DE102004055738B4

DE102004055738B4 - Signal processing unit and signal processing method

Info

Publication number: DE102004055738B4
Application number: DE200410055738
Authority: DE
Inventors: Hanno Prof. Dr. Kahnt; Stephan Braun
Original assignee: Fachhochschule Jena
Current assignee: Fachhochschule Jena
Priority date: 2004-11-18
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2024-11-19
Also published as: DE102004055738A1; WO2006053684A2; WO2006053684A3

Abstract

Signalbearbeitungseinheit für eine Signalbearbeitungsstrecke (1) zum Ändern einer ersten Eigenschaft eines zugeführten Audiosignals (s1), mit
einem Ausgabemodul (2, 3) zum Ausgeben des von der Signalbearbeitungsstrecke (1) geänderten Audiosignals (s2) als Ausgangssignal (s3),
wobei die Signalbearbeitungsstrecke (1) eine Änderung einer zweiten Eigenschaft des zugeführten Audiosignals (s1) gemäß einer ersten Übertragungsfunktion bewirkt und
wobei das Ausgabemodul (2, 3) einen der Signalbearbeitungsstrecke (1) nachgeordneten einstellbaren Verstärker (2), dem das geänderte Audiosignal (s2) zugeführt wird, der es gemäß einer zweiten Übertragungsfunktion bezüglich der zweiten Signaleigenschaft verstärkt und als Ausgangssignal (s3) ausgibt, und ein Stellmodul (3) umfaßt, das die zweite Übertragungsfunktion des Verstärkers (2) einstellt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite Eigenschaft des zugeführten Audiosignals (s1) sein Pegel ist und das Stellmodul (3) die zweite Übertragungsfunktion des Verstärkers (2) invers zur ersten Übertragungsfunktion einstellt, um beim Ausgangssignal (s3) eine Kompensation der durch die Signalbearbeitungsstrecke bewirkten Pegeländerung durchzuführen.Signal processing unit for a signal processing line (1) for changing a first property of a supplied audio signal (s1), with
an output module (2, 3) for outputting the audio signal (s2) changed by the signal processing path (1) as an output signal (s3),
wherein the signal processing path (1) causes a change of a second property of the supplied audio signal (s1) according to a first transfer function, and
wherein the output module (2, 3) an adjustable amplifier (2) downstream of the signal processing path (1), to which the changed audio signal (s2) is applied, amplifies it according to a second transfer function with respect to the second signal characteristic and outputs as output signal (s3), and an adjusting module (3) which adjusts the second transfer function of the amplifier (2),
characterized in that
the second property of the supplied audio signal (s1) is its level and the adjusting module (3) adjusts the second transfer function of the amplifier (2) inversely to the first transfer function to compensate the output signal (s3) for the level change effected by the signal processing path.

Description

Die Erfindung betrifft eine Signalbearbeitungseinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Signalbearbeitungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 12.The The invention relates to a signal processing unit according to the preamble of claim 1 and a signal processing method according to the preamble of claim 12.

Bei der Bearbeitung von Audiosignalen mit Klangfiltern, wie z. B. der Anhebung oder Absenkung von Höhen- oder Tiefenanteilen, erfolgt zwangsläufig auch eine Veränderung der Lautstärke. Für die genaue Beurteilung der Wirkung der erreichten Klangveränderung ist jedoch eine mit dem unbeeinflußten Signal vergleichbare Lautstärke erforderlich. Daher wird eine manuelle Lautstärkekorrektur durchgeführt, die jedoch aufwendig und ungenau ist.at the processing of audio signals with sound filters, such. B. the Raising or lowering altitude or depth shares, inevitably a change takes place the volume. For the accurate assessment of the effect of the achieved sound change however, a volume comparable to the unaffected signal is required. Therefore, a manual volume correction performed that However, consuming and inaccurate.

Bekannt ist es ferner, den Signalpegel in einem Audiosystem abhängig von einer Störquelle, wie z. B. der Umgebungslautstärke, nachzuregeln ( DE 24 56 445 C3 ). Die DE 689 17 710 T2 und DE 102 25 145 A1 beschreiben eine gesteuerte Beeinflussung von Klangfiltern in Abhängigkeit eines Signalpegels. Die DE 42 37 005 A1 gibt ein Verfahren zur empfangsseitigen Verringerung von Lautstärkeunterschieden beim Wechsel zwischen gespeicherten und/oder rundfunkmäßig übertragenen Audio-Programmsignalen an, bei dem für die Signale ein entsprechender Kennwert angegeben wird. In Abhängigkeit des Kennwertes wird die Lautstärke dann beim Programmwechsel eingestellt. Die DE 199 48 172 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem der Pegel eines Signals vor der Bearbeitung in Abhängigkeit seiner Amplitude abgesenkt und nach der Signalbearbeitung angehoben wird, um eine verzerrungsfreie Signalbearbeitung zu ermöglichen. Die DE 34 22 804 A1 zeigt eine Signalbearbeitungseinheit und Signalbearbeitungsstrecke, die jeweils den Pegel eines zugeführten Audiosignals kompensiert, indem das gesamte Frequenzband des zugeführten Audiosignals in wenigstens fünf Frequenzbänder unterteilt wird und jedes Frequenzband mit einem Verstärker versehen wird, wobei alle Verstärker so ausgestaltet sind, daß die einzelnen Frequenzbänder auf einen für alle Frequenzbänder gleichen Pegel eingeregelt werden. Aus der DE 102 28 632 B3 ist eine Signalbearbeitungseinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Signalbearbeitungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 12 bekannt.It is also known, the signal level in an audio system depending on a source of interference, such. B. the ambient volume, readjust ( DE 24 56 445 C3 ). The DE 689 17 710 T2 and DE 102 25 145 A1 describe a controlled influence of sound filters depending on a signal level. The DE 42 37 005 A1 specifies a method for receiving-side reduction of volume differences when switching between stored and / or radio-transmitted audio program signals, in which a corresponding characteristic value is specified for the signals. Depending on the characteristic value, the volume is then set during the program change. The DE 199 48 172 A1 describes a method in which the level of a signal before processing is lowered in response to its amplitude and raised after the signal processing to allow distortion-free signal processing. The DE 34 22 804 A1 shows a signal processing unit and signal processing path which each compensates the level of a supplied audio signal by the entire frequency band of the supplied audio signal is divided into at least five frequency bands and each frequency band is provided with an amplifier, all amplifiers are designed so that the individual frequency bands to a the same level can be set for all frequency bands. From the DE 102 28 632 B3 a signal processing unit according to the preamble of claim 1 and a signal processing method according to the preamble of claim 12 is known.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Signalbearbeitungseinheit der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine durch die Signalbearbeitungsstrecke bedingte unerwünschte Änderung der zweiten Eigenschaft des zugeführten Audiosignals vermieden werden kann. Ferner soll ein entsprechendes Signalbearbeitungsverfahren bereitgestellt werden.outgoing It is the object of the invention to provide a signal processing unit to improve the type mentioned so that a through the signal processing line conditional unwanted change the second property of the supplied audio signal avoided can be. Furthermore, a corresponding signal processing method to be provided.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Signalbearbeitungseinheit mit den Merkmalen des Anspruches 1.According to the invention Task solved by a signal processing unit having the features of the claim 1.

Mit dieser Signalbearbeitungseinheit kann somit die unerwünschte Änderung der zweiten Eigenschaft des zugeführten Audiosignals mittels dem Verstärker, dessen zweite Übertragungsfunktion durch das Stellmodul eingestellt ist, kompensiert werden. Damit wird die unerwünschte Änderung der zweiten Signaleigenschaft beseitigt, so daß das veränderte und verstärkte Signal die gleiche Lautstärke wie das zugeführte Signal aufweist. Damit läßt sich sofort die Wirkung der erreichten Klangveränderung beurteilen. Darüber hinaus bleibt die Dynamik des zugeführten Audiosignals erhalten (die Dynamik des zugeführten Audiosignals und des Ausgabesignals ist gleich), so daß keine unerwünschte Verschlechterung der Signaldynamik vorliegt.With This signal processing unit can thus the unwanted change the second property of the supplied audio signal by means of the amplifier, its second transfer function by the control module is set to be compensated. This will be the unwanted change eliminated the second signal property, so that the changed and amplified signal the same volume as the supplied Signal has. This can be done immediately evaluate the effect of the achieved sound change. Furthermore remains the dynamics of the supplied Receive audio signal (the dynamics of the supplied audio signal and the Output signal is the same), so that no unwanted deterioration the signal dynamics is present.

Der Verstärker ist bevorzugt so ausgelegt, daß er nur die zweite Signaleigenschaft beeinflußt. Damit wird mittels dem Verstärker ausschließlich die Änderung der zweiten Signaleigenschaft bewirkt und sonst keine weiteren Änderungen des Audiosignals durchgeführt.Of the amplifier is preferably designed so that he only affects the second signal characteristic. This is by means of the amplifier exclusively the change the second signal property causes and no other changes of the audio signal.

Die Änderung der zweiten Eigenschaft des zugeführten Audiosignals tritt bei der Signalbearbeitungsstrecke bevorzugt während der gewünschten Änderung der ersten Signaleigenschaft auf.The change the second property of the input audio signal occurs the signal processing path preferably during the desired change the first signal property.

Das Stellmodul kann beispielsweise die Einstellung eines Stellelements der Signalbearbeitungsstrecke (z. B. die Einstellung eines Klangstellers) erfassen und in Abhängigkeit davon die zweite Übertragungsfunktion einstellen.The Stellmodul can, for example, the setting of a control element the signal processing path (eg the setting of a sound actuator) capture and depending of which the second transfer function to adjust.

Ferner ist es möglich, daß das Stellmodul das zugeführte Audiosignal und das mittels der Signalbearbeitungsstrecke geänderte Audiosignal erfaßt und in Abhängigkeit der beiden Signale die Einstellung der zweiten Übertragungsfunktion bewirkt. Damit läßt sich eine äußerst exakte Kompensation der Änderung der zweiten Signaleigenschaft realisieren. Insbesondere ist es möglich, die erfindungsgemäße Signalbearbeitungseinheit bei schon vorhandenen Signalbearbeitungsstrecken (beispielsweise Equalizer, Verzerrer, Mixer, Klangerzeuger, Dynamikkompressor oder Vokalprozessor) einzusetzen.Further Is it possible, that this Stellmodul the supplied Audio signal and the audio signal changed by means of the signal processing path recorded and dependent on the two signals causes the setting of the second transfer function. This can be a very precise one Compensation of the change realize the second signal property. In particular, it is possible to Signal processing unit according to the invention in already existing signal processing lines (for example Equalizer, distortion, mixer, tone generator, dynamic compressor or Vocal processor).

Insbesondere bestimmt das Stellmodul den Wert eines vorbestimmten Auswerteparameters bei beiden erfaßten Audiosignalen und stellt in Abhängigkeit der beiden Werte die zweite Übertragungsfunktion ein. Als Auswerteparameter kann z. B. der Effektivwert, der arithmetische Mittelwert oder der Spitzenwert des Audiosignals gewählt werden, wobei bevorzugt der Effektivwert ausgewählt wird.Especially the setting module determines the value of a predetermined evaluation parameter in both cases Audio signals and sets in dependence the two values are the second transfer function one. As an evaluation parameter can z. B. the rms value, the arithmetic Average or the peak of the audio signal are selected wherein preferably the effective value is selected.

Das Stellmodul kann das Verhältnis des Wertes des vorbestimmten Auswerteparameters des zugeführten Audiosignals zum Wert des vorbestimmten Auswerteparameters des geänderten Audiosignals bilden und dieses Verhältnis als Verstärkungsfaktor der zweiten Übertragungsfunktion einstellen. Eine solche Verhältnisbildung läßt sich sehr leicht und einfach realisieren, so daß die erfindungsgemäß Signalbearbeitungseinheit kostengünstig aufgebaut werden kann.The control module can change the ratio of who form the predetermined evaluation parameter of the supplied audio signal to the value of the predetermined evaluation parameter of the changed audio signal and set this ratio as an amplification factor of the second transfer function. Such a ratio formation can be realized very easily and simply, so that the signal processing unit according to the invention can be constructed inexpensively.

Insbesondere kann das Stellmodul zur Bestimmung des Wertes des vorbestimmten Auswerteparameters die Audiosignale filtern. Dies ist von Vorteil, da dadurch eine Wichtung der spektralen Anteile des Audiosignals gemäß der spektralen Empfindlichkeit des Gehörs durchgeführt werden kann.Especially can the control module for determining the value of the predetermined Evaluation parameters to filter the audio signals. This is an advantage as a result, a weighting of the spectral components of the audio signal according to the spectral Sensitivity of hearing carried out can be.

Ferner kann das Stellmodul vor der Verhältnisbildung zum Wert des geänderten Audiosignals einen vorbestimmten Offset addieren. Damit wird sichergestellt, daß das Verhältnis sicher kleiner als 1 ist, wenn kein Audiosignal oder ein Audiosignal mit sehr geringem Pegel zugeführt wird. Es kann somit sichergestellt werden, daß Rauschen (bei fehlendem zugeführten Audiosignal) mittels dem Verstärker nicht unerwünscht noch verstärkt wird.Further can the control module before the ratio formation to the value of the changed Audio signal add a predetermined offset. This will ensure that this relationship certainly less than 1, if no audio signal or an audio signal supplied at a very low level becomes. It can thus be ensured that noise (in the absence of supplied audio signal) not by means of the amplifier undesirable even stronger becomes.

Die Signalbearbeitungsstrecke kann zumindest ein Stellelement aufweisen, mit dem die Wirkung der Signalbearbeitungsstrecke veränderbar ist. Mit dem Stellelement läßt sich z. B. die Änderung der ersten Signaleigenschaft einstellen, was jedoch in der Regel auch zu einer Änderung der ersten Übertragungsfunktion führt. Das Stellmodul stellt in diesem Fall bevorzugt die zweite Übertragungsfunktion immer dann ein, wenn mittels dem Stellelement die Wirkung der Signalbearbeitungsstrecke verändert wird. Besonders bevorzugt ist die Ausführung, bei der das Stellmodul die zweite Übertragungsfunktion immer nur dann einstellt, wenn die Wirkung der Signalverarbeitungsstrecke verändert wird.The Signal processing line may have at least one actuator, with the effect of the signal processing path changeable is. With the actuator can be z. B. the change set the first signal property, which, however, as a rule also to a change the first transfer function leads. The control module in this case preferably always the second transfer function then when, by means of the actuator, the effect of the signal processing path is changed. Particularly preferred is the embodiment, when the control module, the second transfer function only ever then adjusts when the effect of the signal processing line changed becomes.

Insbesondere kann das Stellmodul ein Abtast-Halte-Glied umfassen, in dem ein Wert zur Einstellung der zweiten Übertragungsfunktion gespeichert ist, der durch einen neuen Wert ersetzt wird, wenn mittels dem Stellelement die Wirkung der Signalbearbeitungsstrecke verändert wird. Damit kann in einfacher Art sichergestellt werden, daß immer die gewünschte Kompensation der Änderung der zweiten Signaleigenschaft erreicht wird.Especially For example, the control module may comprise a sample-and-hold member in which a Value stored for setting the second transfer function which is replaced by a new value when using the actuator the effect of the signal processing path is changed. This can be easier Sort of be assured that always the desired Compensation of the change the second signal property is achieved.

Natürlich kann das Stellmodul die zweite Übertragungsfunktion auch laufend gemäß den vorher beschriebenen Arten einstellen.Of course you can the control module, the second transfer function also running according to the before set the described types.

Insbesondere kann das Stellmodul die zweite Übertragungsfunktion in Abhängigkeit der Effektivwerte des zugeführten Audiosignals und des geänderten Audiosignals einstellen. Damit wird eine automatische Pegelnachführung in der Art erreicht, daß das zugeführte Audiosignal und das Ausgabesignal die gleiche Lautstärke aufweisen.Especially the control module can the second transfer function dependent on the rms values of the supplied Audio signal and the changed Adjust audio signal. This is an automatic level tracking in of the kind that the supplied Audio signal and the output signal have the same volume.

Bevorzugt ist die Signalbearbeitungsstrecke Bestandteil der erfindungsgemäßen Signalbearbeitungseinheit.Prefers the signal processing path is part of the signal processing unit according to the invention.

Die Signalbearbeitungseinheit kann als Hardware und/oder Software ausgebildet sein. Die Hardware kann eine analoge und/oder digitale Schaltung sein. Die Software kann insbesondere auch als Software-Plugin realisiert werden.The Signal processing unit can be designed as hardware and / or software be. The hardware can be an analog and / or digital circuit be. The software can also be realized as a software plugin become.

Bei der zweiten Übertragungsfunktion des Verstärkers kann es sich insbesondere um einen Verstärkungsfaktor handeln, dessen Wert größer, gleich oder kleiner als 1 betragen kann. Wenn der Wert kleiner 1 ist, bewirkt der Verstärker eine Dämpfung.at the second transfer function of the amplifier it may in particular be an amplification factor whose Value greater, equal or may be less than 1. If the value is less than 1, causes the amplifier a damping.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Signalbearbeitungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruches 12.The Task is further solved by a signal processing method having the features of the claim 12th

Mit diesem Verfahren kann die unerwünschte Änderung der zweiten Signaleigenschaft vollständig kompensiert werden. Es ist dadurch möglich, daß das zugeführte Audiosignal und das Ausgangssignal die gleiche Lautstärke aufweisen, so daß die mittels der Signalbearbeitungsstrecke durchgeführte Klangänderung gut beurteilt werden kann.With This procedure can be the unwanted change the second signal property are completely compensated. It is thereby possible that this supplied Audio signal and the output signal have the same volume, So that the be well assessed by the signal processing path performed sound change can.

Bevorzugt werden das zugeführte Audiosignal und das geänderte Audiosignal erfaßt und in Abhängigkeit der beiden Signale wird die Einstellung der zweiten Übertragungsfunktion bewirkt. Damit läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren bei schon vorliegenden Signalbearbeitungsstrecken anwenden.Prefers will be fed Audio signal and the changed Audio signal detected and depending the two signals become the setting of the second transfer function causes. This can be the inventive method apply to existing signal processing lines.

Insbesondere kann der Wert eines vorbestimmten Auswerteparameters bei beiden erfaßten Audiosignalen bestimmt werden und wird in Abhängigkeit der beiden Werte die zweite Übertragungsfunktion eingestellt. Dadurch läßt sich eine sehr gute Kompensation der unerwünschten Änderung der zweiten Signaleigenschaft bewirken.Especially For example, the value of a predetermined evaluation parameter in both recorded audio signals be determined and will depend on the two values are the second transfer function set. This can be done a very good compensation of the unwanted change of the second signal property cause.

Insbesondere wird das Verhältnis des Wertes des vorbestimmten Auswerteparameters des zugeführten Audiosignals zum Wert des vorbestimmten Auswerteparameters des geänderten Audiosignals gebildet und wird dieses Verhältnis als Verstärkungsfaktor der zweiten Übertragungsfunktion eingestellt. Damit läßt sich die Einstellung der Verstärkung auf einfachste Art realisieren.Especially will the ratio the value of the predetermined evaluation parameter of the supplied audio signal to the value of the predetermined evaluation parameter of the changed one Audio signal is formed and this ratio as a gain factor the second transfer function set. This can be the setting of the gain realize in the simplest way.

Vor der Verhältnisbildung kann zum Wert des geänderten Audiosignals ein vorbestimmter Offset addiert werden. Damit wird sichergestellt, daß der Verstärkungsfaktor kleiner 1 ist, wenn kein Signal zugeführt wird und durch die Signalbearbeitungsstrecke lediglich Rauschen erzeugt wird. Ein solches Rauschen wird dann nicht noch verstärkt, sondern aufgrund des Verstärkungsfaktors von kleiner als 1 in vorteilhafter Weise verringert.Before the ratio formation, a predetermined offset can be added to the value of the changed audio signal. This ensures that the gain factor is less than 1 if no signal is too high is guided and only noise is generated by the signal processing path. Such noise is then not amplified, but reduced due to the gain of less than 1 in an advantageous manner.

Zur Bestimmung des Wertes des vorbestimmten Auswerteparameters können die Audiosignale gefiltert werden. Damit kann beispielsweise eine Wichtung der spektralen Anteile des Audiosignals durchgeführt werden. Dies ist von Vorteil, da die Audiosignale dann entsprechend der spektralen Empfindlichkeit des Gehörs gewichtet werden können, so daß eine konstante Lautstärke einstellbar ist.to Determining the value of the predetermined evaluation parameter, the Audio signals are filtered. This can, for example, a weighting the spectral components of the audio signal are performed. This is an advantage since the audio signals then according to the spectral sensitivity of hearing can be weighted so that one constant volume is adjustable.

Neben dem Effektivwert als Auswerteparameter kann beispielsweise noch der arithmetische Mittelwert oder der Spitzenwert eines Auswerteparameters eingesetzt werden.Next The RMS value as an evaluation parameter can still be used, for example the arithmetic mean or the peak value of an evaluation parameter be used.

Insbesondere kann die Signalbearbeitungsstrecke zumindest ein Stellelement aufweisen, mit dem die Wirkung der Signalbearbeitungsstrecke auf die erste Signaleigenschaft veränderbar ist, und wird die zweite Übertragungsfunktion immer dann eingestellt, wenn mittels dem Stellelement die Wirkung der Signalverarbeitungsstrecke verändert wird. Dazu wird bevorzugt der Wert zur Einstellung der zweiten Übertragungsfunktion gespeichert und immer dann durch einen neuen Wert ersetzt, wenn mittels dem Stellelement die Wirkung der Signalbearbeitungsstrecke verändert wird. Auf diese Weise kann leicht sichergestellt werden, daß immer die gewünschte Kompensation der Änderung der zweiten Signaleigenschaft durchgeführt wird.Especially the signal processing path can have at least one actuating element, with the effect of the signal processing line on the first Signal property changeable is, and becomes the second transfer function always set when by means of the actuator the effect the signal processing path is changed. This is preferred the value for setting the second transfer function is stored and always replaced by a new value when using the actuator the effect of the signal processing path is changed. In this way can be easily ensured that always the desired compensation the change the second signal property is performed.

Besonders bevorzugt wird die zweite Übertragungsfunktion in Abhängigkeit des Effektivwertes des zugeführten Audiosignals und des geänderten Audiosignals eingestellt. Damit läßt sich eine konstante Lautstärke verwirklichen.Especially the second transfer function is preferred dependent on the effective value of the supplied Audio signal and the changed audio signal set. This can be a constant volume realize.

Die erfindungsgemäße Signalbearbeitungseinheit kann insbesondere so weitergebildet werden, daß das angegebene Signalbearbeitungsverfahren und seine Weiterbildungen verwirklicht werden.The Signal processing unit according to the invention can in particular be developed so that the specified signal processing method and his training be realized.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhalber anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below by way of example with reference to exemplary embodiments in conjunction with the attached Drawings explained in more detail. It demonstrate:

1 eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Signalbearbeitungseinheit, und 1 a schematic diagram of a first embodiment of a signal processing unit, and

2 eine Prinzipdarstellung einer Weiterbildung der Signalbearbeitungseinheit von 1. 2 a schematic diagram of a development of the signal processing unit of 1 ,

Wie 1 zu entnehmen ist, wird einer Signalbearbeitungsstrecke 1 ein zu änderndes Audiosignal s1 zugeführt, das von der Signalbearbeitungsstrecke 1 verändert und als geändertes Audiosignal s2 an einen der Signalbearbeitungsstrecke 1 nachgeordneten Verstärker 2 abgegeben wird. Der Verstärker 2 verstärkt das geänderte Signal s2 und gibt es als verstärktes Ausgangssignal s3 aus. Die Signalbearbeitungsstrecke führt beispielsweise eine Anhebung oder Absenkung von Höhenanteilen (erste Signaleigenschaft) des zugeführten Audiosignals s1 durch, was jedoch gleichzeitig eine unerwünschte Verringerung (gemäß einer ersten Übertragungsfunktion für den Signalpegel) des Signalpegels (zweite Signaleigenschaft) nach sich zieht, wodurch das geänderte Signal s2 leiser ist als das zugeführte Signal s1. Die Verstärkung des Verstärkers 2 ist so eingestellt, daß der Pegel des Ausgangssignals s3 so weit angehoben ist, daß die Lautstärke des Ausgangssignals s3 der Lautstärke des zugeführten Signals s1 entspricht.As 1 can be seen, is a signal processing line 1 an audio signal s1 to be changed is supplied from the signal processing path 1 changed and as a modified audio signal s2 to one of the signal processing line 1 downstream amplifier 2 is delivered. The amplifier 2 amplifies the changed signal s2 and outputs it as an amplified output signal s3. The signal processing path, for example, performs an increase or decrease in the height components (first signal characteristic) of the supplied audio signal s1, which at the same time entails an undesirable reduction (according to a first signal level transfer function) of the signal level (second signal characteristic), whereby the changed signal s2 is lower than the supplied signal s1. The gain of the amplifier 2 is set so that the level of the output signal s3 is raised so far that the volume of the output signal s3 corresponds to the volume of the supplied signal s1.

Die Einstellung des entsprechenden Verstärkungsfaktors (zweite Übertragungsfunktion für den Signalpegel) wird mittels einem Stellmodul 3 bewirkt.The setting of the corresponding amplification factor (second transfer function for the signal level) is effected by means of an adjustment module 3 causes.

Das Stellmodul 3 umfaßt einen ersten Filter 4, dem das zugeführte Signal s1 zugeführt wird sowie eine dem ersten Filter 4 nachgeordnete Effektivwertmeßeinheit 5. Ferner umfaßt das Stellmodul 3 einen zweiten Filter 6, dem das geänderte Signal s2 zugeführt wird, sowie eine dem zweiten Filter 6 nachgeordnete Effektivwertmeßeinheit 7.The control module 3 includes a first filter 4 to which the supplied signal s1 is supplied as well as a first filter 4 downstream effective value measuring unit 5 , Furthermore, the adjusting module comprises 3 a second filter 6 to which the changed signal s2 is supplied and one to the second filter 6 downstream effective value measuring unit 7 ,

Mittels dem Filter 4 und der Effektivwertmeßeinheit 5 wird ein Effektivwert U₁ des zugeführten Signals s1 bestimmt und mittels dem Filter 6 und der Effektivwertmeßeinheit 7 wird ein Effektivwert U₂ des geänderten Signals s2 ermittelt. Die Filter 4 und 6 sind hier gleich, wobei ihre Zeitkonstanten ebenfalls gleich und wesentlich größer als die längste Periodendauer im zugeführten Signal s1 sind. Die Filter 4 und 6 dienen zur Wichtung der spektralen Signalanteile in den Effektivwerten U₁ und U₂ entsprechend der spektralen Empfindlichkeit des Ohres eines Zuhörers.By means of the filter 4 and the RMS measuring unit 5 an effective value U _{1 of} the supplied signal s1 is determined and by means of the filter 6 and the RMS measuring unit 7 an effective value U _{2 of} the changed signal s 2 is determined. The filters 4 and 6 are the same here, their time constants also being equal and substantially larger than the longest period in the supplied signal s1. The filters 4 and 6 are used to weight the spectral signal components in the RMS values U ₁ and U ₂ according to the spectral sensitivity of the ear of a listener.

Das Stellmodul 3 enthält ferner eine Quotientenbildungseinheit 8, die das Verhältnis des Effektivwertes bzw. des quadratischen Mittelwertes U₁ zum Effektivwert U₂ ermittelt und dieses an den Verstärker 2 als Verstärkungsfaktor anlegt. Damit wird der Pegel des geänderten Signals s2 gerade mit dem inversen Verhältnis multipliziert, das aufgrund der Signalbearbeitungsstrecke 1 zwischen dem Pegel des geänderten Signals s2 und dem Pegel des zugeführten Signals s1 vorliegt. Anders gesagt, die Signalbearbeitungsstrecke 1 weist für den Signalpegel eine erste Übertragungsfunktion (U₂/U₁) auf und die zweite Übertragungsfunktion des Verstärkers 2 bezüglich des Signalpegels (zweite Signaleigenschaft) wird gerade invers (U₁/U₂) zur ersten Übertragungsfunktion eingestellt. Somit wird die unerwünschte Änderung einer zweiten Signaleigenschaft (hier des Signalpegels), die bei der Durchführung der gewünschten Änderung mittels der Signalbearbeitungsstrecke 1 (beispielsweise die Veränderung der spektralen Zusammensetzung des zugeführten Signals s1 oder das Hinzufügen von weiteren Signalkomponenten zum Signal s1) erfolgt, aufgrund der invers eingestellten Übertragungsfunktion des Verstärkers 2 vollständig kompensiert. Es liegt daher eine automatische Pegelnachführung vor, so daß das Ausgangssignal s3 (= U₁/U₂ × s2) immer den Pegel des zugeführten Signals s1 aufweist, unabhängig von der durchgeführten Änderung mittels der Signalbearbeitungsstrecke 1. Als Verstärker 2 kann bei einer Hardwarerealisierung z. B. ein spannungsgesteuerter Verstärker (VCA) oder ein Analogmultiplizierer eingesetzt werden.The control module 3 also contains a quotient forming unit 8th , which determines the ratio of the effective value or the root mean square value U ₁ to the effective value U ₂ and this to the amplifier 2 as gain factor. Thus, the level of the changed signal s2 is just multiplied by the inverse ratio due to the signal processing path 1 between the level of the changed signal s2 and the level of the supplied signal s1. In other words, the signal processing line 1 has a first transfer function (U ₂ / U ₁ ) for the signal level and the second transfer function of the amplifier 2 with respect to the signal level (second signal property) is ge inverse (U ₁ / U ₂ ) is set to the first transfer function. Thus, the undesirable change of a second signal property (here the signal level), which in the implementation of the desired change by means of the signal processing path 1 (For example, the change in the spectral composition of the supplied signal s1 or the addition of further signal components to the signal s1), due to the inverse set transfer function of the amplifier 2 completely compensated. There is therefore an automatic level tracking, so that the output signal s3 (= U ₁ / U ₂ × s2) always has the level of the supplied signal s1, regardless of the change carried out by means of the signal processing path 1 , As an amplifier 2 can in a hardware implementation z. As a voltage controlled amplifier (VCA) or an analog multiplier can be used.

In 2 ist eine Weiterbildung der Ausführungsform von 1 dargestellt. Zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und wird zu deren Beschreibung auf die Ausführungen bezüglich 1 verwiesen.In 2 is a development of the embodiment of 1 shown. To avoid unnecessary repetition, the same elements are denoted by the same reference numerals and will be described with respect to their descriptions 1 directed.

Im Unterschied zur Ausführungsform von 1 ist bei der Signalbearbeitungseinheit von 2 zwischen der zweiten Effektivwertmeßeinheit 7 und der Quotientenbildungseinheit 8 eine Offseteinheit 9 angeordnet, die zu dem ermittelten Effektivwert U₂ einen vorbestimmten Wert (Offset) hinzuaddiert, so daß ein Wert U₃, der größer als U₂ ist, erhalten wird. Dadurch wird sichergestellt, daß bei sehr geringen Signalpegeln, wie sie z. B. bei einem fehlenden zugeführten Signal s1 aufgrund des Rauschens gegeben sind, das Verhältnis U₁/U₃ sicher kleiner als 1 ist. Somit wird in diesem Fall kein unerwünschtes Anheben des Signalpegels des geänderten Signals s2 mittels des Verstärkers 2 bewirkt.In contrast to the embodiment of 1 is at the signal processing unit of 2 between the second rms measuring unit 7 and the quotient forming unit 8th an offset unit 9 arranged, which added to the determined effective value U ₂ a predetermined value (offset), so that a value U ₃ , which is greater than U _2, is obtained. This ensures that at very low signal levels, as z. B. given a missing signal s1 supplied due to the noise, the ratio U ₁ / U _{3 is} certainly less than 1. Thus, in this case, no undesired raising of the signal level of the changed signal s2 by means of the amplifier 2 causes.

Ferner weist die Signalbearbeitungseinheit von 2 ein der Quotientenbildungseinheit 8 nachgeschaltetes Abtast-Halte-Glied 10 auf, in dem der gewünschte Verhältniswert U₁/U₃ gespeichert ist. Das Abtast-Halte-Glied 10 legt den gespeicherten Verhältniswert U₁/U₃ und an den Verstärker 2 an und nimmt einen neuen Verhältniswert anstatt des geraden gespeicherten Verhältniswertes immer nur dann auf, wenn die Signalbearbeitungsstrecke derart geändert wird, daß eine geänderte Signalbearbeitung vorliegt (durch die gestrichelte Linie 11 angedeutet). Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß ein Stellelement 12 die Signalbearbeitungsstrecke 1 überwacht und nur bei Änderungen des Stellelements 12 (beispielsweise ein Klangsteller) der neue Verhältniswert in das Abtast-Halte-Glied 10 übernommen wird.Furthermore, the signal processing unit of 2 one of the quotient forming unit 8th downstream sample-and-hold element 10 on, in which the desired ratio U ₁ / U _{3 is} stored. The sample-and-hold member 10 sets the stored ratio value U ₁ / U ₃ and to the amplifier 2 and takes a new ratio value instead of the even stored ratio value only when the signal processing path is changed so that there is a changed signal processing (by the dashed line 11 indicated). This can be realized, for example, that an actuating element 12 the signal processing line 1 monitored and only with changes of the control element 12 (For example, a sound controller) the new ratio value in the sample-and-hold member 10 is taken over.

Natürlich sind auch Ausführungen möglich, bei denen keine Filter 4 und 6 vorgesehen sind. Statt der Effektivwertmeßeinheiten 5 und 7 können auch Einheiten vorgesehen werden, mit denen andere Auswerteparameter ermittelt werden. Als weitere Auswerteparameter können beispielsweise der arithmetische Mittelwert oder der Spitzenwert gewählt werden. Ferner ist es möglich, daß zwischen der Quotientenbildungseinheit 8 und dem Verstärker 2 eine Filtereinheit vorgesehen ist.Of course, versions are possible, where no filters 4 and 6 are provided. Instead of RMS units 5 and 7 It is also possible to provide units with which other evaluation parameters are determined. As further evaluation parameters, for example, the arithmetic mean or the peak value can be selected. Furthermore, it is possible that between the quotient forming unit 8th and the amplifier 2 a filter unit is provided.

Die Signalbearbeitungseinheit kann als Hardware und/oder Software realisiert werden.The Signal processing unit can be realized as hardware and / or software become.

Claims

Signal processing unit for a signal processing line ( 1 ) for changing a first property of a supplied audio signal (s1), with an output module ( 2 . 3 ) for outputting the from the signal processing line ( 1 ) changed audio signal (s2) as an output signal (s3), wherein the signal processing path ( 1 ) causes a change of a second property of the supplied audio signal (s1) according to a first transfer function and wherein the output module ( 2 . 3 ) one of the signal processing line ( 1 ) downstream adjustable amplifier ( 2 ) to which the changed audio signal (s2) is supplied, amplifies it according to a second transfer function with respect to the second signal property and outputs it as an output signal (s3), and an adjustment module ( 3 ) comprising the second transfer function of the amplifier ( 2 ), characterized in that the second characteristic of the supplied audio signal (s1) is its level and the control module ( 3 ) the second transfer function of the amplifier ( 2 ) adjusts inversely to the first transfer function in order to compensate the output signal (s3) for the level change caused by the signal processing path.

Signal processing unit according to claim 1, wherein the control module ( 3 ) detects the supplied audio signal (s1) and the changed audio signal (s2) and effects the setting of the second transfer function as a function of the two audio signals (s1, s2).

Signal processing unit according to claim 2, wherein the control module ( 3 ) determines the value (U ₁ , U ₂ ) of a predetermined evaluation parameter of the two detected audio signals (s1, s2) and sets the second transfer function as a function of the two values (U ₁ , U ₂ ).

Signal processing unit according to claim 3, wherein the control module ( 3 ) the ratio of the value (U ₁ ) of the predetermined evaluation parameter of the supplied audio signal (s1) to the value (U ₂ ) of the vorbe formed evaluation parameter of the changed audio signal (s2) and adjusts this ratio as an amplification factor of the second transfer function.

Signal processing unit according to claim 4, wherein the control module ( 3 ) adds a predetermined offset before the ratio formation to the value (U ₂ ) of the changed audio signal (s2).

Signal processing unit according to one of claims 3 to 5, wherein the control module ( 3 ) for determining the value (U ₁ , U ₂ ) of the predetermined evaluation parameter filters the audio signals (s1, s2).

Signal processing unit according to one of claims 3 to 6, in which the predetermined evaluation parameter is the effective value, is the arithmetic mean or peak.

Signal processing unit according to one of the preceding claims, in which the signal processing path ( 1 ) has at least one actuating element with which the effect of the signal processing path ( 1 ) is variable, and the control module ( 3 ) adjusts the second transfer function whenever, by means of the actuator, the effect of the signal processing path ( 1 ) is changed.

Signal processing unit according to claim 8, wherein the control module ( 3 ) a sample-and-hold element ( 10 ); in which a value for setting the second transfer function is stored, wherein the sample-and-hold element ( 10 ) stores a new value if, by means of the actuating element, the effect of the signal processing path ( 1 ) is changed.

Signal processing unit according to one of the above claims, wherein the signal processing unit is designed as an audio signal processing unit and the control module ( 3 ) adjusts the second transfer function as a function of the effective values (U ₁ , U ₂ ) of the supplied audio signal (s1) and of the changed audio signal (s2).

Signal processing unit according to one of the preceding claims, in which the signal processing path ( 1 ) Is part of the signal processing unit.

Signal processing method for a signal processing line to change a first property of a supplied audio signal, comprising the steps of: - Reinforce the amended Audio signal and output as output signal, the signal processing line a change of one second property of the supplied Audio signal according to a first transfer function causes the amplification of the changed Audio signal according to a second transfer function in terms of the second signal property is performed, characterized, that the second property of the supplied Audio signal is its level and that the second transfer function inverse to the first transfer function is set to the output signal compensation by cause the signal processing path caused level change.

The method of claim 12, wherein the supplied audio signal and the changed Audio signal detected become and depending the two audio signals, the setting of the second transfer function is effected.

The method of claim 13, wherein the value of a predetermined evaluation parameter of the two detected audio signals determined and depending the two values are the second transfer function is set.

A method according to claim 14, wherein the ratio of the Value of the predetermined evaluation parameter of the supplied audio signal to the value of the predetermined evaluation parameter of the changed one Audio signal formed and this ratio as a gain factor the second transfer function is set.

The method of claim 15, wherein before the ratio formation to the value of the changed Audio signal a predetermined offset is added.

Method according to one of claims 14 to 16, wherein the Determining the value of the predetermined evaluation parameter the audio signals be filtered.

A method according to any one of claims 14 to 17, wherein the predetermined evaluation parameter of the RMS value, the arithmetic Mean or peak is.

Method according to one of Claims 12 to 18, in which the Signal processing path has at least one actuator, with the effect of the signal processing path changeable is, and the second transfer function is always set when by means of the actuator the effect the signal processing path is changed.

A method according to claim 19, wherein a value for Setting the second transfer function is saved and replaced with a new value when using the actuator is the effect of the signal processing path is changed.

Method according to one of Claims 12 to 20, in which audio signals are processed and the second transfer function is set depending on the rms values of the supplied signal and the changed signal.