JPS6234298B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は雑音低減装置に係り、信号レベルの圧
縮、伸長により雑音の低減を行なうに際し副作用
として生じる雑音変調現象（一般にブリージング
現象と呼ばれている）を、可変利得制御回路の入
力信号の周波数とレベルの夫々に応じて可変利得
制御回路の制御電圧時定数を可変することによ
り、改善し得る雑音低減装置を提供することを目
的とする。

従来より、磁気記録再生システムでは再生時に
磁気記録媒体より生じる雑音（所謂ヒスノイズ）
などを低減するために、またレコードデイスクの
記録再生システムでは、再生時にレコードデイス
クのトレースの際に生じる雑音（所謂サーフエイ
スノイズ）などを低減するために、更にラジオ放
送の送受信システムでは、遠距離受信などで生じ
る受信信号の信号レベル対雑音レベル比（Ｓ／
Ｎ）の劣化を改善するために、信号レベルの圧縮
及びレベル圧縮と相補的なレベル伸長を行なう雑
音低減装置が知られている。

第１図は従来の雑音低減装置の一例のブロツク
系統図を示す。同図中、入力端子１より出力端子
１０に至る一点鎖線で囲んだ回路部分Ａがレベル
圧縮回路で、出力端子１０より入力端子１１へ至
る部分が記録媒体Ｂであり、更に入力端子１１よ
り出力端子２０へ至る一点鎖線で囲んだ回路部分
Ｃがレベル伸長回路である。入力端子１に入来し
た音声信号等の入力信号は、可変利得制御回路２
を経て出力端子１０へ出力されると同時に、その
一部が分岐されて低域フイルタ３及び高域フイル
タ４に夫々供給され、これらにより必要とする信
号周波数帯域が２分割される。

低域フイルタ３の出力信号は整流回路５、低域
積分時定数回路７を順次経て低域出力信号のエン
ベロープに対応した低域制御電圧に変換される。
一方、高域フイルタ４の出力信号は整流回路６、
高域積分時定数回路８を順次経て高域出力信号の
エンベロープに対応した高域制御電圧に変換され
る。低域制御電圧と高域制御電圧は加算回路９で
加算合成されて合成制御電圧とされた後可変利得
制御回路２に印加され、その利得を制御する。こ
のような一巡するフイードバツクループにより、
入力信号はレベル圧縮されて出力端子１０より出
力される。

このレベル圧縮出力信号は磁気テープやレコー
ドデイスクなどの記録媒体Ｂにより記録され、こ
れよりピツクアツプ再生されて入力端子１１を経
て可変利得制御回路１２、低域フイルタ１３及び
高域フイルタ１４に夫々供給される。低域フイル
タ１３及び高域フイルタ１４により必要とする信
号周波数帯域を２分割してから、低域フイルタ１
３の出力信号は整流回路１５、低域積分時定数回
路１７を夫々経て加算回路１９に印加され、他
方、高域フイルタ１４の出力信号は整流回路１
６、高域積分時定数回路１８を夫々経て加算回路
１９に印加される。加算回路１９により低域入力
信号のエンベロープに対応した低域制御電圧と、
高域入力信号のエンベロープに対応した高域制御
電圧との加算合成が行なわれて合成制御電圧が生
成され、この合成制御電圧は可変利得制御回路１
２に印加されてその利得を制御する。

このようにして、可変利得制御回路１２により
入力端子１１に入来したレベル圧縮信号は、レベ
ル圧縮特性とは相補的なレベル伸長特性が付与さ
れて出力端子２０へレベル圧縮回路Ａの入力信号
と等価な信号として出力される。従つて、レベル
圧縮回路Ａとレベル伸長回路Ｃにおいて、記録媒
体Ｂよりピツクアツプされたレベル圧縮信号は、
信号レベル対雑音レベル比が低下している場合は
レベル伸長回路Ｃにより雑音レベルもレベル伸長
特性を付与されるので、レベル伸長回路Ｃの入力
雑音レベルは抑圧されて出力され、信号レベル対
雑音レベル比が改善される。

しかるに、入力雑音レベルは換言すれば合成制
御電圧によりレベル伸長特性に従つてレベル変調
を受けているのであり、結果として雑音変調現象
として発生し、聴感的にマスキングされないと忠
実度の劣化となり問題であつた。このため、従来
はかかる問題を改善する一方法として積分時定数
に着目し、入力信号周波数に従つて常に最適な積
分時定数を確保するよう、第１図に示したように
レベル圧縮回路Ａ及びレベル伸長回路Ｃの夫々の
制御電圧生成過程において、可変利得制御回路２
の出力信号又は可変利得制御回路１２の入力信号
を周波数分割した後、各分割周波数帯域の信号毎
に制御電圧を生成した後加算合成するが如き、帯
域分割、加算法が採用されていた。

しかし、この従来の雑音低減装置は、レベル伸
長回路Ｃに入力されるレベル圧縮出力信号の信号
レベルが比較的高くて信号の背景に存在する雑音
がマスキングされているときに高い雑音低減効果
が得られるものであり、レベル圧縮出力信号の信
号レベルが低くてその背景に存在する雑音がマス
キングできないときには、入力されるレベル圧縮
出力信号の小信号レベルにおいて急激な時間的レ
ベル変化があると、それに追従してマスキングさ
れない雑音が変調されて聴えるため問題であつ
た。

本発明は上記欠点を除去したものであり、以下
その一実施例につき第２図乃至第５図と共に説明
する。

第２図は本発明になる雑音低減装置の一実施例
のブロツク系統図を示す。同図中、入力端子２１
より出力端子３４に至る一点鎖線で囲んだ回路部
分Ｄがレベル圧縮回路であり、入力端子３５より
出力端子４８へ至る一点鎖線で囲んだ回路部分Ｆ
がレベル伸長回路であり、更に出力端子３４より
入力端子３５に至る伝送路には記録媒体Ｅが設け
られている。レベル圧縮回路Ｄの入力レベル対出
力レベル特性は第３図にａで示す如きレベル圧縮
特性を示し、レベル伸長回路Ｆの入力レベル対出
力レベル特性は同図にｂで示す如きレベル伸長特
性を示し、これは入力レベルと出力レベルとが等
しいときの特性直線ｃを中心として特性ａとは線
対称の特性、すなわち特性ａと相補的な特性を示
す。

入力端子２１に入来した音声信号である入力信
号は可変利得制御回路２２を通して出力端子３４
へ出力されると同時に、この出力信号の一部が分
岐されて低域フイルタ２３、帯域フイルタ２４及
び高域フイルタ２５に夫々供給され周波数帯域が
３分割される。第４図Ａにで示す周波数特性を
有する低域フイルタ２３の出力信号は、整流回路
２６を通して可変積分時定数回路３２内の低域可
変積分時定数回路２９に印加され、ここでレベル
に応じて異なる時定数が付与される。他方、第４
図Ａにで示す周波数特性を有する帯域フイルタ
２４の出力信号は整流回路２７を通して中域可変
積分時定数回路３０に印加され、また同図Ａに
で示す周波数特性を有する高域フイルタ２５の出
力信号は整流回路２８を通して高域可変積分時定
数回路３１に印加され、夫々レベルに応じて異な
る時定数が付与される。

可変積分時定数回路３２の回路構成及び動作に
つき第５図と共に更に詳細に説明する。同図中、
入力端子４９は非反転増幅器５０、抵抗R₂及び
ダイオードD₁を夫々直列に介して抵抗R₅の一端
に接続されており、また非反転増幅器５０の出力
端は反転増幅器５１、抵抗R₃及びダイオードD₂
を夫々直列に介して上記抵抗R₅の一端に接続さ
れており、これらは入力端子４９と接地間に接続
された抵抗R₁、並びにダイオードD₁，D₂の各カ
ソードと接地間に接続された抵抗R₄及びコンデ
ンサC₁と共に整流回路５２を構成している。

また、互いに逆方向の向きで抵抗R₅に対して
夫々並列に接続されているダイオードD₃，D₄
と、抵抗R₅の他端と接地間に接続されているコ
ンデンサC₂とは、抵抗R₄，R₅、コンデンサC₁と
共に可変積分時定数回路５３を構成している。す
なわち、第５図に示す整流回路５２及び可変積分
時定数回路５３は、第２図に示す整流回路２６及
び低域可変積分時定数回路２９、若しくは整流回
路２７及び中域可変積分時定数回路３０、又は整
流回路２８及び高域可変積分時定数回路３１を構
成している。なお、抵抗R₅は直流的に結合する
ために使用され、通常数100kΩ以上の高抵抗が
使用される。またコンデンサC₂の両端間の電圧
が制御電圧ｅ_cとして出力される。

次に第５図に示す回路の動作につき説明する
に、入力端子４９に入来した入力信号ｅ_iは非反
転増幅器５０で増幅された後、正の半波時には抵
抗R₂、ダイオードD₁を夫々通してコンデンサC₁
に電流が流れ込んでこれを充電すると同時に、更
にダイオードD₃を通してコンデンサC₂に電流が
流れ込んでこれを充電し、また次の負の半波時に
は、反転増幅器５１、抵抗R₃、ダイオードD₂を
夫々通して流れ込む電流によりコンデンサC₁を
充電すると同時に、更にダイオードD₃を通して
流れる電流によりコンデンサC₂が充電される。
入力信号ｅ_iが増大することによつてコンデンサ
C₂の充電が完了するまでの時間が動作時間（ア
タツクタイム）であり、抵抗R₂、ダイオードD₁
の内部抵抗Ｒ_d1，R₃、ダイオードD₂の内部抵抗Ｒ
_d2、コンデンサC₁、ダイオードD₃の内部抵抗Ｒ_d
３、コンデンサC₂の各値により決まる。このア
タツクタイムは上記の各内部抵抗Ｒ_d1〜Ｒ_d3に略
比例する。

一方、入力信号ｅ_iの信号レベルが急激に低下
すると、コンデンサC₂の充電電荷はダイオード
D₄と抵抗R₄を直列に介して放電され、コンデン
サC₂の充電電圧、すなわち制御電圧ｅ_cは徐々に
減衰する。この放電完了するまでの時間は復帰時
間（リカバリータイム）であり、コンデンサ
C₂、ダイオードD₄の内部抵抗Ｒ_d4及び抵抗R₄の
各値により決まり、内部抵抗Ｒ_d4の値に比例した
ものとなる。

しかして、ダイオードの内部抵抗は、周知の如
く順方向電流が増大するにつれて大略減少する特
性を示し、他方、入力信号ｅ_iの信号レベルが大
きくなるほど、ダイオードD₁〜D₃又はD₄に流れ
る電流値が大となるから、上記のアタツクタイム
とリカバリータイムは、入力信号ｅ_iの信号レベ
ルが小のときはダイオードの内部抵抗Ｒ_d1〜Ｒ_d4
が大であるため長くなり、他方、信号レベルが大
のときは短かくなる。

このようにして、可変積分時定数回路３２内の
低域可変積分時定数回路２９、中域可変積分時定
数回路３０及び高域可変積分時定数回路３１から
夫々取り出された３つの制御電圧は、夫々の帯域
の信号レベルに応じて上記の如く可変する時定数
が各別に付与された制御電圧であり、これらは加
算回路３３で加算合成されて合成制御電圧Ｅ_cと
なる。この合成制御電圧Ｅ_cは入力信号の周波数
の変化に追従して可変する時定数が付与され、か
つ、入力信号の信号レベルの変化にも追従して可
変する時定数が付与された制御電圧であり、第４
図Ｂに示す如きリカバリータイム特性を示す。同
図Ｂ中、は入力端子２１に入来する入力信号の
信号レベルが0dBを基準として−10dBから−
30dBへ急激に低下したときのリカバリータイム
特性であり、同様にＶは0dBから−20dBに急激に
低下したときのリカバリータイム特性であり、
は＋10dBから−10dBに急激に低下したときのリ
カバリータイム特性を示す。

かかる合成制御電圧Ｅ_cは可変利得制御回路２
２に供給されてその利得を制御することにより、
入力端子２１に入来した入力信号は第３図にａで
示す如きレベル圧縮特性が付与されて出力端子３
４から出力され、記録媒体Ｅに記録される。

記録媒体Ｅから再生されたレベル圧縮出力信号
はレベル伸長回路Ｆの入力端子３５を介して可変
利得制御回路３６、低域フイルタ３７、帯域フイ
ルタ３８及び高域フイルタ３９に夫々供給され
る。低域フイルタ３７の出力信号は整流回路４０
を経て低域可変積分時定数回路４３に供給される
が、低域フイルタ３７は低域フイルタ２３と、ま
た整流回路４０は整流回路２６と、更に低域可変
積分時定数回路４３は低域可変積分時定数回路２
９と夫々同一特性である。同様に、帯域フイルタ
２４と同一特性の帯域フイルタ３８の出力信号は
整流回路２７と同一特性の整流回路４１を通して
中域可変積分時定数回路３０と同一特性の中域可
変積分時定数回路４４に供給され、他方、高域フ
イルタ２５と同一特性の高域フイルタ３９の出力
信号は整流回路２８と同一特性の整流回路４２を
通して高域可変積分時定数回路３１と同一特性の
高域可変積分時定数回路４５に供給される。

可変積分時定数回路４６内の上記回路４３，４
４及び４５の夫々から取り出された制御電圧は、
加算回路４７で加算合成されて第４図Ｂに示す如
きリカバリータイム特性をもつ合成制御電圧Ｅ_c
とされた後、可変利得制御回路３６に供給されて
その利得を制御する。ただし、可変利得制御回路
３６は、可変利得制御回路２２の逆比例制御（圧
縮）動作とは異なり、比例制御（伸長）動作が行
なわれる。従つて、可変利得制御回路３６から
は、その入力信号に対して第３図にｂで示す如き
レベル伸長特性が付与された信号が取り出され出
力端子４８へ出力される。ここで、可変利得制御
回路３６の入力信号は、レベル圧縮出力信号であ
るから、出力端子４８の出力信号は入力端子２１
の入力信号と等価な第３図にｃで示す如き特性と
なる。また、この出力端子４８の出力信号は、入
力端子３５に入来したレベル圧縮出力信号の信号
レベル対雑音レベル比が低下している場合は、上
記のレベル伸長特性ｂが付与されることにより雑
音レベルが低下せしめられるので、雑音が低減さ
れた信号となる。

しかも、本実施例によれば、入力信号の周波数
のみならず、入力信号の信号レベルに応じて可変
する積分時定数によるレベル圧縮、伸長特性が付
与されるため、これらの相乗効果として聴感的に
雑音変調現象を常に最小とすることができる。な
お、分割する周波数帯域の数は２又は４以上でも
よい。

上述の如く、本発明になる雑音低減装置は、第
１の合成制御電圧を生成するための積分時定数
を、レベル圧縮回路内の第１の可変利得制御回路
の出力信号の周波数と信号レベルとに夫々応じて
異ならしめる第１の積分時定数可変手段と、第２
の合成制御電圧を生成するための積分時定数を、
レベル伸長回路に供給される伝送路を経て入来し
たレベル圧縮信号の周波数と信号レベルとに夫々
応じて異ならしめる第２の積分時定数可変手段と
を設けたため、積分時定数が周波数に応じて変る
と同時に信号レベルに応じて変り、よつてこれら
の相乗効果として聴感的に雑音変調現象が常に最
小になるような利得制御ができ、従つて雑音変調
現象が入力信号周波数や入力信号レベルに関係な
く大幅に改善することができる等の特長を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の一例を示すブロツク系統
図、第２図は本発明装置の一実施例を示すブロツ
ク系統図、第３図は本発明装置の入力信号レベル
対出力信号レベル特性を示す図、第４図Ａ，Ｂは
夫々第２図に示す装置の各要部の周波数特性及び
リカバリータイム特性を示す図、第５図は本発明
装置の要部の一実施例を示す回路図である。 １，２１……入力端子、２，１２，２２，３６
……可変利得制御回路、３２，４６，５３……可
変積分時定数回路、２０，４８……出力端子、３
３，４７……加算回路、５２……整流回路、Ａ，
Ｄ……レベル圧縮回路、Ｃ，Ｆ……レベル伸長回
路、D₁〜D₄……ダイオード、C₁，C₂……コンデ
ンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入力信号を第１の可変利得制御回路を介して
   得た信号を複数の周波数帯域に分割し、該分割し
   た各周波数帯域の信号の夫々を整流積分して各別
   に積分時定数が付与された制御電圧を夫々生成し
   た後これらの複数の制御電圧を加算合成して第１
   の合成制御電圧を生成し、該第１の合成制御電圧
   により該第１の可変利得制御回路の利得を制御し
   てこれより上記入力信号にレベル圧縮特性を付与
   した信号を出力せしめて伝送路へ出力し、該伝送
   路を経て入来した該レベル圧縮信号を第２の可変
   利得制御回路へ供給する一方、上記複数の周波数
   帯域と夫々同一の複数の周波数帯域に夫々分割
   し、該分割した各周波数帯域の信号の夫々を整流
   積分して上記レベル圧縮回路と同様の積分時定数
   が各別に付与された制御電圧を夫々生成した後こ
   れらの複数の制御電圧を加算合成して第２の合成
   制御電圧を生成し、該第２の合成制御電圧により
   該第２の可変利得制御回路の利得を制御して上記
   入力レベル圧縮信号に上記レベル圧縮分だけレベ
   ル伸長した特性を付与した信号を出力せしめる雑
   音低減装置において、該第１の合成制御電圧を生
   成するための上記複数の制御電圧に各別に付与さ
   れる上記積分時定数を、該第１の可変利得制御回
   路の出力信号の周波数と信号レベルとに夫々に応
   じて異ならしめる第１の積分時定数可変手段と、
   該第２の合成制御電圧を生成するための上記複数
   の制御電圧に各別に付与される上記積分時定数
   を、伝送路を経て入来したレベル圧縮信号の周波
   数と信号レベルとに夫々応じて異ならしめる第２
   の積分時定数可変手段とを設けたことを特徴とす
   る雑音低減装置。