Фильтрация шума — процесс устранения шумов из полезного сигнала с целью повышения его субъективного качества, или для уменьшения уровня ошибок в каналах передачи и системах хранения цифровых данных.
 

Шумоподавление в звуковой технике

Компандерные системы шумопонижения

Для улучшения звучания в системах записи и передачи звука осуществляется предкоррекция звукового сигнала с использованием компандирования. Компандерные системы шумопонижения используют при передаче (записи) предварительную компрессию сигнала, то есть сжатие динамического диапазона. Это осуществляется путём дополнительного усиления сигналов малого уровня, чтобы поднять их выше уровня шумов передающего тракта или магнитной ленты. Затем, при приёме (воспроизведении) полученный сигнал экспандируется, то есть расширяется (восстанавливается до исходного значения) динамический диапазон, при этом уменьшается уровень проникших помех и шумов в канал передачи (записи). Отсюда название систем: Компрессор + Экспандер = Компандер.

Так как тракт передачи (записи) сигналов имеет две стороны — приёмную и передающую, или, иначе говоря, вход и выход, а в компандерных системах обработка сигнала производится как на входе, так и на выходе, то такую систему шумопонижения принято называть «двухсторонней» (англ. double-ended).

К наиболее известным типам компандерных СШП относится широкополосная частотнонезависимая система dbx, и семейство систем шумопонижения Dolby NR с применением частотнозависимой обработки. Основное отличие этих систем в том, что в dbx обработка применяется ко всей полосе частот звукового сигнала, а в системах Dolby отдельно в одной или нескольких полосах частот с учетом уровня громкости каждой из них.

Другие компандерные системы шумопонижения:

• CX — СШП, используемая для записи грампластинок (LP) и аналогового канала лазерных дисков (LD), редко в радиовещании, примерно аналогична Dolby B.
• ANRS, Super ANRS — СШП фирмы JVC (Victor), практически полные аналоги Dolby B и Dolby C соответственно.
• Telcom, HighCom, HighCom II, Highcom C4 — СШП фирмы Telefunken, применяются также в некоторых моделях Nakamichi, UHER и Aiwa. "Частично" (условно) совместимы с Dolby B.
• ADRES — СШП фирмы Toshiba (Aurex). Совместима с Dolby.

Односторонние шумоподавители

Другой тип алгоритмов предполагает процесс улучшения звучания уже имеющегося материала. В случае, когда доступа к исходному сигналу уже нет, то есть имеется только зашумленная фонограмма, полученный сигнал обрабатывается «с одной стороны», а именно — при его воспроизведении. По принятой терминологии такие шумоподавители именно так и называются — «односторонние» (от англ. single-ended).

Самый простой способ подавления шума — пороговый шумоподавитель или гейт (от англ. noise-gate), который блокирует прохождение сигналов в паузах фонограммы. Он действует как простой выключатель — либо полностью пропускает входной сигнал на выход, либо полностью его подавляет. В современных моделях задается порог срабатывания, ниже которого сигнал не проходит. Это не всегда дает необходимый эффект, так как во время звучания тихих фрагментов уровень шума все равно остается довольно высоким и заметным на слух, либо такие фрагменты могут быть и вовсе подавляться.

Другой способ шумоподавления был распространен в бытность магнитофонов и носил название DNL (от англ. Dynamic Noise Limiter — динамический ограничитель шума). На основе анализа уровней ВЧ-составляющих обрабатываемого сигнала происходило их ослабление в том случае, если их уровень в исходном сигнале достаточно мал, и ими можно пренебречь. Для этого применялся скользящий адаптивный фильтр, который изменял полосу своего пропускания в зависимости от спектра обрабатываемого сигнала. Типичным представителем данного типа являлась отечественная система шумопонижения "Маяк".

С развитием цифровой обработки сигналов широкое распространение получил метод спектрального вычитания. Суть метода в том, что из амплитудно-частотного спектра полезного сигнала вычитается указанный заранее (или выделяемый автоматически) спектр чистого шума. Число частотных полос, на которые разбивается сигнал, в зависимости от реализации алгоритма может достигать нескольких тысяч, то есть ширина полосы, в которой ведется обработка, будет составлять единицы Герц. Это позволяет эффективно отфильтровывать гармоники полезного звукового сигнал от шумовых составляющих.