KR0137473B1 - 코더, 디코더, 디지탈 오디오신호 기록 장치 및 기록 캐리어 - Google Patents

Abstract

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Description

코더, 디코더, 디지탈 오디오 신호 기록 장치 및 기록 캐리어

제 1 도는 본 발명에 따른 코더 및 디코더를 포함하는 송·수신 시스템의 양호한 실시예에 대한 블럭도.

제 2 도는 코더내에서의 양자화 방법의 도시도.

제 3 도는 기록 캐리어상에 디지탈 오디오 신호를 기록하는 장치를 도시한 도면.

제 4 도는 제 3 도에 도시된 장치에 의해 기록 캐리어상에 기록된 신호를 재생하는 장치를 도시한 도면.

제 5 도는 다른 실시예의 도시도.

제 6 도는 또 다른 실시예의 도시도.

제 7 도는 또 다른 실시예의 도시도.

제 8 도는 디지탈 오디오 신호를 기록하는 장치의 또다른 실시예의 도시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 송신기2 : 수신기

7,10 : 프로세서 회로9 : 지연 회로

29 : 변환기

본 발명은 소정의 포맷을 가진 디지탈 오디오 신호에서 보조 신호의 형태로 여분의 정보를 조합하는 코더와, 디지탈 신호로부터 상기 여분의 정보를 추출하는 디코더와, 기록 캐리어상에 디지탈 신호를 기록하는 장치, 및 이 장치에 의해 얻어진 기록 캐리어에 관한 것이다.

CD 플레이어와 같은 디지탈 음향 전송 및 기록 시스템과, D2MAC 와 같은 미래형 텔레비젼 시스템 등에서, 포맷, 즉, 디지탈 음향 신호가 기록되거나 전송되는 샘플당 비트수와 샘플링 비율은 일반적으로 예컨대, 국제 협약과 관련하여 미리 결정된다. 한편, 때때로, 이용 가능한 채널 수를 토대로 가능한 것보다 많은 정보를 기록 또는 전송할 것이 요구된다. 예컨대, 국제협약을 토대로, 많아야 두 개의 고-화질 디지탈 오디오 채널, 예를들면 14 비트 디지탈 신호에 대한 각각의 채널이 특별한 미래형 텔레비젼 시스템에서 이용할 수 있다. 상기 채널은 각각의 좌 및 우측 채널에 대한 오디오 정보 전송에 사용된다.

한편, 뒤채널, 예를들면, 소위 서라운드 음향에 대한 좌측 및 우측 뒤채널에 대해 정보를 전송하는 것이 바람직하다. 또한, 기타 다른 경우에서, 이것은 여분의 정보가 이것을 목적으로 채널 수를 연장할 필요없이 소정의 포맷을 가진 디지탈 신호에 대해 기존 채널에 추가될 수 있을 경우 매우 유용할 수 있다. 이와 관련해서 보컬없이 음악 정보를 포함하는 음악 상호 추가(흔히 가라오께로 지칭됨)를 생각할 수 있으며, 이때 유저 자신이 보컬을 제공할 수 있거나, 특정 악기가 생략된 음악 신호를 첨가하여 유저는 나머지 기록과 함께 상기 악기를 연주할 수 있게 된다. 또한 씨팩스(Ceefax) 정보와 같은 데이타 신호에 의해 여분의 정보 추가를 생각해 볼 수 있다.

상기 모든 경우에서 시스템은 본 기술 시스템의 상태와 호환 가능한 것이 바람직한데, 즉, 신호로부터 여분의 정보를 추출하는 특정 디코더를 구비하지 않는 장비를 갖추어 방해받지 않는 방식으로 원래의 신호 정보를 재생하는 것이 가능해야 한다.

예컨대, 서라운드-음향 발생용 장치가 갖추어지지 않은 텔레비젼 세트에서 서라운드-음향 정보를 포함하는 텔레비젼 신호가 있을 경우, 뒤 채널로부터의 신호를 추출하는 마스킹된 정보에 의해 청취 가능한 방식으로 교란되지 않고 좌측 및 우측 채널에 대해 정보를 재생할 수 있어야만 한다.

본 발명의 목적은 상기 특징을 갖는 시스템을 제공하는 것으로, 이때 코더는 디지탈 신호를 분석하는 수단, 명료한 방식으로 상기 분석된 디지탈 신호를 양자화시키는 수단, 및 인간의 청각 시스템의 청각 특성에 의거하여 변경되지 않은 검출로 여분의 정보가 청각되지 않고도 상기 양자화된 디자탈 신호에 추가될 수 있는 여분의 정보량을 결정하는 수단, 및 합성신호로 상기 여분의 정보와 양자화된 디지탈 신호를 결합하는 수단을 포함한다. 상기 코더는 상기 합성신호를 소정의 포맷을 가진 디지탈 신호로 재변환시키는 수단을 더 구비할 수 있다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 인간 청각 시스템의 정신-청각(psychoacoustic)특성은, 가청 주파수 대역이 인간 청각 시스템의 임계 대역폭에 거의 대응하는 대역폭을 가진 다수의 서브-대역으로 본할될 때, 임의의 한 서브 대역내의 양자화 노이즈가 당해 서브-대역의 신호에 의해 최적으로 마스킹되는 것을 이용한다.

상기 원리가 실시되는 한 실싯예에서, 상기 디지탈 신호를 분석하는 수단은 디지탈 신호에 응답하여 다수의 p 서브-대역 신호를 발생하는 분석 필터 수단을 구비하며, 상기 분석 필터 수단은 샘플 주파수 감소 단계를 가진 필터 방법에 따라 대역 수 p(1≤p≤p)를 가진 연속적인 서브 대역으로 상기 디지탈 신호의 주파수 대역을 분할하는 반면, 상기 서브 대역의 대역폭은, 비록 보다 적은 수의 서브 대역 사용이 기능할 것 같을지라도, 각각의 주파수 범위내에서 인간 창각 시스템의 임계 대역폭에 거의 일치하는 반면, 보조 신호가 디지탈 오디오 신호일 경우에는, 상기 분석 필,수단이 양호하게도 상기 보조 신호에 응답하여 다수의 p 서브-대역 신호를 발생하도록 제공되며, 이때 상기 분석 필터 수단은 샘풀 주파수 감소 단계를 가진 필터 방법에 따라 보조 신호의 주파수 대역을 대역수 p(1≤p≤p)를 갖는 연속적인 서브-대역으로 분할하는 반면, 서브-대역의 대역폭이 양호하게도 각각의 주파수 범위에서 인간 청각 시스템의 임계 대역폭과 거의 일치하는 반면, 각각의 서브-대역에 대해, 명료한 방식으로 상기 디지탈 신호를 양자화 하는 수단, 및 상기 각각의 양자화된 서브-대역 신호와 대응하는 서브-대역 신호를 결합하는 수단이 제공된다. 양호하게도, 상기 코더는 p 합성 서브-대역 신호를 구성하는 보조 신호와, 상기 합성 서브-대역 신호에 응답하여 합성 신호의 복제를 구성하는 합송 필터 수단을 구비하며, 상기 합성 필터 수단은 분석 필터 수단에서 세분화된 영역에 대응하여 샘플 주파수 증가 단계를 가진 필터 방법에 따라 상기 세분화된 영역을 결합한다.

위와 같은 합성 신호안에 조합된 보조 신호의 추출을 위해, 합성 신호에 응답하여 다수의 합성 서브-대역 신호를 발생시키는 분석 필터 수단으로서, 상기 분서 필터 수단은 샘플 주파수 감소 단계를 가진 필터 방법에 따라 대역수 p(1≤p≤p)를 가진 연속적인 서브-대역으로 합성 신호의 주파수 대역을 세분하고, 상기 서브-대역의 대역폭은 송신기내 분석 필터 수단의 대역폭과 일치하는 분석 필처 수단과, 합성 서브-대역 신호를 명료한 방식으로 양자화하는 수단과, 서브-대역 차 신호를 형성하도록 합성 신호의 대응하는 서브-대역 신호로부터 각각의 양자화된 서브-대역 신호를 감산하는 수단, 및 상기 서브-대역 차 신호에 응답하여 보조 신호의 복제를 구성하며, 분석 필터 수단에서의 세분화된 영역에 대응하는 샘플 주파수 증가 단계를 가진 필터 방법에 따라 서브-대역을 결합히는 합성 필터 수단을 포함하는 디코더가 제공된다. 상기 분석 필터 수단과 합성 필터 수단은 코더와 디코더를 완전한 재구성 필터를 구성한다.

본 발명이 예컨대, 컴팩트 디스크 또는 비디오 테이프 상에 디지탈 정보 재생뿐만 아니라 기록에 적용될 수 있고, 또한 예를들면 텔레비젼에서 수행되는 바와같은 디지탈 정보 송신 및 수신에 응용될지라도, 송신 및 수신은 간결성을 위해 후편에서 언급됨에 반해, 기록 및 이어지는 재생은 암암리에 언급된다.

본 발명은, 소정의 방식으로 디지탈 오디오 신호를 양자화하는 것이 보조 신호의 형태, 불연속 시간 신호(일반적으로 디지탈 신호)의 형태 또는 데이타 신호의 형태로 최종 양자화 노이즈에서 여분의 정보를 마스킹할수 있게 한다는 사실과, 조합된 보조 신호와 함께 이 재양자화된 디지탈 오디오 신호가 계속해서 소정의 포맷을 가진 합성 디지탈 신호로 재변환될 수있는 반면, 상기 합성 디지탈 신호를 특정 디코더를 구비하지 않은 수신기에서 수신할때,상기 보조 신호가 오디오 신호의 마스킹 임계치 아래에 존재하고 양자화 노이즈에서 마스킹 상태를 유지하므로 보조 신호가 가청 레벨에 영향을 받지 않게 하면서 원래의 디지탈 오디오 신호안에 조합된 오디오 정보가 관습적인 방식으로 상기 합성 신호로부터 추출될수 있다는 사실을 인식하는데 의거하고 있다. 한편, 디코더를 구비하는 수신기에서, 보조 신호에 관련한 정보는 소정의 방식으로 양자화된 합성 디지탈 신호와 합성 디지탈 신호 사이의 차로부터 유도될 수있다.

본 발명이 의거하고 있는 상술된 내용은 비교적 간단한 방식으로 여분의 정보를 보조 신호의 형태로 이하에서 메인 신호로 지칭되는 고정된 포맷을 가진 현재의 디지탈 오디오 신호에 추가할 수 있게 하며, 원래 정보의 청취량에 영향을 미치지 않고 상기 여분의 정보를 추출할 수있게 하는 반면, 상기 오리지날 정보는 수신 장비의 어떠한 변형 없이도 재생될 수 있다.

본 발명이 기초하고 있는 상술된 내용은 또한 단지 아래와 같은 다수의 요구가 충족될 경우에만 적용될 수 있다.

1) 메인 신호에 대한 양자화 방법은 송신 및 수신 동안 구현된 양자화 방법이 항상 같게 되도록 선택되고,

2) 추가될 보조 신호의 진폭은 메인 신호의 양자화 스텝의 1/2 보다 적고,

3) 메인 신호의 양자화는 양자화 잡음이 청취 가능하게 향상되지 않도록 수행된다.

조건 1)은 선택이 고정된 양자화 스텝을 위해 이루어질때 간단한 방식으로 충족될 수 있으며, 상기 양자화 스텝의 크기는 메인 신호의 진폭과는 무관하다. 상기 양자화가 송신측과 수신측에서 이루어질 때, 양자화 스텝은 교정되며 아무런 문제도 발생하지 않는다. 한편, 사실상, 적응성(adaptive) 양자화 스텝은 양호하게도 그것이 보조 신호에 대한 최대 진폭 범위를 실현할 수 있기 때문에 사용된다. 위와같은 적응성 양자화에 의하면, 메인 신호의 신호 진폭과는 무관하게 송신측 및 수신측에서 송신 및 수신동안 동일한 양자화를 항상 명료하게 결정하는 특별한 판단이 취해진다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 서브-대역당 양자화 스텝의 크기는 메인 신호의 진폭에 따라 좌우되는 반면, 임의의 연속 스텝 사이의 소정의 기본 수와는 지수함수적 관계가 있다. 따라서, 메인 신호의 진폭에 대해 자체 적응성 양자화를 수용하며 수신측에서의 합성 신호로부터 명료한 방식으로 유도될 수있는 적응성 양자화를 얻을 수 있게 되며, 그에 따라 메인 신호를 교정할 수 있게 된다. 이것은 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다.

상기 조건 2)는 송신측에서 서브-대역당 보조 신호를 특정 계수만큼 감쇠시키고 수신측에서 동일한 계수만큼 상기 신호를 다시 증폭시킴으로써 충족될 수 있음에 반해, 상기 계수의 크기는 메인 신호 양자화에 사용된 양자화 스텝의 크기에 따라 선택될 수 있다. 상기 보조 신호가 데이타 신호일 경우, 어떠한 감쇠도 요구되지 않으며, 왜냐하면, 그경우 메인 신호의 각각의 양자화된 샘플에 대해 얼마나 많은 비트가 1/2 양자화 스텝을 형성하는지와 결과적으로 얼마나 많은 샘플당 데이타가 추가될 수 있는지가 결정될 수 있기 때문이다.

조건 3)은 기본적으로 양자화 노이즈가 매우 낮은 레벨에 유지되기에 충분히 적은 양자화 스텝을 선택하므로써 충족될 수 있다. 한편, 이것은 조건 2)과 대립될 것이다.작은 양자화 스텝이 관련될 경우, 보조 신호에 유용하며, 그에따라 상기 양자화 스텝의 1/2 보다 적은 크기인 진폭은 또한 매우 적으며, 이는 보조 신호의 재생 및 노이즈와 관련된 문제를 유도해낼 것이다. 그러므로, 메인 신호의 비교적 조악한 양자화는 최종 양자화 스텝을 인간 청각 시스템으로는 청취할수 없게 만드는 안과 결합하여 양호하게 사용된다. 상기 안은 본래 공지되어 있다.

제 1 안은, 오디오 신호 대역이 각각의 주파수 범위 안의 인간 청각 시스템의 임계 대역의 대폭과 거의 일치하는 대폭을 가진 다수의 서브-대역으로 분할될 때, 정신-음향 실험에 의해, 위와같은 임의의 한 서브-대역 안의 양자화 노이즈가, 양자화 실행시 인간 청각 시스템의 노이즈 마스킹 서브가 고려될 때, 당해 서브-대역내 신호에 의해 최적으로 마스킹되는 것이 기대될 수 있다. 상기 곡선은 임계 대역의 중간에서 단일톤에 의한 임계 대역내 노이즈 마스킹을 위한 임계 값을 나타낸다. 높은 질의 디지탈 음악 신호가 예컨대 컴팩트 디스크 표준에 따라 1/T=44.1KHz 의 샘플링 비율과 함께 신호 샘플당 16 비트로 표시될 경우, 각각의 서브-대역에 대해 적절하게 선택된 대폭 및 양자화와 함께 종래 기술의 서브 대역 인코딩이 결국 신호 샘플당 약 2.5 비트의 평균수로 표시될 수 있는 양자화된 송신기 출력 신호를 발생시키는 반면, 음악 신호의 복제의 질이 사실상 모든 음악 신호의 통과시 원래 음악 신호의 질과 그다지 상이하지 않음이 판명되었다. 상기 현상을 보다 더 자세히 설명하기 위해, 1980 년 4 월 9 일- 11 일 , IEEE ICASSP 80 회보, 제 1 권, 327 내지 331 페이지에, 엠. 이. 크라스너가 기고한 임계 대역 코더...청각 시스템의 지각적인 요구를 근거로한 음성 신호의 디지탈 인코딩 이라는 명칭의 논문이 참조된다.

주파수 서브-대역에서 소위 동시 마스킹을 실현시킴으로써, 메인 신호는 조악한 양자화에도 불구하고 최소한의 손실로 양자화 될 수 있으며, 그결과, 보조 신호에 대한 최대 양자화 범위, 즉 양자화 스텝의 1/2보다 적은 범위가 비교적 커져, 상기 신호 역시 최소한의 질 손실로 재구성될 수 있다.

공지된 또 다른 안은, 일시적인 마스킹의 정신-음향 효과 즉, 비교적 높은 신호 에너지를 가진 다른 신호의 발생 직전 및 직후 신호를 인지하는 임계값이 후자 신호의 부재시보다 일시적으로 높게 나타나는 인간 청각 시스템의 특성을 사용한다. 높은 신호 에너지를 갖는 위와같은 신호 전후의 시간 주기에서, 보조 신호의 여분의 정보가 이제 기록될 수 있으며, 아울러 주파수 서브-대역 마스킹과 일시적인 마스킹 결합이 가능하다. 본 발명에 따른 상기 양상에서의 제 1 가능성은 하나 또는 그 이상의 선행 디지탈 신호 샘플의 진폭을 아는 것이다. 진폭이 감소할 경우, 적응성 양자화의 경우, 상기 양자화 스텝은 실제 신호 진폭 및 선택된 양자화 기준에 의거하여 허용될 수 있는 것보다 크게 선택되는데, 왜냐하면 이와같이 비교적 낮은 진폭에서의 최종 여분의 양자화 노이즈는 비교적 큰 선행 진폭(S)에 의해 마스킹될 수 있기때문에, 보다 많은 여분의 정보가 큰 신호 진폭을 따라 디지탈 신호 샘플에서 마스킹될 수 있으며, 이것은 양호하게도 보조 신호가 수신될 때 신호-대-잡음비에 영향을 미친다. 이 일시적인 마스킹 방식의 큰 장점은, 샘플이 일시적 마스킹에 의거하여 본다 조악하게 양자화되도록 취해질 때 어떠한 추가 지연도 발생하지 않는다는 사실이다.

또다른 가능성은, 블럭내에 메인 신호의 샘플을 저장하고, 블럭내 최대 신호 진폭에 의거하여 당해 블럭내에 모든 샘플을 유지하는 단일 양자화 스텝에 도달할 것을 결정하는 것인 반면, 일시적인 마스킹일 경우 비교적 낮은 샘플 진폭을 가진 샘플의 너무 조악한 양자화는 청취되지 않는다. 한편, 블럭 신호 샘플은 양자화 스텝이 결정될 수 있기 전에 변함없이 저장된다.

코더의 특별한 사용은 기록 캐리어, 예를들면, 자기 기록 캐리어상에 디지탈 신호를 기록하는 장치에서이다. 또한 그때 기록된 보조 신호는 복사 금지 코드로서 사용할 수 있다. 상기 장치는 복사-금지 코드가 제공된 미리 기록된 기록 캐리어를, 발생시키도록 소프트웨어 산업에 의해 사용된다. 위와같은 기록 캐리어가 작동될 때, D/A 변환후 얻어진 아날로그 신호는 여전히 상술된 바와같은 청취할 수 없는 보조 신호를 포함한다.

상기 아날로그 경로를 토한 모든 연속되는 기록은, 시판되는 기록 장치가 상기 보조 신호를 검출할 수 있는 검출 유니트를 포함할 경우 금지될 수 있다.

기록 캐리어상에 디지탈 오디오 신호를 기록하며 오디오 신호에 응답하여 다수의 P서브-대역 신호를 발생시키며; 샘플 주파수 감소 단계를 가진 필터 방법에 따라 상기 오디오 신호의 주파수 대역을 대역수 P(1≤P≤P)를 가진 연속 서브-대역으로 분할하며, 기록 캐리어상에 P 서브-대역 신호를 기록하도록 구성된 기록 유니트의 P 대응 입력에 연결된 P출력에 P서브-대역 신호를 인가하도록 적응된 분석 필터 수단을 구비하며, 소정의 샘플 주파수 1/T 의 디지탈 오디오 신호를 서브-대역 코딩하는 코더를 포함하는 기록 장치는,상기 분석 필터 수단에 연결된 검출 유닛을 포함하며, 상기 검출 유니트는 하나 또는 그 이상의 서브-대역 신호 안에서의 보조 신호의 존재를 검출하며, 이 보조 신호의 검출시 제어 신호를 발생시키고, 제어 신호를 출력에 인가 하도록 적응되고, 상기 출력은 상기 기록 유니트의 제어 신호 입력에 연결되며, 상기 기록 유니트는 제어 신호 존재시 오디오 신호 기록을 금지하여, 제어 신호의 부재시 오디오 신호를 기록하도록 적응되는 것을 특징으로 한다. 보조 신호가 검출될 때, 기록이 금지되며, 또는 기록될 신호가 기록되기 전에 의도적으로 왜곡된다.상기 기록 장치는 재생 동안 디지탈 오디오 신호와 보조 신호가 서로 분리되지 않고 함께 판독되게 하는 디코더를 꼭 포함해야 한다. 차후 가록 동안, 상기 오디오 신호안의 보조 신호는, 존재할 경우,검출될 수 있으며, 그에따라 복사가-보호된(copy-protected)오디오 정보의 불법 복사를 금지할 수 있게 된다.

대안으로, 복사가-보호된 정보를 금하지 않고 단지 복사될 오디오 신호가 보조 신호를 포함하는지를 검출하고, 관련 경우에서, 정보가 검출되고 복사되지는 않음을 신호할 수 있다.

기록 캐리어상에 디지탈 오디오 신호를 기록하며 소정의 샘플 주파수 1/T 의 디지탈 오디오 신호를 서브 대역 코딩하며, 상기 오디오 신호에 응답하여 다수의 P 서브-대역 신호를 발생 시키고, 샘플 주파수 감소를 사용하는 필터 방법에 따라 상기 오디오 신호의 주파수 대역을 대역 수 P(1≤P≤P)를 가진 연속 서브-대역으로 분할하고, 상기 기록 캐리어상에 P 서브-대역 신호를 기록하도록 구성된 기록 유니트의 P 대응 입력에 연결된 P 출력에 P 서브-대역 신호를 인가시키도록 적응된 분석 필터 수단을 포함하는 상기 시판용 기록 장치는 상기 분석 필터 수단에 연결된 검출 유니트를 포함하며, 이 검출 유니트는 하나 또는 그 이상의 서브-대역 신호 안에서 보조 신호의 존재를 검출하며, 이 보조 신호의 검출시 제어 신호를 발생시키며, 이 제어 신호를 출력에 인가시키도록 적응되며, 제어 신호 존재시, 기록될 신호가 보조 신호를 포함하는 오디오 신호임을 신호하도록 시그날링 유니트가 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 시판용 기록 장치는 상기 코더가 분석 필터 수단에 연결된 신호 결합 수단을 더 퍼함하며, 이 신호 결합 수단은, 제어 신호 부재시 보조 신호를 하나 또는 그 이상의 서브-대역 신호에 선택적으로 부가하여 P 합성 서브-대역 신호를 형성하고, 상기 P 합성 서브-대역 신호를 기록 유니트의 P 대응 입력에 연결된 P 출력에 인가하도록 적응되는 것을 특징으로 할 수도 있다. 이것은 본 기록 장치의 유져로 하여금 복사 금지코드를 가진 자체 기록을 제공하게 하여, 그에따라 기록시 어떠한 복사도 기록 캐리어로 이루어질 수 없게 된다.

상기 시판용 기록 장치는 또한, 코더가 분석 필터 수단에 연결된 신호 결합 수단을 포함하며, 상기 신호 결합 수단은 제어 신호 부재시, 보조 신호를 상기 하나 또는 그 이상의 서브-대역 신호에 인가하여 P합성 서브-대역 신호를 형성하며, 상기 P 합성 서브-대역 신호를 기록 유니트의 P 대응 입력에 연결된 P 출력에 인가하도록 적응되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이 경우 더이상의 선택 가능성은 없으며, 모든 경우, 보조 신호가 아직도 보조 신호를 포함하지 않고 있는 기록될 오디오 신호에 추가될 것이다. 이것은 원래의 기록(보조 신호가 제공되지 않음) 또는 미리 기록된 테이프(역시 보조 신호가 제공되지 않음)가 복사될 수 있게 하는 반면, 그에따라 복사된 기록은 더이상 복사될 수 없다.

본 발명의 실시예는 도면을 참조로 보다 상세히 기술된다.

제 1 도는 각각 소저의 포맷을 가진 디지탈 오디오 신호를 전후하여 여분의 정보를 추가 및 추출하는 송신기(1) 및 수신기(2)를 포함하는 시스템을 도시한 도면으로, 이때 상기 정보는 매체(3)를 통해 전송되거나 그안에 저장된다. 상기 매체는 전송 채널일 수도 있지만, 예컨대, 컴팩트 디스크, 자기테이프 또는 디스크일 수도 있다.

상기 송신기는 소정의 포맷을 가진 디지탈 신호 u(k)을 위한 입력 단자(4)와, 추가 디지탈 보조 신호 v(k)를 위한 입력 단자(5), 및 출력 단자(6)를 갖는 프로세서(7) 형태의 코더를 포함한다. 상기 프로세서 회로(7)의 출력 단자(6)는 매체(3)에 연결된다.

상기 수신기(2)는 프로세서 회로(10) 형태의 디코더뿐 아니라, 지연 t 을 갖는 지연 회로(9)를 포함한다. 이들 두 회로의 입력 단자는 서로 접속되어 매체(3)에 의해 발생된 디지탈 합성 신호를 수신하도록 배열된다. 상기 지연 회로(9)의 출력 단자에서는 이하에 설명되는 바와같이, 신호 u'(k) 형태의 메인 신호가 다시 이용될 수 있으며, 프로세서 회로(10)의 출력 단자에서응 신호 v'(k) 형태의 보조 신호가 이용 가능하다.

제 1 도에 따른 시스템의 동작은 다음과 같다.송신기(1)의 입력 단자에는 신호 u(k)의 연속적인 샘플이 제공된다. 예컨대 컨팩트 디스크 표준에 따라 형성된 오디오 신호의 경우, 각 신호 샘플은 16비트를 포함하고, 샘플링 비율은 44.1kHz 이다. 상기 프로세서 회로(7)에서는 얼마나 많은 신호 v(k) 정보가 보조 신호 v(k)가 추가되는 소정의 방법에 의거하여, 즉, 일시적인 마스킹 또는 이들 두 마스킹의 조합에 의해 신호 u(k)의 각 샘플에 추가될 수 있는지가 결정된다. 일시적인 마스킹이 사용될 경우, 이것은 신호 u(k)에서의 라우드 패시지(loud passage)직전 및/또는 직후의 시간 간격으로 이루어지며, 동시 마스킹이 선택될 경우에는 주파수 서브 대역으로의 세분에 의해 신호 u(k)의 각 신호 샘플에 신호 v(k)에 대한 정보를 추가할 수 있다. 전술된 바와 같이, 상기 두 마스킹 형태의 조합이 가능하다. 상기 프로세서 회로(7)의 조합된 출력 신호는 변환기(29)에서 디지탈 메인 신호의 소정의 포맷으로 재변환되어, 매체(3)에 인가된다.

상기 수신기(2)에서 수신된 신호는 신호 u(k) 및 v(k)를 분할하도록 프로세서 회로(10)에서 디코딩 동작을 받게 되며, 그에따라 회로(10)의 출력에서 신호 v'(k)가 이용 가능한 반면, 프로세서 회로(10)에 의해 발생된 것과 같은 지연을 갖는 지연 회로(9)를 통해, 신호 u'(k)가 신호 v'(k)와 동시에 이용할 수 있다.

계속해서, 프로세서 회로(7 및 10)의 구조가 설명된다. 상기 프로세서 회로(7)는, 샘플링 주파수 감소를 통해 각각의 신호u(k) 및 v(k)를 각 주파수 대역에서의 인간 청각의 임계 대폭과 거의 일치하는 대폭을 가진 대폭을 가진 P 연속 서브-대역으로 분할하는 필터 뱅크(22 및 23)를 포함한다. 상기 필터 뱅크의 사용과 구조는 예컨대, 앞서 언급된 크라스너에 의한 논문과, 엔.에스.자얀트와 피.놀이 뉴져지, 엥글우드 클리프스, 프렌티스 홀 인코포레이티드사에서 1984 년 저술한 파형의 디지탈 코딩이라는 저서중 서브-대역 코딩장의 486 내지 509 페이지로부터 공지되어 있다. 필터 뱅크(22)의 각각의 P 서브-대역 신호는 1≤P≤P 인 적응성 양자화기(24)(P)에 인가됨에 반해, 필터 뱅크(23)의 각각의 서브-대역 출력 신호는 1≤P≤P 인 감쇠기 25(P) 에 인가 된다. 가산 회로 26(p)의 출력 신호는 합성 필터 뱅크(27)에 인가되며 이때, 상기 P서브-대역은 오리지날 신호 u(k) 및 v(k) 와 같은 대폭을 가진 신호로 결합된다.

상기 합성 필터 뱅크(27)의 출력 신호는 변환기(29)에서, 소정의 포맷, 예를들면 16 비트를 갖는 디지탈 신호로 인코딩되며, 합성 신호 s(k)로서 매체(3)에 인가된다.

송신기(2)에서 주파수 대역당 양자화 레벨의 수가 올바른 방법으로 선택될 경우, 추가될 보조 신호 샘플의 진폭이 각각의 샘플 up(k)에 대한 각 주파수 서브-대역에서의 q/2)이때, q는 당해 샘풀의 양자화 스텝)보다 작다는 조건이 충족되는 한, 신호 v(k)의 추가도중 매체(3)에 인가된 디지탈 신호 안에서는 어떠한 것도 인식될 수 없다.

수신측에서, 원래의 신호 u(k)는 비적응 장치에 의해 어떠한 적응(adaptation)없이 바로 재생될 수 있는데, 이는 합성 신호 s(k)에서, 신호 v(k)의 여분의 정보가 청취할 수 없고,때문에 신호 u(k)에 의해 마스킹 되기 때문이다.

한편, 신호 u(k) 및 신호 v(k)를 모두 수신하는데 참으로 적합한 수신기, 예를들면,서라운드-음향 재생 특성을 가진 D2MAC 텔레비젼 수상기는 필터 뱅크(22)와 동일한 방식으로 배열된 필터 뱅크(31)를 포함한다. 필터 뱅크(31)는 수신된 합성 신호 s(k)를 필터 뱅크(22)의 서브-대역과 동일한 대폭 및 중앙 주파수를 갖는 p 서브-대역으로 다시 분할한다. 상기 각각의 서브-대역 신호는 1≤P≤P 인 적응성 양자화기(33)(p)에 인가된다. 상기 양자화기의 적당한 크기는 각각의 서브-대역에 대해, 신호 Up(k)가 양자화 후 각각의 p 서브-대역으로부터 다시 얻어질 수 있게 해준다. 감산 회로 34(p)에서 합성 서브-대역 신호 Sp(k)로부터 상기 각가의 서브-대역 신호 Up(k)를 감하므로써, 신호 Vp(k)가 갓 서브-대역 p 에 얻어진다. 상기 각각의 신호 Vp(k)는 1≤P≤P 인 증폭기 35(p)에서 관련된 서브-대역을 감쇠시키기 위해 상기 코더에 사용된 것과 동일한 계수 Q 만큼 증폭되며, 계속해서 이들 축소된 신호 Vp(k)는 각각 분리된 서브-대역 Vp(k)으로부터 신호 V'(k)를 재구성하는 합성 필터 뱅크(36)에 인가된다. 상기 신호 u'(k)는 앞서 관찰된 바와같이, 합성 신호 s(k)로부터 곧바로 추출될 수 있으며, 메인 신호와 보조 신호가 동기화될 것이 요구될 경우, 프로세서(10)에 의해 제공된 지연 시간에 일치하는 시긴 동안 지연 회로(9)에 의해서만 지연될 것이 요구된다.

서라운드-음향 재생 설비를 갖춘 텔레비젼 송-수신 시스템의 경우, 왼쪽 채널에서 신호 u(k) 및 v(k)는 예컨대 각각 신호 LV+LA 및 신호 LA 의 디지탈 재생일 수 있다. 변형되지 않은 수신기는 완전한 음향 신호 LV+LA 를 수신하며, 복잡함없이 상기 음향 신호를 재생할 수 있음에 반해, 변형된 수신기에서는 신호 LA 및 LV 가 감산 회로에 의해 u(k) 및 v(k)가 분할된 후 관련 재생 채널에 별도로 인가될 수 있다.

계속해서, 각각의 서브-대역 신호에 대해 명료한 방식으로 적응성 양자화를 얻기 위해 제 1 도에 따른 시스템의 송.수신기인에 적응성 양자화기(24(p) 및 34(p))가 배열될 수 있는 방식에 대해 논의될 것 이다.이것을 목적으로, 서브=대역 각각에 대해 원하는 양자화 스텝의 수가 미리 결정되며, 상기 수 i(p)는 서브-대역 각각에 대해 일정하다.

양자화가 적응성 이기를 바라는 관점에서, 양자화 스텝은 거의 신호 크기에 비례하여 선택되어진다. 이것을 목적으로, 진폭 축이 섹션 T 으로 세분되는 반면에, 신호 u(k)의 샘플 진폭이 특정 섹션 Tn(이때, n은 정수) 안에 위치할 경우, 당해 샘플에 대한 양자화 스텝은 섹션 Tn 의 크기와 일치하는 특정 크기를 갖는다. 상기 양자화 레벨은 상기 섹션 중앙에 위치하며, 그에따라 보조 신호 v(k)로 하여금 다른 양자화 섹션 안에 위치한 합성 신호 Sp(k)없이 양자화 레벨에 대해 이 섹션의 양측면중 어느 한 측면상에서 동일한 진폭 범위를 갖게 한다.

최대 신호 크기에 비레하여 양자화 스텝을 선택하기를 원하고, 양자화 스텝의 수가 고정되므로, 항상 양자화 스텝의 크기를 결정하는 섹션(T)의 크기의 변화는 양호하게도 지수 함수적이며, 각각의 섹션은 a^(n-1/2)에서 a^(n+1/2)로 변한다(이때, a 는 상수이고 n 은 정수이다.) 특정 섹션(Tn)에 속하는 양자화 레벨은 이때 1/2(a^n+1/2+a^n-1/2)이다.

제 2 도는 본 실시예에 따른 양자화 레벨의 분할이 도시되는 진폭축을 도시한다. 신호 u(k)의 초대 진폭 u(k)의 절대값에 의존하여, 양자화 스텝은 u(k)가 위치한 섹션의 크기와 일치하며, 따라서 a^{(n +1/2)}-a^{(n -1/2)}와 일치한다. 이경우, 계수 a값의 선택은 자유롭다. 한편, 값 0 이 양자화 레벨로 종종 요구되는데, 그때문에 u(k)의 최대 신호 레벨이 포지티브 또는 네거티브인지의 여부는 문제가 되지 않는데 반해서, 상당히 큰 양자화 레벨에서 비교적 작은 신호 진폭이 양자화 되는 것이 역시 기피된다. 이것은 선택된 양자화 레벨이 양자화 스텝의 정수배인 추가 필수 조건을 제공한다. 상기 필수 조건은 상기 a의 선택을 a=(2k +1)/(2k -1)(이때, k=1,2,...,) 즉, a =3; a =5/3 ; a =7/5 등으로 제한한다.

상기 양호한 실시예에 따른 양자화 스텝의 선택 결과는 디코딩 장치에서 신호 Vp(k)가 항상 명백한 방법으로 합성 신호 s(k)로부터 추출된다는 사실인데, 때문에 특정 신호 진폭으로, 항상 동일한 양자화 레벨이 결정이 된다. 이 양자화 레벨 및 그에따른 Up(k)가 결정될 때, Up(k)가 합성 신호로부터 감산 될 수 있으며, 그결과 신호 Vp(k)를 결정하게 된다.

각각의 양자화기(24(p) 및 32(p))를 제어하기 위하여, 프로세서 회로(7)는 양자화 스텝 결정 회로 28(P)를 구비하고, 프로세서 회로(10)는 양자화 스텝 결정 회로 (32)를 구비하며, 이들 회로의 구조는 기본적으로 동일하다. 상기 회로(28(P) 및 32(P))는 각각 메모리부(28'(P) 및 32'(P))를 포함하며, 이때 각각의 서브-대역마다 기본수 a에 대한 소정의 값이 저장되고, 이 값은 각각의 서브-대역마다 상이하다. 상기 회로(28(p) 및 32(p))는 Up(k) 및 Sp(k)의 각각의 샘플에 대해 앞서 기술된 양자화 과정에 기초하여 양자화 스텝의 크기를 계산하고, 이들 스텝의 값을 출력을 통하여 각각의 양자화 스텝 결정 회로(24(p) 및 33(p))에 인가한다. 각각의 메모리 섹션(28'(p) 및 32'(p))내의 값 a 으로부터 얻어진 값이 또한 신호 Vp(k)를 계수 G만큼 각각 감쇠 및 증폭시키기 위하여 각각의 감쇠기 25(P) 와 각각의 증폭기35(p)의 제어 입력에 인가 된다. 각각 값 a 으로부터 얻어진 감쇠 계수 또는 이득 계수 G 는 2a/(a-1)이다.

(k), 즉 신호 u(k)의 초대 진폭은 최대 a^(n+1/2)에 일치하는 반면, 보조 신호 v(k)의 최대 허용 진폭

(k)은 1/2[a^(n+1/2)-a^(n-1/2)]에 일치하다는 것이 공지되어 있다. 이때

(k)/

(k)=2a/(a-1)이다. 만약, 어떠한 문제점 없이 항상

(k)

(k)가 실현될 경우, 계수 G 로 G=2a/(a-1)가 선택될 때

(k)q/2 가 항상 성립한다. 실제의 경우에 있어서, 조건

(k)

(k)는 이들 두 신호간에 존재하고 있는 관계 때문에 자동적으로 종종 충족된다.

임의 방법으로 값 q/2 를 초과함에도 불구하고 v(k)를 기피하기 위하여, 각각의 감쇠기 25(p)의 출력 라인은 제 1 도에 파선으로 도시된 제한기 30(p)를 구비할 수 있으며, 상기 제한기는 회로 28(p)로부터 설정되는 제한값에 대한 정보를 수신하고, 감쇠기 25(p)의 출력 신호를 최대 q/2 로 제한한다.

일시적인 마스킹과 함께 조합된 동시 마스킹을 위해 선택이 이루어질 경우, 회로 28(p) 및 32(p)는 현행 샘플이 선행 샘플중 하나 또는 그 이상의 진폭보다도 낮은 진폭을 가질 때, Up(k) 의 특정 최대 진폭에 속하는 일시적인 마스킹 곡선의 변화에 대하여 앞서-저장된 정보에 기초하여 비교적 큰 양자화 스텝을 결정하도록 하나 또는 그 이상의 선행 샘플과 Up(k)의 현행 샘플을 비교하는데 필요한 회로를 구비한다.

블럭 양자화의 경우에 있어서, 버퍼 회로는 필터 뱅크(22)의 각각의 p 출력과 관련된 양자화기 24(p)의 입력단 사이에 제공되어야 하며, 상기 버퍼 회로는 항상 M 신호 샘플의 블럭을 저장하고, 최대 블럭 진폭을 결정하며, 전체 블럭에 대한 양자화 스텝을 결정하는데 상기 값을 이용한다.

끝으로, 인접한 서브-대역내의 진폭 변화를 고려함으로써 서브-대역 p 내에 v(k)를 추가하기 위한 추가 룸(room)이 잇을수 있음이 관찰된다. 인접한 서브-대역에 있어서, u(k)의 비교적 큰 진폭이 일어나는데 반해, u(k)의 p 서브-대역에 있어서,매우 작거나 또는 거의 제로(0)일 경우, 이 인접한 서브-대역 안의 신호의 마스킹 특성에 의거하여 서브-대역 p 안에 신호 v(k)의 특정량이 들어가도록 결정할 수 있다.

양자화기(33(p))의 출력에서 기본적으로 신호 s(k) 보다 적은 양자화 노이즈를 가진 신호 Up(k)가 유용하며, 그결과 디코더를 구비하는 수신기 에서 신호 u(K)의 양호한 복제가 추가 합성 필터에 의해 이들 출력 신호로부터 얻어질 수 있다.

제 3도는 제 1 도의 디지탈 오디오 신호 u(K)와 같은 디지탈 오디오 신호를 기록 캐리어 상에 기록하기 위한 장치를 도시한다. 상기 장치는 제 1 도에 도시된 코더와 많은 유사점을 지닌 코더(7')를 구비한다. 다만 상이점은 합성 필터 뱅크(27)가 없어진 것이다. 그대신에, 가산회로 26(p)의 출력단이 기록 유니트(47)에 연결된다. 상기 기록 유니트는 그이 입력단에 인가된 p 서브-대역 신호를 기록 캐리어 상에 기록하도록 구성된다. 전체 서브 대역에 걸쳐 평균화된 이것은, 기록 캐리어상에 기록되어야할 정보가 예컨대, 샘플당 4 비트로 기록되는 반면, 입력(4)에 인가된 정보가 예컨대, 샘플당 16 비트를 구비하는 것이 성취되게 하느 데이타 감소를 가능하게 한다.

보조 신호 v(k)는 코더(7')에 보조 신호를 인가시키기위해 임력(5)에 연결된 출력을 갖는 보조 신호 발생기(40)로 발생된다. 코더(7')에 의해, 상기 보조 신호는 위에서 전술된 방법으로 오디오 신호에 삽입된다. 상기 보조 신호는 따라서 오디오 신호 (k)가 분배되어진 하나 또는 그 이상의 서브-대역 신호로 삽입될 수 있다.

양호하게도, 상기 보조 신호는 한 또는 그 이상의 비교적 낮은 (저 주파수의) 서브-대역에 수용된다. 저 주파수 범위에 위치항 서브-대역에 있어서, 오디오 신호의 신호량은 일반적으로 최대이다.이는, 상기 서브-대역(s)의 마스킹 임계치가 역시 높다는 것을 의미한다. 이는 큭 진폭의 보조 신호에 입력되게 한다. 이느 보조 신호의 검출을 단순화 한다.

따라서, 제 3 도에 도시된 장치에 의해, 보조 신호를 포함하는 오디오 신호가 기록되어 있는 기록 캐리어(48)가 얻어진다. 기록 유니트(47)로 실시된 바와같이 기록 캐리어(48)상에 기록하는 방법은 본 발명과 관계가 없다. 예컨대, RDAT 또는 SDAT 기록기에 의한 것으로 공지된 기록 방법을 사용하는 것이 가능하다. 상기 RDAT 와 SDAT 기록기의 동작은 본질적으로 알려져 있으며, 1988 년 포칼 프레스(런던)의 제이.워트킨슨에 의한 저서 디지탈 오디오의 기술중에 알기 쉽게 설명되어 있다.명백하게도, 기록 유니트(47)는 p 서브-대역 신호의 병열 데이타 열을 RDAT 또는 SDAT 기록기에 의해 기록될 수 있는 신호 열(signal stream)로 변화시킬 수 있어야 한다.

제 4 도는 제 3 도에 도시된 장치에 의해 기록 캐리어(48)상에 기록되는 오디오 신호를 재생시키기 위한 장치를 도식적으로 도시한다. 이것을 목적으로, 상기 장치는 기록 캐리어(48)로부터 데이타 열을 판독하고 p출력을 거쳐서 p 서브-대역 신호를 공급하도록 구성되어 있는 판독 유니트(41)를 구비한다. 이들 p 서브-대역 신호는 제 1 도의 필터 뱅크(27)와 동일한 기능을 가진 합성 필터 뱅크(27')의 p 입력에 인가된다. 이는, p 서브-대역 신호가 예컨대, 16 비트의 소정의 포맷을 가진 디지탈 신호를 형성하도록 재결합되는 것을 의미한다. D/A변환기(42)에서의 D/A 변환한 후, 오디오 신호는 출력 단자(43)강에서 또다시 유용해진다.

상기 오디오 신호는 여전히 보조 신호를 포함한다. 그러나, 상기 보조 신호는 오디오 신호에 의해서 마스킹되기 때문에 가청할 수 없다.

제 5 도는 예컨대, 제 4 도에 도시된 장치에 의해 재생된 오디오 신호를 기록하기 위한 장치를 도시한다. 이와같은 장치는 예컨대 소비자용으로 계획된다. 상기 장치는 통상적으로 기록 캐리어상에 복사 금지 코드를 포함하지 않은 오디오 정보를 기록 캐리어상에 기록할 수 있다. 한편, 상기 장치는 상기 오디오 신호의 기록을 금지시키도록 오디오 신호에 삽입된 복사 금지 코드를 검출하는 검출기 유니트를 구비한다.

제 5 도에 도시된 장치는 제 3 도에 도시된 장치와 많은 유사점을 지니며, 상이점은, 제 5 도에 도시된 장치는 오디오 신호에 복사 금지 코드를 삽입할 수 없다는 것이다. 이는 참조번호(23), (25(1) 내지 25(p)), (28(1) 내지 28(p)) 및 (26(1) 내지 26(P))을 지닌 소자가 제거되었음을 의미한다. 제 5 도에 도시된 장치는 감산 회로(34(1) 내지 34(p)), 증폭기(35(1) 내지 35(p)) 합성 필터 뱅크(36), 및 검출기 유니트(50)를 더 구비한다. 제 5 도에서 파선으로 표시된 섹션(10')은 사실상 제 1 도에서의 디코더(10)와 실제로 동일하다. 이는 상기 섹션(10')이, 입력(51)에 인가된 디지탈 오디오 신호안에 존재할 경우, 출력(52)상에서 유용하게 되는 보조 신호를 필터링 하도록 적응되는 것을 의미한다. 출력(52)에 연결된 입력(53)을 갖는 검출기 유니트(50)는 상기 보조 신호를 검출하고, 출력(54)을 거쳐서 기록 유니트(47')의 제어 신호 입력(55)에 인가되는 제어 신호를 발생시키도록 구성된다.

상기 기록 유니트(47')는 제어 신호가 제어 신호 입력(55)상에 나타날 경우, 기록 유니트(47')가 그것의 입력에 인가된 서브-대역 신호를 기록하지 않거나 또는 그들이 기록되기 전에 상기 서브-대역 신호를 연속적으로 왜곡시키는 방식으로 구성된다. 제어 신호 입력(55)상에 제어 신호 부재시, 기록 유니트(47')는 그것의 입력에 인가된 서브-대역 신호를 기록한다.

이 방법으로 오디오 신호에 삽입된 보조 신호의 형태로 복사-금지 코드를 포함하는 오디오 신호가 상기 장치에 의해 기록 캐리어(48')상에 기록되지 않도록 방해된다.

제 5 도에 도시된 장치에 있어서, 보조 신호는 다수의 서브-대역 신호에 수용된 것으로 가정된다. 그러나, 앞서 설명한 바와같이, 보조 신호는 단지 하나의 서브-대역 신호에만 십입될 수도 있다. 이경우, 단지 하나의 감산 회로(34)와 하나의 증폭기(35)만이 필요하며, 필터 뱅크(36)는 단지 한 입력만을 구비한다. 합성 필터 뱅크(36)에 있어서, 보조 신호는 예컨대, 16 비트의 디지탈 신호로 변환된다.

검출기 유니트(50)는 디지탈 신호의 존재 또는 부재를 직접 검출할 수 있는 검출기 유니트일 수도 있다. 또다른 가능성은 아날로그 검출기 유니트(50)를 사용하는 것이다. 이경우, 필터 뱅크의 출력 신호는 제일 먼저 아날로그 신호로 변환된다. 그때, 상기 검출기 유니트(50)는 협대역의 대역 통과 필터, 정류기 및 임계 검출기를 구비한다. 이 장치의 입력 신호가 아날로그 신호일 경우, A/D변환기는 단자(51)와 필터 뱅크(22)의 입력 사이의 배열된다.

이제, 보조 신호가 예컨대 저 서브-대역의 단지 한 서브 대역에만 삽입된다고 가정하자. 이경우, 분석 필터 수단(22)의 출력 p=1 에 연결된 디지탈 필터 형태의 비교적 간단한 검출 회로를 사용하는 것이 적절할 수도 있다. 상기 필터는 예컨대 예리한 필터 특성(보조 신호의 주파수와 일치하는 필터 특성에서 최대)을 가진 재귀(recursive filter)일 수도 있다. 상기 디지탈 필터의 출력은 검출기 유니트(50)의 입력(53)에 연결될 수도 있다. 이경우, 소자(34(1) 내지 34(p), 35(1) 내지 35(p) 및 36)는 생략될 수도 있다.

제 6 도에 도시된 실시예는 제 5 도에 도시된 것과 많은 유사점을 지닌다. 검출기 유니트(50)의 출력은 예컨대 발광 다이오드 형태의 신호 유니트(56)의 입력에 연결된다. 오디오 신호 안의 보조 신호는 복사 금지 코드 신호로서 기능하지 않고, 사실상, 관련 오디오 신호를 복사하도록 허용되지 않았음을 신호하는 시그날링 코드로서만 기능한다. 이경우 오디오 신호가 실제로 복사되었는지의 결정은 유저 자신에만 달려있다. 기록되어야 하는 오디오 신호내 보조 신호의 존재가 검출될 경우, 검출기 유니트(50)는 시그날링 유니트(56)(다이오드)가 켜지게 되는 제어 신호를 발생한다.

제 6 도로부터, 기록 유니트(57')의 입력이 분석 필터 수단(22)의 출력에 연결되엇음을 명백히 알 수 있으며 그결과 유저가 계속해서 기록할 것을 결정한다면, 보조 신호를 포함하는 오디오 신호가 기록될 것이다.

제 7 도는 본 장치의 또다른 실시예를 도시한다. 제 6 도에 도시된 장치는 제 5 도에 도시된 장치의 확대도이다. 제어 가능 증폭기(35(1) 내지 35(p))는 간단함을 위해 도시되지 않았다. 제 6 도에 도시된 장치는 입력(4)에 인가된 신호가 복사 금지 코드를 아직도 포함하지 않는다고 가정했을 때복사 금지 코드를 기록되는 신호에 선택적으로 삽입하도록 추가로 적응된다. 이경우에서, 기록은 기록 유니트(47')의 제어 신호 입력(55)에 인가된 제어 신호에 의해서 금지될 것이다.

참조번호(7)를 가진 회로는 제 3 도에서의 회로(7')와 거의 동일하며, 상이점은 제어 신호가 가산 회로(26(1) 내지 26(p))와 라인으로 배열된 스위치(S1 내지 Sp)에 인가될 수 있는 부가적 제어 신호 입력(60)을 구비한다는 점이다.

입력(4)에 인가된 신호 u(k)가 복사 금지 코드를 포함하지 않을 경우, 상기 신호는 기록 캐리어(48')상에 기록될 수 있다. 제어 신호가 입력(60)을 거쳐서 스위치(S1 내지 Sp)에 인가될 경우, 상기 스위치는 도시된 위치에 있을 것이다. 이는, 보조 신호v(k) 가 가산회로(26(1) 내지 26(p))를 거쳐서 기록된 신호에 부가되어, 복사하는 것을 금지하게 된다. 또다른 제어 신호가 입력(60)에 인가될 경우, 스위치(S1 내지 Sp)는 도시되어 있지 않은 위치에 있게 될 것이다. 이는, 보조 신호 없이 단지 신호 u(k)만이 기록 캐리어(48')상에 기록되도록 값 0 이 모든 가산 회로(26)에 인가되는 것을 의미한다.

또다시, 보조 신호가 단지 하나의 서브-대역에만 기록될 경우, 단지 하나의 가산 회로 26(p)만이 제공되고 제어 신호는 단자(60)를 거쳐서 단지 한 스위치 Sp 에만 인가되는 것이 명백해진다.

제 8 도는 제 7 도에 도시된 실시예와 많은 유사점을 지닌 실시예를 도시한다. 제 8 도에 도시된 실시예는 복사 금지 코드를 포함하지 않는 오디오 신호가 그러한 금지 코드와 함께 제공되는지의 선택 가능성을 배제한다. 이는 기록되는 신호가 보조 신호를 포함하지 않는다는 것을 검출기 유니트(50)가 검출할 경우, 상기 보조 신호가 자동적으로 삽입되는 것을 의미한다. 제 8 도는 증폭기(25(1) 내지 26(p))의 출력과 신호 결합 유니트(26(1) 내지 26(p))의 (제 2)입력 사이에 상호 접속부가 배열되는 것을 도시한다. 제 7 도에서의 제어 신호 입력과 스위치(S1 내지 Sp)는 결국 생략된다.

이와같은 장치는 선행 기록 캐리어(상기 보조 신호와 함께 제공되어 있지 않음)와 본래 기록(상기 보조 신호의 어느것도 포함되지 않음)만으로 하는 복사를 할당하는 것이 결정되어질 때, 상기 복사의 복사는 검지되어 있을 때 매우 유용하다. 선행 기록된 기록 캐리어는 정상적으로 복사될 수 있다. 그러나, 결론적인 복사는 보조 신호와 함께 제공되고 또다시 복사될 수 없다.

모든 실시예는 자기 기록 캐리어상에 디지탈 오디오 신호를 기록하기 위한 장치용으로 설명되어져 있다는 것을 주목해야 한다. 그러나, 이는 다만 자기 기록 캐리어에만 제한되지 않는다. 그밖의 본 발명은 광기록 캐리어상에 오디오 신호를 기록하는 장치에 관한 것일 수도 있다. 장차, 상기 가능성은 CD 지움 가능 및 CD 라이트-원스(CD write-once) 및 자기광학 기록 기술의 등장으로 소비자에게 이용 가능하게 된다.

Claims (21)

1. 소정의 포맷을 가진 디지탈 오디오 신호에서 보조 신호의 형태로 여분의 정보를 조합하는 코더에 있어서, 디지탈 신호를 분석하는 수단과, 명료한 방식으로 상기 분석된 디지탈 신호를 양자화하는 수단과, 인간의 청각 시스템의 청각 특성(accoustic property)에 의거하여, 변형되지 않은 검출로 상기 여분의 정보를 듣지 않고도 상기 양자화된 디지탈 신호에 추가될 수 있는 상기 여분의 정보량을 결정하는 수단, 및 합성 신호로 상기 여분의 정보 및 상기 양자화된 디지탈 신호를 결합하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 코더,
2. 제 1 항에 있어서, 상기 합성 신호를 소정의 포멧을 가진 디지탈 신호로 재변환시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 코더.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 디지탈 신호 분석 수단이, 상기 디지탈 신호에 응답하여 다수의 P 서브- 대역 신호를 발생시키며, 상기 디지탈 신호의 주파수 대역을 대역수 P(1≤P≤P)를 가진 연속적인 서브-대역으로 분할하는 분석 필터 수단을 구비하는 반면, 상기 각각의 서브-대역에 대해, 명료한 방식으로 상기 디지탈 신호를 양자화시키는 수단, 및 P 합성 서브-대역 신호를 구성하기 위해 각각의 양자화된 서브-대역 신호를 상기 보조 신호와 결합시키는 수단에 제공되는 것을 특징으로 하는 코더.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 디지탈 신호 분석 수단이, 상기 디지탈 신호에 응답하여 다수의 P 서브-대역 신호를 발생시키며, 상기 디지탈 신호의 주파수 대역을 대역수 P(1≤P≤P)를 가진 연속적인 서브-대역으로 분할하는 분석 필터 수단을 구비하는 반면, 상기 각각의 서브-대역에 대해, 명료한 방식으로 상기 디지탈 신호를 양자화시키는 수단, 및 P 합성 서브-대역 신호를 구성하기 위해 각각의 양자화된 서브-대역 신호를 상기 보조 신호와 결합시키는 수단이 제공되며, 상기 합성 서브-대역 신호에 응답하여 상기 합성 신호의 복제를 구성하며, 상기 분석 필터 수단에서의 세분에 상응하여 샘플 주파수 증가 단계를 가진 필터 방법에 따라 상기 서브-대역을 결합시키는 합성 필터 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 코더.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 보조 신호가 디지탈 오디오 신호이며, 상기 보조신호에 응답하여 다수의 P 서브-대역 신호를 발생시키며, 샘플 주파수 감소 단계를 가진 필터 방법에 따라, 상기 보조 신호의 주파수 대역을 대역수 P(1≤P≤P)를 가진 연속적인 서브-대역으로 분할하는 분석 필터 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 코더.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 서브 대역의 대역폭이 각각의 주파수 범위에서 인간의 청각 시스템의 임계 대역폭에 거의 일치하는 것을 특징으로 하는 코더.
7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 명료한 방식에 의한 디지탈 신호 양자화 수단이 상기 신호를 적절하게 양자화시키도록 배열되고 각각의 서브-대역에 대해, 양자화 스텝의 크기가 상기 디지탈 신호 샘플의 진폭에 의존하는 반면, 가능한 연속적인 스텝 사이에서 프리세트 기본수 a 와의 지수 함수적 관계가 존재하는 것을 특징으로 하는 코더.
8. 제 7 항에 있어서, 양자화될 샘플의 양자화 스텝의 크기가 또한 최소한 선행 샘플의 크기에 따라 좌우되는 것을 특징으로 하는 코더.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 보조 신호의 각각의 서브-대역신호를 계수 G(=2a/(a-1))만큼 감쇠시키는 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 코더.
10. 제 5 항 내지 제 9 항에서 청구된 바와같은 코더와 함께 조합하여 사용되는 디코더에 있어서, 합성신호에 응답하여 다수의 합성 서브-대역신호를 발생시키며, 상기 합성 신호의 주파수 대역을, 샘플 주파수 감소 단계를 가진 필터 방법에 따라, 대역 수 P(1≤P≤P)와 송신기 안에서 분석 필터 수단의 대폭과 일치하는 대폭을 가진 연속적인 서브-대역으로 분할하는 분석 필터 수단과, 명료한 방식으로 합성 서브-대역 신호를 양자화하는 수단과, 서브-대역차 신호를 구성하도록 상기 양자화된 각각의 서브-대역 신호를 상기 합성 신호의 대응하는 서브-대역 신호로부터 감산하는 수단, 및 상기 서브-대역 차 신호에 응답하여 상기 보조 신호이 복제를 구성하며, 상기 분석 필터 수단에서의 세분에 상응하는 샘플 주파수 증가 단계를 가진 필터 방법에 따라 상기 서브-대역을 결합하는 합성 필터 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 디코더.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 명료한 방식에 의한 디지탈 신호 양자화 수단이 상기 신호를 적절하게 양자화시키도록 배열되며, 서브대역마다, 상기 양자화 스텝의 크기가 디지탈 신호의 샘플 진폭에 좌우되는 반면, 가능한 연속 스탭 사이에서 소정의 기본수 a 와의 지수 함수적 관계가 존재하는 것을 특징으로 하는 디코더.
12. 제 10 항에 있어서, 각각의 서브-대역 차 신호를 계수 G(=2a/(a=1))만큼 증폭시키는 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 디코더.
13. 기록 캐리어상에 디지탈 오디오 신호를 기록하는 장치로서, 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에서 청구된 바와같은 코더를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 신호 기록 장치.
14. 기록 캐리어상에 디지탈 오디오 신호를 기록하는 장치로써, 소정의 샘플 주파수 1/T 를 가진 디지탈 오디오 신호를 서브-대역 코딩하는 코더를 구비하며, 상기 코더는, 상기 오디오 신호에 응답하여, 다수의 P 서브-대역 신호를 발생시키며, 샘플 주파수 감소 단계를 가진 필터 방법에 따라 상기 오디오 신호의 주파수 대역을 대역 수 P(1≤P≤P)를 가진 연속적인 스브-대역으로 분할하고, 상기 기록 캐리어상에 P 서브-대역 신호를 기록하도록 적응된 기록 유니트의 P 대응 입력에 연결된 p 출력에 p 서브-대역 신호를 인가하도록 적응된 분석 필터 수단을 구비하는 기록 장치에 있어서, 상기 분석 필터 수단에 결합된 검출 유니트를 구비하며, 상기 검출 유니트는 하나 또는 그 이상의 서브-대역 신호내의 보조 신호의 존재를 검출하고, 상기 보조 신호의 검출시 제어 신호를 발생시키며, 이 제어 신호를 출력에 인가시키도록 적응되며, 상기 출력은 상기 기록 유니트의 제어 신호 입력에 연결되고, 상기 기록 유니트는 제어 신호의 존재시 오디오 신호의 기록을 금지하고, 제어 신호의 부재시 오디오 신호를 기록하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 신호 기록 장치.
15. 기록 캐리어상에 디지탈 오디오 신호를 기록하는 장치로써, 소정의 샘플 주파수1/T 를 가진 디지탈 오디오 신호를 서브-대역 코딩하는 코더를 구비하며,상기 코더는, 상기 오디오 신호에 응답하여 다수의 p 서브-대역 신호를 발생시키고, 샘플 주파수 감소를 사용하는 필터 방법에 따라 대역 수 P(1≤P≤P)를 가진 연속적인 서브-대역으로 상기 오디오 신호의 주파수 대역을 분할하며, P 서브-대역 신호를, 기록 캐리어상에 P 서브-대역신호를 기록하도록 적응된 기록 유니트의 P 대응 입력에 연결된 P 출력에 인가하도록 적응된 분석 필터 수단을 구비하는 디지탈 오디오 신호 기록 장치에 있어서, 상기 분석 필터 수단에 연결된 검출 유니트를 더 구비하며, 상기 검출 유니트는 하나 또는 그 이상의 서브-대역 신호내에서의 보조 신호의 존재를 검출하고, 보조 신호의 검출시, 제어 신호를 발생시키며, 이 제어 신호를 출력에 인가하도록 적응되며, 상기 출력은 한 시그날링 유니트에 연결되며, 상기 시그날링 유니트는 제어 신호 존재시, 기록될 오디오 신호가 보조 신호를 포함하는 오디오 신호임을 신호하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 신호 기록 장치.
16. 제 14 항에 있어서, 상기 코더가 상기 분석 필터 수단에 연결된 신호 결합 수단을 더 구비하며, 상기 신호 결합 수단은, 제어 신호의 부재시, P 합성 서브-대역 신호를 형성하도록 하나 또는 그 이상의 서브-대역 신호에 보조 신호를 선택적으로 추가하고, 상기 P 합성 서브-대역 신호를 상기 기록 유니트의 P 대응 입력에 연결된 P 출력에 인가하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 신호 기록 장치.
17. 제 15 항에 있어서, 상기 코더는 상기 분석 필터 수단에 연결된 신호 결합 수단을 더 구비하며, 상기 신호 결합 수단은 제어 신호의 부재시, p 합성 서브-대역 신호를 형성하도록 상기 보조 신호를 상기 하나 또는 그 이상의 서브-대역 신호에 추가시키고, 상기 p 합성 서브-대역 신호를 기록 유니트의 p 대응 입력에 연결된 p 출력에 인가시키도로 ㄱ적응되는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 신호 기록 장치.
18. 제 14 항에 있어서, 상기 코더는 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에서 청구된 바와 같은 코더부를 형성하는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 신호 기록 장치.
19. 디지탈 오디오 신호가 제 13, 16, 17 또는 18 항중 어느 한 항에 청구된 바와같은 장치에 의해 기록되는 기록 캐리어에 있어서, 상기 오디오 신호는 p 서브-대역 신호로 분할되며, 상기 오디오 신호가 기록 캐리어상에 기록된 p 합성 서브- 대역 신호를 얻도록 하나 또는 그 이상의 서브 대역내에 보조 신호와 함께 결합되고, 상기 보조 신호는, 확성기 장치를 거쳐서 기록 캐리어상에 기록된 합성 오디오 신호의 재생중에 상기 보조 신호가 청취자가 거의 지각할 수 없게 되는 방식으로 선택되는 것을 특징으로 하는 기록 캐리어.
20. 제 15 항에 있어서, 상기 코더가 상기 분석 필터 수단에 연결된 신호 결합 수단을 더 구비하며, 상기 신호 결합 수단은 제어 신호의 부재시, p 합성 서브-대역 신호를 형성하도록 하나 또는 그 이상의 서브-대역 신호에 보조 신호를 선택적으로 추가하고, 상기 p 합성 서브-대역 신호를 상기 기록 유니트의 p 대응 입력에 연결된 p 출력에 인가하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 신호 기록 장치.
21. 제 14 항에 있어서, 상기 코더는 상기 분석 필터 수단에 연결된 신호 결합 수단을 더 구비하며, 상기 신호 결합 수단은 제어 신호의 부재시, p 합성 서브-대역 신호를 형성하도록 상기 보조 신호를 상기 하나 또는 그 이상의 서브-대역 신호에 추가시키고, 상기 p 합성 서브-대역 신호를 기록 유니트의 p 대응 입력에 연결된 p 출력에 인가시키도록 적응되는 것을 특징으로 하는 디지탈 오디오 신호 기록 장치.

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