DE2817777A1

DE2817777A1 - Signalverarbeitungsschaltung fuer binaurale signale

Info

Publication number: DE2817777A1
Application number: DE19782817777
Authority: DE
Inventors: Makoto Iwahara; Masao Kasuga; Toshinori Mori; Masaaki Sato; Kohji Seki; Nobuaki Takahashi
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1977-04-25
Filing date: 1978-04-22
Publication date: 1978-10-26
Also published as: DE2817777C2; GB1598746A

Description

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VICTOR COMPANY OF JAPAN, LTD., Yokohama-City, Japan

SignalVerarbeitungsschaltung für binaurale Signale

Die Erfindung bezieht sich auf eine Signalverarbeitungsschaltung für binaurale Signale und befaßt sich insbesondere mit einer Schaltungsanordnung, die in der Lage ist, Signale in einer solchen Weise zu verarbeiten, daß ein Signal, das keine Lokalisationsinformation enthält, zum Gewinnen von binauralen Signalen umgesetzt wird und das weiterhin eine Lokalisationsposition des Klangbildes willkürlich oder arbiträr verschoben wird.

Es ist ein sog. binaurales System bekannt, bei dem in einem Kunstkopf, der die Form eines menschlichen Kopfes hat, an den Stellen, wo sich die Ohren befinden, Mikrofone vorgesehen sind, um die dort auftretenden Schallereignisse aufzuzeichnen, und bei dem die auf diese Weise aufgezeichneten Schallereignisse über den betreffenden Ohren zugeordnete Hörer eines Kopfhörers wiedergegeben werden. Bei diesem binauralen System kann der Zuhörer die Schallereignisse oder Klänge so hören, als ob die Lage oder Position des akustischen Bildes mit der Position der tatsächlichen Schallquelle übereinstimmen würde.

Zum Gewinnen dieses binauralen Signals muß man, wie bereits erwähnt, einen Kunstkopf verwenden. Man hat bereits eine Signalverarbeitungsschaltung erdacht, mit der man aus üblichen monauralen Signalen oder aus Stereokanalsignalen Signale gewinnen kann, die im wesentlichen den binauralen Signalen elektrisch äquivalent sind. Diese Signalverarbeitungsschaltung zum Gewinnen von im wesent- . liehen binauralen Signalen macht die Verwendung eines Kunstkopfes überflüssig.

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Die bekannte Signalverarbeitungsschaltung dieser Art ist allerdings nicht in der Lage, die Lokalisationsposition des Klangbildes zu einer Position zu verschieben, die ein Zuhörer haben möchte. Bei dem erläuterten System mit dem Kunstkopf ist es zum Verschieben des Klangbildes oder Klangfeldes erforderlich, entweder die Schallquelle in bezug.auf den Kunstkopf zu bewegen oder den Kunstkopf in bezug auf die Schallquelle zu verschieben. Eine solche Bewegung oder Verschiebung ist jedoch äußerst mühsam.

Der Erfindiang liegt die allgemeine Aufgabe zugrunde, eine neuartige und nützliche Binauralsignalverarbeitungsschal timg zu sc^: -..Ti ■"'..

Die Erfindung hat sich insbesondere die Aufgabe gestellt, eine Binauralsignalverarbeitungsschaltung vorzusehen, die eine solche Signalverarbeitung ermöglicht, daß eine Lokalisationsposition des Klangbildes veranlaßt wird, sich in einer willkürlichen oder arbiträren Weise zu bewegen.

Eine BinauralsignalVerarbeitungsschaltung ist nach der Erfindung so ausgebildet, daß unter Verwendung verschiedener Schaltungen von einem Signal, das keine Lokalisationsinformation hat, eine Abstandsinformation und eine Richtungsinformation zwischen einer spezifischen Lokalisationsposition und einem Zuhörer in einem Raumbereich oder einer Raumfläche abgeleitet werden.

Die Erfindung wird im einzelnen an Hand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Positions- oder Lagebeziehung zwischen einer einzelnen Schallquelle und einem Zuhörer,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Beispiels einer bekannten BinauralsignalVerarbeitungsschaltung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer nach der Erfindung ausgebildeten BinauralsignalVerarbeitungsschaltung,

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer nach der Erfindung ausgebildeten Binauralsignalverarbeitungs schaltung,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels einer nach der Erfindung ausgebildeten BinauralsignalVerarbeitungsschaltung,

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels einer nach der Erfindung ausgebildeten Binauralsignalverarbeitungsschaltung,

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines im einzelnen dargestellten Teils des Blockschaltbilds nach der Fig. 6,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht von unten auf ein Beispiel einer Klangbildposition-Steuervorrichtung,

Fig. 9 ein Blockschaltbild eines Teils einer Ausführungsform einer Steuersignalerzeugungsschaltung zur Klangbildlokalisation,

Fig. 10 und 11 Blockschaltbilder von Schaltungen zum Gewinnen eines Steuersignals aus dem Ausgangssignal des in der Fig. 9 gezeigten Blockschaltbilds,

Fig. 12 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer Steuersignalerzeugungsschaltung zur Klangbildlokalisation,

Fig. 13 eine Schemadarstellung zur Erläuterung einer Winkeidetekti on,

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Fig. 14 eine schematische Darstellung zur Erläuterung geteilter Abschnitte zur Bereichsbewegung einer Klangbildposition-Steuervorrichtung,

Fig. 15 ein Schaltbild einer verbesserten Modifikation eines Spannungsvergleichers in einer Quadrantende tekti ons schaltung,

Fig. 16a und 1β3 grafische Darstellungen zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Eingangs- und Ausgangsspannung eines Spannungsvergleichers,

Fig. 17 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Hystereseeigenschaft der Ausgangsspannung in bezug auf Quadranten, in denen ein Stock beweglich ist,

Fig. 18 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer Schaltanordnung,

Fig. 19 eine grafische Darstellung, die eine Änderung im Pegel des Ausgangssignals der in der Fig. 18 gezeigten Schaltung darstellt, und

Fig. 20 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform einer Schaltanordnung.

Zum besseren Verständnis des Prinzips einer Signalverarbeitungsschaltung der betrachteten Art wird zunächst die Beziehung zwischen einer Schallquelle und einem Zuhörer erläutert.

Entsprechend der Darstellung nach der Fig. 1 vernimmt ein Zuhörer M den Klang oder das Schallereignis, das eine Schallquelle S unter einem Versetzungswinkel θ gegenüber der Geradeaus- oder Vorwärtsrichtung des Zuhörers M und in einem Abstand r vom Zuhörer M an einen Raum aussendet.

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Unter der Annahme, daß die Übertragungscharakteristik von der Schallquelle S zum linken Ohr des Zuhörers M mit hL(t; O, r) bezeichnet wird, die Übertragungscharakteristik von der Schallquelle S zum rechten Ohr des Zuhörers mit hR(t; Θ, r) und das Schallquellensignal x(t) genannt wird, kann man die Signale eL(t) und eR(t), die am Eingang des linken und rechten Ohres des Zuhörers M auftreten, durch die folgende Gleichung wiedergeben, und zwar unter Anwendung der mathematischen Technik der Faltungsintegration:

eL(t)l _x(t) eR(t)|

hL (t; Θ, r) hR (t; Θ, r)

(D

Wenn man die Ausgangssignale der Signalverarbeitungsschaltung mit SL(t) und SR(t) bezeichnet, ist die durch die folgende Gleichung beschriebene Bedingung zu erfüllen:

[sR(t)

₌ feL(t) ~~ [eR(t)

(2)

Wenn man die Gleichung (2) in die Gleichung (1) einsetzt, erhält man die folgende Gleichung:

SL(t) |SR(t)

_{= X}(t)

hR (t; θ, r)J Die Gleichung (3) kann wie folgt beschrieben werden:

(3)

SR(t)J

; θ, r)

hR(t; Θ, r)/hL(t; Θ, r)

Dabei ist der Ausdruck (hR (t; Θ, r) / hL (t; Θ, r) eine charakteristische Differenz zwischen den beiden Ohren, die man durch eine akustische Druckdifferenz oder Zeitdifferenz ausdrücken kann.

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- ίο -

Als Signalverarbeitungsschaltung zum Gewinnen der binauralen Signale SL(t) und SR(t), wie sie durch die Gleichung (4) ausgedrückt sind, kann man eine in der Fig. 2 dargestellte bekannte Schaltungsanordnung verwenden.

Ein einziges Schallquellensignal x(t), das keine Lokalisationsinformation hat, gelangt über einen Eingangsanschluß 11 zu einem Abschwächer oder Dämpfungsglied 12, das eine Dämpfung entsprechend einem Betrag vorsieht, der dem Abstand r entspricht. Das auf diese Weise gedämpfte Signal wird dann an ein Filter 13 gelegt, um eine vorbestimmte Frequenzcharakteristik vorzusehen. Das Ausgangssignal des Filters Ό v/irö als das binaurale Signal SL(t) mit der Charakteristik hL (t; 3, r) einem Ausgangsanschluß 17 zugeführt.

Darüberhinaus wird das Ausgangssignal des Filters aufeinanderfolgend einem Dämpfungsglied 14, einem Filter und einer Verzögerungsschaltung 16 zum Bereitstellen einer bestimmten Verzögerungszeit zugeführt, so daß das Signal die Charakteristik (hx?.(tj Θ, r) / hL(t; Θ, r)) annimmt. Das resultierende Signal tritt als das binaurale Signal SR(t) an einem Ausgangsanschluß 18 auf.

Da das Klangbild an einer Position lokalisiert ist, die durch einen Abstand r und einen Winkel θ nach der Fig. 1 bestimmt ist, nuß das am rechten Ohr empfangene binaurale Signal eR(t) im Vergleich zu dem am linken Ohr empfangenen binauralen Signal eL(t) in der Verzögerungsschaltung 16 verzögert v/erden. Wenn das Klangbild näher beim rechten Ohr des Zuhörers M angeordnet x^äre, müßte das vom linken Ohr empfangene binaurale Signal eL(t)' im Vergleich zu dem am rechten Ohr empfangenen binauralen Signal eR(t)' mehr verzögert werden. Folglich würde dann das binaurale Signal eL(t)' am Ausgangsanschluß 18 und das an-

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dere binaurale Signal eR(t)' am Ausgangsanschluß 17 abgenommen werden.

Wenn der Zuhörer die oben erläuterten binauralen Signale SL(t) und SR(t) über einen Kopfhörer an seinem linken bzw. rechten Ohr wahrnimmt, hört er die Signale so, als ob das Klangbild an der Position lokalisiert wäre, die durch den Winkel θ und den Abstand r nach der Fig. 1 bestimmt ist.

Die bekannte Signalverarbeitungsschaltung hat somit nicht die Fähigkeit, die Position der Klangbildlokalisation zu einer gewünschten Position zu verschieben.

Nach der Erfindung wird diese Schwierigkeit überwunden, und im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.

Entsprechend der Darstellung nach der Fig. 3 wird ein Signal x(t) ohne irgendeine Lokalisationsinformation an einen Eingangsanschluß 21 gelegt und veranlaßt, aufeinanderfolgend durch einen spannungsgesteuerten Abschwächer oder ein spannungsgesteuertes Dämpfungsglied (VCA) 22 in Form einer variablen Dämpfungsschaltung und durch ein variables Filter 23, beispielsweise in Form eines spannungsgesteuerten Filters, zu laufen, so daß dem Signal die Charakteristik hL(t; Θ, r) verliehen wird. Das am Ausgang des variablen Filters 23 auftretende Signal wird zum einen einem Schalter 24 als das binaurale Signal SL(t) und zum anderen einem spannungsgesteuerten Dämpfungsglied 25 zugeführt, wo es einer geeigneten Dämpfung unterzogen wird. Vom Ausgang des Dämpfungsglieds 25 gelangt dann das Signal aufeinanderfolgend zu einem variablen Filter 26 und einer variablen Verzögerungsschaltung 27, wobei dem Signal die Charakteristik hR(t; Θ, r) verliehen wird. Die variable oder einstellbare Verzögerungsschaltung 27 ist aus einer

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Verzögerungsanordnung mit Halbleiterbauelementen, wie einem Eimerkettenspeicher oder einem Ladungsverschiebeelement, aufgebaut, wobei die Verzögerungszeit in Abhängigkeit von einer Taktfrequenz verändert wird. Das Ausgangssignal der variablen Verzögerungsschaltung 27 wird als das binaurale Signal SR(t) einem Schalter 28 zugeführt.

Die Schalter 24 und 28 können zwischen zwei Kontaktpunkten a und b umschalten, und zwar in Abhängigkeit von einem Quadrantendetektionssignal von einer noch zu beschreibenden Anordnung 29 zum Erzeugen eines Steuersignals für die Klangt>ildlokalisation. Wenn beispielsweise das Klangbild an ein'-r Position orientiert sein soll, die gegenüber der Vorwärtsrichtung des Zuhörers nach links versetzt ist, werden die Schalter 24 und 28 so betätigt, daß der bewegliche Umschaltkontakt mit den Kontaktpunkten a verbunden ist. Die Signale SL(t) und SR(t) treten folglich an Ausgangsanschlüssen 30 und 31 auf, und werden dann den an den Ohren des Zuhörers M anliegenden Wandlern 32 und 33 eines Kopfhörers zugeführt. Wenn das Klangbild an einer Position lokalisiert sein soll, die gegenüber der Vorwärtsrichtung des Zuhörers nach rechts versetzt ist, werden die Schalter 24 und 28 so betätigt, daß der bewegliche Kontakt mit den Kontaktpunkten b in Berührung steht. Dies geschieht wieder in Abhängigkeit von dem Quadrantendetektionssignal. Das dem Schalter 24 zugeführte Signal gelangt jetzt zum Wandler 33, wohingegen das dem Schalter 28 zugeführte Signal zum Wandler 32 gelangt.

Die Schaltungsanordnung zum Erzeugen des Steuersignals für die Klangbildlokalisation enthält eine Klangbildposition-Steuervorrichtung 34 und eine Steuersignal-Umsetzerschaltung 35. Ein Klangbildposition-Informationssignal tritt am Ausgang der Klangbildposition-Steuervorrichtung auf und wird der Steuersignal-Umsetzerschaltung 35 zuge-

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führt, wo es in Steuersignale C1 bis C5 umgesetzt wird, deren Pegel oder deren Frequenz von der Klangbildpositionsinformation abhängt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Steuersignalen C1 bis C4 um Gleichspannungen, die dazu dienen, den Dämpfungsbetrag der spannungsgesteuerten Dämpfungsglieder 22 und 25 und die Frequenzcharakteristik der variablen Filter 23 und 26 einzustellen. Bei dem Steuersignal C 5 handelt es sich um ein Schwingfrequenzsignal, das am Ausgang eines spannungsgesteuerten Oszillators auftritt und als Taktsignal der Verzögerungsschaltung 27 zugeführt wird, um dort die Verzögerungszeit einzustellen.

Die Transfercharakteristiken hL(t; Θ, r) und hR(t; Θ, r) werden somit in Abhängigkeit von den Steuersignalen C1 bis C5 geändert. Folglich werden den Wandlern 32 und 33 binaurale Signale zugeführt, die in der Lage sind, die Position der Klangfeldlokalisation auf eine gewünschte Position in einem Klangfeldraum kontinuierlich zu verschieben.

In der Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer nach der Erfindung ausgebildeten Schaltungsanordnung dargestellt. Dabei sind Teile, die Teilen nach der Fig. -3 entsprechen, mit denselben Bezugszahlen versehen. Eine Einzelbeschreibung dieser Teile kann entfallen.

Eine variable Dämpfungsschaltung 22a enthält einen Analogschalter 41 und mehrere Dämpfungsglieder 42a, 42b, .... 42n, die alle einen unterschiedlichen Däapfungsgrad haben. Der Analogschalter 41 kann in Abhängigkeit vom Steuersignal C1 so geschaltet werden, daß das Eingangssignal x(t) einem ausgewählten Dämpfungsglied der Dämpfungsglieder 42a bis 42n zugeführt wird. Auf diese Weise ist es möglich, den Dämpfungsgrad der variablen Dämpfungsschaltung 22a zu ändern bzw. einzustellen. Eine variable Filter-

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schaltung 23a enthält einen Analogschalter 43, der in Abhängigkeit vom Steuersignal C2 so geschaltet werden kann, daß er das Ausgangssignal der variablen Dämpfungsschaltung 22a einem ausgewählten Filter einer Vielzahl von Filtern 44a, 44b, .... 44n zuführt, die unterschiedliche Filtercharakteristiken haben. Eine variable Dämpfüngsschaltung 25a enthält einen Analogschalter 45, der in Abhängigkeit vom Steuersignal C3 geschaltet wird, und Dämpfungsglieder 46a, 46b, .... 46n, die alle einen unterschiedlichen Dämpfungsgrad haben und von dem Analogschalter 45 selektiv in den Signalpfad eingeschaltet werden können. Eine variable Filterschaltung 26a enthält einen .Analogschalter 47, der vom Steuersignal C4 geschaltet wird, und eine Vielzahl von Filtern 48a, 48b, .... 48n, die alle eine unterschiedliche Filtercharakteristik haben und von dem Analogschalter 47 selektiv in den Signalpfad eingeschaltet werden können. Eine variable Verzögerungsschaltung 27a enthält einen Analogschalter 49, der in Abhängigkeit vom Steuersignal C5 geschaltet wird, und Verzögerungsschaltungen 50a, 50b, .... 5On, die alle eine unterschiedliche Verzögerungszeit haben und von dem Analogschalter 49 selektiv in den Signalpfad eingeschaltet werden können.

Das Ausgangssignal der variablen Filterschaltung 23a und das Ausgangssignal der variablen Verzögerungsschaltung 27a werden über Ausgangsanschlüsse 51 und 52 den Schaltern 24 und 28 zugeführt. Die Analogschalter 41, 43, 45, 47 und 49 sind so ausgebildet, daß sie von Binärcodes betätigt werden können. Die Steuersignale C1 bis C5 sind Signale, die durch Binärcodes ausgedrückt werden.

Anstelle der genannten Analogschalter kann man auch Drehschalter verwenden, die von Hand bedient v/erden können. In diesem Fall kann die Schaltungsanordnung 29 weggelassen werden.

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In der Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung gezeigt, das als Vielkanalsignalsystem ausgebildet ist. SignalVerarbeitungsschaltungen 61-1, 61-2 und 61-3, die jeweils in ähnlicher Weise wie die den Schaltern 24 und 28 vorausgehende Schaltung nach der Fig. 3 ausgebildet sind, erhalten ein erstes, ein zweites und ein drittes Kanalsignal, und zwar jeweils an Eingangsanschlüssen 21-1, 21-2 und 21-3. Die Signale, die an Ausgangsanschlüssen 51-1, 51-2 und 51-3 der Schaltungsanordnungen 61-1, 61-2 und 61-3 auftreten, werden in einem. Mischer 62 gemischt und dann einem Ausgangsanschluß 64 zugeführt. Die anderen Signale, die an Ausgangsanschlüssen 52-1, 52-2 und 52-3 der Schaltungsanordnungen 61-1, 61-2 und 61-3 auftreteny werden in einem Mischer 63 gemischt und dann einen Ausgangsanschluß 65 zugeführt. Die an den Ausgangsanschlüssen 64 und 65 auftretenden Ausgangssignale gelangen dann zu den Schaltern 24 und 28. Es sei bemerkt, daß die Anzahl der Signalkanäle auf drei nicht beschränkt ist. .

Wenn der Zuhörer M die an den Ausgangsanschlüssen der Mischer 62 und 63 auftretenden binauralen Signale SxL(t) und SxR(t) über Kopfhörer hört, vernimmt er sie so, als ob drei Klangbilder als ein Hörereignis an Positionen lokalisiert wären, die innerhalb eines Klangfeldes verschoben werden können.

Unter der Annahme, daß die Auögangssignale der Signalverarbeitungsschaltung gleich SL(t; Θ, r) und SR(t;9, r) sind und daß in die Gleichung (3) ein Konzept der Standardisierung des Abstands r zwischen dem Zuhörer M und der Schallquelle unter Verwendung eines Standard- oder Normalabstands Tq eingeführt wird, kann man die Gleichung (3) wie folgt schreiben:

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>8 17777

SL(t; θ, r) = x(t) ^- hL(t; Θ, r_Q) ■ SR(t; Θ, r) = x(t) & hR(t; Θ, r_Q)

Wenn man weiterhin den Schaltungsaufbau in Betracht zieht, kann die Gleichung (5) wie folgt wiedergegeben werden:

SL(t; Θ, r) = x(t) ^- * M.(t; 9, r_Q) ...(6-1)

SRCtjO, r) - x(t) ^hL(t;Q

hL(t;9, r₀) hR(t;9,r_o)/hL(tj9,r_o)

;9, r₀) ...(6-2)

In den Gleichungen (6-1) und (6-2) stellt der Term eine sich in Abhängigkeit von der Änderung des

Abstands ändernde Größe der Übertragungscharakteristik von der Schallquelle S zxm Eingang des der Schallquelle nächsten Ohres des Zuhörers dar. Signale, die diesem Term entsprechen, können durch das Dämpfungsglied und das Filter erhalten werden. Für den Fall, daß r größer als 2m ist, erhält man eine sog. Charakteristik der quadratischen Abschwächung, bei der der Pegel umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands oder der Entfernung geschwächt wird. Aus diesem Grunde kann man die Schaltung zum Gewinnen des obigen Signals lediglich aus dem Dämpfungsglied aufbauen.

hR(t;9, r) / hL(t;9, r)

Der Term ( ;

hR(t;ö, v_Q)/ hL(t;9, r_Q)

der Gleichung (6-2) ist eine sich ändernde Größe der sog. Charakteristiken der Differenz zwischen den beiden Ohren infolge der Änderung des Abstands und kann durch die akustische Druckdifferenz und Zeitdifferenz dargestellt werden. Die Zeitdifferenz ändert sich allerdings im allge-

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meinen wenig, so daß das Signal der Übertragungscharakteristik, das diesem Term entspricht, durch das Dämpfungsglied und das Filter erhalten werden kann. Wenn der Abstand r größer als 2m ist, wird die durch diesen Term dargestellte Übertragungscharakteristik gleich 1, so daß dann dieser Term vernachlässigt werden kann.

Als nächstes wird an Hand der Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel der Signalverarbeitungsschaltung erläutert, das in der Lage ist, die oben beschriebene Übertragungscharakteristik zu verwirklichen. Teile der Fig. 6, die Teilen der Fig. 3 entsprechen, sind mit denselben Bezugszahlen versehen. Eine Einzelbeschreibung dieser Teile entfällt.

Ein Signal, das nach Durchlaufen des variablen Dämpfungsglieds 22 und des variablen Filters 23 am Ausgang des Filters 23 auftritt und dem die Charakteristik

( ) verliehen wurde, wird einem Schalter 71 nj-i^T;,y, Vq)

zugeführt. Ein Signal, das darüberhinaus das variable Dämpfungsglied 25 und das variable Filter 26 durchlaufen hat und dem somit die Charakteristik

) fliehen worden ist, erscheint am Ausgang des Filters 26 und wird dem Schalter zugeführt.

Die Schaltungen mit dem oben erläuterten Aufbau bilden zusammen eine erste Signalumsetzerschaltung 72, die geeignet ist, dem Eingangssignal die Abstandsinformation der Klangbildlokalisationsposition mitzuteilen.

Der Kanalschalter 71 ist so ausgebildet, daß er in Abhängigkeit von dem Steuersignal C5 die Signale an den Ausgängen der variablen Filter 23 und 26 zu einer Schaltung einer Gruppe von zweiten Signalumsetzerschaltungen 73-1,

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73-2 und 73-3 umschalten kann, die in der Lage sind, den zugeführten Signalen vorbestimmte Lokalisationsrichtungsinformation mitzuteilen. Hier wird die Übertragungscharakteristik, bei der ein Abstand r zwischen der Klangbildlokalisationsposition und dem Zuhörer veranlaßt wird, sich in Abhängigkeit von dem Steuersignal der Klangbildlokalisation-Steuersignalerzeugungsanordnung 29 zu ändern, dem oben erwähnten Signal verliehen, das von dem variablen Filter 23 und 26 geliefert wird.

Unter den AusgangsSignalen der zweiten Signalumsetzerschaltungen 73-1 bis 73-3 werden die binauralen Signale, die zum linken Ohr des Zuhörers übermittelt werden sollen, einem Mischer 74 zugeführt, um dort gemischt zu v/erden, und die binauralen Signale, die zum rechten Ohr des Zuhörers übermittelt werden sollen, werden einem Mischer 75 zugeführt, um von diesem gemischt zu werden. Die Ausgangssignale der Mischer 74 und 75 treten an Ausgangsanschlüssen 76 und 77 auf, und zwar als binaurales Signal SXL(t;O, r) sowie SXR(t;9, r), die vom linken bzw. rechten Ohr des Zuhörers vernommen werden.

Wenn die gerade erläuterte Schaltung zur Ausbildung eines Mehrkanalsignalsystems herangezogen wird, kann die Signalverarbeitungsschaltung einen solchen strukturellen Aufbau haben, daß die Anzahl der ersten Signalumsetzerschaltungen 72 der Anzahl der vorgesehenen Kanäle entspricht und daß die Ausgangssignale der ersten Signalumsetzerschaltungen lediglich einer Gruppe der zweiten Signalumsetzerschaltungen 73-1 bis 73-3 zugeführt werden. In diesem Fall kann die Anzahl der Paare der zweiten Signalumsetzerschaltung eins sein, und es ist nicht erforerlich, daß die Anzahl der Anzahl der Kanäle entspricht. Weiterhin ist die Anzahl der zweiten Signalumsetzerschaltungen 73-1 bis 73-3 nicht auf drei beschränkt. Die zweiten Signalumsetzerschaltungen sind in Abhängigkeit von ihrer Notwendigkeit

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in den Richtungen zur Lokalisierung des Klangbildes vorgesehen.

Ein Ausführungsbeispiel der oben erwähnten Signalumsetzerschaltung 73-1 (73-2., 73-3) ist in der Fig. 7 gezeigt. Die Signale am Ausgang des Kanalschalters 71 gelangen über einen Eingangsanschluß 81 und einen Schalter

83 sowie über einen Eingangsanschluß 82 und einen Schalter 89 jeweils zu einer einzigen Signalverarbeitungsschaltung, die aus einer Vielzahl von Signalverarbeitungsschaltungen 84a bis 84n bzw. 85a bis 85n mit vorbestimmten unterschiedlichen Charakteristiken ausgewählt ist. Die Schalter 83 und

84 sind miteinander gekoppelt und werden in Abhängigkeit von einem Signal umgeschaltet, das einer Lokalisationsrichtung entspricht und von der Klangbildlokalisation-Steuersignalerzeugungsanordnung 29 stammt. Die SignalVerarbeitungsschaltungen 84a bis 84n dienen zum Gewinnen der Charakteristik hL(t;9, r_Q), und die Signalverarbeitungsschaltungen 85a bis 85n dienen zum Gewinnen der Charakteristik hR(t;9, r_Q).

Die Signalverarbeitungsschaltungen 85a bis 85n sind in der gezeigten Weise mit Verzögerungsschaltungen 87a bis 87n verbunden, die in Kaskade geschaltet sind. Der oben

hRft'9 r)
angegebene Term Lt ' ^¹^ ^e^-^ne Zeitdifferenz, deren Wert sich in Abhängigkeit von einer lokalisierten Richtung θ ändert und zu einem Maximum wird, wenn θ = 90°. In diesem Fall wird das Ausgangssignal der Signalverarbeitungsschaltung 85a folglich veranlaßt, eine Verzögerung um die Gesamtzeit der Verzögerungszeiten"L1 bis 1 η der Verzögerungsschaltungen 87a bis 87n hinzunehmen. Für den Fall 0 < 90°, werden die Verzögerungsschaltungen 87b bis 87n selektiv gemeinsam verwendet, so daß eine vorbestimmte Verzögerüngszeit in einfacher Weise mit einem kostengünstigen Schaltungsaufbau gewonnen werden kann. In Abhängigkeit von der Verzögerungszeit ändert sich die lokalisierte Richtung des Klangbildes.

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Als nächstes soll ein konkretes Ausführungsbeispiel der Klangbildlokalisation-Steuersignalerzeugungsanordnung 29 erläutert v/erden. Die Klangbildposition-Steuervorrichtung 17 ist von einer Ausgestaltung, wie es beispielsweise in der Fig. 8 zu sehen ist. Ein Gehäuse 92 ist mit einem Bedienungsstock 91 ausgerüstet, der um ein Halterungslager 93 in eine gewünschte Richtung geschwenkt oder geneigt werden kann. Der Stock 91 greift mit seinem unteren Ende in den Schnittstellenpunkt zweier Schlitze 94a und 95a ein, die in bogenförmigen Drehhebeln 94 und 95 ausgebildet sind. Die Hebel 94 und 95 sind drehbar an der Innenseite des Gehäuses 92 befestigt und schneiden sich unter einem rechten Winkel. Die Drehhebel 94 und 95 sind mit ihren einen Enden mit den Drehwellen von Potentiometern 96 und 97 verbunden, die auf der Außenseite des Gehäuses 92 befestigt sind. Wenn der Stock 91 geschwenkt wird, um sich in einer vorbestimmten Richtung zu neigen, führt das untere Stockende eine Verschiebung auf einer halbkugeligen Oberfläche aus. Als Folge dieser Verschiebung werden die Drehhebel 94 und 95 gedreht, so daß sich die Widerstandswerte der Potentiometer 96 und ändern.

Die Potentiometer 96 und 97 sind auch in der Fig. 9 dargestellt, und zwar in Beziehung zu einer Position des Stocks 91 in einer horizontalen Fläche mit einer X-Achse (Abszisse) und einer Y-Achse (Ordinate). In diesem zweidimensionalen, rechtwinkligen Koordinatensystem bedeutet der Ausgangspunkt (0, 0) eine Stellung des Stocks 91, bei der der Stock senkrecht auf der horizontalen Ebene steht. Die Drehpotentiometer 96 und 97 sind so ausgebildet, daß sich in diesem Zustand ihre Schleifer in der neutralen Stellung oder Nullstellung befinden. Wenn somit der Stock eine Lage einnimmt, bei der er senkrecht auf der horizontalen Ebene steht, sind die Werte der Ausgangsspannungen an Ausgangsanschlüssen 93 und 99 der Schleifer der Drehpotentiometer 96 und 97 gleich 0 V.

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Wenn der Stock 91 gedreht oder geschwenkt wird, geben die Potentiometer 96 und 97 Signale ab, und zwar mit einem Pegel und einer Polarität, die beide der Stellung des Stocks in dem zweidimensionalen, rechtwinkligen X-Y-Koordinatensystem entsprechen. Mittels dieser Signale wird die Verschiebung des Stocks 91 in Form einer Abbildung des Stocks 91 in dem zweidimensionalen, rechtwinkligen Koordinatensystem erfaßt. Das bedeutet, daß die Verschiebung des

Stocks in bezug auf einen Ursprungspunkt in einen Ab-/' p 5 ι

stand r ( = yx + y ) und in bezug auf eine vorbestimmte

—1 χ Referenzrichtung in einen Winkel θ (= tan" —) umgesetzt

Die an den Ausgangsanschlüssen 98 und 99 auftretenden Gleichspannungen haben somit Pegel und Polaritäten, die aufgrund der Veränderung der Widerstandswerte der Drehpotentiometer 96 und 97 infolge der Bedienung des Stocks 91 der Abbildung des Stocks 91 auf die X- und Y-Koordinate entsprechen. Die erzeugten Gleichspannungen definieren somit einen Punkt (x, y) in dem X-Y-Koordinatensystem.

Die genannten Gleichspannungen werden einer Spannung-Abstandssignal-Umsetzerschaltung 100 in der Steuersignal-Umsetzerschaltung 35 zugeführt, wo sie in Signale umgesetzt

2 2
werden, die χ und y entsprechen, und dann zu einem Signal

2 2

matriziert werden, das χ + y darstellt. Das resultierende Signal tritt an einem Ausgangsanschluß 102 als Analogsignal (T^? auf, das das Quadrat von r darstellt, als r .

Weiterhin werden die Gleichspannungen an den Ausgangsanschlüssen 98 und 99 einer Spannung- Winkel signal-Umsetzerschaltung 101 in der Steuersignal-Umsetzerschaltung 35 zugeführt. Die Schaltung 101 ist so ausgebildet, daß sie mit Hilfe eines Dividierers die Eingangssignale in ein Signal umsetzt, das — entspricht, und dann dieses Signal in ein Signal umsetzt, das tan von — darstellt.

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Auf diese Weise werden die Gleichspannungen in der Schaltung 101 in ein analoges Signal \θ.| umgesetzt, das den Versetzungswinkel θ gegenüber einer vorbestimmten Referenzrichtung angibt. Dieses Signal erscheint an einem Ausgangsanschluß 103.

In den Fig. 10 und 11 sind Blockschaltbilder von Ausführungsforinen von Schaltungsteilen dargestellt, die zum Diskriminieren des Abstands oder des Winkels dienen.

Entsprechend der Darstellung nach der Fig. 10 wird das analoge Signal ί r.. j oder j 0. X über einen Eingangsanschluß 111 einem Spannungsvergleicher 112 zugeführt, in dem es mit einer Referenzspannung verglichen wird, die auf einen Pegel eingestellt ist, der einem bestimmten Abstand oder einem bestimmten Winkel in dem X-Y-Koordiriatensystem entspricht und über einen Eingangsanschluß 113 zugeführt wird.

Wenn der Pegel des Eingangssignals \r.{ oderA θ.τ kleiner oder größer als die Referenzspannung ist, erscheint er an einem Ausgangsanschluß 114 und stellt sonit ein Signal dar, das einem Abstand r oder einem Winkel 9 entspricht. Der Spannungsvergleicher 112 benötigt im allgemeinen zwei Systeme, um den Abstand und den Winkel zu diskriminieren. Um die Diskriminationsgenauigkeit zu erhöhen, kann man eine Reihe von Spannungsvergleiehern verwenden.

Entsprechend der Darstellung nach der Fig. 11 wird das dem erfaßten Abstand entsprechende analoge Signal Ar. V oder das dem erfaßten Winkel entsprechende analoge Signal \q. v über einen Eingangsanschluß 121 als Steuersignal einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 122 zugeführt. Auf diese Weise wird die Schwingungsfrequenz des apannungsgesteuerten Oszillators 122 gesteuert. Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 122 wird einer an sich

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bekannten Impulszähl-Detektionsschaltung 123 zugeführt, in der es erfaßt wird. Das auf diese Weise erfaßte Signal erscheint an einem. Ausgangsanschluß 124 in Form eines Signals, "bei dein der Abstand r oder der Winkel θ diskriminiert worden ist.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist es erforderlich, daß zv/ei Systeme zum Diskriminieren des Abstands und zum Diskriminieren des Winkels vorgesehen sind, und zwar in ähnlicher Weise wie bei der Anordnung nach der Fig. 10. Die freilaufende Schwingungsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 122 wird auf einen bestimmten Referenzabstand r oder einen bestimmten Referenzwinkel θ im X-Y-Koordinat-.-nsystem eingestellt.

Die Signale, die an den Ausgangsanschlüssen 114 und 124 auftreten, werden für die oben genannten Steuersignale C1 bis C5 verwendet.

Eine weitere Ausführungsform der Steuersignal-Umsetzerschaltung 35 ist in der Fig. 12 dargestellt. Teile der Fig. 12, die Teilen nach der Fig. 9 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Diese Teile werden im einzelnen nicht mehr erläutert.

Die Gleichspannungen, die an den Ausgangsanschlüssen 98 und 99 auftreten, werden Quadrierschaltungen 131 und 132 zugeführt, so daß an den Eingang eines Addierers 133

2 2

Signale gelegt werden, die χ und y entsprechen. Am Ausgang des Addierers 133 erscheint somit ein Signal, das (x + y ) darstellt. Dieses resultierende Ausgangssignal des Addierers 133 wird als analoges Signal, das dem Quadrat des Abstands r, also r , entspricht, einer Anzahl von η Spannungsvergleichern 134a bis 134n zugeführt. Dabei ist η irgendeine positive ganze Zahl.

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Spannungen, die den Quadraten der Abstände vom Ursprungspunkt des oben erläuterten Koordinatensystem entsprechen und die zuvor gemessen worden sind, werden als Referenzspannungen an Anschlüsse 135a bis 135n der Spannungsvergleicher 134a bis 134n gelegt. Als Ergebnis des Vergleichs der Pegel der oben genannten analogen Signale,

die r entsprechen, und der oben genannten Referenzspannungen liefern die Spannungsvergleicher 134a bis 134n Signale, die den Abständen entsprechen. Folglich treten an Ausgangsanschlüssen 136a bis 13βη Ausgangssignale auf, die den Abständen Tq bis r * entsprechen.

Weiterhin werden die an den Ausgangsanschlüssen 98 und 99 auftretenden Gleichspannungen Absolutwertverstärkern 137 und 138 in der Spannung-Winkelsignal-Umsetzerschaltung 101 zugeführt. Dort werden die zugeführten Signale in Signale umgesetzt, die die Absolutwerte I x| und Jyj darstellen. Die auftretenden Gleichspannungen, die stets positiv oder Null sind, erscheinen somit als ein | xj-Signal und als einjyj-Signal. Dasjxj-Signal und jyj-Signal werden in bestimmten Verhältnissen mittels Wistände. 139 und 14O geteilt uii/l dann m Spannungsvergleichern 141a bis I4im zugeführt. Dabei ist m irgendeine positive ganze Zahl.

Ein Verfahren zum Erfassen des Winkels θ unter Verwendung der |x|- und jy|-Signale wird jetzt beschrieben.

Es wird angenommen, daß ein Punkt Xq, y,,, entsprechend der Darstellung nach der Fig. 13 vorgegeben ist. Es wird hier lediglich der Fall des ersten Quadranten in Betracht gezogen. Die folgende Gleichung erhält man für den Winkel θ zwischen der vom Ursprungspunkt zum Punkt (x_Q, y_Q) führenden Linie (Darstellung des Stocks 91) und der · Y-Achse: _χ

tan θ = ~ (7)

^y0

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Wenn θ = 30°, dann ist tan 30° = 0,5774, d.h. x_Q/y₀=0,5774 bzw. Xq = 0,5774 y_Q. Wenn man nun beispielsweise den Spannungsvergleicher I4ii (wobei i eine positive ganze Zahl ist) so einstellt, daß er tätig wird, wenn der Zustand jx[ = Jy| χ 0,5774, kann man den Winkel 0 = 30° mit dem Ausgangssignal des Spannungsvergleichers I4ii erfassen.

Wenn man somit die Beziehung zwischen den Absolutwerten JxJ und Jyjentsprechend einem Winkel jeweils einem Spannungsvergleieher I4ia bis I4im zuordnet, kann man mit den Ausgangssignalen der Spannungsvergleicher den Winkel θ bestimmen. Somit treten an den.Ausgangsanschlüssen 142a bis I42m der Spannungsvergleicher Signale auf, die den Winkeln 9 zwischen 0° und 90° entsprechen. Auf diese Weise kann man die Winkel ohne die Verwendung eines Teilers erfassen.

Da die Ausgangssignale der Absolutwertverstärker 137 und 138 stets Positionen innerhalb der Koordinaten des ersten Quadranten darstellen, kann man mit den Ausgangssignalen der Spannungsvergleicher I4ia bis I4im lediglich Winkel in dem Bereich von 0° bis 90° bestimmen. Folglich ist eine Überprüfung erforderlich, in welchem Quadranten der Koordinaten der Punkt (x, y) liegt, der der Position des Stocks 91 entspricht. Es ist somit erforderlich, den gefundenen Winkel in bezug auf einen Winkelreferenzpunkt auf 0° bis 3ßO° auszudehnen.

Für diesen Zweck ist eine Quadrantendetektionsschaltung 152 vorgesehen. Die am Ausgangsanschluß 98 auftretende Gleichspannung wird Spannungsvergleichern 143 und 144 zugeführt, und die am Ausgangsanschluß 99 auftretende Gleichspannung wird Spannungsvergleichern 145 und 146 zugeführt. Wenn die Gleichspannungen an den Anschlüssen 98 und 99 positiv oder Null sind, liefern die Spannungsvergleicher 143 und 145 Ausgangssignale. Wenn hingegen die

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— 2ο —

genannten Gleichspannungen negativ sind, liefern die Spannungsvergleicher 144 und 146 Ausgangssignale.

Das Ausgangssignal des Spannungsvergleichers 143 wird UND-Gliedern 147 und 150 mit zwei Eingängen zugeführt. Das Ausgangssignal des Spannungsvergleichers 144 wird UND-Gliedern 148 und 149 mit zwei Eingängen zugeführt. Darüberhinaus ist das Ausgangssignal des Spannungsvergleichers 145 an die UND-Glieder 147 und 148 und das Ausgangssignal des Spannungsvergleichers 146 an die UND-Glieder 149 und 150 gelegt.

Wenn sich der Stock 91 im ersten Quadranten der Koordinaten befindet, beispielsweise χ <i 0 und y ^ 0, tritt lediglich am Ausgang 151-1 des UND-Glieds 147 ein Signal auf. In ähnlicher Weise erscheinen an den Ausgängen 151-2, 151-3 und 151-4 der UND-Glieder 148, 149 und 150 jeweils ein Ausgangssignal, wenn sich der Stock 91 im zweiten, dritten bzw. vierten Quadranten der Koordinaten befindet.

Somit ist es möglich, den erfaßten Winkel einem der vier Quadranten zuzuordnen, d.h. den Winkel in einem Bereich von 0° bis 360° zu bestimmen.

Wenn der Stock 91 von Hand bewegt wird, führt er, wenn man ihn genau beobachtet, eine schlangelnde Bewegung aus, was auf die naturgemäß leicht schwingende oder vibrierende Bewegung der Hand zurückzuführen ist. Für den Fall, daß der Drehbereich des Stocks 91 so eingestellt ist, daß man positionsanzeigende Signale mit einer Unterteilung in η gleiche Teile bezüglich jedes Quadranten erhält, besteht aus den obigen Grunde die Tendenz, daß der Stock 91 infolge der schlangelnden oder Schielfenbewegung auch in andere Quadranten gelangt, wenn er durch den Ursprungspunkt geschoben wird. Wenn es beispielsweise beab-

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sichtigt ist, den Stock 91 vom zweiten Quadranten durch den Ursprungspunkt in den vierten Quadranten zu bewegen, besteht die Tendenz, daß der Stock im Bereich des Ursprungspunkts auch in den ersten oder dritten Quadranten gelangt. Dadurch wird sehr leicht eine Instabilität des Signals hervorgerufen, das die Positionsanzeigeinformation enthält.

Um dieses Problem zu lösen, ist der Abstand in gleiche Teile (n+2) unterteilt, wie es in der Fig. 14 gezeigt ist, und beispielsweise drei dieser gleichen Unterteilungen sind rund um den Ursprungspunkt angeordnet. Warm dann der Stock 91 durch den Ursprungspunkt bewegt wird, wird im Ergebnis stets die Information des Ursprungspunkts als Ausgangssignal abgegeben, selbst wenn eine schlängelnde Bewegung oder Hin- und Herbewegung innerhalb der drei innersten Unterteilungen mit dem Ursprungspunkt als Zentrum der (n+2) Unterteilungen stattfindet. Diese drei inneren Unterteilungen sind schraffiert angedeutet.

Zur Realisierung dieses Umstands wird die Referenzspannung, die dem Anschluß 135a der Schaltungsanordnung nach der Fig. 12 zugeführt wird, so gewählt, daß sie die drei ersten Unterteilungen oder Abschnitte der (n+2) gleichen Unterteilungen abdeckt, und die Referenzspannungen für die Anschlüsse 135b bis 135n werden so gewählt, daß sie jeweils der vierten bis (n+2)ten Unterteilung der (n+2) gleichen Unterteilungen entsprechen.

Wenn der Stock 91 von Hand so bewegt wird, daß er beispielsweise zur Abstandsänderung in die Nähe der Grenze zwischen zwei Quadranten kommt, kann es ebenfalls infolge der Zitterbewegung der Hand des Zuhörers zu einer schleifenförmigen Bewegung des Stocks 91 kommen. Die Folge davon ist, daß das Quadranteninformationssignal mehrmals schnell

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zwischen benachbarten Quadranten wechselt. Diese Schwierigkeit wird dadurch überwunden, daß der Guadrantenerfasungsoperation der Quadrantenerfassungsschaltung 152, die in der Fig. 12 dargestellt ist, eine Hysterese auferlegt wird.

Der Spannungsvergleicher 143 (144 bis 146) in der Quadrantenerfassungsschaltung 152 ist zu diesem Zweck beispielsweise so ausgebildet, wie es in der Fig. 15 dargestellt ist. Der Ausgang des Spannungsvergleichers 143 ' (144 bis 146) wird zum Teil zu einem nicht invertierenden Eingangsanschluß zurückgeführt, und zwar über einen Widerstand 155. Der Spannungsvergleicher 143 (144 bis 146) wird somit "eingeschaltet", wenn die Gleichspannung am Eingangsanschluß 156 eine vorbestimmten Spannungswert V1(0 V) überschreitet, und "ausgeschaltet", wenn die Gleichspannung unter einen vorbestimmten Spannungswert V2(<V1) abfällt, wie es in der Fig. 16A angedeutet ist. Wenn nun die Spannung, die dem Eingangsanschluß 156 zugeführt wird, eine Änderung erfährt, wie es in einer Kurve I in der Fig. 16A dargestellt ist, erhält man am Ausgangsanschluß 157 die in der Fig. 16B dargestellte Ausgangsspannung. Selbst wenn daher die Eingangsspannung geringfügig unter die Spannung V1 abfällt, bleibt das Ausgangssignal am Ausgangsanschluß 157 so lange fortwährend erhalten, bis die Eingangsspannung unter eine Spannung V2 abgefallen ist.

Wenn ein bestimmter Punkt des Stocks bei der Abbildung in der Horizontalebene auf einen Punkt P im ersten Quadranten fällt und dann eine Stockbewegung stattfindet, wie es durch einen Pfeil A in der Fig. 17 beispielsweise dargestellt ist, führen die Spannungsvergleicher 143 bis 146 die folgende Arbeitsweise aus..

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Wenn sich der Stock beim Punkt P im ersten Quadranten befindet und dabei von der X- und Y- Achse entfernt ist, liefern die Spannungsvergleicher 143 und jeweils ein Ausgangssignal, so daß am Ausgangsanschluß 151-1 ein den ersten Quadranten erfassender Impuls erscheint. Wenn nun der Stock in der Richtung des Pfeils A bewegt wird und dabei die Y-Achse passiert, wird der Spannungsvergleicher 144 "eingeschaltet", so daß jetzt die Spannungsvergleicher 144 und 145 Ausgangssignale liefern. Infolge des oben erläuterten Hystereseeffekts gibt zu dieser Zeit auch der Spannungsvergleicher 143 noch ein Ausgangssignal ab. Erst wenn der Stock eine Linie b im zweiten Quadranten überschritten hat, wird der Spannungsvergleicher 143 "ausgeschaltet", so daß jetzt nur noch die Spannungsvergleicher 144 und' 145 ein Ausgangssignal abgeben. Infolgedessen tritt dann lediglich am Ausgangsanschluß 151-2 ein den zweiten Quadranten erfassender Impuls auf.

Wenn bei der Projektion des Stocks 91 in die Horizontalebene die Position Q bestimmt wird und dann eine Stockbewegung in Richtung des eingezeichneten Pfeils B stattfindet, treten an den Ausgangsanschlüssen der Quadrantenerfassungsschaltung die folgenden Signale auf. Solange die Projektion des Stocks in den Bereich zwischen der Y-Achse und einer Linie a fällt, sind die Spannungsvergleicher 143, 144 und 145 "eingeschaltet", so daß am Anschluß 151-1 der den ersten Quadranten anzeigende Impuls und am Anschluß 151-2 der den zweiten Quadranten anzeigende Impuls gleichzeitig auftreten. Erst wenn die Projektion des Stocks die Linie a in Richtung des eingezeichneten Pfeils B überschreitet,.wird der Spannungsvergleicher als Folge des Hystereseeffekts "ausgeschaltet", so daß jetzt nur noch der den ersten Quadranten anzeigende Impuls vorhanden ist. Ähnliche Ergebnisse erhält man, wenn der Stock zwisehen anderen benachbarten Quadranten bewegt wird.

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Als nächstes wird eine verbesserte Ausführungsform einer Schaltanordnung beschrieben, die zur Verwendung in den oben erläuterten Ausführungsbeispielen der
Erfindung geeignet ist.

Wenn die Pegel- oder Frequenzcharakteristiken des Signals einem Schalten in einer digitalen Weise unterzogen werden und dabei abrupte Änderungen auftreten, werden diese abrupten Änderungen im Signal vom Zuhörer als eine Art von Geräusch wahrgenommen, wenn das resultierende Signal einem Wandler zugeführt und als Schall ausgestrahlt wird. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, ist die zu
beschreibende Ausführungsform so ausgebildet, daß bei der Änderung des Signalpe^els von einem Wert auf einen anderen Wert der Pegel zunächst einen Zwischenwert zwischen
den beiden genannten Werten annimmt.

Wenn unter Bezugnahme auf die in der Fig. 18 dargestellte Schaltungsanordnung Schaltelementen 165, 167,
168 und 170 zunächst keine Steuersignale SA und SB zugeführt werden, befinden sich diese Schaltelemente im
"Aus"-Zustand. Ein an Eingangsanschluß 161 anliegendes
Eingangssignal tritt daher an einem Ausgangsanschluß 162 mit einem Pegel L auf, der dem Eingangspegel entspricht.

Wenn dann zu einem Zeitpunkt ti das Steuersignal SA angelegt wird, bringt dieses Steuersignal SA das Schaltelement 165 in den "3in"-Zustand und nach einer durch eine Verzögerungsschaltung 161 vorbestimmten Verzögerungszeit auch das Schaltelement 167 in den "Ein"-Zustand. Es wird angenommen, daß das andere Steuersignal SB während dieser Zeit nicht erscheint.

Aufgrund des Sinschaltens des Schaltelements I65
zum Zeitpunkt ti wird der Pegel des Ausgangssignals gleich L1, und zwar entsprechend der folgenden Gleichung:

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L1 - —Bl L -

R1 R1 '

R1 + R1 ' R1 + 2R2

Nachdem im Anschluß an den Zeitpunkt ti eine besondere ZeitTTi abgelaufen ist, d.h. zu einem Zeitpunkt t2 = ti +*C1, nimmt auch das Schaltelement 167 seinen Ein-Zustand an. Jetzt sind die Schaltelemente 165 und 167 eingeschaltet, so daß das Ausgangssignal einen Pegel annimmt, der einem vorgegebenen Pegel L2 entspricht.

Es wird jetzt angenommen, daß das Steuersignal SB zu einem Zeitpunkt t3 der Schaltung zugeführt wird, an der bereits das Steuersignal SA anliegt. Das Steuersignal SB bringt das Schaltelement 168 sofort in seinen "Ein"-Zustand. Weiterhin erscheint das Steuersignal SB um eine bestimmte Zeit^2 durch eine Verzögerungsschaltung 169 verzögert am Schaltelement 170, das soait zu einem Zeitpunkt t4 = t3 +T/2 in den "Ein"-Zustand gebracht wird.

Folglich sind zum Zeitpunkt t3 die Schaltelemente 165, 167 und 168 eingeschaltet. Der Pegel des Signals am Ausgangsanschluß wird daher auf L3 geschwächt. Der Pegel L3 kann wie folgt dargestellt werden:

L3 = (R2a//R2b//R3a )L / (R1+(R2a//R2b//R3a ))<L2 Dabei ist:
R2a//R2b//R3a = 1 / (

Zum Zeitpunkt t4 = t3 +T2 sind alle vier Schaltelemente 165, 167, 168 und 170 eingeschaltet, so daß der Pegel des Ausgangssignals auf einen vorgegebenen Pegel LA geschwächt wird.

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Der Pegel des Signals am Ausgangsanschluß 162 erfährt somit eine Änderung, wie sie in der Fig. 19 dargestellt ist. Wie man sieht, wird beim Übergang vom Pegel L auf den Pegel L2 bzw. beim Übergang vom Pegel L2 auf den Pegel IA zunächst stets ein Zwischenpegel L1 bzw. L3 eingenommen. Auf diese Weise werden gegenüber dem Stand der Technik Störgeräusche vermindert.

Darüberhinaus ist der Wechsel von einem bestimmten Signalpegel zu einem neuen anderen Signalpegel nicht auf zwei Stufen begrenzt, wie es oben erläutert ist, sondern es können drei oder noch mehr Stufen angewendet werden. Auf diese Weise werden Störgeräusche noch stärker herabgesetzt.

Eine weitere Ausführungsform einer Schaltanordnung ist in der Fig. 20 dargestellt. Dabei sind Teile, die Teilen nach der Fig. 9 entsprechen, mit denselben Bezugszahlen versehen.

Der am Eingangsanschluß 161 anliegende Signalpegel L wird einem nicht invertierenden EingangsanschluS eines Operationsverstärkers 161 zugeführt. Darin findet eine Verstärkung statt und der Ausgangspegel tritt am Ausgangsanschluß 162 auf. Solange am Anschluß 163 ein Steuersignal SA nicht anliegt, bleiben die Schaltelemente 165 und 167 im "Aus"-Zustand. Am Ausgangsanschluß 162 tritt daher im wesentlichen ein Pegel auf, der dem Pegel L entspricht.

Wenn nun das Steuersignal SA an den Anschluß 163 gelegt wird, wird das Schaltelement 165 in den "Kin"-Zustand gebracht. Dabei wird der Pegel des Ausgangssignals

R1
auf (1 + 1^r)L gebracht. Nach Ablauf der Verzögerungszeit v1, die von der Verzögerungsschaltung 161 bestimmt"wird, wird auch das Schaltelement 167 in den "Ein"-Zustand gebracht. Dadurch wird der Pegel des Ausgangssignals auf

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(1 + Tt^)L erhöht. In diesem Ausdruck wird die folgende Beziehung aufrechterhalten: R2a = R2b = 2R2.

■Ό

Bei einer Erhöhung des Pegels wird somit die Erzeugung von Störgeräuschen in der oben erläuterten Weise unterdrückt oder vermindert.

Falls das von der erfindungsgemäßen Schaltung gewonnene Signal nicht einem Kopfhörer, sondern Lautsprechern zugeführt wird, die in einem Abstand vom Zuhörer angeordnet sind, wird vorzugsweise das von der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gewonnene Signal durch eine Schaltung geleitet, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 27 16 039.0 der Anmelderin vorgeschlagen worden ist.

Die erfindungsgemäße Lehre ist auf die erläuterten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. Es können zahlreiche verschiedenartige Abwandlungen und Modifikationen vor genommen werden.

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Claims

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pWng. Uli?« Mciiel /öl////

6 Frankfurt a. M. 1 _Q__Q_

Paiksixaße 13 ⁹⁰⁹°

VICTOR COMPAiNiY OF JAPAN, LTD., Yokohama-City, Japan

Patentansprüche

1J SignalVerarbeitungsschaltung für binaurale Signale enthaltend erste Mittel, die einem Eingangssignal eine Übertragungscharakteristik verleihen, die gleich der übertragungscharakteristik hL(t;9, r) von einer Schallquelle zum linken Ohr eines Zuhörers ist, wobei θ einen Winkel zwischen der Vorwärtsrichtung des Zuhörers und der Schallquelle darstellt und r ein Abstand zwischen der Schallquelle und dem Zuhörer ist, zweite Mittel, die dem Eingangssignal eine Übertragungscharakteristik verleihen, die gleich der Übertragungscharakteristik hR(t;9, r) von der Schallquelle zum rechten Ohr des Zuhörers ist, und Mittel zum Ableiten binauraler Signale von den die Übertragungscharakteristiken verleihenden ersten und zweiten Mitteln,

gekennzeichnet durch Mittel (29) zum einstellbaren oder veränderbaren Steuern der Übertragungscharakteristiken der die Übertragungscharakteristiken verleihenden ersten und zweiten Mittel.
2. Signalverarbeitungsschaltung für binaurale Signale, gekennzeichnet durch erste einstellbare oder veränderbare Dämpfungsmittel (22) zur veränderlichen Dämpfung eines Eingangssignals, erste einstellbare oder veränderbare Filtermittel (23) zum veränderlichen Filtern des Ausgangssignals der ersten Dämpfungsmittel, zweite einstellbare oder veränderbare Dämpfungsmittel (25) zur veränderlichen Dämpfung des Ausgangssignals der ersten Filtermittel, zweite einstellbare oder veränderbare Filtermittel (26) zum veränderlichen Filtern des Ausgangssignals der zweiten Dämpfungsmittel, einstellbare oder veränderbare Verzögerungsmittel (27) zum veränderlichen Verzögern des Ausgangssignals der zweiten Filtermittel, Mittel {?.?;) zum einstellbaren oder veränderbaren Steuern der Charakteristiken der ersten und zweiten Dämpfungsmittel, der ersten und zweiten Filtermittel sowie der Verzögerungsmittel und Mittel (24, 28) zum Ableiten binauraler Signale von den ersten Filtermitteln und den Verzögerungsmitteln.
3. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zwei ten Dämpfungsmittel jeweils eine Vielzahl von Dämpfungsschaltungen (42a bis 42n, 46a bis 46n) mit unterschiedlichen Dü.upfungagraden und einen Analogschalter (41, 45) enthalten, der jeweils mit einer ausgewählten Dämpfungsschaltung aus der Vielzahl von Dämpfungsschaltungen verbindbar ist, dai3 die ersten und zweiten Filtermittel jeweils eine Vielzahl von Filterschaltungen (44a bis 44n, 48a bis 48n) mit unterschiedlichen FiIterCharakteristiken und einen Analogschalter (43, 45) enthalten, der jeweils mit einer ausgewählten Filterschaltung aus der Vielzahl der Filterschaltungen verbindbar ist, daß die Verzögerungsmittel eine Vielzahl von Verzögerungsschaltungen (50a bis 5On) mit unterschiedlichen Verzögerungseigenschaften und einen Analogschalter (49) enthalten, der mit einer ausgewählten Verzögerungsschaltung aus der Vielzahl der Verzögerungsschal-

tungen verbindbar ist, und daß die Steuermittel (29) analoge Steuersignale (C1 bis C5) zum Umschalten der Analogschalter erzeugen.
4. Signalverarbeitungsschaltung für binaurale Signale, gekennzeichnet durch erste Signalumsetzermittel (72), die einem Eingangssignal eine Übertragungscharakteristik verleihen, die Information über den Abstand zwischen'einer Lokalisationsposition eines Schallbildes und einer Position eines Zuhörers enthalten, zweite Signalumsetzernittel (73-1 bis 73-3) mit einer Vielzahl von Signalumsetzerschaltungen, die dem Ausgangssignal der ersten Signalumsetzermittel eine Übertragungscharakteristik über den Winkel zwischen der Vorwärtsrichtung des Zuhörers und dem Schallbild verleihen, Mittel (29) zum einstellbaren oder veränderbaren Steuern der Übertragungscharakteristik der ersten Signalumsetzermittel und Mittel (71) zum Zuführen des Ausgangssignals der ersten Signalumsetzermittel zu einer aus den Signalumsetzerschaltungen der zweiten Signalumsetzermittel ausgewählten Signalumsetzerschaltung.
5. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1, dadirch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (29) enthalten: ein Handbedienungsteil (91)f einstellbare oder veränderbare Widerstandsmittel mit zwei Potentiometern (96, 97), die in einer im wesentlichen rechtwinkligen Beziehung zueinander stehen und deren Widerstände in Abhängigkeit von der Bewegung des Bedienungsteils miteinander verriegelt veränderbar sind, um Spannungssignale zu erzeugen, die in äquivalenter Weise die Position des Bedienungsteils in rechtwinkligen Koordinaten darstellen, Mittel (100) zum umsetzen der Spannungssignale der Widerstandsmittel in ein Signal, das eine Information über den Abstand zwischen der Schallquelle und dem Zuhörer enthält, Mittel (101) zum Umsetzen der Ausgangssignale der Widerstandsmittel in ein Signal, das eine Information über

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den Winkel zwischen der Vorwärtsrichtung des Zuhörers und der Schallquelle enthält, und Mittel zum Ableiten von
Steuersignalen mit Hilfe entsprechender Umsetzungsmittel
zur Steuerung der die TransferCharakteristiken verleihenden Mittel.
6. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch

Mittel (152) zum Erfassen eines Quadranten für die Schallquelle aus den Spannungssignalen der Widerstandsmittel.

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