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Anordnung zum Aufzeichnen und Abtasten von Schallereignisse
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darstellenden elektrischen Tonfrequenzsignalen auf bzw. von einem
Tonträger Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Aufzeichnen und Abtasten von
Schallereignisse darstellenden elektrischen Tonfrequenzsignalen auf bzw. von einem
Tonträger, bei der die Tonfrequenzsignale vor dem Aufzeichnen auf dem Tonträger
mittels einer Aufzeichnungseinrichtung in einem Kompressor komprimiert werden und
bei der die mittels einer Abtasteinrichtung von dem Tonträger abgetasteten Tonfrequenzsignale
in einem Expander expandiert werden, wobei eine Komprimierungskennlinie in einem
vom aufzuzeichnenden Tonfrequenzsignal gesteuerten Steuersignalgeber des Kompressors
und eine Expandierungskennlinie in einem vom abgetasteten' Signal gesteuerten Steuersignalwandler
des Expanders vorgegeben sind.
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Bei dieser Anordnung können die verschiedensten Tonträger, wie Schallplatten,
Magnetbänder und dgl. verwendet werden. Dabei werden die elektrischen Tonfrequenzsignale
in Analogform aufgezeichnet und abgetastet. Diese Analogtechnik mit Kompandierung
(Komprimierung beim Aufzeichnen plus Expandierung beim Wiedergeben) soll die Wiedergabequalität,
insbesondere die Dynamik und den Störabstand, verbessern (s. Funkschau, Heft 24/1981,
seiten 67 bis 69).
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Bei einer als cx-Verfahren verbesserten Analogtechnik wird die Gesamtlautstärke
z.B. frequenzabhängig angehoben. Laute Stellen werden
komprimiert.
Dabei ist es schwierig, bei der Wiedergabe Klirrgrade kleiner als 1 % zu erreichen.
Außerdem klingt die Wiedergabe der auf einem Tonträger aufgezeichneten, so komprimierten
Tonfrequenzsignale auf einem Wiedergabegerät ohne Expander flach (Hi-fi-exclusiv,
Heft 11, Nov. 1981, Seiten 48 bis 55). Außerdem ist bei der verbesserten Analogtechnik
der Geräteaufwand beachtlich und die Geräte selbst sind sehr kompliziert, da bei
der Expandierung das bzw. die Steuersignal(e) für den Expander aus dem komprimierten
Tonfrequenzsignal abgeleitet werden muß (müssen). Auch die lauten Stellen, die Übergangsbereiche
und die tiefen Töne sind sehr problematisch, ebenso die Stabilität der unterschiedlichen
Regelkreise des Expanders.
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Man hat ferner versucht, die Wiedergabequalität dadurch zu verbessern,
daß man die Tonfrequenzsignale in Digitaltechnik aufzeichnet. Die Digitaltechnik
kann die Dynamik wesentlich erhöhen und aufgrund der verwendeten Meßmethoden (bei
Sinus-Tönen) sehr geringe Klirrgrade und Intermodulation ergeben. Bei praxisnahen
Rechteckfrequenzen oder Tone-bursts höherer Frequenzen bleibt sie jedoch mangelhaft,
da die für das Ohr wahrnehmbaren Anschwingvorgänge unterschiedlicher Instrumente
bei hohen Tönen verzerrt werden. Um diesen Nachteil zu beheben, mußte die Abtastfrequenz
noch wesentlich erhöht werden, um die Ansprechzeit kleiner als die Wahrnehmungsfähigkeit
des Ohres (20 usec) zu machen ( s . Zwicker/Feldkeller "Das Ohr "Dasals Nachrichtenempfänger",
S. Hirzel-Verlag, Stuttgart 1967, Seiten 166 ff und Seite 181). Dies würde aber
den Geräteaufwand noch wesentlich erhöhen. Ein weiterer Nachteil der Digitaltechnik
Itscit darin, daß entweder andersartige Tonträger oder Spezial -Aufnahme-, -Misch-
und -Wiedergabegeräte erforderlich sind, die nicht mit den Tonträgern und Geräten
der Analogtechnik kompatibel sind.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs erwähnten
Art so zu verbessern, daß die Wiedergabequalität zumindest für den
kleinen
Kreis von Geräten der Spitzenqualität in Analogtechnik verbessert wird, ohne die
Qualität für Geräte der einfachen und mittleren Qualität zu beeinträchtigen. Dabei
soll zudem der Aufwand für die Kompandierung der Tonfrequenzsignale minimiert werden
und die Analogtechnik soll voll kompatibel bleiben.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß im Kompressor
das aufzunehmende Tonfrequenzsignal bzw. das Ausgangssignal des Steuersignalgebers
zusätzlich einem Pilotsteuersignalwandler zugeführt ist, der mindestens ein vom
aufzunehmenden Tonfrequenzsignal getrenntes, nicht hörbares Pilotsteuersignal abgibt,
das ein eindeutiges Maß für die im Kompressor entsprechend dem Pegel des Tonfrequenzsignals
erfolgte Kompression ist, daß das (die) Pilotsteuersignal(e) zusammen mit dem komprimierten
Tonfrequenzsignal auf dem Tonträger aufgezeichnet wird (werden) und daß im Expander
das (die) zusammen mit dem komprimierten Tonfrequenzsignal abgetastete(n) Pilotsteuersignal(e)
ausgekoppelt und zur Steuerung des Steuersignalwandlers des Expanders und Ableitung
des expandierten Tonfrequenzsignals verwendet ist (sind).
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Bei dieser neuen Analogtechnik wird neben dem komprimierten Tonfrequenzsignal
auch ein Pilotsteuersignal aufgezeichnet. Steht ein Wiedergabegerät mit Expander
nach der Erfindung zur Verfügung, dann steuert dieses Pilotsteuersignal, das von
dem abgetasteten Signal leicht ausgekoppelt werden kann, die Expandierung. Der Expander
wird daher sehr einfach im Aufbau. Der Tonträger kann jedoch auch von einem normalen
Wiedergabegerät in der üblichen Qualität abgetastet werden, ohne daß das mitaufgezeichnete
Pilotsteuersignal die Wiedergabe beeinträchtigt, insbesondere dann, wenn vorgesehen
ist, daß das Pilotsteuersignal im nicht hörbaren Bereich liegt. Es kann daher bei
der Wiedergabe auch mit dem komprimierten Tonfrequenzsignal expandiert werden.
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Dieses Pilotsteuersignal kann aber auf üblichen Tonträgern, wie Schallplatten,
Magnetbändern und dgl., die einen Frequenzbereich bis über 50 kHz erfassen, ohne
Schwierigkeiten aufgezeichnet werden.
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Gegenüber der heute bekannten Analogtechnik hat die Analogtechnik
nach der Erfindung den Vorteil, daß der Expander nicht von dem abgetasteten komprimierten
Tonfrequenzsignal abhängig ist und daher eine sehr viel kürzere Ansprechzeit haben
kann. Die Amplituden- und Phasenverzerrungen sind wesentlich kleiner. Tone-bursts
und Anschwingvorgänge, die für die Spitzen-Wiedergabequalität entscheidend sind,
können also getreuer wiedergegeben werden. Der Geräteaufwand für die verbesserte
Wiedergabequalität ist geringer-als bei der heute bekannten Analogtechnik mit Kompandierung
und die Wiedergabequalität entspricht den hohen Anforderungen bezüglich der Dynamik
und dem Störabstand, wie sie bei Geräten mit Digitaltechnik erreicht werden. Die
Analogtechnik nach der Erfindung verbindet also die Vorteile der bekannten Analogtechnik
mit Kompandierung und der Digitaltechnik bei voller Kompatibilität von analoger
Tonträger, Aufnahme-, Misch- und Abtasteinrichtungen.
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Das Pilotsteuersignal kann nach einer Ausgestaltung ein Ultraschallfrequenzsignal
(z.B. 45 kHz) sein, dessen Amplitude entsprechend dem Pegel des Tonfrequenzsignals
bzw. dem Ausgangssignal des Steuersignalgebers des Kompressors veränderbar ist.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann aber auch vorgesehen sein,
daß als Pilotsteuersignal ein Ultraschallfrequenzsignal (z.B. 45 kHz) verwendet
ist, dessen Frequenz entsprechend dem Pegel des Tonfrequenzsignals bzw. des Ausgangssignals
des Steuersignalgebers des Kompressors veränderbar ist. Bei dieser Frequenz-Modulation
kann der Frequenzhub, der den Wert des Pilotsteuersignals angibt, in einfacher Weise
digital ausgewertet werden. Außerdem wird dabei eine größere Störungsfreiheit und
Genauigkeit für die Pilotsteuersignalerkennung erreicht.
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Weitere Möglichkeiten sind dadurch gekennzeichnet, daß als Pilotsteuersignal
ein Impulsfrequenzsignal im Ultraschallbereich verwendet ist, wobei der zeitliche
Abstand der Impulse das Maß für die erfolgte Kompression darstellt, bzw. daß als
Pilotsteuersignal ein unhörbares lmpulsfrequenzsignal verwendet ist, wobei die jeweilige
zeitliche Länge der Impulse das Maß für die erfolgte Kompression darstellt.
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Diese Bildung von Pilotsteuersignalen erscheint besonders für Tonbänder
oder dgl. als Tonträger geeignet, da diese einen größeren Frequenzbereich beinhalten.
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Die Behandlung des Pilotsteuersignals erfolgt nach einer Ausgestaltung
vorzugsweise so, daß das komprimierte Tonfrequenzsignal und das (die) Pilotsteuersignal(e)
im Kompressor vor der Aufzeichnung zusammengeführt werden und daß im Expander nach
der Abtastung aus dem zusammengesetzten Signal das (die) Pilotsteuersignal(e) ausgekoppelt
wird (werden).
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Eine frequenzunabhängige Kompandierung läßt sich dadurch erreichen,
daß das (die) Pilotsteuersignal(e) von der Frequenz des aufzunehmenden Tonfrequenzsignals
unabhängig ist (sind), während für eine frequenzabhängige Kompandierung vorgesehen
ist, daß das (die) Pilotsteuersignal(e) nach einer vorgegebenen Charakteristik von
der Frequenz des aufzunehmenden Tonfrequenzsignals abhängig ist (sind).
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Sollen vorzugsweise die höheren Pegel des Tonfrequenzsignals kompandiert
werden, dann ist nach einer Ausgestaltung vorgesehen, daß der Pilotsteuersignalwandler
im Kompressor mindestens ein Pilotsteuersignal abgibt, dessen Wert mit dem Pegel
des aufzunehmenden Tonfrequenzsignals entsprechend der vorgegebenen Komprimierungskennlinie
zunimmt, daß im Expander das ausgekoppelte Pilotsteuersignal als Kenngröße für die
erfolgte Kompression erkannt wird und daß der
Steuersignalwandler
im Expander entsprechend dem Wert des Pilotsteuersignals und seiner vorgegebenen
festen Expandierungskennlinie eine zur jeweiligen Komprimierungskennlinie reziproke
Expandierungskennlinie nachbildet und ein entsprechendes Regelsignal an einen Regelverstärker
des Expanders abgibt. Sollen dagegen vorzugsweise die niedrigen Pegel des Tonfrequenzsignals
kompandiert werden, dann ist die Auslegung so, daß der Pilotsteuersignalwandler
im Kompressor mindestens ein Pilotsteuersignal abgibt, dessen Wert mit dem Pegel
des aufzunehmenden Tonfrequenzsignals entsprechend der vorgegebenen Komprimierungskennlinie
abnimmt, daß im Expander das ausgekoppelte Pilotsteuersignal als Kenngröße für die
erfolgte Kompression erkannt wird und daß der Steuersignalwandler im Expander entsprechend
dem Wert des Pilotsteuersignals und seiner vorgegebenen festen Expandierungskennlinie
eine zur jeweiligen Komprimierungskennlinie-reziproke Expandierungskennlinie nachbildet
und ein entsprechendes Regelsignal an einen Regelverstärker des Expanders abgibt.
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In beiden Fällen wird ein Expander verwendet, der in dem Steuersignalwandler
eine fest vorgegebene Expandierungskennlinie enthält, die vorzugsweise proportionale
Abhängigkeit von Eingangs- und Ausgangssignal aufweist. Dies hat den Vorteil, daß
aus dem aus der Komprimierung gewonnenen Pilotsteuersignal der Wert des Komprimierungsgrades
erkannt werden kann und in dem Steuersignalwandler des Expanders automatisch die
jeweilige Komprimierungskennlinie des Kompressors als reziproke Expandierungskennlinie
nachgebildet wird. Das Pilotsteuersignal enthält eine eindeutige Information über
den jeweiligen Komprimierungsgrad dcs Tonfrequenzsignals auch bei unterschiedlichen
Komprimierungskennlinien. Mit einem Wiedergabegerät nach der Erfindung können daher
Tonträger mit unterschiedlich komprimierten Tonfrequenzsignalen abgetastet und expandiert
werden, wobei bei beliebigem
Komprimierungsgrad stets das Tonfrequenzsignal
in seiner ursprünglichen Dynamik wiederhergestellt wird. Dies gestattet, bei der
Aufnahme des Tonfrequenzsignals je nach Programm, unterschiedlich zu komprimieren
und dennoch exakt zu expandieren.
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Sollen nur Teile des Pegelbereiches des Tonfrequenzsignals kompandiert
werden, dann wird dies dadurch ermöglicht, daß der Steuersignalgeber im Kompressor
bei einem vorgegebenen Pegel des aufzunehmenden Tonfrequenzsignals mit der Abgabe
eines Regelsignals für einen Regelverstärker des Kompressors und entsprechend der
Pilotsteuersignal -wandler mit der Abgabe des Pilotsteuersignals einsetzt.
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Wenn nach der Erfindung nur die niedrigen Pegel des Tonfrequenzsignals
kompandiert werden, hat dies folgende Vorteile: Die Wiedergabe auf einfchen Geräten
ohne Expander büßt im wichtigen mittleren und höheren Pegelbereich nichts von ihrer
Originaldynamik ein, jedoch wird der Störabstand bei niedrigen Pegeln verbessert.
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Bei einer Wiedergabe auf Geräten mit einem Expander nach der Erfindung
wird der mittlere und höhere Pegelbereich durch die expansionsbedingten Regelverzerrungen
nicht beeinträchtigt.
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Die Analogtechnik mit Pilotsteuersignal ist auf alle bekannten Kompandierungsverfahren
als Ergänzung anwendbar und hat stets den Vorteil, daß die Expansionsverzerrungen
vernachlässigbar klein gehalten werden können. Außerdem ist es möglich, gezielt
unterschiedliche Kompandierung in verschiedenen Tonfrequenzkanälen durchzuführen,
z.B.
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der beiden Stereokanäle mit zwei getrennten Pilotsteuersignalen oder
von zwei ausgewählten Pegelbereichen des Tonfrequenzsignals.
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So ist eine Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, daß mehrere-Tonfrequenzkanäle
vorgesehen sind, denen ein gemeinsames Pilotsteuersignal
zugeordnet
ist. Alle Tonfrequenzkanäle lassen sich damit auf einfache Weise mit einem gemeinsamen
Pilotsteuersignal kompandieren.
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Eine pro Tonfrequenzkanal erfolgende Kompandierung wird nach einer
weiteren Ausgestaltung dadurch ermöglicht, daß mehrere Tonfrequenzkanäle vorgesehen
sind, denen individuelle Pilotsteuersignale zugeordnet sind. Dabei kann der Expander
daudrch vereinfacht werden, daß die individuellen Pilotsteuersignale im Expander
zu einem gemeinsamen Regelsignal für alle Tonfrequenzkanäle zusammengeführt sind.
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Die Erfindung wird anhand von verschiedenen, in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 ein Blockschaltbild der
Anordnung zum Aufzeichnen und Abtasten von Tonfrequenzsignalen in der Analogtechnik
mit Kompandierung und Pilotsteuersignal nach der Erfindung, Fig. 2 ein Blockschaltbild
einer Anordnung mit mehreren Tonfrequenzkanälen, die ein gemeinsames Pilotsteuersignal
verwendet, Fig 3 ein erstes Kompandierungsdiagramm mit einem amplitudenmodulierten
Pilotsteuersignal, Fig. 4 ein zweites Kompandierungsdiagramm mit einem frequenzmodulierten
Pilotsteuersignal, Fig. 5 ein drittes Kompandierungsdiagramm einer Variante der
Anordnung nach Fig. 4, bei der der gesamte Pegelbereich des Tonfrequenzsignals kompandiert
wird,
Fig. 6 ein viertes Kompandierungsdiagramm einer Variante
der Anordnung nach Fig. 3, bei der das Pilotsteuersignal mit abnehmendem Pegel des
Tonfrequenzsignals zunimmt und bei der die Expandierungskennlinie nichtlinear ist
und Fig. 7 ein fünftes Kompandierungsdiagramm einer Variante der Anordnung nach
Fig. 3, bei der das Regelsignal des Steuersignalwandlers einen anderen Verlauf hat.
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Das Blockschaltbild nach Fig. 1 zeigt die Anordnung zum Aufzeichnen
und Abtasten von Schallereignisse darstellenden Tonfrequenzen auf einem Tonträger
TT, der eine Schallplatte, ein Magnetband und dgl.
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sein kann. Dabei sind die Einrichtungen zur Umwandlung der Schallereignisse
in das elektrische, aufzunehmende Tonfrequenzsignal xe und die Einrichtungen zur
Umwandlung des expandierten Tonfrequenzsignals xa = k~xe in Schallereignisse nicht
dargestellt, da sie für die Erfindung nicht von Bedeutung sind. Diese Einrichtungen
wie Mikrofone, Lautsprecher und die zugeordneten Verstärker sind allgemein bekannt.
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Das zum Aufzeichnen anstehende Tonfrequenzsignal xe wird dem Regelverstärker
VR1 des Kompressors KP zugeführt. Außerdem steht das aufzunehmende Tonfrequenzsignal
xe am Eingang des Steuersignalgebers StSG, in dem die Komprimierungskennlinie vorgegeben
ist. Der Steuersignalgeber StSG im Kompressor KP gibt ein Regelsignal ye an den
Regelverstärker VR1 ab, das von der vorgegebenen Komprimierungskennlinie und dem
Pegel des aufzunehmenden Tonfrequenzsignals xe abhängt.
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Das vom Regelverstärker VR1 abgegebene komprimierte Tonfrequenzsignal
x' wird über eine Weiche W1 zusammen mit einem Pilotsteuersignal y' der Aufzeichnungseinrichtung
AfE zugeführt. Das Pilotsteuersignal y' wird von einem Pilotsteuersignalwandler
PStSW abgegeben, dem das
aufzunehmende Tonfrequenzsignal xe bzw.
das Regelsignal ye zugeführt wird und ein dem Pegel des aufzunehmenden Tonfrequenzsignal
xe kennzeichnendes Pilotsteuersignal y' liefert. Dieses Pilotsteuersignal y' kann
im einfachsten Fall ein i der Amplitude veränderbares Tonfrequenzsignal mit einer
Frequenz von z.B. 45 kHz sein. Dieses Pilotsteuersignal y' kann auf üblichen Tonträgern
TT aufgezeichnet werden, ist bei Wiedergabegeräten ohne Expander aber nicht hörbar.
Bei Wiedergabegeräten mit einem Expander nach der Erfindung kann das Pilotsteuersignal
y' zur Expandierung des abgetasteten, komprimierten Tonfrequenzsignals x' ausgenützt
werden, wie noch gezeigt wird.
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Wird der Tonträger TT mittels der Abtasteinrichtung AbE abgetastet,
dann erhält man das komprimierte Tonfrequenzsignal x' und das Pilotsteuersignal
y', welche durch die Weiche W2 leicht getrennt werden können. Diese Weiche W2 im
Expander EX ist wie die Weiche W1 im Kompressor ein einfaches Filter, das vorzugsweise
einen auf die Frequenz des Pilotsteuersignals y' abgestimmten Resonanzkreis enthält.
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Das komprimierte Tonfrequenzsignal x' gelangt auf den Eingang des
Regelverstärkers VR2 im Expander EX. Das Pilotsteuersignal y' gibt dem Steuersignalwandler
StSW an, wie groß der Pegel des abgetasteten komprimierten Tonfrequenzsignals x'
ist und liefert ein Regelsignal ya an den Regelverstärker VR2, um das Tonfrequenzsignal
x' im komprimierten Pegelbereich zu expandieren. Das Ausgangssignal Ad = k xe des
Regelverstärkers VR2 hat dann wieder diescibe Dynamik wie das aufzunehmende Tonfrequenzsignal
xe, die größer sein kann als die erreichbare Dynamik des Tonträgers TT.
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Bei der Analcgtechnik nach der Erfindung ist auf der Seite des Aufnahmegerätes
nur ein zusätzlicher Pilotsteuersignalwandler PStSW erforderlich, der sehr einfach
ist, da er nur ein dem Pegel des aufzunehmenden Tonfrequenzsignals xe entsprechendes
Pilotsteuersignal
y' abgeben muß. Das mit auf dem Tonträger TT
aufgezeichnete Pilotsteuersignal y' hat den Vorteil, daß es bei der Wiedergabe mit
einem herkömmlichen Wiedergabegerät ohne Expander nicht hörbar ist und die Wiedergabe
des abgetasteten komprimierten Tonfrequenzsignals x' in der üblichen Wiedergabequalität
nicht beeinträchtigt. Erfolgt die Wiedergabe jedoch mittels eines Wiedergabegerätes
mit einem Expander nach der Erfindung, dann kann das abgetastete komprimierte Tonfrequenzsignal
x' expandiert und mit verbesserter Wiedergabequalität wiedergegeben werden. Dabei
ist der Aufwand im Wiedergabegerät kleiner als bei der bekannten Analogtechnik mit
Kompandierung, da jetzt das Regelsignal ya für den Regelverstärker VR2 des Expanders
EX aus dem abgetasteten und über die Weiche W2 vom abgetasteten komprimierten Tonfrequenzsignal
x' leicht auskoppelbaren Pilotsteuersignal y' abgeleitet werden kann.
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Die Analogtechnik mit Pilotsteuersignal ist auf alle bekannten Kompandierungsverfahren
anwendbar. Dabei können im Steuersignalgeber StStG des Kompressors KP verschiedene
Komprimierungskennlinien und im Steuersignalwandler StSW des Expanders EX die unterschiedlichsten
Expandierungskennlinien vorgegeben sein, wie die Diagramme nach Fig.
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3 bis 7 zeigen.
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Der den Pegel des aufzuzeichnenden Tonfrequenzsignals entsprechende
Wert kann bei dem Pilotsteuersignal auch in einer anderen Art dargestellt werden.
So kann das Pilotsteuersignal mit einer Ultraschallfrequenz gebildet werden, die
entsprechend dem Pegel des Tonfrequenzsignals bzw. des Ausgangssignals des Steuersignalgebers
StSG im Kompressor KP verändert wird.
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Das Pilotsteuersignal kann auch ein Impulsfrequenzsignal sein, bei
dem der zeitliche Abstand der Impulse oder die Dauer der Impulse von dem Pegel des
aufzunehmenden Tonfrequenzsignals abhängig ist.
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Dabei kann das Pilotsteuersignal von der Frequenz des aufzunehmenden
Signals unabhängig sein oder eine bestimmte vorgegebene Frequenzabhängigkeit aufweisen.
Diese Abhängigkeit wird in dem Pilotsteuersignalwandler PStSW des Kompressors KP
eingeführt. Entscheidend für die Analogtechnik mit Pilotsteuersignal und Kompandierung
nach der Erfindung ist, daß das Pilotsteuersignal y' mit dem komprimierten Tonfrequenzsignal
x' vor dem Aufzeichnen zusammengeführt wird und daß bei der Abtastung aus dem abgetasteten
Signal das Pilotsteuersignal ausgekoppelt und zur Steuerung des Steuersignalwandlers
StSW im Expander EX und zur Ableitung des expandierten Tonfrequenzsignals xa ausgenützt
wird. Dabei enthält das Pilotsteuersignal y' eine Information über den Komprimierungsgrad,
so daß an einer fest vorgegebenen, linearen Expandierungskennlinie automatisch eine
beliebige Kompandierungskennlinie reziprok nachgebildet werden kann.
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Nach der Anordnung nach Fig. 2 sind mehrere Tonfrequenzkanäle mit
eigenen Kompandern KP1 bis KP3 vorgesehen, denen die aufzunehmenden Tonfrequenzsignale
xel bis xe3 zugeführt werden. Aus dem Summensignal xel+xe2+xe3 aller Tonfrequenzsignale
leitet der Pilotsteuersignalwandler PStSW das gemeinsame Pilotsteuersignal y' ab.
Alle getrennt komprimierten Tonfrequenzsignale xel bis xe3' werden mit dem Pilotsteuersignal
yt über die Weiche W1 zusammengeführt und auf dem Tonträger TT aufgezeichnet. Die
Weiche W2 teilt das abgetastete Signal in die komprimierten Tonfrequenzsignale xel
bis xe3' und das Pilotsteuersignal y' auf. Jedem komprimierten Tonfrequenzsignal
xel' bis xe3' ist ein eigener Expander EX1 bis EX3 zugeordnet. Das Pilotsteuersignal
y' wird dem Steuersignalwandler StSW zugeführt, der ein Regelsignal ya erzeugt,
welches den Regelverstärkern aller Expander EX1 bis EX3 zugeführt wird. Die Expander
EX1 bis EX3 geben die Tonfrequenzsignale als expandierte Ausgangssignale xa1 bis
xa3 ab, wobei die einzelnen Tonfrequenzkanäle auch verschieden komprimiert und
expandiert
werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Expandierungskennlinien der Steuersignalwandler in den Expandern
EX1 bis EX3 können jedoch auch gleich sein und vorzugsweise wieder eine lineare
Abhängigkeit von Eingangs- und Ausgangssignal haben.
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Es ist selbstverständlich, daß jedem Tonfrequenzkanal auch ein eigenes
Pilotsteuersignal zugeordnet werden kann. Alle Pilotsteuersignale werden auf dem
Tonträger aufgezeichnet und beim Abtasten über die Weiche W2 ausgekoppelt und zur
Steuerung der individuellen Steuersignalwandler der Expander EX1 bis EX3 ausgenützt.
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Bei dem Kompandierungsdiagramm nach Fig. 3 werden nur die niedrigen
Pegel des Tonfrequenzsignals xe im Bereich kleiner als 70 dB kompandiert. Dabei
wird der Pilotsteuersignalwandler PStSW im Kompressor ein Pilotsteuersignal y' mit
einer Frequenz von 45 kHz abgeben, dessen Amplitude von dem Pegel des Tonfrequenzsignals
xe abhängig ist. So wird z.B. bei einem Pegel von 70 dB das Pilotsteuersignal y'
mit einem Pegel von -40 dB auftreten und mit abnehmendem Pegel des Tonfrequenzsignals
xe proportional im Pegel zunehmen. Der Steuersignalwandler StSW im Expander leitet
daraus das Regelsignal ya ab, das erst bei einem Pegel des Pilotsteuersignals ye
von -40 dB einsetzt und entsprechend der Pegelzunahme des Pilotsteuersignals y'
zunimmt.
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Damit wird der Pegelbereich von -30 bis -50 dB des komprimierten Tonfrequenzsignals
x' wieder auf den ursprünglichen Pegelbereich des Tonfrequenzsignals xe expandiert,
so daß das Ausgangssignal xa wieder die Dynamik vor der Komprimierung aufweist.
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Bei dem Kompandierungsdiagramm nach Fig. 4 werden wiederum nur die
niedrigen Pegel des Tonfrequenzsignals xe kompandiert. Dabei wird an dem Pilotsteuersignal
yZ von 45 kHz vom Pilotsteuersignalwandler PStSW jedoch eine Frequenzmodulation
durchgeführt. Dabei wird dem
Pegel von 70 dB des Tonfrequenzsignals
xe die Frequenz 45 kHz zugeordnet. Mit abnehmendem Pegel des Tonfrequenzsignals
xe ändert sich die Frequenz des Pilotsteuersignals y' und zwar nimmt sie proportional
zu. Der Pegelbereich von 20 bis 70 dB des Tonfrequenzsignals xe wird wiederum auf
etwa -60 bis -30 dB komprimiert, während die höheren Pegel des Tonfrequenzsignals
von 80 dB und mehr unbeeinflußt bleiben. Der Steuersignalwandler StSW erzeugt aus
dem frequenzmodulierten Pilotsteuersignal y' das Regelsignal ya für den Regelverstärker
des Expanders.
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Bei dem Kompandierungsdiagramm nach Fig. 5 wird der gesamte Pegelbereich
von 20 bis 130 dB des Tonfrequenzsignals xe kompandiert.
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Dabei wird ein frequenzmoduliertes Pilotsteuersignal y' verwendet,
das eine Mittenfrequenz von 45 kHz aufweist. Diese Frequenz ist dem Pegel von 90
dB des Tonfrequenzsignals xe zugeordnet. Mit zunehmendem Pegel des Tonfrequenzsignals
xe nimmt auch die Frequenz des Pilotsteuersignals y' 1proportional zu, während die
Frequenz des Pilotsteuersignals y' bei Pegeln kleiner als 90 dB proportional abnimmt.
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Der Steuersignalwandler StSW erzeugt dabei bei einer Frequenz von
45 kHz des Pilotsteuersignals y' kein Regelsignal ya für den Regelverstärker des
Expanders, so daß das Tonfrequenzsignal xe mit einem Pegel von 90 dB unverändert
als expandiertes Signal xa erhalten wird.
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Bei Frequenzen größer als 45 kHz wird ein Regelsignal ya der einen
und bei Frequenzen kleiner als 45 kHz ein Regelsignal ya der anderen Polarität erzeugt.
In beiden Fällen nimmt die Amplitude des Regelsignals ya proportional mit der 7"#nahme
bzw. Abnahme der Frequenz des Pilotsteuersignals y' zu.
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Bei dem Kompandierungsdiagramm nach Fig. 6 werden nur die niedrigen
Pegel kleiner als 70 QB des Tonfrequenzsignals xe kompandiert. Dabei wird ein Pilotsteuersignal
y' mit einer Frequenz von 45 kHz verwendet.
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Mit kleiner werdendem Pegel des Tonfrequenzsignals xe nimmt die Amplitude
des Pilotsteuersignals y' mehr als proportional ab. Daher erzeugt der Steuersignalwandler
StSW ein Regelsignal ya das exponentiell zunimmt. Die Folge davon ist, daß die niedrigsten
Pegel des Tonfrequenzsignals xe am stärksten kompanidert werden.
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Schließlich zeigt die Fig. 7 ein Kompandierungsdiagramm, bei dem die
Pegel größer als 70 dB des Tonfrequenzsignals ein Pilotsteuersignal y' von 45 kHz
mit konstanter Amplitude liefern, das über den Steuersignalwandler StSW auch zu
einem konstanten Regelsignal ya führt.
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Sinkt der Pegel des Tonfrequenzsignals xe unter 70 dB ab, dann nimmt
auch das Pilotsteuersignal y' proportional ab. Das vom Steuersignalwandler StSW
erzeugte Regelsignal ya nimmt von dem konstanten Wert auf Null auf. Der Wert Null
kann dabei z.B. bei einem Pegel von 20 dB des Tonfrequenzsignals xe erreicht sein.
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In den Kompandierungsdiagrammen nach Fig. 3 bis 7 ist in der Mitte
stets der auf dem Tonträger erforderliche Pegelbereich für das komprimierte Signal
abzulesen.
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