DE2551326A1

DE2551326A1 - Schaltungsanordnung zur ableitung eines mittelkanalsignales fuer stereofone tonwiedergabeanlagen

Info

Publication number: DE2551326A1
Application number: DE19752551326
Authority: DE
Inventors: Ray Milton Dolby; Philip Charles Plunkett
Original assignee: Dolby Laboratories Inc
Current assignee: Dolby Laboratories Licensing Corp
Priority date: 1974-11-16
Filing date: 1975-11-15
Publication date: 1976-05-20
Also published as: GB1522599A; NL188384C; JPS5172402A; JPS591040B2; NL188384B; DE2551326C2; CA1038773A; NL7512937A; US4024344A

Description

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DOLBY LABORATORIES INC., New York N.Y., V.St.A.

Schaltungsanordnung zur Ableitung eines Mittelkanalsignal es für stereofone Tonwiedergabeanlagen

Die Erfindung betrifft die stereofone Tonwidergabe für größere Räume, insbesondere Auditorien oder Kinos.

Es ist möglich, die übliche Dual-bilateräle optische Tonaufzeichnung veränderbarer Fläche für stereofonen Betrieb anzuwenden. Die beiden Hälften der Spur werden mit den beiden StereoSignalen getrennt moduliert. Dies läßt sich verhältnismäßig leicht ausführen sowohl für die Tonaufzeichnung als auch für die Wiedergabe, wenn zwei Stereo-Kanäle vorhanden sind,jedoch bestehen bei der Verwendung von optischen Tonspuren gewisse Schwierigkeiten, wenn mehr als zwei Kanäle vorhanden sind. In der Praxis kann es sich daher ergeben, daß optische Stereoanlagen an die Verwendung von nur zwei optischen Tonspuren bzw. die beiden Hälften einer Spur gebunden sind. Zwei Spuren und Tonwiedergabegeräte liefern eine gute Stereowiedergabe für die mittleren und hinteren Sitzreihen eines Kinos. An den Seiten jedoch, besonders in der Nähe der Bühne oder des Bildschirms besteht die Gefahr, daß die Stereowiedergabe sich nach der Seite verlagert, auf der sich der Hörer befindet. Dieser Effekt wird

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durch die Kombination der Differenz der relativen Tonpegel und der verschiedenen Laufzeiten bzw. Ankunftszeiten (Präzedenzeffekt) des Tones von den beiden Lautsprechern bewirkt. Diese Verlagerung der Stereowirkung ist besonders bei Sprache bemerkbar, die gewöhnlich so aufgezeichnet wird, daß sie von der Mitte des Bildschirms zu kommen scheint.

Es ist möglich, drei getrennte Kanäle aufzuzeichnen und wiederzugeben. Wenn jedoch die drei Signale bei einer Wiedergabe für kompatible monaurale Reproduktion unter Verwendung eines einzigen Wiedergabekopfes wiedergegeben werden, dann wird der Ton des mittleren Kanals mit einem verhältnismäßig niedrigen Pegel wiedergegeben. Man hat daher auch als Alternative vorgeschlagen, eine Zweikanalstereoaufzeichnung mit einem Mittellautsprecher zu verwenden, dem eine Mischung der linken und rechten Signale zugeführt wird. Dies ist nützlich, um den vom mittleren Bildteil kommenden Ton hervorzuheben und den Vers chi ebungs effekt für Hörer zu vermindern, die abseits von der Mittelachse sitzen. Der Signalpegel des Mittellautsprechers sollte jedoch nicht zu hoch sein, da sonst die Stereowirkung des linken und rechten Kanales gestört wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen abgeleiteten Mittelkanal zu schaffen, der dazu beiträgt, das aus der Mitte des Bildes kommende Tonsignal anzuheben und zwar besonders bei Sprachwiedergabe,ohne jedoch den stereofonen Gesamteffekt aufzuheben oder über Gebühr einzuschränken.

Gemäß der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung vorgesehen, mit der ein Mittelkanal signal in einer stereofonen Wiedergabeanlage abgeleitet wird, die einen linken und einen rechten Signalkanal sowie einen Mittelsignalkanal und Schaltungsanordnungen zum Zusammenführen der Signale aus dem

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linken und rechten Kanal aufweist und bei der eine Steuerschaltung vorgesehen ist, welche die Signale aus dem linken und rechten Kanal vergleicht und den relativen Verstärkungsgrad der Kanäle in der Weise steuert, daß der relative Verstärkungsgrad des Mittelkanals angehoben wird, wenn die miteinander verglichenen Signale nennenswerte Anteile von gleichphasiger oder gleichartiger (korrelierter) Information enthalten,

Wenn die Signale nicht wesentlich oder deutlich voneinander abweichen (d.h. wenn eine Korrelation oder Gleichartigkeit der Signale auftritt),dann ist keine Stereoinformation vorhanden und man kann sagen, daß die Schaltungsanordnung nach dem Monoverfahren arbeitet. Der angehobene relative Verstärkungsfaktor des Mittelkanals hebt dann den Mittelton hervor. Da dies besonders bei Sprachwiedergabe von Bedeutung ist, wird vorzugsweise die Anordnung so ausgeführt, daß die Steuerschaltung nur auf den Sprachbereich des Hörfrequenzspektrums anspricht, z.B. von 200 Hz bis 2,5 kHz oder auch nur bis 1 kHz. Die Amplituden- und Phasenwiedergabe der Aufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtungen ist in diesem Bereich besonders genau. Eine falsche Arbeitsweise der Schaltungsanordnung wird daher nach Möglichkeit vermieden.

Eine weitere Verbesserung besteht darin, den Frequenzbereich, der von der Steuerschaltung erfaßt wird, d.h. den Frequenzbereich, in dem der veränderbare Verstärkungsgrad verändert wird, auf den Bereich einzuschränken wird, der für die Lokalisierung der Sprache wichtig ist. Durch Verwendung entsprechender Filter in den Signalkanälen können die extremen Bassfrequenzen (z.B. unterhalb 150 Hz) von der Wirkung ausgeschlossen werden und auch die extremen hohen Frequenzen (z.B. oberhalb 8 kHz). Auf diese Weise kann die Hörbarkeit

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von Pump- oder Atemeffekten vermindert werden.

Die Anhebung des relativen Verstärkungsgrades des Mittelkanals kann dadurch erfolgen, daß der Verstärkungsgrad des Kanals (in dem gewünschten Frequenzbereich) angehoben und/oder der Verstärkungsgrad der linken und rechten Kanäle, die auch als äußere Kanäle bezeichnet werden, vermindert wird.

Wenn die verglichenen Signale sich in der Amplitude und/oder der Phase nennenswert unterscheiden (d.h. wenn sie nicht korreliert sind), dann ist eine Stereoinformation vorhanden und man kann sagen, daß die Schaltung nach dem Stereoverfahren arbeitet. Wie weiter unten noch erläutert wird, kann der Übergang zwischen dem Monoverfahren und dem Stereoverfahren ziemlich abrupt oder plötzlich oder auch in einem allmählichen Übergang erfolgen.

Es bestehen verschiedene Möglichkeiten, um die Signale zu vergleichen und festzustellen, ob sie nennenswerte Anteile von korrelierter oder phasengleicher Information enthalten. Entsprechend der bisher beschriebenen Erfindung kann die Schaltungsanordnung so vorgespannt sein, daß sie in der Ruhelage, d.h. wenn keine Signal eintreffen, nach dem Monoverfahren arbeitet bzw. in dem Monozustand verbleibt und daß sie in den Stereozustand übergeht, wenn die Stereokomponenten einen vorbestimmten Schwellwert erreichen.Z.B. kann der Übergang zum Stereoverfahren dann beginnen, wenn die Stereokomponenten - 30 dB im Vergleich zum Gesamtsignal erreichen, wobei der Übergang vollständig vollzogen ist, wenn die Stereokomponenten den Wert - 20 dB erreichen. Es findet daher eine Art negativer Prüfung statt, auf der Grundlage, daß die korrelierte oder phasengleiche Information dann nicht mehr als nennenswert angesehen werden kann, wenn die Stereokomponenten einen vorbestimmten Schwellwert erreicht

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haben.

Bei einer Ausführungsform wird ein direktes Testverfahren angewendet. Die Schaltung wird in dem Stereozustand festgehalten, wenn nicht die korrelierten Komponenten einen Pegel von mindestens - 40 dB erreichen, wobei bei diesem Pegel ein plötzlicher Übergang in den Monozustand oder auch ein allmählicher Übergang eingeleitet wird. Bei einer anderen Ausführungsform wird die Schaltungsanordnung in dem Monozustand in der Ruhelage festgehalten und bleibt in diesem Zustand solange als die korrelierten Komponenten mindestens einen vorbestimmten Anteil des Gesamtsignalpegels aufweisen, d.h. daß z.B. die korrelierten Komponenten nicht niedriger als - 10 dB gegenüber dem Gesamtsignal sind.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Verstärkungsgrad des Mittelkanals um z.B. 2 1/2 dB bei dem Stereoverfahren vermindert, während die äußeren Kanäle ungeändert bleiben (0 dB). Beim Monoverfahren steigt der Verstärkungsgrad des Mittelkanals auf 0 dB und der Verstärkungsgrad der äußeren Kanäle wird vermindert, z.B. auf 2 1/2 dB. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel bleiben die Verstärkungsgrade aller Kanäle beim Stereoverfahren ungeändert und beim Monoverfahren werden die Verstärkungsgrade der äußeren Kanäle vermindert und derjenige des Mittelkanals angehoben, z.B. um je 2 1/2 dB. Bei allen diesen Ausführungsbeispielen wird der Verstärkungsgrad des Mittelkanals gegenüber dem der äußeren Kanäle um 5 dB geändert und die Versuche haben gezeigt, daß dies etwa die maximal zulässige Änderung ist, bei der der Zuhörer die Arbeitsweise der Schaltung nicht zu stark wahrnimmt. Andererseits haben die Versuche auch gezeigt, daß bei sehr großen Sälen eine Gesamtänderung des relativen Verstärkungsgrades in der Größenordnung von 8 dB erforderlich

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ist, um sicherzustellen, daß die Wiedergabe aus der Mitte selbst für die vorn an den Seiten sitzenden Zuhörer zu kommen scheint, ohne die Stereowirkung zu beeinträchtigen. Die dabei auftretenden Schwierigkeiten können dadurch überwunden werden, daß die vorliegende Erfindung mit der in der DT-OS P 25 36 682.9 beschriebenen Erfindung kombiniert wird, beider die Verzögerungen in den äußeren Kanälen dazu beitragen, den Mittelkanal zu stärken unter Ausnutzung des Präzedenzeffektes. Eine solche Kombination ermöglicht gute Ergebnisse auch bei großen Sälen , die günstiger sind, als wenn nur eines der beiden genannten erfindungsgemäßen Verfahren benutzt wird.

Es sei bemerkt, daß bei Anwendung des Monozustandes die Stereobildbreite vermindert wird (wenn Stereoinformation gleichzeitig mit Sprache vorhanden ist, jedoch ist die Verminderung nur unwesentlich und die Verschlechterung minimal).

Die Erfindung wird nun anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. In den Zeichnungen ist:

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 2 eine abgeänderte Schaltung der Fig. 1j

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 4a, b und c zeigen Kennlinien der Schaltung der Figur 3;

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild der Steuerschaltung in Fig. 1, 2 oder 3;

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Fig. 5a zeigt eine Abänderung der Fig. 5;

Fig. 5b zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Fig. 5;

Fig. 6 zeigt ein Glättungsfilter für die Steuerschaltung; Fig. 7 zeigt eine abgeänderte Steuerschaltung und

Fig. 8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem in den äußeren Kanälen Verzögerungsmittel benutzt werden.

Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einem linken Kanal L und einem rechten Kanal R, wobei die Kanäle Schaltungen 10 und 12 mit veränderbarem Verstärkungsgrad enthalten (sie können z.B. gesteuerte Verstärker und/oder Dämpfungsglieder aufweisen), wobei ein Verstärkungsgrad von 0 dB beim Stereozustand S vorhanden sein kann. Die Signale der beiden äußeren Kanäle werden in einer Mischstufe 13 additiv vereinigt, um ein Mittelkanalsignal zu bilden, obwohl es auch möglich ist, Schaltungen zu verwenden, die Phasenverschiebung und Frequenzabhängigkeit aufweisen. Der Mittelkanal C enthält eine Schaltung 14 mit veränderbarem Verstärkungsgrad, die einen Verstärkungsfaktor von - 2 1/2 dB für den Stereozustand aufweist.

Eine Steuerschaltung 15 stellt fest, ob keine Stereoinformation vorhanden ist oder ob sie im Vergleich mit der Monoinformation nicht nennenswert ist und liefert ein Steuersignal, welches dann in dem Monozustand M den Verstärkungsgrad der Schaltungen 10 und 12 auf - 2 1/2 dB reduziert und den Verstärkungsgrad der Schaltung 14 auf 0 dB anhebt.

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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind nur zwei Steuerschaltungen anstelle von drei Steuerschaltungen vorhanden. Die relativen Verstärkungsgrade werden durch zwei Spannungsteiler 16 und 17 verändert, die je Widerstände R1, R2 und R3 aufweisen. Die Mittelkanalsignale werden an den Widerständen R3 abgenommen und in einer Mischstufe 18 vereinigt. Die Außenkanalsignale werden jedoch an den Widerständen R2 und R3 abgegriffen. R2 ist in jedem der beiden Fälle durch einen veränderbaren Widerstand R4 überbrückt und die Steuerschaltung 15 reduziert den Wert der beiden Widerstände R4 im Monozustand, wodurch der Verstärkungsgrad des Mittelkanales angehoben und derjenige der äußeren Kanäle reduziert wird. Dies ergibt sich daraus, daß der Verstärkungsgrad des Mittelkanals durch R3/(R1 + R2 + R3) bestimmt ist, wobei dieser Wert zunimmt, wenn R2 abnimmt, während der Verstärkungsgrad der äußeren Kanäle durch den Wert (R2 + R3)/(R1 + R2 + R3) bestimmt ist, der abnimmt, wenn R2 abnimmt.

Zur Vereinfachung sind in Fig. 1 und 2 die Schaltungsanordnungen als nicht frequenzabhängig dargestellt, obwohl es vorteilhaft ist, daß die Signale der Steuerschaltung 15 über Mittelfrequenzbandpaßfilter zugeführt werden, welche die Stereo-Monosteuerung auf den Bereich der Sprachfrequenzen beschränkt. Fig. 3 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel, das nicht nur diese Maßnahme enthält,sondern auch die Änderungen des Verstärkungsgrades auf das mittlere Frequenzband beschränkt . Ferner wird bei diesem Ausführungsbeispiel ein Hauptsignalkanal für ein unmodifiziertes Signal und ein weiterer Signalkanal für ein modifiziertes Signal angewendet, da hierdurch Störungen vermindert werden und es leichter wird, bei der Herstellung reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen.

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In Fig. 3 sind an die linken und rechten Signaleingänge 20 und 21 Addierverstärker 22 und 23 angeschlossen, die Ausgangsklemmen 24 und 25 aufweisen. Die bei 20 und 21 zugeführten Signale werden auch einem Mittelkanalsummierverstärker 26 zugeführt, der einen Mittelkanalausgang 27 aufweist. In den Verstärkers 22, 23 und 26 sollen die Zeichen "+" und ^w-ⁿ angeben, ob Signale addiert oder subtrahiert werden und die angegebenen Zahlengrößen geben die relativen Pegel der Signale wieder, die miteinander vereinigt werden. Jeder der Summierverstärker kann in üblicher Praxis mehrstufig ausgeführt sein und als invertierender Verstärker arbeiten. Ob Signale addiert oder subtrahiert werden, wird dadurch bestimmt, von welcher Verstärkerstufe oder welchen Verstärkerstufen sie verarbeitet werden. Die soweit beschriebenen Schaltungen bilden unmodifizierte' Hauptsignalkanäle.

Die linken und rechten Eingänge sind auch an Bandpaßfilter 28 und 29 angeschlossen, die eine Kennlinie 40 nach Fig. 4a aufweisen können und bei denen

Punkte von - 3 dB bei 200 Hz und 2,5 kHz liegen. Die Filter 28 und 29 speisen die Steuerschaltung 15 und führen Signale mit einem Pegel von - 0,253 den Summierverstärkern 22 und und mit einem Pegel von + 0,170 dem Verstärker 26 zu. Diese Pegel beziehen sich beispielsweise auf die Verwendung einer Anhebung bzw. Verminderung um 2 1/2 dB. Die Filter führen auch den spannungsgesteuerten Verstärkern 30 und 31 Signale zu, wobei der Verstärkungsgrad dieser Verstärker durch die Schaltung 15 gesteuert wird und in dem Stereozustand hoch und im Monozustand klein ist. Die Verstärker 30 und 31 liefern weitere Eingangsspannungen an die Verstärker 22 und 23 mit einem Pegel von + 0,253 im Stereozustand (Verstärkungsgrad 30 und 31 hoch), Jedoch mit einem Pegel von praktisch 0 im Monozustand (Verstärkungsgrad des Verstärkers 30 und 31 sehr klein). In ähnlicher Weise liefern die Verstärker 30

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und 31 weitere Eingangs spannungen an den Verstärker 26 mit einem Pegel von - 0,170 im Stereozustand, aber mit einem Pegel von praktisch 0 im Monozustand.

Man sieht daraus, daß im Stereozustand die Signale des weiteren Kanals, die direkt von den Filtern 28 und 29 über die Verstärker 30 und 31 zugeführt werden, sich aufheben, so daß alle drei Kanäle eine flache Wiedergabekurve haben. Im Mono zustand jedoch sind nur die direkt von den Filtern 28 und 29 gelieferten Signale wirksam und sie heben die mittleren Frequenzen des Mittelkanals an und erniedrigen die Mittelfrequenzen der äußeren Kanäle.

In Fig. 4a ist die Bandpaßkennlinie 40 in Verbindung mit der flachen Wiedergabekennlinie 41 dargestellt, die von den ungefilterten Eingangsgrößen der Summierverstärker geliefert wird. Fig. 4b zeigt die kombinierte Kennlinie 42 der äußeren Kanäle im Monozustand, während Fig. 4c die kombinierte Kennlinie 43 des Mittelkanals im Monozustand angibt.

In Fig. 3 wählen dieselben Filter 28 und 29 sowohl die Frequenzen aus, die der Steuerschaltung 15 zugeführt werden als auch das Frequenzband, innerhalb dessen die relativen Verstärkungsgrade geändert werden. Es können auch getrennte Filter für diese beiden Aufgaben benutzt werden, wie sich aus Fig. 8 ergibt, so daß z.B. das Frequenzband,auf das die Steuerschaltung 15 anspricht, enger ist als das Band innerhalb dessen die relativen Verstärkungsgrade geändert werden. Wie sich aus dem Beispiel der Fig. 8 ergibt, ist es nicht notwendig, Paare von sich aufhebenden Signalen zu verwenden,und das Signal des Hauptkanals zu modifizieren.Bei jedem der Verstärker 22 und 23 ist es nur notwendig, das Signal des Hauptkanals und ein gesteuertes subtraktives Signal zu benutzen.Bei dem Ver-

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stärker 26 ist es nur notwendig, die Signale des Hauptkanals und gesteuerte additive Signale zu verwenden.

Der Übergang von der flachen Kennlinie zu den Kennlinien der Figuren 4b und 4c kann entweder plötzlich nach Art einer Schaltwirkung oder allmählich vor sich gehen, wobei im letzteren Fall ein Übergangszustand oder gemischter Zustand vorhanden ist, bei dem die Verstärkungsgrade der Kanäle sich zwischen dem flachen Wert und den Werten -2,5 dB bzw. +2,5 dB ändern.

Die Ausbildung der Steuerschaltung 15 wird durch die Art des Vergleiches bestimmt, der zwischen den Signalen der äußeren Kanäle durchgeführt wird. Wenn der Signalpegel der korrelierten Information mit einem Schwellwert verglichen werden soll, kann ein üblicher Phasenkomparator mit Glättung der Ausgangssignale verwendet werden, um die korrelierte Information festzustellen. Wenn eine Arbeitsweise über einen weiten Bereich von Signalpegeln und phasengleichen oder phasenverschiedenen Signalzuständen verarbeitet werden soll, ist es gewöhnlich notwendig, die korrelierte Information nicht mit einem absoluten Schwellwert sondern mit dem Gesamtsignalpegel zu vergleichen. Eine Aüsführungsform einer Steuerschaltung 15, die auf dieser Grundlage arbeitet, ist in Fig. 5 dargestellt. Die Signale der rechten und linken Kanäle werden getrennt über zwei einander gleiche Bandpaßfilter zugeführt, die sicherstellen, daß die Arbeitsweise nur durch die Hörsignale des mittleren Frequenzbereichs bestimmt wird, da diese Frequenzen die Sprachschwingungen enthalten. Die gefilterten linken und rechten Signale werden in Präzisionsgleichrichtern 53 und 54 gleichgerichtet und in einer Kombinationsschaltung 56 zusammengeführt, so daß die Ausgangsgröße der letzteren der größeren Amplitude der linken und rechten Signale entspricht, wobei die Ausgangsgröße in einer Schaltung 58 geglättet wird und die Gesamtinformation

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darstellt.

Die gefilterten linken und rechten Signale werden auch einer Multiplikationsschaltung 55 zugeführt, die einen Phasenkomparator darstellt, dessen Ausgangsgröße nur von der korrelierten Information abhängt. Diese Ausgangsgröße wird in einer Schaltung 57 geglättet.

Die geglättete korrelierte Information wird einem Komparator 59 zugeführt, obwohl sie in ihrer Amplitude mit dem geglätteten Spitzensignalpegel der Kombinationsstufe 56 verglichen wird. Wenn nur Information von der Mitte des Schirms (mono) vorhanden ist, dann tritt an der Glättungsschaltung 57 eine größere Ausgangsspannung auf und der Komparator schaltet in der einen Richtung. Wenn Stereoinformation vorhanden ist, dann ist die korrelierte Information der Glättungsschaltung 57 klein im Vergleich zu dem Signal der Glättungs schaltung 58 und der Komparator schaltet auf die andere Betriebsart um. Der Zustand des Komparators 59 wird daher durch die relativen Pegel des Gesamtinformationssignals (von der Kombinationsschaltung 56) und des korrelierten Informationssignales (von dem Multiplikator 55) bestimmt. Das Gesaratinformationssignal kann dem Komparator 59 über ein Dämpfungsglied 58a zugeführt werden. Dieses Dämpfungsglied bestimmt den Anteil der korrelierten Information zum Signalpegel der Gesamtinformation, der erforderlich ist, damit der Komparator feststellt, daß der Monozustand vorhanden ist. Diese Maßnahme soll berücksichtigen, daß zwischen den beiden Kanälen eine kleine Amplitudenabweichung oder eine kleine Verzögerung oder Phasenverschiebung vorhanden ist. Der Komparator 59 vergleicht daher das korrelierte Signal mit einem Schwellwert, der als Anteil des Gesamtinformationssignals bestimmt ist.

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Eine Schwellwertsteuerung 60 kann verwendet werden, um einen Eingangspegel festzulegen, unter dem die Signale den Komparator nicht betätigen. Beim Fehlen eines genügend großen Signals (z.B. -20 dB bis -40 dB) kann der Komparator so eingestellt sein, daß er einen der Zustände einnimmt.

Bei einer Abänderung der Steuerschaltung, die nach dem oben erwähnten negativen Prüfverfahren arbeitet, wird eine andere Art des Phasenvergleiches benutzt, um die Stereoinformation anstelle der korrelierten Information festzustellen. Der Multiplikator 55 der Fig. 5 kann durch die Subtraktionsschaltung 55A und den Präzisionsgleicher 55B der Fig. 5a ersetzt werden. Die Aussgangsspannung des Gleichrichters hat daher eine Amplitude, die proportional der Differenz zwischen dem linken und rechten Kanal ist. Die Subtraktionsschaltung 55A erzeugt nur dann ein Ausgangssignal, wenn eine Differenz in der Amplitude und/oder Phase zwischen den Signalen des linken und rechten Kanals besteht.

Bei dieser Ausführungsform wählt der Komparator 59 den Monozustand, außer wenn das Stereoinformationssignal, welches von dem Gleichrichter 55B geliefert wird, den Schwellwert übersteigt, der durch das Gesamtinformationssignal und das Dämpfungsglied 55A bestimmt ist.

Die Steuerschaltung hat in der dargestellten Ausführungsform Glättungsschaltungen 57 und 58 vor dem Komparator. Es kann jedoch auch erwünscht sein, zusätzlich oder alternativ ein Tiefpaßfilter oder Glättungskreis 51 hinter dem Komparator vorzusehen, um zu vermeiden, daß Steuerspannungsstörungen in die Programmausgangsspannungen eingeführt werden.

Erforderlichenfalls kann der Verstärkungsgrad des Komparators 59 verringert werden, so daß ein weniger plötzlicher Über-

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gang erzeugt wird. Dies ist durchführbar, wenn die Eingangsspannungen für den Komparator nicht geglättet sind; innerhalb eines bestimmten Bereiches der Eingangssignale wird die Ausgangsspannung des !Comparators zwischen den Grenzen im Maß der Eingangsfrequenz umgeschaltet. Hierdurch ergibt sich ein rechteckiger Verlauf am Ausgang des Komparators mit einem Signal: Abstandsverhältnis, welches von dem Pegel des Eingangssignals abhängt und das geglättete Signal gibt eine sich ändernde Ausgangsgleichspannung. Für Eingangspegel unterhalb des Schwellwertes ist die Ausgangsgröße auf den einen Weg festgelegt. Impulse mit einem sehr kleinen Signal: Abstandsverhältnis werden dann erzeugt, wenn der Eingangspegel gerade oberhalb des Schwellwertes liegt. Bei hohen Eingangspegeln verbleibt der Komparator auf seinem höchsten Grenzwert.

Fig. 5b zeigt die geglättete mittlere Ausgangsgleichspannung des Komparators in Abhängigkeit von dem relativen (differentiellen) Eingangspegel mit einer allmählichen Veränderung des Ausgangspegels über dem Schwellwert. Die strichpunktierte Linie zeigt die Kennlinie, die sich beim Umschaltverfahren ergibt.

Wenn die Schaltung dazu benutzt wird, um den Verstärkungsgrad allmählich zu ändern, muß das Glättungsfilter 61 weiter ausgestaltet werden als das einfache Tiefpaßfilter, wobei eine praktische Schaltung in Fig. 6 dargestellt ist. Diese Schaltung ergibt ein schnelles Ansprechen auf rasche Zunahme des Signalpegels zusammen mit einem hohen Ausmaß der Glättung. Eine Diode 62, Widerstände 63 und 65 und Kondensatoren 64 und 66 bewirken eine übliche Aussiebung, während die Diode 67 ein rasches Ansprechen bei schnellen Änderungen des Pegels ergibt.

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Die Schaltung nach Fig. 5 mit den Schaltelementen 53 bis kann nach Fig. 7 vereinfacht werden, wobei die Phasen- und Amplitudendifferenzinformation unter Verwendung eines Subtraktionsgliedes 55a und eines Präzisionsgleichrichters 55b, wie in Fig. 5a erhalten wird. Die Signale der linken und rechten Kanäle werden jedoch in einer Additionsschaltung vereinigt und dann durch einen Präzisionsgleichrichter 69 gleichgerichtet. Der wichtige Unterschied zwischen Fig. 5 und Fig. 7 ist der, daß in Fig. 5 die Kombinationsschaltung dem Komparator ein Signal zuführt, das proportional der Amplitude des größeren der beiden linken und rechten Signale ist, während der Gleichrichter 69 in Fig. 7 ein Signal zuführt, welches proportional der Amplitude der Summe des linken und rechten Kanalsignals ist.

Die zusätzliche Verwendung von Verzögerungsmitteln in den äußeren Kanälen ist bereits erwähnt worden. Geeignete Verzögerungszeiten liegen in der Größenordnung von 6 ms oder mehr und Verzögerungseinrichtungen (z.B. digitale oder ladungsgekoppelte Verzögerungseinrichtungen) können an der Ausgangsseite der Schaltungen nach Fig. 1 bis 3 hinzugefügt werden, z.B. hinter den Verstärkern 22 und 23 in Fig. 3· Es wird jedoch vorgezogen, die Verzögerung vor den Stufen des äußeren Kanals, in denen der Verstärkungsgrad geändert wird, einzufügen, damit die Änderung des Verstärkungsgrades in diesen Kanälen vorausgehend ist. Eine entsprechende Schaltung ist in Fig. dargestellt.

Diese Schaltung ähnelt derjenigen der Fig. 3, jedoch sind Verzögerungseinrichtungen 80 und 81 in den äußeren Kanälen vor den Verstärkern 22 und 23 und den Filtern 28 und 29 vorgesehen und außerdem enthält jeder Kanal nur einen einzigen modifizierenden Signalweg, der im Monozustand ein schwächendes Signal in den Verstärkern 22 und 23 liefert und ein anhebendes

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Signal in dem Verstärker 26. Bei der dargestellten Schaltung speisen die modifizierenden Kanäle die Verstärker in Vorwärt srichtung. Es kann jedoch auch die Schaltung so ausgebildet sein, daß die modifizierenden Kanäle eine Rückkopplungsbeziehung zu den Hauptkanälen haben. Alle dem Verstärker 26 zugeführten Signale sind unverzögert und die Eingangssignale werden daher von Punkten abgeleitet, die vor den Verzögerungseinrichtungen 80 und 81 liegen und die Filter 28a und 29a liefern die Anhebungssignale für den Mittelkanal. Außerdem ist ein getrennter spannungsgesteuerter Verstärker 82 für den Mittelkanal vorgesehen. Dieser Verstärker summiert die Eingangsgrößen aus den FiIt er schaltungen 28a und 29a und wird zusammen mit den Verstärkern 30 und 31 durch die Schaltung 15 gesteuert. Diese Schaltung erhält auch unverzögerte Eingangsgrößen von den Filterschaltungen 28a und 29a, so daß die Steuerung des Mittelkanals ähnlich der der Fig. 3 ist. Die Steuerung der Verstärker 30 und 31 ist jedoch vorausschauend oder antizipatorisch, weil diese Verstärker hinter den Verzögerungsleitungen 80 und 81 liegen.

Fig. 8 zeigt auch eine. Möglichkeit, die bei den anderen Ausführungsformen anwendbar ist, nämlich, daß das Steuersignal der Schaltung 15 nichtlinear durch eine Schaltung 15a modifiziert wird, die eine Kompressions- und/oder Expansionskennlinie bei den verschiedenen Pegeln des Steuersignals hat, um den gewünschten scharfen oder allmählichen Übergang zwischen den Arbe its zu st and en zu erzielen. Diese nichtlineare Schaltung oder eine Anzahl von nichtlinearen Schaltungen kann an verschiedenen Punkten in der Schaltung 15 vorgesehen sein, um mit dem dynamischen Verhalten-der Glättungseinrichtung zusammenzuarbeiten, um ein günstiges Ansprechen auf hohe und niedrige Pegel von korrelierten und unkorrelierten Signalen unter verschiedenen vorübergehenden Bedingungen zu erhalten.

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Claims

Patentansprüche

Schaltungsanordnung zur Ableitung eines Mittelkanalsignals in einer Stereowiedergabeanlage mit linken
und rechten Signalkanälen und einem mittleren Signalkanal sowie mit Einrichtungen zum Zusammenführen der Signale des linken und rechten Kanals,
gekennzeichnet durch
eine Steuerschaltung (15), die die Signale des linken und rechten Kanals vergleicht und den relativen Verstärkungsgrad der beiden Kanäle derart steuert, daß
der Verstärkungsgrad des Mittelkanals relativ angehoben wird, wenn die Vergleichssignale einen nennenswerten Anteil von korrelierter oder gleichphasiger
Information enthalten.

Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerschaltung (15) eingangsseitig an Filter (28, 29) angeschlossen ist, so daß die relative Anhebung des Verstärkungsgrades durch Signale gesteuert wird, die auf einen mittleren Bereich des Tonfrequenzspektrums beschränkt sind.

Schaltungsanordnung nach Ansprüchen 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die relative Anhebung des Verstärkungsgrades über Filter (28, 29) erfolgt, die eine

Anhebung auf einen mittleren Bereich des Tonfrequenzspektrums beschränken.

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4. Schaltungsanordnung nach Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (15) sowohl den absoluten Verstärkungsgrad des Mittelkanals anhebt, als auch den absoluten Verstärkungsgrad der linken und rechten Kanäle herabsetzt, wenn das Vergleichssignal nennenswerte Anteile von korrelierter Information enthält.

5. Schaltungsanordnung nach Ansprüchen 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (15) den absoluten Verstärkungsgrad der linken und rechten Kanäle vermindert, wenn die Vergleichssignale nennenswerte Anteile korrelierter Information enthalten, jedoch den absoluten Verstärkungsgrad des Mittelkanals vermindern, wenn die Vergleichssignale keine nennenswerte korrelierte Information enthalten.

6. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung eine Kombinat ions schaltung (53, 54, 56) enthält, in der die Signale des linken und rechten Kanals benutzt werden, um eine das Gesamtsignal kennzeichnende Größe abzuleiten, und eine Multiplikationsschaltung (55), in der das Produkt aus den Signalen des linken und rechten Kanals gebildet wird, sowie einen Komparator (59), in dem die das gesamte Signal kennzeichnende Größe mit dem Produktsignal verglichen wird, um das Steuersignal für den relativen Verstärkungsgrad zu erzeugen.

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7. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung Gleichrichter (53, 54) enthält, welche die Signale des linken und rechten Kanals gleichrichten, ferner Einrichtungen (56), die die gleichgerichteten Signale kombinieren, um ein Gesamtinformationssignal zu erzeugen, ferner eine Subtraktionsschaltung (55 ), welche die Differenz zwischen den Signalen des linken und rechten Kanals erzeugt, sowie einen Gleichrichter (55 ) zur Gleichrichtung des Differenzsignals und einen Komparator (59), der das Gesamtinformationssignal mit dem gleichgerichteten Differenzsignal vergleicht, um ein Steuersignal zu erzeugen, welches den relativen Verstärkungsgrad steuert.

8. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung eine Additionsschaltung (68) enthält, welche die Signale des linken und rechten Kanals addiert, ferner einen Gleichrichter (69), der das Suramensignal gleichrichtet, ferner eine Subtraktionsschaltung (55A), welche die Differenz zwischen den Signalen des linken und rechten Kanals bildet, sowie einen Gleichrichter (55B), der das Differenzsignal gleichrichtet,und einen Komparator (59), der das gleichgerichtete Summensignal mit dem gleichgerichteten Differenzsignal vergleicht, um ein Steuersignal zu liefern, welches den relativen Verstärkungsgrad steuert.

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9. Schaltungsanordnung nach Ansprüchen 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (59) einen hohen Verstärkungsgrad aufweist und eine rasche Umschaltung zwischen zwei extremen Pegeln des Steuersignals bewirkt.

10. Schaltungsanordnung nach Ansprüchen 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (59) einen niedrigen Verstärkungsgrad aufweist und einen allmählichen Übergang zwischen zwei extremen Pegeln des Steuersignals bewirkt, wenn die Differenz zwischen den verglichenen Signalen innerhalb eines vorbestimmten Bereiches sich ändert.

11. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (59) so vorgespannt ist, daß er in der Ruhelage,das heißt beim Fehlen eines Eingangssignales, einen Extremwert des Steuersignals liefert, der eine maximale Anhebung des relativen Verstärkungsgrades des Mittelkanals bewirkt.

12. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (59) so vorgespannt ist, daß er in der Ruhelage beim Fehlen eines Eingangssignals einen Extremwert des Steuersignals liefert, der keine Anhebung des relativen Verstärkungsgrades des Mittelkanals bewirkt.

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13. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die linken und rechten Kanäle Einrichtungen (80, 81) enthalten, welche die Ausgangssignale dieser Kanäle gegenüber dem Ausgangssignal des Mittelkanals verzögern.

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die linken und rechten Kanäle Steuerschaltungen (30, 31) für den Verstärkungsgrad enthalten, die durch die Steuerschaltung (15) gesteuert werden, wobei die Verzögerungseinrichtungen (80, 81) vor den Steuereinrichtungen für den Verstärkungsgrad liegen,und daß die Kombinationsschaltung (26) in dem Mittelkanal mit ihrem Eingang an die linken und rechten Kanäle an Punkten angeschlossen ist , die vor den Verzögerungsschaltungen liegen.

Re/Pi.

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