DE2850490A1 - Einrichtung zur mehrdimensionalen signalverteilung - Google Patents

Description

DUTKO, INC., North Hollywood, Californien, U.S.A.

Einrichtung zur mehrdimensionalen Signalverteilung

909821/0770

Einrichtung zur mehrdimensionalen Signalverteilung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Audiosignalverarbeitungssysteme und betrifft insbesondere Signalverarbeitungssysteme, in denen derartige Signale bewegt werden.

Eines der schwierigsten Unternehmen in den vergangenen Jahren war, die Musik eines Künstlers allen Hörern so darzubieten, daß sie in allen Bereichen der Zuhörerschaft zufriedenstellend wahrgenommen werden konnte, ob diese Musikdarbietung nun Live oder aufgezeichnet dargeboten wurde.

Bei Live-Darbietungen der Musik wurden die Hauptbemühungen darauf gerichtet, allen Zuhörern die Töne möglichst gleichförmig zukommen zu lassen, so daß jeder Hörer praktisch dieselben Klänge in jedem Augenblick so hört, wie ein anderes Mitglied der Zuhörerschaft. Die natürlichen Einschränkungen von Zwei- und Vier-Kanal-Systemen haben es jedoch verhindert, daß jedes Mitglied der Zuhörerschaft dieselben Klänge wie ein anderes erlebt. So hat ein Hörer, der näher an einem ersten Lautsprecher steht, ein wesentlich anderes Klangbild, als ein Hörer, der näher an einem zweiten Lautsprecher steht, wenn grundsätzlich angenommen wird, daß· die Klangwiedergabe wenigstens in Stereo erfolgt. Es läßt sioh also eine optimale Signalwiedergabe nur für wenige bestimmte Plätze des Zuhörerraums erzielen. [

Bei der Wiedergabe von Musikaufzeichnungen bemüht man sich, nach Möglichkeit den Eindruck einer Live-Aufführung hervorzurufen. Dadurch ergibt sich die Einschränkung der begrenzten Anzahl optimaler Hörpositionen, wenngleich es möglich ist, die Verstärker und -Lautsprecher so einzustellen, daß an einem bestimmten Ort ein optimales Hören erzielt wird. Andere Bereiche innerhalb des Zuhörerraums sind jedoch nicht optimal, so daß trotz der Einstellbarkeit des Systems erhebliche Begrenzungen hinzunehmen sind.

909821/0 7 70

Bei dem unerreichten Bemühen, den Klang für alle Zuhörer gleichmäßig zu verteilen, ist es üblich, die Audiosignale zu jedem Kanal auf einem möglichst konstanten Pegel zu halten und die Pegel nur so zu variieren, wie es für eine möglichst getreue Live-Wiedergabe erforderlich ist. In einigen Fällen wurde die Anzahl der Kanäle gesteigert, z. B. bei der Quadrophonie, was in der US-Patentschrift 3 725 586 beschrieben ist. In einigen Fällen wurden aber auch die Signale der verschiedenen Kanäle variiert, um eine Art "Bewegung" des Klanges zu schaffen, was den US-Patentschriften 3 969 588, 3 873 779, 3 982 071 und 3 757 046 entnommen werden kann. Wieder andere Einrichtungen verwenden Phasenschieberschaltungen, um Azimuth-Wiedergabe zu erzielen, siehe US-PS 3 997 725. In anderen Fällen wurden Lautsprecher angeordnet, um den Eindruck von Fülle oder Natürlichkeit zu vermitteln, indem die Lautsprecher in einer dreidimensionalen Anordnung aufgestellt wurden, wie dies die US-Patentschriften 2 179 840 und 2 636 943 zeigen.

Alle diese verschiedenen Systeme leiden unter unterschiedlichen Einschränkungen. Eine typische Einschränkung ist das Fehlen sanfter Übergänge zwischen den Lautsprechern und ist die eingeschränkte Form der Bewegung. Darüber hinaus ist das Bewegen von mehreren unabhängigen Signalen durch drei Dimensionen bisher nicht möglich. Außerdem ist in derartigen Systemen, welche noch sehr unvollkommene Klangbewegungstechniken verwenden, diese Bewegung vorgewählt oder fest vorgegeben und nicht dynamisch. Aufgrund dieser Mängel besteht der Bedarf nach einer verbesserten Klangbilderzeugung.

Gemäß der Erfindung weist eine mehrdimensionale Signalverteilungseinrichtung Eingangsmittel zur Aufnahme von Eingangssignalen von wenigstens einer Signalquelle, Ausgangsmittel zur Abgabe eines Ausgangssignals zu einer Vielzahl von Wandlern, die räumlich verteilt angeordnet sind, auf, wobei die Ausgangs— signale wenigstens zwei Informationsebenen definieren, ferner

909821/0770

- T-

eine Taktsteuerung, die eine Impulskette erzeugt, Steuersignaleinrichtungen, die auf die Impulskette ansprechen und Steuersignale zuführen, die durch den Zustand von Zählern bestimmt werden, und variable Verstärker, die auf die Steuersignale und die Eingangseinrichtungen ansprechen und dadurch Signale auf die Ausgangseinrichtungen verteilen, so daß die Ausgangssignale so wahrgenommen werden, als bewegten sie sich durch den Raum.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird eine Taktschaltung verwendet, die mehrere Zweirichtungs-Zähler treibt. Die Zähler ihrerseits treiben zügehörige Decodierer, die die Verstärkung einer Ihnen wieder zugeordneten Vielzahl von spannüngsgesteuerten Verstärkern regeln. Die von den Zählern an die Decodierer weitergegebenen Zählsignale haben zur Folge, daß die Ausgangssignale der spannungsgesteuerten Verstärker anwachsen oder abnehmen. Die spannungsgesteuerten Verstärker erhalten Audiosignaleingänge entweder von einer Live-Wiedergabe oder einer Aufzeichnung und erzeugen Audiosignale, die sie an gewöhnliche Leistungsverstärker weiterleiten, die dann auf geeignete Lautsprecher oder dgl. einspeisen.

Durch eine geeignete Anordnung der Folge, in der die Signale der spannungsgesteuerten Verstärker vergrößert oder verkleinert werden, können die den Lautsprechern (Wandlern) zugeführten Signale so verändert werden, daß der Hörer den Eindruck der Bewegung der sich daraus einstellenden Itlänge erhält. Durch eine richtige Reihenfolge, in der die Signale den Lautsprecherwandlern zugeführt werden, kann.man dann unterschiedliche Muster der Bewegung erzeugen.

Um dreidimensionale Muster hervorzubringen, werden bei den bevorzugten Ausführungsformen wenigstens acht Kanäle am Ausgang verwendet, die in einer räumlichen Verteilung angeordnet werden, z. B. an den Vertikalen eines Quaders. Mit einer derartigen Anordnung ist die Vielfalt der möglichen Muster, die damit erzeugt werden kann, praktisch unbegrenzt. Zusätzlich zu

909821/0770

zweidimensionalen Bewegungen ist es möglich, die Projektion von Hörbildern, wie Kugeln oder sonstiger komplexer dreidimensionaler Bilder, zu erzeugen.

Neben den bedeutenden Vorteilen, die mit der Erfindung bei der Schaffung dreidimensionaler Bilder erzielt werden, ist es möglich, das in irgendeinem Augenblick erzeugte Hörbild automatisch zu variieren. Dies läßt sich entweder mit Hilfe eines frequenzselektiven Schaltkreises erzeugen, der irgendein ausgewähltes Instrument feststellt und abhängig von dessen Signal das Signalmuster ändert, oder mit Hilfe eines in beliebiger Funktion arbeitenden Schaltkreises oder auch unter Verwendung von mehreren Taktgeneratoren, die die Zählerstufen speisen, oder durch eine Vielzahl anderer möglicher Einrichtungen. Es läßt sich auch eine Handsteuerung für das Verändern der erzeugten Klangmuster vorsehen.

Es ist auch möglich, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Systems jeden Audioeingang in Frequenzkomponenten zu unterteilen und jede dieser Komponenten auf irgendeine der vorher beschriebenen Bewegungsarten getrennt zu verteilen. Es lassen sich auch zahlreiche andere Effekte, wie Echo, Hall oder dgl. erzeugen.

Die voranstehende Beschreibung läßt erkennen,daß mit der Erfindung zahlreiche Vorteile bei einer Wiedergabe und Verteilung von Musik verbunden sind. Ein Vorteil, der mit der Möglichkeit der Verteilung der Signale iji der vorstehend beschriebenen Weise zusammenhängt, ist der, daß der Zuhörer den Eindruck gewinnt, die Musik habe gleichmäßig gute Trennung und Balance, und dies trotz unterschiedlicher Abstände zu den Lautsprechern. Der Zuhörer ist deshalb nicht auf einzelne besonders günstige Plätze beschränkt und kann sich innerhalb eines beträchtlichen räumlichen Bereiches umherbewegen. Die Erfindung läßt sich auch bei gewöhnlichen Mehrkanal-Aufzeichnungseinrichtungen verwenden, um dann dieselben Wirkungen zu erzielen, wenn die Tonaufzeichnung durch eine entsprechende Anzahl von Verstärkern und Lautsprechern wiedergegeben wird. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese

909821/0770

2850A90

anschließend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Einrichtung zu schaffen, die dem Hörer den Eindruck von Bewegung in der Musik vermittelt.

Es soll außerdem mit der Erfindung ein Hörwiedergabesystem geschaffen werden, bei welchem die durch die Bewegung des Klanges hervorgerufenen geometrischen Bilder dynamisch sind. Weiter soll mit der Erfindung ein Audioprojektionssystern geschaffen werden, mit dem eine Bewegung der Klänge im dreidimensionalen Raum möglich ist, und schließlich sollen die durch die Bewegung der Klänge erzeugten Bilder durch Eigenschaften der Hörsignale selbst bestimmt werden.

In der Zeichnen zeigen:

Fig. 1 ein Bloekdiagramm zur Veranschaulichung der Funktionsweise;

Fig.2a bis 2d Schaltdiägramme eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 3 Zeitsteuerwellenformdiagramme, mit denen die Übergänge von einem Kanal zum nächsten gesteuert werden;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Anordnung von einer Vielzahl von Ausgangswandlern zur Verwendung bei der Erfindung und eine Andeutung der Art und Weise der Signalverteilung.

Das Funktionsblockdiagramm der Fig. 1 zeigt eine Taktschaltung 10, die wenigstens ein Zeittaktsignal an eine Steuersignalschaltung 20 abgibt, die vorzugsweise eine Vielzahl von Zähler-Decodier-Stufen enthält, wie dies genauer noch in Verbindung mit den Figuren 2a und 2b beschrieben wird. Abhängig von den Zeittaktsignalen erzeugt die Steuersignalschaltung 20 eine Reihe von Signalen mit stufenweiser Veränderung, wobei die Signale von Werten mit niedriger Spannung zu solchen mit

9 0 9 8 2 1/0770

hoher Spannung übergehen und umgekehrt.

Signale vom Steuersignalkreis 20 werden dann über einen Umschaltkreis 30 auf eine Schaltung 40 mit Verstärkern mit variablem Verstärkungsfaktor gegeben. Die Schaltung 40 enthält, wie dies in Verbindung mit den Figuren 2a und 2b noch näher erläutert werden wird, eine Vielzahl von Verstärkerstufen mit variablem Verstärkungsfaktor. Der Eingang jeder Verstärkerstufe ist mit einem Audioeingang verbunden, während die Verstärkungssteuerung jedes Verstärkers mit einer zugeordneten Zähler-Decodierer-Stufe in Verbindung ist. Die in feinen Stufen sich ändernden Signale der Zähler-Decodierer-Stufen dienen auf diese Weise zur Steuerung der Amplitude des Audiosignals, das am Ausgang jeder einzelnen Verstärkerstufe abgenommen werden kann. Es ist zwar möglich, die Verstärkung innerhalb eines Bereichs von 1 bis praktisch 0 zu verändern, jedoch weiß der Fachmann, daß der maximale Verstärkungsfaktor jeden stabilen Wert annehmen kann.

Die Ausgänge des Verstärkerschaltkreises 40 werden anschließend auf eine Reihe von Mischverstärkern gegeben, die in einem Mischerkreis 50 enthalten sind. Die gegenseitigen Verbindungen der Verstärkerstufen des Verstärkerschaltkreises mit variablem Verstärkungsfaktor und des Mischschaltkreises 50 sind wichtig für das Verständnis der Erfindung und werden deshalb im einzelnen in Verbindung mit der Fig. 2c erläutert. Der Mischschaltkreis 50 gibt dann an einer Vielzahl von Ausgängen Ausgangssignale an eine gleiche Anzahl von (nicht gezeigten) Abgabevorrichtungen über einen Umschaltkreis 60 ab. Der Umschaltkreis 60 enthält eine Vielzahl von unabhängig betätigbaren Schaltern, und zwar einen Schalter für jeden Audioausgang, und dient dazu, die Verbindungen der Mischausgänge und der Ausgangseinrichtungen wieder zu ordnen. Die Ausgangsvorrichtungen können gewöhnliche Leistungsverstärker sein, die übliche Wandler, wie Lautsprecher, speisen; die Ausgangsvorrichtungen könner aber auch Aufzeichnungsverstärker sein, mit denen ein Mehrkanalausgang auf einem Aufzeichnungsmedium, wie etwa einem

909821/077 0

Magnetband oder einer Platte aufgezeichnet wird.

Aus den Figuren 2a bis 2c geht deutlich hervor, daß durch Steuern der Folge, in der die Stufen mit variabler Verstärkung des Verstärkerschaltkreises die zugehörigen Audiosignale durchlassen, diese Audiosignale so empfunden werden, als hätten sie Bewegung zusätzlich zu anderen akustischen Qualitäten. Dies läßt sich gut verstehen, wenn man annimmt, daß die Ausgangseinrichtungen gemäß Fig. 1 gewöhnliche Leistungsverstärker und Lautsprecher sind und diese Lautsprecher über einen dreidimensionalen Raum, nämlich einen Zuhörerraum, verteilt werden, wobei ein Lautsprecher (und damit das ihm zugeordnete Ausgangssignal) an jeder der acht Ecken des Raumes angeordnet ist, wie dies durch die Figur 4 angedeutet wird.

Bei einer derartigen Gestaltung der Abgabeeinrichtungen oder Ausgangseinrichtungen läßt sich erreichen, daß durch geeignete Folge der Steuersignale zu den Verstärkern 40 mit variablem Verstärkungsfaktor die Audiosignale so beeinflußt werden können, daß sie in nahezu unendlicher Variabilität von dreidimensionalen Mustern sich durch den Raum bewegen, wenn nämlich die Audiosignale von einer ersten Äbgabeeinrichtung dann auf eine zweite übergeben werden. Dieser Effekt läßt sich verdoppeln durch Aufzeichnen der Signale mit Hilfe -eines gewöhnlichen Mehrkanalaufnahmesystems und einfaches Wiedergeben der aufgezeichneten Signale durch herkömmliche Playback-Einrichtungen, die mit der geeigneten Anzahl von Kanäleai ausgerüstet sind.

Es werden nun die Figuren 2a bis 2d betrachtet. Diese zeigen in genauer Ausführung Schaltungsdiagramme eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches mit einem gewöhnlichen Stereosignal (zwei Eingangssignale) arbeitet und eine Vielfalt von Bewegungen des Audiosignals schafft, das zwischen acht Ausgangskanälen aufgeteilt wird. Diese Ausführungsform läßt sich leicht erweitern, so daß sie mit vielen Kanälen arbeitet, wenn dies gewünscht wird. Das Ausführungsbeispiel in der dargestellten Form zeigt bestimmte Schaltungsbauelemente,

909821/0770

doch weiß der Fachmann, daß die Erfindung sich genauso gut mittels Mirkoprozessoren ausführen läßt, wie nachfolgend noch dargelegt wird. Zunächst soll auf die Fig„ 2a eingegangen werden, in der eine Taktschaltung 100 dargestellt ist, die aus einem Taktgeber 102, beispielsweise NE555, und einem zugehörigen Vorspannschaltkreis zusammen mit mehreren Teilerstufen, wie Flipflops 104a und b aufgebaut sein kann. Die Frequenz des Taktsignals liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 1o und 150 Hz, was jedoch keine zwingende Einengung bedeutet. Es läßt sich auch ein externes Taktsignal verwenden, das dem Flipflop 104a über die Leitung 106 zugeführt werden kann, während die Leitung 108 vom Flipflop 104b dazu dient, die Auswahl zu treffen, ob das über die Leitung 106 ankommende externe Taktsignal oder das interne Taktsignal verwendet wird. Das Auswahlsignal des Flipflops 104b wird dem Flipflop 104a über ein NOR-Gatter 107 zugeleitet.

Die Ausgänge der Flipflops können dann über ein zweites NOR-Gatter 112 über eine Leitung 110 der übrigen Schaltung zugeführt werden.Die Leitung 110 verbindet die Zeittaktschaltung mit einer Vielzahl voai Zähler-Decodier-Schaltkreisen 114a bis d und insbesondere mit einem Zähler 116, der in jedem der genannten Schaltkreise enthalten ist. Es sei hier erwähnt, daß alle Schaltungen 114a bis d untereinander identisch sind, obgleich die Einstelleingänge für die einzelnen Schaltkreise verschieden sein können, wie nachfolgend noch deutlich wird. Es wird deshalb nur eine dieser Schaltungen (114a) im einzelnen beschrieben. Jede Schaltung enthält einen Zähler 116 und einen Decodierer 132 zusammen mit einer zusätzlichen Schaltungsanordnung, deren Bedeutung aus dem Folgenden hervorgeht.

Der Zähler 116 kann ein gewöhnlicher Auf-Ab-Vier-Bit-Zähler vom Typ 74191 sein, wie er von zahlreichen Halbleiter-Bauelementen-Herstellern angeboten wird. Die Leitung 110 ist mit einem Takteingang des Zählers 116 verbunden. Die Daten oder Voreinstelleingänge des Zählers 116 werden auf niedriger Spannung gehalten (oder Datenwort 0000), während der Lasteingang mit

909821/0770

mit der Rückstell-Leitung 118 verbunden ist, deren Funktion nachstehend noch eingehender diskutiert wird. Die Auf-Ab-Einstell-Leitung ist mit einem Puffer-Flipflop 120 verbunden, was ein gewöhnlicher D-Flipflop sein kann. Der D-Eingang des Flipflops 120 erhält vorzugsweise einen hohen Wert, während der Q-Ausgang des Flipflop mit dem zugeordneten Eingang des Zählers 116 verbunden ist, wie auch mit einem Eingang eines zwei Eingänge aufweisenden NAND-Gatters 122. Der gestufte Taktausgang und der Maximum/Minimum-Ausgang des Zählers 116 sind zusammen an einen Eingang eines mit zwei Eingängen ausgestatteten NAND-Gatters 124 geführt. Wie bereits an früherer Stelle erwähnt, können die vorgegebenen Eingangswerte, oder Datenwörter, zu jedem Schaltkreis 114a bis d unterschiedlich sein. So kann das Datenwort für den Kreis 114a 0000 sein, während das für den Kreis 114b 0010 und das für die Kreise 114c und d 1111 sein können. Es versteht sich, daß die anfänglichen Datenwörter den anfänglichen Zählzustand eines jeden Zählers steuern. Es hat sich auch als vorteilhaft herausgestellt, den Setzeingang des D-Flipflop in der Schaltung 114b mit dem Last- oder Ladeeingang des Zählers der Schalters^X114b zu verbinden, um ein Sperren zu vermeiden.

Die Ausgänge des Zählers 116 sind auf entsprechende Klemmen an einer Anzahl binär gewichteter Widerstände 126a bis d angeschlossen. Genauer gesagt, ist der Q -Ausgang des Zählers 116 mit dem größten Widerstand 126a verbunden, der z. B. den Wert 4KXL haben kann. Ähnlich ist dann der Q,-Ausgang des Zählers 116 mit einem 2K-Q_-Widerstand 126b verbunden, während der Ausgang Q mit einem Widerstand 126c vom Wert 1 K-ß und der Ausgang Q, mit dem Widerstand 126d von 500_fl. in Verbindung sind. Die zweiten Anschlüsse der Widerstände 126a bis d sind gemeinsam an einen Anschluß eines Abgleichpotentiometers 128 geführt, dessen Abgriff über einen Widerstand an den negativen Eingang eines Operationsverstärkers 130 geleitet ist.

90 98 2 1/0770

" ¹⁴ " 2850A90

Der zweite Anschluß des Potentiometers 128 ist mit Masse verbunden. Ein Widerstand 131 ist zwischen den Ausgang und den negativen Eingang des Verstärkers 130 gelegt, und zwischen Masse und die Verstärkereingänge sind Ausgleichswiderstände 127a und 127b geschaltet. Der Abgriff eines Stellwiderstandes 129 ist mit dem positiven Eingang des Verstärkers 130 über einen Pufferwiderstand 133 verbunden. Die beiden Endanschlüsse des Widerstandes 129 liegen an positiver bzw. negativer Spannung.

Der Zähler 116 kann eine Folge von 16 Signalen an dem Ausgang des Verstärkers 130 hervorrufen. Durch die Wahl der geeigneten Widerstände zum Vorspannen des Verstärkers 130 zusammen mit einer geeigneten Einstellung der Potentiometer 128 und 131 bedeuten die Signale vom Verstärker 130 16 Stufen zwischen dem "Ein-" und "Aus-"Zustand, was in Verbindung mit den Figuren 2b und 3 und deren Beschreibung noch deutlicher wird. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Widerstand 218 vorzugsweise 1 K &., während die Widerstände 127a-b vorzugsweise 390, der Widerstand 129 50 K-Q. und der Widerstand 133 10 sind. Die Stellwiderstände 128 und 129 haben die Aufgabe, den Minimum- und den Maximum-Pegel des Ausgangswertes des Verstärkers 130 festzulegen. Der Widerstand 129 hat Einfluß auf den Minimumausgang und den Maximumausgang des Verstärkers 130 und sollte bei der dargestellten Schaltungsanordnung abgestimmt werden, wenn der Zählerausgang den Wert 0000 hat. Der Widerstand 128 hat andererseits nur"Einfluß auf den Minimumpegel und sollte eingestellt werden, wenn der Zählerausgang den Wert 1111 angenommen. Es sei bemerkt, daß die Zählerausgänge als Komplementärwerte der wahren Werte verwendet werden, da der Verstärker 130 ein Umkehrverstärker ist.

Die Ausgänge Q bis' Q, geben außerdem Eingangswerte für a &

einen Größenkomparator 132 ab. Der Komparator 132 kann vom Typ 7485, ein 4-Bit-Größenkomparator oder ein anderes geeignetes Bauelement sein. Die Ausgänge von Zähler 116 bilden Eingänge zu den Leitungen B0-B3 des Komparators 132.

909821/0770

Der "A=B"-Eingang und die A1—Eingänge erhalten jeweils einen hohen Spannungswert, während die übrigen Eingänge einen niedrigen Spannungswert erhalten. Der "A=B"-Ausgang ist mit dem zweiten Eingang des NAND-Gatters 122 verbunden, und zwar in gewöhnlicher Kaskadenschaltung. Der Q,-Ausgang des Zählers 116 stellt den zweiten Eingangswert des UND-Gatters 124 dar-

Der Takteingang zum Puffer-Flipflop 120 wird von einem UND-Gatter (nicht gezeigt) im Schaltungsblock 114c, das dem UND-Gatter 124 entspricht, zugeführt. In gleicher Weise stellt der Ausgang des UND-Gatters 124 in der Schaltung 114a den Takteingang zum Flipflop in der Schaltung 114c dar. Es versteht sich, daß die Reihenfolge der Ausgänge und Eingänge bei den Schaltungsblöcken 114b-d die gleiche ist, wie sie im Schaltungsblock 114a zu erkennen ist, so daß der Fachmann die untereinander ausgeführten Verbindungen leicht zu erkennen vermag.

Der Komparator 132 funktioniert in einer Weise wie ein schneller übertrag. In der dargestellten Anordnung von Eingängen zu dem Komparator ist jede nachfolgende Stufe der Schaltungen bereit, das Zählen zu beginnen, wenn die vorhergehende Stufe den Zustand 0010 erreicht, oder wenn der Zähler auf zwei Zählwerte heruntergezählt hat, von einem vollen Ein-Signal an dem Verstärker 130. Der Zweck dieser Anordnung läßt sich besser aus der Figur 3 ersehen, die ein Zeitsteuerdiagramm mit den entsprechenden Ein- und Aus-Signalen darstellt, wie es vom Ausgang des Verstärkers 130 aus gesehen wird.

Man sieht, daß die 16 dargestellten Stufen den Spannungspegelwert anzeigen, die vom Verstärker 130 abgegeben werden. Mit den dargestellten 16 Stufen ließen sich gute Ergebnisse erzielen, doch ist auch eine andere Stufenzahl brauchbar und läßt sich erzielen durch einfaches Variieren der Taktfrequenz, solange, bis'die Anzahl groß genug ist, um einen sanften Übergang vom vollen Ein-Signal zum Aus-Signal zu erhalten. Die Funktion des Komparators 132 resultiert in dem Abstand, der mit 136 bezeichnet ist, und in den Zeit-

«fm2i /otto

steuerdiagraimnen 134a und 134b mit strichpunktierten Linien angedeutet ist.

Wegen der Komparatoren und der zugehörigen Logikschaltung beginnt kurz bevor das Signal 134b vollständig eingeschaltet ist, das Signal 134a abzuschalten, und kurz danach zählt der Zähler, der den Verstärker treibt, welcher das Signal 134a erzeugt, stufenweise aufwärts, bis das Signal abgeschaltet ist. Bei dem dargestellten Beispiel stellt das Signal mit hohem Pegel in jedem der Zeitsteuerdiagramme der Fig. 3 den "Aus"-Zustand dar, während das Signal mit niedrigem Pegel den "Ein"-Zustand des zugehörigen Verstärkers andeutet. Man erkennt daraus, daß wegen des !Comparators 132 die vorhergehende Stufe beginnt abzuschalten, bevor jede nachfolgende Stufe der Schaltkreise 114 vollständig eingeschaltet ist. Für das speziell dargestellte System wird mit dieser Verschiebung etwa eine 3db-Verringerung bezogen auf voll eingeschaltete Signale bei beiden Stufen geschaffen. Hierdurch ergibt sich ein noch besser gleitender Übergang des Klanges von einem Lautsprecher auf den nächsten.

Die Figur 2b zeigt einen zweiten Abschnitt der Schaltung der Fig. 2a, wobei erkennbar ist, daß die mit A bis H in Fig. 2a bezeichneten Signale an den entsprechend.bezeichneten Leitungen der Fig. 2b wieder auftreten. Somit wird das vom Verstärker 130 abgegebene Signal auf einen schaltentenden Kreis 20Oa gegeben, der aus einem Paar zusammengehöriger Festkörperschalter 202a und 202b besteht. Außerdem wird das Ausgangssignal vom Verstärker 130 auf den Eingang eines schaltenden Kreises 200c gegeben. In ähnlicher Weise werden die Ausgänge der Verstärker von den Schaltkreisen 114b bis 114d in entsprechender Weise auf die Schalterkreise 200a-d gegeben. Aufgabe der Schalterkreise 200a-d ist es, die Reihenfolge zu ordnen, in der die Steuersignale von den Verstärkern, wie Verstärker 130, den Verstärkerstufen mit veränderbarem Verstärkungsfaktor 2O4a-h zugeleitet werden. Wie bei den vorher beschriebenen Abschnitten der Schaltung werden auch hier nur beispielhaft die Verstärker 204a und 204b im einzelnen

909821/0770

beschrieben, da die übrigen Verstärkerstufen funktionsmäßig identisch sind.

Die Verstärkerstufen 204a-204h weisen sämtlich einen spannungsgesteuerten Verstärker 206 und zugehörige Vorspannschaltkreiselemente auf, sowie einen Pufferverstärker 208 mit Einheitsverstärkung. Der Verstärker 206 kann ein CA3O6O oder CA3O8O sein, der unter dieser Bezeichnung von der RCA hergestellt wird, oder ein anderes, entsprechendes Bauelement. Das Signal vom Verstärker, z. B. dem Verstärker 130 aus der Fig. 2a, von den Schaltkreisen 114a-d, ist auf die Steuerleitung des zugehörigen Verstärkers 206 geleitet. Man erkennt so, daß auf diese Weise die 16 Spannungsstufen vom Ausgang des Verstärkers 130 die Arbeitsweise des Verstärkers 206 und damit dessen Ausgangssignal steuern und schließlich auch das Ausgangssignal des Verstärkers 208, so daß dieses praktisch vom Aus-Zustand bis zum vollen Einschalt—Zustand reicht. Man strebt jedoch an, daß der Verstärker 206 nicht vollständig abgeschaltet wird, da mit einem vollen Ausschalt-Zustand eine anfängliche Verzögerung verbunden ist. Wie bereits an früherer Stelle angedeutet, kann durch richtige Einstellung der Stellwiderstände 128 und 129 (Fig. 2a) für diese Bedingung Sorge getragen werden. Außerdem sorgt ein Potentiometer 210 (Fig.2b) für die Abstandseinstellung des Verstärkers 206.

Audio-Eingangs-Signale werden jeder Verstärkerstufe 2O4a-2O4h von den Eingängen 1 und 2 zugeführt. Die; Darstellung zeigt nur zwei Eingangs-Signale, doch versteht es sich, daß jede Zahl von Eingängen verwendet werden kann. Offensichtlich können 8 Eingangs-Signale direkt in die entsprechenden Verstärkerstufen eingegeben werden. Wenn mehr Eingangssignale gewünscht werden, dann kann man einen gewöhnlichen Mischer-Schaltkreis verwenden. Es ist aber auch möglich, was später noch beschrieben wird, die vorliegende Erfindung als Mischeinrichtung selbst einzusetzen.

98 21/07 70

In diesem Zusammenhang läßt sich die Wirkungsweise der Schalterkreise 2OOa-d besser verstehen. Beim Schalterkreis 20Oa verbindet die Schieberstange der Schalter 202a und 202b die Steuerleitung vom Schaltkreis 114a-114d zu den Steuerleitungen der Verstärker 206. Werden die Schalterkreise 2OOa-2OOd betätigt, dann werden die Steuersignale von den Schaltkreisen 114a-d zu unterschiedlichen Verstärkerstufen 2O4a-h durchverbunden. Auf diese Weise kann die Reihenfolge, in der die jeweiligen Audiokanäle zu und ab geschaltet werden, geändert werden. In Verbindung mit der übrigen Schaltungsanordnung kann man damit eine Vorwärtsdrehung, eine Rückwärtsdrehung und eine Drehung in Form einer Achterfigur innerhalb einer einzigen Ebene wählen. Für bestimmte Arten des Materials jedoch, wie etwa monophones Material, ist es wünschenswert, die Schalter in einer solchen Stellung anzubringen, daß die Kanäle in Opposition zueinander festgelegt sind. Ein Beispiel für eine in Opposition festgelegte Anordnung wäre, wenn der Steuerleitungsausgang der Schaltung 104a auf die Steuerleitungen der Schaltungen 204a und 204g gegeben wird, der Steuerleitungsausgang des Schaltkreises 104b auf die Steuerleitungen der Schaltkreise 204a und 204h kommt, das Steuerausgangssignal der Schaltung 104c auf die Steuerleitung der Schaltkreise 204c und 2O4e gegeben wird, und der Steuerausgang des Schaltkreises 104d zur Steuerleitung der Schaltungen 2O4d und 2O4f geführt wird. Andere äquivalente Anordnungen sind ebenfalls möglich.

Wie früher bemerkt, sind die in Fig. 2b "dargestellten Verstärkerstufen 2O4a-h dazu geeignet, eine Vielzahl von Audiobewegungen in einer einzigen Ebene hervorzubringen. Mit der Erfindung ist jedoch auch die Bewegung des Klangs in der dritten Dimension möglich, wofür die Schaltungsanordnung der Fig. 2c verwendet wird, zusammen mit derjenigen aus der Fig. 2b. Die Verbindungen zwischen den Schaltungen der Fig. 2b und der Fig. 2c erfolgen mit Hilfe der Leitungen, die mit den Buchstaben J-U bezeichnet sind.

909821/Ö770

Eine Anzahl von Verstärkerstufen, die in zwei Gruppen angeordnet und mit den Ziffern 22Oa-h und 23Oa-h bezeichnet sind, sorgen für eine Verschiebung der ebenen Wiedergaben der Klänge, was dann zu einer dreidimensionalen Bewegung führt. Jede der Verstärkerstufen 22Oa-h und 23Oa-h ist funktionsmäßig identisch mit den Verstärkerstufen 204, wobei jedoch weder der Pufferverstärker 208 noch der Widerstand 211 vorhanden sind. Das Ausgangssignal von jeder Stufe 22Oa-h und 23Oa-h wird somit unmittelbar von den darin enthaltenen Verstärkern 206 abgenommen.

Die Verstärkerstufen 220a-h und 23Oa-h werden jedoch unabhängig von den Verstärkerstufen 2O4a-h taktgesteuert. Für diesen Zweck ist ein zweiter Taktschaltkreis 240 und ein dritter Taktschaltkreis 241 vorhanden, die in der Fig. 2b dargestellt sind. Jeder dieser Taktkreise setzt sich aus Schaltkreisbauteilen zusammen, die praktisch mit denen des Taktkreises 100 (Fig. 2a) identisch sind, wobei sie auch innerhalb desselben Frequenzbereiches arbeiten, wenngleich die Frequenz exakt gesehen vorzugsweise unterschiedlich ist. Man sieht, daß auch bei den Taktabschaltungen 240 und 241 eine externe Taktleitung 106 und eine Taktwahlleitung 108 vorgesehen sind, wie sie auch zur Taktschaltung 100 führen.

Auch vergleichbar mit der Schaltung der Fig. 2a ist, daß die Taktsignale vom Schaltkreis 240 auf ein Paar von Steuersignalschaltungen 242 und 244 gegeben wird, die ihrerseits wieder der Taktsteuerschaltung 114a der Fig. 2a gleich sind. Außerdem werden die Taktsignale von der Schaltung 241 zu einem weiteren Paar von Steuersignalschaltungen 243 und 245 geleitet, die als leere Blöcke dargestellt sind, weil sie identisch funktionieren, wie die Schaltungen 242 bis 245. Die von den Schaltungen 242 bis 245 hervorgebrachten Steuersignale werden durch die Schalterkreise 246 und 248 beeinflusst, von denen jeder funktionsmäßig identisch mit dem Schaltkreis 208 ist. In den meisten Fällen, bei denen zwei

909821/0770

Taktschaltungen und vier Steuersignale in Verbindung mit den Verstärkern 22Oa-h und 23Oa-h verwendet werden, ist es nicht erforderlich, die Schalterkreise 246 und 248 einzusetzen. Vielmehr bevorzugt man, den Ausgang der Schaltung 242 unmittelbar mit der Leitung R, der Schaltung 244 mit der Leitung S, der Schaltung 243 mit der Leitung T und der Schaltung 245 mit der Leitung U zu verbinden. Läßt man jedoch die Taktschaltung 241 und die Steuersignalkreise 243 und 245 weg, dann können die Schalterkreise 246 und 248 wünschenswert sein, und die Ausgänge der Schaltkreise 242 und 244 sind dann auf jeweils einen Eingang eines jeden Schalterkreises geführt.

Die Steuersignale, die dann auf die Leitungen R, S, T und U abgegeben werden, gelangen dann auf die zugehörigen spannungsgesteuerten Verstärker 22Oa-h und 23Oa-h (Fig. 2c), wo sie praktisch dieselbe Funktion hervorrufen, wie dies in Verbindung mit dem Verstärker 204a bereits beschrieben wurde. Die Signale von den Verstärkern 22Oa-h und 23Oa-h werden dann in Verstärkerstufen 26Oa-h gemischt. Jede Verstärkerstufe enthält einen Verstärker 262, der mit Einheitsverstärkung arbeitet, was durch den Widerstand 264 und den Stellwiderstand 266 bestimmt wird, die beide nominell 10 Κ£Ί_ haben. Man bemerke, daß die Eingänge zu den Verstärkerstufen 26Oa-h von den verschiedenen Signalen von den Verstärkerstufen 22Oa-h abgeleitet werden. Zum Beispiel erhält der Verstärker 262 die Eingangssignale von der Verstärkerstufe 23Oa und der Verstärkerstufe 22Oe. :

Die Anordnung, durch die die Ausgangssignale von den Verstärkerstufen 22Oa-h und 23Oa-h ausgewählt werden, damit sie in den Verstärkerstufen 26Oa-h gemischt werden, ist bedeutsam für die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung. Der Fachmann erkennt aus der vorangehenden Beschreibung, daß, wenn es gewünscht wird, dem Hörer ein Audiosignal zu vermitteln, das scheinbar von einem Punkt in der Mitte zwischen zwei Lautsprechern kommt, ein Signal, das um eine Stufe kleiner als "voll Ein"(oder wie früher gesagt, etwa 3 db kleiner) ist,

903821/0770

_ ₂₁ _ 2850A90

dem Verstärker zugeführt wird, der jeden der beiden Lautsprecher treibt. Dies wird nachfolgend als praktisch"voll Ein" bezeichnet. Wenn es andererseits gewünscht wird, dem-Hörer den Eindruck zu vermitteln, als käme der Klang vom Ort eines einzigen Lautsprechers, dann läßt nur derjenige Verstärker, der diesem Lautsprecher zugeordnet ist, ein Signal mit "voll Ein"-Pegel passieren. Zwischenstufen dieser Extremwerte können verwendet werden, um dem Hörer den Eindruck zu vermitteln, als käme der Klang von irgendeinem Punkt zwischen den Lautsprechern. Durch kontinuierliches oder nahezu kontinuierliches Verändern der Signale zwischen "voll Ein" und "voll Aus" erhält der Hörer den Eindruck, als folge der Klang einer nahezu unendlichen Variation dynamischer Muster. Es sei noch bemerkt, daß bei Betätigen der Rückstell-Leitung 118 jeder Steuersignalkreis zu eingestellt wird, daß sämtliche Verstärker praktisch "voll Ein"-Signal erhalten. Es versteht sich weiter, daß nach den vorstehend gegebenen Lehren der Fachmann zahlreiche Veränderungen in der Schaltung vornehmen kann, ohne daß dabei der Rahmen der Erfindung verlassen wird, da lediglich ein funktionales Äquivalent zu der beschriebenen Schaltungsanordnung geschaffen wird.

Aufgrund der voranstehenden Beschreibung läßt sich die Anordnung der Mischverstärker verstehen. Zunächst versteht es sich, daß die acht Ausgangskanäle an die.acht Lautsprecher a bis h, die die sechs Ebenen in den dre4 Dimensionen definieren, verbunden sind (d. h. die^ Ecken eines Quaders) , wie dies in der Fig. 4 gezeigt ist. Strebt man an, daß ein Audio-Signal scheinbar von einem Punkt in der Mitte zwischen zwei Lautsprechern ausgeht, dann erhält jeder diesen beiden Lautsprechern zugeordnete Verstärker ein Signal praktisch von der Stärke "voll Ein" von seiner zugehörigen Steuerschaltung. Dehnt man dies auf drei Dimensionen aus, so kann man eine Ebene statisch mitten zwischen den acht Lautsprechern im Raum definieren, in dem alle Leistungsverstärker ein Audiosignal mit praktisch voller Amplitude erhalten,indem einfach die Rückstell-Leitung 118 betätigt wird. Bei der in Fig. 4

909821/0770

dargestellten Anordnung wird damit praktisch die Ebene a'b'c'd' bestimmt, wenn jeder Ausgangswandler a-h ein volles Audiosignal erhält, da jedes Wandlerpaar a-e, b-f, c-g und d-h ihre jeweiligen Signale praktisch mit voller Amplitude erhalten.

Man kann die Ebene a'b'c'd¹ durch entsprechende Dämpfung der Signale zu den Lautsprechern vertikal bis in die Ebenen abcd oder efgh verschieben. Das Nachobenschieben der Ebene a'b'c'd¹ erfolgt durch Abdämpfung der Signale zu den Lautsprechern e, f, g und h. Es kann jedoch wünschenswert sein, der einen Ebene (z. B. abcd) eine etwas andere Information zu geben, als der anderen (efgh), und es kann weiterhin wünschenswert sein, die einer jeden Ebene zugeleitet Information umzukehren. Das heißt, es kann wünschenswert sein, die Ebene der Information, welche die oberste Ebene definiert, der unteren Ebene zuzuordnen und dabei gleichzeitig die Information, die die untere Ebene definiert, entsprechend der oberen Ebene zuzuführen.

Um derartige Bewegungen von Audio-Signalen zu erreichen, muß jede Ebene von Audio-Signalen zwischen Ebenen der Wandler unabhängig von den Bewegungen der anderen Ebene des Audiosignals "bewegt" werden können. Dies macht es erforderlich, daß eine zweite "Informationsebene" definiert wird, z. B. die Ebene wxyz, die in der Fig. 4 dargestellt ist. Damit müssen die Audio-Signale für jede Informationsebene jedem Wandler-Paar zugeführt werden, wobei die Signale für ;die obere Informationsebene von anderen Verstärkern mit verstellbarem Verstärkungsfaktor gesteuert werden müssen, als die Signale, die für die untere Informationsebene zugeführt werden. Man erkennt, daß die Signale, die die beiden Informationsebenen definieren, an sämtliche acht Ausgangswandler gegeben werden müssen, jedoch mit unterschiedlichen Amplituden abhängig vom Ort des jeweiligen Wandlers oder Lautsprechers. Zu diesem Zweck sind die Verstärker 22Oa-h und 23Oa-h vorhanden.

909821/0770

Wie aus den Figuren 2b und 2c ersichtlich, wird mit den Verstärkerstufen 22Oa-b eine erste ("untere") Ebene der Information definiert, die auf einem Audioeingangskanal basiert, während die Verstärkerstufen 23Oa-d eine zweite ("obere") Ebene der Information definieren, die auf denselben Audioeingang basiert. In gleicher Weise definieren die Verstärkerstufen 22Oe-h eine erste ("obere") Ebene der Information, basierend auf einem zweiten Audio-Eingang, während die Verstärkerstufen 23Öe-h eine zweite ("untere") Ebene der Information von dem zweiten Audioeingang definieren. Weil die Steuersignalleitungen jeder Gruppe von unterschiedlichen Steuerschaltungen gesteuert werden, können die zwei Gruppen spannungsgesteuerter Verstärkerstufen, die die beiden Informationsebenen ergeben, getrennt gesteuert werden, so daß diese Informationsebenen unabhängig voneinander bewegt werden können.

Weil jedoch die 16 Ausgänge, die für die Festlegung der beiden Informationsebenen benötigt werden, vorzugsweise zu acht endgültigen Ausgangssignalen gemischt werden, wird die Anordnung von Mischverstärkern, wie sie in der Figur 2c gezeigt ist, verwendet. In Fig. 2c werden die Ausgänge der Verstärkerstufen 23Oa-d (welche die "obere" Ebene für diesen Audio-Informationskanal definieren) mit den Ausgängen von den Verstärkerstufen 22Oe-h vermischt (welche die "untere" Ebene für den zweiten Informationskanal definieren), was in den Mischverstärkerstufen 26Oa-b erfolgt. Gleichermaßen erfolgt das Mischen der Gruppen, die die "unteren" Ebenen definieren, für ihre jeweiligen Kanäle (22Oa-d und 23Oe-h) in Verstärkern 26Oe-h. Auf diese Weise werden beide Informationsebenen auf acht Ausgangskanäle gegeben, können jedoch trotzdem unabhängig voneinander bewegt werden. Die Beschreibung bezog sich bisher auf eine Vertikalbewegung, doch versteht es sich, daß auch eine andere Orientierung der Ebenen möglich ist. Auch bedeutet es für den Fachmann keine Beschränkung, daß nur zwei Informationsebenen beschrieben wurden, weil er aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre in der Lage ist, durch Erweitern der Schaltungsanordnung auch mehrere Informationsebenen zu schaffen.

90 98 21/0 770

Unabhängig von der ursprünglichen Orientierung der Informationsebenen können Schalterkreise 27Oa-h vorgesehen sein, um die Ausrichtung zu verändern. Die Schalterkreise 27Oa-h sind funktionsmäßig identisch den Schalterkreisen 202a und können an die Ausgänge der Mischverstärkerstufen 26Oa-h angeschlossen werden. Auf diese Weise kann die Orientierung der Informationsebenen beliebig erzielt werden, indem einfach die Schalterkreise 27Oa-h betätigt werden. Eine Anordnung der Ausgangssignale, die sich als besonders gefällige dynamische Muster erwiesen hat, wird durch zirkulierendes Drehen derjenigen Signale um 90 ° gegenüber der verbleibenden Informationsebene erhalten, welche eine Ebene definieren. Dadurch kommen z. B. folgende Ausgangssignal-Paare zustande: ah, dg, cf und be. Durch entsprechendes Steuern beider Bewegungen der Signale innerhalb einer einzigen Informationsebene und außerdem Bewegen der gesamten Informationsebenen kann man beim Zuhörer den Eindruck erwecken, als hätten die Signale ihren Ursprung außerhalb des durch die Lautsprecher be s t immten Räume s.

Bei einigen Anwendungsfällen der Erfindung ergeben die Signale, die an den Ausgängen der Schalterkreise 27Oa-h abgegeben werden, Systemausgangssignale 28Oa-h und können als Eingänge für gewöhnliche Leistungsverstärkereinrichtungen (nicht gezeigt) verwendet werden oder einem gewöhnlichen Mehrkanal-Aufzeichnungsgerät (nicht dargestellt) zugeführt werden. In der Zeichnung sind acht Ausgänge dargestellt, doch versteht es sich für den Fachmann, daß aufgrund der gegebenen Lehre die Zahl der Ausgänge auch noch vergrößert werden kann. Für die meisten dreidimensionalen Räume reichen acht Audiosignalkanäle jedoch aus, um jede gewünschte Klangbewegung zu erzeugen. Es kann jedoch bei besonders ungünstig geformten Räumen zweckmäßig sein, zusätzliche Kanäle vorzusehen.

909821/0770

Die bisher beschriebene Schaltungsanordnung gibt bereits durch Kombination von Dreh- und geradlinigen Bewegungen in einer einzigen Ebene mit einer ähnlichen Anordnung von Bewegungen in derselben Ebene die Möglichkeit zu vielerlei Klangraumbewegungen- Für andere Anwendungsfälle jedoch können noch komplexere Hör- oder Klangbewegungen wünschenswert sein. In diesem Zusammenhang ist die Fig. 2d zu verstehen, die eine Schaltungsanordnung zeigt, mit der eine Bewegung der Audiosignale erreicht werden kann, die am besten mit dem Begriff "kugelförmige Drehung" bezeichnet werden kann. Die Schaltung der Fig. 2d kann zur Schaltung der Figuren 2a-2c an den Systemausgängen 28Oa-h hinzugefügt werden und ist aus dem Grunde als Zusatzeinrichtung zu betrachten. Die Schaltung für die kugelförmige Drehung gemäß Fig. 2d weist acht Gruppen von Verstärkerstufen mit variablem Verstärkungsfaktor auf, wobei vier Verstärkerstufen in jeder Gruppe zusammengefaßt sind. Diese 32 Verstärkerstufen sind mit den Bezugszeichen 282a-d, 284a-d bis zu 296a-d gekennzeichnet. Die einzelnen Verstärkerstufen mit variablem Verstärkungsfaktor sind den Verstärkerstufen 22Oa-h und 23Oa-h gleich.

Die Ausgänge der Verstärkerstufen werden in Gruppen aus vier Verstärkerstufen zusammengefaßt, indem sie in acht Mischverstärkerstufen 298a-h gemischt werden. Alle Mischverstärkerstufen sind der dargestellten Verstärkerstufe 298a gleich, welche einen Operationsverstärker 300, einen verstellbaren Rückführwiderstand 302 und einen Verstärkereinstellwiderstand 304 enthält. Der Widerstand 302 ist in solchem Maße veränderbar, daß die Verstärkungen der einzelnen Stufen aufeinander abgeglichen werden können, vorzugsweise nahe oder im Punkt des Verstärkungsfaktors 1, wenngleich brauchbare Ergebnisse über einen weiten Verstärkungsbereich erzielt werden können. Die Mischverstärker 298a-h erzeugen dann Systemausgänge auf den Ausgangsklemmen 3O6a-h, die in derselben Weise verwendet werden können, wie die Ausgänge 28Oa-h.

909821/0770

Um die richtigen Auswirkungen zu erzielen, müssen die Verstärker 282 bis 296 mit variablem Verstärkungsfaktor in einer Weise gesteuert werden, die praktisch identisch ist mit der Steuerung der Verstärker 2O4a-h. Es werden deshalb ein weiterer Taktsteuerkreis (nicht gezeigt) und eine Vielzahl von Steuersignalkreisen (ebenfalls nicht gezeigt) vorgesehen. In der einfachsten Form wird ein einziger Taktschaltkreis in Verbindung mit vier Steuersignalkreisen verwendet, die untereinander so verbunden sind, wie es bei den Schaltkreisen 114a-d ausgeführt ist. Es können aber auch zwei Taktkreise vorgesehen sein, die jeweils vier Steuersignalkreis (oder ein Ganzes von acht) treiben. Die acht Steuersignalkreise haben acht Steuerausgangsleitungen, die mit C1-C8 in der Fig. 2d bezeichnet sind. Es sei erwähnt, daß auch andere Anordnungen von Taktkreisen, die andere Verstärkergruppen treiben, vorteilhaft eingesetzt werden können, um noch wiederum andere Wirkungen in einer Weise ähnlich der Taktschaltkreise 240 und 241 zu erzielen.

Um die Wirkung der kugelförmigen Drehung mit einer Schaltung nach Fig. 2d zu erhalten, ist die Anordnung der Steuerleitungen in acht Gruppen von Verstärkerstufen zusammen mit der Auswahl der Ausgänge der Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor, die in den Mischverstärkerstufen kombiniert werden, besonders wichtig. Wie in der Zeichnung dargestellt, sind die Steuerleitungen C1-C4 und C5-C8 in den beiden Hälften der Figuren 2d periodisch wiederkehrend. Es wird dann das Ausgangssignal des ersten Verstärkers (z.B. 282a, 284a,286a,288a) jeder Gruppe in einem einzigen Verstärker (z. B. Verstärker 298a) gemischt. Durch richtige Steuerung der Signale auf den Steuerleitungen C1-C8 lassen sich unter Bezug auf Fig. 4 die auf den Leitung 28Oa-h erzeugten Signale in einer Drehung um die Ebenen abfe und dcgh "bewegen" oder auch in jeder anderen Paarung von parallelen Ebenen, abhängig vom Zustand der Schalter 27Oa-h. Durch richtiges Modulieren der Amplituden der Audiosignale über die Leitungen C1-C8 kann man dem Hörer den Eindruck vermitteln, als entsprängen

909821/0770

die Hörsignale Punkten außerhalb des durch die acht Raumecken definierten Raumes, so daß die Bewegung des Klanges um die parallelen Ebenen dem Hörer den Eindruck gibt, als drehe sich eine Kugel um eine Achse durch die Mittelpunkte der Ebenen. Offensichtlich ermöglicht die Modulation der Amplituden der Audiosignale in dieser Weise eine scheinbar unendliche Variation, womit eine scheinbar unendliche Kopierung von Bewegungen und zugehörigen musikalischen Effekten geschaffen und vom Hörer erfahren wird, wobei diese Effekte statisch oder auch dynamisch sein können.

Um die Mustervielfalt, die mit der Schaltungsanordnung nach den Figuren 2a-d erzielt werden kann, noch zu erweitern, können die externen Taktleitungen 106 durch externe Quellen getrieben werden, beispielsweise eine automatische Folgeschaltung oder einen Mikroprozessor, wodurch die Geschwindigkeit, mit der die Muster sich ändern, abhängig von den Schwankungen der Eingangswerte, geändert wird, wofür man z. B. eine Tastatur, ein vorgegebenes Programm, einen Zufallsfunktionsgenerator oder Musik selbst einsetzen kann.

Von besonderem Interesse ist die Technik, mit der ausgewählte Eigenschaften der Audio-Eingangssignale erfaßt werden und mit der in Übereinstimmung mit diesen ausgewählten Eigenschaften die mit Hilfe der Erfindung hervorgerufenen Folgen geändert werden. So kann es beispielsweise wünschenswert sein, die/Klangmuster in Übereinstimmung mit den Haupttakten des Äudioeingangs zu verändern oder auch abhängig vom Tempo oder der Stärke eines bestimmten Instrumentes.

Bei bestimmten Anwendungsfällen, wie bei Aufzeichnungen im Studio, kann es angestrebt werden, das eine oder andere Instrument oder einen Vokalisten herauszuheben und diesen herausgehobenen Eingang anders als die übrigen Bewegungen, die von den restlichen Instrumental- und Vokal-Eingängen stammen, zu bewegen. Für derartige komplexe Bewegungen kann

909821/0770

eine programmierbare automatische Folgesteuereinrichtung (nicht gezeigt) in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Schaltung verwendet werden, um die unterschiedlichen Bewegungen der einzelnen Audioeingänge zu steuern. Wie bereits erwähnt wurde, läßt sich das in den Figuren 2a bis 2d gezeigte Ausführungsbeispiel auf einfache Weise erweitern, damit eine große Anzahl von Audio-Eingangssignalen zugelassen werden kann. In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, erheblich unterschiedliche Kreise von besonderen Kategorien von Signalen zu erhalten und diese Signale dann mit weiteren Signalen zu mischen, wozu eine Anordnung von Mischverstärkern ähnlich den in den Figuren 2c oder 2d gezeigten, verwendet wird. So möchte man beispielsweise manchmal bei einem bestimmten Stück mit Ausnahme der Vokalstimme, die am Ort feststehen soll, die gesamten übrigen Klänge bewegen. Dies läßt sich dadurch erzielen, daß der Vokaleingang isoliert wird und die Ausgangsamplituden für dieses Signal konstant gehalten werden, während die übrigen Signale in der oben beschriebenen Weise verarbeitet werden. Daraus wird deutlich, daß die erfindungsgemäße Einrichtung sowohl für Live-Wiedergabe als auch für Studioaufzeichnung und -wiedergabe Anwendung finden kann.

Für die Folgesteuerung kann auch eine mit Mikroprozessor arbeitende Steuerschaltung eingesetzt werden. Eine derartige Vorrichtung gibt die Möglichkeit, eine große Anzahl von Audioeingängen unabhängig zu steuern, wobei dann in Verbindung mit geeigneten Mischschaltkreisen jedes einzelne Signal mit Hilfe des beschriebenen Schaltungssystems gedreht oder in sonstiger Weise bearbeitet werden kann. Bei einem solchen System sollte jeder Audio-Eingang mit einem eigenen Zeittakt- und Steuer-Schaltkreis versehen werden und auch eigene Verstärkerstufen mit variablem Verstärkungsfaktor haben, wobei dann die Ausgänge in der oben beschriebenen Weise vermischt werden. In Abwandlung können die Zeittaktsignale von einem Mikroprozessor-Taktgeber abgeleitet werden. Auch eine Tastatur oder eine andere handgesteuerte

909821/0770

Eingabevorrichtung kann dazu verwendet werden, andere Folgen einzugeben und dabei veränderte Klangmuster hervorzubringen.

909821/0770

Claims (13)

^ 2 8b O PATENTANSPRÜCHE

1. Einrichtung zur mehrdimensionalen Signalverteilung mit Eingangsmitteln zur Aufnahme von Eingangssignalen von wenigstens einer Signalquelle und Ausgangs- —--. mitteln-/—die—A-ttsg-aTPg^Big"hale an eine Mehrzahl von Wandlern abgeben, die in einem mehrdimensionalen Raum angeordnet sind, da durch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale wenigstens zwei informatrönsebenen bestimmen, daß eine Taktgebereinrichtung (10) eine Impulskette erzeugt, daß Steuersignaleinrichtungen abhängig von der Impulskette Steuersignale abgeben, die durch den Zählzustand von Zähieinrichtungen bestimmt sind, und daß variable Verstärkereinrichtungen in Abhängigkeit von den Steuersignalen und den Eingangsmitteln an die Ausgangsmittel solche Signale abgeben, die als sich durch den Raum bewegend empfunden werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die variablen Verstärkereinrichtungen sich zusammensetzen aus Ebenenverschiebungsverstärkern und Drehung erzeugenden Verstärkern, von denen die ersteren ihre Ausgangssignale einer ersten Teilgruppe der Wandler und die zweiten ihre Ausgangssignale einer zweiten Teilgruppe der Wandler zuführen, so daß die Wandler aus den Signalen eine erste und eine zweite Informationsebene schaffen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähler in Ebenenverschiebungszähler und Dreherzeugungszähler unterteilt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktgebereinrichtung unterteilt ist in einen ersten Taktgeber, der seine Impulskette dem Ebenenverschiebungszähler, und einen zweiten Taktgeber, der seine Impulskette dem Dreherzeugungszähler zuleitet.

9 09 821/0770

5. Einrichtung nach'einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtungen mehrere Zählstufen aufweisen und jede Stufe zur Steuerung eines bestimmten Abschnitts der variablen Verstärkereinrichtungen dient und daß eine erste Zähl stufe eine zweite Zählstufe zum Zählen veranlasst, sobald die erste Zählstufe einen vorbestimmten Stand erreicht.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtungen mehrere Zählerstufen aufweisen und die erste Zählerstufe die zweite Zählerstufe zum Zählen veranlasst, wenn die erste Zählerstufe einen dritten vorbestimmten Zustand erreicht, wobei dieser dritte Zustand zwischen dem ersten Zählzustand und einem zweiten Zählzustand liegt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignalmittel eine Spanne von Ein/Aus-Signalen zuführt und die variablen Verstärkereinrichtungen auf diese Ein/Aus-Signale ansprechen.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn, ichnet, daß die variablen Verstärkereinrichtungen das Eingangssignal auf einen Größenwert verstärken, der von den Steuersignaleinrichtungen bestimmt ist, um die Informationsebenen zu verschieben.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsmittel zur Festlegung der ersten Informationsebene in einem dreidimensionalen Raum angeordnet sind.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge-kennzeichnet, daß die Ausgangsmittel acht Ausgangssignale an eine gleiche Zahl von Ausgangseinrichtungen abgeben zur Verteilung der Ausgangs.signale im dreidimensionalen Raum und daß die Steuersignaleinrichtungen die Verstärkung

909821/0770

der Eingangssignale durch Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor derart variieren, daß die Informationsebenen nach vorbestimmten Mustern bewegt werden.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Informationsebene unabhängig von der zweiten Informationsebene bewegbar ist.

12.... Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor derart durch die Steuersi-gnaleinrichtungen steuerbar sind, daß die Ausgangssignale in einem kugei£öjrmigen Raum rotieren.

13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die abgegebenen Signale Audiosignale sind.

9 09821/D770