JPS5942493B2 - ノイズ・リダクシヨン・システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は信号のレベルを検出し、その信号レベルによっ
て信号のダイナミックレンジを圧縮伸張するノイズリダ
クションシステムに係り、特にレベル検出をピーク検波
と実効値又は平均値検波等と効果的に切り換えることに
より、小ない伝送歪で圧縮効果を増大せしめることので
きるノイズリダクションシステムに関する。

この種のノイズリダクションシステムとしては第１図に
示すものが知られている。

このノイズリダクションシステムは信号のダイナミック
レンジを圧縮する手段（エンコーダ）１１と、圧縮され
た信号をもとのダイナミックレンジに伸張する手段（デ
コーダ）１２とを備え、その間に挿入されたテープレコ
ーダ等記録媒体１３又は伝送系の雑音を低減するもので
ある。

エンコーダ１１およびデコーダ１２はそれぞれＶＣＡ１
４．１５とレベルセンサー６．１７により構成されてい
る。

ＶＣＡＩ４．１５は一種の乗算器であり、入力信号ｅｉ
と直流制御信号Ｅを与えると出力信号ｅ。

は± ｅｏ−Ｅ １×ｅｉ で与えられる。

但しＥの指数はエンコード時は負号、デコード時は正号
をとる。

またレベルセンサー６．１７は信号レベルを検出する回
路であり、ｅの信号を与えるとそのレベルに相当するＥ
の出力が得られる。

このブロックの組合わせによりエンコード時は ｅｏｌ−Ｅ−１×ｅｉ１ となり、レベルについて ＥＯｌ−ＥＯｌ−１×Ｅｉ１ より Ｅｏｌ ＝ Ｅｉ １ ”’ となる。

一方デコード時はｅｏ２：Ｅｉ２×ｅｉ２ をレベルについてまとめると Ｅｏ２−Ｅｉ２′ となる。

すなわちエンコード時はレベル変化をログスケールで１
／２に圧縮し、デコード時は２倍に伸張する。

第２図にこの入出力特性図を示す。

録音時は直線Ａにより＋２０ ｃｔＨの入力信号は＋１
０ｄＢに押えられピークマージンが向上する。

また−６０ｄＢの入力信号は−３０ｃｉＢになり、全体
として入力信号のダイナミックレンジを半分に圧縮して
録音される。

再生時は直線Ｂで伸張され、＋１０ａＢに記録されてい
た信号は＋２０ｄＢにもどされ、−３ｏｃｔＨに記録さ
れていた信号は一６ＯｃｔＨに再び下げられる。

このとき雑音もいっしょに３０ ｄＢさげられる。

すなわち、−６０ｄＢの入力信号に対しては３０ ｃｔ
ＢのＳ／Ｎ改善度が得られる。

Ｓ／Ｎ改善度は、このシステムにおいては一般に ｍ−×（入力信号レベル〔ｄＢ〕）〔ｄＢ〕で表わされ
る。

但し、入力信号レベルのＯｄＢは第２図のクロスポイン
トである。

ところで、こうしたシステムにおいて、レベル検出器と
して従来はピーク検波回路、もしくはＲＭＳ検波等を含
む平均値検波等が用いられている。

第３図は、最も簡単なピーク検波回路を用いたレベル圧
縮回路の例である。

第４図ａ−ｄは、第３図の回路図の各部の波形である。

入力端子３１に与えられた信号ａはＶＣＡ３２とともに
ピーク検波回路３３に与えられる。

この信号は、絶対値検出回路３４により両波検波される
。

入力信号が第４図ａに示すように正弦波の場合、絶対値
検出回路３４の出力すには、第４図すの波形を得、この
信号はダイオード３５によりコンデンサ３６に充電され
、抵抗３７により放電され第４図Ｃの波形を得る。

この波形で制御され出力端子３８に発生する出力信号ｄ
は第４図ｄの波形となり、−波毎に歪波となる。

第５図は平均値検波回路５３を用いた例である。

第６図ａ＝ｄは第５図の各部の波形図である。

ピーク検波の場合と同様に入力端子５１に与えられた信
号ａは絶対値検出回路５４に与えられる。

この絶対値検出回路５４の出力信号すは時定数素子であ
る抵抗５５及びコンデンサ５６により平均化され第６図
Ｃの波形を得る。

時定数を大きくすれば第６図Ｃの波形のリップル（図示
せず）は殆んど無視できる。

この波形で制御されたＶＣＡ５２の出力信号ｄは第６図
ｄの波形となり、波頭の振幅が定常部にくらべて大きく
なる。

すなわち、ピーク検波を用いると、波頭から定常と等し
い振幅が得られるが、−波毎の波形歪が生じ、好ましく
ない。

また、平均値検波を用いると、時定数を大きくすれば波
形歪は無視できるが波頭の振幅が定常部より大きくなる
。

しかるに、伝送系にＦＭを用いた場合、振幅が大きい分
だけ搬送波のデビエイションが大きくなり、帯域の冗長
波が増す。

また、レコード等、変位情報として信号を記録する場合
は、振幅が大きい分だけ、記録密度が減少し、やはり好
ましくない。

本発明は、この点に鑑みてなされたもので、するどい立
上りの信号も効果的にレベル圧縮を行い、かつ定常部で
の波形歪の無いノイズリダクションシステムを提供する
ものである。

第７図は本発明の一実施例である。

入力端子７０に与えられた入力信号ａは絶対値検出回路
７１によって両波整流される。

この信号すは時定数素子である抵抗７２、コンデンサ７
３によって平均化され、バツハア７４を通して出力端子
７５に出力される。

例えば入力ａに第８図ａに示すような振幅Ａの正弦波を
入れた場合、絶対値検出回路７１の出力は第８図すの如
くなり、その平均値である出力Ｃは第８図Ｃに示すよう
に２Ａ／πとなる。

一方、絶対値検出回路７１の出力すは、抵抗７６．７７
より成る２／πの係数器を通し、バッファ７８に供給さ
れ、出力に入力信号の絶対値の２／π倍の振幅波形を得
る。

前記バッファ７４の出力とバッファ７８の出力との差は
コンデンサ７３による遅れ時間△ｔに対する信号レベル
の差△Ｖの比△Ｖ／△ｔをあられし、信号レベルの変化
率をあられす。

この変化率を増幅器７９により増幅し、ノンリニア回路
８０の出力によりトランジスタ８１の導通状態を制御す
る。

増幅器７９及びノンリニア回路８０の働きは次の通りで
ある。

すなわちバッファ７４の出力の方がバッファ７８の出力
より低いときはトランジスタ８１を非導通状態とする。

逆にバッファ７４の出力の方がバッファ７８の出力より
高いときはトランジスタ８１は動作状態となり、両者の
差が大きい程低い等価抵抗となり、コンデンサ７３に充
電する時定数を制御する。

第８図ｄはトランジスタ８１の導通状態を示す。

図の斜線部でトランジスタ８１は導通し、入力の正弦波
の振幅の２／πのピークレベルが充電され、以後トラン
ジスタは非導通となり抵抗７２により充放電をくりかえ
し、コンデンサ７３の電位は信号の平均値２Ａ／πを保
持する。

本実施例は、言い換えると、信号レベルの立上りの大き
いほどピーク検波に近くなり、信号レベル変化の少ない
ほど平均値検波に近くなるように回路を構成したもので
ある。

こうすることにより、波頭のレベルも確実に検出し、し
かも定常部では平均値検波のため歪の増大も殆んど認め
られなくなる。

これをレベル圧縮伸張型ノイズリダクションシステムに
組み込むことにより、前述のような狭帯域伝送や高密度
記録が可能になる。

上記実施例では、変化率の大きさに応じて立上り時定数
の連続的に変化する例について述べた。

このように連続的に変化させた方が、調整の精度や温度
ドリフト等の許容値が大きくなり、工業的、実用的に有
利である。

しかし、伝達特性にそれ程の精度を要求されないような
場合には、第９図に示す回路の方がコストの点で有利で
ある。

これを前記第７図と対応する部分に同符号を付して説明
する。

この回路は、トランジスタ８１の制御回路を一部簡略化
したものであり、バッファ７４の出カドバッファ７８の
出力の電位とをシュミット回路９１によって比較し、そ
の出力の状態によってトランジスタ８１のオン、オフを
二者択一的に制御するようにしたものである。

立上りのするどさの様子はシュミット回路９１の履歴の
大きさにより判定している。

すなわち、立上りがするどいときはバッファ７８と７４
の出力の差は大きい。

これがシュミット回路の履歴の大きさより大きい場合シ
ュミット回路は出力を反転する。

第１０図は、第９図の方式を一層確実にしたものである
。

第９図の方式では、第１１図１１１のように大きく立ち
上がって、次に１１２のようにさらに高いレベルになっ
ておちつくような場合、レベル変化の大きい１１１は、
正しく波頭を検出するが、波頭１１１とのレベル変化の
小さい１１２では平均値検波となるため、バッファ７４
の出力は第１１図すのようになり、こうしたレベル検出
器の出力でレベル圧縮すると同図Ｃのようになってしま
う。

これを解決するためには第１０図に示すように第９図の
シュミット回路９１の次段に単安定回路１０１を設けれ
ば良い。

単安定の長さは、立上りの速い楽音で、次々により高い
振幅になるような楽器のエンベロープを包含するような
時間にすれば良い。

こうした楽器は、シンバル、マラカスやギロ、またマル
カートの立上りのバイオリン等があげられる。

それぞれのエンベロープ波形図を第１２図ａ、ｂ、ｃに
示す。

これかられかるように、単安定の長さは最大１５０ｍ５
あれば良い。

但し、第９図のように単安定回路を設けなくても本発明
の作用効果があることは前に述べたとおりである。

第１３図は、さらに効果を自然にしたものである。

すなわち、第１０図の回路で時定数を切換えると、その
とき、波形に歪を与えることがある。

従って、この切換動作を漸次性わせるようにすれば良い
。

すなわち、トランジスタ８１の制御回路に時定数回路１
３１を設けたものである。

第１４図は、シュミット回路の入力部にログ変換回路を
設けたもので、こうすると立上りの変化率をｄＢで判定
することができ、より実際的である。

また、第９図等の回路で、入力部にＬＯＧ変換回路を設
けても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来からあるノイズリダクションシステムの
一例の原理図、第２図は第１図のシステムの動作特性図
、第３図は従来のレベル検出回路の１例、第４図は第３
図の回路の各部の波形図、第５図は従来のレベル検出回
路の他の例、第６図は第５図の回路の各部の波形図、第
７図は本発明の１実施例の回路図、第８図は第７図の回
路の各部の波形図、第９図は本発明の他の実施例の回路
図、第１０図は本発明の更に他の実施例の回路図、第１
１図は第９図の回路による波形図の特殊例、第１２図は
数種の楽音の立上りエンベロープ図、第１３図は本発明
の他の実施例の回路図、第１４図は本発明の更に他の実
施例を示す回路図である。 ７１・・・・・・絶対値検出回路、７２・・・・・・抵
抗、７３・・・・・・コンデンｆ、７４，７８・・・・
・・バッファ、７９・・・・・・増幅器、８０・・・・
・・ノンリニア回路、８１・・・・・・トランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 人力信号の振幅レベルを検出するレベル検出器およ
   びこのレベル検出器の出力電圧により利得制御される電
   圧利得制御増幅器とを有し入力信号のダイナミックレン
   ジを圧縮する手段と、この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を備え、これら両手段間
   に挿入された伝送系又は記録再生系の雑音を低減するノ
   イズ・リダクション・システムにおいて、前記レベル検
   出器は入力信号を整流する手段と、該手段により得られ
   た整流信号を所定の時定数で平滑化する手段と、前記入
   力信号の振幅レベルの変化率を検出する手段と、この検
   出された振幅レベルの変化率により変化率が大きいとき
   ほど前記平滑化手段の時定数が小さくなるよう制御する
   手段とを備えることを特徴とするノイズ・リダクション
   ・システム。