DE2309992B2 - Regeleinrichtung zur richtungsorientierten intensitaetsverteilung einer toninformation auf wenigstens vier verbraucher - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Regeleinrichtung zur richtungsorientierten Intensitätsverteilung einer ein- oder mehrkanaligen Toninformation auf wenigstens vier Verbraucher, unter Verwendung von Regelpotentiometer u zur quantitativen Verzweigung auf je zwei bezüglich jeweils einer der drei senkrecht zueinander stehenden Raumachsrichtungen einander gegenüberliegend angeordnete Verbraucher.

Für die richtungsorientierte Intensitätsverteilung einer Toninformation auf mehrere im Raum verteilte Lautsprecher bedient man sich in bekannter Weise mehrerer sog. Panoramaregler, welche die Pegelanteile pro Raumachsrichtung (links-rechts, vorn-hinten, obenunten) in gewünschter Weise festlegen. Diese bei der zwe'kanaligen Stereophonie mit Erfolg angewandte Methode führt jedoch bei mehreren im Raum verteilten Lautsprechern, z. B. bei Quadrophonie, zu nicht unerheblichen Bedienungsschwierigkeiten, insbesondere dann, wenn die Intensitätsverteilung für jede Raumachsrichtung getrennt an den einzelnen Panoramareglern möglichst gleichzeitig durchgeführt werden soll.

So ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 21 47 901 eine Anzeigevorrichtung für die Hörsymmetrieposition bei Vierkanal-Stereophonieanlagen bekanni, bei der je 2 mechanisch gekoppelte Potentiometer für die Änderung des Verhältnisses der Leistungspcgel zwischen den linken und rechten Lautsprecherpaaren einerseits und zwischen den vorderen und hinteren Lautsprecherpaaren andererseits vorgesehen sind. Beide Potentiometerpaare sind als Schiebepotentiometer ausgebildet, die rechtwinkelig zueinander angeordnet sind, so daß ihre Schieber längs der beiden Raumachsen hin und her bewegbar sind. Außerdem sind beide Schieber über ein Gestänge mit einem im Kreuzungspunkt des Gestänges vorgesehenen optischen Anzeigeelement derart mechanisch verbunden, daß das Anzeigeelement in Abhängigkeit von der jeweiligen Schieberbewegung über ein den Schallraum symbolisierendes Koordinatenfeld wandert und so die Intensitätsverteilung auf die in den Ecken des Koordinatenfeldes vorgesehenen Lautsprecher markiert.

Ein ähnlicher Vierkanal-Balance-Regler ist auch aus der deutschen Offenlegungsschrift 22 13 1^9 bekannt, bei dem das über ein Koordinatenfeld bewegbare Anzeigeelement über zwei Bandschleifen mit den Abgriffen zweier, jeweils einer Raumachse zugeordneten Potentiometer verbunden ist. Beide Potentiometer sind hier als Drehpotentiometer ausgebildet, wobei sowohl die Links-Rechts-Balance als auch das Vorn-Hinten-Pegelverhältnis durch gleichartige Drehbewegungen eingestellt werden. Dadurch ergeben sich zweifellos zusätzliche Bedienungsschwierigkeiten, weil nicht nur pro Raumachsenrichtung getrennt eingestellt werden muß, sondern weil auch hinsichtlich der Einstellung des Vorn-Hinten-Pegelverhältnisses keine

dieser Raumachsenrichtung analoge Stellbewegung stattfindet.

Schließlich ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 21 61 474 eine Schaltungsanordnung zur Einstellung der Balance in einem Vierkanal-Tonsystem bekannt, bei s dem jedem der vier Eingangssignale jt ein Transistorregelkreis zugeordnet ist. Die Eingangselektroden dieser Regeltransistoren sind außerdem mit den Endanschlüssen zweier regelbarer Spannungsteilerwidersunde verbunden, wobei die Endanschlüsse des ersten Spannungsteilers mit dem linken bzw. rechten Lautsprecherpaar und die Endanschlüsse des zweiten Spannungsteilers mit dem hinteren bzw. vorderen Lautsprecherpaar verbunden sind. Durch eine Verschiebung der an einer Bezugsspannung liegenden Spannungsteilerabgriffe ergibt sich somit eine wechselseitige Zu- bzw. Abnahme der den einzelnen Regeltransistoren zugeführten Regelspannung und damit, auch hier für jede der beiden Raumachsen getrennt, eine Regelung der Balance in Links-Rechts-Richtung einerseits und Vorn-Hinten-Richtung andererseits.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, eine Regeleinrichtung zur richtungsorientierten Intensitätsverieilung einer Toninformation auf mehrere im Raum verteilte Lautsprecher zu schaffen, die unter Vermeidung der aufgezeigten Schwierigkeiten eine möglichst einfache Bedienung gestattet.

Ausgehend von einer Regeleinrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß pro Verbraucherpaar jeweils zwei Regelpotentiometer vorgesehen sind, deren miteinander gekoppelte Abgriffe in bezug auf die /ugefühne Eingangsspannung derart gegensinnig geschaltet sind. daß sich bei einem Maximum für den einen Verbraucher ein Minimum für den anderen Verbraucher und umgekehrt einstellt und daß für die Bewegung der Potentiometerabgriffe sämtlicher Regelpotentiometer ein einziger Bedienungshebel vorgesehen ist, der derart gelagert ist, daß seine räumliche Stellung ein Maß für die Intensitätsverteilung auf die einzelnen Verbraucher ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 angegeben.

Schließlich wird die gestellte Aufgabe bei einer Regeleinrichtung zur richtungsorientierten lntensitätsverteilung einer ein- oder mehrkanaligen Toninformation auf mehrere, zwei- oder dreidimensional im Raum verteilte Verbraucher, unter Verwendung von Regelpotentiometern in der Weise gelöst, daß den — bezogen auf jeweils eine Raumachsenrichtung — jeweils gegenüberliegend angeordneten Verbrauchern je ein Regelpotentiometer zugeordnet ist, daß für die Bewegung der Potentiometerabgriffe sämtlicher Regelpotentiometer ein einziger Bedienungshebel vorgesehen ist, daß seine räumliche Stellung ein Maß für die Intensitätsverteilung auf die einzelnen Verbraucher ist, daß jedes der an einer gemeinsamen Referenzspannung f(inliegenden Regelpotentiometer mit seinem Abgriff mit mehreren, der Anzahl der zugeordneten Verbraucher entsprechenden Regeleinheiten verbunden ist und daß die Ausgangssignale der pro Regelpotentiometer jeweils dem gleichen Verbraucher zugeordneten Regeleinheiten in je einer Signalsummierstufe zusammengefaßt und als Summensignal dem jeweiligen Verbraucher zugeführt sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher

F i g. 1 die Anordnung mehrerer Lautsprecher im dreidimensionalen Raum,

Fig.2 eine elektromechanische Schaltungsanordnung für eine richtungsorientierte Regelverteilung auf eine Lautsprecheranordnung gemäß F i g. 1,

Fig.3 die Prinzipschaltung eines Quadrophonie-Balancereglers,

Fig.4, 5 Prinzipschaltungen für eine spannungsgesteuerte elektronische Regelschaltung, insbesondere für eine Lautspreclheranordnunggemäß Fig. 1.

Die F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen dreidimensionalen Schallraum 5 mit drei senkrecht aufeinander stehenden Raumachsnchtungen A (obenunten), B (links-rechts) und C (vorn-hinten), der in üblicher Weise eine aus sechs senkrecht aufeinander stehenden Rechteckflächen bestehende Quaderform aufweist In jeder der acht Ecken dieses Quaders ist je ein Lautsprecher 1 bis 8 vorgesehen, denen eine ein- oder mehrkanalige Toninformation in beliebiger richlungsorientierier Inlensitäisverteilurtg zugeführt werden soll.

Hierzu dient eine aus mehreren Regelpotenlioinetern bestehende Regelschaltung, deren prin/ipielier Stromlauf aus F i g. 2 ersichtlich ist. Eine dem Eingang /-.' zugeführt: Tonsignalspannung gelangt zunächst an zwei parallelgeschaltete Potentiometer 9, 10, deren miteinander gekoppelte Abgriffe gegensinnig /wischen Eingangsklemme und Masse bzw. umgekehrt bewegbar sind. Mittels dieser beiden Potentiometer erfolgt beispielsweise eine Pegelaufteilung in Achsrichtung ff, d. h. zwischen den einerseits links angeordneten Lautsprechern 1, 3, 5, 7 und den andererseits auf der rechten Seite vorgesehenen Lautsprechern 2,4,6,8. Das der rechten Raumseite zugeordnete Potentiometer 9 ist mit seinem Abgriff mit zwei ebenfalls gegensinnis: geschalteten Potentiometern 11, 12 verbunden, die eine Aufteilung des rechten Signalantcils in einen vordeien und hinteren Anteil bewirken. Eine entsprechende Pegelauiteilung für die linke Raumseile wird durch die beiden Potentiometer 13, 14 erreicht. Schließlich ist noch eine weiierc Aufspaltung in einen oberen und unteren Anteil möglich. Am Beispiel des Potentiometers 11, das für den rechten vorderen Pegelanteil zuständig ist. Sfi dies näher erläutert. Der Abgriff dieses Potentiometers 11 ist zu diesem Zweck mit dem Abgriff eines Potentiometers 15 verbunden, dem ein weiteres Potentiometer 16 parallel geschaltet ist. An den Endpunkten dieser Parallelschaltung ist je ein Lautsprecher, im vorliegenden Fall der vordere rechte obere Lautsprecher 2 und der vordere rechte untere Lautsprecher 4, angeschlossen. Der Abgriff des Potentiometers 16 ist mit Masse verbunden und zum Abgriff des Potentiometers 15 wiederum gegensinnig geschaltet, so daß sich z. B. bei einem Maximum für den Lautsprecher 4, d. h. wenn der Abgriff des Potentiometers 15 ganz unten i;.t, ein Minimum für den Lautsprecher 2 ergibt, da dieser dann über den Abgriff des Potentiometers 16 an Masse liegt. Eine analoge Funktion ergibt sich für die restlichen Potentiometer 17, :S bzw. 19,20 bzw. 21,22.

Zur Betätigung sämtlicher Potentiometcrabgriffc dient ein einziger Bedienungshebel H, der derart gelagert ist, daß seine räumliche Stellung ein Maß für die Intensitätsverteilung auf die einzelnen Lautsprecher ist. In der in Fig. 2 dargestellten Potentiometerstellung liegt das Intensitätsmaximum, d.h. die Position der virtuellen Schallquelle, in Richtung der linken hinteren Ecke, und zwar etwa in halber Höhe. Die Richtung des

Bedienungshebels entspricht dabei der Richtung der virtuellen Schallquelle, und zwar vom Raummitlelpunkt aus gesehen, während die Pegelverteüung in Achsrichtung A durch eine Auf- und Abbcwegung des Bedienungshebels erreicht wird. S

Für die mechanische Ausführung der Potentiometer sind Widerstandsplatten in Form von auf Isoliermaterial aufgedruckten Silber- und Kohleschichten vorgesehen. Als Abgriff dient ein Kohlepin. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht für jedes PotentiometerpaEir eine beidseitig bedruckte Isoliersloffträgerplatte mit spiegelsymmetrischem Widerstandsaufdruck vor. Wesentlicher Bestandteil des Bedienungshebels ist esn Kreuzgelenk, dessen Achsen aus Isoliermaterial bestehen. Im Schnittpunkt dieser Achsen, an denen die Schleifkontakte für die Widerstandsbahnen gehalten sind, ist der Bedienungshebel drehbar gelagert. Die Richtungsbewegung des Bedienungshebels in einer horizontalen Ebene wird so in eine Drehbewegung zweier sich im rechten Winkel kreuzender Achsen übertragen. Die Bewegung des Bedienungshebels ist im allgemeinen durch eine quadratische Lochmaske festgelegt. Durch Aufsetzen entsprechend geformter Lochmasken läßt sich jedoch jede beliebige Konfiguration, beispielsweise eine kreisförmige Bewegung einer virtuellen Schallquelle, bilden.

Das in Fig. 3 dargestellte Prinzipschaltbild für einen sog. Quadrophonie-Balanceregler zeigt vier einseitig geerdete Eingangspolentiometer 23, 24, 25, 26. denen jeweils eines der vier Eingangssignale Evr. Ehr. £V;.. Em zugeführt wird. Je zwei benachbarten Eingangssignalen zugeordnete Eingangspotentiometer 23, 24 bzw. 25, 26 sind paarweise zusammengefaßt und mit ihren gekoppelten, gegensinnig geschalteten Abgriffen mit je einem Ausgangspotentiömcter 27, 28 bzw. 29, 30 verbunden. Deren Abgriffe wiederum führen zu je einem, dem jeweiligen Eingangskanaisignal zugeordneten Lautspre eher 31, 32 bzw. 33, 34. Die Eingangspotentiometer 23, 24, 25, 26 und die ebenfalls einseitig geerdeten Ausgangspotentiometer sind dabei zu einem Ring geschaltet, wobei zwischen zwei gleichsinnig geschalteten, zu je einem Eingangspaar gehörenden Eingangspotentiometern 23, 25 bzw. 24, 26 je zwei Ausgangspotentiometer 27, 29 bzw. 28, 30 eingeschaltet sind, deren Abgriffe ebenfalls gegensinnig geschaltet sind. Die Abgriffe sämtlicher Eingangs- und Ausgangspotentiometer werden wiederum von einem einzigen Bedienungshebel H' betätigt, dessen räumliche Stellung mit der Richtung des Pegelmaximums übereinstimmt. Die in F i g. 3 dargestellte Potentiometerstellung zeigt dabei ebenso wie die Stellung des Hebels H', daß das Pegelmaximum im Lautsprecher 33 auftritt. Durch entsprechende Hebelstellung läßt sich somit in einfacher Weise die Balance zwischen den vier Eingangssignalen eines Quadrophoniesignals einstellen. Alle vier Eingänge in Fig.3 können aber auch für die Pegelverteüung einer einzigen Schallquelle parallel geschaltet werden.

Die Fig.4 und 5 schließlich zeigen den prinzipiellen Schaltungsaufbau für eine spannungsgesteuerte elektronische Regeleinrichtung zur richtungsorientierten Pegelaufteilung einer Toninformation auf beispielsweise acht Lautsprecher gemäß der in Fig. 1 dargestellten räumlichen Anordnung. Für jede Raumachsrichtung A, B, Cist hier nur ein einziges Regelpotentiometer 35,36, 37 vorgesehen. Diese drei Potentiometer liegen zueinander parallel an einer gemeinsamen Referenzspannung und sind analog zu Fig. 2 und 3 ebenfalls mittels eines einzigen Bedienungshebels individuell auf die jeder Raumachsrichtung zukommende Pegelverteilung einstellbar. Die an den Potentiometern 35, 36, 37 einstellbaren Spannungsteilerverhältnisse entsprechen der jeweiligen Positionslinie in der zugehörigen Ebene des Schallraumes. Der Schnittpunkt der drei Positionslinien ergibt dann den Ort der virtuellen Schallquelle (vom Mittelpunkt des Schallraumes aus gesehen). Wird der Raum als Kubus betrachtet, sind jeder dreidimensionalen Bewegungsrichtung vier Kantenlinien zuzuordnen, die als Verbindungslinien zwischen den acht Kubusecken entstehen. Die Verteilung der Signalenergie wird mit Hilfe einer aus dem jeweiligen Spannungsteilerverhältnis hergeleiteten Regelspannung für jede Raumachsrichlung getrennt durchgeführt.

Einzelheiten einer hierfür vorgesehenen elektronischen Steuerschaltung sind in Fig.5 dargestellt, und zwar aus Platzgründen lediglich für das der Raumachsrichtung A (oben-unten) zugeordnete Regelpotentiometer 35. Die Steuerschaltungen für die beiden anderen Potentiometer sind identisch aufgebaut. Eine von der jeweiligen Stellung des Regelpotentiometers abhängige Regelspannung Ur wird zunächst mehreren, der Anzahl der vorhandenen Lautsprecher entsprechenden Regeleinheiten 38 bis 45 zugeführt. Da die oberen und unteren Lautsprecher gegensinnig geregelt werden, ist in der Zuleitung für die den unteren Lautsprechern zugeordneten Regeleinheiten 42 bis 45 eine Invertierstufe 46 vorzusehen. In jeder dieser Regeleinheiten 38 bis 45 wird der Pegelantcil der dem jeweiligen Lautsprecher zugeordneten Tonsignalenergie NF in Abhängigkeit von der zugeführten Regelspannung Lh bzw. Or festgelegt. Schließlich werden die Ausgangssignale der pro Regcl|>utentiometer 35, 36, 37 jeweils dengleichen Lautsprecher zugeordneten Regeleinheitcn ir je einer Signalsummierstufe 47 zusammengefaßt. Dai dort vorhandene Summensignal setzt sich somit aus dre Signalanteilen zusammen, die sich für den jeweiliger Verbraucher auf Grund der Reglerstellungen bei dei den drei Raumachsrichtungen zugeordneten Regelpo tentiometem ergeben. Im vorliegenden Beispiel wird ii der Dreiwege-Signalsummierstufe 47 ein oberer, eii hinterer und ein linker Signalanteil zu einem für dei Lautsprecher 5 (siehe Fig. 1) bestimmten Summensi gnal zusammengefaßt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung zur richtungsorientierten Intensitätsverteilung einer ein- oder mehrkanaligen Toninformation auf wenigstens vier Verbraucher, unter Verwendung von Regelpotentiometern zur quantitativen Verzweigung auf je zwei bezüglich jeweils einer der drei senkrecht zueinander stehenden Raumachsrichtungen einander gegenüberliegend angeordnete Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß pro Verbraucherpaar jeweils zwei Regelpotentiometer vorgesehen sind, deren miteinander gekoppelte Abgriffe in bezug auf die zugeführte Eingangsspannung derart gegensinnig geschaltet sind, daß sich bei einem Maximum für den einen Verbraucher ein Minimum für den anderen Verbraucher und umgekehrt einstellt und daß für die Bewegung der Potentiometerabgriffe sämtlicher Regelpotentiometer ein einziger Bedienungshebel vorgesehen ist, der derart gelagert ist, daß seine räumliche Stellung ein Maß für die Iniensitätsverteilung auf die einzelnen Verbraucher ist.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß an zwei, ein erstes Potentiometerpaar bildende parallelgeschaltete Regelpotentiometer (9, 10) ein gemeinsames Eingangssignal zugeführt ist, daß die beiden gegensinnig geschalteten Abgriffe dieses ersten Potentiometerpaares (9, 10) mit je einem weiteren in Parallelschaltung betriebenen Potentiometerpaar (11, 12 bzw. 13, 14) verbunden sind und daß die p-o Paar ebenfalls gegensinnig geschalteten Abgriffe zu je einem Verbraucher bzw. zu je einem eine erneute Aufzeichnung bewirkenden Potentiometerpaar (15, 16 bzw. 17,18 bzw. 19,20 bzw. 21,22) geführt sind.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Eingangspotentiometerpaare (23, 24 bzw. 25, 26) vorgesehen sind, an deren vier Eingängen je ein, gegebenenfalls gemeinsames. Eingangssignal (E _VR. E_Hr, E_Vl, EhJ zugeführt ist, daß die pro Paar gegensinnig geschalteten Abgriffe mit je einem Ausgangspotentiometer (27, 28, 29, 30) verbunden sind, deren Abgriffe mit je einem dem jeweiligen Eingangssignal zugeordneten Verbraucher (31, 32, 33, 34) verbunden sind und daß die den jeweils gleichsinnig betätigten Eingangspotentiometerabgriffen zugeschalteten Ausgangspotentiometer zu je einem Ausgangspotentiometerpaar (27, 29 bzw. 28, 30) mit gegensinnig geschalteten Verbraucherabgriffen zusammengefaßt sind.

4. Regeleinrichtung zur richtungsorientierten Intensitätsverteilung einer ein- oder mehrkanaligen Toninformation auf mehrere, zwei- oder dreidimensional im Raum verteilte Verbraucher, unter Verwendung von Regelpotentiometern, dadurch gekennzeichnet, daß den — bezogen auf jeweils eine Raumachsenrichlung — jeweils gegenüberliegend angeordneten Verbrauchern je ein Regelpotentiometer (35, 36, 37) zugeordnet ist, daß für die Bewegung der Potentiometerabgriffe sämtlicher Regelpotentiometer ein einziger Bedienungshebel vorgesehen ist, der derart gelagert ist, daß seine räumliche Stellung ein Maß für die lntensitätsverteilung auf die einzelnen Verbraucher ist, daß jedes der an einer gemeinsamen Referenzspannung (Ur_ci) liegenden Regelpotentiometer mit seinem Abgriff mit mehreren, der Anzahl der zugeordneten Verbraucher entsprechenden Regeleinheiten (38 bis 45) verbunden ist und daß die Ausgangssignale der pro Regelpotentiometer jeweils dem gleichen Verbraucher zugeordneten Regeleinheiten in je einer Signalsummierstufe (47) zusammengefaßt und als Summensignal dem jeweiligen Verbraucher zugeführt sind.