CH657485A5 - NOISE REDUCTION CIRCUIT. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Geräuschreduktionsschaltung zur Reduktion des Geräusches, welches übli2 The present invention relates to a noise reduction circuit for reducing the noise that übli2
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cherweise ein wiedergegebenes Signal begleitet bei einem Gerät zur Informationsaufzeichnung und Wiedergabe. Usually, a reproduced signal accompanies an information recording and reproducing apparatus.
Geräuschreduktionsschaltungen zur Reduktion von Geräusch und Verzerrung, welche ein wiedergegebenes Informationssignal begleiten, sind bekannt. Solche Geräuschreduktionsschaltungen sind ausgelegt, um den Dynamikbereich des Signales zu vergrössern, welcher auf ein Aufzeichnungsmedium, zum Beispiel ein Magnetband aufgezeichnet und von diesem wiedergegeben werden kann. Bei einer typischen Geräuschreduktionsschaltung ist ein Coder für die aufzuzeichnenden Signale vorgesehen, während ein kom-plentärer Decoder für die wiederzugebenden Signale vorgesehen ist. Der Coder umfasst im allgemeinen eine Dynamikkompressionsschaltung und eine Schaltung zur Akzentuierung der höheren Frequenzen, in welcher die Komponenten höherer Frequenz eines aufzuzeichnenden Informationssignales akzentuiert werden, wobei der Grad der Akzentuierung umgekehrt proportional ist zum Pegel des Informationssignales. Der Decoder umfasst im allgemeinen eine Dynamikexpansionsschaltung und eine Schaltung zur Deakzentuierung der höhern Frequenzen, um für die wiedergegebenen Informationssignale einen komplementären Vorgang durchzuführen. Noise reduction circuits for reducing noise and distortion that accompany a reproduced information signal are known. Such noise reduction circuits are designed to increase the dynamic range of the signal which can be recorded on and reproduced by a recording medium, for example a magnetic tape. In a typical noise reduction circuit, a coder is provided for the signals to be recorded, while a complementary decoder is provided for the signals to be reproduced. The encoder generally includes a dynamic compression circuit and a higher frequency accenting circuit in which the higher frequency components of an information signal to be recorded are accented, the degree of accentuation being inversely proportional to the level of the information signal. The decoder generally comprises a dynamic expansion circuit and a circuit for decenting the higher frequencies in order to carry out a complementary process for the reproduced information signals.
Beim bekannten Dolby-Geräuschreduktionssystem wird ein Eingangssignal von niederem Pegel mit einem praktisch konstanten Verstärkungsfaktor verstärkt, bis das Eingangssignal einen vorbestimmten Pegel erreicht hat. Danach wird die Verstärkung dieses Eingangssignales reduziert, bis wiederum ein anderer, höherer Pegel erreicht ist, worauf die Verstärkung wiederum mit praktisch konstantem Verstärkungsgrad ausgeführt wird. Zusätzlich zu dieser Verstärkung des Eingangssignales wird noch eine Schaltung zur Akzentuierung der höherfrequenten Komponenten des Ein-gangssignales vor der Aufzeichnung verwendet. Dieser Vorgang wird allgemein als Dynamikkompression bezeichnet. Nachdem das Eingangssignal hinreichend in der Dynamik komprimiert wurde, wird es aufgezeichnet. Ein komplementärer Signalexpansionsvorgang wird ausgeführt, wenn das obenerwähnte Signal wiedergegeben wird, d.h., die akzentuierten höherfrequenten Komponenten werden deakzentuiert, und das deakzentuierte Signal wird mit einem Verstärkungsgrad kleiner Eins verstärkt. Dieser Verstärkungsgrad ist praktisch konstant über einem vorbestimmten Bereich von relativ geringen Signalpegeln, wenn aber das wiedergegebene Signal einen vorbestimmten Pegel übersteigt, wird der Verstärkungsgrad angehoben, bis ein anderer höherer Pegel erreicht ist. In the known Dolby noise reduction system, an input signal of a low level is amplified with a practically constant amplification factor until the input signal has reached a predetermined level. The gain of this input signal is then reduced until another, higher level is reached, whereupon the amplification is carried out again with a practically constant degree of amplification. In addition to this amplification of the input signal, a circuit for accentuating the higher-frequency components of the input signal is used before the recording. This process is commonly referred to as dynamic compression. After the input signal has been sufficiently dynamically compressed, it is recorded. A complementary signal expansion process is carried out when the above-mentioned signal is reproduced, i.e. the accented higher frequency components are decentuated and the decented signal is amplified with a gain less than one. This gain is practically constant over a predetermined range of relatively low signal levels, but if the reproduced signal exceeds a predetermined level, the gain is increased until another higher level is reached.
Das vorerwähnte Dolby-Geräuschreduktionssystem weist einen relativ einfachen Aufbau auf und wird in grossem Umfang in Systemen der Unterhaltungselektronik, wie z.B.Magnetbandaufzeichnungs- und Wiedergabegeräten usw. verwendet. Obwohl das Dolby-System eine gewisse Verbesserung des Dynamikbereiches eines Aufzeichnung-Wiedergabe-Gerätes bewirkt, ist diese Verbesserung jedoch im allgemeinen beschränkt auf eine Grösse von ungefähr 10 dB, wobei diese Verbesserung hauptsächlich im Frequenzbereich oberhalb 1 kHz sichtbar ist. Weiter sind die obenerwähnten Änderungen im Verstärkungsgrad des Aufnahme-, bzw. Wiedergabeverstärkers nicht linear. Wegen dieser Nichtlinearität der Verstärkungsgrade ist die genaue Anpassung der Pegel zwischen dem Aufzeichnungs- und dem Wiedergabevorgang oft sehr schwierig. Dadurch treten gewisse Verzerrungen für Signale mit dazwischenliegenden Signalpegeln auf. The aforementioned Dolby noise reduction system has a relatively simple structure and is widely used in consumer electronics systems such as magnetic tape recorders and reproducers, etc. Although the Dolby system brings about some improvement in the dynamic range of a record-and-playback device, this improvement is generally limited to a size of approximately 10 dB, which improvement is mainly visible in the frequency range above 1 kHz. Furthermore, the above-mentioned changes in the gain of the recording or reproduction amplifier are not linear. Because of the non-linearity of the gains, it is often very difficult to accurately match the levels between the recording and the reproducing process. This causes certain distortions for signals with signal levels in between.
Ein anderes bekanntes Geräuschreduktionssystem ist das sog. DBX-System. Dieses System ist im US-Patent Nr. 3 789 143 beschrieben. Ein Vorteil des DBX-Systems gegenüber dem vorerwähnten Dolby-System besteht darin, Another known noise reduction system is the so-called DBX system. This system is described in U.S. Patent No. 3,789,143. An advantage of the DBX system over the aforementioned Dolby system is that
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dass der Verstärkungsgrad der Verstärker, welche die Vorgänge der Signalkompression und Signalexpansion durchführen, d.h. die Signalkompressions- und Signalexpansions-Verhältnisse, praktisch konstant sind, unabhängig vom Signalpegel des Eingangsinformationssignales. So wird z. B. das Eingangsinformationssignal vor dem Aufzeichnen auf ein Magnetband oder dergleichen mit einem konstanten Kompressionsverhältnis k komprimiert. Wenn das komprimierte Signal anschliessend wiedergegeben wird, wird das reproduzierte Signal mit einem konstanten Verhältnis 1/k expandiert, d.h. mit einem Expansionsverhältnis, das das Reziproke des Kompressionsverhältnisses ist. Da konstante Kompressions- und Expansions-Verhältnisse über den ganzen Signalpegelbereich verwendet werden, wird die beim Dolby-System festgestellte Nichtlinearität vermieden, und die Pegelanpassung zwischen aufgezeichnetem und wiedergegebenem Signal kann leicht erreicht werden. Weiter ist beim DBX-System die scheinbare Verbesserung des Dynamikbereiches des Aufnahme/Wiedergabe-Gerätes in der Grössen-ordnung von ungefähr 40 cB und die erwünschte Geräuschreduktion wird praktisch über den ganzen Tonfrequenzbereich von 20 Hz bis 20 kHz erreicht. that the gain of the amplifiers performing the signal compression and expansion processes, i.e. the signal compression and signal expansion ratios are practically constant regardless of the signal level of the input information signal. So z. B. compresses the input information signal with a constant compression ratio k before recording on a magnetic tape or the like. When the compressed signal is subsequently reproduced, the reproduced signal is expanded with a constant ratio 1 / k, i.e. with an expansion ratio that is the reciprocal of the compression ratio. Since constant compression and expansion ratios are used over the entire signal level range, the non-linearity found in the Dolby system is avoided and the level adjustment between the recorded and reproduced signal can be achieved easily. In the DBX system, the apparent improvement in the dynamic range of the recording / playback device is in the order of magnitude of approximately 40 cB and the desired noise reduction is achieved practically over the entire audio frequency range from 20 Hz to 20 kHz.
Jedoch werden die speziellen Kompressions- und Expansions-Kennlinien des vorerwähnten Geräuschreduktionssystems primär für konstante Eingangssignalpegel erreicht, d.h. für Signalpegel, welche keine abrupten Übergänge aufweisen. Anders gesagt sind die durch diese Geräuschreduktionssysteme erreichten Vorteile vornehmlich eine Funktion von deren statischen Kennlinien; Es treten aber Schwierigkeiten auf bei den dynamischen Übergangskennlinien solcher Systeme. Wenn z. B. ein aufzuzeichnendes Informationssignal einen relativ geringen Signalpegel aufweist, ist der Verstärkungsgrad oder das Kompressionsverhältnis des Aufnahmeverstärkers relativ hoch. Wenn nun dieses Informationssignal einen abrupten Anstieg im Signalpegel aufweist, d.h. wenn es einen grossen positiven Stoss aufweist, wird der Verstärkungsgrad des Verstärkers oder das Kompressionsverhältnis nicht so rasch reduziert wie der Signalpegel ansteigt. Obwohl also der Verstärkungsgrad oder das Kompressionsverhältnis reduziert werden sollte für die Verarbeitung des Informationssignales mit hohem Pegel, bleibt es in Wirklichkeit auf dem frühere hohen Pegel. Als Folge davon wird der starke Stoss mit einem relativ hohen Verstärkungsgrad verstärkt, was ein komprimiertes Signal ergibt, das ein Übersteuern zeigt. Das heisst, der Pegel des komprimierten Signales ist viel zu hoch. Dieses Signal mit dem hohen Pegel bewirkt bei der Aufzeichnung eine Sättigung des magnetischen Aufzeichnungsmediums und damit eine Verzerrung des Signals, das aufgezeichnet wird und der Information, welche am Schluss davon wiedergegeben werden sollte. However, the specific compression and expansion characteristics of the aforementioned noise reduction system are achieved primarily for constant input signal levels, i.e. for signal levels that have no abrupt transitions. In other words, the advantages achieved by these noise reduction systems are primarily a function of their static characteristics; However, difficulties arise with the dynamic transition characteristics of such systems. If e.g. B. an information signal to be recorded has a relatively low signal level, the gain or the compression ratio of the recording amplifier is relatively high. If this information signal now has an abrupt increase in the signal level, i.e. if it has a large positive surge, the gain of the amplifier or the compression ratio will not be reduced as quickly as the signal level increases. Thus, although the gain or compression ratio should be reduced to process the information signal at a high level, it actually remains at the previous high level. As a result, the strong shock is amplified with a relatively high gain, resulting in a compressed signal that shows oversteer. That means the level of the compressed signal is much too high. This high level signal, when recorded, saturates the magnetic recording medium and thus distorts the signal that is being recorded and the information that should ultimately be reproduced therefrom.
Ein anderer Nachteil der vorerwähnten Geräuschreduktionssysteme besteht darin, dass sie der sog. Geräuschmodulation ausgesetzt sein können. Bei der Geräuschmodulation werden Geräuschkomponenten in Funktion der Änderungen des Eingangssignalpegels variiert. Solche Änderungen der Geräuschkomponenten oder eben die Geräuschmodulation ist stark wahrnehmbar und ist ziemlich störend, wenn sie ein wiedergegebenes Tonfrequenzsignal begleitet. Dieses Phänomen wird noch hervorgehoben, wenn die Frequenzkomponenten des Eingangssignales beträchtlich verschieden sind von jenen des Geräusches. Wenn z.B. das Informationssignal ein Tonfrequenzsignal ist, das den Klang eines Klaviers darstellt, wird die Geräuschmodulation getrennt und deutlich gehört und wird auch dann nicht überdeckt, wenn die Lautstärke des Informationssignales erhöht wird. Another disadvantage of the aforementioned noise reduction systems is that they can be subjected to so-called noise modulation. In noise modulation, noise components are varied as a function of changes in the input signal level. Such changes in the noise components or the noise modulation is very noticeable and is quite annoying when it accompanies a reproduced audio frequency signal. This phenomenon is emphasized when the frequency components of the input signal are considerably different from those of the noise. If e.g. the information signal is an audio frequency signal which represents the sound of a piano, the noise modulation is separated and clearly heard and is not covered even if the volume of the information signal is increased.
Ein Vorschlag zur Reduktion der Geräuschmodulation in einer Geräuschreduktionsschaltung ist im US-Patent A proposal to reduce noise modulation in a noise reduction circuit is in the US patent
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Nr. 4 162 462 beschrieben. Bei diesem Vorschlag werden die höherfrequenten Komponenten des Informationssignales vor der Aufzeichnung akzentuiert, wenn das Informationssignal einen kleinen oder mittleren Signalpegel aufweist, während nur eine relativ geringe Akzentuierung vorgenommen wird, wenn das Informationssignal höhere Pegel aufweist. Wenn das in dieser Art verarbeitete Informationssignal wiedergegeben wird, werden die höherfrequenten Komponenten einer relativ starken Deakzentuierung unterworfen, wenn das reproduzierte Signal geringe oder mittlere Signalpegel aufweist, während diese höherfrequenten Komponenten einer nur geringen Deakzentuierung unterworfen werden, wenn das wiedergegebene Signal auf einem höheren Pegel ist. Obwohl dieses Vorgehen die unerwünschten Effekte der Geräuschmodulation reduziert, ist die Sättigung des magnetischen Aufzeichnungsmediums wegen Übersteuerns des komprimierten Signals dennoch vorhanden. No. 4 162 462. In this proposal, the higher frequency components of the information signal are accented before recording if the information signal has a small or medium signal level, while only a relatively small accentuation is made if the information signal has higher levels. When the information signal processed in this manner is reproduced, the higher-frequency components are subjected to a relatively strong decentation when the reproduced signal has low or medium signal levels, while these higher-frequency components are subjected to only a slight decentuation when the reproduced signal is at a higher level . Although this approach reduces the undesirable effects of noise modulation, saturation of the magnetic recording medium is still present due to overdriving the compressed signal.
Um den beim Übersteuern des Signales vorhandenen Nachteil zu überwinden, wurde auch schon vorgeschlagen, die Ansprechgeschwindigkeit der Dynamikpressschaltung zu erhöhen. Wenn jedoch die Ansprechgeschwindigkeit erhöht wird, ist eine Verbesserung durch die Elimination des Übersteuerns begleitet von einer Verschlechterung der Geräuschmodulationskennlinie. Ein anderer Vorschlag zur Verhinderung des Übersteuerns ist in der US-Patentanmeldung Nr. 151 141 vorgeschlagen, die am 19. Mai 1980 vom gleichen Anmelder eingereicht wurde. Wie aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich ist, ist die vorliegende Erfindung eine Verbesserung der in dieser Anmeldung beschriebenen Geräuschreduktionsschaltung. In order to overcome the disadvantage of overdriving the signal, it has already been proposed to increase the response speed of the dynamic press circuit. However, if the response speed is increased, an improvement due to the elimination of the oversteer is accompanied by a deterioration in the noise modulation characteristic. Another proposal to prevent oversteer is proposed in U.S. Patent Application No. 151,141, filed May 19, 1980 by the same applicant. As can be seen from the description below, the present invention is an improvement on the noise reduction circuit described in this application.
Ein anderer Vorschlag für eine Geräuschreduktionsschaltung, welche das Übersteuern minimal macht, zieht die Verwendung einer Anzahl von praktisch gleichen Geräuschreduktionsschaltungen in Betracht, welche parallel geschaltet sind. Jede Geräuschreduktionsschaltung soll dabei nur einen ausgewählten Teil des Frequenzspektrums des Ein-gangs-Informationssignales verarbeiten. Die Ausgänge dieser einzelnen Geräuschreduktionsschaltungen werden kombiniert oder gemischt und ergeben ein gesamtes, dynamikkomprimiertes Informationssignal, das für die Aufzeichnung geeignet ist. Die Verwendung einer Anzahl von parallel geschalteten Geräuschreduktionsschaltungen ist jedoch ziemlich komplex und teuer. Wenn z.B. eine Anzahl von n solcher Geräuschreduktionsschaltungen verwendet werden, Another proposal for a noise reduction circuit that minimizes overdrive contemplates the use of a number of virtually identical noise reduction circuits that are connected in parallel. Each noise reduction circuit is intended to process only a selected part of the frequency spectrum of the input information signal. The outputs of these individual noise reduction circuits are combined or mixed and result in an overall, dynamically compressed information signal that is suitable for recording. However, using a number of noise reduction circuits connected in parallel is quite complex and expensive. If e.g. a number of n such noise reduction circuits are used,
sind die Gesamtkosten des Geräuschreduktionssystems ungefähr n x die Kosten eines Geräuschreduktionssystemes, in welchem nur eine einzige Geräuschreduktionsschaltung verwendet ist. the total cost of the noise reduction system is approximately n x the cost of a noise reduction system in which only a single noise reduction circuit is used.
Es ist daher ein Zweck der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Geräuschreduktionsschaltung vorzusehen, welche die vorerwähnten Nachteile und Schwierigkeiten vermeidet. Diese Aufgabe wird mit einer Geräuschreduktionsschaltung gemäss Anspruch 1 gelöst. It is therefore an object of the present invention to provide an improved noise reduction circuit which avoids the aforementioned drawbacks and difficulties. This object is achieved with a noise reduction circuit according to claim 1.
Es ich auch möglich, eine Geräuschreduktionsschaltung vorzusehen, welche in einer Anlage zur Informationsaufzeichnung und -Wiedergabe verwendet werden kann. It is also possible to provide a noise reduction circuit which can be used in an information recording and reproducing system.
Es ist weiter möglich, eine Geräuschreduktionsschaltung vorzusehen, welche in einem Coder zur Dynamikkompression eines Informationssignales vor dessen Aufzeichnung dienen kann, wobei diese Schaltung auch in einem Decoder für die Dynamikexpansion des wiedergegebenen Signales verwendet werden kann, wobei der scheinbare Dynamikbereich des Aufzeichnungs- Wiedergabe-Systems um einen Faktor in der Grössenordnung von ungefähr 20—30 dB ver-grössert werden kann. It is further possible to provide a noise reduction circuit which can be used in a coder to dynamically compress an information signal before it is recorded, this circuit also being able to be used in a decoder for the dynamic expansion of the reproduced signal, the apparent dynamic range of the recording / reproducing system can be increased by a factor of the order of about 20-30 dB.
Es ist weiter möglich, eine Geräuschreduktionsschaltung vorzusehen, welche eine variable Akzentuierung und Deakzentuierung erzeugt, ohne dass eine äussere manuelle Einstellung notwendig ist. It is also possible to provide a noise reduction circuit which generates variable accentuation and decentation without an external manual adjustment being necessary.
Es ist weiter möglich, eine Dynamikexpansionsschaltung für Geräuschreduktion vorzusehen, welche Schaltung mit einem «Anti-Begrenzer» verwendet werden kann, ohne dass die Arbeitsweise der Schaltung nachteilig beeinflusst wird, wobei gleichzeitig eine vorübergehende Sättigung des magnetischen Aufzeichnungsmediums wegen Überschiessens des Signals vermieden wird. It is also possible to provide a dynamic expansion circuit for noise reduction, which circuit can be used with an "anti-limiter" without adversely affecting the operation of the circuit, while avoiding temporary saturation of the magnetic recording medium due to overshooting of the signal.
Es ist weiter möglich, eine Dynamikkompressionschaltung vorzusehen, deren Übertragungskennlinie für geringe Eingangssignalpegel stärker frequenzabhängig ist als für höhere Eingangssignalpegel und dabei eine stärkere Akzentuierung für Eingangssignale mit relativ geringen Pegeln erzeugt. It is also possible to provide a dynamic compression circuit, the transmission characteristic of which is more frequency-dependent for low input signal levels than for higher input signal levels and thereby produces a stronger accentuation for input signals with relatively low levels.
Es ist auch möglich, eine verbesserte Dynamikexpansionschaltung vorzusehen, deren Übertragungskennlinie für Eingangssignale mit geringem Pegel stärker frequenzabhängig ist als für Eingangssignale mit höherem Pegel, derart, dass für Signale mit relativ geringem Pegel, welche ab Aufzeichnungsmedium wiedergegeben werden, eine grössere Deakzentuierung erhaltenwird. It is also possible to provide an improved dynamic expansion circuit, the transmission characteristic of which is more frequency-dependent for input signals with a low level than for input signals with a higher level, in such a way that a greater de-emphasis is obtained for signals with a relatively low level which are reproduced from the recording medium.
Es ist weiter möglich, eine verbesserte Dynamikkompressions- Dynamikexpansions-Schaltung zu erhalten, welche so umgeschaltet werden kann, dass eine Dynamikkompressionsfunktion ausgeführt wird, wenn sie mit einem Signalaufzeichnungsgerät verwendet wird, und eine Dynamikexpansionsfunktion, wenn sie mit einem Signalwiedergabegerät verwendet wird. It is also possible to obtain an improved dynamic compression dynamic expansion circuit which can be switched to perform a dynamic compression function when used with a signal recorder and a dynamic expansion function when used with a signal reproducing device.
Ein letzter Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Geräuschreduktions-Schaltung mit einfachem und kostengünstigem Aufbau vorzusehen. A final purpose of the present invention is to provide a noise reduction circuit with a simple and inexpensive construction.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Embodiments of the invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. The drawing shows:
Die Figuren 1 und 2 graphische Darstellungen der Kompressions- und Expansionskennlinien von zwei bekannten Geräuschreduktionsschaltungen; Figures 1 and 2 are graphical representations of the compression and expansion characteristics of two known noise reduction circuits;
Die Figur 3 ein Blockschema einer Geräuschreduktionsschaltung gemäss einem Grundausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; FIG. 3 shows a block diagram of a noise reduction circuit according to a basic exemplary embodiment of the present invention;
Die Figur 4 ein Blockschema eines praktischen Ausführungsbeispieles der Schaltung nach Figur 3; Figure 4 is a block diagram of a practical embodiment of the circuit of Figure 3;
Die Figur 5 eine graphische Darstellung der Pegel/ Frequenz-Kennlinie der Schaltung nach Fig. 4 für verschiedene Eingangspegel; FIG. 5 shows a graphical representation of the level / frequency characteristic of the circuit according to FIG. 4 for different input levels;
Die Figur 6 eine graphische Darstellung der Eingangs/ Ausgangs-Kennlinie der Schaltung nach Fig. 4 für unterschiedliche Frequenzen; FIG. 6 shows a graphical representation of the input / output characteristic curve of the circuit according to FIG. 4 for different frequencies;
Die Figur 7 ein Schema eines Ausführungsbeispieles mit dem Schaltungsaufbau der Geräuschreduktionsschaltung nach Fig. 4; FIG. 7 shows a diagram of an exemplary embodiment with the circuit structure of the noise reduction circuit according to FIG. 4;
Die Figur 8 ein Schema zur Darstellung der Verwendung der Schaltung nach Fig. 4 als Dynamikkompressions- oder Expansionsschaltung in einem Geräuschreduktionssystem. Figure 8 is a diagram showing the use of the circuit of Fig. 4 as a dynamic compression or expansion circuit in a noise reduction system.
Die Figur 1 zeigt die graphische Darstellung der Dynamikkompressions/Expansions-Kennlinie des oben erwähnten Dolby-Geräuschreduktionssystems, wobei die Eingangsund Ausgangssignalpegel in dB angegeben sind. Die Kurve R von Fig. 1 stellt die Eingangs/Ausgangs-Kennlinie der Dynamikkompression und die Kurve P die entsprechende Eingangs/Ausgangs-Kennlinie der Dynamikexpansion des Dol-by-Reduktionssystems dar. Es ist ersichtlich, dass für Eingangssignale mit relativ niederem Pegel ein praktisch gleichförmig verlaufender Verstärkungsgrad grösser eins vorgesehen ist, bis ein Zwischenpegel erreicht wird, z. .B zwischen —30 dB und 0 dB, worauf die Linearität der Eingangs/ Ausgangs-Kennlinie für die Dynamikkompression nicht mehr länger aufrecht erhalten wird. Es ist zu bemerken, dass es diese Nichtlinearität ist, welche die Pegelanpassung zwi- FIG. 1 shows the graphic representation of the dynamic compression / expansion characteristic curve of the Dolby noise reduction system mentioned above, the input and output signal levels being given in dB. Curve R of FIG. 1 represents the input / output characteristic of the dynamic compression and curve P the corresponding input / output characteristic of the dynamic expansion of the Dol-by-Reduction system. It can be seen that for input signals with a relatively low level a practical uniformly extending gain greater than one is provided until an intermediate level is reached, e.g. .B between -30 dB and 0 dB, whereupon the linearity of the input / output characteristic for dynamic compression is no longer maintained. It should be noted that it is this non-linearity that determines the level adjustment between
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sehen den Wiedergabe- und Aufnahmevorgängen schwierig macht, wie dies bereits erwähnt wurde. Die strichpunktierte Linie in Fig. 1 stellt die sog. flache Basswiedergabe dar, bei welcher Eingangs- und Ausgangssignalpegel konstant sind, sowohl bei der Dynamikkompression als auch bei der Dynamikexpansion. make playback and recording operations difficult, as mentioned earlier. The dash-dotted line in FIG. 1 represents the so-called flat bass reproduction, at which the input and output signal levels are constant, both with dynamic compression and with dynamic expansion.
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der Eingangs/ Ausgangskennlinie R bei der Dynamikkompression und der Eingangs/Ausgangs-Kennlinie P bei der Dynamikexpansion des erwähnten DBX-Geräuschreduktionssystems. Es ist zu bemerken, dass in diesem System die Kompressions- und Expansions-Yerhältnisse über den ganzen Pegelbereich des Eingangssignals praktisch konstant sind. Auch hier zeigt die strichpunktierte Linie die flache Basswiedergabe. Wie bereits erwähnt, leiden jedoch sowohl das Dolby-System als auch das DBX-System unter Nachteilen bezüglich deren dynamischen Verhalten, welche Nachteile durch die vorliegende Erfindung überwunden werden sollen. Fig. 2 is a graphical representation of the input / output characteristic R for dynamic compression and the input / output characteristic P for dynamic expansion of the aforementioned DBX noise reduction system. Note that in this system the compression and expansion ratios are practically constant over the entire level range of the input signal. Here, too, the dash-dotted line shows the flat bass reproduction. As already mentioned, however, both the Dolby system and the DBX system suffer from disadvantages with regard to their dynamic behavior, which disadvantages are to be overcome by the present invention.
In Fig. 3 ist nun eine Geräuschreduktionsschaltung 10 gemäss einer Grundausführungsform der Erfindung zur Reduktion von Geräusch in einem wiedergegebenen Informationssignal gezeigt. Wie ersichtlich, weist die Geräuschreduktionsschaltung 10 eine Eingangsklemme 1 auf, an welcher das wiedergegebene Informationssignal, zum Beispiels ein von einem Magnetband wiedergegebeneTonfrequenzsi-gnal anliegt, von welcher Klemme das wiedergegebene Informationssignal zum addierenden Eingang einer Subtrahierschaltung 2 gelangt. Ein erster Signalpfad weist einen Verstärker 3 mit variablem Verstärkungsgrad auf, welcher das Ausgangssignal der Subtrahierschaltung 2 erhält und dessen Verstärkungsgrad durch das wiedergegebene Informationssignal ab Eingangsklemme 1 geregelt wird, nachdem dieses gleichgerichtet und geglättet wurde (in Fig. 3 nicht sichtbar). Der Ausgang des Verstärkers 3 mit variablem Verstärkungsgrad ist mit einem Tiefpassfilter 4 verbunden, welches sich auch im ersten Signalpfad befindet und in welchem die höherfrequenten Komponente des daran angelegten Signales deakzentuiert werden. Das Ausgangssignal des Tiefpassfilters 4 gelangt dann an Ausgangsklemme 5 und an einen Subtrahiereingang der Subtrahierschaltung 2 und zwar über einen zweiten Signalpfad, welcher ein Tiefpassfilter 6 aufweist. 3 now shows a noise reduction circuit 10 according to a basic embodiment of the invention for reducing noise in a reproduced information signal. As can be seen, the noise reduction circuit 10 has an input terminal 1 at which the reproduced information signal, for example an audio frequency signal reproduced from a magnetic tape, is applied, from which terminal the reproduced information signal reaches the adding input of a subtracting circuit 2. A first signal path has an amplifier 3 with a variable gain, which receives the output signal of the subtracting circuit 2 and whose gain is regulated by the reproduced information signal from input terminal 1 after it has been rectified and smoothed (not visible in FIG. 3). The output of the amplifier 3 with a variable gain is connected to a low-pass filter 4, which is also located in the first signal path and in which the higher-frequency component of the signal applied to it is deactivated. The output signal of the low-pass filter 4 then arrives at the output terminal 5 and at a subtracting input of the subtracting circuit 2 via a second signal path, which has a low-pass filter 6.
Der Verstärker 3 mit variablem Verstärkungsgrad ist so ausgelegt, dass er das Ausgangssignal der Subtrahierschaltung 2 mit variablem Verstärkungsgrad verstärkt. Der Verstärkungsgrad G des Verstärkers 3 mit variablem Verstärkungsgrad wird durch eine Verstärkungsgradregelspannung Vc bestimmt, welche vom Informationssignal an der Eingangsklemme 1 nach einer Gleichrichtung und Glättung abgeleitet wird, wie bereits erwähnt. Der Verstärkungsgrad G des Verstärkers 3 mit variablem Verstärkungsgrad nimmt zu mit Zunahme der Verstärkungsgradregelspannung Vc, zum Beispiel in Übereinstimmung mit der Beziehung G = K • Vc oder G = e wobei K eine Konstante ist. In dieser Weise ist der Verstärkungsgrad von Verstärker 3 direkt proportional zum Pegel des Informationssignales an Eingangsklemme 1, derart, dass der Verstärkungsgrad relativ hoch ist, wenn der Pegel des Informationssignales an Eingangsklemme 1 relativ hoch ist, und dass umgekehrt der Verstärkungsgrad relativ tief ist, wenn der Pegel des Informationssignales an Eingangsklemme 1 relativ tief ist. Dadurch erzielt der Verstärker 3 mit variablem Verstärkungsgrad eine Dynamikexpansion der daran angelegten Signale. The variable gain amplifier 3 is designed to amplify the output signal of the variable gain subtractor circuit 2. The gain G of the variable gain amplifier 3 is determined by a gain control voltage Vc which is derived from the information signal at the input terminal 1 after rectification and smoothing, as already mentioned. The gain G of the variable gain amplifier 3 increases as the gain control voltage Vc increases, for example in accordance with the relationship G = K • Vc or G = e where K is a constant. In this way, the gain of amplifier 3 is directly proportional to the level of the information signal at input terminal 1, such that the gain is relatively high when the level of the information signal at input terminal 1 is relatively high, and conversely the gain is relatively low when the level of the information signal at input terminal 1 is relatively low. The amplifier 3 thereby achieves a dynamic expansion of the signals applied to it with a variable degree of amplification.
Das Tiefpassfilter 4, welches im ersten Signalpfad vorhanden ist, ist ausgelegt, um eine wesentliche Deakzentuierung der höherfrequenten Komponenten im Ausgangssignal von Verstärker 3 mit variablem Verstärkungsgrad zu bewirken. Anders gesagt, bewirkt das Tiefpassfilter 4 eine wesentliche Akzentuierung der tieferfrequenten Komponenten des The low-pass filter 4, which is present in the first signal path, is designed in order to effect a substantial de-emphasis of the higher-frequency components in the output signal from amplifier 3 with a variable degree of amplification. In other words, the low-pass filter 4 brings about a substantial accentuation of the lower-frequency components of the
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daran angelegten Signales gegenüber dessen höherfrequenten Komponenten. Mit Vorteil werden zum Beispiel die höherfrequenten Komponenten gegenüber den tieferfrequenten Komponenten um einen Faktor in der Grössenordnung von ungefähr 20 dB deakzentuiert. signals applied to it compared to its higher-frequency components. For example, the higher-frequency components are advantageously decentered by a factor in the order of magnitude of approximately 20 dB compared to the lower-frequency components.
Das Tiefpassfilter 6, welches den zweiten Signalpfad darstellt, bewirkt eine relativ geringe Deakzentuierung der höherfrequenten Komponenten des Ausgangssignales von Filter 4 gegenüber dessen tieferfrequenten Komponenten. Zum Beispiel können die höherfrequenten Komponenten gegenüber den tieferfrequenten Komponenten um einen Faktor in der Grössenordnung von ungefähr 6 dB deakzentuiert oder gedämpft werden. Es wurde festgestellt, dass durch den An-schluss des Tiefpassfilters 6 an den Ausgang des Tiefpassfilters 4 eine ausgeglichenere Gesamtdeakzentuierungs-Kennli-nie erreicht werden kann, gegenüber jener in der bereits genannten US Pat.-Anmeldung 151 154 und dass dabei die Schaltung vereinfacht wird. Anderseits könnte das Tiefpassfilter 6 auch lediglich als Dämpfungsglied dienen, um eine gleichmässige Deakzentuierung über den ganzen Frequenzbereich zu erhalten, d.h. sowohl für die höherfrequenten als auch für die tieferfrequenten Komponenten. Mit Vorteil erzeugt jedoch der Tiefpassfilter 6 eine geringe Deakzentuierung der höherfrequenten Komponenten des daran angelegten Signales. Weil das Ausgangssignal von Tiefpassfilter 6 in der Subtraktionsschaltung 2 vom Informationssignal an Eingangsklemme 1 abgezogen wird, bewirkt die Subtraktionsschaltung tatsächlich eine geringe Akzentuierung der höherfrequenten Komponenten des Informationssignales. The low-pass filter 6, which represents the second signal path, brings about a relatively slight de-accentuation of the higher-frequency components of the output signal from filter 4 compared to its lower-frequency components. For example, the higher frequency components can be attenuated or attenuated by a factor on the order of approximately 6 dB compared to the lower frequency components. It was found that by connecting the low-pass filter 6 to the output of the low-pass filter 4, a more balanced overall decimation characteristic can be achieved compared to that in the already mentioned US Pat. Application 151 154 and that the circuit is simplified . On the other hand, the low-pass filter 6 could also only serve as an attenuator in order to obtain a uniform decenting over the entire frequency range, i.e. for both the higher-frequency and the lower-frequency components. Advantageously, however, the low-pass filter 6 produces a slight de-emphasis of the higher-frequency components of the signal applied to it. Because the output signal from low-pass filter 6 in subtraction circuit 2 is subtracted from the information signal at input terminal 1, the subtraction circuit actually brings about a slight accentuation of the higher-frequency components of the information signal.
Es ist zu bemerken, dass die Eingangs/Ausgangs-Kennlinie der Geräuschreduktionsschaltung 10 davon abhängig ist, welcher der beiden Signalpfade dominiert. Insbesondere ist daran zu erinnern, dass die Eingangs/Ausgangs-Kennlinie der Subtrahierschaltung 2 eine geringe Akzentuierung der höherfrequenten Komponenten des an den Verstärker 3 mit variablem Verstärkungsgrad angelegten Signales bewirkt. Zum Beispiel kann der Pegel der höherfrequenten Komponenten lediglich wenige dB höher sein, als der Pegel der tieferfrequenten Komponenten. Wenn der Pegel des an Eingangsklemme 1 anliegenden Informationssignales nieder ist, dann ist der Verstärkungsgrad des Verstärkers 3 mit variablem Verstärkungsgrad jedenfalls relativ nieder. Dies bewirkt natürlich keine grosse Änderung zwischen den Pegeln der höher- und der tieferfrequenten Komponenten, so dass die höherfrequenten Komponenten des an das Tiefpassfilter 4 gelangenden verstärkten Signales lediglich einen Pegel aufweisen, welcher um wenige dB über jenem der tieferfrequenten Komponenten liegt. Da das Tiefpassfilter 4 eine wesentliche Deakzentuierung der höher frequenten Komponenten des daran anliegenden Signales bewirkt, zum Beispiel in der Grössenordnung von ungefähr 20 dB, wie vorher erwähnt, sind die höherfrequenten Komponenten des an die Ausgangsklemme 5 gelangenden Signales wesentlich deakzentuiert gegenüber den tieferfrequenten Komponenten dieses Signales. Mit anderen Worten spielt der erste Signalpfad, welcher den Verstärker 3 mit variablem Verstärkungsgrad und das Tiefpassfilter 4 enthält, eine dominierende Rolle und der Einfluss des aus dem Tiefpassfilter 6 bestehenden zweiten Signalpfades auf das an die Ausgangsklemme 5 gelangende Signal ist minimal. It should be noted that the input / output characteristic of the noise reduction circuit 10 depends on which of the two signal paths dominates. In particular, it should be remembered that the input / output characteristic of the subtracting circuit 2 brings about a slight accentuation of the higher-frequency components of the signal applied to the amplifier 3 with a variable degree of amplification. For example, the level of the higher frequency components can only be a few dB higher than the level of the lower frequency components. If the level of the information signal present at input terminal 1 is low, the gain of the variable gain amplifier 3 is in any case relatively low. Of course, this does not cause a large change between the levels of the higher and lower frequency components, so that the higher frequency components of the amplified signal arriving at the low pass filter 4 only have a level which is a few dB above that of the lower frequency components. Since the low-pass filter 4 brings about a substantial de-emphasis of the higher-frequency components of the signal applied to it, for example in the order of magnitude of approximately 20 dB, as mentioned previously, the higher-frequency components of the signal reaching the output terminal 5 are significantly decentuated compared to the lower-frequency components of this signal . In other words, the first signal path, which contains the amplifier 3 with variable gain and the low pass filter 4, plays a dominant role and the influence of the second signal path consisting of the low pass filter 6 on the signal reaching the output terminal 5 is minimal.
Diese wesentliche Deakzentuierung der höherfrequenten Komponenten des an die Ausgangsklemme 5 gelangenden Signales nimmt mit ansteigendem Signalpegel des Informationssignales an Eingangsklemme 1 ab. Wenn also der Pegel des an die Eingangsklemme 1 gelangenden Informationssignales hoch ist, ist der Verstärkungsgrad des Verstärkers 3 mit variablem Verstärkungsgrad ebenfalls hoch. Da die höherfrequenten Komponenten des an den Verstärker 3 mit This substantial decentification of the higher-frequency components of the signal reaching the output terminal 5 decreases as the signal level of the information signal at input terminal 1 increases. Thus, when the level of the information signal reaching the input terminal 1 is high, the gain of the variable gain amplifier 3 is also high. Since the higher frequency components of the amplifier 3 with
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variablem Verstärkungsgrad gelangenden Signales leicht angehoben sind gegenüber den tieferfrequenten Komponenten, bewirkt der Verstärker 3 mit variablem Verstärkungsgrad eine wesentliche Akzentuierung der höherfrequenten Komponenten gegenüber den tieferfrequenten Komponenten, z.B. um mehr als 20 dB. Anders gesagt, erzeugt der Verstärker 3 mit variablem Verstärkungsgrad eine Dynamikexpansion des daran angelegten Signales. Wenn also das Tiefpassfilter 4 eine wesentliche Expansionskennlinie für die höherfrequenten Komponenten des daran angelegten Signales erzeugt, zum Beispiel in der. Grössenordnung von ungefähr 20 db, weist das an die Ausgangsklemme 5 gelangende resultierende Signal eine geringe Kompressionskennlinie für die höherfrequenten Komponenten auf. Es ist daher zu bemerken, dass für Informationssignale mit hohem Pegel der zweite Signalpfad eine wichtige oder dominierende Rolle in der Bestimmung der Ausgangskennlinie des an die Ausgangsklemme 5 gelangenden Signals spielt. variable gain signals are slightly raised compared to the lower frequency components, the amplifier 3 with variable gain causes a substantial accentuation of the higher frequency components compared to the lower frequency components, e.g. by more than 20 dB. In other words, the variable gain amplifier 3 produces a dynamic expansion of the signal applied to it. So if the low-pass filter 4 generates an essential expansion characteristic for the higher-frequency components of the signal applied to it, for example in FIG. On the order of about 20 db, the resulting signal arriving at the output terminal 5 has a low compression characteristic for the higher-frequency components. It should therefore be noted that for information signals with a high level, the second signal path plays an important or dominant role in the determination of the output characteristic of the signal arriving at the output terminal 5.
In Fig. 4 ist ein praktisches Ausführungsbeispiel der Geräuschreduktionsschaltung 10 gezeigt, wobei jene Elemente, welche den in Fig. 3 erwähnten entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Wie ersichtlich, besteht der Verstärker 3 mit variablem Verstärkungsgrad aus einem spannungsgesteuerten Verstärker (VCA) 31 und einer Summierschaltung 33, welche an einem ihrer Eingänge das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Verstärkers 31 und am andern ihrer Eingänge über einen Widerstand 32 das Eingangssignal des spannungsgesteuerten Verstärkers 31 erhält. Die Kombination des spannungsgesteuerten Verstärkers 31 und der Summierschaltung 33 bewirkt einen Verstärkungsgrad für das daran angelegte Signal, welcher abhängig ist vom Pegel des Informationssignales an der Eingangsklemme 1. Anders gesagt, sind Signale mit niederem Pegel einer geringen Verstärkung und Signale die hohem Pegel einer hohen Verstärkung unterworfen. FIG. 4 shows a practical exemplary embodiment of the noise reduction circuit 10, those elements which correspond to those mentioned in FIG. 3 being provided with the same reference numerals. As can be seen, the amplifier 3 with variable gain consists of a voltage-controlled amplifier (VCA) 31 and a summing circuit 33, which receives the output signal of the voltage-controlled amplifier 31 at one of its inputs and the input signal of the voltage-controlled amplifier 31 at its other inputs via a resistor 32 . The combination of the voltage controlled amplifier 31 and the summing circuit 33 brings about a gain for the signal applied to it, which depends on the level of the information signal at the input terminal 1. In other words, signals with a low level of a low gain and signals with a high level of a high gain subject.
Die Geräuschreduktionsschaltung 10 in Fig. 4 weist weiter eine Verstärkungsgradregelschaltung 7 zur Regelung des Verstärkungsgrades von VCA 31 auf, welche aus einer mit der Eingangsklemme 1 verbundenen Bewertungsschaltung 71 und einer Gleichrichter- und Glättungsschaltung 72 zur Gleichrichtung und Glättung des Ausgangssignales der Bewertungsschaltung 71 besteht, wobei das Ausgangssignal der Glättungsschaltung 72 als Verstärkungsgradregelspannung von VCA 31 gelangt. Die Bewertungsschaltung 71 weist eine Hochpassfilterkennlinie auf, welche in einem Beispiel der Höhendeakzentuierungs-Kennlinie von Tiefpassfilter 4 direkt entgegengesetzt sein kann. Mit anderen Worten gesangt, bewirkt die Bewertungsschaltung 71 in einem solchen Fall eine Akzentuierung der höherfrequenten Komponenten des daran angelegten Signales gegenüber dessen tieferfrequenten Komponenten. Andererseits ist es auch möglich, die Verstärkungsgrad-Regelschaltung 7 mit dem Eingang von VCA 31 zu verbinden, statt mit der Eingangsklemme 1, obwohl in einem solchen Fall die Bewertungsschaltung 71 anders ausgelegt werden muss. The noise reduction circuit 10 in FIG. 4 furthermore has a gain control circuit 7 for controlling the gain of VCA 31, which consists of an evaluation circuit 71 connected to the input terminal 1 and a rectifier and smoothing circuit 72 for rectifying and smoothing the output signal of the evaluation circuit 71, whereby the output signal of the smoothing circuit 72 comes as a gain control voltage from VCA 31. The evaluation circuit 71 has a high-pass filter characteristic which, in one example, can be directly opposite to the height-accentuation characteristic of low-pass filter 4. In other words, in such a case, the evaluation circuit 71 accentuates the higher-frequency components of the signal applied to it compared to its lower-frequency components. On the other hand, it is also possible to connect the gain control circuit 7 to the input of VCA 31 instead of to the input terminal 1, although in such a case the evaluation circuit 71 must be designed differently.
Die Geräuschreduktionsschaltung 10 nach Fig. 4 weist weiter eine Anti-Begrenzungsschaltung 34 zwischen der Subtrahierschaltung 2 und dem spannungsgesteuerten Verstärker 31 auf. Wenn der Pegel des an die Anti-Begrenzerschal-tung 34 angelegten Signales nieder ist, hat die Schaltung 34 keinen Einfluss auf das Signal. Wenn jedoch der Pegel dieses Signales hoch ist, d.h. wenn er einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird das daran angelegte Signal expandiert, was eine weitere Expansion des an den Verstärker 3 mit variablem Verstärkungsgrad angelegten Signales bewirkt. Die Anti-Begrenzerschaltung 34, welche nachfolgend noch näher erläutert wird, ist vorgesehen zur Verwendung in einem Decoder oder einer Geräuschreduktionsschaltung 10 und in einer komplementären Coderschaltung, um vorübergehendes Übersteuern des auf das Magnetband aufzuzeichnenden Signales zu verhindern oder zu begrenzen, welches Übersteuern wegen der Sättigung des Magnetbandes eine Signalverzerrung bewirkt. 4 furthermore has an anti-limiting circuit 34 between the subtracting circuit 2 and the voltage-controlled amplifier 31. When the level of the signal applied to the anti-limiter circuit 34 is low, the circuit 34 has no influence on the signal. However, if the level of this signal is high, i.e. if it exceeds a predetermined value, the signal applied thereto is expanded, causing the signal applied to the amplifier 3 with a variable gain to expand further. The anti-limiter circuit 34, which will be explained in more detail below, is intended for use in a decoder or a noise reduction circuit 10 and in a complementary code circuit in order to prevent or limit temporary overdriving of the signal to be recorded on the magnetic tape, which overdriving due to saturation of the magnetic tape causes a signal distortion.
Wie zuvor ist das Tiefpassfilter 4 ausgelegt zur Erzeugung einer beträchtlichen Deakzentuierung der höherfrequenten Komponenten gegenüber den tieferfrequenten Komponenten des von der Summierschaltung 33 stammenden Signales. Ebenso ist Tiefpassfilter 6 wie vorher ausgelegt zur Erzeugung einer relativ kleinen Deakzentuierung der höher frequenten Komponenten gegenüber den tieferfrequenten Komponenten des daran angelegten Signales. As before, the low-pass filter 4 is designed to produce a considerable decenting of the higher-frequency components compared to the lower-frequency components of the signal originating from the summing circuit 33. Likewise, low-pass filter 6, as previously designed, is designed to generate a relatively small de-emphasis of the higher-frequency components compared to the lower-frequency components of the signal applied to it.
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Dynamikexpansionskennlinie der Geräuschreduktionsschaltung 10 von Fig. 3 oder 4. Die Abszisse in Fig. 5 stellt die Frequenz des Informationssignales an der Eingangsklemme I das und die Ordinate den Ausgangssignalpegel an der Ausgangsklemme 5 in dB. Jede Kurve in Fig. 5 stellt einen bestimmten Signalpegel dar. Es ist ersichtlich, dass, wenn der Pegel des Informationssignales relativ tief ist, die Höhendeakzentuie-rungskennlinie des ersten Signalpfades dominierend ist für die Kennlinie des Ausgangssignales. Anders gesagt ist für solche niedere Signalpegel der Verstärkungsgrad von VCA 31 ebenfalls relativ nieder, so dass die daran angelegten Signale mit schwacher Höhendeakzentuierung weiterhin eine schwache Höhenakzentuierung aufweisen. Da aber das Tiefpassfilter 4 eine beträchtliche Höhendeakzentuierung für die daran angelegten Signale bewirkt, sind die höherfrequenten Komponenten von Signalen mit niederem Pegel beträchtlich deakzentuiert. Dies ist bei den unteren drei Kurven von Fig. 5 gut ersichtlich, welche Eingangssignalpegel Vjn des Informationssignales von — 30 bzw. —40 bzw. —50 dB entsprechen. Es ist zu bemerken, dass die Anti-Begrenzerschal-tung 34 praktisch keine Wirkung auf die daran angelegten Signale mit niederem Pegel hat und dadurch die Ausgangs/ Frequenz-Kennlinie solcher Signale nicht werdentlich beein-flusst. Fig. 5 is a graphical representation of the dynamic expansion characteristic of the noise reduction circuit 10 of Fig. 3 or 4. The abscissa in Fig. 5 represents the frequency of the information signal at the input terminal I das and the ordinate the output signal level at the output terminal 5 in dB. Each curve in FIG. 5 represents a certain signal level. It can be seen that when the level of the information signal is relatively low, the height-accentuation characteristic of the first signal path is dominant for the characteristic of the output signal. In other words, the amplification level of VCA 31 is also relatively low for such low signal levels, so that the signals applied to it with weak height accentuation still have a weak height accentuation. However, since the low-pass filter 4 causes a considerable height accentuation for the signals applied to it, the higher-frequency components of signals with a low level are considerably decentuated. This can be seen well in the lower three curves of FIG. 5, which input signal levels Vjn of the information signal correspond to -30, -40 and -50 dB, respectively. It should be noted that the anti-limiter circuit 34 has practically no effect on the low-level signals applied to it, and therefore does not significantly influence the output / frequency characteristic of such signals.
Wenn der Pegel des an die Eingangsklemme 1 gelangenden Informationssignales hoch ist, liefert die Subtrahierschaltung 2 ein Signal mit hohem Pegel an die Anti-Begrenzerschaltung 34, dessen höherfrequente Komponenten gegenüber den tieferfrequenten Komponenten leicht akzentuiert sind. Wie bereits erwähnt, wirkt die Anti-Begrenzerschaltung 34 für Signale mit hohem Pegel als Expansionsschaltung, um das daran angelegte Signal zu expandieren. Anders gesagt wird die Pegeldifferenz zwischen den höherfrequenten und den tieferfrequenten Komponenten weiter erhöht. Das expandierte Signal gelangt dann an den spannungsgesteuerten Verstärker 31. Da der Verstärkungsgrad dieses Verstärkers 31 in einem solchen Fall durch die Regelschaltung 7 auf einen hohen Wert geregelt ist, wird das expandierte Signal von der Anti-Begrenzerschaltung 34 durch den Verstärker 3 mit variablem Verstärkerungsgrad weiterexpandiert, um ein stark expandiertes Signal zu erzeugen, dessen höherfrequente Komponenten einen sehr viel höheren Pegel aufweisen als die tieferfrequenten Komponenten. Dieses Signal mit grosser Höhenakzentuierung gelangt nun an das Tiefpassfilter 4, welches die höherfrequenten Komponenten wesentlich deakzentuiert. Für hohe Eingangspegel Vjn des Informationssignales zwischen 0 und + 10 dB ergibt die Expansion durch die Anti-Begrenzerschaltung 34 und den Verstärker 3 mit variablen Verstärkungsgrad, im allgemeinen ein Signal, dessen höherfrequente Komponenten gegenüber den tieferfrequenten Komponenten um mehr als 20 dB akzentuiert sind. Da das Tiefpassfilter 4 die höherfrequenten Komponenten des daran angelegten Signales wesentlich deakzentuiert, jedoch nur in der Grössenordnung When the level of the information signal reaching the input terminal 1 is high, the subtracting circuit 2 supplies a high level signal to the anti-limiter circuit 34, the higher-frequency components of which are slightly accented compared to the lower-frequency components. As previously mentioned, the anti-limiter circuit 34 acts as an expansion circuit for high level signals to expand the signal applied thereto. In other words, the level difference between the higher-frequency and the lower-frequency components is further increased. The expanded signal then reaches the voltage-controlled amplifier 31. Since the degree of amplification of this amplifier 31 is regulated to a high value in such a case by the control circuit 7, the expanded signal is expanded further by the anti-limiter circuit 34 by the amplifier 3 with a variable degree of amplification to generate a highly expanded signal, the higher frequency components of which are at a much higher level than the lower frequency components. This signal with a large height accentuation now arrives at the low-pass filter 4, which substantially de-accentuates the higher-frequency components. For high input levels Vjn of the information signal between 0 and + 10 dB, the expansion by the anti-limiter circuit 34 and the amplifier 3 with variable amplification generally results in a signal whose higher-frequency components are accentuated by more than 20 dB compared to the lower-frequency components. Since the low-pass filter 4 significantly de-emphasizes the higher-frequency components of the signal applied to it, but only in the order of magnitude
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von ungefähr 20 dB, sind die höherfrequenten Komponenten des an die Ausgangsklemme 5 gelangenden Signales leicht akzentuiert gegenüber den tieferfrequenten Komponenten dieses Signales, wie aus Fig. 5 sichtbar ist. Die Trennlinie zwischen Höhenakzentuierung und Höhendeakzentuierung des an die Ausgangsklemme 5 gelangenden Signales entspricht in Fig. 5 einem Eingangssignalpegel Yin von -10 dB. Anders gesagt hat für Eingangspegel Vjn unterhalb —10 dB der erste Signalpfad und insbesondere dessen Tief-passfilter 4 einen dominierenden Einfluss auf das an die Ausgangsklemme 5 gelangende Signal. Für höhere Pegel des Informationssignales, d.h. für Vjn grösser als —10 dB, wird der Einfluss des Tiefpassfilters 4 stark vermindert, so dass die leichte Akzentuierung, welche vom Tiefpassfilter 6 stammt und welche durch den Verstärker 3 mit variablem Verstärkungsgrad stark verstärkt oder expendiert wird, einen starken Einfluss auf das an die Ausgangsklemme 5 gelangende Signal ausübt. of approximately 20 dB, the higher-frequency components of the signal reaching the output terminal 5 are slightly accentuated compared to the lower-frequency components of this signal, as can be seen from FIG. 5. The dividing line between height accentuation and height decentuation of the signal reaching the output terminal 5 corresponds in FIG. 5 to an input signal level Yin of -10 dB. In other words, for input level Vjn below -10 dB, the first signal path and in particular its low-pass filter 4 has a dominant influence on the signal reaching the output terminal 5. For higher levels of the information signal, i.e. for Vjn greater than -10 dB, the influence of the low-pass filter 4 is greatly reduced, so that the slight accentuation which comes from the low-pass filter 6 and which is strongly amplified or consumed by the amplifier 3 with a variable degree of amplification has a strong influence on that to the Output terminal 5 exerts signal.
Die Dynamikexpansionskennlinien der Geräuschreduktionsschaltung 10 für Signale der Frequenzen 10 Hz und 1 kHz und 10 kHz sind in den entsprechenden Kurven von Fig. 6 gezeigt. Aus dieser Figur kann festgestellt werden, The dynamic expansion characteristics of the noise reduction circuit 10 for signals of the frequencies 10 Hz and 1 kHz and 10 kHz are shown in the corresponding curves in FIG. 6. From this figure it can be seen
dass für höherfrequente Komponenten (z.B. 10 kHz) die Dynamikexpansion über einen breiteren Bereich und in einem grösseren Umfang erfolgt, als für tieferfrequente Komponenten (z.B. 100 Hz und 1 kHz). Die strichpunktierte Linie in Fig. 6 zeigt die übliche flache Basswiedergabe. that for higher frequency components (e.g. 10 kHz) the dynamic expansion takes place over a wider range and to a greater extent than for lower frequency components (e.g. 100 Hz and 1 kHz). The dash-dotted line in Fig. 6 shows the usual flat bass reproduction.
Aus dem vorausgegangenen ist ersichtlich, dass die vorliegende Geräuschreduktionsschaltung eine variable Deakzentuierung bewirkt, d.h., es werden unterschiedliche Deak-zentierungskurven erreicht für unterschiedliche Pegel des Eingangssignales. Wegen dieser variablen Deakzentuierung wird im Bereich höherer Frequenzen eine wesentlich höhere Deakzentuierung erreicht, wenn der Eingangssignalpegels relativ klein ist, um die Wirkungen der Geräuschmodulation zu reduzieren, welche in diesem Fall besonders zutage tritt. Eine praktisch flache Deakzentuierungskennlinie oder eine leichte Höhenakzentuierung wird erreicht, wenn der Eingangssignalpegel relativ hoch ist. Dies wird bevorzugt, da, wenn der Eingangssignalpegel relativ hoch ist, das Signal auf einem magnetischen Medium ohne die Notwendigkeit irgendeiner Akzentuierung aufgezeichnet werden kann. From the foregoing it can be seen that the present noise reduction circuit effects variable decenting, i.e. different decenting curves are achieved for different levels of the input signal. Because of this variable de-emphasis, a much higher de-emphasis is achieved in the higher frequency range if the input signal level is relatively small in order to reduce the effects of noise modulation, which is particularly evident in this case. A practically flat decent characteristic or a slight height accent is achieved when the input signal level is relatively high. This is preferred because if the input signal level is relatively high, the signal can be recorded on magnetic media without the need for any accentuation.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele haben einen relativ einfachen Aufbau und sind daher kostengünstig. Trotzdem ermöglicht die Erfindung, eine variable Deakzentuierung zu erhalten, ohne dass irgendwelche äussere oder manuelle Einstellungen notwendig sind. Indem eine starke Deakzentuierung im Bereich höherer Frequenzen vorgesehen wird, wenn der Eingangssignalpegel nieder ist, wird das früher erwähnte Phänomen der Geräuschmodulation wesentlich reduziert und kann in vielen Fällen praktisch eliminiert werden. Weiter ermöglicht die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Anti-Begrenzerschaltung 34, welche, wie dies nachfolgend erklärt wird, als Begrenzerschaltung in einem entsprechenden Coder verwendet werden kann, um eine vorübergehende Sättigung des magnetischen Aufzeichnungsmediums wegen Übersteuerns zu verhindern, das durch einen abrupten Anstieg des Signalpegels bewirkt wird und bis heute nicht rasch genug kompensiert werden konnte. The exemplary embodiments described above have a relatively simple structure and are therefore inexpensive. Nevertheless, the invention makes it possible to obtain a variable decenting without any external or manual adjustments being necessary. By providing a strong decenting in the higher frequency range when the input signal level is low, the previously mentioned phenomenon of noise modulation is significantly reduced and can be practically eliminated in many cases. Furthermore, the present invention enables the use of an anti-limiter circuit 34 which, as will be explained below, can be used as a limiter circuit in a corresponding encoder to prevent temporary saturation of the magnetic recording medium due to clipping caused by an abrupt increase in the signal level is effected and has not been compensated for quickly enough until today.
Ein Ausführungsbeispiel eines Schemas für die Geräuschreduktionsschaltung 10 von Fig. 4 wird nun anhand von Fig. 7 beschrieben, wobei Elemente, welche jenen von Fig. 4 entsprechen, die gleichen Bezugszeichen tragen. Die Addierschaltung 2 weist zwei Addierwiderstände 21 und 22 und einen Operationsverstärker 24 auf. Ein Anschluss des Widerstandes 21 ist mit der Eingangsklemme 1 und sein anderer Anschluss mit einem Anschluss von Widerstand 22 An embodiment of a scheme for the noise reduction circuit 10 of FIG. 4 will now be described with reference to FIG. 7, where elements corresponding to those of FIG. 4 have the same reference numerals. The adding circuit 2 has two adding resistors 21 and 22 and an operational amplifier 24. One connection of resistor 21 is connected to input terminal 1 and its other connection is connected to resistor 22
657 485 657 485
verbunden. Der andere Anschluss von Widerstand 22 ist mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 24 verbunden, welcher als Inverter wirkt für das Ausgangssignal des zweiten Signalpfades, um das erforderliche Subtraktionssignal zu erzeugen. connected. The other terminal of resistor 22 is connected to the output of operational amplifier 24, which acts as an inverter for the output signal of the second signal path to generate the required subtraction signal.
Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 21 und 22 ist mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 23 verbunden, welcher das Subtraktionssignal an den ersten Signalpfad und insbesondere an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 35 anlegt. Im ersten Signalpfad ist auch ein Gegenkopplungswiderstand 36 vorhanden, welcher zwischen den Ausgang und den Eingang des Verstärkers 35 geschaltet ist. The connection point between the resistors 21 and 22 is connected to the inverting input of an operational amplifier 23, which applies the subtraction signal to the first signal path and in particular to the inverting input of an operational amplifier 35. In the first signal path there is also a negative feedback resistor 36 which is connected between the output and the input of the amplifier 35.
Wie dem Fachmann bekannt ist, ist der Verstärkungsgrad einer Verstärkerschaltung, welche aus einem Operationsverstärker besteht, eine Funktion der Gegenkopplungsimpedanz, d.h., der Impedanz, welche zwischen Ausgang und Eingang des Operationsverstärkers geschaltet ist, geteilt durch die Eingangsimpedanz, dh. die mit dem Eingang verbundene Impedanz. Der Verstärkungsgrad der Verstärkerschaltung kann daher eingestellt werden entweder durch Verändern der Gegenkopplungsimpedanz oder der Eingangsimpedanz. Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Gegenkopplungsimpedanz festgelegt durch den Gegenkopplungswiderstand 36, während die Eingangsimpedanz einstellbar ist in Abhängigkeit eines anliegenden Regelsignales, um so den Verstärkungsgrad des Verstärkers 3 mit variablem Verstärkungsgrad, der durch den Operationsverstärker 35 gebildet wird, zu verändern. As is known to those skilled in the art, the gain of an amplifier circuit consisting of an operational amplifier is a function of the negative feedback impedance, i.e. the impedance connected between the output and input of the operational amplifier, divided by the input impedance, i.e.. the impedance associated with the input. The gain of the amplifier circuit can therefore be adjusted either by changing the negative feedback impedance or the input impedance. In the embodiment shown in FIG. 7, the negative feedback impedance is determined by the negative feedback resistor 36, while the input impedance is adjustable depending on an applied control signal, so as to change the gain of the amplifier 3 with a variable gain, which is formed by the operational amplifier 35.
Die Eingangsimpedanz des Operationsverstärkers 35 wird durch drei Impedanzpfade bestimmt, die parallel zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 23 und den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 35 angeschlossen sind. Der erste Impedanzpfad wird durch einen Widerstand 37 mit festem Widerstandswert gebildet; der zweite Impedanzpfad wird durch ein variables Widerstandselement 38 gebildet; und der dritte Impedanzpfad wird durch eine Anti-Begrenzerschaltung 34 in Serie mit einem Widerstand mit festem Widerstandswert gebildet. Der Widerstandswert des variablen Widerstandselementes 38 ändert in Übereinstimmung mit dem Regelsignal von der Regelschaltung 7. Beispielsweise kann das variable Widerstandselement ein lichtempfindliches Element, z.B. eine Cds-Photozelle, ein Photowiderstand oder dergleichen sein, d.h. ein Element, dessen Impedanz oder Widerstandswert sich ändert in Funktion der Intensität des darauf fallenden Lichtes. Zum Beispiel kann das dieses Element lichtmässig gekoppelt sein mit einer lichtemittierenden Diode oder einer anderen lichtemittierenden Quelle, welche Licht auf das lichtempfindliche Element in Funktion einer anliegenden Regelspannung werden kann. Diese Regelspannung wird durch die Regelschaltung 7 erzeugt, welche die Bewertungsschaltung 71 und die Gleichrichter- und Glättungsschaltung 72 aufweist. Wenn die Regelspannung ansteigt, steigt die Intensität des von der lichtemittierenden Quelle abgegebenen Lichtes entsprechend an, so dass der Widerstandswert oder die Impedanz des lichtempfindlichen Elementes reduziert wird, wodurch der Verstärkungsgrad des Verstärkers 3 mit variablem Verstärkungsgrad erhöht wird. Umgekehrt nimmt die Intensität des von der Lichtquelle emittierten Lichtes ab, wenn die Regelspannung abnimmt, so dass die Impedanz des lichtempfindlichen Elementes ansteigt, wodurch der Verstärkungsgrad des Verstärkers 3 mit variablem Verstärkungsgrad abnimmt. The input impedance of the operational amplifier 35 is determined by three impedance paths which are connected in parallel between the output of the operational amplifier 23 and the inverting input of the operational amplifier 35. The first impedance path is formed by a resistor 37 with a fixed resistance value; the second impedance path is formed by a variable resistance element 38; and the third impedance path is formed by an anti-limiter circuit 34 in series with a fixed resistance resistor. The resistance value of the variable resistance element 38 changes in accordance with the control signal from the control circuit 7. For example, the variable resistance element may be a photosensitive element, e.g. a Cds photocell, a photoresistor or the like, i.e. an element whose impedance or resistance changes as a function of the intensity of the light falling on it. For example, this element can be coupled in terms of light to a light-emitting diode or another light-emitting source, which light can be applied to the light-sensitive element as a function of an applied control voltage. This control voltage is generated by the control circuit 7, which has the evaluation circuit 71 and the rectifier and smoothing circuit 72. As the control voltage increases, the intensity of the light emitted from the light emitting source increases accordingly, so that the resistance or the impedance of the photosensitive member is reduced, thereby increasing the gain of the variable gain amplifier 3. Conversely, as the control voltage decreases, the intensity of the light emitted from the light source decreases, so that the impedance of the photosensitive member increases, whereby the gain of the variable gain amplifier 3 decreases.
Statt des obenerwähnten lichtempfindlichen Elementes kann das variable Widerstandselement 38 auch aus einem Feldeffektransistor, einem bipolaren Transistor oder dergleichen bestehen, dessen Impedanz in Abhängigkeit der durch die Regelschaltung 7 angelegten Regelspannung einstellbar Instead of the light-sensitive element mentioned above, the variable resistance element 38 can also consist of a field-effect transistor, a bipolar transistor or the like, the impedance of which can be set as a function of the control voltage applied by the control circuit 7
7 7
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
657 485 657 485
ist. Wenn also die Impedanz des Feldeffekttransistors oder des Transistors ändert, ändert auch der Verstärkungsgrad des Verstärkers mit variablem Verstärkungsgrad. is. Thus, when the impedance of the field effect transistor or the transistor changes, the gain of the variable gain amplifier also changes.
Die in Fig. 7 gezeigte Anti-Begrenzerschaltung 34 besteht aus einem Paar von parallel verbundenen, gegensinnig gepolten Diodenschaltungen, welche in Serie mit einem festen Widerstand im dritten Eingangsimpedanzpfad angeordnet sind. Bei diesem Beispiel besteht jede Diodenschaltung aus zwei in Serie geschalteten Dioden. Es ist zu bemerken, dass die Anti-Begrenzerschaltung 24 als Expansionsschaltung wirkt. Wenn, anders gesagt, jede der Dioden einen Durch-lassspannungspegel Vbe von 0,7 V (für Siliciumdioden) aufweist, dann leitet der dritte Pfad nur dann, wenn der Pegel des daran angelegten Eingangssignales grösser als 1,4 V oder kleiner als —1,4 V ist, d.h., nur für positive oder negative Signale mit hohem Pegel. Wenn also der Pegel des Eingangssignales nieder ist, ist der dritte Impedanzpfad in Wirklichkeit nicht wirksam, so dass die Impedanz für das an den Operationsverstärker 35 angelegte Signal bestimmt ist durch die Parallelschaltung des Widerstandes 37 und des variablen Widerstandselementes 38. Wenn jedoch der Eingangssignalpegel die Durchlassspannung der Diode übersteigt, wird der gezeigte Widerstand im dritten Impedanzpfad in die Eingangsimpedanzschaltung eingefügt und ist dann parallel zum Widerstand 37 und zum variablen Widerstandselement 38 angeordnet, wodurch die wirksame Eingangsimpedanz reduziert wird, so dass der Verstärkungsgrad des Verstärkers ansteigt. Anders gesagt bewirkt also die Anti-Begrenzerschaltung 34 eine Expansion des Eingangsinformationssi-gnales, wenn dieses hohe Pegel aufweist. The anti-limiter circuit 34 shown in Fig. 7 is made up of a pair of parallel-connected, reverse-polarity diode circuits arranged in series with a fixed resistor in the third input impedance path. In this example, each diode circuit consists of two diodes connected in series. Note that the anti-limiter circuit 24 acts as an expansion circuit. In other words, if each of the diodes has a forward voltage level Vbe of 0.7 V (for silicon diodes), then the third path conducts only if the level of the input signal applied to it is greater than 1.4 V or less than -1 , 4 V, that is, only for positive or negative signals with a high level. Thus, if the level of the input signal is low, the third impedance path is actually not effective, so the impedance for the signal applied to the operational amplifier 35 is determined by the parallel connection of the resistor 37 and the variable resistor element 38. However, if the input signal level is the forward voltage exceeds the diode, the resistance shown in the third impedance path is inserted into the input impedance circuit and is then arranged in parallel with the resistor 37 and the variable resistance element 38, whereby the effective input impedance is reduced, so that the amplification degree of the amplifier increases. In other words, the anti-limiter circuit 34 causes the input information signal to expand when it is at a high level.
Das Tiefpassfilter 4 wird durch die Anschaltung eines Hochpassfilters zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers 35 gebildet. Das Hochpassfilter 4 besteht aus einem Widerstand 41 und einem dazu in Serie geschalteten Kondensator 42, welche Serieschaltung über den Eingang und den Ausgang des Operationsverstärkers 35 parallel zum Gegenkopplungswiderstand 36 geschaltet ist. The low-pass filter 4 is formed by connecting a high-pass filter between the input and the output of the operational amplifier 35. The high-pass filter 4 consists of a resistor 41 and a capacitor 42 connected in series thereto, which series circuit is connected in parallel with the negative feedback resistor 36 via the input and the output of the operational amplifier 35.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 35 ist mit der Ausgangsklemme 5 und auch mit dem das Tiefpassfilter 6 enthaltenden zweiten Signalpfad gekoppelt. Das Tiefpassfilter 6 besteht aus einem Paar von seriegeschalteten Widerständen 61 und 62, welche zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 35 und den invertierenden Eingang des invertierenden Operationsverstärkers 24 geschaltet sind, und aus einem Kondensator 63, welcher zwischen Masse und dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände 61 und 62 geschaltet ist. Es ist daher zu beachten, dass das an das Tiefpassfilter 6 angelegte Ausgangssignal des Operationsverstärkers 35 invertiert und am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 21 und 22 zum ankommenden Informationssignal addiert wird. The output of the operational amplifier 35 is coupled to the output terminal 5 and also to the second signal path containing the low-pass filter 6. The low-pass filter 6 consists of a pair of series-connected resistors 61 and 62, which are connected between the output of the operational amplifier 35 and the inverting input of the inverting operational amplifier 24, and a capacitor 63, which is connected between ground and the connection point of the two resistors 61 and 62 is switched. It should therefore be noted that the output signal of the operational amplifier 35 applied to the low-pass filter 6 is inverted and added to the incoming information signal at the connection point between the resistors 21 and 22.
Die Regelschaltung 7, welche mit der Eingangsklemme 1 verbunden ist und die Bewertungsschaltung 71 und die Gleichrichter- und Glättungsschaltung 72 aufweist, erzeugt die oben erwähnte Regelspannung, welche für die Einstellung des Widerstandswertes des variablen Widerstandselementes 38 und daher für die Einstellung des Verstärkungsgrades des Verstärkers 3 mit variablem Verstärkungsgrad verwendet wird. Die Bewertungsschaltung 71 weist ein Hochpassfilter auf, das aus einer ersten Serieschaltung eines Kondensators 73 und eines Widerstandes 74 und aus einer zweiten Serieschaltung mit einem Kondensator 75 und einem Widerstand 76 besteht, welche beiden Serieschaltungen parallelgeschaltet sind. Der Ausgang dieser parallelgeschalteten Serieschaltungen ist mit einem Verstärker 77 verbunden, welcher vorzugsweise ein Operationsverstärker mit negativem Verstärkungsgrad und einem Gegenkopplungswiderstand ist, wie dies ersichtlich ist. Es ist zu bemerken, dass die The control circuit 7, which is connected to the input terminal 1 and has the evaluation circuit 71 and the rectifier and smoothing circuit 72, generates the control voltage mentioned above, which is used for setting the resistance value of the variable resistance element 38 and therefore for setting the gain of the amplifier 3 with variable gain is used. The evaluation circuit 71 has a high-pass filter which consists of a first series circuit of a capacitor 73 and a resistor 74 and of a second series circuit with a capacitor 75 and a resistor 76, which two series circuits are connected in parallel. The output of these series circuits connected in parallel is connected to an amplifier 77, which is preferably an operational amplifier with a negative gain and a negative feedback resistance, as can be seen. It should be noted that the
Bewertungsschaltung 71 eine Hochpassfilterkennlinie aufweist, welche praktisch gleich jener der Hochpassfilterschaltung ist, welche zwischen den Eingang und den Ausgang des Operationsverstärkers 35 geschaltet ist und das Tiefpassfilter 4 bildet. Der Ausgang von Verstärker 77 ist mit der Gleichrichter- und Glättungsschaltung 72 verbunden, wobei die letztere z. B. aus einer mit einem kapazitiven Filter gekoppelten Diode bestehen kann. Die Gleichrichter- und Glättungsschaltung 72 erzeugt ein Gleichstromregelsignal, welches eine Funktion des Pegels der höherfrequenten Komponenten ist, welche durch die Bewertungsschaltung 71 laufen. Evaluation circuit 71 has a high-pass filter characteristic, which is practically identical to that of the high-pass filter circuit, which is connected between the input and the output of the operational amplifier 35 and forms the low-pass filter 4. The output of amplifier 77 is connected to rectifier and smoothing circuit 72, the latter e.g. B. may consist of a diode coupled to a capacitive filter. Rectifier and smoothing circuit 72 generates a DC control signal that is a function of the level of the higher frequency components that pass through evaluation circuit 71.
Die Geräuschreduktionsschaltung nach Fig. 7 ist also, wie oben dargelegt, so ausgelegt, dass sie eine variable Deak-zentuierungsfunktion durchführt, was einen variablen Grad von Deakzentuierung in Abhängigkeit vom Pegel des Eingangssignales ergibt. Auf diese Weise bewirkt die Geräuschreduktionsschaltung 10 von Figur 7 eine wesentliche Höhendeakzentuierung für Eingangssignale mit niederem Pegel, um die Geräuschmodulation wirksam zu vermeiden, und erlaubt gleichzeitig eine Ausweitung des Dynamikbereiches, während gleichzeitig ein Übersteuern bei Eingangssignalen mit hohen Pegeln vermieden wird. Die in Fig. 5 gezeigten Dynamikexpansionskennlinien werden also durch die Schaltung nach Fig. 7 erreicht. The noise reduction circuit of FIG. 7 is thus, as set out above, designed to perform a variable de-emphasis function, which results in a variable degree of de-emphasis depending on the level of the input signal. In this way, the noise reduction circuit 10 of FIG. 7 provides a substantial level of accentuation for low level input signals to effectively avoid the noise modulation while allowing the dynamic range to be expanded while avoiding overdriving input signals at high levels. The dynamic expansion characteristics shown in FIG. 5 are thus achieved by the circuit according to FIG. 7.
Bei den bis jetzt beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die Geräuschreduktionsschaltung als Dynamikexpansionsschaltung in einem Decoder für Informationssignale verwendet, welche magnetisch aufgezeichnet wurden. Eine Dynamikkompressionsschaltung ist einem Coder sollte Dy-namikkompressions-Kennlinien aufweisen, welche komplementär zu den in Fig. 5 gezeigten Kennlinien sind. Auf diese Weise kann die Geräuschreduktionsschaltung nach Fig. 4 in einem Coder verwendet werden, wie dies Fig. 8 zeigt. Die Geräuschreduktionsschaltung 10 ist hier in den Rückkopplungspfad eines Operationsverstärker 210 eingefügt, dessen nichtinvertierender Eingang mit einer Eingangsklemme 201 für das aufzuzeichnende Eingangssignal gekoppelt ist und dessen invertierender Eingang mit der Ausgangsklemme 5 der Geräuschreduktionsschaltung 10 von Fig. 4 gekoppelt ist. Der Ausgang des Verstärkers 210 ist mit der Eingangsklemme 1 der Geräuschreduktionsschaltung 10 verbunden. In the embodiments described so far, the noise reduction circuit has been used as a dynamic expansion circuit in a decoder for information signals which have been magnetically recorded. A dynamic compression circuit is a coder should have dynamic compression characteristics which are complementary to the characteristics shown in FIG. 5. In this way, the noise reduction circuit according to FIG. 4 can be used in a coder, as shown in FIG. 8. The noise reduction circuit 10 is here inserted into the feedback path of an operational amplifier 210, the non-inverting input of which is coupled to an input terminal 201 for the input signal to be recorded and the inverting input of which is coupled to the output terminal 5 of the noise reduction circuit 10 of FIG. 4. The output of amplifier 210 is connected to input terminal 1 of noise reduction circuit 10.
Vorteilhafterweise wird die Geräuschreduktionsschaltung 10 so ausgelegt, dass sie entweder als Coder oder als Decoder in einer Schaltung 200 arbeiten kann. Dazu ist der Verstärker 210 mit einem Schaltelement 211 versehen, welches schematisch als mechanischer Schalter gezeichnet ist und zwei Schaltstellungen aufweist. Wenn der Schalter 211 an Kontakt e anliegt, ist die Geräuschreduktionsschaltung 10 als Gegenkopplungsschaltung vom Ausgang zum invertierenden Eingang des Verstärkers 210 angeschlossen, wie dies oben beschrieben wurde. Wenn der Schalter 211 an Kontakt d anliegt, ist ein Gegenkopplungswiderstand 212 zwischen den Ausgang und den invertierenden Eingang des Verstärkers 210 geschaltet, welcher den Verstärkungsgrad des Verstärkers bestimmt, und der Ausgang von Verstärker 210 ist weiter so verbunden, dass er verstärkte Informationssignale an die Geräuschreduktionsschaltung 10 anlegt. The noise reduction circuit 10 is advantageously designed such that it can operate either as a coder or as a decoder in a circuit 200. For this purpose, the amplifier 210 is provided with a switching element 211, which is shown schematically as a mechanical switch and has two switching positions. When switch 211 is at contact e, noise reduction circuit 10 is connected as a negative feedback circuit from the output to the inverting input of amplifier 210, as described above. When switch 211 is on contact d, a negative feedback resistor 212 is connected between the output and the inverting input of amplifier 210, which determines the gain of the amplifier, and the output of amplifier 210 is further connected to provide amplified information signals to the noise reduction circuit 10 creates.
Wenn also der Schalter 211 an Kontakt e anliegt, arbeitet die gezeigte Schaltung 200 als Coder zur Abgabe von dynamikkomprimierten Informationssignalen an Ausgangsklemme 202. If the switch 211 is present at contact e, the circuit 200 shown operates as a coder for delivering dynamically compressed information signals to output terminal 202.
Wenn jedoch der Schalter 211 an Kontakt d anliegt, arbeitet die Schaltung 200 als Decoder, um dynamikexpandierte Signale an Ausgangsklemme 5 anzulegen. Wie gezeigt, ist die Ausgangsklemme 5 mit einer anderen Ausgangsklemme 203 verbunden, welche ihrerseits mit einem magnetischen Aufzeichnungskopf verbunden sein kann. However, when switch 211 is on contact d, circuit 200 functions as a decoder to apply dynamically expanded signals to output terminal 5. As shown, the output terminal 5 is connected to another output terminal 203, which in turn can be connected to a magnetic recording head.
8 8th
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
Es ist zu erwähnen, dass bei der Verwendung der Geräuschreduktionsschaltung 10 in zwei schaltbaren Modi die gleiche Schaltung sowohl in einem Coder, wie auch in einem Decoder verwendet werden kann, so dass Komponenten gespart werden. Beim typischen Aufzeichnungs/Wieder-gabe-Gerät, wie zum Beispiel einem Tonfrequenz-Bandge-rät, werden Informationssignale nicht gleichzeitig aufgezeichnet und wiedergegeben. Es ist daher vorteilhaft, statt getrennte Aufnahme- und Wiedergabeschaltungen vorzusehen, die gleiche Geräuschreduktionsschaltung 10 für die getrennt durchgeführten Aufnahme- und Wiedergabevorgänge zu verwenden. Weiter bestehen bei Verwendung der gleichen Geräuschreduktionsschaltung in beiden Betriebsmodi keine Einstellschwierigkeiten für die Aufnahme und Wiedergabe-Kennlinien. It should be noted that when the noise reduction circuit 10 is used in two switchable modes, the same circuit can be used in both a coder and a decoder, so that components are saved. In the typical recording / reproducing apparatus, such as an audio tape recorder, information signals are not recorded and reproduced at the same time. It is therefore advantageous, instead of providing separate recording and playback circuits, to use the same noise reduction circuit 10 for the separately performed recording and playback processes. Furthermore, when using the same noise reduction circuit in both operating modes, there are no adjustment difficulties for the recording and playback characteristics.
Die Kennlinien der Geräuschreduktionsschaltung 10 wurden oben im einzelnen beschrieben, so dass sich eine Wiederholung erübrigt. Es ist daher zu bemerken, dass wenn Schalter 211 am festen Kontakt d anliegt, die Schaltung 200 im wesentlichen in der gleichen Art arbeitet, wie dies bereits im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen gemäss Figuren 4 und 7 beschrieben wurde, d.h., das Eingangsinformationssignal wird durch Verstärker 210 verstärkt und durch die Schaltung 10 einer geeigneten Dynamikexpansion mit variabler Deakzentuierung unterworfen. The characteristics of the noise reduction circuit 10 have been described in detail above, so that repetition is not necessary. It should therefore be noted that if switch 211 is present at fixed contact d, circuit 200 operates in essentially the same manner as was already described in connection with the exemplary embodiments according to FIGS. 4 and 7, ie the input information signal is transmitted by amplifiers 210 amplified and subjected by circuit 10 to a suitable dynamic expansion with variable decenting.
Wenn Schalter 211 an Kontakt e anliegt, werden die Übertragungskennlinien der Schaltung 10 als Gegenkopp- If switch 211 is present at contact e, the transmission characteristics of circuit 10 are used as negative feedback
9 657 485 9 657 485
lungs-Verstärkungsgrad B der Schaltung 200 benützt. Wenn der Verstärkungsgrad von Verstärker 210 mit offener Schleife A ist, dann ist der Gesamtverstärkungsgrad oder die Übertragungskennlinie der Schaltung 200 gleich s Gain gain B of circuit 200 is used. If the gain of open loop amplifier 210 is A, then the overall gain or transfer characteristic of circuit 200 is s
a a
1+ab' 1 + from '
Natürlich ist dies der Verstärkungsgrad eines Verstärkers Of course this is the gain level of an amplifier
10 mit Gegenkopplung. Wenn nun das Produkt AB hinreichend gross ist, d.h. AB > 1, dann ist der Verstärkungsgrad oder die Übertragungskennlinie der Schaltung 200, wenn sie als Coder wirkt, gleich 1/B. Wenn die Schaltung 10 als Gegenkopplungsschaltung für den Verstärker 210 geschaltet ist, 10 with negative feedback. If the product AB is now sufficiently large, i.e. AB> 1, then the gain or transfer characteristic of circuit 200, when acting as a coder, is 1 / B. When circuit 10 is connected as a negative feedback circuit for amplifier 210,
15 dann sind die Gesamtkennlinien der Schaltung 200 komplementär zu den Decoder-Übertragungskennlinien B. Es kann also festgestellt werden, dass, wenn die Schaltung 10 in einem Coder verwendet wird, ein Signal mit Dynamikkompression und Höhenakzentuierung für die Aufzeichnung auf 15 then the overall characteristics of the circuit 200 are complementary to the decoder transmission characteristics B. It can thus be stated that when the circuit 10 is used in a coder, a signal with dynamic compression and height accentuation for the recording on
20 einem Aufzeichnungsmedium erzeugt wird, das komplementär ist zur Decoderkennlinie. 20 is generated a recording medium that is complementary to the decoder characteristic.
Obwohl bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert wurden, ist es für den Fachmann klar, dass die Erfindung nicht auf diese Ausfüh- Although preferred exemplary embodiments of the invention have been explained with reference to the drawings, it is clear to the person skilled in the art that the invention is not based on these
25 rungsbeispiele beschränkt ist, und dass zahllose Modifikationen durchgeführt werden können, ohne dass dabei vom Erfindungsgedanken abgewichen werden muss. 25 examples is limited, and that numerous modifications can be made without having to deviate from the inventive concept.
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
S S
3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings
Claims (18)
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