Die Erfindung betrifft ein Verfahren der digitalen Signal
verarbeitung zum Mischen von Eingangssignalen zu Ausgangs
signalen, d. h. zum gewichteten Summieren von Daten.The invention relates to a method of digital signal
processing for mixing input signals to output
signals, d. H. for weighted summation of data.
Bekannterweise erfolgt die digitale Signalverarbeitung heute
zum großen Teil mit Signalprozessoren. In der Bild- und der
Ton-Bearbeitung wird vielfach eine große Anzahl dieser
Signalprozessoren benötigt, um die gewünschte Bearbeitung
durchzuführen. Je mehr Signalprozessoren eingesetzt werden, um
so größer wird im allgemeinen auch der Datenverkehr zwischen
diesen Prozessoren. Der Datenverkehr erfolgt dabei auf den
sogenannten Bussen. Die Busse mit dem höchsten Datendurchsatz
sind Parallelbusse, d. h. es steht für jedes Bit eine einzelne
Leitung zur Verfügung. Jedes zum Datenaustausch vorgesehene
Signal belegt dabei für eine bestimmte Zeit, auch Zeitschlitz
genannt, den Bus. In solchen Systemen ist aber die Anzahl der
verfügbaren Zeitschlitze begrenzt, bedingt durch einen
maximalen Takt oder durch eine fest vorgegebene Abtast
frequenz. Eine der häufigsten Operationen ist die des
Mischens, beispielsweise die Zusammensetzung von vollständigen
Bildern aus Grundelementen beim Trickfilm oder das Mischen von
Tonsignalen. Es ergibt sich aber eine Beschränkung für die
Signale, die gemischt werden sollen. Die Summe aus der Anzahl
der gewichteten Signale darf die Anzahl der Zeitschlitze nicht
übersteigen, oder es werden mehrere parallele Busse notwendig.
Neben dem extrem ansteigenden Hardwareaufwand vervielfacht
sich der hohe Aufwand für die Steuerung der Zeitschlitze
insbesondere bei dynamischer Verwaltung bei mehreren Bussen
und erreicht eine kaum noch beherrschbare Größe. Bei ton
technischen Anlagen, die zum Beispiel auch für die Delta
stereofonie verwendet werden sollen, besteht zusätzlich die
Forderung, daß durch Quellgebietsverschiebungen auch unter
Echtzeitbedingungen nicht nur die Koeffizienten, sondern auch
die zur Mischung herangezogenen Eingangssignale in der Anzahl
verändert werden können (dynamisches Routing). Die nahe
liegendste Lösung für die digitale Mischung von Signalen ist
die Verwendung eines parallelen Busses. Die Nachteile liegen
in der technisch bedingten Beschränkung der Zeitschlitze, die
in der Summe für alle zur Mischung verwendeten Eingangssignale
und deren Ausgangssignale ausreichen müssen. Durch den enormen
Steuerungsaufwand ist ein dynamisches Routing wie es für
Deltastereofonieanlagen erforderlich ist, nicht möglich.As is known, digital signal processing takes place today
for the most part with signal processors. In the picture and the
Sound editing is often a large number of these
Signal processors needed to do the desired editing
perform. The more signal processors are used to
the data traffic between
these processors. The data traffic takes place on the
so-called buses. The buses with the highest data throughput
are parallel buses, i. H. there is one for each bit
Management available. Any intended for data exchange
Signal occupies for a certain time, also time slot
called the bus. In such systems, however, the number of
available time slots limited due to a
maximum clock or by a predetermined sampling
frequency. One of the most common operations is that of
Mixing, for example the composition of complete
Images from basic elements in cartoons or mixing
Sound signals. However, there is a limitation for the
Signals to be mixed. The sum of the number
of the weighted signals, the number of time slots must not
exceed, or several parallel buses are necessary.
In addition to the extremely increasing hardware expenditure multiplied
the high effort for the control of the time slots
especially with dynamic management for multiple buses
and reaches a barely manageable size. At ton
technical systems, for example for the Delta
stereophony are to be used, there is also
Demand that due to shifts in source area also under
Real-time conditions not only the coefficients, but also
the number of input signals used for mixing
can be changed (dynamic routing). The near
most natural solution for the digital mixing of signals is
the use of a parallel bus. The disadvantages lie
in the technical limitation of the time slots that
in total for all input signals used for mixing
and their output signals must be sufficient. Because of the enormous
Control effort is dynamic routing as it is for
Delaster stereo systems required, not possible.
In der US-PS 4993073 wird die Summation der bereits mit
Koeffizienten multiplizierten Eingangssignale mit den Signal
prozessoren erledigt, wobei jedoch ein zusätzlicher Bus vor
handen ist, der nur mit dem Nachbareingang verbunden ist.
Jeder Signalprozessor summiert zu dem Ergebnis des Nachbar
prozessors das eigene mit einem Koeffizienten multiplizierte
Signal und übergibt diese Teilsumme seinem benachbarten
Signalprozessor auf der anderen Seite. Dadurch entsteht eine
Kette mit erheblichen Verzögerungszeiten, die beispielsweise
bei Audiosystemen nicht mehr tolerierbar sind. Außerdem ist
bei einem Ausfall eines Prozessors sie ganze Kette gestört.In US-PS 4993073 the summation is already with
Coefficients multiplied input signals by the signal
processors done, but with an additional bus in front
that is only connected to the neighboring entrance.
Each signal processor sums to the neighbor's result
processor multiplied its own by a coefficient
Signal and passes this subtotal to its neighboring
Signal processor on the other hand. This creates one
Chain with significant delay times, for example
are no longer tolerable in audio systems. Besides, is
in the event of a processor failure they disrupted the whole chain.
In den DE-OS 33 46 500 und DE-OS 39 06 734 erfolgt die Summation
der digitalen Eingangswerte in dem analogen Signalverarbei
tungsteil, indem alle Eingangsignale sehr schnell nacheinander
auf den parallelen Bus geschaltet und von einem DA-Wandler in
ein analoges Signal gewandelt werden. Das dem DA-Wandler nach
geschaltete Filter erzeugt dann die Summation der Eingangssig
nale. Dieses Verfahren ist jedoch nur anwendbar, wenn das ge
mischte Signal auch in analoger Form benötigt wird. Außerdem
benötigt auch dieses Verfahren für jedes Eingangssignal einen
einzelnen Zeitschlitz und verlangt nach sehr hohen Abtastfre
quenzen für den DA-Wandler.The summation takes place in DE-OS 33 46 500 and DE-OS 39 06 734
of the digital input values in the analog signal processing
processing part by all input signals very quickly in succession
switched to the parallel bus and in by a DA converter
an analog signal can be converted. That according to the DA converter
switched filter then generates the summation of the input signal
nale. However, this procedure is only applicable if the ge
mixed signal is also required in analog form. also
this method also requires one for each input signal
single time slot and requires very high sampling fre
sequences for the DA converter.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung eines
Verfahrens zur digitalen Signalverarbeitung zum Mischung von
Eingangssignalen zu Ausgangssignalen unter Echtzeitbe
dingungen, ohne großen Steuerungsaufwand, mit einem parallelen
Bus, der in jedem Zeitschlitz ein anderes, durch Mischung
entstandenes Signal führen kann und ohne daß dabei Zeit
schlitze für Eingangssignale reserviert werden müssen.The object of the invention is to develop a
Digital signal processing method for mixing
Input signals to output signals under real time
conditions, without much control effort, with a parallel
Bus that is different in each time slot, by mixing
signal can result and without time
slots must be reserved for input signals.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst,
d. h. durch einen "summierenden Bus", bei dem alle mit
Koeffizienten gewichteten Eingangsignale gleichzeitig während Zeitschlitzes an ein
Summierfeld gelegt werden, dessen Ausgang den Bus für die
durch Mischung entstandenen Ausgangssignale bildet. Das Sum
mierfeld besitzt dabei mindestens so viele Eingänge wie Ein
gangssignale vorhanden sind. Grundsätzlich werden alle vorhan
denen Eingangssignale mit Koeffizienten multipliziert und dem
Summierfeld zugeführt. Die durch Mischung entstandenen Aus
gangssignale sind somit immer die Summe aus allen Eingangs
signalen. Eingangssignale, die nicht für die Mischung mit dem
momentanen Ausgangssignal bestimmt sind, werden mit dem Koef
fizienten "Null" multipliziert. Ein dynamisches Routing be
wirkt somit keine Änderung des Signalflusses, sondern nur eine
Modifikation in einer Tabelle der Koeffizienten.This object is achieved by the features of claim 1,
d. H. through a "summing bus" where everyone is with
Coefficients weighted input signals simultaneously during time slot on
Summing field are placed, the output of which is the bus for the
forms output signals produced by mixing. The sum
mierfeld has at least as many inputs as On
are available. Basically, all are present
which input signals multiplied by coefficients and the
Summing field supplied. The Aus created by mixing
Thus, input signals are always the sum of all input
signals. Input signals that are not for mixing with the
current output signal are determined with the Koef
efficient "zero" multiplied. Dynamic routing be
therefore no change in the signal flow, but only one
Modification in a table of coefficients.
Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläu
tert werden. In der zugehörigen Zeichnung ist das Prinzip
einer erfindungsgemäßen Mischanordnung mit drei digitalen Ein
gangssignalen IN1, IN2 und IN3 und drei digitalen Ausgangs
signalen OUT1, OUT2 und OUT3, die durch Mischung entstehen,
dargestellt. Die Schaltung beinhaltet drei Multiplizierer, ein
Summierfeld mit drei Eingängen und einem Ausgangsbus MIX und
drei Register D. Die Multiplizierer multiplizieren die Ein
gangssignale IN1, IN2, und IN3 mit den Koeffizienten c1i,
c2i und c3i des Zeitschlitzes i, dabei entstehen die drei mit
Koeffizienten multiplizierten Eingangssignale c1i*IN1, c2i*IN2
und c3i*IN3. Diese drei Signale werden dem Summierfeld zuge
führt und es entsteht auf dem Ausgangsbus MIX das Signal MIXi
des Zeitschlitzes i, welches durch das Register D das im i-ten
Zeitschlitz die Daten vom Ausgangsbus abnimmt zum Ausgangs
signal OUT2, in diesem Beispiel, wird.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment
be tert. In the accompanying drawing is the principle
a mixing arrangement according to the invention with three digital ones
IN1, IN2 and IN3 and three digital output signals
signals OUT1, OUT2 and OUT3, which result from mixing,
shown. The circuit includes three multipliers, one
Summing field with three inputs and one output bus MIX and
three registers D. The multipliers multiply the On
input signals IN1, IN2, and IN3 with the coefficients c1i,
c2i and c3i of time slot i, the three are created with
Coefficients multiplied input signals c1i * IN1, c2i * IN2
and c3i * IN3. These three signals are fed to the summation field
leads and the signal MIXi is generated on the output bus MIX
of the time slot i, which the register D in the i-th
Time slot the data from the output bus decreases to the output
signal OUT2, in this example.