DE3906734A1

DE3906734A1 - Method for mixing audio signals

Info

Publication number: DE3906734A1
Application number: DE19893906734
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Heitmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1989-03-03
Filing date: 1989-03-03
Publication date: 1990-09-06

Abstract

To mix audio signals digitally, the data words of the audio signals which are present at predetermined sampling intervals are transmitted in time-division multiplex channel by channel. To influence separately the volume of the audio signals transmitted in the individual channels, the time-division multiplex is formed in the form of a variable duty ratio of the samples transmitted by the individual audio channels.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Mischen von Tonsignalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention is based on a method for mixing Sound signals according to the preamble of claim 1.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 33 46 500 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden zur additiven Überlagerung tonfrequenter Signale die einzelnen Tonsignale A/D-gewandelt, wobei jedem Kanal innerhalb eines jeden Abtastintervalls je ein Zeitschlitz von maximal der Dauer des durch die Anzahl aller Kanäle geteilten Abtastintervalls zugeordnet wird. Die repräsentierenden Datenworte der einzelnen Kanäle werden durch ein Adressignal einer Steuereinrichtung auf einen gemeinsamen Datenbus geschaltet, welcher zu einem D/A-Wandler führt. Der Ausgang des D/A-Wandlers ist mit einem Tiefpaßfilter verbunden, welcher durch Überlagerung der Signale aller Kanäle ein analoges Mischsignal erzeugt.Such a method is known from DE 33 46 500 A1. In this known method, additive Superposition of sound frequency signals the individual sound signals A / D converted, with each channel within each Sampling interval each a time slot of maximum the duration of the by the number of all sampling intervals divided by channels is assigned. The representative data words of the individual Channels are opened by an address signal from a control device a common data bus connected to one D / A converter leads. The output of the D / A converter is with a Low pass filter connected, which by superimposing the signals an analog mixed signal is generated for all channels.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art den Lautstärkeanteil der einzelnen, im Mischsignal vorliegenden Tonsignale wählbar einzustellen.The present invention is based on the object a method of the type mentioned the volume portion of the individual sound signals present in the mixed signal can be selected adjust.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. This task is carried out in the characterizing part of the Features specified claim 1 solved.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß nunmehr durch eine Änderung der Periodendauer der in an sich bekannter Weise abgeleiteten bitparallelen Tondatenworte der Lautstärkeanteil der einzelnen Tonsignale im Mischsignal variiert werden kann.The inventive method with the characteristic Features of claim 1 has the advantage that now by changing the period of the known per se Bit-parallel sound data words of the Volume share of the individual sound signals in the mixed signal can be varied.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich.By the measures listed in the subclaims advantageous developments and improvements in Claim 1 specified method possible.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is in the drawing shown and in the description below explained. It shows

Fig. 1 ein Blockschaltbild gemäß der Erfindung und Fig. 1 is a block diagram according to the invention and

Fig. 2 Diagramme zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 2 diagrams for explaining the method according to the invention.

Bei einer Aufzeichnung und Wiedergabe von digitalen Videosignalen nach dem von der EBU (European Broadcasting Union) festgelegten D1-Standard (Tech 3252-E) werden neben dem digitalen Videosignal auch vier digitale Tonsignale auf einem Magnetband aufgezeichnet. Weiterhin besteht die Möglichkeit, auf einer Längsspur des Magnetbandes ein analoges Tonsignal in Form eines Mischsignals der vier digitalen Tonsignale für Kontrollzwecke aufzuzeichnen.When recording and playing digital Video signals according to the EBU (European Broadcasting Union) set D1 standard (Tech 3252-E) in addition to digital video signal also four digital audio signals on one Magnetic tape recorded. There is also the possibility an analog audio signal on a longitudinal track of the magnetic tape Form of a mixed signal of the four digital audio signals for Recording control purposes.

Zur Ableitung eines Mischsignals, welches durch Addition von vier Tonsignalen entsteht, erscheint es naheliegend, zunächst die vier digitalen Tonsignale getrennt D/A-zu-wandeln und anschließend die erhaltenen Analogsignale paarweise auf der analogen Ebene zu additieren. Dieses naheliegende Verfahren hätte jedoch den Nachteil, daß für jeden digitalen Tonkanal ein D/A-Wandler mit einer für digitale Tonsignalen üblichen Datenwortebreite von 16 Bit zur Verfügung gestellt werden müßte. To derive a mixed signal which is obtained by adding four sound signals, it seems obvious, at first to convert the four digital audio signals separately and D / A then the analog signals obtained in pairs on the add analog level. This obvious procedure would have the disadvantage, however, that one for each digital audio channel D / A converter with a standard for digital audio signals Data word width of 16 bits can be made available ought to.

Zur Reduzierung des Schaltungsaufwands bietet sich somit das aus der DE 33 46 500 A1 bekannte Verfahren an, bei welchem die Mischung der digitalen Tonsignale bereits auf der digitalen Ebene erfolgt. Da dieses bekannte Verfahren jedoch keine Möglichkeit bietet, den Lautstärkeanteil der am Mischsignal beteiligten Tonsignale zu beeinflussen, werden gemäß der vorliegenden Erfindung die den einzelnen Kanälen zugeordneten Zeitschlitze proportional zum gewünschten Lautstärkeanteil der einzelnen digitalen Tonsignale im Mischsignal in der Dauer der Tondatenworte verändert.This can be used to reduce the amount of circuitry known from DE 33 46 500 A1, in which the Mix of digital audio signals already on the digital Level is done. However, since this known method does not Possibility offers the volume portion of the mixed signal To influence the sound signals involved, according to the present invention assigned to the individual channels Time slots proportional to the desired volume of the individual digital audio signals in the mixed signal in the duration of Sound data words changed.

Das Blockschaltbild der Fig. 1 zeigt eine Mischanordnung mit mehreren Kanälen, von denen jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nur drei Tonkanäle dargestellt sind. Über Eingangsklemmen 1, 2 und 3 werden analoge Tonsignale je einem Analog/Digital-Wandler 4, 5 und 6 zugeführt. Die am Ausgang der Analog/Digital-Wandler 4, 5 und 6 abnehmbaren digitalen Tonsignale werden in Bit-paralleler Form, vorzugsweise in einer Datenwortbreite von 16 Bit, zu Torschaltungen 7, 8 und 9 weitergeleitet. Die Ausgänge der Torschaltungen 7, 8 und 9 sind mit einem Datenbus 10 verbunden, der zu einem Digital/Analog-Wandler 11 führt. Weiterhin ist auf den Datenbus 10 der Ausgang einer Torschaltung 12 aufgeschaltet. An einem Eingang 13 dieser Torschaltung 12 liegt ein Datenwort an, dessen Wert einem Stummwert der anliegenden Tonsignale entspricht. Die Steuerung der Torschaltungen 7, 8, 9 und 12 erfolgt durch eine zentrale Steuereinrichtung 14, die ferner einen Abtasttakt für die A/D-Wandler 4, 5 und 6 bereitstellt. An Eingängen 15, 16 und 17 der Steuereinrichtung 14 liegen Bit-parallel Datenworte an, die den Lautstärkeanteil der digitalen Tonsignale in den drei Tonkanälen bestimmen. Die am Ausgang des Digital/Analog-Wandlers 11 abnehmbaren Analogwerte der drei Tonkanäle werden über ein Tiefpaßfilter 18 geführt und stehen nachfolgend an einem Anschluß 19 als Mischsignal für eine mögliche Weiterverarbeitung zur Verfügung.The block diagram of FIG. 1 shows a mixing arrangement with several channels, of which, however, only three audio channels are shown for reasons of clarity. Analog audio signals are fed to an analog / digital converter 4 , 5 and 6 via input terminals 1 , 2 and 3 . The digital audio signals which can be removed at the output of the analog / digital converters 4 , 5 and 6 are passed on to gate circuits 7 , 8 and 9 in bit-parallel form, preferably in a data word width of 16 bits. The outputs of the gate circuits 7 , 8 and 9 are connected to a data bus 10 , which leads to a digital / analog converter 11 . The output of a gate circuit 12 is also connected to the data bus 10 . A data word is present at an input 13 of this gate circuit 12 , the value of which corresponds to a mute value of the sound signals present. The gate circuits 7 , 8 , 9 and 12 are controlled by a central control device 14 , which also provides a sampling clock for the A / D converters 4 , 5 and 6 . Bit-parallel data words are present at inputs 15 , 16 and 17 of control device 14 , which determine the volume proportion of the digital audio signals in the three audio channels. The analog values of the three audio channels which can be taken off at the output of the digital / analog converter 11 are passed through a low-pass filter 18 and are subsequently available at a connection 19 as a mixed signal for possible further processing.

Einzelheiten zur Funktion des in der Fig. 1 dargestellten Blockschaltbildes seien nachfolgend anhand der in der Fig. 2 dargestellten Diagramme näher erläutert. In Abhängigkeit des den Analog/Digital-Wandlern 4, 5 und 6 zugeführten Taktsignals werden die anliegenden analogen Tonsignale während der Dauer Ts zeitselektiv abgetastet, quantisiert und pulscodemoduliert. Die erhaltenen Datenworte liegen jeweils für die Dauer Ts eines Abtastintervalls an den Eingängen der Torschaltungen 7, 8, 9 und 12. Durch Steuerung der zentralen Steuereinrichtung 14 wird jedoch von den anliegenden Datenworten nur ein bestimmter Zeitschlitz von den Torschaltungen zeitmultiplex durchgelassen. Beim Vorliegen von n Tonkanälen beträgt die maximale Dauer eines Zeitschlitzes Ts/n. Diese maximale Dauer entspricht dem maximalen Lautstärkeanteil eines anliegenden Tonsignals.Details of the function of the block diagram shown in FIG. 1 are explained in more detail below with reference to the diagrams shown in FIG. 2. Depending on the clock signal fed to the analog / digital converters 4 , 5 and 6 , the applied analog audio signals are sampled, quantized and pulse-code modulated during the time period Ts . The data words obtained are in each case for the duration Ts of a sampling interval at the inputs of the gate circuits 7 , 8 , 9 and 12 . By controlling the central control device 14 , however, only a certain time slot is let through by the gate circuits in a time-multiplexed manner from the data words present. If there are n audio channels, the maximum duration of a time slot is Ts / n . This maximum duration corresponds to the maximum volume component of an existing audio signal.

Nach einer D/A-Wandlung ist an dem Ausgang des D/A-Wandlers 11 ein amplitudenmodulitertes Impulssignal abnehmbar. Die Breite der einzelnen Impulse wird durch die Torzeiten der zugehörigen Torschaltungen bestimmt. In der Fig. 2 bezeichnen I 1, I 2, I 3 und I 4 Tonimpulse am Ausgang des Digital/Analog-Wandlers 11. Diese Tonimpulse leitet der Tonkanal 1, 4 und 7 ab. Andere Tonimpulse J 1, J 2, J 3 und J 4 stammen von dem Kanal 2, 5 und 8 und die Tonimpulse K 1, K 2, K 3 und K 4 von dem Kanal 3, 6 und 9. Je nach Lautstärkeanteil, der über die Eingänge 15, 16 und 17 in Form wählbarer Datenworte vorgegeben wird, variiert die Impulsbreite der von den Torschaltungen durchgelassenen Tonimpulse. Wie eingangs erwähnt, weisen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die von dem Kanal 1, 4 und 7 übertragenen Tonimpulse I 1, I 2, I 3 und I 4 den größten Lautstärkeanteil, weil dieser Kanal die volle Breite (Ts/n) des Zeitschlitzes zur Tonübertragung nutzt. Die Tonimpulse I 1, I 2, I 3 und I 4 werden aufgrund der integralen Wirkung des Tiefpaßfilters 18 in ein sinusförmiges Signal mit dem Punkt-Strich-gezeichneten Kurvenverlauf In umgewandelt.After a D / A conversion, an amplitude-modulated pulse signal can be removed at the output of the D / A converter 11 . The width of the individual pulses is determined by the gate times of the associated gate circuits. In Fig. 2 denote I 1, I 2, I 3 and I 4 tone pulses at the output of the digital / analog converter 11. These sound impulses are derived from sound channels 1 , 4 and 7 . Other sound pulses J 1 , J 2 , J 3 and J 4 originate from channels 2 , 5 and 8 and the sound pulses K 1 , K 2 , K 3 and K 4 from channels 3 , 6 and 9 . The pulse width of the sound pulses transmitted by the gate circuits varies depending on the volume component that is specified via inputs 15 , 16 and 17 in the form of selectable data words. As mentioned at the outset, in the present exemplary embodiment the sound pulses I 1 , I 2 , I 3 and I 4 transmitted by the channels 1 , 4 and 7 have the greatest volume proportion, because this channel has the full width (Ts / n) of the time slot for sound transmission uses. The sound pulses I 1 , I 2 , I 3 and I 4 are converted into a sinusoidal signal with the dot-dashed curve shape In due to the integral effect of the low-pass filter 18 .

Die Tonimpulse J 1 bis J 4 bzw. K 1 bis K 4 würden bei vollständiger Ausnutzung des Zeitfensters Ts/n den gestrichelt gezeichneten Signalverlauf einnehmen. Durch eine Reduzierung der Zeitfensterbreite Ts/n auf einen Zeitschlitz von (k _* Ts)/(n _* m) ergeben sich jedoch die in der Amplituden reduzierten, sinusförmigen Punkt-Strich-gezeichneten Signalverläufe Jn bzw. Kn. Eine (nicht dargestellte) Überlagerung der drei Punkt-Strich-gezeichneten Signalverläufe In, Jn und Kn führt zu dem gewünschten lautstärkeanteiligen Mischsignal der anliegenden Tonsignale. Dabei bestimmt der gewählte Faktor k/m über das Tastverhältnis der Tonimpulse den jeweiligen Lautstärkeanteil der beteiligten Kanäle.The sound pulses J 1 to J 4 or K 1 to K 4 would take up the signal curve shown in broken lines if the time window Ts / n were fully utilized. By reducing the time window width Ts / n to a time slot of ( k _* Ts ) / ( n _* m ), however, the sinusoidal dot-dashed waveforms Jn and Kn result in the amplitude. A superimposition (not shown) of the three dot-dash signal waveforms In , Jn and Kn leads to the desired volume-based mixed signal of the applied audio signals. The selected factor k / m determines the respective volume share of the channels involved via the duty cycle of the sound impulses.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die den einzelnen Kanälen zugeordneten Zeitschlitze mit einem Faktor k/m unterteilt. Die Unterteilung erfolgt beispielsweise in 2⁸ Stufen.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the time slots assigned to the individual channels are divided by a factor k / m . The division is made, for example, in 2 ⁸ levels.

Der in dem Blockschaltbild der Fig. 1 vorgesehene "Stumm"-Kanal mit der Torschaltung 2 tastet in die verbleibenden Zwischenräume der zeitmultiplex übertragenen analogen Tonimpulse einen Stummwert ein, der durch ein an dem Eingang 13 anliegendes Datenwort definiert ist. Dabei wird zwischen dem Tonsignal für die Dauer (k _* Ts)/(n _* m) und dem Stummsignal für die Dauer (Ts _*(m-k))/(n _* m), mit k = 0 bis m, umgeschaltet. Der Faktor k ist ein von der Lautstärke abhängiger Faktor, der für jeden Kanal unterschiedlich sein kann.The "mute" channel provided in the block diagram in FIG. 1 with the gate circuit 2 scans a mute value into the remaining spaces between the time-multiplexed transmitted analog audio pulses, which is defined by a data word applied to the input 13 . It switches between the audio signal for the duration ( k _* Ts ) / ( n _* m ) and the mute signal for the duration ( Ts _* ( m - k )) / ( n _* m ), with k = 0 to m . The factor k is a volume-dependent factor that can be different for each channel.

Claims

1. Method for mixing sound signals, in which n sound signals are transmitted on n channels,

the individual audio signals are converted into digital audio signals using A / D converters,
a time slot of duration Ts / n is assigned to each of the n channels in multiplex form within each sampling interval Ts ,
- Where on the n channels during the duration Ts / n data words of the digital audio signals are switched by an address signal from a control device to a common data bus, which leads to a D / A converter, which converts the data words of all channels to analog signals during each sampling interval Ts converted from which an analog sum signal of the applied audio signals is derived as a mixed signal by means of a low-pass filter connected to the output of the D / A converter,

characterized in that the time slots assigned to the individual channels of the duration Ts / n are subdivided into a factor k / m proportional to a desired mixing ratio between the n audio signals of the derived mixed signal.

2. The method according to claim 1, characterized in that a silent channel for transmitting data words of a silent value is provided in parallel to the n audio channels of the audio signals and that in dependence on the address signal of the control device ( 14 ) for the duration ( k _* Ts ) / ( n _* m ), with k = 0 to m , is switched to the data words of the digital audio signal of an activated audio channel and for the duration ( m - k ) * Ts / ( n _* m ) to the data word of the mute value.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the factor m is weighted binary, preferably in 2 ⁸ weighting levels.