NO126505B

NO126505B -

Info

Publication number: NO126505B
Application number: NO4969A
Authority: NO
Original assignee: Dolby Ray Milton
Priority date: 1968-01-10
Filing date: 1969-01-06
Publication date: 1973-02-12
Also published as: DE1900639A1; BE726177A; AT303122B; CH501342A; NL161006B; SE366623B; NL161006C; JPS518767B1; JPS531602B1; NL6900209A; DE1900639B2; FR1600207A; SE367106B; GB1253031A; DK140299B; NO128842B; JPS518284B1; AT308832B; DK140299C; JPS518768B1

Description

Signalkompressor eller -ekspander. Signal compressor or expander.

Den foreliggende oppfinnelse angår kompressorer og ekspandere omfattende en hovedsignalvei tii å formidle et inngangssignal som et hovedsakelig uforandret signal, en tilleggssignalvei innrettet til å avlede et signal fra hovedveien i et frekvensbånd innen det bånd som formidles av hovedveien,og til å begrense signalet til en brokdel av inngangssignalets amplitude, samt en kombinerende anordning i hovedveien til å kombinere det begrensede signal med signalet i hovedveien additivt i tilfellet av en kompressor og subtraktivt i tilfellet av en ekspander. The present invention relates to compressors and expanders comprising a main signal path for conveying an input signal as a substantially unchanged signal, an additional signal path arranged to divert a signal from the main path in a frequency band within the band conveyed by the main path, and to limit the signal to a fraction of the input signal amplitude, as well as a combining device in the main path to combine the limited signal with the signal in the main path additively in the case of a compressor and subtractively in the case of an expander.

Slike kompressorer og ekspandere anvendes for eksempel Such compressors and expanders are used, for example

i audio-, video- og "andre elektriske signaler, særlig i stoyreduserende anlegg, idet kompressoren anordnes foran det apparat som innforer in audio, video and "other electrical signals, especially in noise-reducing systems, as the compressor is arranged in front of the device that introduces

stoyen,og en komplementær ekspander anbringes efter dette apparat. Imidlertid kan ekspanderen også benyttes alene for å bedre kvalite-ten av et signal som ikke er komprimert på forhånd,og der finnes likeledes andre anvendelsestilfeller hvor ekspanderne eller kompressorene kan anvendes alene. the noise, and a complementary expander is placed after this device. However, the expander can also be used alone to improve the quality of a signal that has not been compressed in advance, and there are likewise other application cases where the expanders or compressors can be used alone.

Kompressorer og ekspandere av denne art er allerede inngående beskrevet i sokerens britiske patentskrift nr. 1.110.54-1» Hovedprinsippet for oppfinnelsen ifolge det britiske patent består Compressors and expanders of this kind are already described in detail in the applicant's British patent document no. 1.110.54-1" The main principle of the invention according to the British patent consists

i å anordne en direkte signalvei til hvis utgangssignal der i tilfellet av en kompressor adderes, resp. fra hvis utgangssignal der i tilfellet av en ekspander subtraheres, utgangssignalet fra en tilleggsvei sam kan innfore en forsterkning., f. eks. av storrelsesorden 10 dB, men som begrenser veiens maksimale utgangssignal til en liten brokdel av den maksimale amplitude av inngangssignalet., Ved lave nivåer av inngangssignalet vil forsterkningen i tilleggsveien således hoyne (komprimere) resp. senke (ekspandere) signalnivået betydelig. Ved hoyere inngangssignaler vil utgangssignalet fra tilleggs'veien kunne neglisjeres sammenlignet med utgangssignalet fra den direkte signalvei, da det som nevnt blir begrenset. Fordelene ved denne anordning er beskrevet fullstendig i det ovennevnte patentskrift, in arranging a direct signal path to whose output signal where in the case of a compressor is added, resp. from whose output signal where in the case of an expander is subtracted, the output signal from an additional path can introduce an amplification., e.g. of the order of magnitude 10 dB, but which limits the path's maximum output signal to a small fraction of the maximum amplitude of the input signal., At low levels of the input signal, the gain in the additional path will thus heighten (compress) resp. significantly lower (expand) the signal level. With higher input signals, the output signal from the additional path can be neglected compared to the output signal from the direct signal path, as it will be limited as mentioned. The advantages of this device are fully described in the above-mentioned patent,

og den viktigste ligger i de bemerkelsesverdige forvrengningsfrie resultater man oppnår. and the most important lies in the remarkable distortion-free results you achieve.

Ved den oppfinnelse som er beskrevet i det nevnte patentskrift, er inngangssignalet til tilleggsveien i tilfellet av en ekspander det samme som inngangssignalet til tilleggsveien i tilfellet av en kompressor og består av utgangssignalet fra en subtraherende anordning. Folgelig får uttrykket for kompresjonen formen In the invention described in the aforementioned patent document, the input signal to the additional path in the case of an expander is the same as the input signal to the additional path in the case of a compressor and consists of the output signal from a subtracting device. Consequently, the expression for the compression takes the form

og uttrykket for ekspansjonen formen and the expression for the expansion form

hvor x er kompressorens inngangsnivå, y kompressorens utgangsnivå og ekspanderens inngangsnivå, z er ekspanderens utgangsnivå og F-^ og Fg er f.unksjoner som representerer karakteristikken for tilleggsveien i henholdsvis kompressor og ekspander. Både F-^ og Fr> har form av en multiplikator ved lave signalnivåer og avtar ved hoyere nivåer på en slik måte at utgangsnivået fra tilleggsveien blir - hovedsakelig konstant eller blir en avtagende funksjon av henholdsvis x eller y. For komplementær kompressor og ekspander blir Fg * F^where x is the input level of the compressor, y the output level of the compressor and the input level of the expander, z is the output level of the expander and F-^ and Fg are functions that represent the characteristic of the additional path in the compressor and expander respectively. Both F-^ and Fr> take the form of a multiplier at low signal levels and decrease at higher levels in such a way that the output level from the additive path becomes - essentially constant or becomes a decreasing function of x or y, respectively. For complementary compressor and expander, Fg * F^ becomes

og dermed z = x. and thus z = x.

For enkelthets skyld vil kompressorer og ekspandere For simplicity, compressors and expanders will

som arbeider i samsvar med det ovenstående, bli betegnet som "type 1". which works in accordance with the above, be designated as "type 1".

I henhold til den foreliggende oppfinnelse blir tilleggs-verene i kompressoren og ekspanderen med sine innganger koblet på annen måte enn hva som er beskrevet i patentskriftet. I ekspanderen kan tilleggsveien få samme inngangssignal som den direkte signalvei,■ xn hvorved uttrykket for ekspansjonen blir z • (l - F^) y. I kompressoren kan tilleggsveien få sitt inngangssignal fra kompressorens utgang, hvorved uttrykket for kompresjonen blir y "= x + F-^y eller<1> y x/(l - F^).. For F-^ = vil det igjen ses at z « x. According to the present invention, the additional elements in the compressor and the expander with their inputs are connected in a different way than what is described in the patent document. In the expander, the additional path can receive the same input signal as the direct signal path, ■ xn whereby the expression for the expansion becomes z • (l - F^) y. In the compressor, the additional path can receive its input signal from the compressor's output, whereby the expression for the compression becomes y "= x + F-^y or<1> y x/(l - F^).. For F-^ = it will again be seen that z «x.

Kompressorer og ekspandere som arbeider i samsvar med disse nye uttrykk, vil bli betegnet som "type 2". I et komplett stoyreduserende anlegg vil ekspanderen fortrinnsvis være av samme type som kompressoren, skjont dette ikke er nodvendig i alle tilfeller, da det kan vise seg at de feil som oppstår ved blanding av ty-pene, blir små hvis maksimalverdiene av F-^ og F^ er lave. En kompressor eller ekspander kan også utfores på den måte at en ekspander eller kompressor av henholdsvis forste eller annen type skytes inn i tilbakekoblingsveien hos en tilbakekoblet forsterker med stor forsterkning. Compressors and expanders operating in accordance with these new expressions will be designated as "type 2". In a complete noise-reducing system, the expander will preferably be of the same type as the compressor, although this is not necessary in all cases, as it may turn out that the errors arising from mixing the types will be small if the maximum values of F-^ and F^ are low. A compressor or expander can also be designed in such a way that an expander or compressor of the first or second type respectively is shot into the feedback path of a feedback amplifier with high gain.

I alle kompressorer og ekspandere kan man la tilleggsveien behandle hele signalbåndet, men ved de fleste praktiske anvendelser vil man la tilleggsveien bare slippe frem signalet i en begrenset del av det samlede signalbånd. Videre kan to eller flere veier på kjent måte anordnes for selektivt å behandle forskjellige frekvensbånd, som beskrevet i fremstillingen vedrorende hovedoppfin-nelsen. In all compressors and expanders, you can let the additional path process the entire signal band, but in most practical applications, you will let the additional path only release the signal in a limited part of the overall signal band. Furthermore, two or more paths can be arranged in a known manner to selectively process different frequency bands, as described in the presentation relating to the main invention.

Hovedbetydningen av type 2 sammenholdt med type 1 be- The main importance of type 2 compared to type 1 be-

står i folgende: a) I kompressoren, hvor der benyttes en positiv tilbakekoblingssloyfe med forsterkning mindre enn 1, får kretsen iboende hoy Nyquist-stabilitet; b) i ekspanderen benyttes der ingen lukket sloyfe, og man unngår igjen stabilitetsproblereer. Det er således mulig å konstruere enkle og billige stoyreduksjonsanlegg,særlig når det gjelder videosignaler, hvor stabilitetshensyn får påtagelig betydning på grunn av de store båndbredder som skal mestres. Et eksempel på en forenklet videoekspander av type 2 som f.eks. kan bygges inn i en fjernsynmottagér for hjemmebruk, er beskrevet i det folgende: I det ovennevnte patentskrift er det særlig under henvisning til fig. 12 beskrevet hvorledes der tilveiebringes kompresjons-og ekspansjons-karakteristikker for henholdsvis kompressorer og ekspandere av type 1, og der gis endel . informasjon om hvorledes is as follows: a) In the compressor, where a positive feedback loop with a gain less than 1 is used, the circuit acquires inherently high Nyquist stability; b) in the expander no closed sloyfe is used, and stability problems are again avoided. It is thus possible to construct simple and cheap noise reduction systems, especially when it comes to video signals, where stability considerations gain tangible importance due to the large bandwidths that must be mastered. An example of a simplified type 2 video expander such as can be built into a television receiver for home use, is described in the following: In the above-mentioned patent, it is particularly with reference to fig. 12 described how compression and expansion characteristics are provided for compressors and expanders of type 1, respectively, and the end is given. information on how

karakteristikken kan formes for å mote behovene. Denne beskrivelse er i det vesentlige gyldig også for kompressorer og ekspandere av type 2 i henhold til den foreliggende oppfinnelse. the characteristic can be shaped to suit the needs. This description is essentially also valid for compressors and expanders of type 2 according to the present invention.

I det nevnte patentskrift er der beskrevet tilleggsveier som innbefatter en eneste begrensningskanal. Ifolge den foreliggende oppfinnelse er det imidlertid mulig å anvende et antall parallellkoblede begrensere som har nver sin forskjellige begrensningsterskel og/eller hvert sitt forskjellige påtrykte signalnivå. Ved å kombinere utgangssignalene fra begrenserne, enten alle additivt eller noen subtraktivt, innen de kombineres med signaler i den direkte vei, er det mulig å bygge opp resulterende kompresjons- og ekspansjonsoverforingskarakteristikker med forskjellige onskede former. Dette kan gjores meget noyaktig og godt reproduserbart. Etterfolges de lineære begrensere av ikke-lineære begrensere med passende terskler som beskrevet i det nevnte patentskrift, fås enn videre neglisjerbart oversving. In the aforementioned patent, additional paths are described which include a single limiting channel. According to the present invention, however, it is possible to use a number of parallel-connected limiters which each have a different limiting threshold and/or each a different applied signal level. By combining the output signals from the limiters, either all additively or some subtractively, before combining them with signals in the direct path, it is possible to build up resulting compression and expansion transfer characteristics of various desired shapes. This can be done very accurately and well reproducibly. If the linear limiters are followed by non-linear limiters with appropriate thresholds as described in the aforementioned patent, negligible overshoot is still obtained.

Et spesielt forhold når det gjelder kurveformning, ligger i tilveiebringelsen av et tilleggsvei-utgangssignal som etter forst å til-ta blir en avtagende funksjon av inngangssignalnivået. Denne egenskap kan betegnes som en nedadboyende karakteristikk. Nedadboyende karakteristikker har betydning fordi de forer til at tilleggsveiens utgangssignal blir neglisjerbart ved hoye signalnivåer, så utgangssignalet fra kompressoren eller ekspanderen under slike forhold i det vesentlige bare vil bestå av det direkte signal. Nedadboyende karakteristikker er anvendelige for audio- og videoanlegg. A special condition in terms of curve shaping lies in the provision of an additional path output signal which, after first increasing, becomes a decreasing function of the input signal level. This characteristic can be described as a downward bending characteristic. Downward bending characteristics are important because they lead to the additional path's output signal becoming negligible at high signal levels, so the output signal from the compressor or expander under such conditions will essentially only consist of the direct signal. Downward deflection characteristics are applicable for audio and video systems.

I henhold til oppfinnelsen blir en forbedret kompressor eller ekspander oppnådd ved at tilleggsveiens resp. hver tilleggsveis inngang er koblet til den kombinerende anordnings utgangsside i tilfellet av en kompressor og til den kombinderende anordnings inngangsside i tilfellet av en ekspander, og ved at tilleggsveien resp. hver tilleggsvei innbefatter en lineær (syllabisk) begrenser som slipper signalet igjennom hovedsakelig uten forvrengning av bolgeformen, idet forsterkningen i tilleggsveien resp. hver tilleggsvei avtar med stigende nivå av det signal som tilfores den,så utgangssignalet fra tillegesveien resp. hver tilleggsvei ved hoye signalnivåer blir neglisjerbart i sammenligning med signalet i hovedveien og blir begrenset til et nivå som er minst en størrelsesorden lavere enn signalet i hovedveien. According to the invention, an improved compressor or expander is achieved by the additional road's resp. each additional path's input is connected to the output side of the combining device in the case of a compressor and to the input side of the combining device in the case of an expander, and in that the additional path resp. each additional path includes a linear (syllabic) limiter which lets the signal through substantially without distortion of the waveform, the gain in the additional path resp. each additional path decreases with increasing level of the signal supplied to it, so the output signal from the additional path resp. each additional path at high signal levels becomes negligible compared to the signal in the main path and is limited to a level at least an order of magnitude lower than the signal in the main path.

I det folgende vil endel utforelseseksempler på oppfinnelsen bli belyst nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 1 er et blokkskjerna for stoyreduksjonsanlegg av den kjente type 1. Fig. la viser en utforelsesvariant av skjemaet på fig. 1. In the following, some embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Fig. 1 is a block core for a noise reduction system of the known type 1. Fig. 1a shows an embodiment variant of the diagram in fig. 1.

Fig. 2 er et blokkskjeraa for stoyreduksjonsanlegg av Fig. 2 is a block diagram for a noise reduction system of

type 2 i samsvar med oppfinnelsen. type 2 in accordance with the invention.

Fig. 2a viser en utforelsesvariant av skjemaet på fig. 2. Fig. 3 viser overforingskarakteristikker for en kompressor av type 1. Fig. 4 er et prinsippkoblingsskjerna for en kompressor eller ekspander som generelt arbeider som addisjonsanordning. Fig. 4a er et prinsippkoblingsskjema for en kompressor eller ekspander som generelt arbeider som addisjons- eller subtrak-sjonsanordning. Fig. 2a shows an embodiment variant of the diagram in fig. 2. Fig. 3 shows transmission characteristics for a compressor of type 1. Fig. 4 is a principle connection core for a compressor or expander which generally works as an addition device. Fig. 4a is a principle connection diagram for a compressor or expander which generally works as an addition or subtraction device.

Fig. 5 er et blokk-koblingsskjerna for tilleggsveiene i Fig. 5 is a block connection core for the additional paths i

et audioanlegg. an audio system.

Fig. 6 viser overforingskarakteristikker for en kompressor av type l,hvis tilleggsvei inneholder tre parallellkoblede begrensere. Fig. 7 viser overforingskarakteristikker for en begrenset kobling med to begrensere med forskjellige terskelverdier.. Fig. 7a er et diagram i likhet med fig. 7> men med to like begrensningst erskler, og Fig. 6 shows transmission characteristics for a compressor of type l, whose additional path contains three parallel-connected limiters. Fig. 7 shows transfer characteristics for a limited connection with two limiters with different threshold values. Fig. 7a is a diagram similar to fig. 7> but with two equal limiting values, and

fig. 8 viser en tilleggsvei av den art som forekommer fig. 8 shows an additional path of the kind that occurs

på fig. 2. on fig. 2.

Som en innledning til forklaringen av kompressorer As an introduction to the explanation of compressors

og ekspandere av type 2 vil der forst bli gitt en beskrivelse av innretninger av type 1 under -henvisning til fig. 1, som viser et fullst endig stoyreduksjonsanlegg. and expanders of type 2, there will first be a description of devices of type 1 with reference to fig. 1, which shows a complete noise reduction system.

I kompressoren avleder en tilleggsvei 10 en særskilt signalkomponent fra inngangssignalet, og komponenten i tilleggsveien blir ved hjelp av en additiv blander 12 tilfoyet det direkte signal. Utgangssignalet får således ved lave nivåer oket amplitude, dvs. In the compressor, an additional path 10 diverts a separate signal component from the input signal, and the component in the additional path is added to the direct signal by means of an additive mixer 12. The output signal thus gets increased amplitude at low levels, i.e.

at det komprimeres. Overforingskarakteristikken for-en kompressor av type 1 er vist ved (d) på fig. 3 i logaritmisk målestokk eller desibelskala. Det stigende og nedadboyende signal (b) er fra begrenserkretsen addert til den direkte komponent ^a) for å danne det komprimerte signal (d), som tilfores opptegnings- eller sendeanlegget. Hvis det ,6nskes, kan signalet fra tilleggsveien tilfores en særskilt opptegnings- eller overforiirgskanal for siden å kombineres med den direkte komponent ved mottagningsenden. that it is compressed. The transfer characteristic for a type 1 compressor is shown at (d) in fig. 3 in logarithmic scale or decibel scale. The ascending and descending signal (b) is from the limiting circuit added to the direct component (a) to form the compressed signal (d), which is supplied to the recording or transmitting equipment. If desired, the signal from the additional path can be fed to a separate recording or transmission channel to then be combined with the direct component at the receiving end.

I ekspanderen blir en tilleggsvei-signalkomponent maken til den nevnte avledet fra anleggets utgangssignal ved hjelp av tilleggsveien 14 og subtrahert fra det oppteneJ.e eller overforte signal ved hjelp av en subtraktiv blander 16. Ekspanderens overforingskarakteristikk er vist ved (e) på fig. 3 og gir, som det.ses, en forsterkning omtrent lik 1 ved hoye nivåer og avtagende ved lave nivåer for å bevirke stoyreduksjon. In the expander, an additional path signal component similar to the one mentioned is derived from the plant output signal by means of the additional path 14 and subtracted from the captured or transferred signal by means of a subtractive mixer 16. The transfer characteristic of the expander is shown at (e) in fig. 3 and gives, as can be seen, a gain approximately equal to 1 at high levels and decreasing at low levels to effect noise reduction.

Hovedopplegget for innretninger av type 2 er anskuelig-gjort på fig. 2, som viser et komplett stoyreduksjonsanlegg. Lik-heten med opplegget på fig. 1 er tydelig. Imidlertid inngår tilleggsveien 14 ved en ekspander av type 2 ikke i noen lukket sloyfe. Inngangssignalet til veien tas direkte fra opptegnings- eller overførings-kanalen, og veiens utgangssignal blir tilslutt subtrahert fra det direkte signal ved hjelp av den subtraktive blander 16. Dette enkle anlegg gjor det mulig å bruke tilsvarende billige koblinger i innretninger for praktisk bruk. \ The main arrangement for devices of type 2 is visualized in fig. 2, which shows a complete noise reduction system. The similarity with the scheme in fig. 1 is clear. However, the additional path 14 in the case of a type 2 expander is not included in any closed sloyfe. The input signal to the road is taken directly from the recording or transmission channel, and the road's output signal is finally subtracted from the direct signal by means of the subtractive mixer 16. This simple facility makes it possible to use correspondingly cheap connectors in devices for practical use. \

Kompressoren har komplementær utforelse. Inngangssignalet til tilleggsveien 10 tas fra kompressorens utgang, og det kombinerte utgangssignal tilfores den additive blander 12. Tilleggsveien inneholdes således i.en positiv tilbakekoblingssloyfe. Da imidlertid forsterkningen i den åpne sloyfe er mindre enn 1, finnes der ingen tilboyelighet til svingning. Enn videre blir det unød-vendig å tilpasse sloyfens amplitude-faseavhengighet utenfor gjennomslipningsbåndet slik det er tilfellet ved ekspandere av type 1. The compressor has a complementary design. The input signal to the additional path 10 is taken from the output of the compressor, and the combined output signal is fed to the additive mixer 12. The additional path is thus contained in a positive feedback loop. However, since the gain in the open loop is less than 1, there is no tendency for oscillation. Furthermore, it becomes unnecessary to adapt the amplitude-phase dependence of the sloyf outside the cut-through band, as is the case with expanders of type 1.

For å oppnå de samme kompressor- eller ekspander-overforingskarakteristikker i anlegg av type 2 som i anlegg av type 1 To achieve the same compressor or expander transfer characteristics in Type 2 plants as in Type 1 plants

er det nodvendig å bruke en litt avvikende form av tilleggsveiens overforingskarakteristikker. Således gjelder kurve (c) på fig.3 it is necessary to use a slightly different form of the additional road's transfer characteristics. Thus, curve (c) on fig.3 applies

for systemet av type 2, istedenfor kurve (b). Der benyttes en hoyere terskel og en noe flatere karakteristikk. Disse kurver gjelder bare for egenskapene i stabil tilstand, og lignende justeringer må foretas i de dynamiske karakteristikker, idet der benyttes lengere tidskon-stanter i styresignal-glattekoblingen i systemet av type 2. for the system of type 2, instead of curve (b). A higher threshold and a somewhat flatter characteristic are used there. These curves only apply to the properties in a steady state, and similar adjustments must be made in the dynamic characteristics, since longer time constants are used in the control signal-smooth coupling in the system of type 2.

Kombinerte innretninger av type 1 og type 2 kan utfores ved at man lar inngangssignalet til tilleggsveien utgjore en vilkårlig andel av innretningens inngangs- og utgangssignaler. Combined devices of type 1 and type 2 can be performed by allowing the input signal to the additional path to constitute an arbitrary proportion of the device's input and output signals.

Således kan en generalisert kompressor eller ekspantier (fig. 4) betraktes som oppbygget av en forste addisjonsanordning 50 Thus, a generalized compressor or expander (Fig. 4) can be considered as being made up of a first addition device 50

i hovedveien, en ytterligere addisjonsanordning 51 som er innrettet til i et fastlagt forhold å addere signaler avledet fra både inngangen til og utgangen fra den forste addisjonsanordning 50,samt en tilleggsvei 52 som tar sitt inngangssignal fra den ytterligere in the main path, a further addition device 51 which is arranged to, in a fixed ratio, add signals derived from both the input to and the output of the first addition device 50, as well as an additional path 52 which takes its input signal from the further

addisjonsanordning 51. Utgangssignalet fra tilleggsveien 52 blir tilfort den forste addisjonsanordning 50 uten inversjon i tilfellet av en kompressor og med inversjon i tilfellet av en ekspander for å gi en subtraktiv kombinasjon. Benyttes bare en ekspander, innbefatter tilleggsveien en omformer 54« adder 51. The output signal from the addition path 52 is fed to the first adder 50 without inversion in the case of a compressor and with inversion in the case of an expander to provide a subtractive combination. If only an expander is used, the additional path includes a converter 54"

I en innretning av type 1 kan kompressorens addisjonsanordning 12 fjernes og anvendes på et sted 12a (fig. la) ved ekspanderen, idet det uforandrede signal og utgangssignalet fra tilleggsveien her skal overfores til ekspanderen over separate kanaler. I In a device of type 1, the compressor's addition device 12 can be removed and used at a location 12a (Fig. 1a) at the expander, the unchanged signal and the output signal from the additional path here being transferred to the expander via separate channels. IN

en innretning av type 2 eller type 1 - 2 er addisjonsanordningene (12) viktige for å forme inngangssignalet til tilleggsveien. Alli-kevel kan det uforandrede inngangssignal fra tilleggsveien stadig overfores eller opptegnes separat, idet man anbringer en ytterligere addisjonsanordning 12a ved ekspanderen for å forme det komprimerte signal (fig. 2a). a device of type 2 or type 1 - 2, the addition devices (12) are important for shaping the input signal to the addition path. However, the unchanged input signal from the additional path can be continuously transmitted or recorded separately, placing a further addition device 12a at the expander to shape the compressed signal (fig. 2a).

Ved hjelp av en symmetrisk oppbygning (fig. 4a) av kompressorene og ekspanderne blir det mulig å oppnå en jevn over-gang fra kompresjon til ekspansjon ved at både addisjons- og sub-traksjonsanordningene henholdsvis ^ >0a og 50° anordnes i hovedveien og en innstillbar andel av tilleggsveiens utgangssignal blir tilfort disse addisjons- eller subtraksjonsanordninger over en spenningsdeler 53. With the help of a symmetrical structure (Fig. 4a) of the compressors and expanders, it becomes possible to achieve a smooth transition from compression to expansion by arranging both the addition and subtraction devices respectively ^ >0a and 50° in the main road and a adjustable proportion of the additional path's output signal is supplied to these addition or subtraction devices via a voltage divider 53.

Da tilleggsvei-komponerfen i alle innretninger i et komplett stoyreduksjonsanlegg forst er addert til og derefter subtrahert, fra hovedveien,fdiger det at anleggets utgangssignal blir maken til inngangssignalet. Skjont anlegget således ikke gir noen resulterende virkning på signaldynamikk eller frekvensreaksjon, uansett de spesielle karakteristikker for de to (identiske) tilleggsveier, er det nodvendig å velge egnede karakteristikker for å oppnå en god stoy-reduksjonsvirkning. Since the additional road component in all devices in a complete noise reduction system is first added to and then subtracted from the main road, it follows that the system's output signal becomes the same as the input signal. Although the system thus has no resulting effect on signal dynamics or frequency response, regardless of the special characteristics of the two (identical) additional paths, it is necessary to choose suitable characteristics in order to achieve a good noise reduction effect.

Når det gjelder profesjonelle audiostoyreduksjonsanlgg, får man gode resultater med fire tilleggsveier som vist på fig. 5, anordnet for hvert sitt frekvensbånd henholdsvis 8.0 Hz lavpass, 80 Hz - 3 kHz båndpass, 3 kHz hoypass og 9 kHz hoypass. Filtrene 18 efterfolges av innbyrdes like lineære begrensere 20 med overforingskarakteristikker i likhet med dem som er vist ved (b) på fig. 3. Hver begrenser styres av et likerettet og glattet styresignal som fås fra begrenserens inngangs- eller utgangssignaler, idet en slik kombinasjon gir de onskede stigende og nedadboyende karakteristikker. Efter de lineære begrensere folger ikke-lineære begrensere 22 (diode-klipperkretser) hvis funksjon er å begrense amplitudene av transienter som slippes igjennom i begrensernes innhuggstidsrom (ca. 1 ms). Utgangssignalene på de fire bånd blir så kombinert i en additiv blander 24, som folges av enda en ikke-lineær begrenser 26 til å klippe de summerte transienter for å redusere oversving. Den viste kobling skaffer en tilleggsvei- signalkomponent som er istand til å bevirke en minskning av spra-king, brum, båndekko, krysstale og hvisling. When it comes to professional audio noise reduction systems, good results are obtained with four additional paths as shown in fig. 5, arranged for each frequency band respectively 8.0 Hz low pass, 80 Hz - 3 kHz band pass, 3 kHz high pass and 9 kHz high pass. The filters 18 are followed by mutually equal linear limiters 20 with transfer characteristics similar to those shown at (b) in fig. 3. Each limiter is controlled by a rectified and smoothed control signal obtained from the limiter's input or output signals, such a combination providing the desired rising and falling deflection characteristics. After the linear limiters follow non-linear limiters 22 (diode-clipper circuits) whose function is to limit the amplitudes of transients that are allowed through in the limiters' cut-in time (approx. 1 ms). The outputs of the four bands are then combined in an additive mixer 24, which is followed by a further non-linear limiter 26 to clip the summed transients to reduce overshoot. The shown coupling provides an additional path signal component capable of effecting a reduction in crackle, hum, band echo, crosstalk and hiss.

Den ovenfor behandlede metode til å fastlegge forlopet The method discussed above to determine the course

av kompresjons- og ekspansjonskurven ved en enkel begrenser kan også utvides til flere parallellkoblede begrensere (i et gitt frekvensbånd eller i innbyrdes overlappende bånd) som har innbyrdes forskjellige terskelverdier og/eller forskjellig hoye signalnivåer. På denne måte fås de onskede overforingskarakteristikker av forskjellig form, samtidig som de fleste fordeler ved utfdreisesformen med en enkelt begrenser bibeholdes,som stor noyaktighet, liten forvrengning, lavt stoynivå og lite oversving. of the compression and expansion curve of a single limiter can also be extended to several parallel-connected limiters (in a given frequency band or in mutually overlapping bands) which have mutually different threshold values and/or different high signal levels. In this way, the desired transmission characteristics of different forms are obtained, while retaining most of the advantages of the output form with a single limiter, such as high accuracy, low distortion, low noise level and little overshoot.

For å anskueliggjore prinsippet viser fig. 6 stoykarak-teristikker for en kompressor av type 1 med tre begrensere parallell-koblet i en felles tilleggsvei. To illustrate the principle, fig. 6 stoykarak teristics for a type 1 compressor with three limiters connected in parallel in a common additional path.

Karakteristikken for den direkte vei er vist ved (a), og karakteristikken for de tre begrensere er vist ved henholdsvis (b), (d) og (e) og er forskjovet i forhold til hverandre på grunn av de forskjellige terskler. Istedenfor å få den resulterende karakteristikk som er vist ved (c), som i tilfellet av bare en begrenser med karakteristikk (b), får man her en resulterende karakteristikk (f). Hver lineær begrenser kan altså efterfolges av en ikke-lineær begrenser (klipper med passende terskel, mens en annen slik begrenser behandler det kombinerte tilleggssignal, som på fig. 5, så der fås meget lite oversving. The characteristic for the direct path is shown at (a), and the characteristic for the three limiters is shown at (b), (d) and (e) respectively and are shifted relative to each other due to the different thresholds. Instead of obtaining the resulting characteristic shown at (c), as in the case of only one limiter with characteristic (b), one obtains here a resulting characteristic (f). Each linear limiter can therefore be followed by a non-linear limiter (clipper with a suitable threshold, while another such limiter processes the combined additional signal, as in Fig. 5, so very little overshoot is obtained.

Formen av de resulterende karakteristikker kan man regulere noye ved valg av form, plasering og antall av begrenserka-rakteristikker og, om nodvendig, også ved å kombinere utgangssignalene fra en eller flere begrensere subtraktivt istedenfor additivt, hvilket gir et resultat som kan betraktes som en kombinasjon av en kompressor av type 1 og en ekspander av type 2. The shape of the resulting characteristics can be carefully regulated by choosing the shape, placement and number of limiter characteristics and, if necessary, also by combining the output signals from one or more limiters subtractively instead of additively, which gives a result that can be considered a combination of a type 1 compressor and a type 2 expander.

I det generelle tilfelle av flere begrensere eller flere tilleggsvei-innretninger kan en hvilken som helst gitt begrenser kobles uavhengig for å virke med kompresjons- eller ekspansjonsfunksjon av type 1 eller 2, og den kan dele det tilhorende filter med en annen begrenser, eller filteret kan være selvstendig i et likt, et In the general case of multiple limiters or multiple additional path devices, any given limiter may be connected independently to operate with Type 1 or Type 2 compression or expansion functions, and may share its associated filter with another limiter, or the filter may be independent in an equal, et

overlappende eller et forskjellig frekvensbånd. overlapping or a different frequency band.

Hittil er der generelt beskrevet metoder til formning So far, methods for shaping have been generally described

av karakteristikker ved anvendelse av flere begrensere. Når det gjelder anvendelsen for videoformål, vil det være til hjelp å hen-vise til begrenserkretsen på fig. 4 °g til overforingskarakteristik-kene på fig. 7 °S 7a> som er tegnet i lineær målestokk for å lette forståelsen av subtraksjonsvirkningen. of characteristics when using several limiters. As regards the application for video purposes, it will be helpful to refer to the limiter circuit in fig. 4 °g to the transmission characteristics in fig. 7 °S 7a> which is drawn on a linear scale to facilitate understanding of the subtraction effect.

Hvis to begrensere av den type som er vist på fig. 4> drives parallelt under like forhold og deres utgangssignaler kombineres subtraktivt, vil det inntre slettélse. Men hvis arbeidsbetin-gelsene for den ene begrenser endres passende (med hensyn til begrensningsterskel, diodetype, signalforsterkning), er det mulig å få et nyttig kombinert utgangssignal og samtidig oppnå den onskede nedadboyende overforingskarakteristikk. Fig. 7 viser anvendelsen av to forskjellige begrensnings-terskler i den forbindelse. For inngangssignalet med hoy amplitude gir de to begrenserkretser utgangssignaler som når bestemte nivåer som vist. Utgangssignalet a multipliseres med en passende faktor k, og utgangssignalet b blir så trukket fra. Ved hoye inngangs-nivåer blir resultatet 0, mens der ved lave nivåer fås et normalt utgangssignal. Fig. 7a anskueliggjør det omvendte tilfelle at begge begrensere har samme terskel, men den ene begrenser drives med redu-sert forsterkning. For inngangssignalet med hoy amplitude vil utgangssignalene fra de to forsterkere nå et bestemt nivå som vist, dvs. de vil være omtrent like. Ved lave nivåer vil imidlertid utgangssignalene avvike fra hverandre med en forskjell svarende til differansen mellom de tilforte signalnivåer. Når de to utgangssignaler kombineres subtraktivt, fås den forlangte stigende og nedadboyende karakteristikk. If two limiters of the type shown in fig. 4> are operated in parallel under equal conditions and their output signals are subtractively combined, deletion will occur. However, if the operating conditions of one limiter are changed appropriately (with respect to limiting threshold, diode type, signal gain), it is possible to obtain a useful combined output signal and at the same time achieve the desired down-deflecting transfer characteristic. Fig. 7 shows the use of two different limitation thresholds in that connection. For the high amplitude input signal, the two limiter circuits provide output signals that reach specific levels as shown. The output signal a is multiplied by a suitable factor k, and the output signal b is then subtracted. At high input levels the result is 0, while at low levels a normal output signal is obtained. Fig. 7a illustrates the reverse case where both limiters have the same threshold, but one limiter is operated with reduced gain. For the input signal with high amplitude, the output signals from the two amplifiers will reach a certain level as shown, i.e. they will be approximately equal. At low levels, however, the output signals will deviate from each other by a difference corresponding to the difference between the added signal levels. When the two output signals are subtractively combined, the required rising and falling deflection characteristic is obtained.

I det ovennevnte britiske patentskrift er der omtalt tilfeller hvor man ikke kan innvirke på et signal direkte, men bare på en bærebolge som signalet er modulert på. Der blir droftet anvendelser for farvefjernsyn og instrumentering, men prinsippet er anvendelig på tilfellet av bærebolgesignaler generelt. In the above-mentioned British patent there are cases where you cannot influence a signal directly, but only on a carrier on which the signal is modulated. Applications for color television and instrumentation are discussed, but the principle is applicable to the case of carrier wave signals in general.

I noen anvendelser, f.eks. slike hvor der forekommer audiosignaler, bor det brukes lineære begrensere i henhold til den foreliggende oppfinnelse. In some applications, e.g. such where audio signals occur, linear limiters according to the present invention should be used.

Når man tar tilfeller hvor der skal behandles signaler med undertrykt bærebolge, er det nodvendig å anvende et filter til avvisning av bolgerbolgen ved inngangen til tilleggsveien. Forekommer flere tilleggsveier, kan dette filter plaseres ved den felles inngang til alle tilleggsveiene. When considering cases where signals with a suppressed carrier wave are to be processed, it is necessary to use a filter to reject the wave wave at the entrance to the additional path. If there are several additional roads, this filter can be placed at the common entrance to all the additional roads.

De tilleggsveier som brukes ved bærebolge-kompressorer The additional paths used with support bolt compressors

og -ekspandere, er analoge med dem som har vært beskrevet tidligere. Når bærebolgen en gang har vært avvist, kan sidebåndene behandles and expanders, are analogous to those that have been described previously. Once the fulcrum has been rejected, the lateral bands can be treated

på forskjellige måter. Forekommer der en eneste tilleggsvei og ikke noe filter, får man bredtbånd-kompresjon eller -ekspansjon. Alternativt kan man anvende flere tilleggsveier, hvert med et filter avstemt på et gitt område av sidebåndfrekvenser, med derav folgende kompresjon eller ekspansjon i de modulasjonssignal-frekvensområder som svarer til de anvendte filterfrekvenser. in different ways. If there is only one additional path and no filter, you get broadband compression or expansion. Alternatively, several additional paths can be used, each with a filter tuned to a given range of sideband frequencies, with consequent compression or expansion in the modulation signal frequency ranges that correspond to the filter frequencies used.

For å unngå forvrengning i bærebolgesystemer med dobbelt sidebånd er det å foretrekke å benytte filtre som behandler sidebåndene på symmetrisk grunnlag i hver tilleggsvei. I praksis kan man oppnå dette ved å anvende en kombinasjon av båndpass- og båndavvis-ningsfiltre, begge sentrert på bærefrekvensen, men med passende for-skjeller i båndbredde. To avoid distortion in suspension systems with double sidebands, it is preferable to use filters that treat the sidebands on a symmetrical basis in each additional path. In practice, this can be achieved by using a combination of band-pass and band-reject filters, both centered on the carrier frequency, but with suitable differences in bandwidth.

I et enkelt bærebolge-stoyreduksjonssystem som vil egne seg for audiosignaler, kan bærebolge-avvisningsfilteret velges for å dempe sidebåndene av de lave og midlere audiofrekVenser foruten selve bærefrekvensen. Stoyreduksjonen vil dermed vesentlig bli effektiv ved de hoye audiofrekvenser for på gunstig måte å redusere hvisling. Benyttes en ytterligere tilleggsvei med et smalere avvisningsfilter, vil den stoyreduserende virkning bli utvidet lenger ned i audiofre-kvensområdet. Virkningene av tilleggsveiene adderer seg da ved de sidebåndfrekvenser som svarer til de hoyere audiofrekvenser, men bare den forste tilleggsvei vil virke når den annen blokkeres av sidebåndsignaler med hoyt nivå svarende til de midlere audiofrekvenser. In a simple carrier wave noise reduction system that would be suitable for audio signals, the carrier wave rejection filter can be selected to attenuate the sidebands of the low and mid audio frequencies in addition to the carrier frequency itself. The noise reduction will thus become significantly effective at the high audio frequencies in order to favorably reduce hissing. If a further additional path with a narrower rejection filter is used, the noise-reducing effect will be extended further down the audio frequency range. The effects of the additional paths then add up at the sideband frequencies that correspond to the higher audio frequencies, but only the first additional path will work when the other is blocked by sideband signals with a high level corresponding to the average audio frequencies.

I det nevnte britiske patentskrift ble der beskrevet begrenserkretser for audio- og video-signaler hvor begrensningsvirk-ningen tilveiebringes ved at filterets reaksjon automatisk skifter for å redusere gjennomslipningsbåndet nå filterets utgangssignal stiger over et visst nivå. En lignende virkning lar seg også realisere med bærebolgesignal-kompressorer og -ekspandere. For kana- In the aforementioned British patent document, limiter circuits for audio and video signals were described, where the limiting effect is provided by the filter's response automatically changing to reduce the cut-through band when the filter's output signal rises above a certain level. A similar effect can also be realized with carrier wave signal compressors and expanders. For cana-

ler hvor fasen bevares, kan man benytte seg av det prinsipp med ikke-lineær forvrengning som er beskrevet for anvendelse med underbære-bolger til farvefjernsyn. ler where the phase is preserved, one can make use of the principle of non-linear distortion which has been described for use with sub-carrier waves for color television.

'For audiosignaler bor filteret ifolge oppfinnelsen ar-beide lineært, og i en praktisk utfort kobling kan man benytte den For audio signals, the filter according to the invention should work linearly, and in a practical extended connection it can be used

generelle oppbygning som er vist på fig. 8. general structure which is shown in fig. 8.

På fig. 8 er tilleggsveien bare vist for anvendelse i en.kompressor eller ekspander som vist på fig. 2. Et filter omfatter en motstand R og en parallellresonnanskrets 31 tilhorende bærebolgen. Parallelt med motstanden R er der anordnet begrenserdiode 30 med forspenning. In fig. 8, the additional path is only shown for use in a compressor or expander as shown in fig. 2. A filter comprises a resistor R and a parallel resonance circuit 31 belonging to the support bolt. In parallel with the resistor R, limiting diode 30 with bias voltage is arranged.

Et regulerbart motstandselement 33jsom er vist som felteffekttransistor,får en likerettet og glattet reguleringsspen-ning fra en kobling 35>idet den er anordnet parallelt med motstanden An adjustable resistance element 33j, which is shown as a field effect transistor, receives a rectified and smoothed regulation voltage from a connector 35> as it is arranged in parallel with the resistor

R. R.

Koblingen arbeider lineært unntagen under plutselige amplitudesprang i sidebåndet som svarer til amplitudesprangene i de audiofrekvente svingninger og bevirker at diodene «r ledende under begrenserens innsvingningstid. I en praktisk utfort kobling blir begrenserdiodene 30 plasert på et punkt i koblingen beliggende bak-til efter forsterkningsområdet for begrensersignalet. En sugekrets kan,hvis det onskes, anordnes parallelt med diodene. The connection works linearly except during sudden amplitude jumps in the sideband which correspond to the amplitude jumps in the audio frequency oscillations and cause the diodes to be conductive during the limiter's oscillation time. In a practical extended connection, the limiter diodes 30 are placed at a point in the connection located behind the amplification area for the limiter signal. A suction circuit can, if desired, be arranged in parallel with the diodes.

Kompressorer og ekspandere kan også anvendes uavhengig Compressors and expanders can also be used independently

av hverandre til forskjellige formål når det gjelder å modifisere signaler. En kompressor med en helbolge-tilleggsvei kan benyttes til å redusere et audiosignals dynamiske område. Benytter man flere tilleggsveier, som dekker forskjellige frekvensområder, er det mulig å realisere spesielle dynamikk-utjevnende karakteristikker. of each other for different purposes when it comes to modifying signals. A compressor with a full-wave additional path can be used to reduce the dynamic range of an audio signal. If you use several additional paths, which cover different frequency ranges, it is possible to realize special dynamics equalizing characteristics.

Få lignende måte er helbolge-ekspandere nyttige når det gjelder å ekspandere signaler og særlig å redusere bakgrunnsstøy i fravær av signaler eller under formidling av signaler med lavt nivå. Ekspandere hvor der benyttes filtre i en eller flere tilleggsveier, er i stand til å bevirke en ytterligere reduksjon av bakgrunnsstøy i nærvær av signaler. F.eks. kan en slik ekspander benyttes til å redusere hvisling på gamle grammafonplater med omdreiningstall 78 In a similar way, full-wave expanders are useful for expanding signals and especially for reducing background noise in the absence of signals or during propagation of low-level signals. Expanders where filters are used in one or more additional paths are able to effect a further reduction of background noise in the presence of signals. E.g. can such an expander be used to reduce hiss on old gramophone records with a rpm of 78

med mindre vilkårlig innflytelse i signalene enn i tilfellet av kon-vensjonelle filtreringsmetoder. with less arbitrary influence in the signals than in the case of conventional filtering methods.

Ved anvendelse av ekspandere til å redusere stoy på bestemte frekvenser benytter man båndpassfiltre i særskilte tilleggsveier for de enkelte forstyrrende frekvenser, med en passende inn-stilt særskilt terskel for hver begrenser, f.eks. kan piping eller overbolger fra kraftledninger i audiosignaler så vel som forstyrrende radiosignaler i videosignaler på denne måte reduseres med minimale virkninger på selve signalet. Hvis der opptrer et "signal på en av stoyfrekvensene, kan den'stoyreduserende virkning momentant blokkeres, When using expanders to reduce noise on certain frequencies, bandpass filters are used in separate additional paths for the individual interfering frequencies, with a suitably set separate threshold for each limiter, e.g. Piping or surges from power lines in audio signals as well as interfering radio signals in video signals can be reduced in this way with minimal effects on the signal itself. If a signal appears on one of the noise frequencies, the noise-reducing effect can be momentarily blocked,

men forstyrrelsen blir da effektivt maskert av signalet. but the disturbance is then effectively masked by the signal.

I den foregående beskrivelse er det lagt liten vekt på anordningen av forsterkere, idet dette stort sett er et sporsmål om detaljkonstruksjon. I innretninger av type 2 er forsterkere teore-tisk sett ikke nodvendige. In the preceding description, little emphasis is placed on the arrangement of amplifiers, as this is largely a trace measure of detailed construction. In devices of type 2, amplifiers are theoretically not necessary.

Claims

1. Signal compressor or expander comprising a main signal path for conveying an input signal with linearity within a dynamic range, at least one additional signal path arranged to divert a signal from the main path in a frequency band within the band conveyed by the main path, and to limit the signal to a fraction of the input signal's maximum amplitude, as well as a combining device in the main path to combine the limited signal with the signal in the main path to amplify this in the case of a compressor and to weaken it in the case of an expander, characterized in that the additional path's resp. each additional path (10 or 14) input is connected to the output side of the combining device (12) in the case of a compressor and to the input side of the combining device (16) in the case of an expander, and in that the additional path resp. each additional path includes a linear (syllabic) limiter which lets the signal through substantially without distortion of the waveform, the gain in the additional path resp. each additional path decreases with increasing level of the signal supplied to it, so the output signal from the additional path resp. each additional path at high signal levels becomes negligible compared to the signal in the main path and is limited to a level at least an order of magnitude lower than the signal in the main path.

2. Compressor or expander as specified in claim 1, characterized in that the additional road or each additional way (10 or 14) input is connected to both the input side and the output side of the combining device (12 or 16).

3. Expander as stated in claim 1 or 2, characterized by an additive combining device for adding the unchanged input signal and the limited signal, which is supplied separately from the additional path of a compressor, to obtain the input signal for the expander.

4. Compressor or expander as specified in claim 1 or 2, characterized in that the additional road or each additional path comprises a linear limiter (20) followed by a non-linear limiter (22).

5. A compressor or expander as set forth in claim 4, wherein there is a plurality of additional paths with filters that select different frequency bands within the band conveyed by the main path, and a further combining device for combining the output signals from these paths to obtain the limited signal which is combined with the unchanged signal by means of the aforementioned combining device, characterized by a further non-linear limiter (26) acting on said limited signal obtained by the further combining device.

6. Signal compressor or expander as specified in claim 1, characterized in that the additional path includes a plurality of parallel-connected limiters to obtain the aforementioned limited signal, each with a different limiting threshold and/or a different applied signal level.

7. Compressor or expander as specified in claim 6, characterized in that there is a plurality of additional paths, at least one of which contains a plurality of limiters, each of which works independently with a compression or expansion function of type 1 or type 2 and has an associated filter, which is shared with another limiter or is separate, in an identical, overlapping or different frequency band.

8. Compressor or expander as stated in claim 6, characterized in that the output signals from all the limiters are combined additively.

9. Compressor or expander as stated in claim 6, characterized in that the output signal from one or more of the limiters lowers the level of the output signal from the other limiters.

10. Compressor or expander as set forth in one of claims 6-9, characterized by a further combining device for combining the output signals from the limiters to deliver said limited signal, and a non-linear limiter following the further device and located in front the first combining device.