DE2126480A1 - Vorrichtung zur Aufzeichnung und Wie dergabe von Informationen in Vierkanal Stereophonie (Quadrophonie) - Google Patents

Description

8477-71

CBS C-1037

U.S. Serial :io. 44 196 2126480

Filed June ΰ, 1970 · ,.--

Columbia Broadcasting System, Inc» Stamford, Connecticut, V. St« A.

Vorrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationen in Vierkanal-Stereophonie (Quadrophonie).

Ss ist eine bekannte Erscheinung, daß die Qualität einer Musikwiedergabe gesteigert wird, wenn man die Zahl der V/ie-ά erga.be kanal e vergrössert.~ Ss besteht daher ein wachsendes Interesse an einer mehrkanaligen Aufnahme und Wiedergabe, weil sich hiermit eine Vielzahl von Klang- und Musik-" formen erreichen lässt. In den frühen Zeiten des Phonographen oder des Grammophons gab es nur einkanalige oder einohrige Aufnahmen, und vor vierzig bis fünfzig 'Jahren erkannten die Forscher den V/ert der Aufnahme und Übertragung zweier getrennter Inforraationskanäle, was im modernen Sprachgebrauch mit zweiohrigem oder stereophonisch'em Klang bezeichnet wird. Jedoch werden selbst zwei Uachrichtenkaiiäle nicht .für'ausreichend gehalten, um eine vollständig wirklichkeitsgetreue •,ii ed ergäbe zu erreichen. Wenn beispielsweise ein Zuhörer vor einem Synfonieorchester sitzt, hört er Töne aus vielen verschiedenen Richtungen und von einer Vielzahl von Instrumenten ebenso wie Reflexionen von den Wänden und'"vW⁼d⁼errifie£ke, was ihm die gewohnte Illusion einer RausiperspeKtive gibt» Wenn jedoch die Wiedergabe unter"Verwendung nur zweier Kanäle geschieht, ist es schwierig,, wenn, nicht unmöglich, in Hinsicht auf die RaumPerspektive Wirklichkeitctreue zu. erreichen. Frühere Versuche haben gezeigt, da'ä mindestens drei unabhängige Kanäle benötigt werden, um eine zufriedenstellende

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Wirklichkeitstreue bei der Wiedergabe von Orchestermusik zu bieten.

Mit modernen stereophonischen Schallplattenaufnahmegeräten lassen sich Modulationen in zwei getrennten Kanälen aufzeichnen, die geometrisch zueinander um 90° und zur Plattenoberfläche um 45 geneigt sind. Es ist allgemein üblich, •einen dritten Kanal als einen Phantomkanal zu den anderen beiden Kanälen durch "Matrizieren", oder Addieren hinzuzufügen, wodurch dieser Kanal als seitliche Modulation parallel zur Plattenoberfläche aufgezeichnet wird. Um besondere Effekte zu erzielen, werden häufig manche Kanäle in Gegenphase in den Spuren aufgezeichnet, wie es bei den Testplatten mit den Modellbezeichnungen STR 110, 111 und 120 der Fall ist, die von den GBS Laboratories, einer Abteilung der.Anmelderin der vorliegenden Erfindung, erzeugt und verteilt werden. Bei der Wiedergabe erscheint der dritte (oder mittlere) Kanal in beiden Lautsprechern des Stereoplattenspielers jund ein mitten zwischen den Lautsprechern befindlicher Zuhörer hat die Illusion, als läge der dritte Kanal zwischen den anderen beiden. Der vierte oder vertikalmodulierte Kanal erzeugt bei seiner Wiedergabe auf einem herkömmlichen Stereoplattenspieler mit zwei Lautsprechern die Illusion eines "breitengestreuten^ir Tons. Man hat zwar versucht, den dritten oder mittleren Kanal auf einem getrennten Lautsprecher wiederzugeben, jedoch waren die Ergebnisse nicht voll befriedigend, und die meisten Stereoanlagen verwenden nur zwei Lautsprecher, obwohl viele Stereoplatten einen "mittleren" Kanal aufweisen.

In einer im Namen der Anmelderin, der vorliegenden Erfindung ebenfalls beim Deutschen Patentamt eingereiuh.te»~ Patentanmeldung mit dem Titel "Vorrichtung zur Wiedergabe von vier auf einem zweispurigen Informationsträger aufgezeichneten

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Nachrichtenkanälen¹' (Aktenzeichen: P ,

Erfinder: William S. Bachinann) ist eine Anlage "beschrieben, um einen dritten und vierten Wiedergäbekanal in einem an sich zwei kanal igen System vorzusehen, indem ein. dritter und vierter Lautsprecher mit dem Summensignal bzw. dem Differenzsignal des rechten und linken Kanals gespeist wird. Die linken und rechten Lautsprecher können beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten eines Vorführraums angeordnet sein, während die beiden Lautsprecher für die virtuellen Kanäle sich an gegenüberliegenden Enden des Vorführraums befinden. Jeder Lautsprecher gibt die spezielle Information seines Kanals gleichzeitig mit den halben Werten der Signale aus seinen benachbarten Kanälen wieder. Dieses System erzeugt einen scheinbaren Vierkanaleffekt, jedoch ist die Illusion, daß jeder Kanal unabhängig auf seinem zugehörigen Lautsprecher erscheint, nicht vollständig.

Wenn eine Aufnahme der oben erwähnten Art auf einem monophonischen Plattenspieler abgespielt wird, wird der vertikal aufgezeichnete Kanal nicht wiedergegeben. Es ist natürlich erwünscht, daß solche "Vierkanal"-Schallplatten mit den älteren monophonisehen oder stereophonischen Plattenspielern kompatibel sind, weil eine große Zahl solcher Geräte im Gebrauch ist. Es wäre also angenehm, wenn beim Abspielen des neuen Aufzeichnungsträgers auf einem monophonischen oder stereophonischen Plattenspielß r alle auf der mehrkanäligen Platte aufgezeichneten Kanäle mit dem Lautsprechersystem des herkömmlichen Plattenspielers gehört werden könnten.

Eine wichtige Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Möglichkeit, auf unabhängigen Lautsprechern vier Informationskanäle getrennt wiederzugeben, die in der oben

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beschriebenen Weise auf einem an sich zweispurigen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet sind, wie beispielsweise auf einer Stereo-Schallplatte, mit einem zweispurigen Bandgerät, welches fit jede Spur getrennte Aufnahme- und Wiedergabeköpfe aufweist, oder mit einer Stereo-Multipiex-Rund furikanlage, die zwei unabhängige Nachrichtenkanäle oder "Spuren" sendet·., sodaß der Zuhörer die Illusion hat, er höre eine entsprechende Anzahl getrennter Schallquellen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine wirklichkeitstreuere Wiedergabe vier getrennter Kanäle zu ermöglichen, als es mit der Anlage nach der vorerwähnten Patentanmeldung, möglich ist.

Die Erfindung ist verwendbar bei allen der :·.ν or erwähnten zur Zeit gebräuchlichen Zweispursysteme für Aufzeichnung und/oder Sendung, wobei zwei der vier getrennten Wachrichtenkanäle in der üblichen Weise eingegeben werden, während die anderen beiden Kanäle zu jeweils gleichen Teilen, einmal phasengleich und einmal phasenverschoben den beiden Spuren überlagert werden. Dies bedeutet für eine 45°-. 45 Stereoschallpiatte, daß zwei der Kanäle auf den beiden.getrennten, durch die Rillenwände dargestellten Spuren aufgezeichnet werden, während ein dritter Kanal zu jeweils gleichen Teilen'"phasengleich dem "linken" .und "rechten" Kanal des Stereo-Cutters zugeführt wird, um eine seitliche •Rillenmodulation, zu erzeugen, und daß der vierte Kanal zu jeweils gleichen Beträgen, jedoch phasenverschobenj dem "linken" und "rechten" Eingang des Cutters zugeführt wird, um eine senkrechte Modulation der Schallplattenrille zu erzeugen. Damit die Vertikalmodulation eine horizontale Komponente besitzt, welche von den älteren monophonischen und stereophoniechen Plattenspielern abgefühlt werden kann, wird das

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vierte Signal, anstatt es in zwei gleiche um 180 phasenverschobene Signale aufzuteilen, durch eilt . -' Phasenverschiebungsnetzwerk gesendet, welches zwei derart gegeneinander phasenverschobene Signale liefert, daß der Schneidstichel eine elliptische Bewegung durchführt und sich nicht nur auf-und abbewegt, wie bei einem Pifferenzsignal.

Die auf den Träger geschriebene oder gesendete Information wird über einen geeigneten Wandler wiedergegeben, um zwei Signalgemische zu erzeugen, d.h. ein "linkes" Signal, welches zusätzlich zum Signal aus dem linken Kanal einen Anteil aus dem dritten Kanal und einen ähnlichen Anteil aus dem vierten Kanal enthält, und ein "rechtes" Signal, welches das Signal aus dem rechten Kanal, einen Anteil aus dem dritten Kanal und einen ähnlichen Anteil aus dem vierten Kanal enthält, letzteren jedoch mit negativem Vorzeichen. Durch richtige Addition und Subtraktion seiner Komponenten werden aus den Signalgemischen vier unabhängige Signale gewonnen, in welchen jeweils einer der vier'ursprünglichen Kanäle vorherrschend ist, wobei jedes Signal jedoch ausserdem geringere Anteile von zwei anderen Kanälen enthält. Ein wichtiges Merkmal der erfindungsgemässen '//iedergabevorrichtung besteht darin, daß die Augenblicksamplituden der vier unabhängigen, von den entsprechenden vier LautSprechern gelieferten Signale automatisch abhängig von den Signalen gesteuert werden, die dann in den vier Kanälen vorhanden sind, sodaß dem Zuhörer vier getrennte unabhängige Schallquellen im wesentlichen perfekt vorgespiegelt werden.

Zum Verständnis der Erfindung werden die vorstehenden und weitere Einzelheiten der Erfindung nachstehend anhand der

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Zeichnungen ausführlich beschrieben.

Figur 1 zeigt schematisch eine Anordnung zum Aufzeichnen von vier Nachrichtenkanälen auf eine Stereo-, Schallpiat te;

Figur 2 zeigt ein Vektordiagramm zur Erläuterung der Bewegung des Schneidstichels bei der Zuführung des linken, des rechten, des mittleren und des Differenzsignalsj

Figur 3 zeigt stark /vergrossert im Querschnitt einen vier Rillen enthaltenden Teil einer Schallplatte, um die Bewegung des Schneidstichels bei den verschiedenen Signalen aufzuzeigenj

Figur 4 ist eine schematische Darstellung einer herkömmlichen stereophonischen Abspielanlage zur Vorspiegelung eines dritten Kanals;

Figur 5 ist eine schematische Darstellung einer erfindungs-

gfmässen Vorrichtung zum Aufzeichnen von vier Ka- - nälen auf eine zweispurige Stereoschallplatte;

Figur 6 zeigt stark vergrossert eine Schallplattenrille, wobei die Wirkung der Zuführung des "Differenz"-Signals zu dem rechten und dem linken Kanal über ein fhasenverschiebungsnetzwerk veranschaulicht ist;

Figur 7 zeigt schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Wiedergabevorrichtung;

Figur 7 A ist das Schaltbild eines in der Anordnung nachFigur 7 verwendeten Übertragungenetzwerks; 1098 85/1169

Figur 8 zeigt eine Kurve für die übertragungscharakteristik der logischen Schaltung nach Figur 7;

Figur 9 ist ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemässen Wiedergabevorrichtung;

Figur 10 zeigt mit einer. Kurve die Übertragungscharakteristik der logischen Schaltung nach Figur 9;

Figur 11 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungeform der Erfindung.

Obwohl die Erfindung,wie oben erwähnt, bei vielen bekannten zweispurigen Systemen anwendbar ist, wird sie nachstehend im Zusammenhang mit einer 45°-45° - Stereoschallplatte beschrieben. Zunächst sei das gebräuchliche Verfahren zur Aufzeichnung stereophoniecher Signale mit einem dritten öler mittleren Kanal und ein Verfahren zur Wiedergabe dieser Signale mittels einer stereophonischen Zweilautsprecheranlage anhand der Figuren 1—4 beschrieben. Die gewöhnlich vorgesehenen Signale für links (L), rechts (R) und Mitte (G) werden den beiden Eingängen eines stereophonischen Cutters 10 zugeführt, dessen Sehneidstichel 12 so ausgelegt ist, daß er eine Rille in den Schellack einer Plattenmatrize 14 schneidet, die sich auf einem (nicht gezeigten) Aufnahmeteller dreht. Die C-Signali werden durch eine Matrix oder einen Signalteiler 16 bekannter Bauart gesendet, sodaß den Leitungen L und R in additiver Weise jeweils ein Teil dieses Signals, der gleich 0,7o7 C ist, zugeführt wird. Wie es in der Plattenschneidetechnik bekannt ist, kann die Spitze des Cutters Bewegungen innerhalb einer senkrecht zur Platte

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gerichteten Ebene Bewegungen vollführen, in einer Welse, wie es durch das Vektordiagramm der Figur 2 angezeigt ist. Wenn ein linkes Signal L zugeführt wird, bewegt sich der Sohneidstichel längs des Pfeils L, der um 45 zur Horizontalen-geneigt ist,und wenn ein R-Signal zugeführt wird, bewegt sich der Schneidstichel längs des PfeilsR, der gegenüber der Horizontalen um - 45 geneigt ist. Eine Zu- . führung von 0,707 Teilen des C-Signals zu den Leitungen L und R in additiver Weise erzeugt eine Auslenkung des Schneddstichels in Richtung des Pfeils C und im Betrag 0,707 (L +R), was dem Auslenkungsbetrag für L oder R entspricht, jedoch in horizontaler Richtung. Es sei erwähnt, daß anstelle der direkten Zuführung der Signale L, R und. C zum Cutter, wie es -in Fi/jur 1 gezeigt ist, diese Signale entsprechend der üblichen Praxis zunächst auf einem zweispurigen Band aufgenommen werden, können, worauf der Ausgang des Bandwiedergabegeräts zur Ansteuerung des Cutters herangezogen wird. Das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Differenzsignal D wird später noch behandelt.

Die Art der durch das eben beschriebene Verfahren gewonnenen Rillenmo'dulation ist in Figur 3 gezeigt. Wenn lediglich das linke Signal L anliegt, wird die Rille gemäss dem Pfeil L moduliert, was sich im wesentlichen auf eine Wand der.Rille beschränkt. In ähnlicher Weise erfolgt beim Anliegen des Signals R eine Modulation der gegenüberliegenden Wand in Richtung des Pfeils R, der auf dem Pfeil L senkrecht steht. Beim Anlegen jeweils gleicher Beträge des mittleren Signals C an die Leitungen L und R werden beide Rillenwände, gleichzeitig .und auf gleiche Weise moduliert, und zwar mit jeweils dem Betrag 0,707 C in Richtung des

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Pfeils L und in Richtung des Pfeils R, woraus eine horizontale oder seitliche Bewegung resultiert, die durch den Pfeil C angezeigt wird,-

Eine Anlage zur Wiedergabe einer Stereoschallplatte,, welche die in der yorbeschriebenen Weise aufgezeichneten Signale L, Π und C enthält, ist schematisch in Figur-4 gezeigt. Diese Anlage enthält einen Stereo-TonabnehnB.rkopf mit einer Dose 18 und. einer Abspielnadel 20, die in der Plattenrille läuft und durch die Rillenmodulation betätigt wird, sodaß auf den Ausgängen L und R des Tonabnehmers Ausgangsspannungen erscheinen. Wenn in der Rille nur eine L-Signalmodulation vorhanden ist, erscheint nur am Ausgang L ein Ausgangssignal, welches nach Verstärkung in einem geeigneten Leistungsverstärker 22 von einem Lautsprecher 24 wiedergegeben wird« Auf ähnliche Weise erscheint beim alleinigen Vorhandensein einer R-Signalmodulation der Rille nur am R-Ausg&ng des Tonabnehmers eine Ausgangsspannung,die im Leistungsverstärker 26 verstärkt wird und dem zugehörigen Lautspreeher 28 zugeführt wird. Wenn die Rille wegen der Anwesenheit jeweils gleicher Beträge des linken und des rechten Signals eine seitliche Modulation enthält, dann erscheinen im linken und im rechten Lautsprecher gleiche Signale, nämlich 0,707 C, sodaß mitten zwie chen den Lautsprechern 24 und 28 eine scheinbare oder Phantomschallquelle C (in der Zeichnung durch einen gestrichelten Kreis umgeben) zu liegen scheint. Diese Illusion hat jedoch nur ein in der Mitte befindlicher Zuhörer 30. Wenn er sich nach einer der Seiten bewegt, hört er das Signal aus dem nächsten Lautsprecher, wenn nicht besondere Maßnahmen getroffen werden» um die Hichtungscharakteristik der Lautsprecher je nach der Position des Zuhörers einzustellen.

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Es ist zu bemerken, daß die beschriebene dreikanalige Aufzeichnung "kompatibel" ist, weil die Signale L, R und C alle eine horizontale Komponente besitzen und somit gehört werden, wenn sie auf einem monophonisehen Abspielgerät wiedergegeben werden, welches nur auf seitliche Modulation anspricht, obwohl die relativen Signal star las η nicht so ausgewogen sind, wie es ursprünglich,vom Aufnahmeleiter beabsichtigt war. In Wirklichkeit gibt das oben beschriebene System trotz der"Einführung eines dritten Kanals nur zwei unabhängige Nachriehtenkanäle wieder. Der dritte Kanal G ist sowohl in dem linken als auch in dem rechten Kanal vorhanden, und der Zuhörer wird ihn daher gewöhnlich aus dem Lautsprecher hören, der ihm am nächsten ist. Dieser "mittlere" Kanal kann mit einem getrennten Lautsprechersystem wiedergegeben werden, wie es mit gestrichelten Linien in Figur 4 gezeigt ist, und für diesen Zweck sind Verstärker im Handel erhältlich. Dies erlaubt dem Zuhörer, den "mittleren¹¹ Nachrichtenkahal wahrzunehmen, ohne daß er sich im gleichen Abstand vom linken und rechten Lautsprecher befinden muß. '" :

Wie in den Figur.en 1 - 3 angedeutet ist, kann ein vierter Kanal D in das zweikanalige stereophonysehe System eingeführt werden, wenn dieser Kanal durch eine Matrix oder einen Signalteiler 32 in gleiche Teile aufgeteilt wird und diese Teile dann gegenphasig dem rechten und dem linken Kanal zugeführt werden. Wie in Figur 2 dargestellt, bewirkt die Zuführung des D-Signals in dieser Weise eine Bewegung des Schneidstichels in vertikaler Richtung längs des Pfeife D in einem Betrag, der sich bestimmt aus der Differenz der O,707-fachen D-Signale, die jeweils im linken und rechten Kanal vorhanden sind. Die senkrechte Bewegung des Schneid

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sticheis hat somit den Betrag.0,707 (L-R). Wie in Figur gezeigt, wird dies durch die zueinander gegenphasigen links- und Rechtsbewegungen, des Schneidstichels verursacht, wodurch eine Auf- und Abbewegung entsteht. Wenn die Vertikalmodulation mit einer Anlage gemäss Figur 4 wiedergegeben wird, dann werden die Lautsprechertrichter in entgegengesetzten Richtungen angetrieben, sodaß die Ohren des Zuhörers gegenphasige Schalldrücke empfangen. Da solche Druckverhältnisse an den Ohr*en niemals der normalen Bedingung beim Hören entsprechen, kann der Hörer den Ton nicht lokalisieren. Das Differenzsignal D erscheint an irgendwelchen undefinierbaren Punkten imRaum, wie in der Zeichnung mit D im gestrichelten Kreis angedeutet, und der Hörer ist unfähig, den Ursprung auszumachen. Auch haben sich einige Zuhörer bei einem solchen phasenversetzten Klang über ein eigenartiges Gefühl eines "Drucks in den Ohren" beklagt* Dies wird zum Teil überwunden, durch den Gegenstand der vorerwähnten Patentanmeldung, wobei das Differenzsignal und auch das "mittlere" Signal über getrennte Lautsprecher wiedergegeben werden.

Um eine bessere Kompatibilität mit monophonisehen und herkömmlichen stereophonischen Plattenspielern zu erreichen und gleichzeitig die Vorspiegelung von vier getrennten Kanälen während der Wiedergabe zu vervollständigen, wird das Differenzsignal D vor zugsweise so zugeführt, wie es einer der Erfinder des vorliegenden Anmeldungsgegenstandes, Benjamin B>Bauer in einem Aufsatz mit dem Titel "Some Techniques Toward Better Stereophonic Perspective" vorgeschlagen hat. Dieser Aufsatz ist in "IEEE Transactions on Audio¹¹, Band AU - 11, Wr. 3, Hai/Juni 1963, erschienen.

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Wie in Figur'5 gezeigt, wird hierbei das Differenzsignal nich-t in gleicher und entgegengesetzter Phase dem linken · und rechten Kanal wie bei der Schaltung nach Figur 1 zugeführt., sondern das-D-Signal wird durch ein akustisches Phasenverschiebungsnetzwerk 32 gesendet, welches das einlaufende Signal in zwei Signale D-. und D_? gleicher Amplitude aufspaltet, wobei jedes Signal alle Frequenzen des D-Signals enthält, jedoch beide Signale zueinander phasenverschoben sind. Eine relative Phasenverschiebung zwischen 110° und 170° brachte einen Erfolg, ein Phasenwinkel von 135 war besonders günstig. Es kann leicht nachgewiesen werden, daß bei einer solchen gegenseitigen Phasenverschiebung zweier Signale die Spitze des Schneidstichels statt einer reinen Auf- und Abbewegung, die in Figur 3 gezeigt ist, eine in der Figur 6 gezeigte elliptische Bewegung durchführt. Die Grenzen der Schneidstichelbewegung sind durch gestrichelte Linien gezeigt, und die Richtung der elliptischen Bewegung hängt davon ab, ob das Signal D, dem Signal Dp voreilt oder umgekehrt. Von Bedeutung ist, daß die Rille eine horizontale Modulationskomponente bekommt, die durch die horizontale Breite der. Ellipse bestimmt wird, sodaß sowohl monophonische als auch stereophonische Plattenspieler alle vie r Signale wiedergeben. Dies bedeutet, daß eine Schallplatte mit vier getrennten Kanälen vollständig kompatibel mit den älteren Abspielgeräten wird, obwohl das Signal D bei'monophonischen Anlagen um etwa 8 db gedämpft wird.

Obwohl aie Beschreibung bis hierher hauptsächlich die Aufnahme vier getrennter Nachrichtenkanäle auf einer zweispurigen Stereoschallplatte behandelt hat, vermag der Fachmann zu erkennen, wie man auf ähnliche Weise entsprechende Signale beispielsweise bei einem zweispurigen Bandsystem

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aufzeichnen kann, oder wie man vergleichbare Signale über die bekannten Stereo-Multiplex-Rundfunkanlagen senden kann. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf eine Vorrichtung, welche die Signale in einer solchen Weise wiedergibt, daß die vier Kanäle getrennt und unabhängig auf vier verschiedenen Lautsprechern dargeboten werden können. Mit Ausnahme des zur Abnahme der Signale vom Aufzeichnungsträger benötigten Wandlers kann die erfindungsgemässe Wiedergabevorrichtung bei allen diesen bekannten zweispurigen Systemen verwendet werden.

Es sei nun anhand der Figur 7 ein Wiedergabegerät für eine in der oben beschriebenen Weise aufgezeichnete Schallplatte betrachtet. Die aufgezeichneten Signale werden von einem stereophonisehen Tonabnehmer der in Figur 4 gezeigten Art gewonnen und der Anordnung direkt oder über zwei geeignete Verstärker 40 und 42 zugeführt. Aus dem vorhergesagten folgt, daß es sich bei dem linken Signal, welches mit L-, bezeichnet ist,um ein Signalgemisch handelt, welches zusätzlich zu dem L-Signal einen Anteil von 0,707 des C-Signals und einen Anteil von 0,707 des D-Signals enthält. In ähnlicher Weise enthält das rechte Signal R „ das Signal R aus dem rechten Kanal, einen Anteil von 0,707 des Signals C und einenAnteil von 0,707 des Signals D, wobei letzteres in beiden Fällen phasenverschoben ist. Wenn die Ausgänge der Verstärker 40 und 42 mit zwei entsprechenden Lautsprechern verbunden wären, würde die Wiedergabe derjenigen einer herkömmlichen zweikanaligen stereophoniechen Anlage gleichwertig sein. Im vorliegenden Fall jedoch gelangen die Signale L~ und R_T ausserdem zu zwei Signalteilerschaltungen 44 und 46 bekannter Bauart, wodurch bei geeigneter Addition und Subtraktion der Komponenten'des Signalgemischs vier Signale l', C', ü'und R¹ erzeugt werden, in denen jeweils einer der

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Kanäle L, C, D und R vorherrscht und deren jedes ausserdem geringere Anteile aus zwei anderen Kanälen enthält. Daher beäkehen die zu den Lautsprechern L, C* R und D gelieferten Signale $ach ihrer jeweiligen Verstärkung in einem geeigneten Leistungßverstärker 48, 50, 52 und nicht aus der reinen Information der entsprechenden Kanäle L, G, D und R, sondern sind jeweils überlagert von Teilen der Information aus den benachbarten Kanälen.

Gemäss der. Erfindung, werden die Augenblickswerte der zu den vier Läutsprechern gesendeten Signale durch eine innerhalb der gestrichelten Umrandung 56 dargestellte logische Schaltung derart gesteuert, daß ein Zuhörer die im wesentlichen vollkommene Illusion hat, es wären vier getrennte unabhängige Schallquellen vorhanden..Diesea Ziel lässt sich wegen der Eigenart der normalerweise von einer Schallplatte wiedergegebenen Musik mit Hilfe eines Phänomens erreichen, daa in der Akustik als Vorrangeffekt oder "Präzedenzeffekt" bekannt ist. Bei den meistgewählten Musikwerken spielen die einzelnen Musiker nicht stetig sondern erzeugen eher ein sich ständig änderndes Klangbild aus an- und abklingenden Tönen, Schlaggeräuschen und so weiter, die nicht gleichzeitig auftreten, sondern sich überschneiden. Beispielsweise kann als erstes das Geräusch einer Trommel auf dem Kanal L erscheinen, dann ein Becken auf dem Kanal R, gefolgt von der Stimme .eines Solisten, der verschiedene Silben auf Kanal C singij usw.. Wenn man die Lautsprecheranlage so umschalten kann, daß jedesmal wenn ein besonders plötzlicher oder schlagartiger Ton in einem Kanal beginnt, der betreffende Lautsprecher eingeschaltet oder das.Signal besonders verstärkt wird, während die übrigen Lautsprecher in entsprechender Weise ausgeschaltet oder ge-

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dämpft werden, dann richtet der Hörer seine Aufmerksamkeit auf dan'speziellen aus diesem Lautsprecher kommenden Ton, und selbst wenn der Ton auf einen anderen Lautsprecher übergeht hat er den Eindruck, als käme der Ton immer noch von dem ersten Lautsprecher* Dies ist die Folge des bekannten "Präzedenzeffekts", der auf der Beobachtung beruht, daß ein Ton,.der in einem gegebenen Lautsprecher beginnt und dann allmählich auf ^einen anderen Lautsprecher umgeschaltet wird, vom Hörer weiterhin als aus de» gegebenen Lautsprecher kommend gehört wird, lange nachdem er von dort verschwanden ist.

Dementsprechend hat die logische Steuerschaltung 56 des Wiedergabegeräts die Funktion, herauszufinden, welcher Ka- -nal in jedem Augenblick das stärkste Signal führt und diesen Kanal einzuschalten oder seine Verstärkung besonders zu erhöhen, während die übrigen Kanäle gedämpft oder ausgeschaltet werden·. Wenn der Ton in dem zuerst herausgefundenen Kanal leiser wir d und ein anderer Ton auf einem anderen Kanal erscheint, dann dämpft die logische Schaltung schnell die Verstärkung im ersten Kanal und erhöht die Verstärkung in dem anderen Kanal.Es ist zweckmässig, sich die Wirkungsweise dieser logischen Schaltung anhand der nachstehenden Wahrheitstabelle vorzustellen:

Falls in der Anlage Tonsignale vorhanden sind, dann gilt folgende Logik:

Bei L-Signal =0 ist nur R-Signal vorhanden Bei R-Signal =0 ist nur L-Si^nal vorhanden Bei C-Signal =0 ist nur D-Signal vorhanden Bei D-Si„nal =0 ist nur G-Signal vorhanden.

Es sei bemerkt, daß dies eine Foi\n negativer Logik ist, d.h. das F^ehlen eines Tons im Kanal L beir.pielrswei se oder seine

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Verminderung dient zum Einschalten oder zur Erhöhung der Verstärkung des R-Kanals, usw. entsprechend der Wahrheitstabelle.

Es sei nun die logische Anordnung behandelt. Die Ausgänge der Verstärker 40 und 42 (falls vorhanden) liegen an entsprechenden Steuerverstärkern 58 und 60, deren Verstärkungsfaktoren, im Gleichklang gesteuert werden, wie es durch die dazwischenliegende Verbindung 62 angedeutet ist..

Aus Gründen, die nach Betrachtung der logischen Schaltung besser verständlich sind, ist es wünschenswert, die Signale 1„ und R_ den Verstärkern 58 und 60 über jeweilige signalverändernde Netzwerke 59 und 6Γ zuzuführen. Diese beiden Netzwerke sind gleich und haben gleiche Durchlaßkennlinien, die der Kurve gleicher Lautstärke des menschlichen Ohrs bei mittlerem Lautstärkepegel und im ,interessierenden Hörfrequenzbereich ähnlich sind. Eine Schar von Kurven gleicher Lautstärke ist in einem Aufsatz des Er- . finders Bauer und des Emil Torick mit dem Titel: "Researches in Loudness Measurement" dargestellt und beschrieben. Die- äer Aufsatz ist in den "IEEE Transactions on Audio and Electroacoustics" Band AU-14, Nr.3, 1966, Seiten 141 bis 151,erschienen. Die 7o-Phon-Kurve gleicher Lautstärke, die aufgrund der in dem erwähnten Aufsatz beschriebenen Untersuchungen entwickelt worden ist, ist in den Blöcken 59 und 61 in umgekehrter Form oder wie eine Empfindlichkeitskurve eingezeichnet. ' Die Durchlai3kennlinie hat bei höheren Frequenzen (bei etwa 4 KHz) einen Scheitelwert, der etwa bei etwa 8 db liegt, während die Kennlinie im wesentlichen von etwa 2 KHz bis, hinunter auf elwa 50 Hz konstant verläuft und eine Abnahme von annähernd 5 db darstellt. Die Netzwerke 59 und öl dienen da.zu, die vom

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Wandler den verstärkungsgesteuerten Verstärkern 58 und zugeführten Signale so umzuformen* daß die logische Schaltung (deren Betrieb noch beschrieben wird) die jeweiligen Signale i/, c', D^; und R* aufgrund Ihrer relativen Lauthe.it anstatt aufgrund ihres Energiegehalts den richtigen Kanälen zuführt. Beispielsweise verhindern es die Betfertungskurven der Wetzwerke 59 und 61, daß die niederfrequenten jedoch energiereichen von einer Trommel erzeugten Signale fälschlich die höher frequenten jedoch energiearmeren Signale beispielsweise einer Pikkoloflöte umschalten.

Die Durchlaßkennlinien der Schaltkreise 59 und, 61 lassen sich auf verschiedene Art und Weise erhalten. Eine in Figur 7 A gezeigte bevorzugte Ausgestaltung enthält einen hochohmigen Widerstand Rl, dem eine Reihenschaltung aus einem kleineren Widerstand R2, einem Kondensator Cl und einer Induktivität Ll parallel geschaltet. ist_f und dem ein mit Erde verbundener kleiner Widerstand R 5 und ein mit dem Verstärker 58 (oder dem Verstärker 60) verbundener Reihenwiderstand 1-4 8*chgeschaltet ist. Die Größen der Schaltelemente in der Reihenschaltung sind so gewählt, daß die Schaltung in Zusammenwirkung mit dem parallelen Widerstand R 1 ein Maximum ihrer Durchlaßkennlinie bei etwa vier KHz aufweist. Typische Werte für die in der Schaltung nach Figur 7 A verwendeben Bauelemente sind folgendet

R 1 = 5,1 K η

R 2 - 1,6 K Ώ

R 5 « 91 A. ■■

R 4 * 1,0 K O.

Gl * 0,0I₇^F

Ll -300 mH

■■■■■■- la■■■- ■ 1098 85/1169

Natürlich kann die genaue Form der Kennlinie durch Versuche verändert werden, um mit irgendeinem Decodierer dia besten Ergebnisse zu erzielen, oder es kann eine Einstellmöglichkeit vorgesehen werden, um dem Benutzer eine Einstellung des Decodierers für jede besondere Musikart oder für die jeweilige Umgebung beim Hören zu erlauben»

Im Decodierer selbst werden die Ausgänge der Verstärker 58 und 60 mit Hilfe der Sohaltungen64 und 66 in vier getrennte Ausgangssignale L", C", D" und R" in der gleichen Weise aufgeteilt, wie die Signale i/, G, D und R von den Schaltungen 44 und 46 erzeugt wurden. Diese beiden Gruppen von jeweils vier Ausgangssignalen ähneln sich in ihrem Musikinhalt, jedoch wird die erste Gruppe durch die Wirkung der v"erstärkungsgesteuerten Verstärker 58 und 60 trotz Schwankungen im Lautstärkeumfang der Aufzeichnung (modifiziert durch die Schaltungen 59 und 61) auf gleichmassigem Pegel gehalten. Um diesen konstanten Ausgangspegel zu erhalten, werden die Signale L", C", D" und R" in entsprechenden Gleichrichtern 68, 70, 72 und 74 gleichgerichtet und durch die Trennwiderstände 76, 78, 80 und summiert, um an einem gemeinsamen Widerstand 84 ein Summensignal zu gewinnen. Die am Widerstand 84 ergeheinende Spannung wird über die Leitung 86 der Verstärkungssteuerleitung 62 der Verstärker 58 und 60 zugeführt, die hierauf derart ansprechen, daß der Mittelwert der Spannung am Widerstand 84 im wesentlichen konstant gehalten wird. Die Wirkung der Verstärkungssteuerung wir d vergrössert, wenn den Widerständen 76, 78, 80 und 82 jeweils einer der Kondensatoren 88, 90,. 92 und 94 zugeschaltet wird, wodurch die gleichgerichtete Spannung die Büllkurve dee Signals und nicht jeweils der Augenblickswert ist. Die automatische Verstärkungsregelung hält die Summe der Spannungen

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an den Widerständen 76, 78, 80 und 82 konstant, weil die Spannung am relativ kleineren Widerstand 84 die Summe 4er vier gleichgerichteten Spannungen ist.

Die Wirkung der Verstärkungsregelschaltung wird am besten anhand einzelner Beispiele verständlich. Es sei angenommen, daß die Anlage eine Aufnahme abspielt, die nur ein einziges Signal, sagen wir das Signal Ljenthält, dessen Amplitude willkürlich als Einheitswert festgesetzt sei. Aus dem Vektordiagramm der Figur 2 folgt, daß die Spannungen e. , e_c, e_d, e_r, die jeweils an den Widerständen 76, 78, öO und 82 erscheinen, in diesem Fall die relativen Werte 1; Q,707? 0,707 und 0 haben. Die Summe dieser Spannungen ist 2,414, und die Verstärküngsregler 58 und 60 sind so ausgelegt, daß die Spannung am Widerstand 84 ungeachtet des Klangpegels im Kanal L auf diesem Wert gehalten wird. Dies stellt eine der Bedingungen für den Betrieb der Schaltung dar, was "später noch ausführlicher behandelt werden wird. - .

Es sei nun angenommen, daß nur das G-Signal vorhanden ist, wobei die Spannungen e-^, e , e_d und e in dieser Reihenfolge die Werte 0,707? 1; 0 und O,7o7 haben. Die- Summe dieser Spannungen ist auch hier gleich 2,414. Wenn nun auf den Kanälen L und C gleichzeitig inkohärente Signale vorhanden sind (z.B.Signale ähnlich dem weißen Rauschen, d.h. Signale aus zwei verschiedenen Quellen) dann ist die der Summe dieser Kanäle entsprechende Spannung gleich der Quadratwurzel der Summe der Quadrate beider Spannungen. Daher ergibt die ungeregelte Sunuie der Signale L und C die in der nachstehenden Tabelle I angeführten Werte, nämlich e, = 1,223, e = 1,225, e. = 0,707 und e = 0,707. Die Summe dieser

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vier Spannungen ergibt den Wert 3,860 und die Verstärkungsregler stellen die Einzelspaiinungen sofort so ein, daß sich insgesamt der Wert 2,414 ergibt. Somit wird jede dieser Einzelspannungen in proportionaler Weise vermindert im Verhältnis 2,414/3,860, um die geregelten Werte O₁ =0,760, e_c = 0,760, e_d - 0,440 und e = 0,440 zu liefern.

	Signal	L.	fl	fc	0,707	fr
TABELLE I		C	1,000	0,707.	0	0
	ungeregelt	0,707	1,000	0,707	0,707
(L+C)	geregelt	1,223	1,223	0,440	0,707
(L+C)	R	0,760	0,760 .	0,707	0,440
	ungeregelt	0	0,707	1,223	1,000
(L+C+R)	geregelt	1,223	1,414	0,557	1,223
(L+C+R)	D	0,557	0,667	1,000	0,557
	ungeregelt	0,707	0	1,414	0,707
(L+C+H+D)	geregelt	1,414-	1,414	0,600	1,414
(L+C+R+D)	0,600	0,600		0,600

Es sei nun das Vorhandensein eines Signals in einem dritten Kanal, dem Kanal R, betrachtet. Die Spannungen beim alleinigen Betrieb dieses Kanals haben die Werte e_ =0, e^ =0,707,

-L· O

e, = 0,707 und e = 1. Es Bei wieder angenommen, daß alle drei Signale ähnlich dem weißen Rauschen inkohärente Signale oind. Die resultierenden ungeregelten Werte füre , e , e und e

-1- O U. X

für die Bedingung (1+ C+ R ) ergeben «ich aus der Quadratwurzel der Summe der Quadrate der einzelnen Suariiiungciu für die-

1 09885/1169;

BAD ORIGINAL

212640Ö

se drei Kanäle und sind in der Tabelle I mit 1,223» 1,414, 1,223 und 1,223 angeführt. Diese vier Spannungen addieren sich zu dem Gesamtwert 5,083,_; worauf die automatischen Verstärkungsregler derart eingreifen, daß diese Einzelspannungen sofort um den faktor 2,414/5,083 vermindert werden, sodaß sich die in der Tabelle I angeführten geregelten Spannungen ergeben.

nun eine vierte, dem Kanal B entsprechende Spannung hinzugefügt wird, dann ergibt sich füir jede der vier zu summierenden Spannungen ein Wert von 1,414» und nfch dem. Eingreifen der automatischen Verstärkungaregier ist die Summe dieser vier Spannungen auf den Wert 2,414 ve'rmindert, wobei jede Einzelsuannung den Wert 0,6 hat.

Es sei nun vorübergehend die rechte Seite der Figur 7 betrachtet, wo die vier Signale L_f C»'I) und H jeweils den entsprechenden Verstärkungsreglern 96, 98, 100 und 102 zu geführt werden. Von dort gelangen die Signale zu den vier entsprechenden Lautsprechern L, C, D und H, nachdem/sie, falls nötig, in den Verstärkern 48» 50, 52 und 54 verstärkt worden sind. Die Verstärkungsregler sind die Schlüsfelele* mente der vorliegende! Erfindung, indem sie die Verstärkung der zu den jeweiligen Laut Sprechern gesendeten Signale in Übereinstimmung mit der oben beschriebenen Logik, steuern.;

Wenn die vorerwähnten Signale inkohärent sind und dennooft eine gewisse Frequenzähnlichkeit aufweisen,, dann nähert ' sich der addierte Spitzenwert in;der logischen Schaltung eher der Summe der Signale als dem quadratische«; Mittelwert. Hierdurch ändert sich jedoch die ob en vorgenoknene

■-'..■■- ."■'■- .· ■ Auswertung nicht, . ■;...- . ^: .

1098 85/1169

Die erforderliche Steuerung geschieht durch Anlegen der Einzelspanriungen e-j^, e_c, e^ und e.^ an die Verstärkungs-* regler in der folgenden V/eise: e, wird zur Steuerung des' Signals R*dem Verstärker 102 äügeführt; e„ wird zur Steu-

I r

erüng 4es Signals L dem Verstärker 96 zugeführt; e wird

y " r- ■""""■" ι "' C -

zur Steuerung des Signals D dem Verstärker 100 zugeführt; und e^ wird zur Steuerung des Signals C'dem Verstärker 98 zugeführt* ITm die oben behandelte Wahrheitstabelle besser zu erfüllen, sind die Gleichrichter 68, 70, 72 und 74 als für negative Signale leitend geschaltet_t sodaß die Span»* nungen e**, e , e* und e^. und ihre verschiedenen ift der Tabelle I aufgeführten Kombinationen negative Spannungen sind. Ausserdem sind did Steuerachaltungen für die Ver— Stärkungsregler 96, 98,- 100 und 102 jeweils durch Batterien 104, 106, 108 und 110 mit einer relativen Spannung von 0,6 VpIt positiv vorgespannt. ,

Die verstärkungsregelnden Verstärker haben Steuerkenn— linien, wie in Figur 8 gezeigt, woraus hervorgeht, daß beim Anlegen einer Spannung von -f 0,6 Volt an den Steuereingang des Verstärkers dessen Verstärkungsfaktor maximal ist. Dieser Maximalwert sei als Einheitswert angesehen. Wenn die angelegte Spannung auf Null zurückgeht, wird der Verstärkungsfaktor des Verstärkers a&f^ Q,7Q7 des Maxi-malwertf vermindert, d.h. die Verstärkung ist 3 db niedriger. Die Kennlinie fällt dann rasch ab, sodaS bei eine?; StetierspannuRg von - 0,67 Volt diei ,YerBtatkung zu 0 wird und der Verstärker abgeschaltet ist. ,. -. :

Im folgenden sei der;:Bet-riei-^:ae|r"logis"Dii<eij_;;---§iihaltung 5&;^' für die, fplgenden vier .Bedingungen behandelt* alleinige')|;. Ii-Signaiy zwei Signale wie; L +.G, drei Signale wie die-; Kombination & +C +R, und vier stätistiecne inkohärente

109885/116S

Signale L+C+R+D. Aus der Tabelle I ist zu entnehmen, daß beim alleinigen Vorhandensein des SignalsL ,e = O, wobei die + 0,6 Volt-Steuerspanrumg den Verstärker 96 (der das L - Signal steuert) vollständig einschaltet, während die negativen Spannungen mit dem Wert 1,0; 0,707 und 0*707 an den entsprechenden anderen Verstärkern liegen, wo sie die Signale R, D und C steuern. Somit werden die Verstärker 102, 100 und 98 im Sperrgebiet betrieben, sodaß ihr Verstärkungsfaktor 0 ist und das L-Signal, welches ansonsten auch in den Lautsprechern C und D erscheinen,würde, nur im Lautsprecher L erseheint»Aufgrund ähnlicher Überlegung kann gezeigt werden, daß irgendein Signal auf irgendeinem einzelnen Kanal nur den diesem Kanal zugeordneten verstärkungsregelnden Verstärker einschaltet.

Betrachtet man nun den Fall, daß Signale L und C beide vorhanden sind, dann lässt sich aus der Tabelle I und aus den Eintragungen in Figur 8 entnehmen, daß die den Verstärkern 100 und 102 zugeführten - 0,76 Volt die +0,6 Volt-Vorspannung übersteigt und daher ein Ausschalten der Lautsprecher D und R bewirkt. Die an den Verständern 96 und 98 liegende Spannung von - 0,440 Volt jedoch schaltet diese Verstärker ein, wobei ihr Verstärkungsfaktor nur wenig unter dem Einheitswert liegt, sodaß die Signale L und C in ihren zugeordneten Lautsprechern L und Q erscheinen.

Wenn L-, C- und R-Signale gleichzeitig vorhanden sind, dann kann in ähnlicher Wejse aus der Tabelle I und aus den Eintragungen in der Figur 8 entnommen werden, daß e genügend

negativ ist, um den Verstärker 100 (der das zum Lautsprecher D geführte Signal steuert) ausgeschaltet wird, während die

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den anderen drei Verstärkern zugeführten 0,577 Volt diese Verstärker im eingeschalteten Zustand lassen, wobei jedoch ihre Verstärkungsfaktoren um etwa 2,5 dt vermindert werden, sodaß die Signale L¹, c' und D¹ in ihren zugeordneten Lautspre'chern erscheinen.

Wenn schliesslich alle Signale L, C, R und D in gleichen Beträgen vorhanden sind, betragen die Verstärkungssteuerspannungen e^, e_Q, e^ und e_r alle 0,6 Volt wodurch alle vier Verstärker 96, 98, 100 und 102 eingeschaltet werden und Signale an die ihnen jeweils zugeordneten Lautspreeher abgeben. Anhand der Steuerkennlinie lässt sich jedoch sehen, daß der Verstärkungsfaktor der Verstärker um annähernd drei db vermindert wird, wenn alle vier Signale vorhanden sind. Somit bleibt die gesamte von den Lautsprechern ausgestrahlte Schalleictung im wesentlichen konstant ohne Rücksicht auf die Anzahl der vorhandenen Signale.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die logische Schaltung solche Lautsprecher einschaltet, die den im Augenblick in der Anlage vorherrschenden Tönen zugeordnet sind, sodaß eine wichtige Aufgabe der Erfindung erfüllt wird. In Wirklichkeit erscheinen .alle Signale selten gleichzeitig, vielmehr besteht ein ständiges Wechselspiel der verschiedenen Instrumente, wodurch die Lautsprecher in einer Weise ein- und ausgeschaltet werden, die eine völlig naturgetreue Vorspiegelung vier getrennter Schallquellen ergibt, die über vier Lautsorecher wiedergegeben werden.Es ist besonders günstig für einen sehr guten Betrieb, wenn die Zeitkonstanten der Gleichrichterschaltungen 68 bis 74 eine sehr kurze Einschwinjzeit von etwa 0,1 Millisekunden und eine relativ lange Ausschwingzeit von etwa 10 Millisekunden ergeben. In ähnlicher weise sollte die

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Einschwingzeit der verstärkungsregelnden Verstärker 96 bis 102 extrem kurz in der Grössenordnung von 0,1 Millisekunden sein, während eine Ausschwingzeit von etwa 0,4 Sekunden als ausreichend befunden wurde. NaMrIich können diese Ein-und Ausschwingzeiten jedoch in verhältnismässig weiten Grenzen verändert werden, ohne daß die Qualität der Schaltung wesentlich verschlechtert wid.

Die Anordnung nach Figur 7 ist zwar im Prinzip brauchbar, jedoch leidet sie an dem Nachteil, daß die Verstärkungsregler 58 und 60 die an den Widerständen 76 bis 82 abfallenden Spannungen extrem genau regeln müssen, weil der Unterscheidungsbereich zwischen den Bedingungen für die Einschaltung und die Ausschaltung sehr schmal ist, wie man an der Steuerkennlinie der Figur 8 erkennen kann. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, einen Differentialdiskriminator zu verwenden, dessen Schaltung in Figur 9 dargestellt ist. Der rechte Teil dieser Schaltung ist mit dem entsprechenden Teil der Figur 7 gleich, und gleiche Teile sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Der logik- · teil 56 unterscheidet sich darin, daß die Gleichrichter 68, 70, 72 und 74 umgekehrt gepolt sind, sodaß die Spannungen e-,, e , e, und e_ an den Widerständen, 76, 78, 80

_L C CL X

und 82 positiv sind.Ausserdem werden diese Spannungen den verstärkungssteuernden Verstärkern nicht direkt zugeführt, sondern sie werden jeweils unterschiedlieh, in Addierern 112, 114, 116 und 118 addiert, die so ausgelegt sind, daß sie die vorherrschende Spannung negativ mit dem Faktor 3 bewerten, während die übrigen drei Spannungen positiv, mit dem Faktor 1 bewertet, addiert werden. Beispielsweise wird dem Element 112 das überwiegende am Widerstand 82 ab-

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fallende Signal e_r zugeführt, welches negativ und mit einem Faktor 3 den jeweils mit dem Faktor + 1 bewerteten Spannungen e-,, e und e, hinzuaddiert wird. Die den Addierern 114} 116, 118 zugeführten überwiegenden Signale sind jeweils die Spannungen e,, e und e,. Die Addie-

QL C -L·

rer erzeugen auf diese Weise jeweils Ausgangsspannungen e-, , e , e*3 und e , deren Werte für die verschiedenen an früherer Stelle behandelten Signalkombinationen in der nachstehenden Tabelle II aufgeführt sind. Natürlich erhält man diese Werte, wenn man den in der Tabelle I angeführten relativen Spannungswerten die oben genannten Bewertungsfaktoren hinzufügt.

	TABELLE.	e'	Il	414	-O.	ed	-1.	e' r
Signal		.414		640	-O.	414	-O.	586
L	+2.	,640	-0,	414	-O.	640		640
-(LtC) .	+0.	0	tQ.	O		414		O
(L+C+R)		0	+0.			O		O
(L+CtR+D)

Aus der Tabelle II kann leicht entnommen werden, daß der Unterscheidungsbereich durch die verschiedenen Addierer stark vergrössert worden ist, wodurch es möglich wird, die in der Figur 10 dargestellte Verstärkungssteuerkurve heranzuziehen. In diesem Fall haben die Verstärker eine Verstärkung vom Einheitswert, wenn das Steuersignal einen Wert von + 2,4 Volt aufweist, und eine VerstärKung von 0,707 (3 db weniger),wenn das Steuersignal gleich 0 ist. Die Kennlinie fällt dann steil ab, sodaß die Verstärker

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abgeschaltet werden, wenn das Steuersignal einen Wert von - 0,414 Volt hat. Die gleiche Annalyse wie bei der Steuerkennl'inie geaiäss der Figur 8 zeigt, daß die richtigen Verstärker jeweils auf die zu beliebiger Zeit im System erscheinenden vorherrschenden Töne hin eingeschaltet werden. Die Verstärkungssteuerkennlinie gemäß Fißur 10 ist hinsichtlich der Sperrung beträchtlich weniger kritisch als die Kennlinie gemäß Figur 8, und die in Fi^ur 9 wiedergegetene Anlage ist wesentlich stabiler. Da ausserdem die Spannungen e-, , e , e, und e ausserdem

X C CL I*

Differentialspannungen sindj sind leichte Abweichungen von den idealen Verstärkungssteuerkennlinien der Verstärker 5ö und 60 weniger kritisch für die Leistungsfähigkeit der Anlage als es bei der Schaltung nach Figur 7 der Fall ist. ■ ■

Die von den Addierern 1-12 bis 118 erzeugten Signale werden jeweils durch eine' geeignete Wellenformerschaltung dem Verstärkungssteuereingang eines entsprechenden der Verstärker 96 bis 102 zugeführt. Eine Schaltung mit der Verstärkungssteuerkennlinie nach der Figur 10 kann auf verschiedene Weise hergestellt werden. Bei einer Ausgestaltung, die zufriedenstellend funktioniert hat, besteht diese Schaltung jedoch aus einem Begrenzer 120 mit der dargestellten Kennlinie und einer Begrenzerwirkung bei - 0,4 und +0,4 Volt, einer nachfolgenden Zeitkonstanten-Schaltung 122, und einem nachgeschalteten Wellenformer 124» der die gezeigte Durchlaßkeniilinie aufweist. Diese Schaltungen erzeugen gemeinsam eine Verstärkungssteuerkennlinie wie sie in Figur 10 gezeigt ist,um den Verstärkungsfaktor der Verstärker 96 bis 102 zu steuern. Die Schaltung ist so eingerichtet, daß sie eine kurze Einschwingzeit in-der Größenordnung von

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0,1 Millisekunden und eine längere Ausschwingzeit von etwa 0,4 Sekunden besitzt. Dies sind natürlich nur typische Werte, die in einem Bereich schwanken können, ohne daß damit das Wesen der Erfindung verlassen wird.

Aus den vorstehenden'Ausführungen folgt, daß in den Schaltungen gemäß den Figuren 7 und 9 alle, vier Kanäle unabhängig voneinander betrieben werden. Dies bedeutet, daß zu jedem beliebigen Zeitpunkt nur ein .Lautsprecher voll eingeschaltet ist, während die restlichen Lautsprecher abgeschaltet sind oder mit kleinerer Verstärkung betrieben werden. Bei einer verhältnismässig einfachen Ausführungsform, die in Figur 11 gezeigt ist, ist es möglich, zwei der Kanäle gemeinsam zu schalten, wenn in einem von ihnen ein Signal vorherrscht. In ähnlicher Weise können die übrigen beiden Kanäle im GIe ichklang geschal.tet werden, wenn ebenfalls in einem von ihnen ein vorherrschendes Signal vorhanden ist. Beispielsweise können die Verstärker 96 und 102, die jeweils die Verstärkung der zu den Lautsprechern L und R gelangenden Signale steuern, dem gleichen Steuersignal unterworfen werden, und die Verstärker 93 und 100 .zur Steuerung der Lautsprecher C und D können auf ähnliche Weise mit dem gleichen Signal angesteuert werden. Die Lautsprecher L und K können ii einander diagonal gegenüberliegenden Ecken eines Vorführraums angeordnet sein, und die Lautsprecher C und D können sich in den anderen gegenüberliegenden Ecken des Raums befinden, wobei die Lautsprecher in gegenüberliegenden Ecken gemeinsam ein- und ausgeschaltet werden. '' - -

Die Steuersignale werden in der gleichen Weise wie bei den Schaltungen nach den Figuren 7 und 9 gewonnen, abgesehen davon, daß nur ein Addierer 130 und eine Phasenumkehrschal-

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tung 132 "benötigt wird, um die Signale zur Ansteuerung der verstärkungssteuernden Verstärker 96 "bis 100 zu entwickeln. Die den Gleichrichtern entnommenen Spannungen e^ und e werden dein Addierer mit einem Bewertungsfaktor von - 1 zugeführt, und die Spannungen e und e, erhalten den Bewertungsfaktor + 1. Falls nur einer der. Kanäle R oder L allein ein Signal f#hrt, dann wird ein Steuersignal erzeugt, welches in einer geeigneten Zeitkonstanten-Schaltung 134 modifiziert und den Verstärkern 96 und 102 zugeführt wird, um die beiden Lautsprecher L und R einzuschalten. Da jedoch nur einer der betreffenden Kanäle ein Signal führt, kommt nur aus dem entsprechenden Lautsprecher ein Ton. Falls beide Kanäle L und H gleichzeitig Signale führen, dann werden in ähnlicher Weise heim Fehlen von Signalen in den Kanälen 0 und D wiederum die Lautsprecher L und R eingeschaltet, wobei jeder sein zugehöriges Signal wiedergibt und somit zwei unabhängige Kanäle simuliert werden.

In ähnlicher Weise erzeugt dfe Anwesenheit von Signalen auf einem der'Kanäle C und D ein Steuersignal_r welches wegen seiner Bewertung mit + 1 umgekehrt werden muß, um die richtige Polarität zum Einschalten der Verstärker und 100 zu besitzen. Gleichzeitig wird das nicht-invertierte Signal den Verstärkern 96 und 102 zugeführt, wodurch diese Verstärker ausgeschaltet oder ihr® Verstärkungen wesentlich vermindert werden. Hieraus folgt, daß im Falle des Vorhandenseins von Signalen in beiden Kanälen C" und D die beiden gleichen Lautsprecher, nämlich C und D eingeschaltet werden und die anderen beiden abgeschaltet werden.- Da jeder der Lautsprecher C und D nur sein zugeordnetes Signal wiedergibt, entsteht eine gute Simulation zweier zusätzlicher Kanäle.

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Sollten Signale gleichzeitig in zwei beliebigen benachbarten Kanälen vorhanden sein, dann geht das Steuersignal auf" 0 zurück, und weil die Phasenumkehr in diesem Falle keine Wirkung hat, sind alle vier Verstärker eingeschaltet, jedoch mit kleinerer, d.h. 3 clb niedrigerer Verstärkung.

Aus der vorangegangenen Beschreibung mag hervorgehen, daß mi't der Erfindung Einrichtungen geschaffen wurden, mit denen sich Informationskanäle, die als zwei Signalgemische in einem zweispurigen System aufgezeichnet sind, wiedergeben und auf vier unabhängigen Lautsprechern darbieten lassen.- Die Fähigkeit der Wiedergabevorrichtung, eine im wesentlichen perfekte Illusion der Herkunft der Töne aus vfe r verschiedenen Schallquellen zu vermitteln, beruht hauptsächlich auf dem Prinzip, den Kanal, mit dem vorherrschenden Signal abzufühlen und auf diesen Kanal zu schalten, während zur gleichen Zeit die Signale in den anderen Kanälen gedämpft werden, je-nach dem Einschwingen der musikalischen Klänge, sodaß vier getrennte Informationskanäle vorgespiegelt werden.

Ein wichtiges Ziel der Erfindung wurde mit den Ausgestaltungen nach den Figuren 7 und 9 erreicht, bei welchen jede der Steuerschaltungen für die vier Lautsprecher abhängig von dem Vorherrschen des betreffenden Signals und völlig unabhängig von den anderen drei. Steuerschaltungen gesteuert wird«, Somit ist es möglich, jeweils nur eine Schaltung einzuschalten. Dies ist bei der Ausgestaltung nach der Figur 11 nicht der Fall» diese Ausführungsform ermöalißht keine so präzise Steuerung wie die anderen beiden Schaltungen, sie ist jedoch dafür sehr viel einfacher.

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Es sei nochmals darauf hingewiesen, daß zur Erläuterung der Aufnahme- und Wiedergabetechnik als Beispiel für den Aufzeichnungsträger zwar eine Stereo-Schallplatte gewählt wurde, selbstverständlich kann jedoch auch das Verfahren und die Vorrichtung für die Wiedergabe in gleicher Weise auf ähnliche Signalgeaische ansprechen, ohne daß es dabei auf das Medium, von welchen sie entnommen werden, ankommt.

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Claims (8)

1. Patentansprüche.

   /1.JVorrichtung zur Wiedergabe vier getrennter Nachrich- ^-^ tenkanäle auf vier getrennten Lautsprechern, wobei zwei Signalgemische zur Verfügung stehen,·deren erstes Nachrichtensignale aus dem ersten Kanal und deren zweites Nachrichtensignale aus dem zweiten Kanal enthält, während in "beiden Signalgemischen Anteile von Nachrichtensignalen aus dem dritten Kanal phasengleich und Anteile von Nachrichtensignalen aus dem vierten Kanal zueinander phasenverschoben vorhanden sind, gekennzeichnet durch eine signalverarbeitende Schaltung mit zwei Eingängen (40, 42), deren jedem eines der Signalgemische (Lm, R-) zuführbar ist, ferner mit einer von den beiden Eingängen beaufs-chlagbaren Einrichtung (44, 46), die durch Addition und Subtraktion bestimmter Komponenten der Signalgemische eine erste Gruppe von vier Ausgangesignalen (L+ C, D¹, R; erzeugt, deren jedes, vorwiegend Nachrichtensignale (L, C, D, R) aus jeweils einem der Kanäle gemeinsam mit Nachrichtensignalen aus den jeweils benachbarten Kanälen enthält, wobei jedes der vier Ausgangssignale jeweils dem Signaleingang eines zugeordneten von vier Verstärkern (96, 98, 100, 102) zuführbar ist, deren jeder, über, einen eigenen Steuereingang in seiner Verstärkung steuerbar ist, und schliesslich mit einer die beiden Signalgemische an zwei Eingängen empfangenden Steuerschaltung 56» deren vier Ausgänge (e,, e , e , e ) jeweils mit den Steuereingängen der vier steuerbaren Verstärker verbunden sind, und.die das in jedem Augenblick unter den Eingangsεignalen der steuerbaren Verstärker vorherrschende Signal (oder die dort vorherrschenden Signale) ermittelt und daraufhin die Verstärkung der betreffenden Verstärker vorübergehend erhöht.

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2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Steuerschaltung (56) eine Vergleichseinrichtung (68.bis 94),zum ständigen Amplitudenvergleich der vier den steuerbaren Verstärkern (96 bis 102) zuführbaren Nachrichtensignale enthält und. daß zwischen der ,Vergleichseinrichtung und den Steuereingängen der steuerbaren Verstärker eine logische Schaltung (e,_f e » e,, e ».104 bis 110) vorgesehen ist, die vorübergehend ein verstärkungserhöhendea Steuersignal denjenigen der steuerbaren Verstärker zuführt, die im Augenblick ein vorherrschendes Nachrichtensignal empfangen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (56) zwei signalformende Netzwerke (59, 6l) enthält, deren jedes von einem der Eingangssignale (L„,, R-) vor seiner Zuführung zur Vergleichseinrichtung (6ö bis 94) durchlaufen wird und eine Durchlaßkennlinie aufweist, die einer Kurve gleicher Lautstärke des ; menschlichen Ohrs bei mit tierer Lautheit und im interessie- —·.' renden Hörfrequenzbereich angenähert ist. ■]
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (56) zwei in ihrer Verstärkung steuerbare Verstärker (58, 60) enthält, deren Signaleingänge jeweils eines der Signalgemische (L_T, E^) empfangen und von deren Ausgangssignalen eine Einrichtung (64, 66) beaufschlagbar ist, die durch Addition und Subtraktion bestimmter Komponenten der modifizierten Signalgemische eine zweite Gruppe von vier Ausgangssignalen (L", D", D", R") , erzeugt, die im Inhalt den vier AusgangsSignalen der ' ersten Gruppe (L¹, C, D,' R) entsprechen, und daß die Vergleichseinrichtung (68 bis 94) eine die Ausgangseignale der zweiten Gruppe getrennt gleichrichtende Schaltung (68 bis 74, 8d bis 94) sowie eine Rückkopplung (76 bis 86) , j

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   enthält, welche die Verstärkungsfaktoren der beiden steuerbaren Verstärker im Sinne einer Konstanthaltung der Summe der vier gleichgerichteten Ausgangssignale der zweiten Gruppe beeinflusst.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltung mindestens ein signalbewertendes Netzwerk (130) enthält, dem die gleichgericht&teh vier Ausgangssignale (e_T, e _r e_At e„) der

   Ir C ^: Cl Γ

   zweitβή Gruppe zuführbar sind*
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4# dadurch gekennzeichnet, _r daß die logische Schaltung vier eignalbewertende Netzwerke (il2_?bis 118) enthält» deren jedem alle vier gleichgerichteten Ausgangseignale (e*,«, e' , e^) der zweitens Gruppe derart zugeführt sind, daß in jedem Netzwerk eis*, anderes der Signale durch eines gegebenen Be-wertun^ffäktor (-3) modifiziert mit äejj Öferigea drei j Signalen kombiniert wird, die durch einen anderen Bewertungafaktor (+1) modifiziert sind.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltung vier wellenformende Netzwerke (124) enthält, deren jedes zwischen jeweils eines der signalbewertenden Netzwerke (112 bis 118) und den Steuereingang jeweils eines der vier gesteuerten, die erste Gruppe der vier Ausgangssignale empfangenden Verstärker (96 bis 102) geschaltet ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines jeden der vier steuerbaren Verstärker "(96 bis 102) zu einem anderen von vier Lautsprechern (L, C, D, R) führt.

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