DE1106811B - Stereophonisches Tonuebertragungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein stereophonisches Tonübertragungssystem mit einem gemeinsamen Übertragungskanal für Tonfrequenzspannungen und mit einem Steuerkanal, in welchem ein vom Verhältnis der Amplituden der Tonfrequenzspannungen in zwei Aufnahmekanälen abhängiges Steuersignal übertragen wird, das empfangsseitig die Amplituden der Tonfrequenzspannungen in zwei den Aufnahmekanälen entsprechenden, vom gemeinsamen Übertragungskanal gespeisten Wiedergabekanälen steuert.

Bei derartigen Systemen kann die Aufzeichnung der Tonfrequenzspannungen und des Steuersignals auf einer Schallplatte oder einem Magnetband nebeneinander in getrennten Spuren oder gemeinsam in einer Spur, aber in verschiedenen Frequenzbändern erfolgen. Weiterhin können die Signale auch auf einer Schallplatte in einer einzigen Spur mit Tiefenschrift und Seitenschrift in sich überschneidenden Frequenzbändern aufgezeichnet sein. Es ist schließlich auch möglich, diese Signale mittels einer entsprechend modulierten Trägerwelle durch Funk zu übertragen.

Bei derartigen Systemen werden im allgemeinen die Tonfrequenzspannungen Va im gemeinsamen Übertragungskanal durch Kombination der verstärkten Ausgangssignale Vr und Vl zweier Richtmikrophone erzeugt, beispielsweise, indem die Tonfrequenzspannungen in den beiden den Richtmikrophonen zugeordneten Aufnahmekanälen nach dem Summen-Differenz-Verfahren aufgeteilt und unter gegenseitiger Phasenverschiebung vereinigt werden. Das Tonfrequenzsignal Va kann jedoch auch auf andere Weise gebildet werden, z. B. unmittelbar als Summe der Signale Vl und Vr oder durch ein getrenntes Mikrophon oder mehrere solcher Mikrophone. Das Steuersignal kann bei derartigen Systemen in der Form

log

Vr'

von gleichgerichteten Signalen V'l und V% abgeleitet werden, die eine Funktion der Hüllkurven der Ausgangssignale Vl bzw. Vr sind.

Es hat sich herausgestellt, daß bei der stereophonischen Tonwiedergabe mitunter die auf der Wiedergabeseite wahrgenommene Ortungsbreite der aufnahmeseitig in einem bestimmten Abstand voneinander angeordneten Tonquellen zusammengeschrumpft erscheint, so daß der stereophonische Effekt vermindert wird. Als Ursache für eine derartige Erscheinung kann man Reflexionen von den Wänden des Aufnahmestudios annehmen. Solche Reflexionen entsprechen virtuell einer Tonquelle von variabler Stellung und bewirken, daß sich die virtuelle mittlere Position der Tonquellen zur Mitte des Studios hin verlagert.

Stereophonisches Tonübertragungssystem

Anmelder:

Electric & Musical Industries Limited,
Hayes, Middlesex (Großbritannien)

Vertreter: Dr. K.-R. Eikenberg, Patentanwalt,
Hannover, Am Klagesmarkt 10/11

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 11. Juni 1957, 11. März und 5. Juni 1958

William Spencer Percival, London,
ist als Erfinder genannt worden

Man hat bereits versucht, diesen Mangel dadurch zu beseitigen, daß die Lautstärkenunterschiede auf der Wiedergabeseite größer gemacht werden, als sie den tatsächlichen Unterschieden auf der Aufnahmeseite entsprechen. Hierbei wird von einem stereophonischen System mit zwei getrennten Übertragungskanälen ausgegangen und eine Anordnung vorgesehen; bei welcher (bei einer Bewegung der Tonquelle seitlich aus der Mittelebene heraus) der Unterschied der Amplitude der in den Übertragungskanälen fließenden Ströme eine Änderung des Übertragungsmaßes der einzelnen Kanäle bewirkt, und zwar in dem Sinne, daß eine Erhöhung des Übertragungsmaßes in dem einen Kanal von einer Verminderung des Übertragungsmaßes in dem anderen Kanal begleitet wird. Diese Lösung vermag jedoch nur im Falle einer einzigen sich bewegenden Tonquelle eine Verbesserung des stereophonischen Effektes zu ergeben, während im Falle mehrerer gleichzeitig vorhandener Tonquellen keine befriedigende Lösung des Problems erzielt werden kann. Wegen der Steuerung der Änderung des Übertragungsmaßes in den einzelnen Kanälen nach Maßgabe des Unterschieds im Energiepegel dieser Kanäle ergibt sich bereits im einfachsten Fall zweier gleichzeitig symmetrisch zur Mittelebene des Aufnahmestudios vorhandener Tonquellen auf der Wiedergabeseite im wesentlichen nur eine Parallelverschiebung der beiden Tonquellen in bezug auf die Mittelebene bei nahezu gleichbleibender Ortungsbreite, wenn die eine Tonquelle wesentlich lauter als die andere Tonquelle ist, während sich bei gleichlauten Tonquellen auf der Wiedergabeseite überhaupt kein Effekt zeigt.

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3 4

Mit der Erfindung soll ein stereophonisch.es Übertra- sollen. Die von den Mikrophonen 1 und 2 gelieferten Tongungssystem angegeben werden, das auch bei zahlreichen frequenzspannungen können als »rechtes Signal« Vr bzw. gleichzeitig abstrahlenden Tonquellen auf der Wieder- »linkes Signal« Vl bezeichnet werden. Sie werden in Vorgabeseite eine der aufnahmeseitigen Ortungsbreite ent- verstärkern 3 bzw. 4 verstärkt und dann Schaltungen 5 sprechende Ortungsbreite liefert und damit auch in dem 5 bzw. 6 zur Klang- und Volumenregelung zugeführt. Die praktisch sehr bedeutungsvollen Fall der gleichzeitigen Signale Vl und V_R aus den Schaltungen 5 und 6 werden Aufnahme zahlreicher Tonquellen eine einwandfreie den Verstärkern 7 bzw. 8 zugeführt, die einen regelbaren stereophonische Wiedergabe ermöglicht. Die Erfindung Verstärkungsgrad besitzen. Die Ausgangsspannungen der geht aus von dem eingangs beschriebenen Tonüber- Verstärker? und 8 werden dann in einem Verstärker9 tragungssystem mit einem gemeinsamen Übertragungs- io summiert und in einem Verstärker 10 subtrahiert, wobei kanal für Tonfrequenzspannungen und mit einem Steuer- sich Summensignale Vl + Vr und Differenzsignale Vl — kanal für ein vom Verhältnis der Amplituden der Ton- Vr bilden. Die Summensignale laufen zu einem Phasenfrequenzspannungen in zwei Aufnahmekanälen abhän- schieber 11 und die Differenzsignale zu einem Phasengiges Steuersignal und kennzeichnet sich dadurch, daß schieber 12. In dieser Stufe tritt eine Phasenverschiebung aus den beiden Aufnahmekanälen abgezweigte Ton- 15 um 90° zwischen den entsprechenden Komponenten der frequenzspannungen jeweils in der Amplitude nach betreffenden Signale über deren gesamten Frequenzhöheren Frequenzen hin angehoben und mittels in der bereich auf. Die Ausgangsspannungen der Phasen-Weise miteinander gekoppelter Gleichrichter gleichge- schieber 11 und 12 werden in einem Verstärker 13 verrichtet werden, daß das Amplitudenverhältnis der so er- einigt und verlassen diesen Verstärker als zusammengehaltenen, zu einem einzigen übertragenen Steuersignal 20 setztes Ausgangssignal Va-

vereinigten Hüllkurvensignale übertrieben vom Ampli- Das Signal Va liegt im Tonfrequenzbereich und stellt

tudenverhältnis in den Aufnahmekanälen im Sinne einer die von den Mikrophonen 1 und 2 aufgenommenen Töne Vergrößerung der auf der Wiedergabeseite wahrge- dar. Es ist nicht nur zur stereophonischen Übertragung in nommenen Ortungsbreite abhängt. Verbindung mit dem oben beschriebenen Steuersignal,

Die Erfindung nutzt dabei die Erkenntnis, daß für 25 sondern auch zur einfachen nichtstereophonischen Wiederdie wiedergabeseitige Ortung der Tonquelle hauptsächlich gäbe in üblichen Tonwiedergabegeräten geeignet. Wie Änderungen der Lautstärke der von der Tonquelle abge- bereits erwähnt, kann ein derartiges, die zu übertrastrahlten Töne, wie sie z. B. zu Beginn eines Tones oder genden Töne darstellendes Signal aber auch auf andere bei Lautstärkesprüngen auftreten, von Bedeutung sind, Weise gebildet werden, z. B. unmittelbar als die Summe während eine sich daran anschließende, etwa gleich- 30 der Signale V_L und Vr oder durch ein besonderes Mikrobleibende Lautstärke von nur geringem Einfluß auf die phon oder mehrere solcher Mikrophone.
Ortung der Tonquelle ist, und daß höherfrequente Töne Die Signale Vl und Vr aus den Klang- und Volumenin erster Linie von. solchen Änderungen begleitet sind. regelschaltungen 5 und 6 werden außerdem je einem Ver-Sobald nun durch das erfindungsgemäße System auf der stärker 14 bzw. 15 zugeführt, deren Verstärkungsfaktor Wiedergabeseite eine Tonquelle stärker von der Mittel- 35 annähernd linear mit der Frequenz ansteigt, so daß in den ebene des Systems im Sinne einer Betonung des stereo- Verstärkerausgängen die höheren Frequenzen begünstigt phonischen Effektes fortgerückt erscheint und noch sind. Die beiden Ausgangssignale dieser Verstärker während der Tätigkeit dieser Tonquelle eine zweite Ton- werden mit V'_L bzw. V₁₁ bezeichnet. Sie laufen zu je quelle in Tätigkeit tritt oder einen Lautstärkesprung einem Verstärker 16 bzw. 17, der Gegentaktausgangserzeugt, tritt eine stereophonische Betonung dieser 40 signale erzeugt, die dann jeweils im Gegentakt zu Gleichzweiten Tonquelle auf. Da die wiedergabeseitig wahrge- richtern 18 und 19 geleitet werden. Die von den Gleichnommene Ortung einer Tonquelle hauptsächlich von richtern 18 und 19 gelieferten Signale entsprechen den Lautstärkenänderungen der von den Tonquellen abge- Hüllkurven von V'_L und V₁₁. Weiterhin sind die Gleichstrahlten Töne abhängt, ergibt sich in diesem Augenblick richter mit einem Spreizkreis 20 in einer solchen Weise eine Verschiebung der wahrgenommenen Ortung dieser 45 verbunden, daß die Unterschiede zwischen den beiden zweiten Tonquelle, während der Eindruck der Ortung der Hüllkurvensignalen vergrößert werden, so daß sich entersten Tonquelle noch aufrechterhalten bleibt, so daß im sprechend die auf der Wiedergabeseite wahrgenommene Ergebnis auf der Wiedergabeseite eine Vergrößerung der Ortungsbreite vergrößert. Die von den Gleichrichtern gewahrgenommenen Ortungsbreite auftritt, die, da sich lieferten, mit V₁] bzw. V₁I bezeichneten Hüllkurvendiese Vorgänge verhältnismäßig rasch wiederholen können, 50 signale werden, nachdem ihre Unterschiede vergrößert von der Anzahl der gleichzeitig vorhandenen Tonquellen worden sind, einer Endstufe 30 zugeführt, die aus den unabhängig ist und zu einer naturgetreuen stereopho- Signalen V"_L und V"_R ein Signal der Form
nischen Wiedergabe der von den Tonquellen abgestrahlten
Töne führt. _lo V'r.

Nachfolgend werden weitere Einzelheiten der Er- 55 ° γ^ _|_ γ^

findung in Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen näher erläutert. erzeugt. Der tatsächliche Aufbau dieser Endstufe, die

Fig. 1 zeigt schematisch in Blockform ein Beispiel für auch ein Filter zum Hervorheben verhältnismäßig ein stereophonisches Übertragungssystem gemäß der schneller Amplitudenänderungen enthalten kann, kann Erfindung; 60 an dieser Stelle als bekannt angesehen werden.

Fig. 2 zeigt Teile der Fig. 1 in Einzelheiten, und Eine geeignete Form der Gleichrichter 18 und 19 und

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung des Beispiels gemäß Fig. 1. des Spreizkreises 20 ist in der Fig. 2 dargestellt. Der

In der Darstellung der Fig. 1 sind zwei Richtmikro- Gleichrichter 18 besitzt eine Doppeldioden-Zweiweggleichphone 1 und 2, die auch in einem gemeinsamen Gehäuse richterröhre 21, welcher das Signal V'_L in Gegentaktuntergebracht sein können, mit dem Maximum ihrer 65 schaltung von dem als Phasenteüer wirkenden VerRichtcharakteristik in der Horizontalebene im rechten stärker 16 über den Transformator 22 zugeführt wird. Winkel zueinander angeordnet. Das Maximum der Rieht- Die Anoden der Gleichrichterröhre 21 sind mit den Enden charakteristik jedes Mikrophons liegt dabei im Winkel der Sekundärwicklung des Transformators 22 verbunden, von ungefähr 45³ zu der Richtung, aus der die Töne von Ein Tiefpaßfilter 23 ist mit der gemeinsamen Kathodeneiner oder mehreren Tonquellen aufgenommen werden 7° leitung für die beiden Systeme der Gleichrichterröhre ver-

bunden. Dieses Filter besteht aus Widerständen und Kapazitäten, die in der dargestellten Weise geschaltet sind. Das eine Eingangssignal für die Endstufe 30 (Fig. 1) wird über dieses Filter an der Endklemme 24 abgenommen und der Endstufe 30 zugeführt. Der Gleichrichter 19 ist ähnlich aufgebaut, er enthält eine Doppeldiodenröhre 25, einen Eingangstransformator 26 und ein Tiefpaßfilter 27, von dessen Endklemme 28 das Hüllkurvensignal F₇/ abgenommen und der Endstufe 30 zugeführt werden kann.

Um bei den Gleichrichtern die erwünschte Vergrößerung der Unterschiede der Hüllkurvensignale zu bewirken, sind die unteren Klemmen der Filter 23 und 27 gemeinsam über ein weiteres Tiefpaßfilter 29 (ähnlich den Filtern 23 und 27) mit dem Mittelabgriff der Sekundärwicklungen der Transformatoren 22 und 26 verbunden. Das Filter 29 bildet den Spreizkreis 20. Die Verbindungsstelle der Filter 23, 27 und 29 liegt an einem Punkt 31 von festem Potential.

Die Röhren 21 und 25 der in Fig. 2 dargestellten Gleichrichter liefern in bekannter Weise die Modulationen oder Hüllkurven der Signale V'_L und Vj₁, wobei die Tiefpaßfilter 23 und 27 als Glättungskreise wirken und Signale von höherer Frequenz als der gewünschten oberen Grenzfrequenz unterdrücken. Durch das Filter 29 in der gemeinsamen Rückleitung für die beiden Gleichrichter wird jeder Unterschied zwischen den Ausgangssignalen der Gleichrichter vergrößert. Wenn nämlich beispielsweise das Eingangssignal V'_L zunimmt, erzeugt der dadurch ansteigende Strom in der Röhre 21 eine Potentialdifferenz über dem Tiefpaßfilter 29 von solcher Polarität, daß die Gleichrichterröhre 25 in Sperrichtung vorgespannt wird. Auf diese Weise wird ein Teilbetrag jedes Hüllkurvensignals dem Gleichrichter für das andere Hüllkurvensignal als Vorspannung in Sperrichtung zugeführt, so daß das letztere Hüllkurvensignal entsprechend reduziert wird. Falls daher das eine Signal stärker ist als das andere, wird im Ergebnis das schwächere Signal weiter geschwächt und somit der Unterschied dieser Signale vergrößert. In der Praxis haben sich Werte der gleichen Größenordnung für die Widerstände 32, 33 und 34 in den Tiefpaßfiltern 23, 27 und 29 als geeignet erwiesen. Der Wert des Widerstandes 34 kann j edoch auch zwischen dem halben und dem ganzen Wert der beiden Widerstände 32 oder 33 liegen.

Das Tiefpaßfilter 29 wird gebraucht, um die Kopplungsspannung zwischen den beiden Gleichrichtern zu glätten. Ein Schalter 35 kann zum Aufheben dieser Kopplung vorgesehen sein, wenn dies für besondere Übertragungen gewünscht wird.

Eine abgeänderte Ausführung ist in Fig. 3 dargestellt. Die Signale Vj, und Vj. werden hier je zwei Gleichrichtern 18 a und 18 δ bzw. 19« und 19 δ zugeführt. Die Gleichrichter 18 a und 19« können die in Fig. 2 dargestellte Schaltung besitzen, enthalten jedoch nicht den Spreizkreis 20, der die beiden Gleichrichter miteinander koppelt. Die Gleichrichter 185 und 19 δ können ebenfalls so geschaltet sein. Ihre Schaltung ist aber umgekehrt so beschaffen, daß ihre Ausgangssignale den Negativwerten der Ausgangssignale der Gleichrichter 18 a und 19« entsprechen. Die Ausgänge der Gleichrichter 18 δ und 19 δ sind mit Spannungsteilern 36 bzw. 37 verbunden, die so eingestellt sind, daß der gewünschte Bruchteil der obenerwähnten, in negativer Richtung wirkenden Hüllkurvensignale abgegriffen wird. Diese Teilsignale werden über Verzögerungsglieder 38 bzw. 39 an Summierverstärker 40 und 41 in einer solchen Weise gelegt, daß das verzögerte Teilsignal aus dem Gleichrichter 19 δ dem Ausgangssignal des Gleichrichters 18« und analog das verzögerte Teilsignal aus dem Gleichrichter 18 δ dem Ausgangssignal des Gleichrichters 19« hinzuaddiert wird. Auf diese Weise werden zwei Hüllkurvensignale mit vergrößerter Ortungssignifikanz erzeugt. Diese Signale werden ebenfalls mit Vj' und Vj; bezeichnet, da sie den in Fig. 1 und 2 in gleicher Weise bezeichneten Signalen entsprechen.

Die Verzögerung der Teilsignale, die bei der Vergrößerung des Unterschiedes der Hüllkurvensignale gebraucht wird, dient einmal zur Kompensation der Verzögerung der von den Wänden des Studios reflektierten Schallwellen, aber auch gleichzeitig zum Erzielen des höchstmöglichen realen stereophonischen Effektes. Die Verzögerung, die die Glieder 38 und 39 liefern, kann etwa in der Größenordnung von 50 ms liegen.

Wie in den Zeichnungen angedeutet, sind die durch die Spannungsteiler 36 und 37 erzeugten Dämpfungen und die durch die Verzögerungsglieder 38 und 39 erzeugten Verzögerungen einstellbar.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Stereophonisches Tonübertragungssystem mit einem gemeinsamen Übertragungskanal für Tonfrequenzspannungen und mit einem Steuerkanal, in welchem ein vom Verhältnis der Amplituden der Tonfrequenzspannungen in zwei Aufnahmekanälen abhängiges Steuersignal übertragen wird, das empfangsseitig die Amplituden der Tonfrequenzspannungen in zwei den Aufnahmekanälen entsprechenden, vom gemeinsamen Übertragungskanal gespeisten Wiedergabekanälen steuert, dadurch gekennzeichnet, daß aus den beiden Aufnahmekanälen abgezweigte Tonfrequenzspannungen jeweils in der Amplitude nach höheren Frequenzen hin angehoben und mittels in der Weise miteinander gekoppelter Gleichrichter gleichgerichtet werden, daß das Amplitudenverhältnis der so erhaltenen, zu einem einzigen übertragenen Steuersignal vereinigten Hüllkurvensignale übertrieben vom Amplitudenverhältnis in den Aufnahmekanälen im Sinne einer Vergrößerung der auf der Wiedergabeseite wahrgenommenen Ortungsbreite abhängt.

2. Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter (18, 19) für die aus den Aufnahmekanälen abgezweigten Tonfrequenzspannungen über eine gemeinsame Impedanz (29) miteinander gekoppelt sind (Fig. 2).

3. Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede der aus den Aufnahmekanälen abgezweigten Tonfrequenzspannungen ein Paar gegensinnig gepolter Gleichrichter (18«, 18 δ bzw. 19«, 19δ) vorgesehen ist und daß jeweils die Ausgangsspannung des einen Gleichrichters eines Paares über einen einstellbaren Spannungsteiler (36 bzw. 37) und ein Verzögerungsglied (38, 39) zur Ausgangsspannung des Gleichrichters entgegengesetzter Polung des anderen Paares addiert wird (Fig. 3).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 650 116,701 326, 756 615.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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