Устройство компандирования звуковых сигналов

 

Изобретение относится к технике цифрового звукового вещания и звукового сопровождения телевидения. Целью изобретения является уменьшение искажений при передаче путем уменьшения шумов квантования. Устройство содержит передатчик, включающий масштабирующий усилитель, первый аналого-цифровой преобразователь, первый блок задержки, первый синхронизатор и приемник , включающий блок разделения сигналов, цифроаналоговый преобразователь и второй синхронизатор. Цель изобретения достигается введением в передатчик второго блока задержки, регистра сдвига, второго аналого-цифрового преобразователя, регистра памяти, вычислителя разностного кода элемента ИЛИ, коммутатора первого блока памяти и решающего блока, а также введением в приемник второго блока памяти и второго масштабирующего усилителя. Устройство обладает повышенной точностью передачи звуковой информации за счет формирования сигнала управления преобразованием кодов мантиссы в первом аналого-цифровом преобразователе, зависящего от максимального кода порядка, определенного именно для данных отсчетов. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 03 М 7/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4459380/24-09 (22) 12.07.88 (46) 15.12.90 Бюл,N 46 (72) Г.В. Рабинович и В.Ф, Фиров (53) 621.395.39 (088.8) (56) Патент США М 4583237, кл. Н 03 M 7/38, 1986. (54) УСТРОЙСТВО КОМПАНДИРОВАНИЯ

ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к технике цифрового звукового вещания и звукового сопровождения телевидения, Целью изобретения является уменьшение искажений при передаче путем уменьшения шумов квантования. Устройство содержит передатчик, включающий масштабирующий усилитель, первый аналого-цифровой преобразователь, первый блок задержки, первый синхронизатор и приемИзобретение относится к технике передачи звуковых сигналов в цифровой форме, в частности к устройствам цифрового звукового вещания и звукового сопровождения телевидения, т.е. к устройствам с временным разделением сигналов.

Цель изобретения — уменьшение искажений при передаче путем уменьшения шумов квантования, На фиг.1 и 2 показаны структурные схемы передатчика и приемника устройства компандирования звуковых сигналов; на фиг.3-5— временные диаграммы работы соответственно синхронизаторов и блока разделения сигналов устройства компандирования звуковых сигналов.

Устройство компандирования звуковых сигналов содержит первый масштабирующий усилитель 1, первый аналого-цифровой

„, Я2,„1614113 А1 ник, включающий блок разделения сигналов, цифроаналоговый преобразователь и в.арой синхронизатор. Цель изобретения достигается введением в передатчик второго блока задержки, регистра сдвига, второго аналого-цифрового преобразователя, регистра памяти, вычислителя разностного кода элемента ИЛИ, коммутатора первого блока памяти и решающего блока, а также введением в приемник второго блока памяти и второго масштабирующего усилителя. Устройство обладает повышенной точностью передачи звуковой информации за счет формирования сигнала управления преобразованием кодов мантиссы в первом аналого-цифровом преобразователе, зависящего от максимального кода порядка, определенного именно для данных отсчетов, 5 ил., 2 табл. преобразователь (АЦП) 2, первый 3 и второй

4 блоки задержки, регтистр 5 сдвига, второй

АЦП б, регистр 7 памяти, вычислитель 8 разностного кода, первый синхронизатор 9, элемент ИЛИ 10, блок 11 разделения сигналов, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 12, второй синхронизатор 13, второй. блок 14 памяти, второй масштабирующий усилитель 15, коммутатор 16, первый блок

17 памяти, решающий блок 18, второй вход

19 масштабиру:ощего усилителя 1, преобра-; зователь 20 кодов, сигнальный вход 21, преобразователя 20, определитель 22 максимального кода порядка, управляющий вход 23 преобразователя 20, тактовый вход

24 преобразователя 20, первый 25, второй

26, третий 27 и четвертый 28 выходы синхронизатора 9, первый вход 29 масштабирующего усилителя 15, первый 30, второй 31 1 614113

10

35

50

55 устройства гретий 32 и четвертый 33 выходы синхронизатора 13, второй вход 34 блока 11 и первый

35 и второй 36 выходы блока 11.

Устройство компандирования звуковых сигналов работает следующим образом.

Дискретизированные о счеты сигнала поступают параллельно на масштабирующий усилитель 1 и АЦП 6, определяющий в цифровой форме номер поддиапазона, к котороу принадлежит данный отсчет сигнала текущий код порядка данного отсчета). Текуие коды порядка, воздействуя на цифровой управляющий вход 19 масштабирующего усилителя 1 изменяют его коэффициент усиления подвоичному закону, причем для наименьше о поддиапазона уровней входного сигнала озффициент усиления максимален. Преобазование в масштабирующем усилителе 1 тсчеты сигнала кодируются в АЦП 2 в линейой форме, формируя коды мантисс отсчетов, ричем число разрядов на выходе АЦП 2 сортветствует числу разрядов компандированНого кода, Код мантиссы каждого отсчета задержиВается в блоке задержки 3 на время, равное периоду блока отсчетов, а затем поступает на сигнальный вход 21 преобразователя кодов 20.

С выхода АЦП 6 текущие коды порядка

Каждого отсчета поступают на определи гель 22 максимального кода порядка за данНый блок отсчетов, Определитель 22

Максимального кода порядка состоит из блока 17 памяти, решающего блока 18 и регистра 7 памяти. Решающий блок 18 с частотой следования отсчетов производит

1равнение предыдущего кода порядка А, за писанного в блоке 17 памяти, с текущим кодом порядка Б и, если Б>А, дает разреше. Ние на запись его в блок 17 памяти, Максимальный код порядка с выхода блока 17 памяти переписывается в регистр 7 с часто той следования блоков отсчетов и сохраняется в нем на этот период.

Максимальный код порядка подается параллельно на вход элемента ИЛИ 10 и на первый вход вычислителя 8 разностного кода. На второй вход вычислителя 8через блок

4 задержки поступают текущие значения кодов порядка каждого отсчета, Вычислитель

8 разностного кода вычисляет арифметическую разность максимального и текущего кодов порядка.

В качестве примера в табл.1 приведен алгоритм работы вычислителя 8 разностного кода для варианта с пятью поддиапазонами кодирования.

Разностный код с выхода вычисЛителя 8 поступает на управляющий вход 23 преобразователя кодов 20, Преобразователь кодов 20 состоит из регистра 5 сдвига и коммутатора 16. Поступающий на сигнальный вход 21 код мантиссы с частотой следования тактов (тактовый вход 24) записывается в регистр 5 сдвига, а считывается с выхода коммутатора (мультиплексора) 16 со сдвигом, определяемым структурой кода (управляющий вход 23) с выхода вычислителя 8 в соответствии с табл.2 (т.е. со сдвигом в зависимости от веса разностного кода), При совпадении максимального и текущего кодов(нулевой разностный код) сдвига разрядов не происходит. Изменение разности на единицу приводит к сдвигу старших разрядов кода мантиссы на один разряд и т.д. В качестве примера в табл.2 приведен алгоритм преобразования для 10-разрядного кода мантиссы.

Последовательность выполнения операций и формирование управляющих последовательностей осуществляет синхронизатор 9, на выходе 27 (фиг,Зб) которого формируется последовательность импульсов с частотой следования отсчетов, на выходе 28 (фиг,3a)— с тактовой частотой, на выходе 25 (фиг.Зв) — с частотой следования блоков отсчетов. На выходе 26 (фиг.Зг) синхронизатора 8 формируется маркерный сигнал, объединяемый во времени с выходными сигналами преобразователя 20 и определителя 22 максимального кода в элементе ИЛИ 10.

В приемнике синхронизатор 13 из входного сигнала (фиг,4а) выделяет маркерный сигнал (выход 32, фиг.4г), который,воздействуя на блок 11 разделения сигналов, обеспечивает разделение кодов порядка и мантиссы, На выходе 31 (фиг,4б) формируются сигналы тактовой частоты, на выходе

30 (фиг,4в) — сигналы частоты отсчетов, на выходе 33 (фиг.4д) выделяется сигнал кода порядка.

С учетом наличия сигнала начала каждого цикла передачи (вход 34 блока 11) производится разделение сигналов кода порядка (выход 36, фиг.5) и блока кодов мантисс отсчетов (выход 35, фиг.5б) Коды мантисс отсчетов подвергаются преобразованию в ЦАП 12. Код порядка запоминается в блоке 14 памяти и управляет коэффициентом усиления масштабирующеro усилителя 15 по первому входу 29. Смена кодов порядка в блоке 14 производится с частотой следования блоков отсчетов. Восстановленные в масштабирующем усилителе 15 отсчеты сигнала подаются на выход

Таким образом, устройство компандирования звуковых сигналов позволяет повысить точность передаваемой звуковой информации за счет формирования сигнала

1614113

Таблица 1

Алгоритм работы вычислителя разностного кода 8 для варианта с пятью поддиапазонами кодирования управления преобразованием блока кодов мантиссы, зависящего от максимального кода порядка, определенного именно для данного блока отсчетов. 3а счет повышения точности, достигаемой в устройстве, уменьшается шум квантования. Устройство также позволяет использовать АЦП и ЦАП, разрешающая способность которых на 3-4 разряда меньше, чем у известных устройств цифрОвого компандирования.

Сущность предлагаемого изобретения не изменяется от способа передачи сигналов (в последовательной или параллельной форме, сосредоточенно или рассосредоточено), наличия или отсутствия систем кодозащиты и методов достижения синхронизма.

Формула изобретения

Устройство компандирования звуковых сигналов, содержащее приемник и передатчик, вход которого является входом устройства компандирования звуковых сигналов, выходом которого является выход приемника, при этом передатчик содержит первый синхронизатор и последовательно соединенные первый масштабирующий усилитель, первый аналого-цифровой преобразователь и первый блок задержки, а приемник содержит второй синхронизатор и последовательно соединенные блок разделения сигналов и цифроаналоговый преобразователь, второй вход которого подключен к первому выходу второго синхронизатора, при том первый вход первого масштабирующего усилителя и первый вход блока разделения сигналов являются соответственно входами передатчика и приемника, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения искажений при передаче путем уменьшения шумов квантования, в передачик введены второй блок задержки, регистр сдвига и последовательно соединенные второй аналого-цифровой преобразователь, решающий блок, первый блок памяти, регистр памяти, вычислитель раэностного кода, 5

40 коммутатор и элемент ИЛИ, в приемник вве-. дены последовательно соединенные второй блок памяти и второй масштабирующий усилитель, выход которого является выходом приемника, а второй вход подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, третий вход которого подключен к второму выходу второго синхронизатора, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к второму входу блока разделения сигналов и первому входу второго блока памяти, второй вход которого подключен к второму выходу блока разделения сигналов, первый вход которого подключен к входу второго синхронизатора, при этом выход второго аналого-цифрового преобразователя подключен к второму входу первого масштабирующего усилителя и через второй блок задержки — к второму входу вычислителя разностного кода, первый вход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого является выходом передатчика, а третий вход подключен к первому выходу первого синхронизатора, второй выход которого подключен к второму входу регистра памяти и второму входу первого блока памяти, первый выход и третий вход которого подключены соответственно к второму и первому входам решающего блока, а четвертый вход — к вторым входам первого и второго аналого-цифровых преобразователей и третьему выходу первого синхронизатора, четвертый выход которого подключен к третьему входу первого аналогоцифрового преобразователя и первому входу регистра сдвига, и выходов которого подключены соответственно к дополнительным входам коммутатора, а второй вход — к выходу первого блока задержки, при этом первый вход первого масштабирующего усилителя подключен к входу второго аналого-цифрвого преобразователя.

1614113

Таблица 2

Алгоритм преобразования кодов для 10-разрядного кода мантиссы ($ - знаковый разряд, а ...„ag - значащие разряды ) 1614113

1614113

Составитель Г.Корсаков

Редактор Л.Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Заказ 3898 Тираж 658 Подписное

ВНИИПИ Государственного комите а по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101