DE2205465C2

DE2205465C2 - "Verfahren und Vorrichtung zur Signalverarbeitung bei einem Matrix Vier- bzw. Sechskanal-Tonsystem"

Info

Publication number: DE2205465C2
Application number: DE2205465A
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Tokyo Ishida; Ryosuke Itoh
Original assignee: Sansui Electric Co Ltd
Current assignee: Sansui Electric Co Ltd
Priority date: 1971-02-05
Filing date: 1972-02-05
Publication date: 1984-04-19
Also published as: GB1375782A; DE2205465A1; US3787622A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Signalverarbeitung in einem Matrix-Vier- bzw. Sechskanal-Tonsystem zum Codieren von zumindest einem vorderen linken, vorderen rechten, hinteren linken und hinteren rechten Toncingangssignal in ein linkes und ein rechtes Kanalsignal mit einer vorgewählten Amplituden- und Phasenbeziehung, wobei die Amplitudenbeziehung so gewählt ist, daß das vordere linke und das hintere linke Toneingangssignal im linken Kanalsignal in der Amplitude jeweils größer sind als das vordere linke und

das hintere linke Toneingangssignal im rechten Kanalsignal, und das vordere rechte und das hintere rechte Toneingangssigna] im rechten Kanalsignal jeweils in der Amplitude größer sind ais das vordere rechte und das hintere rechte To.vaingangssignal im linken Kanalsignal, und zum Decodieren des linken und rechten Kanalsignals in ein vorderes linkes, vorderes rechtes, hinteres linkes und hinteres rechtes Tcnausgangssigna], die jeweils vorwiegend das vordere linke, vordere itchte, hintere Hnke bzw. hintere rechte Toneingangssignal enthalten, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Ein derartiges Verfahren wird z. B. für Rundfunkübertragungen, für das Aufzeichnen von Musik und Sprache auf Schallplatten oder Tonbändern und deren Wiedergabe und für sonstige drahtlose oder leitungsgebundene Übertragungen verwendet, wobei die vier bzw. sechs Tonsignale in einer auf zwei Kanäle umgewandelten Form aufgezeichnet bzw. übertragen und die Signale dieser beiden Kanäle wiedergabeseitig wieder in eine entsprechende Zahl von Wiedergabesignalen verwandelt werden.

Für die quadrophone Rundfunkübertragung ist die Übernahme eines Systems vorgesehen, bei dem Töne so erfaßt werden, daß sich Vierkanalsignale ergeben, die in einer zu Zweikanalsignalen umgewandelten Form ausgestrahlt und nach Empfang in einer zu Vierkanalsignalen zurückverwandelten Form wiedergegeben werden. Mikrophone MFL, MFR, MRL und MRR werden zur Tonaufnahme in den vier Ecken eines Aufnahmeraumes aufgestellt; auf diese Weise werden die Vierkanalsignale FL, FR, RL und RR erhalten. Die Vierkanalsignale werden in die Zweikanalsignale L\ und R_x wie folgt umgewandelt:

10 L₁ = FL + AFR-RL- ARR R₁ = FR + AFL + RR + ARL

Die obengenannten Signale Δ FR, ARR, AFL und ARL sind Signale mit verringerter Amplitude. Sie entsprechen dei. genannten Vierkanalsignalen FL, FR, RL und RR, wobei der Koeffizient Δ einen innerhalb eines Bereiches 0 < Δ < 1 gewählten Wert aufweist. Die Zweikanalsignale L\ und R_x werden mit einer geeigneten Übertragungsanlage an eine vorbestimmte Stelle übertragen, wobei die Übertragungsanlage z. B. aus Sendeanlagen und Geräten für das Aufzeichnen von Tönen auf Schallplatten und für deren Wiedergabe besteht Die mit genannter Übertragungsanlage ausgestrahlten Zweikanalsignale gelangen in eine Decodiereinrichtung, worin sie in folgende Vierkanalsignale umgewandelt werden:

FL₂ = L₁ +AR₁ = FL(I + A²) + FR(2A) - RL(I -A²) FR₇ = R_x+AL_x = FK(I + A²) + FL(2A) + RR(\ -A²) RL₂ = Li-AR_x = -RL(I + A²) - RR(2A) + FL(\ -A²) RR₂ = R₁- AL_x = RR(I +A²) + RL(IA) + FR(\ - A²) (2)

Die oben aufgeführten Signale AL\ und AR\ sind Signale mit verringerter Amplitude und entsprechen den Zweikanalsignalen L\ und R\. Die Summensignale FL₂ und FR₂ stellen direkte Töne dar, die das Ohr des Zuhörers von den an der Vorderseite eines Wiedergaberaumes aufgestellten Tonquellen unmittelbar erreichen. Die Signale RL₂ und RR₂ bezeichnen indirekte Töne, die das Ohr des Zuhörers aus allen Richtungen erreichen, nachdem sie von den Wänden ur.d der Decke des Wiedergaberaumes reflektiert wurden. Für ihre stereophone Wiedergabe werden die Vierkanalsignale FL₂, FR₂, RL₂ und RR₂ zu den in den vier Ecken eines Wiedergaberaumes aufgestellten Lautsprechern, SFL, SFR, SRL und SRR geleitet, die den Mikrophonen MFL, MFR, MRL und MRR im Aufnahmeraum entsprechen.

Die dargestellte Übertragungseinrichtung gehört zu den Matrixsystemen, bei denen die Signale einfach addiert oder voneinander abgezogen werden. Wenn in einer Codiereinrichtung die Zweikanalsignale L\ und R\ entsprechend vorgenannter Gleichung (1) zusammengesetzt werden, werden Tonsignale die dem mittleren Punkt X zwischen den Mikrophonen MFR und MRR entsprechen, ausgelöscht und können nicht reproduziert werden. Wenn sich die Zweikanalsignale Li und R] wie folgt zusammensetzen:

L₁ = FL + AFR + RL- ARR Ä, = FR + AFL + RR- ARL

(3)

dann werden die dein zwischen den Mikrophonen MFR und MRR liegenden mittleren Punkt λ" entsprechenden Tonsignale gemäß Gleichung (3) in der Codiereinrichtung abgeschwächt und es kann bei der Wiedergabe die ursprüngliche Tonposition nicht beibehalten werden. Dort, wo vier Eingangssignal^¹ der gleichen Phase und des gleichen Pegels gleichzeitig von den Mikrophonen MFL, MFR, MRL und MRR aufgenommen werden, können sie unter normalen Bedingungen nicht gesendet werden, ohne daß die Qualität darunter leidet.

In der nicht vorveröffentlichten DE-OS 22 04 098 findet sich daher bereits der Vorschlag, einigen der Tonsignale vor der Addition eine Phasenverschiebung von +90° bzw. —90° zu erteilen, die in der folgenden Gleichung (4) jeweils durch den Faktor +7 bzw. —j dargestellt ist:

55

60 L_x = FL -jAFR + RL+jARR R_x = FR+jAFL + RR-jARL

Hierdurch werden Auslöschungen bei der Codierung oder bei der Decodierung weitgehend vermieden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von diesem älteren Vorschlag ein weiteres Verfahren zur Signalverarbeitung in einem Matrixsystem anzugeben, bei dem ebenfalls keine Abschwächung oder gar Auslöschung von Signalkomponenten erfolgt, und zwar selbst dann,

wenn alle in dem Aufnahmeraum aufgestellten Mikrophone gleichzeitig an ihren Eingangspunkt angeschlossen wurden.

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

Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 4 gekennzeichnet.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Anspruch 5 angegeben. In den Ansprüchen 6 bis 8 finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der F i g. 1 bis 9 näher erläutert. Im einzelnen ist dargestellt in

Fig.! das Blockschaltbild einer Signalverarbeitungsvorrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,

F i g. 2 das Schema eines Schaltbildes einer Codiereinrichtung, das im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 verwendet wird,

F i g. 3 die Schaltungsanordnung von Phasenschiebern, die in der Codiereinrichtung der F i g. 2 verwendet wird,

Fig.4 die Phasenverläufe der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 3,

F i g. 5 das Schaltbild einer Decodiereinrichtung, die im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 Anwendung findet,

F i g. 6 eine Darstellung, aus der die Phasenschiebereigenschaft des ih der Decodiereinrichtung verwendeten Phasenschiebers hervorgeht,

Fig.7 das Blockschaltbild einer Signalübertragungsvorrichtung gemäß eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 8 das Schaltbild der im Ausführungsbeispiel der F i g. 7 verwendeten Codiereinrichtung und

Fig. 9 das Schaltbild einer anderen im Ausführungsbeispiel der F i g. 7 verwendeten Codiereinrichtung.

Wie in F i g. 1 dargestellt, werden in einem Aufnahmeraum 1 vier Mikrophone MFL, MFR, MRL und MRR an der vorderen linken und rechten Seite und an der hinteren linken bzw. rechten Seite aufgestellt, um die Vierkanalsignale FL, FR. RL und RR aufzunehmen. Diese Vierkanalsignale FL. FR, RL und RR werden in eine Codiereinrichtung 2 geleitet und dort in einer bestimmten Beziehung zwischen Amplitude und Phase ¹⁽¹ zu den Zweikanalsignalen Li und R\ zusammengefaßt, die sich wie folgt zusammensetzen:

L, = FL + AFR+JRL+j ARR R₁ = FR + AFL -jRR -jARL

Hierbei bedeuten die Glieder +jRL und +jARR Signale, die man z. B. durch Vorverlegung der Phasen der Signale RL und ARR um 90° relativ zu den Signalen FL und AFR erhalten wird. Die mit —jRR und —jARL bezeichneten Signale werden durch Verzögerung der Phasen der Signale RR und A RL gegenüber den Signalen AFL und FR erhalten. Die Zweikanalsignale L\ und R\ werden über die Übertragungskanäle 3 bzw. 4 zu Anlagen geführt, die ah; Rundfunksender oder Einrichtungen für das Aufzeichnen von Tönen auf Schallplatten und deren Wiedergabe ausgebildet sind. Die über genannte Anlagen ausgestrahlten oder aufgezeichneten Zweikanalsignale L\ und R\ werden wiedergabeseitig in einer Decodiereinrichtung 5 bei einer bestimmten Beziehung zwischen Amplitude und Phase in die Vierkanalsignale FL₂, FR₂, RL₂ und RR₂ zerlegt, die sich wie folgt zusammensetzen:

FL₂ = L₁+ ΛΑ, = FL(I +A²) + FR(IA) + jRL(\ -A²) FR₂ = R^AL₁ = IH(I +A²) + FL (2 A) - jRR (2 - A²)

FLi = -J(L₁-AR₁) = -J{jRL(I + A²) + JRR(2 A) + FL(I - A²)} - RL(\ + A²) + RR(2 A) - JFL(I - A²) - AL_x) = +J{-jRR(\ + A²)-jRL(2A) + FR(I-A²) = RR(I+A²) + RL(2A) +JFR(I-A²)

Das in obigen Gleichungen (5) und (6) verwendete Zeichen A kann zwischen Codier- und Decodiereinrichtung verschiedene Werte haben. Außerdem können die den Buchstabenkombinationen FL, FR, RL und RR vorangestellten Zeichen Δ verschiedene Werte haben. Die Glieder FL₂ und FA₂ bezeichnen Summensignale, die das Ohr des Hörers direkt erreichen, und die Glieder RL₂ und RR₂ stellen Signale dar, die das Ohr des Hörers auf indirektem Wege erreichen. Die Ausgangssignale FL₂, FR₂, RL₂ und RR₂ von der Decodiereinrichtung 5 werden zur stereophonen Wiedergabe zu den Lautsprechern SFL, SFR, SRL und SRR geleitet, die in einem Wiedergaberaum in entsprechender Beziehung zu den in dem Aufnahmeraum aufgestellten Mikrophonen AiFL, MFR, MRL und MRR angeordnet sind.

Gemäß dem vorgenannten Ausführungsbeispiel werden die Signalanteile, aus denen sich die Ausgangssignale Li und R\ in der Codiereinrichtung 2 zusammensetzen, in der Phase um 90° vorverlegt oder verzögert, wie aus Gleichung (4) ersichtlich ist Auf diese Weise wird verhindert, daß Signale, die Tönen entsprechen, welche

so aus der Mitte zwischen zwei benachbarten Mikrophonen kommen, abgeschwächt oder ausgelöscht werden. Dadurch wird bewirkt, daß auch gleiche Eingangssignale immer korrekt wiedergegeben werden, selbst dann, wenn sie in allen Kanälen gleichzeitig anliegen.

Unter Hinweis auf F i g. 2 wird nachstehend eine in einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung verwendete Codiereinrichtung 2 beschrieben. Zu der Codiereinrichtung 2 gehören die Phasenschieber 12 und 15, denen die Signale FL und FR zugeleitet werden, die

den Tönen entsprechen, weiche im vorderen Teil des Aufnahmeraumes 1 aufgenommen werden, die Phasenschieber 13 und 14, denen die Signale RL und RR zugeleitet werden, die den Tönen entsprechen, die im hinteren Teil des Aufnahmeraums 1 aufgenommen werden, eine einstellbare Dämpfungseinrichtung VR₂, die sich zwischen der Eingangsstufe der Phasenschieber 13 und 14 befindet und aus einem einstellbaren Widerstand besteht, eine weitere einstellbare Dämp-

fungseinrichtung VR₂, die sich zwischen der Ausgangsstufe der Phasenschieber 12 und 15 befindet und aus einem einstellbaren Widerstand besteht, ein Mischer 16, der mit den Ausgängen der Phasenschieber 12 und 13 verbunden ist und ein weiterer Mischer 17, der an die Ausgänge der Phasenschieber 14 und 15 angeschlossen ist. Von den Mischern 16 und 17 ausgehend, werden die Signale L\ bzw. R\ den Ausgangsklemmen 18 und 19 zugeführt. Die Phasenschieber 12 und 15 haben die gleiche phasen verschiebende Eigenschaft, die phasen- ι ο verschiebende Eigenschaft des Phasenschiebers 13 ist so eingestellt, daß ein darüber geleitetes Signal gegenüber den über die Phasenschieber 12 und 15 geleiteten Signalen in seiner Phase um 90° voreilt, wogegen die phasenverschiebende Eigenschaft des Phasenschiebers

14 so eingestellt ist, daß ein darüber geleitetes Signal gegenüber den über die Phasenschieber 12 und 15 geleiteten Signalen um 90° verzögert wird.

Das Signal FL wird der Ausgangsklemme 18 über Phasenschieber 12 und Mischer 16 und auch als AFL der Ausgangsklemme 19 über Phasenschieber 12, die einstellbare Dämpfungseinrichtung VR₂ und Mischer 17, zugeführt Das Signal RL wird als +JRL der Ausgangsklemme 18 über Phasenschieber 13 und Mischer 16 und auch als —jARL der Ausgangsklemme 19 über die einstellbare Dämpfungseinrichtung VT? 1, Phasenschieber 14 und Mischer 17 zugeführt. Das Signal RR wird als +jARR an die Ausgangsklemme 18 über die einstellbare Dämpfungseinrichtung VR] Phasenschieber 13 und Mischer 16 und auch als —jRR an die Ausgangsklemme 19 über den Phasenschieber 14 und Mischer 17 weitergegeben. Das Signal FR wird als AFR der Ausgangsklemme 18 über den Phasenschieber 15, die einstellbare Dämpfungseinrichtung VR₂ und den Mischer 16 und auch als FR der Ausgangsklemme 19 über den Phasenschieber 15 und den Mischer 17 übermittelt. Demzufolge entstehen in der Codiereinrichtung 2 die Zweikanalsignale L\ und R], die sich entsprechend der Gleichung (5) aus den Vierkanalsignalen FL, FR, RL und RR zusammensetzen.

Die einstellbare Dämpfungseinrichtung VR₂ kann zwischen die Ausgangsleitungen der Phasenschieber 12 und 15 geschaltet werden. Außerdem bezieht sich obige Beschreibung auf einen Fall, bei dem die Phasenschieber 12 und 15 die gleiche phasenschiebende Eigenschaft, und die Phasenschieber 13 und 14 eine solche phasenschiebende Eigenschaft haben, daß die darüber geleiteten Signale gegenüber den über die vorher erwähnten Phasenschieber 12 und 15 geleiteten Signale in ihrer Phase um 90° vorverlegt oder verzögert werden. Wenn jedoch die Summensignale FL und FR, welche Tönen entsprechen, die an der vorderen linken und rechten Seite des Aufnahmeraumes erfaßt werden, in der Phase um weniger als 90° verschoben werden, dann gleichen sich diese Signale nicht gegenseitig aus. Die Phasenschieber 12 und 15 können also Phasenverschiebungen innerhalb des Bereiches von —45° bis +45° ausführen. Wo die Phasenschieber 12 und 15 unabhängig voneinander Phasenverschiebungen vornehmen, da wird der oben erwähnte Phasenverschiebungsbereich so gewählt, daß die gegenseitige Phasenverschiebung der Ausgangssignale der genannten Phasenschieber 12 und

15 max. 90° nicht übersteigt Wo dagegen die Signale RL und RR, welche die an den hinteren linken und rechten Seiten eines Aufnahmeraumes 1 erfaßten Töne darstellen, in der Phase um über 90° verschoben sind, da gleichen sich diese Signale nicht vollständig gegeneinander aus. Der Phasenschieber 13 kann also innerhalb des Bereiches von 45° bis 135° und der Phasenschieber 14 innerhalb des Bereiches von —45° bis -135° Phasenverschiebungen ausführen. Wo die Phasenschieber 13 und 14 Phasenverschiebungen unabhängig voneinander durchführen, werden diese Phasenverschiebungsbereiche so gewählt, daß die gegenseitige Phasenverschiebung der Ausgangssignale der genannten Phasenschieber 13 und 14 90° nicht unterschreitet.

Unter Bezugnahme auf F i g. 3 und 4 wird nachstehend das Schaltbild einer Phasenschieberanordnung beschrieben, die in der Codiereinrichtung 2 verwendet wird. Die einzelnen Phasenschieber dieser Anordnung bestehen aus einer Reihe von Phasenschiebereinheiten. Eine dieser Phasenschiebereinheiten ist z. B. mit der Eingangsklemme 21 des Phasenschiebers 12 der F i g. 3 verbunden. Dazu gehört, wie unter 22 eingezeichnet, ein Transistor 31 vom Typ NPN, an dessen Kollektorelektrode ein Kondensator 32 und an dessen Ermittlerelektrode ein Widerstand 33 angeschlossen ist. Eine andere Phasenschiebereinheit ist z. B. mit der Eingangsklemme 23 des Phasenschiebers 15 verbunden, und zu ihr gehört wie unter 24 dargestellt, ein Transistor 34 vom Typ NPN, mit dessen Kollektorelektrode der Widerstand 35 und mit dessen Ermittlerelektrode der Kondensator 36 verbunden sind. Diese Phasenschiebereinheiten verschieben die Phase der Ausgangssignale mit der ansteigenden Frequenz der eingehenden Eingangssignale. Die Phasenschieber 12 bis 15 verschieben, wie aus F i g. 4 ersichtlich, da deren Phasenschiebereinheiten in Serie geschaltet sind, die Phase der Ausgangssignale in bezug auf die entsprechenden Eingangssignale in dem Bereich der hörbaren Frequenzen. Wenn in diesem Fall die Werte des Kondensators und des Widerstandes jeder Phasenschiebereinheit richtig gewählt werden, um bei der tiefsten zu übertragenden Frequenz solche Ausgangswerte der Phasenverschiebung zu erhalten, so müssen, wie aus F i g. 4 zu ersehen ist, die Phasenschieber 12 und 15 eine Phasenverschiebung um den gleichen Bezugswinkel ψ bewirken und die Phasenschieber 13 und 14 eine Phasenverschiebung um φ ± 90°. Der Bezugswinkel φ wird mit wachsender Frequenz größer. Auch die durch die Phasenschieber 13 und 14 bewirkte Phasenverschiebung vergrößert sich mit wachsender Frequenz. Dabei bleiben aber, wie Fig.4 zeigt, die Phasendifferenzen von ±90° über den gesamten Tonfrequenzbereich für jede Frequenz erhalten.

Unter Bezugnahme auf F i g. 5 und 6 wird nachstehend das Schaltbild einer Decodiereinrichtung 5 beschrieben. Zu der Decodiereinrichtung 5 gehören die an sich bekannten Phasenteiler 41 und 42, von denen jeder ein dem Eingangssignal gleichphasiges und ein zu diesem gegenphasiges Signal erzeugen kann, die Phasenschieber 43 bis 46, die einstellbaren Dämpfungseinrichtungen 47 bis 49 und die Widerstände 50 bis 53. Der Phasenschieber 44, der die Ausgangssignale RL₂ erzeugt, hat eine umgekehrte Phasenschiebereigenschaft im Vergleich zu dem Phasenschieber 13, der die Ausgangssignale RL in der Codiereinrichtung 2 erhält, und der Phasenschieber 45 hat auch diese Eigenschaft im Vergleich zu dem Phasenschieber 14, der die Ausgangssignale RR in der Codiereinrichtung 2 aufnimmt Wie in F i g. 6 dargestellt bewirkt nämlich der Phasenschieber 44 eine Phasenverzögerung um 90°, während der Phasenschieber 45 die Phase seines Ausgangssignals in bezug auf die Ausgangssignale der Phasenschieber 43 und 46 um 90° voreilen läßt Das Signal L, das auf diese Weise übertragen wird, gelangt als Signalanteil FL₂ an die Ausgangsklemme 54 über den

gleichphasigen Ausgang des Phasenteilers 41, den Widerstand 50 und den Phasenschieber 43, als Signalanteil — jL an die Ausgangsklemme 55 über den gleichphasigen Ausgang des Phasenteilers 41, den Widerstand 52 und den Phasenschieber 24, als Signalanteil — (+jAL)an die Ausgangsklemme 56 über den gegenphasigen Ausgang des Phasenteilers 41, die einstellbare Dämpfungseinrichtung 49 und den Phasenschieber 45, und als Signalanteil AL an die Ausgangsklemme 47 über den gegenphasigen Ausgang des Phasenteilers 41, den Widerstand 50, die einstellbare Dämpfungseinrichtung 48 und den Phasenschieber 46. Das Signal R₂ kommt als Signalanteil AR an die Ausgangsklemme 54 über den gleichphasigen Ausgang des Phasenschiebers 42, den Widerstand 53, div. einstellbare Dämpfungseinrichtung 48 und den Phasenschieber 43, als Signalanteil —(—JAR) an die Ausgangsklemme 55 über den gegenphasigen Ausgang des Phasenschiebers 42, die einstellbare Dämpfungseinrichtung 27 und den Phasenschieber 44, als Signalanteil +JR an die Ausgangsklemme 56, über den gleichphasigen Ausgang des Phasenschiebers 42, den Widerstand 51 und Phasenschieber 45, und als Signalanteil R an die Ausgangsklemme 57 über den gleichphasigen Ausgang des Phasenschiebers 42, den Widerstand 53 und Phasenschieber 46. Auf diese Weise können von den Ausgangsklemmen 54, 55, 56 und 57 der Decodiereinrichtung 5 die Vierkantsignale FL₂, RL₂, RR₂ und FR₂ erhalten werden, die sich entsprechend Gleichung (6) zusammensetzen. Wie im Zusammenhang mit der Codiereinrichtung 2 beschrieben, können die Phasenschieber 43 und 46 innerhalb des Bereiches zwischen —45° und +45°, und die Phasenschieber 45 und 44 in dem Bereich von 45° bis 135° bzw. von —45° bis —135° Phasenverschiebungen ausführen. Die DE-OS 21 24 991 enthält eine eingehende Beschreibung der Decodiereinrichtung 5.

Unter Bezugnahme auf F i g. 7 wird nachstehend ein weiteres Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung beschrieben. Hierbei werden die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden zusätzlich zu den Mikrophonen MFL MFR, MRL und MRR, die in den vier Ecken des Aufnahmeraumes 1 angeordnet sind, weitere Mikrophone MCL und MCR zwischen den vorderen und hinteren Mikrophonen, d.h. jeweils in der Mitte zwischen den Mikrophonen MFL und MRL bzw. zwischen MFR und MRR für die Übertragung von Sechskanalsignalen, und zwar die Vierkanalsignale FL FR, RL und RR und weitere Kanalsignale CL und CR an die Codiereinrichtung 61, aufgestellt. Diese Sechskanalsignale werden bei einer bestimmten Beziehung zwischen Amplitude und Phase zu den Zweikanalsignalen L₃ und /?3 zusammengefaßt, die sich wie folgt zusammensetzen:

L₃ = FL + AFR+ jRL+ j ARR + CL R₃ = FR + AFL -jRR - ARL +CR

ι s uie i^odiereinricniung 61 liefert, wie ir. F i g. 8 gezeigt, die Signale FL FR, RR, CL und CR von den erwähnten Mikrophonen MFL MFR, MRL MRR, MCL und MCR an die Phasenschieber 12, 15, 13, 14, 62 bzw. 63. Die Phasenschieber 62 und 63 erzeugen Ausgangssignale, die die gleiche Phase wie die der Phasenschieber 12 und 15 haben. Ein Mischer 64 erhält von einem Mischer 16 das Ausgangssignal L\, das sich gemäß Gleichung (5) zusammensetzt und ein Signal CL, das von dem linken Mikrophon MCL über den Phasenschieber 62 kommt.

Diese Signale L, und CL werden gemischt, um an der Ausgangsklemme 66 ein Signal L₃ gemäß der Gleichung (7) zu erhalten. Außerdem werden an einen Mischer 65 das Ausgangssignal R\ von einem Mischer 17, das sich gemäß Gleichung (5) zusammensetzt und ein Signal CR, das aus dem rechten Mikrophon über den Phasenschieber 63 zugeführt wird, eingeleitet. Diese Signale Ri und CR werden gemischt, um an der Ausgangsklemme 67 ein Signal R₃ zu erhalten, das sich gemäß Gleichung (7) zusammensetzt. Darüber hinaus können die Ausgangssignale CL und CR von den Mikrophonen MCL und MCR ohne Umweg über die Phasenschieber direkt in die Mischet 64 und 65 gegeben werden. Der Phasenwinkel der Phasenschieber 62 und 63 kann innerhalb des Bereiches von —45° bis 45° verändert werden.

Die obenerwähnten Zweikanalsignale L₃ und K₃ werden wiedergabeseitig in der Decodiereinrichtung 5 zusammengefaßt, die, wie in F i g. 5 gezeigt, mit einer vorgeschriebenen Beziehung zwischen Amplitude und

Phase angeordnet ist, wodurch die Vierkanalsignale FU, FR*. RU und RRa erhalten werden, die sich wie folgt zusammensetzen:

fl₄ = L₃ + AR^ = FL(I + A⁷) + FR(2A)+jRL(l -A²) + CL +ACR FR₄ = R₃ + AL₃ = FR(I + A¹) +FL(IA) -JRR(\ - A²) + CR + ACL RL·* = -J(L₃ -AR₃) = -J[JRL(I + A²) +jRR(2A) + FL(I - A²) + DL - ACR - AL₃) = +j{-jRR(l + A²) -JRL(IA) + FR(I - A²) + CR-ACL

Die oben genannten Ausgangssignale FU, FRt, RU und RR4 der Decodiereinrichtung 5 werden für die stereophone Wiedergabe an die Lautsprecher SFL SFR, SRL und SRR weitergeleitet, die in entsprechender Anordnung zu den in den vier Ecken des Wiedergaberaumes 1 aufgestellten Mikrophonen MFL MFR, MRL und MRR angeordnet werden.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig.7 und 8 wird zusätzlich zu den Vierkanalsignalen einschließlich der vorderen Zweikanalsignaie und der hinteren Zweikanalsignale mindestens eine weitere Gruppe von Zweikanalsignalen von den Mikrophonen MCL und MCR gebildet, die in der Mitte der vorderen und der rückwärtigen Mikrophone aufgestellt sind, so daß man jeweils an den linken und rechten Seiten des Aufnahmeraumes 1 drei Kanäle erhält mit der sich daraus ergebenden Trennung zwischen den Kanalgruppen. Da, wie aus der Gleichung (8) ersichtlich, die Ausgangssignale der Decodiereinrichtung 5 CL- und CR-Signale enthalten, und zwar so, wie sie von den

Mikrophonen MCL und MCR erhalten werden, besteht die geringste Möglichkeit, daß indirekte Töne infolge inneren Verlustes mit Bezug auf Signale, die Phasenverschiebungskomponenten enthalten, ausgelöscht werden, selbst wenn Töne von den jeweiligen Kanälen gemischt werden und dabei die Wirkung entsteht, daß im wesentlichen die gleiche Ausbreitung der Töne erzielt wird, die im Aufnahmeraum festzustellen ist.

Unter Bezugnahme auf F i g. 9 wird nachstehend eine an der Codiereinrichtung 61 der F i g. 8 erfolgte Änderung beschrieben. Zwischen den Eingangsklemmen der Phasenschieber 13 und 14 wird ein Schalter 71 in Serie mit der einstellbaren Dämpfungseinrichtung VRi geschaltet. Zwischen die Ausgangsklemmen der Phasenschieber 12 und 15 wird ein weiterer Schalter 72 in Serie mit der einstellbaren Dämpfungseinrichtung VR₇ geschaltet. Je nach Stellung der Schalter 71 und 72 ergibt sich die Umwandlung der Sechskanalsignale FL FR, RL, RR, CL und CA zu einer der drei Gruppen von Zweikanalsignalen L₅, von denen jede wie folgt zusammengesetzt ist:

L₅₀ = FL+JRL+ CL R_5a= FR-jRR+ CR

L_sb= FL + AFR+jRL + CL R_5b= FR + AFL-jRR+CR

L₅c = FL +JRL +j ARR + CL R_5c = FR -JRR -j ARL + CR

(10)

OD

Wenn die Schalter 24 und 26 geöffnet werden, ergibt sich ein Zustand ähnlich dem, der entsteht, wenn die einstellbaren Dämpfungseinrichtungen VRi und VR2 aus dem Schaltkreis der Codiereinrichtung 61 entfernt werden, d. h, der Wert des Vorzeichens Δ, das den in der Codiereinrichtung 61 empfangenen Signalen vorangestellt ist, wird auf Null reduziert, wodurch das Mischen der Signale der jeweiligen Kanäle darin verhindert wird. Die Ausgangsklemme 73 der Codiereinrichtung 61 erhält das Signal FL als solches durch den Phasenschieber 12 und die Mischer 16 und 64, das Signal RL als +jRL durch den Phasenschieber 13 und die Mischer 16 und 64, das Signal CL als solches durch den Phasenschieber 62.

Von der Ausgangsklemme der Codiereinrichtung 61 aus ist das Signal FR als solches durch den Phasenschieber 15 und die Mischer 17 und 65, das Signal RR als —jRR über den Phasenschieber 14 und die Mischer 17 und 65 und das Signal CR als solches durch den Phasenschieber 63 und den Mischer 65 zu erhalten.

Von der Codiereinrichtung 61 werden demzufolge die Zweikanalsignale L₅* und R_5a erhalten, die sich gemäß Gleichung (8) zusammensetzen.

Wenn Schalter 71 geöffnet und Schalter 72 geschlossen wird, ergeben sich an der Codiereinrichtung 61 die Zweikanalsignale L5/, und R₅S, die sich gemäß Gleichung (10) zusammensetzen. Wenn der Schalter 71 geschlossen und der Schalter 72 geöffnet ist, werden von der Codiereinrichtung 61 die Zweikanalsignale Ls_c und Rsc erhalten, die sich gemäß Gleichung (11) zusammensetzen. Da diese Vorgänge durch diese Darstellung leicht verständlich sind, wird hierauf im einzelnen nicht eingegangen.

Die drei Gruppen von Zweikanalsignalen, d.h. Lsa—Ri₁, Lsb—Rsb und Lsc—Rsc können mittels der Übertragungseinrichtung 3 und 4 zur Umwandlung in eine der folgenden drei Gruppen von Vierkantsignalen FLb, FRf„ RLf, und RR6 in die Decodiereinrichtung 5 der F i g. 5 geleitet werden:

FL(,o = L_ia+AR_Sa = FL +AFR+j(RL- ARR)+ CL + ACR FR₆₀ = R_5a + AL_Sa = FR + AFL-J(RR + ARL) + CR + ACL RL_6a = -j(L_5a - AR_5a) = -J[FL - AFR -J(RL - ARR) + CL-A CR) = +J(R₅₁₁-AL₅₁,) = +j(FR- AFL-J(RR- ARL) +CR- ACL

(12)

FLtt = L_5b + AR_sb = FL(I + Ä¹) + FR(IA)+j (RL-ARR) + CL +ACR FR₆,, = R_5b + AL_Sb = FR(I+A²)+ FL(IA)-j(RR-ARL)+ CR+ ACL RL_6b = -j(L_5b - AR_5h) = -J(FL(I + A¹) +J(RL - ARR) + CL-ACR RR_€b= +j(R_sb-AL_sb) = +j[FR(\ + A²) - J(RR- ARL) + CR- ACL]

FL₆C = L_5c+ AR_5c = FL + AFR+JRL(\ -A²) + CL + ACR FRs_c = R_5c+AL_5c = FR + AFL +JRR(I -A²) +CR +ACL RL₆C = -J(L₅C-AR₅C) = -J[FL - AFR +JRL(I - A²) + CL -ACR) RR₆C = +J(R₅C - AL_5c) = +J[FR - AFL -jRR(l -A²) +CR-A CL]

Das Mischpult eines Studios ist im allgemeinen mit einem Regler für die Einstellung der IClangbildmischung ausgestattet, wodurch das beliebige Einstellen des Klangbildes oder reproduzierter Töne möglicn ist Mit dem bisher bekannten Gerät war es jedoch so, daß sich das Mischen in der Codiereinrichtung mit dem im Mischpult überschnitt, wobei je nach Programmquelle gewisse Schwierigkeiten auftraten. Darüber hinaus verliert die genaue Klangbildverschiebung am Mischpult an Bedeutung, wo die Codiereinrichtung ein festes Stereoklangbild liefert. Wo also beide Schalter 71 und 72 gemäß der Modinkation der F i g. 9 geöffnet sind, da ist es nicht nur möglich, die Position von Klangbildern unter Verwendung eines externen elektrischen oder akustischen Mischelements, wie z. B. des Mischpults, beliebig zu verschieben, sondern auch den Auswahlbe-

reich der Lage genannter Klangbilder zu verbreitern.

Außerdem gestattet die selektive Schaltungsweise der Schalter 71 und 72 die Wiedergabe der in den Gleichungen (12), (13) und (14) dargestellten Vierkanalsignale, in einem Wiedergaberaum, wo die Tonbilder beliebig verschoben werden können.

Demzufolge liefert die in F i g. 9 gezeigte Codiereinrichtung einen Klangeffekt, der dem im Aufnahmeraum erhaltenen Klang näherkommt und vermittelt damil

ίο dem Zuhörer das Gefühl, daß er sich in dem Aufnahmeraum befindet.

Außerdem können die Schalter 71 und 72, die zu dei Codiereinrichtung 61 der Fig.9 gehören, mit der einstellbaren Dämpfungseinrichtungen VR₁ und VR₂ in Ausführungsbeispiel der in Fi g. 2 gezeigten Codierein richtung 2 in Serie geschaltet werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Signalverarbeitung bei einem Matrix-Vier- bzw. Sechskanal-Tonsystem zum Codieren von zumindest einem vorderen linken, vorderen rechten, hinteren linken und hinteren rechten Toneingangssignal in ein linkes und ein rechtes Kanalsignal mit einer vorgewählten Amplituden- und Phasenbeziehung, wobei die Amplitudenbeziehung so gewählt ist, daß das vordere linke und das hintere linke Toneingangssignal im linken Kanalsignal in der Amplitude jeweils größer sind als das vordere linke und das hintere linke Toneingangssignal im rechten Kanalsignal, und das vordere rechte und das hintere rechte Toneingangss^gnal im rechten Kanalsignal jeweils in der Amplitude größer sind als das vordere rechte und das hintere rechte Toneingangssignal im linken Kanalsignal, und zum Decodieren des linken und rechten Kanalsignals in ein vorderes linkes, vorderes rechtes, hinteres linkes und hinteres rechtes Tonausgangssignal, die jeweils vorwiegend das vordere linke, vordere rechte, hintere linke bzw. hintere rechte Toneingangssignal enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß beim Codieren das vordere linke, vordere rechte, hintere linke und hintere rechte Toneingangssignal so phasenverschoben werden, daß sich die Phasenverschiebungen der vorderen Toneingangssignale von denen der hinteren Toneingangssignale im wesentlichen um 90° unterscheiden, daß das vordere linke und das vordere rechte Toneingangssignal gleichphasig sind und im linken Kanalsignal jeweils im wesentlichen in Phase mit dem vorderen linken und vorderen rechten Toneingangssignal im rechten Kanalsignal liegen, daß das hintere linke und das hintere rechte Toneingangss'gnal gleichphasig sind und im linken Kanalsignal jeweils im wesentlichen in entgegengesetzter Phase zum hinteren linken und hinteren rechten Toneingangssignal im rechten Kanalsignal liegen, und daß beim Decodieren das linke und rechte Kanalsignal zum Erzeugen des vorderen linken, vorderen rechten, hinteren linken und hinteren rechten Tonausgangssignals so kombiniert werden, daß jedes der Ausgangssignale eine Kombination aus einem größeren Anteil des *⁵ entsprechenden Kanalsignals und aus einem kleineren Anteil des anderen Kanalsignals darstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem linken Kanalsignal ein mittleres linkes Toneingangssignal und dem rechten Kanalsignal ein mittleres rechtes Toneingangssignal hinzugefügt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden mittleren Toneingangssignale gleichphasig zu den jeweiligen vorde- ⁵^ ren Toneingangssignalen zugefügt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Decodierung die Phasenverschiebungen zwischen dem linken und dem rechten Kanalsignalanteil in jedem der vorderen Tonausgangssignale im wesentlichen um 90° von den hinteren Tonausgangssignalen abweichend eingestellt werden, und daß in den beiden vorderen Tonausgangssignalen die Anteile der beiden Kanalsignale im wesentlichen gleichphasig eingestellt werden, während sie in den beiden hinteren im wesentlichen gegenphasig eingestellt 'werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Signalverarbeitung bei einem Matrix-Vier- bzw. Sechskanal-Tonsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Tonaufnahmeraum Mikrophone vom links AiFL und vorn rechts MFR sowie hinten links MRL und hinten rechts MRR angeordnet und über entsprechende Leitungen FL, FR, RL und RR mit einer Codiereinrichtung (2) verbunden sind, die in jedem Eingangszweig Phasenschieber (12, 13, 14 und 15) enthält, welche zwischen den Signalen der Leitungen FR und RR bzw. FL und RL eine Phasendifferenz von +90° bzw. —90° erzeugen, daß zwischen den Eingangsleitungen RL und RR eine einstellbare Dämpfungseinrichtung (VRy) und .zwischen den Ausgängen der den Leitungen FL und FR zugeordneten Phasenschieber (12,15) eine weitere einstellbare Dämpfungseinrichtung CVR₂) angeordnet ist, und daß die Ausgangsleitungen der den Leitungen FR und RR zugeordneten Phasenschieber (12 und 13) zu einem ersten Mischer (16) führen, während die Ausgangsleitungen der den Leitungen FR und RR zugeordneten Phasenschieber (14 und 15) mit einem zweiten Mischer (17) verbunden sind, und die Ausgangsleitungen der Mischer (16 bzw. 17) mit je einem Übertragungskana! (3 bzw. 4) verbunden sind, deren Signale einer Decodiereinrichtung (5) zugeführt werden, die über deren Ausgangsleitungen (FLi und FRj bzw. RLi und RRi) mit im Wiedergaberaum (6) vorn links und vorn rechts bzw. hinten links und hinten rechts angeordneten Lautsprechern (SFR und SFL bzw. SFR und SÄfl;verbundensind(Fig. 1,2).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Mikrophonen MFL und MRL sowie MFR und MRR jeweils in der Mitte je ein weiteres Mikrophon (MCL bzw. MDR) angeordnet ist, daß die weiteren Mikrophone über Leitungen (CL bzw. CR) mit zusätzlichen Phasenschiebern (62 bzw. 63) verbunden sind, deren Ausgangsleitungen zu zusätzlichen Mischern (64 bzw. 65) führen, die jeweils dem ersten bzw. dem zweiten Mischer (16 bzw. 17) nachgeschaltet sind und deren Ausgangsleitungen zu je einem der beiden Ausgänge (66,73 bzw. 67, 74) der Codiereinrichtung (61) führen (F i g. 7, 8).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit den einstellbaren Dämpfungseinrichtungen (VRi bzw. VR₂) je ein Schalter (71 bzw. 72) in Serie geschaltet ist (F i g. 9).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Decodiereinrichtung (5) Phasenteiler (41 bzw. 42) vorgeschaltet sind, die über eine Matrix mit den Phasenschiebern (43 bis 46) der Decodiereinrichtung (5) verbunden sind (F ig. 5).