Цифровое устройство регулирования динамического диапазона звукового сигнала

 

Изобретение м.б. использовано в устройствах цифровой обработки зуковых сигналов . Цель изобретения - уменьшение нелинейных искажений за счет улучшения соотношения сигнал/шум в выходном сигнале при одновременном упрощении устройства . Устройство содержит логарифматор 1, фильтр 2 нижних частот, регулятор 3 уровня , экспоненциатор 4. Вновь введены эл-т 5 задержки, экспоненциатор 6, умножитель 7 и делитель 8. 2 ил. § (Л Фиг.1 со ;о ГчО 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„. 1319288 А1 (Su 4 Н 04 В 1/64

i » ((1р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;, ;;/

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ъ./ (21) 3999081/24-09 (22) 29.12.85 (46) 23.06.87. Бюл. № 23 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт радиовещательного приема и акустики им. А. С. Попова (72) Б. Д. Матюшкин и Б. Т. Мозгирев (53) 621.395.44 (088.8) (56) Оппенгейм А., Шафер P. Нелинейная фильтрация сигналов, представленных в виде произведения и свертки. ТИИЭР, т. 56, 1968, № 8, фиг. 14. (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА ЗВУКОВОГО СИГНАЛА (57) Изобретение м.б. использовано в устройствах цифровой обработки зуковых сигналов. Цель изобретения — уменьшение нелинейных искажений за счет улучшения соотношения сигнал/шум в выходном сигнале при одновременном упрощении устройства. Устройство содержит логарифматор 1, фильтр 2 нижних частот, регулятор 3 уровня, экспоненциатор 4. Вновь введены эл-т 5 задержки, экспоненциатор 6, умножитель 7 и делитель 8. 2 ил.

1319288 венно перед настройкой устройства или во время пауз, являясь, таким образом, одноразовой операцией. Регулятор 3 имеет регулируемый коэффициент передачи К, величина которого в конечном итоге и определяет режим работы устройства, поскольку выходные сигналы регулятора 3 и экспоненциатора 4 равны К1п E(nT) и (E(nT))", соответственно. Умножитель 7, перемножая несущую V (n T) с огибающей (Е (n T) )", востанавливает звуковой сигнал S(nT), при

1

Изобретение относится к радиовещательной технике и технике связи, может быть использовано в устройствах цифровой обработки звуковых сигналов и предназначено для сжатия или расширения динамического диапазона звуковых сигналов.

Цель изобретения — уменьшение нелинейных искажений за счет улучшения соотношения сигнал/шум в выходном сигнале при одновременном упрощении устройства. 10

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — временная диаграмма работы блоков цифрового регулирования динамического диапазона звукового сигнала.

Цифровое устройство регулирования динамического диапазона звукового сигнала содержит логарифматор 1, фильтр 2 нижних частот (ВНЧ), регулятор 3 уровня, первый экспоненциатор 4, а также элемент 5 задержки, второй экспоненциатор 6, умножитель 7 gg и делитель 8.

Устройство содержит также внешний генератор синхроимпульсов, который подключается к управляющим входам блоков 1 — 8 через схему управления (не показано) .

Внешний генератор имеет частоту следова- 25 ния синхроимпульсов, равную частоте дискретизации F звукового сигнала (для приведенного примера 48,0 кГц).

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал S (nT) = V (пТ) Е(пТ), представленный произведением несущей

V(nT) и огибающей E(nT), поступает на вход логарифматора 1 и на первый вход делителя 8. Логарифматор 1 преобразует исходную мультипликативную комбинацию компонент V(n T) и Е (нТ) в аддитивную сумму их логарифмов так как и / S(nT) ) = !пЕ(пТ)+ 1п (V(nT)

Выход логарифматора 1 соединен с входом ФНЧ 3. Выходной сигнал ФНЧ 2 равен

E(nT) = InE(nT). Экспоненциатор 6, подключенный к выхору Ф Ч 2 восстанавли- 40 вает огибающую 4". " = E(nT) и подает ее на второй вход делителя 8. На выходе делителя формируется несущая V (пТ) =

= S (пТ) / Е(пТ) = (V(nT) Е (nT) ) /E(nT), которая поступает на первый вход умножителя 7. К второму входу последнего подключен выход ФНЧ 2 через регулятор 3 и экспоненциатор 4. Регулировка осуществляется оператором вручную непосредстэтом его выход является выходом схемы, т.е. в предлагаемом устройстве за счет разделения входного сигнала на сигнал несущей частоты V(nT), при этом сигнал несущей частоты проходит через блоки 5 и 8, минуя нелинейные элементы: логарифматор и экспоненциатор, вызывающие расширение спектра сигнала, и на сигнал огибающей чстоты Е (nT), спектр которого занимает узкую область низкочастотного диапазона от единиц герц до 20 — 30 Гц со спектральной плотностью мощности, значительно превышающей спектральную плотность мощности несущей, обработка сигнала ведется без повышения частоты дискретизации, а значит может быть использован логарифматор 1, ФНЧ 2 и экспоненциатор 4 с меньшим быстродействием (примерно на два порядка), Таким образом, высокочастотная компонента (несущая) У(пТ) выделяется с помощью линейной операции умножения, не приводящей к расширению ее спектра.

Восстановление исходного сигнала S (пТ) производится также с помощью линейной операции умножения, что в совокупности не требует повьцпения частоты дискретизации Fä.

Блок управления формирует в момент времени ti — to импульсы запуска блоков

1 — 8, адреса для чтения коэффициентов импульсной характеристики цифрового фильтра (блок 2) при вычислении его выходного отсчета, а также адреса для записи и чтения очередного входного отсчета звукового сигнала в элемент 5 задержки (выполненный на ОЗУ с произвольным доступом).

Первым стартовым импульсом схема управления в момент времени ti производит запуск логарифматора 1 и формирует адрес для записи отсчета звукового сигнала в элемент 5 задержки. Вторым стартовым импульсом в момент времени tz запускается цифровой фильтр 2, работа которого продолжается время т .

Во время работы (z ) цифрового фильтра схема управления последовательно вырабатывает адреса для чтения коэффициентов импульсной характеристики хранящихся в ПЗУ фильтра. В момент времени tq схема управления формирует адрес для чтения отсчета звукового сигнала из элемента 5 задержки. Следующим стартовым импульсом в момент времени 14 схема управления включает блок регулятора уровня и дополнительный экспоненциатор б. Затем в момент времени t5 запускаются блоки экспоненциатора 4 и делителя 8. И в заключении такта работ устройства регулирования динамического диапазона звукового сигнала, равного периоду дискретизации входного звукового сигнала Т,„последним стартовым импульсом в момент времени 16 включается умножитель 7, с выхода которого через время тц снимается полностью обработанный отсчет звукового сигнала.

1319288

Формула изобретения 5 4 5 6

Иипупьсы запуска бпско6 схемой упра бленд

Составитель Л. Тимошина

Редактор М. Бланар Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 2532/56 Тираж 638 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4

В моменты временит| — тв (фиг. 2) производится обработка отсчета звукового сигнала соответственно в блоках 1 — 8 цифрового регулятора уровня. Время записи и хранения т5 отсчета в элементе 5 задержки равно тв= тч+ т О+т П, ГДЕ та И т П вЂ” ВРЕМЕНа ЧтЕния и записи отсчета входного сигнала в элемент (и из элемента) задержки (ОЗУ с произвольным доступом), т о — время хранения отсчета звукового сигнала в элементе задержки.

Цифровое устройство регулирования динамического диапазона звукового сигнала, содержашее последовательно соединенные логарифматор, фильтр нижних частот, регулятор уровня и первый экспоненциатор, отличающееся тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений за счет улучшения соотношения сигнал/шум в выходном сигнале при одновременном упрошении устройства, введен второй экспоненциатор и умножитель, при этом к входу логарифматора подключен первый вход умножителя через введенные последовательно соединенные элемент задержки и делитель, к второму входу которого подключен выход фильтра нижних частот через второй экспоненциатор, к второму входу умножителя, выход которого является выходом устройства, подключен выход первого экспоненциатора.