DE3311646A1 - Verfahren zum uebertragen eines zusatzsignals in einem stereofonen nutzsignal - Google Patents

Description

• BESCHREIBUNG
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 23 33 524 bekannt.
• Zum übertragen einer Zusatzinformation in einem Tonkanal ist es bekannt (DE-OS 23 33 524), die Zusatzinformation frequenzmäßig versetzt gegenüber der Sutzinformation zu übertragen, wodurch jedoch die Ubertragungsbandbreite erhöht oder die Bandbreite des linken oder rechten stereofonen Nutzsignals verringert wird. Für ein stereofones Nutzsignal ist es ferner aus der gleichen Literaturstelle bekannt, beispielsweise im Linkssignal einen Fre--quenzbereich auszusparen und darin die Zusatz information zu übertragen. Empfangsseitig wird in einem Decoder der ausgesparte Frequenzbereich durch den im entsprechenden Frequenzbereich des Rechtssignals liegenden Anteil aufgefüllt. Um zu gewährleisten, daß das Zusatzsignal unhörbar auch dann ist, wenn empfangsseitig kein zusätzlicher Decoder für das Zusatzsignal vorhanden ist, muß der Pegel des Zusatzsignals auf einem sehr geringen Wert gehalten werden, wodurch die Auslesbarkeit des Zusatzsignals äußerst gering ist.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, bei einer übertragung eines Zusatzsignals in einem stereofonen Nutzsignal eine hohe Auslesbarkeit des Zusatzsignals zu gewährleisten, ohne das Nutzsignal hörbar zu beeinflussen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens gemäß Anspruch 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.
• Es zeigt: Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform der sendeseitigen Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform der empfangsseitigen Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 3 eine entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehene Frequenzbelegung mit Seitensignal und Zusatzsignal in einem stereofonen Tonkanal; Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Frequenzbelegung gemäß Fig. 3 für das Zusatzsignal.
• Die in Fig. 1 veranschaulichte Einrichtung zum sendeseitigen Einmischen eines Zusatzsignals in ein stereofones Tonsignal, bestehend aus dem Linkssignal L und dem Rechtssignal R, umfaBt einen Coder 30, der von einer Stereosignalquelle 10 über deren Ausgänge 11 und 12 gespeist wird. Die Coderausgänge 31, 32 führen zu einer nicht näher definierten Strecke 50, beispielsweise einer Rundfunkübertragungsstrecke (einschließlich Kabelübertragung) und/oder einem Tonaufzeichnungsgerät (Band, Platte). Als Stereo- signalquelle 10 kommt beispielsweise das Mischpult eines Tonstudios in Betracht, ebenso ein Band- oder Plattenwiedergabegerät sowie ein Stereomikrofon (einschließlich Kunstkopf).
• Der Coder 30 enthält zum Einmischen des Zusatzsignals eine nicht näher veranschaulichte Matrixschaltung. Der allgemeine Aufbau der Matrixschaltung ist beispielsweise aus "Rundfunktechnische Mitteilungen", Jahrgang 25 (1981), Seite 159, Bild 2 bekannt und besteht aus den Matrixgliedern CL, ß, Y und 6, die eine Signalverknüpfung der Matrixeingangssignale S und Z gemäß folgender Gleichungen bewirken: Lm = aS + yZ ... (1) Rm = RS + 8Z ... (2) Die Matrixglieder a, ß, y und 6 sind lineare Netzwerke, die teilweise (beispielsweise für a und o) auch die übertragungsfunktion 1 haben können. Da diese Matrixglieder phasenabhängig sind, ist das einzumischende Zusatzsignal gegenüber Gruppenlaufzeitunterschieden der einzelnen stereofonen Kanäle empfindlich. Bei der Summen- und Differenzbildung in der decoderseitigen Dematrixschaltung (Fig. 2) wird daswNutzsignal nicht mehr vollständig gegenüber dem Zusatzsignal unterdrückt, wodurch im Ergebnis das Nutzsignal als Störung bezüglich des Zusatzsignals wirkt.
• Hinzu kommt, daß insbesondere bei Tonbandgeräten als Strecke 50 der Rauschabstand des Zusatzsignals z.B. bei einem Pegel von -60 dB bezogen auf VollaussteUerung relativ gering ist, was die Auslesbarkeit des Zusatzsignals noch weiter verschlechtern kann. Aus diesen Gründen ist erfindungsgemäß zwischen dem Ausgang einer Zusatzsignalquelle 40 und dem Zusatzsignaleingang der Matrixschaltung im Coder 30 ein Kompressor 80 vorgesehen, der in Fig. 1 mit strichpunktierter Umrandung veranschaulicht ist.
• Der Kompressor 80 ist im dargestellten Beispielsfalle gemäß Fig. 1 eingangsseitig mit Links- und Rechtssignalen L, R der Ausgänge 11, 12 der Stereosignalquelle 10 gekoppelt, welche in einer Addierstufe 81 summiert werden.
• Das Summationssignal wird in einer Bewertungseinrichtung 82 einer noch näher zu erläuternden Frequenzbewertung unterzogen. Anschließend wird in einem Hüllkurvenformer 83 die Hüllkurve des bewerteten Summationssignals gewonnen. Die Hüllkurve des bewerteten Summationssignals wird einem Amplitudenmodulator 84 zugeführt, um das Zusatzsignal Z der Zusatzsignalquelle 40 in dessen Amplitude zu modulieren. Das AM-modulierte Zusatzsignal Z' wird der Matrixschaltung im Coder 30 zugeführt, so daß am Coderausgang 31 die Summe aus dem Linkssignal L und dem modulierten Zusatzsignal Z' anliegt, während am Coderausgang 32 die Summe aus dem Rechtssignal R und dem modulierten Zusatzsignal Z' anliegt.
• Die erwähnte Frequenzbewertung des Summationssignals erfolgt in der Weise, daß der Pegel des modulierten Zusatzsignals Z' abhängig von den Verdeckungseigenschaften des Nutzsignals angehoben wird. Dabei erfolgt bei tieffrequenten Nutzsignalpegeln eine stärkere Anhebung als bei höherfrequenten Nutzsignalpegeln, wenn das Zusatzsignal unterhalb von 100 Hz eingefügt wird. Umgekehrt kann bei hochfrequenten Nutzsignalpegeln (z.B. größer 10 kHz) eine stärkere Anhebung erfolgen als bei tieferfrequenten Nutzsignalpegeln, wenn das Zusatzsignal Z oberhalb von 10 kHz eingefügt wird. Auf diese Weise läßt sich die Auslesbarkeit der Zusatzsignalübertragung verbessern, ohne dabei die Hörschwelle des Zusatzsignals zu überschreiten.
• Das von der Quelle 40 erzeugte Zusatzsignal Z besitzt, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, eine im Vergleich zum Nutzsignal N wesentlich geringere Amplitude, beispiels- weise eine um etwa 60 dB bezogen auf Vollaussteuerung kleinere Amplitude. Ein Beispiel für die Frequenzbelegung des Zusatzsignals Z ist in Fig. 4 dargestellt, auf die noch näher eingegangen werden soll.
• Das über die Strecke 50 übertragene Signalpaar L + Lm und R + Rm wird am Ausgang der Strecke 50 über jeweils zugeordnete Leitungen 51 bzw. 52 einem Decoder 70 zugeführt, wie in Fig. 2 veranschaulicht ist. Der Decoder 70 weist eine nicht näher dargestellte Dematrixschaltung auf, welche bezü-glich der coderseitigen Matrixschaltung invers aufgebaut ist, d.h., deren Wirkung rückgängig macht, wie im einzelnen in "Rundfunktechnische Mitteilungen", 25. Jahrgang (1981), Seite 160, Gleichungen (3) und (4) angegeben ist. Am Decoderausgang 71 liegt das Linkssignal L, am Decoderausgang 72 das Rechtssignal R und am Decoderausgang 73 das Zusatzsignal Z an.
• Das Zusatzsignal Z umfaßt, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, einen feststehenden Ton der Frequenz f sowie zwei 0 Töne der Frequenzen f1 und f2, die jeweils zwischen unteren und oberen, gestrichelt eingezeichneten Werten variiert werden, und zwar abhängig von dem zu übertragenen Analogwert des zugeordneten Datums D1 bzw. D2 (vgl. Fig. 1), wobei der Analogwert der Frequenzdifferenz (fO - f1) bzw. (f2 f fo) entspricht. Beispielsweise wird für die Frequenz f der Wert 53 Hz, für die Frequenz f1 0 der Bereich 42 bis 48 Hz und für die Frequenz 52 der Bereich 55 bis 61 Hz gewählt (Fig. 4).
• Ferner umfaßt das Zusatzsignal einen Ton der Frequenz f, welche unterhalb des unteren Wertes (z.B. 42 Hz) der Frequenz f1 liegt und eine Verstärkung der durch die Uberlagerung der Frequenzen fO, f1 bzw. fot f2 hervorgerufenen Schwebungen bewirkt. Hierdurch läßt sich die Hörbarkeit des Zusatzsignals Z noch stärker reduzieren.
• Zur Erzeugung des in Fig. 4 dargestellten Zusatzsignals Z umfaßt die Zusatzsignalquelle 40 gemäß Fig. 1 eine analoge Datenquelle 41, deren zwei analoge Ausgangsdaten D1 und D2 einem Zusatzsignalformer 42 zugeführt werden. Der Signalformer 42 wandelt die Daten D1 und D2 entsprechend deren Analogwerte in zugeordnete Frequenzen f1 bzw. f2 um, wobei D1 der Frequenzdifferenz (fO - f1) und D2 der Frequenzdifferenz (f2 - fo) zugeordnet ist.
• Zur empfangsseitigen Verarbeitung dieses Zusatzsignals Z ist der Decoderausgang 73 (Fig. 2) mit einem gestrichelt umrandeten Datendiskriminator 9Q verbunden, der die Frequenzdifferenzen in die Daten Dl und D2 rückwandelt.
• Der Diskriminator 90 weist hierzu drei AFC-Filter 91, 92, 93 auf, die eingangsseitig mit dem Decoderausgang 73 verbunden sind. Die Filter 91, 92, 93 sind auf die Frequenzen f1 bzw. fO bzw. f2 gemäß Fig. 4 abgestimmt, so daß an den Ausgängen der Filter 91, 92 93 Töne mit den entsprechenden Frequenzen anliegen. Die Ausgänge der Filter 91, 92 führen zu einem Frequenz/Spannungsumsetzer 94, während die Ausgänge der Filter 92 und 93 zu einem Frequenz/Spannungsumsetzer 95 führen. Der Umsetzer 94 bildet die Frequenzdifferenz fo - 1 = A1 und wandelt diese Frequenzdifferenz in die Spannung U1 entsprechend dem Analogwert des Datums D1 um. In entsprechender Weise bildet der Umsetzer 95 die Frequenzdifferenz f2 - fo = f2 und wandelt diese Frequenzdifferenz in die Spannung U2 entsprechend dem Analogwert des Datums D2 um.

Claims (5)

1. VERFAHREN ZUM ÜBERTRAGEN EINES ZUSATZSIGNALS IN EINEM STEREOFONEN NUTZSIGNAL PATENTANSPRUCHE 1. Verfahren zum Ubertragen eines Zusatzsignals, welches unhörbar einem aus Links- und Rechts signalen bestehenden stereofonen Nutzsignal zugesetzt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Amplitude des Zusatzsignals (Z) in Abhängigkeit von dem Pegel des Nutzsignals (N) gesteuert wird, derart, daß bei tieffrequenten Nutzsignalpegeln eine stärkere Anhebung als bei höherfrequenten Nutzsignalpegeln oder bei hochfrequenten Nutzsignalpegeln eine stärkere Anhebung als bei tieferfrequenten Nutzsignalpegeln erfolgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzsignal (Z) aus wenigstens zwei Tönen (fO und f besteht, deren Differenzfrequenz der im zusatzsignal enthaltenen Information entspricht.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Ton (fO) des Zusatzsignals (Z) konstant gehalten und der untere Ton (f1) des Zusatzsignals (Z) frequenzvariiert wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,- dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzsignal (Z) auch bei fehlendem Nutzsignal (N) übertragen wird, wobei der Pegel der Töne des zusatzsignals (Z) unterhalb von etwa 60 dB bezogen auf Vollaussteuerung gewählt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des frequenzkonstanten Tons (fO) wenigstens ein weiterer, frequenzvariierter Ton (f2) bei Vorhandensein eines verdeckenden Nutzsignals (N) übertragen wird.

   Q. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer, frequenzkonstanter Ton (f) den übrigen Tönen (f01 fl' g zugesetzt wird.