DE2237540C2

DE2237540C2 - Wahlweise umschaltbarer Signal-Kompressor/-Expander

Info

Publication number: DE2237540C2
Application number: DE2237540A
Authority: DE
Inventors: Ray Milton London Dolby
Original assignee: Dolby Laboratories Inc
Current assignee: Dolby Laboratories Licensing Corp
Priority date: 1971-08-02
Filing date: 1972-07-31
Publication date: 1982-07-15
Also published as: JPS4825424A; GB1404333A; DE2237543B2; DE2237541A1; JPS4825427A; JPS4825426A; JPS53888B2; GB1404332A; US3729693A; JPS4825425A; JPS5737134B2; DE2237542A1; DE2237541C2; JPS5737135B2; DE2237540A1; DE2237543A1; GB1404331A; DE2237542C2; JPS5625824B2; GB1404334A

Description

1. GB-PS 1120 541 (entsprechend der DE-OS 14 87 276)

2. GB-PS 12 53 031 (entsprechend der DE-OS 19 00 639)

3. GB-PS 12 79 634 (entsprechend der DE-OS 19 54 328).

Die GB-PS 11 20 541 beschreibt einen Kompressor und Expander vom Typ 1. Die Beschreibung der GB-PS 12 53 031 bezieht sich auf entsprechende Geräte vom Typ 2.

Zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung sind in den Fig. 1 bis 4 folgende Grundschaltungen dargestellt

F i g. 1 Kompressor vom Typ 1;
F i g. 2 Expander vom Typ 1;

Fig. 3 Kompressor vom Typ 2;
F i g. 4 Expander vom Typ 2.

In jeder der dargestellten Schaltungen verläuft ein Haupi.übertragungskanal von einem Eingangsanschluß 10 über eine additive Kombinationsschaltung 11 zu einem Ausgangsanschluß 12. De^r zweite Eingang der additiven Kombinationsschaltung ist an einen zweiten oder Zusatzkanal 13 angeschlossen, dessen Eingang entweder an einem Eingangsanschluß (Fig. 1 und 4) oder am Ausgangsanschluß (F i g. 2 und 3) liegt. Im Falle des Kompressors wird die vom Zusatzkanal übertragene Komponente der Komponente des Hauptkanals hinzuaddiert, so daß sie diese verstärkt. Im Falle des Expanders ist ein Inverter 14 vorgesehen, der bewirkt, daß die Komponente des Zusatzkanals von der Komponente des Hauptkanals abgezogen wird und diese vermindert.

Bei niedrigen Signalpegeln verstärkt oder schwächt die Komponente des Zusatzkanals die Komponente des Hauptkanals beträchtlich; der Zusatzkanal kann einen Verstärker enthalten. Der Zusatzkanai hat jedoch oberhalb eines bei niedrigem Pegel liegenden Schwellwerts 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 Zusatzkanals kann auf Vi₀ oder auf einen noch kleineren Bruchteil der Komponente des Hauptkanals bei maximalen Eingangsgrößen begrenzt werden.

Dies». Begrenzungsv/irkung kann auf verschiedene Weise hervorgerufen werden. Hierzu gehört beispielsweise eine Verengung des Frequenzbandes, das vom Zusatzkanal durchgelassen wird, wie es aus den

genannten Patentschriften bekannt ist. Bei Anwendung auf dem Videogebiet können verschiedene nichtlineare Bandbegrenzer verwendet werden. Bei Anwendung auf dem Audiogebiet muß die Begrenzungswirkung syllabisch oder linear sein, d. h. sie muß mit einer Zeitkonstante erfolgen, die genügend groß ist, um nichtlineare Verzerrungen der Schwingungsform zu vermeiden.

Bei verhältnismäßig einfachen Kassetteneinheiten und anderen Heimaufzeichnungsgeräten führen Wirtschaftlichkeiubetrachtungen dazu, daß soweit wie möglich die gleichen Bauelemente 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 Funktionen 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 nichtkommerziellen Geräten, und zwar auf dem Audiogebiet, dem Videogebiet und auch auf anderen Anwendungsgebieten, 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 entwickelten Störverminderungsverfahrens, daß die Schaltung von der Aufzeichnungsfunktion (Codierung) auf die komplementäre Wiedergabefunktion (Decodierung) geschaltet werden kann. Es läßt sich daher an die oben erwähnten Situationen anpassen, bei denen eine wirtschaftliche Ausnutzung der Schaltung erwünscht ist.

Die unter 3. genannte Patentschrift beschreibt beispielsweise einen Kompressor und Expander vom Typ 1, der besonders in Verbindung mit Heimaudio-Bandaufzeichnungsgeräten benutzt werden kann, wobei eine Betriebsart-Umschaltung vorgesehen ist. Im Kompressor-Betrieb ist es jedoch normalerweise erwünschr., weiterhin auch das unkomprimierte Signal zur Verfügung zu haben, zum Beispiel zur Überwachung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Signal-Kompressor/-Expander der gattungsgemäßen Art anzrgeben, bei dem sowohl im Kompressor- als auch im Expander-Betrieb komprimierte und nichtkomprimierte Signale an zwei Anschlüssen getrennt zur Verfugung stehen.

Erfindungsgemäß ir» diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kombinationsschaltung eine erste Kombinationssch«ltung enthält, der eine zweite Kombinationsanordnung nachgeschaltet ist, daß der Eingang des Zusatzkanals mit einem Punkt zwischen den beiden Kombinationsar.ordnungen verbunden ist, und daß eine erste Leitung den Zusatzkanalausgang mit einer der Kombinationsanordnungen verbindet und eine Kompressorschaltung bildet, bei de«- das Zusatzsignal das Signal in dem Hauptkanal verstärkt und daß eine zweite Leitung den Ausgang des Zusatzkanals mit der anderen Kömbinätiönsanordnung verbindet und eine Expander= schaltung bildet, durch die das Zusatzsignal das Signal in dem Hauptkanal schwächt, daß ein Schalter wahlweise mindestens eine der beiden Leitungen durch das Anschalten an ein Bezugspotential unwirksam macht, und daß ein erstet Ausgangsanschluß mit dem Ausgang der zweiten Kombina⁽'onsanordnung verbunden ist und ein zweiter Ausgangsanschluß mit dem Eingang des Zusatzkanals verbunden ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, Es zeigen

F i g. 1 bis 4 die Grundschaltungen vom Typ 1 und 2, und

Fig.5 und 6 Blockschaltbilder zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Zur Vereinfachung ist in F i g. 5 und 6 nur ein einziger

ίο Kanal dargestellt In beiden Figuren bezeichnen die Buchstaben R und P die Stellungen eines Schalters während des Aufzeichnens bzw. der Wiedergabe. Die gemeinsame Klemme des Schalters ist mit Cbezeichnet. Ein erster Ausgangsanschluß 25 oder 65 ist an einen Monitor und ein zweiter Ausgangsanschluß 35 oder 45 mit einem Aufzeichner verbindbar.

Fig.5 zeigt eine Vorrichtung vom Typ 1, deren Hauptkanal von einer gemeinsamen Klemme C eines Schalters 24Λ zum zweiten Ausgangsanschluß 35 über zwei als Addierschaltungen SiA und 51/? ausgebildete Kombinntionsanordnungen führt. Der Eingang eine·; Zusatzkanals 26 ist mit einem wischen den beiden Addierschaltungen liegenden Punkt verbunden. Der Zusatzkanal 26 kann aus der Kombination eines Filters und eines direkt damit verbundenen steuerbaren Widerstands bestehen, dessen Leitfähigkeit von einem gegürteten Steuersignal gesteuert wird, das am Ausgang des Filter.; abgeleitet wird. Ein solcher Zusatzkanal ist in der Patentschrift 3 ausführlich beschrieben und bewirkt eine Verengung des Frequenzbandes, das durch den Zusatzkana', hindurchgelassen wird, um zu verhindern, daß große Signalkomponenten am Ausgang des Zusatzkanals auftreten können.

Der Ausgang des Zusatzkanals 26 ist direkt über eine Leitung 56 mit der zweiten Addierschaltung 51B und über eine zweite Leitung 57, die einen Inverter 52 aufweist, mit der ersten Addierschaltung 51/4 verbunden. Der Ausgang des Inverters 52 kann durch einen Schalter 24 geerdet werden, der ähnlich wie der Schaller 24/4 vorzugsweise als elektronischer Schalte:·, z. B. als Transistor oder FET-Schalter, ausgebildet ist.

Der Schalter 24 kann den Ausgang des Inverters 52 uuch mit einem Bezugspotentiai verbinden, das vom Erdpotential abweicht. Dies kann z. B. im Falle einer integrierten Schaltung zweckmäßig sein. Der Schalter

24 kann ferner die Verbindung zum Inverter 52 unterbrechen, indem an irgendeiner Stelle zwischen dem Ausgang des Zusatzkanals und dem Eingang der Addierschaltung 51,4 der Kreis geöffnet wird.

Der erste AusgangsanschluQ 25 ist mit dem Eingang des Zusatzkanals verbunden. Die Ausgangsanschlüsse

25 und 35 liefern decodierte bzw. codierte Signale und sind daher mit der Bezeichnung »MONITOR« und »ZUM AUFZEICHNER« versehen. Eingangsanschlüsse 11 und 50 sind für nichtcodierte bzw. codierte Signale (»EINGANG« und »VON AUFZEICHNER«) vorgesehen und könne·! mit dem Hauptkanal-trrigang durch den Schalter 24/4 in der Stellung R bzw. P verbunden werden. Die Schalter 24 und 24/4 sind zu gleichzeitiger Bedienung miieinander verbunden.

Zuerst sei der Aufzeichnungsbetrieb behandelt, bei dem die Schalter die dargestellte Lage einnehmen, so daß die Verbindung über den Inverter 52 Has Signal des Hauptkanals nicht beeinflußt. Das Signal am Eingangsanschluß 41 (z. B. von einem Mikrofon) erscheint unverändert am Ausgangsanschluß 25. Das Signal am Ausgangsanschluß 35 ist ein komprimiertes Signal, da es mit dem Signal des Zusatzkanals in der Addierschaliung

51 ßvereinigt worden ist.

Zur Umschaltung von der Aufzeichnung auf die Wiedergabe werden die Schalter 24 und 24,4 umgeschaltet, so daß die Frdverbindung vom Ausgang des Inverters 52 fortgenommen wird. Das codierte Signal des Aufzeichners am Eingangsanschluß 50 wird nun in ein nichtkomprimiertes Signal decodiert, indem die Ausgangsgröße des Inverters 52 mit dem Signal des Hauptkanals in der Addierschaltiing 51/4 vereinigt wird. Das decodierte Signal steht daher am Ausgangsan-SLhIuQ 25 zur Verfügung und kann dem Wiedergabeverstärker und Lautsprecher zugeführt werden.

Da das Signal in der Addierschaltung 51B wieder in die komprimierte Form codiert wird, steht das codierte Signal am Ausgangsanschluß 35 zur Verfugung. Dies ist sehr nützlich, wenn ein Signal von einer UKW-Rundfunksendung aufgezeichnet wird, die mit einer komprimierten Charakteristik codiert ist. Zu diesem Zweck wird die Schaltung auf die Wiedergabe umgeschaltet und das codierte Siynal des FM-Empfängers dem Eingangsanschluß 50 zugeleitet. Das decodierte Signal erscheint am Ausgangsanschluß 25 für die Verstärkung und die Lautsprecherwiedergabe, während das wiedercodierte Signal dem Bandaufzeichnungsgerät vom Ausgangsanschluß 35 zugeführt werden kann.

F i g. 6 bezieht sich auf eine Schaltung vom Typ 2, bei der die Ausgangsgröße des Zusatzkanais dem Signal des Hauptkanals in der ersten Addierschaltung 51,4 zugefügt und vom Signal des Hauptkanals in der zweiten Addierschaltung 51B abgezogen wird, da der Inverter 52 nun in der Verbindung mit dieser Addierschaltung liegt, d. h. die Leitung 56 bzw. 57 mit den Addierschaltungen 51.4 bzw. 51 Bund nicht mit der Addierschaltung 51B bzw. 51,4 verbunden ist. Es sei darauf hingewiesen, daß Ausgangsanschlüsse 65 und 45 mit der Bezeichnung »MONITOR« und »ZUM AUFZEICHNER« gegenüber der Ausführung nach F i g. 5 vertauscht sind; der vom Zusatzkanal gespeiste Eingang der Addierschaltung 5M 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

ίο den Schalter 24 ersetzt.

Die Schaltung der F i g. 6 arbeitet wie folgt:
Beim Aufzeichnen wird das Eingangssignal in der Addierschaltung 51,4 codiert, und das komprimierte Signal erscheint am Ausgangsanschluß 45 für die

is Aufzeichnung. Das codierte Signal wird in der Addierschaltung 51S decodiert und erscheint als nichtcodiertes Signal am Monitor-Ausgangsanschluß 65. Bei der Wiedergabe durchläuft das codierte Signal vom Eingangsanschluß 50 die Addierschaltung 51A ohne Änderungen, wird aber in der Auuiei schaltung j\ti decodiert, um ein Signal zu liefern, das am Ausgangsanschluß 65 wiedergegeben werden kann.

Es ist klar, daß eine Trennstufe zwischen dem Ausgang des Zusatzkanals und dem Erdungsschalter 24 vorgesehen sein muß.

Diese Trennung bewirkt in F i g. 5 der Inverter 52. In Fig. 6 ist eine Trennschaltung 54, die keine Inversion bewirkt, zum Beispiel ein Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor 1, in der Leitung 56 vorgesehen.

In beiden Schaltungen können Einrichtungen vorgesehen sein, welche die Ausgangsgröße des Zusatzkanals unwirksam machen, z. B. ein Schalter 55, der den Ausgang des Zusatzkanals 26 mit einem Bezugspotential verbindet, um die Codierung oder Decodierung zu

ji unterbinden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wahlweise umschaltbarer Signal-Kompressor/-Expander mit einem Hauptkanal, der zwischen einem Eingangsanschluß und einem ersten Ausgangsanschluß liegt und eine Kombinationsschaltung enthält, die ein Zusatzsignal mit dem Signal des Hauptkanals so vereinigt, daß das Zusatzsignal das Hauptkanalsignal zur Kompression bzw. Expansion verstärkt bzw. schwächt, mit einem Zusatzkanal, der mit seinem Eingang an einen Punkt des Hauptkanals angeschlossen ist und an seinem Ausgang das Zusatzsignal abgibt, welches eine den Signalpegel beschränkende Charakteristik aufweist, die oberhalb eines Schwellwerts mit niedrigem Pegel wirksam wird, so daß der Pegel des Verstärkungs- bzw. Schwächungssignals begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationsschaltung eine erste Kombinationsanordnung (51A) enthält, u:r eine zweite Kombinationsanordnung (515,1 nacngeschaltet ist, daß der Eingang des Zusatzkanals mit einem Punkt zwischen den beiden Kombinationsanordnungen verbunden ist, daß eine erste Leitung (56) den Zusatzkanalausgang mit einer der Kombinationsanordnungen (51Λ bzw. SiB) verbindet und eine Kompressorschaltung bildet, bei der das Zusatzsignal das Signal in dem Hauptkanal verstärkt, daß eine zweite Leitung (57) den Ausgang des Zusatzkanals mit der anderen Kombinationsanordnung (51 θ bzw. SiA) verbindet und eine Expandersrhaltung bildet, durch die das Zusatzsignal das Signal in dem Hauptkanal schwächt, daß ein Schalter (24) wahlweise mindestens eine der beiden Leitungen (56, 57) durch das Anschalten an ein Bezugspotential unwirksam macht und daß ein erster Ausgangsanschluß (35; 65) mit dem Ausgang der zweiten Kombinationsanordnung (5lßj verbunden ist und ein zweiter Ausgangsanschluß (25; 45) mit dem Eingang des Zusatzkanals (26) verbunden ist.

2. Kompressor/Expander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalkanal-Polaritäten derart gewählt sind, daß die Signale in der ersten Kombinationsanordnung (5 XA) subtraktiv und in der zweiten Kombinationsanordnung (5\B) additiv vereinigt werden.

3. Kompressor/Expander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalkanal-Polaritäten so gewählt sind, daß die Signale in der ersten Kombinationsanordnung (51/4^additiv und die in der zweiten Kombinationsanordnung [5\B) subtraktiv vereinigt werden.

4. Kompressor/Expander nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (24) wählbar nur diejenige der beiden Verbindungsschaltungen (52 Fig.5, 54 Fig.6) mit einem Bezugspotential verbindet, die mit der ersten Kombinationsanordnung (51/lj verbunden ist.

5. Kompressor/Expander nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Eingangsanschluß (50) vorgesehen ist und daß ein zweiter Schalter (24/4.), der mit dem ersten Schalter (24) gekoppelt ist, den ersten Eingangsanschluß (41) oder den zweiten Eingangsanschluß (50) wählbar mit der ersten Kombinationsanordnung (51/tj verbindet.

Die Erfindung bezieht sich auf einen wahlweise umschaltbaren Signal-Kompressor/-Expander mit einem Hauptkanal, der zwischen einem Eingangsanschluß und einem ersten Ausgangsanschluß liegt und eine Kombinationsschaltung enthält, die ein Zusatzsignal mit dem Signal des Hauptkanals so vereinigt, daß das Zusat/.signal das Hauptkanalsignal zur Kompression bzw. Expansion verstärkt bzw. schwächt, mit einem Zusattkanal, der mit seinem Eingang an einen Punkt des

ίο Haupikanals angeschlossen ist und an seiner^ Ausgang das Zusatzsignal abgibt, welches eine den Signalpegel beschränkende Charakteristik aufweist, die oberhalb eines Schwellwerts mit niedrigem Pegel wirksam wird, so dall der Pegel des Verstärkungs- bzw. Scnwächungssignals begrenzt wird.

Der bekannte Stand der Technik ist durch folgende Patentschriften gegeben: