SE448138B - Anordning for att reducera bruset i en ingangssignal som er bildad av en talsignal blandad med brus - Google Patents

Description

443 138 se a :ig- medelbrusnivä och i synnerhet variationerna i talsignalerna under talperioden.

- För att avsevärt undertrycka effekten av en viss amplituddistorsion, som alstras i talsignalen genom den variabla tröskelkretsen, är det fördelaktigt om denna variabla tröskelkrets efterföljes av ett lågpassfilter som eliminerar a frekvenserna ovanför de nonnala frekvenserna i talsignalen. nu it Genom den efterföljande beskrivningen som är given såsom exempel med hän- visning till bifogade ritningar, är det lättare att förstå hur uppfinningen kan realiseras. g_ D 4 i . g U '_ _ Fig 1 visar ett kopplingsschema för anordningen enligt uppfinningen, fig 2 ett diagram som illustrerar karakteristiken hos den variabla tröskelkrets som användes i anordningen enligt uppfinningen, fig 3 visar ett diagram som åskåd- liggör svaret hos en variabel tröskelkrets på en sinusformig ingângssignal och fig 4 visar ett kopplingsschema för en utföringsfonn av den variabla tröskel- kretsen. g _: ' _ _I fig 1 visas en mikrofon 1 vilken, om den befinner sig i en brusrik om- givning, alstrar en brussignal av akustiskt ursprung, vilken blandar sig med talsignalen som alstras av en talare som talar framför mikrofonen. Bandpassfil- tret 2 representerar effekten av den filtrering, som utövas av mikrofonen själv och av en förstärkare,-som kan vara anordnad efter mikrofonen.-filtret 2 alst- rar en signal E som t ek täcker ett frekvensband frän 50 till 4.000 Hz och ut- gör den ingängssignal som behandlas av den brusreducerande anordningen en- _ ligt uppfinningen. Detta filter 3 begränsar ingângssignalens E band till ett band som är nonnalt för talsignaler, dvs 300-3000 Hz. En akustisk brussignal som uppfångas av mikrofonen 1 är blandad med talsignalen i den signal Ve som avges av filtret 3. Om signalen Ve överföres direkt till den andra på avstånd belägna talaren kan denna komma i ett läge där det är svårt att uppfatta talet.

' I kommunikationssystem som utnyttjar automatisk omkopplingskontroll förbättras denna situation i viss grad._Säsom är schematiskt visat på ritningen användes därvid ett taldiskriminatorarrangemang 4,-yilket av signalen Ve som tillhanda- hålles av filtret3 'alstrar en logisk styrsignal för en brytare 5. Denna bryta- re 5 kan spärra av eller upprätta transmissionsbanan för signalen Ve till den avlägsna talaren. Arrangemanget 4 detekterar förekomsten av tal i signalen Ve _och ger ej order till brytaren 5 att_sluta banan förrän en talsignal uppträder. _ Det är uppenbart att den på avstånd befintliga talaren på detta sätt, då den i _ ' 3 lokala talaren som befinner sig framför mikrofonen 1 inte talar; ej mottar nâ- got brus av akustiskt ursprung som är uppfângat av mikrofonen 1, medanii mot- D satt fall den på avstånd befintliga talaren uppfattar bruset som överlagrar sig lpâ talet, vilket kan vara mycket störande. 'i el* fa ..i_.___.í.._..__., g448 138 Föreliggande uppfinning har till ändamål att under alla omständigheter, dvs med eller utan automatisk omkopplingskontroll, åstadkomma en förbättring i lyssningskomforten för den på avstånd befintliga talaren genon att reducera brussignalen av akustiskt ursprung i den överförda signalen.

Brusreduceringsanordningen- i enlighet- med uppfinningen innefattar ett bandspärrfilter 6 som tar emot ingångssignalen E och som eliminerar ett fre- kvensband, som är approximativt centrerat omkring medelfrekvensen för den för- sta formanten i talsignalen och täcker åtminstone en del av denna första for- mants frekvenband.Det är känt att talsignalens fonmanter är frekvensband, i - vilka energin är koncentrerad, varvid huvuddelen av talsignalens energi är kon- centrerad i den första formanten, som approximativt upptar frekvensbandet från 300-1000 Hz, vilken har sitt makimum.nära medelfrekvensen hos denna första for- mañt. Det band som elimineras_av filtret 6 kan t ex vara bandet från 550-750 Hz centrerat omkring den första formantens medelfrekvens på 650 Hz." Den signal som avges av filtret 6 matas till en detektorkrets 7 som på vanligt sätt är bildad av en likriktarkrets och ett lågpassfilter, vilka ej är visade. Lågpassfiltret är anordnat för att i detektorkretsen alstra en läng tidskonstant av samma storleksordning som storleken av konstanten för tidsva- riationen i medelnivân_hos bruset av akustiskt ursprung, som är uppfångat av mikrofonen 1. Det är känt att akustiskt brus, till följd av flera ekon vanligen j har karaktären av ett kontinuerligt ljud av långsamt variabel intensitet med en tidskonstant av storleksordningen några-tiondelar av en sekund. I detta avseen- de skiljer sig akustiskt brus från ett ord, som i motsats härtill har enÄdis- kontinuerlig karaktär med signifikanta intensitetsvariationer under några msek i varje stavelse. Såsom också var fallet för den signal, som matades till de- a tektorn 7 har en stor del av talsignalens energi redan avlägsnats till följd av' bandspärrfiltret 6 och då detektorkretsen 7 detekterar sin ingångssignal med en lång tidskonstant, t ex av storleksordning från 0,2 till 0,5 s tas talsignalen 'i huvudsak ej i beaktande av detektorkretsen_7 och denna alstrar en detekterad signal V, som varierar långsamt och representerar grundnivån på bruset av akus- tiskt ursprung, som är uppfångat av mikrofonen 1 utanför det frekvensband som_ är eliminerat av bandspärrfiltret 6. Då detta brus har en energi som är ap-D proximat jämnt fördelat över frekvensbandet och då det eliminerade frekvensban- det är ganska smalt representerar den'detekterade signalen V ganska korrekt medelnivån hos det totala akustiska bruset. I i I I '“ .._,;V 448 9138 Den detekterade signalen V matas till en styrbar dämpningskrets 8 för att alstra tröskelsignalen Va, som användes i kretsen 9 med variabel tröskel. Denna variabla tröskelkrets mottar signalen Ve som är begränsad till talsignalbandet av filtret 3. Dämpningskretsen 8 är styrd på sådant sätt att den detekterade _ 9 signalen V ställes in på en nivå Va, som är representativ för medelnivân hos - 'Q bruset i filtrets 3 passband för att samtidigt ta hänsyn till skillnaden mellan de frekvensband som transmitteras av filtren 6 och 3, deras transmissionskoef- ficienter som kan vara olika samt den dämpning som förorsakas av detektorn 7.

Det är uppenbart att i vissa fall dämpningskretsen 8 kan vara ersatt med en förstärkare. Som kommer att framgå av beskrivningen av den styrbara tröskel- kretsens-9 funktion är det praktiskt för styrning av kretsen 8 att ställa in kretsens 9 utgångssignal Vs på ett värde nära noll i frånvaro av talsignal i signalen Ve. _ _ _ 4 A ' 9 - Kretsens 9 utgångssignal VS beror på signalen Ve på dess ingång och på tröskelsignalen Va i enlighet med den-karakteristik som är representerad av den sneda kurvan i fig 2. Denna karakteristik visar att den variabla tröskelkretsen 9 inte överför variationerna i signalen Ve då värdet på denna ligger mellan -Va och +Va, medan den överför variationen i signalen Ve då värdet på densamma är' högre än +Va och mindre än -Va. I det fall då tröskelsignalen Va försvinner, dvs i frånvaro av brussignal, ändrar sig karakteristiken till den som är repre- senterad av den streckade linjen som går igenom origo. Kurvan i fig 3 visar som exempel den signal Vs som erhålles på utgången av tröskelkretsen 9 om man till densamma matar en tröskelsignal Va som skiljer sig från noll samt en sinusfor- mig-signal Ve. 9 - _ o - lTill följd av det faktum att den variabla tröskelkretsen 9 har karakteri- .stiken enligt fig 2 kommer således den del av bruset av akustiskt ursprung som _ ligger under medelnivân för det brus, som är representerat genom tröskelsigna- 9 len Va, att vara i huvudsak borttaget från signalen Ve både under de tysta perioderna och under talperioderna. Det är uppenbart att det är önskvärt att styra tröskelsignalen Va genom styrsignalen 8epâ sådant sätt att brussignalen just elimineras; praktiken kan detta åstadkommas genom att ställa in signalen VS under de tysta perioderna på ett värde nära nollå Variationerna i talsig- 1 _ nalen som ligger under medelbrusnivån elimineras också men då en talare som *över medelbrusnivân. För att i huvudsak eliminera effekten av den distorsion i talar framför en mikrofon i en brusrik omgivning har en tendens att tala allt o högre, då det omgivande bruset ökar, för att övervinna detta brus kommer trös- ' kelkretsen 9 1 allmänhet att överföra avsevärda variationer i talsignaferna _talsignalen som alstras av den variabla tröskelrketsen 9 är det fördelaktigt . n: :år ' -a ; 6 t gg 448 138 att vid utgången av denna krets anordna ett lâgpassfilter 22 som begränsar sig- nalens Vs band till den maximala frekvensen_på 3000 Hz i talsignalerna. Tack vare reduktionen av den akustiska brussignalen som uppnås med anordningen en- ligt uppfinningen kommer lyssningskomforten för den på avstånd befintliga tala- ren att förbättras väsentligt, medan den återstående amplituddistorsionen i ta]signalen_som följer-med denna brusreduktion i huvudsak ej âtföljes av någon förlust i uppfattningsförmäga, då huvuddelen av den_vokala informationen finns kvar i frekvensområdet. 1 g 1' 1 I det föregående har sagts som exempel att bandspärrfiltret 6 kan under- ltrycka ett frekvensband från 550 till 750 Hz. Det har visat sig att detta rela- tit smala band är tillfredsställande, om den akustiska brussignalen har en ' signifikant nivå, medan det, om_denna brusnivå är_mycket lägre, är fördelaktigt att öka detta frekvensband som undertrycks av filtret 6._ 1 1 6' 1 Fig 4 visar ett-kopplingsschema för en möjlig utföringsform av den variab- la tröskelkretsen 9. Signalen Ve tillföres mellan ingångsklämman 10 och jord, medan utgångssignalen Vs från kretsen erhålles mellan utgângsklämman 11 och jord. En seríekrets med en kopplingskondensator 12, en diod 13 samt en kopp- _ lingskondensator 14 å ena sidan och en seriekrets med en kopplingskondensator~ 15, en diod 16 samt en kopplingskondensator 17 ä andra sidan är ansluten mellan klämman 10 och klämman 11. Diodens 13 anod är vänd mot klämman 10 och-diodens 16 anod är vänd mot klämman 11. Diodernas 13 och 16 anoder är anslutna till _g jord via respektive motstånd 18 och 19. Diodernas 13 och 16 katoder tar emot den negativa tröskelspänningen +Va via de respektive motstânden 20 och 21.

Spänningsfallet_över dioderna 13 och 16 kommer att negligeras i den följande beskrivningen. Det är lätt att se att dioden 13 blir oledande då spänningen Ve är lägre än +Va och att dioden 16 blir oledande då spänningen Ve ligger över -Va. Av detta följer att de båda dioderna 13 och 16 är spärrade då spänningen' Ve ligger mellan -Va och +va,_varvid spänningen Ve ej leds till utgångsklämman 11. Då spänningen Ve är högre än + Va är dioden 16 spärrad; medan dioden 13 är 3 ledande och spänningsskillnaden Ve$Va leds till utgângsklämman 11. Dä spän-- ningen Ve ligger under -Va är dioden 13 spärrad medan dioden 16 är ledande och spänningsskillnaden Ve -I-V)'överföres till klämmanjll. Denna driftsmod svarar mot den karakteristik som är visad i fig 2; 1 'ä ' “ t v, ni'-

Claims (6)

448 138 Patentkrav ' ,_ n e

1. Anordning för att reducera bruset i en ingângssignal som är bildad av en~p talsignal blandad med brus, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar ett bandspärrfilter (6) som tar emot ingângssignalen och undertrycker ett frekvens- g band som är approximativt centrerat omkring medelfrekvensen för den första for- , manten i talsignalen och som täcker åtminstone en del av den första fonnantens frekvensband, en detekteringskrets (7) som detekterar bandspärrfiltrets (6) - utgângssignal med en lång tidskonstant, av samma storleksordning som tidskons- tanten för variationen i medelbrusnivân, samt slutligen en tröskelkrets (9) med variabel tröskel, till vilken en tröskelsignal matas, vilken är bildad av den detekterade signalen, och vilken är anordnad att överföra variationen i in- gângssignalen då den sistnämnda signalens absolutvärde är högre än nämnda trös- kelsignal. '

2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n add av att tröskel- signalen bildas vid utgången av en krets (8) för styrning av den detekterade signalens amplitud, vilken krets är styrd pâ sådant sätt att signalen som transmitteras av den variabla tröskelkretsen i frånvaro av talsignal är närafl- noll. A

3. Anordning enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att den signal som avges av den variabla tröskelkretsen innan den överföres matas till ett lâgpassfilter (22), som spärrar frekvenser som är högre än talsigna- lernas frekvensband.e ' ' '

4. , Anordning enligt något av patentkraven 1 - 3, k ä n n e t e c k n a d av W att det frekvensband som undertrycks av bandspärrfiltret (6) är centrerat om- kring 650 Hz och har en bredd av några l00_Hz. l .V'> _ å:

5. Anordning enligt något av patentkraven 1 - 4, k ä.n n é t e c k n a d -av att detektorkretsens (7) tidskonstant är av storleksordningen några tiondelar av en sekund. f-s w 'i 1, Én i 448133 _

6. Anordning enligt något av patentkraven 1-5, k¶ ä n n e t e c k n a d av att denvariabla tröskelkretseniár bildad av två dioder (1173, 16) vilka är anordnade parallïelltlrned motsatta ledningsriktningar mellan dess ingängsklänlna i (10), och utgângsklämma (11) viallkopglingskondensatorer1(12, 14, 15, 17), vilka dioder polarišeraš medelst tröskelšignalen pâ sâdant_sätt att en diod blir spärrad då íngângssignalen ligger undertröskelsignalens värde Va och att den andra dioden blir spärrade då ingångssignalen är högre än tröškelsignalens värde -Va som har negativ polarintet, _ i .mig 3'í-..Å¿¶Lf.aí'ff" -2 .'~".-= ~ =:J-_a\fl1aæ.f.,- I i i -