Устройство для преобразования динамического диапазона звуковых сигналов

Устройство для преобразования динамического диапазона звуковых сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - снижение уровня шумов. Устройство для преобразования динамического диапазона звуковых сигналов содержит квадратурный фазовращатель 1, квадратичные детекторы 2 и 3, сумматор 4, фильтры нижних 5 и верхних 6 частот, амплитудный детектор 7, регулируемый усилитель 8, ограничитель 9 и перемножитель 10. Для изменения коэффициента передачи устройства в зависимости от отношения сигнал/шум на входе и выходе сумматора 4 формируются квадраты огибающих сигнала и шума, которые далее разделяются при помощи фильтров нижних 5 и верхних 6 частот. Под действием напряжения сигнала изменяется уровень сигнала на выходе перемножителя 10, а под действием напряжения огибающей шума - коэффициент передачи регулируемого усилителя 8 и уровень ограничения ограничителя 9, позволяя повысить отношение сигнал/шум на выходе устройства. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s Н 04 В 1/64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Щ. ЛМ

Я И -., д л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4448725/24-09 (22) 27.06.88 (46) 07.10.90. Бюл. ¹ 37 (72) В.M.Ïëþùåâ, В.К.Уваров, О.В.Плющева и M,А.Чесноков (53) 621,395.665.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1058077, кл. Н 04 В 1/64, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА

ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — снижение уровня шумов. Устройство для преобразования динамического диапазона звуковых сигналов содержит квадратурный фазовращатель 1, квадратичные детекторы 2 и 3, сумматор 4, фильтры нижних 5 и верхних

6 частот, амплитудный детектор 7, регулируемый усилитель 8, ограничитель 9 и перемножитель 10. Для изменения коэффициента передачи устрОйства в зависимости от отношения сигнал/шум на входе и выходе сумматора 4 формируются квадраты огибающих сигнала и шума, которые далее разделяются .при помощи фильтров нижних 5 и верхних 6 частот. Под действием напряжения сигнала изменяется уровень сигнала на выходе перемножителя 10, а под действием напряжения огибающей шума — коэффициент передачи регулируемого усилителя 8 и уровень ограничения ограничителя 9, позволяя повысить отношение сигнал/шум на выходе устройства. 1 ил, 1598179

30

50

Изобретение относится к технике передачи сигналов и может быть использовано при записи и воспроизведении звуковых сигналов, для улучшения качества звучания зашумленных магнитных фонограмм, Целью изобретения является уменьшение уровня шумов.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.

Устройство для преобразования динамического диапазона звуковых сигналов содержит квадратурный фазовращатель 1, первый 2 и второй 3 квадратичные детекторы, сумматор 4 фильтры нижних 5 и верхних 6 частот, амплитудный детектор

7, регулируемый усилитель 8. ограничитель

9 и аналоговый перемножитель 10.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства — вход квадратурного фазовращателя 1 — подается исходный сигнал Sex(t). Квадратурный фазовращатель обеспечивает сдвиг фаз всех спектральных составляющих в области заданных частот на 90 и тем самым. выполняет преобразование Гильберта. В результате на выходе квадратурного фазовращателя 1 формируются два сигнала:

S(t) и сопряженный по Гильберту сигнал

S(t), которые имеют одинаковые спектры, а фазы их сдвинуты на 90 . Таким образом, сигналы на выходе фазовращателя могут быть записаны следующим образом:

S(t) - S(g cos (p(t) + ро);

S(t) - S(t) sin (p(t) + щ, где S(t) - (S2(t) + S (t)) — огибающая, т.е. модулирующая функция мгновенной амплитуды;

q(t) — текущая фаза; уЪ- начальная фаза.

Сигналы S(t) и S(t) подаются на входы квадратичных детекторов 2 и 3, где возводятся в квадрат и затем суммируются в сумматоре 4. Таким образом, на выходе сумматора 4 получаем сигнал, пропорциональный квадрату огибающей входного сигнала Sex(t).

С выхода сумматора сигнал поступает на входы фильтров 5 и 6.

Сигнал с выхода 5 нижних частот, пропорциональный квадрату Гильбертовой огибающей полезного сигнала, поступает на вход регулирующего усилителя 8.

Сигнал с выхода фильтра 6 верхних частот, пропорциональный квадрату огибающей шума, поступает на вход амплитудного детектора 7, с выхода которого подается на управляющие входы регулируемого усилителя 8 и ограничителя 9.

В зависимости от уровня сигнала, поступающего на управляющие входы блоков

3 и 9, изменяется коэффициент передачи регулируемого усилителя и уровень порога ограничения ограничителя.

С увеличением сигнала управления, что соответствует увеличению уровня шумов на входе устройства, коэффициент передачи стремится к логической зависимости, в промежуточных значениях сигнала управления — к линейной зависимости. В общем виде сигнал нэ выходе регулируемого усилителя можно представить в виде

0вых=,К S

2п где К вЂ” коэффициент пропорциональности; и — коэффициент аппроксимации передаточной функции.

Амплитудно-скорректированный сигнал поступает нэ сигнальный вход ограничителя 9, Уровень сигнала, соответствующего порогу ограничителя, изменяется в зависимости от уровня управляющего сигнала, пропорционального усредненному модулю квадрата огибающей шума: чем выше уровень упрэвляющего сигнала, тем выше порог ограничения.

Предельное значение порога ограничения определяется возможным максимальным уровнем шумов и составляет величину порядка минус 30 дБ относительно номинального уровня. Предельная величина порога ограничения устраняет влияние высокочастотных составляющих сигналов большого уровня на величину порога.

С выхода ограничителя сигнал управления (Sy) подается нэ один из входов аналогового перемножителя 10, на второй вход которого подается сигнал с одного из выходов квадратурного фаэоврэщателя 1.

Выход перемножителя является выходом устройства.

На выходе устройства до порога ограничения, т.е, при малых входных уровнях сигналов, получаем сигнал, равный Senex(t) =

S(t)cos(ip(t) + pó) $у=$(т)Км$ (t)cos(p(t) + ср,) после порога, при больших уровнях входного сигнала получаем сигнал, равный

$в..(т) - S(t)cos(p(t) + .) Sy $(t)Uo К.

os(@(t) ++), где К вЂ” масштабный коэффициент аналогового перемножителя

Анализируя приведенные выражения, можно сделать вывод, что при малых уровнях сигналов, близких или равных уровню шумов, выходные сигналы будут значительно ослабляться благодаря. формированию

1598179

Составитель M. Мефтахутдинов

Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Редактор С. Пекарь

Заказ 3071 Тираж 532 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 сигнала управления (Sy). пропорциональному степенному значению огибающей, Использование плавающего порога ограничения позволяет получить выигрыш не только в отношении сигнал/шум, но и в 5 динамическом диапазоне, что повышает качество эвукопередачи в области низких уровней, Функция передачи регулируемого усилителя зависит от уровня шумов. При уве- 10 личении уровня шума эффект . шумопонижения несколько понижается, амплитудная характеристика устройства будет иметь плавный переход в окрестности порога и тем самым работа устройства 15 преобразования динамического диапазона на реальных сигналах становится менее заметной при слуховом восприятии.

При уровне шума минус (36 — 38) дБ относительно номинального уровня сигнала 20 функция передачи соответствует функции извлечения квадратного корня, т.е. напряжение управления пропорционально Гильбертовой огибающей. При уровне шумов минус (38-42) дБ функция передачи линей- 25 на, что соответствует управляющему наи ряжению. пропорциональному квадрату-кубу Гильбертовой огибающей.

При уровне шумов меньше 42 дБ управляющее напряжение пропорционально более 30 .высоким степеням Гильбертовой огибающей. Частота среза и крутизна фильтров 5 и 6 выбираются в зависимости от спектра музыкально-речевого сигнала. При низких уровнях сигнала ширина этого спектра 35 не превышает 3 кГц. Ширина спектра белого шума занимает всю полосу звукового диапазона от 20 Гц до 20 кГц. Ширина спектра сигнала, пропорционального Гильбертовой огибающей, в два и более раз уже спектра самого сигнала и занимает полосу от 0 до 1,5 кГц.

Таким образом, частота среза фильтра нижних частот должна быть не более

1,5 Гц. Частота среза фильтра высоких частот выбирается равной или несколько выше частоты среза фильтра нижних частот.

Формула изобретения

Устройство для преобразования динамического диапазона звуковых сигналов, содержащее квадратурный фазовращатель, первый и второй квадратичные детекторы, выходы Которых соединены с входами сумматора, а также регулируемый усилитель и аналоговый перемножитель, один выход которого подключен к одному выходу квадратурного фазовращателя, о тличающееся тем,что,сцелью уменьшения уровня шумов, введены фильтр нижних частот, ограничитель и последовательно соединенные фильтр верхних частот и амплитудный детектор, выход которого подключен к управляющим входам регулируемого усилителя и ограничителя, при этом входы первого и второго квадратичных детекторов соединены с выходами квадратурного фазовращателя; выход сумматора подключен к входам фильтров нижних и верхних частот, вход регулируемого усилителя соединен с выходом фильтра нижних частот, а выход — с входом ограничителя, выход которого подключен к другому входу аналогового перемножителя.