DE1953300A1 - Dynamikkompressor - Google Patents

Description

Akustische u. Kino-Geräte Gesellschaft m.b.H., 1150 Wien,

Nobilegasse 50 (Österreich)

Dynamikkompressor

Gegenstand der Erfindung ist ein Dynamikkompressor, enthaltend einen pegelabhängig steuerbaren Widerstand, bzw. ein pegelabhängig steuerbares Widerstandsnetzwerk.

Der Dynamikumfang -von Original schall ereignis sen, z.B. bei Konzerten, beträgt bis zu 80 db und mehr. Es ist bekannt, daß dieser große Bereich bei Schallplattenaufnahmen, Bundfunkübertragungen, Tonbandaufnahmen und ähnlichem nicht mehr voll bewältigt werden kann, sondern daß dieser natürliche Bereich entsprechend eingeengt werden muß, wobei eine verbleibende Dynamik von 50 db noch als sehr gut zu bezeichnen ist. Diese Einengung erfolgt bei hochwertigen Studioaufnahmen üblicherweise vom {Eoningenieur, also von Hand aus, trotzdem ist es aber auch in vielen fällen der Studiotechnik üblich, Kompressoren einzusetzen· Auf #eden fall sind sie aber ein sehr brauchbares Hilfsmittel der Übertragungstechnik bei elektroakustischen Anlagen schlechthin und vor allem für den Tonbandamateur außerordentlich wertvoll, da sie ihm eine ständige Kontrolle des Aussteuerungsanzeigers ersparen und ihm die Möglichkeit geben, sich ausschließlich dem auf zuzurechnenden Schallereignis zu widmen.

Es sind Schaltungen bekannt geworden, die von Brückenanordnungen mit Kohle- und Metallfadenlämpchen bis zu. aufwendigen Regel schaltungen, z.B. mit Hegelröhren in Vor- und Rückwärtsregelung reichen. Abgesehen von Schaltungen mit Hegelröhren arbeiten die bekannten Anordnungen alle nach dem Prinzip des pegelabhängigen Spannungsteilers, wobei bei hochwertigen Anordnungen die Hegelspannung meist an die eine Diagonale einer Brücke gelegt wird, die aus vier steuerbaren Widerstandselementen, beispielsweise Dioden, Transistoren u. dgl. besteht, wobei der veränderliche Widerstand an der anderen Diagonale der Brücke erscheint. Auch Fotowiderstände wurden als steuerbare Widerstände verwendet, die von einer Lichtquelle, deren Helligkeit von der Signalspannung abhängig ist, beleuchtet werden.

Für den Amateur sind aber die meisten der bekannten Schaltungen zu aufwendig. Die Industrie hat sich bemüht, dem Amateur entgegenzukommen und hat in der letzten Zeit Tonbandgeräte auf den Harkt gebracht, die bereits mit einem eingebauten Dynamikkompressor ausgerüstet sind. Nun werden diese Dynamikregler nur in wenigen Fällen wirklich benötigt, nämlich nur dann, wenn ein Schallereignis, dessen Dynamikumfang sehr groß oder nicht voraussehbar ist, direkt auf das Band aufgenommen werden soll. Handelt es sich um die Aufnahme von Hundfunksendungen oder Schallplatten auf Band, ist wegen des bereits reduzierten Dynamikumfanges ein Dynamikkompressor nicht mehr erforderlich, unter Umständen sogar störend. Es scheint daher wesentlich sinnvoller, den Dynamikkompressor nicht im Tonband, sondern im Mikrofon unterzubringen, was zur Folge hat, daS eine solche Hegeleinrichtung mit geringstem Aufwand und mit geringer Speiseleistung auskommen muß.

Für die Verwirklichung dieses Gedankens zeichnen sich zwei Wege ab. Man kann entweder das NF-Signal dem Ton-

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bandgerat entnehmen, gleichrichten, und die so gewonnene Spannung als Hegelspannung verwenden, oder aber unter Verwendung eines getrennten Verstärkers die notwendige Regelspannung direkt von Mikrofonausgang ableiten. Da in beiden Fällen nur sehr geringe Leistungen zur Verfügung stehen, ist es notwendig, den Kompressor mit einer möglichst großen Empfindlichkeit auszustatten.

Es ist das Ziel der Erfindung, einen solchen hochempfindlichen Dynamikkompressor zu schaffen, der einfach zwischen Mikrofon und Tonbandgerät geschaltet wird und daher nur bei Mikrofonaufnahmen wirksam sein kann. Der erfindungsgemäße Dynamikkompressor enthält einen pegelabhängig steuerbaren Widerstand, bzw. ein pegelabhängig steuerbares Widerstandsnetzwerk mit Dioden, Transistoren od.dgl. sowie einen Differentialubertrager. Der Dynamikkompressor gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das zu komprimierende Signal einmal direkt und einmal über den pegelabhängig gesteuerten Widerstand bzw. über das pegelabhängig gesteuerte Widerstandsnetzwerk an zwei einander entgegengeschaltete Wicklungen mit gleicher oder annähernd gleicher Windungszahl eines Übertragers geschaltet ist und daß das auf diese Weise komprimierte Signal zweckmäßigerweise an einer dritten Wicklung des Übertragers abgenommen wird.

In der vorstehend beschriebenen Ausführung ist der erfindungsgeoäße Dynamikkompressor am günstigsten mit einer hochohmigen Signal quelle zu betreiben. Da Mikrofone jedoch im allgemeinen niederohmig sind, wird noch ein Aufwärtstransformator an der Eingangsseite des Kompressors vorgesehen, in dessen Primärkreis die Signalspannungsquelle geschaltet ist und parallel zur Signalspannungsquelle eine Verstärkeranordnung liegt, deren Ausgang mit einer Gleichrichteranordnung belastet ist, von der die gleichgerichtete Ausgangsspannung des Verstärkers an den pegelabhängigen Widerstand bzw. an die pegelabhängige Widerstandsschaltung geführt ist.

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Als pegelabhängig steuerbare Widerstände eignen sich insbesondere halbleiter, wie Dioden, !Transistoren od.dgl., die entweder als einfacher gesteuerter Spannungsteiler wirken, wobei der differentielle Widerstand ausgenützt wird, oder aber in einer Briickenschaltung angeordnet sein können, über deren eine Diagonale die Signalspannung dem Übertrager zugeführt wird, wogegen an der anderen Diagonale die Regelspannung anliegt.

Der erfindungsgemäße Dynamikkompressor soll nun in der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, in der Fig. 1 das prinzipielle Schaltbild zeigt, in Fig. 2 die Wirkung des Widerstandes auf den Verlauf der Regelkurve ersichtlich gemacht ist, und die Fig. 3 a - c schließlich Ausführungsformen von signalspannungabhängigen Anordnungen darstellen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Prinzipschaltbild handelt es sich um einen Dynamikkompressor, der die Ausgangsspannung des niederohmigen Mikro»fons M komprimieren soll. Sinnvollerweise wird die Mikrofonspannung mit dem Übertrager Ü,, hinauf transformiert, da dadurch zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Verbesserung die Spannungsteilung zwischen dem hinauf transformierten Mikrofonwiderstand und dem Eingangswiderstand des Differentialübertragers Rg ausgenützt wird.

Die Sekundärwicklung des Übertragers Ü. liegt mit einem Ende am Verbindungspunkt zweier Wicklungen 1- und 2 eines DifferentialÜbertragers U^, die gleiche oder wenigstens annähernd gleiche Windungszahlen aufweisen. Elektrisch sind die beiden Wicklungen so geschaltet, daß sie sich in ihrer Wirkung entgegenstehen, d.h. in der dritten Wicklung bildet sich die Differenz der durch die Wicklungen 1 und induzierten Spannungen. Sind beide Spannungen gleich groß, kommt es zu einer Auslöschung, wird nur eine der beiden Wicklungen 1 oder 2 beaufschlagt, wird die Signal spannung

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entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des Übertragers Ü~ zur Gänze an der Wicklung 3 auftreten. Die Wicklung 1 des Übertragers Üg wird über einen Widerstand IU direkt mit der Signalspannung beaufschlagt, wogegen die Wicklung die Signalspannung über einen pegelabhängig steuerbaren Widerstand, bzw. eine pegelabhängig steuerbare Widerstandsschaltung erhält, d.h. es werden die beiden Spannungen pegelabhängig mehr oder weniger über den steuerbaren Widerstand Rg einander entgegengeschaltet. An der Wicklung 3 wird dann die auf diese Weise komprimierte Spannung abgenommen.

In dem in ffig. 1 gezeigten Prinzipsohaltbild ist der steuerbare Widerstand R„ durch eine Brückenschaltung, bestehend aus den vier Blöden D^, Dp, D, und D^, gebildet. Der Brückenwiderstand zwischen den beiden Eckpunkten A, B ändert sich entsprechend der an die Punkte Q, D angelegten Rege^spannung, die vom Mikrofonausgang abgeleitet wird. Zu diesem Zweck ist ein Verstärker Y an das Mikrofon angeschlossen, der mit einer Gleichrichteranordnung &, die im wesentlichen aus einer Diode und einem Ladekondensator besteht, ausgangsseitig belastet ist. Die solcherart gewonnene Gleichspannung ist in ihrer Größe von der Amplitude der von dem Mikrofon M abgegebenen Wechselspannung abhängig und wird der steuerbaren Brückenschaltung zugeführt.

Üblicherweise braucht man je nach Anwendungsfall kurze Einschwingzeiten (ca. 10 bis 20 ms) und lange Ausschwingzeiten (ca. 5 his 20 Sekunden), die durch Wahl des Ladekondensators, des Quellwiderstandes der Wechsel Spannung, und des Entladewiderstandes realisiert werden (T_a, f_).

Mit dem Widerstand R, kann die Steilheit der Dynamikkompression verändert werden. Genau genommen überlagern sich zwei Effekte. Einmal wird das Signal entsprechend der Differenzschaltung Im Übertrager Ug "Βά zum anderen Mal

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entsprechend dem Spannungsteilerverhältnis *— beein-

flußt. Mit R-, ist der Eingangswiderstand des Dynamikkompressors nach dem Eingangsübertrager tL bezeichnet, wogegen U das Übersetzungsverhältnis des Eingangsübertragers angibt. Der Widerstand R^ stellt den Quellwiderstand des Mikrofones dar.

In fig. 2 ist der Einfluß des Widerstandes R₅ dargestellt, wobei in dem Diagramm der Zusammenhang zwischen den beiden Spannungen U^, U₂ (Ein- und Ausgangs Spannung des Kompressors) -λ in Abhängigkeit von R, gezeigt ist. Die Wirkung von R, kann folgendermaßen beschrieben werden! wenn R, gleich R„ ist, ist das Ausgangssignal U₂ gleich Hull, R, wird aber so gewählt, daß dies sicher erst weit über dem maximal zu übertragenden Pegel der Fall ist. Man kann aber dadurch, je nachdem, wohin man diesen Punkt legt, die Steilheit innerhalb des Dynamikbereiches verändern.

Anstelle der Brückenanordnung Bit vier Dioden od. dgl., die nur dort sinnvoll ist, wo eine hohe Dynamikkompression gefordert und die Unterdrückung von Regelstößen immer schwieriger wird, können auch einfache Schaltungsanordnungen mit nur einer Diode~yoder einem Transistor angewendet werden, ^n den ) Fig· 3a bis 3c sind derartige Anordnungen im Prinzip dargestellt. Bei dem Beispiel gemäß Fig. 3a wird eine Diode Dg verwendet, der über einen Kondensator C die Wechsel spannung zugeführt wird. Die Diode D_g wird über den Widerstand R₂ mit der signalabhängigen Regelspannung Vg versorgt. Der von der angelegten Signal spannung abhängige Widerstand Eg tritt zwischen den beiden Klemmen A und B auf.

Bei den Schaltungsbeispielen gemäß Fig. 3b und 3c tritt anstelle einer Diode der Transistor, wodurch man mit kleineren Signal spannungen eine größere Widerstandsänderung als bei der Diodenschaltung erzielen kann.

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Die Empfindlichkeit des erfindungsgemäßen Kompressors ist verhältnismäßig hoch, denn schon mit einer Gleichspannung von 0,6 V kann eine Dynamikeinengung von 40 db erzielt
werden. Der erforderliche Leistungsbedarf ist außerordentlich gering, räumlich läßt sieh der erfindungsgemäße Kompressor auch in einem Hikrofongehause unterbringen.

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Claims (4)

1. Patentansprüchei

   foj Dynamikkompressor, enthaltend einen pegelabhängig steuerbaren Widerstand bzw. ein pegelabhängig steuerbares Widerstandsnetzwerk, dadurch gekennzeichnet, daß das zu komprimierende Signal einmal direkt und einmal über den pegelabhängig gesteuerten Widerstand bzw. über das pegelabhängig gesteuerte Widerstandsnetzwerk an zwei einander entgegengeschaltete Wicklungen mit gleicher oder annähernd gleicher Windungszahl eines Übertragers geschaltet ist und daß das auf diese Weise komprimierte Signal zweckmäßigerweise an einer dritten Wicklung des Übertragers abgenommen wird.
2. 2. Dynamikkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Signalspannungsquelle eine Verstärkeranordnung liegt, deren Ausgang mit einer Gleichrichteranordnung belastet ist, von der die Ausgangsgleichspannung an den pegelabhängig steuerbaren Widerstand bzw. an das pegelabhängig steuerbare Widerstandsnetzwerk geführt wird.
3. 3· Dynamikkompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der pegelabhängig steuerbare Widerstand einHalbleiterelement, zl?B. eine Diode oder ein Transistor ist, denen die Ausgangsgleichspannung aus der Gleichrichteranordnung als signalabhängige Regelspannung zugeführt wird.
4. 4. Dynamikkompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das pegelabhängig steuerbare Widerstandsnetzwerk aus einer Brückenanordnung von Dioden, Transistoren od.dgl. besteht und über die eine Brückendiagonale des von der Signalspannungsquelle herrührende Signal zu einer Wicklung des Übertragers geführt, an die andere Brückendiagonale hingegen die signalabhängige Regelspannung geführt wird.

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