KR850001908B1 - The system of noise reduction - Google Patents
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Abstract
Description
제 1 도 및 제 2 도는 라이프 1및 라이프 2의 잡음 저감방식의 기본 구성도.1 and 2 are basic diagrams of the noise reduction method of life 1 and
제 3 도는 증폭 특선 곡선.3 is an amplification specialty curve.
제 4 도는 비데오 계(Video 係)에 대해서 보조적 신호로를 나타낸 도면.4 shows an auxiliary signal path for a video system.
제 5 도는 영상기구를 위한 리미터의 회로도.5 is a circuit diagram of a limiter for an imaging device.
제 6 도, 제 7a도 및 제 7b도는 특성 정형에 관한 곡선도.6, 7a and 7b are curve diagrams relating to property shaping.
본 발명은 특히 잡음이 생기는 장치의 앞에 배치된 압축 장치와 이 장치의 뒤에 배치된 상보적(相補的)인 신장장치등으로 구성되는 잡음 저감방식에 관한 것이다.The present invention relates in particular to a noise reduction method consisting of a compression device arranged in front of a noisy device and a complementary stretching device arranged behind it.
본 발명은 특허원 제76-729호의 명세서에서 설명된 압축장치 및 신장장치등에 의해 구성되는 잡음 저감방식을 개량한 것으로, 상기 출원의 발명을 앞으로 선행 발명이라고 호칭하겠다. 선행 발명에서의 압축 또는 신장장치의 원리에 의하면 직진신호로(信號路)인 제 1 신호로와 예를들어 10데시벨 정도의 이득을 얻고 또한 최대 출력을 제 1 신호로(주신호로)를 통하는 최대진폭의 소부분에 제한하는 제 2 신호로(보조적 신호로)를 사용하여, 장치가 압축장치일 경우에는 제 1 신호로의 출력을 가산하고 장치가 신장장치일 경우에는 제 1 신호로의 출력으로 부터 제 2 신호의 출력을 감산하는 것이다.The present invention is an improvement on the noise reduction method constituted by the compression device and the stretching device described in the specification of Patent Application No. 76-729, and the invention of the above application will be referred to as a prior invention in the future. According to the principle of the compression or decompression device according to the prior invention, the first signal path, which is a straight signal path, and a gain of, for example, about 10 decibels, can be obtained, and the maximum output is obtained through the first signal (the main signal). Using a second signal (supplementary signal) that limits to a small portion of the amplitude, adds the output to the first signal if the device is a compression device, and to the output to the first signal if the device is an expansion device. To subtract the output of the second signal.
이와같이 구성하면, 저입력 신호 레벨에서 제 2 신호로의 이득은 신호 레벨을 현저하게 상승(압축)혹은 저하(신장)시킬수 있다. 고입력 신호 레벨에 있어서 제 2 신호로의 출력은 직진 신호로 출력에 비하여 중요시되지 않는다. 왜냐하면, 제 2 신호로의 출력은 상기한 바와같이 제한되기 때문이다. 이와같은 구성의 이점은 선행발명의 명세서에 상세히 설명한 바와 같으며 그중 가장 중요한 이점은 현저하게 왜곡이 없는 결과를 얻을수 있다는 것이다. 선행발명의 명세서에서 설명한 바와같이 선행발명에서는 제 2 신호로의 입력이 압축장치의 출력과 같게 된다. 따라서 압축의 법칙은 Y=(1+F1)X, 신장의 법칙은Z=Y-F2Z,즉와 같은 형식으로 표시되며, 방식 전체에 대한 법칙은이다. 단, X는 압축장치의 입력 Y는 압축장치의 출력, 즉 신장장치의 입력, Z는 신장장치의 출력, F1및 F2는 각 압축장치및 신장장치에 있어서 제 2 신호로의 특성을 나타내는 연산자이다. F1과 F2도 저신호 레벨에서는 승수의 형식을 가지며, 레벨이 높아짐에 따라 저하해서 제 2 신호로의 출력이 대략)일정하게 되던지 또는 경우에 따라서 X 혹은 Y의 감소함수로 된다. 상보적 압축장치및 신장장치에 대해서는 F2=F1이므로 Z=X 이다.In this configuration, the gain from the low input signal level to the second signal can significantly increase (compress) or decrease (extend) the signal level. At the high input signal level, the output to the second signal is not as important as the output to the straight signal. This is because the output to the second signal is limited as described above. The advantages of such a configuration are as described in detail in the specification of the preceding invention, the most important of which is that the result can be remarkably distortion free. As described in the specification of the prior invention, the input to the second signal is the same as the output of the compression device. So the law of compression is Y = (1 + F 1 ) X and the law of extension is Z = YF 2 Z, Is written in the form to be. Where X is the input of the compression device, Y is the output of the compression device, that is, the input of the decompression device, Z is the output of the decompression device, and F 1 and F 2 are the characteristics of the second signal in each of the compression device and the decompression device. Operator. F 1 and F 2 also have a form of multiplier at the low signal level, which decreases as the level rises, so that the output to the second signal is approximately constant or, depending on the case, decreases to X or Y. For complementary compression and extension devices, F 2 = F 1, so Z = X.
상기 법칙으로 동작되는 압축장치 및 신장장치를 편의상 타이프 1 이라 호칭하겠다.A compression device and an expansion device operated by the above rule will be referred to as type 1 for convenience.
본 발명은 잡음 저감 방식의 구성요소인 압축장치 및 신장장치에 있어서 제 2 신호로의 입력을 선행발명의 명세서에서 설명되어 있는 형식과는 상이한 형식으로 접속할 수가 있다는 인식으로부터 발명된 것이다. 신장장치에 있어서는 제 2 신호로가 직진 신호로와 같은 입력을 받도록 되어있어, 신장의 법칙은 Z=(1-F2)Y의 형식을 가지며, 압축장치에서 제 2 신호로는 그 입력을 압축장치의 출력으로부터 얻어 압축법칙이 Y=X+F1Y 또는의 형식을 갖도록 되어 있으므로, 방식 전체에 대한 법칙은된다. 여기서도 F1=F2이면 당연히 Z=X 이다. 본 발명의 구성에서는 뒤에 설명하는 바와같이 완전히 F1=F2로 할 수가 있다.The present invention has been invented from the recognition that the input to the second signal in the compression device and the decompression device, which are components of the noise reduction method, can be connected in a format different from that described in the specification of the preceding invention. In the decompression device, the second signal path receives the same input as the straight signal path. The law of decompression has the form of Z = (1-F 2 ) Y, and the compression device compresses the input with the second signal. From the output of the device the compression law is equal to Y = X + F 1 Y or Since it is in the form of, the law for the whole do. Again, if F 1 = F 2, then of course Z = X. In the configuration of the present invention can be entirely F 1 = F 2 as will be described later.
이와같은 새로운 법칙에 따라 동작하는 압축장치 및 신장장치를 타이프 2 라고호칭하겠다.Compression and extension devices operating according to this new law will be referred to as
압축장치 및 신장장치에 있어 제 2 신호로는 신호대역 전체를 처리할 수가 있지만, 실제의 경우 신호대역의 한정된 부분에 있어서의 신호를 통과시키는 것이 일반적이다. 또 선행발명의 명세서에 설명되어 있는 바와 같이 2개이상의 제 2 신호로, 즉 보조적 신호로를 공지의 방법으로 설정하면 상의한 주 파대역을 선택적으로 처리할 수가 있다.In the compression device and the decompression device, the second signal can process the entire signal band, but in practice, it is common to pass a signal in a limited portion of the signal band. In addition, as described in the specification of the present invention, by setting two or more second signals, that is, an auxiliary signal path by a known method, the upper frequency band can be selectively processed.
타이프 1장치와 비교한 타이프 2장치의 주요한 특징은 a) 압축장치가 이득이 1보다 적은 정궤한 루우프(loop)를 사용하므로 이 압축장치에 있어서 회로가 고유의 높이 나이퀴스트(Nyquist)안정성을 가지며 b) 신장장치에 있어서도, 폐쇄루우프를 사용하지 않음으로서 안정성에 관한 장해를 피할 수 있다는 것이다. 따라서 잡음 저감 방식을 구성하는 압축장치 및 신장장치의 각각에 관해서는 넓은 대역에 걸쳐 안정성이 높으며 또한 잡음 저감방식 전체로 본 경우, 압축장치와 신장장치사이에 완전한 상보성이 유지된 잡음 저감 방식을 제공할 수가 있게 된다. 이제 가정용 테레비 수상기에 설치할 수 있도록 간소화한 타이프 2의 잡음 저감방식에 사용되는 압축장치 및 신장장치에 대하여 설명하겠다.The main feature of the
선행발명의 명세서에서는 제 2 신호로가 단일의 제한 채널을 사용한 것으로 설명되어 있지만, 본 발명의 구성요소인 압축장치 및 신장장치에서는 병렬접속된 복수의 리미터를 사용하여 이와같은 리미터가 각기 상이한 제한 한계또는 인가신호 레벨을 또는 그와같은 것이 두 가지 다 갖도록 할 수가 있다. 직진신호로 신호의 결합하기 전에 리미터의 출력을 전부 가산적으로 또는 일부 감산적으로 결합시키면 필요로하는 여러가지의 형상을 갖는 압축 및 신장특성을 얻을 수 있다. 이것은 고도의 정밀도와 신뢰도를 갖고 달성 시킬수가 있다. 또 선행발명의 명세서에 기술되어 있는것처럼 선형 리미터 다음에 한 계를 갖는 비직선 리미터를 설정시키면 오버 슈트(overshoot)는 무시할 수 있게 된다.In the specification of the prior invention, the second signal path is described as using a single limiting channel, but in the compression and extension devices which are components of the present invention, such limiters are different from each other by using a plurality of limiters connected in parallel. Alternatively, it is possible to have the applied signal level or the like. Combining the output of the limiter totally or partially subtractively before combining the signal into the straight signal can provide compression and stretching characteristics with various shapes as required. This can be achieved with a high degree of precision and reliability. In addition, overshoot can be ignored by setting a non-linear limiter with a limit after the linear limiter, as described in the specification of the preceding invention.
곡선 정형의 1형태는, 처음에는 입력신호 레벨이 증가함수 이지만, 후에 감소할수록 되도록 출력을 제 2 신호로 부터 얻을 수 있으며, 이와같은 특성은 하강 특성또는 하향 만곡 특성이라고 호칭한다. 하향 만곡 특성은 중요한 특성이다. 왕냐하면 이 특성에 의해서 제 2 신호로의 출력은 고신호 레벨로 무시할 수가 있으므로 압축장치 또는 신장장치 또는 신장장치로부터의 출력은 거의 직진신호만으로 되기 때문이다. 하향 만곡특성은 음성신호 시스템 및 영상신호 시스템에 해당된다.In one form of curve shaping, the input signal level initially increases, but the output can be obtained from the second signal so as to decrease later. Such a characteristic is referred to as falling or downward bending. The downward curvature characteristic is an important characteristic. This is because the output to the second signal can be disregarded at a high signal level by this characteristic, so that the output from the compression device, the decompression device, or the decompression device is almost a straight signal only. The downward curvature characteristic corresponds to an audio signal system and a video signal system.
이하 도면에 따라 상세히 설명된다.It will be described in detail according to the drawings.
타이프 2의 압축장치 및 신장장치에 대해서 설명하기 전에 먼저 타이프 1의 완전한 잡음 저감 방식을 나타내는 제 1 도를 설명한다.Before describing the
압축장치에 있어서는 보조적 신호로인 제 2 신호로(10)가 입력신호로부터 특정의 신호부분을 뽑아내, 이 제 2신호로의 신호부분을 가산기(12)에 의해서 주신호로의 직진신호에 가산된다. 따라서 출력신호는 저 레벨에서는 그 진폭이 증대, 즉 압축된다. 타이프 1의 압축장치의 전송특성(d)는 제 3 도에서 대수 즉 대시벨로 표시된다. 리미터 회로로부터 상승하여 하향 만곡하는 신호(b)를 직진신호 성분(a)에 가는여 압축신호(d)를 형성하고, 신호를 기록장치 또는 전송장치에 공급한다. 피요에 따라서는 제 2 신호로로부터의 신호를 별개의 녹음또는 전송 채널에 공급한 후 이것을 수신단에서 직진신호 성분과 결합시킨다.In the compression apparatus, the
신장장치에 있어서는, 제 2 신호로(14)에 의해서 장치의 출력신호로부터 동일한 제 2 신호로 신호부분을 얻어 이것을 감산장치(16)에 의해서 녹음 또는 전송된 신호로부터 감산한다. 신장장치의 전송 특성(e)은 제 3 도에 표시한 바와같이 높은 레벨에서는 이득이 거의 일정하며, 저 레벨에서는 이득이 저하하여 잡음 저감을 달성케된다.In the decompression device, the
제 2 도의 타이프 2장치는 완전한 잡음 저감방식을 표시한 기본 구성도이다. 타이프 1의 형상과 유사한 점은 도면을보면 곧 알수있다. 단 타이프 2의 신장장치에서는 제 2 신호로(14)에의 입력은 직접녹음 또는 전송채널로부터 얻어지며 감산장치(16)에 의해서 직진신호로부터 제 2 신호로의 출력을 감소시킨다. 압축장치는 상보적인 구성을 가지며 제 2 신호로의 입력은 압축장치의 출력으로부터 얻어지며 회로망 출력은 가산장치(12)에 공급된다. 따라서 제 2 신호로는 정궤환 루우프내에 포함된다. 단, 개방 루우프 이득은 1보다 작기 때문에 발진을 발생케하는 경향은 전혀없다. 또 타이프1의 신장장치 경우와 같이 통과대역외에 있어서의 루우프의 진폭, 위상응답 특성을 조정할 필요는 없다. 직진신호를 보내는 신호로를 제 2 신호로(14)를 포함하는 신호로와 비교하여 보다 일반적인 말로 표현한다면 이것을 제 1 회로라고 칭할 수가 있으며 이것에 대해서 제 2 신호로(14)를 포함하는 신호로를 제 2 신호로라고 칭할 수가 있다.The
제 2 도에 도시된 구성으로부터 압축장치의 제 2 신호로(10) 및 신장장치의 제 2 신호로(14)가 똑같이 전송 특성을 갖도록 하는것은 대단히 용의하다는 것을 알 수 있다. 즉 가산장치(12)와 감산장치(16)는 기능적으로 똑같은 적용을 한다는 것을 알 수 있으며, 단지 이들 차이점은 감산장치의 경우는 한쪽의 입력의 부호를 역으로 해서 가산을 하는것 뿐이며 따라서 신장장치의 제 2 신호(14)로부터 감산장치(16)의 입력을 국성을 반전하여 하해지도록(예를들어 인 버어터를 삽입시켜서)할 경우 감산장치(16)는 가산장치(12)와 완전히 똑같은 구성의 것으로 치환시킬 수가 있고 이와같은 치환을 한 후의 장치에 있어서는 압축장치도 하나의 가산장치(압축장치의 것과 신장장치의 것이 같은 구성의 것이라도 좋다) 및 하나의 제 2 신호로 (압축 장치의 것과 신장장치의 것과의 사이에 취해져야 하는 특성상의 제한은 현재 정해져 있지 않다)를 갖기 때문에 이 하나의 가산장치 및 하나의 제 2 신호로를 포함하는 회로망에 대해사 그것이 압축장치로서 동작될 경우는 제 2 도의 왼쪽 하단에 표시한 것과 같은 결선이 되게끔, 그리고 신장장치로서 동작해야할 때는 제 2 도의 오른쪽 하단에 표시한 것과같은 결선이 되도록 접속 절환을 행하는 적당한 스위치를 설치하면 여기서 압축장치의 제 2 신호로(10)와 신장장치의 제 2 신호로(14)에 하나의 공통의 신호로를 사용하여, 그리고 또 가산장치로서 도 압축장치 및 신장장치로서 하나의 공통의 가산장치를 사용할 수가 있다. 즉 앞에 설명한 바와 같이에 있어 완전히 F1=F2로 할수가 있다. 이것은 타이프 1의 방식에 있어서와 완전히 똑같다. 단 타이프 2의 경우에는 방식 전체의 각 구성요소인 압축장치 및 신장장치에 전술한 바와같이 안정성이 있다는 특징이 더 추가된다.It can be seen from the configuration shown in FIG. 2 that it is very easy to make the
방식 전체로서, 압축 장치와 신장장치 사이에는 완전한 상보성이 이루어 지게끔 할수 있다는 것은 이것으로도 알 수 있지만, 여기에 더 추가해서 방식의 구성 요소로서의 압축장치 및 신장장치를 어떻게 구성할 수가 있으며, 그리고 그것에 의해서 어떠한 특성이 주어지는가(즉 F1F2로서 어떠한 특성이 주어질 수 있는가)를 이해하는 것은 방식 전체를 이해하는 데, 중요하다. 이에 관하여 다음과 같이 설명코져 한다.As can be seen from this, it is possible to achieve complete complementarity between the compression device and the decompression device as a whole, but in addition to how the compression device and the decompression device can be configured as components of the method, and Understanding what characteristics are given by it (ie what characteristics can be given as F 1 F 2 ) is important for understanding the whole approach. This will be explained as follows.
타이프 1방식에 있어서와 같이 압축장치 또는 신장장치 전송 특성을 타이프 2의 방식으로 달성하기 위해서는 제 2 신호로의 전송 특성으로서 약간 상의한 형상의 것을 사용하는 것이 필요하다. 제 3 도에서 타이프장치에 관계가 있는것은 곡선(b)가 아니고, 곡선(c)이다. 즉 비교적 높은 한개와 약간 편평한 특성을 사용한다. 이와같은 곡선은 정특성에만 해당되며 동 특성에 있어서는 어느곡선에 대해서도 같은 조절을 하지 않으면 안된다. 또 타이프 2 의 장치의 제어신호 평활회로에는 비교적 긴 시정수를 사용한다.As in the type 1 method, in order to achieve the compression or decompression device transmission characteristics by the
타이프 2장치의 원리에 대하여 타이프 1장치의 원리를 가한 복합장치를 구성하기 위해서는 제 2 신호로의 입력을 해당 복합장치의 입력 및 출력신호에 대해서 임의의 비율을 유지하도록 하면 된다. 따라서 일반화된 압축장치 또는 신장장치는 제 1 신호로에 있어서의 제 1 가산장치와 상기 제 1 가산장치에의 입력 및 상기 제 1 가산장치 로부터 의 출력 비율로 가산되도록 한 제 2 가산장치와, 상기 제 1 가산장치로부터 입력을 얻는 보조적 신호로로 구성됨을 생각할 수 있다. 보조적 신호로의 출력은 압축장치의 경우는, 반전하지 않고 제1의 가산장치에 가해지며, 신장장치의 경우는 감산이 이루어지도록 반전해서 인가된다.Regarding the Principle of the
타이프 2 의 장치 또는 타이프1-2의 복합장치에 있어서는 진폭 변동범위가 변경되어 있지않은 신호 및 보조적 신호로의 출력이 각기 채널을 통해서 신장장치에 보내져야 할때는, 타이프 1장치에서 가능했던 바와같이 압축장치의 가산장치를 간단히 제거하여 신장장치에 배치할 수 없다. 타이프 2의 장치 및 타이프1-2의 복합장치에 있어서, 제 2 신호로의 입력을 형성하기 위해서는 가산장치는 꼭 필요한 것이다. 그러나 진폭 변동범위가 변경될 수 없는 신호 및 보조적 신호로의 출력은 역시 각기 전송또는 녹음되며 이와같은 경우 신장장치에 있는 가산장치는 압축된 신호를 형성하기 때문에 신장장치에 있어서도 중복해서 설치된다.For
압축장치 및 신장장치를 상보적으로 형성하면, 주신호로내에 가산장치 및 감산장치를 설치하고, 또 가산장치가 보조적 신호로의 출력을 적당한 비율로 선택적으로 감산장치에 공급하는 것에 의해 압축 모우드로부터 신장모우드로 원활한 전환을 달성할 수가 있다.When the compression device and the decompression device are formed complementarily, an addition device and a subtraction device are installed in the main signal path, and the adding device expands from the compression mode by selectively supplying the output of the auxiliary signal to the subtraction device at an appropriate ratio. A smooth transition to the mode can be achieved.
완전한 잡음 저감방식에 있어서는 모든 장치내의 제 2 신호로의 신호성분이 먼저 주신호로 신호에 가산되어 다시 감산되기 때문에 장치의 출력신호는 입력과 동일하게 된다. 두 개의 동일한 제 2 신호로의 특정한 특성이 어떠하던간에 장치계가 신호의 동특성 또는 주파수 응답특성에 대한 전체적인 효과를 미치게 할수는 없지만 우수한 잡음 저감효과를 달성하기 위해서는 적당한 특성을 선택하지 않으면 안된다.In the complete noise reduction scheme, the signal component of the second signal in all devices is first added to the signal as the main signal and then subtracted again so that the output signal of the device becomes the same as the input. Whatever the specific characteristics of the two identical second signals, the device system cannot have an overall effect on the dynamic or frequency response characteristics of the signal, but an appropriate characteristic must be selected to achieve an excellent noise reduction effect.
음성잡음 저감장치에 대해서는, 제 4 도에 도시한 바와 같의 4개의 보조적 신호로가 80Hz 이하의 저역통과, 80Hz-3kHz 의 대역통과, 3KHZ이상의 고역통과 및 9kHz 이상의 고역통과의 주파수대에 걸쳐 우수한 성과를 올리고 있다. 필터 다음에는 제 3 도의 (b)에 표시한 바와 같은 전송특성을 갖는 동일 구성의 선형리미터(20)가 접속된다. 각 리미터는 그 리미터의 입력 및 출력신호의 어느 하나가 일방향 또는 쌍방향으로부터 정류하여 평활화해서 얻어진 제어신호에 의해서 제어된다. 이와 같은 결합은 필요한 상승 및 하향 만곡특성을 부여한다. 선형 리미터 다음으로 비선형 리미터(22) 다이오드 클립퍼(clipper) 회로가 계속되며, 그 기능은 리미터의 동작 개시시간(약 1ms)에 걸쳐 통과되는 과도신호의 진폭을 제한할 수가 있다. 4개의 대역 출력은 가산장치(24)에서 결합되고 가산장치(929) 다음에는 합해진 과도신호를 클립(clip)에서 오바 슈트를 최소한으로 하기 위한 별개의 비선형 리미터(26)가 접속된다. 도면에서 표시한 바와 같이 회로망은 럼블(rumble), 험(hum), 누화(crosstalk) 및 히스(hiss)를 감소시킬 수 있는 조적신호로의 신호성분을 부여한다.As for the noise reduction device, four auxiliary signal paths as shown in FIG. Is raising. Next to the filter is a
영상신호 잡음 저감장치에 있어서는, 영상신호 녹화 또는 전송장치의 선형의 위상주파수 응답특성을 고려해야 한다. 상기 조건으로부터 다이오드를 사용해서 비교적 간단한 비선형 리미터를 설계할 수가 있다. 이와같은 필터 및 리미터 회로의 예로서 저 임피이던스의 신호원으로부터 저레벨 신호에 대해서는 다이오드 30이 도통되지 않는 상태에 있어 신호는 저항기 R 및 콘덴서 C의 고역 통과특성에도 불구하고 전 진폭이 통과된다. 그러나 큰 과도신호에 대해서는 다이오드가 도통되고 콘덴서 C를 급속히 충전하기 때문에 저 레벨신호는 최단의 도통지지 않는 시간 이외에는 통과된다. 리미터의 출력은 앞에서 언급한 음성신호에 대한 장치에 있어서와 같이 여러가지의 주파수 대역을 커버(cover)하는 다른 리미터의 출력과 결합된다.In the video signal noise reduction apparatus, the linear phase frequency response characteristics of the video signal recording or transmission apparatus should be considered. Under these conditions, a relatively simple nonlinear limiter can be designed using a diode. As an example of such a filter and limiter circuit, diode 30 is not conducting for a low level signal from a low impedance signal source so that the signal passes through the full amplitude despite the high pass characteristics of resistor R and capacitor C. However, for large transient signals, the diode conducts and rapidly charges the capacitor C, so the low level signal passes outside of the shortest non-conducting time. The output of the limiter is combined with the output of another limiter covering various frequency bands as in the device for the above mentioned voice signal.
지금까지 설명한 단일 리미터를 사용하는 압축 및 신장 곡선 정형법을 연장 해석하여서 제한한계 및 인가신호 레벨의 어느 한 쪽 또는 양쪽이 각각 다른 수개의 병렬 리미터(일정한 주파수 대역에 있거나 또는 대역이 중복되어 있다)의 동작을 포함할 수가 있다. 이와같이 하면 기초적인 단일 리미터를 사용하는 구성의 이점의 대부분, 즉 높은 정밀도, 낙은 노이즈-레벨 및 낮은 오버수트 등을 그대로 잃지 않고 필요로 하는 여러가지의 형상의 전송 특성을 얻을 수가 있다.An extended interpretation of the compression and extension curve shaping methods using a single limiter described so far, several parallel limiters, one or both of which have different limits or applied signal levels, either in the same frequency band or overlapping bands. It can include the operation of. In this way, most of the advantages of the configuration using the basic single limiter, i.e., high accuracy, low noise, noise level and low oversuit, etc. can be obtained without losing the transmission characteristics of various shapes.
원리를 쉽게 설명하기 위해서 제 6 도에서는 단지 하나의 보조적 신호로내에 3개의 리미터를 병렬을 접속한 타이프 1의 압축치장에 대한 특성곡선을 표시한 것이다.In order to easily explain the principle, FIG. 6 shows a characteristic curve of the compression height of type 1 in which three limiters are connected in parallel in only one auxiliary signal path.
직진신호로의 특성은 (a)이며 3개의 리미터의 특성은 (b),(d) 및 (e)로서 표시하였다. (b),(d) 및 (e)는 각각 제한한계가 다르기 때문에 상호간의 위치에 차이가 있다. 따라서 특성이 (b)이고 단일 리미터의 경우와 같이 종합특성 (c)가 얻어지는 것이 아니고 종합특성 (f)가 얻어진다. 각 선형 리미터의 다음에 적당한 제한한계를 갖는 비선형 리미터(클립퍼)를 설치하고 보조적 신호로의 신호를 결합시킨 것을 제 4 도와는 다른 리미터가 처리토록 하면 오버슈트를 극히 낮게 할 수가 있다.The characteristics of the straight signal path are (a) and the characteristics of the three limiters are indicated as (b), (d) and (e). Since (b), (d) and (e) have different limiting limits, there are differences in their positions. Therefore, as in the case of the characteristic (b) and a single limiter, a comprehensive characteristic (c) is not obtained but a comprehensive characteristic (f) is obtained. The overshoot can be made extremely low if a non-limiting limiter (clipper) with a suitable limit is installed after each linear limiter and another limiter, other than the fourth one, to handle the signal as an auxiliary signal.
종합특성의 형상은 리미터 특성의 형상, 위치 및 수의 선택에 의해서 정확하게 제어할 수가 있고, 필요하면 하나 이상의 리미터의 출력을 가산적으로가 아니라 감산적으로 결합하는 것에 의해서 제어할 수가 있으므로, 이것에 의해서 소위 타이프 1의 압축장치와 타이프 2의 신장장치의 결합된 것을 얻을 수가 있다.The shape of the overall characteristic can be precisely controlled by the selection of the shape, position, and number of the limiter characteristics, and if necessary, the output of one or more limiters can be controlled by subtracting rather than adding up. Thus, a combination of a so-called type 1 compression device and a
다수의 리미터 또는 다수의 보조적 신호로를 사용하는 일반적 장치의 경우, 타이프 1 또는 타이프 2의 압축 또는 신장을 이룰 수 있도록 독립하여 있게끔 할 수가 있다.In a typical device using multiple limiters or multiple auxiliary signals, it may be possible to stand alone to achieve compression or stretching of Type 1 or
영상신호계에 있어서는 주로 압축장치 출력에 있어 오버슈트를 감소 또는 소멸시키기 위해서, 하향만곡 리미터 특성이 유용하다. 하향만곡 특성을 갖는 리미터를 사용한 압축장치를 통하여 합성 영상신호를 보내면 가령 출력동기 펄스는 입력에 있어서와 같이 오버슈트가 없는 형을 갖는다. 따라서 압축된 영상신호는 보통의 신호와 똑같은 것이 되고 처리 및 전송이 간단하게 된다. 압축된 영상신호 그 자체의 형도 또 일반적인 영상의 신호의 형과 거의 일치된다. 오버슈트가 저 레벨신호에 한정되면 극히 예리하고 명확한 형태의 상이 얻어지며 더욱 기타 여러가지 점에서 보통의 신호와 현저한 차이는 생기지 않는다.In a video signal system, downward curvature limiter characteristics are useful mainly for reducing or eliminating overshoot at the output of a compression apparatus. When a synthesized video signal is sent through a compression device using a limiter having downward curvature characteristics, for example, the output synchronous pulse has a type without overshoot as in the input. Therefore, the compressed video signal becomes the same as a normal signal, and processing and transmission are simple. The shape of the compressed video signal itself is also almost identical to that of a typical video signal. If the overshoot is limited to a low level signal, an extremely sharp and clear image is obtained, and in many other respects there is no significant difference from the normal signal.
다음 음성신호에 적용된 하향만곡 특성을 영상신호에 적용했을 경우에 대해서 설명한다.Next, a case in which the downward curvature characteristic applied to the audio signal is applied to the video signal will be described.
위의 설명에 있어서는, 일반적인 경우 다수의 리미터를 사용하는 특성 곡선 정형기술에 대해서 연구했다. 영상신호의 분야의 응용에 있어서는, 제 5 도의 리미터 회로와 제 7 도의 전송특성 곡선을 참조하면 이해하기가 쉽다. 제 7 도에 있어서는 감산의 실태를 이해하기 쉽도록 하기 위해서 접전으로 표시된 특정곡선이 표시되어 있다. 제 5 도와 같은 2개의 리미터를 동일 조건하에서 병렬로 동작시키고 그 출렬을 감산적으로 결합 시키면 상쇄가 일어난다. 그러나 한쪽 리이터의 동작 조건을 적당히 변경시키면(제한 한계, 다이오드의 형태, 신호 이득) 필요한 하향 만곡 전송을 특성을 달성하는 유효한 결합 출력을 얻을 수가 있다.In the above description, a characteristic curve shaping technique using a large number of limiters has been studied. For application in the field of video signals, it is easy to understand with reference to the limiter circuit of FIG. 5 and the transmission characteristic curve of FIG. In FIG. 7, a specific curve marked by engagement is indicated for easy understanding of the actual state of subtraction. If two limiters, like the fifth degree, are operated in parallel under the same conditions, and the outputs are subtractively combined, offsetting occurs. However, by appropriately changing the operating conditions of one writer (limit limit, type of diode, signal gain), an effective combined output can be obtained that achieves the required downward bend transmission characteristics.
제 7a 도는 2개의 리이터 회로가 도면과 같이 레벨이 다른 출력을발생시킨다. 출력(a)에는 적당한 계수 K가 곱하여지고 다음 출력 (b)는 감소된다. 고입력 레벨에 있어서는 이 계산 결과가 영으로 되며, 저 레벨에서는 정상 출력이 얻어진다.FIG. 7A shows two output circuits with different levels of output as shown. The output (a) is multiplied by the appropriate coefficient K and the next output (b) is reduced. At a high input level, this calculation result is zero, and at a low level, a normal output is obtained.
도면 제 7b 도는 양쪽의 리미터가 제한한 계는 같지만 한쪽의 리미터가 저어득으로 구동되게 한 상보적인 방법을 나타내는 도면이다. 고진폭 입력에 대해서는 2개의 리미터의 출력 레벨은 도면과 같이 평행 또는 거의 동일하지만, 저 레벨에 있어서는 인가신호 레벨의 차만큼 출력의 차이가 생긴다. 2개의 출력을 감산적으로 결합하면, 필요한 상승 및 하향 만곡 특성을 얻을 수 있다.7B is a diagram showing a complementary method in which one limiter is driven with low gain although the limiter of both limiters is the same. For the high amplitude input, the output levels of the two limiters are parallel or almost the same as in the figure, but at low levels, the output difference is as much as the difference of the applied signal levels. By subtracting the two outputs, the necessary rising and downward bending characteristics can be obtained.
선행 발명의 명세서에서는 신호에 대해서 직접 동작할 수는 없지만 그 신호에 의해 변조된 반송파 신호에 대해서만 동작하는 실시예가 설명되어 있다. 칼라 텔레비젼 및 계측 장치에의 적용이 설명되어 있기는 해도 원리는 반송파 신호 전반에 융용된다.In the specification of the prior invention, an embodiment which does not directly operate on a signal but operates only on a carrier signal modulated by the signal is described. Although application to color televisions and measurement devices has been described, the principle applies to the entire carrier signal.
음성신호와 같은 용도에는 선형 리미터를 사용해야 하지만, 그 이외의 경우에는 비선형 리미터를 사용할 수가 있다. 즉 리미터의 특정값을 극히 낮은 값으로 유지하든가, 또는 전체로서 완전히 영으로 해야만 하는 경우 제한은 비직선적으로 하지 않으면 안된다.Linear limiters should be used for applications such as voice signals, but non-linear limiters can be used in other cases. In other words, if the specific value of the limiter is kept at an extremely low value or must be completely zero as a whole, the limit must be non-linear.
억제된 반송파 신호를 처리할 경우 이외는 보조적 신호로의 입력에 반송파 저지 필터를 사용할 필요가 있다. 다수의 보조적 신호로를 사용하는 경우는 모든 보조적 신호로의 공통 입력접에 반송파 저지 필터를 배치하면 좋다.It is necessary to use a carrier blocking filter for input to the auxiliary signal except when processing the suppressed carrier signal. In the case of using a plurality of auxiliary signal paths, a carrier blocking filter may be disposed at a common input contact to all auxiliary signals.
반송파 압축장치 및 선장장치에 사용하는 보조적 신호로는 이미 설명한 보조적 신호로와 유사하며, 한번 반송파가 저지되면 측파대는 여러 가지의 방법으로 처리된다. 단 하나의 보조적 신호로를 사용하고 또 필터를 전혀 사용하지 않은 경우는 광대역의 압축 또는 신장이 얻어지고 별도의 방법으로서 주어진 측파 대주파 수범 위에 각기 동조된 필터를 갖는 다수의 보조적 신호로를 사용하면 사용된 필터의 각 주파수에 대응하는 변조 신호주파수 범위로 압축 또는 신장이 이루어진다.The auxiliary signals used in the carrier compression apparatus and the captain apparatus are similar to the auxiliary signals described above. Once the carrier is blocked, the sidebands are processed in various ways. If only one auxiliary signal is used and no filters are used, then a wideband compression or extension is obtained, and as a separate method, using multiple auxiliary signal paths, each with its own tuned filter over a given sideband frequency range, Compression or stretching is performed in the modulated signal frequency range corresponding to each frequency of the filter used.
양측파 대반송파 시스템에 있어서 크게 찌그러짐을 방지하기 위해서는 각각의 보조적 신호로에 대칭적으로 측파대를 처리 사용하는 것이 바람직하다. 실제 대역 필터 및 대역 소거 필터를 결합해서 사용하면 이목적을 달성할 수 있다. 이와같은 경우 필터의 양쪽을 반송파 주파수에 중심을 맞추고 대역폭에 적당한 차를 가게끔 한다.In the bilateral carrier system, it is preferable to treat the sideband symmetrically in each auxiliary signal path in order to prevent large distortion. A combination of real band filters and band cancellation filters can achieve this purpose. In this case, center both sides of the filter on the carrier frequency and make a reasonable difference in bandwidth.
음성신호에 적합한 간단한 반송파 잡음 저감장치에서는 반송파뿐만 아니라 저 및 중 정도의 음성주파수 측대파를 감쇠되게 반송파 저지 필터를 선택하면 좋다. 따라서 주로 고음성 주파수에 있어 잡음 저감이 행하여지고, 히스(hiss) 저감도 달성된다. 주파수 대역이 좁은 저지 필터를 갖는 별도의 보조적 신호로를 사용하는 경우 잡음 저감작용은 더욱 낮은 음성 주파수까지 펴진다. 보조적 신호로의 작용은 높은 음성 주파수에 대응하는 측파대 주파수의 신호를 가하지만 제 2 의 보조적 신호로가 중 정도의 음성 주파수에 대응하는 고 레벨의 측파대에 의해서 저지당할 경우에는 제 1 보조적 신호로만 동작한다.In a simple carrier noise reduction device suitable for an audio signal, a carrier blocking filter may be selected to attenuate low and medium voice frequency sidebands as well as carriers. Therefore, noise reduction is mainly performed at high audio frequencies, and hiss reduction is also achieved. When using a separate auxiliary signal with a narrow stop filter, the noise reduction extends to lower voice frequencies. The acting as an auxiliary signal imparts a signal of sideband frequency corresponding to a high speech frequency but the first auxiliary signal when the second auxiliary signal is blocked by a high level sideband corresponding to a medium speech frequency. Only works with.
선행 발명의 명세서에서 설명한 바와 같이 음성 및 영상신호를 위한 리미터 회로에서는 필터 출력이 일정 레벨이상에 달하게 되면, 필터가 자동적으로 이 대역을 좁게끔 하여 그 결과 제한작용이 달성된다. 이와같은 방법은 반송파 신호의 압축장치 및 신장장치에 있어서도 가능하다. 위상이 유지되는 채널에 대해서는 칼라 부 반송파와 관련하여 사용되는 비선형 리미터에 의한 기술을 사용하면 좋다. 음성신호에 대해서 필터는 직선적으로 동작되어야 하고 실용회로에 대해서는 제 5 도에서 표시한 바와 같이 일반적 구성을 사용하면 좋고, 단 이와같은 경우 콘덴서 대신에 병렬 공진 반송파 저지회로를 사용하여 전계효과 트랜지스터와 같은 제어가 있는 저항 소자를 저항기 R에 병렬로 접속시켜 정류되어 평활화된 제어전압으로 이것을 조작한다.In the limiter circuit for audio and video signals as described in the specification of the prior invention, when the filter output reaches a certain level or more, the filter automatically narrows this band so that a limiting effect is achieved. Such a method is also possible in the compression device and the decompression device of the carrier signal. For a channel whose phase is maintained, a technique by a nonlinear limiter used in connection with a color subcarrier may be used. For audio signals, the filter should be operated linearly and a general configuration as shown in FIG. 5 for practical circuits may be used. However, in this case, a parallel resonant carrier blocking circuit may be used instead of a capacitor, such as a field effect transistor. The controlled resistive element is connected in parallel to the resistor R and operated with a rectified and smoothed control voltage.
고진폭의 음성 과도신호에 대응하며 또 리미터의 동작 개시시간중 다이오드를 도통시키는 고진폭의 측파대의 급격한 페이스트의 기간을 제외하고서, 회로는 직선적으로 동작한다. 실용회로에 있어서는 회로의 비교적 끝 가까지에 클립퍼 다이오드를 배치하고, 제한된 신호의 증폭 후에 신호 처리를 행한다. 이와같은 다이오드와 병렬로 직렬 공진회로를 배치해도 좋다.The circuit operates linearly, except for a period of rapid paste that corresponds to a high amplitude negative transient signal and conducts a diode during the limiter start-up time. In a practical circuit, a clipper diode is arranged to a relatively end of the circuit, and signal processing is performed after amplifying the limited signal. A series resonant circuit may be arranged in parallel with such a diode.
반송파 신호에 대해서 사용하기에 적절한 제 5 도 회로의 다른 형식에서는 콘덴서 C를 병렬 동조 반송파 저지회로로서 치환시켜 다이오드(30)을 제거하고, 앞의 병렬 동조회로와 직렬로 대칭의 비선형장치 또는 회로를 삽입한다. 이 비직선장치 또는 회로는 일정의 인가 전압까지는 임피던스가 비교적 낮고, 그 이상이 되며는 거의 일정의 전류를 유지한다. 이것과 관련하여 예컨대 정전류 다이오드 또는 트랜지스터의 콜랙터 특성을 이용하면 좋다. 저항기 R과 병렬로 직렬 동조 반송파 공진회로를 배치하여도 좋다.In another form of the FIG. 5 circuit suitable for use with carrier signals, capacitor C is replaced as a parallel tuned carrier blocking circuit to remove diode 30 and a symmetrical nonlinear device or circuit in series with the previous parallel tuned circuit is employed. Insert it. This nonlinear device or circuit has a relatively low impedance up to a constant applied voltage and maintains a substantially constant current beyond that. In this connection, for example, the collector characteristics of a constant current diode or a transistor may be used. A series tuned carrier resonant circuit may be arranged in parallel with the resistor R.
또 각종의 신호 변경을 목적으로 하여 압축장치 및 신장장치를 독립적으로 사용할 수 있다. 가령 음성신호의 진폭변동 범위를 축소하기 위해서 저 대역을 커버하는 보조적 신호로를 갖는 압축장치를 사용할 수가 있다. 또 여러자지의 주파수 범위를 커버하는 다수의 보조적 신호로를 사용하면, 특수한 동적 평형 특성을 얻을 수가 있다.In addition, a compression device and an expansion device can be used independently for the purpose of various signal changes. For example, in order to reduce the amplitude fluctuation range of the audio signal, a compression device having an auxiliary signal path covering the low band can be used. In addition, the use of a number of auxiliary signal paths covering several frequency ranges yields special dynamic balance characteristics.
신호의 신장, 특히 신호가 없거나 또는 저 레벨신호가 통과할 때 암 잡음의 저감에는 전대역 신장장치가 유효하다. 1개 또는 다수의 보조적 신호로내에 필터를 설치한 신장장치는 신호가 존재하는 때의 암잡음을 유효하게 감소시킬 수가 있다. 가령 이와같은 신장장치를 사용하는 것에 의해서 구식의 78회전 레코드에 있어서는 히스를 저감시킬 수가 있고 더욱 종래의 필터법을 채택했을 경우보다 신호 방해를 가져오지 않는다.Full-band stretching devices are effective for reducing signal noise, particularly when no signal or low-level signals pass. An expansion device in which a filter is provided in one or more auxiliary signal paths can effectively reduce the noise in the presence of a signal. For example, by using such an expansion device, the hissing can be reduced in the old 78-turn record, and no signal disturbance is caused more than when the conventional filter method is adopted.
주파수별로 잡음을 저감시키기 위해서 신장장치를 사용하는 경우 각 방해주파수에 대응해서 각 보조적 신호로에 대역 필터를 설치하고, 각 리미터의 제한한계를 적당히 정한다. 음성신호에 있어의 히스와 전력선의 고조파 및 영상신호에 있어서의 방해 무선주파 등은 신호 자체에 거의 영향을 줌이 없어 위의 방법으로서 저감시킬 수가 있다. 잡음 주파수의 그 어느 것인가에 신호가 오면 즉시 잡음 저감작용이 저지되지만, 그때 방해는 신호에 의해서 유효하게 마스킹(masking)된다.In the case of using an extension device to reduce noise by frequency, band filters are provided in each auxiliary signal path corresponding to each disturbing frequency, and the limit of each limiter is appropriately set. Heaths in audio signals, harmonics in power lines, disturbed radio frequencies in video signals, and the like have little effect on the signals themselves, and can be reduced by the above method. When a signal arrives at any of the noise frequencies, the noise reduction action is immediately prevented, but then the disturbance is effectively masked by the signal.
이상의 설명으로 증폭기의 배치에는 거의 유의하지 않았으나, 이것은 설계상의 사소한 문제에 지나지 않다. 단, 본 발명의 주제로 하는 타이프 2의 장치에는 이론상 증폭기는 불필요한 것이다.In the above description, little attention was paid to the placement of the amplifier, but this is only a minor design problem. However, in principle, an amplifier is unnecessary for the
이상의 설명에서 아는 바와 같이, 본 발명에 의하면 압축장치와 신장장치 사이에 완전한 상보성이 유지되고, 더욱 각 구성요소인 압축장치 및 신장장치의 각각의 것에 관해서는 넓은 대역에 걸쳐 높은 안정성을 얻을 수 있는 잡음 저감방식이 설명되어 있다.As can be seen from the above description, according to the present invention, perfect complementarity is maintained between the compression apparatus and the stretching apparatus, and each component of the compression apparatus and the stretching apparatus, which is each component, can obtain high stability over a wide band. Noise reduction methods are described.
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