JPH01309415A - 適応極値コード信号処理システム - 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〕 本発明は信号処理の分野に関し、特に、極値コード信号
処理の分野に関する。極値コーディングにおいて、アナ
ログ信号は、該アナログ信号の最高の周波数よりも高い
周波数を含むスペクトルを有する広帯域ノイズを伴って
、アナログ信号およびノイズの極値を確認する遷移の列
として符号化される。それゆえ、極値、ずなわぢ、アナ
ログ信号およびノイズの最大個所および最小個所は２進
信号のゼロクロスに変換される。最大個所および最小個
所をゼロクロスに変換する好ましい装置において、アナ
ログ信号およびノイズは、最初に、微分され、ゼロクロ
ス個所を２進信号の定められた遷移に変換するゼロクロ
スは広帯域無限クリッパに供給される。２進信号は、例
えば、積分器等のフィルタ装置によってアナログ信号の
十分な再生を可能とする十分な情報を含んでいる。極値
コーディングに必要なノイズ信号は、アナログ信号Ｇこ
加えられるかまたは自然に存在しているであろう。もし
、アナログ信号に加えられると、極値コーディングに必
要なノイズ信号は、微分の前か後の何れかに加えられる
ことになろう。もし、微分の後に加えられると、符号化
信号の遷移は、技術的に、アナログ入力信号の極値に付
加されたノイズ信号のセロ々ロスを表すか、コーディン
グ処理は、本質的にどちらの場合でも同じである。

極値符号化信号は、たとえ極値符号化信号の時間領域波
形がオリジナルのアナログ信号と全く異なっているとし
ても、人間の耳に対してはオリジナルのアナログ信号と
主観的に同し音を提供する。

人間の耳は、木質的Ｇこ、アナログ信号を実質的に再生
するために使用され得る積分器回路と同様なフィルタ機
能や積分機能を行うことが知られている。また、人間の
認知システムの他の部位、ずなわぢ、人間の目もまた極
値符号化信号に応答することが明らかにされている。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕極値
コーディングの基本的な特許は、出願人の米国特許第４
，５４５，０６５号である。米国特許第４．７００，３
６０号は、極値コーディング離散化信号処理方法および
装置を開示しており、そこで極値符号化信号は、離散化
処理に従って処理され、伝達媒体に沿って伝送され得る
。

極値コーディングは、幾つかの利点を提供する。

最も明白なものは、極値符号化信号が２進信号である事
実によりダイナミックレンジが改善され、回路および信
号波形が単純化され、そして、伝送されるのに必要な情
報の総量を減少することによってバンド幅を維持するた
めの能力が改善されたことである。これは、人間の認知
システムは、信号に存在Ｊる他の情報ではなく、該認知
システムに受け取られた信号の極値の位置、ずなわぢ、
最大個所および最小個所に最も反応するという事実から
結果として与えられる。しかし、極値コーディングの原
理を使用するためには、アナログ入力信号における最高
の周波数よりも高い周波数を含むスペクトルを有する十
分なバンクグランドノイズが存在しなければならない。

もし、不十分なバックグラン）・′ノイズしか存在しな
いと、ノイズは適切なノイズ源によって付加されるだろ
う。アナログ信号に対するバンクグランｌノイズの伺加
がないとき、ずなわぢ、不十分なアナログノイズしか存
在しないか、または、広帯域無限クリシバが十分に高い
帯域を有していないと、人間の認知システムは、歪んだ
信号を知覚する。歪んだ信号は、例えば、リックライダ
（Ｌｉｃｋｌｉｄｅｒ）およびボラック（Ｐｏｌｌａｃ
ｋ）の微分実験により、彼らの報告書”Ｅｆｆｅｃｔｓ
　ｏｆ　Ｄｉｆｆｅｇｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ、　Ｉｎｔ
ｅｇｒａｔｉｏｎ。

ａｎｄ　Ｉｎｆｉｎｉｔｅ　Ｐｅａｋ　ＣＣ１１ｐｐｉ
ｎ　ｕｐｏｎ　ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｌｌ−ｉｇｉｂＨｉｔ
ｙ　　ｏｆ　　５ｐｅｅｃｈ、”　　Ｊｏｕｎａｌ　　
ｏｆ　　ｔｈｅ　　ＡｃｏｕｓｔｉｃａｌＳｏｃｉｅｔ
ｙ　　ｏｆ　　Ａｍｅｒｉｃａ、　　Ｖｏｌ、　　２０
＋　　Ｎｏ、　　１＋　　１９４８＋１）＋１．４２−
５１．において認知された。リックライダおよびボラッ
クは、アナログ信号におけるバックグランドノイズの重
要性を認めておらず、従って、極値コーディングの原理
を理解することができなかった。

それゆえ、本発明は、−船釣に、電気信号の分野に関し
、特に、認知システム、プリアンプおよび特徴選択シス
テムの範晴に関するものである。

さらに詳しく、本発明は、知覚理論の原理の幾つかを適
用するごとによって良く理解され得る。

我々の周囲における情報は、極めて入り組んでいること
が自然である。関連され得る全ての分析において我々が
認知したようなデータの複雑さは、適切なものではない
。理性的な選択処理は、決定を行う道具としての脳に先
んじなげればならない。

より理性的（反射的）な選択処理は、より効果的な外界
の最終判断であろう。

本発明は、上記のような選択システムを構成するために
使用され得る。選択メカニズムは、一般に、生物の認知
システムの集合部位に認められる。

従って、本発明の方法は、感覚メカニズムが損なわれて
いるか、または、他の理由のために改善が必要とされる
場合において、適用を見出すことになるであろうことが
考えられる。特徴選択メカニズムとして、本発明は重要
な情報総量の減少を成し遂げ得る。これは、通信システ
ムに本発明を適用する機会を結果として生じる。本発明
は、形状認識メカニズムＧこおける適用も見出されるか
も知れず、また、人工知能を実現する過程において使用
され得る。

広く、本発明は、極値コーディングとして知られた信号
処理システムに対する利用を備える。

新しい技術によって解決される幾つかの問題をを含む極
値コーディングの詳細な説明が次ぎに示される。

上述したように、極値コーディングは、入力波形を検出
し、処理し、また、増幅するための無限ピーククリッピ
ングを適用する方法である。一般に、クリッピング処理
は、信号の情報内容をかなり未熟な手法で減少する。一
般に認知できる情報の特徴は、クリップされた波形にお
いては全く見つからないであろう。り１ルンピング処理
は、調和的な歪として注目された全く新しい構成要素の
発生を与えるであろう。これは、一般に、クリッピング
を高品質の特徴検出には不適切なものとする。

極値コーディングは、波形が信号のバンド幅よりも大き
な最小限の要素のバンド幅の不規則ノイズが存在してい
るとき、重要な下落を生しることなくクリップされ得る
波形に依存している。十分なエネルギーを有するハック
グランドノイズは、通常、極値コーディング技術の実用
的なことを保証するこの信号を伴っ°ζ見出され得る。

このハックグラントノイスは、全く不規則ではなく、実
際の極値コーディングを許容することが十分であるかも
知れない。しかし、もし、不十分なバックグラントノイ
スしか存在しないと、上述されたように、人為的に発生
されたノイズが加えられるかも知れない。

極値コーディングは、第１図を参照して説明され得る。

通常、人間の認知システムに提供されるようなそれらの
信号は、異なる源の幾つかによって発生された波形の特
異点から成るであろう。簡略化すると、併合された波形
は、原理的な最も重要な波形を備え、一般に、焦点刺激
（フォーカルステイミュラス）と呼ばれ、バックグラン
ド刺激（バックグランドステイミュラス）と呼ばれる幾
つかのバンクグランド変化によって伴われている。

第３の波形は、感覚メカニズムによって負わされた条件
に関係しているが、広いバントの不規則ノイズの形に加
えられるかも知れない。この第３の信号は、残余刺激（
リサイドスティミュラス）と呼ばれ得る。３つの波形は
、第１図における加算ブロック１０の出力に示されるよ
うに連結されているが、極値コーディングシステムの好
ましい実施例における微分器２０に供給される。微分器
２０は、併合された信号の極小および極大（極値）の発
生回数を時間領域ゼロクロスに変化させる。無限クリシ
バは、ゼロクロスを検出し、且つ、他の全ての人カレヘ
ルを正か負の大きさの２つの信号レベルの一方に変化さ
せるために使用され得る。これらのレベルは、第１図に
おいて＋Ａまたは−Ａによって示されている。広帯域無
限クリッパは、参照符合３０によって示されている。ノ
イズのバンド幅が焦点刺激のバンド幅よりも大きいとい
う事実によって、クリッピング回路は、焦点刺激の極値
を検出するだけでなく、ノイズの遷移における切り換え
をも十分に早く行うことを必要とするであろう。クリッ
プされた信号出力は、積分器４０または他の幾つかのロ
ーパスフィルタに供給サレ゛ζいる。出力において、波
形は、オリジナルの焦点刺激およびバックグランド刺激
に非常に良く似て現出するであろう。極値コーディング
システムの入力−出力特性は、ノイズとしてみなされた
入力信号の部位の確率密度分布に大きく依存している。

もし、ノイズがガウス分布を有することが示されるなら
ば、システムは、入力−出力関係のような指数の誤った
関数を与えることが示されるであろう。短い（例えば、
１０ゼロクロスまで）の時間間隔の間における明らかな
下落、および、振幅圧縮並びにマスク効果にもかかわら
ず、極値コーディング信号処理システムは、オーティオ
信号およびビデオ信号が両刀とも供給されたとき、少し
或いは全く主観的な低落を与えないことが証明される。

極値コーディングは、広帯域の不規則ノイズの効力に依
存し“Ｃいる。そのような付加的なノイズの不存在にお
いて、出力信号は強力に低下され得る。実際の出力の品
質を決定するのはノイズのハン］幅である。信号レベル
が適度の高さにあるとき、ハシフグラント刺激は、しば
しば十分な極値を提供する。このとき、追加ノイズまた
は残留ノイズは要求されない。低レベルの波形が供給さ
れている場合において、ノイズの不存在は、ゼロクロス
率に猛烈な低落を結果として生しさせるであろう。入力
信号が存在しないとき、追加ノイズおよび特にそのバン
ド幅は、最も決定的なものとなる。該ノイズはクリップ
され、その結果、非零出力レベルとなる。入力信号の不
存在下において、零出力レベルを提供するために、ノイ
ズスペクトルは、理論的に無限となるであろう。ＲＭＳ
出力電圧が迫力１１されるノイズのバンド幅の各オクタ
ーブ毎に３ｄＢだけ低下することが計算され得る。

ノイズ非に許容される信号を獲得するために、例えば、
通信システムでは、これは１０ＭＨｚを超えるクリッピ
ング速度を必要として伝送される。電子構成の技術の電
流状態について、このような速度で動作することは、困
難であり且つ高コストとなり得る。これは、クリッパお
よびノイズ源の両方に適用する。

さらに、極値コーディング信号処理技術は、ノイズ発生
極値コーディングの設計により負わされた束縛によって
制限される。極値コーディング信号処理回路に応答する
信号は、ノイズの密度分布確率によって大きく規定され
る。該密度分布確率は、扱い得る入力レベルのダイナミ
ックレンジを規定するであろう。感覚刺激システムにつ
いて、極値コーディング信号処理技術は、アコースティ
ック信号用には１００ｄＢを越える範囲が機能しなけれ
ばならない。制限は、部分的にはクリッパの感度および
酷使能力によって、また、主にノイズレヘルのダイナミ
ックレンジによって負わされる。

ダイナミックレンジを増大するための回路は、例えば、
エキスパンダが存在するが付加的な利得−バンド幅の制
限か負わされることになる。

従って、極値コーディングシステムにおいて存在する上
述した問題を解決することが本発明の目的である。

また、システムに供給される入力信号のレベルを改善す
る極値コーディング信号処理システムを提供することが
本発明の他の目的である。

さらにまた、入力信号とノイズ信号の相対的なレベルが
自動的に調整され得る極値コーディング信号処理システ
ムを提供Ｊるごとが本発明のさらなる他の目的である。

さらにまた、入力信号に付加された不規則ノイズが入力
アナログ信号の信号レベルに応じて変化され得る極値コ
ーディング信号処理システムを提供することが本発明の
さらなる他の目的である。

また、入力アナログ信号の信号レベルがノイズ信号レベ
ルに関連して調整され得る極値コーディング信号処理シ
ステムを提供することが本発明の他の目的である。

また、低レベル入力信号がシステムに供給されるとき、
大きな範囲に渡って、極値コーディング信号処理システ
ムに存在するクリッピングノイズを取り除く極値コーデ
ィング信号処理システムを提供することが本発明の他の
目的である。

〔課題を解決するための手段および作用〕上述のおよび
その他の目的は、アナログ信号の極大値および極小値の
発生回数を検出し、それにより検出信号を出力する手段
と、前記アナログ信号または検出信号に対して不規則ノ
イズを十分に供給する手段であって、該ノイズはそれら
アナログ信号または検出信号に乗ゼられ、前記アナログ
信号の最高の周波数よりも十分に高い周波数を有する広
帯域スペクトル有しているものと、前記検出手段に連結
され、符号化信号として前記ノイズの存在下において前
記アナログ信号の極大値および極小値の発生回数だけ符
号化する手段であって、該ｔｅ号化手段は前記アナログ
信号のハフ１幅よりも大きなバンド幅を有し、前記符号
化信号は該符号化手段からの該アナログ信号の十分な再
生を可能とする情報を含んでいるものとを具備するアナ
ログ信号を処理するための装置であって、前記アナログ
信号または検出信号に対して不規則ノイズを十分に供給
する手段は、ノイズ源手段と、さらなるゲイン制御手段
とを備え、該ゲイン制御手段は増幅手段および検出手段
を具備し、該検出手段は前記アナログ信号または検出信
号が供給された入力および該アナログ信号または検出信
号のパワーの平均値と関係つけられた出力を有し、該平
均値信号は前記増幅手段に制御入力として供給され、該
増幅手段は前記検出手段の出力に連結された入力を有し
、該増幅手段は前記符号化手段に入力として連結された
出力をさらに有し、これにより、前記増幅手段は前記ノ
イズ源手段の出力の大きさを前記アナログ信号または検
出信号の平均値に従って変化さ一層るようになっている
アナログ信号を処理するための装置による本発明に係る
一実施例によって達成される。

′上述のおよびその他の目的もまた、アナログ信号の極
大値および極小値の発生回数を検出し、それにより検出
信号を出力する手段と、前記アナログ信号に対して不規
則ノイズを十分に供給する手段であって、該ノイズはそ
のアナログ信号に乗せられ、前記アナログ信号の最高の
周波数よりも十分に高い周波数を有する広帯域スペクト
ル有しているものと、前記検出手段に連結され、符号化
信号として前記ノイズの存在下において前記アナログ信
号の極大値および極小値の発生回数だけ符号化する手段
であって、該符号化手段は前記アナログ信号のバント幅
よりも大きなバンド幅を有し。

前記符号化信号は該符号化手段からの該アナログ信号の
十分な再生を可能とする情報を含んでいるものとを具備
するアナログ信号を処理するための装置であって、前記
アナログ信号に対して不規則ノイズを十分に供給する手
段は、ノイズ源手段を具備し、さらに、増幅手段および
検出手段を具備するゲイン制御手段を備え、該検出手段
は前記検比信号が供給された入力および該検出信号のパ
ワーの平均値と関係づけられた出力を有し、該平均値信
号は前記増幅手段に制御入力として供給され、該増幅手
段は前記検出手段の出力に連結された入力を有し、該増
幅手段は前記符号化手段に入力として連結された出力を
さらに有し、これにより、前記増幅手段は前記ノイズに
関係つけられた前記検出信号の平均値に従っ′Ｃ検出す
る手段の前記出力の振幅を変化さ丑るようになっている
アナログ信号を処理するための装置による本発明のさら
なる実施例によって達成される。

上記に列挙された目的もまた、本発明に係る方法によっ
て達成される。

本発明は、図面を参照して次の詳細な説明においてより
一層詳しく説明される。

〔実施例〕

以下、図面、特に第２図に沿って本発明の一実施例を説
明する。

第２図において、２０は微分器であり、ノイズ源１５は
アナログ波形にノイズを付加Ｊるためのものである。第
１図と第２図を比較すると明らがなように、ノイズは入
力信号の微分の前若しくは後に付加されるが、第２図で
は微分後に付加される。

ノイズ発生器１５の出力は加算回路１ｏには供給しない
が、一定のエネルギを偏えたランダム波形を供給づる。

ＲＭＳ検出器４７及び電圧制御増幅器５ｏを有する利得
制御回路４５は、加算回路１ｏに供給するＲＭＳノイズ
レベルを変化させるためのものである。従ゲこ、ノイズ
ｎ　（ｔ）は到来信号のレベルに適　□応する。ＲＭＳ
検出器４７は、微分されたアナログ信号と背景ノイズか
らなる入力信号ｓ　（ｔ）に供給される。イ」加ノイズ
ｎ（ｔ）が極値コート信号処理システムの入力における
刺激ｓ　（ｔ）のエネルギに適応されるので、第２図の
装置は適応極値コードシステムト称される。全体的な実
用性及び本システムの処理動作は、人的認知システムで
はシステムにより生じる信号歪みを検出するのは不可能
であるという事実によっている。このような歪みは振幅
の圧縮を含み、より甚だしい状態として情報の全体的ロ
スを含む。第２図において、加算回路１０の出力は無限
クリッピング回路３０に供給され、無限クリッピング回
路３０の出力は積分器４０に供給される。

従って、ＲＭＳ検出器４７は到来信号のＲＭＳレベルを
検出し、ノイズ源１５の振幅に適応する。低レベル若し
くはセロ付近のアナログ信号かあると、ノイズの振幅は
減じられ、低レベル信号の動作中のクリッピングノイズ
のレベルが減少される。アナログ信号レベルが極端に低
い時にノイズが存在すると、適応極値コート処理システ
ムがないときには、可聴範囲のクリンビンクリイズをも
たらす。

第３図は本発明の極値コード信号処理システムの詳細ブ
ロック図である。仮にノイズｎ　（ｔ）のＲＭＳ値が線
型状態ご信号パワーに追従するならば、システムの入出
力特性はフラン１−となる。システムは、あたかも主観
的な劣化と不安定性の問題を生じる類似したフラットな
入出力関係を有する自動利得制御回路の如く動作する。

信号エネルギとノイズエネルギ間の関係は一定のログ曲
線に追従するが、主観的な劣化は認めることができない
。

ごの効果を達成するために、対数圧縮回路５５がＲＭＳ
検出器４７と電圧制御増幅器５０の間に設けられる。ま
た、第４図に示すように、対数圧縮回路５５はＲＭＳ検
出器４７又は電圧制御増幅器５０と−・体化するこ′と
もできる。増幅器／圧縮器５５の一般的な入出力関係を
第５図に示す。

入力信号ｓ　（ｔ）が存在しないとき、ＲＭＳ検出器４
７はゼロレベルであり、利得制御回路４５の出力におけ
るノイズｎ（ｔ）の振幅を非常に小さくするように強制
する。この場合、無限クリッピング回路３０は出力信号
に短時間のトランジェントがあるため充分にゼロクロス
にならない。積分回路４０の出力の信号ｏ　（ｔ）はい
かなる入力にも関係しない優勢な周波数成分を示す。こ
の問題を回避するために、１べての時間に少量のノイズ
が超減衰器６０により加算回路１０に付加される。入力
エネルギが存在しない場合に、対数圧縮回路５５が低出
力レベル出力を提供するために変化するときに同様の効
果が得られる。これは第２図で説明したように理論的に
なされる。第３図に示すように、ノイズ発生器１５の出
力は加算回路１０に接続された減衰器６０に供給される
。ノイズ発生器１５の出力は低域フィルタ回路６５に供
給される。低域フィルタ回路６５の帯域幅３デシベル（
ｄｂ）はおよそ５詠でよい。

不適応極値ヨー１システムを超える適応極値コードシス
テムの利点を以下に説明する。

第１に、認知し得る主観的な劣化なしで処理されるべき
刺激についての入力振幅のダイナミックレンジは意識的
に伸長される。通常の極値コートの範囲は背景の刺激及
び付加ノイズの両刀の確率密度分散に大きく依存し、付
加ノイズはより極端に高い及び低いレベルに向けて信号
に追従する。

理論的に入力ダイナミックレンジは無限である。

設計的な制限を考慮すると、実際の値は１４０　ｄｂを
超える。不適応極値コート信号処理におけるこの範囲は
およそ８０　ｄｂに制限される。

第２に、クリッパのクリッピング速度及び付加ノイズの
帯域幅は減少される。この性質は結果的に２つの効果を
生しる。まず、第１に、入力される刺激が入力波形にお
けるタイミング的特徴により表しうる精度に帰すべき点
である。不適応な極値コードでは主観的、客観的評価に
適合するとされる近似に到るために、ゼロクロスの比較
的適切な数のみ各波形セグメントに要求される。低い数
の特色は劣化をもたらし、より大なるゼロクロス率は認
知される品質に付加されない。付加ノイズが信号と相関
関係にないとき、１秒当たりの特徴の数は広範囲に変化
する。通常、クロスの大きな部分は余分である。適応極
値コードによれば、ノイズはより関連あるレベルにおい
て付加され、ノイズ帯域幅はより効果的に選択される。

ノイズに追従ために必要なりリッピング速度は減じられ
る。

クリッピング速度が降下する第２の理由は低い程度の刺
激が処理される方法に基づく。適応ノイズなしでは、低
レベル信号は（＝Ｊ加ノイズによりマスクされる。他の
刺激がないときの付加ノイズのクリッピングは低出力レ
ベルを達成するために広帯域処理を要求する。但し、ノ
イズが信号パワーに適応するときは低い程度の信号は維
持される。精神物理学的試験では、システムにより処理
され増幅されるときに低レベル信号は通常の低レベルの
刺激として現れる。クリップされたガウスノイスは、普
通でない、いらいらする刺激として認知される。入力レ
ベルが上昇すると、認知システムは振幅圧縮の効果を検
出せず、通常、自動利得制御技術にリンクされる。

第３に、システムは特徴ある検出器として効果的な動作
をする。システムの出力における主観的な品質は維持さ
れるが、１秒当たりの特徴の数は実質的に減少する。こ
の性質はゼロクロス率が効果するという結果を生しる。

システムにより余分になされる元の情報の部分はより大
きい。実際のシステムにて処理する極値コート信号の情
報；残少要因は１．５乃室４の範囲てあり、適応極値コ
ートは単にもとの信号の３０乃至１０％を維持する。通
信システムでは、この性質は音ル及びビデオ信号に対す
るより顕著なヒッル−１圧１（ｈを生じる。

第４に、システムはより自然な形のノイズマスク効果を
与える。人的な認知システムが、それ自身が刺激強度に
適応するゼロクロス検出器の如く動作するように、適応
極値コートシステムは、これらの適応機能のアクティブ
な使用を要求する信号に対してより良好に機能する。精
神物理学的試験にて観察される如きマスク効果はノイズ
適応にリンクされると信しられる。

第５に、認知システムによりマスキングにリンクされる
効果は、適応極値コートを使用する周辺ノイズ／背景ラ
イス減少システムにて開発されている。焦点にある刺激
が背景ノイズを伴うとき、主要な刺激は周辺ノイズを超
えた少なくとも１０乃至２０ｄｂのレベルに保持される
。ごの効果は、話をする人間により達成される。ヒヤリ
ングシステムでは背景を測定し視聴者にとってノイズと
信号を区別するために充分に高いレベルの話をすること
ができる。この場合、適応ノイズは信号ではなく背景ノ
イズの大部分をマスキングするために充分なレベルを生
じる。適応極値コートシステムの出力はより向上した話
声品質を備えた波形を提供する。同様な効果がビデオ信
号にも期待されている。

第４図は適応極値コードシステムの詳細回路図Ｃある。

２０はアクティブ微分回路であり、例えばモデル計−３
５６からなる演算増幅器２２を含む。微分回路２０の適
切なカットオフ周波数は約１０　ＫＨｚである。容１ｃ
２は高い周波数の利得を制限するためである。

３０は無限クリッピング回路である。広帯域の無限クリ
ッピング回路３０は２ステージ３１及び３２を使用する
。各ステージは例えばモデルＬＭ３１９演算増幅器比較
回路を有する。クリッピング回路の帯域幅は適切には１
０　Ｍｌｌｚを超える。マルチポテンショメータＲ５に
より入力レベルにおける比較スイッチをゼロにするよう
に正確にＤＣ調整がなされる。

抵抗１ン７に接続される図示の５Ｖ（７）ＤＣ電圧はク
リッパ回路の出力スイングを決定する。

４０は積分回路である。アクティブ積分器４０は例えば
、モデルＬ　Ｆ　３５６からなる演算増幅器４２である
。この回路のカン１オフ周波数は約２０１１ｚであり、
容量Ｃ５及び抵抗Ｐ８により決定される。

ノイズ源と低域フィルタの結合は第４図の１５と６５で
示される。ノイズ源１５は約５　Ｍｌｌｚの帯域幅を有
Ｊるランダムノイズを供給する。実際のノイズはツェナ
ーダイオードとして動作するＮＩ’Ｎ　）ランジスタ１
゛Ｉにより発生される。トランジスタＴ１のベースにお
けるＲＭＳ電圧は約４ミリボルトである。トランジスタ
Ｔ１　のベースは例えばモデルＬＭ３８７からなる低ノ
イズ前置増幅器１７の正側入力に接続される。低ノイズ
前置増幅器１７は低レベルノイズを係数約３３の増幅を
行う。第２の前置増幅段１９は例えばモデルＬＭ３８７
からなり近似的に３倍の利得を得る。完全なノイズ発生
回路は約４００　ミリボルトＲＭＳのノイズ出力ｎ　（
ｔ）を得る。ノイズ信号は容量Ｃ１４により電圧制御増
幅回路５０に容量的に結合される。

第４図に示すように、減衰器６０は可変抵抗器１１２１
を具備する。可変抵抗器１讐２１の出力は演算増幅段１
２を有する加算回路１０の一部に設けられる。演算増幅
器１２は例えばモデルＬＩｉ３５６からなり、以下に説
明するように増幅回路５０の出力を減衰したノイズ信号
と結合する。

ＲＭＳ検出器４７は第４図に示され、同時に対数圧縮機
能を行うので第３図の５５に示すように対数増幅／圧縮
を行うことができる。回路４７は演算増幅段４９と例え
ばモデルＮＵ３７２からなる積分回路５７の周辺に設け
られる。微分回路２０の出力５（ｔ）は容量Ｃ７により
回路４７に結合される。積分回路５７は入力グイナミソ
クレンシ８０　ｄ　Ｂを備えた絶対値検出器として機能
Ｊる。

回路４７は、第２段ＮＩＥＳ７２の積分回路５１に結合
するとき、対数増幅回路４７の出力としての制御信号に
より決定される対数レスポンスを備えた電圧制御増幅器
５０を必要と１６゜通常はコンパンダ回路として使用さ
れる積分回路５１はこの場合に適切である。入力が８０
ｄＢのフルレンジ以上で変化するとき、電圧制御増幅器
５０の利得は５０ｄＢで変化Ｊる。

ごの回路の他の利点は他の演算増幅器より広州域なこと
である。

入力信号ｓ　（ｔ）のＲＭＳ電圧により制御されるノイ
ズのＲＭＳ電圧は演算増幅器３１の入力の正側に供給さ
れ、ノイズ信号は微分されたアナログ入力信号に混合さ
れる。第３図のブロック１０ご示される加算動作の一部
は、適応ノイズ信号ｎ　（ｔ）と減衰ノイズ信号ｎ’（
ｔ）を供給するために、演算増幅器１２によりなされる
。そして、結合されたノイズ信号ｎ　（ｔ）とｎ’（ｔ
）は演算増幅器３１により微分アナログ信号に付加され
る。加算動作を実行するためであれば他の手段でもよい
。

電圧制御増幅器５０の利得は抵抗Ｒ１８により設定され
る。絶対値検出回路４７と電圧制御増幅器５０の応答時
間は４個の容量で制御される。アタック時間は容量ＣＩ
Ｏ及びＣ１５により設定され、減衰時間は容量Ｃ９及び
Ｃ１６により設定される。

上述のように、減衰回路６０は抵抗Ｒ２１、Ｒ２０及び
容１ｃ１８により構成される。この回路は、入力信号５
（ｔ）がゼロ付近の場合にクリッパ回路３０に少量のノ
イズを提供する。この低レベルにおいて、抵抗Ｒ２１に
て調整された付加ノイズは可聴範囲における低周波のノ
イズ成分を防ぐために、ハイレートでトリガするクリッ
パを満足するものでなければならない。

第６図は本発明の適応極値コートシステムの他の実施例
ごある。第６図において、ノイズ源のレベルを調整する
代わりに、ノイズ源レベルは一定に残り入力信号ノイズ
レベルは変化しノイズ源レベルに適応される。従って、
本発明によれば、ノイズは入力信号に関連して調整され
るか又は入力信号がノイズに関連して調整される。

第６図の適応は電圧制御増幅器５０゛　により生しる。

電圧制御増幅器５０゛　の入力の制御はＤ（：／［］Ｃ
変換器１００に結合され、その入力はエンベロープホロ
ワ１１０の出力に結合される。第７図はＤＣ／ＤＣ変換
器１００の適切な入出力特性曲線を示す。エンベロープ
ホロワ１１０の入力は微分器２０゛　の出力における微
分入力信号に結合される。電圧制御増幅器５０゛　の出
力は加算回路１０゛　に供給されその他の入力はノイズ
源１５゛　に結合される。加算回路の出力は無限クリン
ピング回路３０′　に結合され、その出力は積分器４０
′　供給される。このクリッピング回路３０゛　は単に
信号の比較器として作用し、増加又は減少するノイズレ
ベルは木質的に信号レベルの上昇又は鋒下と同じである
。

第６図の装置の利点は入力信号を制限した帯域はより広
い帯域のノイズ信号の代わりに適応されるごとである。

さらに、エンベロープ検出器１１０、ＤＣ／ＤＣ変換器
１００、電圧制御増幅器５０“に置き換えて通常の自動
利得制御回路を使用することも可能である。しかし、自
動利得制御回路はよりよい主観的品質を得るためには実
質的にモディファイしなければならない。エンベロープ
ホロワのアラタフ及び減衰時間は従来の自動利得制御回
路よりも短い時間（１００ｕｓ乃至１ｍ５）である。さ
らに、番号１０５で示す自動利得制御ブロックは微分回
路２０゜の後段に置かれる。自動利得制御回路１０５を
単純に結合するだけでは満足しない。

なお、上述の記載はけ本発明の実施例であり、本発明の
範囲を逸脱することなく他の種々の変形例が可能である
ことばいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の極値コート信号処理システムの基本ブロ
ック図、 第２図は本発明の適応極値コードシステムの−・実施例
概略ブｌコック図、 第３図は第２図システムの詳細ブロック図、第４図は適
応極値コーｌシステＪ、の詳細ブｌフック図、 第５図は第３図ブロックの一部分の人出力関係を示すグ
ラフ、 第６図は本発明の適応極値コートシステムの他の実施例
ブロフク図、及び 第７図は第６図ブロックの一部分の入出力特性を示づグ
ラフである。 （符号の説明） １０・・−加算回路、 １２・・・演算増幅器、 １５・・・ノイズ源、゛ ２０・・・微分器、 ３０−・・無限クリッパ、 ４０・・・積分器 ４５・・・利得制御回路、 ４７・・・ＲＭＳ検出器、 ５０・・・電圧制御増幅器、 ５５・・・対数増幅器、 ６０・・・減衰回路、 ６５・・・低域フィルタ、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アナログ信号の極大値および極小値の発生回数を検
   出し、それにより検出信号を出力する手段と、 前記アナログ信号または検出信号に対して不規則ノイズ
   を十分に供給する手段であって、該ノイズはそれらアナ
   ログ信号または検出信号に乗せられ、前記アナログ信号
   の最高の周波数よりも十分に高い周波数を有する広帯域
   スペクトル有しているものと、 前記検出手段に連結され、符号化信号として前記ノイズ
   の存在下において前記アナログ信号の極大値および極小
   値の発生回数だけ符号化する手段であって、該符号化手
   段は前記アナログ信号のバンド幅よりも大きなバンド幅
   を有し、前記符号化信号は該符号化手段からの該アナロ
   グ信号の十分な再生を可能とする情報を含んでいるもの
   とを具備するアナログ信号を処理するための装置であっ
   て、 前記アナログ信号または検出信号に対して不規則ノイズ
   を十分に供給する手段は、ノイズ源手段と、さらなるゲ
   イン制御手段とを備え、該ゲイン制御手段は増幅手段お
   よび検出手段を具備し、該検出手段は前記アナログ信号
   または検出信号が供給された入力および該アナログ信号
   または検出信号のパワーの平均値と関係づけられた出力
   を有し、該平均値信号は前記増幅手段に制御入力として
   供給され、該増幅手段は前記検出手段の出力に連結され
   た入力を有し、該増幅手段は前記符号化手段に入力とし
   て連結された出力をさらに有し、これにより、前記増幅
   手段は前記ノイズ源手段の出力の大きさを前記アナログ
   信号または検出信号の平均値に従って変化させるように
   なっているアナログ信号を処理するための装置。 ２、前記検出手段は、前記極大値および極小値の発生回
   数を時間軸ゼロクロスに変換する微分器を具備し、且つ
   、前記符号化手段は、該時間軸ゼロクロスを２進信号の
   遷移に変換するクリッピング手段を具備している特許請
   求の範囲第１項に記載の装置。 ３、前記クリッピング手段は、無限クリッピング手段を
   具備している特許請求の範囲第２項に記載の装置。 ４、前記符号化信号を受け取る前記符号化手段に連結さ
   れ、人間の認知システムに対する前記アナログ信号と主
   観的に同様な信号を発生する手段をさらに具備している
   特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ５、前記発生手段は、積分手段を具備している特許請求
   の範囲第４項に記載の装置。 ６、前記検出手段は、ルート二乗平均値検出手段を具備
   し、且つ、前記増幅手段は、電圧制御増幅手段を具備し
   ている特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ７、前記検出手段および前記符号化手段に連結している
   加算回路手段をさらに具備し、且つ、前記増幅手段に連
   結され、前記検出信号および該増幅手段の出力を加算す
   る入力をさらに有している特許請求の範囲第１項に記載
   の装置。 ８、対数入力制御信号を前記増幅手段に供給する対数増
   幅器または圧縮手段をさらに具備する特許請求の範囲第
   １項に記載の装置。 ９、前記ノイズ源手段の出力を前記符号化手段に連結す
   る手段をさらに具備し、これにより前記ノイズ源手段か
   らのノイズ信号の一部が前記増幅手段を通過することな
   く前記符号化手段に供給されるようになっている特許請
   求の範囲第１項に記載の装置。 １０、前記連結手段は、減衰手段を具備している特許請
   求の範囲第９項に記載の装置。 １１、前記検出手段と前記符号化手段との間に、併合さ
   れた信号を供給する加算回路手段をさらに具備し、該加
   算回路手段は、前記検出信号、前記増幅手段の出力およ
   び前記減衰手段の出力を加算し、該併合された信号が前
   記符号化手段に供給されるようになっている特許請求の
   範囲第１０項に記載の装置。 １２、アナログ信号の極大値および極小値の発生回数を
   検出し、それにより検出信号を出力する段階と、 前記アナログ信号または検出信号に対して不規則ノイズ
   を十分に供給する段階であって、該ノイズはそれらアナ
   ログ信号または検出信号に乗せられ、前記アナログ信号
   の最高の周波数よりも十分に高い周波数を有する広帯域
   スペクトル有しているものと、 符号化信号として前記ノイズの存在下において前記アナ
   ログ信号の極大値および極小値の発生回数だけ符号化す
   る段階であって、該符号化段階は前記アナログ信号のバ
   ンド幅よりも大きなバンド幅を有し、前記符号化信号は
   該符号化段階からの該アナログ信号の十分な再生を可能
   とする情報を含んでいるものとを具備するアナログ信号
   を処理するための方法であって、 前記アナログ信号または検出信号に対して不規則ノイズ
   を十分に供給する段階は、ノイズ源手段からのノイズを
   追加する段階を備え、且つ、平均値信号を供給するため
   に前記アナログ信号または検出信号のパワーの平均値と
   関係づけられた信号を検出すること、および、前記ノイ
   ズの振幅を変化させるために該平均値信号を制御信号と
   して使用することによって、前記ノイズの振幅を制御す
   る段階をさらに備えているアナログ信号を処理するため
   の方法。 １３、前記第１に列挙された検出段階は、前記アナログ
   信号を前記極大値および極小値の発生回数を時間軸ゼロ
   クロスに変換するための微分信号に区分けする段階を備
   え、且つ、前記符号化段階は、該時間軸ゼロクロスを２
   進信号の遷移に符号化するために該微分信号をクリッピ
   ングする段階を備えている特許請求の範囲第１２項に記
   載の方法。 １４、前記クリッピング段階は、無限クリッピング段階
   を備えている特許請求の範囲第１３項に記載の方法。 １５、前記符号化信号から人間の認知システムに対する
   前記アナログ信号と主観的に同様な信号を発生する段階
   をさらに備えている特許請求の範囲第１２項に記載の方
   法。 １６、前記発生段階は、積分段階を備えている特許請求
   の範囲第１５項に記載の方法。 １７、前記第２に列挙された検出段階は、前記アナログ
   信号または検出信号のルート二乗平均値検出段階を備え
   、且つ、前記ノイズの振幅を制御する段階は、前記ノイ
   ズ源手段に連結された入力および前記制御信号が供給さ
   れた制御入力を有する増幅手段により前記振幅を制御す
   る段階を備えている特許請求の範囲第１２項に記載の方
   法。 １８、前記検出信号および前記符号化手段に併合された
   信号を供給するためにノイズが制御された振幅を加算す
   る段階をさらに備えている特許請求の範囲第１２項に記
   載の方法。 １９、前記増幅手段に供給された前記制御信号を対数的
   に増幅するかまたは圧縮する段階をさらに備えている特
   許請求の範囲第１７項に記載の方法。 ２０、前記ノイズ源手段から前記符号化手段にノイズを
   連結する段階をさらに備え、これにより前記ノイズ源手
   段からのノイズ信号の一部が前記制御信号によって制御
   されることなく前記符号化手段に供給されるようになっ
   ている特許請求の範囲第１２項に記載の方法。 ２１、前記連結段階は、前記ノイズ源手段からのノイズ
   を減衰する段階を備えている特許請求の範囲第２０項に
   記載の方法。 ２２、前記検出信号、前記制御信号によって制御された
   ノイズおよび減衰されたノイズを加算して併合された信
   号を算出し、該併合された信号を前記符号化手段に供給
   する段階をさらに備えている特許請求の範囲第２１項に
   記載の方法。 ２３、アナログ信号の極大値および極小値の発生回数を
   検出し、それにより検出信号を出力する手段と、 前記アナログ信号に対して不規則ノイズを十分に供給す
   る手段であって、該ノイズはそのアナログ信号に乗せら
   れ、前記アナログ信号の最高の周波数よりも十分に高い
   周波数を有する広帯域スペクトル有しているものと、 前記検出手段に連結され、符号化信号として前記ノイズ
   の存在下において前記アナログ信号の極大値および極小
   値の発生回数だけ符号化する手段であって、該符号化手
   段は前記アナログ信号のバンド幅よりも大きなバンド幅
   を有し、前記符号化信号は該符号化手段からの該アナロ
   グ信号の十分な再生を可能とする情報を含んでいるもの
   とを具備するアナログ信号を処理するための装置であっ
   て、 前記アナログ信号に対して不規則ノイズを十分に供給す
   る手段は、ノイズ源手段を具備し、さらに、 増幅手段および検出手段を具備するゲイン制御手段を備
   え、該検出手段は前記検出信号が供給された入力および
   該検出信号のパワーの平均値と関係づけられた出力を有
   し、該平均値信号は前記増幅手段に制御入力として供給
   され、該増幅手段は前記検出手段の出力に連結された入
   力を有し、該増幅手段は前記符号化手段に入力として連
   結された出力をさらに有し、これにより、前記増幅手段
   は前記ノイズに関係づけられた前記検出信号の平均値に
   従って検出する手段の前記出力の振幅を変化させるよう
   になっているアナログ信号を処理するための装置。 ２４、前記検出手段は、前記極大値および極小値の発生
   回数を時間軸ゼロクロスに変換する微分器を具備し、且
   つ、前記符号化手段は、該時間軸ゼロクロスを２進信号
   の遷移に変換するクリッピング手段を具備している特許
   請求の範囲第２３項に記載の装置。 ２５、前記クリッピング手段は、無限クリッピング手段
   を具備している特許請求の範囲第２４項に記載の装置。 ２６、前記符号化信号を受け取る前記符号化手段に連結
   され、人間の認知システムに対する前記アナログ信号と
   主観的に同様な信号を発生する手段をさらに具備してい
   る特許請求の範囲第２３項に記載の装置。 ２７、前記発生手段は、積分手段を具備している特許請
   求の範囲第２６項に記載の装置。 ２８、前記検出手段は、エンベロープフォロア手段を具
   備し、且つ、前記増幅手段は、電圧制御増幅手段を具備
   している特許請求の範囲第２３項に記載の装置。 ２９、前記ゲイン制御手段および前記符号化手段に連結
   している加算回路手段をさらに具備し、且つ、前記増幅
   手段に連結され、前記ノイズ源手段の出力および該増幅
   手段の出力を加算する入力をさらに有している特許請求
   の範囲第２３項に記載の装置。 ３０、入力制御信号を前記増幅手段に供給するＤＣ−Ｄ
   Ｃ変換手段をさらに具備する特許請求の範囲第２３項に
   記載の装置。 ３１、アナログ信号の極大値および極小値の発生回数を
   検出し、それにより検出信号を出力する段階と、 前記検出信号に対して不規則ノイズを十分に供給する段
   階であって、該ノイズはその検出信号に乗せられ、前記
   アナログ信号の最高の周波数よりも十分に高い周波数を
   有する広帯域スペクトル有しているものと、 符号化信号として前記ノイズの存在下において前記アナ
   ログ信号の極大値および極小値の発生回数だけ符号化す
   る段階であって、該符号化段階は前記アナログ信号のバ
   ンド幅よりも大きなバンド幅を有し、前記符号化信号は
   該符号化段階からの該アナログ信号の十分な再生を可能
   とする情報を含んでいるものとを具備するアナログ信号
   を処理するための方法であって、 前記アナログ信号または検出信号に対して不規則ノイズ
   を十分に供給する段階は、ノイズ源手段からのノイズを
   追加する段階を備え、さらに、平均値信号を供給するた
   めに前記検出信号のパワーの平均値と関係づけられた信
   号を検出すること、および、前記ノイズに関係づけられ
   た前記検出信号の振幅を変化させるために該平均値信号
   を制御信号として使用することによって、前記検出信号
   の振幅を制御する段階を備えているアナログ信号を処理
   するための方法。 ３２、前記第１に列挙された検出段階は、前記アナログ
   信号を前記極大値および極小値の発生回数を時間軸ゼロ
   クロスに変換するための微分信号に区分けする段階を備
   え、且つ、前記符号化段階は、該時間軸ゼロクロスを２
   進信号の遷移に符号化するために該微分信号をクリッピ
   ングする段階を備えている特許請求の範囲第３１項に記
   載の方法。 ３３、前記クリッピング段階は、無限クリッピング段階
   を備えている特許請求の範囲第３２項に記載の方法。 ３４、前記符号化信号から人間の認知システムに対する
   前記アナログ信号と主観的に同様な信号を発生する段階
   をさらに備えている特許請求の範囲第３１項に記載の方
   法。 ３５、前記発生段階は、積分段階を備えている特許請求
   の範囲第３４項に記載の方法。 ３６、前記第２に列挙された検出段階は、前記検出信号
   のエンベロープを検出する段階を備え、且つ、前記検出
   信号の振幅を制御する段階は、前記検出信号が供給され
   た入力および前記制御信号が供給された制御入力を有す
   る増幅手段により前記振幅を制御する段階を備えている
   特許請求の範囲第３１項に記載の方法。 ３７、加算された信号を前記符号化手段に供給するため
   に前記振幅制御検出信号および前記ノイズを加算する段
   階をさらに備えている特許請求の範囲第３１項に記載の
   方法。 ３８、前記増幅手段に供給された前記制御信号を処理す
   る段階をさらに備えている特許請求の範囲第３６項に記
   載の方法。