DE3134295A1

DE3134295A1 - Geraeuschverminderungseinrichtung

Info

Publication number: DE3134295A1
Application number: DE19813134295
Authority: DE
Inventors: Yukinobu Machida Tokyo Ishigaki
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1980-08-29
Filing date: 1981-08-29
Publication date: 1982-04-22
Also published as: FR2489630B1; GB2086195A; JPS5744338A; FR2489630A1; DE3134295C2; JPS6130453B2; US4430754A; GB2086195B

Description

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VICTOR COMPANY OF JAPAN, LTD., Yokohama-City, Japan

Geräuschverminderungseinrichtung ■ > ■

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Geräuschverminderungseinrichtuhg -zum Vermindern von Geräuschen und Rauschen, und zwar durch Kompression und Expansion der Signalpegel. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer Geräuschverminderungseinrichtung, die in der Lage ist, bezüglich der als Sekundäreffekt eingeführten Rauschmodulationserscheinung Verbesserungen zu bewirken.

Es sind Geräuschverminderungseinrichtungen bekannt, die eine Kompression des Signalpegels vornehmen und eine zu der Signalpegelkompression komplementäre Expansion des Signalpegels vornehmen, um Geräusch- oder " Rauschvorgänge (Zischgeräusche und dergleichen) zu vermindern, die bei der Wiedergabe eines magnetischen Aufzeichnungsträgers in einem magnetischen Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabegerät eingeführt werden. Die bekannten Geräuschverminderungseinrichtungen werden benutzt, um Geräusche oder Rauschen (Oberflächenrauschen und dergleichen) zu vermindern, das beim Abspielen einer Aufzeichnungsplatte während der Wiedergabe in einem Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem für die Platte auftritt. ;,,,.. Weiterhin werden die bekannten Einrichtungen benutzt, um ^ ^; ' der Herabsetzung des Verhältnisses zwischen dem Empfang!?* signalpegel und dem Empfangsrauschpegel (Signal-Rausch-Verhältnis, oder Rauschabstand) beim Fernsignalempfang und dergleichen entgegenzuwirken, und zwar insbesondere auf dem Gebiet der Rundfunktechnik bei der Signalaussendung una dem Signalempiang.

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Bei den oben erwähnten herkömmlichen Geräuschverminderungseinrichtungen komprimiert eine Pegelkompressionsschaltung den Signalpegel des auszusendenden Signals,

und eine Pegelexpansionsschaltung expandiert den Signalpegel des empfangenen oder ankommenden pegelkomprimierten Signals, und zwar in einem Ausmaß, das dem Pegelkompressionsausmaß in dem empfangenen pegelkomprimierten Signal entspricht. Das empfangene pegelkomprimierte Signal tritt am Ausgang einer Übertragungsstrecke bzw. nach Durchlaufen einer Übertragungsstrecke auf. In der Signalpegelkompressionsschaltung und der Signalpegelexpansionsschaltung v/erden für entsprechende Verstärkungssteuerschaltungen mit veränderbarer Anhebung dadurch Steuerspannungen gewonnen, daß man hüllkurvenerfaßten oder hüllkurvengleichgerichteten Signalen von den Ausgangssignalen oder von den Eingangssignalen der Verstärkungssteuerschaltungen veränderbarer Anhebung vorbestimmte Zeitkonstanten gibt. Da sich der Steuerspannungspegel gemäß einer Pegelexpansionskennlinie entsprechend der Pegeländerung des pegelkomprimierten Signals ändert, wird das Rauschen im pegelkomprimierten Signal, das der Signalpegelexpansionsschaltung zugeführt wird, einer Pegelmodulation durch die Signalpegelexpansionsschaltung unterzogen. Im Ausgangssignal der ■Signalpegelexpansionsschaltung treten daher Rauschmodulati onserscheiriungen auf.

In den beschriebenen herkömmlichen Geräuschverminderungseinrichtungen kommt es daher zu einer Verschlechterung der Tontreue, wenn das durch die Signalpegelexpansionsschaltung hervorgerufene pegelmodulierte Rau-• sehen durch den Signalpegel nicht überdeckt wird.

Diese Rauschmodulationserscheinung steht in engem Zusammenhang mit der Rücklaufzeit oder Erholungszeit der Signalpegelexpansionsschaltung. Ia allgemeinen kann.man sagen,, daß bei einer langen Erholungszeit die Rauschmodulationserscheinung leicht bemerkbar und dementsprechend für das Ohr unangenehm ist. Demgegenüber wird das Geräusch oder Rauschen für den Fall, daß die Erholungszeit

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kurz ist, überdeckt, und die. Rauschstörung -wird von dem Ohr kaum wahrgenommen. Der Beeinträchtigung durch die Rauschinodulationserscheinung kann man somit begegnen, indem man die Erholungszeit kurz macht. Beim Verkürzen der Erholungszeit stößt man Jedoch an eine Grenze, da unbedingt verhindert werden muß, daß der klirrfaktor in dem pegelkomprimierten und pegelexpandierten Signal infolge einer Welligkeitskomponente ansteigt, die in der Steuerspannung in der untersten Signalfrequenz vorhanden ist, bei der die Signalkompression und Signalexpansion ausgeführt wird. Die herkömmlichen Geräuschverminderungseinrichtungen haben daher den Nachteil, daß es sich äußerst schwierig gestaltete, bezüglich der Rauschmodulationserscheinung eine beachtliche Verbesserung zu erzielen.

Der Erfindung liegt die allgemeine Aufgabe zugrunde, eine Geräuschverminderungseinrichtung zu schaffen, bei der die oben beschriebenen Nachteile nicht auftreten.

Insbesondere soll nach der Erfindung eine Geräuschverminderungseinrichtung geschaffen werden, die in der Lage ist, in einer Steuerspannung fortwährend eine am besten geeignete Zeitkonstante aufrechtzuerhalten, und zwar durch Verändern der Zeitkonstante der Steuerspannung gemäß der Änderung in einer EingangsSignalfrequenz, und zwar selbst dann, wenn sich die Eingangssignalfrequenz von einem niedrigen Frequenzbereich zu einem hohen Frequenzbereich ändert.

Eine Geräuschverminderungseinrichtung zeichnet sich nach der Erfindung aus durch eine erste in der Verstärkung veränderbare Steuerschaltung, die unter Verwendung •einer ersten zusammengesetzten Steuerspannung einem Eingangssignal eine Pegelkompressionskennlinie mitteilt, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das an eine Übertragungsstrecke gelegt wird, eine erste Steuerspannungs-

erzeugungsschaltung zum Aufteilen des Ausgangssignals . der ersten in der Verstärkung veränderbaren Steuerschaltung in eine Vielzahl von Frequenzbändern und zur Erzeugung einer entsprechenden Vielzahl von Steuerspannungen, die gegenseitig unterschiedliche Intetrationszeitkonstanten für jedes der aufgeteilten Frequenzbänder haben, eine erste Addierschaltung zum additiven Zusammensetzen der Vielzahl der Steuerspannungen der ersten Steuerspannungserzeugungsschaltung.

um die erste zusammengesetzte Steuerspannung zu gewinnen, eine zweite in der Verstärkung veränderbare Steuerschaltung, die eine der Pegelkompressionskennlinie komplementäre Pegelexpansionskennlinie einem pegelkomprimierten Signal verleiht, das am Ausgang der Übertragungsstrecke auftritt, und zwar mit Hilfe einer zweiten zusammengesetzten Steuerspannung, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, eine zweite Steuerspannungserzeugungsschaltung zum Aufteilen eines Eingangssignals der zweiten in der Verstärkung veränder- baren Steuerschaltung in eine Vielzahl von Frequenzbändern und zur Erzeugung einer entsprechenden Vielzahl von Steuerspannungen, die gegenseitig unterschiedliche Integrationszeitkonstanten für jedes der aufgeteilten Frequenzbänder haben, und eine zweite Addierschaltung zum additiven Zusammensetzen der Vielzahl der Steuerspannungen, die die zweite Steuerspannungserz eügungs schaltung liefert, um die zweite zusammengesetzte Steuerspannung zu gewinnen.

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Die Erfindung wird im folgenden beispielshalber an Hand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt: . '

PIG. 1 ein systematisches Blockschaltbild eines Beispiels einer herkömmlichen Geräuschverminderungseinrichtung, .-■"." .

F. I G . 2 eine graphische Darstellung mit Beispielen für Frequenzkennlinien einer veränderbaren Yerstärkungssteuerschaltung in einem Nichtbetriebszustand und einer Bewertungsschaltung, die"gleichermaßen wie äie veränderbare Verstärkungssteuerschaltung im Blockschaltbild nach der Fig. 1 enthalten ist, ' . . ■ ·

F I G . 3 eine graphische Darstellung einer Charakte-. ristik oder Kennlinie, die den Äusgangssigiialpegel in Abhängigkeit vom Eingangssignalpegel einer Geräuschverminderungseinrichtung zeigt, · ■"'."■■ , .

F I G . 4 verschiedene Signalverläufe zur Erläuterung der Arbeitsweise jedes Teils des Blockschaltbilds nach der Fig. 1, . .·".-■..'.- ·

F I G . 5 ein systematisches Schaltbild 'eines Ausführungsbeispiels einer nach der ,Erfindung ausgebildeten Ge-, räuschverminderungseinrichtung, ' -

FIG. 6 eine graphische Darstellung eines Beispiels einer Frequenzkennlinie einer veränderbaren Verstärkungssteuerschaltung der Schaltungsanordnung nach der Fig. 5, . und zwar in einem Nichtbetriebszustarid, und

FIG. 7-graphische Darstellungen der Kennlinien von Schaltungsteilen der Schaltungsanordnung nach der- Fig. 5.' ; -. ■ . ■.■.■■: -', -

Vor der Erläuterung der Erfindung soll an Hand der Fig. 1 bis 3 eine herkömmliche Geräuschverminderungseinrichtung beschrieben werden. Bei dem Blockschaltbild nach der Fig. 1 bildet der Schaltungsabschnitt zwischen einem Eingangsanschluß 11 und einem Ausgangsanschluß 1? eine Signalpegelkompressionsschaltung und der Sehaltungsabschnitt zwischen einem Eingangsanschluß 18 und einem Ausgangsanschluß 24 eine Signalpegelexpansionsschaltung. Zwischen dem Ausgangsanschluß 17 und dem Eingangsanschluß 18 befindet sich eine Übertragungsstrecke, bei der es sich beispielsweise um einen magnetischen Aufzeichnungsträger 25 handelt. Ein am Eingangsanschluß 11 anliegendes Eingangssignal S1 gelangt zu einer Verstärkungssteuerschaltung 12 veränderbarer Anhebung. Die Schaltung 12 gibt dem ihr zugeführten Signal eine vorbestimmte Anhebungscharakteristik oder Anhebungskennlinie. Die Schaltung 12 hat eine in der Fig. 2 dargestellte Kennlinie A, wenn sich die Schaltung 12 in einem Nichtbetriebszustand befindet, :■ d.h., wenn die ihr zugeführte Steuerspannung eine konstante Gleichspannung ist.

Das Ausgangssignal der Verstärkungssteuerschaltung 12 gelangt zum einen zum Ausgangsanschluß 17 und zum anderen zu einer Bewertungsschaltung 13, die dem ihr zugeführten Signal eine Charakteristik oder Kennlinie verleiht, wie sie in der Fig. 2 durch eine gestrichelte Linie B dargestellt ist. Das Ausgangssignal der Bewertungsschaltung 13 wird in einem Verstärker 14 mit einem vorbestimmten Verstärkungsgrad verstärkt, Das verstärkte Si- gnal wird in einer Gleichrichtersehaltung 15 gleichgerichtet und bezüglich seiner Hülle erfaßt, also einer Hüllkurvengleichrichtung unterzogen. Das Ausgangssignal der Gleichrichtersehaltung 15 wird an eine Integrations— zeitkonstantenschaltung 16 gelegt, die das ihr zugeführte Signal in eine Steuerspannung überführt. Die am Ausgang der Integrationszeitkonstantenschaltung 16 auftretende Steuerspannung wird der Verstärkungssteuerschaltung 12 zu-

geführt, um die Verstärkung der Schaltung 12 zu steuern.

Die VerstärkungsSteuerschaltung 12 erhöht den Pegel des Eingangssignals S1, wenn der Pegel des Eingangssignals S1 geringer als ein vorbestimmter Pegel ist, und erzeugt auf diese Weise am Ausgangsanschluß 17 ein pegelkomprimiertes Signal S2. In der Fig. 3 sind durch eine ausgezogene Linie a und eine gestrichelte Linie c Kennlinien der Signalpegelkornpressionsschaltung dargestellt, die den Ausgangspegel in Abhängigkeit vom Eingangspegel zeigen. Die ausgezogene Linie a stellt die betreffende Kennlinie bei einer in der Fig. 2 gezeigten Frequenz f2 dar, wohingegen die gestrichelte Linie b die Kennlinie für eine in der Fig. 2 gezeigte Frequenz f1 darstellt. Hat der Eingangssignalpegel S1 während eines Zeitintervalls zwischen einer Zeit ti und einer Zeit t3 gemäß der Darstellung nach der Fig. 4 (A) einen hohen Pegel, nimmt dementsprechend das pegelkomprimierte Signal S2 einen Signalverlauf an, wie-er in der Fig. 4(B) dargestellt ist. :

Dieses pegelkomprimierte Signal S2 wird mit Hilfe eines nicht gezeigten'Aufzeichnungskopfes auf.dem in der Fig. 1 gezeigten magnetischen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet und dann von einem nicht dargestellten Wiedergabekopf wiedergegeben. Das am Ausgang des Wiedergabekopfes auftretende wiedergegebene Signal ist ein Signal, das sich durch Multiplex!eren oder Mischen eines in der Fig. 4(C) dargestellten Geräusch- oder Rauschsignals N mit dem pegelkomprimierten Signal S2 ergibt. Das am Ausgang des Wiedergabekopfes auftretende wiedergegebene Signal wird gleichzeitig; einer Verstärkungssteuerschaltung 19 veränderbarer Anhebung und einer Bewertungsschaltung 20 zugeführt. Die Beziehung zwischen dem wie- dergegebenen pegelkomprimierten Signal S2 und dem Rauschsignal N ist derart, daß S2»N.

Das Ausgangssignal der Bewertungsschaltung 20 wird in einem Verstärker 21 mit einer vorbestimmten Verstärkung verstärkt und dann einer Gleichrichterschaltung 22 zugeführt. In der Gleichrichterschal-.""-' tung 22 wird das zugeführte Signal gleichgerichtet und hüllenmäßig erfaßt, also hüllkurvengleichgerichtet, und dann an eine Integrationszeitkonstantenschaltung 23 gelegt. Die Kennlinie der Integrationszeitkonstantenschaltung 23 ist so gewählt, daß sie gleich der Kennlinie der Integrationszeitkonstantenschal tung 16 ist. Die Integrationszeitkonstantenschaltung 23 liefert eine Steuerspannung, die die Verstärkung der Verstärkungssteuerschaltung 19 in veränderbarer Weise steuert. Die Kennlinien der Bewertungsschaltung 20, des Verstärkers 21 und der Gleichrichterschaltung 22 sind jeweils im Hinblick auf Kennlinien ausgewählt, die gleich den entsprechenden Kennlinien der Bewertungsschaltung 13, des Verstärkers 14 und der Gleichrichterschaltung 15 sind. Folglich führt die Verstärkungsschaltung 19 einen Pegelsteuerungsvörgang aus, der dem PegelsteuerungsVorgang der Verstärkungssteuerschaltung 12 komplementär ist. Das Ausgangssignal der Verstärkungsschaltung 19 ist somit ein Signal, bei dem ein Geräusch- oder Rauschsignal η mit einem pegelexpandierten Signal S3 multiplexiert oder gemischt ist, und dieses Ausgangssignal der Verstärkungssteuer-' schaltung 19 erscheint am Ausgangsanschluß 24.

Die den Ausgangssignalpegel in Abhängigkeit vom Eingangssignalpegel darstellende Kennlinie der Signalpegelexpansionsschaltung nimmt daher einen Verlauf an, wie er in der Fig. 3 durch eine ausgezogene Linie b für die Frequenz f2 und durch eine gestrichelte Linie α für die Frequenz f1 dargestellt ist. Da das wiedergegebene pegelkomprimierte Signal S2, dessen Kennlinie der Linie a bzw. c entspricht, dem Eingangsanschluß 18 zugeführt wird, stellt das pegelexpandierte Signal S3 am

Ausgangsanschluß 24 ein Signal dar, bei dem es sich um ein wiederhergestelltes oder wiedergewonnenes Signal handelt, das genau dem Eingangssignal S1 der Pegelkompressionsschaltung entspricht. Dies bedeutet, daß die Kennlinie der in der Fig. 1 gezeigten Geräuschverminderungseinrichtung zwischen dem Eingangssignalpegel am Eingangsanschluß 11 und dem Ausgangssignalpegel am Ausgangsanschluß 24 gleich einer in der Fig. 3 dargestellten ausgezogenen Linie e wird, gemäß der der Eingangssignalpegel und der Ausgangssignalpegel einander gleich sind.

In einem Fall, bei dem das in der Fig. 4(A) dargestellte Eingangssignal S1 der Pegelexpansionsschaltung zugeführt wird, erhält man am Ausgang der Pegelexpansions schaltung ein Signal, dessen Verlauf der Darstellung nach der Fig. 4(D) entspricht. Der Schwingungsverlauf der Steuerspannung am Ausgang der Integrations-. zeitkonstantenschaltung 23 nimmt die in der Fig. 4(E) gezeigte Form an. Da der Pegelexpansionsschaltung ein multiplexiertes oder gemischtes Signal zugeführt wird, das aus dem pegelkomprimierten Signal S2 nach der Fig. 4(B) und dem Rauschsignal N nach der Fig. 4(G) besteht, treten am Ausgangsanschluß 24 das pegelexpandierte Signal S3 nach der Fig. 4(F) und das Rauschsignal η nach der Fig. 4(G) auf. .

In einem Fall, bei dem im Signal-Rausch-Verhältnis (S/N) oder Rauschabstand des pegelkomprimierten Signals, das von dem magnetischen Aufzeichnungsträger 25 wiedergegeben wird, eine Minderung auftritt, erfährt das Rauschsignal N ebenfalls eine Pegelexpansion durch die Signalpegelexpansionsschaltung. Das Geräusch oder Rauschen wird daher in Form des Rauschsignals η wiedergegeben, in dem der Pegel unterdrückt ist, wie es die Fig. 4(G) zeigt, so daß das Signal-Rausch-Verhältnis (3/N) vorbessert wird. .

■■■- - ^: · 3 1 3 Λ 2 9 -13- :

Das Eingangsrauschsignal N der obigen Signalpegelexpansionsschaltung ist jedoch einer Pegelmodulation gemäß einer Pegelexpansionslinie durch die Steuerspannung ausgesetzt, die von der Integrationszeitkonstantenschaltung 23 der Verstärkungssteuerschaltung 19 zugeführt wird. Folglich tritt eine Rauschmodulationserscheinung auf, wie es oben beschrieben ist.-Dies heißt unter Bezugnahme auf die Fig.'4(A) bis 4(G), daß die erwähnte Rauschmodulationserscheinung während des Zeit-Intervalls zwischen den Zeiten ti und t3 bezüglich der Hörempfindung kein großes Problem darstellt, da der Pe-. gel des pegelexpandierten Signals S3 hoch ist und das Rausch oder Rauschsignal η durch den Signalpegel überdeckt wird. Während eines Zeitintervalls zwischen den Zeiten t3 und t4 (als Erholungszeit erwähnt) bemerkt jedoch das Ohr die obige Rauschmodulationserscheinung, und es treten Hörprobleme auf, da der Signalpegel niedrig ist, das Rauschsignal η einer Pegelmodulation ausgesetzt ist und bezüglich des Rauschsignals η eine gehörmäßige Überdeckung nicht stattfindet.

Durch die Verwendung eines Schaltungsaufbaus der im folgenden beschriebenen Art werden nach der Erfindung die oben geschilderten Schwierigkeiten überwunden.

Die Fig. 5 zeigt eine systematische Schaltungsanordnung eines Ausführungsbeispiels einer nach der Erfindung ausgebildeten Geräuschverminderungseinrichtung. Der Schaltungsabschnitt zwischen einem Eingangsanschluß 26 und einem Ausgangsanschluß 41 stellt eine Signalpegelkompressionsschaltung und der Schaltungsabschnitt zwischen einem Eingangsanschluß 42 und einem Ausgangsanschluß 57 stellt eine Signalpegelexpansionsschaltung dar. Die den Ausgangssignalpegel in Abhängigkeit vom Eingangssignalpegel darstellenden Kennlinien der obigen Signalpegelkompressionsschaltung sowie der obigen Signalpegelexpansionsschaltung sind die gleichen

wie diejenigen, die in der Fig. 3 gezeigt sind. Eine Übertragungsstrecke zwischen dem Ausgangsanschluß 41 und dem Eingangsanschluß 42 wird beispielsweise durch einen magnetischen Aufzeichnungsträger 58 gebildet. Ein am Eingangsanschluß 26 anliegendes zugeführtes Eingangssignal X gelangt zu einer Verstärkungssteuerschaltung 27 veränderbarer Anhebung. Die Frequenzcharakteristik oder Frequenzkennlinie der 'Verstärkungssteuerschaltung 27 ist in der Fig. 6 für einen Nichtbetriebszustand dargestellt. Das der Verstärkungssteuerschaltung 27 zugeführte Signal wird am Ausgang dieser Schaltung in drei Ausgangssignale getrennt. Ein Ausgangssignal gelangt zum Ausgangsanschluß 41, wohingegen die beiden anderen Ausgangssignale einem Tiefpaßfilter 32. bzw. einem Hochpaßfilter 33 zugeführt werden.

Die Verstärkungssteuerschaltung 27 enthält eine Anhebungsschaltung 28, an der das Eingangssignal X anliegt, einen Umkehrverstärker 29 zum Umkehren und Verstärken des Ausgangssignals der Anhebungsschaltung 28 sowie eines Ausgangssignals eines spannungsgesteuerten Verstärkers 30 und schließlich noch den spannungsgesteuerten Verstärker 30, dem das Ausgangssignal des Umkehrverstärkers 29 zugeführt wird. Die Anhebungsschaltung 28 enthält einen Widerstand R2, der mit einer Parallelschaltung aus einem Widerstand R1 und einem Kondensator C in Reihe geschaltet ist. Der spannungsgesteuerte Verstärker 30 besteht aus einem Analogmultiplizierer 31 zum Multiplizieren einer durch Addition gewonnenen Steuerspannung E_Q vom Ausgang einer Addierschaltung 40 mit dem Ausgangssignal des Umkehrverstärkers 29 und einem Widerstand R3. Die Verstärkung des spannungsgesteuerten Verstärkers 30 beträgt K/G, wobei sich G mit der Steuerspannung E_Q ändert und K ein Koeffizient des spannungsgesteuerten Verstärkers 30 ist.

Das Tiefpaßfilter 32 bat eine Frequenzkennlinie, die durch eine Linie I in der Fig.-"7A angedeutet ist. Das Hochpaßfilter 33 hat eine Frequenzkennlinie, die durch eine Linie II in der Fig. 7A angedeutet ist. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 32 wird einem Verstärker 3^- zugeführt, dessen Verstärkung auf einen Wert von Α-, voreingestellt ist. Das auf diese Weise verstärkte Signal gelangt zu einer Gleichrichterschaltung 36, in der das Signal gleichgerichtet und hüllkurvenmäßig erfaßt wird. Das am Ausgang der Gleichrichterschaltung

36 auftretende hüllkurvengleichgerichtete Signal wird an eine Integrationszeitkonstantenschaltung 38 gelegt und in eine Steuerspannung EC^ überführt, die in der Fig. 7B gezeigt ist. Andererseits wird das Ausgangssi-.

gnal des Hochpaßfilters 33 einer Gleichrichterschaltung

37 über einen Verstärker 35 zugeführt, dessen Verstärkung auf einen Wert von A_H voreingestellt ist. Das am Ausgang der Gleichrichterschaltung 37 auftretende hüllkurvengleichgerichtete Signal gelangt zu einer Integra- tionszeitkonstantenschaltung 39 und wird dort in eine Steuerspannung EC_H überführt, die in der Fig. 7B gezeigt ist.

Wenn die Frequenz des Eingangssignals X gleich f1 ist, die in der Fig. 6 gezeigt ist, nimmt das Tiefpaßfilter 32 eine Frequenζauswahl vor, und man erhält die Steuerspannung EC_L am Ausgang der Integrationszeitkonstantenschaltung 38. Ist andererseits die Frequenz des Eingangssignals X gleich f3, die ebenfalls in der Fig. gezeigt ist, nimmt das Hochpaßfilter 33 die Frequenzauswahl vor, und man erhält am Ausgang der Integrationszeitkonstantenschaltung 39 die Steuerspannung EC Handelt es sich bei der irequt-nz des Eingangssi-nals X um eine Zwischenfrequenz, die zwischen f1 und f3 liegt und hauptsächlich gemäß der Darstellung nach der Fig.· 6 f2 beträgt, wird die Frequenzauswahl sowohl von Tiefpaßfilter 32 als auch vom Hochpaßfilter 33 vorgenommen. In

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diesem F.all.".treten an· den Ausgängen der Integrationszeitkonstantensch'altungen 33 und 39 die Steuerspannungen '.EC_L ■ und ECj₁ auf.

. 'Die "Steuerspannungen ECj- und EC^ werden einer Addier s.chaltung 40 zugeführt. Darin werden diese Spannungen addiert und bilden die durch Addition entstandene Steuerspannung E_Q. Die Steuerspannung E_Q gelangt zu dem einen "Eingangsanschluß des Analogmultiplizierers 31 in der'Verstärkungssteuerschaltung 27. Dementsprechend . wird die Verstärkung der Verstärkungssteuerschaltung 27 veränderbar gesteuert, um am Eingangssignal X eine Signalpegelkompression vorzunehmen. Das pegelkomprimierte Signal Y erscheint am Ausgangsanschluß 41.

■ ·

In der Signalpegelkompressionsschaltung zwischen dem Eingangsanschluß 26 und dem Ausgangsanschluß 41 kann man die Übertragungsfunktion H„(s) der Verstärkungssteuerschaltung 27 in einem Nichtbetriebszustand durch die folgende Gleichung (1) beschreiben, wobei s = j Cd und F(s) die übertragungsfunktion der Aiihebungsschaltung 28 ist, und zwar entsprechend der folgenden Gleichung (2): '

V^s) ^ Χ"" = -

• FCs^ - R^ (1 + s CR1)

^eKSJ ~ RI + R2 (1 + s CR1) .

Die in der Fig. 3 gezeigte Pegelkompressionskennlinie a bzw. c ist somit durch die Pegelkompressionsschaltung mit der obigen tibertra^uri^sfunktion H,(s) gegeben. Diü Verstärkung des umkehrVerstärkers 29 ist auf unendlich eingestellt.

·

Bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Integrationszeitkonstantenschaltung 38 eine

Schaltung, die das Steuersignal EC,- aus einem Signal gewinnt, das man durch Verstärken des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters 32 um den Verstärkungsfaktor Ay des Verstärkers 34 erhält. Die Zeitkonstante der Integrationszeitkonstantenschaltung 38 ist daher auf eine relativ große Zeitkonstante TC1 eingestellt. Andererseits ist die Integrationszeitkonstantenschaltung 39 eine Schaltung, die die Steuerspannung ECrr aus einem Signal erzeugt, das man durch Verstärken des Ausτ gangssignals des Hochpaßfilters 33 um den Verstärkungsfaktor Att des Verstärkers 35 erhält. Die Zeitkonstante der Integrationszeitkonstantenschaltung 39 ist daher auf eine relativ kleine Zeitkonstante TC3 eingestellt. Die Zeitkonstanten TC1 und TC3 sind auf Zeitwerte eingestellt, die kurz sind und die so weit wie möglich herabgesetzt sind, ohne Probleme einzuführen, und zwar durch Verschlechterung der Verzerrung, die durch Welligkeit in den Steuerspannungen ECv und EC_H hervorgerufen wird. Eine Zeitkonstante E_c der durch Addition gewonnenen Steuerspannung Eg ist somit gleich der relativ großen Zeitkonstanten TC1, wenn die Frequenz des Eingangssignals X gleich f1 ist, wie es in der Fig. 7C gezeigt ist. Die Zeitkonstante E_c der durch Addition gewonnenen Steuerspannung E_Q ist gleich der relativ

kleinen Zeitkonstanten TC3 oder einer Zeitkonstanten TC2 mit einem Mittenwert zwischen den Zeitkonstanten TC1 und TC3, wenn die Frequenz des Eingangssignals X gleich f3 or gleich■f2 ist, wie es die Fig. 7C zeigt. Die Zeitkonstanten TC1, TC2 und TC3 betragen beispielsweise etwa 200 ms, 80 ms bzw. 30 ms. Die obigen Frequenzen f1, f2 und f3 sind beispielsweise etwa gleich 100 Hz, 2 kHz bzw. 10 kHz. '

Die Zeitkonstante der Steuerspannung E~ ändert sich folglich mit der Änderung der Frequenz des Eingangssignals X, und für jede Frequenz des Eingangssignals X kann man fortwährend die am besten geeignete

Zeitkonstante aufrechterhalten. Bei der herkömmlichen Geräuschverminderungseinrichtung werden bei der Steuerung einer Signalfrequenz im niederen Frequenzbereich keine Probleme eingeführt, da die Integrationszeiikons' stante innerhalb eines Bereiches ausgewählt ist, bei dem eine Verzerrung infolge von Welligkeit nicht eingeführt wird, und zwar in einem niedrigsten Frequenzbereich des Signals, das der Signalpegelkoinpression und Signalpegelexpansion unterzogen wird. Die Zeitkonstante ist jedoch zu groß", um die' Signalfrequenz im hohen Frequenzbereich zu steuern. In der herkömmlichen Geräuschverminderungseinrichtung wird daher die Rauschmodulationserscheinung zu einem Problem, wenn ein Signal angelegt wird, dessen Frequenz in äußerst hohen Frequenzbereich liegt, da die Erholungszeit der Steuerspannung groß ist bzw. die, Erholung langsam vonstatten geht. Bei der nach der Erfindung ausgebildeten Geräuschverminderungseinrichtung kann man jedoch die Rauschmodulationserscheinung in großem Maße vermindern, da eine durch Welligkeit hervorgerufene Verzerrung kein Problem mehr ist.

Das am Ausgangsanschluß 41 auftretende pegelkomprimierte Signal Y wird auf dem magnetischen Aufzeich-.nungsträger 48 mit Hilfe eines nicht gezeigten Aufzeichnungskopfes aufgezeichnet. Es wird dann von einem nicht gezeigten Wiedergabekopf in einem Zustand wiedergegeben, der von Geräusch oder Rauschen begleitet ist. Das vom Wiedergabekopf wiedergegebene Signal wird an eine Verstärkungssteuerschaltung 45 veränderlicher Anhebung, an ein TiefpaßfiLter 48 und an ein Kochpaßfilter 49 gelegt, und zwar über den Eingangsanschluß

Die Kennlinien des Tiefpaßfilters 48, des Hochpaßfilters 49, von Verstärkern 50 und 51, von Gleichrichter-Schaltungen 52 und 53, von Integrationszeitkonstäntenschaltungen 54 und 55 sowie einer Addierschaltung 56 in

der Pegelexpansionsschaltung sind gleich den Kennlinien des Tiefpaßfilters 32, des Hochpaßfilters 33, der Verstärker 34 und 35, der Gleichrichterschaltungen 36 und 37, der Integrationszeitkonstantenschaltungen 38 und 39 und der Addierschaltung 40.

Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 48 gelangt

über den Verstärker 50, die Gleichrichterschaltung 52 . und die Integrationszeitkonstantenschaltung 54 zur Addierschaltung 56. Andererseits gelangt das Ausgangssignal des Hochpaßfilters 49 zur Addierschaltung 56 über den Verstärker 51, die Gleichrichterschaltung 53 und die Integrationszeitkonstantenschaltung 55. Eine durch Addition gewonnene Steuerspannung tritt am Ausgang der Addierschaltung 56 auf und wird einem Eingangsanschluß eines Analogmultiplizierers 45 in der Verstärkungssteuerschaltung 43 veränderbarer Anhebung-zügeführt. Die Schaltung zum Erzeugen der durch Addition gewonnenen Steuerspannung führt den gleichen. Vorgang wie diejenige Schaltung aus, die in der oben beschriebenen Signalpegelkompressionsschaltung die Steuerspannung durch Addition erzeugt.

Die Verstärkungssteuerschaltung 43 enthält einen spannungsgesteuerten Verstärker 44, einen Umkehrverstärker 46 und eine Anhebungsschaltung 47. Der spannungsgesteuerte Verstärker 44 besteht aus dem Analogmultiplizierer 45 und dem Widerstand R3. Die Anhebungsschaltung 47 hat einen Aufbau, der demjenigen der Anhebungsschaltung 28 ähnlich ist, und enthält die Widerstände R1 und R2 sowie den Kondensator C. Die Übertragungsfunktion der Anhebungsschaltung 47 kann daher durch die ■Übertragungsfunktion F(s) der Anhebungsschaltung 2S gemäß der Gleichung (2) beschrieben werden. Weiterhin kann die Verstärkung des spannungsgesteuerten Verstärkers 44 durch die gleichen Ausdruck K/G ange'geben'werden, der die Verstärkung des spannungsgesteuerten Ver-

stärkers 30 "beschreibt. Die Übertragungsfunktion H (s) der Verstärkungssteuerschaltung 43"kann man somit durch die folgende Gleichung (3) in einem Nichtbetriebszustand beschreiben, wenn man das pegelexpandierte Signal am Ausgangsanschluß 57 mit Z bezeichnet und die Verstärkung des Umkehrverstärkers 46 mit unendlich angenommen ist:

Aus der Gleichung (3) geht hervor, daß die Verstärkungssteuerschaltung 43 veränderbarer Anhebung eine Übertragungsfunktion hat, die zu der Übertragungsfunktion der Verstärkungssteuerschaltung 27 veränderbarer Anhebung komplementär ist. Die Verstärkungssteuerschaltung 43 liefert daher an den Ausgangsanschluß 57 das Signal Z, das denselben Signalpegel wie das Eingangssignal X am Eingangsanschluß 26 hat. Dies bedeutet, daß eine Beziehung X=Z zwischen den Gleichungen (1) und (3) besteht. Darüber hinaus ist das Signal-Rausch-Verhältnis (S/N) des Ausgangssignals Z im Vergleich zu dem des Eingangssignals Y verbessert, und darüber hinaus ist man der Rauschmodulationserscheinung Herr geworden.

Bei dem oben betrachteten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich bei der Übertragungsstrecke um einen magnetischen Aufzeichnungsträger. Die nach der Erfindung ausgebildete Geräuschverminderungseinrichtung kann jedoch auch auf Fälle angewendet werden, bei denen die Übertragungsstrecke beispielsweise eine rlatcG n^cli Art einer Schallplatte LzI oder bei der die Übertragungsstrecke von einer Rundfunksignalübertragung gebildet wird. . -

Die Erfindung ist auf das erläuterte Ausführungsbeispiel nicht beschränkt. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre sind zahlreiche verschiedenartige Abwandlungen und Modifikationen denkbar.¹

Claims

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Parfcsiraße 13 . «

60C0 Frankfurt a. M. 1

VICTOR COMPANY OF JAPAN, LTD., Yokohama-City, Japan

Patentansprüche .

Geräuschverminderungseinrichtung, enthaltend eine erste iri der Verstärkung' veränderbare Steuerschaltung zur Pegelkompression eines Eingangssignals mit Hilfe eines ersten zusammengesetzten Steuersignals, das aus einer Vielzahl von Steuerspannungen durch Addition zusammenge-

. . setzt ist, die in-einer Vielzahl unterteilter Frequenzbänder auftreten, um ein pegelkomprimiertes Ausgangssignal zu gewinnen,.' das einer Übertragungsstrecke zugeführt wird, und enthaltend eine zweite in der Verstärkung veränderbare Steuerschaltung zur bezüglich der Pegelkompression' komplementären Pegelexpansion des nach Durchlaufen : der Übertragungsstrecke auftretenden pegelkomprimierten Signals mit Hilfe einer zweiten zusammengesetzten Steuerspannung, die aus einer Vielzahl von Steuerspannungen durch Addition zusammengesetzt ist, die in einer Vielzahl unterteilter Frequenzbänder auftreten, um ein Ausgangssi-. ^v gnal zu liefern,

gekennzeichnet durch eine erste Steuerspanhungserzeugungsschaltung (32 bis 39) zur Aufteilung des Ausgangssignals der ersten in der Verstärkung veränderbaren Steuerschaltung (27) in eine Viel-• zahl von Frequenzbändern und Erzeugung einer Vielzahl entsprechender Steuerspannungen mit gegenseitig unterschiedlichen Integrationszeitkonstanten für jedes der aufgeteilten Frequenzbänder und durch eine zweite Steuerspannungserzeugungsschaltung (48 bis 55) zur Aufteilung des Eingangs si gnal s der zweiten, iit der Verstärkung veränderbaren Steuerschaltung (43) in eine Vielzahl von Frequenzbändern und Erzeugung einer Vielzahl entsprechender Steuerspannungen mit gegenseitig unterschiedlichen Integra-

. tionszeitkonstanten für jedes der aufgeteilten Frequenz- \ bänder. ·
2. Einrichtung nach Anspruch 1, - · dadurch gekennzeichnet, * daß die Zeitkonstanten, die der Vielzahl der Steuerspannungen in der ersten und der zweiten Steuerspannungserzeugungsschaltung gegeben sind, auf Minimumwerte Inner-' halb eines Bereiches eingestellt sind, in dem ein Schlimmerwerden der Verzerrung durch Welligkeit in den Steuerspannungen in den genannten aufgeteilten Frequenzbändern" keine Schwierigkeiten einführt. ' * "_.' '■■'"■
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ■ :.;**. dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite in der Verstärkung veränderbare Steuerschaltung gegenseitig komplementäre Anhebungskennlinien haben, wenn die erste und die. zweite zusammen-, gesetzte Steuerspannung konstante Werte haben.
4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ' dadurch g e k e η η ζ e i c h n. et , *' ·■ daß die erste in der Verstärkung veränderbare. Steuerschal-, tung (27) enthält: eine erste Anhebungsschaltung (28), der das Eingangssignal zugeführt wird, einen .ersten Umkehrverstärker (29), der der ersten Anhebungsschaltung nachgeschaltet ist, und einen ersten spannungsgesteuerten Verstärker (30), dem das am Ausgang des.ersten Umkehrverstärkers auftretende pegelkomprimierte Signal und die erste zusammengesetzte Steuerspannung zugeführt wird, um an den ersten Umkehrverstärker ein Ausgangssignal zu liefern. ...
5. Einrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste spannungsgesteuerte Verstärker (30) enthält: einen ersten Analogmultiplizierer (31) zum MuI-tiplizieren des am Ausgang des ersten Umkehrverstärkers auftretenden pegelkomprimierten Signals mit der ersten zusammengesetzten Steuerspannung und einen ersten Widerstand (R3), der zwischen den Ausgang des ersten Analogmultiplizierers und den Eingang des ersten Umkehrverstärkers geschaltet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweite in der Verstärkung veränderbare Steuerschaltung (43) enthält: einen zweiten spannungsgesteuerten Verstärker (44), dem das über die Übertragungsstrecke erhaltene, pegelkomprimierte Signal und die zweite zusammengesetzte Steuerspannung zugeführt werden, einen zweiten Umkehrverstärker (46), der dem zweiten spannungsgesteuerten Verstärker nachgeschaltet ist, und eine zweite Anhebungsschaltung (47), die in einem Rückführzweig des zweiten Umkehrverstärkers liegt.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, ■

dadurch gekennzeichnet, daß der zweite spannungsgesteuerte Verstärker (44) enthält: einen zweiten Anälogmultiplizierer (45) zum Multiplizieren des von der Übertragungsstrecke erhaltenen, pegelkomprimierten Signals mit der zweiten zusammengesetzten Steuerspannung und einen zweiten Widerstand (R3), der zwischen den Ausgang des zweiten Analogmultiplizierers und den Eingang des zweiten Umkehrverstärkers geschaltet ist.