JPS58106922A - ダイナミツクレンジ改変回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的に情報信号のダイナミックレンジを変更
する回路装置、すなわちダイナミックレンジを圧縮する
圧縮器およびダイナミックレンジを伸長する伸長器に関
する。一般に本発明は直列に接続された回路を含む圧縮
器および伸長器の改良、特にそのような直列回路の交差
結合に関する。

圧縮器と相補的伸長器は雑音低減を行なうのに（コンパ
ンダとして）しばしば併用される。すなわち信号は送信
または記録に先立ち圧縮され、送信チャンネルから受信
または再ヰされた後に伸長される。しかし圧縮器は単独
に、圧縮された信号が最終目的に適している場合にはそ
の後の伸長をされることなくダイナミックレンジ圧縮の
ため、たとえば送信チャンネルの”＆−Ｍに適合させる
ために使用される。さらにまた、圧縮器は単独ＶＣする
種の製品、特に圧縮された放送信号または記録前の信号
を伝送しもしくは記録することのみが意図されている音
＃製品に使用されている。伸長器は単独にある種の製品
、特にすでに圧縮さ几た放送信号または記録前の信号を
受信もしくは再生することのみに意図された音響製品に
使用されている。

ある種の製品、特に音響用の記録用製品および再生用製
品においては、単一装置が信号を記録するための圧縮器
および圧縮済みの放送信号もしくは記録前の信号を再生
するための伸長器として作動モードを可換的に持ち得る
ように作られている。

圧縮または伸長の大きさはｄＢ（デシベル）で表わすこ
とができる。たとえば１０ｄｂの圧縮とはＮｄＢのダイ
ナミックレンジの入力が（１（１−Ｎ）　ｄＢの出力に
圧縮されることを意味する。１０ｄＢの圧縮に続いて１
［１（ＩＢの相補的伸長を行う雑音低減システムは１Ｑ
ｄＢの雑音低減を与えると言われる。

本発明は特に入力信号のダイナミックレンジを改変する
回路の改良に関し、その回路装置は、それぞれが １）あるしきい値までの低レベル線形部分、２）上記し
きい値以上かつある完了点までの中間レベル非線形（可
変利得）部分にして予定の最大圧縮比または伸長比を与
える中間部分、および３）低レベル部分の利得とは異な
る利得をもつ高レベル線形部分。

からなる双線形特性（ここで「線形」とは一定利得を指
す）を備えだ回路の直列回路を含む。

実際上はしきい値および完了点は明確に確定された「点
」ではない。中間レベル部分が低レベル部分および高レ
ベル部分に合流する遷移領域は圧縮器および伸長器の制
御特性に応じてゆるやかな曲線形状から鋭い曲線形状に
までそれぞれ変化し得る。

また、双線形特性をもつ回路装置は公知の二つの他の回
路装置群、すなわち （ａ）　　固定的なまたは可変的な勾配を肩し線形部分
を持たず、利得が全ダ≧ナミツクレンジで変化する対数
回路装置または非線形回路装置、（１））　　二つまた
はそれ以上の部分をもつ特性にしてそのただ一つの部分
のみが線形である（「ユニリニア」の）特性の回路装置
、 とは異なることを指摘しておく。

双線形特性を有する回路装置は特別の利点を有し、広く
使用されている。しきい値は雑音により回路が制御され
る可能性を除去するため入力雑音レベルまたは送信チャ
ンネル雑音レベルより高く設定される。はぼ一定の利得
の高レベル部分は高レベル信号の非線形処理を避ける。

この非線形処理が避けられないとすれば歪が起こるであ
ろう。

さらに音響信号の場合、回路は音節的でなければならず
、その高レベル部分は、信号レベルが突然に増大した際
に音節回路に起こシ得るオーパーンニートに対処するた
めの領域を具備しなければなラナい。オーツクーシュー
トはクリツピングダイオードまたは類似の装置により抑
制される。双線形特性のみがこの利点の組合せを与える
ことができる。

今日消費用音響製品に使用されており双線形特性をもつ
単一段を使用した公知回路は、１０ｄＢの圧縮および伸
長を与える。これは多くの目的にとって適当であるが、
聴取者によっては可聴な雑音をいくらか残し、最高の忠
実度を得るためにはたとえば２０ｄＢという扁い圧縮お
よび伸長が望ましい。消費者用音響製品としても現在使
用されている新しい回路はベルギー特許第８８９．４２
８号、ベルギー特許第８８９．４２７号、ベルギー特許
第８８９．４２６号、１９８１年５月号「オーディオ」
誌２０ば一ジから２６ページまで、およびニューヨーク
州ニューヨーク市の音響工学学会による１９８１年１１
月の会議で提出された予稿およびＪ−６論文に述べられ
ている。

上述の回路より前に２０ｄＢの圧縮または伸長を与える
市販の回路があるが、これらは全ダイナミックレンジま
たはダイナミックレンジのほぼ全体にわたり常時変化す
る利得をもった通常は一定の勾配をもつ対数回路である
。そのような回路は利得変化が特性の中間部分に限定さ
れた双線形回路よシも非常な低信号レベルと非常な高信
号レベルとておけるより高い歪みおよび信号追跡性の聞
損に悩まされ、双線形特性の装置よりもオーバー／ニー
トの問題が深刻である。公知の一定勾配の圧縮器は１．
５：１，２：１および５：１の範囲の圧材白比を使用す
るが、２：１が最も普遍的である。

ベルギー特許第８８９．４２８号に述べられた双豫形回
路の離調方法によれば、双線形人力−出力有性を有する
第一の回路に続いてこれに共通な周波数領域内のある与
えられた周波数にてやはり双線形特性を有する一つ以上
の回路がある。回路のしきい値およびダイナミック領域
は回路特性の中間レベル部分を離調し得るようにいろい
ろの値に設定されている結果、任意の個々の回路よシも
より広い範囲の中間入力レベルにわたり利得変化を作り
出し、低入力レベルおよび高入力レベルにおける利得間
に大きな差異を生ずるが、最大圧縮比または最大伸長比
は離調のため任意の単一の最大圧縮比よりも実質上大き
くならない。

音響回路の場合、回路がオーバーシュート抑制（制限）
素子を持っていれば、音節しきい値に沿ってそれらのし
きい値を離調することも可能である。低レベル回路また
は段のオーバーシュートもこのことに対応して低減され
、数個の段全体のオーバーシュートも最小にされる。こ
のことはオーバーシュートが本来的に生ずる在来の対数
圧縮器と対照的である。

各々の回路は信号のスはクトルを変化させ得る。

たとえば圧縮器の場合は低レベル高音部のブース）　（
ｂｏｏｓｔ）がそれである。しだがって逐次段が、それ
ぞれ序々に変化するスペクトル内容の信号によシ作動さ
れることがあり得る。複雑な信号の場合にはこのことは
復号機能における誤りの機会をスはクトル上拡散すると
いう効用がある。たとえば不均一な周波数応答特性をも
つテープレコーダーの場合にはこのスペクトル移動傾向
は復号結果に起こる全体的ダイナミック応答誤りおよび
周波数応答誤りを低減する。

双線形段を離調できることは設計者にとって回路全体を
最適化するだめの一つの追加的方法となる。最適化する
際に各段の圧縮特性の形を、特に考慮された離調をもつ
ように設計することができる。回路の過渡特性もまた考
慮に入れられ、また全体的オーパーンニートが最小とな
るように音響圧縮器および伸長器におけるオーパーンニ
ート抑制しきい値を１「調しうる可能性が利用される。

第一および第二の回路に使用可能な「すべり帯域」と呼
ばれる公知型式の回路は、可変低折点（コーナ）周波数
をもったバイパスフィルタを介して高周波ブースト（圧
縮時）！たけ高周波カット（伸長時）を加えることによ
り、高周波音響圧縮または伸長を行なう場合に望ましい
特定の特性を生ずる。高周波帯域の信号レベルが増大す
るとフィルタの折点周波数はブーストされたまだはカッ
トされた帯域を狭め、ブーストマたはカットから有用な
信号を除去すべく上方に滑る。そのような回路の例は米
国再発行特許第２８，４２６号、米国特許第３，７５７
．２！５４号、米国特許第４，０７２，９１４号、米国
特許第３，９３４，１９０号および日本国特許出願第５
５５２９／７１号に見出される。

したがって第一および第二の回路がそれぞれそのような
「すべり帯域」回路であり得る。理論上、二つのすべり
帯域回路の静止折点周波数は異ってよく、このことを利
用して取扱う周波数帯域の一部において他の部分よりも
より高度の圧＃または伸長を与えることができる。しか
し折点周波数がほぼ同一にされる設計変更例もある。こ
のようにするとブーストまたはカットが加えられる周波
数領域とブーストまたはカットが加えられない周波数領
域とをより明確に弁別し得る利点、したがって顕著にし
て有用な信号が出現したためにもはや雑音低減が起こら
ない領域と雑音低減が有効に残る領域とをより明確に弁
別し得る利点、が生ずる。

他方、周波数スペクトルが複数のバンド・ξスフイルタ
により複数の帯域に分割される回路であって、圧縮器の
場合には利得制御装置（自動応答式のダイオード型制限
装置か制御式の制限器）により圧縮、が、伸長器の場合
にはある型の逆回路もしくは相補回路を備えだ利得制御
装置により伸長が、各帯域毎に行なわれる回路もよく知
られている。

そのような回路例は米国特許第５，８４６，７１９号に
見出される。これらの分割帯域回路または多重帯域回路
はいろいろの周波数帯域において独立な動作を有すると
いう利点を有し、この性質が心安とされるときはそのよ
うな回路を直列装置の第一、第二またはそれ以降の段と
して使用し得る。

単一の信号路のみを用いることによってすべり帯域型お
よび分割帯域型両用の双線形圧縮器り一よび伸長器を構
成する方法が知られている。しかし、ダイナミックレン
ジに関しては線形である主信号回路とこの主回路に具備
された結合回路と別の回路にしてその入力をその回路の
入力まだは出力から得、かつその出力が上記結合回路に
結合された回路とを与えることＫよって双線形装置を構
成することの方が一般的に好まれる。この別回路は制限
器（自動式または制御式）を含み、この制限された別回
路の信号が圧縮時には結合回路において主回路信号をブ
ーストするが伸長時には主回路信号を降下させる。この
制限された別路信号は入力ダイナミックレンジの上部に
おいて主路信号より小さい。主回路および別回路は別個
の、区別し得る信号路であることが好ましく、かつ最も
便利である。そのような公知の圧縮器および伸長器は特
に優れている。というのは高レベル歪の問題を含むこと
なく正確に確立すべき所望の伝達特性を可能にするから
である。はぼ一定の利得の低しベ／Ｌ。

部分は別路に雑音レベルより高いしきいｌｌ１ｌを与え
ることにより確立される。このしきい値以下では別路は
線形である。中間レベル部分は別路制限動作が部分的に
有効となるところと、制限器が十分に有効とがる結果、
別回路信号が増大しなくなり主路信号に較べて無視し得
る程になった後にほぼ一定利得の高レベル部分が発生す
るところとにまたがる領域により構成される。入力ダイ
ナミックレンジの最高部においては回路装置の出力は実
効上、ダイナミックレンジに関して線形な主路により通
過された信号のみである。二重路音響回路においてはオ
ーバーシュート抑制を与えることは特に便利である。

これらの公知例は米国特許第３，８４６，７１９号、米
国特許第３．９０３．４８５号、米国再発行特許第２８
，４２６号に見出される。同様の結果を達成するが別命
が制限器特性と逆の特性を有し別路は圧縮時に主路信号
を降下させて伸長時に主路信号を上圧させる、類似の回
路も知られている（米国特許第３，８２８，２８０号、
米国特許第３．８７５．５３７号）。

これらの公知の双線形回路のうち、いずれをも本発明の
実ｙ、！ｉ例である直列回路装７の紀−および第二回路
として適宜に使用することができる。

前述したように、そのような「二重略」方法によって所
望の形の双線形特性を構成することは本質的ではない。

例えば米国特許第３．７５７．２５４号、米国特許第３
．９６７．２１９号、米国特許第４，０７２，９１４号
、米国特許第３．９０９．７３３号および日本国特許出
願第５５５２９／７１号に述べられているような、単一
路で作動する代替方法もある。これらの代替回路は通常
、二重路回路はどの良好な結果を生じ得ないものの、全
般的に同等の結果を生ずることができる。したがってこ
れらの公知回路もまた、本発明の実施例である直列回路
装置の一回路またはそれ以上の回路として使用すること
ができる。所望とあらば第一および第二回路のうちの一
つを二重時回路とし、他を単一路回路とすることが可能
である。

本出願人により開発され市販の回路に使用された二つの
直列双線形回路のうちの一公知例である１９８１年１２
月１日付米国特許出願第３２５，５２９号に記載の回路
では各装置における別々の制御回路間に交差結合が行な
われている。その高レベルプロセッサの制御回路には結
合回路網を介して低レベル回路からの制御信号成分が入
力される。

本発明の方法によればさらに、−回路の信号路の信号成
分をもう一つの回路の信号路に結合することと直列にさ
れた装置に共通の制御回路を使用して交差結合すること
とを含んだ離調された双線形回路の交差結合方法が与え
られる。交差結合はａ）望ましからざる信号による制御
に対してシステムに不感性を与え、　ｂ）雑音変調効果
の低減を助長し、ｃ）余分の応答を抑制し、ｄ）個々の
回路に課せられた条件を緩和し、ｅ）副作用を生ずるこ
となく圧縮または伸長を増大させ、　ｆ）回路全体の複
雑さ、費用等を低減させ得る。１ＩＩＷ調された直クリ
の双線形回路の特徴は回路がいろいろの作動しきい１直
と通常いろいろのオー・４−シュートしきい呟を（少な
くとも音響装置の場合に）使用することである。

その結果、諸回路はいろいろに応答する。直列回路間の
ＡＣ信号の交差結合は設計者に７ステムの動作を最適化
するに有用な設計上の改修余地を与える。

たとえば二重時双線形回路の場合、扁しきい櫃レベル回
路の雑音低減路の信号出力は低しきい櫃レベル回路に入
力しかつまた適当な周波数応答変更と位相変更とを加え
た上で固定フィルタ信号回路および可変フィルタ信号回
路に入力することができ、それによってすべり帯域動作
およびその後の雑音低減効果を促進する活発彦フィルタ
動作を生ずることができる。

加えて、直列双線形回路のユリ上の段に単−制御回路を
使用することによシ回路の複雑さと経費とを軽減し得る
。この場合、単一制御回路の入力および出力はそれぞれ
、直列股間で交差結合される。

本発明を添付の図面を参照して例示しながらさらに詳細
に説明する。

双線形の相補的圧縮および伸長伝達特性（ある特定周波
数におけるもの）の例が第１図に示してあり、本例は（
圧縮特性に対して）はは一定利得の低レベル部分、しき
い値、ダイナミック動作の起こる部分、完了点、および
ほぼ一定利得の高レベル部分を示している。

第２図は一般的呼称で記した直列双線形装置を示す。す
なわち、第一の双線形圧縮器（２）が入力情報を受信し
てその出力を直列接続された第二の双線形圧縮器（４）
に印加し、後者がその出力を雑音を含んだ情報担持チャ
ンネルへ）に印加する。一対の直列接続された双線形伸
長器（６）（８）が伸長器（６）にてチャンネル（Ｎ）
から入力を受信し、伸長器（８）の出力端に雑音低減シ
ステム出力を出力する。本直列装置のダイナミック動作
領域は装置ばに共通な周波数レンジ内で互に他に対して
離され、すなわち離調されている。図は情報チャンネル
（Ｎ）の両側に二装置威を示しているが、ユリ上の装置
ヲ１史用し得る。下に説明するように本発明（はユリ」
−の双線形圧縮器または伸長器の交差結合を慧図してい
る。相補的＠音低減システムとして製作される場合には
同数の直列双線形圧縮器および伸長器が与えられる。

圧縮器における特定の特性を有する段の；ｌ序は伸長器
においては逆にされる。たとえば伸長器の最終段はあら
ゆる点−すなわち定常的および時間依存的な動的応答（
あらゆる信号レベルとあらゆる動的条件とのもとにおけ
る周波数応答５位相応答、および過渡応答）−において
第一段圧縮器に相補的である。

前述したように、圧縮型判においては高レベル段が第一
段にあり、低レベル段が最終段にあることが通常好まし
い。しかし逆の配置も可能である。

逆の場合には第一段の制御増幅器は必要な低レベルしき
い値を達成するため高利得が必要である。

この低しきい値はそれから高レベル信号が存在する場合
でも印加されるが、公知の先行技術によるスヘり帯域シ
ステムにおいては通常、システム全体の雑音変調性能を
低劣にする。この逆配置においては各段はその段の必要
なしきい値を連成するために十分な制御増幅器利得を与
えるものでなければならない。さらに各しきい値は本質
的に固ずされており、かつ他殺の作動に独立である。こ
れは各前段の信号利得が、その後続段に対するしきい値
が到達されるとき、はぼ１に降下してしまう、という事
実の結果である。

逆配置の場合とは対照的に好ましい配置（圧縮器連鎖に
おいて高レベル段が第一段にあり、低レベル段が最終段
にある）においては段の利得としきい値との間には有用
な相互作用がある。下流段のしきい値はその先行段の信
号利得によって部分的に決定される。したがって各段車
ｐ１０ｃｌＢの低レベル利得の二段システムにおいては
第二段に必要とされる制御増幅利得は、第一段の低レベ
ル信号利得のため、１０ｄＢだけ減少される。高レベル
信号が現れると第一段の利得１０ｄＢは除去され、低レ
ベル段のしきい値が１０ｄＢだけ効果的に上昇される。

すべり帯域コンパンダについてはこのことが雑音低減動
作の雑音変調性能を改善する。

好ましい配置においてはすべての前段の利得が任意の特
定な後続段のしきい値まで完全に有効である。したがっ
て上述した逆順序システムとはり・１照的に好ましい配
置ｔのものは個々の段に見らγしる信号利得を最良に利
用する。すなわち １、　非常に低レベルの（しきい値未満の）信号状態の
もとて各段に必要な制御増幅器利得がそのすべての前段
の累積信号利得に等しい量だけ減少される。

２、信号依存性の可変しきい値効果が達成されることに
よりすべり帯域段については雑音変調効果が低減される
。低レベル段の実効しきい値は、特１１１ 定の周波数において、信号レベルを増大するにつれて次
第に上昇される。高レベル線形部分における高信号レベ
ルでは、最低レベル段の実効しきい値は、その点までの
（しきい値未満の）低レベル段すべての利得に等しいレ
ベルだけ上昇される。

直列双線形プロセッサの一公知実施例は直列のすべり帯
域装置を使用している。第２図の圧縮器（２）（４）お
よび伸長器（６）（８）は米国再発行特許第２８，４２
６号に開示され、かつベルギー特許第８８９、４２８号
に述べられた設計変更を施されたすべり帯域装置である
。そのような設計変更には音節しきい値およびオーバー
シュートしきい領を離調することとフィルタ折点周波数
を変化させることとが含まれる。

基本回路の詳細は第５図、第４図および第５図に開示さ
れているが、これらの図はそれぞれ米国再発行特許第２
８．４２６号の第４図第５図、および第１０図と同じで
あり、当該回路のさらに詳しい諸点、作動、および理論
も前掲特許に開示されている。第６図、第４図、および
第５図に関する以下の説明は大部分、米国再発行特許か
ら採ったものである。

第３図の回路は消費者用チープレコーグの記録チャンネ
ルに組込むように特に設計されており、ステレオレコー
ダではこのようなｌ１ｌ）回路が二つ必要である。入力
信号は低インピーダンス信号を与えるエミッタフォロワ
段（１２）に端子（１０）にて印υ１１される。この信
号はまず初めに抵抗器（１４）で構成される主直通路を
経て出力端子（１６）に印加され、仄にやはり端子（１
６）に接続された抵抗器（１８）を歳終素子とする別路
を経て出力端子（１６）に印ＶＯされる。

抵抗器（１４）（１８）は必要な圧縮比を得るべく主−
ｊ６嘔よび別路の出力を加算する。

この別路は固定フィルタ（２０）、　ＦＥＴ　（電界効
果トランジスタ）（２４）を含む可変力ットオフフイル
り（２２）　（これらはフィルタ兼制限器を構成する）
、および出力がニダイオード制限器またはクリツノξ（
２８）と抵抗器（１８）とに結合されている増＠器（２
６）から成る。この非線形制限器は突然に増大する入力
信号に伴う出力信号のオーバーシュートを抑制する。増
幅器（２６）は、制限器またはシリコンダイオードを含
んだオーバー／ニート抑制器（２８）の特性の屈曲点が
過渡状態時に適当な信号レベルにおいて有効となるよう
なしくルにまで別路の信号を増強する。オーバーシュー
ト抑制器の実効しきい値は音節フィルタ兼制限器のしき
い値よりやや上にある。抵抗器（１４）（１８）は必要
とされた程度の補償的減衰が別路の信号に与えられるよ
うな比率にされている。

増幅器（２６）の出力もまた、出力がゲルマニウムダイ
オード（３１）に印加され、かつ平滑フィルタにより積
分されてＦ］ｌｎＴ　（２４）に制御電圧を与える増幅
器（３０）に結合されている。

等価なＬＣまたはＬＣＲフィルタが使用可能ではあるが
、二つの簡単なＲＣフィルタが使用されている。

固定フィルタ（２ａ）は１７００Ｈｚ（ここでは１５［
）ＯＨ２）のカットオフ周波数を与える。このカットオ
フ周波数の下では圧縮が漸次減少する。フィルタ（２２
）は直列コンデンサ（３４）および分流抵抗器（３６）
とこれに続く直列抵抗（３８）とＦＥＴ　（２４）とを
含み、ＦＥＴソースドレーン路は分流抵抗器に接続され
ている。

ＦＢＴ　（２４）のゲートにおける信号がゼロである静
止状態時にはこのＦＥＴはピンチオフにされて実質的に
無限大のインピーダンスを示す。このとき抵抗器（３８
）の存在は無視される。フィルタ（２２）のカット−オ
フ周波数はしたがって８００Ｈｚ（ここでは７５３Ｈｚ
　）であり、これは固定フィルタ（２０）のカットオフ
周波数よりもかなり低いことが注目さ１しよう。

ＩＴの抵抗がたとえば１に未満に降下するに十分なだけ
ゲート信号が増大すると抵抗器（３８）が効果的に抵抗
器（６６）を分流し、カットオフ周波数が上昇し、著し
くフィルタの通過帯域ケ狭くする。

カットオフ周波数の上昇はもちろん漸進的な動作である
。

ＦＥＴの使用は便利である。というのは信号の振幅が適
当な制限された範囲内にあるうちはこの装置は実質上、
（いずれの極性の信号に対しても）線形抵抗器として作
動するからであり、その抵抗値はゲートにおける制御電
圧により決定される。

抵抗器（３６）およびＦＥＴは温度補償用ゲルマニウム
ダイオード（４８）を含む電位分割器の調節可能なタッ
プ（４６）に帰遺される。タップ（４６）はフィルタ（
２２）の圧縮しきい値を調節可能にする。

増幅器（２６）は高入力インピーダンスおよび低出力イ
ンピーダンスを与える相補的トランジスタを含む。増幅
器はダイオード制限器（２８）を駆動するので、有限の
出力インピーダンスが必要とされ、結合抵抗器（５０）
により与えられる。すでに述べたようにダイオード（２
８）はシリコンダイオードであり、＋ボルト近辺に鋭い
屈曲点を有する。

制限器上の、したがって抵抗器（１８）上の、信号は圧
縮器を作動させないように切換える必要があるとき、ス
イッチ（５３）により接地短絡される。強い高周波（例
えばシンバルの打音）はしたがって圧縮の起こる帯域を
急速に狭め、その結果、信号歪が回避される。

増幅器は整流ダイオード（３１）を介して平滑フィルタ
（３２）に結合される。フィルタは直列抵抗（５４）お
よび分流コンデンサ（５６）を含む。抵抗器（５４）は
急速な信号に対してコンデンサ（５６）を急速に帯電さ
せるシリコンダイオード（５８）により分流され、定常
状態では良好な平滑を行なう。コンデンサ（５６）の電
圧はＦＥＴ　（２４）のゲートに直接に印加される。

相補的伸長器の完全な回路図が第４図に与えられている
が、十分な唇間は回路が第３図のものと実質上回じであ
るからそれほど必要でなく、シたがって成分のもつ値は
第４図のほとんどの部分に対し記されていない。

第５図および第４図の差異は次の連灯である。

第４図においては別回路はその入力を出力端子（１６ａ
）から得、増幅器（２６ａ）は逆増幅し、抵抗器（１４
）（１８）により結合される信号はエミッタフォロワ（
１２）の入力（ベース）に印加され、エミッタフォロワ
の出力（エミッタ）は端子（１６ａ）に接続されている
。駆動インピーダンスを確実に低くするだめ、入力端子
（１Ｏａ）はエミッタフォロワ（６０）を介して抵抗器
（１４）に結合される。伸長器におけるバイアス発生を
防止するため適当な手段が講じられなければならない。

増幅器（２６ａ）は第二の（ＰＮＰ型）トランジスタの
コレクタからでなしにそのエミッタからの出力をとるこ
とによって逆増幅にされる。この変更はコレクタからエ
ミッタ（第３図）に１０に抵抗器（６２）　（第３図）
を移転することを含む。この変更により制限器を駆動す
る適当な出力インピーダンスが自動的に与えられる。し
たがって抵抗器（５ｏ）は第４図で省かれている。

圧縮器および伸長器の両方におけるトランジスタ（１２
）のエミッタの信号レベルを等しくすることが全雑音低
減システムを整合する上で重要であることに注目された
い。計器用端子（Ｍ）はこれらエミッタに接続されてい
ることが図示されている。

第５図は第３図および第４図の点Ａ、Ｂおよび０間の回
路を取換えた好ましい実施例を示す。了（２４）がピン
チオフとなった場合、第二のＲＣ回路網（２２）が作動
停止し、第一のＲＣ回路網（２０）が別路の応答を決定
する。この改良型回路は静止状態時には単一のＲＣ部の
みを持つという位相上の利点と信号存在時には二部から
なるＲｅフィルタが１オクターブ当り１２ｄＢの減衰特
性を持つこととを結合する。

ＭＰＦ　１０４型のＦＥＴを使用する実用的回路では、
有限なソースインピーダンスをＦＥＴに与えて有効とす
るため、６９にの抵抗器（３６ａ）が必要である。

このようにしてすべての周波数およびレベルにおける圧
縮比が最大約２に保たれる。改良型回路ては５９に抵抗
器（３６ａ）は第６図もしくは第７図の回路の抵抗器（
６６）と同一の圧縮比制限機能を果す。

加えて、この抵抗器は信号に対する低周波路となる。

第３図、第４図、および第５図の回路に関するある種の
詳細は年々発展して来たもので、もつと近代的な形の回
路が発表されており、当該技術分野でよく知られている
。説明の便宜のため、米国再発行特許第２８，４２６号
中の特定の回路を参照することとする。

ベルギー特許第８８９．４２８号にはすぐ上に述べた回
路に対する設計変更、特にそのような回路二つを直列に
作動させる目的の設計変更が開示されている。これらの
設計変更はフィルタ（２０）（２２）の周波数の変更、
オーバーシュート抑制しばルの変更、および制御増幅器
の設計変更による一つの回路の音節しきい値の変更を含
む。このことはエミッタ時定数回路網（５２）により制
御されるプレエンファシス特性を変更することにより、
行なわれる。

制御増幅器（３０）のエミッタ回路網中のコンデンサ値
を変えることによって、与えられた任意の周波数におけ
る増幅利得が増大され、すべり帯域フィルタはより低レ
ベルの信号に応答するようになる。

上に説明したように、また米国再発行特許第２８，４２
６号に説明されているように、増幅器（３０）　、整流
器（３１）、および平滑フィルタ（６２）からの制御電
圧が増大すると、可変Ｒｅフィルタ（２２）のカットオ
フ周波数が上昇する。したがって回路網（５２）中のコ
ンデンサ値をより大きく（シたがって制御増幅器の転移
周波数は低下）しておくと可変フィルタはその静止時の
値よシも周波数値が上昇される。オーバーシュート抑制
器のしきい値は適当なりＣバイアスを（順方向に）ダイ
オード（２８）に印加することにより低下される。その
代替方法として増幅器（２６）（第３図）の利得を必要
レベルにまで増大することも可能であり、また増幅器（
２６）の利得を高“レベルに増大し、かつ信号レベルを
ダイオードに対して調節すべく減衰を用いるようにする
ことも可能である。

第７図は固定帯域二重路双勝形圧縮伸長器のフロック線
図を示す。このシステムの基本的特徴は米国特許第３，
８４６，７１９号、米国特許第５，８４６，７１９号、
米国特許第３．９０３．４８５号および昭オ目４２年１
０月発行の音響工学々会誌第１５巻第４号３８３ページ
から６８８に一ジまでに開示されている。

第７図の公知実施例においては別路回路網（２５０，）
が四つの帯域を与える。帯域（１，５，４）は在来の１
２ａＢ／オクターブ入力フイルタ、すなわち、帯域（１
）の入力において８０　ＫＨｚローパスフィルタ（２５
２）と帯域（３）の入力における３　ＫＨｚ・・イ・ξ
スフイルタ（２５４）と帯域（４）の入力における９Ｋ
Ｈｚバイパスフイルタ（２５６）とを含む。この各々に
エミッタフォロワ緩衝段（２５８）が続く。帯域（２）
は帯域（１）（３）の応答特性に相補的な周波数応答を
有する。そのような応用は帯域（１）（３）のエミッタ
フォロワ（２５８）の出力を（加算器（２６０）　Ｋよ
り）加算しその和を（除算器（２６２）により）全入力
信号から除することによって得られる。各帯域における
エミッタフォロワの出方と除算器（２６２）の出力はそ
れぞれ印加される。帯域（１）（２）の制限器（２６４
つが帯域（３）（４）のそれらの２倍の時定数を有する
点を除いて帯域（１）（２）（３）（４）の出力は結合
器（２６６）にて主路信号と結合される。圧縮器用力は
雑音を含むチャンネルに印加されて相補的伸長器に伝達
される。この伸長器において入力信号から同型の別路回
路網出力が除されて相補的伸長特性が与えられる。

第８図は制限器（２６４）　（２６４つをさらに詳しく
示す。

これらは各々制御信号に呼応して作動するＦＥＴ減衰器
（２７０）を含む。減衰器出力は信号増幅器（２７２）
により増幅され、その利得は所望の低レベル信号利得が
得られるように設定されている。全帯域の出力は、約５
　ＫＨｚまでの入力信号よりも均一に１０４Ｂ高いが５
　ＫＨｚ以上では滑らかにレベル上昇して１５　ＫＨｚ
でｊ５ｄＢとなる低レベル出力が圧縮器から生ずるＣリ
−に、主信号に結合される。

ＦＥＴ減衰器はピーク作動レベルより低い４ＱｄＢの圧
縮しきい値を与える制御信号副回路により制御される。

制御副回路は全波整流器（２８０）　ｆｆ：＋駆動する
分相器（２７８）が後に続く制御哩倍号増幅器（２７６
）を含む。その結果中ずるＤＣ信号は平滑回路網（２８
２）に印加され、その出力が制御信号となる。回路網（
２８２）　Ｉｄ、ＲＣ＠　［を積分器、エミッタフォロ
ワ、および最終Ｒｅ積分器を含む。この頃分器は、＠買
値分器とこの最終積分器の両者がダイオードニより発生
された非線形特性を持つようにダイオードと連合的に作
動する。信号振幅の急速にして大きな変化は速かに通過
されるが、小さな変化はゆっくりと伝達される。この動
的平滑動作が変調効果、低周波歪、および制御信号によ
り発生される歪成分に関して最適な結果を与える。本回
路は急速な回復と低信号歪とを達成する。

第９図は一般的に、二つの直列の双線形装置間に可能な
交差結合の形状を示す。二つ以上の装置が直列に作動さ
れるなら可能な交差結合の形状が増加する。したがって
たとえば第一装置を第三装置に交差結合すること等々も
できる。第９図を参照すると、それぞれ伝達函数ｆ　１
（ｓ）、ｆ２（ｓ）からｆｎ（ｓ）までを■する圧縮器
（２）から圧縮器（４）までに可能なｒｎＪ個の交差結
合が示さｎている。まだそれぞれ伝達函数ｇ１（ｓ）、
ｇ　２（８）からｇｎ（ｓ）までを有する圧縮器（４）
から圧縮器（２）までに可能な交差結合も示されている
。伸長器（６）（８）の相補的伸長特性＋１においては
ｇ、（ｓ）、ｇ２（ｓ）およびｇｎ（ｓ）の交差結合が
伸長器（６）から伸長器（８）に向き、ｆ　１（ｓ）、
ｆ　２（８）およびｆｎ（ｓ）の交差結合が伸長器（８
）から伸長器（６）へ向いているように、交差結合が逆
にされている。

したがって一般に順方向または逆方向いずｎがの交差結
合（ｆ（Ｂ）またはｇ（ｓ）　）−以上が存在し得、ま
だ一方向のみに交差結合が存在し得（例えばｆ（８）ま
たはｇ（８）方向のいずれかが省かれる）、または替り
に単一結合装置を介して両方向に交差結合が存在し得る
。

伝達函数ｆ１（θ）、ｆ　２（８）、ｇｌ（ｓ）等は周
波数依存素子かつまだはレベル依存素子を含むいろいろ
な能動装置または受動装置により実現し得る。交差結合
路の入力接続および出力接続は次の信号路のうち任意の
ものから導出し、あるいは任意のものに結合するだめの
過当な点を含む、そｒＬらの信号路とは入力信号路、出
力信号路、主始悟号路（二重路次縁形装置の一合）、別
路信号路（二重路双槻形装置の場合）、および制銅ｊ回
路に対するＡＣ入力ｆｉｊ号路、である。

第１０図においては二重路双線形圧縮器および伸長器の
間に設けられた信号路交差結合の例がルされている。こ
の直列装置は第−圧縮器回路の音節しきい値が第二圧縮
型回路より高いレベルにあるように配置されている。相
補性に関してＩ′ｉ直列伸長器では順序が逆にされてい
る。ブロック（Ｎ＋）（Ｎ２）は別路回路を示す。第１
０図の配置では高レベル段（２８０）の別路（Ｎ１）か
らの出力が伝達函数ｆ　（ｓ）を有する結合回路を介し
て低レベル段（２８２）の別路回路（Ｎ２）に印加され
る。伝達函数ｆ（８）は低レベル圧縮型段の制限動作を
促進しその結果、雑音低減効果を促進するように、適当
な周波数特性および位相特性を持つものにし得る。双線
形装置がすべり帯域装置であれば、すべり帯域動作を促
進するため、高レベル段からの信号が、たとえば低レベ
ル段のフィルタ回路に、入力される。相補的伸長器にお
いては＾レベル伸長器段におけるＮ１からの出力が同じ
伝達特性ｆ（θ）を介して低レベル段別路回路Ｎ２の回
路網に印加される。

第１０図の一般的配置の特定実施例が第１１図および第
１２図に示されている。第１１図は直列圧縮画回路（２
８０）　（２８２）を示しており、伝達函数ｆ（６）を
含む交差結合に対する入力接続点および出力接続点を示
している。第１２図は伝達函数ｆ（ｓ）の回路網および
それの、圧縮器（２８２）のフィルタ回路に対する、接
続を示す。便宜のだめ、圧縮器（２８２）の回路は第５
図に関連して述べたものとする。

第１２図の交差結合回路網は、高周波で１０ｄ［のブー
ストを与え、かつ回路（２８０）の静止フィルタ折点周
波数と同じ折点周、波数を有する萬周波ブースタ回路網
（２８４）　、を含む。回路網（２８４）の出力は二つ
の信号路に分割され、調節可能な利得装に入力される。

固定フィルタ（２０）の６．３に抵抗器の一端は接地電
位より置くされており、１、電位計（２８６）および増
幅器（２８８）を介して侍ら７１．る摺号が印加される
。以前には容量０．０３３のコンテ／ザと６．６に抵抗
器の接続点に接伏された３９に抵抗器（３６ａ）の一端
はその接続点よりも晶市位にさｆしており、電位計（２
９０）および増幅器（２９２）　ｋ介して得られる信号
が印加される。増幅器（２８８）はに′ノイの利得を有
し、増幅器（２９２）ば１の利得を呵する。

作動時には低レベルにあっては高レベル回路（２８０）
は作動しない。この条件のもとでは電圧Ｖ２は電圧ｖ４
に等しい。なぜならば電圧ｖ３はブースタ回路網（２８
４）により整合された低しヘル高周波ブースト（これは
高レベル回路（２８０）のしきい値利得以下の要因に由
来する）を含むからである。固定フィルタ（２０）およ
び可変フィルタ（２２）に印加された信・号レベルは最
善の結果が得られるように調節可能である。回路網（２
８４）の出力信号の約％が３．３に抵抗器に入力される
とその実効抵抗は約１６にとなる。高レベル回路がその
しきい値に達するト（氏レベル回路（２８２）の両フィ
ルタ（２０）　（２２）は中間帯域変調効果を損うこと
なく雑音変調全体を改善させるすべり帯域動作を示す。

すなわち、過度の帯域すべりが最小にされる。

第１３図には交差結合型の直列すべり帯域二重路装置に
ついての本発明の別の実施例が示されている。第１１図
の実施例に共通の素子は同一の参照番号を有する。第１
３図の実施例によれば、単一の制＃回路（ｓｏ）　（３
１）　（３２）は加算器抵抗器（３０４）（３０６）に
より各直列圧縮器（２８０）　（２Ｂ２）の別路出力を
入力される。この制御回路出力は各直列圧縮器の可変フ
ィルタ（２２）に対しそれぞれのレベル設定装置（ｓｏ
ｓ）（ｓｌｏ）　（必要であれば）を介して印加される
。

加算器抵抗（３０４）　（３０６）の値は一方の圧縮器
の他方に対する制御効果に重みをつけるように選択し得
る。本配置は回路成分の経済性を高めるが各直列装置に
対して個々の制御回路を使用した形状の場合と類似の性
能を与える。三つ以上の直列接続された圧縮器または伸
長器の場合には巣−の制御回路も与えることができ、こ
の場合、別路出力をそれぞれ加算装置を介して制御回路
出力に印加さ几、その出力が−ｆ：ｔＬ；ｔ′九のレベ
ル設定装置（もし必要でおれば）を介してそれそｎの可
変フィルタ番′こ印加される。

第１４図の実施クリに示すような固矩帯域直クリ装置に
単一の制御回路出力を適用することも可能である。第１
４図には単一の別路を有した固定帯域圧縮器が示されて
いる。本配置はまた谷々がｆｉ　ｆｉｌの別路を有した
直列固定帯域圧縮器および伸長器に適用することも可能
であり、この場合は共通の側脚回路はもちろん同一周波
数帯域で作動している別路間に接続される。

第１４図を参照すると入力信号は圧縮器（３２６）で分
割されて主路に入り、結合回路網（３１６）および固定
フィルタ（３１２）と電圧制御増幅器（ＶＣＡ）（３１
４）とを含む別路に印加される。このＶＣＡは第８図７
Ｃ関連して述べたような増幅器を従えたＦＥＴ減衰器で
よい（第８図ブロック（２７０）（２７２）　）。第二
圧縮器（３２８）ではＶＯＡ　（３１４りのしきい値は
ベルギー特許第８８９．４２８号に説明されているよう
に単−圧縮器（３２６）のＶＯＡに対して離調されてい
る。共通？１ｉｌｌ　＃回路（第８図に関連して述べた
ブロック（２７６）（２７８）、（２８０）（２８２）
　）は加算抵抗器（３１８）　（３２０）により第１３
図実施例と同様な方法で別路出力を入力される。制御回
路出力はレベル調節装置（３２２）＜５２４）を介して
ＶＣ！Ａ　（５１４）（３１４つに印加される。本配置
はまだ第１６図の実施例に関連して述べるものと同様に
、三つ以上の直列同定帯域装置にも適用可能である。

第１３図および第１４図の実施例は共に、これらのよう
に直接接続された圧縮器および伸長器においてダイナミ
ック動作は主として一時には一つの段山で起こる、とい
う見解に基づいている。たとえば低レベル入力信号レベ
ルから出発したとき、最低レベル段が大部分の結合制御
信号を生ずる。

入力信号レベルが上昇すると最低段は動的動作から立退
き、次のより高いしきい値レベル段が作動的となりたい
ていの結合制御信号に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は相補的双線形圧縮および伸長の特性を示す曲線
の例、第２図は直列の双線形装置を一般的用語で示した
ブロック線図、第６図は先行技術のすべり帯域圧縮器の
路線回路図、第４図は先付技術のすべり帯域伸長器の路
線回路図、第５図は第６図および第４図に設計変更金側
した路線回路図、ｇ６図は、躬３図に関係して述べたよ
うな二屯路双線形すべり帯域圧縮器のフロック組図、捷
たけ第５図の設計変更を施した場合の第６図、第７図お
よび第８図は先行技術の固定帯域圧縮器および伸長器、
第９図は一般的概念で本発明を表わしたブロック線図、
第１０図は本発明の二段式双線形圧縮器および伸長器の
実施例を示すブロック線図、第１１図は第１０図の実施
例をさらに詳細にしたブロック線図、第１２図は第１１
図の実施例に使用される交差結合回路網の例を示す路線
図、第１３図は直列接続されたすべり帯域双線形装置に
共通の制御回路を与えるように構成さ几た本発明の実施
例を示すブロック線図、第１４図は直列接続された固定
帯域双線形装置に共通の制御を与えるように構成された
本発明の実施例を示すブロック線図、である。 双線形特性をもつ第一の回路・・・２　、４　、２８０
．、２８２双線形特性ケもつ第二の回路・・・６　、８
　、２８６　、２８４結合回路・−ｆ＋（ｓ）、ｆ　２
（ｓ）、　ｆｎ（θ）２ｇ、（Ｂ）７ｇ２（６）２ｇｎ
（θ）、ｆ（θ）特許出願代理人 弁理士　山　崎　行　造 １Ｆ工［Ｔｒ−＋　１ １＝工３−−２ 手　　続　　補　　正　　書　（自　発）昭和５７年２
月１７日 特許庁長官　　殿 １、事件の表示 昭和５６年特許願第２０３３１２号 ２、発明の名称 ダイナミックレンジ改変回路装置 ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 名　称（氏名）　レー・ミルトン・ドルビ４、代理人 住　所　東京都千代田区永田町１丁目１１番２８号昭和
　　年　　月　　日 ６、補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）入力情報のダイナミックレンジを改変するだめの
   回路装置であって、 あるしきい値までほぼ一定の利得をもつ低レベル部分と
   、しきい値の上にあって最大圧縮比もしくは最大伸長比
   を与える可変利得をもつ中間レベル部分と、低レベル部
   分の利得とは異なるほぼ一定の利得をもつ高レベル部分
   とからなる双線形特性の第一の回路と、 該第−の回路に続く少くとも一つの第二の回路にして、
   両回路に共通した周波数レンジにおける同様の双線形特
   性と、個々のいかなる回路の場合よりもより広いレンジ
   の中間入力レベルにわたり利得変化を与え得るように該
   回路に共通の周波数レンジ内で離調された回路の特性の
   中間レベル部分とを有し、かつ低入力レベルおよび高入
   力レベルにおける利得には大きな差異があるが離調のた
   めいかなる単独回路の最大圧縮比もしくは最大伸長比を
   も実質上超えることのない最大圧縮比もしくは最大伸長
   比を有した、該第二の回路と、 該回路の一つにおける情報信号成分を該回路の他の一つ
   における信号路に接続する少なくとも一つの結合回路に
   してその結合の結果ｕ　池の回路の動作を該一つの回路
   の状態に応じて改変しうる結合回路と、 を含むダイナミックレンジ改変用の回路装置。 （２、特許請求の範囲第（１）項に記載の回路装置にお
   いて、結合回路により接続される該回路の各々が、ダイ
   ナミックレンジに関して線形特性を有する主信号路と、
   別路にしてダイナミックレンジに関し非線形特性を有し
   、かつその出力が該主信号路の入力もしくは出力に接続
   された入力をもち、かつその出力が該主路信号と該別路
   信号とを加算的にまたは除算的に結合させる該主路中の
   結合装置に接続されている、該別路とを含み、該少なく
   とも一つの結合回路が該一つの回路の該別路出力に接続
   された入力と該他の回路の該別路に信号を入力すべく接
   続された出力とを有している、回路装置。 （５）特許請求の範囲第（１）項に記載の回路構成にお
   いて該回路の動的動作を制御する共通の制御回路をさら
   に含み、該共通の制御回路が該結合回路を構成し、かつ
   該回路から信号成分を引き出し、かつ該回路の動的動作
   を制御する信号を与える、回路装置。