DE2716039C2

DE2716039C2 - Signalverarbeitungsschaltung zur Aufbereitung zweikanaliger stereophoner Tonsignale

Info

Publication number: DE2716039C2
Application number: DE2716039A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiko Yokohama Kanagawa Fujii; Yutaka Zama Kanagawa Haramoto; Masami Zama Kanagawa Yamazaki
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1976-04-13
Filing date: 1977-04-09
Publication date: 1985-03-28
Also published as: DE2716039A1; US4139728A; GB1580156A; JPS5756840B2; JPS52125301A

Description

Vorteil, daß die von der Signalverarbeitungsschaltung bereitgestellten Kanalausgangssignale eine Sehaliwiedergabe hoher Qualität gewährleisten. Aufgrund der gedämpften Signalkomponenten kommt es am Ausgang der Signalvereinigungsschaltung weder zu einer Signalüberhöhung noch zu einer Signalauslöschung.

Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 gekennzeichnet Die Ansprüche 4 bis 6 befassen sich mit besonderen Anwendungsfällen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand einer Zeichr ing erläutert. Es zeigt

Fig.1 eine schemaiische Darstellung zur Erläuterung der Übertragungswege hzw. Übertragungscharakf :ristiken zwischen zwei Schallquellen und den beiden Ohren eines Zuhörers,

Fig.2 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer nach der Erfindung ausgebildeten Signalverarbeitungsschaltung.

F i g. 3 eine grafische Darstellung eines Frequenzganges, der sich aus der Differenz der Frequenzgänge für die beiden Ohren eines Zuhörers ergibt,

Fig.4 eine grafische Darstellung einer Verzögerungscharakteristik zwischen den beiden Ohren.

F i g. 5 eine grafische Darstellung von Frequenzgängen zwischen den Eingangsanschlüssen und Ausgangsanschlüssen einer erfindungsgemäßen Signalvcrarbeitungsschaltung nach der Fig.2 und einer bekannten Signalverarbeitungsschaltung sowie des Frequenzganges eines Kammfilters,

Fig.6 ein Blockschaltbild einer Abwandlung des in der F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels,

Fig. 7 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer speziellen elektrischen Schaltung entsprechend dem Blockschaltbild nach der F i g. 6,

F i g. 8 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Übertragungseigenschaften zwischen Lautsprechern und den beiden Ohren eines Zuhörers,

Fig.9 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeisphls einer nach der Erfindung ausgebildeten Signalverarbeitungsschaltung,

Fig. 10 eine grafische Darstellung von Frequenzgängen zwischen den Eingangsanschlüssen und Ausgangsanschlüssen der in der F i g. 9 dargestellten Signalverarbcilungsschaltung und einer bekannten Signalverarbcitungsschaliung sowie des Frequenzganges eines Kammfilters,

Fig. 11 ein Blockschaltbild einer Abwandlung des in der F i g. 9 dargestellten Ausführungsbeispiels,

Fig. 12 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer speziellen elektrischen Schaltung, die eine weitere Modifikation der in der F i g. 11 als Blockschaltbild dargestellten Schaltung ist,

Fig. !3 ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Signalverarbeitungsschaltung,

F i g. 14 eine grafische Darstellung von Frequenzgängen zwischen den Eingangsanschlüssen und Ausgangsanschlüssen der Signalverarbeitungsschaltung nach der Fig. 13 und einer bekannten Signalverarbeitungsschaltung und

F i g. 15 ein Blockschaltbild einer Abwandlung des in der F i g. 13 gezeigten Ausführungsbeispiels.

F.in erstes Ausführungsbeispiel einer nach der Erfindung ausgebildeten Signalvcrarbeitungsschaltung zum Erhallen von im wesentlichen kopf- und kopfhörerbezogenen bzw. binuuralen 3^:gnalen aus monauralcn Signalen oder aus entsprechenden stereophonen Kamilsigna-Ien wird zunächst beschrieben.

Wie es aus der Fig. 1 hervorgeht, sind Schallquellen 11 und 12 in symmetrischer Beziehung vor einem Zuhörer 10 zu dessen linker und rechter Seite angeordnet. Die Übertragungswege von der linken Schallquelle 11 zum linken und zum rechten Ohr ICa und 106 des Zuhörers sind mit Ai und Bi bezeichnet Die Übertragungswege von der rechten Schallquelle 12 zum rechten und zum linken Ohr 106 und IOa des Zuhörers 10 sind in

ίο entsprechender Weise mit Ai und Bi bezeichnet, wie es aus der Fig. 1 hervorgeht.

Binauralc Signale hat man unter diesen Bedingungen dadurch gewonnen, daß die Position des Zuhörers 10 von einem Kunstkopf eingenommen wurde, wobei die Ohren 10a und 106 durch Mikrofone ersetzt wurden, die den Schall empfangen und entsprechende Signale erzeugen. Das Mikrofon, das sich in der Position des linken Ohres 10a befindet, empfängt den Schall der linken Schallquelle 11 über den Übertragungsweg Ai und den Schall der rechten Schallquelle 12 über den Übertragungsweg Bi. Demgegenüber empfev.gt das Mikrofon, das sich in der Position des rechten Ohre; 106 befindet, den Schall der rechten Schallquelle 12 über den Übertragungsweg Ai und den Schall der linken Schallquelle

11 über den Übertragungsweg Bi.

Um i- on den Signalen des linken und rechten Kanals der Schallquellen 11 und 12 binaurale Signale zu erhalten, werden Anteile des linken und des rechten Kanalsignals dem rechten bzw. linken Kanalsignal mit dem entsprechenden spezifischen Übertragungsweg bzw. der Übertragungscharakteristik hinzuaddiert

In der Fig.2 ist ein Blockschaltbild mit dem Grundaufbau eines ersten Ausführungsbeispiels einer Signalverarbeitungsschaltung dargestellt, die die Erfindung verkörpert und die in der Lage ist, in dieser Weise binaurale Signale zu gewinnen und darüber hinaus eine gute Durchlaßcharakteristik aufweist Die in der Fig.2 dargestellte Schaltungsanordnung weist Eingangsanschlüsse 21 und 22 auf, denen getrennt das linke bzw. rechte Kanalsignal der bekannten Stereosignale zugefügt wird. Das am Eingangsanschluß 21 anliegende Signal gelangt zu einer Addierstufe (Addierer) 23 und einer Frequenzgangschaltung 23 einer Übersprechschaltung 27. Das am Eingangsanschluß 22 anliegende Signal wird einer Addierstufe (Addierer) 24 und einer Frequenzgangsschaltung 32 einer Übersprechschaltung 28 zugeführt.

Jede der Frequenzgangschaltangen 29 und 32 hat einen spezifischen Frequenzgang, wie er beispielsweise in

so der F i g. 3 dargestellt ist. Dieser Frequenzgang entspricht der Differenz zwischen den Frequenzgangen zwischen dem einen bzw. anderen Ohr eines Zuhörers und einer Schallquelle, die an einer Stelle angeordnet ist, die gegenüber einer vom Zuhörer ausgehenden geradlinigen Vorwärtsrichtung nach links oder rechts verletzt ist. Die F i g. 3 zeigt den Frequenzgang für den Fall, daß die Schallquelle gegenüber der vom Zuhörer ausgehenden geraden Vorwärtsrichtung um 45° versetzt ist. Dieser Frequenzgan£ wird in Übereinstimmung mit der Auswahl der Winkelposition des wiedergegebenen Schallbildes ausgewählt.

Die Signale, die in den Frequenzgangschaltungen 29 und 32 dem in der Fig.3 dargestellten Frequenzgang unterzogen wurden, werden in Verzögerungsschaltungen 30 und 33 um ei'.i? besondere Zeit rl verzögert. Die Verzögerungszeit rl wird in Abhängigkeit von einer in der F i g. 4 dargestellten Charakteristik einer Verzögerung zwischen den beiden Ohren des Zuhörers ausge-

wählt. Die resultierenden Ausgangssignale der Vcrzögerungsschaltungen 30 und 33 passieren Kammfilter 31 und 34, die wesentliche Teile der erfindungsgemäßen Schaltung darstellen. Anschließend gelangen die Signale zu den Addierern 24 und 23. Im Addierer 23 werden das Signal vom Eingangsanschluß 21 und das Signal vom Kammfilter 34 addiert. Im Addierer 24 werden das Signal vom Eingangsanschluß 22 und das Signal vom Kammfilter31 addiert.

Bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die oben erwähnte Übertragungscharakteristik /4/zu 1 gewählt, und die Übertragungscharakteristiken der Übersprechschaltungen 27 und 28 werden gleich der oben erwähnten Übertragungscharakteristik Bi gewählt. An Ausgangsanschlüssen 25 und 26 treten daher Signale auf, die im wesentlichen zu binauralcn Signalen gemacht wurden, die in der Lage sind, das wiedergegebene akustische Bild an den Positionen der .Srhallniiellpn 11 und 12 711 orientieren

Bei einer bekannten Schaltung sind die Kammfilter 3t und 34 nicht vorgesehen. Die Ausgangssignale der Vcrzögerungsschaltungen 30 und 33 werden direkt den Addierern 24 und 23 zugeführt. Es soll hier der Fall betrachtet werden, daß den Eingangsanschlüssen 21 und

22 Signale derselben Phase und desselben Pegels zugeführt werden. Von diesen Signalen gelangen Frequenzkomponentensignale mit einer Frequenz 1/(2rl) und ungeradzahlige Vielfache davon mit entgegengesetzter Phase zu den beiden Eingängen von jedem der Addierer

23 und 24. Bezüglich der oben erwähnten Frcqucnzkomponentensignale wird in den Addierern 23 und 24 im wesentlichen eine Subtraktion ausgeführt. In den Ausgangssignalen der Addierer sind daher die Komponenten der oben erwähnten Frequenz beträchtlich gedämpft.

Für den Fall, daß die Übersprechschaltungen 27 und 28 lediglich die Frequenzgangschallungcn 29 und 32 sowie die Verzögerungsschaltungen 30 und 33 enthalten, zeigen die Durchlaß- oder Übertragungscharaklcristiken der Eingangsanschlüsse 21 und 22 und der Ausgangsanschlüsse 25 und 26 große Einbrüche in bezug auf Eingangssignale derselben Phase und desselben Pegels bei Frequenzen, die durch (2n— l)/(2r 1) dargestellt werden (wobei η eine positive ganze Zahl ist), wie es in der F i g. 5 durch eine aus unterbrochenen Linien gebildete Kurve I dargestellt ist Die Folge davon ist, daß in den an den Ausgangsanschlüssen 25 und 26 auftretenden Ausgangssignalen Komponenten der Frequenzen (2/7— l)/(2r l)stark gedämpft oder geschwächt sind.

Nach der Erfindung sind die Kammfilter 31 und 34 in den Übersprechschaltungen 27 und 28 vorgesehen. Diese Kammfilter 31 und 34 haben Kammfiltercharakteristiken, die im wesentlichen dem Verlauf der Kurve I in der F i g. 5 ähnlich sind und daher Einbrüche bei Frequenzen (2/1—l)/(2rl) aufweisen. Die Komponenten der Frequenzen (2n— l)/(2r 1) der Signale, die von den Kammfiltern 31 und 34 den Addierern 23 und 24 zugeführt werden, sind daher entsprechend gedämpft. Selbst wenn nun Signale derselben Phase und desselben Pegels den Eingangsanschlüssen 21 und 22 zugeführt werden, sind die Komponenten der Frequenzen (2n— l)/(2r 1), die in bezug auf die Signale der Eingangsanschlüsse 21 und 22 mit entgegengesetzten Phasen von den Übersprechschaltungen 27 und 28 den Addierern 23 und 24 zugeführt werden, derart gedämpft, daß im wesentlichen eine Subtraktion dieser Frequenzkomponenten nicht ausgeführt wird.

Die Übertragungscharakteristik zwischen den Ein-

gangsiinschlUsscn 21 und 22 und den Ausgangsanschlüs sen 25 und 26 wird daher so, wie es in der F i g. 5 durcr die vollausgezogene Kurve Il dargestellt ist. Diese Kur ve Il hat im wesentlichen keine Einbrüche und verlauf' ^ri daher etwa eben. An den Ausgangsanschlüsscn 25 unc 26 kann man daher gute binauralc Signale abnehmen bei denen auch Komponenten mit den speziellen Frequenzen (2n— l)/(2r 1) vorhanden sind.

Eine Abwandlung des in der F i g. 2 dargestellten Aus

führungsbcispiels ist als Blockschaltbild in der Fig.f gezeigt. In den F i g. 2 und 6 sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen. In Übcrsprcchschaltungen 41 und 42 werden die Ausgangssignalc der Frcqucnzgangschaltungen 29 und 32 einerseits über die Verzögerungsschaltungen 30 und 33 und andererseits über Widerstände 45 und 46 Addierstufen oder Addierern 43 und 44 zugeführt. Die Vcrzögerungsschallungeri 30 und 33, die Addierer 43 und 44 sowie die Widerstände 45 und 4* bilden hier ein Kammfilter mit ein

tcrcharakterislik, die Einbrüche bei Frequenzen (2/j-l)/(2r1)hat.

Die Schaltung nach der F i g. 6 liefert daher binaurale Signale, wobei eine ähnliche Übertragungscharakteristik entsteht, wie sie in der F i g. 5 durch die vollausgezo- gene Kurve Il dargestellt ist. Die Addierer 43 und 24 sowie die Addierer 44 und 23 kann man durch Einzcladdiercr ersetzen, die jeweils die Funktionen von zwei Addif >crn haben.

Eine Ausführungsform einer tatsächlich ausgcbilde-

jo ten Signalverarbeitungsschaltung entsprechend dem in der I-' i g. 6 dargestellten Blockschaltbild ist in der F i g. 7 gezeigt. Die an den Eingangsa;uchlüssen 21 und 22 anliegenden Eingangssignalc werden den Basen von Transistoren O I und Q 10 zugeführt. Die an den Emittern dieser Transistoren auftretenden Signale gelangen zu den Frcquenzgangschaltungcn 29 und 32 und gleichzeitig über Widerstände R 1 und R 2 zu Schaltungspunkten

47 und 48. Die Frequenzgangschaltungcn 29 und 32 werden von Tiefpaßfilterschaltungcn (hohe Frequenzen dämpfende Schaltungen) mit Widerständen /73 und R 4 sowie Kondensatoren Cl und C2 dargestellt. Die Schaltungen 29 und 32 dämpfen die Eingangssignale im höheren Frequenzbereich, und zwar in einer Weise, wie es etwa in der Fig.3 angedeutet ist. Die Charakteristik der Frequenzgangschallungen 29 und 32 kann man durch Verwendung von Induktivitätskomponenten dem in der Fig.3 dargestellten Frequenzgang noch besser anpassen.

Die am Ausgang der Schaltungen 29 und 32 auflre-

tenden Signale werden den Basen von Transistoren Q 2 und Q 11 zugeführt Die an den Emittern der Ti ,Ansistoren Q 2 und Q 11 erscheinenden Signale gelangen über die Widerstände 45 und 46 zu den Schaltungspunkten 48 und 47. Die an den Kollektoren der Transistoren <?2 und Q11 auftretenden Signale werden über die Verzögcrungsschaltungcn 30 und 33 den Schaltungspunkten

48 und 47 zugeführt. Die Verzögerungsschaltungen 30 und 33 legen den Signalen eine Verzögerungszeit τ 1 (bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel 400 μ5) auf.

Die Verzögerungsschaltung 30 enthält mehrere Stufen (bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel sechs Stufen) aus l'ha.scnschicbcrschaltungen, die in Reihe gcschaltct sind und jeweils einen Transistor, einen Widerstand und einen Kondensator enthalten, beispielsweise die Transistoren 03, Q 4 usw, die Widerstände R 5, R 6 usw. und die Kondensatoren Ci, C4 usw. Die Verzögerungsschaltung 33 ist in ähnlicher Weise wie die Verzögerungsschaltung 30 aufgebaut und ist daher in der

F i g. 7 im einzelnen nicht dargestellt.

Am .Schaltungspunkt 47 werden das über den Widerstand R 1 vom Eingangsanschluß 21 zugeführte Signal und das vom Eingangsanschluß 22 stammende Signal, das die Frequenzgangschaltung 32 passiert hat und anschließend getrennt über die Vcrzögerungsschultung 33 und den Widerstand 46 zugeführt wird, addiert. Der Schiih^ngspunkt 47 entspricht daher den Addierern 23 und 44 der in der F i g. 6 gezeigten Schaltung. In ähnlicher Weise werden am Schaltungspunkt 48 diis über den Widerstand R 2 gelangte Eingangsssignal des Eingangsanschlusscs 22 und das vom Eingangsanschluß 21 stammende Signal, das die Frcqucnzgangschaltung 29 passiert hat und dann getrennt über die Verzögcrungsschaltung 30 und den Widerstand 45 zugeführt wird, addiert. Der Schaltungspunkt 48 entspricht daher den Addierern 24 und 43 in der Schaltung nach der F i g. 6.

Die an den Schaltungspunkten 47 und 48 auftretenden und durch Addition gewonnenen Signale werden von Transistoren Q9 und Q 12 verstärkt und dann als binaurale Signale den Ausgangsanschlüssen 25 und 26 zugeführt.

In der Fi g. 8 ist schematisch ein Fall dargestellt, bei dem binaurale Signale, die in der oben beschriebenen Weise gewonnen wurden, oder binaurale Signale, die von in einem Kunstkopf angeordneten Mikrofonen gewonnen wurden, Lautsprechern 51 und 52 zugeführt werden, die symmetrisch vor dem Zuhörer 10 angeordnet sind und Schall aussenden. Der von den Lautsprechern 51 und 52 ausgesendete binaurale Schall sollte getrc'-nt zum linken und zum rechten Ohr 10a und 106 des Zuhörers übertragen werden, und zwar nur über einen Übertragungsweg oder eine Übertragungscharakteristik Ci. wobei der Zuhörer als eine Hörsensation akustische Bilder 53 und 54 als binaurale Klänge orientieren könnte.

In Wirklichkeit wird aber der von den Lautsprechern 51 und 52 abgestrahlte Schall den Öhren 10.·/ und 10b des Zuhörers 10 über den Übertragungsweg bzw. die Übertragungscharakteristik Ci und zusätzlich über den Übertragungsweg bzw. die Übertragungscharakteristik Di als eine Übersprechkomponente übermittelt. Es ist daher von Vorteil, die Signalverarbeitung so vorzunehmen, daß dem Signal, das den Lautsprechern 51 und 52 zugeführt wird, vorher Signale hinzugefügt werden, die die Übersprechkomponente auslöschen, die über.die Übertragungscharakteristik Di zu den Ohren des Hörers übermittelt wird. Ein zweites Ausführungsbeispiel einer Signalverarbeitungsschaltung nach der Erfindung, bei der den binauralen Signalen vorher Signale hinzuaddiert werden, die die erwähnten Übersprechkomponenten auslöschen, und bei der eine gute Übermittlungsoder Übertragungscharakteristik vorhanden ist, ist in der F i g. 9 dargestellt. Bei der in der F i g. 9 gezeigten Schaltung werden binaurale Signale, die von der Signalverarbeitungsschaltung des ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieis gewonnen werden, oder binauraie Signale, die von in einem Kunstkopf angeordneten Mikrofonen gewonnen werden, Eingangsanschlüssen 61 und 62 zugeführt und dann an Subtrahierstufen oder Subtrahierer 63 und 64 gelegt. Die Ausgangssignale der Subtrahierer 63 und 64 werden Frequenzgangeigenschaften erteilenden Schaltungen 67 und 70 in Übersprechschaltungen 65 und 66 zugeführt.

Die Frequenzgangschaltungen 67 und 70 haben Frequenzgänge, die beispielsweise dem in der F i g. 3 dargestellten Frequenzgang entsprechen. Obwohl dieser Frequenzgang sich in Abhängigkeit von den Winkelpositioncn der Lautsprecher 51 und 52 ändern kann, entspricht er für einen Winkel von 45° dem in der F i g. 3 gezeigten Frequenzgang. Die Ausgangssignale der Frequcnzgangschaltungen 67 und 70 werden Verzögerungsschaltungen 68 und 71 zugeführt, die den Signalen eine Verzögcrungs/eii von r2 verleihen. Die von den Verzögerungsschaltungen 68 und 71 verzögerten Signale passieren dann Kammfilter 69 und 72, die einen wesentlichen Teil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung darstellen. Die Ausgangssignale der Kammfilter 69 und 72 werden in der gezeigten Weise den Subtrahierern 64 und 63 zugeführt.

Bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Übertragungscharakteristik Ci zu I ge-

wählt. Die Übertragungscharakteristiken der Cbersprechschaltungen 65 und 66 werden mit,de.r oben erwähnten Frequenzcharakteristik Di belegt. Das Signal vom Eingangsanschluß 62, dem die Ubertragurigscfyarakteristik Di gegeben wurde, wird im Subtrahierer 63 von dem Signal des Eingangsanschlusses 61 subtrahiert. In ähnlicher Weise wird vom Signal des Eingängsanschlusses 62 im Subtrahierer 64 das Signal vom Eingangsanschluß 61 subtrahiert, dem die Übertragungscharakteristik Di gegeben wurde. Folglich treten an den Ausgangsanschlüssen 73 und 74 Signale auf, die von den Ausgängen der Subtrahierer 63 und 64 stammen und von denen zuvor die Übersprechkomponente subtrahiert worden ist.
Wenn die an den Ausgangsanschlüssen 73 und 74 au'ftretenden Signale den Lautsprechern 51 und 52. die in der F i g. 8 dargestellt sind, zugeführt werdeh, enipfängt der Zuhörer 10 den von den Lautsprechern ausgesendeten Schall über die Übertragungscharakteristiken Ci und Di und empfindet diesen Schall in einer solchen Weise, als ob akustische Bilder an den Stellen 53 und 54 orientiert wären.

Die bekannte Schaltungsanordnung hat einen Aufbau gehabt, bei dem die Kammfilter 69 und 72 in den Übersprechschaltungen 65 und 66 nicht vorhanden waren.

Die Ausgangssignale der Verzögerungsschaltungen 68 und 71 wurden den Subtrahierern 63 und 64 direkt zugeführt. Wenn unter diesen Umständen Signale derselben Phase und derselben Amplitude den Eingangsanschlüssen 61 und 62 zugeführt werden, gelangen bezüglich der

Komponenten mit den Frequenzen (2n—i)/(2r.2) zu den beiden Eingängen der Subtrahierer 63 und 64 Signale entgegengesetzter Phase, so daß im Ergebnis die Subträhierer 63 und 64 eine Addition ausführen. Die Folge davon ist, daß bei den Signalen.die an.den Aus-

gangsanschlüssen 73 und 74 erscheinen, die Komponenten der Frequenzen (2/j—ij/(2r2) beträchtlich erhöht sinti.

Im Falle des beschriebenen bekannten Schaltungsaufbaus weist daher die Signalübertragungscharakteristik zwischen den Eingangsanschlüssen 61 und 62 und den Ausgangsanschlüssen 73 und 74 große Spitzen bei den Frequenzen (2n—l)/(2r2) auf, wie es in der Fig. 10 durch eine ausgezogene Kurve I dargestellt ist

Demgegenüber sind bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung die Kammfilter 69 und 72 in den Übersprechschaltungen 65 und 66 vorgesehen. Diese Kammfilter 69 und 72 haben Kammfiltercharakteristiken, wie es in der F i g. 10 durch eine als unterbrochene Linie dargestellte Kurve II gezeigt ist Es treten daher Einbrüche bei den Frequenzen (2n—l)/(2r2) auf. Folglich werden die Komponenten der Frequenzen (2n—1)/(2r2) der Signale, die von den Verzögerungsschaltungen 68 und 71 den Subtrahierern 64 und 63

zugeführt werden, von den Kammfiltern 69 und 72 gedämpft. Selbst wenn somit Signale derselben Phase und derselben Amplitude den Eingangsanschlüsscn 61 und 62 zugeführt werden, befinden sich die Komponenten der Frequenzen (2n— l)/(2r 2), die den Subtrahieren! 63 und 64 von den Übersprechschallungcn 65 und 66 in bezug auf die Signale von den Eingangsanschlüsscn 61 und 62 mit entgegengesetzter Phase zugeführt werden, in einem gedämpften Zustand. Folglich kann ejne Addition dieser Frequenzkomponenten nicht ausgeführt werden.

Im Ergebnis stellt sich somit zwischen den Eingangsanschlüssen 61 und 62 und den Ausgangsanschlüssen 73 und 74 eine Übertragungscharakteristik ein, die in der Fig. 10 durch eine vollausgezogene Kurve III dargestellt ist und im wesentlichen ohne Spitze eben verläuft. An den Ausgangsanschlüssen 73 und 74 werden daher Signale zur Verfügung gestellt, die von Lautsprechern abgestrahlt werden können und in denen Komponenten mit den besonderen Frequenzen (2n— iy(2r 2) nicht besonders verstärkt auftreten und die Übersprechkomponenten zwischen den Lautsprechern und den beiden Ohren des Zuhörers bereits von vornherein ausgelöscht worden sind.

Eine Modifikation des in der Fig.9 dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird an Hand der F i g. 11 erläutert. In den F i g. 9 und 11 sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen. In den Übersprechschaltungen 81 und 82 werden die Ausgangssignale der Frequenzgangschaltungen 67 und 70 Addierstufen oder Addierern 83 und 84 zum einen über die Verzögerungsschaltungen 68 und 71 und zum anderen über Widerstände 85 und 86 zugeführt. Die Vcrzögerungsschaitungen 68 und 71,die Addierer 83 und 84 und die Widerstände 85 und 86 bilden im wesentlichen Kammfilter, die eine Kammfiltercharakteristik aufweisen, bei der bei den Frequenzen (2n— l)/(2r2) Einbrüche Vorhänden sind.

Es ist daher auch möglich, mit einer Schaltungsanordnung, die im wesentlichen entsprechend der Darstellung nach der F i g. 11 ausgebildet ist, binaurale Signale zu gewinnen, die eine Übertragungscharakteristik entsprechend der in der F i g. f0 dargestellten vollausgczogcnen Kurve III haben und in denen Übersprechkomponenten bereits von vornherein ausgelöscht worden sind. Als Modifikation kann man in dieser Schaltung anstelle der Subtrahierer 63 und 64 Addierer verwenden und in den Übersprechschaltungen Umkehrglieder vorsehen.

Eine Ausführungsform einer tatsächlichen Signalverarbeitungsschaltung, die eine weitere Modifikation der in der F i g. 11 als Blockschaltbild dargestellten Schaltung ist, kann man der Fig. 12 entnehmen. Bei dieser Schaltung werden die an den Eingangsanschlüssen 61 und 62 anliegenden Eingangssignale den Basen von Transistoren Q2\ und ζ) 26 zugeführt Die an den Emittern dieser Transistoren ζ) 21 und O 26 erscheinenden Signale gelangen über Schaltungspunkte 87 und 88 zu den Basen von Transistoren Q 22 und Q 27. Die an den Emittern dieser Transistoren Q22 und Q27 auftretenden Signale werden Transistoren Q 25 und <?30 zugeführt und erscheinen dann an den Ausgangsanschlüssen 73 und 74.

Die Signale, die an den Kollektoren der Transistoren Q 22 und Q 27 auftreten und deren Phase umgekehrt worden ist, werden zum einen über die Widerstände 85 und 86 Schaitungspunkien 89 und 9G und zum anderen über die Verzögerungsschaltungen 68 und 7i den Schaltungspunkten 89 und 90 zugeführt. Diese Schaltungs- punktc 89 und 90 entsprechen den Addierern 83 und 84 in der in der Fij. 11 gc/.cigicn Schaltung. Die Vcr/ögerungsschiiltungen 68 und 71 enthalten zweistufige Phascnschicbcrschaltungcn mit Transistoren (?23 und <?24

ϊ sowie mit Transistoren <?28 und (?29. Die Frequenzgangschultungcn 67 und 70 sind bei diesem Ausführungsbeispiel weggelassen worden, um den Schaltungsaurbau zu vereinfachen.

Die an den Schaltungspunkten 89 und 90 auftretcn-

den Signale werden über Widerstände RW und /? 12 den Schaltungspunkten 88 und 87 zugeführt und dort den Eingangssignulcn von den Eingangsanschlüsscn 62 und 61 hin/.uaddiert. Da die Signale von den Schaltungspunkten 89 und 90 in bezug auf die Eingangssignal der Transistoren Q22 und (?27 in ihrer Phase umgekehrt worden sind, wird an den Additionspunkten 88 und 87 in Wirklichkeit eine Signalsubtraktion vorgenommen.

Ein in der Fig. 13 dargestelltes drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung isl eine Signalverarbeitungs- schaltung, die eine Kombination aus den Schaltungen nach der F i g. 2 und 9, also eine Kombination des ersten und /.weiten Ausführungsbcispicls der Erfindung darstellt. In den Fig.2, 9 und 13 sind gleiche Teile mit denselben Bezugs/eichen verschen. Wenn diesem drit ten Ausführungsbeispiel der Erfindung monauralc Si gnale, die keine akustische Bildorientierung haben, oder die stereophonen Signalkanäle über die Eingangsanschlüssc 21 und 22 zugeführt werden, treten an den Ausgangsanschlüssen 25 und 26, wie es an Hand der F i g. 2 erläutert worden ist, binaurale Signale auf, die eine akustische Bildorientierung ermöglichen. Weiterhin erscheinen an den Ausgangsanschlüssen 73 und 74, wie es in Verbindung mit der Fig. 9 erläutert worden ist. Signale, in denen die Übersprcchkomponenten bereits ausgelöscht worden sind.

Wenn man die Ausgangssignale der Ausgangsanschlüssc 73 und 74 den in der K i g. 8 dargestellten Lautsprechern 51 urid 52 zuführt, kann märi eine Wiedergabe von einer solchen Art erreichen, daß unter Verwendung eines monauralen Signals ohne akustische Bildorientierung oder eines Stcrcosignals beispielsweise an den Stellen 53 und 54 akustische Bilder orientiert werden können. Es wird also ein Schaltfeld ausgebildet, das weiter ausgedehnt als ein akustisches Schallfeld ist, das Ic- diglich von einem monauraicn Signal oder einem Stereosignal stammt, das den Lautsprechern 51 und 52 zugeführt wird.

In einer Signalverarbeitungsschaltung, die nicht die Kammfilter 31,34,69 und 72 enthält, weist die Übertra gungscharakteristik der gesamten Schaltung bei den Frequenzen (2n— \)I{2t\) Einbrüche und bei den Frequenzen (2/7— i )/(2r 2) Spitzen auf, wie es in der F i g. 14 durch die als unterbrochene Linie eingezeichnete Kurve I dargestellt ist. Im Gegensatz dazu ist die Übertra gungscharakteristik bei der nach der Erfindung ausge bildeten Gesamtschaltung im wesentlichen eben, wie es in der Fi g. 14 durch die vollausgezogene Kurve II dargestellt ist Dieser ebene Frequenzgang ist auf die Anwesenheil der Kammfilter 31, 34, 69 und 72 zurückzu- führen.

Das in der Fig. 13 dargestellte Ausführungsbeispiel kann man entsprechend der Darstellung nach der F i g. 15 modifizieren. Bei dieser Modifikation sind die in den F i g. 6 und 11 dargestellten Abwandlungen zu einer einzigen Schaltungsanordnung vereint worden, in den Fig.6, il und 15 sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen. Der Schaltungsaufbau und die Arbeitsweise der in den Fig. 13 und 15 dargestellten

Schaltungen folgen unmilielbar aus den vorsiehenden l'.rliiuterungen, so daß an dieser Stelle keine weiteren Ausführungen erforderlich sind.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

15

20

30

J5

40

45

50

55

60

b5

Claims

1 2 tungsschaltung zur Aufbereitung zweikanaliger stcreo- Patentansprüche: phoner Tonsignale gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

1. Signalverarbeitungsschaltung zur Aufbereitung Eine derartige Signalvenirbcitungsschallung ist aus zweikanaliger stereophoner Tonsignale, mit einer 5 der Druckschrift »Rundfunktechnische Mitteilungen«, Signalvereinigungsschaltung in jedem der beiden Jahrgang 19, 1975, Heft 3. Seiten !26 bis 128, bekannt. Tonkanäle, der außer dem seitengleichen Kanalein- Dort ist zur Umwandlung kopf- und kopfhörerbezogegangssignal auch Signalanteile aus dem gegenüber- ner oder sogenannter binauraler Signale (Kunstkopfsiliegenden Tonkanal über jeweils eine Übersprech- gnale) in zur Lautsprecherwiedergabe geeignete Signaschaltung zugeführt werden, und mit mindestens ei- io Ie in jedem der beiden Tonkanäle eine Addierstufe vorner Verzögerungsschaltung in jeder Übersprech- gesehen, der außer dem seitengleichen Kanaleingangsschaltung, die eine Verzögerungszeit r bewirkt, d a - signal auch das Ausgangssignal jeweils einer Oberdurch gekennzeichnet, daß in jeder Über- Sprechschaltung zugeführt wird, an der jeweils das Einsprechschaltung (27,28inFig.2;41.,42inFig.6;65, gangssignal des gegenüberliegenden Tonkanals liegt. 66 in Fig.9; 81, 82 in Fig. 11) Mittel (31, 34 in ta jede Obersprechschaltung enthält jeweils eine Verzö-F i g. 2; 43 bis 46 in F i g. 6; 69,72 in Fi g. 9; 83 bis 86 gerungsschaltung und ein Filter. Durch diese Vorkehin F i g. 11) enthalten sind, die eine Dämpfung der rungen soll sichergestellt werden, daß das linke bzw. Signalanteile bei solchen Frequenzen bewirken, die rechte Kunstkopfsignal bei der Wiedergabe durch Lautier) und ungeradzahlige Vielfache hiervon sind. Sprecher nur zum linken bzw. rechten Ohr des Hörers

2. Sign?Iverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1, 20 gelangt. Nachteilig ist allerdings, daß in den Ausgangssidadurch gekennzeichnet, daß die in jeder Ober- gnalen der beiden Addierstufen bei speziellen Frequensprechschaltung vorgesehenen Dämpfungsmittel je- zen störende Signalüberhöhungen auftreten.

weils ein Kammfilter (31, 34 in Fig.2; 69, 72 in Eine ähnliche Signalverarbeitungsschaltung ist aus

Fig.9) aufweisen, das eine Kamnufillercharakteri- der US-PS3236 949 bekannt. Dort werden zur Wieder-

stik mit Senken bei den genannten Frequenzen hat 25 gäbe der beiden Signale einer Stereotonaufzeichnung

3. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1, über zwei Lautsprecher für jeden Tonkanal jeweils eine dadurch gekennzeichnet, daß die in jeder Ober- Übersprechschaltmg (Lokalisierungsnetzwerk) mit eisprechschaltung enthaltenen Dämpfungsmittel je- ner Verzögerungsschallung und jeweils ein Addierer weils eine Addierstufe (43, 44 in F i g. 6; 83, 84 in verwendet, um die Aufmerksamkeit eines Zuhörers auf Fig. 11) aufweisen, die das Ausgangssignal der Ver- 30 eine besondere Phantomschallquelle zu richten. Auch zögerungsschaltung (30, 33 in F ig. 6; 68, 71 in hier treten in den Summensignalen störende Signalkom-Fig. 11) und das Ober einen Widerstand (45, 46 in ponentenauf.

Fig.6; 85, 86 in Fig. 11) geleitete Eingangssignal Zum anderen hat man eine Signalverarbeitungsschal-

der Verzögerungsschaltung addiert tung entwickelt, die aus gewöhnlichen monauralen Si-

4. Signalverarbeitungsscha'. ung nach einem der 35 gnalen oder stereophonen Kanalsignalen Signale erAnsprüche 1 bis 3 zur Umwandlung monauralcr Si- zeugt, die den kopf- und kopfhörerbezogenen oder sognale oder stereophoner Kanalsignale in kopf- und genannten binauralcn Signalen äquivalent sind. Eine kopfhörerbezogene (binaurale) Stcrcosignalc, da- derartige Signalvcrarbcilungsschaltung hat den Vorteil, durch gekennzeichnet, daß die in jedem der beiden daß es ohne die Verwendung cin^s Kunstkopfes mög-Tonkanäle vorgesehene Signalvereinigungsschal- 40 lieh ist, den Kunstkopfsignalcn gleichwertige Signale zu tung jeweils eine Addierstufc (23, 24) aufweist, der gewinnen. Bei dieser Signalvcrarbeitungsschaltung tredas seitengleiche Kanaleingangssignal und das Aus- ten jedoch bei speziellen Frequenzen große Einbrüche gangssignal der mit dem anderen K.analcingangssi- oder Senken auf, die sich störend bemerkbar machen, gnal gespeisten Übersprechschaltung (27,28; 41,42) Weiterhin ist eine .Signalvcrarbcilungsschaltung zugeführt werden (F ig. 2 und 6). 43 denkbar, die aus gewöhnlichen monauralen Signalen

5. Signalverarbeitungsschaltung nach einem der oder entsprechenden stereophonen Kanalsignalcn Si-Ansprüche 1 bis 3 zur Umwandlung kopf- und kopf- gnalc crzucgt, die über vom Hörer beabstandctc Lauthörerbezogener (binauraler) Stereosignalc in über Sprecher wiedergegeben werden. Eine solche Signalver-Lautsprecher wiederzugebende Signale, dadurch ge- arbcitungsschaltuitg könnte aus einer ersten und einer kennzeichnet, daß die in jedem der beiden Tonkanä- 50 nachgeschalteten zweiten Verarbeitungsschaltung auf-Ie vorgesehene Signalvereinigungsschaltung jeweils gebaut sein. Die erste Vcrarbcitungsschaltung würde eine Subtrahiei stufe (63,64) aufweist, der das seilen- aus den monauralen oder stereophonen Kanalsignalen gleiche Kanaleingangssignal und das Ausgangssi- kopfbezogene Signale erzeugen, und die zweite Verargnal der mit dem Ausgangssignal der anderen Sub- bcitungsschaltung würde aus den kopfbezogenen Sitrahierstufe gespeisten Übersprechschaltung (65,66; « gnalen die zur Lautsprecherwiedergabe geeigneten Si-81,82) zugeführt werden (F ig. 9 und II). gnalc liefern. Eine derart kombinierte Signalverarbei-

6. Signalverarbeitungsschaltung nach den Ansprti- tungsschaltung hätte aber angesichts ihres Aufbaus aus chen 4 und 5 zur Umwandlung monauralcr Signale mehreren Übersprechpfaden mit Verzögerungsschaloder stereophoner Kanalsignalc in über Lautsprc- tungcn sowie Addier- bzw.Subtrahierstufen sowohl stöcher wiederzugebende Signale, dadurch gekenn- 60 rende Überhöhungen als auch Senken.

zeichnet, daß die Schaltung nach Anspruch 5 der Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, cine Si-

Schaltung nach Anspruch 4 nachgcschaltet ist gnalverarbcitungsschaltung zur Aufbereitung zweika-

(Fig. 13und 15). naligcr stereophoner Tonsignale der gattungsgemäßen

Art derart weiterzubilden, dsiB in den beiden Kanalaus-

h¹} gangssignalen keine störenden Signalkomponcntcn auf-

irelcn.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kcnnzci-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Signalverarbei- chcn des Anspruchs 1 gelöst. Diese Lösung bietet den