JPS6271383A - 音声情報や画像情報を電気的に明らかにする方法及びその方法を実行するための装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、例えば、オーディオ周波数帯域又はビデオ周
波数帯域内で、少なくとも２つの周波数成分を含む複素
信号が示す音情報又は画像情報を電気的に明らかにし、
この周波数成分の高調波が有用な信号から生じる方法に
関するものである。

さらに、この方法を実行する回路配置に関するものであ
って、本発明の回路配置は、実質的に線形の振幅特性を
有する出力信号のスペクトラムを与えるために特に使用
し、この出力信号がプログラム題材と混合されて感度を
改善するものである。

従来の技術 入力信号に関して動的に非線形振幅比を有する高調波と
低調波との組み合せから成るような特定の歪をオーディ
オ信号に加えることによって、オーディオ信号の感度に
影響を与えることが知られている。この目的に使用され
る装置は、米国特許第４１５０２５３号、第２８８６２
５３号、フランス国特許第２４０６８６３号に開示され
ている。

米国特許第４１５０２５３号は、オーディオ源に接続さ
れた装置について記載しており、そこでは装置内の信号
が２信号経路に分割されている。１方の信号経路におい
て、電気信号は、処理されずに転送される。他方の信号
経路において、歪積が非対称クリッピングすなわち、入
力信号の高調波及び低調波によって生成される。生成さ
れた高調波成分の振幅は、振幅について非線形の関係で
ある。

高調波成分は、その振幅がリミッタによりあるレベル以
上については減衰し、第１の信号経路における信号より
も低いレベルとなる。第２の信号経路で生成された信号
を混合することによって、第１の信号経路の信号を不変
にして、よりよい感度を存する改善されたオーディオ信
号を示す出力信号が得られる。微分することによって別
の類似方法によってビデオ信号又は輝度信号の導関数を
増加することも知られており、たとえばこのようにテレ
ビ受信機の画像精細度を増加しようとしている。これに
より相互変調積が望ましくない非線形となるので、この
方法では精細度が部分的に改善されるだけである。それ
は、ある画素も損なわれるからである。

本発明の要約 前記の米国特許４１５０２５３において、原オーディオ
信号から生成された歪積をこの信号と混合することによ
って、感度の改善が望まれている。しかし、この既知の
装置においては、歪が生じたときに生じる不必要な差の
相互変調積（低調波）が考慮されていない。入力信号に
関して発生した高調波成分間の非線形振幅関係も考慮さ
れていない。

周波数ｆ、とｆｚ（ｆｚ＞ｆ＋）とを含む原信号を平方
することによって、その原信号の高調波を生成するとき
に、積２ｒ、、２ｆｚ、ｆ、＋ｆ２、ｆ２−ｆ。

が得られる。

差の変調積ｆｚ　　ｆ＋（これは低調波である）は、原
信号に調和的な関係にない。この故この低調和の音は、
非常に悪くて感度に悪影響を及ぼす（ビデオ再生時に粗
い画素が生じる）。

本発明によれば、この成分は、位相差回路網によって９
０°信号の位相をシフトする平方マルチプライヤに信号
を加えることによって、除去される。その後その信号は
、マルチプライヤの入力に与えられる。平方時に得られ
た平方振幅拡大を補償するために、この発明装置は、振
幅圧縮回路から成うている。この圧縮回路は、平方する
こと、すなわち信号の振幅の値の平方根によって得られ
た振幅拡大の逆数値によって信号を圧縮する。

このように本発明の目的は、音情報及び画像情報を明ら
かにするときに、不要な相互変調積を除去し、それによ
って実質的に高調波のみを生成するような方法及び回路
配置を提供することである。

さらに、結果として生じる高調波スペクトラムは、実質
的に等価なダイナミック比が入力信号に関連して生成さ
れる０本発明は、特許請求の範囲から明らかなように特
徴づけられている。

本発明は、添付図面を参照することでより詳細に理解さ
れる。

実施例 第１図は、本発明の方法を実施するための電子回路の配
置を示すブロック図であり、プログラム題材が生じると
きにその場合に制限されるものとして考慮されるもので
はない。入力信号Ｘは、有用な信号（すなわちプログラ
ム題材）を示しており、この信号には周波数「い　ｆ２
、・・・、ｆ、。

が含まれている。この周波数の高調波は、有用な信号Ｘ
に実質的に線形の関係にあるように生成される。この信
号Ｘには、例えば、オーディオ情報が含まれていて、そ
の可聴性が改善される。

第１図に示される信号経路には、フィルタ１が含まれて
おり、周波数範囲を決定するために帯域通過特性を有す
るのが望ましい。周波数成分子３、ｆ２、・・・、ｆ、
、を有する信号の処理は、フィルタ１の通過帯域内で行
なわれる必要がある。

フィルタ１は、振幅圧縮器２に接続されていて、この圧
縮器２は、ある特性によりフィルタ１から得られる信号
を圧縮することを目的とする。これは、以下に説明する
マルチプライヤ４の信号Ｘが得た拡大を補償しようとす
るものである。より詳細には、圧縮器２は、マルチプラ
イヤ４で得られた信号の拡大の逆数に等しい（なるよう
に信号Ｘの圧縮を行う。次段のマルチプライヤ４におい
て信号のクリッピングを避ける必要があるので、第１図
による信号経路において圧縮器をマルチプライヤの前に
置くことが適切である。第４図に関連して、圧縮器２を
第１図に示された発明の実施例により詳細に記載する。

圧縮器２の出力に接続された位相差回路網３によって周
波数ｆ、、ｆ２、・・・、ｆｆ１（ここでは振幅が圧縮
されている）を含む入力信号が分割されて、２つの成分
Ｘ、とＸｃとになる。これらのＸ。

及びＸｃは、回路網３の２入力間にあ−られれる。

これらの成分は、注目している全ての周波数ｆ１、ｆｔ
、・・・、ｆｎに対して互いに９０°位相がシフトされ
ている。回路網３は、例えばＩ　ＥＥＥの論文回路理論
（Ｃ１ｒｃｕｉｔ　Ｔｈｅｏｒｙ　）の１９６９年５月
ＣＴ−１６第２号における記事、又は“エレクトロニク
ス（ｕｌｅｃｔｒｏｎｔｃｓ　）　　″の１９７５年８
月２１日号の８２から８５頁の記事による設計で示され
る。

マルチプライヤ４は、既知のタイプであり、回路ｍ３の
２出力に接続されていて２出力信号Ｘ８、Ｘ、を乗算し
ている。結果として、出力信号Ｙがマルチプライヤ４か
ら得られる。このマルチプライヤ４には、和の相互変調
積ｆ、＋ｆ２、ｆ、＋ｆ、、・・・だけでなく高調波２
ｆい２ｔｚ、・・・、２ｆ、ｌか含まれるが、差の相互
変調積ｆ、−ｆ、、ｆ、−ｆｌ、・・・は含まれない。

位相差回路網３の出力信号Ｘ３及びＸｃがＸ５＝Ａ、ｓ
ｉｎ　α＋Ａｔ５ｉｎ　β及びＸＣ＝Ａ、ｃｏｓ　α＋
Ａ２ｃｏｓ　βでそれぞれ示されるならば、マルチプラ
イヤ４で乗算された後次式が得られる。

＋Ａ＋Ａｔ　５ｉｎ（α＋β） ｓｉｎα及びｓｉｎ　βが、例えば、同−信号内の信号
成分であるが、振幅が互いに異なるとき、すなわちｋを
定数としてＡ　ｚ　””　ｋ　’　Ａ　Ｉで示される場
合に、次式が得られる。

＋　ｋ　　−Ａｔ２５ｉｎ（α＋β） 入力信号Ｘが線形的に増大するとき、出力信号Ｙの指数
増加が得られる。

この指数関数を補償するために、圧縮器２が接続される
。これは非常に遅いので、信号の包絡線（すなわち振幅
）にのみ応答する。このように、入力信号Ｘの全振幅の
根を抽出するように作用する。もし、上記ようにＡ！＝
ｋＡ、が成り立つならば、入力信号の全振幅はＡ＋＋Ａ
ｚ＝Ａ＋（１＋ｋ）となる圧縮器の後、振幅　ψＧロコ
］汀が得られる。高調波の振幅間の比は、圧縮器の後で
同じとなる。すなわち、Ａ、、−ｋＡ、。＜　Ａ、　ｌ
いＡ２．は圧縮器の後のそれぞれの振幅を示す。）が成
り立つ。このように　ｆロロ箇汀＝Ａｌ＠（１＋ｋ）し すなわち Ｙ　−（Ａｔｅ）”　’　Ｓｉｎ　２　Ｃｔ　＋　Ａｔ
ｅ　’　Ａｚａｓｉｎ（α＋β）＋（Ａｘｅ）”　ｓｉ
ｎ　２β なので が成り立つ。

入力信号図の振幅Ａ１、Ａ２の線形増加によって出力信
号の高調波の線形増加が与えられる。

第２図は、本発明の方法を実行するための装置のもう一
つの実施例を示すブロック図である。第１図に使われて
いる参照番号と同じ番号が同じ装置を示すために使用さ
れている。この実施例において、位相差回路網３はフィ
ルタ１の出力に接続されていて、圧縮器２はその位相差
回路網の出力に接続されていて、その回路網端子間に信
号Ｘｃが現われる。この場合に、この圧縮器はＸＣの入
力レベルとは無関係に、一定の出力レベルを次のマルチ
プライヤ４に与える回路から成ってする。

既知の装置のように、第１図又は第２図による回路装置
が側路に接続されていて元の有用な信号Ｘと混合される
。第３図は、第１図による装置がこのように接続されて
いるとき、−例を示す。信号経路Ｓ１は、オーディオ信
号をそのまま加算増幅器５の一方の入力端子に入力して
いる。この増幅器５の他方の入力は、第２の信号経路Ｓ
２の出力信号Ｙを受は取っている。ポテンシオメータ６
がマルチプライヤ４の出力と増幅器５の第２の入力との
間に接続されている。このポテンシオメータ６によって
、信号経路Ｓ２で生成される高調波スペクトラムを選択
してプログラム題材と混合される。

第４図は、第１図による装置に使用される圧縮器４の外
観を詳細に示している。マルチプライヤ２２は、その入
力信号が演算増幅器の出力信号から成っていて、演算増
幅器２３に負帰遷接続されている。この増幅器２３の非
反転入力端子はグランドに接続されている。圧縮器４の
入力信号、すなわちフィルタ１の出力信号は、増幅器の
反転大力端子とマルチプライヤ２２の出力とに与えられ
ている。整流器２１、例えば全波整流器は、増幅器２３
の出力に接続されていて、例えば増幅器２３の出力信号
の平均値に比例するＤＣ信号を与えている。この信号は
、制御信号として、マルチプライヤ２２に与えられてい
る。このようにして、圧縮器に入力する信号Ｘ、の圧縮
が行なわれて、出力信号Ｘ２を生じる。Ｘ２は、信号Ｘ
、の振幅の平方根に等しくなる。このようにして、第１
図によるマルチプライヤ４での平方の振幅拡大を補償す
る。

第５図は圧縮器２のもう一つの実施例であり、第２図に
よる実施例において示されるものである。

この圧縮器２は、回路で構成されており、入力信号Ｘ　
ｌ（Ｘ　２　ｚ　Ｘ　＋　）のレー、ルに無関係に一定
のレベルを有する出力信号Ｘ２を与えている。第４図に
よる実施例のように、第５図の圧縮器は、演算増幅器２
６と、制御可能なマルチプライヤ２５と、整流器２４と
から成っている。この整流器には、入力信号Ｘ、が与え
られていて、例えば入力信号の平均値に比例するＤＣ信
号を与えている。これは、制御信号として、マルチプラ
イヤ２５の一方の入力に与えられる。このようにして、
圧縮器で増幅され、この増幅度は、入力信号Ｘ１の振幅
に逆比例する。すなわち、入力レベルが２０ｄＢの減衰
している場合、２０ｄＢの増幅度が与えられる。この結
果、この圧縮器によって、入力信号Ｘ、の変化にかかわ
らず、一定の出力信号Ｘ２が与えられる。第２図のマル
チプライヤの一方の入力で線形に変化する入力信号が得
られ、他方の入力で振幅が一定であって位相が９０６シ
フトした信号が得られるので、マルチプライヤは、入力
信号Ｘ、の振幅に線形的に関係する出力信号Ｘ２を生じ
る。

第６図には周期テスト信号Ｘのフーリエ解析による周波
数スペクトラムが示されている。このテスト信号は、本
発明によりそれぞれの装置に与えられ、そして以下に述
べるように既知の装置に与えられている。信号Ｘは、２
つの周波数、例えば１　ｋＨｚと１．５　ｋＨｚとを含
んでいる。

第７図は、テスト信号Ｘが入力信号として与えられたと
き、第１図及び第２図による装置の出力信号Ｙのフーリ
エ解析を示す。２つの高周波２ｆ＋、２！２及び和の相
互変調積ｆ、＋ｆ２が得られる。

第８図及び第９図は、フランス国特許第２４０６８３６
号及び米国特許第４１５０２５３号による２つの既知の
装置に第６図のテスト信号が入力信号として与えられた
とき、出力信号のフーリエ解析を示す。理解されるよう
に、差の相互変調積ｆ、−ｆ、がＤＣ成分とともに得ら
れ、このＤＣ成分は、出力信号Ｙが有用な信号Ｘと混合
されると、負の方向に感度を影響する。

もちろん、本明細書に記載された方法及び装置は、ディ
スクリートで実行されるか又は高速信号用のソフトウェ
アで実現される。

現在アナログで実現すると相互良好な価格−性能比が得
られる。かなりの精度を必要とする用途においては、ア
ナログ及びデジタル技術を用いるハイブリッド回路が適
切である。マルチプライヤは、例えば、２つの乗算用Ｄ
／Ａ変換器で置き換えられて平方する。すなわち、一方
のＤ／Ａ変換器の出力は、他方のＤ／Ａ変換器の基準入
力に接続されている。この解決法は、Ｄ／Ａ変換器とと
もにデジタルマルチプライヤを使用したときよりも相当
安くなる。もちろん、これらの場合、オーディオ信号は
デジタル比する必要がある。

【図面の簡単な説明】

第１図によ、本発明の方法を実施するだめの回路配置を
示すブロック図、 第２図は、本発明の方法を実施するだめの別の回路配置
を示すブロック図、 第３図は、本発明の方法を実行するための回路配置が既
知の実施例により側路に接続されているブロック図、 第４図は、第１図により実施例に含まれる使用可能な実
施例の回路図、 第５図は、第２図の実施例に含まれる圧縮回路の回路図
、 第６図から第９図は周波数に対する振幅を示す図である
。 ６・・・ポテンシオメータ、２３．２６・・・演算増幅
器。 ＲＧ、６ ＦＩＧ、７ ■ 側漢舷 ＦＩＧ、８ ８Ｇ、９ 川；′を叙 手　続　補　正　書く方式） ％式％ １、事件の表示　　昭和６１年特許願第１２９９８９号
３、ソ甫正をする者 事件との関係　　出願人 氏　名　　　ラルス　グスクフ　リュールイド４、代理
人 ７、？＋！正の内容 願書に最初に添付した図面の浄書・別紙のとおり（内容
に変更なし）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）有用な信号（Ｘ）が有用な周波数範囲内で少なく
   とも２つの周波数成分（ｆ＿１、ｆ＿２）を含み、前記
   有用な信号内の周波数成分の高調波が生成され、前記有
   用な信号によって示される音声情報や画像情報を電気的
   に明らかにするための方法において、 前記高調波（２ｆ＿１、２ｆ＿２、ｆ＿１＋ｆ＿２）を
   生成するときに差の相互変調積が除去され、そして有用
   な信号（Ｘ）から信号（Ｙ）の高調波がその有用な信号
   に関する実質的に等価なダイナミック振幅比を有すこと
   を特徴とする方法。
2. （２）前記得られた信号（Ｙ）が有用な信号（Ｘ）と混
   合される特許請求の範囲第（１）項記載の方法。
3. （３）２つの直交成分（Ｘ＿ｓ、Ｘ＿ｃ）が前記有用な
   信号（Ｙ）から形成され、前記成分が前記高調波を得る
   ために乗算され、そして前記有用な信号が圧縮されて前
   記乗算で得られた振幅拡大を補償する特許請求の範囲第
   （１）項記載の方法。
4. （４）２つの直交成分（Ｘ＿ｓ、Ｘ＿ｃ）が前記有用な
   信号（Ｘ）から形成され、前記成分を乗算して前記高調
   波が得られ、そして前記成分（Ｘ＿ｓ、Ｘ＿ｃ）の一方
   （Ｘ＿ｃ）が圧縮されて前記乗算で得られた振幅拡大を
   補償する特許請求の範囲第（１）項記載の方法。
5. （５）入力信号（Ｘ）が、例えば、音声帯域（０．３〜
   ２０ｋＨｚ）のような選択された周波数帯域の周波数を
   含んでいて、出力信号（Ｙ）に対して入力信号（Ｘ）の
   実質的に線形な振幅比を有する高調波が生成され、そし
   て差の相互変調積に影響を与えないようにマルチプライ
   ヤ手段（４）を有していて特許請求の範囲第（１）項記
   載の方法を実行するための電子回路装置において、 前記装置の入力とマルチプライヤ（４）と間に接続され
   、入力信号（Ｘ）を相互に位相シフトされた２つの成分
   （Ｘ＿ｓ、Ｘ＿ｃ）に分割して前記成分（Ｘ＿ｓ、Ｘ＿
   ｃ）を入力振幅としてマルチプライヤ（４）に供給する
   位相差回路網と、 前記マルチプライヤにおいて生じる信号成分（Ｘ＿ｓ、
   Ｘ＿ｃ）の振幅拡大を補償するための振幅圧縮回路（２
   ）とを備えることを特徴とする装置。
6. （６）前記圧縮回路（２）が装置の入力に接続されてい
   て、その出力が位相差回路網（３）の入力に接続されて
   いて、前記信号成分（Ｘ＿ｓ、Ｘ＿ｃ）が前記位相差回
   路網（３）の２出力間に現われ、前記出力が前記マルチ
   プライヤの２入力を形成する特許請求の範囲第（４）項
   記載の電子回路装置。
7. （７）前記信号成分の１方が前記位相差回路網（３）に
   現われ、前記圧縮回路（２）が位相差回路網（３）の出
   力に接続され、そしてその出力がマルチプライヤ（４）
   の入力に接続されている特許請求の範囲第（４）項記載
   の電子回路装置。
8. （８）加算器（５）がその２入力とともにその装置の入
   力とマルチプライヤ（４）の出力とにそれぞれ接続され
   ている特許請求の範囲第（４）から第（６）項まで記載
   の電子回路装置。