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WO2012048892A1 - Audio signal mixing console system and method for setting the pre-amplification thereof - Google Patents

Audio signal mixing console system and method for setting the pre-amplification thereof Download PDF

Info

Publication number
WO2012048892A1
WO2012048892A1 PCT/EP2011/005171 EP2011005171W WO2012048892A1 WO 2012048892 A1 WO2012048892 A1 WO 2012048892A1 EP 2011005171 W EP2011005171 W EP 2011005171W WO 2012048892 A1 WO2012048892 A1 WO 2012048892A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
preamplifier
digital
audio signal
gain
compensator
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/005171
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Philipp Peter Lawo
Martin Alois Werwein
Original Assignee
Lawo Ag
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lawo Ag filed Critical Lawo Ag
Priority to EP11784416A priority Critical patent/EP2494723A1/en
Publication of WO2012048892A1 publication Critical patent/WO2012048892A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04H—BROADCAST COMMUNICATION
    • H04H60/00—Arrangements for broadcast applications with a direct linking to broadcast information or broadcast space-time; Broadcast-related systems
    • H04H60/02—Arrangements for generating broadcast information; Arrangements for generating broadcast-related information with a direct linking to broadcast information or to broadcast space-time; Arrangements for simultaneous generation of broadcast information and broadcast-related information
    • H04H60/04—Studio equipment; Interconnection of studios
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20—Automatic control
    • H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3005—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in amplifiers suitable for low-frequencies, e.g. audio amplifiers

Definitions

  • Audio signal mixing system and for adjusting the preamplification of such
  • the invention relates to an audio signal mixing system with at least two mixing consoles and at least one audio signal source, which is connected via its associated, the mixing consoles preamplifier and at least one analog-digital converter to the mixing consoles, and a method for adjusting the gain an audio signal mixing system with at least two mixing consoles and at least one audio signal source.
  • Audio signals from an analog signal source are adapted in multi-mixer systems for different purposes, such as room sonication, storage on disk and remote transmission.
  • an analog signal source such as from a microphone
  • multi-mixer systems for different purposes, such as room sonication, storage on disk and remote transmission.
  • the question arises as to the control of the I / O-related parameters.
  • Microphones each have their own dynamics of 135dB maximum, which is determined by the size of the highest processed switching pressure signal corresponding to the noise floor. This relative range can be absolute considered to be at different levels. For example, one microphone rushes more than another microphone, but at the same time has a higher maximum output voltage around this difference. Both microphones would then have the same dynamics, but a different operating point. A microphone input must not only be able to reproduce the dynamics of a single microphone, but also the absolute fluctuation range of all microphones.
  • noisy microphones emit a lot more noise, they provide a maximum level of + 20dBu, so that an extremely low-noise microphone input should cover a dynamic range of 154dB (134dB + 20dB). However, a corresponding input amplifier can not be produced.
  • the analog microphone amplifier is thus a "bottleneck" and its dynamics must be adapted to the particular conditions of the corresponding connected microphone.
  • a microphone preamplifier - which in the sense understood here a true amplification of the microphone signal, not just an impedance conversion causes - constructed as an analog preamplifier with variable gain.
  • an analog-to-digital converter (A / D) is provided.
  • a / D analog-to-digital converter
  • the gain setting also determines whether primarily the low-noise of the microphone or rather its maximum level should be used unchanged - which may be desired differently depending on the further processing of the signal. If a microphone delivers a higher level than the analog input amplifier can handle, a pre-attenuation caused by the mentioned PED will be needed, which will adjust the very high operating point of the microphone to the operating point of the analog input amplifier.
  • the invention has for its object to provide an audio mixing system with at least two mixing consoles and a method for adjusting the preamplification of an audio signal source of such a system, which access with little technical effort each user of a mixer of the system access to the same audio signal at least one audio signal source, microphone, allowing each user to
  • each mixer is at least associated with a digital audio signal processing device, that each audio signal processing device comprises a digital amplifier (DGC) for effecting effective amplification in each audio signal processing device and a digital Pre-Amplification Compensator (DPAC) has at least one mixer that can be manually operated
  • DGC digital amplifier
  • DPAC digital Pre-Amplification Compensator
  • Gain adjuster for adjusting the effective gain of its digital amplifier, and in that an automatic adjustment means for automatically adjusting the preamplifier to an appropriate value and for correspondingly opposing the gain of the digital preamplifier compensator
  • DPAC digital signal processing
  • the invention further provides a method of the type mentioned above, which is characterized by setting individual effective gains for each of at least two mixing consoles by means of digital amplifiers (DGC) of an audio signal processing device of the corresponding mixing console and that, due to the adjusted individual gains by means of an automatic setting device for automatic adjustment of a common preamplifier (APA), the value of a common analog preamplification is effected and for compensation of which the amplification factor of a digital preamplifier stronger compensator (DPAC) of each of the audio signal processing devices is adjusted in the opposite sense, so that the preamplifier and preamplifier compensator together do not effect a gain change.
  • DGC digital amplifiers
  • APA common preamplifier
  • DPAC digital preamplifier stronger compensator
  • the analog audio signal is transmitted digitally via digital transmission links to a plurality of audio signal processing devices and there by digital signal processing within a digital signal processor (DSP) or another device for digital signal processing performed preamplification of the audio signal by means of a digital pre-amplifier compensator (DPAC) is reversed.
  • DSP digital signal processor
  • DPAC digital pre-amplifier compensator
  • the audio signal is given the desired effective gain by means of a digital amplifier (DGC).
  • the invention when selecting or setting the gain of at least one digital amplifier by the operator on one of several parallel mixing consoles determines the corresponding preamplification of the preamplifier of the microphone card and transmit the resulting result to all connected mixing consoles and the common preamplification There it is canceled and corrected by the corresponding opposite change of a pre-amplifier compensator.
  • the (analog) preamplification - and thus the opposite change in the preamplifier compensator - is automatically adjusted when a change in the effective digital gain is requested.
  • the (analog) preamplification occurs at or after the audio signal source. Further processing of the audio signals, In particular effective digital amplification, as a rule, takes place far away in audio signal processing devices of the specific embodiment, which are each assigned to a mixing console or, in particular, integrated into such a mixer. Between preamplification and the aforementioned processing device, both the audio signals and control data in both directions are transmitted digitally over, as a rule, long transmission distances.
  • the effective effective digital gain in the audio signal processor is a gain, commonly referred to as a pre-emphasis; however, to avoid confusion in the audio-source preamplification, the effective digital gain is referred to herein merely as amplification.
  • the effective gain adjusts each connected mixer first via the local digital amplifier (DGC).
  • DGC local digital amplifier
  • This value of each mixer is transmitted to a signal source near the source, which contains the adjustable preamplifier (APA) (eg microphone card).
  • APA adjustable preamplifier
  • a microprocessor calculates all received DGC gain values to a resultant value by selecting the lowest gain. All possible or permitted amplification values of the digital amplifier are recorded in a table and are there with associated values for preamplifier (APA) and preamplifier.
  • DPAC Compensator Compensator
  • the invention also avoids, in particular, the necessity of working with a fixed preamplification value that has been fixed once.
  • a fixed, relatively low preamplification would require high digital gain for small input signals. But this would also strongly boost the inherent noise of the analogue preamplifier, which would result in a very poor signal-to-noise ratio. Therefore, the analogue preamplification must always be chosen as high as possible, because then the digital amplification can be lower and thus also the noise.
  • the lowest value of all mixers must determine the analog gain. Since, in practice, the gain settings on the mixers are not very different, the resulting analog preamplification will still be much better matched to the input signal than would be the case with a fixed, relatively low preamplification. Noise deterioration in mixing consoles with a compared to the lowest effective digital gain higher gain remain very low.
  • the invention gives all mixing console operators sovereignty over their Gain value without depending on the settings of others.
  • DPAC digital signal processor
  • a Digital Gain Control is provided after the preamplifier on the microphone card and the analog-to-digital converter after a longer transfer in the mixer before or after the preamplifier compensator, the digital gain DGC alone being the actual or effective one Reinforcement forms.
  • the order of both elements may depend on the type of digital signal process having them. For floating-point DSPs it is arbitrary.
  • a Ümscrien and thus changing the gain of the preamplifier and gain compensator to increase and / or reduce the preamplification takes place with a next detected zero crossing of the analog audio signal.
  • the invention provides in a structural design before a zero crossing detector (ZCD), the zero crossing of the analog audio signal at the output of the preamplifier detected and thus triggers the intended gain change of the preamplifier (switches).
  • the zero point detector can be realized for example by means of a comparator, which compares the audio signal with a predefined, very small reference voltage. If the audio signal falls below this threshold, it is close to a zero crossing and the comparator changes its output state, which can be used to trigger a gain switching of the preamplifier (APA).
  • the automatic change in the preamplification is done in a preferred embodiment in that a microcontroller (C) determines associated values for preamplification and preamplifier compensation when the effective digital gain is changed and, in the described manner, upon detection of a zero crossing or the mentioned timeout, preamplification and the preamplifier compensation is triggered to adjust the preamplifier and the preamplifier compensator in a correspondingly opposite manner. It is provided that the preamplifier compensator is triggered by the converter delay of the digital-to-analog converter delayed. In a preferred embodiment it is provided that both the digital amplification of the audio signal and the opposite adjustment to the preamplification and, preferably, also a high-pass filtering by means of digital signal processing, e.g. of a digital signal processor (DSP).
  • DSP digital signal processor
  • the invention provides that a plurality of analog-to-digital converters (A / D) are connected in parallel and these individual individually fixed, also connected in parallel gain stages upstream and, depending on desired switching a switching between the parallel arranged analog gain stages takes place.
  • APA analog preamplification control
  • seven parallel analog amplifiers may be provided, although, as a rule, two to four analog preamplifiers and the corresponding number of A / D converters suffice.
  • a gain-ranging converter which follows adjustable preamplifiers, may be provided, in particular at a higher dynamic range required.
  • a gain-ranging converter depending on the desired amplification, switching takes place between parallel fixed preamplifiers of the gain-ranging converter and to these respectively downstream individual audio-digital converters also connected in parallel to one another.
  • the preamplification comprises at least four stages, which are preferably as accurately as possible 6.02 dB apart.
  • a gain-ranging converter consists of several parallel-arranged analog preamplifiers with fixed gain factor, this following each with its own A / D converter and a common digital Signal kauseinrich device, such as a digital signal processor (DSP).
  • DSP digital signal processor
  • the output signals of all the A / D converters are combined with the digital signal processing device in such a way that a much greater dynamic range can be achieved than would be possible with a single preamplifier plus an A / D converter.
  • DSP digital signal processor
  • the adjustable common analog preamplification is necessary, since the subsequent transmission link usually provides a resolution of 24 bits and This means that a maximum of 141 dB of dynamic response is required, so if input signals with a larger dynamic range are to be transmitted, a common gain adjustment is necessary.
  • the signals of the A / D converter are fed to a digital signal processor, where appropriate - on the Mikrofonkar te - continue a - digital - preamplification can be arranged downstream, which corresponds functionally to the previously analog realized APA. It is therefore also referred to here as APA, although digitally realized.
  • APA although digitally realized.
  • a digital stepping filter can be provided in the mixer, which is preferably arranged downstream of the digital amplifier.
  • each A / D converter of the microphone card is followed by a digital high-pass filter (1 Hz filter) to make the digital signal DC-free, and so ermögli ⁇ chen largely disturbance-free adjustment of preamplifier and preamplifier.
  • the offset can be determined in a calibration process and then this value can be subtracted from the useful signal. No (further) filtering may take place between preamp and pre-compensator, since there would be such a change, the Sig ⁇ nal, for example, would impart a frequency-dependent life, which would make the correct compensation impossible.
  • triggering of the preamplifier compensator to adapt to the preamplification change must not take place until the audio signal subject to the changed preamplification value arrives at the preamplifier compensator due to the propagation delay, in particular the A / D converter.
  • the invention therefore provided in Favor ⁇ ter embodiment is that - at least - the Trig ger for a new gain along with the audio signal to the preamplifier compensator is transmitted.
  • the audio data is often transmitted using a 32-bit word, while analog-to-digital converters provide only a 24-bit signal containing the audio information. While a portion of the further 8 bits are required for other purposes, the trigger signal and correction value i may be transmitted to a further portion of the said 8 bits, for example, this control information may be transmitted in so-called overhead bits; In an alternative embodiment, when reducing the dynamics of the transmitted signal, for example due to a mere 115 dB converter, it may be provided that trigger information and correction value are packed in the lower bits in which the noise of the signal is transmitted.
  • value correction and / or trigger are transmitted with an additional data frame such as a sync frame.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a microphone card of an audio signal mixing console system according to the invention
  • FIG. 2 shows components in the mixing console of an audio signal mixing console system according to the invention
  • FIG. 3 shows a flowchart of a first embodiment of the method according to the invention.
  • 4 shows a further embodiment of a microphone card of an audio signal mixing console system;
  • FIG. 5 shows a flowchart of a further embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows schematically a microphone M as an audio signal source and a microphone card 2 assigned thereto.
  • FIG. 2 shows a diagram of a microphone card 2 associated with it Mixing consoles 1 to n of an audio signal mixing console system according to the invention, components which are essential to the invention being shown in detail only in the mixing console 1; the Ausges ⁇ taltung the further mixers n is equal.
  • the microphone M is on the microphone card 2 in the illustrated embodiments, first a PAD attenuator 2.1 downstream, a network of resistors, which causes a loss, ie attenuation in a transmission line, such PADs can be configured in ver ⁇ like manner. However, a P ⁇ D is not always necessary.
  • a preamplifier APA - AnalogPreAmplifier
  • a / D analog-to-digital converter
  • the microphone card 2 there is also a zero-crossing detector 2.7, a FPGA 2.5 (Field Programmable Gate Array), a microcontroller 2.6 (c), a multiplexer 2.9 and a sequence controller 2.8.
  • the FPGA has a multiplexer 2.5.1, a reciprocal element 2.5.2, a signal delay element and a timer 2.5.4.
  • the microcontroller 2.6 fulfills i.a. the functions of a PAD switch 2.6.1 and a de-multiplexer 2.6.2 of the control of the consoles l ... n (Fig. 2) received control signals.
  • the sequencer 2.8 is a functional unit whose individual functions are performed in part by the multi-controller 2.6, in part by the FPGA 2.5.
  • the sequence control 2.8 is therefore shown overlapping with these. Functions that have to be executed in real time are realized in the FPGA 2.5 (setting and transfer of the APA value). This can be the Microcontroller 2.6 in the intended realization usually not afford. On the other hand, calculations that do not have to be performed in real time are implemented in the microcontroller 2.6.
  • the sequencer 2.8 receives from the de-multiplexer 2.6.2 the gains set by the individual mixers as DGC values 2.8.1, from which it determines a suitable preamplification of the analog preamplifier 2.2 (at 2.8.2) and adjusts them.
  • the microphone card 2 is via transmission links 3.1.1,
  • 3.n.l and 3.1.2, 3.n.2 are connected to mixing consoles l ... n.
  • the control data can use the same physical medium as the audio transmission, such as optical fibers, or even be wireless.
  • Fig. 2 are - as I said - only the essential to the invention details of the mixer 1 are shown and described, while the other mixing consoles are issued in the same way.
  • the analog-to-digital converter 2.3 and the following multiplexer 2.5.1 of the microphone card is connected in each mixer l... N with a de-multiplexer 1.1.4 to a digital preamplifier.
  • ker Compensator DPAC - Digital PreAmplifier Compensator
  • Digital Gain Digital Gain
  • Control - DGC and finally a high pass 1.1.3 downstream as a stepping filter.
  • buffers 1.1.1a, 1.1.2a, 1.1.3a are temporary storage for the digital control signals for the time decoupling of microcontroller and processing in the mixing console 1... N.
  • a manually operable gain adjuster 1.6 with which the presetting of the desired effective amplification takes place.
  • the operator inputs cause DGC changes, whereupon further adjustments are made automatically.
  • a "master operator" sets APA / DPAC settings that can not be influenced by other operators.
  • the control takes place via a microcontroller 1.4. This fulfills the functions of an (output) multiplexer
  • the mixer still has an on-off switch 1.7 for the P ⁇ D.
  • the change in analog amplification by the APA 2.2 is used to optimize the noise voltage gap. It will subsequently be digitally compensated for by the DPAC 1.1 - software realized.
  • the target gain becomes alone by changing the digital gain with the DGC 1.2 causes.
  • the microcontroller 1.4 effects the immediate setting of the DGC 1.1.2 and the DGC value is sent via the multiplexer 1.4.1, the transmission link 3.1.2, the demultiplexer 2.6.2 to the flow control 2.8.
  • This is supplied in the same way with the data of the DGCs of all mixers as well as the zero crossing detector 2.7 and the timer 2.5.4. Accordingly, to adapt and optimize the noise voltage margin then automatically adjusted in opposite directions at a suitable time of the APA and the DPAC.
  • the adaptation of the DPAC is delayed by the signal delay 2.9 by the signal delay of the A / D converter and thus causes a change of APA and DPAC at the same time point of the audio signal.
  • the sequencer 2.8 After start (step A in FIG. 3), the sequencer 2.8 returns the appropriate APA value as a result of receiving the individual effective gain settings (step B) in the mixing consoles l... N (FIG. 3, step D) ).
  • This is supplied to the APA 2.2 and the reciprocal is formed (2.5.2), the latter then delayed (2.5.3) and supplied to the transmission links 3.1.1 to 3.nl together with the audio signal by means of the multiplexer 2.5.1.
  • the transmission links have a word width of 32 bits, of which 24 bits are used for audio transmission and 8 bits for additional data. This corresponds to the usual transmission method in digital audio technology.
  • the inverted and delayed APA value can be packed in the audio bits or in the additional data. Also, a transmission via extra control data channel can be done, with only the trigger is packed into the audio / additional data signal (which is not shown here in the drawing for the sake of clarity).
  • the DGC values In order for an APA value to be determined at all, the DGC values must first be transmitted from all mixing consoles. This is done via the transmission channels 3.1.2 to 3.n.2, which are combined via the multiplexer 2.9 to form a signal.
  • This MUX can also sit outside the microphone card, for example in a higher-level control system. For easier understanding, it is drawn here in the microphone card.
  • the received control data In ⁇ 2.6, the received control data are separated into DGC values and PAD values by means of de-multiplexer 2.6.2, whereby the PAD values (on / off) directly drive the PED 2.1. If at least one mixer wants to activate the P ⁇ D, the P ⁇ D will be activated.
  • the received DGC values of all mixers are - as stated - compared and the smallest value selected (the mixer with the smallest set gain wins - step C). With this value, the appropriate APA value is then selected via a table (step D) and compared with the previous value (step E). If a change is necessary, it is checked whether the value should be smaller or larger (step F).
  • the adaptation of the analog preamplification is done - as I said - expediently with the next zero crossing of the analog signal. For its detection, the zero-crossing detector (ZCD) 2.7 is provided, which triggers a simultaneous reverse adjustment of the gain of the automatic gain control and the inverse automatic gain controls at a zero crossing of the analog signal.
  • a timer 2.9 (as a timeout of, for example, about 30 msec, if no zero crossing occurs) becomes effective (step H).
  • the new APA value is then set. If no zero crossing occurs in the second case until the end of the timer, then the - smaller - APA value is set (H, J, K) due to the timer sequence. In the second case the timer 2.9 is necessary, as a too low input signal, which should be amplified for this reason, may not be able to trigger the zero crossing detector.
  • the audio and additional data arrive at the de-multiplexer 1.5 and are separated into audio data and the inverted and delayed in the microphone card APA value.
  • the latter determines in the compensator controller 1.4.2 via the buffer 1.1.1a, the gain of the DPAC 1.1.1, to which the audio data are supplied. It follows the DGC 1.1.2, which determines the effective gain over a buffer 1.1.2a from the DGC gain control value 1.4.3.
  • the high-pass filter 1.1.3 receives from 1.4 via a buffer 1.1.3a its filter coefficients from 1.4.4.
  • FIG. 4 the same parts are provided with the same reference numerals with FIG. 1.
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment variant to FIG. 1 for the embodiment of a device according to the invention, which can advantageously be used when the audio source signal has a higher dynamic range than 125 dB.
  • a gain-ranging converter 2a is used whose audio output word width is greater than the audio word width of the transmission path. This method is useful with 24-bit audio word length of the link, should the A / D conversion deliver more than 24 bits. Then, by means of the adjustable preamplifier 2.2b the large word width of the A / D converter 2.3 adapted to the word width of the transmission path.
  • a gain-ranging converter 2a of a plurality of parallel fixed analog preamplifiers V0 to V6 is provided with mutually different, but fixed preamplification, analog-to-digital converters 2.3 and a digital signal processor 2.2a.
  • the analog-to-digital converters 2.3 are the individual preamplifiers V0-V6 and thus also arranged in parallel with each other.
  • the analog-to-digital converters 2.3 are followed by a common digital signal processor 2.2a, via which a resulting audio signal is formed from all the A / D converter signals.
  • the preamplification then takes place digitally in preamplifier 2.2b.
  • An adjustable analogue preamplifier does not exist anymore.
  • the digital audio signal can be pushed as needed into the available dynamic range of a 24-bit output signal.
  • the digital signal processor 2.2a is now followed by a digitally implemented first preamplification (which functionally corresponds to the preamplifier 2.2 previously described, which is why the abbreviation APA is retained) on the microphone card 2, which shifts the source signal into the dynamic range of a 24-bit signal , Due to the embodiment of FIG. 2 artifacts can be eliminated.
  • the stepping filter 3.3 according to the DPAC 3.2 can be omitted as such and combined with a high-pass filter (for DC release) arranged in front of the APA 2.2b.
  • Fig. 3 shows seven converter stages V0 to V6, it is also possible a smaller number of 2 to 4 with a larger gradation, so that only 2 to 4 A / D converter are required.
  • step L the process sequence is identical in this embodiment in the steps AE, K, L. If the new APA value matches the others, the process is complete (step L). If this is not the case, the new APA value is readily set, because here the APA value is set digitally due to the gain-ranging method and the APA conversion which then takes place first. Otherwise, the embodiment corresponds approximately to FIG. 1, except that no zero-crossing control is necessary here, and these parts are thus eliminated.
  • the preamplifier 2.2b functionally corresponds to the preamplifier 2.2 of FIG. 1 and therefore the name has been retained although it is digitally embodied herein.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Signal Processing (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)

Abstract

In an audio signal mixing console system, comprising at least two mixing consoles and at least one audio signal source, which is connected to the mixing consoles via a preamplifier (APA) that is associated with said source and common to the mixing consoles and via at least one analog-to-digital converter, according to the invention a digital audio signal processing device is at least associated with each mixing console, each audio signal processing device comprises a digital amplifier (DGC) for bringing about effective amplification in each audio signal processing device and a digital pre-amplification compensator (DPAC), at least one mixing console has a manually controllable gain controller for setting the effective amplification of its digital amplifier, and an automatic setting device for automatically setting the preamplifier to a suitable value and for the corresponding inverse adaptation of the gain factor of the digital pre-amplifier compensator (DPAC) of the audio signal processing devices is provided, such that the change in the settings of the pre-amplifier and pre-amplification compensator cannot cause any overall change in amplification. A method according to the invention for setting the amplification of an audio signal mixing console system, which comprises at least two mixing consoles and at least one audio signal source, an audio signal being pre-amplified and converted into a digital signal, is characterised in that, when individual effective amplifications for each of at least two mixing consoles are set, said amplifications are brought about by digital amplifiers (DGC) of an audio signal processing device of the corresponding mixing console and, on the basis of the set individual amplifications by means of an automatic setting device for automatically setting a common pre-amplifier (APA), the value of a common analog pre-amplification is brought about and, for compensation thereof, the gain factor of a digital pre-amplification compensator (DPAC) of each of the audio signal processing units is inversely adapted such that the pre-amplifier and pre-amplification compensator jointly bring about no change in gain.

Description

Audiosignalmischpultsystem und zum Einstellen der Vorverstärkung eines solchen  Audio signal mixing system and for adjusting the preamplification of such
Die Erfindung betrifft ein Audiosignalmischpultsystem mit mindestens zwei Mischpulten und mit mindestens einer Audiosignal-Quelle, die über einen ihr zugeordneten, den Mischpulten gemeinsamen Vorverstärker und mindestens einen Ana- log-Digital-Wandler mit den Mischpulten verbunden ist, und ein Verfahren zum Einstellen der Verstärkung eines Audio- signalmischpultsytems mit mindestens zwei Mischpulten und mit mindestens einer Audiosignal-Quelle. The invention relates to an audio signal mixing system with at least two mixing consoles and at least one audio signal source, which is connected via its associated, the mixing consoles preamplifier and at least one analog-digital converter to the mixing consoles, and a method for adjusting the gain an audio signal mixing system with at least two mixing consoles and at least one audio signal source.
Audiosignale von einer analogen Signalquelle, wie von einem Mikrofon, werden in Mehrmischpultsystemen für unterschiedliche Zwecke angepasst, so zur Raumbeschallung, zur Speicherung auf Datenträger und zur Fernübertragung. Bei Mehrpultsystemen, die auf eine solche gemeinsame (Audio- ) Signalquelle zugreifen stellt sich die Frage nach der Bedienhoheit der I/O bezogenen Parameter. So wird es gewünscht, insbesondere den analogen Mikrofonvorverstärker- Gain unmittelbar an oder nahe dem Mikrofon von mehreren Mischpulten aus jeweils individuell zu verstellen, um ein für die jeweils spezifische Weiterverarbeitung geeignetes Audio signals from an analog signal source, such as from a microphone, are adapted in multi-mixer systems for different purposes, such as room sonication, storage on disk and remote transmission. In multitrack systems that access such a common (audio) signal source, the question arises as to the control of the I / O-related parameters. Thus, it is desired, in particular, to individually adjust the analog microphone preamplifier gain directly at or near the microphone from a plurality of mixing consoles, in order to provide a suitable one for the respectively specific further processing
BESTÄTIGUNGSKOPIE Eingangssignal am entfernten - digitalen - Mischpult zu erhalten. Eine Anpassung des Mikrofonverstärker-Gains ist grundsätzlich notwendig, da ein einziger Vorverstärker nicht ohne Verstärkungsanpassung alle auftretenden Eingangssignale mit ausreichender Dynamik übertragen kann. CONFIRMATION COPY To get input signal at the remote - digital mixer. An adaptation of the microphone amplifier gain is basically necessary because a single preamplifier can not transmit all occurring input signals with sufficient dynamics without gain adjustment.
An sich existiert nur eine technisch korrekte (Mikrofon-) Vorverstärker- oder Gain-Einstellung . Allerdings ist es in der Praxis schwierig, aufwändig oder gar unmöglich diese technisch korrekte Einstellung zu ermitteln. Auch ist die technisch korrekte Einstellung von Bedienern (Tonmeister, Operator) nicht immer gewollt, weshalb jeder Bediener eben seinen für sich korrektes Gain (Vorverstärkung) einstellen können soll, auch wenn dies im technischen Sinne nicht die korrekte Einstellung ist. Durch die individuelle Gain- Einstellung jedes Bedieners ist dieser selbst für Einschränkungen durch seine nicht korrekten Einstellungen verantwortlich und muss sich nicht (mehr) mit Fehleinstellungen anderer Bediener abfinden. In itself, only a technically correct (microphone) preamp or gain setting exists. However, in practice it is difficult, expensive or even impossible to determine this technically correct setting. Also, the technically correct setting of operators (sound engineer, operator) is not always wanted, which is why every operator should just be able to set his own gain (preamplification), even if this is not the correct setting in the technical sense. Due to the individual gain setting of each operator, the latter himself is responsible for the restrictions due to his incorrect settings and does not have to (anymore) accept faulty settings of other operators.
Es wurde schon vorgeschlagen, zwei komplette analoge Mikrofonverstärker parallel zu schalten und somit von zwei unterschiedlichen Mischpulten einen vollkommen unabhängigen Zugriff auf die Parameter zu ermöglichen. Dies bedingt einen erheblichen technischen Aufwand. Darüber hinaus ist der Zugriff von maximal zwei Pulten unbefriedigend. Nötig wären mindestens drei, vorzugsweise aber mehr Zugriffsmöglichkeiten von autark auf das Mikrofon zugreifenden Pulten. It has already been proposed to connect two complete analogue microphone amplifiers in parallel, thus allowing completely independent access to the parameters from two different mixing consoles. This requires a considerable technical effort. In addition, the access of up to two consoles is unsatisfactory. Necessary would be at least three, but preferably more accessibility of self-sufficient access to the microphone consoles.
Mikrofone haben jeweils eine eigene Dynamik von maximal 135dB, die durch die Größe des dem höchsten verarbeiteten Schaltdrucks entsprechenden Signals gegenüber dem Grundrauschen bestimmt ist. Dieser relative Bereich kann absolut betrachtet bei verschiedenen Pegeln liegen. So rauscht beispielsweise ein Mikrofon mehr als ein anderes Mikrofon, hat gleichzeitig aber eine um diesen Unterschied höhere maximale Ausgangsspannung. Beide Mikrofone hätten dann die gleiche Dynamik, aber einen unterschiedlichen Arbeitspunkt. Ein Mikrofoneingang muss daher nicht nur die Dynamik eines einzelnen Mikrofons abbilden können, sondern zusätzlich auch die absolute Schwankungsbreite aller Mikrofone. Microphones each have their own dynamics of 135dB maximum, which is determined by the size of the highest processed switching pressure signal corresponding to the noise floor. This relative range can be absolute considered to be at different levels. For example, one microphone rushes more than another microphone, but at the same time has a higher maximum output voltage around this difference. Both microphones would then have the same dynamics, but a different operating point. A microphone input must not only be able to reproduce the dynamics of a single microphone, but also the absolute fluctuation range of all microphones.
Sehr rauscharme Mikrofone rauschen mit -130dBu. Die Empfindlichkeit eines Mikrofoneingangs sollte möglichst deutlich darunter liegen. Beste Konstruktionen schaffen das Rauschäquivalent eines 60 Ohm-Widerstandes, also Very low-noise microphones rush with -130dBu. The sensitivity of a microphone input should be as low as possible. Best designs create the noise equivalent of a 60 ohm resistor, so
-134dBu. Besonders laute Mikrofone rauschen zwar deutlich mehr, schaffen aber einen Maximalpegel von +20dBu, so dass ein extrem rauscharmer Mikrofoneingang einen Dynamikbereich von 154dB abdecken sollte (134dB + 20dB) . Ein entsprechender Eingangsverstärker ist allerdings nicht herstellbar. -134dBu. Although noisy microphones emit a lot more noise, they provide a maximum level of + 20dBu, so that an extremely low-noise microphone input should cover a dynamic range of 154dB (134dB + 20dB). However, a corresponding input amplifier can not be produced.
Die bei analogen Mikrofoneingängen realisierbare Dynamik ist weit geringer und liegt bestenfalls bei 120dB bis The realizable at analog microphone inputs dynamics is far lower and is at best 120dB to
125dB. Der analoge Mikrofonverstärker ist damit ein "Flaschenhals" und dessen Dynamik muss an die jeweiligen Gegebenheiten des entsprechenden angeschlossenen Mikrofons an- gepasst werden. 125dB. The analog microphone amplifier is thus a "bottleneck" and its dynamics must be adapted to the particular conditions of the corresponding connected microphone.
In der Regel wird ein Mikrofonvorverstärker - der im hier verstandenen Sinne eine echte Verstärkung des Mikrofonsignals, nicht lediglich eine Impedanzwandlung bewirkt - als analoger Vorverstärker mit veränderlicher Verstärkung aufgebaut. Hinzu kommt optional ein vorgeschaltetes PÄD. Bei digitaler Weiterverarbeitung ist noch ein Analog- Digitalwandler (A/D) vorgesehen. Derart werden einerseits unterschiedliche Arbeitspunkte unterschiedlicher Mikrofone und auch der tatsächliche genutzte Dynamikbereich eines Mikrofons mittels des analogen Vorverstärkers oder einer analogen Vordämpfung an den kleineren Eingangsbereich des digitalen Eingangsverstärkers angepasst. Diese Anpassung findet mittels eines PADs - eines analogen Dämpfungsnetzwerks - und eines Verstärkungs-Stellers statt. Mit dem Verstärkungs-Steller können leise, sehr rauscharme Mikrofone mit geringem maximalem Ausgangspegel verstärkt und so an den Arbeitspunkt des Mikrofoneingangs des digitalen Mischpultes angepasst werden. In general, a microphone preamplifier - which in the sense understood here a true amplification of the microphone signal, not just an impedance conversion causes - constructed as an analog preamplifier with variable gain. There is also an optional PÄD upstream. In digital further processing, an analog-to-digital converter (A / D) is provided. On the one hand adjusted different operating points of different microphones and also the actual used dynamic range of a microphone by means of the analog preamplifier or an analog pre-attenuation to the smaller input range of the digital input amplifier. This adaptation takes place by means of a PAD - an analog attenuation network - and a gain adjuster. With the gain control, quiet, very low-noise microphones with a low maximum output level can be amplified and thus adapted to the operating point of the microphone input of the digital mixing console.
Die Verstärkungseinstellung bestimmt ebenfalls, ob vornehmlich die Rauscharmut des Mikrofons oder eher dessen Maxi- malpegel unverändert genutzt werden sollen - was je nach Weiterverarbeitung des Signals unterschiedlich gewünscht sein kann. Liefert ein Mikrofon einen höheren Pegel, als der analoge Eingangsverstärker verarbeiten kann, wird eine Vordämpfung nötig, die durch das erwähnte PÄD bewirkt wird, das den sehr hoch liegenden Arbeitspunkt des Mikrofons an den Arbeitspunkt des analogen Eingangsverstärkers anpasst. The gain setting also determines whether primarily the low-noise of the microphone or rather its maximum level should be used unchanged - which may be desired differently depending on the further processing of the signal. If a microphone delivers a higher level than the analog input amplifier can handle, a pre-attenuation caused by the mentioned PED will be needed, which will adjust the very high operating point of the microphone to the operating point of the analog input amplifier.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Audiomischpultsystem mit mindestens zwei Mischpulten und ein Verfah- ren zum Einstellen der Vorverstärkung einer Audiosignalquelle eines solchen Systems zu schaffen, die bei geringem technischen Aufwand jedem Benutzer eines Mischpults des Systems den Zugriff auf dasselbe Audiosignal mindestens einer Audiosignalquelle, insbesondere Mikrofon, erlauben, wo- bei jeder Benutzer die von ihm gewünschte - effektive -The invention has for its object to provide an audio mixing system with at least two mixing consoles and a method for adjusting the preamplification of an audio signal source of such a system, which access with little technical effort each user of a mixer of the system access to the same audio signal at least one audio signal source, microphone, allowing each user to
Verstärkung individuell einstellen kann, ohne dass entsprechend mehrere physikalische Vorverstärker bei den oder nahe den Audiosignalquellen notwendig sind. Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe mit einem Audiosignalmischpultsystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass jedem Mischpult eine digitale Audiosignal- Verarbeitungseinrichtung zumindest zugeordnet ist, dass jede Audiosignal-Verarbeitungseinrichtung einen Digitalverstärker (DGC) zur Bewirkung einer effektiven Verstärkung in jeder Audiosignal-Verarbeitungseinrichtung und einen digitalen Vorverstärkungs-Kompensator (DPAC) aufweist, dass mindestens ein Mischpult einen manuell betätigbaren Gain can set individually without correspondingly more physical preamplifier at or near the audio signal sources are necessary. According to the invention, the object is achieved with an audio signal mixing system of the type mentioned above in that each mixer is at least associated with a digital audio signal processing device, that each audio signal processing device comprises a digital amplifier (DGC) for effecting effective amplification in each audio signal processing device and a digital Pre-Amplification Compensator (DPAC) has at least one mixer that can be manually operated
Verstärkungs-Steller zur Einstellung der effektiven Verstärkung seines digitalen Verstärkers hat, und dass eine automatische Einstell-Einrichtung zur automatischen Einstellung des Vorverstärkers auf einen geeigneten Wert und zur entsprechenden gegensinnigen Anpassung des Verstärkungsfaktors des digitalen Vorverstärker-Kompensators  Gain adjuster for adjusting the effective gain of its digital amplifier, and in that an automatic adjustment means for automatically adjusting the preamplifier to an appropriate value and for correspondingly opposing the gain of the digital preamplifier compensator
(DPAC) der Audiosignal-Verarbeitungseinrichtungen vorgesehen ist, so dass die Veränderung der Einstellungen von Vorverstärker und Vorverstärker-Kompensator insgesamt keine Verstärkungsänderung bewirken.  (DPAC) of the audio signal processing means is provided, so that the change of the settings of preamplifier and preamplifier compensator cause no gain change overall.
Zur Lösung der genannten Aufgabe sieht die Erfindung weiterhin ein Verfahren der eingangs genannten Art vor, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass bei Einstellen indi- vidueller effektiver Verstärkungen für jedes von mindestens zwei Mischpulten diese durch Digitalverstärker (DGC) einer Audiosignal-Verarbeitungseinrichtung des entsprechenden Mischpults bewirkt werden, und dass aufgrund der eingestellten individuellen Verstärkungen mittels einer automa- tischen Einstell-Einrichtung zur automatischen Einstellung eines gemeinsamen Vorverstärkers (APA) der Wert einer gemeinsamen Analog-Vorverstärkung bewirkt und zu deren Kompensation der Verstärkungsfaktor eines digitalen Vorver- stärker-Kompensators (DPAC) jeder der Audiosignal- Verarbeitungseinrichtungen gegensinnig angepasst wird, so dass Vorverstärker und Vorverstärker-Kompensator gemeinsam keine Verstärkungsänderung bewirken. In order to achieve the stated object, the invention further provides a method of the type mentioned above, which is characterized by setting individual effective gains for each of at least two mixing consoles by means of digital amplifiers (DGC) of an audio signal processing device of the corresponding mixing console and that, due to the adjusted individual gains by means of an automatic setting device for automatic adjustment of a common preamplifier (APA), the value of a common analog preamplification is effected and for compensation of which the amplification factor of a digital preamplifier stronger compensator (DPAC) of each of the audio signal processing devices is adjusted in the opposite sense, so that the preamplifier and preamplifier compensator together do not effect a gain change.
Das analoge Audiosignal wird nach Vorverstärkung und Ana- log-Digital-Wandlung an der Audiosignalquelle digital über digitale Übertragungsstrecken zu mehreren Audiosignalverar- beitungseinrichtungen übertragen und dort jeweils mittels der digitalen Signalverarbeitung innerhalb eines digitalen Signalprozessors (DSP) oder einer anderen Einrichtung zur digitalen Signalverarbeitung die vorher durchgeführte Vorverstärkung des Audiosignals mittels eines digitalen Vor- verstärker-Kompensators (DPAC) wieder rückgängig gemacht wird. Das Audiosignal erfährt mittels eines digitalen Verstärkers (DGC) die erwünschte effektive Verstärkung. After preamplification and analog-to-digital conversion at the audio signal source, the analog audio signal is transmitted digitally via digital transmission links to a plurality of audio signal processing devices and there by digital signal processing within a digital signal processor (DSP) or another device for digital signal processing performed preamplification of the audio signal by means of a digital pre-amplifier compensator (DPAC) is reversed. The audio signal is given the desired effective gain by means of a digital amplifier (DGC).
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass bei Wahl oder Einstellung der Verstärkung mindestens eines digitalen Ver- stärkers durch den Operator an einem von mehreren parallel angeordneten Mischpulten die entsprechende Vorverstärkung des Vorverstärkers der Mikrofonkarte bestimmt und das daraus resultierende Ergebnis an alle angeschlossenen Mischpulte übertragen und die gemeinsame Vorverstärkung dort durch die entsprechende gegensinnige Veränderung eines Vor- verstärker-Kompensators aufgehoben und damit korrigiert wird. Die (analoge) Vorverstärkung - und damit die gegensinnige Änderung des Vorverstärker-Kompensators - wird bei Anforderung einer Veränderung der effektiven digitalen Ver- Stärkung automatisch angepasst. According to the invention, it is provided that when selecting or setting the gain of at least one digital amplifier by the operator on one of several parallel mixing consoles determines the corresponding preamplification of the preamplifier of the microphone card and transmit the resulting result to all connected mixing consoles and the common preamplification There it is canceled and corrected by the corresponding opposite change of a pre-amplifier compensator. The (analog) preamplification - and thus the opposite change in the preamplifier compensator - is automatically adjusted when a change in the effective digital gain is requested.
Die (analoge) Vorverstärkung erfolgt bei oder nach der Audiosignalquelle. Die weitere Verarbeitung der Audiosignale, insbesondere effektive digitale Verstärkung, erfolgt in der Regel weit entfernt in Audiosignal-Verarbeitungseinrichtungen der spezifischen Ausgestaltung, die jeweils einem Mischpult zugeordnet oder insbesondere in ein solches integriert sind. Zwischen Vorverstärkung und vorgenannter Verarbeitungseinrichtung werden sowohl die Audiosignale als auch in beiden Richtungen Steuerdaten digital über in der Regel: lange Übertragungsstrecken übertragen. Die effektive wirksame digitale Verstärkung in der Audiosignal- Verarbeitungseinrichtung ist eine Verstärkung, die üblicherweise noch als Vorverstärkung bezeichnet wird; zur Vermeidung von Verwechslungen in der audioquellenseitigen Vorverstärkung wird die effektive digitale Verstärkung hier aber lediglich als Verstärkung bezeichnet. Im Mischpult können sich weitere Verstärkungsvorgänge, beispielsweise unterschiedliche für Kanäle oder Tonbereiche in üblicher Weise anschließen. Die individuelle Bearbeitung der Audiosignale ist nicht Gegenstand der Erfindung. Die wirksame Verstärkung stellt jedes angeschlossene Mischpult zunächst über den dortigen Digital-Verstärker (DGC) ein. Dieser Wert eines jeden Mischpults wird zu einer sig- nalquellennahen Ablaufsteuerung übertragen, die den einstellbaren Vorverstärker (APA) enthält (z.B. Mikrofonkar- te) . Dort verrechnet ein Mikroprozessor alle empfangenen DGC-Verstärkungswerte zu einem resultierenden Wert, indem die niedrigste Verstärkung ausgewählt wird. Alle möglichen bzw. erlaubten Verstärkungswerte des digitalen Verstärkers sind in einer Tabelle erfasst und stehen dort mit zugehöri- gen Werten für Vorverstärker (APA) und Vorverstärker-The (analog) preamplification occurs at or after the audio signal source. Further processing of the audio signals, In particular effective digital amplification, as a rule, takes place far away in audio signal processing devices of the specific embodiment, which are each assigned to a mixing console or, in particular, integrated into such a mixer. Between preamplification and the aforementioned processing device, both the audio signals and control data in both directions are transmitted digitally over, as a rule, long transmission distances. The effective effective digital gain in the audio signal processor is a gain, commonly referred to as a pre-emphasis; however, to avoid confusion in the audio-source preamplification, the effective digital gain is referred to herein merely as amplification. In the mixing console, further amplification processes, for example different ones for channels or sound areas, can follow in the usual way. The individual processing of the audio signals is not the subject of the invention. The effective gain adjusts each connected mixer first via the local digital amplifier (DGC). This value of each mixer is transmitted to a signal source near the source, which contains the adjustable preamplifier (APA) (eg microphone card). There, a microprocessor calculates all received DGC gain values to a resultant value by selecting the lowest gain. All possible or permitted amplification values of the digital amplifier are recorded in a table and are there with associated values for preamplifier (APA) and preamplifier.
Kompensator (DPAC) in Bezug. Aufgrund dieser Tabelle werden dann vom Mikroprozessor der Ablaufsteuerung die zugehörigen Werte für Vorverstärkung und Kompensation ausgewählt. Der niedrigste aller digitalen Verstärkungswerte wird benutzt, wodurch gewährleistet ist, dass tatsächlich keine Übersteuerung des Vorverstärkers auftritt, wenn ein Teilnehmer seine digitale Verstärkung (in DGC) entsprechend niedrig eingestellt hat, um dies zu verhindern. Andere Teilnehmer mit möglicherweise höherer Digital-Verstärkung (DGC- ert) müssen dann etwas höheres Rauschen in Kauf nehmen, als dies der Fall wäre, wenn auf der Mikrofonkarte stattdessen der größte aller DGC- erte benutzt würde. Ein höheres Rauschen ist aber deutlich mehr akzeptabel als ein übersteuertes und damit verzerrtes Signal. Andere Kompromisseinstellungen sind möglich. Compensator (DPAC) in relation. On the basis of this table, the microprocessor of the sequential control then selects the associated values for preamplification and compensation. Of the The lowest of all digital gain values is used, which ensures that, in fact, no overdriving of the preamplifier occurs when a user has set its digital gain (in DGC) accordingly low to prevent this. Other subscribers with possibly higher digital amplification (DGC-ert) will then have to accept somewhat higher noise than would be the case if the microphone card used the largest of all DGC values instead. However, a higher noise is much more acceptable than an overdriven and thus distorted signal. Other compromise settings are possible.
Durch die Erfindung wird insbesondere auch die Notwendigkeit eines Arbeitens mit einem einmal fest vorgegebenen festen Vorverstärkungswert vermieden. Eine feste, relativ niedrige Vorverstärkung würde bei kleinen Eingangssignalen eine hohe digitale Verstärkung erfordern. Damit würde aber auch das Eigenrauschen des analogen Vorverstärkers stark mit verstärkt, was einen sehr schlechten Signal- Rauschabstand ergäbe. Deshalb muss die analoge Vorverstärkung immer so hoch wie möglich gewählt werden, denn dann kann die digitale Verstärkung niedriger ausfallen und damit auch das Rauschen. The invention also avoids, in particular, the necessity of working with a fixed preamplification value that has been fixed once. A fixed, relatively low preamplification would require high digital gain for small input signals. But this would also strongly boost the inherent noise of the analogue preamplifier, which would result in a very poor signal-to-noise ratio. Therefore, the analogue preamplification must always be chosen as high as possible, because then the digital amplification can be lower and thus also the noise.
Bei mehreren beteiligten Mischpulten muss allerdings der niedrigste Wert aller Mischpulte die analoge Verstärkung bestimmen. Da sich in der Praxis die Gain-Einstellungen an den Mischpulten nicht sehr stark unterscheiden, wird die daraus resultierende analoge Vorverstärkung dennoch sehr viel besser an das Eingangssignal angepasst sein, als dies mit einer festen, relativ niedrigen Vorverstärkung der Fall wäre. Rauschverschlechterungen in Mischpulten mit einer ge- genüber der niedrigsten wirksamen digitalen Verstärkung höheren Verstärkung bleiben sehr gering. Durch die Erfindung ist allen Mischpultbedienern die Hoheit über ihren Gainwert gegeben, ohne dass sie von Einstellungen anderer abhängig sind. However, with several consoles involved, the lowest value of all mixers must determine the analog gain. Since, in practice, the gain settings on the mixers are not very different, the resulting analog preamplification will still be much better matched to the input signal than would be the case with a fixed, relatively low preamplification. Noise deterioration in mixing consoles with a compared to the lowest effective digital gain higher gain remain very low. The invention gives all mixing console operators sovereignty over their Gain value without depending on the settings of others.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Verstärkungsänderung im Vorverstärker-Kompensator In a further preferred embodiment, it is provided that the gain change in the preamplifier compensator
(DPAC) mittels eines Digitalsignalprozessors (DSP) durch Links-Shifts realisiert wird. APA und DPAC verhalten sich dabei genau gegenläufig und bewirken zusammen keine Verstärkungsveränderung. Lediglich der Rauschabstand und die Aussteuerbarkeit werden von der Gemeinsamkeit dieser Verstärkungsstufen beeinflusst.  (DPAC) is realized by means of a digital signal processor (DSP) by left-shifts. APA and DPAC behave in exactly opposite directions and together do not cause a gain change. Only the signal-to-noise ratio and the controllability are influenced by the commonality of these amplification stages.
Eine digitale Verstärkungssteuerung (Digital Gain Control - DGC) ist nach dem auf der Mikrofonkarte angeordneten Vorverstärker und dem Analog-Digitalwandler nach einer - längeren - Übertragungsstrecke im Mischpult vor oder nach dem Vorverstärker-Kompensator vorgesehen, wobei die Digitalverstärkung - DGC alleine die eigentliche oder wirksame Verstärkung bildet. Die Reihenfolge beider Elemente hängt gegebenenfalls vom Typ eines sie aufweisenden Digital-Signal- Prozesses ab. Bei Floating-Point-DSPs ist sie beliebig. A Digital Gain Control (DGC) is provided after the preamplifier on the microphone card and the analog-to-digital converter after a longer transfer in the mixer before or after the preamplifier compensator, the digital gain DGC alone being the actual or effective one Reinforcement forms. The order of both elements may depend on the type of digital signal process having them. For floating-point DSPs it is arbitrary.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine Ümschaltung und damit Veränderung des Verstärkungsfaktors von Vorverstärker und Verstärkungs-Kompensator zu einer Erhöhung und/oder Reduzierung der Vorverstärkung mit einem nächsten detektierten Nulldurchgang des analogen Audiosignals erfolgt. Hierzu sieht die Erfindung in konstruktiver Ausgestaltung einen Nulldurchgangsdetektor (Zero Crossing Detector - ZCD) vor, der den Nulldurchgang des analogen Audiosignals am Ausgang des Vorverstärkers detek- tiert und damit die vorgesehene Verstärkungsänderung des Vorverstärkers triggert (schaltet) . Der Nullpunktdetektor kann beispielsweise mittels eines Komparators realisiert werden, der das Audiosignal mit einer vordefinierten, sehr kleinen Referenzspannung vergleicht. Unterschreitet das Audiosignal diese Schwelle, befindet es sich nahe einem Nulldurchgang und der Komparator ändert seinen Ausgangszustand, was zu der Triggerung einer Verstärkungsumschaltung des Vorverstärkers (APA) verwendet werden kann. In a further preferred embodiment, it is provided that a Ümschaltung and thus changing the gain of the preamplifier and gain compensator to increase and / or reduce the preamplification takes place with a next detected zero crossing of the analog audio signal. For this purpose, the invention provides in a structural design before a zero crossing detector (ZCD), the zero crossing of the analog audio signal at the output of the preamplifier detected and thus triggers the intended gain change of the preamplifier (switches). The zero point detector can be realized for example by means of a comparator, which compares the audio signal with a predefined, very small reference voltage. If the audio signal falls below this threshold, it is close to a zero crossing and the comparator changes its output state, which can be used to trigger a gain switching of the preamplifier (APA).
Erfolgt über eine bestimmte Zeitspanne von einigen 10 ms, beispielsweise von ca. 30 ms kein Nulldurchgang, so ist in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, dass ein Umschalten von einer Steuerung und Vorverstärker-Kompensation nach dieser vorgebbaren Zeit (von beispielsweise 30 ms) erfolgt. Hierdurch wird erreicht, dass ein zu geringes Eingangssignal auch dann verstärkt wird, wenn es eben als solches geringes Eingangssignal den Nulldurchgangsdetektor nicht triggern kann. Damit wird verhindert, dass der Nulldurchgangsdetektor wirkungslos ist, da er bei Detektion des Signals nach der Analogverstärkerstufe bei einem zu geringen Signal ohne Anpassung, d.h. Erhöhung der Analogverstärkung einen Nulldurchgang nicht erkennen würde, was nach einer einmal auf- grund der Zeitschaltung erfolgten Verstärkung dann vermieden ist, so dass der Nulldurchgangsdetektor bei späteren Anpassungen der Verstärkung zuverlässig einen Nulldurchgang detektiert . In gleicher Weise erfolgt eine Reduzierung der Verstärkung des Vorverstärkers und entsprechende gegensinnige Anpassungen des Vorverstärker-Kompensators nach der Detektion eines Nulldurchgangs. Wird ein solcher bei angeforderter Reduzie- rung der Verstärkung des APA nicht detektiert, ist das Eingangssignal ohnehin niedrig, so dass eine Anpassung nicht erfolgen muss und ein bei der Anpassung möglicherweise auftretende Artefakte vermieden werden. Nachteile sind hier nicht gegeben, da der Rauschabstand besser ausfällt und Übersteuerungen durch das zu geringe Eingangssignal ebenfalls ausgeschlossen sind. Sobald der Nulldurchgangsdetektor einen Nulldurchgang erkennt, wird die Anpassung dann durchgeführt, wodurch mögliche Artefakte vom Nutzsignal weitgehend verdeckt werden. If there is no zero crossing over a certain period of time of a few 10 ms, for example of about 30 ms, it is provided in a further embodiment that switching over from a control and preamplifier compensation takes place after this predefinable time (of, for example, 30 ms). This ensures that too low an input signal is amplified even if it can not trigger the zero crossing detector as such a low input signal. This prevents the zero-crossing detector from being ineffective, since it would not detect a zero crossing on detection of the signal after the analog amplifier stage in the event of a signal that is too low without adaptation, ie an increase in the analog gain, which is avoided after a gain once due to the timing is such that the zero crossing detector reliably detects a zero crossing in subsequent adjustments to the gain. In the same way, a reduction in the gain of the preamplifier and corresponding counter-adjustments of the preamplifier compensator after the detection of a zero crossing occurs. If such a reduction is required If the gain of the APA is not detected, the input signal is low anyway, so that an adaptation does not have to take place and artifacts possibly occurring during the adaptation are avoided. Disadvantages are not given here, since the signal to noise ratio is better and overdrives are also excluded by the too low input signal. As soon as the zero-crossing detector detects a zero crossing, the adaptation is then carried out, whereby possible artifacts are largely obscured by the useful signal.
Die automatische Änderung der Vorverstärkung geschieht in bevorzugter Ausgestaltung dadurch, dass ein Mikrokontroller ( C) bei Änderung der wirksamen digitalen Verstärkung zuge- hörige Werte für Vorverstärkung und Vorverstärker- Kompensation ermittelt und in der beschriebenen Weise bei Detektion eines Nulldurchganges bzw. dem erwähnten Timeout die Vorverstärkung und die Vorverstärker-Kompensation ge- triggert wird, um den Vorverstärker und den Vorverstärker- Kompensator in entsprechender gegensinniger Weise anzupassen. Dabei ist vorgesehen, dass der Vorverstärker- Kompensator um die Wandlerlaufzeit des Digital- Analogwandlers verzögert getriggert wird. In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sowohl die digitale Verstärkung des Audiosignals als auch die gegensinnige Anpassung an die vorgenommene Vorverstärkung sowie vorzugsweise auch eine Hochpassfilterung mittels einer digitalen Signalverarbeitung, z.B. eines digitalen Signal- Prozessors (DSP) erfolgt. The automatic change in the preamplification is done in a preferred embodiment in that a microcontroller (C) determines associated values for preamplification and preamplifier compensation when the effective digital gain is changed and, in the described manner, upon detection of a zero crossing or the mentioned timeout, preamplification and the preamplifier compensation is triggered to adjust the preamplifier and the preamplifier compensator in a correspondingly opposite manner. It is provided that the preamplifier compensator is triggered by the converter delay of the digital-to-analog converter delayed. In a preferred embodiment it is provided that both the digital amplification of the audio signal and the opposite adjustment to the preamplification and, preferably, also a high-pass filtering by means of digital signal processing, e.g. of a digital signal processor (DSP).
Das Schalten im Nulldurchgang bewirkt, dass Störungen der analogen Verstärkerstufe, wie durch Offsetströme, unter- schiedliche Eckfrequenzen der Bandbegrenzung etc. weitgehend unterdrückt werden. Für den Fall, dass das Audioquellsignal einen höheren Dynamikbereich als den oben genannten von 125dB bietet, sieht die Erfindung vor, dass mehrere Analog-Digitalwandler (A/D) parallel geschaltet und diesen individuell einzelne feste ebenfalls zueinander parallel geschaltete Verstärkungsstufen vorgeschaltet sind und je nach gewünschter Verstärkung eine Umschaltung zwischen den parallel angeordneten Analogverstärkungsstufen erfolgt. Switching at the zero crossing causes disturbances of the analog amplifier stage, such as due to offset currents. different corner frequencies of the band limitation etc. are largely suppressed. In the event that the audio source signal provides a higher dynamic range than the above-mentioned of 125dB, the invention provides that a plurality of analog-to-digital converters (A / D) are connected in parallel and these individual individually fixed, also connected in parallel gain stages upstream and, depending on desired switching a switching between the parallel arranged analog gain stages takes place.
Hierdurch kann ein größerer Dynamikbereich abgedeckt werden, als es durch eine einzelne analoge Vorverstärkungssteuerung (APA) der Fall ist. Dabei können beispielsweise sieben parallele Analogverstärker vorgesehen sein, wobei allerdings in der Regel zwei bis vier analoge Vorverstärker und die entsprechende Anzahl von A/D-Wandlern ausreicht. As a result, a larger dynamic range can be covered than is the case by a single analog preamplification control (APA). In this case, for example, seven parallel analog amplifiers may be provided, although, as a rule, two to four analog preamplifiers and the corresponding number of A / D converters suffice.
In alternativer Ausgestaltung kann insbesondere bei höherem erforderlichem Dynamikbereich ein Gain-Ranging-Wandler vorgesehen sein, der einstellbare Vorverstärker folgt. Bei ei- nem solchen Gain-Ranging-Wandler erfolgt je nach gewünschter Verstärkung eine Umschaltung zwischen parallel zueinander angeordneten festen Vorverstärkern des Gain-Ranging- Wandlers und zu diesen jeweils nachgeordneten einzelnen ebenfalls zueinander parallelgeschalteten Audio-Digital- Wandlern. In an alternative embodiment, a gain-ranging converter, which follows adjustable preamplifiers, may be provided, in particular at a higher dynamic range required. With such a gain-ranging converter, depending on the desired amplification, switching takes place between parallel fixed preamplifiers of the gain-ranging converter and to these respectively downstream individual audio-digital converters also connected in parallel to one another.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass die Vorverstärkung (APA) mindestens vier Stufen um- fasst, die vorzugsweise möglichst genau 6,02dB voneinander entfernt sind. According to a preferred embodiment, it is provided that the preamplification (APA) comprises at least four stages, which are preferably as accurately as possible 6.02 dB apart.
Damit steht für die A/D-Wandlung ein höherer ausreichender Dynamikbereich zur Verfügung. Lediglich die Anpassung an die Dynamik der Übertragungsstrecke wird weiterhin mit einer gemeinsamen einstellbaren Vorverstärkung durchgeführt. Letztere wird dabei dem Gain-Ranging-Wandler folgend digital ausgeführt, entspricht aber funktional der bislang beschriebenen analogen Vorverstärkung. Thus, a higher sufficient dynamic range is available for the A / D conversion. Only the adaptation to the dynamics of the transmission path is still carried out with a common adjustable preamplification. The latter is performed digitally following the gain-ranging converter, but corresponds functionally to the previously described analog preamplification.
Ein Gain-Ranging-Wandler besteht aus mehreren parallel angeordneten analogen Vorverstärkern mit festem Verstärkungs faktor, diesen folgend jeweils einem eigenen A/D-Wandler und einer gemeinsamen digitalen Signalverarbeitungseinrich tung, wie einem Digitalsignalprozessor (DSP). Die Ausgangs Signale aller A/D-Wandler werden der digitalen Signalverar beitungseinrichtung in einer Weise kombiniert, dass sich ein deutlich größerer Dynamikbereich erreichen lässt, als dies mit einem einzelnen Vorverstärker plus A/D-Wandler möglich wäre. Zur Funktionsweise eines Gain-Ranging- Wandlers wird verweisen auf "Handbuch für Audiotechnik, Hrsg. Stefan Weinziel, Springer-Verlag 2008, Kapitel 17. Die einstellbare gemeinsame analoge Vorverstärkung ist not wendig, da die nachfolgende Übertragungsstrecke üblicherweise eine Auflösung von 24 Bit bietet und damit maximal 141 dB Dynamik aufweist. Sollen Eingangssignale mit einem größeren Dynamikbereich übertragen werden, ist eine gemein same Verstärkungsanpassung notwendig. A gain-ranging converter consists of several parallel-arranged analog preamplifiers with fixed gain factor, this following each with its own A / D converter and a common digital Signalverarbeitungseinrich device, such as a digital signal processor (DSP). The output signals of all the A / D converters are combined with the digital signal processing device in such a way that a much greater dynamic range can be achieved than would be possible with a single preamplifier plus an A / D converter. For the operation of a gain-ranging converter reference is made to "Handbuch für Audiotechnik, Ed. Stefan Weinziel, Springer-Verlag 2008, Chapter 17. The adjustable common analog preamplification is necessary, since the subsequent transmission link usually provides a resolution of 24 bits and This means that a maximum of 141 dB of dynamic response is required, so if input signals with a larger dynamic range are to be transmitted, a common gain adjustment is necessary.
Die Signale der A/D-Wandler werden einem Digitalsignalprozessor zugeführt, dem gegebenenfalls - auf der Mikrofonkar te - weiterhin eine - digitale - Vorverstärkung nachgeordnet sein kann, die funktional dem vorher analog realisierten APA entspricht. Sie wird daher auch hier mit APA bezeichnet, obwohl digital realisiert. Dadurch, dass kein verstellbarer analoger Vorverstärker vorhanden ist, sonder nur ein digitaler vorgesehen ist, können Artefakte, die eventuell in einem solchen einstellbaren analogen Vorver¬ stärker auftreten können, vermieden werden, die auch an einem Mischpult hörbar werden könnten, ohne dass dort eine Verstärkungsverstellung vorgenommen wird, falls zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem anderen Pult eine Verstärkungsänderung durchgeführt wird und daraufhin eine Vorver¬ stärkung und Vorverstärkungs-Kompensation erfolgt. The signals of the A / D converter are fed to a digital signal processor, where appropriate - on the Mikrofonkar te - continue a - digital - preamplification can be arranged downstream, which corresponds functionally to the previously analog realized APA. It is therefore also referred to here as APA, although digitally realized. The fact that no adjustable analogue preamplifier is present, but only a digital is provided, artifacts, the may possibly occur more in such an adjustable analog Vorver ¬ avoided, which could be audible on a mixer, without that a gain adjustment is made there, if at a certain time at another console a gain change is performed and then a Vorver ¬ amplification and preamplification compensation takes place.
In beispielhafter weiterer Ausgestaltung kann im Mischpult eine digitale Trittschaltfilterung vorgesehen sein, die vorzugsweise dem Digital-Verstärker nachgeordnet ist. In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist jedem A/D-Wandler der Mikrofonkarte ein digitales Hochpassfilter (1 Hz- Filter) nachgeordnet, um das Digitalsignal gleichstromfrei zu machen, und so eine weitgehend störungsfreie Verstellung von Vorverstärker und Vorverstärker-Kompensator zu ermögli¬ chen. Alternativ kann statt des Hochpassfilters der Offset in einem Kalibrierungsprozess bestimmt werden und anschließend dieser Wert vom Nutzsignal abgezogen werden. Zwischen Vorverstärkung und Vorverstärker-Kompensator darf keine (weitere) Filterung erfolgen, da eine solche dort das Sig¬ nal verändern würde, z.B. eine frequenzabhängige Laufzeit aufprägen würde, was die korrekte Kompensation unmöglich machen würde . In an exemplary further embodiment, a digital stepping filter can be provided in the mixer, which is preferably arranged downstream of the digital amplifier. In a further preferred embodiment, each A / D converter of the microphone card is followed by a digital high-pass filter (1 Hz filter) to make the digital signal DC-free, and so ermögli ¬ chen largely disturbance-free adjustment of preamplifier and preamplifier. Alternatively, instead of the high-pass filter, the offset can be determined in a calibration process and then this value can be subtracted from the useful signal. No (further) filtering may take place between preamp and pre-compensator, since there would be such a change, the Sig ¬ nal, for example, would impart a frequency-dependent life, which would make the correct compensation impossible.
Wie oben erwähnt, darf ein Triggern des Vorverstärker- Kompensators zur Anpassung an die Vorverstärkungs-Änderung erst dann erfolgen, wenn das dem geänderten Vorverstär- kungs-Wert unterliegende Audiosignal aufgrund der Laufzeit, insbesondere des A/D-Wandlers beim Vorverstärker- Kompensator anlangt. Erfindungsgemäß ist daher in bevorzug¬ ter Ausgestaltung vorgesehen, dass - mindestens - der Trig- ger für eine neue Verstärkung zusammen mit dem Audiosignal zum Vorverstärker-Kompensator übertragen wird. As mentioned above, triggering of the preamplifier compensator to adapt to the preamplification change must not take place until the audio signal subject to the changed preamplification value arrives at the preamplifier compensator due to the propagation delay, in particular the A / D converter. The invention therefore provided in Favor ¬ ter embodiment is that - at least - the Trig ger for a new gain along with the audio signal to the preamplifier compensator is transmitted.
In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass entwe der zusammen mit dem Audiosignal der Korrekturwert für den Vorverstärker-Kompensator selbst mit übertragen wird oder aber der Korrekturwert auf einem anderen Weg zu diesem übertragen wird, die Verstärkungsänderung im Vorverstärker ausgeführt und dabei - lediglich - der Trigger mit Audiosample übertragen wird, der aufgrund des am Vorverstärker- Kompensator anstehenden Korrekturwerts bei Eingang bei die sem dann die Kompensation in diesem ausführt. In a further embodiment it can be provided that entwe is transmitted together with the audio signal, the correction value for the preamplifier-compensator itself or the correction value is transmitted in a different way to this, running the gain change in the preamplifier and thereby - only - the trigger is transmitted with audio sample, which then executes the compensation in this sem due to the pending on the preamplifier compensator correction value when input to this sem.
Die Audiodaten werden oft mittels eines 32-Bit-Worts übertragen, während Analog-Digitalwandler lediglich ein 24-Bit Signal liefern, welches die Audioinformation enthält. Während ein Teil der weiteren 8 Bits für andere Zwecke erforderlich sind, können das Triggersignal und Korrekturwert i einem weiteren Teil der genannten 8 Bits übertragen werden beispielsweise können diese Steuerinformationen in sogenannten Zusatzbits übertragen werden; in alternativer Ausgestaltung kann bei Reduzierung der Dynamik des übertragenen Signals beispielsweise aufgrund eines lediglich 115dB- Wandlers vorgesehen sein, dass Triggerinformationen und Korrekturwert in den unteren Bits, in denen das Rauschen des Signals übertragen wird, gepackt werden. The audio data is often transmitted using a 32-bit word, while analog-to-digital converters provide only a 24-bit signal containing the audio information. While a portion of the further 8 bits are required for other purposes, the trigger signal and correction value i may be transmitted to a further portion of the said 8 bits, for example, this control information may be transmitted in so-called overhead bits; In an alternative embodiment, when reducing the dynamics of the transmitted signal, for example due to a mere 115 dB converter, it may be provided that trigger information and correction value are packed in the lower bits in which the noise of the signal is transmitted.
In alternativer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass Wertkorrektur und/oder Trigger mit einem Zusatzdaten-Frame wie einem Sync-Frame, übertragen werden. In an alternative embodiment, it may be provided that value correction and / or trigger are transmitted with an additional data frame such as a sync frame.
Auch wenn andere Kriterien zur Einstellung des Vorverstär- kerwertes möglich sind, wie die, dass jeder von einem Mischpult angeforderte Wert von APA- und DPAC-Anforderung geschaltet wird und damit der letzte angeforderte Wert be¬ stehen bleibt, aber der höchste eingestellte Verstärkungs¬ wert herangezogen wird, ist in bevorzugter Ausgestaltung vorgesehen, dass die Vorverstärkung aufgrund der niedrigsten von mehreren Mischpulten geforderten effektiven (digitalen) Verstärkung eingestellt wird. Although other criteria for setting the preamplifier value are possible, such as that of each one Mixer requested value of APA and DPAC request is switched and thus the last requested value remains ¬ , but the highest set gain ¬ value is used, is provided in a preferred embodiment that the pre-amplification due to the lowest required by several mixing consoles effective (digital) gain is set.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt : Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Mikrofonkarte eines erfindungsgemäßen Audiosignalmischpultsystems ; Further advantages and features of the invention will become apparent from the claims and from the following description in which two embodiments of the invention are explained with reference to the drawings in detail. 1 shows a first embodiment of a microphone card of an audio signal mixing console system according to the invention;
Fig. 2 Komponenten im Mischpult eines erfindungsge- mäßen Audiosignalmischpultsystems; FIG. 2 shows components in the mixing console of an audio signal mixing console system according to the invention; FIG.
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer Mikrofonkarte eines Audiosignalmischpultsystems; und 3 shows a flowchart of a first embodiment of the method according to the invention; 4 shows a further embodiment of a microphone card of an audio signal mixing console system; and
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 5 shows a flowchart of a further embodiment of the method according to the invention.
Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Mikrofon M als Audiosignalquelle und eine diesem zugeordnete Mikrofonkarte 2. Die Fig. 2 zeigt schematisch einer Mikrofonkarte 2 zugeordnete Mischpulte 1 bis n eines erfindungsgemäßen Audiosignalmischpultsystems, wobei erfindungswesentliche Komponenten im Detail nur im Mischpult 1 dargestellt sind; die Ausges¬ taltung der weiteren Mischpulte n ist gleich. FIG. 1 shows schematically a microphone M as an audio signal source and a microphone card 2 assigned thereto. FIG. 2 shows a diagram of a microphone card 2 associated with it Mixing consoles 1 to n of an audio signal mixing console system according to the invention, components which are essential to the invention being shown in detail only in the mixing console 1; the Ausges ¬ taltung the further mixers n is equal.
Dem Mikrofon M ist auf der Mikrofonkarte 2 in den dargestellten Ausführungsbeispielen zunächst ein PAD- Dämpfungsglied 2.1 nachgeordnet, einem Netzwerk aus Widerständen, das einen Verlust, also eine Dämpfung in einer Übertragungsleitung bewirkt, wobei derartige PADs in ver¬ schiedenartiger Weise ausgestaltet sein können. Ein PÄD ist allerdings nicht immer notwendig. The microphone M is on the microphone card 2 in the illustrated embodiments, first a PAD attenuator 2.1 downstream, a network of resistors, which causes a loss, ie attenuation in a transmission line, such PADs can be configured in ver ¬ like manner. However, a PÄD is not always necessary.
Dem schließt sich ein Vorverstärker (APA - AnalogPreAmpli- fier) 2.2 an, dem ein Analog-Digitalwandler 2.3 (A/D) folgt. Auf der Mikrofonkarte 2 findet sich weiterhin ein Nulldurchgangsdetektor 2.7, ein FPGA 2.5 (Field Program- mable Gate Array) , ein Mikrokontroller 2.6 ( c) , ein Multi- plexer 2.9 sowie eine Ablaufsteuerung 2.8. This is followed by a preamplifier (APA - AnalogPreAmplifier) 2.2 followed by an analog-to-digital converter 2.3 (A / D). On the microphone card 2, there is also a zero-crossing detector 2.7, a FPGA 2.5 (Field Programmable Gate Array), a microcontroller 2.6 (c), a multiplexer 2.9 and a sequence controller 2.8.
Der FPGA weist einen Multiplexer 2.5.1, ein Kehrwertglied 2.5.2, ein Signalverzögerungsglied und einen Zeitgeber 2.5.4 auf. Der Mikrokontroller 2.6 erfüllt u.a. die Funktionen eines PAD-Schalters 2.6.1 und eines De-Multiplexers 2.6.2 der von den Mischpulten l...n (Fig. 2) empfangenen Steuersignale . The FPGA has a multiplexer 2.5.1, a reciprocal element 2.5.2, a signal delay element and a timer 2.5.4. The microcontroller 2.6 fulfills i.a. the functions of a PAD switch 2.6.1 and a de-multiplexer 2.6.2 of the control of the consoles l ... n (Fig. 2) received control signals.
Die Ablaufsteuerung 2.8 ist eine Funktionseinheit, deren Einzelfunktionen zum Teil vom Multikontroller 2.6, zum Teil vom FPGA 2.5 ausgeführt werden. Die Ablaufsteuerung 2.8 ist deshalb mit diesen überlappend dargestellt. Funktionen, die in Echtzeit ausgeführt werden müssen, sind im FPGA 2.5 realisiert (Setzen und Übergabe des APA-Werts) . Dies kann der Mikrokontroller 2.6 in der vorgesehenen Realisierungsart i.d.R. nicht leisten. Berechnungen, die nicht in Echtzeit ausgeführt werden müssen, werden dagegen im Mikrokontroller 2.6 umgesetzt. The sequencer 2.8 is a functional unit whose individual functions are performed in part by the multi-controller 2.6, in part by the FPGA 2.5. The sequence control 2.8 is therefore shown overlapping with these. Functions that have to be executed in real time are realized in the FPGA 2.5 (setting and transfer of the APA value). This can be the Microcontroller 2.6 in the intended realization usually not afford. On the other hand, calculations that do not have to be performed in real time are implemented in the microcontroller 2.6.
Prinzipiell ist es auch möglich, Echtzeitaufgaben in einem Mehrkontroller auszuführen oder alle Abläufe eines FPGA zu überlassen . Die Ablaufsteuerung 2.8 empfängt vom De-Multiplexer 2.6.2 die von den einzelnen Mischpulten eingestellten Verstärkungen als DGC- erte 2.8.1, woraus sie eine geeignete Vorverstärkung des Analog-Vorverstärkers 2.2 bestimmt (bei 2.8.2) und diese einstellt. In principle, it is also possible to perform real-time tasks in a multi-controller or to leave all the processes of an FPGA. The sequencer 2.8 receives from the de-multiplexer 2.6.2 the gains set by the individual mixers as DGC values 2.8.1, from which it determines a suitable preamplification of the analog preamplifier 2.2 (at 2.8.2) and adjusts them.
Die Mikrofonkarte 2 ist über Übertragungsstrecken 3.1.1,The microphone card 2 is via transmission links 3.1.1,
3.n.l und 3.1.2, 3.n.2 mit Mischpulten l...n verbunden. Die Übertragung von Audiosignalen und Steuerdaten von der Mikrofonkarte 2 zu dem Mischpult 1 erfolgt über die Übertragungsstrecken 3.1.1, 3.n.l, die Übertragung von3.n.l and 3.1.2, 3.n.2 are connected to mixing consoles l ... n. The transmission of audio signals and control data from the microphone card 2 to the mixer 1 via the transmission links 3.1.1, 3.n.l, the transmission of
Steuersignalen von den Mischpulten l...n zur Mikrofonkarte über die Strecken 3.1.2, 3.n.2. Die Steuerdaten können das gleiche physikalische Medium verwenden wie die Audio- Übertragung, wie Glasfasern, oder aber auch drahtlos sein. Control signals from the mixers l ... n to the microphone card over the routes 3.1.2, 3.n.2. The control data can use the same physical medium as the audio transmission, such as optical fibers, or even be wireless.
In Fig. 2 sind - wie gesagt - lediglich die erfindungswesentlichen Details des Mischpults 1 dargestellt und beschrieben, während die weiteren Mischpulte in gleicher Weise ausgestellt sind. In Fig. 2 are - as I said - only the essential to the invention details of the mixer 1 are shown and described, while the other mixing consoles are issued in the same way.
Dem Analog-Digitalwandler 2.3 und dem nachfolgenden Multi- plexer 2.5.1 der Mikrofonkarte ist in jedem Mischpult l...n mit einem De-Multiplexer 1.1.4 einem digitalen Vorverstär- ker-Kompensator (DPAC - Digital PreAmplifier Compensator) 1.1.1 und einem Digitalverstärker 1.1.2 (Digital Gain The analog-to-digital converter 2.3 and the following multiplexer 2.5.1 of the microphone card is connected in each mixer l... N with a de-multiplexer 1.1.4 to a digital preamplifier. ker Compensator (DPAC - Digital PreAmplifier Compensator) 1.1.1 and a digital amplifier 1.1.2 (Digital Gain
Control - DGC) sowie schließlich ein Hochpass 1.1.3 als Trittschaltfilter nachgeordnet. Diesen sind geeignete Puf- fer 1.1.1a, 1.1.2a, 1.1.3a zugeordnet. Bei den Puffern handelt es sich um Zwischenspeicher für die digitalen Steuersignale zur zeitlichen Entkopplung von Mikrokontroller und Verarbeitung im Mischpult l...n. Es ist weiter ein manuell betätigbarer Verstärkungssteller 1.6 vorgesehen, mit dem die Voreinstellung der gewünschten effektiven Verstärkung erfolgt. Die Eingaben des Bedieners bewirken DGC-Änderungen, woraufhin weitere Anpassungen automatisch erfolgen. Es kann im Prinzip vorgesehen sein, dass ein "Master-Bediener" APA/DPAC-Einstellungen festsetzt, die von anderen Bedienern nicht beeinflusst werden können . Control - DGC) and finally a high pass 1.1.3 downstream as a stepping filter. These are assigned suitable buffers 1.1.1a, 1.1.2a, 1.1.3a. The buffers are temporary storage for the digital control signals for the time decoupling of microcontroller and processing in the mixing console 1... N. There is further provided a manually operable gain adjuster 1.6, with which the presetting of the desired effective amplification takes place. The operator inputs cause DGC changes, whereupon further adjustments are made automatically. In principle, it can be provided that a "master operator" sets APA / DPAC settings that can not be influenced by other operators.
Die Steuerung erfolgt über einen Mikrokontroller 1.4. Die- ser erfüllt die Funktionen eines (Ausgangs- ) MultiplexersThe control takes place via a microcontroller 1.4. This fulfills the functions of an (output) multiplexer
1.4.1 eines Kompensator-Stellers 1.4.2 zur Einstellung des Werts des digitalen Vorverstärker-Kompensators 1.5 aufgrund der von der Mikrofonkarte empfangenen Analog- Vorverstärkungseinstellung eines Verstärkungsreglers 1.4.3 zur Einstellung des Digitalverstärkers 1.2 und der Filterkomponenten-Einstellung 1.3.1. Schließlich weist das Mischpult noch einen Ein-Aus-Schalter 1.7 für den PÄD auf. 1.4.1 of a compensator controller 1.4.2 for setting the value of the digital preamplifier compensator 1.5 based on the analog preamp setting of a gain controller 1.4.3 received by the microphone card for setting the digital amplifier 1.2 and filter component setting 1.3.1. Finally, the mixer still has an on-off switch 1.7 for the PÄD.
Die Veränderung der analogen Verstärkung durch den APA 2.2 dient zur Optimierung des Rauschspannungsabstandes . Sie wird nachfolgend digital - softwarerealisiert - durch den DPAC 1.1 kompensiert. Die Sollverstärkung wird alleine durch Änderung der digitalen Verstärkung mit der DGC 1.2 bewirkt . The change in analog amplification by the APA 2.2 is used to optimize the noise voltage gap. It will subsequently be digitally compensated for by the DPAC 1.1 - software realized. The target gain becomes alone by changing the digital gain with the DGC 1.2 causes.
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der Ab- lauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist wie folgt: The use of the device according to the invention and the course of the method according to the invention are as follows:
Nach manuellen Einstellungen des Verstärkungswertes durch einen Benutzer erfolgt durch den Mikrokontroller 1.4 die sofortige Einstellung des DGC 1.1.2 und der DGC-Wert wird über den Multiplexer 1.4.1, die Übertragungsstrecke 3.1.2, den Demultiplexer 2.6.2 zur Ablaufsteuerung 2.8 gesendet. Diese wird in gleicher Weise mit den Daten der DGCs aller Mischpulte sowie auch des Nulldurchgangsdetektors 2.7 und des Timers 2.5.4 versorgt. Demgemäß werden zur Anpassung und zur Optimierung des Rauschspannungsabstandes anschließend automatisch zu einem geeigneten Zeitpunkt der APA und der DPAC gegenläufig angepasst. Die Anpassung des DPAC erfolgt durch das Signalverzögerungsglied 2.9 um die Signallaufzeit des A/D-Wandlers verzögert und bewirkt damit eine Veränderung von APA und DPAC an derselben zeitlichen Stelle des Audiosignals. After manual adjustment of the gain value by a user, the microcontroller 1.4 effects the immediate setting of the DGC 1.1.2 and the DGC value is sent via the multiplexer 1.4.1, the transmission link 3.1.2, the demultiplexer 2.6.2 to the flow control 2.8. This is supplied in the same way with the data of the DGCs of all mixers as well as the zero crossing detector 2.7 and the timer 2.5.4. Accordingly, to adapt and optimize the noise voltage margin then automatically adjusted in opposite directions at a suitable time of the APA and the DPAC. The adaptation of the DPAC is delayed by the signal delay 2.9 by the signal delay of the A / D converter and thus causes a change of APA and DPAC at the same time point of the audio signal.
Im Einzelnen: Nach Start (Schritt A in Fig. 3) liefert die Ablaufsteuerung 2.8 aufgrund des Empfangs der individuellen effektiven Verstärkungseinstellungen (Schritt B) in den Mischpulten l...n als Ergebnis den geeigneten APA-Wert (Fig. 3, Schritt D) . Dieser wird dem APA 2.2 zugeführt und der Kehrwert ge- bildet (2.5.2), letzterer dann verzögert (2.5.3) und mittels des Multiplexers 2.5.1 zusammen mit dem Audiosignal den Übertragungsstrecken 3.1.1 bis 3.n.l zugeführt. Die Übertragungsstrecken haben eine Wortbreite von 32 Bit, wobei davon 24 Bit für die Audioübertragung und 8 Bit für Zusatzdaten genutzt werden. Dies entspricht der in der digitalen Audiotechnik üblichen Übertragungsart. Der inver- tierte und verzögerte APA-Wert kann die Audiobits oder aber in die Zusatzdaten gepackt werden. Auch kann eine Übertragung via extra Steuerdatenkanal erfolgen, wobei nur der Trigger in das Audio/Zusatzdatensignal gepackt wird (was hier in der Zeichnung zugunsten der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist) . In detail: After start (step A in FIG. 3), the sequencer 2.8 returns the appropriate APA value as a result of receiving the individual effective gain settings (step B) in the mixing consoles l... N (FIG. 3, step D) ). This is supplied to the APA 2.2 and the reciprocal is formed (2.5.2), the latter then delayed (2.5.3) and supplied to the transmission links 3.1.1 to 3.nl together with the audio signal by means of the multiplexer 2.5.1. The transmission links have a word width of 32 bits, of which 24 bits are used for audio transmission and 8 bits for additional data. This corresponds to the usual transmission method in digital audio technology. The inverted and delayed APA value can be packed in the audio bits or in the additional data. Also, a transmission via extra control data channel can be done, with only the trigger is packed into the audio / additional data signal (which is not shown here in the drawing for the sake of clarity).
Damit überhaupt ein APA-Wert bestimmt werden kann, müssen zunächst von allen Mischpulten die DGC-Werte übermittelt werden. Dies geschieht über die Übertragungskanäle 3.1.2 bis 3.n.2, die über den Multiplexer 2.9 zu einem Signal zu- sammengefasst werden. Dieser MUX kann auch außerhalb der Mikrofonkarte sitzen, beispielsweise in einem übergeordneten Steuersystem. Zum einfacheren Verständnis ist er hier in die Mikrofonkarte gezeichnet. Im θ 2.6 werden die emp- fangenen Steuerdaten in DGC-Werte und PAD-Werte mittels De- Multiplexer 2.6.2 getrennt, wobei die PAD-Werte (Ein/Aus) direkt das PÄD 2.1 ansteuern. Sollte mindestens ein Mischpult das PÄD aktivieren wollen, so wird das PÄD aktiviert. Die empfangenen DGC-Werte aller Mischpulte werden - wie gesagt - verglichen und der kleinste Wert ausgewählt (das Mischpult mit der kleinsten eingestellten Verstärkung gewinnt - Schritt C) . Mit diesem Wert wird dann über eine Tabelle der passende APA-Wert ausgewählt (Schritt D) und mit dem bisherigen Wert (Schritt E) verglichen. Sollte eine Änderung notwendig werden, wird geprüft, ob der Wert kleiner oder größer werden soll (Schritt F) . Die Anpassung der analogen Vorverstärkung geschieht - wie gesagt - zweckmäßigerweise mit dem nächsten Nulldurchgang des Analogsignals. Zu dessen Detektion ist der Nulldurchgangsdetektor (ZCD) 2.7 vorgesehen, der bei einem Null- durchgang des Analogsignals eine gleichzeitige gegenläufige Verstellung der Verstärkung bzw. Dämpfung der automatischen Verstärkungsregelung und den inversen automatischen Verstärkungsregelungen triggert. Ist der neue APA-Wert kleiner als der bisherige, wird auf einen Nulldurchgang gewartet (Schritt G) , ist er größer, wird zusätzlich ein Timer 2.9 (als Timeout von beispielsweise ca. 30 msec, falls kein Nulldurchgang auftritt) wirksam (Schritt H) . Nach Detektion eines Nulldurchgangs (G, I und K) wird anschließend der neue APA-Wert gesetzt. Erfolgt im zweiten Falle bis zum Ablauf des Timers kein Nulldurchgang, wird dann aufgrund des Timerablaufs der - kleinere - APA-Wert gesetzt (H, J, K) . Im zweiten Fall ist der Timer 2.9 notwendig, da ein zu geringes Eingangssignal, das gera- de deswegen hoch verstärkt werden soll, möglicherweise den Nulldurchgangsdetektor nicht triggern kann. In order for an APA value to be determined at all, the DGC values must first be transmitted from all mixing consoles. This is done via the transmission channels 3.1.2 to 3.n.2, which are combined via the multiplexer 2.9 to form a signal. This MUX can also sit outside the microphone card, for example in a higher-level control system. For easier understanding, it is drawn here in the microphone card. In θ 2.6, the received control data are separated into DGC values and PAD values by means of de-multiplexer 2.6.2, whereby the PAD values (on / off) directly drive the PED 2.1. If at least one mixer wants to activate the PÄD, the PÄD will be activated. The received DGC values of all mixers are - as stated - compared and the smallest value selected (the mixer with the smallest set gain wins - step C). With this value, the appropriate APA value is then selected via a table (step D) and compared with the previous value (step E). If a change is necessary, it is checked whether the value should be smaller or larger (step F). The adaptation of the analog preamplification is done - as I said - expediently with the next zero crossing of the analog signal. For its detection, the zero-crossing detector (ZCD) 2.7 is provided, which triggers a simultaneous reverse adjustment of the gain of the automatic gain control and the inverse automatic gain controls at a zero crossing of the analog signal. If the new APA value is smaller than the previous one, if a zero crossing is waited for (step G), if it is greater, a timer 2.9 (as a timeout of, for example, about 30 msec, if no zero crossing occurs) becomes effective (step H). , After detecting a zero crossing (G, I and K), the new APA value is then set. If no zero crossing occurs in the second case until the end of the timer, then the - smaller - APA value is set (H, J, K) due to the timer sequence. In the second case the timer 2.9 is necessary, as a too low input signal, which should be amplified for this reason, may not be able to trigger the zero crossing detector.
Wird die analoge Vorverstärkung verringert, erfolgt die Anpassung von APA und DPAC nur nulldurchgangsgetriggert . Ein Timeout ist nicht vorgesehen, d.h. ohne ausreichendes Signal werden APA und DPAC nicht angepasst. Damit lassen sich eventuell entstehende Artefakte bei einer solchen Anpassung unterdrücken. Nachteile sind keine gegeben, da der If the analogue preamplification is reduced, the adaptation of APA and DPAC will only be zero-crossing triggered. A timeout is not provided, i. without adequate signal, APA and DPAC will not be adjusted. This can suppress any resulting artifacts in such an adjustment. Disadvantages are not given, as the
Rauschabstand besser ausfällt und Übersteuerungen durch das eben zu geringe Eingangssignal ausgeschlossen sind. Sobald der Nulldurchgangsdetektor einen Nulldurchgang erkennt, wird die Anpassung dann durchgeführt, wobei mögliche Artefakte vom Nutzsignal weitgehend verdeckt werden. Aus den Eingangsdaten des Verstärkungsstellers 1.6 wird der DGC-Wert bestimmt und zusammen mit dem PAD-Status einem Multiplexer 1.4.1 zugeführt. Das so erzeugte Steuerdatenpa- ket wird über die Strecke 3.1.2 bzw. 3.n.2 zur Mikrofonkarte übertragen. Signal to noise ratio is better and overdrives are excluded by the just too low input signal. As soon as the zero-crossing detector detects a zero crossing, the adaptation is then carried out, wherein possible artifacts are largely obscured by the useful signal. From the input data of the gain controller 1.6, the DGC value is determined and fed to a multiplexer 1.4.1 together with the PAD status. The control data packet thus generated is transmitted via the link 3.1.2 or 3.n.2 to the microphone card.
Von der Mikrofonkarte kommen die Audio- und Zusatzdaten an dem De-Multiplexer 1.5 an und werden in Audiodaten und den in der Mikrofonkarte invertieren und verzögerten APA-Wert getrennt. Letzterer bestimmt im Kompensator-Steller 1.4.2 über den Puffer 1.1.1a die Verstärkung des DPAC 1.1.1, dem auch die Audiodaten zugeführt werden. Es folgt der DGC 1.1.2, mit dessen Hilfe die wirksame Verstärkung über einen Puffer 1.1.2a vom DGC-Verstärkungsregler-Wert 1.4.3 bestimmt wird. Das Hochpassfilter 1.1.3 erhält vom 1.4 über einen Puffer 1.1.3a seine Filter-Koeffizienten aus 1.4.4. Bei der Ausgestaltung der Fig. 4 sind mit der Fig. 1 gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. From the microphone card, the audio and additional data arrive at the de-multiplexer 1.5 and are separated into audio data and the inverted and delayed in the microphone card APA value. The latter determines in the compensator controller 1.4.2 via the buffer 1.1.1a, the gain of the DPAC 1.1.1, to which the audio data are supplied. It follows the DGC 1.1.2, which determines the effective gain over a buffer 1.1.2a from the DGC gain control value 1.4.3. The high-pass filter 1.1.3 receives from 1.4 via a buffer 1.1.3a its filter coefficients from 1.4.4. In the embodiment of FIG. 4, the same parts are provided with the same reference numerals with FIG. 1.
Die Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsvariante zur Fig. 1 zur Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrich- tung, die vorteilhaft eingesetzt werden kann, wenn das Audio-Quellsignal einen höheren Dynamikbereich als 125dB aufweist. Hierbei kommt ein Gain-Ranging-Wandler 2a zur Anwendung, dessen Audio-Ausgangs-Wortbreite größer ist als die Audio-Wortbreite der Übertragungsstrecke. Dieses Verfahren ist bei 24-Bit-Audiowortbreite der Übertragungsstrecke sinnvoll, sollte die A/D-Wandlung mehr als 24 Bit liefern. Dann wird mittels des verstellbaren Vorverstärkers 2.2b die große Wortbreite des A/D-Wandlers 2.3 auf die Wortbreite der Übertragungsstrecke angepasst. FIG. 4 shows an alternative embodiment variant to FIG. 1 for the embodiment of a device according to the invention, which can advantageously be used when the audio source signal has a higher dynamic range than 125 dB. Here, a gain-ranging converter 2a is used whose audio output word width is greater than the audio word width of the transmission path. This method is useful with 24-bit audio word length of the link, should the A / D conversion deliver more than 24 bits. Then, by means of the adjustable preamplifier 2.2b the large word width of the A / D converter 2.3 adapted to the word width of the transmission path.
Auf der Mikrofonkarte 2 ist ein Gain-Ranging-Wandler 2a aus mehreren parallel angeordneten festen analogen Vorverstärkern V0 bis V6 mit jeweils zueinander unterschiedlicher, aber fester Vorverstärkung, Analog-Digital-Wandlern 2.3 und einem Digitalsignalprozessor 2.2a vorgesehen. Die Analog- Digital-Wandler 2.3 sind den festen Vorverstärkern V0-V6 jeweils individuell und damit zueinander ebenfalls parallel nachgeordnet. Den Analog-Digital-Wandlern 2.3 folgt ein gemeinsamer Digitalsignalprozessor 2.2a, über den aus allen A/D-Wandler-Signalen ein resultierendes Audiosignal gebildet wird. Die Vorverstärkung findet dann anschließend digi- tal im Vorverstärker 2.2b statt. Einen einstellbaren analogen Vorverstärker gibt es insofern nicht mehr. Mit der digitalen Vorverstärkung kann das digitale Audiosignal bedarfsgerecht in den zur Verfügung stehenden Dynamikbereich eines 24-Bit-Ausgangssignals geschoben werden. Dem Digital- Signalprozessor 2.2a folgt hier nun eine digital realisierte erste Vorverstärkung (die funktional der des vorher beschriebenen Vorverstärkers 2.2 entspricht, weshalb die Abkürzung APA beibehalten wird) auf der Mikrofonkarte 2, die das Quellsignal in den Dynamikbereich eines 24-Bit-Signals schiebt. Durch die Ausgestaltung der Fig. 2 können Artefakte eliminiert werden. Bei einer solchen digitalen Realisierung des APA kann der Trittschaltfilter 3.3 nach dem DPAC 3.2 als solcher entfallen und mit einem vor dem APA 2.2b angeordneten Hochpassfilter (zur DC-Befreiung) kombiniert werden. On the microphone card 2, a gain-ranging converter 2a of a plurality of parallel fixed analog preamplifiers V0 to V6 is provided with mutually different, but fixed preamplification, analog-to-digital converters 2.3 and a digital signal processor 2.2a. The analog-to-digital converters 2.3 are the individual preamplifiers V0-V6 and thus also arranged in parallel with each other. The analog-to-digital converters 2.3 are followed by a common digital signal processor 2.2a, via which a resulting audio signal is formed from all the A / D converter signals. The preamplification then takes place digitally in preamplifier 2.2b. An adjustable analogue preamplifier does not exist anymore. With digital preamplification, the digital audio signal can be pushed as needed into the available dynamic range of a 24-bit output signal. The digital signal processor 2.2a is now followed by a digitally implemented first preamplification (which functionally corresponds to the preamplifier 2.2 previously described, which is why the abbreviation APA is retained) on the microphone card 2, which shifts the source signal into the dynamic range of a 24-bit signal , Due to the embodiment of FIG. 2 artifacts can be eliminated. With such a digital implementation of the APA, the stepping filter 3.3 according to the DPAC 3.2 can be omitted as such and combined with a high-pass filter (for DC release) arranged in front of the APA 2.2b.
Während die Fig. 3 sieben Wandlerstufen V0 bis V6 darstellt, ist es auch möglich eine geringere Anzahl von 2 bis 4 mit einer größeren Stufung einzusetzen, so dass auch nur 2 bis 4 A/D-Wandler erforderlich sind. Je größer die Stufen, desto größer sind Rauschsprünge in der Kennlinie. Dies stört allerdings je weniger je mehr Dynamik die einzelnen Wandler bieten. While Fig. 3 shows seven converter stages V0 to V6, it is also possible a smaller number of 2 to 4 with a larger gradation, so that only 2 to 4 A / D converter are required. The larger the steps, the greater the noise jumps in the characteristic curve. However, this does not disturb the more dynamic the individual converters offer.
Der Verfahrensablauf stimmt bei dieser Ausgestaltung in den Schritten A-E, K, L überein. Stimmt der neue APA-Wert mit den übrigen überein, ist das Verfahren beendet (Schritt L) . Ist dies nicht der Fall, wird der neue APA-Wert ohne weiteres gesetzt, weil hier aufgrund des Gain-Ranging-Verfahrens und der dann zunächst erfolgten APA-Wandlung der APA-Wert digital gesetzt wird. Ansonsten entspricht die Ausgestaltung etwa der Fig. 1, nur dass hier keine Nulldurchgangssteuerung notwendig ist, und diese Teile somit entfallen. Zu beachten ist, dass der Vorverstärker 2.2b funktional dem Vorverstärker 2.2 aus Fig. 1 entspricht und deshalb der Name beibehalten wurde, obwohl er hier digital ausgeführt ist. The process sequence is identical in this embodiment in the steps AE, K, L. If the new APA value matches the others, the process is complete (step L). If this is not the case, the new APA value is readily set, because here the APA value is set digitally due to the gain-ranging method and the APA conversion which then takes place first. Otherwise, the embodiment corresponds approximately to FIG. 1, except that no zero-crossing control is necessary here, and these parts are thus eliminated. It should be noted that the preamplifier 2.2b functionally corresponds to the preamplifier 2.2 of FIG. 1 and therefore the name has been retained although it is digitally embodied herein.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Mischpult/Audiosignal-Quelle 1 mixer / audio signal source
1.1 Audiosignalverarbeitungseinrichtung 1.1 audio signal processing device
1.1.1 Vorverstärker-Kompensator 1.1.1 Preamp Compensator
Digital PreAmplifier Compensator - DPAC 1.1.1a- Digital PreAmplifier Compensator - DPAC 1.1.1a-
1.3.1a Puffer 1.3.1a Buffer
1.1.2 Digitalverstärker  1.1.2 Digital amplifier
(Digital Gain Control - DGC)  (Digital Gain Control - DGC)
1.1.3 Hochpass (Trittschaltfilter ) 1.1.3 High pass (stepping filter)
1.3.1 Puffer  1.3.1 Buffers
1.1.5 De-Multiplexer  1.1.5 De-multiplexer
1.4 Mikrokontroller  1.4 microcontroller
1.4.1 (Ausgangs-) ultiplexer  1.4.1 (Output) ultiplexer
1.4.2 Kompensator-Steller 1.4.2 Compensator actuator
1.4.3 Verstärkungsregler  1.4.3 Gain control
1.6 Verstärkungssteller  1.6 gain plate
1.7 PAD-Schalter  1.7 PAD switch
2 Mikrofonkarte  2 microphone card
2.1 PAD-Dämpfungsglied 2.1 PAD Attenuator
2.1a Gain-Ranging-Wandler 2.2 Vorverstärker (APA - AnalogPreAmplifier)2.1a gain-ranging converter 2.2 Preamplifier (APA - AnalogPreAmplifier)
2. 2a Digitalsignalprozessor 2. 2a digital signal processor
2. 2b Vorverstärker (APA - AnalogPreAmplifier) 2. 2b preamplifier (APA - AnalogPreAmplifier)
2. 3 Analog-Digitalwandler (A/D) 2. 3 analog to digital converter (A / D)
2. 4 Nulldurchgangsdetektor  2. 4 zero crossing detector
2. 5 FPGA (Field Programmable Gate Array) 2. 5 FPGA (Field Programmable Gate Array)
2. 5.1 ultiplexer 2. 5.1 ultiplexer
2. 5.2 Kehrwertglied  2. 5.2 Inverse
2. 5.3 Verzögerung  2. 5.3 Delay
2. 5.4 Zeitgeber (Timer)  2. 5.4 Timer
2. 6.1 PAD-Schalter  2. 6.1 PAD switch
2. 6.2 De-Multiplexer  2. 6.2 De-multiplexer
2. 7 Nulldurchgangsdetektor (ZCD)  2. 7 zero crossing detector (ZCD)
2. 8 Ablaufsteuerung  2. 8 sequence control
2. 8.1 DGC- ert-Empfang  2. 8.1 DGC reception
2. 8.2 APA-Wert-Bestimmung  2. 8.2 APA value determination
2. 9 Multiplexer  2. 9 multiplexers
3. 1.1, 3.n.l Übertragungsstrecken  3. 1.1, 3.n.l transmission lines
3. 1.2, 3.n.2 Übertragungsstrecken  3. 1.2, 3.n.2 transmission links
5, 6 Mischpulte  5, 6 mixing consoles
M Mikrofon M microphone
VO -V6 feste Vorverstärker des Gain-Ranging- VO -V6 fixed preamplifiers of gain-ranging
Wandlers converter

Claims

Patentansprüche claims
1. Audiosignalmischpultsystem mit mindestens zwei Mischpulten (l...n) und mit mindestens einer Audiosignal- Quelle (M) , die über einen ihr zugeordneten, den Mischpulten (l...n) gemeinsamen Vorverstärker (2.2, 2.2b; APA) und mindestens einen Analog-Digital-Wandler (2.3) mit den Mischpulten (l...n) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Mischpult (l...n) eine digitale Audiosignal- Verarbeitungseinrichtung (1.1) zumindest zugeordnet ist , dass jede Audiosignal-Verarbeitungseinrichtung (1.1) einen Digitalverstärker (1.1.2; DGC - DigitalGain- Control) zur Bewirkung einer effektiven Verstärkung in jeder Audiosignal-Verarbeitungseinrichtung (1.1) und einen digitalen Vorverstärkungs-Kompensator (1.1.1; DPAC - DigitalPreAmplifierCompensator) aufweist, dass mindestens ein Mischpult (l...n) einen manuell betätigbaren Verstärkungs-Steller (1.6) zur Einstellung der effektiven Verstärkung seines digitalen Verstärkers (1.1.2) hat, und dass eine automatische Einstell-Einrichtung (2.8) zur automatischen Einstellung des Vorverstärkers (2.2, 2.2b) auf einen geeigneten Wert und zur entsprechenden gegensinnigen Anpassung des Verstärkungsfaktors des digitalen Vorverstärker-Kompensators (1.1.1; DPAC - Digi- talPreAmplifierCompensator) der Audiosignal- Verarbeitungseinrichtungen (1.1) vorgesehen ist, so dass die Veränderung der Einstellungen von Vorverstärker (2.2, 2.2b) und Vorverstärker-Kompensator (1.1.1) insgesamt keine Verstärkungsänderung bewirken. 1. audio signal mixing console system comprising at least two mixing consoles (l ... n) and at least one audio signal source (M), which has a preamplifier (2.2, 2.2b, APA) assigned to it, which is assigned to the mixing consoles (l ... n) and at least one analog-to-digital converter (2.3) is connected to the mixing consoles (l ... n), characterized in that each mixing console (l ... n) is at least associated with a digital audio signal processing device (1.1) each audio signal processing device (1.1) has a digital amplifier (1.1.2; DGC - DigitalGainControl) for effecting effective amplification in each audio signal processing device (1.1) and a digital preamplifier compensator (1.1.1; DPAC - DigitalPreAmplifierCompensator); that at least one mixing console (l ... n) has a manually operable gain adjuster (1.6) for setting the effective gain of its digital amplifier (1.1.2), and in that an automatic setting device (2.8) for automatically setting the preamplifier (2.2, 2.2b) to a suitable value and for the corresponding opposite adjustment of the amplification factor of the digital preamplifier compensator (1.1.1; DPAC - DigitalPreAmplifierCompensator) of the audio signal Processing means (1.1) is provided, so that the change in the settings of preamplifier (2.2, 2.2b) and preamplifier compensator (1.1.1) cause a total of no gain change.
2. System nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Vorverstärker ein Analog-Vorverstärker (2.2) ist, dem ein Analog-Digital-Wandler (2.3) nachgeschaltet ist. 2. System according to claim 1, characterized in that the preamplifier is an analog preamplifier (2.2) to which an analog-to-digital converter (2.3) is connected downstream.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized
durch einen Nulldurchgangsdetektor (Zero Crossing De- tector - ZCD) zur Detektion des Nulldurchgangs des Audiosignals am Ausgang des Vorverstärkers (2.2), mit dem eine Verstärkungsänderung des Vorverstärkers (2.2) ausgelöst wird.  by a Zero Crossing Detector (ZCD) for detecting the zero crossing of the audio signal at the output of the preamplifier (2.2), with which a gain change of the preamplifier (2.2) is triggered.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Zeitglied (Timer 2.5.4), das trotz Nichtdetektieren eines Nulldurchgangs des Audiosignals am Ausgang des Vorverstärkers (2.2) bei einer von einem Verstärkungssteiler (1.6) eines Mischpults (l...n) veranlassten Erhöhung der Verstärkung des Vorverstärkers (1.1.2) eine solche nach einer vorgegebenen Zeit, vorzugsweise nach 20-40 ms bewirkt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch dem jeweiligen digitalen Verstärker (1.1.2) nachgeordnete Hochpassfilter (1.1.5). 4. Apparatus according to claim 3, characterized by a timer (timer 2.5.4), which despite not detecting a zero crossing of the audio signal at the output of the preamplifier (2.2) in one of a gain divider (1.6) of a mixer (l ... n) caused Increasing the gain of the preamplifier (1.1.2) such after a predetermined time, preferably after 20-40 ms causes. Device according to one of claims 1 to 4, characterized by the respective digital amplifier (1.1.2) downstream high-pass filter (1.1.5).
System nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gain-Ranging-Wandler (2.1a) vorgesehen ist, dem der einstellbare Vorverstärker (2.2b) folgt. System according to claim 1 or 5, characterized in that a gain-ranging converter (2.1a) is provided, which is followed by the adjustable preamplifier (2.2b).
Verfahren zum Einstellen der Verstärkung eines Audio- signalmischpultsytems mit mindestens zwei Mischpulten (l...n) und mit mindestens einer Audiosignal-Quelle (M) , wobei ein Audiosignal vorverstärkt und in ein Digitalsignal gewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einstellen individueller effektiver Verstärkungen für jedes von mindestens zwei Mischpulten diese durch Digitalverstärker (1.1.2; DGC-DigitalGain Method for adjusting the gain of an audio signal mixing system with at least two mixing consoles (l ... n) and with at least one audio signal source (M), wherein an audio signal is pre-amplified and converted into a digital signal, characterized in that when setting individual more effective Reinforcements for each of at least two mixing consoles by digital amplifiers (1.1.2; DGC DigitalGain
Control) einer Audiosignal-Verarbeitungseinrichtung (3.4) des entsprechenden Mischpults (l...n) bewirkt werden, und dass aufgrund der eingestellten individuellen Verstärkungen mittels einer automatischen Einstell-Einrichtun (2.8) zur automatischen Einstellung eines gemeinsamen Vorverstärkers (2.2, 2.2b; APA-AnalogPreAmplifier) der Wert einer gemeinsamen Analog-Vorverstärkung bewirkt und zu deren Kompensation der Verstärkungsfaktor eines digitalen Vorverstärker-Kompensators (1.1.1; DPAC- DigitalPreAmplifierCompensator) jeder der Audiosignal- Verarbeitungseinrichtungen (1.1) gegensinnig angepasst wird, so dass Vorverstärker und Vorverstärker- Kompensator (1.1.1) gemeinsam keine Verstärkungsänderung bewirken. Control) of an audio signal processing device (3.4) of the corresponding mixer (l ... n), and that due to the adjusted individual gains by means of an automatic setting device (2.8) for automatically setting a common preamplifier (2.2, 2.2b; APA-AnalogPreAmplifier) causes the value of a common analog preamplification and compensation for the gain of a digital preamplifier compensator (1.1.1, DPAC DigitalPreAmplifierCompensator) of each of the audio signal processing devices (1.1) is adjusted in opposite directions, so that preamplifier and preamplifier Compensator (1.1.1) together cause no gain change.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltung und damit Veränderung des Verstärkungsfaktors von Vorverstärker (2.2, 2.2b) und Verstär- kungs-Kompensator (1.1.1) zu einer Erhöhung und/oder Reduzierung der Vorverstärkung mit einem nächsten de- tektierten Nulldurchgang des analogen Audiosignals erfolgt. 8. The method according to claim 7, characterized in that switching and thus changing the amplification factor of preamplifier (2.2, 2.2b) and amplification compensator (1.1.1) to increase and / or reduce the preamplification with a next de - tektierten zero crossing of the analog audio signal takes place.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Nichtdetektieren eines Nulldurchgangs des analogen Audiosignals trotz angeforderter Erhöhung der Vorverstärkung eine solche nach einer vorgegebenen Zeit (Timeout) , vorzugsweise nach 20-40 ms bewirkt wird. 9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that when not detecting a zero crossing of the analog audio signal despite requested increase in the preamplification such after a predetermined time (timeout), preferably after 20-40 ms is effected.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anforderung einer Veränderung der digitalen Verstärkung der Digital-Verstärker (1.2) automatisch die analoge Vorverstärkung mittels des Vorverstärkers (2.2, 2.2b) - und damit die gegensinnige Änderung des Vorverstärker-Kompensators (1.1.1) ange- passt wird. 10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that when requesting a change in the digital gain of the digital amplifier (1.2) automatically the analog preamplification by means of the preamplifier (2.2, 2.2b) - and thus the opposite change of the preamplifier Compensator (1.1.1) is adjusted.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mikrokontroller (μθ) bei Änderung der digitalen Verstärkung des digitalen Verstärkers (1.1.2) eine zugehörige Verstärkung für den Vorverstärker (2.2, 2.2b) und den Vorverstärker-Kompensator (1.1.1) ermittelt und bei Detektion eines Nulldurchganges oder dem Timeout die Vorverstärkung und Vorverstärker- Kompensation getriggert wird, um den Vorverstärker (2.2) und den Vorverstärker-Kompensator (1.1.1) in entsprechender gegensinniger Weise anzupassen. 11. The method according to claim 10, characterized in that a microcontroller (μθ) when changing the digital gain of the digital amplifier (1.1.2) an associated gain for the preamplifier (2.2, 2.2b) and the preamplifier compensator (1.1.1 ) and, upon detection of a zero crossing or the timeout, the preamplification and preamplifier compensation is triggered to the preamplifier (2.2) and adjust the preamplifier compensator (1.1.1) in a corresponding opposite way.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorverstärker- Kompensator (1.1.1) um die Wandlerlaufzeit eines Digi- tal-Analogwandlers verzögert getriggert wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the preamplifier compensator (1.1.1) is triggered delayed by the converter transit time of a digital-to-analog converter.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Verstärkung des Audiosignals und die gegensinnige Anpassung (Kompensation) an die vorgenommene Vorverstärkung sowie vorzugsweise auch eine Hochpassfilterung mittels einer digitalen Signalverarbeitung, z.B. eines digitalen Signalprozessors (DSP) erfolgt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the digital amplification of the audio signal and the opposite adjustment (compensation) to the pre-amplification made, and preferably also a high-pass filtering by means of a digital signal processing, e.g. of a digital signal processor (DSP).
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem höheren Dynamikbereich einer Audioquelle eine Wandlung des Audiosignals mittels parallel zusammen angeordneter fester analoger Vorverstärker (V0 bis V6) eines Gain-Ranging-Wandlers (2.1a) erfolgt, dann aber diesem jeweils nachgeordnete einzelne ebenfalls parallelgeschalteten Audio-Digital- Wandlern (A/D; 4.2.3) die Wandlung in ein digitales Signal bewirkt wird und erst anschließend zur Anpassung an die Dynamik der Übertragungsstrecken die gemeinsame einstellbare Vorverstärkung durchgeführt wird, die mischpultseitig durch die Vorverstärker-Kompensatoren wieder kompensiert wird. Method according to one of claims 7 to 13, characterized in that at a higher dynamic range of an audio source, a conversion of the audio signal by means of parallel arranged fixed analog preamplifiers (V0 to V6) of a gain-ranging converter (2.1a), but then this each subordinate individual also parallel-connected audio-to-digital converters (A / D; 4.2.3), the conversion is effected in a digital signal and only then to adapt to the dynamics of the transmission lines, the common adjustable preamplification is performed, the mixer side through the preamplifier Compensators is compensated again.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Trigger zur Trigge- rung des Vorverstärker-Kompensators (1.1.1) entspre- chend der Vorverstärkungs-Änderung zusammen mit dem zu¬ gehörigen Audiosignal zum Vorverstärker-Kompensator (1.1.1) übertragen wird, wobei der Trigger aufgrund des am Vorverstärker-Kompensator (1.1.1) anstehenden Ver- Stärkungswerts bei Eingang bei diesem dann zur Vorver¬ stärkung eine gegensinnige Anpassung (Kompensation) im Vorverstärker-Kompensator (1.1.1) bewirkt. 15. The method according to any one of claims 7 to 14, characterized in that at least one trigger for triggering the preamplifier compensator (1.1.1) correspond accordingly the pre-amplification change is transmitted together with the associated audio signal to ¬ for pre-compensator (1.1.1), wherein the trigger pending due to the preamplifier compensator (1.1.1) encryption strengthening value at input in this then to Vorver ¬ amplification causes an opposite adjustment (compensation) in the preamplifier compensator (1.1.1).
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass entweder zusammen mit dem Audio signal der Verstärkungswert für den Vorverstärker- Kompensator (1.1.1) selbst mit übertragen wird. Method according to one of Claims 7 to 14, characterized in that either the amplification value for the preamplifier compensator (1.1.1) itself is transmitted together with the audio signal.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Wertkorrektur und/oder Triggersig nal mit einem Zusatzdaten-Block, wie einem Sync-Frame, innerhalb der digitalen Audiosignalübertragung übertra gen werden. Method according to one of Claims 7 to 16, characterized in that value correction and / or trigger signal are transmitted with an additional data block, such as a sync frame, within the digital audio signal transmission.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverstärkung aufgrund der niedrigsten angeforderten effektiven digitalen Verstär kung bestimmt und eingestellt wird. 19. Verfahren nach Anspruch 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass jede von einem Mischpult (l...n) aufgrund ei¬ ner Änderung an dessen Gain-Einstellung (1.6) ausgelös¬ te Änderung der Verstärkungsfaktoren von Vorverstärker (2.2, 2.2b) und Vorverstärker-Kompensator (1.1.1) be- stehen bleibt, bis eine neuerliche Änderung ausgelöst wird . Method according to one of Claims 7 to 17, characterized in that the pre-amplification is determined and adjusted on the basis of the lowest requested effective digital amplification. 19. The method according to claim 7 to 17, characterized in that each of a mixing console (l ... n) due to ei ¬ ner change in its gain setting (1.6) tripped ¬ th change in the gain of preamplifier (2.2, 2.2b ) and preamplifier compensator (1.1.1) remain until another change is triggered.
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