JP2000353942A - ノイズ低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信号のクオリティを落とすことなく、効率よ
くスイッチングノイズの低減を図る。 【解決手段】 第１のサンプルホールド手段１１ａは、
ノイズを含む入力信号Ｓｉに対し、第１のホールド長で
ノイズ区間をサンプルホールドして第１のサンプルホー
ルド信号ＳＨ１を生成する。第２のサンプルホールド手
段１１ｂは、第１のホールド長とは異なる長さの第２の
ホールド長で、ノイズ区間をサンプルホールドして第２
のサンプルホールド信号ＳＨ２を生成する。レベル変換
手段１２は、第１のホールド長区間のレベルと、第２の
ホールド長区間のレベルとの差分をとり、差分を第１の
ホールド長区間のレベルから減算してレベル変換を行
い、ノイズマスク信号Ｓｏを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はノイズ低減装置に関
し、特にノイズの低減を図るノイズ低減装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、マルチメディア時代を迎えてＡＶ
システムの発展は著しく、特にＶＴＲ等のビデオ処理装
置は、家庭用サーバとしても多くの用途の拡がりが期待
されており、さらなる高性能化へ向けて開発が進んでい
る。

【０００３】図１０は従来のＶＴＲの音声再生時の周辺
ブロックを示す図である。ヘッドＡ、Ｂを通じて出力さ
れる音声信号は、ヘッドスイッチＳＷに入力する。ヘッ
ドスイッチＳＷの出力は、ＦＭ復調回路１０１へ入力し
ＦＭ復調される。

【０００４】ここで、ヘッドスイッチＳＷは、タイミン
グ発生回路１０２のタイミング信号ｓａにもとづいて、
ヘッドＡ、Ｂのスイッチ切り替えを行う。このスイッチ
切り替え時に、スイッチングノイズが音声信号にのって
しまうため、従来ではサンプルホールド回路１０３を設
けてスイッチングノイズをマスクして出力している。

【０００５】図１１は信号波形を示す図である。図１０
のブロック図の対応する箇所の信号波形を示している。
タイミング信号ｓａは、ヘッドスイッチＳＷを切り替え
るための信号である。復調信号ｓｂは、ＦＭ復調回路１
０１の出力信号である。サンプルホールドタイミング信
号ｓｃは、サンプルホールド回路１０３に対するサンプ
ルホールドのタイミングを示す信号である。音声出力信
号ｓｄはサンプルホールド回路１０３の出力信号であ
る。

【０００６】音声信号の再生時には、２つのヘッドＡ、
Ｂからの出力信号をタイミング信号ｓａにもとづいてヘ
ッドスイッチＳＷで切り替え、１つの連続したＦＭ信号
とした後、ＦＭ復調回路１０１で復調する。

【０００７】ところが、２つのヘッドＡ、Ｂからの出力
信号は、テープの伸縮などによりＦＭ信号としての位相
が一致していないため、これをそのまま復調するとヘッ
ドＡ、Ｂの切り替え直後に、復調信号ｓｂには大きなス
イッチングノイズが発生してしまう。

【０００８】したがって、スイッチングノイズを補正す
るために、サンプルホールド回路１０３は、ヘッドＡ、
Ｂ切り替え直後の一定期間（Ｔ）の信号電圧を、サンプ
ルホールドタイミング信号ｓｃにもとづいてサンプルホ
ールドすることにより、スイッチングノイズを含まない
音声出力信号ｓｄを生成して出力している。

【０００９】図に示すサンプルホールドによりできる段
差は、スイッチング周波数の高次歪みを含むため聴感上
の帯域内に高次成分が入り、完全に消すことはできな
い。図１２はスペクトラムの概略を示す図である。縦軸
が電力密度、横軸が周波数である。スイッチング周波数
は５０〜６０Ｈｚ、サンプルホールドによりできる段差
は５０〜６０Ｈｚのｎ次成分を含むため、聴感帯域２０
ＫＨｚ以内に多くの高次成分が含まれ、ノイズとして聞
こえていた。

【００１０】このため従来では、サンプルホールドによ
ってできる段差に対し逆極性のパルスを意図的に加えて
ホールド歪みを改善していた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来技術では、聴感上ではノイズは聞こえにくくなる
が、パルスを付加することで本質的な信号のクオリティ
が失われてしまうといった問題があった。したがって、
ダビング等を行った場合には劣化が大きくなってしま
う。

【００１２】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、信号のクオリティを落とすことなく、効率よ
くスイッチングノイズの低減を図ったノイズ低減装置を
提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、ノイズの低減を図るノイズ低減装置にお
いて、ノイズを含む入力信号に対し、第１のホールド長
でノイズ区間をサンプルホールドして第１のサンプルホ
ールド信号を生成する第１のサンプルホールド手段と、
第１のホールド長とは異なる長さの第２のホールド長
で、入力信号のノイズ区間をサンプルホールドして第２
のサンプルホールド信号を生成する第２のサンプルホー
ルド手段と、第１のホールド長区間のレベルと、第２の
ホールド長区間のレベルとの差分をとり、差分を第１の
ホールド長区間のレベルから減算してレベル変換を行
い、ノイズマスク信号を生成するレベル変換手段と、を
有することを特徴とするノイズ低減装置が提供される。

【００１４】ここで、第１のサンプルホールド手段は、
ノイズを含む入力信号に対し、第１のホールド長でノイ
ズ区間をサンプルホールドして第１のサンプルホールド
信号を生成する。第２のサンプルホールド手段は、第１
のホールド長とは異なる長さの第２のホールド長で、入
力信号のノイズ区間をサンプルホールドして第２のサン
プルホールド信号を生成する。レベル変換手段は、第１
のホールド長区間のレベルと、第２のホールド長区間の
レベルとの差分をとり、差分を第１のホールド長区間の
レベルから減算してレベル変換を行い、ノイズマスク信
号を生成する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明のノイズ低減装置の
原理図である。ノイズ低減装置１０はノイズ（スイッチ
ングノイズ）の低減を図る。

【００１６】第１のサンプルホールド手段１１ａは、ノ
イズを含む入力信号Ｓｉに対し、第１のホールド長Ｔで
ノイズ区間をサンプルホールドして第１のサンプルホー
ルド信号ＳＨ１を生成する。

【００１７】第２のサンプルホールド手段１１ｂは、第
１のホールド長Ｔとは異なる長さの第２のホールド長
（ここでは第２のホールド長を２Ｔとする）で、ノイズ
区間をサンプルホールドして第２のサンプルホールド信
号ＳＨ２を生成する。

【００１８】レベル変換手段１２は、第１のホールド長
区間のレベルと、第２のホールド長区間のレベルとの差
分をとり、この差分を第１のホールド長区間のレベルか
ら減算してレベル変換を行い、ノイズマスク信号Ｓｏを
生成する。

【００１９】このように、本発明のノイズ低減装置１０
は、ノイズを含む入力信号Ｓｉに対し、ホールド長２Ｔ
の区間に互いに極性の異なる段差を持つようなサンプル
ホールドを施してノイズをマスクする構成とした。これ
により、聴感帯域に漏れこんでくるノイズを著しく低減
することが可能になる。

【００２０】次に逆極性のパルスを加えてノイズ低減を
図った従来技術の内容について説明する。図２は逆極性
のパルスを加えてノイズを低減させる場合の処理を示す
図である。これは図１１では５０〜６０Ｈｚのｎ次高調
波成分が聞こえていたのに対し、その直後にＴ（もしく
はＴよりも小さい）の逆極性のパルスを加えることによ
って、２Ｔ周期の５０〜６０Ｈｚで周波数インタリーブ
された音声出力信号ｓｄ−１としている。

【００２１】図３はスペクトラムの概略を示す図であ
る。縦軸が電力密度、横軸が周波数である。逆極性のパ
ルスを加えることで、図に示すように、１００ＫＨｚ位
の点滅周期５０〜６０Ｈｚの音となり、実質的に聴感帯
域外の点滅音となって聞こえにくくしている。

【００２２】このように、従来ではもともとホールド長
Ｔのサンプルホールドに＋αの時間のパルスを加えなけ
ればならないので、付加パルス発生回路の追加等を行う
必要があり、システムが複雑化してしまう。また、逆極
性のパルスの付加は原信号のクオリティを落としてしま
う等の問題があった。

【００２３】次にＶＴＲの音声再生時の周辺ブロックに
対して、本発明のノイズ低減装置１０を適用した場合に
ついて詳しく説明する。図４はノイズ低減装置の構成を
示す図である。ノイズ低減装置１０ａは、図１０で上述
したＦＭ復調回路１０１の出力段に接続されてスイッチ
ングノイズの低減を図る。

【００２４】第１のサンプルホールド手段１１ａと第２
のサンプルホールド手段１１ｂには、ＦＭ復調回路１０
１の出力である復調信号ｓｂ（Ｓｉ）が入力する。レベ
ル変換手段１２は、比較器１２ａとレベル調整を行うレ
ベル調整手段１２ｂを含む（図９で後述する）。

【００２５】パルス・ジェネレータ１３は、第１のサン
プルホールド手段１１ａと第２のサンプルホールド手段
１１ｂそれぞれに対して、後述のタイミング信号ｔａ、
ｔｂを送信する。

【００２６】図５はタイミング信号ｔａ、ｔｂの波形及
び位相を示す図である。タイミング信号ｔａは、長さＴ
の１パルス信号である。タイミング信号ｔｂは、タイミ
ング信号ｔａの立ち上がりの位置から立ち上がる、長さ
２Ｔの１パルス信号である。

【００２７】次に図４のブロック図の対応する箇所の信
号波形及び図５のタイミング信号ｔａ、ｔｂを用いて動
作について説明する。図６、図７は信号波形の処理手順
を示す図である。 〔Ｓ１〕ノイズを含む入力信号Ｓｉ（復調信号ｓｂ）に
対して、第１のサンプルホールド手段１１ａは、パルス
・ジェネレータ１３で作られたタイミング信号ｔａでホ
ールド長Ｔのサンプルホールドを行い、第１のサンプル
ホールド信号ＳＨ１を生成する。 〔Ｓ２〕第２のサンプルホールド手段１１ｂは、ノイズ
を含む入力信号Ｓｉに対して、パルス・ジェネレータ１
３で作られたタイミング信号ｔｂでホールド長２Ｔのサ
ンプルホールドを行い、第２のサンプルホールド信号Ｓ
Ｈ２を生成する。 〔Ｓ３〕レベル変換手段１２は、第１のホールド長区間
のレベルと、第２のホールド長区間のレベルとの差分を
とり、この差分を第１のホールド長区間のレベルから減
算してレベル変換を行い、ノイズマスク信号Ｓｏを生成
する。

【００２８】図８は本発明を用いた場合のスペクトラム
の概略を示す図である。縦軸が電力密度、横軸が周波数
である。本発明を用いた場合に得られた信号のサンプル
ホールドのホールド歪みによるノイズ成分は、従来（図
３）と比べるとレベルで１／２、周波数で２倍となるた
め、聴感帯域に漏れこんでくるレベルはおよそ４倍（約
１２ｄＢ）改善することができる。

【００２９】次にレベル変換手段１２の構成について説
明する。図９はレベル変換手段１２の構成の一例を示す
図である。なお、図中のトランジスタＱ１、Ｑ２の周辺
回路が比較器１２ａに対応し、レベル調整手段１２ｂは
抵抗Ｒ１、Ｒ２に対応する。この抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗
値を変更することにより、聴感上の微調整を行うことが
できる。

【００３０】まず、各素子の接続関係について、第１の
サンプルホールド信号ＳＨ１が入力されるバッファＩＣ
２の出力端子は、バッファＩＣ１の入力端子とトランジ
スタＱ１のベースと接続する。

【００３１】第２のサンプルホールド信号ＳＨ２が入力
されるバッファＩＣ３の出力端子は、トランジスタＱ２
のベースと接続する。バッファＩＣ１の出力端子は、抵
抗Ｒ１の一端と接続し、抵抗Ｒ１の他端はノイズマスク
信号Ｓｏが出力されるoutput端子と、電流源Ｉｄの他端
と、電流源Ｉｈの一端と接続する。電流源Ｉｈは接地す
る。

【００３２】トランジスタＱ１のコレクタは、電流源Ｉ
ｃの一端と接続し、電流源Ｉｃの他端は電流源Ｉｄの一
端と接続する。トランジスタＱ１のエミッタは、抵抗Ｒ
２の一端と電流源Ｉａの一端と接続し、電流源Ｉａの他
端はＧＮＤに接続する。

【００３３】トランジスタＱ２のコレクタは、電流源Ｉ
ｅの一端と接続する。電流源Ｉｅの他端は電流源Ｉｆの
一端と接続する。電流源Ｉｆの他端は、電流源Ｉｇの一
端と接続し、電流源Ｉｇの他端は電流源Ｉｈの他端と接
続する。電流源Ｉｇは接地する。トランジスタＱ２のエ
ミッタは、抵抗Ｒ２の他端と電流源Ｉｂの一端と接続
し、電流源Ｉｂの他端はＧＮＤに接続する。

【００３４】なお、図中の電流源Ｉｃ〜Ｉｈに対し、電
流源ＩｃがＯＮしたら電流源ＩｄがＯＮし、電流源Ｉｅ
がＯＮしたら電流源ＩｆがＯＮし、電流源ＩｇがＯＮし
たら電流源ＩｈがＯＮする。

【００３５】このような構成に対し、サンプルホールド
信号ＳＨ１、ＳＨ２は、バッファＩＣ２、３を介して、
トランジスタＱ１、Ｑ２のベースに入力する。そして、
２つの信号が比較され、抵抗Ｒ２に生じる電圧差を電流
に変換する。

【００３６】すると、サンプルホールド信号ＳＨ１、Ｓ
Ｈ２の電圧差分の電流が、ＩＣ１の出力端子から抵抗Ｒ
２を通じて引き込まれ、抵抗Ｒ２で電圧降下が生じてサ
ンプルホールド信号ＳＨ１のレベルを変化させる。

【００３７】以上説明したように、本発明のノイズ低減
装置１０は、ノイズを含む入力信号Ｓｉに対し、第１の
サンプルホールド信号ＳＨ１の第１のホールド長区間の
レベルと、第２のサンプルホールド信号ＳＨ２の第２の
ホールド長区間のレベルとの差分をとり、この差分を第
１のホールド長区間のレベルから減算してレベル変換を
行い、ノイズマスク信号Ｓｏを生成する構成とした。

【００３８】これにより、従来より比較的シンプルなシ
ステム構成でスイッチングノイズを改善できる。また、
スイッチングノイズの改善効果が従来比で約１２ｄＢと
大きい。さらに、原信号への加工量が少ないため、従来
の逆極性パルス付加法よりも原信号のクオリティを落と
すことなくスイッチングノイズを改善でき、ダビング等
による劣化が少ない。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のノイズ低
減装置は、ノイズを含む入力信号に対して、第１のサン
プルホールド信号の第１のホールド長区間のレベルと、
第２のサンプルホールド信号の第２のホールド長区間の
レベルとの差分をとり、この差分を第１のホールド長区
間のレベルから減算してレベル変換を行い、ノイズマス
ク信号を生成する構成とした。これにより、聴感帯域に
漏れこんでくるノイズを著しく低減することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の本発明のノイズ低減装置の原理図であ
る。

【図２】逆極性のパルスを加えてノイズを低減させる場
合の処理を示す図である。

【図３】スペクトラムの概略を示す図である。

【図４】ノイズ低減装置の構成を示す図である。

【図５】タイミング信号の波形及び位相を示す図であ
る。

【図６】信号波形を示す図である。

【図７】信号波形を示す図である。

【図８】本発明を用いた場合のスペクトラムの概略を示
す図である。

【図９】レベル変換手段の構成の一例を示す図である。

【図１０】従来のＶＴＲの音声再生時の周辺ブロックを
示す図である。

【図１１】信号波形を示す図である。

【図１２】スペクトラムの概略を示す図である。

【符号の説明】

１０……ノイズ低減装置、１１ａ……第１のサンプルホ
ールド手段、１１ｂ……第２のサンプルホールド手段、
１２……レベル変換手段、Ｓｉ……入力信号、ＳＨ１…
…第１のサンプルホールド信号、ＳＨ２……第２のサン
プルホールド信号、Ｓｏ……ノイズマスク信号、Ｔ……
第１のホールド長、２Ｔ……第２のホールド長。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C021 PA17 PA64 PA66 YA03 5C053 FA21 HA06 HA27 JA12 KA17 KA22 5J055 AX25 AX66 BX03 BX17 CX00 CX26 DX01 EY01 EY17 EZ03 EZ10 EZ12 EZ20 EZ25 FX05 GX01 GX02 GX04 GX05 GX06

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノイズの低減を図るノイズ低減装置にお
   いて、 前記ノイズを含む入力信号に対し、第１のホールド長で
   ノイズ区間をサンプルホールドして第１のサンプルホー
   ルド信号を生成する第１のサンプルホールド手段と、 前記第１のホールド長とは異なる長さの第２のホールド
   長で、前記入力信号の前記ノイズ区間をサンプルホール
   ドして第２のサンプルホールド信号を生成する第２のサ
   ンプルホールド手段と、 前記第１のホールド長区間のレベルと、前記第２のホー
   ルド長区間のレベルとの差分をとり、前記差分を前記第
   １のホールド長区間のレベルから減算してレベル変換を
   行い、ノイズマスク信号を生成するレベル変換手段と、 を有することを特徴とするノイズ低減装置。
2. 【請求項２】 前記レベル変換の微調整を行うレベル調
   整手段をさらに有することを特徴とする請求項１記載の
   ノイズ低減装置。