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Verfahren zur Ubertragung quadrophoner Signale über UKW-Rundfunk
Zur Ubertragung quadrophoner Signale sind vier Ubertragungskanäle erforderlich.
Bei Stereosendungen im UKW-Rundfunk werden zwei Kanäle benötigt, einer in der Basislage,
ein zweiter einem Hilfsträger bei 38 kHz aufmoduliert. Zur Über-Hilfsträger/ tragung
zweier weiterer Kanäle ist ein zusätzlicher z.
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bei 76 kNz vorgeschlagen worden. Wird einer der beiden Hilfsträger
quadraturmoduliert, so sind im Prinzip die vier Übertragungskanäle unterzubringen.
Durch den modulierten 76 kHz-Träger würden aber sowohl bei Nachbarkanalsendern als
auch im eigenen Sendekanal bei Stereo- und Monoempfängern erhebliche Störungen hervorgerufen,
weshalb sich diese Lösung als nicht durchführbar erweist.
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Die Schallplatte kann auch nur mit erhöhtem Aufwand die vier Quadrophoniekanäle
aufzeichnen. Es wurden deshalb verschiedene Matrixsysteme entwickelt, die alle gemeinsam
haben, daß die vier Quadrophiniekanäle Lv, Rv, LH, RH über Kodernetzwerke auf zwei
Ubertragungskanäle LT, RT zusammengemischt werden.
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Diese beiden Kanäle werden auf der Platte gespeichert und könnten
auch ohne zusätzlichen Aufwand über den UKW-Rundfunk verbreitet werden. -Über ein
Dekodernetzwerk werden die beiden Ubertragungskanäle LT, RT anschließend wieder
entmischt und 1 1 auf die vier Wiedergabekanäle Lv, Rv, LH, RH verteilt (4-2-4 System).
Diese Entmischung-ist natürlich sehr unvollkommen, neben der Sollinformation sind
in den Wiedergabekanälen noch unerwünschte Anteile mindestens zweier anderer Quadrophoniekanäle
mit im allgemeinen nur 3 dB geringerem Pegel zu finden.
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Jeder dieser unerwünschten Anteile läßt sich zwar verringern, doch
nur auf Kosten des Anstiegs eines anderen, Das Ergebnis dieser unvollkommenen Entmischung
ist ein Verlust an Ortbarkeit der fiktiven Schallquellen, eine Verschlechterung
der Abbildung des beabsichtigten quadrophonen Klangbildes. Mit Hilfsmitteln wie
90°-Phasenverschiebungen zwischen den Kanälen und mit sogenannten Logikdekodern,
die die herausragenden Klangereignisse ermitteln und noch weiter hervorheben, versucht
man die quadrophonen Klangereignisse auf der Wiedergabe seite den senderseitigen
ähnlicher zu machen. Während die 900-Phasenverschiebung noch eine erkennbare Verbesserung
des wiedergegebenen Klangbildes ergibt, ist die Wirkung des Logikdekoders, insbesondere
beim gleichzeitigen Vorhandensein mehrerer Quellen an unterschiedlichen Orten, fragwürdig.
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Neben diesen 4-2-4-Systemen ist ein anderes Verfahren bekannt
geworden,
das eine bessere Trennung der Kanäle bei der Entmischung bewirkt, trotzdem aber
einer Übertragung im UKW-Rundfunk erlaubt. Die vier quadrophonen Signale Lv>
LH> RV und Ru werden dabei in einer Kodiermatrix auf drei Übertragungskanäle
Ki, K2 und K3 zusammengemischt und empfängerseitig mit einer entsprechenden Dekodiermatrix
wieder auf vier Wiedergabekanäle LV', LH', RV und RH verteilt (4-3-4-System). Die
Entmischung in diesem System ist mit einer errechbaren Kanalseparation von 6 dB
besser als bei einem 4-2-4-System. Die Forderung, einen dritten Kanal auf dem HF-Übertragungsweg
unterzubringen, ist realisierbar, der 38 kHz-Träger, dem bisher das Differenzsignal
der Stereoinformation aufmoduliert wird, kann mit einem weiteren Signal quadraturmoduliert
werden.
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Bei der Matrizierung im 4-3-4-System- wurde darauf geachtet, daß die
Zusammenmischung auf die Kanäle K1, K2 und K3 so erfolgt, daß eine Kompatibilität
gegenüber Mono- und Stereoempfängern gewährt bleibt, d. h. im Kanal K1 (Monophonie)
müssen alle vier quadrophonen Anteile LV, LH, RV und RH untergebracht sein, damit
der Monohörer keinen Informationsverlust hinnehmen muß. Das Signal, untergebracht
im Kanal K2, muß zusammen mit dem im Kanal K1 die Stereoinformation tragen.
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Im Kanal K3 sind die Informationen unterzubringen, die zusammen mit
den Kanälen K1 und K2 eine quadrophone Darstellung des -Klangereignisses erlauben.
| K1 = L + LH + RV + RH (Mono)l (Stereo)1 |
| K2 = LV + LH - (RV + RH) J | (Quadro) |
| K3 = = nach Verfahren verschieden |
Von dem 4-3-4-System sind zwei Versionen bekannt geworden, die sich vom Kodiergesetz
her in der Belegung des Kanals K3 unterscheiden und entsprechend verschiedene Dekodiermatrizen
erfordern.
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a) K3 = LH + RH Die Dekodierung der Kanäle K1, K2 und K3 erfolgt so,
daß auf den vier Wiedergabekanälen folgende Aufteilung erzielt wird: LV = 2LV +
LH + RV LH = 2LH + LV + RH RV = 2RV + LV + RH RH' = 2RH + LH + RV Neben den erwünschten
Informationen treten pro Wiedergabekanal mit jeweils 6 dB niedrigerem Pegel Anteile
der räumlich benachbarten Quadrophoniekanäle auf. Das Ergebnis dieser Verteilung
ist, daß korrelierende Anteile in linken und rechten Wiedergabekanälen auftreten,
die zu einem Schrumpfen der Basisbreite des vorderen und hinteren Klangbildes führen.
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Die Basisbreite des vorderen Klangbildes wird dabei gegenüber dem
Originalklangbild auf ungefähr die Hälfte reduziert, die hintere Basis schrumpft,
bedingt durch hörphysiologische Eigenschaften, sogar noch stärker. Abhörtests beweisen,
daß das quadrophone Klangbild dadurch ganz erhebliche Verluste erleidet.
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b) K3 = LH - RH Durch die Dekodierung wird folgende Aufteilung der
quadrophonen Anteile Lv, LH, RV und RH auf die vier Wiedergabekanäle erzielt: LV'
= 2LV + LH - RV LH = 2LH + LV - RH RV = 2RV ~ LV + RH RH = 2RH - LH + RV Pegelmäßig
ergibt sich die gleiche Verteilung wie unter a).
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Dadurch, daß in rechten und linken Wiedergabekanälen zwar auch wieder
korrelierende Anteile, jedoch mit 1800 Phasendifferenz auftreten, werden die vordere
und hintere Basis des Klangbildes zwar nicht verringert (eher tritt eine leichte
Überbasiswirkung auf), aber subjektiv fällt das Klangbild in rechte und linke Anteile
auseinander, es kommt zu dem sogenannten "Loch in der Mitte". Im Falle eines reinen
Mittensignals der vorderen oder hinteren quadrophonen Basis führt
diese
Verteilung dazu, daß alle vier Wiedergabekanäle in Betrag und Phase gleiche Signale
erhalten, somit ist eine Abbildung des gewollten Klangbildes nicht mehr gewährleistet.
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Die in den vorerwähnten Beispielen angeführten Nachteile werden durch
ein neues Verfahren vermieden, daß die Kodierung und Dekodierung erfindungsgemäß
so vornimmt, daß es in vier Wiedergabekanälen zu folgender Verteilung der vier quadrophonen
Anteile kommt: LV = 2LV + LH -LH = 2LH + LV - RV RV = 2R - LH + RH RH' = 2RH - LV
+ RV Das neue Verfahren hat den Vorteil, daß die vordere und hintere Basis des quadrophonen
Klangbildes keine Veränderung erfährt, sowohl Basisbreite, Verteilung der fiktiven
Schallquellen, deren Ortbarkeit und auch der Mitteneindruch bleiben voll erhalten.
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Die unerwünschten Signalanteile in einem vorderen Wiedergabekanal
(LV' oder RV ) stammen aus den beiden hinteren quadrophonen Kanälen (LH und RH),
sind gegeneinander um 180° phasenverschoben und mindestens um 6 dB im Pegel abgesenkt.
Entsprechendes
gilt für die hinteren Wiedergabekanäle LH und R1I,.
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Das neue Verfahren hat weiterhin den Vorteil, daß die von den vorderen
quadrophonen Kanälen LV und RV in den hinteren Wiedergabekanälen LH' und RH erzeugten
unerwünschten Anteile im gleichen Maße abnehmen, wie der Korrelationsgrad in den
vorderen quadrophonen Kanälen LV und RV zunimmt. Bei einem Schallereignis aus der
vorderen Mitte ist der in den hinteren Wiedergabekanälen LH und RH auftretende unerwünschte
Anteil theoretisch Null, praktisch ist mit einfachen Matrizen eine Unterdrückung
dieser Signalanteile von 30...40 dB ohne besonderen Aufwand'zu erreichen.
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Das gleiche gilt für den Einfluß der hinteren quadrophonen Kanäle
auf die vorderen Wiedergabekanäle.
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Die Kodierung und Dekodierung werden erfindungsgemäß vorzugsweise
nach folgenden Gleichungen vorgenommen: Kodierung K1 = LV + LH + RV + RH K2 = LV
+ LH - (RV + RH) K3 = LV + RV Dekodierung LV = K2 + K3 = 2Lv + LH - RH LH' = K1
+ K2 - K3 = 2LH + LV - RV RV = - K2 + K3 = 2RV - LH + RH' = K1 - K2 - K3 = 2RH -
LV + RV
Es sind auch Varianten dieser Kodierung und Dekodierung
denkbar, die zu dem gleichen Ergebnis führen, z. B.
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Kodierung K1 = LV + LH + RV + RH K2 = LV + LH - RV - RH K3 = LV -
LH + RV - RH Dekodierung LV' = K1 + 2K2 + K3 = 2 (2LV + LH - RH) LH' = K1 + 2K2
- K3 = 2 (2LH + LV - RV) RV' = K1 = 2K2 - K3 = 2 (2RV - LH + RH) RH' = K1 - 2K2
- K3 = 2 (2RH - LV + RV) Beispiele für erprobte Ausfürhungsformen der ersten der
angegebenen Koder und Dekoder sind in den Figuren 1 und 2 dargestellt.
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- Patentansprüche -