JP2017175390A - ノイズレベル推定装置、受信装置及びノイズレベル推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
ＦＭステレオ放送波の受信信号から、ノイズ成分を精度良く推定する。
【解決手段】
ＦＦＴ部１３２_Mが和信号に対するフーリエ変換を行い、パワースペクトル算出部１３３_Mが和信号成分のパワースペクトルＰＳＤ_Mを算出する。また、ＦＦＴ部１３２_Sが差信号に対するフーリエ変換を行い、パワースペクトル算出部１３３_Sが差信号成分のパワースペクトルＰＳＤ_Sを算出する。次いで、ノイズ成分スペクトル生成部１３４が、周波数帯ごとに、差信号成分のパワースペクトルＰＳＤ_Sのパワー値から和信号成分のパワースペクトルＰＳＤ_Mのパワー値を差し引いた結果に基づいて、ノイズ成分スペクトルＮＳＰを生成する。引き続き、推定部１３５が、ノイズ成分スペクトルＮＰＳにおける周波数帯ごとのパワー値を加算し、当該パワー値の加算結果に基づいて、ステレオ放送信号のノイズ成分のレベルＮＳＬを推定する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ノイズレベル推定装置、受信装置、ノイズレベル推定方法、ノイズレベル推定プログラム、及び、当該ノイズレベル推定プログラムが記録された記録媒体に関する。

従来から、ＦＭ（Frequency Modulation）ステレオ放送の放送波を受信して処理し、音声を再生する受信装置が広く普及している。こうしたＦＭステレオ放送波の受信信号には、マルチパス等の影響でノイズ成分が混入してくる。そこで、ＦＭステレオ放送波に混入しているノイズ成分のレベルを推定し、当該ノイズ成分のレベルの変化に対応して、ステレオ再生に際してのセパレーション処理を施し、聴感上耳障りに聞こえるノイズを抑制している。

こうしたノイズ成分のレベルの推定には、受信信号における音声信号成分が含まれる周波数帯域ではなく、当該音声信号成分が含まれる周波数帯域（以下、「音声周波数帯域」とも記す）よりも高い周波数帯域（以下、「高周波数帯域」とも記す）の成分のレベルを検出し、当該検出結果に基づいて、ノイズレベルを推定することがある。このノイズレベルの推定は、高周波数帯域の成分のレベルが、音声信号成分の周波数帯域に含まれるノイズ成分のレベルと高い相関を有していることに着目したものである。

しかしながら、こうした推定方法では、高周波数帯域の成分のレベルを代用して、音声周波数帯域のノイズ成分のレベルを推定するため、音声周波数帯域にノイズ成分が混入していないのに、音声周波数帯域にノイズ成分が混入していると判断されてしまうことがある。また、こうしたノイズ成分のレベルの推定方法では、音声周波数帯域にノイズ成分が混入しているにも関らず、音声周波数帯域にノイズ成分が混入していないと判断されることがある。

そこで、音声周波数帯域の信号を直接利用して、音声周波数帯域に含まれるノイズ成分のレベル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）。この従来例の技術では、ステレオ放送信号におけるメイン信号（和信号）（Ｌ＋Ｒ）とサブ信号（差信号）（Ｌ−Ｒ）との比を算出する。そして、当該（Ｌ＋Ｒ）信号と（Ｌ−Ｒ）信号との比の算出結果に基づいて、ＦＭステレオ放送波に混入しているノイズ成分を検出するようになっている。

特表２０１４−５３５１８３号公報

上述した従来例では、音声信号成分とノイズ成分とが混在している（Ｌ＋Ｒ）信号と（Ｌ−Ｒ）信号との比に基づいて、ノイズ成分のレベルを推定している。しかしながら、この比には、音声信号成分の寄与分も含まれている。この結果、従来例の技術では、ＦＭステレオ放送信号に含まれているノイズ成分のみを、精度良く推定することができているとは言い難い。

このため、ＦＭステレオ放送波の受信信号から、ノイズ成分を精度良く推定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、ステレオ放送信号の差信号成分及び和信号成分のパワースペクトルを算出する算出部と；周波数帯ごとに、前記差信号成分のパワースペクトルのパワー値から前記和信号成分のパワースペクトルのパワー値を差し引いた結果に基づいて、ノイズ成分を反映したノイズ成分スペクトルを生成する生成部と；前記生成部による生成結果に基づいて、ノイズ成分のレベルを推定する推定部と；を備えることを特徴とするノイズレベル推定装置である。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のノイズレベル推定装置と；ステレオ放送信号を加工処理する加工処理部と；前記ノイズレベル推定装置により推定されたノイズ成分のレベルに基づいて、前記加工処理部による加工処理を制御する制御部と；を備えることを特徴とする受信装置である。

請求項８に記載の発明は、算出部と、生成部と、推定部とを備えるノイズレベル推定装置において使用されるノイズレベル推定方法であって、前記算出部が、ステレオ放送信号の差信号成分及び和信号成分のパワースペクトルを算出する算出工程と；前記生成部が、周波数帯ごとに、前記差信号成分のパワースペクトルのパワー値から前記和信号成分のパワースペクトルのパワー値を差し引いた結果に基づいて、ノイズ成分を反映したノイズ成分スペクトルを生成する生成工程と；前記推定部が、前記生成工程における生成結果に基づいて、ノイズ成分のレベルを推定する推定工程と；を備えることを特徴とするノイズレベル推定方法である。

請求項９に記載の発明は、ノイズレベル推定装置が有するコンピュータに、請求項８に記載のノイズレベル推定方法を実行させる、ことを特徴とするノイズレベル推定プログラムである。

請求項１０に記載の発明は、ノイズレベル推定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９に記載のノイズレベル推定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。

本発明の一実施形態に係る受信装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図１の受信処理ユニットの構成を示すブロック図である。 図１のノイズレベル推定装置の構成を示すブロック図である。 図１の加工処理ユニットの構成を示すブロック図である。 （Ｌ＋Ｒ）信号及び（Ｌ−Ｒ）信号のパワースペクトル、並びに、これらのパワースペクトルから生成されるノイズ成分スペクトルの例を説明するための図（その１）である。 （Ｌ＋Ｒ）信号及び（Ｌ−Ｒ）信号のパワースペクトル、並びに、これらのパワースペクトルから生成されるノイズ成分スペクトルの例を説明するための図（その２）である。 パワースペクトルの算出処理を変形例として説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を、図１〜図６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。

［構成］
図１には、一実施形態に係る受信装置１００の概略的な構成がブロック図にて示されている。この受信装置１００は、ＦＭステレオ放送波を受信する受信装置となっている。

図１に示されるように、受信装置１００は、アンテナ１１０と、受信処理ユニット１２０と、ノイズレベル推定装置１３０、加工処理ユニット１４０とを備えている。また、受信装置１００は、アナログ処理ユニット１５０と、スピーカユニット１６０_L，１６０_Rと、入力ユニット１８０とを備えている。さらに、受信装置１００は、制御ユニット１９０を備えている。

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

上記の受信処理ユニット１２０は、アンテナ１１０から送られた信号ＲＦＳを受ける。そして、受信処理ユニット１２０は、制御ユニット１９０から送られた選局指令ＣＳＬに従って、信号ＲＦＳから、選局指令ＣＳＬによって指定された希望放送局に対応するレフトチャンネル信号Ｌ（以下、「Ｌチャンネル信号Ｌ」とも記す）及びライトチャンネル信号Ｒ（以下、「Ｒチャンネル信号Ｒ」とも記す）を生成する。こうして生成されたＬチャンネル信号Ｌ及びＲチャンネル信号Ｒは、ノイズレベル推定装置１３０へ送られるとともに、加工処理ユニット１４０へ送られる。受信処理ユニット１２０の構成の詳細については、後述する。

上記のノイズレベル推定装置１３０は、受信処理ユニット１２０から送られたＬチャンネル信号Ｌ及びＲチャンネル信号Ｒを受ける。そして、ノイズレベル推定装置１３０は、Ｌチャンネル信号Ｌ及びＲチャンネル信号Ｒに基づいて、ステレオ放送信号のノイズ成分のレベルＮＬＶ（以下、「ノイズレベルＮＬＶ」とも記す）を推定する。こうして推定されたノイズレベルＮＬＶは、制御ユニット１９０へ送られる。ノイズレベル推定装置ユニット１３０の構成の詳細については、後述する。

上記の加工処理ユニット１４０は、受信処理ユニット１２０から送られたＬチャンネル信号Ｌ及びＲチャンネル信号Ｒを受ける。また、加工処理ユニット１４０は、制御ユニット１９０から送られた加工制御ＣＮＴを受ける。そして、加工処理ユニット１４０は、加工制御ＣＮＴに従った自動受信制御（ＡＲＣ：Automatic Reception Control）を行って、Ｌチャンネル信号Ｌ及びＲチャンネル信号Ｒに対して再生用の加工処理を施し、再生用Ｌチャンネル信号ＣＬＤ及び再生用Ｒチャンネル信号ＣＲＤを生成する。こうして生成された再生用Ｌチャンネル信号ＣＬＤ及び再生用Ｒチャンネル信号ＣＲＤは、アナログ処理ユニット１５０へ送られる。加工処理ユニット１４０の構成の詳細については、後述する。

上記のアナログ処理ユニット１５０は、加工処理ユニット１４０から送られた再生用Ｌチャンネル信号ＣＬＤ及び再生用Ｒチャンネル信号ＣＲＤを受ける。そして、アナログ処理ユニット１５０は、制御ユニット１９０による制御のもとで、再生用Ｌチャンネル信号ＣＬＤに基づいて出力音信号ＡＯＳ_Lを生成し、再生用Ｒチャンネル信号ＣＲＤに基づいて出力音信号ＡＯＳ_Rを生成する。

かかる機能を有するアナログ処理ユニット１５０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、加工処理ユニット１４０から送られた再生用Ｌチャンネル信号ＣＬＤ及び再生用Ｒチャンネル信号ＣＲＤを受ける。そして、ＤＡ変換部は、再生用Ｌチャンネル信号ＣＬＤ及び再生用Ｒチャンネル信号ＣＲＤをアナログ信号に変換する。なお、ＤＡ変換部は、再生用Ｌチャンネル信号ＣＬＤ及び再生用Ｒチャンネル信号ＣＲＤに対応して、互いに同様に構成された２個のＤＡ変換器を備えている。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Ｌチャンネル及びＲチャンネルの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から送られた音量調整指令ＶＬＣに従って、Ｌチャンネル及びＲチャンネルのそれぞれに対応する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、Ｌチャンネル及びＲチャンネルに対応して、互いに同様に構成された２個の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Ｌチャンネル及びＲチャンネルの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して、出力音信号ＡＯＳ_L及び出力音信号ＡＯＳ_Rを生成する。こうして生成された出力音信号ＡＯＳ_Lは、スピーカユニット１６０_Lへ送られる。また、こうして生成された出力音信号ＡＯＳ_Rは、スピーカユニット１６０_Rへ送られる。

上記のスピーカユニット１６０_Lは、アナログ処理ユニット１５０から送られた出力音信号ＡＯＳ_Lを受ける。そして、スピーカユニット１６０_Lは、出力音信号ＡＯＳ_Lに従って、音声を再生出力する。

上記のスピーカユニット１６０_Rは、アナログ処理ユニット１５０から送られた出力音信号ＡＯＳ_Rを受ける。そして、スピーカユニット１６０_Rは、出力音信号ＡＯＳ_Rに従って、音声を再生出力する。

上記の入力ユニット１８０は、受信装置１００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る場合には、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、受信処理ユニット１２０へ送る。また、入力データＩＰＤの内容が音量調整指定である場合には、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１５０へ送る。

また、制御ユニット１９０は、ノイズレベル推定装置１３０から送られたノイズレベルＮＬＶを受ける。そして、制御ユニット１９０は、ノイズレベルＮＬＶに基づいて、加工処理ユニット１４０での再生用の加工処理を制御するためのミュート制御ＭＴＣ及びセパレーション制御ＳＰＣを生成する。こうして生成されたミュート制御ＭＴＣ及びセパレーション制御ＳＰＣは、加工制御ＣＮＴとして、加工処理ユニット１４０へ送られる。すなわち、制御ユニット１９０は、制御部の機能を果たすようになっている。

＜受信処理ユニット１２０の構成＞
次に、受信処理ユニット１２０の構成について説明する。

受信処理ユニット１２０は、図２に示されるように、ＲＦ処理部１２１と、検波部１２２と、マルチプレクサ（ＭＰＸ）部１２３とを備えている。また、受信処理ユニット１２０は、マトリクス部１２５を備えている。

上記のＲＦ処理部１２１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に変換する。こうして得られた中間周波信号ＩＦＤは、検波部１２２へ送られる。なお、中間周波信号ＩＦＤはデジタル信号となっている。

上記の検波部１２２は、ＲＦ処理部１２１から送られた中間周波信号ＩＦＤを受ける。そして、検波部１２２は、中間周波信号ＩＦＤに対して検波処理を施す。検波部１２２による検波結果は、検波信号ＤＴＤとして、ＭＰＸ部１２３へ送られる。

なお、検波信号ＤＴＤは、Ｌチャンネル信号ＬとＲチャンネル信号Ｒとのステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）及びステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）が、異なる周波数帯に反映されたステレオ複合信号となっている。

上記のＭＰＸ部１２３は、検波部１２２から送られた検波信号ＤＴＤを受ける。そして、ＭＰＸ部１２３は、検波信号ＤＴＤからステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）及びステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）をそれぞれ抽出する。抽出されたステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）及びステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）は、マトリクス部１２５へ送られる。

上記のマトリクス部１２５は、ＭＰＸ部１２３から送られたステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）及びステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）を受ける。そして、マトリクス部１２５は、ステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）とステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）とを加算し、加算結果に基づいて、Ｌチャンネル信号Ｌを算出する。また、マトリクス部１２５は、ステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）からステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）を減算し、減算結果に基づいて、Ｒチャンネル信号Ｒを算出する。こうして算出されたＬチャンネル信号Ｌ及びＲチャンネル信号Ｒは、ノイズレベル推定装置１３０及び加工処理ユニット１４０へ送られる。

ここで、上述した受信処理ユニット１２０の構成は、従来から受信装置において一般的に採用されており、ＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）化も行われている構成である。

＜ノイズレベル推定装置１３０の構成＞
次に、ノイズレベル推定装置１３０の構成について説明する。

ノイズレベル推定装置１３０は、図３に示されるように、マトリクス部１３１と、フーリエ変換部（ＦＦＴ部）１３２_M，１３２_Sと、パワースペクトル算出部１３３_M，１３３_Sとを備えている。また、ノイズレベル推定装置１３０は、ノイズ成分スペクトル生成部１３４と、推定部１３５とを備えている。

上記のマトリクス部１３１は、受信処理ユニット１２０から送られたＬチャンネル信号Ｌ及びＲチャンネル信号Ｒを受ける。そして、マトリクス部１３１は、Ｌチャンネル信号ＬとＲチャンネル信号Ｒとを加算することにより、ステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）を算出する。また、マトリクス部１３１は、Ｌチャンネル信号ＬからＲチャンネル信号Ｒを減算することにより、ステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）を算出する。こうして算出されたステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）は、ＦＦＴ部１３２_Mへ送られる。また、こうして算出されたステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）は、ＦＦＴ部１３２_Sへ送られる。

上記のＦＦＴ部１３２_Mは、マトリクス部１３１から送られたステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）を受ける。そして、ＦＦＴ部１３２_Mは、ステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）に対してフーリエ変換を施して、振幅スペクトルＦＱＤ_Mを生成する。こうして生成された振幅スペクトルＦＱＤ_Mは、パワースペクトル算出部１３３_Mへ送られる。

上記のＦＦＴ部１３２_Sは、マトリクス部１３１から送られたステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）を受ける。そして、ＦＦＴ部１３２_Sは、ステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）に対してフーリエ変換を施して、振幅スペクトルＦＱＤ_Sを生成する。こうして生成された振幅スペクトルＦＱＤ_Sは、パワースペクトル算出部１３３_Sへ送られる。

すなわち、ＦＦＴ部１３２_M，１３２_Sは、算出部の一部の機能を果たすようになっている。

上記のパワースペクトル算出部１３３_Mは、ＦＦＴ部１３２_Mから送られた振幅スペクトルＦＱＤ_Mを受ける。そして、パワースペクトル算出部１３３_Mは、当該振幅スペクトルＦＱＤ_Mに基づいて、ステレオ放送信号の和信号成分（Ｌ＋Ｒ）のパワースペクトルＰＳＤ_Mを算出する。こうして算出されたパワースペクトルＰＳＤ_Mは、ノイズ成分スペクトル生成部１３４へ送られる。

上記のパワースペクトル算出部１３３_Sは、ＦＦＴ部１３２_Sから送られた振幅スペクトルＦＱＤ_Sを受ける。そして、パワースペクトル算出部１３３_Sは、当該振幅スペクトルＦＱＤ_Sに基づいて、ステレオ放送信号の差信号成分（Ｌ−Ｒ）のパワースペクトルＰＳＤ_Sを算出する。こうして算出されたパワースペクトルＰＳＤ_Sは、ノイズ成分スペクトル生成部１３４へ送られる。

ここで、パワースペクトル算出部１３３_M，１３３_Sは、所定周波数を最低周波数とし、周波数（ｆ）方向に沿って並ぶ所定周波数幅の複数の周波数帯ごとのパワー値で表現されるパワースペクトルを生成するようになっている。すなわち、パワースペクトル算出部１３３_M，１３３_Sは、算出部の一部の機能を果たすようになっている。

上記のノイズ成分スペクトル生成部１３４は、パワースペクトル算出部１３３_Mから送られた和信号成分（Ｌ＋Ｒ）のパワースペクトルＰＳＤ_M、及び、パワースペクトル算出部１３３_Sから送られた差信号成分（Ｌ−Ｒ）のパワースペクトルＰＳＤ_Sを受ける。そして、ノイズ成分スペクトル生成部１３４は、周波数帯ごとに、差信号成分（Ｌ−Ｒ）のパワースペクトルＰＳＤ_Sのパワー値から和信号成分のパワースペクトル分ＳＤ_Mのパワー値を差し引く。

そして、ノイズ成分スペクトル生成部１３４は、周波数帯ごとに、当該差し引いた値が「０」以上のときには、ノイズ成分スペクトルのパワー値を当該差し引いた値にし、当該差し引いた値が「０」未満のときには、ノイズ成分スペクトルのパワー値を「０」にして、ノイズ成分スペクトルＮＳＰを生成する。こうして生成されたノイズ成分スペクトルＮＳＰは、推定部１３５へ送られる。すなわち、ノイズ成分スペクトル生成部１３４は、生成部の機能を果たすようになっている。

上記の推定部１３５は、ノイズ成分スペクトル生成部１３４から送られたノイズ成分スペクトルＮＳＰを受ける。次いで、推定部１３５は、ノイズ成分スペクトルＮＳＰにおける周波数帯ごとのパワー値を加算する。そして、推定部１３５は、当該加算結果に基づいて、ステレオ放送信号のノイズ成分のレベルＮＬＶを推定する。

ここで、推定部１３５は、ノイズ成分スペクトルＮＳＰにおける周波数帯ごとのパワー値を加算値が大きいほど、ノイズレベルが高いと推定する。こうして推定されたノイズレベルＮＬＶは、制御ユニット１９０へ送られる。

＜加工処理ユニット１４０の構成＞
次に、加工処理ユニット１４０の構成について説明する。

加工処理ユニット１４０は、図４に示されるように、加工用信号生成部１４１と、ミュート処理部１４２とを備えている。また、加工処理ユニット１４０は、セパレーション処理部１４４を備えている。

上記の加工用信号生成部１４１は。受信処理ユニット１２０から送られたＬチャンネル信号Ｌ及びＲチャンネル信号Ｒを受ける。引き続き、加工用信号生成部１４１は、Ｌチャンネル信号ＬとＲチャンネル信号Ｒとを加算することにより、ステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）を算出する。そして、加工用信号生成部１４１は、ステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）を信号ＤＰＭとしてミュート処理部１４２へ送る。また、加工用信号生成部１４１は、Ｌチャンネル信号ＬからＲチャンネル信号Ｒを減算することにより、ステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）を算出する。そして、加工用信号生成部１４１は、ステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）を信号ＤＰＳとしてミュート処理部１４２へ送る。

上記のミュート処理部１４２は、加工用信号生成部１３２から送られた信号ＤＰＭ，ＤＰＳを受ける。そして、ミュート処理部１４２は、制御ユニット１９０から送られた加工制御ＣＮＴに含まれ、ミュート率（減衰率）が指定されたミュート制御ＭＴＣに従って、信号ＤＰＭに対してミュート処理を施して、信号ＭＴＭを生成する。また、ミュート処理部１４２は、ミュート制御ＭＴＣに従って、信号ＤＰＳに対してミュート処理を施して、信号ＭＴＳを生成する。こうして生成された信号ＭＴＭ，ＭＴＳは、セパレーション処理部１４４へ送られる。本実施形態では、ノイズレベルＮＬＶが所定値ＤＮＤ_TM以上の場合に、ミュート処理を実行するようになっている。こうしたミュート処理では、ノイズレベルＮＬＶが大きくなるほど、ミュート率を増加させるようになっている。

上記のセパレーション処理部１４４は、ミュート処理部１４２から送られた信号ＭＴＭ，ＭＴＳを受ける。そして、セパレーション処理部１４４は、制御ユニット１９０から送られた加工制御ＣＮＴに含まれ、Ｌチャンネル信号及びＲチャンネル信号へのセパレーション度が指定されたセパレーション制御ＳＰＣに従って、信号ＭＴＭ，ＭＴＳに対してセパレーション処理を施して、再生用Ｌチャンネル信号ＣＬＤ及び再生用Ｒチャンネル信号ＣＲＤを生成する。こうして生成された再生用Ｌチャンネル信号ＣＬＤ及び再生用Ｒチャンネル信号ＣＲＤは、アナログ処理ユニット１５０へ送られる。本実施形態では、ノイズレベルＮＬＶが所定値ＤＮＤ_TS以上の場合に、セパレーション処理を実行するようになっている。こうしたセパレーション処理では、ノイズレベルＮＬＶが大きくなるほど、セパレーション度を低減させるようになっている。

ここで、所定値ＤＮＤ_TM及び所定値ＤＮＤ_TSの関係は、所定値ＤＮＤ_TM＞所定値ＤＮＤ_TSとなっている。そして、これらの値は、実験、シミュレーション、経験等に基づいて、予め定められている。

［動作］
以上のようにして構成された受信装置１００の動作について、ノイズレベル推定装置１３０によるステレオ放送信号に含まれるノイズ成分のレベルの推定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、受信処理ユニット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１５０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から受信処理ユニット１２０へ送られる。この受信処理ユニット１２０では、ＲＦ処理部１２１が、信号ＲＦＳを受ける。そして、ＲＦ処理部１２１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。このＡＤ変換の結果が、中間周波信号ＩＦＤとして、検波部１２２へ送られる（図２参照）。

検波部１２２では、中間周波信号ＩＦＤに対して検波処理が施される。そして、検波部１２２は、検波処理の結果を、検波信号ＤＴＤとして、ＭＰＸ部１２３へ送る。引き続き、ＭＰＸ部１２３が、検波信号ＤＴＤからステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）及びステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）を抽出する。そして、ＭＰＸ部１２３は、抽出されたステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）及びステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）を、マトリクス部１２５へ送る。

マトリクス部１２５は、ステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）とステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）とを加算し、加算結果に基づいて、Ｌチャンネル信号Ｌを算出する。また、マトリクス部１２５は、ステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）からステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）を減算し、減算結果に基づいて、Ｒチャンネル信号Ｒを算出する。そして、マトリクス部１２５は、Ｌチャンネル信号Ｌ及びＲチャンネル信号Ｒをノイズレベル推定装置１３０及び加工処理ユニット１４０へ送る（図２参照）。

＜ノイズレベル推定装置１３０によるノイズレベルの推定処理＞
ノイズレベル推定装置１３０では、マトリクス部１３１が、Ｌチャンネル信号ＬとＲチャンネル信号Ｒとを加算することにより、ステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）を算出し、ステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）をＦＦＴ部１３２_Mへ送る。また、マトリクス部１３１は、Ｌチャンネル信号ＬからＲチャンネル信号Ｒを減算することにより、ステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）を算出し、ステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）をＦＦＴ部１３２_Sへ送る。

ステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）を受けたＦＦＴ部１３２_Mは、ステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）に対してフーリエ変換を行う。そして、ＦＦＴ部１３２_Mは、変換結果である振幅スペクトルＦＱＤ_Mをパワースペクトル算出部１３３_Mへ送る。

ＦＦＴ部１３２_Mから送られた変換結果を受けると、パワースペクトル算出部１３３_Mは、振幅スペクトルＦＱＤ_M（ｆ）に基づいて、和信号（Ｌ＋Ｒ）成分のパワースペクトルＰＳＤ_Mを算出する。そして、パワースペクトル算出部１３３_Mは、算出されたパワースペクトルＰＳＤ_M（ｆ）をノイズ成分スペクトル生成部１３４へ送る。

一方、ステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）を受けたＦＦＴ部１３２_Sは、ステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）に対してフーリエ変換を行う。そして、ＦＦＴ部１３２_Sは、変換結果である振幅スペクトルＦＱＤ_Sをパワースペクトル算出部１３３_Sへ送る。

ＦＦＴ部１３２_Sから送られた変換結果を受けると、パワースペクトル算出部１３３_Sは、振幅スペクトルＦＱＤ_S（ｆ）に基づいて、差信号（Ｌ−Ｒ）成分のパワースペクトルＰＳＤ_Sを算出する。そして、パワースペクトル算出部１３３_Sは、算出されたパワースペクトルＰＳＤ_S（ｆ）をノイズ成分スペクトル生成部１３４へ送る。

本実施形態では、和信号（Ｌ＋Ｒ）成分のパワースペクトルＰＳＤ_M（ｆ）及び差信号（Ｌ−Ｒ）成分のパワースペクトルＰＳＤ_S（ｆ）は、ともに、所定周波数を最低周波数とし、周波数（ｆ）方向に沿って並ぶ所定周波数幅の複数の周波数帯ごとのパワー値で表現されている。ここで、最低周波数である所定周波数及び所定周波数幅は、ステレオ放送信号に含まれるノイズ成分を精度良く推定するとの観点から、実験、シミュレーション、経験等に基づいて、予め定められている。

引き続き、ノイズ成分スペクトル生成部１３４が、所定周波数幅の周波数帯ごとに、差信号成分（Ｌ−Ｒ）のパワースペクトルＰＳＤ_Sのパワー値から和信号成分（Ｌ＋Ｒ）のパワースペクトル分ＳＤ_Mのパワー値を差し引く。次いで、ノイズ成分スペクトル生成部１３４は、所定周波数幅の周波数帯ごとに、当該差し引いた値が「０」以上のときには、ノイズ成分スペクトルのパワー値を当該差し引いた値にし、当該差し引いた値が「０」未満のときには、ノイズ成分スペクトルのパワー値を「０」にして、ノイズ成分スペクトルＮＳＰを生成する。そして、ノイズ成分スペクトル生成部１３４は、生成されたノイズ成分スペクトルＮＳＰを推定部１３５へ送る。

推定部１３５は、ノイズ成分スペクトルＮＳＰに基づいて、ノイズ成分スペクトルＮＳＰにおける周波数帯ごとのパワー値を加算する。引き続き、推定部１３５は、当該パワー値の加算結果に基づいて、ステレオ放送信号のノイズ成分のレベルＮＬＶを推定する。そして、推定部１３５は、推定されたノイズレベルＮＬＶを制御ユニット１９０へ送る。

ここで、ノイズレベルＮＬＶの推定処理の例を、図５及び図６を参照して説明する。

図５（Ａ）には、受信状態が良好なとき（ノイズの発生度合いが低いとき）の和信号（Ｌ＋Ｒ）成分のパワースペクトルＰＳＤ_M（ｆ）の例が示され、図５（Ｂ）には、こうした受信状態での差信号（Ｌ−Ｒ）成分のパワースペクトルＰＳＤ_S（ｆ）の例が示されている。ここで、グレーのバー（四角い枠）が音声信号成分のパワー値を表し、白抜きのバーがノイズ成分のパワー値を表している。そして、周波数帯ごとに、パワースペクトルＰＳＤ_S（ｆ）のパワー値からパワースペクトルＰＳＤ_M（ｆ）のパワー値を差し引き、当該差し引いた値が「０」未満のパワー値を「０」にしたときのノイズ成分スペクトルＮＳＰ（ｆ）が、図５（Ｃ）に示されている。

この受信状態でのノイズ成分のレベルＮＬＶは、図５（Ｃ）に示されるノイズ成分スペクトルＮＳＰ（ｆ）の周波数帯ごとのパワー値の加算結果に基づいて推定される。

図６（Ａ）には、受信状態が良好でないとき（ノイズの発生度合いが高いとき）の和信号（Ｌ＋Ｒ）成分のパワースペクトルＰＳＤ_M（ｆ）の例が示され、図６（Ｂ）には、こうした受信状態での差信号（Ｌ−Ｒ）成分のパワースペクトルＰＳＤ_S（ｆ）の例が示されている。そして、周波数帯ごとに、パワースペクトルＰＳＤ_S（ｆ）のパワー値からパワースペクトルＰＳＤ_M（ｆ）のパワー値を差し引き、当該差し引いた値が「０」未満のパワー値を「０」にしたときのノイズ成分スペクトルＮＳＰ（ｆ）が、図６（Ｃ）に示されている。

この受信状態でのノイズ成分のレベルＮＬＶは、図６（Ｃ）に示されるノイズ成分スペクトルＮＳＰ（ｆ）の周波数帯ごとのパワー値の加算結果に基づいて推定される。

ここで、ＦＭステレオ放送では、メイン信号（和信号）（Ｌ＋Ｒ）とサブ信号（差信号）（Ｌ−Ｒ）とを、周波数帯域を分けて送信する。そして、サブ信号成分を送信する周波数帯は、メイン信号成分を送信する周波数帯に比べて高くなっている。ＦＭ変調の場合は、周波数が高くなるほど、ノイズ成分が増える特性がある。こうしたＦＭ変調の特性が、図５（Ａ），（Ｂ）及び図６（Ａ），（Ｂ）に現れている。また、図５（Ｃ）及び図６（Ｃ）から分るように、ノイズ成分スペクトルＮＳＰ（ｆ）は、差信号（Ｌ−Ｒ）成分のパワースペクトルＰＳＤ_S（ｆ）から和信号（Ｌ＋Ｒ）成分のパワースペクトルＰＳＤ_M（ｆ）を差し引く減算により、音声信号成分の寄与を低減し、ノイズ成分のレベルを反映したスペクトルとなっている。

＜制御ユニット１９０による加工制御処理＞
制御ユニット１９０は、ノイズレベル推定装置１３０から送られたノイズレベルＮＬＶを受けると、ノイズレベルＮＬＶの変化に対応して、上述したミュート制御ＭＴＣ及びセパレーション制御ＳＰＣを生成する。そして、制御ユニット１９０は、ミュート制御ＭＴＣ及びセパレーション制御ＳＰＣを含む加工制御ＣＮＴを生成し、加工処理ユニット１４０へ送る。

加工処理ユニット１４０では、まず、加工用信号生成部１４１が、受信処理ユニット１２０から送られたＬチャンネル信号Ｌ及びＲチャンネル信号Ｒに基づいて、信号ＤＰＭ，ＤＰＳを生成する。引き続き、加工処理ユニット１４０では、ミュート制御ＭＴＣに従ったミュート処理部１４２によるミュート処理、及び、セパレーション制御ＳＰＣに従ったセパレーション処理部１４４によるセパレーション処理が順次行われて、再生用Ｌチャンネル信号ＣＬＤ及び再生用Ｒチャンネル信号ＣＲＤが生成される。そして、加工処理ユニット１４０は、再生用Ｌチャンネル信号ＣＬＤ及び再生用Ｒチャンネル信号ＣＲＤをアナログ処理ユニット１５０へ送る。

アナログ処理ユニット１５０では、ＤＡ変換部、音量調整部及びパワー増幅部が順次処理を行い、再生用Ｌチャンネル信号ＣＬＤ及び再生用Ｒチャンネル信号ＣＲＤから出力音声信号ＡＯＳ_L，ＡＯＳ_Rを生成し、スピーカユニット１６０_L，１６０_Rへ送る（図１参照）。そして、スピーカユニット１６０_L，１６０_Rが、アナログ処理ユニット１５０から送られた出力音声信号ＡＯＳ_L，ＡＯＳ_Rに従って、音声を再生出力する。

以上説明したように、本実施形態では、受信処理ユニット１２０が、ＦＭステレオ放送波の受信結果に基づいて、Ｌチャンネル信号Ｌ及びＲチャンネル信号Ｒを生成して、ノイズレベル推定装置１３０へ送る。そして、ノイズレベル推定装置１３０のマトリクス部１３１が、まず、ステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）を算出して算出結果をＦＦＴ部１３２_Mへ送り、ステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）を算出して算出結果をＦＦＴ部１３２_Sへ送る。次に、ＦＦＴ部１３２_Mがステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）に対してフーリエ変換を行い、パワースペクトル算出部１３３_Mが和信号（Ｌ＋Ｒ）成分のパワースペクトルＰＳＤ_Mを算出する。また、ＦＦＴ部１３２_Sがステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）に対してフーリエ変換を行い、パワースペクトル算出部１３３_Sが差信号（Ｌ−Ｒ）成分のパワースペクトルＰＳＤ_Sを算出する。次いで、ノイズ成分スペクトル生成部１３４が、周波数帯ごとに、差信号（Ｌ−Ｒ）成分のパワースペクトルＰＳＤ_Sのパワー値から和信号（Ｌ＋Ｒ）成分のパワースペクトルＰＳＤ_Mのパワー値を差し引いた結果に基づいて、ノイズ成分を反映したノイズ成分スペクトルＮＳＰを生成する。引き続き、推定部１３５が、ノイズ成分スペクトルＮＳＰにおける周波数帯ごとのパワー値を加算し、当該パワー値の加算結果に基づいて、ステレオ放送の検波信号におけるノイズ成分のレベルＮＬＶを推定する。

このため、本実施形態では、ＦＭステレオ放送信号における音声周波数帯域の信号を利用し、音声信号成分の寄与度を低減させた状態で、ＦＭステレオ放送信号のノイズレベルを推定することができる。

また、本実施形態では、ノイズレベル推定装置１３０が推定したノイズレベルＮＬＶの変化に対応して、制御ユニット１９０が、自動受信制御を行う。このため、本実施形態では、ＦＭステレオ放送信号のノイズレベルの変化に対応したステレオ再生を行うことができる。

したがって、本実施形態によれば、ＦＭステレオ放送波の受信信号から、ノイズ成分を精度良く推定することができる。

［実施形態の変形］
本発明は、上記の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、上記の実施形態では、推定部は、ノイズ成分スペクトルＮＳＰにおける周波数帯ごとのパワー値について重み付けを行わずに加算し、当該加算結果に基づいて、ステレオ放送信号のノイズレベルを推定した。これに対して、推定部は、周波数帯ごとに異なる重み係数をパワー値に乗じ、当該重み付けを乗じた結果を加算して、当該加算結果に基づいて、ノイズレベルを推定するようにしてもよい。こうした重み係数としては、周波数が高くなるにつれて重み係数を小さくすることができる。また、こうした重み係数としては、等ラウドネス曲線に合せた係数とすることができる。

上記の実施形態のパワースペクトル算出部は、パワースペクトルを算出するに際して、パワースペクトルの算出対象期間を前回の算出対象期間の一部とオーバーラップさせつつ、算出対象期間ごとに、ステレオ放送信号の差信号成分のパワースペクトル及びステレオ放送信号の和信号成分のパワースペクトルを算出するようにしてもよい。

ここで、図７（Ａ）に示されるノイズ状態のときに、パワースペクトルの算出対象期間をオーバーラップさせずに、フーリエ変換を行った場合における算出対象期間ごとに推定されるノイズ成分のレベルＮＬＶの時間変化の様子が図７（Ｂ）に示されている。また、図７（Ｃ）には、図７（Ａ）に示されるノイズ状態のときに、パワースペクトルの算出対象期間をオーバーラップさせつつ、フーリエ変換を行った場合における算出対象期間ごとに推定されるノイズ成分のレベルＮＬＶの時間変化の様子が示されている。

図７（Ｂ），（Ｃ）から、パワースペクトルの算出対象期間をオーバーラップさせてパワースペクトルを算出することにより、ノイズが未検出となる事態の発生を低減し、高い精度（高い時間分解能）でノイズ推定を行えることが分る。なお、図７（Ｃ）では、オーバーラップの期間長を、算出対象期間の２分の１の期間長としている。

なお、パワースペクトル算出部は、パワースペクトルを算出するに際して、パワースペクトルの算出対象期間をオーバーラップさせずに、算出対象期間ごとに、ステレオ放送信号の差信号成分のパワースペクトル及びステレオ放送信号の和信号成分のパワースペクトルを算出するようにしてもよいことは勿論である。

また、上記の実施形態では、Ｌチャンネル信号Ｌ及びＲチャンネル信号Ｒから和信号（Ｌ＋Ｒ）及び差信号（Ｌ−Ｒ）を算出した後に、和信号（Ｌ＋Ｒ）成分の振幅スペクトルＦＱＤ_M及び差信号（Ｌ−Ｒ）成分の振幅スペクトルＦＱＤ_Sを算出するようにした。これに対して、Ｌチャンネル信号Ｌ及びＲチャンネル信号Ｒのそれぞれの振幅スペクトルを算出した後、双方の和及び差を算出することにより、振幅スペクトルＦＱＤ_M，ＦＱＤ_Sを算出するようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、Ｌチャンネル信号Ｌ及びＲチャンネル信号Ｒから和信号（Ｌ＋Ｒ）及び差信号（Ｌ−Ｒ）を算出した後に、和信号（Ｌ＋Ｒ）成分の振幅スペクトルＦＱＤ_M及び差信号（Ｌ−Ｒ）成分の振幅スペクトルＦＱＤ_Sを算出するようにした。これに対して、受信処理ユニットにおけるＬチャンネル信号Ｌ及びＲチャンネル信号Ｒの生成の途中段階で算出される和信号（Ｌ＋Ｒ）及び差信号（Ｌ−Ｒ）を取り出すことができるのであれば、取り出された和信号（Ｌ＋Ｒ）及び差信号（Ｌ−Ｒ）をノイズレベル推定装置に供給するようにしてもよい。この場合には、上記の実施形態におけるマトリクス部１３１を省略することができる。

また、上記の実施形態では、Ｌチャンネル信号Ｌ及びＲチャンネル信号Ｒから加工用信号を生成し、当該加工用信号に対して、ミュート処理、及び、セパレーション処理を行うこととした。これに対して、受信処理ユニットで生成される検波信号を取り出すことができるのであれば、取り出された検波信号に対して、ミュート処理、及び、セパレーション処理を行うようにしてもよい。そして、この場合には、ハイカット処理を行うようにしてもよい。

上記のノイズレベル推定装置を、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。

１００ … 受信装置
１３０ … ノイズレベル推定装置
１３２_M，１３２_S … フーリエ変換部（算出部の一部）
１３３_M，１３３_S … パワースペクトル算出部（算出部の一部）
１３４ … ノイズ成分スペクトル生成部（生成部）
１３５ … 推定部
１４０ … 加工処理ユニット（加工処理部）
１９０ … 制御ユニット（制御部）

Claims (10)

1. ステレオ放送信号の差信号成分及び和信号成分のパワースペクトルを算出する算出部と；
   周波数帯ごとに、前記差信号成分のパワースペクトルのパワー値から前記和信号成分のパワースペクトルのパワー値を差し引いた結果に基づいて、ノイズ成分を反映したノイズ成分スペクトルを生成する生成部と；
   前記生成部による生成結果に基づいて、ノイズ成分のレベルを推定する推定部と；
   を備えることを特徴とするノイズレベル推定装置。
2. 前記生成部は、前記周波数帯ごとに、前記差信号成分のパワースペクトルのパワー値から前記和信号成分のパワースペクトルのパワー値を差し引いた値が「０」以上のときには、前記ノイズ成分スペクトルのパワー値を前記差し引いた値にし、前記差し引いた値が「０」未満のときには、前記ノイズ成分スペクトルのパワー値を「０」にして、前記ノイズ成分スペクトルを生成する、ことを特徴とする請求項１に記載のノイズレベル推定装置。
3. 前記推定部は、前記周波数帯ごとに、前記ノイズ成分スペクトルにおけるパワー値を加算した加算結果に基づいて、ノイズ成分のレベルを推定する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のノイズレベル推定装置。
4. 前記推定部は、前記周波数帯ごとに重み付けをして、前記加算を行う、ことを特徴とする請求項３に記載のノイズレベル推定装置。
5. 前記算出部は、前記パワースペクトルの算出対象期間を前回の算出対象期間の一部とオーバーラップさせつつ、前記算出対象期間ごとに、前記差信号成分のパワースペクトル及び前記和信号成分のパワースペクトルを算出する、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のノイズレベル推定装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のノイズレベル推定装置と；
   ステレオ放送信号を加工処理する加工処理部と；
   前記ノイズレベル推定装置により推定されたノイズ成分のレベルに基づいて、前記加工処理部による加工処理を制御する制御部と；
   を備えることを特徴とする受信装置。
7. 前記加工処理には、セパレーション加工の処理が含まれる、ことを特徴とする請求項６に記載の受信装置。
8. 算出部と、生成部と、推定部とを備えるノイズレベル推定装置において使用されるノイズレベル推定方法であって、
   前記算出部が、ステレオ放送信号の差信号成分及び和信号成分のパワースペクトルを算出する算出工程と；
   前記生成部が、周波数帯ごとに、前記差信号成分のパワースペクトルのパワー値から前記和信号成分のパワースペクトルのパワー値を差し引いた結果に基づいて、ノイズ成分を反映したノイズ成分スペクトルを生成する生成工程と；
   前記推定部が、前記生成工程における生成結果に基づいて、ノイズ成分のレベルを推定する推定工程と；
   を備えることを特徴とするノイズレベル推定方法。
9. ノイズレベル推定装置が有するコンピュータに、請求項８に記載のノイズレベル推定方法を実行させる、ことを特徴とするノイズレベル推定プログラム。
10. ノイズレベル推定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９に記載のノイズレベル推定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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