CN102957440A - 声音信号处理电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能去除对声音信号的噪声，并且输出音质良好的声音信号的声音信号处理电路。该声音信号处理电路，具备：噪声检测部，检测有无针对根据来自接收广播信号的调谐器的输出所生成的声音信号的噪声；低通滤波器，具有规定的相位特性，让比规定频率低的频带的声音信号通过；高通滤波器，具有规定的相位特性，让比规定频率高的频带的声音信号通过；第1输出部，将从低通滤波器输出的信号变为第1系数倍后输出；第2输出部，将从高通滤波器输出的信号变为第2系数倍后输出；加法部，将从第1输出部及第2输出部分别输出的信号相加；以及系数控制部，在由噪声检测部检测出有噪声时，减少第2系数使得第2系数比第1系数小。

Description

声音信号处理电路
技术领域
本发明涉及声音信号处理电路。
背景技术
在一般的收音机(radio receiver)中，根据有无对声音信号的噪声(例如，多径噪声或相邻信道的噪声)，对声音信号处理不同(例如，参照专利文献1)。
图10是表示FM收音机300的一例的图。由天线310接收的广播信号，由调谐器320变换为中间频率信号(IF信号)。系统LSI330的IF处理部400，对IF信号实施解调处理从而生成声音信号。低通滤波器(LPF)410，让要除去对声音信号的噪声的声音信号的低频分量通过。噪声检测部450，根据IF信号检测出有无对声音信号的噪声。控制部460，根据噪声检测部450的检测结果，进行切换开关420的控制。具体来说，若由噪声检测部450检测出没有噪声，则控制部460对开关420进行控制，使得从IF处理部400直接输出的声音信号能够由扬声器(未图示)播放。另一方面，若由噪声检测部450检测出有噪声，则控制部460对开关420进行控制，使得噪声受到抑制的声音信号由扬声器播放。从而，在收音机300中，噪声对声音信号的影响受到抑制。
专利文献1：JP特开2007-184990号公报
然而，在LPF410中，输入的声音信号，被延迟了与声音信号的频率相应的时间后输出。因此，例如图11所示，在检测出噪声并让开关420切换到LPF410侧后，从开关420输出的声音信号的相位有时会急剧变化。这样，在收音机300中，虽然多径噪声等带来的影响受到抑制，但开关420切换时音质会发生恶化。
发明内容
本发明正是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能在除去对声音信号的噪声的同时，输出音质良好的声音信号的声音信号处理电路。
为了达成上述目的，本发明的一个方面的声音信号处理电路，具备：噪声检测部，检测有无针对根据来自接收广播信号的调谐器的输出所生成的声音信号的噪声；低通滤波器，具有规定的相位特性，让比规定频率低的频带的所述声音信号通过；高通滤波器，具有所述规定的相位特性，让比所述规定频率高的频带的所述声音信号通过；第1输出部，将从所述低通滤波器输出的信号变为第1系数倍后输出；第2输出部，将从所述高通滤波器输出的信号变为第2系数倍后输出；加法部，将从所述第1输出部及所述第2输出部分别输出的信号相加；以及系数控制部，在由所述噪声检测部检测出有所述噪声时，减少所述第2系数使得所述第2系数比所述第1系数小。
发明效果
能够提供一种能去除对声音信号的噪声，并且输出音质良好的声音信号的声音信号处理电路。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的收音机10的结构的图。
图2是表示低通滤波器51及高通滤波器52的一例的图。
图3是表示巴特沃斯(Butterworth filter)滤波器70、71的相位特性的一例的图。
图4是表示低通滤波器51的相位特性的一例的图。
图5是表示巴特沃斯滤波器75、76的相位特性的一例的图。
图6是表示高通滤波器52的相位特性的一例的图。
图7是用于说明通过低通滤波器51的频率fc的声音信号的相位的延迟的图。
图8是用于说明通过高通滤波器52的频率fc的声音信号的相位的超前的图。
图9是用于说明收音机10的动作的图。
图10是表示一般的收音机300的结构的图。
图11是表示从收音机300输出的声音信号的波形的一例的图。
图中：
10  收音机
20  天线
21  调谐器
22  系统LSI
40  AD转换器(ADC)
41  数字信号处理电路(DSP)
42  DA转换器(DAC)
50  IF处理部
51  低通滤波器(LPF)
52  高通滤波器(HPF)
53、54  放大器
55  加法部
60  噪声检测部
61  系数控制部
70、71、75、76  巴特沃斯滤波器
具体实施方式
根据本说明书以及附图的记载，至少以下的事项能够明确。
图1是表示本发明的一个实施方式的收音机10的结构的图。收音机10例如设置于车载音响(未图示)，包含天线20、调谐器21、系统LSI(Large Scale Integration)22而构成。
调谐器21例如从经天线20接收的FM(Frequency Modulation)复用广播信号中，提取所指定的接收台的广播信号，变换为IF信号后输出。
系统LSI22包含AD转换器(ADC)40、数字信号处理电路(DSP)41以及DA转换器(DAC)42而构成。
ADC40将从调谐器21输出的IF信号变换为数字信号，输出至DSP41。在DSP41(声音信号处理电路)中，生成声音信号，并且抑制所生成的声音信号的噪声。例如，DSP41包含IF处理部50、低通滤波器(LPF)51、高通滤波器(HPF)52、放大器53、54、加法部55、噪声检测部60、以及系数控制部61而构成。另外，DSP41所包含的各模块，例如是通过DSP41的核心(未图示)执行存储器(未图示)中存储的程序来实现的功能模块。
IF处理部50对IF信号实施解调处理来生成声音信号S0。低通滤波器51是让比规定频率fc(例如，3kHz)低的频带的声音信号S0通过的滤波器，高通滤波器52是让比规定频率fc高的频带的声音信号S0通过的滤波器。另外，本实施方式中，将从低通滤波器51输出的声音信号设为声音信号S1，将从高通滤波器52输出的声音信号设为声音信号S2。
低通滤波器51如图2所示，包含让比规定频率fc低的频带的声音信号S0通过的2次的巴特沃斯滤波器70、71而构成。由于巴特沃斯滤波器70、71串联连接，因此巴特沃斯滤波器70、71构成所谓的林克威治-瑞利(Linkwitz-Riley)滤波器。
图3是表示巴特沃斯滤波器70、71的各自的相位特性(相位响应)的图。巴特沃斯滤波器70、71是2次的低通滤波器，因此在巴特沃斯滤波器70、71中所输入的信号的频率足够低的情况下，所输出的信号的相位的延迟几乎为0度。另一方面，在巴特沃斯滤波器70、71中所输入的信号的频率足够高的情况下，所输出的信号的相位的延迟大概为180度。另外，在巴特沃斯滤波器70、71中所输入的信号的频率为规定频率fc的情况下，所输出的信号的相位的延迟为90度。因此，这种巴特沃斯滤波器70、71级联连接而成的低通滤波器51的相位特性如图4所示。
高通滤波器52也与低通滤波器51同样，包含让比规定频率fc高的频带的声音信号S0通过的2次的巴特沃斯滤波器75、76而构成。因此，巴特沃斯滤波器75、76也构成林克威治-瑞利滤波器。另外，这里，各滤波器被设计成巴特沃斯滤波器70、71、75、76的Q值相等。
图5是表示巴特沃斯滤波器75、76的各自的相位特性的图。巴特沃斯滤波器75、76是2次的高通滤波器，因此在巴特沃斯滤波器75、76中所输入的信号的频率足够低的情况下，所输出的信号的相位的超前大概为180度。另一方面，在巴特沃斯滤波器75、76中所输入的信号的频率足够高的情况下，所输出的信号的相位的超前大概是0度。另外，在巴特沃斯滤波器75、76中所输入的信号的频率为规定频率fc的情况下，所输出的信号的相位的超前为90度。因此，这样的巴特沃斯滤波器75、76级联连接而成的高通滤波器52的相位特性如图6所示。然而，图6所示的相位特性、和图4所示的相位特性，相位相差360度。因此，无论所输入的声音信号S0的频率如何，从低通滤波器51输出的声音信号S1的相位和从高通滤波器52输出的声音信号S2的相位都为一致。
具体来说，例如图7所示，频率fc的声音信号S0被输入至低通滤波器51后，声音信号S1的相位相对于声音信号S0的相位延迟180度。另一方面，如图8所示，频率fc的声音信号S0被输入至高通滤波器52后，声音信号S2的相位相对于声音信号S0的相位超前180度。如此，虽然在低通滤波器51中相位延迟，在高通滤波器52中相位超前，但声音信号S1、S2的相位均为180度形成一致。
放大器53(第1输出部)对从低通滤波器51输出的声音信号S1乘以系数A1(第1系数)并输出。即，放大器53将声音信号S1变为系数A1倍，作为声音信号S3输出。
放大器54(第2输出部)与放大器53同样，将从高通滤波器52输出的声音信号S2变为系数A2(第2系数)倍，作为声音信号S4输出。另外，系数A1、A2分别作为初始值例如设定“1”。另外，由于放大器53、54被设计成放大器53、54下的声音信号S1、S2的相位的延迟相等，因此声音信号S3、S4的相位相等。
加法部55将声音信号S3、S4相加，输出至DA转换器42。DA转换器42为了将由加法部55相加得到的信号用扬声器(未图示)播放，而变换为模拟信号。
噪声检测部60根据被数字化的IF信号，检测是否产生了使声音信号S0的音质恶化的噪声。具体来说，噪声检测部60，例如检测出是否有多径噪声、或者相邻信道的噪声等的噪声。然后，噪声检测部60，若检测出有噪声，则将高电平(以下，记作“H”电平)的检测信号Sd输出，若检测出没有噪声，则将低电平(以下，记作“L”电平)的检测信号Sd输出。
在系数控制部61中，若“H”电平的检测信号Sd被输出，则将系数A1从作为初始值的“1”增加至例如“2”，将系数A2从作为初始值的“1”减少至例如“0”。因此，在噪声检测后，声音信号S3的振幅虽然变为2倍，但声音信号S4为0。另外，在系数控制部61中，若“L”电平的检测信号Sd被输出，则将系数A1从“2”减少至作为初始值的“1”，将系数A2从“0”增加至作为初始值的“1”。
＝＝产生噪声的情况下的收音机10的动作的一例＝＝
图9是用于说明产生噪声的情况下的收音机10的动作的图。另外，在图9中，为了方便，仅绘出了可听频带的声音信号之中、规定频率fc的信号。另外，由于低通滤波器51、高通滤波器52的截止频率均为频率fc，相位特性也相同，因此声音信号S1、S2的振幅、相位相等。
例如在产生多径噪声的时刻t0之前的期间，检测信号Sd为“L”电平，因此系数A1、A2均为“1”。因此，与声音信号S1、S2相等的声音信号S3、S4被输出。然后，由于声音信号S3、S4被相加，因此具有声音信号S3、S4的振幅的2倍的振幅的声音信号S5被输出。
若在时刻t0产生多径噪声，则检测信号Sd变为“H”电平。因此，系数A1从“1”增加至“2”，系数A2从“1”减少至“0”。因此，声音信号S3的振幅变为声音信号S1的振幅的2倍，声音信号S4的振幅变为0。另外，系数A2变为“0”后，从包含大量更为受到多径噪声的影响的信号的高通滤波器52，输出变为0。因此，在声音信号S5中，多径噪声的影响受到抑制。另外，由于声音信号S3作为声音信号S5输出，因此在时刻t0声音信号S5的振幅不变化。
然后，若在时刻t1多径噪声消失，则检测信号Sd变为“L”电平。因此，系数A1从“2”减少至“1”，系数A2从“0”增加至“1”。因此，时刻t0以前的状态的声音信号S3～S5被输出。
以上，对本实施方式的收音机10进行了说明。在DSP41中，若检测出有噪声，则容易受到噪声的影响的高频的声音信号S2被衰减。因此，在从DSP41输出的声音信号S5中，能够抑制噪声的影响。再有，低通滤波器51及高通滤波器52的相位特性相等，没有相位错位的声音信号S3、S4被相加。因此，声音信号S5的相位不会急剧变化，能够播放音质良好的声音信号S5。如此，DSP41能够在去除对声音信号S0的噪声的同时，输出音质良好的声音信号S5。
另外，若检测出没有噪声，则系数A2增加至作为初始值的“1”。因此，在由扬声器播放的声音信号S5中，会重新包含低频分量的声音信号S3和高频分量的声音信号S4，能够播放音质良好的声音。
另外，在检测出有噪声时，不改变系数A1，例如仅减少系数A2也能抑制噪声的影响。不过，在这种情况下，声音信号S5的振幅变小，因此由扬声器播放的声音的音量也降低。在本实施方式中，由于若检测出噪声则增加系数A1，因此能够在抑制噪声的影响的同时，防止由扬声器播放的声音的音量降低。
另外，在检测出没有噪声时，系数A1减少至作为初始值的“1”。因此，DSP41能够正确播放所输入的声音信号S0。
另外，为了生成没有相位错位的声音信号S3、S4，只要低通滤波器51的相位特性与高通滤波器52的相位特性相同即可。
为此，例如可将1次的低通滤波器(截止频率fc)级联连接4个而形成的滤波器作为低通滤波器51使用，将1次的高通滤波器(截止频率fc)级联连接4个而形成的滤波器作为高通滤波器52使用。另外，可将2次的低通·切比雪夫滤波器(截止频率fc)级联连接2个而形成的滤波器作为低通滤波器51使用，将2次的高通·切比雪夫滤波器(截止频率fc)级联连接2个而形成的滤波器作为高通滤波器52使用。另外，这里，虽然以低通滤波器51的相位特性与高通滤波器52的相位特性相差360度为例进行了说明，但例如也可相差720度。不过，在例如使用切比雪夫滤波器等的情况下，有时在从切比雪夫滤波器输出的信号中会产生波纹等。因此，如本实施方式这样，使用例如由巴特沃斯滤波器70、71构成的林克威治-瑞利滤波器(低通滤波器51)，更能防止音质的下降。
另外，上述实施例是为了容易理解本发明而撰写的，并不是用来解释为限定本发明。本发明只要不脱离其主旨，就可以进行变更、改良，并且本发明中也包含其等效手段。
虽然放大器53、54的系数A1、A2均为“1”，放大器53、54不改变声音信号S1、S2的振幅地进行输出，但并不限定于此。例如，可对放大器53、54的系数A1、A2使用比“1”大的值(例如，“2”)，使声音信号S1、S2放大。另外，DSP41的各模块，可由硬件构成。

Claims (5)

1.一种声音信号处理电路，其特征在于具备：
噪声检测部，检测有无针对根据来自接收广播信号的调谐器的输出所生成的声音信号的噪声；
低通滤波器，具有规定的相位特性，让比规定频率低的频带的所述声音信号通过；
高通滤波器，具有所述规定的相位特性，让比所述规定频率高的频带的所述声音信号通过；
第1输出部，将从所述低通滤波器输出的信号变为第1系数倍后输出；
第2输出部，将从所述高通滤波器输出的信号变为第2系数倍后输出；
加法部，将从所述第1输出部及所述第2输出部分别输出的信号相加；以及
系数控制部，在由所述噪声检测部检测出有所述噪声时，减少所述第2系数使得所述第2系数比所述第1系数小。
2.根据权利要求1所述的声音信号处理电路，其特征在于，
所述系数控制部，在由所述噪声检测部检测出有所述噪声之后又检测出所述噪声消失时，为了将所述第2系数的值变为检测出有所述噪声之前的值而增加所述第2系数。
3.根据权利要求1或2所述的声音信号处理电路，其特征在于，
所述系数控制部，在由所述噪声检测部检测出有所述噪声时，减少所述第2系数使得所述第2系数小于所述第1系数，并且增加所述第1系数。
4.根据权利要求3所述的声音信号处理电路，其特征在于，
所述系数控制部，在由所述噪声检测部检测出有所述噪声之后又检测出所述噪声消失时，为了将所述第1系数的值变为检测出有所述噪声之前的值而减少所述第1系数。
5.根据权利要求1～4任一项所述的声音信号处理电路，其特征在于，
所述低通滤波器及所述高通滤波器是林克威治-瑞利滤波器。
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