DE2139098B2 - Anordnung zur aufteilung einer in form von zwei signalgemischen vorliegenden quadrophonischen information in vier wiedergabesignale - Google Patents

Description

miteinander multipliziert, und daß die Korrelationsschaltungen zwei Integrierschaltungen (154,156 und 160, 162) enthalten, deren erste den Ausgang der ersten Multiplizierschaltung und deren zweite den Ausgang der zweiten Multiplizierschaltung über ein vorgegebenes Zeitintervall integriert.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene Zeitintervall annähernd gleich der Periodendauer einer 150-Hz-Schwingung ist

4. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch jeweils eine weitere Addierschaltung (104) und Subtrahierschaltung (108), deren Eingängen die Ausgangssignale der beiden Phasenschieber (40, 42) zugeführt werden und die an ihren Ausgängen das dritte bzw. vierte Signalgemisch als Eingangssignale für die zweite Multiplizierschaltung (150) liefern.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen jedem der Phasenschieber (40, 42) und der zweiten Addier- und Subtrahierschdltung (104, 108) jeweils eine signalformende Schaltung (92, 94) vorgesehen ist, welche jeweils eines der beiden ersten um 90° gegeneinander phasenverschobenen Signalgemische gemäß einer Duichlaßkennlinie modifiziert, die der Kurve gleicher Lautstärke des menschlichen Ohrs bei mittlerem Lautstärkepegel und innerhalb des interessierenden Hörfrequen/.bereichs angenähert ist.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, wie sie im Anspruch 1 vorausgesetzt ist. Speziell handelt es sich um eine Anordnung zur Wiedergabe einer quadrophonischen Information über vier Lautsprecher, die bei einem Zuhöher den Eindruck erweckt, der von ihm gehörte Klang käme aus einer entsprechenden Anzahl getrennter Quellen. Die beiden Signalgemische können von irgendeinem der verfügbaren Zweispursysteme geliefert werden, beispielsweise von einem zweispurigen Tonband oder von einer Stereoschallplatte.

In dem Hauptpatent 21 26 432 ^;st eine derartige Anlage beschrieben, bei welcher das zweispurige Medium für eine stereophonische Aufzeichnung eine Schallplatte oder ein Tonband usw. sein kann. Hierbei sind im linken und rechten Kanal Signale aufgezeichnet, die von einem »linken vorderen« bzw. einem »rechten vorderen« Lautsprecher wiedergegeben werden sollen. Zusätzlich zu diesen Signalen enthalten beide Kanäle noch Signale verminderter Amplitude für einen »linken hinteren« und »rechten hinteren« Lautsprecher, die zueinander um 90° phasenverschoben sind, wobei das »linke hintere« Signal im linken Kanal voreilt und das »rechte hintere« Signal im rechten Kanal voreilt. In dieser Auslegeschrift ist auch eine Decodiereinrichtung beschrieben, welche die beiden Ausgangssignale von der Schallplatte, eines von jeder Spur, durch eine geeignete elektronische Behandlung zur Simulierung von vier unabhängigen Kanälen zerlegt, um sie auf vier getrennten Lautsprechern derart wiederzugeben, daß jeder Lautsprecher die Information aus jeweils einem der ursprünglich aufgezeichneten Tonkanäle als überwiegendes Signal und die Informationen aus den jeweils anderen Kanälen gedämpft wiedergibt.

Zur Verbesserung der auf diese Weise erreichten Richtungswirkung sind in den vier Wiedergabekanälen

regelbare Verstärker angeordnet, und mit Hilfe speziell abgeleiteter Regelspannungen wird jeweils die Verstärkung desjenigen Kanals erhöht, dessen zugehöriger Lautsprecher aus derjenigen Richtung abstrahlt, aus der im entsprechenden Aufnahmeraum gerade ein einen S entsprechenden Richtungseindruck hervorrufendes Schallereignis auftritt

Die Erfindung befaßt sich nun mit weiteren Verbesserungen einer Decodiereinrichtung, wie sie generell in dem Hauptpatent 21 26 432 beschrieben ist. Um die bei einer solchen Decodiereinrichtung auftretenden Probleme besser verstehen zu können, seien die Technik und die Anordnung zum Aufzeichnen der vier Informationskanäle auf eine zweispurige Stereoschallplatte anhand der F i g. 1 der beigefügten Zeichnungen kurz skizziert. Die Codiereinrichtung ist schematisch als Block 8 dargestellt, der eine Anzahl von Allpaß-Netzwerken (in dem erwähnten Hauptpatent als ψ-Netzwerlce bezeichnet) enthalt, die alle wichtigen Frequenzen des Hörtonspektrums gleichmäßig übertragen, aber gleichzeitig feste Phasenuntersehiede /wischen den Ausgangsspannungen einfuhren. Die Codiereinrichtung hat vier Eingangsanschlüsse 10,12,14 und 16 für die vier getrennten Signale, die als linkes vorderes Lh linkes hinteres Lb. rechtes hinteres /?eund rechtes vorderes Ri Signal bezeichnet sind, entsprechend den Standorten von Lautsprechern in einem Vorführraum. An den Ausgangsklemmen 18 und 20 erscheinen Ausgangsspan nungen Lt und Rr. in denen die Eingangssignaie mit Amplituden- und Phasenbeziehungen auftreten, wie sie jus den dargestellten Vektordiagrammen ersichtlich sind. Die Signalgemische Lj und Rr sind bei einer Aufzeichnung auf einem zweispurigen Aufzeichnungsträger wie beispielsseise einer Stereoschallplatte vollständig kompatibel mit den herkömmlichen stereophonisehen und auch monophonischen Abspielgeräten, wobei alle Töne in voller Güte und Amplitude über das zweikanalige Stereosystem erscheinen.

Wenn die Töne überwiegend von einer Gruppe von zwei musikalisch zusammengehörenden und ähnlichen, wenn auch inkohärenten Signalen Lf und /?f dargestellt werden, dann erhöht sich, wie sich herausgestellt hat. die in der erwähnten Decodiereinrichtung nicht nur die Verstärkung der Kanäle für die »vorderen« Lautsprecher, vv ic es der Tall sein sollte, sondern unerwünschterweise in gewissem Umfang auch die Verstärkung der Kanäle für die »hinteren« Lautsprecher.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Angabe von Maßnahmen, aufgrund deren die Decodiereinrichtung bei der Wiedergabe eine besser? Trennung zwischen den von den erwähnten Spannungen Lf und ^dargestellten »vorderen« Schallsignalen und den von den Spannungen L_B und Rb dargestellten »hinteren« Schallsignalen bewirkt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Hierbei ist in der Decodiereinrichtung des Wiedergabegeräts eine Steuereinrichtung vorgesehen, welche die Verstärkungsfaktoren der den vier Lautsprechern zugeordneten Verstärker mit Signalen steuert, die durch geeignete Korrelation von Signalen gewonnen weiden, welche den in den Lautsprechern wiedergegebenen vier Signalen sehr ähnlich sind. Im einzelnen werden die beiden Signale, in denen die linke vordere Li und die rechte vordere «/.-Toninformation überwiegt, miteinander multipliziert, und das entstandene Produkt wird integriert, wie auch die beiden Signale, in denen die linke hiniiTp l.n und die rechte hintere Rh Toninformation überwiegt, miteinander multipliziert werden und ihr Produkt integriert wird. Wegen der gegenseitigen Phasenbeziehungen der die vier Signale darstellenden Spannungen haben die beiden von den Integratoren gelieferten Signale unterschiedliche Korrelation, insbesondere wenn die Integration über eine Zeitspanne erfolgt, die annähernd einer Periodendauer der Frequenz von 150Hz entspricht Die von den Integratoren gelieferten Signale werden gleichgerichtet und parallel, jedoch mit entgegengesetzter Polarität, zwei Subtrahierschaltungen zugeführt die zwei Verstärkungssteuersignale erzeugen. Das von der einen Subtrahierschaltung gelieferte Signal steuert gleichzeitig die Verstärkungsfaktoren der regelbaren Verstärker für den »linken vorderen« und den »re.iuen vorderen« Lautsprecher, während das von der anderen Subtrahierschaltung gelieferte Signal ebenfalls parallel den regelbaren Verstärkern für den »linken hinteren« und den »rechten hinteren« Lautspre^ her zugeführt werden. Die relativen Phasen der die unabhängigen Kanäle darstellenden Spannungen verbessern unter Anwendung der Korrelationstechnik die Trennung /wischen den »vorderen« und »hinteren« Sdiallsignalen und erhöhen i.omit die Wirklichkeitsircuc dei Vorspiegelung von vier Kanälen. Die erfindungsgemäße Decodiereinrichtung kann für den Betrieb in jedem Codierer/Decodierer-System angepaßt worden, in welchem vier Signale für die Aufzeichnung auf einem zweispurigen Träger codiert werden. Die Decodierung erfolgt in der Weise, daß die unter den vier Signalen vorherrschende Information gemeinsam mit der gedämpften Information von den anderen Signalen auf jeweils dem zugeordneten Lautsprecher wiedergegeben wird.

Die Erfindung wird im einzelnen in der nachstehenden ausführlichen Beschreibung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch die Codiereinrichtung gemäß Hauptpatent 21 26 432;

F i g. 2A und 2B in zwei Teilbildern ein Schaltschema der erfindungsgemäßen Decodier- und Wiedergabeanordnung;

Fig. 3 die Durchlaßcharakteristik eines in der Anordnung nach F i g. 2 enthaltenen wellenformenden Netzwerks als Funktion der Frequenz,

F i g. 4 die Charakteristik anderer in der Anordnung nach F i g. 2 enthaltener wellenformender Net/werke.

Die hier beschriebene Decodiereinrichtung ähnelt in mancher Hinsicht derjenigen nach dem Hauptpatent 21 26 432. Bestimmte Einzelheiten der Ableitung der Steuerspannungen für die Wiedergabeverstärker sind wiederum in der DT-AS 21 26 480 beschrieben.

In der Fig. 2 ist die Decodiereinrichtung für die Wiedergabe einer Information gezeigt, die von einer mit einem Plattenteller 24 rotierenden Schallplatte 22 mit einem Tonabnehmer 26 eines Stereoplattenspielers abgetastet wird. Die Ausgänge 28 und 30 des Tonabnehmers führen je eines der aus dem »linken« und »rechten« Kanal der Schallplatte gewonnenen Ausgangssignale, welche in den nebenstehenden Vektordiagrammen dargestellt sind, und ein Vergleich mit Fi g. 1 zeigt, daß diese Signale den Signalen Lr und Rr gemäß F i g. 1 entsprechen. Gegebenenfalls können Verstärker 36 bzw, 38 vorgesehen sein, die vorzugsweise mit den üblichen Entzerrerschaltungen versehen sind.

Wesentlich bei der Decodierung der Ausgangssignale L₇ und Rr zur Simulierung der Originaltöne ist die Phasenverschiebung des Signals aus dem linken Kanal

gegenüber dem Signal aus dem rechten Kanal um 90". Hierzu werden die an den Ausgangsanschlüssen 37 und 39 der Verstärker 36 und 38 erscheinenden Signale zugeordneten Allpaß-Phasenschiebern 40 und 42 zugeführt, wobei der Allpaß 42 eine (nacheilende) Bezugs-Phasenverschiebung von ι/ί und der Allpaß 40 eine nacheilende Phasenverschiebung von ψι+90° bewirkt. Der Wert ψι (der im allgemeinen eine Funktion der Frequenz ist) kann dem Wert der Phasenverschiebung in der Codiereinrichtung 8 nach F i g 1 gleich sein oder sich von ihm unterscheiden. Die wichtigste Forderung ist, daß der Bezugsphasenwinkel i/i in beiden Allpaß-Phasenschiebern 40 und 42 derselbe ist. Die Phasenschieber 40 und 42 formen ihr jeweiliges Eingangssignal Lt und Ri in zwei neue Signale Ι.ϊ und Rt um, die den Signalen Li und Ri nahezu gleich sind. nur daß die zueinander um 90° phasenverschoben sind. Dies ist durch die Vektordiagramme 44 und 46 veranschaulicht, woraus hervorgeht, daß die Phasenvck toren des Signals Rt die gleiche relative Lage haben wie diejenigen des Signals Wr. jedoch die Vektoren des Signals Lt alle um 90" im Uhrzeigersinn gedreht sind Da die Bezugs-Phasenverschiebung ψ\ in beiden Phasenschiebern gleich sind, ist ihr jeweiliger Einfluß in den Vektordiagrammen nicht berücksichtigt. Man erkennt, daß die beiden Spannungen als überwiegenden Anteil die Spannung L/' bzw. Rp eivhalten. wobei im ersten Fall außerdem die Signale Lr >'nd Rb im Betrag von jeweils 0.707 und im zweiten Fall außerdem die Signale Rb und Lb jeweils im Betrag \ on ebenfalls 0.707 enthalten sind.

Die von den Allpaß-Phasenschiebern 40 und 42 gelieferten Signale werden weiterverarbeiiet. um zwei /1 vät/liche Spannungen /u erhalten, die überwiegend die Signale L_B und Rb enthalten. Die erste Spannung wird durch .Summierung der beiden Signale aus den Phasenschiebern 40 und 42. jeweils nach Multiplikation mit dem Faktor 0.707, mittels einer Summierschalmng 48 bekannter Bauart gewonnen. Eine Spannung, in der die »rechte hintere« Information überwiegt, wird auf ähnliche Weise durch Subtraktion eines der Signale von den anderen, wiederum nach jeweiliger Multiplikation mit dem Faktor 0.707. gewonnen. Wie es in den Vektordiagrammen 52 und 54 gezeigt ist. enthalten die mit den Schaltungen 48 und 50 erzeugten Spannungen nunmehr als vorherrschende Information die Signale Z."' und Rb

Die vier durch die Vektordiagramme 44,46, 52 und 54 in Fig 2A dargestellten Spannungen werden über die Leitungen 56, 58, 60 und 62 zugeordneten in ihrer jo Verstärkung steuerbaren Verstärkern 64,6*i, 68 und 70 zugeführt und gelangen von dort an entsprechende Lautsprecher 72* 74,76 und 78(F i g. 2B). Diese befinden sich in einem (gestrichelt umrandeten) Vorführraum, wobei der Lautsprecher mit dem überwiegenden Signal Lf in der linken vorderen Ecke, der Lautsprecher mit dem überwiegenden Signal R_F' in der rechten vorderen Ecke, der Lautsprecher mit dem überwiegenden Signal Lb in der 'inken hinteren Ecke und der Lautsprecher mit dem überwiegenden Signal Rs' in der rechten hinteren &> Ecke des Vorführraums angeordnet ist.

EKe bis hierher beschriebene Anordnung bewirkt eine gute Nachbildung des ursprünglichen vterkanaligen Tons, selbst wenn die gesteuerten Verstärker nrit konstanter Verstärkung arbeiten oder durch gewöhnB-ehe lineare Verstärker ersetzt sind, weil nämlich die vorherrschende Spannung in jedem Kanal einen um drei dB höheren Pegel hat als die anderen beiden Spannungen und dem Signal entspricht, welches ursprünglich für die Wiedergabe an dem betreffenden Standort vorgesehen war. Gemäß dem Hauptpatent 2126 432 und DT-AS 2126 480 wird jedoch die Richtungswirkung durch eine logische Schaltung verbessert, die ermittelt, ob die Verstärkung für einen bestimmten Kanal erhöhl bzw vermindert werden soll oder nicht, um solche Töne hervorzuheben, die momentan in den einzelnen Kanülen vorherrschen. Unter bestimmten Signalverhältnissen tritt ledoch eine Verschlechterung der RichtungswiH.iinir ι·ίη Hier setzt die folgend im einzelnen erläuterte Erfindung ein. durch welche die logische Schaltung so weiterentwickelt wird, daß die Nachteile der bisherigen Schaltungen beseitigt und durchweg die erhöhte Wirklichkeitstreue der Vicrkanalsimulation erreicht wird

Zum besseren Verständnis der Verhältnisse sei angenommen daß die beiden auf der Schallplatte codierten Signale aus nur zwei Signalspannungcn /.; und Ri bestehen, die in den Vektordiagrammen nach Fig ? gegenüber dem um ? dB niedrigeren Komponenten durch stärkere Linien hervorgehoben sind. Weiterhin werden die beiden Signale in der nachfolgende."! MiaKse als in musikalischer Hinsicht ähnlich und mit entsprechendem Tonumlang angesehen mathematisch gesehen sind sie jedoch inkohärent Im Beispiel für solche Signale sind die Töne eines gleichzeitig von zwei Personen gespielten zweistimmigen Musikstücks Wahrend die Melodie bzw. die Melodie und Begleitung in Tempo und Dynamik aufeinander abgestimmt sind, geht die mathematische Korrelation bestehend aus MuhiplikaiMi--· und Integration über eine /en. die deich ist dem Rcuinikuer der niedrigsten Frequenz, gegen Null. Nur im Fall zwei völlig gleicher Signale führt die Korrelation zu einem endlichen Wert Fs sei nun daran er:r:"ert. daß die Signale nach dem Durchlaufen der Phasenschieber 40 und 42 als Signale / ;' und Rr um 90 gegenüber ihrer früheren Phasenlage verschober, erscheinen, so daß sie nach der Phaser· verschiebung keil.* Kohärenz mehr /eigen, selbst wenn sie iinprüj'.-: !ic'" ·■ olhg gleich waren. Die Korrelation emc· Sinusfunkiion mn einer Kosinusfunktion ergibt namhcn wegen der 90 -Phasenverschiebung den Wert Null.

Nachdem die in den Vektordiagrammen 44 und 46 eingezeichneten Spannungen L_F' und Rr den Summierschaltungen 48 und 50 zugeführt sind, erscheinen sie als 0.707 Rl·' und 0.707 Lf in beiden Vektordiagrammen 52 und 54. Falls die Spannungen Ly und Rf vollständig unabhängig voneinander sind und einzeln auftreten, is, der Betrag der Vektoren in den Diagrammen 44 und 4f um 3 dB größer als der Betrag der entsprechender Signale in den Vektordiagrammen 52 und 54, und dk Signale können somit bezüglich ihres Betrags von dei erwähnten logischen Schaltung identifiziert werden damit die jeweils richtigen steuerbaren Verstärker j< nach den augenblicklichen Verhältnissen hoch- odei heruntergeregelt bzw. ein- oder ausgeschaltet werdei können. Wenn jedoch die Spannungen L? und Rf m Umfang einander entsprechen und nahezu gteichzeitij erscheinen, wie es der Fall ist, wenn zwei Musike verschiedene Stimmen desselben Musikstücks spieler dann ist der Effektivwert der Summen der Vektoren 5: und 54 derselbe wie der Wert der entsprechend« Vektoren in den Diagrammen 44 und 46. In diesem FaJ findet die logische Schaltung gemäß der DT-A! 21 26 480 keine eindeutigen Verhältnisse vor und neig dazu, aOe Verstärker hochzuregeln, während wunschge maß nur die vorderen Lautsprecher 72 und 78 laute

werden sollen.

Aus dem vorangegangenen Beispiel, bei dem nur die Spannungen Lf¹ und Rf vorhanden sind, kann man entnehmen, daß zwar die Spannungen in den Vektordiagrammen 44 und 46 unkorrelieri sind, daß jedoch die S entsprechenden Spannungen in den Vektordiagrammen 52 und 54, nämlich 0,707 Rf und 0,707 L_F' jeweils entweder positiv oder negativ korreliert sind. Dies ist daran zu erkennen, daß der Pfeil mit der Bezeichnung 0,707 Rff im Diagramm 52 dem entsprechenden Pfeil im Diagramm 54 parallel liegt, jedoch entgegengesetzt gerichtet ist. Daher ergibt die Multiplikation und Integration der Ausgangssignale entsprechend diesen beiden Vektoren eine endliche negative Zahl. Obwohl der Pfeil mit der Bezeichnung 0,707 Lr im Vektordiagramm 52 dem entsprechenden Pfeil im Diagramm 54 ebenfalls parallel liegt, zeigt er jedoch mit diesem in die gleiche Richtung, und die Multiplikation und Integration dieser beiden Signale ergibt daher eine endliche positive Zahl. Falls beide Signale Lf und Rr gleiche Langzeitmittelwerte haben, führt eine Lang/eitintegration zu Null, jedoch tritt dies.e Situation fast nie bei einer Kurzzeitintegration ein, da selbst im Falle, daß die Musiker das gleiche Instrument einstimmig spielen, immer noch Abweichungen oder Unterschiede in der Tonhöhe, dem Tempo, dem Anschlag, dem Abklingen usw. vorhanden sind. Als Folge wird jeder der Einzelvektoren 0,707 Rf und 0,707 Lr bei Integration über den Ku zzeitbereich seinen negativen oder positiven endlichen Wen annehmen, während die entsprechenden Vektoren Lf und Rf, die selbst über den Kurzzeitbereich inkohärent sind, sogar bei Kurzzeitintegration den Wert Null annehmen werden, es sei denn, die Integration erstreckt sich mindestens über eine Periode, die gleich ist der niedrigsten analysierten Frequenz. Die nachstehend beschriebene verbesserte Logikschaltung beruht auf der Erkenntnis der gerade beschriebenen Eigenschaften der Signale und bedeutet die praktische Anwendung der entsprechenden Prinzipien.

Von der verbesserten Logikschaltung 87 werden nun die Augenblicksamplituden der zu den vier Lautsprechern gelieferten Signale so gesteuert, daß dem 2!uhörer vier getrennte unabhängige Schallquellen perfekt vorgespiegelt werden. Die beiden durch die Vektordiagramme 44 und 46 dargestellten Signale aus den Allpaß-Phasenschiebern 40 und 42 werden zusätzlich zwei gleichen Hochpaßschaltungen 92 und 94 zugeführt die alle Frequenzen unterhalb etwa 150 Hz unterdrük- ken- Der unterdrückte Frequenzbereich kann zwar in weiten Grenzen geändert werden, ohne den Betrieb der Schaltung ernsthaft zu beeinträchtigen, es wurde jedoch gefunden, daß bei Frequenzen unterhalb etwa 150Hz die Information für das Richtungshören sehr gering sind und daß durch Unterdrückung aller Frequenzen unterhalb dieser Grenze im (noch zu beschreibenden) Analysator eine Kurzzeitintegration über ein IntervaB von nur etwa 67 Millisekunden — entsprechend der Periodendauer einer 150-Hz-Schwingung — durchgeführt werden kann. Die Durchlaßkennlinien der Schälinsgen S2 and S4 entsprechen vorzugsweise den in Fig.3 gezeigten, sie haben im Frequenzbereich zwischen etwa 150 Hz und 2000 Hz einen im wesentlichen flachen Verlauf und steigen an diesem Punkt um etwa 1OdB für höhere Frequenzen an. Die Durchlaß- ⁶S kennlinien dieser Hochpässe ähneln somit der Kurve gleicher Lautstärke des menschlichen Ohrs bei mittlerem Lautstärkepegel und im interessierenden Hörfre quenzbereich mit Ausnahme des steilen Abfalls unterhalb etwa 150 Hz. Eine Schar von Kurven gleicher Lautstärke ist in einem Aufsatz von Emil To rick beschrieben und dargestellt, der den Titel »Researches in Loudness Measurement« trägt und veröffentlicht ist in »IEEE Transactions on Audio and Electroacoustics«, Band AU-14, Nr. 3, Seiten 141 bis 151,1966.

Die Aufgabe der Schaltungen 92 und 94 besteht darin, die an die nachfolgenden Schaltkreise gelieferten Signale so zu formen, daß die Logikschaltung die jeweiligen Signale /.» L_h Rf und R_B in die richtigen Kanäle leitet, und zwar aufgrund ihrer Lautstärke und nicht ihres Energieinhalts. Beispielsweise verhindern die Bewertungskurven de^r Hochpaßschaltungen, daß ein von einer Trommel herrührendes Signal mit niedriger Frequenz, jedoch mit hoher Energie, fälschlicherweise ein von einer Pikkoloflöte herrührendes Signal hoher Frequenz und niedriger Energie umschaltet. Schaltungen mit den Kennlinien gemäß Fig.3 sind zu bevorzugen, jedoch können die meisten Vorteile der Erfindung auch ohne verstärkten Durchlaß am hochfrequenten Ende des Frequenzbandes erreicht werden, oder die Frequenzen oberhalb 1000Hz können sogar gedämpft übertragen werden, wie es durch die gestrichelte Linie in F i g. 3 angedeutet ist.

Nach der Behandlung in den Schaltungen 92 und 94 gelangen die Signale zu einer Schaltung, wie sie in der DT-OS 21 26 480 beschrieben ist. um die Regelspannungen für die Wiedergabeverstärker 80 bis 82 zu erzeugen. Die Signale gelangen zunächst zu zwei in ihrer Verstärkung steuerbaren Verstärkern % und 98, deren Verstärkungsfaktoren sich durch Anlegen eines gemeinsamen Steuersignals an die entsprechenden Steuereingänge tOO und 102 übereinstimmend ändern lassen. Die beiden Ausgänge der Verstärker % und 98 werden durch die Schaltungen 104 und 108 in der gleichen Weise in vier getrennte Ausgangssignale zerlegt, wie die vier Ausgangssignale mit den Schaltungen 48 und 50 erzeugt werden. Diese beiden Gruppen von jeweils vier Ausgangssignalen sind somit einander in ihrem musikalischen Inhalt ähnlich, jedoch wird die erste Gruppe durch Wirkung der gesteuerten Verstärker 96 und 98 trotz Schwankungen im Lautstärkeumfang der Aufzeichnung (modifiziert durch die Schaltungen 92,94) auf gleichbleibendem Pegel gehalten.

Um diesen konstanten Ausgangspegel zu erreichen, werden die vier Signale mit den Oleichrichtern 110,112, 114 und 116 gleichgerichtet und durch die Trennwiderstände 118, 120, 122 und 124 summiert, so daß ein Summensignal an einem gemeinsamen Widerstand 126 entsteht, der zwischen einer den Trennwiderständec gemeinsamen Sammelleitung 128 und Masse liegt Die am Widerstand 126 abfallende Spannung wird über die Leitung 128 an den Verbindungspunkt 130 zwischen der Steuerelektroden 100 und 102 der gesteuerten Verstärker 96 und 98 gelegt. Diese Verstärker sprechen auf die besagte Spannung derart an, daß die mittlere Spannung am Widerstand 126 im wesentlichen konstant bleibt Die Verstärktmgssteuerung wird verbessert, wenn man fibei die Widerstände 118,120,122,124 vier Kondensatorer 132,134,136 usd * 38 schaltet, wodurch die gleichgerich tete Spannung die HüSkurve der Welle und nicht ihrei Augenblickswerte wiedergibt. Die automatische Verstärkungsregelung halt die Summe der Spannungen ar den Widerständen 118,120,122 und 124 konstant, wei die Spannung am relativ kleineren Widerstand 126 die Summe der vier gleichgerichteten Spannungen darstellt Die von den Verstärkern 96 und 98 und von dei

Schaltungen 104 und 108 gelieferten Signale (gleichgültig, ob sie einer automatischen Verstärkungsregelung unterworfen sind oder nicht) werden nun korreliert, indem sie auf bestimmte Weise multipliziert und anschließend integriert werden.

Im einzelnen werden die Ausgangssignale von der. Verstärkern % und 98 über die Leitungen 142 und 140 einer ersten Multiplizierschaltung 144 zugeführt, während die Ausgangsssignale von den Summierschaltungen 104 und 108 über die Leitungen 148 und 146 zu einer zweiten Multiplizierschaltung 150 gelangen. Der Ausgang der Multiplizierschaltung 144 ist mittels der Leitung 162 auf eine ÄC-lntegrierschaltung gekoppelt, die hier aus einem Widerstand 154 und einem Kondensator 156 besteht. Der Ausgang der Multiplizierschaltung 150 liegt über der Leitung 158 an einer ähnlichen Integrierschaltung, bestehend aus dem Widerstand 160 und dem Kondensator 162. Die Werte der Widerstände 154 und 160 und der Kondensatoren 156 und 162 sind so abgestimmt, daß die Integrierschaltungen eine Grenzfrequenz bei etwa der Eckfrequenz der Schaltungen 92 und 94 haben, nämlich bei etwa 150 Hz, so daß alle Signale von und oberhalb 150 Hz integriert werden.

Die Funktion der Multiplizierschaltungen und der zugehörigen Integrierschaltungen sei an Hand eines Vergleichs der Ausgangssignale der beiden Integrierschaltungen für das an früherer Stelle behandelte Beispiel erläutert, d. h. für den Fall, daß das Eingangssignal lediglich aus einem »linken vorderen« Signal Lf und einem »rechten vorderen« Signal Rf besteht. Die zum Ausgang der das Produkt der unkorrelierten Spannungen Lf und Rf behandelten Integrierschaltung 154 bis 156 gehörende Wellenform verläuft sehr nahe dem Wert Null, sie ist nur deswegen nicht genau Null. weil die Integrierschaltung keine perfekte Integration liefert. Andererseits schwankt der Ausgang der Integrierschaltung 160-162 zwischen Plus und Minus, was von der Synchronsation der von den beiden Musikern ψespiehcr! Stimmen abhängt Über eine lange Zeitspanne gemessen ist der Ausgang der Integrierschaltung 160 -162 ebenfalls Null, wenn jedoch die Integration über etwa 6.7 Millisekunden erfolgt, entsprechend 150 Hz, dann werden momentane hochfrequente Störungen eliminiert, wobei jedoch das der Wechselwirkung der beiden Signale entsprechende Ausgangssignal übrig bleibt

Als Alternative zu den ÄC-lntegrierschaltungen können auch geeignete Tiefpaßfilter mit Frequenzunterdrückung oberhalb von 150 Hz verwendet werden. Bei Verwendung solcher Filter wurden die tatsächlichen Wechselstromsignale and ihre augenblicklichen Produkte eliminiert werden und es würde nur das niederfrequente der Korrelationsfunktion entsprechende tesal celassen werden.

EHe Ausgänge der Integrierschaltungen 154 bis 156 und 160 bis 162 sind mit zwei gleichen weflenformenden Netzwerken 164 und 166 verbunden, die den Zweck haben, die Amplituden der Augie« von den Iniegriersch?ltungen auf ein annehmbares MaB zu begrenzen. Es gibt viele mögliche Formen von Dnrchlaßkennlmien für diese Netzwerke, im allgemeinen sollten jedoch Schaltungen verwendet werden, die eine DurchlaSkennlinie gemäß Fig.4 haben. EMe Maximalwerte E_n' und E_n," der Ausgangsspannung des welletiformenden Netzwerks sind auf solche Werte festgelegt, die für die nachfolgenden elektrischen Bauelemente geeignet sind EHe Ausgangsspannungen der Wellenformer 164 und 166 werden durch Gleichrichter 170 und 176 gleichgerichtet, damit sie die Kondensatoren 174 und 180 aufladen. Die Kondensatoren können sich über die Widerstände 172 und 178 entladen. Die Werte der Widerstände und Kondensatoren sind so gewählt, daß die Entladezeitkonstante in der Größenordnung von 100 Millisekunden liegt. Natürlich kann die Zeitkonstante auch einen anderen Wert innerhalb eines sehr großen Bereichs annehmen, ohne daß die Qualität der Decodiereinrichtung wesentlich beeinträchtigt wird. Die Gleichrichter 170 und 176 sind zwar als Einweg-Gleichrichter dargestellt, natürlich sind auch Vollweg-Gleichrichter möglich und im allgemeinen zu bevorzugen.

Die Ausgangssignale aus den Gleichrichtern 170 und 176 dienen zur Steuerung der den vier Lautsprechern 72, 74, 76 und 78 vorgeschalteten Verstärker. Hierzu führen die Ausgänge der Gleichrichter an eine erste Subtrahierschaltung 182, die das zweite Signal vom ersten subtrahiert sowie zu einer zweiten Subtrahierschaltung 184, die das erste Signal vom zweiten subtrahiert. Der Ausgang der Schaltung 182 liegt parallel an den Steuereingängen 80 und 82 der gesteuerten Verstärker 66 und 63, während der Ausgang der Schaltung 184 parallel an den Steuereingängen 84 und 86 der Verstärker 64 und 70 liegt.

Die Arbeitsweise der Decodiereinrichtung sei nun wiederum anhand des Falles untersucht, daß die gleichen Eingangsspannungen Lf und Rf wie im

vorhergehenden zugeführt werden. Wie durch den zugeordneten Signalverlauf dargestellt ist, beträgt das Ausgangssignal des Gleichrichters 170 nahezu Null, während das Ausgangssignal des Gleichrichters 176 entsprechend dem dargestellten Signalverlauf anfäng-

lieh einen positiven Wen hat. Daher ist das Ausgangssignal der Summierschaltung 182 negativ, und weil es den gesteuerten Verstärkern 66 und 68 als Steuersignal zugeführt wird, wird deren Verstärkung vermindert oder, je nach der Justierung des Verstärkungsfaktors.

vollständig abgeschaltet Gleichzeitig wird das Ausgangssignal der Schaltung 184 positiv, wodurch sich die Verstärkungen der Verstärker 64 und 70 erhöhen. Daher erscheinen die beiden Signale L_F' und Rf als Signale L_F" und R_F" nur in den jeweiligen Lautspre-

ehern 72 und 78, die sich in der linken vorderen und in der rechten vorderen Ecke des Vorführraums befinden. Wenn nun im umgekehrten Fall die vom Tonabnehmer 26 ausgehenden Signale lediglich die »hinteren« Signale 0,707 L_B und 0,707 R_B enthalten, dann ist das

Ausgangssigna! des Gleichrichters 176 nahezu oder gleich NuB, während am Ausgang des Gleichrichters 170 eine merkliche Spannung erscheint. Unter diesen Umständen ist das Ausgangssignal der Summierschät tang 182 positiv, während das Ausgangssignai der

Summierschaltung IM negativ ist, wodurch die VerstäF-tamg der Verstärker €6 und 68 erhöht und diejenigedei Verstärker 64 und 70 vermindert wird oder vollständig ausgeschaltet wird, wie es ISr den Fall gewünscht wird, daß die »hinteren« Eingangssignale als Signale La" and

*o Se" erscheinen sollen.

Die weuenformenden Netzwerke 164 und I66mflssen nicht unbedingt den Integrierschaltungen unmittelbar nachgeschahet sein, sie können auch an irgendeinen! sonstigen geeigneten Punkt der Schaltung, beispiebwei·

⁶S se unmittelbar hinter den Summierschaltungen 182 and 184 angeordnet sein. Man kann sie auch fortlassen und stattdessen die Verstärknngskennlinien der Verstärker 64, 68, 68 und 70 geeignet bemessen. Als weite«

Verfeinerung kann es wünschenswert sein, vor einen oder alle der Verstärker 64, 66, 68 und 70 zusätzliche Netzwerke für eine Phasenverschiebung ψι zu schalten, um die Phasenvektoren der akustischen Ausgangssignale der Lautsprecher 72, 74, 76 und 78 in der Phasenlage zu optimieren, oder die Verstärker 64 und 70 können ihre Ausgangssignale direkt von den Klemmen 37 bzw. 39 erhalten, anstatt über die φ-Phasenschieber 40 und 42.

In der vorstehenden Beschreibung wurden die Bezeichnungen Lf, Rf, L_ß und R_B verwendet, um die den einzelnen Lautsprecherstandorten und einem bestimmten Matrizierschema zugeordneten Signale zu identifizieren. Diese Identifizierung ist willkürlich gewählt, um

die Wirkungsweise der Erfindung an Hand eine: bestimmten Anordnung der Matrix und der Lautspre eher zu erläutern und nichi um die Erfindung auf ein« bestimmte Ausgestaltung zu beschränken. Das beschrie bene Prinzip kann also auch in einer Wiedergabevor richtung Anwendung finden, bei welcher die viei Lautsprecher an Stellen angeordnet sind, die nich genau mit »links vornew, »rechts vorne« usw. gekenn zeichnet werden können und bei welcher die Lautspre ίο eher von einer Decodiereinrichtung mit irgendeinen geeigneten Matrizierschema gespeist werden. Füi diesen Fall müßte man die Signalbezeichnunger entsprechend den dort maßgeblichen Standorten dei Lautsprecher wählen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

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   L Anordnung zur Aufteilung einer in Form von zwei Signalgemischen vorliegenden quadrophonisehen Information in vier Wiedergabesignale, wobei das erste Signalgemisch eine vorherrschende Signalkomponente (Lf) und zwei weitere Signalkomponenten (Lb) und (Rb) mit relativ geringerer Amplitude und das zweite Signalgemisch ebenfalls eine vorherrschende Signalkomponente (Rf) und zwei weitere Signalkomponenten (L_B und Rb) mit relativ geringerer Amplitude enthält und das erste und zweite Signalgemisch als erstes und zweites Wiedergabesignal verwendet werden, mit einer Addier- und einer Subtrahierschaltung, die aus den beiden Signalgemischen das dritte Wiedergabesignal mit einer vorherrschenden Signalkomponente (Lb) und zwei weiteren Signalkomponenten (Z^ und Rf) mit relativ geringerer Amplitude sowie das vierte Wiedergabesignal mit einer vorherrschenden Signalkomponente (Rb) und zwei weiteren Signalkomponenten (L_Fund Rf)erzeugen, wobei jedes der vier Wiedergabesignale einem gesonderten Wiedergabekanal mit einem in seiner Verstärkung steuerbaren Verstärker zugeführt werden und die Steuerspannungen für die Verstärker mit Hilfe einer Steuerschaltung aus den Signalgemischen abgeleitet werden, nach Patent 2126 432, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Wirklichkeitstreue des erzeugten vierkanaligen Klangs die Steuerschaltung folgende Bauteile enthält:

   a) zwei Phasenschieber (40,42), welche die beiden ersten Signalgemische vor ihrer Zuführung zu der Addier- und Subtrahierschaltung (48,50) um 90 zueinander verschieben,

   b) zwei Korrelationsschaltungen (144, 154, 156 bzw. 150, 160, 162). welche die zueinander phasenverschobenen beiden enrstgenannten Signalgemische bzw. ein drittes und viertes Signalgemisch entsprechend dem dritten und vierten Wiedergabesignal erhalten und daraus zwei Wechselstromsignale erzeugen, deren erstes die Korrelation der ersten beiden Signalgemische und deren zweites die Korrelation des dritten und vierten Signalgemisches über ein vorgegebenes Zeitintervall darstellt;

   c) zwei Gleichrichterschaltungen (170, 176) mit jeweils einer Zeitkonstantenschaltung (172., 174 und 178,180). welche die beiden Wechselstromsignale in zwei gleichgerichtete Signale umformen;

   d) eine Substrahierschaltung (182, 184), welcher die beiden gleichgerichteten Signale zur Bildung eines ersten und eines zweiten Differenzsignals zugeführt werden;

   e) eine Koppelschaltung (186, 80, 82 bzw. 18}$, 84, 86), welche den Steuereingängen des ersten und zweiten steuerbaren Verstärkers (64, 70) bzw. des dritten und vierten steuerbaren Verstärkers (80, 82) das erste bzw. das zweite Differenzsignal zur Verbesserung der Richtungswirkung zuführt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelationsschaltungen zwei Multiplizierschaltungen (144, 150) enthalten, deren erste die beiden ersten Signalgemischc und deren zweite das dritte und vierte Signalgemisch laufend 098