DE2232909C3 - Vier-Kanal-Stereo-Anlage - Google Patents

Description

W = A + aD X = B + c A γ = D + eB Z = D+gC,

wobei b = d--=f=h = Q sind.

W = A + aD + bB

X = B + c A + dC Y = C + eB + fD Z = D + gC + liA

wobei a, b, c, d, e,f, g und h Konstanten bedeuten.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Konstanten (α ... A) einstellbar ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wiedergabe eines Schallfeldes durch Lautsprecher, die bezüglich eines Hörers vorne, rechts, rückwärtig und links ange-

vorne, links hinten, rechts vorne und rechts hinten bestimmt sind, die Konstanten wie folgt gewählt werden:

a = c~e — g =

1.

4. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der vier Die Erfindung betrifft eine Vier-Kanal-Wiedergabe-Anlage, bei der über vier Kanäle empfangene elek- »5 trische Signale A, B, C, D über vier Lautsprecher stereophonisch hörbar gemacht werden.

In einer derartigen Stereoanlage kann das vorgeschriebene Schallfeld in der richtigen Weise nur dann erhalten werden, wenn die vier Lautsprecher in genau der gleichen räumlichen Anordnung aufgestellt werden wie die vier Mikrofone, die das ursprüngliche Schallfeld aufnehmen.

Im allgemeinen läßt es sich jedoch nicht immer ermöglichen, daß die Lautsprecher in der gleichen

ordnet sind, mit Signalen, die für eine Anordnung 35 räumlichen Anordnung uafgestellt werden können wie der Lautsprecher bezüglich eines Hörers links die Aufnahmemikrofone im Verhältnis zu dem Orche-

ter. Vielmehr werden von den Mirkofonen vier Signale, A, B, C und D gemäß Fig. I geliefert, die nur für eine den Mikrofonen entsprechende Lautsprecheraufstellung das ursprüngliche Schallfeld in der richtigen räumlichen Verteilung erzeugen. Bei anderer Aufstellung, etwa der in Fig. 2 gezeigten rautenförmigen Aufstellung der Lautsprecher wird von den Signalen A, B, C und r> ein Schailfeld erzeugt, das gegenüber

Mischerschaltungen von einem mit Mittelanzap- 45 dem richtigen Schallfeld um 45° gedreht erscheint. Der fung ausgerüsteten Potentiometer gebildet wird, Zuhörer scheint also nicht mehr vor sondern seitlich wobei die vier Potentiometer (18, 19, 20, 21) durch neben dem Orchester zu sitzen. Ähnliche Verzerrungen Verbinden jeweils zweier verschiedener Endan- ergeben sich, wenn die Lautsprecher etwa in einer Schlüsse (22, 23, 24, 25 zu einem geschlossenen langgestreckten Konfiguration gemäß Fig. 3 aufge-Kreis verbunden sind und die Schleifkontakte (30, 50 stellt werden. Das Orchester wird in diesem Fall so 31, 32, 33) der vier Potentiometer jeweils als Aus- gehört, als seien die einzelnen Instrumente außergangsanschlüsse (10, 11, 12, 13) dienen und wobei ordentlich weit auseinander gezogen,
die vier Kanäle (6, 7, 8, 9), denen die Signale A, ß, Aus der USA.-Patentschrift 31 70 991 ist es für die

C und D mit einer gegenüber dem Widerstand des Zweikanal-Stereophonie bekannt, daß das Richtungs-Mischerpotentiometers hinreichend niedrigen Impe- 55 hören und die Schalltrennung bei der Schallwiedergabe danz zugeführt werden, jeweils mit den vier Mittel- vom Verhältnis der Differenz zur Summe der über die

beiden Kanäle geführten Signale abhängt. Zur Verbesserung der Signaltrennung ist es aus dieser Druckschrift bekannt, einem Signal einen gegen phasiger 60 Anteil eines Signals des jeweils anderen Kanals zuzumischen. Der Versuch, diese aus der Zweikanal-Stereophonie bekannte Veränderungsmöglichkeit einer Raumklangcharakteristik auf die Vierkanal-Stereophonie zu übertragen, führt zu einem heillosen Durchwobei b oder a = 0, d oder c = 0,/oder e = 0, 65 einander der erzeugbaren Klangbilder.
/1 oder g — 0 sind. Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu-

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gründe, eine Vierkanal-Stereophonieanlage zu schaf· dadurch eekennzeichnet. daß die vier Mischer- fen, welche ein vorgeschriebenes Schallfeld auch dann

anzapfungen (26, 27, 28, 29) verbunden sind, wobei sich die Ausgangssignale W, X, Y und Z aus folgenden Beziehungen ergeben:

W = A Y aD oder = A + bB X = B + cA oder = B + dC Y = C + eB oder = C +/D
Z = D + gC oder = D + liA,

richtig wiedergeben kann, wenn die Lautsprecher gegenüber ihrer Idealposition versetzt angeordnet sind. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine erste Mischerschaltung eingangsseitig mit dem vierten, ersten und zweiten Kanal verbunden ist, daß eine zweite Mischerschaltung eingangsseitig mit dem erster., zweiten und dritten Kanal verbunden ist, daß eine dritte Mischerschaltung eingangssejtig mit dem zweiten, dritten und vierten Kanal verbunden ist, und daß eine vierte Mischerschaltung eingangsseitig mit dem dritten, vierten und ersten Kanal verbunden ist, und daß auf die vier Lautsprecher gemischte Signale aus den Mischerschaltungen gegeben werden, die sich bestimmen aus den Gleichungen

W=A + aD + bB χ = B + c A + dC γ = C + eB +fD Z = D + gC + hA

Y=Dr eB Z = D + gC,

wobei b = d=f=h = 0 sind.

Die Erfindung wird nachstehend an bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Im einzelnen zeigt

Fig. I bis 3 verschiedene Anordnungen von vier Lautsprechern in einer Stereo-Α: 'age,

Fig. 4 ein Blockdiagramm des grundsätzlichen Aufbaues einer mit den Merkmalen der Erfindung ausgestatteten Vier-Kanal Stereo-Anlage,

Fig. 5 und 6 elektrische Schaltbilder der erfindungsgemäßen Ausführungsformen, die die tatsächlich verwendeten Mischschaltungen erläutern.

In den Fig. 1 bis 3 sind ein oder mehrere Hörer, die das Schallfeld wahrnehmen, mit 1 bezeichnet. Die schallabgebenden Lautsprecher tragen die Bezugs-

ao zeichen 2, 3, 4 und 5. In Fig. 1 sind die vier Lautsprecher 2 bis 5 bezüglich des Hörers 1 in einem Quadrat angeordnet, wobei insbesondere die Verbindungslinie der beiden Ohren des Hörers parallel zu einer Quadratseite verläuft.

»5 In Fig. 2 sind die vier Lautsprecher 2 bis 5 bezüglich dies Hörers 1 zu einem Rhombus angeordnet, wobei insbesondere die Verbindungslinie der beiden Ohren des Hörers 1 mit einer Diagonalen des Rhombus zusammenfällt. In Fig. 3 sind die vier Lautsprecher 2

wobei a, b, c, d. e, /, g und h Konstanten bedeuten, von denen zweckmäßig wenigstens eine einstellbar ist. Dadurch ergibt sich ein originalgetreuer Klangeindruck auch bei einer Aufstellung der Lautsprecher, die sich von der Aufstellung der zugehörigen vier Mikrofone im Verhältnis zum Orchester wesentlich unterscheidet.

Zur Wiedergabe e'nes Schallfeldes durch Lautsprecher, die bezüglich eines Hörers vorne, rechts, rückwärtig und links angeordnet sind, mit Signalen, die

für eine Anordnung der Lautsprecher bezüglich eines ³° ^{bis 5} bezüglich des Hörers 1 zu einem Rechteck ange-Hörers links vorne, links hinten, rechts vorne und rechts ordnet, wobei bespielsweise die Verbindungslinie der hinten bestimmt sind, werden die Konstanten zweck- Ohren des Hörers parallel zur kurzen Rechteckseite mäßig so gewählt, daß a = c = e = g — 0 und ''^eS¹·

L₌.j₌f=h= 1 sind. In Fig. 4 bezeichnen die Bezugszeichen 6 bis 9 die

Als Mischerschaltungen können mit Mittelanzap- 35 Signaleingangsanschlüsse in den entsprechenden Kafung ausgerüstete Potentiometer in Frage kommen, ^{nälen und die} Bezugszeichen 10 bis 13 bezeichnen wobei dann die vier Potentiometer durch Verbinden jeweils zweier verschiedener Endanschlüsse zu einem geschlossenen Kreis verbunden sind und die beweglichen Schleifer der vier Potentiometer jeweils als Aus- ⁴° gangsanschlüsse dienen, und wobei die vier Kanäle, denen die Signale mit einer gegenüber dem Widerstand der Mischerpotentiometer hinreichend niedrigen Impedanz zugeführt werden, jeweils mit den vier Mittelanzapfungen verbunden sind, wobei sich die Ausgangs- ⁴⁵ signale W, X, Y und Z aus folgenden Beziehungen

55

ergeben:

W=A I aD oder = A + bB χ = B + cA oder = B + dC γ = C \- eB oder = C + fD Z = D + gC oder = D + ItA,

wobei b oder a = 0, d oder c = 0, / oder e = 0, /; oder £ = 0 sind.

Andererseits kann es sich auch empfehlen, daß die vier Mischerschaltungen aus vier Potentiometern bestehen, deren bewegliche Schleifkontakte mit dem jeweiligen Ausgang verbunden sind, die ferner durch Verbinden benachbarter Endanschlüsse zu einem ge- _6q schlossenen Kreis verbunden sind, wobei die Verbindungspunkte mit jeweils einem Kanal verbunden sind, wobei den Kanälen die Signale mit einer gegenüber dem Mischerpotentiometer hinreichend niedrigen Impedanz zugeführt werden und die Ausgangssignale W, X, Y, Z sich aus folgenden Beziehungen ergeben:

W = A + aD

Y = B + c A

nälen und die Bezugszeichen 10 bis 13 bezeichnen deren Ausgangsanschlüsse. Die Bezugszeichen 14 bis 117 bezeichnen Mischschaltungen, von denen je eine in einen Signalübertragungsweg eingefügt ist. Jede der Mischschaltungen 14 bis 17 mischt die Ausgänge benachbarter Kanäle in richtiger Anpassung an die Anordnung der Lautsprecher.

Angenommen, die jedem Kanal an den Eingangsanschlüssen 6 bis 9 aufgegebenen Signale seien A, B, C und D und die an den Ausgangsanschlüssen 10 bis 13 auftretenden Signale seien W, X, Y und Z. Die Ausgänge W, X, Y. Z werden auf die Lautsprecher 2, 3, 4 und 5 gegeben. Die Beziehungen zwischen den zwei Signalreihen sind die folgenden:

W=--	A	t- aD	■l·	bB
X =	B -f	- c A	-t-	dC
γ —	C	t eB	+-	fD
-7	D 4	■gc	I-	hA,

wobei α bis // Konstanten sind.

Wenn demzufolge die Mischschaltungen 14 bis 17

so eingestellt sind, daß a = c = g — 0 und b — d =

f — h — 1 sind, dann ergeben sich die Signale W, X,

ι und Z, die an den Ausgangsanschlüssen 10 bis 13 auftreten, jeweils aus folgenden Gleichungen:

W= A + B X = B + C
Y =C + D Z = D + A.

Es wird jetzt im Zusammenhang mit den Fig. 5 und 6 erklärt, auf welche Weise die vorstehenden Be-

Ziehungen erhalten werden. In den Fig. 5 und 6 sind die bereits in Fig. 4 enthaltenen Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 4 versehen. Nach Fig. 5 werden die Mischschaltungen 14 bis 17 aus Fig. 4 durch vier Potentiometer 18, 19, 20 und 21 von gleicher Charakteristik gebildet, die zu einem geschlossenen Kreis zusammengeschaltet sind und deren Verbindungspunkte jeweils mit den Bezugszeichen 22. 23, 24 und 25 bezeichnet sind. Die Bezugszeichen 26. 27, 28 und 29 bezeichnen jeweils eine Anzapfung an der jeweiligen Mitte der Widerstandsbahnen der Potentiometer 18, 19, 20 und 21, wobei die Eingangsanschlüsse 6, 7, 8 und 9 jeweils mit den Anzapfungen 26, 27, 28 und 29 verbunden sind. Die Bezugszeichen 30, 31, 32 und 33 bezeichnen die Schleifkontakte der Potentiometer. Der Schleifkontakt 30 des Potentiometers 18 ist mit dem Ausgangsanschluß 10 verbunden. In ähnlicher Weise sind die Schleifkontakte 31, 32 und 33 der Potentiometer 19, 20 und 21 jeweils mit den Ausgangsanschlüssen 11, 12 und 13 verbunden.

Wenn sämtliche Schleifkontakte 30, 31, 32 und 33 jeweils mit der Anzapfung 26, 27, 28 und 29 in Berührung stehen, ergeben sich die Ausgangssignale W, X, Y und Z an den Ausgangsanschlüssen 10 bis 13 wie folgt:

W = A X=B Y=C Z=D.

Da die Signale A, B, C und D auf die Lautsprecher 2, 3, 4 und 5, die gemäß Fig. I in einem Quadrat angeordnet sind, gegeben werden sollen, können diese Ausgangssignale W, X. Y und Z tatsächlich auf die Lautsprecher 2 bis 5 in Fig. 1 gegeben werden, so daß dadurch das vorgeschriebene Schallfeld von den Lautsprechern 2 bis 5 in Fig. 1 erzeugt werden kann.

Wenn die Schleifkontakte 30, 31. 32 und 33 jeweils mit dem Verbindungspunkt 22, 23, 24 und 25 in Berührung stehen, ergeben sich die Ausgangssignale W, Jf, Y und Z an den Ausgangsanschlüssen 10 bis 13 nach folgenden Gleichungen:

Y^CD Z-DjA.

Diese Signale W, X. Y und Z können auf die Lautsprecher 2 bis 5, die gemäß Fig. 2 zu einem Rhombus speziell zu einem auf der Spitze stehenden Quadrat angeordnet sind, gegeben werden, wodurch das vorgeschriebene Schallfeld erzeugt werden kann. Man erkennt aus den Fig. 1 und 2, daß das auf den Lautsprecher 2 in Fig. 2 zu gebende Signal W den Wert A - B zur Erzeugung des vorgeschriebenen Schallfeldes haben muß. In ähnlicher Weise müssen die jeweils auf die Lautsprecher 3, 4 und 5 in Fig. 2 zu gebenden Signale X. Y, Z jeweils die Werte B^C. CD und D - A annehmen. Diese Forderungen werden dadurch erfüllt, daß die Schleifkontakte 30, 31, 32 und 33 wie oben erwähnt, jeweils auf den Verbindungspunkt 22, 23, 24 und 25 gelegt werden.

Wenn die beweglichen Abgriffe 30 bis 33 auf andere Stellen an den Potentiometern 18 bis 21 als an den Anzapfungen 26 bis 29 und den Verbindungspunkten 22 bis 25 gelegt werden, ergeben sich die Ausgangssignale M. X. Y. Z wie folgt:

W= A + aD + bB X=B+ cA + dC

Y = C + eB + fD Z = D + gC + hA.

Indem die Werte der Konstanten a bis // so gewählt werden, daß

b = c =/= g = Q

ist, dann ergeben sich die Ausgangssignale W, X, Y und Z aus folgenden Gleichungen:

W A \ aD XB\ dC

Y C ι eB Z = D 4 IxA.

Diese Ausgangssignale können auf die Lautsprecher 2 bis 5 aus Fig. 3 gegeben werden, wodurch das vorgeschriebene Schallfeld erzeugt werden kann. Die

ao Konstanten a, d, e und h werden entsprechend dem Verhältnis des Abstandes der Lautsprecher 2 und 3 zu dem Abstand zwischen den Lautsprechern 2 und 5 bestimmt. Man erkennt aus Fig. I und 3, daß das auf den Lautsprecher 2 in Fig. 3 zu gebende Signal

a5 gleich A -i aD sein muß. In entsprechender Weise müssen die auf die Lautsprecher 3, 4 und 5 in Fig. 3 zu gebenden Signale jeweils die Werte B \ dC,C I eB sowie D + hA annehmen. Diese Forderungen werden dadurch erfüllt, daß die Schleifkontakte 30, 31, 32 und 33 jeweils auf die oben erwähnten Stellungen an den Potentiometern 18 bis 21 gebracht werden. Wenn auf diese Weise die Signale den Schall gleichzeitig aus den Lautsprechern 2 und 5 zu Gehör bringen, wird die stereophonische Distanz zwischen den Lautsprechern 2 und 5 verkleinert. In ähnlicher Weise wird die stereophonische Distanz zwischen den Lautsprechern 3 und 4 verkleinert. Das von den vier Lautsprechern in rechtwinkliger Aufstellung abgestrahlte Schallfeld ruft demzufolge den Eindruck eines richtigen quadratischen Schallfeldes hervor.

Gemäß Fig. 6 werden die Mischschaltungen 14 bis 17 aus Fig. 4 durch vier Potentiometer 34, 35, 36 und 37 gebildet, die zu einem geschlossenen Kreis verbunden sind. Die Eingangsanschlüsse 6 bis 9 stehen mit den Verbindungspunkten 38, 39. 40 und 41 von je zwei benachbarten Potentiometern in Verbindung. Die Bezugszeichen 42. 43. 44 und 45 bezeichnen die Schleifkontakte. Der Schleifkontakt 42 des Potentiometers 34 ist mit dem Ausgangsanschluß 10 verbunden. In ähnlicher Weise sind die Schleifkontakte 43 44 und 45 der Potentiometer 35, 36 und 37 jeweils mii den Ausgangsanschlüssen 11. 12 und 13 verbunden.

Der Betrieb der Vorrichtung gemäß Fig. 6 lauf ähnlich ab wie derjenige der in Fig. 5 erläuterten Vor richtung.

Wie oben erwähnt, kann das vorgeschriebene Schall feld dadurch reproduziert werden, daß die Mischschal tungen unabhängig von der speziellen Anordnung de Lautsprecher abgestimmt werden. Die vorliegende Er findung läßt sich vor allem dann mit besonderem Vor teil einsetzen, wenn die Möglichkeit der Lautsprecher aufstellung durch die Form des Raumes beschränk ist. in dem die Anlage benutzt werden soll, oder wem die Anordnung der Lautsprecher durch andere Neben bedingungen Beschränkungen unterworfen ist. Darü ber hinaus können mit der Erfindung auch speziell Schalleffekte dadurch leicht erhalten werden, daß da Schallfcld willentlich verändet wird.

Dem Fachmann ist klar, daß die Erfindung auf die spezielle beschriebene Ausführungsform der Erfindung nicht beschränkt ist.

Insgesamt wurde eine Vierkanal-Stereoanlage beschrieben, bei der Signale aus zwei benachbarten

Kanälen durch Mischerschaltungen gemischt werden, wodurch Stereosignale, die für eine spezielle Anordnung der Lautsprecher bestimmt sind, zur Erzeugung des benötigten Schallfeldes für Lautsprecher in irgendeiner anderen Anordnung verwendet werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

609684/209

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vierkanal-Wiedergabeanlage, bei der über vier Kanäle empfangene elektrische Signale (A, B, C, D) über vier Lautsprecher stereophonisch hörbar gemacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Mischerschaltung (14) eingangsseitig mit dem vierten (9), ersten (6) und zweiten (7) Kanal verbunden ist; daß eine zweite Mischerschaltung (15) eingangsseitig mit dem ersten (6), zweiten (7) und dritten (8) Kanal verbunden ist; daß eine dritte Mischerschaltung (16) eingangsseitig mit dem zweiten (7), dritten (8) und vierten (9) Kanal verbunden ist; und daß eine vierte *5 Mischerschaliung (17) eingangsseitig mit dem dritten (8), vierten (9) und ersten (6) Kanal verbunden ist; und daß auf die vier Lautsprecher (2, 3, 4, S) gemischte Signale (W, X, Y, Z) aus den Mischerschaltungen gegeben werden, die sich bestimmen »° aus den Gleichungen

schaltungen aus vier Potentiometern bestehen, deren Schleifkontakte (42, 43, 44, 45) mit dem jeweiligen Ausgang (10, 11, 12, 13) verbunden sind, die ferner durch Verbinden benachbarter Endanschlüsse (38, 39, 40, 41) zu einem geschlossenen Kreis verbunden sind, wobei die Verbindungspunkte (38, 39, 40, 41) mit jeweils einem Kanal (6, 7, 8, 9) verbunden sind, wobei den Kanälen die Signale' A, B, C und D mit einer gegenüber dem Mischerpotentiometer hinreichend niedrigen Impedanz zugeführt werden und die Ausgangssignale W, X, Y, Z sich aus folgenden Beziehungen ergeben: