DE4000679C1

DE4000679C1 - Regulating dynamic compressors and expanders - supplying max. and min. value signals from two branches to variable amplifier serving as adjuster

Info

Publication number: DE4000679C1
Application number: DE19904000679
Authority: DE
Inventors: Hans-Heinz Dipl.-Ing. 1000 Berlin De Dorsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-01-09
Filing date: 1990-01-09
Publication date: 1991-04-25
Anticipated expiration: 2010-01-10

Abstract

A control signal in a dynamic regulator, serving to control the gain of an amplifier as a control element, is fed to two signal branches which either through adding in an additional signal component in at least one branch, or through different proportional gain, have different signal levels. The signals from the two branches are fed to a memory which stores the max. value of the min. level branch, provided the value of the max. level branch lies above it. It is reset to the higher signal as soon as this, in the course of a falling tendency of the signals, falls below the stored value. The stored signal is used as the operating signal. ADVANTAGE - Enables reproduction of original by ear without additional information through further expansion.

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelverfahren für Dynamikkompressoren und -expander in Tonfrequenzverstärkern und elektroakustischen Übertragungs- und Speichereinrichtungen.The invention relates to a control method for dynamic compressors and expanders in audio frequency amplifiers and electroacoustic Transmission and storage facilities.

Die Dynamik von Musikdarbietungen muß bei der Übertragung mittels elektroakustischer Geräte meist komprimiert werden, und zwar aus folgenden Gründen:The dynamics of musical performances must be transferred are usually compressed using electroacoustic devices, for the following reasons:

Zunächst führt in einem normalen Wohnraum die Wiedergabe in der Original-Dynamik zu Unzuträglichkeiten mit der Umgebung. Aber auch im Raume selbst werden dabei die Forte-Stellen als zu laut, dahingegen die piano/pianissimo-Stellen als zu leise empfunden.First of all, in a normal living room, playback leads to the original dynamics of incompatibility with the environment. But also in the room itself, the Forte positions are as too loud, whereas the piano / pianissimo parts are too quiet felt.

Eine handeingestellte Lautstärke auf die Fortestellen, derart, daß diese eine in Bezug auf die Störung der unbeteiligten und daran uninteressierten Mitwelt in angrenzenden Räumen noch vertretbare Lautstärke oder Schallenergie nicht überschreitet, führt zwangsläufig dazu, daß dann Pianostellen und leisere innerhalb des stets vorhandenen akustischen Störpegels untergehen, womit ihre musikalische Information, die dort oft sogar verdichtet auftritt, verlorengeht und damit der Sinnzusammenhang des betreffenden Werkes entstellt wird.A hand-set volume on the resume, such, that this one in terms of disrupting the uninvolved and not interested in the environment in adjacent rooms does not exceed acceptable volume or sound energy, inevitably leads to piano positions and quieter disappear within the acoustic noise level that is always present, with which their musical information is often there occurs densely, is lost and thus the context of the work in question is disfigured.

Die Forderung nach verminderter Maximal-Schallenergie, -druck oder -leistung und vergrößerter Minimal-Schallenergie wird weitgehend durch die Einengung der Dynamik erfüllt, wobei jedoch zu beachten ist, daß in der originalen Dynamik wichtige Ausdrucksformen des Werkes festgelegt sind, die wiederum durch die Einengung Informations- und Wirkungsverluste hervorrufen können, wenn solche Eingriffe nicht autorenentsprechend gestaltet werden.The demand for reduced maximum sound energy and pressure or power and increased minimum sound energy largely met by narrowing the momentum, though It should be noted that in the original dynamics important forms of expression of the work are defined, which in turn are restricted by the narrowing of information and can cause loss of effectiveness, if such Interventions are not designed according to the author.

Es gibt jedoch einen zweiten Grund, diese Einengung zu betreiben: Die "Systemdynamik" der elektroakustischen Übertragungseinrichtungen ist in gewissem Maße beschränkt; es lassen sich Energie-Pegel-Unterschiede nur in Grenzen störungsfrei durch diese Einrichtungen übertragen, weil das Eigenrauschen nicht in das Schallereignis einfließen soll.However, there is a second reason for doing this: The "system dynamics" of electroacoustic transmission devices is somewhat limited; it can be Differences in energy level only within certain limits transmit these facilities because the intrinsic noise is not should flow into the sound event.

Das trifft insbesondere für Aufzeichnungen auf analoger Stufe im Magnetbandsektor zu; jedoch sind auch Hörrundfunk-Übertragungen bei nicht-idealen Empfangsverhältnissen davon betroffen. In diesen Fällen ist meist, aber durchaus nicht immer, eine Wiedergabe-Expansion hinter der Übertragungsstrecke erwünscht. Läßt der Wiedergaberaum aus den oben genannten Gründen eine nur stark eingeengte Dynamik beim Abhören zu, kann die Wiedergabe in der Form des noch komprimierten Signales, ungeachtet der damit entstehenden Informationsverluste, dennoch insgesamt wirkungsvoller sein.This is particularly true for recordings on an analog level in the magnetic tape sector too; however, there are also radio broadcasts affected by non-ideal reception conditions. In these cases there is usually, but not always, one Playback expansion behind the transmission line is desirable. Leaves the playback room one for the reasons mentioned above only very restricted dynamics when listening to can playback in the form of the still compressed signal, regardless the resulting loss of information, but overall be more effective.

Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit der Anpassung der Einrichtungen an die jeweils unterschiedlichen, auch wechselnden, Anforderungen bei der Wiedergabe in Wohnräumen: Eine Form der Dynamik-Kompression derart, daß sowohl die komprimierte Ausführung den künstlerischen Forderungen des Originals weitgehend entgegenkommt, als auch eine nachfolgende Expansion auf Wunsch das Original ohne großen Bedienungsaufwand wirksam werden lassen kann mit möglichst wenig technisch bedingten sonstigen Schmälerungen.This results in the need to adapt the facilities to the different, also changing, Playback requirements in living spaces: A form of dynamic compression such that both the compressed execution of the artistic demands of the Originals largely accommodates as well as a subsequent one Expansion on request, the original without much effort can take effect with as little technical as possible other conditional reductions.

Die bekannten Verfahren zur Dynamik-Kompression lassen ohne nennenswerte Minderung der Übertragungsqualität nur das eine oder das andere zu:The known methods for dynamic compression leave without Significant reduction in transmission quality is just one thing or the other to:

Die bekannte manuelle Aufbereitung des Originalereignisses durch den Tonmeister für die Hörfunksendung oder die Aufnahme auf Tonträger mit eingeengter Dynamik bietet grundsätzlich das Beste, das an Informationserhaltung in der komprimierten Form möglich ist, bei Abwägung verschiedenster Interessen und Hörgewohnheiten.The well-known manual preparation of the original event by the sound engineer for the radio broadcast or recording basically offers on sound carriers with restricted dynamics the best thing about information preservation in the compressed Form is possible, considering a wide variety of interests and listening habits.

Sie läßt jedoch keine Wiederexpansion in die Originaldynamik zu, weil kein Verlauf des komplementären Regelsignals am Empfangsort herstellbar ist.However, it leaves no re-expansion into the original dynamic to because there is no course of the complementary control signal can be produced at the receiving location.

Automatische Dynamik-Kompressoren ermöglichen über entsprechend komplementäre Anordnungen zur Wiederexpansion eine weitgehende Wiederherstellung des Originals. Jedoch weist das so komprimierte Signal auch in Details eine wirkungsbedingte Abflachung auf und ist daher wiederum zum direkten Abhören wenig geeignet.Automatic dynamic compressors allow over accordingly complementary arrangements for re-expansion one extensive restoration of the original. However, points the signal compressed in this way is also an effect-related one Flattening on and is therefore in turn for direct Interception not very suitable.

Kompandersysteme, die zur Rauschminderung bei der Übertragung und Speicherung auf Tonträger optimiert sind, haben wegen der Gesetzmäßigkeit der Überdeckung (auf der sie sämtlich beruhen), eine frequenzabhängige Kompression. Das komprimierte Signal ist deshalb zwangsläufig lautstärkeabhängig im Frequenzgang entstellt und zum dynamik-eingeengten, direkten Abhören nicht brauchbar. Compander systems used to reduce noise during transmission and storage on sound carriers are optimized because of the legality of the coverage (on which they are all based), a frequency-dependent compression. The compressed The signal is therefore dependent on the volume distorted in the frequency response and to the dynamically restricted direct listening is not usable.

Wesentlich bei der vom Tonmeister erarbeiteten Kompression ist, daß Musikfolgen mit nur geringen Lautstärkeschwankungen im wesentlichen dort ohne Eingriffe durchgelassen werden. Seine vorherige Kenntnis des Verlaufs der Produktion versetzt ihn, zusammen mit seinem ausgebildeten künstlerischen Empfinden, in die Lage, bei größeren Lautstärke-Änderungen an der richtigen Stelle, gegebenenfalls sogar vorzeitig, stellend einzugreifen und die Spitzenenergie der Musik nach oben hin sinnvoll zu begrenzen.Essential for the compression developed by the sound engineer is that music sequences with only slight fluctuations in volume can be let through there essentially without intervention. His previous knowledge of the course of production shifted him, together with his well-developed artistic feeling, able to handle larger volume changes in the right place, possibly even prematurely intervene and up the peak energy of the music limit sensible.

Automatische Kompressoren bekannter Art komprimieren grundsätzlich anfallende Lautstärke-Änderungen proportional oder annähernd, so daß auch die kleinen Schwankungen, leichten Betonungen und Zurücknahmen innerhalb von Passagen, mit im wesentlichen unveränderter Grundlautstärke mit verflacht und dynamisch eingeebnet werden.Automatic compressors of a known type basically compress resulting volume changes proportional or approximately, so that even the small fluctuations, slight Emphasis and withdrawals within passages, with in essentially unchanged basic volume with flattened and leveled dynamically.

Dem Kenner erscheint diese Aufbereitung undifferenziert im Detail und im Ganzen pauschal und substanzarm.This preparation seems undifferentiated to the connoisseur Detail and overall, blanket and low in substance.

Aus dem automatisch Komprimierten kann ein Expander zwar wieder das Original herstellen; jedoch kann er nicht einem tonmeisterveränderten Stück wieder zum Ursprünglichen verhelfen, weil er diejenigen Passagen, die der Tonmeister bewußt ausgespart hat von seiner Bearbeitung, sinnlos ebenso expandieren würde wie den komprimierten Anteil - womit eine unzulässige Veränderung gerade in den Passagen mit geringen, jedoch wichtigen Lautstärkewechseln hervorgerufen werden würde.An expander can be made from the automatically compressed restore the original; however, he cannot be one Help the sound engineer change the piece back to the original, because it contains the passages that the sound engineer is aware of has left out of his editing, pointless as well would expand like the compressed portion - with which one impermissible change, especially in the passages with small, however, important volume changes would be caused.

Es ist hierzu ein Vorschlag bekannt (Institut f. Rundfunktechnik in Funkschau 16/1986, S. 34-37), die tonmeister-bearbeiteten Aufnahmen mit einem Zusatzsignal zu versehen, das die Information über den Verlauf der vom Tonmeister ergriffenen Einstellungen in die Dynamik enthält und mit übertragen wird. Hier könnte der empfangsseitige Expander genau komplementär reagieren und damit das Original dynamisch wiederherstellen. Dieses Zusatzsignal sollte in den Stereokanälen untergebracht werden, was außer hohen technischen und geräteseitigen Aufwendungen nicht ganz unproblematisch ist und sich so bisher nicht durchgesetzt hat.A proposal is known for this (Institute for Broadcasting Technology in Funkschau 16/1986, pp. 34-37), who worked on the sound mixer To provide recordings with an additional signal that the Information about the course of those taken by the sound engineer Contains settings in the dynamics and is transferred with. Here the expander on the receiving side could be exactly complementary react and thus dynamically restore the original. This additional signal should be placed in the stereo channels be what except high technical and device-side Expenses are not without problems and themselves so far has not prevailed.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur automatischen Dynamik-Kompression zu finden, das im Hör-Eindruck dem Prinzip der manuellen Kompression durch einen Tonmeister möglichst nahe kommt und ohne Zusatz-Information durch Wiederexpansion eine möglichst genaue Wiederherstellung des Originals zuläßt.The object of the invention is a method for automatic Finding dynamic compression in the auditory impression of the principle manual compression by a sound engineer if possible comes close and without additional information through re-expansion the most accurate possible restoration of the original allows.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Durch das Verfahren nach Anspruch 1 wird erreicht, daß innerhalb einer bestimmten Schwankungsbreite die kleinen Lautstärkenuancen und -Betonungen innerhalb von Musikereignissen nicht eingeebnet, sondern im Originalzustand belassen werden.The task is solved by the features 1. Further developments are characterized in the subclaims. The method of claim 1 ensures that within a certain Fluctuation range the small volume nuances and accents not leveled within music events, but be left in its original condition.

Erst bei größeren Lautstärkesprüngen werden die Änderungen, die über diese Schwankungsbreite hinausgehen, komprimiert und dadurch der Lautstärkeunterschied zwischen der vorher leisen und dann zu lauten Passage erforderungsgemäß verringert.Only with larger volume jumps are the changes, that go beyond this fluctuation range, compressed and thereby the volume difference between that before quiet and then reduced to loud passage as required.

Das Verfahren ist hierin in seinem Verhalten der Tonmeister- Kompression damit ähnlich. Es kann sich zwar nicht, wie diese, auf besondere künstlerische Belange, vor allem nicht an vorher beabsichtigten Stellen, einstellen. Es vermeidet jedoch die Nivellierung der Wiedergabe durch Verlust der kleinen Kontraste und Pauschalisierung des Höreindrucks in sensiblen Bereichen.The procedure is the sound engineer in its behavior Compression is similar. It may not be how this, especially on artistic concerns, especially not at previously intended positions. It avoids however the leveling of the playback due to loss of small contrasts and generalization of the auditory impression in sensitive areas.

Die lautstärkegestufte Charakteristik bei anspruchsvoller Musik bleibt so trotz Kompression im Wesentlichen erhalten. Dafür ist das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren komprimierte Programmaterial nach dem gleichen Verfahren jederzeit, umschaltbar, wieder zum Originalzustand hin expandierbar, wodurch sogar eine jeweils situationsgemäße Anpassung der Heimwiedergabe an die äußeren oder auch die inneren Verhältnisse möglich ist.The volume-level characteristic for demanding music remains essentially unchanged despite compression. This is what is compressed by the method according to the invention Program material at any time using the same procedure, switchable, expandable back to the original state, whereby even a situation-specific adaptation the home playback to the external or internal conditions is possible.

Wenn, wie üblich und auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, das Stellsignal vom Ausgangssignal des Kompressors und vom Eingangssignal des Expanders abgeleitet wird, entsteht im Expander ein Stellsignal, das mit demjenigen im Kompressor identisch ist. Hiermit kann durch die komplementäre Stellung der Anordnung mit variabler Verstärkung der oben angeführte Zustand, der originale wiederhergestellt werden.If, as usual and also in the process according to the invention, the control signal from the output signal of the compressor and Input signal of the expander is derived in Expander a control signal that matches that in the compressor is identical. This can be done through the complementary position the variable gain arrangement of the above Condition to be restored to the original.

Mit der Ausgestaltung der Erfindung nach dem Anspruch 2 oder 3 bleibt dieses Eigenschaft auch dann erhalten, wenn die Expansion mit etwas abweichendem Signalpegel erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist folglich überall mit Vorteil anzuwenden, wenn eine Dynamik-Reduktion erfolgen soll, gleich, ob eine Wiederexpansion gewünscht ist oder nicht. Es kann somit auch Rundfunksendungen komprimieren, die in dieser Form überall dort abgehört werden können, wo keine höhere Dynamik erwünscht ist, zum Beispiel, wenn in Räumen mit starkem Umgebungsgeräusch oder am späten Abend leise gehört werden möchte, oder wenn im Empfänger kein Expander vorhanden ist. Es kann aber auch im Empfänger wieder expandiert werden dort, wo die dann wieder größere Dynamik gefragt ist, mit dem Vorteil, daß damit der Störabstand der Rundfunkübertragung vergrößert wird.With the embodiment of the invention according to claim 2 or 3, this property is retained even when the expansion with a slightly different signal level. The invention Process is therefore an advantage everywhere apply if a dynamic reduction is to take place, no matter whether a re-expansion is desired or not. It can also compress radio broadcasts that are in this form can be listened to wherever none higher dynamics is desired, for example when in rooms heard with strong ambient noise or quietly in the late evening want to be, or if there is no expander in the receiver is. But it can also expand again in the receiver where the greater dynamics are required with the advantage that the signal-to-noise ratio of the radio transmission is enlarged.

Das Verfahren kann aber auch überall dort sinnvoll sein, wo Tonquellen mit zu großer Dynamik ausstrahlen, hier auch bei Hörfunksendungen mit zu großer Dynamik, und CD- und anderen hochdynamik-übertragenden Einrichtungen. Die Kompression kann dann am Abhör-Ort eingestellt werden und liefert einen guten Ersatz für eine entsprechende, vom Tonmeister komprimierte Darbietung.The process can also be useful wherever Broadcast sound sources with too much dynamic, here too Radio broadcasts with too much dynamics, and CD and others highly dynamic transmission facilities. The compression can then be set at the listening location and delivers one good replacement for a corresponding one, compressed by the sound engineer Performance.

Verwendet man das Verfahren zur komprimierten Aufnahme auf Schallspeicher begrenzten Dynamikumfanges (z. B. Analog-Magnetband), so erhält man nach der Wiederexpansion eine bessere Rauschminderung als bei frequenzunabhängigen Kompandern bekannter Art erreichbar ist. Die bei frequenzunabhängigem Kompandieren wegen des geringen Überdeckungseffektes zwischen tiefen und hohen Frequenzen unvermeidlichen Rauschmodulationen werden in ihrem Auftreten seltener. Während der Zeitspannen kleiner Lautstärkeänderungen innerhalb der Schwankungsbreite kann auch das Rauschen nicht moduliert werden, weil hier - keine Kompression stattfindet. Nur bei größeren Lautstärkesprüngen, die der Kompression unterworfen werden, kann eine restliche Rauschmodulation hörbar werden. Es wird auf diese Weise zwar die optimal mögliche Rauschminderung der hochentwickelten NR-Verfahren nicht ganz erreicht, jedoch wird beim ohnehin geringeren Rauschen heutigen Magnetbandmaterials das Ergebnis auch im Rahmen des Üblichen bleibenden Ansprüchen meistens genügen. Man hat dafür den Vorteil der vollen Kompatibilität der komprimierten Aufnahmen, die auch ohne Wiederexpansion vertretbaren Ansprüchen genügen, falls die eingeengte Dynamik erwünscht ist, oder das Abspielgerät, auf dem sich das eingeengte Band befindet, keinen Expander hat.If you use the procedure for compressed recording Sound storage of limited dynamic range (e.g. analog magnetic tape), so you get a better one after the re-expansion Noise reduction than with frequency-independent companders known type is achievable. The frequency-independent Compand between due to the low coverage effect low and high frequencies inevitable noise modulation are becoming less common. During the time spans small volume changes within the fluctuation range the noise cannot be modulated, because here - no compression takes place. Only for larger ones Volume jumps that are subjected to compression, a residual noise modulation can be heard. It will in this way the optimal possible noise reduction of the advanced NR process has not quite been achieved, however becomes with the already lower noise of today's magnetic tape material the result also remains within the scope of the usual Mostly meet requirements. You have the advantage the full compatibility of the compressed recordings satisfactory claims even without re-expansion, if the restricted dynamic is desired, or the player, on which the narrowed band is located, no expander Has.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat zusätzlich einen Vorteil im Hinblick auf nichtlineare Verzerrungen bei der Musikwiedergabe. In automatischen Kompressoren und Kompander-Systemen tritt das Problem der Verzerrungen durch eine wollige Stellgröße auf, die eine nichtlineare Verzerrungskomponente in den Tiefen hervorruft. Eine Lösung ist nur durch den Kompromiß einer langen Abkling-Zeitkonstante oder durch besonderen Schaltungsaufwand möglich.The method according to the invention has an additional advantage in terms of nonlinear distortion in music playback. In automatic compressors and compander systems the problem of distortion occurs due to a woolly manipulated variable on which is a nonlinear distortion component in the depths. The only solution is through compromise a long decay time constant or by special Circuit effort possible.

Dabei verursachen lange Abklingzeiten in Kompandersystemen zur Rauschminderung die unangenehmen und unüberhörbaren "Rauschfahnen", wenn das Tonsignal schnell abklingt.This causes long decay times in compander systems the unpleasant and unmistakable to reduce noise "Flags of noise" when the sound signal decays quickly.

Dieses Problem erledigt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in fast idealer Weise von selbst:This problem is solved with the method according to the invention in an almost ideal way:

Während derjenigen Zeitspannen, in denen die Lautstärke innerhalb der Schwankungsbreite bleibt, wird nämlich auch die Stellspannung nicht verändert und - kann so lange auch keine Verzerrung verursachen. Für die Regelvorgänge beim Überschreiten der Schwankungsbreite ergibt sich bei Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 durch den Maximalwertspeicher und dessen Ausgleichs-Zeitkonstante zum Speicher des Stellgrößengleichrichters hin von selbst eine Abklingfunktion von 2. Ordnung mit waagerechter Tangente, ähnlich wie durch den zweiten Speicherkondensator und seinen Entladewiderstand zum ersten hin in der Anordnung nach der DE-34 45 788 C2.During those periods when the volume is within the fluctuation range remains, namely also the Control voltage does not change and - as long as none can Cause distortion. For the control processes when exceeding the range of fluctuation results from the design of the invention according to claim 4 by the maximum value memory and its compensation time constant to the memory of the manipulated variable rectifier a decay function of itself 2nd order with horizontal tangent, similar to that of the second storage capacitor and its discharge resistance first in the arrangement according to DE-34 45 788 C2.

Zur Ausgestaltung des Verfahrens genügt daher ein einfacher Stellspannungsgleichrichter mit nur einer Anstiegs- und einer etwas längeren Abkling-Zeitkonstanten, wie bei einfachen Dynamik-Kompressoren üblich. A simple one is therefore sufficient to design the method Control voltage rectifier with only one rise and one somewhat longer decay time constants, as with simple ones Dynamic compressors common.

Dennoch wird das Verzerrungsverhalten fast ideal, da die ähnlich wie in der genannten DE 34 45 788 C2, ohnehin sehr geringen Restverzerrungen jetzt nur noch sporadisch und extrem kurzzeitig bei größeren Lautstärkesprüngen auftreten.Nevertheless, the distortion behavior becomes almost ideal since the similar to the aforementioned DE 34 45 788 C2, anyway very low residual distortion now only sporadically and extremely briefly occur with larger volume jumps.

Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren, sowie einige Signalverläufe, sind in den Figuren schematisch dargestellt.Embodiment for the method according to the invention, and some waveforms are schematic in the figures shown.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 das Prinzipschaltbild eines einfachen, bekannten Dynamik- Kompressors; Fig. 1 shows the principle circuit diagram of a simple, known dynamic compressor;

Fig. 2 einen Dynamik-Kompressor mit einer dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechenden Funktionsgruppe; Fig. 2 is a dynamic compressor having a corresponding method according to the invention the functional group;

Fig. 3 einen typischen Signalverlauf des Kompressors nach Fig. 2; Fig. 3 is a typical waveform of the compressor of FIG. 2;

Fig. 4 eine nach Anspruch 2 erweiterte Funktionsgruppe für Dynamik-Kompressoren; Fig. 4 is an expanded functional group according to claim 2 for dynamic compressors;

Fig. 5 einen typischen Signalverlauf mit der Funktionsgruppe nach Fig. 4; FIG. 5 shows a typical signal curve with the functional group according to FIG. 4;

Fig. 6 eine einfachere Variante der Funktionsgruppe nach Fig. 4 mit ähnlichem Verhalten; Fig. 6 shows a simpler version of the function group of Figure 4 with similar behavior.

Fig. 7 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kompressors mit analogen Bauelementen; Fig. 7 shows schematically an embodiment of a compressor according to the invention with analog components;

Fig. 8 Weiterentwicklungen der erfindungsgemäßen Funktionsgruppen nach Fig. 7; FIG. 8 further developments of the functional groups according to the invention according to Fig. 7;

Fig. 9 ein weiter detailliertes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Funktionsgruppe in Analog-Schaltungstechnik; Figure 9 is a further detailed exemplary embodiment for the inventive function group in analog circuit technology.

Fig. 10 weiterentwickelte Details für das Beispiel nach Fig. 9 für kleine Signalpegel; FIG. 10 is advanced details for the example of Figure 9 for small signal levels.

Fig. 11 einen beispielsweisen Signalverlauf der Stellgröße; FIG. 11 is an exemplary waveform of the control variable;

Fig. 12 ein Kompressionsdiagramm; Fig. 12 is a compression diagram;

Fig. 13 schematisch die Anordnung der Funktionsgruppen in einem zu einem der erfindungsgemäßen Kompressoren komplementären Expander. Fig. 13 schematically shows the arrangement of the functional groups in a complementary one of the compressors according to the invention expander.

In allen Figuren ist durchgehend mit 1 bezeichnet eine Funktionsgruppe mit variabler, durch eine Stellgröße beeinflußbarer Verstärkung; mit 2 eine Funktionsgruppe zur Erzeugung der Stellgröße aus dem Tonfrequenzsginal. Mit 3 ist immer die erfindungsgemäße Funktionsgruppe bezeichnet, in allen dargestellten Entwicklungsstufen. Die Bedeutung der weiteren Positionen in den Figuren ist dem jeweiligen beschreibenden Text entnehmbar.Throughout the figures, 1 denotes a function group with variable gain that can be influenced by a manipulated variable; with 2 a function group for generating the manipulated variable from the audio frequency signal. 3 always denotes the functional group according to the invention, in all the development stages shown. The meaning of the other positions in the figures can be found in the respective descriptive text.

Fig. 1 zeigt die allgemeine Form eines Kompressors mit der Funktionsgruppe 1 mit variabler Verstärkung, der Funktionsgruppe 2 zur Erzeugung einer der Tonfrequenzamplitude proportionalen Stellgröße, mit der die Verstärkung der Anordnung 1 herabgesetzt wird. Fig. 1 shows the general form of a compressor with the Function Group 1 variable gain, the function group 2 for generating a manipulated variable of the proportional Tonfrequenzamplitude, is the reduced, the gain of the arrangement 1.

In der Funktionsgruppe 2 ist ein Zeitverhalten für die Stellgröße in Abhängigkeit vom Verlauf des Tonsignals vorhanden, meist mit einer kurzen Anstiegs- und längeren Abklingzeit. Bei e wird das Tonsignal zugeführt, bei a das komprimierte Signal abgenommen.In function group 2 there is a time behavior for the manipulated variable depending on the course of the sound signal, usually with a short rise and long decay time. At e the sound signal is supplied, at a the compressed signal is removed.

Die erfindungsgemäße Funktionsgruppe liefert bei entsprechender Dimensionierung eines beliebigen, gewissen Grundbedingungen genügenden Kompressors die Möglichkeit, diesem die beschriebene Eigenschaft zu verleihen. Hierzu wird, wie noch zu beschreiben ist, die der erfindungsgemäßen Einrichtung zuzuführende Stellgröße dem dafür eingerichteten Kompressor entnommen.The functional group according to the invention delivers at a corresponding Dimensioning of any, certain basic conditions sufficient compressor the possibility of this the described To give property. This will, as is still to be said is to be described, the device to be supplied according to the invention Command value taken from the compressor set up for this.

Fig. 2 zeigt einen solchen Kompressor, der zusätzlich mit der erfindungsgemäßen Funktionsgruppe 3 versehen ist, über die die Stellgröße geführt ist, ehe sie zum Stellen der Verstärkung herangezogen wird. In dieser Funktionsgruppe wird von der zugeführten Stellgröße S1 in zwei parallelen Zweigen einmal bei 31 eine feste Größe ΔS1 subtrahiert, im anderen, bei 32, eine ebenfalls feste Größe ΔS2 hinzuaddiert. Fig. 2 shows such a compressor is additionally provided with the function of the invention group 3, over which the control value is performed before it is used for setting the gain. In this function group, a fixed variable ΔS 1 is subtracted from the supplied manipulated variable S 1 in two parallel branches, at 31 , in the other, at 32 , a likewise fixed variable ΔS 2 is added.

Es entstehen zwei Signalverläufe; einer, S2, um den subtrahierten Betrag kleiner, der andere, S3, um den hinzuaddierten Betrag größer als die Stellgröße S1.There are two waveforms; one, S 2 , smaller by the subtracted amount, the other, S 3 , by the added amount larger than the manipulated variable S 1 .

Die beiden Größen sind mit einer Speicheranordnung 33 verbunden. Diese folgt dem Signalverlauf der kleineren Größe S2, solange er ansteigt, und speichert deren Maximalwert. Sie folgt einem fallenden Verlauf der größeren Größe S3, sobald sie kleiner wird als der Momentanwert des Speichers und speichert damit ihren Minimalwert. Der im Speicher 33 gespeicherte Wert wird als wirksame Stellgröße S der Funktionsgruppe mit variabler Verstärkung 1 zugeführt.The two variables are connected to a memory arrangement 33 . This follows the signal curve of the smaller variable S 2 as long as it rises and stores its maximum value. It follows a falling course of the larger size S 3 as soon as it becomes smaller than the instantaneous value of the memory and thus stores its minimum value. The value stored in the memory 33 is supplied as an effective manipulated variable S to the function group with variable gain 1 .

Es entsteht ein Signalverlauf, wie er in Fig. 3 beispielhaft für einen steigenden, einen gleichbleibenden, einen fallenden und anschließend wieder einen steigenden Teilabschnitt dargestellt ist.A signal curve arises, as is shown in FIG. 3 by way of example for a rising, a constant, a falling and then again a rising section.

Vom Zeitpunkt t₀ bis t₁ steige die Stellgröße S1 proportional einem entsprechend ansteigenden Tonsignal an.From the time t₀ to t₁, the manipulated variable S 1 increases proportionally to a correspondingly increasing sound signal.

S2 und S3 steigen parallel dazu in den S1 und S2 entsprechenden Abständen ebenfalls. Die Stellgröße S folgt dem Verlauf von S2. Von t₁ an bleibt das Tonfrequenzsignal und damit S1, S2, S3 und S konstant.S 2 and S 3 also increase in parallel at intervals corresponding to S 1 and S 2 . The manipulated variable S follows the course of S 2 . From t₁ on the audio frequency signal and thus S 1 , S 2 , S 3 and S remains constant.

Von t₂ ab beginnt S1 mit dem Tonsignal wieder abzufallen. S2 und S3 fallen auch hier parallel mit S1 ab. Von jetzt ab bleibt die Stellgröße S am Ausgang der Speicheranordnung konstant, weil diese den bis jetzt höchsten Wert von S2 (am kleineren der beiden Signalzweige) gespeichert hat. Bei t₃ hat S3 (das Signal am größeren der beiden parallelen Zweige) im fallenden Verlauf den gespeicherten Wert S von oben her erreicht und beginnt ihn zu unterschreiten. Daher folgt nun das Signal S dem weiter fallenden Verlauf von S3, bis bei t₄ S1 und die übrigen Größen wieder zu steigen beginnen. Jetzt bleibt der von S3 erreichte Minimalwert so lange als Stellgröße gespeichert, bis er bei t₅ von der wieder ansteigenden S2 überschritten wird, und diese wieder den Verlauf von S bestimmt.From t₂ onwards, S 1 begins to fall off again with the sound signal. S 2 and S 3 also fall here in parallel with S 1 . From now on, the manipulated variable S at the output of the memory arrangement remains constant because it has stored the highest value of S 2 so far (on the smaller of the two signal branches). At t₃ S 3 (the signal at the larger of the two parallel branches) has reached the stored value S from above in the falling course and begins to fall below it. Therefore, the signal S now follows the further falling course of S 3 until at t₄ S 1 and the other quantities begin to rise again. Now the minimum value reached by S 3 remains stored as a manipulated variable until it is exceeded by the rising S 2 at t₅, and this determines the course of S again.

Man erkennt, daß S1 jeweils innerhalb eines Bereiches ΔS1 + ΔS2 schwanken kann, ohne daß sich S ändert.It can be seen that S 1 can fluctuate within a range ΔS 1 + ΔS 2 without S changing.

Diese Anordnung ist bezüglich der Kopplung zwischen der Eingangsgröße S1 und der Ausgangsgröße S ein Analogon zu einem mechanischen Getriebe mit einem "Spiel" (auch "toter Gang" genannt).With regard to the coupling between the input variable S 1 and the output variable S, this arrangement is an analogue to a mechanical transmission with a “play” (also called “dead gear”).

Nach einer Vorwärtsbewegung ändert bei einer folgenden Rückwärtsbewegung die Abtriebsgröße ihre Position erst dann wieder, wenn die Antriebsseite das Spiel durchlaufen hat. Bis zu diesem Spiel kann sich die Antriebsseite auch hin- und herbewegen, ohne daß sich eine Bewegung auf der Abtriebsseite einstellt. After a forward movement changes with a subsequent backward movement the output size does not return to its position until when the drive side has gone through the game. To the drive side can also move back and forth to this game, without any movement on the driven side sets.

In der Kompressoranordnung bedeutet das, daß im Verlauf des Tonfrequenzsignals nicht komprimiert wird, solange seine Schwankungen nicht größer werden, als der Schwankungsbreite ΔS (dem Spiel), entspricht.In the compressor arrangement, this means that in the course of Tone frequency signal is not compressed as long as its Fluctuations do not become larger than the fluctuation range ΔS (the game).

Erst eine größere Änderung - sei es nach oben oder nach unten - hat auch eine Änderung der Stellgröße zur Folge und unterliegt damit auch der Kompression. Danach findet das in eine andere "Lautstärkeebene" gehobene Signal auch dort wieder das gleiche Spiel vor, in dem es nicht komprimiert wird.Only a major change - be it up or down - also results in a change in the manipulated variable and it is also subject to compression. After that it takes place in another "volume level" raised signal there too the same game in which it is not compressed becomes.

Für die substrahierten bzw. addierten Beträge ΔS1 und ΔS2 gilt, daß sie nicht gleich groß zu sein brauchen. Der Schwankungsbereich liegt dann nicht mehr symmetrisch um S1, und der mittlere Wert verschiebt sich etwas. Auf eine solche veränderte Größenlage der Stellgröße kann man jedoch die Verstärkungscharakteristik von 1 abstimmen, so daß die Wirkung insgesamt nicht verändert wird. Insbesondere kann man eine der Größen, ΔS1 oder ΔS2, auch zu Null machen, womit sich eine Vereinfachung der Gesamtanordnung ergibt.It applies to the subtracted or added amounts ΔS 1 and ΔS 2 that they need not be of the same size. The fluctuation range is then no longer symmetrical around S 1 , and the mean value shifts somewhat. However, the amplification characteristic of 1 can be matched to such a changed size position of the manipulated variable, so that the overall effect is not changed. In particular, one of the variables, ΔS 1 or ΔS 2 , can also be made zero, which results in a simplification of the overall arrangement.

Das Spiel ist im gezeigten Beispiel - im linearen Maßstab - bei allen Signalpegeln gleich groß.The game is in the example shown - on a linear scale - the same at all signal levels.

Soll es jedoch bei verschiedenen Pegeln im logarithmischen, und damit auch im Dezibel-Maßstab, annähernd gleich bleiben, müßte es bei höheren Pegeln im linearen Maßstab größer werden. Eine entsprechende Weiterentwicklung zeigt die Fig. 4.However, if it should remain approximately the same at different levels on the logarithmic scale, and thus also on the decibel scale, it would have to be larger at higher levels on the linear scale. A corresponding further development is shown in FIG. 4.

Die Ausgangsgröße der Speicheranordnung 33 ist über ein Proportionalglied 310 in passendem Maßstab als S1′′ einer konstanten Größe S1′ hinzuaddiert und bildet hiermit eine von der Stellgröße S und damit vom Pegel abhängige Schwankungsbreite (Spiel) ΔS1. ΔS2 ist entfallen, wie im vorigen Abschnitt beschrieben (ΔS = ΔS1).The output variable of the memory arrangement 33 is added via a proportional element 310 on a suitable scale as S 1 '' of a constant variable S 1 'and thus forms a fluctuation range (play) ΔS 1 which is dependent on the manipulated variable S and thus on the level. ΔS 2 has been omitted, as described in the previous section (ΔS = ΔS 1 ).

Die Fig. 5 zeigt hierfür den Signalverlauf in einem der Fig. 3 im S1-Verlauf entsprechenden Beispiel. Man erkennt, wie sich die Schwankungsbreite ΔS aus dem konstanten Anteil ΔS1′ und dem S proportinalen Anteil ΔS1′′ zusammensetzt und entsprechend mit steigendem Signalpegel größer wird. Für eine genau verhältnisgleiche Schwankungsbreite ΔS, also im logarithmischen (dB-) Maßstab völlig vom Pegel unabhängig, müßte ΔS1′ zu Null gemacht werden und ΔS = ΔS1′′ sein. FIG. 5 shows the waveform for this purpose in one of the Fig. 3 in S 1 progress message corresponding example. It can be seen how the fluctuation range ΔS is composed of the constant component ΔS 1 'and the S proportional component ΔS 1 ''and correspondingly increases with increasing signal level. For a precisely proportionate fluctuation range ΔS, that is to say completely independent of the level on a logarithmic (dB) scale, ΔS 1 ′ would have to be made zero and ΔS = ΔS 1 ′ ′.

Eine andere vorteilhafte Möglichkeit, ein verhältnisgleiches Spiel zu erreichen, ist in Fig. 6 dargestellt. Hier wird es anstatt von der Ausgangsgröße S von der Eingangsstellgröße S1 abhängig gemacht. Hierzu genügt es, in einem der beiden Zweige eine andere Proportionalverstärkung einzustellen, so daß S2 und S3 mit steigendem Pegel auseinanderlaufen und dadurch ein pegelproportionales Spiel ergeben.Another advantageous possibility of achieving a game with the same ratio is shown in FIG. 6. Here it is made dependent on the input manipulated variable S 1 instead of the output variable S. To do this, it is sufficient to set a different proportional gain in one of the two branches, so that S 2 and S 3 diverge as the level rises, thereby resulting in a level-proportional game.

Die Fig. 6 zeigt als Beispiel für eine solche Vorgehensweise ein zusätzliches Proportionalglied 320 mit einem Verstärkungsfaktor < 1 in dem Signalzweig mit S3, das dadurch um ein proportionales Spiel größer wird als S2. Einen zusätzlichen konstanten Anteil kann man an gleicher Stelle als ΔS1 wie in Fig. 4 zufügen, wie in Fig. 6 ebenfalls gezeigt. Fig. 6 shows an example of such a procedure, an additional proportional element 320 with a gain factor <1 in the signal branch with S 3, which is characterized by a proportional match is greater than S2. An additional constant portion can be added at the same point as ΔS 1 as in FIG. 4, as also shown in FIG. 6.

Andere Varianten sind ebenfalls denkbar, die alle dem gleichen Zweck dienen, nämlich einen bestimmten vom Signalpegel abhängigen Unterschied ΔS zwischen den aus der Eingangsstellgröße S1 abgeleiteten Größen S2 und S3 herzustellen. Ihre Auswahl ergibt sich daraus, welche in der jeweiligen Schaltungstechnik in Bezug auf die zu verarbeitenden Größen günstiger ist.Other variants are also conceivable, all of which serve the same purpose, namely to produce a certain difference ΔS, which is dependent on the signal level, between the variables S 2 and S 3 derived from the input manipulated variable S 1 . Your selection results from which is cheaper in the respective circuit technology in relation to the sizes to be processed.

Die Fig. 2, 4 und 6 lassen zunächst offen, ob die Signale als digitalisierte oder als analoge Größen verarbeitet werden. Da die Funktionen verhältnismäßig einfach sind, lassen sie sich schon mit einer wenig aufwendigen Analogschaltung verwirklichen. Die folgenden Figuren zeigen Ausführungsbeispiele hierfür. Figs. 2, 4 and 6 can open at first whether the signals are processed as digital or as analog values. Since the functions are relatively simple, they can be implemented with a less complex analog circuit. The following figures show exemplary embodiments of this.

In Fig. 7 entsprechen die Blöcke 1 und 2 den Funktionsgruppen 1 und 2 in Fig. 1, aus denen ein dem Stand der Technik entsprechender Dynamik-Kompressor zusammengesetzt ist. Block 1 ist eine stellbare Verstärkereinrichtung, deren Verstärkung durch eine Stellspannung herabgesetzt werden kann. Sie besteht aus dem Operationsverstärker 11, in dessen Gegenkopplungszweig ein variabler Verstärker 12 geschaltet ist. Mit steigender Stellspannung steigt dessen Verstärkung, deren Folge ist, daß die Verstärkung der Gesamt-Anordnung sinkt, hervorgerufen durch die Verstärkung der Gegenkopplung. In Block 2 wird aus der Tonfrequenzspannung die Stellspannung erzeugt, indem sie erst verstärkt (Verstärker 21) und anschließend gleichgerichtet wird. Die Gleichrichtung ist mit der Diode 22 dargestellt, die man, um alle Halbwellen der Tonfrequenzspannung gleichmäßig zur Regelung verwenden zu können, in Doppelwegschaltung ausführen wird.In FIG. 7, blocks 1 and 2 correspond to functional groups 1 and 2 in FIG. 1, from which a dynamic compressor corresponding to the prior art is composed. Block 1 is an adjustable amplifier device, the gain of which can be reduced by a control voltage. It consists of the operational amplifier 11 , in the negative feedback branch of which a variable amplifier 12 is connected. With increasing control voltage, its gain increases, the consequence of which is that the gain of the overall arrangement decreases, caused by the gain of the negative feedback. In block 2 , the control voltage is generated from the audio frequency voltage by first amplifying it (amplifier 21 ) and then rectifying it. The rectification is shown with the diode 22 , which will be carried out in a two-way circuit in order to be able to use all half-waves of the audio frequency voltage uniformly for regulation.

Die Anstiegs- und Abklingzeiten der Anordnung werden dadurch bestimmt, daß in einer Speicherschaltung der Kondensator 23 mit dem Aufladewiderstand 24 und dem Entladewiderstand 25 jene durch 24 und diese durch 25 bestimmt ist.The rise and decay times of the arrangement are determined in that the capacitor 23 with the charging resistor 24 and the discharging resistor 25 is determined by 24 and this by 25 in a memory circuit.

Diese Zeiten entsprechen den bei bekannten Kompressorausführungen üblichen mit sinnvoll relativ kurzer Anstiegs- und längerer Abklingzeit.These times correspond to those of known compressor designs usual with reasonable relatively short rise and longer cooldown.

Die zusätzliche erfindungsgemäße Funktionsgruppe ist der Block 3 in Fig. 7 entsprechend derjenigen in Fig. 2. Die Analogausführung dieses Blockes enthält einen Pufferverstärker 31, der ermöglicht, den Kondensator 23 in Block 2 nur hochohmig zu beschalten, sowie als Speicheranordnung - an Stelle von 33 in Fig. 4 - einen Kondensator 34 mit den Dioden zur Aufladung 35 (Maximalwertspeicherung) und Entladung 37 (Minimalwertspeicherung). 36 ist eine in Reihe geschaltete entgegengesetzte Spannungsquelle, deren Spannung dadurch von der zugeführten Stellspannung subtrahiert wird und die ΔS1 in Fig. 2 entspricht. Hierfür kann auch eine passive U-Quelle, z. B. eine Z- oder Referenzspannungsdiode, verwendet werden. Der andere Signalweg ist ohne Zusatzspannung wie in Fig. 4 (ΔS2=O).The additional functional group according to the invention is block 3 in FIG. 7 corresponding to that in FIG. 2. The analog design of this block contains a buffer amplifier 31 , which enables the capacitor 23 in block 2 to be connected only with high impedance, and as a memory arrangement - instead of 33 in Fig. 4 - a capacitor 34 with the diodes for charging 35 (maximum value storage) and discharge 37 (minimum value storage). 36 is an opposing voltage source connected in series, the voltage of which is subtracted from the supplied control voltage and corresponds to the ΔS 1 in FIG. 2. A passive U source, e.g. B. a Z or reference voltage diode can be used. The other signal path is without additional voltage as in Fig. 4 (ΔS 2 = O).

In dem Entladekreis des Kondensators 34 mit der Diode 37 ist zusätzlich ein Widerstand 38 dargestellt. Hierdurch kann die Stellspannung einer unter den Bereich des Spiels absinkenden Spannung nicht sofort, sondern nur mit einer Zeitkonstanten folgen. Diese ist bei allen sinkenden Stellspannungsverläufen mit der Abklingzeitkonstanten am Stellspannungsgleichrichter 2 (Kondensator 23, Widerstand 25) in Reihe geschaltet. Es ergibt sich damit eine Abklingverzögerung 2. Ordnung mit waagerechter Anfangstangente, die zur Minimierung von Verzerrungen durch die Stellspannung bei tiefen Frequenzen erwünscht ist. Fig. 8 zeigt den gleichen Block 3, in dem die Spannungsquelle 36 bzw. die Z-Diode, der besseren Schaltungsmöglichkeit wegen durch die Additionsstelle 311 ersetzt ist, die aus einem addierenden OP-Verstärker bestehen kann, in der zu der Stellspannung aus dem Pufferverstärker 31 eine Spannung U_v subtrahiert, bzw. eine negative Spannung addiert wird. Über diese Additionsstelle kann auch ein am Teiler 312 abgegriffener passender Teil der Ausgangsspannung des Verstärkers 39 zugeführt werden, um einen pegelproportionalen Anteil des Spiels zu erreichen.A resistor 38 is additionally shown in the discharge circuit of the capacitor 34 with the diode 37 . As a result, the control voltage cannot follow a voltage falling below the range of the game immediately, but only with a time constant. This is connected in series with the decay time constant on the control voltage rectifier 2 (capacitor 23 , resistor 25 ) in the case of all falling control voltage curves. This results in a second-order decay delay with a horizontal starting tangent, which is desirable to minimize distortions caused by the control voltage at low frequencies. Fig. 8 shows the same block 3 , in which the voltage source 36 or the Z-diode, for better circuit options, is replaced by the addition point 311 , which can consist of an adding OP amplifier, in addition to the control voltage from the buffer amplifier 31 a voltage U _{v is} subtracted, or a negative voltage is added. A suitable part of the output voltage of the amplifier 39 tapped off at the divider 312 can also be supplied via this addition point in order to achieve a level-proportional part of the play.

Eine beispielsweise praktische Ausführung dieser Schaltung ist in Fig. 9 dargestellt.An example of a practical embodiment of this circuit is shown in FIG. 9.

Der Pufferverstärker 31, ein normaler OP-Verstärker, kann mit der gezeigten Widerstandsbeschaltung eine Verstärkung etwas größer als eins bekommen, um die Verstärkungsminderung der Anordnung auszugleichen, die durch die Rückführung der Ausgangsspannung an Verstärker 39 auf die Additionsstelle entsteht. Diese wird hier durch den Verstärker 313 mit den Widerständen 314, 315, 316 und 317 gebildet.The buffer amplifier 31 , a normal OP amplifier, can be given a gain somewhat greater than one with the resistor circuit shown in order to compensate for the reduction in gain of the arrangement which results from the feedback of the output voltage at amplifier 39 to the addition point. This is formed here by the amplifier 313 with the resistors 314 , 315 , 316 and 317 .

Über den Widerstand 315 wird von einer negativen Spannung ein konstanter Anteil des Spiels ΔS1′ zugeführt und über den Widerstand 316 der variable Teil (=ΔS1′′) aus dem Ausgang des Verstärkers 39, der im Verstärker 318 invertiert wird, um die negative Polarität herzustellen. Die in der Additionsstelle entnommene Spannung muß noch im Verstärker 319 invertiert werden, um die im addierenden Verstärker 313 invertierte und deswegen negative Spannung wieder in die entsprechende positive für den Maximalwertspeicher 34 und 35 umzusetzen.Via the resistor 315 a constant portion of the game ΔS 1 'is supplied from a negative voltage and via the resistor 316 the variable part (= ΔS 1 '') from the output of the amplifier 39 , which is inverted in the amplifier 318 by the negative Establish polarity. The voltage extracted in the addition point must still be inverted in the amplifier 319 in order to convert the voltage inverted in the adding amplifier 313 and therefore negative again into the corresponding positive for the maximum value memories 34 and 35 .

Diode 37 und Widerstand 38 sind wiederum Entladekreis für den Kondensator 34 wie in den vorangegangenen Figuren.Diode 37 and resistor 38 are in turn discharge circuit for capacitor 34 as in the previous figures.

Eine der Fig. 6 entsprechende Variante mit unterschiedlicher Verstärkung in den beiden Signalzweigen zur Herstellung eines pegelproportionalen Spiels ist aus der Fig. 9 unschwer herzuleiten:A variant corresponding to FIG. 6 with different amplification in the two signal branches for producing a level-proportional game can easily be derived from FIG. 9:

Vor die Diode 37 ist ein zusätzlicher (nicht invertierender) Verstärker geschaltet, der die Spannung dort (=S3) proportional gegenüber der vor der Diode 35 (= S2) anhebt. Der Verstärker 318 entfällt, und falls auf einen konstanten Anteil der Schwankungsbreite (ΔS1) verzichtet wird, auch die Verstärker 313 und 319. Ein Anteil ΔS1 kann aber auch einfacher mit einer Z-Diode wie in Fig. 7 oder mit einem einfachen Ohmschen Teiler von der negativen Versorgungsspannung her erzeugt werden. Die Schaltung wird dann besonders einfach.An additional (non-inverting) amplifier is connected in front of the diode 37 , which increases the voltage there (= S 3 ) in proportion to that in front of the diode 35 (= S 2 ). The amplifier 318 is omitted, and if there is no constant portion of the fluctuation range (ΔS 1 ), the amplifiers 313 and 319 are also omitted. A portion ΔS 1 can, however, also be generated more easily with a Z diode as in FIG. 7 or with a simple ohmic divider from the negative supply voltage. The circuit then becomes particularly simple.

Zur Verarbeitung von besonders kleinen Pegeln, die auch notwendig ist, wenn die Anordnung in einem sehr hohen Dynamik- Bereich wirksam werden soll, ist es erforderlich, die Dioden 35 und 37 durch aktive Gleichrichterschaltungen zu ersetzen, um ihre Schwellenspannungen zu eliminieren.In order to process particularly low levels, which is also necessary if the arrangement is to be effective in a very high dynamic range, it is necessary to replace the diodes 35 and 37 by active rectifier circuits in order to eliminate their threshold voltages.

Die Fig. 10 zeigt die Details, durch die diese Dioden dann zu ersetzen sind - Schaltungsblock 35′ statt: Diode 35, und 37′ statt Diode 37. Fig. 10 shows the details by which these diodes are then to be replaced - circuit block 35 'instead of: diode 35 , and 37 ' instead of diode 37 .

Fig. 11 zeigt in einem Beispiel den Verlauf der Stellspannung US1 am Eingang der erfindungsgemäßen Schaltung und US an ihrem Ausgang, die als Stellspannung am Verstärker 12 wirksam wird. US1 ist bis auf die Zeitverzögerung beim Abklingen auch gleich dem Verlauf der Tonfrequenzspannung am Ausgang des Kompressors. Man erkennt, am Anfang von Fig. 12, das Ansteigen der Spannung US1 am Ausgang des Stellspannungsgleichrichters 2 von einem niedrigen auf einen mittleren Pegel. Fig. 11 shows an example in the course of the control voltage US 1 at the input of the circuit and at its output US of the present invention, which is effective as a control voltage at the amplifier 12. US 1 is also the same as the tone frequency voltage at the output of the compressor except for the time delay in decay. At the beginning of FIG. 12 it can be seen that the voltage US 1 at the output of the control voltage rectifier 2 rises from a low to a medium level.

Sobald diese Spannung die ursprüngliche Spannung US am Meßwertspeicher um das eingestellte Spiel übertrifft, folgt ihr die US in diesem Abstand. Die Spannung US1 schwankt jetzt innerhalb dieses Abstands mehrmals, ohne daß sich die US ändert. Diese Schwankungen entsprechen den kleinen Nuancen und Feinheiten der betreffenden Musik bei etwa konstant mittlerer Lautstärke, die dadurch von der Kompression nicht erfaßt sondern im dynamischen Originalzustand bleiben.As soon as this voltage exceeds the original voltage US at the measured value memory by the set play, the US follows it at this distance. The voltage US 1 now fluctuates several times within this distance without the US changing. These fluctuations correspond to the small nuances and subtleties of the music in question at an approximately constant medium volume, which are not affected by the compression but remain in the dynamic original state.

Im weiteren Verlauf von Fig. 12 ist dargestellt, wie die Spannung US1 nach einem Pegelsprung abwärts der Tonfrequenz unter das momentane Niveau der Stellspannung US mit der Abkling- Zeitkonstanten des Stellspannungsgleichrichters 2 absinkt. Die Spannung US am Maximalwertspeicher bzw. Verstärker 39 folgt ihr dann mit einer weiteren kleinen Abklingzeitkonstanten durch den Entladekreis 37 und 38.In the further course of FIG. 12 it is shown how the voltage US 1 drops after a level step down the audio frequency below the instantaneous level of the control voltage US with the decay time constant of the control voltage rectifier 2 . The voltage US at the maximum value memory or amplifier 39 then follows it with a further small decay time constant through the discharge circuit 37 and 38 .

Nach zwei solcher Abwärtssprünge sieht man in Fig. 11, wie bei einem nun wieder gleichbleibenden, sehr niedrigen Pegel kleine Schwankungen der Tonfrequenzspannungen bzw. der Stellspannung U1 auch hier die kleinen Lautstärkeschwankungen die Regelung nicht beeinflussen.After two such downward jumps, it can be seen in FIG. 11 how small fluctuations in the audio frequency voltages or the actuating voltage U 1 do not affect the small volume fluctuations in the control, even if the level is again very low.

Anschließend ist noch ein Sprung auf einen sehr hohen Pegel gezeigt.Then there is a jump to a very high level shown.

Die Spannungen verhalten sich hier dann ähnlich wie am Anfang der Fig. 11, und man erkennt hier, wie das Spiel zwischen den Regelvorgängen entsprechend dem höheren Pegel noch größer bewirkt worden ist.The voltages then behave in a similar way to that at the beginning of FIG. 11, and it can be seen here how the play between the control processes has been made even greater in accordance with the higher level.

Zur weiteren Veranschaulichung dieser Arbeitsweise zeigt die Fig. 12 ein Diagramm der Dynamik-Kompression in Form der Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der Eingangsspannung des Kompressors im logarithmischen Maßstab (dB).To further illustrate this mode of operation, FIG. 12 shows a diagram of the dynamic compression in the form of the dependence of the output voltage on the input voltage of the compressor on a logarithmic scale (dB).

For comparison

Eine unkomprimierte Spannung würde der Linie a folgen - die Ausgangsspannung ist dann gleich der Eingangsspannung. Die gestrichelte Linie b bezeichnet einen proportionalen Kompressionsvorgang mit einem herkömmlichen Kompressor; als Beispiel von einer Dynamik 30-100 =70 dB auf 40-80 =40 dB. Der Verlauf der Ausgangsspannung mit einem erfindungsgemäßen Kompressor ist durch den Kurvenzug p-c_n-p′ gekennzeichnet. Die Teilstücke c₁, c₂, c₃ sind Kurven unkomprimierten Verlaufes innerhalb der für kleine, mittlere und große Amplituden geltenden Kompressionsverläufe.An uncompressed voltage would follow line a - the output voltage is then equal to the input voltage. The dashed line b denotes a proportional compression process with a conventional compressor; as an example from a dynamic range of 30-100 = 70 dB to 40-80 = 40 dB. The course of the output voltage with a compressor according to the invention is characterized by the curve pc _n -p '. The sections c₁, c₂, c₃ are curves of uncompressed course within the compression course applicable to small, medium and large amplitudes.

c₁ kennzeichnet das Teilstück (Spiel, Schwankungsbreite), ausgehend von kleinen Amplituden bis hin zum "Einfangen" durch die Kompressionskurve p′. Diese stellt den Verlauf einer etwas stärkeren Kompression als Kurve b dar, um einschließlich des jeweils unkomprimierten Teilsstückes die Gesamtkompression über den vollen Bereich wiederherzustellen.c₁ identifies the section (game, fluctuation range), starting from small amplitudes to "trapping" the compression curve p ′. This represents the course of something more compression than curve b, to include the total compression of each uncompressed section to restore over the full area.

Je nach Amplitude folgt die Ausgangsspannung nach Überschreiten des jeweils wirkenden Teilstückes c_n der Kurve p′, bis mit Erreichen einer neuen Maximalamplitude, in Fig. 12 beispielsweise bei 70 dB, das unkomprimierte Teilstück bei c₂ liegt, das jetzt bei wieder absinkender Amplitude durchlaufen wird.Depending on the amplitude, the output voltage follows the curve p ′ after exceeding the respectively acting section c _n until, when a new maximum amplitude is reached, in FIG. 12, for example at 70 dB, the uncompressed section is at c₂, which is now run through with a decreasing amplitude .

Sinkt die Amplitude unter 60 dB in Fig. 12, dann wird noch weiter unten die wieder komprimierte Kurve p durchlaufen, womit auch das nicht komprimierte Teilstück wieder in Richtung auf c₁ verlegt wird. Ebenso erfolgt durch noch größere Amplituden die Verlegung des Teilstücks nach c₃ usw.If the amplitude drops below 60 dB in Fig. 12, then the recompressed curve p will pass further down, whereby the uncompressed section is again moved in the direction of c 1. Likewise, the section is moved to c₃, etc. by even greater amplitudes.

In Wirklichkeit werden ständig viele dieser Kurvenzüge durchlaufen; ihre Projektion auf eine der Koordinatenachsen zeigt die Größe des Spiels an.In reality, many of these curves are traversed continuously; their projection points to one of the coordinate axes the size of the game.

In Fig. 13 ist eine Anordnung zum Wiederexpandieren der vorher dargestellten Spannungsverläufe gezeigt. Sie enthält einen stellbaren Verstärker 12, der mit dem entsprechenden Verstärker 12 der Kompressorschaltung identisch ist, die Blöcke 2 und 3, die mit den Blöcken 2 und 3 der Kompressorschaltung ebenfalls identisch sind.In Fig. 13 an arrangement is shown for re-expansion of the voltage waveforms illustrated previously. It contains an adjustable amplifier 12 , which is identical to the corresponding amplifier 12 of the compressor circuit, blocks 2 and 3 , which are also identical to blocks 2 and 3 of the compressor circuit.

Da die Eingangs-Tonfrequenzspannung am Verstärker 12 mit der Ausgangsspannung des Kompressors identisch ist, ist auch der Verlauf der hieraus erzeugten Stellspannung mit der Stellspannung des Kompressors identisch.Since the input audio frequency voltage at the amplifier 12 is identical to the output voltage of the compressor, the profile of the control voltage generated therefrom is also identical to the control voltage of the compressor.

Damit entspricht jeder Verstärkungsminderung am Kompressor eine entsprechende Verstärkungserhöhung am Extruder, so daß, bei passenden Maßstäben, das Ursprungssignal wiederhergestellt ist.This corresponds to every reduction in gain on the compressor a corresponding increase in gain on the extruder, so that at appropriate scales, the original signal restored is.

Durch Einstellen einer kleineren Verstärkungserhöhung kann auch eine gewünschte Teil-Expandierung erhalten werden; umgekehrt ist auch, in geringerem Maße, durch Überexpandierung eine Vergrößerung der Ursprungsdynamik denkbar.By setting a smaller gain increase a desired partial expansion can also be obtained; vice versa is also, to a lesser extent, from overexpanding an increase in the original dynamic is conceivable.

Wird die komprimierte Tonfrequenzspannung dem Expander mit einem von der Ursprungsspannung abweichenden Pegel zugeführt, bleibt die voll-komplementäre Expansion trotzdem erhalten, sofern die Schwankungsbreite (das Spiel) bei der Kompression genau amplitudenproportional, d. h. im dB-Maßstab konstant, eingestellt war.Is the compressed audio frequency voltage with the expander supplied to a level deviating from the original voltage, the fully complementary expansion is still retained, provided the range of variation (the game) in compression exactly proportional to the amplitude, d. H. constant in dB scale, was set.

In Betracht gezogene Druckschriften:Publications considered:

Auer, R., Variable Dynamik, Funkschau, H. 16/1986, S. 34-37;
Fouqu´, M., Zwischen Hörschwelle und Schmerzgrenze - die Dynamik, Funkschau, H. 14/1979, S. 823-826;
DPS 34 45 788, Telefunken-Veröffentlichg. über "High-Com".Auer, R., Variable Dynamics, Funkschau, H. 16/1986, pp. 34-37;
Fouqu´, M., Between hearing threshold and pain threshold - the dynamic, Funkschau, H. 14/1979, S. 823-826;
DPS 34 45 788, Telefunken publication. about "High-Com".

Claims

1. Control method for dynamic compressors and expanders in audio frequency amplifiers and electro-acoustic transmission and storage devices, characterized in that the signal used in a dynamic control device for influencing the gain of a variable amplifier arrangement serving as actuator is fed to two signal branches, which are added by adding an additional one Signal portion in at least one of the branches or / and by different proportional gains have a different signal level, and that the signals from the two branches are fed to a memory arrangement which stores the maximum value from the time profile on the branch with the lower signal, as long as the signal on the another branch is above this value, and is reset to this higher signal as soon as it falls below the stored value in the course of a falling trend of the signals, and that in this memory arrangement stored signal is used as an effective control signal.

2. Control method according to claim 1, characterized in that the signal component (s) added to the signal branches dependent on the output signal of the memory arrangement are such that their absolute values coincide with this grow.

3. Control method according to claim 1 or 2, characterized in that in at least one of the two signal branches there is an additional proportional gain.

4. Control method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the resetting of the stored value to the value of the higher of the two signal branches from a higher stored Maximum value over a compensation time constant he follows.

5. Controller arrangement for performing a method according to claim 1 or one of the following, characterized in that the memory arrangement consists of a capacitor ( 34 ) with a diode ( 35 ), poled in the charging direction, which is connected to the branch with the lower control voltage, and with a diode ( 37 ) poled in the discharge direction, which is connected to the branch with the higher control voltage.

6. Controller arrangement according to claim 5, characterized in that in the discharge branch of the capacitor ( 34 ) with the diode ( 37 ) an additional resistor ( 38 ) is switched on.

7. Controller arrangement according to claim 5 or 6, characterized in that from the control voltage rectifier arrangement ( 2 ) coming control voltage thereby additional voltages are added or subtracted in that a Z or reference diode is interposed in at least one of the two branches.

8. Controller arrangement according to claim 5 or 6, characterized in that in at least one of the two control voltage branches an additional voltage is added via an adder circuit ( 311 ), which can consist of an operational amplifier ( 313 ) with adding resistor circuit ( 314, 315, 317 ).

9. Controller arrangement according to claim 5, 6 or 8, characterized in that the adder circuit ( 311 ) is supplied with a further voltage which is dependent on the control voltage US on the memory arrangement ( 34, 39 ), via a voltage divider ( 312 ) or one Amplifier ( 318 ) and evaluating series resistor ( 316 ).

10. Controller arrangement according to claim 5 or one of the following, characterized in that in at least one of the two Control voltage branches with an amplifier arrangement Gain ratio ≠ 1 is inserted.

11. Controller arrangement according to claim 5 or one of the following, characterized in that instead of the diodes ( 35, 37 ) for charging and discharging the storage capacitor ( 34 ) active rectifier circuits ( 35 ', 37 ') are used.

12. Controller arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the arrangement according to the invention for processing the control signal ( 3 ) is used in an expander arrangement complementary to the compressor.