DE2237540A1 - Wahlweise umschaltbarer signalkompressor/expander - Google Patents

Wahlweise umschaltbarer signalkompressor/expander

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DE2237540A1
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  • Television Signal Processing For Recording (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)

Description

Dr.-Ing. Wiuifiim LOicuol
DipL-Ing. Woligang ReMeI
6 Frankfurt a M.I 7145
Parkstraß-! ">
Dolby Laboratories Inc., New York,N.Y.,/V.St.A.
Wahlweise umschaltbarer Signalkompressor/.Expander
Die Erfindung betrifft einen wahlweise umschaltbaren Signalkompressor / Expander, d.h. eine Schaltung , die durch Be tätigung eines Schalters entweder auf den Betrieb als Signalkompressor oder als Signalexpander umgeschaltet werden kann.
Der bekannte Stand der Technik ist durch folgende Patent schriften gegeben:
1. Britisches Patent Fr· 1 120 541 entspr.der deutschen Pa-
tentanm.P 14 87 276.5
2. Britisches Patent Nr. 1 253 03I entspr.der deutschen Pa-
tentanm.P 19 OO 639.4
3. Britisohes Patent Hr. 1 279 634 entspr.der deutschen Pa-
tentanm. P 19 54 328.3.
Die an e aster Stelle genannte Britische Patentschrift 1 120 enthält eine Beschreibung eines Kompressors und Expanders der Type 1. Die Beschreibung der Britischen Patentschrift 1 253 bezieht sich auf entsprechende Geräte der Type 2. Zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung sind in den Figuren 1 bis 4 folgende Grundschaltungen dargestellt:
Pig. 1 : Kompressor der Type 1;
Pig. 2 : Expander der Type Ij
Fig. 3 : Kompressor der Type 2;
Pig. 4 : Expander der Type2.
In jeder der dargestellten Schaltungen verläuft ein Haupttiber-
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tragungskanal von einer Eingangsklemme IO über eine additive Kombinationsschaltimg 11 zu einer Auagangsklemoe 12. Der zweite Eingang der additiven Kombinationsschaltung ist an einen zweiten oder Zusatzkanal 13 angeschlossen, dessen Eingang entweder an einer Eingangaklemme (Fig.l und 4) oder an der Auagangsklemme (Fig.2 und 3) liegt. Im Falle des Kompressors wird die von dem Zusatzkanal übertragene Komponente der Komponente des Hauptkanals hinzuaddiert und verstärkt diese. Im Falle des Expanders ist ein Inverter 14 vorgesehen, der bewirkt, daß die Komponente des Zusatzkanals von der Komponente des Hauptkanals abge zogen wird oder diese vermindert.
Bei niedrigen Signalpegeln verstärkt oder schwächt die Komponente des Zusatzkanals die Komponente des Hauptkanals beträchtlich; der Zusatzkanal kann einen Verstärker enthalten. Der Zusatzkanal hat jedoch oberhalb eines bei niedrigem Pegel liegenden Schwellwertes eine den Pegel begrenzende oder beschränkende Charakteristik, so daß bei hohen Signalpegeln die Komponente des Zusatzkanals einen vernachlässigbaren Einfluß auf die Komponente des Hauptkanals hat, d.h. die Komponente des Zusatzkanala kann auf 1/10 oder auf einen noch kleineren Bruchteil der Komponente des Hauptkanals bei maximalen Eingangsgrößen begrenzt werden.
Diese Begrenzungswirkung kann auf verschiedene Art und Weise hervorgerufen werden. Hierzu gehört beispielsweise eine Verengung des Frequenzbandes, das von dem Zusatzkanal hindurohgelassen wird, wie es aus den genannten Patentschriften bekannt ist.Bei Anwendung im Videogebiet können verschiedene nichtlineare Bandbegrenzer verwendet werden· Bei Anwendung im Audiogebiet muß die Begrenzungswirkung syllabisch oder linear sein, d.h. die Wirkung muß mit einer Zeit konstante erfolgen, die genügend lang ist, um niohtlineare Verzerrungen der Sohwingungsform zu vermeiden·
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Bei verhältnismäßig billigen Kassetteneinheiten und anderen Heimaufzeichnungsgeräten führen wirtschaftliche Betrachtungen dazu ,daß soweit wie möglich die gleichen Schaltelemente sowohl bei der Aufzeichnung, als auch bei der Wiedergabe verwendet werden sollen ,da es bei solchen Anwendungen nicht erforderlich ist, daß. die Aufzeichnung und die Wiedergabe gleichzeitig durchgeführt werden. Auf diese Weise kann der gleiche Magnetkopf mit zugehörigen Verstärkern für zwei Punktionen ausgenutzt werden, wobei Schalteinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe der gewünschte Betriebszustand eingestellt werden kann. Es gibt auch noch andere Fälle sowohl bei kommerziellen, als auch nicht kommerziellen Geräten , und zwar auf dem Audiogebiet, dem Videogebiet und auch auf anderen Anwendungagebieten, bei denen es wünschenswert ist, soweit wie möglich die gleichen Köpfe und die gleichen elektronischen Schaltungen sowohl bei der Aufzeichnung,als auch bei der Wiedergabe zu verwenden.
Es ist eine Eigenschaft des von der Anmelderin herausge brachten Störverminderungsverfahrens, daß die Schaltung ohne Schwierigkeit von der Aufzeichnungsfunktion (Codierung) auf die komplementäre . Wiedergabefunktion (Decodierung) umgeschaltet werden kann. Es lässt sich daher an die oben erwähnten Situationen anpassen, bei denen eine wirtschaft liehe Ausnutzung der Schaltung erwünscht ist.
Die obengenannte Patentschrift 3) enthält beispielsweise die Beschreibung eines Kompressors und Expanders der Type 1, der besonders in Verbindung mit Heimaudio-Bandaufzeichnungsgeräten benutzt werden kann, wobei eine Umschaltung der Arbeitsweise beschrieben ist·
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte
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und vereinfachte Umschaltanordnung anzugeben, die sich insbesondere bei Bandaufzeichnungsgeräten anwenden läßt und die auch bei Kompressoren/Expandern benutzt werden kann, die aus integrierten Schaltungen aufgebaut sind·
Der Ausgangspunkt der Erfindung ist ein wahlweise umschaltbarer Signalkompressor/Expander mit einem Hauptkanal, der zwischen einer Eingangsklemme und einer ersten Ausgangsklemme liegt und eine Kombinationsschaltung enthält, die dazu dient, ein weiteres oder Zusatzsignal mit dem Signal des Hauptkanals zu kombinieren, wobei der Zusatzkanal eine Eingangsklemme hat, die mit einem Punkt des Hauptkanals verbunden ist und einem Ausgang, weloher das Zusatzsignal liefert, und wobei der Zusatzkanal eine den Signalpegel oberhalb eines Sohwellwertes mit niedrigem Pegel begrenzende Charakteristik aufweist, so daß eine Verstärkung und Sohwächung nur bei niedrigen Eingangssignalpegeln nennenswert sind·
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationsschaltung eine erste Kombinationsanordnung enthält, auf die eine zv/eite Kombinationsanordnung folgt, daß der Eingang des Zusatzkanals mit einem Punkt zwischen den beiden Kombinationsanordnungen verbunden ist, und daß ein erster Verbindungsweg den Ausgang des Zusatzkanals mit einer der Kombinationsschaltungen verbindet und eine Konpressorachaltung bildet, bei der das Zusatzsignal das Signal in dem Hauptkanal verstärkt, während ein zweiter Verbindungsweg den Ausgang des Zusatz kanals mit der andren Kombinationssolialtung verbindet und eine Expanderschaltung erzeugt, durch die das Zusatzsignal das Signal in dem Hauptkanal schwächt, und daß ein Schalter wahlweise mindestens einen der beiden Verbindungswege ausschaltet oder unwirksam macht.
Die Erfindung wird nun in Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert, in denen
BAD ORIGINAL
Fig. 1 "bis 4 die Grund schaltungen der Type 1 und 2 darstellen, und
Fig. 5 und 6 Blockschaltbilder von zwei Ausfuhrungsbeisρieleη gemäß der Erfindung sind.
Zur Vereinfachung ist in Fig. 5 und 6 nur ein einziger Kanal dargestellt. In "beiden Figuren bezeichnen die Buchstaben R und P die Stellungen eines Schalters während des Aufzeichnens und der Wiedergabe, während die gemeinsame Klemme des Schalters mit C bezeichnet ist.
Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung der Type 1, deren Hauptkanal von einer gemeinsamen Klemme G eines Schalters 24A zum Ausgang 35 über zwei als Addierschaltungen 51A und 51B ausge bildete Kombinationsanordnungen führt. Der Eingang eines Zusatzkanals 26 ist. mit einem zwischen den beiden Addierschaltungen liegenden Punkt verbunden. Der Zusatzkanal 26 kann aus der Kombination eines Filters und eines direkt damit verbundenen gesteuerten Widerstandes bestehen, dessen Leitfähigkeit von einem geglätteten Steuersignal gesteuert wird, das am Ausgang des Filters abgeleitet wird. Ein solcher Zusatzkanal ist in der Patentschrift (3) ausführlich beschrieben und bewirkt eine Verengung des Frequenzbandes, das durch den Zu satzkanal hindurchgelassen wird, um zu verhindern, daß große Signalkomponenten am Ausgang des Zusatzkanals auftreten können.
Der Ausgang des Zusatzkanals 26 ist direkt mit der zweiten Addierschaltung 51B und über einen Inverter 52 mit der ersten Addierschaltung 51A verbunden. Der Ausgang des Inverters 52 kann durch einen Schalter 24 geerdet werden, der ähnlich wie der Schalter 24A vorzugsweise als elektronischer Schalter,z.B. als Transistor oder FET-Schalter ausgebildet ist.
Der Schalter 24 kann den Ausgang des Inverters 52 auch mit einem Bezugspotential verbinden, das von dem Erdpotential abweicht . Dji.es kann z.B. im Falle einer integrierten Schaltung zweckmäßig sein. Der Schalter 24 kann ferner die Ver-
3 oc) β ο η ι ο ö 3 η
bindung zu dem Inverter 52 unterbrechen, indem an irgendeiner Stelle zwischen dem Ausgang des Zusatzkanals und dem Eingang der Addierschaltung 5LA der Kreis geöffnet wird.
Eine zweite Ausgangsklemme 25 ist mit dem Eingang des Zusatzkanals verbunden. Die Ausgangsklemmen 25 und 35 liefern decodierte bezw. codierte Signale und sind daher mit der Bezeichnung "MONITOR" und "ZUM AUFZEICHNER" versehen. Eingangsklemmen 41 und 50 sind für nicht codierte bezw. codierte Signale ("EINGANG" und "VON AUPZEICHNER") vorgesehen und können mit dem Hauptkanal-Eingang durch den Schalter 24A in der Stellung R bezw. P verbunden werden. Die Schalter 24 und 24A sind zu gleichzeitiger Bedienung miteinander verbunden.
Zuerst sei der Betrieb der Aufzeichnung behandelt, bei dem die Schalter die dargestellte Lage einnehmen, so daß die Verbindung über den Inverter 52 das Signal des Hauptkanals nicht beeinflusst. Das Signal von der Klemme "EINGANG" 41 (z.B. von einem Mikrofon), erscheint unverändert an der Klemme 25. Das Signal an der Klemme 35 ist ein komprimiertes Signal, da. es mit dem Signal des Zusatzkanals in der Addierschaltung 51B vereinigt worden ist.
Zur Umschaltung von der Aufzeichnung auf die Wiedergabe werden die Schalter 24 und 24A umgeschaltet, so daß die Erdverbindung von dem Ausgang des Inverters 52 fortgenommen wird. Das codierte Signal des Aufzeichners an der Klemme wird nun in ein nicht komprimiertes Signal decodiert, indem die Ausgangsgröße des Inverters 52 mit dem Signal des Hauptkanals in der Addierschaltung 51A vereinigt wird. Das deoodierte Signal steht daher an der Klemme 25 zur Verfügung und kann dem Wiedergabeverstärker und Lautsprecher zugeführt werden.
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Da das Signal in der Addierschaltung 51B wieder in die ■komprimierte Form codiert wird, steht das codierte Signal an der Klemme 35 zur Verfugung. Dies ist sehr nützlich, wenn ein Signal von einer UKW-FM-Rundfunksendung aufgezeichnet wird, die mit einer komprimierten Charakteristik codiert ist. Zu diesem Zweck wird.die Schaltung auf die Wiedergabe umgeschaltet und das codierte Signal des FM-Empfängers wird der Klemme 50 zugeleitet. Das decodierte Signal erscheint an der Klemme 25 für die Verstärkung und die Lautsprecherwiedergabe, während das wiedercodierte Signal dem Bandaufzeichnungsgerät von der Klemme 35 zugeführt werden kann.
Fig. 6 bezieht sich auf eine Schaltung der Type 2, bei der die Ausgangsgröße des Zusatzkanals dem Signal des Hauptkanals in der ersten Addierschaltung 51A zugefügt und von dem Signal des Hauptkanals in der zweiten Addierschaltung 54 abgezogen wird, da der Inverter 52 nun mit dieser Addierschaltung verbunden ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Klemmen 25 und 35 mit der Bezeichnung' "MONITOR" und "ZUIiAUFZEICHIiER" gegenüber der Ausführung nach Fig. 5 vertauscht sind; der vom Zusatzkanal kommende Eingang der Addierschaltung 51A ist nun bei der Wiedergabe geerdet oder mit einem anderen Bezugspotential verbunden. Der Schalter 24 kann wahlweise auch so funktionieren, daß er ein Öffnen des Kreises bewirkt. Diese Alternative ist in Fig. 5 und 6 durch gestrichelte linien des Schalters 24' angedeutet, der in diesem Fall den Schalter 24 ersetzt.
Die Schaltung der Fig. 6 arbeitet wie folgt:
Beim Aufzeichnen wird das Eingangssignal in der Addierschaltung 51A codiert und das komprimierte Signal erscheint an der Klemme 35 für die Aufzeichnung. Das codierte Signal
?. Π 9 !■' I :■
wird in der Addierschaltung 51B decodiert und ersoheint als nichtcodiertes Signal an der Monitorklemme 25. Bei der Wiedergabe durchläuft das codierte Signal von der Klemme 50 die Addierschaltung 51A ohne Änderungen, wird aber in der Addierschaltung 51B deoodiert, um ein Signal zu liefern, das an der Klemme 25 wiedergegeben werden kann.
Es ist klar, daß eine Trennstufe zwischen dem Ausgang des Zusatzkanals und dem Erdungsschalter 24 vorgesehen sein muß. Diese Trennung ist in Pig. 5 durch den Inverter 52 gegeben. In Pig. 6 ist eine Trennschaltung 54, d.h. zum Beispiel ein Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor 1 vorgesehen, der keine Inversion herbeiführt.
In beiden Schaltungen können Einrichtungen vorgesehen sein, welche die Ausgangsgröße des Zusatzkanals unwirksam machen, z.B. ein Schalter 55, der den Ausgang des Zusatzkanale mit einem Bezugspotential verbindet, um die Codierung oder Decodierung zu unterbinden.
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Claims (7)

  1. Patentansprüche
    ΑΐΛν/ahlweise umschaltbarer Signalkompressor/Expander mit einem Hauptkanal, der zwischen einer Eingangsklemme und einer ersten Ausgangsklemme liegt und eine Kombinationsschaltung enthält, die ein Zusatzsignal mit dem Signal des Hauptkanals vereinigt, wobei der Zusatzkanal mit seinem Eingang an einen Punkt des Hauptkanals angeschlossen ist und an seinem Ausgang die Zusatzsignale abgibt, und wobei das Zusatzsignal eine den Signalpegel beschränkende Charakteristik aufweist, die oberhalb eines Schwellwertes mit niedrigem Pegel wirksam wird , so daß die Verstärkung und die Schwächung nur bei niedrigen Eingangssignalpegeln nennenswert sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationsschaltung eine erste Kombinationsanordnung (51A) enthält, auf die eine zweite Kombinationsanordnung (51B) folgt, daß der Eingang des Zusatzkanals mit einem Punkt zwischen den beiden Kombinationsanordnungen verbunden ist-, und daß ein erster Verbindungsweg den Zusatzkanalausgang mit einer der Kombinationsschaltungen verbindet, und eine Kompressorschaltung bildet, bei der das Zusatzsignal das Signal in dem Hauptkanal verstärkt, während ein zweiter Verbindungsweg den Ausgang des Zusatzkanals mit der anderen Kombinationsschaltung verbindet und eine Expanderschaltung erzeugt, durch die das Zusatzsignal das Signal in dem Hauptkanal schwächt, und daß eine Umschalteinrichtung (24) wahlweise mindestens einen der beiden Verbindungswege unwirksam macht.
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    -ίο- ■ 22375A0
  2. 2. Kompressor/Expander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (24) die Ausschaltung dadurch bewirkt, daß er selektiv· mindestens eine der beiden Kombinationsanordnungen (51A) mit einem Bezugspotential verbindet.
  3. 3. Kompressor/Expander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (241) die Abschaltung dadurch bewirkt, daß er wahlweise mindestens einen der beiden Verbindungswege öffnet.
  4. 4. Kompressor/Expander nach Ansprüchen 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Ausgangsklemme (25) an den Eingang des Zusatzkanals (26) angeschlossen ist.
  5. 5. Kompressor/Expander nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polaritäten des Übertragungskanals derart gewählt, sind, daß die Signale in der ersten Kombinationsanordnung (51A) subtraktiv und in der zweiten Kombinationsanordnung (52B) additiv vereinigt werden.
  6. 6. Kompressor/Expander nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, daß die Polaritäten des Übertragungskanals so gewählt sind, daß die Signale in der ersten Kombinationsanordnung (51A) additiv und die in der zweiten Kombinationsanordnung (52B) subtraktiv vereinigt werden.
  7. 7. Kompressor/Expander nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 4, 5,oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung einen Schalter (24) enthält,der selektiv nur denjenigen der beiden Verbindungswege (52 Pig.5, 54 Pig.6) mit einem Bezugspotential verbindet,der mit der ersten Kombinationsanordnung (51A) verbunden ist.
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    S. Kompressor/Expander nach Anspruch. 7 , dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Eingangskletnme (50) vorgesehen ist und daß ein zweiter Schalter (24A) , der mit dem ersten Schalter (24) zum G-Ieichlauf verbunden ist, die er ste Eingangsklemme (41) oder die zweite Eingangsklemme (50) selektiv mit der ersten KomMnationsanordnung (51A) verbindet.
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DE2237540A 1971-08-02 1972-07-31 Wahlweise umschaltbarer Signal-Kompressor/-Expander Expired DE2237540C2 (de)

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