JPS6232851B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は雑音低減方式に係り、入力信号を直列
に接続した高域増強型可変フイルタと低減増強型
可変フイルタを通して所定のレベル圧縮特性を付
与して伝送し、伝送路を経た上記入力信号を、入
力に対し並列接続された帯域分割制御系により入
力に対し直列接続された低域減衰型可変フイルタ
と高域減衰型可変フイルタとを夫々制御する回路
を通して所定のレベル伸長特性を付与することに
より、伝送される信号へ与える副作用を最小限に
抑えると共に、高忠実度再生、受信を行ないつつ
大幅な雑音低減を行なえ得る雑音低減方式を提供
することを目的とする。

磁気記録再生では再生時に磁気記録媒体より生
じる高域雑音（所謂ヒスノイズ）や磁気記録媒体
駆動電動機等の振動等から生じる低域雑音などを
低減するため、またレコードデイスクの記録再生
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）を低減す
るため、更にはラジオ放送の送受信では遠距離受
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、従来よ
り入力信号をレベル圧縮して伝送し、これを再生
又は受信時にレベル圧縮特性とは相補的なレベル
伸長特性を付与する雑音低減方式が知られてい
る。かかる雑音低減方式において、広帯域のレベ
ル圧縮、伸長を行なう場合、従来は全帯域一様に
圧縮、伸長処理する方法と、帯域を複数に分割し
て夫々の帯域についてレベル圧縮、伸長処理を行
なう方法の帯域分割型方式との２種類が実施され
ているが、信号処理後本来のＳ／Ｎ改善効果の他
に原信号へ与える副作用の点から後者の帯域分割
型方式の方が有利である。

第１図は上記の帯域分割方式による従来の雑音
低減方式の一例のブロツク系統図を示す。同図
中、端子１より端子４までの部分がレベル圧縮回
路部分、端子１５より端子２５までの部分がレベ
ル伸長回路部分を示す。端子１に入来した入力信
号、例えば音声信号は演算回路２を経て増幅器３
に供給され適宜増幅される。この増幅器３の出力
音声信号は、出力端子４より出力される一方、低
減フイルタ５、高域フイルタ６、低域フイルタ９
及び高域フイルタ１０に夫々供給される。ここ
で、低域フイルタ５と高域フイルタ６とは、夫々
供給される音声信号の周波数帯域を２分割する如
き特性に夫々選定されており、低域フイルタ５の
出力信号は可変利得増幅回路７に、また高域フイ
ルタ６の出力信号は可変利得増幅回路８に夫々供
給される。

また不要周波数成分に応動することなく所定周
波数帯域の利得制御を行ない得、他方、利得制御
に必要なレベルは得られるよう、低域フイルタ９
の遮断周波数は低域フイルタ５のそれよりも低
く、又高域フイルタ１０の遮断周波数は高域フイ
ルタ６のそれよりも高く選定されており、低域フ
イルタ９、高域フイルタ１０の出力信号は制御回
路１１，１２で制御信号に変換された後可変利得
増幅回路７，８の利得制御信号入力端子に印加さ
れる。

これにより、可変利得増幅回路７，８で低域フ
イルタ５よりの低域信号と高域フイルタ６よりの
高域信号とが各別に利得制御されて演算回路１３
に夫々供給され、ここで加算合成された後前記の
演算回路２に供給され端子１からの入力音声信号
を減算される。このようにして、出力端子４から
出力される音声信号は、端子１における入力レベ
ルが上昇した時、その上昇したレベルより小さい
レベルが出力され、すなわちレベル圧縮特性が付
与された信号とされて、伝送路の一例としての記
録媒体１４に供給され、記録される。

記録媒体１４より再生された音声信号は、入力
端子１５を介して低域フイルタ１６、高域フイル
タ１７に供給されその帯域が２分割されて夫々の
信号が可変利得増幅回路１８及び１９に各別に供
給される一方、低域フイルタ２０、高域フイルタ
２１に供給される。低域フイルタ２０、高域フイ
ルタ２１の出力信号は、制御回路２２，２３によ
り制御信号に変換された後可変利得増幅回路１
８，１９の利得制御信号入力端子に印加される。
これにより、利得制御された可変利得増幅回路１
８よりの低域信号及び可変利得増幅回路１９より
の高域信号は演算回路２４に供給されてここで加
算合成されて前記レベル圧縮特性とは相補的なレ
ベル伸長特性の付与された音声信号とされて出力
端子２５から出力される。

一般に全帯域一様に圧縮、伸長を行なう雑音低
減方式は副作用として中低域の信号によつてヒス
ノイズが変調され、動かされた雑音が聴感上マス
クされにくい現象（所謂ブリージング現象）が目
立つのに対し、上記第１図示の如き帯域分割型の
雑音低減方式によれば、帯域を高域と低域に別々
に分割して各別の利得制御を行なうから上記中低
域の信号によつて高域成分の雑音が動かされるの
を防ぐことができる。

しかるに、上記従来の帯域分割型の雑音低減方
式は、記録媒体１４でそれほど大きくないレベル
変動及びドロツプアウト等のエラーが生じた場
合、比較的大きくエラーが増強されてしまい、ま
た低域フイルタ５と高域フイルタ６の遮断周波数
に相違があつた場合、原信号が高忠実度で復元で
きず、更に可変利得増幅回路７，８により夫々並
列に可変利得制御されるので加算回路１３が必要
となるが、この加算回路１３は実際の回路構成上
部品のばらつき等により誤差を生じることが多
く、この誤差による悪影響を受けやすいなどの欠
点があつた。

本発明は上記の諸欠点を除去したものであり、
以下第２図乃至第１０図と共にその一実施例につ
いて説明する。

第２図は本発明になる雑音低減方式の一実施例
のブロツク系統図を示す。同図中、端子２６より
２９に至る回路部はレベル圧縮回路部、端子３５
より４２に至る回路部はレベル伸長回路部を構成
している。端子２６に入来した入力信号（以下音
声信号に例をとつて説明する）は、直列に接続さ
れている高域増強型可変フイルタ２７、低域増強
型可変フイルタ２８を順次経て出力端子２９へ出
力される一方、低域フイルタ３０及び高域フイル
タ３１に夫々供給される。低域フイルタ３０は第
７図にで示す如き特性を有しており、その出力
低域信号を制御回路３２に供給して制御信号に変
換させる。一方、高域フイルタ３１は第７図に
で示す如き特性を有しており、その出力高域信号
を制御回路３３に供給して制御信号に変換させ
る。制御回路３２，３３の出力制御信号は低域増
強型可変フイルタ２８、高域増強型可変フイルタ
２７の制御信号入力端子に印加されその遮断周波
数を可変制御する。

第３図は高域増強型可変フイルタ２７の一実施
例の回路図を示し、演算増幅器Ａの出力端子より
反転入力端子に至る帰還路に、可変抵抗素子
VR₁、コンデンサC₁及びC₂よりなる積分回路が接
続されている演算増幅器Ａにより高域増強型可変
フイルタ２７が構成されている。可変抵抗素子
VR₁は制御回路３３よりの制御信号によつて抵抗
値が可変せしめられる素子で、例えばバイポーラ
トランジスタ、電界効果トランジスタなどを使用
できる。この可変抵抗素子VR₁の抵抗値は端子２
６における入力音声信号の高域レベルが所定値以
下の低レベルのときには大とされ、このときの第
３図示の高域増強型可変フイルタ２７の周波数特
性は第４図にb₁で示す所定の高域増強特性とされ
る。上記入力音声信号の高域レベルが上記所定値
よりも大レベルになるに従つて可変抵抗素子VR₁
の抵抗値が徐々に小に制御され、その結果、高域
増強型可変フイルタ２７の周波数特性は第４図に
b₂，b₃，b₄，b₅で示す如く、徐々に周波数_H1、
_H2が高い周波数へ移動する特性となる。この場
合、_H1、_H2の間のレベル差は一定値A₂であ
る。

また第５図は低域増強型可変フイルタ２８の一
実施例の回路図を示し、可変抵抗素子VR₂、コン
デンサC₃及びC₄よりなる積分回路構成とされて
いる。可変抵抗素子VR₂はVR₁と同様にバイポー
ラトランジスタ、電界効果トランジスタなどが用
いられ、制御回路３２よりの制御信号により抵抗
値が可変制御される。この可変抵抗素子VR₂の抵
抗値は端子２６における入力音声信号の低域レベ
ルが所定値以下の低レベルのときは小とされ、こ
のとき第５図示の低域増強型可変フイルタ２８の
周波数特性は第６図にa₁で示す所定の低域増強特
性とされる。上記入力音声信号の低域レベルが上
記所定値よりも大レベルになるに従つて可変抵抗
素子VR₂の抵抗値も徐々に大に制御され、その結
果、低域増強型可変フイルタ２８の周波数特性は
第６図にa₂，a₃，a₄，a₅で示す如く、徐々に周波
数_L1、_L2が低い周波数に移動する特性とな
る。この場合、_L1と_L2の間のレベル差は周波
数特性の移動に拘らず一定値A₁である。

また制御回路３２，３３は第８図に示す如く、
端子４３に入来した低域フイルタ３０又は高域フ
イルタ３１よりの信号を増幅器４４で増幅した後
整流器４５で整流し、更に積分回路４６を経て出
力端子４７より直流の制御信号を得る構成とされ
ている。このようにして、直列に接続された高域
増強型可変フイルタ２７及び低域増強型可変フイ
ルタ２８を、それらを通過した出力信号から並列
に取り出した高域制御信号と低域制御信号で各別
に制御することにより、端子２６に入来した音声
信号は第９図にｃで示す如きレベル圧縮特性が付
与されて出力端子２９から出力される。このレベ
ル圧縮特性が付与された音声信号は伝送路の一例
としての記録媒体３４に記録される。

記録媒体３４から再生されたレベル圧縮特性が
付与された音声信号は第２図示の端子３５を介し
て低域減衰型可変フイルタ３６、低域フイルタ３
７及び高域フイルタ３８に夫々供給される。低域
減衰型可変フイルタ３６は高域減衰型可変フイル
タ４１と直列に接続されており、一方低域フイル
タ３７と高域フイルタ３８は端子３５に対して
夫々並列に接続されている。低域フイルタ３７、
高域フイルタ３８は低域フイルタ３０、高域フイ
ルタ３１と同一の第７図に，で示す如き特性
を有しており、その出力信号は制御回路３２，３
３と同様回路構成の制御回路３９，４０により制
御信号に変換された後、低域減衰型可変フイルタ
３６、高域減衰型可変フイルタ４１の制御信号入
力端子に印加され、その周波数特性を可変制御す
る。

ここで低域減衰型可変フイルタ３６の構成の一
例としては、第５図示の積分回路を増幅器の帰還
路に挿入接続した回路を用いることができ、制御
回路３９よりの制御信号を端子３５における再生
信号の低域レベルが小レベルのとき可変抵抗素子
VR₂の抵抗値が小さく低域レベルが大きくなるに
従い抵抗値が大となるように発生させることによ
り、第１０図に示す如く、端子３５における再生
信号の低域レベルが小レベルのときは第６図示の
a₁とは相補的な特性の₁で示す如くに設定され、
入力低域レベルが大レベルになるに従つて₂，
₃，₄，₅で示す如く低域減衰特性の傾斜部が低
域へ移動する周波数特性が得られる。

一方、高域減衰型可変フイルタ４１は、第３図
示回路の演算増幅器Ａの帰還路に挿入接続されて
いる積分回路部をオープンループで動作させたも
のを使用でき、制御回路４０よりの制御信号を、
端子３５における再生信号の高域レベルが小レベ
ルのとき可変抵抗素子VR₁の抵抗値を大とし、入
力高域レベルが大きくなるに従い抵抗値を小とす
るように発生させることにより、第１０図に示す
如く、端子３５における再生信号の上記高域レベ
ルが小レベルのときには第４図示のb₁とは相補的
な特性の₁に設定され、入力高域レベルが大にな
るに従い₂，₃，₄，₅に示す如く高域減衰特性
の傾斜部分が高い周波数方向へ徐々に移動する周
波数特性が得られる。

従つて、端子３５に入来した再生音声信号は第
２図示の低域減衰型可変フイルタ３６、高域減衰
型可変フイルタ４１を夫々順次経て出力端子４２
へ出力される際に、第１０図に示す如く合成の周
波数特性が付与されることとなる。すなわち、低
域減衰型可変フイルタ３６と高域減衰型可変フイ
ルタ４１により、再生音声信号レベルが小レベル
のときには狭帯域で、再生音声信号レベルが大レ
ベルになるに従つて徐々に広帯域の通過特性を示
す合成周波数特性が再生音声信号に付与されて出
力端子４２へ出力される。すなわち、端子３５に
入来した再生音声信号は、第９図にｅで示す如き
レベル伸長特性（レベル圧縮特性ｃとは相対的な
特性）を付与されて出力端子４２より出力される
ことになり、出力端子４２には同図にｏで示す如
き周波数特性が得られ、雑音が大幅に低減され、
かつ、原入力信号レベルと一致するレベルの信号
が得られる。

本実施例によれば、小レベルでしかも中低域成
分の多い信号を伝送する場合は、雑音の高域成分
の低減量A₂（第４図、第１０図に示す）はあく
まで確保されるため、入力信号によつて変動する
残留雑音の変動量が少なく、同様に小レベルでし
かも高域成分の多い入力信号を伝送するときに
は、雑音の低域成分の低減量A₁はあくまで確保
されるため入力信号によつて雑音の変動が少なく
できる。なお、A₁＜A₂とした方が聴感上好まし
い。

また信号伝送路の低域及び高域における可変フ
イルタを直列接続しているので、伝送路の帯域分
割フイルタの各フイルタの遮断周波数のずれの影
響は出ない。更に制御回路は３０及び３１，３７
及び３８に示す如く並列接続としているので、記
録媒体３４で生じるドロツプアウト及び動的なレ
ベル変動についての増強度を少なくできる。本出
願人の実験結果によれば、端子３５での動的なレ
ベル変動について、特に低いレベル変動について
は従来の第１図示方式に比しレベル変動の増強度
が少なくなり、5dB程度の高いレベル変動につい
ても従来方式よりもレベル変動の増長度が低くな
ることが確められた。

なお、上記の実施例では入力信号の帯域を２分
割して夫々についてレベル圧縮、伸長特性を付与
するようにしたが、３分割以上の複数の帯域に分
割して各分割帯域毎にレベル圧縮、伸長特性を付
与するようにしてもよいことは勿論であり、また
高域増強型可変フイルタ２７と低域増強型可変フ
イルタ２８の接続順序、並びに低域減衰型可変フ
イルタ３６と高域減衰型可変フイルタ４１の接続
順序を入れ換えても差し支えない。

上述の如く、本発明になる雑音低減方式は、複
数の分割周波数帯域の各分割周波数帯域毎に夫々
所定の帯域増強周波数特性を各別に付与し、か
つ、その周波数特性が制御信号により可変せしめ
られる複数個の第１の可変フイルタを直列に接続
し、第１の可変フイルタの最終段の出力信号より
並列に接続された複数個の第１の帯域分割フイル
タにより複数の分割周波数帯域の信号を各別に得
て夫々対応する分割周波数帯域の第１の可変フイ
ルタの周波数特性可変のための制御信号に変換し
て第１の可変フイルタの周波数特性を各別に制御
することにより、第１の可変フイルタの入力信号
に所定のレベル圧縮特性を付与して伝送路へ出力
し、上記複数の分割周波数帯域の各分割周波数帯
域毎に夫々所定の帯域減衰周波数特性を各別に付
与し、かつ、その周波数特性が可変せしめられる
互いに直列に接続された複数個の第２の可変フイ
ルタに上記伝送路を経た信号を供給すると共に、
並列に接続された複数の分割周波数帯域毎の信号
を各別に波する複数個の第２の帯域分割フイル
タに供給し、これより夫々対応する分割周波数帯
域の第２の可変フイルタの周波数特性を各別に可
変するための制御信号を得て第２の可変フイルタ
に供給することにより、第２の可変フイルタの最
終段より上記レベル圧縮特性とは相補的なレベル
伸長特性を付与した信号を取り出すよう構成した
ため、小レベルでしかも中低域成分又は高域成分
の多い入力信号の伝送時には、雑音の低減量を一
定量確保できるので入力信号によつて雑音の変動
量を少なくでき、よつて所謂ブリージング現象を
低減でき、また前記第１及び第２の可変フイルタ
は直列接続されているので、第１、第２の帯域分
割フイルタの各々の遮断周波数のずれの影響をな
くすことができ、更に前記制御信号は並列に制御
された前記第１、第２の帯域分割フイルタより得
ているので、記録媒体等の伝送路で生ずるドロツ
プアウト、動的なレベル変動に対してその増強度
の割合が従来方式に比し少なくできる等の特長を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方式の一例を示すブロツク系統
図、第２図は本発明方式の一実施例を示すブロツ
ク系統図、第３図は第２図の高域増強型可変フイ
ルタの一実施例を示す具体的回路図、第４図は第
３図の周波数特性図、第５図は第２図の低域増強
型可変フイルタの一実施例を示す具体的回路図、
第６図は第５図の周波数特性図、第７図は第２図
の要部の周波数特性図、第８図は第２図の他の要
部の一実施例を示すブロツク系統図、第９図は第
２図の入出力特性の一例を示す図、第１０図は第
２図のレベル伸長等の可変フイルタの周波数特性
を示す図である。 １，２６……入力端子、１４，３４……記録媒
体、２５，４２……出力端子、２７……高域増強
型可変フイルタ、２８……低域増強型可変フイル
タ、３６……低域減衰型可変フイルタ、４１……
高域減衰型可変フイルタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の分割周波数帯域の各分割周波数帯域毎
   に夫々所定の帯域増強周波数特性を各別に付与
   し、かつ、その周波数特性が制御信号により可変
   せしめられる該複数個の第１の可変フイルタを直
   列に接続し、該直列接続された複数個の第１の可
   変フイルタの最終段の出力信号より並列に接続さ
   れた該複数個と同数の第１の帯域分割フイルタに
   より該複数の分割周波数帯域の信号を各別に得て
   夫々対応する分割周波数帯域の第１の可変フイル
   タの周波数特性可変のための制御信号に変換して
   該第１の可変フイルタの帯域増強周波数特性を各
   別に制御することにより、直列接続された該複数
   個の第１の可変フイルタの入力信号に所定のレベ
   ル圧縮特性を付与して該第１の可変フイルタの最
   終段より伝送路へ出力し、上記複数の分割周波数
   帯域の各分割周波数帯域毎に夫々所定の帯域減衰
   周波数特性を各別に付与し、かつ、その周波数特
   性が制御信号により可変せしめられる互いに直列
   に接続された複数個の第２の可変フイルタに、上
   記伝送路を経た信号を供給すると共に、並列に接
   続された該複数の分割周波数帯域毎の信号を各別
   に波する複数個の第２の帯域分割フイルタに供
   給し、該第２の帯域分割フイルタより夫々対応す
   る分割周波数帯域の第２の可変フイルタの周波数
   特性を各別に可変するための制御信号を得て該第
   ２の可変フイルタに供給することにより、該第２
   の可変フイルタの最終段より上記レベル圧縮特性
   とは相補的なレベル伸長特性を付与した信号を取
   り出すよう構成したことを特徴とする雑音低減方
   式。