雑音で聞こえない、同じ放送の二台のラジオをセットすると、雑音が逆位相になった場合にはその雑音は消えてしまうそうです。(同位相の音は強調されて聞こえる。またこの雑音は増幅のとき発生するものらしいです)。また、『暗号録音アダプター』という、「Lchに音声とホワイトノイズ・Rch に同じホワイトノイズを録音し,再生のときにRchを逆位相にしてミックスしてノイズだけを消す」「応用として,ステレオ録音の音楽にこのアダプターをつなぐと,中央に定位しているボーカルは消えるのでカラオケが作れる」というのがありました。ならば上の二つを踏まえ,例えば「録音したホワイトノイズで聞けなくした音声」をラジオなどで放送した場合(放送自体は極めてクリアとします)、「録音したホワイトノイズ」の「逆位相のホワイトノイズ」をお家にいる聞き手が人為的(テープなどに録音して)に用意し、放送と同時に流すと、ちゃんとした音声として聴くことが出来る、という状況は成立するのでしょうか。もし出来るとしたら、どのような位置に二台のラジオ(1台は放送を聞くためのもの、1台はホワイトノイズを録音したテープということになります。)を置いたら良いのでしょうか?(向かい合わせとかそういうことです)。素人なので放送やノイズの性質など全く分かっていません。可能・不可能や間違いの訂正、ツッコミ、こうしたら出来るんじゃないかのアドバイスなどお願いいたします。(できれば放送ということと、録音されているという条件で)よろしくお願いいたします。

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A 回答 (4件)

ちょっと補足します。



>二台のラジオで雑音を消すというのも

これは、ちょっと違った仕組みなんです。今回の質問のノイズは、完全に同じ波形のノイズですね。二台のラジオを使う場合は、そのノイズの波形はまったく違っています。(ノイズはそれぞれのラジオでの受信、増幅の際のものと考えます)それに対して、音声の波形は二台のラジオで同じです。

一般的に、2つの波形を重ね合わせる場合、それぞれの波形で相関のある成分(信号)は2倍になりますが、相関がない成分(ノイズ)は√2倍にしかなりません。これが二台のラジオで雑音が少なくなる原理です。この方法でノイズ成分を減らすことは、計測などの分野で一般的です。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。ラジオの雑音に関しては勘違いも含めて何だかわかったような気がします。

お礼日時:2001/12/06 23:39

callingさんの方法は結構困難ですが(理由はNo.1の方の答えの通り)、大ざっぱに言うと割と近い方式としては、スペクトラム拡散通信方式というのがあります。


その昔アメリカの軍事技術でしたが(今でもそうですが)、最近では民生機器にも利用されるようになりました。
簡単には、時系列に情報を伝える信号の使うバンドを切り替えていく方式で、これは、受け手で用意されたパターン(周波数の切替パターン)を使って、元の信号に復調する方式です。
詳しくは、多分webを検索すると沢山出てくるかと思います。
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この回答へのお礼

検索してみたのですが、ここまで行くとさすがに難しくて。回答ありがとうございました。

お礼日時:2001/12/06 23:37

ホワイトノイズを使うかどうかは、別として、質問の「音声信号の暗号鍵」のようなものは可能です。


いや、可能だと思います。(ちょっと弱気)

関係ありそうな情報として・・・既に知っているかもしれませんが・・・
多くの人が、聞き取れる音の周波数は、20Hz~20kHz。
ホワイトノイズは、あらゆる周波数、位相の音が混ざっている。
空気中の音速は、約340メートル。
音は、低周波より高周波のほうが激しく減衰する。
スピーカの極性を逆にすると、音の位相は逆になる。
(アンプなどが入ってるとそうカンタンではないけど)

で、ノイズの目的は、人に聞き分けられないようにするということだと思うので
「あるお約束にしたがった音」であればいいでしょう。
(たとえば、聞きなれない外国語の歌や、工事現場の音)

一番近い技術としては、「アクティブ消音技術」かな?
http://www.ihi.co.jp/inc/inc4100.htm

難しそうなのは、信号の同期と音の減衰ですね。
同じタイミングでスタートボタンを押す(ていうか、聞こえるようにする)とか、
ノイズ音の大きさをあわせることが、結構大変そう。
放送に録音と同期させるタイミング信号を可聴域の外で入れておいて、テープスタートのタイミングを取るか。
スピーカが別々だと聞く人(マイク)の位置によって、効果ある時とないときが出てきそうです。
これは、スピーカの配置を対向でなくて同じ距離になるような配置にする必要がありそう。
対向させるとか、同心円上に配置するとか・・・

ん~、あるいは、電気信号の状態でやってしまえば?
と思ったけど、それは有線放送やWowWowなどでおなじみ「ジャミング」というやつはないですか。
わざとノイズをのせた信号を送り、お金を払ったひとにだけ「アダプタ」なるノイズキャンセラを渡すわけね。

あ、そうだ、タイミングと音圧レベルの調整が、人間の感じる「音」の速度に間に合わないわけだから、
Wavファイルにしてしまって、WAVEファイル編集ソフトとかなら、可能ですよね。
つまり調整時間をかければ電子回路化することも可能(なはず)。
ちょっと反則ですが、放送を一旦バッファリングして録音と、タイミングを合わせながら再生する
というのなら、私(街の物好きオヤジ)のレベルでも、射程距離に入ってきますよ。

とりあえずは、お金があればとおるかどうかは別として、特許でも申請しておけばいかが?・・・・・
(質問したことは公表になるのかな?)

この回答への補足

回答ありがとうございます。なんだか難しい話しになってきて思わず遠くを見つめてしまいました・・・。ところでノイズキャンセラって携帯電話内蔵とかのあれですよね。ちょいと調べてみることにいたします。

補足日時:2001/11/20 06:28
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お書きのような状況だと、現実的にはできません。

というのは、ラジオから出てくるノイズと、録音した逆位相のノイズを完全に位相を合わせて再生しなければならないからです。たとえば1kHzのノイズ成分まで完全に消したいときは、2つの音のタイミングが0.0005秒狂っていると、ノイズは消されるどころか増えてしまいます。頭出しを完璧にしても、再生装置の速度偏差によってずっと位相を合わせることは無理です。何らかの位相合わせの手段が必要です。

余談ですが、以前ボーカル+伴奏と、伴奏だけの入ったCDを使い、波形編集ソフトで「ボーカルだけの逆カラオケ」を作ろうとしたことがありましたが、上記のような問題で簡単にはいかないようでした。(伴奏のマスターテープは同じで、デジタル録音と思われるので速度偏差は非常に小さいようだったのですが…)

この回答への補足

回答ありがとうございます。0.0005秒まで合わせないと聞こえないとは知りませんでした・・・。実は、実に繊細な話しだったのですね。そういえば『暗号録音アダプター』の場合も、チャンとミキサーで合わせてるんですよね。というと、二台のラジオで雑音を消すというのも、偶発的な増幅された雑音がたまたま偶然逆位相になって聞こえたけれど、すぐに聞こえにくくなって雑音も強調されてしまう。というものだったのでしょうか・・・。

補足日時:2001/11/20 06:46
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パワースペクトルについて説明してくださいと先生に言われました。
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Aベストアンサー

スペクトルとは、独立な成分それぞれについての強さをグラフにしたものです。
光の場合、光の種類を色で分類する事ができます。光といっても、その中に青はどれくらい、オレンジはどれくらいとそれぞれの色に応じて強さがあります。
光をそれぞれに分ける方法は、たとえばプリズムがあって、光をプリズムに通すといろいろな色にわかれてみえます。

ニュートンはプリズムを使った実験で有名です。一つ目のプリズムで光を分光し、赤と青の光を残して他の光を遮り、赤と青を二つ目のプリズムやレンズで一つにまとめました。その後でもう一度プリズムを通すと、いったんまとめたのにやはり赤と青しかでてこないのです。これから光の色の独立性(赤や青は、混ざらないものとして独立に扱って良い、ということ)がわかります。

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Q逆位相とは?

電気回路を勉強しています。。「電圧Vが電源Eと逆位相」という記述がありました。逆位相って何でしょうか?教えて下さい、お願いいたします。

Aベストアンサー

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ミニコンポのSP出力・ヘッドホン出力とも、ボリュームの大小に関わらず、常に一定のノイズ(ホワイトノイズ)が出力されています。

通常のSPやヘッドフォンで聴く場合は、ノイズ信号よりも音楽信号の方が遥かに大きいので、ノイズは聞こえません。
しかし質問者様のように、更にパワーアンプを接続した場合、ヘッドホン出力端子における音楽信号が通常時よりも小さくなっていて、相対的にノイズが大きく聞こえるのです。
(音楽信号はボリュームを絞ると小さくなるが、ノイズレベルはボリュームを絞っても小さくならないため)

パワーアンプ接続時のミニコンポのボリュームは、通常SPやヘッドホンで聴く時よりも低くなっていますよね? 要は、それが原因なのです。

解決法は、ミニコンポのボリュームを上げる(=上げられるようにする)こと。
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(但し、最低限押さえるべき箇所というかコツがあるので、若干の知識は必要です。難しくはないけれど・・・)

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「普段」というのが、どの接続状態(パワーアンプ有・無)の、どの出力(ヘッドフォン・通常SP・パワーアンプSP)なのかが分かりませんが。
レベルを合わせるための抵抗ではなくて、ノイズを減衰させるための抵抗と考えて下さい。

> でも,,貧乏なのです(恥)。

動作保証のない中古品なら、5000円位でかなり良いものが買えますが・・・無理ですかね?

ミニコンポのSP出力・ヘッドホン出力とも、ボリュームの大小に関わらず、常に一定のノイズ(ホワイトノイズ)が出力されています。

通常のSPやヘッドフォンで聴く場合は、ノイズ信号よりも音楽信号の方が遥かに大きいので、ノイズは聞こえません。
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Qwhite noiseの波のデータ

white noiseという波についての質問です。

white noiseの波のデータをエクセルデータかテキストデータが欲しいのですが、どなたか手に入れられる所をご存知の方いらしゃいますでしょうか?

Aベストアンサー

#2のものです。
「スペクトルが一様になりません。」ということですが、念のため私もやってみますと、スペクトルは一様になります。

思うに「一様」とか「白色」とかいう意味を誤解していらっしゃるのでは?
全く平坦なスペクトルを得たいのなら入力データ列の一点だけが有値で他は全てゼロの値とすればいいです。いわゆるデルタ関数。そのフーリエ変換は全くフラットです。こういうスペクトルをイメージしておられるのではないでしょうか。

しかし!!!! 今はノイズつまりランダムな数列を扱っているのですよね。そのフーリエ変換はやはりランダムな凹凸のスペクトル分布です。どこかの周波数が高いとか低いとか起きて当たり前、偶発事象ですから。ところがランダムな数列を新たに発生させて同じことをやるとその周波数は今度は必ずしもピークでもボトムでもなく、ピークやボトムの位置はまた別の周波数になっているでしょう。これを何度もやってスペクトルの平均をとってごらんなさい(やるのはめんどくさいからイメージするだけでも)。回数を重ねるごとにだんだん平坦になります。これが「ホワイトノイズ」です。
念のため、元のデータ列に移動平均を施してそのフーリエ変換をみてください。高周波部分は振幅減少しているでしょう。ホワイトノイズではなくなったのです。

#2のものです。
「スペクトルが一様になりません。」ということですが、念のため私もやってみますと、スペクトルは一様になります。

思うに「一様」とか「白色」とかいう意味を誤解していらっしゃるのでは?
全く平坦なスペクトルを得たいのなら入力データ列の一点だけが有値で他は全てゼロの値とすればいいです。いわゆるデルタ関数。そのフーリエ変換は全くフラットです。こういうスペクトルをイメージしておられるのではないでしょうか。

しかし!!!! 今はノイズつまりランダムな数列を扱っている...続きを読む

Q原波形のノイズ除去方法(FFT、逆FFT)

始めに、僕は数値解析等にはかなりの未熟者です。
今、微量な電流を拾ってそれを200倍に増幅した原波形があるのですが、それには多くのノイズがはいってしまい見にくいんです。それでそのノイズを除去したいのです。
今考えているのはFFTをかけてでてきた周波数を逆FFTを行いノイズを除去しようと考えています。もし他に簡単にノイズを除去できる方法があれば教えていただきたいのですが。
今、自分のなりの考えで行うとしてもその処理の仕方がまったくわかりません。どのソフトを使うのが最適なのかがわかりません。こういう場合で使いやすいソフトってありますか?

わかりにくい説明ではありますが、分かる人がいましたらアドバイスください。

Aベストアンサー

No.2です。

画面全体がノイズだらけになるとしたらデータの処理だけで
ノイズを除去する事は難しいかもしれません。
データの再取得が可能であるならば再取得してください。
その際、あらかじめアナログ回路部分でノイズを除去しておいてデータを取得するようにしてください。
データのサンプリング時にエイリアシングが発生して信号にかぶさった場合には後処理でノイズを除去する事は不可能です。


フィルタについてはアナログ回路で実現するもの、AD変換後にデジタル回路で実現するもの、データ取得後にソフトウエアで行うものなどが有ります。

>多少信号のでている時間、大きさに誤差が出てきてしまう
とのことですが、フィルタを通した場合一般的には時間遅れが生じます。
どれだけ遅れるかはフィルタが決まれば決定されるのでその分補正すれば良いです。
大きさについては適切に設計されていれば大きくずれる事はありませんが
フィルタの種類によっては通過域でゲインが変化しないものと多少の変化があるものとが有るので用途によって使い分けします。

フィルタ処理の具体例を挙げます。
No.3さんの計算と同じものです。
/* FIRフィルタのサンプル */
#define DATA_SZ1000 /* データの個数 */
#define KN2
#define KEISU_SZ(2*KN+1) /* フィルタの係数の個数 */

float input[DATA_SZ]; /* 入力データ 適当な方法で初期化すること */
float output[DATA_SZ]; /* 出力データ */
float keisu[KEISU_SZ] = {1.0/KEISU_SZ} ; /* 移動平均フィルタの場合 */

void fir( float *in, float *out, float *ks ){
int i,j ;
float x;

  for( i=KN ; i<DATA_SZ-KN ; i++ )
    {
      x= 0 ;
      for( j=-KN : j<=KN ; j++ )
      {
         x += in[i+j] * ks[j+KN] ;
      }
      out[i] = x ;
   }
} /* インデントを付けるため全角スペースを使用しています */

もっと具体的には
入力データ d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7
係数データ k0,k1,k2,k3,k4
出力データ ______x2______  上下をそれぞれ掛け算したものの合計
x2 = ( d0*k0 + d1*k1 + d2*k2 + d3*k3 + d4*k4 )

出力のx3を求める場合は入力データを1個左にシフトします。
入力データ d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7
係数データ k0,k1,k2,k3,k4
出力データ ______x3______ 
x3 = ( d1*k0 + d2*k1 + d3*k2 + d4*k3 + d5*k4 )

これから分かるように x0,x1 を求めるにはデータが足りません。
どこかから(例えばd0で置き換える)データを持ってくるか、無いものとするしかありません。

係数の数を増やせばより高性能なフィルタとすることが出来ます。
係数を決める、つまりはフィルタを設計する方法の説明はここでは難しいです。
次数がそれほど大きくなけれはエクセルでも計算できます。

No.2です。

画面全体がノイズだらけになるとしたらデータの処理だけで
ノイズを除去する事は難しいかもしれません。
データの再取得が可能であるならば再取得してください。
その際、あらかじめアナログ回路部分でノイズを除去しておいてデータを取得するようにしてください。
データのサンプリング時にエイリアシングが発生して信号にかぶさった場合には後処理でノイズを除去する事は不可能です。


フィルタについてはアナログ回路で実現するもの、AD変換後にデジタル回路で実現するもの、データ取得...続きを読む

Qホワイトノイズとは具体的に何ですか?

現在、ノイズのことについて調べております。

ホワイトノイズや、ブラウンノイズ、ピンクノイズなどがあり、
wikiには「ホワイトノイズは全ての周波数で同じ強度となるノイズである。」と書いてあり、
他のページを見ると「音声に載るノイズ」というような事ばかり出てきました。

音に限らず、ノイズの形がすべての範囲で一定であるものはホワイトノイズなのでしょうか?
例えば、電子機器を用いてAを100回測定、Bを100回測定、Cを100回、Dを100回・・・・と測定したときにそれぞれで生じる偶然誤差が、すべて一定の範囲内にある場合、ホワイトノイズと言ってしまって良いのでしょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

 No.1です。

>回路内で意図的に発生させようとしない場合には、ホワイトノイズなどは発生しないということでしょうか?

 自然発生的にNo.1に書いたような「ホワイトノイズ」が発生することはないと思います。

 ただ、主にオーディオの世界で、オーディオ回路に乗っかっている「残留ノイズ」「デバイスノイズ」「定常ノイズ」といったような、原因の特定が難しい、広範囲な周波数のノイズ、という意味で「ホワイトノイズ」と称することがあるようですね。
 これは、その周波数成分がどうなっているかということとは無関係のようです。

 これらのノイズは、回路素子の中の非線形要素や熱雑音、電源からのノイズ(交流電源としては50/60Hzの低周波ですが、デジタル回路には種々のスイッチング電源や高周波が存在するので、そういったものの影響)、周辺からの電磁波など、いろいろな影響があると思います。オーディオ装置で無音状態(入力がない状態)でボリュームを上げていくと「サー」とか「ブーン」とか聴こえてくる音です。「ブーン」はほぼ50/60Hz電源のノイズなので、「サー」の方を世間では通称「ホワイトノイズ」と呼ぶことがあるようです。(ただし、これは物理用語とは異なることに注意)
 この「サー」は、古い音源の場合は元々の音源の「録音テープ」に含まれるヒステリシス・ノイズであることもありますし、最近の音源であれば、録音機材に含まれる残留ノイズ(音源そのものに含まれるので、再生機器での除去は不可能)、再生機器で付加される電源ノイズや残留ノイズということであって、必ず何らかの要因があります。ただし、人知では切り分け・特定が難しい、ということです。ご質問の中にある「測定したときにそれぞれで生じる偶然誤差」という「測定」に関する誤差とは、これまた切り離して議論しないといけません。

 質問者さんが問題にしたい「ホワイトノイズ」は、この「物理学」カテではNo.1に書いたような意味だと思いますが、どうなのでしょうか。学術的な議論に、Web上でググッた一般通称用語を持ち込むと、よくこういう混乱が起きます。注意して、用語の定義を明確にして議論しましょう。

 No.1です。

>回路内で意図的に発生させようとしない場合には、ホワイトノイズなどは発生しないということでしょうか?

 自然発生的にNo.1に書いたような「ホワイトノイズ」が発生することはないと思います。

 ただ、主にオーディオの世界で、オーディオ回路に乗っかっている「残留ノイズ」「デバイスノイズ」「定常ノイズ」といったような、原因の特定が難しい、広範囲な周波数のノイズ、という意味で「ホワイトノイズ」と称することがあるようですね。
 これは、その周波数成分がどうなっているかとい...続きを読む


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