコンソール画面


メニューより File → Execute... でシミュレーション・プログラム（拡張子 sci または sce）をロード、実行


またはメニューより Applications → SciNotes で、内蔵エディタ SciNotes を起動


SciNotes が起動したら、SciNotes のメニューより File → Open でシミュレーション・プログラム（拡張子 sci または sce）を開いてから、Execute → ... file with no echo で実行

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ハウリング抑圧実験のデータ

1. 無響室内での実験
   • ビデオ　　jikken.wmv (15MB, WMV)
     • 話者の代わりに音源スピーカーから再生している男声の演説をマイクで集音して、拡声システム・スピーカーより拡声しています．　拡声システムの利得は音声帯域全域で0dBを越えているので、ハウリング・キャンセラ無しでは最初から最後までハウリングしっぱなしになってしまいます．
     • このビデオは、スピーカとマイクの間を人が歩行することによって生ずる音響系のインパルス・レスポンス変動によりいったんハウリングが発生しても、適応フィルタの収束が追いつけば自動的にハウリングが抑圧されることをデモンストレーションするものです．
     • 拡声システムの話者の代わりに使っている音源スピーカーは、スピーカには見えないJVCのポーチ型のもの（SP-A200MD、生産完了品）です．
       
       
       
2. 補聴器を模擬したハウリング抑圧実験
   • スピーカ、マイク配置
     
     拡声システムのスピーカとマイクを接近させて補聴器を模擬しています．
     マイクが２つありますが、もう一つのマイクはモニター用です．
     
     
     
   • 実験結果：５秒おきにハウリング・キャンセラ付き拡声システムをオン／オフしたときのモニター用マイクの出力信号　hearingads_exp.wav
     
     ハウリング・キャンセラだけをオン／オフしているのではなく、ハウリング・キャンセラ付きの拡声システム全体をオン／オフしています．　拡声システムがオンの状態では0dB以上の拡声利得があり、その状態でもハウリングがまったく発生していないことを確認できます．
     
     
     
   • 収束状態の適応フィルタ係数と、係数をフーリエ変換して求めた拡声システムの周波数特性
     
     補聴器を模擬した構成の拡声システムが平均15dBの利得を有していることが確認できる．

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ハウリング抑圧実験プログラムのダウンロードと使用方法

• TI (Texas Instruments) 社製DSP評価ボード TMDSDSK6713（通称 C6713 DSK）用のハウリング抑圧実験プログラム
  • canceller_demo.zip (134KB)
• 実験プログラムの使用方法はこちらのページをごらんください．

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適応マイクロホン・アレイを組み込んだハウリング・キャンセラのシミュレーション結果

• 適応マイクロホン・アレイを適応ハウリング・キャンセラに組み込むことにより、マイク位置の移動（マイク／スピーカ間の距離変動）に対する動作の安定性、ハウリング抑圧性能が向上します．
• 10秒おきにマイク／スピーカ間の距離変動に相当するインパルス・レスポンス変動を与えてシミュレーションしていますが、適応マイクロホンアレイ動作中はハウリング発生が完全に抑圧されています．
  • 適応マイクロホン・アレイ動作停止状態　beamformer_off.wav
    
  • 適応マイクロホン・アレイ動作中　beamformer_on.wav
    

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実験用２素子マイクロホン・アレイの構成例

• 小型のシリコン・マイクを用いた実験用２素子マイクロホン・アレイの製作例です．　アルミ角材の上についている突起状のものがシリコン・マイクです．　アルミダイキャスト製のケースは電池ボックスです．
• わずか２素子なので鋭い指向性を得ることは出来ませんが、適応ハウリング・キャンセラの性能向上に大きく寄与します．　３素子～４素子のマイクロホン・アレイを用いれば実用的な性能を有する適応ハウリン・キャンセラを実現可能です．
  

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