Устройство для цифрового компандирования звуковых сигналов

Устройство для цифрового компандирования звуковых сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО КОМПАНДИРОВАНИЯ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ, содержащее на передающей стороне последовательно соединенные источник звукового сигнала, блок коррекций, ограничитель и аналого-цифровой преобразователь, а также последовательно соединенные компрессор и мультиплексор , вторые входы которых соединены с выходом регистра, установочный вход которого соединен с первым выходом синхронизатора, второй выход -которого соединен с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя, а третий и четвертый выходы синхронизатора соединены с тактовыми входами компрессора и мультиплексора, а на приемной стороне - последовательно соединенные демультиплексор, экспандер, цифроаналоговый преобразователь и блок обратной коррекции, а также регистрj вход которого соединен с вторьал выходом демультиплексора, а выход регистра - с вторым входом экспандера , отличающееся .тем, что, с целью повышения точнос ти переда 1и звуковых сигналов путем уменьшения шумов квантования, в него введены на передающей стороие после;д6вательно соединенные блок определения кода шкалы, блок кодов, первый элемент И и элемент ИЛИ, выход которого подключён к ин фОЕЯлационному входу регистра,, а так:же последовательно соединена ® блок управления, блок определения максимального кода и второй элемедт И, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом третьего I элемента И, первый вход которого соединен с вторым выходом блока сравнения кодов, первый вход которого : соедиг ен с выходом регистра, вторьич-. (Л I входом первого элемента И и входом введенного блока формирования марI керного сизгнала, выход которого 1, подключен к третьему входу мультиплексора , а третий выход блока сравнения кодов соединен с вторым входом блока управления, второй выход . которого соединен с вторым входом . второго элемента И и третьим входом первого элемента И, а первый вход м о блока управления подключен .к выходу аналого-цифрового преобразователя , к первому входу компрессора и CD к первому входу блока определения кода шкалы/ выход которого соединен с вторым входом блока определения СТ максимального кода и вторым входом третьего элемента И, причем.пятый, шестой и седьмой выходы синхронизатора соединены соответственно с тактовыми входами блока определения максимального кода, блока управления и блока формирования маркерного сигнсша.

0% (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

9(59 H 04 B 1 64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ е

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3316812/18-09 (22) 10.06.81 (46) 23.07.83. Бюл. Р 27 (72) С.В. Анисимов, В.И. Арямкин, В.В. Ванде-Кирков и Н.Е. Матвеев (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (53) 621.396.712(088.8) (56) 1.В.го 11 И.G.,Mofsat г1.Е,et 0sborne В.M. Nearly instantaneous digital compander for transmitting

six sound ргодгапипе ignals in a

2.048 НВit/5 multipiех. " "Electronics Letter", 1973, Р 14, р. 298-300 (прототип). (54)(.57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО

КОМПАНДИРОВАНИЯ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ, содержащее на передающей стороне последовательно соединенные источник звукового сигнала, блок коррекции, ограничитель и аналого-цифровой преобразователь, а также последовательно соединенные компрессор и мультиплексор, вторые входы которых соединены с выходом регистра, установочный вход которого соединен с первым выходом .синхронизатора, второй выход -которого соединен с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя, а третий и четвер-тый выходы синхронизатора соединены с тактовыми входами компрессора и мультиплексора, а на приемной стороне — последовательно соединенные демультиплексор, экспандер, цифроаналоговый преобразователь и блок обратной коррекции, а также регистр,: вход которого соединен с вторым выходом демультиплексора, а выход регистра — с вторым входом экспандера, о т л и ч а ю щ е е с я

,тем, что, с пелью повышения точнос ти передачи звуковых сигналов путем уменьшения шумов квантования, s него введены на передающей стороне после довательно соединенные блок опреде-.

:ления кода шкалы, блок сравнения . кодов, первый элемент И и элемент ,ИЛИ, выход которого подключен к ин формационному входу регистр, а так.же последовательно соединенжие блок управления, блок определения максимального кода и второй элемент И, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, третий вход ко- торого соединен с выходом третьего .; элемента И, первый вход которого сое динен с вторым выходом блока сравне- сг ния кодов, первый вход которого 9 соедиг1ен с выходом регистра, вторым- ,входом первого элемента И и входом введенного блока формирования мар|керного сигнала, выход которого ,подключен к третьему входу мультиплеКсора, а третий выход блока сравнения кодов соединен с вторым входом блока управления, второй выход которого соединен с вторым входомвторого элемента И и третьим входом первого элемента И, а первый вход блока управления подключен,к выходу аналого-цифрового преобразовате. ля, к первому входу компрессора и к первому входу блока определения кода шкалы, выход которого соединен с вторым входом блока определения максимального кода и вторым входом третьего элемента И, нричем,пятый, шестой и седьмой выходы синхронизатора соединены соответственно с тактовыми входами блока определения максимального кода, блока управления и блока формирования маркерного сигнала.

1030975

Изобретение относится к технике передачи высококачественных звуковых сигналов в цифровой форме, предназна ченной для передачи информации спе-, циального назначения со сжатием полосы частот канала связи, отводимой для передачи.

Известно устройство для цифрового компандирования звуковых сигналов, содержащее на передающей. стороне последовательна соединенные источник звукового сигнала, блок коррекции, ограничитель и аналогоцифровой преобразователь AIIII, а также последовательно соединенные компрессор и мультиплексор, вторые1 15 входы которых соединены с выходом регистра, установочный вход которого соединен с первым выходок синхронизатора, второй выход которого соединен с тактовым входом — АЦП, а тре-д» тий и четвертый выходы синхронизатора соединены соответственно с тактовыми входами компрессора и муль. типлексора, причем вход компрессора соеДинен с выходом цифрового блока памяти, вход которого соединен с выходом — АЦП и входом измерителя амплитуды цифрового сигнала, а тактовый вход цифрового блока памяти соединен с пятым выходом синхронизатора, а на приемной стороне — последовательно соединенные демультиплексор, экспандер, цифра-аналоговый преобразователь и блок обратной коррекции, а также регистр, вход которого соединен с вторым выходом демультиплексора, а выход регистра— с вторым входом экспандера (1j.

Однако известное устройство ха-. рактеризуется недостаточной точностью передачи звуковых сигналов, 40 поскольку ошибка квантования на передающей стороне минимизируется на основе наибольшего пика амплитуды, появившегося в течение.интервала запоминания. Это увеличивает 45 среднее значение шума квантования.

Недостатком также является задержка сигнала на выходе устройства на время запоминания, что не позволяет проводить обработку звуковых,5О сигналов в реальном масштабе времени.

Целью изобретения является повышение точности передачи звуковых сигналов путем уменьшения шумов квантования. 55

Поставленная цель достигается тем, что в устройсуво для цифрового компандирования звуковых сигналов, содержащее на передающей стороне последовательно соединенные источник 60 звукового сигнала, блок коррекции, ограничитель и — AEIII, а также последовательно соединенные компрессор и мультиплексор, вторые входы которых соединены с выходом регистра, установочный вход которого соединен с первым выходом синхронизатора, второй выход которого соединен с тактовым входом АЦП вЂ” а третий и четвертый выходы синхронизатора соединены с тактовыми входами компрессора и мультиплексора, а на приемной стороне — последовательно соединенные демультиплексор, экспандер, АЦП и блок обратной коррекции, а также регистр, вход которого соединен с вторым выходом демультиплексора, а выход регистра соединен с вторым входом экспандера, введены на передающей стороне последовательно соединенные блок определения кода шкалы, блок сравнения кодов, первый элемент И и элемент ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу регистра, а также последовательно соединенные блок управления, блок определения максимального кода и второй элемент И, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с вторым выходом блока сравнения кодов, первый вход которого соединен с выходом регистра, вторым входом первого элемента И и первым входом введенного блока формирования маркерного сигнала, выход которого подключен к третьему входу мультиплексора, а третий выход блока сравнения кодов соединен с вторым входом блока управления, второй выход которого соединен с вторым входом второго элемента И и третьим входом первого элемента И, а первый вход блока управления подключен к выходу—

АЦП, первому входу компрессора и к первому входу блока определения кода шкалы, выход которого соединен с вторым входом блока определения максимального кода и вторым входом третьего элемента И, причем пятый, шестой и седьмой выходы синхронизатора соединены соответственно с тактовыми входами блока определения максимального кода, блока управления и блока формирования маркерного сигнала.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для цифрового компандирования звуковых сигналов. устройство содержит на передающей стороне исто ник 1. звуковых сигналов

I блок 2 коррекций, ограничитель 3, AUII 4, компрессор 5, мультиплексор б, блок 7 определения кода шкалы, блок 8 сравнения кодов, первый элемент И 9, элемент ИЛИ 10, регистр

11, второй элемент И 12, синхронизатор 13, блок 14 определения максимального кода 14, третий элемент

И 15„ блок 16 управления, блок 17

1030975

Формирования маркерного сигнала, а на приемной стороне — демультиплексор 18, регистр 19, экспандер 20, AIgI 21, блок 22 обратной коррекции.

Работа устройства для цифрового компандирования звуковых сигналов осуществляется следующим образом.

Аналоговый сигнал с выхода источника 1 звукового сигнала через блок

2 коррекций, который осуществляет частотную коррекцию сигнала, соглас« 10 но. рекомендациям МККТТ (подъем высокочастотных составляющих сигнала), и ограничитель 3, согласуннций амплитуду звукового сигнала с динамическим диапазоном АЦП 4, поступает 15 на информационный вход АЦП.4. На выходе Atgl 4 формируются 13-разрядные кодовые слова, однозначно определяющие амплитуду аналогового сигнала в моменты дискретизации, зада- 2О ваемые на тактовый вход АЦП 4 с второго выхода синхронизатора 13. Ко-. довые слова с выхода AtlII 4 поступают на вход блока 7 определения кода шкалы, который.для каждого отсчета определяет поддиапазон динамического диапазона кодируемого звукового сигнала, на котором находится дан- . ный отсчет, и выдает код поддиапазона, т.е. код шкалы Х

Блок 7 определения кода шкалы (не показано Jl состоит из регистра памяти, в котором записаны коды граничных точек поддиапазонов, схемы сравнения и решающей, схемы. Коды отсчетов поступают нъ один вход схе- . З5 мы сравнения, а на другой поступают коды граничных точек поддиапазонов с регистра памяти, в результате сравнения решающая схема выдает код шкалы. Этот код поступает на блок 40

8 сравнения кодов, на второй вход которого подается код шкалы, записанный в один из предыдущих моментов времени в регистре 11 ° Блок 8 сравнения кодов представляет собой 4$ не показано) схему сравнения, выполненную на сумматоре, с управляющей логикой, которая,. в зависимости от результата сравнения, вырабатывает сигналы. На выходах блока 8 4ц сравнения кодов Формируются следующие сигналы: Х> > У, либо Х: = У, либо Х < У, где У вЂ” код шкалы, записайный в регистр 11. В первом случае на первый вход третьего элемента И 15 выдается сигнал разреше- . ния, который открывает его и код шкалы с выхода блока 7 определения кода шкалы через. третий элемент

И 15, элемент ИЛИ 10 поступает на информационный вход регистра 11, в котором по тактовому импульсу с синхронизатора 13 записывается.

Одновременно с третьего выхода блока 8 сравнения кодов выдается сигнал,. запрета на второй вход блока 16 уп- 65 равления, где он запоминается. Таким образом, в случае, если Х > У, сразу происходит изменение кода шкалы, чем обеспечивается исключение клиппирования кодируемого звукового сигнала. Во втором .случае, когда

Х = У; сигнал разрешения с перво-, го выхода блока 8 сравнения кодов, поступает на первый вход первого элемента И 9 и разрешает перезапись кода с выхода регистра 11 на, его вход по цепи: второй вход первого элемента И 9, первый вход элемента

ИЛИ 10, информационный вход реюистра 11. Одновременно с третьего вы.хода блока 8 сравнения выдается..сигнал запрета на второй вход блока

16 управления, где он записывается.

В третьем случае, когда - . Х У, код шкалы в регистре 11 переписывается аналогично, как и во втором случае. Кроме этого, s блоке 16 управления выделяются отсчеты сигнала, в которые кодируемый звуковой сигнал проходит через среднее значение динамического диапазона.

Блок 16 управления представляет собой fíå показано) схему выделения отсчетов, в которые сигнал проходит через среднее значение, это. может быть, например, дифференцирующая цепь, триггер памяти сигналов запрета, поступающих с третьего выхода блока 8 сравнения, кодов .и логических элементов, формирующих сигнал запрета на первый элемент И 9 и второй элемент И 12, а также сигнал обнуления на первый вход блока 14 определения максимального кода. В.случае, если с момента предыдущего сигнала, s котором сигнал проходит через средний уровень, на второй вход блока 16 управления не поступает сигнал запрета с третьего выхода блока

7 сравнения кодов, блок 16 управления выдает разрешение на вход второго элемента И 12 и на третий вход первого элемента И 9 "Запрет".

Тогда код шкалы с выхода блока 14 определения максимального кода через второй элемент И 12 поступает на второй вход элемента HJIH 10, а с его выхода — на информационный вход регистра 11, в который записывается по тактовому сигналу с синхронизатора 13. Выход блока 14. определения максимального кода обнуляется сигналом с первого выхода блока 16 управления, поступающим на первый вход блока 14 определения максимального кода, вырабатываемым в ьюмент перехода кодируемого звукового сигнала через средний уровень.

На:-.второй вход блока 14 определения максимального кода (не показано), представляющего собой схему сравнения, цифровой коммутатор и регистр кода, -выход которого подключен к

1030975 одному входу схемы сравнения, на другой вход которой поступает код юсаац с выхода блока 7 определения кода шкалы, по результатам сравнения аарабатывается сигнал управлеиия цифровым коммутатором, который подключает к выходу регистра больший иэ сравниваемых кодов, который и записывается в регистр.

Таким образом, определяется больший код шкалы между двумя последовательными моментами прохождения звукового сигнала через среднее значение, причем этот код записывается в регистр 11, если на второй элемент

И 12 поступает разрешение с блока 15

16 управления. Следовательно, в первом регистре 11 постоянно записан код шкалы, который поступает на второй вход компрессора 5, второй вход мультиплексора 6 и на вход бло- 7п ка 17 формирования маркерного сигна- . ла. В компрессоре 5 по коду шкалы формируется сигнал управления компрессии. Компрессор 5 осуществляет компрессию кодовых слов, поступающих на его первый вход с выхода АЦП 4.

Блок 17 формирования маркерного сйгнала формирует маркерный сигнал только в моменты смены кода шкалы, он может быть выполнен на регистре З-О памяти и на сумматоре с управляющей логикой. Маркерный сигнал является и сигналом разрешения для ввода в цифровой поток кода шкалы, поэтому в мультиплексор б включен (не показано) дополнительно логический элемент И, на информационный вход которого поступает код шкалы с выхода регистра 11, а на вход разрешения маркерный сигнал, в остальном мультиплексор б выполнен аналогично мультиплексору в известном устройстве.

Таким образом, мультиплексор б, тактируемый по тактовому входу с синхронизатора 13, формирует цифровой поток, состоящий из кода шкалы, компрессированных кодов отсчетов и маркерного сигнала. Цифровой поток через канал связи передается на приемную сторону, где поступает на вход демультиплексора 18. В демультиплексоре 18 по маркерному сигналу выделяется код шкалы, который записывается в регистр 19. По коду шкалы, поступающему с выхода регистра

19 на второй вход экспандера 20, фор мируют сигнал управления экспандированием, в соответствии с которым экспандируются коды отсчетов сигнала, поступающие на первый вход экспандера 20 с первого выхода демультиплексора 18. Экспандированные коды с выхода экспандера 20 поступают на вход ЦАП 21, который по ним формирует аналоговый сигнал. Аналоговый сигнал через .блок 22 обратной коррекции, имеющий частотную характеристику, обратную характеристике блока 2 коррекции, паступает на выход устройства.

Предлагаемое устройство для цифрового компандирования звуковых сигналов позволяет повысить точность передаваемой звуковой информации за счет формирования сигнала управления компрессии, зависящего как от частотного состава кодируемого звукового сигнала, так и от вероятности попадания его поддиапазона, на которые разбит весь динамический диапазон кодируемого сигнала. За счет повышения точности, достигаемой в предлагаемом устройстве, можно сократить цифровой поток в канале связи более, чем на 1 бит на отсчет сигнала по сравнению с из» вестным устройством. Устройства. также устраняет задержку сигнала, что позволяет использовать его для работы в реальном масштабе времени а

Изийняяй сЮяза

Составитель Д.Паннткнн

Редактор А.Шишкина Техред М,Tenep, Корректор A.Тяско

Заказ 5235/58 Тираж 677 Поднисное

1 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4