FR2526608A1

FR2526608A1 - Appareil de transmission de signaux analogiques et numeriques

Info

Publication number: FR2526608A1
Application number: FR8307528A
Authority: FR
Inventors: Kenneth James Gundry
Original assignee: Dolby Laboratories Licensing Corp
Current assignee: Dolby Laboratories Licensing Corp
Priority date: 1982-05-05
Filing date: 1983-05-05
Publication date: 1983-11-10
Also published as: ES522078A0; US4493091A; DK200983D0; GB2121253B; DE3315519A1; BE896674A; JPS58218245A; KR840004991A; BR8302311A; DK162911B; CA1218157A; ES8500530A1; GB2121253A; NL8301572A; GB8312217D0; FR2526608B1; CH666585A5; DK200983A; DE3315519C2

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL DE TRANSMISSION DE SIGNAUX ANALOGIQUES ET NUMERIQUES. CET APPAREIL COMPORTE UN DISPOSITIF DE CONVERSION ANALOGIQUENUMERIQUE FORME D'UN CONVERTISSEUR ANALOGIQUENUMERIQUE 4 AYANT DES CARACTERISTIQUES D'ADAPTATION A UN SIGNAL ENVOYE, ET DE MOYENS A REPONSE VARIABLE EN FONCTION DE LA FREQUENCE 2 COMMANDES PAR UN SIGNAL DE COMMANDE ENVOYE PAR LE CONVERTISSEUR 4, ET UN DISPOSITIF DE CONVERSION NUMERIQUEANALOGIQUE FORME D'UN CONVERTISSEUR NUMERIQUEANALOGIQUE 8 ET DE MOYENS A REPONSE VARIABLE 10 COMMANDES PAR CE DERNIER, LES ENSEMBLES 2, 15 ET 8, 10 ETANT REUNIS PAR UN DISPOSITIF DE TRANSMISSION 6. APPLICATION NOTAMMENT AUX RESEAUX DE TRANSMISSION D'AUDIOFREQUENCES A BRUITS PARASITES EXTREMEMENT REDUITS.

Description

Dans les systèmes numériques à audiofréquences, il existe fréquemment le

besoin d'avoir une portéedynamique plus étendue que ce que l'on peut obtenir en utilisant les débits de données d'émission et/ou d'enregistrement et les taux d'erreurs, disponibles On peut obtenir une telle por-

téedynamique accrue grâce à l'utilisation de techniques se-

lon lesquelles les caractéristiques des convertisseurs ana-

logique/numénique *ADC) et des convertisseurs numérique/ana-

logique (DAC) ne sont pas fixées,mais sont adaptéesau pro-

gramme Dans un type de systèmes numériquesadaptatisà au-

diofréquences, on a utilisé des compresseurs-extenseurs de

type logarithmique (désignés souvent sous le terme de com-

pressèurs-extenseurs à large bande) pour accroftre la plage

dynamique Sinon, on a également utilisé des techniques nu-

mériques pour obtenir la fonction d'adaptation, par exemple à l'aide de systèmes de quantification non linéaire ou de

systèmes de cadrage variable.

Les modes de compression-extension-anlogiques

et numériquestels qu'ils sont appliqués auxsystèmesnuméri-

ques,présentent éventuellement l'inconvénient selon lequel, lorsqu'on augmente la plage dynamique (le rapport du signal maximum au signal minimum que l'on peut recevoir),le niveau

de l'erreur de quantification devient variable, ce qui con-

duit à une modulation perceptible de cette erreur (habituel-

lement considérée sous la forme d'un bruit parasite) par le signal Dans les compresseurs-expanseurs analogiques, les effets audibles de cette modulation peuvent être réduits grâce à des techniques de découpage de bande ou glissement de bande,selon lesquelles l'altération du rapport signal/ bruit accompagnant un signal particulier est limitée à la

même étendue du spectre que le signal, ce qui laisse inchan-

gés les niveaux de bruit dans d'autres parties du spectre.

L'accroissement du bruit se trouve masqué de cette manière.

Des exemples de compresseurs-expanseurs analogiques à décou-

page de bande sont indiquésdans les brevets US N 3 846 719 2 -

et 3 903 485 et dans la revue Journal of the Audio Enginee-

ring Society, vol 15, NO 4, Octobre 1967, pp 383-388 Des compresseursexpanseurs analogiques utilisant des techniques de glissement de bande sont décrits dans la demande US 28 426, dans les brevets US 3 757 254, 4 072 914 et 3 934 190 et dans

la demande de brevet japonais 55 529/71.

Dans les compresseurs-expaiseurs numériques met-

tant en jeu une quantification non linéaire ou un cadrage variableet dans lesquels l'adaptation du programme s'effectue selon le mode numérique, il est habituellement impossible d'éliminer la modulation de bruit au moyen d'un découpage ou d'un glissement de bande, et les concepteurs ont été forcés

d'utiliser des réseaux de mise en forme de réponse fixe (pré-

accentuation et désaccentuation) afin de réduire l'audibili-

té de la variation de bruit De telles méthodes agissent non

pas en empêchant la modulation de bruit dans une zone du spec-

tre par un signal dans une autre zone, mais en modifiant le spectre du bruit dans l'espoir que le bruit situé dans la gamme la plus audible du spectre (habituellement les hautes

fréquences) restera inaudible même s'il'a augmenté à son ni-

veau maximum par suite de l'adaptation en réponse à un signal

à une fréquence ne masquant pas ce bruit le plus audible Mal-

heureusement, cet espoir reste vain et les compresseurs-expan-

seurs numériques préaccentués appliquent habituellement une

modulation de bruit audible à une trame musicale critique.

La réponse admissible d'un réseau de mise en for-

me est un compromis entre deux exigences incompatibles A la

sortie du convertisseur numérique/analogique, il est souhai-

table d'introduire une perte importance pour les fréquences dans lesquelles le bruit ou l'erreur est le plus audible; l'entrée du convertisseur analogique/numérique nécessite alors

le réseau inverse, fournissant un gain important pour ces fré-

quences Cependant ce gain augmente la probabilité d'une sur-

charge du système et par conséquent réduit la plage dynamique du système à des signaux à large bande En d'autrcstermes, la préaccentuation et la désaccentuation n'augmentent pas

nécessairement la plage dynamique.

Conformément aux enseignements de la présente

invention, la nécessité d'obtenir un tel compromis est ré-

duite ou supprimée tout en fournissant simultanément un sys-

tème de codage/décodage numérique comportant une plage dy-

namique accrue et qui peut être réalisé avec un matériel

simple et de faible coût.

Conformément à la présente invention, un réseau à réponse variable dépendant la fréquence, avec ou sans gain associé, est prévu en combinaison avec un convertisseur

analogique/numérique et un convertisseur numérique/analogique.

Le réseau à réponse variable dépendant de la fréquence modi-

fie la forme de sa caractéristique de réponse, en réponse à

un signal de commande L'invention peut être considérée com-

me la combinaison d'un système adaptatif de préaccentuation

et de désaccentuation et du convertisseur analogique/numé-

rique et du convertisseur numérique/analogique, ce qui a pour effet que le bruit le plus audible est réduit par le -20 réseau de mise en forme de réponse toutes les fois que les

amplitudes du signal d'entrée ne conduisent pas à une sur-

charge du système, alors que, dans le cas o une surcharge

apparaîtrait, le réseau s'adapterait en vue d'éviter l'ac-

croissement des composantesspectrales prédominantes tout en conservant une réduction du bruit là o le bruit pourrait

être audible en présence de telles composantes spectrales.

Un tel système permet de réaliser une intensification et

une coupure beaucoup plus importantes dans le cas de la pré-

sence de signaux prédominantsà des fréquences o le bruit

n'est pas un problème, et peut par conséquent rendre inaudi-

ble la modulation de bruit.

Les compresseurs-expanseurs analogiques à décou-

page de bande et à glissement de bande du type indiqué plus haut sont naturellement des exemples de systèmes adaptatifs de préaccentuation et de désaccentuation; outre des réseaux à réponse variable dépendant de la fréquence (c'est-à dire à réponse adaptative), ils comportent normalement leurs propres circuits servant à la mesure de l'amplitude et du

spectre des signaux audibles pour réaliser la r 4 ponse va-

riable ou l'adaptation. Dans des systèmesnumériquesadaptatifs utilisant un cadrage variable, le convertisseur analogique/numérique

contient un signal de commande ou facteur de cadrage, ha-

bituellement obtenu sous forme numérique, qui doit être re-

constitué dans le convertisseur numérique/analogique Il est

connu d'utiliser un tel signal de commande obtenu numérique-

ment pour agir sur les éléments à gain variable et indé-

pendants du point de vue de la fréquence en amont du conver-

tisseur analogique/numérique et en aval du convertisseur nu-

mérique/analogique, mais la discussion ci-dessus montre qu'une

telle technique conduit à une modulation de bruit plus irpor-

tante Cependant le signal de commande peut être utilisé pour

agir sur des réseaux à réponse adaptative; le signal de com-

mande peut être considéré comme-une mesure-obtenue numérique-

ment du signal audio, qui est à l'origine produit dans le

convertisseur analogique/numérique et qui peut être consti-

tué avec n'importe quel degré désiré de précision dans le con-

vertisseur numérique/analogique- Par conséquent l'un des pro-

blèmes principaux se présentant dans un compresseur-expanseur analogique, à savoir la réalisation de la mesure identique du

signal aux extrémités émission et réception est suppri T Pf Aet Ul -

"alignem Tent" précis entre la préaccentuation et la désaccen-

tuation variables est plus facile à obtenir -

D'autres caractéristiques et avantages de la pré-

sente invention ressortiront de la description donnée ci-

après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels:

la figure 1 est un schéma-bloc généralisé mon-

trant un système mettant en oeuvre la présente invention;

les figures 2-4 sont des schéma-blocs générali-

sés montrant différents réseaux à réponse variable et diffé-

rentes formes de signaux de commande pour ces réseaux;

la figure 5 est un schéma-bloc montrant un sys-

tème plus spécifique mettant en oeuvre l'invention;

la figure 6 est un schéma-bloc montrant un co-

deur conforme à l'invention;

la figure 7 est une courbe de réponse en fréquen-

ce, donnée à titre d'exemple, d'un réseau utilisé dans le co-

deur de la figure 6; et

la figure 8 est un schéma-bloc montrant un dé-

codeur mettant en oeuvre la présente invention.

En se référant maintenant à la figure 1, on y

voit représentéun schéma-bloc généralisé d'un système à co-

deur/décodeur numérique mettant en oeuvre la présente inven-

tion et dans lequel un signal d'entrée analogique estappli-

qué à un réseau à réponse variable dépendant de la fréquen-

ce et qui traite le signal d'entrée analogique avant qu'il soit appliqué à un convertisseur analogique/numérique (ADC)

4 Le convertisseur analogique/numérique 4 présente des ca-

ractétistiques qui permettent ur adaptation à un signal ap-

-20 pliqué et comporte des moyens pour produire un signal de commande dérivé du signal appliqué en vue decommander les caractéristiques Les différents types de convertisseurs

analogique/numérique et de convertisseursnumérique/analogi-

que (DAC) adaptatifs sont bien connus dans l'art antérieur.

Des exemples incluent des dispositifs demodulation adapta-

tive par impulsions codées (MIC) et des dispositifs de modu-

lation delta adaptative Une forme usuelle de l'adaptation

consiste à modifier les dimensions des pas de quantifica-

tion en fonction des paramètres du signal d'entrée Ie signal de sortie du convertisseur analogique/numérique 4 est appliqué à un dispositif de transmission 6, puis à un convertisseur numérique/analogique adaptatif 8, dont le signal de sortie est appliquéà un réseau à réponse variable dépendant de la

fréquence 10, qui possède des caractéristiquescomplémentai-

res de celles du réseau 2 Le dispositif de transmission 6 peut se présenter sous différentes formes, par exemple, pour forme d'un

enregistrementou d'une émission directe par fil ou dans l'es-

pace ou bien au moyen d'une modulation ou d'un codage supplé-

mentaire avant l'enregistrement ou l'émission Le convertis-

seur numérique/analogique 8 délivre un signal de commande

qui peut être essentiellement identique au signal de comman-

de du convertisseur analogique/numérique 4 Le réseau 10 est

commandé par le signal de commande du convertisseur numéri-

que/analogique 8 en-vue de ramener le signal analogique es-

sentiellement à sa forme initiale.

Dans la pratique, les réseaux à réponse variable dépendant de la fréquence prennent la forme de dispositifs à gain variable dépendant de la fréquence,comme par exemple

des compresseurs ou des expanseurs (systèmes compresseurs-

ex nseurs) à bande fixe ou à bande glissante, dans les-

quels les caractéristiques dépendant de la fréquence répon-

dent au signal de commande dérivé du signal appliqué au con-

vertisseur analogique/numérique.

Le facteur de commande ou de cadrage, obtenu numé-

riquement dans le convertisseur analogique/numérique et dans le convertisseur numérique/analogique adaptatifs peut prendre un certain nombre de formes différentes en fonction de la nature du mode de codage numérique En se référant à

la figure 2, dans un système à modulation par impulsions co-

dées MIC utilisant un cadrage automatique de gamme (par exem-

ple "virgule flottante") soit instantané soit presque instan-

tané, le code consiste en un mot numérique de quelques bits

(de façon typique 2 ou 3) représentant les grandeurs échan-

tillons quantifiées assez grossièrement Chaque grandeur peut être utilisée pour appliquer des caractéristiques discrètes

appropriées des réseaux de préaccentuation et de désaccentua-

tion, en augmentant les grandeurs correspondant à des valeurs, qui vont en diminuant,d'intensification et de coupure dans les réseaux discrets 2 ' et 10 ' respectivement Sinon, comme représenté sur la figure 3, dans un tel système à modulation par impulsions codées Mic, la grandeur peut être décodée

et filtrée pour fournir une tension ou un courant de comman-

de analogique servant à commander des réseaux continuement variables 2 l' et 10 " au moyen de convertisseurs numérique / analogique 12 séparés et de moyens de filtrage 14 situés

dans la partie codeur et dans la partie décodeur du système.

Comme cela est représenté sur la figure 4, dans certains systèmes incluant les systèmes à modulation delta

adaptatiîe àpente continrue variable, le facteur de ca-

drage est déjà un signal de commande analogique qui peut

être utilisé directement ou par l'intermédiaire d'un systè-

me de filtrage supplémentaire 14 pour commander des réseaux

continuement variables 21 ' et 10 " Les convertisseurs analo-

giquejnumérique et numérique/analogique sont représentés res-

pectivement sous la forme des blocs 4 " et 8 ".

Dans les compresseurs/expanseurs analogiques classiques, l'audibilité de la modulation de bruit dépend du rapport de compression; plus ce rapport est élevé, plus l'amplitude du signal est élevée avant que le niveau de

-20 bruit augmente suffisamment pour devenir audible Malheu-

reusement des rapports élevés de compression et par consé-

quent d'expansion aboutissent à des erreurs d'alignement en rai-

son des différences entre les mesures du signal effectuées dans le compresseur et dans l'ex Panseur, et habituellement les compresseurs analogiques réels comportent des rapports situés dans la gamme de 1,5 à 3 La précision avec laquelle

le signal de commande obtenu numériquement peut être consti-

tué, permet l'utilisation de rapportsun peu plus élevés.

C'est pourquoi la présente invention résoud un inconvénient

inhérent aux compresseurs-expanseurs analogiques Le systè-

me combinant une préaccentuation adaptative et une obtention

du facteur d'échelle à l'intérieur du convertisseur analogi-

que/numérique peut être considéré comme un compresseur à sor-

tie commandée, dont le taux de compression dépend des caracté-

ristique de commande du réseau variable et des caractéristiques d'entrée/sortie de la mesure numérique Si l'on connai It ces

dernières, il est possible d'obtenir les premières caracté-

ristiques pour avoir un taux de compression requis donné.

Dans les systèmes numériques, les erreurs provo-

quées par le codage sont correlées au signal audio et par conséquent ne sont pas équivalentes de façon précise à un bruit aléatoire Mais dans les systèmes conçus pour avoir

une qualité acoustique élevée, le débit binaire est habituel-

lement suffisamment élevé pour que l'erreur puisse être con-

sidérée comme un bruit à large bande Son spectre est tel qu'après une pondération des fréquences,réalisée pour tenir compte de la sensibilité de l'oreille humaine, le bruit à

haute fréquence est dominant C'est pourquoi une mise en for-

me adaptative typique de la réponse devrait consister en une préaccentuation ou une intensification des hautes fréquences, au moins en l'absence de signaux à haute fréquence,à ampli-i

tude élevée Le signal de commande délivré par le convertis-

seur analogique/numérique nécessitera normalement d'être sou-

mis à une certaine forme de filtrage, avant d'être utilisé

pour commander la préaccentuation adaptative, et par consé-

quent le déplacement de la préaccentuation fera l'objet d'un retard par rapport à une forme d'onde analogique d'entrée à

basse fréquence Le retard est équivalent à la durée d'atta-

que d'un compresseur analogique et conduit à des suroscilla-

tions ou à des phénomènes transitoires de brève durée Comme dans le cas de compresseurs analogiques, une configuration à deux voies selon laquelle une voie principale comporte des

caractéristiques fixes et une voie en parallèle supplémentai-

re véhicule le signal préaccentué, permet la mise en oeuvre de la suppression dessuroscillations Des dispositifs à deux voies donnés à titre d'exemple sont décrits dans lesbrevets US NO 3 846 719 et 3 903 485, R C 28 426, 3 826 280 et 3 875 437 et dans la demande de

brevet britannique publiée NO 2 079 114 A Les seuils de limi-

tation des suppresseurs de suroscillations sont réglés de telle

sorte que la limitation intervient uniquement pendant les brè-

ves durées pendant lesquelles le signal de commande appliqué au filtrepasse-haut variable est en retard par rapport à la

valeur du signal d'entrée à basse fréquence.

Dans une forme de réalisation pratique de la pré- sente invention, il est prévu un système à basse fréquence de codage/décodage numérique, relativement simple, présentant un faible coût et des performances élevées Dans cette forme de réalisation, les avantages connus de la modulation delta

adaptative sont conservés, ainsi que la simplicité de son ma-

tériel, tout en augmentant simultanément la portée dynamique du système sans l'introduction d'effetslatéraux nuisibles tels qu'une modulation de bruit Le système résultant est

particulièrement apte à être utilisé dans des systèmes à fai-

ble coût et à débit limité des données, dans lesquels on dési-

re avoir une plage dynamique et un rapport signal/bruit élevés.

Différents types de modulation delta sont décrits dans l'article "Delta Modulation" par H R Schindler, IEEE Soectrum, vol 7, pp 69-78, Octobre 1970 L'article comporte -20 une discussion relative à la modulation delta adaptative et contient également une bibliographie importante Un système de modulation delta adaptative est également décrit dans Systèmes audio numériques à haute performance" de Robert I.

Masta, Electronic Products, page 66, 20 avril 1982 Des sys-

tèmes de modulation delta adaptative sont également décrits dans les brevets US N O 4 190 801; 4 254 502, 4 305 050 et

4 313 204.

Un schéma-bloc généralisé de cette forme de réa-

lisation pratique est représenté sur la figure 5 Les con-

vertisseursanalogique/numérique et numérique/analogique 16

et 19 sont de préférence du type à modulation delta adapta-

tive à pente continuement variable De tels dispositifs sont bien connus Afin de réduire plus encore lebruit audible, il

est souhaitable d'utiliser la réaction ou asservissement d'Cr-

reur dans le convertisseur analogique/numérique 16 De telles -t 56608

techniques sont également connues, voir par exemple les bre-

vet US NO 2 927 962 et 4 313 204 et l'article "Réduction du bruit de quantification grâce à l'utilisation d'une réaction" par Spang et Schultheiss, IRE Trans Comm Syst, vol CS-10, pp 373-380, Décembre 1962 Un compresseur 18 à glissement de bande et un ex Pseur complémentaire 20 à alissement de bande

complémentaire commandés chacun par un ccvertisseur associé fournis-

sent un système de réduction du bruit à glissement de bande

permettant d'obtenir une réduction supplémentaire du bruit.

On peut choisir la valeur de la réduction du bruit, fournie par le système à glissement de bande, et le spectre de fréquences, dans lequel ce système est efficace,

de manière à s'adapter au spectre du bruit, qui subsiste mê-

me avec l'utilisation d'une réaction d'erreur Par exemple, sauf si la fréquence d'horloge est suffisamment élevée, un bruit important subsistera pour des audiofréquences très

élevées lorsque l'on utilise la correction avec réaction d'er-

reur En réalisant le système de réduction de bruit à glisse-

ment de bande pour qu'il fonctionne dans cette zone du spec-

tre des audiofréquences, la combinaison de ces deux disposi-

tions entraîne une réduction du bruit sur l'ensemble du spec-

tre des audiofréquences, tout en ayant un fonctionnement à des fréquences d'horloge qui, sinon, serait inadmissible pour un système audio de haute qualité Même si la fréquence d'horloge est suffisamment élevée pour que la technique de correction d'erreur fournisse un niveau de bruit plat sur l'ensemble des audiofréquences les plus élevées,aut L-úTll Esct s'intéresse, un système de réduction de bruit à glissement de bande fonctionnant à des fréquences inférieures est utile

pour réduire de façon supplémentaire le bruit.

Lesdispositifs à glissement de bande peuvent pren-

dre différentes formes comme indiqué dans l'art antérieur ci-

té ci-dessus Dans cette forme de réalisation pratique, les dispositifs sont les formes modifiées de dispositifs bien connus à glissement de bande, connus par exemple en tant que compresseurs et ex Panseurs de type B, c'est-à-dire un type antérieur à celui décrit dans la demande de brevet US RC 28 426 Dans cette demande, aucun circuit de commande n'est nécessaire étant donné que le signal de commande est tiré du convertisseur 16 et 20 et qu'en outre il suffit que les dis- positifs fonctionnent à des fréquences supérieures par suite du contenu en très hautes fréquences du spectre de bruit dans le système de modulation delta, dans lequel on utilise une correction avecréaction d'erreur, qui ne repousse pas en tièrement le spectre de bruit hors de la bande utilisable des

audiofréquences, par suite de la fréquence d'horloge relati-

vement faible A l'entrée du système, un simple filtre passe-

bas à deux poles 22 limite la bande du signal d'entrée à audio-

fréquences Contrairement aux systèmes MIC classiques présen-

tant des fréquences d'échantillonnage faiblesdes filtres com-

plexes anti-dénaturation ne sont pas nécessaires Un filtre

* passe-bas semblable 24 est inséré après le convertisseur nu-

mérique/analogique 19.

En se référant maintenant à la figure 6, on y -20 voit représentée,de façon plus détaillée, la partie codeur

du système Le compresseur à glissement de bande est un dis-

positif à deux voies du type I semblable à celui décrit dans ladite demande de brevet britannique publiée N 9 2 079 114 A. La voie principale contient un circuit 26 de mise en forme à réponse fixe, indépendantedu niveau, conformément à la figure 7, ce qui permet la transmission de signaux à hautes

fréquences, d'un niveau élevé.

L'autre voie contient un filtre passe-haut à un seul pôle 28 commandé par la tension A l'état de repos, sa fréquence de coupure est d'environ 10 k Hz L'effet du filtre

variable est celuid'un compresseur ayant un taux de compres-

sion dépendant de la caractéristique du filtre de commande une telle compression se produisant au-dessus d'un niveau de

seuil dépendant du gain de la boucle du système de commande.

Le gain avant la sommation avec la voie principale est de 14 d B, ce qui fournit une préaccentuation au repos qui monte

à 6 d B/octave depuis environ 2 k Hz jusqu'à environ 10 k Hz Au-

dessus d'une valeur de seuil du signal de commande, cette pré-

accentuation augmente la fréquence sous la forme d'une fonc-

tion croissante d'un signal de commande dérivé du train de bits Le suppresseur de suroscillations 30 (décrit dans la

demande de brevet USRE 28 426) empêche une distorsion transi-

toire dans le convertisseur analogique/numérique La voie principale et la voie supplémentaire sont additionnées dans

un combinateur 32.

Le signal audio traité, provenant du compresseur 18 à glissement de bande, est envoyé par l'intermédiaire d'un étage de sommation 34 à un comparateur 36 A l'autre entrée du comparateur arrive un signal audio qui a été reproduit à partir du train de bits numériques de sortie Le signal de sortie du comparateur est échantillonné à la fréquence d'horloge par un circuit bistable 38 afin de fournir le train de bits de sortie Le train de bitsde sortie commande

la polarité de l'intégration (bloc 40) de sorte que le si-

gnal audio reproduit suit le signal audio d'entrée L'algo-

rithme d'adaptation 42 utilise le train de bits pour produi-

re une tension de commande analogique qui est intégrée(bloc

44) de manière à former le signal audio Le signal de comman-

de est également utilisé pour commander le système analogique

de réduction du bruit.

L'erreur, qui a été faite dans ce processus de conversion, apparait à l'entrée du comparateur Le signal d'erreur est prélevé par l'intermédiaire d'une boucle de réaction d'erreur 45 comportant un filtre passe-bas 46,-et est combiné au signal audio traité Ce-processus décale le spectre d'erreur vers des fréquences supérieures Avec une fréquence suffisamment élevée d'échantillonnage, il existe un espace suffisant au- dessus de la limite supérieure de la plage des fréquences audio et au- dessous de la fréquence

d'horloge, à l'intérieur de laquelle on peut déplacer le spec-

tre de l'erreur Par conséquent la majeure partie du bruit de quantification peut être déplacé hors de la gamme audible, ce qui laisse subsister un bruit audible nettement moins intense que le bruit qui est habituellement associé à un système de modulation delta classique Si l'on utilise une fréquence

d'échantillonnage inférieure, il existe un certain bruit ré-

siduel à très hautes fréquences, comme indiqué ci-dessus.

Le train de bitsde sortie de base est ensuite

traité comme cela peut être simplement nécessaire pourson ap-

plication au dispositif de transmission 6.

En se référant maintenant à la figure 8, on y voit représentésd'autres détails de la partie décodeur de

la figure 5 Le signal provenant du dispositif de transmis-

sion 6 est traité comme cela peut être nécessaire pour ob-

tenir le train de bitsd'entrée de base Les moyens de trai-

tement incluent des moyens permettant d'obtenir un signal

d'horloge De telles techniques sont bien connues.

Le convertisseur numérique/analogique 18 est

un -modulateur delta adaptatif qui est identique à une par-

-20 tie du convertisseur analogique/numérique 16 Le compara-

teur 36 et la boucle de réaction d'erreur 45 ne sont pas nécessaires pour le modulateur Les blocs 40,42 et 44 sont

les mêmes dans les deux convertisseurs Le signal de sor-

tie audio provenant de la sortie de l'intégrateur est trans-

mis par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas à deux pôles à l'expanseur àglissement de bande 20 Ce dernier possède également une configuration à deux voies, selon laquelle la voie principale possède un dispositif 26 ' de mise en forme de la réponse, indépendamment du niveau (inverse de la figure 7)

et l'autre voie réalise une contreréacion depuis la sor-

tie jusqu'à un combinateur de sommation 32 situé à l'entrée, par l'intermédiaire d'un filtre passe-haut variable et d'un suppresseur de suroscillations 30 Le filtre 28 est commandé par le signal de commande obtenu à partir du train de bitsdans le convertisseur numérique/analogique, et il en résulte une

réponse complémentaire à celle de l'unité de traitement réali-

sant une réduction du bruit d'enregistrement.

Lors du fonctionnement, la réponse en fréquence

du système des figures 5, 6 et 7 est déterminée par les fil-

tres passe-bas 22 et 24 de limitation de bande d'entrée et

de sortie et non par les capacités de fonctionnement des con-

vertisseurs analogique / numérique et numérique/analogique.

Avec une fréquence d'échantillonnage de 224 khz(un seizième

de la sous-porteuse NT Sc) et avec une fréquence audio nomi-

nale maximum de 15 k Hz, il n'est pas nécessaire d'avoir des filtres antidénaturation d'un ordre très élevé Des filtres

à deux pales conviennent C'est pourquoi on peut aisément ob-

tenir une réponse de + 0,5 d B jusqu'à 15 k Hz.

Par rapport à un niveau de référence nominal, le rapport signal/bruit est égal à 78 d B Le système peut

traiter des signaux au niveau de référence jusqu'à 15 k Hz.

Le niveau pour lequel la surcharge en pente commence a 3 k Hz (correspondant à la caractéristique de surcharge d'un système présentant une préaccentuation et une désabcentuation de 50 microsecondes) est égal à environ + 10 d B par rapport à la référence Par conséquent, par comparaison avec des systèmes de transmission de radiodiffusion, la plage dynamique est

égale à environ 88 d B -

X 15

Claims

REVENDICATIONS

1 Dispositif de conversion analogique/numérique, caractérisé en ce qu'il comporte un convertisseur analogique/

numérique ( 4,4 ',4 ",16) possédant des caractéristiques permet-

tant une adaptation à un signal appliqué et comportant des moyens pour produire un signal de commande dérivé du signal appliqué, en vue de commander lesdites caractéristiques, et des moyens à réponse variable dépendant de la fréquence

( 2,2 ',2 ",18) pour traiter un signal avant son application au-

dit convertisseur et dont la forme de la caractéristique de

réponse varie en réponse au signal de commande.

2 Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que ledit signal de commande possède la forme de mots numériques et que lesdits moyens à réponse variable ( 2,2 ',2 ",18) possèdent un nombre fini de caractéristiques de réponse fréquence/gain sélectionnées une par une par lesdits

mots numériques.

3 Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que ledit signal de commande possède la forme de mots numériqueset que lesdits moyens à réponse variable ( 2, 2 ',2 ",18) comprennent un convertisseur numérique/analogique

servant à convertir lesdits mots numériques en un signal ana-

logique et des moyens ( 14,26) pour filtrer et mettre en forme

ledit signal analogique, et que lesdits moyens à réponse va-

riable ( 2,2 ',2 ",18) possèdent une caractéristique de réponse qui est continuellement variable en réponse au signal de commande

converti, filtré et mis en forme.

4 Dispositif selon les revendications 1 à 3,

prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que le con-

vertisseur ( 4,4 ',4 ",16) délivre un signal de sortie à modu-

lation par impulsions codées MIC.

Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que le convertisseur est

un modulateur à modulation delta adaptative.

6 Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que ledit convertisseur ( 4,4 ',4 ",16) est un modu-

lateur à modulation delta adaptative, que ledit signal de

commande possède la forme d'un signal analogique, et que les-

dits moyens à réponse variable ( 2,2 ',2 ",18) incluent des mo-

yens ( 14,26) permettant de filtrer et de mettre en forme le-

dit signal analogique, et que lesdits moyens à réponse varia-

ble possèdent une caractéristique de réponse continuement va-

riable en réponse au signal de commande filtré et mis en for-

me.

7 Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que les moyens à réponse variable ( 2,2 ',2 ",18) possèdent des caractéristiques qui intensifient, par rapport

à d'autres parties du spectres des audiofréquences, des si-

gnaux dans la partie du spectre o le bruit ou l'erreur de

quantification est le plus audible, le degré d'une telle in-

tensification relative étant fonction dudit signal de com-

mande.

8 Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que les moyens à réponse variable ( 18) possè -

dent les caractéristiquesqui intensifient,par rapport à d'autres parties du spectre des audiofréquenoesdes signaux

dans la partie supérieure ou la partie inférieure de ce spec-

tre, la fréquence variable pourlaquelle l'intensification commence étant fonction dudit signal de commande, ce qui a pour effet que les moyens à réponse variable possèdent une

caractéristique de glissement de bande.

9 Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que les moyens à réponse variable ( 2,2 ',2 ",18) pos-

sèdent des caractéristiques qui intensifient,par rapport à d'autres parties du spectre des audiofréquences, des signaux dans une partie de ce spectre, le degré d'intensification

étant fonction dudit signal de commande.

10.Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 7 et 8, caractérisé en ce que ledit convertisseur

( 16) est un modulateur à modulation delta adaptatix -conte-

nant des moyens de réaction d'erreur ( 45), que la fréquen-

ce d'horloge dudit modulateur est telle qu'une partie du spectre de bruit décalée vers les fréquences supérieures par les moyens de réaction d'erreur ( 45) reste dans le spectre des audiofréquences et que les caractéristiques des moyens à réponse variable ( 18) sont adaptées de maniè- re à supprimer ladite partie restante du spectre de bruit décalé.

11 Dispositif selon l'une quelconque des re-

vendications 1,2, 7 et 9, caractérisé en ce que les moyens à réponse variable ( 18) comprennent un circuit comportant une voie principale de transmission de signaux et une voie supplémentaire de transmission de signaux, la voie principale de transmission de signaux étant sensible à un signal d'entrée et comportant des moyens ( 22) pour fournir,

dans une bande de fréquences, un premier signal essentielle-

ment proportionnel audit signal d'entrée et ladite voie sup-

plémentaire de signaux étant couplée à ladite voie princi-

pale de transmission de signal et étant sensible à un signal

dérivé de ladite voie principale pour produire un second si-

-20 gnal dans ladite bande de fréquences, et des moyens de combi-

naison de signaux ( 32) pour combiner lesdits premier et

second signaux,et que ladite voie supplémentaire de transmis-

sion de signaux comporte des moyens ( 28) permettant de modi-

fier l'amplitude dudit second signal dans une partie du spec-

tre de ladite bande de fréquences et des moyens ( 30) situés dans ladite voie supplémentaire pour limiter de façon non

linéaire ledit second signal.

12 Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 1, 7, 8 et 9, caractérisé en ce que lesdits moyens à réponse variable ( 18) comprennent un circuit incluant une

voie principale de transmission de signaux et une voie supplé-

mentaire de transmission de signaux, ladite voie principale de transmission de signaux étant sensible à un signal d'entrée comportant des moyens ( 22) pour produire, dans une bande de fréquences,un premier signal essentiellement proportionnel

audit signal d'entrée et comportant des moyens ( 26) pour met-

tre en forme la réponse en fréquence,et ladite voie supplé-

mentaire de transmission de signaux étant couplée à ladi-

te voie principale de transmission de signaux et étant sen-

sible à un signal tiré de cette voie principale pour produi- re un second signal dans ladite bande de fréquences, et des

moyens de combinaison de signaux ( 32) servant à combiner les-

dits premier et second signaux, et que ladite voie supplémen-

taire de transmission de signaux comporte des moyens ( 28) per-

mettant de modifier l'amplitude dudit second signal dans une

partie du spectre de ladite bande de fréquences.

13 Dispositif selon la revendication 12, carac-

térisé en ce que la voie supplémentaire de transmission de signaux comporte en outre des moyens ( 30) pour limiter de

façon linéaire ledit second signal.

14 Dispositif de conversion analogique/numéri-

que selon la revendication 1, en combinaison avec un dispo-

sitif de conversion numérique/analogique ( 8,8 ',8 ",19,10,10 ', ",20) servant à rétablir la forme analogique des signaux mis sous forme numérique par ledit dispositif de conversion

analogique/numérique et reçus par l'intermédiaire d'un dis-

positif de transmission ( 6), caractérisé en ce que le dispo-

sitif de conversion numérique/analogique comporte un conver-

tisseur numérique/analogique ( 8,8 ',8 ",19) recevant lesdits

signaux mis sous forme numérique en vue de convertir ces si-

gnaux sous une forme analogique, et comportant des moyens

pour régénérer ledit signal de commande, et des moyens com-

plémentaires à réponse variable dépendant de la fréquence

( 10,10 ',10 ",20) pour traiter lesdits signaux analogiques dé-

livrés par le convertisseur numérique/analogique, et dont la

forme de la caractéristique de réponse varie en réponse au-

dit signal de commande, de façon complémentaire à la caracté-

ristique de réponse des moyens à réponse variable présents

dans ledit dispositif de conversion analogique/numérique.

15 Dispositif selon la revendication 14, carac-

térisé en ce que le signal de commande et le signal de com-

mande régénéré possèdent la forme de mots numériques et que lesdits moyens à réponse variable ( 10,10 ',10 ",20) possèdent

chacun un nombre fini de caractéristiques de réponse en fré-

quence/gain sélectionnées une par une par lesdits mots numé- riques.

16 Dispositif selon la revendication 14, carac-

térisé en ce que ledit signal de commande et ledit signal de commande régénéré possèdent la forme de mots numériques et que lesdits moyens à réponse variable ( 10,10 ',10 ",20) comprennent chacun un convertisseur numérique/analogique servant à convertir lesdits mots numériques en un signal analogique et des moyens ( 14) pour filtrer et mettre en forme le

signal analogique, et que lesdits moyens à réponse varia-

ble possèdent chacun une caractéristique de réponse qui est

continuement variable en réponse au signal de commande con-

verti, filtré et mis en forme.

17 Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 14 à 16, caractérisé en ce que ledit convertisseur -20 numérique/analogique ( 8,8 ',8 ",19) reçoit un signal d'entrée

à modulation par impulsion codée MIC.

18 Dispositif l'une quelconque des revendica-

tions 14 à 15, caractérisé en ce que-le convertisseur numé-

rique/analogique ( 19) est un démodulateur à démodulation del-

ta adaptative.

19 Dispositif selon la revendications 14, carac-

térisé en ce que ledit convertisseur numérique/analogique ( 19) est un démodulateur à démodulation delta adaptative et

que ledit signal de commande et ledit signal de commande ré-

générépossèdent la forme d'un signal analogique, et que les-

dits moyens à réponse variable ( 20) comportent chacun des moyens ( 14,26 ') de filtrage et de mise en forme dudit signal

analogique, et que lesdits moyens à réponse variable possè-

dent chacun une caractéristique de réponse qui est continu-

ment variable en réponse au signal de commande filtré et mis

en forme.

Dispositif selon la revendication 14, carac-

térisé en ce que chaque moyen à réponse variable ( 20) possè-

de des caractéristiques qui intensifient, par rapport à d'au-

tres parties du spectre des audiofréquences, des signaux dans

la partie du spectre o le bruit ou l'erreur de quantifica-

tion est le plus audible, le degré d'une telle intensifica-

tion étant fonction dudit signal de commande.

21 Dispositif selon la revendication 14, carac-

térisé en ce que chaque moyen à réponse variable ( 20) possè-

de des caractéristiques qui intensifient, par rapport à d'au-

tres parties du spectre des audiofréquences, des signaux dans la bande supérieure ou dans la bande inférieure de ce spectre, la fréquence variable à laquelle l'intensification commence étant fonction du signal de commande, ce qui a pour effet que chaque: moyen à réponse variable possède une caractéristique

à glissement de bande.

22 Dispositif selon la revendication 14, carac-

térisé en ce que chaque moyen à réponse variable ( 20) possè-

de des caractéristiques qui intensifient, par rapport à d'au-

tres parties du spectre des audiofréquences, des signaux dans une partie de oe spectre, le degré d'intensification étant fonction dudit

signal de commande et dudit signal de commande régénéré respectivement.

23 Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 14, 20, 21 et 22 caractérisé en ce que chacun des-

dits moyens à réponse variable ( 20) comporte un circuit, con-

tenant une voie principale de transmission de signaux et une voie supplémentaire de transmission de signaux, ladite voie

principale de transmission de signaux étant sensible à un si-

gnal d'entrée et comprenant des moyens ( 24) pour fournir,

dans une bande de fréquences, un premier signal essentielle-

ment proportionnel audit signal d'entrée, ladite voie supplé-

mentaire de transmission de signaux étant accouplée à ladite voie principale de transmission de signaux et étant sensible à un signal tiré de ladite voie principale pour produire un second signal dans ladite bande de fréquences, et des moyens

de combinaison de signaux ( 32) servant à combiner lesdits pre-

mier et second signaux, et que ladite voie supplémentaire de transmission de signaux comporte des moyens ( 28) pour modifier l'amplitude dudit second signal dans ladite partie du spectre de ladite bande de fréquenceset des moyens ( 30) situés dans

ladite voie supplémentaire pour limiter de façon non linéai-

re ledit second signal.

24 Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 14, 20, 21 ou 22, caractérisé en ce que lesdits

moyens à réponse variable ( 20) comportent un circuit possé-

dant une voie principale de transmission de signaux et une voie supplémentaire de transmission de signaux, ladite voie

principale de transmission de signaux étant sensible à un si-

gnal d'entrée et comprenant des moyens ( 24 > pour fournir, dans

une bande de fréquences, un premier signal essentiellement pro-

portionnel audit signal d'entrée, et incluant des moyens ( 26 ') pour mettre en forme sa réponse en fréquence, et ladite voie supplémentaire de transmission de signal étant couplée à -20 ladite voie principale de transmission-de signaux et étant

sensible à un signal tiré de cette voie principale pour four-

nir un second signal dans ladite bande de fréquences,et des moyens de combinaison de signaux ( 32) pour combiner lesdits

premier et second signaux, et que ladite voie supplémentai-

re de transmission de signaux comporte des moyens ( 22) pour modifier l'amplitude dudit second signal dans une partie du

spectre de ladite bande de fréquences.

Dispositif selon la revendication 24, carac-

térisé en ce que la voie supplémentaire de transmission de signaux comporte-en outre des moyens ( 30) pour limiter de

façon non linéaire ledit second signal.

26 Dispositif de conversion analogique/numérique,

quel est associé un dispositif de conversion numérique/analo-

gique ( 8,8 ',8 ",19,10,10 ',10 ",20) recevant des signaux mis sous

forme numérique par un convertisseur analogique/numérique adap-

tatif, dans lequel un signal de commande a été produit pour commander l'adaptation, caractérisé en ce qu'il comporte un

convertisseur numérique/analogique ( 8,8 ',8 ", 19) recevant les-

dits signaux mis sous forme numérique afin de convertir ces signaux sous forme analogique et incluant des moyens pour ré-

générer ledit signal de commande, et des moyens à réponse va-

riable en fonction de la fréquence ( 10,10 ',10 ",20) pour trai-

ter lesdits signaux analogiques et comportant des caractéris-

tiques variant en fonction dudit signal de commande.