JPH06509201A - 改良型信号符号化／復号化システム - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 改良型信号符号化／復号化システム 〔発明の背景〕 本発明は、信号の符号化／復号化の方法および装置、より詳細に言えば、本発明 の復号化の特徴を採用していない工業標準化信号再生装置およびそれらの規格と 互換性を保ちながら、アナログ信号再生の歪みの低減、分解能の向上およびダイ ナミックレンジの改善を得るための新しい改良型のディジタル符号化／復号化シ ステムに関する。さらに、本発明の符号化プロセスの特徴を持たない記録方法は 、本発明を実施し、また、何らかの強化の行われた再生復号器とも同様に互換性 がある。 記録または通信システムが標準化され、そのフォーマットが相当量の既存装置に 影響を及ぼさずに容易に変更できない場合が極めて多い。従って、情報に補助的 な符号を付加することは、そうした挿入に関する規定が標準化されない限り、必 ずしも実施できないものあろう。残念ながら、現代のディジタルシステムは、デ ータ帯域幅、分解能、誤り補正、同期化、補助データおよび他の“ハウスキーピ ンモ 媒体のディジタル容量全体を占めてしまうので、それほど拡張性がない。 しかし、電子装置製造者およびそれらの装置の使用者は、上記のような標準化シ ステムの性能の向上および機能の拡大を追究し続けている。重要な一例として、 互換性のある記録方法を可搬型・自動車・テレビ・オーディオ市場向けにも同時 に適応させたいとする要請である。 現在、多くの記録方法は、他の使用者は妥協的な音響に甘んじながら、最も収益 性の高い市場向けに作られている。各種聴取環境の明白な競合性能要求条件およ び音響の改善の要請は、旧来のシステムおよび記録方法と互換性のある新しいシ ステムによって望ましく実現されるはずである。 自動車および可搬型装置は、通常、低コストであり、かつ、雑音の多い環境で動 作しなければならない。それ故、こうした状況では、ダイナミックレンジを若干 制限した再生が有効である。オーディオ愛好者用のシステムは、最大の精度、ダ イナミックレンジおよび現在の規格で使用可能な程度を上回る分解能を要求する 。従って、本発明によって提供されるような、いずれかの新しい互換システムで は、復号化された時にそのオーディオシステムにとって最低の歪みおよび最良の 分解能を得るような符号化グイナミクスおよびスルーレートモディフィケーショ ンは、復号化されない自動車および可搬型装置の再生についても改善された音響 が得られるはずである。 コンパクトディスクのパルス符号変調および他のディジタル音響符号化方式は、 信号調整およびディジタル情報の限界を拡張する高度に開発され標準化されたシ ステムの好例である。こうしたディジタルシステムのほとんどは、当初、当時実 用されていた２、５〜３．５　ＭＨｚのビデオ録画装置用回転ヘッド帯域幅を中 心として発展した。それらの規格では、誤り補正およびハウスキーピングを伴う データビットだけで使用可能な帯域幅をすべて占めてしまう。従って、実施のた めに帯域幅を増大させることのない、“巧緻な′最適化技法の必要性が明白とな っている。 背景によって、典型的なディジタル録音再生システム、その最もよく見られる構 成部品、動作および問題点を検討してみよう。その最も単純な形式において、そ の録音再生システムは、サンプリングスイッチおよびアナログ−ディジタルコン バータを含む。サンプリングスイッチは連続アナログ信号を一連の電圧ステップ に分断し、その電圧ステップの各々は、数値群またはディジタルワードに変換さ れる。ディジタルレベルメータおよび単純な通信システムが、多くの場合、単一 のＩＣチップにおいてそれらの機能だけで作動する。実用的な高性能録音再生シ ステムは、不要な内外のアナログ−ディジタル信号相互作用、および、ディジタ ル周波数とアナログ周波数との間のうなりや非線形フィードスルーを防止するた めに、多数の付加動作を要する。こうした問題を処理するための公知の技術は、 急激なカットオフすなわち“ブリックウオール形゛ローパスフィルタ、高速サン プリング・ホールド回路、高コモンモード除去増幅器を含む。残念ながら、これ らの構成部品およびサブシステムは多くの課題を解決してはいるが、同時に他の 問題も生じている。 簡単に言って、典型的なディジタル録音システムでは、ローパスフィルタおよび 、アナログ構成の中間周波増幅器は、ブリエコーがあり、バンドエツジ付くで急 激な位相偏移を受けやすく、面倒な誘電ヒステリシス効果をしばしば生じるコン デンサを有する。サンプリング・ホールド回路は、異なる信号スルーレートにつ いて予測できないタイミングおよびキャプチャの誤りを有しており、コンデンサ の問題からも影響を受ける。高速ディジタル信号およびそれらを処理するために 要する高速増幅器は、可聴ストローブ−ビート効果を生じ得る接地電流をしばし ば生じ、また、それらの影響を受けやすい。ディジタル再生システムは、ディジ タル−アナログ変換によって生し７るスパイクまたはグリッチの生成を伴って同 様の問題を、また、ディジタルフィルタのワード長の丸めの問題を有する。通常 、その録音装置は技術水準の性能を有するように設計されているが、再生装置の 性能は“消費者”の経済の制約に応じて劣化している。現代の高性能ディンタル オーディオシステムは、上述その他の問題に悩まされ続けている。 残念なことに、そうした技術上の難題は通常、一般に最も敏感で知覚的な人間の 聴覚範囲を中心として不快な非調和歪みを生じる。これらの歪みはしばしば、そ のプログラムマテリアル内に含まれる最も高い、はとんど不可聴の周波数によっ て生じる。高低それぞれの周波数の聴覚の鋭敏さの比および、プログラムマテリ アルに無関係な音が際立つという事実を考慮すれば、そうした歪みの極めて微量 な存在でさえ、聴取者にとっては極めて不愉快なものになり得る。幸い、こうし た歪みを最小にするには、多くの場合、はんのわずかな補正を要するにすぎない 。しかし、現在残されているこうした歪み誤りは、当初１６ビツト分解能用に設 計されたシステムから１３〜１４ビット性能精度に相当する部分を得るために結 合し得る。実際には、現在のディジタル記録方式の長所がそれらの歪み誤りの短 所にまさっていると感じている人もいるが、多くの洗練された聴取者およびオー ディオ愛好者はそれほど寛容ではない。 従って、アナログ信号用のディジタル信号符号化／復号化システムの開発および 利用に関心のある人々は、すべての実用性について現行の装置規格と互換性もあ る、そうしたアナログ信号の再生用の高品質で低歪みのディジタルシステムの必 要性を長期にわたり認識している。 〔発明の要約〕 概略的に要約すれば、本発明は、本発明の復号化の特徴を採用していない工業標 準化信号再生装置とも互換性のある、アナログ信号の超低歪み再生のための新し い改良型のディジタル符号化／復号化システムを提供する。 さらに、本発明の符号化プロセスの特徴を持たない信号も同様に、本発明を実施 し、また、何らかの全体的な増強を施された再生復号器と互換性がある。 基本的に、本発明は、信号の歪みを低減し、皮相分解能を向上させるために、ゲ イン構造物、フィルタ特性、各種スルーレートモディフィケーションおよび波合 成の所定のバランスまたは相互作用を付与するための改良型符号化／復号化シス テムの各種側面に意を向けている。 符号化プロセスにおいて、符号化される信号の解析が時間について行われ、この 解析結果は、以後、再生時に原波形をより正確に再現するために符号化および復 号化プロセスで利用される。これは、アナログ信号からディジタル信号へのサン プリングおよび変換、ならびに、以後のそのディジタル信号の原アナログ波形へ の正確な再現への再変換において一般に見られる有害な影響を最小化しながら行 われる。 本発明に従えば、上述の波形解析において生成される制御情報は、標準のディジ タル符号に隠蔽され、この情報は後に、最良の性能を得るために再現プロセスを 動的に変化および制御するために使用される。この隠蔽された制御符号は、前述 の信号解析の結果として選択された符号化プロセスを完全にする適切な復号化信 号の再構成補償をトリガする。この制御符号はサイレントであり、また、全体の ディジタル情報レートは一般に固定されているので、そのプロセスは現行の装置 および工業規格と互換性を保って動作できる。さらに、前述の通り、本発明の符 号化プロセスの特徴を持たない信号も同様に、本発明を実施し、また、何らかの 効果的な増強を施された再生復号器と互換性がある。 固定された情報レートにより高性能を得るために、改善された小さい信号分解能 を得るためのダイナミックレンジと、高速な信号応答精度を得るためのピークレ ベルおよび／またはスルーレートとの間で継続的な相殺が行われる。信号のそう した小さい変化および高速な変化という側面は、大小の振幅の側面と同様に、そ れぞれ、各自のディジタル歪みまたはシステム妥協機構を有している。大小の振 幅の側面は両方同時には生じないので、それぞれの信号状態に有利な最適な符号 化プロセスまたはプロセスの混合が本発明に従って動的に選択され、固定された ディジタル情報レート内で改善された信号再生を得ることができる。サイレント または隠された制御符号はこれらの変化を信号符号化プロセスにおいて時々文書 化し、復号化プロセスにおいて原信号を復元するために必要な、補助レベル、ス ルーレート、フィルタ特性および波形合成を生成するために使用される。 本発明の現在好ましい実施例では、その符号化システムは、工業規格または符号 化生成物よりもはるかに高い分解能および速度を有しており、信号およびその対 応する再構成制御符号の最適処理を計算するために十分なルックフォワードおよ びルックビハインドメモリを備えた収集システムとして構成されている。前述の 通り、信号の処理は、分解能、速度およびレベルの相殺がどのようであれば時間 に対する信号状態にとって最も適切であるか、また、どのようにすればその再生 装置が原アナログ信号を最も正確に再現できるように最善にプログラムされ得る かということを考慮して決定される。 計算された再構成制御信号は、不可聴となるように、必要に応じて単数または複 数の最下位のディジタルビ・ントに連続的または動的に挿入することができる乱 数列に符号化または暗号化される。この処理された音または信号が残りのビット に符号化されることになる。　本発明に従って符号化された記録の全ビットを単 純なディジタル−アナログコンバータによって従来通りに復号化すると、ダイナ ミックレンジが若干低下し、暗騒音がごくわずかに増した信号が得られる。しか し、その信号は、量子化が低下し、スルー誘導歪みがある。それ故、処理された 符号化生成物は、非復号化規格装置で再生された場合、非符号化生成物と等しい か上回る音に聞こえる。 完全復号化再生装置は、本発明に従えば、制御信号を検索し、それを用いて、事 前に計算された高精度情報を復元し、原アナログ信号の低歪み再生を付与するた めの補助プロセスを設定し、動作させ、動的に変更する。これを行うための動作 には、高速ピーク拡張、平均化ローレベルゲインリダクション、補助補間フィル タの選択、波形合成その他が含まれる。これらが信号状態のある設定に最適な、 継続中の相殺に従って選択された場合、帯域幅および分解能は明かに向上する。 　改良型ディジタルシステムは、本発明に従えば、記録されたプログラムの信号 状態が歪みを生じるような場合に行われる、数群の動的に変化する所定の性能の 相殺を用いる。ディジタル歪ミは、一方ではハイレベル、スルーレートおよび高 周波数、他方では静信号および短く小さい遷移の両極端で生じるので、プロセス の妥協がプログラムの反対の側面を傷つけることなくその端について最善の符号 化／復号化戦略が選択される。これを行うために、そのプログラムは、最も可能 性の高い歪み機構がその時間遅延によってその発生以前に識別され、それによっ て最善の符号化戦略および補助的な復号化方法が決定され符号化が行われるよう に、十分に長い時間遅延される。行われるいずれかの歪みの妥協が、その時点で は本質的に存在しない反対の信号状態について行われるので、性能は改善される 。 システムの最も単純な形式では、符号化ダイナミックレンジの圧縮および補助的 な再生拡張が性能を改善する。 さらに、改善された補助的な復元分解能を付与する処理を制御するためにそれぞ れの低周波数および近超音波周波数のスペクトル成分から独立した微弱信号の平 均化されたレベルを用いて改良がなされている。同様に、最強度信号は、最良の 補助的復元を得ることにもなる、瞬時ピーク状態の最大帯域幅に合わせた直流を 有する処理を受信する。一度にただ一つの補正動作を要するにすぎないので、デ ィジタル情報は保存され、または逆に、変化しないディジタル情報レートによっ て、より明白な性能が得られる。 さらに、既知および予測可能なディジタル歪みのいっそうの低減は、符号化にお いてプログラム状態について最低限の妥協で済む最善のローパスフィルタを選択 し、再生において相補的な補間またはローパスフィルタを使用することによって 行われる。また、過渡誤りなどの公知の頻発性歪みを、それらの歪みまたは欠落 情報のルックアップテーブル曲線からその成分を合成し、それらを使用可能な信 号にスケーリングすることによって低減させることにより改善が得られる。 前述の改良点はすべて、符号化信号に関する情報を検出し、検出信号にもとづい てそのプロセスを変化させることによって、再生装置におけるデフオールドまた は“開ループモードである程度成功させることもできる。 ディジタルシステムは通常、極めて高い信号対雑音比を有するが、レベルの作動 ダイナミックレンジおよび周波数レスポンスは制限されている。本発明による改 良システムは、歪みを低減し、それを行うために、信号特性に依存するゲインの 変化、フィルタの最適化、スルーレート処理および波形再構成または合成を使用 する。本改良システムは、記憶およびプロセス時間の限界内で、最善の信号再構 成を付与するために使用可能なプロセスの連続的に変化する最善の妥協戦略を計 算する。この明らかに複雑な作業は、最下位ビット符号にサイレントで暗号化さ れる、または、ノイズ偽装される復元制御信号を得る。比べて、その再生装置は 単純である。その復号化および相補信号の再現が、従来の逓倍コンバータ、ディ ジタル信号プロセッサ、および、消費者電子部品と類似のまたはすでにそれらで 使用されている他のアナログおよびディジタル装置によって行うことができるか らである。 従来の記録再生ディジタルシステムは、比較的単純で、符号化された全部のデー タビットについて潜在的に正確であるとみなされている。しかし実際には、理論 最小値に極めて近いサンプリングレートおよび最低許容ビット数を使用している ために、最良の技術水準の回路および構成要素によってさえ速度および精度の限 界を著しく悪化させている。これに関して、最も悪影響を与えているのは、フィ ルタ、サンプリング拳ホールド回路、アナログ−ディジタルコンバータ、ディジ タル−アナログコンバータなどの品々や、システムの接地、タイミング、各種プ ロセスの会話およびクロストークである。 前述の実際の技術的課題およびそれらの潜在的な歪みは、現行規格が認めるもの よりも高いサンプリングレートおよび多数のデータビットを用いることによって 最小限に留めることができる。実際、現在の技術的能力によれば、ディジタル帯 域幅とともに、現在のディジタル規格が初めて創案され制定された当時の高デー タ率の実現を阻んできた、クロストーク、タイムジッタその他のノイズ相斤作用 の問題を低減することは可能である。現在の高速コンバータがより多数のデータ ビットでますます高速に動作するにつれて、フィルタはそれほど厳密なものでは なくなり、最高可聴周波数とディジタルサンプリングレートとの間の増大する差 異は、うなり、側波帯の重畳、エイリアシングおよび微弱信号の損失を低減させ ている。本発明は、高速変換プロセスを利用することによ−）で上述の能力を使 用する。そのディジタル情報レートは、現在さらに高くなっているが、進行中の 取得プロセスとして、現行規格と互換性のある“エラーフリーの゛数学的にろ波 された低サンプリングレートの１６ビ・ソト符号に合わせて＝ｌ算することがで きる。はとんどのデシメーションオーバサンプリング符号器はこのように作動す る。しかし、本発明はさらに、“理想的な”標準再生装置からのエイリアス、ア パーチャ、補間および振幅分解能の歪みを予想しているので、再生における補正 のために符号化プロセスにおいてそれらを計算している。本発明の完全なプロセ スが使用されれば、工業規格装置の可聴レンジまたはナイキスト限界を超えた一 定の周波数でさえ、低調波または重畳歪みを生じることなくシステムを介して送 信することができる。このようにして、より完全に近い記録／再生システムが、 工業規格と互換性を維持しつつ、フィルタ、コンバータその他の構成要素または サブシステムからの問題を最小限にして提供される。 コンパクトディスクシステムの場合、１６ビツトエ業規格への“完全な”再生は 、最大６５，５３６個の十分に定義された等間隔の分解ステップを有しており、 各ステップは、正常な業務用オーディオレベル（最大１０ＶｐＩ））に拡大され た時に約１５０　μＶの振幅を有する。 この数字は、工業規格の４４．１　ｋＨｚサンプリングレートで連続的にステッ プ化された場合、毎秒７ボルト未満のスルーを付与する。レートが高速になると 、１０ｋＨｚの三角部分について、２．２サンプルポイントだけが、その２０　 ｋＨｚ帯域幅でろ波される時点でその波形を規定するために維持されるまで、数 をスキ・ツブする。これに関して、Ｉ　ＧＨｚを超えるサンプリングレートは、 その波形部分を生成するために６５．５３６個全部の分解ポイントを含む必要が ある。幸い、理想的な補間フィルタは、２．２サンプルが十分に正確にタイミン グが取られた場合、上記のポイントの全部を充填する。高速に変化する信号の１ ／２ビットＲＭＳ平均化された正確なサンプルを得るためにこれを行うために、 このサンプリングタイミングは以下の範囲で生起しなければならない。 ５０ｕｓ　Ｘｐｓ　（ＲＭＳ） 時間および振幅について正確なこのサンプルは、ディジクル符号変換のために十 分な時間保持されなければならない。通常、コンデンサの荷電がこの情報を表現 する。 しかし、コンデンサを製作するために使用されるほとんどの誘電体および絶縁体 は、複雑な遅延電圧変化、電界の再分蛋誤りおよび漏電を生じる、過去の履歴記 憶および複雑な損失を有する。サンプルごとにレベルに急激な変化が生じた場合 、サンプル化された高周波オーディオ信号を扱っているので、それらの変化はし ばしば、信号レベルが変化しない場合よりもはるかに大きくなる。半数のＬＳＢ 未満のＲＭＳ平均化誤りにするには、ホールド精度は以下のようになる。 すなわち、約２．３　μＶ／μ秒 そのような性能は、最も現代的な電気的受動構成要素および集積度の低い集積回 路の単純な適用をはるかに超えている。明らかに、実用的な消費者用再生装置は 、それほど良好に役立っておらず、結果として生じる誤りは、最も音響的に不快 なものに含まれる、スルーレート関連過渡相互変調歪みを有する構成要素をもた らし得る。詳細には、こうした誤りは、捕捉時間の不安定さまたはジッタ、スル ーレートに関連する非線形スイッチングオフセット、以前の事象に関連する誤り を生じる各種誘電ヒステリシス、極性に依存するサンプル離散性、コンバータ内 部の不測のヒステリシスおよび他の要因から生じる。従って、実用システムは、 しばしば、現行の１６ビツト規格の理論分解限界値を２０倍以上も上回る複雑な 信号関連誤りを有する。それ故、より多くの秒当たりサンプルポイントのサンプ ル当たりの電圧変化を最低にするプロセスを提供することによって、過渡相互変 調歪みがより少ない信号を得ることができる。 第２の歪みの機構は、通常の１６ビツトシステムにおいてほぼ８ビット未満のデ ィジタルアクテイビテイによって代表される約５〜２０　ｍＶという微小な信号 振幅変化によって生じる。このようなレベルはそれ自体としてはめったに発生し ないが、やはり、低周波が大きな部分を占める信号の小さいが可聴部分となり得 る。それ故、それらの小信号は、多数の異なる電圧レベルまたは大きな緩慢な波 形のディジタル数で平均して発生し得る。その実例は、中音域のホール残響およ び低音の結合であろう。この残響信号は、減衰し、時には、それが低音波形の分 断部分になると、完全に消失してしまう。前述の通り、こうした破断は、“完全 な°　１６ビツト再生装置の１５０　μＶという分解限界を表している。実際、 ごく小さな信号変化は、ステップ出力となり１）、コンバータ内部の誤りまたは 外部の干渉またはクロストークによって生じる不安定性またはヒステリシスを伴 うステップごとの不規則な変化にまで歪んでしまう場合が極めて多い。このため 、録音における空間感覚の消失が生じ、さらに、通常は符号化の前にランダムノ イズ電圧を信号に付加することによりそれほど不快でないようにしている瞬間的 なざらついたノイズ効果を発生させ、その結果、そのステップ誤りが不確実な生 成サンプルにもとづいてランダム化されるようになる。従って、ステップ化また は量子化された歪みは、不快さの少ないノイズ変調となり、この時、最下位ビッ ト信号のカットオフレベルは、連続的に小さくなる信号変化によってゆるやかな ゲイン損失にまで平滑化される。さらに良好な歪み低減形式は、単位電圧変化当 たりのサンプルポイントを増やすことによって得られる。残念ながら、それを実 現するには、スルー精度を高めるプロセスのような、現行規格のレートをはるか に上回るディジタル情報レートが要求される。 ロー信号レベルのディジタル誤りは、量子化ノイズや分解損失などの歪みを生じ る。他方、ノ＼イ信号レベルの高周波およびスルーレート関連誤りは、過渡相互 変調歪みすなわちＴＩＭと称する、スポラシックビートや高速信号変化のエンベ ロープに関係する低調波などの歪みを生じる。連続したエンベロープ性を備えた 試験信号では容易に誤りに導かれる。なぜなら、それらの信号は、時間について 平均化し、上記の歪みの多くを打ち消すように意図されており、従って、ごく小 さな分解およびコンバータの不正確さによる歪みだけを不適切に指示するものだ からである。残念ながら、音楽におけるような波形は、連続的に変化し、前述の ように、より強くはるかに大きい不快な不調和ＴＩＭおよび分解の問題を生じる ことになろう。 ディジタル歪みは、高スルーレートおよび小さな振幅信号変化という条件によっ て生じるが、前述の通り、両者が同時に生起することはまずない。それ故、本発 明に従えば、本システムは、信号波形の高速スルーまたは小変化の性質のいずれ かを識別し、適切な補正プロセスを実行する。符号化において、プログラム信号 の変化の性質は、いずれの補正プロセスが使用されるか、また、復号化の任意の 時点で最善の再生共役プロセスを判定することができる。一つのプロセスは、信 号の潜在的に深刻な歪み状態がその能力を要求する際に、必要性の少ない動作機 能から情報レートを借りることができる。このようにして、一つの高速な電圧変 化についてより多くのポイントを付与する決定は、重要性の低いローレベル分解 を犠牲にして、相当するより高いサンプリングレートを得る。逆に、サンプル当 たりで小さい電圧変化は、自動的に、その瞬時に不要な速度能力を低下させる。 このような相互作用および妥協は、はぼ一定のディジタル情報レートを維持する ために管理および／または計算される。上記の状況のもとで処理され、復号化さ れたアナログ出力は、帯域幅および分解が明らかに増加しており、前述のように 、一方または他方の必要に応じてそれらの改善力（行われた場合、ディジタル歪 みの基本的原因および不完全な再生装置へのそれらの作用は、低減させることが できる。 同様の補正戦略は、過渡応答、位相精度、整定時間、群遅延および、ろ彼方法に 固有の他の歪みの間１こおけるフィルタの相殺的な妥協誤りを低減するために適 用される。上記の誤りは、非線形性ではないはずなので、高調波ひずみとしては 現れないであろうが、人間の聴覚は、波形の操作および複合信号の整定時間に敏 感である。通常、最少振幅の高周波信号は、積極的なる波による過度な過渡リン ギングおよびプロセスノイズを有しがちであるが、低調波うなりその他のる波ノ イズが強い高周波信号によって発生することがある。複合信号の瞬時的対非瞬時 的な性質は、あるフィルタ形式と別のフィルタ形式とでは異なって再現される。 前述と同様、同じ大信号／小信号という選択判定基準が保たれ、対立する、本質 的に共存しないプログラム状態に妥協せずに、最善の符号化および復号化のフィ ルタ選択を可能にする。 このようにして、本発明の方法および装置は、ゲイン、スルー、フィルタ選択お よび波形合成の各動作の事前に計算された最適な相互作用を利用しており、それ らの動作は個別に実行されるか、または、歪みを低減し分解を改善するために相 補的に符号化および復号化される全部を包括する一つの複合プロセスとして実行 される。上記のシステムには、各種のノイズ低減システムで使用されているもの と諸点で類似のいくつかの特徴を備えた、記録圧縮・再生伸張システムが含まれ る。上記のノイズ低減システムのほとんどは、ビーり検出器またはＲＭＳ検出器 のいずれかを使用して、入力信号を調べ、そのレベルを、結果的に無過渡電流ス イッチング素子またはアナログ可変ゲイン素子を駆動させる、高速または低速で 変化する内部直流制御信号に変換する。入力信号レベルが高い状態で、ゲイン低 下を行うように設定された場合、その出力信号は圧縮され、その結果、微小信号 が増幅され、歪みを生じさせる強い信号は減衰される。再生または復号化の際に は、ゲイン伸張のために設定された同様の回路が、レベル変化を検出し、その信 号を原動特性の近似に復元する。 従来のノイズ低減システムとは対照的に、本発明のシステムは、歪みを補正する 。これは、極度なローレベルおよびハイレベルの信号状態について、ゲイン構造 のほか、振幅およびスルーレートの線形性を変更することによって行われる。信 号のローレベルな小さい変化部分が検出され、より多数の符号化ビットを後に含 む全体の信号のゲインを制御するために使用される。 このゲイン制御は、その信号の広範な中間スペクトルから導かれ、人間の聴覚に よって知覚される最低レベルを表す信号レベルでアクティブになる。低周波、超 可聴周波によっては、また、より高いレベルの中間帯域信号が存在する場合には 、ゲイン制御は作用しない。 このようにして、ゲイン構造の増加は、不可聴音とは無関係に最小限のＬＳＢデ ィザ状アクティビティを維持し、周囲およびバックグラウンド情報を維持し、か つ、前述の量子化および単調性誤りによる歪みをマスクする。 まれに生起するピークレベルは、最大レベルに近い信号でごく低い歪みを有し、 かつ、限界スレッショルドを超えると、最小限の高調整波を生じる転送機能によ って、ただちに圧縮される。この種の動作は、ピークに時折高い歪みを生じさせ るが、録音中における致命的な過負荷を防止し、全体の低歪みを備えた高録音レ ベルを可能にする。 まれに生起する波形の高スル一部分は、より多数の符号化ビットを包含するため に時間について、および／または、サンプルについて、対称的に伸張されるが、 波形の他の部分は、前述の通り、変更されないはずである。この動作は、時間遅 延が変更される分散プロセスとすることができ、あるいはまた、図形的な波形合 成とすることもできる。この動作は、瞬間的事象を取り出し、それを時間につい て展開するので、ピークリミッタのように、未復号化再生において歪みを生じる 。 ゲイン変化、ピーク制限およびスルーレート圧縮の各動作、および、それらの補 足的または復元動作は、アナログまたはディジタルの両枝法によって実用となっ ている。そうした機能を行うために組み立てることがてきる代表的なアナログ構 成要素は、電圧制御増幅器、ダイオード、遅延線、チャーブフィルタおよび乗算 器である。相当するディジタルサブルーチンならびに専用のプロセスアルゴリズ ムおよび構成要素も利用可能である。歪みのないディジタル処理は複雑である。 例えば、誤差の丸めは、ディザされ、時間について補間されなければならない。 しかし、ディジタル動作は、実施されれば、ゲイン、分散、帯域幅および時定数 のアナログ制御に８牙な公差および調整に左右される各種変数と比べて、極めて 安定しており、かつ、精確である。 本発明の前述のレベルおよびスルーに関するプロセスは、まず同時には発生する ことがない正反対の信号状態によって生しる歪みを補正するものである。従って 、上記プロセスは、相互に作用することができ、最大の捕ｉＥ能力において、一 定のディジタル情報レートを維持するために必要性の低い反対の動作機能から借 用することができる。本発明の波形合成プロセスは、符号化中に現れた場合に、 後に再生において相補的補正用の符号によって記憶装置から呼び出される既知の 歪み波形に関して作用する。 レベルおよびスルー補正は、不測の歪みを有する既知の信号状態について作用し 、合成は、再生装置において不測の信号状態によって生じる既知の歪みに対して 作用する。技術水準のノイズ低減プロセスとは異なり、本システムの処理は、イ ンテリジェント制御および所定の十分な計算、試行錯誤、または、継続的な近似 時間のもとで行われ、再生装置のプロセス制御のための最善の補正方式およびそ の符号化は、容易に決定され最適化される。 本発明に従えば、波形合成は、再生装置において発生することが既知である、多 数の予測可能なかつ／または再発性歪みを記憶装置から呼び出すために使用され る重要な動作である。ナイキストサンプリング限界から外れている小さな波形部 分、繰り返される量子化歪みおよび補間フィルタパラメータは、記憶装置のルッ クアップテーブルから呼び出す、または、隠された符号で送られる情報から合成 し、改善された再生のために使用することができる。この合成用記憶装置は、サ ンプルおよびそれらの間のポイントを最善に結合する複数の補間波形を保持する ことができる。そうした大きな波形は、再生信号が維持するはずのものとまった く同様の、レベルとは無関係な各々の特徴的な形状を維持している。結ばれた波 形がＲＯＭから呼び出されると、その波形は、信号に適合するように拡縮されな ければならない。極めて緩慢に変化する波形だけが間にビット分解レベルを伴わ ずにサンプルを有することになるので、ある形式のレベル検出が合成部分を信号 に拡縮させるために必要である。アナログシステムにおいてレベル検出器および ゲイン制御装置となっていたものは、ディジタルシステムでは等価なディジタル 信号処理機能に取って代わられる。これが行われると、再構成された波形は、時 間およびレベルについてより多数の等価なデータポイントを有し、事前に適切に 計算されれば、曲線の当てはめによってさらに少ない歪みがもたらされる。 上述の点から、本発明に従った実用システムは、数倍も改善された信号分解およ びはるかに向上した高速過渡信号精度を有することができる。こうした結果を得 るためには、通常、相当高いディジタル情報レートが必要であろう。データは、 歪みを生じさせる状態だけを処理することによって節約される。前述の通り、分 解はスルー精度およびスルーレートに関して選択的にかつ適応性をもって相殺さ れ、また、最大レベルがより高い分解を得るために借用される。情報レートは、 必要に応じて、プロセス間で切り換えるまたは加減することによって保存される 。 また、本発明の基本概念を逸脱しなれば、各種サブシステムの設計がアナログま たはディジタルのいずれの形式でも実施できること、波形の監視および解析が再 生装置を含むシステムの各種の位置で、かつ、アナログまたはディジタルのいず れの形式でも実施できること、波形の他のパラメータが補償のために選択できる こと、さらに、制御符号または他の波形補正メツセージ情報が多様な異なる方法 で挿入および抽出できることも明白なはずである。 このようにして、最小限の歪みによって信号を符号化／復号化するための本発明 の方法および装置は、信号の歪みを著しく低減し、見掛けの分解を改善するため にゲイン、スルーレート、フィルタ動作および波形合成の各プロセスの適応性の ある相互作用を付与する互換システムに対する長く存在する必要性を満足させる 。 〔図面の説明〕 図１は、本発明に従ったアナログ−ディジタル符号化システムの全体ブロック図 である。 図２は、本発明に従ったディジタル−アナログ復号化・再生システムの全体ブロ ック図である。 図３は、本発明に従ったアナログ−ディジタル符号化システムの実施例の詳細ブ ロック図である。 図４は、本発明に従ったディジタル−アナログ復号化・再生システムの実施例の 詳細ブロック図である。 図５　ａ　−５ｄおよび図５ｅｌ　〜５ｅ５は、ローレベルで急速に変化する波 形により生じるサンプリング・符号化誤りを例示する波形を示している。 図６ａ〜６ｆは、本発明の一実施例において、三角波の制限および再構成におけ る各種信号波形を示している。 図７ａ〜７ｄは、各種形式のフィルタにおいて見られる各種形式の歪みを例示す る波形を示している。 図８は、アナログ処理技術を用いた、本発明に従った処理システムのブロック図 である。 図９は、本発明の一実施例におけるフィルタ選択制御を例示したブロック図であ る。 図１０は、本発明の一実施例において使用されるプロセススイッチャのブロック 図である。 図１１および１２は、本発明に従って、２つのフィルタ形式のプロセスの前後に おけるシステム応答を例示した波形および歪みのプロットである。 図１３は、スルーレート圧縮・拡張システムのアナログ実施例のブロック図であ る。 図１４ａ〜１４ｅは、スルーレート圧縮・拡張システムの動作（ローパスフィル タからの高周波リンギングのｒｊ在）を例示する波形を示している。 図１５ａは、可変スルーレート圧縮・復元回路のアナログ実施例の略図であり、 図１５ｂは、入力および出力の波形を示している。 図１６ａおよび１６ｂは、可変スルーレート増幅器の略図である。 図１７は、スルーレート拡張回路のアナログ実施例の略図であり、図１７ａ〜１ ７ｅは、キー波形を示している。 図１８は、本発明に従った、符号化システムのより先端的で、現在好ましいディ ジタル実施例のブロック図である。 図１９は、本発明に従った、復号化システムのより先端的で、現在好ましいディ ジタル実施例のブロック図である。 図２０は、本発明の一実施例において、制御信号を疑似ランダムノイズ符号化し 、それらをデータストリームの最下位ビットに挿入するために使用される回路の 略図である。 図２１は、本発明の一実施例においてデータストリームの最下位ビットに挿入さ れた制御信号を回復し復号化するために使用される回路の略図である。 〔好ましい実施例の説明〕 本発明は、本発明の復号化の特徴を必ずしも採用していない工業標準化信号再生 装置と互換性を保ちつつ、アナログ信号の超低歪み再生を行うための信号の符号 化および復号化のための電子的方法および装置のシステムに意を向けている。こ の改良システムは、記録成果物の符号化プロセスにおいて行われる事前の信号波 形解析にもとづいて必要に応じて適切な復号化信号再構成補償をトリガするため の隠蔽されたまたはサイレントの制御符号の制御のもとで、信号の歪みを低減し 、記録成果物による皮相分解能を改善するために、ゲイン、フィルタ選択、スル ーレートおよび波形合成の諸動作の選択的な相互作用を生じさせる。さらに、本 発明の符号化プロセスの特徴を持たない信号も、本発明を実施している再生復号 器と同様に互換性があり、また、再生中に行われる信号波形解析にもとづいであ る程度の全体的な強化の利益が得られる。 ここで、図面について説明する。その図１は、概略、本発明の特徴を実施してい る典型的な録音システムのアナログ−ディジタル変換舎符号化サブシステムを示 している。 図１かられかる通り、アナログ信号９９は、ろ波、サンプリング・ホールド、ア ナログ−ディジタル変換などの作業を含む、アナログ信号をディジタル形式に変 換する処理サブシステム１００への入力として向けられている。サブシステム１ ００からのディジタル出力１０　（３ａは、記憶サブシステム１０１および解析 ・＝１算サブシステム１０２の２個のサブシステムへ向かう。記憶サブシステム １０１では、ディジタル信号が以後の使用および操作のために遅延または記憶さ れる。 記憶サブシステム１０〕からのディジタル信号出力はサブシステム１０２の入力 １０２ｅへ送られる。波形解析・補正計算サブシステム１０２は、入力１０２ａ でのサブシステム１００の出力を用いて、最終的に再構成される記憶波形の物理 的特性および原アナログ波形９９の正確な再構成および復元に必要な補正を判定 するために、記憶サブシステム１０１に記憶されていた通りにそのディジタル形 式波形を連続的に監視し評価する。この評価は、適切な復号化・信号再生システ ム（図２）における補助的補償によって最終的に与えられる、再構成レベル、ス ルーレートおよび波形合成の各要求条件に関する。評価は、以後の共役中和のた めにエイリアス成分を予測することもできる。この信号評価の一部は、サブシス テム１０１によってアナログ信号で実行し、結果をサブシステム１０２の入力１ ０２ｄに送ることもできる。 補正手続きは、解析によって得られた信号の制御のもとてサブシステム１０２に よって、記憶サブシステム１０１からのディジタル信号に適用される。そのプロ セスコントローラとなるサブシステム１０２は、復号器によって用いられる制御 符号も生成し、これらの制御符号は、それらが原アナログ波形９９のディジタル 表現にサイレント状態で乗ることができ、符号化ディジタル出力１０３として得 られるように、正しいフォーマットに変換され、ディジタル信号に適切に暗号化 される。これらの補正手続きの一部は、アナログ波形事態の基本変換の結果とし て生じる歪み特性に対してたけではなく、ハイレベル信号に関するピーク制限／ ′後の拡張およびローレベル信号に関する平均化圧縮７・′後の拡張といった、 以後の補助復号化のために符号器によ−〕で意図的に導入された手続きに対して も関係している。 図２に最近に示す通り、本発明において実施された基本全体概念の一部を概略示 すため、原アナログ波形を再構成するために本発明の各種特徴を実施している典 型的な再生システムのディジタル−アナログ変換・復号化サブシステムを示す。 図２において、テープまたはディスクなどのいずれかの適切な記録媒体（図示せ ず）から再収集された符号化ディジタル信号１０３は、ディジタル信号解析・処 理サブシステム１０４および、そのディジタル信号を遅延させる記憶サブシステ ム１０７への入力として向けられる。信号解析サブシステム１０４は、符号器で その信号に挿入された制御符号情報を抽出し、また、その特性を判定するために その信号自体を解析することもてきる。これらの動作には、制御符号検出、信号 ろ波、レベル検出、スペクトル解析などの適切な手段が含まれる。処理サブシス テム１０４で検出された制御符号および信号解析は、処理サブシステム１０４と 会話し、遅延ディジタル人力信号１０８で動作する、＋ｆｊ溝成補償サブすステ ム１０５に向かう制御信号を生成するために使用される。サブシステム１０５は 、ディジタル−アナログ変換を含み、また、本発明に従ってディジタル信号１０ ３を補正するために使用される各種の再構成補償のための１個以上のＲＯＭまた はルックアップテーブルなどの記憶装置をさらに含むことができる。 補償サブシステム１０５は、通常、スルーレート、レベル、フィルタ選択、波形 合成などの様々な補正補償を行うために各種制御符号に対し、またはその不在に 対し応答する。これにより、必ずしも工業規格ディジタル帯域幅の拡大を要さず に、最小限の歪みおよび強化された皮相分解能を備えた再構成アナログ信号１０ ６を得る。 図１および図２のシステムが単に本発明の一定の基本的側面を実施するための概 略的方法を例示するものにすぎず、図１および図２のシステムの実施は、本発明 の精神および範囲をいずれの点でも逸脱しなければ広範な特定の形態をとり得る ことを、当業者は理解されるであろう。 また、本発明の基本概念を逸脱しなければ、各種サブシステムの設計はアナログ 形式またはディジタル形式のいずれでもよいこと、波形の監視および解析がシス テム内の別の位置で、かつ、アナログ形式またはディジタル形式のいずれても実 施できること、波形の他のパラメータが補償に選択できること、さらに、制御符 号その他の波形補正メツセージ情報が様々な各種方法で挿入および抽出できるこ とも明白なはずである。 例えば、上述の一般構造の一つの可能な実施例は、図３および図４に詳細に示さ れている。これらの図面は、図１および図２に対応しており、内部をより詳細に 例示している。 図３について詳述すれば、本発明に従ったアナログ−ディジタル符号化システム が示されている。アナログ人力信号９９は、アナログ−ディジタルサブシステム １００の第１の構成要素である緩衝増幅器へ供給される。緩衝増幅器の出力は、 アナログローパスエイリアス防止フィルタを駆動させ、サンプリング周波数の半 分のナイキストリミットを上回る入力信号のいずれかの高周波成分を除波する。 このローパスフィルタの出力は、アナログディザ信号を付加され、その後、サン プリングアナログ−ディジタルコンバータの入力に供給される。コンバータでは 、信号の振幅が一定間隔でサンプリングされ、各サンプルの振幅は数またはディ ジタルワードに変換される。コンバータからの一連のディジタルワードはディジ タル信号を構成し、このディジタル信号はアナログ−ディジタル変換プロセスコ ントローラに送られる。このプロセスコントローラは、変換前にアナログ信号に 付加されたディザ信号を生成しており、通常、ディジタル信号からそのディザ信 号を取り去り、変換精度を拡張し、何らかのコンバータの非線形性をノイズ状信 号に展開する。このＡＤＣ（アナログ−ディジタル変換）プロセスコントローラ は、変換プロセスに対して、ノイズ整形などの他の補正または付加を行うことも できる。このモジュールの出力は、サブシステム１０１および１０２へ送られる 、高分解能ディジタル信号である。このディジタル信号が、符号化システムの最 終出力である工業規格ディジタル信号よりも高い振幅分解能および大きなサンプ リングレートまたは時間ドメイン分解能の両方を有していることに留意しなけれ ばならない。 記憶サブシステム１０１は、高分解能ディジタル信号１００ａを１０２ｅに送る 前に遅延させるために使用される。この時間遅延により、サブシステム１０２は 、信号を解析し、符号化において適用すべき適切な補正手続きを選択するための 時間を得る。 サブシステム１００からの高分解能ディジタル信号は、人力１０２ａでサブシス テム１０２の信号解析プロセスコントローラユニットへも送られる。このユニッ トは、遅延記憶装置１０１に記憶された状態の信号の特性を解析し、瞬時ピーク 振幅制限、ローレベルゲイン圧縮、最良の“ブリックウオール形”ローパスフィ ルタの選択、過渡再構成などの補正手続きの採用の決定を行う。ユニットはその 後、それらの補正手続きを実行するためにその遅延ディジタル信号を処理する各 ユニットに対してコマンド１０２ｂを送信する。信号解析プロセスコントローラ はまた、出力信号に付加するために符号暗号化ユニットに送信する制御符号１０ ２ｃも生成する。この制御符号は、何が行われたか、また、原人力信号の正確な 表現を復元するための方法を復号化システムに知らせる。 記憶システム１０１からの遅延された高分解能ディジタル信号は、入力１０２ｅ でデシメーションフィルタユニットへ送信される。このユニットでは、そのオー バサンプリング入力信号が工業規格サンプリングレートまで低減される。最適な フィルタ特性の選択は、その時のプログラム信号の性質にもとづく。信号の過渡 内容、高周波を生じる大量のエイリアスの存在などのファクタが信号解析プロセ スコントローラによって考慮され、フィルタ制御信号１０２ｂがデシメーション フィルタに対していずれのパラメータを使用すべきかを知らせる。デシメーショ ンフィルタの出力は、工業規格サンプリングレートおよび極めて高い振幅分解能 を存している。この出力はレベル制御処理ユニットへ送られる。 レベル制御処理ユニットは、信号の高振幅分解能を工業規格分解能（ＣＤの場合 の１６ビツトなど）に圧縮するために、瞬時ピークレベル圧縮およびローレベル 平均ゲイン圧縮などの動作を使用する。これらの動作は信号解析プロセスコント ローラの制御のもとで行われる。レベル制御ユニットはまた、最下位ビットレベ ル以下の分解能および過渡時間ドメインまたはスルーレート圧縮を可能にするた めにディジタルディザの付加といった他の技法を含むこともできる。このユニッ トの出力はサイレント符号暗号化ユニットに送られる。 サイレント符号暗号化ユニットは、信号解析プロセスコントローラから、復号化 システムのコマンドおよび情報である制御符号１０２ｃを受け取り、それらにデ ィジタル信号を付加する。これを行う一法は、それらの符号を疑似ランダムノイ ズ状信号に暗号化し、それを必要に応じてディジタル信号の最下位ビットに挿入 することを含む。別法には、標準符号における“ユーザビットの使用、または、 通常の復号器にとっては誤りとしてみなされ得る未使用ビットの組合せの使用が 含まれる。こうした方法の共通の特徴は、それらがプログラムディジタル信号と ともに生じる制御情報のサイレント副チャネルを付与することである。 符号暗号化ユニットの最終作業は、その複合ディジタル信号を、録音などのため に工業規格フォーマットに符号化することである。このユニットの出力は標準デ ィジタル信号１０３であり、これは例えば、録音装置などへ送ることができる。 以上で符号化システムの説明は完でした。 次に図４について説明する。図には、本発明に従ったディジタル−アナログ復号 化／再生システムの一例が示されている。テープレコーダ、ＣＤなどからの入力 ディジタル信号１０３は、信号・符号解析サブシステム１０４および記憶サブシ ステム１．０７へ供給される。 記憶サブシステム１０７は、サブシステム１０４がその解析を行うための時間を 得られるようにディジタル人力信号に時間遅延を与える。記憶サブシステムの遅 延ディジタル信号出力１０８は、サブシステム１０５のレベル制御ユニットへ送 られる。 ディジタル入力信号１０３は、信号解析・符号解析・プロセス制御サブシステム １０４へも供給される。 このサブシステムは、符号器によって挿入されたサイ１ノント制御群号をディジ タル信号から分離する。この制御符号は、符号器によってどのような処理選択が 行われたか、そして、原アナログ入力信号の最も正確な再現を再構成するために どのような補助的補正が適用されなければならないかに関する情報を含む。また 、このサブシステムは、信号の振幅、スペクトル内容などの・ずラメータを測定 して、最善の再構成戦略を決定するために信号自体を解析することもできる。そ の後サブシステムは、再構成プロセッサ１０５内の各種ユニットを制御するため に一連の制御信号を生成し、それらの各ユニットはそのプログラム信号に対して 特定の動作を実行する。 再構成補償・ディジタル−アナログ変換サブシステム１０５は、解析・プロセス 制御サブシステム１０４の制御のもとてプログラム信号について動作する複数の 処理ユニットから構成されている。これらのユニットは、各々、サブシステム１ ０４への制御接続を有している。これらのユニットの第１のユニットは、遅延デ ィジタル入力信号１０８を受信するレベル制御ユニットである。レベル制御ユニ ットは、瞬時ピーク拡張および信号平均化にもとづくローレベル拡張といった、 符号器によって実行されたものを補完する振幅スケーリングを実行する。このユ ニットの出力は、入力サンプリングレートのディジタル信号であるが、入力より も高い振幅分解能を備えている。この出力は補間フィルタユニットへ送られる。 補間フィルタユニットは、入力信号によって表現されたポイント間を補間するこ とによってオーバサンプリングディジタル信号を生成する。この補間のための最 良のフィルタパラメータは、符号器のデシメーションフィルタのパラメータを補 完するように、制御符号、そ１７で恐らく信号解析にももとづいて、動的に選択 される。ノイズ整形および過渡再構成といった他の処理も、このユニットによっ て実行することができる。このユニットの出力信号は、ディジタル−アナログ変 換ユニットへ送信される高分解能オーバサンプリングデ、イジタル信号である。 ディジタル−アナログ変換（ＤＡＣ）ユニットは、高分解能ディジタル信号をア ナログ信号へ変換する。 そのユニットは、標準コンバータまたは、以後に信号のレベル変化を生しさせる ために使用される逓倍コンバータとすることができる。このユニットの出力は、 アナログ処理ユニットに送られるアナログ信号である。 アナログ処理ユニットは、アナログ補間フィルタおよび緩衝増幅器を含む。また 、解析・プロセス制御ユニットの制御のもとての、レベル制御などの他の処理を 含むこともてきる。このユニットはアナログ信号について動作するので、その制 御信号は、このユニットに供給される前に制御ＤＡＣユニットでアナログ形式に 変換してもよい。 アナログ処理ユニットの出力は、原アナログ入力信号９９に極めて近似した、レ ンジの拡張されたアナログ信号１０６である。本発明のシステム全体は、同一の ディジタル記録規格を用いた従来のシステムによって可能であるものよりも、原 アナログ信号のより正確な再構成を可能にする。 以下の分析および検討は、本発明の実施を正しく理解するためのさらに詳細な背 景を与え、本発明を実施するために可能であると現在考えられる各種アナログ／ ディジタルの態様をさらに例示し、説明することを意図している。 本発明の１つの態様に従えば、アナログ−ディジタル符号化は、分解能拡張・低 減フィルタ人工物を可能にするサンプリングレートダウンコンバータとして機能 する。アナログ−ディジタル変換は、高サンプリングレートおよび拡張されたビ ット分解能で行われ、両者とも、最終成果物の符号化フォーマットに要求される ものを十分に上回っている。この高密度符号は、後に、所望の最終用途ビット数 およびサンプリングレートに算術的に処理し戻される。こうした構成により、多 くの利点が生じる。アナログブリックウオール形”ローパスフィルタリングは、 極めて高い入力サンプリングレートにより、ナイキスト歪みが生じる前にはるか に穏和な位相一時間ドメイン制御された可聴バンドをカットオフすることができ るので、不要である。サンプリング・ホールド／アナログ−ディジタルコンバー タサブアセンブリは、何らかの単調性または欠損符号誤りがそのディザ信号の周 辺のノイズ側波帯として分散されているデユーティサイクル変調ローレベル符弓 部を生成するために公知の制御された方法で超可聴的にディザすることができる 。それらは極めて高い周波数であるので、標準システムの信号関連ノイズとは異 なり、はとんど不可聴である。 ナイキスト−エイリアス誤りを防止するために要する“ブリックウオール形”ロ ーパスフィルタは、位相歪みのまったくない高度に再現可能な諸特性を有する、 ディジタルフィルタとして実施できる。このフィルタの特性は、歪みを最小限に するために高分解能信号の解析にもとづいて動的に選択できる。それ故、ブリエ コー、過渡リンギング、群遅延異常、欠損符号誤り、エイリアス歪み、うなりな どのフィルタおよびアナログ−ディジタル符号化システムの重大な課題は、大幅 に低減されるか、または、排除される。 ディジタル動作のフィードバックおよびフィードフォワード部の他に、極めて強 力な算術１エンジン”およびオペレーティングプログラムが、広帯域オーディオ の選択した形式のディジタル変換を行うために利用されている。しかし、そのよ うなシステムは、瞬時ハイレベル制限および平均化ローレベル動作も容易に実行 する。実際、はぼ４ビツト追加されたダイナミックレンジが、補助再生を備えた システムから得ることができ、また、著しく改善された音響が標準の未処理の互 換再生システムから生じる。これは、録音技師が過負荷の問題を生じずにレベル を上げることができ、それにより録音を単純にすることができ、さらに、極めて 低レベルの周囲情報が単調な誤りを防止するために最下位ビットのアクティビテ ィを常に維持しているがらである。“完全な″システムでの両プロセスは不可聴 となるであろう。しかし、ディジタルシステムでは、それらの音響は改善される 。ゎずかに高いレベルがディジタルシステムによって低歪みで再現されるからで ある。瞬時ピークの制限／伸張および平均化コンバンド／デコンパンドの両機能 は、処理の程度が計算できるように制御され、最善のプログラム再生のために必 要に応じて自動的に制御される。この機器構成は、極めて高速な補正動作が低い 帯域幅の制御信号によって変化できるようにする。この制御信号は、誤り補正符 号の内部に隠すか、そのシステム内の他の音響チャネルに置くか、または、ラン ダムノイズ暗号化して必要に応じ単数または複数の最下位ビットに挿入すること ができる。これに関して、その利益は、はとんどの装置の実際の分解能の限界を 下回るいずれがの付加的な誤りをはるかに上回るものである。 基本的に、本発明のシステムの一態様は、複合信号のアナログ−ディジタル変換 およびディジタル−アナログ変換によって生じることが知られているいくつかの 歪みに着目し、それらを部分的に補正するものである。そうした誤りの一部は、 ハードウェアに関連しており、より正確な方法論によって補正可能である。他の 歪みは、１業規格によって固定されたビット深さおよびサンプリングレートの結 果であり、性能の諸側面の間の動的な最適化を変化させることにより、本システ ムによって独創的に最小化される。最適化の最善の形式を決定することは、そう した歪みの多くが歪み試験に用いられる定常影信号によっては生じないため、極 めて複雑になり得、主観的な判定基準にまで最小化されなければならない。はと んどは、その一部がプログラムマテリアルをＦ回る５０〜６０　ｄＢで有害な過 渡混変調歪み（ＴＩＭ）である。以下で示す通り、こうした歪みを生じるハード ウェアの機構は、サンプリング・ホールド回路における非線形スイッチングおよ びコンデンサのヒステリシス、ディジタル−アナログクロストーク、信号経路の 大多数の部分からのスルーレートの非対称およびアナログ信号とディジタル信号 間のクロストークである。 本発明の符号化プロセスは、標準装置からの再生用最低可聴結果によってプログ ラム信号の変更を行う。これらの変更は、ある種の歪みを低減し、信号分解能を 高め、それによって、空間感覚の改善、不安定性の低減などの改善された再生を 付与する。本発明の復号化プロセスを用いて、その再生装置は、上記の信号の変 更を追跡し逆に補償し、それにより著しく歪みの低減されたほぼ“正確な゛再生 を可能にするように作ることができる。 ディジタルシステムによる課題およびそれらが本発明の実施によっていかにして 解決されるかということをさらに深く理解するために、実用的実施例だけでなく 理想的実施例によって得られる困難な技術領域および歪み機構を、以下の通り提 示する。 １、微小信号による分解能の制限 ディジタルシステムにおける歪みは信号レベルが低下するにつれて増大し、最小 信号は破壊され消失する傾向がある。優良なアナログシステムおよび１６ビツト デイジタルシステムは、両者とも、８５　ｄＢのダイナミックレンジにより信号 を処理することができる。通常のアナログシステムは信号ピークに高歪みを生じ ることはまれであるのに対し、ディジタルシステムはローレベルで連続的な歪み を有する。経験かられかるように、これらの歪みは可聴であるので、何らかの形 式のノイズディザリングが、量子化ステップを平滑化し、情報の補充を可能にす るために使用される。この技法は、ディザ、サンプリングおよび信号の周波数の 相違によるうなりから新たな歪みを生じる。さらに、はぼ不可聴のローレベル高 調波が、より知覚可能なローレベル低調波妨害をもたらす。 図５ａ、ｂ、ｃ　サンプリング、符号化および復号化されたローレベル低周波信 号 図５ｅｌ〜５ｅ５　バイパスフィルタにかけられたランダムノイズによりディザ された上記の信号。表１の注を参照。 上述の課題の唯一の解決策は、本発明のシステムによって提供される。 これに関して、信号の平均レベルが低い場合にのみシステムのゲインを高めるた めにゲイン拡張装置またはそれに相当するディジタルプロセスを使用することに よっ−ｒ、ｉ小限のローレベル信号アクティビティが絶えず維持される。このロ ーレベルゲインライディングは、量子化効果または他の最下位ビットの単調不連 続性をマスクする傾向がある最小限のＬＳＢディザ状アクティビティを維持する ようにプログラムされている。再生されたプログラムは、上記の課題からしばし ば大きな歪みを有する、本発明を採用していない安価な再生装置でより良好な音 響が得られるであろう。正確な復号化のために、本発明は、原信号のフルダイナ ミックスを復元する、反対のゲイン構造平均レベル圧縮装置またはそれに相当す るディジタルプロセスを付与する。この相補プロセスが再生装置で使用された場 合、ローレベルゲインの低下が生１７、量子化ノイズが低減される。 このプロセスの最善の動作は、ゲイン制御が広い中間音響スペクトルにもとづい ている場合に生じる。この制約により、ゲインがノイズおよび低基本音からボン ピングしないようにするためである。平均レベル検出器は、可変ゲイン機能を以 下のように制御する。ＲＭＳ検出器または他の平均化装置が上記の信号を受信す る。そのバンド制約プログラムからゲインブーストが決定され、その平均ブース トレベルは、合成装置のそれらのパラメータと極めて類似のアタック、サスティ ンおよびディケイの各パラメータによって制御される。不意の信号変化による過 負荷を防止するために、未修正のフル帯域幅のプログラムは、平均化プロセスが 事象を予想しそれに応答するのに要する時定数を可能にするために十分な時間だ け遅延される。この遅延されたプログラムは、その後、それ自体に信号を付加す るか、または、逓倍するかのいずれかによってゲイン制御される。こうした方法 は、最低限の可聴人工物を伴う未復号化再生という利益を提供する。 復号化再生装置は、上述のようにして動作することができる。ただし、その装置 が、遅延されたプログラムを通過させるゲイン制御プロセスを作用させるために 平均化しているアタック、サスティンおよびディケイの時定数を有する入力信号 の低減された帯域幅の信号から検出された制御信号を用いて、平均信号レベルの 自身の決定に応答してゲインの低減を実行する点を例外とする。このデフオール ドまたは非制御モードは、記録装置が同じ構成要素を有しており、プログラム事 象について再生装置の応答を試験することができ、フルパント信号が可変ゲイン 装置に到達する以前に微補正を行うことができるのて、部分に正確なものにでき る。 このシステムは、多くの圧縮／伸張形システムと同様に作動する。フィルタリン グ、検出、ゲイン制御、時定数の積分、時間遅延、対数変換、曲線生成などの各 種内部動作は、機能モジュール、または、公知のディジタルプロセスプログラム にもとづいて動作可能にできる。アナログシステムは、上記のような構成要素機 能ユニットによって構成することができる。各ユニットは、完全に緩衝され、ゲ イン構造化され、多様な形式のシステムが容品に設定できるように具備されてい る。さらに詳細な説明は、回路の説明の部分として以下に説明する。 ２、過大信号による致命的な過負荷 過大信号が突然ディジタルシステムに過負荷をかけ、ひどく不快なひび割れ音や 他の破壊音響を生じる場合がある。はとんどのアナログ録音装置は、プログラム 関連高調波によって徐々に過負荷をかけ、より許容性があるので、その最大能力 に近く作動する。ディジタル装置を使用する録音技師は、通常、より穏健なレベ ルを選択し、ＨＨ４られる分解能を低ドさせ、歪みを増す危険を冒す。 図６ａ−ｆ　三角波でのディジタル／アナログ過負荷１＝４の課題の唯一の解決 策は、やはり本発明のシステムによって提供される。 これに関して、アナログ過負荷を模擬するためにピークリミッタか使用される。 高ピーク歪みはめったに生じないが、現在、平均プログラムレベルはより高くす ることができ、平均パーセント歪みは通常さらに低くな７ている。正確なプログ ラムの再生は、そのプログラムを制限するために使用されるものへの、共役転送 機能を有するピーク伸張によって復元される。このピーク制限は、信号がディジ タルに変換される以前にアナログドメインにおいて、または、ディジタルドメイ ンのいずれかにおいて信号に適用することができ、また、共役伸張も同様にいず れかのドメインにおいて適用することができる。 その好ましい方法は、両方の動作をディジタルドメインにおいて行うことである 。なぜならその場合、伸張は圧縮を正確に追跡するように行うことができ、また 、リミッタ曲線の整形は未復号化再生時に最少の歪みを得るように制御できるか らである。しかし、この方式をディジタルドメインにおいて効果的に作用させる ためには、そのダイナミックレンジを処理するために十分な振幅分解能を備えた アナログ−ディジタルコンバータおよびディジタル−アナログコンバータを持た なければならない。 コノピーク制限動作が符号器の入力でアナログ信号に適用された場合、より多数 のデータビットの線形信号を得るためにディジタル的に共役され得る。これは事 実上、そのダイナミックレンジについてよりも、ダイオード圧縮が生じる信号ピ ークについてより多くの誤りを有する、高分解能を備えるアナログ−ディジタル コンバータをもたらす。 構成要素または機能モジュール回路は、そのアナログ入出力動作を実行するため に接続することができる。電圧制御増幅器、４個のカドラント乗算器、対数−指 数変換器および逓倍ＤＡＣシステムが使用可能である。これらの装置のほとんど は、より論理的かつ直接的な実施例を生じるが、同時に、温度トラッキングの課 題を持っており、それらのほとんどは発明人らが用いる方法よりも大きなノイズ および歪みを生じる。 ディジタルドメインにおいて、ＤＳＰプログラムは、ルックアップテーブル、算 術サブルーチンおよびプロセスの組合せにもとづいて動作できる。ローレベル平 均化とまったく同様に、この動作は、復号器の応答を試験し、定点を決定し、遅 延データ信号に補正を行うことができる。デシメーション後に発生するある種の 過渡リンギングは、過大信号に対して何らかの再構成歪みを生じる。 これらの誤りは、他のダイナミックレンジ拡張システムで生じるものに類似であ る。それらは、ダイナミックレンジの拡張の許容される妥協とみなされており、 現在のところ、本発明人らはその課題を扱っていない。 ３、ローパスエイリアス防止フィルタの制限工業規格の低サンプリングレートは 、エイリアス防止フィルタの通過応答と拒絶応答との間に極めて狭い遷移領域し か許さない。これは、アナログまたはディジタルいずれかのフィルタの複雑さを 著しく高め、一つの設計で最適なフィルタ性能の全側面を有することを妨げる。 その結果、妥協が生じる。拡張された高周波数応答およびナイキスト拒絶のため の最善の分解能は、劣った過渡・時間整定応答を要する。それほど積極的でない ろ波は、改善された過渡整定によるそれほど大きくない高周波拡張を付与するか 、または、改善された高周波数および劣ったエイリアス拒絶を付与する。フィル タの音響学はそれぞれ異なるので、各々が一定の種類のプロセスマテリアルによ って最善に作動する。以下に示すフィルタは、良好な有限インパルス設計を代表 する、多数の区分によって作られた対称形の固定群遅延形式のものである。 図７ｂ　低エイリアスフィルタニ拡張された最大限にフラットな高周波応答、最 大のエイリアス拒絶、急峻な遷移領域 電気的：急速に変化する高周波数は、残留振幅リプル効果を生じる非対称側波帯 を有する。過渡電流の整定時間は長い。 音響学：内部詳細音は、高信号レベルで低エイリアス歪みを得るために妥協され る。 図７ｃ　妥協フィルタ：低減された高周波応答、より大きな遷移領域、合理的な ナイキスト拒絶電気的、高速整定による低速な過渡応答、それほどフラットでな い周波数応答。 音響学：緩慢な動特性、静穏な内部詳細音、適度に清澄な高周波数−一単純なロ ーレベル信号にとって最善。 図７ｄ　高分解能フィルタ：良好な過渡電流だが、尖頭状の高周波および劣った エイリアス拒絶電気的：高周波応答は、弛緩およびピークを有しており、急峻な 過ａ電流および高速な整定時間を生じる。相補的復号化は稀な過渡エツジに極め て高速な遷移速度を付与する。 音響学：エイリアス歪みが問題を生じない場合、複合信号にとって最善。劣悪な シンバル音。 上述のフィルタの理想に近いディジタルまたはアナログ形式の実施は、理論的に 可能である。両者は、類似の式によって特徴づけられる。上述のいずれも、すべ ての状況について最善に作用するものではなく、各々、それ自体の妥協を有する 。 上述の課題の唯一の解決策は、やはり本発明のシステムによって提供される。 そのプログラム内容にもとづいて、プログラムデータを観察し、自動的に最善の 符号化フィルタを動的に選択しなければならない。そうしたフィルタ選択を指示 する符号化制御信号を再生装置に送信しなければならない。 それによって、再生装置は、符号化フィルタ特性に対する自身の相補的または共 役応答を開始することが可能となる。 フィルタ補正は、符号化フィルタ、復号化フィルタ、選択論理、一つのフィルタ から別のフィルタへ切り換えるための手段、時間遅延、再生装置の制御信号を符 号化するための手段から構成される作動システムを要する。 これらの各々はアナログまたはディジタルドメインで実行できるが、一方で容易 なプロセスが他方では極めて困難であることが極めて多い。各サブシステムにつ いては以下に簡単に説明する。 ディジタルフィルタ 専用ＤＳＰチップによって複雑なフィルタが最善に作成されている。代表的なり ＳＰチップは、ディジタルフィルタのアルゴリズムに必要な乗算および加算動作 を実行するうえで極めて効率的な機器構成で、２４ビット乗算器および５６ビツ ト累算器によって機器構成されている。ＤＳＰチップは、対称形有限インパルス 応答フィルタ、相乗回路網、スペクトルアナライザ′などを製作するためにも使 用できる。はとんどの場合、フィルタの計算式は、その応答をシュミレートする ためにコンピュータを用いて設計され、得られた係数はそのＤＳＰチップの記憶 装置に挿入されるプログラムに一体化される。ＦＲＯＭチップは、そうした数値 によってプログラムされ、ＤＳＰチップに接続されているが、量産の場合、相当 するマスクプログラムドＲＯＭを使用することもでき、これは、ＤＳＰチップに 常駐させることもできる。このようにして、すべてＲＯＭに記憶された、異なる プログラム係数に変化させる、または、異なるプログラムに変化させることによ って、あるいはまた、各々が単一のフィルタプログラムを実行する複数の個別の ＤＳＰプロセッサを用いることによって、異なるフィルタ応答を得ることができ る。 この方法は、オーバサンプリングデータを“エイリアスのない゛低サンプリング レートまで低減し符号化において使用されるデシメーシヨンに対して、または、 オーバサンプリングデータを生成して復号化プロセスにおいて使用できる補間に 対して、適用することができる。両者とも、ローパスフィルタの使用を伴い、ま た、基本となるまたは工業規格ザンブリングレートの倍数またはオーバサンプリ ングレートに依存する。 デシメーシヨンは、必要な各サンプルについて多数のサンプルから成るステップ 化された“曲線゛を取り、所望のレートで各サンプルの最善の数を見つけ出し、 残りを＠棄することである。各最終サンプル期間内での波形の反転は再現されず 、ナイキスト限界による歪みを生じるたけなので、ローパスフィルタの動作は、 音響結果を削除する、そう１７た事象のエイリアス周波数を除去しなければなら ない。あるシステムでは、本発明人らは、８倍のオーバサンプリング１ノートで 動作する１６ビツトコンバータを用いており、別のシステムでは、４倍のオーバ サンプリングレートで動作する１８ビツトコンバータを使用している。理論上、 本発明人らは、オーバサンプリングによって減ずべきディザから２．３ビツトを 得ているが、リミッティングによってさらに２ビツトを得ている。すべての１サ ンプリングにおいて、そうしたビットに対する数百というＤＳＰ動作が行われ、 ローパスフィルタにかけられた２４ビツト長の符号化数を生成するために累算さ れる。発明人らのシステムでは、上記ビットのうち２０〜２２ビツトは有用な情 報を持つことができる。 補間は、各サンプルを取り、多数の計算中間値またはオーバサンプルの“曲線″ を作成するものである。その意図は、原信号に近い波形を再構成することである 。前述と同様、数百というＤＳＰ動作を要し、サンプル間の十分に処理されたポ イントの他、何らかの復元信号がＤＡＣへの加算ビットとなる。本発明のシステ ムによれば、発明人らは、８倍のオーバサンプリングレートで２４ビツトを得る 。これらの２４ビツトのうち、はぼ２０ビツトは有用な情報を含むことができ、 この分解能を備えたディジタル−アナログコンバータが市販されようとしている 。 ＤＡＣの性能の制限のために、ディジタル−アナログ変換中またはその後に、限 界の復元およびローレベル平均化による付加ビットを処理することが必要となろ う。 そのようなシステムでは、１８ビツトの８倍すンプリングＤＡＣおよびノイズ整 形が使用され、ステップ化曲線補間について２．３ビツトの分解の改善が得られ る。 フィルタ選択論理 プログラム状態が妥協すべき問題を示した場合、最善のフィルタ選択が行われる 。強い高周波、孤立した高速過渡電流および連続的なローレベルは、専用のフィ ルタによって最善に符号化される。幸い、各状態は容易に識別でき、また、各々 が単独で発生することはまず間違いない。大音量または静かな、連続的または断 続した、かつ、強い高域といった状態は、識別可能であり、問題を生じる状態の 代表的なものである。プログラムマテリアルは千Ｍ１不可能であり、ソロの音声 または楽器、シンセサイザ、パーカッションなどは、急激に変化する要求条件を 呈するであろう。残念ながら、フィルタ長、強化過渡電流、フィルタの組合せ、 プログラム状態の識別はすべて、時間の制約に関して作用する。従って、フィル りの変更は、過度に急速に交替する選択をプログラム状態が要求する場合には制 限されなければならない。 時間に対する最善の妥協は、記憶装置強化可変スレ・ソンヨルド論理によって行 われる。通常、フィルりの“要求”は、妥協すべき状況に応答して開始される。 この要求は、その妥協すべき状況によって生じ、重みづけられた時間窓について 積分された、特定のフイルタニ対スル要請の強さを表現している。プログラムが それほど変化せず、要求が連続的でなく、再度束じなければ、以前の最善のフィ ルタが維持される。各々の連続する要求、その時間の長さおよび強さは、そのフ ィルタを関与させるために応答感度を高める。こうした選択が行われると、他の いずれかのフィルタを関与させるための応答感度は所定の時間について低減され 、上述のプロセスが新たなフィルタについて繰り返すことができる。この選択方 法は、無計画なフィルタ切替えをなくシ、さらに、強いフィルタ妥協状況が生し た場合に迅速なフィルタ変更を可能にする。 この動作はディジタル形式の実施に適しているが、ハイブリッド形アナログ・デ ィジタル回路はそれほど複雑ではなく、プログラムによる容易な実験を可能にし ている。この適応形意思決定素子の大半は、ダイオード、抵抗、コンデンサ、比 較器および電源によって構成される。 要求は、積分コンデンサに充電する抵抗を介しての電圧である。要求の緊急性は 、より高い電圧がより長時間かけられることによって表され、それによりコンデ ンサの充電率および充電量が高まる。要求の頻度は、この充電か生じる回数であ る。フィルタ選択スレッショルドは、コンデンサの電圧が電圧比較器をトリガし た時に開始される。不明確な感度の強化を防止するために、意思決定のためのタ イムスロットは、コンデンサを放電させ結果的に状態をリセットさせる負の電源 によって作られる。 各フィルタは、上述の通り、比較器によって関係づけられる。しかし、トリガが 生じ、フィルタ変更が行われると、他のフィルタ選択のための全部の積分コンデ ンサは放電させられ、所定の設定・実行時間の間、不活動状態に置かれる。完了 すると、そのプロセスはリセットされ、以前の記憶によらずに再び開始する。　 プログラム状態は、構成単位形式のアナログ回路によって認識される。バイパス フィルタおよびピーク検出器は、ハイレベルの高域周波数を生じるエイリアスを 選別する。ピークレベルおよび平均レベルの各検出器が比較され、差分応答が積 分され過渡電流を識別する。プログラムのレベル変動の影響を低減するために、 ＲＭＳ検出器によってサービスされる電圧制御増幅器が、ピーク−平均動作のス ケーリングを行うために使用される。上記の回路群の各々は、その振幅および時 間間隔がフィルタの妥協の程度または特定のフィルタ形式を選択する好ましさに 関係する、正の平均出力電圧を生じる。強い高周波、各種プログラムレベルでの 高速ピークおよび高い全平均強度はすべて、類似のフィルタ要求電圧に変換され 、各電圧はそのプログラム事象の大きさおよび反復性に比例する。 フィルタの切替えおよび結合 フィルタは、異なる長さ、瞬時位相偏移、時間遅延、応答などを有する。あるフ ィルタから別のフィルタへの単純で乱暴な切替えは、深刻なグリッチおよび、他 の容易に可聴な妨害波を生じる。何らかの形式の時間合わせ、フェージングおよ びマージング、または、ある形式から別の形式へのフィルタ内部でのパラメータ の変更が必要である。上記の技法はすべて、アナログおよびディジタルの画形式 のフィルタ変更において行われる。初期の電球光電池およびＶＣＡ形フェーダス イッチは、普通のアナログ方法である。多くのディジタルシンセサイザは、不可 聴遷移を生じるために各種組合せにおける混合、マージおよびパラメトリックフ ィルタの変更を使用している。その好例は、上記の原理で作動する精巧なディジ タルトラッキングフィルタを備えている、Ｆａｉｒｌｉｇｈｔや５ｙｎｃｌａｖ ｉｅｒといった装置である。 単純な実施例では、フィルタを切り換えるために、ＬＥＤ光電池および時間遅延 補正を使用するであろう。より最新のものでは、そのフィルタはＤＳＰプログラ ムを用いて実施され、そのＤＳＰプログラムは混合、マージおよび係数変更機能 を実行するために使用される。 ４、工業規格サンプリングレートによって課せられる周波数応答の制限 ディジタルシステムの周波数応答は、基本的に、ナイキスト理論に従って、サン プリング周波数の半分に制限される。現行のディジタル録音媒体の一つであるコ ンパクトディスクの場合、２２　ｋＨｚを超える音は記録できないことを意味す る。この限界値は、人間の耳がほぼ２２　ｋＨｚを超える音を聴くことができな いという前提にもとづいて選択された。しかし最近の研究によれば、人間は、音 が聞こえてくる方向を判断するために上記の値をはるかに上回る周波数による音 の過渡情報を利用していること、また、そうした極めて高い周波数成分を除去す ると、音源の位置を突きとめる人間の能力を弱めるということがわかってきた。 実際、内耳は約８０　ｋＨｚまでの周波数のための神経受容器官を備えている。 従って、あらゆるディジタル録音の必要な一部である、“ブリックウオール形” ローパスフィルタが過渡電流の約２０　ｋＨｚを超える音を除去した場合、それ は、音像リアリズムの水準を低下させる。 本発明に従えば、重大な過渡電流の波形は、符号器から時間について送られた情 報にもとづいて、再生装置において再構成される。ディジタルチャネルの定常帯 域幅は、１業規格によって設定されているが、偶然の過渡事象のために、波形形 状の補助的な情報が時間について分散され、復号器による使用のために送信する ことができる。これを行うために使用できる多数の異なる方法が存在するが、こ れらの方法はすべて、以下に詳述するように、主信号とともに送信される情報の 制御信号または“サイドチャネル”を活用している。それらはすべて非線形プロ セスであるので、節約して用いられるはずである。 利用される過渡再構成の方法は、以下の３つに類別される。 ａ、波形合成 り、中間サンプル生成 Ｃ，スルーレート圧縮 これらの方法はすべて、高周波情報をそのまま有するオーバサンプリングされた 原信号によって得られる過渡電流の正確な波形から始めることにもとづく。波形 合成法では、再構成される過渡電流が符号器において識別され、その波形が、符 号器および復号器の両者において既知である多数の所定の“標準′過渡波形の一 つと整合される。その形状を識別する命令符号は、制御チャネルによって復号器 へ送信され、復号器は、その波形をルックアップテーブルから読み出すか、また は、アルゴリズムによって生成するかのいずれかによって波形を再生成し、それ を、主信号で着信するバンド制限された過渡電流の振幅にスケーリングする。そ の後復号器は、合成された波形を用いて過渡電流を補正し、原信号に近似させる 。 その補正は、復号器においてバンド制限過渡電流に加算される、バンド制限過渡 電流と原信号との間の差分の形態とすることができる。明らかに、限られた数の 異なる補正だけが使用することができる。その理由は、符号器において合理的な 時間内に一つの補正だけが選択されなければならず、それらの全部は両方の端に おいて記憶されなＯればならず、その選択を指定するためにトークンが割り当て られなければならず、さらに、復号器においてその補正を合成【２スケーリング するための時間が必要だからである。それにもかかわらず、ごく少数の波形によ り切用帯域幅の明らかな増大を得ることが可能である。 この方法は、制御命令の存在を除き、バンド制限された信号の波形に対して何ら の妥協もないので、非復号化再生において不可聴である。 中間サンプル生成法は、上述の方法に極めて類似であるが、記憶された補正を表 現する１・−クンを送信する代わりに、符号器が制御チャネルによって、サイド チャネルの低い帯域幅に適応するように時間に関して展開された、実際の波形補 正を送（Ｍする点が異なる。その最も単純な形式では、この補正は、バンド制限 信号のノーマルナンブル間に当たる１Ｊｔ−の“中間”サンプルポイントの値と することができる。復号器は、このポイントを用いて、アナログ形式へ変換させ る前にオーバサンプリング信号を生成する時に、その信号の補間を補正すること ができる。１一連の方法と同様、非復号化再生に対する影響は、制御チャネルの 存在だけである。 スルーレート補正法は、過渡電流を構成するために要する補助情報が時間に関Ｉ 〜で展開され、かつ、主信号の・部として送信される点で、上述の２つの方法と 異なる。 制御チャネルは単にこのプロセスを開始させるために使用される。この方法は、 過渡中に走査速度を減速し、その損失時間を補償するために加速することによっ て、過渡中にビデオモニタ信号の皮相帯域幅を拡大するために使用される技法と 、概念的に類似である。波形のスルーレートまたは変化率がスレッショルドを超 えると、そのバンド制限信号で正確に表現され得る値に制限される。 速度が減速される程度は、原過渡信号の速度に応じてスケーリングされるので、 復号器は、記録信号に見られる減速されたスルーレートから元のスルーレートを 推定し、再び加速させることができる。過渡電流が時間について展開されるので 、その時間はいずれにおいて、通常は後に、補償されなければならない。適切に 作動させるために、過渡電流は、時間上でその近くにある情報が失われないよう に、分離されなければならない。この方法は、非復号化再生にとっての音響的な 成果を確かに持っているが、アナログ試験によれば、法外な量のスルー制限が不 快さを伴わずに行われることが示されている。 動的制御システム 上述の改良方法はすべて、再生復号器が録音されたプログラムの状態を補完する ように変化する場合に最も効用的である。録音符号化プロセスは、そのようなア クティビティを制御する一法として、ノイズに隠された隠蔽制御符号を生成する ことかできる。誤り補正符号または１−ザ符号における禁止数値のランダム変調 も、制御符号をプログラムデータとともに包含できる別法である。 Ｊ−記の方法は、連続的なものとする、または、必要に応して開始させることが できる。その符号がプログラムに隠された場合、あるフォーマットから別のフォ ーマットへのディジタルコピーでは、符号は保存されるが、アナログコピーては 保存されない。このような特徴は、不法コピーを識別できるたけてなく、動画作 品などに使用できる可能性のある製造工程情報を保持することもできる。 復号器内のアルゴリズムおよびルツクア・ンプテーブルは・符号器によ−〕−Ｃ も“既知′である、曲線形状、時定数、１ノヘルスレンシヨルド、乗算器、フィ ルタ係数、ソの他の６川なデータを与える。連続的な制御情報がなければ、シス テムは、記録装置／符号器がその再生装置の応答を期待するために設定されてい るデフオールドを実行することができる。これは、最善の符号化を得るための内 部試験にもとづくフィードバックまたは以前に導かれた応答のフィードフォワー ドのいずれかによって行われよう。はとんどの制御アクティビティは、特定の相 補的再生機能または補正にアクセスし、それらを変更するために必要とされる。 それ故、その改善は、改善を行うために要する情報帯域幅の損失をはるかに上回 るものである。 ５、ディツタルーアナログおよびアナログ−ディジタルによるクロストーク １００７１Ｖ以下のレンジでの最小アナログ信号は、何百万倍も大きなエネルギ を有するディジタルデータストリームによって容易に汚染または妨害される。処 理が高速になればなるほど、ビット当たりのエネルギおよび毎秒妨害数も増加す る。同じ状況は、ビット数が増えることによっても生しる。相互接続、ケーブル および筐体がそのエネルギを捕捉して、蓄積し、遅延された複合相互作用を生じ る。高速化はより小型なパッケージングを要求するが、これは、配線その他の部 品も同様に小型化させない限り、上記のようなりロストークを増大させる。 図５ｂ　ディジタル相互作用によって生じたアナログ波形の変化 図５ｃ　急速に変化する波形によるサンプリングおよび符号化誤り 図５ｄ　ローレベル波形によるサンプリングおよび符号化誤り 本発明に従えば、上記の課題を解決するためにサイレント変換システムが使用さ れる。 通常、ディジタルシステムは、その内部動作のタイミングを取る連続クロックに よって動作する。毎秒、数百万ものタイミングを取られた事象が生起する。従っ て、システム状態は、高精度が最も必要とされる特に重大なサンプリング時を含 め、あらゆる瞬間に変化する可能性がある、または、変化の状態にある。サンプ リング時のジッタおよびディジタル−アナログクロストークが生じる可能性があ る。 本発明のシステムは、ケーブルその他のエネルギ蓄積部品に蓄積されたエネルギ を散逸させるために、サンプリングの前に十分に長い間、サンプリングクロック を除く全部の動作を停止させる。１つのパルスが、電気的無音において生じるサ ンプリングを開始させる。信号の捕捉が完了すると、他のプロセスは再開する。 上述の歪みの一部を低減させるために、多数の先行技術の方法が開発されており 、それらは以下のように記述できる。 １、全バス位相偏移網を用いて行われるローパスフィルタの群遅延 ２、最下位の１または２ビツトの“キープアライブ。 超可聴ディザの使用による量子化ノイズの低減３、ノイズスパイクおよびディジ タル−アナログクロストークの高コモンモード拒絶を得る、平衡回路またはプッ シュプル回路の使用による粒状ノイズの低減。さらなる低減は、ハイインピーダ ンス絶縁電源の他、論理およびコンバータシステムの光学的絶縁により得られる 。 ４、スルー誘導誤りは、超高速対称形アナログ回路によって低減される。 上記の改良は、ざらつきのある混雑した音響を低減するのわ助け、良好な録音に おける空間感覚をわずかに拡大することができる。しかし、内部の詳細かつ正確 な空間遠近感は、上記の先行技術の方法によっても依然として失われている。 次に図８について説明する。この図には、本発明に従った処理システムが示され ている。このシステムは、標準の１６ビツトコンバータシステムから１８ビツト 性能を得るために信号を修正する。前述の通り、ごく小さい信号の平均レベルは 伸張されるのに対し、ごく大きい信号の時折の瞬時ピークはゆるやかに制限され る。両動作が慎重に実行され、ディジタル形式で符号化され、復号化を伴わずに 標準方式で再生された場合、その音響は改善される。そのプロセスがアナログ− ディジタル変換およびディジタル−アナログ変換を妨害せずに可聴となるとして も、原プログラムより以上の環境および明瞭度が生しる。それまでに、その伸張 制限プロセスは標準装置において明らかに可聴となっており、本発明に従った完 全復号化再生のダイナミックレンジはほぼ２０　ｄＢ増加している。平均分解は 、１８ビツトを相当上回っている。 図８において番号を付けられた各サブシステムの要素は、独立した回路カードま たはモジュールによって典型的に実行される重要なスタンドアローン形の動作で ある。 図８のシステムを実施するための対応する概略回路は、当業者の設計の範囲内に あるとみなされるが、都合上、米国優先権書類、すなわち、１９９１年５月２９ 日作成の米国特許出願書第７０７，０７３号の認証謄本に含まれる付属書Ａおよ びＣに含まれており、前記願書は引用によって本明細書の一部をなす。上記回路 は、図８の各ブロック機能に対応するように番号が付けられている。 小信号平均伸張ザブシステム６１は、以下のように動作する。人力オーディオ信 号は、５　Ｈｚ〜５００　ｋＨｚにバンド制限されているので、直流レベル偏移 、超町聴域および無線周波成分が増幅器をオーバスルーしたり、プロセス制御パ ラメータに影響を与えるのを防ぐ。 米国優先権書類の付属書Ａの構成要素ＣＩ、Ｌｌ、Ｒ１゜Ｃ２およびＲ２ならび にバッファフォロワ形構成要素Ｊ２１１およびＪ２７１は、この内外界絶縁を行 う。２本のアクティブ信号経路が備わっており、一方は電圧制御増幅器（ＶＣＡ およびＩＣＩ）を通り、他方は緩衝増幅器から発（７ている。両信号とも同位相 であるが、“補償人力゛と記された制御信号は、ＶＣＡの出力を、−４０ｄＢか らその緩衝出力を十分に上回る出力に設定することができる。 ＶＣＡ素」−は公知の歪み発生装置であるので、この機器構成は、ＶＣＡがその 一４０ｄＢのゲインで遮断された時に、クリーンな緩衝信号を汚染させずに通過 させることができる。歪みかそれほど重大ではない、ごく小さい信号状態におい てのみ、ＶＣＡのゲインは大きくされ、その出力信号は緩衝信号に付加される。 その結果、より高い全出力が得られる。他の回路構成要素は、制御信号とＶＣＡ 出力との間のクロストークを防ぎ、最低歪みに調整するために必要なハウスキー ピング機能を実行するために要求される。 位相偏移網サブシステム６２は、アナログフィルタの群遅延問題を補正し、以下 のように動作する。緩衝信号およびＶＣＡ信号は、米国優先権書類の付属書Ａの 減衰器Ｒ１，Ｒ２およびＲ３において同位相で加算または結合される。０．０５ 〜０．５Ｖ　（０〜−２０ｄＢレンジ）の平均的プログラム信号では、ＶＣＡの ゲインは−４０ｄＢに設定され、結果として、その出力および歪みを正確な緩衝 信号に矛盾させる。ＡＤ−ＤＡプロセスによる単調性および離散的なステップバ イステップ形の量子化誤りがますます増大する、０．００５Ｖ以下（−４０〜− ８０ｄＢレンジ）の小信号の場合、ＶＣＡのゲインは著しく増加する。この付加 されたＶＣＡ出力は、ＡＤコンバータにおける“キープアライブ１状態または最 小ビット数変化率を維持する。この場合、信号およびそのバックグラウンドノイ ズはディザ状となり、その最小付動量は、信号状態とは無関係な可変ゲインＶＣ Ａによって維持される。時にはノイズディザがディジタルシステムに力１目〕る ことがあるが、このノイズは実際には疑似可聴である。このアクティブな動的デ ィザは、類似の特性を有しているが、必要に応じて、原プログラム動特性が制御 された再生ＶＣＡシステムによって復元できる点が異なる。 アナログフィルタの妥協は、その後、この信号経路に置かれた全バス位相偏移補 正回路によって補正される。 これらの段は、ＡおよびＢと記されており、２度繰り返されている。区分Ｊ５５ ７．Ｊ２１１およびＪ２７１はそれぞれ接続され、Ｒ５で同相信号を、Ｒ４で１ ８０”位相ずれ信号を付与する、ユニティゲインバッファーインバータを形成し ている。両信号はＲａおよびＣａを通して結合され、低周波でほぼＱ　６、高低 周波で１８０゜の位相を有するフラットな応答の全バスシステムを生じる。この ４個の結合された区分は、依然フラットな周波数応答を有するが、５　ｋＨｚ〜 ３０　ｋＨｚの領域では急激な７２０００位相偏移を生じる。これは、多くのア ナログ楕円ローパスフィルタによって生じる不意の群遅延偏移を部分的に打ち消 す４００　μ秒の群遅延変化に相当する。補償を行わなければ、深刻な過渡リン ギングが以降のピークレベルリミソタをリプル変調によりオンオフさせ、信号ピ ークを復元または再生する時に再生装置において過度のゲイン変調を生じさせる 。この群遅延補正フィルタは、リンギングが極めて少なく、はるかに予測可能な ピーク制限・伸張動作を可能にする。 ローパスフィルタサブシステム６３（７０１フイルタ）は、以下のように作動す る。これは、すべてのＡＤコンバータシステムのうちで本質的かつ極めて問題の 多い部分である。このサブシステムは、ナイキスト限界すなわち１／２のサンプ リングレート付近およびそれを超える周波数を遮断または拒絶する。理想的なシ ステムでは、その“遮断”動作は最小ビット分解よりも良好でなければならない のに対して、そのバス動作は、１５　Ｈｚ〜２０　ｋＨｚのレンジでリプルがな く、かつ、正しい位相合わせとなっていなければならない。コンパクトディスク フォーマットの４４．１ｋＨｚのサンプリングおよび１６ビツト符号化では、こ のフィルタは、２０　ｋＨｚの可聴限界と２２　ｋＨｚのナイキスト限界との間 で少なくとも８５　ｄＢ降下させる。従来のアナログフィルタ設計の数学は、部 分の数およびそれらの信号劣化、エイリアス、群遅延、リプルといった妥協に関 連した妥協的決定を要求する。図８のシステムの場合、より良好な過渡および群 遅延を得るためのより多数の部分の妥協は、改善されたピーク制限・伸張動作を 可能にするために図られる。例えば、最初に生じる逆掃引の遅延高周波部分は、 後に生じる掃引の低周波部分と加算または減算することができる。従って、瞬間 的な周波数応答は、高速で変化する信号によって変化することができる。エンベ ロープおよび“テール２全体のりプル状のうなりは、上記の掃引が最高周波数に 反復し戻された場合に発生する。また、短縮されたエンベロープも、未補償フィ ルタの遅延高周波が掃引エンベロープ内で生じた場合に発生する。これに関して 、そうした遅延高周波は、伝播し続け、掃引エンベロープが完了し次のサイクル が開始した後に、フィルタ内部で他の信号と内部的に結合する。 ハイレベルピークリミッタサブシステム６４（リミッタ、エキスパンダ、ディザ 発生器）は、以下のように動作する。米国優先権書類の付属書ＡのＩＣｌ０Ｉが 、フィルタ出力を受信し、前述の過渡応答リプル補償を行う。 ＱｌおよびＱｌがＩＣ１０２Ｂとともにピーク制限機能を実行する一方、Ｑ３お よびＱ４はＩＣ１０３とともに再生装置において復元ピーク伸張機能を実行する 。付加部分のＩＣ１０２Ａは、制限された信号波形ピークを見ることを可能にし 、ＩＣ１０４は、ＡＤ変換をディザさせるために超可聴および近超可聴ノイズを 発生させる。 図８で“Ｂ″と記されたローパスフィルタ補償は、演算増幅器ＩＣ１０３の周囲 に結合されたノツチ・ピーク回路を含む。１８．５ｋＨｚのハイＱの部分ノツチ の微調整および２１．５　ｋＨｚの鋭利なピークは、リンギングを平滑にし低減 するのを助ける付加的なフィルタ区分となる。粗いが許容される周波数応答が得 られ、ピーク過渡りプルは、方形波のライズイムと同じ完了により５０８未満で ある。 ディバイダＲ１およびＲ２は、トランジスタＱ１およびＱｌによって作られた理 想的なダイオードを用いてピークリミッタへのソースインピーダンスおよびゲイ ン構造を設定する。これらの部品は、理想に近い接合性能を得るＩＣ基板でラン ダム接続された多数の素子を有する“超整合″ペアとすることができる。これら は、以下の式の理想的な対数接合関係に近く振る舞う。 上記の式は、フォワード電圧変化／作動電流比を与える。 ボルツマン定数、温度および電子の荷電は一定とみなす。 制限動作が始まると、ｄＶ／ｄＩ（電圧対電流の変化率）の瞬時抵抗は、１／電 流に相関する。この関係は、合理的に良好なトランジスタについて４０　ｄＢ　 （１００倍）のレンジにわたって続くので、１０ｄＢの１，２ビツトプロセスレ ンジでの容易な記録−再生ピーク信号トラッキングを可能にする。実用的な設定 は、ＩＣ１０２Ｂで３．５ＶｐＩ）の出力を得る、ＱｌおよびＱｌによって１． ２ｖのピークに圧縮された２、４Ｖｐｐの三角波である。この１６ビツト（６ｄ Ｂ）圧縮は、設定のために５０　ｋΩ制御によって調整が対称的に行われるクリ ップ部分を示す“試験″出力で監視することができる。 復元動作は、ＩＣ１０２の出力をＩＣ１０６の入力に接続することにより行われ る。ＩＣ１０３の“保護°出力での観測は、必要に応じて、２０　ｄＢを超える トラッキングレンジを示している。 アナログ−ディジタル変換サブシステム６５およびディジタル−アナログ変換サ ブシステム６６の動作は以下の通りである。ＤＡ倍信号らの出力の再構成は、ロ ーパスフィルタサブシステム６８より以前に行われなければならない。そうでな ければ、位相偏移が信号波形および結果の伸張スレッショルドポイントを変更す ることになろう。得られたサンプリングフィードスルー、妨害波およびステップ サンプル化データは、極めて高速な回路を要求する。増幅器は、付加的な安定化 および速度強化を有する。ＲｓおよびＣｓと指示された構成要素は、そうした動 作を実行し、使用される増幅器形式に特定のものである。復号化されたステップ 波形によって、リミッタの機能は各レベルを迅速に決定しなければならず、関係 する増幅器は、その間に、オーバシュートやリンギングを生じたり、非対称の立 ち上がりおよび立ち下がり時間があってはならない。前述の通り、制限・伸張機 能は、位Ｆｉｌ偏移を持たない直結形または直流バス形の回路で行われなければ ならない。ＡＤ大入力よびＤＡ出力は、ローパスフィルタがその経路に含まれて いなければ、上記の要求条件を満たす。実際には、制限は、再生を混乱させ、著 しい歪みを加えるエイリアスノイズを生じ得る、ナイキストレンジで高い高調波 を生じる。幸い、実用動作は、音楽や話といったプログラム資料で発生する時折 のピークの最も穏健な圧伸を可能にする。バンドエツジ特性に一定振幅の最大エ ネルギを有する器楽信号とは異なり、音楽の高周波は、通常、基本音よりも低い エネルギの高調波である。その時、エイリアスの折り返しはめったに起こらず、 上記の問題を最善に覆い隠すピークでのみ生じる。図６ａ〜６ｆは、例示的な三 角波の制限および再構成における各種信号波形を示している。 ローパスフィルタサブシステム６８は、以下のように動作スル。ＩＣ１０３のピ ーク再構成されたサンモル化ＤＡ信号出力は、単純なローパスフィルタへ経路指 定される。４４．１　ｋＨｚ以上のステップ成分は除去され、その波形はフィル タ特性に固有に丸められ平滑化される。 ノイズおよび過渡スパイクは、後段のローレベル信号圧縮回路のＶＣＡ部分をオ ーバスルーさせないために、許容レベルまで低減される。 小信号平均圧縮緩衝・ＶＣＡサブシステム６９およびライン増幅器サブシステム ７０（小信号圧縮、ラインドライブ）の動作は、以下の通りである。両サブシス テムは、録音部においてそれぞれの対応する部分であるサブシステム６１および ６２と同様の機能を実行する。緩衝およびＶＣＡ出力電圧は類似である。しかし 、この場合、ＶＣＡの出力は減算される。前述と同様、ノーマルレベル信号に対 して−３０〜−４０ｄＢのレベルでＶＣＡを動作させることによって、さらに低 い歪みが得られる。 増大したＶＣＡのゲインは、＋１０　ｄＢのレベルてＯの信号最大圧縮が行われ るまで、信号出力を低下させる。 こうした構成により、いずれの合理的な信号伸張も補償することができ、最も可 能性のある平均レベル信号状態についてシステム歪みは最低になる。 制御信号の生成は、リミッタ・バッファサブシステム７１、バンドパスフィルタ ７２ａ、ＲＭＳ検出器サブすステム７２ｂ、および、ゲインサブシステム７３に よって行われる。ハイレベルピーク制限・伸張スレッショルドおよびローレベル 平均ゲインの設定制御が必要になる。 回路の設定は、両者の制御を、相互に独立して試験できるようにする。最善の動 作は、制御信号が処理されるプログラム波形を予想する場合に行われるので、制 御回路動作の前に制御を安定化させるためにオーディオ予備遅延が用いられる。 非プログラム最下位ビットのアクティビティを最小にするために低い制御帯域幅 が要求される。 これを行うための一法は、アクティブ／イナクティブ状態を持つこ占である。ハ イレベルおよびローレベルのプログラム信号は同時には生起しないので、再生装 置は、制御をどこに適用すべきか、自身で決定することができる。その後、未使 用の動作は、そのイナクティブまたは最小プロセス状態に復帰する。伸張・圧縮 機能が不要な、ハイレベルのノーマルプログラム形式の信号は、イナクティブ制 御状態を有する。信号レベルが低下すると、内部のリミットダイオード／クラン プが解除され、ＶＣＡゲインは急速に高まり、総和信号を生じる。 さらなるプログラムレベルの低減は、ディジタル“キープアライブＬＳＢ　（最 下位ビット）のアクティビティを維持するために要する制御可能かつ予測可能な 方式で、ＶＣＡのゲインを変調する。はとんどの状態では、上記の最低レベル信 号は、中域音響ノイズおよび各種電気的ノイズである。後者は、電波妨害、照明 の明暗パルス、保安システム信号および高周波ピーク電子ノイズを含むことがあ る。それらは多くの場合、中域音響音に比べて可聴性が低い。従って、制御信号 がオーディオ音だけをトラックし、不可聴妨害波をトラックしないようにするた めに、シャープなカットオフバンドパスフィルタおよび、極めて幅広いピーク− 平均レベル性能のＲＭＳ険出蒸出器用される。 小信号平均伸張サブシステム６１は、現代のプログラム資料の全体的に大きなダ イナミックレンジを取り扱うために、相当困難な電子設計の極めて低いノイズフ ィルタおよび検出器を必要とする。平均レベル回路はロープログラムレベルでア クティブになるだけなので、そのプロセスゲインは、極めて高くすることができ る。これにより、合理的な回路電圧が静かなパッセージにおいて生起することが できる。一般に過負荷を生じる強い信号は、最小の圧縮高調波を生じるために半 対数曲線によって平滑に制限される。ノイズ、過渡電流および他の未制御の過負 荷による振る舞いは、その信号経路でのクロストークを防１１−される。構成要 素ＩＣＩは、約１００倍の小信号ユニティゲインとして機器構成されている。連 続するダイオードリミッタが、平滑な“過負荷”振る舞いを付与するために、増 加する信号電圧による導通を行う。 バンドパスフィルタサブシステム７２ａは、ローレベルの不可聴電子ノイズが平 均ローレベルプロセスを変調させないようにする。このアナログ形式のブレッド ボード部品は、２００　Ｈｚ〜５　ｋＨｚのレンジを力、（−し、２つの部分の アクティブ結合されたローパスおよびバイパスフィードバックフィルタによって 構成されている。これらは、オクターブカットオフ当たりほぼ２４ｄＢを伴うバ ンドエツジ周波数にわずかな上昇を有する。 フィルタインピーダンスの負荷が人力信号と相互作用しないようにフロントエン ドバッファ（Ｊ２１１およびＪ２７１）か使用されている点に留意されたい。 このフ、イルタ出力は、対数ＶＣＡ特性を整合させるＡＣ人力に対して平均化さ れたＤＣ対数出力を有するＤＢＸ形構成要素である、ＲＭＳモジュールを駆動さ せる。 機器構成によれば、１００　ｍＶの出力変化は各２０ｄＢの入力信号変化につい て生じる。コンバータを介したリミッタおよびフィルタからのこのゲイン構造は 、最下位ビット分解能の限界で生じるミリボルト単位の信号について極めて少な いノイズを有する１００　ｍＶの制御レンジを付与する。このレンジの片側での 制御レベルは、フロントエンド電子部品のノイズおよびノーマル信号動作を表し ている。 制御信号におけるＡＣ構成要素からのＶＣＡゲイン変調（歪み）を最小限に確保 するために、通常の圧縮器／伸張器の妥協が用いられている。構成要素Ｃ１およ びＲ１がネターンオフ時定数を平均化するその応答を実行する。ＲＭ　Ｓモジュ ール内部インピーダンスおよびＣ１からのはるかに小さいターンオン時定数は、 突然のプログラムレベルの増大に対して最も速い応答を可能にするために生じる 。この短長時定数動作は、多くの圧伸システムに典型的なものであり、低周波歪 みの要求条件のために、極めて長く設定される（２０ミリ秒のオン、２０ｄＢの ゲイン変化について５００ミリ秒のオフ）。この極めて低速の応答は、ＶＣＡゲ インがローレベル信号で最大である時に突発的な信号が生じる前に制御信号が構 成されるようにするために、入力信号の遅延を必要とする。実際には、このアナ ログ遅延は相当の歪みを加えるので、高品質システム用のアナログ形式では用い られないであろう。 ディジタルプロセッサは、上述のレベル制限、帯域制限および検出のすべてを実 行することができる。最善の性能を得るために要する時間遅延は、単純な先入れ 先出し形の動作である。長期の一定動作の２つの利点が生じる。低周波歪みが低 減され、制御信号帯域幅が相当小さくなるので、音響符号化によって制御信号を 通過させるために要するピットポローイングの量を減らすこと１こなる。 ＤＣオフセット・ゲイン調整サブシステム７３は、制御信号振幅、オフセントお よび制限の重要な中心である。 これは、増幅器、遅延線、ＶＣＡおよびＲＭＳ検出器間の許容差を調整ｂ、全般 的な回路ノーウスキーピング機能を実行する。また、制御信号のイナクティブお よび最小人力信号プリセットを実施するために必要な最大および最小ＶＣＡゲイ ンを付与するためのリミ・ツタでもある。 システムの考慮事項のために、実際のＶＣＡおよびＲＭＳ険出器の両者は、対数 による制御−信号および信号−制御関係によって動作する。従って、オフセット を変更すると、固定されたプログラムゲインをｄＢ単位で変化させる。これは、 大きなダイナミ・ツクレンジのゲイン制御を可能にするか、ローレベル信号制御 も維持する。 両者は、合理的な制御信号制限によって行うことができる０さらに、リミ・ソテ イングなどの制御システムゲインの変更は、極めてｔｕ純な圧伸比を生じ、かつ 、制御（４号の中線な極性反転によって人出力トラ・ソキングを保証する・直接 的なｄ　Ｂ　、′電圧ゲイン比を付与する。 オフセットゲイン調整回路は、人出カドラッキングのために制御信号を反転し、 所定の制御信号レベルでゲインを整合させるために各信号のＤＣオフセットを調 整し、制御レベルを変化させるためにプログラムレベルの増分を再生装置ゲイン の減分に整合させるために制御ゲインの調整を行う。ダイオードＣＲＩおよびＣ Ｒ２は、最大実用伸張比および再生中の最大圧縮比をプリセットするためにレベ ル制限を実行する。機器構成かられかる通り、この回路は、単一の制御でイナク ティブになる圧伸比調整および、プロセスが第２の制御で始まる時のスレッショ ルドを有している。これらはｄＢ演算器のＤＣレベルであるので、上記のポイン トへのプロセス制御信号は動的なプロセス変化をもたらす。これは、現在のとこ ろ、手動調整となっている。しかし、通常の非プロセス再生により可聴性を低減 するために、プログラムアクティビティおよび他の検討事項にもとづいて、プロ セス開始レベルが動的に変更できることは明らかである。 遅延線サブシステム７４ａおよび７４ｂは、平衡形直流結合セルフクロッキング 可変遅延線とすることができる。比較的低性能の素子による直流ドリフト、歪み およびクロックノイズを最小限にするために、電荷結合素子をスタガードクロッ キングによってプッシュプルで動作させている。直流から２５　ｋＨｚの、オー バシュートか最小限の８０　ｄＢの動特性が得られる。 一方の遅延線７４ａは、制御信号を安定化させ、突然の信号変化によるＶＣＡの 過負荷を防止するために使用されている。この遅延は、予想プロセス制御信号戦 略の計算も可能にする。制御信号がノイズ暗号化され、ディジタル信号の単数ま たは複数の最下位ビットに隠される、ビントポローイングは、このシステムの動 作のノーマルモードである。 ＶＣＡの人出カドラッキングによるリミッタ動的制御は、リミッタ・バッファサ ブシステム７１を排除し、システムを＃Ｊ１純な圧縮・伸張システムとして動作 させることにより、ハイ信号レベルで得ることができる。ピーク制限・伸張器は このシステム内にあるので、その動作は、オ＝７セツトゲイン調整サブシステム ７３によってプログラムされたゲイン変動とともに変化させられる。前述の通り 、プロセス制御入力は、信号が大きい時は常に、一定の率の制限を行うように動 作させることができる。これは、一部のクラシック音楽がめったにピークを持た ないのに対して、スタジオ処理されたロックンロール音楽がより厳しく制限され 、頻繁に生起する多数の小ピークを何することから、プログラムに依存するもの である。 このスレッショルド制御は手動によって行うこともできるか、ローレベルプロセ ス動的制御の場合とまったく同様に、標準の非復元再生装置で再生された時にプ ロセスを最低ｉ＋Ｊ聴に維持するために、多数の計算された変分がより効果的に 作用する。−ｆ′均レベル圧縮・伸張に関しては、限界伸張スレッショルド制御 はごく小さい帯域幅しか必要としない。１０　Ｈｚの制御帯域幅が適切であり、 また、一度に１つの動作しか生じないので、両動作についてただ１つの動作しか 必要とされない。再生装置は、プログラムのレベルを決定し、機能を切り換える ことができる。例示したシステムでは、この制御は、各動作が異なる設定である ので、手動となっている。しがし、リミッタのゲイン構造に同一の２個のＶＣＡ が設定されていれば、その制御を自動化するうえで困難さはまったくないであろ う。 以下では、本発明の基本原理を実証する符号化／復号化システムの理論、設計概 念、初期開発、構成および動作を詳述する。その動作は、最善の再構成を得るた めの最適な曲線当てはめ技法の選択にもとづく再構成プロセスと類似である。前 述の通り、プロセスは異なる信号状態について変化し、単位時間当たりの上記プ ロセス最適化の数は、プログラム当たり２，３がら、秒当たり多数まで異なる。 さらに高速な動作変更も可能である。しがし、適切な動作プログラムにアクセス するために要する制御信号は、より複雑になり、帯域幅を消費する。 この基本システムは、２個の録音プロセッサおよび２個の復号化プロセッサを含 み、それらの各々は、相補的であり、１つのシステムとして一致している。信号 経路のスローフェーダとして作動する可変抵抗光導電セルによって、いずれが一 方のシステムが自動的に選択される。発光ダイオードは、上記のセルを照射し、 信号解析論理回路から発する可変レベル制御信号によっ゛Ｃ駆動される。この論 理回路は、動作中、信号状態にもとづいて最小歪みプロセスを選択する。同様の スイッチングおよび経路指定は、電圧制御増幅器、ディジタル減衰器、および、 電界効果素子またはアナログ信号に作用する他の構成要素によって行うことがで きる。同様の経路指定、混合およびマージ動作は、信号を表現する数値で動作す るディジタルプロセッサによって行われる。光導電セルによる上述の動作は、そ れらの低速のスイッチング動作のおかげで、過渡外乱を生じないで済む。各録音 プロセスおよびその相補的な再生プロセスは、プログラム信号について最適化さ れるフィルタ・イコライザの動作に似ている。両部品は１つのシステムとして動 作するので、符号器は、再生誤りを予想し、相補的補正を行うことができる。こ のようにして、録音・再生回路は、個別の独立した理論的に理想のシステムとし てではなく、１つの最適なシステムとして動作している。そのブレッドボード設 計は、上述のような２つのシステムを持っており、一方は最善の明瞭度および過 渡応答を得るためのもの゛Ｃ１他方は最小歪みまたは最も正確な器楽音色を得る ためのものである。 フィルタ、イコライザおよび曲線当てほめの動作は、以下のように行われる。多 項数列の係数列によって数学的にフィルタが定義される。さらに、同一のフィル タが、所定の波形刺激に対する応答方法によって定義される。 本質的に、時間、周波数ドメインおよび振幅における曲線の当てはめは、表に記 憶された数値によって行われる。 アナログシステムの場合、上述の動作は、帯域幅制限、等化、時間補正および信 号の分散動作を行うために接続された回路素子によって実行される。これらの回 路は、ディジタルプロセスプログラムとして実行することができる類似の多項係 数に解析し直すこともできる。動的に変化するプロセスによって生しるように、 それらの数値を時に変更しなければならない場合に極めて面倒な回路構成の問題 が生じることがわがるであろう。ゲイン段と同様に、インダクタ、抵抗およびコ ンデンサの多数の成分値は、上述のマージ動作を生じるために全部同時に変化す る。しかし、これは、ディジタルプログラムによって行うことができる。動的に 変化するディジタルフィルタは、必要な処理能力が経済的に使用可能となってき たので、ごく最近に実用的となってきた。当然ながら、電圧制御パラメトリック イコライザや可変ＲＣ形トーンコントロールといった単純な回路網も、長い間使 われている。しかし、複合可変フィルタはまだまれである。動的に変化する曲線 の当てはめは、ディジタル処理によって最も直接的に扱うことができることがわ かるであろう。 アナログシステムでは、全フィルタを変えなければならないが、ディジタルプロ セスではろ波力式を変更するだけてよい。両者とも同様の潜在的曲線当てはめ能 力を持っているが、あるプロセスから別のプロセスへの過渡領域において異なっ ている。 理論上、周波数ドメインでの全部の信号アクティビティがナイキストサンプリン グ限界から相当に排除され、信号を特性化するために十分な数値があれば、はぼ 理想的なアナログ−ディジタル変換およびその逆の変換を行うには、ただ１組の フィルタ係数が要求されるにすぎない。商業的なディジタル規格は上述の条件の いずれも可能にしていないので、時間、過渡電流、エイリアス、量子化および応 答の平坦さについて何らかの技術水準の妥協が図られなければならない。各性能 の最善の面は同時には生じないので、当業者は、オーディオプログラムに関する 知識および個人的な経験にもとづいて妥協を選択しなければならない。 前述の通り、ディジタルプロセスの信号対雑音比は極めて優れたものにてきるが 、平均信号レベルでの複合歪みは良好なアナログシステムにおけるよりも高（な る場合もある。高品質な動作を得るためには、高度な歪みの低減のほか、分解能 、時間および過渡精度の改善が必要である。本発明に従った符号化／復号化シス テムは、そうした必要性に意を向けている。 この点で、ディジタル歪みの理解をさらに深めることが有益となろう。代表的な ディジタルシステムは、／１イ信号レベルで０，０１〜０．０５％の全高調波歪 み（ＴＨＤ）および、時間−過渡ドメインで約１０％の累積誤りを有する。はと んどのアナログシステムは、上記とは反対の問題を有しており、多くの場合、１ ％を超えるＴＨＤで動作するが、過渡時間誤りで０．１％を超えることはめった にない。ローレベルから平均レベルの信号状態では、ディジタルのＴＨＤは増加 するのに対して、アナログのＴＨＤは減少する。前述の通り、ディジタル歪みは 、高度で非高調波となる傾向があるので、その音楽的性質によっては目立つよう になる。アナログ歪みは、ハイレベルであっても、それほど頻繁には発生せず、 それほど不快とはならない。歪みは、混ざり合い、または、信号と音楽的に併合 する傾向があるからである。同様の問題は、過渡時間ドメイン形の歪みについて も生じる。 当初、単純な方形波試験が上記の歪みによる音響的結果をほとんど示していなか ったため、上記の問題は不可聴であると考えられていた。現在では、空間感覚の 深刻な劣化、その結果としての内部詳細知覚の消失が示されている。ディジタル 時間ドメイン歪みが初期の試験で測定された単純なリンギングよりもはるかに複 雑なものであるため、工業規格の１６ビツト符号化の分解能も不適切となってい る。Ｉ　Ｑｖｐ　ｐの信号を発生できるシステムは、１つの最下位ビットステッ プから次のステップまで約１５０　μＶの最善の可能な分解能を有する。技術水 準がまだ理論に近い性能を可能にしていないので、実用システムは、上記より４ 〜８倍大きい信号の不連続性を在している。２０〜５０　μＶの不連続性限界が 一般に最も１■聴であるとみなされている。実用システムは、これよりほぼ１０ 倍高い歪みを持っている。 前述のように、ピーク信号制限・伸張およびローレベル１也均圧縮・伸張動作は 、分解能の課題に関係する。理想的な符号化／復号化動作から工業規格にまで固 有の、時間偏移、エイリアスおよび量子化によって生じる別の歪みの問題がまだ 残っている。 歪みの低減は、以下のようにして行うことができる。 はとんどのディジタル歪みは、容易に識別できる信号状態に強く関係しているの で、予測可能である。ある信号について、最も可聴でない、または、音響的に損 なわない歪みを伴う最善の符号化・復号化プロセスを選択できることになる。ナ イキスト限界がオーディオレンジのすぐ外側にある工業規格に合わせて動作させ なければならない場ａ１過渡応答対エイリアスの妥協が存在する。この妥協は、 フラットな通過帯域幅の応答および、過渡帯域幅を排除するために極めて狭いバ スを要求する場合に生じる。信号か変化する時に、最善のプロセスを選択するこ とかできる。 実際には、位相および時間の応答は、ある複合フィルタ゛イコライサ網と別の網 とては等しくなく、プロセスの変化に伴う不可避なスイッチング過渡電流を防止 するために低速なフェードまたはマージが必要になる。同様の課題は、アナログ 形式のノイズ低減プロセッサについても関係する。ディジタル処理の場合、ある 最適なフィルタまたは曲線の当てはめから別のものヘマージする上記の動作は、 あるフィルタ形式から別のものヘマージするためのシーケンスとしてアクセスさ れるルックアップテーブルの係数とすることができる。やはり位相の異常が生じ るが、復号化信号は、アナログフェーダ形システムを損なううなりまたは消去が まったくないようにすることができる。この混合またはフィルタ変更マージは、 可聴過渡電流または他のパラメータによって発生する位相外乱を防止するために 十分に迅速に行われる。 ディジタルプロセスタイミングはほとんど常にクリスタル制御されているので、 録音・再生遷移は、単一の命令によって開始できる事前にタイミングが取られた シーケンスプログラムによって相互に追跡するように行うことができる。これに より、連続的な数値制御および制御信号のための高帯域幅の必要がなくなる。す べてのプロセス形式、遷移速度および中間係数は、単一の一回性命令によるプロ グラムとして記憶および実行することができ、録音装置および再生装置は事実上 相互にロックされる。 基本アナログシステムは、スレッショルド検出論理内の抵抗・コンデンサ時定数 を使用して所定の遷移速度および結果の中間フィルタ混合状態のトラッキングを シュミレートする。さらに、他の時定数も、ヒステリシスを加算する、または、 意思決定動作へホールドバックさせるための内部記憶として機能する。これらは 、最初の迅速なプロセス変更決定および、時定数がリセットされるまで以降の変 化に対する感度を低減させることを可能にする。これにより、曖昧な不確定の信 号状態における不要なプロセス変更が防げる。アナログシステムは、ディジタル システムと同様、出力が人力を追跡し、出力または再生サブシステムがそれを行 うために信号状態を検出する必要のない、単純なスイッチオン／オフ制御で動作 できる能力を有する。 通常のアナログシステムは、ディジタルシステムの場合のように、直流または直 結形ではないので、それらは、線形制御信号による付加的なデータチャネル、ま たは、上記システムを動作させるための内部アナログ信号状態検出器を必要とす る。実用動作のために、基本アナログシステムは、埋め込みまたは隠蔽符号制御 によらずに試験されており、適切な時間遅延を備えた第３の制御チャネルが含ま れている。 ディジタルシステム内に制御符号を忍び込ませ隠蔽させる方法は無数にある。前 述の通り、制御符号を最下位ビットにランダムノイズ符号化・復号化することが できる。この動作は、アナログ領域では対応するものがない。 なぜなら、この情報を保持している複合波形の微小部分を位置づけることがほと んど不可能だからである。ディジタル領域では、最下位ビットのアクティビティ は必ず既知である。従って、このビットを実際に制御のために借りることができ る。制御信号を隠す別の方法には、同一または異なるシステムが誤りまたは存在 しないデータとみなす、ディジタルシステム内部の禁止数値、未使用のデータワ ードまたは数値列を使用することが含まれる。 禁止数値を符号化において慎重に選択すれば、再生装置はその誤りを認識するが 、データ信号は正しく復号化する。当然、禁止数値は、制御機能のために抽出お よび使用できるデータである。いずれの隠蔽方法も、複合制御信号を通過させる ために十分な帯域幅または情報保持能力を存するコンパクトディスク規格の範囲 内で十分な帯域幅がある。この動作の実行によるいずれの信号の劣化も、付加さ れたプロセス能力および制御された再構成能力から得られる改善と比較した場合 、極めて小さいものである。 現在の工業規格は、フラットな応答、低高贋波歪みおよび高信号対雑音比の点で 良好な性能を付与することに大きくもとづいている。時間、過渡電流、エイリア スおよび分解能は妥協されているが、それらの問題または短所は、信号状態によ って予測可能な形で発生する。従って、制御論理は、入力するプログラム資料を 解析し、最善のプロセスを決定しなければならない。　比較的単純な基本アナロ グシステムの回路は、高周波密度およびそのゝＶ均プログラムレベルに対する比 にもとづいて、量子化対エイリアス歪みの極めて正確な決定を行う。これは、ロ ーパスフィルタの設計のフラットな周波数応答とシャープなカットオフとの妥協 によって得られる。実際、このフィルタは、２ｋＨｚの遷移領域の端で８５〜９ ０ｄＢ降下しなければならない。この直前、２０　ｋＨ２まではフラットでなけ ればならない。その極端に除去された工高調波による方形波の分析から実証され る通り、残念かつ深刻な過渡リンギングが生起するはずである。 良好な過渡応答を有するフィルタは、工高調波を生じるエイリアスをそれほど十 分に排除しない。 ライブプログラムのスペクトルエネルギは、過渡領域以上において予測不能であ り、マイクロホン成分のピーク、楽器のオーバトーン、増幅器の歪みなどによっ て生じるバーストを含む。それ故、単純な高周波数レベル検出器により、エイリ アス低減のために追加のる波が必要か否かを決定することができる。これらの歪 みはプログラムの音響特性によってカバーすることができるので、／１イブログ ラムレベルにおいて低減した排除の付加重みづけ係数が使用できる。従って、検 出器は、より積極的なる波か必要な時を決定するために高周波ナイキストエネル ギ対平均プログラムレベルの比をめることになる。 本質的に、カットオフ傾斜の前後の低減された二次派生物は、改善された時間お よび過渡性能を生じる。一定の群遅延を何する対称形フィルタが使用されること を前提とする。なぜなら、それらは実用的なアナログおよびディジタル形式だか らである。これらは対称的なパルス挙動を示すが、群遅延を変更することなく、 また、遷移時間における過剰な位相妨害を生じることなく、ある曲線当てはめ形 状から別のものへと混合／マージすることができる。実用システムは、完全な９ ０　ｄＢのエイリアス排除が行われた場合に、カットオフに近い２００μ秒の時 間偏移を有することができる。上記の数値は、音楽形式の波形により極めて高速 に生じ得る高周波の約０．０５インチの高速変位またはドツプラ偏移に関連する 。ある種の過渡相互変調歪み（ＴＩＭ）は、同様の条件で発生することがある。 上方通過帯域幅条件が３μ秒／　ｋ　Ｈｚの変化まで補正された場合、フィルタ は５０ｄＢ未満の排除となり得る。しかし、最善の選択妥協によるスイッチ可能 システムが実用的であることはわかるであろう。 第２の部類の妥協は、量子化歪みおよび、処理可能な最小信号に関係する。前述 の通り、レベル変化動作は、上記の問題を互換性をもって低減する。何らかのさ らなる改善は、予想的な強制分解能強化によって行うことができる。エイリアス ／過渡動作と同様、それらは本質的に曲線の当てはめでもあり、等化フィルタに 似た録音・再生回路システムによって行うことができる。この場合、録音におい て強制高周波伸張が、信号が少量の高周波情報を持っている場合に行われる。高 周波内容を伴うノーマル信号レベルが存在する場合は、システムの周波数応答は フラットであるが、信号レベルがローであり、かつ、スペクトルの高域部分にほ とんどエネルギが存在しない場合、システムの半分である録音の周波数応答はブ ーストされる。再生回路はこの逆の動作を行う。全体的な最下位ビットのアクテ ィビティは著しく高められ、より多くの情報がデユーティサイクル変調および増 加されたディザリングによって符号化されるようになる。録音等化（ＥＱ）等高 線か極めて急激に上昇している場合、その付加情報のほとんどは、完全にオーデ ィオレンジにあるか、または、それをわずかに超えている。それは標準再生装置 または聴力に対してほとんど影響しない。なぜなら、聴力は上記のような小さい ローレベル信号に対して低いからである。本質的に、非高調波歪みは、類似の量 の高調波関連のプログラム歪みと相殺される。ある程度までは、再生装置の精度 が低下するにつれて、このプロセスは、粒状ノイズを音楽の１高調波として偽装 するように良好に作用する。 当然、復号器はフラットな応答再構成を実行するように命令することができ、そ の場合、完全な信号を構成するより多数のデータビットが存在することになる。 このようにして、量子化ノイズは低減される。これは、強い信号の存在において 除去されなければならないことから、動的ディザとも呼べる、別の曲線当てはめ 動作である。 強い信号が連続的に残されている場合、上記の過剰エネルギの高周波ディザと相 互作用する強信号の高調波によって、エイリアスまたはうなり周波数が発生する 。このプロセスは、明らかに、分解能の利益がごくわずかになる強い高周波状態 のもとでは停止されなければならない。 分解能強化および歪み低減プロセスのための制御信号は、エイリアス周波数レン ジでクリティカルエネルギを探すことによって得ることができる。上記の高周波 対平均信号が高い比の状態は、その歪みがプログラム資料によってマスクされて いないので可聴となる可能性のある折り返し歪みを示している。 シンバルが出すような、それ自体複雑な高周波は最も重要である。なぜなら、低 周波の問題は完全にマスクされておらず、また、聴力が強い６０〜８０　ｄＢで 可聴だからである。上記の信号およびそれらがどれほど高速に変化するかは、最 善のプロセスを決定するために検出することができる。平均レベル状態を超える 急速な高周波バーストは、予測されたエイリアスレンジに何らかの中域エネルギ か存在すれば、最も少ないろ波および最善の過渡応答を示唆する。高周波エネル ギのローレベルは、量子化または動的ディザ補正を暗示する。 いずれかのプロセス／フィルタ／イコライザの係数変化動作は、他のものより可 聴となり得るので、変化のいくつかの最大数は、意思決定プロセスの一部となる 。動的ディザリングおよび分解能強化（ＥＱ）は、突然の位相偏移、うなりなど による音響的結果を伴わずに迅速にオン／オフを切り換えることができる単純な 高周波動作である。過渡エイリアススイッチングは、時間−位相変化か生じるの ではるかに低速である。こうした生じ得るプロセスごとの時間変化の制約のため に、決定ポイント周辺の前後の信号を観測することが予見のために必要である。 さらに、過去および現在の、上記の変化の発生周波数は、不要なプロセス変更を 生じるプロセスの／％シンチングたは決定の不安定さを防止するために重要であ る。 意思決定を実行するための回路は、前述の機能説明１こもとづく期待に比して一 見単純そうに思え、また、その回路等偽物かディジタルシステムのプログラムに よって動作する場合、同しことが当てはまる。基本アナログシステムは、上記の 動作を実行するためにアナログ回路サブシステムを使用する。これらのサブシス テムに（よ、遅延、電圧比較器、スペクトル分析器、乗算器および時定数記憶装 置を備えた信号検出器が含まれる。高周波は検出されると、３個の電圧比較器に 経路指定される。１個は最小高周波を検出し、動的ディザをオンに切り換えるよ うに設定されている。第２の比較器は、最大許容高周波を検出し大形のエイリア ス防止フィルタをオンに切り換えるように設定されている。第３の比較器は、プ ログラムレベルにもとづく可変スレッショルドを有している。 各比較器は、それ自身の時定数またはホールドオフを持っているので、オン状態 になると、または、オン／オフ状態が変化すると、回路が再び応答するまでに一 定の時間が経過しなければならない。実際には、上記の時定数は、抵抗−コンデ ンサ網に充電するダイオードによって実行され、機器構成かられかる通り、充電 −放電時間は容易に非対称にすることができる。この振る舞いは、スレッショル ドに近い状態にもとづいて回路を状態ごとにジャンプさせることなく、“ワンシ ョット°的に迅速な決定を可能にする。ランプ／ＬＥＤ光源は、信号を導く光導 電セルを照射し、あるプロセスから別のプロセスへ迅速なフェードを行う。比較 器に関して、各プロセス用のランプドライバは、あるプロセスから別のプロセス への時間−位相差分に適応するために異なるオンオフ時定数を有している。さら に、信号状態が変化を要求する前に論理動作が生起できるようにするために、何 倍かの遅延が使用される。 録音・再生トラッキングおよび極めて慎重に作動される信号スレッショルドを要 求するアナログノイズプロセッサとは異なり、基本アナログシステムのプロセス 決定は、極めて粗雑である。再生装置のプロセスが常にトラッキングしＣいるの で、正確さは不要である。この動作はＬ業規格の互換性があるので、誤った決定 によっていかなる重大な事故も生じない。従って、基本アナログシステムのアナ ログ回路は、洗練化を要さずに“そのまま”作動する。 ディジタル（３号およびプロセスが使用された場合、符号化は、鰻終王業規格成 果物よりも高い精度および分解能をイｆしていなければならないことは明らかで ある。このことを確保する一法は、高サンプリングレートで付加的なビットによ り符号化し、その後、連続的なデシメーションおよび算術的な丸めまたはトラン ケーションを実行１７、最終フォーマットにすることである。（４４，１ｋＨｚ 、１６ビツトの）処理は、遅延、ろ波、等化、瞬時ゲイン変化および平均ゲイン 変化という多数の段を含む。信号は分析され、その結果は、プロセスの“規則書 ”に照会するために使用される。複数のプロセスおよびそれらの再生、１（役が 使用可能であり、予測された誤りおよび最善の信号再生にもとづいて選択される 。決定され始められると、過渡パラメータがアクセスされ、プロセスは変更を開 始する。この意思決定時間において、音楽信号は遅延され、信号が整合される前 にプロセスが完了できるようにする。制御ワードが生成され、録音に含めるため に符号化されるので、再生装置は、その相補プロセスおよび同期過渡パラメータ をその記憶装置からアクセスすることができる。両動作は、それぞれのタイミン グシーケンスおよび記憶データに相関して開始する。 録音装置は、事前にプログラムされた録音装置の動作またはその動作の結果に対 する補正をすでにシュミレートしているので、両プロセスは、符号器／復号器の クリスタルまたはクロックに合わせて時間精度限界内で同期して変化する。その 後、システムは、重大な過渡異常を伴わずに、自己自身を変化させ、その信号状 態について最善の性能で動作する。 次に、図９および図１０について説明する。図には、最適な録音プロセスおよび 、低エイリアスまたは迅速に変化し、高速に安定する過渡応答を得るための録音 プロセスに対応する再生共役を選択できるシステムが示されている。過渡時間に おける位相妨害は、“フェーダ時定数および信号遅延によって制御される。論理 回路は、エイリアス歪みか、ピークプログラムレベル以下約４０ｄＢよりも大き くなった場合に状態を変更するように設定されている。 米国優先権書類に含まれる付属書Ｃに示されているこの回路は、４組の背面結合 ＬＥＤ−光Ｄ−光ルスイッチャ・ドライバ回路を含む。信号は処理決定時間を許 すために遅延され、また、過渡時定数は２本の信号経路間の円滑なスムージング を可能にするために調整することができる。制御は、最高エイリアス周波数に感 度を有するように作られた分析フィルタ・検出器から得られる。ピークレベル検 出器は、比較器が参照することができる電圧スレッショルドを設定する。このレ ベル設定値を超えるエイリアス成分は、プロセスを切り換える。第２のプログラ ム遅延は、録音・再生トラッキングを同期させるために使用され、ＬＥＤドライ バの可変時定数を効果的に整合させる。異なる制御設定値により、この回路は、 動的動作としてエイリアス／過渡電流を、または、独立動作どして量子化／′歪 みを処理することができる。 上記の回路は、コンパクトディスクの工業規格に互換性を有するように設定され ている。上記の可変・動的プロセスを有する符号化成果物は、本発明の復号化機 能を偏えない標準の家庭用再生装置であっても、未処理のものに匹敵または改善 された音響により再生される。回路サブシステムのブロックは、本発明の前述の 実施例で使用したブロックに々・ｌ応している。 図１１に見られるように、プロセスＡでは、入力信号に始まる波形および歪みの プロット、非圧縮符号化の出ツノ、）（没復元応答、および、全補正システム応 答が示されている。試験信号は、２０Ｈｚから３０　ｋＨｚまで順方向に低速掃 引、３　ｋＨｚの方形波、近作動レベルで２０　Ｈｚから３０　ｋＨｚの周波数 掃引によって測定された歪みを含んでいる。 図１２は、プロセスＢを図示しており、各プロットが高速過渡プロセスについて のものである点を除き、プロセスＡに関する図１１と同じ形式を使用している。 　工業規格によるディジタル録音システムに課せられた周波数応答の制限および その過渡応答に対する影響を克服する一法は、前述の通り、スルーレート圧縮を 用いることである。スルーレートの制限および伸張は、前述のピーク振幅に対す る方法と同様にして動作する。前述と同様、所望の制限を実行するために信号経 路に非線形素子が導入され、その伸張または再構成法は、演算増幅器のフィード バックループに同一の素子または回路を入れることを含む。ピーク振幅制限の場 合、増加電圧によるダイオードの可変伝導が用いられたのに対して、スルーレー トの制限および伸張には、増加伸張速度によるコンデンサ中の増加電流が使用さ れる。スルーレート制限は事象を捕捉し、それを時間上に展開するので、その使 用は、音楽プログラムで発生する事象のような偶発的な事象に制限されなければ ならない。 スルーレート圧縮のアナログ実施例を用いた基本システムは、図１３に示す。そ の動作に関係する典型的な波形は、図１４　ａ　−ｅに示す。主要構成要素の略 図は、図１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂおよび１７に示されており、以下に説 明する。 図１．５　ａおよび１５ｂは、前述のダイオードリミッタ形式のものとある程度 類似の回路構成を有する例示的なリアルタイムスルーリミッタを示している。数 ■／μ秒の遷移を有する代表的な広帯域方形波が示されており、１　μＶ　／　 ｍ秒をはるかに下回る制限されたスルーレート性能を存するように構成された増 幅器Ａ１に供給されている。この方形波出力は、十分に規定された立ち上がりお よび立ち下がり特性を有している。この増幅器の入力および出力が比較され、そ のゲイン構造が低速変化信号を打ち消すように適切に設定されると、その信号の スルーレート制限部分は使用可能となる。増幅器Ａ２および抵抗Ｒ１〜Ｒ６のブ リッジ状回路がこの作業を実行し、その出力はスルー制限において生じる信号の 歪み部分である。この補正信号が適切に増幅され、スルー制限信号に付加される と、原入力方形波が復元される。 この作業には極めて高性能のスルー制限増幅器が要求され、低調波、リカバリお よび過負荷歪みを防止するために専用の回路構成が慎重に作成されなければなら ない。 さらに、信号速度に関してスルーレート制限の程度は予測可能であるはずなので 、単純な再生装置の場合のように、補正信号が存在しない時も、許容できる再生 が再構成できる。標準の演算増幅器はこの作業を適切に果たせない。図１６ａお よび１６ｂは、簡略した概念的な可変スルーレート増幅器を示している。この増 幅器では、全部の信号および制限条件のもとて伝導が生じるように、線形Ａ級で 動作する。スルー制限を行うために、■＋およびＩ−と指示された電圧制御可変 電源が使用されている。ＡおよびＢと指示された上記の２つの回路群は、相互に 対立しており、それらの間の平衡は、ＣおよびＤと指示されたＦＥＴ素子を介し た入力信号によって変調される。平衡の片側の電流制限は、ダイオードＥおよび Ｆによって制限され、これらのダイオードはＧと指示された平衡形位相インバー タＦＥＴによって制御されている。 低速変化信号はコンデンサＨによる小電流を生じ、ごくわずかな作用を及はす。 大きな高速変化信号はより大きな電流を必要とするので、リミッタの制限は、ダ イオードの伝導対電圧曲線を上昇的にたどる形でスルーレートを制限する。この ようにして、低歪みの予測可能かつ制御可能な対称的制限が行われる。さらに詳 細な図は米国優先権書類の図Ｄ３に示されている。 実際には、衝撃的な過渡電流のような偶発的な高速信号を再生できることが望ま しいであろう。このような過渡電流は、フィルタ・サンプリング制限が可能なよ りも急速な、大きい高速過渡波形を有することがあるが、ダイオード伸張器のよ うな上述の構成の回路は、外部補正信号を必要とせずに上記の動作を実行する。 図１７は、そうした構成を示している。この場合、可変スルー増幅器は、再生装 置からの予想入力信号よりも低速に作られているので、録音信号制限と再生増幅 器性能との間の差分か合成補正信号となる。前述と同様、Ｒ１−Ｒ６ならびに増 幅器Ａ１およびＡ２は、未制限信号を打ち消し、人力と出力との間のスルーレー トの相違を防止するブリッジ状となっている。前述では、入力を復元するために 制限信号と補正信号が加えられた。今度は、帯域幅制限る波の前に符号器の入力 に生じる信号を予想するために過補正が行われる。この動作は、ある信号状態か ら別の信号状態へ変化する過補正信号を使用するので、制御された可変ゲイン素 子であるＶＣＡが前述の回路の固定形のＲ７に取って代わる。制御信号がその事 象用に正しく設定されると、人力信号に誤り補正信号が付加され、広帯域人力信 号の波形に極めて近似しているより高速な過渡＋Ｔｒ生が得られる。図かられか るように、スルー復元に近い過渡偏移か生じるので、時間の統一性が必要な場合 、信号は可変遅延分たけ時間を進められなければならず、それによって、この再 構成において、原プログラム資料で持っていたエツジ遷移が生起する。 スルーレートおよび補正信号ゲインの両者は、制御されている。それらは、ルッ クアップテーブルに記憶され、そこから呼び出すことができる曲線部の形状、お よび、信号の調査にもとづいて判定することができるサイズのスケーリングに類 似である。アナログ回路によるコンデンサおよびダイオードは予測可能なスルー 依存曲線形状をもたらし、電圧制御増幅器はサイズ情報に応答する。 ディジタル領域では同じ動作を、曲率または非線形関数をシュミレートする記憶 装置内のいずれかの平均数値スケールおよび乗算器係数と比較しての数値の変化 率が行うことができる。いずれの動作も、最初に符号化において録音され予測さ れる再生合成を試験し、それから、最善の試験結果をトラックするように再生装 置を設定する制御信号を生成することに依存する。アナログ回路でこれを行うに は、入力信号を、ローパスフィルタにかけ、スルー制限をして、さらに低いスル ーレート制限回路で比較して補正信号を得る。ＶＣＡのゲインは、帯域制限され た信号と未制限の信号との間で最善の整合を得るように調整される。スルー制限 値、ＶＣＡ設定値およびエンゲージタイムが制御情報となる。再生装置は符号化 に使用されるものと同じ回路を有しているので、出力波形はトラックされる。ス ルー制限・伸張値を決定し、合成するために他の多数のアナログおよびディジタ ル形式の方法が使用できることは明らかである。しがし、これらの動作が、ロー レベルの情報内容制御信号によってアクセスされる、または、制御信号がない場 合に波形の一次近似を実行できる事前に符号化された曲線形状にもとづいて、波 形部分の多数の高精細ポイントを合成できることは、独自の側面である。 本発明に従った現在好ましい実施例は、主にディジタル領域で動作し、図面中の 図３および図４に示された通り、同一の極めて基本的な全体システム設計を有す る。 アナログシステム（図８など）の場合と同様、各サブシステムは、独自の動作を 実行するほぼ独立した回路または機能モジュールである。これらのモジュールの 入出力信号は、１つの設計または製品と別のものとで極めて類似している。従っ て、性能を改善するために追加された構成要素またはモジュールが上記の中間信 号または回路の機器構成を著しく変更しなければ、標準の装置および録音方式と の互換性はまず確実に得られる。発明人らの場合において、１００〜１０２およ び１０４／１０５における“ＤＳＰ”すなわちディジタル信号処理サブシステム は独自のものであるが、このシステムの他の構成要素はほとんど変更はなく、そ れらが製品として一般に現れている通りのものである。 図１８は本発明に於ける好ましい符号化システムのディジタル式の実施態様の詳 細図であって、同図に於て最も良く認められる様に、高度に専用化された操作が 機能的な電子部品群に依って実行される。各機能群は、多くの場合ディジタルシ ステムの他の部分に関係無く単独で検査し７．７ｆ価し、また記述出来る独自の タスクを実行する。従って各要素は、特定化でき、また他の要素と比較すること の出来る健全なシステムと殆ど同様な、機能的ビルディングブロックである。 アナログ人力信号は、キ衡入力増幅器２０１に加えられ、次いで超可聴ローパス φアナログフィルタ・サブシステム２０２に入り、まず信号とプロセッサの両方 の接地が切り離され、次いでナイキスト限界より上の周波数が除去される。この 方法で、ディジタル信号とアナログ信号との間の混線が減少される。音声信号は ディジタル回路から切り離して、相互作用とクロストークノイズを防止しなけれ ばならない。もしも有効に行なわれければ、これらの問題はオーディオ部品連鎖 全体に、且つまた符号器の電子部品内に波及する。超可聴フィルタは、無線周波 数の漏洩ノイズその他の、信号をサンプリングした時にエイリアスを生成し、ま た歪みまたはうなりを重畳せしめる様なノイズを含め、入力される信号中の高周 波成分を除去するために必要である。フィルタの出力はオーバーサンプリングＡ −Ｄコンバータに入力される。図１８に示した実施例に於ては、４４．１ｋＨｚ の最終周波数でサンプリングされる。以下に述べる過渡現象解析の一部として、 発明者らは少なくとも４０ｋＨｚまでの周波数に関心を持ち、従ってフィルタの 特性はこの範囲より上をロールオフし始めるものとした。両方の場合に於て、フ ィルタのカットオフ周波数は通常の音声範囲よりも十分ｔであり、１．たがって フィルタはなだらかなロルオフ特性を持つことが出来、可聴位相ひずみを導入し ない。符号化信号用の「ブリックウオール」エイリアスフィルタは、以下に説明 する１０進化処理でのディジタルフィルタとして働く。しかし、可聴範囲内に入 るエイリアス（即ち４倍のオーバーサンプリングに対して１３２ｋＨｚを超える 入力）の積をプログラムの内容から区別できず、または後でろ波することが出来 ないために、アナログフィルタの特性は、この様なエイリアスを生ずる周波数に 対する分解限界よりも低いことが不可欠である。 最新の技術水準に於けるフィルタの設計に於ては、ディジタル符号の分解限界よ りも十分低くエイリアスを保ち、ノイズを重畳する様に意図されている。公知の コン・くクトディスクの符号化では、４４．１ｋＨｚでサンプリングされた１６ ビントのデータを生じる。２２．０５ｋＨｚより高い入力周波数波がサンプリン グ速度のナイキスト限界の２分の１をこえ、また容品には再生されない。その代 わりに、可聴範囲外にあるために標準のＣＤに対して少なくとも８５ｄＢよりも 低周波数差の構成部品が得られる。併し本発明では高分解度で、従ってそれに応 して厳密なフィルタ特性のディジタル信号を必要とする。ここでは、以下に説明 する様に、分解変力（約２０ビツトの信号を扱っているので、少なくとも１０８ ｄＢだけ低いエイリアス積を生じる様な入力信号を保持することが必要である。 非音楽的性格が同じであるので、アナログ処理とデジタル処理との間の漏話干渉 は最低限に低く無ければならない。 アナログ式のろ波操作と分離操作とは機能的には別の操作であるが、所要の回路 は相互に関係を有し、またしばしば１つの部品群から共に構成される。設計が良 ければ完全に平衡のとれたプッシュプル信号路を有することが出来、また電源、 接地、遮蔽を別々にすることも出来る。 超可聴アナログフィルタ２０２の出力は、ディザが加えられる総和接続点を通っ てサンプルホールド・アナログ−ディジタル変換サブシステム２０３に送られる 。連続アナログ信号は規則的な間隔でサンプリングされ、サンプル電圧はサンプ ルの振幅を表す２進数またはワードに変換されるのに十分な時間、変化すること 無く保持される。前に説明した様に、サンプリング速度が増すと信号波形を限定 する点の数が増え、またディジタル符号が長くなるか、またはビット数が増える と各サンプルの分解度を高める。変換を精確に行なうことは非常に困難であり、 そのために市販の製品では多くの巧妙な技術が提示されている。本発明者らは１ ７６．４ｋＨｚまたは４倍のオーバーサンプリング速度で操作でき、またサンプ ル振幅を表す１８ｂｉｔのディジタル語を生成することの出来る市販の混成集積 型のサンプルホールド・ＡＤコンバータを現在使用している。この装置は市販さ れているコンバータの現在の技術水準に於ける限界である。これらのコンバータ を使用する前には、発明者らは８倍のオーバーサンプリング速度で１６ビツトの 精度の市販のコンバータを使用した。 Ａ−Ｄシステムに於て、最新のコンバータの能力に適合する解像度を得るために は、ノイズとアナログ−ディジタルの相互作用を最少にするために細心の注意を 払わなければならない。発明者らが使用している技術の１つは無音変換と呼ばれ ている。アナログ信号と変換のタイミングとに対するディジタル干渉を防ぐため に、サンプリングクロックを除（論理・変換システム全体を重要なサンプリング 操作の前に遮断する。ケーブル、集積回路、その他の部品からのノイズは１０分 の１乃至１００分の１になり、また１■の十分の１のオーダーまでの精確な信号 のサンプルを発生する。アナログ信号がサンプリングされ、安全に保持されると 、変換処理が再開され、ディジタル符号がディジタル信号プロセッサに送られる 。 その他のシステムはこの様には働かず、ノイズ、漏話、または作動不調に依って 著しく妨害をうける。 ＡＤ変換またはＤＡ変換の別の非常に重要な側面は、前に迎べた様に、サンプリ ング時間のジッタを最少にすることにある。サンプリング時間中のジッタは１０ ０ピコ秒では明らかに可聴である。このジッタを最少に保つために、システムク ロック２０９をＡＤコンバータモジュールに入れる。位相ノイズを著しく低く設 計されたクロック回路を使用し、またコンバータへの経路を短くする。クロック も又バッファされ、またシステムの残りの部分にマスタータイミングを供給する ために使用される。 オーバーサンプリングは、前に述べたアナログフィルタ設計に関する特長に加え て、所定のコンバータに更に高分解度を達成せしめ、また１０進化される時によ り多くのビットに信号レベルを表示せしめることが出来る。追加の各ビット毎に 複号化分解度は倍になり、殆ど６ｂｉｔ大きい動的範囲が得られる。例えば４倍 オーバーサンプリングに於て、最終フォーマット中にあるサンプリング時間毎に ４サンプルをとり、これらの特別のサンプルは最初の信号に就いての情報を含ん でいる。１０進化コンバータには、この追加情報を単に排除するものもあるが、 ここではその情報を減算ディザを用いて振幅分解に変換する。第一のＤＳＰサブ システム２０５の機能の１つに、のこぎり波、正弦波、および疑似ランダムノイ ズを含む数種の形態の１つをとることの出来るディザ信号を生成することがある 。ＤＳＰ内での処理により、小数ビット水準に基準化される少数の疑似ランダム 数が生成される。これらの数はディジタル−アナログ・コンバータ２０７に送ら れ、その出力は平滑化され基準化され、または２０８中で減衰化されて、入力さ れるアナログ信号に加えられる時に小数ビット水準を得る。電圧が音声信号に加 えられてバーニア効果を発生する。ＤＳＰシステム２０５内で、ディザ数は遅延 され、ＡＤコンバータ２０３から来るサンプルにシステム遅延を一致され、また ディザが再度減算される。信号が１０進化の一部として２０５でのローパスフィ ルタ処理に依って平均化されるとき、最小の信号成分をコンバータの最下位のビ ・ソトの小数まで決定することが出来る。これらの操作は入力されるサンプリン グ周波数に於て行なわれなければならず、また本発明の４倍のオーバーサンプリ ング計画に於ては特別の２ビツトの分解が可能である。 ＡＤコンバータのディジタル出力は、信号解析サブシステム２１１に送られ、ま た遅延サブシステム２０４を通って第一のディジタル信号処理サブシステム２０ ５に送られる。２０４に依って得られた遅延により信号の解析を行なうことが出 来、信号がＤＳＰシステムに達する前に処理制御判断を行なうことが出来る。こ の様にしてＤＳＰは信号状態の変化に依って、決して「不意打ち」を受けたり、 隙をつかれたりすることはない。 本発明の１つの好ましい実施例に於いて、ディジタル信号処理サブシステム２０ ５はワード長２４ビ・ノドて５６ビツトの類算器をイ（する２台の市販のＤＳＰ プロセツサを備えている。このサブシステムは、前述のディザ信号の生成、遅延 、および減算、種々のフィルタを使用してのローパスろ波、工業規格のサンプリ ングレートへの信号の１０進数化、および処理制御サブシステム２１１の命令に 依る１つのフィルタから他のフィルタへの移行処理等の、多数の機能を実行する 。まず、変換前のアナログ信号に加えられたディザの遅延コピーが、入力される ディジタル信号から減算される。次いで、その信号は１０進化処理を受けるが、 ここではローパスろ波に続いて３つのサンプルが繰り返して取り除かれ、第４の サンプルのみが保持される。信号に対してその最終サンプリング周波数に於いて エイリアス除去機能を実行するのが、ディジタルで実現されたローパスフィルタ であり、また前述の様に、単にフィルタを設けても、所要の通過箒域と停止葡域 の間に急激な変化があるので全てのプログラム条件下で理想的ということはあり えない。対称的な有限インパルス応答フィルタは、アナログフィルタに作用する 様な変動し易いグループ遅延と位相歪みの影響を受けないが、併しなおエイリア ス排除、過渡応答、および通過葡域周波数応答との間には矛盾がある。本発明は この問題を種々の信号条件に対して異なるフィルタ特性を使用することに依り、 また１つのフィルタから他のフィルタへの移行または結合を円滑にすることに依 って、解決するものである。フィルタの設置は乗算機能または累算機能を用いる ＦＩＲフィルタの標準の設置に依る。１０進化の結果、信号は１回サンプリング レートで約２０ビツトの分解度を持つ。この２０ビツトの精度には、エイリアス の積を信号の分解度よりも小さく保持するために、フィルタの停止肇域を少なく とも１０８ビツトとすることが必要である。 ＤＳＰサブシステム２０５の出力は、２０ビツトの情報を持つ工業規格のサンプ リングレート（ＣＤに対しては４４．１　ｋＨｚ）のディジタル信号である。こ の信号は第２のディジタル信号処理サブシステム２１０へ送られ、２０ビツト情 報を工業規格に適合する１６ビツトのワードにまとめ、再生装置で使用するため の制御情報を加える。これらの操作は処理制御サブシステム２１１の命令に依・ ）て実行される。情報の記憶は前に説明したアナログシステムのディジタル装置 を用いて行なわれる。 プログラム中のレベルピークに対しては瞬間ソフト限界遷移機能が用いられる。 この遷移機能は正確な数学的方法で実行されるので、復号化再生用に可聴作用が 最低になる様に選ぶことが出来る。処理制御サブシステム２１１は、例えば信号 が符号器に達する以前に信号に適用しておくことの６１能な程度の制限に応答し て限界しきい値を変化させる様に、制限パラメータを変更することも出来る。こ の様な場合、制御装置はパラメータ情報を、信号中に隠された制御符号を用いて 、再生装置に送ることも出来る。 非常に低レベルの信号に対しては、システムのゲインを大きくするために平均ゲ インの圧縮を用いる。このゲイン増加に依ってこれらの小信号のレベルはディジ タル語の上位１６ビツトまで上昇し、続いて２０ビツトのワードが１６ビツトに 丸められ、工業規格のフォーマットに適合する。ゲインは、ＤＳＰシステム２１ ０の観点から適時Ｔ−ＩＩを行なうサブシステム２１１に依って制御される。サ ブシステム２１１は非遅延信号を視ているが、ＤＳＰシステムは２０４および２ ０５に依って遅延された信号を得る。この制御サブシステムはまたゲインについ て何がなされたかを再生装置に知らせる制御符号を挿入する。 第２のＤＳＰサブシステムはまた上でアナログの説明中で述べたように「動的デ ィザ」またはノイズ整形を行なうために用いられる。 ＤＳＰシステム２１０の最終タスクは制御符号を暗号化し、ディジタル語の最下 位のビット中に挿入することである。この処理の詳細は後述する。これらの符号 は信号に対して何がなされるかを符号器に報せる符号であり、従って相補処理を 行なうことができる。 両方のＤＳＰサブシステムは、信号解析と処理制御のサブシステム２１１から命 令を受ける。これはオーバーサンプリングされたディジタル信号をＡＤコンバー タから直接受は取るモジュールであって、その信号を条件付けし、解析し、また その解析に基づいて処理制御の判断を行ない、ＤＳＰモジュールに命令を送る。 これは又再生装置用の制御符号を生成するが、その符号は符号器の出力中に含ま れる。このモジュールは前に述べたアナログアルゴリズムのアナログ版を使用し ている。即ち：１０進化フィルタ用のフィルタ・プログラムを選択するために、 検出・分離された過渡状態と共に、高周波成分の全振幅に対する比を使用する。 広争域の中間周波数スペクトルの平均信号レベルを測定し、その結果をローレベ ル圧縮器のゲインの制御に使用する。また符号化ゲイン構造を正確に補足するた めの再生装置制御符号を生成する。 ローレベル高周波信号の平均レベルを測定し、適当ならば特別高周波の平均レベ ルを測定する。 入力される信号が符号器より前で制限されているかを決定するために、ピーク振 幅の分布を解析する。もしそうならば、符号器のソフト制限機能のしきい値を上 げるか、または全部をＯＦＦにすることが出来る。正規の２２ｋＨｚの葡域幅内 に入らない様な過渡状態を表す高周波情報の分離バーストを探すために、１０進 化された信号を１０進化に適合するために遅延されたオーバーサンプリング信号 と比較することができる。これらの差信号は制御チャネル内の再生装置に送られ 、再生装置が再生時に過渡状態を修１Ｆすることが出来る様に、時間的に分散さ せることが出来る。 前に述べた様に、システムの見掛けの葡域幅を拡げるための別の方法として、主 信号のスルーレートの限界を制御するために過渡状態の解析を利用出来る。 符号化信号の最下位のビット中の隠蔽符号の挿入を制御して、必要な時に挿入し 、また制御に必要でない時にはその最下位のビットを主信号用に使用させる。　 処理制御サブシステムは、符号器の神経中枢であって、判断とＤＳＰ装置の制御 とを行なっている。所定の処理を行なうには、上記の特長の全てを保有する必要 はない。 経済的な理由から、特定少数の組み合わせのみであることが望ましい場合もある 。符号器は今回を行なっているかを再生装置に報せるために制御符号を用いてい るので、多機能の再生装置でも混乱を生じることはなく、また少数機能のもので は実行できない機能は無視される。 第２のＤＳＰモジュール２１０からのディジタルデータ出力は、フォーマット・ コンバータに、次いで記録装置に入る。コンパクトディスク、ディジタルオーデ ィオチーブ等は、類似の原理に基づいて作動する。併し、これらのシステムでは 記録されたフォーマットと電子信号とは、同じ１６ビツトの符号化プログラムデ ータに対しても多様であって一定ではない。工業規格フォーマット変換サブシス テム２１２に於いては、専用のＩＣチップが、プログラムトラック情報その他の 段取り情報をデー夕に加え、また２チヤンネルの１６ビツトのプログラム・ディ ジタルデータを組み合わせて、工業規格フォーマットに構成された単一のデータ ストリームにする様に構成されている。その結果最終的にはデータと操作コード とが組み合わされて標準のディジタル記録装置の人力との互換性が得られる。こ のモヂュールは全てのディジタル記録システムに共通の機能を実行するものであ り、また市販の特殊機能の集積回路を用いてフォーマット変換を行なっている。 　図１９は本発明における好ましい復号化システムのディジタル式の実施態様の 詳細図であって、同図において最もよく認められるように、高度に専用化された 操作が機能的な電子部品群によって実行される。再生サブシステムにおいて、再 生連鎖の第一番目の要素はビデオプレーヤー、ＣＤプレーヤー、受信機その他の 装置である。これらの構成部品は通常サーボ、専用基準からの変換装置、バッフ ァメモリ、および時によっては位相固定もしくは周波数固定タイミング・システ ムを備えており、再生信号を安定連続させている。例えば、かかる装置としてＣ Ｄ駆動機構があげられる。ディジタル装置は最終的に「エラーフリー」プログラ ム・ディジタルデータを引き出すためにそれぞれ独自の非スクランブル化、パッ チングおよび固定操作を必要とし、これはプレーヤーその他の装置内の基準回路 素子によって実行される。プレーヤーの出力は数種の工業規格フォーマットのう ちの１つで表したディジタルデータの流れであり、このデータの流れは本発明の 復号化システムへの入力を形成する。 図１９に関連して再生装置からのデータはフォーマットコンバータ２２０に供給 され、ここにおいて工業標準シリアルディジタルデータフォーマットの１つは復 号器内での使用に適した形式に変換される。データは通常この点において分離処 理のために左右のチャンネルに分割される。このフォーマット変換は本機能用に 設計された市販の集積回路を使用して行なわれる。このサブシステムはまた、駆 動装置に対し、入力データ転送速度を制御するためのサーボフィードバック制御 を行なうこともあり、復号化システムのクロックにタイミング情報を提供する。 フォーマットコンバータのデータ出力は制御復号化モジュール２２１に送られる 。このサブシステムは符号器内のプロセス制御サブシステム２１１と相補関係に ある。 このモジュールの機能には、符号器が挿入した隠れた制御符号の検出と復号化、 符号除去すなわち信号からの符号除去、データ信号の信号分析、ならびに信号お よび隠れた符号の性質に基づいてＤＳＰモジュールを制御するためのプロセス制 御信号の生成が含まれる。 データ信号は次に遅延モジュール２２２に送られ、遅延モジュールは信号が第１ 番目のＤＳＰサブシステム２２３に進む前に信号の処理法を考える時間を制御復 号化モジュール２２１に与える。第１番目のＤＳＰモジュール２２３は符号器の モジュール２１０と相補関係にある。 第１番目のＤＳＰモジュール２２３はピーク伸長を行ない、２１０で制限された ピークを回復する。２２３は低レベルのゲイン伸長を行ない、２１０で圧縮され た低レベルの動的変化を回復する。２２３は動的ディザ操作において高周波の低 レベルの動作を強制し、結果的に振幅平担周波数特性を回復し量子化ノイズを下 げる。２２３は準備機能を付し、その信号出力は１倍のサンプリング速度におい て１８ビツトから２０ビツトの実情報を有している（ＣＤについては４４．１　 ｋＨｚ）。 この媒体サンプリング速度での極めて正確なディジタル信号は第２番目のディジ タル信号プロセッサ・サブシステム２２４に進み、２２４は符号化モジュール２ ０５とＨＪ補量関係ある。このサブシステムにおいて、信号は６種の平滑フィル タを使用してさらに高速のサンプリング速度に補間され、平滑フィルタは２０５ 内の１０進化フ、イルタと相捕的なものが選択される。 すへてのＤＡ変換システムには、離散的サンプル値信号を連続アナログ波形に変 換するための平滑機能が含まれる。連続波形を表わすより多くのステップを計算 することによって、サンプリング速度を上げるためにディジタル補間がしばしば 使用される。多くのもっと小さな振幅を持つステップが、アナログ形へ変換し直 すのに続いて、アナログ平滑フィルタ２２７に課せられた負担を軽減する。はと んどのプレーヤサーキットがこのテクニックのあるバージョンを使用している。 再度「オーバーサンプリング」が発生した。しがし通常のプレーヤでは。 フィルタが曲線の当てはめ計算がら新しい情報を生成することができないため、 補間がらの人出カ間の情報内容は変更されていない。対照的に補間サブシステム は、十進化を制限する帯域幅に優先して符号器内で実行された分析結果から信号 という知識を有する。この情報はフィルタセレクション制御ならびに一時訂正デ ータおよび改良データの形で、制御チャンネルを通じて送られているため、補間 装置は十進化装置で削除された情報を復元することができる。 復号化システムはまたモジュール２２１内の人力信号特性を分析し、その結果を 利用して最適と思われる平滑フィルタを選択することにより、基準非符号化信号 の録音再生の改善に貢献している。この信号終了操作は従来のプレーヤでは改良 されているが、システム全体の性能を改善するには至っていない。 ＤＳＰサブシステム２２４の平滑フィルタまたは補間フィルタは、基準有限イン パルスレスポンス型またはＦＩＲ型で１位相ひずみを防ぐため対象形をなしてい る。 このサブシステムは十進化装置と同様の方法で、ひとつの補間フィルタからもう ひとつの補間フィルタへと平滑な遷移や組み合わせ操作を遂行しなければならな い。サブシステムはまた前述のアナログ実施と同様に、一時合成やスルーレート 修正機能を含む。 要約すると、第１の復号器ＤＳＰモジュール２２３は振幅分解を復元し、第２の ＤＳＰモジュール２２４は周波数分解または一時分解を復元する。これら両操作 は共に符号器内の操作の補足である。 高分解オーバーサンプル信号はディジタルからアナログコンバータ・サブシステ ム２２５へ送信される。符号器内には現在の技術水準を示す市販のＤＡコンバー タモジュールを使用している。実施例では４回のオーバーサンプリングで２０ビ ツトのコンバータを使用している。 また、８回のオーバーサンプリングで１８ビツトのコンバータを使用した。符号 器内では、ディジタルノイズからアナログ信号を分離するため、充分な注意が必 要で。 コンバータモジュールにしつかり取付けた低ノイズ・マスタークロックの利用に より、サンプルタイミング・ジッターが最小化されている。アナログ出力は超音 波フィルタに送られる。アナログ平滑化フィルタサブシステム２２７および出力 緩衝増幅器サブシステム２２８に於いては、超可聴信号の最終的な丸めと除去は 、アナログ・ロー・ぐスフィルタに依り、且つこれと共に基準のライフル・＼ル および出力イレビーダンスへの増幅に依って得られる。本発明の様な高度な設計 に於いては、アナログろ波およびディジタルろ波は、この両方の方法の持つ利点 を十分に活用するために１つに纏まったシステムとして扱われる。符号器に於け る様に、ディジタル処理とアナログ処理との分離は、十分に平衡化されたディジ タルおよびアナログシステム、浮動電源装置、およびケーブルその他の外部部品 とのｔ口互作用を防止する分離接地構成とに依って達成される。その結果は、ラ インレベル・アナログ出力信号である。以上で符号器のアナログ入力から復号器 のアナログ出力までの信号経路の説明を完了する。 以下は本発明の好ましい実施例に於ける制御チャネルであって、同一の信号中の 符号器から復号器へ制御命令と補助信号情報を主プログラムとして送ることの出 来るチャネルである。 命令符号その他の補助データは、疑似ランダムノイズで暗号化され、主信号ディ ジタルワードの最小有効ビット中に直列に１ワードごとに１ビツト挿入される。 音声の最小有効ビットは制御挿入の期間中「ランダム」ノイズに依って置き換え られる。（勿論この目的には１ビツトより多くをｒ　（１１りる」ことも出来る が、併し主プログラムの多くが失なわれることになる。）システムは、制御チャ ネルが必要でない時に最小有効ビットが音声信号を担う様に設定される。現在の ディジタルオーディオ製品の殆どのディジタル−アナログコンバータが正確には １６ビツトでないので、１６番目のビットが失われても、そこに挿入された情報 がノイズに類似した性質を持っている限り、未符号可の再生中に聞き取ることは 出来ない。 １６ビツトの全てを分解する高品質のシステムであっても、この挿入は、大抵の プログラムの最小有効ビットが既に非常にノイズに類似した性質を持っているの で、通常聞き取ることは出来ない。前に述べたローレベルゲインのｆ縮と動的デ ィザに依り非常に静かな期間中にプログラムのレベルが上がり、また符号の挿入 に於いても、その挿入が認識され得ることのあるこれらのプログラム条件中でも 挿入の隠蔽は助成される。代表的なりラッシソク音楽のプログラミングの場合に は、制御信号は多くても１秒間に数回程度で発生する約１ミリ秒の期間毎に挿入 されると思われる。この様な短期間での完全なプログラム分解が行なわれなくて も、認識されない。 ランダムノイズを生成し、制御信号をモヂュレートし、これをデータストリーム の最小有効ビットに挿入し、次いて検索し、復号化するための回路は、隠蔽され た制御信号からのフィルタ選択を開始するために組立て、構成されている。これ らの回路は、図２０に含まれ（疑似ランダム暗号解読器／復号器）、また図　２ １に含まれる（疑似ランダム暗号解読器−符号器）。　処理制御信号は、これを ノイズ信号で変調することに依ってディジタル音声チャネルの最小有効ビット中 に隠蔽される。本発明の回路は、最大長シーケンスを実行するフィードバック付 きのシフトレジスタに基づく疑似ランダムノイズ発生器より成っている。この種 の発生器は、非常にランダムに音を発生する決定論的ビットシーケンスであって 、しかも再生可能なシーケンスである。ノイズ発生器の出力はモジュロ２（排他 的論理和）に加えられ、信号をノイズで変調するか、または暗号化する。結果は 次いで記録用のシリアルデータストリームの最小有効ビットに挿入される。演奏 サイドでは、最小有効ビットがシリアルディジタルストリームから抽出され、ま たマツチング・シフトレジスタの出力は、モジュロ２（排他的論理和）から再び 減算される。その結果、処理制御信号が再び解読される。 この構成には２種類ある。第１の構成は２台のノイズ発生器を使用する。１つは 記録側に、もう１つは再生側である。記録側の発生器のノイズは信号に加えられ 、再生側の発生器のノイズは減算される。この２台の発生器か同しビットシーケ ンスを発生した時は、最初の信号が受信される。問題は再生側の発生器が、記録 中に加えられるノイズシーケンスと同期しないことである、この問題を解決する ための多くの方法が公知であって、展開スペクトル通信に就いての文献中に網羅 されているが、今なお軽視出来ない問題である。その解決は実現可能であるが、 本発明のシステムの好ましい実施例では、下記の技術を使用している。 実施例に於いて、処理制御信号とノイズ発生器の出力との和はその発生器の人力 にフィードバックされる。その結果信号は発生器のシーケンス中に効果的に「組 入れ」られ、従って暗号化された信号はその信号ビットの最近の履歴のみに依り 、また再生側はフィードバックなしのマツチング・シフトレジスタを含んでいる 。再生側はシフトレジスタ中のビットの「フィードフォワード」加算のみを使用 しているので、Ｎをシフトレジスタの長さとするとＮ＋１ビツトが到着すると直 ちに同期状態になる二とが保証される。この方法の欠点は、処理制御信号の特性 に依ってノイズ発生器が一時的に固定状態になることである。この現象の発生す る確率はシフトレジスタの長さを増加させることに依って、任意に小さくするこ とが出来る。１７ビツトのシフトレジスタを使用した図２（）と２１に示し、た 実施態様に於いては、発生器を固定させてしまう様なビットシーケンスかほぼ１ ／１００．Ｏｆ〕０の確率で発生する。３１ビツトのシフトレジスタになると、 確率は約２００万分の１に下がるが、これはＣＤの場＝１２．６時間に１回に相 当する。処理信号が急に変化しつつある時には、「固定された」ノイズ発生器の 特性はノイズ状および不ｎＪ聴である時間がかなり短くなる。固定ノイズ発生器 の問題はコントロールシーケンスが連続的に挿入されるときにのみ意味がある。 この好ましい実施例に於いては、制御は短時間間隔で挿入されるのであって、２ つの理由から問題とはならない。第１に、最下位のビットは大抵の場合プログラ ム信号に復帰されるので、固定された発生器の出力は信号中には挿入されない。 第２に、動的挿入には、以下に述べる様に発生器が固定されないことを保証する ように設計出来る同期化シーケンスを必要とする。 制御信号の最下位のビットへの動的挿入を行なうこと、または最下位のビットを 主プログラムと共有することは、再生装置か任意の主プログラムデータのストリ ームを組み込んだ命令を識別出来なければならないことを意味している。これは 、復号器がデータストリーム中で探しているビットの同期シーケンスを命令符号 に先行させることに依っても実現出来る。シーケンスは、プログラムデータが本 質的にランダムであると仮定したとき、プログラムデータ中でのその発生の確率 が著しく小さいように、十分長くすることが出来る。勿論、プログラム中の無音 期間中に発生することのある例えば１又はゼロの長いストリングの、ランダム周 波数で現われるようなパターンは避けなければならない。再生装置がプログラム データを誤ってトリガしても、符号器に記録中のプログラムデータストリームを モニターさせることに依って、本発明を採用した記録体上でこの誤ったトリガを 排除することが出来、また同期化シーケンスが発生しかかつている時には〕ワー ド中の最下位のビットを変化させて、これを防１１−することが出来る。その結 果ビットエラーの確率を、その防止された誤ったトリガの確率と同程度にして、 制御符号の挿入よりも一段と分断を少なくすることが出来、従って一貫性を与え ることが出来る。 ここで、前述の技術が、ディジタル音声信号またはその他の、最下位のビットに 対する精度を連続的に必要としないアナログデータを表すディジタル信号中の任 意のディジタルデータを隠蔽するために使用することが出来る。この様な、発明 者等の処理制御信号の代わりに、または処理制御信号に加えて挿入されるデータ は多重媒体に依る表現を制御するために、またはその他の何らかの完全に無関係 な目的に使用することも出来ると思われることにｌ１目しなければならない。 前述の説明からオーディオ、ディジタルおよびデータ処理技術に就いて通常の技 能を持つ人は、本発明の方法および装置に依り実現された多くの解析、評価、符 号化、復号化および補償技術を実行するための／Ｘ−ドウエアと′ノットウェア に於ける多種多様なコンピュータその他の電ｆ装置ｚを（り用する能力を持って いなければならないことは明らかである。 本を明の前記のシステムは、アナログ信号を超低歪みてＩ１１牛するための方法 と装置であって又本発明の復号特性を持たない、工業規格化された信号再生装置 と互換性のある新規な改良されたディジタル符号化／復号化の方法と装置を提供 することによって、長い間求められていた技術的要求を満足するものである。更 に、本発明の符号化処理特性を欠く信号もまた同様に本発明を具体化［７、何ら かの総合的な向上の得られる再生用復号器とも同様に互換性がある。 本発明は信号の歪みを減少させ、見掛けの分解度を改善するためにゲイン、スル ー、および波形合成操作の所定のバランスまたは相互作用を可能にする改良され た符号化／復号化システムを提供するものである。解析は符号化処理中に波形特 性について行なわれ、またこの解析の結果は引き続いて復号化処理に利用され、 最初の波形をより正確に再構成し、同時にアナログ信号をサンプリングしてディ ジタル信号に変換する場合に通常遭遇する悪影響を最低限に下げ、また引き続い てディジタル信号を最初のアナログ波形の正確なシコミレーションまで回復せし める。 本発明に従えば、上記の波形解析中に発生した制御情報は、基準のディジタル符 号中に隠蔽され、またこの情報は実質的に最高の性能を得るために再生処理を動 的に変化させ、また制御するために使用される。制御符号は無声であり、また総 括ディジタル情報伝達速度が通常一定であるので処理は現存の装置に対して互換 性がありまたメーカーの規格や基準に適合する様に操作できる。更に、また前に 示１７たとおり、本発明の符号化処理の特徴を欠いている信号も同様に、本発明 を具体化しまた何らかの利益的向上に繋がる再生復号器に適合可能である。 本発明の特別の方式と若干の態様に就いて図を参照して説明したが、本発明の精 神と範囲を逸脱することなく種々の変更を加えることが出来ることは、上述した ところから明らかである。従って、特許請求の範囲の項による場合を除き、本発 明を制限することは何ら意図されていない。 表１ 図５ａ〜５ｂに就いての注 図５ａ：　試験信号−±５　ランプ＋ＩＯＶ　正弦波図５ｂ＝　図５ａの拡大区 間ＡＡ 倍信号不連続方式： １、最下位のビットの丸め、ＡＤ、ＤＡ漏話２、分解限界、符号変化なし ３、符号欠損、符号誤差 ４、サンプルホールドまたはＤＡコンバータの不調（疑似信号またはエネルギー 図５ｃ　のこぎり波の遷移の始まりおよび終わりの拡大部分１、実線−理想的な 波形 ２、斜線部−最良の可能なフィルタ ３、Ａ−Ｂ　正しいＡＤ変換 ４、　ＣＤ　スルーレート誤差 フローの歪みに就いて： ・遷移の面積は、信号の波形に対して対称でなければ残余オフセットが信号の後 で発生するので、対称でなければならない。試験信号は対称的に形成され、従っ て オーバシュートＡ−Ｂの面積は、Ｃ−Ｄの面積に等しくなければならない。 図に於いて、Ｃ−ＤがＡ−Ｂよりも大きい時は：１、　サンプルホルトに於ける スルーレートが非対称である ２、　ＡＤコンバータのフィードバックに遅れ原因−かある １う、　データに関係したノイズに依る不調４、　データとタイミングの間のク ロストーク（取り込み不確実） ５、　以前のサンプルのヒズテリシス／メモリ図５ｂ　図５３の拡大区間ＢＢ 特表千６−５０９２０１　（３９） 試験信号＝±５ｖランプ＋１０ｍＶ正弦波区間ＡＡ（拡大） ＦＩＧ、５ｃ ＦＩＧ、５ｄ 手　続　補　正　書 平成　６　年　２　月　３　〈音ゝ 特　許　庁　長　官　殿 ｌ　事件の表示 平成　５年特許願第５００６２２号 ＰＣＴ／ＵＳ　９２１０４６２９ ２　発明の名称 改良型信号符号化／復号化システム ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 ７　補正の内容 ＰＣＴ／ＵＳ　９２１０４６２９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アナログ信号をディジタル形式に変換し符号化する方法であって、 ディジタル形式に変換されるアナログ波形の物理的特性を監視する段階と、 前記アナログ波形をディジタル形式に変換する段階と、前記ディジタル形式の範 囲で前記アナログ波形の物理的特性を指示する情報を符号化し、それによって、 前記アナログ波形が後に前記ディジタル形式からより正確に再構成することがで きる、前記符号化段階とを含むことを特徴とする方法。 ２．前記アナログ波形の物理的特性を指示する前記情報が前記ディジタル形式の 範囲で暗号化されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。 ３．前記アナログ波形の物理的特性を指示する前記情報が前記ディジタル形式の 範囲で隠蔽されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。 ４，前記情報が前記ディジタル形式の複数の最下位ビットに暗号化されることを 特徴とする、請求項１、２または３のいずれかに記載の方法。 ５．前記情報が制御符号の形式であることを特徴とする、請求項１、２または３ のいずれかに記載の方法。 ６．前記情報が制御符号の形式であることを特徴とする、請求項４に記載の方法 。 ７．前記情報が規定の時間だけ制御符号として前記ディジタル形式の複数の最下 位ビットに選択的に挿入され、前記最下位ビットが前記規定の時間以外の時間に おいて前記アナログ波形を表現することを特徴とする、請求項１、２または３の いずれかに記載の方法。 ８．前記情報内に、一定の時間について、隠された符号として付加的なアナログ 波形データを分散させ、それによって、皮相信号スペクトルが拡張される、前記 分散段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。 ９．一定期間の電気的無音を発生させるために全部のシステム動作を停止させる 段階と、 前記電気的無音の期間に前記アナログ波形のディジタルサンプリングを実行する 段階と、 前記ディジタルサンプリングの完了後にシステム動作を再開させる段階とをさら に含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。 １０．前記ディジタル形式が以後の復号器によって拡張され補足される圧縮信号 を表現することを特徴とする、請求項１に記載の方法。 １１．前記情報がスルー補正に関係することを特徴とする、請求項１、２、３、 ８、９または１０のいずれかに記載の方法。 １２．前記情報がスルー補正に関係することを特徴とする、請求項４に記載の方 法。 １３．前記情報がスルー補正に関係することを特徴とする、請求項６に記載の方 法。 １４．前記情報がスルー補正に関係することを特徴とする、請求項７に記載の方 法。 １５．前記情報がレベル補正に関係することを特徴とする、請求項１、２、３、 ８、９または１０のいずれかに記載の方法。 １６．前記情報がレベル補正に関係することを特徴とする、請求項４に記載の方 法。 １７．前記情報がレベル補正に関係することを特徴とする、請求項６に記載の方 法。 １８．前記情報がレベル補正に関係することを特徴とする、請求項７に記載の方 法。 １９．前記情報が波形合成に関係することを特徴とする、請求項１、２、３、８ 、９または１０のいずれかに記載の方法。 ２０．前記情報が波形合成に関係することを特徴とする、請求項４に記載の方法 。 ２１．前記情報が波形合成に関係することを特徴とする、請求項６に記載の方法 。 ２２．前記情報が波形合成に関係することを特徴とする、請求項７に記載の方法 。 ２３．前記情報がレベル、スルーおよび補正波形合成に関係することを特徴とす る、請求項１、２、３、８、９または１０のいずれかに記載の方法。 ２４．前記情報が乱数列に符号化された制御符号の形態であることを特徴とする 、請求項１、２、３、８、９または１０のいずれかに記載の方法。 ２５．前記乱数列が前記ディジタル形式の複数の量下位ビットを変調することを 特徴とする、請求項２４に記載の方法。 ２６．低周波数平均レベルとは無関係に若干の信号変化を処理する段階をさらに 含むことを特徴とする、請求項２４に記載の方法。 ２７．前記情報に応答して１個以上のフィルタを修正する段階をさらに含むこと を特徴とする、請求項１に記載の方法。 ２８．前記フィルタがアンチエイリアス記録フィルタを含むことを特徴とする、 請求項２７に記載の方法。 ２９．前記フィルタが再生補間フィルタを含むことを特徴とする、請求項２７に 記載の方法。 ３０．符号化ディジタル形式信号をアナログ波形に復号化し変換する方法であっ て、 前記ディジタル形式信号から前記アナログ波形の所定の物理的特性を指示する制 御情報を復号化する段階と、前記ディジタル形式信号をアナログ波形に変換する 段階と、 前記変換プロセスにおいて前記情報に従って、信号の再構成補償を行い、それに よって、前記アナログ波形が後に前記ディジタル形式からより正確に再構成する ことができる、前記補償段階とを含むことを特徴とする方法。 ３１．前記アナログ波形の物理的特性を指示する前記情報が前記ディジタル形式 の範囲で暗号化されることを特徴とする、請求項３０に記載の方法。 ３２．前記アナログ波形の物理的特性を指示する前記情報が前記ディジタル形式 の範囲で隠蔽されることを特徴とする、請求項３０に記載の方法。 ３３．前記補償がスルー補正を含むことを特徴とする、請求項３０に記載の方法 。 ３４．前記補償がレベル補正を含むことを特徴とする、請求項３０に記載の方法 。 ３５．前記補償が波形合成を含むことを特徴とする、請求項３０に記載の方法。 ３６．前記制御情報がレベル、スルーおよび補正波形合成に関係することを特徴 とする、 請求項３０から３５のいずれかに記載の方法。 ３７．前記制御情報が乱数列に符号化された制御符号の形態であることを特徴と する、請求項３０から３５のいずれかに記載の方法。 ３８．前記乱数列が前記ディジタル形式の複数の最下位ビットを変調することを 特徴とする、請求項３７に記載の方法。 ３９．ゲイン、レベル、スルーレートおよび補正波形合成について各信号状態を 有利にする最適な符号化プロセスのための前記情報を管理する段階を含むことを 特徴とする、請求項１に記載の方法。 ４０．ディジタル形式信号をアナログ波形に変換する方法であって、 前記ディジタル形式信号をアナログ波形に変換する段階と、 前記変換プロセスにおいて前記ディジタル形式信号に従って、信号の再構成補償 を行い、それによって、前記アナログ波形が後に前記ディジタル形式からより正 確に再構成することができる、前記補償段階とを含むことを特徴とする方法。 ４１．アナログ信号をディジタル形式に変換し符号化し、後に、前記アナログ信 号を復元するために前記ディジタル形式を復号化し変換する方法であって、ディ ジタル形式に変換されるアナログ波形の物理的特性を監視する段階と、 前記アナログ波形をディジタル形式に変換する段階と、前記ディジタル形式の範 囲で前記アナログ波形の物理的特性を指示する制御情報を符号化し、それによっ て、前記アナログ波形が後に前記ディジタル形式からより正確に再構成すること ができる、前記符号化段階と、前記ディジタル形式信号から前記アナログ波形の 所定の物理的特性を指示する前記制御情報を復号化する段階と、 前記ディジタル形式信号をアナログ波形に変換する段階と、 前記変換プロセスにおいて前記制御情報に従って、信号の再構成補償を行い、そ れによって、前記アナログ波形が後に前記ディジタル形式からより正確に再構成 することができる、前記補償段階とを含むことを特徴とする方法。 ４２．前記アナログ波形の物理的特性を指示する前記情報が前記ディジタル形式 の範囲で暗号化されることを特徴とする、請求項４１に記載の方法。 ４３．前記アナログ波形の物理的特性を指示する前記情報が前記ディジタル形式 の範囲で隠蔽されることを特徴とする、請求項４１に記載の方法。 ４４．前記情報が前記ディジタル形式の複数の最下位ビットに暗号化されること を特徴とする、請求項４１、４２または４３のいずれかに記載の方法。 ４５．前記情報が制御符号の形式であることを特徴とする、請求項４４に記載の 方法。 ４６．前記ディジタル形式が以後の復号器によって拡張され補足される圧縮信号 を表現することを特徴とする、請求項４１に記載の方法。 ４７．前記制御情報がスルー補正に関係することを特徴とする、請求項４１、４ ２、４３または４６のいずれかに記載の方法。 ４８．前記情報がレベル補正に関係することを特徴とする、請求項４１、４２、 ４３または４６のいずれかに記載の方法。 ４９．前記制御情報が波形合成に関係することを特徴とする、請求項４１、４２ 、４３または４６のいずれかに記載の方法。 ５０．前記制御情報がレベル、スルーおよび補正波形合成に関係することを特徴 とする、 請求項４１、４２、４３または４６のいずれかに記載の方法。 ５１．前記制御情報が乱数列に符号化された制御符号の形態であることを特徴と する、請求項４１、４２、４３または４６のいずれかに記載の方法。 ５２．前記乱数列が前記ディジタル形式の複数の最下位ピットを変調することを 特徴とする、請求項５１に記載の方法。 ５３．低周波数平均レベルとは無関係に若干の信号変化を処理する段階をさらに 含むことを特徴とする、請求項４１、４２、４３または４６のいずれかに記載の 方法。 ５４．前記補償がスルー補正を含むことを特徴とする、請求項４１に記載の方法 。 ５５．前記補償がレベル補正を含むことを特徴とする、請求項４１に記載の方法 。 ５６．前記補償が波形合成を含むことを特徴とする、請求項４１に記載の方法。 ５７．前記制御情報がレベル、スルーおよび補正波形合成に関係することを特徴 とする、請求項４１、４２、４３または４６のいずれかに記載の方法。 ５８．アナログ信号をディジタル形式に変換し符号化するシステムであって、 ディジタル形式に変換されるアナログ波形の物理的特性を監視する手段と、 前記アナログ波形を前記ディジタル形式に変換する手段と、 前記ディジタル形式の範囲で前記アナログ波形の物理的特性を指示する情報を符 号化し、それによって、前記アナログ波形が後に前記ディジタル形式からより正 確に再構成することができる、前記符号化手段とを含むことを特徴とするシステ ム。 ５９．前記ディジタル形式のピーク制限を行うための制限手段と、前記制限手段 を選択的に起動するための手段とを含むことを特徴とする請求項５８に記載のシ ステム。 ６０．前記アナログ波形の物理的特性を指示する前記情報が前記ディジタル形式 の範囲で暗号化されることを特徴とする、請求項５８に記載のシステム。 ６１．前記アナログ波形の物理的特性を指示する前記情報が前記ディジタル形式 の範囲で隠蔽されることを特徴とする、請求項５８に記載のシステム。 ６２．前記情報が前記ディジタル形式の複数の最下位ビットに暗号化されること を特徴とする、請求項５８に記載のシステム。 ６３．前記情報が制御符号の形式であることを特徴とする、請求項５８に記載の システム。 ６４．前記ディジタル形式が以後の復号器によって拡張され補足される圧縮信号 を表現することを特徴とする、請求項５８に記載のシステム。 ６５．前記情報がスルー補正に関係することを特徴とする、請求項５８から６４ のいずれかに記載のシステム。 ６６．前記情報がレベル補正に関係することを特徴とする、請求項５８から６４ のいずれかに記載のシステム。 ６７．前記情報が波形合成に関係することを特徴とする、請求項５８から６４の いずれかに記載のシステム。 ６８．前記情報がレベル、スルーおよび補正波形合成に関係することを特徴とす る、請求項５８から６４のいずれかに記載のシステム。 ６９．前記情報が乱数列に符号化された制御符号の形態であることを特徴とする 、請求項５８から６４のいずれかに記載のシステム。 ７０．前記乱数列が前記ディジタル形式の複数の量下位ビットを変調することを 特徴とする、請求項６９に記載のシステム。 ７１．低周波数平均レベルとは無関係に若干の信号変化を処理する段階をさらに 含むことを特徴とする、請求項５８から６４のいずれかに記載のシステム。 ７２．符号化ディジタル形式信号をアナログ波形に復号化し変換するシステムで あって、 前記ディジタル形式信号から前記アナログ波形の所定の物理的特性を指示する制 御情報を抽出する手段と、前記ディジタル形式信号を前記アナログ波形に変換す る手段と、 前記変換プロセスにおいて前記制御情報に従って、信号の再構成補償を行い、そ れによって、前記アナログ波形が後に前記ディジタル形式からより正確に再構成 することができる、前記補償手段とを含むことを特徴とするシステム。 ７３．前記アナログ波形の物理的特性を指示する前記制御情報が前記ディジタル 形式の範囲で暗号化されることを特徴とする、請求項７２に記載のシステム。 ７４．前記アナログ波形の物理的特性を指示する前記制御情報が前記ディジタル 形式の範囲で隠蔽されることを特徴とする、請求項７３に記載のシステム。 ７５．前記補償がスルー補正を含むことを特徴とする、請求項７２に記載のシス テム。 ７６．前記補償がレベル補正を含むことを特徴とする、請求項７２に記載のシス テム。 ７７．前記補償が波形合成を含むことを特徴とする、請求項７２に記載のシステ ム。 ７８．前記制御情報がレベル、スルーおよび補正波形合成に関係することを特徴 とする、請求項７２から７７のいずれかに記載のシステム。 ７９．前記制御情報が乱数列に符号化された制御符号の形態であることを特徴と する、請求項７２から７７のいずれかに記載のシステム。 ８０．前記乱数列が前記ディジタル形式の複数の最下位ビットを変調することを 特徴とする、請求項７９に記載のシステム。 ８１．アナログ信号をディジタル形式に変換し符号化し、後に、前記アナログ信 号を復元するために前記ディジタル形式を復号化し変換するシステムであって、 ディジタル形式に変換されるアナログ波形の物理的特性を監視する手段と、 前記アナログ波形をディジタル形式に変換する手段と、前記ディジタル形式の範 囲で前記アナログ波形の物理的特性を指示する制御情報を符号化し、それによっ て、前記アナログ波形が後に前記ディジタル形式からより正確に再構成すること ができる、前記符号化手段と、前記ディジタル形式信号から前記アナログ波形の 所定の物理的特性を指示する前記制御情報を復号化する手段と、 前記ディジタル形式信号を前記アナログ波形に変換する手段と、 前記変換プロセスにおいて前記制御情報に従って、信号の再構成補償を行い、そ れによって、前記アナログ波形が後に前記ディジタル形式からより正確に再構成 することができる、前記補償手段とを含むことを特徴とするシステム。 ８２．前記アナログ波形の物理的特性を指示する前記制御情報が前記ディジタル 形式の範囲で暗号化されることを特徴とする、請求項８１に記載のシステム。 ８３．望ましくないエイリアス成分を予測する手段と、前記エイリアス成分を取 消し、それらを中和するための信号を化成する手段とをさらに含むことを特徴と する、請求項８１に記載のシステム。 ８４．前記アナログ波形の物理的特性を指示する前記制御情報が前記ディジタル 形式の範囲で隠蔽されることを特徴とする、請求項８１に記載のシステム。 ８５．前記補償がスルー補正を含むことを特徴とする、請求項８１に記載のシス テム。 ８６．前記補償がレベル補正を含むことを特徴とする、請求項８１に記載のシス テム。 ８７．前記補償が波形合成を含むことを特徴とする、請求項８１に記載のシステ ム。 ８８．前記制御情報がレベル、スルーおよび補正波形合成に関係することを特徴 とする、請求項８１に記載のシステム。 ８９．前記制御情報が乱数列に符号化された制御符号の形態であることを特徴と する、請求項８１に記載のシステム。 ９０．前記乱数列が前記ディジタル形式の複数の最下位ビットを変調することを 特徴とする、請求項８９に記載のシステム。 ９１．信号の符号化・復号化システムにおいて、望ましくないエイリアス成分を 事前に決定するための手段と、 前記エイリアス成分を打ち消すために信号を生成し、それによって、エイリアス 妨害を中和する、前記信号生成手段とを含むことを特徴とする改良。 ９２．信号を符号化および復号化するシステムにおいて、 超可聴ディザー信号を生成するための手段と、前記ディザー信号を符号化されて いる信号と結合するための手段とを含むことを特徴とする改良。 ９３．プロセス制御信号が前記ディザー信号に暗号化されることを特徴とする、 請求項９２に記載のシステム。 ９４．ディジタル形式に符号化されたアナログ信号波形を記録している記録成果 物であって、前記ディジタル形式に変換された前記アナログ波形を記録しており 、かつ、前記ディジタル形式内に前記アナログ波形の物理的特性を指示する符号 化情報を有しており、それによって、後に前記ディジタル形式から前記アナログ 波形がより正確に再構成することができる、記録媒体を含むことを特徴とする、 前記成果物。 ９５．前記アナログ波形の物理的特性を指示する前記情報が前記ディジタル形式 の範囲で暗号化されることを特徴とする、請求項９４に記載の記録成果物。 ９６．前記アナログ波形の物理的特性を指示する前記情報が前記ディジタル形式 の範囲で隠蔽されることを特徴とする、請求項９４に記載の記録成果物。 ９７．前記情報が前記ディジタル形式の複数の最下位ピットに暗号化されること を特徴とする、請求項９４、９５または９６のいずれかに記載の記録成果物。 ９８．前記情報が制御符号の形式であることを特徴とする、請求項９４、９５ま たは９６のいずれかに記載の記録成果物。 ９９．前記ディジタル形式が以後の復号器によって拡張され補足される圧縮信号 を表現することを特徴とする、請求項９４に記載の記録成果物。 １００．前記ディジタル形式がハイ信号レベルについてはピーク制限信号を、か つ、ロー信号レベルについては拡張信号を表現することを特徴とする、請求項９ ４に記載の記録成果物。 １０１．前記制御情報がスルー補正に関係することを特徴とする、請求項９４に 記載の記録成果物。 １０２．前記情報がレベル補正に関係することを特徴とする、請求項９４に記載 の記録成果物。 １０３．前記情報が波形合成に関係することを特徴とする、請求項９４に記載の 記録成果物。 １０４．前記情報がレベル、スルーおよび補正波形合成に関係することを特徴と する、請求項９４に記載の記録成果物。 １０５．前記情報が乱数列に符号化されたプロセス制御符号の形態であることを 特徴とする、請求項９４に記載の記録成果物。 １０６．前記乱数列が前記ディジタル形式の複数の最下位ビットを変調すること を特徴とする、請求項９４に記載の記録成果物σ １０７．低周波数平均レベルとは無関係に若干の信号変化を処理する段階をさら に含むことを特徴とする、請求項９４に記載の記録成果物。