ITU-R 468 ノイズ重み付け

1960年代の発展、特にFM放送の普及とドルビーBノイズリダクション搭載のコンパクトオーディオカセットの開発は、放送回路、機器、ラジオ回路の性能を制限する典型的なランダムノイズに対して主観的に意味のある結果をもたらす重み付け曲線の必要性をエンジニアに認識させた。A特性重み付けは、特にFMラジオ放送やコンパクトカセット録音において、高周波の強調によってノイズ測定値が増加し、主観的な効果と相関しないという一貫した結果をもたらさなかった。より優れた重み付け曲線を作成するための初期の取り組みは、しばらくの間ヨーロッパのハイファイ機器の測定に採用されたDIN規格につながった。

BBCでの実験は、 BBC研究部門レポートEL-17「オーディオ周波数回路におけるノイズの評価」^{[ 3 ]}につながり、クリック音からトーンバースト、ピンクノイズまで、さまざまなノイズを使用して多数の被験者に対する実験が報告されました。被験者はこれらのノイズを1kHzのトーンと比較するように求められ、最終的なスコアは、当時存在していたさまざまな重み付けフィルタと準ピーク検出器の組み合わせ（現在廃止されたドイツのDIN 規格で定義されているものなど）を使用して測定されたノイズレベルと比較されました。これにより、新しい重み付け曲線と準ピーク整流器を定義したCCIR-468規格が生まれました。

現在の ITU-R 468 重み付け曲線の起源は 1956 年に遡ります。1968 年の BBC EL-17 レポートでは、いくつかの重み付け曲線が議論されており、その中にはASA、CCIF、OIRT などの代替案よりも優れていると特定されたDPBと呼ばれるものがありました。レポートの DPB 曲線のグラフは、ITU-R 468 曲線のグラフと同一ですが、後者はわずかに低い周波数と高い周波数まで広がっています。BBC レポートでは、この曲線は「ドイツ連邦共和国電話管理局 (DBP) による寄稿」として、CCITT の第 1 回総会 (ジュネーブ 1956 年) を扱った Red Book Vol. 1 1957 に掲載されているとされています。DBP は、ドイツ郵便公社 ( Deutsche Bundespost ) であり、英国で GPO が電話サービスを提供しているのと同様に、ドイツで電話サービスを提供しているドイツ郵便局です。BBC レポートでは、「この特性は、ベルガーが説明した主観的テストに基づいている」と述べ、E. ベルガーによる 1953 年の論文を引用しています。

ドルビーラボラトリーズは、映画館（ドルビーA）とカセットデッキ（ドルビーB）の両方のノイズリダクションシステムにおけるノイズ測定に、新しいCCIR-468重み付けを採用しました。これは、他の測定方法ではノイズリダクションの利点が十分に示されなかったためです。一部のハイファイコラムニストは468重み付けを熱心に取り上げ、ドルビーBを 使用した場合にカセット録音で主観的に観察される約10dBのノイズ改善を反映していると指摘しました。他の方法では、10kHz以上のノイズを十分に減衰させないため、状況によっては実際の悪化を示す可能性があったからです 。

CCIR勧告468-1はこの報告書の直後に発行され、BBCの調査に基づいているようです。CCIR  468-4までの後のバージョンは、許容誤差のわずかな変更のみで異なっていました。この規格はその後、他の多くの国内および国際規格（IEC、BSI、JIS、ITU）に組み込まれ、1970年代を通じて放送、プロ用オーディオ、および「Hi-Fi」仕様におけるノイズ測定の標準方法として広く採用されました。CCIRが消滅すると、この規格は正式にITU-R（国際電気通信連合 ）に引き継がれました。この規格に関する現在の作業は、主に音響システムの国際規格であるIEC 60268の維持管理で行われています。

CCIR曲線は、5～8kHzの領域でA特性曲線とは大きく異なり、6.3kHzで +12.2dBのピークを示します。この領域は、私たちが騒音に非常に敏感である領域です。この違いは、単なる音量ではなく、番組素材が存在する状況下での騒音の侵入度を評価する必要性によるものだと（誤って）言われてきましたが、BBCのレポートでは、これが実験の根拠ではなかったことが明確にされています。この違いの本当の理由は、おそらく私たちの耳が蝸牛に沿って音のスペクトル成分を分析する方法に関係しています。これは、ほぼ一定のQ値、つまり中心周波数に比例する帯域幅を持つ、間隔の狭いフィルターのセットのように機能します。したがって、高周波の有毛細胞は、低周波の有毛細胞よりも、騒音の総エネルギーのより大きな割合に敏感になります。有毛細胞の応答は厳密には一定のQ値ではなく、脳が隣接する有毛細胞の出力を統合する方法によって事態はさらに複雑になるが、結果として生じる効果は、A特性に1kHzを中心とした傾きが加わったものとしておおよそ現れる。   

スペクトル成分にもよるが、468特性で測定したノイズ値は、一般的に A特性で測定したノイズ値よりも約11dB高くなる。これは、カセットテープの使用が減少するにつれて、機器の仕様において468特性による測定が廃止される傾向にある一因となっていると考えられる。

468規格は、重み付け測定と重み付けなし測定（22 Hz～22 kHz、18 dB/octのバンドパスフィルタを使用）の両方をカバーしており、どちらも慎重に設計されたダイナミクスを持つ準ピーク整流器を使用しています。単純な積分時間ではなく、この検出器は2つのカスケード接続されたピークフォロワーで実装する必要があり、それぞれ異なるアタック時定数が、さまざまな持続時間の単一および繰り返しトーンバーストに対する応答を制御するために慎重に選択されています。これにより、インパルスノイズの測定において、短いバーストに対する人間の聴覚感度の低下を適切に考慮することができます。この準ピーク測定は、プソフォメトリック重み付けとも呼ばれます。

かつては、ストロージャー式電話交換機などの電気機械式電話交換機からのクリック音を伴う電話回線を利用した「音楽回線」で外部放送が行われていたため、この技術はより重要視されていました。現在では、ドライブの起動・停止時にクリック音が発生することが多いコンピュータの「オーディオカード」のノイズ測定において、この技術が新たな意義を持つようになっています。

重み付け曲線は、重み付けネットワークの回路図と振幅応答表の両方によって規定される。

上図はITU-R 468重み付けフィルタ回路図です。図に示すように、 ソースインピーダンスとシンクインピーダンスはどちらも600オーム（抵抗性）です。これらの値はITU-R 468規格から直接引用したものです。この回路は完全に受動回路であるため、必要な12dBのゲインを得ることはできません。そのため、得られた結果は8.1333倍、つまり+18.2dBの係数で補正する必要があります。    

振幅応答表：

振幅応答表の値は、回路図から得られる値と若干異なります。これは、例えば数値の分解能が有限であるためです。規格では、33.06  nFのコンデンサは調整可能であるか、アクティブフィルタを使用できるとされています。

上記の回路をモデル化し、微積分を用いると、任意の周波数値に対する振幅応答（dB単位）を求める以下の式が得られます。

${\displaystyle R_{\mathrm {ITU} }(f)={\frac {1.246332637532143\cdot 10^{-4}\,f}{\sqrt {(h_{1}(f))^{2}+(h_{2}(f))^{2}}}}}$

${\displaystyle \mathrm {ITU} (f)=18.2+20\log _{10}\left(R_{\mathrm {ITU} }(f)\right)}$

どこ

${\displaystyle h_{1}(f)=-4.737338981378384\cdot 10^{-24}\,f^{6}+2.043828333606125\cdot 10^{-15}\,f^{4}-1.363894795463638\cdot 10^{-7}\,f^{2}+1}$

${\displaystyle h_{2}(f)=1.306612257412824\cdot 10^{-19}\,f^{5}-2.118150887518656\cdot 10^{-11}\,f^{3}+5.559488023498642\cdot 10^{-4}\,f}$

5kHzの 単一バースト：

5  ms、5  kHzのバーストを以下の繰り返しレートで出力します。

 22Hzのハイパスフィルターと 22kHzのローパスフィルター（18dB  /decade以上）を使用します。