DE2512907A1 - Verfahren und geraet zum vergroessern des richtungsinformationsgehaltes von signalen - Google Patents

Description

Dipl. Phys. Patentanwalt 24„März 1975

Willy Lorenz
8035 G a u t i η s

Hubertusstr. 83 1/2

"LESLEY HUGGLES, Junior, 614- North Elm Drive, Beverly Hills, California, USA

Verfahren und Gerät zum Vergrößern des Richtungsinformationsgehaltes von Signalen

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Verfahren und ein Gerät zum Vergrößern des Richtungsgehaltes von Information, die in vier getrennten Kanälen auf einem nur zwei

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unabhängige Spuren oder Kanäle aufweisenden Mittel aufgezeichnet oder übertragen und danach in vier Signale decodiert wird, von denen jedes vorwiegend zu einem der vier ursprünglichen Kanäle gehörende Information, jedoch auch zu anderen Kanälen gehörende Information enthält, in der Veise, daß die resultierenden Ausgangssignale bei Verstärkung und Zuführung an vier getrennte Lautsprecher dem Zuhörer die Illusion von vier getrennten Schallquellen geben. Das Gerät ist gekennzeichnet durch ein Erfassungsgerät, das die Richtung der vorherrschenden Schallquelle kontinuierlich erkennt und entsprechende Regelsignale erzeugt, ein "Verarbeitungsgerät, das diesen Signalen geeignete Pegelbegrenzungs- und Zeitkonstantenkennwerte aufdrückt und daraus eine Anzahl Spannungen erzeugt, welche die Koeffizienten einer modifizierenden Matrix darstellen, und eine Matrixmultipliziervorrichtung, welche die ankommenden vier Signale mit der modifizierenden Matrix multipliziert, um vier Ausgangssignale zu erhalten, in denen der RichtungsInformationsgehalt mit Bezug auf die vorherrschende Schallquelle vergrößert ist. Im besonderen sind die Koeffizienten der mit dieser Anlage erzeugten modifizierenden Matrix so bemessen, daß sie die Komponenten des überwiegenden Signals aus allen anderen als den Kanälen, in denen es erscheinen soll, wesentlich reduzieren oder entfernen, während gleichzeitig keine Änderung in der Gesamtausgangsleistung der

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vier Lautsprecher, die sich aus beliebigen und allen vorhandenen Signalen ergibt, hervorgerufen wird. Außerdem kann das Vorhandensein von Signalen, die Schallquellen in anderen Richtungen als den von den vier Lautsprechern repräsentierten Hauptrichtungen entsprechen, erfaßt werden und eine modifizierende Matrix ergeben, die den Richtungsinformationsgehalt der Signale vergrößert, und das gleichzeitige Vorhandensein von ausreichend deutlichen Signalen in mehr als einem Kanal kann auch eine modifizierende Matrix ergeben, die den Richtungsinformationsgehalt vergrößert, wodurch ein im wesentlichen vollkommener Eindruck unabhängiger Schallquellen in ihren ursprünglich beabsichtigten Positionen erreicht wird. Das Gerät ist auf die decodierten Signale anwendbar, die von einem einfachen Matrixdecoder unter Verwendung eines Codier- und Decodier-4-2-4-Matrix-Quadrophonie-Systems erhalten werden.

So ist ersichtlich, daß die Erfindung ein Gerät be„ trifft zum Wiedergeben von vier getrennten Informationskanälen nach Aufzeichnung oder Übertragung auf einem Mittel mit nur zwei Spuren und zum Liefern der Information an vier Lautsprecher, um dem Zuhörer die Illusion zu geben, daß der Schall von einer entsprechenden Anzahl getrennter Quellen kommt. Im besonderen betrifft die Erfindung die Modifizierung der vier Signale, die von einem davor befindlichen

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quadrophonisehen Matrixdecoder erhalten werden, der keinen Teil der Erfindung bildet, in einer solchen Weise, daß der Richtungsinformationsgehalt dieser Signale vergrößert wird, bevor diese an die Lautsprecher gelangen.

Frühere Verfahren zum Vergrößern des Richtungsinformationsgehalts solcher Signale sind als Teil des Matrixdecoders behandelt und gestaltet worden und dienen zur Verwendung mit einem besonderen quadrophonisehen System, wie dem SQ-System der Columbia Broadcasting System, Inc. und dem QS-System der Sansui Electric Co., Ltd, . Die Erfindung unterscheidet sich von diesen Systemen insofern, als die vier Ausgänge von einem einfachen Matrixdecoder erhalten werden, der mit jedem solchen System arbeitet, so daß kein 2-4—Matrixdecoder im Gerät nach der Erfindung verwendet wird. Obgleich es Unterschiede in der mathematischen Formulierung der verschiedenen Systeme gibt, kann das Gerät zum Vergrößern des Richtungsinformationsgehalts leistungsfähig mit jedem System zusammenarbeiten und von einem System auf ein anderes mit nur geringen Änderungen der Schaltung umgeschaltet werden. Es arbeitet nach den gleichen Grundsätzen unabhängig davon, welche quadrophonisehe Matrix verwendet wird.

In früheren Ausführungsformen logisch gesteuerter

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Decoder oder ähnlicher Geräte war die Annäherung entweder nur stückweise mit dem Ergebnis lediglich mäßiger Verbesserungen oder die Funktion der Trennung der Signale war nicht durchführbar, wenn gleichzeitig absolute Konstanz der Gesamtausgangsleistung aufgrund irgendeiner wiederzugebenden Quelle aufrechterhalten werden sollte. Dies ist wichtig, weil die psychoakustische Wirkung, von der solche Anlagen abhängen, auf die Änderung der Gesamtleistung empfindlich ist. In voller Annäherung an das Problem wurde eine neue mathematische Grundlage für das Verfahren zum Vergrößern des Eichtungsinformationsgehaltes formuliert und in einer neuen Weise realisiert.

Frühere Anlagen dieser Art verwendeten solche Vorrichtungen, wie Verstärker mit veränderlicher Verstärkung, lichtelektrische Zellen oder Feldeffekttransistoren, um die begrenzten Ziele zu erreichen» In manchen Fällen wurden geringe Anstrengungen gemacht, um unerwünschte Effekte, wie Oberschwingungsverzerrung, zu vermindern. Ein Merkmal der Erfindung ist, daß sie in einer solchen Weise realisiert werden kann, die sehr geringe OberSchwingungsverzerrung mit sich bringt, so daß Kompatibilität mit den besten Hi-Fi-Tonwiedergabeeinrichtungen erreicht wird.

Die Erfindung schließt auch verbesserte Verfahren

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zum Erfassen der Richtung der vorherrschenden Signale und zum Aufdrücken geeigneter Begrenzungs- und Anstieg-Abkling-Kennwerte auf die so erhaltenen Regelsignale ein.

Obgleich die Erfindung hauptsächlich zur Verwendung in einem quadrophonisehen Klangsystem entwickelt ist, hat sie insofern breitere Anwendbarkeit, als sie zur Vergrößerung der Richtungskennung aller solchen Signale mit Richtungsinformation verwendet werden kann. Diese Signale können auch an eine andere geeignete Vorrichtung als einen Lautsprecher angelegt werden. Beispielsweise könnte das Verfahren nach der Erfindung auf ein bekanntes Kommunikationssystem angewandt werden, in dem fünf getrennte Übertragungskanäle zum Tragen von zehn gleichzeitigen Nachrichten verwendet werden, wobei jede Nachricht auf einem anderen Paar der
fünf Kanäle übertragen wird. Weiterhin ist das Verfahren
nach der Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl Kanäle begrenzt.

Kenntnis der Elemente der Matrizenalgebra ist zum vollen Verständnis der Arbeitsprinzipien der Erfindung erforderlich.

Mathematische Prinzipien des Systems
Die in einem quadrophoni sehen 4-2-4—Matrixsystem

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verwendeten Codier— und Decodierprozesse können in der Schreibweise der Matrizenalgebra dargestellt werden. In dieser Schreibweise werden die vier ursprünglichen Signale als ein Spaltenvektor _§_ aus vier Elementen s^,, Sp, s, und S₂, dargestellt. Diese Elemente haben Werte, die sich mit der Zeit in Übereinstimmung mit den Signalen in den entsprechenden Kanälen ändern. Für die Zwecke dieser Erörterung wird der linke vordere Kanal als Kanal 1, der rechte .vordere als Kanal 2, der rechte hintere als Kanal 3 und der linke hintere als Kanal 4 betrachtet.

Das codierte Signalpaar ist auch als ein Spaltenvektor £ dargestellt, der zwei Elemente e* und e~ entsprechend dem linken bzw» rechten Kanal des stereophonysehen Aufzeichnungs- oder Übertragungsmittels hat. Der Codierprozess ist durch eine rechteckige Schar oder Matrix von acht Koeffizienten mit doppelten Indizes dargestellt.. Diese Matrix E hat Koeffizienten e^, e^? ^eiv ^ei4» ^e21' ^e22' e«7 und Θολϊ wobei sich der erste Index auf die Reihe und der zweite auf die Spalte bezieht, in denen das Element auftritt. Der vollständige Codierprozess wird insgesamt durch die Matrixgleichung dargestellt:

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^e11 ^e12 '21

14	S1
24	S2
	S3

wobei die Hebeneinanderstellung der zwei Matrizen auf der
rechten Seite bedeutet, daß die Matrizen miteinander gemäß
der üblichen mathematischen Übereinkunft multipliziert werden sollen, so daß sich die folgenden Gleichungen für e^,
und e~ ergeben:

^e22^s2 ^{+ e}23^s3 ^{+ e}o/i^s/i *··\3)

In abgekürzter Matrixschreibweise wird diese Operation dargestellt durch die Gleichung:

Es

•..(4)

Die vier decodierten Signale werden durch den Spaltenvektor <i und den Decodierprozess mit der Matrix D dargestellt, die acht in vier Reihen mit zwei Spalten angeordnete Elemente d^^. bis d^ hat. Die Decodiergleichung lautet:

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d, - D _e ...(5)

Der Gesamtprozess entspricht einer Transformation der ursprünglichen Signale s_ in die decodierten Signale d., die mit einer aus 4 Reihen und 4 Spalten bestehenden Matrix T in der Gleichung dargestellt werden können:

d - Ts ..,(6)

— o~

Die Matrix T ist das Produkt von D und E, d.h.:

T_o - D E .,.(7)

Es ist wichtig, daß in einer Gleichung dieser Art, die Matrix T soviele Reihen wie D und soviele Spalten wie E hat, und in diesem Fall stellt sie vier getrennte Gleichungen wie (2) und (3) dar. Außerdem ist der Rang von D und E wichtig.

Zum Vergrößern des Richtungsinformationsgehaltes der decodierten Signale ist es notwendig, diese durch einen zusätzlichen Prozess zu modifizieren. Wenn die modifizierten Signale mit dem aus vier Elementen bestehenden Spaltenvektor m dargestellt werden und der Modifizierungsprozess durch die Matrix M, die 4 Reihen und 4 Spalten hat, dargestellt wird, kann die Modifizierung wiedergegeben werden durch die Gleichung:

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m » M d ...(8)

wobei T die 4x4~Transformationsmatrix aus den ursprünglichen Signalen in die modifizierten decodierten Signale ist und

T - M T₀ ...(10)

Daraus ist ersichtlich, daß der erforderliche Prozess eine Matrixmultiplikation ist, d,h. die als Vierergruppe behandelten decodierten Signale werden mit den Koeffizienten m^^ bis rn^ der modifizierenden Matrix M multipliziert und summiert, so daß sich die vier modifizierten Signale m ergeben. Die Werte der Koeffizienten von M ändern sich mit der wahrgenommenen Richtung der vorherrschenden Schallquelle und hängen auch von den einzelnen Koeffizienten der Matrix T ab, die das quadrophonisehe Matrixsystem darstellt.

In einem idealen Quadrophonie-System besteht Jeder Ausgangskanal gänzlich aus dem entsprechenden Eingangskanal, so daß die Transformation durch die Einheitsmatrix I in der folgenden Weise dargestellt werden würde:

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1	O	O	O
O	1	O	O
O	O	1	O
O	O	O	1

•..(11)

In diesem Fall würde die modifizierende Matrix auch I sein, und es ist oft zweckmäßig, die modifizierende Matrix elektrisch in zwei Komponenten aufzuspalten:

B + I

•..(12)

wobei die Elemente von B nicht auf der Hauptdiagonalen gleich den entsprechenden Elementen von M sind, sondern die Elemente auf der Hauptdiagonalen um 1 kleiner als die entsprechenden Elemente von M sind.

Zum Unterscheiden der Regelrichtung von M wird ein Index mit Mitte vorn bei 0° und ein Richtungswinkel verwendet, der im Uhrzeigersinn zunimmt, so daß links vorn bei 315° liegt. Die modifizierende Matrix für ein dominierendes Signal links vorn wird mit M,^,- bezeichnet.

Die Transformationsmatrix T muß zwei Bedingungen genügen: Das primäre Signal muß auf den Lautsprecher oder auf ein Paar Lautsprecher beschränkt werden, die seine

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Richtung genau wiedergeben können und von allen anderen eliminiert sind, und dies muß erfolgen, ohne die Gesamtausgangsleistung der Anlage xireder für das primäre Signal noch für irgendwelche anderen vorhandenen Signale zu ändern.

Anwendung auf das SQ-System

Beispielsweise werden die vorstehenden mathematischen Grundsätze unten auf das SQ-System angewandt. Die Codiermatrix für SQ ist:

0,707 -GO,707

1 00,707

-0,707

..•(13)

und die Decodiermatrix ist:

	1	-do,	0
	0	-0,	1
0,	707	707
O'O,	707	707

so daß sich aus Gleichung (7) die Gesamttransformation er gibt als:

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"O

	1	0	0	,707	-do	,707
	0	1	do	,707	-0	,707
O	,707	-j0,707		1		O
ίο	,707	-0,707		O		1

In dieser Darstellung stellt das Element in der dritten Reihe und der ersten Spalte beispielsweise den relativen Signalpegel in dem dritten oder rechten hinteren Lautsprecher infolge eines Tonsignals in dem ersten oder linken vorderen Kanal dar, und der Buchstabe j stellt die einem Phasenwinkel von 90 entsprechende Quadratwurzel aus -1 dar_e Die relative Leistung in jedem Lautsprecher kann durch Quadrieren der absoluten Werte der Elemente ermittelt werden. So sind die relativen Leistungen in dem ersten, zweiten, dritten und vierten Lautsprecher aufgrund eines Signals in dem ersten Kanal die Quadrate des ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Elementes der ersten Spalte. In diesem Zusammenhang sind nur die Größen dieser Quadrate relevant, so daß die Leistungen in den vier Lautsprechern 1, 0, 0,5 bzw. 0,5 sind, woraus sich eine Gesamtleistung von 2 Einheiten ergibt. Bei Durchführung der gleichen Operationen in den anderen Spalten ergibt sich auch die Zahl von 2 Einheiten für die gesamte relative Leistung aufgrund von Quellen, die rechts vorn, rechts hinten oder links hinten plaziert sind. Die relativen Leistungen aufgrund

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von Quellen in einer Mittelstellung zwischen zwei Lautsprechern kann dadurch berechnet werden, daß die zwei den Lautsprechern entsprechenden Spalten addiert werden, daß die Größen der so erhaltenen vier Summen quadriert werden und daß die Hälfte des Resultats genommen wird. Auf diese Weise erzeugt ein mittleres vorderes Signal 0,5 Einheiten Relativleistung in jedem Lautsprecher, d.h. wiederum insgesamt 2 Einheiten, und das gleiche Gesamtergebnis wird für mittlere linke, mittlere rechte und mittlere hintere Quellen gefunden.

Das Vorhandensein einer Null in irgendeinem Element schließt ein, daß der der Reihe entsprechende Lautsprecher keinen Ausgang erzeugt, wenn das System eine Schallquelle in der der Spalte entsprechenden Position wiedergibt.

Daraus folgt, daß die der Transformationsmatrix auferlegten Bedingungen so sind, daß die Elemente in der Spalte oder in den Spalten, die der Quellenposition entspricht bzw. entsprechen, und in der Reihe oder in den Reihen, die den zur Wiedergabe der Schallquelle erforderlichen Lautsprechern entspricht bzw. entsprechen, nicht Null sein darf, und die Elemente in derselben Spalte oder in denselben Spalten und in allen anderen Reihen Null sein müssen. Außerdem muß die Summe der Quadrate der Größen

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der Elemente in jeder Spalte 2 sein, und die gesamte relative Leistung für in der Mitte zwischen den Lautsprechern befindliche Quellen, wie oben definiert, muß auch 2 sein.

Diese Bedingungen definieren teilweise die Elemente der modifizierenden Matrix. Jedoch ist, weil die Transformationsmatrix T singular ist (d.h. keine mathematische Umkehrung haben kann), eine gewisse Freiheit hinsichtlich der Wahl dieser Elemente vorhanden« Zur Ableitung der modifizierenden Matrix M-,.^ für ein linkes vorderes Signal wird bemerkt, daß die in den zwei hinteren Kanälen vorhandenen Signale durch Addieren eines geeigneten Anteils des Signals in dem linken vorderen Kanal in einer geeigneten Phase gegeneinander aufgehoben werden müssen und daß das Signal in dem linken vorderen Kanal vergrößert werden muß, um die Verminderung der Gesamtenergie, die sonst auftreten würde, zu kompensieren. Weiterhin kann es erforderlich sein, daß die Verstärkungen der anderen Kanäle entsprechend geändert werden müssen. Somit kann die modifizierende Matrix die folgende Form haben:

315

O	O	O
k2	O	O
O	k4	O
O	O	k

..•(16)

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wobei die Koeffizienten k. bis kg gefunden werden sollen. Die durch die Gleichung (10) definierte entsprechende Transformationsmatrix L,,- ist:

k,+0,

-^0,707^

-O,7O7k

-JO, -0,

wobei die Bedingungen gelten, daß

0 0 2

.••(19) ...(20)

entsprechend der Aufhebung des linken vorderen Signals in dem rechten und in dem linken hinteren Kanal und einer Gesamtleistung von 2 Einheiten in den vier Lautsprechern aufgrund der linken vorderen Quelle.

Substituiert man diese Bedingungen in die Gleichung (17) so führt dies zu der vereinfachten Matrix:

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"315

1,414 O O O

-JO, -O,

JO,

-o, o,

Die Bedingung, daß die Summe der Quadrate der Größen der Elemente jeder Spalte 2 sein soll, ergibt die Gleichung:

k₂ ² + o,5k₄ ² + 0,5k₆ ² - 2 .,.(22)

die auch den Bedingungen für mittlere Quellen genügt, so daß zwei Wahlmöglichkeiten an diesem Punkt verfügbar sind. Mj t Bezug auf die Gleichung (15) beträgt die Gesamtleistung Einheiten in jedem Lautsprecher aufgrund der in jeder Ecke angeordneten inkohärenten Einzelquellen. Die Gleichung (21) zeigt, daß in dem linken vorderen Lautsprecher aufgrund dieser Quellenkombination die Gesamtleistung, die durch Summieren der Quadrate der Größen der Elemente in der ersten Reihe erhalten wird, 4 Einheiten beträgt. Da die Gesamtleistung von allen vier Lautsprechern ungeändert bleiben soll und zuvor 8 Einheiten betrug, müssen die übrigen 4 Einheiten unter den anderen drei Lautsprechern in einer annehmbaren Weise aufgeteilt werden. Dies ist eine beliebige Wahl, jedoch würde es logischerweise angemessen sein, die Leistung gleichmäßig unter diesen zu teilen, so daß:

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1,333

ist, -woraus sich die Werte kp « 0,817, ^n ^m k_fi geben und die modifizierende Matrix daher ist:

1,155 er

31:

1,414	0	0	0
O	0,817	0	0
-0,81?	0	1,155	0
-00,817	0	0	1,155

Die entsprechende Transformati onsmatr-ix ist somit:

315

414	0	1	-3
0	0,817	JO,577	-0,577
0	-ϋθ,817	0,577	ü'O, 577
0	-0,817	-ü0,577	0,577

•..(24)

Der elektrisch imbequeme imaginäre Ausdruck -JO,817 kann dadurch beseitigt v/erden, daß festgestellt wird, daß das linke hintere Signal das -0,817faolie des ursprünglichen rechten vorderen Signals ist, so daß eine Alternativform

■von M₂^r- ist: 312

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1	,414	O	O	O	0
	O		,817	O	O
-O	,817	-O	O	1,155	0
	O	,817	O	O

Die entsprechende Matrix B,.,. ist daher:

0,414	0	0	0
0	-0,183	0	0
-0,817	0	0,155	0
0	-0,817	0

wobei B,.,- und M,.- durch die Gleichung (12) in Beziehung zueinanderstehen.

Eine ähnliche Überlegung führt zu den modifizierenden Matrizen für die anderen drei Eckensignale, die sich ergeben

0	,817	1	0	0	0
	0		,414	0	0
0	,817	0	0	0	0
	0	,817	0	1,155

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135

225

1,155	O	-0,817	0
■ ο	O	0	-0,817
0	O		0
0	O	O	0,817
O	O	0,817	0
O	1,155	O	0,817
O	O	0,817	0
O	O	0	1,414

..(30)

für die rechte vordere, die rechte hintere bzw, die linke hintere dominierende Quelle» Die entsprechenden B-Matrizen sind:

45

135

-0,183	O	O	O
O	0,414	O	O
0,817	O	-1	O
O	0,817	O	0,155
0,155	O	-0,817	O
O	-1 '	O	-0,817
O	O	0,414	O
O	O	O	-0,183

...(3D

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225

-1	O	0,817	O
O	0,155	O	0,817
O	O	-0,183	0
O	O	0	0,414

.•.(33)

Für eine mittlere vordere Quelle sind die übertragenen Signale in den hinteren Kanälen in Gegenphase und können daher durch Summieren gegeneinander aufgehoben werden. Dieses Verfahren ändert nicht die Ausgangsleistungen der übertragenen Signale aus den vorderen Ecken, weil diese Signale in Quadratur sind. Es würde daher besser sein, die Verstärkung der hinteren Kanäle ebenso zu vermindern. In den vorderen Kanälen muß das mittlere vordere Signal vergrößert werden, um seine Verminderung in dem hinteren Kanal zu kompensieren, wahrend die vorderen Eckensignale auch etwas vergrößert werden müssen, wenn die hinteren übertragenen Signale verkleinert werden. Eine geeignete Form der modifizierenden Matrix wird (zu der Hauptdiagonale) symmetrisch sein und folgende Form haben:

M,

O
O

O
O

.•.(34)

und die entsprechende Transformationsmatrix T_Q (nicht zu verwechseln mit der in Gleichung (15) definierten Matrix

(T₀) ist:

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0,707^+^0,707^ -O,7O7k₂-öO,

0,707k₂+d 0,707Ic₁ -0,707k₂~a 0, 707Ie₁

k.

(35)

O,7O7k₃(i+a) -O,707k₃(1+o) k₃ k_?

Die Bedingungen für konstante Gesamtleistung ergeben die Gleichung: K.y, + ko + 2k-, » 2 ..ov.36y

und für das mittlere vordere Signal:

Das mittlere hintere Signal liefert keine neue Information, und es ergeben sich auch keine unterschiedlichen Gleichungen aus mittleren Seitensignalen. Daraus folgt, daß irgendwelche Werte von Ic^, k₂ und k^, die den obigen Gleichungen genügen, auch die Erhaltung der Gesamtleistungen aufgrund von Quellen in diesen Positionen ergeben. Die beliebige Wahl in diesem Fall ist, die Verstärkungen der vorderen Eckenkanäle ungeändert zu lassen, wobei k. ■ 1, k« ■ 0,414- und k, » 0,644 gemacht werden. Die modifizierende Matrix wird:

Ό"

1	0,414	0,	0	0	0
0,414	1	0,	0	0	0
0	0	644	,644
0	0	644	,644

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und die entsprechende B—Matrix ist:

O	0,414	-0	0	0	0
0,414	O	O	O	-O	0
O	O	,356	,644
O	O	.644	.356

In gleicher Weise ist für mittlere hintere Signale die modifizierende Matrix:

180

0,644	0,644	0	0
0,644	0,644	0	0
0	0	1	0,414
0	0	0,414	1

und die entsprechende B-Matrix wird gegeben durch:

180

-0,356	0,644	0	0
0,644	-0,356	0	0
0	0	0	0,414
0	0	0,414	0

-..•(41)

Gleichartige Überlegungen und Schlußfolgerungen, die auf das mittlere linke und das mittlere rechte Signal angewandt werden, wenn mittels "panpots" codiert wird zum Unterschied von der Verwendung eines SQ-Positionscodierers, ergeben die modifxzierenden Matrizen:

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	»FT m 270	O	,707	O O	O	O O	O	O	,707
M9O			O O		,707 ,707		,707 ,707		O O
	O	,707	O	O	O	,707

und die entsurecnenden B-Matrizen:

90-

-0	,293	-0	0	ο,	0	0	,707
	0	0	,293	-ο,	707		0
	O		,707		293		0
0	,707	0	0	-0	,293

und für positionscodierte, mittlere linke und mittlere rechte Signale sind die entsprechenden modifizierenden Matrizen und die B-Matrizen:

' «Μ'
90 27O

0,924

0,383

-0,383

0,924

-0,076

-0,383

-0,383

0,924

0,383 0,924-0,924 0,383

0,383

-0,076

0,924-

0,383

-0,383 0,924 0,924

-0,383

-0,383

0,924

-0,076

-0,383

0,924 0,383 0,383 0,924

0,924 0,383 0,383

-0,076

Man kann modifizierende Matrizen, die ähnliche Kennwerte haben, für andere als die oben behandelten Richtungen ableiten.

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Es wird bemerkt, daß alle Koeffizienten eine Größe kleiner oder gleich 1 mit der praktischen Folge haben, daß der Prozess der Hatrixmultiplikation recht leicht elektronisch durchgeführt werden kann.

Durch Erzeugen von Segelsignalen Cq, c.r) ^Gqo' ···

*** °315» von denen .jedes den Wert 1, wenn ein Signal aus der entsprechenden Sichtung auftritt, oder den Vert O annimmt, wenn das überwiegende Signal aus einer anderen Richtung kommt, können die Matrixregelkoeffizienten als eine lineare Kombination der B-Matrizen geschrieben werden, nämlich

B(t) - Σ c_Q(t)B_Q ...(46)

wobei die Zeitabhängigkeit von B in Beziehung zu der Änderung der Segelparameter mit der Zeit steht, wenn sich die vorherrschenden Signale ändern.

Somit wird die modifizierende Matrix als eine Funktion der Zeit gegeben durch:

M(t) - B(t) + I ...(46-1

und falls die Summe der Segelkoeffizienten immer gleich 1 ist, folgt daraus, daß

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M(t) «Σ c_Q(t)M₉ .,.(46-2)

\7

Falls die Hegelparameter Zwischenwerte annehmen können, wenn die dominierende Signalquelle zwischen zwei Eichtungen liegt, für die Regelparameter vorgesehen sind, ergibt sich weiterhin eine modifizierende Matrix, die in angemessener Weise wirksam ist, die übertragenen Signale zu unterdrücken und die Gesamtleistung konstant zu halten. Dies bedeutet, daß eine ziemlich kleine Anzahl Regelsignale im Interesse der Einfachheit verwendet werden kann. Falls Regelsignale aus zwei verschiedenen Richtungen gleichzeitig vorhanden sind, kann auch die resultierende modifizierende Matrix Kennwerte haben, die teilweise die übertragenen Signale aufgrund beider Schallquellen unterdrücken, obgleich sich in diesen Fällen die Gesamtausgangsleistung in gewissem Ausmaß ändert.

Falls beispielsweise Signale für links vorn und

links hinten vorgesehen werden und diese Signale den Wert

linke 0,5 annehmen, wenn ein für die mittlere7tosition codiertes

Signal vorhanden ist, ergibt sich die folgende B-Matrix:

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-ntt _ B270 -	o,5	B225	+ 0	,5B515	0	,408	0	0
	-0	,293		0		0		,408
		0	-0	,014	-0	,014	-0	0
	-0	,408		0		0		,293
		0	-ο	,408

und die entsprechende modifizierende Matrix ist:

0	,707	0	0	0	,408	0	0
	0		,986		0		,408
-0	,408	-0	0	0	,986	0	0
	0	,408		0	,707

Die durch die Gleichung (10) definierte Transformationsmatrix ist:

0,	996	-O'0,289	0,908	-j 0,500
do,	289	0,697	ü'0,697	-0,289
o,	289	-30,697	0,697	00,289
do,	500	-0,908	-d0,289	0,996

.•.(50)

Summierung der Quadrate der Spaltenelemente zeigt, daß die Gesamtleistung aufgrund der Eckenquellen auf 1,41 für linke Ecken und auf 1,88 für rechte Ecken fällt, daß aber ein positionscodiertes, mittleres linkes Signal äquivalente Komponenten von ,s von 0,924, 0,383, -0,383, 0,924 hat, die an die vier Eingänge des Codierers angelegt werden. Das

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resultierende Ausgangssignal von der Matrixmultipliziervorrichtung wird daher 0,573(1-3), 0, O, 0,573(1+3). Das mittlere linke Signal wird somit in den rechten Kanälen voll ständig unterdrückt, obgleich die Gesamtleistung um etwa 1,8 dB vermindert wird. Es ist auch deutlich, daß bei Erzeugung der obigen Regelsignale durch zwei Signale, nämlich ein Signal in jedem der linken vorderen und linken hinteren Kanäle, die Trennung dieser zwei Signale von dem Grundwert 3 dB bis 6 dB vergrößert worden wäre, da t^^ und t^ 0,996 sind und t_1z, und t^ die Größe 0,5 haben.

Die Koeffizienten der Matrix B der Gleichung (46) sind unten in Ausdrucken der Eegelkoeffizienten und der Elemente der entsprechenden B-Matrizen aus den Gleichungen (27), (3D Ms (33), (39), (41), (43) und (45) definiert.

-0,183c₄₅-0,293c_9O-O,076c^₀+0,1

0,414c₀+0,383c^₀+0,644c₁₈₀+0,383c₂₇₀ ...(46b)

0,3830^-0,817C₁₅₅+O,817c₂₂₅-0,383c^_7O ...(46c)

.,.(46d)

O,414c_o-O,383c^_o+O,644c₁₈₀-0,383c₂₇₀ ...(46e)

0,414c₄₅-0,29 3c_9O-0,

O,293c_27O-O,O76c^_7O-O,183c₃₁₅ ...(46f)

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0,707C₉₀₊0,924c^₀₊0,

,924c_2?0

0,644c₀₊0, 0,7O7c_go+O,

0,644c_o-0,

-0,356c_o+0,155c₄₅-0,293c_9O-0 ₊0,414c₂₂₅-0,

...(46h)

..(46k)

..(461) ..(46m) ..(46n)

..46p)

Für die vereinfachte Ausführungsform, wobei die mittleren linken und rechten Regelsignale weggelassen sind, vereinfachen sich diese zu:

...(46q)

)₂₁

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^b14 " ^b23

Vl

-0,3560^0^+0,4140^5-0,1830225+0, \₃ - 0,644c₀+0,414c₁₈₀ -O,356c_o+O

Anwendung auf das QS-System

,..(46t) _O..(46u) ...(46v) ...(46w) .-.(46x) ...(46y)

In dem QS-System wird die Gesamttransformation dar

gestellt durch die Matrix:

1	°'	707	-30	0	do	,707
0,707		1		,707		0
O	do,	707	0	1	0	,707
,707		0	,707		1

Durch eine der für das SQ-Sy st em angewandte sehr ähnliche Überlegung werden für die Eckenkanäle folgende modifizierende Matrizen gefunden:

315"

1,414

-0,817 0 0

0	0	0
1,155	0	0
0	0,817	0
0	0,817	0

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■135 225

1,155	-0,817	0	0
O		0	0
O	0	0	0,817
O	0	0	0,817
0,817	0	0	0
0,817	O	0	0
O	O	1,414	0
O	0	-0,817	1,155
O	0,817	0	0
O	0,817	0	0
O	0	1,155	-0,817
O	0	0	1.414

Durch, eine ähnliche Überlegung wie in dem SQ-PaIl gelangt man für die mittleren vorderen und mittleren hinteren Signale zu den folgenden geeigneten modifizierenden Matrizen:

180

0,765 0,317	0,317 0,765	0 0	0 0
0 0	0 0	0,533 0,533	0,533 0,533
0,533	0,533	0	0
0,533	0,533	0	0
0	0	0,765	0,317
0	0	0,317	0,765

♦..(56) •..(57)

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Jede der obigen Matrizen ist von einer beliebigen Wahl eines Konstruktionsparameters abhängig, wie in dem Fall von SQ, und diese Matrizen werden so gestaltet, daß sie in den zwei Fällen im wesentlichen ähnliche Arbeitskenngrößen ergeben, B'ür die mittleren linken und mittleren rechten Signale kann gezeigt werden, daß die modifizxerenden Matrizen unterschiedlich sein müssen, und eine mögliche Matrix für Mitte rechts ist:

'9O

0,707	0	0	-0,707
0	0,707	0,707	0
O	0,707	0,707	0
0,707	0	0	-0,707

und für Mitte links:

270

0,707	0	0	0,707
0	-0,707	0,707	0
0	-0,707	0,707	0
0,707	0	0	0,707

Die entsprechenden B-Matrizen sind durch die Gleichung (12) definiert.

Somit werden die Koeffizienten b.. in Ausdrucken der Regelkoeffizienten durch die folgenden Gleichungen (4-6aa) bis (46nn) gegeben:

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251290?

-O,235c_o+0, +0,414^

0,317c_o-O,817c₄₅+O,533c_18O+O,

_18O

42

...(46aa)

...(46bb)

..«(46cc) ...(46dd)

...(46ee)

b₂₂« -0,235c_o+0,41^c₄₅-0,293C₉₀-C₁ ^-0,4-67c_18Q-0,183C₃₂₅-1, 7O7c

_2?o

...(46ff)

O,7O7c_9O+O,7O7c_2?o

O,

,155c₂₂₅-0,

O,533c_o+O,817c₄₅+O,317c_18O-O,

-0,467c₀-0,183c₄₅-1,7O7c_9O+0,

-0,235c₁₈₀+0,

..,(46kk) .,.(46mm)

..,(46nn)

In ähnlicher Weise können die Matrizen abgeleitet werden, die erforderlich sind, um die Ausgangssignale irgendeiner anderen quadrophonysehen Phasenmatrix, wie BMX, zu modifizieren. Wie erwähnt wurde, kann das beschriebene Gerät bzw. Verfahren im allgemeinen auch verwendet werden, um die Ausgangssignale von irgend-

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einem vorhergehenden Mehrkanalmatrixsystem zu vergrößern, in das Information in einer bestimmten Anzahl Kanäle in eine kleinere Anzahl Kanäle matriziert und dann in die bestimmte Anzahl Kanäle wieder zurückmatriziert wurde, so daß jeder Ausgangskanal eines solchen Systems sowohl ein gewünschtes Signal als auch andere NVbensprechkomponenten in vorbestimmten Phasen- und Amplitudenbeziehungen enthält, die Richtungsinformation bilden können.

In gleicher Weise können die Matrizen abgeleitet werden, die erforderlich sind, um die Ausgangssignale von irgendeiner anderen quadrophonisehen Phasenmatrix, wie BMX, zu modifizieren, Vie erwähnt wurde, kann auch das beschriebene Gerät bzw. Verfahren verwendet werden, um die Ausgangssignale von irgendeiner Vorrichtung zu vergrößern, die Richtungsinformation enthaltende Ausgangssignale liefert.

Die Erfindung wird im Zusammenhang mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einem quadrophonisehen System;

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Fig, 2 ein Schaltbild einer geeigneten Richtungsinformation-Erfassungsschaltung nach der Erfindung zur Anwendung in einem quadrophonisehen SQ-System;

Fig. 3 ein Schaltbild einer geeigneten Richtungsinformation-Erfassungsschaltung nach der Erfindung zur Anwendung in einem quadrophonisehen QS-System;

Fig. 4- ein Schaltbild einer abgeänderten Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 2;

Fig. 5 ein Schaltbild einer bevorzugten Interface-Schaltung zwischen einem Gleichrichterausgang und einem typischen Glättungsfilter der Richtungsinformation-Erfassung sschaltung;

Fig. 6 eine Verstärkungsregelungskennlinie;

Fig. 7 eine typische "Vergleichsschaltug, die in der Verarbeitungseinheit der Erfindung verwendet wird;

Fig. 8 ein Schaltbild des Koeffizientengenerators und der Matrixmultiplizierschaltungen nach der Erfindung;

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Fig. 9 ein Schaltbild eines Beispiels eines Koeffizientengenerators nach der Erfindung, der in der mit zehn Signalen arbeitenden Schaltung der Fig. 2 verwendet wird;

Fig. 10 ein Schaltbild eines Beispiels eines Koeffizientengenerators nach der Erfindung, der in der mit sechs Signalen arbeitenden Schaltung der Fig. 4 verwendet wird;

Fig. 11 ein Schaltbild einer Signalkombinationsschaltung, die in dem Gerät nach der Erfindung verwendet werden kann; und

Fig. 12 ein Schaltbild einer möglichen Schaltungsgestaltung eines der Matrixmultiplizierblöcke der Fig. 8.

Obgleich die Erfindung auf alle Systeme aus einer Anzahl quadrophonyscher Matrixsysteme und somit auf jedes Matrixsystem anwendbar ist, in dem vier Signale mit Richtungsinformation von einem Paar Quellen, welche diese Richtungsinformation enthalten, abgeleitet werden, wird hier die Erfindung im Zusammenhang mit dem SQ-System der Columbia Broadcasting System (OBS) beschrieben, und zusätzlich wird auch eine Gestaltung der Richtungsinformation-Erfassungsschaltung nach der Erfindung bei Verwendung mit einem OjS-System der Sansui Electric Co., Ltd. im einzelnen offenbart.

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Fig. 1 zeigt die Erfindung in der Darstellung eines Blockschaltbildes bei Verwendung in einem quadrophonischen Klangsystem. Das Gerät nach der Erfindung ist in dem gestrichelt markierten Kasten 114 eingeschlossen. Der übrige Teil der Elemente in dieser !figur zeigt, wie das Gerät nach der Erfindung in ein Quadrophonie-System eingefügt ist, das heißt, die außerhalb des gestrichelten Kastens 114 befindlichen Elemente stellen eine typische quadrophonysehe Anlage dar, in die das Gerät nach der Erfindung eingebaut worden ist.

Gemäß Fig. 1 wird ein Paar Eingangssignale an die Leitungen 100 und 101 angelegt. Diese Signale, nämlich das linke Signal (L) und das rechte Signal (R), werden beispielsweise von einer Zweispuraufzeichnung abgeleitet und enthalten Richtungsinformation. Die L- und R-Signale werden an einen quadrophonysehen Matrixdecoder 102 von beispielsweise einem SQ-System von CBS angelegt. Vier Ausgangssignale L'j, (links vorn), R¹^₁ (rechts vorn) R'_B (rechts hinten) und L'-n (links hinten) werden von dem Decoder 102 abgeleitet. Diese vier Signale werden von der Schaltung nach der Erfindung in dem gestrichelten Kasten 114 so verarbeitet, daß vier hinsichtlich des Richtungsinformationsgehaltes vergrößerte Signale L"^ (links vorn), R"j, (rechts vorn), R"₃ (rechts hinten) und L^M _ß (links hinten) erzeugt werden.

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Die vier Lautsprecher 110, 111, 112 und 113 "befinden sich darstellungsgemäß in einem gestrichelt markierten Kasten 115? der beispielsweise einen Raum darstellt, in dem die quadrophonysehe Anlage angeordnet ist. Die Lautsprecher 110, 111, 112 und 113 sind der linke vordere, der rechte vordere, der linke hintere bzw. der rechte hintere Lautsprecher. Somit werden die Signale L"™ über einen Verstärker 106 an den Lautsprecher 110, die Signale S¹¹^₁ über einen Verstärker 107 an den Lautsprecher 111, die Signale L"₃ über einen Verstärker 109 an den Lautsprecher 112 und die Signale R% über einen Verstärker 108 an den Lautsprecher 113 geleitet.

Das Gerät bzw. Verfahren nach der Erfindung stellt die vergrößerten Signale L"--,, R¹¹J₁* L"g und R"-n mittels einer Detektorschaltung oder Richtungsinformation-Erfassungsschaltung 103, einer Datenverarbeitungseinheit 104· und einer Matrixmultipliziervorrichtung 105 her. Die L¹ -^₁-, R'p-, R't>- und L'-g-Signale von dem Decoder 102 werden sowohl an die Erfassungsschaltung 103 als auch an die Matrixmultipliziervorrichtung 105 angelegt. Die Erfassungsschaltung 103 liefert ansprechend auf die daran angelegten L'j,-, R'j.-» ^Ε'β- ^un(i L'_B-Signale durch geeignete Technik des Amplitudenvergleichs eine Anzahl Regelsignale mit der Bezeichnung Cq, von denen jedes durch das Vorhandensein

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einer vorherrschenden Schallquelle in einer entsprechenden Richtung θ aktiviert wird. Diese Regelsignale werden als Eingangssignale an die Verarbeitungseinheit 104 gegeben. Die Yerarbeitungseinheit 104 stellt mittels einer Schaltung, welche das Laden und Entladen von Kondensatoren in Übereinstimmung mit den vorhandenen Regelsignalen steuert, die Anstieg- und Abklingkennwerte dieser Signale ein, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Nach der Einstellung der Anstieg- und Abklingkennwerte begrenzt die Verarbeitungseinheit 104- die Signale und kombiniert sie in verschiedenen Verhältnissen, um beispielsweise den Koeffizienten b.. der Matrix B der Gleichung (46) entsprechende Signale in Übereinstimmung mit den Gleichungen (46a) bis (46p) zu erzeugen. Diese Matrixkoeffizientensignale werden an die Matrixmultipliziervorrichtung 105 angelegt, wie in Fig. 1 gezeigt ist, und die Signale L¹^₁, R'-p, R'_B und L'_B werden auch an die Matrixmultipliziervorrichtung 105 gegeben» Diese führt die Operation der Matrixmultiplikation des die ankommenden Signale betreffenden Vektors d_, dessen Komponenten Ij ¹J₁, R'j·» R'g una L¹Jj sind, mit der durch die Gleichungen (12) und (46) definierten Matrix M durch, um die vier Ton- oder Niederfrequenzsignale L" , R"-™, R"_B und L" zu erzeugen, welche die Komponenten des Vektors m der Gleichung (8) sind. Diese Ausgangssignale sind im wesentlichen psychoakustisch identisch mit den ursprünglichen Signalen,

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die an den Matrixcodierer angelegt wurden, der zum Aufzeichnen oder Übertragen der Signale L und R verwendet
wurde, die danach an den Matrixdecoder 102 gelangen.

Die Richtungsinformation-Erfassungsschaltung 103
kann irgendeine Anzahl Regelsignale nach Bedarf liefern,
wobei jedoch typischerweise zwischen fünf und zehn solche Signale vorgesehen werden, Fig. 2 und 4 zeigen im einzelnen zwei alternative Ausführungsformen der Erfassungsschaltung 103 in Anwendung auf das SQ-System, In Fig. 2
werden zehn Regelsignale und in Fig. 4- nur sechs Regelsignale geliefert. Fig. 3 ist ein ausführliches Schaltbild der Erfassungsschaltung 103 in Anwendung auf ein QS-System,

In der Ausführungsform der Detektorschaltung oder Richtungsinformation-Erfassungsschaltung 103 gemäß Fig. 2 werden die vier Signale I*¹™» R'-p, R'-g und L'_B an die vier Verstärker 116, 117, 118 bzw. 119 mit veränderlicher Verstärkung angelegt. Diese Verstärker bilden einen Teil eines automatischen Verstärkungsregelungssystems, Die mit L'-™ , R'j,₀, R'bq und £ ¹Jj₀ bezeichneten Ausgänge dieser Verstärker sind im wesentlichen die gleichen Signale wie die Eingangssignale L'p, R'y, R'_B und L'-g mit der Ausnahme, daß
sie auf einen vorbestimmten Pegel durch die Verstärker 116,

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117» 118 bzw. 119 mit veränderlicher Verstärkung vereinheitlicht sind. Diese Ausgangssignale der Verstärker 116 bis 119 werden an die Dämpfungsglieder 120, 121, 122 und 123 und an die Signalkombinationsschaltungen 124, 125, 126, 127, 128 und 129 in der in Pig. 2 gezeigten Weise geleitet. Beispielsweise gelangen die Ausgangssignale L'-g. von dem Verstärker 116 an das Dämpfungsglied 120 und an die Kombinationsschaltungen 124 und 127 und die Signale R¹J₀ von dem Verstärker 117 an das Dämpfungsglied 121 und an die Kombinationsschaltungen 124, 125, 128 und 129. Die Dämpfungsglieder 120 bis 123 dämpfen diese Signale mit dem angegebenen Faktor, und die Kombinationsschaltungen 124 bis 129 kombinieren die Signale in den angegebenen Verhältnissen, um die zehn Signale ^S45' ^s180' ^S315' ^S270' ^S225' ^So' ^S135' ^S90' ^S'27O "³^ ^S*90 zu erzeugen, von denen jedes Null wird, wenn das vorherrschende Signal aus der durch den Index angegebenen Richtung kommt. Die zwei mit " ' " bezeichneten Signale S' ^₀ und S' _Q sind diejenigen Signale, die für positionscodierte, mittlere linke und rechte Quellen Null sind. Diese Signale erreichen auch einen maximalen Pegel für eine andere Richtung der Quelle, und die Dämpfungen und Kombinationen der Dämpfungsglieder und Kombinationsschaltungen sind derart, daß diese Maxima alle den gleichen Pegel haben.

Diese richtungsempfindlichen Signale ^W, S^₈₀, S-,. ^,

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' ^So' ^S135' ^S9O' ^S*27O ^{und S}'9O ^{werden von den} Gleichrichtern 130, I3I, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138 bzw, 139 gleichgerichtet. Die Übertragungskennlinien jedes Gleichrichters I30 bis 139 sind schematisch an jedem der die Gleichrichter darstellenden Kästchen angegeben. Es sind keine Glättungszeitkonstanten an den Ausgängen der Gleichrichter vorhanden, und die ungeglätteten Signale von den Gleichrichtern 130, 131, 132, 133, 134» 135, 136, 137, 138 und 139 verlaufen zu den Widerständen 140, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148 bzw. 149. Alle Widerstände 140 bis 149 sind mit dem Eingang des Verstärkers I50 verbunden. Auf diese Weise kombinieren die Widerstände 140 bis 149 die Signale von den Gleichrichtern 130 bis 139 an dem Eingang des Verstärkers I50. Palls die Widerstände 143, 144, 145, 147, 148 und 149 einen Widerstandswert R haben, dann haben die Widerstände 140, 141, 142 und 146 einen Widerstandswert 2R, Diese Widerstandswerte addieren gleiche Proportionen jedes Eckensignals und der mittleren vorderen oder hinteren Signale und die durchschnittlichen mittleren linken und mittleren rechten Signale zu dem Eingang des Verstärkers 150, Der Widerstand 15I dient als Rückführungswiderstand, und sein Wert wird so gewählt, daß er einen Gleichstromausgangspegel gibt, der gleich einem Bruchteil des maximalen Gleichstrompegels ist, der von irgendeinem Gleichrichter-

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ausgang erreicht wird. Der Kondensator 152 ist ein Gl ättungskondensator. Der Ausgang des Verstärkers I50 wird an eine Einheitsverstärkungsumkehrstufe 153 angelegt, die den Ausgang des Verstärkers I50 auf die richtige Polarität umkehrt, um die Verstärkungsregelungseingänge der Verstärker 116 bis 119 mit veränderlicher Verstärkung zu steuern. Somit liefern die Signale von der Umkehrstufe 153 eine Verstärkungsregelspannung an die Verstärker 116 bis 119.

Die Verstärker 116- bis II9 können typischerweise eine der in Fig. 6 gezeigten Kennlinie ähnliche Verstärkungsregelungscharakteristik haben. Die in Fig, 6 dargestellte Kennlinie hat einen ziemlich scharfen Knick und einen ziemlich schmalen Arbeitsbereich der Regelspannungen. Die Regelung ist im wesentlichen logarithmisch, so daß die Verstärkung beispielsweise um 1 dB pro mV oberhalb der Knickspannung fällt. Die logarithmische Charakteristik unterstützt die Gesamtstabilität des automatischen Verstärkungsregelungssystems, und ihr scharfer Verlauf gewährleistet, daß die normalisierten Signale nahe an dem vorbestimmten Pegel über einen breiten Bereich der Eingangspegel bleiben.

Zusätzlich zur Schaffung einer Antriebs- oder Steuerspannung für die Verstärker 116 bis 119 liefert die

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Umkehrstufe 153 eine Bezugspegel spannring an die Vergleichsverstärker 164 bis 173· Jeder der Vergleichsverstärker 164 bis 173 hat zwei Eingänge, von denen jeweils der eine mit dem Ausgang der Umkehrstufe 153 verbunden ist. Der zweite Eingang jedes Vergleichsverstärkers 164 bis 173 ist an den Ausgang eines anderen der Glättungsfilter 154 bis 163 angeschlossen, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Glättungsfilter 154 bis 163 liegen zwischen den Gleichrichtern I30 bis 139 und den Vergleichsverstärkern 164 bis .173 in einer solchen Weise, daß der Ausgang jedes Gleichrichters nach Glättung durch sein zugehöriges Glättungsfilter als zweiter Eingang an den zugeordneten Vergleichsverstärker angelegt wird. Das heißt, der Ausgang des Gleichrichters 134 wird von dem Filter 154 geglättet und dann an den zweiten Eingang des Vergleichsverstärkers 164 geleitet. Der Ausgang des Gleichrichters 131 wird von dem Filter 155 geglättet und dann als zweiter Eingang an den Vergleichsverstärker 165 gegeben usw_e Der Ausgang jedes Glättungsfilters 154 bis 163 wird von seinem zugeordneten Vefgleichsverstärker 164 bis 173 mit der von der Umkehrstufe 153 gelieferten Bezugspegelspannung verglichen. Die Vergleichsverstärker 164 bis 173 liefern jeweils nur einen Ausgang, wenn der Eingang von dem zugehörigen Glättungsfilter 154 bis 163 kleiner als die Bezugspegelspannung von der Umkehrstufe 153 ist. Der Bezugspegel wird so gewählt, daß nur diejenigen an die Vergleichsver-

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stärker 164 bis 173 angelegten Signale, die in einen definierten Bereich der spezifizierten Richtung fallen, den Bezugspegel unterschreiten, da jedes an die Vergleichsverstär ker 164 bis 173 gelangende Richtungssignal andere Minimalwerte als die Signale in der spezifizierten Richtung haben kann.

Die Ausgangssignale der Vergleichsverstärker 164, 165, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172 und 173 sind mit ^C180' ^G315' ^C270' ^C225' ^Co' ^C135' ^C9O' ^σ*270 ^{und σ}*9Ο ^be~ zeichnet« Diese Signale sind die unverarbeiteten Richtungsregelsignale, die an die Verarbeitungseinheit 104 angelegt werden.

Fig. 5 zeigt eine typische Interface-Schaltung zwischen einem Glättungsfilter und einem zugeordneten Gleichrichter aus Fig. 2 und stellt ein typisches Filter dar, das für die Glättungsfilter 154 bis 163 verwendet werden kann. Die Schaltung nach Fig. 5 ist ein zweistufiges Abzweigfilter oder Siebkette, das bzw. die aus Widerständen 180 und 181 und aus den Kondensatoren 182 und 183 besteht. Das Filter ist so gestaltet, daß es möglichst schnelles Einschwingen ermöglicht und zufriedenstellende Welligkeitsdämpfung bei den niedrigsten Signalfrequenzen hat. Da beabsichtigt ist, das

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Fehlen eines Signals an dem Erfassungspunkt festzustellen, wird ein pnp-Transistor 184- verwendet, um den Eingang immer dann nach unten zu ziehen, wenn das Signal, das an die Basis des Transistors 184· von dem zugeordneten Gleichrichter gelangt und normalerweise ein doppelweggleichgerichtetes Tonoder ITiederfrequenzsignal mit einem von Null abweichenden Durchschnittspegel ist, auf Null abfällt. Mittels der Stromquelle 185 wird Strom an den Emitter des Transistors 184-geliefert. Die Stromquelle 185 hat einen solchen Wert, daß getreue Wiedergabe der positiven Spitzen des Eingangssignals an dem Emitter gewährleistet ist. Auf diese Weise erfolgt das Ansprechen auf ein plötzliches Aufhören des Signals so schnell wie möglich.

Jig. 3 ist ein ausführliches Schaltbild einer möglichen Gestaltung der Detektorschaltung oder Richtungsinformation-Erfassungsschaltung 103, wenn das Gerät bzw«, Verfahren nach der Erfindung in einem QS-System verwendet wird. Wie in Fig. 2 enthält die Schaltung nach Fig. 3 die vier Verstärker 200 bis 203 mit veränderlicher Verstärkung, die Dämpfungsglieder 204- bis 207 und die Signalkombinationsschaltungen 208 bis 211. Die Dämpfungsglieder 204· bis 207 und die Kombinati ons schal tungen 208 bis 211 sind andie Ausgänge der Verstärker 200 bis 203 in der in Fig. 3 angegebenen Weise angeschlossen. Der übrige Teil der Schaltung und

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die Leitungsführung sind mit der entsprechenden Schaltung der Fig· 2 mit der Ausnahme identisch, daß die Anzahl der getrennten einzelnen Elemente kleiner ist, da nur acht Regelsignale in Fig, 3 gegenüber zehn Regelsignalen in der Schaltung nach Fig. 2 vorgesehen sind. Somit enthält die Schaltung der Fig. 3 zusätzlich zu den Dämpfungsgliedern, den Kombinationsschaltungen und den Verstärkern mit veränderlicher Verstärkung acht Doppelweggleichrichter 212 bis 2191 acht zugehörige Glättungsfilter 233 bis 240, acht zugeordnete Vergleichsverstärker 241 bis 248, acht Widerstände 220 bis 227 in &er Verstärkungsregelungsschaltung, einen Summierverstärker 228, einen Rückführungswiderstand 229> einen Glättungskondensator 230 und eine Einheitsverstärkungsumkehrstufe 231. Die Widerstände 220 bis 227, der Summierverstärker 228 und die Umkehrstufe 231 liefern natürlich die Verstärkungsregel- und Bezugspegelspannung an die Verstärker 200 bis 203 mit veränderlicher Verstärkung bzw, an die Vergleichsverstärker 241 bis 248, Im Gegensatz zu den entsprechenden Widerständen in Fig. 2 haben alle Widerstände 220 bis 227 in Fig. 3 denselben Widerstandswert, da keine alternativen mittleren linken und rechten Signale vorhanden sind. Außer diesem Unterschied hinsichtlich der Widerstände sind die entsprechenden Signale von den meisten Dämpfungsgliedern und Kombinationsschaltungen in Fig, 3 verglichen mit diesen Elementen in Fig. 2 bei unterschiedlichen Richtungen Null,

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da die Codier- und Decodiergleichungen für das QS-System sich, von den Codier- und Decodiergleichungen für das SQ-System unterscheiden. Die Ausgänge der Dämpfungsglieder 204 bis 207 und der Kombinationsschaltungen 208 bis 211 beginnend bei dem Dämpfungsglied 204 und in Fig. 3 nach, unten

fortschreitend sind S^,,-, S^g^, ^25' ^270' ^315' ^o' ^45 und Sq₀, und die Regelsignale von den Vergleichsverstärkern 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247 und 248 sind mit G^ , °180' ^C225' ^C270' ^C315' ^Co' °45 ^bzw# °90 ^bezeichnet·

Pig, 4 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform der Detektorschaltung oder Richtungsinformation-Erfassungsschaltung, wenn die Erfindung in dem SQ-System verwendet wird, d.h., Fig. 4 ist eine vereinfachte Form der Schaltung der Fig. 2. In Fig. 2 sind zehn Regelsignale vorgesehen, während in Fig. 4 nur sechs Regelsignale verwendet werden, weil die Regelsignale für Mitte links und rechts weggelassen sind. Dies ergibt natürlich eine Kostenersparnis in der Erfassungsschaltung und in der darauffolgenden Schaltungsanordnung, wobei jedoch diese Ersparnis von einem Qualitätsverlust der schließlich an die Lautsprecher gelangenden Signale begleitet sein kann. Mit Ausnahme der Verkleinerung der vorgesehenen Anzahl Regelsignale ist die Schaltung der Fig. 4 mit der Schaltung der Fig. 2 identisch. Durch direkten Vergleich mit Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Vergleichsverstärker,

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die Glättungsfilter, die Gleichrichter und die Kombinationsschaltungen, welche die Signale C^r₇Q₅ Cgo> ^'qq ^un(i ^'270 (Mitte links und rechts und abwechselnd Mitte links und rechts) in Fig. 2 liefern, sowie die Widerstände 140, 141, 14-2 und 146 der !ig. 2 in der Schaltung der Fig. 4 weggelassen sind. Im übrigen sind die Schaltungen hinsichtlich Aufbau und Arbeitsweise identisch. Daher werden in Fig. 4 die gleichen Bezugszahlen für entsprechende Elemente in Fig. 2 verwendet. Eine ausführliche Erörterung der Schaltung der Fig. 4 würde lediglich eine Wiederholung der obigen Beschreibung der Fig. 2 darstellen, die nicht erforderlich ist. Da die mittleren linken und rechten sowie alternierend die mittleren linken und rechten Signale in Fig, 4 nicht vorgesehen sind, soll jedoch bemerkt werden, daß die in Fig. 4 weggelassenen Widerstände der Fig_# 2 die Widerstände 140, 141, 142 und 146 sind, die den doppelten Widerstandswert der verbleibenden Widerstände haben.

Die in Fig. 2, 3 und 4 dargestellten ausführlichen Schaltungen sind als Beispiele für bevorzugte Schaltungsanordnungen für die Erfassungsschaltung 103 angegeben, wobei es jedoch für die Fachleute naheliegend ist, daß viele verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser Schaltungen vorgenommen werden können. Jedoch ist die Tatsache, daß diese Schaltungen eine Bezugsspannung liefern, die im wesent-

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lichen unabhängig von der Quellenrichtung ist, von besonderer Bedeutung undstellt eine Verbesserung gegenüber Systemen dar, welche die Bezugsspannung nur aus den gleichgerichteten Pegeln der vier Eingangssignale definieren, ohne diese Signale zu kombinieren. Beispielsweise ändert sich das Bezugspegelsignal, das mit der zehn Richtungsregelsignale aufweisenden Schaltung nach Fig. 2 erhalten wird, um weniger als ein halbes Prozent mit der Quellenrichtung, während sich in solchen Systemen, welche die Bezugspegelspannung nur aus den gleichgerichteten Pegeln der vier Signale definieren, die Bezugs spannung um soviel wie vierzehn Prozent mit der Quellenrichtung ändern kann. Außerdem ermöglicht der "Vergleich der gleichgerichteten Signale mit der gemäß Fig. 2, 3 und 4· abgeleiteten Bezugsspannung, daß der Erfassungswirkungsgrad von dem Signalpegel im wesentlichen unabhängig ist. Dies gewährleistet, daß die Vergrößerung des Richtungsinformationsgehaltes in den Signalen über einen weiteren Bereich des Eingangssignalpegels wirksam bleibt als mit anderen Systemen erzielt worden ist.

Pig. 7 zeigt eine typische Schaltung, die für die Vergleichsverstärker der Fig. 2, 3 und 4· verwendet werden kann, sowie eine typische Schaltung für einen Teil der Datenverarbeitungseinheit 104. Somit kann der im einzelnen in Fig. 7 dargestellte Vergleichsverstärker der Verstärker

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in Fig. 2 und 4- sein. Natürlich würde die Schaltung aller anderen Vergleichsverstärker in Fig. 2, 3 und 4· identisch mit der in Fig. 7 gezeigten Schaltung sein. Außerdem könnten andere bekannte und geeignete Vergleichsschaltungen für die Vergleichsverstärker dieser Figuren verwendet werden.

Gemäß Fig. 7 umfaßt der Vergleichsverstärker 164· einen ersten Transistor 300 und einen zweiten Transistor 302. Der Emitter des Transistors 300 ist über einen Widerstand 301 mit dem Emitter des Transistors 302 gekoppelt. Eingangssignale von dem zugehörigen Gleichrichter, der in diesem Fall der Gleichrichter 154· der Fig. 2 oder 4· sein würde, da annahmegemäß der im einzelnen dargestellte Vergleichsverstärker der Verstärker 164- ist, werden an die Basis des Transistors 300 angelegt. Die Bezugspegelspannung liegt an der Basis des Transistors 302. Eine Stromquelle 312 ist an den gemeinsamen Punkt des Emitters des Transistors 302 und des "Widerstandes 301- angeschlossen, und der Kollektor des Transistors 302 ist mit Erde verbunden.

Der übrige Teil der Schaltung in Fig. 7 ist ein Teil der Gesamtschaltung der Verarbeitungseinheit 104-, Vie in Fig. 7 gezeigt ist, enthält diese Schaltung ein Paar in DarliigSon-Anordnung geschaltete Transistoren 310 und 311, ein zweites Paar Transistoren 306 und 307 mit zusammenge-

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schalteten Basiselektroden und eine Vielzahl Transistoren 315a "bis 315x. Die Anzahl der vorgesehenen Transistoren ist um eins kleiner als die Anzahl der vorhandenen Vergleichsverstärker, Somit wurden für das in Fig. 2 als Beispiel angegebene System mit zehn Signalen neun solche Transistoren in jeder Stufe erforderlich sein. In der Anordnung mit zehn Signalen würden zehn mit der Schaltung der ITig. 7 identische Stufen verwendet werden.

Drei in Reihe geschaltete Dioden 317, 318 und 319 liegen zwischen dem Kollektor des Transistors 3II und Erde, und eine Stromquelle 314· ist an den Kollektor des Transistors 311 angeschlossen. Alle an dem Kollektor des Transistors 3II vorhandenen Ausgangssignale werden einem Koeffizientengenerator zugeführt, wie weiter unten erläutert wird.

Alle Transistoren 315 sind parallelgeschaltet und eine Diode 308 und ein Widerstand 307 liegen in Reihe zwischen Erde und den Emittern der Transistoren 315· Die Basis jeden Transistors 315 ist mit jeweils einem Punkt 313 einer jeden anderen Stufe verbunden. Beispielsweise könnten die Basis des Transistors 315a mit dem Punkt 313 der dem Vergleichsverstärker 165 der Fig. 2 zugeordneten Stufe der Verarbeitungseinheit 104 und der Transistor 315b mit dem Punkt

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der dem Vergleichsverstärker 166 zugeordneten Stufe der Verarbeitungseiniieit 104 verbunden sein.

Die Emitter der Transistoren 307 und 306 liegen an Erde, und ihre Basiselektroden sind direkt zusammengeschaltet und an den Knotenpunkt der Reihenschaltung des Widerstandes 309 und der Diode 308 geführt. Der Kollektor des Transistors 307 ist mit der Basis des Darlington-Transistors 3^0 und dem gemeinsamen Punkt eines Widerstandes 303 und des Kollektors des Transistors 300 des Vergleichsverstärkers verbanden. Der Widerstand 303 liegt in Seihe mit einem Kondensator 304 zwischen Erde und dem Kollektor des Transistors 3OO. Eine Diode 305 überbrückt den Kondensator 304, und der Kollektor des Transistors 3O6 ist an den Knotenpunkt der Diode 305» des Kondensators 304 und des Widerstandes 303 angeschlossen.

Wie oben erwähnt wurde und in Fig. 7 gezeigt ist, gelangen die Signale von den zugehörigen Gleichrichtern an die Basis des Transistors 300, und die Bezugspegelspannung liegt an der Basis des Transistors 302 des Vergleichsverstärkers. Unter normalen Bedingungen fließt der von der Stromquelle 312 gelieferte Strom durch den Kollektor des Transistors 307· Wenn jedoch die an die Basis des Transistors 3OO angelegte Eingangssignalspannung unter die an der Basis des Transistors 302 liegende Bezugspegelspannung fällt, wird

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ein Teil dieses Stromes durch d en Kollektor des Transistors 300 umgeleitet.

Der Wert des Widerstandes 3OI wird so gewählt, daß gewährleistet ist, daß der Ge samt strom an den Transistor 77 übertragen wird, im wesentlichen bevor der Ausgang des zugehörigen Gleichrichters NuIl erreicht« Dieses kennzeichnende Merkmal unterstützt die Erfassung vorherrschender Signale beim Vorhandensein von ausgeprägten Signalen aus anderen Richtungen.

Venn der Strom aus der Stromquelle 312 an den Transistor 3OO umgeleitet wird, wird eine Spannung zwischen den Enden des Widerstandes 303 erzeugt, so daß sich der Kondensator 304 aufzuladen beginnt. Gleichzeitig steigt die Spannung an dem Emitter des Darlington-Transistors 3II unverzüglich auf einen Maximalwert an, der von den Dioden 316, 317 und 3I8 bestimmt wird. Die pnp-Darlington-Transistoren 31I und 312 wirken als ein Puffer- und Pegelverschiebeglied. Wenn das Signal an der Basis des Transistors 300 kurze Dauer hat, behält der Kondensator 304 keine merkliche Ladung, und der Ausgang an dem Emitter des Transistors 311 fällt schnell ab, Falls andererseits das Signal an der Basis des Transistors 300 längere Dauer hat, ladet sich der Kondensator 304 auf einen von der Diode 305 begrenzten Pegel auf und entladet

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sich beim Aufhören des Eingangssignals an den Transistor 300 langsam, wodurch die Ausgangsspannung an dem Emitter des Transistors 3II langsam abklingt. Falls inzwischen ein anderes Signal aus einer anderen Richtung vorhanden ist, wird eine der anderen Stufen aktiv, und die Ausgangsspannung dieser Stufe wird an die Basis des Transistors angelegt, die mit dem Punkt 3^3 dieser Stufe verbunden ist, wodurch Stromfluß in dem Widerstand 309 bewirkt wird. Dieser Stromfluß in dem Widerstand 309 veranlaßt einen ähnlichen Stromfluß in den Transistoren 306 und 307* da dieser Stromfluß in dem Widerstand 309 eine Vorspannung an den Basiselektroden der Transistoren 306 und 307 herstellt. Diese Vorspannung wird von der Diode 308 begrenzt. Dieser Stromfluß in den Transistoren 3O6 und 307 senkt sogleich die Basisspannung an dem Transistor 310, so daß sich der Kondensator 304 ziemlich schnell zu entladen beginnt. Wenn das Signal in dieser anderen Stufe aufhört, hört auch der Stromfluß in den Transistoren 3O6 und 307 auf. Falls der Stromfluß in den Transistoren 3O6 und 307 so kurze Dauer hat, daß der Kondensator 304 nicht vollständig entladen wird, steigt die Spannung an der Basis des Transistors 310 bei dem Aufhören dieses kurzzeitigen Stromflusses in den Transistoren 3O6 und 307 wieder an. Dieses Merkmal ermöglicht, daß die Richtungsregelung zeitweilig durch ein kurzes Signal aus einer anderen Richtung zu dem vorherrschenden Signal abgefangen wird.

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Fig. 8 zeigt eine typische Gestaltung des Koeffizientengenerators, der die Matrixkoeffizientensignale an die Matrixmultipliziervorriclitung 105 liefert, sowie eine typische Gestaltung der Matrixmultipliziervorrichtung 1.05· Die an den Koeffizientengenerator angelegten Signale werden natürlich von dem Ausgang der Transistoren 311 solcher Stufen wie der in Fig. 7 dargestellten Stufe geliefert· In Fig. 7 bilden die Dioden 316, 317 und 318 einen Teil der Interface-Schaltung zu dem Koeffizientengenerator·

In Fig. 8 sind nur acht Eichtungsregelsignale dargestellt. Somit könnte der Koeffizientengenerator der Fig. 8 der Koeffizientengenerator sein, welcher der Detektorschaltung oder Richtungsinformation-Erfassungsschaltung der Fig.3 zugeordnet ist, oder, wie weiter unten erläutert wird, könnten diese acht Richtungsregelsignale von der Erfassungsschaltung mit zehn Signalen nach Fig. 2 kommen, wobei die mittleren linken und rechten Signale kombiniert sind. Der mit Bezug auf Fig. 8 festzuhaltende wesentliche Faktor ist, daß die dargestellte Gestaltung typisch für die Verwendung mit acht Richtungsregelsignalen ist.

Der Koeffizientengenerator nach Fig. 8 umfaßt sechzehn Signalkombinationsschaltungen 400 bis 415. Die Richtungsregelsignale von den Vergleichsverstärkern der Er-

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fassungsschaltung 103 werden an cue KomMnati ons schaltungen 400 bis 415 des Koeffizientengenerators über ihre zugeordneten Schaltungen, wie die in Fig. 7 gezeigte Schaltung, zugeführt. Die Richtungsregelsignale können an die Kombinationsschaltungen 400 bis 415 in. der in Fig. 8 veranschaulichten Weise gelangen. Jedoch können auch, wie später ersichtlich ist, andere Kombinationen dieser Richtungsregelsignale an die Kombinationsschaltungen 400 bis 415 angelegt werden. Die spezielle Kombination der an eine bestimmte Kombinationsschaltung des Koeffizientengenerators gegebenen Signale hängt von dem Aufbau der Kombinationsschaltung und dem System ab, in dem die Erfindung verwendet wird. In jedem Fall müssen eine bestimmte der Kombinationsschaltungen 400 bis 415 und die daran angelegten Richtungsregelsignale so ausgebildet sein, daß der Koeffizientengenerator die geeigneten Koeffizientensignale an die Matrixmultipliziervorrichtung liefert.

In Fig. 8 ist die Matrixmultipliziervorrichtung 105 in Form der vier Multiplizierblöcke 416, 417, 418 und 419 dargestellt. Die Matrixkoeffizientenausgangssignale von vier Kombinationsschaltungen des Koeffizientengenerators werden an jeden der Multiplizierblöcke 416 bis 419 angelegt. Beispielsweise gelangen die Ausgangssignale von den Kombinationsschaltungen 400, 402, 401 und 403 an den Multiplizierblock 416, und die Ausgangssignale von den Kombinations-

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schaltungen 412, 414, 413 und 415 gelangen an den Multiplizierblock 419. Zusätzlich zu den Matrixkoeffizientensignalen von den vier zugeordneten Kombinationsschaltungen werden die Signale L'^₁, R¹^, R'-g und L ¹^ von dem quadrophonisehen Matrixdecoder 102 der lig. 1 an die Multiplizierblöcke 416, 417, 418 bzw. 419 gegeben. Jeder Multiplizierblock 416 bis 419 multipliziert die daran von dem quadrophoni sehen Matrixdecoder 102 gegebenen decodierten Eingangssignale mit jedem der vier an diesen Multiplizierblock angelegten Koeffizientensignale. Somit multipliziert der Multiplizierblock 416 das Signal L¹^₁ mit jedem der von den Kombinationsschaltungen 400, 401, 402 und 403 erhaltenen Koeffizientensignale, und der Multiplizierblock 417 multipliziert die Signale E'-g, mit Jedem der Koeffizientensignale von den Kombinationsschaltungen 404, 405j 406 und 407 usw. Dieser Multiplikationsprozess ergibt vier Ausgänge von jedem der Multiplizierblöcke 416 bis 419, wie in Fig. 8 gezeigt ist*

Außer den Multiplizierblöcken 416 bis 419 enthält die Matrixmultipliziervorrichtung vier Stromverstärker 420, 421, 422 und 423 sowie die Strom-Spannungs-Wandler 424, 425, 426 und 427. Die Signale L¹^₁, R¹J₁, R»_B und L'_B werden an die Eingänge der Stromverstärker 420, 421, 422 und 423 gegeben, und die Ausgänge der Stromverstärker 420, 421, 422 und 423 werden an die Eingänge der Strom-Spannungs-Wandler 424, 425, 426 bzw. 427 gekoppelt. Zusätzlich in dem Ausgang

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des zugeordneten Stromverstärkers wird einer der vier Ausgänge von jedem der vier Multiplizierblöcke 416 bis 419 an den Eingang eines der Strom-Spannungs-Wandler 424 bis 427 angelegt. Beispielsweise werden der Ausgang des Stromverstärkers 420, der Ausgang b^.L'j, des Multiplizierblocks 416, der Ausgang ^o^'f ^^{es Mu}l"kipli^zi^erl:>lock^s 417? der Ausgang b-,R'_B des Multiplizierblocks 418 und der Ausgang b^L'-g
des Multiplizierblocks 419 alle an den Eingang des Strom-Spannungs-Vandlers 424 geleitet. Ansprechend auf die fünf Eingänge an jeden der Stroi^-Spannungs-Wandler 424 bis 427 erzeugen diese Wandler die vier von der Gleichung (8) geforderten Signale. In Fig. 8 sind sechzehn Kombinationsschaltungen dargestellt. Bei Anwendung auf ein bestimmtes System kann die tatsächliche Anzahl kleiner sein, wobei
dann die Ausgänge an mehr als einen Koeffizienteneingang
der Matrixmultipliziervorrichtung angelegt werden,

Pig, 9 zeigt im einzelnen einen typischen Koeffizientengenerator für die Erfassungsschaltung der Fig. 2 mit zehn Richtungsregelsignalen, Wie in Fig, 8 enthält der Koeffizientengenerator nach Fig. 9 sechzehn Kombinationsschaltungen. Es wird jedoch bemerkt, daß nur acht anstatt zehn Richtungsregelsignalen an die Kombinationsschaltungen 500 bis 515 angelegt werden. Die zehn Richtungsregelsignale
werden auf acht dadurch vermindert, daß die mittleren linken

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und mittleren rechten Paare kombiniert werden. Die speziellen Kombinationen der Richtungsregelsignale mittels der Kombinationsschaltungen 500 bis 515 sind für jede dieser Schaltungen in Fig. 9 angegeben. Die Ausgänge von den Kombinationsschaltungen 500 bis 515 sind mit den Ausgängen von den Kombinationsschaltungen 400 bis 415 identisch bezeichnet, wobei die zweite Indexziffer angibt, an welchen Multiplizierblock dieses Signal angelegt ist, und die erste Indexziffer angibt, an welchem Eingang dieses Multiplizierblocks dieses Signal liegt. Somit wird der Koeffizientenausgang b^ an den ersten Eingang des Multiplizierblocks 416 der Fig. 8, der Koeffizientenausgang bp. an den zweiten Eingang des Multiplizierblocks 416 usw. gegeben.

Fig. 10 zeigt ausführlich einen typischen Koeffizientengenerat or für das System nach Fig. 4 mit sechs Richtungsregelsignalen. Dieses System erfordert nur acht getrennte Ausgänge von dem Koeffizientengenerator, und diese Ausgänge werden von den acht Signalkombinationsschaltungen 600 bis 607 geliefert. Typische Proportionen der Kombinationen der Signale sind in jeder der Kombinationsschaltungen 600 bis 607 angegeben. Die Ausgänge der Kombinationsschaltungen 600 bis 607 sind wiederum mit dem Buchstaben "b" bezeichnet, wobei der Index den Multiplizierblock und den Multipliziereingang angibt, an den dieses Signal gegeben wird. In der Anordnung nach Fig, 10 ist der Ausgang jeder Kombinations-

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schaltung 601, 602, 605 "und 606 mit zwei Multiplizierblöcken der Matrixmultipliziervorrichtung verbunden. Diese liefert insgesamt nur zwölf Koeffizientenausgänge und nicht sechzehn Ausgänge für die sechzehn Eingänge der Matrixmultipliziervorrichtung. Die anderen vier Ausgange, welche die Ausgänge ^u^,, ^p-,> b-,ρ und b^ sind, sind mit Null identisch, so daß diese Ausgänge weggelassen werden können. Die Tatsache, daß diese Signale Null sind, ist in Fig. 10 angegeben. Somit sind die sechzehn Signale erklärt« Mit Bezug auf die Lieferung eines Koeffizientensignals an mehr als einen Eingang der Matrixmultipliziervorrichtung von einer einzelnen Kombinationsschaltung könnte auch die Anzahl der in Fig. 9 vorgesehenen Kombinationsschaltungen vermindert werden.

Mit Bezug auf Fig. 9 wird bemerkt, daß die Kombinationsschaltungen 503ί 506, 509 und 512 identisch sind und die gleichen Richtungsregelsignaleingänge haben. Daher können alle diese Kombinationsschaltungen bis auf eine weggelassen werden, wobei der Ausgang dieser verbleibenden einen Schaltung der vier Kombinationsschaltungen mit vier Eingängen der Matrixmultipliziervorrichtung verbunden ist. Wenn beispielsweise die Kombinationsschaltungen 506, 509 und 512 wegfallen, würde die Kombinationsschaltung 503 die Eingänge fyi-p k;z?> ^2⁷I ^VlXiJ^ ^14 ^an ^^e Matrixmultipliziervorrichtung liefern*

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Die KombinationsSchaltungen der Fig. 8, 9 und 10 können unter Verwendung von Operationsverstärkern oder einer einfachen anderen Schaltung, wie der in Fig. 11 gezeigten Schaltung, aufgebaut werden. Me Schaltung nach Fig. 11 ist so ausgebildet, daß sie in Interface-Wirkung mit der Schaltung der Fig. 7 arbeitet, wobei die Eingangssignale von zwei oder mehr Richtungsregelausgängen an die Basiselektroden der Transistoren 700 und 701 und an die Basiselektroden von so vielen erforderlichen zusätzlichen Transistören, wie die Transistoren 700 und 701, angelegt werden. Die Anzahl Transistoren, wie der Transistoren 700 und 701, die für eine bestimmte Kombinationsschaltung notwendig sind, hängt natürlich von der Zahl der verschiedenen Kombinationen ab, die in einer bestimmten Kombinationsschaltung durchgeführt werden sollen. Die Kollektoren der Transistoren 700 und 701 sind an eine Spannungsquelle V_x. angeschlossen, und die Emitter der Transistoren 700 und 701 sind mit den Eingangswiderständen 702 bzw. 703 verbunden. Der Widerstand 703 ist an den Kollektor und an die Basis des Transistors 704 gekoppelt, die in Diodenschaltung mit der Basis des Transistors 705 und auch mit der Basis des Transistors 7O6 verbunden ist. Der Emitter jedes Transistors 704, 705 und 7O6 ist an einen gemeinsamen Punkt angeschlossen. Eine Stromquelle 717 mit dem Wert 21 ist mit dem Kollektor des Transistors 705 und eine Stromquelle 718 mit dem Wert I ist mit dem Kollektor

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des Transistors 706 verbunden. Ein Transistor 708 in Diodenschal tung, dessen Basis mit seinem Kollektor zusammengeschaltet ist, liegt an dem Kollektor des Transistors 706, und die Basis des Transistors 709 ist auch mit dem Kollektor des Transistors 706 verbunden.

Eine zweite Gruppe von dem Eingangswiderstand 702 zugeordneten Transistoren umfaßt die Transistoren 710, 711, 712, 713 und 714-, die direkt den Transistoren 709, 708, 706, 705 bzw. 704 entsprechen und in der gleichen Weise wie die Transistoren 704· bis 709 mit der Ausnahme geschaltet sind, daß der Widerstand 702 den Transistoren 710 bis 714- zugeordnet ist, während der Eingangswiderstand 703 zu den Transistoren 704- bis 709 gehört. Außerdem sind die Stromquellen 719 und 720 den Transistoren 710 bis 711 in der gleichen Weise wie die Stromquellen 717 und 718 den Transistoren 704- bis 709 zugeordnet. Somit besteht die Schaltungsanordnung der Fig. 11 tatsächlich aus zwei Schaltungen, die im Aufbau identisch sind, wobei die Elemente in identischer Weise geschaltet sind. Wenn zusätzliche Eingänge, wie die Eingänge zu den Basiselektroden der Transistoren 700 und 701, erforderlich sind, dann würden zusätzliche Transistoren und Widerstände, wie ein Transistor 721 und ein Widerstand 722, verwendet werden.

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Zusätzlich zu der soweit beschriebenen Anordnung enthält die Schaltung nach Fig. 11 die Transistoren 715 und 716, deren Emitter beide an eine Spannungsquelle +Vp angeschlossen sind. Beide Transistoren 715 und 716 sind in Diodenschaltung angeordnet, da die Basis jedes Transistors mit seinem Kollektor verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 709 ist an die Basis-Kollektor-Verbindung des Transistors 715 gelegt, und der Ausgang von diesem Teil der Schaltung wird an diesem Punkt entnommen. In gleicher Weise ist der Kollektor des Transistors 710 mit der Basis-Kollektor-Verbindung des Transistors 716 verbunden, und der Ausgang dieses Teils der Schaltung wird an diesem Punkt entnommen. Die Koeffizientenausgänge werden in einer Differentialform abgeleitet, um die Verwendung einer doppelt symmetrierten Matrixmultipliziervorrichtung zu ermöglichen. Der mit + bezeichnete dem Transistor 715 zugeordnete Ausgang und der mit - bezeichnete dem Transistor 716 zugeordnete Ausgang bilden ein solches differentielles Paar. Die Bezeichnung der Signale bezieht sich auf den Änderungssinn dieser zwei Ausgänge.

Der Widerstandswert des Widerstandes 703 wird so gewählt, daß der in dem Transistor fließende Strom "bj _Ί·Ι ist,

wobei b· . der zugehörige Wert des entsprechend dem spezielle)

len Richtungssignal erforderlichen Koeffizienten ist und I

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der in der Stromquelle 718 fließende Strom ist. Der Stromfluß in den Kollektoren der Transistoren 705 und 706 ist gleich, falls diese angepaßt sind, so daß der gesamte Stromfluß in dem als Diode geschalteten Transistor 708 (1-b. . )I ist und sich dieser Strom in dem Kollektor des Transistors 709 widerspiegelt. In gleicher Weise wird der Widerstandswert des Widerstandes 702 so gewählt, daß der in dem Transistor 713 fließende Strom b. . · ist, wobei b. .' der Wert von b.. für diese Quellenrichtung ist und I der in der Stromquelle 719 fließende Strom ist. Der Stromfluß in den Transistoren 713 und 712 ist gleich, falls diese angepaßt sind, so daß der in dem als Diode geschalteten Transistor 711 fließende Hutzstrom (1-b..')I ist und sich dieser Strom in dem Kollektor des Transistors 710 widerspiegelt. Unter diesen Bedingungen sind der in dem Transistor 715 fließende

Nutzstrom 2I-b. .I-(1-b. .*)I ■ (1-b. .+b. . ·)Ι und der in dem Xj Xj Xj Xj

Transistor 716 fließende Strom (1-b. . '+b, .)I, Der Gesamt-

Xj Xj

strom in den zwei Transistoren 715 und 716 beträgt immer 21« Die parallel zu den Transistoren 715 und 716 erzeugten Spannungen sind dem Logarithmus der Ströme proportional und sind zum Antreiben oder Steuern des in Fig, 12 gezeigten Matrixmultiplizierelementes geeignet,

Pig, 12 zeigt im einzelnen eine Schaltungsanordnung, die für jeden der zusammengesetzten Multiplizierblöcke 416,

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» 4-18 und 419 der Fig. 8 verwendet werden kann. Diese Schaltung enthält eine erste Gruppe 821 von acht angepaßten Transistoren (d.h. die Transistoren 800 bis 807) und eine zweite Gruppe 822 von acht angepaßten Transistoren (d.h. die Transistoren 808 bis 815). Die Basis jedes Transistors 800 bis 807 ist mit einem zugeordneten Eingang der acht Eingänge b^.i, bp-i, b,.- und b**- verbunden, und die Basis jedes Tran sistors 808 bis 815 ist auch an einen jeweils anderen dieser acht Eingänge angeschlossen. Die Emitter aller Transistoren 800 bis 807 sind mit dem Kollektor des Transistors 816 und die Emitter aller Transistoren 808 bis 815 sind mit dem Kollektor des Transistors 819 verbunden. Der Emitter des Transistors 816 ist über den Widerstand 817 an eine Stromquelle 820 und der Emitter des Transistors 819 ist über den Widerstand 818 an eine Stromquelle 820 gekoppelt. Die Stromquelle 820 hat einen Stromwert von 161. Die positiven L'-^-Signale von dem quadrophonx sehen Matrixdecoder 102 der Fig. 1 sind an die Basis des Transistors 819 und die negativen L ¹^₁-SIgnale von dem quadrophonx sehen Matrixdecoder 102 sind an die Basis des Transistors 816 angelegt.

Acht Ausgänge, nämlich die Ausgänge -L¹¹TjM j -R"jm » iR"g. und -!»"-gxj» werden von der Schaltung nach Fig. 12 geliefert. Der Kollektor jedes Transistors 800 bis 807 ist mit einem zugeordneten dieser Ausgänge verbunden, und der Kollektor jedes Transistors 808 bis 815 ist auch an einen jeweils

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anderen dieser Ausgänge angeschlossen. Beispielsweise sind der Kollektor des Transistors 800 und der Kollektor des Transistors 814- mit dem positiven L"-^-Ausgang, der KollektDr des Transistors 801 und der Kollektor des Transistors 815 mit dem negativen L".^-Ausgang und der Kollektor des Transistors 803 und der Kollektor des Transistors 812 mit dem +R"^-Ausgang verbunden. Somit sind ein Kollektor eines Transistors der Gruppe 821 und der Kollektor eines Transistors der Gruppe 822 beide an denselben Ausgang angeschlossen. Es wird jedoch bemerkt, daß die Basis jeden solchen Transistorpaares mit einer anderen Polarität des Eingangs verbunden ist. Beispielsweise liegen der Kollektor des Transistors 800 und der Kollektor des Transistors 814- an dem Ausgang +L"^ » wahrend jedoch die Basis des Transistors 800 mit dem Eingang +b,-,. und die Basis des Transistors 814 mit dem Eingang -b,.,-verbunden sind.

Der Strom 161 von der Stromquelle 820 teilt sich gleichmäßig zwischen den Transistoren 816 und 819 and den anderen ewei Gruppen 821 und 822 der angepaßten Transistoren auf. In den Gruppen 821 und 822 führt jedes Transistorpaar einen Gesamtstrom von 21. Ein Transistorenpaar in jeder Gruppe ist als die zwei Transistoren definiert, die an die positive und negative Klemme desselben Eingangs angeschlossen sind. Beispielsweise bilden die Transistoren 800 und 801,

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die mit +b^ und -b.,. verbunden sind, ein Paar, wie auch, die Transistoren 814 und 815 ein Paar bilden.

Zwei Transistoren jeder Gruppe 821 und 822 sind mit einem Paar Transistoren, wie dem Paar 715 und 716 der Fig.11, verbunden. Nimmt man beispielsweise an, daß der Ausgang b. . der Fig. 11 -b,,,, ist, dann wurden die Basis des Transistors 800 und die Basis des Transistors 815 an den positiven Ausgang der Fig. 11 und die Basis des Transistors 801 und die Basis des Transistors 814 an den negativen Ausgang der Fig.11 geschaltet sein. In gleicher Weise würden Paare der restlichen Transistoren der Gruppen 821 und 822 mit Transistorenpaaren, wie dem Transistorenpaar 715» 716 der Fig. 11, verbunden werden. Jedes Transistorenpaar, wie die Transistoren 715 und 7I6, definiert einen Koeffizienten der Matrix B. Der Strom in jedem Transistorenpaar in Fig. 12 bleibt insgesamt 21, teilt sich jedoch in Verhältnisanteile auf, die gleich denen des Paares Transistoren, wie den Transistoren 715» sind, mit denen das Paar verbunden ist»

Nicht nur der Gleichstrom teilt sich in dieser Weise auf, sondern auch die dem Gleichstrom überlagerten Wechselkomponenten, wenn ein Signal an die Basiselektroden der Transistoren 816 und 819 angelegt wird, teilen sich in dieser Weise mit einem hohen Genauigkeitsgrad, Diese Signale

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sind in Gegenphase, Somit wird, wenn die - - Eingänge an einem bestimmten Eingang gleich sind, das Signal, das den zugehörigen Ausgang über den zugeordneten Transistor in der Gruppe 821 erreicht, durch das Signal, das an diesen Ausgang von dem zugeordneten Transistor in der Gruppe 822 gelangt, genau aufgehoben. Wenn jedoch die Spannungen ungleich sind, sind die Ströme, die den zugehörigen Ausgang von einem Transistor in der Gruppe 821 erreichen, unterschiedlich gegenüber dem Strom, der zu diesem Ausgang von dem zugeordneten Transistor in der Gruppe 822 fließt, wobei jedoch der von einem Paar aufgenommene Gesamtstrom, wie oben definiert, noch 21 ist, so daß keiner der anderen Ströme beeinflußt wird.

Diese Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 12 kann noch mehr verdeutlicht werden, wenn ein spezieller Eingang, wie/ier Eingang b^^., im besonderen betrachtet wird. Wenn die Spannungen an +"b™ und -b^ gleich sind, wird der Signalstrom, der den Ausgang L"™ + über den Transistor 800 erreicht, durch den gegenphasigen zu diesem Ausgang von dem Transistor 814 gelangenden Signalstrom genau aufgehoben, und der Strom in jedem der Transistoren 131 und 132 ist I, wobei ein Gesamtstrom 21 in diesem Paar hergestellt wird. Falls andererseits die Spannungen um einen dem Koeffizienten b.. entsprechenden Betrag ungleich sind, ist der den Ausgang L"^+ über den

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Transistor 800 erreichende Strom gerade in dem richtigen, durch diesen Wert festgesetzten Verhältnis größer als der Strom über den Transistor 814, und der gegenphasige Strom in L''-π,,.- ist in gleicher Weise in dem richtigen Verhältnis. Der Gesamtstrom in den Transistoren 800 und 801 ist noch 21, so daß, wie oben erwähnt wurde, kein anderer Strom beeinflußt wird. Somit teilt jedes der vier Paare von an die Basiselektroden der Gruppen 820 und 821 angelegten Spannungen den Strom 21 und die entsprechenden Signalkomponenten auf ihr Transistorenpaar in dem genauen Verhältnis unabhängig von den anderen auf und liefert den genauen Ausgangsstrom an die zugehörige Ausgangssammelleitung, Die Verstärkung wird durch die Werte der Widerstände 817 und 818 bestimmt. Zur Erzielung geringer Verzerrung, hoher Eingangsimpedanz und guter Signalverarbeitungskapazität kann es erforderlich sein, die Transistoren 816 bis 819 durch zusammengesetzte Vorrichtungen zu ersetzen« Jedoch ergeben in den meisten Fällen die Transistoren 816 und 819 zufriedenstellende Arbeitsweise,

Fig. 12 zeigt eine geeignete Schaltung für die Multiplizierblöcke 416 bis 419 der Fig. 8. Jedoch kann auch eine andere Schaltungsanordnung verwendet werden. Beispielsweise kann die Matrixmultipliziervorrichtung dadurch hergestellt werden, daß sechzehn im Handel verfügbare Analogmul-

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tipliziervorrichtungen, wie die Motorola-Vorrichtungen MC14-95» zusammen mit zusätzlichen Verstärkern verwendet werden, um die direkten Eingangs-Ausgangs-Verbindungsglieder entsprechend der Identitätsmatrix I der Gleichung (12) herzustellen.

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß die Erfindung durch Berücksichtigung der mathematischen Beziehungen zwischen den Signalen von einem quadrophonischen Matrixdecoder und die Offenbarung geeigneter Multipliziermatrizen ein Verfahren schafft, um übertragene Signale effektiv aufzuheben, ohne die Gesamtausgangsleistung der Lautsprecher gemäß der Richtung der vorherrschenden Schallquelle von Moment zu Moment zu beeinflussen. Dieses Verfahren zum Vergrößern des Riehtungsinformationsgehaltes der Ton- oder Niederfrequenzinformation wird mit einer praktischen Schaltung von gewisser Komplexität erreicht. Die relativ komplexe Schaltungsanordnung kann jedoch aus im Handel verfügbaren Bauelementen zusammengebaut oder in Form einer monolithischen integrierten Schaltung für diesen speziellen Zweck hergestellt werden. Weil sich die mathematischen Beziehungen für verschiedene quadrophonieehe Systeme unterscheiden, ändern sich die genauen Einzelheiten der Schaltungen nach der Erfindung von System zu System. Jedoch ist aus der vorstehenden Beschreibung der Erfindung einschließlich der erörterten mathematischen Grundsätze er-

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sichtlich., daß es in perfekter Weise realisierbar ist, ohne Schwierigkeit von einem quadrophonysehen System auf ein anderes umzuschalten. Obgleich die Erfindung im einzelnen mit Bezug auf quadrophonysehe Klangsysteme beschrieben wurde, ist weiterhin ersichtlich, daß diese Erfindung verwendet werden kann, um irgendwelche Signale mit Eichtungsinformation hinsichtlich ihres diesbezüglichen Gehalts zu vergrößern. Mit anderen Worten: Die vier Signale von dem Matrixdecoder 102 könnten von irgendeiner anderen Vorrichtung als von einer Tonaufzeichnung kommen, und die Erfindung würde den Eichtungsinformationsgehalt solcher Signale erhöhen. Somit liefert die Erfindung weitgehend Torrichtungen zum Erfassen und "Verarbeiten der in Signalen mit Richtungsinformation enthaltenen Richtungsinformation in einer solchen Weise, daß diese Eichtungsinformation vor dem Eintreffen an der Endvorrichtung oder an den Endvorrichtungen vergrößert wird. In einem quadrophonisehen System sind diese Endvorrichtungen natürlich Lautsprecher.

Während eine spezielle Ausführungsform der Erfindung und spezielle Ausführungsformen der Schaltungen, die zur Durchführung der Erfindung verwendet werden können, im besonderen beschrieben worden sind, ist es für die Fachleute naheliegend, daß viele verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von der Idee und dem Rahmen der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise sind die besonderen

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in Fig. 2, 3 und 4 gezeigten Anordnungen für die Detektorschaltung oder Eichtungsinforraation-Erfassungsschaltung 103 der Fig. 1 Amplitudenerfassungsschaltungen. Jedoch könnte die Schaltung 103,wenn die Signale von dem Decoder 102 der fig. 1 phasenbezogen sind, ein Phasendetektor sein. Der Phasendetektor würde die Richtungsregelsignale an die Verarbeitungseinheit 104 liefern. So könnte die Schaltung 103 entweder phasen- oder amplitudenabhängige Erfassung oder eine Kombination von beiden realisieren, falls die Erfindung in Systemen verwendet wird, in denen die Signale phasenbezogen sind. Eine besondere Schaltung für einen Phasendetektor ist nicht gezeigt, da Phasenvergleichsschaltungen, die in einem solchen Detektor verwendet werden würden, in der Technik bekannt sind.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   i2 Verfahren zum Vergrößern des Richtungsinformationsgehaltes einer Vielzahl von Richtungsinformation enthaltenden Eingangssignalen zwecks Erzeugung einer Vielzahl Ausgangssignale mittels eines Matrixmultiplikationsproζesses, dadurch gekennzeichnet, daß:

   a) aus der Vielzahl der Richtungsinformation enthaltenden Signale eine Vielzahl Richtungsregelsignale abgeleitet wird;

   b) ansprechend auf die Vielzahl Richtungsregelsignale eine Vielzahl Koeffizientensignale abgeleitet wird, wobei der Wert jedes Koeffizientensignals zu irgendeiner bestimmten Zeit durch die Werte der Vielzahl Richtungsregelsignale bestimmt ist; und

   c) die Vielzahl von Richtungsinformation enthaltenden Eingangs signal en mit der Vielzahl Koeffizientensignale gemäß der mathematischen Übereinkunft der Multiplikation eines Vektors mit einer Matrix zum Erzeugen der Vielzahl Ausgangssignale multipliziert wird, wobei die Werte der Koeffizientensignale derart sind, daß bei Multiplikation der Eingangssignale mit den Koeffizientensignalen zum Erzeugen der Ausgangssignale die in den Eingangs signal en enthaltene

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   vorherrschende Richtungsinformation aus allen anderen Ausgangssignalen als den Ausgangssignalen, in denen die vorherrschende Richtungsinformation auftreten soll, im wesentlichen entfernt wird, während die gesamte effektive Leistung in den Ausgangssignalen aufgrund jeder Komponente der Richtungsinformation in den Eingangssignalen gleichzeitig aufrechterhalten wird.

   2_# Verfahren zum Vergrößern des Richtungsinformationsgehaltes von ersten, zweiten, dritten und vierten zusammengesetzten Signalen oder Signalgemischen mit einem Matrixmultiplikationsprozess zwecks Erzeugung von ersten, zweiten, dritten und vierten AusgangsSignalen, dadurch gekennzeichnet, daß:

   a) von den ersten, zweiten, dritten und vierten zusammengesetzten Signalen eine Vielzahl Richtungsregelsignale abgeleitet wird;

   b) von der Vielzahl Richtungsregelsignale eine Vielzahl Matrixkoeffizientensignale abgeleitet wird, wobei der Wert Jedes Matrixkoeffizientensignals zu irgendeiner bestimmten Zeit durch die Werte der Vielzahl Richtungssignale bestimmt ist;

   c) die ersten, zweiten, dritten und vierten zusammengesetzten Signale, die als ein sich zeitlich verändernder Vektor der Dimension vier gemäß mathematischer

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   Definition betrachtet werden, mit den Matrixkoeffizientensignalen gemäß der mathematischen Übereinkunft der Multiplikation eines Vektors mit einer Matrix zum Erzeugen erster, zweiter, dritter und vierter Ausgangssignale multipliziert werden, in denen die vorherrschende Richtungsinformation, die in den ersten, zweiten, dritten und vierten zusammengesetzten Signalen enthalten ist, aus allen Ausgangssignalen mit Ausnahme der Ausgangssignale in denen sie auftreten soll, im wesentlichen entfernt wird, während gleichzeitig die gesamte effektive Leistung in den Ausgangssignalen aufgrund jeder Komponente der Richtungsinformation, die in den ersten, zweiten, dritten und vierten zusammengesetzten Signalen enthalten ist, ungeändert gehalten wird«

   3« Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Vergrößern des Richtungsiiiformationsgehaltes einer Vielzahl von Richtungsinformation enthaltenden Eingangssignalen zwecks Erzeugung einer Vielzahl Ausgangssignale mittels eines Matrixmultiplikationsprozesses, gekennzeichnet durchj

   a) eine Detektor- oder Richtungsinformation-Erfassungsschaltung zum Liefern einer Vielzahl Richtungsregelsignale ansprechend auf die Vielzahl der Richtungsinformation enthaltenden Signale;

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   b) eine Datenverarbeitungseinheit zum Aufnehmen der Vielzahl Richtungsregelsignale und zum Liefern, ansprechend auf die aufgenommenen Richtungsregelsignale, einer Vielzahl Koeffizientensignale, wobei der Wert jedes dieser Koeffizientensignale zu jeder Zeit durch die Werte der Vielzahl Richtungsregelsignale bestimmt ist; und

   c) eine Matrixmultipliziervorrichtung zum Multiplizieren der Vielzahl von Richtungsinformation enthaltenden Eingangssignalen mit der Vielzahl Koeffizientensignale in Übereinstimmung mit der mathematischen Übereinkunft der Multiplikation eines Vektors mit einer Matrix zum Erzeugen der Vielzahl Ausgangssignale, wobei die Werte der Koeffizientensignale derart sind, daß bei Multiplikation der Eingangssignale mit den Koeffizientensignalen zum Erzeugen der Ausgangssignale die in den Eingangssignalen enthaltene vorherrschende Richtungsinformation aus allen anderen Ausgangssignalen als den Ausgangssignalen, in denen die vorherrschende Richtungsinformation auftreten soll, im wesentlichen entfernt wird, während die gesamte effektive Leistung in den Ausgangssignalen aufgrund jeder Komponente der Richtungsinformation in den Eingangssignalen gleichzeitig ungeändert gehalten wird,

   4-, Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 zum Vergrößern des Richtungsinformationsgehaltes von ersten, zweiten, dritten und vierten zusammengesetzten Signalen oder

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   Signalgemischen zwecks Erzeugung von ersten, zweiten, dritten und vierten Ausgangssignalen mittels eines Matrixmultiplikationsprozesses, in Verbindung mit einem Klangsystem, das aus vier getrennten Lautsprechern vier Ton- oder Niederfrequenzinformationssignale wiedergibt, die in den ersten, zweiten, dritten und vierten zusammengesetzten Signalen, die aus zwei anderen zusammengesetzten Signalen abgeleitet sind, enthalten sind, wobei jedes der ersten, zweiten, dritten und vierten zusammengesetzten Signale eine Kombination von wenigstens drei von vier der genannten Niederfrequenzinformationssignale mit vorgewählten Amplituden- und Phasenbeziehungen enthält, gekennzeichnet durch:

   a) eine Detektor- oder Richtungsinformation-Erfassungsschaltung zum Erzeugen einer Vielzahl Richtungsregelsignale ansprechend auf die ersten, zweiten, dritten und vierten zusammengesetzten Signale;

   b) eine Datenverarbeitungseinheit mit einer Vielzahl Eingänge, deren Anzahl der Vielzahl Richtungsregelsignale gleich ist, zum Erzeugen einer Vielzahl Matrixkoeffizientensignale ansprechend auf die Vielzahl Richtungsregelsignale, wobei der Wert jedes Koeffizientensignals zu jeder Zeit durch die Werte der Vielzahl Richtungsregelsignale bestimmt ist} und

   c) eine Matrixmultipliziervorrichtung zum Multiplizieren der ersten, zweiten, dritten und vierten zusammenge-

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   setzten Signale mit der Vielzahl Koeffizientensignale in Übereinstimmung mit der mathematischen Übereinkunft der Multiplikation eines Vektors mit einer Matrix zum Erzeugen der ersten, zweiten, dritten und vierten Ausgangssignale, wobei die Werte der Koeffizientensignale derart sind, daß bei Multiplikation der ersten, zweiten, dritten und vierten zusammengesetzten Signale mit den Koeffizientensignalen zum Erzeugen der ersten, zweiten, dritten und vierten Ausgangssignale die in den ersten, zweiten, dritten und vierten zusammengesetzten Signalen enthaltene vorherrschende Richtungsinformation aus allen anderen Ausgangssignalen als den Ausgangssignalen, in denen die vorherrschende Richtungsinformation auftreten soll, im wesentlichen entfernt wird, während die gesamte effektive Leistung in den Ausgangssignalen aufgrund jeder Komponente der Richtungsinformation in den ersten, zweiten, dritten und vierten zusammengesetzten Signalen gleichzeitig ungeändert gehalten wird,

   5. Gerät nach Anspruch 3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsinformation-Erfassungsschaltung eine Verstärkungsregelungsschaltung zum Herstellen einer Verstärkungsregelspannung und einer Bezugsspannung enthält.

   6. Gerät nach Anspruch 3» 4- oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsinformation-Erfassungsschaltung

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   eine Vielzahl amplitudenabhangigeDetektor- oder Erfassungsstromkreise enthält.

   7· Gerät nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Koeffizientensignale die Koeffizienten einer Matrix mit der Bemessung vier mal vier gemäß mathematischer Definition darstellen,

   8, Gerät nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsinformation-Erfassungsschaltung aufweist einen ersten, zweiten, dritten und vierten Verstärker mit veränderlicher Verstärkung, von denen ,jeder einen Signaleingang, einen Verstärkimgsregel spanmingseingang und einen Ausgang hat; Vorrichtungen zum Hoppeln der ersten, zweiten, dritten und vierten zusammengesetzten Signale an den Signaleingang des ersten, zweiten, dritten bzw« vierten Verstärkers; ein erstes, zweites, drittes und viertes Dämpfungsglied mit jeweils einem Eingang und einem Ausgang; Vorrichtungen zum Koppeln des Ausgangs des ersten, zweiten, dritten und vierten Verstärkers an den Eingang des ersten, zweiten, dritten bzw« vierten Dämpfungsgliedes; eine Vielzahl Sigiialkombinationsschal tungeii mit jeweils einem Eingang und einem Ausgang; Vorrichtungen zum Koppeln des Ausgangs von wenigstens zwei der genannten vier Verstärker an den Eingang jeder zugeordneten Signalkombinationssclialtung; eine Vielzahl Gleich-

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   richter, deren Anzahl gleich der Summe der Anzahl Signalkombinationsschaltungen und der Anzahl Dämpfunp;sglieder ist, wobei jeder Gleichrichter einen Eingang und einen Ausgang hat; Vorrichtungen zum Koppeln des Ausgangs einer zugeordneten Signalkombinationsschaltung und des ersten, zweiten, dritten und vierten Dämpfungsgliedes an den Eingang jedes zugeordneten Gleichrichters; an den Ausgang aller Gleichrichter gekoppelte Torrichtungen zum Ableiten einer Regelspannung; Vorrichtungen zum Anlegen der Regelspannung an den Verstärkungsregelungseingang jedes Verstärkers als Verstärkungsregelspannung; eine Vielzahl Glättungsfilter, deren Anzahl gleich der Anzahl Gleichrichter ist, wobei jedes Glättungsfilter einen Eingang und einen Ausgang hat; Vorrichtungen zum Koppeln des Ausgangs jedes zugeordneten Gleichrichters an den Eingang jedes zugeordneten Glättungsfilters; eine Vielzahl Vergleichsschaltungen, von denen jede einen ersten und zweiten Eingang und einen Ausgang hat; Vorrichtungen zum Anlegen der Regelspannung an den ersten Eingang aller Vergleichsschaltungen als Bezugspegel spannung; und Vorrichtungen zum Koppeln des Ausgangs jedes zugeordneten Glättungsfilter an den zweiten Eingang jeder zugeordneten Vergleichsschaltung, wodurch jede Vergleichsschaltung an ihrem entsprechenden Ausgang eines der Vielzahl Richtungsregelsignale immer dann liefert, wenn das Eingangssignal an ihrem ersten Eingang größer als das Eingangssignal an ihrem zweiten Eingang ist.

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   9. Gerät nach. Anspruch. 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinheit eine Signalanstieg-- und -•abklingregelschaltung enthält,

   10, Gerät nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß die Anstieg- und Abklingsehaltung getrennte Ladungsspeichervorrichtungen aufweist, die jedem Richtungsregelsignal zugeordnet sind, wobei jede Ladungsspeichervorrichtung von ihrem zugehörigen Richtungsregelsignal nur dann geladen wird, wenn dieses Richtungsregelsignal zu einer bestimmten Zeit vorhanden ist, und diese Ladung für eine bestimmte Zeitdauer nach dem Aufhören des zugehörigen Richtungsregelsignals beibehält; und Vorrichtungen zum Entladen einer geladenen Speichervorrichtung, wenn ein Richtungsregelsignal, das dieser geladenen Speichervorrichtung nicht zugeordnet ist, vor dem Ende der genannten Zeitdauer auftritt,

   11. Gerät nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Vorrichtungen für jede der getrennten Ladespeichervorrichtungen zum Begrenzen der Ladung, die gespeichert werden kann,

   12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede getrennte Ladespeichervorrichtung ein Kondensator ist.

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   13. Gerät nach einem der Anspräche 3 "bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl Richtungsregelsignale die Zahl zehn nicht überschreitet.

   . Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl Koeffizientensignale die Zahl sechzehn nicht überschreitet,

   15. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Koeffizientensignale die Koeffizienten einer Matrix einer Abmessung vier mal vier gemäß mathematischer Definition darstellen.

   16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsinformation-Erfassungsvorrichtung eine Verstärkungsregelungsschaltung zum Herstellen einer Verstärkungsregelspannung und einer Bezugspegelspannung enthält.

   17· Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrixmultipliziervorrichtung eine erste, zweite, dritte und vierte zusammengesetzte Multiplizierschaltung enthält.

   18. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zum Ableiten einer Regelspannung eine

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   Vielzahl Widerstände aufweist, deren Anzahl gleich der Vielzahl Gleichrichter ist; einen Summierverstärker mit einem Eingang und einem Ausgang; Vorrichtungen zum Koppeln des einen Endes aller Widerstände an den Eingang des Summierverstärkers; Vorrichtungen zum Koppeln des Ausgangs eines zugeordneten Gleichrichters aus der Vielzahl Gleichrichter an das andere Ende jedes Widerstandes; eine Einheitsverstärkungsumkehrstufe mit einem Eingang und einem Ausgang; und Vorrichtungen zum Koppeln des Ausgangs des Sumini erver stärkers an den Eingang der Umkehrstufe, wodurch die Regelspannung an dem Ausgang der Umkehrstufe vorgesehen wird«,

   19. Gerät nach Anspruch 17? dadurch gekennzeichnet, daß jede der vier zusammengesetzten Multiplizierschaltungen aufweist eine erste Gruppe von acht Stromvorrichtungen; eine zweite Gruppe von acht Stromvorrichtungen; vier Paare Eingangsklemmen zum Aufnehmen der negativen und positiven Komponenten von vier der Matrixkoeffizientensignale; Vorrichtungen zum Koppeln einer unterschiedlichen der Stromvorrichtung der ersten und zweiten Gruppe der acht Stromvorrichtungen an jede Klemme der vier Paare Eingangsklemmen; ein erstes, zweites, drittes und vierten Paar Ausgangsklemmen, wobei jedes Paar dieser Ausgangsklemmen eine negative und eine positive Klemme hat; Vorrichtungen zum Koppeln einer unterschiedlichen der Stromvorrichtung der ersten und zweiten Gruppe der acht Stromvorriehtungen an jede Klemme des ersten, zweiten,dritten

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   und vierten Paares Ausgangsklemmen, um ein erstes, zweites, drittes und viertes negativ-positives Stromsignalpaar an das erste, zweite, dritte bzw. vierte Paar Ausgangsklemmen zu liefern; ein Paar spannungsgeregdte Stromquellen; Vorrichtungen zum Anlegen eines der zusammengesetzten Signale an das Paar spannungsgeregelter Stromquellen; Vorrichtungen zum Koppeln einer Stromquelle des Paares spannungsgeregelter Stromquellen an die erste Gruppe der acht Stromvorrichtungen; und Vorrichtungen zum Koppeln der anderen Stromquelle des Paares spannungsgeregelter Stromquellen an die zweite Gruppe der acht Stromvorrichtungen.

   20. Gerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrixmultiplizierschaltung weiterhin einen ersten, zweiten, dritten und vierten Strom-Spannungs-Wandler aufweist und daß Vorrichtungen vorhanden sind, um ein anderes Paar der vier Paare Ausgangsklemmen jeder Multiplizierschaltung an jeden Strom-Spannungs-Vandler zu koppeln.

   21. Gerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstieg- und Abklingschaltung eine Vielzahl individueller Anstieg- und Abklingstromkreise aufweist.

   22. Gerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinheit weiterhin aufweist eine Vielzahl

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   Verarbeitungssignalkombinationsschaltungen und Vorrichtungen zum Anlegen des Ausgangs von mehr als einem der Anstieg- und Abklingstromkreise an jede Verarbeitungssignalkombinationsschaltung, um ein unterschiedliches Signal der Vielzahl Matrixkoeffizientensignale an dem Ausgang jeder Verarbeitungssignalkombinationsschaltung zu erzeugen.

   23. Gerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Matrixmultiplizierschaltung weiterhin aufweist einen ersten, zweiten, dritten und vierten Stromverstärker; Vorrichtungen zum Koppeln der ersten, zweiten, dritten und vierten zusammengesetzten Signale an den Eingang des ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Stromverstärkers; und Vorrichtungen zum Koppeln des Ausgangs des ersten, zweiten, dritten und vierten Stromverstärkers an den Eingang des ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Strom-Spannungs-Wandlers.

   24. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ableiten einer Spannung für automatische Verstärkungsregelung von einer Vielzahl zusammengesetzter Signale oder Signalgemische vorgesehen sind:

   a) eine Vielzahl Verstärker;

   b) Vorrichtungen zum Koppeln eines unterschiedlichen aus der Vielzahl zusammengesetzter signale an den Eingang jedes Verstärkers;

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   c) eine "Vielzahl Dämpfungsglieder, deren Anzahl gleich der Anzahl der Verstärker ist;

   d) Vorrichtungen zum Koppeln des Ausgangs jeweils eines anderen der Verstärker an den Eingang jedes Dämpfungsgliedes;

   e) eine Vielzahl Signalkombinationsschaltungen;

   f) Vorrichtungen zum Koppeln des Ausgangs von mehr als einem Verstärker an jede Signalkombinationsschaltung;

   g) eine Vielzahl Gleichrichter, deren Anzahl gleich der Summe der Anzahl Dämpfungsglieder und der Anzahl Signalkombinationsschaltungen ist;

   h) Vorrichtungen zum Koppeln des Ausgangs jeweils einer unterschiedlichen der Signalkombinationsschaltungen und eines der Dämpfungsglieder an den Eingang jedes Gleichrichters ;

   i) eine Vielzahl Widerstände, deren Anzahl gleich der Anzahl Gleichrichter ist;

   j) einen Summierverstärker;

   k) Vorrichtungen zum Koppeln des einen Endes aller Widerstände an den Eingang des Summierverstärkers; und

   l) Vorrichtungen zum Koppeln des Ausgangs jeweils eines anderen der Gleichrichter an das andere Ende jedes Widerstandes.

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   25. Gerät nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einheitsverstärkungsumkehrstufe an den Ausgang des Summierverstärkers gekoppelt ist.

   26. Gerät nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die für ein Ton- oder Niederfrequenzwiedergabesystem bestimmte Verarbeitungseinheit, bestehend aus:

   a) kapazitiven Ladevorrichtungen;

   b) Vorrichtungen zum Laden des Kondensators ansprechend auf das Vorhandensein von nux-reinem aus einer Vielzahl Eingangssignale, wobei die kapazitiven Ladevorrichtungen so ausgebildet sind, daß sie die Ladung ansprechend auf das genannte eine Eingangssignal für eine lange Zeitdauer nach dem Aufhören dieses einen Eingangssignals beibehalten; und

   c) an die kapazitiven Ladevorrichtungen gekoppelten Vorrichtungen zum Entladen der kapazitiven Ladevorrichtungen ansprechend auf das Vorhandensein irgendeines anderen als des genannten einen Signals aus der Vielzahl Signale.

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