DE2249039A1 - Verfahren zur kodierung und/oder dekodierung von signalen fuer mehrkanal-richtwiedergabe von schall - Google Patents

Description

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

D1PL.-PHYS. DIPL.-INC.

8 MÖNCHEN 25 · L! PO WSKYSTR. IO

IXJANE H. COOPER . ni-co-lo

Mü/Be/Bi. 6. Io. 1972

Verfahren zur Kodierung und/oder Dekodierung von Signalen für Mehrkanal-Richtwiedergabe von Schall

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Signalen zur Vielkanal-Wiedergabe von Hörprogrammen in größerer Rieht- und Raumwirkung als bei herkömmlicher stereophoner Wiedergabe und bezieht sich insbesondere auf die Aufnahme und/oder Übertragung von Programm-Material für solche Wiedergaben. Im engeren Sinne betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Aufbereitung von Richtschall-Information für Aufzeichnungsoder Übertragungskanäle, deren Anzahl (mindestens normalerweise) kleiner 1st als die Anzahl der wiederzugebenden Schallquellen und bezieht sich weiter auf die Dekodierung oder Signalverarbeitung und Verteilung des Informationsinhalts dieser Kanäle auf eine Anzahl von Wiedergabeeinheiten, deren Anzahl oder räumliche Position von der der Schallquellen verschieden ist, wobei bei der Wiedergabe die Originaldarbietung im psychoakustischen Eindruck des Hörers möglichst unmittelbar vermittelt oder simuliert werden soll.

Obgleich die Erfindung im weiteren Sinne nicht auf eine spezielle Anzahl von Schallquellen (beispielsweise Mikrofone) oder Wiedergabeeinheiten (beispielsweise Lautsprecher) be-

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schränkt ist, kommt für den gegenwärtig interessierenden Anwendungsbereich die Kodierung und Dekodierung für die Wiedergabe bei sog. "Vierkanal-Schallübertragung" als "quadrophone" Wiedergabe in Frage, die auch kurz nur als "Quadro-Wiedergabe" bezeichnet wird, d.h. also eine Wiedergabe, bei der die beiden aus der Stereotechnik bekannten Lautsprecher für die Wiedergabe von Vieifach-Richtprograrnm-Material auf vier Lautsprechereinheiten erweitert werden, um im Sinneseindruck den Präsens- oder Raum-Schalleffekt zu erhöhen.

Seit einiger Zeit gibt es bereits Vierspur-Tonbandgeräte zur Wiedergabe über vier Lautsprecher, die um einen Hörer gruppiert sind. Zur Übertragung solcher Wiedergaben über bisher nur für Stereowiedergaben benutzte Medien, bei denen also nur zwei Ubertragungskanäle vorgesehen sind, wurde ein System vorgeschlagen, bei dem vier (oder mehr) originale Richtschall-Kanäle durch Kodierung auf zwei Signalkanäle vereinigt werden und zur Wiedergabe von vier Signalen zur Speisung der entsprechenden Lautsprecher danaoh wieder dekodiert werden. Solche Systeme werden als "4-2-4-"-Matrix-Systeme bezeichnet.

Eine gegenwärtig unabdingbare Anforderung als Voraussetzung für eine größere Verbreitung Irgendeines solcher quadrophoner Systeme gilt die Kompatibilität mit bereits existierenden Wiedergabeeinrichtungen und zwar sowohl für monaurale als auch für stereophone übertragung und Wiedergabe. Mit anderen Worten, Aufzeichnungen für quadrophone Wiedergabe sollten auch in befriedigender Qualität, beispielsweise über monaurale Plattenspieler oder lierkömmliche Stereo-Plattenspieler wiedergegeben werden können. Desgleichen muß quadrophone PM-Ubertragung (entweder direkt oder von konservierten Aufzeichnungen) über bereite vorhuncJori-i Empfänger monaural oder stereophon wiedergegeben werden können.

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Es wurden bereits eine Reihe von Kodier-» und Dekodiersystemen vorgeschlagen, die mit Mono» oder St.ereoeinrichtungen kompa sind.· Einige davon wurden in größerem Umfang experimentell untersucht und es existieren Vorformen solcher Systeme im Hinblick auf eine Kommerzialisierung in größerem Umfang. Die relative Bedeutung der Schwächen oder Unzulänglichkeiten, die Jedes dieser bekannten Systeme noch aufweist, werden von den Verfechtern oder Anhängern jeweils unterschiedlich beurteilt. Keines der bisher bekannten 4-2-4-Systeme jedoch ermöglichte eine wirklich zufriedenstellende Wiedergabe über vier diskrete Kanäle, so daß eine Einführung als Norm» oder Standardsystem zur Kodierung und Dekodierung in Stereo-Plattenaufzeiehnungc;-technik und/oder für Stereo-FM-Rundfunkeinrichtungen in Frage käme

Ein anderer Vorschlag zur Lösung dieses Problems sieht die Verwendung eines tonmodulierten Ultraschallträgers vor, irobei den herkömmlichen Stereosignalen zwei zusätzliche Übertragungskanäle hinzugefügt werden, d.h. es ergibt sich ein 4-4-4-8ystem mit verschiedenen Kompatibilitätsgraden hinsichtlich monauraler und/oder stereophoner Wiedergabe. Die bisher bekannten 4-4-4-Systeme Jedoch sind bei ihrer praktischen Anwendbarkeit sehr problematisch und beruhen außerdem auf einer Annahme, die sieh im weiteren Verlauf dieser Beschreibung als fehlerhaft herausstellen wird, da sich die befriedigendste Vierkanal-Ubertragung für quadrophone Systeme notwendigerweise dann ergibt, wenn diese Kanäle zur direkten unmatrizierten Speisung von Lautsprechern dienen, also dem herkömmlichen Vierspur-Wiedergabe -Verfahren angepaßt sind.

Die hier zu beschreibende Erfindung bringt nicht nur eine wesentliche Verbesserung der 4-2-4-Matrizierung, sondern auch

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eine wesentliche Verbesserung bei der Benutzung einer größeren Anzahl von Ubertragungckanälen, insbesondere bei der 4-4-4-Wiedergabe. Bevor jedoch auf die Einzelheiten dieser Verbesserungen eingegangen werden soll, werden die grundsätzlichen Unzulänglichkeiten der bisher bekannten Systeme in gebotener Kürze abgehandelt.

Bei jedem 4-2-4-System, einschließlich des hier zu beschreibenden, wird ein von einem einzigen Punkt abgestrahlter Schall (insbesondere ein Punkt, der als gedachter Punkt so angeordnet ist, daß er lediglich ein einzelnes Mikrofon erregt) letztlich nicht nur durch einen einzigen Lautsprecher wiedergegeben, sondern von einer Mehrzahl räumlich verschieden angeordneter Lautsprecher, die die gleiche Originalquelle, jedoch in relativ unterschiedlicher Amplitude, wiedergeben, so daß vom Standpunkt der psychoakustisch richtigen Wiedergabe der Eindruck aus einer einzigen Richtung befriedigend simuliert wird. Jedoch ist auch bei den besten bisher bekannten 4-2-4-Systemen der Richteindruck nicht für alle Richtungen in gleicher V/eise befriedigend. Die Natur dieser Anomalien oder Zweideutigkeiten hinsichlich der Richtung der Signale verursachen beim Hörer den Eindruck als käme der Schall von verschiedenen Richtungen, wobei dieser Eindruck bei den bekannten Systemen nicht in Jedem Fall vollständig identisch ist. Auch sind die Schallrichtungen aufgrund derer die bekannten Matrizierungssysteme solche Anomalien erzeugen nicht immer die gleichen. Typische Beispiele zur Behebung solcher Schwierigkeiten sind die gegenphasige Wiedergabe von rückwärtigen Lautsprechern aus und ähnliche Techniken, die zu naturgetreuer Wiedergabe von frontseitig orientiertem Schall, im Gegensatz zum rückwärts orientiertem Schall, führen. In einigen Fällen sind die Anomalien mehr oder weniger hinsichtlich ihres psychoakustischen Eindrucks vernachlässigbar, Jedenfalls für den größten Teil des Programm-Materials. Sie werden jedoch senr stark bemerkbar bei Programm-

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Material mit sog. "Schalleffekt"j, das speziell für quadrophonie Wiedergabe entwickelt wurde und bei dem Rückschall nicht lediglich ein Zusatz ist.

Die bekannten Systeme (einschließlich der 4-4-4-Systeme) weisen eine einzige spezifische Orientierung der Lautsprecher in Bezug auf den Hörer auf. Die erforderliche Lautsprecherorientierung richtet sich nach den vier diskreten Übertragungskanälen oder nach der bei der Zweikanal-Übertragung oder -Wiedergabe benutzten Kodierung. Soweit bekannt ist, sind jedoch bisher keine Maßnahmen getroffen, um eine verschiedene Lautsprecherorientierung oder eine verschiedene Anzahl von Lautsprechern bei Beibehaltung befriedigender Wiedergabe zu verwenden. Anders als bei den Kodier- und Dekodiersystemen bekannter Bauart läßt sich bei Kodierung und Dekodierung entsprechend der Erfindung die gleiche Wiedergabe-Charaktersitik für alle Richtungen erzielen, die deshalb auch als "richtsymmetrisch" bezeichnet werden kann. Die Bedeutung dieses hier verwendeten Begriffs wird am besten verständlich, wenn das einfache Beispiel der Wiedergabe eines Schalls betrachtet wird, dessen Quelle wiederholt bewegt oder räumlich verändert wird, um die vier in Rechteckanordnung postierten Mikrofone aufeinanderfolgend zu erregen«, Bei einem System mit Richtsymmetrie nimmt ein Hörer,, der sieh jeweils entsprechend und aufeinanderfolgend.um einen Winkel von 9o° dreht, die Schallquelle vollständig identisch wahr, wie diese entsprechend über die vier Positionen "wandert. Diese Eigenschaft ist charakteristisch für ein quadrophones System mit getrenntem Signalkanal für die Übertragung jedes Mikrofonausgangssignals? sie läßt sich jedoch nicht mit den bekannten 4-2-4~Matrix-Systemen erzielen. Wie bereits erwähnt, ist dies jedoch für die Übertragung neuer Programmarten von besonderer Wichtigkeit,, um einen realistischen naturgetreuen Eindruck einer unabhängigen Schallquelle (beispielsweise eine Stimme oder ein Chor) zu er- · halten, die vom Hörer aus rückwärts postiert ist.

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Zusätzlich zur Überwindung dieser Einschränkung ermöglicht die richtsymmetrische Matrizierung als weiteren Aspekt der Erfindung eine einfache Sicnalumsetzung, wobei die Geometrie eines Lautsprechersystems gegenüber der für eine Signal-Wiedergabe angenommenen Lautsprechersymmetrie "gedreht" werden kann, um eine in vollem Umfang befriedigende Wiedergabe, beispielsweise die Wiedergabe einer Aufzeichnung oder PM-Übertragung,zu ermöglichen, die für "2-plus-2"-Lautsprecherorientierung durch ein Wieder gabesystem mit Lautsprechern bestimmt ist,, die in "1-2-1"-Rhombusfrom angeordnet sind oder vice versa. Die Erfindung bietet ein Verfahren und eine Vorrichtung bzw. Anordnung, bei der die Anzahl und Anordnung der für die Wiedergabe zu verwendenden Lautsprecher bei der Signalübertragung im wesentlichen unbestimmt ist, die also unversal sind und eine Dekodierun^ zur Wiedergabe von Signalen ermöglichen,die zur Speisung einer gewünschten Anzahl von Lautsprechern bestimmter Orientierung dienen. Die beiden kodierten Ubertragungskanäle können beispielsweise zur Wiedergabe von sechs Lautsprecherspeisesignalen dekodiert werden, wobei die Lautsprecher in Hexagonalform angeordnet sein können. Der sich ergebende Hörereindruck ist dann annähernd der gleiche wie bei diskreter Sechskanal-Ubertra^ung.

Obgleich diese Vorteile durch reine übertragung der Zweikanal-Matrix gemäß der Erfindung auf verschiedene bekannte 4-2-4-Systeme erzielt werden, ergeben sich die besonderen Eigenschaften der Erfindung bei der Erweiterung der übertragung auf eine große Anzahl von Kanälen, beispielsweise auf vier Kanäle.

Das im folgenden zu beschreibende Zweikanal-Mitrizierungssystem erzeugt Lautsprecherwiedergabesignale, die, wie gezeigt werden kann, die maximal mögliche azimutale Lokalisierungs-Information enthalten, die überhaupt mit einer Zweikanal-übertra^ungs-Matrix bei Riehtsymmetrie erzielt werden kann. Ein solches

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System kann nicht "diskret" ausgelebt werden, d.h. ein Schall, · der so erscheint als ginge er von einer Azimut- oder Horizontalrichtung aus, die mit der eines Lautsprechers übereinstimmt;, wird notwendigerweise immer auch von den beiden benachbarten Lautsprechern wiedergegeben, obgleich in verminderter Amplitude und in solcher Phasenrelation, daß die psychoakustische Schalllokalisierung befriedigend ausfällt» Dieses Wiedergabemuster läßt sich noch verschärfen, d.h. das Anteilsverhältnis der unerwünschten Richtungswiedergabe zur Mitte oder die gewünschte Richtungswiedergabe können vermindert werden lediglich durch Hinzufügen eines oder mehrerer Ubertragungskanäle, die einen Beitrag zum Richteindruck liefern. Werden zwei weitere ÜbcrtragungskanMle in quadrophoner Lautsprecheranordnunc dem Grundsystem hinzugefügt, so läßt sich eine in vollem Umfang diskrete oder differenzierte Wiedergabe erzielen, d.h. es könnte ein Schall wiedergegeben werden, der nur von einem einzigen Lautsprecher stammt, so als ob ein gewöhnliches Vierspur-Tonbandgerät verwendet würde, das zu einem bestimmten Zeitpunkt nur einen einzigen Lautsprecher ansteuert, wobei die übrigen Lautsprecher still sind. Für den seltenen Fall eines Programm-Materials, das in erster Linie aus Schallen besteht, die so wiederzugeben sind als gingen sie direkt von den vier Lautsprecherpositionen aus, läßt sich die Wiedergabe nach ihrem psychoakustischen Eindruck nicht von einer Wiedergabe durch ein Vierkanalsystem unterscheiden," bei dem die Lautsprechersignale vollständig voneinander getrennt gehalten werden. Anders als bei dem letztgenannten Typ eines Systems mit vier diskreten Kanälen, ist die Erfindung 1' icht und in vollem Umfang kompatibel mit jeder Art herkömmlicher monauraler oder stereophoner Wiedergabe. Es ergab sich sogar, daß das erfindungsgemäße Vierkanalsystem eine wesentlich bessere psychoakustische Lokalisierung hinsichtlich des azimutalen Eindrucks ermöglichte als bei herkömmlicher Vierspur-Wiedergabe, d.h. eines Richtein-

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drucks, der nicht einer tatsächlichen Lautsprecherpositipn entspricht. Der diskrete oder Einzelbetrieb eines Lautsprecher.-,., der direkt jm Azimut der Quelle angeordnet ist, wird beim (::cfindungsgemäßen Vierkanal-Matrixsystem dadurch erzielt, daß die' Nullstellen bei 9©°, l80° und 270° auftreten und zwar über den Gesamtwiedergabebereich eines Signals, das so abgefragt wird, als wäre es an irgendeinem beliebigen vorgegebenen Lautsprecherort vorhanden. Zusätzlich zu den bereits erwähnten Vorteilen gegenüber herkömmlicher diskreter Übertragung bei gleicher Kanalanzahl bietet das hier zu beschreibende System den zusätzlichen Vorteil, daß die beiden Zusatzkanäle mit sehr begrenztem Frequenzbereich übertragen werden können, ohne daß dadurch eine Einbuße hinsichtlich der Verbesserung der Riohtung.·;-lokalisierung auftritt. Die für die übertragung erforderlichen Bandbreitenanforderungen sind also erheblich geringer als uie für eine Übertragung des gesamten Hörbereichs in jedem einzelnen Übertragungskanal.

Sowohl das grundliegende Zweikanal-Matrix.system gemäß eier Erfindung als auch die erwähnte Ergänzung oder Erweiterung auΓ weitere Kanäle zur Erhöhung des Eindrucks der Riohtwiedergabe werden im folgenden in beispielsweisen Ausführungsformen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 in schematischer Wirf ergäbe eine Art eines VierkanM-SchallWiedergabesystems;

Figur 2 eine ähnliche Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform eines Vierkanal-Schallwiedergabesystems;

Figur 3 eine ähnliche Darstellung, die sich jedoch von der Darstellung der vorhergehenden Figuren dadurch unterscheidet, daß einander nicht entsprechende Quellensignale und Wiedergabeorte vorgesehen sind,· -

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Figur 4 in schematischer Darstellung bestimmte Winkelrelationen, die bei der Erfindung von Bedeutung sind;

Figur 5 Phasendiagramme der Übertragungssignale als charakteristisches Merkmal der Erfindung;

Figur 6 das Blockschaltbild eines Beispiels eines Ein-Signai-Kodierers, der entsprechend der Erfindung aufgebaut ist; ·

Figur 7 das Blockschaltbild eines "Universal"-Kodierers gemäß der Erfindung für zahlreiche Schallsignale;

Figur 8 das Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Dekoders mit Merkmalen nach der Erfindung;

Figur 9 das Blockschaltbild eines anderen erfindungsgemäßen Dekoders;

Figur Io das Blockschaltbild einer Adapterschaltung zur Anpassung des Dekoders nach Figur 9 auf herkömmliche Stereosignale;

Figur 11 die schematische Wiedergabe eines 4-4-4-Kodier- und Übertragungssystems gemäß der Erfindung;

Figur 12 eine Darstellung der Kodierung, Dekodierung und Wiedergabe des Systems nach Figur 11 in Darstellung durch eine Matrixgleichung und

Figur 13 in einem Polardiagramm die Wiedergabe der Amplituden- und PhasenVerhältnisse eines gerichteten Schaltsignals als Funktion des Azimut- oder Richtungswinkels zwischen jeder Wiedergaberichtung und der 'Richtung, von

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der aus die originale Abtastung in bezug auf den Hörer erfolgt, und zwar für eine Zweikanal^Grundübertragung und für ein Vierkanal-Übertragungssysten, wobei die Bedeutung der gestrichelten Kurve später erläutert werden wird.

Die Figuren 1 - J5 zeigen Grundformen eines quadrophonen Schall-Ubertragungs- und Wiedergabesystems, das sich in vorteilhafter Weise in Verbindung mit der Erfindung eignet. Die Figuren 1 und 2 zeigen Systeme, die, abgesehen von den Matrizen, für die Kodierung und Dekodierung der zu übertragenen Signale bestimmten Systemen nach dem Stand der Technik entsprechen. Diese exemplarischen Systeme werden dargestellt und in Einzelheiten erläutert, um die Vorteile und die breite Nutzanwendung der Kodierung und Dekodierung (im folgenden auch alternativ als Matrizierung und Rematrizierunc bezeichnet) nach der Erfindung besser verständlich zu machen.

Die Systeme nach den Figuren 1 und 2 sind wahlweise Formen quadrophoner Übertragungssysteme, wie sie bereite für verschiedene Matrizierunsseinrichtungen vorgesehen wurden. In jedem Fall ist eine Reihe oder Gruppe orthogonal zueinander ausgerichteter Mikrophone 2o oder 2oa am Programmort vorgesehen, denen eine entsprechende orthogonale Anordnung oder Verteilung von Lautsprechern 22 oder 22a im Hörraum entspricht, die den Hörer 2} umgeben. Im System der Figur 2 sind die Mikrophone 20a bzw. die Lautsprecher 22a so angeordnet, daß Schall von Orten oder Quellen links vorn (LV), rechts vorn (RV), rechte rückwärts (RR) und links rückwärts (LR) empfangen bzw. abgestrahlt wird entsprechend den Anteilen des Programms und dem Hörraum, während in Figur 1 die entsprechenden Orte 20 und 22 der Verteilung vorne (V), rechts (R), rückwärts (Rü) und links (L) entsprechen.

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Kodierer oder Matrizierer 24 bzw. 24a erzeugen zwei Übertragungssignale auf Kanälen 2o bzw. 26a, die dann in 28 oder 28a dekodiert bzw. rematriziert werden,- um Wiedergabesignale an die an den entsprechenden Orten aufgestellten Lautsprecher zu liefern.

Obgleich die Wiedergaben durch die Lautsprecher an den Orten LV, RV, RR und LR in Figur 2 und L, V, R und Rü in Figur 1 mehr oder weniger genau den Orten entsprechen, die in der Praxis tatsächlich vorkommen und als "2-plus-2" und "1-2-1" quadrophone Orientierungen bezeichnet werden, 'entspricht doch die gezeigte Aufstellung der Mikrophone, wie für den. Fachmann ohne weiteres erkennbar ist, einer beträchtlichen Vereinfachung im Vergleich zur tatsächlichen Mikrophonaufstellung, wie sie normalerweise für quadrophone V/iedergaben insbesondere zur Herstellung von Schallplatten verwendet wird. Obgleich einfache Systeme, wie die dargestellten, d. h. vier Richtun^smJlci'onhone (Kardioidcharakteristik)verwendet werden können und auch tatsächlich gelegentlich verwendet werden, beispielsweise für normale Höreranordnung in einer Konzerthalle,ist es doch är.i allgemeinen üblich, komplexere Mikrophonanordnungen vorzusehen und die Ausgangssignale verschiedener Mikrophone miteinander zu mischen, um bestimmte interessante Effekte zu erzielen. Tatsächlich können, wie im Falle der gewöhnlichen Stereo-Studio-Auf zeichnungs- und Rundfunk-Studio-:Technik die Multirichtungssignale synthetisiert werden oder aus einer wesentlich höheren Anzahl von Tonspuren einzelner Instrumente oder Instrumentengruppen zusammengestellt werden. Es sei deshalb sowohl unter Bezug auf die Zeichnungen als auch hinsichtlich der weiteren Erläuterung darauf hingewiesen, daß ein Tonsignal, das der. Schall aus einer speziellen Richtung entspricht, hinsichtlich seiner Richtungsinformation vollständig synthetisch hergestellt sein kann. Wie später erläutert wird, bietet die Erfin-

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dung eine zusätzliche einfache Einrichtung zur Herstellung solcher Synthesen. Dem Fachmann ist es weiterhin gellufic, daß die Figuren 1 und 2 eine Signalerzeugung und Verarbeitung zeigen, die sich zur augenblicklichen Wiedergabe von LifeProgrammen eignet, jedoch normalerweise irgendeine Art Speicherung der Signale an einem oder mehreren Punkten der Folge vorsieht. Typischerweise sind die beiden übertragungsslgnale auf den linken und rechten Rillenwänden einer gewöhnlichen Stereo-Schallplatte oder den entsprechenden Tonkanälen für Stereo-Rundfunk-Übertragung aufgezeichnet. Selbstverständlich verlangen die gegenwärtigen Zweikanal-Begrenzungen bei diesen Medien in erster Linie nach einer Kodierung und Dekodierung anstelle der Direktübertragung in diskreten Kanälen,

Die Matrizierung oder Kodierung nach der Erfindung läßt sich vorteilhaft gerade bei einem einfachen System mit feststehenden Positionen anwenden, so wie es die Figuren 1 oder 2 zeigen, insbesondere wegen der Richtsymmetrie, die sich aus der Erfindung ergibt. Ein weiterer Vorteil der neuen Kodiermethode und einer dafür geeigneten Vorrichtung ist die breite Anwendbarkeit. Das neue Kodierverfahren läßt sich nicht nur leicht auf Systeme nach den Figuren 1 und -2 anwenden, sondern ermöglicht auch eine Dekodierung hoher Qualität bei geometrischen Lautsprecheran<rdnungen oder Orientierungen, die in keiner Weise auf die Quellensignalgeometrie oder Orientierung angepaßt sind. Ein Beispiel für ein solches Universalsystem gibt Figur 3 wieder, bei dem die Ausgangssignale der Mikrophonsysteme (oder synthetisierte Richtsignale, die den Schallquellen entsprechen) 20a und Kodierer 24a nach Figur 2 durch den Dekoder 28 und die Lautsprecher nach Figur 2 wiedergegeben werden. Wie unten gezeigt werden wird, ermöglicht dieses Kodier- und Dekodiersystem mit "gedrehter" Geometrie nicht nur eine ausgezeichnete Wiedergabe aus allen Winkeln, sondern ermöglicht auch die Anwendung eher noch weiter aufgeteilter Quellensignale und Wiedergabegeometrien

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etwa die Verwendung einer vom Hörer beliebig festzulegenden Anzahl von Lautsprechern.

Figur 4 gibt - um dies an einem Beispiel zu erläutern - bestimmte Winkelrelationen wieder, wie sie bei dem Kodier- und Dekodiersystem nach der Erfindung angewendet werden können. Bei der Erfindung ist die Amplitude und Phase, mit der jedes Quellensignal auftritt, in jedem Wiedergabesignal vollständig und ausschließlich bestimmt durch die Winkelrelation zwischen der Richtung oder Anordnung, die durch das Quellensignal festgelegt ist und der Richtung oder Anordnung des· Lautsprechers, dem das Wiedergabesignal zugeführt wird. Wo die Gesamtwiedergabematrix (die Zusammenfassung von Kodier- und Dekodiermatrizen) so ausgelegt ist, daß die Amplitude und Phase jedes Quellensignals (relativ zu seiner Original-Amplitude und Phase)in jedem Wiedergabesignal überall eine Punktion ausschließlich dieser Winkelrelation ist, wird eine vollständige Richtsymmetrie in irgendeinem System erreicht, das einem Aufbau nach den Figuren 1 bis j5 entspricht. Der Winkel zwischen irgendeiner vorgegebenen Schallquelle (tatsächliche oder synthetische Mikrophonplazierung) und dem Lautsprecherort kann, wie Figur 4 zeigt, durch den WinkelcC wiedergegeben werden. Es ist ersichtlich, daß'alle Werte für c£ in den Figuren 1 und 2 gleich sind, so daß sich für diese beiden Geometrien identische Gesamtmatritzen bzw. Kodier- und Dekodiereinrichtungen ergeben werden, was weiter unten erläutert ist» Die Kodiermatrison bei 24 und 24a indan jeweiligen Figuren sind jedoch numerisch nicht die gleichen, sie werden jedoch bevorzugt so ausgewählt, daß sich eine Stereo-Kompatibilität, d. h. eine Kompatibilität für Stereo-Wiedergabe bei Einrichtungen ergibt, die keinen entsprechenden Dekoder haben. Dies wird, wie im folgenden in Einzelheiten ausgeführt wird, dadurch erreichte daß die Koeffizienten der Kodiermatrix bei 24 oder 24a entsprechend einem Winkel θ bestimmt werden,

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der den Peilwinkel jeder Quelle in bezug auf eine seitlich neutrale (Vorwärts- oder Rückwärts-) Richtung festlegt, während die Matrix-Koeffizienten des Dekoders 28 oder 28a entsprechend dem Peilwinkel 0 Jedes Lautsprechers in bezug auf eine seitlich neutrale Position festgelegt werden, wobei der Wiedergabe- oder Abstrahlwinkel 0 jedes Lautsprechers in bezug auf die seitlich neutrale Position bei der Bildung der Wiedergabesignale festliegt. V/ie die Figur k zeigt und wie für die Beschreibung der Erfindung angenommen wird, ist die seitlich neutrale Bezu^sposition die Prontrichtung,und die Winkel werden im Uhrzeigersinn festgelegt. Bezeichnungen wie "links", "rechts" und ähnliche Begriffe werden nur aus Gründen der Ausdrucksvereinfachung ohne spezielle Begrenzung verwendet, wobei die entsprechenden Effekte bei Umkehr selbstverständlich sind.

Wie bekannt, kann bei keiner Kodierung oder Dekodierung eine "perfekte" Gesamtmatrizierung im selben Sinne erreicht werden wie dort, wo keine Notwendigkeit der Unterdrückung oder Einschränkung der Anzahl von Signalkanälen für die Übertragung besteht. Die Anforderungen an eine perfekte Gesamtmatrizierim,·; werden jedoch mit der Erfindung wesentlich besser angenähert, als dies bisher nach vergleichbaren Kodier- und Dekodierverfahren möglich war.

Die Gleichung für eine "universale" Kodiermatrix zur Erzeugung zweier Ubertragungssignale Ί\. und T„ aus irgendeiner Anzahl η von Quellen lautet wie folgt:

η . /. j. 7Γ\ η

^ | _k U - sin 9_k ♦ J co_s

^Sk ⁽¹- ^{e k 7 β} L ^sv f¹ + sin <J - j cos O. )

I k=l * ^K

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worin mit S, das k-te. Quellensignal, mit θ. der Peil winkel zwischen dem dadurch festgelegten Schallort und einer seitlich davon festgelegten zentralen Bezugspositicn und mit j die Quadratwurzel aus -1 bezeichnet sind.

Es sei als selbstverständlich darauf hingewiesen, daß das Gleichheitszeichen im folgenden sich immer auf Proporticnalität bezieht und einheitliche Änderungen der Absolutgrö'ße bei der Signalverarbeitung irrelevant sind.

Die Phasen oder Phaseneinstellwinkel der jeweiligen Übertragungssignale IV und T_R sind für die jeweiligen zuvor erwähnten Quellenpositionen in Figur 5 wiedergegeben. Signale von links, L, (d. h. solche, die als unmittelbare Wiedergabe erscheinen) werden, in voller Amnlitude und Originalphase im T₁- Signal wiedergegeben und sind beim T„ Signal Null und vice versa. Die Signale von anderen Peil- oder Seitenwinkeln erscheinen in. beiden Übertragurigssignalen jedoch jeweils in Quadratur-Phacen-Relation, d. h. in einem Fall mit Vorlauf und im anderen Fall mit Nachlauf zur Bezugsphase, die durch die L bzw. Π Signale festgelegt ist. Die Größe oder Amplitude jeder Komponente nimmt ab mit dem jeweiligen relativen Phasenwinkel (positiv oder negativ) und erreicht Null bei jeweils 90 Phasenwinkel (l80° Unterschied beim Quellenort). Die unten dargestellten Mischungsgleichungen, die aus der obigen Gesamtmatrix abge'leitet sind, lassen sich bei Anwendung der Erfindung auf feststehende Vier-Mikrophon-Anordnung ohne oder mit Addition der anderen Signale übertragen, sowie das bei "Mikrophon Ein"-Aurtast-Signalcn häufig der Fall ist, wenn bestimmte Solisten besonders hervorgehoben werden oder eingeblendet werden sollen, als auch bei anderen speziellen Effekten. Für die 1-2-1-Quellenorionticrung ergeben sich die numerischen Werte der Mischungs- oder Kodiergleichungen wie folgt:

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Für die 2-plus-2 Quellenorientierung ergeben sich die numerischen Werte dieser Mischungs- oder Kodier- bzw. Uberlageruncsgleichungen wie folgt:

T_L - 0.924 S_LF /+22>* * + 0.383 S^ / + 67J ^m + 0.383 S_Rß /-67-^.

+ 0.924 S_LD /-22>

T_ - 0.383 S._ /-673,' + 0.924 S_n=, /-22&* + 0.924 S /+22·?,*

+ 0.383 S_LB /+67?:'

Fest verdrahtete Schaltkreise zur Erzeugung der gewünschten Mischung für eines oder beide der feststehenden Mikronhonplazierungen können, falls erwünscht, so aufgebaut sein, daß eine Mikrophondirektübertragung oder überblendung möglich ißt". Dann wird das Einblenden von Signalen möglich, die eine Wiedergabe an irgendeinem speziellen Ort durch den Einsatz zusätzlicher Mischer ermöglichen, wie das beispielsweise schematisch die Figur 6 zeigt.

Diese Figur 6 läßt erkennen, daß das Eingangssignal S zunächst einem 90°-Phasenspalter oder -verteiler JO zugeführt wird, der ein positives und ein negatives ^hasenbezugssignal und ein positives und ein negatives 90°-phasenverschobenes Signal erzeugt. Die Dezugssignale und die phasenverschobenen Signale werden in Sinus- und Kosinus-Potentiometern 32 und ^k gedämpft (und ggf. in der Polarität umgekehrt), die jeweils auf den Seiten- oder Peilwinkel eingestellt sind, in dem das Signal S simulierend eingeblendet werden soll. Das positive Referenzsignal und die Potentiomet'er-Ausgangssignale werden in Summierern 36 und 38 Gemischt, deren Ausgangssignale dann als Komponenten der Signale T₇ bzw. T- entsprechend den oben angegebenen Kodierungs-Grundglcichungen eingeblendet werden.

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Grundsätzlich· kann ein Mischer, wie er in Figur 6 wiedergegeben ist, für jede Schallquellenrichtung verwendet werden. Für eine beträchtliche Anzahl von Mikrophonen oder Tonspuren jedoch, die in leicht trennbarer Winkelposition aufgezeichnet oder über Rundfunk übertragen werden sollen, kann die Anzahl der Phasenschieber beträchtlich durch Verwendung einer Anordnung vermindert werden, die Figur 7 wiedergibt. Wie dort gezeigt, wird jedes der Signale S₁, S₂ usw. einem Phasenverteiler oder Phasenaufspalter (Phaseninverter) 40 zugeführt. Die positive oder Ein-Phase und die negative oder Gegenphase' werden einem Sinus-Kosinus-Potentiometer zugeführt, das positive und negative Signale einer Amplitude und Polarität erzeugt, die durch den Einstellwinkel des Potentiometers bestimmt sind. Die ungedämpften positiven Signale und die negativen Sinus-Signale (die selbstverständlich in positiver Phase für Winkel mit negativen Sinus-Werten sind) aller Quellen werden in einem Summierer 44 gemischt. Die Kosinus-Signalanteile mit positiver Amplitude (mit negativer Phase für Winkel mit negativen Kosinus-Werten) werden in einem Summierer 46 gemischt. Der Ausgang des letzteren wird bei 48 in der Phase um 90° vorgerückt oder vorverschoben in bezug auf den Ausgang des Summierers 44,und die beiden Ausgänge werden bei 50 gemischt oder summiert, um das Signal T, zu bilden. (Dem Fachmann ist einleuchtend, daß der Ausgang des Summierers 44 dem Summierer 50 über eine Bezugsphasenschaltung 52 des Phasenschiebers 48 zugeführt werden muß, wenn berücksichtigt wird, daß die Phasenverschiebung der gegenwärtig verfügbaren frequenzunabhängigen Phasenschieber mehr der Phasendifferenz zwischen den phasenverschobenen Ausgangssignalen und dem Ausgang des Phasenbezugskanals, wie bei 52 gezeigt, entspricht als der Phasendifferenz zwischen dem Ausgang und Eingang).

In ähnlicher Weise werden die positiven Eingangssignal© und die positiven Signale mit Sinus-Funktion aus allen Quellen im

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Summierer 5^ und die negativen Signale mit Kosinus-Funkticn in einem Summierer 56 Gemischt. Die letzt erwähnten summierten Ausgangssignale werden in der Phase um 90° Vorlauf bei 58 verschoben und zwar relativ zum Signal der Bezugsphaseneinheit 60 und dem Ausgang des Summierers 5^ und werden in ähnlicher Weise bei 62 summiert, um das Ubertragungssignal T_R zu bilden.

Dem Fachmann wird sofort klar, daß einige der durch die in Figur 7 wiedergegebenen Elemente bewirkten Funktionen auch durch Schaltkreiselemente anderen technischen Aufbaus erreicht werden können, die als äquivalent bekannt sind, um solche Funktionen für die Aufzeichnung und Rundfunkübertragungspraxis zu erreichen. So kann beispielsweise die Mikrophonempfindlichkeitscharakteristik gut anstelle des angegebenen Dämpfuncs-Potentiometernetzwerks für einige oder alle der Signale S., Sg u.^c v. bei der Signalmischung nach Figur 7 verwendet werden. In rthogonalausrichtung angeordnete Dipol-Mikrophone können "er*endet werden, um unmittelbar die entsprechend dem Sinus und Kosinus des Hör- oder Azimutwinkels der Quellen des einfallenden Schalls gedämpften Signale zu erzeugen, wobei unmittelbar benachbart ein einziges Allrichtungsmikrophon verwendet wird, um die Einzel- oder ungedämpften Komponenten zu erzeugen.

Wie bereits aufgezeigt, können die Übertragungssignale T_T und

Li

T_R entweder auf einem herkömmlichen Medium, insbesondere einer Stereo-Schallplatte oder einem Bandaufzeichnungsgerät gespeichf 't werden oder zur unmittelbaren Wiedergabe bei quadrophoneu FM-Rundfunkübertragungen eingesetzt werden, die für gewöhnliche Stereo-Übertragung mit zwei Audio- oder Hörkanälen versehen sind.

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Im folgenden soll nun die Dekodierung der gemäß Figur 5 erzeugten Signale näher betrachtet werden:

Die Dekodierung ähnelt der Kodierung weitgehend, außer daß die den Übertragungssignalen bei der Erzeugung jedes Wiedergabesignals aufgeprägten Koeffizienten Funktionen des Winkels 0 sind, d. h. des Hörraum-Seitenwinkels der Lautsprecher, für die jedes der Wiedergabesignale erzeugt wird. Jedes Wiedergäbestgnal P. wird aus den Übertragungs-Signalen durch Mischung in der Amplituden- und Phasenbeziehung entsprechend folgender Gleichung erzeug-t.

i + If ) -j (0i ⁺ IL )

' 2 )+T_R U-e ₂ ) _{β (2)}

^i - j^c°s 0i) ⁺ T_n (1+ sin 0,· ₊j cos 0. )

worin mit 0. der Teil- oder Seitenwinkel zwischen dem V.'iedergabeort und einem seitlichen zentralen Bezugsort sowie mit j die Wurzel aus -1 bezeichnet sind. Damit wird jedes Wiedergabesignal durch Multiplikation jedes Übertragungssignals mit dem Komplex-Konjugierten des verwendeten Multiplikanten oder Koeffizienten gebildet, der jeweils beim Einblenden des Signals aus dem jeweiligen Seitenwinkel bei der Bildung des Übertragungssignals verwendet wurde,und die sich dann ergebenden jeweiligen Produkte werden addiert. Als Resultat ergibt sich das Wiedergabesignal P. wie folgt:

:- <9_k)/2

Das Wiedergabesignal P- für einen Lautsprecher in linker Position ist damit unverändert das Signal Tj. gemäß Figur 5 und in ähnlicher Weise wird das Signal T_R unverändert bei der Bildung eines Wiedergabesignals für einen Lautsprecher

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in rechter Position (falls ein solcher vorgesehen ist) verwendet. Die Wiedergabesignale für andere Positionen entsprechen genau den Verhältnissen des Phasen-Diagramme, außer daß die wiedergegebenen Orte zwischen der l8o -Beziehung gemäß Figur 5 für die L und R Signale wiedergegeben werden. Außer für ein dem Wiedergabepunkt genau diametral gegenüberliegenden Quellensignal erscheinen alle Quellensignale in Jedem Wiedergabesignal jedoch mit einer Stärlce oder Amplitude, die sich kontinuierlich vom Maximum bis Null als eine Funktion der Größe des Winkels zwischen dor Quellensignalrichtung und der Wiedergaberichtung ändert.

Für die 1-2-1 Lautsprecherorientierung ergeben sich die nunio rischen Werte Tür die Dekodiergleichungen (2) wie fol^t:

ρ =0,707 T_T /-45° + .707 T_ /+45

0,707 T_L Λ⁴⁵° ⁺ ·^{707 T}

Für die 2-plus-2 Lautsprecherorientierung ergeben sich die numerischen Werte dor Dekodiergleichung (2) wie folgt:

P « 0.924 T_T /-2 2 ·?-° + 0.383 T /+61% °,

P « 0.3Θ3 T_r /-67·?:." + 0.924 T /+22 jj

_RF L · —

= 0.303 T_T /+671 Q + 0.924 T_R /-2 2^ P_LD - 0.924 T_L /+22 Λ ° + 0.383 T_R /-67.V.

Es sei bemerkt, daß die Gesamtübertragung oder Wiedergabe nicht durch die Wahl der Übertragungssignale T_T und T_n

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entsprechend den linken und rechten Richtungen beeinflußt werden, vielmehr werden Identische Ergebnisse für jede Wahl diametral gegenüberliegender Richtungen bei der Übertragung in Originalphase und Amplitude in zwei entsprechenden Kanälen erreicht. Die Zuordnung der Übertragungssignale auf die linken und rechten Richtungen jedoch gewährleistet eine Kompatibilität mit gewöhnlichen Stereo-Geräten und Einrichtungen.

Die Wiedergabeeinrichtung läßt die V/ahl einer individuellen Lautsprecheranordnung in jedem gewünschten Winkel zu, was immer auf der Linie der zuvor beschriebenen Signalaufbereitungseinrichtung konzipiert werden mag. Im allgemeinen jedoch sind diese speziellen Gesichtspunkte- bei der Lautsprecheraufstellung überflüssig, da praktische Lautsprecheranordnungen nicht annähernd so vielfältig sind wie die Mikrophonplazierungen, bei welchen der Ausgleich zwischen vorne und hinten, rechts und links usw. entsprechend den Anforderungen zu wählen ist. Die festgelegten Wiedergabeaus^angssignale für die acht dargestellten Positionen reichen aus, um die Bedürfnisse und speziellen Wünsche der Benutzer von vier Lautsprechersystemen zu befriedigen, da 15°-Intervalle für praktisch jeden denkbaren Pail völlig ausreichend sind.

Die Figur 8 zeigt einen Dekoder, der für eine große Vielfalt von Lautsprecheranordnungen verwendet werden kann. Die jeweiligen Übertragungssignale Tj. und T_R werden 90°-Phasenschiebern 7 ο und 72 zugeführt, deren jeder positive und negative Bezugsphasen und phasenverschobene Auegangssignale liefert. Diese Ausgänge werden einem fest verdrahteten Mischungsnetzwerk 74 zugeführt, das aus Spannungsteilern besteht, die die Eingangssignale dämpfen und die so gedämpften Signale auf Summierer aufteilm* die Ausgangssignale entspre-· chend der Gleichung (2) liefern. Die festen Ausgangsklemmen

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werden tiler entsprechende geeignete Verstärker mit Lautsprechern verbunden, die nach irgendeinem gewünschten Vielfachen eines 15°-Intervalls (oder irgendeines Intervalls, das den Ausgangssignalen entspricht) angeordnet werden. Die Anzahl und Aufstellung der Lautsprecher kann damit entsprechend dem individuellen Wunsch des Benutzers gewählt werden (wobei wirtschaftlich sinnvolle Begrenzungen gegeben sind). Im allgemeinen werden die Lautsprecher vorzugsweise in gleichem Abstand bei gleichen Seitenwinkeln von der Hörerposition aus aufgestellt, d. h. in Form eines Quadrats oder regelmäßigen Polygons. Jedoch kann in vielen Fällen die Raumform und die akustischen Verhältnisse sowie der persönliche Geschmack eines Benutzers zu anderen Anordnungen führen.

Eine andere Form eines Dekoders mit wahlweise auf feste Aufstellungsorte festzulegenden Ausgangsklemmen ist in Figur 9 gezeigt. Die Übertragungssignale T_L und T„ werden einer Summier- und Differenzschaltung 80 zugeführt, um ein Summensignal Tc und ein Differenzsignal T^zu erzeugen. Die DifferenzsignäIe werden in gleicher Weise wie in Fi;;ur in den Einheiten 70 oder 72 weiterverarbeitet. Die getrennten Phasenschieberkanäle 82 für die Bezugsphase und 84 für die verschobene Phase sind in Figur 9 ebenfalls wiedergegeben. Die jeweiligen Polaritäten des bezugs- und phasenverschobenen Differenzsignals Ta werden fest verdrahteten Spannungsteilern 86 und 88 zugeführt, während die gedämpften Ausgangssignale auf Summierer 90 zusammen mit dem Summensignal Tr vom Bezugsphasenkanal 91 gelangen, um Ausgangs-Wiedergabesignale für die voreinstellbaren Winkel 0,, #L usw. zu erhalten, für die die entsprechenden Anschlüsse an den Dämpfern oder Tellern 86 und 88 vorgesehen sind.

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Wo die Erfindung in Verbindung mit standardisierter Stereo-FM-Rundfunkübertragung verwendet wird, wird die Funktion der Summen- und Differenzbildung in Figur 9 bei 80 nach dem üblichen Stereo-Mischverfahren erreicht, wobei die Schaltung 8o für die Dekodierung entfallen kann. Es ist ersichtlich, daß die Summen- und Differenzsignale T^ und T^ unmittelbar aus Quellensignalen gebildet werden können und als Übertragungssignale verwendbar sind, ohne die Signale T_T und T_n zu erzeugen, so daß sich im wesentlichen

die folgenden Beziehungen ergeben:
η

£_ S_k (j cos \ - sin ö_k) - £ S_k

η ji^+^2) (4)

Das Übertragungssignalpaar T_T und T_n enthält genau die

Jj ti

gleiche Information wie das Übertragungssignalnaar Tr- und T^ . Diese Signale sind leicht von der einen in die ;-ndere Form in jede Richtung konvertierbar, ohne den vorhandenen Informationsinhalt zu ändern. Obgleich diese beiden Formen des gleichen Informationssignals normalerweise am bestell brauchbar und am einfachsten für die GerateauslegUng sind, können auch andere Übertragungssignalepaare erzeugt und entwjckoi!. worden, deren Gesamtinformationsinhalt identisch ist und die leicht von dieser in irgendeine spezielle Form konvertierbar sind und sich im Prinzip mit den oben dargelegten Ausdrücken und Gleichungen wiedergeben lassen.

Falls gewünscht, kennen nach deren Bildung einzelne Wiedergabesignale entsprechend dem Wunsch des Hörers "aufgetastet" werden. Beispielsweise kann für einen bestimmten Hörer der Gesamteindruck dadurch besser werden, daß er eine weitere

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Phasenverschiebung des einen oder anderen Wiedergabesignals nach dessen Erzeugung in einer hier nicht näher darzustellenden Weise bewirkt. Andererseits kann es Hörer geben, die eine stärkere Richtwirkung durch eine zusätzliche Signalbehandlung bevorzugen, die mi,t der gleichen Kodier- und Dekodieranlage erreichbar ist , etwa durch Veränderung des Verstärkungsgrades der Verstärker» die die einzelnen Lautsprecher speisen, um den "Kontrast"-Eindruck oder die Schallquellenortung für einzelne Schallarten zu erhöhen.

Es wurde bereits aufgezeigt, daß die erfindungsgemäß kodierten und erzeugten Übertragungssignale gut mit bereits vorhandenen Wiederrabeeinrichtungen kompatibel sind, die nicht für Dekodierung von Multi-Richtungssignalen eingerichtet sind. Die Summe der beiden Übertragungssignale entspricht der einfachen Summe aller Quellensignale in ihrer Oricinalphase. Damit können diese Übertragungssignale auch bei der Summen-und-Differenz-jmono-kompatiblen Matrialοrung bzw. -Kodierung für die FM-Stereo-Rundfunkübertragung oder Für die Wiedergabe einer'kodierten Stereo-Plattenaufzei chnun;·; auf einem monaural en Plattenabspielgerät verwendet werder. und erzeugen einwandfreie monaurale Wiedergabe. Die Verwendung der beiden kodierten Kanäle als linke und rechte Kai.äle eines konventionellen Stereo-Wiedergabesystems erzeugt ledJg Iich eine etwas geringere Links-Rechts-Trennung als bei herkömmlicher Stereo-Wiedergabe (wie das auch bei bekannten Systemen für quadrophone Kodierung und Dekodierung mit Zweikanal-Übertragung der Fall ist).

Falls gewünscht, kann der Dekoder auch so ausgerüstet sein, dai3 eine künstliche Kodierung gewöhnlicher Stereo-Signale erfolgt, die keine spezielle Riehtinformation enthalten, so

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daß dieses Programm-Material dann in dem Multi-Richtungs-Lautsprechersystem in einer Weise wiedergegeben wird, die der Wiedergabe von Signalen ähnelt, bei denen die weitere Riehtinformation kodiert ist. Gewöhnliche Stereo-Signale entsprechen den Quellensignalen links vorn, LV, und rechts vorn, RV. Figur 10 zeigt einen Adapter, der für die Summen- und Differenzschaltung 80 gemäß Figur 9 geeignet ist und beispielsweise über einen Schalter am Dekoder einschaltbar ist, um einen Hör- oder Empfindungseindruck zu erzeugen, der den richtungskodierten Signalen entspricht, deren Quellen-Signal-Komponenten nur aus diesen Richtungen stammen oder zu stammen scheinen. Die gewöhnlichen Stereo-Signale werden entsprechenden 45°-Phasenaufteilern 92 und 94 zugeführt, um ein Summensignal Tjr_ in Bezugsphase und ein Differenzsignal T^ in Quadraturphase zu erzeugen.

Es wurde bereits erwähnt, daß die Wahl von zwei Übertraioingssignalen für die direkte Wiedergabe an L-bzw. R-Orten nur für die Kompatibilität mit herkömmlichen Stereo-Einrichluncen von Bedeutung ist, die keine entsprechende Dekodierung haben. Im weiteren Sinne läßt sich die Erfindung auch dort einsetzen, wo Stereo-Kompatibilität ohne Bedeutung ist. Beispielsweise läßt sich die Erfindung mit Vorteil dort einsetzen, wo lediglich eine Bandersparnis gewünscht wird, so daß eine längere Wiedergabezeit möglich ist, etwa dort, wo die Wiedergabe bisher von vier oder¹ gar mehr diskreten Bandkanälen aus erfolgt. Durch Komprimierung der Information auf zwei Übertragungskanäle und anschließende Aufteilung oder Expandierung bei der Wiedergabe, kann ein zur Verfügung stehendes Tonbandvolumen besser ausgenützt werden. Für diesen Anwendungsfall der Erfindung kann die Referenz-Richtung der Seitenwinkel bei der Kodierung mehr oder weniger zufällig gewählt sein, und die durch die beiden Übertragungssignale wiederzugeben- ' den Richtungen sind dementsprechend ebenfalls zufällig, so-

30Si1S/öS19"

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lange sie in "Diametral-Opposition"(Gegenphase) gewählt werden.

Die so weit in Einzelheiten beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wurden in Anwendung auf Zwei-Kanal-Übertragungssysteme erläutert, die heute insbesondere bei Standard-Store o-Rund funkübe r tragungen und Schallplattenaufzeichnungen üblich sind. Die Erfindung hat Jedoch ein wesentlich breiteres Anwendungsfeld. Die bisher erläuterte Zwei-Kanal-Übertragung ist lediglich ein spezieller Anwendungsfall der grundsätzlichen Lehre der Erfindung, die.sich vorteilhaft £>·'··!ι für die Wiedergabe gerichteter Hörinformation über eine wesentlich größere Anzahl als nur zwei Kanäle eignet. Bei Anwendung der Erfindung werden die bei der begrenzten übertragung über zwei Kanäle entsprechend der herkömmlichen Stereo-Wiedergabe erzielbaren Ergebnisse oDtimiert. Jed.- ch kann gemäß der Erfindung, wie bereits erwähnt, auch β ine wesentlich höhere Kanalzahl vorteilhaft verwendet werden. Ein erster Zweck für eine größere Kanalanzahl kann der sein, die Richtcharakteristik für eine bestimmte vorgegebene Laulsprecheranordnung "schärfer" auszubilden, d. h. das Übersprechen als unvermeidbare Konsequenz der Verwendung einer über der Anzahl der Übertragungskanäle liegenden Lautsprecheranzahl zu vermindern. Die Erfindung hat gerade in diesem erweiterten Aspekt einen großen Vorteil, wenn die Anzahl der Übertragungskanäle gleich oder sogar größer ist als die Anzahl der erforderlichen Wiedergabesignale, und zwar nicht nur für den Zweck,ein "Drehen" der Wiedergabesignale zu erreichen, wie etwa bei der Wiedergabe von Vier-Spur-Tonbandauf zeichnungen, die für "2-plus-2"-Lautsprecherwiedergabe über Lautsprecher in "l-2-l"-0rientierung bestimmt sind, sondern auch für andere Zwecke, die weiter unten erläutert werden. ·

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Das Verständnis der Anwendung der Erfindung auf Kanalzahlen über zwei wird erleichtert,· wenn zunächst einige Aspekte der Wiedergabe und der bereits erläuterten.grundlegenden Theorie der Zwei-Kanal-Systeme betrachtet werden. Bei einem genauen Studium zeigt sich nämlich, daß die Grundlage der vorteilhaften Neuerung sich aus der Tatsache ergibt, daß die Summe aller Produkte der Punktion -Θ, die den Quellensignalen mit Peil- oder Seitenwinkeln θ bei der Bildung jedes Übertragungssignals zugeführt v/erden und die.. Punktion von 0, die im Übertragungssignal bei der Bildung jedes Wiedergabesignals entsprechend einem Peil- oder Seitenwinkel 0 auftritt, eine einzige variable Punktion der Differenz zwischen den Winkeln θ und 0 ist, die ihren n.aximalen Absolutwert bei einem Bezugs-DifferenzwJnkel, einen relativ kleinen Absolutwert beim diametral gegenüberljelenden Differenzwinkel und einen Absolutwert bei einem Zwischenwinkel erreicht, der in bezug auf die so definierte Achse symmetrisch ist. Diese Charakterisierung bildet die Grundlage für die "Drehbarkeit" oder "Universalität" der Lautsprechermuster bzw. der Lautsprecheraufteilung,für die die Übertragungssignale kodierbar sind.

Es wird einleuchtend sein, daß nicht alle Punktionen, die diese Kriterien befriedigen, in vollem Umfang von gleicher Bedeutung hinsichtlich der Simulation von Einzelkanal-Direktwiedergabe und der psychoakustischen Wirkung sind. Pur alle anderen gleichen Faktoren ist es erwünscht, daß die Amplitude oder der Absolutwert der Gesamtwiedergabefunktion einen Nullwert oder eine Nullstelle bei l8o° vom Maximum aus erreicht. Ebenso ist es für alle gleichen Faktoren wünschenswert, daß die Verteilung der Amplitudenabnahme so rasch wie möglich vom Maximalwe.t aus erfolgt, was der Fall ist, wenn · θ gleich 0 ist, d. h. wenn der Differenzwinkel oC zu Null wird. Dann ist es wiederum bei Gleichheit aller Faktoren

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wünschenswert, daß die Phasendifferenzen zwischen dem Auftreten oder dem Eindruck irgendeines vorgegebenen Quellenschalls bei den verschiedenen Wiedergabesignalen minimal wird, d. h. daß die Gesamtwiedergabe ein Minimum an relativer Phasendifferenz aufweist.

Die relative Bedeutung dieser drei Faktoren bei der Erzeugung des Eindrucks der Anwesenheit bei der tatsächlichen Aufführung ist eine Angelegenheit der Psychoakustik und läßt sich Gegenwärtig noch nicht quantitativ bewerten. Es gilt als experimentell gesichert, daß die über Zwei-Kanal-Kodierung erzeugte Wiedergabe entsprechend den oben beschriebenen Ausführungsformen befriedigender ist als bei anderen Kodier- oder Matrizierverfahren, die demselben Zweck dienen. Die Wiedergabe der obigen Vorteile läßt sich etwa wie folgt bewerten: Das Wiedergabemuster oder Diagramm zei^t. vollständige Auslöschungen bei l8o°, eine Amnlitudenreduktion von -3 dB bei 90° (und natürlich auch bei 270°, "wobei dies einem zweckmäßigen Bezugspunkt zur Messung der Muster- oder Keulenschärfe ist), und es ergibt sich keine Komponente bei einer Phasendifferenz von l80° zu irgendeiner anderen, und irgendeine Komponente, die mit einer Phasendifferenz von annähern 90 Abweichungen von ihrem Original wiedergegeben wird, kann hinsichtlich ihrer Amplitude im wesentlichen vernachlässigt werden. Die Anwendung von Gesamtfunktionen, die in einer Hinsicht besser sind, jedoch unter Verlust in anderer Richtung, liegt innerhalb des breiten Rahmens der Erfindung, obgleich sich mit Hilfe der Informationstheorie und der Samplingtheorie zeigen läßt, daß die Wiedergabeinformation, die sich aus den oben dargelegten Kodier- und Dekodierkoeffizienten ergibt, bei nur zwei Übertragungskanälen so genau wie möglich ist.

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Die eben dargestellte Charakteristik oder die Wiedergabefaktoren lassen sich wesentlich dann noch verbessern, wenn die gleichen allgemeinen Prinzipien für den Aufbau oder die Zusammensetzung der Übertragungssignale auf drei oder mehr Übertragungskanäle angewendet werden» Diese Anwendung der erfindungsgemäßen Prinzipien kann grob in zwei Kategorien in Relation zur bereits beschriebenen Zwei-Kanal-Ausführung aufgeteilt werden»⁰

1. Systeme, bei denen ein oder mehrere Hilfskanäle oder Übertragungssignale zusätzlich zu den bereits beschriebenen Übertragungsignalen verwendet werden und

2. Systeme, bei denen drei oder mehr Übertragungssi^nale verwendet werden, die insgesamt die gleiche gegenseitige Symmetrie aufweisen wie die T,- und T„ Signale beim Zwei-Kanal-System.

Drei-Kanal (und im weiteren Sinne auch Viel-Kanal)-Sys1.einc des erst erwähnten Typs können als mit Zwei-Kanal-Systemen "kompatibel" bezeichnet werden. Eine gegenwärtige Nutsanwendung solcher Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich bei der Herstellung von Drei- oder Vier->Spur-Tonbandaufzeichnungen, die unter entsprechender Dekodierung über irgendeine Vielfachlautsprecheranordnung wiedergebbar sind oder dazu alternativ als gewohnliche stereophone Wiedergabe über eine Einrichtung abgespielt werden, bei der der zusätzlich aufgezeichnete Hilfskanal oder die Hilfskanäle nicht verarbeitet werden können. Eine noch größere Nützlichkeit ergibt sich jedoch aus wesentlichen Vorteilen der Erfindung hinsichtlich der praktischen Anwendung bei quadrophonen Signalen, die tatsächlich in vollem Umfang eine diskrete Wiedergabe über solche Medien wie PM-Rundfunkübertragung und Schallplattenaufzeichnung ermöglichen«

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Die Kodierung und Dekodierung jedes Hilfskanals ist selbstverständlich so, daß die oben beschriebenen wesentlichen Kennwerte der Gesamtübertragung oder Gesamtwiedergabefunktion beibehalten bleiben. Im Prinzip kann es möglich sein, Zusatzkanalübertragungen vorzusehen, die zusammen mit den beiden Primär- oder Grundüt.ertragungssignalen dadurch dekodierbar sind, daß eine komplexe Dekodiereinrichtung für alle Kanäle vorgesehen wird, die sich vollständig von der Zwei-Kanal-Dekodierung bei der Erzeugung einer erwünschten Gesamtwiedergabefunktion unterscheidet und bei der der Differenzwinkel c/ die einzige Variable ist. Es ist jedoch wünschenswerter, die gleiche Art der Dekodierung der beiden Grundkanäle vorzusehen und lediglich jedem Wiedergabesignal die Hilfsinformation zuzuaddieren, die in den kodierten und dekodierten Hilfsübertragungssignalen enthalten ist. Um dies zu erreichen ist es erforderlich, daß die Kodierung und Dekodierung jedes der Übertragungssignale eine Zusal.zkomponente für das Wiedergabesignal erzeugt, die ihrerseits lediglich eine Funktion des Differenzwinkels mit einem Maximalwert bei einem Differenzwinkel Null ist. Die einfachste ■ und zu bevorzugende Art der Verwendung zusätzlicher Kanäle ist die Verwendung einer Kodierfunktion von θ zur Erzeugung jedes Ililfsübertragungsoignals, das, wenn es mit der konjugierten Dekodierfunktion von 0 multipliziert wird, seinerseits ein Produkt erzeugt, das eine Punktion einer einzigen Variablen des Differenzwinkels ist und das, wenn es der <

Wiedergabesignalfunktion zuaddiert ist, die sich aus der j

Zwei-Kanal-Übertragung ergibt, die Schärfe des Amplituden-Maximums im Wiedergabemuster bzw. Keulendiagramm erhöht.

Die Anforderungen an den Hilfskanal lassen sich durch Einführung einer geeigneten Exponential-Punktion von θ bei der Kodierung und deren konjugierter Punktion von 0 bei der Dekodierung darstellen. Die Addition eines dritten Übertra-

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ni-co-lo

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gungssignals Τ™, bei dem ein Kodierkoeffizient proportional zu e . 2~ für jedes Signal S_Q und ein Dekodierkoef.fi-

JT)

zient proportional zu e 2 bei Erzeugung der addierten Komponente für jedes Wiedergabesignal P^ verwendet wird, erzeugt eine Produktfunktion der Winkelunterschiede, die bei Addition zur Grund-Zweikanal-Wiedergabefunktion wesentlich die Richtungseffekte verschärft. Das Gesamt-Wiedergabesignal ergibt sich dann zu

^Pi ⁼ ^ S [l + 2 cos (Λ - θ )] (5)

ι _k1 κ ι κ

Mit dieser Gesamt-Wiedergabefunktion werden alle Schallquellen in allen Lautsprechern in ihrer originalen relativen Phase wiedergegeben und die Amplitude für einen Differen:swinkel von 90°(oder selbstverständlich von 270°) ist um et\va 10 dB kleiner als das Maximum bei 0°.

Das so erhaltene Hilfssignal Tm kann sowohl mit den Übertragungssignalen T_T und T_R gemäß Gleichung (1) als auch den Übertragungssignalen Ty und T^\ gemäß Gleichung (4) verwendet werden. Die so erhaltene Gesamt-Wiedergabefunktion erzeugt, obgleich das Wiedergabebild oder Wiedergabemuster in den eben erwähnten Punkten verbessert wird, eine Signalkomponente bei l80°, die die gleiche Amplitudengröße wie die Signalkomponente bei 00° aufweist, d. h. etwa -10 dB gegenüber dem Maximum bei 0 . Diese Hinterkeule kann durch e'ne einfache Abwandlung eliminiert werden. Wird die T £ - und T^ -Form der Übertragung betrachtet, so ergibt sich die Gesamt-Übertragungsfunktion, wenn die Tλ und T™ Signale um die Wurzel aus 1/2 gedämpft werden jedoch ohne Änderung

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bei Tj- und Dekodierung von konjugierten Punktionen von 0 wie folgt:

P₁ = Z S [cos 1 (0 - θ )] ²

1 J^₁ K et 1 K

Diese Gesamt-Wiedergabefunktion erzeugt Wiedergabesignale, die frei sind von Phasenverschiebungen und mit einer MuListelle bei l80 ^}, v/obei die Größe oder Amplitude bei '„>0 ^J gegenüber dem Maximum bei 0° um 6dB abgesenkt ist. Dasselbe Ergebnis wird selbstverständlich mit geeigneter Teilausblendung der Tj und T^-Signale erreicht, die zuvor beschrieben worden sind,und bei gleicher Dämpfung von Tm. Ist das Grundpaar der Übertragungssignale so modifiziert, so wird die Wiedergabe über eine Einrichtung, die den dritten Kanal nicht verwerten kann, offensichtlich verschlechtert. Pur Aufzeichnungs- und Rundfunkübertragungseinheiten wird dalier normalerweise diese abgewandelte Form von ÜbertraguncsSignalen nicht in Frage kommen. Der abgewandelte Satz von Übertragungssignalen wird daher bevorzugt im Dekoder aus den unmoriifiziert aufgezeichneten oder übertragenen Signalen erzeugt·

Die Gesamt-Übertragungs- oder Wiedergabegleichung, die den dargelegten modifizierten Übertragungssignalen entspricht, weist einen in Klammern gesetzten Koeffizienten-Ausdruck auf, der sich wie folgt darstellen läßt

co

Ersichtlicherweise entspricht dieser Koeffizient der gleichen Form wie bei Gleichung (5) für die unmodifixierten drei Übertragungssignale, wobei jedes Gesamt-Wiedergabesignal sich darstellen läßt als:

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ni-co-lo

P₁ = Σ s_k [l + 2m cos (0_± - 9_k)] (6)

worin mit m das Quadrat des Dämpfungsfaktors bezeichnet ist, der bei der Bildung der modifizierten T/\ und Tm verwendet wird«. Eine beträchtliche Veränderung in Einzelheiten der Wiedergabecharak'neristiken wird durch entsprechende Wahl von m erzielt» Da m im Bereich von 0,5 bis 1,0 variiert v/erden kann, wird die zuvor erwähnte Hinterkeule wieder eingespeist, jedoch wird die 90 -Trennung gleichzeitig verbessert,wie anhand numerischer Darstellung bereits aufgezeigt wurde= Mit einem Zwischenwert von 0,707 für in ergibt sich die 90°-Trennung'zu 7*66 dB und der Pegel der Hinterkeule liegt bei 28,2 dB unter dem 0°-Maxiiiium. Die V/a hl der Konstanten m ermöglicht so Wiedergabekennwerte, die sich einer genauen Bewertung hinsichtlich der psychoakustischen Wirksamkeit beim Hörer entziehen und der Drei-Kanal-Dckodcr ist deshalb vorzugsweise mit Einstelleinrichtungen ausgerüstet, mit deren Hilfe der Benutzer den erwähnten- Faktor m innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis Ij0 einstellen kann. Es ist ersichtlich, daß bei Einführung des Pak tors \fm in die Übertragungssignale am Dekoder und der dazu konjugierten Punktionen unmittelbar für die Dekodierung (beim letztgenannten natürlich ebenfalls mit dem Faktor \f~m) die beiden aufeinanderfolgenden Dämpfungen um den Faktor \fm"auch durch eine einzige Dämpfung um den Faktor m ersetzt werden können, etwa durch gekoppelte oder gleichlaufende Potentiometer am Eingang für die unmcdifizierten Ta und T_rn-Signale, wobei der Denutzer den Wert für m zwischen 0,5 und 1,0 wählen kann,,

Das gleiche allgemeine Prinzip der Erfindung kann weiter zur der Addition eines vierten Kanals für eine weitere Erhöhung des "Kontrasts" zwischen der Wiedergabeamplitude des Quellen-

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BAD ORiOiNAL

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signals von einem Lautsprecher, der in einer der ursprünglichen Position der Quelle entsprechenden Position an";e(\r<1-net ist und der Amplitude der Wiedergabe von anderen Lautsprechern angewandt werden, d.h. durch eine weitere Verschärfung der Gesamtwiedergabe-Signalfunktionen gemäß Gleichung (5). Die Addition eines vierten Kanals zu den drei erwähnten Kanälen um den bereits erwähnten Kriterien zu genügen, ergl.bt das Übertragungssignal T„ in folgender Darstellung (der Exponent kann positiv oder negativ sein):

Damit läßt sich eine Punktion durch Summation der Aus; ;;in. ;c· zweier Quadropol Mikronhone erzeugen (jedes mit einer Din.·!- Charakteristik mit zur anderen Dipol-Charakteristik ent.,'■;(;; engesetzter Phase), die jeweils relativ zueinander um 4^ gedreht sind,und wobei das Ausgangssignal eines Quadropol der Phase um 90 verschoben ist. Dazu alternativ (oder air; Zusatz) können Misch- uder Kodierschaltungen vorgesehen sein, dLe durch entsprechende Abwandlung der bereits erwähnten und beschriebenen Schaltungen erhalten werden. Ein der Quadratwurzel der Konstanten m entsprechender Dämpfungsfaktor kann <v;n Übertragungssignalen Τ_ΓΊ und T₀ bei der Erzeugung und der Dekcdierung der konjugierten Punktion bei diesen Hilfsübertragungs signalen aufgeprägt v/erden. Die Gesamt-V/iedergabesignale ciitsprechen in diesem Fall:

lilt; -* -\ \r ' J

X /ν /

ⁿ j (^ - Θ, ) /2

-» inn X Κ"

k=i ^{Sjc e [cos} ν ^i - e_k) _{+ m} cos f _(if ^. _}]

X /C

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BÄÖ ORIGINAL

~35~ ni-co-ld

Die Phasenfelationen der QuellsignalkomOonenten in jedem Wiedergabesignal sind die gleichen wie im Zwei-Kanal-Fall abgesehen von einem relativ unbedeutenden Punkt, der weiter unten erläutert wird. Die 90°~T^:rennung ist jedoch wesentlich verbessert, wie sich aus dem folgenden ergibt'«

Die Wirkungen der Veränderung von m bei Anwendung des vierten addierten Kanals sind in erster Näherung ähnlich jenen, die sich bei entsprechender Änderung im Drei--Kanal-Fall ergeben, der bereits erläutert ist. Für einen'Wert von m gleich 0,533 ergibt sich eine Kardioiden-CharakteristikJ die S¹O' Trennung gegenüber dem Maximum bei 0 beträgt jedoch <"' dB.

Für einen Wert von m gleich 0,5 wird die Nullstelle· bei beibehalten, es erscheinen jedoch sehr kleine Hinterkeulen (- 23,9 dB) in den angrenzenden Bereichen. Die 90°-Trennunn; beträgt 12,6 dB. Bei einem Wert von m gleich 1,0 erscheint die Nullstelle bei beiden 90°-Verschiebungen und bei l80°. Es sind jedoch bemerkenswerte Amplituden (- 11,3 dB) bei etwa l8o° in jeder Richtung vom 0°-Maximum aus gesehen vorhanden. Anders als beim Drei-Kanal-Fall berührt die Art der Eingabe des Faktors m die beiden Grundübertragungskanäle nicht, so daß entweder die Einführung in der Kodiereinrich- · tung, der Dekodiereinrichtung oder bei beiden erfolgen kann. Die sich für den Hörer durch die Wahl von m ergebenen Faktoren sind ähnlich wie beim Drei-Känal-Fall^und dem Hörer kann die Möglichkeit geboten werden, diesen Faktor im Bereich von 0,33 bis 1,0 einzustellen. Dabei werden die Größen T_T und T^ ohne die Faktor-m-Dämpfung übertragen, unmittelbar vor der Dekodierung gedämpft und danach durch Anwendung der konjugierten Funktion, wie bereits erläutert, dekodiert. Eine noch vorteilhaftere Anwendung der durch Veränderung des Fakters m in Gleichung (7) .erreichten Effekte kann in Verbindung mit einer Reduzierung des erforderlichen Frequenzbereichs für die beiden Hilfskänäle ohne Einfluß auf die Wiedergabe erzielt werden.

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-co-lo

Figur 11 zeigt ein Gesamtsystem zur Kodierung, Übertragung und Dekodierung mit Vicr-Kanal-Hatrizierung gemäß der Erfindung, wobei die EingangGSignal-Quellen mit S_ft, S_Q~ usw. und die Ausgangs- oder Wiedergabesignale mit P^, P^₀ um·;, bezeichnet sind und jedes Eingangs- und Jodes Ausgangssignai jeweils durch die Angabe einer Azimut- oder Seitenrichtung gekennzeichnet; ist. (Die Azimutwinkel werden in diesem Falle von der Bezugsrichtung zur Rechten des Körers fais iir, 1e.:cnuhrzeigersinne gemessen, :;o daßder dem Winkel Ti entsprechende

Additionsfaktor, der in den bisher verwendeV.cn Ausdrücken auftaucht, zur vereinfachten Darstellung der tatsächlichen Rechts-Links-Symmetrie als der Matrix inhärent erscheint.) Bei der Bildung des Tr- -Übertragungskanal-Signals werden sämtliche Signalquellen lediglich additiv gemischt ohne Phasenändorung. Zur Bildung des Ta -Übertragungskanal-Signals wird jedes Quellensignal phasenverschoben, um für jede seiner Frequenzkomponenten eine Phasennachellung in bezug auf die entsprechende Tr- -Komponente zu erhalten, die dorn quollenseitigen Azimutwinkel (entweder tatsächlich oder synthetisch erzeugt) bei unveränderter Amplitude entsprechen. Der Tm-IIiIfskaml wird in identischer Weise mit dem T/^ -Kanal erzeugt, außer daß die Richtung der Phasenverschiebung unigekehrt ist. Der T_Q-Kanal wird in gleicher Welse erzeugt wie der T^- oder Trp -Kanal, außer daß jeder Phasenverschiebungwinkel Verdoppelt wird. Vor der Übertragung werden die T_n- und !'-Signale bandpass-gefiltert, υπ deren Inhalt auf einen mittleren Frequenzbereich zu begrenzen, beispielsweise von I30 Hz bis 3 kHz. Da die Band-Pass-Filterung der Ililfskanäle inhärent v/eitere Phasenverschiebungen im Durchlassband erzeugt, werden fü;· d.: e Τλ - und Tv- ~]\>m" 1.e Phasenaus.'leicher vorgesehen, um die ·;ο-wünschten Phasenrel at j <·ηοη in den Signalen beim Über' rn^r:cvi ;;u gewährleisten. (Der Ausdruck "übertragen", wie er hier verwendet wird, schließt selbstverständlich die vorschJ cfloMon Arten von Aufzeichnung ',--der Signalspe i chenin ■; J¹Ur ν \}>: ;■. ''ioro

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BAD ORIGINAL

-37- .ni-co-lo

ψ-

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Wiedergabe, etwa für Sehallnlattenwiedergabe und Tonbänder, als auch die unmittelbare Übertragung über Medien w.ie FM-Rund funkübertragung ein).

Es ist deutlich., daia die Grundsignalpaare IV_n und T₁. oder Tj- und Ta jedes Tonquellensignal mit einer Bezugsphase und einer Asimut-Hrlcennungsphase enthalten, die sich von der Besugsphase um einen Phasenwinkel unterscheidet, der gleich dem Azimutwinkel der Schallquelle ist. Dies ist Urne weiteres für den Pail der Signale Tr und Ta erkennbar, bei denen ein Kanal lediglich die Bezugsphasenkomponente und der andere lediglich die Asimiit-Identifizierungsk-mponente enthält. Dei der anderen Form der paarweisen übertragungss.ignale ist genau die gleiche Signalinformati·. η en!.hai. ton, obgleich Linear-Onerationen erforderlich sind, um die einzelnen r.L.^naL-komnorienUm ::u trennen. Der dritte Kanal T,_;1 enthält jeder. Signal mit einer relativen Phase, die ;leich, jedoch entgegengesetzt ;;ur Azimut-Identifizierungnnhase 1. i e^t,und das vierte Signal T_Q wird in gleicher Weise gebildet wie die Signale Ta oder Tm, außer da,3 die Phase sich von der Bezugs-

" in \ -L·

phase um einen verdoo;eLten Phasenwinkel für.die entsprechende Signalquelle unterscheidet»

Die allgemeine Ausführungsform entsprechend der Übersichtsdarstellung nach Figur 11 ist selbstverständlich auf Ruhd». funkübertragung^ Aufzeichnung oder irgendein anderes Hörprograinm-Wiedergaberaedium anv/endbar» Sie gibt insbesondere dort besondere Vorteile^ wo die erforderliche oder ^ur Verfügung stehende Übertragungsbandbreite ein Problem darsteilt,, da der begrenzte Frequenzbereich der Hilfskanäle eine Anpassung an begrenzte Bandbreiten-Anforderung im Vergleich zu quadro» phonen Systemen ermöglicht, bei denen die gleichen vier Über™ tragungskanMLe jeweils für die Wiedergabesignale an dem dem jeweiligen Kanal zukommenden Ort verwendet werden. Die

/OitS

BAD

ni-co-lo

Nützlichkeit der vier knclierten Kanäle für verschiedene Au fzeiclmungs- und !^-übertragungsverfahren, die bisher für (iie letztgenannte Art der Übertragung vorgeschlagen wurde, ist ersichtlich, und es sei darauf hingewiesen, daß die Wiedergabe in der Zeichnung mit unmittelbarem Speisen der Übertragungskanä'le zuni Dekodierabschnitt sehr schematisch ist, da die als direkte Verbindungen angegebenen Strecken normalerweise die Erzeugung und V/iedererzeugung einer Aufzeichnung oder PH-Übertragung wiedergeben, bei der Multiplex-Technik für die Hilfskanäle angewendet wird. (Es ist evident, daß die Kanäle Tr und Ta nach Figur 11 normalerweise durch T₁- und T_n, bei der Aufaelchnung:.;-einrichtung ersetzt werden, da sich hierfür diese Form besser eignet).

Hol einer bevorzugten Anwendung der; Systems nach Figur Il für die FM-Rund funkübertragun ■; werden die be'den fi rund kanu Ie als Summen- und Di. f ferenzs Lgnal.o einer herkönmlionen mono-kompatib Len Ste re■ i-Rund funk übe rtra^f ;unr; übertragen. Π Le Hi 1 i'sßignale werden mit einer Vast frequenz von ^/j IcM/, geändert und miteinander multi plex-verschaohtel.t, um als zusahimengesetztes Modulaticnssignal eines 7] -nhasenvervjchobenen

3ii-kIIz-Tr<^!igers zu dienen, der in herkömmlicher V/eise bei Lau ts pre ehe r-Zuge ordne te r- Doppe !kanal - F¹M- Übe rt ragunjr; ver-v/t?n- ' det wird, wobei jedoch bisher eine einwandfreie Übertragung wegen der Dandbreitcnerfordernis nicht möglich war. Bei einer weiteren bevorzugten Aus führung; form werden die vier. Kaniile (unter Verwendung der T_T und T-SignaIe als firund-Stcreokanal-

i.i Π

signale) für die lautsprccheridentifixierten Kanäle bei Vier-Kanal-Plattenwiedci'sabesystemen ersetzt, die im "Journal of

tlie Audit > Engineering Society", Band K), Seite 576 beschrieben

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BAD ORIGINAL

-59" ni-co-lo

Die Verarbeitung jedes der vier Übertragungskanäle in der Dekodier-Einrichtung (die beispielsweise einem FM-Empfänger zugeordnet ist) erfolgt vor der Addition zur Bildung jedes Wiedergabesignals, konjugiert zur Behandlung, bei der Erzeugung dieses Übertragungskanalsignals, außer daß die Winkel der Phasenverschiebung den Orten der Lautsprecher anstelle denen der Schallquellen entsprechen. Das Tv- -Signal ist in der Phase wiederum unverändert und. dient weiterhin als Bezugsphase, wobei seine Eignung für diesen Zweck wiederum durch die Bezugsphasen-Verschiebungen beibehalten bleibt, die für den.Betrieb der phasenunabhängigen Phasenschieber erforderlich sind, die bei den anderen Kanälen verwendet werden. Für eine Schallquelle mit gleichem Azimutwinkel· wie der Wiedergabelautsprecner sind die geänderten Ausgangssignale der vier Übertragungskanäle alle in Phase und direkt addierbar.

Als letzten Schritt der Erzeugung des Wiedergabesignals wird jedes Wiedergabesignal durch einen Amnlituden-Egali:;: erer bzw. ein dämpfendes Bandfilter geschickt, das im allgemeinen zu den bei der Bildung der Hilfskanalsignale verwendeten Band-pass-Filter komplementär ist, außer für die urö^e. der Dämpfung. In dem durch die Band-Pass-Filter vollkommen, unbeeinflußten Frequenzbereich dämpfen die Egalisierer oder Entzerrer das jeweilige Signal um 3 dB und die Kompensation für die Leistungsverteilung der Hilfskanäle wird für die angrenzenden oberen und unteren Dämpfungsbereiche der bei der Übertragung eingesetzten Band-Pass-Filter ähnlich bewirkt. Eine besondere Schärfe oder Flankensteilheit der Band-Pass-Filter-Kennlinien und der entsprechenden Entzerrer-Filter-Kennlinien ist aus später noch zu erläuternden Gründen nicht erforderlich.

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BAD

-4o- ni-co-lo

Die numerischen Werte der Kodiermatrix und der Dekodiermatrix und der Gesamt-Wiedergabematrix (für Frequenzen des voll übertragenen Mittenbereichs) sind für jene Bedingungen in Figur 12 wiedergegeben, die den bisher bei herkömmlicher Vierspur-Wiedergabe benutzten entsprechen, wobei jeder Übertragungskanal einem speziellen Lautsprecher bei der "2 plus 2"-Lautsprecheranordnung zugeordnet ist. Zum besseren Verständnis der mit der Kompatibilität auf bereits bestehende monaurale und stereophone Wiedergabeeinrichtungen verbundenen Gesichtspunkte als auch zur Verdeutlichung der Beziehung zwischen den beiden Grundkanälen und den Hilfskanälen entsprechend der Erfindung, werden die Kodier- und Dekodiermatrizen mit in dieser Hinsicht getrennten Matrix-Elementen wiedergegeben. In ähnlicher Weise wird aus Gründen der besseren Verständlichkeit die Gesamt-Wiedergabematrix,wie gezeigt, in nicht vereinfachter Form wiedergegeben, aus der die meisten Terme bei der Erweiterung verschwinden, wie sich bei einer genaueren Unter suchung ergibt. Wie gezeigt, erscheinen beim Verschwindon aller anderen Koeffizienten in der Gesanit-V/iedergabematrix die einzelnen Signalfrequenzen, die in den Signalen T„, und Tq ungedämpft sind, nur in einem einsigen Lautsprecher, da die anderen drei Lautsprecher in jedem Fall mit dem Nullstellenwert beaufschlagt werden, wie zuvor erwähnt.. Da die WiedergäbeSignaIe dieses Typs in Bezugsphase liegen» ist die Wiedergabe dieser Frequenzen genau die gleiche wie im Falle der Direktübertragung jedes Lautsprechersignals von der entsprechenden Schallquelle aus.

Die Matrix-Koeffizienten nach Figur 12 sind selbstverständlich nicht direkt entweder auf Signale anwendbar, deren Frequenzen in den Tm- und Tg-Kanälen gedämpft werden, oder auf Signale, die für die Azimut-Richtungen anders kodiert

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-^iI- n i.-co-lo ·

werden als .es den vier gleichabständig aufgestellten Lautsprechern entspricht. Unter Berücksichtigung der bisherigen Ausführungen ergibt sich, daß Frequenzen, die vollständig außerhalb des Filterdurchlassbereichs (und des entsprechenden Entzerrer -Dämnfungsbandes) liegen, nur in dem Grund-Zwei-Kanal-System übertragen und wiedergegeben werden. Figur 13 zeigt in Polardiagrammdarstellung die Amnlituden- und Phasenwinkel einer Wiedergabe über ein Vier-Kanal-und ein Zwei-Kanal-System als Funktion des Winkels .-zwischen dem Lautcpreche.rort und dem Schallquellenort. Zusätzlich zeigt die Figur in gestrichelter Linienführung die Amplitude der Wiedergabe einer typischen ^l!Übergangs"-Frequenz-Komponente, d. h. einer Frequenzkomponente j, die im Tel L-Dämnfungsbereich (und nachfolgendem relativen Verstärirungsberclch) liegt und einem Zwischen- oder Teilwert von m entspricht. Eine scharfe Definition, des hinter den Signalen Tj- und T^ (oder T_T und T_R, wenn diese Form angewendet wird) übertragenen Frequenzbänder ist damit nicht erforderlich, so daß einfach aufgebaute Filter verwendet werden können,und nicht Filter mit scharfen Begrenzungsflanken erforderlich sind.

Aus Figur Ij5 ist ersichtlich, daß die schmalen "Hinter- -der Rückwärtskeulen des vollen Vier-Kanal-Musters >der Diagramms in Gegenphase zum entsprechenden Teil bei Zwci-Kanal-Überlrogung liegen, obgleich die.Phasen beider Muster in Bereichen von weniger als ⁽)0^K' Unterschied _: ζ v/i sehen dem r.challquellen-Azimut-oder -Seitenwinkel und dem Lautsprecher-Azimut sind. Die bereits erwähnte Begrenzung auf ein Maximum von 90° Phasendifferenz bei diametral gegenüberstehenden Lautsprechern bleibt offensichtlich beibehalten, so daß sich keine einschränkenden Effekte beim psychoakustisehen Höreindruck ergeben. ·

Hörversuche, ergaben, daß die Wiedergabe von Programm-Material, das die bandbreitenbegrenzten Kanäle gemäß diesen Gesichts-

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BAD

-42- ni-co-lo

punkt der Erfindung aufwies, hinsichtlich der, nsychoakuct L-Gchen Eindrucks mindestens genauso gut war, wie die bei herkömmlichen Systemen mit vier diskreten Kanälen mit vol. Ler Bandbreite. Es ergibt sich kein nennensv/erter Verlust an Richtin forma ti on durch die Frequenzbegrenzung in den Hi 1fr.-kanälen, da die psychoakustische Erfassung der Azimut-Richtung in keiner V/eise von den sehr niedrigen Frequenzen oder Frequenzen abhängt, deren Wellenlänge klein im Vergleich zu den Abmessungen des menschlichen Kopfes ist. Schallquellen, die tatsächlich oder scheinbar von Positionen zwischen den Lautsprecherorten aus abstrahlen, konnten durch kritische Hörer hinsichtlich ihrer Richtung besser identifiziert werden als bei herkömmlicher Vier-Kanal-Wiedergabe, die normalerweise solche Signale in gleicher Phase und gleichbcwerteter Amplitude in zwei benachbarten Lautsprechern wiedergibt, um einen solchen Schall zu simulieren. Zumindest bei vielen Hörern erscheint die Phasen- \w,n ,■>.,,■ '; i Vuden-Verte L 1;ι:κ; anderer Lautsprecher bei der Wiedergabe nsychoakustisch nützlich, um eine präzisere Identifikation der Orte synthetislerter Schallbilder zwischen den Lautsprechern zu ermöglichen, aLs dies bei den AmpLltuden-Verhältnissen möglich ist, die sich in benachbarten Lautsprechern bei herkömmlicher Vier-Kanal-Quadrophonie-Praxis ergibt. Es liegt daher durchaus im Rahmen der Erfindung und zweckmäßiger Überlegungen, das System etwa nach Figur 11 für die Herstellung von Vierspur-Bandaufzelchnungen o.dgl. zu verwenden (wobei dann selbstverständlich die Einrichtungen zur Bandbreitenbegrenzung und der kompensierenden Entzerrung weggelassen werden können).

Es ist ersichtlich, dai3 die Prinzipien der Erfindung auch auf höhere Kanalanzahlen ausgedehnt werden können, wobei die beiden Grund-Ubertragungssignale T₁- und T_R oder T^ und T^ für die Wiedergabe auf einer Einrichtung beibehalten werden, die nicht in der Lage ist, die Hilfskanäle zu verarbeiten.

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BAD ORK3WAL

-4^- ni-co-lo ^:

Zusätzlich zur Hinzufügung solcher Hilfskanäle für die zunächst beschriebenen Zwei-Kanal-Systeme, die als "'kompatible Zusätze" zu den grundlegenden Zwei-Kanal-Systemen anzusehen sind, lassen sich die.Prinzipien der Erfindung auch auf Vielkanalsysteme anwenden, die alle bestimmten Teil- oder Seitenwinkeln in gleicher Weise zugeordnet sind wie-die Signale T_L und T_R den Richtungen "links" und "rechts". d. h. die Signale können entweder unmittelbar oder für andere Lautsprecherpositionen in dekodierter Form wiedergegeben werden.

Zum Verständnis dieses Aspekts der Erfindung sei zunächst ein weiterer theoretischer Gesichtspunkt der bereits beschriebenen grundlegenden Zwei-Kanal-Aus führungen erläutert'. Dei der bisherigen Diskussion sind die Seitenwinkel θ und 0 für alle Kanäle als vom gleichen Bezugsazimut aus gemessen angesehen worden. Wie bereits erwähnt,erzeugt dies geringfügig verschiedene Kodierungsfunktionen für die "linken" und "rechten" Übertragungssignale T,- und T_R, die bei der Erzeugung der Wiedergabesignale für die Lautsprecher bei der gegenüberstehenden Seitenanordnung unverändert bleiben. Wird ein Winkel θ' für. jede Schallquelle zugrundegelegt, der für T_r als "linke" Richtung oder linker Seitenwinkel und für T^ als "rechte" Richtung oder rechter Seitenwinlcel gemessen wird· so läßt sich die Kodierfunktion oder der Mischungs- oder Kodierungskoeffizient für beide Übertragungssignale wie fol^t ausdrücken:

je-¹ 1 + cos θ' + j sin θ' - 1 + e

Aus sofort einleuchtenden Gründen läßt sich dies in folgende Form umschreiben:

+ I- cos θ · + λ j Si_{n θ}

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-kk- ni-co-lo

(Dem Leser mag bereits aufgefallen sein, daß diese Wiedergabe nach Bruchteilen oder Anteilen bisher lediglich aus Gründen der einfacheren Darstellung für Anwendungsfälle nicht berücksichtigt wurde, obwohl eine genaue Darstellung dies erfordern würde. Es wurde beispielsweise auf das Fallenlassen eines Vervielfachungfaktors "2" bei Ableitung der Gleichung (j5) aus den Gleichungen (1) und (2) hingewiesen) .

Der obige Ausdruck zur Bildung jedes Übertragungssignols aus den Quellensignalen unter Verwendung der Richtung, der das Übertragungssignal entspricht, als Bezug für den ßeitonv/inkel der Quelle sei als f„ (θ¹) bezeichnet, wobei die Indexangabe die Kodierfunktion für jeden der beiden Kanäle angibt.

In ähnlicher V/eise läßt sich die Dekodierfunktion f_? (0') für jeden Übertragungskanal bei der Bildung jedes Wiedergabesignals wie folgt darstellen:

» ⁺ h cos 0' -j si_n 0i

worin mit 0^! der Seitenwinkel des Wiedergabenignals in bezug ■auf die Richtung bezeichnet ist, der das Übertragung:^jgnnl entspricht. Die summierte oder Gecamt-Wiedergabesignal funkt:! >;n wird selbstverständli ch durch diese Änderung des bei der Kodierung und Dekodierung verwendeten Bezugspunkts nJcht beeinflußt und bleibt die gleiche wie die Kodierfunktion, außer für das Differenz-Winkelargument J\ .

Für eine größere Anzahl von Übertragungssignalen,die gleichabständigen Richtwinkeln entsprechen, können ähnliche Kodierfunktionen (und konjugierte Dekodierfunktionen) angewendet werden. Für drei Kanäle mit 120°-Abstand lautet die Kodier-

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ni-co=lo

funktion:

f₃ (θ⁽) - ί +· f cos θ¹

die Dekodierfunktion von 0f^s ist identisch (die Punktion weist keinen Imaginärterm auf)» Die Gesamtwiedergabefunktion ist wiederum identisch mit der Kodierfunktion, abgesehen vom Differenzwinkelargumentο Es ist ersichtlich, daß diese Gesamtfunktion genau die gleiche wie jene ist, die sich beim unmodifizierten kompatiblen Drei"Kanal-System entsprechend der obigen Gleichung (5) ergab. Es läßt sich .zeigen, daß die "kompatiblen" und "gleichabständigen" Übertragungssignale jeweils lineare Kombinationen der anderen sind, d. h. voneinander durch Umkehr der linearen Kombination .gewonnen werden können, die keine Änderung des Informationsin-

halts bewirkt.

Für vier Kanal-Übertragungssignale (primäre Übertragungssignale bei jeweils 90°) ergibt sich die Kodierfunktion für jede wie folgt:

^f4 (^θ<) ~τ+α ^cos 0^{1 +}icos 20^f +A j sin ₂Q'

wiederum ist die Gesamt-Wiedergabe die gleiche wie bei dem "kompatiblen" Vier-Kanal-System (unverändert), das oben diskutiert wurde und sich aus linearer Transformation ergibt. Damit ist ersichtlich, daß der hier oder in den nachfolgenden Ansprüchen enthaltene Bezug auf irgendwelche speziellen Matrizierung- oder Kodierungsgleichungen die jeweiligen linearen Transformationsvarianten einschließen.

Diese Kodierung kann selbstverständlich bei der Herstellung von Vierspuraufzeichnungen mit diskreten Signalen angewendet werden, die sich mit irgendeiner gewünschten Lautsprecheranordnung wiedergeben lassen,oder die Wiedergabesignale können

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-46- ni-co-lo

für die verbesserte Klangbild-Lokalisierung gewöhnlicher Wiedergabeeinrichtungen mit diskreten Kanälen aufgezeichnet werden, wie sie oben in Verbindung mit Figur 11 erläutert wurden oder auch für andere Zwecke, bei denen keine Monaural- und Stereo-Kompatibilität verlangt wird, wie bei den zuvor erwähnten Ausführungsformen der Erfindung.

Es kann gezeigt werden, daß eine v/eitere Auedehnung dieses speziellen Verfahrens zur Kodierung und Dekodierung gemäß der Erfindung sich auf irgendeine Anzahl von η-Kanälen anwenden läßt, bei denen gleichabständige Seitenwinkel vorgesehen sind, die sich für irgendeine ungeradzahlige Anzahl von Kanälen durch

2 n-1

f (Θ¹) = n" (A ⁺ cos Θ¹ + cos 2Θ¹ + .... + cos 2 Θ')

und für jede gerade Anzahl von Kanälen durch

2
f_n (Θ') = rf ( i + cos θ' + cos 2Θ' + ...

_{+ C}os ϊψ- θ') + ~ (cos ^ Θ'+ j sin j Θ') ausdrücken läßt.

Es ist ersichtlich, daß die Vielfalt der speziellen Kcclier- und konjugierten Dekodierfunktionen, die zur Ausführung dos Grundgedankens der Erfindung aufstellbar sind, umso größer wird, je größer die verfügbare Kanalzahl ist. Die beschriebenen Ausführungsformen erläutern jeweils die einfachste Reallsierungsmöglichkeit insbesondere bei Übertragungskanälen, deren Anzahl größer als 2 ist. Es lassen'sich ohne weiteren komplexere Funktionen aufstellen, bei denen numerische Pakt. >ren in Koeffizienten verschiedener Komponenten auftreten, die mehr oder weniger dem einzigen, zuvor erläuterten Paktor m analog sind, und es lassen sich daraus lineare Kombinationen ableiten.

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■47- ni-co-lo

Dem Fachmann wird die Aufstellung.weiterer Varianten der speziellen Ausführungsform der Erfindung möglich sein, die hier zur Illustration und Beschreibung ausgewählt wurden. So ergibt sich beispielsweise bei'einem Austausch von j und -j für irgendeinen Kodier- und Dekodiervorgang ein offensichtliches Äquivalent und ebenso lassen sich andere weniger offensichtliche Äquivalente ableiten»

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Claims (1)

1. - 48 - ni-go-Ιο

   PATENTANSPRÜCHE

   π ■

   (1/ Verfahren zur Wiedergabe von richtungsorientierfcer Schallinformation, bei dem Quellensignale, die Schallen aus Quellen mit verschiedenen Peil- oder Seifeenwinkeln θ entsprechen, zur Bildung von Ubertragungssignalen kodiert und die Ubertragungssignale zur Erzeugung von Signalen fiir die Schallwicdergabe aus Orten mit Peil- oder Seitenwinkeln 0 dekodiert werden, wobei wenigstens eines der Übertragungssignale Unterschiedliche Mischungskoeffizienten aufweist, die annähernd den Werten einer Ein-Variablen-Funktion (Punktion mit einer Variablen) des Seitenwinkels θ der jeweiligen Schalle entsprechen und wobei jedes Wiedergabesignal dadurch erzeugt wird, daß jedem Übertragungssignal ein Mischungskoeffizient aufgeprägt wird, der für den Wiedergabe-Heitenwinkel annähernd dem Wert einer Ein-Variablen-Funktion von 0 entspricht und bei dem die erhaltenen Signale addiert werden dadurch gekennzei chne t, daß die Summe aller Produkte aus der Punktion Θ, die den Quellensignalen bei der Bildung jedes ÜbertragungsSignaIs aufgeprägt wird, mit der Punktion 0, die dem Übertragungssignal bei Erzeugung jedes Wiedergabesignals aufgeprägt wird, eine Ein-Variablen-Funktion der Differenz zwischen dem Winkel θ und 0 ist, deren maximaler Absolutwert bei einem Bezugs-Differenzwinkel liegt und die einen relativ kleinen Absolutwert bei diametral entgegengesetztem Differenzwinkel sowie Absolutwerte bei Zwischenwinkeln aufweist, die symmetrisch zu der so festgelegten Achse liegen.

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   49 - ni-eo-lo

   2. Verfahren nach Anspruch I₃ bei dem die Erzeugung von Signalen mit richtungsorientierter Hörinformation die Kodierung von Quellensignalen, die Schallen mit verschiedenen Peil- oder Seitenrichtungswinkeln entsprechen, zur Bildung von Übertragungssignalen umfaßt, die zur Erzeugung von Wiedergabesignalen dekodierbar sind, wobei wenigstens eines der Übertragungssignale unterschiedliche Mischungskoeffizienten aufweist, die im wesentlichen Werten einer Ein·=Variablen-Funktion des Seitenrieiitungswinkels 9 der jeweiligen Schalle entspricht ,dadurch geken. nzei c h η e t, daß die die Mischlingskoeffizienten aller- Übertragungssignale bestimmenden Punktionen dadurch charakterisiert sind_s daß bei ihrer Multiplikation mit der konjugierten Funktion irgendeines anderen Winkels 0 und Addition aller Produktfunktionen die Summe lediglich eine Punktion.der Winkeldifferenz'für alle Werte von θ und 0 ist und einen maximalen Absolutwert bei einem Bezugs-Differenzwinkel, einen relativ kleinen Absolutwert beim diametral entgegengesetzten Differenzwinkel und Absolutwerte bei Zwischenwinkeln aufweist, die symmetrisch zu der so festgelegten Achse liegen» . .

   j5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ e i ah net, daß zur Erzeugung von zwei Übertragungssignalen, die für monaurale und stereophone Wiedergabe kompatibel .sind, die Übertragungssignale gemäß einem der folgenden Gleichungspaare darstellbar sinds

   T ra T^ e ■" / H α ~ ^

   und

   0 9815/0919"

   50 ni-co-lo

   τ - £* s

   X k-i Jc

   η JiO⁺^f)

   T - V] S β * 2* ^ k-1 ^k

   worin mit S, das k-t Quellensignal mit Θ, der Peiloder Richtungsseitenwinkel zwischen dem dadurch wie festgelegten Schallort und einem zentralen Seitenbezugsort sowie mit j die Wurzel aus -1 bezeichnet sind.

   4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzei c hn e t, daß bei der Erzeugung von drei Übertragungssignalen zwei der Übertragungssignale entsprechend dem Verfahren nach Anspruch 3 gebildet werden, während das dritte Ubertragungssignal sich darstellen läßt durch die

   Punktion: * ^

   k»l ^κ

   5· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzei c hnet, daß bei der Bildung von vier Übertragungssignalen drei dieser Übertragungssignale entsprechend dem Verfahren nach Anspruch 4 erzeugt werden und das vierte Ubertragungssignal darstellbar ist durch die Gleichung:

   k-l

   6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungssignale entsprechend den Größen Tm und Tq einen v/esentlich schmäleren Frequenzbandbereich einnehmen als das erste Übertragungssignalpaar

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   - 51 - ni-co-ίο

   7. Schallaufzeiehnungsträger,-dadurch gekennzeichnet, daß die darauf aufgezeichneten Übertragungssignale entsprechend den Vorschriften der Ansprüche 2, "$> '+* 5 und/oder 6 ausgebildet sind«

   8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Wiedergabe der . richtungsorientierten Schallinformation die Dekodierung der Übertragungssignale zur Bildung von Signalen für dJe Schallwiedergabe an Orten mit Seitenrichtungswinkeln -0 umfaßt, wobei jedes Wiedergabesignal dadurch erzeugt, wird, daß jedem Übertragungssignal ein Mischungskoeffizient aufgeprägt wird, der im wesentlichen dem.Wert einer Ein-Variablen-Punktion von 0 für den betreffenden Seitenrichtungswinkel entspricht und wobei die erhaltenen Signale addiert werden, dadurch gekennzeichne t, daß die die aufzuprägenden Mischungskoeffizienten bestimmenden Punktionen von 0 dadurch charakterisiert sind* daß bei ihrer Multiplikation mit der konjugierten Punktion irgendeines anderen Winkels θ und Addition aller Produktfunktionen, die Summe lediglich eine Punktion der Winkeldifferenz für alle Werte von 0 und θ ist und einen maximalen Absolutwert bei einem Bezugs-Winkel, einen relativ kleinen Absolutwert beim diametral entgegengesetzten Differenzwinkel und Absolutwerte bei Zwischenwinkeln aufweist, die symmetrisch zu der so festgelegten Achse liegen.

   9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzei c h-* net, daß zur Erzeugung von Wiedergabesignalen aus wenigstens zwei tibertragungssignalen T-r und T-o oder Tj- und Ty\ jedes Wiedergabesignal P, wenigstens zum Teil aus diesen Übertragungssignalen durch Mischung hinsichtlich der Ampli-r tuden- und Phasenbeziehung entsprechend der folgenden Bestimmung erzeugt wirds . .

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   - 52 - ni~co-lo

   oder

   + Τ* e

   10. Verfahren nach Anspruch 9 zur Erzeugung von Wiedergabe-Signalen aus den beiden Übertragungssignalen und wenigstens einem dritten Übertragungssignal T„, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Wiedergabesignal P. die Komponente

   j (0 +Έ)
   T_T β 2

   zuaddiert wird.

   11. Verfahren nach Anspruch 10 zur Erzeugung von Wiedergabesignalen aus den drei Ubertragungssignalen und wenigstens einem vierten Übertragungssignal Tq, dadurch g e k e η n- z e i c h η e t, daß jedem Wiedergabesignal P. die Komponente

   _v -2 j (J^ ⁺ Ir

   Τβ Χ 2

   ..Q

   zuaddiert wird.

   12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzei c hn e t, daß bei der Erzeugung von Wiedergabesignalen aus den Übertragungssignalen, von denen das dritte und vierte

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   53 - ni-co-lo

   einen schmäleren Prequenzbandbereich einnimmt als die ersten beiden, der schmälere Frequenzbandbereich jedes der Wiedergabesignale nach der Bildung individuell und identisch gedämpft wird»

   Ij5· Verfahren zur Hörwiedergabe, bei dem mehrrichtungsorientierte Schallsignale in zwei auch für monaurale- und stereophone Lautsprecherwiedergabe geeigneten Kanälen übertragen werden und bei dem die Signale hinsichtlich Amplituden- und Phasenrelation in einer für die Quellenrichtung kennzeichnenden Weise kodiert und zur Bildung von mehr als zwei Lautsprecher-Wiedergabesignalen, dekodiert werden, wobei Quellensignale aus jeder Richtung jedoch in unterschiedlicher Relativ-Amplitude in einer Mehrzahl solcher Wiedergabesignale erscheinen* dadurch gekennzeichne t_s daß die Signale in wenigstens einem Hilfskanal in einer Amplituden- und Phasenrelation übertragen werden, die unterschiedlich kennzeichnend für die Quellenrichtungen ist, daß alle übertragenen Signale durch Matrizierung aller iJbertragungskanäle dekodiert werden, um Wiedergabesignale so zu erzeugen, daß Quellensignale aus einer Richtung, die genau irgendeiner Lautsprecherposition entsprechen, im wesentlichen ausschließlich im Wiedergabesignal des betreffenden Lautsprechers erscheinen„

   14. Verfahren zur Hörwiedergabe von mehrrichtungsorientierten Quellensignalen* dadurch gekennzei chnet, daß die Quellensignale in zwei auch für die Wiedergabe über monaurale und stereophone Einrichtungen eingerichteten Übertragungskanälen und wenigstens einem weiteren nicht durch solche Einrichtungen wiedergebbaren Kanal

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   ni-co-lo

   22Λ9039

   übertragen werden, wobei der weitere Kanal eine gegenüber den ersten beiden Kanälen wesentlich schmälere Frequenzbandbrei te aufweist, daß die Kanäle zur Bildung von mehr als zwei Richtungswiedercabe-Signalen matriziert werden, und daß der schmälere Frequenzbandantoll jedes der Wiedergabesignale einzeln und identisch Gedämpft wird, um die Frequenzkomponenten der Quellensißnale auf ihre ursprüngliche Relativ-Amplitude zu bringen.

   15· Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtzahl der Übertragungskanäle der Anzahl der Wiedercabesignale gewählt wird.

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   Leerseste