NL8100797A - Versterkerschakeling voor toonsignalen. - Google Patents

Description

i_ * N.0. 29.9H -1-

Versterkerschakeling voor toonsignalen.

De uitvinding heeft betrekking op een versterkerschakeling voor toonsignalen voor een in een met storingsgeluid belaste omgeving toepasbare toonsignaalweergave-inrichting, waaraan een aan de bron-zijde in de dynamiek gecomprimeerd toonsignaal toegevoerd wordt.

5 Bij het opnemen van muziek en spraak wordt aan de zend- respec tievelijk produktiezijde zoals bekend de dynamiek ingekrompen» dat wil zeggen dat bijvoorbeeld forto-passages in vergelijking tot piano-passages minder sterk versterkt worden. Deze maatregel dient ervoor om de signaalniveaudynamiek van het oorspronkelijke geluids-10 signaal aan de voor de overdracht en/of opslag ter beschikking staande kanaaldynamiek aan te passen.

Het aanpassen van de signaalniveaudynamiek aan de ter beschikking staande kanaaldynamiek wordt enerzijds door de geluidsingenieur respectievelijk chef geluid in de studio manuaal uitgevoerd ("uit-15 stuurregeling")» dat is in werking gelijk aan een dynamiekcompressie van de originele signalen. Daarenboven zijn er automatisch werkende compressie-begrenzerversterkers bekend.

Bij enkele overdrachtssteisels (cassette, toonband) wordt de dynamiek aan het einde van de overdrachtsweg bij het weergeven op-20 nieuw verbreed (dynamiekexpansie). Een dynamiekexpander brengt in het ideale geval de dynamische verhoudingen aan de ingang van de aan de bronzijde aanwezige dynamiekcompressor opnieuw tot stand.

Zijn werking is dus reciprook aan die van de dynamiekcompressor. Automatisch werkende, uit compressor en expander bestaande stelsels 25 ®et reciproke werking zijn de zogenaamde compandersystemen, bijvoorbeeld Dolby en Telcom.

In tegenstelling tot deze expansie kan aan de weergavekant een compressie voordelig zijn wanneer er bij het weergeven in aanwezigheid van door de omgeving veroorzaakte storingsgeluiden de verstaan-30 baarheid of hoorbaarheid verbeterd moeten worden. Een inrichting voor de storingsniveau afhankelijke dynamiekcompressie van toonsignalen onder medebeschouwing van de veranderingen in de tijd van de intensiteit van storingsgeluid en eventueel van de spektrale samenstelling van het storingsgeluid is bekend uit het Duitse octrooi-35 schrift 2.^56.^68.

Behalve de bovenvermelde aan de zend- of produktiekant uitgevoerde maatregelen die technisch noodzakelijk zijn, tekent zich een nieuwe ontwikkeling af om de signaalniveau-dynamiek klein te houden 81 0 0 79 7 « i -2- om aan de wensen van de meerderheid van de toehoorders tegemoet te komen. Enquêtes hebben opgeleverd dat aan een inperking van 30 tot ^0 dB de voorkeur wordt gegeven. Meestal klaarblijkelijk wordt er door de meerderheid van toehoorders niet onder HiFi-omstandigheden 5 geluisterd. Niet alleen door de omgeving veroorzaakte storingsruis-geluiden (bijvoorbeeld keuken- en straatlawaai, automotoren- en voertuigenruis) en de geringe kwaliteit van de weergeefinrichtingen, maar ook onvoldoende geluidsisolatie van de afluisterruimten ten opzichte van medebewoners en de aard van het luisteren, dat wil zeg-10 gen de instelling van de luisteraar op de programma-informatie, zijn oorzaken voor dit luistergedrag.

Ter gelegenheid van een door de school voor omroeptechniek in Nürnberg gehouden "Fachseminars HÖrfunk-FH2" werden de gerechtvaardigde wensen van de luisteraars voor een verdere aan de zendzij-15 de uitgevoerde dynamiekcompressie besproken en werden maatregelen in deze richting overwogen. De wensen van de luisteraars voor een dynamiekcompressie verder dan tot nu toe werden klaarblijkelijk aanvaard en overeenkomstige maatregelen werden verantwoord gehouden, onder andere omdat de spektrale dynamiek van het signaal reeds vol-20 doende informatie over de dynamiek van het signaal overdraagt en het gehoor bij aanwezigheid van storingsruis zelf; de funktie van een dynamiekexpansie overneemt. Dit is ook bekend uit het Duitse octrooi-schrift 2.456.^68 en beschreven in de toonmeester-congresbijdrage "Kompression zur Herstellung natiïrlicher dynamischer Verhaltnisse 25 beim Ab'hören unter verscheidenen umweltbedingten Storsdhalleinflüssen" (Berlijn 1978).

Men kan derhalve de, tendens waarnemen om af te zien van de eis om signalen over te zenden met High-Fidelity in de zin van een getrouwe weergave van het verloop van het oorspronkelijke signaal, 30 zoals dit in het gebied van de stereofonie reeds gebeurt.

Een dynamiekcompressie die rekening houdt met de normaal optredende of speciale afluisteromstandigheden, kan aan de zend- respectievelijk produktiekant of aan de afluister- respectievelijk weer-geefkant gerealiseerd worden.

35 De aan de zendzijde ingevoerde compressie kan natuurlijk niet aangepast zijn aan de op de weergeefplek aanwezige speciale sto-ringsgeluidinvloeden en weergeefinrichtingen. Vooral bij afwezigheid van storingsgeluid en bij optimale weergeef- en afluisteromstandigheden is de voor gebruikelijke afluisteromstandigheden ge-kO comprimeerde uitgezonden dynamiek voor HiFi-aanspraken te vlak.

8 1 0 0 79 7 * * -3-

Doordat het gehoor bij aanwezigheid van storingsgeluid zelf een dynamische expansie bewerkstelligt (zie "Tagungsbericht Tonmeister-tagung Berlijn 1978, bladz. 100 - 107n) wordt een benadering van de HiFi-dynamiek opnieuw verkregen wanneer de nuttige signalen voor het 5 weergeven overeenkomstig gecomprimeerd worden (zie Duits octrooi-schrift 2.k3S.kS8). Bij afwezigheid van storingsgeluid wanneer het gehoor zelf geen dynamiekexpansie teweeg brengt, wordt daarentegen de dynamiek van de aan de bronzijde gecomprimeerde signalen als te klein ervaren.

10 Aan de onderhavige uitvinding ligt derhalve de opgave ten grond slag om een toonsignaalversterkerschakeling voor een aan de bronzijde in de dynamiek gecomprimeerd toonsignaal aan te geven, welke de weergave van de wisselende storingsgeluidinvloeden van de omgeving zodanig aanpast, dat op elk moment HiFi-omstandigheden zo ruim mo-15 gelijk gerealiseerd worden.

Dit wordt bij een tocnsignaalversterkerschakeling van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding aldus bereikt dat de versterkerschakeling een dynamische expander bevat, waarvan de ex-pansiegraad door een storingsgeluidsignaal zodanig gestuurd kan wor-20 den dat de expansiegraad bij afnemende amplitude van storingsgeluid toeneemt

Verdere voordelige uitvoeringen van de versterkerschakeling voor toonsignalen volgens de uitvinding zijn in de onderconclusies aangegeven.

25 De versterkerschakeling voor toonsignalen volgens de uitvin ding bewerkstelligt dus een storingsgeluid afhankelijke dynamiekexpansie van het door luidspreker, koptelefoon en dergelijke weer te geven signaal , dat om boven aangegeven redenen aan de bronzijde in dynamiek gecomprimeerd is. Een dergelijke maatregel is tot nu toe 30 niet bekend. De expansie ter plaatse van de weergave was tot nu toe slechts een compensatiemaatregel in reciproke verhouding tot de aan produktiekant uitgevoerde compressie en was niet storingsgeluid-afhankelijk.

Volgens een voordelige verdere uitvoering van de versterker-35 schakeling voor toonsignalen volgens de uitvinding gebeurt de dynamiekexpansie frequentie-selektief in afhankelijkheid van de frequen-tiesamenstelling van de intensiteit van het storingsgeluid ter plaatse van de weergave.

Door de uitvinding worden dus aan de weergavekant afzonderlijke bO maatregelen getroffen om de verslechtering van de kwaliteit van het 81 0 0 79 7

Λ V

-Jf- weergeven te compenseren, welke verslechtering zich voordoet als gevolg van de reeds in het algemeen ingevoerde dynamiekcompressie aan de zendzijde welke volgens de huidige aanwezige ontwerpen nog verhoogd moet worden. De uitvinding maakt het derhalve mogelijk om 5 een schadelijke beïnvloeding van die luisteraars te vermijden welke over gunstige afluisterorastandigheden beschikken respectievelijk andere luisterverwachtingen hebben doordat aan de kant van de luisteraar een storingsniveau-afhankelijke dynamiekexpansie teweeg gebracht wordt.

10 De uitvinding zal aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld na der worden toegelicht met verwijzing naar de tekeningen, waarin: fig. 1 een schema geeft van een uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting volgens de uitvinding; fig. 2 compressiekrommen toont voor niet-voorgecomprimeerde 15 nuttige signalen met oorspronkelijke dynamiek bij verschillende niveau* s van een breedbandige storingsruis, berekend uit de krommen voor qua geluidshoogte door gelijkmatig maskerende ruis gesmoorde signalen, waarbij langs de abscis de amplitude van het programma-signaal en langs de ordinaat de amplitude van het weergegeven sig-20 naai aangegeven is en waarbij het storingsruïsniveau parameter is; en 'fig. 3 uit de krommen van fig. 2 berekende compressie- en ex-pansiekrommen aangeeft bij verschillende niveau's van een breedbandige storingsruis voor een vooraf bepaalde signaalniveaugrootte 25 (programma-dynamiek) van 37 tot 40 dB.

De in fig. 1 aangegeven inrichting bevat een ingang 10 voor nuttige signalen, die bijvoorbeeld op de uitgang van de demodulator van een omroepradio-ontvanger aangesloten kan zijn. Verder bevat de inrichting een ingang voor storingssignalen 12, waaraan een sto-30 ringsruissignaal van een storingsaudiomicrofoon of dergelijke toegevoerd wordt. De ingang 10 voor nuttige signalen is via een versterker 1^ en een filterschakeling 16a verbonden met een signaalingang 18a van een dynamiekexpander 20a. Aan de stuuringang 22a van deze expander wordt een dynamiekgebied-stuursignaaltoegevoerd. De expan-35 der heeft een signaaluitgang 2ka. die verbonden is met een uitgangs-klem 26 van de inrichting, welke klem op een weergeefinrichting, bijvoorbeeld een koptelefoon of een eindversterker met daarachter geschakelde luidspreker aangesloten kan worden.

De weergegeven dynamische expander 20a is een in principe be-^0 kende schakelinrichting (zie bijvoorbeeld het tijdschrift ’’Electro- 8 1 0 0 79 7 % -5- nics World”, juni 1971, bladz. 5b en 55) met uitzondering dat de in de bekende schakeling voor het instellen van de grootte van de dyna-miekexpansie dienende draaipotentiometer door een elektronische potentiometer 28 vervangen is, die twee met hun kanalen in serie ge-5 schakelde veldeffekttransistoren (FET) van complementair geleidings-type bevat» De stuurelektroden van deze veldeffekttransistoren zijn verbonden met de stuuringang 22a zodat de weerstand van de kanalen van de veldeffekttransistoren door het dynamiekgebied-stuursignaal in tegengestelde zin gestuurd kan worden. De grootte van het aan de 10 stuuringang 22a toegevoerde dynamiekgebied-stuursignaal bepaalt derhalve de grootte van de door de dynamiekexpander 20a teweeg gebrachte dynamiekexpansie.

Het dynamiekgebied-stuursignaal wordt door een schakelinrich-ting 30a opgewekt. De ingang 12 voor stcringssignalen is via een 15 versterker 32 verbonden met de ingang van de schakeling 3Ca. De scha-kelinrichting 30a bevat een filterschakeling 32a, een gelijkricht-schakeling 3^a, een instelbaar dempingselement 36a, bijvoorbeeld een potentiometer, en een scheidingsversterker 38a, bijvoorbeeld een emittervolger, waarvan de uitgang in het meest eenvoudige geval 20 (expansiegraad omgekeerd evenredig met het storingsgeluidniveau) met de stuuringang 22a verbonden is. Voor hogere aanspraken, bijvoorbeeld voor een nauwkeurige kopiëring van de krommen volgens fig.

3 kan er voor de stuuringang 22a een funktieschakeling 23a met een gewenste overdrachtsfunktie geschakeld zijn. De funktieschakeling 25 kan bijvoorbeeld omvatten twee digitaal-analoog-omzetters, die het signaal van de schakeling 30a respectievelijk van het via een klem x vanaf de uitgang van de versterker 'ib toegevoerde nuttige signaal telkens in een digitale waarde omzetten, een overeenkomstig geprogrammeerde vaste-waarde-geheugen (ROM, PROM) waarvan de geheugen-30 plaatsen door de digitale waarden geadresseerd kunnen worden en een overeenkomstige digitale uitgangswaarde bevatten, en een digitaal-analoog-omzetter die de digitale uitgangswaarde in een analoog dynamiekgebied-stuursignaal omzet.

De dynamiekexpansie volgens de uitvinding kan in het meest een-35 voudige geval onafhankelijk van het frequentiegehalte van het sto-ringsgeluid teweeg gebracht worden. In dit geval kunnen de filter-schakelingen 16a en 32a dan weggelaten worden en de werking van de tot nu toe beschreven schakelinrichting zal nu onder deze veronderstelling toegelicht worden» De ten aanzien van de dynamiek toegepas-bo te begrippen worden hierbij als volgt gedefinieerd: 81 0 0 79 7 9 * -6-

Qorspronkelijke dynamiek: amplitudegebied in decibel van het oorspronkelijke geluidsresultaat, zoals oorspronkelijke spraak, oorspronkelijke muziek en dergelijke.

Programmadynamiek: amplitudegebied in decibel van het het oor-5 spronkelijke geluidsresultaat voorstellende signaal, dat in dynamiek door de regie of automatisch werkende elektronische inrichtingen in vergelijking tot de oorspronkelijke dynamiek verminderd wordt, dus de dynamiek van het signaal aan de laagfrequente uitgang van een om-roepradio-ontvanger of toonbandinrichting.

10 Weergavedynamiek: amplitudegebied van het door de luidspreker, koptelefoon of dergelijk weergegeven geluids- of audiosignaal,

Gehoordynamiek: het amplitudegebied dat het menselijke oor sub-jektief gewaar wordt wanneer aan hem het weergegeven signaal met de weergavedynamiek aangeboden wordt (voorgesteld door het signaalni-15 veau van op gelijke geluidssterkte gewaarwording ingestelde verge-lijkingstonen).

Er is in de inleiding toegelicht dat bij radio-omroepuitzendin-gen in de toekomst een nog sterkere dynamiekcompressie verwacht kan worden. De dynamiekcompressie moet hierbij met het oog op storings-20 ruisniveau en afluisteromstandigheden bemeten worden zoals zij bij het grootste aantal van de luisteraars .aanwezig zijn. Wanneer een relatief sterk gecomprimeerd signaal met een programmadynamiek van bijvoorbeeld 25 dB in een omgeving met geringe storingsruis (sto-ringsgeluidsdrukniveau's bijvoorbeeld 35 dB en minder) weergegeven 25 wordt, ondervindt het oor de gehoordynamiek als onvoldoende. Pas na expansie van de weergavedynamiek tot 49 dB ontstaat er een subjek-tief enigszins tevreden stellende gehoordynamiek van 65 dB, na een expansie van de weergavedynamiek tot 54 dB ontstaat een gehoordynamiek van 70 dB.' 30 Bij elk storingsruisniveau behoort dus in principe slechts een enkele bepaalde dynamiekgrootte van het signaal die voor de weergave- respectievelijk afluistervoorwaarden optimaal is, derhalve een bepaalde weergavedynamiek. Deze optimale weergavedynamiek wordt volgens de uitvinding door expansie van het toegeleverde weer te geven 35 signaal|bereikt, waarbij de expansie afhangt van de voorcompressie en van het storingsgeluidniveau, dat op het moment van weergeven bestaat.

De expansie moet bij een drempelwaarde beginnen, welke van de aan de zend- respectievelijk produktiekant ingestelde dynamiekgroot-40 te of -omvang, dus van de programmadynamiek afhankelijk is en door 8 1 0 0 79 7 <*. % -7- de luisteraar in zijn inrichting op voordelige manier ingesteld kan worden. Bichtwaarden hiervoor zijn in de volgende tabel A aangegeven.

Tabel A.

programmadynamiek 54 45 37 25 15 dB

5 storingsgeluidniveaudrem-

pel 55 45 55 65 75 dB

ligging van het weergave-

dynamiekgebied 35·«89 45..90 55..92 65..90 75·.90 dB

overeenkomstige gehoor- 10 dynamiek 70 70 70 65 60 dB.

ïïanneer derhalve de in regel 2 van de bovenaangegeven tabel A aangegeven drempelwaarde van het storingsgeluid onderschreden wordt, moet de dynamiekexpansie volgens de uitvinding beginnen. Zo moet bijvoorbeeld bij een programmadynamiek van 25 dB, die bijvoorbeeld door 15 een compressie van de oorspronkelijke dynamiek aan de zendzijde van ongeveer 75 dB tot 25 dB (compressieverhouding 1:3) tot stand komt, de expansie beginnen wanneer een storingsgeluidniveau van 65 dB onderschreden wordt. Bij een storingsgeluidniveau van 55 dB moet door de dynamiekexpansie hierbij bijvoorbeeld een weergavedynamiek van 20 37 dB teweeg gebracht worden. Dienovereenkomstig moet bij een vooraf bepaalde programmadynamiek van 37 dB de expansie gaan inzetten wanneer het niveau van het storingsgeluid onder de waarde 55 dB komt.

Bij het overschrijden van de in regel 2 van de tabel A aangegeven storingsgeluidniveaudrempelwaarden wordt op voordelige manier 25 een verdere dynamiekcompressie volgens het Duitse octrooischrift 2.456.468 teweeg gebracht. Bij een sterkere voorcompressie (kleinere programmadynamiek) begint de stoorgeluids-afhankelijke dynamiekcompressie pas bij hogere storingsgeluidniveau's.

Verdere gegevens betreffende de drempelwaarden van storingsge-30 luidniveau's, bij onderschrijding waarvan de dynamiekexpansie volgens de uitvinding en bij overschrijding waarvan de bekende aanvullende dynamiekcompressie moeten optreden en de weergavedynamiek, die bij een gewenste gehoordynamiek in afhankelijkheid van storingsgeluidniveau aangeboden moet worden, zijn in de aan het einde van de be-35 schrijving opgenomen tabel B weergegeven.

Bij een oorspronkelijke dynamiek van 75 dB (60 dB) worden de aangegeven waarden van de programmadynamiek door de in de volgende tabel C weergegeven compressiefaktoren bereikt: 810079 7 -8-

Tabel C.

Programmadynamiek (dB) 5^ ^5 37 25 15 10 compressie- 1:1,1:1,7 1i 2 1i 3 1ί 5 1:7,5 verhouding: (1:1,1) (1:1i3) (1 s 1 *6) (1:2,^) (1:*f) (1:6) 5 Een beschouwing van de tabellen A en B leert dat bij afnemend storingsgeluidniveau een grotere weergavedynamiek die de oorspronkelijke dynamiek benadert, gewenst is. Deze dynamiek wordt door de expansie volgens de uitvinding van het weer te geven signaal in afhankelijkheid van de sterkte van het storingsgeluid bereikt en wel moet 10 de expansie bij afnemend storingsgeluid groter worden. Op deze manier kan men bij optimale afluistervoorwaarden de oorspronkelijke dynamiek weer teweeg brengen.

Door de combinatie van de bekende storingsgeluid-afhankelijke dynamiekcompressie met de storingsniveau-afhankelijke dynamiekexpan-15 sie volgens de uitvinding kanteen breder storingsgeluidgebied ge-' realiseerd worden dat bij de luisteraar de indruk van de oorspronkelijke geluidssterkte en geluidssterkte verschillen opgeroepen wordt. De overgang van compressie naar expansie treedt hierbij op wanneer de in de tabellen A en B aangegeven storingsgeluidniveau-drempel-20 waarden in de richting van lagere storingsgeluidwaarden onderschreden worden.

Wanneer de oorspronkelijke dynamiek van ongeveer 73 dB tot een programmadynamiek van 21, 29, 37» ^3 respectievelijk 5^ dB gecomprimeerd wordt en een gehoordynamiek van ongeveer 70 dB nagestreefd 25 wordt, is er geen verandering van de programmadynamiek nodig bij storingsgeluidniveau's van 75» 65, 55, ^5 respectievelijk 35 dB (zie de vijfde regel in tabel B). Bij overgang op een ander storingsgeluidniveau is de expansie (respectievelijk compressie) gelijk aan het verschil tussen de bij de programmadynamiek behorende dynamiek 30 en de bij het storingsgeluidniveau behorende dynamiek. De expansie (respectievelijk compressie) ontstaat uit de krommen (zie fig. 2) als verschil tussen de uit de kromme voor de programmadynamiek af te lezen dynamiek en de uit de kromme voor het storingsgeluidniveau af te lezen dynamiek. De expansie (respectievelijk compressie) moet 35 overeenkomstig het bij een bepaald storingsgeluidniveau behorend krommeverloop teweeg gebracht worden. Voor de telkens vooraf bepaalde programmadynamiek zijn expansie- (respectievelijk compressie-) krommen maatgevend die door verschilvorming tussen de bij de programmadynamiek behorende kromme en de bij het storingsgeluidniveau be-^0 horende kromme voor elke afzonderlijke waarde van de programmadyna- 8 1 0 0 79 7 -9- miek verkregen worden. Dit is in fig. 3 voor een programmadynamiek van 37 - 40 dB en een stoorgeluidniveau van 55 dB grafisch weergegeven. De in fig. 3 aangegeven krommen zijn die, welke door de elek-tronika nagevormd moeten worden. Dat wil zeggen in het geval van de 3 dynamiekexpansie volgens de uitvinding door de schakelinrichting 30a in samenhang met de schakeling 23a en de dynamiekexpander 20a. Het storingsgeluidniveau stuurt de overgang van de ene kr.omme naar de andere, waarbij het krommeverloop aangeeft op welke wijze het nuttige signaal in afhankelijkheid van zijn eigen signaalniveauverloop 10 geexpandeerd (respectievelijk gecomprimeerd) wordt. De verwijzings-parameter welke bepaalt met welke gehoorsdynamiek een bepaalde pro-grammadynamiek gehoord moet worden, wordt ter plaatse van de weergave ingesteld, bijvoorbeeld met behulp van een verzwakker of dempings-element 3oa, die met een geschikte instelschaal voorzien kan zijn.

15 Volgens een voordelige uitvoering van de uitvinding wordt het hoorfrequentiegebied in een aantal deelgebieden verdeeld en wordt de graad van de expansie in elk deelfrequentiegebied van het hoorge-bied aangepast aan het daar aanwezige spektrale gedeelte van het storingsgeluid, dus bijvoorbeeld van de omgevingsruis. Hierdoor kan 20 een met de oorspronkelijke dynamiek overeenkomstige dynamiek in bijzonder ruime mate opnieuw verkregen worden.

Bij voorkeur wordt het hoorfrequentiegebied in zes deelgebieden of banden met de grensfrequenties 0 - 130 Hz, 130 - 260 Hz, 260 - 600 Hz, 600 - 1500 Hz, 1500 - 4000 Hz, en 4000 - 16.000 Hz ver-25 deeld.

De onderverdeling van het frequentiegebied gebeurt hier bij de in fig. 1 aangegeven schakelinrichting door middel van twee folterbanken, waartoe ook de filters 16a en 32a behoren. De i'ilters 16a en 32a kunnen dus bijvoorbeeld laagdoorlaatfilters met een bovengrens-30 frequentie van 130 Hz zijn. Op de uitgang van de versterker 14 zijn dan verder nog de ingangen van verdere filters voor de andere deel-frequentiegebieden aangesloten, dus bijvoorbeeld een banddoorlaatfil-ter 16b met een doorlaatgebied van 130 - 260 Hz, een banddoorlaatfil-ter 16c met een doorlaatgebied van 260 - 600 Hz, enz. Op overeen-35 komstige wijze is op de uitgang van de versterker 32 een banddoor-laatfilter 32b met een doorlaatgebied van 130 - 260 Hz, een banddoor-laatfilter 32c met een doorlaatgebied van 2β0 - 600 Hz, enz. aangesloten. Voor elk frequentiegebied is verder een expander 20b, 20c, ... en een schakelinrichting 30b, 30c, ... alsmede eventueel een 40 funktieschakeling 23b, 23c, ... voor het opwekken van een bijbeho- 81 0 0 79 7 -10- rend dynamiekgebied-stuursignaal aangebracht» die geschakeld zijn evenals eerder aan de hand van de sehakelingsonderdelen 20a, 23a, en 30a beschreven is. De uitgangen 24b, 24c,... van de expanders zijn verbonden met de gemeenschappelijke uitgangsklem van de inrich-5 ting.

Door het besturen van de dynamiekexpansie in de afzonderlijke frequentiebanden wordt gerealiseerd dat de expansie slechts in die gebieden gebeurt waarin geen stoorsignaal van noemenswaardige intensiteit aanwezig is.

10 Daar laagfrequente storingssignalen nuttige signalen van hoge re frequenties meer maskeren en smoren dan hoogfrequente storingssignalen dit bij nuttige signalen van lagere frequenties doen, dat wil zeggen daar zoals bekend de maskering en smoring door een sto-ringssignaal meer bij hogere frequenties dan bij lagere frequenties 13 gebeurt, kan volgens een verdere uitvoering van de uitvinding een medebesturing van de expansie (respectievelijk compressie) van hoger gelegen frequentiebanden door storingssignaalcomponenten in aangrenzende lager gelegen frequentiebanden voorzien zijn.

Om deze medebesturing te verkrijgen zijn er bij de schakelin-20 richting volgens fig. 1 versterkers 40a, 40b, ... aangebracht die een instelbare versterkingsgraad hebben. De versterker 40a koppelt het dynamiekgebied-stuursignaal van het frequentiebereik 0 - 130 Hz met een vooraf bepaalde, verzwakte amplitude naar de stuursignaal-ingang van de expander 20b voor het frequentiebereik 130 - 260 Hz.

25 Opdat er geen terugwerking naar het naast hogere frequentiebereik kan voorkomen, is er tussen de versterker 38b voor het 130 - 260 Hz-dynamiekgebied-stuursignaal en de stuursignaalingang 22b van de expander 20b een scheidingsversterker 42b aangebracht, waarvan de versterkingsgraad bij voorkeur eveneens ingesteld kan worden. Over-30 eenkomstige schakelinricht'ingen kunnen er ook tussen de schakelings-onderdelen voor de andere frequentiebereiken aangebracht zijn.

De versterkers 40, die telkens een dynamiekgebied-stuursignaal van een lager frequentiebereik aan de dynamiekexpander van het naast hogere frequentiebereik toevoeren, bewerkstelligen bij voorkeur*ver-35 zwakking van het signaal met ongeveer 30 dB.

Wanneer men de scheidingsversterker 42 weglaat, dan werken de dynamiekgebied-stuursignalen van een lager frequentiebereik in toenemend zwakkere mate in op de hoger in frequentie gelegen frequentiebereiken, hetgeen in vele gevallen voordelig is.

40 In het meest eenvoudige geval is het voldoende wanneer in het 8 1 0 0 79 7 -11- totale hoorbare frequentiebereik boven, de middenfrequentie van het stoorsignaal dezelfde compressie respectievelijk expansie toegepast wordt, zoals in het middengebied van het storingssignaal zelf. Om dit te realiseren kan men de dynamiekgebied-stuursignalen van de 5 lagere frequentiebereiken via geschikte koppelschakelingen toevoeren aan de expanders van alle hoger in frequentie gelegen frequentiebereiken- De koppelschakelingen kunnen hierbij het telkens grootste dynamiekgebied-storingssignaal kiezen, dus volgens een soort exclu-sieve-OF-poort werken, of niet-lineaire, in het bijzonder ongeveer 10 logaritmische sommering van de dynamiekgebied-stuursignalen bewerkstelligen.

Er is reeds vermeld dat de dynamiekexpander volgens de uitvinding met een dynamiekcompressor gecombineerd kan zijn, die een verdere dynamiekcompressie bewerkstelligt wanneer het storingsgeluia-15 niveau een vooraf bepaalde waarde overschrijdt. Een dergelijke scha-kelinrichting bewerkstelligt dan al naar gelang het aanwezige sto-ringsgeluidniveau een dynamiekexpansie of een dynamiekcompressie. In beide gevallen kan de verandering van de dynamiek van afzonderlijke frequentiebereiken van het toonsignaal in afhankelijkheid van een 20 analyse van de storingsruis gebeuren, zoals dit voor de dynamiekcompressie in het Duitse octrooischrift 2.456.^68 beschreven is.

De in de versterkerschakeling voor toonsignalen aanwezige scha-kelinrichting voor het veranderen van de dynamiek van het toonsignaal (dynamiek-expander en eventueel dynamiek-compressor) kan afge-25 schakeld worden.

V/anneer de storingsgeluiddetector een microfoon omvat, is bij voorkeur een de toonweergave kortstondig onderbrekende schakelin-richting aangebracht, en is de storingsgeluiddetector zodanig uitgevoerd dat hij het storingsgeluidsignaal slechts gedurende de korte 50 periodei opwekt waarin de toonweergave onderbroken is. De onderbreking kan zo kort zijn dat zij praktisch niet door het oor waargeno-. men wordt en/of kan in afhankelijkheid van de amplitude van het toonsignaal optreden zodat de onderbreking slechts bij zachte passages gebeurt en daarom minder merkbaar is dan wanneer zij bij lui-55 de passages zou optreden.

In plaats van de toonweergave kortstondig te onderbreken kan de meting van het storingsgeluidniveau ook zonder onderbreking van de toonweergave op tijdstippen gebeuren waarin het signaalniveau van de toonsignalen onder een vooraf bepaalde drempel ligt. ko Door de laatstgenoemde maatregelen wordt gewaarborgd dat het 81 0 0 79 7 -12- nuttige geluid niet op foutieve wijze als storingsgeluid geïnterpreteerd wordt.

De in de tabellen aangegeven waarden kunnen met behulp van de in fig. 2 aangegeven krommescharen geïnterpoleerd worden. Voor de 5 qua gehoor juiste sturing van de expansie (alsmede van de bekende compressie) zijn deze krommen maatgevend. De stijlheid van deze krommen geeft het compressie- respectievelijk expansiegedrag in afhankelijkheid van de waarde van de programmadynamiek aan. Als parameter geldt het storingsgeluidniveau.

10 De dynamieksturing (expansie respectievelijk expansie + com pressie) kan op voordelige manier gecombineerd worden met een verandering van de geluidssterkte, bijvoorbeeld de versterker kan een amplitude-lineair werkende versterkertrap bevatten, waarvan de ver-sterkingsgraad in wezen in dezelfde zin zoals de storingsgeluidam-15 plitude verandert, gestuurd wordt. De versterkingsgraad kan bijvoorbeeld een lineair evenredig funktie van de storingsgeluidamplitude zijn.

8 1 0 0 79 7 -13- ς *

Tabel Β.

Signaalniveau en prograramadyhamiek, die bij een gewenste ge- hoordynamiek in afhankelijkheid van het storingsgeluidniveau aangeheid boden moeten worden; tegelijk:afhankelijk~van de drempel voor het inzetten van de dynamiek-compressie respectievelijk -expansie van de vooraf bepaalde programmadynamiek bij een gekozen gehoordynamiek. (Alle waarden in dB).

Storingsgeluidniveau (-drempel) 33 45 33 63 73 83 ( Programma- 39 *h dynamiek os o ctf ir\ ja s ir\ niveau as-o van... tot 35-74 , programma- % *d dynami ek kk 36 28 21 15 10 O &

O (v O

λ a vo niveau ω-α van...tot 35-79 45-81 55-83 65-86 75-90 85-95 , ^ prograrama- £ 'g dynamiek 49 32 25 18 0 IJ LP> -s s vo niveau ω-α van...tot 35-84 55-87 65-90 75-93 1 ^ programma- § 'g dynamiek 35 o cj co •g s ° niveau 63^ van... tot 55-90 x programma- IX dynamiek 54 45 37 29 21 16 o s ^ a g. niveau van...tot 35-Ö9 45-90 55-92 65-94 75-96 85-101 x programma- sl, X dynamiek 30 23

Ma <§ niveau &£ van...tot 75-105 85-108 M pro gramma- u X dynamiek 25 o s a § niveau van... tot 85-110 8 1 0 0 79 7

Claims (6)

1. Versterkerschakeling voor toonsignalen voor een in een door storingsgeluid belaste omgeving toepasbare toonsignaalweergeefin-richting, waaraan een aan de bronzijde in dynamiek gecomprimeerd 5 toonsignaal toegevoerd wordt, met het kenmerk, dat de versterkerschakeling een dynamiekexpander (20) bevat, waarvan de ex-pansiegraad door een storingsgeluidsignaal zodanig gestuurd kan worden dat de expansiegraad bij afnemende storingsgeluidamplitude toeneemt.

2. Versterkerschakeling voor toonsignalen volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de expansiegraad aanvullend door de amplitude van het toonsignaal gestuurd kan worden.

3. Versterkerschakeling voor toonsignalen volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat filterschakelingen (16, 32) 13 voor het opdelen van het toonsignaal alsmede van een storingsgeluidsignaal in een reeks van frequentiegebieden aangebracht zijn, en dat voor elk frequentiegebied een dynamiekexpander (20a, 20b,...) aangebracht is, die overeenkomstig een reciproke funktie van de storingsgeluidamplitude in het betreffende frequentiegebied gestuurd kan wor-20 den. k. Versterkerschakeling voor toonsignalen volgens conclusie 3» met het kenmerk, dat het storingsgeluidsignaal van een lager frequentiegebied met verminderde amplitude toegevoerd wordt aan de dynamiekexpander van een aangrenzend hoger frequentiegebied. 25 5· Versterkerschakeling voor toonsignalen volgens één der voor gaande conclusies, gekenmerkt door de combinatie met een dynamiekcompressorschakeling die de dynamiek van het toonsignaal als direkte funktie van de storingsgeluidamplitude vermindert, wanneer deze laatste boven een vooraf bepaalde drempelwaarde ligt.

6. Versterkerschakeling voor toonsignalen volgens één der voor gaande conclusies, met het kenmerk, dat de schakelin-richting voor het veranderen van de dynamiek van het toonsignaal afgeschakeld kan worden.

7. Versterkerschakeling voor toonsignalen volgens één der voor-35 gaande conclusies, met het kenmerk, dat een de toon-weergave herhaald en kortstondig onderbrekende schakelinrichting aangebracht is, dat de storingsgeluiddetector een microfoon bevat en het storingsgeluidsignaal gedurende de onderbrekingen van de toon-weergave opwekt. *fQ 8. Versterkerschakeling voor toonsignalen volgens één der voor- 8 1 0 0 79 7 -15- gaande conclusies, gekenmerkt door een schakelinrichting die de instelling van de schakelinrichting voor het veranderen van de dynamiek van het toonsignaal slechts dan toestaat wanneer het signaalniveau van de toonsignalen onder een vooraf bepaalde scha-5 keldrempel ligt.

9. Versterkerschakeling voor toonsignalen volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de dynamiek van afzonderlijke frequentiegebieden van het toonsignaal in afhankelijkheid van een analyse van de storingsruis geëxpandeerd wordt. ****** 81 0 0 79 7