DE2145235A1

DE2145235A1 - DIGITAL DELAY SYSTEM FOR SOUND SIGNALS

Info

Publication number: DE2145235A1
Application number: DE19712145235
Authority: DE
Inventors: Mahlon D Burkhard; Richard W Peters
Original assignee: Industrial Research Products Inc
Current assignee: Industrial Research Products Inc
Priority date: 1971-09-09
Filing date: 1971-09-09
Publication date: 1973-08-16

Description

Digitales Verzögerungssystem für Tonsignale Die Erfindung betrifft ein digitales Verzögerungssystem für Tonsignale mit einer Tonsignalquelle und mindestens einem Tongeber, insbesondere für die Schallverstärkung in einem Auditorium oder dgl. Ferner befasst sich die Erfindung mit einem besonders für ein solches Verzögerungssystem geeigneten Deltamodulator. Digital Audio Signal Delay System The invention relates to a digital delay system for audio signals with an audio signal source and at least a tone generator, especially for sound amplification in an auditorium or Like. Furthermore, the invention is concerned with a particular for such a delay system suitable delta modulator.

In vielen Fällen benötigt man ein Tonfrequenz-Verzögerungssystem für die naturgetreue Wiedergabe von Tonsignalen, wie z.B. Sprache oder Musik, nach Ablauf einer festgelegten Zeitpause nach der Schallerzeugung. Für die verschiedensten experimentellen und praktischen Zwecke können sowohl sehr kurze Verzögerungen von wenigen Millisekunden als auch lange Verzögerungen bis zu 1 oder 2 Sekunden erforderlich sein. Beispielsweise sind bei Laboruntersuchungen von interauralen Verzögerungseffekten und ihrer Bedeutung für die Theorie des Hörens Verzögerungen in der Grössenordnung von 15 bis mehrere 100 Millisekunden zweckmässig. Als anderes Beispiel ergibt sich bekanntlich eine wesentliche Verbesserung der Qualität bei der Schallverstärkung oder Schallwidergabe, wenn der von in einem Auditorium befindlichen Lautsprechern ausgestrahlte verstärkte Schall um eine Zeitdauer verzögert wird, die gleich der Laufzeit des Schalles von der Quelle zum Ort des Lautsprechers ist.In many cases one needs an audio frequency delay system for the lifelike reproduction of sound signals, such as speech or music, after expiry a fixed time interval after the sound generation. For a wide variety of experimental and practical purposes can be both very short delays of a few milliseconds as well as long delays of up to 1 or 2 seconds may be required. For example are of interaural delay effects and their significance in laboratory tests for the theory of hearing, delays on the order of 15 to several 100 milliseconds useful. As another example, as is known, there is one significant improvement in the quality of sound amplification or sound reproduction, when amplified from speakers in an auditorium Sound is delayed by a period equal to the travel time of the sound from the source to the location of the speaker.

Eine noch heute in wenig veränderter Form übliche Methode zum Einführen solcher Verzögerungen wurde bereits in der-USA-Patentschrift 1 358 053 beschrieben. Das Tonsignal wird zeitweilig auf ein geeignetes Medium, wie z.B. eine Magnetbandschleife, aufgezeichnet und kurz darauf abgegriffen. Die Zeitverzögerung hängt vom Abstand zwischen den Aufnahme- und Wiedergabeköpfen und von der Bandgeschwindigkeit ab. Für unterschiedliche Verzögerungen kann man mehrere Wiedergabeköpfe vorsehen. Diese Verzögerungsmethode wurde fast ausschließlich seit dem zweiten Weltkrieg angewandt, als die magnetische Aufzeichnungstechnik soweit fortgeschritten war, daß der Dynamikbereich und Bandbreite des Frequenzganges eine qualitativ befriedigende Schallverstärkung zuließen. Typische Systeme arbeiten mit einer Magnetbandschleife, die mechanisch mit einer gleichmässigen Geschwindigkeit von etwa- 76cm /sec angetrieben wird und besitzen einen Aufnahme-Magnetkopf und einen oder mehrere magnetische Tonabnehmer.A method of insertion that is still used today in a little changed form such delays have already been described in U.S. Patent 1,358,053. The audio signal is temporarily transferred to a suitable medium, such as a magnetic tape loop, recorded and tapped shortly afterwards. The time delay depends on the distance between the recording and playback heads and the tape speed. Several playback heads can be provided for different delays. These The delay method has been used almost exclusively since World War II, when the magnetic recording technology advanced that the dynamic range and bandwidth of the frequency response a qualitatively satisfactory sound amplification allowed. Typical systems work with a magnetic tape loop that is mechanical is driven at a constant speed of about -76cm / sec and have a magnetic recording head and one or more magnetic pickups.

Ein Vorzug des Magnetband-Verzögerungssystems besteht darin, daß der Ausgangssignalpegel unabhängig von der Verzögerungszeit und die Frequenzgangentzerrung für jede Verzögerung konstant ist. Andererseits bedarf aber die bekannte Verzögerungseinrichtung einer regelmässigen Wartung. Beispielsweise müssen typische Magnetbandschleifen jeweils nach 10 Betriebsstunden oder öfter ersetzt werden, wenn die Qualität befriedigend bleiben soll. Die Aufnahmeköpfe müssen regelmässig gesäubert und wieder in die richtige Position gebracht werden. Auch die Lager und der Antriebsmechanismus des Bandaufnahmegerätes müssen für einen zuverlässigen Betrieb regelmässig gepflegt werden. Diese Pflege und Wartung ist aufwendig und entsprechend teuer und erfordert eine spezielle Ausbildung. Die Einrichtung ka nicht ohne weiteres im Dauerbetrieb arbeiten, da die Leistungsfähigo keit Proportional zur Betriebsdauer absinkt. Man könnte zwar die Lebensdauer verlängern und die Wartungskosten senken, wenn man das Band mit einer geringeren Geschwindigkeit laufen läßt, doch kann man bei geringer Geschwindigkeit die Wiedergabeköpfe nicht mit einem so kleinen Abstand anordnen, wie es für die in der Praxis häufig gewünschte kleine Verzögerungszeit notwendig wäre.A benefit of the magnetic tape delay system is that the Output signal level independent of the delay time and the frequency response equalization is constant for each delay. On the other hand, however, the known delay device is required regular maintenance. For example, you need typical magnetic tape loops be replaced after every 10 hours of operation or more often if the quality is satisfactory should stay. The recording heads have to be cleaned regularly and put back in the right place Position. Also the bearings and the drive mechanism of the tape recorder must be regularly maintained for reliable operation. This care and maintenance is complex and correspondingly expensive and requires special training. The facility cannot easily work continuously because of its high performance speed decreases proportionally to the operating time. You could extend the service life and lower maintenance costs if you run the tape at a slower speed runs, but you can use the playback heads at low speed do not place them with such a small distance as is often the case in practice desired small delay time would be necessary.

Es ist auch schon seit langem bekannt, daß sich Verzögerungen durch Schaltungsanordnungen aus Induktivitäten und Kondensatoren einführen lassen. Beispielsweise ist in der USA-Patentschrift 1,647,242 die Verwendung eines Schallverzögerungs-oder Nachhallsystems mit einer solchen Schaltungsanordnung beschrieben. Diese Systeme sind jedoch sperrig und aufwendig, wenn sie im Tonfrequenzbereich arbeiten, und konnten sich daher für eine Tonfrequenzverzögerung in der Praxis nicht durchsetzen.It has also long been known that delays cause Let introduce circuit arrangements made of inductors and capacitors. For example is in U.S. Patent 1,647,242 the use of a sound delay or Reverberation system described with such a circuit arrangement. These systems however, they are bulky and expensive when they work in the audio frequency range, and could therefore not prevail in practice for audio frequency delay.

In jüngerer Zeit wurden ferner Zeitverzögerungssysteme für ein Auditorium bekannt, die auf der Fortpflanzung durch ein geschlossenes Rohr beruhen, wobei sich Verzögerungen zwischen 50 und 100 ms ergeben (vgl. Tappan, Journal Audio Engineering Society, Vol.17, Seite 80 ,1969). Im Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 37, Seite 1139 (1965), wird eine Anordnung dieser Art in einer anderen Umgebung beschrieben. Ein Rohr, dessen Länge ungefähr gleich derjenigen des Auditoriums, wird am einen Ende mit einem Qualitätslautsprecher oder Schalltrichter und am anderen Ende mit einem "idealen" Schallabsorbieren bestückt. In Abständen von der Schallquelle werden längs des Rohres ein oder mehrere Qualitätsmikrofone angeordnet, welche den verzögerten Schall liefern. Die Verwendungsmöglichkeiten einer Schallverzögerungsanlage dieser Art sind jedoch dadurch beschränkt, daß die Schallwellen proportional zur Quadratwurzel der Frequenz, proportional zur Verzögerungszeit und umgekehrt proportional zum Rohrdurchmesser gedämpft werden. Die Signalamplitude an der Schallquelle und die Verzögerungszeiten müssen so aufeinander abgestimmt werden, daß am Ausgang ein nicht zu ungünstiges Signal/Rausch/Verhältnis erhalten bleibt. Das Rohr muss sorgfältig montiert werden, damit eine Vibration der Mikrophone verhindert wird, wodurch der effektive Dynamikbereich der Anlage herabgesetzt wird.Recently, there have also been time delay systems for an auditorium known, which are based on the propagation through a closed tube, whereby Delays between 50 and 100 ms result (see Tappan, Journal Audio Engineering Society, Vol. 17, p. 80, 1969). In the Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 37, page 1139 (1965), an arrangement of this type in a different environment described. A pipe about the same length as that of the auditorium, comes with a quality speaker or horn at one end and at the other End equipped with an "ideal" sound absorption. At a distance from the sound source one or more quality microphones are arranged along the pipe, which the deliver delayed sound. The uses of a sound delay system however, these types are limited in that the sound waves are proportional to the Square root of the frequency, proportional to the delay time and inversely proportional be damped to the pipe diameter. The signal amplitude at the sound source and the delay times must be coordinated so that a The signal / noise / ratio is not too unfavorable. The pipe needs to be carefully be mounted so that a vibration the microphones prevented which reduces the effective dynamic range of the system.

Eine weitere Einschränkung für die Verwendung von Rohrverzö-.Another limitation on using pipe delay.

gerungssystemen ist die Amplitudenabhängigkeit der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit und der Dämpfung für grosse Signale.generation systems is the amplitude dependence of the speed of sound propagation and attenuation for large signals.

Die Signalamplituden müssen also unter einem festgelegten Grenzwert bleiben, was den dynamischen Betriebsbereich weiter einengt. In der Praxis lassen sich keine Verzögerungen erreichen, die länger sind als ungefähr 50 ms. Zudem stehen die erforderlichen Montageräume für ein solches System häufig nicht ohne weiteres zur Verfügung. Ausserdem können nach der Installation der Anlage die Zeitverzögerungen nicht mehr leicht justiert werden. Beim Abstimmen oder Justieren eines Schallverstärkungssystems in einem speziellen Auditorium ist es aber häufig wünschenswert, sowohl die Zeitverzögerung als auch die Amplitude für einen speziellen Lautsprecher beliebig justieren zu können.The signal amplitudes must therefore be below a specified limit value remain, which further narrows the dynamic operating range. Leave in practice delays longer than approximately 50 ms are not achieved. Also stand the required installation space for such a system is often not readily available to disposal. In addition, after the installation of the system, the time delays can no longer be easily adjusted. When tuning or adjusting a sound amplification system In a special auditorium, however, it is often desirable to reduce both the time delay as well as being able to adjust the amplitude for a special loudspeaker as desired.

Ein Verzögerungssystem gemäss der vorliegenden Erfindung vermeidet diese Schwierigkeiten unter anderem dadurch, daß es sich um ein "Festkörper"-System handelt und keine beweglichen Teile erfordert. EineWartung ist praktisch überflüssig. Das Verzögerungssystem kann so bequem installiert werden, wie irgendeine übliche Elektronikanordnung. Das System ist flexibel bei der Justierung der verzögerten Tonabnahmezeiten. Es ermöglicht die Verzögerung von Tonfrequenzsignalen in einem grossen Bereich von den bei experimentellen Arbeiten benötigten sehr kurzen Zeiten bis zu den langen Zeiten, wie sie zur Verbesserung der Schallverstärkung oder bei ungewöhnlichen Versuchsbedingungen erforderlich sind. Zudem schafft die Erfindung ein System, bei dem sich das Spektrum und der Signalpegel nicht mit der Verzögerungszeit ändern.A delay system according to the present invention avoids this these difficulties arise, among other things, from the fact that it is a "solid state" system acts and does not require any moving parts. Maintenance is practically unnecessary. The delay system can be installed as conveniently as any conventional one Electronics arrangement. The system is flexible in adjusting the delayed Pick-up times. It enables audio frequency signals to be delayed in one large range of the very short times required for experimental work up to the long periods of time such as improving sound amplification or contributing to it unusual test conditions are required. The invention also creates a system in which the spectrum and the signal level do not change with the delay time change.

Ein digitales Verzögerungssystem für Tonsignale, das sich zur Verwendung bei der Schallverstärkung in einem Auditorium und anderen Anwendungsfällen in Verbindung mit einer Tonsignalquelle und einem oder mehreren Tongebern eignet, enthält gemäß der Erfindung einen Analog-Digital-Ronverter, der mit der Tonsignalquelle gekoppelt ist und ein von der Quelle empfangenes analoges Tonsignal in ein digitales Datensignal umwandelt.A digital audio delay system that is suitable for use in sound amplification in an auditorium and other use cases suitable in connection with a sound signal source and one or more sound generators, contains according to the invention an analog-digital Ronverter, which is connected to the audio signal source is coupled and converts an analog audio signal received from the source into a digital one Converts data signal.

In einem mit dem Analog-Digital-Konverter verbundenen Digital-Datenspeicher mit fliessendem Betrieb kann das digitale Datensignal gespeichert werden. Mit einer Ausgabeeinrichtung des Speichers, mit der das digitale Datensignal aus dem Speicher nach jeder von mehreren unterschiedlichen Verzögerungspausen nach dem Einspeichern lesbar ist, sind ein oder mehrere Digital-Analog-Konverter gekoppelt, die eine verzögerte Form des analogen Tonsignales erzeugen. Jeder Digital-Analog-Konverter ist seinerseits mit wenigstens einem Tongeber verbunden, der das ursprüngliche analoge Tonsignal verzögert hörbar wiedergibt.In a digital data memory connected to the analog-digital converter the digital data signal can be saved during ongoing operation. With a Output device of the memory with which the digital data signal from the memory after each of several different delay pauses after storing is readable, one or more digital-to-analog converters are coupled to a delayed Generate the form of the analog audio signal. Every digital-to-analog converter is its own connected to at least one sound generator, which the original analog sound signal delayed audible playback.

In Verbindung mit der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein Blockschaltbild eines digitalen Verzögerungssystems zur Verarbeitung von Tonsignalen gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; Figur 2 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform einer Speichereinheit für das System nach Figur 1; und Figur 3 die schematische Schaltungsanordnung, teilweise als Blockschaltbild, einer bevorzugten Ausführungsform eines Analog-Digital-Konverters für das System nach Figur 1.The invention is explained in more detail in conjunction with the drawing. FIG. 1 shows a block diagram of a digital delay system for processing of audio signals according to an embodiment of the invention; Figure 2 is a block diagram another embodiment of a memory unit for the system of Figure 1; and FIG. 3 shows the schematic circuit arrangement, partly as a block diagram, a preferred embodiment of an analog-to-digital converter for the system according to Figure 1.

Das in Figur 1 dargestellte digitale Verzögerungssystem 10 eignet sich zur Verwendung bei der Schallverstärkung in einem Auditorium und bei anderen Anwendungsfällen. Das System 10 wird dazu verwendet, wenigstens zwei Lautsprecher 11 und 12 so anzusteuern, daß sie den Schall hörbar wiedergeben, der an oder in der Nähe einer Tonsignalquelle , wie z.B. einem Mikrophon 13 erzeugt wird. Die Tonsignalquelle könnte aber auch ein Plattenspieler, ein Tonbandgerät oder eine andere Quelle aufgezeichneter Tonsignale sein. Im Normalfall befindet sich das Mikrophon 13 auf einem Pult oder Ständer, während die Lautsprecher 11 und 12 in einer beträchtlichen Entfernung von diesem innerhalb eines Auditoriums so angeordnet sind, daß sie den Am Ort des Mikrophons entstehenden Schall verstärken. Wie schon erwähnt wurde, ist für eine verständliche Wiedergabe eine vernünftige Anpassung der Zeitverzögerungen für das das Mikrophon 13,mit den Lautsprechern 11 und 12 koppelnde System an die Luftübertragungsverzögerung für den das offene Auditorium bis zu jeder Lautsprecherstelle durchquerenden Schall erforderlich.The digital delay system 10 shown in Figure 1 is suitable for use in sound amplification in an auditorium and in others Use cases. The system 10 is used to have at least two speakers 11 and 12 so that they audibly reproduce the sound coming from or in near an audio source such as a microphone 13 generated will. The audio signal source could also be a record player, a tape recorder or another source of recorded audio signals. Usually located the microphone 13 on a desk or stand, while the speakers 11 and 12 at a considerable distance from this within an auditorium so are arranged so that they amplify the sound produced at the location of the microphone. As already mentioned, is a reasonable one for an intelligible reproduction Adaptation of the time delays for the microphone 13 with the loudspeakers 11 and 12 coupling systems to air transmission delay for the open auditorium Sound required to traverse up to each loudspeaker point.

Der Eingangskreis des Systems 10 enthält eine Einpegelungsschaltung 14, an die das Mikrophon 13 angeschlossen ist. Der Ausgang der Schaltung 14 ist mit einer Voranhebungsfilter-, Begrenzer- und Verstärker-Schaltung 15 gekoppelt, die ihrerseits mit dem Eingang eines Analog-Digital-Konverters 16 gekoppelt ist, der von einer Taktgebereinheit 22 gesteuert und synchronisiert wird. Ein "Tickler"- oder Anstoß-Oszillator 20 kann ebenfalls mit dem Eingang des Konverters 16 verbunden sein. Theoretisch könnte man als Konverter 16 jede beliebige Schaltung verwenden, die ein analoges Signal in eine digitale Form umsetzt. Aus praktischen Gründen werden jedoch für den Konverter 16 Pulscodemodulations- und Deltamodulations-Schaltungen bevorzugt. Zweckmässige Arten von Analog-Digital-Konvertern werden noch näher erläutert werden.The input circuit of system 10 includes a leveling circuit 14 to which the microphone 13 is connected. The output of circuit 14 is coupled to a pre-emphasis filter, limiter and amplifier circuit 15, which in turn is coupled to the input of an analog-digital converter 16, which is controlled and synchronized by a clock unit 22. A "tickler" - or the impulse oscillator 20 can also be connected to the input of the converter 16 be. Theoretically, any circuit could be used as converter 16, which converts an analog signal into a digital form. For practical reasons however, for the converter 16, pulse code modulation and delta modulation circuits preferred. Appropriate types of analog-to-digital converters will be explained in more detail will.

Der Ausgang des Analog-Digital-Konverters 16 ist mit dem Eingang eines Digital-Datenspeichers 17 mit fliessendem Betrieb zusammengeschaltet. Hierunter ist ein Speicher 17 zu verstehen, der die gespeicherten Daten über eine beträchtliche Zeitdauer (z.B. 100 ms) festhalten kann, zugleich aber die kontinuierliche Zufügung und Löschung von Daten am Anfang und Ende der gespeicherten Nachricht erlaubt und das Lesen der Daten mit mehreren Verzögerungsintervallen, abgesehen von der Maximalverzögerung, ermöglicht. Einen solchen Speicher könnte man auch als progressiven Digitaldatenspeicher" bezeichnen.The output of the analog-digital converter 16 is connected to the input of a Digital data memory 17 interconnected with running operation. Below a memory 17 is to be understood, which holds the stored data over a considerable amount of time Duration (e.g. 100 ms), but at the same time the continuous addition and deletion of data at the beginning and End of the saved message allowed and reading the data with several delay intervals apart from the maximum delay. Such a memory could also be called a denote progressive digital data memory ".

Eine besonders zweckmässige Form eines progressiven Digitaldatenspeichers 17 ist ein Halbleiter-Schieberegister mit einer Mehrzahl von Ausgangsabgriffen, wie den Abgriffen 31 bis 38.A particularly useful form of progressive digital data storage 17 is a semiconductor shift register with a plurality of output taps, like taps 31 to 38.

Die Schiebekreise des Registers als Speicher 17 werden vom Taktgeber 22 betätigt.The shift circuits of the register as memory 17 are from the clock 22 actuated.

In Figur 2 ist jedoch eine andere Ausführungsform eines Datenspeichers 17A dargestellt, der mit einer Verzögerungsleitung und speziell einer Ultraschall-Torsionsverzögerungsleitung 18 arbeitet. Das Eingangsende der Verzögerungsleitung 18 ist an eine Rezirkulations- und Dateneingabe-Verknüpfungsschaltung 19 angeschlossen, der das digitale Datensignal vom Konverter 16 zugeführt wird. Der Ausgang der Verzögerungsleitung 18 ist zur Verknüpfungsschaltung 19 zurückgeführt und ferner an ein Ausgangsregister 21 angeschlossen. Sowohl das Register 21 als auch die Verknüpfungsschaltung 19 werden mit Synchronisierungssignalen von dem auch mit dem Konverter 16 verbundenen Taktgeber 22 gespeist, wodurch die Bitrate oder Bitfrequenz des Umsetzerbetriebes gesteuert wird.In Figure 2, however, is another embodiment of a data memory 17A, the one with a delay line and specifically an ultrasonic torsional delay line 18 works. The input end of the delay line 18 is connected to a recirculation and data input logic circuit 19 connected to the digital data signal from the converter 16 is supplied. The output of the delay line 18 is to Logic circuit 19 fed back and also connected to an output register 21. Both the register 21 and the logic circuit 19 are supplied with synchronization signals fed by the clock 22 connected to the converter 16, whereby the Bit rate or bit frequency of the converter operation is controlled.

Das Ausgangsregister des- Digitaldatenspeichers 17A hat eine Reihe von individuellen Klemmen oder Abgriffen 31 bis 38, die denjenigen des Registers 17 entsprechen. An jedem dieser Abgriffe kann das digitale Datensignal aus dem Speicher 17 A mit einer von mehreren möglichen verschiedenen Verzögerungsintervallen gelesen werden. In einer typischen Anlage kann beispielsweise das Verzögerungsintervall für die Klemme 31 12,5 ms und der Unterschied zwischen zwei benachbarten Abgriffen ebenfalls 12,5 ms betragen, so daß sich am letzten Abgriff 38 eine Gesamtverzögerung für die Speichereinheit von 100 ms ergibt.The output register of the digital data memory 17A has one row of individual terminals or taps 31 to 38 corresponding to those of the register 17 correspond. The digital data signal can be taken from the memory at each of these taps 17 A read with one of several possible different delay intervals will. In a typical installation, for example, the delay interval can be for terminal 31 12.5 ms and the difference between two adjacent taps also be 12.5 ms, so that there is a total delay at the last tap 38 for the memory unit of 100 ms.

Der erste, als Ausgangsklemme dienende Abgriff 31 des Datenspeichers 17 (oder 17A) ist mit einem Digital-Analogkonverter 41 gekoppelt. Der Konverter 41 dient zur Rückwandlung des vom Register 21 empfangenen digitalen Signals in einer analogen Form. Das Ausgangssignal des Konverters 41 ist also im wesentlichen eine Regeneration des vom Mikrophon 13 kommenden ursprung lichen analogen Tonsignales, jedoch mit einer Verzögerung von 12,5 ms.The first tap 31 of the data memory serving as an output terminal 17 (or 17A) is coupled to a digital-to-analog converter 41. The converter 41 is used to convert the digital signal received from register 21 back into a analog form. The output signal of the converter 41 is thus essentially a Regeneration of the original analog audio signal coming from microphone 13, but with a delay of 12.5 ms.

Das vom Konverter 41 verzögert wiedergegebene analoge Tonsignal wird an ein Nachanhebungsfilter 42 angelegt, dessen Ausgangssignal einem Verstärker 43 zugeführt wird, der seinerseits den Lautsprecher 11 betätigt. An den Ausgang des Filters 42 kann ein Meßgerät 44 angeschlossen sein, mit dem das an den Lautsprecher 11 angelegte Ausgangssignal überwacht und geeicht werden kann.The analog audio signal reproduced delayed by the converter 41 is applied to a post-emphasis filter 42, the output signal of which is fed to an amplifier 43 which in turn actuates the loudspeaker 11. At the exit of the Filters 42, a measuring device 44 can be connected to the speaker 11 applied output signal can be monitored and calibrated.

In vielen Fällen wird man mehr als nur einen Verstärkungslautsprecher benutzen. Für einen zweiten Lautsprecher 12, der sich weiter hinten im Auditorium, d.h. weiter weg vom Mikrophon 14 befindet als der Lautsprecher 11, enthält das System 10 einen zweiten Digital-Analog-Konverter 45, der darstellungsgemäss an die dritte Ausgangsklemme oder Anzapfung 33 des Registers 21 angeschlossen ist. Der Konverter 45 empfängt das gespeicherte Digitalsignal nach einer Zeitverzögerung von 37,5 ms. Er setzt dieses Signal in eine analoge Form um. Das Signal wird dann einem Nachanhebungsfilter 46 und einem Verstärker 47 der den zweiten Lautsprecher 12 steuert, zugeführt. Wie schon erwähnt wurde, sind verschiedene Methoden zum Umsetzen von Analogsignalen in Digitalsignale bekannt. Eine für den Analog-Digital-Konverter 16 geeignete Umsetzerform ist ein Pulscodemodulator. Die Pulscodemodulation ist günstigfür Breitband-Signale eines flachen Spektrums oder für Anwendungsfälle, bei denen die spektralen Eigenschaften des zu verarbeitenden Signals nicht vorhersehbar sind. Wenn man in einem digitalen Verzögerungssystem, wie dem System 10, einen Pulscodemodulator als Konverter 16 verwendet, wird für die Abtastrate gewöhnlich eine Frequenz gewählt, die doppelt so gross ist wie die höchste zu erwartende Frequenz des Tonsignals. Jede Abtastprobe wird entsprechend ihrer Amplitude in eine Binärzahl codiert. Für eine gute Wiedergabe muss diese Binärzahl acht oder mehr Ziffern besitzen. Insgesamt 28 Amplitudenpegel gewährleisten eine befriedigende Wiedergabetreue für Sprache oder Musik, wenn die Quantisierungspegel nicht-linear über den gesamten Bereich erwartete Amplituden verteilt werden.In many cases, you become more than just a booster speaker use. For a second loudspeaker 12, which is further back in the auditorium, i.e. further away from microphone 14 than speaker 11, the system includes 10 a second digital-to-analog converter 45, which according to the illustration to the third Output terminal or tap 33 of register 21 is connected. The converter 45 receives the stored digital signal after a time delay of 37.5 ms. It converts this signal into an analog form. The signal then goes through a post-emphasis filter 46 and an amplifier 47 which controls the second loudspeaker 12, is supplied. As has already been mentioned, there are various methods of converting analog signals known in digital signals. A converter form suitable for the analog-to-digital converter 16 is a pulse code modulator. Pulse code modulation is beneficial for broadband signals a flat spectrum or for applications where the spectral properties of the signal to be processed cannot be foreseen. When you're in a digital Delay system, such as system 10, a pulse code modulator as Converter 16 is used, a frequency is usually chosen for the sampling rate, which is twice as large as the highest expected frequency of the audio signal. Each sample is encoded into a binary number according to its amplitude. For a good rendering of this binary number must have eight or more digits. All in all 28 amplitude levels ensure satisfactory fidelity for speech or music if the quantization level is non-linear over the entire range expected amplitudes are distributed.

Mit der Pulscodemodulation in der beschriebenen Weise arbeitet das System durchaus zufriedenstellend. Im Falle einer Pulscodemodulation sind aber die für den Konverter 16 benötigten Schaltungen relativ aufwendig, und auch die für den cvcrter 41 und 45 benötigten Decodier- oder Rückwandlungskreise Xlnd in diesem Fall recht kompliziert. Ein etwas einfacheres und weniger aufwendiges und entsprechend billigeres, also im Normalfall zu bevorzugendes System arbeitet zur Rückwandlung von der analogen in die digitale Form mit Deltamodulation.This works with pulse code modulation in the manner described System quite satisfactory. In the case of pulse code modulation, however, these are for the converter 16 required circuits relatively expensive, and also for the cvcrter 41 and 45 required decoding or reconversion circuits Xlnd in this Case quite complicated. Somewhat simpler and less complex and accordingly cheaper, so normally preferable system works for reconversion from analog to digital with delta modulation.

Bei einem Deltamodulator als Analog-Digital--Konverter wird ein analoges Tonsignal mit einer Rate abgetastet, die wesentlich höher ist als die höchste im Tonsignal vorkommende Frequenz.When using a delta modulator as an analog-digital converter, an analog Sound signal sampled at a rate much higher than the highest im Sound signal occurring frequency.

Die Augenblicksamplitude jeder Abtastprobe wird mit einer "Nachbildung" der unmittelbar vorhergehenden Proben verglichen.The instantaneous amplitude of each sample is "replicated" compared to the immediately preceding samples.

Wenn die Augenblicksamplitude der letzten Probe grösser ist als die Nachbildung der Amplitude früherer Proben, wird die einer binären "Eins" entsprechende positive Spannung erzeugt. Wenn umgekehrt die Augenblicksamplitude der jeweiligen Probe kleiner ist als die Nachbildung früherer Proben, wird die der binären "Null" entsprechende Null-Spannung erzeugt. Durch aufeinanderfolgende Abtastungen entsteht also eine Reihe von Einsen und Nullen, welche eine digital-codierte Form des analogen Eingangsignals darstellen. Die für den Vergleich mit aufeinanderfolgenden Abtastproben verwendete "Nachbildung" im Deltimodulator wird dadurch aus dem Bit-Fluß gewonnen, daß dessen Mittelwert gebildet wird, etwa mit einem konventionellen RC-Kreis oder dgl.When the instantaneous amplitude of the last sample is greater than that Replicating the amplitude of previous samples, becomes that of a binary "one" positive voltage generated. If vice versa the instantaneous amplitude of the respective Sample is smaller than the replica of previous samples, that of the binary "zero" corresponding zero voltage is generated. Resulting from successive scans thus a series of ones and zeros, which is a digitally encoded form of the analog Represent input signal. The ones for comparison with consecutive samples used "replica" in the delta modulator becomes from the Bit flow won that its mean value is formed, for example with a conventional RC circuit or the like.

Für jede folgende Probe stellt der Fluß von Null- und Eins-Signalen Abweichungen zwischen dem abkommenden Analog-Signal und dem Ergebnis der Deltamodulation oder Digitaldarstellung dar.For each subsequent sample, the flow of zero and one signals Deviations between the incoming analog signal and the result of the delta modulation or digital representation.

Als Konverter 16 können an sich konventionelle Deltamodulator-Schaltungen verwendet werden. Zu bevorzugen ist jedoch die in Figur 3 dargestellte Schaltungsanordnung des Konverters 16A.Conventional delta modulator circuits can be used as the converter 16 be used. However, the circuit arrangement shown in FIG. 3 is to be preferred of converter 16A.

Seine Eingangsklemme 51 empfängt Eingangssignale von der Schaltung 15 und dem Oszillator 20 und ist über einen Eingangswiderstand 52 mit dem invertierenden Eingang 53 eines hoch-erstärkenden Differenzverstärkers 54 gekoppelt. Zwei Ausgänge 55, St dieses Verstärkers 54 sind an den invertierenden Eingang 57 bzw. den nicht invertierenden Eingang 58 eines Vergleichsverstärkers 59 angeschlossen. Beide Verstärker 54 und 59 sind als integrierte Halbleiterschaltungen aufgebaut. Bei eier typi schen Anordnung ist der Verstärker 54 vom Typ CA3001 und der Vergleichsverstärker 59 vom Typ 710-C Der Ausgang des Vergleichsverstärkers 59 ist mit dem D-Eingang eines D-Abtast-Flipflops 61 gekoppelt, welches vorzugsweise ebenfalls eine integrierte Halbleiterschaltung ist und beispielsweise vom Typ SN7474N sein kann. Der C-Eingang des Flipflops 61 wird vom Taktgeber 22 synchronisiert.Its input terminal 51 receives input signals from the circuit 15 and the oscillator 20 and is via an input resistor 52 with the inverting Input 53 of a high-gain differential amplifier 54 coupled. Two exits 55, St of this amplifier 54 are connected to the inverting input 57 or not inverting input 58 of a comparison amplifier 59 connected. Both amplifiers 54 and 59 are constructed as semiconductor integrated circuits. Typical for eggs The arrangement is the amplifier 54 of the type CA3001 and the comparison amplifier 59 from Type 710-C The output of the comparison amplifier 59 is connected to the D input of a D-scan flip-flop 61 coupled, which is preferably also an integrated semiconductor circuit and can be of the type SN7474N, for example. The C input of flip-flop 61 is synchronized by the clock 22.

An den Q-Ausgang des Flipflops 61 ist eine Hauptrückkopplungsschleife 62 angeschlossen, die in Reihe drei Widorstände 63,64 und 65 enthält, von denen der Widerstand 65 am invertierenden Eingang 53 des Verstärkers 54 liegt. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 63 und 64 liegt über einem Kondensator 66 an Masse. Zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 64 und 65 und Masse sind in Reihe zunächst ein Widerstand 67 und dann ein Kondensator68 geschaltet. An den t-Autgang des Flipflops 61 ist ausserdem die Ausgangsklemme 69 des Deltamodulators 16A angeschlossen.At the Q output of flip-flop 61 is a main feedback loop 62 connected, which contains three resistors 63, 64 and 65 in series, of which the resistor 65 is connected to the inverting input 53 of the amplifier 54. The connection point between the resistors 63 and 64 is connected to ground via a capacitor 66. Between the junction of resistors 64 and 65 and ground are in series first a resistor 67 and then a capacitor 68 are connected. At the t-turn of the flip-flop 61 is also the output terminal 69 of the delta modulator 16A connected.

Der Q-Ausgang des Flipflops 61 ist über einen zweiten Rückkopplungskreis 75 mit einem Serienwiderstand 71 zum nicht-invertierenden Eingang 74 des Verstärkers 54 rückgekoppelt. Zwei Kondensatoren 72 und 73 sind (parallel) zwischen den Eingang 74 und Masse geschaltet.The Q output of flip-flop 61 is through a second feedback circuit 75 with a series resistor 71 to the non-inverting input 74 of the amplifier 54 fed back. Two capacitors 72 and 73 are (in parallel) between the input 74 and connected to ground.

Beim Betrieb des Delta-Modulators 16A gemäss Figur 2 wird das analoge Eingangssignal an die Klemme 51 angelegt und über den Widerstand 52 dem invertierenden Eingang 53 der hochverstärkenden Vergleichsschaltung mit den Verstärkern 57 und 59 zugeführt. Der Vergleich erfolgt mit einer "Nachbildung" des am Q-Ausgangs erscheinenden Ausgangssignals, wie sie von der Doplelintegral-Rückkopplungsschleife 62 zugeführt wird. Das Flipflop 61 bewirkt eine Taktgeber- und Abtaststeuerung zur Erzeugung des Datenflusses, wobei seine Frequenz vom Taktsignal des Taktgebers 22 gesteuert wird.When operating the delta modulator 16A according to FIG. 2, the analog Input signal applied to the terminal 51 and via the resistor 52 the inverting Input 53 of the high-gain comparison circuit with the amplifiers 57 and 59 supplied. The comparison is made with a "replica" of the one that appears at the Q output Output signal as supplied by the double integral feedback loop 62 will. The flip-flop 61 provides clock and scan control for generation of the data flow, its frequency being controlled by the clock signal of the clock generator 22 will.

Bei einem konventionellen Deltamodulator ist der Referenzwert für den Vergleich in den Verstärkern 54,59 entsprechenden Schaltungen gewöhnlich eine von einer LeStungsquelle (Netzgerät) gelieferte feste Spannung. Im Gegensatz hierzu wird bei dem Deltamodulator 16A gemäss der Erfindung der Referenzwert von zweitem Rückkopplungskreis 75 geliefert. Mit anderen Worten: Der vom Q-Ausgang des Flipflops 61 zum nicht-invertierenden Eingang 74 des Verstärkers 54 führende Rückkopplungskreis 75 liefert für die Vergleichsfunktion eine Selbstvorspannung oder einen selbsterzeugten Referenzwert. Im Betrieb dient der zweite Rückkopplungskreis 75 als Tiefpaßfilter, welches am nicht-invertierenden Eingang 74 des Verstärkers 54 eine Gleichspannung aufrechterhält, die dem Gleichstromanteil der von der ersten Rückkopplungsschleife 62, die mit dem invertierenden Eingang 53 des Verstärkers 54 verbunden ist, krmenden Spannung praktisch kompensierend entgegenwirkt. Im Ergebnis werden hierdurch die in der Vergleichsschaltung, d.h. den Verstärkern 53,59 sowie im Flipflop 61 erzeugten Verlagerungsspannungen beseitigt, ohne daß diese Verlagerungen als falsche Eingangssignale behandelt werden.With a conventional delta modulator, the reference value for circuits corresponding to the comparison in the amplifiers 54, 59 usually have one Fixed voltage supplied by a power source (power supply unit). In contrast to this becomes the reference value of the second in the delta modulator 16A according to the invention Feedback circuit 75 supplied. In other words, the one from the Q output of the flip-flop 61 leading to the non-inverting input 74 of the amplifier 54 feedback circuit 75 provides a self-bias or a self-generated one for the comparison function Reference value. In operation, the second feedback circuit 75 serves as a low-pass filter, which at the non-inverting input 74 of the amplifier 54 is a DC voltage maintains the DC component of that from the first feedback loop 62, which is connected to the inverting input 53 of the amplifier 54, curve Tension practical counteracts compensatory. The result will be as a result, those in the comparison circuit, i.e. the amplifiers 53, 59 and in the flip-flop 61 generated displacement stresses eliminated without these displacements as incorrect input signals are handled.

Der Anstoßoszillator 20 führt dem Konverter 16 ein kontinuierliches Signal kleiner Amplitude ausserhalb des Hörfrequenzbereiches zu. Dieses Anstoß-Signal kann im infraakustischen Bereich (z.B. etwa 30 Hz) liegen oder ultraschallfrequent sein.The impulse oscillator 20 leads the converter 16 a continuous Small amplitude signal outside the audible frequency range increases. This kick-off signal can be in the infraacoustic range (e.g. about 30 Hz) or ultrasound frequency be.

Es reduziert das subjektive Rauschen des Konverters 16 dadurch, daß es diesen durch ein stets vorhandenes Eingangssignal kontinuierlich in Betrieb hält und der Konverter nicht leerlaufen oder stehenbleiben kann, was subjektiv unerwünschte Wirkungen haben könnte. In den Ausgangsstufen des Systems 10 bzw. in den Filtern 42,46 usw. kann das Anstoßsignal wieder beseitigt werden.It reduces the subjective noise of the converter 16 in that it keeps it in operation continuously with an input signal that is always present and the converter cannot idle or stop, which is subjectively undesirable Could have effects. In the output stages of the system 10 or in the filters 42, 46 etc. the trigger signal can be removed again.

Ein Deltamodulator und vor allem der Deltamodulator 16A gemäss Figur 2 eignet sich besonders gut in einem Verzögerungssystem für die Schallverstärkung in einem Auditorium oder dgl., weil bei dieser Art von Modulation eine besonders wirtschaftliche und wenig aufwendige Rückumsetzung in die analoge Form möglich ist. Bei Verwendung eines Deltamodulators für den Konverter 16 sind die Rückumsetzungseinheiten oder Konverter 41 und 45 einfache Integrier- oder Mittelwertbildungsschaltungen. Die Demodulation erfolgt also einfach dadurch, daß die sich ergebenden Datenflüsse aus Nullen und Einen integriert werden oder ihr Mittelwert gebildet wird. Die Integrieranordnung im Demodulator stimmt im wesentlichen genau mit derjenigen im Modulator überein.A delta modulator and above all the delta modulator 16A according to the figure 2 is particularly useful in a delay system for sound amplification in an auditorium or the like, because with this type of modulation one special economical and inexpensive conversion back into the analog form is possible. When using a delta modulator for the converter 16, the reverse conversion units or converters 41 and 45, simple integrating or averaging circuits. The demodulation takes place simply by the fact that the resulting data flows are integrated from zeros and ones or their mean value is formed. The integrating arrangement in the demodulator corresponds essentially exactly to that in the modulator.

Die Besonderheiten der Deltamodulation bei der digitalen Codierung von Tonsignalen bewähren sich sowohl für Musik als auch für Sprache. Für ein sich schnell änderndes Signal verzögert sich der Codiervorgang des Deltamodulators gegen das Signal, was zu einer Verzerrung des wiedergewonnenen Analogsignals führt. Diese(als slope overload distortion) bekannte Art von Verzerrung beschränkt zwar den zulässigen Frequenz gang hinsichtlich der Amplitude bei hohen Frequenzen. Da aber sowohl bei Sprache wie auch bei Musik die Amplituden bei hohen Frequenzen kleiner sind als bei niedrigen Frequenzen, ist die Neigung des Deltamodulators zu dieser Art von Verzerrung in einem richtig aufgebauten System kein wesentlicher Nachteil.The special features of delta modulation in digital coding of sound signals have proven themselves both for music and for speech. For one fast changing signal delayed the coding process of the delta modulator against the signal, which leads to a distortion of the recovered analog signal. This type of distortion, known as slope overload distortion, is limited the permissible frequency response with regard to the amplitude at high frequencies. There but in both speech and music the amplitudes are smaller at high frequencies are than at low frequencies, the slope of the delta modulator is towards this Kind of distortion in a properly built system not a major disadvantage.

Die Deltamodulation lässt sich durch Anwendung von Komprimierung und Expansion noch verfeinern. Grundsätzlich wird für die Komprimierung die Vergleichsschaltung auf Basis der Grösse des Fehlers zwischen dem "Nachbildungs"-Signal und dem Eingangssignal moduliert. Die Anordnung des Systems muss derart sein, daß die Information hinsichtlich des Unterscheidungspegels mit dem digitalen Datensignal übertragen wird. Die Decodierungs- oder Demodulationsanordnung regeneriert das Signal dann durch Erzeugung des entsprechenden Komplementes der Fehlerinformation. Hierdurch wird der Demodulationsteil des Systems etwas komplizierter, was die Gesamtkosten der Anlage erhöht.Delta modulation can be achieved using compression and Refine expansion. Basically, the comparison circuit is used for the compression based on the size of the error between the "replica" signal and the input signal modulated. The arrangement of the system must be such that the information regarding of the discrimination level is transmitted with the digital data signal. The decoding or demodulation arrangement then regenerates the signal by generating the corresponding one Complement of the error information. This becomes the demodulation part of the system somewhat more complicated, which increases the total cost of the system.

Hierauf ist vor allem dann zu achten, wenn das Verzögerungssystem mehrere, unterschiedlichen Verzögerungen entsprechende Abgriffe haben muss, etwa bei der Installation in einem Auditorium oder bei der Verwendung zum Erzeugen künstlicher Nachhalleffekte.This is particularly important when the delay system several different delays corresponding taps must have, for example when installed in an auditorium or when used to create artificial ones Reverb effects.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, am Eingang und am Ausgang das analoge Signal unmittelbar zu komprimieren und zu expandieren. So kann im dargestellten System die Ubertragungsfunktion des Verstärkers 15 nichtlinear bezüglich der Amplitude sein, so daß der Verstärker eine kontrollierte übersteuerung einführt, die subjektiv günstiger ist als eine hersteuerung im Deltamodulator 16. Es können verschiedene Verfahren dieser allgemeinen Art angewandt werden, beispielsweisz mit nichtlinearen Verstärkern, Verstärkern mit veränderbarem Ve^Otarkungsgrad, der durch die mittlere Signalamplitude bestimmt wird, und Kombinationen von ihnen. Diese Methode kann allerdings ebenfalls den Gesamtaufwand des Systems proportional zur Anzahl der erforderlichen Zeitverzögerungsabgriffe je nach dem gewåhlten Verfahren erhöhen.Another possibility is to use the compress and expand analog signal instantly. So in the illustrated System, the transfer function of the amplifier 15 non-linear with respect to the amplitude so that the amplifier introduces a controlled overdrive that is subjective is cheaper than a downward control in the delta modulator 16. Different Methods of this general kind can be used, for example non-linear ones Amplifiers, amplifiers with variable degree of amplification, the is determined by the mean signal amplitude, and combinations of them. These However, the method can also be proportional to the total cost of the system Number of time delay taps required depending on the method chosen raise.

Eine weitere Möglichkeit zum Verbessern des Dynamikbereiches (Lautstärke, Umfang) oder des Signal/Pausch-Verhältnisses besteht darin, die Abtastrate des Deltamodulators zu erhöhen.Another way to improve the dynamic range (volume, Scope) or the signal / package ratio is the sampling rate of the delta modulator to increase.

Auch hierdurch werden die Kosten und der Aufwand eines Verzögerungssystems erhöht, da für eine gegebene Verzögerungszeiteinheit ein grösserer Speicher benötigt wird. Die Wahl der speziellen Mittel zum Gewährleisten der gewünschten Qualität hängt in einem Zeitverzögerungssystem der vorliegonden Art hauptsächlich von wirtschaftlichen Erwägungen ab. Wenn die Kosten für zusätzliche Verzögerungsschritte relativ niedrig sind, wird vorzugsweise eine hohe Abtastrate gewählt, weil die Modu.-lations- und Demodulationsmethode relativ unkompliziert sein und die geringsten Kosten pro Verzögerungsabgriff verursachen wird. Wenn andererseits die Kosten der Zeitschritte gross sind, wird man sich vorzugsweise eines Kompressions-Expansions-Verfahrens bedienen, weil der relativ grössere Kostenzuwachs in den einzelnen Abgriffpunkten absorbiert werden kann, ohne daß die Gesamtkosten der Anlage zu stark steigen.This also reduces the cost and effort of a delay system increased, since a larger memory is required for a given delay time unit will. The choice of specific means to ensure the desired quality depends primarily on economic factors in a time lag system of the present type Considerations. When the cost of additional delay steps is relatively low are, a high sampling rate is preferably chosen because the Modu.-lations- and Demodulation method can be relatively straightforward and has the lowest cost per delay tap will cause. On the other hand, if the cost of time steps is great, then will one preferably use a compression-expansion method because of the relatively larger cost increases are absorbed in the individual tapping points can without increasing the total cost of the system too much.

Zur gegenwärtigen Zeit dürfte die zweckmässigste und wirtschaftlich günstigste Grundspeichereinheit für den Speicher 17 eine Ultraschall-Torsionsverzögerungsleitung, wie die Verzögerungsleitung 18, sein. Sie besteht üblicherweise aus einer Drahtspule, die eing Torsionserregung ausgesetzt wird. Ihre Verzögerungen entsprechen der Fortpflanzungszeit einer Welle, die von einem Eingangswandler am einen Ende der Leitung zu einem Ausgangswandler am anderen Ende läuft. Durch ene Rezirkulatio ergibt sich die Speicherung und Verzögerurg einer grossen Anzahl von wirts.At the present time it is likely to be the most expedient and economical cheapest basic storage unit for the storage 17 an ultrasonic torsion delay line, like delay line 18, be. It usually consists of a wire spool, which is subjected to torsional excitation. Their delays correspond to the time of reproduction a wave passing from an input transducer at one end of the line to an output transducer running at the other end. A recirculation results in storage and delay a large number of wirts.

Bei Verwendung einer im Rezirkulationsbetrieb arbeitenden Torsionsverzögerungsleitung kann in einer typischen Anlage eine Eingangsgrundfrequenz in der Grössenordnung von 2,0 MHz gewählt werden. Der Deltamodulation kann dann mit einer Abtastfrequenz von ungefähr 1/8 der Signalfrequenz auf der Verzögerungsleitung betrieben werden. Es gibt somit 8 Abtasträume, in welche Signale vom Deltamodulator auf der Verzögerungsleitung eingegeben werden können. Das Signal wird 8mal auf der Leitung rezirkuliert, und am Ende der acht Zyklen wird eines der Bits abgeworfen und ein neues Bit eingegeben. Eine Leitung, bei der die Gesamtlaufzeit der Ultraschallwelle vom einen zum anderen Ende 12,5 ms beträgt, kann also bis zu 100 ms an Tonfrequenzinformation speichern. Die Tonfrequenz steht alle 12,5 ms zur Verfügung. Für einen typischen Anwendungsfall in einem Auditorium sind Zeitverzögerungen mit einer Trennung von etwa 25 ms zufriedenstellend. Eine Justierung auf 12,5 ms ist für die relativen Verzögerungsabgriffpositionen wünschenswert. Wenn grössere Verzögerungen als 100 ms erforderlich sind, können zusätz-l liche Ultraschall-Torsionsverzögerungsleitungen in Reihe geschaltet weSen, und zwar bis zu einer Gesamtverzögerung von mehreren Sekunden, ohne daß die Betriebseigenschaften merklich schlechter werden.When using a torsion delay line working in recirculation mode In a typical system, a fundamental input frequency can be of the order of magnitude of 2.0 MHz can be selected. The delta modulation can then be carried out with a sampling frequency can be operated at about 1/8 the signal frequency on the delay line. There are thus 8 sample spaces into which signals from the delta modulator on the delay line can be entered. The signal is recirculated 8 times on the line, and at the end of the eight cycles, one of the bits is dropped and a new bit is entered. A line in which the total transit time of the ultrasonic wave from one to the other At the end of 12.5 ms, it can store up to 100 ms of audio frequency information. The audio frequency is available every 12.5 ms. For a typical application in an auditorium, time delays with a separation of about 25 ms are satisfactory. An adjustment to 12.5 ms is for the relative delay tap positions desirable. If delays greater than 100 ms are required, additional ultrasonic torsion delay lines connected in series, up to a total delay of several seconds without affecting the operating characteristics get noticeably worse.

Wenn die Verzögerungsleitung mit einer Frequenz von 2,5 MHz betrieben wird, kann die Abtastrate des Deltamodulators 250 kHz betragen. Zur Steuerung der Abtastrate und der Frequenz auf der Verzögerungsleitung werden Oszillatoren verwendet, welche zur Gewährleistung der gewünschten Stabilität mit Synchronisierkreisen verriegelt sind. Ein System mit einem besseren Dynamikbereich erhält man, wenn man den Deltamodulator mit einer Abtastrate von 333 kflz betreibt. In diesem Falle liefert die gleiche Verzögerungsleitung eine Verzögerungszeit von 75 ms pro Abschnitt.When the delay line operated at a frequency of 2.5 MHz the sampling rate of the delta modulator can be 250 kHz. To control the Sampling rate and the frequency on the delay line, oscillators are used, which locks with synchronization circuits to ensure the desired stability are. A system with a better dynamic range is obtained by using the delta modulator operates with a sampling rate of 333 kHz. In this case it delivers the same Delay line has a delay time of 75 ms per section.

Eine andere Möglichkeit für die Speicherung und Zeitverzögerung besteht in der Verwendung von einem oder mehreren Halbleiter-Schieberegistern. Ein besonders gut geeignetes Schieberegister ist ein solches vom Metiloxid-Silicium (MOS-Typ). Der Vorteil jedes dieser Verzögerungssysteme besteht darin, daß das digital oder binär codierte Signal durch einfaches Hinzufügen zusätzlicher Elemente so lange gespeichert werden kann, wie es jeweils erforderlich ist. Die Speicherelemente sind klein und benötigen keinen grossen Raum. Ausserdem sind sie halbpassiver Natur, d.h. sie enthalten keine beweglichen oder mechanischen Teile, die einem Verschleiß unterliegen oder gepflegt werden müssen.Another option for storage and time delay consists in the use of one or more semiconductor shift registers. A special one a well-suited shift register is one of the metal oxide silicon (MOS type). The advantage of each of these delay systems is that the digital or binary coded signal by simply adding additional elements so long can be saved as required. The storage elements are small and do not require a large space. In addition, they are semi-passive in nature, i.e. they contain no moving or mechanical parts that are subject to wear and tear are subject to or need to be maintained.

Ein Speicher in Form eines Schieberegisters ist aus vielen Gründen zu bevorzugen. Er ist klein, erhält die elektrische Leistung und wird nicht durch äussere Rauschsignale gestört, die bei einer elektromechanischen Verzögerungsleitung problematisch sein können. Ein Schieberegister ist auch insofern zu bevorzugen, als in Zukunft mit technischen Fortschritten bei der noch wirtschaftlicheren Herstellung dieser Speicherelemente zu rechnen ist. Im Augenblick lässt sich ein solcher Speicher mit wirtschaftlich vernünftigem Aufwand für Verzögerun~ gen von wenigen Millisekunden herstellen.A memory in the form of a shift register is useful for many reasons to prefer. It is small, receives the electrical power and does not get through external noise signals disturbed by an electromechanical delay line can be problematic. A shift register is also preferable insofar as than in the future with technical advances in even more economical production of these storage elements is to be expected. At the moment there is such a memory with an economically reasonable effort for delays of a few milliseconds produce.

In einem ein Schieberegister enthaltenden Verzögerungssystem liefert ein einziger Oszillator das Taktsignal für das Schieberegister und für die Abtastfrequenz des Deltamodulators oder eines anderen Analog-Digital-Konverters. Ein Vorteil des Schieberegisters besteht darin, daß die Oszillatortaktfrequenz zum Justieren der Zeitverzögerungen verwendet werden kann und beim vorliegenden System auch verwendet wird.In a delay system containing a shift register a single oscillator provides the clock signal for the shift register and for the sampling frequency of the delta modulator or another analog-to-digital converter. One advantage of the Shift register is that the oscillator clock frequency to adjust the Time delays can be used and are used in the present system will.

Für den in Figur 3 dargestellten Deltamodulator 16A, der als integrierte Schaltung aufgebaut ist und mit den oben genannten Frequenzen arbeitet, werden zweckmässig folgende Schaltungskomponenten verwendet: Widerstände 63, 64 2,2 kn 65, 71 10 67 270 Kondensatoren 66 0,22 pF 68 0,033 µF 72 0,01 pF 73 100 Kurz zusammengefasst, schafft die Erfindung also ein M-Ä-f ach-Schallverzögerungssystem zur Verwendung bei der Schalaerstärkung in Auditorien und bei anderen Anwendungsfällen, mit einem digitalen Codiersystem zum Umsetzen eines analogen Tonsignales in eine digitale Form, einem "progressiven" Digitaldatenspeicher zum Speichern des digitalen Signales, mehreren Leseeinrichtungen zum Lesen von Daten aus dem Speicher nach jeweils einem von mehreren unterschiedlichen Speicherintervallen, und mindestens einem Decodiersystem zum Regenerieren eines verzögerten analogen Tonsignales aus einem der gelesenen digitalen Signale.For the delta modulator 16A shown in FIG. 3, the integrated Circuit is built and works with the frequencies mentioned above, are expedient the following circuit components are used: Resistors 63, 64 2.2 kn 65, 71 10 67 270 capacitors 66 0.22 pF 68 0.033 µF 72 0.01 pF 73 100 short In summary, the invention thus provides an M-A-f ach sound delay system for use in strengthening the form in auditoriums and in other applications, with a digital coding system for converting an analog audio signal into a digital form, a "progressive" digital data store for storing the digital Signal, multiple readers for reading data from memory after each one of several different storage intervals, and at least one decoding system to regenerate a delayed analog audio signal from one of the read digital signals.

Claims

1. Digital delay system for audio signals with an audio signal source and at least one sound generator, in particular for sound amplification in an auditorium or the like., d a -d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that one with the audio signal source (13) coupled analog-digital converter (16) whose analog audio signal is converted into a digital one Converts data signal, which is connected to the analog-to-digital converter (16) Digital data memory (17, 17A) can be stored with continuous operation; and that with an output device C31 to 38) of the memory (17, 17A) with which the digital Data signal from memory after each of several different delay pauses can be read after saving, at least one digital-to-analog converter (41, 45) which creates a delayed form of the analog audio signal u.ld and On the other hand, with the horoaL reproducing the original analog audio signal with a delay Sounder (11,12) is connected.

2.) Delay system according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n notices that the analog-digital converter is a delta modulator (16A), and that the system includes a plurality of digital-to-analog converters (41,45), each of which is coupled to at least one tone generator (11, 12).

3.) Delay system according to claim 2, d a d u r c h g e -k e n n it is noted that each digital-to-analog converter (41, 45) has an integrating circuit which has essentially the same operating characteristics as a main integrated circuit (62) in the delta modulator (16A).

4.) Delay system according to any preceding claim, d a d u Noted that the analog-digital converter is a delta modulator (II is. Which one high gain comparison amplifier (54,59) with an inverting input (53) and a non-inverting input (74) and an output (60); furthermore an arrangement (51, 52) for applying an analog signal to the inverting input of the amplifier; a sampling gate circuit (61) with an input (D) connected to the output of the comparison amplifier as well as a main output (Q) and an auxiliary output (Q); an arrangement for mooring a high-frequency sampling signal to the sampling gate circuit, which thereby alternately is switched between their outputs; an integrating negative feedback loop (62) connected between the main output of the sampling gate circuit and the inverting Input of the comparison amplifier is connected and generates a replica signal and counteracting the analog signal at the inverting input of the comparison amplifier for an amplitude comparison with this applies; as well as an auxiliary coupling circuit (75) between the auxiliary output of the sampling gate circuit and the non-inverting Input of the comparison amplifier is connected, a self-bias reference value for the comparison amplifier and supplies in the comparison amplifier and the sampling gate circuit generated displacement stresses eliminated (Figure 3).

5.) Delay system according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n it is noted that the analog-to-digital converter (16) is a pulse code modulator and that the system includes a plurality of digital-to-analog converters (41,45), each of which is connected to at least one sounder (11, 12).

6.) Delay system according to one of the preceding claims, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e.t that the digital data memory (17) is a Integrated circuit executed shift register contains, and that the output device a number of taps (31 to 38) provided at a distance from one another on different ones Includes stages along this register.

7.) Delay system according to claim 6, d a d u r c h g ek e n n z ei c h e t that a device (22) for applying synchronized clock signals to the digital-to-analog converter (16) and to the shift circuits of the shift register (17) is provided, which is the sampling rate for the digital conversion and the transmission rate the data along the shift register controls, and that the clock signal frequencies to the Adjustment of the time delays at the taps (31-38) of the shift register adjustable are.

8.) Delay system according to one of claims 1 to 5, d a d u r It is noted that the digital data memory (17A) has an ultrasonic delay line (18) contains (Figure 2).

9.) Delay system according to claim 8, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h e t that the delay line (18) is working in recirculation mode and recirculates the data stored in it in a specified number of cycles and that a predetermined number of data bits are replaced in each cycle.

10.) Delta modulator for processing sound signals, because you have ch it is not stated that it is a high gain comparison amplifier (54,59) with an inverting input (53) and a non-inverting input (74) and an output (60); furthermore an arrangement (51, 52) for applying an analog signal to the inverting input of the amplifier; a sampling gate circuit (61) with an input (D) connected to the output of the comparison amplifier as well as a main output (Q) and an auxiliary output (Q); an arrangement for mooring a high-frequency sampling signal to the sampling gate circuit, which thereby alternately is switched between their outputs; an integrating negative feedback loop (62) which is between the main output of the sample gate circuit and the inverting input of the comparison amplifier is connected and a simulation signal and the analog signal to the inverting input of the comparison amplifier counteracting an amplitude comparison with this applies; as well as an auxiliary coupling circuit (75) between the auxiliary output of the sampling gate circuit and the non-inverting Input of the comparison amplifier is connected, a self-bias reference value for the comparison amplifier and supplies in the comparison amplifier and the sampling gate circuit generated displacement stresses eliminated (Figure 3).

11.) Delta amplifier according to claim 9 or 4, g e k e n n -z e i c h e n e t there that the high gain comparison amplifier has two stages contains, one of which is high-gain, implemented as an integrated circuit Differential amplifier (54) as an input stage and one also as an integrated circuit executed comparison stage (59) serves as an output stage.

Blank page