DE2328897A1

DE2328897A1 - Signalverarbeitungssystem zur tonkompression und tondehnung

Info

Publication number: DE2328897A1
Application number: DE2328897A
Authority: DE
Inventors: Yoshimichi Mutsuura
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1972-06-07
Filing date: 1973-06-06
Publication date: 1973-12-20
Also published as: US3873778A; NL7307981A; CA1009371A; FR2188230B1; FR2188230A1; NL178727C; GB1425866A; DE2328897C3; DE2328897B2

Description

It 2522 P/b

SONY CORPORATION, Tokyo / Japan Signalverarbeitungssystem zur Tonkompression und Tondehnung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Signalverarbeitungssystem/ welches ein auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnetes Informationssignal in einer kürzeren Zeit (Tonkompression) als der Aufnahmezeit oder in einer längeren Zeit (Tohndehnung) als der Aufnahmezeit ohne Änderung der Signalfrequenz wiedergeben kann.

Ein Signalverarbeitungssystem mit einem Paar analoger Schieberegister, beispielsweise einer Muldenanordnungsverzö cerungsleitung (BBD) ist für die Durchführung von Tonkompression und/ oder Tondehnung bekannt. Das Schieberegisterpaar A und B v/erden alternativ zum Einschreiben eines ausgetasteten Eingangssignals und Auslesen des Signals verwendet. Wenn das Register A das ausgetastete Eingangssignal annimmt, liefert das andere Register B das ausgetastete Signal an eine Ausgangsseite.

In dem Fall der sogenannten Tonkompression, bei der ein Magnetband, auf dem ein Tonsignal aufgezeichnet ist, mit einer höheren als der Normalgeschwindigkeit bewegt wird zur Reproduktion des aufgezeichneten Signals in einer kürzeren Zeit, aber ohne Signalfrequenzänderung, wird, wenn das Register A für dan Einschreiben des Signals verwendet wird, das ausgetastete Eingangssignal mit einem Taktimpuls mit einer der Bandgeschwindigkeit proportionalen Frequenz übertragen, während von dem Register B das in dem Re-

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gister B gespeicherte ausgetastete Signal aufeinanderfolgend mit einem Standardtaktimpuls entsprechend der Bandgeschwindigkeit in dem vorhergehenden Aufnahmemodus ausgelesen wird. Nachdem der Inhalt des Registers B vollständig ausgelesen ist, wird die Funktion der Einschreib- und Ausleseregister A und B gewechselt. Da ein Teil des in das Register A eingeschriebenen ausgetasteten Signals und durch das Register A übertragenen Signals nahezu verloren geht, tritt in dem Ausgangssignal ein Ausschußintervall von verschiedenen Millisekunden auf, aber das Halteintervall des ausgetasteten Signals, welches ausgelesen wird, wird immer konstant. Die aufeinanderfolgend aus den Registern A und B ausgelesenen Signale werden mit dem konstanten Ausschußintervall und Haltintervall wiederholt reproduziert, so daß die Informationen in einer kurzen Zeitperiode aber mit derselben Signalfrequenz erhalten werden können.

In dem Fall der sogenannten Tondehnung wird das Eingangssignal in einer niedrigeren Geschwindigkeit in Antwort auf die Bandgeschwindigkeit ausgetastet, und das Auslesen wird mit dem Standardtaktimpuls ausgeführt. Wenn das Schreibregister vollständig mit dem ausgetasteten Signal gefüllt ist, wird die Aufgabe der Register umgewechselt. Die ausgetasteten Signale, die aufeinanderfolgend aus dem Leseregister ausgelesen v/erden, werden in einem konstanten Zeitintervall reproduziert, so daß die Informationsinhalte in einer verhältnismäßig langen Zeitperiode entnommen v/erden können.

Bei dem herkömmlichen Tonkompressions- und/oder Tondehnungssystem mit den oben genannten Analogschieberegistern bewirkt das in dem Register gespeicherte ausgetastete Signal eine Gleichstromniveauvariation als Folge des Ableitungsstromes und auch als Folge der Frequenzdifferenz zwischen dem Taktsignal zum Einschreiben des Eingangssignals in das Register und des Standardtaktsignals zum Auslesen des gespeicherten Signals; das in das Register eingeschriebene Signal unterscheidet sich anfänglich

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von dem in das Register schließlich in der Zeitperiode eingeschriebenen Signal, in der das Signal in das Register eingespeichert wird. Als ein Ergebnis kann das Gleichstromniveau des schließlich ausgelesenen Signals in ein solches mit Sägezahnwellenform umgewandelt v/erden. Da das Gleichstromniveau in einer solchen Weise variiert, wechselt es abrupt vom Maximalwert zum Minimalwert oder umgekehrt, wenn die Register ausgetauscht werden. Aus diesem Grunde kann ein Impulsrauschen auftreten, welches das Ausgangs signal für einen Hörer verschlechtert.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Signalverarbeitungssystem zur Tonkompression und/oder Tondehnung zu schaffen, welches ein mit einer Signalübertragungsleitung verbundenes Analogschieberegister verwendet. Das System soll Mittel zur Kompensation einer Gleichstromniveauabweichung eines Ausgangssignales, welches durch das Analogschieberegister verarbeitet wird, aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch ein Signalverarbeitungssystem zur Durchführung einer Tonkompression und Tondehnung gelöst, welches sich gemäß der Erfindung kennzeichnet durch mit einer Informationsquelle gekoppelte Verzögerungsleitungsmittel zur Weiterleitung der Informationssignale mit steuerbarer Frequenztransformation, Mittel zur Steuerung dieser Verzögerungsleitungsmittel zur Erzeugung der Frequenztransformation und Mittel zur Kompensation einer Niveauabweichung von einem Ausgangssignal, welches von den Verzögerungsleitungsmitteln ausgelesen wird.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines bekannten Signalverarbeitungssystems zur Tonkompression und Tondehnung;

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Fig. 2A - 2E Wellenformen zur Erläuterung des Betriebes des und 3A - 3E _{in Fig} _Λ _gezeigten systems;

Fig. 4 Wellenformen zur Erläuterung der Ausgangsniveauverschiebung in einem bekannten Signalverarbeitungssystem;

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Signalverarbeitungssystems gemäß der Erfindung;

Fig. 6, 7, 8 Wellenformen zur Erläuterung der Ausgangsniveauverschiebung in dem in Fig. 5 gezeigten Signalverarbeitungssystem;

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform; und

Fig. 10 Wellenformen zur Erläuterung der Ausgangsniveauverschiebung in dem in Fig. 9 gezeigten Signalverarbeitungssystem.

Vor der Beschreibung der eigentlichen Erfindung wird im folgenden zunächst ein herkömmliches Signalverarbeitungssystem zur Tonkompression und zur Tondehnung unter Bezugnahme auf die Fig. 1-4 beschrieben.

In Fig. 1 sind mit B- und B₂ variable Verzögerungsleitungen bezeichnet, die ein Analogsignal austasten und das ausgetastete Signal mit einem Taktimpuls fortpflanzen. Als variable Verzögerungsleitungen B-, und Bj wird eine sogenannte Muldenverzögerungsleitung (bucket brigade delay) verwendet. Ein Magnetkopf 1 reproduziert ein Signal, welches auf einem Magnetband 2 aufgezeichnet ist, das von einer Tonrolle 21 und einer Andrückrolle 22 angetrieben wird.« Das durch den Magnetkopf 1 reproduzierte Ausgangssignal von dem Band 2 wird über einen Bandpaßfilter 3 einer Umschaltschaltung 4 zugeführt. Ein Oszillator 5 erzeugt einen Taktimpuls C₀ von einer Standardfrequenz f_Q, die einer Umschaltschaltung 11 als ein Taktimpuls zum Auslesen (Lesetaktimpuls) zugeführt wird. Ein zweiter Oszillator 8 wird durch das Steuer-

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signal von einer Steuerschaltung 18 gesteuert zur Erzeugung eines Taktimpulses C von einer Frequenz, die proportional der Geschwindigkeit des Bandes 2 in diesem Moment ist. Der Taktimpuls C wird einer Umschaltschaltung 9 als ein Taktimpuls zum Einschreiben (Einschreibtaktimpuls) zugeführt. Wird beispielsweise das Band 2 mit einer um das Zweifache höheren Geschwindigkeit als mit der normalen Geschwindigkeit getrieben, dann wird ein Einschreibtaktimpuls mit einer Frequenz von 2f_o in dem Oszillator 8 erzeugt, und wird das Band 2 mit einer um die Hälfte kleineren Geschwindigkeit als die normale Geschv/indigkeit betrieben, dann wird ein Einschreibtaktimpuls mit einer Frequenz von j f_Q in dem Oszillator 8 erzeugt. Der Taktimpuls C_Q der Standardfrequenz f_Q wird einem Kontaktpunkt C eines Schalters von dem Oszillator 5 zugeführt, während der Taktimpuls C mit der der Bandgeschwindigkeit proportionalen Frequenz einem Kontakt S des Schalters 14 von dem Oszillator 8 zugeführt wird. Wird das Band 2 mit einer höheren Geschwindigkeit als der Normalgeschwindigkeit bewegt, dann schaltet der Schalter 14 zum Kontakt C zur Zuführung des Lesetaktimpulses C„ an einen Zähler 15, und wird das Band 2 mit einer niedrigeren als der normalen Geschwindigkeit bewegt, dann schaltet der Schalter 14 zu dem Kontakt S, um den Schreibtaktimpuls C zum Zähler 15 zu führen. Der Zähler 15 zählt die Taktimpulse C_Q oder C zur Erzeugung eines Ausgangssignales jedesmal dann, wenn der Zähler die Taktimpulse Cq oder C bis zur N-Zahl zählt, wenn die Stufenzahl der Verzögerungsleitungen B.. und B2 N ist. Das Ausgangssignal des Zählers 15 wird einer ein Schaltsignal erzeugenden Schaltung 16 zugeführt, die beispielsweise aus einer bistabilen Kippstufe gebildet sein kann. Die das Schaltsignal erzeugende Schaltung 16 erzeugt ein Umschaltsignal, welches jedesmal umgekehrt wird, wenn der Zähler 15 ein Ausgangssignal erzeugt. Das Umschaltsignal von der Schaltung 16 wird den Umschaltschaltungen 4, 9, 11 und 10 zugeführt, um die Umschaltschaltungen 4, 9, 10 und 11 abwechselnd jedesmal umzuschalten, wenn der Zähler 15 die Taktimpulse C_Q oder C bis zu N zählt. Auf diese Weise werden die den Verzögerungsleitungen B, oder B₂ zugeführten reproduzierten

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— Ό —

Signale mit dem Taktimpuls C_n ausgetastet, und dann werden die ausgetasteten Signale über die Verzögerungsleitungen übertragen. Von der Verzögerungsleitung B.. oder B-, die sich nicht im Zustand zum Schreiben befindet, wird das ausgetastete Signal, welches schon dahinein gelesen worden ist, mit dem Taktimpuls C₀ ausgelesen.

Die Umschaltschaltung 10 an der Ausgangsseite der Verzögerungsleitungen Bi und B2 wird alternierend mit dem Umschaltsignal von der ein Umschaltsignal bildenden Schaltung 16 wie die Umschaltschaltungen 4, 9 und 11 umgeschaltet, um dahindurch das ausgetastete Signal, welches von der Verzögerungsleitung B-, oder B₂ ausgelesen ist, zu einer Halteschaltung 12 zu leiten. Die Halteschaltung 12 dient zum Halten des ausgetasteten Signales während des Impulsintervalls von dem Taktimpuls C₀. Dementsprechend wird das Ausgangssignal als eine stufenförmige Wellenform geändert. Die stufenförmige Wellenform wird über einen Bandpaßfilter 17 zu einem Ausgangskontaktpunkt 13 geleitet.

Ferner ist in dem oben beschriebenen System ein Signalweg gebildet, durch den das Ausgangssignal von der Halteschaltung 12 zu der Umschaltschaltung 4 zurückgeleitet wird. Auf diese Weise wird das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung B. oder B^ zugeführt, der das reproduzierte Signal nicht zugeführt wird, um darin wiederum mit dem Taktimpuls C₀ eingeschrieben zu werden. Der oben genannte Signalweg wird wirksam, wenn das System als später zu beschreibende Tonexpandierstufe verwendet wird.

In dem in Fig. 1 gezeigten System wird eine mctorbetriebene Schaltung 19, die die Bandgeschwindigkeit des Magnetbandes 2 steuern kann, durch die Steuerschaltung 18 geregelt. Das heißt, das Magnetband 2 wird in einer vorbestimmten Richtung durch eine Tonrolle 21, die durch einen Motor 20 gedreht wird, und eine das Band dazwischen führende Andrückrolle 22 angetrieben. Die Motor-

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antriebsschaltung 19 wird mit dem Steuersignal von der Steuerschaltung 18 und einem Ausgangssignal von einem Frequenzgenerator, der nicht gezeigt ist, der aber dazu dient, die Drehgeschwindigkeit des Motors 20 zu steuern, beaufschlagt, wodurch das Magnetband 2 mit einer gewünschten Geschwindigkeit angetrieben wird.

Der Betrieb des Systems wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 2A bis 2E beschrieben, wenn das System als ein Tonkompressor verwendet wird. Es werde angenommen, daß die Umschaltschaltungen 4, 9, 10 und 11 in die in Fig. 1 gezeigten Stellungen zum Zeitpunkt t„ bis zu einer Zeit t- geschaltet sind, d.h. während eines Intervalls T^ (T) der Zeitlänge T, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Dann wird das reproduzierte Signal in die Verzögerungsleitung B.. mit dem Taktimpuls C während des Zeitintervalls T₁ (T) eingeschrieben, während das ausgetastete Signal von der Verzögerungsleitung B₂ mit dem Taktimpuls C_Q ausgelesen wird. In diesem Fall wird der Schalter 14 so geschaltet, daß sein bewegbarer Kontakt in eine Stellung geschaltet wird, in der er mit dem festen Kontakt C Kontakt hat. Dementsprechend wird der Lesetaktimpuls C₀ der Frequenz f_ von dem Oszillator zu dem Zähler 15 geleitet, und daher werden die Umschaltschal-

N tungen 4, 9, 10 und 11 abwechselnd zu jeder Zeit von T = ·*— umgeschaltet. Wenn das Band 2 mit einer Geschwindigkeit läuft, die um das Dreifache höher ist als die Normalgeschwindigkeit, dann ist in diesem Moment während des Zeitintervalls T- das Stück 3D von dem Band 2 durchgelaufen, wobei D das Stück des Bandes 2 ist, welches bei normaler Geschwindigkeit vorläuft. Dadurch wird die bei Normalgeschwindigkeit in Fig. 2A reproduzierte Wellenform zusammengedrückt, wie es in Fig. 2B gezeigt ist. Die Verzögerungsleitungen B- und B^ sind N-stufig, und der Einschreibtaktimpuls C der Frequenz 3f_o kann nur durch N-Wert während der Zeitdauer von T/3 erhalten werden. In diesem Moment sind N-Mulden (N-buckets) der Verzögerungsleitung B^ schon mit dem ausgetasteten Signal vollständig eingeschrieben, und daher wird danach das ausgetastete Signal, welches eingeschrieben worden ist, aufeinan-

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derfolgend zu seiner Ausgangsseite hin abgegeben. Als ein Ergebnis sind am Ende der Zeit T- oder zum Zeitpunkt t₁ die Signale S. in dem Bandteil der Endstrecke D enthalten, indem 3D des Bandes 2 in die Verzögerungsleitung B. geschrieben wird. Mit anderen Worten wird das Signal auf ein Drittel im Vergleich zu dem in Fig. 2A gezeigten Signal zusammengedrückt und in der in Fig. 2B gezeigten Weise reproduziert, wenn das Band 2 mit einer Geschwindigkeit bewegt wird, die um das Dreifache höher ist als die Normalgeschwindigkeit.

In dem auf das Zeitintervall T» folgenden Zeitintervall T₂ (T) werden die Umschaltschaltungen 4, 9, 10 und 11 in eine in der in Fig. 1 gezeigten entgegengesetzte Stellung geschaltet, und die der Länge D des Bandes 2 entsprechenden Signale werden in die Verzögerungsleitung B2 mit dem Taktimpuls C in ähnlicher Weise eingeschrieben. In diesem Zeitintervall T₂ wird das ausgetastete Signal S₁, welches in die Verzögerungsleitung B₁ eingeschrieben ist, mit dem Taktimpuls C_Q über das ganze Zeitintervall Tj ausgelesen. Dieser Zustand ist in den Fig. 2B und 2C gezeigt. Wie diese Figuren zeigen, ist die Frequenz des Lesetaktimpulses Cq gleich einem Drittel von der des Schreibetaktimpulses C , so daß das Signal S₁, welches als das dem Zeitintervall von T/3 entsprechende gespeichert ist, über das Zeitintervall T ausgelesen wird, wie es in Fig. 2C gezeigt ist. Daraus ist zu verstehen, daß das am Ausgangskontaktpunkt 13 erzeugte Signal gleich dem ist, welches erhalten wird, wenn das Band 2 mit Normalgeschwindigkeit bewegt wird.

Während eines Zeitintervalls T-, (T) , welches auf das Zeitintervall T, folgt, werden die Umschaltschaltungen 4, 9, 10 und 11 wieder in die in Fig. 1 gezeigte Stellung geschaltet, so daß ein dem Bandteil des Abstandes D entsprechendes Signal S₃ in der Verzögerungsleitung B₁ gespeichert wird, während das Signal S₂/ welches schon in der Verzögerungsleitung B₂ gespeichert ist, über das Zeitintervall T, hin ausgelesen wird, wie es in den Fig. 2D und 2E gezeigt ist.

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Der gleiche Vorgang kann wiederholt werden, so daß es aus Fig. 2 klar wird, daß selbst dann, wenn das Magnetband 2 mit einer Geschwindigkeit, die höher als das Dreifache der Normalgeschwindigkeit ist, betrieben wird, dieselben Signale S*, S-, S^, ... , welche in dem Fall erhalten werden, in dem das Band mit Normalgeschwindigkeit bewegt wird, aufeinanderfolgend am Ausgangskontaktpunkt 13 mit derselben Frequenz wie das Originalsignal in Fig. 2A erhalten werden.

Als nächstes wird der Betrieb des in Fig. 1 gezeigten Systems unter Bezugnahme auf die Fig. 3A bis 3E beschrieben, bei dem das System als eine Tonexpandierstufe (Tondehnungsstufe) verwendet wird. Wird das Magnetband 2 mit einer Geschwindigkeit bewegt, die kleiner ist als die Normalgeschwindigkeit, beispielsweise mit der Hälfte der normalen Geschwindigkeit, dann wird der Schalter 14 so geschaltet, daß sein bewegbarer Kontakt mit dem festen Kontakt S in Verbindung kommt, um den Schreibtaktimpuls C mit der Frequenz von f_o/2 von dem Oszillator 8 zu dem Zähler zu liefern. Dementsprechend werden die Umschaltschaltungen 4, 9,

2 10 und 11 alternativ zu jeder Zeit -~— . N = 2T umgeschaltet.

Nimmt man an, daß die Umschaltschaltungen 4, 9, 10 und 11 während des Zeitintervalls T- der Zeitdauer 2T von einer Anfangszeit t_Q, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, in die in Fig. 1 gezeigte Stellung geschaltet sind, dann wird das von dem Magnetband 2 durch den Magnetkopf 1 reproduzierte Signal in die Verzögerungsleitung B- mit dem Schreibtaktimpuls C der Frequenz f_Q/2 während des Zeitintervalls T.. eingeschrieben. In diesem Fall wird das Magnetband 2 mit der Hälfte der Normalgeschwindigkeit bewegt, so daß der Vorlaufabschnitt des Bandes 2 während des Zeitintervalls T.. gleich der Hälfte des Bewegungsabschnittes D bei normaler Bandgeschwindigkeit ist. Dadurch wird die bei normaler Geschwindigkeit reproduzierte Wellenform (Fig. 3A) auseinandergezogen, wie es in Fig. 3B gezeigt ist. Wird ferner davon ausgegangen, daß die Stufenzahl (stage number) der Verzögerungsleitungen B- und Bj N ii. dann wird der Schreibtaktimpuls C

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der Frequenz f_o/2 bis zum N-Wert in dem Zeitintervall T.. (2T) gezählt, so daß das Signal in alle Mulden der Verzögerungsleitung B.. zum Endzeitpunkt t- des Zeitintervalls T- eingeschrieben wird. Als ein Ergebnis wird das dem Abschnitt D des Bandes entsprechende Signal in die Verzögerungsleitung B.. als ein Eingangssignal S- eingeschrieben, wie es in Fig. 3B gezeigt ist. In dem Fall, in dem das Band mit der halben Normalgeschwindigkeit bewegt wird, wie es oben beschrieben ist, wird das Signal über der Zeit 2T reproduziert, wie es in Fig. 3B gezeigt ist, und die N-Zahl des ausgetasteten Signals wird in der Verzögerungsleitung B- gespeichert.

Während des Zeitintervalls T- von der Zeitdauer 2T, welches auf das erste Zeitintervall T- (2T) folgt, werden die Umschaltschaltungen 4, 9, 10 und 11 in die der in Fig. 1 gezeigte entgegengesetzte Stellung geschaltet, und daher wird das Signal S-, welches dem Abschnitt D des Bandes 2 entspricht, in der Verzögerungsleitung Bj roit ^em Taktimpuls C (Fig. 3D) gespeichert. Während dieses Zeitintervalls T₂ wird das schon in der Verzögerungsleitung B- gespeicherte Signal S₁ mit dem Taktimpuls C„ der Standardfrequenz ausgelesen, wie es in den Fig. 3B und 3C gezeigt ist. Wie aus den Fig. 3B und 3C hervorgeht, ist die Frequenz des Lesetaktimpulses C_Q gleich dem Zweifachen derjenigen des Schreibtaktimpulses C , so daß das Signal S-, welches als ein Signal der Zeitdauer 2T gespeichert ist, während der ersteren Zeitperiode T des Zeitintervalls T- ausgelesen wird. Dementsprechend ist das dem Ausgangskontaktpunkt 13 zugeführte Signal dasselbe wie dasjenige, welches bei Normalgeschwindigkeit reproduziert wird (Fig. 3A). Darüber hinaus wird das Signal S. , welches aus der Verzögerungsleitung B- ausgelesen wird, seiner Eingangsseite über eine Umschaltschaltung 10, der Halteschaltung 12 und der Umschaltschaltung 4 zurückgeführt, so daß das Signal S₁ aufeinanderfolgend in die Verzögerungsleitung B₁ wieder eingeschrieben wird, wie es in Fig. 3B gezeigt ist. Da das Speichern des Signals S. in die Verzögerungsleitung B- mit dem Takt-

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impuls Cp. der Standardfrequenz ausgeführt wird, ist die für das Einschreiben all der Signale erforderliche Zeit gleich derjenigen von T zum Auslesen. Dementsprechend wird das in der Verzögerungsleitung B₁ ¹ wieder gespeicherte Signal S. weiter umlaufend ausgelesen. Auf diese Weise wird das Signal S₁ während des Zeitintervalls T- zweimal ausgelesen, und an der Endzeit t₂ des Zeitintervalls T₂ ist das ganze Signal S. in der Verzögerungsleitung B- gespeichert, und das Signal S₂ ist in der Verzögerungsleitung B₂ gespeichert.

Während des nächsten Zeitintervalls T₃ der Zeitlänge 2T werden die Umschaltschaltungen 4, 9, 10 und 11 wieder in die in Fig. 1 gezeigte Stellung geschaltet, so daß ein der Strecke D des Bandes 2 entsprechendes Signal 83 in der Verzögerungsleitung B- mit dem Taktimpuls C gespeichert wird, während das in der Verzögerungsleitung B₂ gespeicherte Signal S₂ wiederholt zweimal ausgelesen wird. In diesem Fall wird, wenn das Signal S₃ in der Verzögerungsleitung B₁ gespeichert ist, das Signal S-, welches in der Verzögerungsleitung B- während der letzteren Zeitperiode T des zweiten Zeitintervalls T₂ gespeichert worden ist, mit dem Taktimpuls C ausgelesen. Da jedoch die Umschaltschaltung 10 in die in Fig. 1 gezeigte Stellung geschaltet ist, wird das von der Verzögerungsleitung B- ausgelesene Signal S-nicht zum Ausgangskontaktpunkt 13 geführt.

Wie aus den Fig. 3A bis 3E hervorgeht, wird vom Ausgangskontaktpunkt 13 ein Ausgangssignal wiederholt oder zweimal erhalten, welches ähnlich demjenigen ist, welches erhalten wird, wenn das Band 2 mit Normalgeschwindigkeit betrieben wird, aufeinanderfolgend selbst dann, wenn das Band 2 mit der halben Normalgeschwindigkeit betrieben wird.

Wie oben ausgeführt wurde, wird bei dem in Fig. 1 gezeigten System das Magnetband, auf dem die Informationen aufgezeichnet sind, mit einer höheren oder niedrigeren Geschwindigkeit als der Normalgeschwindigkeit bewegt, um zu ermöglichen, daß der aufge-

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zeichnete Inhalt in einer kurzen Zeit abgehört oder mit einer niedrigen Geschwindigkeit diktiert werden kann, ohne daß die Frequenz des reproduzierten Signals geändert wird. Das in jeder Mulde der Verzögerungsleitungen B₁ und B- gespeicherte ausgetastete Signal unterliegt jedoch einer Gleichstrom-Niveauabweichung oder Änderung infolge eines Kriechstromes. Die Gleichstrom-Niveauabweichung ist proportional der Speicherzeit in der Verzögerungsleitung für das ausgetastete Signal. Dementsprechend ist während des Auslesens des ausgetasteten Signals die Zeitperiode t_R des Lesetaktimpulses C₀ konstant, so daß seine Niveauabweichung proportional der Muldenstellung wird, in der das ausgetastete Signal schließlich gespeichert wird. Das heißt, da die Zahl der- während des Auslesens übertragenen Stufen groß wird, wird die Niveauabweichung groß.

Da die Niveauabweichung auch der Zeitdauer t„ des Schreibtaktimpulses C während des Einschreibens proportional ist, wird, wenn das Band 2 mit Normalgeschwindigkeit angetrieben wird und K = t_w/t_R = 1 ist, d.h. t_w = t_R erfüllt ist, das Verhältnis zwischen der Zahl der übertragenen Stufen und der Niveauabweichung gleich dem, wie es in Fig. 4 durch die Linie 23 gezeigt ist. Wird das Band 2 mit einer höheren als der Normalgeschwindigkeit betrieben, beispielsweise der zweifachen Normalgeschwindigkeit, und ist K = 1/2 oder t_w =1/2 t_R, dann wird das Verhältnis zwischen der Zahl der übertragenen Stufen und der Niveauabweichung dasjenige, wie es in Fig. 4 durch die Linie 24 gezeigt ist. Wird dagegen das Band 2 mit einer niedrigeren als der Normalgeschwindigkeit, beispielsweise mit der halben Normalgeschwindigkeit betrieben und ist K = 2 oder t_w = 2t_R, dann ist das Verhältnis gleich dem durch die Linie 25 in Fig. 4 gezeigten.

Dementsprechend wird in dem Fall, in dem das Band 2 mit der zweifachen Normalgeschwindigkeit bewegt wird, das in einer P.ten Mulde der Verzögerungsleitung gespeicherte ausgetastete Signal zum Endzeitpunkt des Einschreibens einer Niveauabweichung unterworfen, wie sie in einem Punkt P₁ auf der Linie 24 in Fig. 4 ge-

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zeigt ist. Wenn das Signal schließlich mit dem Taktimpuls C_Q ausgelesen wird, erfährt es eine Niveauabweichung, die durch den Punkt P₂ in Fig. 4 gezeigt ist. Hingegen wird in dem Fall, in dem das Band 2 mit der halben Normalgeschwindigkeit bewegt wird, das ausgetastete Signal, welches zur Endzeit des Einschreibens in einer Qten Mulde gespeichert ist, einer Niveauabweichung von Q- auf der Linie 25 in Fig. 4 unterworfen, so daß es nach dem Auslesen einer Niveauabweichung, die durch Q-in Fig. 4 gezeigt ist, unterworfen ist. Das heißt, wenn das Band 2 mit dem Zweifachen der Normalgeschwindigkeit bewegt wird, dann wird die Speicherzeit des ausgetasteten Signals, welches in der ersteren Zeit der Einheitszeitperiode von t = Nt_R-Periode kürzer als das in der letzteren Zeit gespeicherte. Daher wird, wie es in Fig. 4 durch die Linie 26 gezeigt ist, die Niveauabweichung groß, da das ausgetastete Signal später ausgelesen wird. Wird dagegen das Band 2 mit der halben Normalgeschwindigkeit bewegt, dann wird das ausgetastete Signal, welches in der ersteren Zeit gespeichert ist, in seiner Speicherzeit lang, und daher wird die Niveauabweichung groß, wenn das Signal in der ersteren Zeitperiode ausgelesen wird, wie es in Fig. 4 durch die Linie 27 gezeigt wird. Als ein Ergebnis davon ist erkennbar, daß das Gleichstromniveau des von der Umschaltschaltung 10 abgeleiteten Signals in ein sägezahnförmiges Wellensignal mit einer Wiederholungsfrequenz von t = Nt- umgewandelt wird.

Da sich das Gleichstromniveau ändert oder in der oben beschriebenen Weise abweicht, wird ein impulsähnliches Rauschen zu dem Zeitpunkt erzeugt, wenn das Gleichstromniveau sich abrupt von seinem Maximalwert zu einem Minimalwert oder umgekehrt ändert, wodurch der reproduzierte Ton für einen Hörer verschlechtert wird.

Eine Ausführungsform der Erfindung, die einen einfachen Aufbau aufweist und die Änderung oder Abweichung des Gleichstromniveaus und damit die Erzeugung eines impulsartigen Rauschens verhindert,

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wird im weiteren unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben, in der die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 gleiche Elemente bezeichnen, und wobei die gleichen Elemente zur Abkürzung nicht noch einmal beschrieben werden.

In der Ausführungsform der Erfindung wird während des Einschreibens ein von dem Magnetband 2 reproduziertes Signal in den Verzögerungsleitungen B₁ und B2 in der Weise gespeichert, daß das reproduzierte Signal bei jedem Schreibtaktimpuls C in seiner Polarität umgedreht wird. Während des Auslesens wird das von den Verzögerungsleitungen B.. und B2 ausgelesene selbe Signal bezüglich der Polarität jeweils während des Zeitintervalls, welches zweimal länger ist als die Zeitperiode des Lesetaktimpulses C₀, gehalten, und dann werden die zwei Signale mit unterschiedlicher Polarität subtrahiert, um dann abgegeben zu werden. Auf diese Weise wird die Gleichstrom-Niveauabweichung kompensiert.

Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, wird das reproduzierte Signal von der Umschaltschaltung 4 Differentialverstärkern 2 9 zugeführt.

Ein Signal S. welches in Fig. 6A gezeigt ist, wird von dem

el

+-Ausgangskontaktpunkt 29a derselben erhalten, und von den - -Ausgangskontaktpunkten 29b derselben wird ein Signal S, abgeleitet, welches eine entgegengesetzte Polarität aufweist, wie es in Fig. 6B gezeigt ist. Das Signal S₌ wird dem einen der

Eingangskontaktpunkte der jeweiligen Umschaltschaltungen 30 zugeführt, während das Signal S, dem anderen Eingangskontaktpunkt der jeweiligen Umschaltschaltungen 30 zugeführt wird. Die Umschaltschaltungen 30 werden durch ein Umschaltsignal S gesteuert, welches in Fig. 6D gezeigt ist und welches von dem Schreibtaktimpuls C gebildet wird (Fig. 6C). Das heißt, wenn sich das Signal S im Zustand (/IJ befindet, dann werden die Umschaltschaltungen 30 in die in Fig. 5 gezeigte Stellung geschaltet, befindet sich aber das Signal S in dem £oj Zustand, dann werden die Umschaltschaltungen 30 in die gegenüber der in Fig. 5 gezeigten entgegengesetzte Stellung geschaltet. Die Ausgangssignale von den Umschaltschaltungen 30 werden den Verzögerungsleitungen B-

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und B₂ jeweils zugeführt und darin gespeichert;, nachdem sie mit dem Schreibtaktimpuls C ausgetastet sind. Werden die Umschaltschaltungen 30 in die in Fig. 5 gezeigte Stellung geschaltet, dann wird, da ein Teil eines Signals S, ausgetastet wird, wie es in Fig. 6E gezeigt ist, ein ausgetasteter Wert oder ein ausgetastetes Signal S^ (Fig. 6G) gespeichert, während beim Umschalten der Umschaltschaltungen 30 in die umgekehrte Position ein ausgetasteter Wert oder ein Signal S (Fig. 6G) gespeichert wird, da ein Teil eines Signals S ausgetastet wird, wie es in Fig. 6F gezeigt ist. Als Ergebnis davon werden, wie es aus Fig. 6G hervorgeht, die ausgetasteten Signale in der Verzögerungsleitung so gespeichert, daß sie bezüglich ihrer Polarität zu jedem Schreibtaktimpuls C umgekehrt sind, und in jedem Zeitpunkt, wenn die Speicherung beendet wird, wird das Gleichstromniveau geändert oder abgelenkt, wie es durch die gestrichelte Linie 31 in Fig. 6G gezeigt ist.

Die so gespeicherten Signale S_f und S werden durch den Lesetaktimpuls C₀ der Standardfrequenz (Fig. 7A) ausgelesen. Die von der Verzögerungsleitung ausgelesenen Signale S¹^ und S' werden zwei Halteschaltungen 32 und 33 über die Umschaltschaltung 10 zugeführt. Die Halteschaltung 32 wird durch einen Taktimpuls S. , wie er in Fig. 7C gezeigt ist, gesteuert, um das ausgetastete Signal S'_f zu halten, welches ihr in dem Moment zugeführt wird, wenn das ausgetastete Signal S¹^ ausgelesen wird, so daß nur das ausgetastete Signal S¹^ während einer Zeitperiode aufeinanderfolgend gehalten wird, die gleich dem Zweifachen der Periode des Taktimpulses C₀ ist. Die andere Halteschaltung 33 hält das ausgetastete Signal S¹ durch einen Taktimpuls S. (Fig. 7D) während einer Zeitperiode, die gleich dem Zweifachen derjenigen des Taktimpulses C₀ ist. In diesem Fall werden, wenn das Gleichstromniveau des ausgetasteten Signals, welches aus den Verzögerungsleitungen B. und B₂ ausgelesen wird, gemäß der gestrichelten Linie 34 in Fig. 7B geändert wird, die Gleichstromniveaus der von den Halteschaltungen 32 und 33 erhaltenen Signale S. und S, auch geändert, wie es durch die gestrichelten Linien 34 in

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den Fig. 7E und 7F gezeigt ist, d.h. beide Gleichstromniveaus

der Signale S- und S, werden in gleicher Weise geändert oder J ^K

abgelenkt. Das Signal S. von der Halteschaltung 32 wird dem einen der Eingangskontaktpunkte eines Differentialverstärkers oder einem Eingangskontaktpunkt 35a zugeführt, während das Signal S. von der Halteschaltung 33 dem anderen Eingangskontaktpunkt 35b des Differentialverstärkers 35 zugeführt wird. Auf diese Weise führt der Differentialverstärker 35 die Operation von (S- - S,) aus, um ein Signal S, abzuleiten, welches in Fig. 7G gezeigt ist und welches keine Gleichstromniveauvariation oder Abweichung aufweist. Danach wird das Signal S, dem Bandpaßfilter 17 zugeführt, um ein reproduziertes Signal ohne Änderung des Gleichstromniveaus zum Ausgangskontaktpunkt 13 zu leiten.

Da die ausgetasteten Signale S'^ und S¹ miteinander um die Periode des Lesetaktimpulses C_Q verschoben werden während einer Zeitdauer Γ unmittelbar nach dem Umschalten der Umschaltschaltungen 4, 9, 10 und 11, erzeugt die Halteschaltung 32 das ausgetastete Signal S¹^, welches einer Niveauablenkung von E. unterworfen wird, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, mit einem Durchlaß, während die Halteschaltung 33 das ausgetastete Signal S¹ erzeugt, welches einer Niveauablenkung von E„ (Fig. 8)mit einem Durchlaß (hatch) unterworfen wird. Auf diese Weise wird vom Differentialverstärker 35 ein Impulsrauschen erzeugt durch die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten der Niveauabweichung. Um eine solche Störung zu vermeiden, reicht es aus, daß zum Zeitpunkt des Umschaltens die Halteschaltung 33 auch mit einem Taktimpuls S_ beaufschlagt wird. Dadurch hält die Halteschaltung 33 dieselben Signale S¹^ der Niveauabweichung E_L, die durch die Halteschaltung 32 während der Zeitperiode Γ gehalten wird, und daher wird der Differentialverstärker35 so gesteuert, daß er kein Ausgangssignal während der Zeitperiode V erzeugt.

Bei der Ausführungsform der Erfindung ist also das Auslesesignal vollkommen frei von einer Gleichstromabweichung desselben, und es wird kein impulsartiges Rauschen erzeugt.

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Im folgenden wird eine andere Ausführungsform der Erfindung
anhand der Fig. 9 beschrieben, in der die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 die gleichen Elemente bezeichnen. Zur
Abkürzung wird auf eine wiederholende Beschreibung verzichtet.

In der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform sind die Verzögerungsleitungen B₁ und &2 ersetzt durch eine Mehrzahl von Muldengruppen, wobei zwischen jeweils benachbarten derselben ein Inverter eingeführt ist. Das heißt, jede der Verzögerungsleitungen B₁ und B₂ besteht aus Vorder- und Rück-Muldengruppen B und B, und einem Inverter I, der die Polarität eines angelegten
Eingangssignals umkehrt, wie es in Fig. 9 gezeigt ist. Wird
das Magnetband 2 mit der halben Normalgeschwindigkeit bewegt
und ist die Bedingung K = 2 beispielsweise zu dem Zeitpunkt erfüllt, wenn das Speichern des Signals während einer Einheitszeitperiode beendet ist, dann hat das in der rückwärtigen Muldengruppe B, gespeicherte ausgetastete Signal das Verhältnis
zwischen der Zahl der übertragenen Stufen und der Niveauabweichung, wie es in Fig. 10 durch eine gestrichelte Linie 25 gezeigt ist, während der Zeitperiode, innerhalb der es durch die vordere Muldengruppe B_ übertragen wird. Betrachtet man jedoch die Ausgangsseite des Inverters I, dann entsteht als Folge der Tatsache, daß das Ausgangssignal des Inverters I bezüglich der Polarität entgegengesetzt seinem Eingangssignal ist, dasselbe Verhältnis, wie es in Fig. 10 durch die durchgezogene Linie 36 gezeigt ist. Zu dem Zeitpunkt, in dem das ausgetastete Signal weiter durch die rückwärtige Muldengruppe B, übertragen wird
zur Vervollständigung der Speicherung, entspricht das Verhältnis zwischen der Zahl der gespeicherten Abschnitte und der Niveauabweichung der durchgezogenen Linie 37 in Fig. 10. Wird dementsprechend das in der rückwärtigen Muldengruppe B, gespeicherte ausgetastete Signal ausgelesen, dann nimmt die Niveauabweichung den Wert an, wie er in Fig. 10 durch die durchgezogene Linie gezeigt ist, die sich mit der Zeit ändert. Inzwischen hat das in der vorderen Muldengruppe B^ gespeicherte ausgetastete Signal

α.

zwischen der gespeicherten Zahl und der Niveauabweichung das Ver-

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hältnis, wie es durch die gestrichelte Linie 25 in Fig. 10 gezeigt ist, wie oben erwähnt. Während des Auslesens ändert sich die Niveauablenkung des ausgetasteten Signals linear innerhalb eines Bereiches von einem Punkt E^ bis zu einem Punkt E₂ in Fig. 10 als Antwort auf die Muldenposition, in der das ausgetastete Signal gespeichert wird, an der Ausgangsseite der vorderen Muldengruppe B₌. Hingegen ändert sich an der Ausgangs-

el

seite des Inverters I sein Ausgangssignal linear innerhalb eines Bereiches von einem Punkt F- bis zu einem Punkt F₂ in Fig. 10. Wird dementsprechend das in der vorderen Muldengruppe B gespeicherte ausgetastete Signal durch die rückwärtige Muldengruppe B, übertragen und dann schließlich ausgelesen, dann kann sich seine Niveauabweichung so ändern, wie es durch die durchgezogene Linie 39 in Fig. 10 gezeigt ist.

Wie aus Fig. 10 offensichtlich ist, ändert sich die Niveauablenkung des aus der Verzögerungsleitung ausgelesenen ausgetasteten Signals in einer Dreieckform, und die Differenz zwischen seinen maximalen und minimalen Werten wird gleich der Hälfte im Vergleich zu dem bei der bekannten Schaltung.

Es ist ohne Darstellung ersichtlich, daß dasselbe Ergebnis erhalten werden kann, wenn das Magnetband 2 mit normaler Geschwindigkeit angetrieben wird und daher die Beziehung K = 1/2 erfüllt ist.

In der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform werden die jeweiligen Verzögerungsleitungen B₁ und B₂ in zwei gleiche unterteilt, aber sie können natürlich auch in drei oder mehrere unterteilt werden mit derselben Wirkung. In dem Fall, in dem die Verzögerungsleitungen B.J und B₂ in drei unterteilt sind, hat die Niveauablenkung des Ausgangssignals die Form, wie sie durch die strichpunktierte Linie 40 in Fig. 10 gezeigt ist.

Mit der Schaltung nach der Erfindung ändert sich das Gleichstromniveau des Auslesesignals in einer Dreieckform, und demgemäß ändert

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sich das Gleichstromniveau abrupt mit dem Ergebnis, daß kein impulsartiges Rauschen entsteht.

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Claims

Patentansprüche

Signalverarbeitungssystem zur Durchführung einer Tonkompression und Tonexpansion, gekennzeichnet durch mit einer Informationssignalquelle gekoppelte Verzogerungsleitungsmittel zur Weiterleitung der Informationssignale mit steuerbarer Frequenztransformation,

Mittel zur Steuerung dieser Verzogerungsleitungsmittel zur Erzeugung der Frequenztransformation und Mittel zur Kompensation einer Niveauabweichung von einem Ausgangssignal, welches von den Verzögerungsleitungsmitteln ausgelesen wird.
2. Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzogerungsleitungsmittel ein Paar Schieberegister aufweisen, die alternativ zum Einschreiben und Auslesen des Informationssignals verwendet werden.
3. Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel einen ersten Taktsignalgenerator aufweisen, dessen Frequenz im Verhältnis zu dem Betrag eingestellt wird, bei dem das Informationssignal reproduziert wird bei einem Zeitbetrag abweichend von dem des Originalsignals, und daß ferner ein zweiter Taktsignalgenerator mit einer festen Frequenz vorgesehen ist.
4. Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Informationssignal in eines der Register durch das erste Taktsignal eingeschrieben und von dem anderen der Register durch das zweite Taktsignal ausgelesen wird.
5. Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzogerungsleitungsmittel ferner Mittel zur Zirkulation des von dem Schieberegister ausgelesenen Signals zu einem Eingang derselben besitzen.

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6. Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsmittel Mittel zum Erzeugen eines Paares von Eingangssignalen mit einer um 180 gegeneinander versetzten Phase,

Mittel zum Austasten des Eingangssignalpaares nacheinander und zum Zuführen des ausgetasteten Signales zu den Verzögerungsleitungsmitteln ,

Mittel zum Aufzeigen einer gleichen Phasenkomponente des von den Verzögerungsleitungsmitteln ausgelesenen Signals und zur Erzeugung eines Paares von Ausgangssignalen mit zueinander unterschiedlicher Phase und

Mittel zur Verarbeitung des Ausgangssignalpaares, welches von den Nachweismitteln differentiell hergeleitet wird, aufweisen.
7. Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die signalerzeugenden Mittel aus einem Differentialverstärker gebildet sind, der ein Paar von Ausgangskontaktpunkten aufweist, von denen das Paar Eingangssignale jeweils abgeleitet werden.
8. Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachweismittel zwei Signalhalteschaltungen aufweisen, die jeweils durch in der Phase gegeneinander um 180 versetzte Taktsignale betrieben werden, zum Halten des Auslesesignals über wenigstens das Zweifache der Länge des ausgetasteten Signals.
9. Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsmittel aus einem Differentialverstärker gebildet werden, der ein Paar Eingangskontaktpunkte aufweist, denen das Paar Ausgangssignale jeweils zugeführt werden.
10. Signalverarbeitungssystem zur Tonkompression und Tondehnung, gekennzeichnet durch

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einen ersten Differentialverstärker mit einem Eingangskontaktpunkt und einem Paar Ausgangskontaktpunkten, wobei der Eingangskontaktpunkt mit einer Informationssignalquelle verbunden ist und ein Paar von Informationssignalen mit gegeneinander umgekehrter Phase von den Ausgangssignalen abgeleitet werden, mit den Ausgangskontaktpunkten verbundene Schaltmittel zum wechselweisen Austasten der in der Phase sich unterscheidenden Signale,

ein mit den Schaltmitteln verbundenes Schieberegister zum Weiterführen der ausgetasteten Signale durch die Umschaltmittel mit Frequenztransformation,

einen Taktsignalgenerator zur Steuerung der Umschaltmittel und des Schieberegisters zur Erzeugung der Frequenztransformation,

ein Paar Signalhalteschaltungen zum Halten derselben Phasenkomponente der Signale, die von dem Schieberegister jeweils ausgelesen werden, und

einen zweiten Differentialverstärker mit einem Paar Eingangskontaktpunkten und einem Ausgangskontaktpunkt, wobei die Eingangskontaktpunkte jeweils mit dem Paar von Signalhalteschaltungen verbunden sind und der Ausgangskontaktpunkt mit einem Systemausgang verbunden ist, von dem das zusammengedrückte oder gedehnte Tonsignal erhalten werden kann.
11-. Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsmittel Mittel zum Invertieren des weitergeführten Signals aufweisen, wobei die Mittel zum Invertieren in die Verzögerungsleitungsmittel eingefügt sind.
12. 1". Signalverarbeitungssystem zur Tonkompression und Tondehnung, gekennzeichnet durch

eine Mehrzahl von zwei Gruppen bildenden Schieberegistern, wobei eine Gruppe der Register zum Einschreiben eines Informationssignals und die andere Gruppe zum Auslesen des Informationssignals verwendet wird,

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Mittel zur Erzeugung eines ersten Taktsignals mit einer Fre quenz in bezug auf das Maß, mit dem das Informationssignal reproduziert wird, wobei das erste Taktsignal für das Ein schreiben des Informationssignals in die eine Gruppe der Schieberegister verwendet wird,

Mittel zur Erzeugung eines zweiten Taktsignals mit einer festen Frequenz, wobei das zweite Taktsignal für das Auslesen des Informationssignals aus der anderen Gruppe verwendet wird, und Mittel zum Invertieren einer Phase des Informationssignals, wobei die invertierenden Mittel zwischen die Schieberegister eingefügt sind.

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