JP4114278B2 - ノイズ低減装置 - Google Patents

Description

【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９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１０は信号波形を示す図である。図９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１０１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１１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２０ＫＨｚ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のホールド長より短い第２のホールド長で、第１のホールド長の終点以降の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のサンプルホールド信号を、第２のホールド長の時間分遅延して遅延サンプルホールド信号を生成する遅延手段と、前記第１のホールド長の中間点以降の区間であって第１のホールド長と同じ長さの区間において、前記遅延サンプルホールド信号のレベルを前記第２のサンプルホールド信号のレベルに変換して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、ノイズを持つ入力信号に対し、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のホールド長より短い第２のホールド長で、第１のホールド長の終点以降の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。遅延手段は、第１のサンプルホールド信号を、第２のホールド長の時間分遅延して遅延サンプルホールド信号を生成する。レベル変換手段は、前記第１のホールド長の中間点以降の区間であって第１のホールド長と同じ長さの区間において、前記遅延サンプルホールド信号のレベルを前記第２のサンプルホールド信号のレベルに変換して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、ノイズを持つ入力信号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より短い第２のホールド長（Ｔ／２）で、第１のホールド長の終点以降の区間をサンプルホールドして（すなわち、第１のホールド長Ｔの直後に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】
遅延手段１２は、第１のサンプルホールド信号ＳＨ１を、第２のホールド長の時間分（すなわち、Ｔ／２）遅延して遅延サンプルホールド信号ＳＨｄを生成する。
【００１９】
レベル変換手段１３は、第２のサンプルホールド信号ＳＨ２と遅延サンプルホールド信号ＳＨｄを比較し、遅延サンプルホールド信号ＳＨｄのホールド長区間の電圧レベルを、第２のサンプルホールド信号ＳＨ２のホールド長区間の電圧レベルに変換してノイズマスク信号Ｓｏを生成する。
【００２０】
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、第１のホールド長Ｔ（＝ノイズ区間）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。
【００２１】
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１０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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
第１のサンプルホールド手段１１ａには、ＦＭ復調回路１０１の出力である復調信号ｓｂ（Ｓｉ）が入力する。ディレイ・イコライザ１２ａは、遅延手段１２に該当し、音声帯域の特性を劣化させずにディレイのみを行うイコライザである。
【００２６】
パルス・ジェネレータ１４は、第１のサンプルホールド手段１１ａ、第２のサンプルホールド手段１１ｂ及びレベル変換手段１３それぞれに対して、後述のタイミング信号ｔａ、ｔｂ、ｔｃを送信する。
【００２７】
図５はタイミング信号ｔａ、ｔｂ、ｔｃ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の立ち下がりの位置から立ち上がる、長さＴ／２の１パルス信号である。タイミング信号ｔｃは、タイミング信号ｔａのＴ／２の位置から立ち上がる、長さＴの１パルス信号である。
【００２８】
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〜ｔｃ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１４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、第１のサンプルホールド信号ＳＨ１に対し、パルス・ジェネレータ１４で作られたタイミング信号ｔｂでホールド長Ｔ／２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ＳＨ２を生成する。
〔Ｓ３〕ディレイ・イコライザ１２ａは、第１のサンプルホールド信号ＳＨ１をＴ／２遅延させて、遅延サンプルホールド信号ＳＨｄを生成する。
〔Ｓ４〕レベル変換手段１３は、第２のサンプルホールド信号ＳＨ２と遅延サンプルホールド信号ＳＨｄを比較し、遅延サンプルホールド信号ＳＨｄのホールド長区間のレベルを、第２のサンプルホールド信号ＳＨ２のホールド長区間のレベルに変換してノイズマスク信号Ｓｏを生成する。
【００２９】
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。
【００３０】
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、サンプルホールドした第１のサンプルホールド信号ＳＨ１を遅延した遅延サンプルホールド信号ＳＨｄのホールド長区間のレベルを、第２のサンプルホールド信号ＳＨ２のホールド長区間のレベルに変換してノイズマスク信号Ｓｏを生成する構成とした。
【００３１】
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。
【００３２】
【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、サンプルホールドした第１のサンプルホールド信号を遅延した遅延サンプルホールド信号の、前記第１のホールド長の中間点以降の区間であって第１のホールド長と同じ長さの区間のレベルを第２のサンプルホールド信号のレベルに変換して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】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１０】信号波形を示す図である。
【図１１】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……遅延手段、１３……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、ＳＨｄ……遅延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、Ｔ／２……第２のホールド長。

Claims (2)

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のホールド長より短い第２のホールド長で、前記第１のホールド長の終点以降の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のサンプルホールド信号を、前記第２のホールド長の時間分遅延して遅延サンプルホールド信号を生成する遅延手段と、前記第１のホールド長の中間点以降の区間であって第１のホールド長と同じ長さの区間において、前記遅延サンプルホールド信号のレベルを前記第２のサンプルホールド信号のレベルに変換して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. 前記遅延手段は、信号特性を劣化させないイコライザを用いて、前記第１のサンプルホールド信号の遅延を行うことを特徴とする請求項１記載のノイズ低減装置。

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