DE3151137A1 - Schaltungsanordnung zum modifizieren des dynamikbereichs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Schaltungsanordnungen zum Indern des Dynamikbereichs von Audio- und anderen Signalen, nämlich Kompressoren, die den Dynamikbereich komprimieren und Expander, die den Dynamikbereich expandieren, und bezieht sich insbesondere auf Kompressoren und Expander, die deren Empfindlichkeit gegen Steuerung durch unerwünschte Signale verringern. Aus weiter unten im einzelnen erläuterten Gründen werden diese Verbesserungen als "Modulationskontrone" bezeichnet.

Kompressoren und komplementäre Expander werden häufig gemeinsam benutzt (ein Kompandersystem) um eine Geräuschminderung zu erzielen; das Signal wird vor der Übertragung oder Aufzeichnung komprimiert und nach dem Empfang oder der Wiedergabe aus dem Übertragungs kanal expandiert. Es können jedoch auch Kompressoren allein benutzt werden, um den Dynamikbereich zu verkleinern, z. B. um ihn an die Kapazität eines Übertragungskanals anzupassen, ohne daß anschließend eine Expansion vorgenommen wird, wenn das komprimierte Signal für den gewünschten Zweck angemessen ist. Außerdem werden Kompressoren allein bei gewissen Erzeugnissen benutzt, insbesondere bei Audioerzeugnissen, die nur komprimierte Rundfunksendungen übertragen oder im voraus aufzuzeichnende Signale

aufzeichnen sollen. Es werden auch Expander allein

in gewissen Erzeugnissen benutzt, insbesondere im Fall von Audioerzeugnissen, die nur bereits komprimierte Rundfunksendungen empfangen oder im voraus aufgezeichnete Signale wiedergeben sollen. Bei gewissen Erzeugnissen, insbesondere Erzeugnissen für die Tonaufnahme und Wiedergabe ist häufig eine einzeln vorgesehene Vorrichtung umschaltbar, so daß sie als Kompressor zum Aufzeichnen von Signalen und als Expander zur Wiedergabe komprimierter Rundfunksendungen oder im Voraus aufgezeichneter Signale arbeitet.

Das Ausmaß der Kompression oder Expansion läßt sich in dB ausdrücken. Eine Kompression von 10 dB bedeutet z.B., daß ein Eingangsdynamikbereich von N dB zu einem Ausgangsbereich

von (ϊΓ-10) dB komprimiert wird* Bei einem Rauschminderungssystem spricht man bei einer Kompression von 10 dB, auf die eine komplementäre Expansion von 10 dB folgt, von 10 dB Rausohminderung.

Die Erfindung betrifft insbesondere Schaltungsanordnungen zum Modifizieren des Dynamikbereiehs eines Eingangssignals, die eine bilineare Charakteristik haben (wobei "linear" in diesem Zusammenhang eine konstante Verstärkung bedeutet), die aus Folgendem zusammengesetzt ist:

1.) einem linearen. liedrigpegelteil bis zu einer Schwelle, 2,) einem nichtlinearen Mittel= bsw. Zwischenpegelteil (mit variabler Verstärkung) oberhalb der Schwelle bis zu einem Endpunkt, der ein vorherbestimmtes maximales Kompressioneverhältnis oder Expansionsverhältnis liefert, und
3o) einem linearen Hochpegelteil, dessen Verstärkung sich

von derjenigen des liedrigpegelteils unterscheidet. Die Charakteristik wird deshalb als bilinear bezeichnet, weil zwei Teile mit im wesentlichen gleichbleibender Verstärkung vorhanden sind₉

In der Praxis ist die Schwelle und der Endpunkt häufig nicht ein sehr genau festgelegter "Punkt". Die beiden Übergangsbereiche, wo der Zwischenpegelteil in den linearen Niedrigpegelteil und in den linearen Hochpegel teil übergeht, können jeweils eine veränderliche Form von einer glatten bis zu einer scharf gebogenen Kurve haben, je nach der Steuerkennlinie des Kompressors und Expanders.

Es sei außerdem noch darauf hingewiesen, daß Schaltungsanordnungen mit bilinearer Charakteristik sich von zwei anderen bekannten Klassen von Schaltungsanordnungen unterscheiden, nämlich

(a) einer logarithmischen oder nichtlinearen Schaltungsanordnung entweder mit fester oder sich ändernder Neigung und ohne linearen Teils die Verstärkung ändert sich über

den ganzen Dynamikbereich hinweg;

Cb) Schaltungsanordnungen mit einer Charakteristik, die zwei oder mehr Teile hat, von denen nur einer linear ist ("■unilinear"). Wie weiter unten noch näher erläutert wird, ist die Erfindung auch für unilineare Schaltungen anwendbar.

Eine Schaltungsanordnung mit bilinearer Charakteristik hat besondere Vorteile und ist weit verbreitet. Die Schwelle kann oberhalb des Eingangsrauschpegels oder des Rauschpegels des Übertragungskanals festgesetzt werden, um die Wahrscheinlichkeit einer Steuerung der Schaltung durch Rauschen auszuschließen. Aufgrund des Hochpegelteils mit im wesentlichen konstanter Verstärkung wird eine nichtlineare Behandlung von Hochpegelsignalen vermieden, die sonst Verzerrungen bringen würde.

Zwei allgemein bekannte Arten bilinearer Schaltungen werden als "Sliding Band"-Schaltungen "Sliding Band" und Festbandschaltungen (oder Spaltband- oder Mehrfachbandschaltungen) (fixed band, split band, multiband circuits) bezeichnet.

"Sliding Band"-Schaltungen erzeugen^ die spezielle, gewünschte Charakteristik für den Fall der Audiokompression oder Expansion vonhohen Frequenzen durch Anwendung einer Hochfrequenzanhebung (für die Kompression) oder Absenkung (für die Expansion) mit Hilfe eines Hochpaßfilters mit veränderlicher unterer Grenzfrequenz. Wenn der Signalpegel im Hochfrequenzband steigt, verschiebt sich die Grenzfrequenz des Filters nach oben und engt dadurch das angehobene oder abgesenkte Band ein und schließt das Nutzsignal von der Anhebung oder Absenkung aus. Beispiele für diese Schaltungen finden sich in den US-PS Re 28 426, US-PS 3 757 254, 4 072 914, 3 934 190 und der japanischen Patentanmeldung 55529/71. Diese Schaltungen können auch so gestaltet sein, daß sie bei niedrigen Frequenzen wirken. In diesem Fall erfolgt mit Hilfe eines Tiefpaßfilters

mit veränderlicher oberer Grenzfrequenz eine Anhebung oder Absenkung der niedrigen Frequenzen«,

Bei Festbandschaltungen wird das Frequenzspektrum durch entsprechende Bandpaßfilter in eine Vielzahl von Bändern unterteilt und die Kompression oder Expansion in jedem Band im Fall eines Kompressors mittels einer Verstärkungssteuervorrichtung (entweder ein selbsttätig ansprechender, diodenartiger Begrenzer oder ein gesteuerter Begrenzer)bew±rkfc,wobei im Falle eines Expanders entsprechende reziproke oder komplementäre Schaltungen Torgesehen sind* Beispiele für diese Art von Schaltkreisen finden sich in US-PS 3 846 719, 3 903 485 und im Journal of the Audio Engineering Society, Band 15 _f Nr. 4, Oktober 1967, S. 383-388. Mit diesen Festbandschaltungen ist ein unabhängiges Wirken in den verschiedenen Frequenzbändern möglich.

Es ist bekannt,, bilineare Kompressoren und Expander, sowohl der "Sliding Band"- als auch der Festbandart unter Verwendung nur eines einzigen Signalweges aufzubauen. Insgesamt wird jedoch eine Konstruktion derartiger Vorrichtungen bevorzugt, die eine Hauptsignalschaltung, welche hinsichtlich der Dynamik linear ist, mit einer Kombinationsschaltung in der Hauptschaltung,und eine weitere Schaltung aufweist, die ihren Eingang vom Eingang oder Ausgang der weiteren Schaltung ableitet und deren Ausgang mit der Kombinationsschaltung gekoppelt ist. Zu der weiteren Schaltung gehört ein (selbstwirkender oder gesteuerter) Begrenzer, und im Fall der Kompression wird durch das begrenzte Signal der weiteren Schaltung das Signal der Hauptschaltung in der Kombinationsschaltung verstärkt bzw. angehoben, während dem Signal der Hauptschal tung im Fall der Expansion entgegengewirkt wird. Das begrenzte Signal des weiteren Weges ist kleiner als das Signal des Hauptweges im oberen Teil des Eingangsdynamikbereichs. Es ist am vorteilhaftesten und zweckmäßigsten wenn die Hauptschaltung und die weitere Schaltung getrennt iden-

tifizierbare Signalwege sind. Meistens ist mehr als eine weitere Schaltung im Pail von Festbandvorrichtungen vorgesehene Oft wird eine bilineare Vorrichtung mit einer Hauptschaltung und weiteren Schaltungen als Dualwegvorrichtung (Dual path device) "bezeichnet.

Derartige bekannte "Dual Path "-Kompressoren und -expander sind "besonders vorteilhaft, weil sie es ermöglichen, die gewünschte Art von Übertragungscharakteristik auf exakte Weise ohne die Schwierigkeiten einer Hochpegelverzerrung zu erzielen. Der Niedrigpegelteil mit im wesentlichen konstanter Verstärkung wird erhalten, indem man dem weiteren Weg eine Schwelle oberhalb des Rauschpegels gibt; unterhalb dieser Schwelle ist der weitere weg linear. Der Zwischenpegelteil wird von demjenigen Bereich geschaffen, in welchem die Begrenzungswirkung des weiteren Weges teilweise wirksam wird, und der Hochpegelteil mit im wesentlichen konstanter Verstärkung ergibt sich, nachdem der Begrenzer voll wirksam geworden ist, so daß das Signal des weiteren Weges nicht mehr zunimmt und im Vergleich zum Signal des Hauptweges vernachlässigbar wird. Im höchsten Teil des Eingangsdynamikbereichs ist der Ausgang der Schaltungsanordnung tatsächlich nur das vom linearen Hauptweg hindurchgelassene Signal, d.h. linear im Hinblick auf den Dynamikbereich.

Beispiele dieser bekannten Schaltungen finden sich in US-PS 3 846 719, 3 903 485 und US-PS Re 28 426. Es sind auch analoge Schaltungen bekannt, mit denen ähnliche Ergebnisse erzielt werden, bei denen jedoch der weitere Weg Charakteristiken hat, die zu Begrenzercharakteristiken invers sind und bei denen der Ausgang des weiteren Weges dem Signal des Hauptweges zur Kompression entgegenwirkt und das Signal des Hauptweges zur Expansion verstärkt bzw. anhebt. (US-PS 3 828 280 und 3 875 537).

Die Erfindung ist bei jeder dieser bekannten bilinearen Schaltungen anwendbar, um die inhärenten Vorteile

zu erzielen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf bilineare Schaltungen begrenzt sondern läßt sich auch verwenden, um den Betrieb der genannten unilinearen Schaltungen zu verbessern. Wi® weiter unten im einseinen noch erläutert wird, kann die Erfindung auch in logarithmischen Schaltungen angewendet werden, vorausgesetzt daß eine Abweichung von einer logarithmischen Transferfunktion hingenommen werden kann. Die bevorzugten Ausführungsbeispiele beziehen sich allerdings auf bilineare Schaltungen, auf die in der ganzen vorliegenden Beschreibung Bezug genommen wird, wenn nicht ausdrücklich etwas anderes gesagt ist,

WiQ schon erwähnt, ist es nicht unbedingt wichtig, die gewünschte Art der bilinearen Charakteristik durch solche "Dual Path"-Techniken zu erzeugen«, Es gibt auch Alternativen, bei denen mit Einzelwegen gearbeitet wird, wie z.B. in US-PS 3 757 254, 3 967 219, 4 072 9H, 3 909 733 und der japanischen Patentanmeldung 55529/71 beschrieben. Mit diesen alternativen Schaltungen können meistens nicht so gute Ergebnisse erzielt werden wie mit "Dual Path"-Scha1tungen, oder sie können weniger zweckmäßig und deshalb weniger wirtschaftlich sein? aber sie können insgesamt gleichwertige Ergebnisse hervorbringen. Folglich ist die Erfindung auch bei diesen bekannten Schaltungen anwendbar«

Die Erfindung betrifft auch bekannte Kompressoren und Expander, bei denen bilineare Schaltkreise in Reihenschaltung, z.B. Mehrfachstufen verwendet sind» Derartige Anordnungen sind in der belgischen PS 889 428 beschrieben.

Bei Kompressoren und Expandern, insbesondere bei frequenzselektiven Vorrichtungen oder Mehrfachbandvorrichtungen ist ganz klar erwünscht, daß starke Signale in einem Frequenzbereich das Verhalten von Signalen in einem anderen Frequenzbereich nicht unzulässig beeinflussen- sollten. Die Standardmethode, diese Schwierigkeit anzugehen, besteht bisher darin, in den verschiedensten Schaltkreisen, sowohl in loga-

rithmischen Vorrichtungen als auch in SpezialVorrichtungen, wie den unilinearen und bilinearen Schaltungen, die oben beschrieben wurden, für Filtern und . Entzerrung zu sorgen. Bei diesen bekannten Schaltungen wird das G-leichstromsteuersignal, welches die Vorrichtung mit veränderbarer Verstärkung/Verlust (z.B. verstärkungsveränderliche Vorrichtung, wie ein spannungsgesteuerter Verstärker (VGA) oder ein Variolosser, wie ein Feldeffekttransistor-Dämpfer) oder einen variablen Filter steuert, aus der linearen additiven Kombination der Paßband signale und der .Bandsperrsignale geformt, die die Steuerschaltung erreichen. Mit der Erfindung wird diese einfache Kombination in einer vom Pegel abhängigen Weise wirksam geändert, um das bestmögliche Kompressoroder Expanderverhalten bezüglich der Paßband-:. Bandsperrsignale zu erhalten. Es werden nichtlineare Operationen vorgenommen, zu denen das Gleichrichten der Signale in verschiedenen Teilen des Spektrums gehört, und es werden Analysen der relativen und/oder absoluten Amplituden vorgenommen. Die endgültige Steuerung kann durch Wahl eines der Signale, durch Kombination von zwei oder mehr Signalen oder durch die Durchführung nichtlinearer Operationen, wie der Begrenzung mindestens eines dieser Signale erfolgen.

Mit der Erfindung wird ganz allgemein eine Schaltungsanordnung zum Modifizieren des Dynamikbereichs eines Eingangssignals geschaffen, die eine frequenzselektive Schaltung, welche ein Frequenzpaßband bestimmt, innerhalb dessen die Modifizierung des Dynamikbereichs erfolgt, und eine Dynamikmodifiziereinrichtung aufweist, die eine progressive Modifikation der Dynamik von Signalkomponenten in diesem Durchlaßband oder ein progressives Verschieben des Frequenzpaßbandes bewirkt, wodurch der Dynamikbereich modifiziert wird. Die Dynamik-Wirkung der Dynamikmodifiziereinrichtung spricht dabei auf steigende Pegel im wesentlichen der linearen additiven Kombination der Paßband Signalkomponenten und der Bandsperrsignal komponenten innerhalb der Schaltungsanordnung so an, daß sie bei Eingangs Signalen mit hohem Pegel weniger stark auf Band-

sperrsignalkomponenten eingeht« Mit anderen Worten heißt das, daß die Schaltungsanordnung bei Eingangssignalen von niedrigem Pegel im wesentlichen wie ein herkömmlicher Kompressor oder Expander arbeitet» Bei EingangsSignalen mit hohem Pegel wird jedoch die Kompressor- oder Expanderwirkung durch die Modulations kontroll schaltung gemäß der Erfindung modifiziert.

Eine Nebenwirkung besteht im Modifizieren der Eingangs-Ausgangspegel-tlbertragungscharakteristik der Vorrichtung bei irgendeiner bestimmten Frequenz oder Frequenzkombination. Der Gesamteffekt ist unwichtig und kann bei der vorherrschenden Frequenz in bilinearen Systemen sogar unmerkbar bleiben. Im Fall von logarithmischen Systemen soll die Wirkung der Modulations kontrolle, die hauptsächlich im Hochpegelteil des Dynamikbereiehs wirksam wird, ein Abweichen von der rein logarithmischen Charakteristik hervorrufen» Das kann im jeweiligen Anwendungsfall wichtig sein oder nicht»

Die Erfindung leitet sich von der Beobachtung her, daß im Idealfall die Kompression oder Expansion bei Kompressoren oder Expandern nur auf die Pegel von Signalen innerhalb der gewünschten Frequenzpaßbänder und nicht auf die Pegel von Signalen mit anderen Frequenzen, von denen man sagen kann, daß sie in sperrenden Bändern liegen, anspricht. In einem idealen Schaltkreis sollte z.B. die Kompression oder Expansion nicht durch den Pegel von Signalen außerhalb des Durchlasses des Festbandes oder des Durchlasses des "Sliding Band" (gleichgültig ob in Ruhestellung oder nicht) beeinflußt werden. Bei einer "Sliding Band"-Schaltung gemäß der Erfindung wird das Ausmaß der Frequenzverschiebung des variablen Bandes nicht größer als nötig, um sicherzustellen, daß das vorherrschende Steuersignal (im Fall der Kompression) nicht über einen Bezugspegel angehoben wird_o

Bei ihrer Anwendung in bilinaaren Schaltungen, insbesondere

denen in :"Dual Path"-Ausführung. macht sich die Erfindung eine weitere, diesen Schaltungen innewohnende Charakteristik zu nutze: bei hohen Eingangssignalpegeln ist das Hauptwegsignal wesentlich größer als das Signal bzw. die Signale in dem weiteren Weg bzw. den weiteren Wegen ·

Infolgedessen sind Hochpegelsignalmanipulationen im weiteren Weg im wesentlichen unhörbar und außer bei Phasenverschiebungen im wesentlichen nicht meßbar (vernachlässigbare Pegeländerungen). Diese Eigenschaft bilinearer Schaltungen wird am leichtesten im Zusammenhang mit einer "Dual Path"-Scha1tung verständlich . Das Prinzip gilt aber auch bei bilinearen Schaltungen der Einwegausführung, bei denen zwei oder mehr Signalkomponenten im gleichen Weg statt in getrennt identifizierbaren Wegen vorhanden sind.

Die Erfindung nutzt den Vorteil der oben beschriebenen Beobachtungen hinsichtlich der Charakteristiken bilinearer Schaltungen. Im Vergleich zu bekannten bilinearen Kompressoren und Expandern ermöglicht die Erfindung weitere Manipulationen des Signals (Modulationskontrolle) im Bereich hoher Eingangssignalpegel , wo das Gesamtansprechen des Kompressors oder Expanders linear ist. Die verhältnismäßig niedrigpegelige Rauschreduktionskomponente des Signals wird auf diese besondere Weise nur bei hohen Signalpegeln manipuliert, so daß gewährleistet ist, daß für den Signalkanal wichtige Auswirkungen durch die große Hauptsignalkomponente überschattet sind.

Bei bilinearen Schaltungen in "Dual Path "-Ausführung besteht eine Wirkung der Erfindung darin, die Übertragungscharakteristik des · weiteren Weges so zu modifizieren, daß die Charakteristik des weiteren Weges selbst bilinear wird statt sich bei hohen Eingangssignalpegeln abzuflachen oder dann abzufallen. Dies ist eine Folge des Proportionalitätsaspekts der Modulationskontrolle. Das bedeutet, daß bei hohen Eingangspegeln der Seitenwegpegel nicht unter einen vorgewählten Teil des Hauptwegpegels (z.B. ein Viertel oder

ein Zehntel) absinkt. Das ist akzeptabel, weil das Seitenwegsignal immer noch wesentlich kleiner bleibt als das
Hauptwegsignal bei hohen Eingangssignalpegeln^und weil das sperrende Band gegenüber dem Signal kanal des Hauptweges meistens
beträchtlich in der Phase verschoben ist«

Aus den gleichen Gründen kann die Erfindung in unilinearen Schaltungen -verkörpert werden, deren Ansprechen bei hohen Signalpegeln linear ist.

Anders betrachtet "bewirkt die Erfindung eine Erhöhung des Pegels von Bandsperrsignal komponenten im Ausgang der Vorrichtung bei hohen Signalpegeln., allerdings nicht in solchem Ausmaß, als daß es Schwierigkeiten mit dem Übertragungsoder Aufzeichnungskanal gäbe₉ denn relativ gesprochen bleiben sie immer noch klein» Das Anheben des Pegels der Bandsperrsignalkomponenten i^s^ aß· sich nicht besonders vorteilhaft , aber es ist nötig, um eine bessere Dynamik-Wirkunq
und Rauschminderung innerhalb des Paßbandes zu erhalten. Das Anheben des Pegels von Bandsperrsignalen im Ausgang der Vorrichtung bei Signalen von hohem Pegel wird erreicht durch eine Herabsetzung des Pegels von Bandsperrsignal komponenten im
Steuersignalkanal bei hohem Signalpegel oder dadurch, daß die Anordnung so getroffen wird, daß das Steuersignal erzeugt wird, als ob ein herabgesetzter Pegel der Bandsperrsignalkomponenten in dem Signal vorhanden wäre, das benutzt wird, um das Steuersignal bei hohem Signalpegel zu erzeugen (z.B. durch Filtern und Begrenzen in den Steuerschaltungen oder durch freq.uenzabhan.gige, dem Steuersignal entgegenwirkende Anordnungen).

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei HÖrtests die sogenannten Pumpwirkungen von allein verwendeten Kompressoren und Expandern deutlich herabgesetzt, wenn nicht ganz
ausgeschaltet werden« Zusätzlich zu ihrer Verwendung in
komplementären Rauschminderungssystemen ist die Erfindung

also besonders nützlich zur Verwendung in alleinstehenden Kompressoren und Expandern, d.h. Kompressoren zur Benutzung bei der Kompression von Signalen, die nicht anschließend expandiert werden, und Expandern für die Expansion von Signalen die nicht vorher komprimiert wurden.

Es haben sich zwar in der Praxis schon verschiedene Ausführungsformen von Rauschminderungssehaltungen als erfolgreich erwiesen; aber derartige Schaltungen weichen zu einem gewissen Grad von der Idealvorstellung im Betrieb ab, weil es das Problem mit den Bandsperrsignalen gibt, die die Kompression und Expansion unzulässig steuern. Diese Nachteile machen sich in verschiedener, miteinander in Wechselbeziehung stehender Weise bemerkbar:
1.) eine geringere Rauschminderungswirkung in einem Teil des Paßbandes des Rauschminderungssystems;

2.) Rauschmodulationswirkungen, z.B. der Pegel eines Signals mit einer Frequenz moduliert den Rauschpegel in einem anderen Teil des Frequenzspektrums;

3.) Signalmodulationswirkungen, z.B. der Pegel eines Signals mit einer Frequenz moduliert den Pegel eines Signals mit einer anderen Frequenz;

4.) Kreuzmodulationswirkungen, z.B. Nebenmodulationsprodukte, die aus einer oder mehreren der beiden zuletzt genannten Modulationswirkungen resultieren.

Das Ausmaß, in dem sich diese Nachteile bemerkbar machen, hängt von der Art der im Rauschminderungssystem verwendeten Schaltungen, dem Aufnahme- und Wiedergabegerät, dem Aufnahme/ Wiedergabekanal oder Medium und der Art des Signalmaterials ab. In vielen Fällen sind diese Nachteile außer durch Prüfinstrumente im wesentlichen nicht bemerkbar. Trotzdem ist es wünschenswert, diese Mängel zu beseitigen. Da die genannten Nachteile bekannter Kompressoren, Expander und Rauschminderungssysteme sich auf Modulätionswirkungen_; sei es der Signale oder des Rauschens beziehen, wird die hier beschriebene

Erfindung, mit der diese Mangel "behoben werden sollen, als Modulationskontroll e bezeichnete,

Wie ernst diese Modulationswirkungen sind_? hängt großen Teils γόη der Gleichförmigkeit des Übertragungskanals zwischen dem Kompressor und Expander ab„ Bei Magnetbandaufnahme- und Wiedergabeanordnungen tritt ZoBo eine Erscheinung im Frequenzgang ι auf, die als "Kopfstöße" (head bumps) bezeichnet wird. Selbst in professionellen Ancs?dnungen₉ insbesondere solchen, die mit 72 cm/s arbeiten, ist die Wiedergabe unterhalb 100 Hz ungleichmäßig wegen des Verhältnisses zwischen der Signalwellenlänge auf dem Band und der Wiedergabekopfabmessung , die im gleichen Größenordnungsbereieh liegen«, Wenn das Kompressor/Expandersystem für Signale im Kopfstoßbereich empfindlich ist, können diese Signale bei der wiedergabe den Expander in einer nichtkompl&mentären Weise so steuern, daß Signale oder Rauschen von höhsrer Frequenz von z„B. bis zu 3 kHz von den Signalen im Bereich von oder unterhalb 100 Hz moduliert werden_e

Bei bekannten Festbandschaltungen mit Einfachband oder Mehrfachband sind verschiedene Filterteehniken angewendet worden, um die Steuerung der Kompression und Expansion durch unerwünschte Signal© auf ein Minimum einzuschränken. Gemäß diesen Verfahren werden scharfe Filters,d.h. mit steiler Flanke im Signalweg oder in der Steuerschaltung des Begrenzers angeordnet.,

Allerdings führt die Verwendung von Signalwegfiltern, die steiler sind als 6 dB/Oktave, d. h. einpoliger Filter in Mehrfachbandkompressoren und Expandern zu Amplituden- und Phasenwirkungenj, so daß bei der erneuten Kombination des Gesamtsignalspektrums Amplituden= und Phasenfehler auftreten. Dies Problem wird noch besonders verstärkt, wenn Filter verwendet werden, die steiler sind als 12 dB/Oktave. Eine Filterneigung von nur β oder 12 dB/Oktave ist andererseits un-

ter Umständen nicht ausreichend, um gegen alle unerwünschten Signale diskriminierend zu wirken. Die bilinearen Mehrfachbandschaltungen (Pestbandschaltungen), beispielsweise

gemäß US-PS 3 846 719 und im Journal of the Audio Engineering Society, Band 15» Nr. 4, Oktober 1967, S. 383-388, haben Filter mit einer Steilheit von 12 dB/Oktave im Signalweg von dreien der vier Pestbänder. Ein flacher G-esamtfrequenzgang wird nur durch die Verwendung einer komplexen Filtercharakteristik in dem den steilen Filtern benachbarten Frequenzband erzielt. Es liegt auf der Hand, daß eine solche Lösung nicht universell anwendbar ist.

In der logarithmischen Mehrfachbandkompressor/Expanderschaltung (Festband), die in "Rundfunktechn. Mitteilungen", Jahrg. 22 (1978) Ho 2, S. 63-74 beschrieben ist, wird das Eingangssignal durch einpolige Filter in vier Bänder unterteilt. Die Steuerschaltungen für jedes Band arbeiten jedoch mit steilen 18 dB/Oktave Filtern. Ein steiler Steuerschaltungs-Filter (12 dB/Oktave) wird auch in einer Einfach-Festband-Kompressor/Expander-Schaltung benutzt, die unter dem Warenzeichen "dbx II" auf dem Markt ist. Allerdings führt die Verwendung von steilen Filtern in der Steuerschaltung zu einer übermäßigen Verstärkung von Hochpegelsignalen außerhalb des Paßbandes des Filters der Steuerschaltung, wenn innerhalb desselben keine Signale von hoher Amplitude vorhanden sind, was zu einer möglichen Übersteuerung des Übertragungskanals führt, wenn nicht auch im Signalkanal steile Abbruchfilter vorgesehen werden.

Ein bekanntes Verfahren, welches als "Schief-Spektrum"

(spectral skewing) bezeichnet wird, geht aus der belgischen Patentschrift 889 427, Audio, Mai 1981, S. 20-26 und der Veröffentlichung J-6 und dem Vorabdruck hervor, die auf dem Kongreß der Audio Engineering Society in Uew York im November 1981 vorgelegt wurde. Das sogenannte "Schief-Spektrum" befaßt sich auch mit der Unterdrückung von Modulations-effekten, die aus Nichtkomplementarität von

Kompressor und Expander aufgrund von Übertragungskanalfehlern resultieren. Die "Schiefe"~Technik lehrt, mindestens im Kompressor für scharfes Filtern bei einer Frequenz zu sorgen^ die gut innerhalb des normalen Paßbandes des Systeme und innerhalb des flachen Frequenzgangbereichs des Übertragungskanals liegt'. Mit dem "Schief-Spektrum" können zwar Störsignalmodulationswirkungen, die durch Kanalunregelmäßigkeiten hervorgerufen werden, erfolgreich verringert werden, aber das Problem einer übermäßigen Frequenzverschiebung bei "Sliding Band"-Systemen oder einer übermäßig starken Dämpfung bei Festbandsystemen wird nicht angegangen.

Mit der Erfindung soll deshalb das Steuern der Expansion und Kompression duroh unerwünschte Signale ohne die beim Stand dar !Technik auftretenden !einwirkungen und/oder die Kompliziertheit des Systems auf ein Minimum eingeschränkt werdeno

Auch wenn meßbare Modulationseffekte mit der Erfindung nicht vollkommen unterdrückt werden, werden die erfindungsgemäßen Wirkungen bei Anwendungsfällen im Audiobereich doch unterstützt durch psychoakustische Yerdeckung, so daß die wahrzunehmenden Auswirkungen für die meisten Hörer und den größten Teil des Musikmaterials unhörbar sind. Das bedeutet, daß nur die Modulation eines Signals oder von Signalen, welches in der Frequenz weit genug vom Modulationssignal entfernt liegt, vom menschlichen Ohr wahrgenommen wird. Diese Modulation wird durch die Erfindung auf ein Minimum eingeschränkt. Dagegen ist es weniger wahrscheinlich, daß die Modulation eines Signals oder von Signalen durch ein anderes Signal, welches in der Frequenz nur einen kleinen Abstand hatj durch die Erfindung beeinflußt oder verbessert wird. Es ist nicht wahrscheinlich_? daß diese Erscheinungen vom menschlichen Ohr wahrgenommen werden, und zwar aus zwei miteinander in Beziehung stehenden Gründeng

a) ein schwaches Signal, welches in der Frequenz einem starken Signal naheliegt, wird von dem starken Signal so ver-

deckt, daß das schwache Signal unhörbar ist, oder b) wenn das in dichtem Abstand liegende Signal vor der Kompression hörbar ist oder sein Pegel durch den Kompressor so verstärkt wird, daß es hörbar wird, besteht eine psychoakustische Toleranz für Modulationseffekte wegen des geringen Frequenzabstandes.

Infolgedessen kann das menschliche Ohr Modulationseffekte von Signalen mit in dichten Abständen liegenden Frequenzen nicht unterscheiden, so daß die Erfindung für diese Signale nicht voll wirksam sein muß.

Die Erfindung wird praktisch eingesetzt in einer Festbandoder "Sliding Band"-Kompressor- oder Expanderschaltung, die eine variable Schaltung aufweist, welche üblicherweise von einem G-leichstromsteuersignal gesteuert wird und hauptsächlich im unteren Teil des gesamten Dynamikbereichs wirksam ist. Gemäß der Erfindung sind Modulations kon trol !einrichtungen im oberen Teil des Dynamikbereichs vorgesehen, um zu verhindern, daß die wirkung der variablen Schaltung

stärker wird als nötig, um die benötigte nominale Dämpfung der dominierenden Signale zu erzielen, gleichgültig ob diese Signale Frequenzen im Paßband oder im sperrenden Band haben. In der Praxis schließt die Kontrolle der Tätigkeit der variablen Schaltung meistens eine Einwirkung auf

das Steuersignal ein, welches die Schaltung, steuert.

Die Modulations kontrolle kann in Form aktiver oder passiver Steuersignalbegrenzungseinrichtungen verwirklicht werden, die bei hohen Signalpegeln wirksam werden, oder in Form von Einrichtungen, die mit Schaltungen arbeiten, welche das Vorhandensein von Signalen hohen Pegels feststellen und Signale erzeugen, die dem Anstieg des Steuersignalpegels entgegenwirken. Diese Steuersignalbegrenzung kann in einem oder mehreren frequenzselektiven Steuersignalkanälen erfolgen. Bei

Benutzung von mehr als einem solchen Kanal sind Einrichtungen Torgesehenj die die Steuersignale auswählen oder kombinieren, um dem variablen Schaltungselement ein optimales Steuersignal zu liefern«, Wenn eine Wahrnehmungsschaltung für ein hoehpegeliges Signal oder ein Modulationskontroll generator verwendet wird5 sind verschiede Arbeitsweisen möglich,die

ein Maß für signalpegeL mindestens im oberen Teil des Dynamisiereichs ergeben. Das Modulationäcontrollsignal kann 2„B« vom Eingangs- oder Ausgangssignal des Kompressors oder Expanders abgeleitet werden«, Praktisch liefert das Modulations kontrollsignal ein Bezugssignal für das Gleichstromsteuersignal, welches an das variable Schaltkreiselement angelegt wird (YCA oder spannungsgesteuerter Filter). Das Bezugssignal wird in Gegenphas©, d.h. mit entgegengesetzter Polarität oder entgegenwirkend mit dem Gleichstromsteuersignal kombiniert, welches in erster Linie in Abhängigkeit von Bandsperrsignal komponenten erzeugt wird, um eine Grenze zu schaffen9 bis zu der das Steuersignal am variablen Schaltkreiselement in Abhängigkeit von Signalen im sperrenden Band anwachsen kann, d_oh_e außerhalb des Durchlasses des Festbandes oder "Sliding Band", in der Praxis kann diese Grenze entweder ziemlich "hart" oder ziemlich "weich" gestaltet werden, d.h., daß weitergehende Steigerungen das Steuersignal entweder abrupt angehalten werden können;, oder daß man sie mit reduzierter Rate weiterlaufen läßto

Es ist auch eine Ableitung des Modulationskon troll signals aus der variablen Schaltung (VCA oder variables Filter) durch Messung von Spannungs- oder Stromkomponenten der variablen Schaltung und. wenn nötig Entzerrrung möglich, um ein Signal zu erzeugen,

' -zur BildunQ einer

welches / Grenze benutzt werden kann, bis zu der das Steuersignal der variablen Schaltung in Abhängigkeit von Signalen im sperrenden BAnd wachsen kann.

Vom Ergebnis her bietet die entweder in Festband- oder in "Sliding Band"-Vorrichtungen angewandte Erfindung eine beträchtliche Immunität gegenüber Signalen außerhalb des Durchlasses des Festbandes oder des"Sliding Band". Bei "Sliding Band"-Vorrich-

tungen hat die Erfindung den weiteren, hiermit zusammenhängenden Vorteil, daß das "Sliding Band" in Abhängigkeit von einem dominierenden Signal nur so weit verschoben wird wie es nötig ist, um die Verstärkung bei der Signal frequenz im wesentlichen auf eins zu bringen, mindestens was Pegel auf der Höhe oder oberhalb der Höhe eines Bezugspegels betrifft. Der Bezugspegel liegt auf dem oberen Abschnitt oder in der Nähe des oberen Abschnitts des Dynamik-Betriebsbereichs der Vorrichtung, z. B. etwa innerhalb 6-20 dB des maximal erlaubten Pegels. Bekannte "Sliding Band"-Schaltungen neigen zu Übermäßig starker Verschiebung, so daß die Grenzfrequenz des variablen Filters weiter verschoben wird, als bei Hochpegelsignalen nötig wäre. Das verursacht nicht nur mögliche Modulationseffekte, sondern führt auch zu einem Verlust an Rauschminderungswirkung in einem Teil des Spektrums.

Im einfachsten Ausführungsbeispiel ermöglicht die Erfindung, wenn sie in "Sliding Band-Dual Path"-Schaltungen vorgesehen wird, das Gleichrichten und Glätten des Eingangs- oder Ausgangssignals und das Kombinieren des entstehenden Gleichstrom-Bezugssignals mit dem am variablen Filter anliegenden Steuersignal. Der Pegel des Bezugssignals kann für einen gewünschten Grenzanteil auf ein dominierendes Signal des weiteren Weges im Verhältnis zur entsprechenden Komponente des Hauptwegsignals eingestellt werden. Der Betrieb der Modulationskontrollschaltung kann z. B. so ausgelegt werden, daß beispielsweise in den oberen 20 dB des Dynamikbereichs der Begrenzer nur so viel Dämpfung liefert, wie nötig ist, um die dominierende Signal komponente im weiteren Weg auf einem verhältnismäßig konstanten Bruchteil dieser Komponente im Signal des Hauptwegs zu halten (z. B. 15 dB darunter).

Beim einfachsten Ausführungsbeispiel ermöglicht die Erfindung in Anwendung an Festband-Dual Path-Schaltungen wie bei der"Sliding Band"· Ausführungsform das Gleichrichten und Glätten des Eingangs- oder Ausgangssignals, um ein Modulationskontrollsignal zu erzeugen, welches in erster Linie auf die Hoch-

—ie—

pegel signal komponenten des Eingangssignals anspricht. Bei Festbandschaltungen ist jedoch ein steiler Filter in der Paßbandsteuerschaltung vorgesehens um ein Paßbandsteuersignal zu liefern. Außerdem ist eine Bandsperrsteuerschaltung vorgesehen, um ein Bandsperrsteuersignal zu liefern. Das Modulationskontroll signal liefert ein Bezugssignal für das Bandsperrsteuersignal«, d„ h. es wirkt ihm bei hohen Signalpegeln entgegen. Das auf das Bezugssignal bezogene Bandsperrsteuersignal wird mit dem Paßbandsteuersignal verglichen,, und die beiden werden kombinier^ fm allgemeinen wird dabei das größere favorisiert, über eine Auswahlschaltung für das Maximal signal, das dann den VCA steuert. Die Gesamtwirkung der Schaltung besteht darin_s die nötige Dämpfung (Gesamtkompressionsgesetz) im Paßband zu liefern und eine Steuerung der Paßbanddämpfung durch große Signal komponenten im sperrenden Band zu vermeiden und die Möglichkeit übermäßiger Verstärkung von Hochpegelsignalen im sperrenden Band zu vermeiden, und zwar vom Ausgang des Gesamtkompressors gesehen.

Bei diesen und weiteren Ausführungsformen₉ bei denen ein Entgegenwirken des Bezugssignals erzeugt wird₉ kann dies Signal vom Eingang oder Ausgang abgeleitet werden, weil bei den hohen Signal pegel η, wo die Erfindung wirksam wird, der Eingangs- und Ausgangspegel nahezu das gleiche sind. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann das Modulationskontrollsignal vor dem Gleichrichten einer Filterung oder Entzerrrung unterworfen werden. Diese Entzerrrung bewirkt gemeinsam mit dem festen oder variablen Filtern oder Entzerren, welches in den Signal schaltungen und Steuerschaltungen vorgesehen ist, eine Gesamtmodulationskontrolle, die am wirksamsten die Steuerung durch Signal komponenten im sperrenden Band unterdrückt und dabei gleichzeitig die Steuerung durch Signalkomponenten im Paßband so wenig wie möglich stört.

Weitere Ausführungsbei spiele aer Erfindung werden nachfolgend beschrieben. Der verstärkte Wechsel Stromausgang des

-4^—

variablen Filters des "Sliding Band" kann ζ. B. in zwei oder mehr Bandpaßkanäle unterteilt werden, von denen jeder Kanal gewählten G-renzschwellen unterworfen, gleichgerichtet und kombiniert wird, um ein Steuersignal zu erzeugen. Durch Wahl entsprechender Schwellen hat die Gleichstromsteuerschaltung des "Sliding Band"-Kompressors oder -Expanders dann eine frequenzabhängige Maximalausgangscharakteristik, welche "bewirkt, daß die Steuerung des Kompressors oder Expanders durch Signale außerhalb des verschiebbaren Paßbandes auf ein Minimum eingeschränkt wird.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform mit nur einem Steuerschaltungskanal ist im Steuerverstärker eine Hledrigfrequenz-Anhebungsschaltung angeordnet. Dieser folgt ein Amplitudenbegrenzer und dann eine Hochfrequenz-Anhebungsschaltung. Das resultierende Wechselstromsignal wird dann gleichgerichtet und geglättet, um das Steuersignal zu bilden.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausftihrungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Pig. 1 einen beispielhaften Satz von Kurven zur Darstellung komplementärer bilinearer Kompressions- und Expansionscharakteristiken;

Fig. 2 ein Schaltschema eines bekannten "Sliding Ba,nd-Kompressors;

Fig. 5 ein Schaltschema eines bekannten "Sliding Band"-Expanders;

Fig. 4 ein Schaltschema einer Abwandlung der Vorrichtung gemäß Fig« 2 und 3;

Figo 5 ein Blockschaltbild eines bekannten "Sliding Band-Kompressors;

Fig. 6 ein Satz Suchtonkurven, die die "Sliding Band"-Wirkung der Schaltung gemäß Fig. 2 und 4 zeigen;

Fig. 7-10 eine Reihe von Suchtonkurven, die die Wirkungen der Modulationskontrolle . gemäß der Erfindung,

verwirklicht in einem "Sliding BancT'-Kompressop, zeigen;

Fig. 11 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungs-"beispiels der Erfindung;, verwirklicht in einem "Sliding BancT-Kompressorj

Figo 12. - 15 Blockschaltbilder weiterer Ausführungsbeispiele der Erfindungs, die in "Sliding Band"=Kompressoren verwirklicht ist ι

Fig_e 16 und 17 Blockschaltbilder eines bekannten Festbandkompressors und -expanders °,

Figy 18 - 20 Frequenzgangkurven, die die Wirkungen der Modulations kontrolle gemäß der Erfindung, verwirklicht in einem "Sliding Band"-Kompressor₉ zeigen;

Fig® 21 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindungs verwirklicht in einem Festbandkompressor ι

Figo 22 ein Blockschaltbild eines alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung₉ verwirklicht in einem Festbandkompressor O

In Fig_o 1 sind beispielhafte bilineare komplementäre Kornpressioneund Expansionsübertragungscharakteristiken bei einer bestimmten Frequenz gezeigt₉ die für die Kompressionscharakteristik den Niedrigpegelteil mit im wesentlichen konstanter Verstärkung^ die Schwelle, den Teil, wo die D.ynamik-Wirkung erfolgt,, den Endpunkt und den Hochpegelteil mit im wesentlichen konstanter Verstärkung zu erkennen geben«

Einzelheiten einer bilinearen "Dual Path"-"S1 iding Band"-Schaltung sind in den Fig* 2, 3 und 4 dargestellt. Die Gleitbandausführungsformen der Erfindung werden anhand dieser Schaltung beschrieben, obwohl die Erfindung nicht auf eine Anwendung in solchen Schaltungen beschränkt ist* Die Fig. 2, 3 und 4 entsprechen den Fig. 4, 5 bzw_o 10 der US-PS Re Γ8 426, in der weitere Einzelheiten dieser Schaltungen, in:· Betrieb und die ihnen zugrundeliegende Theorie erläutert si id. Figo 5 ist ein Blockschaltbild der Fig_o 2 mit oder ohni die in Fig»

4 gezeigte Abwandlung. Die folgende Beschreibung der Pig. 2, 3 und 4 stammt zum großen Teil aus US-PS Re 28 426.

Die Schaltung gemäß Pig. 2 ist besonders zum Einbau in den Aufnahmekanal eines Heimbandgeräts ausgelegt, wobei zwei solche Schaltungen für ein Stereogerät nötig sind. Das Eingangssignal wird an einem Anschluß 10 an eine Emitterfolgestufe 12 angelegt, die ein Hiedrigimpedanzsignal liefert. Dies Signal wird zunächst über einen Geradeaus-Hauptkanal der aus einem Widerstand 14 besteht, an einen Ausgangsanschluß 16 angelegt und zweitens über einen weiteren Weg dessen letztes Element ein Widerstand 18

ist, gleichfalls an den Anschluß 16 angelegt. Die Widerstände 14 und 18 addieren die Ausgänge des Haupt- und weiteren Weges, um das geforderte Kompressionsgesetz zu verwirklichen.

Der weitere Weg besteht aus einem festen PiI-

ter 20, einem Pilter 22 mit variabler Grenzfrequenz, unter Einschluß eines PET 24 (diese bilden den Pilter/Begrenzer), und einem Verstärker 26, dessen Ausgang mit einem Doppeldiodenbegrenzer oder Clipper 28 und mit dem Widerstand 18 verbunden ist. Der nichtlineare Begrenzer unterdrückt überschwingungen des Ausgangssignals mit abrupt steigenden Eingangssignalen. Der Verstärker 26 verstärkt das Signal im weiteren Weg . auf einen solchen Pegel, daß der

Kennlinienknick des Begrenzers bzw. Überschwingungsunterdrückers 28, der Siliziumdioden aufweist, bei dem entsprechenden Signalpegel unter Übergangsbedingungen wirksam ist. Die wirksame Schwelle des Überschwingungsunterdrückers liegt etwas oberhalb der des syllabischen Pilter/Begrenzers. Die Widerstände 14 und 18 sind so bemessen, daß der erforderliche Kompensationsgrad der Dämpfung dann für das Signal im weiteren Weg zur Verfügung steht.

Der Ausgang des Verstärkers 26 ist auch mit einjm Verstärker 30 verbunden, dessen Ausgang durch eine Germaniumdiode 31 gleichgerichtet und durch einen Glättungsfilter- 32 inte-

griert wird, um die Steuerspannung für den FET 24 zu erhalten«,

Es werden zwei einfache RC-Filter benutzt, obwohl auch gleichwertige LG- oder LCR~Filter verwendet werden könnten. Der feste Filter 20 liefert eine Grenzfrequenz von 1700 Hz (nun 1500 Hz), unterhalb der eine vermindernde Kompression stattfindet ο Der Filter 22 weist einen Reihenkondensator 34 und einen lebenschlußwiderstand 36 auf, denen ein Reihenwiderstand 38 und der FET 24 folgei3._s wobei der Source-Drain-Weg dieses Transistors als Nebenschlußwiderstand geschaltet ist. Im Ruhezustand mit einem Hullsignal am Gate des FET 24 ist dieser gesperrt und bietet eine im xiresentlichen unendlich große Impedanz^ das Vorhandensein des Widerstandes 38 kann dann ignoriert werden. Die Grenzfrequenz des

Filters 22 ist damit 800 Hz (nun 750 Hz),was ersichtlich ganz beträchtlich unter der Grenzfrequenz des festen Filters 20 liegt.

Wenn das Signal am Gate so weit ansteigt, daß der Widerstand des FET auf weniger als Z₀Bo 1 k£l absinkt, überbrückt der Widerstand 38 effektiv den Widerstand 36

und die Grenzfrequenz steigt,, wodurch das Paßband des Filters deutlich eingeengt wirdo Der Anstieg der Grenzfrequenz ist natürlich ein progressiver Vorgang.

Die Verwendung eines FET ist deshalb sweckmäßig, weil eine solche Vorrichtung innerhalb eines geeigneten, eingeschränkten Bereichs von Signalamplituden im wesentlichen wie ein linearer Widerstand (für Signale der einen oder anderen Polarität) wirkt j dessen Wert von der Steuerspannung am Gate bestimmt ist.

Der Widerstand 36 und der FET sind zu einem verstellbaren Abgriff 46 in einem.Potentialteiler zurückgeführt, der eine Germaniumdiode 48 zum Temperaturausgleich enthält. Der Abgriff 46 ermöglicht eine Einstellung der Kompressionsschwel-

le des Filters 22.

Der Verstärker 26 weist komplementäre Transistoren auf, die eine hohe Eingangsimpedanz und eine niedrige Ausgangsimpedanz ergeben. Da der Verstärker den Diodenbegrenzer 28 treibt, ist eine begrenzte Ausgangsimpedanz nötig, die ein Koppelwiderstand 50 zur Verfugung stellt. Wie schon gesag^ handelt es sich bei den Dioden 28 um Siliziumdioden mit einem scharfen Knick in der Gegend von 1/2 V.

Das Signal am Begrenzer und damit am Widerstand 18 kann mittels eines Schalters 53 zur Erde kurzgeschlossen werden, wenn der Kompressor außer Betrieb geschaltet werden soll.

Der Verstärker 30 ist ein NPN-Widerstand mit einem Emitter-Zeitkonstanten-Netzwerk 52, welches bei hohen Frequenzen eine größere Verstärkung ergibt. Starke hohe Frequenzen, z.B. ein Beckenschlag führen deshalb zu einer raschen Verengung des Bandes, in welchem eine Kompression erfolgt, um eine Signalverzerrung zu vermeiden.

Der Verstärker ist mit dem Glättungsfilter 32 über die Gleichrichterdiode 31 verbunden. Der Filter weist einen Reihenwiderstand 54 und einen Nebenschlußkondensator 56 auf. Im Nebenschluß zum Widerstand 54 ist eine Siliziumdiode 58 vorgesehen, die ein rasches Aufladen des Kondensators 56 für einen schnellen Anstieg gemeinsam mit guter Glättung in eingeschwungenem Zustand ermöglicht. Die Spannung am Kondensator 56 liegt unmittelbar am Gate des FET 24 an.

vollständige Schaltung des komplementären Expanders ist in Fig. 3 gezeigt. Eine vollständige Beschreibung ist jedoch deshalb nicht nötig, weil die Schaltung im /ideni3.sch^emit der in Fig. 2 gezeigten ist, so daß auch Werte der Bauelemente größtenteils in Fig. 3 nicht gezeigt sind.

Zwischen Fig« 2 und 3 "bestehen folgende Unterschiede: Gemäß Pig_e 3 leitet der weitere Weg seinen Eingang vom Ausgang sansehluß 16a ab, der Verstärker 26a ist invertierend, und die von den Widerständen 14 und 18 kombinierten Signale liegen am Eingang (Basis) der Emitterfolgestufe 12 an_s deren Ausgang (Emitter) mit dem Anschluß 16a verbunden ist. Um eine niedrige Treibimpedanss zu gewährleisten} ist der Eingangsanschluß 10a über eine Emitterfolgestufe 60 mit dem Widerstand 14 verbunden. Es müssen entsprechende Maßnahmen getroffen werden, um zu verhindern„ daß Vorspannung in den Expander gelangt»

Der Verstärker 26a wird dadurch invertierend gemacht, daß der Ausgang vom Emitter statt vom Kollektor des zweiten (PHP) Transistors genommen wirdo Zu dieser Änderung gehört eine Verlagerung des 10 kXl Widerstandes 62 (Pig. 2) vom Kollektor zum Emitter (Fig® 2), wodurch automatisch eine geeignete Ausgangsimpedanz zum Treiben des Begrenzers erhalten wird* Deshalb fehlt in Figo 3 der Widerstand 50.

Es sei noch darauf hingewiesen^ daß es beim Abgleichen eines vollständigen Rausehminderungssystems wichtig ist, gleiche Signalpegel an den Emittern der Transistoren 12 sowohl im Kompressor als auch im Expander zu haben. Deshalb sind, wie gezeigt, mit diesen Emittern Meßansehlüsse M verbunden.

Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Schaltung aum Ersatz der Schaltung zwischen den Punkten A» B und C in den Fig. 2 und 3. Wenn der FET 24 gesperrt ist, ist das zweite RC-Netzwerk außer Betrieb und das erste RC-Netzwerk 20 bestimmt dann das Verhalten des weiteren Weges_β Die verbesserte Schaltung vereinigt die Phasenvorteile, die darin bestehen, daß im Ruhezustand nur eiie einzige RG-Sektion vorhanden ist, während bei Vorhandensein eines Signals die Dämpfungscharakteristik eines RC-FiHers mit zwei Sektionen mit 12 dB pro Oktave gegeben ist.

Bei der Verwirklichung der Schaltung unter Verwendung von MPP 104 IET¹S ist der 39 kil Widerstand 36a. nötig, um eine endliche Source-Impedanz zu erhalten, in die der FET arbeiten kann. Auf diese Weise wird das Kompressionsverhältnis "bei allen Frequenzen und Pegeln auf einem Maximum von ca. 2 gehalten. Der 39 kjfl Widerstand 36a hat die gleiche Punktion der Begr°nzung des Kompressionsverhältnisses "bei dieser verbesserten Schaltung wie der Widerstand 36 "bei der Schaltung gemäß Figo 2 oder 3. Daruberhinaus liefert dieser widerstand einen Niedrigfrequenzweg für das Signal.

Gewisse Einzelheiten der Schaltung gemäß Pig, 2, 3 und 4 sind im Lauf der Jahre entwickelt worden, und es gibt Veröffentlichungen über modernere Formen der Schaltung, die in der Technik bekannt sind. Die Bezugnahme auf die spezielle Schaltung gemäß US-PS Re 28 426 erfolgt aus Gründen der Zweckmäßigkeit bei der vorliegenden Darstellung.

Pig. 5 ist ein Blockschaltbild, welches die Hauptelemente des Kompressors gemäß Pig₀ 2 und 4 zeigt. Die kombinierende Schaltung 15 stellt die kombinierenden Widerstände 14 und gemäß Pig. 2 und 3 dar.

Die "variables Band"-Wirkung der "Sliding Band"-Vorrichtung ist in Pig. 6 erkennbar, die eine tatsächliche Blattschreiberaufzeichnung des Suchton-Ansprechverhaltens zeigt, welches mit der Schaltung gemäß Pig. 2j die auch Fig. 4 enthielt, . . erhalten wurde. Die "variables Band"-Wirkung ist durch Auftragen des Kompressorfrequenzganges mittels eines niedrigpegeligen Suchtons (dessen pegel unterhalb der Kompressorschwelle liegt) in Gegenwart eines hochpegeligen Signals gezeigt. Der Suchton wird am Kompressorausgang mit Hilfe eines Uachlauffilters detektiert. Das Signal mit

hohem pegel bewirkt, daß die Kompressorschaltung arbeitet. Die graphische Darstellung zeigt die Auswirkung auf die Übergangsfrequenz des Filters«

Bei einer "Sliding Band"-Vorrichtung gemäß der Erfindung sollte die Amplitude des dominierenden Signals bzw₀ des Signals

Jl

mit hohem Pegel_s welches die "Sliding Band-Wirkung hervorruft, kein zu" starkes Verschieben verursachen., und die Anwesenheit anderer Signale von hohem Pegel außerhalb des "Sliding Band"-Durch· laßbandes sollte auch ^_ein übermäßig starkes Verschieben verursaeheno Bin übermäßiges Verschieben heiBt₂ daß die Über-

gangsfrequenz des variablen Filters weiter als nötig be-» bewegt wird_s um eine "Sliding Band'^Kompressorcharakteristik zu erzeugen^ die ein Anheben der dominierenden Signale über einea Bezugspegel vermeidet«, Der absolute Wert des Bezugspegels wird vom Konstruktionsingenieur gewählt, liegt aber üblicherweise einige 10 dB unterhalb den normalerweise benutzten höchsten Pegeln*

Figo 7 zeigt einen weiteren Satz tatsächlich mit einem Blattschreiber aufgezeichneter Suchtonkurven bei Verwendung einer "Sliding Band"-Kompressorschaltung. von ähnlichem Aufbau wie dem in Figo 2 gezeigten (einschließlich der Abwandlung gemäß Fig« 4) s, aber mit einer jjiedrigpegelverstärkung von 8 dB und einer Filterruhefrequenz von 800 Hz. Der Suchtonpegel liegt bei -40 dB* also unterhalb der Kompressorschwelle. Die Kurven sind für ein 100 Hz-Signal bei -20, -10, 0, +10 und +20 dB aufgezeichnet? wobei 0 dB der Bezugspegel ist. Es ist auch eine Kurve für kein 100 Hz-Signal gezeigt. Die mit dem Blattschreiber aufgezeichneten Kurven für -10, 0, +10 und +20 dB beginnen alle bei ca. 200 Hz. Dies gilt auch für Fig. 8. in Fig· 9 und 10 sind auch Kurven für den Zustand ohne Signal enthalten.

Um noch einmal auf Fig₃ 7 zurückzukommen, so wäre es ideal, wenn in Abhängigkeit γοη einem 100 Hz-Signal keine Verschiebung erfolgte, weil dieses weit außerhalb des Paßbandes der

Schaltung bei deren niedrigster (Ruhe-)Frequenz liegt. Trotzdem verschiebt sich das Band nach oben, wenn der

Pegel des 100 Hz-Signals zunimmt«. Die Kurven für -10, 0, +10 und +20 dB brauchen nicht weiter verschoben zu sein als die Kurve -20 dB-

damit eine nennenswerte Anhetmng des 100 Hz-Signals vermieden wird. Das unnötige Verschieben hat zwei Folgen: a) "bei der Wiedergabe geht eine beträchtliche Rauschminderungswirkung verloren, weil kein Anheben bei Frequenzen erfolgt, bei der das normalerweise stattfinden könnte, und b) das 100 Hz-Signal kann, in dem Maß, in dem sich seine Amplitude ändert, Signale mit höheren Frequenzen modulieren, wenn sich das "Sliding Band'^-ter seiner Steuerung ändert, was möglicherweise zu einer unrichtigen Wiederherstellung des Signals durch den Expander führt, wenn der Aufzeichnungs- oder Übertragungskanal einen unregelmäßigen Frequenzgang in der Nachbarschaft von 100 Hz hat.

Figo 8 zeigt einen Satz tatsächlich mit einem Blattschreiber aufgezeichneter Suchtonkurven für die gleiche Schaltung aber unter Hinzufügung einer Modulationskontrollschaltung gemäß der nachfolgenden Beschreibung. Im wesentlichen erfolgt bei den gleichen Pegeln des 100 Hz-Signals wie bei der Anordnung gemäß Fig. 7 kein Verschieben. Der "Sliding Band "-Kompressor ist im wesentlichen gegenüber starken Signalen außerhalb seines Paßbandes immun gemacht. Das "Sliding Band"-Ansprechen ist im wesentlichen dasselbe wie das Ansprechverhalten unterhalb der Schwelle in Gegenwart von keinen dominierende Signalen.

Die Wirkung der Modulations kontrolle bei "Sliding Band"-Kompressoren ist weiter anhand von Fig. 9 und 10 gezeigt, die gleichfalls tatsächliche Blattschreiberaufzeichnungen von Suchtonkurven mit der gleichen Schaltung und dem gleichen Suchtonpegel wie im Fall von Fig. 7 und 8 zeigen. Hier ist die Wirkung eines dominierenden Signals mit 800 Hz gezeigt, d.ho einer Frequenz innerhalb des gewünschten aktiven Bereichs der Schaltung. Idealerweise braucht das Verschieben nur so weit zu gehen, daß das 800 Hz-Signal nicht über den 0 dB-Bezugspegel angehoben wird. Beim Verhalten gemäß Fig· 9 ohne Modulations kontrolle ist das vom 800 Hz-Signal bei Pegeln von -10, 0, +10 und +20 dB verursachte Verschieben zu stark

Fig, 10 zeigt das Verhalten der Schaltung mit Modulations kontrolle: das Verschieben hei oder oberhalb von O dB ist stark vermindert. Die Wirkung nimmt "bei niedrigen Signalpegeln progressiv ab_; ist aber in gewissem Ausmaß bei dem -10 dB-Signalpegel zu beobachten

11 aeigt insgesamt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Modulations kontrolle gemäß der Erfindung, die in einer bilinearea "Dual Path-Sliding Band"-Vorrichtung verwirklicht ist. Soweit möglich, sind dieselben Bezugszeichen für gleiche und funktionsmäßig ähnliche Elemente beibehalten wie in Fig_e 5· Di© iü Figo 7-10 gezeigten Kurven des Suchtonverhaltene sind mit einer allgemein in Fig. 11 gezeigten "Sliding Band"-Vorrichtung erhalten worden, wobei die im gestrichelten Block 100 enthaltenen Unterschaltungselemente der Modulations kontrolle für die Ansprechkurven ohne Modulationskontrolle aus der Schaltung herausgenommen sind. Für Erläuterungszwecke sind die detaillierten Schaltungselemente gemäß Fig«. 11 im wesentlichen dieselben wie im Fall von Fig. 2 und 4ο Die Schaltung kann wie oben beschrieben abgewandelt sein, ohne daß dies den grundlegenden Betrieb der Unterschaltungsanordnung für die Modulations kontrolle beeinträchtigte

Wie Fig» 11 zeigt, leitet die Modulationskontroll-Unterschaltung ein Gleichstromsteuersignal vom Schaltungseingang oder wahlweise vom Ausgang der kombinierenden Schaltung 15 mittels eines Verstärkers 30', eines Gleichrichters 31' und einer Glättungssehaltung 32a« ab. Ein Potentiometer 102 ist gezeigt, um anzudeuten, daß das Signal aus der Glättungssehaltung 32a» eine gesteuerte Verstärkung hat. In der Praxis wird diese Verstärkung meistens in der Konstruktion im Voraus festgelegt. Eine kombinierende Schaltung 33 subtrahiert das von der Unterschaltung 100 gelieferte Signal vom Hauptsteuersignal, welches über den Verstärker 30, den Gleichrichter 31 und die Glättungssehaltung 32a« geliefert wird.

Die Glättungsschaltung gemäß Fig. 11 ist in zwei Stufen unterteilt, um die Kosten für die Schaltkreiselemente auf niedrigstem Niveau zu halten. Es können identische Blöcke 32a und 32a' vorgesehen sein, die jeweils nur einen einzigen RC-Filterabschnitt aufweisen, sowie ein Block 32b, der das kombinierte Steuersignal weiter glättet und einen weiteren RC-.Filterabschnitt aufweist.

Die Signale werden mittels der Gleichrichter 31 und 31' gleichgerichtet auf Gleichstrom, ehe sie von der Schaltung 33 kombiniert werden, damit die Polaritätsungewißheit vermieden wird, die dann entstünde, wenn Wechselstromsignale kombiniert und danach gleichgerichtet würden, d.h. bei Wechselstromsignalen gäbe es zwei mögliche stationäre Zustände.

Die beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 getroffene Anordnung liefert einen Bezugspegel zur Stabilisierung des Gleichstromsteuersignals, einen Bezugspegel, der sich dynamisch mit dem Eingangssignalpegel ändert, um auf diese Weise einen Teil der Dynamik--.Wirkung des variablen Filters auf einen Pegelbereich zu verschieben oder zu transponieren, der vom Bezugspegel bestimmt ist. Die Anordnung hält die maximale Amplitude dominierender Signale im weiteren Weg der Rauschminderung auf einem gleichbleibenden Anteil des Eingangssignals bei hohen Signalpegeln. Der relative pegel der Modulations-Ko ntro Π inters chaltung 100 ist so gewählt, daß das Verschieben

in Abhängigkeit von Signalen außerhalb des "Sliding Band"-Durchlaßbandes auf ein Minimum eingeschränkt ist.

Obwohl das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 wirksam arbeitet, wenn der Eingang zur Modulationskontroll-Unterschaltung 100 vom Breitbandeingang oder -ausgang entnommen wird, können auch andere Anordnungen vorgesehen werden, die ein Maß für Signalpegeln am oberen Ende des Dynamikbereichs abgeben. So werden z.B. gewisse Moduiationskontrolleffekte selbst dann erhalten, wenn der Eingang zur Unterschaltung 100 vom Ausgang des Paßbandfilters 20 genommen wird. Idealerweise

-^seist in den Verstärkern 30 und 30» eine Entzerrung vorgesehen, um optimale aesamtmodulationskontrollWirkungen _zu erhalten, dche Steuerung durch Paßbändkomponenten gegenüber Komponenten des sperrenden Bandes, wobei die kombinierten Frequenzgangwirkungen der Filter 20, 22 und der im Steuerverstärker 26 vorgesehene Entzerrung berücksichtigt wird.

Wenn die Erfindung in Reihe geschalteten Einrichtungen verwirklicht ists wie sie in der belgischen Patentschrift 889 beschrieben sind, kann eine einzige Modulationskontrol 1-Untersehaltung benutzt werden₉ um auf jeder Stufe ein Bezugssignal zu erhalten* Es ist vorteilhaft, wenn eine solche Schaltung ihren Eingang vom Ausgang der letzten Kompressorstufe ableitet, wenn die Reihenstufen in der bevorzugten Reihenfolge so angeordnet sind₉ daß die erste Stufe die höchste pegelschwelle hat. Durch das Ableiten des Bezugssignals vom Ausgang erhält die Uiedrigpegelstufe bzw. die Hiedrigpegelstufen die Modulations kontrol 1 wirkung bei niedrigeren Signalpegeln_s was die Modulationskontrollwirkung fördert.

Wie schon erwähnt, ist es auch möglich, eine Modulationskontrone von "Sliding Band "-Schaltungen durch andere Mittel als das Ableiten eines Steuersignal-Bezugs wertes vom Eingangoder Ausgangssignal zu erzielen» Es können auch ein oder mehrere Steuersignale vom Ausgang des variablen Filters abgeleitet und so begrenzt werden., daß Ergebnisse ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel mit Gegenwirkung gemäß Fig. erhalten werden. Das wesentliche Ergebnis bleibt dasselbe, nämlich daß die D.ynamik^^Modifikationswirkung der Schaltung gegenüber Signalen mit hohem Pegel innerhalb des sperrenden Bandes unempfindlich gemacht wird«, Fig. 12, 13 und 14 sind auf Ausführungsbeispiele gerichtet, die mit Begrenzung arbeiten.

Bei dem in Figo 12 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Steuersignalgenerator (Blöcke 3O₉ 31 und 33 in Fig* 5) durch Verstärker 30, 116 und 124 und Filter 110, 118 und

126 in drei wege unterteilt, nämlich einen Hochfrequenzweg, einen Mittelfrequenzweg und einen Niedrigfrequenzweg. Jeder Weg enthält einen Begrenzer 112, 120, 128 mit im Voraus eingestellter Schwelle. Die Begrenzer können gegensinnig _/-geschalte_J^_{oden sein> wie die in pig# 2} gezeigten Dioden 28.

Ein Hochfrequenzaudiokompressor mit einem Verhalten wie es insgesamt in den Pig. 7-10 gezeigt ist, kann z.B. folgende Pilterfrequenzen haben: Filter 126 - 200 Hz Tiefpaß; Filter 118 - 200 bis 800 Hz Bandpaß; Filter 110 - 800 Hz Hochpaß. Der Ausgang jedes Begrenzers wird von Gleichrichtern 114, 122 und 130 gleichgerichtet, kombiniert (oder gemäß Maximalwert ausgewählt) und an das Glättungsnetzwerk 32 angelegt. Gemäß einer Alternative können nach dem Gleichrichten Begrenzungsfunktionen vorgesehen sein. Im Betrieb sind die den niedrigen und mittleren Frequenzen zugeordneten Bandbegrenzer so eingestellt, daß sie die Auswirkung von Signalen außerhalb des Paßbandes auf das Verschieben ein Minimum herabsetzen. Im Hochfrequenzweg ist unter Umständen nur wenig oder gar keine Begrenzung nötig, und die von diesem Weg durchgeführte Steuerung kann dadurch gefördert werden, daß der Verstärker 30 eine Hochfrequenzanhebung erhält, wie durch den Block 52 angedeutet.

Fig. 13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Steuerschaltung mit gespaltenem Weg. Bei diesem Beispiel sind zwei Wege vorgesehen, ein Hochfrequenzweg und ein ITiedrigfrequenzweg. Der Hochfrequenzweg ist im wesentlichen derselbe wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12, außer daß hier der Begrenzer 112 fehlt. Der Niedrigfrequenzweg hat einen Verstärker 132 mit einem Hochfrequenz-Dämpfungs-lTetzwerk 134. Der Verstärkerausgang liegt an einem Tiefpaßfilter 136 und einem Begrenzer 138 an. Die Begrenzerschwelle wird gemeinsam mit den verschiedenen anderen Filter- und Verstärker-Filter-Charakteristiken eingestellt, um die beste Immunität gegenüber einer Steuerung des "Sliding Band" durch Sperrbandsignale zu erzielen. Die Signale in den beiden Wegen werden durch Gleichrichter 114 und HO gleichge-

richtet und am Eingang in die Glättungsschaltung 32 kombiniert O

Eine vereinfachte Ausführimg des in Pig« 13 gezeigten Ausführungsbeispiels geht aus Fig« 14 hervor, "bei der der Hochpaßfilter 110, der Tiefpaßfilter 136 und das Verstärker-Hochfrequenz-Dämpfungs»Netzwerk 134 fehlen» Ein Hochfre» qusnz~Preemphasis-ITetzw@rk 52' des Verstärkers 30 ist gegenüber dem letzwerk 52 so abgewandelt, daß die Hochfrequenzanhebung bei einer höheren Frequenz wirksam wird. Infolgedessen führt nur der den Verstärker 132 enthaltende Breitbaaidweg niederfrequente Signale gemeinsam mit hochfrequenten Signalen. Die Schwelle des Begrenzers 138 ist gemeinsam mit den Hoehfrequenzanhebungseharakteristiken des Netzwerks 52« eingestellt, um die Auswirkung von Sperrbandsignalen auf das Verschieben auf ein Minimum einzuschränken.

Figo 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer Steuerschaltung mit nur einem'Weg, die einen von der Frequenz abhängigen Verstärker 141 aufweist, der ein niederfrequentes Anhebungsnetswerk 142, gefolgt von einem Begrenzer 144 und einem Verstärker 146 mit einem Hochfrequenz - Anhebungsnetzwerk 148 aufweist. Im Betrieb wird der Niedrigfrequenzteil des Spektrums, der die Tendenz hat, unerwünschtes Verschieben verursachen, zuerst angehoben und dann begrenzt. Der Begrenzer 144 ist vorzugsweise syllabisch und hat seinen eigenen Regeüschleifenverstärker, Gleichrichter, seine eigene Glättungsschaltung und sein eigenes gesteuertes Verstärkungselement, z.B. Blöcke 276, 280, 282 und 270 in Fig. 17. Der Verstärker 146 mit dem Hochfrequenz-Anhebungsnetzwerk 148 stellt eine Hochfrequenz-Preemphasis wieder her, die unter Umständen nötig ist. Dann wird der Ausgang des Verstärkers 146 von den Blöcken II4 "und 32 gleichgerichtet bzw. geglättet. Bei dieser Einweg-Steuersohaltung werden die Sperrbandsignalkomponenten mit hohem Pegel an der Gleiehrichterstelle 114 bedeutend herabgesetzte

Aus Gründen der Zweckmäßigkeit und Einfachheit sind die "Sliding Band"-Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit einer bestimmten Ausführungsform eines "Sliding-Band"-Kompressors beschrieben worden. Die Erfindung ist gleichermaßen anwendbar bei Expandern, ohne daß eine Änderung an den in Fig. 11 14 gezeigten Ausführungsbeispielen der Steuerschaltungen für die Rauschminderung im weiteren Weg vorgenommen wird. Bei Rauschminderungssystemen mit Kompressoren und Expandern wird vorzugsweise die erfindungsgemäße Mo dula ti ons kontrolle an beiden Einrichtungen vorgenommen, um den komplementären Charakter sicherzustellen. Die Erfindung ist ebenfalls gleichermaßen anwendbar bei Niederfrequenz-"Sliding Band"-Schaltung

bei denen die Kompressions- und Expansionswirkung im Niedrigfrequenzbereich erfolgen soll.

Fig. 16 zeigt ein Blockschaltbild einer bilinearen Kompressor- und Expanderausführung mit festem Band und "Dual-Path". Die grundlegenden Merkmale dieses Systems sind in US-PS 3 846 719, 3 903 485 und in dem Journal of the Audio Engineering Society, Band 15, Nr. 4, Oktober 1967, S. 383 388 offenbart.

Bei dem bekannten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 16 werden durch die Nebenweg-Netzwerke 250 vier Bänder imweitem Weg "geschaffen. Bänder 1, 3 und 4 haben herkömmliche 12 dB/Oktave Eingangsfilter: einen 80 Hz Tiefpaßfilter 252 am Eingang des Bandes 1, einen 3 kHz Hochpaßfilter 254 am Eingang des Bandes 3 und einen 9 kHz Hochpaßfilter 256 am Eingang des Bandes 4. Auf jedes folgt eine ; Emitterfolger-Isolierstufe 258. Das Band 2 hat einen Frequenzgang, der zu dem der Bänder 1 und 3 komplementär ist. Ein solches Verhalten wird durch Addieren der Ausgänge der Emitterfolgestufen 258 in den Bändern 1 und 3 (in einer Additionsstufe 260) und Subtrahieren dieser Summe vom Gesamteingangssignal (in einer Subtraktionsstufe 262) abgeleitet. Der Ausgang der . Emitterfolgerstufe 258 in jedem Band und der Ausgang der Subtraktionsstufe 262 wird an entsprechende Begrenzer 264 und 264' angelegt. Die Begrenzer 264

und 264' sind identisch mit Ausnahme der Tatsache, daß die Begrenzer 264' in den Bändern 1 und 2 Zeitkonstanten haben, die doppelt so groß sind wie in den Bändern 3 und 4. Die Ausgänge der Bänder 1 = 4 werden in einer Kombinationsstufe 266 mit dem Hauptwegsignal kombiniert. Der Kompressorausgang wird an einen rauschfehafteten Kanal angelegt, um an den komplementären Expander weitergegeben zu werden, in welchem der Ausgang der identischen Netzwerke des weiteren Weges vom Eingangssignal abgezogen wird, um die komplementäre Expansionscharakteristik zu erhalten.

Pig. 17 zeigt weitere Einzelheiten der Begrenzer 264 und 264'$ zu denen jeweils ein FET-Dämpfer 270 gehört, der in Abhängigkeit von einem Steuersignal arbeitet. Der Dämpferausgang wird von einem Signalverstärker 272 verstärkt, dessen Verstärkung so eingestellt ist, daß die gewünschte Niedrigpegel-SlgnalverStärkung erzielt wird. Die Ausgänge aller Bänder v/erden mit dem Hauptsignal so kombiniert, daß ein Hiedrigpegelausgang vom Kompressor erzeugt wird, der bis zu ca₉ 5 kHz gleichmäßig um 10 dB höher ist als das Eingangssignal , während oberhalb dieses Wertes die Pegel anhebung bis zu dB bei 15 kHz gleichmässig ansteigt.

Der FET-Dämpfer wird von einer Steuersignal-Unterschaltung gesteuert, die eine Kompressionsschwelle von 40 dB unterhalb des Spitzenbetriebspegels liefert. Zu der Steuerunterschaltung gehört ein Steuersignalverstärker 276, auf den ein Phasenteiler 278 folgt, der einen ter 280 treibt. Das entstehende Gleichstromsignal wird an ein Glättungsnetzwerk 282 angelegt, dessen Ausgang das Steuersignal darstellt. Zum netzwerk 282 gehört eine RC-Vorintegrationsstufe, ein Emitterfolger, und eine endgültige RC-Integrationsstufe, die mit Dioden so zusammenwirken, daß sowohl die Vorintegrationsstufe als auch die endgültige Integrationsstufe nichtlineare Charakteristiken haben, die von den Dioden erzeugt v/erden. Rasche große Änderungen der Signalamplitude werden schnell weitergegeben, während kleine

Änderungen langsam weitergegeben werden. Diese dynamische Glättungswirkung erzeugt optimale Ergebnisse hinsichtlich der Modulationseffekte, Niedrigfrequenzverzerrung und yerzermngskomponenten, die vom Steuersignal erzeugt werden. Die Schaltung ermöglicht eine rasche Erholung und eine geringe Signalverzerrung.

Pig. 18 zeigt eine tatsächliche Blattschreiberaufzeichnung des Verhaltens unterhalb der Kompressionsschwelle eines Festbandkompressors mit NiedrigpegelverStärkung von 8 dB und einer Paßbandfilterfrequenz von 800 Hz Hochpaß. Innerhalb des aktiven Frequenzbereichs der Vorrichtung, der durch die 800 Hz Eckfrequenz bzw. Grenzfrequenz bestimmt ist, wird bis zu Pegeln von ca_o -10 dB in Bezug auf einen 0 dB Bezugspegel eine Anhebung vorgenommen.

Fig. 19 zeigt die Auswirkung auf die Kompression, wenn ein Signal von hohem Pegel (+10 dB) bei 100 Hz vorhanden ist, was deutlich unterhalb der Filtergrenzfrequenz von 800 Hz liegt. Das starke 100 Hz Signal im Sperrband bewirkt eine wirksame Blockierung des Kompressors und verhindert jegliche Kompression innerhalb des Paßbandes. Folglich geht die gewünschte Rauschminderung im paßband verloren. Wenn darüberhinaus das 100 Hz-Signal intermittierend ist, kommt und geht die Kompression mit dem steuernden 100 Hz-Signal, was eine Geräuschmodulation und/oder Signalmodulation verursacht.

Fig. 20 zeigt die Wirkung, die das Hinzufügen einer nachfolgend beschriebenen Modulations kontroll-Unterschaltung zu einer Festbandschaltung hat. Selbst in Anwesenheit des starken (+10 dB) 100 Hz-Signals wird die Kompression im Paßbandbereich wieder-hergestellt. Die Modulationskontroll-TJnterschaltung macht die Festbandschaltung tatsächlich gegenüber dem starken Sperrbandsignal immun.

Pig. 21 ist eine allgemeine Ansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in Anwendung bei einem Band eines bilinearen Kompressors mit Pestband und Dual-Path der im Zusammenhang mit Pig» 16 schon beschriebenen Art. Diese Schaltung umfaßt zwei Zusätze, um die Modulationskontrolle zu erhalten. So ist eine Modulationskontroll-Unter-

schaltung 198 ähnlich der beim Ausführungsbeispiel mit "Sliding-Band"VprHchtung gemäß Fig. 11 vorgesehenen Unterschaltung mit einem Gleichrichter 208' und einer ersten Glättungsstufe 210a» vorgesehen. Wahlweise kann die Modulationskontrolle vom Ausgang des Kompressors gespeist werden. Es können identisehe_; aber getrennte Elemente 208, 208» und 210a, 210a¹ vorgesehen sein. Der Pegel des Modulationskontrollsignals der Glättungsschaltung 210a' wird von einem Dämpfer 212 oder einer anderen geeigneten . Einrichtung eingestellt und mittels einer Schaltung 214 in entgegengesetzter Polarität zum Sperrband-Gleichstrom-Steuersignal der Glättungs schaltung 210a kombiniert. Außerdem wird der Ausgang eines VGA 204 und eines Verstärkers 206 an einen Pilter 216 angelegt, der vorzugsweise die gleiche Grenzfrequenz hat wie ein Pilter 202, obwohl das nicht unbedingt wichtig ist. Die Vergleichskurven in Pig, 19 und 20 wurden mit einem einfachen 6 dB/Oktave 3 kHz Tiefpaßfilter 216 gemacht. Trotzdem sollte der Pilter 216 idealerweise eine verhältnismäßig steile Grenzkennlinie haben, z.B. 12 dB oder 18 dB pro Oktave, z.B. ein 2- oder 3-poliger Pilter mit etwa der gleichen Grenzfrequenz wie der Pilter 202. Der Ausgang des PiI-ters 216 wird von Blöcken 218 und 220 gleichgerichtet bzw. geglättet, um das Paßbandsteuersignal zu erhalten. Das durch Blöcke 210a, 210a' und 210a" · erhaltene Glätten kann eine Vorfilterungsstufe sein, auf die weiteres Glätten in einer Schaltung 210b folgt. Der Ausgang des Paßbandfilterkanals wird an einen Maximumwähler 222 angelegt, der an seinem anderen Eingang den Ausgang einer Kombinationsstufe 214 erhält, das modulationsgesteuerte Sperrbandsteuersignal. In seiner einfachsten Perm weist der Maximumwähler zwei Dioden

auf, die das größere der beiden Eingangssignale durchlassen; kompliziertere Schaltkreise arbeiten mit Operationsverstärkern, um den Diodenspannungsabfall auszuschalten und die Genauigkeit zu verbessern.

Im Betrieb werden die Signale des sperrendenbandes der Wirkung der TJnterschaltung 198 unterworfen,wenn innerhalb des Paßbandes, wo eine Kompressionswirkung erwünscht ist, keine dominierenden Signale vorhanden sind. Obwohl also ein starkes Signal, wie das 100 Hz-Signal mit +10 dB, veranlaßt, daß von den Blöcken 208 und 210a sowie 210b ein starkes Steuersignal erzeugt wird, wirkt diesem Steuersignal das Signal der Modulationskontroll-Unterschaltung entgegen, so daß die Verstärkung des VCA 204 nicht abgesenkt wird, um einen Kompressionsverlust im Paßband hervorzurufen. Wenn andererseits im Pegelbereich von -20 dB ein 100 Hz-Signal auftritt, wird die genannte Gegenwirkung stark abgeschwächt, und dann kann das Sperrband-Steuersignal die Wirkung des Kompressors immer dann angemessen steuern, wenn die Signalbedingungen so sind, daß das Paßband-Steuersignal den Kompressor nicht steuert. Sind starke Signale innerhalb des Aktiv-Bereich-Paßbandes vorhanden, dem Ausgang des Steilfilterkanals,

so steuert die Paßband-Steuerschaltung den Maximumwähler und ermöglicht eine entsprechende Reaktion des VCA«

Der Pegel der Modulationskontroll-Unterschaltung wird in Bezug auf den Eingang oder Ausgang so eingestellt, daß ein Dynamikbezugssignal im Bezug auf den Eingang erhalten wird, dessen Pegel ausreicht, im wesentlichen eine Immunität der Kompressorwirkung gegenüber starken Signalen außerhalb des Pißbandes zu gewährleisten.

Die im Zusammenhang mit "Sliding-Band"-Vorrichtung gemachten Anga ben hinsichtlich entzerter Steuer- und Modulationskontrollverstärker gelten auch für Ausführungsbeispiele mit Festband. Wahlweise können also in die entsprechenden Wege zu den Gleichrichtern 208« und 208 Filter/Entzerer . 224 und 226 eingesetzt sein. Allerdings bestehen bei der Fest-

bandausführung geringere Möglichkeiten, eine frequenzabhängige Charakteristik vorteilhaft gegen eine andere auszunutzen als bei den Gleitbandausführungen. Das ist auch der Grund, weshalb bei der Festbandausführung eine zusätzliche Steuerschaltung nötig ist (3 Schaltungen gegenüber 2).

Es ist auch möglich, eine Modulationskontrolle bei Festband-, schaltungen mit anderen Mitteln zu erreichen als durch Ableiten eines Bezuges für das Steuersignal vom Kompressoroder Expandereingangs- oder Ausgangssignal. Es können ein oder mehrere Steuersignale vom Ausgang des steuerbaren Elements, d.h. des Dämpfers oder VOA abgeleitet und so begrenzt werden, daß Ergebnisse ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel mit Gegenwirkung gemäß Fig» 21 erzielt werden. Fig. 22 betrifft Ausführungsbeispiele mit einer solchen Begrenzung.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 22 ist der Steuersignalgenerator (Blöcke 276, 278, 280 und 282 in Fig. 17) in zwei Wege unterteilt, von denen einer einen Verstärker 228, einen Filter mit scharfem Abfall wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 21 und einen Gleichrichter 218 aufweist, während der andere einen Verstärker 230, einen Begrenzer 232 und einen Gleichrichter 218' enthält. Die Schwelle des Begrenzers 232, bei dem es sich z.B. um gegensinnig geschaltete Dioden handeln kann, ist so gewählt, daß die Begrenzungswirkung auf verhältnismäßig hohem Pegel beginnt, nämlich etwa auf dem gleichen Pegel, bei dem der Ausgang der Kombinationsstufe 214 beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 21 prädominierend zu werden beginnt. Die Ausgänge der Gleichrichter 218 und 218' können kombiniert und an eine Glättungsschaltung 210 angelegt werden, deren Ausgang als Steuersignal am VOA 204 anliegt. Die Gleichrichterausgänge können auch an eine Maximumwählerschaltung angelegt werden oder als solche dienen (z.B. Block 222 in Fig. 21), deren Ausgang am Glättungsnetzwerk 210 anliegt.

~* Jy -

Im Betrieb arbeitet das in Fig. 22 gezeigte Ausführungsbeispiel in ähnlicher Weise wie das Ausführungsbeispiel gemäß Fig» 21.

■HS;

Leerseite

Claims (1)

1. Ansprüche

   Schaltungsanordnung zum Modifizieren des Dynamikbereichs eines Eingangssignals mit einer frequenzselektiven Schaltung, die ein Frequenzpaßband "bestimmt, innerhalb dessen die Dynamikbereichmodifizierung stattfindet, und einer Dynamikmodifisiereinrichtung, die eine progressive Dynamikmodifizierung von Signalkomponenten in dem Paßband oder ein progressives Verschieben des Frequenzpaßbandes bewirkt, wodurch der Dynamikbereich modifiziert wird, wobei die dynamische Wirkung der dynamischen Modifiziereinrichtung aufsteigende pegel der linearen additiven Kombination der Paßbandsignalkomponenten und der Bandsperrsignalkomponenten innerhalb der Schaltungsanordnung anspricht,

   dadurch gekennze ichne t, daß die Dynamik-Wirkung der Dynamikmodifiziereinrichtung bei EingangsSignalen mit hohem Pegel weniger stark auf Bandsperrsignalkomponenten anspricht.

   2„ Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dynamikwirkung-Modifizier einrichtung eine Torrichtung mit veränderlicher Verstärkung oder veränderlicher Dämpfung oder einen variablen Filter aufweist, deren bzw. dessen veränderliehe Dynamik-Wirkung von einer Steuerschaltung gesteuert wird..

   3„ Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung eine Einrichtung aufweist, die so auf Bandsperr.signalkomponenten anspricht, daß sie der entsprechenden progressiven dynamischen Modifizierung oder der progressiven Verschiebung bei EingangsSignalen von hohem Pegel entgegenwirkt.

   Ao Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die entgegenwirkende Einrichtung eine Einrichtung aufweist, die die Bandsperrsignalkomponenten niohtlinear weiterverarbeitet.

   5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennze lohne t, daß die entgegenwirkende Einrichtung eine Unterschaltung aufweist, die ein entgegenwirkendes Bezugssignal als Komponente der Signale erzeugt, auf die die Steuerschaltung anspricht, und daß das Bezugssignal mindestens "bei hochpegeligen Eingangs Signalen Information liefert, so daß die Wirkung der Bandsperrsignalkomponenten in der Steuerschaltung bei Eingangssignalen von hohem Pegel vermindert ist_c

   6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung mindestens einen Begrenzer und frequenzselektive Schaltungen aufweist, in der Weise daß der Begrenzer bzw. die Begrenzer vorzugsweise auf Signale im sperrendenband so einwirken, daß die Auswirkung der Bandsperr.signalkomponenten in der Steuerschaltung bei EingangsSignalen von hohem Pegel vermindert ist.

   7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, daß sie eine bilineare Charakteristik aufweist, die aus einem Niedrigpegelteil mit im wesentlichen konstanter Verstärkung bis zu einer Schwelle, einem Zwischenpegelteil oberhalb der Schwelle mit sich ändernder Verstärkung, die einen.Maximalwert für das Kompressions- ■ ■ oder Expansionsverhältnis ergibt, . und einen Hochpegelteil mit einer sich von der Verstärkung des Niedrigpegelteils unterscheidenden, im wesentlichen konstanten Verstärkung aufweist, oder eine unilineare Charakteristik, bei der auch der Uiedrigpegelteil eine sich ändernde Verstärkung hat.

   8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,

   dadurch gekennzeichnet, daß sie eine bilinea-

   re "Dual-Path"-Vorrichtung ist, die einen Hauptweg aufweist, welcher in Bezug auf den Dynamikbereich linear ist, eine kombinierende Schaltung im Hauptweg, und einen weiteren Weg, dessen Eingang mit dem Eingang oder Ausgang des weiteren Weges und dessen Ausgang mit der kombinierenden Schaltung verbunden ist, daß der weitere Weg ein Signal liefert, welches mindestens in einem oberen Teil des Frequenzbandes das Hauptwegsignal mittels der kombinierenden Schaltung anhebt oder ihm entgegenwirkt, aber selbst so begrenzt ist, daß es im oberen Teil des Eingangsdynamikbereichs kleiner ist als das Hauptwegsignale

   9* Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Weg auch eine bilineare Charakteristik hat, derart, daß bei Eingangssignalen von hohem Pegel der Pegel des Signals des weiteren Weges nicht geringer ist als ein gewählter Anteil des Pegels des Hauptwegsignals„

   1Oo Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 für Audiosignale, bei der die Dynamikwirkung-Modifiziereinrichtung einen variablen Filter enthält s,. der eine Anhebung oder Absenkung in einem hohen oder niedrigen Frequenzbereich des Signalbandes liefert und auf dominierende Signale anspricht und dabei veranlaßt, daß sich die Filtergrenzfrequenz in einem den angehobenen oder abgesenkten Bereich verengenden Sinn verschiebt, und bei der die Steuerschaltung Gleichricht-Glätt- und Verstärkereinrichtungen aufweist, die ein vom Filterausgang abgeleitetes Steuersignal an eine gesteuerte Impedanzvorrichtung des Filters liefern, um das Verschieben der Filtergrenzfrequenz zu bewirken, und die Steuerschaltung durch eine Unterschaltung gekennzeichnet ist, die ein Bezugssignal liefert, welches dem Steuersignal entgegenwirkt und vom Eingang oder Ausgang der Schaltungsanordnung abgeleitet ist und dessen Pegel sich dynamisch mit dem Pegel des Eingangs- oder Ausgangssignals' ändert, und die Unterschaltung eine Einrichtung aufweist, mit-

   tels der die Verstärkung des Bezugssignals so einstellbar ist, daß die Wirkungen der Bandsperrsignal komponenten im Steuersignal bei Eingangssignalen von hohem Pegel vermindert sind.

   11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 für Audiosignale, bei der die Dynamikwirkungs-Modifiziereinrichtung einen variablen Filter aufweist, der eine Anhebung oder Absenkung in einem hohen oder niedrigen Frequenzbereich des Signalbandes liefert und auf dominierende Signale so anspricht, daß er ein Verschieben der Filtergrenzfrequenz in einem, den angehobenen oder abgesenkten Bereich einengenden Sinn veranlaßt, und bei der die Steuerschaltung Gleichricht-, Glatt- und Verstärkereinrichtungen aufweist, die ein vom Filterausgang abgeleitetes Steuersignal an eine gesteuerte Impedanzvorrichtung des Filters liefern, um das Verschieben der Filtergrenzfrequenz zu bewirken, und die Steuerschaltung durch mindestens einen Begrenzer und eine frequenzselektive Schaltungseinrichtung gekennzeichnet ist, so daß der Begrenzer bzw. die Begrenzer vorzugsweise auf Signale im sperrenden Bandbereich so einwirken, daß die Wirkungen der Bandsperrsignal komponenten bei Signalen von hohem Eingangspegel vermindert sind.

   12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 für Audiosignale, bei der die Dynamikwirkungs-Modifiziereinrichtung eine Vorrichtung mit veränderlicher Verstärkung oder veränderlicher Dämpfung aufweist, die für eine Dynamik-Modifizierung von Signalen im Durchlaßband sorgt und auf dominierende Signale unter Bewirkung einer progressiven Dynamik-Modifizierung anspricht, und bei der die Steuerschaltung eine Einrichtung aufweist, die ein Steuersignal an einen Steuereingang der Vorrichtung liefert, um die progressive Dynamik-Modifizierung zu bewirken, und die Steuerschaltung durch eine erste Unterschaltung gekennzeichnet ist, die mindestens einen steilen Filter mit Frequenzcharakteristiken ähnlich der der frequenzselektiven Schaltung aufweist, Gleichr-icht-, Glatt- und Verstärkereinrichtungen', die ein erstes Signal

   liefern, und eine zweite Unterschaltung, die ein zweites Signal vom Ausgang der Verstärkungs- oder Dämpfungsvorrichtung ableitet und Gleichrieht-, Glatt» und Verstärkereinrichtungen aufweist und ein drittes Signal vom Eingang oder Ausgang der Schaltungsanordnung ableitet und weitere Gleichrieht-, Glatt- und Verstärkereinrichtungen aufweist, wobei das dritte Signal ein Bezugssignal zum Entgegenwirken gegen das zweite Signal ist, um ein viertes Signal zu liefern, wobei sich der Pegel des Bezugssignals dynamisch mit dem pegel des Eingangs- oder Ausgangssignals ändert, die zweite Unterschaltung eine Einrichtung enthält, die die Verstärkung des Bezugssignals so festsetzt ₉ daß die Wirkungen von .Bandsperrsignalkomponenten im dritten Signal bei EingangsSignalen von hohem Pegel vermindert werden, und eine Einrichtung, die das größere des dritten und vierten Signals als Steuersignal an den Steuereingang der Vorrichtung anlegt,,

   13° Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 für Audiosignale, bei der die Dynamikwirkungs-Modifiziereinrichtung eine Vorrichtung mit veränderlicher Verstärkung oder veränderlicher Dämpfung aufweists die eine Dynamik-Modifizierung , von Signalen im .Durchlaßband liefert und auf dominierende Signale unter Bewirken einer progressiven Dynamik-Modifizierung anspricht, und bei der die Steuerschaltung eine Einrichtung aufweist, die ein vom Ausgang der Verstärkungs- oder Dämpfungsvorrichtung abgeleitetes Steuersignal an einen Steuereingang der Vorrichtung liefert, um die progressive Dynamik-Modifizierung ^zu bewirken, und die Steuerschaltung durch eine erste Unterschaltung gekennzeichnet ist, die mindestens einen steilen Filter mit Frequenzcharakteristiken ähnlich der der frequenzselektiven Schaltung enthält, Gleichrieht-, Glatt- und Verstärkereinrichtungen sowie eine zweite Unterschaltung, die durch mindestens einen Begrenzer und eine frequenzselektive Schaltung. gekennzeichnet ist, so daß der Begrenzer bzw„ die Begrenzer vorzugsweise auf Signale im sperrenden Band derartig einwirken, daß die Wirkung von Bandsperrsignal komponenten bei Eingangssignalen von hohem Pegel vermindert ist*