DE19715498A1

DE19715498A1 - Stereobildverbesserungsvorrichtung und -verfahren unter Verwendung von Tabellen

Info

Publication number: DE19715498A1
Application number: DE19715498A
Authority: DE
Inventors: Byung-Chul Park; She-Woong Jeong; Soon-Koo Kweon; Tae-Sun Kim; Yang-Ho Kim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1996-04-15
Filing date: 1997-04-14
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: DE19715498B4; US5930733A; JPH1051900A; KR970073215A; JP3953575B2; KR0175515B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf stereophoni sche bzw. akustische Vorrichtungen und Verfahren und insbe sondere auf stereophonische bzw. akustische Bildverbesse rungsvorrichtungen und -verfahren.

Üblicherweise enthalten stereophonische Signale ein Eingangssignal eines linken Kanals und ein Eingangssignal eines rechten Kanals. Ein Summensignal wird durch Addieren der zwei Signale erzielt, wohingegen ein Differenzsignal durch Subtrahieren eines Signals von dem anderen erzielt wird.

Es ist bekannt, Tonwiedergabesysteme (sound retrieval systems, SRS) zu verwenden, um Töne wiederzugeben, die ei nem Originalton sehr ähneln, um dreidimensionale Tonbilder unter Verwendung von zwei Lautsprechern zu erzeugen und den Hörbereich unabhängig von Eingangssignalen des Mono-, Ste reo- oder kodierten Umgebungstons zu erweitern. Entspre chend dem Grundprinzip von SRS sind ein dreidimensionales Signal und gerichtete Achtungssignale (cues) eines Tonsy stems durch das Verfahren der Behandlung bzw. Bearbeitung eines gerichteten Tons und eines zentralisierten Tons wie ein Gespräch, ein Gesang und eine solistische Darbietung aus dem Summensignal (L+R) und Umgebungssignalen wie re flektierte Töne und Nach- bzw. Wiederhall vorgesehen.

Mit anderen Worten, SRS ist eine Tonbearbeitungstechnik auf der Grundlage des menschlichen Gehörsystems und kann sich von einem herkömmlichen Stereosystem oder einer Toner weiterungstechnik unterscheiden. Daher benötigt SRS keine Operationen wie Zeitverzögerung, Phasenverschiebung und Ko dieren oder Dekodieren.

Ein anderes charakteristisches Merkmal herkömmlicher SRS besteht darin, daß im allgemeinen keine Auswirkungen von der Position der Lautsprecher ausgehen, wodurch ein dreidimensionaler Stereoton ähnlich wie bei einer Lifeauf führung unabhängig von der Position eines Zuhörers ermög licht wird. Wenn zur Aufnahme ein Stereomikrofon verwendet wird, kann es bezüglich einer bestimmten Frequenz schwierig sein, seitliche Töne geeignet wiederzugeben, da das Mikro fon auf die Frequenz nicht auf dieselbe Weise wie das menschliche Gehör anspricht. Jedoch kann SRS die Frequenz und das Verhältnis des direkten und indirekten Tons repro duzieren, so daß ein Zuhörer Töne ähnlich wie das Original hören kann.

Wie in Fig. 7 dargestellt enthält ein SRS üblicherweise eine Stereobildverbesserungseinrichtung 10 und eine Per spektivekorrektureinrichtung 30. Jede dieser Einrichtungen kann ebenfalls als unabhängiges SRS verwendet werden. Die Stereobildverbesserungseinrichtung 10 empfängt ein linkes Eingangstonsignal L_in und ein rechtes Eingangstonsignal R_in und gibt nach einer selektiven Verbesserung ein erstes lin kes Signal L_out1 und ein erstes rechtes Signal R_out1 aus. Die Perspektivekorrektureinrichtung 30 empfängt die Aus gangssignale L_out1 und R_out1 von der Stereobildverbesse rungseinrichtung 10 und gibt nach einer Korrektur der Si gnale bezüglich der Richtung der Tonquelle unabhängig von der Position der Lautsprecher ein zweites linkes Signal L_out2 und ein zweites rechtes Signal R_out2 aus.

Somit enthält wie in Fig. 7 dargestellt eine stereopho nische bzw. akustische Vorrichtung, welche ein herkömmli ches SRS verwendet, eine Stereobildverbesserungseinrichtung 10 zur Ausgabe von ersten Tonsignalen nach links L_out1 und nach rechts R_out1, nachdem zuerst Toneingangssignale von links L_in und von rechts R_in empfangen wurden, worauf ein Differenzsignal der zwei Eingangssignale verbessert wird.

Die stereophonische Vorrichtung enthält ebenfalls eine Per spektivekorrektureinrichtung 30 zur Ausgabe zweiter Tonsi gnale nach links L_out2 und nach rechts R_out2 nach Empfang der ersten Tonsignale L_out1 und R_out1 von der Stereobildver besserungseinrichtung 10, worauf die Signale bezüglich der Richtung der Tonquelle unabhängig von der Position der Lautsprecher korrigiert wird.

Bei der Stereobildverbesserungseinrichtung 10 entspre chend Fig. 8 empfängt ein erster Hochpaßfilter 11 ein lin kes Eingangstonsignal L_in, und ein zweiter Hochpaßfilter 12 empfängt das rechte Eingangstonsignal R_in. Beide Eingangs signale werden von den 30 kHz-Hochpaßfiltern 11 und 12 der art gefiltert, daß das Tonsystem vor Energie mit übermäßig niedriger Frequenz geschützt werden kann, welche infolge einer physikalischen Einwirkung auftreten kann.

Ein erster Addierer 13 empfängt und addiert die Aus gangssignale des ersten Hochpaßfilters 11 und des zweiten Hochpaßfilters 12 und erzeugt ein Summensignal (L+R). Ein erster Subtrahierer 14 empfängt die Ausgangssignale von dem ersten Hochpaßfilter 11 und dem zweiten Hochpaßfilter 12 und erzeugt ein Differenzsignal (L-R). Auf diese Weise wird das Summensignal (L+R) oder das Differenzsignal (L-R) aus den zwei Eingangssignalen nach einem Hindurchtreten durch die Hochpaßfilter 11 und 12 gebildet.

Das Differenzsignal (L-R) wird einem Spektrumanalysator 15 eingegeben, welcher beispielsweise sieben Bandpaßfilter enthält. Der Spektrumanalysator 15 klassifiziert die Diffe renz des Differenzsignals (L-R) in 7 Bänder und gibt sie aus.

Ein dynamischer Summensignalempfänger 17 gibt nach dem Empfang des Summensignals (L+R) und des Ausgangssignals von dem Spektrumanalysator 15 ein Summensignal (L+R)_p aus, wel ches durch das entzerrende Steuersignal X1 entzerrt worden ist. Ein dynamischer Differenzsignalentzerrer 18 gibt nach dem Empfang des Differenzsignals (L-R) und des Ausgangssi gnals von dem Spektrumanalysator 15 ein Differenzsignal (L- R)_p aus, welches durch das Entzerrungssteuersignal X1 ent zerrt worden ist.

Jedes der 7-Band-Ausgangssignale von dem Spektrumanaly sator 15 wird nach einem Hindurchtreten durch eine interne Gleichrichterschaltung und Puffer einem dynamischen Summen signalentzerrer 17 und einem dynamischen Differenzsignal entzerrer 18 als Steuersignal eingegeben. Jeder der dyna mischen Entzerrer 17 und 18 enthält ebenfalls sieben Band paßfilter, welche durch das Ausgangssignal von dem Spek trumanalysator 15 bestimmt werden.

Die Bandpaßfilter heben eine Komponente niedriger Fre quenz im Vergleich zu einer Komponente hoher Frequenz her vor. Als Ergebnis wird ein Signal des dynamischen Diffe renzentzerrers 18 bei derselben Bandfrequenz entsprechend der Skala bzw. dem Umfang des Ausgangssignals von dem Band paßfilter des Spektrumanalysators 15 abgeschwächt. Bezüg lich des Summensignals (L+R) kann eine große Komponente des Differenzsignals (L-R) stärker als eine kleine Komponente verstärkt werden, was zu einem Ansteigen der Differenz zwi schen der großen Komponente und der kleinen Komponente führt, um die Verbesserung des Stereobilds durch aufeinan derfolgende Verfahren danach zu bewirken. Jeder der Band paßfilter des Spektrumanalysators 15 und der dynamischen Entzerrer 17 und 18 weist vorzugsweise sieben Intervalle pro Oktave auf. Die Mittenfrequenzen der Intervalle betra gen 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1kHz, 2kHz, 4kHz und 8kHz.

Ein festgelegter Entzerrer 19 empfängt das Differenz signal (L-R)_p von dem dynamischen Differenzsignalentzerrer 18 und gibt ein abgeschwächtes Signal in dem Band von 1 kHz bis 4kHz aus. Eine unangemessene Hervorhebung der Signale kann in dem Frequenzband von 1 kHz bis 4kHz verhindert wer den, welches in einem empfindlichen Bereich des menschli chen Gehörs liegt.

Eine Steuerschaltung 16 empfängt das Summensignal (L+R) von dem ersten Addierer 13, das Differenzsignal (L-R) von dem ersten Subtrahierer 14 und das Rückkopplungssteuersi gnal X3 und steuert danach das Summensignal (L+R) und das verarbeitete Differenzsignal (L-R)_p auf ein bestimmtes Ver hältnis. Somit kann verhindert werden, daß ein künstlicher Nach- bzw. Wiederhall irrtümlicherweise verstärkt wird und ein Entzerrungssteuersignal X1 und ein Multiplikationssteu ersignal X2 ausgegeben wird.

Wenn mit anderen Worten ein künstlicher Nachhall als kleines Differenzsignal (L-R) angesehen wird, kann das Si gnal in demselben Band verstärkt werden, um einen unange nehmen Ton zu erzeugen. Wenn der Umfang des verarbeiteten Differenzsignals (L-R)_p ein vorbestimmtes Verhältnis über schreitet, obwohl sogar das Summensignal (L+R) groß genug ist, kann das Differenzsignal als künstlicher Nachhall an gesehen werden und kontinuierlich gesteuert werden. Eine derartige Steuerung kann bezüglich des Frequenzbands von 500 Hz, 1kHz und 2kHz restriktiv durchgeführt werden, wobei die Frequenz einer solistischen Darbietung oder einer Ge sangsdarbietung vorherrscht.

Ein erster Multiplizierer 21 multipliziert das Aus gangssignal von dem dynamischen Summensignalentzerrer 17 und einen ersten Korrekturfaktor K1 und gibt das resultie rende Signal aus. Ein zweiter Multiplizierer 22 multipli ziert das Ausgangssignal von dem festgelegten Entzerrer 19 und ein multiplizierendes Steuersignal X2 und gibt ein Rückkopplungssteuersignal X3 aus. Ein dritter Multiplizie rer 23 multipliziert das Ausgangssignal von dem zweiten Multiplizierer 22 und einen zweiten Korrekturfaktor K2 und gibt das resultierende Signal aus. Nach den oben beschrie benen Operationen wird das Tonsignal weiter dem ersten Korrekturfaktor K1 und dem zweiten Korrekturfaktor K2 unter worfen, woraus sich ein endgültiges Stereobildverbesse rungssignal ergibt.

Die Operationen, welche wie oben beschrieben von der Stereobildverbesserungseinrichtung 10 durchgeführt werden, können somit durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden:

L_out1 = L_in + K1 (L+R)_p + K2 (L-R)_p (1)

R_out1 = R_in + K1 (L+R)_p + K2 (L-R)_p (2)

In den Gleichungen (1) und (2) besteht eines der Haupt merkmale der Stereobildverbesserungseinrichtung 10 darin, daß eine relativ kleine Komponente des Differenzsignals (L- R) selektiv verstärkt werden kann.

Ein vierter Multiplizierer 24 multipliziert das Aus gangssignal von dem dritten Multiplizierer 23 und -1. Ein zweiter Addierer 25 addiert die Ausgangssignale von dem er sten Hochpaßfilter 11, von dem ersten Multiplizierer 21 und von dem dritten Multiplizierer 23 und gibt das resultie rende linke Ausgangssignal L_out1 aus. Ein dritter Addierer 26 addiert die Ausgangssignale von dem zweiten Hochpaßfil ter 12, von dem vierten Multiplizierer 24 und von dem er sten Multiplizierer 21 und gibt das resultierende rechte Ausgangssignal R_out1 aus.

Somit enthält wie in Fig. 2 dargestellt die Stereobild verbesserungseinrichtung 10: einen ersten Hochpaßfilter 11 zur Ausgabe eines Signals nach dem Filtern des Eingangssi gnals L_in; einen zweiten Hochpaßfilter 12 zur Ausgabe eines Signals nach dem Filtern des Eingangssignals R_in; einen er sten Addierer 13 zur Ausgabe eines Summensignals (L+R) nach dem Addieren beider Ausgangssignale von dem ersten Hochpaß filter 11 und dem zweiten Hochpaßfilter 12; und einen er sten Subtrahierer 14 zur Ausgabe eines Differenzsignals (L- R) nach dem Subtrahieren des Ausgangssignals des zweiten Hochpaßfilters 12 von dem Ausgangssignal des ersten Hoch paßfilters 11. Die Stereobildverbesserungseinrichtung 10 enthält ebenfalls einen Spektrumanalysator 15 zur Ausgabe von Signalen nach dem Klassifizieren der Frequenz des Dif ferenzsignals (L-R) in ein 7-Band; einen dynamischen Sum mensignalentzerrer 17 zur Ausgabe eines Summensignals (L+R)_p nach dem Empfang des Summensignals (L+R) von dem Ad dierer 13 und eines Ausgangssignals von dem Spektrumanaly sator 15, welche durch ein Entzerrungssteuersignal X1 ent zerrt werden; einen dynamischen Differenzsignalentzerrer 18 zur Ausgabe eines Differenzsignals (L-R)_p nach Empfang des Differenzsignals (L-R) von dem Subtrahierer 14 und des Aus gangssignals von dem Spektrumanalysator 15, welche durch das Entzerrungssteuersignal X1 entzerrt werden; und einen festgelegten Entzerrer 19 zum Empfang des Differenzsignals (L-R)_p von dem dynamischen Differenzsignalentzerrer 18 und zum Abschwächen der Frequenz des Signals in dem Band von 1kHz bis 4kHz vor der Ausgabe des Signals.

Die Stereobildverbesserungseinrichtung 10 enthält eben falls eine Steuerschaltung 16 zur Ausgabe des Entzerrungs steuersignals X1 und eines Multiplikationssteuersignals X2 nach dem Empfang des Summensignals (L+R) von dem ersten Ad dierer 13, des Differenzsignals (L-R) von dem ersten Sub trahierer 14 und eines Rückkopplungssteuersignals X3 und steuert danach das Summensignal (L+R) und das Differenzsi gnal (L-R) auf ein bestimmtes Verhältnis und verhindert, daß ein künstlicher Nachhall irrtümlich verstärkt wird; ei nen ersten Multiplizierer 21 zum Multiplizieren eines er sten Korrekturfaktors K1 und eines Ausgangssignals von dem dynamischen Summensignalentzerrer 17; einen zweiten Multi plizierer 22 zum Erzeugen des Rückkopplungssteuersignals X3 nach dem Multiplizieren des Ausgangssignals von dem festge legten Entzerrer 19 und des Steuersignals X2; einen dritten Multiplizierer 23 zum Multiplizieren des Ausgangssignals von dem zweiten Multiplizierer 22 und eines zweiten Korrek turfaktors K2; und einen vierten Multiplizierer 24 zum Mul tiplizieren des Ausgangssignals von dem dritten Multipli zierer 23 und -1.

Die Stereobildverbesserungseinrichtung 10 enthält eben falls einen zweiten Addierer 25 zur Ausgabe eines linken Signals L_out1 nach dem Empfang des Ausgangssignals von dem ersten Hochpaßfilter 11, des Ausgangssignals von dem ersten Multiplizierer 21 und des Ausgangssignals von dem dritten Multiplizierer 23; und einen dritten Addierer 26 zur Ausga be eines rechten Signals R_out1 nach dem Addieren des Aus gangssignals von dem zweiten Hochpaßfilter 12, des Aus gangssignals von dem vierten Multiplizierer 24 und des Aus gangssignals von dem ersten Multiplizierer 21.

Die Perspektivekorrektureinrichtung 30 von Fig. 7 wird im folgenden beschrieben. Wenn ein Lautsprecher vorne oder an der Seite wie die Türlautsprecher eines Autos positio niert wird oder wenn ein Kopfhörer verwendet wird, kann die Perspektive der Seitenkomponente des Tons oder der Mitten komponente des Tons durch die Perspektivekorrektureinrich tung korrigiert werden.

Fig. 9A bis 9D zeigen Kurven, welche die Frequenz charakteristik entsprechend den Positionen einer Tonquelle darstellen. Fig. 9A stellt eine Kurve der Frequenz dar, die von dem menschlichen Gehör wahrgenommen wird, wenn sich die Tonquelle vorne befindet, und Fig. 9B stellt eine Kurve der Frequenz dar, wenn die Tonquelle sich in einem rechten Win kel befindet. Wie dargestellt kann derselbe Tonpegel unter schiedlich von dem menschlichen Gehör entsprechend der Po sition der Tonquelle und der Frequenz wahrgenommen werden.

Fig. 9C stellt eine Kurve der Frequenz dar, wenn sich die Tonquelle vorne befindet, während der Lautsprecher an der Seite positioniert ist. Wenn beispielsweise ein Kopfhö rer verwendet wird, kann ein Entzerrer zum Korrigieren der Richtung der Mittentonkomponente oder der vorderen Tonkom ponente benötigt werden. Fig. 9D stellt ähnlich dar, daß ein Entzerrer zum Korrigieren der Seitentonkomponente von dem vorne positionierten Lautsprecher benötigt werden kann.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10 wird im folgenden der Be trieb der Perspektivekorrektureinrichtung 30 beschrieben. Wie in Fig. 10 dargestellt enthält die Perspektivekorrek tureinrichtung 30: einen ersten Addierer 31 zum Erzeugen eines Summensignals (L+R) nach dem Addieren des linken Ein gangssignals L_in oder L_out1 und des rechten Eingangssignals R_in oder R_out1; einen ersten Subtrahierer 32 zum Erzeugen eines Differenzsignals (L-R) nach dem Subtrahieren des rechten Eingangssignals R_in von dem linken Eingangssignal L_in; einen festgelegten Summensignalentzerrer 33 zum Erzeu gen eines Summensignals (L+R)_s nach dem Entzerren des Sum mensignals (L+R); und einen festgelegten Differenzsignal entzerrer 34 zum Erzeugen eines Differenzsignals nach dem Entzerren des Differenzsignals (L-R)_s.

Die Perspektivekorrektureinrichtung 30 enthält eben falls eine erste Wahleinrichtung 35 zum Wählen entweder des Summensignals (L+R) oder des entzerrten Summensignals (L+R)_s im Ansprechen auf ein Wählsignal S; eine zweite Wähleinrichtung 36 zum Wählen entweder des Differenzsignals (L-R) oder des entzerrten Differenzsignals (L-R)_s im An sprechen auf das gewählte Signal S; und einen ersten Multi plizierer 37 zum Multiplizieren eines Ausgangssignals von der zweiten Wähleinrichtung 36 und -1. Die Perspektivekor rektureinrichtung 30 enthält ebenfalls einen zweiten Addie rer 38 zum Erzeugen eines zweiten linken Ausgangssignals L_out2 nach dem Addieren von Ausgangssignalen von der ersten Wähleinrichtung 35 und von der zweiten Wähleinrichtung 36; und einen dritten Addierer 39 zum Erzeugen eines zweiten rechten Ausgangssignals R_out2 nach dem Addieren von Aus gangssignalen von der ersten Wähleinrichtung 35 und von dem ersten Multiplizierer 37.

Der erste Addierer 31 gibt das Summensignal (L+R) nach dem Addieren des linken Eingangssignals L_in oder L_out1 und des rechten Eingangssignals R_in oder R_out1 aus. Der erste Subtrahierer 32 gibt das Differenzsignal (L-R) nach dem Subtrahieren des rechten Eingangssignals R_in von dem linken Eingangssignal L_in aus. Somit wird das Summensignal (L+R) oder das Differenzsignal (L-R) von dem linken Eingangssign al und dem rechten Eingangssignal erzeugt, welches dem festgelegten Summensignalentzerrer 33 bzw. dem festgelegten Differenzsignalentzerrer 34 eingegeben wird.

Der festgelegte Summensignalentzerrer 33 gibt ein ver arbeitetes Summensignal (L+R)_s nach dem Entzerren des ein gegebenen Summensignals (L+R) aus. Der festgelegte Diffe renzsignalentzerrer 34 gibt ein verarbeitetes Differenzsi gnal (L-R)_s nach dem Entzerren des eingegebenen Differenz signals (L-R) aus. Die Charakteristik des festgelegten Sum mensignalentzerrers 33 ist wie in Fig. 9C dargestellt der art beschaffen, daß eine Korrekturkonfiguration üblicher weise zum Kompensieren der Mittentonkomponente von den Sei tenlautsprechern erfordert wird, wohingegen der festgelegte Differenzsignalentzerrer 34 wie in Fig. 9D dargestellt üb licherweise eine Korrekturkonfiguration erfordert, um die Seitentonkomponente von dem vorne positionierten Lautspre cher zu kompensieren.

Die erste Wähleinrichtung 35 ist ein Multiplexer zum Wählen eines der zwei Eingangssignale, des Summensignals (L+R) und des verarbeiteten Summensignals (L+R)_s im Anspre chen auf das Wählsignal S. Die zweite Wähleinrichtung 36 wählt entweder das Differenzsignal (L-R) oder das verarbei tete Differenzsignal (L-R)_s im Ansprechen auf das gewählte Signal S.

Der erste Multiplizierer 37 multipliziert das Ausgangs signal von der zweiten Wähleinrichtung 36 und -1 und gibt das resultierende Signal aus. Der zweite Addierer 38 gibt das zweite linke Ausgangssignal L_out2 nach dem Addieren der Ausgangssignale von der ersten Wähleinrichtung 35 und von der zweiten Wähleinrichtung 36 aus. Der dritte Addierer 39 gibt das zweite rechte Ausgangssignal R_out2 nach dem Addie ren der Ausgangssignale von der ersten Wähleinrichtung 35 und von dem ersten Multiplizierer 37 aus.

Somit werden die endgültigen Ausgangssignale, d. h. das zweite linke Ausgangssignal L_out2 und das zweite rechte Ausgangssignal R_out2, durch eine Mischerschaltung des zwei ten Addierers 38 und des dritten Addierers 39 erzeugt. Das oben beschriebene Verfahren kann durch die folgenden Glei chungen ausgedrückt werden:

L_out = (L+R)_s + (L-R)_s (3)

R_out = (L+R)_s + (L-R)_s (4)

wobei (L+R)_s und (L-R)_s jeweils das Summensignal bzw. das Differenzsignal darstellen, welche in dem Entzerrer im Ansprechen auf das Wählsignal S verarbeitet werden.

Wenn entsprechend den Gleichungen (3) und (4) das Wähl signal den ersten Anschluß der ersten Wähleinrichtung 35 oder der zweiten Wähleinrichtung 36 wählt, wird das System zum Kompensieren des Seitentonsignals von dem vorderen Lautsprecher gestaltet, wobei das Differenzsignal (L-R)_s wie in Fig. 9D dargestellt kompensiert wird, wohingegen das Summensignal (L+R)_s unbearbeitet verbleibt, da sich der Lautsprecher vorne befindet. Wenn umgekehrt das Wählsignal S den zweiten Anschluß der ersten Wähleinrichtung 35 oder der zweiten Wähleinrichtung 36 wählt, wird das System zum Kompensieren des vorderen Tonsignals von dem Seitenlaut sprecher gestaltet.

In einem derartigen Fall muß die Charakteristik des festgelegten Summensignalentzerrers 33 und des festgelegten Differenzsignalentzerrers 34 nicht so genau wie in Fig. 9C oder 9D dargestellt sein. Es kann ausreichen, lediglich die Hauptfrequenzen wie etwa 500 Hz, 1kHz und 8kHz zu entzer ren, deren Charakteristik in der folgenden Tabelle darge stellt ist.

Tabelle

Abschließend dargestellt, das SRS ist unabhängig von der aufgezeichneten Tonquelle zur Wiedergabe des ursprüng lichen Stereobilds geeignet, wobei der Hörbereich erweitert ist und die Richtungscues der ursprünglichen Tonquelle wie dererlangt werden. Darüber hinaus kann das SRS vorteilhaft gegenüber anderen Tonsteuersystemen wie Dolby Prologic sein, welche die Tonquelle oder andere Effektprozessoren beschränken, welche eine zusätzliche Verzögerung erfordern können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von dem Stand der Technik stereophonische bzw. akustische Bildverbesserungsvorrichtungen und -verfahren vorteilhaft weiterzubilden. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der un abhängigen Ansprüche gelöst.

Die vorliegende Erfindung tritt der Realisierung in Be zug darauf entgegen, daß bei dem herkömmlichen SRS der Spektrumanalysator wie oben beschrieben lediglich das Spek trum des Differenzsignals bezüglich des jeweiligen Fre quenzbands vergleicht. Daher kann es schwierig sein, ein genaues Wiedererlangen eines dreidimensionalen Tons zu er zielen. Insbesondere kann ein Signal bei einem bestimmten Frequenzband nicht lediglich durch die Größe des entspre chenden Bands sondern ebenfalls durch ein Signal eines an deren Frequenzbands beeinträchtigt werden. Es ist schwierig für das herkömmliche SRS, die Interferenzen zu steuern, die bei den verschiedenen Frequenzbändern auftreten.

Die vorliegende Erfindung tritt ebenfalls der Realisa tion dahingehend entgegen, daß bei dem herkömmlichen SRS bei demselben Frequenzband eine Steuerung üblicherweise le diglich bezüglich der Basis der Größe des Differenzsignals ohne Bezug auf die absolute Größe des linken Signals und des rechten Signals durchgeführt wird. Praktisch kann es jedoch erwünscht werden, das System als Funktion des linken Signals und des rechten Signals zu beschreiben.

Es wird beispielsweise angenommen, daß die Größe des Differenzsignals bei einem Satz linker und rechter Signale, 50 mV und 40 mV, gleich derjenigen des Differenzsignals ei nes anderen Satzes linker und rechter Signale, 500 mV und 490 mV, ist. Obwohl die Größe der Differenzsignale in dem obigen Beispiel gleich ist, unterscheidet sich die absolute Größe jedes Signals erheblich. Dementsprechend sollte die Charakteristik der Entzerrer unterschiedlich sein, und die Differenz zwischen den zwei Signalen sollte auf der Grund lage des Verhältnisses bestimmt werden.

Die vorliegende Erfindung stellt verbesserte stereopho nische bzw. akustische Vorrichtungen und Verfahren unter Verwendung einer Tabellenarchitektur bereit, wobei der Sta tus oder die Änderung eines Eingangssignals genau wiederer langt werden kann und eine Stereobildverbesserung und eine Perspektivekorrektur verläßlich erzielt werden kann. Da ei ne Tabelle verwendet wird, können die stereophonischen Vorrichtungen programmierbar sein, um einer Vielzahl von Bedürfnissen entsprechend dem Geschmack des Benutzers und dem Erfordernis der Bequemlichkeit zu genügen.

Insbesondere verarbeiten stereophonische Bildverbesse rungsvorrichtungen entsprechend der vorliegenden Erfindung ein linkes Eingangssignal und ein rechtes Eingangssignal. Ein erster Spektrumanalysator gibt eine Mehrzahl linker Ausgangssignale für eine entsprechende Mehrzahl von Fre quenzbändern im Ansprechen auf das linke Eingangssignal aus. Ein Spektrumanalysator gibt eine Mehrzahl rechter Aus gangssignale für eine entsprechende Mehrzahl von Frequenz bändern im Ansprechen auf das rechte Eingangssignal aus.

Ein Tabellennachschlagesystem ist ebenfalls enthalten, welches auf die Mehrzahl von linken Ausgangssignalen zur Ausgabe einer Mehrzahl von Paaren linker Ausgangssignale anspricht und welches ebenfalls auf die Mehrzahl von rech ten Ausgangssignalen zur Ausgabe einer Mehrzahl von Paaren rechter Ausgangssignale anspricht. Ein erster Addierer spricht auf die Mehrzahl von Paaren linker Ausgangssignale an, um die Mehrzahl von Paaren linker Ausgangssignale zu addieren, um endgültige linke Ausgangssignale zu erzeugen. Ein zweiter Addierer spricht auf die Mehrzahl von Paaren rechter Ausgangssignale an, um die Mehrzahl von Paare rech ter Ausgangssignale zu addieren, um die endgültigen rechten Ausgangssignale zu erzeugen.

Durch Verwendung einer Tabelle kann eine größere Flexi bilität erzielt werden, und es kann eine Steuerung auf der Grundlage der absoluten Größe des linken Signals und des rechten Signals und nicht lediglich der Größe des Diffe renzsignals durchgeführt werden. Die Tabelle kann ebenfalls im Ansprechen auf die Eingabe eines Benutzers programmiert werden, um dem Geschmack eines Benutzers und anderen Erwä gungen zu genügen.

Der erste und zweite Spektrumanalysator können Fre quenzbänder benutzen, welche sich proportional zu der Emp findlichkeit des menschlichen Gehörs verhalten, wobei bei spielsweise die Empfindlichkeit des Gehörs im unteren Be reich bei etwa 3 kHz liegt. Das Tabellensystem enthält vor zugsweise eine Mehrzahl von Tabellen, welche entsprechend jeweiliger Frequenzen unterteilt sind und weiter in eine Mehrzahl von Untertabellen entsprechend der Größe der je weiligen Frequenzbänder unterteilt sind.

Eine bestimmte Ausführungsform eines Tabellensystems weist einen Speicher auf, welcher eine Mehrzahl von Rei henadreßleitungen und Spaltenadreßleitungen enthält, die auf die Mehrzahl von rechten Ausgangssignalen bzw. linken Ausgangssignalen ansprechen. Der Speicher enthält eine Mehrzahl von Zellen, welche eine Mehrzahl von Parametern speichern. Die Ausgabeparameter der Zellen werden darin im Ansprechen auf die Spaltenadreßleitungen und die Rei henadreßleitungen gespeichert. Ein Interpolationssystem enthält vier Interpolationsvorrichtungen, welche interpo lierte Parameter im Ansprechen auf die Parameter ausgeben, welche von dem Speicher empfangen werden. Ein erster Multi plizierer multipliziert das linke Eingangssignal und das Ausgangssignal von der ersten Interpolationsvorrichtung. Ein zweiter Multiplizierer multipliziert das linke Ein gangssignal und das Ausgangssignal von der zweiten Interpo lationsvorrichtung. Ein dritter Multiplizierer multipli ziert das rechte Eingangssignal und das Ausgangssignal von der dritten Interpolationsvorrichtung. Ein vierter Multi plizierer multipliert das rechte Eingangssignal und das Ausgangssignal von der vierten Interpolationsvorrichtung. Ein erster Addierer addiert die Ausgangssignale von dem er sten Multiplizierer und von dem dritten Multiplizierer, und ein zweiter Addierer addiert die Ausgangssignale von dem zweiten Multiplizierer und von dem vierten Multiplizierer.

Das Tabellensystem spricht vorzugsweise auf die Mehr zahl linker und rechter Ausgangssignale in Übereinstimmung mit einer logarithmischen Korrelation zwischen dem Ton druckpegel und dem Wahrnehmungspegel an. Um Speicherplatz zu sparen, kann die Tabelle auf ein Signal ansprechen, welches aus den linken Ausgangssignalen und den rechten Ausgangssi gnalen in demselben Frequenzband gewählt wird. Alternativ kann die Tabelle auf Signale ansprechen, welche aus den linken Ausgangssignalen und den rechten Ausgangssignalen in demselben Frequenzband und in Frequenzbändern benachbart zu demselben Frequenzband gewählt werden.

Bei einer anderen Ausführungsform enthält das Interpo lationsvorrichtungssystem eine fünfte Interpolationsvor richtung und eine sechste Interpolationsvorrichtung. Ein fünfter Multiplizierer multipliziert ein Ausgangssignal der sechsten Interpolationsvorrichtung und ein Ausgangssignal des ersten Addierers, um ein rechtes Ausgangssignalpaar zu erzeugen, und ein sechster Multiplizierer multipliziert ein Ausgangssignal der fünften Interpolationsvorrichtung und ein Ausgangssignal des zweiten Addierers, um ein Paar lin ker Ausgangssignale zu erzeugen. Die Ausgangssignale von der fünften Interpolationsvorrichtung und der sechsten In terpolationsvorrichtung können Verzögerungsparameter zur Zeitverzögerung erzeugen. Die Verzögerungsparameter können zur Steuerung der Zeitdifferenz der Ankunft der Signale an jedem menschlichen Ohr verwendet werden, so daß eine Tonlo kalisierung erzielt werden kann.

Bei einer anderen Ausführungsform enthalten die stereo phonischen Bildverbesserungsvorrichtungen ebenfalls einen dritten Addierer, welcher auf das endgültige linke Aus gangssignal von dem ersten Addierer und auf das linke Aus gangssignal anspricht, um ein vorbestimmtes Verhältnis des linken Eingangssignals dem endgültigen linken Ausgangssi gnal hinzuzufügen. Ein vierter Addierer ist ebenfalls ent halten, welcher auf das endgültige rechte Ausgangssignal von dem zweiten Addierer und auf das rechte Eingangssignal anspricht, um ein vorbestimmtes Verhältnis des rechten Ein gangssignals zu dem endgültigen rechten Ausgangssignal hin zuzufügen.

Es können stereophonische bzw. akustische Bildverbesse rungsverfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung ver wendet werden, um ein stereophonisches bzw. akustisches Bild von linken und rechten Eingangstonsignalen zu verbes sern. Die Eingangssignale werden in jeweilige Frequenzbän der klassifiziert, um eine Mehrzahl von rechten Ausgangssi gnalen und linken Ausgangssignalen in der Mehrzahl von Fre quenzbändern bereitzustellen. Ein Tabellennachschlagen wird durchgeführt, um eine Mehrzahl von Paaren linker Ausgangs signale und von Paaren rechter Ausgangssignale unter Ver wendung der linken Ausgangssignale und der rechten Aus gangssignale zur Adressierung der Tabelle zu erzielen. Die Paare linker Ausgangssignale werden addiert, um ein endgül tiges linkes Ausgangssignal zu erzeugen, und die Paare rechter Ausgangssignale werden addiert, um ein endgültiges rechtes Ausgangssignal zu erzeugen. Die Tabelle enthält vorzugsweise Richtungsparameter und Verzögerungsparameter.

Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Be schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm, welches eine stereopho nische bzw. akustische Vorrichtung, die eine Tabellenarchi tektur aufweist, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Fig. 2 veranschaulicht graphisch die Charakteristik der allgemeinen Empfindlichkeit des menschlichen Hörens bzw. Gehörs.

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm, welches einen Tabellen block entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Fig. 4 zeigt ein schematisches Diagramm, welches die Korrelation von benachbarten Tabellen entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm entsprechend einer Aus führungsform der vorliegenden Erfindung, welches eine ste reophonische Vorrichtung veranschaulicht, die eine Tabelle zur Steuerung des endgültigen Ausgangssignals aufweist.

Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm, welches Operationen von stereophonischen Bauelementen entsprechend einer Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm, welches eine stereopho nische bzw. akustische Vorrichtung veranschaulicht, welche ein herkömmliches Tonwiedergabesystem (SRS) verwendet.

Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm, welches die Stereobild verbesserungseinrichtung des herkömmlichen SRS von Fig. 1 veranschaulicht.

Fig. 9A veranschaulicht graphisch die Charakteristik der herkömmlichen Frequenzantwort für den Fall, bei welchem das menschliche Gehör vorn befindlich ist.

Fig. 9B veranschaulicht graphisch die Charakteristik der herkömmlichen Frequenzantwort für den Fall, bei welchem das menschliche Gehör seitlich befindlich ist.

Fig. 9C veranschaulicht graphisch die Charakteristik der herkömmlichen Frequenzantwort für den Fall, bei welchem das menschliche Gehör vorn seitlich befindlich ist.

Fig. 9D veranschaulicht graphisch die Charakteristik der herkömmlichen Frequenzantwort für den Fall, bei welchem das menschliche Gehör seitlich vorn befindlich ist.

Fig. 10 zeigt ein Blockdiagramm, welches die Perspekti vekorrektureinrichtung des herkömmlichen SRS von Fig. 1 veranschaulicht.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Be zugnahme auf die zugehörigen Figuren beschrieben, wobei die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dargestellt werden. Gleiche Bezugszeichen werden für gleiche oder ähn liche Elemente verwendet.

Entsprechend Fig. 1 enthält eine stereophonische bzw. akustische Vorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen ersten Spektrumanalysator 100, welcher eine Mehrzahl von linken Ausgangssignalen L1, L2, . . . Ln auf den Empfang eines linken Eingangssignals aus gibt und das linke Eingangssignal in jeweilige Frequenz bänder klassifiziert. Ein zweiter Spektrumanalysator 200 gibt eine Mehrzahl von rechten Ausgangssignalen R1, R2, . . . Rn nach dem Empfang eines rechten Eingangssignals und Klas sifizieren des rechten Eingangssignals in jeweilige Fre quenzbänder aus. Ein Tabellen- bzw. Nachschlagetabellensy stem oder eine Architektur 300 enthält vorzugsweise eine Mehrzahl von Tabellen 310, 320 und 330, welche eine Mehr zahl von Paaren linker Ausgangssignale Lp(1, 1), . . . Lp(i, j), . . . Lp(n, n) und eine Mehrzahl von Paaren rechter Aus gangssignale Rp(1, 1), . . . Rp(i, j), . . . Rp(n, n) nach der Verarbeitung der Mehrzahl von linken Ausgangssignalen L1, L2, . . . Ln und von rechten Ausgangssignalen R1, R2, . . . Rn von den Spektrumanalysatoren unter Verwendung von vorbe stimmten Parametern ausgeben.

Ein erster Addierer 400 gibt ein endgültiges linkes Ausgangssignal L_out auf den Empfang und das selektive Ad dieren der Paare von linken Ausgangssignalen Lp(1, 1), Lp(i, j) . . . Lp(n, n) unter einer Mehrzahl von Ausgangssi gnalen von den Tabellen 310, 320 und 330 aus. Ein zweiter Addierer 500 gibt ein endgültiges rechtes Ausgangssignal R_out auf den Empfang und das selektive Addieren der Paare von rechten Ausgangssignalen Rp(1, 1), . . . Rp(i, j) Rp(n, n) unter einer Mehrzahl von Ausgangssignalen von den Tabellen 310, 320 und 330 aus.

Entsprechend Fig. 3 enthält jede der Tabellen 310, 320 und 330 vorzugsweise einen Speicher 600, welcher eine Mehr zahl von Zellen beinhaltet, die eine Mehrzahl von Parame tern aufweisen. Der Speicher gibt 6 Parameter α1′, α2′, β1′, β2′, δ_L′ und δ_R′ aus, die in der entsprechenden Zelle gespeichert sind, im Ansprechen auf eine Spaltenadreßlei tung und eine Reihenadreßleitung, welche durch Umwandeln jeweiliger Ausgangssignale Li und Rj von den Spektrumanaly satoren 200 und 300 in eine logarithmische Skala erzielt werden können. Ein Interpolationssystem 700, welches 6 In terpolatoren 710, 720, 730, 740, 750 und 760 enthält, gibt interpolierte Parameter α1, α2, β1, β2, δ_L und δ_R im An sprechen auf die Parameter α1′, α2′, β1′, β2′, δ_L′ und δ_R′ aus, welche von dem Speicher 600 ausgegeben werden.

Ein erster Multiplizierer 810 gibt α1·Li nach dem Mul tiplizieren des linken Eingangssignals Li und des Ausgangs signals α1 von der ersten Interpolator 710 aus. Ein zweiter Multiplizierer 820 gibt α2·Li nach dem Multiplizieren des linken Eingangssignals Li und des Ausgangssignals α2 von dem zweiten Interpolator 720 aus. Ein dritter Multiplizie rer 830 gibt α1·Rj nach dem Multiplizieren des rechten Ein gangssignals Rj und des Ausgangssignals β1 von dem vierten Interpolator 740 aus. Ein vierter Multiplizierer 840 gibt β2·Rj nach dem Multiplizieren des rechten Eingangssignals Rj und des Ausgangssignals β2 von dem fünften Interpolator 750 aus.

Ein erster Addierer 910 addiert die Ausgangssignale von dem ersten Multiplizierer 810 und von dem dritten Multipli zierer 830. Ein zweiter Addierer 920 addiert die Ausgangs signale von dem zweiten Multiplizierer 820 und von dem vierten Multiplizierer 840. Ein fünfter Multiplizierer 930 gibt ein Paar von rechten Ausgangssignalen Rp(i, j) nach der Verzögerung der Ausgangs zeit des ersten Addierers 910 mittels des Ausgangssignals δ_R von dem sechsten Interpola tor 760 aus. Ein sechster Multiplizierer 940 gibt ein Paar von linken Ausgangssignalen Lp(i, j) nach dem Verzögern der Ausgangs zeit des ersten Addierers 920 mittels des Ausgangs signals δ_L von dem dritten Interpolator 730 aus.

Entsprechend Fig. 6 werden das linke Eingangssignal und das rechte Eingangssignal, welche Tonsignale darstellen, im Schritt S10 gelesen. Die Frequenzen der Eingangssignale werden in jeweilige Frequenzbänder mittels eines Spek trumanalysators klassifiziert, und danach wird eine Mehr zahl von rechten Ausgangssignalen und linken Ausgangssigna len gebildet (Schritt S20).

Ein Tabellennachschlagen (S30) wird durchgeführt, um eine Mehrzahl von Paaren linker Ausgangssignale und Paaren rechter Ausgangssignale auf den Empfang linker Ausgangssi gnale und rechter Signale von dem klassifizierenden Block bzw. Schritt und einem darauffolgenden Interpolieren unter Verwendung einer Mehrzahl von Wichtungsparametern und Ver zögerungsparametern, welche in der Tabelle vorbestimmt sind, auszugeben.

Das Addieren und Ausgeben wird im Schritt S40 durchge führt, wobei Paare von linken Ausgangssignalen aus der Ta belle zur Ausgabe eines linken Ausgangssignals addiert wer den und Paare von rechten Ausgangssignalen aus der Tabelle addiert werden, wodurch ein rechtes Ausgangssignal ausgege ben wird.

Die Tabelle ist ein Werkzeug, welches in der Digital technologie verwendet wird, wobei Digitaldaten in einem Speicher gespeichert werden und der Datenwert einer ent sprechenden Adresse im Ansprechen auf ein Eingangssignal ausgegeben wird. Beispielsweise werden Eingangssignale von einem Spektrumanalysator klassifiziert und entsprechend je der der klassifizierten Frequenzen wird der Datenwert einer entsprechenden Adresse ausgegeben. Die Tabellenarchitektur stellt ebenfalls ein Betriebsverfahren für ein System unter Verwendung der Tabelle bereit.

Bei einem Stereosystem, welches die Tabellenarchitektur verwendet, werden Eingangsstereotonsignale durch linke Ein gangssignale und rechte Eingangssignale dargestellt, welche in jeweilige Frequenzbänder klassifiziert werden, nachdem sie in einem n-Band-Spektrumanalysator bearbeitet worden sind. Das klassifizierte linke Signal und rechte Signal bilden ein Signalpaar, welches dem Tabellenblock eingegeben wird und danach nach einem Unterwerfen eines in der Tabelle gespeicherten Parameters ausgegeben wird. Die Ausgangssi gnale von der Tabelle werden entweder bezüglich linker oder rechter Signale gehäuft, wodurch das endgültige linke Aus gangssignal oder das endgültige rechte Ausgangssignal ge bildet werden.

Im folgenden werden entsprechend Fig. 1 die Operationen beschrieben, welche bezüglich der Signale in der stereopho nischen Vorrichtung, welche die Tabellenarchitektur verwen det, durchgeführt werden: der erste Spektrumanalysator 100 empfängt die linken Eingangssignale und klassifiziert sie in entsprechende Frequenzbänder und gibt eine Mehrzahl von linken Ausgangssignalen L1, L2, . . . Ln aus. Ein zweiter Spektrumanalysator 200 empfängt die rechten Eingangssignale und klassifiziert sie in entsprechende Frequenzbänder und gibt eine Mehrzahl von rechten Ausgangssignalen R1, R2, . . . Rn aus.

Die Funktion des ersten Spektrumanalysators 100 und des zweiten Spektrumanalysators 200 besteht darin, das linke Eingangssignal und das rechte Eingangssignal in jeweilige Frequenzbänder zu klassifizieren. Im Fall des linken Ein gangssignals werden die Signale in das Frequenzband von dem ersten linken Eingang L1 bis zu dem n-ten linken Eingang Ln klassifiziert. Auf dieselbe Weise werden die rechten Ein gangssignale von dem ersten rechten Eingang R1 bis zu dem n-ten rechten Eingangssignal Rn klassifiziert, wobei das i-te linke Eingangssignal L1 des ersten Spektrumanalysators 100 und das i-te rechte Eingangssignal R1 des zweiten Spek trumanalysators 200 in demselben Frequenzband liegen. Wenn ein höherer i-Wert angenommen wird, um ein höheres Fre quenzband der i-ten Eingangssignale, Li und Ri, zu geben, kann die Qualität der Signalverarbeitung verbessert werden, obwohl die Hardwarekosten zusammen mit dem erhöhten Wert n ansteigen können.

Um den Wert n zu bestimmen, kann eine Hardwareemula tion/simulation verwendet werden. Ein Frequenzband von ei nem 7-Band bis zu einem 9-Band ist im allgemeinen hinrei chend und wird üblicherweise bei einem audio-graphischen Entzerrer verwendet. Ähnlich wie bei dem Tonwiedergabesy stem können jeweilige Frequenzbänder gleichmäßig in eine Oktave unterteilt werden. Es kann jedoch auch eine unter schiedliche Teilung auf der Grundlage der Empfindlichkeit des Gehörs durchgeführt werden. Beispielsweise ist wie in Fig. 6 dargestellt bei dem Schwellenwert des Gehörs der Tondruckpegel bei etwa 3 kHz am niedrigsten, wobei die Emp findlichkeit des Gehörs am höchsten ist. Daher können mehr Frequenzbänder diesem Band zugeordnet werden.

Die Tabellennachschlagearchitektur 300 enthält eine Mehrzahl von Tabellen 310, 320 und 330, welche eine Mehr zahl von Paaren linker Ausgangssignale Lp(1, 1), . . . Lp(i, j), . . . Lp(n, n) und eine Mehrzahl von Paaren rechter Aus gangssignale Rp(1, 1), . . . Rp(i, j), . . . Rp(n, n) nach der Verarbeitung der Mehrzahl linker Ausgangssignale L1, L2, . . . Ln und der Mehrzahl rechter Ausgangssignale R1, R2, Rn unter Verwendung vorbestimmter Parameter ausgeben. Die Tabellennachschlagearchitektur 300 kann eine Tonsignalver arbeitung mit großer Vielfalt auf der Grundlage der in den Tabellen 310, 320 und 330 vorbestimmten Parameter durchfüh ren.

Entsprechend Fig. 1 und 3 enthalten die Tabellen 320 einen Speicher 600, welcher eine Mehrzahl von Zellen auf weist, die sechs Parameter α1′, α2′, β1′, β2′, δ_L′, und δ_R′ besitzen. Die Parameter werden von den entsprechenden Zel len durch Ansteuern einer Spaltenadreßleitung und einer Reihenadreßleitung nach dem Umwandeln der jeweiligen Aus gangssignale Li und Rj von den Spektrumanalysatoren 200 und 300 in logarithmische Skalen erzielt.

Die Tabelle 320 ist ein Block, welcher das i-te Fre quenzband und das j-te Frequenzband verarbeitet. Entspre chend Fig. 3 werden das linke Signal und das rechte Signal, welche der Tabelle 320 eingegeben werden, in eine logarith mische Maßeinteilung umgewandelt, und die Amplitude der logarithmischen Maßeinteilung steuert die Reihenadreßlei tung und die Spaltenadreßleitung in dem jeweiligen ROM an. Die logarithmische Maßeinteilung wird verwendet, da der Tondruckpegel in Multiplikation ansteigt, wohingegen der menschliche Wahrnehmungspegel linear ansteigt. Mit anderen Worten, es gibt eine logarithmische Korrelation zwischen dem Tondruckpegel und dem menschlichen Wahrnehmungspegel.

Bei den stereophonischen Vorrichtungen entsprechend ei ner Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Korrelation zwischen unterschiedlichen Frequenzbändern be rücksichtigt. Es kann schwierig sein, diese Korrektur bei dem herkömmlichen SRS durchzuführen.

Wenn alle Frequenzbänder berücksichtigt werden müssen, können n² Tabellenblöcke benötigt werden. Es kann jedoch schwierig sein, die Korrelation zwischen dem Band der höch sten Frequenz und dem Band der niedrigsten Frequenz zu kor rigieren. Die folgende Gleichung ist aus der Symmetrie des linken Signals und des rechten Signals abgeleitet:

Tabelle (i,j) = Tabelle (j,i), 1 i n, 1 j n (5)

Wie in Gleichung (5) dargestellt kann die Anzahl von Tabellen viel kleiner als n² sein. Wenn lediglich die Kor relation zwischen den Bändern derselben Frequenz oder den Bändern benachbarter Frequenzen berücksichtigt wird, sowie wenn die Differenz von i und j nicht größer als 1 ist, wird die Anzahl von Tabellen zu 2n-1. Wenn beispielsweise n = 8 ist, beträgt die Anzahl von Tabellen gleich 15, wobei die Anzahl viel kleiner als 2⁸ = 32 ist. Entsprechend Fig. 4 wird die Korrelation zwischen Frequenzbändern der Tabelle durch schattierte Kästchen veranschaulicht, deren Anzahl 2n-1 beträgt.

Entsprechend Fig. 3 enthält das Interpolationssystem 700 sechs Interpolatoren 710, 720, 730, 740, 750 und 760, welche interpolierte Parameter α1, α2, β1, β2, δ_L und δ_R nach dem Empfang der Parameter α1′, α2′, β1′, β2′, δ_L′, δ_R′ von der Speichereinrichtung 600 ausgeben.

Der erste Multiplizierer 810 gibt den Parameter α1·Li nach dem Multiplizieren des linken Eingangssignals Li und des Ausgangssignals α1 von dem ersten Interpolator 710 aus. Der zweite Multiplizierer 820 gibt den Parameter α2·Li nach dem Multiplizieren des linken Eingangssignals Li und des Ausgangssignals α2 von dem zweiten Interpolator 720 aus. Der dritte Multiplizierer 830 gibt den Parameter β1·Rj nach dem Multiplizieren des rechten Eingangssignals Rj und des Ausgangssignals β1 von dem vierten Interpolator 740 aus. Der vierte Multiplizierer 840 gibt den Parameter β2·Rj nach dem Multiplizieren des rechten Eingangssignals Rj und des Ausgangssignals β2 von dem fünften Interpolator 750 aus.

Der erste Addierer 910 addiert die Ausgangssignale von dem ersten Multiplizierer 810 und von dem dritten Multipli zierer 830. Der zweite Addierer 920 addiert die Ausgangssi gnale von dem zweiten Multiplizierer 820 und von dem vier ten Multiplizierer 840. Der fünfte Multiplizierer 930 gibt das Paar von rechten Ausgangssignalen Rp(i, j) nach dem Verzögern der Ausgangszeit des ersten Addierers 910 unter Verwendung des Ausgangssignals δ_R von dem sechsten Interpo lator 760 aus. Der sechste Multiplizierer 940 gibt das Paar von linken Ausgangssignalen Lp(i, j) nach dem Verzögern der Ausgangs zeit des ersten Addierers 920 unter Verwendung des Ausgangssignals δ_L von dem dritten Interpolator 730 aus.

Der Speicher 600 ist ein Festspeicher (ROM), und es gibt 6 Parameter α1, α2, β1, β2, δ_L und δ_R, die in jeder Zelle gespeichert sind, wobei die Parameter zum Erzeugen neuer linker Signale und neuer rechter Signale verwendet werden. Die Beziehungen zwischen den neuen Signalen und den Parametern werden in den folgenden Gleichungen ausgedrückt:

Lp = δ_L (α2 _* Li + β2 _* Rj) (6)

Rp = δ_R (α1 _* Li + β1 _* Rj) (7)

wobei α1, α2, β1 und β2 Wichtungsparameter zum Bestim men der Wichtung des linken Eingangssignals und des rechten Eingangssignals und der Art der diesbezüglichen Kombination darstellen und δ_L und δ_R Verzögerungsparameter zum Bestim men der Verzögerungszeit der kombinierten Signale darstel len.

Bei den Bändern niedriger Frequenz wird eine Tonlokali sierung hauptsächlich durch die zeitliche Differenz des Er reichens des menschlichen Gehörs, nämlich durch die Phasen differenz, erreicht. Daher können die Verzögerungsparameter in dem Tabellenblock dort verwendet werden, wo die Bänder niedriger Frequenz bearbeitet werden. Jedoch wird bei einem Band hoher Frequenz die Tonlokalisierung üblicherweise durch die Tonintensität beeinträchtigt, und es können dort keine Schwierigkeiten auftreten, wenn die Verzögerungspara meter δ_L und δ_R zum Bereitstellen der Phasendifferenzen ge löscht werden.

Da die ROM-Daten der Tabelle der spezifischen Amplitude des linken Eingangssignals und des rechten Eingangssignals relativ zu einer willkürlichen Amplitude entsprechen, wer den die Interpolatoren entsprechend Fig. 3 zum Berechnen des Datenwerts benachbarter Zellen in dem ROM verwendet. Vorzugsweise wird eine zweidimensionale (oder ebene) Inter polation als das Interpolationsverfahren verwendet.

Entsprechend Fig. 4 kann es sich als nötig erweisen, zu bestimmen, wie fein gekörnt die Amplitude der Eingangssi gnale L_in und R_in sein sollte. Wenn das Intervall der Am plitude zu fein ist, können die Interpolatoren entfernt werden, jedoch muß der ROM-Bereich erhöht werden. Wenn das Intervall der Amplitude zu breit ist, können nicht nur die Interpolatoren erfordert werden, sondern es können eben falls die berechneten Werte der Parameter ungenau sein, was zu einer schlechten Qualität der Tonverarbeitung führt.

So können sich Erwägungen bezüglich des Entwurfs auf die Hardwarekosten gegenüber der Qualität der Verarbeitung richten. Es kann überaus praktisch sein, ein experimentel les Verfahren gegenüber einer Hardwareemulation zu verwen den, als sich auf ein qualitatives Verfahren zu verlassen. Ebenfalls kann wie in Fig. 6 dargestellt eine nichtlineare Charakteristik der Empfindlichkeit des Gehörs durch nicht gleichmäßiges Aufspalten der Subintervalle verwendet wer den.

Entsprechend Fig. 1 gibt der erste Addierer 400 das endgültige linke Ausgangssignal L_out nach dem Addieren der Paare von linken Ausgangssignalen Lp(1, 1), . . . Lp(i, j), . . . Lp(n, n) neben den Ausgangssignalen von einer Mehrzahl von Tabellen 310, 320 und 320 aus. Der zweite Addierer 500 gibt das endgültige rechte Ausgangssignal R_out nach dem Ad dieren der Paare von linken Ausgangssignalen Rp(1, 1), Rp(i, j) . . . Rp(n, n) unter den Ausgangssignalen von einer Mehrzahl von Tabellen 310, 320 und 320 aus.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 werden die Verarbeitungs operationen der stereophonischen Vorrichtungen entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im folgen den beschrieben: in einem Schritt S10 werden das linke Ein gangssignal und das rechte Eingangssignal gelesen, wobei jene Signale Tonsignale sind. In einem Schritt S20 werden Frequenzen der Eingangssignale in jeweilige Frequenzbänder mittels eines Spektrumanalysators klassifiziert, und es wird danach eine Mehrzahl rechter Ausgangssignale und lin ker Ausgangssignale ausgegeben. In einem Schritt S30 wird ein Tabellennachschlagen dahingehend ausgeführt, daß eine Mehrzahl von Paaren linker Ausgangssignale und Paaren rech ter Ausgangssignale nach dem Empfang der linken Ausgangssi gnale und rechten Ausgangssignale, die in dem klassifizie renden Schritt S20 erlangt werden, und einem darauffolgen den Interpolieren unter Verwendung vorbestimmter Parameter ausgegeben werden. In einem Schritt S40 werden Paare von linken Ausgangssignalen, die in dem Tabellennachschlage schritt S30 erlangt werden, addiert, um ein linkes Aus gangssignal aus zugeben, und es werden Paare von rechten Ausgangssignalen, die in dem Tabellennachschlageschritt er langt werden, addiert, um ein rechtes Ausgangssignal auszu geben.

Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt, wobei die Toneingangssignale an beiden Seiten, links und rechts, dem endgültigen linken Ausgangssignal L_out und dem endgültigen rechten Ausgangs signal R_out hinzugefügt werden; beide Ausgangssignale sind in Fig. 1 dargestellt.

Entsprechend Fig. 5 gibt der dritte Addierer 410 das endgültige zweite linke Ausgangssignal L_out2 nach dem Emp fang des endgültigen linken Ausgangssignals L_out von dem ersten Addierer 400 und das linke Eingangssignal Left aus, und danach wird ein vorbestimmtes Verhältnis des linken Eingangssignals Left dem endgültigen linken Ausgangssignal L_out mittels des dritten Korrekturfaktors K3 hinzugefügt. Der vierte Addierer 510 gibt das endgültige zweite rechte Ausgangssignal R_out2 nach dem Empfang des endgültigen rech ten Ausgangssignals R_out von dem zweiten Addierer 500 und des rechten Eingangssignals Right aus, und danach wird ein vorbestimmtes Verhältnis des rechten Eingangssignals Right zu dem endgültigen rechten Ausgangssignal R_out mittels des vierten Korrekturfaktors K4 hinzugefügt.

Um einen im wesentlichen besseren Stereobildeffekt bei den endgültigen Ausgangssignalen L_out und R_out zu erzielen, wird dementsprechend ein vorbestimmter Teil der Eingangssi gnale durch den dritten Korrekturfaktor K3 und den vierten Korrekturfaktor K4 vor der Ausgabe korrigiert.

Entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Er findung wie oben beschrieben ist eine stereophonische Vor richtung unter Verwendung einer programmierbaren Tabellen nachschlagearchitektur vorgesehen, welche ermöglicht, daß der Status oder die Änderung eines Eingangssignals genau wahrgenommen wird, und es wird eine Stereobildverbesserung und eine Perspektivekorrektur verläßlich erzielt, wobei ei ner Vielzahl von Wünschen der Benutzer und Erfordernisse der Bequemlichkeit erfüllt werden.

Vorstehend wurden Stereobildverbesserungseinrichtungen und -verfahren unter Verwendung von Tabellen offenbart. Ein stereophonisches bzw. akustisches Bild kann durch Aufspal ten der linken und rechten Eingangstonsignale in eine Mehr zahl linker und rechter Ausgangssignale in einer Mehrzahl von Tonfrequenzbändern und darauffolgendem Erzeugen linker und rechter Ausgangstonsignale aus den linken und rechten Ausgangssignalen auf der Grundlage der Größe der Unter schiede zwischen entsprechenden linken und rechten Aus gangssignalen und ebenfalls auf der Grundlage der absoluten Größe der linken und rechten Eingangstonsignale selbst ver bessert werden. Insbesondere verarbeitet eine Stereobild verbesserungsvorrichtung entsprechend der Erfindung ein linkes Eingangssignal und ein rechtes Eingangssignal unter Verwendung eines ersten Spektrumanalysators und eines zwei ten Spektrumanalysators, die eine Mehrzahl linker Ausgangs signale und rechter Ausgangssignale entsprechend einer Mehrzahl von Frequenzbändern im Ansprechen auf das entspre chende linke Eingangssignal und rechte Eingangssignal aus geben. Ein Tabellennachschlagesignal spricht auf die Mehr zahl linker Ausgangssignale und die Mehrzahl rechter Aus gangssignale an, um eine Mehrzahl von Paaren linker Aus gangssignale und eine Mehrzahl von Paaren rechter Ausgangs signale auszugeben. Ein erster und zweiter Addierer spre chen auf die Mehrzahl von Paaren linker Ausgangssignale und von Paaren rechter Ausgangssignale jeweils an, um die Paare von Ausgangssignalen zu addieren und endgültige linke Aus gangssignale und rechte Ausgangssignale jeweils zu erzeu gen.

Claims

1. Stereobildverbesserungsvorrichtung, welche ein linkes Eingangssignal und ein rechtes Eingangssignal verarbeitet, mit:
einem ersten Spektrumanalysator, der eine Mehrzahl linker Ausgangssignale für eine entsprechende Mehrzahl Fre quenzbänder im Ansprechen auf das linke Eingangssignal aus gibt;
einem zweiten Spektrumanalysator, der eine Mehrzahl rechter Ausgangssignale für eine entsprechende Mehrzahl von Frequenzbändern im Ansprechen auf das rechte Eingangssignal aus gibt;
einem Tabellennachschlagesystem, welches auf die Mehr zahl linker Ausgangssignale zur Ausgabe einer Mehrzahl von Paaren linker Ausgangssignale und auf die Mehrzahl rechter Ausgangssignale zur Ausgabe einer Mehrzahl von Paaren rech ter Ausgangssignale anspricht;
einem ersten Addierer, welcher auf eine Mehrzahl von Paaren linker Ausgangssignale anspricht, um die Mehrzahl von Paaren linker Ausgangssignale zu addieren, um endgül tige linke Ausgangssignale zu erzeugen; und
einem zweiten Addierer, welcher auf die Mehrzahl von Paaren rechter Ausgangssignale anspricht, um die Mehrzahl von Paaren rechter Ausgangssignale zu addieren, um endgül tige rechte Ausgangssignale zu erzeugen.

2. Stereobildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Spek trumanalysator Frequenzbänder verwenden, welche proportio nal zu der Hörempfindlichkeit sind.

3. Stereobildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 2, da durch gekennzeichnet, daß die Hörempfindlichkeit bei der Frequenz von 3 kHz am niedrigsten ist.

4. Stereobildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß das Tabellennachschlagesystem ei ne Mehrzahl von Tabellen enthält, welche entsprechend je weiliger Frequenzen unterteilt sind und weiter in eine Mehrzahl von Subtabellen entsprechend der Amplitude der je weiligen Frequenzbänder unterteilt sind.

5. Stereobildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß das Nachschlagetabellensystem folgende Komponenten aufweist:
einen Speicher, welcher eine Mehrzahl von Reihenadreß leitungen und Spaltenadreßleitungen enthält, welche auf die Mehrzahl von rechten Ausgangssignalen und linken Ausgangs signalen ansprechen, wobei der Speicher eine Mehrzahl von Zellen enthält, die eine Mehrzahl von Parametern speichern, wobei die Zellen darin gespeicherte Parameter im Ansprechen auf die Spaltenadreßleitungen und die Reihenadreßleitungen ausgeben;
ein Interpolatorsystem, welches vier Interpolatoren enthält, die interpolierte Parameter im Ansprechen auf die Parameter ausgeben, welche von dem Speicher empfangen wer den;
einen ersten Multiplizierer, der das linke Eingangssi gnal und das rechte Eingangssignal von dem ersten Interpo lator multipliziert;
einen zweiten Multiplizierer, der das linke Eingangssi gnal und das Ausgangssignal von dem zweiten Interpolator multipliziert;
einen dritten Multiplizierer, der das rechte Eingangs signal und das Ausgangssignal von dem dritten Interpolator multipliziert;
einen vierten Multiplizierer, der das rechte Eingangs signal und das Ausgangssignal von dem vierten Interpolator multipliziert;
einen ersten Addierer, welcher die Ausgangssignale von dem ersten Multiplizierer und von dem dritten Multiplizie rer addiert; und
einen zweiten Addierer, welcher die Ausgangssignale von dem zweiten Multiplizierer und von dem vierten Multiplizie rer addiert.

6. Stereobildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß das Tabellennachschlagesystem Pa rameter erzeugt, welche in einem Bereich davon gespeichert werden, der entsprechend dem Frequenzband des Spektrumana lysators adressiert wird.

7. Stereobildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß das Tabellennachschlagesystem auf die Mehrzahl linker und rechter Ausgangssignale entspre chend einer logarithmischen Korrelation zwischen einem Ton druckpegel und einem Wahrnehmungspegel anspricht.

8. Stereobildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Tabelle auf ein gewähltes Si gnal aus den linken Ausgangssignalen und den rechten Aus gangssignalen in demselben Frequenzband anspricht.

9. Stereobildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Tabelle auf gewählte Signale aus den linken Ausgangssignalen und den rechten Ausgangssi gnalen in demselben Frequenzband und in Frequenzbändern, welche demselben Frequenzband benachbart sind, anspricht.

10. Stereobildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Tabelle auf von einem Benut zer programmierte Eingangssignale anspricht, um Werte der in dem Speicher gespeicherten Parameter zuzuweisen.

11. Stereobildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 5, da durch gekennzeichnet, daß der Speicher ein Festwertspeicher ist.

12. Stereobildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 5, da durch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Interpo latoren Parameter sind, welche einen Wichtungswert festset zen, um die Pegel des linken Eingangssignals und des rech ten Eingangssignals relativ zu den Ausgangssignalen zu steuern.

13. Stereobildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 5, da durch gekennzeichnet, daß das Interpolatorsystem des weite ren einen fünften und einen sechsten Interpolator enthält.

14. Stereobildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch:
einen fünften Multiplizierer, welcher ein Ausgangssi gnal des sechsten Interpolators und ein Ausgangssignal des ersten Addierers multipliziert, um ein Paar rechter Aus gangssignale zu erzeugen; und
einen sechsten Multiplizierer, welcher ein Ausgangssi gnal des fünften Interpolators und ein Ausgangssignal des zweiten Addierers multipliziert, um ein Paar linker Aus gangssignale zu erzeugen.

15. Stereobildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale von dem fünften Interpolator und dem sechsten Interpolator Verzöge rungsparameter zum Verzögern von Zeit ausgeben.

16. Stereobildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsparameter die Zeitdifferenz der Ankunft der Signale an jedem menschlichen Ohr derart steuern, daß eine Tonlokalisierung erzielt wer den kann.

17. Stereobildverbesserungsvorrichtung nach Anspruch 1, ge kennzeichnet durch:
einen dritten Addierer, der auf das endgültige linke Ausgangssignal von dem ersten Addierer und auf das linke Eingangssignal anspricht, um ein vorbestimmtes Verhältnis des linken Eingangssignals zu dem endgültigen linken Aus gangssignal zu addieren; und
einen vierten Addierer, der auf das endgültige rechte Ausgangssignal von dem zweiten Addierer und auf das rechte Eingangssignal anspricht, um ein vorbestimmtes Verhältnis des rechten Eingangssignals zu dem endgültigen rechten Aus gangssignal zu addieren.

18. Verfahren zum Verbessern eines stereophonischen Bilds aus linken und rechten Eingangstonsignalen, mit den Schrit ten:
Klassifizieren von Frequenzen der Eingangssignale in jeweilige Frequenzbänder, um eine Mehrzahl von rechten Aus gangssignalen und linken Ausgangssignalen in einer Mehrzahl von Frequenzbändern bereitzustellen;
Durchführen eines Tabellennachschlagens, um eine Mehr zahl von Paaren linker Ausgangssignale und Paaren rechter Ausgangssignale unter Verwendung der linken Ausgangssignale und der rechten Ausgangssignale zur Adressierung der Tabel le zu erzielen; und
Addieren der Paare linker Ausgangssignale, um ein end gültiges linkes Ausgangssignal zu erzeugen, und Addieren der Paare rechter Ausgangssignale, um ein endgültiges rech tes Ausgangssignal zu erzeugen.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Paare der Signale bei dem Schritt des Tabellennach schlagens Wichtungsparameter und Verzögerungsparameter auf weisen.

20. Stereobildverbesserungsverfahren mit den Schritten:
Aufspalten linker und rechter Eingangstonsignale in ei ne Mehrzahl linker und rechter Ausgangssignale in einer Mehrzahl von Tonfrequenzbändern; und
Erzeugen von linken und rechten Ausgangstonsignalen aus der Mehrzahl von linken und rechten Ausgangssignalen auf der Grundlage der Größe der Unterschiede zwischen den ent sprechenden linken und rechten Ausgangssignalen und eben falls auf der Grundlage der absoluten Größe der linken und rechten Eingangstonsignale.

21. Stereobildverbesserungsvorrichtung, welche ein linkes Eingangssignal und ein rechtes Eingangssignal verarbeitet, mit:
einem ersten Spektrumanalysator, der eine Mehrzahl lin ker Ausgangssignale für eine entsprechende Mehrzahl von Frequenzbändern im Ansprechen auf das linke Eingangssignal ausgibt;
einem zweiten Spektrumanalysator, der eine Mehrzahl rechter Ausgangssignale für eine entsprechende Mehrzahl von Frequenzbändern im Ansprechen auf das rechte Eingangssignal ausgibt;
einem Tabellennachschlagesystem, das auf die Mehrzahl linker Ausgangssignale zur Ausgabe einer Mehrzahl von zwi schenstuflichen linken Ausgangssignalen anspricht und das auf die Mehrzahl rechter Ausgangssignale zur Ausgabe einer Mehrzahl von zwischenstuflichen rechten Ausgangssignalen anspricht;
einem ersten Kombinierer, der auf die Mehrzahl zwi schenstuflicher linker Ausgangssignale anspricht, um die Mehrzahl von zwischenstuflichen linken Ausgangssignalen zu kombinieren, um endgültige linke Ausgangssignale zu erzeu gen; und
einem zweiten Kombinierer, der auf die Mehrzahl zwi schenstuflicher rechter Ausgangssignale anspricht, um die Mehrzahl zwischenstuflicher rechter Ausgangssignale zu kom binieren, um endgültige rechte Ausgangssignale zu erzeugen.

22. Verfahren zum Verbessern eines stereophonischen Bilds aus linken und rechten Eingangstonsignalen, mit den Schrit ten:
Klassifizieren von Frequenzen der Eingangssignale in jeweilige Frequenzbänder, um eine Mehrzahl rechter Aus gangssignale und linker Ausgangssignale in einer Mehrzahl von Frequenzbändern bereitzustellen;
Durchführen eines Tabellennachschlagens, um eine Mehr zahl von zwischenstuflichen linken Ausgangssignalen und zwischenstuflichen rechten Ausgangssignalen bereitzustel len, unter Verwendung der linken Ausgangssignale und der rechten Ausgangssignale zur Adressierung der Tabelle; und
Kombinieren der zwischenstuflichen linken Ausgangssi gnale, um ein endgültiges linkes Ausgangssignal zu erzeu gen, und Kombinieren der zwischenstuflichen rechten Aus gangssignale, um ein endgültiges rechtes Ausgangssignal zu erzeugen.