JPWO2017104040A1 - ノイズ検出装置、ノイズ低減装置及びノイズ検出方法 - Google Patents

Abstract

生成ユニット（１５２）が、音声信号である検波信号（ＤＴＤ）の周波数成分をサブバンド幅ごとに時間平均して時間平均スペクトル（ＴＡＳ）を算出する。引き続き、生成ユニット（１５２）が、サブバンド幅よりも広い周波数幅で時間平均スペクトル（ＴＡＳ）に対して周波数軸に沿った周波数平均化を行って、サブバンド幅ごとの基準エネルギー値からなる基準カーブを算出する。次に、生成ユニット（１５２）が、基準カーブに基づいて閾値カーブ（ＴＨＣ）を生成する。そして、検出ユニット（１５３）が、閾値カーブ（ＴＨＣ）を超えるエネルギー値となっている時間平均スペクトル（ＴＡＳ）における周波数領域をノイズ周波数領域として検出する。この結果、周囲環境の影響でビートノイズ成分のエネルギー値や、音声信号のエネルギー値が変化しても、ビートノイズ成分が含まれるノイズ周波数帯域を適切に検出することができる。

Description

本発明は、ノイズ検出装置、ノイズ低減装置、ノイズ検出方法及びノイズ検出プログラム、並びに、当該ノイズ検出プログラムが記録された記録媒体に関する。

従来から、音声放送波を受信して処理し、放送音声を出力する放送受信装置が広く普及している。こうした放送受信装置による出力音声に含まれることがあるノイズ音の一つとして、いわゆるビートノイズ音がある。

かかるビートノイズ音の原因となるビートノイズ成分が音声信号の帯域内にあると、音声成分とビートノイズ成分との識別が難しい。固定的に配置された周囲の電子装置等に由来するビートノイズ成分であれば、ビートノイズ成分の周波数を予め調べておき、その周波数成分だけを低減させることによりビートノイズ音を低減させることができる。しかしながら、この方法では、様々な周波数を有するビートノイズ成分が周囲環境から混入してくる場合には、ビートノイズ音を低減させることができなかった。

そこで、音声信号である検波信号のパワースペクトルを時間平均して得られる時間平均スペクトルに基づいて、検波信号に含まれるビートノイズ成分を検出する技術が提案されている（特許文献１参照：）以下、「従来例」と呼ぶ）。この従来例の技術においては、検波信号の時間平均スペクトルでは、ビートノイズ成分が強調されることを利用している。そして、時間平均スペクトルにおいて所定閾値以上のエネルギー値となる周波数領域を、ノイズ周波数領域として検出するようになっている。

特開２０１５−１５６５７７号公報

上述した従来例の技術では、ノイズ周波数領域以外の周波数領域における信号成分のエネルギー値も高い場合、所定閾値が一定であると、ノイズ周波数領域以外の周波数領域をノイズ周波数領域として誤検出してしまう。このため、所定閾値を安易に下げることはできない。

ところで、ビートノイズ成分が周囲環境から混入してくる場合には、車両とともに移動する放送受信装置の周囲環境の変化によりビートノイズ成分のエネルギー値も変化する。このため、所定閾値を高く設定しておくと、ビートノイズ成分を検出できない事態が発生し得る。

このため、周囲環境の影響でビートノイズ成分のエネルギー値や、音声信号のエネルギー値が変化しても、ビートノイズ成分が含まれるノイズ周波数帯域を適切に検出することができる技術が望まれている。かかる要請に応えることが、本発明が解決すべき課題の一つとして挙げられる。

請求項１に記載の発明は、入力した信号の周波数成分を第１周波数幅ごとに時間平均した結果に対して、前記第１周波数幅よりも広い第２周波数幅ごとに周波数軸に沿った周波数平均化を行って得た基準エネルギー値に基づき閾値カーブを生成する生成部と；前記時間平均した結果が前記閾値カーブを超えるエネルギー値となっている周波数領域をノイズ周波数領域として検出する検出部と；を備えることを特徴とするノイズ検出装置である。

請求項６に記載の発明は、請求項１に記載のノイズ検出装置と；前記ノイズ検出装置に入力した信号における前記ノイズ検出装置により検出されたノイズ周波数領域の成分を低減させる低減部と；を備えるノイズ低減装置である。

請求項７に記載の発明は、生成部と、検出部とを備えるノイズ検出装置において使用されるノイズ検出方法であって、前記生成部が、入力した信号の周波数成分を第１周波数幅ごとに時間平均した結果に対して、前記第１周波数幅よりも広い第２周波数幅ごとに周波数軸に沿った周波数平均化を行って得た基準エネルギー値に基づき閾値カーブを生成する生成工程と；前記検出部が、前記時間平均した結果が前記閾値カーブを超えるエネルギー値となっている周波数領域をノイズ周波数領域として検出する検出工程と；を備えることを特徴とするノイズ検出方法である。

請求項８に記載の発明は、ノイズ検出装置が有するコンピュータに、請求項７に記載のノイズ検出方法を実行させる、ことを特徴とするノイズ検出プログラムである。

請求項９に記載の発明は、ノイズ検出装置が有するコンピュータにより読み取り可能に、請求項８に記載のノイズ検出プログラムが記録されている、ことを特徴とする記録媒体である。

本発明の第１実施形態に係るノイズ低減装置を備える放送受信装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図１のノイズ検出装置の構成を示すブロック図である。 図２の生成ユニットの構成を示すブロック図である。 図２のＦＦＴユニットによるフーリエ変換結果におけるサブバンドを説明するための図である。 図２のノイズ検出装置における信号処理を説明するための図（その１）である。 図２のノイズ検出装置における信号処理を説明するための図（その２）である。 本発明の第２実施形態に係るノイズ低減装置を備える放送受信装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図７のノイズ検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係るノイズ低減装置を備える放送受信装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図９の低減ユニットの構成を示すブロック図である。

１４０Ａ〜１４０Ｃ … ノイズ低減装置
１５０Ａ，１５０Ｂ … ノイズ検出装置
１５２ … 生成ユニット（生成部）
１５３ … 検出ユニット（検出部）
１５６Ａ，１５６Ｃ … 低減ユニット（低減部）

以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面においては、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態を、図１〜図６を参照して説明する。なお、第１実施形態に係るノイズ低減装置として、放送受信装置が備えるノイズ低減装置を例示して説明する。

＜構成＞
図１には、本発明の第１実施形態に係るノイズ低減装置１４０Ａを備える放送受信装置１００Ａの概略的な構成がブロック図にて示されている。

図１に示されるように、放送受信装置１００Ａは、ノイズ低減装置１４０Ａに加えて、アンテナ１１０と、ＲＦ処理ユニット１２０と、検波ユニット１３０とを備えている。また、放送受信装置１００Ａは、アナログ処理ユニット１６０と、スピーカユニット１７０と、入力ユニット１８０と、制御ユニット１９０とを備えている。

上記のアンテナ１１０は、放送波を受信する。アンテナ１１０による受信結果は、信号ＲＦＳとして、ＲＦ処理ユニット１２０へ送られる。

上記のＲＦ処理ユニット１２０は、制御ユニット１９０から送られた選局指令ＣＳＬに従って、選局すべき希望局の信号を信号ＲＦＳから抽出する選局処理を行い、所定の中間周波数帯の成分を有する中間周波信号ＩＦＤを生成する。そして、ＲＦ処理ユニット１２０は、生成された中間周波信号ＩＦＤを、検波ユニット１３０へ送る。このＲＦ処理ユニット１２０は、入力フィルタと、高周波増幅器（ＲＦ−ＡＭＰ：Radio Frequency-Amplifier）と、バンドパスフィルタ（以下、「ＲＦフィルタ」とも呼ぶ）とを備えている。また、ＲＦ処理ユニット１２０は、ミキサ（混合器）と、中間周波フィルタ（以下、「ＩＦフィルタ」とも呼ぶ）と、ＡＤ（Analogue to Digital）変換器と、局部発振回路（ＯＳＣ）とを備えている。

ここで、入力フィルタは、アンテナ１１０から送られた信号ＲＦＳの低周波成分を遮断するハイパスフィルタである。高周波増幅器は、入力フィルタを通過した信号を増幅する。ＲＦフィルタは、高周波増幅器から出力された信号のうち、高周波帯の信号を選択的に通過させる。ミキサは、ＲＦフィルタを通過した信号と、局部発振回路から供給された局部発振信号とを混合する。

ＩＦフィルタは、ミキサから出力された信号のうち、予め定められた中間周波数範囲の信号を選択して通過させる。ＡＤ変換器は、ＩＦフィルタを通過した信号をデジタル信号に変換する。この変換結果は、中間周波信号ＩＦＤとして、検波ユニット１３０へ送られる。

なお、局部発振回路は、電圧制御等により発振周波数の制御が可能な発振器等を備えて構成される。この局部発振回路は、制御ユニット１９０から送られた選局指令ＣＳＬに従って、選局すべき希望局に対応する周波数の局部発振信号を生成し、ミキサへ供給する。

上記の検波ユニット１３０は、ＲＦ処理ユニット１２０から送られた中間周波信号ＩＦＤを受ける。そして、検波ユニット１３０は、中間周波信号ＩＦＤに対して検波処理を施し、検波結果を検波信号ＤＴＤとして、ノイズ低減装置１４０Ａへ送る。ここで、検波信号ＤＴＤは、音声帯域の信号（音声信号）となっている。

上記のノイズ低減装置１４０Ａは、ノイズ検出装置１５０Ａと、低減ユニット１５６Ａとを備えている。

上記のノイズ検出装置１５０Ａは、検波ユニット１３０から送られた検波信号ＤＴＤを受ける。そして、ノイズ検出装置１５０Ａは、検波信号ＤＴＤにおけるビートノイズ成分が含まれる周波数領域であるノイズ周波数領域を検出する。ノイズ検出装置１５０Ａによる検出結果は、ノイズ周波数領域情報ＮＲＩとして低減ユニット１５６Ａへ送られる。

なお、ノイズ検出装置１５０Ａの構成の詳細については、後述する。

上記の低減ユニット１５６Ａは、検波ユニット１３０から送られた検波信号ＤＴＤ、及び、ノイズ検出装置１５０Ａから送られたノイズ周波数領域情報ＮＲＩを受ける。そして、低減ユニット１５６Ａは、検波信号ＤＴＤにおけるノイズ周波数領域情報ＮＲＩにより示されたノイズ周波数領域の成分を低減させる。この結果、検波信号ＤＴＤにおけるビートノイズ成分が低減される。低減ユニット１５６Ａによるビートノイズ成分の低減結果は、信号ＡＯＤとして、アナログ処理ユニット１６０へ送られる。

なお、第１実施形態では、低減ユニット１５６Ａは、ノイズ周波数領域情報ＮＲＩに応じて、低減領域が変化する可変ノッチフィルタを備えて構成されている。

上記のアナログ処理ユニット１６０は、ノイズ低減装置１４０Ａから送られた信号ＡＯＤを受ける。そして、アナログ処理ユニット１６０は、制御ユニット１９０による制御のもとで、出力音声信号ＡＯＳを生成し、生成された出力音声信号ＡＯＳをスピーカユニット１７０へ送る。

かかる機能を有するアナログ処理ユニット１６０は、ＤＡ（Digital to Analogue）変換部と、音量調整部と、パワー増幅部とを備えて構成されている。ここで、ＤＡ変換部は、ノイズ低減装置１４０Ａから送られた信号ＡＯＤを受ける。そして、ＤＡ変換部は、信号ＡＯＤをアナログ信号に変換する。ＤＡ変換部によるアナログ変換結果は音量調整部へ送られる。

音量調整部は、ＤＡ変換部から送られたアナログ変換結果の信号を受ける。そして、音量調整部は、制御ユニット１９０からの音量調整指令ＶＬＣに従って、アナログ変換結果の信号に対して音量調整処理を施す。なお、音量調整部は、第１実施形態では、電子ボリューム素子等を備えて構成されている。音量調整部による音量調整結果の信号は、パワー増幅部へ送られる。

パワー増幅部は、音量調整部から送られた音量調整結果の信号を受ける。そして、パワー増幅部は、音量調整結果の信号をパワー増幅する。なお、パワー増幅部は、パワー増幅器を備えている。パワー増幅部による増幅結果である出力音声信号ＡＯＳは、スピーカユニット１７０へ送られる。

上記のスピーカユニット１７０は、スピーカを備えている。このスピーカユニット１７０は、アナログ処理ユニット１６０から送られた出力音声信号ＡＯＳに従って、音声を再生出力する。

上記の入力ユニット１８０は、放送受信装置１００Ａの本体部に設けられたキー部、あるいはキー部を備えるリモート入力装置等により構成される。ここで、本体部に設けられたキー部としては、不図示の表示ユニットに設けられたタッチパネルを用いることができる。また、キー部を有する構成に代えて、音声入力する構成を採用することもできる。入力ユニット１８０への入力結果は、入力データＩＰＤとして制御ユニット１９０へ送られる。

上記の制御ユニット１９０は、入力ユニット１８０から送られた入力データＩＰＤを受ける。この入力データＩＰＤの内容が選局指定であった場合には、制御ユニット１９０は、指定された希望局に対応する選局指令ＣＳＬを生成して、ＲＦ処理ユニット１２０へ送る。また、入力データＩＰＤの内容が音量調整指定であった場合には、制御ユニット１９０は、指定された音量調整指定に対応する音量調整指令ＶＬＣを生成して、アナログ処理ユニット１６０へ送る。

《ノイズ検出装置１５０Ａの構成》
次に、上記のノイズ検出装置１５０Ａの構成について説明する。

ノイズ検出装置１５０Ａは、図２に示されるように、フーリエ変換ユニット（ＦＦＴユニット）１５１を備えている。また、ノイズ検出装置１５０Ａは、生成ユニット１５２と、検出ユニット１５３とを備えている。

上記のＦＦＴユニット１５１は、検波ユニット１３０から送られた検波信号ＤＴＤを受ける。そして、ＦＦＴユニット１５１は、検波信号ＤＴＤにフーリエ変換を施す。かかるフーリエ変換の結果（スペクトル）は、フーリエ変換結果ＳＰ（Ｔ）（Ｔ：変換時刻）として、生成ユニット１５２へ送られる。

なお、以下の説明においては、フーリエ変換結果ＳＰ（Ｔ）を「スペクトルＳＰ（Ｔ）」と呼ぶものとする。

上記の生成ユニット１５２は、ＦＦＴユニット１５１から順次送られたスペクトルＳＰ（Ｔ）、及び、検出ユニット１５３から送られた検出有無情報ＮＤＴを受ける。そして、生成ユニット１５２は、時間的に連続する所定個数のスペクトルＳＰ（Ｔ）及び検出有無情報ＮＤＴに基づいて、時間平均スペクトルＴＡＳ及び閾値カーブＴＨＣを生成する。こうして生成された時間平均スペクトルＴＡＳ及び閾値カーブＴＨＣは、検出ユニット１５３へ送られる。

なお、生成ユニット１５２の構成及び動作の詳細については、後述する。

上記の検出ユニット１５３は、生成ユニット１５２から送られた時間平均スペクトルＴＡＳ及び閾値カーブＴＨＣを受ける。そして、検出ユニット１５３は、時間平均スペクトルＴＡＳにおいて閾値カーブＴＨＣを超えるエネルギー値となっているサブバンドをノイズ周波数領域として検出する。こうして検出されたノイズ周波数領域の情報は、ノイズ周波数領域情報ＮＲＩとして低減ユニット１５６Ａへ送られる。

また、検出ユニット１５３は、検出有無情報ＮＤＴを生成する。ここで、検出ユニット１５３は、ノイズ周波数領域が検出された場合には、検出有無情報ＮＤＴを「１」とする。一方、検出ユニット１５３は、ノイズ周波数領域が検出されなかった場合には、検出有無情報ＮＤＴを「０」とする。こうして生成された検出有無情報ＮＤＴは、生成ユニット１５２へ送られる。

（生成ユニット１５２の構成）
次に、上記の生成ユニット１５２の構成について説明する。この生成ユニット１５２は、図３に示されるように、時間平均化部２１１と、周波数平均化部２１２と、オフセット処理部２１３とを備えている。

上記の時間平均化部２１１は、ＦＦＴユニット１５１から順次送られたスペクトルＳＰ（Ｔ）を受ける。そして、時間平均化部２１１は、時間的に連続する所定個数のスペクトルＳＰ（Ｔ）の新たな組が揃うたびに、当該所定個数のスペクトルＳＰ（Ｔ）の時間平均スペクトルＴＡＳを算出する。こうして算出された時間平均スペクトルＴＡＳは、周波数平均化部２１２及び検出ユニット１５３へ送られる。

なお、「所定個数」は、適切なノイズ周波数領域の検出の観点から、実験、シミュレーション、経験等に基づいて予め定められる。

上記の周波数平均化部２１２は、時間平均化部２１１から送られた時間平均スペクトルＴＡＳを受ける。引き続き、周波数平均化部２１２は、時間平均スペクトルＴＡＳに対して周波数軸方向に沿って平均化を行って、周波数平均スペクトルＦＡＳを算出する。こうして算出された周波数平均スペクトルＦＡＳは、周波数の変化に従ったエネルギー値を示す基準カーブとして、オフセット処理部２１３へ送られる。以下の説明においては、周波数平均スペクトルＦＡＳを、「基準カーブＦＡＳ」とも記すものとする。

なお、基準カーブＦＡＳの算出に際しては、ローパスフィルタの手法を用いることができる。かかるローパスフィルタとしては、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタを採用してもよいし、ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタを採用してもよい。また、ローパスフィルタの前にピークを検出しそのピークを省くことにより基準カーブがピークの影響を受けることを低減するようにしてもよい。

上記のオフセット処理部２１３は、周波数平均化部２１２から送られた基準カーブＦＡＳ、及び、検出ユニット１５３から送られた検出有無情報ＮＤＴを受ける。そして、オフセット処理部２１３は、検出有無情報ＮＤＴの値に応じたオフセット処理を基準カーブＦＡＳに対して施して閾値カーブＴＨＣを生成する。こうして生成された閾値カーブＴＨＣは、検出ユニット１５３へ送られる。

なお、オフセット処理部２１３による処理の詳細については、後述する。

＜動作＞
次に、以上のように構成された放送受信装置１００Ａの動作について、ノイズ検出装置１５０Ａにおけるノイズ検出処理に主に着目して説明する。

前提として、入力ユニット１８０には既に利用者により選局指定が入力されており、指定された希望局に対応する選局指令ＣＳＬが、ＲＦ処理ユニット１２０へ送られているものとする。また、入力ユニット１８０には既に利用者により音量調整指定が入力されており、指定された音量調整態様に対応する音量調整指令ＶＬＣが、アナログ処理ユニット１６０へ送られているものとする（図１参照）。

こうした状態で、アンテナ１１０で放送波を受信すると、信号ＲＦＳが、アンテナ１１０からＲＦ処理ユニット１２０へ送られる。そして、ＲＦ処理ユニット１２０において、選局すべき希望局の信号が中間周波数帯の信号に変換された後、ＡＤ変換が行われる。ＲＦ処理ユニット１２０は、このＡＤ変換の結果を、中間周波信号ＩＦＤとして、検波ユニット１３０へ送る（図１参照）。

中間周波信号ＩＦＤを受けると、検波ユニット１３０が、中間周波信号ＩＦＤに対して検波処理を施す。そして、検波ユニット１３０は、検波結果を、検波信号ＤＴＤとして、ノイズ低減装置１４０Ａにおけるノイズ検出装置１５０Ａへ送る（図１参照）。

ノイズ検出装置１５０Ａでは、ＦＦＴユニット１５１が検波信号ＤＴＤを受ける。引き続き、ＦＦＴユニット１５１は、検波信号ＤＴＤにフーリエ変換を施す。そして、ＦＦＴユニット１５１は、フーリエ変換の結果であるスペクトルＳＰ（Ｔ）を生成ユニット１５２へ送る（図２参照）。

ここで、フーリエ変換結果ＳＰ（Ｔ）におけるサブバンドＳＢ_j（ｊ＝１〜Ｎ）について、図４を参照して説明する。この図４に示されるように、ＦＦＴユニット１５１によるフーリエ変換の対象となる音声帯域ＡＢＤは、ＦＦＴユニット１５１の周波数分解能Ｆ_Rの幅のサブバンドＳＢ₁〜ＳＢ_Nから構成されている。そして、フーリエ変換結果ＳＰ（Ｔ）は、サブバンドＳＢ_jごとのエネルギー値として構成されるようになっている。

《生成ユニット１５２における処理》
生成ユニット１５２では、時間平均化部２１１がスペクトルＳＰ（Ｔ）を受ける。引き続き、時間平均化部２１１は、時間的に連続する所定個数のスペクトルＳＰ（Ｔ）の新たな組が揃うたびに、当該所定個数のスペクトルＳＰ（Ｔ）の時間平均スペクトルＴＡＳを算出する。そして、時間平均化部２１１は、算出された時間平均スペクトルＴＡＳを、周波数平均化部２１２及び検出ユニット１５３へ送る（図３参照）。

なお、図５（Ａ）に示されるように所定個数を「５」とした場合に算出される時間平均スペクトルＴＡＳの例が、図５（Ｂ）に示されている。

新たな時間平均スペクトルＴＡＳを受けると、周波数平均化部２１２は、時間平均スペクトルＴＡＳに対して、周波数軸方向に沿って、サブバンド幅よりも広い周波数幅の平均化を行って、基準カーブＦＡＳを算出する。そして、周波数平均化部２１２は、算出された基準カーブＦＡＳをオフセット処理部２１３へ送る。以下の説明においては、基準カーブＦＡＳにおけるサブバンドごとのエネルギー値を、サブバンドごとの「基準エネルギー値」と呼ぶものとする。

なお、図５（Ｂ）を再掲する図６（Ａ）に示される時間平均スペクトルＴＡＳから算出された基準カーブＦＡＳの例が、図６（Ｂ）に示されている。

基準カーブＦＡＳを受けると、オフセット処理部２１３は、基準カーブＦＡＳに対してオフセット処理を施して閾値カーブＴＨＣを生成する。かかる閾値カーブＴＨＣの生成に際して、第１実施形態では、オフセット処理部２１３が、音声帯域全域にわたる基準エネルギー値の総和を算出する。引き続き、オフセット処理部２１３が、当該総和のエネルギー値がノイズ周波数領域の推定周波数幅の領域に集中したとした場合よりも小さなエネルギー値となるオフセット処理を基準カーブＦＡＳに対して施し、閾値カーブＴＨＣを生成する。そして、オフセット処理部２１３は、生成された閾値カーブＴＨＣを検出ユニット１５３へ送る（図３参照）。

かかるオフセット処理に際して、第１実施形態では、オフセット処理部２１３が、ノイズ周波数領域の検出にヒステリシス特性を持たせるようにしている。このため、検出ユニット１５３から最新で送られた検出有無情報ＮＤＴが「０」である場合には、オフセット処理部２１３は、第１オフセット処理を行う。一方、最新で送られた検出有無情報ＮＤＴが「１」である場合には、オフセット処理部２１３は、当該最新で送られた検出有無情報ＮＤＴが「０」であった場合の第１オフセット処理におけるオフセット量よりも小さなオフセット量による第２オフセット処理を行うようになっている。

第１実施形態では、ノイズ周波数領域の推定周波数幅を、実験、シミュレーション、経験に基づいて予め定めるようになっている。そして、ノイズ周波数領域におけるビートノイズの様々なエネルギー分布のうちで、当該ノイズ周波数領域の推定周波数幅にわたって均一なエネルギー分布、すなわち、ノイズ周波数領域における最大基準エネルギー値が最小となる場合におけるエネルギー分布に対応して、オフセット処理を行うようになっている。

なお、生成された閾値カーブＴＨＣの例が、図６（Ｃ）に示されている。

《検出ユニット１５３における処理》
新たな時間平均スペクトルＴＡＳ及び閾値カーブＴＨＣを受けると、検出ユニット１５３は、時間平均スペクトルＴＡＳにおいて閾値カーブＴＨＣを超えるエネルギー値となっているサブバンドをノイズ周波数領域として検出する。そして、検出ユニット１５３は、検出されたノイズ周波数領域の情報を、ノイズ周波数領域情報ＮＲＩとして低減ユニット１５６Ａへ送る（図２参照）。

なお、ノイズ周波数領域が検出されなかった場合には、その旨が、ノイズ周波数領域情報ＮＲＩとして低減ユニット１５６Ａへ送られる。

また、検出ユニット１５３は、ノイズ周波数領域が検出された場合には、検出有無情報ＮＤＴを「１」に設定する。一方、検出ユニット１５３は、ノイズ周波数領域が検出されなかった場合には、検出有無情報ＮＤＴを「０」に設定する。そして、検出ユニット１５３は、設定された値を有する検出有無情報ＮＤＴを生成ユニット１５２へ送る。

《低減ユニット１５６Ａによる処理》
ノイズ周波数領域情報ＮＲＩを受けると、低減ユニット１５６Ａは、内部の可変ノッチフィルタを、ノイズ周波数領域情報ＮＲＩで示されるノイズ周波数領域の成分を低減させるように設定する。かかる設定のもとで、検波ユニット１３０から送られた検波信号ＤＴＤを受けると、低減ユニット１５６Ａは、検波信号ＤＴＤにおけるノイズ周波数領域の成分を低減させて、信号ＡＯＤを生成する。そして、低減ユニット１５６Ａは、生成された信号ＡＯＤをアナログ処理ユニット１６０へ送る（図１参照）。

なお、ノイズ周波数領域情報ＮＲＩが「ノイズ周波数領域が検出されなかった」旨を示している場合には、低減ユニット１５６Ａは、低減処理を行わないようになっている。

ノイズ低減装置１４０Ａから送られた信号ＡＯＤを受けると、アナログ処理ユニット１６０では、ＤＡ変換部、音量調整部及びパワー増幅部による信号処理が順次施され、出力音声信号ＡＯＳが生成される。そして、アナログ処理ユニット１６０は、生成された出力音声信号ＡＯＳをスピーカユニット１７０へ送る（図１参照）。この結果、スピーカユニット１７０が、出力音声信号ＡＯＳに従って、音声を再生出力する。

なお、上記のように行われるノイズ検出では、ノイズ周波数領域以外の領域におけるエネルギー、すなわち、音声成分のエネルギーが高くなるほど、ノイズ周波数領域の検出ができなくなる場合が多くなる。しかしながら、ノイズ周波数領域の誤検出は発生しない。

また、音声成分のエネルギーが高くなるほど、音声によるビートノイズのマスキングの度合いが高まる。このため、音声成分のエネルギーが高くなるほど、ビートノイズ音が聞こえづらくなり、聴感上の違和感が発生しにくくなる。このため、音声成分のエネルギーが高い場合には、ビートノイズ成分のノイズ周波数領域が検出できなくとも実用上の問題は発生しない。

以上説明したように、第１実施形態では、生成ユニット１５２が、音声信号である検波信号ＤＴＤの周波数成分をサブバンド幅ごとに時間平均して時間平均スペクトルＴＡＳを算出する。引き続き、生成ユニット１５２が、サブバンド幅よりも広い周波数幅で時間平均スペクトルＴＡＳに対して周波数軸に沿った周波数平均化を行って、サブバンド幅ごとの基準エネルギー値からなる基準カーブＦＡＳを算出する。

次に、生成ユニット１５２が、基準カーブＦＡＳに基づいて閾値カーブＴＨＣを生成する。そして、検出ユニット１５３が、閾値カーブＴＨＣを超えるエネルギー値となっている時間平均スペクトルＴＡＳにおける周波数領域をノイズ周波数領域として検出する。

したがって、第１実施形態のノイズ検出装置１５０Ａによれば、周囲環境の影響でビートノイズ成分のエネルギー値や、音声信号のエネルギー値が変化しても、ビートノイズ成分が含まれるノイズ周波数帯域を適切に検出することができる。

また、第１実施形態では、低減ユニット１５６Ａが、ノイズ検出装置１５０Ａにより検出されたノイズ周波数領域の周波数成分を、検波信号ＤＴＤから低減させる。したがって、第１実施形態のノイズ低減装置１４０Ａによれば、周囲環境の影響でビートノイズ成分のエネルギー値や、音声信号のエネルギー値が変化しても、ビートノイズ成分を適切に低減させることができる。

また、第１実施形態では、生成ユニット１５２が、基準エネルギー値に対してオフセット処理を施すことにより、閾値カーブＴＨＣを生成する。このため、ビートノイズ成分のエネルギー値や、音声信号のエネルギー値が変化に応じて、適切な閾値カーブＴＨＣを生成することができる。

また、第１実施形態では、オフセット処理が、基準エネルギー値の総和、時間平均の対象となった全周波数幅及びノイズ周波数領域の推定周波数幅に基づいて行われる。このため、適切な閾値カーブＴＨＣを合理的に生成することができる。

また、第１実施形態では、前回の検出ユニット１５３による検出によりノイズ周波数領域が検出されなかった場合に第１オフセット処理が行われ、前回の検出ユニット１５３による検出によりノイズ周波数領域が検出された場合に、第１オフセット処理により得られる閾値カーブの場合の第１オフセット量よりも小さな第２オフセット量による第２オフセット処理が行われる。このため、ノイズ検出に際して、ヒステリシス特性を付与することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を、図７及び図８を主に参照して説明する。

＜構成＞
図７には、本発明の第２実施形態に係るノイズ低減装置１４０Ｂを備える放送受信装置１００Ｂの概略的な構成がブロック図にて示されている。なお、放送受信装置１００Ｂは、ＡＭ音声放送の放送受信装置となっている。

図７に示されるように、放送受信装置１００Ｂは、上述した放送受信装置１００Ａと比べて、ノイズ低減装置１４０Ａに代えてノイズ低減装置１４０Ｂを備える点のみが異なっている。そして、ノイズ低減装置１４０Ｂは、ノイズ低減装置１４０Ａと比べて、ノイズ検出装置１５０Ａに代えてノイズ検出装置１５０Ｂを備えている点が異なっている。以下、この相違点に主に着目して説明する。

上記のノイズ検出装置１５０Ｂは、図８に示されるように、ノイズ検出装置１５０Ａと比べて、音声低減ユニット１５５を更に備える点が異なっている。そして、ＦＦＴユニット１５１が、音声低減ユニット１５５から送られた音声低減信号ＡＤＤを受けるようになっている。

上記の音声低減ユニット１５５は、ＲＦ処理ユニット１２０から送られた中間周波信号ＩＦＤを受ける。そして、音声低減ユニット１５５は、ビートノイズ成分を低減させることなく、音声信号成分を低減させて、音声低減信号ＡＤＤを生成する。こうして生成された音声低減信号ＡＤＤは、ＦＦＴユニット１５１へ送られる。

なお、音声低減ユニット１５５による処理の詳細については、後述する。

＜動作＞
次に、以上のように構成された放送受信装置１００Ｂの動作について、ノイズ検出装置１５０Ｂにおけるノイズ検出処理に着目して説明する。

中間周波信号ＩＦＤを受けると、音声低減ユニット１５５は、中間周波信号ＩＦＤにおける搬送波成分を抽出する。引き続き、音声低減ユニット１５５は、抽出された搬送波成分に対して９０°移相処理を施して直交信号を生成する。

次に、音声低減ユニット１５５は、中間周波信号ＩＦＤと直交信号とを乗算し、乗算信号を生成する。そして、音声低減ユニット１５５は、乗算信号における音声帯域の成分を抽出して、音声低減信号ＡＤＤを生成する。この結果、ビートノイズ成分を低減させることなく、音声信号成分を低減させた音声低減信号ＡＤＤが生成される。そして、音声低減ユニット１５５は、生成された音声低減信号ＡＤＤをＦＦＴユニット１５１へ送る（図８参照）。

以後、ＦＦＴユニット１５１、生成ユニット１５２及び検出ユニット１５３が、ノイズ検出装置１５０Ａの場合と同様に動作する。この結果、ノイズ検出装置１５０Ｂからは、音声低減信号ＡＤＤに基づいて検出されたノイズ周波数領域情報ＮＲＩが低減ユニット１５６Ａへ送られる（図８参照）。

なお、放送受信装置１００Ｂにおけるノイズ検出装置１５０Ｂ以外の要素は、上述した放送受信装置１００Ａの場合と同様に動作する。

以上説明したように、第２実施形態では、音声低減ユニット１５５が、ビートノイズ成分を低減させることなく、音声信号成分を低減させた音声低減信号ＡＤＤを生成する。そして、音声低減信号ＡＤＤにおけるビートノイズ成分を、第１実施形態の場合のノイズ検出処理を音声低減信号ＡＤＤに対して施して、音声低減信号ＡＤＤにおいてビートノイズ成分が存在するノイズ周波数領域を検出する。すなわち、ノイズ周波数領域の検出に際して邪魔になる音声成分が低減された状態で、ノイズ周波数領域を検出する。

したがって、第２実施形態のノイズ検出装置１５０Ｂによれば、ＡＭ音声放送の受信に際して、第１実施形態の場合よりも精度良くノイズ周波数領域を検出することができる。

また、第２実施形態では、第１実施形態の場合と同様に、低減ユニット１５６Ａが、ノイズ検出装置１５０Ｂにより検出されたノイズ周波数領域の周波数成分を、検波信号ＤＴＤから低減させる。したがって、第２実施形態のノイズ低減装置１４０Ｂによれば、ＡＭ音声放送の受信に際して、ビートノイズ成分のエネルギー値や、音声信号のエネルギー値が変化しても、ビートノイズ成分を適切に低減させることができる。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を、図９及び図１０を主に参照して説明する。

＜構成＞
図９には、本発明の第３実施形態に係るノイズ低減装置１４０Ｃを備える放送受信装置１００Ｃの概略的な構成がブロック図にて示されている。

図９に示されるように、放送受信装置１００Ｃは、上述した放送受信装置１００Ｂと比べて、ノイズ低減装置１４０Ｂに代えてノイズ低減装置１４０Ｃを備える点のみが異なっている。そして、ノイズ低減装置１４０Ｃは、ノイズ低減装置１４０Ｂと比べて、低減ユニット１５６Ａに代えて低減ユニット１５６Ｃを備えている点が異なっている。以下、この相違点に主に着目して説明する。

上記の低減ユニット１５６Ｃは、図１０に示されるように、ＦＦＴユニット２３１と、除去ユニット２３２とを備えている。また、低減ユニット１５６Ｃは、逆フーリエ変換ユニット（ＩＦＦＴユニット）２３３を備えている。

上記のＦＦＴユニット２３１は、検波ユニット１３０から送られた検波信号ＤＴＤを受ける。そして、ＦＦＴユニット２３１は、検波信号ＤＴＤにフーリエ変換を施す。かかるフーリエ変換の結果は、スペクトルＳＱＤとして、除去ユニット２３２へ送られる。

上記の除去ユニット２３２は、ＦＦＴユニット２３１から送られたスペクトルＳＱＤ、及び、ノイズ検出装置１５０Ｂから送られたノイズ周波数領域情報ＮＲＩを受ける。そして、除去ユニット２３２は、スペクトルＳＱＤ及びノイズ周波数領域情報ＮＲＩに基づいて、ノイズ除去スペクトルＳＲＤを生成する。こうして生成されたノイズ除去スペクトルＳＲＤは、ＩＦＦＴユニット２３３へ送られる。

なお、除去ユニット２３２による処理の詳細については、後述する。

上記のＩＦＦＴユニット２３３は、除去ユニット２３２から送られたノイズ除去スペクトルＳＲＤを受ける。そして、ＩＦＦＴユニット２３３は、ノイズ除去スペクトルＳＲＤに逆フーリエ変換を施して、信号ＡＯＤを生成する。こうして生成された信号ＡＯＤは、アナログ処理ユニット１６０へ送られる。

＜動作＞
次に、以上のように構成された放送受信装置１００Ｃの動作について、低減ユニット１５６Ｃにおけるノイズ低減処理に着目して説明する。

検波信号ＤＴＤを受けると、ＦＦＴユニット２３１は、検波信号ＤＴＤにフーリエ変換を施して、スペクトルＳＱＤを生成する。そして、ＦＦＴユニット２３１は、生成されたスペクトルＳＱＤを除去ユニット２３２へ送る（図１０参照）。

スペクトルＳＱＤを受けると、除去ユニット２３２は、最新のノイズ周波数領域情報ＮＲＩにより示されるノイズ周波数領域における成分をスペクトルＳＱＤから除去することにより、ノイズ除去スペクトルＳＲＤを生成する。そして、除去ユニット２３２は、生成されたノイズ除去スペクトルＳＲＤをＩＦＦＴユニット２３３へ送る。

ノイズ除去スペクトルＳＲＤを受けると、ＩＦＦＴユニット２３３は、ノイズ除去スペクトルＳＲＤに逆フーリエ変換を施して、信号ＡＯＤを生成する。そして、ＩＦＦＴユニット２３３は、生成された信号ＡＯＤをアナログ処理ユニット１６０へ送る。

なお、放送受信装置１００Ｃにおける低減ユニット１５６Ｃ以外の要素は、上述した放送受信装置１００Ｂの場合と同様に動作する。

以上説明したように、第３実施形態では、低減ユニット１５６Ｃが、ノイズ検出装置１５０Ｂにより検出されたノイズ周波数領域の周波数成分を、検波信号ＤＴＤから低減させる。したがって、第３実施形態のノイズ低減装置１４０Ｃによれば、ビートノイズ成分のエネルギー値や、音声信号のエネルギー値が変化しても、ビートノイズ成分を適切に低減させることができる。

［実施形態の変形］
本発明は、上記の第１〜第３実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

例えば、上記の第２実施形態から第３実施形態への変形と同様の変形を第１実施形態に対して施すようにしてもよい。

また、周波数平均化の対象とする周波数幅は、音声帯域の全域の幅であってもよいし、サブバンド幅の所定複数倍であってもよい。

また、上記の第１〜第３実施形態では、ノイズ周波数領域の検出にヒステリシス特性を有するようにした。これに対し、ノイズ周波数領域が検出された後にノイズ周波数領域が検出されなくなった場合には、ノイズ周波数領域が検出されなくなる直前に検出されたノイズ周波数領域の情報が所定時間にわたって低減ユニットへ送られるようにしてもよい。

また、本発明では、ビートノイズ成分以外のエネルギーの周波数分布に応じて閾値カーブが変化する。このため、再生周波数特性として意図的に高域を減衰させたり、電界強度に応じて再生周波数特性を変化させる場合にも、適切なノイズ周波数領域の検出のために、本発明を適用してもよい。

また、上記の第１〜第３実施形態では、音声信号中におけるノイズ検出及びノイズ低減に本発明を適用したが、音声信号以外の信号中におけるノイズ検出及びノイズ低減に本発明を適用してもよい。

なお、上記の第１〜第３実施形態におけるノイズ検出装置及び低減ユニットを、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を備えた演算手段としてのコンピュータとして構成し、予め用意されたプログラムを当該コンピュータで実行することにより、上記の第１〜第３実施形態における処理の一部又は全部を実行するようにしてもよい。このプログラムはハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、当該コンピュータによって記録媒体から読み出されて実行される。また、このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬型記録媒体に記録された形態で取得されるようにしてもよいし、インターネットなどのネットワークを介した配信の形態で取得されるようにしてもよい。

Claims (9)

1. 入力した信号の周波数成分を第１周波数幅ごとに時間平均した結果に対して、前記第１周波数幅よりも広い第２周波数幅ごとに周波数軸に沿った周波数平均化を行って得た基準エネルギー値に基づき閾値カーブを生成する生成部と；
   前記時間平均した結果が前記閾値カーブを超えるエネルギー値となっている周波数領域をノイズ周波数領域として検出する検出部と；
   を備えることを特徴とするノイズ検出装置。
2. 前記生成部は、前記基準エネルギー値に対してオフセット処理を行い、前記閾値カーブを生成する、ことを特徴とする請求項１に記載のノイズ検出装置。
3. 前記オフセット処理は、前記基準エネルギー値の総和、前記時間平均の対象となった全周波数幅及び前記ノイズ周波数領域の推定周波数幅に基づいて行われる、ことを特徴とする請求項２に記載のノイズ検出装置。
4. 前記オフセット処理は、
   前回の前記検出部によって前記ノイズ周波数領域が検出されなかった場合に行われる第１オフセット処理と、
   前回の前記検出部によって前記ノイズ周波数領域が検出された場合に行われ、前記第１オフセット処理により得られる閾値カーブの場合の第１オフセット量よりも小さな第２オフセット量による第２オフセット処理と、
   を含む、ことを特徴とする請求項２に記載のノイズ検出装置。
5. 前記信号は音声信号である、ことを特徴とする請求項１に記載のノイズ検出装置。
6. 請求項１に記載のノイズ検出装置と；
   前記ノイズ検出装置に入力した信号における前記ノイズ検出装置により検出されたノイズ周波数領域の成分を低減させる低減部と；
   を備えるノイズ低減装置。
7. 生成部と、検出部とを備えるノイズ検出装置において使用されるノイズ検出方法であって、
   前記生成部が、入力した信号の周波数成分を第１周波数幅ごとに時間平均した結果に対して、前記第１周波数幅よりも広い第２周波数幅ごとに周波数軸に沿った周波数平均化を行って得た基準エネルギー値に基づき閾値カーブを生成する生成工程と；
   前記検出部が、前記時間平均した結果が前記閾値カーブを超えるエネルギー値となっている周波数領域をノイズ周波数領域として検出する検出工程と；
   を備えることを特徴とするノイズ検出方法。
8. ノイズ検出装置が有するコンピュータに、請求項７に記載のノイズ検出方法を実行させる、ことを特徴とするノイズ検出プログラム。
9. ノイズ検出装置が有するコンピュータにより読み取り可能に、請求項８に記載のノイズ検出プログラムが記録されている、ことを特徴とする記録媒体。

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