CN101053161A - 噪声抑制装置 - Google Patents

Abstract

提供一种噪声抑制装置，该噪声抑制装置不论对于由接收电场强度的降低而造成的稳定噪声，还是对于由多路径环境等而造成的不稳定噪声，都可以使因减去过多而造成的音乐噪声不易发生。噪声抑制装置(100)包括：电场强度解析部(3)，解析数字输入信号X的电场强度d的变化；以及帧形成部(1)，在被解析的电场强度超过规定的阈值变化时，形成由在不超过上述阈值的范围内所蓄积的信号值构成的帧。而且，噪声抑制装置(100)包括：噪声估计部(4)，在电场强度超过规定的阈值变化时，估计混入在输入信号X中的噪声的图形|N|n’；以及噪声抑制部(5)，利用估计的噪声图形来抑制形成的帧中所含有的噪声。

Description

噪声抑制装置

技术领域

本发明涉及抑制混入了噪声的信号中的噪声成分的噪声抑制装置，尤其涉及应用于电波通信等接收机器的噪声抑制装置。

背景技术

在以往的有代表性的噪声抑制方法中，最常见的是频谱相减法或维纳滤波(Wiener filter)等。除此之外，还研究开发了利用梳状滤波器或自适应滤波器等各种噪声抑制方法。

图1是示出利用以往的频谱相减法的噪声抑制装置的构成的图。图2是示出利用以往的维纳滤波的噪声抑制装置的构成的图。如图1和图2所示，在一般情况下，在频谱相减法或维纳滤波中，以以下基本原理来抑制噪声，即：在不含有声音的时间区间的噪声区间中估计(测定)噪声谱，并从输入信号中减去上述估计的噪声。不论在哪种抑制方法中，为了调整噪声抑制量，一般是例如按照下式，将作为倍率参数的抑制系数α与估计出来的噪声谱相乘。

|Y(f)|＝|X(f)|-α|N(f)|

且，X(f)表示输入信号频谱，N(f)表示噪声谱，Y(f)表示抑制噪声后的信号频谱，||表示信号的绝对值。f表示频率。

然而存在的缺点是，在噪声谱的估计精度降低时，会产生因减去的过多而造成的频谱相减法中特有的音乐噪声。并且，虽然提高了SN比(信噪比)，但还是残留有抑制噪声后的像“嘶嘶”这样的音乐噪声。

噪声谱的估计精度下降的原因是由于环境噪声的不稳定而造成的。一般而言，因噪声谱是不固定的，所以要想得到较好的噪声抑制效果，抑制系数α就要按照环境来变化。例如，提出了这样一种噪声抑制装置，即不仅根据当前的输入信号频谱和噪声的平均谱，还根据噪声的标准偏差来算出噪声抑制量，这样就可以更好地与实际的环境噪声相对应(例如，参照专利文献1)。然而，即使在专利文献1的方法中，也不能对应与过去的噪声谱不相关的过渡性噪声。并且，提出了在AM(调幅：Amplitude Modulation)和FM(调频  FrequencyModulation)等接收机器中，读出预先计算并记录的噪声图形(noisepattern)，并通过对读出的噪声图形进行一次线性插值来进行噪声估计，这样可以得到非常好的噪声抑制效果(例如，参照专利文献2)。其理由是，作为噪声发生的原因，在对于电场强度变化而噪声变化的观点上来看，因电场的强度不同而作为噪声发生因素的电路也不同，所以，可以根据电场强度而对噪声进行图形化。

专利文献1日本国特开2003-316381号公报

专利文献2专利第2760240号公报

在AM或FM等接收机器中，作为噪声发生的原因是，在对于电场强度变化噪声也发生变化的观点上来看，因电场的强度不同而成为噪声发生因素的电路也不同的情况较多。据此，可以根据电场强度来对噪声进行图形化。并且，读出预先计算并记录的噪声图形，并通过对读出的噪声图形进行一次线性插值来进行噪声估计，这样可以以高精确度来得到噪声抑制效果。

与此相反，存在的问题是：除能够由电场强度被图形化的稳定噪声以外，还存在较多的由多路径或外部干扰而造成的不稳定噪声，特别是对于与过去的噪声谱不相关的过渡性噪声，即使是专利文献1所公开的方法也不能抑制。

毕竟由于将时序信号转换为频谱的处理是以帧为单位来进行的处理，因此，不管怎样抑制处理也需要有一定的时间。例如，在调频(FM)立体声广播的情况下，信号带宽被限制在15KHz，若要以32KHz来采样，并以256个采样点来进行频谱转换的话，则抑制处理要以8ms为单位来进行。对此，接收电场强度每时每刻都在变化，例如，在多路径环境中，因电场强度的骤变而出现的脉冲噪声为数μs左右。为了在8ms帧中抑制数μs的噪声，若对8ms帧中的信号进行相同的噪声抑制的话，则在附加了脉冲噪声的信号以外的信号存在相减过多，从而成为导致音乐噪声的发生原因。

发明内容

本发明鉴于上述课题，目的在于提供一种噪声抑制装置，其可以效果良好地对电场强度的低下所造成的稳定的噪声进行抑制，而且也可以效果良好地抑制过渡性环境噪声。

为了解决上述课题，本发明的噪声抑制装置，其中包括：蓄积单元，蓄积数字输入信号的信号强度的值；帧形成单元，按照输入的上述输入信号的信号强度形成帧，该帧是信号值的集合，该信号值的集合含有被蓄积的上述信号值；噪声估计单元，按照形成的上述帧的信号强度，估计混入在上述帧内的上述输入信号中的噪声的图形；以及噪声抑制单元，利用估计出的噪声的图形，抑制形成的上述帧中所含有的噪声。

并且，本发明不仅可以作为这样的噪声抑制装置来实现，也可以作为具有这种噪声抑制装置的FM及AM接收装置来构成，并且，还可以将这样的噪声抑制装置所具有的特征性的单元作为步骤，并将这些步骤作为噪声抑制方法来实现，也可以作为使计算机执行上述这些步骤的程序来实现。而且，这样的程序可以通过CD-ROM等记录介质或因特网等传输介质来分发。

通过按照接收电场强度的变化形成帧，即使是不稳定的噪声，也可以视为缩短的帧内的稳定噪声，并可以减小估计稳定噪声时的误差。并且，通过监视接收电场强度的变化，来估计噪声是稳定的还是不稳定的，在是不稳定的噪声的情况下，由于可以在短的帧内执行更强的抑制处理，从而可以提高噪声抑制效果。

根据本发明的噪声抑制装置，可以效果良好地抑制由于电场强度的降低而造成的稳定噪声，并且也可以效果良好地抑制过渡性环境噪声。

附图说明

图1是示出根据以往的频谱相减法的噪声抑制装置的构成的图。

图2是示出利用以往的维纳滤波法的噪声抑制装置的构成的图。

图3是在本实施方式中的噪声抑制装置的构成方框图。

图4是具有图3所示的噪声抑制装置的收音机的一构成示例方框图。

图5是示出图3所示的由电场强度解析部所进行的帧形成顺序的流程图。

图6是示出电场强度的变化和帧的划分区间的关系的图。

图7是示出图3所示的电场强度解析部的更详细的一构成示例图。

图8是以在电场强度解析部所指定的帧长度来形成帧，并以与形成的帧相同的长度来进行频谱转换的情况下的一构成示例图。

图9是示出图3所示的噪声估计部的详细构成的一示例图。

图10在FM接收机器中接收电场强度为0dBμ时的噪声频谱，以变化为FFT(快速傅立叶变换：Fast Fourier Transform)的帧长度来表示的曲线。

图11是通过以频谱的状态，从输入频谱中减去噪声频谱，从而抑制输入信号的噪声的情况下的详细构成的一示例方框图。

图12是噪声频谱以及输入信号逆转换为时域的信号后，抑制噪声的情况下的详细构成的一示例方框图。

图13是通过决定了的帧长的两端填埋“0”，来形成固定长的帧的情况下的帧形成部的一处理示例图。

图14是示出帧长度设定为有下限的情况下，在帧形成部所进行的顺序的流程图。

图15是在平均化帧中不必求出电场强度的平均值，在比较每个采样的电场强度的情况下的一构成示例方框图。

图16是导电场强度中特有的噪声图形相对应，输入信号的电场强度分为几个阶段的带的情况下的一示例图。

图17是调查输入信号的各采样的电场强度，每当电场强度的带发生变化时，形成新的帧的情况下的一示例流程图。

图18是代替电场强度，而信号强度的大小(level)作为基准，估计输入信号中所混有噪声图形，抑制噪声的噪声抑制装置的构成的一示例方框图。

符号说明

100 噪声抑制装置

101 天线

102 调谐器

103 A/D转换器

104 扬声器

1   帧形成部

2   频谱转换部

3   电场强度解析部

4   噪声估计部

5   噪声抑制部

6   信号强度解析部

31  电场强度平均化部

32  电场强度变化检测部

33  帧长度决定部

41  电场强度平均化部

42  噪声图形存储部

43  噪声计算部

51  抑制量算出部

52  频谱减法部

53  频谱逆转换部

54  卷积运算部

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(实施方式1)

图3是示出本实施方式中的噪声抑制装置的构成方框图。本实施方式1的噪声抑制装置100着重于，按照电场强度的变化程度的噪声图形的变化，将电场强度的变化在一定的范围内的采样的集合作为1个帧，按每个帧进行频谱转换后，输出与各个帧相对应的噪声谱的差值。通常，是将预先规定的固定数的连续采样作为帧，并进行频率转换、量化等处理，在此采用可变长的帧。

图4是示出收音机构成的一示例方框图，该收音机包括图3所示的噪声抑制装置100。收音机包括：天线101、调谐器102、A/D转换器103、噪声抑制装置100以及扬声器104。天线101，接收播放台所发送的模拟FM信号或AM信号。调谐器102，从所希望的频率的载波中，分离并抽出例如音频信号等信号。A/D转换器103，将分离并抽出的模拟信号转换为数字信号。噪声抑制装置100，抑制数字信号的噪声。扬声器104，将抑制了噪声的数字信号转换为模拟音频信号，并输出音频。

图3所示的噪声抑制装置100，具体包括：帧形成部1、频谱转换部2、电场强度解析部3、噪声估计部4以及噪声抑制部5。帧形成部1，相当于“帧形成单元”的一部分，“该帧形成单元，按照输入的上述输入信号的信号强度形成帧，该帧是信号值的集合，该信号值的集合含有被蓄积的上述信号值”，根据外部的A/D转换器，从作为数字值所输入的时序信号中，形成用于在下一阶段的频谱转换部2处理时所需要的时间长度的帧。频谱转换部2，将输入的1帧的时序信号转换为，对应于信号的帧长度的频谱。或按照下一阶段的处理，转换为功率谱。从时序信号向频谱的转换采用快速傅立叶变换(以下称为“FFT”)是众所周知的，但在本发明中并非受此方法所限。另一方面，在帧形成部1所形成的帧长度，由电场强度解析部3来决定。

电场强度解析部3相当于具有“蓄积单元”，“该蓄积单元蓄积数字输入信号的信号强度的值”，且，电场强度解析部3相当于“帧形成单元”的一部分，“该帧形成单元，按照输入的上述输入信号的信号强度形成帧，该帧是信号值的集合，该信号值的集合含有被蓄积的上述信号值”，该电场强度解析部3按照电场强度d的变化，来决定输入信号X的频谱转换时的帧长度(采样数n)。具体而言，电场强度在规定的范围内变化，将此变化之中的输入的时序信号作为同一个帧，反之，在电场强度的变化超过某一程度时，则将这以后输入的信号作为其它的帧。并且，电场强度解析部3还决定，由噪声估计部4所估计的噪声谱的频谱长度n’。噪声估计部4相当于“噪声估计单元”，“该噪声估计单元，按照形成的上述帧的信号强度，估计混入在上述帧内的上述输入信号中的噪声的图形”，该噪声估计部4对于输入的电场强度估计噪声谱，并输出。输出的噪声谱按照下一阶段的处理，有可能是频谱的情况，也有可能是功率谱的情况。噪声估计部4的输出噪声谱的点数，也和输入信号的帧的形成是同样的，由电场强度解析部3来决定。此时的噪声谱的频谱长度，例如是与输入信号的帧长度相同的点数所形成的频谱长度。噪声抑制部5相当于“噪声抑制单元”，“该噪声抑制单元利用估计出的噪声的图形，抑制形成的上述帧中所含有的噪声”。利用输入信号频谱和估计噪声谱来决定抑制量，例如从输入信号中减去所决定的抑制量，并抑制输入信号中所含有的噪声成分，并输出抑制后的信号。

以下，将对上述所构成的噪声抑制装置100的工作进行详细说明。图5是示出帧形成的顺序的一个例子的流程图，该帧的形成是由图3所示出的电场强度解析部3进行的。图6是示出电场强度的变化和帧的划分区间关系的图。图7是图3所示出的电场强度解析部3的更详细构成的一示例图。电场强度解析部3检测陆续被输入的采样点的电场强度，是决定各帧长度的处理部。电场强度解析部3的内部包括：电场强度平均化部31、电场强度变化检测部32以及帧长度决定部33。电场强度平均化部31相当于“信号强度算出部”，“该信号强度算出部，将可以形成帧的具有固定长度的小帧作为单位，算出上述各小帧内的上述信号强度的平均值”。电场强度变化检测部32相当于“信号强度变化检测单元”，“该信号强度变化检测单元，根据输入的上述输入信号的强度，检测上述输入信号的强度的变化”。并且，电场强度变化检测部32相当于“平均值比较部”，“该平均值比较部，对上述小帧的信号强度的平均值和该小帧的前一个小帧的信号强度的平均值，进行比较”。

在电场强度解析部3中输入了构成帧中最小的帧(例如，图6的t1～t2)的采样点的信号值时(S301)，则蓄积与这个点数具有相同采样点数的电场强度d。电场强度平均化部31，对蓄积的这些电场强度进行平均化(S302)。在此，规定的点数是，在帧形成部1所形成的最小的帧时间(以下，称为“平均化帧”)中包含的点数。例如，此点数为2的次方，平均而言最好是在64点左右。之后，对新的平均化帧(例如t2～t3)的电场强度d进行平均化(S303)，并在电场强度变化检测部32，与以前的(紧前的平均化帧t1～t2)平均化电场强度相比较(S304)。作为比较的结果，平均化电场强度的变化在某阈值以下(或不足某阈值)的情况下，电场强度变化检测部32，则继续对下一个平均化帧(例如t3～t4)的平均化电场强度进行比较(S303、S304)。反之，例如，在对平均化帧t6～t7的电场强度的平均值和平均化帧t7～t8(图中的粗箭头A的部分)的电场强度的平均值进行比较那样，平均化电场强度的变化超过某阈值(或在某阈值以上)的情况下，以到此平均化帧(t7)为止的连续的平均化帧，来形成帧(S306)。

而且，在电场强度变化检测部32，不必在连续的平均化帧之间进行比较，例如也可以与(前一个帧的)开头的平均化帧进行比较。或者是，可以与例如从现在的平均化帧开始，在不超过1024点的范围内的、若干个前面的帧的开头的平均化帧进行比较。这样，通过将现在的平均化帧的电场强度，与现在的平均化帧所不属于的、时间上为前面的帧的开头的平均化帧进行比较，从而可以得到的效果是，即使在电场强度平稳地变化，在相邻的平均化帧之间没有出现大的差的情况下，也可以检测出电场强度的变化。并且，与阈值的比较可以是2个平均化帧的平均电场强度的差值，也可以是比值等。并且，在现在的平均化帧和若干个前面的帧的平均化帧进行比较的情况下，可以不必与开头的平均化帧相比较，可以与若干个前面的帧的中央的平均化帧相比较，也可以与末尾的平均化帧相比较。

图8是以在电场强度解析部3指定的帧长度来形成帧，并以与形成的帧相同的长度来进行频谱转换的情况下的一构成示例图。如图8所示，首先，电场强度解析部3检测输入的电场强度的变化，例如，将帧长度定为n＝128点。将决定了的帧长度n＝128点输入到帧形成部1，128点的输入信号X128输入到频谱转换部2。在频谱转换部2，将输入来的输入信号X128变换为128点的快速傅立叶变换系数FTT，并将其绝对值|X|128输出到噪声抑制部5。

图9是示出图3所示的噪声估计部4的详细构成的图。噪声估计部4是处理部，根据从外部输入进来的各点的电场强度d和从电场强度解析部3输入进来的帧长度n’，输出所在电场强度的噪声图形。噪声估计部4的内部具有噪声图形存储部42，对于各种电场强度存储不同的噪声图形。而且，在本实施方式中，是预先将噪声图形存储在噪声图形存储部42的，也可以是此噪声图形解析来自输入信号的噪声的发生源，并制作针对某个电场强度的噪声图形。而且，根据专利文献2，在AM或FM等接收机器中，噪声发生的原因之一是，从接收机器所使用的电路中发出的噪声。从这样的电路发出的噪声，根据电场的强度，由于噪声发生的原因的电路不同，因此，可以根据电场的强度对噪声进行图形化。因此，在本实施方式中，针对各个电场强度预先计算出噪声图形，并将计算出的噪声图形存储在噪声图形存储部42，这样，在抑制噪声时，从噪声图形存储部42读出所需的噪声图形，从而实现了抑制噪声的构成。

电场强度平均化部41相当于“信号强度平均值算出部”，“该信号强度平均值算出部，以上述帧形成单元所形成的帧长度，对信号强度进行平均化”，电场强度平均化部41算出在抑制噪声的时间长度(帧长度)的电场强度的平均值。而且，由于电场强度的平均值也可以在电场强度解析部3的内部计算，因此，也可以省略电场强度平均化部41。并且，图10是表示将FM接收机器中的接收电场强度为0dBμ时的噪声谱，以FFT帧长度来变化的曲线图。噪声图形存储部42中所存储的噪声图形，如图10所示，将相同电场强度的噪声以帧长度来变化，在进行频谱转换的情况下，可知各噪声频谱是有相互关系的。据此，在噪声图形存储部42代替存储按帧形成的每个帧长度的噪声图形的是，只针对最长的帧长度来存储噪声图形。于是，在针对其它的帧长度的噪声图形，噪声计算部43根据帧长度所对应的一次插值、或增益调整和抽取点数，来制作噪声图形。噪声计算部43相当于“噪声计算部”，“该噪声计算部按照在上述信号强度平均值算出部(＝电场强度平均化部41)所平均化的信号强度，算出形成的上述帧长度的噪声图形”。据此，可以期待减少噪声图形存储部42的存储容量。

在图10中示出了，谱级最高的2048点FFT时的特征，以下是1024点、512点……点数逐渐降低，直至谱级最低的32点的FFT时的特征。这样，先只将2048点FFT的噪声图形存储到噪声图形存储部42，帧长度为2048点以外的情况下，通过噪声计算部43的运算，来生成对应的帧长度的噪声图形，这样可以达到节约噪声图形存储部42的内存容量的效果。

图11是通过将噪声谱以频谱的状态，从输入频谱中减去，来抑制输入信号的噪声的情况下的详细构成的一示例方框图。如图3及图11所示，当决定了帧长度时(S306)，对所决定的帧由频谱转换部2进行频谱转换(S307)，在噪声估计部4估计转换后的帧的噪声谱(S308)。由频谱转换部2所输出的输入信号频谱，和如上述那样由噪声估计部4所输出的估计噪声谱，被输入到噪声抑制部5，并决定抑制量，这样，输入信号中所含有的噪声成分得到抑制。抑制处理根据频谱减法部52，进行从频域的输入信号频谱中减去噪声谱的处理(S309)。这样，噪声谱从频谱中被除去，在频谱逆转换部53被逆转换为时域的信号(S310)，从而可以得到低减了噪声的具有良好音质的输出信号(S311)。而且，在本实施方式中，可以像这样通过以频谱的状态减去噪声谱来抑制噪声，也可以逆转换为时间轴上的信号后再进行运算。图12是将噪声谱及输入信号逆转换为时域的信号后，抑制噪声的情况下的详细构成的一示例方框图。如图12所示，在频谱转换部53的下一个阶段，设置有卷积运算部54，可以由此卷积运算部54来进行与时域信号的卷积运算，来抑制输入信号中的噪声。

并且，与专利文献2相同，设

|Y(f)|＝|X(f)|-α|N(f)|

      ＝|X(f)|、(1-α|N(f)|/|X(f)|)将1-α|N(f)|/|X(f)|(但，＞β)作为抑制量在抑制量算出部51计算的情况下，在不仅考虑电场强度而且还考虑在电场强度解析部3所算出的帧长度的基础上，控制抑制系数α、阈值系数β，据此，可以得到更好的噪声抑制效果。例如，由于即使是相同的电场强度，在帧长度短的情况下，也可以判断不是固定的接收电场强度恶化，而是在多路径环境等中的电场强度的骤变，因此，帧内的噪声不是稳定的白色系列的噪声，而是不稳定的脉冲系列噪声的可能性较大，这样可以将阈值系数变小，从而增大抑制量。此时，通过缩短帧长度，即使是脉冲系列的不稳定的噪声，只要在帧内就可以假定为稳定的噪声，因此，估计噪声谱|N(f)|即使根据稳定的噪声图形来估计误差也不会增大，从而可以获得良好的噪声抑制效果。

而且，本发明的噪声抑制装置100可以用于车载FM、AM广播接收机器或电视接收机器。本发明并非局限于此，在组装在车载的接收机器的情况下，可以得到以下的特殊效果。即，车载的接收机器的情况下，例如高楼之间或山谷等地行走时，电场强度会有非常频繁的变动。但是，在获得一定强度(level)以上的电场强度的情况下，噪声的影响就不会那么大，因此，可以考虑到过于追随电场强度的变化所造成的危害较大。因此，最好是将汽车在行走中决定帧的长度的阈值设定为比停止时要大的值，从而使不必过度追随电场强度的变化。并且，帧长度例如可以设定为，在汽车行走时1帧至少为256点，在停止时1帧最大为1024点。据此，在相邻的平均化帧间的电场强度的变化激剧，尽管将阈值设定得较大也出现经常超过阈值的情况下，也可以防止在不到256点时就划分为其它的帧。并且，静止时的电场强度几乎没有变化，在相邻的平均化帧间的电场强度的变化不超过阈值的情况下，也可以以最大1024点的采样来划分1帧。并且，行走中的帧长度以及停止时的帧长度并非仅限于上述的例子(行走时256点、停止时1024点)，也可以定为不同的点数(例如，行走时128点、停止时2048点等)。

并且，与车载的情况无关，由于接收电场强度高时不易受到噪声的影响，因此可以将阈值设定为较高的值，在接收电场强度低时，可以将阈值设定为较低的值。

(实施方式2)

在本实施方式2中，将帧设定为固定长度，而且在力争提高频率分辨率的同时，为了实现实施方式1的效果而采用的方法。本实施方式的帧形成部1，进一步具备“零扩展部”的功能，“该零扩展部在形成的帧的长度不足规定的长度时，向形成的帧添加连续的零，从而使形成的帧的长度扩展到规定的固定长度”。图13是通过对决定了帧长度的两端填埋零，来形成固定长度的帧的情况下的、帧形成部1中的一处理示例图。如图13所示，例如，电场强度解析部3将帧长度决定为n＝128的情况下，帧形成部1首先从输入信号中形成在电场强度解析部3所指定的帧长度的帧。其次，进一步在下一阶段进行零扩展，扩展为进行频谱转换的长度，图中为1024点。即，示出的构成是，频谱转换是在固定的长度下进行的。即，通过进行零扩展，可以将各帧设为固定长度，据此，可以经常在频谱转换部2进行频谱转换。而且，在噪声图形存储部42，只要存储帧长度为1024点的噪声谱即可，可以以由噪声计算部43计算的比率，从输入频谱中做减法。其结果是，可以非常有效果地进行计算并进行噪声抑制处理，通过利用零扩展，提高了频谱转换时的频率分辨率，从而达到了进一步提高噪声抑制性能的效果。

并且，可以不将帧设定为固定长度，通过将阈值设定为在执行零扩展的情况下的帧长度，从而可以设定最低限的帧长度，以此达到减少运算量的效果。图14是将帧长度设定为最低限的情况下，示出在帧形成部1的顺序的流程图。在图中阈值为256。当决定了帧长度n时，帧形成部1就判断由电场强度解析部3所决定的帧长度是否在256以上，若不到256，则进行零扩展直至达到256，从而使帧增长。频谱转换部2对扩展到256点的频谱进行频谱转换。

(实施方式3)

在本实施方式3中，与实施方式1的最大的不同之处是，不是以平均化帧为单位对电场强度进行比较，而是按每1个采样来对电场强度进行比较。图15是不在平均化帧中求电场强度的平均值，而以采样为单位对电场强度进行比较的情况下的一构成示例的方框图。如图15所示，省略了电场强度解析部3中的电场强度平均化部31。即，在电场强度变化检测部32对电场强度进行比较时，不必以平均化帧为单位，例如可以按每个帧来对电场强度进行比较。在按每个帧对电场强度进行比较的情况下，可以更具动态地来决定进行帧形成的帧长度，帧长度也可以不是2的次方，而是可以采用便于下一阶段的频谱转换的方法。在对帧进行2次方校正的情况下，在帧长度决定部33，

1)可以是在帧的分界线的左右进行采样，来达到2的次方的帧长度；

2)也可以通过进行零扩展，来达到2的次方的帧长度。

并且，例如，按每个电场强度进行比较并决定帧长度的情况下，如以下所示，可以将用于决定划分帧的电场强度分为若干个阶段的带。图16是使特有的噪声图形与电场强度相对应，将输入信号的电场强度分为若干个阶段的带的情况下的一示例图。图17是调查输入信号的各采样的电场强度，按照电场强度的带的变化，来形成新的帧的情况下的一示例流程图。如图16所示，预先指定成为帧形成的分界线的电场强度(如像带(1)、带(2)、带(3)那样)，当采样电场强度跨越了2个电场强度带时，决定帧长度。

例如，图16的左侧所示，对于帧A的处理顺序将利用图17进行说明。帧形成部1，首先在采样时(S1301)，调查其电场强度(S1302)，并调查此采样的电场强度所属于的带(S1303)。在此，设最初的采样属于带(3)。其次，帧形成部1调查下一个采样的电场强度是否移动到了，与该采样的电场强度前一个采样的电场强度不同的带上(S1304)。在下一个采样中，输入信号的电场强度进一步降低，降低到与该采样的电场强度前一个采样的电场强度相同的带，即带(3)。从而，在电场强度解析部3返回到步骤S1301的处理，并开始有关下一个采样的处理。这样，电场强度在属于同一个带的情况下，从采样的电场强度中调查所属的带，重复进行与前一个采样所属的带的比较(S1302、S1303)。而且在此、当规定数以上的采样连续且属于同一个带的情况下，可以以规定的采样数暂且对帧进行划分。

之后，输入信号的电场强度从下降转为上升，例如可以设想为，调查下一个采样的电场强度(S1302)，调查此电场强度所属的带(S1303)，并判明了前一个采样的电场强度所属的带从带(3)移动到了带(2)。对此，电场强度解析部3，将到此为止属于同一个带即带(3)的采样的采样数n，输出到帧形成部1，帧形成部1形成帧A(S1305)。由帧形成部1所决定的帧中的1个帧，在下一阶段的频谱转换部被频谱转换(S1306)，并从噪声估计部4中读出此带(带(3))所对应的图的噪声谱(S1307)。其次，利用读出的噪声谱，进行抑制带(3)的帧的噪声的处理(S1308)。

以下，电场强度解析部3返回到步骤S1301的处理，调查下一个被输入的采样的电场强度以及所属的带(S1302、S1303)，调查输入信号的电场强度是否从带(2)移动到了其它的带(S1304)。在输入信号的采样的电场强度从带(2)移动到了其它的带的情况下，例如移动到了带(1)的情况下，将到此为止属于带(2)的采样的采样数n通知给帧形成部1，并形成帧B。以下，噪声抑制装置直到输入信号的采样不被输入为止，重复上述的处理。这样，按照输入信号中含有的噪声的特性所类似的电场强度，来划分电场强度的带，通过此划分从而可以简化噪声估计时的程序，达到减少运算量的效果。例如，可以判明在FM收音机的情况下，在电场强度大时为白色系列的噪声特性，随着电场强度的降低，则低域频谱增大。因此，若按照低域的噪声特性来指定电场强度的带，则可以在每个电场强度的带，在噪声图形连一个大的误差也没有的状态下估计噪声。

另外，在本实施方式中，以本噪声抑制装置适用于收音机等接受机器为例进行了说明，除此之外还可以适用于电视接收机器或移动电话等。而且，本噪声抑制装置更适合于这样一种车载FM广播接收机器，这种车载FM广播接收机器是指，因行走中的地理变化而导致电波的接收电场强度在时间上有显著的变化的状态下，要求高音质的FM广播接收机器。并且，本噪声抑制装置还适用于在输入信号时直到电场强度的装置。即，即使代替电场强度而采用表示输入信号的强度的指标，也可以实施本噪声抑制装置。图18是代替电场强度，例如将电压值等信号强度的大小作为基准，来估计混入在输入信号中的噪声图形，并抑制噪声的噪声抑制装置的一构成示例的方框图。该图例如可以设想为CD或DVD等再生装置。即，输入信号即使是通过DVD等记录介质由播放器读出的信号的情况下，也可以利用在信号强度解析部6测定的读出信号的信号强度s，来获得本发明的噪声抑制效果。

本发明的噪声抑制装置可以效果良好地抑制由于电场强度降低而引起的稳定噪声，并且，可以效果良好地抑制过渡性环境噪声，因此可以作为噪声抑制装置来使用。并且，组装了本发明的噪声抑制装置的接收机器，可以作为FM广播接收机器、AM广播接收机器、电视接收机器以及移动电话等来使用，特别是可以用作车载用的FM广播接收机器。

Claims (21)

1.一种噪声抑制装置，其特征在于，包括：

蓄积单元，蓄积数字输入信号的信号强度的值；

帧形成单元，按照输入的上述输入信号的信号强度形成帧，该帧是信号值的集合，该信号值的集合含有被蓄积的上述信号值；

噪声估计单元，按照形成的上述帧的信号强度，估计混入在上述帧内的上述输入信号中的噪声的图形；以及

噪声抑制单元，利用估计出的噪声的图形，抑制形成的上述帧中所含有的噪声。

2.如权利要求1所述的噪声抑制装置，其特征在于，

上述噪声抑制装置进一步包括：信号强度变化检测单元，根据输入的上述输入信号的强度，检测上述输入信号的强度的变化；

上述帧形成单元，在检测出的上述信号强度的变化超过规定的阈值时，形成帧，该帧含有在不超过上述阈值范围的情况下所蓄积的信号值。

3.如权利要求2所述的噪声抑制装置，其特征在于，

上述帧形成单元包括：

信号强度算出部，将可以形成帧的具有固定长度的小帧作为单位，算出上述各小帧内的上述信号强度的平均值；以及

平均值比较部，对上述小帧的信号强度的平均值和该小帧的前一个小帧的信号强度的平均值，进行比较；

上述帧形成单元，在比较信号强度的平均值后得到的差值超过规定的阈值时，形成帧，该帧由到该小帧为止所蓄积的、连续的上述小帧构成。

4.如权利要求2所述的噪声抑制装置，其特征在于，

上述帧形成单元包括：

信号强度算出部，将可以形成帧的具有固定长度的小帧作为单位，算出上述各小帧内的上述信号强度的平均值；以及

平均值比较部，对上述小帧的信号强度的平均值和该小帧的前一个小帧的信号强度的平均值，进行比较；

上述帧形成单元，在比较信号强度的平均值后得到的比值超过规定的阈值时，形成帧，该帧由到该小帧为止所蓄积的、连续的上述小帧构成。

5.如权利要求2所述的噪声抑制装置，其特征在于，

上述帧形成单元包括：

信号强度算出部，将可以形成帧的具有固定长度的小帧作为单位，算出上述各小帧内的上述信号强度的平均值；以及

平均值比较部，对上述小帧的信号强度的平均值和属于上述小帧的前一个帧的小帧的信号强度的平均值，进行比较；

上述帧形成单元，在比较信号强度的平均值后得到的差值或比值超过规定的阈值时，形成帧，该帧由到该小帧为止所蓄积的、连续的上述小帧构成。

6.如权利要求2所述的噪声抑制装置，其特征在于，

上述噪声估计单元包括：

信号强度平均值算出部，以上述帧形成单元所形成的帧长度，对信号强度进行平均化；以及

噪声计算部，按照在上述信号强度平均值算出部所平均化的信号强度，算出形成的上述帧长度的噪声图形。

7.如权利要求2所述的噪声抑制装置，其特征在于，

上述帧形成单元，按照检测出的上述信号强度的大小，变更上述阈值，在输入的上述信号强度大于预先规定的值时，利用第1阈值来形成帧，在输入的上述信号强度小于预先规定的上述值时，利用第2阈值来形成帧，该第2阈值小于上述第1阈值。

8.如权利要求1所述的噪声抑制装置，其特征在于，

上述帧形成单元包括：

零扩展部，在形成的帧的长度不足规定的长度时，向形成的帧添加连续的零，从而使形成的帧的长度扩展到规定的固定长度；以及

频谱转换部，将扩展到上述固定长度的帧转换为频谱；

上述噪声估计单元，持有由上述规定的固定长度的频谱所构成的噪声图形；

上述噪声抑制单元，从上述帧中减去估计出的上述噪声图形的固定长度的频谱。

9.如权利要求1所述的噪声抑制装置，其特征在于，

上述噪声抑制单元在时域内，对估计出的噪声的图形和帧形成的输入信号，进行卷积运算。

10.如权利要求1所述的噪声抑制装置，其特征在于，

上述噪声估计单元，持有由不同的采样数所构成的多个固定长度的频谱的噪声图形，上述采样数是由于缩减采样处理而不同的。

11.如权利要求1所述的噪声抑制装置，其特征在于，

上述噪声估计单元，持有与最大的帧长度相对应的、采样数最多的固定长度的频谱的噪声图形。

12.如权利要求1所述的噪声抑制装置，其特征在于，

上述帧形成单元，在输入的1个上述信号强度变化到规定的强度以下时，形成帧，该帧含有在超过上述强度范围的情况下所蓄积的信号值；

上述噪声估计单元，估计混入在形成的上述帧中的噪声的图形；

上述噪声抑制单元，利用估计出的噪声的图形，抑制在形成的上述帧中所含有的噪声。

13.如权利要求12所述的噪声抑制装置，其特征在于，

上述帧形成单元，按照每个信号强度的噪声特性，将信号强度以强度大小来划分。

14.如权利要求13所述的噪声抑制装置，其特征在于，

上述噪声估计单元，存储噪声图形，该噪声图形与以上述强度大小所划分的区间的信号强度相对应。

15.如权利要求1所述的噪声抑制装置，其特征在于，

上述噪声抑制装置进一步包括：

频谱转换单元，以与上述帧形成单元所形成的帧长度相对应的帧长度，将帧转换为频谱。

16.如权利要求15所述的噪声抑制装置，其特征在于，

上述帧形成单元包括：

零扩展部，只有在形成的帧的长度不足能够进行频谱转换的最小帧长度的情况下，才进行零扩展，且扩展到能够进行频谱转换的最小帧长度为止。

17.如权利要求1所述的噪声抑制装置，其特征在于，

上述噪声抑制单元，利用使噪声的抑制量增加的抑制系数和限制噪声的抑制量的阈值系数，算出基于噪声图形的噪声的抑制量，且，利用由上述帧形成单元所形成的帧长度，来控制上述抑制系数和上述阈值系数。

18.如权利要求1所述的噪声抑制装置，其特征在于，

上述信号强度是电波通信等接收机器的接收电场强度，或者是与接收电场强度有关的指标。

19.一种车载收音机，其特征在于，包括：蓄积单元，蓄积数字输入信号的信号强度的值；帧形成单元，按照输入的上述输入信号的信号强度形成帧，该帧是信号值的集合，该信号值的集合含有被蓄积的上述信号值；噪声估计单元，按照形成的上述帧的信号强度，估计混入在上述帧内的上述输入信号中的噪声的图形；以及噪声抑制单元，利用估计出的噪声的图形，抑制形成的上述帧中所含有的噪声。

20.一种噪声抑制方法，其特征在于，包括：

蓄积步骤，蓄积数字输入信号的信号强度的值；

帧形成步骤，按照输入的上述输入信号的信号强度形成帧，该帧是信号值的集合，该信号值的集合含有被蓄积的上述信号值；

噪声估计步骤，按照形成的上述帧的信号强度，估计混入在上述帧内的上述输入信号中的噪声的图形；以及

噪声抑制步骤，利用估计出的噪声的图形，抑制形成的上述帧中所含有的噪声。

21.一种程序，用于一种噪声抑制装置，该噪声抑制装置包括蓄积单元，蓄积数字输入信号的信号强度的值，且该噪声抑制装置抑制混入在上述数字输入信号中的噪声，并使计算机执行以下各步骤：

帧形成步骤，按照输入的上述输入信号的信号强度形成帧，该帧是信号值的集合，该信号值的集合含有被蓄积的上述信号值；噪声估计步骤，按照形成的上述帧的信号强度，估计混入在上述帧内的上述输入信号中的噪声的图形；以及噪声抑制步骤，利用估计出的噪声的图形，抑制形成的上述帧中所含有的噪声。

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