信号处理设备、信号处理方法以及程序的制作方法

专利名称：信号处理设备、信号处理方法以及程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及信号处理设备、信号处理方法以及程序，具体而言，涉及能够更容易地和更可靠地监测噪声的信号处理设备、信号处理方法以及程序。
背景技术：
例如在使用诸如IC记录器的集成麦克风采集声音的设备中，有可能由于用户在采集声音时触摸设备而生成称作“触摸噪声”的噪声。特别地，由于在记录期间点击各种功能开关时短时间段内累计的能量生成卡搭噪声并且卡搭噪声以所采集的声音被再现时不被其它声音遮蔽并刺激耳朵的异常噪声的形式输出。因此，存在对检测并减小这种卡搭噪声的技术的要求。作为用于减小卡搭噪声的方法，已提出了用于使用高通滤波器对要处理的信号执行滤波器处理以及使用最大值对移动平均值的比率来检测卡搭噪声的方法(例如参见日本已审专利申请公开No. 7-105692)以及用于使用帧中最小值与最大值之间的差来检测卡搭噪声的方法(例如参见日本专利No. 3420831)。然而，在这些方法中，如果要处理的信号包括对应高能量的部分以及对应低能量的部分，则不仅会把卡搭噪声而且会把音乐、语音(特别是辅音)等检测为卡搭噪声。例如， 可能会把在一定时段具有高能量级别的信号检测为卡搭噪声。因此，已提出了用于检测脉冲信号的持续长度并确定在持续长度等于或大于一定长度时信号并非卡搭噪声而是音乐信号的方法(例如参见日本专利No. 2702446)。

发明内容
然而，在用于检测持续长度的方法中，把高通滤波器和低通滤波器用于检测卡搭噪声，另外，低通滤波器必须具有较陡峭的特性。因此，计算量不可避免地变大。期望更容易地和更可靠地检测噪声。根据本发明的实施例，提供了信号处理设备，包括绝对值装置，用于把音频信号转换成绝对值；代表值计算装置，用于对已被转换成绝对值的音频信号的各区块至少使用区块中所包括的样本的值之中的最大样本值计算区块中所包括的连续样本值的代表值；平均值计算装置，用于把包括预定数量连续区块的片段确定为帧以及计算帧中所包括的区块的代表值的最大值和帧中所包括的区块的代表值的平均值；以及检测装置，用于基于最大值对平均值的比率检测帧中的卡搭噪声。代表值计算装置可以确定区块中所包括的样本的值之中的最大样本值对应于各区块的代表值。检测装置可以在最大值对平均值的比率等于或大于预定阈值时确定帧包括卡搭噪声。检测装置可以使用要处理的帧的最大值和平均值以及位于要处理的帧附近的其它帧的最大值和平均值检测要处理的帧中的卡搭噪声。
信号处理设备可以进一步包括过去插值波形生成装置，用于使用长度与音频信号的包括卡搭噪声的噪声片段相同并且位于相对于噪声片段的过去一侧上的音频信号的片段的第一波形生成要用于噪声片段插值的过去插值波形；未来插值波形生成装置，用于使用长度与噪声片段相同并且位于相对于音频信号的噪声片段的未来一侧上的音频信号的片段的第二波形生成要用于噪声片段插值的未来插值波形；插值波形生成装置，用于使用过去插值波形和未来插值波形通过交叉淡化生成插值波形；以及替换装置，用于通过用插值波形替换音频信号的噪声片段减小卡搭噪声。信号处理设备可以进一步包括噪声片段检测装置，用于在要处理的帧中检测卡搭噪声时确定噪声开始区块对应于如下这种区块中的一个区块区块具有等于或小于阈值的代表值，阈值是位于紧接要处理的帧之前的帧的代表值之一，以及区块在过去一侧上位于相对于具有要处理的帧的最大代表值的区块之一的最近位置中，以及噪声片段检测装置用于检测如下样本中的一个样本的位置样本首先执行过零并且位于相对于噪声开始区块包括的最后样本在过去一侧上。信号处理设备可以进一步包括噪声片段检测装置，用于在要处理的帧中检测卡搭噪声时确定噪声终止区块对应于如下这种区块中的一个区块区块具有等于或小于阈值的代表值，阈值是位于紧接要处理的帧之后的帧的代表值中之一，以及区块在未来一侧上位于相对于具有要处理的帧的最大代表值的区块之一的最近位置中，以及噪声片段检测装置用于检测如下样本中的一个样本的位置样本首先执行过零并且位于相对于噪声终止区块包括的起始样本在未来一侧上。过去插值波形生成装置可以通过对长度与噪声片段相同并且在过去一侧上处于与噪声片段相邻的音频信号的片段的第一波形执行时间反转生成过去插值波形。未来插值波形生成装置可以通过对长度与噪声片段相同并且在未来一侧上处于与噪声片段相邻的音频信号的片段的第二波形执行时间反转生成未来插值波形。过去插值波形生成装置可以对第一波形执行时间反转并且在过去一侧上位于噪声片段的末端样本之前和之后的样本值的符号彼此不同时对在过去一侧上位于噪声片段的末端样本之前和之后的样本值的符号取反生成过去插值波形。未来插值波形生成装置对第二波形执行时间反转并且在未来一侧上位于噪声片段的末端样本之前和之后的样本值的符号彼此不同时对在未来一侧上位于噪声片段的末端样本之前和之后的样本值的符号取反生成未来插值波形。信号处理设备可以进一步包括噪声片段检测装置，用于在要处理的帧中检测卡搭噪声时确定卡搭噪声的开始位置对应于如下这种区块中一个区块的起始样本的位置区块具有等于或小于阈值的代表值，阈值对应于位于接近要处理的帧之前的帧的代表值之一，以及区块在过去一侧上位于相对于具有要处理的帧的最大代表值的区块之一的最近位置中。信号处理设备可以进一步包括噪声片段检测装置，用于在要处理的帧中检测卡搭噪声时确定卡搭噪声的终止位置对应于如下这种区块中一个区块的最后样本的位置区块具有等于或小于阈值的代表值，阈值对应于位于接近要处理的帧之后的帧的代表值之一，以及区块在过去一侧上位于相对于具有要处理的帧的最大代表值的区块之一的最近位置中。
替换装置可以通过使用具有预定长度并且位于紧接音频信号的噪声片段之前的片段的波形以及具有预定长度并且位于紧接音频信号的第一波形对应的片段之前的片段的波形执行交叉淡化生成相邻插值波形，以及用相邻插值波形替换相邻片段。替换装置可以通过使用具有预定长度并且位于紧接音频信号的噪声片段之后的片段的波形以及具有预定长度并且位于紧接音频信号的第二波形对应的片段之后的片段的波形执行交叉淡化生成相邻插值波形，以及用相邻插值波形替换相邻片段。根据本发明的另一实施例，提供了信号处理方法，包括步骤把音频信号转换成绝对值；对已被转换成绝对值的音频信号的各区块至少使用区块中所包括的样本的值之中的最大样本值计算区块中所包括的连续样本值的代表值；把包括预定数量连续区块的片段确定为帧以及计算帧中所包括的区块的代表值的最大值和帧中所包括的区块的代表值的平均值；以及基于最大值对平均值的比率检测帧中的卡搭噪声。根据本发明的进一步实施例，提供了程序，用于使得计算机执行包括如下步骤的处理把音频信号转换成绝对值；对已被转换成绝对值的音频信号的各区块至少使用区块中所包括的样本的值之中的最大样本值计算区块中所包括的连续样本值的代表值；把包括预定数量连续区块的片段确定为帧以及计算帧中所包括的区块的代表值的最大值和帧中所包括的区块的代表值的平均值；以及基于最大值对平均值的比率检测帧中的卡搭噪声。因此，可以更容易地和更可靠地检测噪声。


图1是示出根据本发明实施例的信号处理设备的配置实例的图
图2是示出噪声检测单元的配置的图3是示出噪声减小单元的配置的图4是示出噪声减小处理的流程图5是示出输入信号的图6是示出区块的代表值的图7是示出检测卡搭噪声的图8是示出另一检测卡搭噪声的图9是示出进一步检测卡搭噪声的图10是示出更进一步检测卡搭噪声的图11是示出生成插值波形的图12是示出另一生成插值波形的图13是示出进一步生成插值波形的图14是示出更进一步生成插值波形的图15是示出噪声减小处理的流程图16是示出生成插值波形的图；以及
图17是示出计算机的配置的方框图。
具体实施例方式
将在下文中参照附图描述本发明的实施例。
第一实施例信号处理设备的配置图1是示出根据本发明实施例的信号处理设备的配置的图。例如，信号处理设备11对应于采集周围声音并再现所采集的声音的记录/再现设备。向信号处理设备11输入使用麦克风等采集的诸如声音信号的信号。信号处理设备11 检测输入信号中的卡搭噪声，移除卡搭噪声，并将移除卡搭噪声的信号输出作为输出信号。信号处理设备11包括噪声检测单元21和噪声减小单元22。把输入信号提供给噪声检测单元21和噪声减小单元22。噪声检测单元21检测输入信号中包括卡搭噪声的片段并且把检测的结果提供给噪声减小单元22。注意，卡搭噪声对应于相比于其它周围片段而言在信号的时间方向上的极短片段中包括集中的更大能量(幅度)的信号。噪声减小单元22根据从噪声检测单元21提供的卡搭噪声的检测结果适当地从输入信号中移除卡搭噪声并输出所得信号。噪声检测单元的配置如图2中示出详细配置图1中所示出的噪声检测单元21。具体地，噪声检测单元 21包括全波整流电路51、代表值确定单元52、平均值计算单元53、以及确定单元M。全波整流电路51把输入信号转换成绝对值以及把绝对值提供给代表值确定单元 52。代表值确定单元52把已转换成绝对值并且已从全波整流电路51提供的信号划分成与各自具有预定长度的片段对应的区块，计算区块的代表值，以及把代表值提供给平均值计算单元53。例如，区块中包括的输入信号的样本值之中的最大值用作区块的样本值的代表值。平均值计算单元53使用从代表值确定单元52提供的区块的代表值计算帧中所包括的连续区块的最大值和平均值以及把最大值和平均值提供给确定单元M。确定单元M 获得从平均值计算单元53提供的帧的最大值对平均值的比率，根据比率确定帧是否包括卡搭噪声，以及把确定结果作为卡搭噪声的检测结果提供给噪声减小单元22。噪声减小单元的配置此外，如图3中示出配置图1中所示出的噪声减小单元22。具体地，噪声减小单元22包括噪声片段确定单元81、过去插值波形生成单元82、 未来插值波形生成单元83、合成单元84、以及替换单元85。在噪声减小单元22中，将信号输入到噪声片段确定单元81、过去插值波形生成单元82、未来插值波形生成单元83、以及替换单元85。噪声片段确定单元81根据从确定单元M提供的卡搭噪声的检测结果认定输入信号中包括卡搭噪声的片段以及把认定的结果提供给过去插值波形生成单元82、未来插值波形生成单元83、以及替换单元85。注意，在下文中可以把输入信号中包括卡搭噪声的片段称作“噪声片段”。过去插值波形生成单元82根据输入信号和从噪声片段确定单元81提供的认定结果使用在时间上在输入信号中所包括的噪声片段之前的片段来生成用于噪声片段插值的过去插值波形，并把过去插值波形提供给合成单元84。未来插值波形生成单元83根据输入信号和从噪声片段确定单元81提供的认定结果使用在时间上在输入信号中所包括的噪声片段之后的片段来生成用于噪声片段插值的未来插值波形，并把未来插值波形提供给合成单元84。合成单元84将从过去插值波形生成单元82提供的过去插值波形和从未来插值波形生成单元83提供的未来插值波形合成，并将所得插值波形提供给替换单元85。替换单元85使用从噪声片段确定单元81提供的认定结果通过用从合成单元84提供的插值波形替换输入信号中包括的噪声片段移除卡搭噪声，并输出所得信号。噪声减小过程现在参照图4，将描述信号处理设备11执行的噪声减小过程。在步骤Sll中，全波整流电路51对输入信号执行全波整流，S卩，把输入信号转换成绝对值，并把所得值提供给代表值确定单元52。当例如提供具有图5中的上部所示的波形的输入信号时，获得如图5中的下部所示的样本的值的绝对值。把获得的绝对值新确定为已经受了全波整流的样本的值。注意，在图5中，横坐标轴表示时间而纵坐标轴表示幅度。在图5中所示的实例中，位于输入信号的中心附近的样本的样本值，即幅度(能量)，相比于其它周围样本的值而言显著凸出。即，幅度在中心附近的短片段中显著改变，并且片段的幅度大于周围片段的幅度。如上所述，在具有预定时长的波形之中，把只在显著短的片段中幅度大的波形确定为卡搭噪声的波形。还把具有这种波形的噪声称作刺激耳朵的脉冲噪声或次要(Petit)噪声。在信号处理设备11中，当要检测卡搭噪声时，把输入信号转换成绝对值。然而，由于人耳不通过幅度值的符号识别卡搭噪声，所以把输入值转换成绝对值不影响卡搭噪声的检测。注意，人耳由于幅度的显著改变(即，短时间段内功率的剧烈增加和减少)而识别卡
搭噪声。返回参照图4中示例的流程图，在把输入信号转换成绝对值之后，代表值确定单元52在步骤S12中把已被转换成绝对值以及从全波整流电路51提供的输入信号划分成区块并获得要提供给平均值计算单元53的代表值。如图6中所示例的，代表值确定单元52例如把输入信号划分成与各自包括在输入信号的时间方向上连续排列的四个样本的片段对应的区块。注意，在图6中，圆形代表输入信号的各样本，竖直方向上样本的位置代表样本值。在图6中示出的实例中，把输入信号划分成包括区块BKl至BK9的九个区块。代表值确定单元52把每个区块中所包括的四个样本的样本值之中的最大值确定为区块的代表值。在步骤S13中，平均值计算单元53使用从代表值确定单元52提供的区块的代表值获得帧中所包括的区块的代表值的平均值和最大值并把最大值和平均值提供给确定单元54。例如，如图6中所示，平均值计算单元53把包括在时间方向上连续的九个区块BKl 至BK9的片段确定为一个帧，以及把该帧确定为要处理的帧。随后，平均值计算单元53获得帧中所包括的区块BKl至BK9的代表值的平均值和最大值。例如，在图6中示出的实例中，由于区块BK5的代表值在帧中所包括的区块的代表值之中最大，所以把区块BK5的代表值确定为帧的代表值的最大值PK。此外，区块的代表值的平均值AVC大于帧中所包括的所有样本的值的平均值AVS。在步骤S14中，确定单元M对从平均值计算单元53提供的每个帧获得最大值对平均值的比率。例如，当用Hi表示要处理的帧中所包括的区块的代表值的最大值以及用 AVC表示帧中所包括的区块的代表值的平均值时，确定单元M计算最大值和平均值的比率 RT 如下RT = (PK/AVC)。在步骤S15中，确定单元M根据获得的最大值对平均值的比率RT确定要处理的帧是否包括卡搭噪声。具体地，当获得的比率RT等于或大于预定阈值th时，确定要处理的帧包括卡搭噪声。例如，当阈值th是“ 3 ”时，最大值Hi在图6中示出的实例中比平均值AVC大三倍或更多。因此，确定帧包括卡搭噪声。在此情形中，具有最大值Hi的区块BK5应当包括卡
搭噪声。在信号处理设备11中，由于使用区块的代表值的平均值而非输入信号的样本值的平均值而改进了卡搭噪声的检测准确性。假定如图7中的上部中所示，输入包括幅度(样本值)大的样本中的一些样本以及所有样本中具有小的幅度平均值的信号。注意，在图7中，纵坐标轴代表输入信号幅度， 横坐标轴代表时间。虽然图7中的上部中示出的输入信号包括幅度剧烈改变的片段，但靠近该片段的一些片段的幅度也剧烈地改变。因此，不会把输入信号检测为卡搭噪声，即，输入信号会对应于诸如音乐的正常声音。当要处理输入信号时，把输入信号转换成绝对值。由此，获得图7中的下部中示出的输入信号。图7中的下部中示出的输入信号包括按相等间隔的具有大的幅度的样本。随后，把已被转换成绝对值的输入信号如图8中所示划分成区块，获得与帧对应的片段中所包括的区块的代表值的最大值和平均值。注意，在图8中，纵坐标轴代表输入信号的幅度而横坐标轴代表时间。此外，一个帧包括输入信号的九个连续区块BK21至BD9。 在此帧中，获得区块的代表值的最大值H(21和区块的代表值的平均值AVC21。此处假定用于卡搭噪声检测的阈值th是“3”，由于最大值对平均值的比率(RT = (PK21/AVC21))在此实例中小于阈值th “3”，所以可靠地确定帧不包括卡搭噪声。另一方面，帧中所包括的所有样本的值的最大值冊21对平均值AVS21的比率 (PK21/AVC21)等于或大于阈值th “3”。因此，如果通过把此比率与阈值th相比较来执行对要处理的帧是否包括卡搭噪声的确定，则可以确定正常声音波长对应于卡搭噪声。如上所述，通过使用区块的代表值的最大值相对于区块的代表值的平均值的比率检测卡搭噪声，可靠地识别整个帧的波形(波动)，进一步改进了检测的准确性。即，可以更可靠地确定甚至在一些片段中显著改变的输入信号是否包括卡搭噪声，该输入信号有可能被误检测为卡搭噪声，诸如在整个幅度具有较小的平均值的音频信号。注意，虽然在以上描述中，使用帧中所包括的区块的代表值的平均值和最大值确定帧是否包括卡搭噪声，但可以不仅使用要处理的帧还可以使用要处理的帧及其附近的帧做出确定。当使用包括要处理的帧的多个帧执行卡搭噪声的检测时，可以进一步改进卡搭噪声的检测准确性。假定输入具有图9中所示的音频波形的信号作为输入信号。注意，在图9中，纵坐标轴代表幅度，横坐标轴代表时间。图9中所示的音频波形对应于通过采集人产生的声音“ka”获得的音频信号的波形。以辅音“t”、“k”、或者“ρ”开始的这种声音的波形以如箭头All所指明的与卡搭噪声类似地脉冲形式升高，此后，降低幅度的级别。随后，音调(pitch)波形如箭头A12所指明地接续。由于在产生声音“ka”时生成波形，所以波形不代表卡搭噪声。然而，在要处理的帧包括箭头All指明的上升部分但是不包括箭头A12指明的音调波形部分的情形中，如果只使用帧中的一个帧执行卡搭噪声的检测，则会出现错误检测。即，会把与箭头All表示的声音的起始部分对应的辅音部分检测为卡搭噪声。因此，当使用帧中一些帧的区块的代表值执行卡搭噪声的检测时，进一步改进了检测的准确性。具体地，假定把具有图9中所示的音频波形的输入信号如图10中所示划分成三个帧F(n)至F(n+2)。注意，在图10中，纵坐标轴代表幅度，横坐标轴表示时间。此外， 图10中示出的圆形代表输入信号的各样本。在图10中示出的实例中，帧F(n)中包括音频波形的上升部分，即，辅音部分。帧 F(n+1)中包括音调波形部分与辅音部分之间的部分。此外，其它帧FOi+幻中包括音调波形的部分。注意，在输入信号中，帧F(n)是相对于其它帧F(n+1)和F(n+2)的在前帧。当对每个帧获得区块的代表值的平均值和最大值时，在帧F(n)中获得最大值 PK(η)和平均值AVC(n)，在帧F(n+1)中获得最大值H((n+1)和平均值AVC(n+l)，在帧 F(n+2)中获得最大值H((n+2)和平均值AVC (n+2)。此处，在帧F (η)和F (n+2)中，最大值Hi (η) ^P PK (n+2)由于辅音部分和音调波形部分而在某种程度上较大。另一方面，由于帧F(n+1)不包括幅度大的样本，所以最大值 PK (η+1)比较小。此外，由于帧F(n)和F(n+1)只包括少量的幅度大的样本，所以平均值AVC(n)和 AVC (n+1)比较小。另一方面，在包括幅度大的音调波形的帧F (n+2)中，平均值AVC (n+2)比较大。现在假定帧F (η)对应于要处理的帧。例如，确定单元M分别获得要处理的帧F (η) 的最大值I3K (η)对帧F (η)至F (n+2)的各平均值AVC (η)至AVC (n+2)的比率，并且把各比率与阈值th相比较。随后，在满足((PK(n) /AVC (η)彡 th)、(PK (η) /AVC (n+1)彡 th)、以及(PK (η) / AVC (n+2) ^th))的条件中，确定要处理的帧F (η)包括卡搭噪声。即，当最大值Hi (η)大于通过把帧F(n)至F(n+2)的平均值中的每个平均值乘以阈值获得的值时，只有具有最大值 PK(η)作为代表值的区块部分的幅度会在连续三个帧中显著凸出。因此，在此情形中，确定帧F (η)包括卡搭噪声。此外，在满足不等式I3K (n) /AVC (η)彡th和1 (n) /AVC (n+2) < th的情形中，最大值Hi (η)相比于帧F (n+2)的平均幅度的程度而言未显著凸出并且不对应于卡搭噪声。因此，在此情形中，确定帧F(η)不包括卡搭噪声。如上所述，通过把要处理的帧的最大值与靠近要处理的帧的其它帧的平均值相比较，可以改进卡搭噪声的检测准确性。注意，可以通过另一方式检测卡搭噪声以使得把要处理的帧的最大值与靠近要处理的帧的其它帧的最大值相比较。在此情形中，当例如要处理的帧F(n)的最大值1 (η)比最大值Η (η+1)和Η((η+2)大预定值时，确定帧F (η)包括卡搭噪声。返回参照图4中示出的流程图，当在步骤S15中确定帧不包括卡搭噪声时，确定单元M把代表要处理的帧不包括卡搭噪声的确定结果提供给噪声片段确定单元81。随后，噪声片段确定单元81根据从确定单元M提供的确定结果指示替换单元85 输出代表输入信号的要处理的帧的输出信号。替换单元85根据从噪声片段确定单元81提供的指示输出代表与输入信号的要处理的帧对应的片段的输出信号，此后，处理前进到步马聚S21 ο另一方面，当在步骤S15中确定帧包括卡搭噪声时，确定单元M把代表要处理的帧包括卡搭噪声的确定结果提供给噪声片段确定单元81，此后，处理前进到步骤S16。此处，代表包括卡搭噪声的确定结果包括要处理的帧以及与要处理的帧相邻以把要处理的帧夹在当中的帧中所包括的区块的代表值、代表值的最大值、以及代表值的平均值。在步骤S16中，噪声片段确定单元81使用从确定单元M提供的卡搭噪声的确定结果认定在与输入信号的要处理的帧对应的片段中包括卡搭噪声的噪声片段。例如，如图11的上部中所示，假定确定单元讨把在时间上连续排列的三个帧 F(n-l)至 F(n+1)的平均值 AVC(n-l)至 AVC(n+l)和最大值 Η (η-Ι) ΜΡΚ(η+1)提供给噪声片段确定单元81。此外，假定确定单元M把帧F(n-l)至F(n+1)中所包括的区块的代表值提供给噪声片段确定单元81。注意，在图11中，横坐标轴代表时间，纵坐标轴代表输入信号的幅度。此外，帧 F(n-l)是相对于其它帧F (η)和F(n+1)的在前帧。在图11中，帧F(n-l)包括六个区块BK(n-l)-l至BK(n-l)-6。类似地，帧F(η)包括区块BK (η)-1至BK (η)-6，帧F (η+1)包括区块BK (n+1)-1至BK (η+1)-6。此外，在要处理的帧F(n)中，区块BK(η)-4具有用作最大值1 (η)的代表值。注意，在图11中的上部中， 圆形代表输入信号的各样本，样本的竖直位置代表样本值。首先，噪声片段确定单元81检测包括具有用作最大值Η((η)的代表值的区块 BK(η)-4的卡搭噪声的噪声片段的开始位置，S卩，图中噪声片段的左端。在此情形中，噪声片段确定单元81使用作为相对于要处理的帧F(n)的在前帧并且被置于与要处理的帧F(n) 相邻的帧F(n-l)的区块的代表值的平均值AVC(n-1)作为阈值ths。随后，噪声片段确定单元81自作为卡搭噪声中心的区块BK (n)-4起在过去方向上检测代表值小于阈值ths的第一个区块。把检测到的区块确定为噪声开始区块。假定在图11中，在过去方向上位于与区块BK (η) _4相邻的区块BK (η) _3的代表值大于阈值ths，在过去方向(图11中的左侧)上与区块BK(n)-3相邻的区块BK(n)-2的代表值等于或小于阈值ths。在此情形中，区块BK(η)-2是在过去方向上代表值等于或小于阈值ths的第一个区块。因此，把区块BK (η)-2确定为噪声开始区块。此外，噪声片段确定单元81参考与用作输入信号的噪声开始区块的区块BK(η)-2 对应的片段以认定自片段(区块)中的最后样本起在过去方向上首先执行过零的样本。随后，把认定的样本的位置确定为噪声片段的开始位置。例如，如图11中示出的箭头Α41所指明的，认定如下样本该样本具有符号与对应于输入信号的区块BK(n)_2的片段中最靠后样本的值的符号相反的值，S卩，片段的最后样本，并且在与输入信号的区块BK(n)-2对应的片段中的样本之中位于最未来的一侧上。在图11中，确定要处理与箭头A41指明的区块BK(n)-2对应的输入信号的片段。 注意，在图11中，圆形代表输入信号的各样本，样本的竖直位置代表样本值。例如，与位于图中竖直线的上部的圆形对应的样本具有正样本值而与位于竖直线的下部的圆形对应的样本具有负样本值。此外，在图11中，水平方向代表时间，特别地，右方向对应于未来方向。此处，在箭头Α41指明的输入信号的部分中，位于图中右端的样本SPll对应于与输入信号的区块BK(η)-2对应的片段的最后样本，S卩，片段中的最近样本。由于样本SPll的值是正值，所以具有负值、位于相对于样本SPll的过去方向上、并且位于最靠近样本SPll 的样本对应于位于噪声片段的开始位置的样本。因此，在图11中，在时间上位于样本SPll 之前三个样本的样本SP12对应于位于噪声片段的开始位置的样本。在以此方式认定噪声片段的开始位置之后，噪声片段确定单元81检测卡搭噪声的噪声片段的终止位置，即，图中噪声片段的右端，卡搭噪声包括具有用作代表值的最大值 PK(η)的区块ΒΚ(η)-4。在此情形中，噪声片段确定单元81使用在未来方向上位于与要处理的帧F(n)相邻的帧F(n+1)中所包括的区块的代表值的平均值AVC(n+1)作为阈值the。噪声片段确定单元81自作为卡搭噪声的中心的区块BK(n)-4起在未来方向上检测代表值等于或小于阈值the的第一个区块，并把检测到的区块确定为终止区块。假定在图11中，在未来方向上位于与区块BK (η) _4相邻的区块BK (η) _5的代表值大于阈值the，并且在未来方向(图中的右侧)上位于与区块BK(n)-5相邻的区块BK(n)-6 的代表值等于或小于阈值the。在此情形中，当从区块BK(η)-4查看时，区块BK(η)-6是首先代表值等于或小于阈值the并且位于未来一侧上的区块。因此，确定区块BK (η)-6对应于噪声终止区块。此外，噪声片段确定单元81参考与用作输入信号中噪声终止区块的区块BK(η)-6 对应的片段以认定自片段(区块)的起始样本起在未来方向上首先执行过零的样本。随后， 把样本的位置确定为噪声片段的终止位置。例如，如图11中示出的箭头Α42所指明的，认定如下样本该样本具有符号与对应于输入信号的区块ΒΚ(η)-6的片段中起始样本SP21的值的符号相反的值，即，在时间上最旧的样本，并且该样本在与输入信号的区块BK(η)-6对应的片段中的样本之中位于最过去的一侧上。在图11中，在箭头Α42指明的输入信号中的部分中，位于左端的样本SP21对应于与区块BK(η)-6对应的输入信号的片段的起始样本。由于样本SP21具有正值，所以把具有负值、并位于相对于样本SP21的未来一侧上、在这些样本之中处于最靠近样本SP21的样本确定为位于噪声片段的终止位置的样本。因此，在图11中，把与样本SP21相邻的样本SP22 确定为位于噪声片段的终止位置的样本。如上所述认定的从开始位置至终止位置的片段，即，从样本SP12至样本SP22的片段对应于噪声片段ΝΖ。注意，把噪声片段NZ的长度特别称作“插值长度”。如上所述，在信号处理设备11中，使用把要处理的帧F(η)夹在当中的帧的平均值作为阈值，把包括代表值大于阈值的区块的片段确定为噪声片段ΝΖ。假定把要处理的帧F(n)夹在当中的帧中不包括卡搭噪声，则位于帧F(n)之前和之后的帧的代表值的平均值代表在输入信号中帧F(n)附近的大幅度的平均值。由于卡搭噪声的部分中所包括的区块的代表值可能大于平均值，所以包括连续排列的代表值大于平均值的区块的片段对应于卡搭噪声的片段。因此，当使用要处理的帧F(n)之前和之后的帧的平均值作为阈值时，可靠地认定卡搭噪声的片段。注意，可以确定卡搭噪声以使得卡搭噪声的长度的值对应于2的幂。在此情形中，如果从噪声开始位置至噪声终止位置的片段(即，从样本SP12至样本SP22的片段)中样本的数量对应于2的幂，则把从样本SP12至样本SP22的片段确定为噪声片段而不改变。另一方面，当从样本SP12至样本SP22的片段中样本的数量不对应于2的幂时，在大于从样本SP12至样本SP22的片段中样本的数量的对应于2的幂的值之中，把最小的值确定为噪声片段的长度。假定从样本SP12至样本SP22的片段中样本的数量是“368”。由于“368”并非对应于2的幂的值，所以把大于“368”但是对应于2的幂的最小值的值“512” 确定为噪声片段的长度。此外，当噪声片段的长度代表对应于2的幂的值时，噪声片段的开始位置位于样本SP12，S卩，位于从噪声开始区块的末端查看首先执行过零的样本的位置。因此，噪声片段的终止位置位于长度对应于2的幂并且从样本SP12的位置开始的片段的终止端。如上所述，由于把噪声片段的长度确定为等于或大于从样本SP12至样本SP22的片段中样本的数量并且对应于2的幂的值之中的最小值，所以可以减小后面阶段中执行的插值处理的计算量。具体地，例如，可以只通过乘法和移位操作实现将在下文中描述的步骤 S19中的处理，即，在前插值波形和在后插值波形的交叉淡化时执行的加权计算。此外，在以上描述中，通过自噪声开始区块和噪声终止区块的末端起认定首先执行过零的样本可靠地认定噪声开始位置和噪声终止位置。然而，可以不执行此处理。在此情形中，例如，把噪声开始区块的起始样本确定为噪声片段的开始位置而把噪声终止区块的最后样本确定为终止位置。如上所述，通过略去查找过零点以及对每个区块执行插值的处理，减小了计算量， 立刻认定了噪声片段。在此情形中，由于噪声片段的终止位置和开始位置可能不对应于过零点，所以会由于噪声片段的插值而略微生成直流分量。然而，它不大可能使声学质量恶化。返回参照图4中示出的流程图，当认定噪声片段NZ时，噪声片段确定单元81把诸如代表噪声片段NZ的终止位置和开始位置的信息的代表认定的噪声片段NZ的信息提供给过去插值波形生成单元82、未来插值波形生成单元83、以及替换单元85。此后，过程从步骤 S16前进到步骤S17。在步骤S17中，过去插值波形生成单元82使用具有插值长度并且位于相对于噪声开始位置的过去的样本和使用从噪声片段确定单元81提供的代表噪声片段NZ的信息生成过去插值波形并把过去插值波形提供给合成单元84。例如，当输入具有图11中示出的箭头A43指明的波形的信号时，过去插值波形生成单元82提取具有插值长度并位于紧接输入信号的噪声片段NZ之前的片段PR，并执行时间反转(time reversal)以生成过去插值波形PS。具体地，输入信号的片段ra在过去一侧上与噪声片段NZ相邻，S卩，在图11中的左侧上与噪声片段NZ相邻。此外，片段ra的长度等于噪声片段NZ的长度。因此，片段ra的右端处的位置对应于在左侧上与箭头A41指明的样本SP12相邻的样本的位置。此外，由于通过对输入信号的片段ra执行时间反转获得过去插值波形PS，所以在左侧上与样本SP12 相邻的样本对应于图11中过去插值波形PS的左端处的样本。相反地，图11中片段ra的左端处的样本对应于过去插值波形PS的右端处的样本。在步骤S18中，未来插值波形生成单元83使用具有插值长度并且位于相对于噪声终止位置的未来一侧上的样本和使用从噪声片段确定单元81提供的噪声片段NZ的信息生成未来插值波形，及把未来插值波形提供给合成单元84。例如，当输入具有图11中示出的箭头A43指明的波形的信号时，未来插值波形生成单元83提取具有插值长度并位于紧接输入信号的噪声片段NZ之后的片段FR并对片段 FR执行时间反转以生成未来插值波形FS。具体地，片段FR在未来一侧上与噪声片段NZ相邻，S卩，在图11中的右侧上与噪声片段NZ相邻。此外，片段FR的长度与噪声片段NZ的长度相同。因此，图11中片段FR的左端处的位置对应于在图11中的右侧上与箭头A42指明的样本SP22相邻的样本的位置。 此外，由于通过对片段FR执行时间反转获得未来插值波形FS，所以在右侧上与样本SP22相邻的样本对应于图11中未来插值波形FS的右端处的样本。相反地，图11中片段FR的右端处的样本对应于未来插值波形FS的左端处的样本。如上所述，由于使用具有插值长度并位于输入信号的噪声片段NZ之前和之后的片段生成用于噪声片段NZ插值的波形，所以经受插值之后输入信号中噪声片段NZ附近部分的功率会统一。由此，获得自然的波形而没有陌生感觉。此外，由于噪声片段NZ之前和之后输入信号的片段经受时间反转，所以过去插值波形PS的第一个样本和未来插值波形FS的最后样本分别对应于位于紧接噪声片段之前的样本和位于紧接噪声片段之后的样本。因此，当使用过去插值波形PS和未来插值波形FS 对噪声片段执行插值时，要插值的波形与位于噪声片段的边界的波形之间的连接会变得更自然而没有陌生感觉。返回参照图4中示出的流程图，在步骤S19中，合成单元84使用从过去插值波形生成单元82提供的过去插值波形PS以及从未来插值波形生成单元83提供的未来插值波形FS执行交叉淡化以生成插值波形。具体地，合成单元84把过去插值波形PS中所包括的样本的值乘以图11中示出的箭头A44指明的权重，把未来插值波形FS中所包括的样本的值乘以箭头A45指明的权重， 并将过去插值波形PS和未来插值波形FS合成。在图11中示出的实例中，用以乘以在过去插值波形PS的左端处的样本的权重是 “1”，用以乘以在过去插值波形PS的右端处的样本的权重是“0”。此外，用以乘以过去插值波形PS中所包括的样本的权重在图11中向右逐渐变小。另一方面，用以乘以在图11中未来插值波形FS的右端处的样本的权重是“1”，用以乘以在未来插值波形FS的左端处的样本的权重是“0”。此外，用以乘以未来插值波形FS 中所包括的样本的权重在图11中向左逐渐变小。合成单元84获得乘以权重的过去插值波形PS中所包括的样本的值与乘以权重并位于以对应于过去插值波形PS的样本的未来插值波形FS中所包括的样本的值的和以生成插值波形HS。例如，乘以权重的图11中过去插值波形PS的右端处的样本的值与乘以权重的未来插值波形FS的右端处的样本的值的和用作插值波形HS的右端处的样本的值。返回参照图4中示出的流程图，在生成插值波形HS之后，合成单元84把生成的插值波形HS提供给替换单元85。处理从步骤S19前进到步骤S20。在步骤S20中，替换单元85使用从噪声片段确定单元81提供的代表噪声片段NZ 的信息用从合成单元84提供的插值波形HS替换输入信号的噪声片段NZ以使得减小卡搭噪声。例如，当输入具有图11中示出的箭头A46指明的波形的信号时，替换单元85用插值波形HS替换噪声片段NZ以使得从输入信号中移除卡搭噪声并把所得信号输出到后继阶段。在步骤S20中移除噪声之后或者当在步骤S15中确定不包括卡搭噪声时，处理前进到信号处理设备11确定是否要终止处理的步骤S21。例如，当已对输入信号的所有片段执行了卡搭噪声的移除时，确定要终止处理。当在步骤S21中确定不要终止处理时，处理返回步骤S11，再次执行上述操作。艮口， 把下一帧确定为要处理的帧，对该帧执行卡搭噪声的检测和移除。另一方面，当在步骤S21中确定要终止处理时，终止噪声减小处理。如上所述，信号处理设备11把输入信号划分成多个区块，获得区块的代表值，并使用帧中所包括的区块的代表值的最大值和平均值的比率检测卡搭噪声。随后，信号处理设备11认定输入信号的卡搭噪声片段，使用长度与噪声片段一样并位于噪声片段之前和之后的片段生成插值波形，并移除卡搭噪声。由此，由于对各区块计算代表值以及获得包括区块的帧的代表值的最大值对平均值的比率，所以容易在计算量减小的情况下更可靠地检测卡搭噪声。因此，可以从输入信号中可靠地移除卡搭噪声，在声学感方面获得自然的声音而没有陌生感觉。注意，具体地，当生成过去插值波形或未来插值波形时，如果位于在噪声片段的开始位置或终止位置处的样本之前或之后的样本的符号彼此不同，则对用于插值的输入信号的片段的样本组中所包括的样本的值的符号取反。具体地，假定如图12的上部中所示出的，样本SP41对应于卡搭噪声的峰值，样本 SP42对应于噪声片段的开始位置。注意，在图12中，圆形代表输入信号的各样本，样本的竖直位置代表样本值。例如，与位于图中竖直线的上侧的圆形对应的样本代表具有正值作为样本值的样本而与位于竖直线的下侧的圆形对应的样本代表具有负值作为样本值的样本。此外，在图12中，水平方向代表时间，特别地，右方向代表未来方向。在图12的上侧示出的输入信号中，相对于样本SP42的右侧上的部分对应于要转换成插值波形的噪声片段。此外，使用包括在左侧上位于与对应于噪声片段的开始位置的样本SP42相邻的样本SP43并且位于相对于噪声片段的过去(即，图中的左侧上)的样本生成用于插值波形生成的过去插值波形。在此情形中，过去插值波形生成单元82确定在时间上位于样本SP42之前和之后的样本SP43和SP44的符号是否彼此相同并生成过去插值波形。例如，在图12中示出的实例中，把样本SP42夹在当中的样本SP43和SP44的值的符号彼此不同。
因此，过去插值波形生成单元82提取图的中心部分中示例的矩形Kll环绕的输入信号的部分，即，具有插值长度(噪声片段长度)并包括图中右端处的样本SP43的片段并对该片段执行时间反转。此外，过去插值波形生成单元82将通过对矩形Kll环绕的输入信号的部分执行时间反转而获得的波形的样本值的符号取反以获得过去插值波形。由此，如图12的下部所示地，获得矩形K12环绕的过去插值波形。在图12的下部中，用所获得的过去插值波形替换输入信号的噪声片段并在与矩形Kll对应的部分的右侧上排列所获得的过去插值波形。例如，通过对用于生成过去插值波形的位于矩形Kll的右端处的样本SP43的符号取反获得矩形K12环绕的过去插值波形的图中左端处的样本的值。由此，当位于噪声片段的开始位置处的样本SP42之前和之后的样本的符号彼此不同时，在生成过去插值波形时对用于生成过去插值波形的输入信号的片段中所包括的样本的符号取反。因此，当如图12中的下部所示地用过去插值波形替换输入信号的噪声片段时，得到在噪声片段的开始位置处的平滑边界部分，即，取得输入信号与过去插值波形之间的平滑连接部分。作为结果，当把通过使用过去插值波形和未来插值波形执行交叉淡化而获得的插值波形布置在噪声片段中时，获得具有自然波形的信号而没有陌生感觉。另一方面，如图13的上部所示地，当位于噪声片段的开始位置处的样本之前和之后的样本的值的符号彼此相同时，在生成过去插值波形时不对样本值的符号取反。注意，在图13中，也如图12的情形一样，圆形代表输入信号的各样本。在图13的上部示出的实例中，输入信号的样本SP61对应于卡搭噪声的峰值，样本 SP2对应于噪声片段的开始位置。此外，在输入信号中，相对于样本SP62的右侧上的部分对应于噪声片段，用插值波形替换该片段。此外，使用位于相对于噪声片段的左侧上并且包括与样本SP62相邻的位于左侧上的样本SP63的样本生成用于生成插值波形的过去插值波形。在此，过去插值波形生成单元82确定分别在时间上位于样本SP62之前和之后的样本SP63和SP64的值的符号是否彼此相同。例如，在图13中示出的实例中，把样本SP62 夹在当中的样本SP63和SP64的值的符号彼此相同。因此，过去插值波形生成单元82提取矩形K31环绕的输入信号的部分，即，具有插值长度并包括如图中中心部分所示的其右端处样本SP63的片段并对该片段执行时间反转以获得过去插值波形。由此，如图13的下部中所示，获得矩形K32环绕的波形，即过去插值波形。在图13的下部中，用获得的过去插值波形替换输入信号的噪声片段并在与矩形 K31对应的部分的右侧上排列获得的过去插值波形。例如，图中矩形K32环绕的过去插值波形的左端处的样本的值与用于生成过去插值波形的位于矩形K31的右端处的样本SP63的值相同。如上所述，当位于噪声片段的开始位置处的样本SP62之前和之后的样本的值的符号彼此相同时，不对用于生成过去插值波形的输入信号的片段中所包括的样本的值的符号取反。因此，如图13的下部所示，当用过去插值波形替换输入信号的噪声片段时，得到噪声片段的开始位置的平滑边界部分，即，取得输入信号与过去插值波形之间的平滑连接部分。作为结果，当把通过对过去插值波形和未来插值波形执行交叉淡化而获得的插值波形排列在噪声片段中时，获得具有自然波形的信号而没有陌生感觉。注意，如同过去插值波形的情形一样，在生成未来插值波形的情形中，当位于噪声终止位置之前和之后的样本的值的符号彼此不同时，对用于未来插值波形的样本的值的符号取反。此外，在以上描述中，把区块中所包括的样本的值的最大值确定为区块的代表值。 然而，可以通过使用满足预定条件的区块中所包括的样本的值的计算来确定代表区块。例如，可以通过对区块中所包括的所有样本的值执行加权求和获得代表值。可替选地，可以按样本值的降序选择预定数量的样本，以及可以把样本值的平均值确定为代表值。第二实施例在以上描述中，取代伴随着大量计算和成本的相关计算方法，已描述了用于实现有效减小卡搭噪声的方法。通过用插值波形替换噪声片段中的波形减小了计算量。然而， 在此方法中，当再现获得的输出信号时，可能在已用插值波形替换的噪声片段的末端附近获得对应于输出信号的不接续(discontinuous)波形的声音。具体地，假定把图14中的上部示出的箭头A61指明的信号输入到信号处理设备 11，并把输入信号的片段NZ31检测为噪声片段(在下文中，称作“噪声片段NZ31”)。注意，在图14中，横坐标轴代表时间，纵坐标轴代表输入信号的幅度。此外，在图 14中，圆形代表输入信号的各样本，样本的竖直位置代表样本值。特别地，与位于图中竖直线的上侧的圆形对应的样本具有正值作为样本值而与位于图中竖直线的下侧的圆形对应的样本具有负值作为样本值。如箭头A61所指明的，当在输入信号中检测噪声片段NZ31时，在图4中示例的噪声减小处理中，在时间方向上反转具有插值长度并位于紧接输入信号的噪声片段NZ31之前的片段冊21以使得如箭头A62所指明地生成过去插值波形。类似地，在时间方向上反转具有插值长度并位于紧接输入信号的噪声片段NZ31之后的片段FR21以使得生成箭头A63 指明的未来插值波形。随后，如箭头A64所指明地，用通过使用过去插值波形和未来插值波形执行交叉淡化而获得的插值波形HS21替换输入信号的噪声片段NZ31以使得移除卡搭噪声。在此噪声移除方法中，由于使用过去插值波形和未来插值波形通过根据距噪声片段NZ31的距离执行加权来生成最终插值波形HS21，所以减小了噪声片段NZ31中波形的不自然。此外，在此方法中，由于在原理上避免了噪声片段NZ31的终止位置和开始位置处样本值的不接续(discontinuity)，所以不可能生成明显的陌生感觉和异常声音。然而，当输入信号的噪声片段NZ31之前和之后的部分中包括频率低的波形时，输出信号的噪声片段NZ31之前和之后的部分中明显出现混叠波形，混叠部分具有高频分量。 因此，当再现输出信号时，作为结果获得与输出信号的波形的不接续对应的异常声音。在图14中示出的实例中，位于图的上部箭头A61指明的输入信号的噪声片段NZ31 的开始位置附近的片段Ell具有与低频的正弦波类似的波形。然而，在箭头A64表示的输出信号中，在位置方面与片段Ell对应的片段E12包括具有高频分量波形的信号，因此，会获得不适当的声音。类似地，位于噪声片段终止位置附近的片段E13具有包括高频分量的波形。这是因为当要移除卡搭噪声时，在噪声片段开始位置和噪声片段终止位置中要考虑的接续之中只把样本值的接续考虑在内。噪声减小过程因此，可以执行噪声减小处理以使得获得输出信号的插值部分更平滑的波形。在下文中，参照图15和16，将描述这种情形中的噪声减小处理。图15是示例了信号处理设备11执行的噪声减小处理的流程图。注意，在图15中示例的噪声减小处理中从步骤S51至步骤S56在输入信号中检测噪声片段，这些处理与图 4中示例的步骤Sll至S16中的处理一样。因此，略去了其描述。在步骤S57中，过去插值波形生成单元82使用从噪声片段确定单元81提供的代表噪声片段的信息使用具有插值长度的相对于噪声开始位置的在前样本生成过去插值波形并把过去插值波形提供给合成单元84。例如，当输入具有图16中示出的箭头A81指明的波形的信号时，过去插值波形生成单元82提取位于紧接输入信号的噪声片段NZ41之前并具有插值长度的片段冊31作为过去插值波形。注意，在图16中，横坐标轴表示时间，纵坐标轴表示输入信号的幅度。此外，图16 中示出的圆形代表输入信号的各样本，样本的竖直位置代表样本值。特别地，与位于图中竖直线的上部的圆形对应的样本具有正值作为样本值而与位于图中竖直线的下部的圆形对应的样本具有负值作为样本值。在图16中示出的实例中，与过去插值波形对应的片段冊31在图中的左侧上(即， 过去一侧上)与噪声片段NZ41相邻，并且长度与噪声片段NZ41的长度相同。在步骤S58中，未来插值波形生成单元83使用从噪声片段确定单元81提供的代表噪声片段的信息使用位于相对于噪声终止位置的未来一侧上并具有插值长度的样本生成未来插值波形并把未来插值波形提供给合成单元84。例如，当输入具有图16中示出的箭头A81指明的波形的信号时，未来插值波形生成单元83提取位于紧接噪声片段NZ41之后并具有插值长度的片段FR31作为未来插值波形。如上所述，在图15中示出的噪声减小处理中，当生成过去插值波形和未来插值波形时，所提取的具有插值长度的样本不经受时间反转。此外，与过去插值波形对应的片段 PR31和与未来插值波形对应的片段FR31可以不与噪声片段NZ41相邻。在步骤S59中，合成单元84使用从过去插值波形生成单元82提供的过去插值波形以及从未来插值波形生成单元83提供的未来插值波形执行交叉淡化以生成插值波形。在步骤S59中，执行与图4中的步骤S19—样的处理。具体地，获得过去插值波形的样本值和未来插值波形的样本值的和，把获得的值确定为插值波形中所包括的样本的值。例如，用以乘以过去插值波形的样本的权重朝向未来一侧逐渐变小，过去方向上最在前样本的权重是“1”，未来方向上最在后样本的权重是“0”。相反地，用以乘以未来插值波形的样本的权重朝向未来一侧逐渐变大，过去方向上最在前样本的权重是“0”，未来方向上最在后样本的权重是“1”。在合成单元84生成插值波形并把插值波形提供给替换单元85之后，处理从步骤 S59前进到步骤S60。
在步骤S60中，替换单元85使用从噪声片段确定单元81提供的代表噪声片段的信息用从合成单元84提供的插值波形替换输入信号的噪声片段以使得减小输入信号的卡
搭噪声。例如，当输入图16中示出的箭头A82指明的信号时，替换单元85用插值波形HS31 替换噪声片段NZ41以使得从输入信号中移除卡搭噪声。如上所述，在用插值波形HS31简单地替换噪声片段NZ41的状态中，位于噪声开始位置附近的边界片段PSll和位于噪声终止位置附近的边界片段FSll中明显出现波形的不接续(样本值的跳跃)。注意，边界片段PSll包括噪声开始位置，边界片段FSll包括噪声终止位置。因此，替换单元85用通过交叉淡化新生成的波形替换边界片段PSll附近的波形和边界片段FSll附近的波形以防止输出信号波形不接续的生成。具体地，在步骤S61中，替换单元85执行与通过使用插值波形执行替换获得的输入信号(即，通过步骤S60中执行的处理而获得的输入信号)的噪声开始位置相邻的片段中所包括的输入信号的波形的替换。具体地，如图16中示出的箭头A83所指明的，替换单元85确定作为预定短片段并在过去一侧上与输入信号的噪声开始位置相邻的片段BP11。即，片段BPll位于紧接噪声片段NZ41之前。接下来，替换单元85确定作为预定片段、长度与片段BPll相同并且在时间上位于输入信号的片段BPll之前(过去)的片段MP11。在图16中示出的实例中，片段MPll位于紧接与过去插值波形对应的片段冊31之前。随后，替换单元85使用输入信号的片段BPll的波形以及输入信号的片段MPll的波形执行交叉淡化并如箭头A84所表明地用通过交叉淡化获得的波形HPll替换片段BPll 以使得避免波形的不接续。例如，当执行交叉淡化时，用以乘以片段BPll中包括的样本的权重朝向未来一侧逐渐变小，并且过去一侧上最在前样本的权重是“1”，未来一侧上最在后样本的权重是 “0”。相反地，用以乘以片段MPll中包括的样本的权重朝向未来一侧逐渐变大，并且过去一侧上最在前样本的权重是“0”，未来一侧上最在后样本的权重是“ 1 ”。因此，在已用波形HPll替换的输入信号的片段BPll附近，片段MPll的终止位置附近的波形平滑接续到片段冊31的开始位置附近的波形。因此，避免了波形的不接续。作为结果，在声学感方面获得自然的声音而没有陌生感觉。具体地，当生成插值波形HS31时，用以乘以图中片段冊31的左端处的样本的权重是“1”而用以乘以图中片段FP31的左端处的样本的权重是“0”。因此，图中插值波形HS31 的左端处的样本与片段冊31的左端处的样本相同。另一方面，当生成波形HPll时，用以乘以图中片段MPll的右端处的样本的权重是 “1”而用以乘以图中片段BPll的右端处的样本的权重是“0”。因此，图中波形HPll的右端处的样本与片段MPll的右端处的样本一样。当把如上所述获得的波形HPll排列在紧接插值波形HS31之前时，在波形HPll与插值波形HS31之间的边界部分中，把原始输入信号中彼此相邻的片段冊31的左端处的样本和片段MPll的右端处的样本排列成彼此相邻。即，由于用波形HPll替换输入信号的片段BP11，所以在噪声片段NZ41的开始位置附近获得自然和平滑的波形。返回参照图15中示出的流程图，在步骤S62中，替换单元85对与通过步骤S61中的处理获得的输入信号的噪声终止位置相邻的片段中的波形执行替换。具体地，如图16中示出的箭头A83所指明的，替换单元85把未来一侧上与输入信号中的噪声终止位置相邻的短片段确定为片段BF11。在图16中示出的实例中，片段BFll 位于紧接噪声片段NZ41之后。接下来，替换单元85把长度与片段BFll相同并在时间上位于输入信号的片段 BFll之后的预定片段确定为片段MF11。在图16中示出的实例中，片段MFll位于紧接与未来插值波形对应的片段FR31之后。随后，替换单元85对片段BFll的波形和片段MFll的波形执行交叉淡化并如箭头 A84所指明地用通过交叉淡化获得的波形HFll替换输入信号的片段BFll以使得避免波形的不接续。例如，当执行交叉淡化时，用以乘以片段BFll中包括的样本的权重朝向未来一侧逐渐变大，并且过去一侧上最在前样本的权重是“0”，未来一侧上最在后样本的权重是 “1”。相反地，用以乘以片段MFll的样本的权重朝向未来一侧逐渐变小，并且过去一侧上最在前样本的权重是“ 1 ”，未来一侧上最在后样本的权重是“0”。因此，在已用波形HFll替换的输入信号的片段BFll附近，如同片段BPll的情形， 片段MFll的开始位置附近的波形和片段FR31的终止位置附近的波形彼此平滑连接。作为结果，避免了波形的不接续，在声学感方面获得与输出信号对应的自然声音而没有陌生感觉。替换单元85把通过上述处理获得的输入信号输出到后续阶段作为输出信号。返回参照图15中示出的流程图，在步骤S62中执行波形的替换或者在步骤S55中确定不包括卡搭噪声之后，过程前进到步骤S63。在步骤S63中，信号处理设备11确定是否要终止处理。当已对输入信号的所有片段执行了卡搭噪声的移除时，例如，确定要终止处理。当在步骤S63中确定不要终止处理时，处理返回步骤S51，再次执行上述处理。另一方面，当在步骤S63中确定要终止处理时，终止噪声减小处理。如上所述，信号处理设备11用插值波形替换输入信号的噪声片段，使用与用于生成插值波形的片段相邻的片段以及与噪声片段相邻的片段新生成波形，并且此后，用新生成的波形替换与噪声片段相邻的片段。由此，取得插值波形的连接以使得防止生成波形的不接续，并在声学感方面获得自然的声音而没有陌生感觉。当使用图15中示例的噪声减小处理时，相比于图4的情形而言略微增加了计算量。然而，根据图15中示例的噪声减小处理，由于在维持波形的不接续的情况下对噪声片段进行插值，并且此外，对噪声片段的边界部分进行插值，所以更自然地实现噪声的减小而没有陌生感觉。注意，虽然与图16中示出的噪声片段NZ41相邻的片段BPll和BFll可以具有任何长度，只要长度不超过噪声片段NZ41的长度即可，但长度应当尽可能短以使得不再现陌生声音。此外，片段BPll和BFll可以具有不同长度。可以通过硬件或软件执行上述一系列处理。当通过软件执行一系列处理时，把软件中包括的程序从程序记录介质安装到能够通过安装各种程序执行各种功能的通用个人计算机或者专用硬件中结合的计算机。图17是示例了通过程序执行上述一系列处理的计算机的硬件配置的方框图。在计算机中，CPU (中央处理单元)301、R0M(只读存储器)302、以及RAM(随机访问存储器)303通过总线304彼此相连。输入/输出接口 305也连接到总线304。对于输入/输出接口 305，输入单元306 包括键盘、鼠标、以及麦克风，输出单元307包括显示器和扬声器，记录单元308包括硬盘或非易失性存储器，通信单元309包括网络接口，以及驱动诸如磁盘、光盘、磁光盘、或者半导体存储器的可移除介质311的驱动器310。在如上所述配置的计算机中，当CPU 301通过输入/输出接口 305和总线304把记录单元308中记录的程序加载到RAM 303并执行程序时，执行上述一系列处理。通过记录在作为诸如磁盘(包括软盘)、光盘(⑶_R0M(压缩光盘只读存储器)、 DVD(数字多功能盘)等)、磁光盘、或者半导体存储器的封装介质中或者通过诸如局域网、 互联网、或者数字卫星广播的有线或无线传输介质而提供计算机(CPU 301)执行的程序。可以通过把可移除介质311插入到驱动器310中通过输入/输出接口 305把程序安装在记录单元308中。此外，可以通过有线或无线传输介质通过通信单元309接收并在记录单元308中安装程序。可替选地，可以把程序预先安装在ROM 302或记录单元308中。注意，可以根据本说明书中描述的次序以时间序列处理计算机要执行的程序，可替选地，可以在调用程序时的时机或者并行地处理程序。注意，本发明的实施例不限于以上实施例，可以在不脱离本发明范围的情况下做出各种修改。本申请包含与2010年4月14日提交日本专利局的日本优先权专利申请JP 2010-092817以及2010年8月4日提交日本专利局的日本优先权专利申请JP 2010-175335 中公开的主题相关的主题，其全部内容经引用并入本文。本领域技术人员应当理解，根据设计需要和其它因素，可以做出各种修改、组合、 子组合和变换，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内。
权利要求
1.一种信号处理设备，包括绝对值装置，用于把音频信号转换成绝对值；代表值计算装置，用于对已被转换成绝对值的音频信号的各区块至少使用区块中所包括的样本的值之中的最大样本值计算区块中包括的连续样本值的代表值；平均值计算装置，用于把包括预定数量连续区块的片段确定为帧以及计算所述帧中包括的区块的代表值的最大值和所述帧中包括的区块的代表值的平均值；以及检测装置，用于基于所述最大值对所述平均值的比率检测所述帧中的卡搭噪声。
2.如权利要求1所述的信号处理设备，其中，所述代表值计算装置确定区块中包括的样本的值之中的最大样本值对应于各区块的代表值。
3.如权利要求2所述的信号处理设备，其中，所述检测装置在所述最大值对所述平均值的比率等于或大于预定阈值时确定所述帧包括所述卡搭噪声。
4.如权利要求2所述的信号处理设备，其中，所述检测装置使用要处理的帧的所述最大值和所述平均值以及位于要处理的帧附近的其它帧的最大值和平均值检测要处理的帧中的卡搭噪声。
5.如权利要求2所述的信号处理设备，进一步包括过去插值波形生成装置，用于使用长度与所述音频信号的包括卡搭噪声的噪声片段相同并且位于相对于所述噪声片段的过去一侧上的所述音频信号的片段的第一波形而生成要用于包括卡搭噪声的所述噪声片段的插值的过去插值波形；未来插值波形生成装置，用于使用长度与所述噪声片段相同并且位于相对于所述音频信号的所述噪声片段的未来一侧上的所述音频信号的片段的第二波形而生成要用于所述噪声片段的插值的未来插值波形；插值波形生成装置，用于通过使用所述过去插值波形和所述未来插值波形进行交叉淡化生成插值波形；以及替换装置，用于通过用所述插值波形替换所述音频信号的所述噪声片段来减小所述卡搭噪声。
6.如权利要求5所述的信号处理设备，进一步包括噪声片段检测装置，用于当在要处理的帧中检测所述卡搭噪声时确定噪声开始区块对应于如下区块中的一个区块区块具有等于或小于阈值的代表值，所述阈值是位于紧接要处理的帧之前的帧的代表值之一，并且区块在过去一侧上位于相对于具有要处理的帧的最大代表值的区块之一的最近位置中，并且所述噪声片段检测装置用于检测如下样本中的一个样本的位置样本首先执行过零并且位于相对于所述噪声开始区块包括的最后样本在过去一侧上。
7.如权利要求5所述的信号处理设备，进一步包括噪声片段检测装置，用于当在要处理的帧中检测所述卡搭噪声时确定噪声终止区块对应于如下区块中的一个区块区块具有等于或小于阈值的代表值，所述阈值对应于位于紧接要处理的帧之后的帧的代表值之一，并且区块在未来一侧上位于相对于具有要处理的帧的最大代表值的区块之一的最近位置中，并且所述噪声片段检测装置用于检测如下样本中的一个样本的位置样本首先执行过零并且位于相对于所述噪声终止区块包括的起始样本在未来一侧上。
8.如权利要求5所述的信号处理设备，其中，所述过去插值波形生成装置通过对长度与噪声片段相同并且在过去一侧上位于与噪声片段相邻的所述音频信号的片段的所述第一波形执行时间反转而生成所述过去插值波形，以及所述未来插值波形生成装置通过对长度与噪声片段相同并且在未来一侧上位于与噪声片段相邻的所述音频信号的片段的所述第二波形执行时间而反转生成所述未来插值波形。
9.如权利要求8所述的信号处理设备，其中，所述过去插值波形生成装置通过对所述第一波形执行时间反转并且在过去一侧上位于噪声片段的末端样本之前和之后的样本值的符号彼此不同时对在过去一侧上位于噪声片段的末端样本之前和之后的样本值的符号取反生成所述过去插值波形，以及所述未来插值波形生成装置对所述第二波形执行时间反转并且在未来一侧上位于噪声片段的末端样本之前和之后的样本值的符号彼此不同时对在未来一侧上位于噪声片段的末端样本之前和之后的样本值的符号取反生成所述未来插值波形。
10.如权利要求5所述的信号处理设备，进一步包括噪声片段检测装置，用于当在要处理的帧中检测所述卡搭噪声时确定所述卡搭噪声的开始位置对应于如下区块之一的起始样本的位置区块具有等于或小于与位于接近要处理的帧之前的帧的代表值之一对应的阈值的代表值，并且区块在过去一侧上位于相对于具有要处理的帧的最大代表值的区块之一的最近位置中。
11.如权利要求5所述的信号处理设备，进一步包括噪声片段检测装置，用于当在要处理的帧中检测所述卡搭噪声时确定所述卡搭噪声的终止位置对应于如下区块中之一的最后样本的位置区块具有等于或小于与位于接近要处理的帧之后的帧的代表值之一对应的阈值的代表值，并且区块在过去一侧上位于相对于具有要处理的帧的最大代表值的区块之一的最近位置中。
12.如权利要求5所述的信号处理设备，其中，所述替换装置通过使用具有预定长度并且位于紧接所述音频信号的噪声片段之前的片段的波形和具有预定长度并且位于紧接与所述音频信号的所述第一波形对应的片段之前的片段的波形执行交叉淡化而生成相邻插值波形，并且用所述相邻插值波形替换相邻片段。
13.如权利要求5所述的信号处理设备，其中，所述替换装置通过使用具有预定长度并且位于紧接所述音频信号的噪声片段之后的片段的波形和具有预定长度并且位于紧接与所述音频信号的所述第二波形对应的片段之后的片段的波形执行交叉淡化而生成相邻插值波形，并且用所述相邻插值波形替换相邻片段。
14.一种信号处理方法，包括步骤把音频信号转换成绝对值；对已被转换成绝对值的音频信号的各区块至少使用区块中所包括的样本的值之中的最大样本值来计算区块中所包括的连续样本值的代表值；把包括预定数量连续区块的片段确定为帧并且计算所述帧中所包括的区块的代表值的最大值和所述帧中所包括的区块的代表值的平均值；以及基于所述最大值对所述平均值的比率检测所述帧中的卡搭噪声。
15.一种程序，用于使得计算机执行包括如下步骤的处理 把音频信号转换成绝对值；对已被转换成绝对值的所述音频信号的各区块至少使用区块中所包括的样本的值之中的最大样本值来计算区块中所包括的连续样本值的代表值；把包括预定数量连续区块的片段确定为帧并且计算所述帧中所包括的区块的代表值的最大值和所述帧中所包括的区块的代表值的平均值；以及基于所述最大值对所述平均值的比率来检测所述帧中的卡搭噪声。
16.一种信号处理设备，包括绝对值单元，被配置成把音频信号转换成绝对值；代表值计算单元，被配置成对已被转换成绝对值的所述音频信号的各区块至少使用区块中所包括的样本的值之中的最大样本值来计算区块中所包括的连续样本值的代表值；平均值计算单元，被配置成把包括预定数量连续区块的片段确定为帧并且计算所述帧中所包括的区块的代表值的最大值和所述帧中所包括的区块的代表值的平均值；以及检测器，被配置成基于所述最大值对所述平均值的比率来检测所述帧中的卡搭噪声。
全文摘要
本发明涉及信号处理设备、信号处理方法以及程序。信号处理设备包括绝对值单元，被配置成把音频信号转换成绝对值；代表值计算单元，被配置成对已被转换成绝对值的音频信号的各区块至少使用区块中包括的样本的值之中的最大样本值计算区块中包括的连续样本值的代表值；平均值计算单元，被配置成把包括预定数量连续区块的片段确定为帧以及计算帧中包括的区块的代表值的最大值和帧中包括的区块的代表值的平均值；以及检测器，被配置成基于最大值对平均值的比率检测帧中的卡搭噪声。
文档编号G10L21/02GK102306495SQ20111009151
公开日2012年1月4日 申请日期2011年4月7日 优先权日2010年4月14日
发明者东山惠祐, 安部素嗣 申请人:索尼公司