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Schaltungsanordnung zur automatischen Dynamikkompression Die Erfindung
bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur automatischen Dynamikkompression gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die Übertragungsqualität z.B. im Hörrundfunk erfüllt hinsichtlich
der Signal-Rauschabstände vielfach nicht mehr die Erwartungen eines anspruchsvollen
Hörers. Auf der einen Seite sind auf dem Gebiet der Schallspeicherung durch Rauschunterdrückungssysteme
und die Digitaltechnik Fortschritte gemacht worden, die die Signal-Rauschabstände
erheblich vergrößern, auf der anderen Seite haben sich die Verhältnisse beim Hörrundfunk
durch das immer dichtere Sendenetz mit seinen geringen Sendefrequenzabständen verschlechtert.
Zusätzlich werden bei der Rundfunkubertragung die Signal-Rauschabstände durch vielfältige
Störquellen, z.B. Entladung von Hochspannungsleitungen, herabgesetzt.
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Aus den genannten Gründen ist es wünschenswert, die Signal-Raus chab
stände im Hörrundfunk zu erhöhen und dem technischen Stand der Speichermedien anzupassen.
Hierzu ist es erforderlicht
die Störungen des Übertragungsweges
zu vermindern.
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Zur Erhöhung der Signal-Rauschabstände im UKW-Hörrundfunk ist die
Einführung eines Rauschunterdrückungssystems nach dem Prinzip des Sliding-Band-Verfahren
untersucht worden.
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Es wurde in 'ßRundfunktechnische Mitteilungen, Jahrgang 21 (l975)
Heft 5 darauf hingewiesen, daß mit einem solchen Rauschunterdrückungssystem ausgestrahlte
Sendungen in einem Rundfunkempfänger ohne Expander zu Frequenzunterschieden zum
Originalsignal führen können. Dies führt zu einer Qualitätsminderung des empfangenen
Signals. Bei Verwendung eines Expanders auf der Empfängerseite ist eine Verminderung
der Störungen des Übertragungsweges festzustellen. Da bei der Einführung eines Kompandersystems
im Hörrundfunk mit einer langen Übergangszeit zu rechnen ist, ist für diese Einführung
eine weitgehende Kompatibilität bei Empfängern ohne entsprechenden Expander eine
entscheidende Vorbedingung.
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Eine ausffeichendle Kompatibilität ist unter der Voraussetzung gegeben,
daß keine Frequenzabweichungen beim Empfang von komprimierten Sendungen mit Empfangsgeräten
auftreten, die nicht über den entsprechenden Expander verfügen. Bei einem Sliding-Band-Kompander
wird der Bereich der mittleren und hohen Frequenzen beeinflußt. Bei der Widergabe
eines solchen komprimierten Signals ohne den entsprechenden Expander sind deshalb
Verfälschungen des Frequenzganges nicht zu vermeiden.
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Im Gegensatz zu einem Sliding-Band-Kompander wird bei einem Breitbandkompander
der gesamte Frequenzbereich bearbeitet.
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Der Frequenzgang des Kompressorausgangssignals ist unabhänvon von
der spektralen Verteilung und dem Pegel des Signals.
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Da mttelw und höherfrequente Störungen auch dann unterdrückt werden
sollen, wenn ein hochpegeliges niederfrequentes Nutzsignal vorhanden ist, das diese
Störungen nimt überdecken
kann, besitzt auch ein solcher Breitbandkompander
eine Preemphase, durch die höherfrequente Anteile des Eingang signals stark angehoben
werden. Damit erfüllt auch ein solcher Breitbandkompander die Forderangen eines
unverfälschten Frequenzganges nicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein im Hörrundfunk zu übertragendes
Signal zur Erhöhung des Signal-Rauschabstandes unter Verwendung eines Kompanders
so zu beeinflussen, daß sich bei der Wiedergabe in einem Empfänger ohne korrespondierenden
Expander möglichst geringe Abweichungen des Frequenzganges des zu übertragenden
Signals ergeben.
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Die genannte Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs l durch die im-Kennzeichen wiedergegebenen Merkmale gelöst.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltung ist es möglich, bei einem
im Hörrundfunk zu übertragenden Signal unter Yerwendung eines Breitbandkompanders
eine Erhöung des Signal-Rauschabstandes und der Dynamik zu erzielen. Gleichzeitig
besteht Kompatibilität, das heißt, das Signal ist auch ohne Expander im Empfänger
mit nur sehr geringen Abweichungen im Frequenzgang und geringer Dynamikreduzierung
zu empfangen, Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der
Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. l einen Aufbau einer erfindungsgemäßen Schaltung, Fig.
2 ein Pegeldiagramm einer Kompressionskennlinie.
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Fig. l zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Kompression eines
zu übertragenden Signals. Von einer Eingangsklemme l wird das zu übertragende Signal
über einen Hochpaßfilter
3 einem regelbaren Verstärker 4 zugeführt.
Der Ausgang des regelbaren Verstärkers 4 ist sowohl mit dem Eingang eines Filters
5 als auch mit dem Eingang eines Hochpaßfilters 7 verbunden. Am Ausgang 6 des Filters
5 liegt das für die Übertragung in eine geeignete Form aufbereitete Signal an, Der
Ausgang des Hochpaßfilters 7 ist mit einem regelbaren Verstärker 8 verbunden. Der
Ausgang des regelbaren Verstärkers 8 führt auf einen Eingang eines Gleichrichters
9. Ein Ausgang 12 des Gleichrichters 9 führt sowohl auf einen Steuereingang lt des
regelbaren Verstärkers 8 als auch auf einen Steuereingang 10 des regelbaren Verstärkers
4. Die Hochpaßfilter 3 und 7 und das Filter 5 sind erfindungsgemäß so bemessen,
daß der Frequenzgang des Signals am Ausgang 6 in Bezug auf das Eingangssignal eine
für den UKW-Hörrundfunk genormte Preemphase aufweist.
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Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß der Kompressor ohne
die Hochpaßfilter 3 und 7 ausgeführt ist und daß allein das Filter 5 die genormte
Preemphase des UKW-Hörrundfunk aufweist. Bei dieser Ausführungsform werden im Kompressor
die höhreren Frequenzen, die durch das Filter 5 noch weiter angehoben werden, im
gleichen Maße wie die niedrigen Frequenzen komprimiert und damit angehoben. Bei
hochtonreicher Musik kann es dadurch notwendig werden, mit Rücksicht auf eine mögliche
Übersteuerung der höhreren Frequenzen die Aussteuerung zu reduzieren, wodurch der
Signal-Rauschabstand etwas verschlechtert wird.
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Dies wird vermieden, indem die erforderliche Preemphase des zu übertragenden
Signals dem Kompressor übertragen wird. Bei dieser Ausführungsform ist die Preemphase
der Hochpaßfilter 3 und 7 gleich der für den UKW-Hörrundfunk genormten Preemphase,
während das Filter 5, d.h. die normalePreemphase, entfällt.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die genormte Preemphase dem
Kompressor vorgeschaltet und der Kompressor wird ohne Preemphase ausgeführt.
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Es ist auch möglich, daß die Preemphase der Hochpaßfilter 3 und 7
des Kompanders stärker als die für die UKW-Hörrundfunk genormte Preemphase ist.
Damit die Preemphase des gesendeten Signals mit der genormten Preemphase übereinstimmt,
j'st es erforderlich, das Filter 5 in diesem Falle so zu bemessen, daß die Höhen
entsprechend abgesenkt werden. Bei einer solchen Ausführungsform wird erreicht,
daß ein höherfrequentes Signal durch die linearen Frequenzverzerrungsmaßnahmen nur
bei Pegelwerten, die über einen bestimmten Wert unter der Vollaussteuerung liegen,
angehoben, aber für Pegelwerte oberhalb dieser Grenze gegenüber dem Fall ohne Kompandierung
abgesenkt wird. Der gleiche Effekt kann dadurch erreicht werden, daß der Hochpaßfilter
7 mit stärkerer Preemphase als der Hochpaßfilter 4 ausgeführt wird.
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Durch die Kompression des zu übertragenden Signals mit Hilfe des Breitbandkompanders
wird dessen Dynamik stark reduziert. Soll die im UKW-Hörrundfunk bisher übliche
Dynamik beibehalten werden, braucht die Originaldynamik des. zu übertragenden Signals
nur entsprechend weniger für die Übertragung reduziert werden. Daraus ergibt sich,
daß bei einem Empfang komprimierter Signale mit Expander neben dem besseren Signal-Rauschabstand
als weiterer Vorteil auch eine Darbietung mit größerer Dynamik erreicht wird. Bei
einem Empfang komprimierter Sendungen ohne Expander wird aufgrund der geringeren
Dynamikreduzierung des Programms vor bzw. bei der Kompression auch eine entsprechend
geringere Abweichung von der Dynamik nicht komprimierter Signale auftreten.
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Die Dynamikeinschränkung bei einem Empfang ohne Expander wird noch
weiter verringert, wenn die Kompression nicht wie bei einem Breitbandkompander zunächst
im Verhältnis l : 2 einsetzt und von einem bestimmten Pegel ab nicht weiter zunimmt
(Fig. 2, Kurve a), sondern sich bei gleicher Anhebung über einen weiteren Dynamikbereich
verteilt (Fig 2, Kurve b).