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Schaltungsanordnung zur Dynamikregelung in Vocodersystemen
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Dynamikregelung in Vocodersystemen.
Bei einem bekannten Verfahren zur Dynamikpressung in Vocodersystemen wird das Spracheingangssignal S1 (t) in Abhängigkeit von der Gesamtamplitude in seinem Verstärkungsgrad geregelt. Die Regelung erfolgt hiebei, wie in Fig. 1 zu sehen ist, durch ein aus einer an sich bekannten Schaltungsanordnung R abgeleitetes Regelsignal noch vor der Aufspaltung des Sprachsignals in die einzelnen Spektrumkanäle Kl-Kn des Vocoders. Bei diesem Verfahren müssen hinsichtlich der Qualität des Regelverstärkers grosse Anforderungen gestellt werden, da sich Verzerrungen durch die Dynamikpressung sehr störend am Sprachspektrum bemerkbar machen. Bei höheren Qualitätsansprüchen ist die erzielbare Dynamik durch den vertretbaren technischen Aufwand für den Dynamikpresser fühlbar beschränkt.
An die Verzerr rungsfreiheit des Dynamikpressers müssen hier gesteigerte Ansprüche gestellt werden, da wegen der typischen spektralen Energieverteilung der Sprache zur gleichmässigen Aussteuerung der Einzelkanäle meist eine Höhenanhebung vorgesehen wird, die nichtlineare Verzerrungen noch zusätzlich betont. Ferner besitzt diese Art der Dynamikregelung noch den Nachteil, dass bei quantisierter Signalübertragung und kleinen Gesamtamplituden des Spracheingangssignals die Signale der unteren Quantisierungsstufen fast ganz im Störpegel verschwinden.
Es ist nun die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile des bekannten Verfahrens zu vermeiden und insbesondere eine Schaltungsanordnung anzugeben, welche den Dynamikbereich der sendeseitigen Analogkreise und einer eventuell, für die Übertragung vorgesehenen Quantisierungseinheit voll auszunutzen gestattet.
Dies wird dadurch erreicht, dass bei der Schaltungsanordnung zur Dynamikregelung in Vocodersystemen die Verstärkung der Signale in den Einzelkanälen (Spektrumkanälen) in Abhängigkeit von der Gesamtamplitude des Eingangssignals automatisch regelbar ist.
Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens liefert sehr günstige Resultate dadurch, dass eine an sich bekannte Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Regelsignals vorgesehen ist, welche aus dem Eingangssignal eine von der Gesamtamplitude dieses Signals abhängige Regelgrösse liefert, die auf der Sendeseite des Vocoders dazu verwendet wird, automatisch die Dynamik der Signale in den Einzelkanälen durch Herabregelung des Verstärkungsgrades der Kanalverstärker V2i (Fig. 2) zu pressen und nach ih rer Übertragung zur Empfangsseite durch Heraufregelung des Verstärkungsgrades der Kanalverstärker V3i (Fig. 4) die Dynamik wieder zu dehnen.
Diese Anordnung kann in der Weise abgewandelt werden, dass die Dynamik in den Einzelkanälen des Vocoders durch von der Regelgrösse gesteuerte elektronisch regelbare Spannungsteiler RSi (Fig. 3), die in die Gleichstromkreise GKi (Fig. 3) eingeschaltet sind, steuerbar ist.
Besonders vorteilhaft lässt sich die Dynamik ferner auf der Empfangsseite des Vocoders durch eine von der Regelgrösse gesteuerte Änderung des Energiegehaltes der Anregungsfunktion regeln (dehnen).
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Obwohl diese Schaltungsanordnungen einen etwas höheren Aufwand als eine Schaltungsanordnung für das bekannte Verfahren erfordern, haben sie aber den Vorteil, dass sie den Dynamikbereich der sendeseitig verwendetenAnalogkreise und im Falle einer quantisiertenübertragung auch den Dynamikbereich der Quantisierungseinheit voll auszunutzen gestatten.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines durch Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen :
Fig. 1 die Prinzipdarstellung eines bekannten Verfahrens zur Dynamikpressung bei Vocodersystemen, Fig. 2 das Prinzipschaltbild einer Anordnung zur Dynamikregelung, bei der der Verstärkungsgrad der ein- zelnen Kanalverstärker in Abhängigkeit von der Gesamtamplitude des Spracheingangssignals gesteuert wird, Fig. 3 das Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Dynamikregelung, bei der die Dynamik durch je Kanal vorgesehene elektronische Spannungsteiler geregelt wird, Fig. 4 eine Prinzipdarstellung eines bekannten Vocoders, Fig. 5 Dynamikregelung eines Vocoders nach Fig. 4 durch Regelung des Verstärkungsgrades der Kanalverstärker und Fig. 6 Dynamikregelung eines Vocoders nach Fig.
4 durch sendeseitige Regelung des Verstärkungsgrades der Kanalverstärker und empfangsseitige Regelung des Energie gehaltes der Anregungsfunktion.
In Fig. 2 ist nun zunächst im Prinzip dargestellt, wie die Dynamikpressung in den Kanalverstärkern der einzelnen Spektrumkanäle Ki-Kn auf der Sendeseite des Vocoders in Abhängigkeit von einem Regelsignal erfolgt, welches aus der Gesamtamplitude des Spracheingangssignals abgeleitet worden ist. Das Spracheingangssignal si (t) wird zunächst in dem Verstärker Vi soweit verstärkt, dass es sowohl in dem Spektrumfiltersatz SFS als auch in der Schaltungsanordnung R zur Erzeugung der Regelspannung in brauchbarer Grösse vorliegt. In dem Spektrumfiltersatz SFS wird das Sprachsignal in eine Anzahl von n Spektrumkanäle K1-Kn mit Hilfe von Kanalfiltern zerlegt.
Jeder Kanalausgang Ai-A des Spektrumfiltersatzes führt zunächst über einen regelbaren Verstärker V i, in dem das Signal auf eine für die nachfolgende Behandlung in einem Gleichstromkreis GKi erforderliche Grösse verstärkt wird.
Für die besonderen Zwecke der Dynamikpressung sind die Kanalverstärker Vzi als Regelverstärker ausgeführt, denen als Regelsignal das Ausgangssignal des Schaltkreises R zur Gewinnung der Regelgrö- sse zugeführt wird. Dieses Signal wird dann auf einen gesonderten Regelkanal K zum Empfangsteil des Vocoders übertragen und dort zur Dynamikdehnung verwendet. Diese'Dynamikdehnung kann dadurch erreicht werden, dass in Abhängigkeit von der Regelgrösse die Verstärkung in den Kanalverstärkem um jenes Mass heraufgeregelt wird, um welches die Verstärkung zum Zwecke der Dynamikpressung herabgeregelt wurde.
Ein anderes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur Dynamikpressung auf der Sendeseite des Vocoders zeigt die Fig. 3. Hier wird die Dynamik, abweichend von der Schaltungsanordnung nach Fig. 2, nicht durch die Kanalverstärker V2i der Spektrumkanäle, sondern durch elektronisch gesteuerte Spannungsteiler RSi der Gleichstromkreise GKi in Abhängigkeit von der Regelgrösse geregelt.
Die Darstellung der Fig. 4 zeigt das Prinzip eines bekannten Vocoders, bei dem das Sprachsignal s (t) nach Verstärkung in einem Vorverstärker Vl mit Hilfe eines Spektrumfiltersatzes SFS in die Spektrumkanäle Al-An und mittels einer besonderen Einrichtung AF zur Gewinnung der Anregungsfunktion in einem Anregungskanal KAO zerlegt wird. Zur Übertragung der Signale in den einzelnen Kanälen Ki-KAO zum Empfangsteil des Vocoders wird meist ein Zeitmultiplexverfahren verwendet. Im Zeitmultiplexsender ZMS werden die Signale zeitlich so zusammengefasst, dass sie über eine einzige Leitung zum Zeitmultiplexempfänger ZME übertragen werden können. In diesem Empfänger werden die Signale wieder in der ursprünglichen Reihenfolge auf die Einzelkanäle Kakao verteilt.
Jeder Spektrumkanal besitzt einen eigenen Verstärker V3i und einen Tiefpass TPi sowie einen Modulator MOD. Wie bereits erwähnt, enthält der Kanal KAO die Anregungsfunktion. Das Signal der Anregungsfunktion wird einem geeigneten Umformer AFU zugeführt, mit dessen Ausgangssignal der Modulator betrieben wird. Durch den Modulator wird bewirkt, dass die Parallelübertragung der Signale der Spektrumkanäle zu den Kanalfiltern SFS2 durch eine Abtastung im Rhythmus der Sprach"- grundfrequenz, die in der Anregungsfunktion enthalten ist, gesteuert wird. Die Abtastung erfolgt durch Rechteckimpulse von konstantem Energieinhalt. Die Ausgangssignale des Modulators werden dann wieder einem Spektrumfiltersatz SFS2 zugeführt, in dem das in mehrere Kanäle aufgespaltene Sprachsignal wieder zusammengesetzt wird.
In Fig. 5 ist nun im Prinzip eine Vocodereinrichtung dargestellt, deren Wirkungsweise im wesentlichen derjenigen entspricht, wie sie im Zusammenhang mit der Fig. 4 erläutert wurde. Sie enthält hier zusätzlich eine Einrichtung zur Dynamikregelung. Aus dem Spracheingangssignal wird, nach dessen Ver-
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stärkung, in einer an ich bekannten Regeleinrichtung R ein Regelsignal erzeugt, welches in Abhängigkeit von der Gesamtamplitude, zum Zwecke der Dynamikpressung, den Verstärkungsgrad der regelbaren Kanalverstärker V2i herabregelt. Das Regelsignal wird ferner über einen eigenen Kanal mit Hilfe des Zeitmultiplexsenders ZMS zum Empfangsteil des Vocoders übertragen.
Im Zeitmultiplexempfänger ZME wird dann das Regelsignal wieder gewonnen und einem Umformer RU zugeführt, der die Regelgrösse so behandelt, dass sie nun geeignet ist, durch Heraufregeln des Verstärkungsgrades der Kanalverstärker V3i die auf der Sendeseite vorgenommene Dynamikpressung hier auf der Empfangsseite wieder zu kompensieren.
Wie Fig. 6 zeigt, ist es ferner auch möglich, mit Hilfe einer von der Gesamtamplitude des Sprachesignals abhängigen Änderung des Energieinhaltes der Anregungsimpulse die Dynamik bei Vocodersystemen zu regeln. Die aus dem Spracheingangssignal mit Hilfe der bekannten Einrichtung R abgeleitete Regelgrösse wird zunächst wie bisher zur Dynamikpressung in den Aggregatkanälen verwendet. Ausserdem aber wird sie einer Regeleinrichtung AFR zugeführt, deren Aufgabe es ist, den Energieinhalt der Impulse der Anregungsfunktion in Abhängigkeit von dieser Regelgrösse zu steuern. Nach der Übertragung der die Regelinformation enthaltenden Anregungsfunktion über den Kanal KAOR zum Empfangsteil des Vo- coders werden die Modulatoren mit diesem Signal gesteuert.
Es ergeben sich dann längere oder kürzere Abtastzeiten je nach der im Augenblick vorliegenden Grösse der Dynamik, die einer mehr oder weniger starken Anhebung des Signals des Spektrumkanals äquivalent sind, d. h., durch die kürzeren oder längeren Abtastzeiten, in denen die Signale in den Spektrumkanälen mit Hilfe der Modulatoren auf die Ausgangsfilter durchgeschaltet sind, ergeben sich an den Ausgängen dieser Filter Signale mit kleinerem oder grösserem Energieinhalt, so dass die ursprüngliche Dynamik des Sprachsignals mit guter Näherung wieder hergestellt wird.
DiesesVerfahren der Dynamikregelung bei Vocodersystemen hat den Vorteil, dass nun nicht mehr für die Übertragung der Regelgrösse ein gesonderter Kanal zur Verfügung gestellt werden muss und dass ferner die Verstärker in den Aggregatkanälen auf der Empfangsseite des Vocoders nicht als Regelverstärker ausgeführt sein müssen. Dieses führt zu wesentlich ökonomischeren Lösungen beim Bau derartiger Vocoder.
PATENTANSPRÜCHE :
EMI3.1
d u r c h g e k e n n z e i c h -net, dass die Verstärkung der Signale in den Einzelkanälen (Spektrumkanälen K1-Kn) in Abhängigkeit von der Gesamtamplitude des Spracheingangssignals si (t) automatisch regelbar ist.