JP2003143094A - 雑音除去方法及び雑音除去装置 - Google Patents

雑音除去方法及び雑音除去装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャンネル分離の効果を不必要に低下させる
ことなく、空間的歪みを効果的に抑制する。 【解決手段】 少なくとも１つの減衰係数（Ｈｄｅｎ）
によるステレオ差信号（Ｕｄ（ｚ））の減衰に基づいて
ステレオ信号とモノラル信号を混合する際に、ステレオ
差信号（Ｕｄ（ｚ））の振幅を考慮して少なくとも１つ
の減衰係数（Ｈｄ ｅｎ）を重み付けし、ステレオ差信号
（Ｕｄ（ｚ））を減衰させる第２の減衰係数
（Ｈａｔｔ）を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステレオ信号の雑
音除去方法及びこの雑音除去方法に基づいて動作するス
テレオ信号雑音除去装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周波数変調（frequency modulation：以
下、ＦＭという。）放送方式は、現在、世界で最も重要
な放送方式である。長年に亘るアナログ放送受信機の開
発の結果、現在は非常に高性能な受信機が市販されてい
る。新たな技術により、ＦＭ放送信号受信のための新た
なアルゴリズムを使用することができるようになってい
る。特に、デジタルシグナルプロセッサ（digital sign
al processor：以下、ＤＳＰという。）の処理能力が高
まり、製造コストが低下したため、ＦＭ及び振幅変調
（amplitude modulation：以下、ＡＭという。）等のア
ナログ放送信号をデジタル的に処理することができるよ
うになっている。アナログ放送方式に対してデジタル信
号処理を導入することには、様々な利点がある。例え
ば、各機能を１つの集積回路（integrated circuit：以
下、ＩＣという。）に集積することにより、受信機の大
きさを小さくことができ、また、デジタルラジオモンデ
アル（Digital Radio Mondiale：ＤＲＭ）やデジタルオ
ーディオ放送（Digital Audio Broadcasting：ＤＡＢ）
等のデジタル放送方式を同じ大規模集積回路（large sc
ale integrated circuit：以下、ＬＳＩという。）に集
積することもできるようになっている。
【０００３】ＦＭ放送においては、ステレオ多重信号
（multiplex signal）が周波数変調される。ステレオ多
重信号のスペクトルを図２に示す。ステレオ多重信号
は、ステレオ和信号（sum signal）と、振幅変調され、
搬送波が抑圧された差信号（difference signal）から
なる。ステレオ和信号は、左＋右（Ｌ＋Ｒ）のオーディ
オ信号情報を表し、差信号は、左−右（Ｌ−Ｒ）のオー
ディオ信号情報を表す。振幅変調された差信号を復調す
るために、ステレオ多重信号にはパイロット搬送波が重
畳されている。
【０００４】携帯型ＦＭ受信機では、受信状態が頻繁に
悪化する。現在のＦＭ受信機は、電界強度（field stre
ngth）及びマルチパス検出に基づき、約２０．７ｄＢの
信号対雑音比（signal to noise ratio：以下、ＳＮ比
という。）を得るために、ステレオ受信からモノラル受
信に切り換える機能を有している。このような雑音除去
法は、周波数復調器の出力雑音パワースペクトル密度
（frequency demodulator output noise power spectra
l density）が周波数の２乗に比例して高くなり、すな
わち、モノラル信号はステレオ和信号に等しい周波数帯
域で伝送されるが、ステレオ差信号はより高い周波数帯
域で伝送され、モノラル信号に含まれる雑音はステレオ
差信号の雑音よりも少ないという事実に基づいている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ステレオ信号からモノ
ラル信号への切換は、ユーザに違和感を与えるため、多
くの携帯型ＦＭ受信機は、ステレオ信号からモノラル信
号への移行をスライド方式で切り換える機能を有してい
る。このようなステレオ信号からモノラル信号へのスラ
イド方式の切換は、例えば、ドイツ特許公報ＤＥ４４０
０８６５Ｃ２号に開示されている。この文献に基づく技
術では、ステレオのチャンネル分離（channel separati
on）は、番組の種類に関する情報及び信号内の雑音レベ
ル及び／又は周波数変調ＲＦ信号の電界強度に応じて、
連続的に低減される。さらに、欧州特許公開公報０９５
５７３２Ａ１号には、ステレオ差信号を幾つかのサブバ
ンドに分割し、各サブバンド毎に独立して、ステレオ信
号とモノラル信号の混合、すなわちステレオ差信号の相
対的な低減が行われている。このように周波数を選択し
てステレオ信号とモノラル信号を混合することにより、
特にＲＦ信号が振幅が小さく受信された場合に、ＳＮ
比、及びＦＭ受信機のチャンネル分離が向上する。しか
しながら、上述の方式は、いずれも主に受信状態に応じ
てステレオ信号とモノラル信号を混合することにより雑
音を低減するものであり、この結果、チャンネル分離の
効果が不必要に低下してしまうことも多い。
【０００６】本発明は上述の課題に鑑みてなされたもの
であり、本発明の目的は、チャンネル分離の効果を不必
要に低下させることなく、空間的歪みを効果的に抑制す
る雑音除去方法及び雑音除去装置を提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明に係る雑音除去方法は、ステレオ和信号と
ステレオ差信号からなるステレオ信号の雑音除去方法に
おいて、少なくとも１つの減衰係数によるステレオ差信
号の減衰に基づいて、ステレオ信号とモノラル信号を混
合し、ステレオ差信号の振幅を考慮して少なくとも１つ
の減衰係数を重み付けし、ステレオ差信号を減衰させる
第２の減衰係数を決定する。
【０００８】また、上述の課題を解決するために、本発
明に係る雑音除去装置は、少なくとも１つの減衰係数に
よるステレオ差信号の減衰に基づいてステレオ信号とモ
ノラル信号を混合して、ステレオ信号の雑音を除去する
雑音除去装置において、ステレオ差信号の振幅を考慮し
て少なくとも１つの減衰係数を重み付けし、ステレオ差
信号を減衰させる第２の減衰係数を決定する重み付け手
段を備える。
【０００９】すなわち、本発明では、ステレオ差信号の
振幅を用いて、「従来の」（第１の）減衰係数を重み付
けし、実際にステレオ差信号を減衰させる、すなわち、
ステレオ信号とモノラル信号の混合の度合い又は左右の
チャンネル分離の強さを決定する（第２の）減衰係数を
算出する。したがって、ステレオ差信号の振幅が小さい
場合に生じるオーディオ信号の空間感覚的な歪みが抑制
される。
【００１０】ステレオ和信号とステレオ差信号からなる
ステレオ信号の雑音を除去する本発明の雑音除去方法
は、ステレオ信号からモノラル信号への単純なスライド
式の切換を行うドイツ特許公報ＤＥ４４００８６５Ｃ２
号に開示された手法、又は周波数で選択的にステレオ信
号とモノラル信号の混合を行う欧州特許公開公報０９５
５７３２Ａ１号に開示された手法と組み合わせることも
できる。本願出願人により出願された欧州特許公開公報
０９５５７３２Ａ１号は、参照により本願に組み込まれ
るものとする。
【００１１】特に好ましい組合せとしては、本発明は、
本願出願人による欧州特許出願番号００１２４４６６．
４号に開示されている人間の聴覚システムのマスキング
効果に基づく周波数で選択的にステレオ信号とモノラル
信号の混合により特徴付けられ、この出願は、参照によ
り本願に組み込まれるものとする。なお、本発明は、こ
の欧州特許出願番号００１２４４６６．４号に開示され
ている好ましい実施の形態及び添付された請求の範囲と
の組合せに限定されるものではなく、上述のように、ス
テレオ信号とモノラル信号のスライド式の混合に基づく
雑音除去を実行するこの他の全ての方式とともに実現す
ることができる。
【００１２】本発明に基づく雑音除去方法は、好ましく
は、ステレオ差信号のサブバンドの減衰に基づいて、周
波数で選択的にステレオ信号とモノラル信号を混合し、
各サブバンドの減衰は、各サブバンド信号を考慮して、
少なくともステレオ差信号のサブバンドを考慮して行う
とよく、さらに、雑音除去装置によっては、対応するス
テレオ和信号のサブバンド及び／又は雑音信号のサブバ
ンドを考慮して減衰を行うものもある。
【００１３】さらに、本発明では、好ましくは、少なく
とも１つの「従来の」第１の減衰係数は、雑音パワー推
定値に対する差信号パワー推定値の比に基づいて決定さ
れる。これにより、ステレオ差信号の振幅が雑音パワー
より僅かに大きいのみである場合に、オーディオ信号に
歪みが生じることを回避できる。この処理により、特
に、例えばニュース等、モノラル番組における歪みが低
減される。
【００１４】この場合、少なくとも１つの「従来の」第
１の減衰係数の重みは、雑音パワー推定値に対する差信
号パワー推定値の比の第１の重み特性（characteristic
weighting）に基づいて決定してもよい。さらに、少な
くとも１つの「従来の」第１の減衰係数は、雑音パワー
推定値に対する和信号パワー推定値の比に基づいて決定
してもよい。ステレオ和信号の振幅がステレオ差信号の
振幅より著しく大きい場合、オーディオ信号は殆どモノ
ラル信号となる。したがって、この処理により、ステレ
オ情報が少ないオーディオ信号における空間効果の歪み
を回避することができる。
【００１５】この場合、少なくとも１つの従来の第１の
減衰係数の重みは、雑音パワー推定値に対する和信号パ
ワー推定値の比の第２の重み特性に基づいて決定しても
よい。
【００１６】第１及び／又は第２の重み特性は、受信電
界強度及び／又は雑音パワー推定値及び／又はマルチパ
ス指示信号（multipath indication）に基づいて決定し
てもよい。もちろん、例えば欧州特許出願番号００１２
４４６６．４に開示されているように、受信機周囲の背
景雑音、例えば自動車からの雑音を考慮してもよい。
【００１７】さらに、好ましくは、雑音パワー推定値を
和信号パワー推定値及び差信号パワー推定値から減算
し、各信号パワー推定値の信頼度を高めてもよい。特
に、雑音パワー推定値、和信号パワー推定値及び差信号
パワー推定値の移動平均値を用いてもよい。和信号パワ
ー推定値及び差信号パワー推定値から雑音パワー推定値
を減算する前に、雑音パワー推定値に重み付けを行い、
これによりＦＭ変調多重信号の雑音パワースペクトル密
度を考慮するようにしてもよい。特に、異なる重み係数
を用いて、ステレオ和信号の雑音パワーがステレオ差信
号の雑音パワーより小さい場合を考慮するようにしても
よい。
【００１８】さらに、本発明においては、雑音パワー推
定値は、好ましくは、異なるアタック及び／又はホール
ド及び／又はディケイ時定数を用いて線形又は非線形フ
ィルタにより雑音をフィルタリングすることにより決定
してもよい。この場合、アタック及び／又はホールド及
び／又はディケイ時定数は、雑音パワー推定値及び／又
はチャンネルに依存していてもよい。
【００１９】オーディオ信号の可聴歪みを最小化するた
めに、各減衰係数に加算される各（可変）係数により、
ステレオ差信号の減衰量を大きくしてもよい。この係数
は、受信電界強度及び／又は雑音パワー推定値及び／又
は受信機の周囲の背景雑音等のパラメータに応じて決定
してもよい。算出される係数が負になる場合、負の減衰
係数が生じることを回避するために、リミッタを追加す
るとよい。
【００２０】さらに、各減衰係数を算出するために使用
する各ステレオ和信号及びステレオ差信号は、信号パワ
ー推定値が０より小さくなることを回避するため、重み
付けされた雑音が減算された後、０以上又は０より大と
なるように制限される。
【００２１】さらに、「従来の」第１の減衰係数、すな
わちステレオ差信号の振幅を考慮した重み付けが行われ
ていない減衰係数は、ステレオ差信号の振幅に依存する
特定の係数により重み付けされる前に０から１の間の値
となるように制限され、これにより、ステレオ差信号が
増幅されることを回避する。この特定の係数は、受信電
界強度及び／又は雑音パワー推定値及び／又は受信機の
周囲の背景雑音等のパラメータに応じて決定してもよ
い。
【００２２】また、上述の課題を解決するために、本発
明に係るコンピュータプログラム製品は、コンピュー
タ、デジタルシグナルプロセッサ又はこれらに類する装
置により実行されて、上述の雑音除去方法を実行するコ
ンピュータプログラムを有する。
【００２３】また、上述した本発明に係る雑音除去装置
の重み付け手段は、雑音パワー推定値に対する差信号パ
ワー推定値の比を算出する少なくとも１つの第１の除算
器を備えていてもよい。この場合、重み付け手段は、所
定の第１の重み特性を用いて雑音パワー推定値に対する
差信号パワー推定値の比を重み付けする少なくとも１つ
の第１のフィルタ及び／又は非線形処理回路を備えてい
てもよい。
【００２４】これに代えて又はこれに加えて、重み付け
手段は、差信号パワー推定値に対する和信号パワー推定
値の比を算出する少なくとも１つの第２の除算器を備え
ていてもよい。この場合、重み付け手段は、所定の第２
の重み特性を用いて、差信号パワー推定値に対する和信
号パワー推定値の比を重み付けする少なくとも１つの第
２の線形フィルタ及び／又は非線形処理回路を備えてい
てもよい。
【００２５】さらに、本発明に係る雑音除去装置は、第
１の重み係数により雑音パワー推定値を重み付けする少
なくとも１つの第１の乗算器と、和信号パワー推定値か
ら重み係数により重み付けされた雑音パワー推定値を減
算する少なくとも１つの第１の減算器と、第２の重み係
数により雑音パワー推定値を重み付けする少なくとも１
つの第２の乗算器と、差信号パワー推定値から重み係数
により重み付けされた雑音パワー推定値を減算する少な
くとも１つの第２の減算器とを備えていてもよい。
【００２６】これに代えて又はこれに加えて、本発明に
係る雑音除去装置は、異なるアタック及び／又はホール
ド及び／又はディケイ時定数を有し、雑音信号をフィル
タリングすることにより雑音パワー推定値を算出する少
なくとも１つの非線形フィルタを備えていてもよい。ま
た、通信チャンネルに応じて、この非線形フィルタを線
形フィルタに置換してもよい。
【００２７】これに代えて又はこれに加えて、本発明に
係る雑音除去装置は、ステレオ差信号をサブバンドに分
割し、ステレオ差信号のサブバンドの減衰に基づいて、
ステレオ信号とモノラル信号を周波数で選択的に混合す
る第１の分析フィルタバンクと、ステレオ差信号の可能
な全ての減衰されたサブバンドに基づいて、減衰された
ステレオ差信号を再構築する合成フィルタバンクと、ス
テレオ和信号をステレオ差信号のサブバンドに対応する
サブバンドに分割する第２の分析フィルタバンクと、雑
音信号をステレオ差信号のサブバンドに対応するサブバ
ンドに分割する第３のフィルタバンクとを備えていても
よく、ステレオ差信号の各サブバンドに対する各重み係
数は、ステレオ差信号のサブバンド自身、対応するステ
レオ和信号のサブバンド及び雑音信号のサブバンドの内
容に基づいて決定してもよい。雑音信号をサブバンドに
分割する第３のフィルタバンクは、省略してもよく、こ
の場合、全てのサブバンド信号に対し共通の雑音指示信
号が用いられる。これにより、雑音除去装置における演
算パワー要求が低減されるが、これに伴い雑音除去性能
も低下する。
【００２８】本発明に基づく周波数で選択的に雑音除去
装置を実現する場合、各サブバンドについて個別に減衰
係数を算出するため、各サブバンド毎にフィルタバンク
以外の上述した全ての構成要素が必要である。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る雑音除去方法
及び雑音除去装置について、図面を参照して詳細に説明
する。
【００３０】本発明に基づいて、ステレオ差信号の振
幅、すなわち各サブバンドを考慮して、音響心理的誘因
（psychoacoustically motivated）によりステレオ信号
とモノラル信号の混合を行うＦＭ放送用デジタル受信機
の構成を図１に示す。本発明は、欧州特許出願番号００
１２４４６６．４号に開示されている雑音除去方法及び
雑音除去装置と組み合わせて実現することができる。し
かしながら、本発明はそのような形態に限定されるもの
ではない。
【００３１】このデジタル受信機は、図１に示すよう
に、アンテナで受信されたＲＦ信号を中間周波数信号や
ベースバンド信号にダウンコンバートするフロントエン
ド回路１４と、ダウンコンバートされたステレオ放送信
号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル（anal
ogue to digital：以下、Ａ／Ｄという。）変換及びＩ
Ｑ生成器１５と、ステレオ放送信号を復調するＦＭ復調
器１６とを備える。受信されたステレオ放送信号は、フ
ロントエンド回路１４で増幅及びダウンコンバートさ
れ、Ａ／Ｄ変換及びＩＱ生成器１５でデジタル信号に変
換された後、ＦＭ復調器１６に供給される。そして、Ｆ
Ｍ復調器１６は、図２に示すようなスペクトルを有する
ステレオ多重信号を出力する。このステレオ多重信号
は、第３の低域通過フィルタ（low pass filter：以
下、ＬＰＦという。）２０に供給され、第３のＬＰＦ２
０は、ステレオ和信号Ｕｓ（ｚ）を第１の遅延器２２を
介してマトリクス回路２１に供給する。マトリクス回路
２１には、フィルタリングされた、すなわち周波数で選
択的に減衰されたステレオ差信号Ｕｄｅｎ（ｚ）も供給
されており、マトリクス回路２１は、左チャンネルの出
力信号Ｕｌ（ｚ）及び右チャンネルの出力信号Ｕ
ｒ（ｚ）を出力する。
【００３２】ＦＭ復調器１６から出力されたステレオ多
重信号は、デジタル位相ロックループ（digital phase
locked loop circuit：以下、ＤＰＬＬという。）１７
にも供給されており、ＤＰＬＬ１７は、３８ｋＨｚのサ
ブキャリアと同相のＩ信号を第２のミキサ１８に供給す
る。第２のミキサ１８には、ステレオ多重信号も供給さ
れており、第２のミキサ１８は、振幅変調されたステレ
オ多重信号を復調し、復調されたステレオ多重信号は、
第２のＬＰＦ１９によりフィルタリングされ、これによ
り、ステレオ差信号Ｕｄ（ｚ）が得られる。ＤＰＬＬ１
７は、更に３８ｋＨｚのサブキャリアに直交したＱ信号
を第１のミキサ６に供給する。第１のミキサ６には、ス
テレオ多重信号も供給されており、第１のミキサ６から
出力信号は、第１のＬＰＦ７でフィルタリングされ、こ
れにより、ステレオ差信号の直交成分ＵｈＱ（ｚ）が得
られる。ステレオ差信号の直交成分ＵｈＱ（ｚ）は、ス
テレオ信号に含まれている雑音を表している。
【００３３】ステレオ和信号Ｕｓ（ｚ）、ステレオ差信
号Ｕｄ（ｚ）及びステレオ差信号の直交成分Ｕ
ｈＱ（ｚ）は、例えば、欧州特許出願番号００１２４４
６６．４号に開示されているように、人間の聴覚の臨界
帯域（critical bandwidth）に等しい帯域を有する複数
のフィルタを用いて、信号及び雑音パワーの算出のため
にサブバンドフィルタリングされる。もちろん、フィル
タバンクをこの他の構成により実現してもよい。上述の
ように、ステレオ差信号の直交成分ＵｈＱ（ｚ）のサブ
バンドフィルタリングは行わなくてもよい。この場合、
性能が若干低下する。
【００３４】説明を簡単にするために、図１には、１つ
のサブバンドに関する回路のみを示す。ここでは、第１
のサブバンドに関する回路の全ての構成要素の符号に
は、下付き文字１を付し、減衰係数（attenuation fact
ors）にも符号（１）を付している。
【００３５】ステレオ差信号Ｕｄ（ｚ）をフィルタリン
グする第１の分析フィルタバンク（analysis filter ba
nk）１０のＮ個の出力信号は、それぞれ第２の遅延器２
３１〜２３Ｎを介して、それぞれ第１の乗算器４０１〜
４０Ｎに供給される。第１の乗算器４０１〜４０Ｎは、
遅延されたステレオ差信号のサブバンドをそれぞれ対応
する（第２の）減衰係数Ｈａｔｔ（１）〜Ｈ
ａｔｔ（Ｎ）によって重み付けした後、合成フィルタバ
ンク（synthesis filter bank）１１に供給する。合成
フィルタバンク１１は、ノイズ除去された、すなわち周
波数で選択的に重み付けされたステレオ差信号Ｕｄｅｎ
（ｚ）を再構築してマトリクス回路２１に供給する。
【００３６】以下、各（第２の）減衰係数Ｈ
ａｔｔ（１）〜Ｈａｔｔ（Ｎ）の算出方法について説明
する。なお、この具体例では、「１」の符号が付された
Ｎ個のサブバンドの第１のサブバンドに使用される減衰
係数Ｈａｔｔ（１）について説明する。この他のサブバ
ンド、すなわち第２〜第Ｎのサブバンドも第１のサブバ
ンドの処理に用いる回路と同様の回路を必要とするが、
これらは図１には示していない。
【００３７】まず、オーディオサブバンド信号の移動平
均信号パワー（moving average signal power）及び移
動平均雑音パワー（moving average noise power）を算
出する。各フィルタは、例えばアタック（attack）Ｔ
ａ、ホールド（hold）Ｔｈ及びディケイ（decay）Ｔｄ
の時定数が可変の線形フィルタ又は非線形フィルタであ
り、基本的には、自乗器（squaring unit）と、その後
段に設けられた各フィルタとから構成される。
【００３８】オーディオサブバンド信号に対応する移動
平均差信号パワー（moving averagedifference signal
power）は、それぞれ第２の移動平均フィルタにより得
られる。第２の移動平均フィルタは、図１に示すよう
に、第２の自乗器２６１と、その後段に設けられた第２
の線形フィルタ２７１とを備える。第１の分析フィルタ
バンク１０は、第２のＬＰＦ１９からのステレオ差信号
Ｕｄ（ｚ）をサブバンドに分割して、符号１が付された
サブバンドに対応する出力信号を第２の自乗器２６１に
供給する。第２の自乗器２６１は、このサブバンドの信
号、すなわち複素ベースバンド信号を、その絶対値を算
出するために自乗して、第２の線形フィルタ２７１に供
給する。第２の線形フィルタ２７１は、自乗されたサブ
バンドの信号をフィルタリングする。
【００３９】オーディオサブバンド信号に対応する移動
平均和信号パワーは、第３の移動平均フィルタにより得
られる。第３の移動平均フィルタは、図１に示すよう
に、第３の自乗器２４１と、その後段に設けられた第３
の線形フィルタ２５１とを備える。第２のフィルタバン
ク１２は、第３のＬＰＦ２０からのステレオ和信号Ｕｓ
（ｚ）を、第１の分析フィルタバンク１０がステレオ差
信号Ｕｄ（ｚ）を分割するのと同じ手法により、サブバ
ンドに分割して、第３の自乗器２４１に供給する。第３
の自乗器２４１は、このサブバンドの信号を自乗して、
第３の線形フィルタ２５１に供給する。第３の線形フィ
ルタ２５１は、自乗されたサブバンドの信号をフィルタ
リングする。
【００４０】オーディオサブバンド信号に対応する移動
平均雑音パワーは、それぞれ移動平均フィルタ（moving
average filter）により得られる。移動平均フィルタ
は、図１に示すように、第１の自乗器４１１と、その後
段に設けられた非線形フィルタ又は線形フィルタ９１と
を備える。第３の分析フィルタバンク１３は、第１のＬ
ＰＦ７からのステレオ差信号の直交成分ＵｈＱ（ｚ）
を、第１の分析フィルタバンク１０に対応するサブバン
ドに分割し、すなわち第１の分析フィルタバンク１０に
より生成されたサブバンドに対応するサブバンドの信号
を生成して、第１の自乗器４１１に供給する。第１の自
乗器４１１は、サブバンドの信号を自乗して、線形フィ
ルタ９１に供給する。線形フィルタ９１は、自乗された
サブバンドの信号をフィルタリングする。ここで、第３
の分析フィルタバンク１３の各出力信号は、全て複素ベ
ースバンド信号であることが望ましい。
【００４１】移動平均雑音パワーは、第１の乗算器５１
において第１の重み係数β１により重み付けされた後、
第１の減算器６１に供給され、第１の減算器６１は、第
３の線形フィルタ２５１からの移動平均和信号パワーか
ら、この重み付けされた移動平均雑音パワーを減算す
る。また、移動平均雑音パワーは、第２の乗算器７１に
おいて第２の重み係数γ１により重み付けされた後、第
２の減算器８１に供給され、第２の減算器８１は、第２
の線形フィルタ２７１からの移動平均差信号パワーか
ら、この重み付けされた移動平均雑音パワーを減算す
る。
【００４２】第１の減算器６１の出力信号は、第１のリ
ミッタ２８１に供給され、第１のリミッタ２８１は、第
１の減算器６１の出力信号を０以上（≧０）に制限し、
第２の減算器８１の出力信号は、第２のリミッタ２９１
に供給され、第２のリミッタ２９１は、第２の減算器８
１の出力信号を０より大（＞０）となるように制限す
る。これにより、信号パワー推定値が０より小さくなる
ことが回避される。そして、第２のリミッタ２９１の出
力信号は、第４の乗算器３２１に供給され、第４の乗算
器３２１は、第２のリミッタ２９１の出力信号を第３の
重み係数α１によって重み付して、第１の加算器３３１
に供給する。第１の加算器３３１は、この重み付けられ
た信号と第１のリミッタ２８１の出力信号を加算して、
移動平均信号パワーを生成する。第３の重み係数α１に
よる重み付けは、特に低い信号対雑音比において、オー
ディオサブバンド信号の移動平均信号パワーの算出にお
ける誤差を回避するためであり、第３の重み係数αの値
は０≦α≦１であり、この具体例では０≦α１≦１の範
囲をとり、上述のように、受信状態に応じて決定され
る。
【００４３】各サブバンドのマスキングの絶対閾値を考
慮するために、第１の加算器３３１からの移動平均信号
パワーは、第４の乗算器３４１に供給され、第４の乗算
器３４１は、移動平均信号パワーに１／Ｍ１を乗算する
ことにより、移動平均信号パワーを変数Ｍ１で除算す
る。上述のように、この変数Ｍｎは、受信状態及び／又
はステレオ差信号の信号対雑音比に基づいて決定され
る。
【００４４】オーディオ信号の各重み付けされた移動平
均信号パワーは、それぞれ第３の除算器３５１に供給さ
れ、第３の除算器３５１は、重み付けされた移動平均信
号パワーを対応する移動平均雑音パワーによって除算し
て、自乗平方根算出器３６１に供給し、自乗平方根算出
器３６１は、移動平均雑音パワーに対する移動平均信号
パワーの比の自乗平方根を求める。第２の加算器３７１
は、この自乗平方根の値に訂正係数（correcting facto
r）χ１を加算し、その結果得られる信号を、第３のリ
ミッタ３８１に供給し、第３のリミッタ３８１は、その
信号を０≦σ１≦１に制限する。ここで、σ１は、受信
状態、例えば対応するサブバンド差信号の「従来の」
（第１の）減衰係数Ｈｄｅｎ、この具体例ではＨｄｅｎ
（１）を算出するために用いられる電界強度等に基づい
て決定される。また、ステレオ差信号の減衰を大きくす
る訂正係数χ１は、オーディオ信号における可聴雑音歪
み（audible noise distortions）を最小化するために
用いられる。なお、受信状態が良好であれば、訂正係数
χ１は、雑音除去によるアーテファクト（artefacts）
の発生を回避するために、ステレオ差信号の減衰を小さ
くし、又は制限するために用いることもできる。
【００４５】上述のように、「従来の」（第１の）減衰
係数Ｈｄｅｎの値は、０〜１の間の値となるように制限
されている。受信状態が非常に悪い場合、制御信号を１
より小さい値に制限することにより、ステレオ効果の変
調の効果が減少する。したがって、本発明では、この制
限を、上述のように、受信状態及び／又はステレオ差信
号の信号対雑音比に基づいて決定するようにしている。
【００４６】サブバンド差信号の振幅を考慮するため
に、すなわちステレオ差信号の振幅が小さい場合に生じ
るオーディオ信号の空間感覚的な歪みを抑制するため
に、第５の乗算器３９１により、「従来の」（第１の）
減衰係数Ｈｄｅｎの値に重み付け信号を乗算し、すなわ
ち「従来の」（第１の）減衰係数Ｈｄｅｎの値を重み付
けして、本発明に基づく（第２の）減衰係数Ｈ
ａｔｔ（１）を決定する。欧州特許出願番号００１２４
４６６．４号に開示されている減衰係数、すなわち上述
の説明における（第１の）減衰係数Ｈｄｅｎは、移動平
均信号推定値から移動平均雑音推定値を減算しているの
で、より信頼度が高い値となる。
【００４７】「従来の」（第１の）減衰係数Ｈｄｅｎか
ら（第２の）減衰係数Ｈａｔｔを算出するための重み付
け信号は、以下のようにして得られる。 ・第１の除算器１１において、第２のリミッタ２９１の
出力信号を第１の線形フィルタ９１の出力信号により除
算し、すなわち雑音パワー推定値に対する差信号パワー
推定値の比を表す信号を生成し、第１の除算器１１の出
力信号を第１のフィルタ回路２１において、第１のフィ
ルタ特性（characteristic）（Ａ１）によりフィルタリ
ングし、これにより得られた信号を第４のリミッタ３０
１により１以下に値に制限する。フィルタ特性Ａ１は、
フィルタ機能を有する又は有さない非線形処理回路を含
んでいてもよい。 ・第２の除算器３１において、第１のリミッタ２８１の
出力信号を第２のリミッタ２９１の出力信号により除算
し、すなわち差信号パワー推定値に対する和信号パワー
推定値の比を表す信号を生成し、第２の除算器３１の出
力信号を第２のフィルタ回路４１において、第２のフィ
ルタ特性Ｂ１によりフィルタリングし、これにより得ら
れた信号を第５のリミッタ３１１により１以下に値に制
限する。フィルタ特性Ｂ１は、フィルタ機能を有する又
は有さない非線形処理回路を含んでいてもよい。 ・第６の乗算器４２１において、第４のリミッタ３０１
の出力信号と第５のリミッタ３１１の出力信号とを乗算
する。
【００４８】図１に示す第１の遅延器２２は、遅延係数
μｓを有し、フィルタリング全体、すなわち分析フィル
タバンクから合成フィルタバンクまでのグループ遅延を
等化し、これにより、ステレオ和信号Ｕｓ（ｚ）及び雑
音除去されたステレオ差信号Ｕｄｅｎ（ｚ）が時間的に
対応する。第２の遅延器２３１は、遅延係数μｃｔｒを
有し、減衰係数を算出するために必要なフィルタ、すな
わち分析フィルタバンクの後から合成フィルタバンクの
前までのグループ遅延を等化し、これにより、ステレオ
差信号を遅延させて、算出された減衰係数に対応させて
いる。
【００４９】フィルタバンクのサブバンド帯域幅及び具
体的構成は、例えば、欧州特許出願番号００１２４４６
６．４号にも開示されているように、例えば１９９５年
ウィリー・アンド・サンズ（Whiley & Sons）発行、エ
ヌ・ジェイ・フリッジ（N.J.Fliege）著「マルチレート
デジタル信号処理（Multirate Digital Signal Process
ing）」に開示されている相補フィルタバンク（complem
entary filter bank）と、１９８３年、プレンティス−
ホール（Prentice-Hall）発行、アール・イー・クロチ
エール（R.E.Crochiere）及びエル・アール・ラビナ
（L.R.Rabiner）著、「マルチレートデジタル信号処理
（Multirate Digital Signal Processing）」に開示さ
れているような補間ＤＦＴフィルタバンク（interpolat
ed DFT filter banks）との組合せとして選択してもよ
い。
【００５０】さらに、欧州特許出願番号００１２４４６
６．４号にも開示されているように、上述の要求を満た
すこの他のフィルタバンクを用いてもよい。
【００５１】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る雑音除去方
法は、ステレオ和信号とステレオ差信号からなるステレ
オ信号の雑音除去方法において、少なくとも１つの減衰
係数によるステレオ差信号の減衰に基づいて、ステレオ
信号とモノラル信号を混合し、ステレオ差信号の振幅を
考慮して少なくとも１つの減衰係数を重み付けし、ステ
レオ差信号を減衰させる第２の減衰係数を決定する。こ
れにより、チャンネル分離の効果を不必要に低下させる
ことなく、空間的歪みを効果的に抑制することができ
る。
【００５２】また、本発明に係る雑音除去装置は、少な
くとも１つの減衰係数によるステレオ差信号の減衰に基
づいてステレオ信号とモノラル信号を混合する雑音除去
装置において、ステレオ差信号の振幅を考慮して少なく
とも１つの減衰係数を重み付けし、ステレオ差信号を減
衰させる第２の減衰係数を決定する重み付け手段を備え
る。これにより、チャンネル分離の効果を不必要に低下
させることなく、空間的歪みを効果的に抑制することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したＦＭ放送用デジタル受信機の
構成を示すブロック図である。
【図２】ステレオ多重信号のスペクトルを示す図であ
る。
【符号の説明】
１ 第１の除算器、２ 第１のフィルタ、３ 第２の除
算器、４ 第２のフィルタ、５ 第１の乗算器、６ 第
１の減算器、７ 第２の乗算器、８ 第２の減算器、９
線形又は非線形フィルタ、１０ 第１の分析フィルタ
バンク、１１ 合成フィルタバンク、１２ 第２の合成
フィルタバンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ビルトゥハーゲン イエンス ドイツ連邦共和国 70327 シュトゥット ゥガルト ハインリッヒ ヘルツ シュト ラーセ １ ソニー インターナショナル （ヨーロッパ） ゲゼルシャフト ミッ ト ベシュレンクテル ハフツング アド バンスド テクノロジー センター シュ トゥットゥガルト内 Ｆターム(参考） 5K068 AA22 BA01 BB01 BC02 CB08 DA01 DA02 DB02 DC16

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ステレオ和信号（Ｕｓ（ｚ））とステレ
    オ差信号（Ｕｄ（ｚ））からなるステレオ信号の雑音除
    去方法において、 少なくとも１つの減衰係数（Ｈｄｅｎ）による上記ステ
    レオ差信号（Ｕｄ（ｚ））の減衰に基づいて、上記ステ
    レオ信号とモノラル信号を混合し、 上記ステレオ差信号（Ｕｄ（ｚ））の振幅を考慮して上
    記少なくとも１つの減衰係数（Ｈｄｅｎ）を重み付け
    し、該ステレオ差信号（Ｕｄ（ｚ））を減衰させる第２
    の減衰係数（Ｈａｔｔ）を決定する雑音除去方法。
  2. 【請求項２】 上記ステレオ信号とモノラル信号の混合
    は、サブバンド信号を考慮して決定される上記ステレオ
    差信号（Ｕｄ（ｚ））のサブバンドの減衰に基づいて、
    周波数で選択的に実行されることを特徴とする請求項１
    記載の雑音除去方法。
  3. 【請求項３】 上記少なくとも１つの減衰係数（Ｈ
    ｄｅｎ）は、雑音パワー推定値に対する差信号パワー推
    定値の比に基づいて決定されることを特徴とする請求項
    １又は２記載の雑音除去方法。
  4. 【請求項４】 上記少なくとも１つの減衰係数（Ｈ
    ｄｅｎ）の重みは、雑音パワー推定値に対する差信号パ
    ワー推定値の比の第１の重み特性（Ａ）に基づいて決定
    されることを特徴とする請求項３記載の雑音除去方法。
  5. 【請求項５】 上記少なくとも１つの減衰係数（Ｈ
    ｄｅｎ）の重みは、差信号パワー推定値に対する和信号
    パワー推定値の比に基づいて決定されることを特徴とす
    る請求項１乃至４いずれか１項記載の雑音除去方法。
  6. 【請求項６】 上記少なくとも１つの減衰係数（Ｈ
    ｄｅｎ）の重みは、差信号パワー推定値に対する和信号
    パワー推定値の比の第２の重み特性（Ｂ）に基づいて決
    定されることを特徴とする請求項５記載の雑音除去方
    法。
  7. 【請求項７】 上記第１及び／又は第２の重み特性
    （Ａ，Ｂ）は、受信電界強度及び／又は雑音パワー推定
    値及び／又はマルチパス指示信号に基づいて決定される
    ことを特徴とする請求項４又は６記載の雑音除去方法。
  8. 【請求項８】 上記雑音パワー推定値は、それぞれ重み
    付け（β，γ）され、それぞれ和信号パワー推定値及び
    差信号パワー推定値から減算され、それぞれの信号パワ
    ー推定値の信頼度が高められることを特徴とする請求項
    １乃至７いずれか１項記載の雑音除去方法。
  9. 【請求項９】 上記雑音パワー推定値は、異なるアタッ
    ク（Ｔａ）及び／又はホールド（Ｔｈ）及び／又はディ
    ケイ（Ｔｄ）時定数を用いて線形又は非線形フィルタに
    より雑音をフィルタリングすることにより決定されるこ
    とを特徴とする請求項１乃至８いずれか１項記載の雑音
    除去方法。
  10. 【請求項１０】 上記アタック（Ｔａ）及び／又はホー
    ルド（Ｔｈ）及び／又はディケイ（Ｔｄ）時定数は、雑
    音パワー推定値及び／又はチャンネルに依存することを
    特徴とする請求項９記載の雑音除去方法。
  11. 【請求項１１】 コンピュータ、デジタルシグナルプロ
    セッサ又はこれらに類する装置により実行されて、請求
    項１乃至１０いずれか１項記載の雑音除去方法を実行す
    るコンピュータプログラムを備えるコンピュータプログ
    ラム製品。
  12. 【請求項１２】 少なくとも１つの減衰係数
    （Ｈｄｅｎ）によるステレオ差信号（Ｕｄ（ｚ））の減
    衰に基づいてステレオ信号とモノラル信号を混合して、
    該ステレオ信号の雑音を除去する雑音除去装置におい
    て、上記ステレオ差信号（Ｕｄ（ｚ））の振幅を考慮し
    て上記少なくとも１つの減衰係数（Ｈｄｅｎ）を重み付
    けし、該ステレオ差信号（Ｕｄ（ｚ））を減衰させる第
    ２の減衰係数（Ｈａｔｔ）を決定する重み付け手段を備
    える雑音除去装置。
  13. 【請求項１３】 上記重み付け手段は、雑音パワー推定
    値に対する差信号パワー推定値の比を算出する少なくと
    も１つの第１の除算器（１）を備えることを特徴とする
    請求項１２記載の雑音除去装置。
  14. 【請求項１４】 上記重み付け手段は、所定の第１の重
    み特性（Ａ）を用いて雑音パワー推定値に対する差信号
    パワー推定値の比を重み付けする少なくとも１つの第１
    のフィルタ及び／又は非線形処理回路（２）を備えるこ
    とを特徴とする請求項１３記載の雑音除去装置。
  15. 【請求項１５】 上記重み付け手段は、差信号パワー推
    定値に対する和信号パワー推定値の比を算出する少なく
    とも１つの第２の除算器（３）を備えることを特徴とす
    る請求項１２乃至１４いずれか１項記載の雑音除去装
    置。
  16. 【請求項１６】 上記重み付け手段は、所定の第２の重
    み特性（Ｂ）を用いて、差信号パワー推定値に対する和
    信号パワー推定値の比を重み付けする少なくとも１つの
    第２の線形フィルタ及び／又は非線形処理回路（４）を
    備えることを特徴とする請求項１５記載の雑音除去装
    置。
  17. 【請求項１７】 第１の重み係数（β）により上記雑音
    パワー推定値を重み付けする少なくとも１つの第１の乗
    算器（５）と、 和信号パワー推定値から上記重み係数（β）により重み
    付けされた雑音パワー推定値を減算する少なくとも１つ
    の第１の減算器（６）と、 第２の重み係数（γ）により上記雑音パワー推定値を重
    み付けする少なくとも１つの第２の乗算器（７）と、 差信号パワー推定値から上記重み係数（γ）により重み
    付けされた雑音パワー推定値を減算する少なくとも１つ
    の第２の減算器（８）とを備える請求項１２乃至１６い
    ずれか１項記載の雑音除去装置。
  18. 【請求項１８】 異なるアタック（Ｔａ）及び／又はホ
    ールド（Ｔｈ）及び／又はディケイ（Ｔｄ）時定数を有
    し、雑音信号（ＵｈＱ（ｚ））をフィルタリングするこ
    とにより雑音パワー推定値を算出する少なくとも１つの
    線形又は非線形フィルタ（９）を備える請求項１２乃至
    １７いずれか１項記載の雑音除去装置。
  19. 【請求項１９】 上記ステレオ差信号（Ｕｄ（ｚ））を
    サブバンドに分割し、該ステレオ差信号のサブバンドの
    減衰に基づいて、上記ステレオ信号とモノラル信号を周
    波数で選択的に混合する第１の分析フィルタバンク（１
    ０）と、 上記ステレオ差信号（Ｕｄ（ｚ））の可能な全ての減衰
    されたサブバンドに基づいて、上記減衰されたステレオ
    差信号（Ｕｄｅｎ（ｚ））を再構築する合成フィルタバ
    ンク（１１）と、 ステレオ和信号（Ｕｓ（ｚ））を上記ステレオ差信号の
    サブバンドに対応するサブバンドに分割する第２の分析
    フィルタバンク（１２）とを備え、 上記ステレオ差信号の各サブバンドに対する各重み係数
    （Ｈａｔｔ）は、該ステレオ差信号のサブバンド自身、
    対応する上記ステレオ和信号のサブバンド及び上記雑音
    信号（ＵｈＱ（ｚ））の内容に基づいて決定されること
    を特徴とする請求項１２乃至１８いずれか１項記載の雑
    音除去装置。
  20. 【請求項２０】 上記雑音信号（ＵｈＱ（ｚ））を上記
    ステレオ差信号のサブバンドに対応するサブバンドに分
    割する第３のフィルタバンク（１３）を備え、 上記ステレオ差信号の各サブバンドに対する各重み係数
    （Ｈａｔｔ）は、該ステレオ差信号のサブバンド自身、
    対応する上記ステレオ和信号のサブバンド及び上記雑音
    信号のサブバンドの内容に基づいて決定されることを特
    徴とする請求項１９記載の雑音除去装置。
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