DE3403321A1

DE3403321A1 - Adaptives signalbewertungssystem

Info

Publication number: DE3403321A1
Application number: DE19843403321
Authority: DE
Inventors: Mark F. Medford Mass. Davis
Original assignee: Dbx Inc
Current assignee: THAT CORP MARLBOROUGH MASS US
Priority date: 1983-01-31
Filing date: 1984-01-31
Publication date: 1984-08-09
Anticipated expiration: 2004-02-01
Also published as: US4539526A; CA1201070A; NL8400273A; NL190533C; GB8400143D0; DE3403321C2; FR2540313B1; JPS59146230A; KR900008595B1; JPH0697753B2; BR8400387A; GB2134357A; FR2540313A1; NL190533B; AU566512B2; GB2134357B; AU2368584A; KR840007330A; MX162841B

Description

Adaptives Signalbewertungssystem

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Signalaufbereitungssysteme und insbesondere auf ein adaptives Signalbewertungssystem zur Übertragung eines elektrischen Informationssignals mit vorgegebener Bandbreite entlang eines Signalpfades, wobei das System Kompansionstechniken.verwendet .

Obwohl viele Tonfrequenz- und Videosystembausteine heute nur noch einen vernachlässigbaren Rausch- und Verzerrungsbeitrag liefern, können einige Bauteile, insbesondere Frequenzmodulations-Rundfunkempfangskanäle, digitale Kanäle sowie Tonfrequenz- und Video-Magnetband- und Wiedergabekanäle erhebliche Rauschbeiträge liefern, wenn sie als Teil eines Tonfrequenz- oder Video-Wiedergabesystems verwendet werden. Dieses Problem kann beispielsweise dadurch entstehen, daß jeder Aufzeichnungs- oder Sendekanal einen begrenzten Dynamikbereich aufweist.

Jeder Aufzeichnungs- oder Übertragungskanal weist einen maximalen Signalpegel und einen minimalen Rauschpegel auf, wobei zwischen diesen Fegein ein Signal ohne übermäßige Störung in Form von Verzerrungen oder Rauschen übertragen werden kann. Der Dynamikbereich oder das Fenster dieses Kanals ist typischerweise begrenzt, wobei sich die Breite des Kanals als Funktion der Frequenz ändert. Das Medium des Kanals kann verschiedene Formen aufweisen, wie beispielsweise die Form eines Magnetbandes, wie dies bei Tonfrequenz- und Videoaufzeichnungen der

Fall ist, oder die Form des freien Raums, wie dies bei der Übertragung von. Rundfunk- und Fernsehsignalen der Fall ist. Beispielsweise ist der Dynamikbereich eines typischen Tonfrequenz-Kassettenbandes auf 55 dB in dem Spektralbereich begrenzt, in dem der größte Teil der Programminformation enthalten ist, und wenn es erwünscht ist, ein Programm mit einem dynamischen Bereich von 100 dB zu übertragen, so kann ein typisches im Handel erhältliches Einband-Kompansions-CKompressions-Expansions-)-System zum Komprimieren des Programminformationssignals bei der Aufzeichnung auf dem Band verwendet werden, so daß ein erheblicher Teil der Signalinformation unterhalb des maximalen Signalpegels des Kanals und oberhalb des minimalen Rauschpegels des Kanals aufgezeichnet wird. Dies kann beispielsweise dadurch durchgeführt werden, daß das Signal mit einem 2:1-Kompressionsverhältnis für das gesamte Spektrum komprimiert wird. Das komprimierte Programm wird dann in komplementärer Weise mit einem 1:2-Expansionsverhältnis expandiert, um das Signal in ursprünglicher Form wiederherzustellen, ohne daß ein erheblicher Verlust an Dynamikbereich auftritt.

Die grundlegende Lösung der Kompression der gesamten Information oder des Programmsignals mit einem festen Kompressionsverhältnis in einem einzigen Frequenzband weist jedoch gewisse Nachteile auf. Wenn das Programmsignal beispielsweise im Tonfrequenzbereich liegt und das komprimierte Signal bei der Wiedergabe expandiert wird und die Tonsignale in Abhängigkeit von dem expandierten Programmsignal durch Lautsprecher wiedergegeben .werden, so unterscheidet das menschliche Ohr diese Tonfrequenzsignale auf der Basis von sowohl der Amplitude als auch der

Frequenz. Wenn die dynamische Breite eines Aufzeichnungskanals, wie beispielsweise eines Kassettentonbandes, als Funktion der Frequenz aufgetragen wird, so ist festzustellen, daß die obere Kurve, die das maximale Signal darstellt, das auf dem Band aufgezeichnet werden kann, über den mittleren Frequenzbereich im wesentlichen eben ist, während die Kurve vom unteren Ende des Spektrums (beispielsweise beginnend bei ungefähr 50 Hz mit Abfall bei niedrigeren Frequenzen) abfällt, und daß sich ein sehr starker Abfall am oberen Ende des Spektrums ergibt (beispielsweise beginnend bei ungefähr 2 kHz). Weiterhin beginnt bei typischen Tonbändern der Rauschpegel (die untere Kurve) bei irgendeiner relativ hohen Frequenz anzusteigen. Die Folge dieser Spektralanalyse besteht darin, daß das Fenster (d. h. die Differenz zwischen dem minimalen Rauschpegel und dem maximalen Signalpegel) über das Spektrum verschieden ist (d. h. es ist frequenzabhängig) ο Bei typischen Tonbändern ergibt der Kanal beispielsweise ein Fenster für den dynamischen Bereich von 55 dB bei 400 Hz, während lediglich 25 dB bei 15 kHz zur Verfugung stehen. Wenn daher ein Programmsignal mit einem Dynamikbereich von 100 dB auf dem Band mit einem Kompressionsverhältnis von 2:1 aufgezeichnet wird, so kann die Information bei 400 Hz aufgezeichnet werden, weil bei dieser Frequenz ein Fenster von 55 dB vorhanden ist. Es geht jedoch ein erheblicher Informationsanteil in dem Hochfrequenzbereich bei 15 kHz verloren, weil hier lediglich ein Fenster von 25 dB zur Verfügung steht. Mit Tonbandkassetten arbeitende Einbandsysteme, die ein festes 2:1-Kompressionsverhältnis über das gesamte Spektrum verwenden, schneiden daher in manchen Fällen starke höhere Frequenzen ab, so daß sich bei der Wiedergabe ein dumpfer

Klang ergibt, während schwache Signale "bei höheren Frequenzen dazu neigen, unter das Bodenrauschen zu fallen, was zu einer Erscheinung führt, die als "Atmen" bekannt ist. Es wurden verschiedene Lösungen zur Beseitigung dieser Nachteile vorgeschlagen.

Ein im Handel erhältliches System, das als das Dolby-B-System bekannt ist, beruht auf der Annahme, daß der größte Informationsteil (d. h. Signalenergie) im Bereich von 20 Hz bis 800 Hz des Tonfrequenzsignals liegt und daß sich ein Abfall der Information oberhalb von 800 Hz ergibt. Entsprechend verwendet dieses System eine Hochfrequenzverstärkung zwischen 400 Hz und 1200 Hz. Das Ausmaß der Verstärkung ändert sich in Abhängigkeit von dem Pegel des Eingangssignals, wobei typischerweise eine maximale Verstärkung von 10 dB vorgesehen ist. Damit wird während der Kompression, wenn der maximale übertragene oder aufgezeichnete Signalpegel bei hohen Frequenzen minus '¹O dB b%trägt, bei maximaler Verstärkung der Pegel auf minus 20 dB gebracht. Bei hohen Frequenzen kann der hochfrequente Teil des Programmsignals jedoch den maximalen Signalpegel des Aufzeichnungskanals des Bandes überschreiten, so daß eine HochfrequenzSättigung auftritt, was zu einem dumpf klingenden Ton bei der Wiedergabe führt. Um dieses Problem zu beseitigen, ist es erforderlich, einen größeren Teil der Hochfrequenzinformation unter den maximalen Signalpegel zu bringen, so daß ein größerer Teil .der Information aufgezeichnet werden kann. Hierbei steht jedoch ein Verlust an zur Verfügung stehendem Dynamikbereich im mittleren Bereich von Frequenzen einem entsprechenden Gewinn im Hochfrequenzbereich gegenüber. Damit kann das Dolby-B-System lediglich eine Vergrößerung des

Dynamikbereichs von 10 dB bei hohen Frequenzen erreichen, während sich nur eine geringe oder keine Änderung des Dynamikbereichs bei niedrigen Frequenzen ergibt.

In den US-Patentschriften 4 101 849 und 4 136 314 sind Systeme zur Codierung und Decodierung eines Signals während der "übertragung oder Aufzeichnung beschrieben. Während der Codierung wird das Programmsignal mit einer Hochfrequenzpreemphasis komprimiert. Während der Decodierung wird das Signal in komplementärer Weise expandiert und einer Deemphasis unterworfen. Wie dies in diesen Patenten beschrieben ist, bedeutet der Ausdruck "Preemphasis" die Änderung der Amplitude ausgewählter Frequenzkomponenten eines elektrischen Signals bezüglich der Amplitude von anderen Frequenzkomponenten, um ein Rauschen in nachfolgenden Punkten des Systems zu verringern. Die Änderung kann in einem negativen Sinn erfolgen, wobei die Amplituden ausgewählter Frequenzkomponenten unterdrückt werden, oder die Änderung kann in positiver Richtung erfolgen, wobei die Amplituden ausgewählter Frequenzkomponenten vergrößert werden. In gleicher Weise bedeutet der Ausdruck "Deemphasis" die Änderung der ausgewählten Frequenzkomponenten des codierten Signals in entweder negativer oder positiver Richtung in komplementärer Weise zu der, mit der das ursprüngliche Signal geändert wurde. Bei dem vorstehend genannten bekannten System wird ein Steuersignal als Funktion des Verhältnisses der Energie in höher und niedriger frequenten Teilen des Programmsignals dazu verwendet, die Größe der Signalpreemphasis vorzugsweise des hochfrequenten Teils des Programmsignals während der Kompression zu steuern. In ähnlicher komplementärer Weise wird das

Informationssignal während der Expansion beim Empfang oder bei der Wiedergabe des Programmsignals durch ein

ähnliches Steuersignal einer Deetnphasis unterworfen.

Die Verwendung eines Steuersignals, das als Funktion des Verhältnisses der Signalenergie in den hoch- und niederfrequenten Teilen des Programmsignals abgeleitet wird, weist den Vorteil auf, daß die Preemphasis unabhängig von den Pegeleinstellbedingungen zwischen den Codier- und Decodiersystemen gesteuert wird. Ein derartiges System nutzt einen Übertragungs- oder Aufzeichnungskanal, dessen dynamischer Bereich frequenzabhängig ist, nicht immer in der wirkungsvollsten Weise aus. Beispielsweise wird ein einen niedrigen Pegel aufweisendes Programmsignal·., dessen größter Energieanteil in dem Hochfrequenzbereich liegt, als ein Programmsignal nahe an der Sättigung ausgewählt, weil das Verhältnis von hoher zu niedriger Signalenergie groß ist und sich damit ein Steuersignal ergibt, das eine größere negative Preemphasis erzeugt, als dies erforderlich ist. Weiterhin ergibt die Verwendung eines adaptiven Bewertungsfilters,, wie es beispielsweise in den US-Patentschriften 4 101 84-9 und 4 136 314 beschrieben ist, nicht notwendigerweise eine Anpassung an den Frequenzgang des Aufzeichnungs- oder Wiedergabekanals, insbesondere dann, wenn der maximale Signalpegel abnimmt und das Grundrauschen mit zunehmender Frequenz im Hochfrequenzbereich ansteigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem ein Kanal mit einem frequenzabhängigen, sich ändernden Dynamikbereichsfenster in wirkungsvollerer Weise ausgenutzt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße System vermeidet die Nachteile der vorstehend beschriebenen Systeme und ergibt ein verbessertes Signalcodier- und -decodiersystem, das einen Kanal mit einem frequenzabhängigen, sich ändernden Dynamikbereichfenster in wesentlich wirkungsvollerer Weise bei der Aufzeichnung oder Übertragung auf diesem Kanal ausnutzt.

Bei dem erfindungsgemäßen System wird der Spitzensignalpegel, der in einem frequenzabhängigen, sich ändernden Fenster eines Aufzeichnungs- oder Übertragungskanal aufgezeichnet oder übertragen wird, so weit wie möglich an den maximalen Signalpegel des Aufzeichnungs- oder übertragungskanal s angepaßt, so daß dieses Signal gerade unterhalb der Kurve für den maximalen Signalpegel aufgezeichnet oder übertragen werden kann.

Weiterhin werden niedrige Signalpegel, die aufgezeichnet oder übertragen werden, oberhalb des Grundreuschens des Kanals gehalten. Gleichzeitig wird eine Verringerung der Niederfrequenzteile bei Spitzensignalpegeln erreicht, so daß sich eine sehr enge Anpassung an die aaxioalen Signalpegel des Kanals ergibt.

Hierbei ist es weiterhin möglich, auch eine Verringerung der Hochfrequenzteile bei Spitzensignalpegeln zu erzielen, so daß sich eine weiter verbesserte Anpassung an den

maximalen Signalpegel des Kanals ergibt, wobei gleichzeitig eine Verstärkung des Hochfrequenzteils bei niedrigen Signalpegeln erzielt wird, so daß auch eine verbesserte Anpassung an den minimalen Rauschpegel des Kanals erzielt wird.

Das erfindungsgemäße adaptive Signalbewertungssystem dient zur Übertragung eines elektrischen Signals mit einer vorgegebenen Bandbreite über einen Signalpfad. Das System umfaßt Fil^ereinrichtungen, die in dem Signalpfad angeordnet sind, um die auf einen Teil des elektrischen Signals innerhalb'eines ersten ausgewählten Spektralbereichs innerhalb der vorher ausgewählten Bandbreite aufgeprägte Verstärkung zu ändern. Diese Verstärkung ändert sich in Abhängigkeit von und als Funktion von einem ersten Steuersignal^ Es sind Einrichtungen zur Erzeugung des ersten Steuersignals in Abhängigkeit von und entsprechend der Signalenergie des elektrischen Signals im wesentlichen innerhalb zumindest eines Teils des ersten ausgewählten Spekjbralbereichs vorgesehen. Das System schließt weiterhin Verstärkungssteuereinrichtungen ein, die in dem Signalpfad angeordnet sind und mit den Filtereinrichtungen ver
Signal aufgeprägt

runden sind, um die auf das elektrische Signalverstärkung im wesentlichen über

die gesamte vorgegebene Bandbreite zu ändern, wobei sich die Signalverstärkung in Abhängigkeit von und als Funktion von einem zweiten Steuersignal ändert, wobei weiterhin Einrichtungen; zur Erzeugung des zweiten Steuersignals in Abhängigkeit von der Signalenergie des elektrischen Signals im wesentlichen innerhalb zumindest eines Teils . des ausgewählten Spektralbereichs vorgesehen sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausfiihrungsbeispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 eine vereinfachte graphische Darstellung des Frequenzganges eines typischen Tonbandkassetten-Aufzeichnungskanals (Analyse auf der Grundlage von einer Drittel Oktave mit konstantem Q),

Fig. 2 eine vereinfachte graphische Darstellung des sich ändernden Frequenzganges eines bekannten Rauschverringerungssystems,

Fig. 3 eine vereinfachte graphische Darstellung einer typischen Signalaufzeichnung in dem Kanal gemäß Fig. 1, wobei zwei bekannte Lösungen für die Rauschverringerung gezeigt sind,

Fig. 4- ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausfiihrungsform des Signalcodiersystems,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des Signaldecodiersystems,

Fig. 6 eine teilweise in Form eines Blockschaltbildes und teilweise in Form eines Schaltbildes ausgeführte Darstellung eines Teils der bevorzugten Ausführungsform des Codiersysteras,

Fig. 7 eine teilweise in Form eines Blockschaltbildes und teilweise in Form eines Schaltbildes ausgeführte Darstellung des übrigen Teils jedes der Codier- oder Decodiersysteme nach den Fig. 6 und 8,

Fig. 8 eine teilweise als Blockschaltbild und teilweise als Schaltbild ausgeführte Darstellung eines Teils der bevorzugten Ausführungsform des Decodiersystems,

Fig. 9 eine vereinfachte graphische Darstellung des Frequenzganges der bevorzugten Ausführungsform des bevorzugten Hochfrequenzpegel-Preemphasis-Filters nach Fig. 7 in 10 dB/Teiler,

Fig. 10 eine vereinfachte graphische Darstellung des Frequenzganges der bevorzugten Ausführungsform des Niederfrequenzpegel-Formungsfilters nach Fig. 7 mit 10 dB/Teiler,

Fig. 11 eine vereinfachte graphische Darstellung des Frequenzganges der bevorzugten Ausführungsform des veränderlichen Filters des Codiersystems nach Fig. '-.

Wie dies aus Fig. 1 zu erkennen ist, weist ein typischer Aufzeichnungs- oder Übertragungskanal einen begrenzten Dynamikbereich auf. Die Fig. 1 zeigt als Beispiel den Frequenzgang eines Kassettentonbandes. Wie bei. .jedem Aufzeichnungs- oder Ubertragungskanal weist dieser eine den

maximalen Signalpegel darstellende Kurve A auf, die den Spitzensignalpegel bei jeder Frequenz darstellt. Wenn die Amplitude irgendeines Teils des Programmsignals den maximalen Signalpegel überschreitet, so tritt eine Sättigung auf und der Teil wird abgeschnitten und damit verzerrt. Wie dies gezeigt ist, weisen Kassettentonbänder typischerweise Kurven für den maximalen Signalpegel auf, die bei niedrigen Frequenzen (unterhalb von ungefähr 20 Hz bis 50 Hz) abfallen und die graduell bei hohen Frequenzen abfallen (beginnend bei ungefähr 3 kHz). Die Kurve B zeigt den Rauschspektrumpegel eines typischen Kassettentonbandes, der üblicherweise graduell, beginnend bei 4-00 Hz ansteigt und mit der Frequenz weiter größer wird. Irgendwelche Signalpegel des Programmsignals, die unter die Kurve B fallen, fallen unter das Grundrauschen, so daß sie bei der Wiedergabe verlorengehen.-Wenn es daher erwünscht ist, die Integrität des ursprünglichen Signals beizubehalten, so müssen die dynamischen Pegel des Programmsignals, das über den Kanal übertragen oder auf diesem aufgezeichnet wird, innerhalb des Fensters liegen, das zwischen dem maximalen Pegel und dem Rauschspektrum liegt, oder dieses Programmsignal muß vor der Aufzeichnung oder Übertragung so modifiziert werden, daß es in dieses Fenster fällt. Es ist zu erkennen, daJB dieses Fenster bei höheren Frequenzen kleiner wird. Für typische Kassettentonbänder ergibt sich beispielsweise ein Fenster von 25 dB bei 15 kHz, was weniger als die Hälfte des Fensters von 55 dB bei 4-00 Hz ist.

Die grundlegende bekannte Lösung zur Verarbeitung eines Signals vor der Übertragung oder Aufzeichnung des Signals auf einem hinsichtlich des Dynamikbereichs beschränkten

Medium, wie "beispielsweise auf einem Band, besteht in der Kompression dieses Signals. Bei dieser Lösung werden im wesentlichen höhere Pegel des Programmsignals verringert, so daß das Programmsignal unter dem maximalen Signalpegel liegt, während niedrige Pegel des Programmsignals verstärkt werden, so daß sie oberhalb des Rauschspektrumpegels liegen. Wenn eine Wiedergabe erwünscht ist, so muß das komprimierte Programmsignal in dem Medium expandiert werden, wobei diese Expansion ein Vorgang ist, der das Komplement der Kompression ist, um das ursprüngliche Signal mit seinem ursprünglichen Dynamikbereich wiederherzustellen, so daß die Integrität des ursprünglichen Signals beibehalten wird* Wenn es beispielsweise erwünscht ist, ein Programm mit einem Dynamikbereich von 100 dB aufzuzeichnen, so würde es erforderlich sein, das Programmsignal sehr stark zu komprimieren, wenn es auf einem Kassettentonband von dem Typ aufgezeichnet werden soll, das die Eigenschaften nach Fig. 1 aufweist. Wenn ein Einband-Kompressionsverhältnis von 2:1 verwendet wird, so kann das Signal bei mittleren Frequenzen (bei denen der 100-dB-Bereich des Programms bei der Kompression auf 50 dB reduziert wird) in dem 55-dB-Fenster aufrechterhalten werden, doch wird ein beträchtlicher Teil der Information in dem hochfrequenten Bereich verlorengehen (weil in diesem Bereich lediglich ein Fenster von 25 dB zur Verfügung steht). Wenn das Signal bei der Wiedergabe expandiert wird, führt der Verlust an Hochfrequenzinformation zu einem ziemlich dumpfen Klang, während einen niedrigen Pegel bei hohen Frequenzen aufweisende Signale dazu neigen, unter das Grundrauschen zu fallen, was zu einem Effekt führt, der allgemein als "Atmen" bezeichnet wird. Es sei darauf hingewiesen, daß auch die Verwendung eines

Einband-Kompressors mit einem Kompressionsverhältnis von mehr als 2:1 dieses Problem nicht löst, weil bei typischen Musik-/Sprache-Signalen große Änderungen der Spektralpegel auftreten. Es ist also zusätzlich irgendeine Art von spektraler Kompression erforderlich, um das Signal innerhalb des Fensterbereichs des Kanals zu halten.

Entsprechend wurden verschiedene Lösungen zur Preemphasis des Signals durch Modifikation des Hochfrequenzteils des Programmsignals während der Kompression und zur Deemphasis dieses Hochfrequenzteils des Programmsignals während der Expansion in komplementärer Weise bei der Wiedergabe des Signals vorgeschlagen.

Eine derartige Lösung wird bei dem Dolby-B-System verwendet, das im Handel von der Firma Dolby Laboratories, San Francisco, erhältlich ist und auf der Annahme beruht, daß der größte Teil der Programminformation normalerweise unterhalb von ungefähr 800 Hz liegt und oberhalb von 800 Hz abfällt. Entsprechend verstärkt dieses System die Signalenergie zwischen 400 Hz und 1200 Hz, wobei das Ausmaß der Verstärkung von dem Eingangssignal abhängt und die maximale Verstärkung 10 dB beträgt. Dies ist in den vereinfachten Darstellungen nach Fig. 2 gezeigt, in der sich der Frequenzgang des bekannten Systems zwischen der Kurve C und D in Abhängigkeit von dem Pegel des Eingangssignals ändert, wobei der Pegel, bei dem die maximale Kurve C horizontal wird, bei 1200 Hz liegt.

Wenn für ein typisches Programm jedoch das Spitzenomsikspektruci zusammen mit der 10-dB-Maximalverstärkung

aufgetragen wird, so ergibt sich eine Kurve, die etwa der Kurve E nach Fig. 3 entsprechen dürfte. Wie dies gezeigt ist, würde ein gewisser Anteil des Hochfrequenzteils des Programms den maximalen Pegel des Tonbandes überschreiten, der durch die Kurve A in Fig. 3 dargestellt ist, so daß sich eine Sättigung ergibt. Diese Hochfrequenzteile, die über dem maximalen Signalpegel liegen, gehen verloren, wie dies durch den punktierten Bereich F angedeutet ist. Unter Verwendung des Dolby-B-Systems ist es daher erforderlich, den Eingangspegel so weit zu verringern, wie dies durch die Kurve G gezeigt ist, um eine Sättigung zu vermeiden und um die Hochfrequenzteile während des Codiervorganges unverändert zu lassen. Es ist daher erforderlich, den Eingangspegel um 10 dB zu verringern, um .die 10-dB-Verstärkung insgesamt zu erzielen. Dies heißt mit anderen Worten, daß es erforderlich ist, 10 dB an Gesamtsignalpegel zu opfern, um·die 10-dB-Maximalverstärkung oder -Maximal-Anhebung in dem Hochfrequenzbereich des Signals zu erzielen. Dies stellt eine wenig wirkungsvolle Ausnutzung des frequenzabhängigen Kanals des Kassettentonbandes dar.

Auch das adaptive Signalbewertungssystem nach den US-Patentschriften 4 101 84-9 und 4 136 314, das zwar ein besseres Codier- und Decodiersystem bildet, nutzt unter bestimmten Bedingungen auch nicht immer den Aufzeichnungsoder Übertragungskanal wirkungsvoll aus. Beispielsweise kann die Signalenergie eines Programmsignals der Kurve H nach Fig. 3 ähneln, wobei der größte Teil der Signalenergie in dem höherfrequenten Bereich liegt, d. h. oberhalb von 800 Hz. Weil das Steuersignal zur Steuerung der Größe der Preemphasis vorzugsweise von einem

Verhältnis der Signalenergie in dem höheren Frequenzbereich bezüglich der Signalenergie in dem niedrigeren Frequenzbereich abgeleitet wird, würde das Steuersignal dem System anzeigen, daß die Programmsignalpegel nahe an der Sättigung liegen, obwohl dies nicht tatsächlich der Fall ist. Daher wird der hochfrequente Teil des Signals verringert, was dazu führt, daß der hochfrequente Teil des Signals näher an dem Grundrauschen B liegt.

Bei der im folgenden beschriebenen Ausführungsform des Signalbewertungssystems wird ein verbessertes adaptives Signalbewertungssystem dadurch geschaffen, daß die Hochfrequenzsignalenergie während des Codiervorganges als Funktion der vorhandenen Hochfrequenzsignalenergie einer Preemphasis unterworfen wird und daß das codierte Signal in komplementärer Weise beim Empfang oder bei der Wiedergabe einer Deemphasis unterworfen wird.

Die im folgenden beschriebene Ausführungsform des Signalbewertungssystems verwendet komplementäre Nachlauffilter, die in komplementärer Weise die Signalenergie des übertragenen oder aufgezeichneten Signals in dem hochfrequenten Bereich ändern. Geeignete Einrichtungen werden zur Messung der Signalenergie in dem hochfrequenten Bereich des Programmsignals verwendet, um diese Filter so anzusteuern, daß sie den hochfrequenten Bereich des Signals dämpfen oder anheben, wobei eine komplementäre Behandlung dieses hochfrequenten Bereichs während des Decodiervorganges erfolgt.

In den Zeichnungen und insbesondere in den Fig. 4 und 5 sind die jeweiligen Codier- und Decodiersysteme gezeigt,

die eine bessere Ausnutzung des Kanals ermöglichen, auf dem das Programm aufgezeichnet oder über den das Programm übertragen wird, wobei sich insbesondere eine genauere Anpassung der erwarteten Spitzensignalpegel des übertragenen oder aufgezeichneten Signals an den maximalen Signalpegel eines frequenzabhängigen, eine sich ändernde Höhe aufweisenden Kanalfensters während der Codierung eines Programmsignals in diesem Kanal ergibt. Das Codiersystem nach Fig. 4 schließt einen Eingangsanschluß 10 zum Empfang des Eingangsprogrammsignals Ein ein, das aufgezeichnet oder übertragen werden soll. Das Codiersystem schließt allgemein adaptive Signalbewertungsfilter 12 ein, die vorzugsweise eine Preemphasis eines Hochfrequenzbereichs des Programmsignals Ein ergeben. Das Ausmaß der Preemphasis ist eine Funktion der Signalenergie, die in dem hochfrequenten Teil des Programmsignals gemessen wird. Das Decodiersystem nach Fig. 5 weist ebenfalls ein Nachlauffilter 12A zur Erzielung einer komplementären Deemphasis des codierten Signals Ein auf, das dem Eingangsanschluß 1OA während des Empfangs oder der Wiedergabe zugeführt wird.

Die Filter 12 und 12A werden vorzugsweise in Verbindung mit Verstärkungssteuermodulen verwendet, um das Programmsignal und das codierte Signal während des Codier- bzw. Decodiervorganges in komplementärer Weise zu komprimieren bzw. zu expandieren. Die Kompression und Expansion werden jeweils als eine Funktion der Signalenergie von zumindest einem Spektralteil des übertragenen Signals durchgeführt. Entsprechend kann das Filter 12 mit einem allgemein mit 14 bezeichneten Kompressor verwendet werden, um ein Kompressorsystem (siehe Fig. 4) zur Codierung des

Programmsignals Ein vor der Übertragung oder Aufzeichnung und zur Erzielung einer Preemphasis der Signalenergxe in zumindest einem Spektralbereich des Programmsignals zu bilden. In gleicher Weise wird das Filter 12A mit einem allgemein mit 14A bezeichneten Expander verwendet, um ein Expansionssystem (siehe Fig. 5) zur Decodierung und zur Erzielung einer Deemphasis des codierten Signals Ein zu bilden, das dem Systemeingangsanschluß 1OA beim Empfang oder bei der Wiedergabe zugeführt wird.

Das System nach Fig. 4 weist einen Eingangspuffer und ein Bandpaßfilter 20 zur Begrenzung der Bandbreite des Programmsignals auf, das durch das Codiersystem hindurch übertragen wird. Allgemein ist die Bandbreite so ausgewählt, daß die gesamte Programminformation durch das Codiersystem hindurch übertragen wird. Das Ausgangssignal des Filters 20 wird dem Eingangsanschluß 22 des Verstärkungssteuermoduls 24 zugeführt. Das Steuermodul 24 weist einen Steueranschluß 26 auf, der zum Empfang eines Verstärkungssteuersignals eingeschaltet ist, das weiter unten näher erläutert wird. Allgemein ist dieses Modul so konstruiert, daß es den gesamten Spektralbereich des durch das Filter 20 hindurch übertragenen Signals in Abhängigkeit von und als Funktion des Steuersignals komprimiert, das dem Steueranschluß 26 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Moduls 24· wird dem Eingangsanschluß Yj eines einstellbaren Filters 28 zugeführt. Das Filter 28 ist bei der hier beschriebenen Ausführung ,.""ortn so ausgelegt, daß es eine Preemphasis des hochfrequenten Spektralbereichs des komprimierten Signals bewirkt, das vom Ausgang des Moduls 24 aus zugeführt wird. Die Größe der Preemphasis hängt von der in dem Hochfrequenzteil des

Signals enthaltenen Spektralenergie ab und ist eine Funktion hiervon. Das Ausgangssignal des Filters 28 wird dem Ausgangsanschluß 34- des Systems zugeführt, um das codierte Signal Eout zu liefern, und es wird weiterhin der Rückführungsschaltung des Systems zugeführt.

Die Rückführungsschaltung liefert die beiden Steuersignale an das Verstärkungssteuermodul 24 und das einstellbare Filter 28. Die Rückführungsschaltung stellt vorzugsweise die Größe der Signalenergie in zwei Spektralbereichen der übertragenen Signale fest. Das dem Steueranschluß 32 des Filters 28 zugeführte Steuersignal wird vorzugsweise von der Spektralenergie abgeleitet, die in dem gemessenen Hochfrequenz-Spektralbereich des Signals enthalten ist. Im einzelnen wird das Ausgangssignal des Filters 28 gleichzeitig dem Eingang eines Hochfrequenz-Pegel-Preemphasisfilters 36 und dem Eingang eines iTiederfrequenz-Pegelformungsfilters 38 zugeführt. Die Filter und J>ö sind vorzugsweise jeweils Bandpaß filter, die so konstruiert sind, daß sie die gemessene Signalenergie in den beiden Spektralbereichen weiterleiten. Wenn die beschriebene Ausführungsform zur Verarbeitung von Tonfrequenzsignalen verwendet wird, so ist das Hochfrequenz-Pegel-Preemphasisfilter 36 ein Bandpaßfilter, das den größten Teil der Signalenergie zwischen ungefähr 2 kHz und 10 kHz weiterleitet, wobei der größte Teil des Kanalrauschens in diesem'Bereich liegt. Das Niederfrequenz-Pegelformungsfilter ist ein Bandpaßfilter, das den größten Teil der Signalenergie zwischen ungefähr 50Hz und 5 kHz weiterleitet, wobei in diesem Bereich der größte Teil der Programminformation enthalten ist. Die Filter 36 und 38 können jedoch auch so ausgelegt werden, daß sie andere

Bandpaßbereiche übertragen. Beispielsweise können die Filter 36 und 38 Prequenzdurchlaßkurven aufweisen, die im wesentlichen zueinander invers sind, so daß die Signalenergie in dem durch das Filter 20 bestimmten Frequenzband, die nicht durch das eine der Filter 36 und 38 übertragen wird, durch das andere dieser Filter 36 und 38 übertragen wird.

Die Ausgangssignale der Filter 36 und 38 werden den Eingängen geweiliger Pegeldetektoren 40 und 42 zugeführt. Diese Pegeldetektoren liefern jeweils ein Gleichspannungsausgangssignal als Funktion der Signalenergie, die an ihrem Eingang gemessen wird. Das Gleichspannungsausgangssignal kann beispielsweise eine Funktion des Effektivwertes, des Kittelwertes oder der Spitzenwerte der Signalenergie sein, die momentan gemessen wird, wobei Effektivwert-Heßtechniken bevorzugt werden. Damit ist das Ausgangssignal jedes Pegeldetektors 4-0 und 42 ein Maß des Pegels oder der Amplitude der Signalenergie des übertragenen Signals innerhalb des Grenzbereiches des jeweiligen Filters, das das Eingangssignal liefert. Weil das Filter 36 lediglich relativ hochfrequente Energie durchläßt, kann das Ausgangssignal des Pegeldetektors 40 zur Steuerung des einstellbaren Filters 28 dadurch verwendet werden, daß das Ausgangssignal des Detektors 40 mit dem Steueranschluß 32 des Filters 28 verbunden wird.

Der Ausgang des Pegeldetektors 42 ist mit dem Steueranschluß 26 des VerstärkungsGteuemoduls 24 verbunden, um eine Kompression über im wesentlichen die gesamte Bandbreite des von den Filter 20 übertragenen Signals auf der Grundlage der Signalenergie in dem niederfrequenten Band

zu bewirken, das von dem Niederfrequenzfilter 38 durchgelassen wird.

Das Decodiersystem nach Fig. 5 schließt allgemein die gleichen Elemente wie das Codiersystem nach Fig. 4 ein, die Jedoch modifiziert und in anderer Weise derart angeordnet sind, daß sich eine Frequenzbewertungsfunktion ergibt, die im wesentlichen das Komplement der Bewertungsfunktion des Codiersystems nach Fig. 4· ist. Entsprechend ist der Systemeingangsanschluß 1OA so ausgebildet, daß er das codierte Signal Ein empfängt, und er ist mit dem Eingangsanschluß des Eingangspuffers und Bandpaßfilters 2OA verbunden. Das letztere ist im wesentlichen identisch zum Filter 20 nach Fig. 4. Der Ausgang des Filters 2OA ist mit dem Eingangsanschluß 30A eines einstellbaren Filters 28A verbunden. Der Ausgang des Filters 28A ist mit dem Eingangsanschluß 22A des Verstärkungssteuermoduls 24-A verbunden, dessen Ausgang mit dem Ausgangsanschluß 3^A des Decodiersystems verbunden ist, um das decodierte Signal Eout zu liefern. Die den Steueranschlüssen 32A und 26A zugeführten Steuersignale werden durch eine Vorwärtssteuerschaltung geliefert, die im wesentlichen zur Rückführungsschaltung des Codiersystems nach Fig. 4- identisch ist. Die Vorwärtssteuerschaltung wird dadurch gebildet, daß der Ausgang des Filters 20A mit dem Eingang der Filter 3SA und 38A verbunden ist. Diese Filter sind in wesentlichen hinsichtlich ihrer ubertragungsexgenschaften identisch zu den entsprechenden Filtern 36 und 38 des Codiersystems. Die Ausgänge der Filter 3δΑ und 38A sind jeweils mit den Eingängen von Detektoren 4-OA und ^2A verbunden. Der Ausgang des Detektors 40A ist mit dem Steueranschluß 3ΓΑ des einstellbaren Filters 28A verbunden.

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Das Ausgangssignal des Detektors 4OA bildet somit das Steuersignal zur Steuerung der auf den Hochfrequenzteil des durch das Filter 28A übertragenen Signals aufgeprägten Verstärkung, um die gewünschte Deemphasis während des Decodiervorgangs zu erzielen. Diese Deemphasis ist das Komplement der Größe der Preemphasis während des Oodiervorgangs. Der Ausgang des Detektors 42A ist mit dem Steueranschluß 26A des Verstärkungssteuermoduls 24A verbunden. Das Ausgangssignal des Detektors 4-2A bildet damit das Steuersignal zur Steuerung der Signalverstärkung, die auf das der Deemphasis unterworfene Signal aufgeprägt wird, um die komplementäre Expansion während des Decodiervorgangs zu erzielen.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Codier- und Decodiersysteme nach den Fig. 4 und 5 werden ausführlicher anhand der Fig. 6 bis 8 erläutert. Wie dies insbesondere aus Fig. 6 zu erkennen ist, ist der Eingangsanschluß 10 des Systems mit dem Bandpaßfilter 20 verbunden, das die Bandbreite des dem Anschluß 10 zugeführten Programmsignals begrenzt und eine Pufferung des Systemeingangsanschlusses 10 gegenüber dem übrigen Teil des Systems bewirkt. Wenn das Programmsignal ein Tonfrequenzsignal ist, so ist das Bandpaßfilter 20 vorzugsweise; ~o ausgelegt, daß es die gesamte Signalenergie zwischen ungefähr 20 Hz und 20 kHz durchläßt. Ein derartiges Pilcer ist in den US-Patentschriften 4 101 849 und 4 1?6 514- beschrieben, obwohl auch andere derartige Filter in der Technik bekannt sind. Das Ausgangssignal des Filters 20 ist mit einem Kondensator 100 verbunden, der seinerseits mit einem Widerstand 102 in Serie geschaltet ist. Der Widerstand 102 ist mit dem Eingangsanschlui 22 des

Verstärkungssteuermoduls 24 verbunden. Das Modul 24 komprimiert allgemein ein seinem Eingang zugeführtes Signal mit einer einstellbaren Verstärkung, die eine Funktion des Steuersignals ist, das dem Steueranschluß 26 vom Verbindungspunkt 206 nach Fig. 7 zugeführt wird. Das Modul 24 kann von irgendeinem Typ von Verstärkungssteuerschaltung zur Erzielung einer Kompression sein und es wird vorzugsweise ein spannungsgesteuerter Verstärker (VCA) von dem Typ verwendet, wie er in der US-Patentschrift 3 789 143 beschrieben ist. Es ist verständlich, daß auch andere Schaltungen zur Erzielung einer veränderlichen Verstärkung in Abhängigkeit von einem Befehls- oder Steuersignal bekannt sind. Beispielsweise könnte ein lichtempfindlicher Widerstand oder ein Feldeffekttransistor oder ein Element eines Spannungsteilers oder ein bekannter Analogmultiplizierer unter Verwendung symmetrischer Halbleiterteile oder dergleichen verwendet werden. Der bevorzugte spannungsgesteuerte Verstärker dient zur Steuerung der Verstärkung, die auf das Eingangssignal aufgeprägt wird, proportional zu dem Pegel des Steuersignals am Verbindungspunkt 206, wenn dieser Pegel in . Decibel ausgedrückt ist. Der spannungsgesteuerte Verstärker liefert damit eine Kompression, bei der die Ausgangs-.pegel zu den Eingangspegeln in Decibel in einem im wesentlichen konstanten Verhältnis zueinander stehen, das kleiner als Eins ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist dieser spannungsgesteuerte Verstärker so.eingestellt, daß er ein Kompressionsverhaltnis von 2:1 ergibt. Der Ausgang des Moduls 24 ist mit dem invertierenden Eingang eines Verstärkers 104- verbunden, dessen nicht-invertierender Eingang mit der Systemerde verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 104- ist über einen Gegenkopplungs-

kondensator 106 und einen Gegenkopplungswiderstand 108 mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 104 ist weiterhin mit dem Eingangsanschluß 30 des einstellbaren Filters 28 verbunden.

Das einstellbare Filter 28 weist vorzugsweise einen Eingangsanschluß 30 auf, der mit einem Kondensator 110 verbunden ist, der seinerseits mit einem Widerstand 112 und einem Kondensator 114 verbunden ist. Der Widerstand 112 und der Kondensator 114- sind miteinander und mit einem Widerstand 116 verbunden. Der letztere Widerstand ist seinerseits mit dem Eingangsanschluß 118 eines Verstärkungssteuermoduls 120 verbunden. Das Verstärkungssteuermodul 120 ist vorzugsweise identisch zu dem Modul 24 und ist daher vorzugsweise ein spannungsgesteuerter Verstärker von dem in der US-Pat ent schrift 3 789 14-3 beschriebenen Typ. Entsprechend empfängt das Modul 120 ein Steuersignal am Steuersignalanschluß 32 vom Verbindungspunkt 188 nach Fig. 7, wobei die Schaltung nach Fig. 7 weiter unten ausführlicher erläutert wird. Das Modul 120 ist vorzugsweise so eingestellt, daß es das gleiche Kompressionsverhältnis wie das Modul 24 ergibt, d. h. ein bevorzugtes Kompressionsverhältnis von 2:1. Wie dies noch näher verständlich wird, enthält das Eingangssignal am Eingangsanschluß 118 Jedoch im wesentlichen lediglich die Signalenergie in einem Hochfrequenzteil des Eingangssignals. Vorzugsweise ist dieser Hochfrequenzteil die Signalenergie oberhalb von 2000 Ha, obwohl dieser Wert nicht bindend ist. Der Ausgang des Moduls 120 ist mit dem invertierenden Eingang eines Verstärkers 122 verbunden, dessen nicht-invertierender Eingang mit Systemerde

verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 122 ist über einen Gegenkopplungswiderstand 124 und über einen Kondensator 126 mit dem invertierenden Eingang dieses Verstärkers verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 122 ist weiterhin mit einem Kondensator 128 und einem Widerstand 130 verbunden. Der Kondensator 128 und der Widerstand sind miteinander und mit einem Widerstand 132 verbunden. Der letztere ist seinerseits über einen Widerstand 134 mit dem Eingangsanschluß 30 des Filters verbunden. Der Widerstand 132 ist weiterhin mit dem invertierenden Eingang eines Verstärkers 136 verbunden, dessen nicht-invertierender Eingang mit Systemerde verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 136 ist mit seinem invertierenden Eingang über die in Serie geschalteten Widerstände 138 und 140 verbunden. Ein Gegenkopplungskondensator 142 ist parallel zwischen dem Ausgang des Verstärkers 136 und dem durch die Widerstände 138 und 140 gebildeten Verbindungspunkt angeschaltet. Der Ausgang des Verstärkers 136 ist weiterhin über einen Kondensator 144 mit dem Widerstand 146 verbunden. Dieser ist seinerseits über einen Widerstand 148 mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 116 und dem Eingangsanschluß 118 des Moduls 120 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerständen 146 und 148 ist mit einem Kondensator 15O verbunden, der seinerseits über einen Widerstand 152 mit Systemerde verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers ist direkt mit dem Systemausgangsanschluß 34 verbunden, um das codierte Signal Eout zu liefern. Dieser Ausgangsanschluß ist mit dem Eingangsanschluß 160 des Rückführungsdetektorpfades des Decodiersystems nach Fig. 7 verbunden.

Gemäß Fig. 7 ist der Eingangsanschluß 160 mit dem Eingang eines Hochfrequenz-Pegel-Preemphasisfilters 36 und mit dem Eingang eines Niederfrequenz-Pegelformungsfilters 38 verbunden. Im einzelnen ist der Anschluß 160 mit einem Kondensator 162 des Filters 36 verbunden. Der Kondensator 162 ist seinerseits mit einem Kondensator 164 verbunden, der seinerseits mit dem nicht-invertierenden Eingang eines Verstärkers 166 und über einen Widerstand 168 mit Systemerde verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers ist direkt mit seinem invertierenden Eingang und über einen Gegenkopplungswiderstand 170 mit dem Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren 162 und 164 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 166 ist weiterhin über einen Kondensator 172 mit einem Widerstand 174 verbunden. Der letztere ist seinerseits über einen Kondensator 176 mit Systemerde und über einen Widerstand 178 mit dem Eingang eines Pegeldetektors 40 verbunden. Der Pegeldetektor 40 ist vorzugsweise ein Effektivwert-Pegeldetektor, wie er beispielsweise in der US-PS 3 789 143 beschrieben ist. Der bevorzugte Effektivwert-Detektor liefert insbesondere ein Gleichspannungs-Ausgangssignal, das logarithmisch auf den momentanen Effektivwert des Signals bezogen ist, der seinem Eingang vom Ausgang des Filters 36 aus zugeführt wird. Es ist zu erkennen, daß, obwohl ein Effektivwert-Pegeldetektor bevorzugt wird, auch andere Detektoren verwendet werden können, wie beispielsweise ein den Mittelwert oder einen Spitzenwert liefernder Detektor. Der Ausgang des Detektors 40 ist mit einem Widerstand 180 verbunden, der seinerseits über einen Kondensator 182 mit Systemerde verbunden ist. Der Widerstand 180 ist weiterhin über einen Widerstand 184 mit dem Schleifer eines Potentiometers 186 verbunden, dessen übrige Anschlüsse in

geeigneter Weise mit positiven und negativen Potentialquellen verbunden sind. Der durch den Widerstand 180, den Kondensator 182 und den Widerstand 184 gebildete Verbindungspunkt ist mit dem Steueranschluß 32 des Moduls 120 des einstellbaren Filters 28 nach Fig. 6 verbunden.

.Der Anschluß 160 ist weiterhin mit einem Niederfrequenz-Formungsfilter 38 dadurch verbunden, daß der Anschluß 160 mit einem Kondensator 190 verbunden ist, der seinerseits mit einem Widerstand 192 verbunden ist. Der letztere ist über einen Kondensator 194· mit Systemerde und über einen Widerstand 196 mit dem Eingang eines Pegeldetektors 42 verbunden. Der Detektor 42 ist vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, identisch zum Detektor 40 und ist damit vorzugsweise ein Effektivwert-Pegeldetektor, wie er in der US-Patentschrift 3 789 143 beschrieben ist, obwohl die Zeitkonstanten der Detektoren 40 und 42 in unterschiedlicher Weise eingestellt sind, so daß der Detektor 40, der mit einer schnelleren Zeitkonstante versehen ist, schneller anspricht als der Detektor 42, weil sich die Hochfrequenzsignalenergie schneller ändert als die Niederfrequenzsignalenergie. Der Ausgang des Detektors 42 ist mit einem Widerstand 198 verbunden, der seinerseits über einen Kondensator 200 mit Systemerde und über einen Widerstand 202 mit dem Schleifer eines Potentiometers 204 verbunden ist. Die übrigen Anschlüsse des Potentiometers 204 sind in geeigneter Weise durch positive und negative Spannungen vorgespannt, wie dies in der Technik gut bekannt ist. Der durch den Widerstand 198, den Kondensator 200 und den Widerstand 202 gebildete Verbindungspunkt 206 ist mit dem Steueranschluß 26 des Moduls 24 nach Fig. 6 verbunden. Es ist zu erkennen, daß die relativen

Signalpegel der Ausgänge der Detektoren 40 und 42 in genauer Weise durch die Einstellung der Potentiometer 186 und 204 eingestellt werden können, bevor das System verwendet wird.

Die bevorzugte Ausführungsform des Decodiersystems ist in Fig. 8 in Kombination mit der Detektorschaltung nach Fig. 7 gezeigt. Im einzelnen empfängt der Eingangsanschluß 1OA das decodierte Signal Ein. Der Anschluß 1OA ist mit dem Eingang des Eingangspuffers und Bandpaßfilters 2OA verbunden, das identisch zum Filter 20 des Codiersystems ist und in Fig. 6 dargestellt ist. Der Ausgang des Bandpaßfilters 20A ist mit dem Eingang 30A eines einstellbaren Filters 28A verbunden. Weil der gleiche Detektorpfad in dem Decodiersystem und in dem Godiersystem verwendet wird, jedoch lediglich als Vorwärtssteuerschaltung verwendet wird, ist der Ausgang 2OA mit dem Eingangsanschluß 160 des Detektorpfades nach Fig. 7 verbunden. Der Eingangsanschluß 30A des Filters 28A ist mit einem Kondensator 220 verbunden. Der Kondensator 220 ist seinerseits über die Parallelschaltung eines Widerstandes 222 und eines Kondensators 224 mit einem Widerstand 226 verbunden. Der Widerstand 226 ist seinerseits mit dem Eingang 228 eines Moduls 230 verbunden. Das letztere ist identisch zu den Modulen 24 und 120 des Codiersystems und bildet daher vorzugsweise einen spannungsgesteuerten Verstärker der in der US-Patentschrift 3 789 143 beschriebenen Art, mit der Ausnahme, daß der Verstärker so eingestellt ist, daß er eine Expansion mit einem Expansionsfaktor liefert, der das exakte Komplement des Kompressionsfaktors bildet, der mit Hilfe des Moduls 120 des Kompressorsystems nach den Fig. 6 und 7 erzielt wird.

Damit ist bei dem hier beschriebener!. System das Modul so eingestellt, daß es ein Expansionsverhältnis von 1:2 ergibt. Der Steueranschluß 32A des Moduls 230 ist zum Empfang des Ausgangssignals vom Verbindungspunkt 188 der Vorwärtssteuer-Detektorpfadschaltung angeschaltet, die identisch zu der in Fig. 7 gezeigten Schaltung ist. Der Ausgang des Moduls 230 ist mit dem invertierenden Eingang eines Verstärkers 232 verbunden, dessen nicht-invertierender Eingang mit Systemerde verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 232 ist über einen Gegenkopplungskondensator 234· mit seinem invertierenden Eingang, über die in Serie geschalteten Widerstände 236 und 238 mit seinem invertierenden Eingang und über einen Kondensator 240 mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 236 und 238 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 232 ist weiterhin über einen Widerstand 242 mit dem invertierenden Eingang eines Verstärkers 244 verbunden, dessen nicht-invertierender Eingang mit Systemerde verbunden ist. Der invertierende Eingang des Verstärkers 244 ist weiterhin mit dem Ausgang des Filters 2OA durch einen Tiefpaßfilterabschnitt verbunden, der Widerstände 246, 248 und 250 und einen Kondensator 252 einschließt. Im einzelnen ist der Ausgang des Filters 2OA über einen Widerstand 246 mit dem Kondensator 252 verbunden, der seinerseits über den Widerstand 250 mit Systemerde verbunden ist. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 246 und dem Kondensator 252 ist über einen Widerstand 248 mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers 244 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 244 ist über die in Serie geschalteten Widerstände 254 und 256 mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 24-4 ist weiterhin über einen Kondensator 258 mit dem

zwischen den Widerständen 254 und 256 gebildeten 'Verbindungspunkt verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 244 ist weiterhin über einen Kondensator 260 mit einem Widerstand 262 verbunden, der seinerseits mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 226 und dem Eingangsanschluß 228 des Moduls 230 verbunden ist. Der Verbindungspunkt zwischen dem Ausgang des Verstärkers 244- und dem Kondensator 260 bildet den Ausgang des einstellbaren Filters, der mit einem Kondensator 264 verbunden ist. Der letztere ist seinerseits mit einem Widerstand 266 verbunden. Der Widerstand 266 ist mit dem Eingangsanschluß 22A des Moduls 24A verbunden. Das Modul 24A ist identisch zu dem Verstärkungssteuermodul 230 und wird damit vorzugsweise durch einen spannungsgesteuerten Verstärker gebildet, wie er in der US-Patentschrift 3 789 143 beschrieben ist. Das Modul 24A ist so eingestellt, daß es eine Signalexpansion in komplementärer Weise zu der Signalkompression liefert, die das Modul 24 in dem Codiersystem liefert, wobei vorzugsweise das gleiche Expansionsverhältnis wie beim Modul 23O gewählt ist, d. h. ein Expansionsverhältnis von 1:2. Der Steueranschluß 26A des Moduls 24A ist mit dem Verbindungspunkt 206 des Detektorpfades für das Decodiersystem nach Fig. 7 verbunden. Der Ausgang des Moduls 24A ist mit dem invertierenden Eingang eines Verstärkers 268 verbunden, dessen nicht-invertierender Eingang mit Systemerde verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 268 ist über einen Gegenkopplungswiderstand 270 mit dem invertierenden Eingang und über einen Kondensator 272 mit dem invertierenden Eingang verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 268 bildet den Ausgang des Decodiersystems- am Anschluß um das decodierte Signal Eout zu liefern.

Im folgenden wird die Betriebsweise der Codier- -und Decodiersysteme beschrieben. Ein Programmsignal Ein wird dem Eingangsanschluß 10 zugeführt, wenn es erwünscht ist, das Signal durch ein dynamisch begrenztes, frequenzabhängiges Kanalfenster wie beispielsweise gemäß Fig. 1 zu übertragen oder aufzuzeichnen. Wenn das Verstärkungssteuermodul 24 so eingestellt ist, daß es eine Signalkompression mit einem Verhältnis von 2:1 liefert, und das einstellbare Filter 28 eine Preemphasis bei einem Kompressionsverhältnis von 2:1 liefert, dann kann das System dazu verwendet werden, ein Programmsignal von 100 dB auf einem Kassettentonband aufzuzeichnen, das einen Frequenzgang aufweist, der ähnlich dem nach Fig. 1 ist, ohne daß sich eine Verzerrung ergibt. Das Eingangssignal Ein wird zunächst in dem Filter 20 gefiltert und dann dem Eingangsanschluß 22 des Verstärkungssteuermoduls 24 zugeführt. Die gesamte Signalenergie in der interessierenden Bandbreite wird von dem Filter 20 durchgelassen und in dem Modul 24 in Abhängigkeit von dem Steuersignal komprimiert, das von dem Verbindungspunkt 206 nach Fig. 7 zugeführt wird. Die Kompression erfolgt mit einem Kompressionsverhältnis von 2:1, wobei die auf das Signal von dem Modul 24 aufgeprägte Verstärkung sich in Abhängigkeit von dem Pegel ändert, der dem Steueranschluß 26 vom Pegeldetektor 42 zugeführt wird. Das komprimierte Signal wird dann über die durch den Verstärker 104 gebildete Verstärkerstufe weitergeleitet und dem einstellbaren Filter 28 zugeführt. Dieses Filter ergibt eine Preemphasis, die eine Funktion der Signalenergie ist, die von dem Hochfrequenz-Pegel-Preemphasisfilter 36 des Detektorpfades nach Fig. 7 festgestellt wird. Die Größe der Preemphasis ändert sich derart, daß dann, wenn die festgestellte

Hochfrequenzenergie niedrig ist, das Modul dieser Energie tatsächlich über das Grundrauschen des Kanals anhebt. Wenn andererseits die festgestellte Hochfrequenzenergie hoch ist und einen Pegel bei oder in der Nähe des oder oberhalb des maximalen Signalpegels des Kanals aufweist, so verringert das Modul den Hochfrequenzteil des durch das Filter übertragenen Signals unter den maximalen Signalpegel des Kanals, um sicherzustellen, daß das Signal innerhalb der Kanalgrenzen bleibt, die durch das Kanalfenster festgelegt sind. Der vorstehende Vorgang wird erreicht, weil die niederfrequente Information (vorzugsweise unterhalb von ungefähr 800 Hz) an einer Übertragung zum Modul 120 gehindert ist und um dieses Modul herum über den Verstärker 136 übertragen wird. Im einzelnen wird lediglich die Hochfrequenzenergie (vorzugsweise beginnend bei ungefähr 800 Hz) zum Modul 120 übertragen, und zwar aufgrund der Verwendung der Kondensatoren 110 und 144. Als Ergebnis trägt das Modul 120 eine Verstärkung auf dem Hochfrequenzteil des Signals oberhalb der bevorzugten Grenzfrequenz von ungefähr 800 Hz auf, was dem Eingangsanschluß 118 zugeführt wird, während gleichzeitig eine geringe Neigung des Spektrums unterhalb von ungefähr 800 Hz auftritt. Die aufgeprägte Verstärkung ist eine Funktion des Steuersignals, das dem Steueranschluß 32 von dem Verbindungspunkt 188 aus der Detektorschaltung nach Fig. 7 zugeführt wird. Hierdurch ergibt sich eine zusätzliche Kompression des Hochfrequenzteils des Signals vorzugsweise mit einem Verhältnis von bis zu 2:1, um die erforderliche Preemphasis zu erzielen. Weil das dem Steueranschluß 32 zugeführte Steuersignal von einem Hochfrequenzbereich des durch das Codiersystem übertragenen Informationssignals abgeleitet wird, ist die Größe der

Hochfrequenz-Preemphasis in genauerer Weise eine Funktion der vorhandenen Hochfrequenzenergie. Diese Kompression der Hochfrequenzenergie wird im wesentlichen zu der Kompression addiert, die sich in dem Modul 24 ergibt, so daß (1) eine größere Kompression in dem Hochfrequenzbereich auftritt, d. h. ein 4-:1-Kompr.es sions verhältnis, als im niederfrequenten Bereich, in dem ein Kompressionsverhältnis von 2:1 erzeugt wird, und (2) das Kompressionsverhältnis sich zwischen diesen Frequenzbereichen gleichförmig ändert. Entsprechend gut bekannter Techniken hat die Preemphasis die Wirkung einer "Verstärkung (oder Anhebung) des Hochfrequenzteils eines Programmsignals, das eine geringe Energie im Hochfrequenzbereich aufweist, während eine Dämpfung oder Verringerung des Hochfrequenzteils von Programmsignalen erfolgt, die eine hohe Energie in den Hochfrequenzbereichen aufweisen. Dies hat die Wirkung, daß eine niedrige Energie aufweisende Hochfrequenzteile der Programmsignale angehoben werden, um diese Teile über das Grundrauschen des Kanals anzuheben, während Signale mit eine hohe Energie aufweisenden Hochfrequenzteilen gedämpft werden, um sie unter den maximalen Signalpegel des Kanals zu bringen. Das codierte Signal, das komprimiert und einer Preemphasis unterworfen wurde, wird damit am Ausgangsanschluß 34- geliefert, von wo aus dieses Signal dann über den frequenzabhängigen Kanal wie beispielsweise gemäß Fig. 1 übertragen oder auf diesem aufgezeichnet werden kann.

Es ist zu erkennen, daß das Ausgangssignal am Anschluß 34-am Anschluß 160 des Detektorpfades gemessen wird, in dem die hoch- und niederfrequenten Bereiche durch Filter 36 und 38 voneinander getrennt werden. Ein

Gleichspannungssignal, das dem momentanen Effektivwert am Ausgang jeder der Filter 36 und 38 entspricht, wird nachfolgend durch die bevorzugten Pegeldetektoren 40 und 42 geliefert. Das von dem Detektor 40 gelieferte Ausgangssignal wird dem Verbindungspunkt 188 zugeführt, von wo aus es dann dem Steueranschluß 32 des Codiersystems zugeführt wird. In ähnlicher Weise wird ein Gleichspannungsausgangssignal des Detektors 42, das vorzugsweise den momentanen Effektivwert des Ausgangssignals des Filters 38 darstellt, dem Steueranschluß 26 des Moduls 24 zugeführt. Es ist verständlich, daß durch die Verwendung eines Steuersignals, das proportional zur Größe der Hochfrequenzsignalenergie ist, eine maximale Ausnutzung des Dynamikbereichs des Kanals erzielt werden kann.

Wenn das codierte Signal Ein, das von dem Übertragungsoder Aufzeichnungskanal empfangen wird, decodiert wird, so arbeitet das Decodiersystem in einer komplementären Weise zu der des Codiersystems, um das decodierte Signal in der ursprünglichen Form wiederherzustellen, die es vor der Codierung hatte. Das codierte Signal Ein wird beim Empfang oder bei der Wiedergabe dem Eingangsanschluß 1OA zugeführt. Das Filter 20A entfernt irgendwelche unterhalb oder oberhalb der Bandbreite des Programmsignals liegende Störungen oder Rauschen, bevor dieses Signal dem Eingangsanschluß 3OA des einstellbaren Filters 28A zugeführt wird. Das einstellbare Filter 28A bewirkt eine Deemphasis des codierten Signals in einer Weise, die komplementär zu der Preemphasis ist, die während des Codiervorgangs erzielt wurde. Im einzelnen wird der hochfrequente Teil des codierten Signals zum Eingangsanschluß 228 des Moduls 230 übertragen. Der Hochfrequenzteil des

Signals wird daher mit einem Verhältnis expandiert, das komplementär zum Kompressxonsverhältnis des Moduls 120 ist. Entsprechend wird bei der bevorzugten Ausführungsform der hochfrequente Teil des Signals im wesentlichen mit einem maximalen Verhältnis von 1:2 expandiert. Die Größe der auf diesen Teil des Signals aufgeprägten Verstärkung ändert sich in Abhängigkeit von dem Steuersignal, das dem Steueranschluß 32A zugeführt und von dem Verbindungspunkt 188 des Pegeldetektorpfades nach Fig. 7 geliefert wird. Die Kondensatoren 220 und 260 verhindern, daß die niederfrequenten Teile des Signals dem Eingangsanschluß 228 des Moduls 230 zugeführt werden. Diese niederfrequente Signalenergie wird über den Verstärker 244 geleitet. Der Ausgang des Filters wird dem Eingangsanschluß 22A des Moduls 24A zugeführt, das seinerseits das gesamte Signal wiederum mit einem Verhältnis expandiert, das komplementär zu dem Kompressionsverhältnis in dem ursprünglichen Modul 24 des Codiersystems nach Fig. 6 ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform expandiert das Modul 24A das Signal damit mit einem 1:2-Expansionsverhältnis. Die auf das Signal über das gesamte Spektrum der interessierenden Bandbreite aufgeprägte Verstärkung ist damit eine Funktion des Steuersignals, das dem Anschluß 26A von dem Verbindungspunkt 206 nach Fig. 7 zugeführt wird. Der Ausgang des Moduls 24A wird über den Verstärker 268 dem Ausgang 34A zugeführt, wobei das Ausgangssignal Eout dem wiederhergestellten Signal Ein entspricht, das ursprünglich dem Eingangsanschluß 10 des Codiersystems zugeführt wurde.

Es ist verständlich, daß die speziellen Codier- und Decodiersysteme in spezieller Weise ausgelegt werden

können, um mit einem speziellen Ü"bertragungs- oder Aufzeichnungskanal verwendet zu werden. Uenn das System so ausgelegt ist, daß es mit einem Eassettentonband mit einem Frequenzgang gemäß Fig. 1 verwendet werden soll, so weisen die verschiedenen Widerstände und Kondensatoren nach den Fig. 6 bis 8 die folgenden Werte auf, die in der Tabelle I gezeigt sind.

Element	Wert
ClOO	IpF
R102	33K
C106	lOOpF
R108	33K
CIlO	1OnF
R112	2000K
C114	InF
R116	1OK
R124	142K
C126	lOOpF
C128	33OpF
R130	120K
R132	22K
R134	200K
R138	2000K
R140	1OK
C142	InF
C144	22>iF
R146	lOOK
R148	lOOK
C150	3.3nF
R152	2.7K
C162	33OpF
C164	33OpF
R168	220K

Element	Wert
R170	18K
C172	6.8nF
R174	2.7K
C176	6.8nF
R178	2.7K
R180	IR
C182	O. IpF
R184	10OK
R186	5OK
C190	O.ljiF
R192	8.2K
C194	1OnF
R196	8.2K
R198	IK
C200	O.ljiF
R202	10OK
R204	5OK
C220	1OnF
R222	2000K
C224	InF
R226	1OK
C234	10OpF
R236	22K
R238	120K
C240	33OpF
R242	142K
R246	10OK

Tabelle I (Fortsetzung)

R248 100E

R25O 2.7K

C252 3«3nF

R254 2000K

R256 1OE

C258 1nF

C260 22pF

R262 200K

C 264 1μΡ

R266 33K

R2?0 33K

C272 10OpF

worin die Buchstaben R und G einen Widerstand bzw. einen Kondensator bezeichnen, auf den sich die spezielle Bezugsziffer bezieht, wobei weiterhin yü? Mikrofarad, nF Nanofarad, pF Picofarad und E Kiloohm angibt. Bei diesen speziellen Werten ähnelt der Frequenzgang des Hochfrequenzfilters 36 sowohl für das Codiersystem als auch für das Decodiersystem dem Frequenzgang nach Fig. 9, während der Frequenzgang des Niederfrequenzfilters 38 sowohl für das Codiersystem als auch für das Decodiersystem dem Frequenzgang nach Fig. 10 ähnelt. Die Moduln 24 und 24A ergeben keine Preemphasis oder Deemphasis. Die Moduln und 230 ergeben jedoch die geweilige Preemphasis und Deemphasis in dem Hochfrequenzband von ungefähr 800 Hz bis 20 kHz.

Die Preemphasis-Frequenzeigenschaften des einstellbaren

Filters 28 des Codiersystems ergeben einen leicht geneigten Frequenzgang bis zu ungefähr 800 Hz, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist. Die maximale Anhebung, die während des Codiervorganges erzeugt wird, weist eine Rate von +12 dB/Oktave (das positive Vorzeichen zeigt eine Verstärkung an) und eine maximale Absenkung mit einer Rate von ungefähr -6 dB/Oktave auf (wobei das negative Vorzeichen eine Dämpfung anzeigt). Die Deemphasis-Frequenzcharakteristik des einstellbaren Filters 28A ergibt, das exakte Komplement zu der des Filters 28. Während des Decodiervorgangs liegt damit die maximale Anhebung bei einer Rate von +6 dB/Oktave und die maximale Absenkung weist eine Rate von -12 dB/Oktave auf.

Die beschriebene Ausführungsform ergibt ein das Rauschen verringerndes Codier- und Decodier-Filtersystem, bei dem die adaptive Signalbewertung in einer Weise erfolgt, die eine Funktion der Energiepegel in dem Hochfrequenzteil des übertragenen Signals ist, so daß sich eine genauere Preemphasis ergibt, um den Ubertragungs- oder Aufzeichnungskanal besser auszunutzen. Die Steuerfunktion des Systems, die die Kompression oder Expansion über die gesamte Bandbreite des interessierenden Signals ergibt, wird von dem Verhältnis der Energiepegel im wesentlichen von einem Teil des Spektrums abgeleitet, so daß sich eine Kompression und Expansion über die gesamte Bandbreite ergibt. Die Preemphasis des Hochfrequenzteils des Signals, die während der Codierung durchgeführt wird, liegt vorzugsweise oberhalb von 600 Hz für eine Aufzeichnung auf einem Kassettentonband, weil in diesem Bereich der größte Rauschanteil liegt.

Es ist verständlich, daß verschiedene Abänderungen der "beschriebenen Ausführungsformen der Codier- und Decodiersysterne durchgeführt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise ist es zu erkennen, daß, während bei dem Codiersystem nach Fig. 4- und dem Teil gemäß Fig. 6 das Filter 20, das 'Verstärkungssteuermodul 24 und das einstellbare Filter 28 in Serie geschaltet sind, es ohne weiteres möglich ist, die Verbindung des Moduls 24- und des Filters 28 umzukehren. Ähnliches gilt für das Decodiersystem nach Fig. 5 und den in Fig. 8 gezeigten Teil, bei dem das Filter 2OA, das einstellbare Filter 28A und das Verstärkermodul 24-A in Serie geschaltet sind, weil auch hier das Filter 28A und das Modul 24A in umgekehrter Weise miteinander verbunden werden können. Auf diese Weise könnte ein einziges System so aufgebaut werden, daß es wahlweise ein Signal codiert und decodiert, wobei die gleiche Verbindungsreihenfolge des Filters und des Moduls verwendet wird und ein Wahlschalter vorgesehen ist, um die Eingänge der Filter 3° und einerseits mit dem Ausgangsanschluß des Systems bei der Codierung des am Systemeingangsanschluß empfangenen Informationssignals und andererseits mit dem Eingangsanschluß des Systems zu verbinden, wenn das am Systemeingangsanschluß empfangene Informationssignal decodiert werden soll.

- Leerseite -

Claims

Patentanwälte ΰίρι.-Ing. Curt Wallach

3403321 Europäische Patentvertreter Dipl.-lng. 6 ü nther Koch

^04UO _{c D} , , _Aw Dipl.-Phys.Dr.Tino Haibach

European Patent Attorneys ^H ^y

Dipl.-lng. Rainer Feldkamp D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 ■ Telex 5 29 513 wakai d

31. I- DBX, INC., Newton, Mass. /USA unser zeichen: 17 843 F/Nu

Adaptives Signalbewertungssystem

Pat ent ansp rüc he:

' 1.; Adaptives Signalbewertungssystem zur Übertragung eines elektrischen Informationssignals mit vorgegebener Bandbreite entlang eines Signalpfades, gekennzeichnet durch Filtereinrichtungen (28, 28A), die in dem Signalpfad zur Veränderung der Verstärkung angeordnet sind, die auf den Teil des Informationssignals aufgeprägt wird, der in einem ersten ausgewählten Spektralbereich innerhalb der vorgegebenen Bandbreite liegt, wobei sich die Verstärkung in Abhängigkeit von einem ersten Steuersignal und als Funktion hiervon ändert, Einrichtungen (36, 40, 36A, 40A) zur Erzeugung des ersten Steuersignals in Abhängigkeit von der Signalenergie des Informationssignals im wesentlichen in zumindest einem Teil des ersten ausgewählten Spektralbereichs, VerstärkungsSteuereinrichtungen (24, 24A), die in dem Signalpfad angeordnet sind und mit den Filtereinrichtungen (28, 28A) zur Änderung der Signalverstärkung gekoppelt sind, die auf das Informationssignal im

wesentlichen über die gesamte vorgegebene Bandbreite aufgeprägt wird, wobei sich die Signalverstärkung in Abhängigkeit von einem zweiten Steuersignal und als Funktion hiervon ändert, und Einrichtungen (38, &2_S 38A, 4-2A) zur Erzeugung des zweiten Steuersignals in Abhängigkeit von und als Funktion der Signalenergie des Inforraationssignals im wesentlichen innerhalb eines zweiten ausgewählten Spektralbereichs des Informationssignals.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Filtereinrichtungen Frequenzdiskriminatoreinrichtungen zur Feststellung des Teils des Informationssignals in dem ersten ausgewählten Spektralbereich und zur Erzeugung eines dritten Signals, das diesen Teil darstellt, und zweite Verstärkungssteuereinrichtungen einschließen, die mit den Frequenzdiskriminatoreinrichtungen gekoppelt sind, um die auf das dritte Signal aufgeprägte Verstärkung in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal und als Funktion hiervon zu ändern.

3- System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten und zweiten Verstärkungssteuereinrichtungen jeweils einen spannungsgesteuerten Verstärker einschließen.

4. System nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet , daß jeder der Verstärker für eine Signalkompression mit im wesentlichen dem

gleichen Kompressionsverhältnis eingestellt ist.

5· System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß jeder der Verstärker für eine Signalexpansion mit im wesentlichen dem gleichen Expansionsverhältnis eingestellt ist.

6. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenzdiskriminatoreinrichtungen die Signalenergie oberhalb von ungefähr 800 Hz feststellen.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen zur Erzeugung des ersten Steuersignals Einrichtungen zur Messung der Signalenergie des Informationssignals oberhalb von ungefähr 2 kHz einschließen.

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Erzeugung des zweiten Steuersignals Einrichtungen zur Feststellung der Signalenergie des Informationssignals unterhalb von ungefähr 5 ^Hz einschließen.

9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Erzeugung des ersten Steuersignals Einrichtungen zur Feststellung der Signalenergie in zumindest diesem einen Teil des ersten

ausgewählten Spektralbereichs einschließen und daß die Einrichtungen zur Erzeugung des zweiten Steuersignals Einrichtungen zur Feststellung der Signalenergie innerhalb des zweiten ausgewählten Spektralbereichs einschließen.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Detektoreinrichtungen jeweils Einrichtungen (-4-0, 42, 4OA, 42A) zur Erzeugung eines Gleichspannungssignals als Funktion der entsprechenden festgestellten Signalenergie einschließen.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen zur Erzeugung der Gleichspannungssignale einen Effektivwertdetektor einschließen.

12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtungen Einrichtungen zur Änderung der auf den Teil des Informationssignals aufgeprägten Verstärkung einschließen, so daß sich die Verstärkung von einer Dämpfung für hohe Energie aufweisende Signale zu einer Verstärkung von eine niedrige Energie aufweisenden Signalen ändert.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Verstärkung zwischen einem Maximalwert von +12 dB/Oktave zu

einem Minimum von -6 dB/Oktave ändert.

14. System zur Erzeugung eines codierten Signals aus einem elektrischen Informationssignal mit vorgegebener Bandbreite, derart, daß das Informationssignal über einen hinsichtlich seines Dynamikbereichs begrenzten, frequenzabhängigen Kanal übertragen oder auf diesem aufgezeichnet werden kann, der eine-xi stärker begrenzten Teil in einem Spektralbereich als in zumindest einem anderen Spektralbereich aufweist, gekennzeichnet durch einen Eingangsanschluß (10) zum Empfang des Informationssignals, einen Ausgangsanschluß (54-)» der mit dem Eingangsanschluß (10) über einen Signalübertragungspfad gekoppelt ist und das codierte Signal liefert, Verstärkungssteuereinrichtungen (24), die in dem Signalpfad angeordnet sind, um die auf das Infornationssignal im wesentlichen über die gesamte vorgegebene Bandbreite aufgeprägte Signalverstärkung zu ändern, wobei sich die Signalverstärkung in Abhängigkeit von einem ersten Steuersignal und als Funktion hiervon ändert, in dem Signalpfad angeordnete Filtereinrichtungen (28), die mit den Verstärkungssteuereinrichtungen (24) gekoppelt sind und eine zweite veränderliche Verstärkung auf den Teil des Informationssignals aufprägen, der im wesentlichen innerhalb eines Spektralbereichs liegt, so daß dieser Teil gegenüber den übrigen Teilen des Informationssignals einer Preemphasis unterworfen wird, wobei sich die zweite veränderliche Verstärkung in Abhängigkeit von einem zweiten Steuersignal ändert und

eine Funktion hiervon ist, Einrichtungen zur Erzeugung des ersten Steuersignals in Abhängigkeit von und als Funktion von der Signalenergie des Informationssignals im wesentlichen innerhalb eines zweiten Spektralbereichs, und Einrichtungen zur Erzeugung des zweiten Steuersignals in Abhängigkeit von und entsprechend der Signalenergie des Informationssignals im wesentlichen innerhalb zumindest eines Teils des einen Spektralbereichs.

ι.

15· System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Filtereinrichtungen Frequenzdiskriminatoreinrichtungen zur Feststellung des Teils des Informationssignals, der im wesentlichen innerhalb des einen Spektralbereichs liegt, um ein drittes Signal zu erzeugen, das diesen Teil darstellt, und zweite Verstärkungssteuereinrichtungen einschließen, die mit den Frequenzdiskriminatoreinrichtungen gekoppelt sind, um die auf das dritte Signal aufgeprägte Verstärkung in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal und als Funktion hiervon zu ändern.

16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten und zweiten Verstärkungssteuereinrichtungen jeweils spannungsgesteuerte Verstärker umfassen.

17· System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß jeder der Verstärker für eine Signalkompression mit im wesentlichen dem

gleichen Kompressionsverhältnis eingestellt ist.

18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß das Kompressionsverhältnis 2:1 ist.

19· System nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen
zur Erzeugung des zweiten Steuersignals Einrichtungen zur Feststellung der Signalenergie des Informationssignals unterhalb von ungefähr 5 kHz einschließen.

20. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen
zur Erzeugung des ersten Steuersignals erste Detektoreinrichtungen zur Feststellung der Signalenergie innerhalb des zweiten Spektralbereichs einschließen und daß die Einrichtungen zur Erzeugung des zweiten Steuersignals zweite Detektoreinrichtungen zur Feststellung der Signalenergie in zumindest einem Teil
des einen Spektralbereichs einschließen.

21. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten und zweiten Detektoreinrichtungen jeweils Einrichtungen zur Erzeugung eines Gleichspannungssignals als Funktion der entsprechenden festgestellten Signalenergie einschließen.

22. System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen zur Erzeugung der Gleichspannungssignale einen Effektivwertdetektor einschließen.

23· System nach Anspruch 14-, dadurch g e kennzeich.net, daß die Filtereinrichtungen Einrichtungen zur Änderung der auf den Teil des Informationssignals aufgeprägten Verstärkung derart einschließen, daß sich die Verstärkung von einer Dämpfung für eine hohe Energie aufweisende Signale zu einer Verstärkung von eine niedrige Energie aufweisenden Signalen ändert.

24. System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Teil des Spektralbereichs aufgeprägte Verstärkung sich zwischen einem Maximalwert von +12 dB/Oktave und -6 dB/Oktave ändert.

25· System zur Decodierung eines codierten Signals, das durch derartiges Codieren eines elektrischen Informationssignals mit vorgegebener Bandbreite gebildet ist, daß dieses Informationssignal über einen hinsichtlich des Dynamikbereiches begrenzten frequenzabhängigen Kanal übertragen oder auf diesem aufgezeichnet werden kann, der einen schmaleren Bereich in einem Spektralbereich als in zumindest einem anderen Spektralbereich aufweist, gekennzeichnet durch einen Eingangsanschluß (1OA) zum Empfang des codierten Signals,

einen mit dem Eingangsanschluß (1OA) über einen Signalübertragungspfad gekoppelten Ausgangsanschluß (34-A) zur Lieferung des Informationssignals in decodierter Form, in dem Signalpfad angeordnete Verstärkungssteuereinrichtungen zur Änderung der Signalverstärkung, die auf das codierte Signal im wesentlichen über die vorgegebene Bandbreite aufgeprägt wird, wobei sich die Signalverstärkung in Abhängigkeit von einem ersten Steuersignal und als Funktion hiervon ändert, in dem Signalpfad angeordnete FiItereinrichtungen (28A), die mit den Verstärkungssteuereinrichtungen gekoppelt sind und eine zweite veränderliche Verstärkung auf den Teil des codierten Signals aufprägen, der im wesentlichen in dem einen Spektralbereich liegt, um eine Preemphasis dieses Teils bezüglich der übrigen Teile des codierten Signals hervorzurufen, wobei die zweite veränderliche Verstärkung sich in Abhängigkeit von einem zweiten Steuersignal und als Funktion hiervon ändert, Einrichtungen zur Erzeugung des ersten Steuersignals in Abhängigkeit von und als Funktion der Signalenergie des codierten Signals im wesentlichen innerhalb eines zweiten Spektralbereichs des codierten Signals, und Einrichtungen zur Erzeugung des zweiten Steuersignals in Abhängigkeit von und entsprechend der Signalenergie des codierten Signals im wesentlichen innerhalb mindestens eines Teils des zumindest einen anderen Spektralbereichs.

26. System nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet , daß die Filter-

einrichtungen Frequenzdiskriminatoreinrichtungen zur Feststellung des Teils des codierten Signals, der im wesentlichen innerhalb des einen Spektralbereichs liegt, und zur Erzeugung eines dritten Signals, das diesen Teil darstellt, und zweite Verstärkungssteuereinrichtungen einschließen, die mit den Frequenzdiskriminatoreinrichtungen gekoppelt sind, um die auf das dritte Signal aufgeprägte Verstärkung in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal und als Funktion hiervon zu ändern.

27· System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten und zweiten Verstärkungssteuereinrichtungen Jeweils einen spannungsgesteuerten Verstärker einschließen.

28. System nach Anspruch 27 > dadurch gekennzeichnet , daß jeder der Verstärker für eine Signalexpansion mit im wesentlichen dem gleichen Expansionsverhältnis eingestellt ist.

29· System nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet , daß das Expansionsverhältnis 1:2 beträgt.

30. System nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen zur Erzeugung des zweiten Steuersignals Einrichtungen zur Feststellung der Signalenergie des Informationssignals unterhalb von ungefähr 5 kHz

einschließen.

31. System nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen zur Erzeugung des ersten Steuersignals erste Detektoreinrichtungen zur Feststellung der Signalenergie innerhalb des zweiten Spektralbereichs einschließen und daß die Einrichtungen zur Erzeugung des zweiten Steuersignals zweite Detektoreinrichtungen zur Feststellung der Signalenergie innerhalb von zumindest einem Teil des einen Spektralbereichs einschließen.

32. System nach Anspruch 31» dadurch gekennzeichnet , daß die ersten und zweiten Detektoreinrichtungen jeweils Einrichtungen zur Erzeugung eines Gleichspannungssignals als Funktion der entsprechenden festgestellten Signalenergie einschließen.

33· System nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen zur Erzeugung der G-leichspannungssignale jeweils einen Effektivwertdetektor einschließen.

34-- System nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß die Filtereinrichtungen Einrichtungen zur Änderung der auf den Teil des codierten Signals aufgeprägten Verstärkung derart einschließen, daß sich die Verstärkung von einer Dämpfung für eine niedrige Energie aufweisende

Signale zu einer Verstärkung von eine hohe Energie aufweisenden Signalen ändert.

35* System nach Anspruch 3^» dadurch gekennzeichnet , daß die auf den Teil aufgeprägte Verstärkung sich von einem Maximalwert von +6 dB/Oktave bis -12 dB/Oktave ändert.