DK172325B1 - Signalkompressor og signalekspander til brug i et transmissionssystem - Google Patents

Description

DK 172325 B1

Opfindelsen angår en signalkompressor til brug i et transmissionssystem, i hvilket et komprimeret signal kan tilføres til en transmissionskanal, som er forbundet med en ekspander, hvilken kompressor indeholder et styrekredsløb, der kan gene-5 rere et styresignal til styring af kompressionen i kompressoren, hvilken kompressor desuden indeholder et eller flere frekvensafhængige netværk, således at kompressionen styres i afhængighed af frekvens- og amplitudekarakteristikkerne af det tilførte styresignal, idet i hvert fald et af de fre-10 kvensafhængige netværk påvirker styresignalet således, at det er mindre følsomt over for de yderste høj- og/eller lavfrekvente dele af den brugbare båndbredde af kompressorens indgangssignal .

For at et kompandersystem skal kunne fungere optimalt, dvs.

15 for at den komplementære ekspander skal kunne afkode det komprimerede signal uden at indføre fejl, må transmissionskanalen imellem kompressoren og ekspanderen være fejlfri. Kompressorer og komplementære ekspandere opererer efter en komplementær ekspansions/kompressionslov. For at en kompressor 20 og en ekspander skal kunne operere komplementært, må der tilføres samme styrespænding til kompressoren og ekspanderen. Styrespændingen udledes fra signalet under signalbehandling i kompressoren eller ekspanderen. Hvis signalet fra kompressoren påvirkes af transmissionskanalen, inden det når ekspande-25 ren, vil ekspanderens styrespænding afvige fra den tilsigtede værdi. Kun et uændret signal resulterer i en udledning af den samme styrespænding i ekspanderen og følgelig i en korrekt ekspansion.

Fejl i en transmissionskanal for en anordning, såsom en kas-30 settebåndoptager, forekommer med størst sandsynlighed i de yderste områder af den brugbare båndbredde. Hvis høj- og/eller lavfrekvente signaler ved kompressorens indgang påvirker kompressoren, vil denne ikke kun komprimere de høj- og/eller lavfrekvente signaler men også midtbåndssignalerne, idet kom-35 pressoren påvirker hele signalamplituden, og ikke kun fre- 2 DK 172325 B1 kvensadskilte delsignaler. Der er her set bort fra professionelle flerbåndskompandersystemer, i hvilke frekvensbåndet er opdelt i flere bånd, og en separat kompressor og ekspander opererer i hvert sit bånd. For at ekspanderen skal kunne fo-5 retage en korrekt afkodning af det komprimerede signal, må den modtage udgangssignalet af kompressoren i uændret tilstand. Hvis transmissionskanalen dæmper de komprimerede høj-og/eller lavfrekvente signaler, vil ekspanderen ikke kunne udføre en komplementær ekspansion. Midtbåndssignalerne, der 10 er komprimeret som følge af de høj- og/eller lavfrekvente signaler, der styrer kompressoren, forbliver komprimeret ved udgangen af ekspanderen. Denne kompression viser sig ved, at der optræder en variation i amplituden af midtbåndssignalerne, idet amplitudemodulationen varierer, hvis amplituden af 15 de høj- og/eller lavfrekvente signaler, der tilføres til kompressoren, varierer. Under musikgengivelse vil sådanne signaler typisk være repetitive og pulserende, hvilket resulterer i en modulation af midtbåndssignalerne (midtbåndsmodulations-effekt), når kompressionen af disse signaler fra ekspanderen 20 varierer.

I båndbreddebegrænsede systemer vil båndbredden af komprimerede signaler nærme sig eller overstige den brugbare båndbredde af kanalen. Sådanne systemer er derfor særligt udsat for fejl under indspilning/afspilning, især i de yderste høj-25 og/eller lavfrekvente områder.

Der er to aspekter : 1) kompressorens båndbredde kan overstige den båndbredde, inden for hvilken indspilnings/afspil-ningskarakteristikken i en anordning er forholdsvis flad, og 2) kompressorens båndbredde i en anordning til fremstilling 30 af forregistrerede bånd eller plader kan overstige den båndbredde, inden for hvilken anordningen har en flad gengivekarakteristik.

Formålet med opfindelsen er at anvise, hvorledes man undertrykker de skadelige indvirkninger på komplementariteten i 3 DK 172325 B1 kompandersystemer, forårsaget af fejl i transmissionskanalens amplitudegengivelse. Endvidere skal almindelige støjeffekter ved meget lave og meget høje frekvenser kunne undertrykkes på kendt vis.

5 En signalkompressor af den indledningsvis nævnte art er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at den har et eller flere frekvensafhængige netværk, der kan påvirke båndbredden af kompressorens udgangssignal og styresignalet ved de yderste høj-og/eller lavfrekvente dele af signalerne, hvorhos et eller 10 flere af de frekvensafhængige netværk omfatter mindst ét netværk, som kan påvirke styresignalet, idet filterkarakteristikken af hvert netværk har en lavfrekvent og/eller en højfrekvent afskæringsfrekvens med et brat fald i dæmpning i det område, hvor transmissionskanalens gengivelse er rimelig på-15 lidelig, hvilken filterkarakteristik har en sådan form, at der tilvejebringes en komplementær ekspander, idet netværket eller netværkerne, der kan påvirke båndbredden af kompressorens udgangssignal, har en sådan filterkarakteristik, at en mærkbar forøgelse i støjniveau som følge af støj følsomheden 20 af det menneskelige øre ikke indføres, når en komplementær ekspander afspiller signalet modtaget fra transmissionskanalen, hvorved signalet tilført til kompressoren i området af de yderste høj - og/eller lavfrekvente dele ikke forstærkes af kompressoren og overbelaster transmissionskanalen, og der 25 sker en undertrykkelse af den midtbåndsmodulationseffekt, der ellers ville opstå, hvis den usikre frekvenskarakteristik af transmissionskanalen i området af de yderste høj og/eller lavfrekvente dele resulterer i, at de ydreste høj- og/eller lavfrekvente signaler forvrænges inden de tilføres til eks-30 panderen. Derved afhjælpes midtbåndsmodulationsproblemet ved, at de yderste høj- og/eller lavfrekvente signaler ikke påvirker kompressoren. Derved kommer ekspanderen i højere grad til at virke komplementært i forhold til kompressoren, selv om transmissionskanalen skulle kunne påvirke signalet i de yder-35 ste høj- og/eller lavfrekvente områder.

4 DK 172325 B1

Foranstaltningerne til undertrykkelse af midtbåndsmodulationseffekt er overraskende enkle. De signaler, der styrer kompressoren, afskæres brat ved en frekvens, der ligger et godt stykke inde i det brugbare pasbånd og en smule under (over) 5 den frekvens, ved hvilken transmissionskanalen eller indspil-nings/afspilningskarakteristikken har betydelige fejl. Signalet behandlet ved hjælp af ekspanderen udsættes fortrinsvis for en komplementær forstærkning, således at der opretholdes en flad gengivekarakteristik.

10 Hvis man kan acceptere en gengivekarakteristik, der ikke er flad over det hele, vil kredsløbet ifølge opfindelsen kunne indbygges i kompressordelen af et kompandersystem. Derved dæmpes en eller flere dele af spektret, inden for hvilket transmissionskanalen eller indspilnings/afspilningskarakteri-15 stikken har fejl, til et niveau, hvor de i det væsentlige ikke er i stand til at påvirke kompressionen og derved ekspansionen. Endvidere ændres spektralindholdet af signalerne, der er behandlet ved hjælp af kompressoren (ved spektralfil-trering), således at kompressionen ikke påvirkes særligt me-20 get af signaler uden for det bratte fald.

Endvidere kan der ifølge opfindelsen være anbragt et filter i signalvejen af kompressorens indgang og fortrinsvis et komplementært filter i signalvejen af ekspanderens udgang. Derved kan man klare sig med færre kredsløbselementer som følge 25 af, at der opereres ved alle signalniveauer. Alternativt vil der kunne anvendes to filtre, et i styrekredsløbet af kompressoren og et i signalvejen af kompressorens udgang. I ekspanderen er det ene filter anbragt i styrekredsløbet og det andet i signalvejen af ekspanderens udgang. Endvidere kan der 30 anbringes et filter i indgangen af kompressorens sidevej til påvirkning af de signaler, der føres derigennem, og til styring af sidevejskredsløbet.

Det er ganske vist kendt at indskyde antimætningsfiltre i signalvejen; før eller efter kompressoren/ekspanderen og i 5 DK 172325 B1 kompressoren/ekspanderen, der samtidigt indeholder styrekredsløbet. Antimætningsfiltrene kan være placeret flere forskellige steder i kompressor- eller ekspandersignalvejene, og de tjener til at dæmpe de højfrekvenssignaler, der tilføres 5 til et indspilningsbånd.

Kredsløbet ifølge opfindelsen er placeret mere præcist, eftersom det skal kunne påvirke kompressoren og følgelig ekspanderen ved at ændre frekvensspektret af de af kompressoren behandlede signaler. Kredsløbet ifølge opfindelsen er ikke 10 rettet mod undertrykkelse af mætningseffekter, men vil alligevel kunne medvirke til at undgå sådanne.

Ligesom de kendte antimætningskredsløb giver den foreliggende opfindelse ikke anledning til en mindre støjreduktion i det område, hvor signalerne dæmpes brat som funktion af frekven-15 sen. Afskæringsfrekvensen ved det bratte fald i det ydre frekvensområde af systemet ligger ved en forholdsvis høj frekvens i det område, hvor det menneskelige øre er væsentlig mindre følsomt overfor støj . I det lave frekvensområde af systemet er øret også mindre følsomt, og der må i det væsentli-20 ge ikke, selv om der er en mindre støjreduktion i disse områder, være nogen hørbar støj i disse områder i korrekt dimensionerede systemer: Opfindelsen har kun relation til spek- tralfiltrering i de yderste høj- og/eller lavfrekvente områder, eftersom disse frekvensområder i praksis er de eneste 25 områder, hvor der er væsentlige fejl i transmissionskanalens amplitudegengivelse. En yderligere årsag er, at en dårligere støjundertrykkelse i disse yderste dele vil kunne tolereres som følge af den dårligere gengivelse af det menneskelige øre.

30 I et andet kendt system er et 12 dB/oktav båndpasfilter med afskæringsfrekvenser ved omkring 20 Hz og 10 kHz indskudt i styrekredsløbet af et bredbånds-støjreduktionssystem af audiobånd-kompandertypen (der er solgt under varemærket "dbx II"). Dette giver ikke de samme resultater som kredsløbet 6 DK 172325 B1 ifølge opfindelsen, idet der ikke et noget filter i signalvejen, og et højfrekvenssignal (eller et lavfrekvenssignal) af et højt niveau og over 10 kHz (eller under 20 Hz) er forstærket i overensstemmelse med niveauet af signalerne i pas-5 båndet af styrekredsløbet.

Et sådant system giver en glimrende forstærkning af højfrekvenssignaler (lavfrekvenssignaler) af højt niveau (uden for området fra 20 Hz til 10 kHz) , når transmissionskanalen ikke overstyres af signaler i frekvensbåndet fra 20 Hz til 10 kHz.

10 Opfindelsen angår også en signalekspander til brug i et transmissionssystem, i hvilket et komprimeret signal tilføres til en transmissionskanal, hvis indgang får tilført et signal komprimeret ved hjælp af en signalkompressor, hvilken ekspander indeholder et styrekredsløb til generering af et styre-15 signal til styring af ekspansionen i ekspanderen. Signalekspanderen ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at den har et eller flere frekvensafhængige netværk, der kan påvirke båndbredden af ekspanderens udgangssignal og styresignalet ved de yderste høj- og/eller lavfrekvente områder af signa-20 let, idet filterkarakteristikken af hvert netværk har en sådan form, at ekspanderen er komplementær til kompressoren, hvorved der af ekspanderen tilvejebringes ekspanderede signaler, der i hovedsagen svarer til indgangssignalerne til kompressoren uden den midtbåndsmodulationseffekt, der ellers vil 25 opstå, hvis den usikre frekvenskaraketistik af transmissionskanalen i området af de yderste høj - og/eller lavfrekvente dele resulterer i, at der tilføres forvrængede høj- og/eller lavfrekvente signaler til ekspanderen. Derved opnås en særlig hensigtsmæssig ekspander.

30 Opfindelsen skal nærmere forklares i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1-4 viser eksempler på transmissionssystemer indeholden- 7 DK 172325 B1 de kompressorer og ekspandere med spektral-filterforskydningsnetværk , fig. 5 et højfrekvens spektral-filterforskydningsnetværk og et kompensations-filterforskydningsnetværk til brug i forbin-5 delse med en kassettebåndoptager, fig. 6 det menneskelige øres følsomhed over for støj som funktion af frekvensen (CCIR støj-vægtfunktionen) fig. 7-10 gengivekarakteristikker af typiske kassettebåndoptagere , og 10 fig. 11-16 repræsentative kurver til forklaring af opfindelsen.

De i fig. 1-4 viste kompandersystemer indeholder spektral-filterforskydningsnetværk og viser mulige placeringer af disse .

15 I det i fig. 1 viste transmissionssystem er et spektral-filterf orskydningsnetværk 2 (med en lavfrekvent og/eller en høj -frekvent del) anbragt i indgangssignalvejen til en kompressor 4, hvis udgangssignal tilføres til en transmissionskanal N.

På gengivesiden af kanalen N er anbragt en komplementær eks-20 pander 6, der påvirker det transmitterede signal og tilfører dette til et kompensations-filterforskydningsnetværk 8 med en karakteristik, der er komplementær til karakteristikken af netværket 2. Denne placering af filternetværkerne er fordelagtig i tilfælde af, at både kompressoren 4 og ekspanderen 6 25 består af seriekoble anordninger, jf. f.eks. Dolby B og Dolby C støjundertrykkelsessystemer, der er omtalt i Audio maj 1981, side 20-26.

Fig. 2 illustrerer et transmissionssystem, som indeholder flere kredsløb og er lidt mere kompliceret. I dette transmis-30 sionssystem er et spektral-filterforskydningsnetværk 10 an- DK 172325 Bl 8 bragt i kompressoren 4's styrekredsløb, og et yderligere spektral-filterforskydningsnetværk 12 er anbragt ved kompressoren 4's udgang. Til opnåelse af kompensationsfiltrering på gengivesiden må der desuden anbringes et komplementært kom-5 pensations filternetværk 14 i indgangssignalvejen af ekspanderen 6. Et spektral-filterforskydningsnetværk 10, med samme karakteristik som netværket 10 i kompressorens styrekredsløb, er derfor placeret i ekspanderen 6's styrekredsløb. Karakteristikkerne af netværkerne 4 og 12 kan afvige indbyrdes og 10 fra karakteristikken af netværket 2 og alligevel give samme resultat som sidstnævnte. Dette er også tilfældet i forbindelse med netværkerne 14 og 10. Hvis kompressoren 4 og ekspanderen 6 består af seriekoblede anordninger, behøves der kun ét spektral-filterforskydningsnetværk 10 i styrekredslø-15 bet af kompressoren 4, og der er kun anbragt et spektral-filterforskydningsnetværk 12 i udgangssignalvejen af kompressoren 4, og et kompensationsfilternetværk 14 i indgangssignalvejen af ekspanderen 6, idet der kun er et netværk 10 i dennes styrekredsløb.

20 Fig. 3 og 4 viser placeringen af spektral-filterforskydnings-netværkene i sidesignalvejene af tovejskompressorer og -ekspandere. Sådanne kompressorer- og ekspandere er velkendte og vil derfor ikke blive beskrevet nærmere. Der er imidlertid to mulige udformninger af den yderligere signalvej N (20). I den 25 første udformning er et filter efterfulgt af en styret begrænser, der er indrettet til at begrænse progressivt med et voksende signalniveau af et ensrettet og udglattet styresignal, jf. US-patentskrift nr. 3.846.319. I den anden udformning er der et glidebåndhøjpasfilter, hvis pasbånd indsnævres 30 af et voksende styresignal, således at store signalkomponenter ikke afgives fra udgangen af filteret - jf. US patent-skrift nr. Re 28.426 - . Passende afskæringsfrekvenser for de variable filtre ligger i hviletilstand ved omkring 375 Hz, men giver i afhængighed af styresignalet et progressivt ind-35 snævret højpas. Tovejskompressorer og/eller -ekspandere kan også anvendes i transmissionssystemerne i fig. 1 og 2.

9 DK 172325 B1 I fig. 3 er et spektral-filterforskydningsnetværk 18 anbragt i indgangssignalvejen af et sidevej s-støjundertrykkelseskredsløb 20 af en kompressor 22 og eventuelt også af en ekspander 24. I fig. 4 anvendes en kompressor 26 og en ekspander 5 27 af den type, der har et glidebånd. I dette transmissions system er et spektral-filterforskydningsnetværk 28 anbragt i et styrekredsløb 30, der tjener til at styre et frekvensvariabelt "plateau" af et glidebåndfilterkredsløb 32. Et yderligere spektral-filterforskydningsingsnetværk 34 er anbragt i 10 udgangen af sidevejen. Et tilsvarende spektral-filterforskydningsnetværk kan være anbragt i ekspanderens 24 sidevej. Transmissionssystemerne i fig. 1 og 2 foretrækkes frem for transmissionssystemerne i fig. 3 og 4, eftersom de første virker ved alle signalniveauer og følgelig også reducerer en 15 eventuel overbelastning af transmissionskanalen og eventuelle mætningseffekter af registreringsmediet ved de yderste dele af frekvensbåndet.

Selv om der kun er vist en enkelt sidevej i fig. 3 og 4, vil yderligere sideveje kunne komme på tale. Sidevejene kan være 20 udformet således, at kompressorens sidevej danner en feedforward konfiguration, og ekspanderens sidevej danner en feed-back konfiguration, jf. f.eks. US patentskrift nr. 3.903.485. Hvis kompressoren og ekspanderen består af tovejsanordninger eksempelvis af den type, der er beskrevet i Audio 25 maj 1981, side 20-26, er det tilstrækkeligt at anvende et spektralnetværk i den første seriekoblede anordning i kompressoren, og eventuelt også i den sidste seriekoblede anordning i ekspanderen.

Filterkarakteristikken har fortrinsvis: 30 a) en afskæringsfrekvens i det område, i hvilket transmissionskanalen eller båndoptagerkarakteristikken inklusive ekspanderens båndpasfilter er rimelig pålidelig, dvs. en smule under (over) den frekvens, ved hvilken transmissionskarakte- 10 DK 172325 B1 ristikken eller båndoptagergengivekarakteristikken er usikker eller begynder at falde af, b) en brat afskæring til opnåelse af en veldefineret begrænsning af de frekvenser, der styrer kredsløbet, 5 c) en veldefineret form efterfulgt af et fald, således at det er let at danne den reciprokke karakteristik under gengivelse eller afspilning til opretholdelse af en flad gengivekarakteristik, hvis det ønskes, d) en form, som optimalt udnytter støjfølsomhedskarakteri-10 stikken af den menneskelige hørelse, dvs. med et fald i gengivelsen, der er så stejlt og så dybt som muligt, uden at der indføres en mærkbar forøgelse i støjniveauet, ved anvendelse af den reciprokke karakteristik under afspilning.

Selv om spektral filterforskydningskarakteristikken effektivt 15 reducerer støjundertrykkelsen over (under) den skarpe afskæringsfrekvens over ca. 8 kHz (eller under ca. 50 Hz), vil den forøgede støj ikke være hørbar som følge af det menneskelige øres mindre følsomhed og overfor højfrekvent og lavfrekvent støj af lavt niveau, især hvis støjniveauet er ekstremt lavt, 20 således som det er tilfældet i en båndoptagerkompander. Dette overraskende aspekt er eftervist ved forsøg.

Begrundelsen for denne signalbehandling fremgår af CCIR-støj-vægtfunktionen - se i fig. 6 - der angiver det menneskelige øres følsomhed over for støj af lavt niveau. Det ses, at føl-25 somheden er lav ved lave frekvenser og vokser til et maksimum ved ca. 6-7 kHz og derefter aftager hurtigt. Der er således ikke behov for nogen særlig støjreduktion ved frekvenser over 8-10 kHz. Dette er højfrekvensmodstykket til de konstaterede egenskaber af støjreduktionssystemer til tilvejebringelse af 30 en betydelig støjreduktion, selv om de lave frekvenser ikke behøver særlig megen signalbehandling og eventuelt slet ikke behøver nogen signalbehandling overhovedet. Ved beregninger 11 DK 172325 B1 er det muligt at udelukke brum, som under kassettebåndoptagelse er den eneste lavfrekvente støj, der volder problemer.

I professionelle støjreduktionssystemer med en lavfrekvent støjreduktion til at beskytte mod brum, er der i almindelig-5 hed kun et lille behov for støjreduktion under den laveste brumkomponent, der kan forventes (50 Hz).

Især i den højfrekvente ende af spektret vil et spektral-filterforskydningsnetværk ikke kunne overflødiggøre eller erstatte et over alt begrænsende filter, såsom et såkaldt "mul-10 tipleksfilter" (MPX). Årsagerne er tidligere blevet angivet.

Som før nævnt har et båndbegrænsende filter, der sædvanligvis både anvendes under indspilning og afspilning, flere funktioner, der kun perifert har relation til nærværende diskussioner. Det er derfor også ved en ideel transmissionskanal ønsk-15 værdigt under kodning eller afkodning af have både: 1) et båndbegrænsende filter, og 2) spektralfilterforskydnings- og kompensationsfilterforskydningsnetværk.

Spektral-filterforskydningsnetværkene 2, 10, 12, 18, 28 og 34 har en flad karakteritik og et dyk, som vist i fig. 5. De 20 stiplede linier indikerer, at karakteristikken ved de yderste høje frekvenser eller de yderste lave frekvenser ikke behøver at være præcis som vist ved hjælp af de fuldt optrukne linier .

En passende udformning af spektral-filterforskydningsnetvær-25 kene 2, 10, 12, 18, 28 og 34 er et skarpt lavpas- (højpas) filter med en hældning på 18 dB/oktav og en afskæringsfrekvens i den hurtigt aftagende del af CCIR-vægtfunktionen - se fig. 6 - og under (over) den øvre afskæringsfrekvens af transmissionskanalen. En afskæringsfrekvens på ca. 8-10 kHz 30 (50 Hz ved den lavfrekvente ende) vil være passende for en båndbelægning af høj kvalitet og med en brugbar, men usikker 12 DK 172325 B1 karakteristik op til omkring 15 kHz (eller ned til 30-60 Hz ved de laveste frekvenser).

Netværket kan også antage form af et netværk med et plateau (shelving netværk) og en bund ved omkring -10 dB - se fig. 5.

5 Netværket kan alternativt være udformet som et dykfilter med en centerfrekvens på omkring 16 kHz (20 Hz) , og en sådan Q-værdi, at der opnås en afskæringsfrekvens på 8-10 kHz (40 Hz) og et fald på omkring 10 dB. Et dobbelt frekvensafstemt (forskudt afstemt) dykfilter kan også komme på tale, især i for-10 bindelse med professionelt udstyr til opnåelse af et bredere samlet dyk, idet det andet dyk er placeret en brøkdel af en oktav, eksempelvis 1/3 oktav over det første dyk.

Ved et dyk på omkring 10-15 dB undgås midtbåndsmodulations-effekt i de vanskeligste tilfælde. Et dyk på kun 6 dB har 15 imidlertid vist sig at give en betydelig reduktion i midtbåndsmodulationseffekten, især hvis dykket er meget stejlt, eksempelvis 18 dB per oktav.

Til opnåelse af en flad karakteristik anvendes de samme netværk og/eller komplementære netværk 8, 10, 14, 18, 28 og 34 i 20 gengive- eller afspilningsdelen af transmissionssystemet.

Der refereres nu til konsumkassetteaudiobåndoptagere til illustration af opfindelsen. Fig. 7-9 viser for typiske kassettebåndoptagere de målte højfrekvenskarakteristikker ved indgangsniveauer, der er tilstrækkeligt lave til, at der ikke 25 forekommer mætning i magnetbåndet. Fig. 10 viser repræsentative højfrekvenskarakteristikker ved forskellige indgangsniveauer for en anden typisk kassettebåndoptager. I fig. 7 ses, at karakteristikken hurtigt falder af ved 10 kHz. I fig. 8 begynder karakteristikken at stige ved ca. 10 kHz, og der er 3 0 en tydelig spids ved ca. 17 kHz. Karakteristikken i fig. 9 har en højfrekvensspids ved 15 kHz efterfulgt af et hurtigt fald. Karakteristikken i fig. 10 for et niveau på -20 dB, som 13 DK 172325 B1 ikke giver mætning, er næsten ideel, idet den i hovedsagen flader ud ved 20 kHz. En så god karakeristik er imidlertid sjælden.

En afskæringsfrekvens for et spektralfilterforskydningsnet-5 værk på ca. 10 kHz er passende for sådanne anordninger, eftersom frekvenskarakteristikkerne i fig. 7-10 viser, at en korrekt justeret båndoptager for niveauer under mætning kun har få ufuldkommenheder under 10 kHz. Spektralfilterforskydningsnetværket sikrer således, at der ved de fleste signalni-10 veauer, i hovedsagen ikke er nogen niveauoverensstemmelse i afspilningssignalet forårsaget af usikkerheder i karakteristikken ved frekvenser i den højeste ende. En afskæringsfrekvens på omkring 10 kHz er passende for sådanne anordninger, eftersom denne frekvens ligger på den stejlt aftagende del af 15 CCIR støjvægtfunktionen - se fig. 6. En mindre støjreduktion ved denne frekvens kan derfor tolereres af det menneskelige øre.

Som afskæringsfrekvens for et spektralfilterforskydningsnetværk kan designeren ud fra de pågældende systemparametre væl-20 ge frekvenser, der er forskellige fra 10 kHz. Ved en transmissionskanal af højere kvalitet kan en højere afskæringsfrekvens være acceptabel. For kassettebåndoptagere med karakteristikker som vist i fig. 7-10, kan en acceptabel højfrekvent afskæringsfrekvens ligge fra omkring 8 kHz til 11 eller 12 25 kHz. Selv om et filter med en dæmpning på omkring 18 dB/oktav er ønskværdigt for at sikre, at højfrekvente (lavfrekvente) signaler af højt niveau ikke påvirker kompressoren, vil en dæmpning på blot 12 dB/oktav for de fleste signalers vedkommende i det væsentlige opfylde formålet med nærværende opfin-30 delse. Dæmpninger på mere end 18 dB/oktav volder problemer under tilvejebringelse af komplementære kompensationsfilterforskydninger og er forbundet med omkostninger.

Den nødvendige flankestejlhed af filteret afhænger til dels af kompressorens følsomhed over for signaler, der ligger uden 14 DK 172325 B1 for filterets afskæringsfrekvens - jf. f.eks. tovejs glide-båndskompressoren ifølge US patentskrift Re 29 426. I denne kompressor anvendes højfrekvens forbetoning, dvs. fremhævning af høje frekvenser i kompressorens styrekredsløb. Hvis et sig-5 nal som vist i fig. 11 tilføres til kompressoren (et sådant signal kan f.eks. genereres ved hjælp af en bredbåndet slagtøj siyd) , vil styrekredsløbets forbetoning bevirke, at signalet får et energispektrum som vist i fig. 12. Det forbetonede signalspektrum har en spids, der efter ensretning giver et 10 DC-styresignal til styring af glidebåndet af kompressoren.

Fig. 13 illustrerer frekvenskarakteristikker af båndoptagerkanaler af fire repræsentative kassettebåndoptagere a, b, c og d. Det ses, at frekvenskarakteristikkerne er usikre. Virkningen af spektret i fig. 12 er da, at der fremkommer fire 15 forskellige DC-styresignaler i styrekredsløbet af ekspanderen (afkoderen) - se fig. 14 - hvilket resulterer i fire forskellige spektre. Der vil, som følge heraf, kunne opstå fejl under afkodning.

I et sådant tilfælde vil en ønsket karakteristik af et spek-20 tral-filterforskydningsnetværk give anledning til, at ekspanderen (afkoderen) i alle tilfælge frembringer det samme DC-styresignal - se fig. 15. En afskæringsfrekvens ved omkring 10 kHz - se fig. 5 - er passende. Netværket eliminerer ikke glidningen af frekvensbåndet; selv om denne muligvis reduce-25 res en smule. Glidningen (eller kompressionen som i båndopdelingssystemet i US patentskrift nr. 3.846.719) genskabes under afspilning.

Det primære formål med opfindelsen, nemlig at sikre, at den samme spids i spektret af DC-styresignalet er til stede i bå-30 de kompressoren og ekspanderen, er illustreret i fig. 15.

Med giidebåndsysterner af den ovennævnte type er spektral-filterforskydningsnetværket særligt velegnet til at undertrykke midtbåndsmodulation forårsaget af højfrekvenssignaler af højt 15 DK 172325 B1 niveau i kompressoren, som ikke genvindes og tilføres til ekspanderen. Denne modulationseffekt, som er sjældent forekommende i musikkilder, har relation til den grundlæggende virkemåde af glidebåndsystemerer med ufuldkomne transmissi-5 onskanaler; et dominerende signal styrer giidebånd-frekvenskarakteristikken og kan give anledning til hørbare effekter, hvis dette signal ligger ved en høj frekvens, som ikke gengives under afspilning. Hvis dette dominerende signal ligger ved en høj frekvens, der er væsentlig højere end frekvensen 10 af et midtfrekvenssignal af lavt niveau, og hvis højfrekvenssignalet er intermitterende, eksempelvis som følge af, at det hidrører fra slagtøjslyde, børstebækkener osv. og ikke genvindes ved samme niveau af båndoptageren, så opstår der en hørbar midtbåndsmodulationseffekt. I dette tilfælde er midt-15 båndssignalerne også amplitudemoduleret efter afkodning, eftersom højfrekvenssignalet medfører, at glidebåndkarakteri-stikken varierer uden at der er en tilsvarende komplementær ekspansion i afspilningsafkoderen. Denne effekt er ikke en følge af mætning i magnetbåndet, men kan alternativt være en 20 følge af en unøjagtig bias- og kompensationsfiltrering eller båndtab, unøjagtig azimuth eller lignende. Effekten bliver imidlertid forøget, hvis der også opstår mætning i det styrende frekvensområde.

Problemet med midtbåndsmodulationseffekt ved signaler af lavt 25 niveau forstås lettere under henvisning til fig. 16, som viser en serie af test tonekurver, der opnås ved hjælp af et 15 kHz signal ved niveauer fra 0 til -60 dB og derunder samtidigt med, at en sweepet lavniveautesttone ved -65 dB indspilles og afspilles på et glidebåndsystem.

30 Det ses, at når et dominerende signal på 15 kHz vokser i amplitude fra -60 dB til f.eks. -50 dB, ændres udgangseffekten fra kompressoren omkring 2 dB. Denne ændring på 2 dB må bibeholdes nøjagtigt under registreringsprocessen som følge af midtbåndsdynamikkernes afhængighed af dette dominerende sig

Claims (6)

1. Signalkompressor til brug· i et transmissionssystem, i hvilket et komprimeret signal kan tilføres til en transmissionskanal, som er forbundet med en ekspander (6), hvilken kompressor indeholder et styrekredsløb, der kan generere et sty-30 resignal til styring af kompressionen i kompressoren, hvilken kompressor desuden indeholder et eller flere frekvensafhængige netværk, således at kompressionen styres i afhængighed af DK 172325 B1 frekvens- og amplitudekarakteristikkerne af det tilførte signal, idet i hvert fald ét af de frekvensafhængige netværk påvirker styresignalet, således at det er mindre følsomt over for de yderste høj- og/eller lavfrekvente dele af den brug-5 bare båndbredde af kompressorens indgangssignal, kende -tegnet ved, at den har et eller flere frekvensafhængige netværk (2 eller 18 eller 10, 12 eller 28, 34), der kan påvirke båndbredden af kompressorens (4 eller 22 eller 26) udgangssignal og styresignal ved de yderste høj- og/eller lav-10 frekvente dele af signalerne, hvorhos et eller flere af de frekvensafhængige netværk (10 eller 28) indeholder mindst ét netværk, som kan påvirke styresignalet, idet filterkarakteristikken (fig. 5) af hvert netværk har en lavfrekvent og/eller en højfrekvent afskæringsfrekvens med et brat fald i dæmpning 15 i det område, inden for hvilket transmissionskanalens (N) frekvenskarakteristik er rimelig pålidelig, hvilken filterkarakteristik har en sådan form, at der kan tilvejebringes en komplementær ekspander (6 eller 24 eller 27), idet netværket eller netværkerne (2 eller 12 eller 18 eller 34), der kan på-20 virke båndbredden af kompressorens udgangssignal, har en sådan filterkarakteristik (fig. 5) , at en mærkbar forøgelse i støjniveau som følge af støj følsomheden af det menneskelige øre ikke indføres, når en komplementær ekspander (6 eller 24 eller 27) afspiller signalet modtaget fra transmissionskana-25 len (N) , hvorved signalet tilført til kompressoren (4 eller 22 eller 26) i området af de yderste høj- og/eller lavfrekvente dele ikke forstærkes af kompressoren (4 eller 22 eller 26. og dermed ikke overbelaster transmissionskanalen (N) , og der sker en undertrykkelse af den midtbåndsmodulationseffekt, 30 der ellers ville opstå, hvis den usikre frekvenskarakteristik af transmissionskanalen (N) i området af de yderste høj- og/-eller lavfrekvente dele resulterer i, at der tilføres forvrængede, høj- og/eller lavfrekvente signaler til ekspanderen (6 eller 24 eller 27) (fig. 1, 2, 3 og 4).

2. Kompressor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at DK 172325 B1 det bratte fald af hver filterkarakteristik er på omkring 12 18 dB/oktav.

3. Kompressor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at et eller flere af de frekvensafhængige netværk (2 eller 18 eller 5 10, 12 eller 28, 34) indeholder mindst et båndstopnetværk, der er således anbragt, at de yderste høj- og/eller lavfrekvente områder dæmpes.

4. Kompressor ifølge krav 3, kendetegnet ved, at båndstopnetværket omfatter et dykfilter i det yderste høj- 10 og/eller lavfrekvente område.

5. Kompressor ifølge krav 3, kendetegnet ved, at båndstopnetværket omfatter et netværk med en flad karakteristik i det yderste høj- og/eller lavfrekvente område.

5 Hvis et støjreduktionssystem behandler lave frekvenser, vil der være en tilsvarende effekt ved lave frekvenser. Ekstremt lavfrekvent buldren i indgangssignalet til kompressoren kan påvirke kompressorkredsløbet. Hvis båndoptageren ikke gengiver buldrekomponenterne, vil modulationseffekterne på udgan-10 gen af ekspanderen være tydelige. Opfindelsen er ikke begrænset til et specielt støjreduktions-kompandersystem. Den vil kunne anvendes i forbindelse med alle kompandere, inklusive bredbåndskompandere. Den er imidlertid særlig hensigtsmæssig i forbindelse med glidebånd-støjre-15 duktionssystemer, jf. f.eks. US patentskrift nr. 3.757.254. I sådanne systemer er den højfrekvente kompression eller ekspansion opnået ved en høj frekvensforstærkning (for kompression) eller afskæring (for ekspansion) ved mellemkomst af et højpasfilter med en variabel nedre afskæringsfrekvens. Når 20 signalniveauet i højfrekvensbåndet øges, glider filterets afskæringsfrekvens opad og indsnævrer derved det forstærkede eller afskårne bånd og forhindrer derved, at de brugbare signaler forstærkes eller afskæres. Patentkrav. 25 ------------------

6. Kompressor ifølge krav 1-5, kendetegnet ved, at 15 det bratte fald har en dybde på 6-15 dB. 1 Signalekspander til brug i et transmissionssystem, i hvilket et signal komprimeret ved hjælp af en signalkompressor ifølge et eller flere af kravene 1-6, tilføres til en transmissionskanal (N) , hvilken ekspander indeholder et styre- 20 kredsløb til generering af et styresignal til styring af ekspansionen af ekspanderen, kendetegnet ved, at den har et eller flere frekvensafhængige netværk (8 eller 18 eller 10, 14 eller 28, 32) , der kan påvirke båndbredden af ekspanderens (6 eller 24 eller 27) udgangssignal og styresig-25 nalet ved de yderste høj- og/eller lavfrekvente områder af signalet, idet filterkarakteristikken (fig. 5) af hvert netværk har en sådan form, at ekspanderen er komplementær til kompressoren, hvorved der fra ekspanderen tilvejebringes ekspanderede signaler, der i hovedsagen svarer til indgangssig-30 nalerne til kompressoren uden den midtbåndsmodulationseffekt, der ellers vil opstå, hvis den usikre frekvenskarakteristik af transmissionskanalen (N) i området af de yderste høj og/- eller lavfrekvente signaler bevirker, at der tilføres for vrængede ekstremt høj- og/eller lavfrekvente signaler til ekspanderen (6 eller 24 eller 27, fig. 1, 2, 3 og 4). DK 172325 B1 5