Устройство для цифрового компандирования звуковых сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСППБЛИК 0% (И) 4 В 1 64 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙТЕНИЯ 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВф эа(21) 3316812/18-09 ти передачи звуковых сигналов путем (22) 10.06,81 уменьшения шумов квантования, в него (46) 23.07.83. Бюл. Р 27 введены на передающей стороне после- (72) С,В. Анисимов, В.И. Арямкин, довательно соединенные блок опреде-. В.В, Ванде-Кирков и Н.Е, Матвеев ления кода шкалы, блок сравнения (71) Ленинградский институт авиаци- .кодов, первый элемент И и элемент онного приборостроения ,ИЛИ, выход которого подключен к ин- (53) 621.396,712(088.8) формационному входу регистра, а так- (56) 1.Вго 11 М.ОМоГвас М.Е.е Оз- .же последовательно соединеннгие блок Ьогпе 0.9. йеаг 1 у 1 пвйапйапеоць ц 1- управления, блок определения максид 1 Са 1 сощрапдег Гог йгапзв 1 г.с 1 пд . мального кода и второй элемент И, а 1 х ьоцпд ргодгаеще ыдпа 1 ь 1 п а выход которого подключен к Второму 2.048 Н 81 Т/5 ац 1 ср 1 ех, " "Е 1 есго- входу элемента ИЛИ, третий вход ко-п 1 са есгег", 1973, Р 14, р, 298-300 торого соединен с выходом третьего (прототип). .; элемента И, первый вход которого сое" (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО динен с вторым выходом блока сравне- д КОИПАВдИРОВАНИЯ ЗВУКОВцХ ИГАЛОВ, ния кодов, первы вход которого 19 содержащее на передающей стороне соедиг 1 ен с выходом регистра, вторым- последовательно соединенные источник ,входом первого элемента И и входом звукового сигнала, блок коррекции, введенного блока Формирования мар- увив ограничитель и аналого-циФровой 1 керного сигнала, выход которого преобразователь, а также последова- ,подключен к третьему входу мульти- тельно соединенные компрессор и муль- плеКсора, а третий выход блока сравтиплексор, вторые входы которых сое- кения кодов соединен с вторым вхо" динены с выходом регистра, устано- дом блока управления, второй выход вочный вход которого соединен с . которого соединен с вторым входом Маей первым выходом .синхронизатора, вто- второго элемента И и третьим входом рой выход которого соединен с так- первого элемента И, а первый вход товым входом аналого-цифрового блока управления подключен,к выпреобразователя, а третий и четвер- ходу аналого-цифрового преобразовате. тый выходы синхронизатора соединены ля, к первому входу компрессора и с тактовыми входами компрессора и к первомувходу блока определения мультиплексора, а на приемной сторо- кода шкалы, выход которого соединен не - последовательно соединенные с вторым входом блока определения демультиплексор, экспандер, цифро- максимального кода и вторым входом аналоговый преобразователь и блок третьего элемента И, нричем,пятый, обратной коррекции, а также регистр, шестой и седьмой выходы синхронизавход которого соединен с вторым тора соединены соответственно с выходом демультиплексора, а выход тактовыми входами блока определения регистра - с вторым входом экспан- максимального кода, блока управления дера, о т л и ч а ю щ е е с я и блока Формирования маркерного ,тем, что, с целью повышения точнос- сигнала.30 Изобретение относится к техникепередачи высококачественных звуковыхсигналов в цифровой Форме, предназначенной для передачи информации спе-,циального назначения со сжатием полосы частот канала связи, отводимойдля передачи,Известно устройство для цифрового компандирования звуковых сигналов, содержащее на передающей стороне последовательно соединенныеисточник звукового сигнала, блоккоррекции, ограничитель и аналогоцифровой преобразователь АЦП , атакже последовательно соединенныекомпрессор и мультиплексор, вторые 15входы которых соединены с выходомрегистра, установочный вход которогосоединен с первым выходок синхронизатора, второй выход которого соединен с тактовым входом - АЦП, а тре-дтий и четвертый выходы синхронизатора соединены соответственно стактовыми входами компрессора и муль, типлексора, причем вход компрессорасоеДинен с выходом цифрового блокапамяти, вход которого соединен свыходом - АЦП и входом измерителяамплитуды цифрового сигнала, а тактовый вход цифрового блока памятисоединен с пятым выходом синхронизатора, а на приемной стороне - последовательно соединенные демультиплексор, экспандер, цифро-аналоговыйпреобразователь и блок обратнойкоррекции, а также регистр, входкоторого соединен с вторым выходомдемультиплексора, а выход регистра -с вторым входом экспандера Е 13.Однако известное устройство ха-.рактеризуется недостаточной точностью передачи звуковых сигналов, 40поскольку ошибка квантования напередающей стороне минимизируетсяна основе наибольшего пика амплитуды, появившегосяв течение интервала запоминания. Это увеличивает 45среднее значение шума квантования.Недостатком также является задержка сигнала на выходе устройствана время запоминания, что не позволяет проводить обработку звуковых ,5 Осигналов в реальном масштабе времени,Целью изобретения является повышение точности передачи звуковыхсигналов путем уменьшения шумовквантования. 55Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для цифровогокомпандирования звуковых сигналов,содержащее на передающей сторонепоследовательно соединенные источник 60звукового сигнала, блок коррекции,ограничитель и - АЦП, а также последовательно соединенные компрессори мультиплексор, вторые входы которых соединены с выходом регистра,установочный вход которого соединен с первым выходом синхронизатора, второй выход которого соединен с тактовым входом АЦП - 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 сигналовФ блок 2 коррекций, ограничитель 3, АЦП 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 ЛФормирования маркерного сигнала,а на приемной стороне - демультиплексор 18, регистр 19, экспандер 20,АЦП 21, блок 22 обратной коррекции.Работа устройства для цифровогокомпандирования звуковых сигналовосуществляется следующим образом.Аналоговый сигнал с выхода источника 1 звукового сигнала через блок2 коррекций, который осуществляетчастотную коррекцию сигнала, соглас 10но. рекомендациям МККТТ (подъем высокочастотных составляющих сигна.ла), и ограничитель 3, согласующийамплитуду звукового сигнала с динамическим диапазоном АЦП 4, поступает 15на информационный вход АЦП.4. Навыходе АЦП 4 формируются 13-разрядные кодовые слова, однозначно определяющие амплитуду аналогового сигнала в моменты дискретизации, зада Оваемые на тактовый вход АЦП 4 с второго выхода синхронизатора 13. Ко-.довые слова с выхода АЦП 4 поступаютна вход блока 7 определения кодашкалы, который.для каждого отсчетаопределяет поддиапазон динамического диапазона кодируемого звуковогосигнала, на котором находится дан- .ный отсчет, и выдает код поддиапазона, т.е. код шкалы ХБлок 7 определения кода шкалы(не показаносостоит из регистрапамяти, в котором записаны кодыграничных точек поддиапазонов, схемысравнения и решающей, схемы. Кодыотсчетов поступают нъ один вход схе-, З 5мы сравнения, а на другой поступаюткоды граничных точек поддиапазоновс регистра памяти, в результатесравнения решающая схема выдает кодшкалы. Этот код поступает на блок 408 сравнения кодов, на второй входкоторого подается код шкалы, записанный в один из предыдущих моментов времени в регистре 11Блок 8сравнения кодов представляет собой 45не показано) схему сравнения, выполненную на сумматоре, с управляющей логикой, которая, в зависимостиот результата сравнения, вырабатывает сигналы. На выходах блока 8 усравнения кодов Формируются следующие сигналы: Х Ъ У, либо Х = У,либо Х С У, где У - код шкалы,записайный в регистр 11. В первомслучае на первый вход третьего элемента И 15 выдается сигнал разреше- . фния, который открывает его и кодшкалы с выхода блока 7 определениякода шкалы через. третий элементИ 15, элемент ИЛИ 10 поступает наинформационный вход регистра 11, :. 6 О .в котором по тактовому импульсу ссинхронизатора 13 записывается.Одновременно с третьего выхода блока 8 сравнения кодов выдается сигнал,.запрета на второй вход блока 16 уп" 6равления, где он запоминается. Таким образом, в случае, если Х 1 У,сразу происходит изменение кода шка"лы, чем обеспечивается исключениеклиппирования кодируемого звуковогосигнала. Во втором .случае, когдаХ = У; сигнал разрешения с перво",го выхода блока 8 сравнения кодов,поступает на первый вход первогоэлемента И 9 и разрешает перезаписькода с выхода регистра 11 на, еговход по цепи: второй вход первогоэлемента И 9, первый вход элементаИЛИ 10, информационный вход реюистра 11, Одновременно с третьего выхода блока 8 сравнения выдаетсясигнал запрета на второй вход блока16 управления, где он записывается.В третьем случае, когда , ХУ,код шкалы в регистре 11 переписывается аналогично, как и во второмслучае. Кроме этого, в блоке 16 управления выделяются отсчеты сигнала,в которые кодируемый звуковой сигналпроходит через среднее значение динамического диапазона,Блок 16 управления представляетсобой (не показано) схему выделенияотсчетов, в которые сигнал проходитчерез среднее значение, это. можетбыть, например, дифференцирующаяцепь, триггер памяти сигналов запрета, поступающих с третьего выходаблока 8 сравнения, кодов .и логическихэлементов, формирующих сигнал запрета на первый элемент И 9 и второйэлемент И 12, а также сигнал обнуления на первый вход блока 14 определения максимального кода,В.случае,если с момента предыдущего сигнала,в котором сигнал проходит черезсредний уровень, на второй вход блока 16 управления не поступает сигнал запрета с третьего выхода блока7 сравнения кодов, блок 16 управления выдает разрешение на вход второго элемента И 12 и на третий входпервого элемента И 9 "Запрет 1.Тогда код шкалы с выхода блока 14определения максимального кодачерез второй элемент И 12 поступаетна второй вход элемента ИЛИ 10,а с его выхода - на информационныйвход регистра 11, в который записывается по тактовому сигналу с синхронизатора 13. Выход блока 14. определения максимального кода обнуляется сигналом с первого выходаблока 16 управления, поступающимна первый вход блока 14 определениямаксимального кода, вырабатываемымв ьюмент перехода кодируемого звукового сигнала через средний уровень,На:второй вход блока 14 определениямаксимального кода не показано,представляющего собой схему сравнения, цифровой коммутатор и регистркода, .выход которого подключен кодному входу схемы сравнения, на другой вход которой поступает код ахаем с выхода блока 7 определения йода иаалы, по результатам сравнения аарабатывается сигнал управлеиия цифровым коммутатором, который подключает к выходу регистра больший иэ сравниваемых кодов, который и записывается в регистр.Такии 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 б и на вход бло О ка 17 формирования маркерного сигна-, ла. В компрессоре 5 по коду шкалы Формируется сигнал управления компрессии. Компрессор 5 осуществляет компрессию кодовых слов, поступающих 25 на его первый вход с выхода АЦП 4.Блок 17 формирования маркерного сигнала Формирует маркерный сигнал только в моменты смены кода шкалы, он может быть выполнен на регистре 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 шка" лы, поступающему с выхода регистра 19 на второй вход экспандера 20, фор мируют сигнал управления экспандированием, всоответствии 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, пОступает 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 вероят" ности 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, Устройство.также устраняет задержку сигнала, что позволяет использовать его для работы в реальном масштабе вре- менна.10309 75 Составитель Д.ПаниткннА.Шишкина Техред М,Тепер, Корректор А,Тяс е Тираж 677 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д каз 5235/58 5 ужгород, ул. Проектная П Фил н