DE3029441A1

DE3029441A1 - Dynamic compression and expansion circuit for an analogue signal - has detector, quantitation device, store and arithmetic unit

Info

Publication number: DE3029441A1
Application number: DE19803029441
Authority: DE
Inventors: Ernst 3000 Hannover Schröder
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson oHG
Priority date: 1980-08-02
Filing date: 1980-08-02
Publication date: 1982-03-04
Also published as: DE3029441C2

Abstract

The circuit may be used in conjunction with complicated signal parameters. This is achieved by digitizing the analogue signals and processing it, using Fourrier analysis, in an arithmetic unit the output of which controls the signal transfer stage. The analogue signal is digitized in an analogue to digital converter (5) and is fed to an arithmetic unit (6). The A-D converter includes a detector and quantitiser as used in PCM- systems. The arithmetic unit includes a memory in which detected data is stored. The processed data is used to control the transfer stage.

Description

ignalüb ertragungs schaltung mit; mit steuerbarem Übertragungsmaßsignal transmission circuit with; with controllable transfer rate

Die Erfindung bezieht sich auf eine Signalübertragungsschaltung (Ubertragungsglied), deren Übertragungsmaß steuerbar ist. In einer Hilfsschaltung wird ein Steuersignal gebildet zur Steuerung des Übertragungsmaßes, welches abhängig ist von Signalparametern des übertragenen Signales. Solche Schaltungen werden z.B. zum Aufbau von Einrichtlgen zur Dynamik Kompression und/oder -Expansion verwendet, die beispielsweise durch die DE-OS 14 87 276 und DE-PS 24 o6 258 bekannt sind Zur Extraktion der Parameter des in-der Schaltung beeinflußten Nutzsignales benutzt man Gleichrichterschaltungen mit Siebfiltern, z.B. Spitzenwert- oder Effektivwertgleichrichter mit RC-Gliedern, Die Gleichrichterschaltung erzeugt eine pulsierende Gleichspannung, mit der das übertragungsglied gesteuert und damit das Ubertragungsmaß a (w) im gewünschten Sinne geändert wird, Es werden erhebliche Präzisionsanforderungen an die Gleich richterschaltung gestellt. Damit Kompressoren und Expander zufriedenstellend arbeiten, müssen ihre Charakteristiken den hörphysiologischen Gegebenheiten angepaßt werden. Dabei ist eine zeitliche Bewertung durch RC-Siebglieder, die nach einer Exponentialfunktion verläuft, nicht immer ausreichend. Komplizierte Bewertungsfunktionen und z.B. Nichtbeachtung bestimmter Störkomponenten ist mit solchen Schaltungen nicht mögliche Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hilfsschaltung für eine Schaltungsanordnung der oben genannten Gattung zu schaffen, bei der auch die Verwendung kompliziert zu gewinnender Signalparameter und auch die Beachtung komplizierter Bewertungsfunktionen möglich ist.The invention relates to a signal transmission circuit (transmission element), whose transfer rate is controllable. In an auxiliary circuit, a control signal formed to control the transfer rate, which is dependent on signal parameters of the transmitted signal. Such circuits are used, for example, to set up facilities used for dynamics compression and / or expansion, for example by DE-OS 14 87 276 and DE-PS 24 o6 258 are known for extracting the parameters of the useful signal influenced in the circuit, rectifier circuits are used with sieve filters, e.g. peak or rms value rectifiers with RC elements, The rectifier circuit generates a pulsating DC voltage with which the Transfer element controlled and thus the transfer rate a (w) in the desired sense is changed, There are considerable precision requirements on the rectifier circuit posed. In order for compressors and expanders to work satisfactorily, their Characteristics are adapted to the physiological hearing conditions. It is a time evaluation by RC filter elements, which according to an exponential function runs, not always sufficient. Complicated evaluation functions and e.g. non-compliance certain interfering components is not possible with such circuits The invention is based on the object of an auxiliary circuit for a circuit arrangement of the above-mentioned genus, which is also complicated to use signal parameters to be obtained and also the consideration of complicated evaluation functions is possible.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebens Erfindung gelöst.This object is achieved by the invention specified in claim 1 solved.

Bei der erfindungsgemäßen Hilfsschaltung wird das auszuvertende Signal digitalisiert und in einem Rechen7rerk nach den gewünschten Bewertungsvorschriften bearbeitet. Mit dem von dem Rechenwerk unter Berücksichtigung der Bewertungsvorschriften ermittelten Ergebnis wird das Übertragungsglied gesteuert. Bei dieser Anordnung sind die Möglichkeiten, komplizierte Bewertungsfunktionen und bestimmte Störkomponenten des zu verarbeitenden Signales zu berücksichtigen, wesentlich erweitert..Beispielsweise läßt sich die Kennlinie eines Kompanders aufgrund einer fortlaufenden Fourieranalyse des Nutzsignales steuern.In the auxiliary circuit according to the invention, the signal to be distributed is digitized and in a calculator according to the desired evaluation rules processed. With the from the arithmetic unit taking into account the evaluation rules the determined result is controlled by the transmission element. With this arrangement are the possibilities, complicated evaluation functions and certain interfering components of the signal to be processed, significantly expanded. For example the characteristic of a compander can be determined on the basis of a continuous Fourier analysis of the useful signal.

Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Ubertragungsglied direkt vom Ausgang des Rechenwerkes durch digitale-Signale gesteuert.In an advantageous embodiment of the invention, the Transmission element controlled directly from the output of the arithmetic unit by digital signals.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausfuhrungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, erläutert.The invention is illustrated below with reference to exemplary embodiments, which are shown in the drawing, explained.

Es zeigen: Fig. 1 bis 4 verschiedene Ausführungsbeispiele für eine erfindungsgemäß aufgebaute Hilfsschalturg, Fig, 5 eine bekannte Schaltung zur Dynamiksteuerung und Fig. 6 und 7 Weiterbildungen der Erfindung.1 to 4 show different exemplary embodiments for one Auxiliary switchgear constructed according to the invention, FIG. 5 shows a known circuit for dynamics control and FIGS. 6 and 7 further developments of the invention.

In den Figuren 1 bis 4 sind vier verschi2derte Varianten für eine Hilfsschaltung dargestellt, Die in den Figuren links dargestellten Anschlußklemmen steilen die Eingänge dar, an die ein Analogsignal gelegt wird. In Abhängigkeit von den Signalparametern dieses Analogsignais wird in der Hilfsschaltung ein Steuersignal gewonnen, welches jeweils an Ausgängen abgegeben wird, die in den Fig. 1 bis 4 rechts liegen. In Fig. i wird das Analogsignal in einem Analog/Digital-Wandler 5 digitalsiert und einem Rechenwerk 6 zugeführt. Der Analog/Digital-Wandler enthält, wie an sich aus der PCM-Technik bekannt, eine Abtastschaltung und einen Quantisierer. In der Abtastschaltung werden dem Analogsignal periodisch Proben entnommen. Diese werden in dem Quantisierer bestimmten Digitaiworten zugeordnet.In Figures 1 to 4 are four different variants for one Auxiliary circuit shown, the terminals shown in the figures on the left represent the inputs to which an analog signal is applied. In dependence of The signal parameters of this analog signal become a control signal in the auxiliary circuit obtained, which is delivered to the outputs in FIGS. 1 to 4 on the right lie. In FIG. I, the analog signal is digitized in an analog / digital converter 5 and fed to an arithmetic unit 6. The analog / digital converter contains, as per se known from PCM technology, a sampling circuit and a quantizer. In the Sampling circuit, samples are taken periodically from the analog signal. These will assigned to specific digital words in the quantizer.

Das Rechenwerk 6 umfaßt einen Speicher, in dem die den Abtastwerten zugeordneten Digitaiwerte von mehreren zurückliegenden Abtastungen gespeichert werden. Aus den vorliegenden gespeicherten Abtastwerten ird nach einer bestimmten Vorschrift ein Steuerwert oder werden mehrere Steuerwerte erechnet. Der errechnete Steuerwert wird in Fig. 1 als Digitalwort zum Steuersignalausgang übertragen. Mit diesem Steuerwert kann ein digital stuerbares Stellglied gesteuert werden.The arithmetic unit 6 comprises a memory in which the sample values assigned digital values from several previous scans can be saved. From the present stored sample values it becomes according to a certain rule one tax value or several tax values are calculated. The calculated tax value is transmitted in Fig. 1 as a digital word to the control signal output. With this tax value a digitally controllable actuator can be controlled.

Die Komplexität des Rechenwerkes 6 kann sehr unterschiedlich gewählt werden. Im einfachsten Fall wird s.B. nur der Effektivwert des Analogsignies berechnet oder es wird der Betrag des Analogsignales zeitlich gemittelt. Weiter ist eine fortlaufende Berechnung des Frequenzspektrums des Analogsignales möglich.The complexity of the arithmetic unit 6 can be chosen very differently will. In the simplest case, s.B. only the rms value of the analog signal is calculated or the amount of the analog signal is averaged over time. Next is an ongoing one Calculation of the frequency spectrum of the analog signal possible.

Eine fortlaufende Berechnung des Frequenzspektrums eines analogen Signales ist z.B. in dem bekannten Gerät. UA 444A der Nicolet Scientific Corp. realisiert. Einem so ausgeführten Rechenwerk 6 in Fig. 1 können über Eingänge 7 Bewertungskoeffizienten zugeführt werden zur Vorgabe der Bewertung einzelner Spektralbereiche des Analogsignales. Der Eingang 7 kann auch für andere Sonderparameter vorgesehen sein, die dem Rechenwerk eingegeben wrden.A continuous calculation of the frequency spectrum of an analog Signals is e.g. in the known device. UA 444A from Nicolet Scientific Corp. realized. An arithmetic unit 6 implemented in this way in FIG. 1 can use inputs 7 weighting coefficients are supplied to specify the evaluation of individual spectral ranges of the analog signal. The input 7 can also be provided for other special parameters that the arithmetic unit entered.

Solche Sonderparameter können z.B. folgende Parameter sein: Umweitgeräusch (z.B. bei Expandern in Geräuschfiltern) Tageszeit (z.B. für Rundfunk-Koinpressoren) Temperatur Bandsorte (bei Kompandern für Tonbandgeräte) Mondphase (zur Berücksichtigung der Nachtwandeltätigkeit) Allgemeine Umweltparameter um etl. Toleranzen der Stellglieder oder auch (beispielsweise bei einem Kompander) der Übertragungs strecke auszugleichen.Such special parameters can be, for example, the following parameters: Ambient noise (e.g. for expanders in noise filters) Time of day (e.g. for broadcast co-compressors) Temperature Type of tape (for companders for tape recorders) Moon phase (for consideration night walking) General environmental parameters around etl. Actuator tolerances or also (for example with a compander) to compensate for the transmission path.

In Fig. 2 ist eine Hilfsschaitung dargestellt, bei der zusätzlich zu den Elementen aus Fig. i ein Multiplexer 8 dem Wandler 5 vorgeschaltet ist. Den Eingängen des Multiplexers 8 zugeführte Analogsignale werden im Zeitmultiplexerverfahren, also zeitlich nacheinander, dem Eingang des Wandlers 5 zugeführt. An den Eingängen des Multiplexers 8 können neben den zu beeinflussenden Signalen Analogsignale liegen, die von dem Rechenwerk 6 berücksichtigt werden sollen (in an sich ähnlicher Weise wie beim Eingang 7).In Fig. 2, an auxiliary circuit is shown in which, in addition A multiplexer 8 is connected upstream of the converter 5 in relation to the elements from FIG. The Analog signals fed to the inputs of the multiplexer 8 are time-multiplexed, that is, one after the other, fed to the input of the converter 5. At the entrances of the multiplexer 8 can be analog signals in addition to the signals to be influenced, which are to be taken into account by the arithmetic unit 6 (in a similar way as with entrance 7).

In Fig. 3 ist dem Rechenwerk 6 ein Digital/Analog-Wandler nachgeschaltet, damit die Steuerung eines Stellgliedes mittels eines analogen Steuersignals möglich ist.In Fig. 3, the arithmetic unit 6 is followed by a digital / analog converter, This makes it possible to control an actuator by means of an analog control signal is.

In Fig. 4 ist der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 ein Multi plexer 10 mit zwei Analogeingängen vorgeschaltet. Auf diese Schaltung wird beider Beschreibung von Fig. 6 noch eiqçgangen.In Fig. 4, the circuit arrangement of FIG. 3 is a multi-plexer 10 upstream with two analog inputs. This circuit is used in both description 6 has been omitted from FIG.

Fig. 5 zeigt eine bekannte Schaltung zur Dynamikkompression oder Dynamikexpansion eines Analogsignales. Der EingangskleInnie 1 ist ein analoges Nutzsignal zugeführt. Dieses wird über ein in seinem Ubertragungsmaß steuerbares Übertragungsglied 3 einer Ausgangsklemme 2 zugeführt. Vom Eingang oder vom Ausgang des Übertragungsgliedes 3 ist über eine Leitung 11 bzw. 12 einer Hilfsschaltung 4 das Nutzsignal zugeführt. Mittels der Hilfs-Schaltung wird aus dem Nutzsignal ein Steuersignal gewonnen, welches dem Übertragungsglied 3 zur Steuerung seines Ubertragungsmaßes über eine Leitung 13 zugeführt wird, Für die Realisierung der Hilfsschaltung 4 eignet sich beispielsweise die Schaltung gemäß Fig. 1.Fig. 5 shows a known circuit for dynamic range compression or dynamic expansion an analog signal. An analog useful signal is fed to the small input line 1. This is a controllable in its transfer rate transfer member 3 a Output terminal 2 supplied. From the input or output of the transmission link 3, the useful signal is fed to an auxiliary circuit 4 via a line 11 or 12, respectively. By means of the auxiliary circuit, a control signal is obtained from the useful signal, which the transmission element 3 for controlling its transmission level via a line 13 is supplied, for the realization the auxiliary circuit 4 is suitable For example, the circuit according to FIG. 1.

In Figm 6 ist einer Hilfsschaltung 17 sowohl vom Eingang als auch vom Ausgang des Ubertragungsgliedes 3 ein Analogsignal ungeführt. Für die Hilfsschaltung 17 eignet sich beispielsweise die Schaltung nach Fig, 4 Die Rechenschalt:iing 6 in Fig.In Fig. 6, an auxiliary circuit 17 is both input and from the output of the transmission element 3, an analog signal unguided. For the auxiliary circuit 17, for example, the circuit according to FIG. 4 is suitable in Fig.

4 wird dabei vorteilhaft so ausgelegt, daß die durch das Steuersignal bewirkte Beeinflussung des Analogsignales im Ubertragungsglied 3 durch Vergleich des Ausgangssignales mit dem Eingangssignal 3 kontrolliert wird, wobei das Steuersignal bei Abweichungen in dem erforderlichen Maß korrigiert wird.4 is advantageously designed so that the control signal effected influencing of the analog signal in the transmission element 3 by comparison of the output signal is controlled with the input signal 3, the control signal if there are deviations, it will be corrected to the extent required.

Wie in Fig-. 4 gezeigt, können die der Hilfsschaltung 17 zugeführten Analogsignale im Zeitmultiplex verarbeitet werden.As in Fig-. 4 shown, the auxiliary circuit 17 can be supplied Analog signals are processed in time division multiplex.

Wenn die Ubertragungsfunktion des Übertragungsgliedes 3 und seine Steuercharakteristik nicht bekannt sind, so kann gemäß Fig 7 auch ein weiteres, gleichartig aufgebautes Ubertragungsglied 19 vorgesehen werden, welches in gleicher Weise rie das UbertPagungsgaied 3 vom Ausgang der Hilfsschaltung gesteuert wird. Wird dem Übertragungsglied 19 nun eine bekannte Spannung r.B. aus einem Signalgenerator 20 zugeführt, so kann die Reaktion des Übertragungsgliedes 19 bei der Steuerung des bertragungsgliedes 3 mit berücksichtigt werden, Es kann wiederum die Schaltung gemaß Fig. 4 mit einem MultipLexer 10 verwendet werden.If the transfer function of the transfer link 3 and its Control characteristics are not known, a further, similarly constructed transmission member 19 are provided, which in the same Way rie the UbertPagungsgaied 3 is controlled by the output of the auxiliary circuit. If the transmission member 19 is now a known voltage r.B. from a signal generator 20 supplied, the response of the transmission element 19 in the control of the transmission element 3 can also be taken into account, it can again be the circuit 4 can be used with a MultipLexer 10.

Das gesteuerte Übertragungsglied 3 in den Figuren 5 bis 7 kann mit einem steuerbaren Verstärker ausgeführt werden. Es kann auch eine Steuerung über steuerbare Widerstände, die entweder im Nutzsignalweg oder im Gegenkopplungsweg eines Verstärkers liegen, durchgeführt werden. Dabei ist es möglich, auschließlich die Verstärkung ohne Berücksichtigung von Frequenzbereichen zu verändern. Weiter ist es möglich5 eine Aufteilung im Nutzsignalweg in mehrere Frequenzbänder vorzunehmen und die für die einzel nen. Frequenzbänder wirksamen Verstärkungen zu steuern. Schließlich ist es möglich, mit dem Steuersignal eine Veränderting des Frequenzganges des übertragungsgliedes 3 zu steuern.The controlled transmission member 3 in Figures 5 to 7 can with a controllable amplifier. It can also control over controllable resistances, which are either in the useful signal path or in the negative feedback path of an amplifier. It is possible, exclusively to change the gain without considering frequency ranges. Further it is possible5 to divide the useful signal path into several frequency bands and for the individual. Frequency bands to control effective gains. In the end is it is possible to change the frequency response of the transmission element with the control signal 3 control.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

P a t e n t r ü c h e signal transmission circuit for analog signals with a transfer element with controllable transfer rate and an auxiliary circuit, depending on the sound signal parameters of the transmitted or to be transmitted Signals a control signal for controlling the transmission rate of the transmission link is formed, characterized in that the auxiliary circuit has the following components comprises: a) a sampling circuit for sampling instantaneous signal values, b) a quantizer for the digital representation of the signal values c) a digital one Memory for the current sample and previous samples, d) an arithmetic unit (6) to form a control value from the stored sample values and c) a Output circuit (9) for outputting the control signal.

2 Circuit according to Claim 11, characterized in that the output circuit contains a digital / analog converter (9).

3. A circuit according to claim 1, characterized in that the arithmetic unit (6) is designed so that a continuous analysis of the frequency spectrum (Fourier analysis) of the auxiliary circuit (4) supplied signal is performed.

4. A circuit according to claim 1, characterized in that the transmission rate can be controlled directly digitally from an output of the arithmetic unit (6) (Fig. 1,2).

5. A circuit according to claim 1, characterized in that both from Input as well as from the output of the transfer element whose transfer rate can be controlled (3) the auxiliary circuit (17) is supplied with a signal and that the transmission level is controlled depending on both signals.

6. A circuit according to claim 5, characterized in that both signals be sampled in time division multiplex.