DE2338482B2 - Circuit arrangement for noise reduction of a stereo broadcast broadcast according to the FCC system on the receiver side, combined with a mono-stereo display - Google Patents
Circuit arrangement for noise reduction of a stereo broadcast broadcast according to the FCC system on the receiver side, combined with a mono-stereo displayInfo
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Description
1. Bei Sprachübertragungen1. For voice transmissions
Die weitaus überwiegenden Teile de* Sprachinformatiouen innerhalb einer Stereosendung werden monaural ausgestrahlt, da verständlicherweise ein Sprachsignal nicht gleichzeitig links (L) und rechts (R) vorhanden sein kann. Der Empfänger bleibt jedoch durch den während der Stereosendting ausgestrahlten Pilotton auf Stereo geschaltet. Obwohl kein Differenzsignal .'. — R vorhanden ist, wird das Rauschen aus dem Frequenzbereich von 23 bis 53 kHz in den Hörbereich transportiert. Ais subjektiv besonders störend kommt noch hinzu, daß dieser Rauschanteil in beiden Demodulatorkanälen gegenphasig ist. Während das monophone Sprachsignal in einer Stereosendung von beiden Lautsprechern überwiegend gerichtet (und gleichphasig) abgestrahlt wird, erfolgt die Abstrahlung des überlagerten Rauschspektrums weitgehend diffus, d. h. mit starker Raumwirkung.The vast majority of the speech information within a stereo broadcast is broadcast in monaural, since understandably a speech signal cannot be present on the left (L) and right (R) at the same time. However, the receiver remains switched to stereo due to the pilot tone emitted during the stereo transmission. Although no difference signal. '. - R is present, the noise is transported from the frequency range from 23 to 53 kHz into the audible range. In addition, it is particularly annoying subjectively that this noise component is out of phase in both demodulator channels. While the monophonic speech signal in a stereo broadcast is predominantly directed (and in phase) from both loudspeakers, the overlaid noise spectrum is largely diffused, ie with a strong spatial effect.
Ein weiterer Faktor ist die spezifische Amplituden- und Frequenzstatistik typischer Sprachinformationen. Der bei Musikdarbietungen meist vorhandene Verdeckungseffekt des Rauschens durch laute und/oder oberwellenreiche Passagen ist bei der akustischen Wiedergabe von Sprache nicht festzustellen.Another factor is the specific amplitude and frequency statistics of typical speech information. The masking effect of the noise usually present in music performances by loud and / or Passages rich in harmonics cannot be detected in the acoustic reproduction of speech.
2. Bei Musikübertragungen2. For music broadcasts
Grundsätzlich bestehen die gleichen Probleme wie bei Sprachübertragungen. Bei der stereophonen Ausstrahlung von konzertanter oder rhythmischer Unterhaltungsmusik, gekennzeichnet durch einen relativ großen Senderhub mit breitem Oberwellenspektrum, wird das Rauschen überdeckt und tritt während der Wiedergabe kaum negativ in Erscheinung. T.ediglich bei Solo-Darbietungen und innerhalb kurzer Modulationspausen ist es mehr oder weniger deutlich feststellbar. Basically the same problems exist as with voice transmissions. With the stereophonic broadcast of concert or rhythmic light music, characterized by a relative large transmitter deviation with a broad harmonic spectrum, the noise is masked and occurs during the Reproduction hardly negative in appearance. T. only it is more or less clearly noticeable in solo performances and within short pauses in modulation.
Kritisch wird jedoch das Rauschproblcm beirr Empfang und der Wiedergabe klassischer Musik Durch die hier gegenüber der Unterhaltungsmusil volle Ausnutzung des technisch möglichen Dynamikbereiches, tritt das Rauschen bei sehr leisen Passa gen, vorwiegend innerhalb eines Instrumentalsolos verstärk; hervor.However, the noise problem becomes critical when receiving and playing classical music By making full use of the technically possible dynamic range compared to entertainment music, the noise occurs in very quiet passages, mainly within an instrumental solo reinforcement; emerged.
Eine weitere Störung bei Stereoempfang besteht ir unerwünschten Interferenzerscheinungen, die weitge hend unabhängig von der Empfangsfeldstärke alAnother disturbance in stereo reception is ir undesirable interference phenomena, which go far irrespective of the received field strength al
störendes Zwitschern hervortreten. Sie bilden sich vorwiegend durch Überlagerungen von Subträgern der Pilot- und Trägerfrequenzen benachbarter Sender, die im 100- bzw. 200-kHz-Rasterabstand liegen und im ZF-Bereich des Empfängers nur ungenügend unterdrückt weiden können.disturbing chirping emerge. They are mainly formed by superimposing sub-carriers the pilot and carrier frequencies of neighboring transmitters, which are in 100 or 200 kHz grid spacing and can only graze insufficiently suppressed in the ZF range of the receiver.
Um diese Störungen zu reduzieren, verwendet man in mouernen Stereo-Empfängern 114-kHz-Tiefpaßfilter innerhalb des Übertragungsweges für das Multiplexsignal sowie Matrix-Decodersysteme.To reduce this interference, 114 kHz low-pass filters are used in modern stereo receivers within the transmission path for the multiplex signal and matrix decoder systems.
Diese erzielten Verbesserungen erscheinen jedoch noch nicht optimal, da diese Interferenzen mit dem Modulationsrhythmus ihre Frequenz ändern und innerhalb einer Pause als kontinuierliches Pfeifen erscheinen, wenn nicht der Modulationsrhythmus des Nachbarsenders erscheint, de* insgesamt noch stärkere Störungen hervorruft. Einzige Abhilfe bleibt hier nur das empfängerseitige Umschalten auf Monobetrieb. These improvements, however, do not appear to be optimal because they interfere with the Modulation rhythm change their frequency and within a pause as a continuous whistling appear if the modulation rhythm of the neighboring transmitter does not appear, de * still in total causes stronger disturbances. The only remedy here is to switch to mono operation on the receiver side.
Auf Grund der vorher genannten technischen Probleme wäre es wünschenswert, innerhalb einer Stereosendung die zeitlich langer anstehenden monauralen Programmgruppen wegen des störenden Rauschens ohne Pilotkennung auszustrahlen, so daß die Empfänger auf Mono umschalten. Dies ist jedoch aus sendetechnischen Gründen nicht immer möglich.Due to the aforementioned technical problems, it would be desirable within a stereo broadcast the longer monaural program groups due to the annoying noise to broadcast without pilot identification, so that the receiver switch to mono. However, this is not always possible for broadcast reasons.
Erfahrungsgemäß haben die meisten Haushalte, die im Besitz eines Stereoempfängers sind — trotz allgemein guter Senderversorgung — aufgrund schlechter Antennenverhältnisse nur einen qualitativ schlechten Stereoempfang durch die vorher angeführten Gründe. Außerdem gehen viele Rundfunkanstalten, die Stereoprogramme ausstrahlen, dazu über, den Pilotton während der gesamten Sendezeit eingeschaltet zu lassen, unabhängig davon, daß oft über mehrere Stunden nur ein monophones Programm ausgestrahlt wird. In diesen Fällen hat die pilottongesteuerte Stereoanzeige innerhalb des Empfängers ihren ursprünglichen Sinn verloren.Experience has shown that most households that have a stereo receiver - despite generally good transmitter coverage - due to poor antenna conditions, only a poor quality one Stereo reception due to the reasons given above. Also, many broadcasters go to the stereo programs broadcast, to have the pilot tone switched on during the entire transmission time regardless of the fact that often only one monophonic program is broadcast over several hours will. In these cases the pilot-tone controlled stereo display within the receiver has its original one Lost meaning.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine getrennte oder auch zusammenhängende Schaltungsanordnung The invention is based on the object by means of a separate or connected circuit arrangement
1. auf der Empfängerseite in Abhängigkeit vom Anteil des Differenzsignals die Übersprechdämpfung dynamisch, d. h. nicht in geschalteten Stufen, sondern kontinuierlich zu verändern, so daß je nach Art der Programmquelle, ohne merkbare Verschlechterung der Basisbreite einer Stereo-Information, der subjektiv empfundene Signal-Rauschabstand wesentlich erhöht wird,1. The crosstalk attenuation on the receiver side, depending on the proportion of the differential signal dynamic, d. H. not in switched stages, but to change continuously, like that that depending on the type of program source, without noticeable deterioration in the base width of a Stereo information, the subjectively perceived signal-to-noise ratio is significantly increased,
2. bei der Ausstrahlung eines monauralen Programmblocks innerhalb einer Stereosendung, bei übertragenem Pilotsignal, den Empfänger auf Mono umzublenden, um den Signal-Rauschabstand einer Monosendurog zu erreichen,2. When broadcasting a monaural program block within a stereo broadcast with a transmitted pilot signal, the receiver can be switched to mono in order to reduce the signal-to-noise ratio to reach a Monosendurog,
3. in den Fällen A und B, auch bei ausreichender Feldstärke des zu empfangenden Senders möyliehe Interferenzstörungen zu unterdrücken,3. of suppressing in the cases A and B, even at sufficient field strength to be received transmitter Moey Liehe interference fringes,
4. innerhalb einer Stereoübertragung durch Auswertung des Differenzsignals eine Sterco-Mono-Erkennung zu erhalten, die zusätzlich zur pilottonabhängigen Anzeige einer HF-Stercoscndung Verwendung findet,4. Within a stereo transmission by evaluating the difference signal, a sterco-mono detection in addition to the pilot tone-dependent display of an HF signal Is used
5. durch Auswertung der DifTerenzantcilc extern angeschalteter NF-Tonträger auch für das rein NF-mäßig übertragene Programmaterial eine Stereo-Mono-Erkennung zu ermöglichen.5. by evaluating the DifTerenzantcilc externally connected audio carrier also for the purely To enable stereo-mono detection.
Ein dem jetzigen Stand der Technik entsprechender, Verfahren, niedergelegt in der deutschen Patentschrift 19 39 422, verwendet zur anteilmäßigen Regelung des Differenzsignals innerhalb des MPX-Signals eine aus dem ZF-Verstärker gewonnene Regelspannung, die einen HF-pegelabhängigen, kontinuierlichen Übergang von Stereo auf Mono bewirkt. Das heißt, daß mit Verringerung des anstehenden Antennensignals die Wiedergabe zunehmend vonA method that corresponds to the current state of the art and is laid down in the German patent specification 19 39 422, used for proportional regulation of the difference signal within the MPX signal a control voltage obtained from the IF amplifier, which is a continuous RF level-dependent Transitions from stereo to mono. That is, with a reduction in the upcoming Antenna signal is increasingly reproducing
ίο Stereo- auf Mono-Wiedergabe geschaltet wird. Dabei ergibt sich im Bereich geringer Feldstärke ein recht guter Signal-Rauschabstand, aber auf Kosten einer eingeengten Basisbreite, die gegenüber einer unveränderten stereophonen Darbietung einen hörbaren Qualitätsverlust darstellt.ίο stereo to mono playback is switched. Included In the area of low field strength, the signal-to-noise ratio is quite good, but at a cost a narrowed base width that is audible compared to an unchanged stereophonic presentation Represents loss of quality.
Ein weiteres Verfahren, in der DT-OS 20 36 346 niedergelegt, reduziert—HF-Pegel-unabhängig—den Betrag des Differenzanteiles innerhalb des MPX-Signals um einen konstanten Faktor, der einen Kompromiß zwischen einer akustisch deutlichen Verbesserung des Signal-Rauschabstandes bei gerade noch vertretbarer Reduzierung der Übersprechdämpfung bewirkt.Another method, laid down in DT-OS 20 36 346, reduces — RF level-independent — the Amount of the difference component within the MPX signal by a constant factor, the one Compromise between an acoustically significant improvement in the signal-to-noise ratio at just causes an even more acceptable reduction in the crosstalk attenuation.
Beide bereits bekannten, den Stand der Technik darstellenden Verfahren besitzen gegenüber dem erfindungsgemäßen System weiterhin folegnde Nachteile: Both of the already known, prior art processes have compared to the one according to the invention The system still has the following disadvantages:
1. Bei einem monophonischen Anteil innerhalb eines gesendeten Stereoprogramms schalten beide nicht auf Mono und nutzen somit nicht den maximal erreichbaren Signal-Rauschabstand einer Monoscndung.1. Switch to a monophonic component within a broadcast stereo program both are not set to mono and therefore do not use the maximum achievable signal-to-noise ratio a monoscreen.
2. Innerhalb einer stereophonen Sendung reduzieren sie, such bei zur Rauschverdeckung ausreichend hohem Differenzsignalpegel, die Übersprechdämpfung. 2. They reduce within a stereophonic broadcast, such as to be sufficient to cover up noise high differential signal level, the crosstalk attenuation.
3. Sie beinhalten nicht die Möglichkeit einer differenzsignalauswertenden Stereo-Mono-Erkennung mit nachfolgender Anzeigemöglichkeit.3. They do not include the option of evaluating the differential signal Stereo mono detection with the following display option.
Die entsprechend der Eifindung gestellte Aufgabe der dynamischen Rauschreduzierung beim Stereoempfang sowie eine pilottonunabhängige Stereoerkennung wird in den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen gelöst.The task of dynamic noise reduction in stereo reception, set according to the invention as well as a pilot tone-independent stereo recognition is used in the embodiments described below solved.
Ausführungsbeispiel nach Abb. 1: Hinter dem Stereodecoder 1 wird aus den Spannungen an den beiden NF-Ausgängen 1 α und 1 b mit Hilfe einer Antikoinzidenzstufe 2 durch Subtraktion der beiden Kanal-Spannungen L und R das Differenzsignal L — R wiedergewonnen. Einen möglichen U (r)-Verlauf dieses Differenzsignals zeigt die A b b. 5. Nach Gleichrichtung und Integration in Stufe 3 ergibt sich amEmbodiment according to Fig. 1: Behind the stereo decoder 1, the difference signal L - R is recovered from the voltages at the two LF outputs 1 α and 1 b with the aid of an anti-coincidence stage 2 by subtracting the two channel voltages L and R. A b b shows a possible U (r) curve for this difference signal. 5. After rectification and integration in stage 3, the result is on
Ausgang 3 a ein Hüllkurvensignal, das in seinem momentanen Amplitudenwert der Differenzsignalintenshät direkt proportional ist (A b b. 6). Die mit diesem Signal angesteuerte Stufe 4 verändert die Obersprechdämpfung der beiden Stereokanäle in der Weise, daß mit steigendem Anteil des Differe.izsignals die Kanaltrcnnung mit dem Mittelwert des Hüllkurvensignals zunimmt und bei vorherrschendem Mitteneindruck (L-R-* Q) die beiden Stereokanäle fast vollständig zusammen geschaltet werden (Abb. 7).Output 3 a an envelope signal which is directly proportional in its current amplitude value of the difference signal intensity (A b b. 6). Stage 4 controlled with this signal changes the crosstalk attenuation of the two stereo channels in such a way that the channel separation increases with the mean value of the envelope signal as the proportion of the differential signal increases and the two stereo channels are almost completely switched together when the center impression (LR- * Q) prevails (Fig. 7).
Weiterhin wird die im integrator (Stufe 3) gewonnene Steuerspannung über den Ausgang 3 b in Stufe 5 geleitet und dort in ihrer Amplitude begrenztFurthermore, the control voltage obtained in the integrator (stage 3) via the output 3 b in Stage 5 passed and limited in their amplitude there
(Abb. 8) und über ein flC-Glied 6 hoher Zeitkonstante (A b b. 9) einem Trigger 7 zugeführt. An dessen Ausgang la ist ein Indikator angeschaltet, der nur beim tatsächlichen Vorhandensein einer Stereo-Information anspricht (A b b. 10).(Fig. 8) and fed to a trigger 7 via a FLC element 6 with a high time constant (A b b. 9). At its output la an indicator is switched on, which responds only to the actual presence of stereo information (A b b. 10).
Wird der manuell betätigbare Umschalter 8 in die Stellung I geschaltet, schaltet sich die dynamische Regelung in der Differenzsignal-Regelstufe 4 aus. Line automatische Stereo/Mono-Umschaltung erfolgt dann nur noch durch einen üblichen, in seiner Wirkung bekannten HF-pegelabhängigen Schwellwertschalter, l-.in derartiger Schwellwertschalter 9 könnte /. B. so eingestellt sein, daß er bei allen Antennensignalen s I Ομν den Stereodecoder auf Mono schaltet. Damit wäre dann die dynamische Stereo/MonoRegelung automatisch für alle unzureichenden Empfangsfeldstärken außer Betrieb.If the manually operated switch 8 is switched to position I, the dynamic one switches Control in differential signal control stage 4 off. Line automatic stereo / mono switching takes place then only by means of a usual HF level-dependent threshold switch that is known in its effect, l-.in such a threshold switch 9 could /. B. be set so that it switches the stereo decoder to mono for all antenna signals s I Ομν. The dynamic stereo / mono control would then be automatic for all insufficient reception field strengths Out of service.
In einer Modifikation der erfindungsgemäßen Schallungsanordnung läßt sich zusätzlich zwischen den Anschlußpunkten A 1-A 2 ein weiterer HF-pegelahhängigcr Schwellwertschalter 10 einfügen. Dieser hätte dann die Aufgabe, für alle Antennen-Signalspannungen, z. B. > 50 μν den Vorgang der dynamischen Stereo/Mono-Regelung über den Eingang4b abzuschalten, da angenommen werden kann, daß bei diesen relativ hohen Antennen-Signalspannungen der Signal-Rauschabstand so groß ist, daß die Wiedergabe bei maximaler Kanaltrennung akustisch stölunijsfrei erfolgen kann.In a modification of the sound arrangement according to the invention, a further HF level-dependent threshold switch 10 can additionally be inserted between the connection points A 1-A 2. This would then have the task of providing all antenna signal voltages, e.g. B.> 50 μν to switch off the process of dynamic stereo / mono control via input 4b, since it can be assumed that with these relatively high antenna signal voltages, the signal-to-noise ratio is so great that playback can be acoustically stölunijs-free with maximum channel separation .
Im Ausführungsbeispiel nach Abb. 2, anwendbar innerhalb eines Matrixdecoders 1, wird der Differenzsigrialweg über eine Regelstufe 4 aufgetrennt, die von α ncr am Seitenbandkreis 0 über einen Verstärker 11 und nachfolgenden Integrator3 abgenommenen Spannung gesteuert wird.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, applicable within a matrix decoder 1, the differential signal path is separated by a control stage 4, the α ncr at the sideband circuit 0 via an amplifier 11 and the following integrator3 picked up voltage is controlled.
Im Ausführungsbeispiel nach A bb. 3 wird das zu migrierende Differenzsignal über einen auf das Seitenband 2} bis 53 kHz abgestimmten Filter 12 vor dem Sieuodeioder abgenommen. In Richtung StereoiLuoder 1 wird der Multiplexsignalweg über einen fur das Differenzsignal selektiven Abschwächer 13 aufgetrennt, der in seinem Dämpfungsfaktor iimge-V ehrt proportional der integrierten Amplitude desIn the embodiment according to A bb. 3, the difference signal to be migrated is picked up in front of the Sieuodeioder via a filter 12 tuned to the sideband 2} to 53 kHz. In the direction of StereoiLuoder 1, the multiplex signal path is separated by an attenuator 13 which is selective for the difference signal and whose attenuation factor iimge-V is proportional to the integrated amplitude of the
gnals steuerbar ist.
Ausführungsbeispiel nach A b b. 4 unterscheidet sich gegenüber A b b. 3 darin, daß die dynamische
Regelung der Obersprechdämpfung wie in Ausführungsbeispiel 1 zwischen den beiden NF-Kanälen
vorgenommen wird. Begrenzer und Triggerschaltung zur Siereoanzeige entsprechen in allen genannten
Schaltbeispielen dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1.gnals is controllable.
Embodiment according to A b b. 4 differs from A b b. 3 in that the dynamic control of the crosstalk attenuation is carried out between the two LF channels, as in embodiment 1. The limiter and the trigger circuit for the safety indication correspond to the exemplary embodiment according to Fig. 1 in all of the switching examples mentioned.
Der allen genannten Ausführungsbeispielen gemeinsame Differenzsignal-lntegrator 3 ist in seinerThe differential signal integrator 3 common to all of the above-mentioned exemplary embodiments is in its
ίο Zeitkonstante so zu dimensionieren, daß bei einer schnellen Änderung des Differenzsignals von Maximum auf Null, z. B. bei der stereophonen Wiedergabe eines Schlaginstrumentes, die dabei in den Modulationspausen kurzzeitig entstehende Überblendung auf Mono genügend rasch erfolgt, um ein wahrnehmbar ausklingendes Nachrauschen zu vermeiden. ίο to dimension the time constant so that with a rapid change in the difference signal from maximum to zero, e.g. Is carried out as in the stereophonic reproduction of a percussion instrument, which then temporarily produced in the modulation pauses transition to mono sufficiently rapidly to produce a perceptible ausklingendes Nachrauschen be avoided.
Bezüglich der Wahl der Regeicharakteristik der Differenzsignal-Regelstufe 4 fozw. des Differenzsignalabschwächers 13 ist zu beachten, daß der statistische Mittelwert des integrierten Seitenbandsignals, vorzugsweise bei Unterhaltungsmusik, bei dem eine Rauschüberdeckung festzustellen ist, etwa im Bereich einer Übersprechdämpfung von 25 dB liegt und sichWith regard to the choice of the control characteristics of the differential signal control stage 4 fozw. of the differential signal attenuator 13 it should be noted that the statistical mean of the integrated sideband signal, preferably for light music, for which a noise masking can be determined, for example in the area a crosstalk attenuation of 25 dB lies and
mit vermindertem Differenzsignal die Kanaltrennung linear verringert.with a reduced differential signal, the channel separation is linearly reduced.
Bei fehlendem Differenzsignal innerhalb einer Stereosendung mit schwachem HF-Träger ergibt sich durch Rauschintegration bereits eine.Richtspannung, die jedoch unterhalb der Ansprechswelle der Regelung liegen muß, um ein sicheres Umschalten auf monaurale Wiedergabe zu ermöglichen. Deshalb ist es erforderlich, den Frequenzgang der DifTerenzsignalverstärkerstufe ab 1 kHz zu beschneiden.In the absence of a differential signal within a stereo broadcast with a weak HF carrier, noise integration already results in a reference voltage, which, however , must be below the response wave of the regulation in order to enable reliable switching to monaural reproduction. It is therefore necessary to cut the frequency response of the differential signal amplifier stage from 1 kHz.
Die Zeitkonstante des in der Mono-Stereo-Schaltelektronik liegenden ,RC-Gliedes 6 ist so zu bemessen, daß bei kürzeren Pausen innerhalb eines Stereoprogrammes die Ladung erst nach etwa 2 bis 3 Sekunden so weit absinkt, daß die Triggerschwelle zur Umschaltung auf Mono unterschritten wird.The time constant of the RC element 6 in the mono-stereo switching electronics is to be dimensioned in such a way that, with shorter pauses within a stereo program, the charge only drops after about 2 to 3 seconds to such an extent that the trigger threshold for switching to mono is not reached .
Die pilottonunabhängige Mono-Stereo-Erkennung kann bei Anwendung des Ausführungsbeispieles nach A b b. 1 auch für andere stereophone Programmquellen angewendet werden, z. B. Schallplatte oder Tonband.The pilot tone-independent mono-stereo detection can be used when using the exemplary embodiment according to A b b. 1 can also be used for other stereophonic program sources, e.g. B. Record or tape.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
Claims (10)
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ID=5888300
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1973
- 1973-07-28 DE DE19732338482 patent/DE2338482B2/en not_active Withdrawn
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| DE2338482A1 (en) | 1975-02-13 |
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