DE2014856A1 - Gerichteter Klangsystemcodierer - Google Patents
Gerichteter KlangsystemcodiererInfo
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- DE2014856A1 DE2014856A1 DE19702014856 DE2014856A DE2014856A1 DE 2014856 A1 DE2014856 A1 DE 2014856A1 DE 19702014856 DE19702014856 DE 19702014856 DE 2014856 A DE2014856 A DE 2014856A DE 2014856 A1 DE2014856 A1 DE 2014856A1
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- H04S3/02—Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic of the matrix type, i.e. in which input signals are combined algebraically, e.g. after having been phase shifted with respect to each other
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Description
Peter Scheiber, Rochester, N.Y./USA
Gerichteter Klangeystemcodierer
Die Erfindung bezieht sich auf Tonsysteme und
im besonderen auf ein stereophones Klangsystem, welches
in der Lage ist, virtuelle Klangquellen an irgendeinem Punkt eines vollständigen Kreises rings um, einen Zuhörer
zu lokalisieren.
Handelsübliche stereophone Systeme enthalten gewöhnlich zwei getrennte Klangkanäle, Dadurch werden
tatsächliche Hörbedingungen durch ein effektives An~
wachsen des Bereiches wieder hergestellt, von dem di© Klangquellen herrühren können, Wo zwei Lautsprecher ^=
verwendet werden» kann eine virtuelle Klangquelle
an einem der beiden Lautsprecher oder an irgendeinem Punkt dazwischen lokalisiert sein. In dieser Hinsicht stellt tin Kweikaixaligea oder ein binaural^a
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System eine Verbesserung gegenüber einem monauralen System
dar» welches einen einzigen Lautsprecher besitzt und daher nur in der Lage ist, an diesem lautsprecher eine Klangquelle
zu lokalisieren.
Es ist bereite vorgeschlagen worden, einen dritten Lautsprecher zu verwenden, der zwischen einem
Paar von Außenlautsprechern angeordnet ist, wobei der dritte Lautsprecher durch eine einfache additive Kombina
tion von Signalen an den zwei Stereokanälen gespeist wird. Um den Toneffekt weiter zu verbessern,
ist es bekannt, einen dritten Kanal der Toninformation an den zwei stereophonen Kanälen mit gleicher
Amplitude und gleicher Polarität einzuspeichern, so daß, wenn die Signale in zwei Stereokanälen an der Wiedergabe
addiert werden, ein drittes Kanalsignal gebildet wird, welches eine Quelle direkt an demdritten Lautsprecher
lokalisieren kann. Jedoch gerade dieser dritte Kanal kann keine Klangquelle hinter dem Zuhörer
lokalisieren (vorausgesetzt, daß der Lautsprecher für den dritten Kanal richtig angebracht ist), weil die relativ
gleichen Signale, die in den zwei existierenden W Kanälen erscheinen, ein Klangbild zwischen ihnen erzeugen,
das zu einem Widerspruch in bezug auf die Richtung der Quelle führt
Die logische- Weiterführung eines binauralen
Systemes würde dritte aad vierte Kanüle mit ainsohliessen
mit Lautspreohc e.A, u« vor und hinter dem Zuhörer
postiert sind; ßoloha S/ateme (bekannt els Viertoneysterne)
sind bereits im Heni«! in (wenigstens) Vierkanalband-Systemen
erhältlioh, Wc- ®Ln Viarkaneleystem verwendet
wird, 1st üb möglich, eine Klangquelie an irgendeinem
Punkt in einem treiβ rund um den Zuhörer ssu lokalieie-
BAD ORtQtNAi- - 3 -
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ren. Diese Möglichkeit, Klangquellen hinter einem Zuhörer
zu lokalisieren, beinhaltet einen bedeutsamen Klangeffekt und iet mit binauralen Systemen vergleichbar
in der Weise,wie ein binaurales System mit einem monauralen System vergleichbar ist.
Wo ein vollständiges Tierkanalsystem verwendet
wird, treten keine besonderen Probleme auf beim Einspeisen "der !Eonsignale in die betreffenden
Lautsprecher, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Beispielsweise können vier Mikrophone an der Tonabnehmerseite
entsprechend vier verschiedenen Riehtungen verwendet werden, wobei der Ausgang jedes Mikrophones
durch einen getrennten Übertragungsweg (beispielsweise einem Bandkanal) mit entsprechend placierten
Lautsprechern am Umfang eines Kreises oder entsprechend zu den vier Mikrophonen gekoppelt ist. -.
Jedoch enthalten, wie bereits angedeutet, alle stereophonen Sonsysteme, die zur Zeit in Betrieb
sind, nur zwei Signalübertragungswege. Beispielsweise enthalten herkömmliche stereophone Schallplatten
Rillen, deren Flächen unter 45° in bezug auf die Schallplattenoberfläche geneigt sind, wobei
jede fläche einem getrennten "Übertragungsweg" entspricht. Die PM-MuItiplex-Rundfunktechniken, die
durch die U.S. Federal Communications Commission erprobt und noch immer in Gebrauch sind, sorgen
für die Übertragung von nur zwei getrennten Signalen und offensichtlich sind die meisten Multiplexempfänger,
die gegenwärtig noch in Benutzung sind, auch nur zum Empfang dieser zwei getrennten Kanäle
geeignet. Die meisten Bandaufnahmegeräte, die heute in Gebrauch sind, nehmen ebenfalls nur zwei Kanäle
auf und geben sie wieder und können nicht ohne weiteres zur Aufnahme und/oder Wiedergabe von. vier
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getrennten Tonsignalen umgeändert werden, wie es gegenwärtig für einen vollständigen Raumklang erforderlich
wäre. Durch die vorliegende Erfindung ist ein stereophones System vorgesehen, mit dem es möglich ist, eine
Tonquelle an jeden Platz auf einem vollständigen Kreis rund um den Zuhörer zu lokalisieren, wobei die Information
nur auf zwei getrennten Übertragungswegen übertragen (oder gespeichert) wird. Das System kann
mit drei Lautsprechern benutzt werden, aber vorteilhafterweise werden vier getrennte Lautsprecher benutzt.
In dem System wird ein Signal auf einem oder beiden Kanälen übertragen mit einer ausgewählten
relativen Polarität oder Phasendifferenz (und
vorzugsweise ebenso einen Verstärkungsgewinn) in Abhängigkeit von der gewünschten Richtung der Quelle,
die durch das Signal dargestellt wird. Zum Beispiel kann das System vier getrennte Mikrophone verwenden,
von denen jedes sp angepaßt ist, daß es auf Tonquellen von einem vorher ausgewählten Quadranten des
Kreises rund um die Mikrophone anspricht. Die Signale von den zwei entgegengesetzt gerichteten Mikrophonen
sind direkt mit den entsprechenden Stereokanälen verbunden. Additive und subtraktive Kombinationen der
anderen zwei Mikrophone sind ebenso mit diesen zwei Kanälen gekoppelt, so daß, wenn die Signale entsprechend
kombiniert wiedergegeben ( oder aufgenommen) werden, der Eingang zu jedem Mikrophon tatsächlich
"lokalisiert" oder auf einem entsprechenden Lautsprecher wiedergegeben wird. Das System ist vollkommen
verträglich mit existierenden binauralen Systemen, und liefert zwei Ausgänge ( auf der Aufnahmeoder
Wiedergabeseite), welche über vorhandene binaurale Geräte abgespielt werden können.
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Auf der Empfänger- oder Wiedergabeseite werden <
die vier Lautsprecher nacheinander 1.) mit dem Signal auf dem ersten Kanal, 2.) mit der Summe der Signale
auf den zwei Kanälen, 3.) mit dem Signal auf dem zweiten Kanal und 4.) mit der Differenz der Signale auf
den zv/ei Kanälen gespeist. Wie im einzelnen in der folgenden Ausführung erklärt, erlaubt dies eine Lokalisierung
einer virtuellen Tonquelle an irgendeinem Punkt auf einem Kreis rings um den Zuhörer.
Das System kann also spezielle Verstärkungsregelungsmethoden
verwenden,beide von einer grundsätzlichen und verbesserten Form, um die Signaltrennung
zwischen irgendeinem Lautsprecher unl den zwei benachbarten Lautsprechern zu erhöhen. Solche Verfahren
können dazu dienen, den Richtungseffekt zu verbessern und daduroh den Höreffekt zu vergrößern.
In den folgenden Ausführungen und Ansprüchen
ist durch den Ausdruck "Übertragungsweg '· sowohl die
Aufzeichnung als auch die tatsächliche Übertragung (beispielsweise FM-MuItiplex) wiedergegeben, da das
System nicht abhängig ist von der tatsächlichen physikalischen oder elektrischen Natur der getrennten
Signale. Hinsichtlich einer Lokalisierung des Klanges auf einem Kreis rings um den Zuhörer ergibt
dies die Möglichkeit, die virtuellen Klangq.uellen
vor, hinter oder seitlich eines Zuhörers zu lokalisieren, aber es ist nicht beabsichtigt, die genaue
Stelle des Lautsprechers zu begrenzen oder zu definieren·,
Die Vorteile dieses Syatames können am besten
erkannt werden, wenn wenigetens einer der Lautsprecher
hinter dem Zuhörer lokalisiert ist und die Lautsprecher tatsächlich auf dem Umfang eines Kreises angeordnet
sind, in dessen Mitte der Zuhörer sich befindet* Ver» schiedene Anordnungen der Lautsprecher können den Biohtungseffekt
rerändtrn, der durob das System «ueführbar
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ist, ohne seine wesentlichen Merkmale zu ändern.
Damit die Erfindung nun vollständig verständlich wird, vilrd sie im einzelnen hinsichtlich der anliegenden Zeichnungen beschrieben.
Diese zeigen:
Diese zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Systemes, das die Grundbestandteile der Erfindung in sich vereinigt,
Fig. 2A-D erläuternde Darstellungen, um die Wirkungsweise
des Systemes gemäß Fig. 1 zu illustrieren,
Fig. 3 ein Kreisdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Codierers, der im Zusammenhang mit
der Erfindung verwendet wird,
Fig. 4 ein Kreisdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform
eines Deoodierere, der im Zusammenhang mit der Erfindung verwendet wird,
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Verstärkungsregelungskreises
zum Gebrauch im Zusammenhang mit dem System gemäß Pig« 1,
Fig. 6 ein Blockdiagrarnm eines zweiten VeratärkungskontrollkreiseB,
der ebenfalls bestimmt ist zum Gebrauch im Zusammenhang mit dem System
gemäß SMg. 1,
Fig. 7 und
Fig. 8 Blockdiagramco der übertragunge- und Empfangsendplatte
einoB weiteren Verstärkungakontrollkreieee,
Fig. 9 ein Blockrob«1tbild nach einer weiteren Ausbildung
eines ferasärkungskontrollkreisee,
Fig. 10 noch ein Blockdiflgrama einer weiteren VerstärkungekontrolleiEu'lohtung,
alt welcher die gewünschten Resultate erzielt werden können, unabhängig
von dem grundsätzlichen S1V β ism der Fig. 1,
Fig. 11 ein detailiertes Blockschaltbild ai£*e hrt^
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regelungsgenerators gemäß Pig. 10,
Fig. 12 ein schema ti aches Diagramm eines Verstärkungskontrollkreises
gemäß Fig. 10,
Fig. 13 und
3?ig· 14 ein schematisehes Diagramm eines Spannungsregelungsgenerators
gemäß Fig. 11
Fig. 15 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen
45° χ 45°
der Erläuterung.
der Erläuterung.
liehen 45° x 45° Sehallplattenrilie zum Zwecke
■ ' ■ i
Die "bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird ~
unten beschrieben .unter Verwendung von vier getrennten Lautsprechern, die auf dem Umfang eines Kreises
rings um den Platz eines Hörers angeordnet sind, so daß es möglich ist, Bine virtuelle Elangquelle an
jedem Punkt rings um den Zuhörer zu lokalisieren . in dieser Beschreibung werden zwei Lautsprecher betrachtet,
die direkt vor und hinter dem Zuhörer angeordnet sind in Verbindung mit zwei weiteren Lautsprechern,
die rechts und links angeordnet sind. Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Systemes werden
die Buchstaben F und Z zusammen mit Ziffern verwendet,
um die Teile des Systemes zu bezeichnen, die {|
den Lautsprechern auf der Torderseite bzw. auf der Rückseite entsprechen. Die Buchstaben L und E werden
im Zusammenhang mit Ziffern verwendet, um die Teile zu bezeichnen, die den Lautsprechern auf der linken
bzw. rechten Seite entsprechen. Die zwei Übertragungswege, auf denen die Tonsignale übertragen werden, werden
dargestellt durch die Buchstaben A und B, womit wiederum unterstrichen ist, daß solche Übertragungswege Aufzeichnungsmedien enthalten können und häufig ^^
auch werden.
-8 m-
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In Pig. 1 sind vier Mikrophone 12L, 12P, 12R und 12X schematisch dargestellt, die so angeordnet sind, daß
sie akustische Energie empfangen, die aus irgendeiner Richtung rund um die Mikrophone her stammt. Jedes der
Mikrophone 12 kann als eine richtungsabhängige Einrichtung betrachtet werden, die in der Lage ist, Schall
aus irgendeiner Richtung innerhalb eines Bogens von 90° zu empfangen, so daß die vier Mikrophone durch
ihre Anordnung einen vollen Kreis überdecken können. Das Aufnahmevermögen jedes der Mikrophone 12 kann
durch die gestrichelten linien 13 PjR, X, L dargestellt
werden. Praktisch überlappen die Aufnahmeberelche der betreffenden Mikrophone einander (was
erforderlich ist, um Klangquellen zwischen nebeneinanderliegenden Lautsprechern zu lokalisieren) oder
enthalten Bereiche von relativ schwachem Empfang; die Betrachtung dieser vereinfachten Situation dient
zur verständlichen Darstellung der Prinzipien, durchs welche die Erfindung tatsächlich vier Tonsignale auf nur
zwei Übertragungswegen übertragen kann.
In Pig. 1 sind vier Lautsprecher 14P, 14R, HX und 14L dargestellt. Diese Lautsprecher sind rund um den Standort
eines Zuhörers dargestellt (wiedergegeben durch einen Stuhl 16).Wenn die elektrischen Ausgänge der
Mikrophone 12P, 12R, 12X und 12L (durch irgendeine
herkömmliche Technik) auf vier Kanälen direkt an die entsprechenden Lautsprecher 14P, 14R, 14X und 14L
übertragen werden, werden die Lautsprecher die gerichtete Toninformation wiedergeben, die durch die
Mikrophone empfangen worden ist. Auf diese Art ist es möglich, eine virtuelle Tonquelle in irgendeinem
Quadranten des Kreises rund um den Standort 16 des Zuhörers zu lokalisieren. Diese Möglichkeit, Klänge
1 Q 9 8 1 0 / 1 3 7 "J
hinter oder an den "betreffenden Seiten eines Zuhörers
zu lokalisieren, ist die prinzipielle Art und Weise, durch welche sich ein Quadrantenklangsystem (Quadrasonic)
von den herkömmlichen binauralen etereophonen Systemen unterscheidet.
Wie bereits oben erwähnt, ist es aufgrund praktischer'
Überlegungen nicht in allen Fällen durchführbar, die
Tonsignale direkt von den Mikrophonen 12 zu den entsprechenden Lautsprechern 14 zu übertragen. Wegen der
großen Anzahl von binauralen stereophonischen Systemen, A die gegenwärtig noch in Gebrauch sind, ist es äußerst
wünschenswert, diese vier deutlich unterschiedenen Tonsignale zu den vier Lautsprechern unter Verwendung
von nur zwei herkömmlichen Kanälen oder Übertragungswegen zu übertragen, wie sie in Pig. 1 durch A und B
bezeichnet sind.
Codierer 18 in der Aufzeichnungs- oder Übertragungsstation kombiniert die Signale von den vier Mikrophonen
in zwei getrennte Tonsignale, welche durch die getrennten Übertragungswege A und B übertragen werden
können. Wenn beispielsweise eine stereophone Schall^ platte hergestellt worden ist, würde der Codierer 18 '%
dazu verwendet werden, die zwei Signale zu erzeugen,
welche in einer Standard 45° x 45° Schallplattenrille
aufgezeichnet werden können* Im felle einer Live-Rundfunkübertragung
oder einer anderen direkten Übertragung würde der Codierer 18 dazu verwendet,die A und
B Signale zu erzeugen, welche letztlich duroJi Rundfunk
oder andere Welse übertragen würden.
Der Codierer dient dazu, jedes der vier Eingangssignale
an einen oder beiden der zwei Kanäle A und B mit einer
Amplitude und Polarität einzuspeiee», welche die reis-
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- ίο -
tive Amplitude dieses Signales an den verschiedenen Lautsprechern und damit die tatsächliche Lokalisierung
der Klangquelle relativ zum Zuhörer bestimmt. In diesem Sinne wird auch die gerichtete Information
codiert. In der bevorzugten Ausführung enthält das !Tonsignal im Übertragungsweg A die Summe des Ausganges
von Mikrophon 12L und der Ausgänge von den Mikrophonen 12P und 12X, mit der Amplitude der P- und X-Signale,
die (vermindert in ihrer Amplitude) durch eine Vorselektionskonstante von beispielsweise 0,707
herabgesetzt sind. Bas Tonsignal, bezogen auf den P übertragungsweg B, enthält den Ausgang von Mikrophon
12R plus einem Signal, das der Differenz zwischen dem vorderen und rückwärtigen Signalen entspricht,
also vorzugsweise ebenfalls durch dieselbe Vorselektionskonstante von beispielsweise o,707
geschwächt ist.
An der Wiedergabe- oder Empfangsstelle empfängt ein Decoder 20 die A- und B-Slgnale und koppelt
diese Signale in Vorselektionskombinationen an die Lautsprecher 14P, 14R, 14X und 14L. Wie in Pig. 1
dargestellt, ist das Signal, das dem Lautsprecher fe HL zugeführt ist, allein das Α-Signal. Die Summe
der A- und B-Signale wird dem Prontlautsprecher 14P zugeführt, nachdem sie durch einen Paktor von
0,707 geschwächt sind, Τ)εβ B-Slgnal wird allein
dem rechten Lausepreciiör 14H zugeführc, und ein
Signal, das aus der Differenz der Toneignale A und B gebildet ist, wird der.· rückwärtigen Lautsprecher
141 zugeführt, nachdem es ebenfalls durch einen
faktor 0,707 geschwäch, :;?:.. Wie bereits oben auegeführt,
erlaubt diese Kombination der vier Signale (vorzugsweise mit der angeführten Verstärkungsregelung)
eine Lokalisation einer virtuellen Tonquelle
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an irgendeiner der vier Lautsprecher H (oder an irgendeinem
Punkt auf einem Kreis, _der durch die Lautsprecher bestimmt ist).
Die Theorie der Wirkungsweise des Systemes, das in Fig. erläutert ist, wird nun hinsichtlich der Diagramme in den
Figuren 2 A, B, O und D erläutert. Im folgenden werden die Buchstaben F, R, Z und L nur dazu verwendet, um die
entsprechenden Spannungsausgänge von den Mikrophonen 12P, R, Z und L wiederzugeben«
Betrachtet werden nun die relativen Amplituden der betreffenden
Mikrophonausgänge F, R, Z und L an die Übertragungswege
A und B, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind.
Unter der Annahme, daß eine lonquelle direkt gegenüber
dem Mikrophon 12F liegt, besitzt das !Tonsignal F einen relativen Ausgang von "1M, während die L, X und R-Signale
"Q" sind. Mit den Verstärkungskriterien, wie sie in Fig. 1 festgesetzt sind, wird das Signal an den Übertragungsweg
A = 0,707 P sein. Das Signal an dem Kanal B wird ebenso 0,707 F sein. Entsprechend wird das Signal
(0,707 /J. + S7 ),das mit dem Lautsprecher HF gekoppelt
ist, gleich P sein? das Signal A, das mit dem Lautsprecher
HL gekoppelt ist, wird gleich 0,707 F sein; das Signal B, das mit dem Lautsprecher HR gekoppelt ist,
wird gleich 0,707 P sein; und das Signal (0,707 £Ά + bJ7 ),
das mit dem Lautsprecher HX gekoppelt ist, wird gleich »0w sein. Die,s bedeutet, daß die !Donleistungsausgänge
der linken und rechten Lautsprecher HL und HR (proportional /0,707 FJ7 ) drei Dezibil unter dem Betrag liegen, der
durch den Frontlautspreeher HF (proportional F) erzeugt wird, während keine !Conenergie von dem Lautsprecher HX
aus-gestrahlt wird. Als Ergebnis hat ein Zuhörer, der sich am Standpunkt 16 befindet, den Eindruck,die scheinbare Lokalisierung
der IDonquelle befände sich am Lautsprecher HP.
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Pig. 2B stellt ein ähnliches Diagramm für den Pail dar,
wo die Tonquelle direkt gegenüber dem rechten Lautsprecher liegt, so daß nur das Mikrophon 12R ein elektrisches Ausgangssignal
erzeugt. In diesem Falle ist das Signal am Übertragungsweg B gleich R, während auf dem übertragungsweg
A kein Signal vorhanden ist. Polglich ist das Signal am Lautsprecher HR gleich R, die Signale, die mit den
benachbarten auf der Vorder- und Rückseite liegenden Lautsprecher HP und HX gekoppelt sind, besitzen eine
relative Amplitude von 0,707 R, (so daß der Tonausgang 3 db darunter liegt) und am Lautsprecher HL kein Ton
erzeugt wird.
Wenn die Tonquelle hinten liegt, so daß nur das Mikrophon HX ein Signal aiif nimmt, wie schema tisch in Pig. 20 dargestellt
ist, werden die Signale in beiden Übertragungswegen A und B gleich 0,707 X sein.Jedoch ist die Polarität
der zwei Signale entgegengesetzt. Das Α-Signal kann dann als +0,707 X und das B-Signal als -O.7O7X angesehen
werden. Als Resultat wird das A+ B-Signal, das dem Lautsprecher HP zugeführt ist, gleich "0" sein und das
A - tte B-Signal an dem rückwärtigen Lautsprecher HX
(vermindert um 0,707) gleich X sein. Die Signale, die den benachbarten linken und rechten Lautsprechern HL und HR
zugeführt Bind, werden gleich 0,707 X sein (d.h. der Tonausgang liegt drei db darunter) und entgegengesetzte Polarität
haben; die virtuelle Tonquelle wird in diesem Beispiel scheinbar bei dem rückwärtigen Lautsprecher HX
sein.
Wenn die Quelle nur mit dem linken Mikrophon 12L gekoppelt ist, wie in Pig. 2D dargestellt, wird aufgrund derselben
Logik die Tonquelle bei dem linken Lautsprecher HL lokalisiert sein, wobei dann der Ton von dem benaoh-
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harten fronteeitigen und rückseitigen Lautsprechern und 14Ϊ drei db darunter liegt (und entgegengesetzte
Polarität aufweist) und an dem rechten Lautsprecher 14R
kein Signal anlegt.
Die Prinzipien, wie sie hinsichtlich der Figuren I, 2A,
B, C und D erklärt wurden, sind anwendbar ohne Rücksicht darauf, wo die tatsächliche Tonquelle lokalisiert ist.
Durch eine ähnliche Analyse kann gezeigt werden, daß eine Tonquelle an irgendeinem Punkt auf dem Umfang
eines Kreises rings um den Zuhörer lokalisiert sein ■ kann, wobei tatsächlich ein Ton "0" an der Stelle
erzeugt ist, die gegenüber der gewünsehtenQuellenlokalisierung liegt. Der Umstand, daß der Tonaus^
gang der zwei Lautsprecher auf Töne reduziert ist, die von dem Lautsprecher zwischen diesen zwei Lautsprechern herzukommen scheinen, ist durch die Erzeugung
dieses Richtungseffektes erreicht. ·
Offensichtlich können die Lautsprecher auf irgendeine
gewünschte Art angeordnet sein ( beispielsweise zwei Frontlautsprecher und zwei rückwärtige Lautsprecher),
um dieselben oder ähnliche Effekte hervorzurufen, Ferner
ist es nicht notwendig, daß die Mikrophone gerichtet H
sind oder daß sie so angeordnet sind, daß sie den Klängen entsprechen, die von dem gesamten Umfang
eines Kreises rings um die Mikrophone herkommen. In vielen Pällen ist es tatsächlich au erwarten, daß
die Mikrophone im Hinblick auf eine musikalische Gruppe so angeordnet werden, daß jedes einem verschiedenen
Instrument oder einem Teil der Gruppe entspricht, um einen künstlichen Effekt während der
Wiedergabe dadurch zu erzeugen, daß die Musik gewissermaßen den Zuhörer "umgibt". Diese und ähnliche
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Methoden sind üblich betreffs vier-kanaletereophonißcher
Systeme und stellen keinen Teil dieser Erfindung dar. Die Erfindung sieht einen Weg vor, virtuelle Tonquellen
zu erzeugen, an irgendeiner Stelle bezogen auf einen Zuhörer, wobei die Hörsignale nur über zwei getrennte
Übertragungswege übertragen werden. Ebenso kann die Erfindung dazu verwendet werden, tatsächlich zu hörende
Zustände zu simulieren oder künstliche Effekte zu erzeugen.
Es kann eine beliebige Zahl von Mikrophonen verwendet werden, wobei auch nur die Verwendung eines
einzigen möglich ist, um den gewünschten Effekt zu erreichen. Wenn beispielsweise der Ausgang eines
einzelnen Mikrophones direkt mit einem Kanal A oder einem Kanal B gekoppelt ist, würde an den Lautsprechern
14 F bzw. 14 R ein Ausgangstonsignal erscheinen.Wenn
ein Signal von gleicher Amplitude und Polarität von einem einzelnen Mikrophon an. die A- und B-Kanäle
gekoppelt wird, würde die Klangquelle an den Lautsprecher 14? lokalisiert sein. Wenn Tonsignale
gleicher Amplitude,aber entgegengesetzter Polaritat an did Kanäle A und B gegeben werden, würde die
Tonquelle an dem rücicwärtigen Lautsprecher 141 lokalisiert
sein, Wenn ein fortlaufender übergang zwischen diesen Zuständen gesoheffen wird, würde eioh der Effekt
einer bewegenden Tonquexie ergeben.
Die Prinzipien der Erfindung können in einem Drei-Lautspreohersyetem
verwandet, werden. Die zwei Lautsprecher 14L und 14R werden dann, ge-ganliber (rtohts und links)
von dem Zuhörer postiert und ein dritter Lautsprecher
HX direkt hinter dem Zuhörer. Das Signal am Kanal A wird dann gleioh L- 0,5 R t 0,5 Ϊ sein und das Signal
- 15 BAD ORIGINAL
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an dem Kanal B gleich R - 0.5 1 + 0,5 L Die A- und B-Signale
werden direkt mit dem linken "bzw. rechten Lautsprecher gekoppelt, wobei die Summe der A- und B-Signale
mit dem rückwärtigen Lautsprecher X so gekoppelt ist,
daß eine teilweise Löschung der R- und L-Signäle an
dem rückwärtigen Lautsprecher vorkommen wird, wodurch dann tatsächlich die X-Kanaltonquelle an dem rückwärtigen
Lautsprecher lokalisiert ist.
Die erwähnten Prinzipien können dazu verwendet werden, um nur zwei Signale (z.B.L +0.707 X und R - 0,707 X) |
an jeden der tibertragungswege A und B zu kombinieren,
so daß, wenn die Amplituden der entsprechenden Signale unter entsprechender Berücksichtigung der Polarität
(z.B. A, B und 0,707 £*A - b7 ) kombiniert sind,
ein gewünschter Mikrophonausgang an einem korrespondierenden
Lautsprecher überwiegen wird. In diesem Fall wird das rückwärtige Signal in allen drei Lautsprechern
erscheinen, und zwar mit entgegengesetzter Polarität an den rechten und linken Lautsprechern 14L
und 1'4R. Dies wird nicht den gewünschten Riehtungseffekt
unterbinden, da die kombinierten Ausgänge der zwei Lauiepreeher, - die durch unterschiedliche Pha- senspannungen
gespeist sind, in einer virtuellen Klangquelle ohne eine definierte Lokalisation resultieren. ,
Im Falle eines X-Signales allein kann die Quelle an dem rückwär-igen Lautsprecher HX lokalisiert werden.
In Fig. 3 sind spezifisohe Einzelheiten des Codiererkreises
dargestellt. Das Eingangssignal vom Mikrophon 12L wird über einen ersten Widerstand 50 an die negative
Eingangsklemme eines ersten Funktionsverstärkers 52 angelegt. Ähnlich wird das Eingangesignal vom Mikrophon
12R über einen zweiten Widerstand 54 an die nega-
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tive Eingangsklemme eines zweiten PunktionsVerstärkers
56 angelegt. Das Eingangssignal vom Mikrophon 12P wird entsprechend an die negativen Eingangsklemmen der
beiden Punktionsverstärker 52 und 56 über Widerstände 66 bzw. 68 angelegt.
Das Eingangssignal von dem Mikrophon 12X wird über einen Widerstand 70 an die negative Eingangsklemme
eines Punktionsverstärkers 52 angelegt einen Widerstand 72 an die positive Eingangsklemme eines Punktions-Verstärkers
56.
Der Effekt dieser Anordnung besteht darin, daß das Eingangssignal vom Mikrophon 12X an den codierten Kanälen
A und B mit entgegengesetzter Polarität und gleicher Amplitude angelegen ist. Der codierte Kanal
A wird über einen kleinen isolierten Widerstand 58 an dem Ausgang des Punktionsverstärkers 52 empfangen
und der codierte Kanal B wird über einen ähnlichen Widerstand 60 an dem Ausgang des Punktioneverstärkers
56 empfangen. Beide Punktionsverstärker 52 und 56 sind mit ohmschen Rückkopplungeschleifen
versehen, die ihre Ausgangsklemmen mit ihren Eingangsklemmen verbinden. Diese Rückkopplungswege
enthalten Widerstände 62 bzw. 64.
Die Operationsverstärker, die in dem Codierer verwendet sind, sind bekannte Einrichtungen.Jeder enthält
negative und positive Eingangsklemmen und einen Rückkopplungswiderstand , wie beschrieben. Die Signal
pegel an den negativen Eingängen sind unabhängig von den Widerständen in den anderen negativen Eingängen,
jedeβ Signal erscheint an dem Ausgang mit einer Ampli
tude, die gleich der des Xingengspegele ist mal dem Yer-
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hältnis der Rückkopplungsviiderstände (z.B, 62) zu dem
Eingangswiderstand (z.B. 70), (wobei angenommen ist, daß die Impedanz am Eingang der Kanalquelle niedrig
ist). Alle negativen Eingänge sind an den Ausgang mit derselben Polarität kombiniert. Das Signal an
dem positiven Eingang ist von den Signalen an den negativen Eingängen an den Verstärkerausgang subtrahiert,
aber es ist unabhängig von einer Größe an den Widerständen in den negativen Eingangskanälen.
Deshalb ist auch ein kompensierender Widerstand 86 in dem positiven Eingang vorgesehen, um für das genaue,. -g
gewünschte Amplitudenverhältnis zu sorgen. '
Die relativen Amplituden der vier Eingangssignale von den Mikrophones 12F, R,L und X sind durch Aus- ;
wahl der Widerstandewerte in dem Kreis eingestellt. Der Pegel, an dem das Signal vom Mikrophon 12X zum
codierten Kanal eingelegt wird, wird durch das Verhältnis
des Widerstandswertes dee Widerstandes 62
zu dem Widerstandswert de» Widerstandes 70.begrenzt.
Der Pegel, an dem das Signal vom Mikrophon 12X zu
dem codierten Kanal B angelegt wird, wird durch die Verhältnisse in den Widerstandswerten der Wider~
stände 68, 54, 72, 86 und 64 begrenzt. I
In einer bevoreugten , oben erklärten Ausführungsform
der Erfindung ist der Amplitudenpegel» an den die Signale
von den Mikrophonen 12? und 121 zu den codierten Kanälen
A und B angelegt werden, reduziert ( relativ au dem Gewinn der R- und L-Slgnale) durch einen,Paktor ύοά etwa
0,707.
Zusätzlich kann es wünschenswert sein, den Frequenzgang
der Signal« vom Mikrophon 12Ϊ aus den im folgenden beschriebenen
Gründen au beschränken. Dies kann durch Sohlies-
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sen der Schalter 74 und 76 durchgeführt werden, die in dem Kreis untergebracht sind, parallel zu den Widerständen
70 und 72 und in Serie zu den Kombinationen aus einer Kapazität 78 mit einem Widerstand 82 "bzw. einer
Kapazität 80 mit einem Widerstand 84 liegen. Die positive Eingangsklemme des Funktionsverstärkers 56 ist
über einen angemessenen Widerstand 86 mit Erde verbunden, und die positive Eingangsklemme des Punktionsverstärkers
52 ist geerdet. Die Serienkombination der Kapazität 80 und des Widerstandes 84 und die
Serienkombination der Kapazität 78 und des Wider-Standes 82 können ausgewählt sein, um in den rückwärtigen
Kanal eine Hervorhebung des großen Prequenzinhaltes
der Signale zu erreichen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in der Erfindung sind die Werte der Kapazitäten 74 und
76 und die Widerstandswerte der Widerstände 82 und 84 so ausgewählt, daß die Komponenten des Signalee
in dem rückwärigen Kanal mit einer frequenz über 3000 Hz annähernd um 6 db gegenüber den Komponenten
unter 3000 Hz hervorgehoben sind.Die Vorverzerrung, die durch das Ichließen der Schalter 74 und
erreicht wird, wird an der Wiedergabeendeteile des Systemes umgekehrt, und zwar an der Stelle , nachdem
das Signal, das an den Lautsprecher 141 angelegt worden ist, von den codierten Signalen A und
B abgeleitet worden ist. Diese Verwendung der Vorverzerrung und Nachentzerrung dient dazu, die Übertragung
von dem linken zu dem rechten Kanal in dem rückwärtigen Ausgangekanal so klein wie möglich su
machen.
Yig. 4 stellt einen einfache Deoodierungskreie but
Verwendung in Verbindung mit dem Systtu gemäß fig*
- 19 108810/1377
£01486$
dar. Das Signal in dem codierten Kanal A wird direkt
an den Lautsprecher I4I· angelegt und das Signal in dem
codierten Kanal B wird direkt an den Lautsprecher 14B. angelegt. Das Signal für den Lautsprecher HI? wird
durch Bilden der Summe der Signale in den codierten Kaneälen A und B abgeleitet und in der Phase und mit
einer getrennten relativen Verminderung in der Amplitude addiert. Das Signal, das mit dem Lautsprecher 14X
gekoppelt ist, wird von der Differenz der Signale »in
den codierten Signaikanälen A und B abgeleitet, wobei bei gleichen Amplituden eine gesonderte relative Verminderung
der Amplitude vorgenommen wird. Im einzelnen wird in dem Schaltkreis gemäß Pig. 4 das Signal in dem
codierten Kanal A an die Primärwicklung 88 eines ersten' Übertragers und das codierte Signal in dem codierten
Kanal B wird an die Primärwicklung 92 eines zweiten Übertragers angelegt. Das Signal für den Lautsprecher
14L geht über die Primärwicklung 88, während der Lautsprehcer
14B. direkt über die Primärwicklung 92 verbunden
ist. Beide Transformatoren aind mit ersten und
zweiten Sekundärwicklungen versehen; der erste Transformator besitzt die Sekundärwicklung 96 und 98 und der
zweite Transformator die Sekundärwicklungen 100 und 102i Das Signal für den Lautsprecher 14Ϊ1 wird über
die Sekundärwicklungen 96 und 100 abgenommen, die zusammen - wie dargestellt - in Serie liegen. Das
Signal für den Lautsprecher 14X wird über die Sekundärwicklung 98 und 102 abgenommen, die miteinander
in Serienopposition^verbunden sind, so daß dies die
Differenz zwischen den Signalen in den Kanälen A und B
gleichsetzt. Das Windungsverhältnis zwischen den Primär-
und Sekundärwicklungen ist getrennt, so daß die Spannung an jeder der vier Sekundärwicklungen 0,707 mal der Spannung
an der Primärwicklung sein wird.Wenn sine Vorverzerrung
in dem rückwärtigen oder dem X-Kanal im Codierer verwendet ist,
1 ö 9 a 1 0 / 1 3 7 7 ,.■;■·....:·■
.20- 20K856
wird in dem entsprechenden X-Kaiial des Decodierers eine
Entzerrung verwendet. Dies kann dadurch erreicht werden, daß ein einfacher Schaltkreis verwendet ist, der ähnlich
funktioniert, wie der in Fig. 2 durch das Schließen der Schalter 74 und 76 eingeführte, allerdings mit gegenteiligem
Effekt.Irgendeiner von solchen bekannten Kreisen kann verwendet werden.
Die Erfindung, wie sie in den Figuren 1 bis 4 beschrieben ist, stellt eine relativ einfache Einrichtung dar,
welche vermöge der bevorzugten Trennung der Amplitudenverhältnisse eine drei Dezibeltrennung zwischen benachbarten
Lautsprechern und eine vollständige !Trennung zwischen gegenüberliegenden Lautsprechern vorsieht.
Es ist selbstverständlich, daß zahllose andere Kreise als die, die in den Figuren 3 und 4 beschrieben sind,
verwendet werden können, um die Funktionen des Codierers und Decodierers zu versehen. Funktionsverstärker
oder übertrager oder Kombinationen davon können mit jeder der beiden oder mit beiden Einrichtungen verwendet
werden, um die gewünschten Funktionen zu versehen. Es ist möglich, den Decodierer vor oder hinter Leistungsverstärkern
unterzubringen. Im letzteren Fall sind nur zwei Leistungsverstärker für alle vier Kanäle
erforderlich, was bedeutet, daß bereits bestehende Stereosysteme durch Hinzufügen des Decodierers und der
zwei Lautsprecher an der Empfangs- oder Wiedergabestelle angepaßt werden können.
Die drei Dezibeltrennung zwischen benachbarten Lautsprechern,
die bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen ist, sorgt für das gewünschte
Ergebnis,d.h. eine Lokalisierung einer virtuelltn Klangquelle
an irgendeiner Stelle auf einem Kreis um den Zuhörer herum. Um den Effekt sogar noch weiter zu erhöhen, kann es
- 21 109810/1377
20 U
wünschenswert sein, die Trennung zwischen benachbarten
Lautsprechern über 3 db hinaus zu vergrößern. Dies kann
auf zahlreiche Arten erreicht werden, von denen einige besonders nützlich in Verbindung mit der Erfindung sind
und als eine Verbesserung gegenüber dem Grundsystem der Pig. 1 betrachtet werden können. Vier solcher Verbesserungen
werden unten hinsichtlich der Pig. 5» 6, 7, 8 und 9 beschrieben.
Pig. 5 stellt ein Blockdiagramm einer vereinfachten Porm eines Verstärkungsregelkreises dar, welcher die
Verstärkung eines Paares von "diagonal" gegenüberliegenden
Kanälen (z.B. links/rechts) betreffs der anderen diagonal gegenüberliegenden Kanäle variiert.
Im folgenden sind mit Diagonalkanälen die kombinierten linken und rechten Kanäle oder die kombinierten Vorderund
rückseitigen Kanäle gemeint, wie sie hinsichtlich der Pig. 1 definiert sind.
Da gemäß der Erfindung ein Eingangssignal von irgendeinem Mikrophon in drei benachbarten Lautsprecherkanälen mit maximalem Gewinn in äem Lautspreoherkanal
erscheinen wird, der dem Mikrophon entspricht, kann der Richtungseffekt durch Vermindern des Gewinnee
der ewei Lautsprecher an einer der beiden Seiten des gewünschten Lautsprechers vergrößert werden. In
dem System gemäß der £ig. 1 müssen diese swel Lautsprecher
Immer entweder die vorder- oder rückseitigen Lautsprecher 14? und 142 oder die linken und
rechten Lautsprecher 14L· und 14R sein, d.h. die
Lautsprecher der diagonalen Kanalpaare. Vf0 der absolute Wert des A-Signalee gleich dem absoluten Wert
des B-Signales 1st (d.h. die WellenXormen sind identisch, abgesehen von einer möglichen entgegengeBetasten
Polarität), kann daher beobachtet werden» dad die Klangquelle
entweder ^n deIvontlautepreohtr oder an dem
-22 10»810/13??
rückwärtigen lautsprecher lokalisiert ist. Wenn dann diese Bedingung existiert, ist es wünschenswert, daß
der Gewinn der A + B (frontseitig) und der A-B (rückseitig) Kanäle ein Maximum ist relativ zu dem Gewinn
der A (linken) und B (rechten) Kanäle. Wenn eines der beiden Kanalsignale A oder B MOM ist oder die
WellenformenJnAund B nicht zusammenhängend sind,
würde die Klangquelle an den linken oder rechten Lautsprecher lokalisiert sein; in diesem Falle
würde der Gewinn der A + B und der A-B Kanäle ein Minimum sein relativ zu dem Gewinn der A und
P B Kanäle.
Die Trennung zwischen den Ausgangskanälen der Pig. 1 (und damit der Richtungscharakteristik des Tonausganges)
kann, wie im folgenden auegeführt wird, verbessert werden durch gleichzeitiges Ändern des Gewinnes
in jedem Paar der zwei diagonalen Kanäle, und zwar abwechselungsweise, um den Gewinn in jedem der Einzelkanäle
zu kontrollieren. Ee ist daher notwendig, daß der Gewinn in einem Paar von !Diagonalkanälen
durch ein angemessenes Schwächen in der Verstärkung der anderen Diagonalkanäle begleitet wird. Anderer-■)
seits würde ein Anwachsen in der Verstärkung, um beispielsweise
die Rlchtungsoharakteristik eines Signales
zu vergrößern, in einer Volumenänderung des Tonausgange β als Punktion der Richtung resultieren.Wird
gleichzeitig die Verstärkung in eintm Paar der Diagonalkanäle vermindert, während die Verstärkung in den
anderen Diagonalkanälen zunimmt, eo ist es möglloh, x die Gesamtleistung an den Lautsprechern konstant
zu halten; Sine Trennung zwischen benachbarten Lautsprechern
kann ohne Indern des gesamten Volumens eines Syetemes verbessert werden. Diese funktionen werden duroh
die in flg. 5 dargestellten Systeme verwirklicht.
- 23 10Ö810/1377
In Fig, 5 ist der Decodierausgang auf der linken Seite
dargestellt. Die vier Signale A1 B, 0,707 (A + B) und
0,707 (A -■ B)sind durch entsprechend veränderbare Verstärker
110L, R, F und X? diS die Signale für ein Aussteuern
der vier Lautsprecher besorgen. Die A und B Kanäle sind also direkt über Hochpaßfilter 112A und 112B
mit den Absolutwertkreisen 114A und 114B gekoppelt. Die Absolutwertkreise 114 können Zwei-Weggleichrichter
enthalten, deren Ausgänge dieselbe Polarität haben. Diese Signale, die die Absolutwerte der A und B-Signale, darstellen,
werden in entsprechende logarithmische Verstärker
116A und 116B eingespeist, die für Ausgangsspannungen
sorgen, die dem Logarithmus der angelegten Eingangsspannung gleich sind. Die Ausgänge dieser Verstärker 116A,
116B sind mit dem negativen bzw. positiven Eingang eines
Funktionsverstärkers 118 gekoppelt, welcher die zwei Signale subtrahiert, wodurch ein Ausgangssignal-Log
|a|- logjBJC d.h. log Ja/bJ) entsteht. Dieses Signal
wird dann über einen anderen Absolutwertkreis 120 und
ein, den Mittelwert bildendes Netzwerk 122 (ein integrierender
Schaltkreis) an einen Verstärkungsregelungsgenerator 123 geliefert, welcher die Verstärkung von
den zwei Paaren der variablen Verstärker 110L, 110R und 110F, 11OI als Funktion des Ausganges dee Verstärkere
118 kontrolliert.
Wo die Absolutwerte der A und B-Signale gleich sind, wird, wie oben bereits ausgeführt, die Verstärkung
der Verstärker 11OF und 11OX ein Maximum und die Verstärkung der Verstärker HOL und 110R ein Minimum.
Unter dieser Bedingung wird dann der Ausgang von dem
Funktionsverstärker 1.18 gleich w0" und die Verstärkung
der Verstärker 110F und 110X ein Maximum, (d.h."1")
während die Verstärkung der Verstärker HOL und 110R
ein Minimum ist (d.h. w0M). Im anderen Extremfall, wo
109810/1377 :,;:·■>*
20U8S6
jedes der beiden Signale B oder A gleich MOn ist oder
die Wellenformen in A und B nicht zusammenhängen, wird der Ausgang des Verstärkers 118 ein Maximum sein (theoretisch
unendlich, aber in der Praxis auf einen bestimmten Wert begrenzt, beispielsweise 9 Volt). Diese Maximumspannung
ruft der Verstärkungsregelungsgenerator 123 hervor, der für Ausgangsspannungen sorgt, die die Verstärkung
der Verstärker 110L und 110R auf ein Maximum und die
Verstärkung der Verstärker 110P und 110X auf ein Minimum
bringen.
Um Verhältnisse zwischen diesen oben beschriebenen zu erhalten, werden die Verstärkungen der entsprechenden
Paare von Verstärkern 110 einigermaßen durch den Generator 123 geregelt. Mathematisch kann gezeigt werden,
daß sich die Kurve der erforderlichen Verstärkung als eine Punktione des log A - log B (der Ausgangsspannung
am Verstärker 118) einer Quadratwurzelkurve annähert,
so daß sich eine konstante gesamte akustische Ausgangsleistung ergibt, wobei die Verstärkungen in den entsprechenden
Diagonalkanälen gleich sind (beispielsweise bei 0,707), wenn das Verhältnis von A zu B (oder B zu A)
ungefähr 2,4 1st. Die folgenden Gleichungen können dazu W verwendet werden, um die Verstärkungsregelungsspannungen
vom Generator 123 zu bestimmen.
VLR « K γ t_Tlog A dt, VPX - K \J 1- t_Tlog A dt,
worin T die Zeitkonstante des den Durchschnittswert bildenden Kreises 122 und K eine Konstante ist.
Der Zweck der Hochpaßfilter 112A und 112B besteht darin,
den Durohgang von fiederfrequenzsignalen zu verhindern,
die andererseits an den Eingängen eu den veränderbaren Verstärkern 110 erscheinen können und die Verstärker-
109810/1377
.25- 2ΌΗ856
eingänge modulieren können. Der einen Durchschnittswert bildenden Kreis 122 spricht auf Änderungen im Ausgang
des Verstärkers schnell genug an, so daß das Ohr noch keine Notiz von der Verzögerung nimmt, aber nicht so
schnell, wie die Welle, die Verstärker 110 passiert.
Beispielsweise wurde ein Belastungsanteil von 20 msec
für praktische Zwecke für ausreichend gefunden.
Um die Wirkungsweise des Verstärkungsregelungskreises des Decodierers (gemäß Pig. 5) zu stabilisieren,
ist es wünschenswert, die A und B Signale am Codierer- g
ausgang (oder die rechten und linken Eingänge an den Codierer) schwach zu mischen, um die Abweichungen
des A-B-Signalverhältnisses möglichst gering zu
halten. Um umgekehrt zu verhindern, daß der Logarithmus dieses Verhältnisses zu 11O" wird, können konstante
Pha-sendifferenzen zwischen den entsprechenden vordersei tigen (rückseitigen)Signalen eingeführt werden, die
an den A und B Kanälen an dem Codierer gebraucht sind. Hierduroh wird erreicht, di© Verstärkungsregelungswirkung
auf einmrelativ niedrigen Bereich zu beschränken,
so daß die Verstärkungsregelungswirkung an den Lautsprechern nicht hörbar werden kann. Eine solche
Mischung kann in Verhältnissen vorgenommen werden, die i das gewünschte Ergebnis ohne tatsächliche Herabsetzung
der Toncharakterletiken erfüllen. Wo eine extreme Kanaltrennung erforderlich ist, kann dieses Verfahren nicht
verwendet werden.
Wie schon vorher bemerkt, gibt es sehr viel verschiedene Wege, um die Verstärkung in den entsprechenden
Kanälen ssu kontrollieren und die gewünschte Richtungs-
vtrgröStrung an den Lautsprechern vorzusehen« Die AubfUhrung,
die in Fig. 5 dargestellt und beschrieben ist,
eteilt einen relativ wohlfeilen Weg der, die gewünschte
- 26 10θβ1ΰ/Ί 37 7
Verstärkungsregelung der entsprechenden Lautsprecherpaare vorzusehen.Ein äquivalenter Kreis kann die Logarithmen von
A und B und die Logarithmen vonAurfHB vergleichenden Absolutwert
dieser zwei Signale bilden, sie auf einen Mittelwert bringen und den kombinierten Wert als ein KontraDaignal
für die Terstärkungsregelung zu benutzen. Dieser äquivalente Kreis wird dieselben Resultate bringen, aber wahrscheinlich
mehr Einzelteile erfordern und daher teuerer sein.
Natürlich ist es nicht notwendig, die Verstärkung der diagonalen Kanäle laufend zu regeln, um die Richtcharakteristiken
am !Eonausgang zu verbessern. Verschiedene bekannte Mittel können in jedem der Ausgangskanäle (A,B,
A+B und A-B) vorgesehen sein, um die Verstärkung des Signales zu vergrößern oder zu vermindern, abhängig
von dem Verhältnis zu dem vorher ausgewählten Pegel. Beispielsweise ist in Pig. 6 ein Kreis dargestellt,
der in jedem der vier Ausgangskanäle untergebracht sein kann, um die Verstärkung dieser Kanäle unabhängig
zu regeln.Er enthält eine in Serie geschaltete Einrichtung 124, die einen hohen negativen Wärmewiderstandskoeffizienten
besitzt, und eine Einrich- W tung 125 mit einem hohen positiven Wärmewiderstandskoeffizienten,
der quer zu dem Kanal liegt. Wenn das Signal von dem Decodierer über einen Wert anwäohst,
der normalerweise für eine Verstärkung "1* ausgewählt ist, bewirkt der resultierende Temperaturanstieg
der Einrichtungen 124 und 125 einen gleichzeitigen Abfall In dem Widerstandewert der Einrichtung
124 und ein Ansteigen in den Widerstandswert dtr SInriohtung
125* Diese Impedanzänderung bewirkt ein An
steigen in der Verstärkung am Kanalauegang. Auf ähnliche
Weist werden reduzierte Singangeeignale durch Zunehmen größerer Beträge abgeaohwäoht, da das Signal
- 27 -109810/1377
den vorher ausgewählten Nominalwert abschwächt. Auf diese Weise werden die Kanäle, welche das vorherrschende
Signal übertragen, mit einem Anstieg in der Verstärkung
relativ zu den anderen Kanälen versorgt. Hierdurch werden die gewünschten Signale vergrößert, während die
benachbarten Kanalsignale abgeschwächt und dadurch die Trennung zwischen den benachbarten Kanälen verbessert
wird.
Beispielsweise kann die Einrichtung 124 ein angereichertes Silikon- oder ein anderes Halbleiterelement enthalten
und die Vorrichtung 125 eine gewöhnliche Glühlampe sein. Wenn gewünscht, kann ein Gondensator in Serie zu
der parallelen Einrichtung 125 liegen, so daß die Verstärkungsregelung
allgemein nur für die hohen Frequenzkomponenten sorgt. Zahlreiche andere bekannte Einrichtungen
können anstelle der Einrichtungen 124 und 125
verwendet werden. In den Figuren 7 und 8 sind weitere
Ausführungsbeispiele eines Verstärkungsregelungssystemes
dargestellt, das die Grundprinzipien der Erfindung anwendet, wobei niedrige Kontrolltöne auf die A und B
Kanäle zum Zwecke der Kontrolle der Verstärkung der zwei Paare von Diagonalkanälen von dem Decodierer 20
eingeprägt werden. Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Ausführungsbeispiele in den Figuren 7 und 8 kann
auf die entsprechenden Teile der Figur 1 verwiesen werden, wo.die Mikrophone 12, die Lautsprecher 14,
der Codierer 18 und der Decodierer 20 dieselben Funktion
erfüllen; sie brauchen daher im folgenden nicht weiter
beschrieben werden. Ebenso können Ultraschall oder andere Töne verwendet werden.
üb das Verständnis dieses Ausführungsbeispieles zu erläutern,
ist es zweckmäßig, sich auf LeiβtungsVerhältnisse
zu beziehen, die niedriger als die vorher geschilderten Spannungflverhältnisse sind. Die leistung, welche
- 28 109810/1377 :
von einem vorgegebenen Signal abgeleitet werden kann, ist direkt proportional dem Quadrat des Spannungspegels dieses
Signales.
In Pig. 7 sind Signalspeicherungsmittel dargestellt. Die
Ausgänge der vorderseitigen und rückseitigen Mikrophone 12F und 12X werden abgetastet und an einen addierenden
Leistungskreis 130 gekoppelt, während ein ähnlicher addierender Leistungskreis 131 die Ausgangsleistungen
von den Mikrophonen 12L und 12R summiert. Diese zwei
Leistungskreise sind Einrichtungen, welche Ausgangsspannungen erzeugen, die direkt proportional der gesamten
Leistung sind, die von den verwendeten Eingangsspannungen abgeleitet werden kann. Ihre Ausgangsspannungen
werden dann in einer Addierschaltung 132 summiert, dessen Ausgang dann proportional der gesamten Leistung
an den vier Eingangskanälen ist.
Der Ausgang der Summierschaltung 130 wird dann mit einer Multiplizierschaltung 133 gekoppelt, welche dieses Signal
verdoppelt und eine Ausgangsspannung liefert, die gleich zweimal der Leistung in den frontseitigen und den rückseitigen
Eingangskanälen ist. Das Verhältnis dieser zwei Größen (die doppelte Leistung in den front- rückseitigen
Kanälen zu der gesamten Leistung in allen vier Kanälen) wird dann durch eine Verhältnisschaltung 134 berechnet,
die umgekehrt entsprechende A und B-Modulatoren 136 und 138 hervorruft, um einen 20 Hz (oder einen anderen niederfrequenten)
Ton vom Oszillator 140 zu modulieren. Der Verhältniskreis 134 kann einer der zahlreichen bekannten
Kreise sein und beispielsweise eine Ausgangsgleichspannung erzeugen mit einer Amplitude, die proportional dem
Verhältnis der angelegten Eingangsspannungen und einer Polarität, die bezeichnend dafür ist, ob das gemessene
Verhältnis größer oder kleiner ale 1M" iet.
- 29 109810/1377
.29. £014856
Die Modulatoren 136 und 138 sind an den amplitudenmodu
lierten 20 Hz-Ton vom Oszillator 140, bezogen auf ein
vorher ausgewähleri Pegel angepaßt, der abhängig ist von der Größe und der Polarität der angelegten Eontrollspannung
von der Verhältnisschaltung 134. Wenn
der Modulator 136 einen Ton mit ansteigender Amplitude liefert, dann wird der B-Modulator 138 entsprechend
einen Ton mit abfallender Amplitude liefern.
Diese modulierten Töne werden dann an den A und B Ausgängen des Codierers 18 addiert, um Signale zu
liefern, die über den zwel-Kanalübertragungsweg
übertragen werden und die in diesem speziellen Ausführungsbeispiel
mit A1 und B1 bezeichnet sind.
Der Empfängerteil des Systemes ist in Pig* 8 dargestellt.
Zwei Hochpaßfilter 142 und 144 sind dazu verwendet, um die Kontrolltöne von den A und B-Tonsignalen
an den A1 und B1 Kanälen zu trennen., Diese
A und B Signale von den Filtern 142 und 144 sind
mit dem Codierer 20 gekoppelt, um die vier Ausgangskanäle
zu versorgen, wie bereits oben in Verbindung mit Pig. 1 beschrieben worden 1st.
Die Kontrolltöne von den Filtern 142 und 144 sind
an einen Verstärkungsregelungsgenerator 146 gekoppelt,
der die Verstärkung der variablen Verstärker 148H, P,L und X regelt, um die Verstärkung eines
Paares der Diagonalkanäle zu vergrößern, während entsprechend die Verstärkung an dem anderen Paar
der Diagonalkanäle verringert wird. Aus der vorhergehenden
Erläuterung zu Pig. 7 folgt, daß die Amplituden der Kontrolltöne jeweils gleich der doppelten
gewünschten Leistung an ihren korrespondierenden diagonalen Eingangskanälen sind, die durch die Gesamt-
109810/137
leistung in dem System geteilt sind. Jedes dieser Signale ändert sich von einem Wert zwischen nOH bis "2", und
ihre Summe ist immer gleich "1". Da folglich die gewünschten
Leistungsverhältnisse (d.h. die Leistungsverhältnisse an den Mikrophonen) unmittelbar an den
Kontrolltonsignalen dargestellt sind, ist dies ein einfacher Bestandteil für den Verstärkungsregelungsgenerator
146, um die bekannten Verhältnisse zu benutzen, um die Verstärker 148R, L und 1481, P zu regeln, um
damit dieselben Verhältnisse an den Ausgängen der Verstärker 148 zu erzeugen. Sie gewünschten Signale werden
hierdurch zwangsläufig vergrößert, während sie diese Signale entzerren, die nicht in ihren entsprechenden
Kanälen sind. Sie gesamte Leistung wird also nicht in Abhängigkeit von den Richtungsänderungen variiert.
Der Generator 146 dient also als Normalisierer, um die Gesamtver8tärkung an den Kanälen so zu halten, daß die
Summe der Leistung an den entsprechenden Kanälen auf einem konstanten Betrag gehalten wird. Hierdurch werden
unerwünschte Änderungen in der Amplitude des Kontrolltones verhindert, da hierdurch der Inhalt der Ausgänge
von den entsprechenden Lauteprechern beeinträchtigt würde.
Die Ausführungsbeispiele der Pig. 7 und 8 sind also in
der Lage, eine tatsächliche Trennung zwischen zwei benachbarten Kanälen vorzusehen. Jedoch ist in dieser
GrundauBführung dieAnordnung nioht in der Lage, das
exakte Leistungsverhältnie an den Ausgangslautspreohem
wieder zu erzeugen, das an dem Eingang zu den Mikrophonen besteht. Dies wäre aber offenbar wünschenswert, da bei
Erfüllung dieser Bedingung daβ Leietungsverhältnis
wieder hergestellt würde, das an den Mikrophonen b·- ■tent. Vie nooh im Zusammenhang mit der Srläuterung von
flg. 9 ausgeführt wird, iat eine weitere Modifikation,mög-
- 31 109810/1377
lieh, die die exakte Wiederherstellung des Leistungsverhältnisses
ermöglicht, welches an den Eingangkanälen "besteht.
Nach der Codierung und der Decodierung tritt manchmal
ein ".Streusignal11 (spreading) an jedem Eingang des
Lautsprechers auf und erscheint dann mit halber Leistung an jedem der Ausgänge, die dem gewünschten Ausgang
benachbart sind (ebenso mit voller Leistung an dem gewünschten
Ausgang). Das "bedeutet aber, daß die Ausgänge unechte
Signale in Verbindung mit gewünschten Signalen j erhalten werden.
Daraus ergeben sich folgende Konsequenzeni .
1. Die unechte Signalleistung ist gleich der gewünschten
Signalleistung. " - .
2. Die Summe der Leistungen der Signale in einem Paar
von diagonalen Kanälen ist gleich der in dem anderen
Paar der Diagonalkanäle.
3. Die unechten Leistungen in den zwei Ausgängen eines
Paares von Diagonalkanälen sind gleich.
Ein Schritt, um die Ausgangsleistung auf einen Pegel zu
bringen, der den entsprechenden Eingangsleistungen entspricht,
besteht darin, die notwendige Änderung so»zu be- I
rechnen, daß das Verhältnis der Gesamtleistung in den rechts-links Diagonalkanälen zu der Leistung in den
vorderen/rückwärtigen Diagonalkanälen gleich ist (wie ea auch an den Decodiererausgang besteht), um auf das
richtige Verhältnis zu kommen. Das Eingangsieistungsverhältnis
der Diagonalpaare ist frei von nicht hörbaren Frequenzcodesignalen oder annähernd frei von den hier
beschriebenen Analysatorschaltkreisen. Ein. einfaches Anwachsen der Leistungsverstärkung für
ein Diagonalpaar, während das andere Paar abnimmt, würde das Leistungsverhältnis zwischen den zwei Paaren
-32-109810/1377
20U856
von Diagonalkanälen entsprechend einstellen. Dies würde
nicht das richtige Verhältnis in einem Diagonalpaar sicherstellen (d.h. das Verhältnis von P. zu P^).
Zu beachten ist jedoch, daß, wenn m»n diese Hälfte der
Gesamtleistung (A, B, A+B) die» die unechte Leistung ist,
und wenn die Anpassung der Leistung in den Diagonalpaaren der Ausgänge so ist, daß sie die Hälfte der Gesamtleistung
beträgt, dann sollte die Verringerung (in Absolut-Begriffen) in der Leistung in jedem Kanal eines Diagonalpaares gleich
sein. Dies ist tatsächlich so, da die Herkunft der unechten Leistung dergestalt ist, daß sie gleichzeitig in
jeden Ausgang eines Diagonalpaares eingespeist ist. Wird dieser andere Weg unterstellt, so würde man die Leistungsdifferenz zwischen A und B (und zwischen (A-B) und (A+B))
erhalten, während die Gesamtleistung um einen Betrag herabgesetzt ist, (ein halb), der dem Pegel der unechten Signal—
leistung entspricht.
Um die Decodiererausgangsleistungen (P^, PB, PA+B>
1A-B^
zu den entsprechenden Werten wieder herzustellen, die den Codierereingängen entsprechen, sollen die eingestellten
Leistungen Q^, Q33, QA+B>
^A-B £°l£e:ndermaßen lauten:
QA = 1/2 ( £"1 + O13? pa - ΓΊ - O13J pb )
QB = 1/2 ( Π + 0^7 ϊβ - Π -QA+S 1/2 ( Π + οΪΒ7 ϊα+β - Π -
<W=1/2 <
^ + <W pa-b -
und Opx sind die Oodeeignalpegel, die den Teil d«r Gesamteingangsleistung
in den reehte-links und fronseitigrückseitigen
Paaren der Diagonalkanäle entsprechen.
0LR + 0PX s 1'
Um die Verstärkung GA für den A-Kanalverstärker eu erzeu-
- 33 -109810/1377
gen, ist die Leistung
^= 1/2 (■ η + C18/ - ΓΙ - C1^ % j
Die elektronischen, analogen Berechnungssysteme, die die oben angeführten Formeln realisieren, können dazu
verwendet werden, jeden Verstärkungskanal genau auf
den Wert zu "bringen, um die Ausgangsleistung auf einen
entsprechenden Wert zurückzuführen, der der entsprechenden Eingangsleistung entspricht. In der Praxis muß
dies nur angenähert werden, um vorzügliche Ergebnisse zu erreichen. In den hier offenbarten System werden
verschiedene Arten solcher Annäherungen benutzt.
Die Verstärkungen aller Kanäle können offensichtlich mit
einem gemeinsamen Paktor multipliziert werden, ohne die
relativen Leistungspegel zu stören.
Es gibt viele Schaltkreise, die daau verwendet werden
können, um dies zu erreichen. Eine Ausführungsform ist in Form eines Blockdiagrammes in Fig. 9 dargestellt,
das nur den Teil des Schaltkreises zeigt, der für den rechten und linken Lautsprecher 14R und
141» verwendet wird. Diese besondere Aueführungeform j|
enthält Teile des Schaltkreises der Fig. 8, wobei die entsprechenden Teile auch entsprechend numeriert
sind. Der Regelkreis für die vorderseitigen und rück*-
seitigen Kanäle (A+ B und A-B) sind dieselben, wie
in Fig. 9 dargestellt ist.
Es wird daran erinnert, daß die Ausgänge der Verstärker 148, die zwei Paare von Signalen (rechts/links
und voraerseitig/rückseitig) enthalten, die in ihrer >
Leistung direkt der Signalleistung proportional sind,
durch die Eingangemikrophonpaare 12Ϊ, 12X und 12R, 12L
versorgt werden. Die Signale von d»m rechten und dein
- 34 "
linken Kanal sind in Pig. 9 mit den Buchstaben WA" und
MBrt bezeichnet. Die Eingänge der Verstärker 148R und
148L sind die A und B Signale vor irgendeiner Modifikation. In Pig. 9 werden die Signale, die der Leistung
in und außerhalb der entsprechenden Verstärker proportional sind, summiert und ein Differenzsignal erzeugt,
um die Verstärkung der zwei addierten, variablen Verstärker zu regeln, die umgekehrt wieder die Lautsprecher
speisen.
Geeignete Schaltkreise 150R und 150L zur Quadrierung der Spannung sind entsprechend in A und B Signalen
dargestellt, um gleiche Spannungen zu erzeugen, die der Leistung proportional sind, um von den Signalen
abgeleitet zu werden. Die Ausgänge werden an einen Summierschaltkreis 151 angelegt, welches ein Signal
proportional der Summe aus diesen Leistungssignalen erzeugt, d.h. P. + Pß.
Ähnliche Kreise 152R und 152L zur Spannungsquadrierung
erzeugen Signale, die der Leistung proportional ist, um von den Ausgängen an den Verstärkern 143R und 148L
abgeleitet zu werden, die mit P.,, und P-g,, bezeichnet
α sind; diese letzten Signale sind in einem zweiten Summierer im Schaltkreis 154 summiert.
Die Differenz zwischen diesen zwei Leistungseummen ist
begrenzt durch einen Differenzschaltkreie 156, welcher
ein Signal proportional der Differenzialetung erzeugt,
wie in der Zeichnung widergegeben ist.
Ebenso wie in den vorhergehenden Kreisen sind auoh die
Verstärker 151 t 154 und 156 herkömmliche funktionaverstärker.
«StfteX&ffe. Praktiech können die funktionen der
drei dargestellten Verstärker auch duroh einen tineigen
- 35 109810/1377
Funktionsverstärker erreicht werden.
Ein weiterer Funktionsverstärker 156 vergleicht die
Größe der P. und Pß Signale und "bestimmt, welcher der
zwei Kanäle vergrößert und welcher geschwächt wird. In jedem Fall ist die Änderung in der Verstärkung abhängig
von dem Ausgang des Verstärkers 156, aber dieser Ausgang zeigt nicht an, welches der zwei Signale
vergrößert wurde und welches geschwächt wurde» Wenn Pa größer ist als PB, kann jedoch daraus entnommen
werden, daß der Signalpegel und der A Kanal vergrößert worden ist, während das B Signal geschwächt ist, und
umgekehrt. Folglich spricht ein Verstärkungsregelungskreis 158 auf die Ausgänge der Verstärker 156 und 157
an und erzeugt zwei Signale, die mit zwei zusätzlichen veränderlichen Verstärkern 16OR und 160L in dem A "bzw.
B Kanal gekoppelt sind. Der Verstärkungsregelungskreis 158 wird die Verstärkung des einen Verstärkers 160R
verstärken, während er gleichzeitig die Verstärkung des anderen Verstärkers 160 scteächt, in Abhängigkeit
von der Polarität des Verstärkerausganges 157 und der Amplitude des Verstärkerausganges 156. Die verstärkten
Regelspannungen sind so, wie sie die entsprechenden Ausgänge der Verstärker 160R und 160L hervorrufen,
welche an die Lautsprecher 14R und 14L angelegt sind, damit sie dasselbe Leistungsverhältnis besitzen, wie es
an den Ausgängen der Mikrophone 12R und 12L existiert.
Wie schon früher; bemerkt,, ißt die vorliegende Erfindung
mit allen vorhandenen herkömmlichen, binauralen, stereophonen Systemen verträglich und kann zusammen
mit ihnen benutzt werden. Es ist lediglich erforderlich,
daß die zwei codierten Kanäle, die in Verfolg der Prinzipien gemäß Pig. 1 abgeleitet sind, auf den
zwei verfügbaren Kanälen-*je naehdem-eufgezeichnet oder
- 36 109810/1377
.36. 20H856
übertragen werden. Im Pail von stereophonen Schallplatten,
wo die zwei Kanäle in entsprechenden Rillen aufgezeichnet sind, die unter 45° zu der Horizontalen angeordnet
sind, können die gewünschten Ausgangskanäle durch zweckmäßige Auflösung der gespeicherten Signale in
diese Kanäle abgeleitet werden. Beispielsweise würden die linken und rechten Kanäle (d.h. A und B) jeder von
den Komponenten der Rillenänderung (d.h. Kadelbewegung) unter 45° von der Oberfläche der Schallplatte abgeleitet;
der vorderseitige oder der A-B Kanal würde von den Komponenten parallel zu der Plattenoberfläche abgeleitet
(die tatsächlich O,7O7A + O,7O7B sind); der
rückwärtige oder der A-B Kanal würde von den Komponenten abgeleitet, die senkrecht zu der Plattenoberfläche
sind. Diese Komponenten sind in Fig. 15 dargestellt.
Wenne eine Stereoaufzeichnung gemäß der Erfindung aufgezeichnet womien itt, unterscheidet sich die Aufzeichnung
selbst von der bisherigen Art der Aufzeichnung in der Weise, daß das A+B Signal Frequenzen enthalten
kann, die nicht in dem A-B Signal vorhanden sind. Eine auf die bisherige Weise vorgenommene, binaurale
Stereoaufzeichnung, werden die A+B und die A-B Kanäle natürlich dieselben Frequenzen enthalten.
Aufgrund der besonderen Oodierungsform, wie sie durch die Erfindung vorgesehen ist, die eine vollständige
Trennung zwischen den vorder- und rückseitigen Kanälen durchführt, sind, wie bereits ausgeführt, die rückwärtigen
Signale in den vorderen Kanälen (A+B) annulliert und die vorderen Frequenzen in den rückwärtigen Kanal
(A-B) ebenfalls annulliert.
Es sind bisher noch keine Vereuche unternommen worden,
um die grundsätzliche Erfindung und veboreugte Ausführung verschiedener Verbeeeerungen gegenüber der grund-
109810/1377
20U8S6
sätzlichen Erfindung im Hinblick auf irgendwelche möglichen Verfahren und Geräte zu beschreiben, um
die Erfindung praktisch auszuführen. Es folgt eine Beschreibung einer Schaltkreisform, von der beabsichtigt
ist, sie als Decodierer zu verwenden. In den weiter unten folgenden Gleichungen ist der Begriff
"log" verwendet, um logarithmische Punktionen zu bezeichnen, die eine Polarität haben, wie sie
durch die Polarität des Numerus bestimmt ist.
In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung (Fig.10)
ist die Verstärkung , die zu jedem Lautsprecher ge- |
hört, durch eine Kombination eines Verstärkungsregelungselementes,
das in Serie zu dem entsprechenden Kanal liegt, und durch einen Verstärkungsregelungsspannungsgenerator
bestimmt, dessen Ausgang mit dem Verstärkungsregelungselement gekoppelt ist.
Das Tonsignal in jedem Wiedergabekanal (A,B, A+ B oder A-B) geht durch das entsprechende Verstärkungsregelungselement
hindurch. Entsprechend dem Ausgangssignal des Regelungsspannungsgenerators ist
das Signal in dem Verstärkungsregelungselement entweder vergrößert oder geschwächt. Wenn das Ausgangssignal
des Regelungsspannungsgenerators auf g einem Maximalwert 1st, dann let der Ausgang des Veretärkungsregelungselementes
auf einem Maximum und umgekehrt.
Die Verstärkungsregelungselemente 203 und 204 sind
dann durch eine Ausgangsepannung V1^ geregelt, die
durch den Regelungsspannungsgenerator 210 erzeugt
ist. Das Veretärkungsregelungselement 208 ist durch
eine Ausgangsspannung Vp geregelt, die duroh den Regelungeepannungegenerator
212 erzeugt 1st, und das Veratärkungeregelungselement 216 ist duroh eine Aus-
- 38 109810/1377
2014855
gangsepannung Vy geregelt, das durch den Regelungsspannungsgenerator
218 erzeugt ist. Auf Wunsch können getrennte Regelungspannungsgeneratoren nacheinander an die Verstärkungsregelungselemente
203 und 204 noch eher als gerade
an einen gekoppelt werden (Generator 210).
Sie Ausdrücke für jede der Regelungsspannungen Vj«, Vg, und
Y1 sind vorgeschrieben aufgrund von zeichentechnischen
Überlegungen durch die verschiedenen Regelungsspannungsgeneratoren,
welche die Ausdrücke erzeugen, ebenso wie durch die spezifischePhase, Wellenform und Pegelzeichen,
die in den Originalsignalen A und B vorhanden sind, die zur Aktivierung der entsprechenden Lautsprecher dienen.
Beispielsweise erfordert die gewünschte akustische Wiedergabe, daß die Verstärkung, die zu den Lautsprechern
de» linken und rechten Kanales gehört, so anwächst, wie das Verhältnis des Intensitätspegels der
Signale A und B von "1" abweicht, oder ihre Wellenformen werden unterschiedlich vergrößert. Um dieses
Ergebnis zu erreichen, kann die Regelspannung V·^, die
an den Verstärkungsregelungselementen 203 und 204 angelegt ist, durch eine der verschiedenen unten angeführten
Ausdrücke dargestellt werden. Die folgenden drei Gleichungen für A und B sind Absolutwerte.
VLR
rar - ° k 108IkIt ^** (10M
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel enthält der Regelungsspannungsgenerator
einen analogen Schaltungsaufbau, der eine Regelspannung liefert.
LR
logf
log -
- k I log ^SS/ - V
/ " 7SAT
wo der Begriff "env" den Augenbliokswert der Intensität
der Spannungehüllkurve anzeigt, unabhängig von der Phase
und der Polarität, die duroh eine Vollweggleiohriohtung
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201485$
und eine Glättung des einzelnen Signales A oder B erhalten
wird. Diese Regelepannung V^ nimmt so zu, wie der
Lautstärkepegel, der zu federn der Signale A oder B gehört im Hinblick: auf den anderen stärker wird, oder
aber ihre Wellenformen werden ungleich vergrößert. Eine konstante Spannung VgAI stellt einen positiven
Wert für die Regelepannung sicher.
Die Verstärkung in dem vorderen Kanal muß andererseits so ansteigen, wie das Verhältnis des Intensität
spegels jedes der Signale A und B sich "1" '
annähert ( L « 0), und wie ihre Wellenformen ähnlich
und in Phase liegen. Polglich lautet der Ausdruck für die Regelspannung, die durch den Regelungspannungsgenerator
212 erzeugt wird, folgendermaßen
- j
Die Verstärkung, die zu dem rückwärigen Kanal gehört,
nuß aktiviert werden, damit sie so anwächst wie das
Intensitätspegelverhältnis der Signale sieh an "1"
annähert (L = O), und so, wie ihre Wellenformen einander ähnlich werden und eine entgegengesetzte Polarität
"besitzen. Der Spannungsregelungsgenerator 218
liefert folglich an seinem Ausgang eine Spannung, die . |[
dem Ausdruck entspricht,
|ioe il
Der Aufbau'der Spannungsregelungsgenratoren 210, 212
und 218 basiert auf Analogkreisen, die die RegelungsspannungeS
Vj1Rt v?« und V^ liefern. Um beispielsweise
die Differenzen de· Lautstärkepegels abzutasten, sind Schaltmittel erforderlich, um das log-Verhältnis dee
Inteneitätspegels der Signale A und B zu/halten. Diese
Kreiee können im einzelnen so aufgebaut sein, wie
ββ in den figurtn 11, 12 und 13 dargestellt iat. Die
Signale A und B werden in die log-Terhältiiiseinheit
- 40 109810/1377
eingespeist, der Ausgang der log-Verhältniseinheit
ist mit der Absolutwerteinheit 221 gekoppelt, deren Ausgänge sind mit der Gütereinheit 222 gekoppelt, die
einen Mittelwert bildet. Der Ausgang dieses Filters ist dann über einen Inverter 235 geführt, dessen Ausgang
zusammen mit der Spannung Vj^gi an den Eingang
des Addierers 232 gelegt wird. Die Ausgangsspannung
Vp = VgAT - I log A I ist dann an eine Eingangsklemme
des Verstärkungsrefelungselementes 208 in dem vorderen Kanal angelegt.
In ähnlicher Weise wird dann die Regelungsspannung
Yj durch Anlegen der Signalspannung B und der invertierten
Signalspannung A (der Ausgang des Inverters 239) an das log-Yerhältnismittel 223 geliefert. Der
Ausgang des Mittels 223 ist mit dem Absolutwertmittel
224 gekoppelt, dessen Ausgang mit dem einen Durchschnittswert bildenden Filter gekoppelt ist.
Das Auegangssignal des Filters 225 ist an den Eingang des Inverters 236 gelegt; der resultierende,
invertierte Ausgang ist zusammen mit der konstanten Spannung Vjggi^fQ an den Addierer 233 angelegt. Die
Ausgangsspannung Vj = VgAT - I log -A I ist dann an
die eine Eingangeklemme des Verstärkungekontrollelementes
216 in dem rückwärtigen Kanal Z angelegt.
Der Spannungsregelungegegenrator 210 enthält die
Abflolutwertschaltungsmittel 226 und 230, Filter 227 und 231,log-VerhältniBmittel 228, ein Absolutwertmittel
229, Inverter 237 und 238 und einen Addierer 234. Der Auegang der Filter 222 und 225 ist entsprechend
zusammen mit den Ausgängen der Inverter 238 und 237 an den Eingang dee Addierers 234 gekoppelt.
Die Ausgangsspannung
envA
YLR s loe
log-A
envB
„. y
SAT
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ist dann an eine Eingangsklemme der Verstärkungsregelungselemante
203 und 204 angelegt.
Der spezifische Schaltungsaufbau, »ie er den verschiedenen
Blockdiagrammen der Pig. 11 entspricht, ist in den Pig. 13 und 14 dargestellt. Die log-Yerhältnismittel
220 und 223 enthalten Punktionsverstärker AR2, AR3, AR4,
AR5 und AR10, Transistoren Q1 bis Q6, Kapazitäten G1 bis C3 und 014 bis 017 und Widerstände R9 bis R11, R16 bis
R18, R23 bis R26 und R35 bis R38. Die Absolutwertmittel
221 und.224 enthalten Punktionsverstärker AR6, AR7,
AR11 und AR12, Dioden D5 bis D8, Widerstände R43, R44*
R47 bis R50, R55, R56, R59 und R60 und Kapazitäten und 026.
Die den Mittelwert bildenden Filter 222 und 225 enthalten Punktionsverstärker AR8 und AR13, Kapazitäten 027 bis
038 und Widerstände R62 bis R65, R67 bis R74, R76 und
R77. Die Inverter 235 und 236 , wie sie im Blockschaltbild
in Pig. 11 dargestellt sind, sind unnötig, wenn negative Spannungen für VpgAm und νβγ.φ verwendet werden,
die über Widerstände R82 und R85 an den negativen Eingangsklemmen der Verstärker AR5 und AR14 anliegen,
wie es in Pig. 13 dargestellt ist.
Der Inverter 239 enthält einen Punktionsverstärker AR1 und Wideretände R2 und R. Der Addierer 232 enthält
einen Punktionsverstärker AR9, Widerstände R93 und R94 und Kapazitäten 040 und 041. Der Addierer 233
enthält einen Punktionsverstärker AR14» Kapazitäten 042 und 043 und Widerstände R95 und R96.
Wie in Pig. 14 dargestellt, enthält das Absolutwertmittel 226 Punktionsverstärker AR15 und AR16, Widerstände R3, R5» R6, R12 und R14, Dioden Ώ1 und D2 und eine
Kapazität 04. Das Absolutwertmittel 230 enthält Punktione-
, - 42 -10 9810/1377
r42-
verstärker AR19 und AR2O, Widerstände R1, R7, R8, R13
und R15, Dioden D3 und D5 und eine Kapazität 05.
Das einen Mittelwert bildende» Pilter 227 enthält einen
Punktionsverstärker AR17, Widerstände R19, R27, R33, R39,
R41, R28 , R21 und R31 und Kapazitäten 06, C8, 010, G12,
018 und 019. Das einen Mittelwert bildende Filter 231
enthält einen Punktionsverstärker AR21, Widerstände R20, R29, R34, R40, R42, R22, R30 und R32 und Kapazitäten
07, 09, 011, 012, 020 und 045.
Das log-Verstärkungsmittel 228 enthält Punktionsverstärker
AR18, AR22, AR 23 , Transistoren Q7 bis Q10, Widerstände
R45 und R46, R51 bis R54, R57 und R58 und Kapazitäten 021 bis 024. Das Absolutwertmittel 229 enthält
Punktionsverstärker AR24 und AR25, Widerstände R61, R66, R75, R78 und R79 und Dioden D9 und D10. Der Addierer
234 enthält einen Punkt!onsverstärker AR26, Widerstände
R88 bis R91,R97 und eine Kapazität 044.
Es muß nicht im Hinblick auf Pig. 13 betont werden, daß die Ausgänge der Punktionsverstärker AR8 und AR13 tatsächlich
negativ sind, und an den positiven Klemmen des Addierverstärkers AR9 und AR14 angelegt sind. Die
Tatsache, daß die negativen Versorgungsspannungen (-15 V) für Vg^1 benutzt werden, erlaubt das Weglassen der Inverter
235 und 236. Die Verwendung einer positiven Versorgungsspannung für VSAa, (fig. 9), die an den negativen
Eingang des Verstärkers AR26 anliegt und die Verwendung der positiven Spannung an dem Ausgang des Verstärkers
AR25 macht die Verwendung der Inverter 237 und 238 überflüssig. Die genativen Ausgänge an den Klemmen Z und
Y, dargestellt in Pig. 13, sind an den negativen Eingang des Verstärkers AR26 angelegt, wie in Pig. 14 dargestellt.
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Weder die Ausdrücke für Y™, V« oder V^ noch der spezifische
Schaltungsaufbau wie er in den Pig. 11, 13 und 14 zur Durchführung dieser Punktion dargestellt ist,
ist kritisch im Hinblick auf die vorliegende Erfindung.. Ein unterschiedlicher anderer Schaltungsaufbau, der
das gewünschte Ergebnis genau so liefert, kann folglich ebenso verwendet werden, um die Verstärkung der
entsprechenden Lautspreeher zu regeln. Sogar wenn die Spannungsregelungsgeneratoren in Verbindung mit den
Verstärkungsregelungselementen verwendet werden, um die Verstärkungsregelungsfunktion zu liefern, können
eine verschiedene räumlich Anordnung der Lautsprecher, Λ
eine verschiedene Anzahl von Kanälen oder allein schon wirtschaftliche Überlegungen einen gänzlich verschiedenen
Schaltungsaufbau für die Generatoren vorschreiben.
Ein spezifisches Merkmal der vorliegenden Erfindung
enthält jede» der Verstärkungsregelungselemente 203,
204, 208 und 216, wie in fig. 12 dargestellt ist» Das
Kernstück des Sehaltungsaufbauea besteht in einer
Halbleiterdiode D201, die als Lichtquelle dient und in einem Fotowiderstand PR201 liegt. Die Licht aussendende
Diode D201 kann beispielsweise aus Gallium-Arsenid bestehen.
Wenn der Strom durch die Diode D201 ansteigt, wird
hierdurch eine zunehmende Lichtmenge .ausgestrahlt, welche den Fotowiderstand PR 201 erreicht. Bei einem entsprechenden
Schwächerwerden des Widerstandswertes des Potowiderstandes und des Stromes, der durch den Fotowiderstand
PR201 fließt, wird dies Ergebnis noch vergrößert. Ein Abnehmen des Stromes, der durch die Licht '
aussendende Diode fließt, bewirkt dann in ähnlicher Weise ein Abnehmen des Stromes, der durch den Widerstand
PR201 fließt. . "
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Der Strom, der das Tonsignal beispielsweise in dem linken Kanal darstellt, fließt durch den Fotowiderstand
PR201 und dann durch eine Anordnung, die als Emitterfolger-Verstärker aufgebaut ist und Transistoren
Q2O3 und Q2O4 enthält. Die Regelspannung, beispielsweise
V-TtJ liegt dann an der anderen Eingangsklemme
an. Wenn die Spannung VTR entsprechend den verschiedenen
Niveaus der Wellenform und/oder den Phasenwerten anwächst, wie bereits oben beschrieben, verursacht
dies eine» entsprechendes Anwachsen des Signalstromes durch den Fotowiderstand und folglich
auch ein Anwachsen der Ausgangs spannung Vq^. Diese
erhöhte Spannung V0UT vergrößert dann die Verstärkung,
die mit dem Lautsprecher in diesem Kanal verbunden ist, in diesem fall mit dem lautsprecher 141«. Wenn die
Regelspannung VjJ1 abnimmt, tritt der entgegengesetzte
Effekt ein. In ähnlicher Weise wird die Verstärkung der anderen Wandler geregelt.
Obwohl es in der Zeichnung nicht dargestellt ist, kann es wünschenswert sein, die Serienschaltung
eines Widerstandes und einer Kapazität (RC-Kreis) parallel zu dem Fotowiderstand PR2O1 zu addieren,
so daß beides, nämlich die Verstärkung und der Frequenzbereich gleichzeitig geregelt werden. Der
Frequenzbereich kann dann für niedrige Strompegel verschmäjilert werden und das Schwingen des Plattentellers
sowie das 60 Hz-Rauschen kann auf diese niedrigen Pegel begrenzt werden.
Die Schaltkreise, die hinsichtlich der Fig. 13 und 14 beschrieben sind, können unter Verwendung
von herkömmlichen Schaltelementen auch aufgebaut eein,die die gewünsohttn Wtrte besitzen. Die Schaltkreise
können aus herkömmlichen Einzelelementen be-
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20148S6
stehen oder es können integrierte Schaltkreise in monolithem oder Mischaufbau verwendet sein. Die Schaltkreise, die in den Fig. dargestellt sind, sind aus Einzelelementen
aufgebaut, die beispielsweise etwa folgende typischen Werte besitzen:
Punktionsverstärker
Punktionsverstärker
AE1, AR5 - AR17, AR19 bis AR21 P85AU(Philbrick-Nexus)
AR23 bis AH26
AR2 bis AR4, AR13»i AR22 P25AU
AR2 bis AR4, AR13»i AR22 P25AU
Q1, Q3, Q5, Q7, Q9, Q2, Q4, Q6, Q8, QlO
Q201, Q2O3
Q202, Q2O4
Dioden
DI bis D10
D201
Rl, R3, R5 bis R8,R14,R15, R43 R44, R47 bis R50, R59 bis R61, R66
R78, R79
R9 bis R11, R23 bis R26, R45, R46 R52, R54
R12, R13, R55, R56, R75, R82
R83, R85, R86, R88 bis R91, R93 bis R97
R202
R2, R4
R16 bie R18, R51, R53 R19, R20, R33, R34, R62, R63 R73, R74
R21, R22, R27, R29, R31, R32 R64, R65, R67, R69, R71, R72
R28, R30, R68, R70
1/2-PL1/P 1/2-PL1/N
1N914 TIXL09
200k
10k 100k
22k 4.7k 56k
220k 860k
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Widerstände
R35 bis R38, R57, R58, R2O5, R2O6 | 180k |
R39 bis R42, R76, R77, R80, R81 | 156k |
R2O3 | 47Ok |
R2O4, R2O7 | 180 |
R2O9 | 330 |
R208 | 1.8k |
R84, R87, R92 | 25k linear pot. |
R2O1 | 10k linear pot. |
Kondensatoren | |
01 bis 03, 021, 022 | 6.8pP |
04, 05, 014 bis 017, 023 bis 026 | 10OpP |
039 bis 044 | |
06, 07, 012, 013, 027, 028,033, 034 | 0.03MP |
08 bis 011, 029 bis 032 | 0.12MF |
018, 020, 035, 037 | 0.012MP |
019, 036, 038 | 0.05M? |
0201 | 0.10MP |
0202 | 120 MP |
fotowiderstand |
PR201
0L3AI (Olairex)
In der Verstärkungsregelungseinrichtung der Erfindung, wie in Pig. 5 dargestellt ist, wo die Kana!verstärkung
geregelt ist als Punktion des Augenblickswertes der A und B Signale, kann ein Irrtum auftreten, wenn verschiedene
Eingangssignale von annähernd gleioher Altitude an den Codierer durch die* vorderseitigen und
rüokeeltigen Mikrophone 12P und 12Z angekoppelt werden.
Unter der Annahme, daß dies an keinem anderen Eingang auftritt, wird sich in diesem Pail das A Signal τοη
dem B Signal unterscheiden, das , wie bereits ausgeführt, die Verstärkung in den linken und rechten Ausgangekanälen
auf ein Maximum bringt, während die Verstärkung in den
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vorderseitigen und rückseitigen Kanälen auf einem Minimum sind. Wo die Logarithmen der Hüllkurven verglichen werden, (wie beispielsweise in den Ausführungsbeispielen
der Pig. 10 bis 14) wird das Auftreten verschiedener
Signale von annähernd gleichen Amplituden an den linken und rechten Mikrophoneingängen einen Pehler an dem Ausgang
hervorrufen, da die Verstärkung der linken und rechten Lautsprecher auf ein Minimum sinkt, während
die Verstärkung der vorder- und rückseitigen Lautspreeher
auf ein Maximum ansteigt. ¥om praktischen Gesichtspunkt her stellt dieser Zustand in den meisten Pällen die Brauchbarkeit der Erfindung nicht |
infrage, insbesondere da nicht, wo eine entsprechende
Kontrolle des !Eonmaterialee, das aufgezeichnet (oder übertragen) wird, vorgenommen wird. Wenn sich
jedoch dieser Fehler als ein Problem erweist, ist es denkbar, daß zwei Systeme, wie sie beispielsweise
in den Pig. 5 und 11 dargestellt sind, dadurch kombiniert werden, daß beide Eontrollsignale gleichzeitig
abgeleitet werden und diese Kontrollsignale auf einen Mittelwert gebracht werden, um die endgültige
YerStärkungsregelung zu liefern. Ein Weg,
um die zwei Systeme wirkungsvoll "zu kombinieren",
würde darin bestehen, einen Schaltkreis, der einen ^ Mittelwert bildet (wie beispielsweise die Kreise 221 ""
und 222) in Reihe hinter jeden der Absolutwertkreis 116A, 116B der Pig. 3 einzuschalten, und zwar mittels
eines regulierbaren Nebenschlußwiderstandes. Wenn dann der den Mittelwert bildende Seil kurzgeschlossen
wird (der Widerstandswert ist dann Null), wird
das augenblickliche Verhältnis von A/B wie in Pig. abgetastet. An einem unbegrenzten Widerstandewert tastet der Kreis dann das Verhältnis der Püllkurve A
zu der PÜllkurY· 1 ab (Pig* 11). An einem dazwischenliegenden Wideretand werden dann die Kombinationen der
*' 109810/137 7 „V
20U8S6
beiden abgetastet.
Die Signalquelle der vorliegenden Erfindung, die drei oder mehr codierte Signale in zwei Kanälen besitzt, ist
verträglich mit herkömmlichen Einrichtungen und kann über herkömmliche monaurale und Stereo-Lautsprecheranordnungen,
die zwei Kanäle besitzen, abgespielt werden. ■Verschiedene Änderungen der offenbarten Ausführungen
können verwendet werden, wobei doch die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verwendbar sind. Während beispielsweise
dae Reproduktions- oder Wiedergabegerät einen besonderen Verwendungszweck hat, wenn eine Zwei-Signalkanalquelle
verwendet wird, werden zusätzliche Wiedergabekanäle an eine drei- oder mehrkanalige Signalquelle
angekoppelt; hierbei gehören zu jedem Kanallautsprecher,
wobei der Kanal durch Regiezeichen aktiviert wird, die in einem oder in allen der drei- oder mehr
Signalquellen vorhanden sind.
Zusätzliche Kanäle können an die Stereosignalquelle angekoppelt werden; ihre entsprechenden Verstärkungen
werden durch andere bestimmte Verhältnisse in den Signalen A und B begrenzt. Es kann ein fünfter und
sechster Kanal £a beispielsweise hinzugefügt werden; die Verstärkung, die zu dem linken und rechten Kanal
gehört, wachet dann entsprechend den ungleichen Wellenformen
und den ungleichen Lautstärkepegeln der Signale A und B an; die Verstärkung, die zu dem fünften und
sechsten Kanal gehört, wächst dann mit gleichen Wellenformen und ungleichen Pegeln an. Die Lautsprecher
in diesen Kanälen können an irgendeinem Punkt rund um den Zuhörer hinzugefügt werden; hierdurch wird dann die
Lokalisierung der virtuellen lonquelle an lueätEliohtn
Punkten auf einen 36O°-Ireis ermöglicht odtr eogar in
einer anderen Ebene, Bankrecht eu der der Tier Kanäle.
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Aus Zweckmäßigkeitsgründen ist eine Beziehung zu den Polaritätsdifferenzen hergestellt worden, welche als
Phasendifferenzen von 180° betrachtet werden können. Dies wird wegen der relativen Leichtigkeit einer
"Invertierung" eines Signales bevorzugt, um eine Umkehr der Polarität zu erhalten. DiePrinzipien
der Erfindung können also auch mit anderen Phasenbeziehungen unter Verwendung bekannter Einrichtungen
angewendet werden., die es möglich machen, tatsächlich konstante Phasenverschiebungen für alle
Frequenzen in dem interessierenden Hörbereich vorzusehen. Anstelle der Polarität- oder Phasenbeziehungen
ist es auch möglich, Zeitverzögerungen zu benutzen, um die entsprechenden Kanäle mit komplementären
Zeitverzögerungen in den Decodierer einzucodieren.
tose to/13 ??
Claims (1)
- soPat entansprttoheη) Gerichteter Klangsystemcodierer zur Erzeugung von Tonsignalen in zwei getrennten Signalkanälen mit Informationsinhalt und zur Wiedergabe von virtuellen Klangquellen an wenigstens drei Stellen« wobei die !Eonsignale von mindestens drei !Donsignalquellen abgeleitet und mit dem Codierer verbunden sind, dadurch gekennzeichnet^ daß der Codierer mit zwei unabhängigen Signalausgangskanälen versehen ist und Mittel enthält, um die Wellenform der ersten der Signalquellen zu*< der Wellenform der zweiten der Signalquellen in einem bestimmten Verhältnis zu addieren und die additive Kombination der Wellenform an den ersten der Ausgänge zu liefern, und weitere Mittel enthalt, um die Wellenform der ersten der Signalquellen von der Wellenform der zweiten der Signalquellen in einem bestimmten Verhältnis zu subtrahieren und die subtrahierte Kombination der Wellenformen an den zweiten der Ausgänge zu liefern, wobei das Signal von der ersten der Signalquellen mindestens teilweise in einem kombinierten Ausgang von dem Codierer unterdrückt sein kann, in dem die Wellenforaenvon zwei Ausgängen des Codierers in einem bestimmten Verhältnis addiert werden.2. Codierer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der virtuellen Klangquellen mindestens vier beträgt und ein erstes Paar τοη diagonal gegenüberliegenden Quellen enthält, wobei das Signal, das von der Leistung des Signoles dargestellt wird, in dem109810/1377' 20U856ersten diagonalen. Paar relativ zu der Leistung in dem zweiten diagonalen Paar erzeugt wird und zu wenigstens einem der Codiererausgangssignale addiert wird.3. Aufzeichnungs- oder Übertragungsnetzwerk zur Anwendung in Verbindung mit einem stereophonen Klangsystem, in dem ein Empfänger Tondaten an wenigstens vier getrennte Lautsprecher koppelt und Tonsignale zu den Empfängern auf nur zwei Kanälen A und B übertragen werden, d adurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Kopplung an den Α-Kanal vorgesehen sind, wobei ein erstes gewünschtes Signal an einen ersten Lautsprecher . gekoppelt wird, das Mittel zur Kopplung an den B-Kanal vorgesehen sind, wobei ein zweites gewünschtes Signal an einen zweiten Lautsprecher gekoppelt wird, daß Mittel zur Kopplung an beide Kanäle A und B mit derselben Polarität vorgesehen sind, wobei ein drittes gewünschtes Signal an einen dritten Lautsprecher gekoppelt wird, und daß Mittel zur Kopplung an beide Kanäle A,und'B. mit entgegengesetzter Polarität vorgesehen sind, wobei ein viertes gewünschtes Signal an einen vierten Lautsprecher gekoppelt wird.4. Netzwerk gemäß Anspruch 3, dadurch gekenn z ei c h η e t, daß Verstärkungsregelungsaiittel vorgesehen sind, um die Amplitude des dritten und vierten Signales relativ zu dem ersten und zweiten Signal in den Kanälen A und B zu reduzieren.5. Netzwerk gemäß Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß das Terstärkungaregjilierungemittel betriebsfähig ist, um die Amplitude de® dritten und vierten Signalee einigermaßen auf denselben Betrag zu reduzieren, vorzugsweise auf einen Paktor von ungefähr 0,707.£· Netzwerk gemäd Ansprush 1, dadurch g e k e η nje ei eh η e t, daß mti·! vorgesehen Bind,, um einen Kon-109810/137720H858trollton wenigstens einem der Kanäle zu überlagern, wobei der Kontrollton abhängig ist von der relativen Signalstärke des ersten, zweiten, dritten und vierten Signales.7. Netzwerk gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontrolltonmittel einen Kontrollton Jedem der Kanäle A und B überlagert, wobei jeder der Kontrolltöne abhängig ist von dem Verhältnis der GesamtBignalleistung in zwei der Kanäle zu der Gesamtleistung in allen vier Kanälen.8.Netzwerk gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens vier elektroakustische Übertragermittel vorgesehen sind, um welche von den ersten bis vierten Signalen besonders zu erzeugen.9. Gerichteter Klangsystemdecodierer zur Erzeugung von Tonsignalen, die Klänge darstellen, die wenigstens an drei verschieden lokalisierten virtuellen Tonquellen von einem einzigen Paar von ausgezeichneten Tonsignaleingängen herstammen, die in einer solchen gerichteten Information codiert worden sind, gekennzeichnet durch ein Paar Tonsignaleingänge , Mittel zur Addierung der Wellenform des ersten der Eingänge mit der Wellenform des zweiten der Eingänge in einem bestimmten Verhältnis, um ein erstes zusammengesetztes Ausgangssignal zu erzeugen, und durch Mittel zur Subtraktion der Wellenform dee ersten der Eingänge von der Wellenform des zweiten der Eingänge in einem bestimmten Verhältnis, um ein zweites zusammengesetztes Ausgangssignal zu erzeugen.10.Decodierer gemäß Anspruoh 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens vier virtuelle Tonquellen vorgesehen sind.11. Decodierer gemäß Anepruoh 9, dadurch gekenn-109810/1377zeichnet, daß die Amplitude des ersten zusammengesetzten Ausgangssignales relativ zu der des zweiten zusammengesetzten Ausgangssignales durch veränderliche Verstärkermittel wenigstens entsprechend zu einem der Signaleingänge verändert wird.12. Elektrischer Schaltkreis zur Verwendung in einem Klangwiedergabesystem, welches in der Lage ist, virtuelle Klangquellen im wesentlichen an irgendeinem Punkt auf einem Kreis rund um einev Zuhörerposition zu lokalisieren und in dem eine Toninformation, die den vier getrennten gerichteten Eingängen entspricht, an einen Zwei-Kanalüber- g tragungsweg übertragen wird, wobei das System mindestens kvier Lautsprecher enthält, die in geeigneter Weise um den Zuhörer herum angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis Mittel enthält zur Ankopplung des Signales von einem der Kanäle an den ersten der Lautsprecher, Mittel zur Ankopplung der Signale von dem ersten und zweiten Kanal an einen zweiten Lautsprecher mit derselben Polarität, Mittel zur Ankopplung des Signales von der zweiten der Kanäle an einen dritten Lautsprecher, und Mittel zur Ankopplung der Signale von zwei Kanälen an einen vierten Lautsprecher mit 'entgegengesetzter Polarität.13. Schaltkreis gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und dritte Lautsprecher eine Diagonale bildet, die von einer Diagonale geschnitten wird, die durch den zweiten und vierten Lautsprecher gebildet ist.14. Schaltkreis gemäß Anspruch 13, dadurch g ekennzeichnet, daß die Signale, die an den zweiten und vierten Lautsprecher geliefert werden, in der Amplitude relativ zu den Signalen, die mit dem ersten und dritten Lautsprecher gekoppelt*sind, reduziert sind.15. Schaltkreis gemäß Anspruch 14, dadurch g β k tn n-109810/137 7zeichnet, daß die Signale, die mit dem zweiten und vierten Lautsprecher gekoppelt sind, in der Amplitude durch einen Faktor von ungefähr 0,707 relativ zu den Signalen, die mit dem ersten und dritten Lautsprecher gekoppelt sind, reduziert sind.16. Schaltkreis gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Kopplungsmittel variable Verstärkungsmittel enthält, und der Schaltkreis weitere Yerstärkungsregulierungsmittel enthält, um die Verstärkung der veränderlichen Verstärkungsmittel so zu variieren, daß sie die Trennung zwischen benachbarten Kanälen vergrößern.17. Schaltkreis gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungen der veränderlichen Verstärkungsmittel, die zu dem ersten und dritten Lautsprecher gehören, gleichgehalten werden, und die Verstärkungen der variablen Verstärkungsmittel, die zu dem zweiten und vierten Lautsprecher gehören, gleichgehalten werden.18. Schaltkreis gemäß Anspruch 16, dadurch g ekennzeichnet, daß das Verstärkungsregulierungsmittel Mittel enthält, um den augenblicklichen Wert des Verhältnisses der Signalamplitude in einem der Kanäle zu der Signalamplitude in dem anderen der Kanäle zu berechnen.19. Schaltkreis gemäß Anspruch 16, daduroh gekennzeichnet, daß das Verstärkungsregulierungsmittel Mittel enthält, um die Einhüllende der Signale in den Kanälen zu vergleichen.20. Schaltkreis gemäß Anspruch 17t daduroh gelcenneeiohntt, daß di· Verstärkung der variablen109810/1377Verstärker, die zu dem ersten und dritten Lautsprecher gehören, ein Minimum ist, und die Verstärkung, die zu dem zweiten und vierten lautsprecher gehört ein Maximum ist, wenn das Verhältnis gleich "eins" ist, und worin die Verstärkung der variablen Verstärker, die zu dem ersten und dritten lautsprecher gehören, ein Maximum ist und die Verstärkung der Verstärker, die zu dem zweiten und vierten Lautsprecher gehören, ein Minimum ist, wenn kein Signal an einem der beiden Kanäle anliegt.21« Schaltkreis gemäß Anspruch 20, dadurch ge- ,kennzeichnet, daß das Verstärkungsregulierungs- * mittel die Verstärkung der variablen Verstärker so „ . variiert, daß sie die gesamte Leistung, die mit den Lautsprechern gekoppelt ist, auf einem im wesentlichen konstanten- Pegel hält.22. Schaltkreis gemäß Anspruch 16, dadurch g ek e η η ζ e i ohne t, daß das Verstärkungsregulierungsmittel Mittel enthält, um einen modulierten Son waaigstens an einem der Kanäle zu halten.23· Schaltkreis gemäß Anspruch 16, dadurch g ek e η η ζ e i c h η e t, daß das Verstärkungsregulierungs- j|mittel Mittel enthält,um modulierte Kontrolltöne an jedem der Kanäle entsprechend zu erhalten .24. Schaltkreis gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß weitere variable .Verstärkungsmittel und Verstärkungeregulierungsmittel vorgesehen sind, und daß die weiteren Terstärlcungsregulierungsmittel geeignet iind, die Verstärkung der weiteren variablen Verstärker SU regulieren, und den Spannungen entsprechen? die abhängig sind von (a) dem Leietungsdifferential zwigohen den Eingängen und Ausgängen der zuerst genannten variablen Verstärker, die su des ersten und dritten Lautspreeher gehören109810/137720U856und (b) von dem Leistungsdifferential zwischen den Eingängen und Ausgängen der variablen Verstärker, die zu dem zweiten und vierten Lautsprecher gehören.25. Schaltkreis gemäß Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung der variablen Verstärker, die zu dem ersten und dritten Lautsprecher gehören, relativ zu der Verstärkung der variablen Verstärker, die zu dem zweiten und vierten Lautsprecher gehören, so anwächst, daß die Hüllkurven ungleich vergrößert werden.26. Schaltkreis gemäß Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsregulierungsmittel die Verstärkung der variablen Verstärker so variiert, daß sie die gesamte Leistung, die mit den Lautsprechern gekoppelt ist, auf einem im wesentlichen konstanten Niveau halten.27. Stereophones Klangsystem, in dem Tonsignale auf nur zwei Kanälen A und B übertragen werden, gekennzeichnet durch einen Codierer und einen Decodierer, wobei der Codierer Mittel enthält, um ein ersten gewünschtes Signal, das an den ersten Lautsprecher gekoppelt ist, an den Kanal A zu koppeln, der Codierer weitere Mittel enthält, um ein zweites gewünschtes Signal, das an den zweiten Lautsprecher gekoppelt ist, an den Kanal B zu koppeln, daß der Codierer weitere Mittel enthält, ein drittes gewünschtes Signal, das an den dritten Lautsprecher gekoppelt ist, an die beiden Kanäle A und B mit derselben Polarität zu koppeln, und daß der Codierer schließlich Mittel enthält, um ein viertes gewünschtes Signal, das mit einem vierten Lautsprecher gekoppelt ist, an die beiden Kanäle A und B mit entgegengesetzter109810/1377Polarität zu koppeln, und wobei der Decodierer Mittel enthält, um das Signal von einem Kanal an den ersten lautsprecher zu koppeln und der Decodierer weitere Mittel ent*· hält, um die Signale von dem ersten und zweiten Kanal an einen zweiten Lautsprecher mit-gleicher Polarität zu koppeln, der Decodierer weitere Mittel enthält, um das Signal von dem zweiten Kanal an einen dritten Lautsprecher zu koppeln und schließlich der Decodierer noch Mittel enthält, um die Signale von zwei Kanälen an einen vierten Lautsprecher mit entgegengesetzter Polarität zu koppeln.28. Aufzeichnungsmedium zur Verwendung in Verbindung miteinem vier-kaniigen stereophonischen System, ge k e η nzeichnet durch zwei Kanäle zur Aufzeichnung von Toninformationen, wobei der erste Kanal Tondateri enthält, die von einem linken Lautsprecher, von einem vorderen Lautsprecher und einem rückwärigen Lautsprecher wiedergegeben werden und wobei der zweiteKanal Tondaten enthält, die ebenfalls von einem linken Lautsprecher , einem vorderen Lautsprecher und einem rückwärtigen Lautsprecher wiedergegeben werden, und wobei die Tondaten in einem ersten und zweiten Kanal aufgezeichnet werden und den rückwärtigen Lautsprecher entsprechen, da sie von entgegengesetzter Polaiität in den entsprechenden Kanälen sind, während die m Tondaten in den -.-ersten und zweiten Kanälen aufgespeichert sind und dem vorderen Lautsprecher entsprechen, da sie von derselben Polarität in entsprechenden Kanälen sind.29. Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Kanäle die Verstärkung der Toneignale, die den vorderen und rüokwärtigen Kanälen entspricht, relativ zu der Verstärkung der Signale, die den linken und rechten Lautsprecher entspricht, geaohwächt ist.3oa, · -#~»109810/137720H856 S? ιω^ψ: 27. Aufl, 1970Patentansprüche(Ansprüche 1-29 wie bisher)30. Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 28 in Form einer stereophonen Schallplatte, bei welcher eine V-förmige Rille mit unter einem Winkel von 45° in bezug auf die Oberfläche der Schallplatte verlaufenden Seitenwandungen vorhanden ist, wobei die Seitenflächen zur Abgabe eines Stereosignals moduliert sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Audiosignale entgegengesetzter Polarität beider Kanäle mit derselben Amplitude an den beiden Seitenflächen der V-förmigen Rille aufgezeichnet sind, und daß das Signal dadurch abgeleitet ist, daß die aufgezeichneten Wellenformen an den Seitenflächen addiert sind, um ein Signal mit Frequenzen zu erzeugen, die nicht in dem Signal vorhanden sind, das durch Subtraktion von den entsprechend eingespeicherten Wellenformen in den Oberflächen abgeleitet ist.109810/1377Leers e ι te
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2249039A1 (de) * | 1971-10-06 | 1973-04-12 | Duane H Cooper | Verfahren zur kodierung und/oder dekodierung von signalen fuer mehrkanal-richtwiedergabe von schall |
DE2364997A1 (de) * | 1973-09-18 | 1975-04-10 | Sansui Electric Co | Kodierverfahren fuer die umsetzung von vielkanal-tonsignalen in zweikanalmischsignale |
DE2309591B2 (de) * | 1972-02-25 | 1976-11-11 | Hitachi Ltd | Schaltung zur kodierung und dekodierung mehrkanaliger tonsignale |
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DE2309591B2 (de) * | 1972-02-25 | 1976-11-11 | Hitachi Ltd | Schaltung zur kodierung und dekodierung mehrkanaliger tonsignale |
DE2309591C3 (de) * | 1972-02-25 | 1977-06-16 | Hitachi Ltd | Schaltung zur kodierung und dekodierung mehrkanaliger tonsignale |
DE2364997A1 (de) * | 1973-09-18 | 1975-04-10 | Sansui Electric Co | Kodierverfahren fuer die umsetzung von vielkanal-tonsignalen in zweikanalmischsignale |
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