DE2264023A1 - Dekodierer fuer eine matrix-vierkanalanordnung - Google Patents

Dekodierer fuer eine matrix-vierkanalanordnung

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DE2264023A1
DE2264023A1 DE2264023A DE2264023A DE2264023A1 DE 2264023 A1 DE2264023 A1 DE 2264023A1 DE 2264023 A DE2264023 A DE 2264023A DE 2264023 A DE2264023 A DE 2264023A DE 2264023 A1 DE2264023 A1 DE 2264023A1
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Susumu Takahashi
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S3/00Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic
    • H04S3/02Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic of the matrix type, i.e. in which input signals are combined algebraically, e.g. after having been phase shifted with respect to each other

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Description

  • Dekodierer für eine Matrix-Vierkanalanordnung Die Erfindung betrifft einen Dekodierer, der für die Verwendung in einer Matrix-Vierkanalanordnung geeignet ist, wobei die ursprünglichen Vierkanalsignale zu Zweikanalsignalen kodiert und die Zweikanalsignal zu Vierkanalsignalen so dekodiert werden, daß sie den ursprünglichen Signalen genau gleichen.
  • Neuerdings sind verschiedene zarten von Matrix-Vierkanalwiedergabesystemen entwickelt worden, bei welchen die ursprünglichen Vierkanalsignale it Zweikanalsignale umgesetzt, die Zweikanalsignale über ein Übertragungsmedium, wie eine Stereoschaliplatte, ein Elagnetband oder ein frequenzmoduliertes Stereo-Rundfunkübertragungssystem, einem Dekodierer übermittelt werden, wo sie zu Vierkanalsignalen umgesetzt werden, die den ursprünglichen Signalen genau gleichen} d die dekodierten Vierkanalsignale vier um einen Zuhörer herum angeordneten Lautsprechern zugeführt werden. Ein typisches Beispiel dafür ist die bekannte "CBS SQ-Anordnung".
  • Da der Dekodierer bei dem herkömmlichen SQ-System vier aufwendige Phasenschieber erforderlich macht, ist der Aufbau des Dekodierers kompliziert und kostspielig.
  • Obwohl bei dem SQ-System die Trennung zwischen den vorderen Kakalten und zwischen den hinteren Kanälen vollkommen ist, ist die Trennung zwischen den vorderen und hinteren Kanälen unzureichend.
  • Ein ernsthaftes Problem ergibt sich insbesondere durch die schlechte Trennung zwischen den hinteren und vorderen Kanälen für Signale1 deren Lage vorn in der Mitte oder hinten in der Hitte zu bestimmen ist.
  • Die dör Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Dekodierer von einfachem und nicht aufwendigen Aufbau zu schaffen, der maximal drei Phasenschieber erfordert.
  • Der Dekodierer soll speziell für die Verwendung in dem SQ-System geeignet sein und soll die Trennung zwischen den vorderen und hinteren Kanälen verbessern können, indem bei dem vorstehend beschriebenen Typ eines Dekodierers zusätzlich Einrichtungen für die Verwendung in dem SQ-System vorgesehen werden.
  • Dies wird erfindungsgemäß durch einen Dekodierer zum Dekodieren eines ersten Kanalsignals, das normalerweise ein vorderes Signal und zwei hintere Signale mit einer Phasendifferenz von 90° enthält, und eines zweiten Kanalsignals rreicht, das normalerweise ein weiteres vorderes Signal und die beiden hinteren Signale enthält, die eine Phasendifferenz von 90° haben, so daß Wiedergabe-Vierkanalsignale erzeugt werden, die zwei vorderen Lautsprechern und zwei hinteren Lautsprechern zugeführt werden, welche um den Zuhöhrer angeordnet sind. Dieser Dekodierer umfaßt eine erste Matrixschaltung, die für die Aufnahme des ersten und zweiten Kanalsignals zur Bildung eines Differenzsignals zwischen dem ersten und zweiten Kanalsignal geschaltet ist. eine zweite Matrixschaltung, die für die Aufnahme des ersten und zweiten Kanalsignals zur'Bildung eines Summensignals des ersten und zweiten Kanalsignals geschaltet ist, eine dritte Matrixschaltung, die für die Aufnahme der Ausgangssignale der ersten Matrixschaltung und der zweiten Matrixschaltung zur Bildung eines Ausgangssignals geschaltet ist, das einem der hinteren Lautsprecher zugeführt wirds durch eine vierte hatrixschaltung, die für die Aufnahme der Ausgangssignale der ersten Matrixschaltung und der zweiten Matrixschaltung zur Bildung eines Ausgangssignals geschaltet ist, das dem anderen der hinteren Lautsprecher zugeführt wird1 durch wenigstens einen Phasenschieber, der zwischen die erste und zweite Matrixschaltung sowie die dritte und vierte Matrixschaltung geschaltet ist, um eine Phasendifferenz von etwa 90° zwischen den Ausgangssignalen aus der ersten und der zweiten Natrixschaltung zu erzeugen, durch erste und zweite Koppelungseinrichtungen zum.
  • Koppeln des ersten und zweiten Kanalsignals mit den zugeordneten Lautsprechern der beiden vorderen Lautsprecher, durch dritte und vierte Koppeleinrichtungen für die Koppelung der Ausgänge von der dritten und vierten Matrixschaltung mit den jeweiligen Lautsprechern der beiden hinteren Lautsprecher.
  • Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
  • Fig. 1 zeigt in einem Schaltbild einen Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Dekodierers.
  • Fig. 2A und 2H zeigen Vektordiagramme von Zweikanalsignalen, wie sie bei einem Matrix-Vierkanalsystem verwendet werden1 für das der Dekodierer geeignet ist.
  • Fig. 3A bis 3D zeigen Vektordiagramme von Vierkanalwiedergabesignalen, die von einem herkömmlicllen Dekodierer erzeugt werden Fig. 4A bis 4D zeigen Vektordiagramme von Vierkanal-Wiedergabesignalen, die von einem Dekodierer erzeugt werden.
  • Fig. 5 zeigt ein Schaltbild einer idealen Ausführungsform eines Dekodierers gemäß der Erfindung.
  • Fig. 6 zeigt eine Modifizierung der Schaltung von Fig. 5.
  • Fig. 7 zeigt ein Schaltbild eines Phasenschiebers.
  • Fig. 8 zeigt in einem Diagramm die Phasenverschiebungskennlinie des Phasenschiebers von Fig. 7.
  • Fig. 9 zeigt in einem Diagramm die Trennungskennlinie zwischen den hinteren Signalen, die man durch Verwendung des Phasenschiebers von Fig. 7 in dem Dekodierer von Fig. 1 erhält.
  • Fig. lo zeigt ein Blockschaltbild eines modifizierten Dekodierers, mit welchem die Trennung zwischen den vorderen und hinteren Kanälen verbessert werden kann.
  • Fig. 11 zeigt ein Beispiel der in Fig. lo gezeigten Verstärker mit variabler Verstärkung.
  • Fig. 12 zeigt die Beziehung zwischen den Verstärkungen der Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß Fig. lo und der Phasendifferenz zwischen Zweikanalsignalen.
  • Bei dem in Fig. 1 gezeigten Grundaufbau eines erfindungsgemäßen SQ-Dekodierers sind zwei vordere Lautsprecher SFR und SFL und zwei hintere Lautsprecher SL und SRR so angeordnet, daß sie einen Zuhörer 1 in einem Raum 2 für das Zuhören umgeben, wie dies bei den herkömmlichen Vierkanalwiedergabesystemen bekannt ist. Von einem SQ-Matrix-Vierkanalmedium, beispielsweise einer Stereo-Schallplatte, einem Magnetband oder einem frequenzmodulierten Stereoempfänger, werden ein erstes Kanalsignal oder linkes Signal L und ein zweites Kanalsignal oder rechtes Signal R erzeugt, die in einer stereophonen Beziehung stehen. Das linke Signal L wird dem Lautsprecher SFL über einen Leistungsverstärker 3 als das Signal FL' für vorne links zugeführt, während das rechte Signal R dem Lautsprecher SFR über einen Leistungsverstärker 4 als Signal FR' für vorn rechts zugeführt wird. Weiterhin werden das linke und das rechte Signal L bzw. R einer ersten Matrixschaltung 5, die ein Differenzsignal L - R erzeugt, und einer zweiten Matrixschaltung 6 zugeführt, die ein Summensignal L + R erzeugt. Das Summensignal L + R wird durch einen -90° Phasenschieber 7 geführt, wodurch ein Signal erzeugt wird, dessen Phase um 90° bezüglich des Differenzsignals L - R nacheilt. Das Differenzsignal L - R und das phasenverschobene Summensignal L + R werden parallel zu bzw. über einer dritten Matrixschaltung oder einer Suhtrationsschaltung 8 mit Widerständen 9 und io von gleiciiem Wert sowie einer Umkehrstufe 11, die in Reihe geschaltet sind, und einer vierten Matrixschaltung oder Addierschaltung 12 angelegt, die in Serie geschaltete Widerstände 13 und 14 von gleichem Wert aufweist. Von der Verbindung zwischen den Widerständen 9 und lo der dritten Matrixschaltung 8 wird ein Signal RL' für hinten links abgenommen und dem Lautsprecher SRL über einen Leistungsverstärker 15 zugeführt, während von der Verbindung zwischen den Widerständen 13 und 14 der vierten Matrixschaltung 12 ein Signal RR' für hinten rechts abgenommen und dem Lautsprecher SRR über einen Leistungsverstärker 16 zugeführt wird.
  • Der Zweck des Phasenschiebers 7 besteht darin, eine 90°-Differenz zwischen dem Differenzsignal L - R und dem Summellsignal L + R herzustellen. Anstelle des Einsetzens des -9o Phasenschiebers 7 in die Schaltung des Summensignals L + R ist es auch möglich, einen +90 Phasenschieber in die Schaltung des Differenzsignals L - R einzusetzen. Der Phasenschieber 7 kann ein +90° Phasenschieber sein, wobei in diesem Fall die Umkehrstufe 11 in die vierte Matrixschaltung 12 geschaltet wird. Alternativ kann ein -9o0 Phasenschieber in die Schaltung des Differenzsignals L - R geschaltet werden, wobei in diesem Fall ebenfalls die Umkehrstufe 11 in der vierten Matrixschaltung 12 angeordnet wird. Der Phasenschieber 7 ist so ausgelegt, daß er eine abgegrenzte bzw. bestimmte Phasendifferenz zwischen seinen Eingangs- und Ausgangssignalen über dem ganzen Tonfrequenzbereich gibt.
  • Der SQ-Dekodierer gemäß Fig. 1 arbeitet folgendermaßen: Das linke Signal L und das rechte Signal R, die von einem SQ-Matrix-Vierkanalmedium wiedergegeben werden, werden durch folgende Gleichungen ausgedrückt: L = FL + o,7RR + o,7RL-9o0 R = FR + o,7RR /' <+90° - o,7RL wobei FL, FR, RL und RR die ursprünglichen Vierkanalsignale sind. Die Vektordiagramme der Signale L und lt sind in den Figuren 2A bzw. 2B gezeigt.
  • Von einem herkömmlichen SQ-Dekodierer wiedergegebene Vierkanalsignale werden durch foLgende Gleichungen ausgedrückt: FL1 = FL + 0,7RR + 0,7RL <-90° FR1 = FR + o,7RR L+90° - o,7RL RL1 = RL + o,7FLi+9o0 - 0,7FR RR1 = RR + o,7FL + 0,7FR<-90° Die Vektordiagramme dieser wiedergegebenen Vierkanalsignale sind in den Figuren JA bis 3D gezeigt.
  • Die wiedergegebenen Vierkanalsignale FL', , FR', RL' und RR' die von dem SQ-Dekodierer gemäß Fig. 1 erzeugt werden, werden durch folgende Gleichungen ausgedrückt: FL' = FL + o,7RR - jo,7RL FR' = FR + jo,7RR - o,7RL RL' = 1/2{L - lt + j(L t = 1/2{L + jR -(R - jL) = 1/2 {-j1,4RL + FL + jFR -(-1, 4RL - jFL + FR)} = 1/2 (2RL <-45° + 1,4FL<+45° + 1,4RR <+135°) = RL<-45° + 0,7FL <+45° + 0,7FR<+135° RR' = 1/2{L - R - j(L + R)} = 1/2{ { L - jR -(R + jL) = 1/2{1,4RR + FL - jFR -(j1,4RR + jFL + FR)3 = 1/2(2RR <-45° + 1,4FL <-45° + 1,4FR <-135°) + RR<-45° + 0,7FL <-45° + 0,7FR <-135° Die Vektordiagramme dieser wiedergegebenen Vierkanalsignale sind in den Figuren 4A bis 45 gezeigt. Man sieht, daß die Vektordiagramme der wiedergegebenen vorderen Signale FL und FR' die gleichen sind, wie die der Signale FL1 und FR1, wie sie in den Figuren 3A und 3B gezeigt sind. Aus den Vektordiagrammen der wiedergegebenen hinteren Signale RL' und RR', die in Fig. 4C und 4D gezeigt sind, sieht man, daß die ursprünglichen Signale RL und RR, die darin enthalten sind, in Phase zueinander liegen, obwohl sie bezüglich der ursprünglichen Signale FL und FR, die in den wiedergegebenen vorderen Signalen FL' und FR' gemäß Fig. 4A und 4B enthalten sind, in der Phase um 450 nacheilen. Die Trennung zwischen den wiedergegebenen vorderen Signalen FL' und FR' bezüglich der ursprünglichen vorderen Signale FL und FR sowie die Trennung zwischen den wiedergegebenen hinteren Signalen RL' und RR' bezüglich der ursprünglichen hinteren Signale IU und HR ist so vollkommen wie in dem herkömmlichen Dekodierer.
  • Obwohl die vorstehende Beschreibung auf der Annahme basiert, daß der in Fig. 1 gezeigte Phasenschieber 7 den Eingangssignalen über dem ganzen Tonfrequenzbereich Phasenverschiebungen eines definierten Betrags erteilt, ist dies in der Praxis mit einem einzigen Phasenschieber nicht möglich.
  • Um die gewünschten Phaseneigenschaften des SQ-Systems über dem ganzen Tonfrequenzbereich aufrechtzuerhalten, ist es aus diesem Grund vorteilhaft, einen SQ-Dekodierer zu verwenden, wie er in Fig. 5 gezeigt ist, in der die Schaltelemente, die denen von Fig. 1 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Dekodierer werden die Ausgangssignale aus den Phasenschiebern 7B und 7C, die so geschaltet sind, daß sie das linke Signal L bzw. das rechte Signal R aufnehmen, als vordere Signale FL' bzw. FR' verwendet und der ersten Matrixschaltung 5 zugeführt. Die zweite Matrixschaltung 6 ist für die direkte Aufnahme des linken Signals L und des rechten Signals lt vorgesehen.
  • Die d - 0 Phasenschieber 7B und 7C haben die gleiche Frequenzphasenverschiebungskennlinie, wobei der Betrag der Phasenverschiebung t abhängig von der Frequenz variiert. Der d - 9o Phasenschieber 7A, der eine um 909 nacheilende Phasenkennlinie bezüglich der Phasenschieber 7B und 7C über dem ganzen liörfrequenzbereich hat, ist mit der Ausgangsscite der zweiten Matrixschaltung 6 verbunden. Man sieht, daß zwischen dem Ausgangssignal (L - R) der ersten Matrixschaltung 5 und dem Ausgangssignal (L + R)L?-9o0 des Phasenschiebers 7A über dem ganzen Tonfrequenzbereich eine 90°-Phasendifferenz vorliegt. Deshalb kann mit dem Dekodierer gemä Fig. 5 die gleiche Funktion wie mit dem herkömmlichen Dekodierer durch Verwendung von drei Phasenschlebern 7A, 7B und 7C ausgeübt werden. Da es in diesem Fall erforderlich ist, dan ein Phasenschieber mehrere Pllasenschieberzustnde hat, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, bietet die Möglichkeit des Weglassens eines Phasenschiebers einen bedeutenden wirtschaftlichen Vorteil.
  • Fig. 6 zeigt eine Modifizierung des in Fig. 5 gezeigten Dekodierers, wobei anstelle der Phasenschieber 7B und 7C gemäß Fig. 5 ein einziger 9 0°-Phasenschieber 7D benutzt wird, der die gleiche Phasenverschiebungskennlinie hat und mit der Ausgangsseite der ersten Matrixschaltung 5 verbunden ist, wodurch man eine 90° Phasenverschiebung zwischen dem Differenzsignal L - R und dem Summensignal L * R über dem ganzen Tonfrequenzbereich erhält und somit eine perfekte Trennung zwischen dem hinteren Signalen RL' und RR' erzielt.
  • Obwohl bei dem Dekodierer gemäß Fig. 6 Phasendifferenzen auftreten, die abhängig von den Frequenzen zwischen den wiedergegebenen vorderen Signalen FL' und FR' und den wiedergegebenen hinteren Signalen RL' und RR' variieren, beeinträchtigen solche PhaseWdifferenzen irgenwelche praktischen Probleme nicht.
  • Der Phasenschieber 7, der bei dem in Fig. 1 gezeigten Dekodierer verwendet wird, kann durch einen in Fig. 7 gezeigten Phasenschieber ersetzt werden, der eine Phasenver3chiebungskennlinie hat, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist. Der Phasenschieber von Fig. 7 hat einen Transistor 20, dessen Rollektor-Emitter-Weg parallel zu einer Versorgungsquelle +B und blasse geschaltet ist. Parallel zum Kollektor-Emitter-Weg ist eine Reihenschaltung mit einem Kondensator 21 und einem Widerstand 22 vorgesehen. Die Basiselektrode des Transistors 2o ist so geschaltet, daß sie ein Eingangssignal empfängt, d. h. in diesem Fall das Summensignal L + R, wobei das phasenverschobene Summensignal von der Verbindung zwischen dem Kondensator 21 und dem Widerstand 22 angenommen wird. Verschiedene Schaltelemente des in Fig. 7 gezeigten Phasenschiebers sind so ausgewählt, daß der Phasenwinkel des Ausgarlg3sign.als um -90° bezüglich des Eingangssignals bei einer vorher festgelegten Frequenz f@@ beispielsweise bei 1 kHz, auf dem Tonfrequenzband verschoben ist. Demzufolge ist bei der Frequenz f@ eine 90° Phasendifferenz zwischen dem Summensignal L + R und dem Differenzsignal L - R gegeben, so daß die Trennung zwischen den hinteren Signalen RL' und RR' bei der Frequenz fO, wie in Fig. 9 gezeigt, unendlich groß ist. Bei einem SQ-Dekodierer, der nur einen Phasenschieber aufweist, wie er in Fig. 7 gezeigt ist, ist die Trennung zwischen den wiedergegebenen hinteren Signalen RL' und RR' in einem Frequenzband, das von der vorher festgelegten Frequenz f abgesondert 0 ist, unzureichend, was aus Fig. 9 zu ersehen ist. Diese unzureichende Trennung bedingt jedoch keine wesentlichen Schwierigkeiten.
  • Bei dem SQ-System ist sowohl die Trennung zwischen den vorderen Signalen FL' und FR' als auch zwischen den hinteren Signalen RL' und RR' unendlich, was durch die oben beschriebenen Gleichungen gezeigt ist, wenn man die wiedergegebenen Vierkanalsignale betrachtet, die Trennung zwischen den vorderen und hinteren Kanälen ist jedoch unzureicllen. Insbesondere stellt das Übersprechen (cross-talk) zwischen den vorderen und hinteren Kanälen im Hinblick auf das Signal vorn in der Mitte, in diesem Fall FL = FR oder im Hinblick auf das Signal hinten in der Mitte, in diesem Fall RL = RR,ein Problem dar.
  • In Fig. lo ist ein Dekodierer gezeigt, mit dem die Trennung zwischen den vorderen und hinteren Kanälen des SQ-Dckodierers von Fig. 5 verbessert werden kann un<l der <leshalb nLs eine ideale erfindungsgemäße Ausführungsform anzusehen ist. Die Fig. 5 entsprechen<len Schaltelemente sind mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ie i tlor in Fig. lo gezeigten Schaltung sind zusätzliche eine fünfte Matrixschaltung 25 und eine sechste Matrixschaltung 26 vorgoschen, die das Summensignal L + R bzw. das Differenzsignal L - R erzeugen und zwar ansprechend auf das linke Signal L bzw. das rechte Signal lt, die den Matrixschaltungen 25 und 26 über Phasenschieber 7B bzw. 7C zugeführt werden. Weiterhin ist ein Verstärker 27 mit variabler Verstärkung mit dem Ausgang der sechsten Matrixschaltung 26 verbunden. Die Ausgangssignale aus der fünften Matrixschaltung 25 und aus dem Verstärker 21 sind parallel an einer siebten Natrixschaltung bzw. einem Addierer 28, der in Serie geschaltete Widerstände 29 und 30 von gleichem Wert hat, sowie parallel an eine achte Matrixschaltung oder Subtraktionsschaltung 31 angelegt, die Widerstände 32 und 33 von gleichem Wert sowie eine Umkehrstufe 34 aufweist, die in Reihe geschaltet sind. Die Ausgangssignale FL' und FR' werden jeweils von der Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 29 und 30 der siebten Matrixschaltung 29 und der Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 32 und 33 der achten Matrixschaltung 31 abgegriffen. Zwischen die zweite Matrixschaltung 6 und den Phasenschieber 7A ist ein zweiter Verstärker 34 mit variabler Verstärkung geschaltet. Eine Steuereinheit 35 ist dafür vorgesehen, die Phasenbeziehung zwischen dem linken Signal L und dem rechten Signal R festzustellen und um erste und zweite Steuerausgangssignale EC1 und EC2 zu bilden. Das erste Steuersignal EC1 wird dem ersten Verstärker 27 mit variabler Verstärkung zugeführt, um dessen Verstärkung f zu steuern, während das zweite Steuersignal EC2 dem zweiten Verstärker 34 mit variabler Verstärkung zugeführt wird, um dessen Verstärkung b zu steuern. Wenn der erste und zweite Verstärker 27 bzw. 34 mit variabLer Verstärkung sowie die Steuereinheit 35 weggelassen werden, arbeitet der in Fig. lo gezeigte Dekodierer genauso wie der von Fig. 5 Wie vorstehend beschrieben, besteht der Zweck der Steuereingleit 35 darin, die l'llasenbeziehung zwischen dem linken Signal I, und dem rechten Signal R festzustellen. Die Steuereinheit 35 kann einen Phasendiskriminator für die Feststellung der Phase fferenz zwischen dem inken Signal I, und dem rechten Signal R oder einen Pegelkomparator umfassen, der die Phasenbeziehung zwischen dem linken und rechten Signal entsprechend dem Unterschied in den Pegeln der Summen- und Differenzsignale dieser beiden Signale feststellt. Ein solcher Phasendiskriminator oder ein Pegelkomparator dieser Art ist in der Patentanmeldung P 22 52 132.0 beschrieben.
  • Wie in Fig. 12 gezeigt ist, ist die Verstärkung f des ersten Verstärkers 27 mit variabler Verstärkung auf eins eingestellt, wenn die Phasendifferenz zwischen dem linken und dem rechten Signal L bzw. R im Bereich von -90 bis +900 liegt, während die Verstärkung b des zweiten Verstärkers mit variabler Verstärkung so eingestellt ist, daß sie in einem Bereich zwischen 0 und 1 liegt. So entspricht beispielsweise der Fall, bei welchem die Phasendifferenz 0 ist, einem Zustand, wo das linke Signal L und das rechte Signal R nur die Signale vorn in der Mitte enthalten, also FL = FR. In diesem Fall ist die Verstärkung b des zweiten Verstärkers 34 mit variabler Verstärkung so eingestellt, daß sie in etwa gleich 0 ist, so daß die Ausgangssignale von der zweiten Matrixschaltung 6 im wesentlichen gesperrt werden. Die Beziehung zwischen den Pegeln der Summen- und Differenzsignale bei-diesem Zustand wird ausgedrückt durch L + r > L - R .
  • Wenn die Phasendifferenz zwischen dem linken Signal L und dem rechten Signal R in einem Bereich von +9o° bis +270 liegt, liegt der Verstarkungsgrad b des zweiten Verstärkers 34 mit variabler Verstärkung bei eins, während die Verstärkung f des ersten variablen Verstärkers 27 in dem Bereich zwischen null und eins liegt. So entspricht ein Fall, bei welchem die Phasendifferenz +loO ist, dem Fall, bei welchem das linke Signal L und das rechte Signal lt nur das Signal hinten in der Mitte enthalten, also RL = RI. Unter diesen Bedingungen ist die Verstärkung f des ersten Verstärkers 27 mit variabler Verstärkung im wesentlichen auf null eingestellt, so daß die Ausgangssignale von der sechsten Matrixschaltung 26 gesperrt werden. Die Beziehung zwischen den Pegeln der Summen bzw.
  • Differenzsignale unter dieser Bedingung wird durch die Ungleichung ausgedrückt L + R < L - R.
  • IL Rt.
  • Der Aufbau des ersten und zweiten Verstärkers 27 bzw. 34 mit variabler Verstärkung wird kurz unter Bezugnahme auf das Schaltbild von Fig. 11 beschrieben. Da beide Verstärker den gleichen Aufbau haben, wird nur einer von ihnen beschrieben.
  • Der dargestellte Verstärker hat einen Transistor 40 und einen Feldeffekttransistor 41, der als variabler Widerstand wirkt und parallel zu dem Emitterwiderstand 42 liegt. An der Torelektrode des Feldeffekttransistors 41 liegt eine vorher festgelegte Vorspannung, beispielsweise +13V, aus einer Vorspannungsschaltung an, so daß die Verstärkung des Transistors 40 auf eins eingestellt ist.
  • Eine wie gezeigt gepolte Diode 43 ist zwischen die Torelektrode des Feldeffekttransistors 41 und die Ausgangsklemme der Steuerschaltung geschaltet, die das Steuerausgangssignal EC erzeugt. Die Steuereinheit 35 ist so gebaut, daß die Steuersignale EC1 und EC2 die gleiche Spannung haben, beispielsweise + 13 V, wenn die Phasendifferenz zwichen den Eingangssignalen L und R gleich 90° ist. Für diesen Fall ist bei diesen Bedingungen das SteuersignaL EC aus der Steuereinheit zu der Torspannung des Feldeffekttransistors 41 im Soleichsewicht, so daß die Verstärkung des Transistors 40 bei eins gehalten wird. Wenn die Phasendifferenz zwischen den Eingangssignalen L und lt im Bereich zwischen -90 und +9o liegt, andert sich das Steuersignal EC1 stark in positiver Richtung, von + 13 V aus, jedoch wird eine solche Spannungsänderung durch die Diode 43 davon abgehalten, zu der Torelektrotle des Feldeffekt transistors kt zu gelangen. Dementsprechend wir<i die Verstärkung des Transistors 40 nicht geändert. Andererseits ändert sich das Steuersignal EC2 aus der Steuereinheit 35 stark in negativer Richtung von +13 V aus. Diese Spannungsänderung in der negativen Richtung wird auf die Torelektrode des Feldeffekttransistors 41 durch die Diode 43 übertragen. Dadurch wird die Vorspannung an der Torelektrode unter +13 V verringert, so daß die Verstärkung des Transistors 40 unter eins sinkt. Daraus ergibt sich, daß die Verstärkungen f und b des ersten bzw. des zweiten Verstärkers 27 bzw. 34 mit variabler Verstärkung sich, wie in Fig. 12 gezeigt ist, ändern.
  • Der in Fig. lo gezeigte Dekodierer arbeitet folgendermaßen: Wenn die Phasendifferenz zwischen dem linken Signal L und dem rechten Signal R 0° beträgt, d. h. wenn nur Signale vorn in der Mitte beispielsweise vorliegen, sind die Verstärkungen f und b des ersten und zweiten Verstärkers 27 bzw. 34 mit variabler Verstärkung auf eins bzw. null eingestellt. Als Ergebnis werden die Signale L und R als die wiedergegebenen vorderen Signal FL' und FR' verwendet. Da andererseits das Ausgangssignal L - R aus der ersten Matrixschaltung 5 im wesentlichen null ist und das Ausgangssignal L + R aus der zweiten Natrixschaltung 6 im wesentlichen durch den Verstärker 34 mit variabler Verstärkung gesperrt ist, also in diesem Fall b = 0, sind die wiedergegebenen hinteren Signale RL' und RR' im wesentlichen null. Das heißt mit anderen Worten, daß die Trennung zwischen den vorderen und hinteren Kanälen im wesentlichen für das Signal vorn in der Mitte unendlich ist.
  • Wenn die Phasendifferenz zwischen dem linken Signal L und dem rechten Signal R gleich 180° ist, d. h. wenn nur signale hinten in der bitte vorhanden sind, sind die Verstsirkungen f und b des ersten und zweiten Verstärkers 27 bzw. 34 mit variabler Verstärkung gleich null bzw. eins. In diesem Fall ist das Ausgangssignal L + R aus der fünfton Matrixschaltung im wesentLichen null und das Ausgangssignal L - lt aus der sechsten Matrixschaltung 26 durch <len Verstärker 27 gesperrt, dessen Verstärkung f auf null steht, so daß die wiedergegebenen vorderen Signale FL' und FR' im wesentlichen null sind. Andererseits erhält man Signale HLL-450 und RRL -450 als wiedergegebene hintere Signale RL' und HR'.
  • Somit ist die Trennung zwischen den vorderen und hinteren Kanälen für das Signal hinten in der Mitte im wesentlichen unendlich. Selbstverständlich können Steuereinrichtungen, die denen ron Fig. lo entsprechen, bei den Dekodierern von Fig. 1 und 6 vorgesehen werden.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Dekodierer zum Dekodieren eines ersten Kanalsignals, das normalerweise ein vorderes Signal und zwei hintere Signale enthält, die eine Phasendifferenz von 90 haben, und eines zweiten Kanalsignals, das normalerweise ein weiteres vorderes Signal und die beiden hinteren Signale enthält, die eine Phasendifferenz von 90° haben, um Wiedergabe-vierkanalsignale zu erzeugen, die zwei vorderen Lautsprechern und zwei hinteren Lautsprechern zuführbar sind, die um einen Zuhörer angeordnet sind, gekennzeichnet durch eine erste Matrixschaltung, die so geschaltet ist, daß ein erstes und zweites Kanalsignal zur Bildung eines Differenzsignals zwischen dem ersten und zweiten Kanalsignal empfangen werden, durch eine zweite Matrixschaltung, die so geschaltet ist, daß das erste und zweite Kanalsignal zur Bildung eines Summensignals des ersten und zweiten Kanalsignals empfangen werden, durch eine dritte Matrixschaltung, die so geschaltet ist, daß die Ausgangssignale der ersten und zweiten filatrixschaltung zur Bildung eines Ausgangssignals empfangen werden, das einem der hinteren Lautsprecher zugeführt wird, durch eine vierte Matrixschaltung, die so geschaltet ist, daß die Ausgangssignale ads der ersten und zweiten ttatrixschaltung zur Bildung eines Ausgangssignals empfangen werden, das dem anderen der hinteren Lautsprecher zugeführt wird, durch wenigstens einen Phasenschieber, der zwischen die erste und zweite Matrixschaltung und die dritte und vierte Matrixschaltung geschaltet ist, um eine Phasendifferenz von etwa 9o zwischen den Ausgangssignalen aus der ersten und zweiten Matrixschaltung zu schaffen, durch erste und zweite Koppelungseinrichtungen zum Koppeln des ersten und des zweiten Kanalsignals mit den entsprechenden Lautsprechern der beiden vorderen1 Lautsprecher, und durch dritte und vierte Kopplungsein richtungen zum Koppeln der Ausgangssignale aus der dritten und vierten Matrixschaltung mit den jeweiligen Lautsprechern der beiden hinteren Lautsprecher.
  2. 2. Dekodierer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zweiten Phasenschieber zum Koppeln des ersten Kanalsignals mit der ersten Matrixschaltung und der ersten Ropplungseinrichtung und durch einen dritten Phasenschieber zum Koppeln des zweiten Kanalsignals mit der ersten Matrixschaltung und der zweiten Kopplungseinrichtung, wobei der zweite und der dritte Phasenschieber die gleiche Phasenverschiebungskennlinie über dem ganzen Tonfrequenzbereich haben und der erste Phasenschieber eine Phasenverschiebungskennlinie hat, die um etwa 900 von denen des zweiten und dritten Phasenschiebers über dem ganzen Hörfrequenzbereich verschieden ist.
  3. 3. Dekodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Phasenschieber zwischen die erste und zweite Matrixschaltung bzw. die dritte und vierte ttatrixschaltung geschaltet ist, wobei der erste Phasenschieber so geschaltet ist, daß er das Ausgangssignal aus der ersten Matrixschaltung empfängt, der zweite Phasenschieber so geschaltet ist, daß er das Ausgangssignal aus der zweiten Matrixschaltung empfängt, und der erste und zweite Phasenschieber Phasenverschiebungskennlinien mit etwa 0 9o Differenz über dem gesamten Hörfrequenzbreich haben.
  4. 4. Dekodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber eine solche Phasenverschiebungskennlinie hat, daß er eine 9o0-Phasendifferenz zwischen den Eingangs- und Ausgangssignalen bei einer gegebenen Frequenz in dem ganzen Tonfrequenzbereich erzeugt.
  5. 5. Dekodierer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber einen Transistor mit einer Basiselektrode, einer Kollektorelektrode und einer Emitter-Elektrode und eine parallel zu der Kollektor- und der Emitter-Elektrode des Transistors geschaltete Reihenschaltung hat, wobei die Reihenschaltung einen Kondensator und einen Widerstand aufweist, und daß die Basiselektrode des Transistors so geschaltet ist, daß sie das Eingangssignal empfängt und das Ausgangssignal von der Verbindungsstelle zwischen dem Kondensator und dem Widerstand der Reihenschaltung abgegriffen ist.
  6. 6. Dekodierer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine fünfte Natrixschaltung, die so geschaltet ist, daß sie das erste und zweite Kanalsignal zur Bildung eines Summensignals des ersten und zweiten Kanalsignals empfängt, durch eine sechste Matrixschaltung, die so geschaltet ist, daß sie das erste und zweite Kanalsignal zur Bildung eines Differenzsignals des ersten und zweiten Kanalsignals empfängt, durch eine siebte Natrixschaltung, die so geschaltet ist, daß sie die Ausgangssignale von der fünften und sechsten Matrixschaltung zur Bildung eines Signals empfängt, das der ersten Kopplungseinrichtung zugeführt wird, durch eine achte Matrixschaltung, die so geschaltet ist, daß sie die Ausgangssignale aus der fünften und sechsten Hntrixschaltung zur Bildung eines Signals empfängt, das der zweiten Kopplungseinrichtung zugeführt wird, durch eine Steuereinheit zum Feststellen der Phasenbeziehung zwischen dem ersten und zweiten Kanalsignal zur Bildung eines ersten und zweiten Steuersignals, durch einen ersten Verstärker mit variabler Verstärkung, der mit der Ausgangsseite der sechsten blatrixscllaltung verbunden ist um elessun Verstärkung ansprechend auf das erste Steuersignal alls der Steuereinheit zu variieren, und durch einen zweiten Verstärker mit variabler Verstärkung, der mit der Ausgangsseite der zweiten Matrixschaltung verbunden ist, um dessen Verstärkung ansprechend auf das zweite Steuersignal der Steuereinheit zu variieren.
  7. 7. Dekodierer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verstärker mit variabler Verstärkung Einrichtungen aufweist, die auf das erste Steuersignal aus der Steuereinheit ansprechen, um die Verstärkung des ersten Verstärkers mit variabler Verstärkung auf im wesentlichen eins, wenn das erste und das zweite Kanalsignal in Phase sind, und auf im wesentlichen null einzustellen, wenn das erste und zweite Signal entgegengesetzte Phasen haben, und daß der zweite Verstärker mit variabler Verstärkung Einrichtungen aufweist, die auf das zweite Steuersignal aus der Steuereinheit ansprechen, um die Verstärkung des zweiten Verstärkers mit variabler Verstärkung auf im wesentlichen null, wenn sich das erste und zweite Kanalsignal in Phase befinden, und auf im wesentlichen eins einzustellen, wenn das erste und das zweite Kanalsignal entgegengesetzte Phasen haben.
  8. 8. Dekodierer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß von der dritten und vierter Matrixscl.la-tung die eine eine Addierschaltung ud c.5ie andere eine Subtrahierschaltung ist.
  9. 9. Dekodierer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Addierschaltung zwei Widerstände vom gleichen Wert und die Subtrahierschaltung eine. Reihenschaltung einer Umkehrstufe und zweier Widerstände vom gleichen Wert haben.
    lo. Dekodierer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dan die siebte Matrixschaltung eine Addierschaltung und die achte Matrixschaltung eine Subtrahierschaltung ist.
    li. Dekodierer nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß die Addierschaltung eine Reihenschaltung von zwei Widerständen mit gleichem Wert aufweist und die Subtrahierschaltung eine Reihenschaltung einer Umkehrstufe und zweier Widerstände vom gleichen Wert hat.
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