DE69819973T2 - Rauschminderungssystem für Audio - Google Patents

Rauschminderungssystem für Audio Download PDF

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Yoshihiko Tokorozawa-shi Takenaka
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G9/00Combinations of two or more types of control, e.g. gain control and tone control
    • H03G9/005Combinations of two or more types of control, e.g. gain control and tone control of digital or coded signals
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G9/00Combinations of two or more types of control, e.g. gain control and tone control
    • H03G9/02Combinations of two or more types of control, e.g. gain control and tone control in untuned amplifiers
    • H03G9/025Combinations of two or more types of control, e.g. gain control and tone control in untuned amplifiers frequency-dependent volume compression or expansion, e.g. multiple-band systems

Description

  • Allgemeines zur Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Rauschminderungssystem, das in einer Tonwiedergabeanlage vorgesehen ist.
  • Dabei ist eine Bandkassetteneinheit mit einem Rauschminderungssystem ausgestattet, bei welchem die Schallpegel im mittleren bis hohen Frequenzbereich, in dem besonders hohe Einwände gegen ein Zischen des Bandes bestehen, bei der Aufzeichnung komprimiert und bei der Tonwiedergabe wieder aufgeweitet werden.
  • Bei dem Rauschminderungssystem müssen die Musiksignale sowohl bei der Aufzeichnung als auch bei der Wiedergabe gesteuert werden. Außerdem kann die Rauschverminderung bei der Wiedergabe erst dann vorgenommen werden, wenn die Signale bei der Aufzeichnung komprimiert wurden.
  • Angesichts dieser Probleme hat die Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung ein wirksames Rauschminderungssystem in der japanischen Patentanmeldung Nr. 8-139535 angeregt. In diesem System wird ein Signal, das von einem Aufzeichnungsmedium wiedergegeben wird, in Frequenzbänder in vorgegebener Anzahl unterteilt. In jedem Frequenzband wird der Rauschpegel des wiedergegebenen Signals mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen, der einem Rauschpegel in Musiksignalen entspricht. Wenn der Pegel des wiedergegebenen Signals geringer ist als der Schwellwert, gilt das wiedergegebene Signal als Rauschen und nicht als Musiksignal. Deshalb wird das wiedergegebene Signal entfernt. Das unterteilte wiedergegebene Signal wird somit in jedem Frequenzband verarbeitet und danach zusammengefügt, um so als Musiksignal ausgegeben zu werden.
  • Auch wenn es möglich ist, das Rauschminderungssystem bei der Aufzeichnung des Musiksignals auf einem Aufzeichnungsmedium einzusetzen, entstehen dabei die folgenden Probleme. Und zwar unterscheiden sich der Pegel der Rauschkomponente und die Verteilung der Rauschkomponente in einem Frequenzbereich stark in Abhängigkeit von dem Aufzeichnungspegel, das heißt vom Eingangspegel des Signals und vom nachgeregelten Pegel der Lautstärke bei der Aufzeichnung, sowie in Abhängigkeit von der Art des Musiksignals, das aufgezeichnet werden soll. Wenn außerdem die Quelle des Signals eine Bandkassetteneinheit ist, wirkt sich das Verfahren zur Verringerung des Rauschens bei der Aufzeichnung des Weiteren nachteilig auf den Pegel bei der Verteilung der Rauschkomponenten aus. Im Falle eines Tuners verändert sich der Rauschpegel entsprechend, wenn sich die Bedingungen beim Empfang verändern.
  • Wenn somit nur mit einem Schwellwert gearbeitet wird, kann das Rauschminderungssystem nicht auf verschiedene Veränderungen in den Bedingungen reagieren, so dass das Rauschen nicht ausreichend stark vermindert werden kann. Des Weiteren schwankt der Rauschpegel wie beim Doppelatmungs-Rauschen, wodurch es zu Hörproblemen kommt.
  • Des Weiteren unterscheidet sich der Frequenzgang des Rauschens je nach der Art des Musiksignals. Wenn das jeweilige Rauschen bei allen Arten von Musiksignalen entsprechend dem Schwellwert verringert wird, um einen gleichförmigen Frequenzgang zu erreichen, treten die vorstehend dargelegten Probleme ebenfalls auf.
  • Kurzbeschreibung der Erfindung
  • Eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Rauschminderungssystem zu schaffen, bei dem das Rauschen in einem Musiksignal ausreichend stark verringert wird, wenn das Signal auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Rauschminderungssystem für eine Audioanlage vorgesehen, welches folgendes aufweist: eine Trenneinrichtung zum Auftrennen eines eingehenden Informationssignals in eine Vielzahl von Frequenzbändern; eine Pegelerfassungseinrichtung zum Erfassen des Pegels einer Rauschkomponente in dem Informationssignal, das mittels der Trenneinrichtung aufgetrennt wurde; eine Speichereinrichtung, welche eine Vielzahl von Schwellwerten in Entsprechung zu den aufgetrennten Informationssignalen abspeichert; eine Auswahleinrichtung zum Auswählen von einem oder mehreren Schwellwerten aus den in der Speichereinrichtung abgespeicherten Schwellwerten anhand eines Ergebnisses, das von der Pegelerfassungseinrichtung erfasst wurde; und eine Dämpfungseinrichtung zum Vergleichen der Informationssignale mit einem ausgewählten Schwellwert und zum Dämpfen eines Informationssignals, dessen Pegelwert niedriger liegt als der ausgewählte Schwellwert.
  • Die Auswahl des Schwellwerts wird dabei anhand eines kleinsten Pegelwerts für das Informationssignal über einen vorgegebenen Zeitraum vorgenommen. Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den vorliegenden Zeichnungen verdeutlicht.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • 1 stellt ein Blockschaltbild dar, das den Grundgedanken eines Rauschminderungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2 ist eine Graphik zur Veranschaulichung einer Charakteristik bei einem Beispiel eines Musiksignals;
  • 3 ist ein Blockschaltbild einer Pegelerfassungseinrichtung, die bei dem Rauschminderungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;
  • 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Rauschbeseitigungsteils, das in dem Rauschminderungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des Rauschminderungssystems;
  • 6 und 7 sind graphische Darstellungen von Beispielen für Schwellwerte in verschiedenen Frequenzbändern; und
  • 8 stellt graphisch die Dämpfungscharakteristik in dem Rauschminderungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
  • Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
  • Es wird nun auf 1 Bezug genommen; danach wird ein Tonsignal von einer Quelle 1 von Musiksignalen wiedergegeben, die als Quelle für Informationssignale dient. Die Quelle 1 der Musiksignale ist beispielsweise ein CD-Spieler und eine Bandkassetteneinheit, wobei in diesen Fällen das Musiksignal ein wiedergegebenes Informationssignal ist, das von einem Aufzeichnungsmedium ausgelesen wird. Die Quelle 1 für Musiksignale kann des Weiteren eine Kommunikationsvorrichtung wie zum Beispiel ein Tuner sein, in der das Musiksignal ein demoduliertes Informationssignal ist.
  • Das Musiksignal wird an eine Einrichtung 2 zur Rauschermittlung angelegt, in der die Charakteristik und der Pegel des Rauschens erfasst werden, die in dem Musiksignal enthalten sind. Die Einrichtung 2 zur Rauschermittlung weist hauptsächlich eine Pegelerfassungseinrichtung, eine Einrichtung zur Erfassung der Rauschcharakteristik und einen Speicher auf, in dem verschiedene Rauschcharakteristika und ein Schwellwert abgespeichert sind, die jeder Rauschcharakteristik entsprechen.
  • Das Musiksignal von der Quelle 1 wird des Weiteren an ein Teil 3 zur Entfernung des Rauschens angelegt. Dabei wird auch ein Schwellwert, der aus dem Speicher in der Einrichtung 2 zur Rauschermittlung ausgelesen wurde, dem Teil 3 zur Entfernung des Rauschens zugeführt, so dass das Rauschen in dem Musiksignal in Abhängigkeit vom Schwellwert entfernt wird. Das Teil 3 zum Entfernen des Rauschens ist im Grunde genommen genauso aufgebaut wie die Einheit, die in dem Rauschminderungssystem vorgesehen ist, das in der japanischen Patentanmeldung Nr.8-139535 beschrieben wird. Die davon abweichenden Teile werden nachstehend im Einzelnen beschrieben.
  • Das Musiksignal, aus dem das Rauschen entfernt wurde, wird einem Teil 4 zur Informationsaufzeichnung wie beispielsweise einer Bandkassetteneinheit und einem Minidisc-Spieler zugeführt, in dem das Musiksignal auf einem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet wird.
  • Nun wird die Funktionsweise der Einrichtung 2 zur Rauscherfassung und des Teils 3 zum Entfernen des Rauschens ausführlich beschrieben.
  • Das Musiksignal ist als Informationssignal nur selten ein Signal, das laufend einen hohen Pegelwert besitzt wie zum Beispiel ein Einzelsignal. Das Musiksignal stellt ganz allgemein vielmehr ein pulsierendes Signal dar, das in 2 dargestellt ist. Insbesondere wird eine derartige Charakteristik in einem hohen Frequenzbereich des Informationssignals verbessert. In einem solchen Musiksignal ist an verschiedenen Stellen ein Bereich vorhanden, der keinen Ton repräsentiert und keine der ursprünglichen Komponenten des Musiksignals enthält. Der in einem solchen Bereich, d. h. in einem solchen Zeitraum, erfasste Signalpegel kann als Rauschpegel gelten.
  • 2 stellt ein Musiksignal in einem Frequenzband dar, bei dem auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate die Stärke in Dezibel (dB) in logarithmischem Maßstab aufgetragen ist. Während des Zeitraums, der bei einem Zeitpunkt t1 beginnt und bis zum Zeitpunkt t9 dauert, liegt der Pegelwert Lmin zum Zeitpunkt t4 auf dem niedrigsten Wert. Somit wird der kleinste Pegelwert Lmin als Rauschpegel bestimmt, so dass ein Schwellwert zum Bestimmen der Rauschverminderung ausgewählt werden kann.
  • Und zwar wird bei der vorliegenden Erfindung der Signalpegel des Informationssignals über einen vorgegebenen Zeitraum überwacht, um den kleinsten Pegelwert innerhalb dieses Zeitraums zu ermitteln. Der kleinste Pegelwert wird in einem Speicher als Rauschpegel abgespeichert. Die Charakteristik des Informationssignals wird dabei anhand des Rauschpegels in jedem Frequenzband bestimmt, und durch Vergleichen des Signalpegels mit dem Schwellwert wird ermittelt, ob das Informationssignal zu dämpfen ist.
  • Nachstehend wird nun die Einrichtung 2 zur Ermittlung des Rauschens anhand von 3 beschrieben.
  • Gemäß der Darstellung in 3 wird das Musiksignal von der Quelle 1 für Musiksignale an ein Tiefpassfilter 21a, an die Bandpassfilter 21b bis 21e und an ein Hochpassfilter 21f angelegt, um so das Signal in eine Vielzahl von Bändern entsprechend ihrer Frequenz zu unterteilen.
  • Das Ausgangssignal des Tiefpassfilters 21a wird an einen Zweiweggleichrichter 22a angelegt, um es in ein Gleichstromsignal umzuwandeln. Das Gleichstromsignal wird an eine Schaltung 23a zur Wellenformung angelegt, die ein Tiefpassfilter darstellt, wodurch das Signal mit einer Zeitkonstante versehen wird, um den Zeitpunkt des Angriffs und der Lösung des Steuervorgangs zu bestimmen. Das Signal wird des Weiteren an eine Pegelerfassungseinrichtung 24a angelegt, in welcher ein Signalpegel des Ausgangssignals aus der Schaltung 23a zur Wellenformung erfasst wird.
  • In der Schaltung 23a zur Wellenformung wird die Zeitkonstante für den Angriffszeitpunkt und den Freigabezeitpunkt so eingestellt, dass eine plötzliche Änderung im Signalpegel verhindert wird. Wenn es zu einer plötzlichen Veränderung kommt, kann die Pegelerfassungseinrichtung 24a beispielsweise den Signalpegel nicht erfassen, oder wenn das Signal zu rasch gedämpft wird, sinkt der Ausgangston plötzlich ab, wodurch der Zuhörer ein Rütteln bzw. Holpern wahrnimmt.
  • Die Pegelerfassungseinrichtung 24a wird im Gegensatz zu einer sogenannten Halteschaltung zum Halten eines Spitzenwerts so eingestellt, dass er rasch anspricht, wenn der Pegel des Signals absinkt, und langsam anspricht, wenn der Pegel ansteigt. Der von der Pegelerfassungseinrichtung 24a erfasste kleinste Pegelwert wird einer Halteschaltung zum Halten eines unteren Werts 25a zugeführt, welche den geringsten Signalpegel über einen vorgegebenen Zeitraum hält.
  • Die Einrichtung 2 zur Rauschermittlung ist des Weiteren mit Zweiweggleichrichtern 22b bis 22f versehen, sowie mit Schaltungen 23b bis 23f zur Wellenformung, mit Pegelerfassungseinrichtungen 24b bis 24f und Halteschaltungen zum Halten eines unteren Werts 25b bis 25f für die jeweiligen Frequenzbänder.
  • Die kleinsten Signalpegel aus den Halteschaltungen zum Halten eines unteren Werts 25a bis 25f werden einer Steuerung 26 zugeführt. Je nach den kleinsten Werten des Signalpegels wählt die Steuerung 26 die Musterdaten für ein Rauschen in jedem Frequenzband aus, das eine Charakteristik und einen Pegel aufweist, die den Werten des Rauschsignals am ähnlichsten sind, die in dem angelegten Musiksignal enthalten sind. Dabei ist eine Vielzahl solcher Musterdaten in einem Speicher 27 abgelegt. Außerdem wird aus dem Speicher ein Schwellwert ausgelesen, der für die ausgewählten Musterdaten vorgegeben ist, und an das Teil 3 zur Rauschentfernung angefegt.
  • Insbesondere sind in dem Speicher 27 viele Rauschmuster abgelegt, von denen jedes unterschiedliche Rauschcharakteristika für jedes der Frequenzbänder enthält. Die kleinsten Signalpegelwerte, die aus den Halteschaltungen zum Halten eines unteren Werts 25a bis 25f angelegt werden, werden mit den Rauschpegeln in den Rauschmustern verglichen, um so das am stärksten ähnliche Muster zu bestimmen. Der Schwellwert, der dem ausgewählten Rauschmuser entspricht, wird für jedes Frequenzband bestimmt. Die Schwellwerte können in dem Speicher 27 in Form von Gleichungen, einer Nachschlagtabelle oder in jeder anderen Form abgelegt werden.
  • Die Steuerung 26 hält das Ausgangssignal aus jeder der Halteschaltungen zum Halten eines unteren Werts 25a bis 25f über einen vorgegebenen Zeitraum, beispielsweise von zwei bis drei Sekunden. Die gehaltenen Signale gelten als kleinster Pegelwert des Signals in jedem Frequenzband und werden mit dem im Speicher 27 abgelegten Schwellenwert verglichen.
  • Ein Arbeitsgang zum Bestimmen des kleinsten Pegelwerts, wie er vorstehend beschrieben wurde, beginnt zu dem Zeitpunkt, zu dem die Ausgabe des Musiksignals einsetzt, also wenn ein Band in dem Fall abgespielt wird, in dem die Quelle 1 für das Musiksignal eine Bandkassetteneinheit ist, oder zu dem ein Tuner in dem Fall ausgewählt wird, in dem die Quelle 1 für das Musiksignal ein Tuner ist, oder zu dem das Teil 4 zur Informationsaufzeichnung zur Aufzeichnung in Bereitschaft geschaltet wird oder zu dem die Aufzeichnung beginnt.
  • Wird der Vorgang zum Bestimmen des kleinsten Pegelwerts im Ansprechen auf ein Signal eingestellt, welches die Übertragung von einer Quelle 1 für ein Musiksignal in der vorstehend beschriebenen Weise anzeigt, so nimmt nach Ablauf einer Vorgabezeit, während welcher der kleinste Rauschpegel in den Halteschaltungen zum Halten eines unteren Werts 25a bis 25f gehalten werden kann, die Steuerung 26 ihren Betrieb in der Form auf, dass sie anhand der Rauschpegel die richtigen Schwellwerte ermittelt und diese den Teilen 3 zur Rauschentfernung zuführt.
  • Auch wenn die Steuerung 26 beispielsweise eine Schaltung ist, welche bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Mikroprozessoreinheit (MPU) enthält, so kann doch auch eine anders aufgebaute Steuerung eingesetzt werden.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird jede der Halteschaltungen zum Halten eines unteren Werts 25a bis 25f so betrieben, dass sie zu jeder Zeit den kleinsten Pegelwert hält. Der Betrieb und die Außerbetriebsetzung der Halteschaltungen zum Halten eines unteren Werts kann jedoch mittels eines Signals von der Steuerung 26 aus geschaltet werden.
  • Die vorstehend beschriebene Steuerung 26 ist so ausgelegt, dass an sie nur die wirksamen Vergleichsergebnisse angelegt werden, indem die zeitliche Steuerung zum Anlegen der kleinsten Pegelwerte gesteuert wird.
  • In dem Teil 3 zum Entfernen des Rauschens wird das Rauschen in dem von der Musiksignal-Quelle 1 kommenden Musiksignal in Abhängigkeit von den Schwellwerten gedämpft, die von der Steuerung 26 zugeführt werden. Der Dämpfungsvorgang ist der gleiche wie der Vorgang, der bei dem herkömmlichen Rauschminderungssystem eingesetzt wird, das in der japanischen Patentanmeldung Nr. 8-139535 beschrieben wird.
  • Und zwar wird das Signal dann, wenn ein Signal anliegt, dessen Pegelwert kleiner als der Schwellwert ist, mit einem anderen Verhältnis als 1 : 1 gedämpft, beispielsweise mit einem Verhältnis 1 : 2. Wenn insbesondere der Pegelwert des Eingangssignals um 3 dB kleiner als der Schwellwert ist, dann wird das Signal so komprimiert, dass es um 6 dB gedämpft wird. Wenn das Eingangssignal um 6 dB kleiner ist, wird das Signal so komprimiert, dass es um 12 dB gedämpft wird.
  • Das Teil 3 zum Entfernen des Rauschens umfasst eine Dämpfungseinrichtung für jedes der Frequenzbänder. Die Signale der jeweiligen Frequenzbänder erfahren eine Dämpfung und werden danach mit einander synthetisiert, um wieder ein Signal zu bilden, das dann aufgezeichnet werden soll.
  • Bei dem Bereich, in dem die Dämpfung vorgenommen wird, handelt es sich im Grunde um den Bereich, in dem die Signalpegelwerte nahe dem Zisch-Rauschpegelwert liegen.
  • Es wird nun auf 4 verwiesen, in welcher das Teil 3 zum Entfernen des Rauschens ausführlich dargestellt ist; dabei wird das Musiksignal aus der Musiksignal-Quelle 1 an ein Tiefpassfilter 31a, an Bandpassfilter 31b bis 31e und an ein Hochpassfilter 31f so angelegt, dass das Signal entsprechend seiner Frequenz in vier Bandbereiche aufgeteilt wird.
  • Der Ausgang des Tiefpassfilters 31a wird an den Zweiweggleichrichter 32a angelegt, in dem das Signal eine Gleichrichtung erfährt, damit sein Signalpegelwert erfasst wird. Das gleichgerichtete Signal wird an eine Schaltung 33a zur Wellenformung angelegt, bei der es sich um ein Tiefpassfilter handelt, wodurch dem Signal eine Zeitkonstante beigegeben wird, mit welcher der Angriffszeitpunkt und der Freigabezeitpunkt bei der Dämpfung aus dem gleichen Grund bestimmt wird, wie er im Zusammenhang mit der Schaltung 23a zur Wellenformung erläutert wurde. Des Weiteren wird das Signal an einen Pegelwert-Detektor 34a angelegt, in dem ein Signalpegel des Ausgangssignals aus der Schaltung 33a zur Wellenformung erfasst wird. Der Signalpegelwert wird dann einem Vergleicher 35a zugeführt.
  • An den Vergleicher 35a wird der Schwellwert angelegt, den die Steuerung 26 aus 3 bestimmt hat, so dass der Signalpegelwert aus dem Pegelwert-Detektor 34a mit dem Schwellwert verglichen wird. Das Ausgangssignal aus dem Vergleicher 35a wird einem Dämpfungsglied 36a zugeleitet.
  • Wenn der Pegelwert des Ausgangssignals höher ist als der Schwellwert, wird das Dämpfungsglied 36a nicht wirksam. Wenn andererseits der Pegelwert des Signals darunter liegt, dann dämpft das Dämpfungsglied 36a das Musiksignal.
  • Das Teil 3 zum Entfernen des Rauschens weist außerdem Zweiweggleichrichter 32b bis 32f, Schaltungen 33b bis 33f zur Wellenformung, Pegelwert-Detektoren 34b bis 34f, Vergleicher 35b bis 35f und Dämpfungsglieder 36b bis 36f für Signale in anderen Frequenzbändern auf.
  • Die gedämpften Signale aus jedem der Dämpfungsglieder 36a bis 36f werden alle an eine Addierschaltung 37 angelegt, in welcher die Signale addiert und synthetisiert werden. Somit wird ein Musiksignal gebildet, das sich über den gesamten Frequenzbereich erstreckt. Das synthetisierte Signal wird dem in 1 dargestellten Teil 4 zum Aufzeichnen von Informationen als Aufzeichnungs-Eingangssignal für den MD-Spieler und die Bandkassetteneinheit zugeführt.
  • Die Filter, die Zweiweggleichrichter und die Schaltungen zur Wellenformung, die in den 3 und 4 dargestellt sind, sind in der gleichen Weise aufgebaut und arbeiten auch in derselben Weise, so dass sie gemeinsam verwendet werden können.
  • Die Steuerung 26, der Speicher 27 und das Teil 3 zum Entfernen des Rauschens sind über Busleitungen, die in zwei Richtungen arbeiten, mit einander verbunden, wodurch eine parallele Verarbeitung möglich wird und damit ein komplexer Steuerungsvorgang mit hoher Geschwindigkeit ablaufen kann. Wird mit serieller Übertragung gearbeitet, kann der Aufbau vereinfacht werden, auch wenn dadurch die Verarbeitungsgeschwindigkeit abnimmt. Durch den Einsatz von Prozessoren zur Verarbeitung von digitalen Signalen (DSP) können alle Vorgänge in einem Arbeitsgang ausgeführt werden.
  • Da es mehrere Sekunden dauert, bis der Rauschpegel ermittelt ist, liegt eine zeitliche Verzögerung vor, ehe die tatsächliche Rauschminderung beginnt, wenn die Aufzeichnung und die Zuführung des Musiksignals von der Quelle gleichzeitig gestartet werden. Wird die Rauschminderung abrupt gestartet, kommt es zu einem Rütteln bzw. Holpern in der Musik zwischen dem Teil, das die Rauschpegel enthält, und dem rauschfreien Teil. Ein solches Rütteln bzw. Holpern lässt sich verhindern, wenn die Steuerung so betrieben wird, dass sie die Rauschminderungswirkung allmählich ansteigen lässt oder die Rauschminderung dann startet, wenn der Pegelwert des Eingangssignals hoch ist.
  • Wird die Aufzeichnung nach dem Anlegen des Signals aus der Musiksignal-Quelle 1 gestartet, dann kann der kleinste Pegelwert im Eingangssignal während der zeitlichen Verzögerung erfasst werden. Somit wird das Signal, das aus dem Rauschen entfernt wird, von Anfang an aufgezeichnet. Alternativ wird die Aufzeichnung kurzzeitig beispielsweise mit einer Pausenfunktion unterbrochen, so dass der kleinste Pegelwert des Rauschens während der Unterbrechung erfasst werden kann, wodurch es möglich wird, den gleichen Effekt zu erzielen.
  • Nachstehend wird nun anhand von 5 die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Wenn gemäß 5 das Rauschminderungssystem in einem Schritt 101 eingeschaltet wird, dann wird das von der Musiksignal-Quelle 1 zugeführte Signal in eine Vielzahl von Signalen in vorgegebenen Frequenzbändern unterteilt, und zwar mittels Einrichtungen wie zum Beispiel digitalen Filtern mit DSP-Elementen im Schritt 102. Im Schritt 103 wird in jedem Frequenzband der kleinste Pegelwert des Signals innerhalb des vorgegebenen Zeitraums erfasst, so dass der Rauschpegel in jedem Band im Schritt 104 ermittelt wird. Anschließend wird in einem Schritt 105 in jedem Frequenzband anhand des erfassten Rauschpegelwerts ein Muster ausgewählt, in dem eine Charakteristikkurve und deren Pegelwert den entsprechenden Werten im Eingangssignal am stärksten ähnlich sind. Somit werden die Schwellwerte für die ausgewählten Muster bestimmt.
  • Die Rauschminderung wird in einem Schritt 106 in Entsprechung zu dem im Schritt 105 bestimmten Schwellwert vorgenommen. Damit wird die Rauschminderung in der Form ausgeführt, die für die Rauschcharakteristik im Eingangssignal geeignet ist. Infolgedessen wird an eine (hier nicht dargestellte) Aufzeichnungsvorrichtung ein Musiksignal in hervorragender Qualität mit vermindertem Rauschen angelegt.
  • 6 und 7 stellen Schwellwerte für verschiedene Frequenzbändern dar, in denen in jeder Graphik auf der Abszisse die Frequenzen und auf jeder Ordinate die Pegelwerte des Schwellwerts jeweils in Dezibel aufgetragen sind.
  • In den Graphiken gelten die Schwellwerte f1 bis f8 für das Frequenzband, das mittels des Hochpassfilters 21f definiert wird, und die Schwellwerte b1 bis b4, c1 bis c4, d1 bis d4 und e1 bis e4 gelten für die Frequenzbänder, die jeweils von den Bandpassfiltern 21b bis 21f definiert werden. Die Schwellwerte a1 bis a4 gelten für das Frequenzband, das von dem Tiefpassfilter 21a definiert wird.
  • Bei den in 6 dargestellten Schwellwerten a1 bis f1, a2 bis f2, a3 bis f3 und a4 bis f4 handelt es sich um Schwellwerte für die Rauschminderungscharakteristik in einem Bandkassettendeck. Die Schwellwerte a5 bis f5, a6 bis f6, a7 bis f7 und a8 bis f8, die in 7 dargestellt sind, entsprechen den Schwellwerten der Rauschminderungscharakteristik bei einem Tuner.
  • Insbesondere weist das von einem Band wiedergegebene Musiksignal eine Rauschpegel-Charakteristik auf, welche die gleiche Krümmung wie der zum Abspielen verwendete Equalizer besitzt. Damit eine Entsprechung zu der Charakteristik herbeigeführt wird, setzt man den Schwellwert auf einen niedrigeren Pegel, wenn die Frequenz höher wird. Wenn die Dämpfungscharakteristik bei allen Bändern auf den gleichen Wert eingestellt ist, so können sogar die Tonsignale komprimiert werden, oder das Rauschen kann beibehalten werden, ohne dass eine Komprimierung vorgenommen wird, wenn die eingestellte Dämpfungscharakteristik vom tatsächlichen Rauschpegel abweicht.
  • Im Falle eines Tuners ist der Frequenzgang des Rauschpegels im Wesentlichen flach, so dass die Schwellwerte in allen Frequenzbändern auf den gleichen Wert gesetzt werden.
  • Es wird nun auf 8 verwiesen, die ein Beispiel für eine Dämpfungscharakteristik des Dämpfungsglieds 36a bis 36f darstellt, welche den jeweiligen Schwellwerten a1 bis f1 aus 6 entspricht, wobei auf der Abszisse in der Graphik der Pegelwert des Eingangssignals in Dezibel aufgetragen ist und auf der Ordinate der Pegelwert des Ausgangssignals, ebenfalls in Dezibel. Die Schwellwerte in 8 sind entsprechend dem Ausgangssignal aus der Steuerung ausgewählt. Wie 8 zeigt, wird das Eingangssignal gedämpft, um den Rauschpegel einzuschränken wenn die Pegelwerte der Eingangssignale, die dem Dämpfungsglied 36a bis 36f zugeführt werden, unter die Schwellwerte a1 bis f1 absinken. Wenn andererseits der Pegeiwert des Eingangssignals über dem Schwellwert liegt, dann wird das Signal ungedämpft ausgegeben.
  • Wenn zum Beispiel der Pegel des Eingangssignals der Schwelle a1 bei dem Frequenzband, das dem in 4 dargestellten Tiefpassfilter 31a entspricht, –6 dB beträgt, dann wird das Eingangssignal, dessen Eingangspegel höher liegt als der Schwellwert a1, auf dem gleichen Pegelwert ausgegeben. Wenn andererseits der Eingangspegel des Eingangssignals –12 dB beträgt, also unter dem Pegel des Schwellwerts a1 liegt, dann wird das Signal auf einem Pegel von –18 dB ausgegeben.
  • Bei dem in 8 dargestellten Beispiel ist zwar die Anzahl der Schwellen sechs und entspricht damit den jeweiligen Frequenzbändern, doch kann die Anzahl auch erhöht werden, wodurch sich die Genauigkeit bei der Rauschminderung verbessert. Außerdem muss das Verhältnis zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal im Rauschminderungsbereich nicht auf 1 : 2 beschränkt bleiben.
  • Die für verschiedene Rauschmuster eingestellten Schwellwerte können entsprechend der Art des Musiksignals bestimmt werden. In dem Fall, zum Beispiel, in dem die Musiksignal-Quelle 1 ein Tuner ist, können die Schwellwerte je nach dem eingestellt werden, ob das angelegte Signal ein FM-Signal, ein AM-Signal, ein Stereosignal, ein Mono-Signal oder ein mit Pulskode moduliertes Signal (PCM-Signal) ist, damit sie der Charakteristik des Signals entsprechen. Bei einer Bandkassetteneinheit können die Schwellwerte so eingestellt werden, dass die Rauschunterdrückung angehalten oder auf ein Dolby-B und Dolby-C-Signal eingestellt wird („Dolby" ist ein eingetragenes Warenzeichen der Dolby Laboratories). Wenn es sich bei der Signalquelle um einen CD-Spieler oder Plattenspieler handelt, kann es sich bei dem darauf abgespielten Tonträger um eine Magnetplatte, eine digitale Videoplatte (DVD), eine Videoplatte oder eine CD handeln. Außerdem kann das Musiksignal eine Kombination aus den Signalen, die von diesen Platten wiedergegeben werden, mit Ausgangssignalen eines Mikrofons und eines PC darstellen. Dabei kann ein Schwellwert für mehrere Rauschmuster verwendet werden. Außerdem kann das System durch den Einsatz von Schwellwerten, die der Benutzer setzt, auf die Bedürfnisse des Kunden zugeschnitten werden.
  • Die vorliegende Erfindung kann noch weiter modifiziert werden, wenn sie bei einem System eingesetzt wird, bei dem die Art des Rauschens zuvor ausgewählt werden kann, statt dass die Rauschcharakteristik anhand eines kleinsten Pegelwerts des Rauschens bestimmt wird. Wenn zum Beispiel ein Modus für ein FM-Stereo-Signal gewählt wird, dann wird die entsprechende Schwellwertkurve bestimmt. In einem Fall, in dem man ein Signal erhält, das die Bedingungen im Musiksignal anzeigt, können die Schwellwertkurve und der Pegel des Schwellwerts direkt durch die Steuerung entsprechend dem Signal ausgewählt werden.
  • Eine noch genauere Rauschminderung lässt sich dann vornehmen, wenn eine Vielzahl von Schwellwerten für ein Rauschmuster vorgesehen ist. Daneben kann ein Schwellwert für einen erfassten Rauschpegel um einen vorgegebenen Betrag verschoben werden, um so einen Schwellwert für einen anderen Rauschpegel zu erreichen.
  • Auch wenn die in dem System vorgesehenen Bauelemente in der Form beschrieben wurden, in der sie analog arbeiten, können die Arbeitsgänge auch digital unter Verwendung von Bauelementen wie DSP, A/D-Wandlern, D/A-Wandlern und Zentraleinheiten ausgeführt werden, wobei man die gleichen Ergebnisse erzielt.
  • Die vorliegende Erfindung ist bei jeder Aufzeichnungsvorrichtung zusätzlich zu einem Abspielgerät für Magnetplatten und Bandkassetten einsetzbar.
  • Gegebenenfalls ist es nicht ratsam, eine Rauschminderung in Abhängigkeit vom Inhalt des angelegten Signals vorzunehmen. Um mit einem solchen Fall umzugehen, ist das System mit einer Einrichtung versehen, mit der die Rauschminderungsfunktion angehalten werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung kann außerdem bei anderen Arbeitsgängen mit Signalverarbeitung als der Rauschminderung bei der Aufzeichnung eingesetzt werden.
  • Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, dass die vorliegende Erfindung ein Rauschminderungssystem bietet, bei welchem der Betriebsablauf stabil ist und mit dem eine ausreichende Rauschminderung erreicht wird.
  • Auch wenn die Erfindung in Verbindung mit bevorzugten speziellen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist selbstverständlich beabsichtigt, dass diese Beschreibung den Umfang der Erfindung wie er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert wird nur illustrieren, nicht aber einschränken soll.

Claims (2)

  1. Rauschminderungssystem für eine Audioanlage, welches folgendes aufweist: eine Trenneinrichtung zum Auftrennen eines eingehenden Informationssignals in eine Vielzahl von Frequenzbändern; eine Pegelerfassungseinrichtung zum Erfassen des Pegels einer Rauschkomponente in dem Informationssignal, das mittels der Trenneinrichtung aufgetrennt wurde; eine Speichereinrichtung, welche eine Velzahl von Schwellenwerten in Entsprechung zu den aufgetrennten Informationssignalen abspeichert; eine Auswahleinrichtung zum Auswählen von einem oder mehreren Schwellwerten aus den in der Speichereinrichtung abgespeicherten Schwellwerten anhand eines Ergebnisses, das von der Pegelerfassungseinrichtung erfasst wurde; und eine Dämpfungseinrichtung zum Vergleichen der Informationssignale mit einem ausgewählten Schwellwert und zum Dämpfen eines Informationssignals, dessen Pegelwert niedriger liegt als der ausgewählte Schwellwert.
  2. System nach Anspruch 1, bei welchem die Auswahl der Schwellwerte anhand eines Mindestpegelwerts für das Informationssignal über einen vorgegebenen Zeitraum erfolgt.
DE69819973T 1997-07-29 1998-07-28 Rauschminderungssystem für Audio Expired - Lifetime DE69819973T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21796997 1997-07-29
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