JP3675179B2 - オーディオ信号の雑音除去装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、オーディオ信号の雑音除去装置に関し、特にカーラジオ等におけるエンジンの点火プラグや窓開閉駆動モータ等に起因するパルス性の雑音(以下、「パルス性雑音」または「ノイズ」という)を除去する雑音除去装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図53は例えば特開昭63−87026号公報に記載の従来のパルス性雑音除去装置のブロック図である。図において、FM受信機のFM中間周波信号を入力とするFM検波回路1から出力された検波信号がLPF(ローパスフィルタ)からなる遅延回路2に供給されて遅延され、遅延回路2の出力はゲート回路3、そしてレベルホールド回路4を介してステレオ復調回路5に供給される。また検波信号は雑音検出用のHPF(ハイパスフィルタ)6に供給され、HPF6を通過したノイズ信号はノイズアンプ7によって増幅されてノイズ検波回路8に供給される。
【0003】
ノイズ検波回路8はノイズアンプ7の出力信号を整流する整流回路からなり、このノイズ検波出力は波形整形回路9および積分回路10に供給される。波形整形回路9はノイズ検波出力を所定の時間幅のパルスに変換してゲート回路3に供給する。波形整形回路9からゲート回路3に供給されたパルスによってゲート回路3は駆動されて信号遮断状態になり、信号遮断状態時にはレベルホールド回路4によって信号遮断直前の遅延出力レベルが保持されてステレオ復調回路5に供給される。これによって電位の急変によるスパイクの発生が防止される。また積分回路10はノイズ検波出力を平滑化してノイズレベルに応じた直流信号を得てノイズアンプ7にフィードバックすることによりAGCループを形成する。
【0004】
なお、遅延回路2はパルス性雑音がHPF6に供給されてからゲート回路3を遮断状態にするまでの時間を補うために設けている。また、ステレオ復調回路5には、図54に示すようにLch(左チャンネル)信号とRch(右チャンネル)信号が(Lch+Rch)/2を中心として周波数38kHzにより平衡変調された形で入力されるので、例えば38kHzで時分割することによりLchとRchを分離して取り出す。
【0005】
図55は従来の雑音除去装置の動作を示す図である。FM検波回路1の出力信号が図55(a)に示すようなパルス性雑音(符号A)を含む信号であるとすると、HPF6によってFM検波回路1の出力信号の高域成分が抽出されて図55(b)に示す信号が得られる。このHPF6の出力信号はノイズアンプ7によって増幅され、ノイズ検波回路8により整流され、波形整形回路9により図55(c)に示すように所定の時間幅のパルスに変換される。ゲート回路3では遅延回路2により図55(d)に示すように所定の時間遅らされた信号のパルス性雑音の期間(以下、「パルス性雑音期間」または「雑音期間」という)を図55(e)に示すように遮断状態に制御する。レベルホールド回路4ではゲート回路3出力の遮断期間を図55(f)のように遮断直前のレベルが保持することにより、もとの信号にあったパルス性雑音を取り除く。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来のパルス性雑音除去装置は、以上のように構成されていたので、パルス性雑音は除去されるが、図56(b)に示すように信号がある程度の振幅を持つ場合には、前値保持であるが故に保持の直後と信号が不連続になり、十分にノイズを除去したことにならない。
また、図56(c)に示すように高い周波数成分を含む場合には、前値保持であるが故に保持の前後と信号が不連続になり、聴感上ノイズ除去処理部分の存在が目立つ場合がある。
更に、ステレオ復調の前に前値保持処理を行うので、図56(d)に示すように両チャンネルの信号に差がある場合に、前値保持によって片方のチャンネルに処理の前後に対し大きく異なる部分を生ずる等のような問題点があった。
【0007】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、ステレオ復調後のオーディオ信号から確実にパルス性雑音を除去し、しかも高い周波数成分を含む場合にも除去部分と前後との不連続を生じない雑音除去装置を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
オーディオ信号の雑音を検出してその雑音期間の開始時と終了時を示す検出信号を出力する雑音検出手段と、上記オーディオ信号の低域成分を抽出する第1のフィルタ手段と、この抽出された低域成分の雑音期間の起点となる線分の傾きの大きさを制限するリミット手段と、この雑音期間の起点となる線分の傾きの大きさが制限された低域成分の雑音期間を多項式補間する手段と、上記オーディオ信号の中高域成分を抽出する第2のフィルタ手段と、この抽出された中高域成分の雑音期間のレベルを抑制する手段と、上記雑音期間が多項式補間された低域成分と上記雑音期間のレベルが抑制された中高域成分とを合成してオーディオ信号を出力する信号合成手段とを備えたものである。
【0011】
上記構成によれば、低域通過フィルタによりオーディオ信号の低域成分を抽出し、リミット手段により雑音期間の多項式補間の起点となる前後各2点における線分の傾きの大きさを制限して多項式補間するので、LPFの遮断特性が急峻でなくても突出した補間信号になることはなく、雑音期間の前後と著しく不連続になることはない。また、中高域通過フィルタによりオーディオ信号の中高域成分を抽出し、この中高域成分の雑音期間のレベルを抑制して上記多項式補間した低域成分と合成するので、雑音が完全に取り除かれたオーディオ信号が得られる。
【0012】
また、オーディオ信号の雑音を検出してその雑音期間の開始時と終了時を示す検出信号を出力する雑音検出手段と、上記オーディオ信号の雑音期間を直線補間する直線補間手段と、この直線補間されたオーディオ信号の低域成分を抽出する第1のフィルタ手段と、この抽出された低域成分の雑音期間を多項式補間する手段と、上記直線補間されたオーディオ信号の中高域成分を抽出する第2のフィルタ手段と、この抽出された中高域成分の雑音期間のレベルを抑制する手段と、上記雑音期間が多項式補間された低域成分と上記雑音期間のレベルが抑制された中高域成分とを合成してオーディオ信号を出力する信号合成手段とを備えたものである。
【0013】
上記構成によれば、予めオーディオ信号の雑音期間を直線補間した後低域成分を抽出して雑音期間を多項式補間するので、パルス性雑音を含んだままLPFで抽出した場合に比べて、多項式補間の起点となる雑音期間の前後の各2点における線分の傾きが小さくなる。このため突出した補間信号になることはなく、雑音期間の前後と著しく不連続になることはない。また、中高域通過フィルタによりオーディオ信号の中高域成分を抽出し、この中高域成分の雑音期間のレベルを抑制して上記多項式補間した低域成分と合成するので、雑音が完全に取り除かれたオーディオ信号が得られる。
【0014】
また、オーディオ信号の雑音を検出してその雑音期間の開始時と終了時を示す検出信号を出力する雑音検出手段と、上記オーディオ信号の雑音期間を直線補間する直線補間手段と、この直線補間されたオーディオ信号の低域成分を抽出する第1のフィルタ手段と、この抽出された低域成分の雑音期間の起点となる線分の傾きの大きさを制限するリミット手段と、この雑音期間の起点となる線分の傾きの大きさが制限された低域成分の雑音期間を多項式補間する手段と、上記直線補間されたオーディオ信号の中高域成分を抽出する第2のフィルタ手段と、この抽出された中高域成分の雑音期間のレベルを抑制する手段と、上記雑音期間が多項式補間された低域成分と上記雑音期間のレベルが抑制された中高域成分とを合成してオーディオ信号を出力する信号合成手段とを備えたものである。
【0015】
上記構成によれば、予めオーディオ信号の雑音期間を直線補間した後LPFで低域成分を抽出し、この抽出された低域成分の雑音期間の起点となる線分の傾きの大きさをリミット手段で制限して雑音期間を多項式補間するので、パルス性雑音を含んだままLPFで抽出した場合に比べて多項式補間の起点となる雑音期間の前後の各2点における線分の傾きが小さくなる。このため突出した補間信号になることはなく、雑音期間の前後と著しく不連続になることはない。また、上記直線補間したオーディオ信号から中高域通過フィルタにより中高域成分を抽出して雑音期間のレベルを抑制した中高域成分と上記多項式補間した低域成分とを合成するので、雑音が完全に取り除かれたオーディオ信号が得られる。
【0016】
また、オーディオ信号の雑音を検出してその雑音期間の開始時と終了時を示す検出信号を出力する雑音検出手段と、上記オーディオ信号の雑音期間を直線補間する直線補間手段と、上記直線補間されたオーディオ信号の低域成分を抽出する第1のフィルタ手段と、上記直線補間されたオーディオ信号の中高域成分を抽出する第2のフィルタ手段と、この抽出された中高域成分の雑音期間のレベルを抑制する手段と、上記抽出された低域成分と上記雑音期間のレベルが抑制された中高域成分とを合成してオーディオ信号を出力する信号合成手段とを備えたものである。
【0017】
上記構成によれば、予めオーディオ信号の雑音期間を直線補間した後LPFで低域成分を抽出し、この低域成分と、上記直線補間したオーディオ信号から中高域通過フィルタにより抽出して雑音期間のレベルを抑制した中高域成分とを合成するので、多項式補間を行った場合に比べて滑らかさは欠けるが、雑音が完全に取り除かれたオーディオ信号が得られる。
【0018】
また、オーディオ信号の中高域成分を抽出する第2のフィルタ手段は、オーディオ信号を第1のフィルタ手段と同じ量遅延させる遅延手段と、この遅延されたオーディオ信号から第1のフィルタ手段で抽出された低域成分を減算する減算手段とで構成されているものである。
上記構成によれば、簡単な構成で中高域成分を抽出する第2のフィルタ手段を実現できる。
【0019】
また、第2のフィルタ手段で抽出された中高域成分から中域成分を抽出する第3のフィルタ手段と、上記中高域成分から高域成分を抽出する第4のフィルタ手段と、上記抽出された中域成分および高域成分の雑音期間のレベルをそれぞれ抑制する手段と、上記雑音期間が多項式補間された低域成分、上記雑音期間のレベルが抑制された中域成分および高域成分を合成してオーディオ信号を出力する信号合成手段とを備えているものである。
上記構成によれば、第2のフィルタ手段で抽出した中高域成分を中域成分と高域成分に分ける第3,第4のフィルタ手段を、簡単な構成で実現できる。
【0020】
また、第2のフィルタ手段で抽出された中高域成分の雑音期間のレベルを抑制する手段は、上記中高域成分の雑音期間を減衰させるミュート手段、雑音期間の直前でフェードアウトし、雑音期間の直後でフェードインするフェードアウト/イン手段または雑音期間の始めに中高域成分をオフし終りにオンするオン/オフ手段で構成されているものである。
上記構成によれば、中高域成分に含まれている雑音成分に応じた除去手段を選択して用いることで、オーディオ信号を損なうことなく、雑音を除去することができる。
【0021】
また、第3のフィルタ手段で抽出された中域成分の雑音期間のレベルを抑制する手段は、上記雑音期間の直前でフェードアウトし雑音期間の直後でフェードインするフェードアウト/イン手段、雑音期間の始めにオフし終りにオンするオン/オフ手段または雑音期間のレベルを抑制するレベルダウン手段で構成され、第4のフィルタ手段で抽出された高域成分の雑音期間のレベルを抑制する手段は、上記雑音期間の直前でフェードアウトし、雑音期間の直後でフェードインするフェードアウト/イン手段で構成されているものである。
上記構成によれば、中域成分および高域成分の雑音期間に含まれている雑音成分を、それぞれ効率よく除去することができる。
【0022】
また、フェードアウト/イン手段のフェードアウトおよびフェードイン特性は、通過域から遮断域に向かって飽和する曲線に形成されているものである。
上記構成によれば、雑音期間とその前後の信号との不連続さを軽減することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1である雑音除去装置のブロック図である。図において、1はFM検波回路、5はステレオ復調回路、11はノイズ検出回路、12はLPF、13は多項式補間回路、14はHPF、15はミュート回路、16は合成回路であり、これらによりステレオ復調回路5の出力オーディオ信号の片チャンネル分の雑音除去回路17が構成される。18は他方の雑音除去回路であり、構成は雑音除去回路17と全く同一なので説明は省略する。
【0024】
次に動作を説明する。FM受信機のFM中間周波信号を入力とするFM検波回路1の出力はステレオ復調回路5に供給され、LchとRchに分離したオーディオ信号として取り出され、雑音除去回路17および18に入力される。雑音除去回路17において、ノイズ検出回路11は、ステレオ復調回路5から入力されたオーディオ信号にパルス性雑音が乗っている場合に、その開始時と終了時の雑音期間を示す検出信号を、多項式補間回路13およびミュート回路15に出力する。
【0025】
ノイズ検出回路11としては、例えば従来例の図53に示したゲート回路3を制御する信号を発生する部分、即ちHPF6、ノイズアンプ7、ノイズ検波回路8、波形整形回路9、積分回路10により構成される部分のような回路があげられる。ステレオ復調回路5のオーディオ信号出力はLPF12に入力され、低域成分が抽出される。LPF12で抽出されたオーディオ信号の低域成分は多項式補間回路13に入力され、ノイズ検出回路11により検出された雑音期間が多項式補間によって補間される。
【0026】
図2は多項式補間回路13の一例として3次式による補間を行う場合の動作説明図で、図2(a)は本来のオーディオ信号、図2(b)はパルス性雑音が混入したオーディオ信号、図2(c)は多項式補間した信号を示しており、x1からx2の期間にパルス性雑音が混入して本来の信号が欠落した状態を示している。このx1からx2の雑音期間を次に示すラグランジェの3次多項式で補間する。
【0027】
【数1】
【0028】
この場合、雑音期間の前後各2点x1,x2から欠落した部分の信号f(x)を作成して図2(c)のように補間する。
【0029】
図3および図4は多項式補間の前にLPF12により中高域成分を除く理由を説明するための説明図で、図3は高域成分を取り除かずに3次式による多項式補間を行った場合の補間後の一例を示している。図3(a)は本来のオーディオ信号、図3(b)はパルス性雑音が混入したオーディオ信号、図3(c)は多項式補間したオーディオ信号を示している。図3(a)のようにオーディオ信号に中高域成分が含まれて振動している場合、補間データは雑音期間の始点と終点の2点から計算されるため、条件によっては図3(c)のように大きく突出する可能性がある。
【0030】
図4(a)は図3(a)のオーディオ信号からLPF12により中高域成分を除去した低域成分を示しており、図4(b)はパルス性雑音が混入した低域成分、図4(c)は多項式補間した低域成分を示している。このように、中高域成分を取り除いておいて補間すれば、大きく突出することはない。
【0031】
図5は多項式補間回路13の構成例を示す図である。図2(b)に示した雑音期間の始点x1とその直前のx0の2点のレベルy1とy0を保持する直前用保持回路13aと、雑音期間の終点x2とその直後のx3の2点のレベルy2,y3を保持する直後用保持回路13bと、これらの4点のレベルy0,y1、y2,y3からラグランジェの3次多項式に基づき補間信号を作成する演算回路13cと、補間信号作成による遅延を補う遅延回路13dと、補間信号と遅延回路13dの出力を合成する合成回路13eによって構成される。
【0032】
図6は、多項式補間回路13の動作を説明するための図で、図6(a)はLPF12の出力、図6(b)はノイズ検出回路11から多項式補間回路13に入力され雑音期間の開始時と終了時を示す検出信号である。直前用保持回路13aは雑音期間の開始時点に基づいて直前の2点、x0,x1の値y0,y1を保持する。直後用保持回路13bは雑音期間の終了時点に基づいて直後の2点、x2,x3の値y2,y3を保持する。演算回路13cは、上記ラグランジェの3次多項式に基づき補間信号の各点の値を算出して出力する。図6(c)は補間信号を示しているが、実際には時間的に点x3の後にならないと演算結果が出せないので、補間信号は例えば図6(d)のような位置まで遅延する。但し、雑音期間の長短により遅延量が変動する弊害を避けるため、雑音期間として取り扱う最長の期間を固定的な遅延量とし、合成回路13eへの入力タイミングを合わせる等の方法をとっている。
【0033】
図7は、多項式補間回路13内の合成回路13eの動作を説明するための図である。図7(a)〜(c)は図6(a)〜(d)で説明した補間信号の作成動作、図7(c)は演算回路13cの補間出力信号、図7(d)は遅延回路13dにより図7(c)とタイミングを合わせられたオーディオ信号の低域成分、図7(e)は合成回路13eから出力される低域成分である。このように、図7(d)に示す雑音期間を図7(c)に示す補間信号に置き換えることにより、図7(e)に示す合成された低域成分が得られる。
【0034】
他方、オーディオ信号は図1に示すHPF14に入力されて中高域成分が抽出される。ミュート回路15はノイズ検出回路11から入力される検出信号に基づいて、中高域成分の雑音期間に対してミュートをかける。
図8は、ミュート回路15の動作を説明するための図である。図8(a)はオーディオ信号入力で、雑音期間(ノイズ期間)を斜線で示している。図8(b)はノイズ検出回路11の検出信号で、雑音期間を示している。図8(c)はパルス性雑音を含んだ中高域成分、図8(d)はそのミュート回路15の出力を示している。
【0035】
図9は、合成回路16の構成例を示す図である。合成回路16に入力される低域成分と中高域成分には、遅延量の相違による時間的なズレが存在するので、これを補正した後に加算して合成する。遅延回路16aは多項式補間回路13から入力される低域成分に対して、また遅延回路16bはミュート回路15から入力される中高域成分に対して遅延を与えるが、遅延量の大きい方の成分に合わせるようにするので、遅延量の大きい方の成分の遅延回路は零遅延となる。加算回路16cにはタイミングのあった低域成分と中高域成分が入力されて合成される。
【0036】
図10は、この実施の形態1の動作結果の説明図で、図10(a)は入力されたオーディオ信号を示しており、破線部分は雑音期間を示している。図10(b)は入力されたオーディオ信号から中高域成分を除かないで雑音期間を多項式補間した場合の出力オーディオ信号を示しており、雑音期間が図のように突出した補間になる場合がある。図10(c)はこの実施の形態1により、低域成分に対して多項式補間を行い、中高域成分に対しては雑音期間をミュートして合成した場合を示しており、低域成分が損なわれることなく、パルス性雑音が除去されている。
【0037】
なお、実施の形態1では、FMステレオ信号についての雑音除去について説明したが、モノラル信号の場合にはFM復調回路5の2系統の出力が全く同信号となるだけで、動作は全く同様である。
また、AM信号に対しても図11に示すようにAM検波回路19の出力のオーディオ信号以降の処理に変化はないので、雑音除去回路17の構成は図1と同様であり、その動作は基本的に同様である。
【0038】
また、実施の形態1としてノイズ検出回路11をステレオ復調後のオーディオ信号に対して行う例で説明したが、ステレオ復調回路5の前にノイズ検出回路を配置してノイズ検出を行う構成としても、雑音除去回路の働きとしては何ら変わらない。このことは以下説明する実施の形態2〜10についても同様である。
【0039】
実施の形態2.
図12は、この発明の実施の形態2である雑音除去装置のブロック構成図で、図1と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示している。図において、20は遅延回路、21は減算回路、22はフェードアウト/イン回路であり、11〜13、16および20〜22でステレオ復調回路5から入力されたオーディオ信号の片チャンネル分の雑音除去回路23が構成される。24は他方のチャンネルの雑音除去回路であり、構成は雑音除去回路23と全く同一なので説明は省略する。
この実施の形態2は、実施の形態1のHPF14を、遅延回路20と減算回路21で構成したものである。
【0040】
次に、実施の形態1と異なる部分の動作を説明する。
オーディオ信号はノイズ検出回路11と遅延回路20に入力され、遅延回路20でLPF12における遅延量と同じ量遅延される。減算回路21はこの遅延されたオーディオ信号からLPF12の出力を減ずることにより、オーディオ信号から中高域成分を取り出す。フェードアウト/イン回路22はノイズ検出回路11の検出信号に基づいて、中高域成分の雑音期間の直前でフェードアウトし、雑音期間の直後でフェードインするレベル調整を、それぞれ直線的に変化する特性で行う。
【0041】
図13は、フェードアウト/イン回路22の動作説明図である。図13(a)は入力されたオーディオ信号で、雑音期間を斜線で示している。図13(b)はノイズ検出回路11の検出信号で、雑音期間を示している。図13(c)は減算回路21から出力される中高域成分で、LPF12における遅延量に相当する量だけ遅延されている。図13(d)はフェードアウト/イン回路22から出力される中高域成分を示している。フェードアウトの開始は雑音期間の開始点をきっかけとするので、図13(c)の遅延量は少なくともフェードアウト期間分の時間が必要である。
【0042】
図14は、この実施の形態2の動作結果の説明図で、図14(a)は入力されたオーディオ信号を示しており、破線部分は雑音期間を示している。図14(b)は入力されたオーディオ信号から中高域成分を除かないで雑音期間を多項式補間した場合の出力オーディオ信号を示しており、雑音期間が図のように突出した補間になる場合がある。図14(c)はこの実施の形態2により、低域成分に対して多項式補間を行い、中高域成分に対しては雑音期間をフェードアウト/インして合成した場合を示しており、低域成分が損なわれることなく、パルス性雑音が除去されている。
【0043】
なお、実施の形態2ではFMステレオ信号についての雑音除去について説明したが、モノラル信号の場合にはFM復調回路5の2系統の出力が全く同信号となるだけで動作は全く同様である。
また、AM信号に対しても図15に示すようにAM検波回路19の出力のオーディオ信号以降の処理に変化はないので、雑音除去回路23の構成は図12と同様であり、その動作は基本的に同様である。
【0044】
実施の形態3.
図16は、この発明の実施の形態3である雑音除去装置のブロック図で、図12と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示している。図において、25はLPF、26は遅延回路、27は減算回路、28はフェードアウト/イン回路、29は合成回路であり、11〜13、20〜22、25〜29でステレオ復調回路5の出力オーディオ信号の片チャンネル分の雑音除去回路30が構成される。31は他方のチャンネルの雑音除去回路であり、構成は雑音除去回路30と全く同一なので説明は省略する。
【0045】
この実施の形態3は、実施の形態2の減算回路21で抽出された中高域成分からLPF12より遮断周波数の高い第2のLPF25で中域成分を抽出し、フェードアウト/イン回路22で雑音期間の直前でフェードアウト、直後でフェードインを施すとともに、遅延回路26でLPF25に於ける遅延量と同じ量遅延させた中高域成分から減算回路27で中域成分を減じて高域成分を抽出し、フェードアウト/イン回路28で雑音期間の直前でフェードアウト、直後でフェードインを施したのち、雑音期間が多項式補間された低域成分と、雑音期間がフェードアウト/インされた中域成分と、雑音期間がフェードアウト/インされた高域成分とを、合成回路29で合成するようにした点が実施の形態2と異なる。
【0046】
次に、実施の形態2と異なる部分の動作を説明する。減算回路21から出力された中高域成分はLPF25に入力されて中域成分が取り出され、フェードアウト/イン回路22に入力される。フェードアウト/イン回路22は、中域成分に対してノイズ検出回路11の検出信号に基づいて雑音期間の直前でフェードアウト、直後でフェードインする。フェードアウト/イン回路22の動作は実施の形態2と同じであるので説明は省略する。
【0047】
他方、減算回路21から出力された中高域成分は、遅延回路26によりLPF25から出力される中域成分とタイミングが合う量の遅延を与えられ、減算回路27に入力される。減算回路27は、中高域成分から中域成分を減算して高域成分を取り出し、フェードアウト/イン回路28に出力する。フェードアウト/イン回路28は、高域成分に対してノイズ検出回路11の検出信号に基づいて雑音期間の直前でフェードアウト、直後でフェードインする。合成回路29は、多項式補間された低域成分と、フェードアウト/インされた中域成分と、フェードアウト/インされた高域成分とを合成したオーディオ信号を出力する。
【0048】
図17は、この実施の形態3の中高域成分を中域成分と高域成分に分けて、別々にフェードアウト/インを施す動作を説明するための図である。このように雑音期間を遮断して前後でフェードアウト/インすると、フェードアウト/インの期間が長くなれば途切れ感が高まるが、短いとフェードアウト/インによる効果が薄れ、遮断と通過の不連続がパルス雑音と連動して繰り返されることによるビート音が目立つようになるので、フェードアウト/イン期間を適当な値に設定する必要がある。また、この適当な値は信号の周波数によって異なってくるので、中域成分は図17(c)に示すようにフェードアウト/インの期間を長く、高域成分は図17(d)に示すように短くする。
【0049】
図18は、合成回路29の構成例を示す図である。合成回路29に入力される低域成分と中域成分と高域成分には、遅延量の相違による時間的なズレが存在するので、これを補正した後に加算して合成する。遅延回路29aは多項式補間回路13から入力される低域成分に対して、遅延回路29bはフェードアウト/イン回路22から入力される中域成分に対して、遅延回路29cはフェードアウト/イン回路28から入力される高域成分に対してそれぞれ遅延を与えるが、最も遅延している成分に合わせるので、最も遅延している成分が入力される遅延回路は零遅延となる。加算回路29dにはタイミングのあった低域成分、中域成分、および高域成分の信号がそれぞれ入力されて合成される。
【0050】
なお、実施の形態3では、FMステレオ信号についての雑音除去について説明したが、モノラル信号の場合にはFM復調回路5の2系統の出力が全く同信号となるだけで動作は全く同様である。
また、AM信号に対しても図19に示すようにAM検波回路19の出力のオーディオ信号以降の処理に変化はないので、雑音除去回路30の構成は図16と同様であり、その動作は基本的に同様である。
【0051】
実施の形態4.
図20はこの発明の実施の形態4である雑音除去装置のブロック図で、図16と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示している。図において、32はON/OFF回路であり、11〜13、20,21、25〜29および32でステレオ復調回路5の出力オーディオ信号の片チャンネル分の雑音除去回路33が構成される。34は他方のチャンネルの雑音除去回路であり、構成は雑音除去回路33と全く同一なので説明は省略する。
【0052】
この実施の形態4は、LPF25で抽出された中域成分を、ON/OFF回路32でON/OFFしてパルス性雑音を遮断するようにした点が実施の形態3と異なる。
【0053】
図21はON/OFF回路32の構成例を示す図である。ノイズ検出回路11の検出信号をタイマ32aで受け、このタイマ32aの出力でLPF25の出力をON/OFFするスイッチ32bを制御する。
【0054】
図22はこのON/OFF回路32の動作の説明図で、図22(a)はノイズ検出回路11から出力されるノイズ検出信号、図22(b)および図22(c)はON/OFF回路32から出力される中域成分を示している。ノイズ検出回路11からタイマ回路32aに検出信号が入力されると、図22(b)に示すように、LPF25から入力された中域成分を遮断し、雑音期間経過後一定期間パルス性雑音が発生しなければ復帰するように動作する。なお、遮断動作の境界部で図22(c)のようにフェードアウト/フェードインさせてもよい。
【0055】
なお、実施の形態4では、FMステレオ信号についての雑音除去について説明したが、モノラル信号の場合にはFM復調回路5の2系統の出力が全く同信号となるだけで動作は全く同様である。
また、AM信号に対しても図23に示すようにAM検波回路19の出力オーディオ信号以降の処理に変化はないので、雑音除去回路33の構成は図20と同様であり、その動作は基本的に同様である。
【0056】
実施の形態5.
図24はこの発明の実施の形態5である雑音除去装置のブロック図で、図16と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示している。図において、35はレベルダウン回路であり、11〜13、20,21、25〜29および35でステレオ復調回路5の出力オーディオ信号の片チャンネル分の雑音除去回路36が構成される。37は他方のチャンネルの雑音除去回路であり、構成は雑音除去回路36と全く同一なので説明は省略する。
【0057】
この実施の形態5は、LPF25で抽出された中域成分を、レベルダウン回路35で雑音期間のレベルをダウンさせるように構成した点が実施の形態4と異なる。
【0058】
図25はレベルダウン回路35の構成例を示す図である。ノイズ検出回路11の出力をタイマ35aで受け、LPF25の出力と、この出力を分圧してレベルを下げる分圧回路35bの出力とを、タイマ35aの出力により切り替えるスイッチ35cを制御する。
【0059】
図26はレベルダウン回路の動作説明図で、図26(a)はノイズ検出回路11から出力されるノイズ検出信号、図26(b)および図26(c)はレベルダウン回路35の出力を示している。ノイズ検出回路11からタイマ回路35aに検出信号が入力されると、図26(b)に示すように、分圧回路35bから入力された中域成分に切り換えて中域成分のレベルを下げ、雑音期間経過後一定期間パルス性雑音が発生しなければ復帰するように動作する。なお、レベル低下動作の境界部で図26(c)のようにフェードアウト/フェードインさせてもよい。
【0060】
なお、実施の形態5では、FMステレオ信号についての雑音除去について説明したが、モノラル信号の場合にはFM復調回路5の2系統の出力が全く同信号となるだけで動作は全く同様である。
また、AM信号に対しても図27に示すようにAM検波回路19の出力オーディオ信号以降の処理に変化はないので、雑音除去回路36の構成は図24と同様であり、その動作は基本的に同様である。
【0061】
実施の形態6.
この発明の実施の形態6である雑音除去装置の構成は、実施の形態2〜5を示す図12、図16、図20、図24と同一であり、フェードアウト/イン回路22および28の動作特性が相違するだけであるので、構成についての説明は省略する。
図28はこの実施の形態6のフェードアウト/イン特性の説明図で、図28(a)は多項式補間された低域成分、図28(b)は実施の形態2〜5におけるフェードアウト/イン特性、図28(c)は実施の形態6のフェードアウト/イン特性を示している。
【0062】
図28(b)に示した実施の形態2〜5におけるフェードアウト/イン特性は、フェードアウト/インを直線的な特性で行っているのに対し、図28(c)に示した実施の形態6におけるフェードアウト/イン特性は、通過域から遮断域に向かって飽和する特性で行っており、このようにすると、雑音期間との信号のつながりがスムーズになる。
【0063】
なお、フェードアウト/イン回路22,28の飽和曲線の特性としては、例えば図29に示すように、sinθにおいてθ=π/2近辺を係数として利用する等の方法が考えられる。
【0064】
実施の形態7.
図30〜図34は、それぞれこの発明の実施の形態7である雑音除去装置の第1〜第5のブロック図で、39〜48は雑音除去回路である。この実施の形態7は、実施の形態1〜5の構成を示す図1、図12、図16、図20および図24中に示した多項式補間回路13の直前に、リミット回路38を挿入したものである。この実施の形態7の動作は、リミット回路38と多項式補間回路13の動作以外は上記実施の形態1〜5と全く同様なので説明は省略する。
【0065】
一般にLPF12の遮断特性を急峻にしようとすればフィルタのタップ数を増やす必要があり、構成が複雑化して実用的でなくなる。実用的な構成で妥協すれば遮断特性は緩やかになり、LPF12の出力に中高域の成分が残ることになる。そこで、この実施の形態7は、リミット回路38を設けてこの影響の軽減を図ったものである。
【0066】
図35はリミット回路38の動作説明図で、図35(a)はLPF12に入力されるオーディオ信号を示しており、点線部分は雑音期間である。図35(b)は遮断特性が緩やかなLPF12から出力される低域成分出力に対して多項式補間回路13によりパルス性雑音期間を補間した場合を示している。この場合は、中高域成分が残留しているため、多項式補間の起点となる両端の2点(図2参照)における線分の傾きが大きくなるため、突出した補間となる。リミット回路38はノイズ検出回路11の検出信号を受けて、多項式補間の起点となる両端の2点における線分の傾きの大きさが一定値以上にならないように制限する。図35(c)はこのリミット回路38を設けた場合の多項式補間回路13の低域成分の出力を示しており、多項式補間による突出が抑制されている。
【0067】
実施の形態8.
図36〜図40はこの発明の実施の形態8である雑音除去装置のブロック図で、50〜69は雑音除去回路である。この実施の形態8は、実施の形態1〜5の構成を示す図1、図12、図16、図20および図24中に示したLPF12の直前に直線補間回路49を挿入し、ノイズ検出回路11によりパルス性雑音が検出された期間について直線補間を行った後にLPF12および遅延回路20に入力するように構成したものである。
【0068】
図46は直線補間回路49の動作説明図である。図46(a)は直線補間回路49を使用しない場合のLPF12に入力されるオーディオ信号、図46(b)は直線補間回路49により直線補間を行った場合のLPF12に入力されるオーディオ信号で、図46中央の2つの円は図46(a)、(b)それぞれの場合についてのLPF12の出力を表している。両円内の矢印部分は雑音期間との境界部分、即ち次段の多項式補間回路13で多項式補間を行う時の起点となる部分の2点における線分の傾きを示しており、低域成分の補間を良好に行うためには、雑音期間の影響を小さくする必要がある。
【0069】
図46(a)の場合は信号に比べて高い振幅のパルス性雑音が重畳された状態でLPF12に通すので、雑音期間外の境界部分ではパルス性雑音がない場合に比べて影響が大きく、その部分でLPF12から出力される低域成分が変形する。他方、図46(b)の場合もノイズ部分に直線補間が入るので、パルス性雑音がない場合に比べればLPF12から出力される低域成分は変形するが、図46(a)と比べてその程度は小さくなる。
【0070】
この実施の形態8によれば、低域成分の多項式補間の起点となる前後各2点における線分の傾きの大きさが、パルス性雑音を含めたままLPFで抽出した場合に比べて変形の程度が小さいので、突出した補間信号になることはなく、雑音期間の前後と著しく不連続になることがない。
【0071】
実施の形態9.
図41〜図45はこの発明の実施の形態9である雑音除去装置のブロック図で、50〜69は雑音除去回路である。この実施の形態9は、実施の形態7の構成を示す図30〜34において、LPF12の直前に直線補間回路49を挿入し、ノイズ検出回路11によりパルス性雑音が検出された期間について直線補間を行った後にLPF12および遅延回路20に入力し、LPF12から出力される低域成分の雑音期間をリミット回路38で多項式補間の起点となる両端の2点における線分の傾きの大きさが一定値以上にならないように制限して、多項式補間による突出を抑制するように構成したものである。
【0072】
この実施の形態9によれば、実施の形態7と8の効果が得られるので、雑音期間の前後の信号の連続性がさらによくなる。
【0073】
実施の形態10.
図47〜図51はこの発明の実施の形態10である雑音除去装置のブロック図で、70〜79は雑音除去回路である。この実施の形態10は、実施の形態8の構成を示す図36〜40に示されている多項式補間回路13を取り除いたものである。この実施の形態10では、オーディオ信号を直線補間したのちLPF12で抽出した低域成分と中高域成分を、合成回路16または29で合成する。
【0074】
図52は図47〜51において共通する低域成分の処理動作の説明図である。図52(a)は直線補間回路49に入力されるオーディオ信号、図52(b)は直線補間回路49の出力信号、図52(c)はLPF12から出力される低域成分、図52(d)は比較のために示した図36における多項式補間回路13から出力される低域成分である。
【0075】
この実施の形態10は、低域成分を図52(c)に示したように直線補間した後、LPF12で抽出したものであるから、多項式補間を行った場合の図52(d)に示したものと比べて雑音期間が直線的であるため、雑音期間の前後の信号のつながりの滑らかさの点で劣るが、多項式補間回路13の省略による構成の簡素化が可能となる。
【0076】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【0078】
オーディオ信号から抽出した低域成分の雑音期間の前後各2点による線分の傾きの大きさをリミット手段によって制限したのち、多項式補間するので、低域成分を抽出するLPFの遮断特性が急峻でなくても突出した補間信号になることはなく、雑音期間の前後と著しく不連続になることはない。
【0079】
また、予めオーディオ信号の雑音期間を直線補間した後低域成分を抽出して多項式補間するので、パルス性雑音を含んだままLPFで低域成分を抽出して多項式補間した場合に比べて、多項式補間の起点となる雑音期間の前後の各2点における線分の傾きが小さくなり、このため突出した補間信号になることはなく、雑音期間の前後と著しく不連続になることはない。
【0080】
また、予めオーディオ信号の雑音期間を直線補間した後低域成分を抽出して多項式補間するので、パルス性雑音を含んだままLPFで低域成分を抽出して多項式補間した場合に比べて、多項式補間の起点となる雑音期間の前後の各2点における線分の傾きが小さくなり、さらにこの低域成分の雑音期間の前後各2点による線分の傾きの大きさをリミット手段により制限したのち、多項式補間するので、低域成分を抽出するLPFの遮断特性が急峻でなくても突出した補間信号になることはなく、雑音期間の前後と連続性も向上する。
【0081】
オーディオ信号の雑音期間を予め直線補間した後LPFで低域成分を抽出し、この低域成分と、上記直線補間されたオーディオ信号から抽出して雑音期間のレベルを抑制した中高域成分とを合成するので、低域成分の雑音期間を多項式補間を行った場合に比べて滑らかさは欠けるが、補間信号のレベルが突出することのない雑音除去装置を得ることができる。
【0082】
また、オーディオ信号の中高域成分を抽出する第2のフィルタ手段を、オーディオ信号を第1のフィルタ手段と同じ量遅延させる遅延手段と、この遅延されたオーディオ信号から第1のフィルタ手段で抽出された低域成分を減算する減算手段とで構成したので、簡単な構成で中高域成分を抽出する第2のフィルタ手段を実現できる。
【0083】
また、第2のフィルタ手段で抽出された中高域成分から第3のフィルタ手段で中域成分を抽出し、上記中高域成分から第4のフィルタ手段で高域成分を抽出し、これらの抽出された中域成分および高域成分の雑音期間のレベルをそれぞれ適切に抑制して、雑音期間が多項式補間された低域成分と合成してオーディオ信号を得る構成としたので、中域および高域成分に対する雑音除去処理により生ずる、例えばビート音などの弊害を軽減しつつ、雑音を除去することができる。
【0084】
また、第2のフィルタ手段で抽出された中高域成分の雑音期間のレベルを抑制する手段を、上記中高域成分の雑音期間を減衰させるミュート手段、雑音期間の直前でフェードアウトし雑音期間の直後でフェードインするフェードアウト/イン手段、または雑音期間の始めに中高域成分をオフし終りにオンするオン/オフ手段で構成したので、中高域成分に対する雑音除去処理により生ずる、例えばビート音などの弊害を軽減しつつ、雑音を除去することができる。
【0085】
また、抽出された中域成分の雑音期間のレベルを抑制する手段を、雑音期間の直前でフェードアウトし雑音期間の直後でフェードインするフェードアウト/イン手段、雑音期間の始めにオフし終りにオンするオン/オフ手段、または雑音期間のレベルを抑制するレベルダウン手段で構成し、また、抽出された高域成分の雑音期間のレベルを抑制する手段を、雑音期間の直前でフェードアウトし雑音期間の直後でフェードインするフェードアウト/イン手段で構成したので、中域成分および高域成分に対する雑音除去処理により生ずる、例えばビート音などの弊害を効率よく軽減できる。
【0086】
また、フェードアウト/イン手段のフェードアウトおよびフェードイン特性を、通過域から遮断域に向かって飽和する曲線に形成したので、補間信号と雑音期間の前後の信号とのつながりの不連続さを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1の構成を示すブロック図である。
【図2】 実施の形態1の3次式補間の説明図である。
【図3】 実施の形態1の中高域成分を除く理由の説明図である。
【図4】 実施の形態1の高域成分を含む信号に対してLPFを使用した場合の動作説明図である。
【図5】 実施の形態1の多項式補間回路の構成例を示す図である。
【図6】 実施の形態1の多項式補間回路の動作説明図である。
【図7】 実施の形態1の図5における合成回路の動作説明図である。
【図8】 実施の形態1のミュート回路の動作説明図である。
【図9】 実施の形態1の合成回路の構成例を示す図である。
【図10】 実施の形態1の動作結果の説明図である。
【図11】 実施の形態1の他の構成例を示すブロック図である。
【図12】 この発明の実施の形態2の構成を示すブロック図である。
【図13】 実施の形態2のフェードアウト/イン回路の動作説明図である。
【図14】 実施の形態2の動作結果の説明図である。
【図15】 実施の形態2の他の構成を示すブロック図である。
【図16】 この発明の実施の形態3の構成を示すブロック図である。
【図17】 実施の形態3のフェードアウト/イン回路の動作説明図である。
【図18】 実施の形態3の合成回路の構成例を示す図である。
【図19】 実施の形態3の他の構成を示すブロック図である。
【図20】 この発明の実施の形態4の構成を示すブロック図である。
【図21】 実施の形態4のON/OFF回路の構成例を示す図である。
【図22】 実施の形態4のON/OFF回路の動作説明図である。
【図23】 実施の形態4の他の構成例を示すブロック図である。
【図24】 この発明の実施の形態5の構成を示すブロック図である。
【図25】 実施の形態5のレベルダウン回路の構成例を示す図である。
【図26】 実施の形態5のレベルダウン回路の動作説明図である。
【図27】 実施の形態5の他の構成を示すブロック図である。
【図28】 この発明の実施の形態6のフェードアウト/イン回路の動作説明図である。
【図29】 実施の形態6のフェードアウト/イン回路における飽和的曲線の説明図である。
【図30】 この発明の実施の形態7の構成を示す第1のブロック図である。
【図31】 この発明の実施の形態7の構成を示す第2のブロック図である。
【図32】 この発明の実施の形態7の構成を示す第3のブロック図である。
【図33】 この発明の実施の形態7の構成を示す第4のブロック図である。
【図34】 この発明の実施の形態7の構成を示す第5のブロック図である。
【図35】 実施の形態7のリミット回路の動作説明図である。
【図36】 この発明の実施の形態8の構成を示す第1のブロック図である。
【図37】 この発明の実施の形態8の構成を示す第2のブロック図である。
【図38】 この発明の実施の形態8の構成を示す第3のブロック図である。
【図39】 この発明の実施の形態8の構成を示す第4のブロック図である。
【図40】 この発明の実施の形態8の構成を示す第5のブロック図である。
【図41】 この発明の実施の形態9の構成を示す第1のブロック図である。
【図42】 この発明の実施の形態9の構成を示す第2のブロック図である。
【図43】 この発明の実施の形態9の構成を示す第3のブロック図である。
【図44】 この発明の実施の形態9の構成を示す第4のブロック図である。
【図45】 この発明の実施の形態9の構成を示す第5のブロック図である。
【図46】 実施の形態8の直線補間回路の動作説明図である。
【図47】 この発明の実施の形態10の構成を示す第1のブロック図である。
【図48】 この発明の実施の形態10の構成を示す第2のブロック図である。
【図49】 この発明の実施の形態10の構成を示す第3のブロック図である。
【図50】 この発明の実施の形態10の構成を示す第4のブロック図である。
【図51】 この発明の実施の形態10の構成を示す第5のブロック図である。
【図52】 実施の形態9の低域信号についての処理動作の説明図である。
【図53】 従来のパルス性雑音除去装置の構成を示すブロック図である。
【図54】 従来のパルス性雑音除去装置のステレオ復調回路の動作説明図である。
【図55】 従来のパルス性雑音除去装置の動作説明図である。
【図56】 従来のパルス性雑音除去装置の課題の説明図である。
【符号の説明】
1 FM検波回路、5 ステレオ復調回路、11 ノイズ検出回路、12 LPF、13 多項式補間回路、14 HPF、15 ミュート回路、16,29合成回路、17,18,23,24,30,31,33,34,36,37,39〜79 雑音除去回路、20,26 遅延回路、21,27 減算回路、22,28 フェードアウト/イン回路、32 ON/OFF回路、35 レベルダウン回路、38 リミット回路、49 雑音除去回路。
Claims (9)
- オーディオ信号の雑音を検出してその雑音期間の開始時と終了時を示す検出信号を出力する雑音検出手段と、
上記オーディオ信号の低域成分を抽出する第1のフィルタ手段と、
この抽出された低域成分の雑音期間の起点となる線分の傾きの大きさを制限するリミット手段と、
この雑音期間の起点となる線分の傾きの大きさが制限された低域成分の雑音期間を多項式補間する手段と、
上記オーディオ信号の中高域成分を抽出する第2のフィルタ手段と、
この抽出された中高域成分の雑音期間のレベルを抑制する手段と、
上記雑音期間が多項式補間された低域成分と上記雑音期間のレベルが抑制された中高域成分とを合成してオーディオ信号を出力する信号合成手段とを備えたオーディオ信号の雑音除去装置。 - オーディオ信号の雑音を検出してその雑音期間の開始時と終了時を示す検出信号を出力する雑音検出手段と、
上記オーディオ信号の雑音期間を直線補間する直線補間手段と、
この直線補間されたオーディオ信号の低域成分を抽出する第1のフィルタ手段と、
この抽出された低域成分の雑音期間を多項式補間する手段と、
上記直線補間されたオーディオ信号の中高域成分を抽出する第2のフィルタ手段と、
この抽出された中高域成分の雑音期間のレベルを抑制する手段と、
上記雑音期間が多項式補間された低域成分と上記雑音期間のレベルが抑制された中高域成分とを合成してオーディオ信号を出力する信号合成手段とを備えたオーディオ信号の雑音除去装置。 - オーディオ信号の雑音を検出してその雑音期間の開始時と終了時を示す検出信号を出力する雑音検出手段と、
上記オーディオ信号の雑音期間を直線補間する直線補間手段と、
この直線補間されたオーディオ信号の低域成分を抽出する第1のフィルタ手段と、
この抽出された低域成分の雑音期間の起点となる線分の傾きの大きさを制限するリミット手段と、
この雑音期間の起点となる線分の傾きの大きさが制限された低域成分の雑音期間を多項式補間する手段と、
上記直線補間されたオーディオ信号の中高域成分を抽出する第2のフィルタ手段と、
この抽出された中高域成分の雑音期間のレベルを抑制する手段と、
上記雑音期間が多項式補間された低域成分と上記雑音期間のレベルが抑制された中高域成分とを合成してオーディオ信号を出力する信号合成手段とを備えたオーディオ信号の雑音除去装置。 - オーディオ信号の雑音を検出してその雑音期間の開始時と終了時を示す検出信号を出力する雑音検出手段と、
上記オーディオ信号の雑音期間を直線補間する直線補間手段と、
上記直線補間されたオーディオ信号の低域成分を抽出する第1のフィルタ手段と、
上記直線補間されたオーディオ信号の中高域成分を抽出する第2のフィルタ手段と、
この抽出された中高域成分の雑音期間のレベルを抑制する手段と、
上記抽出された低域成分と上記雑音期間のレベルが抑制された中高域成分とを合成してオーディオ信号を出力する信号合成手段とを備えたオーディオ信号の雑音除去装置。 - オーディオ信号の中高域成分を抽出する第2のフィルタ手段は、オーディオ信号を第1のフィルタ手段と同じ量遅延させる遅延手段と、この遅延されたオーディオ信号から第1のフィルタ手段で抽出された低域成分を減算する減算手段とで構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のオーディオ信号の雑音除去装置。
- 第2のフィルタ手段で抽出された中高域成分から中域成分を抽出する第3のフィルタ手段と、
上記中高域成分から高域成分を抽出する第4のフィルタ手段と、
上記抽出された中域成分および高域成分の雑音期間のレベルをそれぞれ抑制する手段と、
上記雑音期間が多項式補間された低域成分、上記雑音期間のレベルが抑制された中域成分および高域成分を合成してオーディオ信号を出力する信号合成手段とを備えていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のオーディオ信号の雑音除去装置。 - 第2のフィルタ手段で抽出された中高域成分の雑音期間のレベルを抑制する手段は、上記中高域成分の雑音期間を減衰させるミュート手段、雑音期間の直前でフェードアウトし、雑音期間の直後でフェードインするフェードアウト/イン手段または雑音期間の始めに中高域成分をオフし終りにオンするオン/オフ手段で構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のオーディオ信号の雑音除去装置。
- 第3のフィルタ手段で抽出された中域成分の雑音期間のレベルを抑制する手段は、上記雑音期間の直前でフェードアウトし、雑音期間の直後でフェードインするフェードアウト/イン手段、雑音期間の始めにオフし終りにオンするオン/オフ手段または雑音期間のレベルを抑制するレベルダウン手段で構成され、
第4のフィルタ手段で抽出された高域成分の雑音期間のレベルを抑制する手段は、上記雑音期間の直前でフェードアウトし、雑音期間の直後でフェードインするフェードアウト/イン手段で構成されていることを特徴とする請求項6に記載のオーディオ信号の雑音除去装置。 - フェードアウト/イン手段のフェードアウトおよびフェードイン特性は、通過域から遮断域に向かって飽和する曲線に形成されていることを特徴とする請求項7または請求項8に記載のオーディオ信号の雑音除去装置。
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