CN107294632B - 立体声再现装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及立体声再现装置，即使在接收电场强度低的状况下也能够抑制分离以及音质劣化。右期待值生成部(41)根据右声道频谱(R)生成右声道频谱的期待值(|R|)。左期待值生成部(42)根据左声道频谱(L)生成左声道频谱的期待值(|L|)。右声道频谱修正部(61)对从第2合成部(50)输出的右声道频谱(Rn)进行修正，以使得不超过期待值(|R|)。左声道频谱修正部(62)对从第2合成部(50)输出的左声道频谱(Ln)进行修正，以使得不超过期待值(|L|)。

Description

立体声再现装置
技术领域
本公开涉及FM立体声接收机中的立体声再现装置。
背景技术
在立体声再现装置中，从立体声和信号和立体声差信号中提取左声道信号和右声道信号，但此时希望在保持两个信号的立体声平衡的同时降低噪声。因此，专利文献1公开了如下技术：推定立体声和信号以及立体声差信号各自所包含的噪声成分，从立体声和信号以及立体声差信号中除去所推定出的两个噪声成分，根据除去后的立体声和信号以及立体声和信号生成左声道信号以及右声道信号。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2014-146942号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在专利文献1中，在除去所推定出的噪声成分时，采用了谱减法(spectralsubtraction method)这样的非线性处理。非线性处理的去噪效果高，但存在如下问题：对立体声和信号以及立体声差信号所包含的信号成分造成畸变，会导致分离(separation)以及音质劣化。特别是，该信号成分的畸变在接收电场强度低的状况下会增大。因此，在专利文献1中，在接收电场强度低的状况下，会导致分离以及音质劣化。
本公开提供一种即使在接收电场强度低的状况下也能够抑制分离以及音质劣化的立体声装置。
用于解决问题的技术方案
本公开的一技术方案涉及的立体声再现装置，对包含立体声和信号和立体声差信号的FM立体声信号进行再现，所述立体声再现装置具备：第1变换部，其将所述立体声和信号从时域变换到频域；第2变换部，其将所述立体声差信号从时域变换到频域；差信号去噪部，其从所述变换后的立体声差信号中除去噪声成分；第1合成部，其对所述变换后的立体声和信号和所述变换后的立体声差信号进行合成，输出左声道频谱以及右声道频谱；期待值生成部，其根据所述左声道频谱以及所述右声道频谱生成所述左声道频谱以及所述右声道频谱的期待值；第2合成部，其对所述变换后的立体声和信号和从所述差信号去噪部输出的立体声差信号进行合成，输出除去了所述噪声成分的左声道频谱以及右声道频谱；左声道频谱修正部，其对从所述第2合成部输出的左声道频谱进行修正，使得不超过所述左声道频谱的期待值；右声道频谱修正部，其对从所述第2合成部输出的右声道频谱进行修正，使得不超过所述右声道频谱的期待值；第1逆变换部，其将所述左声道频谱修正部的输出从频域逆变换到时域；以及第2逆变换部，其将所述右声道频谱修正部的输出从频域逆变换到时域。
发明的效果
根据本公开，即使在接收电场强度低的状况下，也能够抑制分离以及音质劣化。
附图说明
图1是表示本公开的实施方式1涉及的立体声再现装置的构成的一例的框图。
图2是表示本公开的实施方式2涉及的立体声再现装置的构成的一例的框图。
图3是表示本公开的实施方式3涉及的立体声再现装置的构成的一例的框图。
图4是表示本公开的实施方式4涉及的立体声再现装置的构成的一例的框图。
图5A是表示示出接收电场强度与截止频率的关系的截止特性的坐标图。
图5B是表示低通滤波器和高通滤波器的坐标图。
图6是表示本公开的实施方式5涉及的立体声再现装置的构成的一例的框图。
图7是表示实施方式1的立体声再现装置的比较例涉及的立体声再现装置的构成的一例的图。
图8是模拟性地示出AM-FM方式的FM立体声复合信号的频谱(spectrum)的图。
标号的说明
11 变换部
12 变换部
21 差信号去噪部
22 和信号去噪部
30 第1合成部
31 减法运算部
32 加法运算部
40 期待值生成部
41 右期待值生成部
42 左期待值生成部
43 右去噪部
44 左去噪部
50 第2合成部
51 减法运算部
52 加法运算部
61 右声道频谱修正部
62 左声道频谱修正部
71 逆变换部
72 逆变换部
80 混频部
81 滤波器特性决定部
82 右低通处理部
83 左低通处理部
84 高通处理部
85 加法运算部
86 加法运算部
90 加法运算部
101 右去噪部
102 左去噪部
具体实施方式
(得到本公开的经过)
对于FM立体声接收机，随着接收电场强度减弱，再现声的噪声等级上升。图8是模拟性地示出AM-FM方式的FM立体声复合信号的频谱的图。在图8中，对0～15kHz的频带W1分配有立体声和信号L+R，对23～53kHz的频带W2分配有由38kHz的载波进行了AM调制后的立体声差信号L-R。另外，图8中示出了相对于频率的噪声频谱的例子。噪声频谱具有频率越高则功率就越大的倾向。另外，噪声频谱具有斜率随着接收电场强度变弱而增大的倾向。
由此，当接收电场强度减弱时，对频带W2分配的立体声差信号L-R相比于立体声和信号L+R，噪声所占的比例变大，对于收听者会变得刺耳。因此，在立体声差信号L-R的噪声对于收听者会变得刺耳的接收电场强度下，经常使用不用立体声差信号L-R而仅将立体声和信号L+R作为非立体声(monaural)信号进行再现的方法。
特别是，在搭载于车的车载FM立体声接收机的情况下，因为车高速移动，所以接收电场强度一直在变动。由此，若将上述的方法应用于车载FM立体声接收机，则由于接收电场强度的变动，声音具有空间感的立体声和声音没有空间感的非立体声频繁地切换，有时会让收听者产生违和感。
因此，专利文献1公开了如下技术：推定立体声和信号以及立体声差信号各自所包含的噪声成分，从立体声和信号以及立体声差信号中除去所推定出的两个噪声成分，根据除去后的立体声和信号以及立体声差信号生成左声道信号以及右声道信号。
但是，为了对立体声差信号L-R进行去噪以使其SN比达到与立体声和信号L+R的SN比相同等级并维持立体声再现，需要以20dB以上的噪声压制量对立体声差信号L-R进行去噪。在去噪中通常使用谱减法或维纳滤波器(Wiener Filter)等的信号处理。此外，专利文献1的去噪采用了谱减法。这些信号处理是非线性处理，去噪效果高。因此，若对接收电场强度弱且SN比低的立体声差信号进行这样的去噪效果高的信号处理，则去噪效果不仅波及到噪声成分还会波及到立体声差信号L-R所包含的信号成分。由此，信号成分产生畸变，音质恶化。
通常，作为根据立体声和信号L+R和立体声差信号L-R生成左声道频谱L和右声道频谱R的方法，使用对立体声和信号L+R和立体声差信号L-R进行加法运算以及减法运算的方法。
左声道频谱L如下述那样通过对立体声和信号L+R和立体声差信号L-R进行加法运算而得到。L＝1/2×{(L+R)+(L-R)}。此时，立体声和信号L+R所包含的右声道频谱R被立体声差信号L-R所包含的反相的右声道频谱(-R)抵消，只得到左声道频谱L。
右声道频谱R如下述那样通过从立体声和信号L+R减去立体声差信号L-R而得到。R＝1/2×{(L+R)-(L-R)}。此时，立体声和信号L+R所包含的左声道频谱L由于减掉立体声差信号所包含的左声道频谱L而被抵消，只得到右声道频谱R。
在此，对如下处理进行考察：对立体声差信号L-R应用上述的非线形的信号处理，对去噪后的立体声差信号L-R和立体声和信号L+R进行加法运算以及减法运算来生成左声道频谱以及右声道频谱。
在该处理中，在生成左声道频谱L的情况下，若立体声差信号L-R所包含的信号成分因去噪而发生畸变，则右声道频谱R未被充分抵消，右声道频谱R的畸变会残留在左声道频谱L中。
另外，在该处理中，在生成右声道频谱R的情况下，若立体声差信号L-R所包含的信号成分因去噪而发生畸变，则同样地，左声道频谱L的畸变会残留在右声道频谱R中。
如此，存在如下问题：若因去噪而导致立体声差信号L-R的信号成分产生畸变，则会对左及右声道频谱L、R加上畸变，左及右声道频谱L、R会比本来的等级高，因此会导致左及右声道频谱L、R的分离以及音质劣化。
因此，本公开提供一种即使在接收电场强度低的状况下也能够抑制分离以及音质劣化的立体声再现装置。
本公开的第1技术方案涉及的立体声再现装置，对包含立体声和信号和立体声差信号的FM立体声信号进行再现，所述立体声再现装置具备：第1变换部，其将所述立体声和信号从时域变换到频域；第2变换部，其将所述立体声差信号从时域变换到频域；差信号去噪部，其从所述变换后的立体声差信号中除去噪声成分；第1合成部，其对所述变换后的立体声和信号和所述变换后的立体声差信号进行合成，输出左声道频谱以及右声道频谱；期待值生成部，其根据所述左声道频谱以及所述右声道频谱生成所述左声道频谱以及所述右声道频谱的期待值；第2合成部，其对所述变换后的立体声和信号和从所述差信号去噪部输出的立体声差信号进行合成，输出除去了所述噪声成分的左声道频谱以及右声道频谱；左声道频谱修正部，其对从所述第2合成部输出的左声道频谱进行修正，使得不超过所述左声道频谱的期待值；右声道频谱修正部，其对从所述第2合成部输出的右声道频谱进行修正，使得不超过所述右声道频谱的期待值；第1逆变换部，其将所述左声道频谱修正部的输出从频域逆变换到时域；以及第2逆变换部，其将所述右声道频谱修正部的输出从频域逆变换到时域。
在FM立体声信号的接收电场强度低且立体声差信号的SN比低这样的状况下，在从立体声差信号除去了噪声成分时，去噪的影响会波及到信号成分，立体声差信号和立体声和信号所包含的信号成分有可能会变得不一致。因此，在对立体声差信号和立体声和信号进行合成并取出了左声道频谱的情况下，右声道频谱未被很好地抵消而有残留，残留的右声道频谱被加到左声道频谱上，左声道频谱的功率有可能会比本来的功率高。另外，在对立体声差信号和立体声和信号进行合成并取出右声道频谱的情况下，也有可能会因为同样的理由而导致右声道频谱的功率比本来的功率高。
因此，在本技术方案中，根据基于除去噪声成分前的立体声差信号生成的左及右声道频谱，生成左及右声道频谱的期待值。并且，对基于去噪后的立体声差信号生成的左及右声道频谱进行修正以使得不超过期待值。由此，可限制左及右声道频谱超过期待值，可防止左及右声道频谱超过本来的等级。
并且，将修正后的左及右声道频谱从频域逆变换到时域，生成左及右声道信号。其结果是，可防止左及右声道信号超过本来的等级，即使在接收电场强度低的状况下，也能够抑制分离以及音质劣化。
本公开的第2技术方案涉及的立体声再现装置，对包含立体声和信号和立体声差信号的FM立体声信号进行再现，所述立体声再现装置具备：第1变换部，其将所述立体声和信号从时域变换到频域；第2变换部，其将所述立体声差信号从时域变换到频域；差信号去噪部，其从所述变换后的立体声差信号中除去噪声成分；第1合成部，其对所述变换后的立体声和信号和所述变换后的立体声差信号进行合成，输出左声道频谱以及右声道频谱；期待值生成部，其根据所述左声道频谱以及所述右声道频谱生成所述左声道频谱以及所述右声道频谱的期待值；第2合成部，其对所述变换后的立体声和信号和从所述差信号去噪部输出的立体声差信号进行合成，输出除去了所述噪声成分的左声道频谱以及右声道频谱；左声道频谱修正部，其对从所述第2合成部输出的左声道频谱进行修正，使得不超过所述左声道频谱的期待值；右声道频谱修正部，其对从所述第2合成部输出的右声道频谱进行修正，使得不超过所述右声道频谱的期待值；混频部，其在与所述FM立体声信号的接收电场强度相应的低通特性下，对由所述左声道频谱修正部以及所述右声道频谱修正部修正后的左声道频谱以及右声道频谱进行低通处理，为了对因所述低通处理导致的所述左声道频谱以及所述右声道频谱的减少进行补足，在与所述接收电场强度相应的高通特性下，对所述变换后的立体声和信号进行高通处理，将进行了所述高通处理的立体声和信号加到所述低通处理后的左声道频谱以及右声道频谱上；第1逆变换部，其将从所述混频部输出的左声道频谱从频域逆变换到时域；以及第2逆变换部，其将从所述混频部输出的右声道频谱从频域逆变换到时域。
在对FM立体声信号的接收电场强度低且SN比低的立体声差信号除去噪声成分、并对除去后的立体声差信号和立体声和信号进行合成而生成了左及右声道频谱的情况下，有可能会产生被称为音乐噪声(musical noise)的刺耳杂音。收听者对高频侧的音乐噪声会感觉到刺耳。
在本技术方案中，在与接收电场强度相应的低通特性下，对由左及右声道频谱修正部修正后的左及右声道频谱进行低通处理。由此，可抑制音乐噪声。但是，这样的话，由于低通处理的影响，左及右声道频谱的高频侧的功率会降低，立体声感会恶化。
因此，本技术方案中，为了对因低通处理导致的左及右声道频谱的高频侧的功率的减少进行补足，在与接收电场强度相应的高通特性下，对立体声和信号进行高通处理，将进行了高通处理的立体声和信号加到低通处理后的左及右声道频谱上。由此，因低通处理而降低了的高频侧的功率得到补足，左及右声道频谱的频率特性变平，立体声感得到维持。
在此，高通处理是对SN比高于立体声差信号的SN比的立体声和信号进行的。因此，能够高精度地进行因低通处理的影响而导致高频侧的功率降低了的左及右声道频谱的补足。如此，根据本技术方案，能够不损害立体声感地除去音乐噪声。
此外，立体声和信号因为未被分离成左右的信号而成为非立体声的信号，但由于收听者的立体声感在高频侧迟钝，因此只要在低频侧维持立体声感就没有问题。在本技术方案中，因为低频侧使用了低通处理后的左及右声道频谱，所以在低频侧获得立体声感，能够防止损害收听者的立体声感。
进而，在本技术方案中，与第1技术方案同样地，根据噪声成分未被除去的左及右声道频谱来生成左及右声道频谱的期待值，对左及右声道频谱进行修正以使得不超过期待值。由此，与第1技术方案同样地，可限制左及右声道频谱超过期待值，可防止左及右声道信号超过本来的等级。
在上述技术方案中，差信号去噪部也可以以与所述FM立体声信号的接收电场强度相应的噪声压制量来除去所述噪声成分。
立体声差信号的SN比取决于接收电场强度。在本技术方案中，因为以与FM立体声信号的接收电场强度相应的噪声压制量来除去所述噪声成分，所以能够高精度地从立体声差信号中除去噪声成分。
在上述技术方案中，也可以：差信号去噪部根据所述接收电场强度来推定所述变换后的立体声差信号所包含的噪声频谱，基于所述推定出的噪声频谱，控制所述噪声压制量，以使得从所述差信号去噪部输出的所述立体声差信号所包含的噪声量与所述变换后的立体声和信号所包含的噪声量相等。
根据本技术方案，从立体声差信号中除去噪声，以使得立体声和信号和去噪后的立体声差信号各自所包含的噪声量相等。因此，去噪后的立体声差信号的噪声量和立体声和信号的噪声量变得大致相等，能够在保持与立体声和信号同等的SN的同时生成左及右声道频谱。
在上述技术方案中，所述期待值生成部也可以具备：左期待值生成部，其生成从所述第1合成部输出的所述左声道频谱的绝对值作为所述期待值；和右期待值生成部，其生成从所述第1合成部输出的所述右声道频谱的绝对值作为所述期待值。
根据本技术方案，因为左及右声道频谱各自的绝对值被生成为期待值，所以能够准确地生成期待值。
在上述技术方案中，所述期待值生成部也可以具备：左去噪部，其以第2噪声压制量从自所述第1合成部输出的左声道频谱中除去所述噪声成分，所述第2噪声压制量小于所述差信号去噪部除去所述噪声成分的第1噪声压制量；左期待值生成部，其生成从所述左去噪部输出的左声道频谱的绝对值作为所述期待值；右去噪部，其以所述第2噪声压制量从自所述第1合成部输出的右声道频谱中除去所述噪声成分；以及右期待值生成部，其生成从所述右去噪部输出的右声道频谱的绝对值作为所述期待值。
根据本技术方案，因为根据去噪后的左及右声道频谱的绝对值生成期待值，所以能够更准确地生成期待值。在此，左及右声道频谱是以比差信号去噪部的第1噪声压制量小的第2噪声压制量除去噪声成分的。因此，由左以及右期待值生成部生成的期待值能够抑制因噪声引起的期待值的上升量，能够更准确地求出本来的左及右声道频谱的期待值。
在上述技术方案中，所述混频部也可以具备：滤波器特性决定部，其决定所述低通特性以及所述高通特性，以使得截止频率随着所述接收电场强度降低而降低；左低通处理部，其在所述决定的低通特性下，对由所述左声道频谱修正部修正后的左声道频谱进行低通处理；右低通处理部，其在所述决定的低通特性下，对由所述右声道频谱修正部修正后的右声道频谱进行低通处理；高通处理部，其在所述决定的高通特性下，对所述变换后的的立体声和信号进行高通处理；左加法运算部，其将进行了所述高通处理的立体声和信号加到从所述左低通处理部输出的左声道频谱上；以及右加法运算部，其将进行了所述高通处理的立体声和信号加到从所述右低通处理部输出的右声道频谱上。
根据本技术方案，对实现第2技术方案中说明的混频部的处理的结构进行了具体化，因此能够准确地实现混频部的处理。
本公开的第3技术方案涉及的立体声再现装置是对FM立体声信号进行再现的立体声再现装置，所述立体声再现装置也可以具备：第1变换部，其将所述FM立体声信号所包含的左声道信号从时域变换到频域，输出左声道频谱；第2变换部，其将所述FM立体声信号所包含的右声道信号从时域变换到频域，输出右声道频谱；左去噪部，其从所述左声道频谱中除去噪声成分；右去噪部，其从所述右声道频谱中除去噪声成分；加法运算部，其对所述左声道频谱和所述右声道频谱进行加法运算；混频部，其在与所述FM立体声信号的接收电场强度相应的低通特性下，对从所述左去噪部以及所述右去噪部输出的左声道频谱以及右声道频谱进行低通处理，为了对因所述低通处理导致的所述左声道频谱以及所述右声道频谱的减少进行补足，在与所述接收电场强度相应的高通特性下，对从所述加法运算部输出的相加频谱进行高通处理，将进行了所述高通处理的相加频谱加到所述低通处理后的左声道频谱以及右声道频谱上；第1逆变换部，其将从所述混频部输出的左声道频谱从频域逆变换到时域；以及第2逆变换部，其将从所述混频部输出的右声道频谱从频域逆变换到时域。
在第2技术方案涉及的立体声再现装置中，作为输入信号采用了立体声差信号以及立体声和信号，而在第3技术方案涉及的立体声再现装置中，不同之处在于作为输入信号采用了左及右声道信号。并且，在第3技术方案涉及的立体声再现装置中，对除去了噪声成分的左及右声道信号执行与接收电场强度相应的低通处理。并且，对左及右声道频谱的相加频谱执行与接收电场强度相应的高通处理。并且，为了对进行了低通处理的左及右声道频谱的减少进行补足而加上进行了高通处理的相加频谱。因此，第3技术方案涉及的立体声再现装置，即使在作为输入信号采用了左及右声道信号的情况下，也能够与第2技术方案同样地，不损害立体声感地除去音乐噪声。
(实施方式1)
图1是表示本公开的实施方式1涉及的立体声再现装置1的构成的一例的框图。立体声再现装置1是实现数字的FM立体声信号的装置，具备变换部11、12、差信号去噪部21、第1合成部30、期待值生成部40、第2合成部50、右声道频谱修正部61、左声道频谱修正部62以及逆变换部71、72。FM立体声信号由包含立体声和信号和立体声差信号的FM复合信号构成。立体声和信号以及立体声差信号通过省略图示的前处理部从由省略图示的天线接收到的FM立体声信号中提取，并被输入到变换部12、11。
变换部11将立体声差信号从时域变换到频域。以下，将变换后的立体声差信号记述为“立体声差信号L-R”。变换部12将立体声和信号从时域变换到频域。以下，将变换后的立体声和信号记述为“立体声和信号L+R”。变换部11、12使用快速傅里叶变换(FFT；FastFourier Transform)生成立体声差信号L-R以及立体声和信号L+R即可。此外，变换部11相当于第2变换部的一例，变换部12相当于第1变换部的一例。
差信号去噪部21从立体声差信号L-R中除去噪声成分。如图8所示，噪声频谱具有随着频率增大而增大的倾向、并且斜率随着FM立体声信号的接收电场强度S减弱而增大。另外，在立体声差信号L-R的频带(23kHz～53kHz的频带)中，能够事先掌握与接收电场强度S相应的噪声频谱。
因此，差信号去噪部21具备事先存储有与接收电场强度S相应的噪声频谱的噪声映射(map)，使用该噪声映射来推定噪声频谱。并且，差信号去噪部21通过将所推定出的噪声频谱从立体声差信号L-R中减去，由此从立体声差信号L-R中除去噪声成分。
接收电场强度S通常通过对FM解调前的信号的强度进行计测而获得。在此，除去立体声差信号L-R的噪声成分是因为：在图8的AM-FM方式的FM立体声复合信号中，立体声差信号L-R相比于立体声和信号L+R位于高频频带，SN比比立体声和信号L+R的SN比差。另外，差信号去噪部21的去噪方法是从立体声差信号L-R中减去噪声频谱的处理，相当于谱减法，因此成为非线性处理。
第1合成部30对从变换部11输出的立体声差信号L-R和从变换部12输出的立体声和信号L+R进行合成，生成左声道频谱L以及右声道频谱R。
在此，第1合成部30具备减法运算部31以及加法运算部32。减法运算部31通过从立体声差信号L-R中减去立体声和信号L+R，并使功率成为1/2，由此生成右声道频谱R。加法运算部32通过对立体声差信号L-R和立体声和信号L+R进行加法运算，并使功率成为1/2，由此生成左声道频谱L。
期待值生成部40具备右期待值生成部41以及左期待值生成部42。右期待值生成部41根据右声道频谱R生成右声道频谱R的期待值|R|。左期待值生成部42根据左声道频谱L生成左声道频谱L的期待值|L|。
在此，作为期待值|R|、|L|，可以采用右及左声道频谱R、L的绝对值。右及左声道频谱R、L分别通过对实数部分和虚数部分进行了线性结合而得到的公式来表示。因此，绝对值|R|通过对右声道频谱R的实数部分的系数的平方与虚数部分的系数的平方之和进行开方来得到。绝对值|L|也通过与绝对值|R|同样的运算来得到。
第2合成部50对由差信号去噪部21除去了噪声成分的立体声差信号(L-R)n和立体声和信号L+R进行合成，生成右及左声道频谱Rn、Ln。在此，第2合成部50具备减法运算部51以及加法运算部52。
减法运算部51通过从立体声差信号(L-R)n减去立体声和信号L+R，并使功率成为1/2，由此生成右声道频谱Rn。加法运算部52通过对立体声和信号L+R和立体声差信号(L-R)n进行加法运算，并使功率成为1/2，由此生成左声道频谱Ln。
在此，右及左声道频谱Rn、Ln是基于除去了噪声成分的立体声差信号(L-R)n而算出的。另一方面，由第1合成部30生成的右及左声道频谱R、L是基于除去噪声成分之前的立体声差信号L-R而算出的。因此，为了区分两者，对从第2合成部50输出的右及左声道频谱标注有标号“Rn”、“Ln”。
右声道频谱修正部61对从第2合成部50输出的右声道频谱Rn进行修正，以使得不超过期待值|R|。
左声道频谱修正部62对从第2合成部50输出的左声道频谱Ln进行修正，以使得不超过期待值|L|。
在此，右声道频谱修正部61提取右声道频谱Rn中的超过期待值|R|的频率成分，将所提取出的频率成分的功率限制为期待值|R|，由此修正右声道频谱Rn即可。左声道频谱修正部62也通过与右声道频谱修正部61同样的运算来修正左声道频谱Ln即可。
逆变换部71将从右声道频谱修正部61输出的右声道频谱Rh从频域逆变换到时域，由此生成右声道信号Ro。逆变换部72将从左声道频谱修正部62输出的左声道频谱Lh从频域逆变换到时域，由此生成左声道信号Lo。在此，逆变换部71、72通过进行快速傅里叶逆变换(IFFT；Inverse Fast Fourier Transform)来生成右及左声道信号Ro、Lo即可。
图7是表示实施方式1的立体声再现装置1的比较例涉及的立体声再现装置1000的构成的一例的图。
在立体声再现装置1000中，通过变换部1001将立体声差信号变换到频域并生成立体声差信号L-R，通过变换部1002将立体声和信号变换到频域并生成立体声和信号L+R。然后，通过去噪部1003，使用谱减法从立体声差信号L-R中除去噪声成分。减法运算部1004通过从除去了噪声成分的立体声差信号(L-R)′减去立体声和信号L+R，并使功率成为1/2，由此生成右声道频谱Rn。加法运算部1005通过对立体声和信号L+R和立体声差信号(L-R)′进行加法运算，并使功率成为1/2，由此生成左声道频谱Ln。然后，通过逆变换部1006对右声道频谱Rn进行逆变换，生成右声道信号Ro，通过逆变换部1007对左声道频谱Ln进行逆变换，生成左声道信号Lo。
如此，在立体声再现装置1000中，基于立体声差信号(L-R)′生成右及左声道频谱Rn、Ln。由此，在接收电场强度S低且立体声差信号(L-R)′的SN比低的情况下，去噪部1003的去噪效果有可能会波及到立体声差信号L-R的信号成分。
因此，在从立体声差信号(L-R)′减去立体声和信号L+R而生成了右声道频谱Rn的情况下，左声道频谱Ln未被很好地抵消而有残留，残留的左声道频谱ΔL被加到右声道频谱Rn上，右声道频谱Rn的功率有可能会比本来的功率高。另外，在对立体声差信号(L-R)′和立体声和信号L+R进行加法运算而生成左声道频谱Ln的情况下，也有可能会因为同样的理由而导致左声道频谱Ln的等级比本来的等级高。
因此，图1所示的立体声再现装置1根据基于去噪前的立体声差信号L-R生成的右及左声道频谱R、L，生成期待值|R|、|L|。并且，对基于去噪后的立体声差信号(L-R)n而生成的右及左声道频谱Rn、Ln进行修正，以使得不超过期待值|R|、|L|。由此，可防止右及左声道信号Ro、Lo超过本来的等级，即使在接收电场强度S低的状况下，也能够抑制分离以及音质劣化。
(实施方式2)
图2是表示本公开的实施方式2涉及的立体声再现装置1A的构成的一例的框图。立体声再现装置1A相对于立体声再现装置1，追加了和信号去噪部22。和信号去噪部22从立体声和信号L+R中除去噪声成分。如图8所示，在立体声和信号L+R的频带(到15kHz为止的频带)中，能够事先掌握与接收电场强度S相应的噪声频谱。
因此，和信号去噪部22与差信号去噪部21同样地，具备事先存储有与接收电场强度S相应的噪声频谱的噪声映射，使用该噪声映射来推定噪声频谱。并且，和信号去噪部22通过从立体声和信号L+R中减去所推定出的噪声频谱，由此从立体声和信号L+R中除去噪声成分。
第2合成部50使用去噪后的立体声差信号(L-R)n以及去噪后的立体声和信号(L+R)n，生成右及左声道频谱Rn、Ln。
如此，在立体声再现装置1A中，因为也从立体声和信号L+R中除去了噪声成分，所以可得到除去了更多噪声成分的右及左声道频谱Rn、Ln。
在本实施方式中，除了对立体声差信号L-R还对立体声和信号L+R，通过非线性处理除去了噪声成分，因此如果接收电场强度S低，则有可能会在两个信号的信号成分产生畸变。该情况下，与实施方式1同样地，右及左声道频谱Rn、Ln有可能会比本来的功率高。
因此，立体声再现装置1A与立体声再现装置1同样地，对右及左声道频谱Rn、Ln进行限制以使得不超过期待值|R|、|L|。由此，立体声再现装置1A可获得与立体声再现装置1同样的效果。
(实施方式3)
图3是表示本公开的实施方式3涉及的立体声再现装置1B的构成的一例的框图。立体声再现装置1B相对于立体声再现装置1，期待值生成部40的结构不同。
即，期待值生成部40还具备右去噪部43以及左去噪部44。右去噪部43从自第1合成部30输出的右声道频谱R中除去噪声成分。左去噪部44从自第1合成部30输出的左声道频谱L中除去噪声成分。
在此，右及左去噪部43、44以比差信号去噪部21的噪声压制量即第1噪声压制量小的第2噪声压制量除去噪声成分。作为第2噪声压制量，可以采用不会对右及左声道频谱R、L的信号成分造成影响的程度的预先确定的噪声压制量(例如6dB)。
如此，立体声再现装置1B根据除去了噪声成分的右及左声道频谱R、L算出期待值|R|、|L|，因此能够高精度地算出期待值|R|、|L|。
(实施方式4)
图4是表示本公开的实施方式4涉及的立体声再现装置1C的构成的一例的框图。立体声再现装置1C相对于立体声再现装置1B，还追加了混频部80。
混频部80具备滤波器特性决定部81、右低通处理部82、左低通处理部83、高通处理部84、加法运算部85(右加法运算部的一例)以及加法运算部86(左加法运算部的一例)。
滤波器特性决定部81决定低通特性以及高通特性，以使得截止频率随着接收电场强度S降低而降低。
图5A是表示示出接收电场强度S与截止频率Fc的关系的截止特性G501的坐标图，纵轴表示频率f(kHz))，横轴表示接收电场强度S。对于图5A所示的截止特性G501，随着接收电场强度S的增大，截止频率Fc以一定的斜率线性增大，当截止频率Fc达到15kHz时，随着接收电场强度S的增大，截止频率Fc维持15kHz。此外，15kHz对应于图8所示的立体声和信号L+R的频带的上限。
滤波器特性决定部81事先存储有图5A所示的截止特性G501，通过参照该截止特性G501，决定与当前的接收电场强度S对应的截止频率Fc。
在此，随着接收电场强度S的增大使截止频率Fc增大是因为：随着接收电场强度S降低，一定功率以上的音乐噪声所占的高频侧的频带会增大。
并且，滤波器特性决定部81决定具有与截止频率Fc对应的低通特性的低通滤波器和具有与截止频率Fc对应的高通特性的高通滤波器。图5B是表示低通滤波器G502和高通滤波器G503的坐标图，纵轴表示增益(dB)，横轴表示频率。低通滤波器G502和高通滤波器G503相对于经过截止频率Fc的直线L5具有线对称的形状。
具体而言，低通滤波器G502具有如下低通特性：为了在增益为-6dB时经过截止频率Fc，随着频率的减小，使增益以一定的斜率线性增大，当增益达到0dB时，随着频率的减小，使增益维持0dB。
另外，高通滤波器G503具有如下高通特性：为了在增益为-6dB时经过截止频率Fc，随着频率的增大，使增益以一定的斜率线性增大，当增益达到0dB时，随着频率的增大，使增益维持0dB。
也就是说，低通滤波器G502和高通滤波器G503具有互相补足来在全频带使增益维持为大致0dB这样的特性。
对于低通滤波器G502以及高通滤波器G503，即使截止频率Fc改变，斜率也不变化。由此，低通滤波器G502以及高通滤波器G503随着截止频率Fc的减小而整体上向左偏移，随着截止频率Fc的增大而整体上向右偏移。
在此，滤波器特性决定部81具备滤波器映射，该滤波器映射事先存储有与截止频率Fc相应的规定低通滤波器G502的滤波器系数FL和与截止频率Fc相应的规定高通滤波器G503的滤波器系数FH。
因此，滤波器特性决定部81通过参照滤波器映射来决定与截止频率Fc相应的滤波器系数FL，将所决定的滤波器系数FL输出给右低通处理部82和左低通处理部83。
另外，滤波器特性决定部81通过参照滤波器映射来决定与截止频率Fc相应的滤波器系数FH，将所决定的滤波器系数FH输出给高通处理部84。
返回参照图4。右低通处理部82以由滤波器特性决定部81决定的滤波器系数FL，进行使由右声道频谱修正部61修正后的右声道频谱Rh的高频侧衰减的低通处理。
左低通处理部83以由滤波器特性决定部81决定的滤波器系数FL，进行使由左声道频谱修正部62修正后的左声道频谱Lh的高频侧衰减的低通处理。
由此，能够除去右及左声道频谱Rh、Lh所包含的音乐噪声中的对于收听者刺耳的分布在高域侧的音乐噪声。
但是，这样的话，由于低通处理的影响，右及左声道频谱Rh、Lh的高频侧的功率会降低，立体声感会恶化。
因此，在本实施方式中，设置有高通处理部84以及加法运算部85、86。高通处理部84以由滤波器特性决定部81决定的滤波器系数FH对立体声和信号L+R进行高通处理。
加法运算部85将由高通处理部84进行了高通处理的立体声和信号L+R加到从右低通处理部82输出的右声道频谱Rh上，生成右补足频谱Rm。
加法运算部86将由高通处理部84进行了高通处理的立体声和信号L+R加到从左低通处理部83输出的左声道频谱Lh上，生成左补足频谱Lm。
由此，为了对因低通处理导致的右及左声道频谱Rh、Lh的高频侧的功率的减少进行补足，在与接收电场强度S相应的高通特性下，对立体声和信号L+R进行高通处理。并且，将进行了高通处理的立体声和信号L+R加到低通处理后的右及左声道频谱Rh、Lh上。其结果是，因低通处理而降低了的高频侧的功率得到补足，左及右声道频谱的频率特性变平，立体声感得到维持。
在此，高通处理是对SN比高于立体声差信号L-R的SN比高的立体声和信号L+R进行的。因此，能够高精度地进行因低通处理的影响导致高频侧的功率降低了的左及右声道频谱Rh、Lh的补足。
此外，立体声和信号L+R因为未被分离成右左的信号而成为非立体声的信号，但由于收听者的立体声感在高频侧迟钝，因此只要在低频侧维持立体声感就没有问题。在本技术方案中，低频侧使用了低通处理后的右及左声道频谱Rh、Lh，因此在低频侧可获得立体声感，能够防止损害收听者的立体声感。
逆变换部71将右补足频谱Rm从频域逆变换到时域，生成右声道信号Ro。
逆变换部72将左补足频谱Lm从频域逆变换到时域，生成左声道信号Lo。
如以上的说明，立体声再现装置1C对进行了低通处理的右及左声道频谱Rh、Lh加上进行了高通处理的立体声和信号L+R，因此能够不损害立体声感地除去音乐噪声。
此外，在本实施方式中，与实施方式1同样地，也是以绝对值|R|、|H|限制了因信号成分的畸变而引起的右及左声道频谱Rn、Ln的增加，因此可抑制音质的劣化，也可实现音乐噪声的抑制。
(实施方式5)
图6是表示本公开的实施方式5涉及的立体声再现装置1D的构成的一例的框图。立体声再现装置1D不同于立体声再现装置1C之处在于，不是被输入立体声差信号以及立体声和信号而是被输入右及左声道信号。
也就是说，在立体声再现装置1D中，被输入事先分离开的右及左声道信号，因此不需要对除去了噪声成分的立体声差信号(L-R)n和立体声和信号L+R进行合成来生成右及左声道频谱R、L。因此，在立体声再现装置1D中，不会产生如立体声再现装置1那样右及左声道频谱R、L比本来的功率增加这样的问题。
因此，在立体声再现装置1D中，省略了与该问题关联的第1合成部30、期待值生成部40、第2合成部50、右及左声道频谱修正部61、62。
取而代之，在立体声再现装置1D中，取代差信号去噪部21而设置有右及左去噪部101、102以及加法运算部90。
右及左声道信号通过前处理部(省略图示)被事先分离，并被输入到变换部11、12。
变换部11将右声道信号从时域变换到频域，生成右声道频谱R。变换部12将左声道信号从时域变换到频域，生成左声道频谱L。
右去噪部101从右声道频谱R中除去噪声成分。左去噪部102从左声道频谱L中除去噪声成分。在此，右及左去噪部101、102与差信号去噪部21同样地使用事先存储有与接收电场强度S相应的噪声频谱的噪声映射来除去噪声成分即可。
加法运算部90对右声道频谱R和左声道频谱L进行加法运算，将相加频谱L+R输出给高通处理部84。
混频部80的构成基本上与立体声再现装置1C的混频部80的构成相同。但是，不同之处在于：向右低通处理部82输入被除去了噪声成分的右声道频谱Rn，向左低通处理部83输入被除去了噪声成分的左声道频谱Ln，向高通处理部84输入相加频谱L+R。
详细而言，右低通处理部82对右声道频谱Rn进行使用了滤波器系数FL的低通处理。左低通处理部83对左声道频谱Ln进行使用了滤波器系数FL的低通处理。高通处理部84对相加频谱L+R进行使用了滤波器系数FH的高通处理。
加法运算部85、56的处理与立体声再现装置1C相同，因此省略说明。
在立体声再现装置1D中，因为使用非线性处理从右及左声道频谱R、L中除去噪声成分，所以在接收电场强度S低且SN比低的状况下，右及左声道频谱R、L所包含的信号成分会畸变，有可能会产生上述的音乐噪声。
因此，在立体声再现装置1D中，对右及左声道频谱Rn、Ln进行与接收电场强度S相应的低通特性的低通处理，除去音乐噪声。但是，这样的话，有可能会导致右及左声道频谱Rn、Ln的高频侧的功率降低，立体声感恶化。因此，立体声再现装置1D对未进行去噪的相加频谱L+R进行与接收电场强度S相应的高通特性的高通处理，并加到低通处理后的右及左声道频谱Rn、Ln上。由此，立体声再现装置1D对因低通处理导致的高频侧的功率的降低进行补足，能够不损害立体声感地除去音乐噪声。
(变形例1)
在实施方式1中，差信号去噪部21也可以从立体声差信号L-R中除去噪声成分，以使得去噪后的立体声差信号(L-R)n的噪声量与立体声和信号L+R的噪声量相等。
立体声差信号L-R所包含的噪声频谱具有相对于立体声和信号L+R所包含的噪声频谱在整体上高预定的噪声差等级(例如，26dB)左右这样的特性。
因此，差信号去噪部21通过对根据接收电场强度S推定出的噪声频谱与立体声差信号L-R进行比较，求出立体声差信号L-R的各频率成分的SN比。然后，差信号去噪部21在将最大噪声压制量设为噪声差等级这一限制下，以使SN比越低的频率成分则噪声压制量越高的方式算出各频率成分的噪声压制量。例如，差信号去噪部21通过对噪声差等级乘以各频率成分的噪声所占的比例来算出各噪声成分的噪声压制量即可。
并且，差信号去噪部21通过以所算出的各频率成分的噪声压制量使立体声差信号L-R衰减，由此从立体声差信号L-R中除去噪声成分。
由此，去噪后的立体声差信号(L-R)n和立体声和信号L+R的噪声量变得大致相等，能够以与立体声和信号同等的SN来生成右及左声道频谱R、L。
(变形例2)
在上述说明中，虽未特别提及，但立体声再现装置1～1D也可以是搭载于车的车载的立体声再现装置。因为车高速移动，所以在车载环境下，接收电场强度S一直在变化，SN比降低的可能性高。因此，立体声再现装置1～1D在车载环境下中是有用的。
产业上的可利用性
本公开的立体声再现装置即使在接收电场强度低的状况下也能够抑制分离以及音质劣化，因此作为车载的立体声再现装置是有用的。

Claims (10)

1.一种立体声再现装置，对包含立体声和信号和立体声差信号的FM立体声信号进行再现，所述立体声再现装置具备：
第1变换部，其将所述立体声和信号从时域变换到频域；
第2变换部，其将所述立体声差信号从时域变换到频域；
差信号去噪部，其从所述变换后的立体声差信号中除去噪声成分；
第1合成部，其对所述变换后的立体声和信号和所述变换后的立体声差信号进行合成，输出左声道频谱以及右声道频谱；
期待值生成部，其根据所述左声道频谱以及所述右声道频谱生成所述左声道频谱以及所述右声道频谱的期待值；
第2合成部，其对所述变换后的立体声和信号和从所述差信号去噪部输出的立体声差信号进行合成，输出除去了所述噪声成分的左声道频谱以及右声道频谱；
左声道频谱修正部，其对从所述第2合成部输出的左声道频谱进行修正，使得不超过所述左声道频谱的期待值；
右声道频谱修正部，其对从所述第2合成部输出的右声道频谱进行修正，使得不超过所述右声道频谱的期待值；
第1逆变换部，其将所述左声道频谱修正部的输出从频域逆变换到时域；以及
第2逆变换部，其将所述右声道频谱修正部的输出从频域逆变换到时域。
2.一种立体声再现装置，对包含立体声和信号和立体声差信号的FM立体声信号进行再现，所述立体声再现装置具备：
第1变换部，其将所述立体声和信号从时域变换到频域；
第2变换部，其将所述立体声差信号从时域变换到频域；
差信号去噪部，其从所述变换后的立体声差信号中除去噪声成分；
第1合成部，其对所述变换后的立体声和信号和所述变换后的立体声差信号进行合成，输出左声道频谱以及右声道频谱；
期待值生成部，其根据所述左声道频谱以及所述右声道频谱生成所述左声道频谱以及所述右声道频谱的期待值；
第2合成部，其对所述变换后的立体声和信号和从所述差信号去噪部输出的立体声差信号进行合成，输出除去了所述噪声成分的左声道频谱以及右声道频谱；
左声道频谱修正部，其对从所述第2合成部输出的左声道频谱进行修正，使得不超过所述左声道频谱的期待值；
右声道频谱修正部，其对从所述第2合成部输出的右声道频谱进行修正，使得不超过所述右声道频谱的期待值；
混频部，其在与所述FM立体声信号的接收电场强度相应的低通特性下，对由所述左声道频谱修正部以及所述右声道频谱修正部修正后的左声道频谱以及右声道频谱进行低通处理，为了对因所述低通处理导致的所述左声道频谱以及所述右声道频谱的减少进行补足，在与所述接收电场强度相应的高通特性下，对所述变换后的立体声和信号进行高通处理，将进行了所述高通处理的立体声和信号加到所述低通处理后的左声道频谱以及右声道频谱上；
第1逆变换部，其将从所述混频部输出的左声道频谱从频域逆变换到时域；以及
第2逆变换部，其将从所述混频部输出的右声道频谱从频域逆变换到时域。
3.根据权利要求1所述的立体声再现装置，
差信号去噪部以与所述FM立体声信号的接收电场强度相应的噪声压制量来除去所述噪声成分。
4.根据权利要求2所述的立体声再现装置，
差信号去噪部以与所述FM立体声信号的接收电场强度相应的噪声压制量来除去所述噪声成分。
5.根据权利要求3所述的立体声再现装置，
差信号去噪部根据所述接收电场强度来推定所述变换后的立体声差信号所包含的噪声频谱，基于所述推定出的噪声频谱，控制所述噪声压制量，以使得从所述差信号去噪部输出的所述立体声差信号所包含的噪声量与所述变换后的立体声和信号所包含的噪声量相等。
6.根据权利要求4所述的立体声再现装置，
差信号去噪部根据所述接收电场强度来推定所述变换后的立体声差信号所包含的噪声频谱，基于所述推定出的噪声频谱，控制所述噪声压制量，以使得从所述差信号去噪部输出的所述立体声差信号所包含的噪声量与所述变换后的立体声和信号所包含的噪声量相等。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的立体声再现装置，
所述期待值生成部具备：
左期待值生成部，其生成从所述第1合成部输出的所述左声道频谱的绝对值作为所述期待值；和
右期待值生成部，其生成从所述第1合成部输出的所述右声道频谱的绝对值作为所述期待值。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的立体声再现装置，
所述期待值生成部具备：
左去噪部，其以第2噪声压制量从自所述第1合成部输出的左声道频谱中除去所述噪声成分，所述第2噪声压制量小于所述差信号去噪部除去所述噪声成分的第1噪声压制量；
左期待值生成部，其生成从所述左去噪部输出的左声道频谱的绝对值作为所述期待值；
右去噪部，其以所述第2噪声压制量从自所述第1合成部输出的右声道频谱中除去所述噪声成分；以及
右期待值生成部，其生成从所述右去噪部输出的右声道频谱的绝对值作为所述期待值。
9.根据权利要求2所述的立体声再现装置，
所述混频部具备：
滤波器特性决定部，其决定所述低通特性以及所述高通特性，以使得截止频率随着所述接收电场强度降低而降低；
左低通处理部，其在所述决定的低通特性下，对由所述左声道频谱修正部修正后的左声道频谱进行低通处理；
右低通处理部，其在所述决定的低通特性下，对由所述右声道频谱修正部修正后的右声道频谱进行低通处理；
高通处理部，其在所述决定的高通特性下，对所述变换后的的立体声和信号进行高通处理；
左加法运算部，其将进行了所述高通处理的立体声和信号加到从所述左低通处理部输出的左声道频谱上；以及
右加法运算部，其将进行了所述高通处理的立体声和信号加到从所述右低通处理部输出的右声道频谱上。
10.一种对FM立体声信号进行再现的立体声再现装置，所述立体声再现装置具备：
第1变换部，其将所述FM立体声信号所包含的左声道信号从时域变换到频域，输出左声道频谱；
第2变换部，其将所述FM立体声信号所包含的右声道信号从时域变换到频域，输出右声道频谱；
左去噪部，其从所述左声道频谱中除去噪声成分；
右去噪部，其从所述右声道频谱中除去噪声成分；
加法运算部，其对所述左声道频谱和所述右声道频谱进行加法运算；
混频部，其在与所述FM立体声信号的接收电场强度相应的低通特性下，对从所述左去噪部以及所述右去噪部输出的左声道频谱以及右声道频谱进行低通处理，为了对因所述低通处理导致的所述左声道频谱以及所述右声道频谱的减少进行补足，在与所述接收电场强度相应的高通特性下，对从所述加法运算部输出的相加频谱进行高通处理，将进行了所述高通处理的相加频谱加到所述低通处理后的左声道频谱以及右声道频谱上；
第1逆变换部，其将从所述混频部输出的左声道频谱从频域逆变换到时域；以及
第2逆变换部，其将从所述混频部输出的右声道频谱从频域逆变换到时域。
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