DE2855278C2

DE2855278C2 - Anordnung zur Erzeugung künstlichen Nachhalls

Info

Publication number: DE2855278C2
Application number: DE2855278A
Authority: DE
Inventors: Nico Valentinus Eindhoven Franssen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-12-29
Filing date: 1978-12-21
Publication date: 1984-12-13
Also published as: DE2855278A1; GB2012147A; AT360247B; NL7714502A; FR2413737B1; GB2012147B; ATA934278A; US4352954A; FR2413737A1; JPS5497401A; JPS6017119B2

Description

mit dem Ausgang (7) der Anordnung verbunden ist, Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung ist,

mit einem Addierer (6), dessen Ausgang mit dem daß Übertragungsstrecken mit verschiedenen Übertra-

Eingang der ersten Verzögerungsanordnung (l)ver- gungsfaktoren notwendig sind, und zwar einmal mit

bunden ist, und mit einem Rückkopplungsnetzwerk ic Übertragungsfaktor g oder —g, zum anderen mit

(3), das den Ausgang der ersten Verzögerungsanord- (1 —g²). Will man diese Übertragungsfaktoren einstellen

nung(l) mit einem Eingang des Addierers (6) verbin- können, was für bestimmte Schallanlagen erwünscht

det und dessen Rückkopplungsfaktor kleiner als eins sein kann, so erfordern diese verschiedenen Werte der

ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein- Übertragungsfaktoren verwickelte Maßnahmen, insbe-

gang (5) der Anordnung in einem ersten Signalpfad 15 sondere wenn man an digitale Einstellung dieser Fakto-

über eine zweite Verzögerungsanordnung (2) und in ren denkt

einem zweiten Signalpfad über ein Übertragungs- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur

netzwerk (4) mit zwei weiteren Eingängen des Ad- Erzeugung künstlichen Nachhalls zu schaffen, die eine

dierers (6) verbunden ist, daß die Verzögerungszeit niedrige Verzerrung besitzt und einfach aufzubauen ist.

der zweiten Verzögerungsanordnung (2) gleich der 20 Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden

Verzögerungszeit der ersten Verzögerungsanord- Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen ge-

nung (1) ist, und daß die Übertragungsfunktion des löst

Übertragungsnetzwerkes (4) entgegengesetzt gleich Obschon diese Nachhallanordnung eine zweite Ver-

der Übertragungsfunktion des Rückkopplungsnetz- zögerungsanordnung erfordert (was höchstens ein zu-

werkes(3)ist 25 sätzliches Rauschen von 3 dB ergibt), lassen sich die

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- nachfolgenden Vorteile verzeichnen: zeichnet, daß das Rückkopplungsnetzwerk (3) und

das Übertragungsnetzwerk (4) als digitale Multipli- - der Aufbau ist äußerst einfach.

zierer ausgebildet sind, die auf einen dem gewünsch- — die Anordnung eignet sich zur Ausbildung als inte-

ten Übertragungsfaktor entsprechenden, eine gerin- 30 grierte Schaltung,

ge Anzahl von Binärstellen erfordernden Multipli- — jede der verwendeten Verzögerungsanordnungen

zierfaktor einstellbar sind. bekommt Signale mit einem flachen Frequenzspek-

3. Anordnung nach einem der vorhergehenden trum zu verarbeiten,

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Verzö- — die Aussteuerung der Nachhallanordnung ist vom gerungsanordnung eine LadungsUbertragungsan- 35 Rückkopplungsfaktor unabhängig. Ordnung dient.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist in Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Aufnahme in dem Unteranspruch (Anspruch 2) angegeben.

die Reihenschaltung einer Anzahl gleichartiger, je- Besonders günstig ist es, als Verzögerungsanordnung

doch auf verschiedene Verzögerungszeiten einge- 40 eine Ladungsübertragungsanordnurtg zu verwenden.

stellter Nachhallanordnungen. Mit dieser Ladungsübertragungsanordnung, die bei

spielsweise als Eimerkettenspeicher bereits längere Zeit

als integrierter Baustein auf dem Markt ist, können Zeitverzögerungen von mindestens 5 ms erhalten werden. 45 Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung nach Rückkopplungsnetzwerk und das Übertragungsnetzdem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Eine derartige werk als digitale Multiplizierer ausgebildet sind, die auf Anordnung ist aus dem Aufsatz »Natural Sounding Ar- einen dem gewünschten Übertragungsfaktor entspretificial Reverberation« von M. R Schroeder, J. A. E. S_M chenden eine geringe Anzahl von Binärstellen erfor-JIuIi 1962,10, 3, Seiten 219 bis 223, bekannt, worin eine 50 dernden Multiplizierfaktor einstellbar sind. Nachhallanordnung beschrieben wird, deren Verzöge- Durch Reihenschaltung einer Anzahl auf verschiede-

rungsanordnung eine Schaltung mit einem Übertra- ne Verzögerungszeiten eingestellter Nachhallanordgungsfaktor (1— g²) folgt, worin g den obengenannten nungen nach der Erfindung kann eine Verdichtung der Rückkopplungsfaktor darstellt, wonach dem erhaltenen Anzahl Reflexionen pro Sekunde beim Ausklingen erSignal das Eingangssignal der Verzögerungsanordnung 55 reicht werden, was als natürlicher Nachhall empfunden mit einem Übertragungsfaktor (—g) zugefügt wird. wird. Die Verzögerungszeiten stehen dabei vorzugswei-

Durch diese Maßnahmen wird am Ausgang ein Signal se in nicht harmonischen Beziehungen zueinander, so erhalten, das dem Eingangssignal entspricht, dem peri- daß die erzeugten Echos möglichst wenig zusammenfalodisch, nämlich mit Verzögerungszeiten entsprechend len.

!ganzen Vielfachen von der Verzögerungsanordnung, 60 Es sei erwähnt, daß die Ketten- bzw. Parallelschal- »Echo«-Signale hinzugefügt sind, was akustisch als tung mehrerer der bekannten Anordnung zur Erzeukünstlicher Nachhall empfunden wird. gung von Nachhall an sich bekannt ist aus Fig. 3 und 6

Bei der bekannten Anordnung ist der wichtigste der Veröffentlichung von Schroeder. Nachteil, daß die Signale, die durch die Verzögerungs- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der

anordnung verarbeitet werden müssen, in der Amplitu- 65 Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher be-■de stark variieren. Liegt der genannte Rückkopplungs- schrieben.

faktor g in der Nähe von 1, beispielsweise g=0J, so In der Figur wird auf schematische Weise eine künstwird eine Einsattlung dieser Signale entsprechend 5,7 liehe Nachhallanordnung nach der Erfindung darge-

3 4

stellt. Die Anordnung ist aus zwei Verzögerungsanord- ist nun jedoch, daß die den Verzögerungsanordnungen 1 nungen 1 bzw. 2 aufgebaut, die identisch ausgebildet und 2 angebotenen Signale eine flache Frequenzkennlisind und eine Verzögerungszeit r herbeiführen, nie aufweisen, wodurch nichtlineare Verzerrungen bzw.

Die Verzögerungsanordnungen können aus durch Übersteuerung der Verzögerungsanordnungen unter Taktimpulse gesteuerten Ladungsübertragungsanord- 5 Beibehaltung eines hohen Störabstandes vermieden nungen, beispielsweise sogenannten Eimerkettenspei- werden können. Für das Eingangssignal Si der Verzögechern, bestehen, die in integrierter Form bereits längere mngsanordnung 2 ist dies selbstredend; für das EinZeit auf dem Markt erhältlich sind. Werden gleiche La- gangssignal S₁ der Verzögerungsanordnung 1 findet dungsübertr-sgungsanordnungen verwendet, die an die- man:
selbe Taktimpulsquelle angeschlossen sind, so ist die io _ _{+J m r}

Gleichheit der Verzögerungszeiten gewährleistet Die £₃ = S₁ . t'^J<" · - ^ ' ^e_ .

erhaltene Verzögerungszeit kann beispielsweise 10 ms l-g ■ e~^Jmr

betragen.

Die Verzögerungsanordnung 1 ist mit einem Rück- und dieser Ausdruck ist nicht nur gleich dem Endresulkopplungsnetzwerk 3 versehen, dessen Rückkopplungs- 15 tat der bekannten Anordnung; vielmehr durchläuft nun faktor g beispielsweise 0,7 beträgt ein Signal mit einer flachen Frequenzkennlinie die Ver-

Parailel zur Verzögerungsanordnung 2 ist ein Über- zögerungsanordnung 1, weil ja der Bruch in dem obentragungsnetzwerk 4 geschaltet, dessen ÜLertragungs- genannten Ausdruck einen Betrag = 1 hat
faktor (—g) ebenso groß ist wie oer des Rückkopp- Das Ausgangssigna] kann dem Eingang ^S₃) oder dem

lungsnetzwerks 3, aber demselben entgegengesetzt 20 Ausgang 7 (St) der Verzögerungsanordnung 1 entnom-

Für die Realisierung der Netzwerke 3 und 4 können men werden.

am besten lineare Operationsverstärker mit einem in- Durch Reihenschaltung mehrerer der beschriebenen

vertierenden und einem nicht invertierenden Eingang künstlichen Nachhallanordnungen, die alle auf verschieverwendet werden. dene Verzögerungszeiten eingestellt sind, kann das Phä-

Der Eingang der Verzögerungsanordnung 1, der Aus- 25 nomen eines natürlichen Nachhalls mehr oder weniger gang des Rückkopplungsnetzwerks 3, der Ausgang der nachgeahmt werden. Durch Einstellung des Faktors g Verzögerungsanordnung 2 und der Ausgang des Über- kann dabei die Ausklingzeit des Nachhallphänomens tragungsnetzwerks 4 stehen mit einem Addierer 6 in noch geändert werden.

Verbindung. Auch kann man die Übertragungskreise 3 und 4

Das zu verzögernde Signal S\ — im allgemeinen ein 30 mehrfach ausbilden: Sind die Verzögerungsanordnun-

tonfrequentes Signal — wird der Eingangsklemme 5 gen I und 2 beispielsweise als Ladungsübertragungsan-

zugeführt. Ordnungen, wie Eimerkettenspeicher auf CCD, ausge-

Am Ausgang der Verzögerungsanordnung 2 ist dieses bildet, so können mehrere Anzapfungen auf einer derar-

Signal dann wie folgt geworden: tigen Verzögerungsanordnung 1 (also jede mit einer

35 eigenen Verzögerungszeit gegenüber dem Knoten-

S₂ = S] · e-J^ar. punkt S3) je über einzelne Übertragungsanordnungen 3

mit dem Addierer 6 verbunden werden; auf der Verzö-

Über das Übertragungsnetzwerk 4 wird diesem Si- gerungsanordnung 2 müssen dann entsprechende Angnal zugefügt: zapfungen, deren Verzögerungszeiten zu dem Knoten-

40 punkt S2 denen der Anzapfungen auf der Verzögerungs-

—gS\. anordnung 1 gegenüber dem Knotenpunkt S3 entspre

chen, über einzelne Übertragungsanordnungen 4 mit

Das im Addierer kombinierte Signal gleichen, aber entgegengesetzten Übertragungsfaktoren wie die der Übertragungsanordnungen 3 verbunden Si(e-'"'^r—g) 45 werden.

Bei einer digitalen Ausbildung der Anordnung wird

wird der rückgekoppelten Verzögerungsleitung 1, deren man diese Einstellung von g meistens mit digitalen Mit-Rückkopplungsnetzwerk 3 denselben Übertragungs- teln machen. Die Übertragungsnetzwerke 3 und 4 befaktor hat wie das Übertragungsnetzwerk 4, aber mit stehen dabei aus digitalen Multiplizierern, wie diese entgegengesetztem Vorzeichen, zugeführt. Dadurch 50 auch beispielsweise in kleinen Taschenrechnern verwird das Signal mit einem Faktor wendet werden. Die in digitaler Form den Eingängen __Jcit dieser als Multiplizierer ausgebildeten Übertragungs-

^e kreise 3 und 4 angebotenen Signale & und Si werden

1 - g ■ e~^J°" dabei mit einem fest eingestellten Faktor g multipliziert

55 und dem Addierer 6 zugeführt. Vorzugsweise wird man

multipliziert, so daß folglich gilt: diesen Multiplizierer möglichst einfach ausbilden, also

auch für den Faktor g wenig (beispielsweise 3) Binärstel-

-j<.<τ. e'-^/"^r-g len zur Verfugung stellen. Ein wichtiger Vorteil gegen-

04 - ύ\· ζ j_g._e-y«r über der bekannten Anordnung ist dabei, daß die ge-

60 nannten digitalen Multiplizierer alle gleich ausgebildet

oder (meistens in Form einer integrierten Schaltung) und auf

denselben, eine geringe Anzahl Binärstellen erfordern-

£ _ ς . _e- 2./ω r. 1 -g ■ t^+Jω ' den Multiplizierfaktor eingestellt werden können. Da-

⁴ ' i-g-Q-Jw' gegen erfordert die bekannte Anordnung Einstellungen

65 der Faktoren g und (1— g²), wodurch im allgemeinen Diese gesamte Signalübertragung der Anordnung eine geringe Anzahl Binärstellen nicht mehr ausreicht.

nach der Erfindung ist fast dieselbe wie die der obenge-

nannten bekannten Anordnung. Der wichtigste Vorteil Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 (15 dB) gefunden. Dies kann zu unerwünschten Nichtli- Patentansprüche: nearitäten fahren und insbesondere, wenn als Verzöge rungsanordnung eine Ladungsübertragungsanordnung,

1. Anordnung zur Erzeugung künstlichen Nach- beispielsweise ein Eimerkettenspeicher, verwendet halls für tonfrequente Schwingungen mit einer er- 5 wird, zum Übersteuern einer derartigen Ladungsübersten Verzögerungsanordnung (1), deren Ausgang tragungsanordnung.