(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変調された信号に含まれる低電界強度におけるパルスノイズを抑圧する雑音抑圧装置であって、
ＦＭベースバンド信号を復調して得られるコンポジット信号を、所定の周波数以下の帯域に帯域制限してオーディオ信号を出力する帯域制限手段と、
前記帯域制限手段によって出力された前記オーディオ信号中のパルスノイズを検出するパルス検出手段と、
前記コンポジット信号を入力とし、前記コンポジット信号において、前記オーディオ信号中で検出されたパルスノイズと対応する位置にパルスノイズが含まれている場合、前記パルス検出手段による前記検出結果が有効であると判定するパルス判定手段と、
前記パルス判定手段によって、前記パルス検出手段の検出結果が有効であると判定された場合、前記オーディオ信号中で検出されたパルスノイズを抑圧するパルス抑圧手段と
を備えることを特徴とする雑音抑圧装置。
【請求項２】
前記パルス判定手段は、入力された前記コンポジット信号全帯域の振幅と第１の閾値とを比較する第１の比較器を備え、入力された前記コンポジット信号の振幅が前記位置で前記第１の閾値を超えた場合に、前記検出結果が有効であると判定する
ことを特徴とする請求項１記載の雑音抑圧装置。
【請求項３】
前記パルス検出手段は、前記オーディオ信号を入力とするハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタの出力と第２の閾値とを比較する第２の比較器とを備え、前記ハイパスフィルタの出力が前記第２の閾値を超えたときに立上がり、前記ハイパスフィルタの出力が前記第２の閾値以下となったときに立下がるパルス検出信号を出力し、
前記パルス判定手段は、前記パルス検出手段から出力されたパルス検出信号の立上りと立下りとを検出して、前記オーディオ信号中で検出された前記パルスノイズの区間を測定する立上り／立下り検出部を備える
ことを特徴とする請求項１記載の雑音抑圧装置。
【請求項４】
前記パルス判定手段は、前記立上り／立下り検出部で測定された前記区間に相当するコンポジット信号のうち、前記第１の閾値を超える振幅が所定の回数以上存在した場合に、前記検出結果が有効であると判定する
ことを特徴とする請求項３記載の雑音抑圧装置。
【請求項５】
前記パルス判定手段は、前記立上り／立下り検出部で測定された前記区間の長さが、第３の閾値以下である場合にのみ、前記検出結果が有効であると判定する
ことを特徴とする請求項３記載の雑音抑圧装置。
【請求項６】
前記雑音抑圧装置は、さらに、
周波数変調された信号の変調率を検出し、検出した変調率に応じて前記第１の閾値を生成する変調率検出手段を備え、
前記第１の比較器は、前記変調率検出手段によって生成された第１の閾値とコンポジット信号の振幅とを比較する
ことを特徴とする請求項２記載の雑音抑圧装置。
【請求項７】
前記雑音抑圧装置は、さらに、
前記パルス抑圧手段によってパルスが抑圧された時間領域のオーディオ信号を周波数領域の周波数スペクトルに変換する周波数変換手段と、
受信された前記オーディオ信号の電界強度を測定する電界強度測定手段と、
あらかじめ定められた電界強度ごとに周波数スペクトルで表されたノイズパターンを格納するノイズパターン格納手段と、
前記ノイズパターン格納手段から前記電界強度測定手段によって測定された電界強度に応じたノイズパターンを読み出し、前記周波数変換手段によって得られた前記周波数スペクトルから減算するスペクトル減算手段と、
前記スペクトル減算手段の減算結果である周波数スペクトルを、周波数領域の周波数スペクトルから時間領域のオーディオ信号に逆周波数変換する逆周波数変換手段と
を備えることを特徴とする請求項１記載の雑音抑圧装置。
【請求項８】
周波数変調された信号に含まれる低電界強度におけるパルスノイズを抑圧する雑音抑圧方法であって、
ＦＭベースバンド信号を復調して得られるコンポジット信号を、所定の周波数以下の帯域に帯域制限してオーディオ信号を出力する帯域制限ステップと、
前記帯域制限ステップによって出力された前記オーディオ信号中のパルスノイズを検出するパルス検出ステップと、
前記コンポジット信号を入力とし、前記コンポジット信号において、前記オーディオ信号中で検出されたパルスノイズと対応する位置にパルスノイズが含まれている場合、前記パルス検出ステップによる前記検出結果が有効であると判定するパルス判定ステップと、
前記パルス判定ステップで、前記パルス検出ステップの検出結果が有効であると判定された場合、前記オーディオ信号中で検出されたパルスノイズを抑圧するパルス抑圧ステップと
を含むことを特徴とする雑音抑圧方法。
【請求項９】
周波数変調された信号に含まれる低電界強度におけるパルスノイズを抑圧する雑音抑圧装置のためのプログラムであって、コンピュータに、
ＦＭベースバンド信号を復調して得られるコンポジット信号を、所定の周波数以下の帯域に帯域制限してオーディオ信号を出力する帯域制限ステップと、前記帯域制限ステップによって出力された前記オーディオ信号中のパルスノイズを検出するパルス検出ステップと、前記コンポジット信号を入力とし、前記コンポジット信号において、前記オーディオ信号中で検出されたパルスノイズと対応する位置にパルスノイズが含まれている場合、前記パルス検出ステップによる前記検出結果が有効であると判定するパルス判定ステップと、前記パルス判定ステップで、前記パルス検出ステップの検出結果が有効であると判定された場合、前記オーディオ信号中で検出されたパルスノイズを抑圧するパルス抑圧ステップとを実行させるプログラム。
【請求項１０】
周波数変調された信号に含まれる低電界強度におけるパルスノイズを抑圧する雑音抑圧装置を実装する集積回路であって、
ＦＭベースバンド信号を復調して得られるコンポジット信号を、所定の周波数以下の帯域に帯域制限してオーディオ信号を出力する帯域制限手段と、
前記帯域制限手段によって出力された前記オーディオ信号中のパルスノイズを検出するパルス検出手段と、
前記コンポジット信号を入力とし、前記コンポジット信号において、前記オーディオ信号中で検出されたパルスノイズと対応する位置にパルスノイズが含まれている場合、前記パルス検出手段による前記検出結果が有効であると判定するパルス判定手段と、
前記パルス判定手段によって、前記パルス検出手段の検出結果が有効であると判定された場合、前記オーディオ信号中で検出されたパルスノイズを抑圧するパルス抑圧手段と
を備えることを特徴とする集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低電界強度のＦＭ（周波数変調）ラジオ受信機の雑音抑圧およびノイズキャンセルを行う雑音抑圧装置およびノイズキャンセル技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＦＭラジオ受信機では各種ノイズに対しての対策が講じられ、音質の改善が図られている。特に車載用ラジオ受信機では、例えばエンジン回転やワイパーや電動ミラー等が要因で発生するパルスノイズが問題となる場合があり、これを除去するためのノイズキャンセル技術が提案され用いられている。
【０００３】
一方で、ラジオ受信機の場合、受信電界の低下に伴い背景ノイズのレベルが増大する。このノイズは弱電界ノイズと呼ばれる白色性のノイズであるが、このような電界低下時では前記パルスノイズキャンセラが背景ノイズによって誤動作するという課題があった。そこで、例えば、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路とノイズ検出回路を備えたパルスノイズキャンセル技術が提案されている（特許文献１参照。）。図１、図２及び図３に従来のパルスノイズキャンセル技術の概略を示す。図１は、従来のパルスノイズキャンセラの構成を示すブロック図である。図２（ａ）はパルスノイズ発生時におけるＨＰＦ（ハイパスフィルタ）出力とＡＧＣ出力との関係を示す図である。図２（ｂ）は電界低下時におけるＨＰＦ出力とＡＧＣ出力との関係を示す図である。図２（ｃ）は電界低下時かつパルスノイズ発生時におけるＨＰＦ出力とＡＧＣ出力との関係を示す図である。
【０００４】
図１において、従来のパルスノイズキャンセラは、遅延器１００、パルス検出部２００、パルス抑圧部３００を備える。ＦＭコンポジット信号はパルス検出部２００に入力され、パルスノイズが検出される。同時に、ＦＭコンポジット信号は検出遅延分の遅延器１００を通過後、パルス抑圧部３００で当該検出区間のパルスノイズが除去される。パルス検出部２００は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２０１、ＡＧＣ回路２０２、比較器２０３からなり、ハイパスフィルタ２０１は、ＦＭコンポジット信号の高域成分のみを通過させる。ＡＧＣ回路２０２はハイパスフィルタ２０１の出力信号レベルに応じて利得制御をかける。具体的には、図２（ａ）に示すように、ハイパスフィルタ出力がパルスノイズのみである場合には、整流された信号レベルが小となるためＡＧＣ出力ゲインは大のままである。これに対し、図２（ｂ）に示すように、ハイパスフィルタ出力の背景ノイズが増大してくると、整流された信号レベルが大となるためＡＧＣ出力ゲインは小となり利得制御して背景ノイズでの誤検出を抑える。パルス検出部２００は、ＡＧＣ回路２０２の出力レベルと所定の閾値（請求項でいう「第２の閾値」）とを比較し、ＡＧＣ出力レベルが閾値を超えた場合をパルスノイズとして検出し、パルス抑圧部３００を制御する。ここで、図２（ｂ）に示すように、電界低下時にＡＧＣ回路２０２で利得制御された場合にはパルスノイズレベルまでリミットされるため、初期の閾値のままではパルスノイズさえも検出されない。そこで、図２（ｃ）に示すように、ＡＧＣ回路２０２の出力ゲインに応じて閾値を制御することで電界低下時でも誤検出なくパルスノイズを検出することができる。パルス抑圧部３００は、パルス未検出期間中は入力された信号をそのまま出力し、パルス検出された区間では例えば検出区間の直前の値をホールドするような補間回路によって実現できる。
【特許文献１】特許第３２１３４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、さらに受信電界が低下し一定レベル以下の弱電界となると、白色性の背景ノイズ以外にパルス性のノイズも発生する。従来のアナログ方式のラジオ受信装置ではＩＦアンプなどの挿入により、信号の振幅を増幅し、受信電界強度を高めることができるので、弱電界時のパルスノイズは問題とならなかった。これに対し、デジタル方式のラジオ受信装置では、入力信号の長時間の平均に基づく振幅制御を行うよりも、サンプル単位で電界強度に対応した処理を行うことが可能であるため、あえてＩＦアンプを実装しない。このためにこのようなパルスノイズの影響が顕著に現れて、除去しなければいけないというような課題がある。このような弱電界状態では、背景ノイズが支配的となるためパルスノイズのみを検出することが非常に困難となり、誤検出が要因で音の歪が発生するなどの誤動作が発生するという課題がある。この理由を図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて以下に説明する。
【０００６】
図３（ａ）は、強電界時のＦＭコンポジット信号、ローパスフィルタ出力およびパルスノイズの周波数特性を示す図である。図３（ｂ）は、弱電界時のＦＭコンポジット信号、ローパスフィルタ、パルスノイズおよび背景ノイズの周波数特性を示す図である。図３（ａ）に示すように、ＦＭコンポジット信号は、モノラル放送用の（Ｌ＋Ｒ）信号９０１とステレオ放送用の（Ｌ−Ｒ）信号９０２とを含んでいる。受信されたＦＭ信号がモノラル放送であるかステレオ放送であるかは、１９ｋＨｚのパイロット信号９０５があるか否かによって判断される。また、受信されたＦＭ信号に含まれるパルスノイズ９０３は全周波数帯域の成分を含んでいるため、ハイパスフィルタでコンポジット信号帯域より高域の成分を抽出することで、パルスノイズ９０３を検出することができた。一方で、弱電界時には、図３（ｂ）に示すように、背景ノイズ９０６が大きくなる。ＦＭ放送の特徴として、この背景ノイズ９０６は、高域になるほど大きくなるため、コンポジット信号より高域の成分を抽出してもパルスノイズ９０３を精度よく検出することが困難になる。
【０００７】
そこで、弱電界性パルスノイズを除去するためには、コンポジット信号に対してではなく、より狭帯域化されたモノラルオーディオ信号（すなわち、（Ｌ＋Ｒ）信号９０１）で検出・除去するのが有効である。狭帯域化することにより、背景ノイズ９０６の影響を低減させ、パルスノイズ９０３を検出しやすくすることが可能となる。ローパスフィルタの周波数特性９０４は、概ね１５ｋＨｚ以下の帯域の（Ｌ＋Ｒ）信号９０１をＦＭコンポジット信号から抽出するために、概ね２０ｋＨｚ以下の帯域を通過させる。従って、図３（ａ）に示したように、強電界時には、（Ｌ＋Ｒ）信号９０１よりも高域で、かつ、ローパスフィルタを通過する帯域、すなわち、１５ｋＨｚから２０ｋＨｚの間のパルスノイズ９０３を検出すればよいと考えられる。
【０００８】
しかしながら、実際には１５ｋＨｚから２０ｋＨｚの間のみの信号（パルスノイズ９０３）を精度よく抽出できるフィルタは非常に高価であり非現実的である。一方で、現実的なフィルタではパルスノイズ９０３とモノラルオーディオ信号に含まれる楽曲の高域成分、例えば、シンバルの音や音声の「サ行」の音などとの判別が困難である。従って、従来手法をそのままオーディオ信号帯域に転用してもパルスノイズの誤検出を招き、出力オーディオ信号に、誤検出されたパルスノイズを抑圧することによる音の歪を生じさせてしまうという課題がある。
【０００９】
本発明は、係る課題を解決するもので、受信電界の低下によって発生する弱電界性のパルスノイズの除去を目的とし、誤動作なく大きな音質改善効果を得ることができる雑音抑圧装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明の雑音抑圧装置は、周波数変調された信号に含まれる低電界強度におけるパルスノイズを抑圧する雑音抑圧装置であって、ＦＭベースバンド信号を復調して得られるコンポジット信号を、所定の周波数以下の帯域に帯域制限してオーディオ信号を出力する帯域制限手段と、前記帯域制限手段によって出力された前記オーディオ信号中のパルスノイズを検出するパルス検出手段と、前記コンポジット信号を入力とし、前記コンポジット信号の高域成分において、前記オーディオ信号中で検出されたパルスノイズと対応する位置にパルスノイズが含まれている場合、前記パルス検出手段による前記検出結果が有効であると判定するパルス判定手段と、前記パルス判定手段によって、前記パルス検出手段の検出結果が有効であると判定された場合、前記オーディオ信号中に検出されたパルスノイズを抑圧するパルス抑圧手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
なお、本発明は、装置として実現できるだけでなく、その装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現したり、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体として実現したり、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現したりすることもできる。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、オーディオ信号中の弱電界性パルスノイズの検出区間に同期したコンポジット信号サンプルの振幅値を所定の閾値と比較し、検出区間中のコンポジット信号の振幅が閾値を超える場合にパルスノイズであると判定することで、オーディオ信号中のパルスノイズと信号の高域成分との判別を行う。これにより、誤動作なく弱電界性パルスノイズを除去し、大きな音質改善効果を得ることができる。さらに、本発明によれば、弱電界性パルスノイズを除去した後に、周波数領域でのノイズサブトラクションを行う。これにより、パルスノイズを含んだオーディオ信号の周波数スペクトルが、パルスノイズのスペクトルに起因してレベル上昇することを抑制することができる。これにより、オーディオ信号の周波数スペクトルから電界強度に応じたノイズパターンを除去し、より原音に近いオーディオ信号を再生することが可能になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図４は、本発明の雑音抑圧装置を用いたＦＭラジオ受信機の構成を示すブロック図である。図４に示すＦＭラジオ受信機は、電界強度が低いとき、コンポジット信号から低域のモノラルオーディオ信号を抽出して、抽出されたモノラルオーディオ信号に含まれるパルスノイズを検出し、検出されたパルスノイズと同じタイミングでコンポジット信号中にパルスノイズが検出された場合、そのパルスノイズを抑圧する本発明の雑音抑圧装置（帯域制限部とノイズ抑圧部）を備えたＦＭラジオ受信機であって、アンテナ１、フロントエンド２、ＩＦ処理部３、ＦＭ復調部４、帯域制限部５、ノイズ抑圧部６を備える。図４のＦＭラジオ受信機において、アンテナ１はラジオ信号を受信する。フロントエンド２は、受信されたラジオ信号を中間周波（ＩＦ）信号に変換する。ＩＦ処理部３は、ＩＦ信号をベースバンド（ＢＢ）信号へと変換する。ＦＭ復調部４は、ＢＢ信号をコンポジット信号に復調する。帯域制限部５は、電界強度が高いときには、高域を含むコンポジット信号から（Ｌ＋Ｒ）信号と（Ｌ−Ｒ）信号とを取り出し、それらをミキシングしてＬとＲとのステレオオーディオ信号を出力する。一方、電界強度が低いときには、復調されたコンポジット信号から低域だけ、例えば、２０ｋＨｚ以下の帯域だけを抽出し、（Ｌ＋Ｒ）信号で表されるモノラルオーディオ信号を出力する。ノイズ抑圧部６は、電界強度が高いとき、帯域制限部５から出力されるステレオオーディオ信号を何もせず通過させる。電界強度が低いとき、帯域制限部５から出力されるモノラルオーディオ信号にノイズ抑圧処理を適用後、ノイズ抑圧されたモノラルオーディオ信号を外部のスピーカやヘッドホンなどに出力する。すなわち、帯域制限部５とノイズ抑圧部６とは「周波数変調された信号に含まれる低電界強度におけるパルスノイズを抑圧する雑音抑圧装置」の機能を備え、そのうち、帯域制限部５は「ＦＭベースバンド信号を復調して得られるコンポジット信号を、所定の周波数以下の帯域に帯域制限してオーディオ信号を出力する帯域制限手段」の機能を備える。一般にノイズ抑圧処理には、パルスノイズキャンセルのほか、セパレーション制御やハイカットなど様々な音質改善技術が提案されているが、本実施例では弱電界性パルスノイズキャンセルについてのみ説明する。
【００１５】
弱電界性パルスノイズキャンセラであるノイズ抑圧部６は、遅延器６１、パルス検出部６２、パルス判定部６３、パルス抑圧部６４、遅延器６５及び比較器６６を備える。遅延器６１はパルス検出部６２での処理時間分だけ、帯域制限部５の出力であるモノラルオーディオ信号を遅延させる。パルス検出部６２は、「前記帯域制限手段によって出力された前記オーディオ信号中のパルスノイズを検出するパルス検出手段」の機能を備え、帯域制限部５が出力するモノラルオーディオ信号を入力として、パルスノイズ候補を検出しパルス検出信号を出力する。パルス検出部６２は、例えば図１にあげたハイパスフィルタを用いる従来パルス検出手法と同様の構成とする。すなわち、パルス検出部６２は、図１に示したパルス検出部２００と同じ構成であり、入力されるオーディオ信号中にパルスノイズを検出して、パルス検出信号を出力する。なお、ここでは、パルス検出信号は、パルスノイズが検出されている状態と、検出されていない状態とを表すものであればよく、パルス検出信号が具体的にどのような信号であるかは問わない。続いて、パルス判定部６３は、パルス検出区間におけるオーディオ信号がパルスノイズであるか否かを判定し、パルス検出区間におけるオーディオ信号がパルスノイズであれば、検出遅延分の遅延器６１を通過した入力オーディオ信号のパルスノイズをパルス抑圧部６４で除去する。パルス検出区間におけるオーディオ信号がパルスノイズであるか否かを判定する方法は、以下の通りである。
【００１６】
図５（ａ）は、パルスノイズを含んだコンポジット信号の波形の一例を示す図である。図５（ｂ）は、パルスノイズを含んだオーディオ信号の波形の一例（サイン波）を示す図である。図５（ａ）に示すように、電界強度が低いときには、コンポジット信号には高周波成分が多く含まれている。一方、図５（ｂ）に示すように、オーディオ信号はパルスノイズを除いて周波数の低い信号である。ただし、オーディオ信号でも「サ」行の音などは図５（ｂ）に示すような波形とは異なり、高周波成分を含んでいるので、単純にハイパスフィルタの出力をゲイン調整して閾値と比較しただけではパルスノイズと誤検出されることがある。しかし、コンポジット信号とオーディオ信号との間には、図５（ａ）及び図５（ｂ）とを比較して判るように、オーディオ信号にパルスノイズが含まれている場合には、コンポジット信号にも、これと対応する位置にパルスノイズが含まれるという関係がある。これを利用して、パルス判定部６３は、次のようにして、パルス検出区間におけるオーディオ信号がパルスノイズであるか否かを判定する。すなわち、パルス判定部６３は、遅延器６５によってパルス検出信号と同期が保たれたコンポジット信号を、比較器６６で所定の閾値（請求項でいう「第１の閾値」）と比較して、パルス検出区間においてコンポジット信号の振幅が閾値を超えた場合にパルスノイズであると判定する。また、パルス判定部６３は、パルス検出区間においてコンポジット信号の振幅が閾値以下である場合には、オーディオ信号中で検出されたパルスノイズは、例えば、「サ」行の音や楽曲のシンバルの音などであって、誤検出されたオーディオ信号であると判定する。すなわち、遅延器６５、比較器６６及びパルス判定部６３は、「前記コンポジット信号を入力とし、前記コンポジット信号において、前記オーディオ信号中で検出されたパルスノイズと対応する位置にパルスノイズが含まれている場合、前記パルス検出手段による前記検出結果が有効であると判定するパルス判定手段」の機能を備える。このうち比較器６６は、「入力された前記コンポジット信号全帯域の振幅と第１の閾値とを比較する第１の比較器」に相当し、パルス判定部６３は「入力された前記コンポジット信号の振幅が前記位置で前記第１の閾値を超えた場合に、前記検出結果が有効であると判定する」という機能を備える。
【００１７】
なお、パルス抑圧部６４は、「前記パルス判定手段によって、前記パルス検出手段の検出結果が有効であると判定された場合、前記オーディオ信号中で検出されたパルスノイズを抑圧するパルス抑圧手段」の機能を備え、例えば、パルス検出区間内のオーディオ信号のサンプルの値をパルス検出区間直前のサンプルの値で置き換えることにより、検出されたパルスノイズを抑圧する。遅延器６５は、帯域制限部５及びパルス検出部６２における処理時間の分だけ、ＦＭ復調部４から出力されるコンポジット信号を遅延させ、パルス検出信号とコンポジット信号との同期をとる。比較器６６は、遅延器６５で遅延されたコンポジット信号と、閾値とを比較し、比較結果をパルス判定部６３に出力する。比較器６６は、例えば、コンポジット信号と閾値との比較結果として、コンポジット信号が閾値を超えている場合には「１」、コンポジット信号が閾値以下である場合には「０」を出力する。パルス判定部６３では、パルス検出信号を、例えば、パルスノイズが検出されている状態では「１」であり、検出されていない状態では「０」である信号とした場合、このパルス検出信号とコンポジット信号との論理積をとって、論理積が「１」であるときはパルス検出区間におけるオーディオ信号がパルスノイズであると判定し、論理積が「０」であるときは誤検出であると判定する。
【００１８】
以上のように本実施の形態によれば、パルス検出部６２は弱電界時にモノラルオーディオ信号に含まれるパルスノイズを検出するので、背景ノイズの影響がより少ない周波数帯域でパルスノイズの候補を検出することができる。さらに、パルス判定部６３は、オーディオ信号に同期されたコンポジット信号の振幅を閾値と比較して、パルス検出部６２によって検出されたパルスノイズの候補が誤検出でないか否かを検証する。従って、オーディオ信号又はコンポジット信号のいずれか一方だけに基づいてパルスノイズを判定するのではなく、オーディオ信号から検出されたパルスノイズの候補をコンポジット信号の振幅を見て検証するので、より精度よくパルスノイズを判定することができるという効果がある。
【００１９】
＜実施の形態１の変形例１＞
なお、比較器６６においてコンポジット信号の振幅と比較する閾値（請求項でいう「第１の閾値」）は、ＦＭ信号の変調率に応じて可変な値としても良い。変調率とは、被変調信号（＝元音源）の振幅と、変調信号（＝ＦＭ変調された信号）の周波数の関係を示す値である。具体的には、被変調信号の最大振幅が変調信号の７５ｋＨｚになるのが１００％変調で、同じ振幅値が変調信号の１５０ｋＨｚになるのが２００％変調である。図６は、変調率検出部７を備えるＦＭラジオ受信機の構成を示すブロック図である。変調率検出部７は、「周波数変調された信号の変調率を検出し、検出した変調率に応じて前記第１の閾値を生成する変調率検出手段」の機能を備え、例えばＦＭ復調部４から出力されるコンポジット信号の振幅の短時間平均などによって変調率を算出する。さらに、変調率検出部７は算出した変調率に対応した閾値電圧を出力する。例えば、変調率検出部７は、算出された変調率を一定値の閾値に乗算して変調率に対応した閾値電圧を算出する。また、比較器６６は、「前記変調率検出手段によって生成された第１の閾値とコンポジット信号の振幅とを比較する前記第１の比較器」の機能を備える。
【００２０】
以上のように本変形例１によれば、比較器６６の閾値を、変調率に応じて可変とするので、音源に依存せずより適切な閾値を動的に設定することができる。すなわち、例えば、変調率が１００％変調である地域での閾値の最適値は、変調率が５０％変調の地域では閾値が高くなりすぎるという問題がある。しかし、比較器６６の閾値を、変調率に応じて可変とすることによって、このような地域間差異を吸収することができる。これにより、ノイズ抑圧部６は、ＦＭラジオ受信機を搭載した車が変調率の異なる地域間を移動する場合などであっても、より精度よくパルスノイズを抑圧することができるという効果がある。
【００２１】
＜実施の形態１の変形例２＞
図７は、コンポジット処理部５１を備えるＦＭラジオ受信機の構成を示すブロック図である。同図では、ＦＭ復調部４より前段は、図４に示したＦＭラジオ受信機と同様であるので、ＦＭ復調部４より後段の構成のみ図示している。図７に示すように、変形例２のＦＭラジオ受信機は、ＦＭ復調部４、コンポジット処理部５１及びノイズ抑圧部６０を備える。ノイズ抑圧部６０は、遅延器６１、パルス検出部６２、パルス判定部６３、パルス抑圧部６４、遅延器６５、比較器６６及びバッファ６７を備える。ＦＭラジオ受信機において、一般的にはコンポジット処理部５１の内部で、帯域制限部５と同様にコンポジット信号は狭帯域化されるとともに、さらに、ダウンサンプリングされる。本変形例２ではコンポジット信号が３２０ｋＨｚのサンプリング周波数であるのに対し、モノラルオーディオ信号は４０ｋＨｚのサンプリング周波数であるとする。このコンポジット信号が、コンポジット処理部５１におけるコンポジット処理によって１／８にダウンサンプリングされるため、モノラルオーディオ信号１サンプルに対し、コンポジット信号が８サンプル存在する。パルス検出信号は、モノラルオーディオ信号１サンプルごとに出力されるので、パルス検出信号１サンプルに対し、コンポジット信号が８サンプル存在することになる。そこで、図７に示すように比較器６６の前にバッファ６７を備え、このバッファ６７にオーディオ信号１サンプルに対して、コンポジット信号を８サンプル保持する。これにより、比較器６６での比較をパルス検出信号１サンプルに対して８サンプル分行い、パルス判定を行う。この場合、パルス判定部６３は、例えば８サンプル中の１サンプルでも閾値を超えた場合にパルスノイズであると判定する。
【００２２】
以上のように、本実施の形態１のノイズ抑圧部６０によれば、オーディオ信号１サンプルにつき、この場合例えば、コンポジット信号８サンプルでパルスノイズか否かを検証することになるため、より精度よくパルスノイズを判定し、抑圧することができるという効果がある。
【００２３】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２の弱電界性パルスノイズキャンセラを用いたＦＭラジオ受信機の構成を示すブロック図である。同図では、図４と同機能であるアンテナ１、フロントエンド２、ＩＦ処理部３の表記を省略している。また、ＦＭ復調部４への入力は図４と同様にＢＢ信号である。本実施の形態２のＦＭラジオ受信機は、ＦＭ復調部４、コンポジット処理部５１及びノイズ抑圧部６００を備える。ノイズ抑圧部６００は、パルス検出信号の立上りから立下りまでの区間をパルス検出区間とし、このパルス検出区間内でパルスノイズ候補として検出された信号がパルスノイズであるか否かを判定して、パルスノイズであると判定した場合にそのパルスノイズを抑圧する。ノイズ抑圧部６００は、遅延器６１、パルス検出部６２、パルス判定部６３、パルス抑圧部６４、遅延器６５、比較器６６、バッファ６７、遅延器６８、遅延器６９及び立上り／立下り検出部７０を備える。
【００２４】
以下、実施の形態１との差分について説明する。パルス検出部６２は、「前記オーディオ信号を入力とするハイパスフィルタ（図１のＨＰＦ２０１）と、前記ハイパスフィルタの出力と第２の閾値とを比較する第２の比較器（図１の比較器２０３）とを備え、前記ハイパスフィルタの出力が前記第２の閾値を超えたときに立上がり、前記ハイパスフィルタの出力が前記第２の閾値以下となったときに立下がるパルス検出信号を出力する前記パルス検出手段」の機能を備える。
【００２５】
立上り／立下り検出部７０は、パルス検出部６２によってパルスノイズ候補が検出されたときに出力されるパルス検出信号を監視し、パルス検出信号の立上りと立下りを検出する。すなわち、立上り／立下り検出部７０は、「前記パルス検出手段から出力されたパルス検出信号の立上りと立下りとを検出して、前記オーディオ信号中で検出された前記パルスノイズの区間を測定する立上り／立下り検出部」の機能を備える。立上り／立下り検出部７０は、パルス検出信号の立上りを検出すると、検出結果として立上り信号を出力し、パルス検出信号の立下りを検出すると、検出結果として立下り信号を出力する。比較器６６によるコンポジット信号の振幅比較は、立上り／立下り検出部７０が出力する立上り信号で比較を開始し、立下り信号で比較を終了する。パルス判定部６３は、立上り信号によって比較を開始した時点から立下り信号までのパルス検出区間内で例えば１サンプルでも閾値を超えていた場合にパルスノイズであると判定する。すなわち、パルス判定部６３は、「前記立上り／立下り検出部で測定された前記区間に相当するコンポジット信号のうち、前記第１の閾値を超える振幅が所定の回数以上存在した場合に、前記検出結果が有効であると判定する前記パルス判定手段」の機能を備える。具体的に、立上り信号は１パルスノイズの開始ポイントを、立下り信号は同パルスノイズの終了ポイントを示し、立上り信号から立下り信号までの間のコンポジット信号とはつまりオーディオ信号中の１パルスノイズに相当するコンポジット信号全てに相当する。例えば、実施の形態１で例にあげたようにコンポジット信号が３２０ｋＨｚサンプリング、オーディオ信号が４０ｋＨｚサンプリングとした場合、パルス検出部６２で３サンプルが連続でパルスノイズ候補として検出されると、３×８＝２４サンプルのコンポジット信号の振幅を順次閾値と比較し、うち、例えば１サンプルでも閾値を超えていればパルスノイズである、といった判定をする。遅延器６８、遅延器６９は同数の遅延であり、立上り信号と立下り信号との間のサンプル数分、オーディオ信号を遅延させる。
【００２６】
また、この場合、パルス抑圧部６４は、例えば、パルス検出信号の立上り直前のオーディオ信号のサンプルの値を保持しておき、パルス検出信号の立上りから立下りまでのオーディオ信号のサンプルの値を、保持している値で置き換えることによってパルスノイズを抑圧できる。
【００２７】
＜実施の形態２の変形例１＞
さらに、立上り／立下り検出部７０でパルス検出信号の立上りと立下りを検出することで、パルスノイズ候補を検出したパルス検出区間長を測定し、判定条件に加えることでより精度の高いパルスノイズ判定を行うことが可能である。例えば、パルス判定部６３が、パルスノイズ候補を検出したパルス検出区間内の１サンプルでも閾値を超え、かつ、パルスノイズ候補のパルス検出区間長が所定の長さ以下の場合にパルスノイズである、といった判定をすることで、誤検出の頻度を大きく低減させることができる。図９は、実施の形態２の変形例１であるＦＭラジオ受信機の構成を示すブロック図である。ＦＭラジオ受信機は、パルスノイズ候補が検出されたパルス検出区間長をパルス判定部６３の判定に加味してパルスノイズを抑圧するＦＭラジオ受信機であって、ＦＭ復調部４、コンポジット処理部５１及びノイズ抑圧部６１０を備える。ノイズ抑圧部６１０は、遅延器６１、パルス検出部６２、パルス判定部６３、パルス抑圧部６４、遅延器６５、比較器６６、バッファ６７、遅延器６８、遅延器６９、立上り／立下り検出部７０、比較器７１及びアンド回路７２を備える。
【００２８】
以下では、ノイズ抑圧部６１０において図８に示したノイズ抑圧部６００と異なる構成要素について説明する。比較器７１は、比較器６６とは異なり、２入力の電圧値を比較するものではなく、立上り／立下り検出部７０によって出力される立上り信号から立下り信号までのサンプル数と、所定の閾値（請求項でいう「第３の閾値」）とを比較するものである。この閾値は、オーディオ信号に含まれるパルスノイズのサンプル数が概ね３〜５サンプルであるので、例えば、３〜５程度の整数で与えられる。比較器７１は、立上り信号から立下り信号までのサンプル数が閾値以下である場合「１」を出力し、立上り信号から立下り信号までのサンプル数が閾値を超えている場合「０」を出力する。
【００２９】
比較器６６は、パルスノイズの候補１サンプルにつき、８サンプルのコンポジット信号の振幅と閾値電圧とを比較し、８サンプルのうち１サンプルでも閾値を超えると「１」を出力する。コンポジット信号８サンプルのうち１サンプルも閾値以下であれば「０」を出力する。
【００３０】
アンド回路７２は、比較器６６の出力と、比較器７１の出力との論理積を出力する。パルス判定部６３は、遅延器６９から出力されるパルス検出信号がパルスノイズの候補を検出した状態を表しており、アンド回路７２からの出力が「１」のとき、パルスノイズの候補であるサンプルが実際のパルスノイズであると判定し、アンド回路７２からの出力が「０」のとき、パルスノイズの候補は誤検出されたオーディオ信号であると判定する。すなわち、比較器７１、アンド回路７２及びパルス判定部６３は、「前記立上り／立下り検出部で測定された前記区間の長さが、第３の閾値以下である場合にのみ、前記検出結果が有効であると判定する前記パルス判定手段」の機能を備える。パルス抑圧部６４は、パルス検出信号の立上り直前のオーディオ信号のサンプルの値を保持しておき、パルス検出信号の立上りから立下りまでの区間でパルスノイズであると判定されたオーディオ信号のサンプルの値を、保持している値で置き換えることによってパルスノイズを抑圧する。
【００３１】
以上のように、本実施の形態によれば、ノイズ抑圧部６１０は、パルスノイズの候補が検出された区間、すなわち、パルス検出信号の立上りから立下りまでの区間の長さがあらかじめ定めた閾値（標準的なパルスノイズのパルス幅）よりも長い場合には、パルスノイズではないと判定するので、より精度よくパルスノイズを判定し、抑圧することができるという効果がある。
【００３２】
なお、上記実施の形態では、パルスノイズ候補として検出されたオーディオ信号１サンプルに対し、コンポジット信号の１サンプルでも閾値を超えるものがあればパルスノイズと判定したが、本発明はこれに限定されない。例えば、パルスノイズ候補として検出されたオーディオ信号１サンプルに対し、コンポジット信号の過半数が閾値を超えた場合にパルスノイズと判定するとしてもよい。また、コンポジット信号の連続する２サンプル（又は所定のサンプル数）以上が閾値を超えた場合にパルスノイズと判定しても良いし、コンポジット信号の全サンプルが閾値を超えた場合にパルスノイズと判定するとしても良い。
【００３３】
また、上記実施の形態では、比較器７１において、立上り信号から立下り信号までのサンプル数と、閾値となるサンプル数とを比較すると説明したが、必ずしもサンプル数で比較する必要はなく、例えば、立上り信号から立下り信号までの時間をタイマで計測し、閾値となる時間と比較するとしても良い。
【００３４】
なお、上記実施の形態では、パルス抑圧部６４は、パルス検出区間内のオーディオ信号のサンプルの値をパルス検出区間直前のサンプルの値で置き換えることにより、検出されたパルスノイズを抑圧すると説明したが、本発明はこれに限定されず、他の方法でパルスノイズを抑圧するとしても良い。例えば、パルス検出区間直前のサンプルの値と、パルス検出区間直後のサンプルの値との平均値を求め、その値でパルス検出区間内のオーディオ信号のサンプルの値を置き換えるとしても良い。
【００３５】
なお、上記実施の形態では、コンポジット信号の全帯域の振幅と閾値とを比較してパルス検出信号の有効性を判定したが、コンポジット信号の高域だけと閾値とを比較してパルス検出信号の有効性を判定してもよい。
【００３６】
（実施の形態３）
なお、上記実施の形態では、ノイズ抑圧部６が帯域制限部５から出力されるモノラルオーディオ信号にノイズ抑圧処理（弱電界性パルスノイズの除去）を適用した後、ノイズ抑圧されたモノラルオーディオ信号を外部のスピーカやヘッドホンなどに出力する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限定されない。例えば、ノイズ抑圧部の後段に、さらに弱電界ノイズ（弱電界性ホワイトノイズ）をキャンセルする弱電界ノイズキャンセル部８を備える構成としてもよい。図１０は、図４に示したノイズ抑圧部の後段に、弱電界ノイズキャンセル部８を備えたＦＭラジオ受信機の構成を示すブロック図である。図１０に示すＦＭラジオ受信機は、内部に、アンテナ１で受信されたＦＭラジオ信号の受信電界強度を測定する図示しない電界強度測定部を備える。この電界強度測定部は、「受信された前記オーディオ信号の電界強度を測定する電界強度測定手段」の機能を備える。図１１は、図１０に示した弱電界ノイズキャンセル部８の内部構成を示すブロック図である。
【００３７】
図１１に示すように、弱電界ノイズキャンセル部８は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部８０１、ノイズパターン格納部８０２、減算器８０３およびＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部８０４を備える。上記実施の形態で、すでに説明したように、本発明のノイズ抑圧部から出力されるオーディオ信号は、そのままスピーカやヘッドホンに出力することによってオーディオを再生することができる時間領域の信号である。これに対し、弱電界ノイズキャンセル部８によるノイズキャンセルは、周波数領域におけるスペクトルサブトラクションによって行われる。ＦＦＴ部８０１は、「前記パルス抑圧手段によってパルスが抑圧された時間領域のオーディオ信号を周波数領域の周波数スペクトルに変換する周波数変換手段」の機能を備え、ノイズ抑圧部から出力されたオーディオ信号を、高速フーリエ変換により周波数領域のスペクトルに変換する。ノイズパターン格納部８０２は、「あらかじめ定められた電界強度ごとに周波数スペクトルで表されたノイズパターンを格納するノイズパターン格納手段」の機能を備え、あらかじめ定めた電界強度ごとの弱電界性ホワイトノイズのスペクトルパターンを格納する。減算器８０３は、「前記ノイズパターン格納手段から前記電界強度測定手段によって測定された電界強度に応じたノイズパターンを読み出し、前記周波数変換手段によって得られた前記周波数スペクトルから減算するスペクトル減算手段」の機能を備える。減算器８０３は、ＦＦＴ部８０１で周波数変換された周波数スペクトルから、ノイズパターン格納部８０２から読み出された弱電界性ホワイトノイズのスペクトルパターンを減算する。ノイズパターン格納部８０２から読み出されるスペクトルパターンは、当該スペクトルパターンの減算対象である周波数スペクトルとなるオーディオ信号がＦＭラジオ信号として受信されたときの電界強度に対応している。すなわち、ノイズパターン格納部８０２からスペクトルパターンを読み出す際の電界強度は、例えば、ＦＦＴ部８０１における周波数変換の単位となる１フレーム分のオーディオ信号サンプルのそれぞれの受信電界強度の平均値で求められる。これにより、受信されたモノラル入力信号から弱電界性パルスノイズが除去された上、さらに弱電界性ホワイトノイズが除去された周波数スペクトルが得られる。ＩＦＦＴ部８０４は、このようにして得られた周波数スペクトルを逆高速フーリエ変換により、時間領域のオーディオ信号に変換する。すなわち、ＩＦＦＴ部８０４は、「前記スペクトル減算手段の減算結果である周波数スペクトルを、周波数領域の周波数スペクトルから時間領域のオーディオ信号に逆周波数変換する逆周波数変換手段」の機能を備える。ＩＦＦＴ部８０４から出力された時間領域のオーディオ信号は、スピーカまたはヘッドホンなどに出力され、オーディオとして再生される。
【００３８】
以上のように、本実施の形態３のＦＭラジオ受信機は、ノイズ抑圧部６によって弱電界性パルスノイズが除去されたオーディオ信号に対して、周波数領域でのスペクトルサブトラクションにより弱電界性ホワイトノイズを除去するという処理を行う。これにより、スペクトルサブトラクションの適用前にパルスノイズを除去しておくことができるために、パルスノイズのスペクトルに起因するオーディオ信号のスペクトルのかさ上げ（一定値加算）を防止することができ、より精度よく弱電界性ホワイトノイズを除去することができるという効果がある。
【００３９】
なお、上記実施の形態３では、図４に示したノイズ抑圧部６と弱電界ノイズキャンセル部８とを組み合わせた例について説明したが、弱電界ノイズキャンセル部８は本発明のいずれの実施の形態におけるノイズ抑圧部と組み合わせても同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また、上記実施の形態３では、時間領域のオーディオ信号を、高速フーリエ変換を用いて周波数領域のスペクトルに変換する場合について説明しているが、周波数変換の方法は、高速フーリエ変換に限らず、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）およびＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transform）など他の周波数変換方法を用いるとしてもよい。
【００４１】
なお、ブロック図（図４、６、７、８、９、１０および１１など）においてＦＭ復調部４以降の各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIに実装されたＤＳＰ(Digital Signal Processor)と、ＤＳＰに実行されるソフトウェアの組み合わせで実現される。また、場合に応じて、ＩＦ処理部３もＬＳＩに実装されるとしてもよい。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。
【００４２】
また、例えばメモリ以外の機能ブロックが１チップ化されていても良い。
【００４３】
ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【００４４】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。
【００４５】
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
【００４６】
さらに、各機能ブロックは、論理回路などからなる専用のハードウェアで構成されても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の雑音抑圧装置は、ＦＭラジオ受信機における音質改善技術として有用である。特に、人や車の移動等によって電界強度の低下が発生するような携帯ラジオ、携帯電話機に組み込まれたラジオ受信装置および車載用ラジオ受信機の音質改善技術に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は従来のパルスノイズキャンセラの構成を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）はパルスノイズ発生時におけるＨＰＦ出力とＡＧＣ出力との関係を示す図である。図２（ｂ）は電界低下時におけるＨＰＦ出力とＡＧＣ出力との関係を示す図である。図２（ｃ）は電界低下時かつパルスノイズ発生時におけるＨＰＦ出力とＡＧＣ出力との関係を示す図である。
【図３】図３（ａ）は、強電界時のＦＭコンポジット信号、ローパスフィルタ出力およびパルスノイズの周波数特性を示す図である。図３（ｂ）は、弱電界時のＦＭコンポジット信号、ローパスフィルタ、パルスノイズおよび背景ノイズの周波数特性を示す図である。
【図４】図４は本発明の雑音抑圧装置を用いたＦＭラジオ受信機の構成を示すブロック図である。
【図５】図５（ａ）は、パルスノイズを含んだコンポジット信号の波形の一例を示す図である。図５（ｂ）は、パルスノイズを含んだオーディオ信号の波形の一例（サイン波）を示す図である。
【図６】図６は変調率検出部を備えるＦＭラジオ受信機の構成を示すブロック図である。
【図７】図７はコンポジット処理部を備えるＦＭラジオ受信機の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は本発明の実施の形態２の弱電界性パルスノイズキャンセラを用いたＦＭラジオ受信機の構成を示すブロック図である。
【図９】図９は実施の形態２の変形例１であるＦＭラジオ受信機の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は図４に示したノイズ抑圧部の後段に、弱電界ノイズキャンセル部を備えた実施の形態３のＦＭラジオ受信機の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は図１０に示した弱電界ノイズキャンセル部の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
１        アンテナ
２        フロントエンド
３        ＩＦ処理部
４        ＦＭ復調部
５        帯域制限部
６、６０、６００、６１０        ノイズ抑圧部
８        弱電界ノイズキャンセル部
５１      コンポジット処理部
６１      遅延器
６２      パルス検出部
６３      パルス判定部
６４      パルス抑圧部
６５      遅延器
６６      比較器
６７      バッファ
６８、６９、１００      遅延器
７０      立上り／立下り検出部
７１      比較器
７２      アンド回路
２００    パルス検出部
２０１    ハイパスフィルタ
２０２    ＡＧＣ回路
２０３    比較器
３００    パルス抑圧部
８０１    ＦＦＴ部
８０２    ノイズパターン格納部
８０３    減算器
８０４    ＩＦＦＴ部
【図１】
0004531837.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004531837.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004531837.tif 000007
【図７】
0004531837.tif 000008
【図８】
0004531837.tif 000009
【図９】
0004531837.tif 000010
【図１０】
0004531837.tif 000011
【図１１】
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