JPH1145404A - 雑音低減装置 - Google Patents
雑音低減装置Info
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- JPH1145404A JPH1145404A JP9217969A JP21796997A JPH1145404A JP H1145404 A JPH1145404 A JP H1145404A JP 9217969 A JP9217969 A JP 9217969A JP 21796997 A JP21796997 A JP 21796997A JP H1145404 A JPH1145404 A JP H1145404A
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- Noise Elimination (AREA)
Abstract
雑音低減装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 雑音低減装置において、入力された情報
信号を所望の周波数帯域に分割する分割手段と、分割さ
れた情報信号から雑音成分のレベルを検出するレベル検
出手段と、情報信号レベルに対する雑音レベルを区別す
る閾値が予め複数個記憶された記憶手段と、雑音レベル
検出手段の検出結果に基づき記憶手段に記憶された複数
個の閾値の1ないし複数を選択する選択手段と、情報信
号と選択された閾値を比較し、閾値以下の情報信号を減
衰させる情報信号減衰手段と、を備えたことを特徴とす
る。
Description
する。
る雑音低減装置としては、音楽信号中の特に中高域の周
波数帯域について、記録媒体への記録時には音楽信号の
レベル圧縮をして記録し、その記録媒体からの再生時に
は音楽信号のレベル伸張をすることにより、テープのヒ
ス雑音を抑制するものがあった。しかしながら、上記雑
音低減装置では、音楽信号の記録時と再生時の双方で複
雑な処理が必要とされ、また、音楽信号の記録時に処理
を行わないものについては、雑音低減効果を得ることは
できないものである。
は、記録媒体から音楽信号を再生する際に効果的に雑音
を低減する装置として特願平8−139535号を提案
している。この装置においては、記録媒体から再生され
た再生信号を所定数の周波数帯域に分割して、この帯域
分割されたそれぞれを、予め記憶設定された音楽信号の
雑音レベルに相当する閾値と比較する。そして、再生信
号が閾値を下回った場合は、その再生信号を音楽信号で
はなく雑音であると見なして除去する。各帯域で同様の
処理を行った後、分割されていた再生信号を全て加算し
出力する。
の音楽信号の記録時(録音時)に適用することは可能で
あるが、次のような問題が生じる。すなわち、記録(録
音)する際の音楽信号の記録レベル(信号入力レベル、
録音ボリュームの調整値)のばらつき、音楽信号の種
類、また、特に音楽信号ソースがテープである場合に
は、その音楽信号がテープに記録された際の雑音低減方
法の種類により、雑音成分のレベル及び雑音成分の周波
数分布に大きなばらつきがあり、またチューナ等におい
ては雑音のレベルが受信状況によりリアルタイムで変化
するため、一種類の閾値による動作だけでは様々な条件
の変化に対応できず、十分な雑音低減効果を得られない
ことや、ダブルブリージングノイズのようにノイズレベ
ルが増減して聴感上の問題を生じることがあった。さら
には、雑音の周波数特性は記録する音楽信号の種類によ
って異なり、これらを一律の周波数特性を持つ閾値で雑
音低減動作を働かせた場合には、上記と同様の問題を発
生する。そこで、本発明は音楽信号の記録媒体への記録
時においても十分な雑音低減を行うことのできる雑音低
減装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、入力された情報信号を所望の
周波数帯域に分割する分割手段と、分割された情報信号
から雑音成分のレベルを検出するレベル検出手段と、情
報信号に対応した閾値が予め複数個記憶された記憶手段
と、雑音レベル検出手段の検出結果に基づき記憶手段に
記憶された複数個の閾値の1ないし複数を選択する選択
手段と、情報信号と選択された閾値を比較し、閾値以下
の情報信号を減衰させる情報信号減衰手段と、を備えた
ことを特徴とする。
記載の雑音低減装置であって、閾値は、入力される複数
の情報信号の特徴に対応して、複数個備えられているこ
とを特徴とする。
に、記録機器に入力される情報信号の雑音レベルを複数
の周波数帯域において検出することで、その情報信号の
雑音特性を確認し、確認された雑音特性に応じた閾値を
予め複数の閾値が記憶された記憶手段から選択して、そ
の選択された閾値に基づいて情報信号の減衰制御を行う
ように構成したので、記録機器へ入力する信号の雑音を
低減し、良質な情報信号の記録を可能とする。
態の概念を示すブロック図である。図において1は情報
信号源である音楽信号源であり、例えば、コンパクトデ
ィスクプレーヤ、カセットテープデッキ等の記録媒体に
記録されている情報に基づく再生情報信号、ならびにチ
ューナ等の通信機器による復調情報信号が相当する。
性及びレベルを検出するものであって、主に雑音のレベ
ルを検出するレベル検出部、特性を特定する特性判定
部、及び複数の雑音特性とこれに対応する閾値が予め記
憶された記憶手段等から構成される雑音判定部である。
3は雑音判定部2から得られる雑音除去のための閾値を
受けて、音楽信号源1からの音楽信号の雑音を除去する
雑音除去部であり、基本的構成は、前述の特願平8−1
39535号に記載された除去装置である。なお、一部
相違する構成については追って詳述する。
た音楽信号を記録媒体に記録する情報記録部であり、例
えば、カセットテープデッキ、ミニディスクプレーヤが
これに相当する。以下、本件特許発明の雑音低減装置に
おける主たる構成の雑音判定部2ならびに雑音除去部3
について詳細に説明する。
を示したものである。情報信号の雑音を低減するために
は、まず、その情報信号中に含まれている雑音のレベル
を測定する必要がある。
2で示される如く、単信号のような高レベルの連続信号
である場合は極めて少なく、パルス的な信号である場合
が多い。特に、情報信号の高周波数域についてはその特
徴が強く現れるが、このような音楽信号では本来の音楽
信号を全く含まない(無音)部分が、随所に存在するは
ずである。従って、この時間(部分)で検出された信号
レベルが、その音楽信号に含まれる雑音のレベルと見な
すことができる。
た一つの帯域の信号のレベルの時間的な変化を対数表示
のデシベル(dB)で表した例である。横軸は時間を示
し、縦軸は信号レベルをdBで示している。図中t1か
らt9までの矢印はt1からt9の各時間での信号レベ
ルを示す。図2の範囲では時間t4でのレベルLmin
が時間t1からt9までの最小レベルを示している。従
ってこのLminの信号レベルを雑音レベルと見なすこ
とによって、閾値のレベルの選択を行うことが可能とな
る。
用して、情報信号の信号レベルを所定期間に亘り監視
し、その期間内のレベルの最小値を抽出する。そして、
そのレベルの最小値を、その情報信号の雑音レベルであ
るとし記憶保持する。この記憶保持された各周波数帯域
毎に検出された雑音レベルに基づいて、情報信号の特徴
を判定し、減衰処理のための閾値を決定する。
定部を中心として示す。先ず、音楽信号源1からの音楽
信号はフィルタ21a〜21fへ供給される。フィルタ
21a〜21fは周波数帯域分割用のフィルタであり、
ローパスフィルタ21aと、バンドパスフィルタ21b
〜21e、ハイパスフィルタ21fで構成されている。
音楽信号源1からの音楽信号は、フィルタ21a〜21
fによって複数の周波数帯域毎の信号として抽出され
る。全波整流部22a〜22fは各フィルタ21a〜2
1f通過後の信号を直流信号へ変換し、また、波形整形
部23a〜23fはローパスフィルタにより構成されて
おり、制御のアタック、リリースの時定数を与える。
峻な変動を抑えること等の目的で挿入されている。例え
ば、信号が急激に変動するとレベル検出部24a〜24
fが追従できないことや、あまりにも素早く減衰制御が
行われると雑音除去部3の出力音に違和感が生じるた
め、これらを防止するためである。
23a〜23fの出力信号の信号レベルを検出し、検出
した信号をボトムホールド手段25a〜25fへ供給す
る。ボトムホールド手段25a〜25fは、レベル検出
部24a〜24fで検出した信号レベルの予め定められ
た期間の最小値を保持し、制御部26へ供給する。
a〜25fに保持された周波数毎のレベルデータに基づ
き、記憶手段27に記憶保持されている複数個のパター
ンデータのうち、その特徴とレベルが最も近似している
パターンを特定する。そして、特定されたパターンに対
応して予め設定されている閾値を読み出しこれを雑音除
去部3に送出する。
た各周波数帯域の閾値に基づいて音楽信号源1からの信
号の雑音低減制御を行う。この減衰制御は前述の特願平
8−139535号にて示されている再生系に用いられ
る減衰制御と同様であり、閾値より低い信号に対して入
出力信号特性が1対1でない例えば1:2の減衰制御を
行う。つまり、入力信号レベルが閾値より3dB低けれ
ば6dB減とし、6dB低ければ12dB減となるよう
なレベル圧縮を行う。雑音除去部3は各周波数帯域毎に
減衰手段を有し、それぞれの周波数帯域毎に雑音低減処
理を行った後、一つの信号に加算合成されて情報記録用
信号として出力する。
23a〜23fからの信号を受け、信号の最小値を検出
するためにいわゆるピークホールド回路と対照的な信号
の減少時に速い追従を、信号の増大時に緩やかな追従を
行うように設定され、ボトムホールド手段25a〜25
fに供給されて予め定められた期間の信号の最小値を保
持する。
レベル検出部24a〜24fからの保持された信号の最
小値を受け、予め記憶手段27に記憶された複数の閾値
と比較し、レベルの大小の比較結果から所定の雑音特性
に適合した閾値を選択し、選択した閾値を基に雑音除去
部3を制御して雑音低減処理を各周波数帯域毎に実行す
る。
複数の閾値の中から一つを選択し雑音除去部3へ出力す
るようにする。従って、制御部26は、選択された記憶
手段27からの閾値に対してのボトムホールド手段25
a〜25fからの信号とを比較し、ボトムホールド手段
25a〜25fからの出力が予め定められた雑音パター
ンに対応する閾値のいずれに相当するかを判断し、各周
波数帯域毎に複数の信号の種類毎に備えられた複数の雑
音パターンに対応する閾値のうちの一つを選択する。
間、例えば判定開始から2〜3秒後のボトムホールド手
段25a〜25fの各出力を保持し、その保持した信号
が信号レベルの各周波数帯域の信号の最小値と見なし、
記憶手段27に記憶された閾値とを比較する。
icro Processor Unit)を核とした
回路構成をとるが、これに限るものではない。音楽信号
源1の送出状態を示す信号等から判定開始が設定される
と、ボトムホールド手段25a〜25fが信号レベルの
最小値を保持したと考えられる数秒間の所定時間経過
後、制御部26はそのボトムホールド手段25a〜25
fからの各信号レベルを、記憶手段27に記憶されてい
る各閾値と比較し、予め定められた雑音パターンに最も
近い閾値を雑音除去部3へ出力するように信号を供給す
る。雑音除去部3は供給された各閾値に基づいて、音楽
信号源1からの信号を雑音低減処理して各周波数帯域の
信号を加算合成し全帯域の信号として出力する。
5a〜25fは常時信号レベルの最小値を検出し、その
レベルの取り込みを制御部26で制御するようにした
が、ボトムホールド手段25a〜25fの動作又は非動
作の制御を制御部26から信号を得て制御してもよい。
上述の説明では制御部26は信号レベルの最小値の比較
結果を取り込むタイミングを制御することにより有効な
比較結果だけを取り込むように構成してある。
れた時点、すなわち音楽信号源1がテープデッキであれ
ばテープ再生開始した時点を指し、チューナであればチ
ューナが選択された時点を指す。または、情報記録部4
が録音待機状態ないしは録音を開始した時点である。
ンに対応する閾値を制御部26から受け、各周波数帯域
の閾値に基づいて音楽信号源1からの信号の雑音低減処
理を行う。基本的に減衰制御が行われる帯域は、信号レ
ベルが(ヒス)雑音レベルに近い値を示す帯域である。
1に示した情報記録部4であるMD記録再生機やテープ
デッキ等の記録入力信号として用いられる。上述した制
御部26、記憶手段27、雑音除去部3の構成は、それ
ぞれに双方向バスを用いて並列処理を行うことにより高
速で複雑な制御が可能であり、また、シリアル伝送を用
いれば処理速度は遅くなるが構成を簡単にすることがで
きる。さらにDSP(Digital Signal
Processor)を用いることによってこれらの処
理を一括して処理することもできる。
合、記録(録音)開始と、音楽信号源からの入力開始が
同時に行われると、実際の雑音低減動作を開始するため
に、雑音レベルを測定するまでの数秒の時間を必要とす
る。このため雑音低減が急激に実行されると雑音低減動
作を開始した前後で信号の違和感が生ずるので、この場
合は制御部により雑音低減効果が徐々に増加するように
したり、入力信号レベルが高いときに雑音低減を開始す
るようにすれば違和感を生じることはない。
録開始に先行して行われれば、この先行した時間に信号
レベルの最小値検出ができるので、記録開始から所定の
雑音低減がなされた信号で記録が実行できる。また、例
えばポーズ操作により、記録中断時に雑音レベルの最小
値を測定することでも、同様の効果を得ることができ
る。
示した構成のブロック図を図4に示す。図4において音
楽信号源1からの音楽信号は、フィルタ31a〜31f
によって複数の周波数帯域毎の信号として抽出される。
フィルタ31a〜31fからのそれぞれ周波数帯域毎に
分離された信号は、減衰器36a〜36f及び全波整流
部32a〜32fに供給される。全波整流部32a〜3
2fでは各周波数帯域毎の信号のレベルを検出するため
の全波整流が行われ、それぞれの周波数帯域毎の信号レ
ベルに応じた整流信号を波形整形部33a〜33fに供
給する。
流信号は、ローパスフィルタにより構成されている波形
整形部33a〜33fで、制御のアタック、リリースの
時定数を与えられる。その目的は、前述した波形整形部
23a〜23fの場合と同様である。
定部34a〜34fに供給される。レベル判定部34a
〜34fでは、供給された信号を比較制御部35a〜3
5fへ出力するための判定処理を行う。
号は、比較制御部35a〜35fへ供給される。一方、
比較制御部35a〜35fは図3に示した制御部26か
ら音楽信号源1からの信号のレベルの予め定められた時
間での最小値に基づいて選択されたそれぞれの閾値を受
け、この閾値とレベル判定部34a〜34fからの出力
信号レベルとを比較する。
部34a〜34fからの出力信号レベルが閾値よりも高
ければ減衰器36a〜36fに対し減衰処理をしないよ
う制御する。レベル判定部34a〜34fからの出力信
号レベルが閾値よりも低ければレベル判定部34a〜3
4fからの出力信号レベルに応じて減衰器36a〜36
fに対し減衰処理を行うよう制御する。
は、それぞれ入力信号レベルがそれぞれの閾値よりも低
ければ所定の減衰処理を行って加算部37へ出力し、加
算部37で加算合成されて全周波数帯域の信号となる。
加算合成された信号は図1の情報記録部4に供給されて
記録入力信号として利用される。なお図3と図4で説明
したフィルタ、全波整流部、波形整形部は別々に説明し
たが通常これらは同一回路の構成及び動作を利用できる
ので共通に使用することも可能である。
図5を参照して段階的に説明する。図5において、ステ
ップ101で本発明による雑音低減装置がオン(NRオ
ン)されると、入力された音楽信号源1からの信号をD
SP等を用いたデジタルフィルタ等で複数の周波数帯域
に分割する(ステップ102)。
信号レベルの最小値を検知し(ステップ103)、各周
波数帯域の信号レベルの最小値から入力信号の雑音レベ
ルが決定される(ステップ104)。次にステップ10
4で決定された雑音レベルを基に予め設定された信号の
特徴(特性カーブ)とレベルからなるパターンから最も
近似するパターンを特定し、そのパターンから閾値を設
定する(ステップ105)。
減動作を開始する(ステップ106)ことで音楽信号源
からの信号の雑音特性に適合した雑音低減制御が実行さ
れ、図示しない記録機器の入力として雑音の少ない良質
な信号を供給することが可能となる。
図6に示す。図6の横軸は周波数を示し、図6の縦軸
は、閾値のレベルをデシベル(dB)で示している。各
閾値は図3のフィルタ21a〜21fで分割された周波
数帯域毎に設けられ、f1〜f5が図3のハイパスフィ
ルタ21f、b1〜b5、c1〜c5、d1〜d5、e
1〜e5がそれぞれ図3のバンドパスフィルタ21b〜
21e、a1〜a5が図3のローパスフィルタ21aに
対応している。
〜f4はテープデッキの各種雑音低減特性に対応した閾
値を示す。また、図7に示す閾値a5〜f5、a8・・
・f8はチューナの雑音低減特性に対応した閾値を示し
ている。すなわち、テープデッキの場合、その雑音レベ
ルの特性はテープデッキの再生イコライザと同じカーブ
を描くことから、それに合わせるようにして帯域a〜帯
域fと対象となる周波数帯域が高くなるにつれ、閾値は
低く設定されている。もし仮に、周波数帯域分割した各
帯域をすべて同じ減衰特性にし、その帯域の実際の雑音
レベルとずれていると、音楽信号まで圧縮してしまう場
合や雑音にもかかわらず圧縮されないことがある。ま
た、チューナの場合は、図7に示されたように、その雑
音レベルの周波数特性はほぼフラットなため各周波数帯
域にわたって閾値が同じ値となっている。
ップテーブル等の形で記憶する等、特に限定するもので
はない。
特性の一例を図6に示したa1〜f1に対応して図8に
示す。図8において、横軸は減衰器36a〜36fへの
入力信号レベルを、縦軸は減衰器36a〜36fの出力
信号レベルをそれぞれデシベル表示している。図8の閾
値は、制御部26からの指令で選択される。図8からわ
かるように減衰器36a〜36fへの入力がそれぞれの
閾値a1〜f1より低くなると入力信号を減衰させて出
力し、雑音レベルを抑制し、入力信号レベルが閾値より
高くなると減衰させずに出力させる。
数帯域の閾値a1が入出力信号レベルで−6dBである
とすれば、閾値a1より高い入力信号レベルに対しては
入力信号レベルと同じ出力信号レベルで出力し、閾値a
1より低い−12dBの入力信号レベルに対しては−1
8dBの出力となる。また、チューナ等ではその雑音の
周波数特性がフラットとなるため閾値を例えば図6に示
したようにa5〜f5の同じ閾値のみとすることができ
る。図8では各周波数帯域に対する閾値をそれぞれa1
〜f1の6つとしたが、閾値を増やすことで雑音低減の
精度を上げることができる。また、図8では雑音低減域
の入出力信号特性を1:2としたがこれに限定されるも
のではない。
数の閾値は、音楽信号源1の種類に対応して設けられ、
例えばチューナであればFM、AM、ステレオ、モノー
ラル、PCM等それぞれの雑音特性に対応して設けるこ
とができ、テープデッキであればNR(雑音低減)オ
フ、ドルビーB、ドルビーC(「ドルビー」はドルビー
研究所の登録商標である)等、ディスク機器の場合はM
D、DVD(Digital Video Dis
c)、LD(Laser Disk)、CD等あるいは
マイクロホン出力やパソコン出力等種々の組み合わせが
可能であり、また、いくつかの雑音パターンをまとめて
代表させてもよい。一般にチューナの雑音特性は周波数
帯域全域に対してフラットであり、テープデッキにおい
てはその再生イコライザ特性に近い特性を示す。また、
ユーザが設定する閾値を用いることでいわゆるカスタマ
イズも可能である。
類を所定期間の信号レベルの最小値によって判別した
が、予めシステムで選択可能な場合、例えばFMチュー
ナステレオ等のモードが選択されたことによって、必然
的に対応する閾値のカーブが定まり、その条件を示す信
号が別に得られる場合は、その信号によって制御部によ
り直接閾値のカーブとレベルを選択することも可能であ
る。
の閾値を設けることによってより精度の高い雑音低減を
行うことが可能となる。また、検出された雑音レベルに
従って一つの閾値を所定量レベルシフトして別の閾値と
して用いることも可能である。
たが、各機能をDSP、A/D、D/A、CPU等を用
いてデジタル的に処理することにより同様の機能を達成
できることはいうまでもない。また、上述した機能はM
Dに限らず、記録装置全般に適用可能な技術である。さ
らに、音楽信号源の内容によっては本発明の雑音低減処
理を行わせたくない場合もあり、その場合は手動により
本発明の雑音低減処理をオフとする機能を持たせればよ
い。
装置は、安定した動作を可能とし、十分な雑音低減効果
を得ることができる。また、信号記録時の記録用信号の
雑音低減を主な目的としているが、記録に限らず信号処
理として種々の用途にも適用可能である。
ある。
る。
示した図である。
示した図である。
る。
閾値の例を示す図である。
閾値の他の例を示す図である。
を示す図である。
スフィルタ 21f,31f・・・・ ハイパスフィルタ 22a〜22f,32a〜32f・・・・ 全波整流部 23a〜23f,33a〜33f・・・・ 波形整形部 24a〜24f・・・・ レベル検出部 25a〜25f・・・・ ボトムホールド手段 26・・・・ 制御部 27・・・・・ 記憶手段 3・・・・・ 雑音除去部 34a〜34f・・・・・ レベル判定部 35a〜35f・・・・・ 比較制御部 36a〜36f・・・・・ 減衰器 37・・・・・ 加算部
Claims (2)
- 【請求項1】 入力された情報信号を所望の周波数帯域
に分割する分割手段と、 前記分割された情報信号から雑音成分のレベルを検出す
る雑音レベル検出手段と、 情報信号に対応した閾値が予め複数個記憶された記憶手
段と、 雑音レベル検出手段の検出結果に基づき前記記憶手段に
記憶された複数個の閾値の1ないし複数を選択する選択
手段と、 前記情報信号と前記選択された閾値を比較し、閾値以下
の情報信号を減衰させる情報信号減衰手段と、 を備えたことを特徴とする雑音低減装置。 - 【請求項2】 前記閾値は、入力される複数の情報信号
の特徴に対応して、 複数個備えられていることを特徴とする請求項1記載の
雑音低減装置。
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