DE3418297A1 - Method for transmitting broadband audio signals via a transmission channel with reduced transmission bandwidth - Google Patents
Method for transmitting broadband audio signals via a transmission channel with reduced transmission bandwidthInfo
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Abstract
Description
Bezeichnung: Verfahren zur Übertragung breitbandigerDesignation: Method for broadband transmission
Tonsignale über einen Übertragungskanal mit verminderter Übertragungsbandbreite Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung breitbandiger Tonsignale über einen Übertragungskanal mit verminderter Übertragungsbandbreite bei dem n,3Ch Art eines Vocoders sendeseitig das zu übertragende Tonsignal in ein den unteren Signalbereich umfassendes Basisband und einen oberen Signalbereich unterteilt wird, der obere Signalbereich mit Hilfe von Filtern in eine Anzahl von m Teilbereichen aufgeteilt wird und in jedem Teilbereich die Augenblickswerte der Energieverteilung bestimmt werden, worauf diese Informationen als trägerfrequentes Pilotsignal unter Hinzufügung des unveränderten Basisbandes über den Übertragungskanal übermittelt werden, und bei dem empfangsseitig aus dem Pilotsignal die Information über die Augenblickswerte der Energieverteilung in den einzelnen Teilbereichen wiedergewonnen und damit Er satz generatoren gesteuert werden und aus den hierdurch gewonnenen Ersatzsignalen und dem direkt übertragenen Basisband durch Addition ein Tonsignal geformt wird, das mit dem ursprünglichen breitbandigen Tonsignal weitgehend gleichklingt. Audio signals via a transmission channel with reduced transmission bandwidth The invention relates to a method for transmitting broadband audio signals via a transmission channel with reduced transmission bandwidth in the case of the n, 3Ch Kind of a vocoder on the transmitting side the audio signal to be transmitted into the lower one Baseband encompassing the signal range and an upper signal range are subdivided, the upper signal range with the help of filters in a number of m sub-ranges and the instantaneous values of the energy distribution in each sub-area can be determined, whereupon this information as the carrier-frequency pilot signal under Addition of the unchanged baseband transmitted via the transmission channel are, and at the receiving side from the pilot signal the information about the Recovered instantaneous values of the energy distribution in the individual sub-areas and thus replacement generators can be controlled and from the resulting Substitute signals and the directly transmitted baseband by adding an audio signal is shaped, which sounds largely the same as the original broadband audio signal.
Bekannte Verfahren dieser Art arbeiten in Analogtechnik.Known methods of this type work in analog technology.
Eine digitale Verarbeitung war bisher nicht möglich, weil die Informationsmenge, die mit dem Pilotsignal übertragen werden muß, sehr hoch ist. So ist zum Beispiel die Zahl der Augenblickswerte der Energieverteilung pro Sekunde sehr hoch, zum Beispiel mindestens 30 bis 50 Werte pro Sekunde, um sicher zu stellen, daß die Zischlaute der Sprache mit den zugehörigen niederfrequenten Lauten zeitlich zusammenfallen. Das menschliche Ohr stellt in dieser Hinsicht hohe Anforderungen. Es ist daher bekannt, daß zur Übertragung digitalisierter Signale eine wesentlich größere Bandbreite nötig ist als bei analogen Signalen. Da bei der Übertragung in den vorgesehenen Bereichen sowieso ein Mangel an Bandbreite besteht, war es bisher nur möglich, analoge Verfahren zur Übertragung breitbandiger Tonsignale über einen Übertragungskanal mit verminderter Übertragungsbandbreite zu verwenden.Up to now, digital processing has not been possible because the amount of information which must be transmitted with the pilot signal is very high. So is for example the number of instantaneous values of the energy distribution per second very much high, for example at least 30 to 50 values per second to ensure that the Sibilants of the language coincide in time with the associated low-frequency sounds. The human ear makes high demands in this regard. It is therefore known that a much larger bandwidth is required for the transmission of digitized signals than with analog signals. As when transferring in the designated areas Anyway, if there is a lack of bandwidth, it was previously only possible to use analog methods for the transmission of broadband audio signals over a transmission channel with reduced To use transmission bandwidth.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, das sich der digitalen Technik bedient.The object of the invention is therefore to provide a method of the above to propose mentioned type that makes use of digital technology.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß sendeseitig die Augenblickswerte der Energieverteilung in den m Teilbereichen in digitale Amplitudenwerte mit jeweils n Digitalstellen umgewandelt werden, daß die digitalen Amplitudenwerte mit einem Multiplikationsfaktor derart erweitert werden, daß der größte digitale Amplitudenwert dem größtmöglichen Digitalwert mit n Digitalstellen gleich ist, daß die Anzahl der Digitalstellen der Amplitudenwerte in den m Teilbereichen durch Unterdrückung der niederwertigen Stellen reduziert wird, daß den reduzierten Amplitudenwerten jeweils Datenwörter erheblich reduzierter Stellenzahl zugeordnet werden, wobei die zugeordneten Datenwörter dem ohrphysiologisch zulässig grob angenäherten Gruppenspektrum entsprechen, daß die Datenwörter dem Pilotsignal in Phasen- oder Frequenzmodulation aufmoduliert werden, daß das Pilotsignal mit einem der Gesamtamplitude des oberen Signalbereiches proportionalen Amplitudensignal amplitudenmoduliert wird, das in an sich bekannter Weise nur so groß ist, daß das Pilotsignal die Mithörschwelle nicht wesentlich überschreitet, und daß empfangsseitig nach der Demodulation den Datenwörtern jeweils die Amplitudeninformationen für die zugehörigen m Teilbereiche zugeordnet und diese Amplitudeninformationen mit dem wiedergewonnenen Amplitudensignal des Pilotträgers moduliert werden.This object is achieved in that the instantaneous values the energy distribution in the m sub-areas in digital amplitude values with each n digital digits are converted that the digital amplitude values with a Multiplication factor can be expanded so that the largest digital amplitude value is equal to the largest possible digital value with n digital digits that the number of Digital digits of the amplitude values in the m sub-areas by suppressing the lower significant places is reduced that the reduced amplitude values in each case Data words are assigned a significantly reduced number of digits, with the assigned Data words correspond to the ear-physiologically permissible roughly approximated group spectrum, that the data words are modulated onto the pilot signal in phase or frequency modulation be that the pilot signal with one of the total amplitude of the upper signal range proportional amplitude signal is amplitude modulated, which is known per se way is only so great that the pilot signal does not exceed the eavesdropping threshold significantly exceeds, and that on the receiving side after the demodulation of the data words each assigned the amplitude information for the associated m sub-areas and this amplitude information with the recovered amplitude signal of the Pilot carrier are modulated.
Die vorgeschlagene Lösung hat den Vorteil, daß alternativ auch andere Digitaldaten, zum Beispiel schriftliche Informationen, mit dem Pilotträger übertragen werden können Darüber hinaus sind nach der Einführung des Systems auch zu einem späteren Zeitpunkt noch nachträgliche Änderungen möglich, ohne die Kompatibilität mit bereits vorhandenen Geräten in Frage zu stellen. Schließlich ist es besonders leicht, mit dem erfindungsgemäßen System die Zischlaute der menschlichen Sprache zu übertragen.The proposed solution has the advantage that alternatively other Digital data, for example written information, is transmitted with the pilot carrier In addition, after the introduction of the system also become a Subsequent changes are still possible at a later point in time, without the compatibility to question with existing equipment. After all, it's special easily, with the system according to the invention, the sibilance of human speech transferred to.
Ein vorteilhaftes Sendeverfahren zur Übertragung breitbandiger Tonsignale über einen Übertragungskanal mit verminderter Übertragungsbandbreite, bei dem nach Art eines Vocoders sendeseitig das zu übertragende Tonsignal in ein den unteren Signalbereich umfassendes Basisband und einen oberen Signalbereich unterteilt wird, der obere Signalbereich mit Hilfe von Filtern in eine Anzahl von m Teilbereichen aufgeteilt wird und in jedem Teilbereich die Augenblickswerte der Energieverteilung bestimmt werden, worauf diese Informationen als trägerfrequentes Pilotsignal unter Hinzufügung des unveränderten Basisbandes über den Übertragungskanal übermittelt werden, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Augenblickswerte der Energieverteilung in den m Teilbereichen in digitale Amplitudenwerte mit jeweils n Digitalstellen umgewandelt werden, daß die digitalen Amplitudenwerte mit einem Multiplikationsfaktor derart erweitert werden, daß der größte digitale Amplitudenwert dem größtmöglichen Digitalwert mit n Digitalstellen gleich ist, daß die Anzahl der Digitalstellen der Amplitudenwerte in den m Teilbereichen durch Unterdrückung der niederwertigen Stellen reduziert wird, daß den reduzierten Amplitudenwerten jeweils Datenwörter erheblich reduzierter Stellenzahl zugeordnet werden, wobei die zugeordneten Datenwörter dem ohrphysiologisch zulässig grob angenäherten Gruppenspektrum entsprechen, daß die Datenwörter dem Pilotsignal in Phasen- oder Frequenzmodulation aufmoduliert werden und daß das Pilotsignal mit einem der Gesamtamplitude des oberen Signalbereiches proportionalen Amplitudensignal amplitudenmoduliert wird, das in an sich bekannter Weise nur so groß ist, daß das Pilotsignal die Mithörschwelle nicht wesentlich überschreitet.An advantageous transmission method for the transmission of broadband audio signals via a transmission channel with reduced transmission bandwidth, in which after Kind of a vocoder on the transmitting side the audio signal to be transmitted into the lower one Baseband encompassing the signal range and an upper signal range are subdivided, the upper signal range with the help of filters in a number of m sub-ranges and the instantaneous values of the energy distribution in each sub-area can be determined, whereupon this information as the carrier-frequency pilot signal under Addition of the unchanged baseband transmitted via the transmission channel is characterized in that the instantaneous values of the energy distribution in the m sub-areas into digital amplitude values with n each Digital digits are converted that the digital amplitude values with a multiplication factor can be expanded in such a way that the largest digital amplitude value corresponds to the largest possible Digital value with n digital digits is the same as the number of digital digits of the Amplitude values in the m sub-areas by suppressing the low-order digits it is reduced that the reduced amplitude values in each case data words considerably reduced number of digits are assigned, the assigned data words to the ear-physiologically admissible roughly approximated group spectrum correspond to that the Data words are modulated onto the pilot signal in phase or frequency modulation and that the pilot signal has one of the total amplitude of the upper signal range proportional amplitude signal is amplitude modulated, which is known per se Way is only so large that the pilot signal does not significantly exceed the eavesdropping threshold.
Vorteilhaft werden sendeseitig die reduzierten, digitalen Amplitudenwerte der m Teilbereiche zu v Unter gruppen zusammengefaßt, denen Datenwörter erheblich reduzierter Stellenzahl zugeordnet werden, wobei die zugeordneten Datenwörter dem ohrphysiologisch zulässig grob angenäherten Gruppenspektrum entsprechen.The reduced, digital amplitude values are advantageous on the transmission side the m sub-areas are combined into v sub-groups, to which data words are significant reduced number of digits are assigned, the assigned data words to the ear-physiologically permissible roughly correspond to the group spectrum.
Vorzugsweise wird das analoge Amplitudensignal zur Amplitudenmodulation des Pilotsignals durch Gleichrichtung des Analogsignals des gesamten oberen Signalbereichs erhalten und ist die Bandbreite der Amplitudenmodulation wesentlich größer als die Folgefrequenz der digitalen Datenwörter.The analog amplitude signal is preferably used for amplitude modulation of the pilot signal by rectifying the analog signal of the entire upper signal range and the bandwidth of the amplitude modulation is much larger than that Repetition frequency of the digital data words.
Der Multiplikationsfaktor wird vorteilhaft in ein analoyes Amplitudensignal zur Amplitudenmodulation des Pilotträgers umgewandelt.The multiplication factor is advantageously used in an analog amplitude signal converted to amplitude modulation of the pilot carrier.
Vorzugsweise sind die m Teilbereiche logarithmisch gestaffelt.The m subregions are preferably staggered logarithmically.
Vorteilhaft erden sendeseitig die reduzierten Amplitudenwerte als Kurzadressen einem Speicher zugeführt, der die Datenwörter für das ohrphysiologisch angenäherte Gruppenspektrum enthält.The reduced amplitude values are advantageously grounded on the transmitting side as Short addresses are supplied to a memory which contains the data words for the physiological of the ear contains approximate group spectrum.
Ein vorteilhaftes Verfahren zum Empfang von breitbandigen Tonsignalen über einen Übertragungskanal mit verminderter Übertragungsbandbreite, bei dem nach Art eines Vocoders ein den unteren Signalbereich umfassendes Basisband zusammen mit einem Pilotsignal übertragen wird, bei dem empfangsseitig aus dem Pilotsignal die Informationen über die Augenblickswerte über die Energieverteilung in den einzelnen m Teilbereichen des oberen Signalbereiches des Tonsignals wiedergewonnen und damit Ersatzgeneratoren gesteuert werden und bei dem aus den hierdurch gewonnenen Ersatzsignalen und dem direkt übertragenen Basisband durch Addition ein Tonsignal geformt wird, das mit dem ursprünglichen breitbandigen Tonsignal weitgehend gleichklingt, ist dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig nach der Demodulation des Pilotsignals Datenwörter erhalten werden, denen jeweils die Amplitudeninformationen für die zugehörigen m Teilbereiche zugeordnet werden, und daß diese Amplitudeninformationen mit dem wiedergewonnenen Amplitudensignal des Pilotträgers multipliziert werden.An advantageous method for receiving broadband audio signals via a transmission channel with reduced transmission bandwidth, in which after Kind of a vocoder together a baseband encompassing the lower signal range is transmitted with a pilot signal, in which on the receiving side from the pilot signal the information about the instantaneous values about the energy distribution in the individual m partial areas of the upper signal range of the audio signal recovered and thus Substitute generators are controlled and in the case of the substitute signals obtained in this way and the directly transmitted baseband is formed by adding a sound signal, which sounds largely the same as the original broadband audio signal is characterized in that on the receiving side after the demodulation of the pilot signal Data words are obtained, each of which contains the amplitude information for the associated m sub-areas are assigned, and that this amplitude information with the recovered amplitude signal of the pilot carrier are multiplied.
Vorteilhaft werden empfangsseitig die wiedergewonnenen Datenwörter als Kurzadressen einem Speicher zugeführt, der für jedes Datenwort die Amplitudeninformation der zugeordneten m Teilbereiche enthält.The recovered data words are advantageous at the receiving end supplied as short addresses to a memory which contains the amplitude information for each data word the assigned m sub-areas contains.
Mit den Amplitudeninformationen werden vorteilhaft im oberen Signalbereich liegende, logorithmisch gestaffelte Tongeneratoren in ihrer Amplitude moduliert.The amplitude information is advantageous in the upper signal range horizontal, logorithmically staggered tone generators modulated in their amplitude.
Empfangsseitig sind im Speicher die Amplitudeninformationen vorzugsweise als digitale Zeitfunktionen mit schmalbandigem Rauschen enthalten, die durch Digital-Analog-Wandlung in m frequenzgestaffelte Schmalband-Rauschspannungen gewandelt werden.At the receiving end, the amplitude information is preferably in the memory included as digital time functions with narrow-band noise generated by digital-to-analog conversion are converted into m frequency-graded narrowband noise voltages.
Vorzugsweise ist sendeseitig zur Verbesserung der Sprachübertragung eine Spracherkennung vorgesehen, wird den Datenwörtern eine Kennung für Sprache und eine Katalognummer für Zischlaute zugeordnet und wird empfangsseitig aus der Sprachkennung und der Katalognummer der Zischlaut wiedergewonnen.It is preferably on the transmission side to improve the voice transmission a speech recognition is provided, the data words are an identifier for speech and a catalog number for sibilants and is obtained from the Recovered the voice identifier and the catalog number of the sibilant.
Vorteilhaft sind empfangsseitig die Zischlaute in digitaler Form als Zeitfunktion im Speicher enthalten.The sibilants are advantageous in digital form as on the receiving end Time function included in memory.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen senderseitigen Einrichtung, Fig. 2 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen senderseitigen Einrichtung, Fig. 3 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Empfangsschaltung, Fig. 4 ein Blockschaltbild einer senderseitigen Einrichtung mit Spracherkennung, Fig. 5 ein Blockschaltbild einer empfängerseitigen Einrichtung mit Spracherkennung.The invention is illustrated by way of example in the drawings. It 1 shows a block diagram of the transmitter-side device according to the invention, Fig. 2 is a block diagram of another embodiment of one according to the invention device on the transmitter side, FIG. 3 is a block diagram of a receiving circuit according to the invention, Fig. 4 is a block diagram of a transmitter-side device with speech recognition, FIG. 5 shows a block diagram of a device at the receiver end with speech recognition.
Nach Fig. 1 erhält eine senderseitige Einrichtung von einem Studio 1 ein breitbandiges Tonsignal 2 von beispielsweise 16 KHz Bandbreite, das in ein unteres Basisband 3 von beispielsweise 3,5 bis 4 KHz Bandbreite und einem oberen Signalbereich 4 aufgeteilt wird.According to Fig. 1, a transmitter-side device receives from a studio 1 a broadband audio signal 2 of, for example, 16 KHz bandwidth, which is in a lower baseband 3 of, for example, 3.5 to 4 kHz bandwidth and an upper one Signal area 4 is divided.
Mit bekannten Filtereinrichtungen 5 wird der obere Signalbereich 4 in 8 bis 12 logorithmisch gestaffelte m Teilbereiche zerlegt, wobei die Signale dieser Teilbereiche mit gleichvielen hochwertigen, bis in den Millivoltbereich arbeitenden Gleichrichtern 6 gleichgerichtet werden.With known filter devices 5, the upper signal range 4 divided into 8 to 12 logorithmically graded m sub-areas, with the signals these sub-areas with the same number of high-quality ones that work down to the millivolt range Rectifiers 6 are rectified.
Die Zeitkonstante der Gleichrichter 6 ist der Bandbreite des jeweilig zugeordneten Filters der Filtereinrichtung 5 angepaßt.The time constant of the rectifier 6 is the bandwidth of the respective associated filter of the filter device 5 adapted.
Die von den Gleichrichtern 6 gelieferten Gleichrichterspannungen 7, die ein Maß für die spektrale Energieverteilung in den m Teilbereichen sind, werden Analog-Digital-Wandlern 8 mit 8 bit Auflösung zugeführt und in m digitale Amplitudenwerte 9 mit jeweils 8 bit umgewandelt. Die hohe Auflösung von 8 bit ist notwendig, weil nicht nur die Signale im Basisband 3, sondern auch im oberen Signalbereich 4 eine hohe Dynamik, also einen großen Lautstärkebereich aufweisen sollen. Eine geringere Auflösung bewirkte, daß nur bei großer Lautstärke die Übertragung der Höhen ermöglicht ist.The rectifier voltages 7 supplied by the rectifiers 6, which are a measure of the spectral energy distribution in the m sub-areas Analog-to-digital converters 8 with 8 bit resolution and supplied in m digital amplitude values 9 converted with 8 bits each. The high resolution of 8 bit is necessary because not only the signals in the baseband 3, but also in the upper signal range 4 high dynamics, i.e. a large volume range. A lesser one Resolution made it possible to transmit the treble only at high volume is.
Somit ergeben sich bei 12 Teilbereichen mit jeweils 8 bit insgesamt 96 bit. Bei einer Wiederholfrequenz von beispielsweise 50 Hz ergibt dies eine so große Datenmenge, daß die erforderliche Bandbreite um viele Größenordnungen größer ist als die Bandbreite des Übertragungskanals. Die digitalen Amplitudenwerte 9 werden daher einem Normierer 10 zugeführt, in dem sie mit einem Multiplikationsfaktor derart erweitert werden, daß der größte digitale Amplitudenwert dem größtmöglichen Digitalwert mit 8 Digitalstellen gleich ist. Dadurch wird das Gesamtspektrum von seiner Information über die Gesamtlautstärke befreit, so daß nur der relative Amplitudenverlauf des Spektrums, bezogen auf die jeweils lauteste Spektrallinie übrigbleibt. Dieser relative Amplitudenverlauf kann eine wesentlich geringere Auflösung haben, weil das menschliche Ohr in dieser Hinsicht recht unkritisch ist.This results in a total of 12 sub-areas with 8 bits each 96 bit. With a repetition frequency of 50 Hz, for example, this results in something like this Large amounts of data mean that the required bandwidth is many orders of magnitude larger is than the bandwidth of the transmission channel. The digital amplitude values are 9 therefore fed to a normalizer 10, in which they with a multiplication factor in such a way can be extended so that the largest digital amplitude value corresponds to the largest possible digital value with 8 digits is the same. This will get the full spectrum of its information freed over the overall volume, so that only the relative amplitude curve of the Spectrum, based on the loudest spectral line. This relative The amplitude curve can have a significantly lower resolution because the human Ohr is quite uncritical in this regard.
Im Normierer 10 werden weiterhin die niederwertigen Stellen der normierten digitalen Amplitudenwerte unterdrückt und zu drei v Untergruppen 11 mit jeweils vier Kanälen zu 3 bit zusammengefaßt, so daß die v. Untergruppen 11 jeweils Signale mit 12 bit, also insgesamt 36 bit aufweisen. Somit liegen drei stark in ihrer Auflösung reduzierte Gruppenspektren 12 mit jeweils 12 bit vor.In the normalizer 10, the low-order digits of the normalized digital amplitude values are suppressed and three v subgroups 11 each with four channels combined to 3 bits, so that the v. Subgroups 11 each signals with 12 bits, i.e. a total of 36 bits. So three are strong in their resolution reduced group spectra 12 with 12 bits each.
Diese Gruppenspektren 12 werden nun einer Irrelevanzreduktion unterworfen und dazu jeweils einem 4K enthaltenden Speicher 13 zugeführt, in dem durch ohrphysiologische Reihenuntersuchungen gewonnene Spektralformen sehr geringer Auflösung abgespeichert sind. Diese Speicher 13 liefern bei angelegtem Gruppenspektrum 12 (12-bit-Adresse) Datenwörter 14 erheblich reduzierter Stellenzahl, mit zum Beispiel 4 bit. Die Datenwörter 14 sind als Katalognummern aufzufassen, die die als Adresse anzusehenden Gruppenspektren 12 ohrphysiologisch zulässig in 16 vereinfachte Gruppenspektren katalogisieren, deren Nummerierung durch das 4 bit Datenwort gegeben ist.These group spectra 12 are now subjected to an irrelevance reduction and fed to a memory 13 containing 4K in each case, in which by ear physiological Spectral forms obtained from serial examinations of very low resolution are stored are. These memories 13 deliver when the group spectrum 12 (12-bit address) is created Data words 14 considerably reduced number of digits, for example with 4 bits. The data words 14th are to be understood as catalog numbers, which are to be seen as addresses Group spectra 12 ear physiologically permissible in 16 simplified group spectra catalog, the numbering of which is given by the 4-bit data word.
Insgesamt ergeben sich somit immer noch 3 mal 4 = 12 bit, d.h. es können immer noch sehr viele, nämlich 4096 verschiedene normierte Gesamtspektren dargestellt werden.-Dies reicht aus, denn noch weiter gehende Unterscheidungen kann das menschliche Ohr bei den hohen Frequenzen nicht wahrnehmen. Diese Datenwörter 14 mit insgesamt 12 bit werden nun in Phasen- oder Frequenzmodulation in einem Pilotmodulator 1-5 auf das Pilotsignal 16 aufmoduliert.Overall, this still results in 3 times 4 = 12 bits, i.e. it can still very many, namely 4096 different normalized total spectra - This is sufficient, because further distinctions can be made the human ear cannot perceive the high frequencies. These data words 14 with a total of 12 bits are now in phase or frequency modulation in a pilot modulator 1-5 modulated onto the pilot signal 16.
Dem Pilotmodulator 15 wird außerdem ein der Gesamtamplitude des oberen Signalbereiches 4 proportionales Amplitudensignal 17 zugeführt, mit dem das Pilotsignal 16 amplitudenmoduliert wird. Das Amplitudensignal 17 wird von einem Gleichrichter 18 erhalten, der den oberen Signalbereich 4 gleichrichtet.The pilot modulator 15 is also one of the total amplitude of the upper Signal range 4 proportional amplitude signal 17 supplied with which the pilot signal 16 is amplitude modulated. The amplitude signal 17 is from a rectifier 18 received, which rectifies the upper signal range 4.
Diese Doppelmodulationsart des Pilotsignals 16 ist ohrphysiologisch besonders günstig, weil dadurch die Amplitudeninformation mit der Gesamtbandbreite des Pilotsignals, und damit sehr schnellen Schwankungen folgend übertragen wird. Bei zeitsequentieller analoger Übertragung, wie sie bei einem bekannten Verfahren zur Anwendung kommt, ist - infolge der vollständigen zeitsequentiellen Übertragung der absoluten Energieinhalte aller Teilbereiche - nur ein Bruchteil der Amplitudenfolgegeschwindigkeit möglich, was als sehr störend empfunden wird. Die spektralen Änderungen können im Gegensatz dazu mit dem Ohr nur sehr viel langsamer wahrgenommen werden als Amplitudenschwankungen.This type of double modulation of the pilot signal 16 is physiological to the ear particularly favorable, because this means that the amplitude information is combined with the total bandwidth of the pilot signal, and thus is transmitted following very rapid fluctuations. With time-sequential analog transmission, as is the case with a known method is used - as a result of the complete time-sequential transmission the absolute energy content of all sub-areas - only a fraction of the amplitude following speed possible, which is perceived as very annoying. The spectral changes can be in In contrast, the ear is only perceived much more slowly than amplitude fluctuations.
Bei einem Knall oder einem Schlag des Schlagzeugs dürfen die hohen Frequenzanteile zeitlich nicht nachhinken. Noch unnatürlicher ist es, wenn sie zum Beispiel durch Verzögerung der Tiefen zuerst kommen. Dagegen braucht die genaue spektrale Darstellung erst nach ca. 40 bis 60 Millisekunden erreicht zu sein.If there is a bang or a hit of the drums, the high ones are allowed Frequency components do not lag behind in time. It is even more unnatural when it comes to Example come first by delaying the lows. In contrast, the exact needs spectral representation can only be achieved after approx. 40 to 60 milliseconds.
Wie weiter Fig. 1 zeigt, wird das Pilotsignal 16 einem Summierer 19 zugeführt, und zusammen mit dem Basisband 3 übertragen. Weil somit das Pilotsignal 16 zusammen mit dem Basisband 3 übertragen wird und mit älteren Geräten kompatibel bleibt, ist bei dieser Modulationsart sichergestellt, daß zusätzlich die Bedingung des Verdeckungsefektes berücksichtigt wird, daß nämlich das Pilotsignal die Mithörschwelle nicht wesentlich überschreitet. Bei leiser Musik ist somit auch die Amplitude des Pilotsignals 16 entsprechend kleiner, so daß immer durch die lautere Wiedergabe des Basisbandes 3 das Pilotsignal 16 in den nach dem vorgeschlagenen Verfahren arbeitenden Geräten verdeckt wird.As FIG. 1 further shows, the pilot signal 16 is sent to a summer 19 supplied, and transmitted together with the base band 3. Because thus the pilot signal 16 is transmitted together with the baseband 3 and is compatible with older devices remains, this type of modulation ensures that the condition the masking effect is taken into account, namely that the pilot signal is the eavesdropping threshold does not significantly exceed. In the case of soft music, the amplitude of the Pilot signal 16 correspondingly smaller, so that always due to the louder reproduction of the baseband 3, the pilot signal 16 in the operating according to the proposed method Devices is covered.
Die Verdeckung des Pilotsignals ist auch schon bei den bekannten analogen Verfahren erreicht worden, nicht jedoch wurde erreicht, die ohrphysiologisch sehr wichtige Bevorzugung der Amplitudeninformationen bezüglich der Schnelligkeit der Änderungsgeschwindigkeit.The masking of the pilot signal is already the case with the known analog ones Procedure has been achieved, however, has not been achieved the very physiological of the ear important preference of the amplitude information regarding the speed of the Rate of change.
Die Ausführung der senderseitigen Einrichtung nach Fig. 2 unterscheidet sich dadurch von der Einrichtung nach Fig. 1, daß das Amplitudensignal 17 vom Normierer abgeleitet wird.The design of the transmitter-side device according to FIG. 2 differs differs from the device according to FIG. 1 in that the amplitude signal 17 from the normalizer is derived.
Beim Normieren des Spektrums im Normierer 10 entstehen als Amplitudenwert für das Gesamtsignal des Spektrums ein Multiplikationsfaktor 20 in digitaler Form, mit beispielsweise 5 bit, der einem Digital-Analog-Wandler 21 zur Gewinnung des Amplitudensignals 17 zugeführt wird.When the spectrum is normalized in the normalizer 10, the amplitude value is generated a multiplication factor of 20 in digital form for the total signal of the spectrum, with, for example, 5 bits, which is a digital-to-analog converter 21 for obtaining the Amplitude signal 17 is supplied.
Nach Fig. 3 weist eine erfindungsgemäße Empfangsschaltung einen Empfänger 22 für das Basisband 3 und das Pilotsignal 16 auf. Das Pilotsignal 16 wird einem Pilotdecoder 23 zugeführt, der das Pilotsignal 16 sowohl amplitudendemoduliert, und somit das Amplitudensignal 17 zurückgewinnt, als auch phasen- bzw. frequenzdemoduliert, und somit die seriell übertragenden Digitalwörter 14 zurückgewinnt. Diese Datenwörter 14 werden in drei Datenworte zu je 4 bit aufgeteilt und drei empfängerseitigen Speichern 24 zugeführt, die beim Anlegen dieser 4 bit-Datenwörter jeweils 12 Digitaldaten abgeben, die Gruppenspektren mit vier Kanälen zu je 3 bit darstellen. Damit ergeben sich durch diese Datenexpansion zwölf Gruppenspektren 12 mit je 3 bit in normierter Amplitudendarstellung. Diese Gruppenspektren 12 werden in zwölf multiplizierenden Digital-Analog-Wandlern 25 in zwölf Analogspannungen zurückverwandelt. Dabei wird das durch Amplitudendemulation gewonnene Amplitudensignal 17 als Multiplikationssignal allen zwölf Digital-Analog-Wandlern 25 zugeführt. An den Ausgängen der multiplizierenden Digital-Analog-Wandler 25 liegen nunmehr der Amplitude des Originalsignals entsprechende Analogsignale 26 vor, die als Lautstärkesteuersignale nachfolgend zwölf Tongeneratoren 27 zugeführt werden und die deren Amplitude steuern. Diese Tongeneratoren 27 liegen etwa in der Mitte der logarithmisch gestaffelten Filterfrequenzen des oberen Signalbereiches 4. Die Ausgangssignale 28 der Tongeneratoren 27 werden mit dem demodulierten Signal des Basisbandes 3 zu einem Summensignal 29 zusammengefügt.According to Fig. 3, a receiving circuit according to the invention has a receiver 22 for the baseband 3 and the pilot signal 16. The pilot signal 16 is a Pilot decoder 23 is supplied, which both amplitude demodulates the pilot signal 16, and thus the amplitude signal 17 recovers, as well as phase or frequency demodulated, and thus recovers the serially transmitted digital words 14. These data words 14 are divided into three data words of 4 bits each and three memories on the receiver side 24 are supplied which, when these 4-bit data words are applied, each 12 digital data which represent group spectra with four channels of 3 bits each. So surrender As a result of this data expansion, twelve group spectra 12 with 3 bits each in standardized Amplitude display. These group spectra 12 are multiplying into twelve Digital-to-analog converters 25 converted back into twelve analog voltages. It will the amplitude signal 17 obtained by amplitude demulation as a multiplication signal all twelve digital-to-analog converters 25 supplied. At the outputs of the multiplying Digital-to-analog converters 25 are now located corresponding to the amplitude of the original signal Analog signals 26 in front of the following twelve tone generators as volume control signals 27 are supplied and which control their amplitude. These tone generators 27 are located roughly in the middle of the logarithmically staggered filter frequencies of the upper signal range 4. The output signals 28 of the tone generators 27 are combined with the demodulated signal of the baseband 3 are combined to form a sum signal 29.
Es ist auch möglich, die Tonfrequenzen mit einer oder mehreren Rauschspannungen in der Frequenz zu modulieren.It is also possible to use the tone frequencies with one or more noise voltages modulate in frequency.
Es ist weiterhin auch möglich, schmalbandige Rauschspannungen anstelle der Tonfrequenzen zu verwenden.It is also possible to use narrowband noise voltages instead of audio frequencies to use.
Diese schmalbandigen Rauschspannungen können digital als Zeitfunktion in einem Speicher abgespeichert sein.These narrow-band noise voltages can be used digitally as a function of time be stored in a memory.
Durch Ansteuerung dieses Speichers durch einen Zähler können die zwölf Rauschspektren auf Maximalamplitude normiert entnommen und Digital-Analog-Wandlern zugeführt werden, an deren Ausgang die Rauschspannungen dann in analoger Form vorliegen. Diese analogen Rauschspannungen werden dann mit den Amplitudensteuersignalen moduliert. Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, daß multiplizierende Digital-Analog-Wandler zur Anwendung kommen.By controlling this memory with a counter, the twelve Noise spectra normalized to the maximum amplitude and taken from digital-to-analog converters are supplied, at the output of which the noise voltages are then present in analog form. These analog noise voltages are then modulated with the amplitude control signals. This can be achieved, for example, by using multiplying digital-to-analog converters come into use.
Zur besonders guten Wiedergabe der menschlichen Sprache kann die senderseitige Einrichtung durch eine Spracherkennung ergänzt werden. Mit dieser an sich bekannten, in den Figuren nicht dargestellten Spracherkennungsschaltung wird bei Sprache die Signalverarbeitung der senderseitigen Einrichtung gemäß Fig. 1 in eine senderseitige Einrichtung mit einer Signalverarbeitung nach Fig. 4 umgeschaltet. Die nicht dargestellte Spracherkennung ist vor dem Pilotmodulator 15 angeordnet. Das 12 bit Datenwort 14 wird in einem weiteren Speicher 30 auf seine Struktur untersucht und durch eine weitere 1 rrelevanzredukt ion eine Katalognummer des identifizierten Zischlautes gebildet. Unter der Annahme, daß es 64 Zischlaute gibt, genügt eine 6-bit Katalognummer 31, so daß dieser 6-bit Katalognummer 31 noch von der nicht dargestellten Spracherkennungsschaltung gelieferte Erkennungsbit 32 der Sprache angehängt werden können, beispielsweise sechs Einsen.For particularly good reproduction of human speech, the Facility can be supplemented by speech recognition. With this well-known Speech recognition circuit, not shown in the figures, is the Signal processing of the transmitter-side device according to FIG. 1 in a transmitter-side Device with signal processing according to FIG. 4 switched. The one not shown Speech recognition is arranged in front of the pilot modulator 15. The 12 bit data word 14 is examined in a further memory 30 for its structure and by a further 1 relevance reduction a catalog number of the identified sibilant educated. Assuming that there are 64 sibilants, a 6-bit catalog number is sufficient 31, so that this 6-bit catalog number 31 is still from the voice recognition circuit (not shown) delivered recognition bit 32 of the language can be appended, for example six ones.
Wie die Fig. 5 zeigt, erkennt der Empfänger 22 mit Hilfe des Pilotdecoders 23 an den Erkennungsbit 32, daß es sich um Sprache handelt. Der Empfänger führt dann die wiedergewonnene 6-bit Katalognummer 31 als Adresse einem Speicher 33 zu, in dem die verfügbaren Zischlaute als Zeitfunktionen abgespeichert sind und die bei Anlegen dri 6-bit Katalognummer 31 mit normierter maximaler Amplitude J tude abqegeben werden. Auch hier wird dann durch einen multiplizierenden Analog-Digital-Wandler 25 der Zischlaut mit richtiger Lautstärke analog zurückgewonnen.As FIG. 5 shows, the receiver 22 recognizes with the aid of the pilot decoder 23 to the detection bit 32 that it is Language acts. Of the The recipient then enters the recovered 6-bit catalog number 31 as the address Memory 33, in which the available sibilants are stored as time functions and when creating three 6-bit catalog number 31 with standardized maximum amplitude Jews are to be given away. Here too, a multiplying analog-to-digital converter is used 25 the sibilant at the correct volume is recovered analogously.
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| DE19843418297 DE3418297A1 (en) | 1984-05-17 | 1984-05-17 | Method for transmitting broadband audio signals via a transmission channel with reduced transmission bandwidth |
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