KR900008595B1

KR900008595B1 - 적응 신호웨이팅 시스템

Info

Publication number: KR900008595B1
Application number: KR1019840000488A
Authority: KR
Inventors: 에프. 데이비스 마아크
Original assignee: 비에스알 노스 아메리카 리미티드; 토마스 하이만
Priority date: 1983-01-31
Filing date: 1984-01-31
Publication date: 1990-11-26
Also published as: NL190533C; FR2540313A1; AU566512B2; GB8400143D0; JPH0697753B2; GB2134357A; DE3403321A1; DE3403321C2; GB2134357B; CA1201070A; NL8400273A; BR8400387A; MX162841B; US4539526A; AU2368584A; KR840007330A; JPS59146230A; NL190533B; FR2540313B1

Abstract

내용 없음.

Description

적응 신호웨이팅 시스템

제1도는 전형적인 카세트 테이프 녹음채널의 주파수 응답을 나타내는 그래프(1/3 옥타아브, 상수-Q 분석).

제2도는 종래 잡음 감소시스템의 가변주파수 응답을 나타내는 그래프.

제3도는 잡음감소를 위한 두 종래 기술을 보인 제1도에서 묘사된 채널에서 전형적인 신호기록을 나타내는 그래프.

제4도는 본 발명의 신호부호화시스템의 구체화된 실시예를 보인 블럭다이아그램.

제5도는 본 발명의 신호복호화시스템의 구체화된 실시예를 보인 블럭다이아그램.

제6도는 본 발명의 신호부호화시스템의 구체화된 실시예의 일부를 블럭다이아그램으로 일부를 상세한 회로로 보인 회로도.

제7도는 제6도 및 제8의 각 부호화 또는 복호화시스템의 나머지 부분을 블럭다이아그램으로 일부를, 그리고 다른 일부를 상세한 회로로 보인 회로도.

제8도는 본 발명의 복호화시스템의 구체화된 실시예의 일부를 블럭다이아그램과 상세한 회로로 보인 회로도.

제9도는 제7도에서 보인 고주파 레벨 프리엠퍼시스 필터의 10㏈의 눈금으로 주파수응답을 나타내는 그래프.

제10도는 제7도에서 보인 저주파레벨 정형필터의 10㏈의 눈금으로 주파수응답을 나타내는 그래프.

제11도는 제4도에서 보인 부호화시스템에서 사용된 가변필터의 주파수응답을 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 10A : 입력단자 12 : 적응신호웨이팅필터

12A : 트래킹필터 14 : 압축기

14A : 신장기 20 : 밴드패스

22 : 입력단자 24 : 이득제어모듀울

26 : 제어단자 28 : 가변필터

30 : 입력단자 32 : 제어단자

34 : 출력단자 36 : 고주파레벨프리엠퍼시스 필터

38 : 저주파레벨정형필터 40, 42 : 레벨검출기

40A, 42A : 검출기.

본 발명은 신호상태조절장치에 관한 것으로, 특히 신호압축기술을 이용한 적용신호웨이팅시스템(adaptive signal weighting system)에 관한 것이다.

비록 현재 사용되고 있는 많은 오디오 및 비디오부품이 잡음과 왜곡을 무시할 수 있다. 하나 몇가지의 부품, 특히 FM방송수신채널, 디지탈채널과 오디오 및 비디오테이프와 녹음재생채널 등에 있어서는, 이드링 오디오 또는 비디오 재생장치로서 사용될 때에 상당한 잡음을 발생할 수 있다.

예를들어 이 문제점은 어떤 기록 또는 전송 채널이 다이나믹 레인지가 제한되기 때문에 야기될 수도 있다.

특히 모든 기록 또는 전송 채널은 왜곡 또는 잡음형태의 지나친 열화(劣火)없이 신호를 전송할 수 있는 최대 신호 레벨과 최소 잡음 레벨을 갖는다. 전형적으로 이 채널의 다이나믹 폭 또는 윈도우는 주파수의 함수로서 변화하는 채널폭으로 제한된다. 채널매체는 오디오 및 비디오의 음성 또는 영상기록의 경우 마그네틱테이프 또는 라디오나 TV방송의 경우 공간(space)과 같은 여러가지의 형태를 취한다. 예를들어 전형적인 오디오 카세트테이프에서 채널의 폭이 대부분의 프로그램 정보가 실리는 스펙트럼 영역내에서 55㏈로 제한되고 사용자는 100㏈ 다이나믹 레인지의 프로그램을 녹음코자 할 때에 상업적으로 입수할 수 있는 전형적인 단일 대역 압축장치가 테이프에 이를 기록시 프로그램 정보신호를 압축토록 사용되어 신호정보의 실질적인 부분이 채널의 최대신호 레벨이하의 최소 잡음레벨 이상에서 기록될 수 있다. 이는 예를들어 전체 스펙트럼에 대하여 신호를 2 : 1의 압축비로 압축함으로서 행하여질 수 있다. 그리고 압축된 프로그램은 다아나믹 레인지의 실질적인 손실없이 신호를 그 본래의 형태로 회복시킬 수 있도록 1 : 2의 신장비로 보상적 방법에 따라 신장된다.

그러나 단일대역 내에서 전체 정보 또는 프로그램 신호를 고정된 압축비로 압축시키는 기본적인 시도는 몇가지의 결점을 갖는다.

예를들어 프로그램신호가 음성영역에 있고, 압축된 신호가 재생시에 신장되고 신장된 프로그램신호에 따라서 음성신호가 오디오 스피커에서 재생될 때에 사람의 귀는 진폭가 주파수를 기초로 하여 이들 음성신호를 구별한다. 만약 주파수의 함수로서 오디오 카세트 테이프와 같은 기록채널의 다이다믹 폭을 계획하는 경우 테이프상에 기록할 수 있는 최대신호를 나타내는 커어브의 정점은 중간주파수를 통하여 실제로 평탄하게 되는 반면에 스펙트럼의 저역단에서 강하고 예를들어 약 50㎐에서 시작하여 그 이하의 주파수에서 낮아진 스펙트럼의 고역단으로부터 극적으로 강하한다(예를들어 약 2㎑에서 시작함). 또한 전형적인 오디오 테이프에 있어서는 잡음레벨(하단 커어브)이 비교적 높은 주파수에서 증가되기 시작한다. 이러한 스펙트럼 분석의 결론은 윈도우(즉, 최소잡음 레벨과 최대신호 레벨사이의 차이)는 스펙트럼을 통하여 달라질 것이다(즉 주파수에 따라서 달라진다).

예를들어 전형적인 오디오 테이프에 있어서 채널의 다이나믹 레인지 윈도우는 400㎐에서는 55㏈인 반면에 15㎑에서는 단지 25㏈일뿐이다. 따라서 테이프에 2 : 1의 압축비로 100㏈범위의 프로그램신호를 기록할 때에 400㎐의 정보는 이 주파수의 윈도우가 55㏈이므로 기록될 수 있다. 그러나, 15㎑의 높은 주파수 영역에서는 25㏈의 윈도우만이 제공되어 있으므로 상당량의 정보가 손실된다. 스펙트럼의 전역을 통하여 고정된 2 : 1의 압축비를 이용한 오디오 테이프 카세트 단일대역 장치에 있어서는 강력한 고주파를 차단하여 기록재생시 무딘 소리가 나는 반면에 고주파수에서 낮은 신호는 잡음기준 이하로 떨어져 잘 알려진 바와 같은 브리싱(breathing)현상이 일어난다. 여러가지의 시도가 이들 결점을 개선코자 제안된 바 있다.

돌비 시스템으로 잘 알려진 상업적으로 입수가능한 한 시스템은 대부분의 정보(즉, 신호에너지)가 음성신호의 20-800㎐ 범위내에 있고 800㎐이상에서는 강하하게 된다는 가정하에서 작동된다. 따라서 이 시스템은 400-1200㎐ 사이에서 고주파 부우스트가 행하여진다.

부우스트량은 전형적으로 최대 10㏈부우스트가 제공되도록 입력신호의 레벨에 따라서 변화한다. 따라서 압축중에 고주파에서 전송 또는 기록된 최대신호레벨이 -10㏈인 경우 최대 부우스트에서 이 신호레벨은 -20㏈로 떨어진다. 그러나 고주파에서 프로그램 신호의고주파 부분은 테이프 기록채널의 최대신호 레벨을 능가하게 되므로 고주파 포화가 일어나 재생시 둔한 소리가 날 것이다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 최대 신호레벨 이하의 보다 많은 고주파정보를 보내어 보다 많은 정보가 기록될 수 있도록 하는 것이 필요하다. 그러나 이는 고주파범위에서와 같은 이득을 얻기 위하여 중간주파수의 유용한 다이나믹 레인지에 손실을 가져온다. 따라서 돌비 B시스템은 고주파에서는 10㏈의 다이나믹 레인지의 증가를 가져오게 하나 저주파에서는 다이나믹 레인지의 변화가 거의 없다.

미국특허 제4101849호와 제4136314호에 있어서는 전송 또는 기록 중에 신호를 부호화 및 복호화하기 위한 시스템이 기술되어 있는 바, 부호와 중에 프로그램 신호는 고주파 프리엠퍼시스(high frequency preemphasis)로 압축되고, 복호화중에 신호는 보상적인 방법으로 신장 및 디엠퍼시스화된다. 상기 특허문헌에 사용된 용어 "프리엠퍼시스"란 잡음을 줄이기 위하여 다른 주파수성분이 크기에 대해 선택된 주파수성분의 전기적 신호의 크기를 변경시키는 것을 의미한다.

이러한 변경은 선택된 주파수성분의 크기가 억제되는 경우 마이너스 방향으로 행하여지고 선택된 주파수성분의 크기가 강조되는 경우 플러스 방향으로 행하여진다. 또한 용어 "디엠퍼시스"란 본래의 신호로 바뀌는 보상적 방법으로서 마이너스 또는 플러스 형식으로 부호화된 신호의 선택된 주파수 성분의 변경을 의미한다. 상기 언급된 특허의 시스템에 있어서, 프로그램신호의 고주파 및 저주파부분에서 에너지비율의 함수로서 제어신호는 압축중에 프로그램신호의 프리엠퍼시스량을 제어하는데 이용된다. 유사한 보상적 방법으로 프로그램 신호의 수신 또는 재생시 신장중에 유사한 제어신호에 의하여 디엠퍼시스화 된다.

프로그램 신호의 고주파 및 저주파 부분에서 신호에너지 비율의 함수로서 유도된 제어신호의 사용은 프리엠퍼시스가 부호화시스템 및 복호화시스템 사이에서 레벨설정의 필요성이 독립적으로 제어되는 잇점을 갖는다.

그러나 이러한 시스템은 항상 그 다이나믹 레인지가 주파수 종속적인 전송 또는 기록 채널의 가장 효과적인 이용이 이루어지도록 하는 것은 아니다. 예를들어, 고주파 영역에서 그 에너지에 대부분을 갖는 레벨의 프로그램신호는 낮은 신호 에너지에 대한 높은 신호에너지의 비율이 커서 발생된 제어신호가 보다 큰 네거티브 프리엠퍼시스를 제공하는 형태일 것이므로 포화에 가까운 프로그램 신호로서 선택될 것이다. 더우기 미국특허 제4101849호 및 제4136314호에서 보인 바와 같이 적응 웨이팅 필터(adaptive weighting filter)의 사용에 있어서도 특히 고주파 영역에서 주파수 증가에 따라 최대신호 레벨이 감소되고 잡음 레벨이 증가하는 경우 기록 또는 전송 채널에 응답하는 주파수에 필수적으로 정합되지는 않는다.

본 발명의 일반적인 목적은 종래 기술의 상기 언급된 결점을 개선하는데 있다.

특히 본 발명의 목적은 개선은 신호부호 및 복호시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 기록 또는 전송시에 주파수에 종속하는 가변윈도우를 갖는 채널을 보다 효율적으로 이용하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기록 또는 전송 채널의 주파수종속 가변 윈도우에서 기록 또는 전송된 피이크신호레벨이 가능한 한 기록 또는 전송 채널의 최대 신호레벨에 근접되게 하므로서 최대 신호레벨 커어브와 아래에서 기록 또는 전송될 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 채널의 잡음레벨 이상에서 기록 또는 전송된 신호레벨을 낮게 유지하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 채널의 최대신호 레벨에 거의 일치할 수 있도록 하기 위하여 피이크 신호 레벨에서 저주파부분을 억합하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 채널의 최대신호레벨에 근접정합될 수 있도록 하기 위하여 피이크 신호레벨에서 고주파부분을 억압하여 채널의 최소잡음레벨에 보다 일치하도록 하기 위하여 낮은 신호레벨의 고주파부분을 강조하는데 있다.

본 발명의 이러한 목적들과 다른 목적들은 신호로를 통하여 예정된 대역폭의 전기적 신호를 전송하는데 이용하기 위한 개선된 적응신호 웨이팅 시스템에 의하여 달성된다. 이 시스템은 사전에 선택된 대역폭내의 제1선택 스펙트럼 영역내에서 일부의 전기적 신호에 작용하는 이득을 변화시키기 위하여 신호로내에 배치된 필터수단으로 구성된다. 이러한 이득은 제1제어신호에 응답하여, 그리고 제1제어신호의 함수로서 변화한다. 제1선택 스펙트럼 영역의 적어도 일부분에서 전기적 신호의 신호에너지에 응답하여 제1제어신호를 발생하는 수단들이 제공된다. 또한 이 시스템은 신호로내에 배치되고 예정된 대역폭을 통하여 상기 전기적인 신호의 신호이득을 변화시켜 신호이득이 제2제어신호에 따라서 이 제2신호의 함수로서 변화되는 필터수단에 연결된 이득 제어수단과, 선택된 스펙트럼 영역의 적어도 일부분에서 전기적 신호의 신호에너지에 응답하는 제2제어신호를 발생하는 수단을 포함한다.

본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

유사한 부분에 대하여 동일한 부호로 표시한 도면에서, 제1도의 전형적인 기록 또는 전송채널이 제한된 다이나믹 레인지를 갖는 이유를 보인 것이다. 특히 제1도의 그 실예로 오디오 카세트 테이프의 주파수응답을 보이고 있다. 기록 또는 전송 채널에 있어서, 후자는 최대 신호레벨커어브(A)에 의하여 결정되며 이커어브는 각 주파수에서 최대신호 레벨을 나타낸다. 만약 프로그램 신호의 일부진폭이 최대신호레벨을 능가하는 경우 포화가 일어나며 이 부분은 "잘려나갈"것이다. 즉 왜곡된다. 도시된 바와같이, 카세트 테이프는 전형적인 저주파(약 20㎐ 50㎐이하)에서 강하고 고주파(3㎑ 이상에서 시작함)에서는 점진적으로 감쇄하는 최대신호 레벨커어브를 보인다. 커어브(B)는 카세트 테이프의 잡음스펙트럼 레벨을 나타내는 것으로, 400㎐에서 강도가 증가하기 시작하여 주파수에 따라 점진적으로 증가한다. 커어브(B) 이하로 떨어지는 프로그램 신호의 신호레벨은 잡음 레벨 이하로 떨어질 것이며 재생불능상태가 된다. 따라서 본래의 신호를 완벽히 보존하기 위하여서는 채널내에서 전송 또는 기록된 프로그램신호의 다이나믹 레벨은 최대신호레벨 및 잡음 스펙트럼 사이에 있는 윈도우내에 있어야 하거나 이 윈도우내에 들어가도록 기록 또는 전송전에 변조되어야 한다.

실제로 윈도우는 고주파에서 감소하는 것에 유의하여야 한다. 예를들어 전형적인 카세트 테이프에 있어서 15㎑에서는 윈도우가 400㎐에서 55㏈의 반도 안되는 25㏈이다.

카세트 테이프와 같이 다이나믹 레인지가 제한된 매체에서 신호를 전송 또는 기록하기 전에 신호를 처리하기 위한 기초적인 종래 기술의 시도는 신호를 "압축"하는 것이다. 실제로 이러한 시도는 프로그램 신호의 높은 레벨을 감소시켜 최대신호 레벨이하로 강하시키고 프로그램신호의 낮은 레벨을 강조시켜 잡음스펙트럼레벨 이상에 놓일 수 있을 것이다. 재생이 요구될 때에 매체내에서 압축된 프로그램신호는 그 본래의 다이나믹 레인지로 신호를 복귀시킬 수 있도록 "압축"된 상태에서 보상적으로 신장되게 하므로서 본래신호의 완벽성이 보존되도록 하였다.

따라서 100㏈ 다이나믹 레인지의 프로그램을 기록코자 하는 경우 제1도의 특징을 갖는 형태의 카세트 테이프에서는 프로그램신호를 강력하게 압축하는 것이 필요하였다. 만약 압축비 2 : 1의 단일 대역이 사용된 경우에 이 신호는 중간주파수(55㏈ 윈도우내에서 압축되었을 때에 프로그램의 10㏈ 렌인지가 50㏈로 감소되는 경우)에서는 보존될 수 있으나, 정보의 실질적인 양의 고주파 범위내에서 손실된다(이 범위내에서는 단지 25㏈윈도우를 얻는다). 재생중에 신호가 신장될 때에 고주파정보의 손실로 무딘 소리가 나는 반면에 고주파에서의 낮은 레벨신호는 잡음레벨 이하로 떨어져 "브리싱" 현상이 일어난다. 2 : 1 이상의 압축비를 갖는 단일대역 압축기를 사용하여서는 전형적인 음성/회화 신호에 관련된 스펙트럼 레벨에서의 넓은 변화때문에 상기 문제점을 개선할 수 없다. 신호가 채널윈도우내에 있도록 하기위 하여 약간의 스펙트럼 압축이 필요하다.

따라서, 압축중에 프로그램신호의 고주파부분을 변조함으로서 신호를 프리엠퍼시스하도록 하고 신호의 재생시 신장중에 프로그램 신호의 동일한 고주파부분을 보상적인 방법으로 디엠퍼시스하도록 여러가지 시도가 제안된 바 있다.

이러한 시도중이 하나가 샌프란시스코의 돌비 레보라토리스에서 시판하고 있는 돌비 B시스템에 연관되어 있으며, 대부분이 프로그램 정보가 약 800㎐ 이하로 떨어지는 경향이 있음을 가정하여 작동한다. 따라서, 이 시스템은 신호에너지를 400㎐-1200㎐로 높였으며 이 부우스트량은 18㏈의 최대 부우스트로 입력신호에 따라 좌우되었다.

이것이 제2도의 그래프에 도시되어 있으며, 여기에서 종래 시스템의 주파수 응답은 입력신호의 레벨에 따라서 커어브(C)와 (D) 사이에서 변화하고, 최대 커어브(C)의 레벨이 1200㎐에서 변화되었다.

그러나 전형적인 프로그램에 대하여 10㏈ 최대부우스트를 갖는 최대 음악스펙트럼을 계획하는 경우 이는 제3도에서 보인 커어브(E)와 유사하게 되는 경우도 있다. 도시된 바와같이 프고르매의 고주파 일부분이 테이프의 최대신호레벨을 능가하는 경우 제3도에서 커어브(A)로 보인 바와 같이 포화된다. 최대신호 레벨이상으로 연장된 이들 고주파 부분은 빗금친부분(F)로 보인 바와같이 손실된 것이다. 따라서 돌기 B시스템을 이용함에 있어서는 포화를 파하고 부호화 처리중에 고주파부분을 보존하기 위하여 커어브(G)로 표시한 바와같이 입력레벨을 감소시키는 것이 필요하다. 따라서 10㏈부우스트를 얻기 위하여 입력레벨에서 10㏈를 감소시키는 것이 필요하다. 환언컨데, 신호의 고주파 범위에서 10㏈최대 부우스트를 얻기 위하여 모든 신호레벨에서 10㏈를 줄이는 것이 필요하다. 이는 카세트 테이프의 주파수 종속채널의 사용에 비효율적이다.

서두에서 이미 언급한 바 있는 미국특허 제4101849호 및 제4136314호에 기술된 적응 신호 웨이팅 시스템은 양호한 부호화 및 복화시스템인 것으로 믿으나 어떤 환경하에서는 역시 기록 또는 전송채널의 이용에 항상 효율적일 수는 없다. 예를들어 프로그램 신호의 신호에너지의 제3도에서 보인 커어브(H)를 그릴 것이며 대부분의 신호에너지는 높은 주파수 범위, 예를들어 800㎐ 이상이다. 프리엠퍼시스량을 제어하기 위한 제어신호는 낮은 주파수범위에서 신호에너지에 대한 높은 주파수범위의 신호 에너지비율로부터 유도되므로 제어신호는 프로그램 신호레벨이 실제로 포화되지 않는 때에 포화에 가깝도록 시스템에 나타날 것이다. 따라서 신호의 고주파부분은 잡음 레벨(B)에 근접되게 감소된다.

본 발명의 구체화된 실시형태에 따라서, 개선된 적응신호 웨이팅 시스템에 있어서는 고주파신호의 함수로서 부호화처리중에 고주파신호에너지를 프리엠퍼시스하고 녹음재생 또는 수신중에는 보상적인 방법으로서 부호화된 신호를 디엠퍼시스하게 된다.

특히 본 발명의 고주파 영역에서 전송 또는 기록된 신호의 신호에너지를 보상적인 방법으로 변경하는 보상 트래킹 필터를 이용한다. 부호처리와 보상적 방법으로의 부호처리중에 신호의 고주파 영역을 억제하거나 감조하기 위하여 이들 필터를 지시하는 프로그램신호의 고주파 영역에서 신호에너지를 감지하기 위한 적당한 수단이 이용된다.

특히 제4도 및 제5도에 있어서, 도시된 각 보호 및 복호시스템은 프로그램이 기록되거나 전송될 수 있는 채널의 사용이 가능하도록 되어 있고 특히 이 채널에서 프로그램의 부호화중에 주파수 종속적인 가변채널 윈도우의 최대신호레벨을 갖는 전송 또는 기록된 신호의 예상된 피이크신호 레벨에 보다 근접하여 일치될 수 있도록 설계되어 있다. 제4도의 부호시스템은 기록되거나 전송된 입력 프로그램 신호(Ein)를 수신하기 위한 입력단자(10)를 갖는다. 이 부호화 시스템은 프로그램신호(Ein)의 고주파영역을 프리엠퍼시스하기 위한 적응신호웨이팅 필터(12)를 갖는다. 프리엠퍼시스의 양은 프로그램의 고주파부분에서 검출된 신호에너지의 함수이다. 또한 제5도에서 보인 복호화시스템은 수신 또는 재생중 입력단자(10A)에 인가된 부호화신호(Ein)의 보상적인 디엠퍼시스를 위한 트래킹필터(12A)를 갖는다.

필터(12), (12A)는 부호 및 복화화 처리중에 보상적인 방법으로 프로그램과 부호화신호를 각각 압축 및 신장하기 위한 이득제어 모듀울과 함께 사용되는 것이 좋다. 이러한 압축과 신장은 각각 전송신호의 적어도 한 스펙트럼 부분의 신호에너지 함수로서 행하여진다. 따라서 필터(12)는 프로그램신호(Ein)를 전송 또는 기록전에 부호화하고 프로그램신호의 적어도 한 스펙트럼 영역에서 신호에너지를 프리엠퍼시스하기 위한 압축기 시스템(제4도 참조)를 구성하기 위하여 압축기(14)로서 사용될 수 있다. 유사한 방법으로 필터(12A)는 수신 또는 재생시에 시스템 입력단자(10A)에 인가된 부호화 신호(Ein)를 복호하고 디엠퍼시스하기 위한 신장 시스템(제5도 참조)를 구성토록 신장기(14A)로서 사용될 수 있다.

제4도의 시스템은 부호화시스템을 통하여 전송된 프로그램신호의 대역폭을 제한하기 위한 입력버퍼 및 밴드패스 필터(20)로 구성된다. 일반적으로 대역폭은 모든 프로그램정보가 부호화시스템을 통하여 전송되도록 선택된다. 필터(20)의 출력은 이득제어 모듀울(24)의 입력단자(22)에 인가된다. 이득제어 모듀울(24)에는 이후 상세히 설명되는 바와같은 이득제어신호를 수신하도록 제어단자(26)가 연결되어 있다. 모듀울은 제어단자(26)에 인가된 제어신호에 따라서 그리고 이 제어신호의 함수로서 필터(20)를 통하여 전송된 신호의 전체 스펙트럼 영역을 압축하도록 설계되어 있다. 모듀울(24)의 출력은 가변필터(28)의 입력단자(30)에 인가된다. 일반적으로 필터(28)는 본 발명에 따라서 모듀울(24)의 출력으로부터 전송된 신호의 고주파스펙트럼 영역을 프리엠퍼시스하도록 설계된다.

프리엠퍼시스의 양은 신호의 고주파부분내의 포함된 스펙트럼 에너지의 함수로서 이에 따라 좌우된다. 필터(28)의 출력은 부호화 신호(Eout)를 제공하기 위한 출력단자(34)에 연결되고 시스템의 궤환회로에 연결된다.

궤환회로는 이득제어 모듀울(24)와 가변필터(28)에 두 제어신호를 공급한다. 궤환회로는 전송신호의 두 스펙트럼 부분에서 신호에너지의 양을 검출한다. 필터(28)의 제어단자(32)에 인가된 제어신호는 신호의 검출된 고주파 스펙트럼 부분에 포함된 스펙트럼 에너지로부터 유도된다.

특히 필터(28)의 출력은 고주파레벨 프리엠퍼시스 필터(36)의 입력과 저주파레벨 정형필터(38)의 입력 동시에 인가된다. 피ㅍ터(36), (38)는 두 스펙트럼 영역에서 검출된 신호에너지가 통과하도록 설계된 밴드패스필터이다. 본 발명ㄹ이 오디오 신호를 처리하기 위하여 사용되는 경우 고주파레벨 프리엠퍼시스 필터(36)는 대부분의 채널잡음이 존재하는 약 2㎑-10㎑ 사이의 모든 신호에너지가 통과할 수 있도록 설계된 밴드패스 필터이다. 예를들어 필터(36), (38)는 상호 반대인 주파수특성이 곡선을 갖을 수 있으므로 필터(20)에 의하여 한정되고 필터(36), (38)중의 하나를 통하여 전송되지 않은 대역내의 신호에너지는 필터(36), (38)중의 다른 하나를 통하여 전송될 수 있다.

필터(36), (38)의 출력은 각 레벨검출기(40), (42)의 입력에 연결된다. 각 레벨검출기(40), (42)는 그 입력에서 감지된 신호에너지의 함수로서 DC출력신호를 발생한다. 예를들어 이 DC출력신호는 실효치 RMS의 함수가 될 수 있으며, 신호에너지의 평균치 또는 피이크값이 즉시 감지되므로 RMS검출기술이 이용될 수 있다. 각 레벨검출기(40), (42)의 출력은 입력신호를 발생하는 각 필터의 주파수 범위내에서 전송된 신호의 신호에너지의 레벨 또는 진폭의 크기이다. 따라서 필터(36)는 비교적 고주파 에너지만을 통과시키므로 레벨검출기(40)의 출력은 필터(28)의 제어단자(32)에 검출기(40)의 출력을 연결하므로서 가변필터(28)를 제어하는데 사용될 수 있다.

레벨검출기(42)의 출력은 저주파필터(38)에 의하여 검출된 저주파대역내의 신호에너지를 기초로 하여 필터(20)에 의하여 전송된 신호의 모든 대역폭을 압축하도록 이득제어모듀울(24)에 연결된다.

제5도의 복호화시스템은 제4도의 부호화시스템과 같은 동일소자를 포함하며 제4도의 부호화시스템의 웨이팅기능의 보충적인 주파수 웨이팅기능을 제공하도록 수정되고 재배열되어 있다. 이와 같이 시스템 입력단자(10A)는 부호화신호(Ein)를 수신하도록 되어 있으며 입력버퍼 및 밴드패스필터(20A)의 입력단자에 연결된다. 밴드패스필터(20A)는 제4도의 필터(20)와 동일하다. 필터(20A)의 출력은 가변필터(28A)의 입력단자(30A)에 연결된다. 필터(28A)의 출력은 이득제어모듀울(24A)의 입력단자(22A)에 연결된 반면에 이득제어모듀울(24A)은 복호화신호(Eo)를 발생하기 위하여 복호시스템의 출력단자(34A)에 그 출력이 연결되어 있다. 제어단자(32A), (26A)에 인가된 제어신호는 제4도의 부호시스템의 궤환회로와 동일한 피이드 퍼워드회로에 의하여 발생된다.

이 피이드 퍼워드회로는 필터(20A)의 출력을 각 필터(36A), (38A)의 입력에 연결하여 구성된다. 이들 필터(36A), (38A)는 부호화 시스템의 해당 필터(36), (38)에 대하여 이들의 전송특성에 있어서 실제로 동일하다.

필터(36A), (38A)의 출력은 검출기(40A), (42A)의 입력에 각각 연결된다. 검출기(40A)의 출력은 가변필터(28A)의 제어단자(32A)에 연결되어 있다.

따라서 검출기(40A)의 출력은 부호화 처리중에 요구된 디엠퍼시스를 제공하기 위하여 필터(28A)를 통해 전송된 신호의 고주파부분에서 강조된이득을 제어하기 위한 제어신호를 발생한다. 이 디엠퍼시스는 부호화 처리중 프리엠퍼시스에 대하여 보상적이다. 검출기(42A)의 출력은 이득제어모듀울(24A)의 제어단자(26A)에 연결된다. 따라서 검출기(24A)의 출력은 복호화처리중에 보상적인 신장이 이루어지도록 디엠퍼시스 신호상에서 강조된 신호이득을 제어하기 위한 제어신호를 발생한다.

제4도 및 제5도의 부호화시스템과 복호화시스템의 구체화된 실시형태가 제6도-제8도에 상세히 도시되어 있다. 특히 제6도에서, 입력단자(10)는 이에 인가되는 프로의 대역폭을 제한하고 시스템의 나머지부분으로부터 입력단자(10)를 완충토록하는 밴드패스필터(20A)에 연결된다. 프로그램신호가 오디오 신호인 경우 밴드패스필터(20)는 약 20㎐-20㎑사이의 모든 신호에너지를 통과시킬 수 있도록 설계되는 것이 좋다. 이러한 필터가 이미 언급된 바 있는 미국특허 제4,101,849호 및 제4,136,314호에 기술되어 있으나 다른 필터도 공지되어 있다.

필터(20)의 출력은 캐패시터(100)에 연결되어 있고 이는 저항(102)과 직렬로 연결되어 있다. 저항(102)은 이득제어모듀울(24)의 입력단자(22)에 연결되어 있다. 모듀울(24)은 제7도에서 보인 접속부(206)로부터 단자(26)를 제어하도록 인가된 제어신호에 따른 가변 이득에 의하여 그 입력에 인가된 신호를 압축한다. 모듀울(24)은 압축하기 위한 형태의 이득제어회로일 수 있으며, 예를 들어 미국특허 제3,789,143호에 기술된 바와 같은 형태의 전압제어증폭기(VCA)일 수도 있다. 그러나 명령 신호 또는 제어신호에 응답하여 가변적인 이득을 제공하는 다른 회로도 공지되어 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 감광 저항, 전계효과 트랜지스터, 분압기의 한 소자 또는 평형반도체를 이용한 공지의 아날로그 승산기등이 사용될 수 있다. 접압제어 증폭기는 접합부(206)에 나타난 제어신호의 레벨(데시벨로 나타낼 때에)에 비례하는 입력 신호에서 작용하는 이득을 제어하도록 사용된다. 이와 같이 VAC 입력레벨에 대한 출력레벨(데시벨)이 거의 1보다 작은 일정비율에 관련된 압축이 이루어지도록 한다. 이 실시예에서 이 VAC는 2 : 1의 압축비로 고정되어 있다. 모듀울(24)의 출력은 증폭기(104)의 반전입력에 연결되고 증폭기(104)의 비반전입력은 접지되어 있다. 증폭기(104)의 출력은 궤환캐패시터(106)와 궤환저항(108)을 통하여 증폭기(104)의 반전입력에 연결되어 있다. 증폭기(104)의 출력은 가변필터의 입력단자(30)에 연결되어 있다.

가변필터(28)의 입력단자(30)는 캐패시터(110)에 연결되어 있으며, 이 캐패시터는 저항(112)과 캐패시터(114)에 연결되어 있다.

저항(112)과 캐패시터(114)는 함께 저항(116)에 연결된다. 이 저항(116)은 다시 이득제어모듀울(120)의 입력단자(118)에 연결된다. 이득제어 모듀울(120)은 모듀울(24)과 동일하며, 미국특허 제3,789,143호에 기술된 형태의 전압제어증폭기일 수 있다.

이와 같이 모듀울(120)은 제7도에 도시되고 이후보다 상세히 설명된되는 바와 같이 접합부(188)로부터의 제어신호를 그 제어신호단자(32)에서 수신한다. 모듀울(120)은 모듀울(24)과 같은 압축비 즉 2 : 1의 압축비로 설정되는 것이 좋다. 그러나 이후 상세히 설명되는 바와 같이 입력단자(118)에서 신호입력은 입력신호의고주파 부분에서 신호에너지만을 포함할 것이다. 좋기로는 이 고주파부분은 비록 변화될 수 있으나 약 2000㎐이상의 신호에너지이다. 모듀울(120)의 출력은 증폭기(122)의 반전입력에 연결되고 증폭기의 비반전 입력은 접지되어 있다. 증폭기(122)의 출력은 궤환저항(124)과 캐패시터(126)를 통과하여 그 반전입력에 연결된다. 또한 증폭기(122)의 출력을 캐패시터(128)와 저항(130)에 연결되어 있다. 캐패시터(128)와 저항(130)은 다시 저항(132)에 연결되어 있다. 그리고 저항(132)은 저항(134)을 통하여 필터의 입력자(30)에 연결된다.

또한 저항(132)은 증폭기(136)에 반전입력에 연결되고 그 비반적 입력은 접지되어 있다. 증폭기(136)의 출력은 직렬로 연결된 저항(138), (140)을 통하여 그 반전입력에 연결되어 있다. 궤환캐패시터(142)는 증폭기(136)와 저항(138), (140)의 접합부사이에 연결된다. 또한 증폭기(136)의 출력은 캐패시터(144)를 통하여 저항(146)에 연결된다.

저항(146)은 다시 저항(148)을 통하여 저항(116)과 모듀울(120)의 입력단자(118)의사이의 접합부에 연결된다. 저항(146)과 저항(148)의 사이의 접합부는 캐패시터(150)에 연결되고 이 캐패시터는 저항(152)을 통하여 접지되어 있다. 증폭기(136)의 출력은 부호화신호(Eout)를 발생하기 위하여 직접 출력단자(34)에 연결되어 있다. 이 출력단자는 제7도에 보인 바와 같은 복호시스템의 궤환검출기의 입력단자(160)에 연결된다.

제7도에서, 입력단자(160)는 고주파레벨 프리엠퍼시스 필터(36)의 입력과 저주파레벨정형필터(38)의 입력에 연결되어 있다. 특히 단자(160)는 필터(36)의 캐패시터(162)에 연결되어 있다. 캐패시터(162)는 다시 캐패시터(164)에 연결되고 이 캐패시터(164)는 증폭기(166)의 비반전입력에 연결되고 저항(168)을 통하여 접지되어 있다.

증폭기(166)의 출력은 그 반전입력에 직접 연결하고 궤환저항(170)을 통하여 캐패시터(162)와 캐패시터(164)사이의 접합부에 연결되어 있다. 증폭기(166)의 출력은 캐패시터(172)를 통하여 저항(174)에 연결되어 있다. 그리고 저항(174)은 저항(176)을 통하여 접지되고 저항(178)을 통하여 레벨검출기(40)의 입력에 연결 되어 있다. 이 검출기(40)는 이미 언급된 바 있는 미국특허 제3,789,143호에 기술된 바와 같은 형태의 RMS레벨검출기이다. 특히 이 RMS검출기는 그 입력에서 필터(36)의 출력에 의하여 발생된 순간 RMS값에 대하여 대수적으로 상관된 DC출력을 제공한다. RMS레벨검출기가 사용되었으나 평균검출기 또는 피이크검출기와 같은 다른 검출기가 사용될 수도 있다. 검출기(40)의 출력은 저항(180)에 연결되고 이는 캐패시터(182)를 통하여 접지되어 있다. 또한 저항(180)은 저항(184)을 통하여 포텐셔메타(186)의 와이퍼 암에 연결되고 이 포텐셔메타(186)는 플러스 또는 마이너스의 전원에 적당히 연결되어 있다. 저항(180), 캐패시터(182) 및 저항(184)에 의하여 형성된 접합부(188)는 제6도에서 보인 가변필터(28)의 모듀울(120)의 제어단자(32)에 연결되어 있다.

단자(160)는 캐패시터(190)에 단자(160)를 연결하므로서 저주파 정형필터(38)에 연결되고, 캐패시터(190)는 저항(192)에 연결되어 있다. 저항(192)은 캐패시터(194)를 통하여 접지되고 저항(196)을 통하여 레벨검출기(42)의 입력에 연결된다. 비록 필수적인 것은 아니나 검출기(42)는 검출기(40)와 동일하며, 검출기(40), (42)의 시정수가 상호 상이하게 설정되어 고주파신호에너지가 저주파신호에너지보다 빠르게 이동하므로 검출기(40) (보다 빠른 시정수를 갖는)가 검출기(42)보다 빠르게 응답하기는 하나 상기 언급된 바 있는 미국특허 제3,789,143호에 기술된 형태의 RMS검출기가 좋다. 검출기(42)의 출력은 저항(198)에 연결되고, 이는 캐패시터(200)를 통하여 접지되고 저항(202)을 통하여 포텐셔메타(204)의 와이퍼암에 연결되어 있다. 포텐셔메타(204)는 공지한 바와 같이 플러스 및 마이너스의 전압에 연결되어 있다. 저항(198), 캐패시터(200) 및 저항(202)에 의하여 형성된 접합부(206)는 제6도에서 보인 모듀울의 제어단자(26)에 연결된다. 검출기(40), (42)의 출력의 상대적인 신호레벨은 본 시스템의 사용전에 포텐셔메타(186), (204)를 조절하므로서 정확히 설정가능하다.

구체화된 복호시스템이 제7도의 검출회로와 조합되어 제8도에 도시되어 있다. 특히 입력단자(10A)는 복호신호(Ein)를 수신한다. 단자(10A)는 입력버퍼 및 밴트패스 필터(20A)의 입력에 연결되고, 이 필터(20A)는 제6도에서 보인 부호화시스템의 필터(20)와 동일하다. 밴드패스 필터(20A)의 출력은 가변필터(28A)의 입력(30A)에 연결된다. 동일 검출회로가 부호화시스템에서와 같이 복호화시스템에서도 사용되나 피이드퍼워드회로이므로 필터(20A)의 출력은 제7도 검출회로의 입력단자(160)에 연결된다. 필터(28A)의 입력단자(30A)는 캐패시터(220)에 연결되어 있다. 그리고 캐패시터(220)는 각 병렬연결된 저항(222)과 캐패시터(224)를 통하여 저항(226)에 연결되어 있다. 저항(226)은 모듀율(230)의 입력(228)에 연결되어 있다. 모듀울(230)은 부호화시스템의 모듀울(24), (120)과 동일하므로 증폭기가 제6도 및 제7도의 압축시스템의 모듀울(120)에 의하여 제공된 압축계수에 정확히 보수로 나타낼 수 있는 신장계수에 의하면 신장될 수 있도록 설정된 것을 제외하고는 예를 들어 상기 언급된 바 있는 미국특허 제3,789,143호에서 기술된 형태의 전압제어 증폭기가 사용될 수 있다. 따라서 구체화된 시스템에 있어서 모듀울(230)은 그 신장비가 1 : 2로 설정된다. 모듀울(230)의 제어단자(32A)는 제7도에서 보인 회로와 동일한 피이드퍼워드 검출회로의 접합부로부터 출력을 수신하도록 연결되어 있다.

모듀울(230)의 출력은 증폭기(232)의 반전입력에연결되고 증폭기의 비반전 입력은 접지되어 있다. 증폭기(232)의 출력은 궤환캐패시터(234)를 통하여 그 반전입력에 연결되고 직렬연결된 저항(236), (238)을 통하여 그 반전입력에 연결되어 있으며 캐패시터(240)를 통하여 저항(236), (238)에 의하여 형성된 접합부에 연결되어 있다. 증폭기(232)의 출력은 저항(242)을 통하여 증폭기(244)의 반전입력에 연결되고 이 증폭기(244)의 비반전입력은 접지되어 있다. 또한, 증폭기(244)의 반전입력이 저항(246), (248), (250)과 캐패시터(252)로 구성된 저역필터부분을 통하여 필터(20A)의 출력측에 연결되어 있다. 특히 필터(20A)의 출력은 저항(246)을 통하여 연결되고 이는 저항(250)을 통하여 접지된다. 저항(246)과 캐패시터(252)사이에 구성된 접속부는 저항(248)을 통하여 증폭기(244)의 반전입력에 연결된다. 증폭기(244)의 출력은 직렬로 연결된 저항(254), (256)을 통하여 이 증폭기의 반전 입력에 연결되어 있다. 증폭기(244)의 출력은 캐패시터(258)를 통하여 저항(254), (256)사이의 접합부에 연결되어 있다. 증폭기(244)의 출력은 또한 캐패시터(26)를 통하여 저항(262)에 연결되고, 이는 저항(226)과 모듀울(230)의 입력단자(228)사이의 접합부에 연결되어 있다.

증폭기(244)의 출력과 캐패시터(260)에 의하여 형성된 접합부는 캐패시터(264)에 연결되는 가변필터의 출력을 형성한다. 그리고 캐패시터(264)는 저항(266)에 연결된다. 저항(266)은 모듀울(24A)의 입력단자(22A)에 연결되어 있다. 모듀울(24A)은 이득제어모듀울(230)과 동일하며 역시 미국특허 제3,789,143호에 기술된 형태의 전압제어증폭기가 사용될 수 있다. 모듀울(24A)은 부호시스템의 모듀울(24)에 의한 신호압축에 대하여 보상적인 방법으로, 좋기는 모유울(230)에 의한 동일한 신장비, 즉 2 : 1의 신장비에서 신호를 신장하도록 설정되어 있다. 모듀율(24A)의 제어단자(26A)는 제7도에서 보인 복호화시스템을 위한 검출회로의 접합부(206)에 연결되어 있다.

모듀울(24A)의 출력은 증폭기(268)의 반전입력 에연결되고 증폭기의 비반전 입력은 접지되어 있다. 증폭기(168)의 출력은 궤환저항(270)을 통하여 그 반전입력에 연결되고 캐패시터(272)를 통하여 그 반전입력에 연결된다. 증폭기(268)의 출력은 단자(34A)에서 복호화신호(Eout)를 위한 복호화시스템의 출력을 형성한다.

이제부터는 부호 및 복호화시스템의 작동에 대하여 설명키로 한다. 프로그램신호(Ein)는 제1도에서 보인 바와 같이 다이나믹하게 제한된 주파수종속적인 채널 윈도우를 통하여 신호를 전송 또는 기록하고자 할때에 입력단자(10)에 인가된다. 이득제어모듀울(24)을 2 : 1의 압축비에서 신호를 압축토록 설정하고 가변필터(28)를 2 : 1의 압축비에서 프리엠퍼시스되도록 하므로서 본 시스템은 제1도에서 보인 것과 유사한 주파수 응답을 갖는 카세트 테이프에 왜곡없이 100㏈의 프로그램신호를 기록하는데 사용될 수 있다. 입력신호(Ein)는 먼저 필터(20)에 의하여 여과된 다음 이득제어모듀울(24)의 입력단자(22)에 인가된다. 대상의 대역폭내의 모든 신호에너지는 필터(20)를 통과하고 제7도의 접합부(206)로부터 인가된 제어신호에 응답하여 모듀울(24)에서 압축된다. 이러한 압축은 2 : 1의 압축비로 행하여지고 모듀울(24)에 의하여 신호에 작용하는 이득은 레벨검출기(42)로부터 제어단자(26)에서 얻어진 레벨에 따라서 변화한다.

그리고 압축된 신호가 증폭기(104)에 의하여 구성된 증폭단을 통하여 가변제어필터(28)에 인가된다. 가변제어필터(28)는 제7도의 검출회로의고주파레벨 프리엠퍼시스 필터(36)에 의하여 검출된 신호에너지의 함수로서 프리엠퍼시스된다.

이 프리엠퍼시스의 양은 검출된 고주파에너지가 낮을 때에 모듀울이 채널의 잡음레레벨 이상으로 이 에너지를 실제로 상승시킬 수 있도록 변화할 것이다. 다른 한편 검출된 고주파에너지가 높거나 채널의 최대신호레벨에 또는 이에 가깝게 또는 그 이상일때에, 모듀울은 채널윈도우에 의하여 제한된 채널한계내애서 신호가 유지될 수 있도록 하기 위하여 채널의 최대신호레벨이하로 필터를 통하여 전송된 신호의 고주파 부분을 실제로 낮출 것이다. 이는 낮은 주파수정보(좋기로는 800㎐이하)는 모듀울(120)에 전송되는 것이 방지되는 반면에 증폭기(136)를 통하여 모듀울 전송된다. 특히, 캐패시터(110), (144)에 의하여 고주파에너지(좋기로는 약 800㎐에서 시작하여)는 모듀울(120)에 전송될 것이다.

따라서, 모듀울(120)은 입력단자(11)에 전송된 약 800㎐의 차단주파수 이상의 고주파부분에서 이득을 강조하는 반면에 동시에 약 800㎐이하로 스펙트럼을 약간 경사지게 한다. 강조된 이득은 제7도 검출회로의 접합부(188)로부터 제어단자(32)에서 발생된 제어신호의 함수이다. 이는 필요한 프리엠퍼시스가 이루어지도록 2 : 1이상의 비율에서 신호의 고주파부분 부가적으로 압축한다. 제어단자(32)에 인가된 제어신호는 부호화시스템을 통하여 전송된 정보신호의 고주파영역으로부터 유도되며, 고주파 프리엠퍼시스의 양은 고주파에너지의 실질적인 함수이다. 이러한 고주파에너지의 압축은 모듀울(24)에 의하여 부가적으로 압축되어 (a) 압축비가 2 : 1인 저주파영역에서 보다 고주파영역에서 보다 큰 압축, 즉 4 : 1의 압축비로 압축되고, (b) 이러한 압축비는 이들 주파수영역사이의 비율로 서서히 변화한다

공지된 기술에 따라서, 프리엠퍼시스는 그들의 고주파영역에서 낮은 에너지를 갖는 프로그램신호의 고주파부분을 증폭(또는 증가)하는 효과를 갖는 반면에 고주파영역에서 높은 에너지를 갖는 프로그램신호의 고주파부분을 감쇄(또는 감소)시키는 효과를 갖는다. 이는 채널의 잡음 레벨 이상이 되도록 프로그램신호의 낮은 에너지 고주파부분을 높이는 효과를 갖는 반면에 채널의 최대신호레벨이하가 되도록 높은 에너지 고주파부분을 낮추는 효과를 갖는다. 압축되고 프리엠퍼시스된 부호화신호가 출력단자(34)에서 발생되고, 여기에서 이는 제1도에서 보인 바와 같은 주파수종속적인 채널에 전송 또는 기록된다.

단자(34)에서의 출력신호는 높고 낮은 주파수 영역이 필터(36), (38)에 의하여 분리되는 검출회로의 단자(160)에서 감지된다. 필터(36), (38)의 각 출력에서 순간 RMS값과 같은 DC신호는 레벨 검출기(40), (42)에 의하여 발생된다. 검출기(40)의 출력은 접합부(188)에 인가되고 여기에서 이는 부호화시스템의 제어단자(32)에 제공된다. 유사한 방법으로 필터(38)의 출력의 순간 RMS값을 나타내는 검출기(42)의 DC출력은 모듀울(24)의 제어단자(26)에 인가된다. 고주파신호에너지의 양에 대하여 비례하는 제어신호를 사용하므로서 채널의 다이나믹폭이 최대가 된다.

전송 또는 기록 채널로부터 수신된 부호화 신호(Ei)를 복호화할 때에 복호화시스템을 부호화하기 전의 본래 형태의 신호(Ein)로 복호화된 신호를 회복시키기 위하여 부호화시스템의 것과 보상적인 방법으로 작동한다.

특히 수신 또는 재생시 부호화된 신호(Ei)는 입력단자(10A)에 인가된다. 필터(20A)는 가변필터(28A)의 입력단자(30A)에 인가되기 전에 프로그램 신호의 대역폭이하 또는 이상의 여분의 잡음을 제거할 것이다. 가변필터(28A)는 부호화처리중의 프리엠퍼시스와 보상적인 방법으로 부호화된 신호를 디엠퍼시스한다. 특히, 부호화된 신호의 고주파부분을 모듀울(230)입력단자에 전달된다. 따라서 신호의고주파부분은 모듀울(120)의 압축비와 같이 보상적 비율로 신장된다. 이와 같이 구체화된 실시예에서 신호의 고주파부분은 최대 1 : 2의 신장비율로 신장된다. 신호의 이 부분에서 강조된 이득량은 제7도에서 보인 레벨검파회로의 접합부(188)로부터 제공된 제어단자(32A)에 인가된 제어신호에 따라서 변화한다.

캐패시터(220), (260)는 신호의 저주파부분이 모듀울(230)의 입력단자(228)에 인가되는 것을 방지할 것이다. 이 저주파신호에너지는 증폭기(244)로 향한다. 필터의 출력은 모듀울(24A)의 입력단자(22A)에 인가되고, 모듀울(24A)은 제6도의 부호화시스템의 본래 모듀울(24)에 의하여 주어진 압축비에 대한 보상적인 비율로 모든 신호를 신장할 것이다. 구체화된 실시예에 있어서, 이와 같이 모듀울(24A)은 1 : 2의 신장비로 신호를 신장시킨다.

대상의 대역폭의 전체 스펙트럼에 걸쳐 신호에서 작용하는 이득을 제7도의 접합부(206)로부터 단자(26A)에 인가된 제어신호의 함수이다. 모듀울(24A)의 출력은 증폭기(268)를 통하여 출력(34A)에 인가되고 여기에서 출력신호(Eout)는 부호시스템의 입력단자(10)에 인가된 본래의 신호(Ein)이다.

특정의 부호 및 복호화시스템이 특정의 전송 또는 기록 채널로 사용되도록 주문생산될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 이 시스템이 제1도에서 보인 형태의 주파수응답을 갖는 카세트 테이프로서 사용될 수 있도록 설계되는 경우 제6도-제8도에서 보인 저항과 캐패시터는 다음의 표(I)에서 보인 바와같은 값을 갖는다.

[표 1a]

[표 1b]

여기에서, 두문자 R 및 C는 각각 특정의 부호에 관련된 저항과 캐패시터를 나타내고, uf는 마이크로패럿, nf는 노나패럿, pf는 피코패럿, 그리고 K는 킬로 옴을 나타낸다. 이러한 특정 값에 따라서 부호화시스템 및 복호화시스템을 위한 고주파필터(36)의 주파수응답은 제9도에서 보인 응답과 유사한 반면에 부호화시스템과 복호화시스템을 위한 저주파필터(38)의 주파수응답은 제10도에서 보인 응답과 유사하게 될 것이다.

모듀울(24), (24A)는 어떠한 프리엠퍼시스 또는 디엠퍼시스가 이루어지지 않을 것이다. 그러나 모듀울(120), (230)은 각각 약 800㎐-20㎑의 고주파대역에서 프리엠퍼시스와 디엠퍼시스가 이루어지도록 할 것이다. 부호시스템의 가변필터(28)에서 프리엠퍼시스 주파수특성은 제11도에서 보인바와 같이 약 800㎐까지는 가벼운 가변경사응답을 제공할 것이다. 부호화처리중에 제공된 최대부우스터는 +12㏈/옥타브(플러스방향 증폭의 비율이고 최대 억제 또는 억압은 -6㏈/옥타브(마이너스방향 감쇄)의 비율로 나타날 것이다. 가변필터(28A)의 디엠퍼시스 주파수 특성은 필터(28)에 의하여 주어진 것에 정확히 보상적인 특성이 제공된다. 따라서 복호화처리중에 최대부우스트율은 +6㏈/옥타브이고 초대억제율은 -12㏈/옥타브일 것이다.

이와같은 본 발명은 보다 양호한 전송 또는 기록 채널의 사용을 위하여 보다 정확한 프리엠퍼시스를 제공하는 전송신호의 고주파 부분에서 에너지 레벨의 함수로 적응 신호웨이팅이 성취될 수 있는 잡음감소부호화 및 복호화필터시스템을 제공한다. 대상신호의 전체 대역폭에 걸쳐 압축 및 신장이 이루어지는 시스템의 제어기능은 전체 대역폭의 압축과 신장이 이루어질 수 있도록 스펙트럼의 한부분에서 에너지레벨의 비율로부터 유도된다. 부호화처리중에 제공된 신호에서 고주파부분의 프리엠퍼시스는 대부분의 잡음이 남게되는 오디오 카세트 테이프에 기록하기 위한 800㎐ 이상이다.

본 발명의 범위를 벗어남이 없이 도시된 부호화 및 복호화시스템에서 여러가지의 변경이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 예를들어 제4도의 부호시스템과 제6도에서 보인 이 부분은 순서대로 연결된 필터(20), 이득제어모듀울(24)과 가변필터(28)를 갖는 것으로 기술되어 있으나 모듀울(24)과 필터(28)는 반대로 연결될 수 있다.

마찬가지로 비록 제5도의 복호시스템과 제8도에서 보인 이 부분이 필터(20A), 가변필터(28A) 및 이득제어모듀울(24)이 차례로 연결되어 있으나 필터(28A)와 모듀울(24A)은 반대로 연결될 수 있다.

이와같이 하므로서, 단일시스템이 필터와 모듀울 동일순서로 연결하고 필터(36), (38)의 입력을 (a)입력단자에 수신된 정보신호를 부호로할 때에 시스템의 출력단자와, (b) 입력단자에 수신된 정보신호를 복호화 할 때에 시스템의 입력단자에 연결하기 위한 선택스위치를 제공하므로서 선택적으로 부호화 및 복호화하도록 구성될 수 있다.

Claims

신호로를 통하여 예정된 대역폭의 전기적인 정보신호를 전송하는데 사용하기 위한 적응신호웨이팅시스템에 있어서, 이 시스템이 사전에 선택된 대역폭에서의 제1선택스펙트럼영역내의 정보신호부분에 작용하고 제1제어신호에 응답하여 그 함수로서 변화하는 이득을 변화시키기 위하여 상기 신호회로에 배설된 가변필터(28), 제1선택 스펙트럼영역의 일부분내에서 정보신호의 신호에너지에 따라 제1제어신호를 발생하기 위한 수단으로서 적응신호웨이팅 필터(12), 사전에 결정된 대역폭을 통하여 정보신호에 작용하고 제2제어신호에 응답하여 그 함수로서 변화하는 신호를 변화시키기 위하여 신호회로에 배설 되고 수단에 연결된 이득 제어 수단으로서의 이득제어모듀울(24)과 정보신호의 제2선택스펙트럼 영역내에서 정보신호의 신호에너지에 응답하고 그 함수로서 제2제어 신호를 발생하기 위한 수단인 압축기(14)로 구성됨을 특징으로 하는 적응신호웨이팅시스템.
청구범위 1항에 있어서, 적응신호웨이팅 필터(12)가 제1선택스펙트럼영역내의 정보신호의 부분을 검출하고 이 부분을 나타내는 제3신호를 발생하기 위한 주파수변별수단으로서의 레벨검출기(40)와 제1제어신호에 응답하고 이 제어신호의 함수로서 제3신호에 작용하는 이득을 변화시키기 위하여 레벨검출기(40)에 연결된 제2이득제어수단으로서의 가변필터(28)를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 2항에 있어서, 제1 및 제2이득제어수단이 전압 제어증폭기(VCA)로 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 3항에 있어서, 상기 각 증폭기가 동일압축비율로 신호를 압축하기 위하여 설정됨을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 3항에 있어서, 상기 각 증폭기가 동일신장비율로 신호를 신장하기 위하여 설정됨을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 2항에 있어서, 상기 주파수변별수단인 레벨검출기(40)가 약 800㎐ 이상의 신호에너지를 검출함을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 6항에 있어서, 제1제어신호를 발생하기 위한 수단으로서의 적응신호웨이팅필터(12)가 약 2㎑ 이상의 정보신호의 신호에너지를 감지하기 위한 수단으로서 고주파레벨프리엠퍼시스 필터(36)를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 1항에 있어서, 제2제어신호를 발생하기 위한 수단인 압축기(14)가 약 5㎑ 이하의 정보신호에서 신호에너지를 검출하기 위한 저주파레벨프리엠퍼시스 필터(38)를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 1항에 있어서, 제1제어신호를 발생하기 위한 적응신호웨이팅 필터(12)가 제1선택스펙트럼영역의 적어도 상기 일부범위내에서 신호에너지를 검출하기 위한 레벨검출기(40)를 포함하고, 제2제어신호를 발생하기 위한 압축기(14)가 제2선택스펙트럼영역내의 신호에너지를 검출하기 위한 레벨검출기(42)를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 9항에 있어서, 상기 필터(12) 및 압축기(14)가 검출된 해당신호에너지의 함수로서 D.C. 신호를 발생하기 위한 수단으로 각 레벨검출기(40, 42)를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 10항에 있어서, 상기 D.C. 신호를 발생하기 위한 각 레벨검출기(40, 42)가 RMS를 검출기를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 1항에 있어서, 상기 필터(28)가 상기 정보신호부분에 강조된 이득을 변화시켜 이 이득이 높은 에너지 신호를 감쇠로부터 낮은 에너지신호의 증폭까지 변화시키는 이득제어모듀울(120)을 포함함을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 12항에 있어서, 상기 이득의 최대 +12bB/옥타브에서 -6㏈/옥타브로 변화함을 특징으로 하는 시스템.
전기적인 정보신호가 적어도 하나의 다른 스펙트럼영역에서 보다 하나의 스펙트럼영역에서 좁은 부분을 갖는 다이나믹하게 제한된 주파수종속적인 채널에 기록되거나 또는 이를 통하여 전송될 수 있도록 사전에 결정된 대역폭의 전기적인 정보신호로부터 부호화 된 신호를 발생하기 위한 시스템에 있서서, 이 시스템이 정보신호를 수신하기 위한 입력단자(10), 부호화된 신호를 발생하기 위하여 신호 전송로를 통하여 입력단자에 연결된 출력단자(34), 사전에 결정된 대역폭을 통하여 정보신호상에서 강조되고 제1제어신호에 응답하고 이의 함수로서 변화하는 신호이득을 변화시키기 위하여 신호로에 배설된 이득제어모듀울(24), 정보신호의 나머지부분에 대하여 한 스펙트럼 영역내에 있는 정보신호의 일부를 프리엠퍼시스하기 위하여 정보신호의 한 부분에서 제2가변이득을 강조하도록 신호로에 배설되고 상기 이득제어모듀울에 연결되어 있으며 제2가변 이득이 제2제어신호에 응답하고 이의 함수로서 변화하는 가변필터(28), 제2스펙트럼영역내 정보신호의 신호에너지에 응답하고 이의 함수로서 제1제어신호를 발생하기 위한 적응신호웨이팅 필터(12)와, 한 스펙트럼영역의 적어도 일부분내에 있는 정보신호의 신호에너지에 응답하고 이에 따라서 제2제어신호를 발생하기 위한 수단인 압축기(14)로 구성됨을 특징으로 하는 적응신호 웨이팅시스템.
청구범위 14항에 있어서, 상기 가변필터(28)가 한 스펙트럼영역내에 있는 정보신호의 일부분을 검출하고 이 부분을 나타내는 제3신호를 발생하기 위한 주파수변별수단으로서 레벨검출기(40)와, 제1제어신호에 응답하고 이의 함수로서 제3신호상에서 강조된 이득을 변화시키기 위하여 레벨검출기에 연결된 제2이득제어수단인 이득제어모듀울(120)을 포함함을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 15항에 있어서, 제1 및 제2이득제어수단이 전압제어증폭기로 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 16항에 있어서, 상기 각 증폭기가 동일한 압축비로 신호압축을 위하여 설정됨을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 17항에 있어서, 상기 압축비가 2 : 1임을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 14항에 있어서, 제2이득신호를 발생하기 위한 수단인 압축기(14)가 약 5㎑ 이하인 정보신호의 신호에너지를 검출하기 위한 저주파레벨프리엠퍼시스필터(38)를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 14항에 있어서, 제1제어신호를 발생하기 위한 상기 적응신호웨이팅필터(12)가 제2스펙트럼영역내의 신호에너지를 검출하기 위한 제1레벨검출기(40)를 포함하고 제2제어신호를 발생하기 위한 압축기(14)가 상기 한 스펙트럼영역의 적어도 일부분내에 있는 신호에너지를 검출하기 위한 제2레벨검출기(42)를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 20항에 있어서, 상기 제1 및 제2레벨검출기(40, 42)가 검출된 해당 신호에너지의 함수로서 D.C. 신호를 발생하기 위한 레벨검출기임을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 21항에 있어서, D.C. 신호를 발생하기 위한 각 레벨검출기가 RMS 검출기임을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 14항에 있어서, 상기 가변필터(28)가 상기 정보신호의 부분에서 강조된 이득을 변화시키기 위한 수단으로 이득제어모듀울(120)을 포함하므로서 상기 이득이 높은 에너지신호를 위한 감쇠로부터 낮은 에너지신호의 증폭으로 변화시킴을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 23항에 있어서, 상기 정보신호의 부분에서 강조된 이득이 최대 +12㏈/옥타브에서 -6㏈/옥타브로 변화함을 특징으로 하는 시스템.
전기적인 정보신호가 적어도 하나의 다른 스펙트럼영역에서 보다 하나의 스펙트럼영역에서 좁은 부분을 갖는 다이나믹하게 제한된 주파수종속적인 채널에 기록되거나 이를 통하여 전송될 수 있도록 사전에 결정된 대역폭의 전기적인 정보신호로부터 부호화된 신호를 복호화하기 위한 시스템에 있어서, 이 시스템이 부호화된 신호를 수신하기 위한 입력단자(10A), 부호화된 형태의 정보신호를 발생하기 위한 신호전송로를 통해 입력단자에 연결된 출력단자(34A), 사전에 결정된 대역폭을 통하여 상기 부호화된 신호상에서 강조되고 제1제어신호에 응답하고 이의 함수로서 변화하는 신호이득을 변화시키기 위하여 상기 신호로에 배설된 이득제어모듀울(24A), 부호화된 신호의 나머지부분에 대하여 한 스펙트럼영역내에 있는 부호화된 신호의 부분을 프리엠퍼시스하도록 이 부분에서 제2가변이득을 강조하기 위하여 신호회로내에 배치되고 이득제어모듀울에 연결되며 제2가변이득이 제2제어신호에 응답하고 이의 함수로서 변화하는 가변필터(28A), 부호화된 신호의 제2스펙트럼영역내 있는 부호화 된 신호의 신호에너지에 응답하고 이의 함수로서 제1제어신호를 발생하기 위한 적응신호웨이팅 필터(12)와, 적어도 하나의 다른 스펙트럼영역의 적어도 한 부분내에 있는 상기 부호화된 신호의 신호에너지에 응답하고 이에 따라서 제2제어신호를 발생하기 위한 수단인 압축기(14)로 구성됨을 특징으로 하는 어덥티브 신호웨이팅 시스템.
청구범위 25항에 있어서, 상기 가변필터(28A)가 상기 하나의 스펙트럼영역내 있는 부호화된 신호의 상기 부분을 검출하고 이 부분을 나타내는 제3신호를 발생하기 위한 주파수레별수단으로서 밴드패스필터(20A)와, 제1제어신호에 응답하고 이의 함수로서 상기 제3신호상에서 강조된 이득을 변화시키기 위하여 주파수변별수단에 연결된 제2이득제어모듀울(24A)을 포함함을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 26항에 있어서, 제1 및 제2이득제어모듀울(24A)이 전압제어증폭기(120)로 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 27항에 있어서, 상기 각 증폭기가 동일한 신장비로 신호를 신장하도록 설정됨을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 28항에 있어서, 신장비가 1 : 2임을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 25항에 있어서, 제2제어신호를 발생하기 위한 수단인 압축기(14A)가 약 5㎑ 이하인 정보신호의 신호에너지를 검출하기 위한 저주파레벨프리엠퍼시스필터(38A)를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 25항에 있어서, 제1제어신호를 발생하기 위한 수단인 적응신호웨이팅 필터(12A)가 제2스펙트럼영역내의 신호에너지를 검출하기 위한 제1레벨검출기(40A)를 포함하고 제2제어신호를 발생하기 위한 수단인 압축기(14A)가 상기 스펙트럼영역의 한 부분내에 있는 신호에너지를 검출하기 위한 제2레벨검출기(42A)를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 31항에 있어서, 제1 및 제2레벨검출기(40A, 42A)가 검출된 해당신호에너지의 함수로서 D.C. 신호를 발생하기 위한 레벨검출기임을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 32항에 있어서, D.C. 신호를 발생하기 위한 레벨검출기가 RMS검출기임을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 25항에 있어서, 상기 필터(28A)가 상기 부호화된 신호의 상기 부분에서 강조된 이득을 변화시키기 위한 수단으로 이득제어모듀울을 포함하여 상기 이득이 낮은 에너지신호를 위한 감쇠로부터 높은 에너지신호의 증폭까지 변화시킴을 특징으로 하는 시스템.
청구범위 34항에 있어서, 상기 부분에서 강조된 이득이 최대 +6㏈/옥타브부터 -12㏈/옥타브까지 변화함을 특징으로 하는 시스템.