Устройство для преобразования динамического диапазона звуковых сигналов

(51)5 Н 04 В 1/64 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1;Л 01 )6111. 1 ь. ьл А ИЗОБРЕТЕН И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ 725/24-09(21) 4448 (22) 27,06 (46) 07,10 (72) В.М. ва и М,А (53) 621,3 (56) Авто М 10580 ров, О,В,Плющево СССР 64, 1982. ПРЕОБРАЗОВАО ДИАПАЗОНА ся к радиотехниснижение уровня преобразования звуковых сигнаный фазовращаетекторы 2 и 3,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НИЯ ДИНАМИЧЕСКОГ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относи ке. Цель изобретения - шумов. Устройство для динамического диапазон лов содержит квадрату тель 1, квадратичные 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,Изобретение относится к технике передачи сигналов и может быть использовано при записи и воспроизведениизвуковых сигналов, для улучшения качества звучания зашумленных магнитных фонограмм,Целью изобретения является уменьше.ние уровня шумов.На чертеже представлена структурнаяэлектрическая схема устройства.Устройство для преобразования динамического диапазона звуковых сигналовсодержит квадратурный фазовращатель 1,первый 2 и второй 3 квадратичные детекторы, сумматор 4 фильтры нижних 5 иверхних 6 частот, амплитудный детектор7, регулируемый усилитель 8. ограничитель9 и аналоговый перемножитель 10,Устройство работает следующим образом.На вход устройства - вход квадратурного фазовращателя 1 - подается исходный . сигнал Явх(т) Квадратурныйфазовращатель обеспечивает сдвиг фазвсех спектральных составляющих в области заданных частот на 90 и тем самым.выполняет преобразование Гильберта. Врезультате на выходе квадратурного фазовращателя 1 формируются два сигнала:Ят) и сопряженный по Гильберту сигналЯ(т), которые имеют одинаковые спектры, афазы их сдвинуты на 90. Таким образом,сигналы на выходе фазовращателя могутбыть записаны следующим образом:Я(т) - Я) соз ф) +Ъ)Я - Ят) зп+ Югде Я 1) - Я 2 + ,фт)3 - огибающая, т.е.модулирующая функция мгновенной амплитуды;у - текущая фаза;уЪ- начальная фаза.Сигналы Я(1) и Я(т) подаются на входыквадратичных детекторов 2 и 3, где возводятся в квадрат и затем суммируются всумматоре 4. Таким образом, на выходесумматора 4 получаем сигнал, пропорциональный квадрату огибающей входногосигнала Явх 0).С выхода сумматора сигнал поступаетна входы фильтров 5 и 6.Сигнал с выхода 5 нижних частот, пропорциональный квадрату Гильбертовойогибающей полезного сигнала, поступает навход регулирующего усилителя 8.1Сигнал с выхода фильтра 6 верхних частот, пропорциональный квадрату огибающей шума, поступает на вход амплитудного детектора 7, с выхода кото рого подается на управляющие входы регулируемого усилителя 8 и ограничителя 9.В зависимости от уровня сигнала, поступающего на управляющие входы блоков 8 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 на выходе регулируемого усилителя можно представить в видеОвых=,К Я2 п где К - коэффициент пропорциональности;и - коэффициент аппроксимации передаточной функции.Амплитудно-скорректированный сигнал поступает на сигнальный вход ограничителя 9, Уровень сигнала,20 соответствующего порогу ограничителя,изменяется в зависимости от уровня управляющего сигнала, пропорционального усредненному модулю квадрата огибающей шума: чем выше уровень управляюще 30 го 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 (Яу) подается на один из входов аналогового перемножителя 10, на второй вход которого подается сигнал с одного из выходов квадратурного фаэовращателя 1. Выход перемножителя является выходом 40 устройства.На выходе устройства до порога ограничения, т.е, при малых входных уровнях сигналов, получаем сигнал, равный Явцхт) = Я(с)созе + дЪ) Яу=Я(т)КмЯ"(с)созе) + со,) 50 после порога, при больших уровнях входфициент 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 ного сигнала получаем сигнал, равный Я,(т) - Ясозо) +дъ) Я= Яи.К, озф) +оо), где Км - масштабный коэф1598179 Составитель М. МефтахутдиновТехред 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-З 5, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 сигнала управления (Яу), пропорциональному степенному значению огибающей,Использование плавающего порога ограничения позволяет получить выигрыш нетолько в отношении сигнал/шум, но и в 5динамическом диапазоне, что повышаеткачество эвукопередачи в области низкихуровней,Функция передачи регулируемого усилителя зависит от уровня шумов. При увеличении уровня шума эффект. шумопонижения несколько понижается,амплитудная характеристика устройствабудет иметь плавный переход в окрестности порога и тем самым работа устройства 15преобразования динамического диапазонана реальных сигналах становится менеезаметной при слуховом восприятии.При уровне шума минус (36 - 38) дБ относительно номинального уровня сигнала 20функция передачи соответствует функцииизвлечения квадратного корня, т,е. напряжение управления пропорционально Гильбертовой огибающей. При уровне шумовминус (38-42) дБ функция передачи линейна, что соответствует управляющему напряжению, пропорциональномуквадрату-кубу Гильбертовой огибающей.При уровне шумов меньше 42 дБ управляющее напряжение пропорционально более 30.высоким степеням Гильбертовой огибающей, Частота среза и крутизна фильтров 5и б выбираются в зависимости от спектра музыкально-речевого сигнала. При низких уровнях сигнала ширина этого спектра 35не 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 пере- множителя.