DE60224185T2

DE60224185T2 - Verzerrungsdetektor

Info

Publication number: DE60224185T2
Application number: DE60224185T
Authority: DE
Inventors: Gerrit F. De Poortere
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2022-06-21
Also published as: KR100905098B1; CN1220064C; US6956430B2; US20040160278A1; CN1520519A; EP1405089B1; WO2003001221A1; EP1405089A1; KR20030028821A; ATE381715T1; JP4234002B2; JP2004521566A; DE60224185D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verzerrungsdetektor. Verzerrungsdetektoren sind durchaus bekannt. Sehr oft wird ein einfacher analoger Clipdetektor in Form eines einzigen Transistors verwendet, wenn Verzerrung an dem Ausgang des Leistungsverstärkers einer Audioanlage auftritt. Die Verzerrungsinformation kann dann beispielsweise zum automatischen Reduzieren der Lautstärke der Audiowiedergabe verwendet werden. Die Verzerrungsinformation kann aber auch zum Steuern anderer verzerrungsempfindlicher Parameter, wie BasBoost, verwendet werden. Das Hauptproblem bei derartigen Verzerrungsdetektoren ist, dass sie Verzerrung detektieren durch Detektion der Stelle, an der Signalclipping auftritt. Dadurch kann es passieren, dass sogar eine geringfügige Verzerrung den Detektor triggert, während in der Praxis ein höherer Verzerrungsbetrag akzeptierbar ist.
Bei den bekannten Verzerrungsdetektoren wird ein Beschneidungssignal in Form eines Verzerrungsimpulses erzeugt; das Beschneidungssignal ist aktiv von der Stelle, an der Clipping auftritt, bis an die Stelle, wo Clipping aufhört. Die Zeit, in der das Beschneidungssignal aktiv ist, wird die Clippingzeit ΔT_cl genannt. Je höher der Verzerrungsbetrag, umso länger ist die Clippingzeit und folglich die Länge des Verzerrungsimpulses. Das Verhalten aber des Verzerrungsimpulses ist von der Frequenz des verzerrten Signals abhängig: eine sinusförmige Welle mit einer ziemlich niedrigen Frequenz und mit einer relativ geringen Verzerrung kann die gleiche Verzerrungsimpulslänge haben wie eine etwas höhere Frequenz mit einer größeren Verzerrung. Deswegen ist die Clippingzeit nicht doppeldeutig ein Maß für den Verzerrungsbetrag.
Die vorliegende Erfindung hat nun u. a. zur Aufgabe, die oben genannten Probleme zu überwinden und einen Verzerrungsdetektor zu schaffen, mit dessen Hilfe ein Signal, unabhängig von der Frequenz des beschnittenen Signals erhalten werden kann, das auf zuverlässige Art und Weise beispielsweise zum automatischen Reduzieren der Lautstärke der Audiowiedergabe verwendet werden kann, wobei eine akzeptierbare und einstellbare Verzerrungsmenge berücksichtigt werden kann.
Nach der vorliegenden Erfindung umfasst der Verzerrungsdetektor einen Clipdetektor zum Erzeugen eines Verzerrungsimpulses, Verarbeitungsmittel zum Berechnen des Tastverhältnisses des Verzerrungsimpulses und Vergleichsmittel zum Liefern eines Steuersignals, wenn das berechnete Tastverhältnis einen bestimmten Schwellenwert übersteigt. Das Steuersignal kann beispielsweise zum automatischen Reduzieren der Lautstärke einer Audiowiedergabe verwendet werden. Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die sog. THD ("Total Harmonic Distortion") eine Funktion des Tastverhältnisses des Verzerrungsimpulses ist. Die Information über die THD wird nicht von dem Pegel des beschnittenen Signals hergeleitet, wie beispielsweise in US-A-5.430.409 , sondern von seinem Tastverhältnis.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein sinusförmiges Eingangssignal ohne und mit einem Clippingimpuls, als würde das genannte Eingangssignal bei einem bestimmten Pegel beschnitten, und
2 eine schematische Darstellung des Verzerrungsdetektors nach der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt ein sinusförmiges Eingangssignal A_sign·sinωt, wobei A_sign der Pegel des nicht beschnittenen Signals ist. Wenn dieses Signal auf dem Pegel A_cl beschnitten wird, wird ein Verzerrungsimpuls, angegeben durch eine punktierte Linie, erhalten. Die Länge dieses Verzerrungsimpulses ist ΔT_cl = T_cl – 2t_l, wobei T_cl die Periode des Verzerrungssignals ist.
Das Tastverhältnis des Verzerrungsimpulses ist ΔTcl/Tcl = 1 – 2/πarcsin[Acl/Asign].
Bekanntlich ist die THD eine Funktion des Verhältnisses [A_cl/A_sign], die THD ist auch eine Funktion des Tastverhältnisses ΔT_cl/T_cl.
2 zeigt einen Clipdetektor 1 zum Liefern eines Verzerrungsimpulses, Mittel 2 zum Berechnen des Tastverhältnisses ΔT_cl/T_cl davon und Vergleichsmittel 3 zum Liefern eines Steuersignals, wenn das berechnete Tastverhältnis einen bestimmten Schwellenwert übersteigt. Das Steuersignal wird zur Steuerung der Lautstärke der Audiowiedergabe verwendet. Die Rechenmittel umfassen eine Einheit 4 zum Detektieren des Zeitpunktes, an dem die Vorderflanke eines Verzerrungssignals erscheint, und eine Einheit 5 zum Detektieren des Zeitpunktes, an dem die Hinterflanke eines Verzerrungssignals erscheint. Bei der Vorderflanke eines Verzerrungsimpulses wird ein ΔT_cl Zähler 6 und ein T_cl Zähler 7 gestartet. Bei der Hinterflanke des Verzerrungsimpulses wird der ΔT_cl Zähler 6 angehalten und ausgelesen. Sobald die Vorderflanke des nächsten Verzerrungsimpulses detektiert wird, wird der Tee Zähler ausgelesen, während die beiden Zähler zurückgestellt werden und ein nächster Zyklus gestartet wird. Die Position der Zähler 6 und 7 wird in der Teilereinheit 8 registriert, während darin das Tastverhältnis ΔT_cl/T_cl berechnet wird. Das berechnete Tastverhältnis wird den Vergleichsmitteln 3 zugeführt. Die Vergleichsmittel 3 können eine Tabelle des Prozentsatzes THD gegenüber dem Tastverhältnis des Verzerrungsimpulses aufweisen; diese Tabelle kann über eine numerische FFT Analyse ermittelt werden. Ein spezifischer Verzerrungsprozentsatz, der akzeptiert werden kann, kann danach eingestellt werden. Wenn ein berechnetes Tastverhältnis einen eingestellten Schwellenwert übersteigt, oder wenn der Verzerrungsprozentsatz, der einem berechneten Tastverhältnis entspricht, einen eingestellten Prozentsatz übersteigt, wird ein Steuersignals geliefert zum reduzieren der Lautstärke der Audiowiedergabe.
Obschon die Berechnung in dem Verzerrungsdetektor in Hardware durchgeführt werden kann, ist es bequem, die Funktionen der Berechnungs- und der Vergleichsmittel in Software durchzuführen, da in der Anordnung, in der der Verzerrungsdetektor verwendet wird, beispielsweise in einer Audioanlage, meistens ein Mikroprozessor vorhanden sein wird.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die anhand der beiliegenden Zeichnung beschriebene Ausführungsform, sondern umfasst alle Modifikationen, die im Rahmen der nachfolgenden Patentansprüche liegen.

Claims

Verzerrungsdetektor mit einem Clipdetektor (1) zum Erzeugen eines Verzerrungsimpulses, gekennzeichnet durch: – Verarbeitungsmittel (2) zum Berechnen des Tastverhältnisses des Verzerrungsimpulses und – Vergleichsmittel (3) zum Liefern eines Steuersignals, wenn das berechnete Tastverhältnis einen bestimmten Schwellenwert übersteigt.
Verzerrungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenmittel Detektionseinheiten (4, 5) aufweisen zum Detektieren des Auftritts der Vorder- und Hinterflanken der Verzerrungsimpulse, und Zähler (6, 7) die von den Ausgangssignalen der Detektionseinheiten gesteuert werden um die Verzerrungsimpulslänge und die Periode der Verzerrungsimpulse zu ermitteln, und Teilermittel (8) um aus der Verzerrungsimpulslänge und der Periode der Verzerrungsimpulse das Tastverhältnis der Verzerrungsimpulse zu berechnen.
Verzerrungsdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichsmittel einen Speicher mit einer Tabelle der Verzerrungsprozentsätze gegenüber den Tastverhältniswerten, und Mittel aufweisen um zu ermitteln, ob der Verzerrungsprozentsatz, der mit einem berechneten Tastverhältnis übereinstimmt, einen eingestellten Verzerrungsprozentsatz übersteigt.
Verzerrungsdetektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechen- und Vergleichsmittel in einem Mikroprozessor implementiert sind.
Audioimplementierung, versehen mit einem Verzerrungsdetektor nach einem der vorstehenden Ansprüche zum Reduzieren des Volumens der Audiowiedergabe, wenn das berechnete Tastverhältnis einen bestimmten Schwellenwert übersteigt.