DE2139098C3 - Anordnung zur Aufteilung einer in Form von zwei Signalgemischen vorliegenden quadrophonischen Information in vier Wiedergabesignale - Google Patents

Description

10 tÜSi 9^94) vorgesehen ist. welche jeweils Schaltung (% s*j S _{gQ0 neinanoer}

30

eine Anordnung, wie sie

UCI nuuaruiiuvH

90° zueinander verschieben; b) zwei Korrelationsschaltungen bj:w. 150, 160, 162), welche

phasenverschobenen beiden _a

Signalgemische bzw. ein drittes und viertes 40 t ■ -:--!. —.—,„„u«,_nH dem dritten und i

i>ignaigemisui cmayi ..<_■.w* ».

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 Substrahierschaitung (182, 184). welcher die beiden gleichgerichteten Signale zur Bildung eines ersten und eines zweiten Differenzs.ignals zugeführt werden;

e) eine Koppelschaltung (186,80,82 bzw. 188,84, 1J6), 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. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelationsschaltungen zwei Multiplizierschaltungen (144, 150) enthalten, deren erste die beiden ersten Signalgemische und deren zweite das dritte und vierte Signalgemisch laufend gelie-

ITlVMtUM. ^

Schallplatte oder ein TonDana u»w. _ab,.. „„

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. Im Hauptpatent 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 jm entsprechenden Aufnahmeraum gerade ein einen entsprechenden Richtungseindruck hervorrufendes Schallereignis auftritt

Die Erfindung befaßt sich nun mit weiteren Verbesserungen einer Decodiereinrichtung, wie sie generell in dem Hauptpatent 21 26432 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 Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen kurz skizziert Die Codiereinrichtung ist saiematisch als Block 8 dargestellt der eine Anzahl von Aiipaß-Netzwerken (in dem erwähnten Hauptpatent als ψ-Netzwerke bezeichnet) enthält die alle wichtigen Frequenzen des Hörtonspektrums gleichmäßig übertragen, aber gleichzeitig feste Phasenunterschiede zwischen den Ausgangsspannungen einführea Die Codiereinrichtung hat vier Eingangsanschlüsse 10,12,14 und 16 für die vier getrennten Signale, die als linkes vorderes Lf, linkes hinteres Lb, rechtes hinteres Rb und rechtes vorderes Rf Signal bezeichnet sind, entsprechend den Standorten von Lautsprechern in einem Vorführraum. An den Ausgangsklemmen 18 und 20 erscheinen Ausgangsspannungen Lt und Rr. in denen die Eingangssignale mit Amplituden- und Phasenbeziehungen auftreten, wie sie aus den dargestellten Vektordiagrammen ersichtlich sind. Die Signalgemische Lt und Rt sind bei einer Aufzeichnung auf einem zweispurigen Aufzeichnungsträger wie beispielsweise einer Stereoschallplatte vollständig kompatibel mit den herkömmlichen stereophonischen und auch monophonischen Abspielgeräten, wobei alle Töne in voller Güte und \mplitude über das zweikanalige Stereosystem erscheinen.

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

Die Aufgabe der Erfindung besteht diher in der Angabe von Maßnahmen, aufgrund deren die Decodiereinrichtung bei der Wiedergabe eine bessere Trennung zwischen den von den erwähnten Spannungen Lf und Rf dargestellten »vorderen« Schallsignplen und den von den Spannungen Lb 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 werden, welche den in den Lautsprechern wiedergegebenen vier Signalen sehr ähnlich sind. Im einzelnen werden die beiden Signale, in denen die linke vordere Ly und die rechte vordere RpToninformation überwiegt, miteinander multipliziert, und das entstandene Produkt wird integriert, wie auch die beiden Signale, in denen die linke hintere Le und die rechte hintere Rh Toninformution 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, insbe^: sondere wenn die Integration Ober 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 »rechten vorderen« Lautsprecher, während das von der anderen Subtrahierschaltung gelieferte Signal ebenfalls parallel den regelbaren Verstärkern für den »linken hinteren« und den »rechten hinteren« Lautsprecher zugeführt werden.

Die relativen Phasen der die unabhängigen Kanäle darstellenden Spannungen verbessern unter Anwendung der Korrelationstechnik die Trennung zwischen ■ den »vorderen« und »hinteren« Schallsignalen und erhöhen somit die Wirklichkeitstreue der Vorspiegelung von vier Kanälen. Die erfindungsgemäße Decodiereinrichtung kann für den Betrieb in jedem Codierer/Decodierer-System angepaßt werden, 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

F i g. 1 schematisch die Codiereinrichtung gemäß HauDtpatent21 26 432;

Fig.2A und 2B in zwei Teilbildern ein Schaltschema der erfindungsgemäßen Decodier· und Wiedergabeanordnung;

F i g. 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 F1 g. 2 enthaltener wellenformender Netzwerke

Die hier beschriebene Decodiereinrichtung ähnelt in mancher Hinsicht derjenigen nach dem Hauptpatent 2126 432. Bestimmte Einzelheiten der Ableitung der Steuerspannungen für die Wiedergabeverstärker sind wiederum in der DT-AS 21 26 480 beschrieben.

In der F i g. 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« unc »rechten« Kanal der Schallplatte gewonnenen Aus gangssignale. welche in den nebenstehenden Vektordia grammen dargestellt sind, und ein Vergleich mit Fig.' zeigt, daß diese Signale den Signalen Lt und /?rgemäl Fig. 1 entsprechen.Gegebenenfalls können v'erstaike 36 bzw. 38 vorgesehen sein, die vorzugsweise mit dei üblichen Entzerrerschaltungen versehen sind.

Wesentlich bei der Decodierung der Ausgangssignal Lr und Rt zur Simulierung der Originaltöne ist di Phasenverschiebung des Signals aus dem linken Kan<

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 ψι 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 ψι in beiden Allpaß-Phasenschiebern 40 und 42 derselbe ist. Die Phasenschieber 40 und 42 formen ihr jeweiliges Eingangssignal Lt und Rt in zwei neue Signale Lt und Rt¹ um, die den Signalen Lt und Rt nahezu gleich sind, nur daß die zueinander um 90° phasenverschoben sind. Dies ist durch die Vektordiagramme 44 und 46 veranschaulicht, woraus hervorgeht, daß die Phasenvektoren des Signals Rt¹ die gleiche relative Lage haben wie diejenigen des Signals Rt. jedoch die Vektoren des Signals Lt¹ alle um 90° im Uhrzeigersinn gedreht sind. Da die Bezugs-Phasenverschiebung ψι 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 Lf' bzw. Rf¹ enthalten, wobei im ersten Fall außerdem die Signale Lb und Rb im Betrag von jeweils 0,707 und im zweiten Fall außerdem die Signale Rb und Lb jeweils im Betrag von ebenfalls 0,707 enthalten sind.

Die von den Allpaß-Phasenschiebern 40 und 42 gelieferten Signale werden weiterverarbeitet, um zwei zusätzliche Spannungen zu erhalten, die überwiegend die Signale Lb 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 Summierschaltung 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 Lb 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 64,66,68 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 Lff in der linken vorderen Ecke, der Lautsprecher mit dem überwiegenden Signal Ri? in der rechten vorderen Ecke, der Lautsprecher mit dem überwiegenden Signal Li in der linken hinteren Ecke und der Lautsprecher mit dem überwiegenden Signal Rb in der rechten hinteren Ecke des Vorführraums angeordnet ist.

Die bis hierher beschriebene Anordnung bewirkt eine gute Nachbildung des ursprünglichen vierkanaligen Tons, selbst wenn die gesteuerten Verstarker mit konstanter Verstärkung arbeiten oder durch gewöhnliehe lineare Verstarker 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 21 26 432 und der DT-AS 2! 26 480 wird jedoch die Richtungswirkung durch eine logische Schaltung verbessert, die ermittelt, ob die Verstärkung für einen bestimmten Kanal erhöht bzw. vermindert werden soll oder nicht, um solche Töne hervorzuheben, die momentan in den einzelnen Kanälen vorherrschen. Unter bestimmten Signalverhältnissen tritt jedoch eine Verschlechterung der Richtungswirkung ein. 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 Wirklichkeitstreuc der Vierkanalsimulation erreicht wird.

Zum besseren Verständnis der Verhältnisse sei angenommen, daß die beiden auf der Schallplatte codierten Signale aus nur zwei Signalspannungen Ly und Rf bestehen, die in den Vektordiagrammen nach F i g. 2 gegenüber dem um 3 dB niedrigeren Komponenten durch stärkere Linien hervorgehoben sind. Weiterhin werden die beiden Signale in der nachfolgenden Analyse als in musikalischer Hinsicht ähnlich und mit entsprechendem Tonumfang angesehen, mathematisch gesehen sind sie jedoch inkohärent. Ein Beispiel für solche Signale sind die Töne eines gleichzeitig von zwei Personen gespielten zweistimmigen Musikstücks. Während die Melodie bzw. die Melodie und Begleitung in Tempo und Dynamik aufeinander abgestimmt sind, geht die mathematische Korrelation bestehend aus Multiplikation und Integration über eine Zeit, die gleich ist dem Reziprokwert der niedrigsten Frequenz, gegen Null. Nur im Fall zwei völlig gleicher Signale führt die Korrelation zu einem endlichen Wert. Es sei nun daran erinnert, daß die Signale nach dem Durchlaufen der Phasenschieber 40 und 42 als Signale Lf und Rf¹ um 90" gegenüber ihrer früheren Phasenlage verschoben erscheinen, so daß sie nach der Phasenverschiebung keine Kohärenz mehr zeigen, selbst wenn sie ursprünglich völlig gleich waren. Die Korrelation einer Sinusfunktion mit einer Kosinusfunktion ergibt nämlich wegen der 90" Phasenverschiebung den Wert Null.

Nachdem die in den Vektordiagrammen 44 und 46 eingezeichneten Spannungen JL// und Rf¹ den Summierschaltungen 48 und 50 zugeführt sind, erscheinen sie als 0.707 Rt' und 0,707 Lr¹ in beiden Vektordiagrammen 52 und 54. Falls die Spannungen Lf" und Rf¹ vollständig unabhängig voneinander sind und einzeln auftreten, ist der Betrag der Vektoren in den Diagrammen 44 und 46 um 3 dB größer als der Betrag der entsprechenden Signale in den Vektordiagrammen 52 und 54, und die Signale können somit bezüglich ihres Betrags von der erwähnten logischen Schaltung identifiziert werden, damit die jeweils richtigen steuerbaren Verstärker je nach den augenblicklichen Verhältnissen hoch· oder heruntergeregelt bzw. ein· oder ausgeschaltet werden können. Wenn jedoch die Spannungen Lf" und Rf¹ im Umfang einander entsprechen und nahezu gleichzeitig erscheinen, wie es der Fall ist wenn zwei Musiker verschiedene Stimmen desselben Musikstücks spielen, dann ist der Effektivwert der Summen der Vektoren 52 und 54 derselbe wie der Wert der entsprechenden Vektoren in den Diagrammen 44 und 46. In diesem Fall Findet die logische Schaltung gemäß der DT-AS 21 26 480 keine eindeutigen Verhältnisse vor und neigt dazu, alle Verstärker hochzuregeln, wahrend wunschgemäß nur die vorderen Lautsprecher 72 und 78 lauter

werden sollen.

Aus dem vorangegangenen Beispiel, bei dem nur die Spannungen Lr und Rr vorhanden sind, kann man entnehmen, daß zwar die Spannungen in den Vektordiagrammen 44 und 46 unkorreliert sind, daß jedoch die entsprechenden Spannungen in den Vektordiagrammen 52 und 54, nämlich 0,707 Rr und 0,707 Lr 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 Vektordia- ts gramm 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 Ri' gleiche Langzeitmittelwerte haben, führt eine Langzeitintegration zu Null, jedoch tritt diese 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 Ein/.clvcMoren 0,707 R_f> und 0,707 Lr bei Integration über den Kurzzeitbercich seinen negativen oder positiven endlichen Wert annehmen, während die entsprechenden Vektoren /./·' und Rr'. die selbst über den Kurzzcitbercich 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 /u den vier Lautsprechern gelieferten Signale so gesteuert, daß dem Zuhörer vier getrennte unabhängige Schallquellen perfekt vorgespiegelt werden. Die beiden durch die Vektordia· gramme 44 und 46 dargestellten Signale aus den Allpaß·Phasenschiebern 40 und 42 werden zusätzlich zwei gleichen Hochpaßschaltungcn 92 und 94 zugeführt, die alle Frequenzen unterhalb etwa 150 Hz unterdrükken. Der unterdrückte Frequenzbereich kann zwar in so weiten Grenzen gcflndcrt werden, ohne den Betrieb der Schaltung ernsthaft zu beeinträchtigen, es wurde jedoch gefunden, deß bei Frequenzen unterhalb etwa 150Hz die Information für das Richtungshören sehr gering sind und daß durch Unterdrückung aller Frequenzen unterhalb dieser Grenze im (noch m beschreibenden) Analysator eine Kurzzeitintegration über ein Intervall von nur etwa 6,7 Millisekunden - entsprechend der Periodendauer einer 150-Hz-Schwingung - durchge führt werden kann. Die Durchlaßkennlinien der *o Schaltungen 92 und 94 entsprechen vorzugsweise den in Fig.3 gezeigten, sie haben im Frequenzbereich zwischen etwa ISO 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 Hochpasse ähneln somit der Kurve gleicher Lautstarke des menschlichen Ohrs bei mittlerem Lautstarkepegel 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-H, 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 Lb. Lr, Ri und Rg in die richtigen Kanäle leitet, und zwar aufgrund ihrer Lautstärke und nicht ihres Energieinhalts. Beispielsweise verhindern die Bewertungskurven der 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 1000 Hz 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 2b 480 beschrieben ist, um die Regelspannun gen 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 gemein samen Steuersignals an die entsprechenden StcucrcingänfeC 100 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 % und 98 trotz Schwankungen im l.aulstärkeumfang der Auf zeichnung (modifiziert durch die Schaltungen 92,94) mil gleichbleibendem Pegel gehalten.

Um diesen konstanten Ausgangspcgcl zu erreichen, werden die vier Signale mit den Gleichrichtern UO, 112. 114 und 116 gleichgerichtet und durch die Trcnnwulpi stünde 118, 120, 122 und 124 summiert, so dall cm äummcnsignal an einem gemeinsamen Widerstand I2fc entsteht, der zwischen einer den Trennwidcntlndcn gemeinsamen Sammelleitung 128 und Masse liegt Dir am Widerstand 126 abfallende Spannung wird über die Leitung 128 an den Verbindungspunkt 130 zwischen der Sleuerelektroden 100 und 102 der gesteuerten Vertier ker 96 und 98 gelegt. Diese Verstärker sprechen auf dii besagte Spannung derart an. dall die mittlere Snonnuni am Widerstand 126 Im wesentlichen konstant bleibt \% Verstarkungsstcuerung wird verbessert, wenn m«n «be die Widerstände 118,120,122,124 vier Kondensators 132,134,136 und 138 schaltet, wodurch die gleichgertVh tete Spannung die Hüllkurve der Welle und nicht ihre Augenblickswerte wiedergibt. Die automatisch« Vet starkungsregelung halt die Summe der Spannungen α den Widerstanden 118,120,122 und 124 kontient, we die Spannung am relativ kleineren Widerstand I)B dt Summe der vier gleichgerichteten Spannungen dentrll Die von den Verstarkern 96 und 98 und von de

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 den Verstärkern 96 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 flC-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 Mulnpli/ierschaliungen und der zugehörigen Integrierschaltungen sei an Hand eines Vergleichs der Ausgangssignale der beiden Integrier schaltungen für das an früherer Stelle behandelte Beispiel erläuten, d. h. für den Fall, daß das Eingangssignal lediglich aus einem »linken vorderen« Signal Lt und einem »rechten vorderen« Signal Rf besteht. Die /um Ausgang der das Produkt der unkorrelierten Spannungen Lt und Rt' behandelten Integricrschaltung 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 gespielten Stimmen abhängt. Über eine lange Zeitspanne gemessen ist der Ausgang der Integrierschaltung 160-162 ebenfalls Null, wenn jedoch die Integration über etwa b.7 Millisekunden erfolgt, entsprechend 150H/. dann werden momentane hochfrequente Störungen eliminiert, wobei jedoch das der Wechselwirkung der beiden Signulc entsprechende Ausgang«signal übrig bleibt

Als Alternative /.u den ftC'-lntcgrivrschultungcn können auch geeignete Tiefpaßfilter mit Frequenz-Unterdrückung oberhalb von 1 SO Hx verwendet werden Bei Verwendung solcher Filter würden die totsächlichen Wechselstromsignale und ihre augenblicklichen Produkte eliminiert werden und et würde nur das niederfrequente der Korrelationsfunktion entsprechende Steuersignal durchgelassen werden.

Die Ausgange der Integrierschaltungen 154 bis 136 und 160 bis 162 sind mit zwei gleichen wellenformcnden Netzwerken 164 und 166 verbunden, die den Zweck haben, die Amplituden der Ausgangsspannungen von den Innegrierschaltungen auf ein annehmbares MaD zu begrenzen Es gibt viele mögliche Formen von DurchlaOkennlinien für diese Netzwerke, im allgemeinen soMten jedoch Schaltungen verwendet werden, die eine DurchlsSkennlinie gemäß Fig.4 haben. Die Maximalwerte E_n' und E_n," der Ausgangsspannung des wellenlformenden Netzwerks sind auf solche Werte festgelegt, die für die nachfolgenden elektrischen Bauelemente geeignet sind. Die Auegangsspannungen 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

ίο 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 Ausgangssigriale 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 68, 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 Ly 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 anfang-

lieh einen positiven Wert 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 Aus gangssignal der Schaltung 184 positiv, wodurch sich die Verstärkungen der Verstärker 64 und 70 erhöhen. Daher erscheinen die beiden Signale Li' und Rf als Signale Lf" und R," 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„ und 0.707 R₀ enthalten, dann ist das

so Ausgangssignal des Gleichrichters 176 nahezu oder gleich Null, während am Ausgang des Gleichrichters 17(1 eine merkliche Spannung erscheint. Unter dieser Umständen ist das Ausgangssignal der Summierschal· tung 182 positiv, wahrend das Ausgangssignai dei

SS Summierschaltung 184 negativ ist, wodurch die Vcrstär kung der Verstärker 66 und 68 erhöht und diejenige dei Verstärker 64 und 70 vermindert wird oder vollständig ausgeschaltet wird, wie es für den Fall gewünscht wird daß die ».hinteren« Eingangssignale als Signale La" und

** Rb" erscheinen sollen.

Die wellenformcnden Netzwerke 164 und 166 müsser nicht unbedingt den Integrierschaltungen unmittelbai nachgeschaltet sein, sie können auch an irgendeinen sonstigen geeigneten Punkt der Schaltung, beispielswei

ie unmittelbar hinter den Summlenchaltungen 183 un< 184 angeordnet sein. Man kann sie auch fortlassen unc •tattdessen die Verstärkungskennlinien der Verstärket 64, 66, 68 und 70 geeignet bemessen. Als weiter«

Verfeinerung kann es wünschenswert sein, vor einen oder alle der Verstärker 64, 66, 68 und 70 zusätzliche Netzwerke für eine Phasenverschiebung ψ'ι 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 ψ-Phasenschieber 40 und 42.

In der vorstehenden Beschreibung wurden die Bezeichnungen Lf, Rf, Lg und Rg 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 einer bestimmten Anordnung der Matrix und der Lautsprecher zu erläutern und nicht um die Erfindung auf eine bestimmte Ausgestaltung zu beschränken. Das beschriebene Prinzip kann also auch in einer Wiedergabevorrichtung Anwendung finden, bei welcher die vier Lautsprecher an Stellen angeordnet sind, die nichi genau mit »links vorne«, »rechts vorne« usw. gekennzeichnet werden können und bei welcher die Lautspre eher von einer Decodiereinrichtung mit irgendeinen geeigneten Matrizierschema gespeist werden. Fu ι diesen Fall müßte man die Signalbezeichnungei entsprechend den dort maUgeblichen Standorten de Lautsprecher wählen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

IO \ Patentansprüche:

1. Anordnung zur Aufteilung einer in Form von %wei Signalgemischen vorliegenden quadrophonie sehen Information in vier Wiedergabesignale, wobei dis erste Signalgemisch eine vorherrschende Signal· komponentp (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 CLe und Rb) mit relativ geringerer Amplitude enthält und das erste und zweite Signalgemisch als erstes und zweites Wiedergabesignal verwendet werden, mit einer 15 (40, Addier· und einer Subtrahierschaltung, die aus den beiden Signalgemischen das dritte Wiedergabesignal mit einer vorherrschenden Signalkomponente (Lb) und zwei weiteren Signalkomponenten (Lf und Rf) mit relativ geringerer Amplitude sowie das vierte V/iedergabesignal mit einer vorherrschenden Signalkomponente (Rb) und zwei weiteren Signalkomponenten (Lf und 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

_rte signalgemisch als Mdtiplizietschaitung