ノイズリダクション

ノイズリダクションとは

ノイズリダクション（Noise reduction）は、音声や映像などの信号に含まれるノイズを抑制・軽減する信号処理技術です。目的や使われる場所は多岐にわたり、原信号の品質向上や、記録・再生時のノイズ低減など、様々な場面で活用されています。

音声信号におけるノイズリダクション

音声分野におけるノイズリダクションは、特にアナログテープレコーダーのヒスノイズ対策として発展しました。初期には、再生時にヒスノイズが目立つ高域をカットする手法が用いられましたが、その後、録音時に高域を持ち上げ、再生時に減衰させることで、周波数特性を補正しつつノイズを低減させる方法が主流となりました。

ダイナミックレンジに着目した方式も登場し、信号の振幅を圧縮して記録し、再生時に拡大する方式（コンパンダ）が開発されました。dbxなどが有名ですが、専用のデコーダーが必要となるため、広く普及するには至りませんでした。また、無音時や低振幅信号時にはカットオフ周波数を下げたローパスフィルターを通し、振幅の大きい信号が入ってきた時にフィルターのカットオフ周波数を高域に移動させることで、ノイズを低減させる試みも行われました。これらの技術は主に電子楽器で利用されました。

近年では、デジタル・オーディオ・ワークステーションで動作するノイズ低減ソフトウェアが進化を遂げ、10以上の帯域で個別の特性指定が可能なものも登場しています。これらのソフトウェアは、ノイズと音声信号の閾値に基づいてダイナミックレンジの伸張を行うという基本動作は共通しています。ただし、高周波域を抑制する処理であるため、録音時の音量や鮮明さが重要となります。iZotopeのRXシリーズは、スペクトログラムと組み合わせて視覚的にノイズを認識・除去することを可能にし、ハムノイズ、足音、車の走行音などの不要な音を消したり、特定の音だけを抽出したりすることもできます。さらに、歯擦音やリップノイズの自動軽減にも対応しています。

映像信号におけるノイズリダクション

映像分野では、テレビやビデオテープレコーダの画質改善技術として、3次元Y/C分離が挙げられます。これはノイズリダクションそのものではありませんが、NTSCなどのアナログカラーコンポジット映像信号において、輝度信号（Y）と色信号（C）が帯域を共有しているため、フレーム間の相関を利用してより高精度な分離を可能にする技術です。静止シーンの画質を向上させる効果がありますが、動きのあるシーンには適用できないため、2次元と3次元を切り替える「動き適応3次元Y/C分離」が一般的に用いられます。

アナログ地上波放送のゴーストを低減するゴーストリダクションも、ノイズリダクションの一種と言えます。ゴーストは、受信時に本来存在しないはずの信号を基に逆変換を行い、打ち消すことで除去します。

無線通信におけるノイズリダクション

無線通信では、コンパンダと呼ばれるノイズリダクション技術が用いられます。コンパンダは、送信側でダイナミックレンジを圧縮し、受信側で伸長することで、聴感上のS/N比を改善します。また、ラジオ放送などでは、帯域の狭さを補うための「プリエンファシス」という処理も用いられます。

様々なノイズリダクションシステム

様々なノイズリダクションシステムが開発されており、以下のようなものがあります。

ドルビーノイズリダクションシステム（DOLBY）
dbx
ハイコム
ANRS
スーパーANRS
adres
SuperD
コンパンダ
Burwen
CXノイズリダクションシステム

これらの技術は、それぞれの特徴に応じて、様々な分野でノイズ低減に貢献しています。

関連項目

ダイナミックレンジ
歪み (電子機器)
周波数特性
音声強調

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