利用作用替代及重迭技术修改动态范围的电路装置制造方法及图纸

改动信号动态范围，特别是用于噪声消减系统的压缩器和扩展器的电路，其中许多特性被重叠，以便在主模信号出现时显出隐藏的特性．输入信号电平和频谱改变时．一种或多种特性的作用可由其他能在相同频率和电平区操作的一种或多种特性取代，实用的重叠特性为固定波带特性和滑动波带特性．由此可得这些特性之优点．避免其缺点．固定波带和滑动波带电路元件处于＂堆叠＂中，它们通常在相同的电平范围和至少部分重叠的频率范围内操作．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及改变信号动态范围的电路装置，即，压缩(compress)动态范围的压缩器和扩展(expand)动态范围的扩展器。本专利技术可用以处理不同类型的信号，包括音频(audio)信号和视频(video)(电视)信号，但在此仅就音频信号来说明本专利技术，本专利技术的原理可以通过采用已知技术修改所揭示的实施例而应用于其他信号的处理，例如，视频信号的压缩器和扩展器可即时作用，而不需要字节(syllabic)控制电路。压缩器和扩展器通常一起使用(压缩扩展器系统)以消减噪声，信号在传输或录制之前先预以压缩，而在从传输通道接收或重放之后则再加以扩展，但压缩器可单独用来减少动态范围以适应传输通道(Channel)的容量，而当压缩信号适合最终目的时，则不需其后的扩展。此外，在某些装置中会单独使用压缩器，特别是仅用于传送或录制压缩广播或预录信号的音频装置。在某些装置中则单独使用扩展器，特别是仅用于接收或重放已压缩广播或预录信号的音频装置。而在某些装置中则仅有单一设备，并以交换模式工作，作为录制信号的压缩器和重放压缩的广播或预录信号的扩展器。在设计压缩器、扩展器和压缩扩展器型噪声消减系统的目的之后所要考虑到的是，压缩器和扩展器对信号的高度适应性。即，对于压缩器而言，除了在主模信号成份的频率上它需依照预定的压缩规律提供动态作用外，在其所有的操作频谱上皆应提供恒定增益(gain)。有关此目的可参照本专利技术人于1965年10月11日申请的U.K临时说明书43136中的“相应等化(conformal equalizat-ion)”。此文件(附有本专利技术人申请于1965年8月11日和1966年1月18日申请的两临时说明书34394和02368)及由其产生的专利(包括US-PS3，846，719和US-PS3，903，485)使用了数种技术来达到该目的，包括目前称之谓“频带分割(band-splittinz)”和“滑动频带(slidin band)”的技术。依照频带分裂的方法，频谱被分成许多频带，每一频带皆独立操作。在此方法中，主模信号成份仅在一部份频谱内会影响到动态作用(压缩或扩展)，而不象在宽带方法中，主模信号成份会在整个频谱上影响到动态作用，即，频带分割系统较宽带系统提供更高度的适应性或一致性。在理论上，将整个频谱分成非常多的频带可提供高度适应或一致的系统，但由于此类装置的复杂性及造价问题而不切实际，因此，必须选择可提供满意性能的合理频带数量以达成设计上之妥协。在一种熟知且已成功地商业化的频带分割压缩扩展型音频噪声消减系统(通常称作A型噪声消减)中，仍使用了四个频带(Ray Doldy发表于1967年十月份Vol.15，NO.4的J.Audio Eng.Soc.中第383至388页的“音频噪声消减系统(An Audio Norse Reduction System)”论文内)。然而这种系统虽然因为分割了频带使问题限制在个别频带中而减小了先前的缺点，但仍存在着宽带噪声消减系统的问题。这些问题在噪声消减系统的设计中是熟知的，包括噪声消减效果的丧失及相关的问题，例如当发生增益变化以响应主模信号成份时，在主模信号成份未涵(盖的频率上的噪声调制和信号调制。这类问题主要会导致系统无法完美的符合主模信号。这类问题大小的可听度仍取决于系统偏离完美的补偿度有多少。例如，若传输通道响应在压缩器和扩展器的通带内不规则或无法预知，则信号调制效果在扩展器中不会得到补偿。主模信号成份是指具有足够电平可在所考虑的频带内，达到动态作用的信号成份。在复杂的信号情况下，主模信号成份会超过一个，或是一主模信号成份和子主模信号成份。在依靠压缩器和扩展器补偿度的压缩扩展器系统中，所有的成份都必须依照所定义的压缩/扩展规则来压缩和扩展，以使具有主模信号成份(和其他受动态作用影响的信号)的信号频谱在扩展器中复原。此规定不包括在压缩扩展器系统使用各种公知的适应和追踪滤波器技术和所谓“单端型(Singleended)”噪声消减系统(仅在再生信号上操作)，其中滤波器作用并不受限于预定的压缩/扩展规则，且其作用在存在着多重信号时也不能加以预测。另外一种达到增进适应性和一致性目的的方法是滑动频带技术，其使用各种依信号可变滤波来达到抑制的目的。一般而言，主模信号成份导致一个或多个不同滤波器(如高通、低通、格架(shelf)，陷波(notch)等)的截止和交岔频率移动而压缩或扩展主模信号成份。仅在单一高频带中工作的滑动频带系统说明于US-PS Re28，426和US-PS4，490，691中。这种系统构成了消费者熟知的B型噪声消减的压缩扩展式音频噪声消减系统的基础，它在双通道(dual path)装置中包括有与可变滤波器串连的固定高通滤波器的副通道(side path)。在“双通道”装置中，压缩或扩展特性是由无动态作用的主通道和具有动态作用的一个或多个副通道所获得的。副通道从主通道的输入或输出取得其输入，且它的输出可与主通道进行加减合成，以提供压缩或扩展。一般而言，副通道提供一种抑制或可变衰减，它与主通道的连接方式决定了它是否将主通道信号成份升压(boost)(提供压缩或降在(buck)(提供扩展)。这类双路装置详述于US-PS3，846，719;US-PS3，903，485;US-PS4，490，691和US-PS Re28，426中。用于压缩扩展音频噪声消减系统的单通道装置(如动态作用是由单一信号通道完成)中的高频可变格架滤波器详述于US-PS 3，911，371中。在US-PS3，665，345的图1和图2所示的实施例中说明了一种双通道装置，其中包含在静态情况时具有全通特性的可变格架滤波器。另一种对压缩扩展器系统提供可变格架响应的方法则说明于US-PS3，934，190中。这些滑动频带装置的缺点是，在具有主模高频信号成份时，可变滤波器交岔频率向高于信号成份的频率移动。因而抑制了在有噪声消减的低频上的频率区域，噪声消减的丧失较频带分割系统中所发生的可听度更高，且相关的副效果(噪声调制和信号调制)也由于滑动频带系统中的倍增效果而比固定频带装置更为严重，此效果来源于滑动频带系统提供压缩的方式。例如，若有一主模高频信号且在这个高频率上需要2dB的增益降低，则可变滤波器截止频率应该沿滤波器斜率移动能提供那样大小衰减的范围。然而，对于靠近滤波器新截止频率的低频而言，该效果可能为5dB或10dB的动态作用，因而会由于可闻信号或噪声调制而丧失全部或大部分的噪声消减效果。换言之，在此例中，主模信号中的2dB变化可能导致在靠近主模信号的频率上5dB或10dB的增益变化。图1是说明此效果的理想压缩器特性响应曲线。(在此文件中，图中所示的特性响应曲线皆属压缩器，而有关扩展器特性则可补足压缩器而求得)。在极少数的情况下，当极高频主模信号成份(如钗音)控制滑动频带滤波器时，可能有非主模中频带信号成份的可闻调制，其中非主模中频带信号成份在扩展器未适当地追踪压缩器时也存在。这问题是所谓“中频带调制效果”。在上述US-PS4，490，691中说明了一种解决此问题的方法。在固定频带装置中，在所有频带(不论频带分割系统的宽带或单频带)都会本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种修正频带内输入信号成份动态范围的电路，其特征为包含：许多电路元件，各具有其本身的被动或动态特性作用。至少一个具有动态作用特性，这些特性作用至少一部分在近乎相同的频率和电平区域内操作，以及用于互连电路元件的装置，使得对于某些输入信 号成分的电平和频谱内容，一电路元件的特性作用至少在一部分频带中替代另一电路元件的特性作用。

【技术特征摘要】
US 1985-6-17 744,963;US 1986-4-8 848,6221.一种修正频带内输入信号成份动态范围的电路，其特征为包含许多电路元件，各具有其本身的被动或动态特性作用。至少一个具有动态作用特性，这些特性作用至少一部分在近乎相同的频率和电平区域内操作，以及用于互连电路元件的装置，使得对于某些输入信号成分的电平和频谱内容，一电路元件的特性作用至少在一部分频带中替代另一电路元件的特性作用。2.如权利要求1的电路，其特征为用于互连电路元件的装置借特性的重叠提供特性作用替代，其中整体电路特性作用是得自许多电路元件单个的特性作用，因而对于输入信号成分任何电平和频谱内容的合成，单个特性作用定义出整体频带或单个的特性作用各定义出整体频带的某部分，该定义全部或部分整体频带的单个特性作用抑制在相同频率范围内任何其它效果较小的单个特性作用。3.如权利要求2的电路，其特征为对于输入信号成分任何电平和频谱内容的合成，整体特性作用在任何频率上的效果不大于任何可在该频率操作的单个特性。4.如权利要求1、2或3的电路，其特征为具有动态特性的各元件依照予定的压缩或扩展规则操作。5.如权利要求2或3的电路，其中至少有两个具有动态特性的元件，动态特性响应各电路元件中超过临限的信号成分电平及/或频谱内容。6.如权利要求5的电路，其特征为有两个具有动态特性作用的元件，一元件的动态特性作用是固定频带特性作用，而另一元件的动态特性作用是滑动频带特性作用。7.如权利要求6的电路，其特征为滑动频带元件包括产生固有噪声的模拟旋相器成分，该电路还包含一装置用于在模拟旋相器成分不影响电路输出的信号情况期间，将模拟旋相器成分自电路中去除。8.如权利要求6的电路，其特征为具有固定频带特性作用的元件包括控制电路，且该电路还包含一装置用于在输入信号成分的电平和频谱内容使固定频带元件低于其临限时，将固定频带元件控制电路维持在仅位于其临限下的电平上。9.如权利要求8的电路，其特征为滑动频带特性也具有静态情况，该电路还包含一装置用于在输入信号成分的电平和频谱内容使固定频带元件低于其临限时，将滑动频带特性移离其静态情况。10.如权利要求6的电路，其特征为滑动频带特性具有静态情况，该电路还包含一装置用于在输入信号成分的电平和频谱内容使固定频带元件低于其临限时，将滑动频带特性移离其静态情况。11.如权利要求5的电路，其特征为还包含一装置用于耦合具动态特性作用的元件间的信号成分，以影响一个或多个该元件的临限电平。12.如权利要求11的电路，其特征为用于耦合信号成分的装置包括用于限制耦合信号成分频带的滤波器装置。13.如权利要求11的电路，其特征为所述具有动态特性作用的元件包括用于导出控制信号的装置，所述用于耦合信号成分的装置包括用于在一元件内差分导出控制信号的装置，使控制信号近乎不受另一元件或其他元件的信号输出的影响。14.如权利要求2的电路，其特征为所述用于互连电路元件的装置将电路元件互连，使电路的输出为所述电路元件个自输出之和，各电路元件的有效输入是导自输入信号和一个或多个个别输出或参考电位的差分信号。15.如权利要求14的电路，其特征为每一元件皆为三端网络，且各第一端是主要输入端，各第二端是次要输入端，而各第三端是输出端，输入信号被耦合至各第一端，元件被排列于堆叠中，其中第一元件的第二端耦合至参考电位，各连接元件的第三端耦合至连接元件的第二端，而输出则取自堆叠中最末元件的第三端。16.如权利要求15的电路，其特征为元件的堆叠至少包括一分支，使一元件的第三端耦合至两个或多个元件的第二端，而这些元件又将其第三端导出的输出，或将其第三端耦合至堆叠中一个或多个元件的第二端。17.如权利要求2的电路，其特征为电路是双通道电路，其中许多电路元件和用于互接电路元件的装置包括另一通道，电路还包含相关于动态范围呈线性的主通道，在主通道中的合成电路，上述的另一通道使其输入耦合至主通道的输入或输出，其输出则耦合至合成电路，此另一通道提供的信号经合成电路至少在频带中的某部分，将主通道信号升压或降在，但被限制在上部输入动态范围中，此另一通道信号的值小于主通道信号。18.如权利要求17的电路，其特征为另一通道本身包括许多串连电路，串连电路中除了最末的以外皆为双通道电路，以及另一将双通道串连电路另外途径的输出和最末串连电路的输出相加的合成装置，以提供整体双通道电路的另一通道信号，因而串连电路中的主通道构成了次要主通道。19.如权利要求18的电路，包含具有单极开关的装置，用于以选择地供应整体双通道电路的另一通道信号，而将整体主通道信号升压或降在。20.如权利要求18的电路，其特征为还包含另一整体双通道电路的路径，其中包括产生等化信号的装置，该另一路径将其输入耦合至主通道的输入或输出，而其输出则耦合至合成电路，此另一路径提供至少在部份频带中的等化信号，通过合成电路来将主通道信号升压或降在。21.如权利要求17的电路，其特征为另一通道本身包括许多串连电路，串连电路中至少有一双通道电...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷米尔顿多尔比，
申请(专利权)人：雷米尔顿多尔比，
类型：发明
国别省市：US[美国]