KR840002492B1 - 신호 신장기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

신호 신장기

제1도 내지 제4도는 본 발명에 따른 스펙트럼 왜곡회로망의 여러가지 배치를 도시하는 개괄적인 블록도.

제5도는 카세트 테이프 레코오더 및 재생성기에 사용하기 위한 고주파 스펙트럼 왜곡회로망과 보상용 비왜곡회로망의 특성을 일반적으로 도시한 응답곡선도.

제6도는 표준형 CCIR의 잡음증감에 대한 특성곡선도.

제7도 내지 제10도는 전형적인 카세트 테이프 레코오더 및 재생성기의 대표적인 응답곡선도.

제11도 내지 제16도는 본 발명을 이해하기 위해 유용한 대표적인 곡선도.

본 발명은 일반적으로 신호의 동적영역을 변경시키는 회로망, 즉 신호의 동적영역을 압축하는 압축기와 동적영역을 신장하는 신장기에 관한 것으로서, 특히 신호신장기에 관한 것이다.

본 발명은 특히 가청신호를 처리하는데 유용하며 또한 다른 신호에도 적용될 수 있다.

압축기와 신장기는 잡음감소를 위하여 통상적으로 함께 사용되며(즉, 압신기 시스템), 여기서 압축기는 신호가 전송 또는 녹음되기전에 압축시키고 신장기는 전송 채널로부터 수신 또는 재생한 후에 신장시킨다.

그러나, 압축된 신호가 최종목적을 위해 적합할 때는 신장기의 신장없이도 압축기는 신호의 동적영역을 감소시키기 위해, 예컨대 전송채널의 수신능력을 적합하게 하기 위해 단독으로 사용될 수가 있다. 또한, 압축기는 단독으로 어떤 제품, 특히 압축된 방송 또는 미리 녹음된 신호를 전송 또는 녹음만 하는 오디오 제품에 사용된다. 그리고 신장기도 단독으로 어떤 제품, 특히 이미 압축된 방송 또는 미리 녹음된 신호를 수신 또는 재생만 하는 오디오 제품에 사용된다.

어떤 제품, 특히 오디오 녹음 및 재생제품에서 상기 단일장치는 신호를 녹음하기 위한 압축기로 그리고 압축된 방송 또는 미리 녹음된 신호를 재생하기 위한 신장기로 절환할 수 있는 모우드 동작을 위해 종종 배열된다.

전송채널이 주파수 의존특성을 갖는다는 것은 주지된 사실이다. 따라서, 수신 또는 재생된 신호의 주파수 스펙트럼이 변경되어 압축된 신호가 전송채널에 인가될때 신호의 보상신장은 전송채널 주파수 특성에 의해 저하된다.

압신기형 잡음감소 시스템에 있어서, 보상성은 신장기가 본질적으로 압축기의 역특성을 가져야 할 뿐만 아니라 압축기와 신장기 사이의 전송채널이 압축된 신호의 대역폭 이내의 모든 주파수에서 상대적인 신호진폭을 유지하는 것이 필요하다. 전송된 신호가 신장기에서 수신되기 때문에 전송채널에 의해 야기되는 상대적인 레벨의 변화는 압축기에 의해 처리되는 신호와는 구별할 수 없다.

그런고로, 전송채널의 에러는 입력신호와는 다른 신장된 신호를 압축기에 야기시킨다. 이러한 상이점은 신호의 스펙트럼 내용에 따라 중요해질 수 있으며 가청될 수 있다. 높은 압축 및 신장의 비율에 대한 전송채널의 에러는 더욱 중요해진다. 전형적으로, 최대가청효과는 초단파(VHF) 또는 초장파(VHF)신호 그 자체에 대한 직접효과가 아니라 오히려, 신장기에 도달하는 고주파 및 저주파 신호 양단의 감쇠에 의해 야기되는 대역폭 양단 사이의 신호에 대한 변조효과이다.

이러한 효과는 본 발명의 목적을 설명하기 위한 중간주파대역 변조효과로써 언급된다.

광대역 압신기에서, 제어주파수에서의 진폭에러는 스펙트럼의 모든 다른 부분에서 그 자체가 어느 정도 명백해진다. 이것은 수신될 수도 있고 수신되지 않을 수도 있다.

후술되는 바와 같은 슬라이딩 밴드형 압신기에서 만일 제어주파수가 대역폭 양단에 있게되면, 이러한 주파수에서의 에러는 실제로 중간주파수에서 증가된다. 반대로, 만일 제어주파수가 통상과 같이 중간주파수에 있게되면, 주파수양단에서의 어떤 에러는 감소된다. 이것이 슬라이딩 밴드형 압신기의 장점이다.

여기에 사용된 "전송채널"은 압축기와 신장기 사이의 시스템의 모든 부분을 포함하게끔 규정된다.

저속 자기테이프, 즉 소형카세트와 같은 비교적 대역폭이 좁은 매체에 압축된 신호를 녹음하기 위한 잡음감소 시스템의 경우에는 압축된 신호의 정확한 보상신장을 제공하는 것이 특히 어렵다.

이러한 것은 특히 저주파 및 고주파에서의 플랫(flat) 신호 진폭응답을 제공하는 시스템의 부정확성에 기인한다. 그러나, 이러한 문제는 전문적인 압축기 및 신장기 시스템에서도 존재한다. 상기 부정확성은 압축기 다음에 발생하며 대역폭 제한필터를 포함하는 레코오더, 테이프, 재생장치 또는 이것의 합성에 의해 야기될 수 있다.

FM 방송 또는 인공위성 방송과 같은 다른 시스템에서도 유사하게, 송신기, 방송신호 전송매체, 수신기 또는 이들의 합성에 의한 압축 다음에 에러가 발생한다.

실제의 압축기 및 신장기 시스템에 있어서, 압축기와 신장기 앞에 첨예(sharp) 차단필터를 부착하는 것이 필요하다. 상기 필터는 적어도 저역통과 부분을 포함하여야 하며 또한 고역통과 부분을 포함하는 것이 바람직하다.

이러한 대역제한 필터는 시스템의 대역폭을 제한하지 않도록 하기 위하여 시스템의 유용한 대역통과단 또는 이것의 외부에서 절점주파수를 갖는다. 이러한 필터는 몇가지 기능을 갖는다. 즉,

1) 바이어스 "버어디(birdie)" 울림(작은소리)과 그리고 엔코우드 및 디코우드 잡음감소 프로세서회로의 미스트래킹을 방지하기 위해 부반송파 성분과 FM 방송에서 사용되는 10KHz 파일럿토운을 감쇠시키는 기능.

2) 엔코우더 및 디코우더의 미스트래킹을 방지하기 위해 신호회로에서의 누출일 수도 있는 테이프 레코오더 바이어스를 감쇠시키는 기능.

3) 가청혼 변조제품에서 초래될 수 있는 엔코우더 입력신호속의 무선주파수를 감쇠시키는 기능과, 또한 바이어스 "버어디"에서 초래될 수 있는 엔코우더 입력신호속의 초음파 성분을 감쇠시키는 기능.

4) 엔코우더 및 디코우더의 미스 트래킹을 방지하기 위해 디코우더 입력에서의 초음파 테이프 잡음 또는 다른 전송채널 잡음을 감쇠시키는 기능.

5) 엔코우더 및 디코우더의 응답에 대한 보상성을 증진시키기 위한 신호 대역폭 제한기능.

전문적인 응용에 있어서, 고주파 대역폭 제한필터(예를 들어, 20 내지 25KHz에서)와 또한 저주파 대역폭 제한필터(예를 들어, 20Hz에서)를 사용하는 것이 바람직하다.

엄밀히 말해서, 만일 이상적인 채널이 엔코우더 및 디코우더 사이에 존재한다면, 디코우더에 대한 입력 필터는 접속되지 않아야 하는데, 왜냐하면 상기 입력필터가 접속될때 몇가지 신호상태에서 경미한 비보상성이 초래되기 때문이다(엔코우더 신호는 한개의 필터단에 종속되어야 하고, 디코우더 신호는 두 개의 필터단에 종속되어야 한다). 그러나, 디코우더 입력필터의 제거는 상기 1)에서 5)항까지를 고려해야 하므로 실질적이 못된다. 그러므로, 엔코우터 출력과 디코우더 입력사이에 이상적인 채널이 있을 때에도, 매우 필요한 디코우더 입력필터(보호목적을 위한)가 어떤 신호상태하에서의 본래의 비보상 시스템에 존재하게 된다. 이 때문에 전송 채널의 전분부인 신장기 입력필터를 고려하는 것이 필요하다.

본 발명의 목적은 전송채널 진폭응답내의 에러에 의해 야기되는 압신기형 잡음 감소시스템의 보상성에 대한 역효과를 억제하기 위한 것이다.

다시 말하면, 본 발명의 목적은 압축기 및 신장기 사이에서 발생하는 진폭응답의 에러에 의해 야기되는 압신기형 잡음감소시스템의 보상성에 대한 역효과를 억제하기 위한 것이다.

본 발명의 특별한 목적은 중역(mind-band) 변조효과를 감소시키기 위해 중간 주파수에서 가청효과를 생성하는 초단(초장)파에서의 비보상성 효과를 억제하기 위한 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 압축된 신호의 대역폭이 전송채널 진폭응답의 비교적 평평한 대역폭을 초과하는 시스템에 있어서의 이러한 역효과를 억제하는 것이다.

본 발명의 또 다른 추가의 목적은 비디오 카세트와 비디오 디스크의 오디오부분을 포함하고 소형 카세트 또는 다른 대역폭 제한매체를 사용한 오디오테이프 시스템에 있어서의 역효과를 억제하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 또한 오디오테이프 시스템내에 초고주파신호(예를 들어, 10KHz 이상)가 함께 존재할때 저레벨중간주파신호(예를들어, 500Hz 내지 1Hz)의 비보상성 변조를 감소시키기 위한 것이다.

또다른 목적은 신장기 입력필터의 사용에 의해 수반되는 비보상성 효과를 감소시키기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 추가의 목적은 후술되는 유형의 슬라이딩 밴드 시스템에 있어서의 상술한 효과를 감소시키기 위한 것이다.

대역폭 제한시스템에 있어서, 압축된 신호의 주파수 대역폭이 녹음 및 재생전송 채널로 사용할 수 있는 대역폭에 도달하거나 초과함에 따라서 이러한 시스템은 녹음 및 재생주파수 응답의 에러에 영향받기 쉬운데, 특히 고주파 및 저주파 대역단 영역에서 그러하다.

이러한 문제에 대한 두 가지 측면이 있다. 즉,

1) 압축기 출력 대역폭은 녹음 및 재생응답이 자체적으로 완비된 오디오장치에서 비교적 평평한 대역폭을 초과할 수 있다.

2) 미리 녹음된 테이프 또는 디스크를 준비하는데 사용되는 장치의 압축기출력대역폭은 오디오장치 재생응답이 평평한 대역폭을 초과할 수 있다.

에러는 이론상으로 스펙트럼의 어느 곳에서도 발생할 수 있지만 본 발명은 시스템의 대역폭양단에서의 에러의 영향을 억제하고 특히, 이러한 에러에 의해 야기되는 중역변조효과를 억제하기 위한 것이다.

중역변조문제의 해답이 되는 본 발명은 그 간단함에 있어서 매우 놀랄만하다. 더욱 상세하게 말하면 압축기에 의해 처리되는 신호는 시스템의 유용한 통과대역 이내의 양호한 절점주파수와 전송채널 또는 녹음 및 재생응답이 실질상 에러를 갖는 다소 높거나 낮은 주파수를 가진 급격한 고주파(저주파) 감쇠에 종속된다. 또한, 신장기에 의해 처리되는 신호는 전체 플랫주파수 응답이 유지되게 하기 위하여 보상 부스트(boost)에 종속되게 하는 것이 바람직하다. 만일 전체 플랫 주파수 응답의 결핍이 허용되면, 본 발명은 압신기 시스템중의 압축기부에만 결합될 수 있다.

그러므로, 본 발명에 따라 전송채널이나 녹음 및 재생응답이 에러를 갖는 신호스펙트럼의 부분(또는 부분들)은 감쇠된 부분이 실제 압축 및 신장 제어를 제외하는 레벨에서 감쇠된다.

본 발명에 의하자면, 압축기에 의해 처리되는 신호의 스펙트럼 내용은 압축기 작용이 급격한 로울 오프(roll-off) 주파수 이상의 신호의 영향을 상당히 덜받게끔 변경되거나 왜곡("스펙트럼 왜곡") 된다.

본 발명에 대한 한가지 양호한 실시예는 적합한 필터(또는 회로망)를 압축기 입력의 신호경로(바람직하게는 보상필터를 신장기출력의 신호경로)에 위치시키는 것이다.

이러한 것은 최소한의 회로소자를 요구하고 모든 신호레벨에서 동작하기 때문에 바람직하다. 그러나, 등가구성은 상기 두개의 필터를 모두 사용하는 것이다. 즉, 하나는 압축기의 제어회로경로에 위치시키고 다른 하나는 압축기 출력의 신호경로에 위치시키는 것이다.

신장기에 있어서도 유사하게 하나의 필터를 제어회로 경로에 위치시키고 다른 하나는 신장기 입력의 신호경로에 위치시킨다. 그리고, 이중경로 압축기 또는 신장기(예를들어, US-PS 제3,846,719호와 US-PS Re 제 28, 426호에 기재된 바와 같은)의 경우에 있어서 또 다른 방식이 가능한데 즉, 두개의 신호가 전체경로를 통과하도록 하기 위해 적합한 필터가 단지 프로세서 입력에만 위치될 수 있고 또한 측부경로의 제어회로나 등가인 두개의 필터 구성이 사용될 수 있는데, 여기서 하나의 필터는 측부경로에 대한 제어회로경로에 배치시키고 다른 하나는 측부경로에 대한 신호출력경로에 배치시킨다. 테이프 포화를 감소시키기 위해 시스템의 압축기측내의 고주파에서 로울 오프를 공급하며 시스템의 신장기 측에서 보상성 부스트를 공급하는 것이 아래에 기재된 바와 같은 압신기 시스템에 잘 알려져 있다.

예를들면(1978년 1월 22일자로 룬드 훈크테큰. 미테일룽겐에게 허여된 VS-PS 제3,846,719호 및 VS-PS 제4072914호, H.2, 페이지 63 내지 74). 그러나, 로울 오프는 완만하고, 본 발명을 수행하는 압축기의 영향에 의해 시스템의 불확실한 응답영역내의 고주파(저주파)에서 고레벨신호를 유지하기에 충분치 않다. 상기 예의 특허에는 신호경로의 여러 위치, 즉 압축기 및 신장기의 앞과 뛰, 그리고 그것의 제어회로 내에 동시에 포함하는 압축기 및 신장기 이내에 비포화 필터를 배치하는 것이 주지되어 있다. 따라서, 녹음테이프에 인가되는 고주파신호를 감소시킬 목적으로 제공되는 압축기와 신장기 신호경로내의 비포화 필터에 대한 많은 가능한 위치가 있다. 반대로, 본 발명에 의한 회로는 더욱 정확하게 위치되어야하는, 데 그 이유는 압축기가 처리하는 신호의 주파수 스펙트럼을 변경하므로써 압축기 및 신장기에 영향을 미치기 때문이다.

비록 본 발명이 포화효과를 완화시키도록 하지는 않는다 할지라도 역시 테이프 포화를 어느정도 방지하는데 도움이 된다. 그러나, 포화가 발생하기 시작하는 영역의 주파수 이상(이하)에서 급격히 강하되는 절점주파수가 대개 위치되므로 테이프 포화는 예를 들어, 1980년 5월에 발간된 오디오지 페이지 20 내지 26에 기술된 다른 장치에 의해 처리된다.

공지의 비포화 구성에서처럼, 본 발명은 신호가 주파수의 함수로서 급격하게 강하되는 영역에서 잡음감소효과의 손실이 일어난다. 그렇지만, 시스템의 상부주파수단에 대해 급격히 강하하는 절점주파수는 사람의 귀가 잡음에 훨씬 덜 민감하게 되는 영역에서 비교적 고주파에 있게 된다.

시스템의 저주파단에서의 본발명의 사용에 대해, 귀가 덜 민감한 반응을 보이고 또한 양호하게 설계된 시스템의 주파수에서 본질적으로 가청잡음은 물론이고 감소된 잡음감소에서까지도 잡음이 없어야 한다.

본 발명에서는 고주파 및 저주파 양단에서의 스펙트럼 왜곡이 발생하는데 왜냐하면 실제의 시스템에 있어서 이러한 주파수 영역은 전송채널 진폭응답이 중대한 에터를 갖는 유일한 영역이기 때문이다. 또 다른 이유는 잡음감소의 손실이 사람귀의 응답에 기인하여 이러한 양단에서 허용될 수 있기 때문이다.

또다른 공지의 시스템에서, 약 20Hz 및 10KHz의 절점주파수를 갖는 옥타브당 12데시벨의 대역통과 필터는 광대역 오디오 테이프 압신기형 잡음감소시스템("dbxⅡ"라는 상표로 판매됨)의 제어회로에서 사용된다.

그러나, 이러한 회로는 본 발명의 성과를 달성할 수 없는데, 그 이유는 필터가 신호경로에 전혀 제공됨이 없이, 10KHz 이상 (또는 20Hz 이하)의 고테벨 고주파(저주파) 신호가 어떤 신호의 레벨이든지 제어회로의 통과대역이내에 존재하게 되면 증폭되기 때문이다. 따라서, 이러한 회로는 20Hz 내지 10KHz 대역이내의 높은 진폭신호가 존재하지 않을 때, 전송채널을 과잉구동시킴으로 말미암아, 고레벨 고주파(저주파)신호(20Hz 내지 10KHz 대역을 제외한)의 증폭이 과도하게 된다. 이와 같은 오우버슈트(Overshoot)는 본 발명에 의해 구동될 수 있다.

공지의 영상 잡음감소시스템(VS-PS 제3,846,719호)에는 크로마(Chroma) 신호가 압축기 및 신장기를 억제하고 칼라부반송파 주파수 이하의 주파수에서 잡음감소를 제거하는 것을 방지하기 위해 칼라텔레비젼 부반송파 주파수상에 집중되어 크로마 레벨에 응답하는 가변-Q 노치 필터가 제공되어 있다. 따라서, 필터중심은 시스템의 신호대역폭 양단 이내와 시스템 전송채널의 예상할 수 있는 응답이내에 있으며, 더우기, 녹음 및 재생응답 에러를 극복하는 목적을 위한 것이 아니며, 다만 본 발명의 기초를 이룬다.

또한, 상기 공지의 시스템에는 이중경로 압축기 및 신장기내에 지역통과 및 고역통과 필터가 제공되어 있다(VS-PS 제 3,846,719호 ; 1967년 10월에 발간된 오디오공학잡지, 제15권 제4호 페이지 383 내지 388).

그러나, 이러한 필터는 전혀 다른 목적, 즉 분리한 측부경로에서 잡음감소동작의 대역을 분리하기 위한 것이며, 압축기 입력신호의 상부 또는 하부주파수 양단에 영향을 미치지 않는다.

마찬가지로, 전술된 첨예차단대역 제한필터는 유용한 시스템 대역폭 외부에 고의로 위치된 절점주파수를 갖게 되는데, 그 이유는 그것들이 상부 또는 하부주파수 대역폭 양단에 영향을 미치지 않기 때문이다.

지금까지는, 실제로 사용할 수 있는 시스템 대역폭내에서 주파수 스펙럼을 변경하는 것이 바람직하지 않다고 생각되어 왔다. 예를 들면, 어떤 전문적인 녹음에 있어서 20KHz이하의 어떤 상부대역 제한 필터의 절점주파수를 위치시키는 것은 전혀 생각할 수 없는 것으로 간주되었다. 유사하게, FM 방송에서는 15KHz 상부대역 제한이 모든 가청신호단을 통해 정밀하게 유지된다.

본 발명이 비록 어떤 특정한 형의 잡음감소 압신시스템과 함께 사용하는 것이 제한되지 않고 광대역 압신기를 포함하는 모든 형의 압신기의 동작을 개선한다 할지라도 슬라이딩 밴드 잡음감소시스템과 함께 사용하기 위해 특히 유용하다. 이러한 시스템의 예가 VS-PS Re 제 28,426호와 VS-PS 제 3,757,254호에 기재되어 있다. 이러한 공지의 슬라이딩 밴드회로에서의 고주파 가청압축 또는 신장은 가변하부절점 주파수를 갖는 고역통과필터에 의해 고주파 부스트(압축을 위해) 또는 고주파 커트(신장을 위해)를 인가함으로써 이루어진다. 고주파대역에서 신호레벨이 증가하면, 필터절점주파수는 부스트대역이나 커트대역을 좁히고 부스트 또는 커트대역으로부터 유용한 신호를 제외하기 위해 상향으로 슬라이드 된다.

슬라이딩 밴드장치에 있어서, 녹음 및 재생응답의 불확실성의 영향은 녹음 및 재생불확실 영역에서의 고주파신호가 압축기 입력에 존재할때 저레벨 중파신호의 변조를 일으킨다.

VS-PS Re 제 28,426호에 기술된 바와 같은 형의 이중경로 슬라이딩 밴드장치에 있어서, 이러한 영향은 장치의 측부경로에서 급격한 고주파 감쇠를 제공하므로서 억제될 수 있다. 이러한 구성이 중파신호레벨및 저주파 신호 레벨에서만 급격한 감쇠를 제공할동안 슬라이딩 밴드형(VS-PS Re 제 28,426호)과 고정밴드형(VS-PS 제 3,846,719호)에서 본 발명의 목적을 대체로 만족시키는 것이 바람직하다.

이제 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

제1도에서 제4도까지는 본 발명에 따른 스펙트럼 왜곡 회로망이 위치될 수 있는 여러 위치를 도시하는 개괄적인 블록도이다.

제1도에서는 가장 간단하고 양호한 실시예를 도시하는데, 저주파 혹은 고주파 부분을 가지는 스펙트럼 왜곡회로망(2)이나 또는 저주파 혹은 고주파부분을 모두 가지는 상기 회로망(2)들이 입력신호경로에 위치되어 압축기(4)에 연결되며, 이 압축기의 출력이 전송채널 N이 인가된다. 상기 전송채널 N의 재생측에서는 보상용(complementary) 신장기(6)가 재생신호로서 작동하며, 이 재생신호를 상기 압축기 입력경로 회로망(2)의 특성을 보상하는 임의의 스펙트럼 비왜곡(de-skewing) 회로망(8)에 인가한다.

이와 같은 회로망위치는 특히, 압축기와 신장기 각각이 1980년 5월에 발간된 오디오지 페이지 20 내지 26에 기술된 것과 같은 2개 이상의 일련장치를 포함하는 장점을 갖는다.

제2도는 제1도의 회로에 대한 등가구성을 도시한 것인데, 실지로 이와 같은 매우 복잡하며 부가 회로를 요구할 뿐만 아니라 비용이 많이 들기 때문에 바람직하지 않다.

이와 같은 등가구성에서는 스펙트럼 왜곡 회로망(10)이 압축기 제어회로내에 배설되어 있으며 또한 부가스펙트럼 왜곡회로망(12)이 압축기 신호의 출력경로에 배설되어 있다. 만일 임의의 비왜곡 회로망이 재생측에서 사용된다면, 보상용 비왜곡 회로망(14)은 신장기 신호의 입력경로에서 사용되며 그리고 압축기제어회로의 회로망(10)과 동일한 특성을 갖는 임의의 스펙트럼 왜곡회로망(10)은 신장기(6)의 제어회로내에 배설된다. 회로망(4) 및 (12)의 특성은 회로망(2)의 특성과는 약간 다를 수 있으며 상기 회로망(2)과 동일한 전체결과를 얻기 위한 특성도 서로 다르다.

이러한 고찰결과는 또한 회로망(14) 및 (10)에도 인가한다. 여기서 상술된 오디오지에 기술된 바와 같은 일련의 장치를 내포하는 압축기(4) 및 신장기(6)의 각각에는 제1압축기 장치의 제어회로 내에서만 스펙트럼 왜곡회로망(10)이 필요하며, 상기 제1압축기의 일련장치에 대한 출력경로내에서만 회로망(12)이 필요하고 그리고 신장기(6)의 제어회로내에서만 회로망(10)을 갖는 최종신장기의 일련장치에 대한 입력경로내에서만 임의의 회로망(14)이 배설되어 있다.

제3도 및 제4도는 2중경로 압축기와 신장기의 측부경로에 대한 스펙트럼 왜곡회로망의 배치를 도시한 것이다. 이러한 압축기 및 신장기의 구성은 이러한 분야에 통상의 기술을 가진 자에게는 이미 잘 알려져 있으므로 더 이상의 상세한 설명은 불필요하다고 생각된다.

이러한 하나의 형태(VS-PS 제3846719호의 제7도 및 8도)는 신호레벨의 증가시에 정류 및 균일화된 제어신호로서 점진적으로 이를 제한하는 제어리이터가 수반된 필터이다.

또 다른 하나의 형태(VS-PS, Re 제 28,426호)는 슬라이딩밴드 고역통과필터인데, 이것의 통과대역은 필터출력으로부터 큰 신호성분을 제외하도록 하기 위한 제어신호에 의해 점차 좁아진다. 가변필터를 위한 바람직한 절점주파수치는 정적상테에서 약 375Hz이지만 그러나 제어신호에 반응하여 고역통과대역이 점차 좁아진다. 이중경로 압축기 및 신장기(단독으로 혹은 직렬로)는 또한 제1도 및 제2도의 구성에 사용될 수 있다.

제3도의 스펙트럼 왜곡회로망(18)은 압축기(22)와 임의의 신장기(24)에 대한 잡음감소측 경로회로(20)의 입력신호경로에 배설되어 있다.

제4도의 등가구성은 슬라이딩 밴드형 압축기(26) 및 신장기(27)를 연결하여 도시되었다. 이러한 등가구성에 있어서, 스펙트럼 왜곡회로망(28)은 주파수 가변단, 즉 슬라이딩 밴드 필터회로(32)를 제어하는 측부경로 제어회로(30)에 배설되어 있다.

추가의 스펙트럼 왜곡회로망(34)은 측부경로 출력단에 배설되어 있다. 임의적으로, 동일한 회로망이 신장기측 경로에 위치되어 있다.

제1도 및 제2도의 구성은 제3도 및 제4도의 구성보다 바람직한데, 왜냐하면 전자는 모든 신호레벨에서 동작하며 또한 대역양단에서의 채널과 부하, 즉 테이프 포화효과를 감소시키기 때문이다.

제3도와 제4도에서 단지 단일측경로가 도시되어 있다 함지라도, 여러측경로(예를들어 VS-PS 제 3,846,719호에 기재된 바와 같은 다수의 경로)가 사용될 수 있다. 또한, 상기 측부경로들은 예컨대, VS-PS 제 3,903,485호에서처럼 압축기 측경로가 궤한구성을 갖고 신장기 측경로가 순환구성을 갖도록 구성될 수도 있다. 1980년 5월에 발간된 오디오지 페이지 20-26에 기술된 유형과 같은 일련의 이중경로장치가 압축기 및 신장기에 사용되는 곳에서 제1도의 구성이 양호하다 할지라도 스펙트럼 왜곡회로망을 압축기의 제1일련장치와 신장기의 임의의 최종일련장치에 사용하는 것이 가능하다.

스펙트럼 왜곡특성은 다음과 같은 사항을 갖는 것이 바람직하다.

1) 신장기 대역통과필터의 영역을 포함하여 전송채널 또는 테이프레코우더 영연내의 강하되는 절점주파수는 적당하게 종속될 수 있어야 한다. 즉, 전송채널 또는 테이프레코우더의 응담에 대한 약간 낮은 혹은 높은 주파수는 불확실하거나 토울 오프(roll off)를 시작하여야 한다.

2) 회로를 제어하는 주파수를 위해 적당하게 규정된 제한을 제공하는 급격한 감쇠.

3) 전체 플랫 주파수 응담을 유지하기 위해 재생성, 즉 재생동안 서로의 특성을 쉽게 만들기 위한 감쇠를 수반하는 적당하게 규정된 형태.

4) 사람귀의 저레벨 잡음감도특성의 선택적 특성을 갖는 형태 즉, 재생하는 동안 상반된 특성을 사용할 때 잡음레벨에 있어서의 주목할만한 증가를 수반하지 않고 가능한한 감쇠가 급하고 깊은 주파수 응답강화.

스펙트럼 왜곡특성이 첨예 절점주파수 이상 혹은 이하에서 잡음 감소동작을 효과적으로 감소시킬 동안 만일 주파수가 약 8KHz 이상 혹은 약 50Hz 이하라면, 특히, 본 발명이 테이프 녹음 압신기에 사용될 때처럼 잡음 레벨이 극히 낮아진다면, 증가된 잡음은 저레벨 고주파 및 저주파잡음에 대한 사람귀의 응답을 고려할때 가청될 수 없게 된다. 이와같은 본 발명의 특성은 실험적으로 입증되어 왔다. 이러한 처리를 위한 판정법은 제6도에 도시된 CCIR 잡음증감 곡선의 유형에서 알 수 있다. 여기서, 상기 곡선은 사람귀의 저레벨잡음감도를 수반한다. 상기 감도는 저주파수에서는 낮고 또한 약 6 내지 7KHz에서는 피크치가 되고 그 이후로는 급격히 떨어진다. 따라서, 8 내지 10KHz 이상의 주파수에서 실질상 잡음감소를 유지하기 위한 감소된 정신음향을 필요로 한다. 이것은 저주파가 거의 처리되지 않는다해도 본질적으로 커다란 잡음감소량을 제공하는 잡음 감소시스템의 관측 능력에 대한 고주파에 상당하는 것이다.

본 발명의 양호한 기술은 험잡음을 제거할 수 있는데, 카세트 테이프녹음에 있어서의 이러한 험은 본질적인 문제점을 갖는 유일한 저주파 잡음이다.

전문적인 잡음 감소시스템에서, 예상치 않은 험잡음에 대한 보증으로 저주파 잡음 감소 시스템이 제공되지만, 일반적으로 우열히 교합될 경향이 있는 가장 낮은 험잡음 성분(예를들어 50Hz) 이하의 잡음 감소를 위해서는 거의 필요치 않다.

특히 스펙트럼의 고주파단에서 스펙트럼 왜곡회로망의 사용은 때때로 다중필터("MPX")로 주지된 전체대역 제한필터를 제거하지 않거나 대체하지 않는다. 그 이유는 앞에서 언급하였다. 논의된 바와같이 일반적으로 녹음과 재생에 사용된 대역 제한필터는 이러한 논의와 관련된 몇가지 기능을 갖는다. 그러므로, 이상적인 신호 채널의 경우에도, 에코우딩과 디코우딩에서 다음과 같은 것을 갖는 것이 바람직하다.

1) 대역폭 제한 필터

2) 스펙트럼 왜곡 및 스펙트럼 비왜곡 회로망.

상기 스펙트럼 왜곡회로망(2, 10, 12, 18, 28, 34)은 제5도에 도시된 것처럼 급격한 감쇠를 생기게 한다. 점선은 후미 고주파(저주파 응답)가 실선으로 도시된 것처럼 정확하게 할 필요가 없다는 것을 도시한 것이다. 스펙트럼왜곡회로망(2, 10, 12, 18, 28, 34)에 대한 적합한 유형의 하나는 옥터브당 18데시벨의 급격한 기울기를 가진 저역통과(교역통과) 필터이며 CCIR 잡음증감곡선(제 6도)의 급격한 감소부분 이내와 그리고 전송채널의 상위차단 주파수 이하(이상)의 절점 조파수를 갖는다. 약8내지 10KHz의 절점 주파수 또는 저주파단에서 50Hz의 차단주파수는 약 15KHz(저주파 단에서의 30 내지 60Hz)에서 유용하지만 불확실한 응답을 갖는 고성능 테이프 테크(deck)를 위해 적합하다. 회로망은 또한 제5도에 도시된 것처럼 약 10데시벨플로어(floor)를 가진 쉘프(shelf) 회로망의 형태를 취한다.

회로망의 또 다른 적합한 형태는 약 16KHz(20Hz)의 중심주파수와 약 8 내지 10KHz(40Hz)의 절점주파수가 얻어지는 Q와 그리고 약 10데시벨의 심도를 가진 노치필터이다. 또한, 쌍동조(스태거 동조) 노치 필터가 사용되며 특히, 전문적인 응용에서는 보다 폭넓은 전체노치를 제공하기 위하여 제2노치를 제1노치 이상의 옥타브 분수(즉, 1/3옥타브)가 되게 한다.

가장 어려운 경우인 중역변조효과를 제거하기 위해서는 약 10 내지 15데시벨의 심도가 적합하다는 것이 실험적으로 입증되어 왔다. 그러나 6데시벨정도의 작은 심도는 특히 기울기가 옥타브당 18데시벨과 같은 급경사일때 상기 중역 변조효과를 실질적으로 개선시킬 수 있다.

만일 플랫전체 응답이 요구된다면, 동일회로망 및 보상용회로망들(8, 10, 14, 18, 28, 34)이 시스템의 재생부분에 사용된다. 특히, 소비자 휴대용 소카 형세트 라디오 테이프녹음기와 재생장치에 있어서, 본 발명을 좀더 확실히 알기 위해, 여러가지 전형적인 소형 카세트 녹음기에 대해 테이프 포화를 방지하기 위한 충분히 낮은 입력레벨에서 대표적으로 측정한 고주파 응답곡선을 도시하는 제7도 내지 제9도를 참조할 수 있다. 제10도는 또다른 전형적인 소형 카세트 녹음기에 대해 여러 입력레벨에서의 대표적인 고주파 응답곡선을 도시한다. 제7도에서 녹음기 응답 곡선이 10KHz 이상에서는 급격히 떨어짐을 유의하여야 한다. 제8도에는 약 10KHz에서 응답곡선이 상승하여 약 17KHz에서 현저한 피크치를 이룬다. 제9도의 응답은 15KHz에서 고주파피크치를 갖고 이 주파수 이상에서는 응답곡선이 급격히 떨어진다. 포화를피하는 -20데시벨에 대해 제10도에서의 응답은 거의 이상적이고 20KHz 이외에는 실질상 평평해진다. 그러나, 이러한 양호한 응답은 드물다. 따라서, 약 10KHz의 고주파스펙트럼 왜곡회로망의 절점 주파수에 대한 선택은 제7도 내지 제10도의 응답곡선이 포화레벨이하의 레벨에 대해, 조정하기 좋은 전형적인 녹음기가 10KH 이하의 응답에서 거의 부족함이 없기 때문에 매우 바람직하다. 그런고로, 스펙트럼 왜곡회로망은 대부분의 벨에서 안전하게 되어 고주파 응답의 불확테실성에 의해 초래되는 재생제어 신호의 레벨 불일치가 없게 된다. 게다가 약 10KHz의 절점주파수는 이러한 회로망에 대한 양호한 선택이고 상기 주파수는 CCIR 잡음 중간곡선(제6도)의 급격한 경사부분상에 있게 되므로 잡음 감소에 대한 약간의 손실은 사람의 귀에 허용될 수 있다.

스펙트럼 왜곡 회로망을 위한 적합한 절점주파수를 선택함에 있어서, 회로 설계자는 시스템의 매개변수에 입각하여 10KHz와 다른 근사주파수를 선택할 수 있다. 예를 들면, 고성능 전송채널의 경우에는 보다 높은 절점 주파수가 허용될 수 있다. 그 특성이 제7도 내지 제10도에 도시된 유형을 갖는소형 카세트 장치에 대해서는 허용 가능한 고주파 절점주파수가 약 8KHz로부터 약 11 내지 12KHz까지의 영역을 가질 수도 있다. 또한, 옥타브당 약 18데시벨의 필터는 고레벨고주파(저주파)신호들이 압축기를 제어하지 않도록 하는 것이 바람직한 반면, 대부분의 신호들에 대해 옥타브당 12데시벨 정도의 작은 기울기는 본 발명의 목적과 부합된다. 옥타브당 18데시벨보다 훨씬 더 예리한 기울기는 보상용 비왜곡을 공급하는데 어려움이있고 비용이 훨씬 더 들게된다.

요구되는 필터 감쇠율은 필터 차단 주파수 이상의 신호에 대한 압축기의감도에 따라 부분적으로 달라진다. 예를 들어, US-PS Re 제28,426호에 기재된 것과 같은 이중경로 슬라이딩 밴드형 압축기를 고려하면, 이 장치에서 만일 제 11도에 도시된 것과 같은 신호가 압축기에 인가되면(이러한 신호는 대역폭 충격음에 의해 발생됨), 고주파 프리엠퍼시스(Pre-emphasis)가 압축기 제어회로에 사용되어, 상기 제어회로 프리엠퍼시스는 이러한 신호로 하여금 제12도에 도시된 것과 같은 에너지 스펙트럼을 갖도록 한다. 이러한 프리엠퍼시스된 신호 스펙트럼은 피크치를 갖는다. 정류된 후에 이러한 피크치는 압축기의 슬라이딩 밴드 동작을 제어하는 직류 제어신호를 공급한다.

제13도는 4개의 대표적인 소형 카세트 테이프 녹음기 a, b, c, d에 대해 도시된 테이프 레코오더 채널의 불확실한 주파수 응답을 예시한 것이다. 제12도의 스펙트럼에 대한 효과는 4개의 서로 다른 스펙트럼이 신장기(디코우더)의 제어회로에 나타나게 하고 4개의 서로 다른 직류제어신호를 발생시킨다.

여기서, 디코우딩 과정에 에러가 발생되는 것은 명백한 사실이다. 이러한 경우에, 바람직한 스펙트럼 왜곡회로망 특성은 신장기(디코우더)로 하여금 제15도에 도시된 바와 같은 각각의 경우에 동일한 직류제어신호를 발생시킨다. 제5도에 도시된 것과 같은 약 10KHz에서 절점주파수를 갖는 회로망 특성은 매우바람직하다. 상기 회로망은 주파수 대역의 슬라이딩을 제거하지 않으며 그것은 다만 참으로 조금씩 감소될 뿐이다. 그러나, 상기 슬라이딩(US-PS 제 3,846,719호의 대역 분리 시스템에서와 같은 압축)은 재생동안 바로 회복될 수 있다.

제15도에서 본 발명의 기본목적, 즉 교류제어신호의 스펙트럼내의 동일 피크치가 압축기 및 신장기 양자의 정류점에 존재하도록 하는 것을 알아야 한다. 방금 언급된 유형의 슬라이딩 밴드 시스템에 대해서, 스펙트럼 왜곡 회로망은 신장기에서 회복되지 않고 인가되지도 않는 압축기의 고주파신호에 대한 고레벨에 의해 야기되는 중간주파 변조 효과를 억제하는데 특히 유용하다. 실제 뮤직 소오스(music source)에서 아주 드물게 발생하는 이러한 중간주파 변조효과는 불완전한 신호 채널을 갖는 슬라이딩 대역장치의 기본동작, 즉 주요 신호가 슬라이딩 대역 주파수 특성을 효과적으로 제어하며 이러한 신호가 재생시 회복되지 않는 고주파일때 가청효과를 초래할 수 있는 동작에 관련된다. 상기 주요 신호가 저레벨 중간주파 신호의주파수보다 충분히 고주파에 있을 때 중간주파 변조효과는 고주파 신호가 예를 들어 충격음 및 심벌즈를 긁는 것과 같은 간헐적인 것이라면 가청될 수 있고 테이프 레코오더에 의해 동일 레벨에서는 재생되지 않는다. 그러한 경우에, 중간주파 신호는 디코우딩 후에도 변조되는데, 왜냐하면 고주파 신호가 슬라이딩 밴드 주파수 응답으로 하여금 재생디코우더에서 보상신장이 없이 변화하도록 하기 때문이다. 이러한 효과는 근본적으로테이프 포화효과가 아니라는 것을 인지하여야 하는데, 즉 그것은 부정확한 바이어싱과 비균등성 또는 갭손실과 나쁜 방위각등에 의해 야기될 수 있다. 그러나, 만일 제어주파수 영역에 포화가 있다면, 상기 효과는 더 나빠지는 것이 분명하다.

저레벨, 중간주파 변조효과에 대한 이러한 문제는 제 1b도를 참조하면 더 잘 이해될 수 있으며, 이 제1b도는 0데시벨에서 -60데시벨 이하의 레벨에서 15KHz 신호를 사용하며 그리고 -65데시벨에서 스위핑 저레벨프로우브 토운(probe tone)을 사용하는 일련의 프로우브토 운곡선이 슬라이딩 밴드 시스템상에 녹음 및 재생될때의 결과를 도시한다.

현저한 15KHz 신호가 -60데시벨에서 -50데시벨까지 진폭이 증가할때 압축기의 출력은 약 2데시벨이 변화한다. 이러한 현저한 신호상의 중간주파수의 동적영역 때문에 상기 2데시벨 변화는 녹음공정에서 유지되어야 한다.(10데시벨의 변화는 1KHz영역에서 생성된다). 따라서, 제어 주파수 영역에서의 재생에 대한 어떤 에러는 대체로 중간주파수 영역에서 증가된다.

만일 잡음 감소 시스템이 저주파를 취급하면, 저주파에서 일치하는 효과가 있게될 것이다. 압축기에 대한 입력 신호에서 극히 낮은 저주파 럼블(rumble)은 압축기 회로를 동작시킬 수 있다. 만일 레코오더가 텀블성분을 재생성하지 않는다면, 신장기 출력에서의 신호 변조 효과는 명백해진다.

Claims (1)

1. 압축기와 신장기 사이의 전송채널내의 상대적인 신호 진폭응답이 압축기에 인가되는 복합신호의 유용한 대역폭의 고저양단 주파수 영역에서는 불확실하며, 상기 복합신호의 주파수 및 진폭특성에 응답하는 제어회로에 의하여 압축이 제어되는 압축기가 상기 제어회로를 제어함에 있어 고저양단 주파수 영역의 영향을 상당히 감소시키고 상기 압축된 신호에서 상기 고저 양단 주파수 영역을 감쇄시키기 위하여 상기 압축기내의 신호의 스펙트럼 밸런스를 왜곡시키기 위한 필터수단을 포함하는 상기 압축기에 의해 전송채널에 인가된 압축된 복합 신호를 수신하는데 사용하고 상기 수신된 압축된 복합신호의 주파수 및 진폭특성에 응답하는 제어회로에 의하여 신장이 제어되는 신장기에 있어서, 압축기와 신장기 사이에서 발생하는 진폭 응답내의 에러에의해 야기되는 보상성의 역효과를 억제할 동안 압축기와 신장기의 전체주파수 응답이 거의 평평하게 되도록 하기 위하여 감쇄된 고저 양단 주파수 영역성분을 부스팅하기 위한 필터수단(8 또는 14, 10)을 포함하는 회로장치를 특징으로 하는 신호 신장기.

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