RU2559821C1 - Simulation device of noise suppression system with frequency predistortions - Google Patents
Simulation device of noise suppression system with frequency predistortions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2559821C1 RU2559821C1 RU2014141188/07A RU2014141188A RU2559821C1 RU 2559821 C1 RU2559821 C1 RU 2559821C1 RU 2014141188/07 A RU2014141188/07 A RU 2014141188/07A RU 2014141188 A RU2014141188 A RU 2014141188A RU 2559821 C1 RU2559821 C1 RU 2559821C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- adder
- inputs
- output
- circuit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для имитации системы шумоподавления статического типа с частотными предыскажениями в научных и учебных целях.The invention relates to the field of instrumentation and is intended to simulate a static type noise reduction system with frequency pre-emphasis for scientific and educational purposes.
Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the device.
Поставленная цель достигается введением таких возможностей, как имитация двухканальной системы шумоподавления, регулирование ее параметров и оценка воздействия изменения этих параметров на качество звукопередачи сигналов различного характера, для чего предыскажающий контур представляет собой совокупность последовательно соединенных регулируемых первого усилителя и фильтра верхних частот, подключенных выходом фильтра верхних частот к одному из входов второго сумматора, к другому входу которого подключен вход первого усилителя, являющийся входом всего предыскажающего контура, выходом этого контура является выход второго сумматора, также в состав тракта вещания введен третий сумматор, к одному из входов которого подключен вход предыскажающего контура, а к другому - источник помехи, к тому же восстанавливающий контур представляет собой совокупность параллельно соединенных входами регулируемых второго усилителя и фильтра нижних частот, выходы которых подключены к разным входам четвертого сумматора, выход сумматора образует выход всего восстанавливающего контура, кроме того, предыскажающий контур, тракт вещания и восстанавливающий контур образуют первый канал обработки и вещания, входом которого является вход предыскажающего контура, а два его выхода образуют выходы восстанавливающего контура и третьего сумматора, также в состав устройства введен идентичный первому второй канал обработки и вещания, при этом каждый из двух выходов обоих каналов обработки и вещания подключен к отдельному входу введенного мультиплексора, коммутацией которых управляет введенный источник сигнала управления, подключенный к отдельному входу управления мультиплексором, два выхода мультиплексора образуют два выхода всего устройства, а входы обоих каналов обработки и вещания образуют два его входа.This goal is achieved by introducing features such as imitation of a two-channel noise reduction system, adjusting its parameters and assessing the impact of changes in these parameters on the sound quality of signals of various nature, for which the predistortion circuit is a combination of series-connected adjustable first amplifier and high-pass filter connected to the output of the high-pass filter frequencies to one of the inputs of the second adder, to the other input of which the input of the first amplifier is connected, I being the input of the entire predistortion circuit, the output of this circuit is the output of the second adder, a third adder is also included in the broadcast path, one of the inputs of which is connected to the input of the predistortion circuit, and to the other is the interference source, moreover, the recovery circuit is a combination of parallel connected the inputs of the adjustable second amplifier and low-pass filter, the outputs of which are connected to different inputs of the fourth adder, the output of the adder forms the output of the entire recovery circuit and, in addition, the predistortion circuit, the broadcast path and the recovery circuit form the first processing and broadcasting channel, the input of which is the input of the predistortion circuit, and its two outputs form the outputs of the restoration circuit and the third adder, the second processing channel identical to the first one is also included in the device and broadcasting, while each of the two outputs of both processing and broadcasting channels is connected to a separate input of the input multiplexer, the switching of which is controlled by the input source of the control signal, under connected to a separate control input of the multiplexer, two outputs of the multiplexer form two outputs of the entire device, and the inputs of both processing and broadcasting channels form two of its inputs.
Описание аналоговDescription of analogues
Системы шумоподавления широко применяются в трактах радиовещания, в аппаратуре записи-воспроизведения сигналов звуковой частоты, в том числе с использованием цифровой формы представления сигналов, с целью улучшения отношения сигнал/помеха.Noise reduction systems are widely used in broadcasting paths, in equipment for recording and reproducing audio signals, including using a digital form of signal representation, in order to improve the signal-to-noise ratio.
Примером построения системы шумоподавления может послужить финальный процессор с динамическими предыскажениями, используемый в стереофоническом ЧМ-вещании [1, с. 84-85, рис. 5.21]. Устройство содержит последовательно соединенные фильтр верхних частот и усилитель, управление коэффициентом передачи которого осуществляет его выходной сигнал, прошедший выпрямление и сравнение с опорным напряжением, выход усилителя подключен к одному из входов сумматора, к другому входу сумматора подключен входной сигнал устройства, выход сумматора является выходом устройства. Устройство способно автоматически изменять степень подъема своей амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в области высоких частот, чем вносить частотные предыскажения, зависящие от динамического диапазона сигнала.An example of constructing a noise reduction system is the final processor with dynamic predistortions used in stereo FM broadcasting [1, p. 84-85, fig. 5.21]. The device contains a high-pass filter and an amplifier connected in series, the transmission coefficient of which is controlled by its output signal, which has been rectified and compared with the reference voltage, the output of the amplifier is connected to one of the inputs of the adder, the input signal of the device is connected to the other input of the adder, the output of the adder is the output of the device . The device is able to automatically change the degree of rise of its amplitude-frequency characteristic (AFC) in the high frequency region, than to introduce frequency predistortions, depending on the dynamic range of the signal.
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится то, что, несмотря на присутствие способности изменения коэффициента передачи усилителя в зависимости от уровня входного сигнала, оно происходит автоматически, к тому же в основе формирования АЧХ фильтра верхних частот лежат результаты исследований частотной зависимости спектральной плотности сигналов акустических музыкальных инструментов, проведенные в прежние годы, что при значении постоянной времени цепи коррекции, принятом равным 50 мкс, обеспечивало эффективное подавление шумов, не сопровождающееся перегрузкой тракта. В настоящее время при формировании аудиопрограмм для передачи по тракту звукового вещания или звукозаписи широко применяются электронные музыкальные инструменты и цифровые фонограммы, имеющие большой динамический диапазон, что приводит к перегрузкам тракта даже на «тихих» участках фонограммы при введении предыскажений. Устранение указанной проблемы требует проведения исследований по оптимизации параметров цепей коррекции для качественной передачи сигналов фонограмм, полученных с помощью современных электронных технологий записи и мастеринга, в том числе синтезированных сигналов, чьи статистические характеристики весьма разнообразны. Однако известное устройство, принятое за аналог [1, с. 84-85, рис. 5.21], не предоставляет возможности для проведения таких исследований.The reasons that impede the achievement of the required technical result include the fact that, despite the presence of the ability to change the gain of the amplifier depending on the level of the input signal, it occurs automatically, in addition, the formation of the frequency response of the high-pass filter is based on studies of the frequency dependence of the spectral density signals of acoustic musical instruments, conducted in previous years, that when the value of the time constant of the correction circuit, taken equal to 50 μs, provide alo effective noise reduction is not accompanied by an overload tract. At present, in the formation of audio programs for transmitting sound broadcasting or recording along the path, electronic musical instruments and digital phonograms with a large dynamic range are widely used, which leads to path overloads even in “quiet” sections of the phonogram when introducing pre-emphasis. The elimination of this problem requires studies to optimize the parameters of the correction circuits for high-quality transmission of phonogram signals obtained using modern electronic recording and mastering technologies, including synthesized signals, whose statistical characteristics are very diverse. However, the known device adopted as an analogue [1, p. 84-85, fig. 5.21], does not provide the opportunity for such studies.
Описание прототипаPrototype description
Наиболее близким решением того же назначения по совокупности признаков является устройство, представляющее собой систему шумоподавления статического типа с частотными предыскажениями [2, 380-383, рис. 11.30]. Система такого типа вводит подъем уровня высокочастотных составляющих сигнала при передаче или записи с помощью предыскажающего контура с последующей коррекцией при приеме или воспроизведении с использованием восстанавливающего контура. В результате совместного действия указанных контуров частотных искажений не возникает, но уменьшается влияние шумовых спектральный составляющий на выходной сигнал устройства.The closest solution for the same purpose in terms of features is a device that is a static type noise reduction system with frequency predistortions [2, 380-383, Fig. 11.30]. This type of system introduces a rise in the level of the high-frequency components of the signal during transmission or recording using a predistortion circuit, followed by correction during reception or reproduction using a restoration circuit. As a result of the combined action of these circuits, frequency distortion does not occur, but the influence of the noise spectral component on the output signal of the device is reduced.
Устройство содержит источник помехи и последовательно соединенные предыскажающий контур, тракт вещания и восстанавливающий контур, при этом тракт вещания представляет собой первый сумматор, к одному из входов которого подключен выход предыскажающего контура, к другому - источник помехи, а к выходу - вход восстанавливающего контура. Частотные предыскажения как средство уменьшения влияния помех, имеющих равномерно распределенный спектр, заключается в том, что в тракт вещания или записи-воспроизведения сигналов звуковой частоты, имеющий значительную неравномерность АЧХ, особенно в области высоких частот, вносятся частотные искажения с целью такого изменения спектра сигнала на входе тракта, чтобы повысить помехозащищенность сигнала на выходе тракта.The device contains an interference source and a series-connected predistortion circuit, a broadcast path and a recovery circuit, while the broadcast path is the first adder, the output of the predistortion circuit is connected to one of its inputs, the interference source is connected to the other, and the restoration circuit input is to the output. Frequency pre-emphasis as a means of reducing the influence of noise having a uniformly distributed spectrum consists in the fact that frequency distortions are introduced into the broadcasting or recording-reproducing path of audio signals having a significant frequency response unevenness, especially in the high frequency region, with the aim of such a change in the signal spectrum by path input to increase the noise immunity of the signal at the path output.
Критика прототипаPrototype criticism
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что устройство не позволяет проводить исследования, направленные на определение влияния значений параметров цепей коррекции системы шумоподавления на качество передачи сигналов фонограмм, полученных с помощью современных электронных технологий, к тому же устройство является одноканальным, что препятствует его применению при имитации системы стереофонического вещания.The reasons that impede the achievement of the required technical result when using the known device adopted for the prototype include the fact that the device does not allow studies aimed at determining the influence of the values of the noise reduction system correction circuit parameters on the quality of transmission of phonogram signals obtained using modern electronic technologies, In addition, the device is single-channel, which prevents its use in simulating a stereo broadcast system.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в расширении функциональных возможностей устройства.The problem to which the invention is directed, is to expand the functionality of the device.
Указанная задача решается за счет достижения при осуществлении изобретения технического результата, который заключается в введении таких возможностей, как имитация двухканальной системы шумоподавления, регулирование ее параметров и оценка воздействия изменения этих параметров на качество звукопередачи сигналов различного характера.This problem is solved due to the achievement in the implementation of the invention of a technical result, which consists in introducing capabilities such as imitation of a two-channel noise reduction system, adjusting its parameters and assessing the impact of changes in these parameters on the sound quality of various signals.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предыскажающий контур представляет собой совокупность последовательно соединенных регулируемых первого усилителя и фильтра верхних частот, подключенных выходом фильтра верхних частот к одному из входов второго сумматора, к другому входу которого подключен вход первого усилителя, являющийся входом всего предыскажающего контура, выходом этого контура является выход второго сумматора, также в состав тракта вещания введен третий сумматор, к одному из входов которого подключен вход предыскажающего контура, а к другому - источник помехи, к тому же восстанавливающий контур представляет собой совокупность параллельно соединенных входами регулируемых второго усилителя и фильтра нижних частот, выходы которых подключены к разным входам четвертого сумматора, выход сумматора образует выход всего восстанавливающего контура, кроме того, предыскажающий контур, тракт вещания и восстанавливающий контур образуют первый канал обработки и вещания, входом которого является вход предыскажающего контура, а два его выхода образуют выходы восстанавливающего контура и третьего сумматора, также в состав устройства введен идентичный первому второй канал обработки и вещания, при этом каждый из двух выходов обоих каналов обработки и вещания подключен к отдельному входу введенного мультиплексора, коммутацией которых управляет введенный источник сигнала управления, подключенный к отдельному входу управления мультиплексором, два выхода мультиплексора образуют два выхода всего устройства, а входы обоих каналов обработки и вещания образуют два его входа.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that the predistortion circuit is a combination of series-connected adjustable first amplifier and high-pass filter, connected by the output of the high-pass filter to one of the inputs of the second adder, to the other input of which the input of the first amplifier is connected, which is the input of the entire predictor circuit, the output of this circuit is the output of the second adder, also a third adder is introduced into the broadcast path, to one of the input the one of which is connected to the input of the predistortion circuit, and to the other is the interference source, moreover, the recovery circuit is a set of parallel connected inputs of the adjustable second amplifier and low-pass filter, the outputs of which are connected to different inputs of the fourth adder, the output of the adder forms the output of the entire recovery circuit, in addition, the predistortion circuit, the broadcast path and the recovery circuit form the first processing and broadcast channel, the input of which is the input of the predistortion circuit round, and its two outputs form the outputs of the recovery circuit and the third adder, the device also includes a second processing and broadcast channel identical to the first, with each of the two outputs of both processing and broadcasting channels connected to a separate input of the input multiplexer, the switching of which is controlled by the input source a control signal connected to a separate control input of the multiplexer, two outputs of the multiplexer form two outputs of the entire device, and the inputs of both processing and broadcasting channels form t are two of his entrances.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявителем не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из числа выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков, позволило определить совокупность существенных по отношению к техническому результату признаков в заявленном устройстве, изложенном в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, made it possible to establish that the applicant did not find analogues that are characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention, and the definition of the prototype identified among the identified analogues as the closest in the totality of features , allowed to determine the set of essential in relation to the technical result of the features in the claimed device set forth in the claims.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» действующего законодательства.Therefore, the claimed invention meets the requirement of "novelty" of the current legislation.
Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявителем проведен дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с признаками, отличительными от прототипа, результаты которого показали, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.To verify the conformity of the claimed invention to the requirements of the inventive step, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the features that are distinctive from the prototype, the results of which showed that the claimed invention does not explicitly follow from the prior art, since the prior art defined by the applicant, the effect of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of technical result.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень» действующего законодательства.Therefore, the claimed invention meets the requirement of "inventive step" of the current legislation.
На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемое изобретение, где 1 - первый канал обработки и вещания; 2 - предыскажающий контур, 3 - первый усилитель; 4 - фильтр верхних частот; 5 - второй сумматор; 6 - тракт вещания, 7 - первый сумматор; 8 - третий сумматор; 9 - источник помехи; 10 - восстанавливающий контур; 11 - фильтр нижних частот; 12 - второй усилитель; 13 - четвертый сумматор; 14 - второй канал обработки и вещания; 15 - мультиплексор; 16 - источник сигнала управления. Блоки 3, 4, 11 и 12 выполнены перестраиваемыми.The drawing shows a structural diagram of a device that implements the invention, where 1 is the first channel of processing and broadcasting; 2 - predistortion circuit, 3 - first amplifier; 4 - high-pass filter; 5 - second adder; 6 - broadcasting path, 7 - first adder; 8 - the third adder; 9 - source of interference; 10 - recovery circuit; 11 - low-pass filter; 12 - second amplifier; 13 - the fourth adder; 14 - the second channel of processing and broadcasting; 15 - multiplexer; 16 - source control signal. Blocks 3, 4, 11, and 12 are tunable.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного технического результата, заключаются в следующем.Information confirming the possibility of carrying out the invention with the receipt of the specified technical result are as follows.
Известно применение систем шумоподавления в трактах звукового вещания или в устройствах записи-воспроизведения сигналов, вводящих подъем уровня высокочастотных составляющих сигнала при передаче с последующей коррекцией при приеме.It is known the use of noise reduction systems in the channels of sound broadcasting or in devices for recording and reproducing signals, introducing a rise in the level of high-frequency components of the signal during transmission with subsequent correction when receiving.
Возможность введения частотных предыскажений основывается на предпосылках, что огибающая спектра исходного сигнала не горизонтальна, а имеет спады в области нижних и верхних частот, и что формы огибающих спектров сигнала и помехи различны и не совпадают по частотам. Это справедливо, например, при детектировании ЧМ-сигналов, когда уровень помехи нарастает по мере отклонения частоты от среднего значения. Это также относится и к спектру шумов магнитной ленты, и к спектру шумов при переходе помехи из одной пары кабеля в другую. Отношение С/П оказывается наименьшим в области верхних частот. Для улучшения отношения С/П в этой области частот на входе тракта, на который воздействует помеха или в котором она возникает, включается предыскажающий контур, коэффициент передачи которого увеличивается с ростом частоты, а для коррекции введенных частотных искажений на выходе тракта включается восстанавливающий контур, коэффициент передачи которого уменьшается с ростом частоты. АЧХ контуров сопряжены и их суммарная характеристика горизонтальна. При этом помеха проходит только восстанавливающий контур и ее высокочастотные составляющие оказываются подавленными, в то время как составляющие звукового сигнала проходят через обе цепи внесения и коррекции предыскажений. В результате отношение С/П по спектру выравнивается, субъективно выравнивается передача высокочастотных звуков и количественно возрастает отношение С/П. После введения предыскажений уровни сигнала на верхних частотах не должны превышать уровни сигнала на средних частотах во избежание возникновения нелинейных искажений или перемодуляции передатчика.The possibility of introducing frequency predistortions is based on the assumptions that the envelope of the spectrum of the original signal is not horizontal, but has decays in the low and high frequencies, and that the shapes of the envelopes of the signal spectra and interference are different and do not coincide in frequency. This is true, for example, when detecting FM signals, when the interference level increases as the frequency deviates from the average value. This also applies to the noise spectrum of the magnetic tape, and to the spectrum of noise during the transition of interference from one pair of cable to another. The C / P ratio is the smallest in the high frequency region. To improve the C / P ratio in this frequency range at the input of the path affected by the noise or in which it occurs, a predistortion circuit is switched on, the transmission coefficient of which increases with increasing frequency, and to correct the introduced frequency distortions, the recovery circuit, the coefficient, is turned on whose transmission decreases with increasing frequency. The frequency response of the loops is conjugate and their total characteristic is horizontal. In this case, only the recovery circuit passes the interference and its high-frequency components turn out to be suppressed, while the components of the audio signal pass through both pre-emphasis correction and correction chains. As a result, the S / P ratio is equalized over the spectrum, the transmission of high-frequency sounds is subjectively aligned, and the S / P ratio increases quantitatively. After the introduction of pre-emphasis, the signal levels at high frequencies should not exceed the signal levels at medium frequencies in order to avoid the occurrence of non-linear distortions or overmodulation of the transmitter.
Появление цифрового стереофонического вещания позволило существенно повысить качество звукопередачи. Однако проблема шумоподавления усугубилась присутствием шумов квантования в преобразованном в цифровую форму сигнале. При малом шаге квантования, характерном для систем импульсно-кодовой модуляции, корреляция между отсчетами шума квантования практически отсутствует. Поэтому спектр шума квантования оказывается равномерным в полосе частот от нуля до половины частоты дискретизации, и при передаче музыкальных пассажей инструментов, звучание которых имеет преимущественно высокочастотный характер (например, скрипки, фортепьяно), отношение С/П заметно уменьшается по сравнению с максимальным значением.The advent of digital stereo broadcasting has significantly improved sound quality. However, the noise reduction problem was compounded by the presence of quantization noise in the digitized signal. With a small quantization step, characteristic of pulse-code modulation systems, there is practically no correlation between quantization noise samples. Therefore, the quantization noise spectrum turns out to be uniform in the frequency band from zero to half the sampling frequency, and when transmitting musical passages of instruments whose sound has a predominantly high-frequency character (for example, violins, piano), the S / P ratio decreases markedly compared to the maximum value.
В процессе эксплуатации систем шумоподавления стали отмечать возрастание нелинейных искажений, особенно при передаче шипящих и свистящих звуков речи и шумоподобных сигналов таких инструментов, как сибилянты, ударные. Выяснилось, что известные графики распределения уровней в спектрах речевых и музыкальных сигналов являются лишь среднестатистическим результатом многочисленных измерений, а уровни натуральных и синтезированных звучаний имеют значительный разброс, достигающий в области нижних и верхних частот 30 дБ. Большие уровни на нижних и верхних частотах встречаются редко в классической музыке, а для современных эстрадных ансамблей с мощной ритмической группой и электронными музыкальными инструментами это характерно. При этом в настоящее время в России используются параметры цепей коррекции 50 мкс, отвечающие результатам исследований, проведенных ранее.During the operation of noise reduction systems, an increase in non-linear distortions began to be noted, especially when transmitting hissing and whistling sounds of speech and noise-like signals from instruments such as sibilants and percussion. It turned out that the well-known graphs of the distribution of levels in the spectra of speech and music signals are only the average result of numerous measurements, and the levels of natural and synthesized sounds have a significant scatter, reaching 30 dB in the low and high frequencies. Large levels at the lower and upper frequencies are rare in classical music, but this is typical for modern pop groups with a powerful rhythmic group and electronic musical instruments. At the same time, parameters of correction circuits of 50 μs are used in Russia, which correspond to the results of studies conducted earlier.
Предлагаемое устройство призвано помочь исправить сложившуюся ситуацию предоставлением возможности имитировать двухканальную систему шумоподавления с регулируемыми параметрами цепей предыскажений на стороне передачи и коррекции на стороне приема с целью проведения слуховых экспертиз, направленных на определение оптимальных частотных зависимостей цепей системы при передаче сигналов различного характера.The proposed device is designed to help correct this situation by providing the ability to simulate a two-channel noise reduction system with adjustable parameters of the predistortion circuits on the transmission side and correction on the receiving side in order to conduct auditory examinations aimed at determining the optimal frequency dependences of the system circuits when transmitting signals of various nature.
Структура предлагаемого устройства может быть разбита на несколько звеньев. Первый канал 1 обработки и вещания содержит последовательно соединенные предыскажающий контур 2, тракт вещания 6 и восстанавливающий контур 10. В предыскажающий контур входят последовательно соединенные первый усилитель 3, фильтр 4 верхних частот, выходы которых подключены к разным входам второго сумматора 5, выход которого образует выход всего предыскажающего контура. Тракт вещания представляет собой два сумматора: первый сумматор 7 и третий сумматор 8. Один из входов первого сумматора 7 подключен к выходу второго сумматора 5, к его другому входу подключен источник 9 помехи, а выход первого сумматора 7 подключен к входу восстанавливающего контура 10, состоящего из параллельно соединенных своими входами фильтра 11 нижних частот и второго усилителя 12, выходы которых подключены к разным входам четвертого сумматора 13. Один из входов третьего сумматора 8 подключен к входу предыскажающего контура 2, второй его вход соединен с источником 9 помехи. Выход третьего сумматора 8 образует один из двух выходов первого канала 1 обработки и вещания, второй выход которого образует выход восстанавливающего контура, т.е выход четвертого сумматора 13. Первый 3 и второй 12 усилители, а также фильтр 4 верхних частот и фильтр 11 нижних частот выполнены регулируемыми.The structure of the proposed device can be divided into several links. The first processing and broadcasting channel 1 contains a series-connected predistortion circuit 2, a broadcast path 6 and a recovery circuit 10. The predistortion circuit includes a series-connected first amplifier 3, a high-pass filter 4, the outputs of which are connected to different inputs of the second adder 5, the output of which forms an output entire predistortion circuit. The broadcasting path consists of two adders: the first adder 7 and the third adder 8. One of the inputs of the first adder 7 is connected to the output of the second adder 5, the interference source 9 is connected to its other input, and the output of the first adder 7 is connected to the input of the recovery circuit 10, consisting from a low-pass filter 11 parallel to its inputs and a second amplifier 12, the outputs of which are connected to different inputs of the fourth adder 13. One of the inputs of the third adder 8 is connected to the input of the predistortion circuit 2, its second input 9 is connected to the source of interference. The output of the third adder 8 forms one of the two outputs of the first processing and broadcasting channel 1, the second output of which forms the output of the recovery circuit, i.e., the output of the fourth adder 13. The first 3 and second 12 amplifiers, as well as a high-pass filter 4 and a low-pass filter 11 made adjustable.
Второй канал 14 обработки и вещания имеет точно такую же структуру, что и первый канал 1. Источник 9 помехи, не входящий в каналы обработки и вещания, подключен также к входам первого 7 и третьего 8 сумматоров второго канала 14 обработки и вещания.The second channel 14 for processing and broadcasting has exactly the same structure as the first channel 1. An interference source 9, not included in the channels for processing and broadcasting, is also connected to the inputs of the first 7 and third 8 adders of the second channel 14 for processing and broadcasting.
При имитировании системы шумоподавления одноканального вещания используется один из каналов обработки, на вход которого подключается источник монофонического сигнала. При имитировании системы шумоподавления стереофонического вещания используются оба канала обработки и вещания, входы которых подключаются к левому и правому каналам источника сигнала.When simulating a noise reduction system for single-channel broadcasting, one of the processing channels is used, at the input of which a monophonic signal source is connected. When simulating a noise reduction system for stereo broadcasting, both processing and broadcasting channels are used, the inputs of which are connected to the left and right channels of the signal source.
Введенный мультиплексор 15 имеет четыре основных входа, к которым подключены все выходы обоих каналов 1 и 14. При этом выходы каналов вещания и обработки, образованные выходами третьих сумматоров 8, обеспечивают получение сигналов, не проходящих частотную обработку, а содержащих только добавленную помеху. Выходы четвертых сумматоров 13 обеспечивают сигнал, прошедший частотную обработку, влияющую на добавленную помеху. На пятый вход мультиплексора 15 от источника 16 сигнала управления подается сигнал, коммутирующий выходные сигналы каналов попарно друг с другом. Два выхода мультиплексора 15 образуют два выхода устройства при имитации стереофонического вещания, и используется один из выходов при имитации монофонического звучания.The introduced multiplexer 15 has four main inputs, to which all outputs of both channels 1 and 14 are connected. Moreover, the outputs of the broadcast and processing channels formed by the outputs of the third adders 8 provide signals that do not undergo frequency processing but contain only added interference. The outputs of the fourth adders 13 provide a signal that has undergone frequency processing, affecting the added noise. At the fifth input of the multiplexer 15 from the source 16 of the control signal, a signal is switched, switching the output signals of the channels in pairs with each other. Two outputs of the multiplexer 15 form two outputs of the device when simulating stereo broadcasting, and one of the outputs is used when simulating monaural sound.
Устройство работает следующим образом. Сигнал с выхода источника звукового сигнала подается на вход предыскажающего контура 2. Неизменный сигнал источника попадает также на один из входов второго сумматора 5, а на другой вход которого подается высокочастотная часть сигнала, выделенная фильтром 4 верхних частот из предварительно усиленного первым усилителем 3 входного сигнала. Усилитель 3 и фильтр 4 выполнены регулируемыми, что позволяет в ходе проведения экспериментов изменять начало, крутизну (параметры фильтра 4) и величину подъема (коэффициент передачи усилителя 3) АЧХ предыскажающего контура. Далее предыскаженный сигнал с выхода второго сумматора 5 вместе с сигналом помехи от источника 9 поступает на первый сумматор 7, выход которого подключен к входу восстанавливающего контура 10, где с помощью фильтра 11 нижних частот обеспечивается спад АЧХ в области верхних частот. Фильтр 11 и усилитель 12 выполнены регулируемыми. Этим обеспечивается регулирование начала, крутизны и величины спада АЧХ восстанавливающего контура. Одновременно с подачей сигнала на вход предыскажающего контура 2 входной сигнал вместе с сигналом помехи от источника 9 помехи подается на третий сумматор 8, на выходе которого формируется зашумленный сигнал, не прошедший обработку. Обработанный системой шумоподавления и необработанный звуковые сигналы с выходов третьего 8 и четвертого 13 сумматоров подаются на два разных входа мультиплексора 15, где поочередно с помощью управляющего сигнала от источника 16 коммутируются в выходной сигнал мультиплексора, а значит всего устройства. При использовании двухканального источника звукового сигнала и обоих каналов обработки и вещания на два других входа мультиплексора 15 подаются выходные сигналы второго канала 14 обработки и вещания, которые коммутируются в другой выходной сигнал устройства, чем обеспечивается двухканальное звучание.The device operates as follows. The signal from the output of the sound signal source is fed to the input of the predistortion circuit 2. The constant source signal also goes to one of the inputs of the second adder 5, and to the other input of which the high-frequency part of the signal is extracted, selected by the high-pass filter 4 from the input signal previously amplified by the first amplifier 3. Amplifier 3 and filter 4 are made adjustable, which allows during the experiments to change the beginning, steepness (filter parameters 4) and the rise (gain of amplifier 3) of the frequency response of the predistortion circuit. Next, the predistorted signal from the output of the second adder 5, together with the interference signal from the source 9, is fed to the first adder 7, the output of which is connected to the input of the recovery circuit 10, where the low-frequency response in the high-frequency region is provided by the low-pass filter 11. The filter 11 and amplifier 12 are made adjustable. This ensures the regulation of the beginning, steepness and decrease in frequency response of the recovery circuit. Simultaneously with the supply of the signal to the input of the predistortion circuit 2, the input signal together with the interference signal from the interference source 9 is supplied to the third adder 8, the output of which is a noisy signal that has not passed processing. Processed by the noise reduction system and unprocessed sound signals from the outputs of the third 8 and fourth 13 adders are fed to two different inputs of the multiplexer 15, where, alternately, using the control signal from the source 16, they are switched to the output signal of the multiplexer, which means the whole device. When using a two-channel source of an audio signal and both channels of processing and broadcasting, the output signals of the second channel 14 of processing and broadcasting are switched to two other inputs of the multiplexer 15, which are switched to a different output signal of the device, which ensures two-channel sound.
Устройство может быть реализовано аппаратно-программными средствами, например с помощью пакета системотехнического моделирования SystemView (в настоящее время пакет переименован в «SystemVue»), разработанного компанией Elanix. Пакет осуществляет имитационное моделирование систем на уровне функциональных блоков. Важно то, что в системе имеется возможность записи временной реализации в файл, что позволяет выполнять обработку данных с помощью других программных средств, в том числе с помощью звуковой карты ПК, а это предоставляет возможность прослушивания аудиофайла. При этом источником и приемником звукового сигнала могут выступать звуковые двухканальные WAV-файлы. В качестве наиболее характерного источника 9 помехи можно использовать генератор белого шума. В качестве источника 16 сигнала управления можно применить генератор сигнала прямоугольной формы (меандра) частотой 0,1 Гц. Такое решение позволит получить на выходе мультиплексора 15 звуковой файл, в котором будет происходить чередование звучания обработанного системой шумоподавления и необработанного сигналов с заданным интервалом времени, что повышает удобство выполнения слуховой оценки результатов работы системы в зависимости от установленных параметров регулируемых блоков.The device can be implemented in hardware and software, for example, using the SystemView system modeling package (currently the package has been renamed “SystemVue”) developed by Elanix. The package implements simulation systems at the level of functional blocks. It is important that the system has the ability to record a temporary implementation to a file, which allows you to process data using other software, including using a PC sound card, and this provides the ability to listen to the audio file. In this case, the source and receiver of the sound signal can be audio two-channel WAV files. As the most characteristic source of interference 9, you can use the white noise generator. As the source 16 of the control signal, you can use a square wave generator (meander) with a frequency of 0.1 Hz. Such a solution will allow receiving an audio file at the output of multiplexer 15, in which the sound of the system-processed noise reduction and the unprocessed signals will alternate with a predetermined time interval, which increases the convenience of performing an auditory evaluation of the results of the system depending on the set parameters of the adjustable units.
Заявляемое устройство предоставляет возможность перехода к имитации двухканальной системы шумоподавления, применяемой в стереовещании, при этом возможен возврат к одноканальной системе. Устройство может быть использовано для выполнения слуховых экспертиз качества шумоподавления сигналов современной электронной музыки в зависимости от значений параметров системы, поскольку наличие регулируемых блоков усиления и фильтрации в предыскажающем контуре на стороне передачи и в восстанавливающем контуре на стороне приема обеспечивает возможность их изменения.The inventive device provides the ability to switch to simulating a two-channel noise reduction system used in stereo broadcasting, while it is possible to return to a single-channel system. The device can be used to perform auditory examinations of the noise reduction quality of modern electronic music signals depending on the values of the system parameters, since the presence of adjustable amplification and filtering units in the predistortion circuit on the transmission side and in the recovery circuit on the reception side provides the possibility of changing them.
Изложенное свидетельствует о том, что конкретизация структуры отдельных функциональных блоков известного устройства и введение дополнительных блоков позволит расширить его функциональные возможности.The foregoing indicates that the specification of the structure of individual functional blocks of the known device and the introduction of additional blocks will expand its functionality.
Таким образом, вышеуказанные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующих условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following conditions when using the claimed invention:
- устройство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в области контрольно-измерительной техники и предназначено для имитации системы шумоподавления с частотными предыскажениями в научных и учебных целях.- a device embodying the claimed invention in its implementation, is intended for use in the field of instrumentation and is intended to simulate a noise reduction system with frequency predistortions for scientific and educational purposes.
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств;- for the claimed invention in the form described in the claims, the possibility of its implementation using the methods described above or known before the priority date of the funds is confirmed;
- устройство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение указанного технического результата.- a device embodying the claimed invention in its implementation, is capable of achieving the specified technical result.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed invention meets the requirement of "industrial applicability" under applicable law.
ЛитератураLiterature
1. Сергеев М.А. Теория и практика стереофонического радиовещания. - М.: ООО «Изд-во 625», 2003. - 120 с. (с. 84-85, рис. 5.21 - аналог).1. Sergeev M.A. Theory and practice of stereo broadcasting. - M.: Publishing House 625 LLC, 2003. - 120 p. (p. 84-85, fig. 5.21 - analogue).
2. Электроакустика и звуковое вещание: Учебное пособие для вузов / И.А. Алдошина, Э.И. Вологдин, А.П. Ефимов и др.; Под ред. Ю.А. Ковалгина. - М.: Горячая линия - Телеком, Радио и связь, 2007. - 872 с. (с. 380-383, рис. 11.30 - прототип).2. Electroacoustics and sound broadcasting: textbook for universities / I.A. Aldoshina, E.I. Vologdin, A.P. Efimov et al .; Ed. Yu.A. Kovalgin. - M .: Hot line - Telecom, Radio and communications, 2007. - 872 p. (p. 380-383, Fig. 11.30 - prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014141188/07A RU2559821C1 (en) | 2014-10-13 | 2014-10-13 | Simulation device of noise suppression system with frequency predistortions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014141188/07A RU2559821C1 (en) | 2014-10-13 | 2014-10-13 | Simulation device of noise suppression system with frequency predistortions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2559821C1 true RU2559821C1 (en) | 2015-08-10 |
Family
ID=53796524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014141188/07A RU2559821C1 (en) | 2014-10-13 | 2014-10-13 | Simulation device of noise suppression system with frequency predistortions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2559821C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU184643U1 (en) * | 2018-03-29 | 2018-11-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный институт кино и телевидения" | Squelch model |
| RU2731602C1 (en) * | 2019-09-30 | 2020-09-04 | Ордена трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский технический университет связи и информатики" (МТУСИ) | Method and apparatus for companding with pre-distortion of audio broadcast signals |
| RU2767180C1 (en) * | 2020-11-03 | 2022-03-16 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Device for simulating satellite communication channel with outlet towed antenna device in dmv range |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4363006A (en) * | 1980-02-29 | 1982-12-07 | Victor Company Of Japan, Limited | Noise reduction system having series connected variable frequency filters |
| SU1314381A1 (en) * | 1986-01-10 | 1987-05-30 | Московский Инженерно-Физический Институт | Device for expanding dynamic range of magnetic record |
| US4700361A (en) * | 1983-10-07 | 1987-10-13 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | Spectral emphasis and de-emphasis |
| SU1368915A1 (en) * | 1985-05-27 | 1988-01-23 | Предприятие П/Я Р-6398 | Noise suppressing device |
-
2014
- 2014-10-13 RU RU2014141188/07A patent/RU2559821C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4363006A (en) * | 1980-02-29 | 1982-12-07 | Victor Company Of Japan, Limited | Noise reduction system having series connected variable frequency filters |
| US4700361A (en) * | 1983-10-07 | 1987-10-13 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | Spectral emphasis and de-emphasis |
| SU1368915A1 (en) * | 1985-05-27 | 1988-01-23 | Предприятие П/Я Р-6398 | Noise suppressing device |
| SU1314381A1 (en) * | 1986-01-10 | 1987-05-30 | Московский Инженерно-Физический Институт | Device for expanding dynamic range of magnetic record |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU184643U1 (en) * | 2018-03-29 | 2018-11-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный институт кино и телевидения" | Squelch model |
| RU2731602C1 (en) * | 2019-09-30 | 2020-09-04 | Ордена трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский технический университет связи и информатики" (МТУСИ) | Method and apparatus for companding with pre-distortion of audio broadcast signals |
| RU2767180C1 (en) * | 2020-11-03 | 2022-03-16 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Device for simulating satellite communication channel with outlet towed antenna device in dmv range |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10009705B2 (en) | Audio enhancement for head-mounted speakers | |
| CN102668374B (en) | The adaptive dynamic range of audio sound-recording strengthens | |
| US8295496B2 (en) | Audio signal processing | |
| JP6377249B2 (en) | Apparatus and method for enhancing an audio signal and sound enhancement system | |
| US7970144B1 (en) | Extracting and modifying a panned source for enhancement and upmix of audio signals | |
| RU2559821C1 (en) | Simulation device of noise suppression system with frequency predistortions | |
| CN112313970B (en) | Method and system for enhancing an audio signal having a left input channel and a right input channel | |
| CN110915241B (en) | Sub-band spatial audio enhancement | |
| KR101520618B1 (en) | Method and apparatus for focusing the sound through the array speaker | |
| JP6078358B2 (en) | Noise reduction device, broadcast reception device, and noise reduction method | |
| JP7256164B2 (en) | Audio processing device and audio processing method | |
| RU184643U1 (en) | Squelch model | |
| JP5998357B2 (en) | In-vehicle sound playback device | |
| US20230386438A1 (en) | Audio signal management system | |
| JP4001701B2 (en) | Band-limited adaptive equalizer | |
| Pahomov et al. | Method for Quantitative Evaluation of Auditory Perception of Nonlinear Distortion | |
| Hojan et al. | Relation between selected attributes of the perception space and the evaluation of sound | |
| JP2017175390A (en) | Noise level estimation device, receiving device and noise level estimation method | |
| Farcas et al. | Optimized Synthesis and FPGA Implementation of a FIR Filter for Multiple Position Equalization of a Recording Studio/Concert Hall | |
| Park et al. | A New 3D Sound Reproduction Method Using an Auditory Filter | |
| Dubinski | Final Written Review: Digital Emulation of the Rotary Loudspeaker Effect | |
| JP2014077970A (en) | Harmonic distortion rate measuring method and apparatus | |
| Kalinichenko | Dynamic gain control of the center channel for increasing the spaciousness |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171014 |