Устройство компандирования звуковых сигналов Советский патент 1990 года по МПК H03M7/38 

Изобретение 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 передане путем уменьшения шу- ,мов квантования.

Нафиг.1 и 2 показаны структурные схемы передатчика и приемника устройства компан- дирования 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-ць«})ровой

преобразователь (АЦП) 2, первый 3 и второй 4 блоки задержки, регтистр 5 сдвига, второй АЦП 6, 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 масштабирующего усилителя 1, преобразователь 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

О

со

третий 32 и четвертый 33 выходы синхронизатора 13, второй вход 34 блока 11 и первый 35 и второй 36 выходы блока 11,

Устройство кбмпандирования звуковых сигналов работает следующим образом.

Дискретизированные отсчеты сигнала поступают параллельно на масштабирующий усилитель 1 и АЦП 6, определяющий в циф- (эовой форме номер поддиапазона, к которо- иу принадлежит данный отсчет сигнала I текущий код порядка данного отсчета). Теку- дие коды порядка, воздействуя на цифровой управляющий вход 19 масштабирующего усилителя 1 изменяют его коэффициент усиления Нодвоичному закону, причем для наименьше- 0 поддиапазона уровней входного сигнала юэффициент усиления максимален. Преоб- эазование в масштабирующем усилителе 1 этсчеты сигнала кодируются в АЦП 2 в линей- 10Й форме, формируя коды мантисс отсчетов, тричем число разрядов на выходе АЦП 2 со- |этветствует числу разрядов компандирован- Иого 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 определитель 22 максимального кода порядка за дан- Иый блок отсчетов. Определитель 22 иаксимального кода порядка состоит из элока 17 памяти, решающего блока 18 и регистра 7 памяти. Решающий блок 18 с настотой следования отсчетов производит :равнение предыдущего кода порядка А, записанного в блоке 17 памяти, с текущим одом порядка Б и, если , дает разрешение на запись его в блок 17 памяти. Максимальный код порядка с выхода блока 17 памяти переписывается в регистр 7 с частотой 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 В 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 за0 висимости 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 разря5 дов кода мантиссы на один разряд и т.д. В качестве примера в табл.2 приведен алгоритм преобразования для 10-разрядного кода мантиссы.

Последовательность выполнения опера0 ций и формирование управляющих последовательностей осуществляет синхронизатор 9, на выходе 27 (фиг.Зб) которого формируется последовательность импульсов с частотой следования отсчетов, на выходе 28 (фиг.За) 5 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 преобразо0 вателя 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,воздейст5 вуя на блок 11 разделения сигналов, обеспе- чивает разделение кодов порядка и мантиссы. На выходе 31 (фиг.4б) формируются сигналы тактовой частоты, на выходе 30 (фиг.4в) - сигналы частоты отсчетов, на

0 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

5 (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

0 коэффициентом усиления масштабирующего усилителя 15 по первому входу 29. Смена кодов порядка в блоке 14 производится с частотой следования блоков отсчетов. Восстановленные в масштабирующем усилите5 ле 15 отсчеты сигнала подаются на выход устройства.

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

управления преобразованием блока кодов мантиссы, зависящего от максимального кода порядка, определенного именно для дак- ногр блока отсчетов. За счет повышения точности, достигаемой в устройстве, умень- шается 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 устрой- ства 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, отличающееся тем, что, с целью уменьшения искажений при передаче путем уменьшения шумов квантования, в пе- редачик введены второй блок задержки, регистр сдвига и последовательно соединенные второй аналого-цифровой преобразователь, решающий блок, первый блок памяти, регистр памяти, вычислитель разностного кода.

коммутатор и элемент ИЛИ, в приемник введены 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 сиг- налрв, 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 аналого- цифрового преобразователя и первому входу регистра сдвига, п выходов которого подключены соответственно к дополнительным входам коммутатора, а второ / вход - к выходу первого блока задержки, при этом первый вход первого масштабирующего усилителя подключен к входу второго аналого-цифрвого преобразователя.

Таблица

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.

Алгоритм работы вычислителя разностного кода 8 для варианта с пятью поддиапазонами кодирования

Алгоритм преобразования кодов для 10-разрядного кода мантиссы ( S - знаковый разряд, ai,...,a9 - значащие разряды)

jiL

11

35

36

30

/J 1

Таблица 2

12

15

31

29

12

Фиг.2

r-t

с.

С

с

с...

fZ

с

«а to

rj

I