JP2002288946A - ノイズ除去方法 - Google Patents

ノイズ除去方法

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JP2002288946A
JP2002288946A JP2001087515A JP2001087515A JP2002288946A JP 2002288946 A JP2002288946 A JP 2002288946A JP 2001087515 A JP2001087515 A JP 2001087515A JP 2001087515 A JP2001087515 A JP 2001087515A JP 2002288946 A JP2002288946 A JP 2002288946A
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Naoki Suhara
直樹 栖原
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Sony Group Corp
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Aiwa Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少なくとも1点が異なる複数の点のサンプリ
ング値に基づいて対象点における複数の補正値を各々求
め、複数の補正値及び当該対象点のサンプリング値に各
々異なる重みを乗じて加算することにより求めた値を、
対象点の補正サンプリング値とするノイズ除去方法を提
供する。 【解決手段】 第1の補正値を対象点の前後に各々
時間a離れた2点の平均値として求め(ステップ22
0)、第2の補正値を対象点の前後に各々時間b(>
a)離れている2点の平均値として求め(ステップ23
0)、第3の補正値を対象点の前後に各々時間c(>
b)離れている2点の平均値として求める(ステップ2
40)。第1、第2、第3の補正値及び対象点のサンプ
リング値に各々調整値として重みp、q、r、sを乗じ
て加算することにより、対象点における補正サンプリン
グ値を求める(ステップ250)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ノイズ除去方法に
係り、詳細には、少なくとも1点が異なる複数の点のサ
ンプリング値に基づいて対象点における複数の補正値を
各々求め、複数の補正値及び当該対象点のサンプリング
値に各々異なる重みを乗じて加算することにより求めた
値を、対象点の補正サンプリング値とするノイズ除去方
法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】現在、
音声情報処理及び画像情報処理等は一般的にコンピュー
タを用いて行われている。本来、音声情報及び画像情報
はアナログ信号であり、音声情報及び画像情報がコンピ
ュータで処理されるためには、所定の間隔でサンプリン
グされたデジタル信号に変換されなければならない。こ
の際、サンプリング間隔が小さければ、よりオリジナル
のアナログ信号に近い情報をデジタル信号として取得す
ることができる。しかしながら、サンプリング間隔を小
さくすると、データ量は増大するためデータを記録する
メモリは増大し、データを処理するプロセッサの負担も
増加することになる。したがって、サンプリング間隔の
決定には、システムのコストとのトレード・オフが密接
に関連している。
【0003】サンプリングされて生成されたデジタル信
号は、各種変換、認識、出力などの処理のために、装置
間、あるいは装置内の回路間を伝送される。このような
伝送の際にデジタル信号の一部が欠落する可能性があ
る。また、伝送経路、及び、内部又は外部の機器などの
影響から信号にノイズが重畳されることがある。
【0004】デジタル化された音声情報のような1次元
データの2点を用いてその2点の中間点のノイズ除去を
行う一般的な方法は、その2点及び中間点のデータの値
の平均を求めて、その中間点における新しい値とするこ
とである。ここで、ノイズ除去とは、データの部分的な
欠落を補う処理、及び、データに重畳されたノイズを除
去する処理の双方を含むものとする。
【0005】このようなノイズ除去を行う場合、使用さ
れる2点間の間隔が短ければ、オリジナルのデータに近
い値が中間点の新しい値として取得される。この場合、
結果として、データの正確性は高いが、信号の欠落又は
ノイズの重畳の特徴を残留しているデータが取得される
ことになるという問題点がある。
【0006】ノイズ除去に使用される2点間の間隔が長
い場合、オリジナルのデータからは遠い値が中間点の新
しい値として取得されることになる。この場合、結果と
して、信号の欠落又はノイズの重畳の特徴をあまり残留
していないが、信号の欠落又はノイズの重畳を生じてい
ない部分のデータの正確性が低いデータが取得されるこ
とになるという問題点がある。
【0007】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、少なくとも1点が異なる複数の点のサン
プリング値に基づいて対象点における複数の補正値を各
々求め、複数の補正値及び当該対象点のサンプリング値
に各々異なる重みを乗じて加算することにより求めた値
を、対象点の補正サンプリング値とするノイズ除去方法
を提案することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、少なくとも2点以上のサ
ンプリング値を用いて対象点における第1の補正値を求
め、前記2点とは少なくとも1点が異なる、少なくとも
2点以上のサンプリング値を用いて前記対象点における
第2の補正値を求め、 前記第1の補正値、第2の補正
値、及び前記対象点のサンプリング値の各々に調整値を
乗じて加算することにより求めた値を、前記対象点にお
ける補正サンプリング値とする、ノイズ除去方法を提供
する。
【0009】各々少なくとも2点以上のサンプリング値
の平均により、前記第1及び第2の補正値を求めてもよ
い。また、前記調整値は、前記少なくとも2点以上の点
の2点間の間隔のうち最大の間隔に応じて、該最大の間
隔が短いほど大きい値に設定されてもよい。
【0010】このように、請求項1に記載の発明では、
少なくとも2点以上のサンプリング値を用いて対象点に
おける第1の補正値を求め、前記2点とは少なくとも1
点が異なる、少なくとも2点以上のサンプリング値を用
いて前記対象点における第2の補正値を求め、 前記第
1の補正値、第2の補正値、及び前記対象点のサンプリ
ング値の各々に調整値を乗じて加算することにより求め
た値を、前記対象点における補正サンプリング値とす
る。これにより、ノイズが除去され、かつ、正確性を有
するデータを取得することが可能となり、この出力デー
タにより再生される音声の音質を良くすることができ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】図1に、本発明のノイズ除去回路
26をコンパクト・ディスク再生装置100に適用した
実施の形態を示す。
【0012】コンパクト・ディスク再生装置100にセ
ットされたコンパクト・ディスク10の情報を読み込む
光ピックアップ14には、RF(Radio Freq
uency)アンプ20、デジタル信号処理回路22、
及び、サーボ回路28が接続されている。光ディスク特
有の各種サーボを制御するサーボ回路28は、コンパク
ト・ディスク10を回転させるためのモータ12にも接
続されている。
【0013】光ピックアップ14に接続されている、フ
ォーカスエラー信号の生成等を行うRFアンプ20は、
デジタル信号処理回路22にも接続されている。各種デ
ジタル信号処理を行うデジタル信号処理回路22は、D
/Aコンバータ24に接続されている。デジタル信号を
アナログ信号に変換するD/Aコンバータ24は本発明
の特徴であるノイズ除去回路26に接続されている。デ
ジタル信号処理回路22及びサーボ回路28には、デジ
タル信号処理回路22及びサーボ回路28を制御するシ
ステム・コントロール30が接続されている。
【0014】システム・コントロール30に制御される
サーボ回路28は、コンパクト・ディスク再生装置10
0にセットされているコンパクト・ディスク10の情報
を読み込むために、コンパクト・ディスク10を回転さ
せるためのモータ12及び光ピックアップ14を作動さ
せる。RFアンプ20は、光ピックアップ14により送
信されるデータに基づき、フォーカスエラー信号の生成
などを行う。デジタル信号処理回路22は、RFアンプ
20により生成されたデータ及び光ピックアップ14に
より読み込まれたデータに基づき、デジタル信号処理を
行う。
【0015】D/Aコンバータ24は、デジタル信号処
理回路22により出力されるデジタル信号処理されたデ
ジタル信号をアナログ信号に変換する。アナログ信号は
ノイズ除去回路26によりノイズ除去され、音声情報と
して図示されないスピーカ等を介して出力される。
【0016】次に本発明のノイズ除去回路26によって
実行されるノイズ除去処理の第1の実施例を図2〜図5
を参照して説明する。
【0017】ノイズ除去が行われるアナログ信号は、時
間tを変数とする関数x(t)で表されるものとし、図
3において破線で示される。関数x(t)で示されるア
ナログ信号は、本来、図3において実線で示されるX
(t)として生じるべき理想アナログ信号が、データ伝
送の何れかの時点で、t=7の部分のデータを欠落した
信号である。
【0018】処理ルーチンは、図2のステップ200で
開始される。ステップ210で、ノイズ除去処理を行う
対象となる対象点t=nを決定する。ステップ220
で、第1の補正値は(1)式で求められる。
【0019】 y1=(x(n−a)+x(n+a))/2 …(1) ここで、aは任意の正の値であるとする。すなわち、第
1の補正値は対象点の前後に各々時間a離れた2点の平
均値又は中間値として求められる。
【0020】同様に、ステップ230で、第2の補正値
が(2)式で求められる。
【0021】 y2=(x(n−b)+x(n+b))/2 …(2) ここで、bはaより大きい任意の正の値であるとする。
すなわち、第2の補正値は対象点の前後に各々時間b
(>a)離れている2点の平均値又は中間値として求め
られる。
【0022】ステップ240では、第3の補正値が
(3)式で求められる。
【0023】 y3=(x(n−c)+x(n+c))/2 …(3) ここで、cはbより大きい任意の正の値であるとする。
すなわち、第3の補正値は対象点の前後に各々時間c
(>b)離れている2点の平均値又は中間値として求め
られる。
【0024】ステップ250で、補正された新しいサン
プリング値が(4)式により求められる。
【0025】 i(n)=(p・y1+q・y2+r・y3+s・x(n)) /(p+q+r+s) …(4) すなわち、第1、第2、第3の補正値及び対象点のサン
プリング値に各々調整値として重みp、q、r、sを乗
じて加算する。p+q+r+sで除しているのは、スケ
ーリングのためである。ここで、p、q、rは、第1、
第2、第3の補正値を求める際に使用された2点のデー
タ間の間隔2a、2b、2c(2a<2b<2c)に応
じて定められ、2点間の間隔が小さいほど大きい値とな
り、p>q>rとなるように設定される。
【0026】ステップ260で、ノイズ除去処理を行う
次の対象点が存在するかどうか判定され、存在すると判
定された場合、処理はステップ210に戻り、ステップ
210〜250の処理が繰り返される。次の対象点がな
いと判定された場合には処理はステップ270に進み、
ステップ270で処理は終了する。
【0027】この処理ルーチンの結果を図4及び図5に
示す。図4には、第1、第2、第3の補正値及びオリジ
ナルのアナログ信号x(t)が示されている。第1の補
正値は最もオリジナルのアナログ信号に近い値を示す
が、t=7において欠落したデータの特徴を残留してい
る。第3の補正値は、t=7において欠落したデータの
特徴をあまり残留していないが、オリジナルのアナログ
信号からは遠い値を示す。
【0028】図5には、理想アナログ信号X(t)及び
新しいサンプリング値i(t)が、示されている。新し
いサンプリング値i(t)は、t=7において欠落した
データの特徴をあまり残留していない。また、全体的
に、理想アナログ信号に近似した値を示している。
【0029】このように、少なくとも2点以上のサンプ
リング値を用いて対象点における第1の補正値を求め、
前記2点とは少なくとも1点が異なる、少なくとも2点
以上のサンプリング値を用いて前記対象点における第2
の補正値を求め、前記第1の補正値、第2の補正値、及
び前記対象点のサンプリング値の各々に調整値を乗じ
て、加算することにより求めた値を前記対象点における
補正サンプリング値とすることにより、ノイズが除去さ
れ、かつ、正確性を有するデータを取得することが可能
となり、この出力データにより再生される音声の音質を
良くすることができる。
【0030】次に本発明のノイズ除去回路26によって
実行されるノイズ除去処理の第2の実施例を図2、図6
及び図7を参照して説明する。
【0031】第1の実施例と第2の実施例とは、図2に
おいてステップ220〜250以外は同様であるので、
ここでは、ステップ220〜250に関して説明する。
【0032】ステップ220で、第1の補正値を(5)
式を用いて求める。
【0033】 y1=(x(n−a)+x(n)+x(n+a))/3 …(5) ここで、aは任意の正の値であるとする。すなわち、第
1の補正値は、対象点の前後に各々時間a離れた2点と
対象点とのサンプリング値の平均値として求められる。
【0034】同様に、ステップ230で、第2の補正値
が(6)式を用いて求められる。
【0035】 y2=(x(n−2a)+x(n−a)+x(n) +x(n+a)+x(n+2a))/5 …(6) すなわち、第2の補正値は対象点の前後に各々時間a及
び2a離れている4点と対象点とのサンプリング値の平
均値として求められる。
【0036】ステップ240では、第3の補正値が
(7)式を用いて求められる。
【0037】 y3=(x(n−3a)+x(n−2a) +x(n−a)+x(n)+x(n+a) +x(n+2a)+x(n+3a))/7 …(7) すなわち、第3の補正値は対象点の前後に各々時間a、
2a及び3a離れている6点と対象点とのサンプリング
値の平均値として求められる。
【0038】ステップ250で、補正された新しいサン
プリング値が(8)式を用いて求められる。
【0039】 i(n)=(p・y1+q・y2+r・y3+s・x(n)) /(p+q+r+s) …(8) すなわち、第1、第2、第3の補正値及び対象点のサン
プリング値に各々調整値として重みp、q、r、sを乗
じて加算する。p+q+r+sで除しているのは、スケ
ーリングのためである。ここで、p、q、rは、第1、
第2、第3の補正値を求める際に使用された複数の点の
2点間の間隔のうち最大の間隔2a、4a、6a(2a
<4a<6a)に応じて定められる。即ち、複数の点の
2点間の間隔のうち最大の間隔が短いほど大きい値に設
定され、ここでは、p>q>rとなるように設定され
る。
【0040】この処理ルーチンの結果を図6及び図7に
示す。図6には、第1、第2、第3の補正値及びオリジ
ナルのアナログ信号x(t)が示されている。第1の補
正値は最もオリジナルのアナログ信号に近い値を示す
が、t=7において欠落したデータの特徴を残留してい
る。第3の補正値は、t=7において欠落したデータの
特徴をあまり残留していないが、オリジナルのアナログ
信号からは遠い値を示す。
【0041】図7には、理想アナログ信号X(t)及び
新しいサンプリング値i(t)が示されている。新しい
サンプリング値i(t)は、t=7において欠落したデ
ータの特徴をあまり残留していない。また、全体的に、
理想アナログ信号に近似した値を示している。
【0042】このように、第2の実施例でも第1の実施
例と同様に、少なくとも2点以上のサンプリング値を用
いて対象点における第1の補正値を求め、前記2点とは
少なくとも1点が異なる、少なくとも2点以上のサンプ
リング値を用いて前記対象点における第2の補正値を求
め、前記第1の補正値、第2の補正値、及び前記対象点
のサンプリング値の各々に調整値を乗じて加算すること
により求めた値を、前記対象点における補正サンプリン
グ値とすることにより、ノイズが除去され、かつ、正確
性を有するデータを取得することが可能となり、この出
力データにより再生される音声の音質を良くすることが
できる。
【0043】次に本発明のノイズ除去回路26によって
実行されるノイズ除去処理の第3の実施例を図2及び、
図8及び図9を参照して説明する。
【0044】第1、第2の実施例と第3の実施例とは、
図2において、ステップ220〜250以外は同様であ
るので、ここでは、ステップ220〜250に関して説
明する。
【0045】ステップ220で、第1の補正値を(9)
式を用いて求める。
【0046】 y1=(b・x(n−a)+a・x(n+b))/(a+b) …(9) ここで、a、bは任意の正の値であるとする。すなわ
ち、第1の補正値は対象点の前に時間a、後に時間b離
れた2点を用いて、その2点からの間隔に応じて求めら
れる。
【0047】同様に、ステップ230で、第2補正値が
(10)式で求められる。
【0048】 y2=(c・x(n−a) +a・x(n+c))/(a+c) …(10) ここで、a、cは任意の正の値であるとする。すなわ
ち、第2の補正値は対象点の前に時間a、後に時間c離
れた2点を用いて、その2点からの間隔に応じて求めら
れる。
【0049】ステップ240では、第3の補正値が(1
1)式を用いて求められる。
【0050】 y3=(d・x(n−a) +a・x(n+d))/(a+d) …(11) ここで、a、dは任意の正の値であるとする。すなわ
ち、第3の補正値は対象点の前に時間a、後に時間d離
れた2点を用いて、その2点からの間隔に応じて求めら
れる。
【0051】ステップ250で、補正された新しいサン
プリング値が(12)式を用いて求められる。
【0052】 i(n)=(p・y1+q・y2+r・y3+s・x(n)) /(p+q+r+s) …(12) すなわち、第1、第2、第3の補正値及び対象点のサン
プリング値に各々調整値として重みp、q、r、sを乗
じて加算する。p+q+r+sで除しているのは、スケ
ーリングのためである。ここで、p、q、rは、第1、
第2、第3の補正値を求める際に使用された2点の間の
間隔a+b、a+c、a+d(b<c<d)に応じて定
められ、2点の間の間隔が短いほど大きい値となり、p
>q>rとなるように設定される。
【0053】この処理ルーチンの結果を図8及び図9に
示す。図8には、第1、第2、第3の補正値及びオリジ
ナルのアナログ信号x(t)が示されている。第1の補
正値は最もオリジナルのアナログ信号に近い値を示す
が、t=7において欠落したデータの特徴を残留してい
る。第3の補正値は、t=7において欠落したデータの
特徴をあまり残留していないが、オリジナルのアナログ
信号からは遠い値を示す。
【0054】図9には、理想アナログ信号X(t)及び
新しいサンプリング値i(t)が示されている。新しい
サンプリング値i(t)は、t=7において欠落したデ
ータの特徴をあまり残留していない。また、全体的に、
理想アナログ信号に近似した値を示している。
【0055】このように、第3の実施例でも第1及び第
2の実施例と同様に、少なくとも2点以上のサンプリン
グ値を用いて対象点における第1の補正値を求め、前記
2点とは少なくとも1点が異なる、少なくとも2点以上
のサンプリング値を用いて前記対象点における第2の補
正値を求め、前記第1の補正値、第2の補正値、及び前
記対象点のサンプリング値の各々に調整値を乗じて加算
することにより求めた値を、前記対象点における補正サ
ンプリング値とすることにより、ノイズが除去され、か
つ、正確性を有するデータを取得することが可能とな
り、この出力データにより再生される音声の音質を良く
することができる。
【0056】なお、上記実施例では、各々第1乃至第3
の補正値を用いて新しいサンプリング値を求めたが、本
発明はこれに限定されず、補正値は2種類以上であれば
よい。また、第1乃至第3の補正値を求める方法は、上
記実施例に記載されている方法に限定されず、公知の任
意の方法を使用してもよい。
【0057】さらに、上記実施例で、調整値は、少なく
とも2点以上の点の2点間の間隔のうち最大の間隔に応
じて、該最大の間隔が短いほど大きい値に設定された
が、本発明はこれに限定されず、例えば、データの正確
性よりも滑らかさ及びノイズ除去に重点を置く場合に
は、少なくとも2点以上の点の2点間の間隔のうち最大
の間隔に応じて、該最大の間隔が短いほど小さい値に設
定されてもよい。また、調整値は任意に設定されてもよ
く、ニューロン・ネットワーク等を用いた学習等により
決定されるようにしてもよい。
【0058】上記実施例では、本発明のノイズ除去をコ
ンパクト・ディスク再生装置において適用したが、本発
明はこれに限定されず、ノイズ除去は、例えば、他の音
声情報装置及び画像情報処理装置など、他の装置で適用
されてもよい。本発明では、コンパクト・ディスク再生
装置にノイズ除去を適用したため、第1乃至第3の補正
値を1次元で配列されたデータに基づいて求めたが、例
えば、画像情報処理装置に本発明を適用する場合には、
2次元、又は3次元で配列されたデータに基づいて、第
1乃至第3の補正値が求められてもよい。
【0059】また、上記実施例では、デジタル信号がア
ナログ信号に変換され、アナログ信号が音声情報として
出力される前に、アナログ信号に対してノイズ除去が行
われたが、本発明はこれに限定されず、信号伝送の任意
の時点でノイズ除去が行われてもよい。さらに、ノイズ
除去は、デジタル信号に対して行われてもよい。
【0060】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、少なくとも2
点以上のサンプリング値を用いて対象点における第1の
補正値を求め、前記2点とは少なくとも1点が異なる、
少なくとも2点以上のサンプリング値を用いて前記対象
点における第2の補正値を求め、前記第1の補正値、第
2の補正値、及び前記対象点のサンプリング値の各々に
調整値を乗じて加算することにより求めた値を、前記対
象点における補正サンプリング値とするので、これによ
り、ノイズが除去され、かつ、正確性を有するデータを
取得することが可能となり、この出力データにより再生
される音声の音質を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のノイズ除去回路を有するコンパクト
・ディスク再生装置の構成ブロック図を示す。
【図2】 本発明の第1、第2、第3の実施例のフロー
・チャートを示す。
【図3】 本発明の第1第2、第3の実施例のアナログ
信号及び理想アナログ信号を示すグラフである。
【図4】 本発明の第1の実施例の第1、第2、第3の
補正値を示すグラフである。
【図5】 本発明の第1の実施例の処理結果を示すグラ
フである。
【図6】 本発明の第2の実施例の第1、第2、第3の
補正値を示すグラフである。
【図7】 本発明の第2の実施例の処理結果を示すグラ
フである。
【図8】 本発明の第3の実施例の第1、第2、第3の
補正値を示すグラフである。
【図9】 本発明の第3の実施例の処理結果を示すグラ
フである。
【符号の説明】
100 コンパクト・ディスク再生装置 26 ノイズ除去回路
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G11B 20/10 321 G11B 20/10 321Z H03M 1/08 H03M 1/08 B 1/66 1/66 C

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも2点以上のサンプリング値を
    用いて対象点における第1の補正値を求め、 前記2点とは少なくとも1点が異なる、少なくとも2点
    以上のサンプリング値を用いて前記対象点における第2
    の補正値を求め、 前記第1の補正値、第2の補正値、及び前記対象点のサ
    ンプリング値の各々に調整値を乗じて加算することによ
    り求めた値を、前記対象点における補正サンプリング値
    とする、 ノイズ除去方法。
  2. 【請求項2】 各々少なくとも2点以上のサンプリング
    値の平均により、前記第1及び第2の補正値を求める請
    求項1に記載のノイズ除去方法。
  3. 【請求項3】 前記調整値は、前記少なくとも2点以上
    の点の2点間の間隔のうち最大の間隔に応じて、該最大
    の間隔が短いほど大きい値に設定される請求項1又は請
    求項2に記載のノイズ除去方法。
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