JP4270602B2 - アナログオーディオ及び／又はビデオ信号のパルス状妨害を抑制する方法、機器並びに記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アナログオーディオ及び／又はビデオ信号のパルス状妨害、特に、古い音の担体の再生中に鳴るカチリという音（クリック）を抑制する方法、機器、並びに、記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パルス状妨害（以下、クリック音とも称する）は、広範囲の音源から来る音声及び音楽信号中に発生する。これらの音源は、古いＳＰレコード（蓄音機レコード）、ＬＰレコード、オーディオテープ、オーディオ若しくはビデオカセット、並びに、映画サウンドのような古いサウンド担体、又は、多重路伝送路である。上記の耳障りなクリック音は、通常、クリック音の検出と、補間、即ち、クリックへの補填の二つの段階により除去される。公知の検出方法は、オーディオ信号のピーク値を超える不変的に設定された閾値を使用する。この方法の一つの制限は、殆どのクリック音はピーク信号よりも大きい振幅をもたないので、検出されないまま残されることである。従来、クリック音は、クリックによって生じた間隙の前後で同一値に基づく線形又は高次補間を行うことによって補填される。この場合、信号は間隙中に再生されない。品質は、オーディオ信号のモデルが使用される所謂ランダム補間を用いることによって改良される。
【０００３】
このような方法は、英国特許第GB 2 217 902 号に記載されている。引用文献において、数学的モデルが最初にクリックの前後の歪みのないデータから計算される。この自己回帰モデルはクリックを補填するため使用される。特に、この方法は、クリックの前に歪みのないデータを取得し、クリックポイント及びクリック後の予測値を決定するためモデルを使用する。クリックポイントでの値は、クリック後の誤差要因が最小化されるように変更される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の方法の明らかな欠点は、モデルの次数が補填されるべきサンプル値の個数の約２倍に対応しなければならないことから生ずる顕著な複雑さである。別の欠点は、従来の方法は、ある程度よりも小さいクリック密度では、数学的モデルを計算するため充分な歪みのないデータを利用することができないので、正確に動作しないことである。さらに、上記の方法は、ある種の場合に欠点となり得る著しい遅延を生じることである。
【０００５】
本発明の目的は、オーディオ又はビデオ信号中のパルス状妨害を抑制する方法を提供することである。この本発明の目的は、請求項１に記載された方法によって達成される。
本発明の別の目的は、オーディオ又はビデオ信号中のパルス状妨害を抑制する機器を提供することである。この目的は、請求項７に記載された機器によって達成される。
【０００６】
さらに、本発明の目的は、オーディオ又はビデオ信号中のパルス状妨害を抑制する記録装置を提供することである。この目的は、請求項９に記載された記録装置によって達成される。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
原則として、サンプル値はアナログオーディオ及び／又はビデオ信号から形成され、入力信号として使用され、妨害の前後の歪みのないサンプル値が妨害を抑制するため使用されているアナログオーディオ及び／又はビデオ信号のパルス状妨害を抑制する本発明による方法は、本質的に、
適応フィルタリングが行われ、上記パルス状妨害を検出及び補間するため使用され、ここで、
上記入力信号の適応フィルタリングは誤差信号を決定するため使用され、
上記入力信号のサンプル値は、上記誤差信号の絶対瞬時値が閾値を超える場合に歪みがあると認められ、
上記適応フィルタリングの出力信号は上記歪みがあると認められたサンプル値の代替値として使用され、
上記歪みがあると認められたサンプル値は上記適応フィルタリングの入力値の中で置き換えられる。
【０００８】
本発明の方法と英国特許第GB 2 217 902号に記載された従来の方法との重要な相違点は、従来の方法では、数学的モデル（自己回帰ＡＲ）がクリック前の歪みのないデータ（サンプル値）に基づいて明示的に計算されることである。一方、本発明による方法は、複雑な数学的モデルの計算を無しで済ませることができる。適応フィルタの使用は、直接的な数学的信号モデリングを含まない。従って、本発明による方法は、非常に複雑さが緩和され、実時間の逆クリック化が行える。さらに、高いクリック密度の場合にも使用できるので、パチパチという音（クラックリング音）、即ち、高密度パルス状妨害を抑制するため使用することが可能である。オーディオ試験によって示されているように、この方法は他の方法よりもすばらしい結果を生ずる。
【０００９】
本発明の方法によれば、誤差信号中の絶対サンプル値が夫々の閾値を下回る場合に信号路が変更されない点が有利である。
適応フィルタリングの適応は、入力信号のサンプル値に歪みが無いと認められた離散的な時点だけに行われる点が特に有利である。
また、入力信号のサンプル値に歪みがあると認められる場合、好ましくは、適応が中止される。
【００１０】
誤差信号及び／又は入力信号のパワーの測定は、歪みが無いと認められたサンプル値だけに対し継続される点も有利である。
最後に、閾値をレベル特性に動的に適合させる点が特に有利である。
原則として、アナログオーディオ又はビデオ信号から形成されたサンプル値が入力信号として供給され、パルス状妨害の前後の歪みの無いサンプル値が妨害が抑制された出力信号を出力し得るように使用されるアナログオーディオ及び／又はビデオ信号中のパルス状妨害を抑制する本発明による機器は、本質的に、
入力信号のサンプル値が供給され、次のサンプル値の評価値を決定し、これにより、誤差信号を決定するため使用され、パルス状妨害を検出及び補間する適応フィルタと、
誤差信号の瞬時値を決定するユニットと、
評価された値と歪みがあると認められたサンプル値とを切り換える切換スイッチとからなる。
【００１１】
この場合、歪みがあると認められたサンプル値は、適応フィルタの入力ベクトル中で置換される点が有利である。
原則として、アナログオーディオ及び／又はビデオ信号中のパルス状妨害を抑制し、上記オーディオ及び／又はビデオ信号をディジタル的に記録する本発明による記録装置は、本質的に、
上記アナログオーディオ及び／又はビデオ信号からサンプル値を形成するアナログ／ディジタル変換器と、
上記パルス状妨害を抑制するためのサンプル値が供給され、アナログオーディオ及び／又はビデオ信号中のパルス状妨害を抑制する上記本発明による逆クリック化機器と、
上記逆クリック化機器からそのまま、若しくは、更なる処理の後に供給された出力信号をディジタルデータ担体上に記録する記録機器とである。
【００１２】
上記記録装置は、アナログデータ担体用の再生装置を更に有し、アナログデータ担体上に記録されたアナログオーディオ及び／又はビデオ信号が、上記アナログデータ担体の再生中にアナログ／ディジタル変換器に供給される点が有利である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施例を説明する。図１にはクリックを検出し、補填する本発明による装置のブロック図が示されている。
検出及び補間は、同じ適応フィルタＡＦを用いて一段で行われる。線形前方予測器として動作する適応フィルタＡＦは入力信号ｘｎが供給される。そのために信号は、必要に応じて、遅延段を用いて予め遅延される。適応フィルタＡＦは、入力信号を逆相関され、フィルタリング及び評価の後、出力信号ｙｎを出す。誤差信号ｅｎは、加算器Ｓ１を用いて入力信号ｘｎと出力信号ｙｎとから決定される。この誤差信号中のクリックは、有効な信号のレベルに対して著しく際立っているので、その結果として、クリックは元の信号よりも高い精度で検出され得る。
【００１４】
入力信号ｘｎ中のサンプル値は、誤差信号ｅｎの絶対瞬時値が閾値を超えるとき、歪みがあると認められる。この閾値は、静かな一節中でも可聴性に応じてクリックが検出できるように、レベル特性と動的に適合される。
本例の場合に、閾値は誤差信号ｅｎの評価されたパワーをスケーリングしたものとして計算される。この目的のため、誤差信号ｅｎの評価されたパワーがユニットＰＭで決定される。乗算器Ｍは、次に、閾値を生成するため、ユニットＰＭで得られた値を一定のスケーリング係数ｔｈｒにより乗算する。次いで、閾値は、制御信号ｃを生成するため、加算器Ｓ２によって誤差信号ｅｎの瞬時値から除かれる。
【００１５】
クリックは、信号路で歪みがあると認められたサンプル値ｘｎの代替値として使用される適応フィルタＡＦの出力信号ｙｎにより補填される。この目的のため、サンプル値ｘｎと出力信号ｙｎの両方の信号が切換スイッチＳＷに供給され、切換スイッチＳＷは、供給された信号の中の一方を制御信号ｃに応じて出力する。さらに、当該サンプル値は、本例において、適応フィルタの入力ベクトル中でも置換され、その結果として、適応フィルタは訂正された信号に基づいて動作する。反対に、誤差信号ｅｎ中のサンプル値の絶対値が閾値に満たない場合、信号路内で変更は行われず、即ち、逆クリック化器の出力信号ｏｎは入力信号ｘｎと一致する。
【００１６】
適応フィルタの適応は、入力信号中のサンプル値に歪みが無いと認められた離散的な時点に限り行われる。サンプル値は歪みがあると認められた場合、適応は中止される。同様に、誤差信号及び入力信号のパワーの測定は、歪みが無いと認められたサンプル値だけに対して継続される。
本発明を実現するため、適応ＦＩＲ（有限インパルス応答）及びＩＩＲ（無限インパルス応答）フィルタのような種々の特殊フィルタ構造、並びに、種々の特殊適応アルゴリズム（ＮＬＭＳ、ＲＬＳ、ＦＴＦ、Ｆｅｉｎｔｕｃｈのようなアルゴリズム）が各種の組合せで使用され得る。特に良好な結果は、本例の場合、例えば、前方予測器として３０乃至５０タップの長さの適応ＮＬＭＳ−ＦＩＲフィルタを４８ｋＨｚのサンプリングレートで用いることにより達成される。
【００１７】
かかる適応ＮＬＭＳ−ＦＩＲフィルタは、以下の式に基づいて、ＦＩＲフィルタの係数ｈ１，ｈ２，．．．，ｈＮを適応させる特殊なＬＭＳ（最小２乗平均）アルゴリズムを使用する。
ｈｉ（ｎ＋１）＝ｈｉ（ｎ）＋ａ＊ｅ（ｎ）＊ｘ（ｎ−ｉ）／Ｐｘ（ｎ）
ｉ＝１，２，．．．，Ｎ
式中で使用された変数は、

のように定義される。
【００１８】
ＮＬＭＳアルゴリズムにおいて正規化されるべき入力信号ｘｎのパワーは、本例の場合に、
【００１９】
【数１】

【００２０】
の形式の伝達関数をもつ１次ローパスフィルタによって測定され得る。同じ構造を備えた別のローパスフィルタが閾値を計算する際に誤差信号ｅｎのパワーを測定するため使用され得る。
本発明は、記録された音声及び音楽信号（レコード、オーディオテープ）の再生及び／又は再記録、多重路通信システム、セルラディジタル電話システム等に使用され得る。特に、本発明は、独立した装置として、ＭＤプレーヤ、再記録可能なビデオディスク用のＤＶＤプレーヤ、又は、ＤＶＣ装置のような娯楽電子機器の種々の記録装置に使用することが可能であるだけでなく、オーディオテーププレーヤ若しくはカセットレコーダのような他の娯楽電子機器と組み合わせて使用すること、又は、パーソナルコンピュータの一部として使用することが可能である。その上、本発明による装置はクリックを抑制する独立した装置として構成してもよい。
【００２１】
最後に、本発明は、オーディオ信号だけに限定されることはなく、ビデオ信号に対しても使用できることに注意する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】クリックを検出し、補填する本発明による装置のブロック図である。
【符号の説明】
ＡＦ 適応フィルタ
Ｓ１，Ｓ２ 加算器
ＰＭ パワー評価ユニット
ＳＷ 切換スイッチ
ｘｎ 入力信号
ｙｎ，ｏｎ 出力信号
ｅｎ 誤差信号
ｔｈｒ スケーリング係数
ｃ 制御信号

Claims (8)

1. オーディオ及び／又はビデオ信号のパルス状妨害を抑制する方法であって、
   上記オーディオ及び／又はビデオ信号のサンプルを受信するステップと、
   上記受信サンプルを補間するよう適応フィルタを使用するステップと、
   上記受信サンプルと上記補間を行われたサンプルとの間の差によって与えられる誤差信号を得るステップと、
   １次ローパスフィルタリングが使用され、上記誤差信号のパワーを測定するステップと、
   上記誤差信号のパワーを用いて閾値を計算するステップと、
   上記誤差信号が上記閾値を超える場合に、受信サンプルを歪みがあると認めるステップと、
   信号経路において上記歪みがあると認められた受信サンプルの代替サンプルとして上記適応フィルタの出力信号を使用するステップと、
   上記歪みがあると認められた受信サンプルを上記適応フィルタの入力サンプルにおいても上記代替サンプルによって置き換えるステップとを有する方法。
2. 上記閾値の計算は上記誤差信号のパワーに一定のスケーリング係数を乗じるステップを有することを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 上記誤差信号のパワーの測定は歪みが無いと認められたサンプル値だけに対し継続され、
   上記歪みが無いと認められたサンプルは変更されずに出力されることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
4. オーディオ及び／又はビデオ信号のパルス状妨害を抑制する装置であって、
   上記オーディオ及び／又はビデオ信号のサンプルを受信する手段と、
   上記受信サンプルを補間する適応フィルタと、
   上記受信サンプルと上記補間を行われたサンプルとの間の差によって与えられる誤差信号を得る手段と、
   １次ローパスフィルタが含まれ、上記誤差信号のパワーを測定する手段と、
   上記誤差信号のパワーを用いて閾値を計算する手段と、
   上記誤差信号が上記閾値を超える場合に、受信サンプルを歪みがあると認める手段と、
   信号経路において上記歪みがあると認められた受信サンプルの代替サンプルとして上記適応フィルタの出力信号を使用する切り替え手段と、
   上記歪みがあると認められた受信サンプルを上記適応フィルタの入力サンプルにおいても上記代替サンプルによって置き換える手段とを有する装置。
5. 上記閾値を計算する手段は、上記誤差信号の測定されたパワー値に一定のスケーリング係数を乗じるための乗算器を有することを特徴とする、請求項４記載の装置。
6. 上記誤差信号のパワーを測定する手段は歪みが無いと認められたサンプル値だけに対し継続され、
   上記切り替え手段は上記歪みが無いと認められたサンプルを不変のまま出力することを特徴とする、請求項４又は５記載の装置。
7. 上記切り替え手段の出力信号をデジタルデータ記憶媒体に記録する記録手段を更に有する、請求項４乃至６のうちの一項記載の装置。
8. アナログデータ記録媒体用の再生手段と、再生されたアナログデータをデジタルデータサンプルに変換する変換手段とを更に有する、請求項７記載の装置。

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