<Desc/Clms Page number 1>
"Signaalbewerkingsinrichting voor het vermeerderen van het aantal hoge harmonischen in een geluidssignaal"
Deze uitvinding situeert zieh in het gebied van de geluidstechniek. Meer in het bijzonder heeft deze uitvinding betrekking op een inrichting voor het wijzigen van een geluidssignaal, weergegeven of gegenereerd door een elektronische bron, op zodanige wijze dat de klank van dit geluidssignaal verandert zodat de helderheid en/of de verstaanbaarheid van de informatie, vervat in het geluidssignaal, toenemen.
Bestaande systemen die tot doel hebben een klank te wijzigen zijn onder meer gebaseerd op het uitfilteren van bepaalde frequentie componenten uit een geluidssignaal, op het verzwakken van een geluidssignaal om vervorming tegen te gaan of op het versterken van een geluidssignaal ten einde het geluid waarvan sprake boven de ruis, die bijvoorbeeld door de elektronische weergaveketen gegenereerd wordt, te verheffen. Bovendien kunnen speciale effecten gebruikt worden, zoals het toevoegen van echogeluiden, om een geluidssignaal te beinvloeden.
Bij de manipulatie van een geluidssignaal worden vaak de hoge harmonischen (hoogfrequente componenten/boventonen) van dit signaal verzwakt. Talrijke factoren die tot deze verzwakking kunnen bijdragen worden hierna opgesomd. Enerzijds is het eigen aan vele elektronische schakelingen (zoals aanwezig in elektronische weergavetoestellen) hoge harmonischen van een signaal niet te behouden. Deze hoge harmonischen worden onder meer door het effect van aanwezige parasitaire capaciteiten uitgefilterd.
Anderzijds kunnen de beperkingen van een weergavesysteem oorzaak zijn van het verzwakken of totaal niet weergeven van hoge harmonischen in een geluidssignaal. Bij voorbeeld wordt
<Desc/Clms Page number 2>
de hoogste frequentie die kan weergegeven worden van een geluidssignaal, geregistreerd op een klassieke grammofoonplaat, onder meer bepaald door de eigenschappen van de naald waarmee deze grammofoonplaat afgetast wordt.
Wanneer geluidssignalen daarenboven meermaals verwerkt worden, zoals bij het uitzenden via radio van een signaal dat vooraf op een grammofoonplaat geregistreerd werd, kan hierdoor nog een bijkomende verzwakking van de hoge harmonischen van dit signaal ontstaan.
Bovendien worden de hoogfrequente componenten van een geluidssignaal gemakkelijk geabsorbeerd door voorzieningen in de ruimte waar het geluid beluisterd wordt, bij voorbeeld de aanwezige stoffering.
Door de sterke gerichtheid van luidsprekers voor hoge tonen worden de hoge harmonischen in een geluidssignaal binnen een bepaalde stralingshoek optimaal weergegeven, en in richtingen die buiten deze hoek vallen sterk verzwakt.
Tenslotte kunnen hoogfrequente componenten van een geluidssignaal verzwakt worden door niet optimaal afgestelde ruisonderdrukkingssystemen. Het zeer zwak aanwezig zijn of het ontbreken van hoogfrequente componenten in een geluidssignaal kan aanleiding geven tot minder aangename waarneming van dit geluidssignaal, en heeft doorgaans een negatief effect op de verstaanbaarheid van de informatie vervat in dit signaal.
Bekende systemen waarmee gepoogd wordt de gebrekkige weergave van hoge tonen in een geluidssignaal te verbeteren, hebben verschillende nadelen. Enerzijds geven deze systemen in het geval van sterke signalen aanleiding tot hinderlijke vervorming. Anderzijds creëren deze systemen ruis die vooral in stille passages hinderlijk is. Deze systemen bieden bovendien geen oplossing voor het vermeerderen van hoog frequente signaalcomponenten wanneer in een geluidssignaal oorspronkelijk geen of slechts zwakke hoogfrequente componenten aanwezig zijn.
De uitvinding beoogt te voorzien in een signaalbewerkingsinrichting waardoor de klank van een geluidssignaal, weergegeven
<Desc/Clms Page number 3>
of gegenereerd door een elektronische bron, verbeterd wordt wat betreft de helderheid en waardoor de verstaanbaarheid van de informatie vervat in dit signaal toeneemt.
Meer bepaald beoogt de uitvinding te voorzien in een signaalbewerkingsinrichting die de nadelige kenmerken van de bestaande inrichtingen niet vertoont.
Volgens de uitvinding is hiertoe voorzien in een signaalbewerkingsinrichting voor het vermeerderen van het aantal hoge harmonischen in een geluidssignaal, gekenmerkt door middelen voor het afzonderen van componenten van dit geluidssignaal met initiele frequentie boven een bepaalde instelbare waarde, middelen voor afzonderen van deze laatste signaalcomponenten met amplitude hoger dan een instelbare drempelwaarde, middelen voor het omvormen van een afgezonderde signaalcomponent naar een component met frequentie hoger dan genoemde initiele frequentie, middelen voor het optellen van een fractie van de genoemde componenten met hogere frequenties bij het geluidssignaal, middelen voor het instellen van deze fractie.
De signaalbewerkingsinrichting volgens de onderhavige uitvinding vindt een toepassing in het omvormen van geluidssignalen, onder meer muziek, teneinde de waarneming van de klank van deze signalen aan te passen aan de eisen van de waarnemer.
Bovendien vindt de uitvinding een toepassing in de telecommunicatie, bijvoorbeeld in de telefonie. Een signaalbewerkingsinrichting volgens de onderhavige uitvinding kan toegepast worden om de verstaanbaarheid van de informatie vervat in een geluidssignaal, bijvoorbeeld spraak, te verduidelijken. De uitvinding draagt zodoende bij tot het verhogen van de veiligheid, meer bepaald daar waar met behulp van telecommunicatie bepaalde controlefuncties worden gestuurd en/of gecontroleerd, zoals in de navigatie.
Met de term "vermeerderen" wordt het toenemen van het aantal hoge harmonischen ten opzichte van de reeds aanwezige harmonischen bedoeld. Deze term omvat evenwel ook het toevoegen van hoge harmonischen aan een signaal waarin deze aanvankelijk niet aanwezig waren.
Met de term"component (en)" van een signaal wordt
<Desc/Clms Page number 4>
het geheel van frequentiecomponenten bedoeld waarin een signaal kan ontbonden worden (Fourieranalyse). In de onderhavige beschrijving worden ook de termen "harmonischen", "grondtoon" en "boventonen" gebruikt.
Volgens de uitvinding wordt voorzien in middelen voor het afzonderen van componenten van het oorspronkelijke geluidssignaal met een frequentie hoger dan een bepaalde instelbare waarde.
In een voorkeursuitvoeringsvorm van deze uitvinding worden genoemde componenten afgezonderd door te voorzien in ten minste een filter die ervoor zorgt (zorgen) dat de signaalcomponenten met een frequentie lager dan een instelbare waarde, sterk verzwakt worden.
In functie van het toepassingsgebied van de signaalbewerkingsinrichting wordt deze instelbare waarde, meer bepaald de afsnijfrequentie van de hoger genoemde filter (s), gedefinieerd. Bijvoorbeeld kan een signaalbewerkingsinrichting volgens de uitvinding voor telecommunicatiedoeleinden voorzien worden van een hoogdoorlaatfilter waarvan de afsnijfrequentie gekozen wordt in het gebied van 800 Hz tot 1200 Hz.
Wanneer de genoemde signaalbewerkingsinrichting echter gebruikt wordt voor het aanpassen van muzieksignalen, zal zij bij voorkeur voorzien worden van een hoogdoorlaatfilter met een afsnijfrequentie in de omgeving van 4000 Hz.
Het ligt voor de hand dat de signaalbewerkingsinrichting volgens de uitvinding niet beperkt is tot de genoemde afsnijfrequenties en dat andere frequenties, afhankelijk van de toepassing, gekozen kunnen worden.
Een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding die specifiek geselecteerd is voor toepassingen die betrekking hebben op de weergave van muzieksignalen wordt een signaalbewerkingsinrichting volgens de uitvinding voorzien van een bijkomende filter met doel zogenaamde "parasietsignalen"zoals piloottonen, compact disc sampling residus en dergelijke te onderdrukken. De afsnijfrequentie (s) van deze filter kunnen in functie van de te onderdrukken frequenties gekozen worden.
Volgens de uitvinding wordt voorzien in middelen voor het omvormen van een afgezonderde signaalcomponent naar een component met hogere frequentie dan de initiele frequentie van de component.
In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding bevatten
<Desc/Clms Page number 5>
de hogergenoemde middelen een elektronisch circuit waardoor een niet-lineaire vervorming van het ingangssignaal van dit circuit bekomen wordt, zodat hogere harmonischen gegenereerd worden.
Dit elektronisch circuit vervult drie functies. Enerzijds worden zeer sterke signalen die aanleiding kunnen geven tot hinderlijke vervorming niet doorgegeven aan het circuit. Daartoe voorziet deze schakeling middelen voor limiteren van de amplitude van sterke signaalcomponenten.
Anderzijds wordt voorzien dat ook bij zwakke signaalcomponenten niet-lineaire vervorming optreedt.
Bovendien voorziet het elektronische circuit volgens de uitvinding middelen waardoor een signaal slechts doorgelaten wordt wanneer de amplitude van dit signaal een instelbare drempelwaarde overschnjdt.
Deze voorziening heeft als voordeel ten opzichte van bestaande schakelingen dat bij zwakke signalen, zoals voorkomend in stille passages van een geluidssignaal, door de schakeling geen ruiscomponenten bijgecreëerd worden.
Het uitgangssignaal van dit circuit wordt "in zekere mate" bij het oorspronkelijke geluidssignaal opgeteld. Daartoe zijn in een voorkeurs- uitvoeringsvorm middelen voorzien waardoor de mate waann hoge harmonischen aan het oorspronkelijk signaal worden toegevoegd, ingesteld kan worden. Deze middelen worden in het hiernavolgende nader beschreven aan de hand van figuren 4 en 5.
De uitvinding zal in het hiernavolgende nader worden beschreven aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld onder verwijzing naar de figuren.
Hierin toont : Fig. 1 een eenvoudig blokschema van de signaalbewerkingsinrichting volgens de uitvinding.
Fig. 2 de wijziging die een signaal ondergaat in een niet-lineair circuit volgens de onderhavige uitvinding, Fig. 3 een uitvoeringsvorm van het blokschema van figuur 1, Fig. 4 een onderdeel van een niet-lineair circuit volgens de uitvoeringsvorm van figuur 3, Fig. 5 een tweede onderdeel van een niet-lineair circuit volgens
<Desc/Clms Page number 6>
de uitvoeringsvorm van figuur 3.
In figuur 1 wordt een blokschema getoond volgens de onderhavige uitvinding. Een geluidssignaal, gegenereerd door een willekeurige bron of weergegeven door een willekeurige weergaveinrichting wordt aangeboden aan de ingangsterminal 1 van een elektronische schakeling volgens het blokschema van figuur 1.
EMI6.1
Ingangsterminal 1 is verbonden met een hoogdoorlaatfilter 2 die voorziet in een aanzienlijke verzwakking van de laagfrequente componenten aanwezig in het aan terminal 1 aangeboden geluidssignaal.
Het uitgangssignaal van filter 2 wordt toegevoerd aan een tweede filter 3 waarmede beoogd wordt de signaalcomponenten met frequentie tussen 19 kHz en 44 kHz te onderdrukken. Zoals hoger reeds beschreven heeft de onderdrukking van signaalcomponenten met frequentie tussen 19 kHz en 44 kHz tot doel parasietsignalen zoals piloottonen te onderdrukken.
Het uitgangssignaal van filter 3 wordt toegevoerd aan een keten 4 waardoor een niet-lineaire vervorming van het toegevoerde signaal wordt bekomen. De werking van deze keten 4 zal in het hiernavolgende nader worden besproken met verwijzing naar figuren 4 en 5.
Het uitgangssignaal van keten 4 wordt toegevoerd aan een keten 5 waardoor volgens een op zich bekende techniek (signaalverzwakking) gezorgd wordt dat slechts een instelbare fractie van het uitgangssignaal doorgelaten wordt.
Het uitgangssignaal van keten 5 wordt tenslotte opgeteld bij het oorspronkelijke geluidssignaal. Daartoe wordt enerzijds een verbinding voorzien van de ultgangsterminal van keten 5 en een ingangsklem van een optelketen 6 en wordt anderzijds een verbinding voorzien van ingangsterminal 1 met een tweede ingangsklem van deze optelketen 6.
Figuur 2 illustreert het resultaat van een niet-lineaire vervorming volgens de uitvinding uitgevoerd op een zaagtandvormig signaal.
Figuur 3 is een uitvoeringsvorm van het blokschema van figuur 1. De waarden van de componenten uit deze schakeling zijn gekozen voor specifieke toepassing van de schakeling op een uitgangssignaal van een high fidelity muziekweergaveketen.
<Desc/Clms Page number 7>
In het hiernavolgende wordt de werking van dit circuit bondig beschreven. De gebruikte onderdelen van deze schakeling alsook hun eigenschappen en hun werking zijn bekend voor de vakman.
Een geluidssignaal wordt toegevoerd aan de schakeling via ingangsterminal 1. Een condensator Cl voorziet dat de gelijkstroomcomponent van het ingangssignaal niet doorgelaten wordt.
De schakeling voorziet in middelen voor het afzonderen van de middenfrequente componenten van het ingangssignaal. Daartoe zijn in deze uitvoeringsvorm twee filters voorzien die achtereenvolgens het ingangssignaal beinvloeden.
Een eerste filter is een hoogdoorlaatfilter opgebouwd rond de operationele versterker oal. Signaalcomponenten met frequenties beneden 4300 Hz worden hierdoor verzwakt.
Verder voorziet de schakeling in een filter waardoor signaalcomponenten met frequenties in het gebied van 19 kHz tot 44 kHz niet doorgelaten worden. In dit gebied komen de hoger genoemde "parasietsignalen" voor.
Een niet-lineair circuit zoals opgenomen in het blokschema van figuur l onder verwijzingscijfer 4, wordt in deze uitvoeringsvorm gevormd met behulp van de diodes Dl, D2 en de weerstand R6 enerzijds, en de diodes D3, D4, D5, D6 en de weerstand R4 anderzijds.
In het hiernavolgende wordt de werking van dit niet-lineair circuit verduidelijkt aan de hand van figuren 4 en 5.
Het is duidelijk dat deze figuren geen werkelijke opsplitsing van het niet-lineaire circuit volgens deze uitvoeringsvorm weergeven, aangezien bepaalde componenten in beide figuren voorkomen. De opsplitsing van dit circuit is slechts uitgevoerd ter verduidelijking van de werking van het betreffende gedeelte van de schakeling.
De werking van de schakeling getoond in figuur 4 is als volgt. Wanneer de doorlaatspanning van een van de diodes Dl of D2 (afhankelijk van de polariteit van het ingangssignaal) overschreden wordt, geleidt de desbetreffende diode en wijzigt de versterkingsfaktor van de schakeling (ten gevolge van het al dan niet inschakelen van de weerstand R6). Aldus is de diode mede bepalend voor de ogenblikkelijke waarde van de versterkingsfactor van dit deel van de schakeling
<Desc/Clms Page number 8>
en van de vorm van het uitgangssignaal.
Het effect van deze schakeling op een zaagtandvormig signaal is eveneens geillustreerd in deze figuur. Deze illustratie toont dat sterke signaalcomponenten gelimiteerd worden in amplitude.
De schakeling van figuur 5 werkt als volgt. Afhankelijk van de verhouding van de uitgangsspanning van operationele versterker oa2 en de spanning V wordt de stroom door de diodes D3 tot D6 doorgelaten of gesperd en wordt de versterkingsfactor ten gevolge van het al dan niet inschakelen van de weerstand R4, gewijzigd.
De geïllustreerde uitvoeringsvorm voorziet in een instelbare spanning V door het voorzien van volgende middelen : operationele versterker oa3 en instelbare weerstand P2.
Met behulp van deze instelbare spanning V wordt bekomen dat ongewenste zwakke signaalcomponenten niet aan het gedeelte van de schakeling met niet-lineaire karakteristiek toegevoerd worden.
Zoals hoger reeds vermeld, heeft deze uitvoering de eigenschap te voorzien dat geen ruiscomponenten aan stille passages in een geluidssignaal toegevoegd worden.
Het effect van deze schakeling op een zaagtandvormig signaal is eveneens geillustreerd in deze figuur.
Voor de verdere opbouw van de uitvoeringsvorm van de schakeling volgens de uitvinding wordt opnieuw verwezen naar figuur 3.
Nadat het signaal het niet-lineaire circuit doorlopen heeft, wordt het toegevoerd aan een circuit waardoor de fractie van het uitgangs-
EMI8.1
signaal van het hogergenoemde niet-lineaire circuit ingesteld kan worden (C5-P1-R12-C6-P3). wordt deze fractie van het gegenereerde signaal toegevoerd aan een sommeerketen opgebouwd rond operationele versterker oa4. Deze sommeerketen is eveneens verbonden met condensator Cl zodat het ingangssignaal, na te zijn ontdaan van zijn gelijkstroomcomponent, opgeteld wordt bij het uitgangssignaal van de filter opgebouwd rond operationele versterker oa4.
In het hiernavolgende worden de specifieke waarden van de componenten uit de schakelingen van figuren 3, 4 en 5 opgesomd.
Rl : 33 k ohm Cl, C7 : 4u7 F
<Desc/Clms Page number 9>
R2 : 68 k ohm C2, C3, C4, C5 : InF R3, R13 : 1k ohm C6 : 330 pF R4 : 47 k ohm Pl : 10 k ohm R5, R7 : 1 M ohm P2, P3 : 100 k ohm R6 : 470 k ohm 01... 06 : type 1N4148 R8, R9 : 10 k ohm RIO, R14, R15 : 100 k ohm RU : 1 M ohm R 12 : 15 k ohm De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de hogergenoemde frequenties of frequentiegebieden, noch tot de beschreven uitvoeringsvormen. De signaalbewerkingsinrichting volgens de uitvinding kan met behulp van andere elektronische schakelingen en andere componenten uitgevoerd worden.
<Desc / Clms Page number 1>
"Signal processing apparatus for increasing the number of high harmonics in a sound signal"
This invention is situated in the field of sound engineering. More particularly, this invention relates to a device for modifying an audio signal, reproduced or generated by an electronic source, in such a way that the sound of this audio signal changes so that the clarity and / or intelligibility of the information contained in increase the beep.
Existing systems that aim to modify a sound are based, among other things, on filtering out certain frequency components from an audio signal, attenuating an audio signal to prevent distortion or amplifying an audio signal in order to reduce the sound above elevate the noise generated, for example, by the electronic display chain. In addition, special effects can be used, such as adding echo sounds, to affect a sound signal.
When manipulating a sound signal, the high harmonics (high-frequency components / overtones) of this signal are often attenuated. Numerous factors that can contribute to this weakening are listed below. On the one hand, the inherent nature of many electronic circuits (as present in electronic display devices) is not to maintain high harmonics of a signal. These high harmonics are filtered out, among other things, by the effect of present parasitic capacities.
On the other hand, the limitations of a reproduction system may cause the attenuation or total non-reproduction of high harmonics in an audio signal. For example,
<Desc / Clms Page number 2>
the highest frequency that can be reproduced from a sound signal, recorded on a classic gramophone record, partly determined by the properties of the needle with which this gramophone record is scanned.
In addition, when audio signals are processed several times, such as when broadcasting a signal previously recorded on a gramophone record, this can lead to an additional weakening of the high harmonics of this signal.
In addition, the high-frequency components of a sound signal are easily absorbed by facilities in the room where the sound is listened to, for example the upholstery present.
Due to the strong directivity of high-frequency speakers, the high harmonics in an audio signal within a certain beam angle are optimally reproduced, and are strongly weakened in directions outside this angle.
Finally, high-frequency components of a sound signal can be attenuated by noise-reduction systems that are not optimally adjusted. The very weak presence or lack of high-frequency components in a sound signal can lead to less pleasant perception of this sound signal, and usually has a negative effect on the intelligibility of the information contained in this signal.
Known systems which attempt to improve the poor reproduction of high tones in an audio signal have several drawbacks. On the one hand, these systems give rise to annoying distortion in the case of strong signals. On the other hand, these systems create noise that is especially annoying in quiet passages. Moreover, these systems do not offer a solution for the multiplication of high-frequency signal components when in a sound signal originally no or only weak high-frequency components are present.
The object of the invention is to provide a signal processing device which reproduces the sound of an audio signal
<Desc / Clms Page number 3>
or generated by an electronic source, is improved in clarity and increasing the intelligibility of the information contained in this signal.
More particularly, the invention aims at providing a signal processing device which does not exhibit the disadvantageous features of the existing devices.
According to the invention, a signal processing device for increasing the number of high harmonics in a sound signal is provided for this purpose, characterized by means for separating components of this sound signal with an initial frequency above a certain adjustable value, means for separating the latter signal components with amplitude higher than an adjustable threshold value, means for converting a separated signal component into a component with frequency higher than said initial frequency, means for adding a fraction of said components with higher frequencies to the sound signal, means for adjusting this fraction .
The signal processing apparatus according to the present invention finds application in the conversion of sound signals, including music, in order to adapt the perception of the sound of these signals to the requirements of the observer.
Moreover, the invention finds application in telecommunications, for example in telephony. A signal processing device according to the present invention can be used to clarify the intelligibility of the information contained in a sound signal, for example speech. The invention thus contributes to increasing safety, in particular where certain control functions are controlled and / or monitored by means of telecommunication, such as in navigation.
The term "amplify" refers to the increase in the number of high harmonics compared to the harmonics already present. However, this term also includes adding high harmonics to a signal in which they were not initially present.
Using the term "component (s)" of a signal
<Desc / Clms Page number 4>
the set of frequency components in which a signal can be decomposed (Fourier analysis). In the present description, the terms "harmonics", "root", and "overtones" are also used.
According to the invention, means are provided for separating components from the original audio signal with a frequency higher than a certain adjustable value.
In a preferred embodiment of this invention, said components are isolated by providing at least one filter which causes (causes) the signal components to be attenuated at a frequency lower than an adjustable value.
Depending on the field of application of the signal processing device, this adjustable value, in particular the cut-off frequency of the above-mentioned filter (s), is defined. For example, a signal processing apparatus according to the invention for telecommunication purposes can be provided with a high-pass filter whose cut-off frequency is selected in the range from 800 Hz to 1200 Hz.
However, when said signal processing device is used to adjust music signals, it will preferably be provided with a high-pass filter with a cutoff frequency in the vicinity of 4000 Hz.
It is obvious that the signal processing device according to the invention is not limited to the aforementioned cut-off frequencies and that other frequencies can be selected depending on the application.
A preferred embodiment of the invention which is specifically selected for applications related to the reproduction of music signals, a signal processing device according to the invention is provided with an additional filter for the purpose of suppressing so-called "parasite signals" such as pilot tones, compact disc sampling residue and the like. The cutoff frequency (s) of this filter can be selected according to the frequencies to be suppressed.
According to the invention, means are provided for converting a isolated signal component into a component with a higher frequency than the initial frequency of the component.
In a preferred embodiment of the invention
<Desc / Clms Page number 5>
the above-mentioned means an electronic circuit whereby a non-linear distortion of the input signal of this circuit is obtained, so that higher harmonics are generated.
This electronic circuit performs three functions. On the one hand, very strong signals that can lead to annoying distortion are not passed on to the circuit. To this end, this circuit provides means for limiting the amplitude of strong signal components.
On the other hand, it is anticipated that non-linear distortion also occurs with weak signal components.
In addition, the electronic circuit according to the invention provides means by which a signal is only passed when the amplitude of this signal exceeds an adjustable threshold value.
This feature has the advantage over existing circuits that in the case of weak signals, such as occurring in silent passages of an audio signal, no noise components are created by the circuit.
The output of this circuit is added "to some extent" to the original audio signal. For this purpose, in a preferred embodiment, means are provided by which the degree to which high harmonics are added to the original signal can be adjusted. These means are described in more detail below with reference to Figures 4 and 5.
The invention will be described in more detail below with reference to an exemplary embodiment with reference to the figures.
Herein shows: Fig. 1 is a simple block diagram of the signal processing device according to the invention.
Fig. 2 the change that a signal undergoes in a non-linear circuit according to the present invention, FIG. 3 an embodiment of the block diagram of FIG. 1, FIG. 4 is a part of a non-linear circuit according to the embodiment of FIG. 3, FIG. 5 a second part of a non-linear circuit according to
<Desc / Clms Page number 6>
the embodiment of figure 3.
Figure 1 shows a block diagram according to the present invention. An audio signal generated by a random source or reproduced by a random display device is applied to the input terminal 1 of an electronic circuit according to the block diagram of Figure 1.
EMI6.1
Input terminal 1 is connected to a high-pass filter 2 which provides for a significant attenuation of the low-frequency components present in the audio signal presented to terminal 1.
The output of filter 2 is applied to a second filter 3, which is intended to suppress the signal components with a frequency between 19 kHz and 44 kHz. As already described above, the suppression of signal components with a frequency between 19 kHz and 44 kHz aims to suppress parasite signals such as pilot tones.
The output of filter 3 is applied to a circuit 4, whereby a non-linear distortion of the supplied signal is obtained. The operation of this circuit 4 will be discussed in more detail below with reference to Figures 4 and 5.
The output signal of circuit 4 is applied to a circuit 5, whereby according to a technique known per se (signal attenuation) it is ensured that only an adjustable fraction of the output signal is passed through.
The output of circuit 5 is finally added to the original sound signal. For this purpose, on the one hand, a connection is provided of the output terminal of chain 5 and an input terminal of an adder circuit 6 and, on the other hand, a connection is provided of input terminal 1 with a second input terminal of this adder chain 6.
Figure 2 illustrates the result of a non-linear distortion according to the invention performed on a sawtooth-shaped signal.
Figure 3 is an embodiment of the block diagram of Figure 1. The values of the components of this circuit are selected for specific application of the circuit to an output of a high fidelity music reproduction chain.
<Desc / Clms Page number 7>
The operation of this circuit is briefly described below. The parts of this circuit used as well as their properties and their operation are known to the skilled person.
An audio signal is applied to the circuit through input terminal 1. A capacitor C1 provides that the DC component of the input signal is not transmitted.
The circuit provides means for isolating the intermediate frequency components from the input signal. To this end, two filters are provided in this embodiment which successively influence the input signal.
A first filter is a high-pass filter built around the operational amplifier. Signal components with frequencies below 4300 Hz are attenuated by this.
Furthermore, the circuit provides a filter through which signal components with frequencies in the range of 19 kHz to 44 kHz are not transmitted. The above-mentioned "parasite signals" occur in this region.
In this embodiment, a non-linear circuit as included in the block diagram of Figure 1 under reference numeral 4 is formed using the diodes D1, D2 and the resistor R6 on the one hand, and the diodes D3, D4, D5, D6 and the resistor R4 on the other hand.
In the following, the operation of this non-linear circuit is explained with reference to Figures 4 and 5.
Obviously, these figures do not represent a true breakdown of the non-linear circuit according to this embodiment, since certain components appear in both figures. The division of this circuit has only been made to clarify the operation of the relevant part of the circuit.
The operation of the circuit shown in Figure 4 is as follows. When the forward voltage of one of the diodes D1 or D2 (depending on the polarity of the input signal) is exceeded, the respective diode conducts and the gain factor of the circuit changes (due to whether or not the resistor R6 is turned on). Thus, the diode partly determines the instantaneous value of the gain of this part of the circuit
<Desc / Clms Page number 8>
and the shape of the output signal.
The effect of this circuit on a sawtooth-shaped signal is also illustrated in this figure. This illustration shows that strong signal components are limited in amplitude.
The circuit of figure 5 works as follows. Depending on the ratio of the output voltage of the operational amplifier, inter alia, 2 and the voltage V, the current is passed or blocked through the diodes D3 to D6 and the amplification factor is changed as a result of whether or not the resistor R4 is switched on.
The illustrated embodiment provides an adjustable voltage V by providing the following means: operational amplifier including 3 and adjustable resistor P2.
With the aid of this adjustable voltage V it is obtained that undesired weak signal components are not supplied to the part of the circuit with non-linear characteristic.
As mentioned above, this embodiment has the property of providing that no noise components are added to silent passages in an audio signal.
The effect of this circuit on a sawtooth-shaped signal is also illustrated in this figure.
For further construction of the embodiment of the circuit according to the invention, reference is again made to Figure 3.
After the signal has passed through the non-linear circuit, it is applied to a circuit through which the fraction of the output
EMI8.1
signal from the above non-linear circuit can be set (C5-P1-R12-C6-P3). this fraction of the generated signal is fed to a summing chain built around operational amplifier, among others4. This summing circuit is also connected to capacitor C1 so that the input signal, after being stripped of its DC component, is added to the output signal of the filter built up around operational amplifier, among others4.
The following lists the specific values of the components from the circuits of Figures 3, 4 and 5.
R1: 33 k ohm Cl, C7: 4u7 F
<Desc / Clms Page number 9>
R2: 68k ohm C2, C3, C4, C5: InF R3, R13: 1k ohm C6: 330 pF R4: 47k ohm Pl: 10k ohm R5, R7: 1M ohm P2, P3: 100k ohm R6: 470 k ohm 01 ... 06: type 1N4148 R8, R9: 10 k ohm RIO, R14, R15: 100 k ohm RU: 1 M ohm R 12: 15 k ohm The present invention is not limited to the aforementioned frequencies or frequency ranges nor to the described embodiments. The signal processing device according to the invention can be implemented with the aid of other electronic circuits and other components.