DE2155868B2

DE2155868B2 - Electronic audio delay network using shift registers - involves analogue digital conversion techniques to produce signal delay

Info

Publication number: DE2155868B2
Application number: DE19712155868
Authority: DE
Inventors: Rolf 7630 Lahr Moessner
Original assignee: FRANZ VERTRIEBSGESELLSCHAFT MBH 7630 LAHR
Current assignee: FRANZ VERTRIEBSGESELLSCHAFT MBH 7630 LAHR
Priority date: 1971-11-10
Filing date: 1971-11-10
Publication date: 1975-09-18
Also published as: DE2155868A1

Abstract

A delay network is used in audio engineering applications when typically a delay equivalent to that produced by a direct audio path through air is required. The system is economical in its use of circuits compared with traditional methods. The audio signal is transduced via a microphone, filtered and amplified and applied to an analogue-to-digital converter producing a twelve bit output. This is fed to a nine stage shift register based delay line. The output of this is fed to a digital to analogue converter, to an amplifier, and thence to a low pass filter and output amplifier. Noise suppression circuits are also incorporated in the arrangement.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Laufzeitgeber mit digitaler Verzögerungskette unter Anwendung einer Digitalcodierung mit einer Quantisierung unter 12 bit und Vorverzerrung des Frequenzganges (Preemphasis). Zur Nachbildung oder Kompensation der Laufzeit des Schalles in Luft werden für clektroakustische Anlagen und in der Tonaufnalimetechnik Verzögerungsgeräte benötigt. Es ist bekannt, für die Verzögerung von Tonfrequenz-Signalen Magnettongeräte anzuwenden. Die erwünschte Verzögerung entsteht durch die Laufzeit des Tonbandes zwischen Aufnahme- und Wiedergabekopf. Es sind auch mechanisch-akustische Schall-Verzögerungsgeräte bekanntgeworden, die Torsionswellenleiter benutzen. Die Nachteile mechanischer Elemente haben zur Schaffung von elektronischen Verzögerungsgeräten geführt, die entweder direkt die analogen Signale oder nach Codierung digitale Signale über vielstufige Speicher weiterschalten und damit verzögern (Barry Blesser und Francis F. L e e »An Audio Delay System Using Digital Technology« im Journal of the Audio Engineering Society (AES), Mai 1971, S. 393).The invention relates to an electronic delay time generator with a digital delay chain using digital coding with quantization below 12 bits and pre-distortion of the frequency response (Preemphasis). Clektroacoustic Systems and delay devices are required in audio recording technology. It is known for that Delay of audio frequency signals to use magnetic recorders. The desired delay arises by the running time of the tape between the recording and playback heads. There are too Mechanical-acoustic sound delay devices that use torsion waveguides have become known. the Disadvantages of mechanical elements have led to the creation of electronic delay devices which switch the analog signals directly or after coding digital signals via multi-level memories and thus delay (Barry Blesser and Francis F. L e e “An Audio Delay System Using Digital Technology "in the Journal of the Audio Engineering Society (AES), May 1971, p. 393).

Der Nachteil des bekannten Systems besteht in der erforderlichen großen Zahl an Quantisierungsstufen. Speicherstellen und damit einem enorm hohen Bedarf an Β.ιΐ'Ά nenten, was einen sehr komplizierten Aufbau und damit unwirtschaftlichen Kostenaufwand ergibt. Eint Reduzierung der Quantisierstufen und Speicherstellen erscheint nach der herrschenden Auffassung unmöglich zu sein, da zur Erzielung einer in der Tonfrequenztechnik üblichen Qualität ein derartiges Gerät erst ab einer Codierung in 12 bit oder mehr als brauchbar bezeichnet wird. Andernfalls ergibt sich nach der Theorie sowie der herrschenden Auffassung eine hohe Fremdspannung, da das Rauschen einer solchen Anordnung in direktem Verhältnis zu der Anzahl der Quantisierungsstufen steht. Darüber hinaus würde sich derThe disadvantage of the known system consists in the large number of quantization stages required. Storage locations and thus an extremely high demand for Β.ιΐ'Ά elements, which is a very complicated structure and thus uneconomical costs. A reduction in the quantization levels and storage locations seems to be impossible according to the prevailing view, since to achieve one in audio frequency technology usual quality such a device is only usable from a coding in 12 bit or more referred to as. Otherwise, according to the theory and the prevailing view, a high one results External voltage, since the noise of such an arrangement is in direct proportion to the number of quantization levels stands. In addition, the

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40 Klirrfaktor bei kleinen Pegeln auf ein unerträgliches Maß erhöhen, da die Quantisierung relativ zu dem niedrigeren Pegel immer gröber wird. 40 Increase the distortion factor at low levels to an intolerable level, since the quantization becomes coarser and coarser relative to the lower level.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektronischen Lauizeitgeber zu zeigen, bei dem die Quantisierstufen und Speicherstellen wesentlich reduziert sind und gleichzeitig eine einfache übersichtliche Konstruktion bei ausreichender Qualität erzielt wird.It is the object of the invention to show an electronic time generator in which the quantization stages and storage locations are significantly reduced and at the same time a simple, clear construction is achieved with sufficient quality.

Diese Aufgabe wird bei einem elektronischen Laufzeitgeber der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Quantisierungsgatter am Eingang und Ausgang der Verzögerungskette so angesteuert werden, daß das Quantisierungsraster in Abhängigkeit vom jeweiligen Pegel erweitert oder verengt wird, in der Weise, daß bei großem Pegel die Erweiterung und bei kleinem Pegel die Verengung eintritt und daß der Steuerimpuls für die Änderung des Quantisierungsrasters aus dem vorverzerrten Signal gewonnen und in zeitlicher Übereinstimmung mit der Digitalinformation über ein zusätzliches Schieberegister an den Ausgang der Verzögerungskette zur Steuerung des Ausgangsgatters geliefert wird.This object is achieved according to the invention in an electronic time generator of the type mentioned at the beginning solved in that the quantization gates at the input and output of the delay chain are controlled in this way that the quantization grid is expanded or narrowed depending on the respective level is, in such a way that the expansion occurs at a high level and the narrowing occurs at a low level and that the control pulse for changing the quantization grid obtained from the pre-distorted signal and in time correspondence with the digital information via an additional shift register to the output of the delay chain to control the Output gate is delivered.

In vorteilhafter Weise kann die Vorverzerrung des Frequenzganges durch eine Nachentzerrung nach der Verzögerungskette wieder aufgehoben werden.Advantageously, the pre-distortion of the frequency response can be done by post-equalization after the Delay chain can be canceled again.

In der deutschen Offenlegungsschrift 22 11 797 ist zwar bereits ein elektronischer Laufzeitgeber mit digitaler Verzögerungskette unter Anwendung einer Digitalcodierung mit einer Quantisierung unter 12 bit und Vorverzerrung des Frequenzganges vorgeschlagen worden, jedoch fehlt in dieser Patentanmeldung mit älterer Priorität die Ansteuerung der Quantisierungsgatter am Eingang und Ausgang der Verzögerungskette, weshalb bei dem dort vorgeschlagenen Laufzeitgeber die beabsichtigte Reduzierung der Quantisierstufen und Speicherstellen nicht erzielt werden kann.In the German Offenlegungsschrift 22 11 797 is already an electronic runtime generator with a digital delay chain using digital coding with a quantization below 12 bits and pre-distortion of the frequency response suggested has been, however, the control of the quantization gates is missing in this patent application with an older priority at the input and output of the delay chain, which is why with the time generator proposed there the intended reduction in the quantization levels and storage locations cannot be achieved.

Vorteilhaft ist bei der Erfindung, daß ein außerordentlich günstiger Fremdspannungsabstand von 7OdB und ein sehr geringer Klirrfaktor, der sogar bei Pegeln unter 2OdB noch kleiner als 1% bleibt, bei der angestrebten Reduzierung de¹. Aufwandes voll erreicht wird.The advantage of the invention is that an extremely favorable external voltage distance of 7OdB and a very low distortion factor, which remains less than 1% even at levels below 2OdB, with the desired reduction in de ¹ . Effort is fully achieved.

Die Figur dient zur Erläuterung eines Ausführungsbeispieles. The figure serves to explain an exemplary embodiment.

Wie die Figur zeigt, kommt ein digitales Pegelsprungsystem 7. 8, 9 und 11, 12, 13 zur Anwendung, wobei dieses Pegelsprungsystem Schalter 7 und U am Eingang und am Ausgang einer Verzögerungskette 10. welche über diese zwangsweise verkoppelt sind, beinhaltet. Die Steuerinformation für das Pegelsprungsystem 7,8,9 bzw. 11,12,13 wird hinter einem Vorverzerrer 4 abgenommen, dessen Kurvenverlauf nicht nur im üblichen Sinne von der Amplitudenstatistik ausgeht, sondern die besonderen Bedingungen der Klirrfaktorbildung in Digitalsystemen berücksichtigt. Das Pegelsprungsystem 7, 8, 9 und 11. 12, 13 wirkt demnach so, daß die Quantisierungsgatter am Eingang und Ausgang der Verzögerungskette 10 um einen bestimmten Pegelsprung, der zwischen etwa 10 und 2OdB liegt, angehoben oder abgesenkt werden. Der hierfür benötigte Steuerimpuls, welcher, wie schon erwähnt, hinter dem Vorverzerrer 4 abgegriffen wird, wird gleichzeitig mit einer 9-bit-Digitalinformation durch ein hierfür lOkanalig ausgelegtes Schieberegister 17 transportiert. Durch diese Schaltmaßnahme entsteht die Wirkung einer 12-bit-Codierung, womit die Anforderungen der Tonstudiotechnik bei bedeutend reduziertem Aufwand erfüllt sind. Die Vorverzerrung des Frequenzganges wirdAs the figure shows, a digital level jump system 7, 8, 9 and 11, 12, 13 is used, this level jump system switches 7 and U at the input and output of a delay chain 10. which are forcibly linked via this. The control information for the level jump system 7,8,9 or 11,12,13 is behind a predistorter 4, the curve of which is not only based on the amplitude statistics in the usual sense, but the special conditions of distortion factor formation in digital systems are taken into account. The level jump system 7, 8, 9 and 11. 12, 13 therefore acts in such a way that the quantization gates at the input and output the delay chain 10 by a certain level jump, which is between about 10 and 2OdB, raised or lowered. The control pulse required for this, which, as already mentioned, is behind the Predistorter 4 is tapped, is simultaneously with a 9-bit digital information by a 10-channel for this purpose designed shift register 17 transported. This switching action creates the effect of a 12-bit coding, which meets the requirements of recording studio technology are met with significantly reduced effort. The pre-distortion of the frequency response is

durch einen Nachentzerrer 14 wieder aufgehoben.canceled again by a post-equalizer 14.

In der Figur sind ferner ein Eingangsverstärker und ein Tiefpaßfilter 2, eine Amplitudenschwelle 5, eine Rauschunterdrückung 6 und schließlich ein Tiefpaß 15 sowie ein Ausgangsverstärker 16 dargestellt.Also in the figure are an input amplifier and a low-pass filter 2, an amplitude threshold 5, one Noise suppression 6 and finally a low-pass filter 15 and an output amplifier 16 are shown.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Electronic runtime generator with digital delay chain using a digital code * dation with a quantization below 12 bit and pre-distortion of the frequency response (pre-emphasis). characterized in that the quantization gates at the input and output of the delay chain can be controlled so that the quantization grid depends on the respective Level is widened or narrowed in such a way that that when the level is high, the expansion occurs and when the level is low, the narrowing occurs and that the Control pulse for changing the quantization is rasters obtained from the pre-distorted signal and in time correspondence with the digital information via an additional shift register to the output of the delay chain for control of the output gate is supplied.

2. Electronic time generator according to claim 1, characterized in that the predistortion of the frequency response canceled by a post-equalization behind the delay chain will. 2 ^