DE3102385C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Änderung der Einstellung von Tonwiedergabegeräten nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Viele Rundfunk- und Fernsehempfänger besitzen von Hand bedien­ bare Tonblenden oder Klangfarbenregler. Es sind auch bereits Schal­ tungen zur automatischen Umschaltung der Klangfarbe, d. h. des Frequenzganges des NF-Verstärkers bei einem Übergang von Sprache auf Musikempfang und umgekehrt, bekannt (DE-PS 12 49 932).

Auch sind automatische Suchlaufstarts beim Unterschrei­ ten einer bestimmten Empfangsfeldstärke bekannt (DE 22 29 796 C3).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Übergang von Sprache auf Musikempfang einen Sendersuchlauf in einem entsprechend einge­ richteten Rundfunkempfänger automatisch zu starten. Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, daß sich Sprache als eine unregelmäßige Folge von stimmhaften und stimmlosen Lauten und von aus diesen Lauten gebildeten Wörtern und Sätzen darstellt. Technisch läßt sich dieser Sachverhalt auch als eine Folge von Nulldurchgängen der Schalldruckamplitude mit statistisch auftretenden Pausen zwischen Wörtern und Sätzen beschreiben. Diese Pausenzeiten sind nach einer Untersuchung in ca. 90 Prozent aller Fälle größer als 60 msec und die Dauer der einzelnen Nulldurchgangsfolgen selten länger als 500 msec.

Weiter haben die Untersuchungen gezeigt, daß die stimmhaften Laute im wesentlichen dem Frequenzbereich bis ca. 3 kHz, die stimmlosen Laute dem Frequenzbereich bis ca. 10 kHz zuzuordnen sind.

Auf diesen Kriterien baut eine Weiterentwicklung der erfindungs­ gemäßen Schaltungsanordnung auf, bei der in an sich bekannter Weise eine Unterteilung des Sprachbandes in ein niederes und ein höheres Frequenzband erfolgt. Die Weiterentwicklung ist durch die Merkmale des Anspruchs 5 gekennzeichnet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schal­ tung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Die Erfindung ist anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels einer Schaltungsanordnung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1-3 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung.

Die in Fig. 1-3 dargestellte Schaltungsanordnung ist der Übersichtlichkeit halber in drei Einzelbilder aufgeteilt, wobei die Anschlußstelle von Fig. 1 mit Fig. 2 mit A und B und von Fig. 1 und 2 mit Fig. 3 mit g und b, c, e, f bezeichnet sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel untersucht man die Audiosignale mit drei Erkennungskriterien:

• 1. nach Pausenzeiten,
• 2. nach der Zeitdauer von Folgen von Nulldurchgängen, die nicht von einer Pause unterbrochen sind, also nach der Signalsequenzlänge,
• 3. nach gleichzeitigem bzw. wechselweisem Auftreten von Pausen in einem unteren Frequenzbereich bis etwa 3 kHz und einem oberen Frequenzbereich zwischen 6 und 10 kHz.

Aus den Ergebnissen dieser Untersuchung kann man zwischen einer Musik- und Sprachinformation differenzieren. Wird also z. B. Musik gewünscht und diese vorgewählt, so kann man mit dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren Sender detektieren, die im Zeitpunkt des Aufsuchens Musik aussenden. Das gleiche gilt für gesprochene Texte, wie Nachrichten, Hörspiele od. dgl.

Diese Erkennungskriterien wurden aufgrund von in Versuchen ge­ wonnenen Erkenntnissen gewählt. Danach besteht die Sprache aus aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen mit statistisch auftretenden Pausen zwischen Wörtern und Sätzen. die Pausenzeiten sind in ca. 90% aller Fälle größer als 60 ms. Bei Sprache treten selten Sequenzen oder Folgen von Nulldurchgängen auf, die länger als 500 ms sind, ohne daß sie von einer Pause unterbrochen werden. Die Sprache ist weiterhin durch eine Folge von stimmhaften und stimmlosen Lauten gekennzeichnet. Stimmhafte Laute kommen nur im unteren Frequenzbereich bis ca. 3 kHz, stimmlose Laute (Zisch- und Explosivlaute) hingegen nur im oberen Frequenzbereich bis ca. 10 kHz vor. Musik hingegen zeichnet sich durch das konti­ nuierliche Auftreten von Nulldurchgängen aus. Bei Musik treten Sequenzen von Nulldurchgängen, die nicht von Pausen unterbrochen sind, auf, die länger sind als 500 ms. Außerdem treten bei Musik meist hohe und tiefe gleichzeitig oder nur tiefe Töne auf.

Die Erkennungskriterien werden dabei so festgelegt, daß im Falle, daß die Folge ununterbrochener Nulldurchgänge größer als eine vor­ gegebene Zeit, hier 500 ms, ist und daß im oberen und unteren Frequenzbereich keine Pause auftritt (also im oberen und unteren Frequenzbereich Töne gleichzeitig auftreten) und daß im unteren Frequenzbereich keine Pause und im oberen Frequenzbereich Pause auftritt (also nicht ein Zischlaut auftritt) auf Musik erkannt wird. Auf Sprache hingegen wird erkannt, wenn während eines Meßzeit­ raumes im unteren Frequenzbereich Pause, im oberen Frequenzbereich keine Pause (also Zischlaut) auftritt oder die Sequenzlänge un­ unterbrochener Nulldurchgänge nicht größer als die vorgegebene Zeit, hier 50 ms, ist und wenn nicht auf Musik erkannt worden ist und wenn der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender Nulldurchgänge größer als eine vorgegebene Zeit, hier 60 ms, ist (also eine Pause auftritt). Pausen im oberen oder unteren Frequenzbereich bestimmt man dadurch, daß der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender Null­ durchgänge größer als eine vorgegebene Zeit, hier im unteren Fre­ quenzbereich 32 ms und im oberen Frequenzbereich 4 ms, ist.

Um das empfangene Audiosignal anhand der genannten Entscheidungs­ kriterien untersuchen zu können, teilt man dessen Frequenzband in einen oberen Frequenzbereich von 6-10 kHz und in einen unteren Frequenzbereich bis 3 kHz auf und wandelt das in die beiden Frequenzbereiche unterteilte Audiosignal in zwei Impulsfol­ gen um. Die Umwandlung wird so gewählt, daß jede negative Impuls­ flanke einen positiven Nulldurchgang und jede positive Impulsflanke entweder einen negativen Nulldurchgang oder einen Pausenbeginn re­ präsentiert. Hierzu werden - wie noch nachfolgend beschrieben - Komparatoren vorgesehen, die so aufgebaut sind, daß sie innerhalb einer bestimmten Zeit (hier 2 ms) nach dem letzten Nulldurchgang in ihren Ausgangszustand (hier logisch "1") zurückkippen. Die vor­ stehend unter 1. und 2. angeführten Entscheidungskriterien, also nach Pausenzeiten und nach der Zeitdauer von Folgen von Nulldurch­ gängen, die nicht von einer Pause unterbrochen sind, wendet man auf die Impulsfolge im unteren Frequenzbereich an.

In dem Schaltungsteil gemäß Fig. 1 erfolgt die Aufbereitung des durch einen Empfänger 10 oder Radio empfangenen Audiosignals. Dem NF-Ausgang des Empfängers 10 ist ein erster Tiefpaß 11 mit einer oberen Grenzfrequenz von 10 kHz nachgeschaltet. Am Ausgang des Tiefpasses 11 wird das verbleibende Frequenzband des Audiosignals durch zwei zueinander parallel geschaltete, am Ausgang des ersten Tiefpasses 11 angeschlossene Filter 12, 13 in zwei Frequenzbe­ reiche aufgeteilt, und zwar durch einen zweiten Tiefpaß 12 mit einer oberen Grenzfrequenz von 3 kHz und einen Hochpaß 13 mit einer unteren Grenzfrequenz von 6 kHz. Dem Ausgang der beiden Filter 12, 13 ist jeweils eine Reihenschaltung, bestehend aus einem Verstärker 14 bzw. 15, Kompander 16 bzw. 17 und einem Komparator 18 bzw. 19, angeschlossen. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 15 ist fünfmal größer gewählt als der des Verstärkers 14. Die Komparatoren 18, 19 weisen eine regelbare Hysterese auf, wobei die Regelung über den Störgeräuschpegel erfolgt. Hierzu ist eine Schaltungsanordnung zum Detektieren von Rauschsignalen erforderlich. Die durch die Kompander 16, 17 erfolgende Kompan­ dierung im Nullbereich und die Komparatorhysterese dienen zur Unterdrückung von Störungen und nicht relevanten Signalanteilen. Am Ausgang der Komparatoren 18, 19 steht jeweils eine digitale Impulsfolge an, wobei jede negative Impulsflanke durch einen positiven Nulldurchgang des Audiosignals und jede positive Impulsflanke entweder durch einen negativen Nulldurchgang des Audiosignals oder durch eine beginnende Pause erzeugt wurde. Den beiden Komparatoren 18, 19 ist jeweils ein Differenzier­ glied 20, 21 nachgeschaltet, welche die positiven Impulsflanken der Impulsfolge erkennen. Zwischen dem Komparator 18 und dem Differenzierglied 20 kann noch eine Art Störfilter 22 eingeschal­ tet sein, das einzelne, während einer Pause und nicht in einer Folge mehrerer aufeinanderfolgender Nulldurchgänge auftretende Nulldurchgänge unterdrückt. Die Ausgänge der Differenzierglieder 20 und 21 sind mit A und B bezeichnet, während der Ausgang des Störfilters 22 bzw. der Eingang des Differenziergliedes 20 und der dort jeweils herrschende logische Zustand mit g gekennzeich­ net ist.

Zur Messung der Erkennungskriterien, wie Pausenzeiten, Zeit­ dauer der Folge ununterbrochener Nulldurchgänge, gleichzeitiges, bzw. wechselweises Auftreten von Pausen in den verschiedenen Frequenzbereichen, sind insgesamt vier Zeitdiskriminatoren vor­ gesehen, die als retriggerbare Monoflops 23-26 mit unter­ schiedlichen Zeitkonstanten ausgebildet sind. Das erste Mono­ flop 23 weist eine Zeitkonstante von 32 ms, das zweite Mono­ flop 24 eine Zeitkonstante von 60 ms, das dritte Monoflop 25 eine Zeitkonstante von 500 ms und das vierte Monoflop 26 eine Zeitkonstante von 4 ms auf. Der Eingang des ersten und zweiten Monoflops 23 und 24 ist mit dem Ausgang A des Differenzier­ gliedes 20 und der Eingang des vierten Monoflops 26 mit dem Ausgang B des Differenziergliedes 21 verbunden. Das dritte Monoflop 25 ist an den Ausgang B des zweiten Monoflops 24 angeschlossen. Die mit a, b, c und d bezeichneten Ausgänge der vier Monoflops 23 und 26 sind teilweise unmittelbar, und zwar die Ausgänge b und c, und teilweise über eine Logikgatteran­ ordnung 27, und zwar die Ausgänge a und d, mit einer Entschei­ dungslogik 28 (Fig. 3) verbunden. Die Entscheidungslogik genügt den Bedingungen:

e = a · und f = · ,

wobei a, d die Ausgangssignale oder logischen Zusammenhänge an den Ausgängen a und d des ersten Monoflops 23 und des vierten Monoflops 26 und e, f die Ausgangssignale oder logischen Zu­ stände an den Ausgängen e und f der Logikgatteranordnung 27 sind.

Die Eingänge der Entscheidungslogik 28 sind mit den Ausgängen b und c der Monoflops 24 und 25 und mit den Ausgängen e und f der Logikgatteranordnung 27 verbunden.

Ein weiterer Eingang der Entscheidungslogik ist über einen Inverter 29 mit dem Ausgang g des Störfilters 22 bzw. mit dem Eingang des Differenziergliedes 20 verbunden. Die Entscheidungs­ logik 28 weist Speicherelemente (Latches) zur zeitlichen Spei­ cherung der Eingangssignale und eine an den Ausgängen der Spei­ cherelemente 30 angeschlossene logische Verknüpfungsschaltung 31 auf. Die aus Invertern, AND- und OR-Gliedern bestehende Ver­ knüpfungsschaltung 31 genügt den Bedingungen:

Musik = c · f ·
Sprache = b · (e + ) · · ,

wobei b, c die Ausgangssignale bzw. die logischen Zustände an den Ausgängen b, c des zweiten und dritten Monoflops 24, 25 "Musik" und "Sprache" Ausgangssignale bzw. logische Zustände der beiden Ausgänge h und i der logischen Verknüpfungsschal­ tung 31 sind. g ist so festgelegt, daß es immer dann logisch "1" ist, wenn innerhalb eines Meßzyklus nur Pause aufgetreten ist. Dies verhindert, daß ein Ausgangssignal am Ausgang h und i der Verknüpfungsschaltung 31 während längerer Pausen auftritt und damit eine Entscheidung nach Musik oder Sprache gefällt wird.

Die in Fig. 3 weiter dargestellten Bauelemente wie Schiebere­ gister 32 mit Serien/Parallelwandlung, Zähler 33 und Logik­ gatter 34-36 dienen der Verbesserung der Entscheidungssicher­ heit der Detektionsschaltung. Hiermit kann man die Prüfung der Audiosignale mittels der Erkennungskriterien über mehrere, hier fünf, aufeinanderfolgende Meßintervalle durchführen und nur dann eine Entscheidung, z. B. Musik oder Sprache, treffen, wenn innerhalb eines Meßzyklus eine vorgegebene Anzahl, hier drei aufeinanderfolgende Ergebnisse einander gleich sind, also innerhalb eines Meßzyklus dreimal auf Sprache oder Musik er­ kannt worden ist.

Schieberegister 22, Zähler 33 und die Entscheidungslogik 28 werden von einer Steuerlogik 37 gesteuert. Über die Steuer­ logik 37 erfolgt auch die Steuerung des Sendersuchlaufs des Empfängers 10.

Wird z. B. ein Sender mit Musikprogramm gewählt, so wird die Vorwahl "Musik" mittels einer nicht dargestellten Taste in die Steuerlogik 37 per Hand eingegeben. Der Sendersuchlauf wird ge­ startet, der den nächstliegenden Sender einstellt. Zugleich erfolgt über den Ausgang "Sprache/Musik-Umschaltung" der Steuer­ logik 37 eine Umsteuerung zweier elektronischer Umschalter 38 und 39, wodurch das Schieberegister 32 mit dem Ausgang h der Entscheidungslogik 28 und der clock-Eingang des Zählers 33 mit dem Meßtaktausgang "Sprache" eines Meßtaktgebers verbunden ist.

Das über den Empfänger 10 empfangene Audiosignal wird in der vor­ stehend beschriebenen Weise nach den angegebenen Erkennungskri­ terien untersucht und am Ausgang h der Entscheidungslogik 28 steht z. B. logisch "1" an, wenn die Detektionsschaltung auf "Musik" er­ kannt hat. Dieses Ausgangssignal wird in das Schieberegister 32 eingegeben. Das Einschreiben des Ausgangssignals in das Schiebe­ register erfolgt immer dann, wenn vom Meßtaktgeber ein clock- Signal an den clock-Eingang des Schieberegisters 32 gelangt.

Mit Beginn des nächsten Meßintervalls werden die Speicherelemente 30 zunächst gelöscht, um dann erneut die an den Eingängen g, b, c, e und f anstehenden Signale abzuspeichern. Haben sich die Signale in der Zwischenzeit nicht geändert, so wird am Ausgang h der Entscheidungslogik 28 wiederum logisch "1" auftreten und mit dem nächsten clock-Impuls in das Schieberegister 32 eingele­ sen werden. Wenn im nachfolgenden Meßintervall wiederum "Musik" entschieden wird, liegen an den parallelen Ausgängen des Schiebe­ registers 32 drei "Musik"-Entscheidungen an. Die Entscheidungs­ logik 28 hat damit den eingestellten Sender als einen Sender mit Musikprogramm detektiert. Damit geht von dem AND-Glied 34 ein ok-Signal von der Steuerlogik 37 ein Reset-Impuls ausgelöst, welcher den Zähler 33 und das Schieberegister 32 zurücksetzt.

In dem Fall, daß z. B. nur in zwei von drei Meßintervallen auf "Musik" entschieden worden ist, liegt z. B. nur an zwei von drei parallelen Ausgängen des Schieberegisters 32 logisch "1". In diesem Fall werden automatisch nacheinander weitere, maximal zwei, Messungen durchgeführt und jeweils das wie vorstehend ermittelte Ergebnis in das Schieberegister 32 eingetaktet. Dieser Vorgang wird entweder dadurch beendet, daß drei aufeinanderfolgende Ent­ scheidungen logisch "1" ergeben und wie vorstehend ein ok-Signal an der Steuerlogik geht oder daß der Zähler 33 die Zahl "5" er­ reicht und über das AND-Glied 36 den Meßvorgang abbricht. Wenn also nach fünf verschachtelten Meßvorgängen kein ok-Signal an die Steuerlogik 37 abgegeben wird, vielmehr von dem Zähler 33 ein das Ende des Meßvorganges signalisierendes Signal an die Steuerlogik 37 gelangt, so setzt diese den Sendersuchlauf in Gang, der den nächsten Senderempfang aufsucht. Danach wiederholt sich der vor­ stehend beschriebene Vorgang.

Claims (9)

1. Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Änderung der Ein­ stellung von Tonwiedergabegeräten, insbesondere Rundfunk­ empfängern, bei einem Wechsel zwischen Sprach- und Musik­ wiedergabe, gekennzeichnet durch, eine Schaltstufe (23-31), die jeweils während einer vor­ gegebenen ersten Zeitdauer die Zahl der Pausen zählt, deren Dauer eine zweite vorgegebene kürzere Zeitdauer über­ steigt und die ein Schaltsignal zur Einstellungsänderung auslöst, wenn innerhalb der ersten Zeitdauer keine Pause der zweiten Zeitdauer gezählt ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zeitdauer 5000 msec beträgt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zeitdauer 60 msec beträgt.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zusätzliche, die Schallschwingungen in amplituden­ begrenzte Impulsfolgen umwandelnde Begrenzerstufe.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 4, gekennzeichnet durch eine Frequenzweiche (12, 13) im Frequenzbereich um 3 kHz, durch eine Schaltstufe in jedem der beiden nachfolgenden Frequenzzweige und durch eine die Ausgänge der beiden zweiten Schaltstufen zusammenfassende UND-Stufe.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zeitdauer im höheren Frequenzzweig kleiner ist als die zweite Zeitdauer im niedrigeren Frequenzzweig.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Frequenzdauer im niedrigeren Frequenzzweig 32 msec, im höheren Frequenzzweig 4 msec beträgt.

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine der Schaltstufen (22-31) bzw. einen der UND-Stufe nachgeschalteten Integrator (32-36), an dem ein Schalt­ signal nur dann abnehmbar ist, wenn die vorgeschalteten Schaltstufen in einer vorgebenen Anzahl aneinander an­ schließender Meßzyklen Schaltsignale liefern.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der höhere Frequenzzweig einen Bandpaß (11, 13) mit einer Grenzfrequenz von ca. 6 kHz und ca. 10 kHz aufweist.