DE69120985T2 - Vorrichtung zur Signalverarbeitung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen bei Signalverarbeitungsvorrichtungen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, von digitalen Signalverarbeitungstechniken Gebrauch zu machen, so daß ein analoges Eingangssignal, das von einer variablen Steueranordnung angeliefert wird, unter Bildung eines Ausgangssignals verarbeitet werden kann, das einen weiteren Variationsbereich und/oder eine größere Auflösung hat als das Signal, das von der analogen Steueranordnung allein bereitgestellt werden kann. Ein Beispiel für eine konventionelle Technik ist in FR-A-2 458 178 dargestellt.
• Entsprechend der Erfindung wird ein Signalverarbeitungssystem geschaffen, das versehen ist mit einer Steueranordnung, die einstellbar ist, um ein analoges Ausgangssignal be reitzustellen, das innerhalb eines gegebenen Bereichs kontinuierlich variiert werden kann, mit einem Analog/Digital-Wandler, der das analoge Signal als ein Eingangssignal aufnimmt und ein entsprechendes Signal in digitaler Form abgibt, und mit einem Signalprozessor, der das digitale Signal aufnimmt und der so organisiert ist, daß er ein Ausgangssignal anliefern kann, das in einen einer Mehrzahl von individuellen Signalwertebereichen fällt, wobei die Grenzen dieser Bereiche derart definiert sind, daß diese Bereiche kollektiv für eine Gruppe von Werten sorgen, die sich zwischen Grenzen erstrecken, die weiter als irgendein einzelner dieser Bereiche sind, und wobei der Signalprozessor ferner so organisiert ist, daß der relative Wert des Ausgangssignals innerhalb eines beliebigen dieser Bereiche durch den Wert des analogen Eingangssignals innerhalb eines ersten vorbe stimmten Wertebereichs bestimmt ist, während eine Auswahl desjenigen dieser Bereiche, in welchen das Ausgangssignal fallen soll, durch Einstellung der Steueranordnung bewirkt werden kann, um ein analoges Eingangssignal bereitzustellen, das außerhalb des ersten vorbestimmten Wertebereichs liegt.
• Bei einer Anordnung entsprechend der Erfindung kann eine flexible Steuerung eines Ausgangssignals mittels einer analogen Steueranordnung durchgeführt werden, die einen relativ beschränkten oder groben Einstellbereich aufiveist. Eine solche Steueranordnung kann beispielsweise ein von Hand steuerbares Drehpotentiometer aufweisen.
• Die Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen beispielshalber dargestellt; dabei ist:
• Fig. 1 eine schematische Darstellung des Knopfes eines Drehpotentiometers, wobei der Einstellbereich und Bewegungsbögen innerhalb dieses Bereichs entsprechend bestimmten Steuertunktionen in einer Vorrichtung entsprechend der Erfindung veranschaulicht sind,
• Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Signalverarbeitungsvorrichtung zusammen mit Diagrammen, welche die Arbeitsweise dieser Vorrichtung erkennen lassen, und
• Fig. 3 ein Ablaufdiagramm der Schritte eines Prozesses, den ein Mikroprozessor der Vorrichtung gemäß Fig. 2 programmgemäß durchführen soll.
• Entsprechend Fig. 2 der Zeichnungen weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung ein Drehpotentiometer mit einem manuellen Steuerknopf 1 auf, wobei das Potentiometer so angeordnet ist, daß es eine Eingangsspannung an einen Analog/Digital-Wandler 2 liefert, der seinerseits ein digitales Eingangssignal an einen Mikroprozessor oder ein anderes digitales Verarbeitungssystem 3 gibt. Ein Ausgangssignal des Mikroprozessors geht einem Digital/Analog-Wandler 4 zu, der seinerseits eine gesteuerte Ausgangsspannung liefert, die eine durch Manipulation des Steuerknopfes 1 zu erreichende Soll-Funktion darstellt, die schematisch bei 5 angedeutet ist.
• Das Arbeitsprinzip des veranschaulichten Systems erfordert die logische Trennung des gesamten steuerbaren Bereichs der Funktion in einen feinen kontinuierlichen Bereich und einen groben Bereich von großen Stufen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Hardware für zwei getrennte Bereiche ausgelegt wird, oder daß eine Grobstufengröße für eine einzelne Funktion mit weitem Bereich angenommen wird. Beste Ergebnisse werden mit einem feinen Bereich erzielt, der näherungsweise 50 % größer als der Wert der groben Stufe ist. Die aus dem Analog/Digital-Wandler 2 ausgelesenen digitalen Werte werden ferner in drei aktive Bereiche aufgeteilt, wobei Totbänder vorgesehen sind, um Rauschen und Bereichsendeinstellungen zu berücksichtigen. Ein typisches Format für den Eingangsknopfbereich ist in Fig. 1 dargestellt.
• Wenn Eingangswerte von dem Analog/Digital-Wandler 2 in dem mittleren Feinbandbereich liegen, skaliert das Steuerelement des Systems den Bereich der Potentiometerstellung nach unten, um für einen sehr feinen Steuerbereich um die Mittelstellung herum zu sorgen. Eine Kombination aus diesem Feinbereich und einer Grobstufenposition, die in einem Speicher 6 eingespeichert wird, wird über den Digital/Analog-Wandler 4 an die Hardware als die Funktion 5 ausgegeben. Ein in einem der Totbandbereiche liegendes Eingangssignal wird ignoriert, wodurch die Hardware zwecks Immunität gegenüber Störsignalen in dem zuletzt aktualisierten Zustand belassen wird.
• Aus dem der Fig. 2 zugeordneten Diagramm ist zu erkennen, daß die Anderung der Eingangsspannung zu einer Änderung des Ausgangspegels führt, die stark heruntergesetzt ist, wodurch die Eingangsempfindlichkeit mit der Gesamtzahl der verfügbaren Stufen minus einem gewissen Verlustfaktor aus der Überlappung der Feinbereiche multipliziert wird. Dies erlaubt es, einen Analog/Digital-Wandler 2 mit niedriger Auflösung zu verwenden, um eine Funktion zu steuern, die einen hohen Auflösungsgrad erfordert.
• Der Mikroprozessor 3 kann mit unterschiedlichen Algorithmen programmiert werden, um die gewünschte Benutzerschnittstelle zu erhalten. Eine einfach zu verwendende Steuerung wird Stufen selbsttätig wiederholen, indem der Stufenzählwert zu voreingestellten Zeitintervallen inkrementiert oder dekrementiert wird, während sich das Eingangssignal in einem der Stufenbereiche befindet. Dies gestattet ein schnelles Einstellen durch rasches Fortschalten, bis die gewünschte Position überlaufen wird, und durch Einstellen in Rückwärtsrichtung innerhalb des Feinbereichs. Der eingestellte Wert der Soll- Funktion 5 wird normalerweise für den Benutzer durch eine Meßanordnung erkennbar gemacht, die in Zuordnung zu der erfindungsgemäßen Verarbeitungsvorrichtung benutzt wird; falls erwünscht, kann der Mikroprozessor 3 auch ein Ausgangssignal an eine beleuchtete oder andere Anzeigeeinrichtung geben, die dem Benutzer eine visuelle Eichung einer oder mehrerer Stufen oder Bereiche der Einstellung der Soll-Funktion 5 erlauben kann.
• Fig. 3 zeigt einen geeigneten Algorithmus zur Verwendung bei dem Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Steuerungen eines Fernsehstudio-Signalsynchronisators zur Erreichung einer genauen Steuerung eines Parameters mit einem großen Dynamikbereich. Ein solcher Synchronisator muß auf den Studiomischer unter Verwendung von zwei Phasensteuerungen abgestellt werden, bei denen das Verhältnis von "Bereich" zur Genauigkeit der "Einstellung" in der Größenordnung von 40.000 liegt. Zur Erzielung dieses Bereichs bei einem konventionellen Potentiometer, das an einen Analog/Digital- Wandler angeschlossen ist, wäre ein kostspieliger Analog/Digital-Wandler mit 15 bit- Auflösung erforderlich gewesen, und es wäre sehr schwierig gewesen, diesen gegenüber Störsignalen immun zu halten. Der vorgesehene Algorithmus erweitert den Dynamikbereich des Analog/Digital-Wandlers, indem er die hochsignifikanten Zahlen als die Stufenzonen werten und die Intervalle so expandieren läßt, daß sie zu dem Eingangsdynamikbereich des Analog/Digital-Wandlers passen. Die Präzision wird so beibehalten, indem der Potentiometerbereich über die Feinzone hinaus expandiert wird, wobei nur kleine Anderungen des Steuerausgangssignals durch größere Änderungen des Analog/Digital-Wandlereingangssignals erreicht werden können, wobei für eine gute Rauschimmunität gesorgt ist. Eine genaue Einstellung der Synchronisator-Phasenlage erfolgt, indem das Videoausgangssignal mit Hilfe einer Standard-Meßanordnung überprüft wird und die Steuerpotentiometer eingestellt werden. Für Anwendungen, bei denen keine Meßanordnung vorhanden ist, kann der Algorithmus durch einen zusätzlichen Mitten-Eichungs-Indikator verbessert werden, der entsprechend dem Ablaufdiagramm entsperrt wird, wenn die Stufenposition auf die Mitte des Bereichs eingestellt wird. Für eine genauere Einstellung kann der Algorithmus alternativ auch so modifiziert werden, daß der Prozessor veranlaßt wird, an numerische Anzeigen die Pegeleinstellung als Prozentsatz des Gesamtbereichs auszugeben.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Signalverarbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß sie versehen ist mit einer Steueranordnung (1), die einstellbar ist, um ein analoges Ausgangssignal bereitzustellen, das innerhalb eines gegebenen Bereichs kontinuierlich variiert werden kann, mit einem Analog/Digital-Wandler (2), der das analoge Signal als ein Eingangssignal aufnimmt und ein entsprechendes Signal in digitaler Form abgibt, und mit einem Signalprozessor (3, 6), der das digitale Signal aufnimmt und der so organisiert ist, daß er ein Ausgangssignal anliefern kann, das in einen einer Mehrzahl von individuellen Signalwertebereichen fällt, wobei die Grenzen dieser Bereiche derart definiert sind, daß diese Bereiche kollektiv für eine Gruppe von Werten sorgen, die sich zwischen Grenzen erstrecken, die weiter als irgendein einzelner dieser Bereiche sind, und wobei der Signalprozessor (3, 6) ferner so organisiert ist, daß der relative Wert des Ausgangssignals innerhalb eines beliebigen dieser Bereiche durch den Wert des analogen Eingangssignals innerhalb eines ersten vorbestimmten Wertebereichs bestimmt ist, während eine Auswahl desjenigen dieser Bereiche, in welchen das Ausgangssignal fallen soll, durch Einstellung der Steueranordnung bewirkt werden kann, um analoges Eingangssignal bereitzustellen, das außerhalb des ersten vorbestimmten Wertbereichs liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalprozessor einen Mikroprozessor (3) und einen Speicher (6) zum Speichern eines Wertes aufweist, der denjenigen der Mehrzahl von individuellen Bereichen definiert, in den das Ausgangssignal fallen soll, wobei der Mikroprozessor so programmiert ist, daß er den in dem Speicher (6) enthaltenen Wert in vorbestimmten Zeitintervallen inkrementiert, wenn das digitale Signal innerhalb eines zweiten vorbestimmten Wertebereichs liegt, daß er den in dem Speicher (6) enthaltenen Wert in vorbestimmten Zeitintervallen dekrementiert, wenn das digitale Signal innerhalb eines dritten vorbestimmten Wertebereichs liegt, und daß er als das Ausgangssignal ein Signal anliefert, das einen Wert hat, der aus dem in dem Speicher enthaltenen Wert in Verbindung mit dem vorherrschenden Wert des digitalen Signals innerhalb des ersten vorbestimmten Wertebereichs errechnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen Digital/Analog-Wandler zum Bereitstellen eines analogen Signals ausgehend von dem digitalen Ausgangssignal des Prozessors aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung (1) ein kontinuierlich verstellbares manuelles Steuerglied aufweist, und daß der erste, zweite und dritte Wertebereich den drei gesonderten Verstellbereichen des Potentiometers entsprechen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung ein Dreh-Potentiometer aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellbereiche durch Totzonen getrennt sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalprozessor ferner so organisiert ist, daß er eine Anordnung steuert, die für eine visuelle Eichung des Ausgangssignals sorgt.