JPS6014539B2 - 雑音軽減符号化フイルタ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はオーディオ信号の雑音軽減フィルタ装置に関す
る。

現在用いられている多くのオーディオ素子はオーディオ
の再生にあたって無視しうる程度の雑音及び歪しか生じ
ないが若干の素子、特にＦＭ放送及び受信チャネル並び
にテープレコーダの記録及び再生チャネルは、オーディ
オ再生装置の一部として用いた場合極めて耳障りな雑音
を生じる。

チャネル雑音効果を軽減するための一般的な方法はオー
ディオ信号の記録又は送信時にオーディオ信号を符号化
しく通常は信号のダイナミック・レンジを圧縮すること
により行なう）、これを再生する時に復号する（通常は
圧縮された信号のダイナミック・レンジを伸張すること
により行なう）方法である。この方法は一般に圧伸法と
呼ばれており、例えば１９７仏牢１月２９日付与の米国
特許第３７８９１４３号「入力信号の瞬時実効値に対数
的に関連した制御信号を用いた圧伸器」に示されてし、
ひる。圧伸器を用いた雑音軽減装置では、オーディオ信
号によるシステム雑音の変調が感知される音の純度に重
要な制限を与える。雑音の変調に関して最も問題となる
信号は比較的大きなスペクトル純度を持つ信号である。
即ち、信号エネルギーの主要部即ち大部分がオーディオ
・スペクトルの一部分に関係し、極く僅かのエネルギー
又は情報が他の部分に関係している。例えば、オーディ
オ信号が低周波のピアノの音階又は半球形太鼓を表わす
信号のような優勢低周波エネルギーを含んでいる場合、
オーディオ信号はシステム雑音の低周波部分を「マスク
」する傾向にあるけれども同時にシステム雑音の中間周
波部分及び高周波部分を変調する煩向も示し、「もみ消
し（ｈ雌ｈ−ｈ雌ｈ）」効果又は「息つぎ（ｂｒｅａｔ
ｈｉｎｇ）」効果が感知された音に現れる。同様に、優
勢高周波エネルギーを含むオーディオ信号（例えばトラ
イアングルにより生じるオーディオ信号）は高周波雑音
をマスクする傾向にあるが、同時にシステム雑音の低周
波及び中間周波部分を変調し、同様に煩うわしい変調効
果を生じる。音調による雑音のマスク作用については、
Ｊｏｍ船ｌ ｏｆ ｔｈｅ ＡｃｏｕｓｔｉｃａＩ Ｓ
ＭｉｅｔｙｏｆＡｍｅｒｉｃａ、第４１巻〜 第３号（
１９６７）、第７００一７０５頁にＹｏ皿史等‘こより
詳しく述べられている。公知のマルチバンド圧伸方式は
この問題を大中に軽減するが、この方式は複雑で、高価
で、周波数応答誤差が多く、消費者の実用には適さない
。更にこの方式は「システムの制御機能が通常は絶対信
号レベルで決まるので、望ましくない。本発明は上記の
欠点を克服した適応性重み付けを達成する雑音軽減符号
化フィルタ袋贋の提供を目的とする。この装置は、制御
信号に応答して送信された信号の優勢信号エネルギーの
スペクトル領域を、送信された信号の他のスペクトル領
域に対して、制御信号に応じて決まる或る量だけ変更す
るためのフィルターを有する。周波数弁別手段も設けら
れ、これは送信信号中の優勢信号エネルギーのスペクト
ル領域を検知し、優勢信号エネルギーの周波数の関数と
して制御信号を発生する。このようなフィルター装置を
２式用いて送信信号の符号化及び復号化を相補的に行な
うことにより、優勢信号エネルギーのスペクトル領域は
符号化の際にプリェンハシスされ、復号化の際にデェン
ハシスされて信号雑音が軽減される。本明細書中で「プ
リェンハシス」とは、電気信号の選択さ；れた周波数成
分の大きさを他の成分の大きさに対して変更して系の２
汎降の点における雑音を軽減することを意味する。変更
は選択された周波数成分の大きさを抑制するような負方
向であってもよいし、又は選択された周波数成分の大き
さを増強する如き正方向であってもよい。同様に、「デ
ヱンハシス」なる語は、もとの信号を変更したのとは相
補的に「符号化された信号の選択された周波数成分を正
又は負方向に変更することを意味する。良好な実施例で
は、フィルター装置は圧伸法を用いるように修正可能で
ある。信号雑音軽減装置は、信号からスペクトル的に非
常に離れた雑音に対して人間の耳が異常に敏感であるこ
と、特にこの雑音が一定でない場合には一層そうである
ことに対して何らかの対策を持っていなければならない
。

スペクトルの一部分に主エネルギーが集中している信号
を圧伸する圧伸法を用いた装置は、記録媒体のバックグ
ラウンド雑音に影響する利得変化に基づく「息つぎ」効
果を生じる。例えば１００ＫＨｚの線スペクトル信号の
強度が伸張時に記録媒体上で則ち圧縮後に時間と共に変
るとすると、１−１腿比領域の雑音が信号と共に変化す
るのが明瞭に聞きとれる。

Ｙｏｕ増等による上述の論文は、この領域の広帯域利得
変調された雑音は、それが１００ＨＺのｌｏｗＢＳＰＬ
正弦波信号の下で８のＢであるならば感知できることを
示唆している。１９匁／秒の速度で記録する磁気記録テ
ープは２０仇Ｗ′肌記録レベルの下で約５ｇ旧の広帯域
雑音を有する。

ディスク記録は連続雑音（カチッという音及びポンと云
う音のような事象残音とは反対）に対しては通常これよ
りは若干良好である。従って、１０伍旧ＳＰＬ聴取レベ
ルにおいて雑音変調を認知不能にするためには、スペク
トルの高域端で送信信号に２＆旧の重み付けをし、中間
スペクトル領域ではこれより若干少なく重み付けする必
要があると思われる。これより若干低い重み付けでも、
この雑音が信号の品質を劣化しないようにするには十分
であろう。従って本発明によれば強度のスペクトル的に
集中した信号のスペクトル領域において再生装置の信号
出力がブーストミれ又は増強される。

従って記録時には信号はこの領域において相補的に抑制
されねばならない。更に具体的に云うと、本発明は伝送
された信号を記録及び再生時に優勢信号エネルギーの周
波数において相補的に変更する相補的トラツキング・フ
ィルターを用いる。

これらのトラツキング・フィルターを信号の適当なスペ
クトル・エネルギー中心において最少にし（信号を抑制
する）且つ最大にする（信号を増強する）ための適当な
手段が用いられる。図面、特に第１図及び第２図を参照
するには、図示の符号化及び復号化装置はシステム入力
端子２２に印加されるオーディオ電気信号Ｅｉｎのダイ
ナミック・レンジを改良するように設計されたものであ
る。

第１図の符号化装置は適応性信号重み付けフィルター１
６を含み、ここで到釆信号が優Ｚ勢信号エネルギーのス
ペクトル領域内で変更される。同様に、第２図に示す復
号化袋贋は相補的トラッキング・フィルター１６Ａを含
み、これは信号の復号時に優勢信号エネルギーのこのス
ペクトル領域を変更する。後述する如く、フィルターＩ
Ｚ６及び１６Ａは夫々利得制御モジュールと共に用いら
れ、伝送された信号の優勢信号エネルギーのスペクトル
領域を相補的に抑制及び増強するのみならず、信号の記
録及び再生時に夫々信号を圧縮及び伸張する。従って、
フィルター１６は圧縮器１８と共に用いた場合、伝送又
は記録に先立ってオーディオ電気信号Ｅｉｎを符号化し
てオーディオ，．スペクトルの選択された部分をプリェ
ンハシスするための圧縮装置（第１図参照）を構成する
。

同様に、フィルター１６Ａは伸張器１８Ａと共に用いた
場合、再生時にシステム入力端子２２Ａに印加される符
号化された信号Ｅ，を復号しデェンハシスするための伸
張装置（第２図参照）を構成する。

第１図の装置は符号化装置を介して伝送されるプログラ
ム情報の帯城中を制限するための入力バッファ兼低城通
過フィルター２０を含む。

フィルター２０の入力は電圧制御フィルター２６のシス
テム入力端子２４につながれている。フィルター２６は
帰還制御回路３８へつながれた制御端子２８を備えてい
る。回路３８については後で詳しく述べる。一般に、フ
ィル夕−２６は本発明に従って優勢信号エネルギーの入
力信号Ｅｉｎのスペクトル領域を入力信号の他のスペク
トル部分に対してプリェンハシスするように設計されて
いる。このフィルターは、優勢信号エネルギーのスペク
トル領域において任意の一時点でディップを示す連続可
変ディップ・フィルターであるのが好ましい。フィルタ
ー２６の出力は圧縮器１８の利得制御モジュール３２の
入力端子３０につながれている。このモジュールは帰還
制御回路３８につながれた制御端子３４を有する。利得
制御モジュール３２は米国特許第３７８９１４３号に示
された圧伸器の利得制御モジュールと同様のものである
。一般に、モジュール３２は制御端子３４に印加される
制御信号に応答して可変利得により電圧制御フィルター
２６のプリェンハシスされた信号出力を増中する。指令
又は制御信号に応答して信号利得を制御する回路は多数
知られている。例えば、光に感応する抵抗や、電界効果
トランジスタや、分圧器内の素子や、平衝型半導体対を
用いた公知のアナログ乗算器等を用いることができる。
いづれにせよ、モジュール３２は帰還回路３８により与
えられる制御信号に比例して入力信号に与えられる利得
のデシベルを制御し、よってデシベルで表わした入力対
出力レベルを１より小さい略一定の値に関連づけるよう
な圧縮を行なう。モジュール３２の出力はシステム出力
端子３６及び帰還回路３８へつながれている。

帰還回路３８は伝送された信号の２つのスペクトル部分
における信号エネルギーの量を検出し、これらの量を比
較し、この比較結果の関数として制御信号を発生する。
帰還回路３８の入力は検出器帯城通過フィルター４０を
含み、このフィルター４０は帰還回路３８を通過する信
号の帯城を制限し、不要信号を了波する。フィルター４
０の出力はしベル・プリェンハシス・フィルター４２及
びレベル整形フィルター４４へつながれている。レベル
・プリエンハシス・フイルター４２は、フイルター４０
を通して伝送される信号の選択された周波数部分の信号
エネルギーを伝送するような周波数特性曲線を持つもの
が好ましい。他方、レベル整形フィタルター４４は、フ
ィルター４２の周波数特性と逆にフィルター４２により
伝送されない信号の周波数部分の信号エネルギーを伝送
する周波数特性曲線を有するものが好ましい。フィルタ
ー４２及び４４の出力は同一の対数変換回路４６及び４
８の入力へ夫々つながれている。対数変換回路は米国特
許第３７８９１４３号に詳しく述べられている、夫々フ
ィルター４２及び４４により与えられる信号の実効値に
対数的に関連した直流出力を発生し、従って回路４６の
直流出力は帰還回路３８のフィルター４２を通って伝送
される信号のエネルギー量に依存し、又回路４８の直流
出力値はフィルター４４を通して伝送される信号のエネ
ルギー量に依存する。後に詳述する如く、回路４６の出
力はフィルター４２により決まる周波数範囲内で略平坦
な周波数特性を有する単一ＲＭＳ回路の出力と同じであ
る。

従ってこの出力は、少くとも、フィルター４２により決
まる周波数範囲内では、伝送される信号のエネルギーの
レベル又は振中を表わす。従って、回路４６の信号出力
は対数信号であり従って圧縮器利得制御モジュール２６
の出力を制御するのに用いる。回路４６の出力は利得制
御モジュ−ル３２の制御端子３４につながれているのが
好ましい。更に、この回路の出力は差動増中器５０の正
入力又は直接入力端子５２につながれている。増中器５
０の負入力又は反転入力端子５４は回路４８の出力につ
ながれ、増中器５０の出力は電圧制御フィルター２６の
制御端子２８につながれている。増中器５０はこの分野
で周知のものであり、一般に２つの入力端子５２及び５
４に印加される２つの信号の大きさの差電圧に依存した
値の直流信号を発生する。増中器５０の出力は回路４６
及び４８の２つの出力のエネルギー比に応答する。増中
器５０の出力は厳密に周波数依存性であり、入力信号Ｅ
ｉｎの全帯城にわたって振中が変化しただけでは２つの
回路４６及び４８の出力は等量だけ増加し両者間の差は
変らない。従って増中器５０の出力は電圧制御フィルタ
ー２６を制御し、このフィルターは入力信号Ｅｉｎのプ
リヱンハシスを行なう。更に、回路４６の出力はモジュ
ール３２の利得を制御し、モジュール３２は回路４６の
出力レベルに応じた可変利得でフィルター２６のプリェ
ンハシスされた信号出力を圧縮する。第２図を参照する
に、復号装置は第１図の符号化装置と大体同じ素子を含
み、これらは第１図の符号化装置の重み付け機能に対し
てはほゞ相補的な周波数信号重み付け機能を与えるよう
に修正され配列替えされている。システム入力端子２２
Ａ（ここに符号化された４入力信号Ｅ，が印加され‐る
）は低域通過フィルター２０Ａの入力につながれ、フィ
ルター２０Ａの出力は利得制御モジュール３２Ａの入力
端子３０Ａ及びフィードフオワード路３８Ａの帯減速過
フイルタ−４０Ａにつながれている。

利得制御モジュール３２Ａの出力は電圧制御フィルター
２６Ａの入力端子２４Ａへつながれ、フィル夕２６Ａの
出力はシステム出力端子３６Ａにつながれてし、夕 る
。フィードフオヮード路３８Ａの構成素子は符号化装置
の帰還路３８と同じように配列され、よって帯城通過フ
ィルター４０Ａの出力はしベル・プリェンハシス・フィ
ルター４２Ａ及びレベル整形フィルター４４Ａの入力へ
つながれている。フ０ィルター４２Ａ及び４４Ａの出力
は夫々同一の対数変換回路４６Ａ及び４８Ａにつながれ
ている。変換回路４６Ａ及び４８Ａの出力は夫々差動増
中器５０Ａの正及び負入力端子５２Ａ及び５４Ａにつな
がれている。増中器５０Ａの出力は電圧制御タフィルタ
ー２６Ａの制御端子２８Ａにつながれ、変換回路４６Ａ
の出力は利得制御モジュール３２Ａの制御端子３４Ａへ
つながれている。回路４６Ａの出力はモジュール３２Ａ
の利得を制御し、モジュール３２Ａはフイードフオワー
ド回路３８ＡＯにより与えられる制御信号に比例して入
力端子３０Ａに印加される入力信号に与えられる利得の
デシベルを制御し、よってデシベルで表わした入力対出
力レベルが、１より大きい且つ第１図の装置のモジュー
ル３２により与えられる利得の比に対夕して略相補的で
ある略−定の値に関連付けられるうな伸張を与える。更
に、増中器５０Ａの出力は電圧制御フィルター２６Ａを
制御し、フィル夕−２６Ａは入力端子Ｅｉｎの符号化時
に第１図の装置により与えられたプリヱンハシスに対し
て略相補的に入力信号Ｅｉｎのデェンハシスを行なう。
信号の符号化及び復号化のいづれの場合も、種々の制御
信号を導出するのに用いられるのは圧縮された又は伸張
された信号（第１図の符号化装置の出力及び第２図の復
号化装置の入力）であることが理解されよう。第３図及
び第４図を参照するに、第１図及び第２図の符号化及び
復号化装置を詳細に説明する。

第３図で、システム入力端子２２は低域通過フィルター
２川こつながれ、このフィルターは端子２２に印加され
るプログラム情報の帯城中を制限し、システム入力端子
２２をシステムの残部からバッファする働きをする。フ
ィルター２０は入力コンデンサ１００を含み、これは抵
抗１０２を介して演算増中器１０４の負入力端子へつな
がれ、又コンデンサ１０６を介して増中器１０４の正入
力端子へつながれている。増中器１０４の正端子はバイ
アス抵抗１０８を介してシステムのアース点へバイアス
され、一方負入力端子はこの分野で周知の方法で増中器
の出力へつながれている。フィルター２０の出力は電圧
制御フィルター２６の入力様子２４へ印加される。フィ
ルター２６はフィルター２０の信号出力に対する２つの
並列な伝送路を有する。

その一方は略一定の伝送周波数範囲を有するのが好まし
く、主として端子２４に印加される信号の比較的高い周
波数のみを通過する。この第１伝送路はフィルター・コ
ンデンサ１１０を有し、その一方の極板は入力端子２４
に接続され、他方の極板は接続点１ １２を介して抵抗
１ １４の一端へ、又接続点Ｉ Ｚ１２を介してコンデ
ンサ１１６へつながれている。このコンデンサ１１６は
抵抗１１８へつながれ、抵抗１１８は抵抗１１４の他端
と共に電圧制御フィルター２６の出力端子１２０につな
がれている。 ２第２
伝送路はフィルター２６の制御端子２８に印加される振
中制御信号に応じて変化する周波数範囲（比較的低い周
波数を含むのが好ましい）にわたって伝送するのが好ま
しい。この第２伝送路は入力抵抗１２４に直列に利得制
御モジュール１ ２２６の入力端子につながれた入力コ
ンデンサー１２２を含む。モジュール１２６は前述のモ
ジュール３２及び３２Ａと等価であり、従ってその詳細
は省略する。一般に、モジュール１２６は制御端子２８
に印加される制御信号に応じて変化する利３得により、
モジュール１２６の入力端子に印加される信号の一部分
を増中する。モジュール１２６の入力に印加される入力
信号に付与される利得は入力対出力レベルの比としてデ
シベルで表わした場合、圧縮を与える１より小さい値で
あるか、利３得１を与える１であるか、又は伸張を与え
る１より大きい値である。利得制御モジュール１２６の
出力は演算増中器１２８の負入力端子へ印加される。増
中器１２８の正端子は抵抗１３０を介してシステムのア
ース点へバイアスされ、増中器１２４８の負端子は帰還
コンデンサ１３２及び帰還抵抗１３４（コンデンサ１３
２と並列につながれている）を介して増中器の出力へつ
ながれている。増中器１２８の出力はコンデンサ１３６
へつながれ、コンデンサ１３６は抵抗１３８を介して出
力端子１２０へつながれている。前述の如く、フィルタ
ー２６は入力端子２４に現われる信号の比較的高周波の
部分のみを含む一定伝送周波数範囲の第１伝送路（コン
デンサー１１０，１１６及び抵抗１１４，１１８で構成
される）と、入力端子２４に現われる信号の比較的低周
波の部分のみを含む伝送周波数範囲を有する第２伝送路
（コンデンサー１２２，１３２、抵抗１２４，１３４、
利得制御モジュール１２６及び演算増中器１２８で構成
される）を有する。制御端子２８に印加される制御信号
の大きさに依存して、利得制御モジュール１２６が動作
し第２伝送路を介して伝送される低周波信号の利得は変
化し、従って第２伝送路の伝送周波数範囲が変化する。
第５Ａおよび５Ｂ図に関連して装置の動作と共に説明す
るように、一般に、入力端子２４に印加される信号が優
勢高周波情報を含む場合、即ち低周波部分の情報に比し
て高周波部分の情報を多く含む場合、比較的大きな信号
が制御端子２８に印加され、モジュール１２６の利得（
これは１より大きい）を、第１伝送路を介して伝送され
る信号の優勢高周波部分に対して第２伝送路を介して伝
送される信号の低周波部分に増強するように設定される
。

逆に、入力端子２４に印加される信号が優勢低周波情報
を含む場合、即ち制御端子２８に印加される情報に比し
てスペクトルの低周波部分の情報が多く含まれる場合、
モジュール１２６の利得（これは１より小さい）は、第
１伝送路を介して伝送される信号の高周波部分に対して
第２送路を介して伝送される信号の低周波部分を抑制す
るように設定される。２つの伝送路を介して伝送された
信号は出力端子１２０で結合され、前述の如く利得制御
モジュール３２の入力端子３０へ印加される。

フィルター２６によりプリエンハシスされた信号は、制
御端子３４に印加される制御信号の大きさに応じて変る
利得で増中される。モジュール３２の出力はバッファ１
４０へ印加される。バッファ１４０は演算増中器１４２
で構成された電流一喝圧変換器を含み、増中器１４２の
正端子は抵抗１４４を介してシステムのアース点へバイ
アスされ、負入力端子はモジュール３２の出力へ、及び
帰還抵抗１４６及びコンデソサ１４８（これらは互いに
並列につながれている）を介して自身の出力へつながれ
ている。バッファ１４０の出力は出力回路１５０を介し
てシステムの出力端子３６へつながれている。

回路１５川ま抵抗１５４に直列接続された入力コンデン
サー１５２を含み、抵抗１５４はバイアス抵抗１５６を
介してシステムのアース点につながれ、又バイパス・ス
イッチ１５８の１方の極につながれている。スイッチ１
５８はシステムの出力端子３６につながれ、第３図に示
す第１位置にある場合、雑音軽減装置をシステムの入力
端子２２とシステムの出力端子３６の間に接続し、又第
２位置では、入力端子２２を線１６０を介して出力端子
３６に短酪し雑音軽減装置をバイパスする。バッファー
４０の出力は又帰還回路３８の帯城通過フィルター４０
へもつながれている。バイパス−フィルター４０は、主
として、約３０ＨＺと１０ＫＨｚの間の信号を伝送する
のが好ましいがこの範囲は変化してもよい。フィルター
４０は抵抗１８０を介して演算増中器１７２の負入力端
子へ接続され、又コンデンサー１６４及び抵抗１６６，
１６８，１７０の直列回路を介して増中器１７２の正入
力につながれている。コンデンサー１６４及び抵抗１６
６の接続点は抵抗１７４を介してシステムアース点へつ
ながれ、一方抵抗１６５及び１６８の接続点はコンデン
サー１７６を介してシステムのアース点へつながれ、増
中器１７２の正入力端子はコンデンサー１７８を介して
システムのアース点へつながれている。増中器１７２の
負入力端子はコンデンサー１８２を介して抵抗１６８と
１７０の接続点につながれ、又増中器の出力にもつなが
れている。フィルター４０の出力はしベル・プリエンハ
シス・フィルター４２の入力及びレベル整形フィルター
４４の入力へつながれている。

レベル・プリェンハシス・フィル夕−４２は一般に高城
通過フィルターであり、これは主としてフィルター４０
の信号出力の比較的高周波の部分を通過させ、一方レベ
ル整形フィルター４４は一般に低域通過フィルターであ
り、これは主としてフィルター４０の信号出力の比較的
低周波の部分を通過させる。具体的には、レベル・ブリ
ェンハシス・フィルター４２は抵抗１９６を介して接続
された入力コンデンサー１９４と、フィルターの出力へ
至る直列の抵抗１９８及びコンデンサー２００を含む。
しベル整形フィルター４４は抵抗１８８を介してフィル
ターの出力へ直列に接続された抵抗１８６に直列に接続
された入力コンデンサー１８４を含む。抵抗１９２に直
列なシャント・コンデンサー１９０が抵抗１８６と１８
８の接続点をアース点へつないでいる。フィルター４２
及び４４の出力は夫々対数変換回路４６及び４８の入力
へつながれている。前述の如く、回路４６及び４８は対
応するフィルター４２及び４４の出力により与えら０れ
る信号の実効値に関連した直流出力を発生する。直流出
力回路４６の大きさは、主として、帯域通過フィルター
４０を通して伝送される高周波情報に依存し、回路４８
の直流出力の大きさは、主として、低周波情報に依存す
る。レベル・プリタェンハシス・フィルター４２及びレ
ベル整形フィルター４４の個々の部品の値を適当に選べ
ば、振中（利得）一周波数出力応答曲線は後で詳述する
ように互いに略相補的にすることができる。回路４６及
び４８の出力は夫々抵抗２０２及び２０４を介して正の
直流電圧によりバイアスされ、又夫々コンデンサー２０
６及び２０８を介してシステムのアース点へつながれて
いる。更に、回路４８の出力はバッファー増中器２１０
の正入力端子へつながれ、回路４６の出力はバッファー
増中器２１２の正入力端子へつながれている。増中器２
１０の負入力端子は帰還抵抗２１４を介して自己の出力
へつながれ、又抵抗２１６を介してポテンシヨメーター
２１８のタップへつながれている。更に、増中器２１２
の出力は抵抗２３４及び２３８を介してポテンショメー
ター２４０のタップつながれている。ポテンシヨメータ
ー２１８及び２４０を設けたのは、増中器２１０及び２
３６の対応する出力が、その振中（利得）一周波数応答
が互いに相補的になるように調整されるようにするため
である。増中器２１２の負入力端子は帰還抵抗２２０を
介して自己の出力へつながれている。

増中器２１０の出力は前述の如く抵抗２２２を介して差
動増中器５０の負入力端子５４へつながれている。

増中器２１２の出力は帰還抵抗２２０を介して自己の負
入力端子へつながれ、又抵抗２２４を介して増中器５０
の正端子５２へつながれている。増中器５０の出力は抵
抗２２８及び２３０を介して利得制御モジュール１２６
の制御端子２８へつながれている。帰還抵抗２３２が増
中器５０の負入力端子と、抵抗２２８及び２３０の接続
点の間につながれている。従って、差敷増中器５川まバ
ッファー増中器２１０及び２１２の直流出力間の大きさ
を比較し、この差に関連した出力信号、従ってフィルタ
ー４０から変換回路４６及び４８に与えられる優勢エネ
ルギーの周波数に関連した出力信号を発生する。更に、
増中器２１２の出力は抵抗２３４を介して反転増中器２
３６の負入力へつながれている。

Ｚ増中器２３６の正入力端子は抵抗２４２を介してシス
テムのアース点へバイアスされている。増中器２３６の
出力は抵抗２４４を介してモジュール３２の制御端子３
４へ接続され、又帰還抵抗２４６へ俵綾されている。抵
抗２４６は増中器２３６ １の負入力端子へ接続されて
いる。増中器２３６は一般にバッファー増中器２１２か
ら自己の負入力端子へ印加される信号の信号出力を反転
し、モジュール３２の制御端子３４へ制御信号を与える
。第４図を参照するに、図示の復号化装置は第３２図の
符号化装置と同様であるが、違う点は、符号化プロセス
中に与えられる周波数重み付け機能に対して略相補的で
ある周波数重み付け機能に従って、符号化装置により与
えられる符号化された信号Ｅ，の低周波部分をデェンハ
シスすることであ２る。具体的には、入力端子２２Ａは
低域通過フィルター２０Ａにつながれている。フイルタ
ー２０Ａは端子２２Ａに印加された信号Ｅ，の帯域中を
制限し、端子２２Ａを装置の残部からバッファーするこ
とである。フィルター２０Ａはフィルター３２０とは若
干変更されており、コンデンサ−３０２及び抵抗３０６
を介して演算増中器３０８の正入力端子につながれた入
力コンデンサー３００を含む。コンデンサー３００と３
０２の接続点は抵抗３１０を介して負入力端子及び増中
器３０８の３出力へつながれている。コンデンサー３１
２は一方では抵抗３０４及び３０６の接続点に、他方で
は増中器３０８の負入力端子につながれている。コンデ
ンサー３０２と抵抗３０４の接続点は抵抗３１６を介し
てシステムのアース点へつながれ、ょ又、スイッチ３１
８の接点アームへつながれている。鞍点アームはコンデ
ンサー３０２と抵抗３０４の接続点が線１６０Ａにつな
がれる第１位壇と、この接続点が線１６０Ａにつながれ
ない第２位置の間で移動しうる。フィルター２０Ａの出
力は帰還回路３８と同じであるフイードフオワード回路
３８Ａにつながれている。

フイルター２０Ａの出力はコンデンサー３２０を介して
抵抗３２２へつながれ、抵抗３２２は利得制御モジュー
ル３２Ａの入力端子へつながれている。モジュール３２
Ａは第３図のモジュール３２と同じであり、従ってその
詳細は省略する。モジュール３２Ａの制御端子３４Ａは
増中器２３６Ａの出力で抵抗２４４Ａ及び２４６Ａの接
続点‘こつながれ、よってモジュール３２Ａは第３図の
モジュール３２について前述したと同様な方法でフィー
ドフオワード回路３８Ａから制御信号を受取る。しかし
モジュール３２Ａにより与えられる利得はモジュール３
２により与えられる利得に対して略相補的である。従っ
てモジュール３２が符号化プロセスで信号を圧縮する場
合、モジュール３２Ａは復号化プロセスで信号をもとの
レベルに伸張する。モジュール３２Ａの出力は電圧制御
フィルター２６Ａの入力端子につながれている。フィル
ター２６は第３図の符号化装置フィルター２６により与
えられる重み付け機能に対して略相補的な重み付け機能
を与え、よって第３図のフィルター２６が入力信号Ｅｉ
ｎの低周波部分を高周波部分に対して増強する場合、フ
ィルター２６Ａは符号化された入力信号Ｅｉの対応する
低周波部分を対応する高周波部分に対して相補的に圧縮
する。フィルター２６Ａは入力２４Ａに印加されるモジ
ュール３２Ａの信号出力に対して２つの並列な伝送路を
与える。第１の伝送路は略一定の伝送周波数範囲を有す
るのが好ましく、主として、入力端子２４Ａに印加され
る信号の比較的高周波数のみを通過させる。この第１伝
送路は演算増中器３２４を含み、その負入力端子はフィ
ルター２６Ａの入力端子２４Ａにつながれ、正入力端子
は抵抗３２６を介してシステムのアース点へつながれて
いる。３つの帰還路が増中器３２４の負入力端子と出力
の間に設けられている。第１のものはコンデンサー３３
０‘こ直列に接続された抵抗３２８であり、第２のもの
は抵抗３３２であり、第３のものはコンデンサー３３４
である。増中器３２４の出力は又フィルター２６Ａの入
力端子１２０Ａにもつながれている。第２の伝送路は増
中器３２４の周りの帰還路であり、これはフィルター２
６Ａの制御素子２８Ａに印加される振中制御信号に応じ
て変化する周波数範囲（主として比較的低周波数を含む
のが好ましい）にわたって伝送する。

この第２伝送路は入力コンデンサー３４８を含み、その
一方の極板は増中器３２４の出力につながれ、他方の極
板は抵抗３４６につながれている。抵抗３４６は利得制
御モジュール１２６Ａの入力につながれている。モジュ
ール１２６Ａの出力は増中器３３８の負入力端子へつな
がれ、又コンデンサー３４０及び抵抗３４２（これらは
並列につながれている）を介して増中器３３８の出力へ
つながれている。増中器３３８の正入力端子は抵抗３４
４を介してシステムのアース点へつながれ、一方増中器
の出力は抵抗３３６を介してフィルター２６Ａの入力端
子２４Ａにつながれている。利得制御モジュール１２６
Ａは第３図のモジュール１２６と同じであり、従ってそ
の詳細は省略する。

モジュール１２６Ａの制御端子２８Ａは抵抗２３０Ａを
介して、又差動増中器５０Ａの出力の抵抗２２８Ａ及び
２３２Ａの薮頚艦点を介してフイードフオワード回路３
８Ａへつながれ、よってモジュール１２６Ａは第３図の
モジュール１２６に関して前述したのと同様な方法でフ
ィードフオワード回路３８Ａから制御信号を受取る。し
かしモジュール１２６Ａにより与えられる利得はモジュ
ール１２６により与えられる利得に対して略相補的であ
る。制御端子２８Ａに印加される制御信号の大きさに依
存して、第２伝送路を介して伝送される低周波信号の利
得は符号化プロセス中に対応する伝送路により与えられ
た利得の補数として変化する。この結果、復号化装置の
伝送周波数範囲は、第３図の符号化装置の入力端子２２
に印加された場合と同じく、信号の低周波数部分を高周
波部分に対して回復するように変化し、信号エネルギー
を殆んど又は全く含まない周波数での雑音の変調は生じ
ない。良好な実施例では、第３図及び第４図に示した種
々の抵抗及びコンデンサーの値は第１表の如くである。

第１表 第１表でＲ及びＣは夫々特定の番号で示される抵抗及び
コンデンサーであり、心はマイクロフアラツド、ｎｆは
ナノフアラツド、ｐｆはピコフアラツド、Ｋはキロオー
ム、Ｍはメグオームを表わす。

第３図及び第４図に示す抵抗及びコンデンサーにこれら
の値を用いた場合のフィルターの振中−周波数応答及び
装置の動作を第５Ａおよび５８図乃至第７図を参照して
説明する。第３図の符号化装置の入力端子２２に印力０
される入力信号を符号化する場合、信号は約３０ＨＺ以
下の周波数をフィルターする低域通過フィルター２０を
通って電圧制御フィルターの入力端子２４へ伝送される
。

コンデンサー１１０，１１６及び抵抗１１４，１１８で
構成される第１伝送路を介しての伝送は、主として、端
子２４に印加される信号の高周波部分を含み、理想的に
は第５Ａ図に示すようになる。伝送路は先づ約１４０Ｈ
Ｚの周波数で伝送をはじめ、約十的ｂ／オクターブで２
１２０ＨＺまで上昇し、そこでレベルは一定になる。振
中一周波数応答曲線は入力信号Ｅｉｎのエネルギー量に
拘わらず比較的一定量に留まる。他方、コンデンサー１
２２，１３２，１３６「抵抗１２４，１３４，１３８、
利得制御モジュ−ルー２６及び増中器１２８で構成され
る第２伝送路を介しての伝送は、主として、端子２４に
印加される信号の低周波エネルギー部分を含み、大体第
５Ｂ図に示すようになる。

伝送路は振中一周波数応答曲線が−＆＆／オクターブの
割合で降下する場合約４８０日２以下のすべての周波数
を伝送する。この曲線の振中（利得）は入力信号のエネ
ルギー周波数分布が略全周波数範囲にわたって変化する
場合に、変動する。しかし振中応答曲線も又利得制御モ
ジュール１２６により与えられる利得の変化と共に変動
し、従って伝送路の伝送レベルが変動する。従って両伝
送路を端子１２８で結合した場合、端子１２０１こおい
て信号の低周波部分の振中は利得制御モジュール１２６
により与えられる利得に応じて高周波成分に対して変化
する。利得制御モジュール１２６の利得は増中器２１０
及び２１２の出力に依存する差敷増中器５８の直流出力
に依存し、又増中器２１０及び２１２の出力は夫々対数
変換回路４８及び４６の出力に依存する。対数変換回路
４６の出力は主として高周波情報から得られ「一方対数
変換回路４８の出力は、主として、帰還回路３８に印加
される信号に含まれる低周波情報から得られる。従って
、増中器２１２の直流出力が増中器２１０の直流出力よ
り大きく信号の低周波部分より高周波部分の方により多
くのエネルギーが存在することを示す場合、増中器５０
の出力は正の直流信号となり、その大きさは増中器の入
力端子に印加される大きさに依存する。増中器５０の正
の直流出力は利得制御モジュール１２６の制御端子２８
‘こ印加され、モジュール１２６は１より大きい利得を
与え、低周波エネルギーが高周波エネルギーに対して増
強される。端子１２０の出力は第６図に示した曲線Ａ又
はＢに似た振中一周波数応答曲線を有する。曲線Ａ及び
Ｂは夫々１肌Ｈｚ及び松Ｈｚに優勢エネルギーを有する
２つの入力信号の周波数−振中応答曲線を示す。増中器
２１０及び２１２の出力が略等しくて信号の高周波部分
と低周波部分に等量のエネルギーが存在することを示し
ている場合、増中器５０の入力に印加される入力信号は
等しい。

従って増中器５０の出力はモジュール１２６が利得１を
与えるようなものとなり、低周波数情報は第６図の曲線
Ｃと同様に高周波応答曲線に対して増強も抑制もされな
い。曲線ＣはＩＫＨｚにおいて優勢周波数を有する入力
信号の周波数−振中（利得）応答曲線を示す。図示の如
く、この曲線Ｃは、ＩＫＨｚにおいて約一＆比の最小値
を与えるか、信号の高及び低周波部分のエネルギー量に
おいて利得１（広比）を示す。このことは、以下の理由
により重要である。増中器５０への入力が１４０乃至２
１２０ＨＺの周波数範囲（大部分のエネルギーがプログ
ラム入力信号中に典型的に存在する場合の中間周波数と
ほぼ考えられる。）で帰還路３８‘こ印加される信号の
エネルギー量に依存し、信号に対する影響が曲線Ｃで示
すようにこれ周波数範囲で最小になるからである。最後
に、増中器２１２の出力が増中器２１０の出力より小さ
く、信号の高周波部分より低周波部分により多くのエネ
ルギーが存在することを示している場合、増中器５０の
出力は負の直流信号でありその大きさ‘ま増中器の両入
力端子に印加される信号の大きさの差に依存する。

増中器５０の負の直流出力信号は利得制御モジュ−ル１
２６の制御端子２８１こ印加され、モジュール１２６は
１より小さい利得を与え、低周波エネルギーが高周波エ
ネルギーに対して抑制される。この場合、端子１２０の
出力は第６図に示した曲線Ｄ，Ｅ又はＦと同機な振中一
周波数応答曲線を有する。曲線Ｄ，Ｅ及びＨま夫々５０
０ＨＺ、２００ＨＺ及び５０ＨＺに優勢エネルギー（利
得最小値）を有する３つの入力信号の周波数−振中（利
得）応答曲線を示す。入力信号がフィル夕−２６により
プリェンハシスされた後、信号は米国特許第３７８９１
４３号（１９７４年１月２９日発行）に示されるような
方法で利得制御モジュール３２により圧縮される。具体
的には、モジュール３２はフィルター２６の出力を感知
し、帰還回路３８の増中器２３６の出力から制御端子３
４に与えられる制御信号に比例して出力に与えられる利
得を制御する。モジュール３２は圧縮を行ない、デシベ
ルで表わした入力対出力レベルは１より小さい略一定の
値に関連付けられる。モジュール３２で印加される制御
信号は信号の高周波エネルギーから得られ、フィルター
２６により与えられる可変利得に影響されず、又フィル
ター２６の可変利得は信号の低周波部分にのみ影響する
ので、信号の高周波部分の伝送はフィルターを通して伝
送される信号のエネルギー量に実質的に無関係である。
第３図に示した符号化器の符号化信号出力、を第４図の
復号器で再生する場合、符号化された信号は相補的に処
理されて復号信号が発生される。フィードフオワード信
号３８Ａは帰還回路３８と同様に動作し、従って符号化
プロセス中にプログラム入力信号の低周波エネルギーが
高周波エネルギーに対して変更される場合、符号化され
た信号の低周波エネルギーは復号化プロセスで高周波エ
ネルギーに対して相補的に変更される。更に、符号化プ
ロセスでプログラム入力信号が利得制御モジュール３２
により圧縮された場合、符号化された信号は復号化又は
再生の際に利得制御モジュール３２Ａにより相補的に伸
張される。符号化及び復号化装置の代表的な単純音応答
を第７図に示す。

曲線Ａは単純音プログラム入力信号が入力端子２２に印
加された場合に符号化器の出力端子３６に与えられる符
号化された信号を示す。復号化器の入力端子２２Ａを介
して単純音信号が印加される場合、出力の振中一周波数
応答は曲線Ｂに示すものと同様である。符号化器及び復
号化器を順次通して印加される単純音プログラム信号は
略平坦な周波数−振中プロットを生じる。以上説明した
符号化及び復号化装置は、周波数応答誤差を増大するこ
となく安価に且つ簡単な方法で雑音変調を軽減するシス
テムを与える。フィルター１６及び１６Ａは、第１図の
符号化器の利得制御モジュール３２を取り除き、フィル
ター２６の出力を出力端子３６及び帰還回路３８の帯城
通過フィルター４０の入力へ直接につなぐだけで、伝送
される信号を圧縮及び伸張せずに使用することが出来る
。同様に、第２図の復号化器の利得制御モジュール３２
Ａを取り除き、帯域通過フィルター２０Ａの出力を電圧
制御フィルター２６Ａの入力及び帰還回路３８Ａの帯城
通過フィル夕−４０Ａの入力に直接に接続してもよい。
フィルター１６は、符号化の際伝送される信号の優勢信
号エネルギーのスペクトル部分をプリェンハシスするこ
とにより、およびフィルター１６Ａは符号化された信号
を再生する際符号化された信号を相補的にデェンハシス
することにより、それぞれ雑音軽減装置を与える。レベ
ル・プリェンハシス・フィルター４２及び４２Ａ並びに
対数変換回路４６及び４６Ａの性質は、第１図及び第２
図の圧伸器において、伝送された信号の１つのスペクト
ル部分の検出器又は周波数弁別器として働き制御端子２
８及び２８Ａへ印加される制御信号を発生するとともに
、利得制御モジュール３２及び３２Ａを制御するための
制御信号としても働く。以上説明したように、本発明は
符号化装置及び復号化装置間に要求されるレベル設定に
無関係に適応性重み付けを達成する雑音軽減符号化及び
復号化フィルター装置を提供する。更に、本装置のすべ
ての制御機能は絶対値ではなく信号比によって決定され
る。

具体的には、本発明の利得制御はオーディオ入力信号の
実効値から比例的に得られる。又、信号のオーディオ・
スペクトルの低及び高周波数部分の相対的プリェンハシ
スは信号の大部分が通常存在する中間周波数情報に依存
する。具体的には、良好な実施例では、前述の如く第５
Ａ図の曲線の傾斜部分は１４０ＨＺと２１２０ＨＺの間
にあり、第５Ｂ図の曲線は４８０Ｈｚで降下いまじめる
。更に、モジュール３２により与えられる利得は低周波
エネルギーのプリェンハシスの量に実質的に無関係であ
る信号の高周波ヱネルギーに依存する。本発明を逸脱す
ることなく種々の変更が可能である。

例えば、入力の低周波エネルギーを符号化の際に高周波
エネルギーに対してプリェンハシスし再生時に相補的に
デェンハシスする代りに、電圧制御フィル夕−２６及び
２６Ａの低周波伝送路の伝送範囲を一定とし、他方の伝
送路の高周波応答を可変にしてもよい。この場合、（増
中器２１０及び２１０Ａより得られる）信号の低周波成
分が夫々対応する利得制御モジュール３２及び３２Ａの
制御端子３４及び３４Ａに印加される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を用いたオーディオ雑音軽減符号
化装置の一実施例のブロック図、第２図は第１図の装置
と共に使用する相補的オーディオ雑音蓬減復号化装置の
一実施例のブロック図、第３図は第１図の装置の回路図
、第４図は第２図の装置の回路図、第５Ａ図及び第５Ｂ
図は第３図の実施例の電圧制御フィルターの低及び高周
波伝送路の２つの理想的な振中一周波数応答曲線の例を
示す図、第６図はオーディオ・スペクトルの種々の部分
に集中した信号エネルギーを有する種々のオーディオ信
号に対する一群の振中−周波数応答曲線を示す図で第３
の実施例の動作を説明するための図、第７図は第３図及
び第４図の符号化及び復号化装置の１対の単純音振中一
周波数応答曲線０の例を示す図である。 ２０，２０Ａ・・・…低減通過フィルター、２６，２６
Ａ・・・・・・電圧制御フィルター、３２，３２Ａ・・
・・・・利得制御モジュール、４０，４０Ａ・・・・・
・帯城通過フィルター、４２，４２Ａ……レベル・プリ
ェタンハシス・フイルター、４４，４４Ａ……レベル整
形フィルター、４６，４６Ａ，４８，４８Ａ……対数変
換回路、５０，５０Ａ・・・・・・差敷増中器。 ‘ソＧ ′（ンＧ ２ （ンＧ ３ ‘′Ｇ 〆 （ンＧ．ク々 ソ○夕６ 斤ンＧ・６ ‘ソＧ．ア

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入力信号を符号化された信号が相補的方法で復号化
   されるとき、該信号の伝送に関連した雑音が軽減される
   雑音軽減フイルタ装置において、前記入力信号を受ける
   入力端子２２と、前記符号化された信号を与える出力端
   子３６と、前記入力端子に接続され制御信号に応答して
   前記入力信号の一の周波数領域を前記入力信号の他の周
   波数領域に対して前記制御信号の関数として変化させる
   フイルタ手段２６と、前記出力端子に接続された前記制
   御信号を発生させる制御手段３８であって、該制御手段
   は前記符号化された信号の第１の周波数部分を検出し該
   第１の周波数部分の信号エネルギーの関数として第１の
   電気信号を発生する第１の検出手段４２，４６、前記符
   号化された信号の第２の周波数部分を検出し該第２の周
   波数部分の信号エネルギーの関数として第２の電気信号
   を発生する第２の検出手段４４，４８および前記第１お
   よび第２の電気信号を比較し該比較の結果の関数として
   前記制御信号を発生する比較手段５０を含む前記制御手
   段３８とから成る雑音軽減符号化フイルタ装置。