DK168806B1 - Kredsløbsarrangement til modifikation af dynamikområde - Google Patents

Description

DK 168806 B1

Opfindelsen angår et kredsløbsarrangement til modifikation af dynamikområdet af et indgangssignal omfattende et første kredsløb, der i et første frekvensområde har en bilineær ind-gangs/udgangskarakteristik med to lineære dele, i hvilke for-5 stærkningen er niveauuafhængig, og en ulineær del, der forbinder de lineære dele, og i hvilken forstærkningen er niveauafhængig, idet den første lineære del af karakteristikken svarer til indgangssignalniveauer under en første tærskelværdi, den anden lineære del af karakteristikken svarer til indgangssig-10 nalniveauer over en anden tærskelværdi, og forstærkningen i den første lineære del er forskellig fra forstærkningen i den anden lineære del, og forholdet imellem den differentielle ændring af indgangssignalniveauet og den tilsvarende differentielle ændring af udgangssignalniveauet, dvs. kompressions- el-15 ler ekspansionsforholdet i den ulineære del af karakteristikken varierer fra én til et maksimalt kompressions forhold eller et minimalt ekspansionsforhold og tilbage til én, når indgangssignalniveauet øges.

Et sådant kredsløbsarrangement kan f.eks. anvendes i en kom-20 pressor. En kompressor er normalt kombineret med en ekspander til dannelse af et kompandersystem, der anvendes til støjreduktion. Signalet komprimeres inden det transmitteres eller indspilles, og ekspanderes efter modtagelse eller afspilning fra den pågældende transmissionskanal. Kompressorer kan i vis-25 se tilfælde anvendes alene, eksempelvis til at reducere dynamikområdet, for til tilpasning til rådighedsdynamikken af en transmissionskanal uden en efterfølgende ekspansion, hvis det komprimerede signal er egnet til det endelige formål. Endvidere kan kompressorer anvendes alene i audioapparater, som kun 30 er beregnet til transmission eller indspilning af komprimerede radioudsendelser eller forud indspillede signaler. Ekspandere kan også i visse tilfælde anvendes alene, eksempelvis i audioapparater, som kun er beregnet til modtagelse eller afspilning af komprimerede radioudsendelser eller forud indspillede sig-35 naler. I visse apparater såsom audioindspilnings- eller afspilningsapparater er der ofte en anordning til at skifte 2 DK 168806 B1 imellem en kompressor til indspilning af signaler, og en ekspander til afspilning af komprimerede radioudsendelser eller forud indspillede signaler.

Kompressionen eller ekspansionen angives i dB. En kompression 5 på f.eks. 10 dB er ensbetydende med, at et dynamikområde på N dB komprimeres til (N - 10) dB. I et støjreduktionssystem siges en kompression på 10 dB efterfulgt af en komplementær ekspansion på 10 dB at give en støjreduktion på 10 dB.

Et kredsløb med en bilineær karakteristik er sammensat af: 10 1) en lineær del af lavt niveau op til en tærskelværdi, 2) en mellemliggende ulineær del (med en varierende forstærkning) fra tærskelværdien og op til et slutpunkt, og som giver et forudbestemt maksimalt kompressions- eller ekspansionsforhold 15 og 3) en lineær del af højt niveau med en forstærkning, der er forskellig fra forstærkningen i lavniveaudelen.

Karakteristikken benævnes bilineær, eftersom den har to dele af i hovedsagen konstant forstærkning.

20 I praksis er tærskelværdien og slutpunktet ikke altid veldefinerede. De to overgangsområder, hvor den mellemliggende del går over i lavniveau- og højniveaudelen, kan variere fra en glat kurve til en skarp kurve afhængigt af styrekarakteristikkerne af kompressoren og ekspanderen.

25 Et kredsløb med en bilineær karakteristik har visse fordele og anvendes i vidt omfang. Tærskelværdien kan indstilles over indgangs-støjniveauet eller transmissionskanalens støjniveau for at udelukke støj. Højniveaudelen med en i hovedsagen kon- DK 168806 B1 3 stant forstærkning eliminerer ulineære signalbehandlinger af højniveausignaler, hvilket ellers kunne give anledning til forvrængninger.

De fleste kredsløb med bilineære karakteristikker giver kun en 5 kompression eller ekspansion på 10 dB, hvilket er tilstrækkeligt til de fleste formål. Den tilbageværende støj er imidlertid hørbar for visse lyttere. Til opnåelse af en højere kvalitet er en højere grad af kompression og/eller ekspansion på f.eks. 20 dB ønskværdig. Det er imidlertid vanskeligt at til-10 vejebringe en så høj kompression eller ekspansion uden at påvirke signalkvaliteten.

Der kendes kredsløb, som kan give en kompression eller ekspansion på 20 dB eller mere. Eksempler herpå er logaritmiske kredsløb, som har en varierende forstærkning over næsten hele 15 dynamikområdet. Ved meget lave og meget høje signalniveauer har sådanne kredsløb større forvrængnings- og signalsporings-problemer end bilineære kredsløb, i hvilke forstærkningsændringen er begrænset til en mellemliggende del af karakteristikken. Endvidere er der større overstyringsproblemer end ved 20 kredsløb med bilineære karakteristikker. Kompressionsforholdet er forholdet mellem det differentielle indgangsdynamikområde og det differentielle udgangsdynamikområde. Ekspansionsforholdet af en komplementær ekspander er det reciprokke af kompressionsforholdet af kompressoren. Med en kompressor, der har et 25 kompressionsforhold på 3:1, er det tilsvarende ekspansionsforhold af en komplementær ekspander derfor 1:3. For enkeltheds skyld vil diskussionen blive begrænset til kompressionsforhold, idet de samme overvejelser vil kunne gøres i forbindelse med ekspansionsforhold.

30 Ved høje kompressionsforhold er det vanskeligt at opnå komplementaritet imellem kompressoren og ekspanderen; især fører niveaufejl eller fejl i frekvenskarakteristikken af transmissions- eller indspilningsmediet til tilsvarende multiplicerede fejl ved udgangen af ekspanderen.

4 DK 168806 B1

Fra US patentskrift nr. 4.061.874 er det kendt at øge kompressionen ved at anbringe flere kompressortrin i kaskade. Derved multipliceres kompressionsforholdene af de enkelte trin, således at der opnås et højt kompressionsforhold med den ovenfor 5 beskrevne ulempe. F.eks. giver et kredsløb med et ekspansionsforhold på 2:1 og et yderligere kaskadekoblet kredsløb med et kompressionsforhold på 3:1 et samlet kompressionsforhold på 6:1. Et dertil svarende ekspansionsforhold på 1:6 ville stille ret strenge krav til ensartetheden i transmissionskanalen. Et 10 andet problem er kravene til de kredsløb, der skal give den forstærkningsændring, der er nødvendig til opnåelse af den ønskede kompressor- eller ekspanderkarakteristik. Det er forholdsvis let at få et kredsløb til at ændre forstærkning over et område på 10 dB. Det er imidlertid vanskeligere at opnå en 15 tilsvarende forstærkningsændring over et område på 20 dB. Det er derfor vanskeligt at tilvejebringe en styret reproducerbar karakteristik til brug i et kompandersystem.

Fra US patentskrift nr. 3.902.131 kendes et kredsløbsarrangement bestående af et antal kaskadekoblede ikke-bilineære kom-20 pressortrin, der opererer i hver sit frekvensområde. Et sådant kredsløbsarrangement giver ikke en forøgelse i kompressions-forholdet ud over kompressionsforholdet af det enkelte trin.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe et kredsløbsarrangement, der muliggør en øget grad af kompression og ekspan-25 sion, uden at der af den grund må stilles særligt store krav til de anvendte kredsløb.

Det har vist sig, at bilineære kredsløb ikke kun har de tidligere nævnte fordele, men også løser problemerne ved høj kompression og i tilfælde af audiokredsløb også løser problemerne 30 med eventuelle overstyringer.

Ved en superposition af de lineære områder øges kompressions-forholdet ikke i disse områder. Kompressionsforholdet øges kun i det område, hvor dynamikområdet ændres. Man kan derfor ad- DK 168806 B1 5 skille dynamikvirkningsområderne på en sådan måde, at der opnås en ønsket forøgelse af den samlede kompression, uden at det maksimale kompressions- eller ekspansionsforhold ændres mærkbart, og dette er ifølge opfindelsen opnået ved hjælp af 5 et kredsløbsarrangement af den indledningsvis nævnte art, der er ejendommeligt ved, at det første kredsløb efterfølges af mindst et yderligere kredsløb, der har en bilineær karakteristik i et andet frekvensområde, der i hvert fald til dels overlapper det første frekvensområde, og at tærskelværdierne 10 af de to kredsløb er forskellige, således at de ulineære dele af de bilineære karakteristikker af kredsløbene ligger forskudt med hensyn til indgangssignalniveau i det del frekvensområde, hvor det første og det andet frekvensområde overlapper, hvorved arrangementet af i hvert fald to serieforbundne kreds-15 løb også har en bilineær karakteristik, og sammenlignet med hver af kredsløbene har en større forskel imellem den første tærskelværdi og den anden tærskelværdi og en større forskel imellem forstærkningen i den første lineære del af dens karakteristik og forstærkningen i den anden lineære del af dens ka-20 rakteristik, men i hovedsagen ikke har noget større maksimalt kompressionsforhold eller minimalt ekspansionsforhold.

Tærskelværdierne og dynamikområderne af kredsløbene skal da blot være indstillet på forskellige værdier for forskydning af mellemniveaudelene af karakteristikkerne til opnåelse af en 25 forstærkningsændring over et større område af mellemliggende indgangsniveauer end for de enkelte kredsløb og til opnåelse af en forøget differens imellem forstærkningerne ved lave og høje indgangsniveauer, men med et maksimalt kompressions- og ekspansionsforhold, der som følge af forskydningen i det væ-30 sentlige ikke er større end det maksimale kompressionsforhold af et enkelt kredsløb. I audiokredsløb, der indeholder elementer til undertrykkelse af overstyring, er det muligt at forskyde deres tærskelværdier sammen med forskydningen af dele-tærskelværdierne. Derved reduceres eventuelle overstyringer af 35 lavniveaukredsløbene eller -trinnene, idet der er en tilsvarende minimal overstyring af de enkelte trin.

6 DK 168806 B1

Hver af kredsløbene kan ændre spektralindholdet af signalet, og eksempelvis indføre en lavniveau-diskantforstærkning i tilfælde af en kompressor. Hver af de efterfølgende trin kan derved aktiveres af et signal af progressivt skiftende spektral-5 indhold. Ved komplekse signaler opnås en spektral fordeling af ændringer hidrørende fra fejl i afkodningsfunktionen.

Ved en båndoptager med en uensartet frekvenskarakteristik, vil en spektralforskydning f.eks. kunne reducere eventuelle dynamik- og frekvensgengivefejl af det afkodede signal overalt.

10 Spørgsmålet er imidlertid, hvor stor forskydningen bør være. For enkeltheds skyld er der refereret til en serieforbindelse af to kompressorkredsløb. Kompressionsforholdet af både det første og det andet kredsløb stiger fra én ved den respektive tærskelværdi til et maksimum, hvilket omtales som den stigende 15 flanke. Derefter falder kompressionsforholdet tilbage til én, hvilket omtales som den faldende flanke. Den faldende flanke kan eventuelt nærme sig asymptotisk til én.

Forskydningen af mellemniveaudelene af det første og det andet kredsløb resulterer i, at den faldende flanke af et kredsløb 20 overlapper den stigende flanke af et andet kredsløb. I første tilnærmelse kan differensen imellem de to tærskelværdier være af en sådan størrelse, at overlapningen af flankerne resulterer i et samlet kompressionsforhold, som i det væsentlige ikke overstiger det maksimale kompressionsforhold af det enkelte 25 kredsløb.

Tærskelværdien af det andet kredsløb er fortrinsvis lavere end tærskelværdien af det første kredsløb (hvis der er mere end to kredsløb, har de yderligere kredsløb fortrinsvis progressivt lavere tærskelværdier) i tilfælde af en kompressor og omvendt 30 i tilfælde af en ekspander. Rækkefølgen kan ændres, således at det første kompressorkredsløb får en lavere tærskelværdi. I kredsløbsarrangementer med mere end to kredsløb kan rækkefølgen af tærskelværdierne vælges, således at de mellemliggende DK 168806 B1 7 niveaudele er korrekt forskudt i forhold til hinanden.

Ved en ideel forskydning skal den faldende flanke af et kredsløb overlappe en stigende flanke af et andet kredsløb for så vidt muligt at begrænse det niveauområde, inden for hvilket 5 dynamikvirkningen finder sted i den samlede serieforbundne anordning. Samtidigt undgås en betydelig forøgelse af det maksimale kompressions- eller ekspansionforhold i lavniveauområdet af den enkelte anordning. Ifølge opfindelsen kan det maksimale kompressionsforhold af dette kredsløb f.eks. være på 2:1, i 10 hvilket tilfælde kompressionsforholdet af hele kredsløbsarrangementet stiger til 2:1 og opretholdes over overlapningen og derefter aftager til én. Ideelt er der således ikke tale om nogen forøgelse af kompressionsforholdet til forskel fra de kaskadekoblede kompressortrin, hvor kompressionsforholdene 15 multipliceres.

I praksis er det imidlertid vanskeligt at opnå en optimal overlapning ved alle frekvenser, men det ses, at man med rimelig tilnærmelse til det ideelle kan forhindre, at det maksimale kompressionsforhold stiger for meget over 2:1. I praksis 20 kan det stige til 2,5:1.

Et lavt maksimalt kompressionsforhold (eksempelvis 1,5:1) gør det lettere for ekspanderen at spore kompressoren til tilvejebringelse af en god komplementaritet med signalkanaler, hvorved der opnås upåklagelige forstærkninger og/eller frekvens-25 gengivelser. Et lavt kompressionsforhold fordeler imidlertid dynamikvirkningen over et større område af niveauer, hvilket giver en større følsomhed over for støj modulation for en given maksimal støjreduktionsdifferens under forstærkning ved henholdsvis lave og høje indgangssignalniveauer. Der er således 30 en balance imellem uønskede effekter forårsaget af både høje og lave kompressionsforhold. Det ideelle kompressionsforhold afhænger imidlertid af omgivelserne og den tilsigtede anvendelse .

8 DK 168806 B1

Ved en forskydning af de bilineære trin er det muligt at optimere det samlede kredsløbsarrangement. Karakteristikken af det enkelte kompressortrin dimensioneres med henblik på forskydning. Transientkarakteristikkerne skal imidlertid også tages i 5 betragtning, og tærskelværdierne til undertrykkelse af overstyringer i audiokompressorer og -ekspandere er fortrinsvis forskudt til overalt at minimere overstyringen.

Endvidere kan ifølge opfindelsen indgangssignalniveauet svarende til det første tærskelniveau af hver af kredsløbsarran-10 gementets enkelte kredsløb med tilnærmelse være bestemt af formlen T = F - -βξ- c-l hvor F er den anden tærskelværdi af de respektive kredsløb, C er den ekstreme værdi af kompressions- eller ekspansionsforholdet af det respektive kredsløb, og G er differensen mellem 15 forstærkningerne af de respektive kredsløb i den første og den anden lineære del af karakteristikken.

Et kredsløbsarrangement til modifikation af dynamikområdet af audiosignaler kan ifølge opfindelsen være ejendommeligt ved, at hver af de enkelte kredsløb indeholder organer, der ved 20 indgangssignalniveauer over en tredje tærskelværdi er i stand til at undertrykke oversving, og at den tredje tærskelværdi af de enkelte kredsløb er forskudt.

Både det første og det andet kredsløb kan være glidebånds-kredsløb. Hvileafskæringsfrekvenserne af giidebåndkredsløbene 25 kan være forskellige, hvilket kan udnyttes til opnåelse af en kompression eller ekspansion, som er større i den ene del af frekvensbåndet end i den anden.

Alternativt kan hvileafskæringsfrekvenserne være i hovedsagen identiske. Derved muliggøres en skarpere skelnen imellem det 30 frekvensområde, hvori der foretages en forstærkning eller af- DK 168806 B1 9 skæring, og det frekvensområde, hvori der ikke foretages en forstærkning eller afskæring. På tilsvarende måde muliggøres en skarpere skelnen imellem det område, hvor støjreduktionen ikke længere finder sted som følge af fremkomsten af et brug-5 bart signal, og det område, hvori støjreduktionen stadig er effektiv.

Opfindelsen skal nærmere forklares i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser nogle bilineære kompressions- og ekspansionska-10 rakteristikker, der er komplementære, fig. 2 et kredsløbsarrangement ifølge opfindelsen bestående af bilineære kompressorer og ekspandere, fig. 3 en illustration af, hvorledes dynamikområderne holdes adskilt ved hjælp af et arrangement af serieforbundne kompres-15 sorer og ekspandere, fig. 4 en forenklet afbildning af dynamikområderne, fig. 5 en serie idealiserede bi-lineære karakteristikker af serieforbundne kredsløb, hvor tærskelværdierne ligger forskudt i forhold til hinanden, 20 fig. 6 et diagram af en kompressor med glidebånd, fig. 7 et diagram af en ekspander med glidebånd, fig. 8 en modifikation af diagrammerne i fig. 6 og 7, fig. 9 gengivekarakteristikken under kompressions-tærskelværdien af to serieforbundne kompressorer og ekspandere i én ud-25 førelsesform for opfindelsen, fig. 10 gengivekarakteristikken under kompressions-tærskelvær- 10 DK 168806 B1 dien af en kompressor og ekspander som vist i fig. 6, 7 og 8, fig. 11 udgangssignalet i afhængighed af indgangssignalet som funktion af frekvensen af en kompressor bestående af serieforbundne anordninger i en udførelsesform for opfindelsen, 5 fig. 12 udgangssignalet i afhængighed af indgangssignalet som funktion af frekvensen, af en kendt kompressor, der kun omfatter én anordning,

Fig. 13-15 en serie af testtonekurver til illustration af gli-debånd-virkningen i én udformning af kredsløbene i fig. 6 og 10 8, fig. 16 karakteristikkurver under kompressions-tærskelværdien af en yderligere udførelsesform for opfindelsen, fig. 17 karakteristikkurver svarende til de i fig. 11 viste, af en yderligere udførelsesform for opfindelsen, og 15 fig. 18 karakteristikkurver svarende til de i fig. 11 og 17 viste, og som illustrerer en særlig stor ophobning.

Fig. 1 viser nogle komplementære bilineære kompressions- og ekspansion-karakteristikker ved en bestemt frekvens og indikerer for kompressionskarakteristikken en lavniveaudel af i ho-20 vedsagen konstant forstærkning, en tærskelværdi, det punkt, hvor dynamikvirkningen starter, og det punkt hvor den slutter, og en højniveaudel af i hovedsagen konstant forstærkning.

Fig. 2 illustrerer et kredsløbsarrangement ifølge opfindelsen. Det omfatter en første bilineær kompressor 2, der modtager et 25 indgangssignal og afgiver et udgangssignal til en dermed serieforbundet anden bilineær kompressor 4. Udgangssignalet fra kompressoren 4 tilføres til en transmissionskanal N, hvori det overlejres af støj. Signalet fra transmissionskanalen N modtages ved en ekspander 6 og afgives til en yderligere ekspander DK 168806 B1 11 8. Dynamikvirkningsområderne af de serieforbundne anordninger ligger forskudt i forhold til hinanden inden for et frekvensområde, der er fælles for anordningerne. Selv om der kun er vist to anordninger på hver side af transmissionskanalen N, er 5 der intet til hinder for, at der kan være flere. Ifølge opfindelsen kan der være to eller flere serieforbundne, bilineære kompressorer eller ekspandere. Til tilvejebringelse af et komplementært støjreduktionssystem, er der på hver side af kanalen det samme antal serieforbundne bilineære kompressorer og 10 ekspandere.

I ekspanderen er rækkefølgen af anordninger eller trin med særlige karakteristikker den omvendte af rækkefølgen i kompressoren. F.eks. er det sidste trin i ekspanderen i alle henseender komplementært til det første trin af kompressoren - i 15 hviletilstand og ved tidsafhængig dynamisk gengivelse (frekvens, fase og transientgengivelse under alle signalniveau- og dynamiske tilstande).

Forskydningen af de to bilineære anordninger er vist i fig. 3, som angiver kompressionsforholdet vs. indgangsamplitudenivea-20 uet for en kompressor eller ekspander ved en bestemt frekvens. Kurverne er for tydeligheds skyld vist idealiseret; i praksis er kurverne en smule usymmetriske i A og B støjreduktionssystemer - jf. US patentskrift nr. 3.846.719 og US patentskrift Re 28.426. Kurve 12 refererer til dynamikvirkningen af en kom-25 pressor eller ekspander (højniveautrinnet), medens kurve 10 refererer til en yderligere kompressor eller ekspander (lavniveautrinnet) med et separat dynamikvirkningsområde. Hvis højniveautrinnet er det første i serien af kompressorer (det andet i serien af ekspandere), vil kurven 12 angive variationen 30 i kompressionsforholdet af det første (kompressor) trin som funktion af indgangsniveauet ved det første trin, medens kurven 10 angiver variationen af kompressionsforholdet af det andet (kompressor) trin som funktion af indgangsniveauet ved det første trin. De øverste kurver er da kompressionskurverne, 35 medens de nederste er ekspansionskurverne. I dette eksempel er 12 DK 168806 B1 dynamikvirkningsområdeme i afhængighed af indgangsamplitudeniveauet adskilt således, at produktet af de to kurver resulterer i en karakteristik med et kompressions- eller ekspansionsforhold mellem de to maksimale kompressionspunkter 10a og 5 12a (10b og 12b) af de to anordninger, der intet sted oversti ger 2:1 (1:2).

Selv om de to anordninger anbringes i serie, vil endeområderne være fikserede, de maksimale kompressions- og ekspansionsforhold vil ikke blive forøget ud over værdierne af en enkelt an-10 ordning, og fordelene ved de bilineære anordninger bibeholdes.

De fejl, der kunne opstå inden for dynamikvirkningsområdet, og som er forårsaget af, at anordningerne anbringes i serie, skulle derfor ikke kunne overstige fejlene hidrørende fra en enkelt anordning.

15 I de fleste bilineære anordninger bestemmes de fikserede endeområder med konstant forstærkning af forudindstillede kredsløbselementer, såsom modstande og kondensatorer, som er stabile og ikke indfører dynamiske fejl, forvrængninger eller lignende. Dynamisk aktive dele af kredsløbene kan følgelig kun 20 indføre fejl såsom sporingsfejl i et overgangsområder imellem områderne med konstant forstærkning.

I fig. 2 er den dynamiske virkning af en logaritmisk kompressor eller ekspander en vandret linie. Eksempelvis angiver linien 11 karakteristikken af en kompressor med et kompressions-25 forhold på 2:1, medens linien 13 angiver karakteristikken af en ekspander med et ekspansionsforhold på 1:2. Det er ikke muligt at adskille eller forskyde virkningerne af sådanne anordninger .

Til tilvejebringelse af tærskelværdier, der giver en optimal 30 forskydning, er der ifølge opfindelsen foretaget en idealisering af kurverne i fig. 3. Det antages, at den enkelte kompressor (og ekspander) når sit maksimale kompressionsforhold ved et tærskelværdiniveau og opretholder dette, indtil den når DK 168806 Bl 13 et slutpunkt ved et højere niveau, hvor dynamikvirkningen ophører brat. En serie af kompressorer og ekspandere afbildet som vist i fig. 3 fremtræder da som tilstødende rektangulære kurver - se fig. 4. Eksempelvis er tre bilineære kompressorer 5 og ekspandere forbundet i serie. Lavniveautrinnet, som fortrinsvis er den tredje kompressor (første ekspander) har den laveste tærskelværdi T3 ved -62 dB med et slutpunkt F3 ved -46 dB, som er tærskelværdien T2 af mellemniveautrinnet. Mellemniveautrinnet har et slutpunkt F2 ved -30 dB, som er tærskelvær- 10 dien af højniveautrinnet. Højniveautrinnet har et slutpunkt F-l ved -14 dB. Alle niveauer refererer til det samlede indgangssignal. Det antages desuden, at det enkelte trin har en forstærkning på 8 dB og et maksimalt kompressionsforhold på 2:1.

15 Fig. 5 angiver idealiserede karakteristikker (det totale indgangssignal som funktion af udgangssignalet) for kompressioner baseret på eksemplet i fig. 4. Det ses, at dynamikvirkningen af det enkelte trin optræder ved siden af virkningen af et tilstødende trin og resulterer i et kompressionsforhold på 20 2:1, medens der opnås en samlet kompression på 24 dB.

Af fig. 4 og 5 fremgår det, at en enkelt ligning fastlægger relationen imellem tærskelværdierne T, slutpunktet F, det maksimale kompressionsforhold C og forstærkningen G af et specielt trin, idet man har: r-F- CG .

T~F ~c=I

25 Ved hjælp af denne ligning kan tærskelværdiniveauerne for det enkelte trin bestemmes ved iteration. Hvis der f.eks. ønskes et slutpunkt F^ på -14 dB ved en forstærkning af det enkelte trin på 8 dB og et maksimalt kompressionsforhold på 2, angiver ligningen, at højniveautærskelværdien T-^ skal være -30 dB.

30 Denne værdi anvendes som slutpunkt F2 af mellemniveautrinnet til bestemmelse af dette trins tærskelværdi, som skal være -46 dB osv. Det enkelte trin refererer således til parameterværdi- 14 DK 168806 B1 erne af det foregående trin. Den beregnede tærskelværdi er imidlertid den totale tærskelværdi, der refererer til indgangen af de seriekoblede anordninger. Til opnåelse af tærskelværdien af et specielt trin, der refererer til dets egen ind-5 gang, må den kumulative signalforstærkning op til dette punkt tages i betragtning. Eksempelvis er tærskelværdien af trinnet af laveste niveau i fig. 5 -46 dB, når der refereres til indgangen af dette trin.

Ligningen kan også løses for slutpunktet F, kompressionsfor-10 holdet C eller forstærkningen G. Kredsløbsparametrene kan vælges ud fra en ønsket dimensioneringsstrategi, der f.eks. kan bestå i, at den laveste niveau-tærskelværdi skal ligge over baggrundsstøjen, at det højeste niveau-afslutningspunkt skal ligge så højt, at der kan anvendes en overstyringsbeskyttelse, 15 og at det maksimale kompressions forhold ikke må overstige en forudbestemt værdi.

I praksis er tærskelværdi- og slutpunktet ikke altid veldefinerede. Som omtalt indledningsvis kan de områder, inden for hvilke mellemniveaudelen af karakteristikken munder ud i lav-20 niveau- og højniveaudelene, være glatte eller skarpe af hasngigt af karakteristikkerne af de kredsløb, der styrer dynamikvirkningen. I praksis vil tærskelværdiområdet af ét kredsløb overlappe området for slutpunktet af et andet kredsløb.

Af ovennævnte ligning og af fig. 5 fremgår det, at halvdelen 25 af tærskelværdiforskydningen ved et kompressionsforhold på 2:1 er tilvejebragt ved hjælp af signalforstærkningerne af trinnene, og at den anden halvdel tilvejebringes ved at ændre forspændingen af styreelementet og/eller ændre styreforstærkningen (øget forstærkning for lavere tærskelværdi). På tilsvaren-30 de måde er der for kompressionsforhold på henholdsvis 1,5:1 og 3:1 tilvejebragt en forskydning på henholdsvis 1/3 og 2/3 ved hjælp af trinforstærkningerne, idet henholdsvis 2/3 og 1/3 af forskydningen tilvejebringes ved hjælp af styrekredsløbene.

DK 168806 B1 15 I fig. 1 og 5 er referenceniveauet 0 dB. I forhold til dette niveau er der i praksis en højde på omkring 10 - 20 dB.

Som før nævnt foretrækkes, at højniveautrinnet er det første i en serie af kompressorer, medens lavniveautrinnet er det sid-5 ste. Et omvendt arrangement er imidlertid også muligt. I et omvendt arrangement skal det første trin blot have en høj styre-forstærkning til opnåelse af en lav tærskelværdi. Denne lave tærskelværdi anvendes også under tilstedeværelse af højniveausignaler, som i giidebåndsysterner kan give anledning til støj -10 modulation af hele kredsløbsarrangementet. I det omvendte arrangement må det enkelte trin have en styreforstærkning, der giver den ønskede tærskelværdi af trinnet. Derudover er tærskelværdien af det enkelte trin i hovedsagen fast og uafhængig af de øvrige trin. Dette er en følge af, at signalforstærknin-15 gen af de foregående trin i hovedsagen er aftaget til én, når tærskelværdien af et efterfølgende trin er nået. Beregningerne af de tærskelværdier, der giver den optimale forskydning i det omvendte tilfælde, er de samme som i det foretrukne tilfælde. Tærskelværdien af hvert trin, der refererer til dets egen ind-20 gang, bliver imidlertid den samme som den samlede tærskelværdi.

I modsætning til det omvendte arrangement er der i det foretrukne arrangement (i hvilket højniveautrinnet er det første i serien af kompressorer, og lavniveautrinnet er det sidste) en 25 fordelagtig vekselvirkning imellem trinnenes forstærkninger og tærskelværdier. Tærskelværdien af det enkelte trin er til dels bestemt af forstærkningen af det forudgående trin. I et totrins -arrangement med en lavniveauforstærkning på 10 dB per trin er den nødvendige styreforstærkning af det andet trin re-30 duceret med 10 dB som følge af lavniveauforstærkningen af det første trin. Ved fremkomst af et højniveausignal er forstærkningen af det første trin på 10 dB elimineret, og tærskelværdien af lavniveautrinnet er forøget med 10 dB. Kompandere med glidebånd reducerer en eventuel støjmodulation.

16 DK 168806 B1 I det foretrukne kredsløbsarrangement er forstærkningerne af de forudgående trin effektive op til tærskelværdien af et efterfølgende trin. Til forskel fra det omvendte arrangement, udnytter det foretrukne arrangement først og fremmest de frem-5 herskende signalforstærkninger af de enkelte trin, nemlig 1. Ved meget lave signalniveauer (under tærskelværdien) er den nødvendige forstærkning af det enkelte trin reduceret med en værdi, der er lig med den kumulative forstærkning af de forudgående trin. I eksemplet i fig. 5 er den styrespænding, der 10 kræves af lavniveautrinnet til opnåelse af en tærskel på -62 dB, således reduceret med 16 dB i forhold til den værdi, der ville være nødvendig, hvis trinnet blev drevet uafhængigt eller i det ovenfor beskrevne omvendte kredsløbsarrangement. På tilsvarende måde er forstærkningen af mellemniveautrinnet re-15 duceret med 8 dB.

2. Der opnås en signalafhængig indvirkning på tærskelværdien, hvis støj modulationseffekten reduceres ved hjælp af trin indeholdende glidebånd. De effektive tærskelværdier af lavniveautrinnene øges progressivt med signalniveauet ved en bestemt 20 frekvens. Ved høje signalniveauer (på den lineære højniveaudel af overføringskarakteristikken) er tærskelværdien af lavniveautrinnet hævet med en værdi svarende til lavniveautrinnenes forstærkning (under tærskelværdien) op til dette punkt. I fig.

5 er tærskelværdien af lavniveautrinnet, der normalt ligger 25 ved -62 dB under lavniveautilstande, således hævet 16 dB til -46 dB under højniveautilstande. Tilsvarende er tærskelværdien af mellemniveautrinnet hævet til -38 dB.

I en første udførelsesform, der indeholder seriekoblede anordninger med glidebånd, er kompressoren 2 og ekspanderen 8 i 30 fig. 2 type B glidebåndsanordninger, idet kompressoren 4 og ekspanderen 6 har modificerede gengivekarakteristikker. Med støj fra et kassettebånd opnås brugbare resultater, når den anden anordning (i kompressionstilstand) ikke kun har en forskudt indgangsamplitude-niveaugengivelse, men også har en af- DK 168806 B1 17 skæringsfrekvens, der ligger to til tre oktaver lavere end den tilsvarende frekvens af en B-type anordning.

Specielt er tærskelniveauerne af den anden anordning sænket ved hjælp af et delefilter eller en begrænser til undertryk-5 kelse af overstyring til opnåelse af forskydning, og afskæringsfrekvensen af det fikserede filter er sænket to eller tre oktaver.

Et B-type kredsløb er vist i fig. 6, 7 og 8.

B-type kredsløbet i fig. 6 kan indsættes i indspilningskanalen 10 af en båndoptager, idet der dog kræves to kredsløb i forbindelse med en stereobåndoptager. Indgangssignalet tilføres ved terminal 10 til et emitterfølgertrin 12, som giver et lavimpe-danssignal. Dette signal føres gennem en hovedsignalvej indeholdende en modstand 14 til en udgangsterminal 16 og gennem en 15 yderligere signalvej, hvis sidste element er en modstand 18, der også er forbundet til terminalen 16. Ved hjælp af modstandene 14 og 18 adderes udgangssignalerne af hovedsignalvejen og den yderligere signalvej til tilvejebringelse af den ønskede kompressionslov.

20 Den yderligere signalvej består af et fikseret filter 20, et variabelt afskæringsfilter 22 indeholdende en felteffekttran-sistor 24 (idet disse elementer danner delefilteret/begrænse-ren) og en forstærker 26, hvis udgang er koblet til en begrænser 28 i form af et klippekredsløb, og til modstanden 18. Klip-25 pekredsløbet undertrykker overstyringer af udgangssignalet ved et brat voksende indgangssignal. Forstærkeren 26 øger signalet i den yderligere signalvej til et niveau, således at knækket i karakteristikken af klippekredsløbet 28 under transienttil-stande bliver effektivt ved det pågældende signalniveau. Den 30 effektive tærskelværdi af klippekredsløbet 28 ligger en smule over tærskelværdien af delefilteret/begrænseren. Modstandene 14 og 18 er dimensioneret således, at den nødvendige kompression eller dæmpning af signalet tilvejebringes i den yderlige- 18 DK 168806 B1 re signalvej.

Udgangen af forstærkeren 26 er desuden koblet til en forstærker 30, hvis udgangssignal ensrettes af en diode 31 og integreres i et udglatningsfilter 32 til tilvejebringelse af en 5 styrespænding til felteffekttransistoren 24.

Der er anvendt to simple RC-filtre, selv om ækvivalente LC eller LCR-filtre også vil kunne komme på tale. Filteret 20 har en afskæringsfrekvens på 1700 Hz, under hvilken frekvens der kun er en forsvindende kompression. Filteret 22 omfatter en * 10 seriekondensator 34 og en shuntmodstand 36 efterfulgt af en seriemodstand 38 og felteffekttransistoren 24, hvor source-drain- s trækningen er koblet som shuntmodstand. Med et nul-signal på gate-elektroden af felteffekttransistoren 24 er denne afskåret og har derved næsten uendelig stor impedans. Man kan 15 derfor se bort fra modstanden 38. Afskæringsfrekvensen af filteret 22 er således 800 Hz, hvilket ligger betydeligt under afskæringsfrekvensen af det fikserede filter 20.

Hvis signalet til gate-elektroden øges så meget, at modstanden af felteffekttransistoren 24 bliver mindre end f.eks. 1 kQ, 20 vil modstanden 38 shunte modstanden 36, og afskæringsfrekvensen vil stige, hvorved filterets 22 pasbånd indsnævres mærkbart. Stigningen af afskæringsfrekvensen er progressiv.

Inden for et bestemt amplitudeområde er en felteffekttransi-stor hensigtsmæssig, eftersom den i hovedsagen virker som en 25 modstand, der afhænger lineært af gatespændingen.

Modstanden 36 og felteffekttransistoren 24 er ført tilbage til et justerbart udtag 46 af en spændingsdeler indeholdende en temperaturkompenserende germaniumdiode 48. Derved muliggøres en justering af filteret 22's kompression.

30 Forstærkeren 26 omfatter komplementære transistorer, der giver høje indgangsimpedanser og lave udgangsimpedanser. For at for- DK 168806 B1 19 ! stærkeren 26 skal kunne drive begrænseren 28, nå den have en endelig udgangsimpedans, og en sådan er tilvejebragt ved hjælp af en koblingsmodstand 50. Begrænseren 28 udgøres af siliciumdioder, der har et knæk ved ca. 1/2 V.

5 Signalet for begrænseren 28 og på modstanden 18 kan kortsluttes til jord via en afbryder 53, der anvendes til udkobling af kompressoren.

Forstærkeren 30 er en NPN-transistor med et emitter-tidskon-stantnetværk 52, der giver en øget forstærkning ved høje fre-10 kvenser. Kraftige signaler af høje frekvenser (eksempelvis slagtøjslyde) fører derfor til en hurtig indsnævring af det bånd, inden for hvilket kompression finder sted. Derved undgås signalforvrængninger.

Forstærkeren 30 er via ensretterdioden 31 koblet til udglat-15 ningsfilteret 32. Filteret 32 består af en seriemodstand 54 og en shuntkondensator 56. Seriemodstanden 54 er shuntet af en diode 58, som muliggør en hurtig opladning af kondensatoren 56 (hvilket giver en passende udglatning under stilstand). Spændingen på kondensatoren 56 føres til gate-elektroden af felt-20 effekttransistoren 24.

Det fuldstændige diagram af den komplementære ekspander er vist i fig. 7. En fuldstændig beskrivelse af dette kredsløb er imidlertid ikke nødvendig, eftersom det er identisk med kredsløbet i fig. 6. Komponentværdierne er heller ikke angivet i 25 fig. 7.

Forskellen imellem kredsløbene i fig. 6 og 7 er følgende: I fig. 7 udleder den yderligere signalvej et indgangssignal fra udgangsterminalen 16a, forstærkeren 26a er inverterende, og signalerne kombineret ved hjælp af modstandene 14 og 18 30 tilføres til basen af emitterfølgeren 12, hvis udgang er koblet til terminalen 16a. For at sikre en lav impedans er ind- 20 DK 168806 B1 gangsterminalen 10a koblet til modstanden 14 via en emitter-følger 60. Derved sikres, at forspændingen ikke når ekspanderen.

Forstærkeren 26a er gjort inverterende ved at tage udgangssig-5 nalet fra emitteren i stedet for fra kollektoren af den anden PNP-transistor. Dette indebærer at modstanden 62 på 10 kQ - se fig. 6 - må flyttes fra kollektoren til emitteren, hvilket giver en passende udgangsimpedans til drift af begrænseren. Modstanden 50 er ikke medtaget i fig. 7.

10 Til tilvejebringelse af et støjreduktionssystem er det vigtigt, at der er lige store signalniveauer på emitterne af transistorerne 12 i både kompressoren og ekspanderen. Måleterminaler M er forbundet til emitterne.

Fig. 8 viser et kredsløb til erstatning af kredsløbet imellem 15 punkterne A, B og C i fig. 6 og 7. Når felteffekttransistoren 24 er afskåret, er det andet RC-netværk 22 ikke aktivt, og det første RC-netværk 20 bestemmer da gengivekarakteristikken af den yderligere signalvej. Det forbedrede kredsløb kombinerer fasefordelene ved et enkelt RC-led under stilstand med dæmp-20 ningskarakteristikkeme af et tosektions-RC-filter på 12 dB per oktav under signaltilstande.

I et kredsløb indeholdende en felteffekttransistor af typen MPF 104 anvendes en modstand 36a på 39 kQ til at tilvejebringe en endelig source-impedans i felteffekttransistoren. Derved 25 holdes kompressionsforholdet ved alle frekvenser og niveauer på maksimalt omkring 2. Modstanden 36a har samme kompressions-begrænsende funktion som modstanden 36 i kredsløbene i fig. 6 og 7. Derudover giver denne modstand en lavfrekvensvej for signalet.

30 Ligesom i den første udførelsesform gør kompressoren 4 og ekspanderen 6 i fig. 2 brug af kredsløb af den i fig. 6, 7 og 8 viste type med modificerede karakteristikker. Den ændrede af- DK 168806 B1 21 skæringsfrekvens og reducerede tærskelværdi tilvejebringes ved at modificere karakteristikkerne af det fikserede filter (filteret 20 i fig. 6) og styre forstærkerens forstærkning ved at ændre dennes forbetoningskarakteristikker (emittertidskon-5 stantnetværket 52 af forstærkeren 30 i fig. 6) . Tærskelværdien af kredsløbet til undertrykkelse af overstyring sænkes ved tilførsel af passende DC-forspændinger (i fremadgående retning) til dioderne 28. Impedansen af det variable filter (dvs. filteret 22 i fig. 6 og 8) er i hovedsagen uændret, idet der 10 opretholdes en tilpasning til karakteristikkerne af spændings-styrede variable kredsløbselementer. Modifikationer af B-type kredsløbet med glidebånd, der er vist i fig. 6, 7 og 8, tilvejebringes ved at ændre modstanden i det fikserede filter til 18 kQ, hvorved afskæringsfrekvensen sænkes to eller tre okta-15 ver. Til forøgelse af styreforstærkerens forstærkning er kondensatoren i forstærkeren 30's emitter-netværk 52 øget fra 0,15 til 60 (eller fra 0,1 til 0,4 /xF, hvis der anvendes en værdi på 0,1 μΡ) . Forspændinger på omkring + 1/4 V i fremadgående retning tilføres til dioderne i diodebegrænseren 28, 20 hvorved undertrykkelsen af en eventuel overstyring reduceres med flere dB.

Filteret 22 har en frekvenskarakteristik, der afhænger af hvile-styrespændingen. Filteret 22's afskæringsfrekvens er således sænket to eller tre oktaver. Ved en forøgelse af kapa-25 citeten i emitternetværket af styreforstærkeren 30 øges forstærkningen. Som beskrevet ovenfor stiger afskæringsfrekvensen af filteret 22, når s tyre spændingen (fra forstærkeren 30, ensretteren 31 og udglatningsfilteret 32) øges. Ved en forøgelse af kapaciteten i netværket 52, reagerer filteret 22 ved at hæ-30 ve afskæringsfrekvensen fra værdien i hviletilstand i afhængighed af signaler af lavere niveau, hvorved niveaugengivelsen eller tærskelværdien forskydes i forhold til gengivelsen i det umodificerede B-typekredsløb.

Niveaugengivelsen kan forskydes på andre måder end ved en æn-35 dring af emitternetværket af styreforstærkeren. En anden mu- 22 DK 168806 B1 lighed er at ændre forspændingen af styreelementet, der ellers ændrer styreforstærkningen, og de relative signalniveauer imellem filtervejen og styresignalets udledningsvej osv.

Fig. 9 viser gengivekarakteristikken under kompressions-tær-5 skelværdien af de to serieforbundne kompressorer, idet den første er modificeret som ovenfor beskrevet. Ekspanderens gengivelse er også vist. Der sammenlignes med fig. 10, der viser gengivelsen under kompressions-tærskelværdien af en enkelt kompressor eller ekspander - se fig. 6, 7 og 8.

10 Fig. 11 illustrerer udgangssignalet i afhængighed af indgangssignalet af de seriekoblede kompressorer som funktion af frekvensen. Det ses, at der er to dynamikområder for de kurver, der indikerer de forskudte dynamikvirkningsområder. Selv om skelneligheden af dynamikvirkningsområderne illustrerer for- 15 skydningen af anordningerne, foretrækkes i praksis, at kurverne er så glatte som muligt uden skelnelige dynamikvirkningsområder eller "stød". Parallelle linier A og B trækkes gennem tærskelværdiområderne. Linien A refererer til standardkredsløbet, medens linien B refererer til det modificerede kredsløb.

20 Disse kurver sammenlignes med kurverne i fig. 12, som viser de tilsvarende gengivekarakteristikker for en umodificeret B-type glidebåndkompressor. Fig. 11 viser, at kompressoren omfattende seriekoblede anordninger i hovedsagen giver den dobbelte kompression over et større frekvens- og niveauområde.

25 Virkningen af det variable bånd af de seriekoblede anordninger med forskudte dynamikvirkningsområder fremgår af fig. 13 og 14, der viser testtonegengivelser af seriekoblede kompressorer. Der sammenlignes med fig. 15, som angiver en indspilning hidrørende fra kredsløbet i fig. 6 indeholdende kredsløbet i 30 fig. 8. Virkningen af det variable bånd illustreres ved at afbilde kompressorens frekvensgengivelse ved hjælp af en test-tone af lavt niveau (under kompressorens tærskelværdi) under tilstedeværelse af et signal af højt niveau. Testtonen detek-teres ved kompressorens udgang ved hjælp af et sporingsfilter.

DK 168806 B1 23

Signalet af højt niveau bevirker, at kompressorkredsløbet bliver aktivt, idet man ser indflydelsen på vende frekvens en af filteret.

Fig. 13 viser gengivelsen af en testtone ved -65 dB og signal-5 toner på 200 Hz ved niveauer fra -28 dB og derunder til +10 dB. Fig. 14 er gengivelsen for en 500 Hz signaltone ved niveauer fra -34 dB og derunder til +10 dB.

I en yderligere udførelsesform, der har en bedre ydeevne, er kompressoren 2 og ekspanderen 8 i fig. 2 modificerede standard 10 B-typeanordninger. I begge seriekoblede anordninger er afskæringsfrekvensen sænket to oktaver til tilvejebringelse af en stejlt voksende lavniveaugengivelse. En forskydning af dynamikvirkningen tilvejebringes ved at reducere tærskelværdierne (både dele- og overstyringsundertrykkelse) af den anden anord-15 ning (i kompressortilstand).

En fordel ved kredsløbsarrangementet ifølge opfindelsen er, at frekvenskarakteristikkerne af de enkelte kredsløb er sammensat. En stejlt voksende støjreduktion vil kunne opnås ved hjælp af kredsløb med samme lavniveau-gengivelse.

20 I den forbedrede udførelsesform resulterer valget af identiske filterkarakteristikker omkring to oktaver under karakteristikken af standard B-typeanordningen i en karakteristik, der stiger hurtigt over omkring 300 Hz. Kredsløbsarrangementet kan således give en betydelig støjreduktion i det kritiske område 25 fra 300 Hz til 2 kHz, der er et område, hvori båndstøjen er hørbar, når støjen over 2 kHz er reduceret. Under 3 00 Hz er der et negligibelt, hørbart støjbidrag fra båndet. Med en minimal støjreduktion under 300 Hz undgår kredsløbsarrangementet at påvirke fundamentale signalfrekvenser. Samtidigt forbedres 30 komplementariteten af kredsløbsarrangementet i båndoptagere, som f.eks. kan have gengivefejl som følge af stød eller lignende. Som følge af, at de lavfrekvente signaler ikke kompri-meres, bliver kredsløbsarrangementets forenelighed desuden for- DK 168806 B1 24 bedret, eftersom forstærkningen af lavfrekvente signaler ellers kunne give anledning til generende buldren og basfremhævelser under afspilning af kodede bånd i systemer, der ikke er udstyret med komplementære ekspandere.

5 I de to seriekoblede anordninger (fig. 6 og 8) er modstanden i det fikserede filter 20 ændret fra 3,3 kQ til 13 kQ, hvorved den nedre afskæringsfrekvens af filtrene 20 og 22 sænkes omkring 2 oktaver til omkring 375 Hz. I den anden anordning er kondensatoren i emitternetværket 52 af styreforstærkeren 30 10 øget med en faktor på omkring 4, ligesom i den tidligere beskrevne udførelsesform. Dette giver en tærskelniveauforskyd-ning på 10-15 dB (afhængigt af signalniveauet og -frekvensen). Ved en passende forspænding af begrænseren 28, sænkes niveauet for overstyringsundertrykkelse.

15 I en modifikation af den sidst beskrevne udførelsesform kan kondensatoren 34 i filteret 22 øges til 0,01 μΡ til opnåelse af en mere ensartet karakteristik fra enhed til enhed og til forbedring af støjmodulationskarakteristikkerne. I dette tilfælde er arrangementet, som følge af at filteret 10 har i ho-20 vedsagen samme tidskonstant som det variable filter 22, ækvivalent med et énpolet, variabelt filter, og det fikserede filter kan udelades. I dette tilfælde er modstanden 36a (som har en værdi på 47 kQ i et B-type-kredsløb) shuntet af source-drain-strækningen af felteffekttransistoren 24, således at der 25 opnås en hvile-afskæringsfrekvens på omkring 375 Hz. Det er imidlertid ønskværdigt at bibeholde det fikserede filter i højniveaukredsløbet, således at kredsløbet ved en omskiftning kan virke som et standard B-type-kredsløb.

I praksis skal en forbrugerenhed, der gør brug af de beskrevne 30 kredsløbsarrangementer, være forenelig med ikke-kodet og B-type-kodet software (dvs. bånd og FM-radioudsendelser). De forbedrede kredsløbsarrangementer omfatter en standard B-type-kredsløb og kan følgelig omkobles til at operere som en B-typeanordning for fuld forenelighed. Når registrerede bånd DK 168806 B1 25 kodes ved hjælp af det forbedrede kredsløbsarrangement, er eksisterende B-type-forbrugerenheder i stand til at detektere den yderst liggende information af for høj frekvens eller "klarhed", som kan behandles ved at justere højfrekvenstone-5 kontrollen ligesom ikke-udstyrede forbrugerenheder behandler B-type-kodet software.

B-type-kredsløbet ifølge 28.426 har et maksimalt kompressionsforhold på omkring 2:1. Dette har vist sig at være passende for kompandersystemer for kassettebånd. I de serieforbundne 10 kredsløb af de ovenfor beskrevne udførelsesformer har hvert kredsløb et maksimalt kompressionsforhold på omkring 2:1, og det maksimale kompressionsforhold af hele arrangementet af serieforbundne kredsløb er omkring 2:1 ved de fleste indgangssignalniveauer og -frekvenser. I praksis kan kompressionsfor-15 holdet imidlertid øges en smule indenfor et lille område af niveauer og frekvenser, eksempelvis til 2,5:1. Dette kan tolereres, hvis kompressionsforholdet ikke er større end omkring 2,5:1 (eller omkring 1-1/4 gange kompressionsforholdet af det enkelte kredsløb), og hvis området af niveauer og frekvenser, 20 indenfor hvilket dette sker, ikke er særlig stort.

I en anden udførelsesform - se fig. 2 - er kompressoren og ekspanderen udformet som en anordning, der opdeler signalet i frekvensbånd. En sådan anordning er beskrevet i Journal of the Audio Engineering Society, Vol. 15. nr. 4, oktober 1967, side 25 383-388. Sådanne båndopdelende anordninger omtales som A-type- anordninger.

I praksis kan en A-typekompressor modtage et fladt indgangssignal og afgive et udgangssignal til en anordning med glide-bånd. Det mest hensigtsmæssige er at placere A-typeanordnin-30 gen, således at den modtager et ubehandlet indgangssignal, eftersom den er dimensioneret til at signalbehandle et fladt indgangssignal. Ved at placere anordningen med glidebånd forrest, ændres det flade indgangssignal, således at der opnås en form, der er mindre egnet for A-typeanordningens indgang. På DK 168806 B1 26 gengivesiden modtager ekspanderen med glidebånd signalet fra kanalen, behandler det og fører det til A-type-ekspanderen.

Fig. 16 viser kurver svarende til de i fig. 9 viste for lavniveaugengivelser af en A-type-kompressor alene, glide-båndkom-5 pressoren alene og den kombinerede kompressorgengivelse. Ekspansionsgengivekarakteristikkerne er komplementære som vist i fig. 9. Op til 5 kHz giver en A-type kompressor en kompression på 10 dB, over hvilken frekvens gengivelsen stiger jævnt til 15 dB ved 15 kHz. Denne stigning i gengivekarakteristikken ud-10 nyttes til at gøre glidebåndskarakteristikken mindre følsom ved høje frekvenser (se højfrekvensdelen af "glidebånd" kurven i fig. 16). Derved reduceres virkningerne af højfrekvensunøj-agtigheder i kanalens gengivekarakteristik, hvilket vil blive beskrevet i det følgende. Den kombinerede gengivelse stiger 15 jævnt til 20 dB, hvor den i hovedsagen opretholdes til omkring 14 kHz, og derefter aftager. Glidebåndanordningen er indrettet til at hæve tærskelværdierne og de resulterende dynamikvirkningsområder, som ikke er sammenfaldende med områderne af A-type-kredsløbet.

20 Fig. 17 viser en skare gengivekurver ved forskellige niveauer for serie A-type og glide-båndkompressorer. Disse kurver giver samme information som kurverne i fig. 11. Det skraverede område C indikerer dynamikvirkningsområderne hidrørende fra A-ty-peanordningen. Det skraverede område D hidrører fra glide-25 båndsanordningen. Dette arrangement resulterer i et maksimalt kompressionsforhold, som ved ethvert niveau og enhver frekvens ikke overstiger 2:1, og derfor er forholdsvis ufølsomt over for eventuelle forstærkningsfejl i båndindspilningskanalerne.

Det er underforstået, at en A-typeanordning er forbundet i 30 serie med en speciel glidebåndsanordning. A-typeanordningen kan modificeres ved at forskyde dynamikområdet til opnåelse af den bedst mulige tilpasning til dynamikvirkningsområderne af giidebåndsanordningen.

Claims (13)

1. Kredsløbsarrangement til modifikation af- dynamikområdet af et indgangssignal omfattende et første kredsløb (2, 6), der i et første frekvensområde har en bilineær indgangs/udgangskarakteristik med to lineære dele, i hvilke forstærkningen er niveauuafhængig, og en ulineær del, der forbinder de lineære 20 dele, og i hvilken forstærkningen er niveauafhængig, idet den første lineære del af karakteristikken svarer til indgangssignalniveauer under en første tærskelværdi, den anden lineære del af karakteristikken svarer til indgangssignalniveauer over en anden tærskelværdi, og forstærkningen i den første lineære 25 del er forskellig fra forstærkningen i den anden lineære del, og forholdet mellem den differentielle ændring af indgangssignalniveauet og den tilsvarende differentielle ændring af ud-gangssignalniveaut, dvs. kompressions- eller ekspansionsforholdet i den ulineære del af karakteristikken (7, 7') varierer 30 fra én til et maksimalt kompressionsforhold eller et minimalt ekspansionsforhold og tilbage til én, når indgangssignalniveauet øges, kende te gnet ved, at det første kredsløb efterfølges af mindst et yderligere kredsløb (4, 8), der har en bilineær karakteristik i et andet frekvensområde, idet det 35 andet frekvensområde i hvert fald delvis overlapper det første DK 168806 B1 28 frekvensområde, og at tærskelværdierne af de to kredsløb (2, 4; 6, 8) er forskellige, således at de ulineære dele af de bilineære karakteristikker af kredsløbene er forskudt med hensyn til indgangssignalniveau i det delfrekvensområde, hvor det 5 første og det andet frekvensområde overlapper, hvorved arrangementet af i hvert fald to serieforbundne kredsløb (2,4; 6, 8. også har en bilineær karakteristik, og hver især sammenlignet med hver af kredsløbene har en større forskel imellem den første tærskelværdi og den anden tærskelværdi, og en større 10 forskel imellem forstærkningen i den første lineære del af dens karakteristik og forstærkningen i den anden lineære del af dens karakteristik, men i hovedsagen ikke har noget større maksimalt kompressionsforhold eller minimalt ekspansionsforhold.

2. Kredsløbsarrangement ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det maksimale kompressionsforhold ikke overstiger 1,25 gange det maksimale kompressionsforhold af det enkelte kredsløb, og at det minimale ekspansionsforhold ikke er mindre end 0,8 gange det minimale ekspansionsforhold af det enkelte 20 kredsløb.

3. Kredsløbsarrangement ifølge krav 1 eller 2 , kende -tegnet ved, at den maksimale værdi af kompressionsforholdet og den minimale værdi af ekspansionsforholdet af det enkelte kredsløb er omkring 2:1 henholdsvis 1:2.

4. Kredsløbsarrangement ifølge krav 1-3, kendeteg net ved, at indgangssignalniveauet (T) svarende til det første tærskelniveau af hver af dets enkelte kredsløb (2, 4; 6, 8. med tilnærmelse er bestemt af formlen T - F cg T~F C=T hvor F er den anden tærskelværdi af de respektive kredsløb, C 30 er den ekstreme værdi af kompressions- eller ekspansionsfor- DK 168806 B1 29 forstærkningerne af de respektive kredsløb i den første og den anden lineære del af karakteristikken.

5. Kredsløbsarrangement ifølge krav 1-4 for modifikation af dynamikområdet af audiosignaler, kendetegnet ved, at 5 hver af de enkelte kredsløb (2, 4; 6, 8) indeholder organer, der ved indgangssignalniveauer over en tredje tærskelværdi er i stand til at undertrykke oversving, og at den tredje tærskelværdi af de enkelte kredsløb er forskudt.

6. Kredsløbsarrangement ifølge krav 5, kendetegnet 10 ved, at den tredje tærskelværdi af de enkelte kredsløb (2, 4; 6. 8) er forskudt på samme måde som de første tærskelværdier.

7. Kredsløbsarrangement ifølge et eller flere af kravene 1-6, kendetegnet ved, at forstærkningen af den første lineære del af den respektive bilineære karakteristik af de en- 15 kelte kredsløb (2, 4; 6, 8) er tilnærmelsesvis 10 dB.

8. Kredsløbsarrangement ifølge et eller flere af kravene 1-7, kendetegnet ved, at hver af kredsløbene (2, 4; 6, 8) indeholder et filter (22) med en variabel afskæringsfrekvens, der tilvejebringer en forstærkning eller afskæring af fre- 20 kvensgengivelsen i det høje eller lave frekvensområde af signalbåndet og er indrettet til at kunne styres ved hjælp af et styresignal genereret ved hjælp af et styrekredsløb (30, 31, 32. i afhængighed af signaler i dette frekvensområde således, at filterets (22) afskæringsfrekvens forskydes fra den værdi, 25 den har i fravær af et styresignal, dvs. hvileafskæringsfrekvensen, til en anden værdi på en sådan måde, at det forstærkede eller afskårne frekvensområde indsnævres, og at forstærkningerne af styrekredsene i hver af de enkelte kredsløb er forskellige.

9. Kredsløbsarrangement ifølge krav 8, kendetegnet ved, at hvileafskæringsfrekvenserne af filtrene i hvert kredsløb er i hovedsagen identiske. DK 168806 B1 30

10. Kredsløbsarrangement ifølge krav 8 eller 9, kende -tegnet ved, at forstærkningen eller afskæringen er tilvejebragt i det øvre audiofrekvensområde, og at hvileafskæringsfrekvensen af filteret i hver af de enkelte kredsløb ligger i 5 området 300-400 Hz.

11. Kredsløbsarrangement ifølge et eller flere af kravene 1-10, kendetegnet ved, at i hvert fald et af dets kredsløb kan ændre spektralindholdet af indgangssignalet.

12. Kredsløbsarrangement ifølge et eller flere af kravene 10 1-11, kendetegnet ved, at den første tærskelværdi af det første kredsløb (2) ligger ved et højere indgangssignalniveau af det andet kredsløb.

13. Kredsløbsarrangement ifølge et eller flere af kravene 1-11 , kendetegnet ved, at den første tærskelværdi 15 af det første kredsløb (6) ligger ved et lavere indgangssignalniveau end den første tærskelværdi af det andet kredsløb (8) .