JP2018074382A - ノイズ検出装置及びノイズ検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ビート変動が発生しても、当該ビート変動に追従しつつ、ビートノイズの有無を精度良く判定する。【解決手段】抽出ユニット１４１が、入力した信号に対する複数回の周波数解析の結果を時間平均化処理して得られた時間平均スペクトルにおけるピーク周波数を抽出する。次に、判定ユニット１４２が、指標エネルギーとして、抽出されたピーク周波数により定まる時間平均スペクトルにおけるノイズ周波数領域候補内のスペクトル成分のエネルギーの二乗平均平方根を算出する。引き続き、判定ユニット１４２が、指標エネルギーと閾値エネルギーとを比較する。そして、判定ユニット１４２は、指標エネルギーが閾値エネルギーよりも大きな場合に、ノイズ周波数領域候補内にビートノイズ成分が存在すると判定する。【選択図】 図３

Description

本発明は、ノイズ検出装置、ノイズ検出方法及びノイズ検出プログラム、並びに、当該ノイズ検出プログラムが記録された記録媒体に関する。

従来から、音声放送波を受信して処理し、放送音声を出力する放送受信装置が広く普及している。こうした放送受信装置による出力音声に含まれることがあるノイズ音の一つとして、いわゆるビートノイズ音がある。

かかるビートノイズ音の原因となるビートノイズ成分が音声信号の帯域内にあると、音声成分とビートノイズ成分との識別が難しい。固定的に配置された周囲の電子装置等に由来するビートノイズ成分であれば、ビートノイズ成分の周波数を予め調べておき、その周波数成分だけを低減させることによりビートノイズ音を低減させることができる。しかしながら、この方法では、様々な未調査の周波数を有するビートノイズ成分が周囲環境から混入してくる場合には、当該未調査の周波数のビートノイズ音を低減させることができなかった。

そこで、音声信号である検波信号のパワースペクトルを時間平均して得られる時間平均スペクトルに基づいて、検波信号に含まれるビートノイズ成分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）。この従来例の技術においては、検波信号の時間平均スペクトルでは、ビートノイズ成分が強調されることを利用している。そして、時間平均スペクトルにおいて所定閾値以上のエネルギー量となる周波数領域を、ノイズ周波数領域として検出するようになっている。

特開２０１５−１５６５７７号公報

従来例の技術では、時間平均スペクトルにおいてビートノイズ成分が十分に強調されることを前提としている。かかるビートノイズ成分の十分な強調のためには、時間平均の対象となる期間長を長くすることが好ましい。

ところで、実際には、ゆっくりとではあるが、ビートノイズ成分の周波数であるビート周波数の変動（以下、「ビート変動」ともいう）が発生することがある。かかるビート変動が発生していると、平均化の期間長を長くした場合には、従来例の技術による検出では、当該ビート変動に追従できない事態が発生し得る。一方、ビート変動に追従するために時間平均の期間長を短くすると、ビートノイズ成分の強調が十分にできなくなってしまう可能性がある。

このため、ビート変動が発生しても、当該ビート変動に追従しつつ、ビートノイズの有無を精度良く判定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、入力した信号に対する複数回の周波数解析の結果を時間平均化処理して得られた時間平均スペクトルにおけるピーク周波数を抽出する抽出部と；前記ピーク周波数により定まるノイズ周波数領域候補内のスペクトル成分のエネルギー分布から算出された指標エネルギーが、閾値エネルギーよりも大きな場合に、前記ノイズ周波数領域候補内にノイズ成分が存在すると判定する判定部と；を備えるノイズ検出装置である。

請求項５に記載の発明は、抽出部と；判定部と；を備えるノイズ検出装置において使用されるノイズ検出方法であって、前記抽出部が、入力した信号に対する複数回の周波数解析の結果を時間平均化処理して得られた時間平均スペクトルにおけるピーク周波数を抽出する抽出工程と；前記判定部が、前記ピーク周波数により定まるノイズ周波数領域候補内のスペクトル成分のエネルギー分布から算出された指標エネルギーが、閾値エネルギーより大きな場合に、前記ノイズ周波数領域候補内にノイズ成分が存在すると判定する判定工程と；を備えるノイズ検出方法である。

請求項６に記載の発明は、ノイズ検出装置が有するコンピュータに、請求項５に記載のノイズ検出方法を実行させる、ことを特徴とするノイズ検出プログラムである。

請求項７に記載の発明は、ノイズ検出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６に記載のノイズ検出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ノイズ検出装置を備える放送受信装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図１のノイズ処理ユニットの構成を示すブロック図である。 図２のノイズ検出装置の構成を示すブロック図である。 フーリエ変換結果におけるサブバンドを説明するための図である。 図３のノイズ検出装置における信号処理を説明するための図（その１）である。 図３のノイズ検出装置における信号処理を説明するための図（その２）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、一実施形態に係るノイズ検出装置として、放送受信装置が備えるノイズ検出装置を例示して説明する。また、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、後述する一実施形態に係るノイズ検出装置１４０（図２，３参照）を備える放送受信装置１００の概略的な構成がブロック図にて示されている。なお、放送受信装置１００は、両側波帯成分を有するＡＭ放送波を受信する放送受信装置となっている。

図１に示されるように、放送受信装置１００は、アンテナ１１０と、ＲＦ処理ユニット１２０と、検波ユニット１３０と、ノイズ処理ユニット１５０とを備えている。また、放送受信装置１００は、アナログ処理ユニット１６０と、スピーカユニット１７０と、入力ユニット１８０と、制御ユニット１９０とを備えている。

上記のアンテナ１１０は、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、ＲＦ処理ユニット１２０へ送られる。

上記のＲＦ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、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を生成する。そして、ＲＦ処理ユニット１２０は、生成された中間周波信号ＩＦＤを、検波ユニット１３０及びノイズ処理ユニット１５０へ送る。このＲＦ処理ユニット１２０は、入力フィルタと、高周波増幅器（ＲＦ−ＡＭＰ：Radio Frequency-Amplifier）と、バンドパスフィルタ（以下、「ＲＦフィルタ」とも呼ぶ）とを備えている。また、ＲＦ処理ユニット１２０は、ミキサ（混合器）と、中間周波フィルタ（以下、「ＩＦフィルタ」とも呼ぶ）と、ＡＤ（Analogue to Digital）変換器と、局部発振回路（ＯＳＣ）とを備えている。

ここで、入力フィルタは、アンテナ１１０から送られた信号ＲＦＳの低周波成分を遮断するハイパスフィルタである。高周波増幅器は、入力フィルタを通過した信号を増幅する。ＲＦフィルタは、高周波増幅器から出力された信号のうち、高周波帯の信号を選択的に通過させる。ミキサは、ＲＦフィルタを通過した信号と、局部発振回路から供給された局部発振信号とを混合する。

ＩＦフィルタは、ミキサから出力された信号のうち、予め定められた中間周波数範囲の信号を選択して通過させる。ＡＤ変換器は、ＩＦフィルタを通過した信号をデジタル信号に変換する。この変換結果は、中間周波信号ＩＦＤとして、検波ユニット１３０へ送られる。

なお、局部発振回路は、電圧制御等により発振周波数の制御が可能な発振器等を備えて構成される。この局部発振回路は、制御ユニット１９０から送られた選局指令ＣＳＬに従って、選局すべき希望局に対応する周波数の局部発振信号を生成し、ミキサへ供給する。

上記の検波ユニット１３０は、ＲＦ処理ユニット１２０から送られた中間周波信号ＩＦＤを受ける。そして、検波ユニット１３０は、中間周波信号ＩＦＤに対して検波処理を施し、検波結果を検波信号ＤＴＤとして、ノイズ処理ユニット１５０へ送る。ここで、検波信号ＤＴＤは、音声帯域の信号（音声信号）となっている。

上記のノイズ処理ユニット１５０は、検波ユニット１３０から送られた検波信号ＤＴＤ、及び、ＲＦ処理ユニット１２０から送られた中間周波信号ＩＦＤを受ける。そして、ノイズ処理ユニット１５０は、検波信号ＤＴＤに対して、ノイズ除去処理を施して、信号ＡＯＤを生成する。こうして生成された信号ＡＯＤは、アナログ処理ユニット１６０へ送られる。

なお、ノイズ処理ユニット１５０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１６０は、ノイズ処理ユニット１５０から送られた信号ＡＯＤを受ける。そして、アナログ処理ユニット１６０は、制御ユニット１９０による制御のもとで、出力音声信号ＡＯＳを生成し、生成された出力音声信号ＡＯＳをスピーカユニット１７０へ送る。

かかる機能を有するアナログ処理ユニット１６０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、ノイズ処理ユニット１５０から送られた信号ＡＯＤを受ける。そして、ＤＡ変換部は、信号ＡＯＤをアナログ信号に変換する。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からの音量調整指令ＶＬＣに従って、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、本実施形態では、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する。なお、パワー増幅部は、パワー増幅器を備えている。パワー増幅部による増幅結果である出力音声信号ＡＯＳは、スピーカユニット１７０へ送られる。

上記のスピーカユニット１７０は、スピーカを備えている。このスピーカユニット１７０は、アナログ処理ユニット１６０から送られた出力音声信号ＡＯＳに従って、音声を再生出力する。

上記の入力ユニット１８０は、放送受信装置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った場合には、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、ＲＦ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った場合には、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１６０へ送る。

＜ノイズ処理ユニット１５０の構成＞
次に、上記のノイズ処理ユニット１５０の構成について説明する。

ノイズ処理ユニット１５０は、図２に示されるように、（Ｕ−Ｌ）算出ユニット１５１と、フーリエ変換ユニット（ＦＦＴユニット）１５２と、ノイズ検出装置１４０とを備えている。また、ノイズ処理ユニット１５０は、ＦＦＴユニット１５３と、低減ユニット１５４と、逆フーリエ変換ユニット（ＩＦＦＴユニット）１５５とを備えている。

上記の（Ｕ−Ｌ）算出ユニット１５１は、ＲＦ処理ユニット１２０から送られた中間周波信号ＩＦＤを受ける。そして、（Ｕ−Ｌ）算出ユニット１５１は、中間周波信号ＩＦＤのＵＳＢ（Upper Side Band）成分のスペクトルと、ＬＳＢ（Lower Side Band）成分のスペクトルを中間周波信号ＩＦＤの中心周波数で折り返したスペクトルとの差分を算出することにより、差分信号（Ｕ−Ｌ）を算出する。なお、（Ｕ−Ｌ）算出ユニット１５１は、中間周波信号ＩＦＤの中心周波数が０［Ｈｚ］となっている音声帯域の信号として差分信号（Ｕ−Ｌ）を算出する。

かかる機能を有する（Ｕ−Ｌ）算出ユニット１５１では、検波前信号である中間周波信号ＩＦＤに対して、中間周波信号ＩＦＤにおける搬送波成分を９０°だけ位相をずらした信号を乗算する。引き続き、（Ｕ−Ｌ）算出ユニット１５１は、当該乗算の結果に、音声帯域成分を通過させるローパスフィルタリング処理を施す。かかるローパスフィルタリング処理の結果が、差分信号（Ｕ−Ｌ）としてＦＦＴユニット１５２へ送られる。

なお、差分信号（Ｕ−Ｌ）は、中間周波信号ＩＦＤにおける中心周波数を鏡映対称中心とした場合における非対称成分となっているノイズ成分から構成される信号となっている。そして、中間周波信号ＩＦＤにビートノイズ成分が非対称成分として混入している場合には、差分信号（Ｕ−Ｌ）は、当該ビートノイズ成分を含んだ信号となる。

上記のＦＦＴユニット１５２は、（Ｕ−Ｌ）算出ユニット１５１から送られた差分信号（Ｕ−Ｌ）を受ける。そして、ＦＦＴユニット１５２は、差分信号（Ｕ−Ｌ）にフーリエ変換を施す。かかるフーリエ変換の結果（スペクトル）は、フーリエ変換結果ＳＰＳ（Ｔ）（Ｔ：変換時刻）として、ノイズ検出装置１４０へ送られる。

上記のノイズ検出装置１４０は、ＦＦＴユニット１５２から送られたフーリエ変換結果ＳＰＳ（Ｔ）を受ける。そして、ノイズ検出装置１４０は、差分信号（Ｕ−Ｌ）におけるビートノイズ成分の有無を判定する。かかるビートノイズ成分の有無の判定結果は、判定結果情報ＮＤＩとして、低減ユニット１５４へ送られる。

なお、ノイズ検出装置１４０の構成の詳細については、後述する。

上記のＦＦＴユニット１５３は、検波ユニット１３０から送られた検波信号ＤＴＤを受ける。そして、ＦＦＴユニット１５３は、検波信号ＤＴＤにフーリエ変換を施す。かかるフーリエ変換の結果（スペクトル）は、フーリエ変換結果ＳＰＤ（Ｔ）として、低減ユニット１５４へ送られる。

上記の低減ユニット１５４は、ＦＦＴユニット１５３から送られたフーリエ変換結果ＳＰＤ（Ｔ）、及び、ノイズ検出装置１４０から送られた判定結果情報ＮＤＩを受ける。そして、低減ユニット１５４は、フーリエ変換結果ＳＰＤ（Ｔ）における判定結果情報ＮＤＩにより示されたビート周波数ＦＢ_m（ｍ＝１，…）を中心とするノイズ低減周波数領域ＳＲＧ_m（＝［（ＦＢ_m−δＦ）〜（ＦＢ_m＋δＦ）］）の成分を低減させる。ここで、周波数幅δＦは、ビート変動が発生していても、適切なビートノイズ成分を低減させるとの観点から、実験、シミュレーション、経験等に基づいて、予め定められる。

この結果、検波信号ＤＴＤにおけるビートノイズ成分が低減されることになる。低減ユニット１５４によるビートノイズ成分の低減結果は、信号ＮＲＤとして、ＩＦＦＴユニット１５５へ送られる。

なお、本実施形態では、低減ユニット１５４は、いわゆるスペクトルサブトラクション法を用いて、フーリエ変換結果ＳＰＤ（Ｔ）におけるノイズ低減周波数領域ＳＲＧ_mの成分を低減するようになっている。

上記のＩＦＦＴユニット１５５は、低減ユニット１５４から送られた信号ＮＲＤを受ける。そして、ＩＦＦＴユニット１５５は、信号ＮＲＤに対して逆フーリエ変換を施して、信号ＡＯＤを生成する。この信号ＡＯＤは、検波信号ＤＴＤからビートノイズ成分が低減された信号となっている。こうして生成された信号ＡＯＤは、アナログ処理ユニット１６０へ送られる。

＜ノイズ検出装置１４０の構成＞
次に、上記のノイズ検出装置１４０の構成について説明する。

ノイズ検出装置１４０は、図３に示されるように、抽出ユニット１４１と、判定ユニット１４２とを備えている。

ここで、フーリエ変換結果ＳＰＳ（Ｔ）におけるサブバンドＳＢ_j（ｊ＝１〜Ｎ）について、図４を参照して説明する。この図４に示されるように、ＦＦＴユニット１５２によるフーリエ変換の対象となる音声帯域ＡＢＤは、ＦＦＴユニット１５２の周波数分解能Ｆ_Rの幅のサブバンドＳＢ₁〜ＳＢ_Nから構成されている。そして、フーリエ変換結果ＳＰＳ（Ｔ）は、サブバンドＳＢ_jごとのエネルギー値として構成されるようになっている。

なお、以下の説明においては、フーリエ変換結果ＳＰＳ（Ｔ）を「スペクトルＳＰＳ（Ｔ）」とも呼ぶものとする。

図３に戻り、上記の抽出ユニット１４１は、ＦＦＴユニット１５２から順次送られたスペクトルＳＰＳ（Ｔ）を受ける。引き続き、抽出ユニット１４１は、時間的に連続する最近のＮ₁個のスペクトルＳＰＳ（Ｔ）の平均スペクトルである時間平均スペクトルＴＡＳ（図５参照）を算出する。なお、中間周波信号ＩＦＤに定常的ノイズ成分であるビートノイズ成分が非対称成分として混入している場合、スペクトルＳＰＳ（Ｔ）には、突出したピークが含まれるようになる。

抽出ユニット１４１は、算出された時間平均スペクトルＴＡＳにおけるピーク周波数ＦＰ_k（ｋ＝１，２，…）を抽出する。こうして抽出されたピーク周波数ＦＰ_kは、時間平均スペクトルＴＡＳとともに、抽出情報ＥＸＩとして、判定ユニット１４２へ送られる。ここで、ピーク周波数ＦＰ_kの数は、１個の場合もあるし、複数個の場合もある。

なお、値Ｎ₁は、ビート変動があってもビートノイズ成分の有無を迅速に判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、予め定められる。

ここで、ピーク周波数ＦＰ_kが抽出されなかった場合、抽出ユニット１４１は、抽出情報ＥＸＩに、「ピーク周波数が抽出されなかった旨」を含ませるようになっている。一方、ピーク周波数ＦＰ_kが抽出された場合、抽出ユニット１４１は、抽出情報ＥＸＩに、「ピーク周波数が抽出された旨」、抽出されたピーク周波数ＦＰ_k及び時間平均スペクトルＴＡＳを含ませるようになっている。

上記の判定ユニット１４２は、抽出ユニット１４１から送られた抽出情報ＥＸＩを受ける。そして、判定ユニット１４２は、抽出情報ＥＸＩに含まれるピーク周波数ＦＰ_k及び時間平均スペクトルＴＡＳに基づいて、時間平均スペクトルＴＡＳにおける当該ピーク周波数ＦＰ_kにより定まるノイズ周波数領域候補ＦＲＧ_k（図５参照：なお、図５には、ノイズ周波数領域候補ＦＲＧ₁のみであった場合が示されている）のそれぞれにビートノイズ成分が含まれているか否かを判定する。かかるノイズ成分の有無の判定の結果は、判定結果情報ＮＤＩとして、低減ユニット１５４へ送られる。

なお、本実施形態では、判定ユニット１４２は、ピーク周波数ＦＰ_kと、予め定められた周波数幅ΔＦとに基づいて、周波数領域［（ＦＰ_k−ΔＦ）〜（ＦＰ_k＋ΔＦ）］をノイズ周波数領域候補ＦＲＧ_kとして定めるようになっている。ここで、周波数幅ΔＦは、想定されるビート変動の幅に基づき、適切なビートノイズ成分の有無を判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、予め定められる。

ここで、抽出ユニット１４１から送られた抽出情報ＥＸＩに、「ピーク周波数が抽出されなかった旨」が含まれていた場合、判定ユニット１４２は、判定結果情報ＮＤＩに、ノイズ成分無と判定された旨を含ませるようになっている。また、抽出ユニット１４１から送られた抽出情報ＥＸＩに、「ピーク周波数が抽出された旨」が含まれ、かつ、ノイズ成分の有無の判定の結果が否定的であった場合にも、判定ユニット１４２は、判定結果情報ＮＤＩに、「ノイズ成分無と判定された旨」を含ませるようになっている。一方、抽出ユニット１４１から送られた抽出情報ＥＸＩに、「ピーク周波数が抽出された旨」が含まれ、かつ、ノイズ成分の有無の判定の結果が肯定的であった場合、判定ユニット１４２は、判定結果情報ＮＤＩに、「ノイズ成分有と判定された」旨、及び、上述したビート周波数ＦＢ_mを含ませるようになっている。

ここで、判定ユニット１４２は、時間平均スペクトルＴＡＳにおけるノイズ周波数領域候補ＦＲＧ_k以外の領域のスペクトル成分の分布のパターンに応じて、閾値エネルギーカーブＴＨＣ_kを導出する。そして、判定ユニット１４２は、導出された閾値エネルギーカーブＴＨＣ_kを利用して、ノイズ成分の有無の判定を行うようになっている。

なお、判定ユニット１４２の動作の詳細については、後述する。

［動作］
次に、以上のように構成された放送受信装置１００の動作について、ノイズ検出装置１４０におけるノイズ検出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、ＲＦ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１６０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ＲＦ処理ユニット１２０へ送られる。そして、ＲＦ処理ユニット１２０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。ＲＦ処理ユニット１２０は、このＡＤ変換の結果を、中間周波信号ＩＦＤとして、検波ユニット１３０及びノイズ処理ユニット１５０へ送る（図１参照）。

中間周波信号ＩＦＤを受けると、検波ユニット１３０が、中間周波信号ＩＦＤに対して検波処理を施す。そして、検波ユニット１３０は、検波結果を、検波信号ＤＴＤとして、ノイズ処理ユニット１５０へ送る（図１参照）。

ノイズ処理ユニット１５０では、（Ｕ−Ｌ）算出ユニット１５１が、中間周波信号ＩＦＤを受ける。引き続き、（Ｕ−Ｌ）算出ユニット１５１は、差分信号（Ｕ−Ｌ）を算出する。そして、（Ｕ−Ｌ）算出ユニット１５１は、算出された差分信号（Ｕ−Ｌ）をＦＦＴユニット１５２へ送る（図２参照）。

かかる差分信号（Ｕ−Ｌ）に際して、（Ｕ−Ｌ）算出ユニット１５１は、上述したように、中間周波信号ＩＦＤに対して、中間周波信号ＩＦＤにおける搬送波成分を９０°だけ位相をずらした信号を乗算する。引き続き、（Ｕ−Ｌ）算出ユニット１５１は、当該乗算の結果に、音声帯域成分を通過させるローパスフィルタリング処理を施して、差分信号（Ｕ−Ｌ）を算出する。

差分信号（Ｕ−Ｌ）を受けると、ＦＦＴユニット１５２が、差分信号（Ｕ−Ｌ）にフーリエ変換を施す。そして、ＦＦＴユニット１５２は、フーリエ変換の結果であるスペクトルＳＰＳ（Ｔ）をノイズ検出装置１４０へ送る（図２参照）。

＜ノイズ検出装置１４０における処理＞
ノイズ検出装置１４０では、抽出ユニット１４１がスペクトルＳＰＳ（Ｔ）を受ける。

《抽出ユニット１４１における処理》
スペクトルＳＰＳ（Ｔ）を受けると、抽出ユニット１４１は、時間的に連続するＮ₁個のスペクトルＳＰＳ（Ｔ）の新たな組が揃うたびに、当該Ｎ₁個のスペクトルＳＰＳ（Ｔ）の時間平均スペクトルＴＡＳを算出する。ここで、時間平均スペクトルＴＡＳの算出に際しては、第ｎ（ｎ＝１，２，…）番目から第（ｎ＋Ｎ₁）番目のＮ₁個のスペクトルＳＰＳ（Ｔ）の最初の時間平均スペクトルを算出した後、次の時間平均スペクトルＴＡＳを、第（ｎ＋１）番目から第（ｎ＋Ｎ₁＋１）番目のＮ₁個のスペクトルＳＰＳ（Ｔ）の時間平均を順次算出するという、いわゆる移動平均を算出する平均化処理を行うようになっている。

なお、本実施形態では、図５に示されるように、値Ｎ₁を「５」として、時間平均スペクトルＴＡＳを算出するようになっている。

引き続き、抽出ユニット１４１は、時間平均スペクトルＴＡＳにおいてピークとして特定されたサブバンドの中心周波数をピーク周波数として抽出する。なお、図５においては、ピークとして特定されたサブバンドを、サブバンドＳＢ_Xと記している。

ピークが特定できなかった場合、抽出ユニット１４１は、「ピーク周波数ＦＰ_kが抽出されなかった旨」を含む抽出情報ＥＸＩを生成する。そして、抽出ユニット１４１は、生成された抽出情報ＥＸＩを判定ユニット１４２へ送る。一方、ピークが特定できた場合、抽出ユニット１４１は、「ピーク周波数が抽出された旨」、抽出されたピーク周波数ＦＰ_k及び時間平均スペクトルＴＡＳを含む抽出情報ＥＸＩを生成する。そして、抽出ユニット１４１は、生成された抽出情報ＥＸＩを判定ユニット１４２へ送る。

《判定ユニット１４２における処理》
こうして生成された抽出情報ＥＸＩを受けると、判定ユニット１４２は、抽出情報ＥＸＩに基づいて、ビートノイズ成分の有無の判定を行う。かかる判定に際して、判定ユニット１４２は、まず、抽出情報ＥＸＩに「ピーク周波数ＦＰ_kが抽出されなかった旨」が含まれているか否かを判定する。この判定の結果が肯定的であった場合には、判定ユニット１４２は、ビートノイズ成分無と判断する。そして、判定ユニット１４２は、「ビートノイズ成分無と判定された旨」を含む判定結果情報ＮＤＩを生成する。そして、判定ユニット１４２は、生成された判定結果情報ＮＤＩを低減ユニット１５４へ送る。

抽出ユニット１４１から送られた抽出情報ＥＸＩに、「ピーク周波数ＦＰ_kが抽出された旨」、抽出されたピーク周波数ＦＰ_k及び時間平均スペクトルＴＡＳが含まれている場合には、判定ユニット１４２は、まず、ピーク周波数ＦＰ_kと、予め定められた周波数幅ΔＦとに基づいて、周波数領域［（ＦＰ_k−ΔＦ）〜（ＦＰ_k＋ΔＦ）］を、ノイズ周波数領域候補ＦＲＧ_kとして定める。引き続き、判定ユニット１４２は、時間平均スペクトルＴＡＳのノイズ周波数領域候補ＦＲＧ_k内のスペクトル成分のエネルギー値の二乗平均平方根を、指標エネルギーＥ_RMS,kとして算出する。

次に、判定ユニット１４２は、ピーク周波数ＦＰ_kに対応する閾値エネルギーＥ_TH,kを算出する。かかる閾値エネルギーＥ_TH,kの算出に際して、判定ユニット１４２は、まず、時間平均スペクトルＴＡＳ（図５（Ｂ）を再掲する図６（Ａ）参照）におけるノイズ周波数領域候補ＦＲＧ_k以外の領域のスペクトル成分の平均化処理を行って、ノイズ周波数領域候補ＦＲＧ_k以外の領域の周波数平均スペクトルＦＡＳ_kを算出する（図６（Ｂ）参照）。本実施形態では、かかる周波数平均スペクトルＦＡＳ_kを算出に際して、時間平均スペクトルＴＡＳに対して、周波数軸方向に沿って、サブバンド幅よりも広い周波数幅の平均化を行う。

引き続き、判定ユニット１４２は、算出された周波数平均スペクトルＦＡＳ_kにおけるノイズ周波数領域候補ＦＲＧ_kの両端間を補間することにより、基準カーブＳＴＣ_k（図６（Ｃ）参照）を算出する。なお、本実施形態では、当該補間の手法として、線型補間を採用している。

次いで、判定ユニット１４２は、ノイズ周波数領域候補ＦＲＧ_kにおける基準カーブＳＴＣ_kに関する平均エネルギーＡＳＥ_kの定数Ｃ倍のエネルギーを算出する。引き続き、判定ユニット１４２は、算出されたエネルギーを有するビート変動が無いビートノイズ成分がノイズ周波数領域候補ＦＲＧ_k内に含まれている場合において、当該ビートノイズ成分以外のスペクトルが基準カーブＳＴＣ_kで表されるときのノイズ周波数領域候補ＦＲＧ_kにおけるスペクトル成分のエネルギー値の二乗平均平方根を、閾値エネルギーＥ_TH,kとして算出する。ここで、定数Ｃは、ビート変動が無いビートノイズ成分であった場合に、当該ビートノイズ成分が、他のノイズ成分と比べて、聴取者にとって高い不快感を生じさせることになるとの観点から、実験、シミュレーション、経験等に基づいて、予め定められる。すなわち、平均エネルギーＡＳＥ_kの定数Ｃ倍は、ビート変動が無い場合に、低減処理をすべきビートノイズ成分の最低エネルギーに対応している。

次に、判定ユニット１４２は、全てのピーク周波数ＦＰ_kについて、指標エネルギーＥ_RMS,kが閾値エネルギーＥ_TH,k以下であった場合には、ビートノイズ成分無と判断する。引き続き、判定ユニット１４２は、「ビートノイズ成分無と判定された旨」を含む判定結果情報ＮＤＩを生成する。そして、判定ユニット１４２は、生成された判定結果情報ＮＤＩを低減ユニット１５４へ送る。

一方、指標エネルギーＥ_RMS,kが閾値エネルギーＥ_TH,kより大きかった場合には、判定ユニット１４２は、「ビートノイズ成分有と判定された旨」、及び、指標エネルギーＥ_RMS,kが閾値エネルギーＥ_TH,kより大きかったノイズ周波数領域候補ＦＲＧ_kに対応するピーク周波数ＦＰ_kをビート周波数ＦＢ_mとした判定結果情報ＮＤＩを生成する。そして、判定ユニット１４２は、生成された判定結果情報ＮＤＩを低減ユニット１５４へ送る。

判定結果情報ＮＤＩを受けると、低減ユニット１５４は、判定結果情報ＮＤＩに応じた処理を行う。すなわち、判定結果情報ＮＤＩに「ビートノイズ成分無と判定された旨」が含まれている場合、低減ユニット１５４は、ＦＦＴユニット１５３から送られたスペクトルＳＰＤ（Ｔ）に加工を加えることなく、スペクトルＳＰＤ（Ｔ）をそのまま、信号ＮＲＤとする。一方、判定結果情報ＮＤＩに「ビートノイズ成分有と判定された旨」及びビート周波数ＦＢ_mが含まれている場合、低減ユニット１５４は、ＦＦＴユニット１５３から送られたスペクトルＳＰＤ（Ｔ）におけるノイズ低減周波数領域ＳＲＧ_m（すなわち、周波数領域［（ＦＢ_m−δＦ）〜（ＦＢ_m＋δＦ）］）の成分を、スペクトルサブトラクション法により低減させて、信号ＮＲＤを生成する。そして、低減ユニット１５４は、生成された信号ＮＲＤをＩＦＦＴユニット１５５へ送る。

低減ユニット１５４から送られた信号ＮＲＤを受けると、ＩＦＦＴユニット１５５は、信号ＮＲＤに対して逆フーリエ変換を施して、信号ＡＯＤを生成する。この信号ＡＯＤは、検波信号ＤＴＤからビートノイズ成分が低減された信号となっている。そして、ＩＦＦＴユニット１５５は、生成された信号ＡＯＤを、アナログ処理ユニット１６０へ送る。

ＩＦＦＴユニット１５５から送られた信号ＡＯＤを受けると、アナログ処理ユニット１６０では、ＤＡ変換部、音量調整部及びパワー増幅部による信号処理が順次施され、出力音声信号ＡＯＳが生成される。そして、アナログ処理ユニット１６０は、生成された出力音声信号ＡＯＳをスピーカユニット１７０へ送る（図１参照）。この結果、スピーカユニット１７０が、出力音声信号ＡＯＳ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、抽出ユニット１４１が、入力した信号に対する複数回の周波数解析の結果を時間平均化処理して得られた時間平均スペクトルＴＡＳにおけるピーク周波数ＦＰ_kを抽出する。次に、判定ユニット１４２が、指標エネルギーとして、抽出されたピーク周波数ＦＰ_kにより定まる時間平均スペクトルＴＡＳにおけるノイズ周波数領域候補ＦＲＧ_k内のスペクトル成分のエネルギーの二乗平均平方根Ｅ_RMS,kを算出する。引き続き、判定ユニット１４２が、指標エネルギーＥ_RMS,kと閾値エネルギーＥ_TH,kとを比較する。そして、判定ユニット１４２は、エネルギーＥ_RMS,kが閾値エネルギーＥ_TH,kよりも大きな場合に、ノイズ周波数領域候補ＦＲＧ_k内にビートノイズ成分が存在すると判定する。

したがって、本実施形態によれば、ビート変動が発生しても、当該ビート変動に追従しつつ、ビートノイズの有無を精度良く判定できる。

また、本実施形態では、閾値エネルギーＥ_TH,kとして、ビートノイズ成分の周波数が変動しないとした場合において検出すべきビートノイズ成分の最小エネルギーに対応するエネルギーを採用する。このため、ビートノイズ成分の有無を合理的に検出することができる。

［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、値Ｎ₁を「５」としたが、時間平均スペクトルＳＰＳ（Ｔ）の算出の迅速性が確保できるのであれば、値Ｎ₁を「２」以上の任意の値とすることができる。なお、抽出ユニット１４１による平均化処理に際しては、ローパスフィルタを利用した処理としてもよい。

また、上記の実施形態では、指標エネルギーとして、時間平均スペクトルＴＡＳにおけるノイズ周波数領域候補ＦＲＧ内のスペクトル成分のエネルギーの二乗平均平方根を採用した。これに対し、時間平均スペクトルＴＡＳにおけるノイズ周波数領域候補ＦＲＧ内のスペクトル成分のエネルギーに対して他の統計的な手法を用いて得られるエネルギー値を、指標エネルギーとして採用してもよい。

また、上記の実施形態では、基準カーブの生成に際して周波数軸に沿っての平均化処理を行うようにした。例えば、時間平均スペクトルは、上述したようにノイズ成分となっていると推定されることから、ノイズのレベルの推定方法（特開２０１２−１７８８０４号公報に開示の方法等）を利用しつつ、基準カーブの生成を行うようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、基準カーブの生成に際して周波数軸に沿っての平均化処理を行うようにした。例えば、時間平均スペクトルは、上述したようにノイズ成分となっていると推定されることから、ノイズのレベルの推定方法（特開２０１２−１７８８０４号公報に開示の方法等）を利用しつつ、基準カーブの生成を行うようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、両側波帯成分を有するＡＭ放送波に関する（Ｕ−Ｌ）信号におけるビートノイズ成分の有無を検出するようにした。これに対し、ＡＭ放送波の検波信号に対して本発明を適用し、当該検波信号におけるビートノイズ成分の有無を検出するようにしてもよい。さらに、例えばＦＭ放送波のようなＡＭ放送波以外の検波信号に対して本発明を適用し、当該検波信号におけるビートノイズ成分の有無を検出するようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、音声信号中におけるビートノイズ成分の有無の判定に本発明を適用したが、音声信号以外の信号中におけるノイズ成分の有無の判定に本発明を適用してもよい。

また、上記の実施形態では、放送受信装置が備えるノイズ検出装置を例示したが、放送受信装置以外の装置が備えるノイズ検出装置に本発明を適用してもよい。

なお、上記の実施形態におけるノイズ検出装置を、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ノイズ検出装置の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。

１４０ … ノイズ検出装置
１４１ … 抽出ユニット（抽出部）
１４２ … 判定ユニット（判定部）

Claims (7)

1. 入力した信号に対する複数回の周波数解析の結果を時間平均化処理して得られた時間平均スペクトルにおけるピーク周波数を抽出する抽出部と；
   前記ピーク周波数により定まるノイズ周波数領域候補内のスペクトル成分のエネルギー分布から算出された指標エネルギーが、閾値エネルギーよりも大きな場合に、前記ノイズ周波数領域候補内にノイズ成分が存在すると判定する判定部と；
   を備えるノイズ検出装置。
2. 前記指標エネルギーは、前記ノイズ周波数領域候補内のスペクトル成分のエネルギーの二乗平均平方根である、ことを特徴とする請求項１に記載のノイズ検出装置。
3. 前記閾値エネルギーは、前記ノイズ成分の周波数が変動しない場合に検出すべき前記ノイズ成分の最小エネルギーに対応する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のノイズ検出装置。
4. 前記入力した信号は、両側波帯成分を有するＡＭ放送波が検波される前の信号である検波前信号における、搬送波周波数を対称中心とした場合における前記検波前信号の上側波帯のスペクトルと下側波帯のスペクトルとの差分を反映した信号である、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のノイズ検出装置。
5. 抽出部と；判定部と；を備えるノイズ検出装置において使用されるノイズ検出方法であって、
   前記抽出部が、入力した信号に対する複数回の周波数解析の結果を時間平均化処理して得られた時間平均スペクトルにおけるピーク周波数を抽出する抽出工程と；
   前記判定部が、前記ピーク周波数により定まるノイズ周波数領域候補内のスペクトル成分のエネルギー分布から算出された指標エネルギーが、閾値エネルギーより大きな場合に、前記ノイズ周波数領域候補内にノイズ成分が存在すると判定する判定工程と；
   を備えるノイズ検出方法。
6. ノイズ検出装置が有するコンピュータに、請求項５に記載のノイズ検出方法を実行させる、ことを特徴とするノイズ検出プログラム。
7. ノイズ検出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６に記載のノイズ検出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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