SU1598179A1 - Device for converting dynamic range of acoustic signals - Google Patents

Device for converting dynamic range of acoustic signals Download PDF

Info

Publication number
SU1598179A1
SU1598179A1 SU884448725A SU4448725A SU1598179A1 SU 1598179 A1 SU1598179 A1 SU 1598179A1 SU 884448725 A SU884448725 A SU 884448725A SU 4448725 A SU4448725 A SU 4448725A SU 1598179 A1 SU1598179 A1 SU 1598179A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
signal
limiter
noise
pass filter
Prior art date
Application number
SU884448725A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Михайлович Плющев
Владимир Константинович Уваров
Ольга Владимировна Плющева
Михаил Анатольевич Чесноков
Original Assignee
Предприятие П/Я Р-6947
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я Р-6947 filed Critical Предприятие П/Я Р-6947
Priority to SU884448725A priority Critical patent/SU1598179A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1598179A1 publication Critical patent/SU1598179A1/en

Links

Landscapes

  • Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике. Цель изобретени  - снижение уровн  шумов. Устройство дл  преобразовани  динамического диапазона звуковых сигналов содержит квадратурный фазовращатель 1, квадратичные детекторы 2 и 3, сумматор 4, фильтры нижних 5 и верхних 6 частот, амплитудный детектор 7, регулируемый усилитель 8, ограничитель 9 и перемножитель 10. Дл  изменени  коэффициента передачи устройства в зависимости от отношени  сигнал/шум на входе и выходе сумматора 4 формируютс  квадраты огибающих сигнала и шума, которые далее раздел ютс  при помощи фильтров нижних 5 и верхних 6 частот. Под действием напр жени  сигнала измен етс  уровень сигнала на выходе перемножител  10, а под действием напр жени  огибающей шума - коэффициент передачи регулируемого усилител  8 и уровень ограничени  ограничител  9, позвол   повысить отношение сигнал/шум на выходе устройства. 1 ил.The invention relates to radio engineering. The purpose of the invention is to reduce the noise level. The device for converting the dynamic range of audio signals contains a quadrature phase shifter 1, quadratic detectors 2 and 3, an adder 4, filters of the lower 5 and upper 6 frequencies, an amplitude detector 7, an adjustable amplifier 8, a limiter 9 and a multiplier 10. To change the transmission coefficient of the device depending from the signal-to-noise ratio, the squares of the signal and noise envelopes are formed at the input and output of the adder 4, which are then separated using filters of the lower 5 and upper 6 frequencies. The signal voltage at the output of multiplier 10 changes under the action of the signal voltage, and the gain of the adjustable amplifier 8 and the limiter limiter level 9 under the action of the noise envelope voltage make it possible to increase the signal-to-noise ratio at the device output. 1 il.

Description

ел о схate oh cx

S4 ЮS4 Yu

Изобретение относитс  к технике передачи сигналов и может быть использовано при записи и воспроизведении звуковых сигналов, дл  улучшени  качества звучани  зашумленных магнитных фо- 5 нограмм,The invention relates to a technique for transmitting signals and can be used in recording and reproducing sound signals in order to improve the sound quality of noisy magnetic photographs,

Целью изобретени   вл етс  уменьшение уровн  шумов.The aim of the invention is to reduce the noise level.

На чертеже представлена структурна  электрическа  схема устройства.юThe drawing shows a structural electrical circuit device.

Устройство дл  преобразовани  динамического диапазона звуковых сигналов содержит квадратурный фазовращатель 1 первый 2 и второй 3 квадратичные детекторы , сумматор А фильтры нижних 5 и 15 верхних 6 частот, амплитудный детектор 7. регулируемый усилитель 8. ограничитель у и аналоговый перемножитель 10.The device for converting the dynamic range of audio signals contains a quadrature phase shifter 1 first 2 and second 3 quadratic detectors, an adder A filters the lower 5 and 15 upper 6 frequencies, an amplitude detector 7. an adjustable amplifier 8. a limiter y and an analog multiplier 10.

Устройство работает следующим обра ° 20The device works as follows: ° 20

На вход устройства - вход квадратурного фазовращател  1 - подаетс  исход- иый. сигнал SBx(t). Квадратурный фазовращатель обеспечивает сдвиг фаз всех спектральных составл ющих в обла- 25 сти заданных частот на 90° и тем самым выполн ет преобразование Гильберта В результате на выходе квадратурного фазовращател  1 формируютс  два сигнала: bW и сопр женный по Гильберту сигнал 30 bd), которые имеют одинаковые спектры а фазы их сдвинуты на 90°. Таким образом сигналы на выходе фазовращател  могут оыть записаны следующим образом The input of the device — the input of the quadrature phase shifter 1 — is fed to the reference one. SBx (t) signal. The quadrature phase shifter provides the phase shift of all spectral components in the range of predetermined frequencies by 90 ° and thus performs the Hilbert transform. As a result, two signals are generated at the output of the quadrature phase shifter 1: bW and the Gilbert conjugate signal 30 bd), which have the same spectra and their phases are shifted by 90 °. Thus, the signals at the output of the phase shifter can be recorded as follows.

S(t)- SWcOS 5P(t)-f-tf3b}-.-JCS (t) - SWcOS 5P (t) -f-tf3b} -.- JC

S(t)-S(t),S (t) -S (t),

где S(t) S2(t) + S2(t) - огибающа , т ewhere S (t) S2 (t) + S2 (t) is the envelope, t e

модулирующа  фун.ци  мгновенной ампитуды:modulating function of instantaneous amplitude:

y5(t) - текуща  фаза;40y5 (t) - current phase; 40

УЪ- начальна  фаза.UH is the initial phase.

Сигналы S(t) и S(t} подаютс  на входы вадратичных детекторов 2 и 3. где возво тс  8 квадрат и затем суммируютс  в умматоре 4. Таким образом, на выходе умматора 4 получаем сигнал, пропорциоигГлГзГГ The signals S (t) and S (t} are fed to the inputs of vadratichnyh detectors 2 and 3. where 8 square is raised and then summed up in the adder 4. Thus, at the output of adder 4, we get a signal proportional to

С выхода сумматора сигнал поступает „ а входы фильтров 5 и 6.50From the output of the adder, the signal is received “and the inputs of filters 5 and 6.50

Сигнал с выхода 5 нижних частот, проорциональный квадрату Гильбертовой гибающей полезного сигнала, поступает наThe output signal from the 5 low frequencies, which is proportional to the square of the Hilbert dying useful signal, arrives at

ход регулирующего усилител  8.control amplifier stroke 8.

5555

си по но oosi o oo

мо н  шу ноmo n shu no

Сигнал с выхода фильтра 6 верхних частот , пропорциональный квадрату огибаю- Щей шума, поступает на вход амплитудного детектора 7. с выхода которого подаетс  на управл ющие входы регулируемого усилител  8 и ограничител  9A signal from the output of the high-pass filter 6, proportional to the square of the envelope noise, is fed to the input of the amplitude detector 7. From the output of which is fed to the control inputs of the adjustable amplifier 8 and the limiter 9

В зависимости от уровн  сигнала, поступающего на управл ющие входы блоков 8 и 9. измен етс  коэффициент передачи регулируемого усилител  и уровень порога ограничени  ограничител .Depending on the level of the signal supplied to the control inputs of blocks 8 and 9. the gain of the adjustable amplifier and the limiter threshold level of the limiter vary.

С увеличением сигнала управлени  что соответствует увеличению уровн  шумов на входе устройства, коэффициент передачи стремитс  к логической зависимости, в промежуточных значени х сигнала управлени  - к линейной зависимости . В общем виде сигнал на выходе регулируемого усилител  можно представить в видеWith an increase in the control signal, which corresponds to an increase in the noise level at the input of the device, the transmission coefficient tends to a logical relationship, and to intermediate values of the control signal to a linear relationship. In general, the signal at the output of the adjustable amplifier can be represented as

$2, $ 2,

00

5 five

где К - коэффициент пропорциональности п коэффициент аппроксимации передаточной функции.where K is the coefficient of proportionality p is the coefficient of approximation of the transfer function.

Амплитудно-скорр-ктированный сигнал поступает на сигнальный вход ограничител  9, Уровень сигнала соответствующего порогу ограничител  измен етс  а зависимости от уровн  управл ющего сигнала, пропорционального усредненному модулю квадрата огибающей шума: чем выше уровень управл ющего сигнала, тем выше порог ограничени  11редельное значение порога ограничени  определ етс  возможным максимальным уровнем шумов и составл ет величину пор дка минус 30 дБ относительно номинального уровн . Предельна  величина порога ограничени  устран ет вли ние высокочастотных составл ющих сигналов большого уровн  на величину порога.The amplitude-corrected signal is fed to the signal input of the limiter 9. The signal level of the corresponding threshold limiter varies and depends on the level of the control signal proportional to the average module of the square of the envelope of the noise: the higher the limit of the limiting threshold value determines the maximum noise level possible and is of the order of minus 30 dB relative to the nominal level. The limiting threshold value eliminates the effect of high-frequency components of a large level on the threshold value.

С выхода ограничител  сигнал управлени  (Sy) подаетс  на один из входов аналогового перемножител  10. на второй вход которого подаетс  сигнал с одного из выходов квадратурного фазовращател  1 Выход перемножител   вл етс  выходом устройства.From the output of the limiter, the control signal (Sy) is applied to one of the inputs of the analog multiplier 10. The second input of which supplies a signal from one of the outputs of the quadrature phase shifter 1 The output of the multiplier is the output of the device.

На выходе устройства до порога ограничени , т.е. при малых входных уровн х сигналов получаем сигнал, равный 5выхМ S(t)) (t)KMS(t)) после порога, при больших уровн х входного сигнала получаем сигнал, равный 5вых(т} S(t))+ Sy S(t)Uorp Км ) + pol где KM - масштабный коэффициент аналогового пе.ремножител .At the output of the device to the threshold limit, i.e. for small input levels of x signals, we get a signal equal to 5outM (S) t (t) KMS (t)) after the threshold, and for large levels of the input signal we get a signal equal to 5out (t} s (t)) + SyS ( t) Warp Km) + pol where KM is the scale factor of the analog software multiplier.

Анализиру  приведенные выражени  можно сделать вывод, что при малых уровн х сигналов, близких или равных уровню шумов, выходные сигналы будут значительно ослабл тьс  благодар  формированиюAnalyzing the above expressions, it can be concluded that at low signal levels close to or equal to the noise level, the output signals will be significantly attenuated due to the formation

сигнала управлени  (Sy), пропорциональному степенному значению огибающей. Использование плавающего порога ограничени  позвол ет получить выигрыш не только в отношении сигнал/шум, но и в динамическом диапазоне, что повышает качество звукопередачи в области низких уровней.control signal (Sy), proportional to the power value of the envelope. The use of a floating limitation threshold allows gaining not only in the signal-to-noise ratio, but also in the dynamic range, which improves the sound transmission quality in the low-level domain.

Функци  передачи регулируемого усилител  зависит от уровн  шумов. При уве- личении уровн  шума эффект шумопонижени  несколько понижаетс , амплитудна  характеристика устройства будет иметь плавный переход в окрестности порога и тем самым работа устройства преобразовани  динамического диапазона на реальных сигналах становитс  менее заметной при слуховом воспри тии.The transfer function of the variable amplifier depends on the noise level. With an increase in the noise level, the effect of noise reduction somewhat decreases, the amplitude characteristic of the device will have a smooth transition in the vicinity of the threshold, and thus the operation of the dynamic range conversion device on real signals becomes less noticeable during auditory perception.

При уровне шума минус (36-38) дБ относительно номинального уровн  сигнала функци  передачи соответствует функции извлечени  квадратного корн , т.е. напр жение управлени  пропорционально Гильбертовой огибающей. При уровне шумов минус (38-42) дБ функци  передачи линей- на, что соответствует управл ющему напр жению ,пропорциональному квадрату-кубу Гильбертовой огибающей. При уровне шумов меньше 42 дБ управл ющее напр жение пропорционально более высоким степен м Гильбертовой огибающей . Частота среза и крутизна фильтров 5 и б выбираютс  в зависимости от спектра музыкально-речевого сигнала. При низких уровн х сигнала ширина этого спектра не превышает 3 кГц. Ширина спектра белого шума занимает всю полосу звуковогоWhen the noise level is minus (36-38) dB relative to the nominal signal level, the transfer function corresponds to the square root extraction function, i.e. control voltage is proportional to the Hubert envelope. When the noise level is minus (38-42) dB, the transfer function is linear, which corresponds to the control voltage proportional to the square-cube of the Hilbert envelope. When the noise level is less than 42 dB, the control voltage is proportional to the higher degrees of the Hilbert envelope. The cut-off frequency and the slope of the filters 5 and b are selected depending on the spectrum of the musical-speech signal. At low signal levels, the width of this spectrum does not exceed 3 kHz. The width of the spectrum of white noise occupies the entire band of sound

диапазона от 20 Гц до 20 кГц. Ширина спектра сигнала, пропорционального Гильбертовой огибающей, в два и более раз уже спектра самого сигнала и занимает полосу от О до 1,5 кГц.range from 20 Hz to 20 kHz. The width of the signal spectrum, proportional to the Hilbert envelope, is two or more times the spectrum of the signal itself and occupies a band from 0 to 1.5 kHz.

Claims (1)

Таким образом, частота среза фильтра нижних частот должна быть не более 1,5 Гц. Частота среза фильтра высоких частот выбираетс  равной или несколько выше частоты среза фильтра нижних частот. Формула изобретени  Устройство дл  преобразовани  динамического диапазона звуковых сигналов, содержащее квадратурный фазовращатель , первый и второй квадратичные детекторы , выходы koтopыx соединены с входами сумматора, а также регулируемый усилитель и аналоговый перемножитель, один выход которого подключен к одному выходу квадратурного фазовращател , о т- личающеес  тем, что, с целью уменьшени  уровн  шумов, введены фильтр нижних частот, ограничитель и последовательно соединенные фильтр верхних частот и амплитудный детектор, выход которого подключен к управл ющим входам регулируемого усилител  и ограничител , при этом входы первого и второго квадратичных детекторов соединены с выходами квадратурного фазовращател , выход сумматора подключен к входам фильтров нижних и верхних частот, вход регулируемого усилител  соединен с выходом фильтра нижних частот, а выход - с входом ограничител , выход которого подключен к другому входу аналогового перемножител .Thus, the cut-off frequency of the low-pass filter should be no more than 1.5 Hz. The cut-off frequency of the high-pass filter is chosen to be equal to or slightly higher than the cut-off frequency of the low-pass filter. The invention The device for converting the dynamic range of audio signals containing a quadrature phase shifter, the first and second quadratic detectors, the outputs of the terminals connected to the inputs of the adder, as well as an adjustable amplifier and analog multiplier, one output of which is connected to one output of the quadrature phase shifter, about that, in order to reduce the noise level, a low-pass filter, a limiter and a series-connected high-pass filter and an amplitude detector are introduced, the output to This is connected to the control inputs of the adjustable amplifier and limiter, while the inputs of the first and second quadratic detectors are connected to the outputs of the quadrature phase shifter, the output of the adder is connected to the inputs of the lower and higher frequencies, the input of the adjustable amplifier is connected to the output of the low-pass filter, and the output is input limiter, the output of which is connected to another input of the analog multiplier.
SU884448725A 1988-06-27 1988-06-27 Device for converting dynamic range of acoustic signals SU1598179A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884448725A SU1598179A1 (en) 1988-06-27 1988-06-27 Device for converting dynamic range of acoustic signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884448725A SU1598179A1 (en) 1988-06-27 1988-06-27 Device for converting dynamic range of acoustic signals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1598179A1 true SU1598179A1 (en) 1990-10-07

Family

ID=21384800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU884448725A SU1598179A1 (en) 1988-06-27 1988-06-27 Device for converting dynamic range of acoustic signals

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1598179A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1058077. кл. Н 04 В 1/64, 1982. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0308826B1 (en) Adaptive-filter single-bit digital encoder and decoder with adaptation control circuit responsive to bitstream loading
JP5538501B2 (en) Digital signal processor
CA1212776A (en) Analog and digital signal apparatus
US4410764A (en) Speech processor for processing analog signals
US4066976A (en) Amplifier with variable gain
US4630300A (en) Front-end processor for narrowband transmission
WO1994019872A1 (en) One-bit analog-to-digital converters and digital-to-analog converters using an adaptive filter having two regimes of operation
SU1598179A1 (en) Device for converting dynamic range of acoustic signals
US5594760A (en) Automatic gain control circuit and apparatus including such a circuit
US4270103A (en) Amplifier having a variable propagation constant
EP0498457A2 (en) Digital type VSB modulation apparatus
US4253072A (en) Compandor with sampling and equalization
US3980828A (en) Reverberation system with extended frequency response
US4600915A (en) Digital-to-analog converter circuit
US3112462A (en) Volume compression by pulse duration modulation and subsequent demodulation
JP2001127668A (en) Transmitter-receiver and transmission/reception method
SU1533008A1 (en) Device for conversion of dynamic range of sound signals
RU2237933C1 (en) Method and device for precise analog compression of portion of frequency range of audio signals
RU1775855C (en) Phase-lock device
SU1665518A1 (en) Compander
EP0138547A2 (en) Spectral emphasis and de-emphasis circuits
UA66435A1 (en) Device for phase auto-adjustment of frequency
SU1569877A1 (en) Device for magnetic recording with dynamic biasing
RU2275693C2 (en) Diver's speech corrector
SU1058077A1 (en) Device for converting dynamic range of audio signal