DE3400103A1

DE3400103A1 - Verfahren und vorrichtung zum entstoeren eines signals, insbesondere eines audiosignals

Info

Publication number: DE3400103A1
Application number: DE19843400103
Authority: DE
Inventors: Fred 7410 Reutlingen Schradin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-01-03
Filing date: 1984-01-03
Publication date: 1985-07-18
Also published as: WO1985003160A1; EP0197935A1; US4637050A; DE3400103C2; AU3831585A

Description

JLElΛ W-^iSJiK öl ZIMMERMANN

PATENTANWÄLTE

european patent attorneys O Z₁ η η ι π λ

' ^ Dipl.-lng. H. Leinweber (1930-76)

Dipl.-Ing. Heinz Zimmermann Dipl.-lng. A. Gf. v.Wengersky Dipl.-Phys. Dr. Jürgen Kraus

Rosental 7, D-8000 München 2

2. Aufgang (Kustermann-Passage) Telefon (089) 2 60 39 89 Telex52 8191lepatd Telegr.-Adr. Leinpat München

den 3. Januar 1 984

Unser Zeichen

krsd

Fred Schradin, 7410 Reutlinqen

Verfahren und Vorrichtung zum Entstören eines Signals, insbesondere eines Audiosignals

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entstören eines einen Nutzsignalanteil und einen Störsignalanteil aufweisenden ursprünglichen Signals, insbesondere eines Audiosignals, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bekanntlich ist bei einem elektrischen Signal nur derjenige Anteil nutzbar, der über dem Pegel des in dem Signal vorhandenen Störsignalanteils liegt. Insbesondere wird bei einem elektroakustischen oder Audiosignal der Störsignalanteil in denjenigen Bereichen des Signals subjektiv nicht mehr wahrgenommen, in denen die Signalamplitude über dem beispielsweise durch Rauschen hervorgerufenen Störpegel Heat. Um aber den Störpegel auch in den Bereichen des Signals unhörbar zu machen, in denen die Amplitude des

* Nutzsignalanteils unterhalb des Störpegels liegt, ist es erforderlich, in einem Entstörvorgang die durch den Störpegel beherrschten Signalbereiche zu entfernen. Um dabei

.... . _n . , ,keine Störstelle., horphysiologisch/hervorzuruten, müssen die Kurvenenden der verbleibenden Signalbereiche sodann in geeigneter Weise miteinander verbunden werden. Allerdings scheint derzeit hierfür kein geeignetes Verfahren bekannt zu sein, das mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand durchgeführt werden kann.
10

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Verfahren sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung zu schaffen, durch die mit verhältnismäßig geringem Aufwand eine im wesentlichen vollständige Ent-¹^ störung erreicht werden.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, daß das ursprüngliche Signal mit einer mindestens dem wesentlichen Informationsgehalt seines *® Nutzsignalanteils entsprechenden Abtastfrequenz digital aufgezeichnet wird, daß der Störsignalanteil erfaßt und sein Pegel mit einer mindestens einer Pegeländerungsgeschwindigkeit des Störsignalanteils entsprechenden Abtastfrequenz rechnergesteuert phasensynchron zum aufgezeichneten digitalisierten Signal als Bezugsstörsignal gespeichert wird, und daß das aufgezeichnete digitalisierte Signal mit einer von seiner Aufzeichnungsgeschwindigkeit unabhängigen Geschwindigkeit bearbeitet und dabei sein Störsignalanteil rechnergesteuert in Abhängigkeit von dem

gespeicherten Bezugsstörsignal kompensiert wird.

Durch die digitale Aufzeichnung des im allgemeinen analogen ursprünglichen Signals wird einerseits eine

für die rechnergesteuerte Bearbeitung geeignete Kodierung 35

des Signals erreicht. Andererseits ermöglicht dieser Aufzeichnungsvorgang eine aufnahme- und zeitunabhängige Durchführung des Verfahrens. Durch die im Zusammenhang damit mögliche Wahl der Bearbeitungsgeschwindigkeit

p- unabhängig von der Aufzeichnungsgeschwindigkeit wird ferner die Schwierigkeit eines für die rechnergesteuerte Bearbeitung zu hohen Datenflusses des digital aufgezeichneten Signals beseitigt. Ebenso kann auch der dem Störsignalanteil entsprechende Datenfluß ohne -^q weiteres auf eine für die rechnergesteuerte Speicherung geeignete Geschwindigkeit herabgesetzt werden, da es für die Durchführung des Verfahrens bereits ausreicht, die mit einer wesentlich verringerten Datenmenge pro Zeiteinheit zu erfassende Pegeländerung des Störsignalanteils zu speichern. Für die im Anschluß an den Einspeicherungsvorgang erfolgende Kompensation ist es nämlich ausreichend, den Pegel des Störsignalanteils zu kennen, während es auf den Verlauf des Störsignalanteils im einzelnen nicht ankommt.

Die hauptsächliche Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens dürfte in der kommerziellen Musikproduktion liegen. Beispielsweise könnten durch die Kompensation des Störsignalanteils in historischen Aufnahmen diese in moderner Tonqualität zur Verfügung gestellt werden.

Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren derart durchgeführt, daß der Störsignalanteil in einen Brummanteil und einen Rauschanteil aufgespalten und die entsprechenden Bezugsstörsignale getrennt gespeichert werden. Diese Maßnahme trägt der unterschiedlichen Natur des Brummanteils und des Rauschanteils Rechnung. Während der Brummanteil durch eine niederfrequente Welligkeit gebildet ist, die leicht durch eine phasenverkehrte

Überlagerung eines entsprechenden Welligkeitssignals kompensiert werden kann, läßt sich wegen der getrennten Speicherung der entsprechenden Bezugsstörsignale der Rauschanteil getrennt vom Brummanteil behandeln. 5

Insbesondere genügt es zur Kompensation des Brummanteils, daß als Bezugsstörsignal für den Brummanteil dessen Amplitude und dessen Phase in Bezug auf das ursprüngliche Signal gespeichert wird. Damit ist auch schon das zur Kompensation erforderliche phasenverkehrte Signal vollständig bestimmt.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Brummanteil als die in einem vorgegebenen BrummfrequenzIntervall liegende Frequenzkomponente des ursprünglichen Signals bestimmt. Dies läßt sich durch ein geeignetes Filter leicht bewerkstelligen. Ein etwaiger kleiner Verlust im Nutzsignalanteil erweist sich dabei als vernachlässigbar.

Ebenso erweist es sich als zweckmäßig und einfach durchführbar, daß der Rauschanteil als der unterhalb einer vorgegebenen, im Verhältnis zum mittleren Pegel des ursprünglichen Signals kleinen Amplitudenschranke ° liegende Anteil des ursprünglichen Signals erfe.3t wird. Statt dieser sehr einfach auszuführenden Erfassung oder auch zusätzlich dazu ist es ferner möglich, daß der Rauschanteil als der oberhalb einer vorgegebenen, jenseits der wesentlichen Frequenzkomponenten des Nutz-

signalanteils gelegenen Frequenzschranke liegende Anteil des ursprünglichen Signals erfaßt wird. Zwar kann bei der erstgenannten Maßnahme der Erfassung des Rauschanteils mittels der Amplituden schranke in dem Rauschanteil auch ein entsprechend kleiner NutzSignalanteil

enthalten sein. Dies ist jedoch für die Durchführung

des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne Belang, weil es für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich auf eine Kenntnis des Pegels des Rauschanteils ankommt.
5

Jedoch wird eine noch genauere Erfassung in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch erreicht, daß der Rauschanteil in den Pausen des Nutzsignals erfaßt wird. Solche Pausen treten insbesondere bei Sprach- und Musikstücken häufig auf. Alternativ oder zusätzlich ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ferner vorgesehen, daß der Rauschanteil als der im Bereich der Nulldurchgänge des ursprünglichen Signals verbleibende Signalanteil erfaßt wird. Durch diese beiden Ausführungs formen wird einerseits eine ausreichend genaue Erfassung des Pegels des Rauschanteils erreicht, während andererseits auch die Zahl der Abtastpunkte pro Zeiteinheit genügend klein ist, um ohne weiteres die rechnergesteuerte Einspeicherung als Bezugsstörsignal zu ermöglichen.

Ein besonders vorteilhafter Verfahrensablauf zeichnet sich dadurch aus, daß bei der Kompensation dem aufgezeichneten digitalisierten Signal zuerst ein dem gespeicherten Brummstörsignal in Amplitude und Frequenz entsprechendes Kompensationssignal phasenverkehrt überlagert wird, und daß das solchermaßen entbrummte Signal als neues digitalisiertes Signal auf^u gezeichnet und anschließend der Rauschanteil kompensiert wird. Diese Reihenfolge ist deshalb besonders zweckmäßig, weil die Kompensation des Rauschanteils an dem bereits brummfreien Signal besonders genau und zuverlässig ausführt werden kann.

Die Kompensation des Rauschanteils wird in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens derart ausgeführt, daß die Amplitude des digitalisierten Signals mit dem dem Rauschanteil entsprechenden Bezugsstörsignal phasensynchron verglichen wird, daß das digitalisierte Signal an den Stellen, an denen seine Amplitude kleiner oder gleich dem Bezugsstörsignal ist, gleich Null gesetzt wird,und daß das verbleibende digitalisierte Signal in den auf Null gesetzten Bereichen rechnergesteuert durch Interpolation ergänzt wird.

Durch diese Nullsetzung werden zunächst sämtliche als Rauschstörung identifizierten Signalanteile beseitigt. Trotzdem werden hierdurch keine wahrnehmbaren wesentlichen Störungen eingeführt, weil durch die anschließende Inter-

!5 polation der durch die auf Null gesetzten Bereiche unterbrochene Wellenzug des Nutzsignalanteils auf natürliche Weise ergänzt wird.

Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung ist ferner eine Korrektur von Dynamikkompressionen vorgesehen. Deartige Dynamikkompressionen werden bei der analogen Aufzeichnung von Tonaufnahmen beim Übergang von Piano- zu Forteabschnitten ausgeführt, um die zulässige Vollaussteuerung der Aufnahmegeräte, beispiels-

° weise eines Analogmagnetbands, nicht zu überschreiten. Im einzelnen wird dabei der über seine natürliche Höhe ausgesteuerte Pianoabschnitt kurz vor dem Einsatz des Forteabschnittes heruntergesteuert, so daß erst in dem Forteabschnitt ein erneuter Anstieg bis auf die Vollaus-

Steuerung auftritt. Diese Änderung im Verlauf der Aussteuerung hat natürlich eine entsprechende Änderung des Pegels des Rauschanteils zur Folge. In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens

kann daher der Pegelverlauf der dem ursprünglichen Signal 35

zugrundeliegenden Originaldarbietung dadurch wieder

hergestellt werden, daß der Pegel des entbrummten Signals proportional zu einer Änderung des Pegels des Rauschanteils neu ausgesteuert wird.

Bei der Erfindung wurde auch die Tatsache in Betracht gezogen, daß das ursprüngliche Signal durch den Einfluß von Amplitudenbegrenzern verzerrt, d.h. in der Amplitude abgeschnitten sein kann. Die Wiederherstellung des der Originaldarbietung entsprechenden Signals erweist sich in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch möglich, daß das kompensierte digitalisierte Signal in den Bereichen, die eine Amplitudenbegrenzung aufweisen, rechnergesteuert durch eine Interpolationskurve ersetzt wird. Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfordert die Beibehaltung der Phasenbeziehung zwischen dem digitalisierten Signal und dem Bezugsstörsignal. Dies kann beispielsweise besonders einfach dadurch geschehen, daß die Phasensynchronisation durch fort-

^O laufendes Durchzählen der Bits des digitalisierten Signals ausgeführt wird.

Eine im Rahmen der Erfindung vorgesehene Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist ein Analogwiedergabegerät auf, durch das da? auf einem Aufzeichnungsmedium analog aufgezeichnete ursprüngliche Signal wiedergebbar ist, sowie einen Analog/Digital-Wandler, durch den das wiedergegebene ursprüngliche Signal mit der dem Nutzsignalanteil zugeordneten Abtastfrequenz

in das digitalisierte Signal umsetzbar ist, ein Digitalauf Zeichnungsgerät zur Aufzeichnung des digitalisierten Signals, eine Störsignaltrenneinrichtung, durch die der in dem ursprünglichen Signal enthaltene Störsignalanteil erfaßbar und mit der dem Störsignalanteil zugeordneten

Abtastfrequenz digitalisierbar ist, eine von einem Prozessor gesteuerte Soeichereinrichtung, in die das durch die Abtastung des Störsignalanteils gebildete Bezugsstörsignal nach Amplitude und auf das digitalisierte Signal bezogener Phasenlage einsoeicherbar ist, ein Digitalwiedergabegerät, durch das das aufgezeichnete digitalisierte Signal mit der bestimmten Bearbeitungsgeschwindigkeit wiedergebbar ist und eine von dem Prozessor gesteuerte Kompensationseinrichtung, in der der Störsignalanteil in dem wiedergegebenen digitalisierten Signal in Abhängigkeit von dem in der Speichereinrichtung vorhandenen Bezugsstörsignal kompensierbar ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung weist die Störsianaltrenneinrichtung eine auf die Brummfrequenz abstimmbare BandfllteceLnrichtung mit einstellbarer Bandbreite auf, durch die der Brummanteil des Störsignalanteils erfaßbar : und ein entsprechendes getrennt speicherbares Bezugsstörsignal erzeugbar ist. ^O Diese Bandfiltereinrichtung ermöglicht auf einfache Weise die Abtrennung des Brummanteils und beinhaltet durch die Einstellbarkeit eine Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Bedingungen des brummgestörten ursprünglichen

Signals.
25

Ähnlich ist es für einen einfachen Aufbau der Vorrichtung zweckmäßig, daß die Störsignaltrenneinrichtung eine kombinierte Amplitudenfilter- und Hochpaßeinrichtung aufweist, durch die der Rauschanteil des Störsignalanteils

erfaSt und ein entsprechendes getrennt speicherbares Bezugsstörsignal erzeugbar ist.

Wie weiter oben in Zusammenhang mit einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens bereits ausge-

führt, ist bei einer Dynamikkompression des ursnrünglichen

Signals auch der Pegel des Rauschanteils entsprechend verändert. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist deshalb vorgesehen, daß die Kompensationseinrichtung einen von dem Prozessor gesteuerten Pegelregler aufweist, durch den das wiedergegebene Signal in Abhängigkeit vom Pegel des Rauschanteils neu aussteuerbar ist. Durch diese Neuaussteuerung kann somit die Dynamik der dem ursprünglichen Signal zugrundeliegenden Originalaufnahme wiederhergestellt werden.

Um das dem ursprünglichen Signal entsprechende digitalisierte Signal zwischen einzelnen Bearbeitungsstufen zwischenspeichern zu können, ist ferner in einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß die Speichereinrichtung einen Speicherbereich aufweist, in den das digitalisierte Signal einspeicherbar ist.

Schließlich weist in einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Signaltrenneinrichtung ein Meßgerät auf, durch das der Pegelverlauf des erfaß^QTj Rauschanteils anzeigbar ist. Auf diese Weise ist eine zusätzliche überwachung des Entstörungsvorganges, ähnlich wie die durch einen Tonmeister vorgenommene überwachung des ursprünglichen Signals bei der Aufnahme, durch einen Benutzer möglich.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile

der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschrei-¹

bung und der Zeichnung, auf die bezüglich einer erfin-dungswesentlichen Offenbarung aller im Text nicht erwähnten Einzelheiten ausdrücklich hingewiesen wird. Hierin zeigen:

χ Fig. 1a ein Blockschema eines zur Störsignalerfassung

dienenden Teils einer Vorrichtunq zum Entstören eines Signals,

Fig. 1b bis e logische Blockschaltbilder eines zur Kompensation des Störsignalanteils

dienenden T£ ils der Vorrichtung von Fig.1a,

Fig. 2a und b Signalverläufe des einen Nutzsignalanteil und einen Störsignalanteil enthaltenden Signals, 10

Fig. 3a bis f einzelne Signalformen bei der Kompensation des Störsignalanteils,

Fig. 4a und b Signalformen bei der Kompensation von

Begrenzereffekten,

^:

Fig. 5a bis d Signalformen bei der Kompensation

einer Dynamikkompression und Fig. 6 eine Ausführungsform der Vorrichtung.

Gemäß Fig. 1a weist eine Vorrichtung zum Entstören eines einen Nutzsignalanteil und einen Störsignalanteil aufweisenden ursprünglichen Signals ein Analogwiedergabegerät 1 auf, von dessen Ausgang 2 das durch Wiedergabe von einem analogen Mutterband 3 gewonnene, beispielsweise durch ein Audiosignal gebildete ursprüngliche Signal abnehmbar ist. An den Ausgang 2 ist ein Analog/Digital-Wandler 4 angeschlossen, dessen Ausgang über einen Signalweg 5 mit dem Eingang eines Diqitalaufzeichnunqsqerätes 6 verbunden ist.

Dem Ausgang 2 des Analogwiedergabegerätes 1 ist ferner eine Störsignaltrenneinrichtung 7 nachgeschaltet, deren Ausgang über einen Signalweg 8 an den Eingang eines Prozessors 9 angekoppelt ist. Der Prozessor steht über einen Signalweg 10 mit einer Speichereinrichtung 11 in Verbindung. Eine zwischen dem Digitalaufzeichnungs-

>1

gerät 6 und dem den Speicher 11 steuernden Prozessor 9 bestehende Synchronisationsverbindung ist durch eine gestrichelte Linie 12 symbolisch angedeutet.

Gemäß Fig. 2a ist dem Nutzsignalanteil 13 des ursprünglichen Signals ein zwischen einer unteren Hüllkurve 14 und einer oberen Hüllkurve 15 liegender Störsignalanteil überlagert, dessen durch den Abstand der unteren und oberen Hüllkurve 14, 15 begrenzte Maximal-

!0 größe in Fig. 2a übertrieben groß dargestellt ist. Neben diesem in Fig. 2a dargestellten, durch einen Rauschanteil gebildeten Störsignalanteil ist auch noch ein in Fig. 2a nicht dargestellter Brummanteil mit einer niederfrequenten Brummfrequenz vorhanden.

Dieses am Ausgang 2 gemäß Fig. 1a auftretende gestörte ursprüngliche Signal liegt am Eingang der Störsignaltrenneinrichtung 7, durch die einerseits der Brummanteil und andererseits der Rauschanteil erfaßt wird. Im einzelnen weist die Störsignaltrenneinrichturig 7 zu diesem Zweck eine Filtereinrichtung 16 auf,die einerseits eine auf die Brummfrequenz abstimmbare Bandfiltereinrichtung mit einstellbarer Bandbreite und andererseits eine kombinierte Amplitudenfilter- und HochpaJß-einrichtung aufweisen kann. Erstere dient der Abspaltung des Brummanteils und letztere der Abspaltung des Rauschanteils.

Während der Brummanteil durch die Brummfrequenz definiert ist, läßt sich der Rauschanteil durch seinen durch den Abstand der unteren und oberen Hüllkurve 14, 15 begrenzten Pegel erfassen.

Im einzelnen ist in der Störsignaltrenneinrichtung eine Meßeinrichtung 17 vorgesehen, durch die der Pegelverlauf des Rauschanteils erfaßt wird. Dies geschieht beispielsweise gemäß Fig. 2b im Bereich der Stellen, an denen der Nutzsignalanteil 13 den Wert Null annimmt.

Dies ist in Fig. 2b für den gesamten Bereich des ursprünglichen Signals bis zum Zeitpunkt t., der Fall, der beispielsweise einer Pause des dem ursprünglichen Signal zugrundeliegenden Musikstückes entspricht. Ebenso

c kann der Pegel des Rauschanteils aber auch im Bereich des Zeitpunkts t~ erfaßt werden, der einem Nulldurchgang des Nutzsignalanteils 13 entspricht. Die Meßeinrichtung 17 kann auch ein Meßgerät aufweisen, durch das/Pegelverlauf des Rauschanteils für einen Benutzer sichtbar angezeigt ₁q wird.

Der solchermaßen erfaßte . Pegelverlauf des

Rauschanteils wird in einem in der Signaltrenneinrichtung vorgesehenen Analog/Digital-Wandler mit einer mindestens seiner Änderungsgeschwindigkeit entsprechenden Abtastfrequenz abgetastet und dadurch ein digitales Bezugsstörsignal R erzeugt, das mit Hilfe des Prozessors 9, der dank der Synchronisationsverbindung 12 auch eine Phaseninformation des Bezugsstörsignals im Verhältnis zu dem ursprünglichen Signal bildet, in die Speichereinrichtung 11 eingespeichert. Gleichermaßen wird auch die Amplitude und Phase des 'Brunraanteils als weiteres Bezugsstörsignal B für den Brummanteil mittels des Prozessors 9 in die Speichereinrichtung 11 eingespeichert.

Wie aus Fig. 3a näher hervorgeht ist das ursprüngliche Signal 19 zwischen den Zeitpunkten t und t_fa grö-ßer als der in Fig. 3a übertrieben groß dargestellte Pegel 20 des Rauschanteils. Wenngleich das ursprüngliche Signal 19 in dem zwischen den Zeitpunkten t und t, eingeschlossenen schraffierten Bereich 21 mit dem rauschbedingten Störanteil behaftet ist, wird dieser wegen des größenmäßigen Überwiegens des Nutzsignalanteils 13 subjektiv nicht als störend wahrgenommen. Dagegen aeht der außerhalb des

Intervalls t , t, gelegene Bereich des Nutzsignalanteils in dem Störsignalanteil urter, was durch den gestrichelten Kurvenverlauf 22 angedeutet ist. Demzufolge stellt das auf dem Digitalaufzeichnungsgerät 6 aufgezeichnete digitalisierte Signal 23, das in Fig. 3c dargestellt ist, nur an den in Fig. 3b zwischen den Abtastpunkten t_ und t, gelegenen Abtastpunkten t einen Nutzsignal-

CL L) "C

anteil dar, während beispielsweise an den außerhalb dieses Intervalls gelegenen Abtastpunkten t·, und t lediglich ein von der Rauschstörung verdeckter Wert gewonnen wird.

Das auf dem Digitalaufzeichnungsgerät 6 aufgezeichnete und in Fig. 3c dargestellte digitalisierte Signal 23 wird in einem ersten Schritt hinsichtlich des in seinem Störsignalanteil enthaltenen Brummanteils kompensiert. Zu diesem Zweck wird das aufgezeichnete digitalisierte Signal 23 gemäß Fig. 1b mit einer bestimmten Bearbeitungsgeschwindigkeit von einem Digitalwiedergabegerät 24 wiedergegeben, das über eine Synchronisationsverbindung 12' mit dem Prozessor 9 synchronisiert ist. Dem am Ausgang 25 des Digitalwiedergabegerätes auftretenden wiedergegebenen Signal wird sodann in einer Addierstufe 26 ein dem Brummanteil entsprechendes Signal mit umgekehrter Phase überlagert, welches in einem quarzstabilen Oszillator 27 erzeugt wird, der durch den Prozessor 9 entsprechend dem in der Speichereinrichtung 11 vorhandenen Bezugsstörsignal, welches die Information über Phase und Amplitude des Brummanteils enthält, gesteuert

ist. Somit steht am Ausgang 28 der Addierstufe 26 das von seinem Brummanteil befreite digitalisierte Signal zur Verfügung.

Das von seinem Brummanteil befreite Signal kann jedoch, wie aus dei/trig. 5a bis d dargestellten

Pegeldiagrammen hervorgeht, einen gegenüber der Originaldynamik veränderten Pegelverlauf aufweisen, der durch eine Dynamikkompression hervorgerufen ist. In Fig. 5a ist der Pegel der Vollaussteuerung des analogen Mutterbandes 3 durch die zur Zeitachse parallele Gerade 29 dargestellt, während die Kurve 30 den tatsächlichen Pegelverlauf des von seinem Brummanteil befreiten ursprünglichen Signals wiedergibt. Dabei entspricht ein für die Zeit t<<; t dargestellter Signalabschnitt einem Pianoabschnitt der dem ursnrünglichen Audiosignal zugrundeliegenden Originaldarbietung, wobei dieser Pianoabschnitt jedoch im Verhältnis zur Originaldarbietung mit einem überhöhten Pegel aufgenommen worden ist. Vor dem Einsatz eines für die Zeit tZ> t^ dargestellten Forteabschnitts ist daher in dem Zeitintervall t <I t _f der Pegelverlauf 30 durch einen die Aufnahme überwachenden Tonmeister heruntergeregelt, damit es bei dem zur Zeit t_f einsetzenden Dynamiksprung zu keiner Übersteuerung des Mutterbandes 3 kommen kann. Dadurch wird erreicht, daß auch der zur Zeit t >- t,. vorhandene Forteabschnitt unterhalb dem Pegel der Vollaussteuerung 29 verbleibt. Diese Heruntersteuerung hat, wie in Fig. 5b in einem vergrößerten Amplitudenmaßstab dargestellt ist, eine entsprechende Absenkung im Pegel 20 des Rauschanteils zur Folge. Im einzelnen besitzt somit während des Pianoabschnittes zur Zeit t"<t der Rauschanteil einen verhältnismäßig hohen Pegel, während infolge der geringeren Aussteuerung zur Zeit t^>t^- des Forteabschnittes der Pegel 20 des Rauschanteils verhältnismäßig klein ist. Diese bei der Dynamikkompression herrschenden Verhältnisse sind gemeinsam in Fig. 5c dargestellt, in der neben dem Pegelverlauf 30 des auf dem Mutterband 3 aufgenommenen, entbrummten ursprünglichen Signals und dem Pegelverlauf 20 des Rauschanteils auch der tatsächliche Pegelverlauf 31 der zugrundeliegenden Originaldarbietung dargestellt ist.

Diese Eigenschaft, derzufolge der Pegel 20 des Rauschanteils ein Maß für die Dynamikkompression darstellt, wird gemäß Fig. 1b zur Korrektur dieser Dynamikkompression durch Neuaussteuerung verwendet. Zu diesem Zweck wird gemäß Fig. 1b das entbrummte digitalisierte Signal in einen Digital/Analog-Wandler 32 in ein analoges Signal zurückverwandelt und in einem nachgeschalteten Pegelregler 33, der von dem Prozessor 9 gesteuert ist, in Abhängigkeit von dem in der Speichereinrichtung 11 eingespeicherten Störsignal für den Rauschanteil, das den Pegel 20 des Rauschanteils wiedergibt, derart neu ausgesteuert, daß der Rauschpegel 20 des dynamikkomprimierten Signals an der Stelle des Dynamiksprungs bei t = tr auf seinen vor dem Dynamiksprung herrschenden Wert angehoben wird. Dies bedeutet eine Neuaussteuerung des Pegelverlaufs 30 auf einen der Originaldarbietung entsprechenden Pegelverlauf, der in Fig. 5d mit 31' bezeichnet ist.

Das solchermaßen dynamikkorrigierte Signal wird in einem dem Pegelregler 33 nachgeschalteten Analog/Digital-Wandler 34 wieder digitalisiert und auf dem Digitalaufzeichnungsgerät 6 aufgezeichnet.

^ Das gemäß Fig. 1b entbrummte und dynamikkorrigierte digitalisierte Signal wird gemäß Fig. 1c mittels des Digitalwiedergabegerätes 24 unter der Steuerung durch den Prozessor 9 auf die Speichereinrichtung 11 übertragen, in der zu diesem Zweck ein Speicherbereich 35

vorgesehen ist, in dem das digitalisierte Signal 23, wie es/Fig. 3c dargestellt ist, abgespeichert wird.

Sodann erfolgt unter der Steuerung durch den

Prozessor 9 die Kompensation des Rauschanteils. Hierbei

wird von dem Prozessor 9 unter der Steuerung durch ein

in einem Programmspeicher 36 eingespeichertes Steuerprogramm jeder der digitalisierten Abtastwerte des in Fig. 3c dargestellten digitalisierten Signals mit dem in der Speichereinrichtung 11 eingespeicherten Bezugsstörsignal für den Rauschanteil verglichen. Während die den in Fig. 3b dargestellten Pegel 20 des Rauschanteils überschreitenden Werte als Nutzsignalanteil übernommen werden, wird das digitalisierte Signal an allen Stellen, an denen sein Wert unterhalb des

IQ Pegels 20 des Rauschanteils liegt, auf Null gesetzt, wie es in Fig. 3d dargestellt ist. Mit Hilfe des in dem Programmspeicher 36 vorhandenen Steuerprogramms wird sodann dieses verbleibende digitalisierte Signal 38 gemäß der Darstellung von Fig. 3e in den auf Null gesetzten Bereichen durch geeignete Interpolationswerte ergänzt. Diese Interpolationswerte werden derart gewählt, daß die dem interpolierten digitalisierten Signal von Fig. 3e entsprechende Analogkurve, die in Fig. 3f dargestellt ist, auch in dem auf Null gesetzten Bereich des Signals einen glatten Übergangsverlauf aufweist. Hierdurch wird vermieden, daß durch die Rauschunterdrückung störende übergänge am Beginn und Ende der auf Null gesetzten Bereiche auftreten.

Einhergehend mit der anhand von Fig. 3d bis f erläuterten Kompensation des Rauschanteils können auch gemäß der Darstellung von Fig. 4 a und 4 b etwaige Begrenzereinflüsse beseitigt werden. Diese äußern sich gemäß Fig. 4a darin, daß die Signalamplitude in den Scheitelbereichen 39 der Wellenform abgeschnitten, d.h. ζ eitlich konstant ist. Das Steuerprogramm kann derart ausgelegt sein, daß es bei einer Erfassung einer Gleichheit von drei oder mehr aufeinanderfolgenden digitalisierten Abtastwerten nur jeweils den ersten und letzten Wert dieser Folqe gleicher Abtastwerte akzeptiert und den dazwischenliegenden Bereich durch eine in Fig. 4b

dargestellte Interpolationskurve 40 überbrückt. Als

Fig.

Ergebnis dieser Kompensationen wird gemäß/Id ein kompensiertes digitalisiertes Signal in einem Speicherbereich 35' abgelegt.
5

Gemäß Fig. 1e wird dieses kompensierte digitalisierte Signal unter der Steuerung durch den Prozessor 9 von dem Speicherbereich 35' auf das Digitalaufzeichnungsgerät übertragen. Auf diese Weise wird ein neues Mutterband erhalten, das von sämtlichen Störsignalanteilen befreit ist.

Während bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Kompensation des Brummanteils und die Neuaussteuerung der Dynamik gemäß Fig. 1b in einer Analogform des Signals ausgeführt wird, erfolgt bei einer in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform dieser Kompensationsschritt ausgehend von dem durch das Digitalaufzeichnungsgerät wiedergegebenen digitalisierten Signal. Im übrigen stimmen die Verfahrensabläufe mit den anhand von Fig. 1a bis e erläuterten Vorgängen überein, wobei auch für die gleichen logischen Blöcke übereinstimmende Bezugszeichen verwendet sind. Über die anhand von Fig. 1 beschriebene Ausführungsform hinaus kann dem Analogwiedergabegerät 1 eine Dekodiereinrichtung 41 nachgeschaltet sein, die in Fig. 6 als

Alternative gestrichelt angedeutet ist. Diese Dekodiereinrichtung 41 dient ggfls. einer Dekodierung für den Fall, daß die Aufzeichnung nach den Systemen Dolby A, DBX I, Telcom u. dgl. erfolgt ist. Ferner ist der Prozessor 9 mit einer Eingabetastatur 42 versehen, auf der durch den

Benutzer zusätzliche Korrekturen für das zu kompensierende Signal eingegeben werden können.

Bezugszeichenaufstellung;

1 Analogwiederqabeqerät

2 Ausgang

c 3 Mutterband

4 A/D-Wandler

5 Signalweg

6 Digitalaufzeichnungsgerät

7 Störsignaltrenneinrichtung 2Q 8 Signalweg

9 Prozessor

10 Signalweg

11 Speichereinrichtung

12, 12' Synchronisationsverbindung 13 Nutzsignalanteil

14 untere Hüllkurve

15 obere Hüllkurve

16 Filtereinrichtung

17 Meßeinrichtung 18 A/!.D-Wandler 19 ursnrüng. Signal 20, 20' Pegel des Rauschanteils

21 schraffierter Bereich

22 gestrichelter Kurvenverlauf 23 digitalisiertes Signal

24 Digitalwiedergabegerät

25 Ausgang

26 Addierstufe

27 Oszillator 28 Ausgang

29 Peqel der Vollaussteuerung

30 Pegelverlauf 31' Pegelverlauf 32 d/ A-Wandler 33 Pegelregler 34 A/D-Wandler

35, 35'Speicherbereich

36 Programmspeicher

37 neues Mutterband

38 verbleibendes digitalisiertes Signal

39 Scheitelbereich

40 Interpolationskurve

41 Dekodiereinrichtung

42 Eingabetastatur

Claims

Patentansprüche :

1J Verfahren zum Entstören eines einen Nutzsiqnalanteil und einen Störsiqnalanteil aufweisenden g ursprünglichen Signals, insbesondere eines Audiosignals, dadurch gekennzeichnet, daß das ursprüngliche Signal mit einer mindestens dem wesentlichen Informationsgehalt seines NutzSignalanteils entsprechenden Abtastfrequenz digital aufgezeichnet wird, daß der

■j^Q Störsignalanteil erfaßt und sein Pegel mit einer mindestens einer Pegeländerungsgeschwindigkeit des Störsignalanteils entsprechenden Abtastfrequenz rechnergesteuert phasensvnchron zum aufgezeichneten digitalisierten Signal als Bezugsstörsignal gespeichert wird, und

IQ daß das aufgezeichnete digitalisierte Signal mit einer von seiner Aufzeichnungsgeschwindigkeit unabhängigen Geschwindigkeit bearbeitet und dabei sein Störsignalanteil rechnergesteuert in Abhängigkeit von dem gespeicherten Bezugsstörsignal kompensiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Störsignalanteil in einen Brummanteil und einen Rauschanteil aufgespalten und die entsprechenden Bezugsstörsignale getrennt gespeichert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugsstörsignal für den Brummanteil dessen Amplitude und dessen Phase in Bezug auf das ursprüngliche Signal gespeichert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Brummanteil als die in einem vorgegebenen Brummfrequenzintervall liegende Frequenzkomponente des ursprünglichen Signals bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauschanteil als der unterhalb einer vorgegebenen, im Verhältnis zum mittleren Pegel des ursprünglichen Signals kleinen Amplitudenschranke liegende Anteil des ursprünglichen Signals erfaßt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauschanteil als der oberhalb einer vorgegebenen,jenseits der wesentlichen Frequenzkomponenten des Nutzsignalanteils gelegenen Frequenzschranke liegende Anteil des ursprünglichen Signals erfaßt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauschanteil in den Pausen des Nutzsignals erfaßt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauschanteil als der im Bereich der Nulldurchgänge des ursprünglichen Signals

²^ verbleibende Signalanteil erfaßt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Kompensation dem aufgezeichneten digitalisierten Signal zuerst ein dem ge-

^α speicherten Brummstörsignal in Amplitude und Frequenz entsprechendes Kompensationssignal phasenverkehrt überlagert wird, und daß das solchermaßen entbrummte Signal als neues digitalisiertes Signal aufgezeichnet und anschließend der Rauschanteil kompensiert wird. 30
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation des Rauschanteils die Amplitude das digitalisierten Signals mit

dem dem Rauschanteil entsprechenden Bezugsstörsignal 35

phasensynchron verglichen wird, daß das digitalisierte

"a ■ 3 A O 01 O

Signal an den Stellen, an denen seine Amplitude kleiner oder gleich dem Bezugsstörsignal ist, gleich Null gesetzt wird, und daß das verbleibende digitalisierte Signal in den auf Null gesetzten Bereichen rechnergesteuert durch Interpolation ergänzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel des entbrummten Signals proportional zu einer Änderung des Pegels des Rauschanteils neu ausgesteuert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das kompensierte digitalisierte Signal in den Bereichen, die eine Amplitudenbegrenzung aufweisen, rechnergesteuert durch eine Iⁿter~ polationskurve ersetzt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasensynchronisation durch fortlaufendes Durchzählen der Bits des digitalisierten Signals ausgeführt wird.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch ein Analogwiedergabegerät(1),durch das das auf einem Aufzeichnungsmedium analog aufgezeichnete ursprüngliche Signal wiedergebbar ist, einen Analog/Digital-Wandler(4), durch den das wiedergegebene ursprüngliche Signal mit der dem Nutzsignalanteil zugeordneten Abtast-

"0 frequenz in das digitalisierte Signal (23) umsetzbar ist, ein Digitalaufzeichnungsgerät (6) zur Aufzeichnung des digitalisierten Signals (23),eine Störsignaltrenneinrichtung (7), durch die der in dem ursprünglichen Signal enthaltene Störsignalanteil erfaßbar und mit der dem Störsignalanteil zugeordneten Abtastfrequenz digitalisierbar ist, eine von einem Prozessor (9) gesteuerte

Speicher einrichtung (11), in die das durch die Abtastung des Störsignalanteils gebildete Bezugsstörsignal nach Amplitude und auf das digitalisierte Signal (23) bezogener Phasenlage einspeicherbar ist, ein Digitalwiedergabegerät (24) , durch das das aufgezeichnete digitalisierte Signal (23) mit der bestimmten Bearbeitungsgeschwindigkeit wiedergebbar ist und eine von dem Prozessor (9) gesteuerte Kompensationseinrichtung, in der der Störsignalanteil in dem wiedergegebenen digitalisierten Signal (23) in Abhängigkeit von dem in der Speichereinrichtung (11) vorhandenen Bezugsstörsignal kompensierbar ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Störsignaltrenneinrichtung eine auf die !5 Brummfrequenz abstimmbare Bandfiltereinrichtung (16) mit einstellbarer Bandbreite aufweist, durch die der Brummanteil des Störsignalanteils erfaßbar und ein entsprechen - ■ des getrennt speicherbares Bezugsstörsignal erzeugbar ist.
^O 16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Störsignaltrenneinrichtung eine kombinierte Amplitudenfilter- und Hochpaßeinrichtung aufweist, durch die der Rauschanteil des StörSignalanteils erfaßbar und ein entsprechendes getrennt speicherbares Bezugsstörsignal erzeugbar ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationseinrichtung einen von dem Prozessor (9) gesteuerten Pegelregler (33i

aufweist, durch den das wiedergegebene Signal in Abhängigkeit vom Pegel des Rauschanteils neu aussteuerbar ist.

■χι

1
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung einen Speicherbereich (35, 35') aufweist, in den das digitalisierte Signal (23) einspeicherbar ist. 5
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Störsignaltrenneinrichtung (7) ein Meßgerät (17) aufweist, durch das der Pegelverlauf des erfaßten Rauschanteils anzeigbar ist. 10