DE19963648B4 - Overload protection in a signal processing unit - Google Patents
Overload protection in a signal processing unit Download PDFInfo
- Publication number
- DE19963648B4 DE19963648B4 DE1999163648 DE19963648A DE19963648B4 DE 19963648 B4 DE19963648 B4 DE 19963648B4 DE 1999163648 DE1999163648 DE 1999163648 DE 19963648 A DE19963648 A DE 19963648A DE 19963648 B4 DE19963648 B4 DE 19963648B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- signal
- amplitude
- processing unit
- input
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 29
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 23
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 16
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 17
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G7/00—Volume compression or expansion in amplifiers
- H03G7/007—Volume compression or expansion in amplifiers of digital or coded signals
Landscapes
- Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
Abstract
Verfahren zum Übersteuerungsschutz eines Eingangssignals (E) in mindestens einem Kanal einer Signalverarbeitungseinheit, auf einer zwischen einem Signaleingang (1) und einem Signalausgang (6) liegenden Übertragungsstrecke (3), wobei das Eingangssignal (E) in einem Signalprozessor (4) verarbeitet und in einem Begrenzerverstärker (35) gedämpft oder verstärkt wird, wobei beim Überschreiten einer Signalamplitude auf der Übertragungsstrecke (3) mit zunehmender Signalamplitude höhere (niedrigere) Signalamplituden im Vergleich zu niedrigeren (höheren) Signalamplituden stärker dämpfbar (verstärkbar) sind und die amplitudenselektive Dämpfung (Verstärkung) des Begrenzerverstärkers (35) in Abhängigkeit von Lautstärkeeinstellungen (gVol) und/oder Filtereinstellungen (gF) einstellbar ist.Method for overmodulation protection of an input signal (E) in at least one channel of a signal processing unit, on a transmission path (3) lying between a signal input (1) and a signal output (6), wherein the input signal (E) is processed in a signal processor (4) and processed in a limiting amplifier (35) is attenuated or amplified, wherein when a signal amplitude is exceeded on the transmission path (3) with increasing signal amplitude higher (lower) signal amplitudes in comparison to lower (higher) signal amplitudes stronger attenuatable (amplifiable) and the amplitude selective attenuation (amplification) the limiter amplifier (35) in dependence on volume settings (g vol ) and / or filter settings (g F ) is adjustable.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übersteuerungsschutz eines Signals in mindestens einem Kanal einer Signalverarbeitungseinheit sowie eine SignalverarbeitungseinheitThe The invention relates to a method for overdrive protection of a signal in at least one channel of a signal processing unit and a Signal processing unit
Ein solches Verfahren zum Übersteuerungsschutz kommt beispielsweise dann zum Einsatz, wenn in einem digitalen Audiosystem trotz Aussteuerungsregelung Übersteuerungen in der Signalverarbeitungskette durch die Einstellungen der klangbeeinflussenden Filter, zum Beispiel der zur Einstellung der Tiefen-, Höhen-, bzw. Equalizer- und/oder Lautstärkenaussteuerung, verursacht werden.One such method for overdrive protection is used, for example, when used in a digital audio system despite overcharge control overrides in the signal processing chain through the settings of the sound influencing Filter, for example, to adjust the depth, altitude, or Equalizer and / or volume control, caused.
Im normalen Betriebsfall werden die Verstärkungs- und Dämpfungsfaktoren innerhalb der Signalverarbeitungskette in Abhängigkeit von der Eingangssignalamplitude und den Einstellungen aller klangbeeinflussenden Filterstufen derart ausbalanciert, dass stets eine ausreichende Aussteuerungsreserve für die Signalverarbeitung zur Verfügung steht. In allen Fällen, in denen es nicht möglich ist, aufgrund der Signaleigenschaften und der vorgegebenen Klangeinstellungen diese Aussteuerungsreserve (Headroom) zur Verfügung zu stellen, besteht die Gefahr einer Übersteuerung. Solch eine Übersteuerung führt zu starken nichtlinearen Verzerrungen und somit zu hohen Klirrfaktoren.in the normal operating conditions become the gain and damping factors within the signal processing chain as a function of the input signal amplitude and the settings of all sound-influencing filter stages such balanced, that always a sufficient headroom for the Signal processing available stands. In all cases, in which it is not possible is, due to the signal characteristics and the preset sound settings To provide this headroom, is the Risk of oversteer. Such an override leads to strong non-linear distortions and thus high harmonic distortion.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die Amplitude des verarbeiteten Signals zu beschränken. Zur Beschränkung der Signalamplitude auf einen vorgegebenen Höchstwert wird ein Begrenzerverstärker vorgesehen. Solche Begrenzerverstärker lassen sich in zwei Funktionsklassen einteilen:
- 1. Begrenzerverstärker mit dynamisch einstellbarer amplitudenunabhängiger Pegelabsenkung (oder in Ausnahmefällen Pegelanhe bung).
- 2. Begrenzerverstärker mit fest eingestellter amplitudenselektiver Pegelanhebung/Pegelabsenkung, wobei in der Regel hohen Amplituden gedämpft und niedrige Signalamplituden angehoben werden.
- 1. Limiter amplifier with dynamically adjustable amplitude-independent level reduction (or in exceptional cases level increase).
- 2. Limiter amplifier with fixed amplitude-selective level increase / level reduction, usually with high amplitudes attenuated and low signal amplitudes are increased.
Ein
Begrenzerverstärker
nach Funktionsklasse
Bei einem Begrenzerverstärker der zweiten Funktionsklasse tritt dieser Nachteil der sich ändernden Wiedergabelautstärke in Abhängigkeit vom Signalpegel nicht auf. Ein Begrenzerverstärker mit fest eingestellter Pegelanhebung/Pegelabsenkung ist so dimensioniert, dass mittlere und hohe Signalamplituden "abgeschnitten" oder "verrundet" werden. Daher tritt selbst bei Signalamplituden mit vergleichsweise geringer Aussteuerung ein erhöhter Klirrfaktor auf.at a limiter amplifier the second class of function, this disadvantage of changing occurs Playback volume dependent on from the signal level not on. A limiter amplifier with fixed set Level increase / decrease is dimensioned so that medium and high signal amplitudes are "truncated" or "rounded". Therefore occurs even with signal amplitudes with comparatively low modulation an elevated one Distortion factor on.
Aus
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Übersteuerungsschutz in einer Signalverarbeitungseinheit bereitzustellen, bei dem die Dynamik, d. h. der Unterschied zwischen maximaler und minimaler Lautstärke, weitgehend erhalten bleibt, ohne dass sich die Wiedergabelautstärke in Abhängigkeit vom Signalpegel ändert, wenn kurzzeitig eine Übersteuerung des digitalen (Audio-)Systems auftritt. Gleichzeitig soll im Übersteuerungsfall vermieden werden, dass der Ver stärker in den Sättigungsbereich geht und/oder dass solche Signalamplituden, welche gar nicht zu einer Übersteuerung geführt hätten, "abgeschnitten" werden. In beiden Fällen wird das Ziel verfolgt, einen hohen Klirrfaktor zu vermeiden.Of the Invention is based on the object, a method for overdrive protection in a signal processing unit where the dynamics, d. H. the difference between maximum and minimum volume, largely is maintained without the playback volume depending on changes from the signal level, if briefly overdriven of the digital (audio) system occurs. At the same time should be avoided in the event of oversteer Be that stronger in the saturation region goes and / or that such signal amplitudes, which not at all an override guided would have been "cut off". In both make The goal is to avoid high harmonic distortion.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. eine Signalverarbeitungseinheit gemäß Anspruch 2.These The object is achieved by a method with the features of claim 1 and a signal processing unit according to claim Second
Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous versions and further developments are specified in the subclaims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Übersteuerungsschutz eines Eingangssignals in mindestens einem Kanal einer Signalverarbeitungseinheit basiert auf einer Pegelabsenkung durch einen Begrenzerverstärker bei einer drohenden Übersteuerung. Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, dass sich die aktuellen Einstellungen der Übertragungskennlinie des Begrenzerverstärkers nach der eingestellten Signalstärke (Lautstärke), nach den Einstellungen (klangbeeinflussender) Filter und dem aktuellen Signalpegel auf der Übertragungsstrecke richten. Die Erfindung sieht vor, dass im normalen Betriebsfall, d. h. wenn keine Übersteuerung vorliegt, das in einem Signalprozessor verarbeitete Signal nicht verändert wird und erst wenn die Gefahr einer Übersteuerung besteht, die Übertragungskennlinie des Begrenzerverstärkers der neuen Situation angepasst wird. Die von der eingestellten Signalstärke und den Einstellungen der Filter abhängige signaladaptive und somit dynamische Einstellung der Übertragungskennlinie des Begrenzerverstärkers zeichnet sich dadurch aus, dass beim Überschreiten einer Signalstärke und/oder Filterwerts und/oder einer Signalamplitude auf der Übertragungsstrecke (diese schließt den Signalprozessor mit ein) mit zunehmender Signalamplitude höhere Signalamplituden im Vergleich zu niedrigen Signalamplituden stärker gedämpft werden.The method according to the invention for overmodulation protection of an input signal in at least one channel of a signal processing unit is based on a level reduction by a limiter amplifier in the event of imminent overdriving. The essential idea of the invention is that the current settings of the transfer characteristic of the limiter amplifier according to the set signal strength (volume), after the settings (sound-influencing) filter and the current signal level on the Übertra judge the route. The invention provides that in normal operating conditions, ie when there is no overload, the signal processed in a signal processor is not changed and only when there is the danger of overdriving, the transfer characteristic of the Begrenzerverstärkers the new situation is adjusted. The signal adaptive and thus dynamic adjustment of the transfer characteristic of the limiter amplifier, which depends on the set signal strength and the settings of the filters, is characterized in that when a signal strength and / or filter value and / or a signal amplitude on the transmission path is exceeded (this includes the signal processor) As the signal amplitude increases, higher signal amplitudes are attenuated more than low signal amplitudes.
Bei kurzzeitig auftretenden hohen Signalamplituden wird die Aussteuerung des Signals durch den Begrenzerverstärker verändert. Diese Aussteuerungsänderung wirkt sich allerdings nur auf hohe Signalamplituden aus. Die Signale kleiner und mittlerer Amplituden sind von der Regelung nicht betroffen. Bei einem Audiosystem bedeutet dies, dass sich die Wiedergabelautstärke für diese Signalpegel nicht ändert. Dies hat zur Folge, dass sich auch der Signal-/Rauschabstand nicht ändert. Die unveränderte Übertragung kleiner und mittlerer Signalpegel vermeidet vorteilhafterweise das Auftreten von Oberwellen, welche durch den Einsatz eines fest eingestellten Begrenzerverstärkers mit nichtlinearer Übertragungsfunktion auftreten. Für ein Audiosignal bedeutet dies, dass sich der Klirrfaktor für kleine und mittlere Signalamplituden nicht erhöht. Das System vermeidet somit eine Übersteuerung, ohne dass im normalen Betriebsfall auftretende Signalamplituden von der Regelung betroffen sind.at short-term high signal amplitudes is the modulation of the signal is changed by the limiter amplifier. This modulation change However, this only affects high signal amplitudes. The signals Small and medium amplitudes are not affected by the scheme. For an audio system, this means that the playback volume for this Signal level does not change. As a result, the signal-to-noise ratio does not change. The unchanged transmission Small and medium signal level advantageously avoids this Occurrence of harmonics caused by the use of a fixed limiter with non-linear transfer function occur. For an audio signal means that the harmonic distortion is small and mean signal amplitudes are not increased. The system thus avoids an override, without occurring during normal operation signal amplitudes of affected by the scheme.
So führt beispielsweise ein solcher verbesserter Übersteuerungsschutz in einer Signalverarbeitungseinheit für digitale Audiosignale zu einem wesentlich verbesserten Höreindruck. Insbesondere im Grenzbereich der Vollaussteuerung (0 dB Full scale) verhindert die Regelung eine als besonders störend empfundene nichtlineare Verzerrung des Audiosignals unter Beibehaltung der Dynamik und der Wiedergabelautstärke.So leads for example such improved overdrive protection in a signal processing unit for digital audio signals a much improved listening experience. Especially at the limit of full scale (0 dB full scale) the regulation a non-linear perceived as particularly disturbing Distortion of the audio signal while maintaining the dynamics and the Playback volume.
Um die Anordnung speziellen Anforderungen anzupassen, ist vorgesehen, dass die Rücknahme der dynamischen Dämpfung (Verstärkung) frei einstellbar ist. Es soll dabei möglich sein, die Rücknahme der dynamischen Dämpfung (Verstärkung) in einer oder mehreren Stufen oder stetig vorzunehmen. Die Rückstellzeit für die Rücknahme der dynamischen Dämpfung (Verstärkung) soll ebenfalls frei wählbar sein.Around to adapt the arrangement to special requirements is provided that the withdrawal the dynamic damping (Gain) is freely adjustable. It should be possible, the return the dynamic damping (Gain) in one or more stages or continuously. The reset time for the taking back the dynamic damping (Gain) should also be freely selectable be.
Besonders günstig ist es, die Regelung in einen digitalen Signalprozessor (DSP) zu integrieren. Da die Regelung in die sem Fall in Form eines Rechenprogramms, das heißt zum Beispiel mit Hilfe eines DSP-Algorithmuses, realisiert wird, ist der Implementierungsaufwand sehr gering.Especially Cheap is to turn the scheme into a digital signal processor (DSP) too integrate. Since the scheme in this case in the form of a computer program, this means For example, with the help of a DSP algorithm, is realized, the implementation effort is very low.
Es hat sich als günstig erwiesen, dass der Begrenzerverstärker mit der amplitudenselektiven Dämpfung (Verstärkung) eine Übertragungskennlinie aufweist, die ausgehend von einem geraden Verlauf S-förmig oder gar stufenförmig veränderbar ist. Insbesondere ein stufenförmiger Verlauf der Übertragungskennlinie ermöglicht es, dass nur die Signalamplituden, die auch wirklich zu einer Übersteuerung geführt hätten, gedämpft werden, während alle anderen Signalamplituden, die nicht zu einer Übersteuerung geführt hätten, unverändert übertragen werden. Bei einem solchen Kennlinienverlauf werden allerdings Oberwellen erzeugt, die beispielsweise ein Audiosignal derart beeinflussen, dass sich der Höreindruck massiv verschlechtert. Ein S-förmiger oder mindestens annähernd S-förmiger Verlauf der Übertragungskennlinie stellt einen Kompromiß dar zwischen unveränderter Übertragung kleiner und mittlerer Signalamplituden und Reduzierung des Oberwellenanteils bei hohen Signalamplituden.It has been considered favorable proved that the limiting amplifier with the amplitude-selective attenuation (amplification) has a transfer characteristic, starting from a straight course S-shaped or even stepwise changeable is. In particular, a stepped History of the transfer characteristic makes it possible that only the signal amplitudes, which really too overdrive guided would have muted be while all other signal amplitudes that are not overdrive guided would have be transferred unchanged. In such a characteristic curve, however, harmonics generated, which for example influence an audio signal, that the listening impression massively deteriorated. An S-shaped or at least approximate S-shaped History of the transfer characteristic represents a compromise between unchanged transmission small and medium signal amplitudes and reduction of harmonic content at high signal amplitudes.
In der Praxis ist es vorteilhaft, dass der Begrenzerverstärker aus zwei Stufen besteht. Bei dieser zweistufigen Ausführung ist die erste Stufe zur amplitudenselektiven Verstärkung vorgesehen und die zweite Stufe zu einer konstanten Absenkung des gesamten Signals, unabhängig von der Amplitude des Signals. Dabei ist die Übertragungskennlinie der ersten Stufe so ausgebildet, dass kleine Signalamplituden des Eingangssignals verstärkt werden, während große Amplituden des Eingangssignals nicht verstärkt werden und weitgehend unverändert bleiben. In Verbindung mit der zusätzlichen amplitudenunabhängigen Dämpfung der zweiten Stufe führt dies dazu, dass kleine Amplituden des Eingangssignals nahezu unverändert bleiben und nur große Amplituden des Eingangssignals, die zu einer Übersteuerung führen würden, dämpfbar sind.In In practice, it is advantageous that the Begrenzerverstärker off consists of two stages. In this two-stage design is provided the first stage for amplitude-selective amplification and the second Stage to a constant lowering of the entire signal, regardless of the amplitude of the signal. The transfer characteristic is the first Stage designed so that small signal amplitudes of the input signal reinforced be while size Amplitudes of the input signal are not amplified and remain largely unchanged. In conjunction with the additional amplitude independent damping the second stage leads this means that small amplitudes of the input signal remain almost unchanged and only big ones Amplitudes of the input signal, which would lead to an override, are attenuable.
Eine solche dynamische Adaption der Übertragungskennlinie eines Begrenzerverstärkers kann sowohl kanalselektiv als auch für mehrere Kanäle oder für alle Kanäle gemeinsam erfolgen. Bei einer kanalselektiven Adaption findet in jedem einzelnen Kanal eine optimale Anpassung der Übertragungskennlinie des Begrenzerverstärkers auf die momentane Pegelaussteuerung statt. In der Regel genügt es jedoch, einen oder zwei Kanäle zu überwachen und die Adaption der Übertragungsfunktion des Begrenzerverstärkers in den anderen Kanälen diesem einen Kanal anzupassen.A such dynamic adaptation of the transfer characteristic a limiter amplifier can be both channel selective and for multiple channels or for all channels be done together. In a channel selective adaptation takes place in For each individual channel an optimal adaptation of the transfer characteristic of the limiter amplifier to the current level control instead. In general, however, it is sufficient one or two channels to monitor and the adaptation of the transfer function of the limiter amplifier in the other channels to adapt to this one channel.
Weiterhin sieht die Erfindung eine Wahlmöglichkeit vor, eine Pegeldetektion und damit die Adaption der Übertragungskennlinien der Begrenzerverstärker breitbandig oder frequenzselektiv durchzuführen. Diese Wahlmöglichkeit bietet den Vorteil, dass nur diejenigen Bereiche des Frequenzspektrums überwacht werden müssen, bei denen auch eine Übersteuerung erwartet wird. So liegt beispielsweise bei einem Audiosignal in der Praxis das Hauptaugenmerk auf dem Tieffrequenzenbereich des Signalspektrums, wo besonders hohe Amplituden zu erwarten sind. Dies ist beispielsweise bei einem Paukenschlag der Fall.Furthermore, the invention provides a choice, a level detection and thus the Adap tion of the transfer characteristics of the limiter amplifier broadband or frequency selective perform. This choice offers the advantage that only those areas of the frequency spectrum must be monitored, in which an override is expected. For example, in the case of an audio signal in practice, the main focus is on the low-frequency range of the signal spectrum, where particularly high amplitudes are to be expected. This is the case, for example, with a bang.
Auf der Übertragungs- und Signalverarbeitungsstrecke innerhalb eines Kanals gibt es eine Reihe von Möglichkeiten, eine Signalaussteuerung zu kontrollieren und eine davon abgeleitete Korrektur der Übertragungskennlinie des Begrenzerverstärkers durchzuführen.On the transmission and signal processing line within a channel, there is one Number of ways to control a signal output and one derived therefrom Correction of the transfer characteristic of the limiter amplifier.
Da eine gewisse Zeit erforderlich ist, um eine entsprechende Übertragungsfunktion des Begrenzerverstärkers zu ermitteln, bietet es sich an, ein überhöhtes Eingangssignal, das offensichtlich zu Übersteuerungen bei der Signalverarbeitung führt, bereits im Signaleingangsbereich zu erfassen. Hierzu ist ein erster Pegeldetektor zum Abgreifen des dem Signalprozessor zugeführten Eingangssignals vorgesehen, der beim Überschreiten einer vorgebbaren Amplitude des Eingangssignals die amplitudenselektive Dämpfung (Verstärkung) des Begrenzerverstärkers so regelt, dass das Signal am Ausgang des Begrenzerverstärkers einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Der Pegeldetektor wird hierbei beispielsweise direkt auf der Übertragungsstrecke oder an einem Verzweigungspunkt angeordnet.There a certain amount of time is required to have an appropriate transfer function of the limiter amplifier It is advisable to detect an excessive input signal, which is obvious to overdrive in signal processing, already to be detected in the signal input area. This is a first Level detector for picking up the input signal supplied to the signal processor provided when crossing a predetermined amplitude of the input signal, the amplitude-selective damping (Gain) of the limiter amplifier so that the signal at the output of the limiter amplifier a does not exceed the specified value. The level detector is here, for example, directly on the transmission line or arranged at a branching point.
Eine Ausbildung des Pegeldetektors als Spitzenwertdetektor hat den Vorteil, dass ein solcher Pegeldetektor sehr einfach zu realisieren ist und dass eine Meßgröße unmittelbar zur Steuerung der Dämpfung (Verstärkung) des Begrenzerverstärkers vor liegt.A Forming the level detector as a peak detector has the advantage that such a level detector is very easy to implement and that a measurand immediately for controlling the damping (Gain) of the limiter amplifier lies ahead.
Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, diesem Pegeldetektor eine erste Pegelvorhersageeinheit zuzuordnen, die in Form einer Abschätzung einer Signalverarbeitung im Signalprozessor ein Überschreiten einer vorgebbaren Amplitude eines Signals am Ausgang des Signalprozessors vorhersieht und die Dämpfung (Verstärkung) des Begrenzerverstärkers so regelt, dass das Signal am Ausgang des Begrenzerverstärkers einen vorgegebenen Wert nicht mehr überschreitet. Eine "vorausschauende" Überwachung des Signals am Ausgang des Signalprozessors hat den Vorteil, dass genügend Zeit zur Ermittlung und Einstellung der entsprechenden Übertragungsfunktion des Begrenzerverstärkers vorhanden ist.When it has turned out to be particularly advantageous, this level detector assign a first level prediction unit, which takes the form of a appraisal Signal processing in the signal processor exceeded a predetermined Amplitude of a signal at the output of the signal processor and the damping (Gain) of the limiter amplifier so that the signal at the output of the limiter amplifier a does not exceed the specified value. A "predictive" monitoring of the signal at the output of the Signal processor has the advantage of having enough time to identify and Setting the corresponding transfer function the limiter amplifier available is.
Eine vorausschauende Signalanalyse wird dadurch ermöglicht, dass ein Zeitverzögerungsglied, zum Beispiel ein Signalspeicher, im Eingangsbereich auf der Übertragungsstrecke vor dem Signalprozessor vorgesehen ist. So kann beispielsweise während einer Zwischenspeicherung des Eingangssignals eine Simulation einer Signalverarbeitung dieses Eingangssignals auf der Übertragungsstrecke mit den momentanen Filtereinstellungen des Signalprozessors durchgeführt werden, bei der jede Übersteuerung angezeigt wird. Diese "vorausschauende" Übersteuerungserkennung kann dann dazu verwendet werden, das Maß der notwendigen amplitudenselektiven Dämpfungen (Verstärkungen) zur Vermeidung einer Übersteuerung einzustellen.A predictive signal analysis is made possible by a time delay element, for Example a signal memory, in the input area on the transmission line is provided in front of the signal processor. For example, during a Caching the input signal a simulation of signal processing this input signal on the transmission path be performed with the current filter settings of the signal processor, at every override is shown. This "predictive" override detection can then be used to measure the necessary amplitude-selective losses (Reinforcements) to avoid overdriving adjust.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist anstelle des ersten Pegeldetektors im Eingangsbereich oder zusätzlich zu diesem Pegeldetektor ein weiterer Pegeldetektor vorgesehen, der ein Überschreiten einer vorgebbaren Amplitude eines Signals am Ausgang des Signalprozessors anzeigt und die Dämpfung (Verstärkung) des Begrenzerverstärkers so regelt, dass das Signal am Ausgang des Begrenzerverstärkers einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Zur Ermittlung einer Amplitude eines Signals am Ausgang des Signalprozessors sieht die Erfindung zwei Möglichkeiten vor.In a further embodiment of the invention is instead of the first level detector in the input area or in addition to this level detector another level detector provided, the a crossing a predetermined amplitude of a signal at the output of the signal processor indicating and damping (Gain) of the limiter amplifier so that the signal at the output of the limiter amplifier a does not exceed the specified value. To determine an amplitude of a signal at the output of the signal processor the invention sees two possibilities in front.
So sieht die Erfindung einen Pegeldetektor vor, der durch die Auswertung einer Sättigungseinheit des Signalprozessors ein Überschreiten einer vorgebbaren Amplitude des Signals am Ausgang des Signalprozessors detektiert und die amplitudenselektive Dämpfung (Verstärkung) des Begrenzerverstärkers einstellt, so dass ein Signal am Ausgang des Begrenzerverstärkers einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet.So the invention provides a level detector, by the evaluation a saturation unit the signal processor exceeded a predetermined amplitude of the signal at the output of the signal processor detected and the amplitude selective attenuation (amplification) of the limiter set so that a signal at the output of the Begrenzerverstärkers a does not exceed the specified value.
Alternativ oder zusätzlich zu diesem Pegeldetektor sieht eine erfindungsgemäße Erweiterung einen weiteren Pegeldetekor vor, der ein Signal am Ausgang des Signalprozessors zwischen den Signalprozessor und dem Begrenzerverstärker abgreift und der beim Überschreiten einer vorgebbaren Amplitude des Signals die Übertragungskennlinie des Begrenzerverstärkers entsprechend wählt. Dieser Pegeldetektor ist vorteilhafterweise als Spitzenwertdetektor ausgebildet.alternative or additionally For this level detector, an extension according to the invention sees another one Level detection, which outputs a signal at the output of the signal processor between the signal processor and the Begrenzerverstärker picks and when crossing a predetermined amplitude of the signal corresponding to the transfer characteristic of the Begrenzerverstärkers chooses. This level detector is advantageously designed as a peak detector.
Ein sogenannter "Saturationsdetektor", der die Sättigungseinheit eines Signalprozessors aussteuert, hat gegenüber einem Spitzenwertdetektor den Vorteil einer wesentlich schnelleren Meßwerterfassung. Zur Kompensation der Dauer der Meßwerterfassung sieht die Erfindung vor, dass den Pegeldetektoren je ein Zeitverzögerungsglied zugeordnet wird, welches das Eingangssignal des Begrenzerverstärkers entsprechend der benötigten Zeit zur Pegeldetektion (welche vom verwendeten Pegeldetektor abhängt) und zur Einstellung der amplitudenselektiven Dämpfung (Verstärkung) des Begrenzerverstärkers verzögert. Nur so ist garantiert, dass ein übersteuertes Signal auch entsprechend seiner Übersteuerung gedämpft wird.A so-called "saturation detector", which controls the saturation unit of a signal processor, has the advantage over a peak detector of a much faster data acquisition. To compensate for the duration of the measured value detection, the invention provides that the level detectors each time delay element is assigned, which the input signal of the Begrenzerverstärkers according to the required time for level detection (which depends on the level detector used) and for setting the amplitude selekti attenuation (gain) of the limiter amplifier delayed. This is the only way to guarantee that an overdriven signal will be attenuated according to its overload.
Um nicht für jedes momentan ankommende Signal die Einstellung der notwendigen Dämpfung (Verstärkung) des Begrenzerverstärkers einstellen zu müssen, werden die Einstellungen für eine gewisse Zeit aufrechterhalten, solange nicht eine Übersteuerung eine neue Einstellung der amplitudenselektiven Dämpfung Verstärkung) des Begrenzerverstärkers erzwingt. Die Erfindung sieht daher vor, dem Begrenzerverstärker eine Rücksetzeinheit zuzuordnen, die für eine Rücknahme der dynamisch eingestellten amplitudenselektiven Dämpfung (Verstärkung) sorgt.Around not for every momentarily arriving signal the adjustment of the necessary Damping (amplification) of the limiter to have to adjust will be the settings for maintained a certain amount of time, as long as not an override a new setting of the amplitude selective damping amplification) of the limiter forces. The invention therefore provides, the Begrenzerverstärker a Reset unit to allocate for a return the dynamically adjusted amplitude-selective damping (amplification) ensures.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:One embodiment The invention is illustrated in the drawing and will be described below described in more detail. Show it:
Die
Eingangsseitig
ist auf der Übertragungsstrecke
Das
am Signaleingang
Ein
dritter Pegeldetektor
Weiterhin
wird dem Rechenwerk
Das
Rechenwerk
Das
Rechenwerk
Der
erste Pegeldetektor
Das
Signal E' = E durchläuft die
pegelbeeinflussende Audioverarbeitung im Signalprozessor
Diese
Statusanzeige wertet der zweite Pegeldetektor
Am
Ausgang des Signalprozessors
Signalisieren
die Pegeldetektoren
Ein solches DHM-Verfahren sorgt dafür, dass die Gesamtaussteuerung des Verstärkers verbessert wird. Zusätzlich sorgt die Regelung dafür, dass schwache Eingangssignale verstärkt werden können ohne dass es zu einer Übersteuerung der Endstufe kommt, wenn das Eingangssignal hohe Signalamplituden enthält. Diese günstigen Eigenschaften werden dadurch erreicht, dass das Eingangssignal ständig überwacht wird und dass Verstärkungs- und Dämpfungsfaktoren auf der Übertragungsstrecke dynamisch eingestellt werden.One Such DHM method ensures that the overall level of the amplifier is improved. additionally the scheme ensures that weak input signals amplified can be without causing overdriving the power amplifier comes when the input signal has high signal amplitudes contains. This cheap Properties are achieved by constantly monitoring the input signal and that reinforcement and attenuation factor on the transmission line be set dynamically.
In
allen Fällen,
in denen es nicht möglich
ist, aufgrund der Signaleigenschaften und der vorgegebenen Klangeinstellungen
diese Aussteuerungsreserve zur Verfügung zu stellen, besteht die
Gefahr einer Übersteuerung,
die wiederum zu starken nichtlinearen Verzerrungen und somit zu
hohen Klirrfaktoren führt.
Daher ist es günstig,
das erfindungsgemäße Verfahren
in dieses DHM-Verfahren zu integrieren. Die Übertragungscharakteristika
des Begrenzerverstärkers
Die
Alternativ
dazu kann ein digitales Eingangssignal auch direkt dem Signaleingang
An
den Signaleingang
Eingangsseitig
ist auf der Übertragungsstrecke
Ein
analoges Eingangssignal E*, das im Vorverstärker
Der
erste Pegeldetektor
Eine
mögliche Übersteuerung
eines Signal S' innerhalb
des Signalprozessors
Es
ist vorgesehen, dass das Rechenwerk
Die
rückgekoppelte
Regelung der Pegelabsenkung am Signaleingang
Beide
Regelgrundsätze,
d. h. die Vorsatzregelung einer durch den ersten Pegeldetektor
Das
Rechenwerk
Die
Aussteuerungsreserve (Headroom) gH = gPL2, welche bei der digitalen Signalverarbeitung
erforderlich ist, um jegliche Übersteuerung
zu vermeiden, kann nach Gleichung 1 berechnet werden zu
Hierbei
bezeichnet gVol die Lautstärkeeinstellung,
welche dem Rechenwerk
Solange gH ≤ 0 dB ist, tritt keine Übersteuerung auf der digitalen Signalübertragungsstrecke auf, da alle Verstärkungs-/Dämpfungs-Parameter gAD, g1, g2 und gDA so ausbalanciert werden können, dass genügend Aussteuerungsreserve innerhalb der Signalverarbeitungskette vorhanden ist. Die Pegelabsenkung g1 muß dabei stets so gewählt werden, dass gPL1 + g1 (+ gvol) ≤ –gSP ist.As long as g H ≦ 0 dB, no clipping occurs on the digital signal transmission path, since all the gain / attenuation parameters g AD , g 1 , g 2 and g DA can be balanced so that there is sufficient headroom within the signal processing chain. The level reduction g 1 must always be selected so that g PL1 + g 1 (+ g vol ) ≤ -g SP .
Ist
gH größer als
0 dB, dann muß die
amplitudenselektive Dämpfung
des Begrenzerverstärkers
Solange
die Aussteuerung (Headroom) gH = gPL2 kleiner oder gleich 0 dB ist, ist der
Begrenzerverstärker
normalerweise "ausgeschaltet". Dies bedeutet,
dass die Übertragungskennlinie
des Begrenzerverstärkers
Solange
gH größer als
0 dB ist, ist die nichtlineare Kennlinie des Begrenzerverstärkers
Aus
Das
auf diese Weise gedämpfte
Signal wird im Beispiel einem Dämpfungsglied
Die
Gesamtlautstärke
des Signals ergibt sich folglich dadurch, dass die Verstärkung bzw.
Dämpfung
sowohl im digitalen als auch im analogen Teil der Übertragungsstrecke
Die
fest eingestellte Dämpfung
gatt des Dämpfungsglieds
- 1*1*
- Signaleingang (Analog)signal input (Analogous)
- 11
- Signaleingangsignal input
- 22
- PegelabsenkungseinheitLevel reduction unit
- 33
- Übertragungsstrecketransmission path
- 44
- Signalprozessorsignal processor
- 55
- PegelanhebungseinheitLevel boost unit
- 66
- Signalausgang (Digital)signal output (Digital)
- 77
- erster Pegeldetektorfirst level detector
- 88th
- zweiter Pegeldetektorsecond level detector
- 99
- dritter Pegeldetektorthird level detector
- 1212
- erster Verzweigungspunktfirst branching point
- 1313
- zweiter Verzweigungspunktsecond branching point
- 1414
- Rechenwerkcalculator
- 1717
- Sättigungseinheitsaturation unit
- 1818
- RücksetzeinheitReset unit
- 2323
- Parametriereinheitparameterization
- 2525
- Analog-Digital-UmsetzerAnalog-to-digital converter
- 2626
- Digital-Analog-UmsetzerDigital-to-analog converter
- 2828
- Automatic Gain Control (AGC)Automatic Gain Control (AGC)
- 3030
- Vorverstärkerpreamplifier
- 3131
- Dämpfungsglied (veränderbar)attenuator (Changeable)
- 3232
- Dämpfungsglied (fest)attenuator (firmly)
- 3333
- Endverstärker (fest)Power amplifier (fixed)
- 3535
- Begrenzerverstärker (veränderbar)Limiter amplifier (changeable)
- 3636
- Kontrolleinrichtungcontrol device
- 3838
- Lautsprecherspeaker
- Ee
- Eingangssignal (Digital)input (Digital)
- AA
- Ausgangssignal (Digital)output (Digital)
- E'e '
- Eingangssignal Signalprozessorinput signal processor
- A'A '
- Ausgangssignal Signalprozessoroutput signal processor
- S'S '
- Signal im Signalprozessorsignal in the signal processor
- A''A ''
- Ausgangssignal Begrenzerverstärkeroutput limiter
- E''E ''
- Eingangssignal Begrenzerverstärkerinput limiter
- E*e *
- Eingangssignal (Analog)input (Analogous)
- A*A *
- Ausgangssignal (Analog)output (Analogous)
- gAD g AD
- Verstärkung analogAmplification analog
- gDA g DA
- Dämpfung analogDamping analog
- gPL1 g PL1
- Signalamplitude am Signaleingangsignal amplitude at the signal input
- gSP g SP
- Signalamplitude im Signalprozessorsignal amplitude in the signal processor
- gF g F
- Filtereinstellungenfilter settings
- gVol g Vol
- LautstärkeneinstellungVolume adjustment
- g1 g 1
- PegelabsenkungAttenuator
- gatt g att
- Dämpfungdamping
- g2 g 2
- Pegelanhebunglevel increase
- gamp g amp
- Verstärkungreinforcement
- g3 g 3
- Einstellung des Begrenzerverstärkersattitude of the limiter amplifier
- gPL2 g PL2
- Signalamplitude am Ausgang des Signalprozessorssignal amplitude at the output of the signal processor
- gH g H
- Headroomheadroom
- VBatt V Batt
- Versorgungsspannungsupply voltage
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999163648 DE19963648B4 (en) | 1999-12-29 | 1999-12-29 | Overload protection in a signal processing unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999163648 DE19963648B4 (en) | 1999-12-29 | 1999-12-29 | Overload protection in a signal processing unit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19963648A1 DE19963648A1 (en) | 2001-07-12 |
DE19963648B4 true DE19963648B4 (en) | 2008-12-04 |
Family
ID=7934918
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999163648 Expired - Lifetime DE19963648B4 (en) | 1999-12-29 | 1999-12-29 | Overload protection in a signal processing unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19963648B4 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6765436B1 (en) * | 2002-09-04 | 2004-07-20 | Cirrus Logic, Inc. | Power supply based audio compression for digital audio amplifier |
US9425747B2 (en) | 2008-03-03 | 2016-08-23 | Qualcomm Incorporated | System and method of reducing power consumption for audio playback |
US8717211B2 (en) | 2010-11-30 | 2014-05-06 | Qualcomm Incorporated | Adaptive gain adjustment system |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3803291A1 (en) * | 1988-02-04 | 1989-08-17 | Broadcast Television Syst | Method and circuit for the white compression of a video signal |
-
1999
- 1999-12-29 DE DE1999163648 patent/DE19963648B4/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3803291A1 (en) * | 1988-02-04 | 1989-08-17 | Broadcast Television Syst | Method and circuit for the white compression of a video signal |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19963648A1 (en) | 2001-07-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1366564B1 (en) | Device for the noise-dependent adjustment of sound volumes | |
DE69330642T2 (en) | HEARING AID WITH COMPENSATING ACOUSTIC FEEDBACK | |
DE102005020317B4 (en) | Automatic gain adjustment on a hearing aid | |
DE102006047965A1 (en) | Method for the reduction of occlusion effects with acoustic device locking an auditory passage, involves using signal from transmission path of audio signal, and transmission function is observed by output of output converter | |
DE19640132B4 (en) | Method for automatically limiting distortion to audio devices and circuit arrangement for carrying out the method | |
DE10131964A1 (en) | Method for operating a digital programmable hearing aid and digital programmable hearing aid | |
DE3229457C2 (en) | Hearing aid device | |
DE60004863T2 (en) | A METHOD FOR REGULATING THE DIRECTIVE EFFECT OF THE SOUND RECEIVING CHARACTERISTICS OF A HEARING AID AND A HEARING AID FOR IMPLEMENTING THE METHOD | |
CH691787A5 (en) | Klirrunterdruckung hearing aids with AGC. | |
EP1369994A2 (en) | Method for boosting low frequencies adapted to an auditory system and corresponding reproduction system | |
DE19963648B4 (en) | Overload protection in a signal processing unit | |
DE60119129T2 (en) | METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CONTROLLING THE SIGNAL LEVEL ADDED TO AN ANALOG / DIGITAL CONVERTER | |
DE10225146A1 (en) | Method for setting filter parameters and associated playback system | |
EP0779706A2 (en) | Circuitry for improving signal to noise ratio | |
EP1351550B1 (en) | Method for adapting a signal amplification in a hearing aid and a hearing aid | |
EP3048808B1 (en) | Digital wireless audio transmission system with optimized dynamics | |
DE102012014310B4 (en) | Method and device for adjusting the loudness of an audio signal and motor vehicle audio system comprising the device | |
DE19948172B4 (en) | Modulation control in a signal processing unit | |
DE102005034647B3 (en) | Hearing apparatus and method for setting a gain characteristic | |
WO2020143872A2 (en) | Apparatus having an input and an output and having an effect device with volume-regulated audio signals from an audio file | |
EP0171524A2 (en) | Device for controlling the level and the volume in an LF amplifier, and method for realising this device | |
DE19620031C1 (en) | Automatic transmit-receive switching at hands-free telephone terminal | |
WO2005094743A1 (en) | Method for preventing hearing impairment and ear protection device | |
DE102023204769A1 (en) | Hearing aid and method for operating a hearing aid | |
DE10159928A1 (en) | Preventing oscillations in hearing aid caused by feedback involves reducing gain for lower input signal levels if oscillations detected, reducing it to lesser extent or not at all for higher levels |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: HARMAN BECKER AUTOMOTIVE SYSTEMS (BECKER DIVISION) |
|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: HARMAN BECKER AUTOMOTIVE SYSTEMS GMBH, 76307 KARLS |
|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R071 | Expiry of right |