DE3006810A1

DE3006810A1 - Tonwiedergabe in einem raum mit einer unabhaengigen schallquelle

Info

Publication number: DE3006810A1
Application number: DE19803006810
Authority: DE
Inventors: Johannis Arie Van Gorsel; Derk Kleis
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-02-26
Filing date: 1980-02-23
Publication date: 1980-09-11
Also published as: NL7901477A; CA1142859A; AU526519B2; GB2044564A; ES488898A1; DK155264B; CH646286A5; JPS55117200A; AU5584980A; FR2450002A1; DE3006810C2; JPH02718B2; FR2450002B1; DK78380A; DK155264C; GB2044564B; IT8020134A0; US4322579A; IT1141380B

Description

S.V.Philips'G!aii!r:np.-Ä:!?!:cn. EiÄven i J V '^:'.''^::.'' 3006810

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"Tonwiedergabe in einem Raum mit einer unabhängigen Schallquelle" .

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für Tonwiedergabe in einem Raum mit einer unabhängigen Schallquelle, wobei mit Hilfe eines Tonaufnehmers eine von dem Pegel dieser Schallquelle abhängige Regelspannung erhalten wird, die die Verstärkung und die FrequenzkennLinie eines in den Tonwxedergabekanal aufgenommenen Verstärkers beeinflusst. Insbesondere ist an eine Vorrichtung zu denken, bei der die unabhängige Schallquelle durch Umgebungslärm, wie z.B. in einer Bahnhofhalle, einem Fussballstadion u.dgl., gebildet wird. Die Vorrichtung nach der Erfindung eignet sich aber auch zur Anwendung in einem Raum, z.B. einem Restaurant, in dem die unabhängige Schallquelle durch das Publikum und/oder durch Hintergrundmusik gebildet wird.

Vorrichtungen der oben beschriebenen Art werden in den DE-OS 24 56 445 und 24 36 468, der GB-PS 596 778 und den US-PS 4,061,874 und 4,001,875 beschrieben. In den darin beschriebenen bekannten Vorrichtungen wird bei zunehmender Stärke der unabhängigen Schallquelle der Verstärker auf einen höheren Pegel eingestellt, wobei insbesondere die Frequenzkennlinie derart geändert wird, dass innerhalb verschiedener Frequenzintervalle die Stärke des von dem Tonwiedergabekanal erzeugten Tons stets die der unabhängigen Schallquelle übersteigt.

Die bekannten Vorrichtungen sind ziemlich verwickelt, und in verschiedenen Fällen ist der Energieverbrauch unnötig hoch. Die Erfindung bezweckt, durch eine Kombination von Massnahmen, von denen einige an sich aus den oben genannten Literafcurstellen bekannt sind, eine ex'hebliche Verbesserung anzugeben. Sie ist dazu dadurch gekennzeichnet, dass der Schallwiedergabekanal in mindestens zwei Zweige aufgespaltet ist, von denen ein Zweig die Schallübertragung nicht oder nahezu nicht beeinflusst, während mindestens ein anderer Zweig eine zu niedriger

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Tonfrequenz abfallende Übertragungskennlinie sowie einen

Dynamikkompressor enthält, wobei die Ausgänge der Zweige einer Vorrichtung zur Umwandlung der Ausgangssignale dieser Zweige mit einem veränderlichen Verhältnis in ein einziges Signal zugeführt werden, wobei dieses Verhältnis von der genannten Regelspannung gesteuert wird, und dass Mittel vorgesehen sind, bei deren Anwendung die erzeugte Regelspannung nicht oder nahezu nicht von dem den Schallwieder— gabekanal passierenden Signal beeinflusst wird.

ig Der Erfindung liegen die folgenden Erwägungen zugrunde: Solange im betreffenden Raum der Pegel der" unabhängigen Schallquelle - der der Einfachheit halber als der Störschallpegel bezeichnet wird, obgleich ähnliches für Hintergrundmusik zutrifft - verhältnismässig niedrig ist, kann mit einem Tonwiedergabeverstärker hoher ¥iedergabegüte ein genügend starker Ton erzeugt werden, um den Störschallpegel zu übersteigen. ¥enn der Störschallpegel ansteigt, muss auch der Verstärker auf einen höheren Pegel eingestellt werden.

Versuche haben ergeben, dass die Verständlichkeit von Sprache im wesentlichen durch den Frequenzinhalt des Sprechsignals über 1000 Hz bestimmt wird, während die Leistung des Sprechsignals im wesentlichen durch den Frequenzinhalt unter 1000 Hz bestimmt wird. Wenn der Störschallpegel zunimmt, kann die Verständlichkeit des Sprechsignals durch Verstärkung des Sprechsignals über 1000 Hz auf einen den Störschallpegel für Frequenzen über 1000 Hz überschreitenden Pegel erhalten bleiben. Der Niederfrequenzinhalt des Sprechsignals unter 1000 Hz kann unverändert gelassen oder gegebenenfalls geschwächt werden, so dass dieser Teil des Sprechsignals im Störschall verschwindet. Ähnliches trifft für die ¥iedergabe von Musik durch die Vorrichtung zu. Die Grenzfrequenz zwischen dem im wesentlichen die Leistung bestimmenden Gebiet und dem im wesentlichen die Verständlichkeit bestimmenden Gebiet ist hier etwa 500 Hz.

Im Gegenstaz zu dem Gedanken, der einigen der genannten Literaturstellen zugrunde liegt, wird in der Vorrichtung --

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nach der Erfindung der erzeugte Schallpegel also nicht in .. jedem der Frequenzintervalle dem Störschallpegel angepasst, sondern wird die Kombination von Verstärkung und Dynamikkompression der hohen Töne und von Schwächung der niedrigen Signaltöne angewendet. In diesem Bereich niedriger Töne wird der erzeugte Ton also - jedenfalls was die schwächeren Stellen anbelangt - in der Regel unterhalb des Störschallpegels bleiben, aber, wie Versuche ergeben haben, findet Maskierung des Störschalls hauptsächlich im Bereich der höheren Töne, im Falle von Sprache also von etwa 1000 Hz an, statt. Dadurch wird man also mit einem Vex'Stärker verhältnismässig niedriger Leistung auskommen können, weil die zu verarbeitende Signalamplitude durch Unterdrückung der niedrigen Frequenzen (die in der Regel die grosste AmpJitude aufweisen) und ausserdem durch Dynamikkompi'ession noch nur wenig zunimmt. Diese Unterdrückung der niedrigen Töne trägt in einer weiteren Ausführungsfarm nach der Erfindung dazu bei, die von dem Störschallpegel abhängige Regelspannung von dem über den Tonwiedergabekanal erzeugten Schall praktisch unabhängig zu machen. Venn diese Regelspannung nämlich mit diesem erzeugten Schall zunehmen würde, könnten Unstabilitäten dadurch auftreten, dass der ¥iedergabeverstärker bei dieser Frequenz auf eine noch höhere Verstärkung eingestellt werden würde, wodurch die Regelspannung wieder grosser wird, usw.

Zum Erzeugen einer solchen Regelspannung stehen grundsätzlich drei Möglichkeiten zur Verfügung, die einzeln oder kombiniert angewandt werden können:

Erstens kann das elektrische Signal im Wiedergabekanal gleichgerichtet und von der vom Tonaufnehmer erzeugten Spannung subtrahiert werden, so dass die erzeugte Differenzspannung im wesentlichen für den Störschallpegel allein ein Mass ist. In der Praxis wird diese gleichgerichtete Spannung als Schwellwertspannung einem Verstärker für die

^oa von dem Tonaufnehmer erzeugte Spannung zugeführt, so dass dieser Verstärker nur noch die dem Störschallpegel entsprechende Spannung durchläset.

Zweitens kann in den Kanal der Regelspannung eine

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Speicherschaltung aufgenommen werden, die die Regelspan- .

nung auf einem Vert fixiert, der der von dem Tonaufnehmer erzeugten Spannung entspricht, und zwar vor dem Zeitpunkt, zu dem in dem Wiedergabekanal ein Signal erzeugt wird. Das elektrische Signal im Wiedergabekanal wird dazu z.B.

wieder detektiert und mit der so erzeugten detektierten Spannung wird der Kanal zwischen dem Tonaufnehmer und der genannten Speicherschaltung unterbrochen.

Drittens kann in den Kanal des Tonaufnehmers ein Filter aufgenommen werden, das nur jene Frequenzen durchlässt, die vom ¥iedergabekanal nicht oder nahezu nicht durchgelassen werden. Da, wie oben angegeben, der ¥iedergabekanal bei zunehmender Regelspannung in stets geringerem Masse die niedrigen Töne durchlassen wird, können die dem genannten Filter zu stellenden Anforderungen unter Umständen verringert werden. Als Erweiterung dieses Verfahrens können in den Wiedergabekanal ein oder mehrere auf bestimmte Funkttionen abgestimmte Sperrfilter und in dem Regelspannungskanal entsprechende Durchlassfilter aufgenommen werden, so dass die im RegelSpannungskanal durchgelassenen Frequenzen den vorn Wiedergabekanal nicht durchgelassenen Frequenzen entsprechen.

Die beschriebenen Verfahren weisen alle ihre besonderen Vor- and Nachteile auf, wobei durch eine geeignete Kombination eine optimale Wiedergabevorrichtung erhalten werden kann.

So ist das erste Verfahren nicht ohne weiteres in Räumen mit starkem Nachhall anwendbar, weil der Tonaufnehmer ausser einem akustischen Signal, das dem elektrischen Signal im Wiedergabekanal entspricht, auch noch eine oder mehrere Reflexionen dieses Signals aufzeichnet.

Das zweite Verfahren eignet sich weniger gut zur Anwendung in Räumen mit sich stark änderndem Störschallpegel, vvreil der tatsächliche Störschallpegel stark von dem Stor- ^S schallpegel zu dem Zeitpunkt, zu dem die Regelspannung auf einem festen Wert fixiert wurde, abweichen kann.

Das dritte Verfahren verursacht durch die Verwendung der genannten Sperrfilter eine - wenn auch geringe -

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Unnaturlichkeit in der Wiedergabe. Dieses Verfahren ergibt aber für die am meisten vorkommenden Anwendungen die günstigsten Möglichkeiten und wird daher nachstehend ausführlich beschrieben.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 2 die Energieverteilung an verschiedenen Punkten im Schaltbild der Fig. 1, und

Fig. 3 bis 6 detaillierte Ausarbeitungen verschiedener Teile des Schaltbildes nach Fig. 1.

Im Blockschaltbild nach Fig, 1 wird ein wiederzugebendes Signal einem Eingangspunkt 1 zugeführt und passiert dann eine Filterschaltung-A - im Schaltbild als zwei hintereinander liegende Sperrfilter dargestellt -, wonach das Signal zwei parallele Zweige B durchläuft, von denen einer aus einem Verstärker 2 mit hoher Wiedergabegüte und der andere aus nacheinander einem Verstärker 3» einem Hochpassfliter h und einem Dynamikkompressor 5 besteht. Die Ausgangs signale an den Punkten 6 und 7 v/erden dann in einem veränderlichen Verhältnis in einer Summiervorrichtung zusammengefügt, die im Schaltbild als ein Potentiometer 8 dargestellt ist, dessen Schieber 9 mit dem Eingang eines Endverstärkers 10 mit Tonwiedergeber (Lautsprecher) 22 verbunden ist. Das Teilverhältnis - im Schaltbild die Lage des Schiebers 9 - wird mit Hilfe der unter der gestrichelten Linie in Fig. 1 dargestellten Schaltung geregelt. Es ist aber auch möglich, in jeden der Kanäle 6, 7 einen regelbaren Verstärker aufzunehmen. Kombination der beiden Signale kann dann entweder elektrisch oder akustisch durch Lautsprecher in jedem Zweig herbeigeführt werden. Dieser Schaltungsteil unter der gestrichelten Linie in Fig. 1 besteht aus einem Schallaufnehmer 11 - im allgemeinen einem Mikrophon -, einem Verstärker 12 und einer FiIterschaltung C, das nur jene Frequenzen durchlässt, die von der Filterschaltung A unterdrückt werden, und das im Schaltbild als

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zwei parallele Filter 13 und 1h dargestellt ist, deren Ausgangssignale mit Hilfe von Gleichrichtern 15 und 16 gleichgerichtet, dann über eine Schwellenvorrichtung D, namentlich Schwellenverstärker 17 und 18, einer Schaltung 19 die die G-rösste der zwei Signale zu einer Speichervorrichtung E durchlässt, die einen Komparator k"7 und einen Vorwärts/Rückwärtszähler 49 enthält, dessen Ausgang nach Verstärkung eine Regelspannung am Punkt 21 erzeugt. Diese Regelspannung könnte auf elektromechanischen! Wege die Lage des Schiebers 9 steuern, aber in der Praxis ist die Anwendung eines elektrisch gesteuerten elektronischen Potentiometers 8, 9 zu bevorzugen.

Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Vorrichtung ist folgende:

Der Schallaufnehmer 11 ist derart in dem Raum, in dem Schall wiedergegeben werden muss, angeordnet, dass er Schallsignale von unabhängigen Schallquellen auffängt, die oben der Einfachheit halber mit "Störschall" bezeichnet werden, obwohl auch an Hintergrundmusik u.dgl. zu denken ist.

Unvermeidlich wird der Schallaufnehmer 11 auch einen Teil des Schalls auffangen, der vom Wiedergabekanal 1-10 erzeugt wird. Durch Anwendung der Filterschaltungen A und C wird nun erzielt, dass die von der FiIterschaltung C durchgelassenen Signale praktisch nur dem Störschallpegel entsprechen, weil ja die Filterschaltung A im Wiedergabekanal 1-10 Signale gleicher Frequenzen unterdrückt. Bei zunehmenden Störschallpegel werden auf diese Weise an den Ausgängen der Schwellenvorrichtungen 17 und Signale zunehmender Stärke erzeugt, die dem Störschallpegel in jedem der von den Filtern 13 bzw. 14 durchgelassenen Frequenzbereiche entsprechen. In einfachster Form kann man mit einem einzigen Filter, z.B. dem Filter 13, auskommen, das eine verhältnismässig hohe Frequenz durchlässt. Wenn aber zu erwarten ist, dass im betreffenden Raum das Schallspektrum des erzeugten Störschalls einen derartigen Charakter besitzt, dass das von diesem Filter durchgelassene Signal manchmal für den gesamten Störschallpegel nicht massgebend ist, muss der Störschall mit

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Hilfe des Filters 1'4 auch noch bei dieser (diesen) (anderen) Frequenz(en) erfasst werden, die für diesen Pegel entscheidend ist (sind). Dann wird mit Hilfe einer Schaltung 19 das stärkste der die Kanäle 13 ₅ 15, 17 und 14, 16, 18 durchlaufenden Signale zum Erzeugen der Regelspannung am Punkt 21 abgetrennt. Wenn der Störschall auch Niederfrequenzkomponenten, d.h. Frequenzen unter etwa 5OO bis 1000 Hz, enthält, ist es sehr wünschenswert, trotz der Tatsache, dass die Verständlichkeit des den Wiedergabekanal passierenden Signals im we.s ent liehen durch den Frequenzbereich oberhalb dieser Frequenzen bestimmt wird, auch in diesem Niederfrequenzbereich den Störschall abzutasten. Dies findet seinen Grund darin, dass diese niederfrequenten Störschallkomponenten die hochfrequenten Signalkomponenten maskieren und die Verständlichkeit der Sprache beeinflussen.

Die Regelspannung am Punkt 21 bestimmt das Verhältnis, in dem die Signale an den Punkten 6 bzw. 7 den Endverstärker 10 erreichen. Im Falle eines niedrigen Störschallpegels wird der Endverstärker mit dem Punkt 6 verbunden, so dass über den Verstärker Z eine Tonwiedergabe hoher Güte erhalten wird. Wenn jedoch der Störschallpegel zunimmt, wird am Punkt 21 eine allmählich grosser werdende Rege!spannung erzeugt, wodurch das Signal am Punkt 7 in zunehmendem Masse den Verstärker 10 erreicht. Dieses Signal weist in bezug auf das Signal am Punkt 6 eine Anzahl deutlicher Unterschiede auf: Erstens ist der Pegel insgesamt beträchtlich höher. Zweitens werden die hohen Töne zusätzlich angehoben. Drittens werden die niedrigen Töne erheblich geschwächt.

Viertens wird das gesamte Signal einer Dynamikkompression unterworfen.

Fig. 2 zeigt eine Abbildung des Pegels des Signals am Punkt 7 in bezug auf das Signal am Punkt 6. Als Abszisse ist die Frequenz in Hz und als Ordinate die Signalenergie pro Terz in dB aufgetragen. Die Kurve OV stelLt die Energieverteilung normaler Sprechsignale am Punkt 6 dar. Infolge der Signaldynamik schiebt sich die ganze Kurve U\_ noch hin und her. Von dem Verstärker 3 wird ein Signal U

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erzeugt, das einige 10 dB stärker als das Signal TL·- ist. Von dem Filter 4 werden die niedrigen Töne in bezug auf die hohen Töne geschwächt, so dass die Kurve U₇, die das Signal am Punkt 7 darstellt, aus der Kurve U dadurch abgeleitet werden kann, dass die letztere Kurve um einen Punkt in der Nähe von etwa 500 Hz (und zwar weit unterhalb der Frequenz, für die das menschliche Ohr die höchste Empfindlichkeit aufweist) gekippt wird. Die hohen Tonfrequenzen sind dadurch derart stark erhöht, dass ihr Energieinhalt bedeutender als der der niedrigen Töne wird. Bei starken Signalstellen könnte daher der Endverstärker 10 zu einem unerwünscht hohen Wert ausgesteuert werden, aber dies wird durch Anwendung des Dynamikkompressors 5 vermieden, der den dynamischen Bereich des Signals U₇ auf einige dB beschränkt.

Im Vergleich zu der Energieverteilung N einer StörschallquelLe, z.B. Umgebungslärm, wird daher eine Tonwiedergabestärke erhalten, die im Bereich der hohen Töne in erheb-Lichem Masse den Störschallpegel übersteigt, während dagegen im Bereich der niedrigen Töne die Tonwiedergabestärke wenigstens während der schwachen Stellen weit unterhalb des Sborschallpegels bleiben kann. Dadurch wird nahezu ohne höhere Aussteuerung des Endverstärkers 10 verhindert, dass der Störschall das gewünschte Signal maskiert; auf diese Weise wird eine gute Verständlichkeit des wiederzugebenden Tones gewährleistet.

Nachstehend werden verschiedene Stufen im Schaltbild nach Fig. 1 im einzelnen beschrieben.

Die Sperrfilterschaltung A ist als Leiternetzwerk mit L-C-Parallelkreisen in dem Längszweig und L-C-Reihenkreisen in den Querzweigen ausgeführt, derart, dass zwei in Reihe geschaltete T-Abschnitte erhalten werden (siehe Fig. 3), von denen der erste sperrend für ein Frequenzband mit einer verhältnismässig hohen mittleren Frequenz, z.B. 3OOO Hz, und der zweite sperrend für ein Frequenzband mit einer viel niedrigeren mittleren Frequenz, z.B. 6OO Hz, wirkt. Dem Filter werden in der Praxis Operationsverstärker vor- und nachgeordnet, um eine gute· Impedanzanpassung üu ermöglichen. Für die genannten Frequenzen

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sind diejenigen Werte gewählt, die für das zu erwartende Störschallspektrum am kennzeichnendsten sind. Der Effekt dieser Filter auf das Ausgangs signal des "Verstärkers 3 ist in Fig. 2 durch eme gestrichelte Linie angegeben. Unter Umständen kann fur die niedrigere Frequenz ein so niedriger Wert gewählt werden, dass das Kippen der Kurve U_ in bezug auf die Kurve U„ zusätzlich zu der Vermeidung akustischer Unstabilitäten beiträgt.

Die Filterschaltung A muss die Signale nämlich so stark schwächen, dass beim Fehlen von Störschall der Energiepegel des bei dieser Sperrfrequenz erzeugten Signals noch nicht imstande ist, eine Regelspannung über den Kanal 11 - 21 (Fig. 1) zu erzeugen. Ein Signal an der Eingangsklemme 1 wird nämlich in der FiIterschaltung A um eine gewisse Anzahl dB geschwächt werden, dann über die Verstärker 2 und 10 den Tonwiedergeber (Lautsprecher) 22 erreichen, von dort vom Tonaufnehmer 11 aufgefangen werden, nach Verstärkung im Verstärker 12 in der Filterschaltung C wieder um eine gewisse Anzahl dB erhöht werden und in der (den) Gleichrichterstufe(n) 15 (16) detektiert werden. Das dann erzeugte Signal darf (bei der vorausgesetzten Abwesenheit von Störschall) die Schwelle(n) der Stufe(n) 17 (bzw. 18) nicht überschreiten; denn· dann darf keine Regeispannung am Punkt 21 erzeugt werden. Wenn wohl ein Regeisignal infolge des Signals durch den Wiedergabekanal 1- 10 erzeugt werden würde, würde dies nämlich eine zunehmende Amplitude der Signale-am Lautsprecher 22 ergeben, wodurch Gefahr vor akustischen Unstabilitäten entstehen könnte. Auch darf kein Regelsignal während der stärksten Signalstellen auftreten, die in der Praxis die schwächsten um einige dB übersteigen können.

Der Filterschaltung A wird daher die Mindestanforderung gestellt, dass es während der stärksten Si.grj.ai.-stellen diese Signale bei der betreffenden Sperrfrequenz

" noch bis unterhalb des Störschallpegels schwächt. Wenn nun der Störschallpegel ansteigt, wodurch auch das Eingangssignal des Verstärkers IO allmählich von U^ zu U_ übergeht, steigt auch das von diesem Filter durchgelassene Signal an,

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so dass eine vergrosserte Möglichkeit einer akustischen Unstabilität zu erwarten ist. Venn die Sperrfrequenz aber derart niedrig gewählt wird, dass die Zunahme hinter der Zunahme des Störschallpegels zurückbleibt - dies ist also unbedingt unter dem Schnittpunkt der Kurve N und XJ₇ in Fig, 2 der Fall -, wird die erzeugte Regelspannung im wesentlichen durch den Störschallpegel bestimmt und ist die Gefahr vor akustischen !Instabilitäten vermieden.

Fig. k zeigt eine mögliche Ausführungsform der Parallelzweige B nach Fig. 1. Das von der Filterschaltung A durchgelassene Signal V. passiert einerseits einen Verstärker mit wenig Verzerrung 25, der dem Verstärker 2 in Fig. 1 entspricht. Der Verstärker 3 nach Fig. 1 ist ein Operationsverstärker 26, z.B. vom Typ TDA 1034 (Philips).

Die Wirkung des Filters 4 wird mit Hilfe eines Gegenkopplungskreises 27 in Form eines RC-Netzwerks, das von etwa 1000 Hz an einen Abfall zu niedrigen Frequenzen von 6 dB pro Oktave herbeiführt. Wenn erwartet wird, dass der im Raum vorhandene Störschall wenigstens etwa den Charakter von rosa Rauschen, d.h. etwa ein flaches Leistungsspektrum aufweist, wird das Netzwerk 4 von etwa 1000 Hz eine ansteigende Frequenzkurve zu höheren Frequenzen bis zu z.B. 8 kHz von 6 dB/Oktave haben. Das Netzwerk 4 bewirkt dann ein Kippen der Kennlinie U zu der Kennlinie U , wie in Fig. 2 dargestellt ist. Wenn aber erwartet wird, dass der im Raum vorhandene Störschall einen SpracheCharakter, also etwa ein Leistungsspektrum aufweist, wie es in Fig. 2 durch U„ dargestellt ist, kann man mit einem Netzwerk 4 auskommen, das für ansteigende Frequenzen von etwa tOOO Hz an eine flache Frequenzkennlinie aufweist. In diesem Frequenzbereich kann nämlich lediglich durch Änderung der Verstärkung und ohne dass eine Frequenzkorrektur der Frequenzkennlinie des den Kanal 7 durchlaufenden Signals durchgeführt wird, bewirkt werden, dass das wiederzugebende Signal über den Störschallpegel hinaussteigt.

Die Dynamikkompression wird mit Hilfe der integrierten Schaltung 28 vom Typ NE 570 B (Philips) erhalten. Das Signal am Eingang 29 wird dabei einer Vollweggleichrichtung

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unterworfen und die so erhaltene Regelspannung regelt die SignalVerstärkung derart, dass bei zunehmender Signalamplitude die Verstärkung abnimmt. Mit einer integrierten Schaltung dieses Typs kann der dynamscihe Bereich des Signals um einen Faktor k herabgesetzt werden· Das elektronische Potentiometer oder die Summierschaltung 8-9 der Fig. 1 ist eine integrierte Schaltung 30 vom Typ TDA 107'+ (Philips). Das Ausgangssignal des Verstärkers 25 (Verstärker 2 in Fig, 1) wird dem einen Eingang 31 dieser integrierten Schaltung 30 zugeführt, während das Ausgangssignal des Kompressors 23 (Stufe 5 in. Fig. 1) einem anderen Eingang 32 dieser integrierten Schaltung 30 zugeführt wird. Die Regelspannung am Punkt 21 in Fig. 1 wird dem Anschlusspunkt 33 der integrierten Schaltung 30 zugeführt, so dass am Punkt 3k dieser Schaltung eine Spannung erzeugt wird, deren Grosse in einem Teilverhältnis, das durch die Regelspannung am Punkt 33 bestimmt wird, von den Signalspannungen ari den Punkten 31 und 32 abhängig ist. Eine mögliche Ausführungsform jedes der Filter 13 und 14 in Fig. 1 ist in Fig. 5 dargestellt. Jedes Filter enthält zwei parallelgeschaltete Zweige zu dem Ausgang eines Operationsverstärkers 37> wobei in einem Zweig der Operationsverstärker 36 angeordnet ist. Die Verstärker 36 und 37 sind . mit Gegenkopplungskreisen 38 bzw. 39 versehen, die eine hohe selektive Verstärkung für nur jene Frequenzen aufweisen, für die der entsprechende Teil der Filterschaltung A (Fig. 3) eine starke Sperrwirkung aufweist.

Als Abwandlung dieser Ausführungsform kann eine derartige selektive Verstärkung auch mit Hilfe eines Differenzverstärkers erhalten werden, dessen einem Eingang das in 12 verstärkte Signal des Tonaufnehmers 11 unmittelbar und dessen anderem Eingang dasselbe Signal über ein Filter zugeführt wird, das der an Hand der Fig. 3 beschriebenen Filterschaltung A ähnlich ist. Das Differenzsignal dieser beiden Signale weist dann eine Frequenzkennlinie auf, die die Inverse der der Filterschaltung A ist. (Auf analoge Weise kann jeder Teil der Filterschaltung A durch einen Differenzverstärker ersetzt werden, in dessen einen Zweig

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eine Schaltung der in Fig. 5 beschriebenen Art aufge-

riornrnon Lst) .

Wie in Fig. 6 dargestellt ist, sind die Gleichrichter/Schwellwertverstärkerkombinationen 15, 17 und 16, 18 der Fig. 1 als zwei identische Schaltungen ausgebildet. Jede dieser Schaltungen enthält einen Operationsverstärker 40 (z.B. vom Typ TDA 1034 Philips), einen sich daran anschliessenden Vollweggleichrichter 41 und einen zweiten Operationsverstärker 42, z.B. vom gleichen Typ gebildet. Die so am Punkt 43 erzeugte gleichgerichtete Spannung soll die mit dem Widerstand 54 einstellbare Schwellwertspannung überschreiten, um den Ausgang 55 erreichen zu können.

Die zwei identischen Schaltungen, von denen eine mit dem Filter 13 in Fig. 1 und die andere mit dem Filter 14, verbunden ist, werden über eine Schaltung 19 in Fig. 1 (z.B. ein analoges UND-Gatter), das aus den Gleichrichtern 44 bzw. 45 besteht, mit einem Eingang 46 eines Operationsverstärkers 47 verbunden, dessen anderem Eingang 48 die Ausgangsspannung eines Zählers 49 zugeführt wird. Das grösste der den Gleichrichtern 44 bzw. 45 zugeführten Signale wird auf diese Weise den Eingang 46 des als Komparator geschalteten Operationsverstärkers 47 erreichen und mit der Spannung am Eingang 48 verglichen werden. Der Komparator 47 und der Zähler 49 wirken somit als die Speicherschaltung E nach Fig. 1. Die wichtigsten Anschlussklemmen sind gemäss der gebräuchlichen Notation nummeriert.

Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 47 gibt dem Zähler 49 den Befehl, vorwärts zu zählen, wenn die Spannung am Eingang 46 grosser als die am Eingang 48 ist, und rückwärts zu zählen, wenn das Umgekehrte der Fall ist. Die dem Eingang 48 zugeführrfce Ausgangsspannung (am Punkt 50) des Zählers 49 folgt auf diese Weise der Spannung am Eingang 46, so dass der Zähler 49 als Speicherschaltung für die Spannung am Eingang 46 wirkt. Diese Ausgangsspannung wird über ein RC-Netzwerk 51 geführt, bevor die Regelspannung an die Leitung 21 nach Fig. 1 geliefert wird. Dieses Netzwerk sorgt dafür, dass der vom Wiedergabekanal

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erzeugte Schallpegel bei abfallendem Störschallpegel nicht allzu plötzlich abfällt; denn das menschliche Ohr stellt sich auch erst nach einer gewissen Zeit auf den herabgesetzten Schallpegel ein. In vielen praktischen Fällen wird man mit nur einem einzigen Filter A bzw. C (Fig. '} bzw. Fig. 5) auskommen können, das eine verhältnismässig hohe Frequenz unterdrückt bzw. anhebt. Durch die Art der Störschailquelle kann sich die Notwendigkeit ergeben, auch ein zweites Filter, das auf eine verhältnismässig niedrige Frequenz abgestimmt ist, anzuwenden. Versuche haben nämlich ergeben, dass niederfrequenter Störschall mi fc Frequenzen, die unter der Grenze von 10OÜ Hz liegen, denoch im Frequenzbereich über iOOO Hz maskierend wirken und dort die Verständlichkeit herabsetzen können. Dadurch, dass der niederfrequente Störschall unter 1000 Hz gemessen und der Pegel des den Wiedergabekanal durchlaufenden Signals in bezug auf Frequenzen über 1000 Hz einem zunehmenden niederfrequenten Störschall angepasst, d.h. erhöht wird, bleibt die Verständlichkeit des genannten Signals erhalten. Auch kann es für eine bessere Schallwiedergabe erwünscht sein, für den Hochfrequenzbereich über 1000 Hz mehrere solcher Filter zu verwenden, die nach irgendeinem Zeitschema abwechselnd eingeschaltet werden. Dabei kann man mit einer Filterschaj tung A auskommen, das aussei' der einen niedrigeren Frequenz (z.B. 230 Hz) abwechselnd eine höhere Frequenz (z.B. 1.600 Άζ, 2.500 Hz und 3-150 Hz) unterdrückt, wobei die betreffenden Filterelemente mittels eines sequentiellen Schalters wechselweise eingeschaltet werden. Die Filterschaltung C ist dabei zu mehreren wechselweise eingeschalteten Abschnitten 13» 1^ erweitert, die je die Signale mit den zugehörigen Frequenzen anheben, gleichrichten und den Schwellenvorrichtungen zuführen, wonach die Schaltung 19, das ebenfalls zu diesen mehreren auf ,jeden dieser Kanäle ansprechenden Eingängen nur die .stärk— ate Rege !spannung dux'ch 1. an« (..

Die Speicherschaltung E ist in der Praxis nur dann notwendig, wenn die Regelspannung nach dem vorher beschriebenen zweiten Verfahren auf einem festen Wert fixiert

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werden muss. Dies kann am einfachsten dadurch erzielt

werden, dass die FiIterschaltung A in Fig. 1 von einem von Hand oder elektronisch zu betätigenden Schalter 6θ· überbrückt wird, der zugleich die dem Zähler 20 zuzuführende Taktspannung CI ein- oder ausschaltet. Bevor ein Eingangssignal den Klemmen 1 zugeführt wird, wird dieser Schalter eingedrückt und somit die FiIterschaltung A kurzgeschlossen und zu gleicher Zeit die Taktspannung CI ausgeschaltet, so dass die erzeugte Regelspannung auf dem dem genannten Zeitpunkt entsprechenden Wert fixiert wird. Aus Obenstehendem ist klar geworden, dass es von wesentlicher Bedeutung ist, ein Regelsignal zu erhalten, das von dem den Schallwiedergabekanal durchlaufenden Signal unabhängig ist. Versuche haben ergeben, dass es zweckdienlich sein kann, bei nicht-idealen Filterschaltungen A und C die Schwellwertspannungen (den Einstellwiderstand 5k in Fig. 6 und den entsprechenden Einstellwiderstand in der anderen Schaltung) auf einen Wert einstellen zu können, der höher ist, je nachdem das den Wiedergabekanal 1-10 durchlaufende Signal höher ist. Um diese Schwellwertspannungen automatisch diesem Signal durch den Wiedergabekanal anzupassen, kann dieses Signal mit Hilfe eines Detektors 61 detektiert werden, wonach die erhaltene Gleichspannung als Schwellwertspannung den Stufen 17 und/oder 18 zugeführt wird. Da ein akustisches Signal im allgemeinen eine gewisse Nachhallzeit aufweist, ist es angebracht, den Detektor 61 mit einem Ausgangsfilter 62 mit einer dieser Nachhallzeit eingepassten RC-Zeit zu versehen, so dass die erzeugte Schwellwertspannung mit einer ähnlichen Schwächung wie das akustische Signal mit seinem Nachhall selbst abklingt.

Es sei erwähnt, dass sich die Erfindung keineswegs auf die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform beschränkt, bei 'der die Vorrichtung mit zwei Zweigen versehen ist." Die Erfindung kann auch bei Vorrichtungen verwendet werden, die mit einem Zweig 6, der die Schallübertragung nicht oder nahezu nicht beeinflusst, und z.B. zwei Zweigen 7 versehen sind, die beide mit einem Netzwerk 4, das eine zu niedriger Tonfrequenz abfallende Übertragungskennlinie

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aufweist, und einem Netzwerk 5 in Form eines Dynamikkoni— pressors versehen sind. Die Frequenzkennlinie des Netzwerks h im zweiten Zweig weist eine um (> dB/Oktave von etwa 1000 Hz an zu niedrigeren Frequenzen abfallende Kurve und über 1000 Hz eine flache Kurve auf. Diesel' Zweig dient dann dazu, die Vorrichtungen an Störschall in Form von Sprache anzupassen, wie oben bereits erwähnt wurde. Das Netzwerk h des ersten Zweiges 7 weist dann eine Frequenzkennlinie auf, die von etwa 8 kHz an um 6 dB/Oktave zu niedrigeren Frequenzen abfällt, während die Verstärkung gleich 1 bei etwa 1000 Hz liegt. Dieser erste Zweig dient dann dazu, die Vorrichtung an Störschall mit einem flachen Spektrum anzupassen, wie oben bereits angegeben wurde. Die Regelvorrichtung soll nun bestimmen, welche Art Störschall in Raum vorhanden ist, und an Hand dieser Bestimmung ein richtiges Kombinationsverhältnis der Ausgangssignale dieser Kanäle festlegen. Die Bestimmung des Charakters des Störschalls kann dadurch verwirklicht werden, dass zwei Kanäle 13> 15> 17 zum Abtasten bei zwei Frequenzen im Frequenzbereich über 1000 Hz des Störschalls in die Regelvorrichtung eingeführt und die dabei erhaltenen Werte miteinander verglichen werden.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

1 J Vorrichtung für Tonwiedergabe in einem Raum mit einer unabhängigen Schallquelle, wobei mit Hilfe eines Tonaufnehmers eine von dem Pegel dieser Schallquelle abhängige Regelspannung erhalten wird, die die Verstärkung und die Frequenzkennlinie eines in den Tonwiedergabekanal augenommenen Verstärkers beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallwiedergabekanal in mindestens zwei Zweige (6, 7) aufgespaltet ist, von denen ein Zweig (16) die Schallübertragung nicht oder nahezu nicht beeinflusst, während mindestens ein anderer Zweig (1?) eine zu niedriger Tonfrequenz abfallende Übertragungskennlinie (4) sowie einen Dynamikkompressor (15) enthält, wobei die Ausgänge der Zweige einer Vorrichtung (8, 9) zur Umwandlung der Ausgangssignal dieser Zweige mit einem veränderlichen Verhältnis in ein einziges Signal zugefühi't werden, wobei dieses Verhältnis von der genannten Regelspannung gesteuert wird, und dass Mittel (A, C) vorgesehen sind, bei deren Anwendung die erzeugte Regelspannung (21) nicht oder nahezu nicht von dem den Schallwiedergabekanal passierenden Signal beeinflusst wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungskennlinie des zuletzt genannten Zweiges (7) so eingestellt ist, dass die hohen Tonfrequenzen auf einen Pegel erhöht werden, der gleich dem Pegel des zwischen den hohen und niedrigen Tonfrequenzen liegenden Mitteltonbereiches ist.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Wiedergabekanal wenigstens eine. Bandsperre (a) aufgenommen ist, die ein Frequenzband unterdrückt, während in den Kanal zum Erzeugen der Re ge !spannung· ein Bandpass (13, 1*0 aufgenommen ist, der dieses Frequenzband durchlässt.
k. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

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dass das Frequenzband innerhalb des Frequenzbereiches liegt, in dem der zuletzt genannte Zweig (7) des Tonwiedergabekanals einen erheblichen Abfall in der Übertragungskennlinie zeigt. 5· Vorrichtung nach Anspruch 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kanal (11 ... 21 ) zum Erzeugen der Regelspannung eine Schwellenvorrichtung (17 > 18) aufgenommen ist, deren Schwellwertspannung von dem den Wiedergabekanal (i ... 10) passierenden Signal gesteuert wird.

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