DE3125789C2

DE3125789C2 - Schaltungsanordnung zur Reduzierung von Medium-Überlastungseffekten in Signal-Aufzeichnungs- und Übertragungssystemen

Info

Publication number: DE3125789C2
Application number: DE3125789A
Authority: DE
Inventors: Ray Milton 94118 San Francisco Calif. Dolby
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-06-30
Filing date: 1981-06-30
Publication date: 1984-01-12
Also published as: DK156356C; ATA291481A; ES8300233A1; ES503496A0; SG4285G; IT1137986B; FI76456C; SE447525B; BR8104158A; FI812026L; AU7239481A; KR840002492B1; AU7236581A; NO812216L; DK282981A; NO157398C; GB2079112A; ATA291681A; DE3125790C2; MY8501148A

Abstract

Eine frequenzabhängige Schaltung ist im Hauptsignalweg eines Dual-Path-Kompressors oder -Expanders angeordnet, bei dem der Hauptsignalweg linear bezüglich des Dynamikbereiches ist und ein weiterer Weg ein Signal liefert, das das Signal im Hauptweg anhebt, oder diesem entgegenwirkt, und zwar mittels einer Vereinigungsschaltung, das aber so begrenzt ist, daß im oberen Teil des dynamischen Eingangsbereiches das Signal des weiteren Weges kleiner ist als das Hauptwegsignal. Die frequenzabhängige Schaltung liefert, im Falle eines Kompressors, eine Absenkung des Frequenzgangs im Frequenzband, das durch Überlastung in einem vom Kompressor gespeisten Übertragungskanal beeinträchtigt wird, und im Falle eines von diesem Kanal gespeisten Expanders eine komplementäre Anhebung des Frequenzgangs. Die Anordnung sorgt für eine pegelabhängige Entzerrung ohne erhebliche Beeinträchtigung des Geräuschminderungseffektes eines Kompressor-/Expander-Systems, weil in Dual-Path-Kompressoren und -Expandern der Ausgang der Schaltungen bei sehr niedrigen Signalpegeln hauptsächlich durch den weiteren Weg geliefert wird. Bei hohen Pegeln, wo die Kanalüberlastung ein Problem darstellt, ist also die frequenzabhängige Schaltung wirksam, während bei niedrigen Pegeln, wo sie nicht erwünscht oder benötigt wird, der Entzerrungseffekt herabgesetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Änderung des Dynamikbereiches von Signalen nach dein Oberbegriff des Anspruchs 1.

ι? Der obere Teil des Frequenzbandes erstreckt sich typischerweise von »;inem Wert von einigen hundert Hertz, sagen wir 300 bis 400 Hz, wenn auch ein höherer Wert verwendet werden kann, nach oben. Im oberen Teil des Eingangs-Dynamikbereichs, sagen wir von

_ri—10 dB bis +10 dB. bezogen auf einen Bezugspegel, ist

:das Signal des weiteren Weges klein relativ zum Hauptwegsignal.

Solche Schaltungsanordnungen sind allgemein bekannt und werden in großem Umfange verwendet, Beispiele werden beschrieben in US-PS 38 46 719 und 39 03 485. Sie werden als Zweiv/eg-(dual path-)Komipressoren und -Expander bezeichnet. Das Signal des {weiteren Weges hebt das Hauptwegsignal im Kompressor an, virkt jedoch im Expander dem Hauptwegsignal entgegen Eine Konfiguration von· Typ I (beispielsweise gemäß US-PS 38 46 719) wird allgemein für Audio-Anwendungen verwendet und eine Konfiguration vom Typ Il (beispielsweise gemäß US-PS 39 03 485) wird allgemein für Video-Anwendungen verwendet.

In einem Aufzeichnungs- oder Übertragungssystem werden normalerweise sowohl Kompressoren als auch Expander verwendet (ein Kompandersystem), um eine Geräuschminderung zu bewirken; das Signal wird vor der Übertragung oder Aufzeichnung komprimiert und nach dem Empfang oder der Wiedergabe vom Übertragungskanal expandiert. Kompressoren können jedoch auch alleine verwendet werden, um den Dynamikbereich herabzusetzen, beispielsweise um der Kapazität eines Übertragungskanals Rechnung zu tragen, ohne anschließende Expansion, wenn das komprimierte Signal für den gewünschten Zweck adäquat ist. Zusätzlich werden Kompressoren alleine in gewissen Produkten verwendet, insbesondere Audioprodukten, die nur dazu vorgesehen sind, komprimierte Rundfunk- oder aufgezeichnete Signale zu übertragen oder aufzuzeichnen. Expander allein werden in gewissen Produkten verwendet, insbesondere Audio-Produkten, die nur dazu vorgesehen sind, bereits komprimierte Rundfunk- oder aufgezeichnete Signale zu empfangen oder wiederzugeben. In gewissen Produkten, insbesondere Audio-Aufzeichnungs- und Wiedergabe-Geräten, ist ein einzelnes Gerät oft so konfiguriert, daß die Betriebsart umgeschaltet werden kann, und zwar auf Kompressorbetrieb zur Aufzeichnung von Signalen, und auf Expanderbetrieb zur Wiedergabe von komprimierten Rundfunk- oder voraufgezeichneten Signalen.

Es sind Kompressoren und Expander bzw. Kompandersysteme bekannt, die frequenzunabhängig arbeiten (DE-OS 28 03 751).

Demgegenüber betrifft die Erfindung Kompressoren und Expander; die, zusätzlich dazu, daß sie eine Kompression bzw. Expansion bewirken, auch eine pegelabhängige Entzerrung mit sich bringen. Bei der

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magnetischen Aufzeichnung tritt der Wunsch nach einer solchen Entzerrung wegen der Tendenz des Magnetbands, ausgesteuert zu werden oder sirh zu sättigen, insbesondere bei hohen Frequenzen, auf. Verschiedene Vorschläge sind gemacht worden, um diese Entzerrung zu erreichen, von denen mehrere diskutiert sind im Rundfur.ktechn Mitteilungen. Jahrg. 22 (1978) H. 2. Seiten 63 bis 74. Eine Notwendigkeit für eine Entzerrung kann auch bei anderen Aufzeichnungs- oder Übertragungsmedien auftreten, die auf einem Hochpegel-Sältigungs oder -Überlastungs-Effekt bei gewissen Frequenzen ausgesetzt sind. Der Teil des Frequenzbandes, der durch die Sä'tigungserscneinung beeinträchtigt ist. liegt gewohnlich extrem oben - d. h.. extrem oben liegt dort, wo immer die obere Frequenz als oberes Ende des Audio Frequenzbandes in irgendeinem praktischen Falle angesehen wird, sei das 15 kHz oder 20 kHz, oder irgendein anderer Wert, im Falle von Audio, oder wie 4 bis 6 MH/ im Falle von Video.

Eine Möglichkeit, mit der jedoch keine pegelabbängige Entzerrung erreicht wird, besteht darin, eine • Hochfrequenz-Abfall-Schaltung hinter dem Kompressor und eine kompensierende Anhebe-Schaltung vor dem Expandei vorzusehen. Eine Alternative besteht - darin, die Abfall-Schaltung vor den Kompressor zu setzen und die Anhebe-Schaltung hinter den Expander. Ein Nachteil jeder dieser Techniken besteht darin, daß Signale auf allen Pegeln der gleichen Abfall-Wirkung (und der folgenden Anhebung) unterworfen werden, so daß sich eine erhebliche Herabsetzung der erzielten Geräuschherabsetzung ergibt.

In dem genannten Aufsatz in »Rundfunktechn. Mitteilungen« ist vorgeschlagen, daß die Verringerung der Geräuschminderung toleriert werden kann, wenn der Betrag der Geräuschminderung ohne solche Techniken immerhin etwa 20dß beträgt. Das ist nur teilweise richtig. In der Praxis, insbesondere hinsichtlich einiger Kompakt-Kassetten-Bänder, erstrecken sich Bandsättigungseffekte herab bis zu so niedrigen Frequenzen wie 2 kHz, und die Änderung der Entzerrung, die dazu erforderlich ist. das zu berücksichtigen, führt zu einem erheblichen Anwachsen des hörbaren Rauschens.

Es sind Versuche gemacht worden, dieses Problem dadurch zu überwinden, daß das Ansprechverhalten der Abfall- und Anhebe-Schaltungen pegelabhängig gemacht wird (US-PS 40 72 914). Im' Falle der Abfall-Schaltung ist der Abfall bei hohen Pegeln steiler als bei niedrigen Pegeln. Für die Anhebe-Schaltung ist die Anhebe-Charakteristik in gleicher Weise bei hohen Pegeln steiler als bei niedrigen Pegeln. Ein Nachteil dieses Lösungsversuches ist die entsprechende Erhöhung der Komplexität der Schaltung.

in dem Aufsatz in »Rundfunktechn. Mitteilungen« findet sich auch ein Vorschlag, eine Hochfrequenz-Anhebe-Schaltung vor die Steuerschaltung sowohl des Kompressors als auch des Expanders zu setzen, es wird jedoch dort auch darauf hingewiesen, daß der resultierende Abfall nur im Mittelpegelsignalbereich wahrnehmbar ist. während es erwünscht ist, diesen Effekt hauptsächlich bei hohen Pegeln zu erreichen. Bei Video-Aufzeichnungssystemen können Hochfrequenz-Sättigungsprobleme durch die verwendete Aufzeichnungs-Preemphasis verursacht sein. Ein ähnliches Problem existiert bei FM-Rundfunksendungen.

Ein vergleichbai .-s Problem ist beim Stand der Technik noch nicht diskutiert worden, nämlich daß auch eine Niederfrequenzentzerrung (Abfall im Kompressor und Anhebung im Expander) erwünscht ist, wenn die Kompression und Expansion auch bei niedrigen Frequenzen wirksam sind. Eine Niederfrequenz-Kompiessicn und -Expansion sind zur Herabsetzung von Brummstörungen nützlich und können unter Verwendung von Breitbandkonipressoren und -Expandern oder Kompressoren und Expandern mit Schaltungen erreicht werden, die unabhängig bei tiefen und hohen Frequenzen arbeiten. Bei diesen Frequenzen besteht das

ίο Problem darin, dem Effekt der 3180 MikroSekunden ( + 3dB bei 50 Hz) Aüfzeichnungsanhebung entgegenzuwirken, die in vielen Magnetbandgeräten eingebaut ist und die Bandaussteuerungs- oder -Sättigungsprobleme bei tiefen Frequenzen, beispielsweise bei Orgelmusik. verursacht. Dtr hiervon betroffene untere Audiofrequenzbereich erstreckt sich beispielsweise von etwa 100 Hz zum unteren Ende des Audio-Frequenzbandes, das typischerweise im Bereich von 20 Hz liegt.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine pegelabhängige Entzerrung in dem interessierenden Frequenzbereich bzw. den interessierenden Frequenzbereichen erzielt werden kann und die einfach aufzubauen ist.

, Ausgehend von einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art wird dies erfindungsgemäß durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1

- aufgeführten Maßnahmen erreicht.

Bei der Erfindung wird die Tatsache ausgenutzt, daß bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art ein frequenzabhängiger Signalweg existiert, der bei 'niedrigen Pegeln dominiert, so daß die im Hochpegelbe-/eich gewünschte Beeinflussung des Frequenzganges in dem bezüglich der Dynamik linearen Hauptweg vorgenommen werden kann und dadurch bei niedrigen _r Pegeln nicht wirksam wird.

■ Spezielle Ausgestaltungen der Erfindung für die diskutierten Fälle ergeben sich aus Anspruch 2 und 3.
- Die Erfindung wird näher anhand von Ausführungs-

4u beispieler! in Verbindung mit der Zeichnung erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen repräsentativen Frequenzgang eines Kassetten-Band-Aufzeichnungs/-Wiedergabegerätes,
F i g. 2 eine Charakteristik zur Erläuterung,

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit Kompressoren und Expandern vom Typ I,

J Fig.4 ein Blockschaltbild der Erfindung in Zusammenhang mk Kompressoren und Expandern vom Typ II, und

F i g. 5 ein Blockschaltbild 'einer A usführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit einem Zweistufen-Kompandersystem für die Magnetbandaufzeichnung.
Das Problem der Hochfrequenzsättigung ist allen Magnetband- und Lichtton-Aufzeichnungsräten gemeinsam. Es kann auch bei Aufzeichnungs- und Übertragungssystemen vieler Art mit Preemphasis, einschließlich FM-Rundfunksystemen, auftreten. Es tritt /zwar am stärksten in Bandgeräten mit geringer

^Geschwindigkeit, insbesondere solchen mit billigen Bandrezepturen, auf, sie beeinträchtigt jedoch auch die Aufzeidinungsmöglichkeit bei höheren Pegeln sogar bei professionellen Magnetband- und Lichtton-Geräten hoher Qualität. Das heißt, das Aufzeichnungsmedium zeichnet die angelegten hochpegeligen, hochfrequenten Signale nicht genau auf. Der wichtigste hörbare Effekt ist eine Intermodulationsverzerrung und eine Herabsetzung des Hochfrequenzgehalts der Aufzeichnung. Im

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Kontext der Erfindung ist diese Sättigung jedoch besonders unerwünschi, weil mit gewissen Kombinationen von Signal-Pegeln und -Frequenzen diese Sättigung die Wiedergabe-Kornpiemeritarität des Expanders verwirrt. Der Expander dekodiert deshalb das wiedergegebcie Signal in gewissem Umfang ungenau, je nach dem Grad der Sättigung. Der wichtigste hörbare Effekt ist gewöhnlich eine Übertreibung des Hochfrequenzverlustes durch den Expander, kann jedoch auch eine störende Modulation von Signalen im mittleren Frequenzbereich einschließen.

Die illustrierte Ausführungsform wird hauptsächlich im Zusammenhang mit einem Kassetten-Band-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät betrachtet, wenn auch die Erfindung ebenso gut bei professionellen Magnetband-, Lichtton- und allgemin Aufzeichnungsund Obertragungssystemen anwendbar ist.

F i g. 1 zeigt den Frequenzgang eines Kompakt-Kassetten-Aufnahme-Wiedergabe-Gerätes, das gut über dem Durchschnitt liegt. Bei einem Aufzeichnungspegel von — 20 dB ist der Frequenzgang im wesentlichen flach bis hinauf zu 20 kHz. Bei höheren Aufzeichnungspegeln wird der Effekt der Hochfrequenz-Bandsättigung sichtbar, wodurch ein erheblicher Hochfrequenzabfall bei einem Aufzeichnungspegel von OdB verursacht wird. Typische Kassetteneinheiten zeigen erheblich größere Sättigungseffekte.

Der einfachste Weg, diesen Sättigungseffekt herabzusetzen, besteht darin, die Aufzeichnungsentzerrung in der Weise zu ändern, daß das Band in dem Frequenzbereich, in dem Säuigung störend wird, nicht so hoch ausgesteuert wird. Die Wiedergabeentzerrung wird dann in komplementärer Weise geändert. Unglücklicherweise können sich bei Kassettenaufzeichnung Sättigungseffekte bis herab zu so niedrigen Frequenzen erstrecken wie 2 kHz oder in deren Nähe, wie aus F i g. 1 abgelesen werden kann. Die erforderliche Änderung der Entzerrung würde damit in einem erheblichen Ansteigen des hörbaren Rauschens resultieren.

Die später beschriebene Schaltung erlaubt effektiv <to eine Behandlung zur Reduzierung der Hochfrequenzsättigung ohne daß irgendeine merkliche Geräuschminderung im behandelten Frequenzbereich zum Opfer gebracht werden muß. Die gleiche Technik kann dazu verwendet werden, eine Bandverzerrung im tiefen Frequenzbereich zu reduzieren, wenn ein über den vollen Bereich arbeitendes Geräuschminderungssystem verwendet wird. Insbesondere ist zu beachten, daß in einem Zweiwtg-Kompressor oder -Expander der Ausgang der Schaltung bei sehr niedrigen Signalpegeln hauptsächlich durch den weiteren Weg, oder Geräuschminderungsweg, geliefert wird. Fm Falle einer solchen Einrichtung, die 1OdB Dynamikwirkung ergibt, stehen die Beiträge des Hauptweges und des Geräuschminderungsweges im Verhältnis von 1 bzw. 2,16. Bei hohen Signalpegeln sind die Rollen der beiden Wege umgekehrt: Der Hauptweg liefert die überwiegende Signalkomponente, und der Beitrag des weiteren Weges ist vernachlässigbar.

Der Sättigungs- oder Verzerrungs-Herabselzungseffekt beruht auf diesen Beobachtungen. Nämlich ein Entzerrer, der die erforderliche Herabsetzung in der Hoch- oder Tieffrequenz-Aussteuerung bewirkt, wird in den Hauptweg des Kompressors gelegt. Wie in F i g. 2 erkennbar ist, die den Betrieb einer Hochfrequenz-Verzerrungs-Herabsetzungsschaltung zeigt, wird bei hohen Signalpegeln im wesentlichen der volle Entzerrungseffekt erhalten, mit einer entsprechenden Herabsetzung

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65 der Hochfrequenzsättigung. Bei tiefen Pegeln wird der Entzerrungseffekt jedoch reduziert, da der Beitrag des Geräuschminderungsweges bedeutsam wird. Wenn beispielsweise das Antisättigungs-Netzwerk eine Dämpfung um einen so hohen Wert wie 12 dB bei einer bestimmten Frequenz bewirkt, dann ist der Effekt bei tiefen Pegeln gegeben durch

0,25 χ 1+2,16 = 2,41 =7,6 dB

wobei Phasenbetrachtungen außer Acht gelassen werden. Das heißt, eine Herabsetzung der Hochpegel-Aufzeichnungs-Aussteuerung um 12 dB wird bei einer Verringerung des Geräuschminderungseffektes um nur 2,4 dB erhalten. Ein solch hoher Grad der Verzerrungsherabsetzung würde nur bei den höchsten Frequenzen, beispielsweise 15 kHz, erforderlich sein. Bei niedrigeren Frequenzen ist die erforderliche Herabsetzung der Sättigung kleiner, mit einem entsprechend geringeren Verlust an Geräuschminderungseffekt. Bei tiefen Frequenzen wäre das Hauptziel, dem Effekt der 3180 Mikrosekunden ( + 3 dB bei 50 Hz) Aufzeichnungsanhebung entgegenzuwirken, die in viele Bandgeräte eingebaut ist und die für Tieffrequenz-Bandsättigungs-Probleme sorgt, beispielsweise mit Orgelmusik, wie bereits erwähnt.

Bei Audio-Anwendungen können die Anforderungen an ein geeignetes Anti-Sättigungsnetzwerk wie folgt bestimmt werden. Der maximal nutzbare Ausgangspegel des Bandes, Lichttonfilms, FM-Kanals od. dgl. wird bei niedrigen bis mittleren Frequenzen und bei höheren Frequenzen bis zur höchsten interessierenden Frequenz bestimmt. Die resultierende maximale Ausgangspegelkurve wird mit einer Kurve der Energieverteilung in Abhängigkeit von der Frequenz für normalerweise anzutreffende Musik- und Sprach-Schallergebnisse verglichen. Eine solche Kurve ist beispielsweise veröffentlicht in »Journal of the Audio Engineering Society« Bd. 21, Nr. 5, Juni 1973, Seiten 357 bis 362. Die Differenz zwischen den beiden Kurven ist eine Angabe für die erforderlichen Hochpegcl-Anti-Sättigungs-Charakteristiken. Wenn einmal solche Charakteristiken bestimmt und implementiert sind, sollten die resultierenden Kompressions-Charakteristik-Kurven geprüft werden, um zu bestimmen, ob das Anti-Sättigungsnetzwerk eine Erhöhung des Kompressionsverhältnisses bei irgendeiner Frequenz oder bei irgendeinem Pegel mit sich gebracht hat. Wenn das der Fall ist, können entsprechende Änderungen in den Begrenzungscharakteristiken im Geräuschmiriderungsweg durchgeführt werden und/oder, wo mehrere in Reihe geschaltet Kompressoren oder Expander verwendet werden, kann die Anti-Sättigungs-Charakteristik über die Geräte verteilt werden.

Ähnliche Betrachtungen gelten auch für Video-Einrichtungen. In Video-Rekordern wird häufig Hochfrequenz-Preemphasis verwendet, die in FM-Übermodulationsproblemen resultieren kann. Die Übermodulationstendenz irgendeines speziellen Aufzeichnungssystems kann gemessen und eine entsprechende Art und ein entsprechender Grad an Anti-Sättigung kann vorgesehen werden. Wenn Kompressoren und Expander der oben genannten Type I und Type II verwendet werden, wird noch eine weitere Übermodulationstendenz durch kleine restliche Überschwingungen (einige Prozent) von den Kompressoren hervorgerufen. Diese Überschwingungen können durch die Erfindung kompensiert werden (In Audio-Systemen besteht ebenfalls eine Neigung, restliche Überschwingungen zu kompensie-

re π).

Es wäre zwar möglich, mit nur dem Anti-Sättigungsnetzwerk in der Kodiereinheit zu arbeiten, vorzugsweise wird jedoch eine komplementäre Korrektur auf der Wiedergabeseite vorgenommen, so daß ein flacher Frequenzgang bei allen Pegeln aufrechterhalten wird. Die folgende Analyse zeigt die Art der erforderlichen Korrektur.

Fig.3 zeigt eine Zweiweg-Kompressor und -Expander-Konfiguration, und dort sind das Eingangssignal für den Kompressor mit x, das Signal im Informationskanal mit y und das Ausgangssignal des Expanders mit ζ bezeichnet. F\ und F₂ sollen die Übertragungscharakteristiken des weiteren Weges des Kompressors bzw. Expanders sein, und Fas die Übertragungscharakteristik Ί5 des Anti-Sättigungsnetzwerks. Mit F 'as soll die erforderlich kompensierende Charakteristik im Dekoder bezeichnet werden.

y-(Fas+Fi) χ

= y F'_AS-zF₂F'_AS

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^Z= 1+F₂Fas *'
Ersichtlich ist ζ = χ* wenn F\ = F₂ und

F'as ⁼ —z— ·

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Eine ähnliche Ableitung gilt für die in Fig. 4 dargestellte Konfiguration vom Typ II:

y = F_4Sx+ F₁ F_ASy

Ersichtlich ist ζ = χ, wenn /⁷I = F₂ und

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Aus Obigem ergibt sich nicht nur, daß die beiden Geräuschminderungsnetzwerke identisch sein sollten, wie das beim Stand der Technik bekannt ist, sondern daß das Anti-Sättigungs-Kompensations-Netzwerk im eo Dekoder eine inverse Charakteristik zu der des im ■ Kodierer verwendeten Netzwerkes haben sollte. Einfache Korrekturen können passiv erreicht werden, beispielsweise durch RC-Kombinationen, während komplexere Korrekturen Rückkopplungstechniken verwenden können, insbesondere zur Erreichung der inversen Charakteristiken, die im Dekoder erforderlich sind.

In F i g. 5 ist ein Blockschaltbild der Erfindung dargestellt, wie es in einer doppelstufigen Typ I-Konfiguration verwirklicht ist, die hauptsächlich zur Verwendung bei der Magnetband-Aufzeichnung und -Wiedergabe gedacht ist.

Die dargestellte Ausführungsform verwendet Kompressoren 52 und 54 in Kaskade, um einen größeren Betrag an Kompression zu erreichen, und entsprechend Expander 56,58 in Kaskade. Die Erfindung ist auch auf einstufige Zweiweg-Kompressoren und -Expander anwendbar. Jeder Kompressor hat einen Hauptweg 10 mit einer Vereinigungsschaltung 12, die zum Hauptweg den Ausgang des weiteren Weges Nu N₂ addiert, dessen Eingang mit dem Eingang des entsprechenden Hauptweges verbunden ist. Die Expander haben Hauptwege 14 und Vereinigungsschaltungen 16, die vom Hauptwegsignal den Ausgang des weiteren Weges N₂, N\ subtrahieren, dessen Eingang mit dem Ausgang des entsprechenden Hauptweges verbunden ist.

Solche Kompressor- und Expander-Konfigurationen sind bekannt und sollen deshalb nicht näher erläutert werden. Es gibt zwei Hauptformen für den weiteren Weg N, oder AZ₂. Eine Alternative (US-PS 38 46 719, Fig. 7 und 8) besteht aus einem Filter, dem ein gesteuerter Begrenzer folgt, der veranlaßt wird, progressiv zu begrenzen, wenn der Signalpegel steigt, und zwar durch ein gleichgerichtetes und geglättetes Steuersignal. Eine andere Alternative ist ein sliding band-Hochpaßfilter, dessen Durchlaßband progressiv vom Steuersignal verengt wird, so daß starke Signalkomponenten vom Ausgang des Filters ausgeschlossen werden, der vorzugsweise in Reihe mit einem festen Hochpaßfilter liegt. Vorteilhafte Grenzfrequenzwerte für die sliding band-Filter liegen bei etwa 375 Hz im Ruhezustand, das durchgelassene Band wird jedoch als Antwort auf das Steuersignal progressiv enger.

Der erste und der zweite Kompressor 52 und
haben jeder Hochfrequenz- und/oder Tieffrequenz-(und/oder irgendeine andere spezielle Frequenz oder Frequenzbereich) Anti-Sättigungsnetzwerke 74, 76. die die Hauptsignalkomponenten beeinflussen. Auf der Wiedergabeseite des Bandgerätes Thaben der erste und der zweite Expander 56 und 58 komplementäre Netzwerke, die die Hauptsignalkomponenten beeinflussen. Als Alternative kann eine solche Kompensation nur in einem der Kompressoren und in nur einem der entsprechenden Expander vorgesehen sein. Die Kompensation kann beispielsweise die Form eines flachen Hochfrequenz-Abfalls im Kodierer (Kompressor) haben, der bei sehr hohen Frequenzen stärker wird, sagen wir oberhalb von 1OkHz, und eine entsprechende Änhebung im Dekodierer (Expander).

Da die Herabsetzung der Überlastung des Hochfrequenzkanals nur auf die Hauptsignalkomponenten angewandt wird, bleiben die niederpegeligen Komponenten in den Seitenkanälen unbeeinflußt und damit beeinflußt die Herabsetzung der Überlastung die Geräuschminderung nicht erheblich. Dementsprechend kann sich die Herabsetzung der Kanalüberlastung bis herab in den mittleren Frequenzbereich erstrecken.

Die Anti-Sättigungsnetzwerke in den Kodierern 74, 76 und die Komplementären Netzwerke in den Dekodierern 78, 80 sind in den Hauptsignalwegen angeordnet. Mit dieser Anordnung wird ein sehr geringer Verlust an Geräuschminderungseffekt erzielt, da die Signale bei niedrigen Pegeln hauptsächlich durch die Geräuschminderungs-Seitenkette erhalten werden. Deshalb ist es möglich, Anti-Sättigungsnetzwerke

vorzusehen, die zusammen einen allmählichen Hochfrequenz-Abfall, 3—6 dB/Oktave beispielsweise (und komplementäre Anhebung im Dekodierer) hat, die sich ziemlich weit herab in der Frequenz erstrecken, beispielsweise bis 2-3 kHz, um Sättigungseffekte zu behandeln, ohne daß ein hoher Grad an Geräuschminderungsverlust eintritt. Der Frequenzabgang bei OdB in Fig. 1 zeigt z.B., daß der Abfall des Frequenzgangs aufgrund der Sättigung bei etwa 2 kHz beginnt. Da die Anti-Sättigungsnetzwerke sich in den 'Hauptkanälen befinden, die.die^hochpegeligen Signale führen, werden'nur ^diejenigen Signale beeinflußt, die ^Sättigung verursachen! Wie in/FigVl dargestellt ist, rufen niedrigpegeljge Signale keine.merkliche Bandsät-

tigung hervor.

Wahlweise ist die Hälfte des Abfalls von 3-6 dB/Oktave in jedem der Netzwerke 74 und 76 vorgesehen, und jeweils die Hälfte der komplementären Anhebung in jedem der Netzwerke 78 und 80. Wenn der gesamte' Abfall bzw. die gesamte Anhebung in einzelne Netzwerke 76 und 78 gebracht wird, dann hat der zugehörige Kompressor oder Expander ein höheres Kompressions- oder Expandionsverhältnis in dem speziellen Pegel- und Frequenzbereich, der diesem Kompressor oder Expander zugeordnet ist. In einem Heim-System ist jedoch die Verwendung eines einzel/. nen Netzwerkes adäquat;' " "

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Änderung des Dynimikbereichs von Signalen, die an ein Aufzeichnungsoder Übertragungsmedium angelegt oder von einem solchen abgenommen werden, nämlich Kompressor zur Einengung des Dynamikbereichs, oder Expander zur Erweiterung des Dynamikbereichs, wobei je ein Kompressor und Expander bei gemeinsamer Anwendung vor bzw. nach dem Aufzeichnungs- oder Übertragungsmedium ein Geräuschminderungssystem bilden, wobei das Aufzeichnungs- oder Übertragungsmedium einem Sättigungs- oder Überlastungs-Effekt innerhalb des Frequenzbereichs ausgesetzt ist, in dem die Schaltungsanordnung den Dynamikbereich ändert, bestehend jeweils aus wenigstens einT Schaltung mit einem Hauptsignalweg, dir linear bezüglich des Dynamikbereichs ist, einer Vereinigungsschaltung im Hauptweg, und einem weiteren Weg, dessen Eingang mit dem

._ Eingang oder Ausgang des Hauptweges verbunden ist und dessen Ausgang mit der Vereinigungsschaltung verbunden ist, wobei der weitere Weg ein Signal liefert, das, wenigstens im oberen Teil des Frequenzbandes, das Hauptwegsignal durch die Vereinigungsschaltung im Kompressor anhebt und im Expander dem Hauptwegsignal entgegenwirkt, das jedoch so begrenzt ist, daß im oberen Bereich des dynamischen Eingangsbereiches das Signal des weiteren Weges auf einen Wert kleiner als das

' Hauptwegsignal begrenzt ist, gekennzeichnet durch eine frequenzabhängige Schaltung (Fas; 74,

' 76 bzw. F 'as: 78,80), die nur in den Hauptweg (x -y;

' 10 bzw. y-z; 14) geschaltet ist und im Kompressor (52, 54) eine Herabsetzung des Frequenzgangs in

' dem Teil des Frequenzbandes bewirkt, in dem das Aufzeichnungs- oder Übettragungsmedium dem Sättigungs- oder Überlastungs-Effekt ausgesetzt ist,

'und im Expander (56, 58) eine Anhebung des Frequenzganges in diesem Teil des Frequenzbandes bewirkt, wobei bei gemeinsamer Anwendung in einem Geräuschminderungssystem die Teile des Frequenzbandes in Kompressor (52, 54) und Expander (56,58) identisch sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Signale im Audio-Frequenzband liegen und das

' Aufzeichnungs- oder Übertragungsmedium dem Sättigungs- oder Überlastungs-Effekt ab einer Frequenz im oberen Teil des Frequenzbandes ausgesetzt ist, wobei sich der obere Teil des

. Frequenzbandes von etwa 300 Hz nach oben erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzabhängige Schaltung (Fas: 74, 76) im Kompressor

, (52, 54) eine Herabsetzung des Frequenzganges im ^'Bereich von der Frequenz nach oben mit sich bringt, ab der der Sättigungs- oder Überlastungs-Effekt beginnt, bzw. im Expander (56, 58) die frequenzabhängige Schaltung (F 'as; 78,80) eine Anhebung des Frequenzganges im gleichen Bereich bewirkt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, die auch bei tiefen Frequenzen wirkt, und das Aufzeichnungsoder Übertragungsmedium dem Sättigungs- oder Überlastungs-Effekt ab einer Frequenz im unteren Teil des Frequenzbandes ausgesetzt ist, wobei sich der untere Teil des Frequenzbandes von etwa 100 Hz nach unten erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzabhängige Schaltung (Fas; 74,

76) im Kompressor auch eine Herabsetzung des Frequenzganges im Bereich von der Frequenz nach unten hervorruft, ab der der Sättigungs- oder Überlastungs-Effekt beginnt, bzw. im Expander (56, 58) die frequenzabhängige Schaltung (F \s; 78, 80) auch eine Anhebung des Frequenzganges im gleichen Bereich bewirkt.