JPS5855702B2 - ノイズ・リダクション・システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は心理学上の順応効果を利用するノイズ・リダク
ション・システムに関する。

高級音質を扱う伝送系（記録再生系を含む）にノイズ・
リダクション・システムを適用する場合、そのシステム
のＳ／Ｎ改善度がさほど良くない場合には雑音レベルの
変調という点はそれほど目立たない。

しかし、Ｓ／Ｎ改善度の良好なるノイズ・リダクション
・システムでは雑音レベルの変調ということを無視し得
ない。

殊にＳ／Ｎの悪い伝送系に適用した場合に雑音レベルの
変調が目立ち、音源によっては実用上支障をきたすこと
もある。

このことを第１図に示す従来のＳ／Ｎ改善度に優れたノ
イズ・リダクション・システムを例に、第２図を参照し
て説明する。

第１図に示すシステムはテープレコーダ等の録音媒体１
の入力側に信号のダイナミックレンジを圧縮する手段と
して録音時に用いるエンコーダ２を配備し、且つ出力側
に圧縮された信号を元のダイナミック・レンジに伸張す
る手段として再生時に用いるデコーダ３を配備し、雑音
を低減するシステムである。

エンコーダ２のＶＣＡ（利得制御増幅器）２１とデコー
ダ３のＶＣＡ３１は一種の乗算器として機能し、人力信
号ｅｔに対し直流レベルＥを与えると出力信号ｅ□を とする。

ここでＥの指数はエンコード時に負号となり、デコード
時に正号となる。

またエンコーダ２のレベルセンサ２２とデコーダ３のレ
ベルセンサ３２は信号レベルを検出するもので、人力信
号ｅのレベルに相当する直流レベルＥを送出するもので
ある。

従ってエンコーダ２に対し信号６．１を与えるとその出
力信号（録音媒体１への人力）ｅＱｌはとなる。

この（２）式で示される信号をレベルについてみると となるので となり、エンコード時には信号のレベル変化はログスケ
ールで１／２に圧縮される。

これに対し、録音媒体１の出力信号ｅｉ２をデコーダ３
に与えると、その出力信号ｅＱ２はとなる。

この（５）式で示される信号をレベルについてみると となり、デコード時には信号のレベル変化がログスケー
ルで２倍に伸張される。

第２図は、上記ノイズ・リダクション・システムの動作
特性図である。

録音時に作動するエンコーダ２の圧縮動作は直線Ａに従
う。

従って、例えば＋２０ｄＢの入力信号は＋１０ｄＢに押
えられて録音されるのでピークマージンが向上する。

また、例えば−６０ｄＢの人力信号は一３０ｄＢとなる
ので全体として入力信号のダイナミックレジンは半分に
圧縮されて録音される。

再生時に作動するデコーダ３の伸張動作は直線Ｂに従う
。

従って、録音媒体１に＋１０ｄＢで記録されていた信号
は＋２０ｄＢに復元される。

また３０ｄＢで記録されていた信号は再び一６０ｄＢに
下げられるが、同時に雑音も３０ｄＢ低下することにな
るので、エンコーダ２へ入力した一６０ｄＢの信号に関
してはデコーダの出力時にＳ／Ｎが３０ｄＢ改善されて
いることになる。

従って、このノイズ・リダクション・システムのＳ／Ｎ
改善度は、一般に 一１／２Ｘ（人力信号レベル（ｄＢ）） と表わすことができる。

しかしながら、このシステムでは例えば−１００ｄＢの
人力信号の場合には５０ｄＢものＳ／Ｎ改善度が得られ
雑音が殆んど聞こえないのに対し、ＯｄＢの人力信号で
はＳ／Ｎ改善度がＯｄＢであるという様に、音源の音量
レベルの変化に応じて雑音が変調されることになる。

多くの音源では大音量のとき雑音はマスキング効果で聞
こえなくなるので、上述した雑音の変調は実用上問題と
ならないが、ピアノソロなど調波構造の比較的簡単な音
源の場合には、雑音がマスクされずに聞こえてしまう。

しかも、この場合には音楽のリズムに併ない雑音のレベ
ルが変化して聞こえるので、その変化の度合が大きい場
合には、同程度のレベルの雑音が一定して常時聞こえて
いる場合より、聴覚の意識レベルを刺激する度合が大き
いという欠点として現われる。

例えば記録媒体１の雑音が４０ホンである場合に、第１
図のシステムで８ホンまで改善したとすると、雑音源に
よって生じた聴覚の６大きさ°”は１ソーンから０，０
１ソーンへと１７１００に低減されたことになる。

このことは雑音レベルの絶対的な低減という点に重点を
置き考えれば充分にその効果を発揮していることになる
。

しかしながら、低減された雑音内のレベル変化を見た場
合には、大きな音量変化が楽音にあると、その変化に伴
ない雑音の音の”大きさ°゛は最大１００倍に変化する
ことになる。

しかるに、心理学上の順応効果に従えば３０ホン程度の
雑音は常時聞こえていれば、それ程聴取者にとって気に
なるものではない。

従って、雑音の最低レベルを３０ホンに止めることがで
きれば、楽音の変化に伴ない、雑音が４０ホンになって
も、雑音に関する音の大きさは０．４ソーンから１ソー
ンへと２．５倍程度の変化しか示さない。

この相対的な変化幅は聴取者が雑音であると認識するこ
とにつき、絶対的な雑音の大きさに次ぎ重大な意味を持
っている。

しかしながら、第１図に示したノイズ・リダクション・
システムでは８／Ｎ改善度を大きくとるために、雑音の
最低レベルを可聴限界以下にまで低下させるという方式
であるので、上述した要求には応えることはできない。

本発明は上記した点に鑑みなされたもので、ホン・ソー
ン尺度の非直線性および心理学上の順応効果を利用し、
上述したノイズ・リダクション・システムのＳ／Ｎ改善
性の利点をあまり損なわずに、再生された雑音の影響を
聴覚上著しく低減させ得るノイズ・リダクション・シス
テムを提供することを目的とする。

以下本発明の実施例を図面に従い説明する。

尚、第１図と同一部分には同一符号を付し詳細な説明は
省略する。

第３図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

この実施例が第１図に示したシステムと異なる主な点は
、録音媒体１の出力の少なくとも一部を楽音成分が少な
く雑音成分を多く含む高域成分を減衰させない周波数特
性を有する周波数ウェイティング回路４を介して一定比
率でＶＣＡ３１の出力に加算する側路を形成した点であ
る。

この周波数ウェイティング回路４は、例えば第４図ａに
示すＣＲ構成の高域強調重み関数回路であり、同図すに
示す周波数特性に従い録音媒体１からの分岐出力を通過
させる。

この時周波数ウェイティング回路４の出力レベルを、Ｖ
ＣＡ３１の出力レベルに対し一定比率を示す低レベルと
するために、ＶＣＡ３１を含む系の利得もしくは周波数
ウェイティング回路４を含む系の損失を調整する。

この調整操作の基準は、加算器５の出力における雑音レ
ベルの最低値が、順応効果により耳ざわりでなくなる値
、例えば３０ホン程度になる様に設定する。

上述した構成に係るノイズ・リダクション・システムの
作用を第５図および第６図を参照して説明する。

録音媒体１に記録されている信号がピアノの楽音である
場合、再生時にＶＣＡ３１の出力に現われる信号Ｓ１の
レベルは例えば第５図に示す様に変化する。

この時圧縮・伸張の効果で録音媒体１の雑音Ｎ１は信号
Ｓ１のレベル変化に対応して変調された形でＶＣＡ３１
の出力に現われている。

これに対し、周波数ウェイティング回路４の出力は多く
の雑音成分Ｎ２、とピアノの高調波成分Ｎ２□として現
われる。

この結果、加算器５の出力のうち雑音はＮ３で示す領域
に現われる。

従って、一定雑音Ｎ２１は、聴感上問題となる変調され
た雑音部分Ｎ１を完全にマスクする。

また、楽器の高調波成分Ｎ２□も当然にＶＣＡ３１の出
力に含まれているのでマスクされるから、結局このシス
テムでは常時例えば３０ホン程度の雑音が再生されてい
る中に、信号分が出現することになる。

このために、第１図に示したノイズ・リダクション・シ
ステムのＳ／Ｎ改善度を系全体として多少損なうとして
も、前述したホン・ソー７の非直線性および順応効果と
いう心理量を考慮したことにより、再生された楽音を聴
取する際に雑音が聴覚に与える影響は著しく低減される
。

上述した説明は録音媒体１のみを雑音源とした場合であ
ったが、楽音源の背後にも雑音がある場合には第６図に
示すようになる。

つまり同図ａに示すように、エンコーダ２に入力する前
に音源Ｓ１ａの背後に雑音Ｎ４ａがあると、両者はエン
コード時に圧縮されて同図すに示す信号Ｓ１ｂおよび背
景雑音Ｎ４ｂとなり録音される。

そしてデコーダ３により伸張された信号Ｓ１と雑音Ｎｌ
（背景雑音と録音媒体１の雑音の和）は第６図Ｃに示す
ものとなるが、周波数ウェイティング回路４を通過した
雑音Ｎ３はＮ１に対し逆変調された形となっている。

従って加算器５の出力には変調のない一定雑音と楽音が
再生される。

第７図は本発明の他の実施例を示すブロック図である。

この実施例が前記実施例と異なる主な点は周波数ウェイ
ティング回路４を含むループに別途ＶＣＡ６を介挿し、
このＶＣＡ６の利得をコントロール・バッファ７の出力
で制御するようにした点にある。

このコントロール・バッファ７はベルセンサ３２の出力
に従い、ＶＣＡ６を通過する雑音が信号レベルの変化と
逆に変化するように、ＶＣＡ６を制御する。

従って、このノイズ・リダクション・システムでは、周
波数ウェイティング回路４による周波数規制を受けた主
に雑音分が信号レベルの大または小なる変化に応じて小
または犬なるように変化する比率で、ＶＣＡ３１の出力
に出現する雑音に対し逆変調された形で加算されるので
、前記実施例で示した聴覚上の効果は更に顕著になる。

尚、周波数ウェイティング回路４の構成は録音（伝送）
媒体または人力信号における雑音のスペクトラム・フオ
ームによって種々に変形した特性が考慮されるべきであ
る。

第８図および第９図はそれぞれａに構成を、またｂに特
性を示した他の例であるが、周波数特性が平坦であって
も、本発明の効果は期待できる。

従って、平坦な特性を含め周波数ウェイティング回路４
は、再生された雑音が聴感上順応効果により目立たない
ものであれば、その構成および特性は限定されるもので
はない。

尚、上記実施例では一組のエンコーダおよびデコーダを
用いる場合につき例示したが、複数組の圧縮および伸張
手段により帯域毎に分割して録音・再生するシステムで
あっても本発明を適用し得ることは勿論である。

またレベル情報を別チャンネルで伝送し、その信号によ
りデコードする場合等本発明は種々にその実施態様を変
形し得る。

また実施例で示した録音媒体１に相当する個所は伝送媒
体あるいは伝送媒体と録音媒体の組であってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はＳ／Ｎ改善度に優れた従来のノイズ・リダクシ
ョン・システムの一例を示すブロック図、第２図は上記
システムの動作特性図、第３図は本発明の一実施例を示
すブロック図、第４図ａ、ｂは周波数ウェイティング回
路の一例を示す構成図および周波数特性図、第５図およ
び第６図はそれぞれ上記実施例の作用説明に用いた信号
および雑音波形図、第７図は本発明の他の実施例を示す
ブロック図、第８図ａ、ｂは周波数ウェイティング回路
の他の例を示す構成図および特性図、第９図ａ、ｂは周
波数ウェイティング回路の異なる例を示す構成図および
特性図である。 １・・・・・・録音媒体、２・・・・・・エンコーダ、
３・・・・・・デコーダ、４・・・・・・周波数ウェイ
ティング回路、５・・・・・・加算器、６，２Ｌ３１・
・・・・・ＶＣＡ（利得制御増幅器）、７・・・・・・
コントロール・バッファ、２２゜３２・・・・・・レベ
ルセンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 信号のダイナミック・レンジを圧縮する圧縮手段と
   圧縮された信号を元のダイナミック・レンジに伸張する
   伸張手段との間に伝送媒体もしくは記録媒体の少なくと
   も一方を介在させたシステムにおいて、前記伝送媒体も
   しくは記録媒体の出力の一部を少なくとも楽音成分が少
   なく雑音成分を多く含む高域成分を減衰させない周波数
   特性を有する側路を介して一定比率あるいは信号成分の
   レベルが大または小なる変化に応じて小または犬なるよ
   うに変化する比率で前記伸張手段の出力に加算するよう
   にしたことを特徴とするノイズ・リダクション・システ
   ム。