DE2155135B2 - Verfahren zur Dynamik-Kompression von eine Kommastelle aufweisenden Digitalwerten sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Dynamikkompression von eine Komma-Meile aufweisenden Digitalwerten, welche zeitlichen A itastproben von Analogsignalen entsprechen.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Wynamik von Analog- oder Digitalsignalen das Verhältnis von Maximal- zu Minimalwert ist, welches in bezug auf die Amplitude des Signals auftreten kann. Der Ausdruck Amplitude entspricht dem Momentanwert des Signals, welcher wahlweise einen positiven oder negativen Wert annehmen kann. Dynamikkompression bedeutet somit eine Verminderung des Verhältnisses des Maximalwertes zu dem Minimalwert, welche die Amplitude eines Signals einnehmen kann.

Um ein Signal mit vorgegebener Dynamik aufzuzeichnen, ist es notwendig, daß das Aufzeichnungsgerät ein Signal-Rausch-Verhältnis aufweist, welches wenigstens gleich der Dynamik des Signals ist, solange das Signal in analoger Form vorliegt. Eine Umwandlung von Analogsignalen in digitale Form erleichtert die Aufzeichnung derartiger Signale, wobei jedoch die wie oben definierte Dynamik erhalten bleibt. Um somit eine digitale Aufzeichnung von eine große Dynamik aufweisenden Analogsignalen durchführen zu können, erscheint eine Dynamikkompression notwendig.

Demzufolge ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, welches eine Dynamikkompression von eine Kommastelle aufweisenden Digitalwerten ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine Verschiebung der Kommastelle der Digitalwerte um einen Stellenwert in Richtung einer Verringerung bzw. Vergrößerung bzw. Vergrößerung der Dynamik vorgenommen wird, wenn die durch Kommastellungsverschiebung gebildeten modifizierten Digitalwerte während vorgegebener Zeitintervalle einen vorgegebenen oberen oder unteren Grenzwert über- bzw. unterschreiten.

Die vorliegende Erfindung betrifft jene Art von Dynamikkompression, welche für Fälle anwendbar ist, bei denen die mit Hilfe von Signalen zugeführten Informationen mehr im Hinblick auf den Zeitpunkt ihres Auftretens als im Hinblick auf die Amplitude interessant sind. Derartige Signale treten beispielsweise beim Studium der Ausbreitung von seismischen Wellen auf. In diesem Fall liefern die als »Geophone« bezeichneten Meßwandler Analogsignale, welche mit Hilfe eines Analogdigital-Wandlers in digitale Form umgewandelt werden. Diese Umwandlung erfordert die Erzeugung von Abtastproben der Analogsignale, indem die Amplitude des Analogsignals in sehr kurzen Abständen festgestellt und aufgezeichnet wird. Bei Verwendung von mehreren Meßwandlern zur Untersuchung desselben Wellenausbreitungsphänomens werden vorzugsweise die Signale in multiplexer Form aufgezeichnet. Zu diesem Zweck werden die Analogsignale der Meßwandler in vorgegebener Reihenfolge in zeitlich sehr kurzen Abständen abgetastet und aufgezeichnet. Die numerischen seismischen Signale werden dann in der Regel auf Magnetband aufgezeichnet.

Im allgemeinen besteht jedoch der Wunsch, eine Kontrolle der Aufzeichnung an Ort und Stelle durchzuführen. Zu diesem Zweck werden die auf Magnetband aufgezeichneten digitalen Signale zusätzlich in analoger Form — beispielsweise auf einem Filmstreifen — aufgezeichnet. Eine derartige analoge Aufzeichnung kann visuell überprüft werden, so daß sich am Ort der seismischen Untersuchungen eine Kontrollmöglichkeii ergibt. Um eine derartige Rückumwandlung der digitalen, auf Magnetband aufgezeichneten Signale auf einem analogen Aufzeichnungsmedium durchzuführen, ergibt sich die Notwendigkeit, die Dynamik der digitalen Signale seismischen Ursprungs zu verringern.

In dem Folgenden wird somit zur Vereinfachung der Beschreibung auf die Dynamikkompression von Signalen seismischen Ursprungs Bezug genommen. Es soll jedoch verstanden sein, daß die vorliegende Erfindung sich ganz allgemein auf die Dynamikkompression von zeitlich sich verändernden digitalen Signalen bezieht, wobei der Ursprung dieser Signale beliebig sein kann.

Die bei seismischen Untersuchungen durch Analogdigital-Konversion erhaltenen Digitalsignale weisen in bestimmten Fällen eine fixierte Kommastelle auf. Bei derartigen Signalen ist eine bestimmte Anzahl von signifikanten Zahlenwerten vorhanden, während die Kommastelle entsprechend den Amplitudenänderungen sich verschieben kann. In den meisten Fällen weisen die digitalen Signale jedoch eine gleitende Kommastelle auf. Derartige Signale mit gleitender Kommastelle bestehen aus einer Mantisse, welche den signifikanten Zahlenwert entspricht Die Position des Kommas, welche a priori in dieser Mantisse festgelegt ist, ist eine Kennziffer, welche den Multiplikationsfaktor dieser signifikanten Zahlenwerte wiedergibt und welche demzufolge die tatsächliche Position des Kommas festlegt. Der wesentliche Vorteil eines Ausdrucks mit

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gleitender Kommastelle besteht dabei darin, daß die Im Rahmen eines anderen besonderen Merkmals der Anzahl der signifikanten Zahlen für die Mantisse vorliegenden Erfindung ist zusätzlich ein Auslösekreis konstant ist, während die Kennziffer im wesentlichen für die Dynamikkompression vorgesehen,
ein Ausdruck der Potenz der digitalen Basis der Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung für Mantisse ist. Die Kennziffer entspricht demzufolge 5 seismische Anwendungen weist der Auslösekreis eine einer Anzahl von Verschiebungen der Kommastelle. Schwellwertschaltung auf, welche das Ausgangssignal Vorzugsweise ist die gleitende Kommastelle derart so lange sperrt, bis das Eingangssignal diesen Schwellgewählt, daß die Verschiebungen der Kommastelle alle wert überschreitet. Dadurch wird verhindert, daß als in derselben Richtung verlaufen, so daß die Kennziffer schwache binäre Signale vorliegende Rauschsignale mit keinem Vorzeichen behaftet ist. Das Vorzeichen der 10 verstärkt werden.

gemessenen Signale selbst wird im allgemeinen durch Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung für

die Mantisse wiedergegeben, so daß dadurch die seismische Untersuchungen, bei weichen eine Vielzahl

Verschiebungen der Kommastelle nicht beeinflußt von Meßkanälen in Verbindung mit einer Einrichtung

werden. zur Dynamikkompression vorhanden sind, erfolgt die

Die Transformation zur Umwandlung der digitalen 15 Sperrung der Dynamikkompression für jeden einzelnen

Signale mit gleitender Kommastelle in digitale Signale Kanal innerhalb eines vorgegebenen Zeitraumes ab der

mit fixierter Kommastelle kann auf bekannte Weise mit Auslösung eines Impulssignals (TB), welches den

Hilfe eines Schieberegisters durchgeführt werden, Zeitpunkt der Auslösung der seismischen Störung

wobei die Basis der Mantisse zwei beträgt. Ein entspricht. Die Zeitintervalle für die Sperrung der

derartiges Schieberegister weist eine bestimmte Anzahl _i0 Dynamikkompression der einzelnen Kanäle bilden

von binären Positionen bzw. Bits auf. Um die somit arithmetische Reihen.

Transformation durchzuführen, wird die Mantisse in Die Erfindung soll nunmehr an Hand von

eine vorgegebene Position des Schieberegisters ge- Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben

bracht, wobei die Position durch die Position der werden, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen ist.

Kommastelle fixiert ist. Anschließend daran wird eine 25 Es zeigt

Kennziffer entsprechende Anzahl von Verschiebungen F i g. 1 eine Vorrichtung zur Dynamikkompression

durchgeführt von digitalen Signalen mit gleitender Kommastelle, bei

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs- welcher eine Transformation in Signale mit fixierter gemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß Kommastelle und eine Dynamikkompression bei Überdieselbe folgende Elemente aufweist. 30 schreitung eines Schwellwertes durchgeführt werden,

a) einen Dynamikkompressionsspeicher, welcher den Fig. 2 eine Vorrichtung zur Dynamikkompression Dynamikkompressionsfaktor in Form von ganzen von digitalen Signalen mit gleitender Kommastelle, bei Zahlen speichert, welcher die Transformation in Signale mit fixierter

b) ein Schieberegister, welches entsprechend des Kommastelle und eine Dynamikkompression unter aufeinanderfolgenden Einlaufens der numerischen ₃₅ Verwendung eines Schieberegisters durchgeführt wer-Signale mit Fixierter Kommastelle eine Verschie den,

bung der Kommastelle entsprechend dem Inhalt F i g. 3 eine Vorrichtung zur Dynamikkompression

des Dynamikkompressionsspeichers durchführt, von digitalen Signalen mit fluktuierender Kommastelle

c) eine mit dem Schieberegister verbundene Ver- gemäß F i g 2, wobei zusätzlich ein Schwellwertkreis gleichsanordnung, welche für jedes numerische ₄₀ vorgesehen ist.

Signal angibt, ob der Inhalt des Schieberegisters Fig.4 einen Auslösekreis gemäß einer zweiten

oberhalb oder unterhalb eines Maximal- bzw. Ausführungsform in Verbindung mit einer nur zum Teil

Minimalwertes ist, dargestellten Vorrichtung gemäß F i g. 2 und

d) einen Zählkreis, welcher die Anzahl der modifizier- F i g. 5 eine vorteilhafte Variante des in F i g. 4 ten numerischen Signale oberhalb oder unterhalb ₄₅ dargestellten Auslösekreises.

des Maximal-bzw. Minimalwertes zählt, In dem Folgenden soll auf Fig.l Bezug genommen

wobei entsprechend dem durch die Vergleichsanord- werden. Die in Fig.l dargestellte Vorrichtung erhält

nung angegebenen Vorzeichen einer Überschreitung über eine Mehrzahl von Leitungen SWfdigitale Signale

der Inhalt des Dynamikkompressionsspeichers verän- mit gleitender Kommastelle, welche beispielsweise von

dert wird, sobald der Zähler einen vorgegebenen 50 einem nicht dargestellten Ablesegerät für digitale

Zählwert erreicht Aufzeichnungen hergeleitet werden. Diese Signale

Gemäß einer bestimmten Ausführungsform der bestehen, so wie dies bereits erwähnt worden ist, aus

Erfindung für binäre Eingangssignale mit gleitender einer Kennziffer, welche in digitalcodierter Form einem

Kommastelle ist zusätzlich ein Hflfschieberegister Verstärkungsfaktor entspricht Zusätzlich besteht dieses

vorgesehen, in welchem die Signale mit gleitender ₅₅ Signal aus einer Mantisse, welche eine digitale

Kommastelle in binäre Signale mit Fixierter Kommastel- Darstellung der signifikanten Zahlen beinhaltet. Vor

Ie umgewandelt werden. zugsweise sind diese beiden Codierungen identisch und

Gemäß einer vorteilhaften Variante der vorliegenden verwenden dieselbe binäre Basiszahl. Die Kennziffer

Erfindung für digitale Eingangssignale mit gleitender entspricht somit der Anzahl von Verschiebungen des

Kommasteile ist an Stelle eines Schieberegisters für ^₀ Kommas von einer vorgegebenen Position des Kommas

Dynamikkompression und eines HilfsSchieberegisters innerhalb der Mantisse. Wie dies bereits erwähnt

ein einziges Schieberegister vorgesehen. Zusätzlich ist worden ist, ist diese Position derart gewählt, daß die

ein algebraischer Addierer vorgesehen, weicher die Verschiebungen immer dasselbe Vorzeichen aufweisen.

Kennziffer der Binärsignale mit gleitender Kommastel- Gemäß Fig.l sind die Leitungen SNE einerseits an

Ie und den Faktor der Dynamikkompression algebraisch ^₅ eine Stufe MS geführt, welche die binären Signale der

addiert. Das Resultat dieser Addition entspricht der Mantisse erhält, während auf der anderen Seite eine

Anzahl von Verschiebungen, welche innerhalb dieses Verbindung mit einer Stufe GC vorgesehen ist. welche

einzigen Schieberegisters durchgeführt werden müssen. die codierten digitalen Signale der Kennziffer erhält.

Die Stufe GC ist über Leitungen LG mit einer Decodierstufe DGCverbunden, welche ein Schieberegister geringer Kapazität darstellt. Innerhalb dieser Decodierstufe DGC werden die codierten digitalen Signale der Kennziffer in eine Anzahl von Verschiebungen des Kommas umgewandelt.

Die Stufe MS ist über eine Mehrzahl von Leitungen LM mit einem Schieberegister RCl verbunden. Dabei sind die Leitungen LM mit dem Schieberegister RCi entsprechend der Anzahl der signifikanten Zahlenwerte der Mantisse angeschlossen. Das Schieberegister RC] erhält über eine Leitung LDG von der Decodierstufe DGCdie Anzahl von Verschiebungen der Kommastelle, welche auf die Mantisse zur Anwendung gebracht werden müssen, um ein Signal mit fixierter Kommastelle zu erhalten.

Wie dies bereits erwähnt worden ist, werden die Verschiebungen der Kommastelle ausgehend von einer vorgegebenen Position der Mantisse durchgeführt. Vorzugsweise wird diese vorgegebene Position derart gewählt, daß die signifikanten Zahlenwerte der Mantisse in der richtigen Zahlenreihenfolge in den Schieberegister RCX eingeführt werden. Die Verschiebungen der Kommastelle gemäß der Kennziffer werden demzufolge in Richtung kleinerer Werte durchgeführt. An der Mantisse wird somit eine Verschiebung der Kommastelle entsprechend der Kennziffer durchgeführt, was im wesentlichen einer Multiplikation bzw. Division entspricht, im allgemeinen mit der Zahl 2. Das Schieberegister RCi enthält daraufhin eine Anzahl von logischen Zuständen gemäß einem Signal mit fixierter Kommastelle. Die anderen logischen Zustände dieses Schieberegisters befinden sich im Zustand 0.

Die logischen Zustände des Schieberegisters RCi werden daraufhin über eine Mehrzahl von Leitungen TR in ein Schieberegister RC2 transferiert, welches dieselbe Anzahl von binären Positionen enthält. Dieses Schieberegister RC2 ist mit einer Mehrzahl von Ausgangsleitungen LU versehen, über welche die logischen Zustände entsprechend dem vorhandenen digitalen Signal abgegeben werden können. Das Schieberegister RC2 weist ferner zwei auf, welche mit zwei Leitungen LMX und LMN verbunden sind. Diese Leitungen werden aktiviert, sobald das innerhalb des Schieberegisters RC2 enthaltene digitale Signal oberhalb eines Maximalwertes bzw. unterhalb eines Minimalwertes ist, wobei jedoch diese beiden Zustände nicht gleichzeitig auftreten können. Dabei sind die Leitungen LMX und LMN an einer bestimmten Anzahl von Stellenwerten des Schieberegisters RCl angeschlossen, wobei die Leitung LMN mit einer größeren Anzahl von Stellenwerten des Schieberegisters RC2 verbunden ist als die Leitung LMX.

Die Leitungen LMX sind mit einem Testkreis TMX verbunden, welcher den Vergleich mit einem Maximalwert durchführt. Dieser Maximalwert ist eine Funktion der logischen Zustände des Schieberegisters Rd, welche ausgehend von einem oberen Stellenwert in Richtung kleinerer Stellenwerte über die Leitungen LMX abgegeben werden. Der Testkreis TMX spricht auf die Anwesenheit von wenigstens einem gegenüber 0 unterschiedlichen logischen Zustand auf den Leitungen LMXan. Sobald ein derartiger von »Null« unterschiedlicher logischer Zustand vorhanden und über die Leitungen LMA' geleitet wird, erfolgt eine Aktivierung der Ausgangsleitung LXO des Testkreises 77WA". Wenn hingegen keiner der logischen Zustände gegenüber »Null« unterschiedlich ist, wird der Ausgang LXN des Testkreises TMXaktiviert.

In analoger Weise sind die Leitungen LMNmit einem Testkreis TMN verbunden, welcher einen Vergleich in bezug auf einen Minimalwert durchführt. Dieser Testkreis TMN spricht auf alle über die Leitungen LMN übermittelten logischen Zustände an, welche einen logischen Zustand »Null« aufweisen. Wie dies bereits erwähnt worden ist, stellen die Leitungen LMN eine bestimmte Anzahl von logischen Zuständen des ίο Schieberegisters RC2 in der Reihenfolge der Numerierung dar, wobei diese Anzahl notgedrungenermaßen größer ist als die über die Leitungen LMX übermittelte Anzahl.

Der Testkreis TMN ist ferner mit einem Einstellkreis AMN verbunden, mit welchem der Minimalwert unter einer bestimmten Anzahl von möglichen Werten eingestellt werden kann. Dieser Einstellkreis AMN ermöglicht, daß der Testkreis TMN — ausgehend von dem logischen Zustand des geringsten Stellenwertes — für bestimmte über die Leitung LMN geleitete logische Zustände unempfindlich wird.

Der Testkreis TMN spricht somit an, wenn alle logischen Zustände über die Leitungen LMN unter Berücksichtigung des Einflusses des Einstellkreises AMNihren logischen Zustand »Null« aufweisen. Sobald dieser Zustand eintritt, wird die Ausgangsleitung LNC des Kreises TMN aktiviert, während im gegenteiligen Fall über die Ausgangsleitung LMN ein Signal abgegeben wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Testkreis TMX ebenfalls mit einem Einstellkreis — ähnlich dem Einstellkreis AMN- versehen sein kann.

Entsprechend dem in dem Schieberegister RC2 vorhandenen Wert des digitalen Signals mit fixierter Kommastelle können demzufolge drei Zustände auf den Ausgangsleitungen der beiden Testkreise auftreten:
a) Das Signal ist größer als der Maximalwert, in welchem Fall die beiden Leitungen LXO und LNN aktiviert werden,

b) das Signal liegt zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert, in welchem Fall die Leitungen LXN und LNOaktiviert werden;

c) das Signal ist niedriger als der durch den Einstellkreis AMN festgelegte Minimalwert, in welchem Fall die Leitungen LXN und LMN

aktiv-ert sind.

Bei den vier Leitungen LXO. LXN LNO und LNN entsprechen die mit »M< aufhörenden Leitungen einem im Vergleich zu dem entsprechenden Testwert korrekten Wert des Signals mit fixierter Kommastelle, welches innerhalb des Schieberegisters Rd vorhanden ist. Diejenigen, welche jedoch mit einem Zeichen »O« aufhören, entsprechen einer Überschreitung des betreffenden Testwertes. Eine derartige Überschreitung kann jedoch nicht gleichzeitig für den oberen und unteren Grenzwert eintreten, so daß die beiden Leitungen LXC und LNO nicht gleichzeitig aktiviert werden können.

Die Leitungen LXO und LNO, welche bei ihrer Aktivierung eine Überschreitung des durch den _fo Testkreis TNX festgelegten Maximalwertes oder des durch den Testkreis 77VM festgelegten Minimalwertes anzeigen, sind mit entsprechenden Speichern MDD und MDC verbunden.

Der Speicher MDD ist dabei ein Zähler, der ein Zeitintervall für die Verringerung der Dynamikkompression festlegt, indem er die Zahl der aufeinanderfolgend auftretenden digitalen Signale zählt, welche bei Überschreitungen des Maximalwertes auftreten. Dieser

Speicher MDD ist über eine Leitung LCD mit einem Komparator CD verbunden, der den Inhalt des Speichers MDD mit dem durch den Einstellkreis AD festgelegten Einstellwert vergleicht. Der Einstellkreis AD\st über eine Leitung LADm'ndem Komparator CD verbunden, dessen Ausgangsleitung LD aktiviert wird, sobald d^ts in dem Speicher MDD eingespeicherte Zeitintervall größer als der durch den Einstellkreis AD festgelegte Wert ist.

Die Leitung LD ist mit einem Dynamikkompressionsspeicher MFC verbunden, welcher im folgenden noch näher beschrieben sein soll. Auf der anderen Seite führt diese Leitung LD an einen Rückstelleingang des Speichers MDD, welcher ebenfalls mit der Leitung LXN verbunden ist. Es ist jedoch einleuchtend, daß die Aktivierung der Leitungen LXN und Ld unabhängig voneinander stattfinden kann.

Die Bestimmung des Minimalwertes wird auf gleiche Weise durchgeführt. Die Ausgangsleitung LNO dus Testkreises TMN ist mit einem Speicher MDC verbunden, dessen Inhalt jeweils um eine Einheit erhöht wird, sobald eine Aktivierung stattfindet, d. h. sobald aufeinanderfolgend eine Überschreitung des Minimalwertes in Richtung des festgestellten unteren Wertes des innerhalb des Schieberegisters RC2 enthaltenen binären Signals eintritt. Dieser Speicher AiDC ist über eine Leitung LCC mit einem Komparator CC verbunden, welcher ebenfalls von einem Einstellkreis AC ein bestimmtes Zeitintervall für die Erhöhung der Dynamikkompression erhält. Zu diesem Zweck ist der Einstellkreis AC über eine Leitung LAC mit dem Komparator CC verbunden. Der Ausgang des mit einer Leitung LC verbundenen Komparator CC wird aktiviert, sobald der Inhalt des Speichers MDC größer ist als das in dem Testkreis >4Cvorhandene Zeitintervall.

Die Leitung LC ist mit einem Dynamikkompressionsspeicher MFC verbunden, welcher im folgenden noch beschrieben sein soll. Die Leitung LC ist ferner mit einem Rückstelieingang des Speichers MDC verbunden, welcher ebenfalls mit der Leitung LNN verbunden ist. Die Aktivierung der Leitungen LNNund LCwird dabei unabhängig voneinander durchgeführt.

Im folgendem soll die Einheit zur Einstellung der Dynamikkompression beschrieben werden. Diese Einheit besteht aus dem bereits erwähnten Dynamikkompressionsspeicher MFC, welcher, abgesehen von den eingangsseitig zugeführten Leitungen LD und LC, mit einer Leitung LF verbunden ist, weiche zu dem Einstellkreh FCI für den Anfangswert des Dynamikkompressionsfakiors führt. Der Dynamikkompressions- »peicrier MFC weist einen Ausgang auf, welcher über eine Leitung LFC mit dem Schieberegister RC2 verbunden ist.

Sobald das in Form von logischen Zuständen in dem Schieberegister RC2 vorhandene digitale Signal nach einer gemäß dem Speicher MFC durchgeführten Verschiebung entsprechend dem Dynamikkompressionsfaktor zwischen den Maximal- und den Minimalwerten liegt, sind die Leitungen LD und LC nicht aktiviert. Demzufolge wird der Kompressionsfaktor nicht verändert.

Wenn hingegen während eines gleich großen Zeitintervalls für die Abnahme der Dynamikkompression das innerhalb des Schieberegisters RCl vorhandene Signal konstant den miximalen Wert überschreitet, wird die Leitung LD aktiviert, wodurch der Inhalt des Speichers AiFC um eine Einheit verringert wird, während gleichzeitig der Speicher MDD zurückgestellt wird. Ein erneutes Überschreiten des Maximalwertes beeinflußt demzufolge nur den Dynamikkompressionsfaktor, wenn dieser Maximalwert während des Zeitintervalls für die Abnahme der Dynamikkompression auftritt.

Wenn in analoger Weise während des Zeitintervalls für die Erhöhung der Dynamikkompression das in dem Schieberegister RC2 enthaltene Signal nach einer bereits durchgeführten Veränderung des Dynamikkompressionsfaktors unterhalb des Minimalwertes bleibt, wird die Leitung LC aktiviert, wodurch der Inhalt des Speichers AfFCum eine Einheit erhöht wird. Gleichzeitig wird der Speicher AfDCzurück nach »Null« gestellt. Eine erneute Überschreitung der unteren Werte gegenüber dem Minimalwert hat demzufolge nur einen

Einfluß auf den Kompressionsfaktor, wenn dies während des Zeitintervalls für die Erhöhung der

Dynamikkompression eintritt.

Wenn eine Veränderung des Dynamikkompressions-

faktors ohne Verzögerung durchgeführt würde, dann wäre die sich ergebende Dynamik gleich dem Verhältnis der Maximal- und Minimalwerte, wobei sich nennenswerte Verzerrungen des Eingangssignals ergeben wurden. Bei Veränderung derartiger Zeitintervalle bei

Ansteigen wie auch Abfallen dei Dynamikkompression ergibt sich zwar eint größere Dynamik, jedoch treten dabei, wie dies im folgenden noch beschrieben sein soll, relativ geringe Verzerrungen der Amplitude in Abhängigkeit der Zeit ein, während die auf Zeit bezogenen

Informationen besser erhalten sind.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Dynamikkompressionsspeicher MFC analog den Stufen TGC und DGC ausgebildet ist. welche die Kennziffer des Verstärkungsfaktors beeinflussen. Dieser Speicher MFC enthält

eigentlich keine richtige Beeinflussung des Dynamikkompressionsfaktors, sondern vielmehr eine codierte digitale Representation des Dynamikkompressionsfaktors, wobei diese codierte digitale Representation identisch derjenigen für die Umwandlung der Kennzif-

fer in dem Verstärkungsfaktor ist. Es sei darauf hingewiesen, daß alle bisher beschriebenen durchgeführten Funktionsabläufe unabhängig von dem Vorzeichen der digitalen Signale sind. Es ergibt sich somit, daß in den verschiedenen Einstellkreisen die eingestellten

Werte sowohl für positive wie auch für negative Signale Gültigkeit besitzen.

Fig.l zeigt ebenfalls Auslösekreise für die Dynamikkompression, welche in Verbindung mit seismischen Messungen verwendbar sind. Wenn eine seismische

Erdbebenwelle zu einem Zeitpunkt TB ausgelöst wird, dann beginnen m einem gewissen Zeitintervall nach diesem Zeitpunkt seismische Signale mit maximaler Amplitude aufzutreten. Demzufolge erscheint es vor teilhaft, die Funktionsweise des Dynamikkompressions

kreises zu blockieren, solange Signale starker Amplitude nicht eingetroffen sind, damit Rauschsignale nicht in ungewünscht starkem Maße verstärkt werden. Um dies zu erreichen, ist in F1 g. 1 ein Kreis ragezeigt, welcher über eine Leitung LTB einen Blockierkreis CB

beeinflußt, sobald der Auslösezeitpunkt eingetreten ist. tin Einstellkreis AS ist dazu da. um den Schwellwert festzulegen, bei welchem die eintreffenden Signale keine Dynamikkompression durchführen. Dieser Ein stellkreis AS ist über eine Leitung MS mit einem

Komparator CS verbunden, der ebenfalls über eine Leitung TRS das innerhalb des Schieberegisters Ra enthaltene digitale Signal mit fixierter Kommastelle empfangt. Sobald der Inhalt des Schieberegisters /?C1

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unterhalb des eingestellten Wertes bleibt, ist der Blockierkreis CB blockiert. Dies bedeutet, daß eine Rückstellung auf Null des Schieberegisters RCl stattfindet, ohne daß der Kompressionsfaktor auf die Leitung LFC einen Einfluß hat. Sobald der Inhalt des Schieberegisters RCi oberhalb des eingestellten Schwellwertes ansteigt, gibt der Komparator CS auf seine Ausgangsleitung LAS einen Befehl an den Blockierkreis CB, so daß letzterer nunmehr eine Dynamikkompression innerhalb des Schieberegisters RC2 durchführen läßt. Der Komparator CD ist zu diesem Zweck über eine Leitung LCD mit dem Rückstelleingang des Schieberegisters RCZ verbunden.

In dem Folgenden soll ein Beispiel mit numerischen Werten für das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung gegeben werden. Die Dynamik der seismischen Signale liegt in der Größenordnung von 120 dB. Diese seismischen Signale werden vorzugsweise mit Hilfe einer Mantisse dargestellt, welche aus vierzehn signifikanten binären Zahlenwerten besteht. Ferner ist eine Kennziffer vorgesehen, welche mit Werten von 0 bis 7 Verschiebungen jeweils um zwei Stellenwerte durchführen kann.

Die Kennziffer besteht somit aus drei binären Zahlen mit den binären Zahlenwerten 000 bis 111. Demzufolge ist die Decodierstufe DGC ein Register, welches drei binäre Positionen aufweist. Das Schieberegister RCX dagegen, welches das digitale Signal mit fixierter Kommastelle bildet, besteht aus 14 + 7 · 2 — d. h. 28 Binärpositionen. Die Mantisse wird in die vierzehn höheren Zahlenwerte des Schieberegisters eingeführt. Anschließend wird eine Anzahl von Verschieb: ngen durchgeführt, welche durch die in der Decodierstufe DGCdecodierten Kennziffern möglich ist. Alle binären Positionen des Schieberegisters RCX werden dem Schieberegister RCl zugeführt, welches demzufolge ebenfalls 28 binäre Positionen bzw. Bits aufweist.

Die Einstellung des Anfangswertes des Dynamikkompressionsfaktors in dem Einstellkreis FCl hängt von der Größenordnung der Eingangssignale ab. Die Kapazität des Speichers MFCleitet daraus die Anzahl der binären Positionen ab.

Die bereits erwähnten Maximal- und Minimalwerte werden einerseits auf die Hälfte und andererseits auf '/β bzw. '/ib des vollen Maßstabs des Schieberegisters RCl eingestellt. Die Leitung LMX entsprechend dem Maximalwert ist demzufolge mit jener Binärposition verbunden, welche dem oberen Grenzwert entspricht. Der Testkreis 77VX spricht an, wenn die entsprechende Binärposition einen logischen Zustand »1« aufweist; je nachdem, ob der Minimalwert '/8 oder ^l/it> beträgt, ist die Leitung LMN mit drei oder vier Binärpositionen verbunden. Ein Zustand »0« in der einen Binärposition des Schieberegisters RCZ zeigt somit an, daß die eingespeicherte Binärzahl niedriger als die Hälfte des vollen Maßstabes ist. Drei oder vier Zustände »0«, in den drei oder vier Binärpositionen zeigen dagegen an, daß der Inhalt des Schieberegisters RCl niedriger als '/β oder '/ie des vollen Maßstabes ist Der Einstellkreis AMN wirkt auf den Testkreis 77WN, um den ^ Minimalwert wahlweise auf '/β oder '/16 einzustellen.

Es ist einleuchtend, daß der Komparator CS, welcher eine Information über das in dem Schieberegister RCi enthaltene Signal erhält, nur mit einigen Stellenwerten des Schieberegisters RCl verbunden ist. wobei diese ₆» Stellenwerte gemäß den durch den Einstellkreis eingestellten Schwellwerten gewählt sind.

Es ergibt sich somit, daß die in F i g. 1 dargestellte Anordnung zwei Schieberegister großer Kapazität mit beispielsweise 28 Bits aufweist, welche in entgegengesetzter Richtung arbeiten.

Es besteht jedoch die Möglichkeit einer Verwendung einer Anordnung gemäß Fig. 1, bei welcher ein einziges Schieberegister geringerer Kapazität verwendet wird, wobei der Multiplikationsfaktor in Form einer Kennziffer und der Dynamikkompressionsfaktor zuerst einer algebraischen Addition ausgesetzt werden, bevor sie dem Schieberegister zugeführt werden. Es sei dabei erinnert, daß die Kennziffern lagarithmische Ausdrücke sind und daß ihre algebraische Addition einer Multiplikation oder Division der dazugehörigen Faktoren entspricht. Diese vorteilhafte Variante ist in der F ig. 2 dargestellt.

Die gegenüber der Ausführungsform von F i g. 1 identischen Elemente von F i g. 2 sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Es sind somit Eingangsleitungen SNE vorgesehen, welche mit den Stufen MS und GC verbunden sind. Diese empfangen die Mantisse und die Kennziffer. Die Stufe GC ist über eine Leitung LG mit einer Decodierstufe DGC verbunden. Die Mantisse wird von der Stufe MS über eine Mehrzahl von Leitungen LM einem einzigen Schieberegister RCU zugeführt.

Man weiß, daß die maximale Dynamik einer Analogaufzeichnung 40 bis 50 dB beträgt. Es ergibt sich, daß ein Signal mit fixierter Kommastelle für eine derartige Aufzeichnung notgedrungenermaßen sieben oder acht Binärpositionen benötigt. Da die beiden Verschiebungen bezüglich des Multiplikationsfaktors — d. h. der Kennziffer und des Dynamikkompressionsfaktors — in entgegengesetzter Richtung verlaufen, sind die vierzehn Signifikaten Bits der Mantisse vollkommen ausreichend, so daß das Schieberegister RCU vorzugsweise auf eine Kapazität von vierzehn Bits bzw. Binärpositionen beschränkt werden kann. Dieses einzige Schieberegister RCU ist über eine Ausgangsleitung LS mit einem Ausgangsregister RS verbunden, das selber über eine Leitung LU Ausgangssignale der Dynamikkompressionseinrichtung abgibt.

Gemäß F i g. 2 sind zusätzlich Leitungen LMX und LMN vorgesehen, welche den logischen Zustand einer bestimmten Anzahl der oberen Binärpositionen des Schieberegisters RCU übertragen, so wie dies ebenfalls bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 der Fall ist. Die Leitungen LMX und LMN sind mit entsprechenden Testkreisen TMX und TMN verbunden, welche entsprechende Paare von Ausgangsleitungen LKO, LXN, LNO und LNN aufweisen. Der Testkreis TNS empfängt den Minimalwert des Einstellkreises AMN.

Zusätzlich ist der Einstellkreis AD über eine Leitung mit einem Komparator CD verbunden, während dei Einstellkreis AC über eine Leitung LAC mit einem Komparator CC verbunden ist. Die entsprechender Ausgangsleitungen LD und LC der Komparatoren CL und CC bewirken bei ihrer Aktivierung eine Verringerung bzw. eine Erhöhung des Inhalts des Dynamikkompressionsfaktorspeichers MFC. Dieser Speicher MFi erhält von dem Anzeigekreis FC/über eine Leitung LF einen Anfangswert des Dynamikkompressionsfaktors Der Speicher MFC ist über eine Mehrzahl vor Leitungen LFC mit einem algebraischen Addierer Al verbunden, welcher über eine Leitung LDC ebenfalli den Inhalt der Decodierstufe DGC - d.h. dit Kennziffer — erhält. Der Ausgang dieses algebraische! Addierers AF ist über eine leitung LFC mit den Schieberegister RCM verbunden, welches eine entspre

chende Verschiebung gemäß dem Resultat der algebraischen Addition durchführt.

Aus dem Vorangegangene» ergibt sich, daß der Speicher zur Erhöhung und der Speicher zur Erniedrigung der Dynamikkompression niemals gleichzeitig arbeiten. Die in Fig.2 dargestellte Anordnung ist demzufolge mit einem Speicher MDCD für ansteigende und abfallende Zeitintervalle verbunden, dessen Inhalt entweder über die Leitung LXO oder die Leitung LNO jeweils um eine Einheit erhöht werden kann. Der Inhalt dieses Speichers MDCB wird über zwei Ausgangsleitungen LCDund LCCabgegeben, welche mit entsprechenden Komparatoren CD und CC verbunden sind. Der Speicher MDCD kann über Leitungen LXN und LNN auf »0« zurückgestellt werden, und zwar nur dann, wenn diese beiden Leitungen gleichzeitig oder wenn eine der zu diesem Zweck mit dem Speicher MDCD verbundenen Leitungen /.Doder /,(^aktiviert sind.

Bei Aktivierung von einer der Leitungen LXO und LNO wird der Zustand eines Richtungsänderungsspeichers MSVbeeinfluß. Dieser Speicher MSVist an seinen beiden Ausgängen mit den Leitungen LVD und LVC verbunden. Je nach der Richtung der auftretenden Veränderungen wird der Inhalt des Speichers MDCD — gleichzeitig mit den Signalen auf den Leitungen LCD und LCC- den Komparatoren CDund CC zugeführt.

Es ergibt sich somit dieselbe Funktionsweise wie bei der Anordnung in Fig.l. Die Anordnung gemäß Fig.2 ist jedoch einfacher und bewirkt eine raschere Dynamikkompression, was durch die verringerte Anzahl der vorhandenen Verschiebungen bedingt ist.

Die in F'ig.3 dargestellte Anordnung weist gegenüber der Anordnung von Fig.2 zusätzlich einen Auslösekreis für die Dynamikkompression auf, welcher mit Ausnahme von zwei geringfügigen Unterschieden gegenüber der von Fig.l identisch ist. Das digitale Eingangssignal ist nämlich nicht mit fixierter Kommastelle verfügbar. Demzufolge wird der Inhalt der Stufe CC über eine Leitung LGAS geleitet, welche den Einstellkreis AS gemäß dem Multiplikationsfaktor der Mantisse verändert. Diese Mantisse wird von der Stufe MS über eine Leitung LMS dem Komparator CS zugeführt. Der Komparator CS bewirkt somit einen Vergleich der Mantisse mit einem Schwellwert, welcher mit dem innerhalb der Stufe GC vorhandenen Multiplikationsfaktor multipliziert ist. Die Wirkungsweise des Blockierkreises CB entspricht einer Rückstellung auf »0«, welche über eine Leitung LCB direkt an einem Ausgangsregister ÄSdurchgeführt wird.

Bei einer ersten Art von Ausführungsform mit einer Schwellwertauslösung ist die Anfangseinstellung der Dynamikkompression so lange blockiert, bis das Eingangssignal des Dynamikkompressionskreises einen bestimmten Schwellwert übersteigt. Bei Beginn der Dynamikkompression wird somit ein Anfangskompressionsfaktor verwendet. Eine derartige Anordnung vermeidet eine ungewünschte Verstärkung des Rauschens, welches bereits vor dem Eintreffen von Meßsignalen anwesend ist. Ein kurzzeitiges Rauschen mit hoher Amplitude kann jedoch vorzeitig eine &, Auslösung eines Dynamikkompressionskreises bewirken. Dies hat zur Folge, daß ein sehr schwacher Dynamikkompressionsfaktor und damit ein sehr großer Verstärkungsfaktor vorhanden ist, sobald das Rauschen wieder auf seinen Normalwert zurückkehrt. Der Anfang ^₅ der Meßsignale, welche somit einer zu starken Verstärkung ausgesetzt sind, werden somit unbrauchbar. Eine zu starke Verstärkung führt nämlich zu einer Sättigung, wobei eine Zurückführung nur nach einen gewissen Zeitintervall durchgeführt wird

Im Fall einer Multiplexeinrichlung mit einer Mehr zahl von getrennten Meßleitungen, welche mit entspre chenden Geophonen verbunden sind, erscheint e; notwendig, eine ebenso große Anzahl von Blockierein richtungen vorzusehen, wie einzelne Meßleitunger vorhanden sind. Alle Leitungen werden jedoch demsel ben Dynamikkompressionskreis zugeführt. Die Ver zögerungsspeicher für die Kompressionsfaktoren sine zahlenmäßig gleich der Anzahl von Meßleitungen unc zweckmäßigerweise auf synchrone Weise mit dei Multiplexeinrichtung verbunden.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Schwellwert auslösung werden die Anfangsbedingungen bis zu einerr vorgegebenen Zeitpunkt von einem Sperrkreis dei beiden Testkreise geliefert, wodurch der Dynamikkom pressionsfaktor bis zu diesem Zeitpunkt auf eineir konstanten Wert gehalten ist.

Bei einer derartigen Ausführungsform für multiplexe Signale mit einer Mehrzahl von Meßleitungen — insbesondere für seismische Signale — wird eir bestimmter Zeitpunkt für den Beginn der Dynamikkom pression für jede Meßleitung festgelegt, wobei diese Zeitpunkte von dem Auslösezeitpunkt TB für die seismischen Wellen gerechnet ist. Nach einem bestimmten Zeitintervall werden die anderen Kanäle entspre chend einer arithmetischen Reihe in vorgegebener Zeitintervallen durchgeschaltet.

F i g. 4 zeigt in ihrem unteren Bereich die Testkreise TMX und 7"MA/für den Maximal- und den Minimalwert Diese beiden Testkreise können den Speicher MDCL auf »0« zurückstellen, sobald die Leitungen LXN unc LNN gleichzeitig aktiviert werden. Im entgegengesetz ten Fall bewirkt einer der Kreise 7NX oder TNN füi jedes multiplexe Digitalsignal eine Zunahme Hos Inhalt? des Speichers MDCD um einen Einheitswert.

Der Inhalt dieses Speichers wird über die Leitungen LCC und LCD den Komparatoren CC und CL zugeführt. Die Komparatoren CCund CDerhalten übet Leitungen MCund LAD vorgewählte Vergleichswerte Diese Komparatoren bewirken dann über die Leitunger LC und LD eine Zunahme bzw. Abnahme des Faktors der Dynamikkompression.

Die Testkreise TMX und TMN weisen einer Sperreingang auf, welcher derart arbeitet, daß ein ar diesen Eingängen vorhandenes Sperrsignal eine Akti vierung auf den Ausgangsleitungen LXO, LXN, LNC und LNN verhindert. Demzufolge kann in dem Speichel MDCD keine Verzögerung gespeichert werden. Dei Dynamikkompressionsfaktor bleibt somit auf einerr konstanten Wert, welcher bei der in F i g. 2 dargestell ten Anordnung einem Wert entspricht, der zui Einstellung des Anfangswertes des Kompressionsfak tors von dem Einstellkreis FC/abgegeben ist.

Das Sperrsignal für die Testkreise TMK und 7ΜΛ wird über eine Leitung LCI von einem in F i g. A dargestellten Steuersperrkreis CC! abgegeben, une zwar in Abhängigkeit von Signalen, die gemäß dei folgenden Beschreibung im wesentlichen bei - <'ismi sehen Anwendungen auftreten.

Ganz allgemein werden die Meßwandler bzw Geophone, welche eine Mehrzahl von elektrischer Signalen seismischen Ursprungs empfangen, in gleicher Abständen angeordnet, und zwar in einem gewisser Abstand von dem Punkt, bei welchem die seismischer Schwingungen ausgelöst werden. Diese seismischer Signale werden in multiplexer Form digital aufgezeich

net, wobei das Hauptziel der Dynamikkompression der vorliegenden Erfindung darin besteht, eine Kontrolle bzw. ein Playback der mult^:plexen digitalen Signale nach Aufzeichnung in Form von Analogsignalen durchführen zu können.

Bei einer zweiten Ausführungsform des Sperrkreises beginnt die Dynamikkompression mit einer Verzögerung in bezug auf den Zeitpunkt TB, und zwar im Hinblick auf eine oder zwei Kanäle der Multiplexeinrichtung. Im Hinblick auf die anderen Kanäle beginnt die Dynamikkompression mit zunehmenden Verzögerungen entsprechend einer arithmetischen Reihe, wobei eine bestimmte Entsprechung gegenüber der Anordnung der Geophone in dem Erdboden vorhanden ist.

Gemäß den verwendeten Anordnungen der Geophone bestehen zwei Möglichkeiten, je nachdem, ob das erste Geophon am nächsten oder am weitesten von der Auslösestelle angeordnet ist. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, zwei Geophone in der Mitte der Linie von Geophonen im wesentlichen in gleichem Abstand von dem Auslösepunkt anzuordnen, während die anderen Geophone auf beiden Seiten zu den zuerst genannten mittleren Geophonen angeordnet sind.

In Fig.4 ist ein Kreis TB dargestellt, welcher die Ankuft des Impulses rß(Timebreak) entsprechend dem Zeitpunkt, zu welchem die Explosion durchgeführt wird, speichert. Ein Einstellkreis ANV für die Nummern der Kanäle, welcher zuvor von Hand eingestellt wird, wird über die Leitung LTB durch Speicherung des Impulses TB wirksam gemacht, wodurch in einer Mehrzahl von Speichern MNV, deren Anzahl gleich der Anzahl von Kanälen ist, die Nummern der entsprechenden Kanäle über die Leitungen LANVeingespeichert werden.

D»e in F i g. 4 dargestellte Anordnung weist ebenfalls einen Generatorkreis für die Reihenfolge auf. Dieser Generatorkreis weist einen Zeitgenerator BTC auf, welcher in sich wiederholenden Zeitabständen Signale abgibt, wobei das Zeitintervall gleich zwei Millisekunden gewählt werden kann. Dieser Zeitgenerator dient zur Erzielung eines Zeitmaßstabes bezüglich des Zeitpunktes TB, welcher Zeitmeßstab für die Auslösung der Dynamikkompression auf den verschiedenen Kanälen verwendet wird. Der Ausgang des Zeitgenerators BTC ist über eine Leitung LBTC mit einem Verzögerungszähler DD verbunden, welcher zu Beginn der Dynamikkompression die verschiedenen Kanäle beeinflußt. Der Zähler DD weist zwei Eingänge auf, von welchen der eine über eine Leitung LTOC mit einem zuvor eingestellten Verzögerungskreis TOC verbunden ist. Dieser Verzögerungskreis TOC wird von einer Bedienungsperson zuvor eingestellt und ein einziges Mal beim Auftreten eines Signals auf der Leitung LTB aktiviert, sobald das Signal TB auftritt. Der andere Eingang, welcher auf die gleiche Weise wie der Eingang für die Stufen des Zählers DD arbeitet, ist über eine Leitung LPC mit einem zuvor eingestellten Kreis PC verbunden. Der Kreis PC wird dabei aktiviert, um den Zähler bei jeder Aktivation des Ausgangs des Zählers DDauf einen Wert Pzu bringen, wodurch angezeigt ist, 4aß letzterer einen Wert »0« aufweist.

Der Ausgang des Zählers DD wird über eine Leitung LDD einem Zähler CNO zugeführt, dessen Zählwerk lim eine Einheit zunimmt, jedesmal wenn der Ausgang des Zählers DD angibt, daß letzterer einen Wert »0« hufweist.

Ein Komperator CNV ist über Leitungen LCNO mit den Ausgängen des Zählers CNO verbunden, während Leitungen LMNV für die Multiplexanordnung mit denjenigen der Speicher für die Nummern der Kanäle MNV verbunden sind, welche dem gerade behandelten Kanal entsprechen. Der Komparator CNV liefert ein Ausgangssignal auf die Leitung LN V. sobald die Zählung des Zählers CNO gleich dem des Speichers MNVdes gerade behandelten Kanals ist In diesem Fall wird der Sperrkreis, welcher im Zeitpunkt des Einlaufens des Impulses TB über die Leitung LTB aktiviert worden ist, positionsmäßig gesperrt, so daß die Dynamikkompression für den gerade behandelnden Kanal beginnt.

Der Faktor der Dynamikkompression bleibt demzufolge konstant und gleich dem durch den Einstellkreis FCl der F i g. 2 gegebenen Wert, bis die Dynamikkompression beginnt. Ein nicht dargestellter Bitspeicher für jeden Kanal speichert die Information, daß die Dynamikkompression ausgelöst worden ist und daß dieselbe in dem Folgenden fortgeführt werden soll.

Auf diese Weise wird der Kanal mit der Nummer »1« einer ersten Dynamikkompression nach einem Zeitintervall TO ausgesetzt, wobei dieses Zeitintervall ein Vielfaches der Periode des Zeitgenerators BTC ist. Die Dynamikkompression beginnt daraufhin für die anderen Kanäle in der Ordnung der Nummern der Kanäle, wobei die Verzögerungen gemäß einer arithmetischen Progression ansteigen und wobei die auftretenden Zeitintervalle ein Vielfaches der Periode des Zeitgenerators BT¹Csind. Es ist einleuchtend, daß die Kanäle dieselben Nummern aufweisen können, insbesondere dann, wenn die Erdbebenwelle im Mittelpunkt der Geophonreihe ausgelöst wird.

Die Werte von TO und P sind vorzugsweise derart gewählt, daß die Dynamikkompression kurz nach Einlaufen der ersten seismischen Signale auf jedem Kanal stattfindet. Der anfängliche Kompressionsfaktor ist ferner derart eingestellt, daß vor dem Beginn der Dynamikkompression ein Rauschen nicht auftritt, während die seismischen Signale korrekt am Ausgang des Dynamikkompressionskreises — d. h. des Ausgangsregisters ÄS von F i g. 2 — auftreten.

Die in F i g. 4 dargestellten Kreise weisen den Vorteil auf. daß die Dynamikkompression nicht vorzeitig durch ein starkes Rauschen ausgelöst werden kann. Zusätzlich sind die vor dem Beginn der Dynamikkompression auftretenden Signale an Stelle eines willkürlich gewählten Wertes von »0« mit einem anfänglichen eingestellten Kompressionsfaktor vorhanden.

F i g. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Anordnung von F i g. 4, bei welcher der Speicher MDCD jedes Multiplexkanals zur Speicherung der durch den Kreis ANV festgelegten Nummer dieses Kanals verwendet wird. Der Ausgang jedes Speichers MDCD ist demzufolge über einen nicht dargestellten Multiplexkommutator mit einem Komparator CNV verbunden. Da die Speicher MDCD vor dem Beginn der Dynamikkompression keine eingespeicherten Verzögerungswerte aufweisen, können dieselben als Speicher der Nummern der Kanäle verwendet werden. Da die Tatsache, daß die Dynamikkompression auf einem Kanal begonnen worden ist, gespeichert wird, besteh) kein Nachteil darin, daß die nummernmäßig festgelegte Reihenfolge der Kanäle zu Beginn der Dynamikkom pression durch die Testkreise gelöscht wird. Es kanr jedoch festgestellt werden, daß der anfänglich« Kompressionsfaktor von der Bedienungsperson derar gewählt werden muß, daß jeder Speicher MDCD aucl zu Beginn der Dynamikkompression auf »0« zurückge stellt wird. Demzufolge erscheint es vorteilhaft, jedei

Speicher MPCD systematisch zu Beginn der Dynamikkompression des entsprechenden Kanals auf »0« zurückzustellen.

Da die Nummer der innerhalb der Speicher MDCD enthaltenen Kanäle größer als die durch die Verzögerangen für die Erhöhung oder Erniedrigung des Kompressionsfaktors sein können und da der Inhalt des Vorzeichenveränderungsspeichers MSV sowohl eine Erhöhung als auch eine Erniedrigung anzeigen kann, ist es notwendig, daß das Ausgangsssignal des Kreises CCI ebenfalls den Komparator CC und CD zugeführt wird, um eine Aktivierung der Leitungen LC und LD zu verhindern, solange die Testkreise gesperrt sind.

Mit Ausnahme der obigen Ausführungen sind die einzelnen Kreise von Fig.5 denen von Fig.4 identisch.

Bei Anwendungen mit seismischen digitalen Signalen mit fluktuierender Kommastelle sind sehr zufriedenstellende Resultate erzielt worden, wobei die Zeitverzögerung für die Veränderung des Kompressionsfaktors zwischen I- und lOmal der Pseudoperiode der Oszillationen betrugt, welche die Erdbebensignale bilden. Die Zeitverzögerung wird demzufolge in der Größenordnung der Periode der Grundfrequenz der seismischen Signale gewählt. Der einstellbare Anfangswert des Kompressionsfaktors sowie der minimale Testwert werden in Abhängigkeit der örtlichen Experimentierbedingungen gewählt. So wie dies bereits erwähnt worden ist, erhält man im Rahmen der vorliegenden Erfindung seismische Signale verringerter Dynamik, bei welchen eine geringe Amplitudenverzerrung auftritt, während die seitlichen Informationen seh leicht direkt an der Außenstelle auswertbar sind.

Diese Signale werden in Analogsignale umgewande und auf einem Aufzeichnungsgerät festgehalten. Dies Signale sind demzufolge direkt an dem Ort de Aufzeichnung verwendbar. Die Dynamikkompressio wird dabei vorzugsweise an eingespeicherten Digita Signalen durchgeführt, was eine Kontrolle bzw. ei: Playback der Aufzeichnung ermöglicht.

Die beschriebene Anordnung kann zur Behandlun von digitalen Signalen verwendet werden, welche be Abtastprobenbildung von Analogsignalen auftreten Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kan jedoch ebenfalls für digitale Signale verwendet werden bei welchen eine Multiplexierung vorgenommen wor den ist. In dem oben beschriebenen Fall werden die au Veränderungen der digitalen Signale ansprechende Kreise für jeden Kanal vorgesehen, wobei ein Umschaltung entsprechend dem Rhythmus der Multi plexierung erfolgt. Diese Kreise sind die Verzögerungs speicher. Speicher für den Kompressionsfaktor gemäGj der Anordnung von F i g. 2 sowie des Speichers für di Richtungsänderung.

Obwohl die vorliegende Erfindung in bezug auf sie fortpflanzende Signale, insbesondere auf numerisch Signale in Verbindung mit seismischen Untersuchungen beschrieben worden ist, so ist es für den Fachmanrj einleuchtend, daß eine Dynamikkompression vor] numerischen Signalen für beliebig zeitlich bestimmt Informationsträger möglich ist, wobei die Ausgangs werte in geeigneter Weise eingestellt werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Dynamikkompression von eine Kommastelle aufweisenden Digitalwerten, welche zeitlichen Abtastproben von Analogsignalen entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verschiebung der Kommasteile der Digitalwerte um einen Stellenwert in Richtung einer Verringerung bzw. Vergrößerung der Dynamik vorgenommen wird, wenn die durch Kommastellungsverschiebung gebildeten modifizierten Digitalwerte während vorgegebener Zeitintervalle einen vorgegebenen oberen oder unteren Grenzwert über- bzw. unterschreiten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Über- und Unterschreitung eines oberen bzw. eines unteren Grenzwertes jeweils zwei vorgegebene Zeitintervalle vorgesehen sind.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe folgende Elemente aufweist:

a) einen Dynamikkompressionsspeicher (MFC), welcher den Dynamikkompressionsfaktor in Form von ganzen Zahlen speichert,

b) ein Schieberegister (RC2; RCU), welches entsprechend des aufeinanderfolgenden Einlaufens der numerischen Signale mit fixierter Kommastelle eine Verschiebung der Kommastelle entsprechend dem Inhalt des Dynamikkompressionsspeichers (»WQdurchfuhrt,

c) eine mit dem Schieberegister (RC2; RCU) verbundene Vergleichsanordnung (TMX: TMN), welche für jedes numerische Signal angibt, ob der Inhalt des Schieberegisters (RC2-, RCU) oberhalb oder unterhalb eines Maximal- bzw. Minimalwertes ist,

d) einen Zählkreis (MDD. MDC; MDCD), welcher die Anzahl der modifizierten numerischen Signale oberhalb oder unterhalb des Maximal- bzw. Miniinalwertes zählt,

wobei entsprechend dem durch die Vergleichsanordnung (TMX, TMN) angegebenen Vorzeichen einer Überschreitung der Inhalt des Dynamikkompressionsspeichers verändert wird, sobald der Zähler (MDD, MDC, MDCD) einen vorgegebenen Zählwert erreicht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzögerungszählkreis (MDD, MDC, MDCD) zwei vorgegebene Zählungen entsprechend dem von der Vergleichsanordnung (TMX; TMN) angegebenen Überschreiten oder Unterschreiten eines Maximal- bzw. Minimalwertes durchführt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4 zur Dynamikkompression von numerischen Signalen mit gleitender Kommastelle, welche eine Kennziffer und eine Mantisse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberegister (RC2; RCU) die Mantisse enthält, g₀ wobei die Verschiebung dieser Mantisse der algebraischen Summe eines ganzen Vielfachen der Kennziffer und eines ganzen Vielfachen in dem Dynamikkompressionsspeicher (MFC) gespeicherten Zahl ist. 6;

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsanordnung (TMX; TMN) einen ersten Testkreis (TMX) aufweist, welcher in Abhängigkeit einer vorgegebenen Anzahl der signifikantesten Bits des Schiebere gisters (RCl; RCU) einen ersten Ausgang der Vergleichsanordnung (TMX; TMN) aktiviert, sobald wenigstens eine dieser Bits ungleich NjII ist, während ein zweiter Testkreis (TMN) in Abhängigkeit einer zweiten Anzahl von signifikantesten Bits des Schieberegisters (RCZ. RCU) einen zweiten Ausgang der Vergleictisanordnung (TRX; TMN) aktiviert, sobald alle Bits gleich Null sind, wobei die zweite Anzahl von signifikantesten Bits größer als die erste ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einstellkreis (AMN) vorgesehen ist, mit welchem wenigstens eine von beiden Anzahlen von signifikanten Bits einstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich folgende Elemente vorgesehen sind:

a) ein Vorzeichenspeicher (MSV), in welchem das durch die Vergleichsanordnung (TMX. TMN) festgestellte Vorzeichen der Überschreitung einspeicherbar ist,

b) ein innerhalb des Zählkreises (MBB. MBC. MDCD) vorgesehener Speicher (MDCD), welcher bei jeder Zustandsänderung des Vorzeichenspeichers fMSV; auf Null zurückgestellt ist und auf Grund seiner Verbindung mit der Vergleichsanordnung (TMX, TMN) die Anzahl von aufeinanderfolgenden Überschreitungen zählt.

c) zwei von dem Speicher (MDCD) mit Referenzwerten gespeiste Komparatoren (CD, CC), von welchem einer entsprechend dem Zustand des Vorzeichenspeichers (7WSV;aktivierbar ist,

wobei das Auftreten einer Übereinstimmung innerhalb einer der beiden Komparatoren (DC, CC) eine ganzzahlige Veränderung des Inhalts des Dynamikkompressionsspeichers (MFC) sowie eine Rückstel lung des Zählers (MDCD)hervorruft.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zählkreis (MDD. MDC. MDCD) einen die Anzeige aufeinanderfolgender Überschreitungen zählenden ersten Zähler (MDD)und einen die Anzahl der aufeinanderfolgenden Unterschreitungen zählenden zweiten Zähler (MDC) aufweist und daß der Inhalt dieser beiden Speicher (MDD, MDC) als Vergleichswert den beiden Komparatoren (CD, CC) zugeführt ist, wobei das Auftreten einer Übereinstimmung in einem der Komparatoren (CD, CC) eine ganzzahlige Veränderung des Dynamikkompressionsspeichers (MFC) sowie eine Rückstellung auf Null hervorruft.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Blokkierkreis (CB) vorgesehen ist, welcher eine Sperrung hervorruft, solange das numerische Signal einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet.

11. Vorrichtung ■ ach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsanurdnung (TMX, TMN) zusätzlich mit einem Sperrkreis (CCI) versehen ist, welcher bis zu einem vorgegebenen Zeitpunkt den Dynamikkompressions^faktor auf einem vorgegebenen Wert hält.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die numerischen Signale entsprechend einer Vielzahl von Kanälen multipliziert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkreis (CCl) für jeden der

Kanäle einen Speicher (MNV) aufweist, in welchem jeweils ein die Zahl des Kanals festlegender Kanalzahlfestlegkreis (ANV) vorgesehen ist ferner daß ein Reihenfolgefestlegkreis (CNO) vorhanden ist, welcher zu vorgegebenen Zeitpunkten eine bestimmte Reihenfolge festlegt, und daß ein Komparator (CNV) vorhanden ist, welcher die abgegebene Zählung des Reihenfolgefestlegkrtises (CNO) und die innerhalb des Speichers (MNV) eingespeicherte Kanalzahl miteinander vergleicht, wobei der Sperrkreis (CCI) die beiden Testkreise (TMX, TMN) so lange sperrt, bis der Komparator (CMN)keme Gleichheit festgestellt hat

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (MDCD) für jeden Kanal als Speicher der Kanalzahl verwendet ist und üaß der Sperrkreis (CCl) ebenfalls eine Sperrung der mit dem Ausgang des Speichers (MCDC) verbundenen beiden Komparatoren (CC. CD)durchfährt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Reihenfolgefeststellkreis (CNO)einen Zeitgenerator (BTC)und einen mit dem Eingang des Zeitgenerators (BTC) verbundenen Verzögerungszähler (DD) aufweist, welcher bei Erreichung einer Zählstellung »Null« ein Ausgangssignal abgibt, und daß Fixierkreise (TOC. PC) vorgesehen sind, von welchen der eine (TOC) in Abhängigkeit eines äußeren Signals den Verzögerungskreis (DD) auf einen ersten vorgegebenen Wert einstellt, während der andere (PC) in Abhängigkeit der Nulldurchgänge des Zählerinhalts den Verzögerungszähler (DD) auf einen zweiten vorgegebenen Wert einstellt, wobei der Reihenfolgefeststellkreis (CNO) zur Zählung der Anzahl von Nulldurchgängen mit dem Ausgang des Verzögerungszählers (DD) verbunden ist.