DE3109480A1

DE3109480A1 - Verfahren und anordnung zur steigerung der stereoklangbildaufteilung und des umgebungsklanges bei stereophonen klangwiedergabeeinrichtungen

Info

Publication number: DE3109480A1
Application number: DE19813109480
Authority: DE
Inventors: Joel M. 02146 Brookline Mass. Cohen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-03-12
Filing date: 1981-03-12
Publication date: 1981-12-24
Also published as: JPS56137800A; US4308423A; GB2074823A

Description

Joel M. Cohen, P. 0. Box 135, Brookline, Mass. 02146, Vereinigte Staaten von Amerika

Verfahren und Anordnung zur Steigerung der Stereoklangbildauf te llung und des Umgebungsklanges bei stereophonen Klangwiedergabeeinrichtungen

Die Erfindung bezieht sich auf die Stereowiedergabetechnik und insbesondere auf Verfahren und Anordnungen zur Steigerung der Klangbildaufteilung und/oder des Umgebungsklanges.

In der Vergangenheit wurde die vollständige Trennung von Stereosignalen durch Verwendung von Kopfhörern erreicht, wobei der linke Kanal der linken Hörmuschel und der rechte Kanal der rechten Hörmuschel des Kopf hörers zugeführt wurde. 1960 unternahm Benjamin Bauer von den CBS-Laboratorien den Versuch, den Kopfhörerklang mehr dem von Lautsprechern anzupassen, indem er die verzögerte Ableitung von dem linken Lautsprecher zum rechten Ohr eines Hörers und umgekehrt nachbildete.

Doch bis vor kurzem wurde wenig unternommen, die Stereosignaltrennung bei Verwendung von Lautsprechern zu verbessern.

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Bedingt durch die Tatsache, daß z.B. vom linken Lautsprecher ausgestrahlte Schallwellen zunächst das linke Ohr eines Hörers und etwas verzögert dessen rechtes Ohr erreichen, tritt an beiden Ohren eines Hörers bis zu einem gewissen Umfange eine Mischung der Schallwellen von beiden Lautsprechern ein. So werden die auf das rechte Ohr treffenden Schallwellen des rechten Lautsprechers mit auf das gleiche Ohr auftreffenden Schallwellen des linken Lautsprechers gemischt. Dadurch wird die ursprünglich gegebene und durch die Aufnahmetechnik bedingte Trennung der.Stereosignale in einem gewissen Maße wieder aufgehoben, da jedes Ohr die von beiden Stereolautsprechern herrührenden Schallwellen wahrnimmt.

Neben dem oben erwähnten Vorschlag, den Klangeindruck von Kopfhörern dem von L_autsprechern anzupassen, schlug Benjamin Bauer auch die umgekehrte Methode vor. Damit würde es möglich das Mischen von Stereoschallwellen bei Verwendung von Lautsprechern zu unterdrücken, so daß die Lautsprecher den gleichen Klangeindruck wie Kopfhörer vermitteln würden.

Nachfolgende Arbeiten zur Verbesserung des Stereoeffektes oder der Klangbildaufteilung bei Verwendung von Lautspreehern wurden dann in Deutschland von Damaska und Mitarbeitern durchgeführt. Bei dem Damaska-System wird das rechte Stereosignal um eine Zeitspanne verzögert, die eine auf das rechte Ohr eines Hörers treffende Schall-, welle braucht, um vom rechten Ohr um den Kopf herum zum linken Ohr zu gelangen. Dieses verzögerte Signal wird dann einer Frequenzbandfilterung unterworfen, invertiert und dem linken Lautsprechersignal zugesetzt. Das Korrektursignal im linken Lautsprecher bewirkt demzufolge eine akustische Auslöschung der vom rechten Lautsprecher herrührenden Ableitung am linken Ohr. In gleicher Weise

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erfolgt eine Korrektur des rechten Lautsprechersignals, so daß ein akustisches Übersprechen zwischen den Ohren annehmbar unterbunden wird,

Eine der grundlegenden Schwierigkeiten bei der Verzögerung der linken oder rechten Lautsprechersignale besteht in der Ausbildung eines breiten zentralen Bereiches, in dem ein Trübungseffekt auftritt. Dieser Effekt ist durch die Verwendung der vollen linken und rechten Kanalsignale bedingt. Für den zentralen Bereich gibt es nämlich keine links- oder rechtsorientierte Information, sondern im wesentlichen ein monaurales Signal. Die Folge ist nicht nur eine Frequenzverzerrung, sondern auch Lautstärkeschwund. Die Frequenzverzerrung ist auf einen Kammfiltereffekt zurückzuführen, demzufolge die Stärke der verschiedenen Frequenzkomponenten in dem zentralen Bereich vergrößert oder verringert wird. Dadurch geht die Klangreinheit und die Klangtreue der Originalaufzeichnung für die Schallwiedergabe in dem zentralen Bereich verloren.

Erschwerend kommt hinzu, daß bei den meisten Aufnahmen die den Klangeindruck am stärksten prägenden Instrumente oder Darsteller sich in der Bühnenmitte befinden. Bei Verwendung des vorangehend erwähnten Verfahrens schafft daher die Trübung oder Frequenzverzerrung der in der Bühnenmitte sich befindenden Schallquellen erhebliche Probleme bei der Stereowiedergabe.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Verfahren und Anordnungen für ein Stereowiedergabesystem mit zwei Lautsprechern, die jeweils an einen linken und einen rechten Stereokanal angeschlossen sind, zu schaffen, die eine bessere Trennung der Stereosignale für den Hörer und damit eine bessere Stereoklangbildaufteilung als mit den bekannten Verfahren und Anordnungen ermöglichen

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und die darüber hinaus geeignet sind, die Position des Hörers mit Bezug auf die Lautsprecher zu berücksichtigen und den Umgebungsklang zu steigern.

Dies wird gemäß dem Verfahren der Erfindung dadurch erreicht, daß von den'Kanalsignalen für den linken und rechten Stereokanal Differenzsignale abgeleitet werden, daß die Differenzsignale verzögert werden und daß die verzögerten Differenzsignale mit den Stereokanälen zur Bildung korrigierter Kanalsignale so gekoppelt werden, daß die reinen Links-jninus-Rechts- und Rechts-minus-Links-Signale jeweils von dem korrespondierenden Kanalsignal subtrahiert werden. · ■

Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, bei dem das vollständige linke oder rechte Kanalsignal für die Korrektur verwendet wird, indem man es verzögert, invertiert und dann in den entgegengesetzten Kanal einspeist, wird bei dem neuen Verfahren gemäß der Erfindung lediglieh die Differenz aus den beiden Kanalsignalen verwendet. Zum Beispiel wird allein das Links- minus-Rechts-Signal als Differenzsignal verzögert, einer Frequenzbandfilterung unterworfen und dem linken Stereokanal als Korrektursignal zugeführt, während das invertierte Korrektursignal dem rechten Stereokanal zugeführt.wird. Nach einer Ausführungsform der Erfindung erreicht man dies durch Speisen eines Differenzverstärkers mit den linken und rechten Kanalsignalen, wobei das Ausgangssignal des Differenzverstärkers mittels einer Eimerkettenschaltung, etwa einer analogen Verzögerungskette, die mit einer der gewünschten Verzögerung entsprechenden Taktfrequenz getaktet wird, verzögert wird. Das Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung wird dann verstärkt und einem Phasenteiler zugeführt, der die Rechts-minus-Links-Kanalsignale dem rechten Kanal und

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die Links-minus-Rechts-Kanalsignale dem linken Kanal zusetzt. Auf diese Weise werden Klangkomponenten, denen keine Links/Rechts-Richtungscharakteristik eigen ist etwa solche, die von der Bühnenmitte herrühren - nicht verzögert oder invertiert und daher tatsächlich nicht verwendet. Folglich bleiben auch von der Bühnemitte herrührende Schallkomponenten vollständig unverzerrt und ohne Überlagerung eines Kammeffektes.

Die bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung notwendigen Verzögerungen sind teilweise äußerst kurz und bewegen sich in der Größenordnung zwischen 100 Mikrosekunden und einer Millisekunde. Derartige Verzögerungen sind nicht leicht zu realisieren. Bei der Erfindung verwendet man dafür analoge Verzögerungsketten (serial-analog-delay; = SAD), wie etwa Eimerkettenschaltungen. Diese Verzögerungseinrichtungen werden getaktet und zwar bei einer Ausführungsform mit einer Taktfrequenz von nahezu 3 MHz, also etwa dem zehnfachen der normalen Taktfrequenz, um Verzögerungen im Bereich von 100 Mikrosekunden zu erzielen. Um darüber hinaus die Verzögerungszeiten noch weiter zu verkürzen oder um die Verwendung von langsamer arbeitenden SAD zu ermöglichen, werden bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung SAD mit gleicher Verzögerungszeit in den linken und den rechten Stereokanal eingefügt und eine dritte Verzögerungseinrichtung für das Differenzsignal verwendet. Die dritte Verzögerungseinrichtung kann ebenfalls ein SAD sein, das mit einer Taktfrequenz getaktet wird, die etwas niedriger ist als die Taktfrequenz, mit der die Verzögerungseinrichtungen für die direkten Kanalsignale getaktet werden, wobei die Differenz der Taktfrequenzen zu Verzögerungen von 10 Mikrosekunden und darunter führt.

Durch Verwendung von veränderbaren Taktfrequenzen er-

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geben sich kontinuierlich einstellbare Verzögerungen, mit denen man eine Anpassung an die jeweilige Hör-Position zwischen den beiden Lautsprechern vornehmen kann. Dies ist ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, da fest eingestellte Verzögerungen nur bei einem vorgegebenen Winkel zu den beiden Lautsprechern die gewünschte Klangbildteilung ergeben. Statt sich nach den Lautsprechern auszurichten, schafft eine regelbare Verzögerung die Möglichkeit, daß ein Hörer unabhängig von seiner Ausrichtung auf die Lautsprecher für die bestmögliche Klangbildaufteilung sorgen kann. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung läßt sich die Verzögerung allein durch die Bestimmung des Verhältnisses zwischen der Entfernung, die die beiden Lautsprecher trennt, und der Entfernung zwischen dem linken Lautsprecher und dem linken !Ohr des Hörers einstellen.

Bei einer gegenüber dem Hörzentrum versetzten Hörposition kann entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung eine breitbandige Verzögerungseinrichtung in einem der Stereokanäle verwendet werden, um eine ausreichende Anpassung für einen Hörer zu schaffen, der sich näher bei einem der beiden Lautsprecher befindet.

Weiterhin wurde festgestellt, daß zusätzlich zu der erreichbaren exzellenten Klangbildaufteilung eine Art Rundumklang erreicht werden kann, der mit dem Klang von über 100 ringsum an den Wänden angebrachten Laut-Sprechern verwandt ist. Dabei läßt sich dieser Effekt allein mit zwei Lautsprechern erreichen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden zu diesem Zweck die Differenzsignale vor der Korrektur der Kanalsignal über das für die Klangbildtrennung erforderliche Maß hinaus verstärkt. Eine derartige zusätzliche Verstärkung führt

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zum gleichen Ergebnis, wie eine Lautstärkeanhebung des Pegels für den Umgebungsklang um 10 dB gegenüber dem Klangpegel in der Mitte des Raumes, da lediglich die Links-Rechts-Anteile auf diese Weise verstärkt und zugesetzt werden. Diese Steigerung des Umgebungsklanges hat außerdem keine Verzerrung des Klangbildes in der Raummitte zur Folge und kann vom Hörer entsprechend seinen eigenen Höranforderungen eingestellt werden.

Yon weiterem Vorteil ist, daß die Steigerung des Umgebungsklanges bis zu einem angemessenen Ausmaß auch für Hörpositionen gegeben ist, die von der mit maximaler Klangbildteilung entfernt sind. Mehrere Hörer mit verschiedenen Hörpositionen innerhalb eines Raumes kommen so in den Genuß eines gesteigerten Umgebungsklanges, wenn auch der Teilungseffekt sich für Hörpositionen am Rande des Raumes verringert.

Die Steigerung der Klangbildaufteilung und des Umgebungsklanges entspricht Lautsprechern, die in der Lage sind, Schallwellen unter einem Winkel von 180° abzustrahlen, im Gegensatz zu den 40 bis 60°-Winkeln der üblicherweise

Lautsprechern, mit Bezug auf die gewünschte Hörposition aufgestellten/ Die Anwendung der Erfindung führt daher zu einem Spreizen der scheinbaren Hörquelle über den Strahlwinkel der Lautsprecher hinaus auf den des Originalklanges zu, der ursprünglich gegenüber den bei- der Aufnahme verwendeten Mikrofonen herrschte. Aber nicht nur ein Links/Rechts-Spreizeffekt ist gegegeben, sondern ebenso ein noch besseres Spreizen für die vorderen und rückwärtigen Teile der Aufführung, so daß mit dem neuen Verfahren ein totales Eintauchen in den Klang erreicht wird.

Bei allem wird der Frequenzgang des mittleren Klangbildes nicht beeinträchtigt. Daher werden auch die monaura-

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len oder in der Mitte liegenden gleichstarken und gleichphasigen Signale in jedem Kanal nicht nachteilig beeinflußt.

Man wird feststellen, daß ein Rumpeln überwiegend von der Vertikalbewegung· der Nadel hervorgerufen wird, die dem Links/Rechts-Signal entspricht, während sehr niedrige Frequenzen kein Links/Rechts-Komponenten enthalten. Durch ein Hochpaßfilter mit einer unteren Frequenzgrenze von annähernd 70 Hz für das Differenzsignal wird das Rumpeln, das durch die Vertikalbewegung der Nadel bei

erzeugt wird, der Plattenaufzeichnung oder -w iedergabe/bei dem neuen Verfahren nicht betont, während der Baßfrequenzgang nicht beeinträchtigt wird.

Weitere Einzelheiten seien nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten -Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

FIG 1 die schematische Darstellung einer bekannten Anordnung zur Steigerung der Klangbildaufteilung mit dem im Zentrum sich ausbildenden Verzerrungsbereich,

FIG 2 eine schematische Darstellung der Anordnung

gemäß der Erfindung zur Erläuterung der damit verbundenen Steigerung des Umgebungsklanges und der verzerrungsfreien Klangbildaufteilung,

FIG 3 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles gemäß der Erfindung,

FIG 4 das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispieles der Erfindung, bei dem eine Anpassung an gegenüber dem Zentrum versetzte Hör-

positior-en des Hörers möglich ist, und

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FIG 5 das Blockschaltbild für die Erzeugung äußerst kurzer Verzögerungen für die Akustiksignale durch Anwendung der doppelten Verzögerung.

Bei der allgemeinen bekannten Anordnung nach FIG 1 ist eine Stereoeinrichtung 10, die aus einem Empfänger, einem Verstärker oder irgendeiner anderen Einrichtung bestehen kann, die linke und rechte Kanalsignale erzeugt, über Leitungen 12 und 14 mit einem linken und einem rechten Lautsprecher 16 und 18 verbunden. Für das Löschen von Signalen des "linken Kanals durch den rechten Kanal ist der linke Kanalanschluß 12 durch eine Leitung 20 mit einer Verzögerungseinrichtung 22 verbunden, die über die Leitung 20 zugeführte Signale

verzögert

um den WertÄ/. Das Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung 22 -wird einem 'Inverter 24 zugeführt, dessen Ausgang mit einer Misch- oder Summierslufe 26 verbunden ist.

Für den Fall, daß das komplette Signal des linken Kanals mit dem Buchstaben L bezeichnet wird, dann entspricht der Ausgang des Inverters 24 dem Signal -L.

Unterstellt man, daß ein Hörer 30 mit einem linken Ohr 32 und einem rechten Ohr 34 sich in der Mitte zwischen den Lautsprechern 16 und 18 befindet, dann kann - wie die Darstellung zeigt - der Ton vom Lautsprecher 16 das linke Ohr 32 entlang der Linie 36 erreichen. Der gleiche Ton erreicht außerdem das rechte Ohr entlang der Linie 38, wenn er das Gesicht des Hörers überquert. Wie der Darstellung zu entnehmen ist, liegt der zum rechten Ohr übertragene Ton eine größere Entfernung zurück als der zum linken Ohr übertragene Ton, so daß der Ton ie.s rechte Ohr um einen Wert Δ verzögert erreicht, der dem Längenunterschied zwischen den Übertragungswegen zu den

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_ 1Q/- /ftf, beiden Ohren entspricht.

Weiterhin trifft ein;Ton vom Lautsprecher 18 entlang dem Weg 40 auf das rechte Ohr 34, so daß sich am rechten Ohr in gewissem Ausmaß eine Mischung des rechten und linken Kanals ergibt. Dies beeinträchtigt bis zu einem gewissen Umfang die stereophone Klangbildaufteilung.

Um eine derartige Vermischung beider Kanäle zu unterbinden, wird durch die Verzögerungseinrichtung 22 und den Entwerter 24 ein invertiertes Linkssignal in den rechten Kanal eingekoppelt, um das linke Kanalsignal am rechten Ohr exakt auszulöschen. Dadurch trifft am rechten Ohr ein verzögertes und invertiertes linkes Kanalsignal zeitgleich mit dem rechten Kanalsignal ein, wobei das verzögerte invertierte linke Signal das Signal auslöscht, das vom linken Lautsprecher 16 kommt.

Durch diese Maßnahme wird ein Verzerrungsbereich 42 geschaffen, in dem der Klang getrübt ist und der das Hörzentrum zwischen den beiden Lautsprechern abdeckt. Das bedeutet für diesen Bereich eine durch einen Kammfiltereffekt bedingte Frequenzverzerrung, da das gesamte linke Kanalsignal invertiert, verzögert und mit dem rechten Kanalsignal gemischt wird.

Für das Auslöschen am linken Ohr ist eine umgekehrte Situation zu unterstellen, bei der das rechte Kanalsignal um den Wert Δ verzögert, invertiert und dann dem linken Kanal zugesetzt wird. Der Verzerrungsbereich liegt daher symmetrisch um die Mittelachse zwischen den beiden Lautsprechern.

Während also mit der in FIG 1 dargestellten Anordnung die stereophone Klangbildaufteilung in der Tat verbes-

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sert wird, werden Signale ohne Links/Rechts-Richtungscharakteristik in dem dargestellten Zentralbereich entscheidend gedämpft und verzerrt.

FIG 2 zeigt dagegen eine Anordnung, bei der nicht nur die stereophone Klangbildaufteilung verzerrungsfrei gesteigert wird, sondern auch der Umgebungsklang.

Bei dieser Anordnung ist eine Stereoeinrichtung 50 über die Leitung 56 mit einem linken Lautsprecher 52 und über die Leitung 58 mit einem rechten Lautsprecher verbunden. Mit beiden Leitungen 56 und 58 ist ein Differenzverstärker in der Weise gekoppelt, daß ein Links-minus-Rechts-Signal als Differenzsignal entsteht, das durch eine Verzögerungseinrichtung 62 um den vorangehend bereits genannten' Wert verzögert wird. Das Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung 60 wird anschließend durch den Verstärker 64 verstärkt und einer Phasenteilereinrichtung 66 zugeführt, die das Ver-Stärkersignal invertiert und als Rechts-minus-Links-Signal zu einer Summier- oder Mischstufe 68 weiterleitet, während das Links-ninus-Rechts-Signal einer in den linken Kanal eingefügten Summier- oder Mischstufe 70 zugeführt wird. Ein Hörer 72 mit linkem Ohr 74 und rechtem Ohr 76 befindet sich entlang der Mittelachse 78, die die Punkte gleichen Abstandes zwischen dem rechten und dem linken Lautsprecher festlegt.

Die Anordnung reagiert also allein auf das Differenzsignal zwischen dem rechten und linken Kanal, verzögert es um den Wert Δ und verstärkt es gegebenenfalls, bevor es dem Phasenteiler zugeführt wird. Auf diese Weise wird vom rechten Kanalsignal allein die richtungsbehaftete Komponente des linken Kanalsignals und vom rechten Kanalsignal allein die Richtungs-

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komponente des linken Kanalsignals subtrahiert. Monaurale Signale ohne Links/Rechts-Informationsgehalt oder von der Mitterbühne herrührende Signale, die ebenfalls keinen Rechts/Links-Informationsgehalt aufweisen, werden also bei diesem Verfahren nicht berücksichtigt. Folglich hat das der Erfindung zugrundeliegende Verfahren auf den in der Figur schraffiert gekennzeichneten Zentralbereich 80 keine Auswirkung und es können in diesem Bereich auch keine Verzerrungen auftreten.

Durch geeignete Einstellung des Verstärkers 64 können die von den Seiten kommenden Töne auf den gleichen Lautstärkepegel eingestellt werden wie die in der Mitte der Bühne erzeugten Töne. Das führt zu einer extrem wirksamen stereophonen Klangbildaufteilung und unterdrückt eine Überkreuzmischung der Signale von den beiden Lautsprechern an den Zuhörerohren nahezu wenn nicht ganz.

Solange der Hörer 72 auf der Mittelachse postiert ist, kann der Verzögerungswert Δ durch Messen der Entfernung zwischen den beiden Lautsprechern und durch Messen der Entfernung zwischen dem linken Lautsprecher und dem linken Ohr 74 ermittelt werden. Dieses Verhältnis er-" gibt die optimale Verzögerung anhand der geometrischen Verhältnisse. Wenn außerdem die Verzögerung leicht veränderbar ist, was später noch erläutert wird, dann kann die Einstellung anhand des so ermittelten Verhältnisses oder aber abhängig vom Gehör des Hörers erfolgen.

Eine alternative Möglichkeit zur Ermittlung der Verzögerung Δ besteht in der Messung des Winkels zwischen den Linien 84 und 86 und in der Ermittlung des obengenannten Verhältnisses durch die Anwendung der aufgezeigten trigenometrischen Beziehung.

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Ein weiteres Ergebnis der Erfindung besteht darin, daß nicht nur die Klangbildaufteilung verzerrungsfrei gesteuert werden kann, sondern daß außerdem der Umgebungsklang, der sich an den Randzonen einstellt, künstlich verstärkt werden kann, um einen äußerst angenehmen Effekt des Rundumklanges zu erzeugen. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß das von der Verzögerungseinrichtung gelieferte Differenzsignal auf einen Wert verstärkt wird, der über dem Klangpegel innerhalb des Zentralbereiches liegt. Diese Überhöhung sollte etwa 10 dB ausmachen, damit der Effekt des vollständig vom Klang Eingehülltseins erzielt wird. Dieser Effekt, ist, wie bereits angemerkt wurde, gleichbedeutend mit der Ausstattung der umgebenden Raumwände mit aneinandergereihten Lautsprechern, die alle nach innen strahlen, so daß die Schallwellen, wie durch Pfeile 82 angedeutet ist, alle in Richtung auf den Raummittelpunkt und damit in Richtung auf den Zuhörer abgestrahlt werden.

Es sei festgestellt, daß e:s der Umgebungsklang ist, der bedingt durch die Verarbeitung des Differenzsignals verstärkt wird. Kurz, da die monauralen oder richtungslosen Signale nicht verstärkt werden, sind es die Signale mit einer Richtungscharakteristik, entweder links oder rechts, die verstärkt und dann dem linken oder rechten Lautsprecherkanal zugeführt werden.

FIG 3 zeigt schließlich ein ausführlicheres Blockschaltbild, anhand dessen das der Erfindung zugrundeliegende Verfahren näher beschrieben werden soll. Im vorliegenden Fall dient ein Differenzverstärker als Links/Rechts-Diskriminator, an den die beiden Sterokanäle angekoppelt sind. Als Ausgangssignal liefert der Links/Rechts-Diskriminator 90 ein Links-minus-Rechts-Signal, das über

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ein Rumpelgeräusche unterdrückendes- Hochpaßfilter 92 zu einem Tiefpaßfilter 94 und schließlich zu einer Verzögerungsleitung geleitet wird, die bei einem Ausführungsbeispiel aus einer analogen Verzögerungskette besteht, wie sie von der Fa. Reticon Corp. hergestellt wird. Dies ist im wesentlichen eine Einerkettenschaltung, die durch einen Takt 100 abhängig von einer einstellbaren Steuereinrichtung 102 getaktet wird. Das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 96 wird dann einem Tiefpaßfilter 98 zugeleitet, das die Taktfrequenzkomponenten entfernt und den Anteil an hohen Frequenzen vermindert, um die unterschiedliche Reaktion des bestimmten und des anderen Ohres auszugleichen. Des resultierende Signal wirkt dann auf einen Regelverstärker 104 ein, der von der Steuereinrichtung 106 gesteuert wird. Vom Regelverstärker gelangt das Ausgangssignal zu einem Umgehungsschalter 110 und anschließend zu einem einfachen Phasenteiler 112, der die Links-minus-Rechts- und Rechts-minus-Links-Korrektursignale erzeugt. Diese Ausgangssignale des Phasenteilers 112 werden den Mischstufen 114 und im linken bzw. rechten Kanal zugeleitet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Ausgangssignale einer jeden Mischstufe einem weiteren Verstärker 120 bzw. 122 zugeführt, die ebenfalls als Regelverstärker ausgebildet sind und von einem gemeinsamen Summenregler 124 gesteuert werden. Die Ausgänge dieser Verstärker führen schließlich zu weiteren kanalindividuellen Leistungsverstärkern und dann zu den Lautsprechern.

Die Verwendung von analogen Verzögerungskettenanordnungen als Verzögerungseinrichtungen 96 ermöglicht Verzögerungen, die kontinuierlich einstellbar sind. Die Verzögerung von akustischen Signalen mit äußerst kurzen Verzögerungszeiten ist nicht einfach. In der Vergangen-

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heit hat man hierfür konzentrierte Blindwiderstände verwendet. Derartige Schaltelemente bewirken aber Phasenverschiebungen, die meistens in der Fabrik bereits fest eingestellt werden. Es ist daher nicht möglieh, letztmöglich eine Anpassung des Hörwinkels mit Bezug auf die Lautsprecher vorzunehmen.

Bei der Anordnung gemäß der Erfindung ist jedoch diese Verzögerung kontinuierlich einstellbar, so daß ein Maximum an Klangbildaufteilung für eine Vielzahl von Hörpositionen erreicht werden kann. Die Einstelleinrichtung 102 entspricht daher in ihrer Wirkung einer Nullabgleicheinrichtung für die Nebensprechausloschung. Sie kann durch eine Fernsteuerung durch den Hörer eingestellt werden, wenn dieser seine Stereoplatten abhört.

Das Tiefpaßfilter 9k ist vorgesehen, um Ultraschallsignale ausufiltern, die mit den Taktfrequenzen für die Verzögerungseinrichtungen Schwebungen bilden könnten.

Das Hochpaßfilter 92 dient zur Unterdrückung von Rumpelgeräuschen unter 70 Hz. Dazu sei angemerkt, daß gemäß einem allgemein anerkannten Prinzip nur ein sehr geringer Links/Rechts-Informationsgehalt unterhalb von 100 Hz gegeben ist. Bei einem Hochpaßfilter mit einem

Frequenzabfall bei 70 Hz geht daher keine Rechts/Links-Information oder ein alles überdeckender Paßpegel während der Signalverarbeitung verloren. Dagegen werden Rumpelgeräusche unterdrückt, die gewöhnlich durch die Vertikalbewegung der Nadel in den Plattenrillen erzeugt werden, und zwar sowohl während der Aufnahme als auch bei der Wiedergabe.

Das in FIG 4 gezeigte Ausführungsbeispiel wird bei vom Hörzentrum versetzten Hörpositionen verwendet. Eine derartig versetzte Hörposition 130 ist in FIG 2 ein-

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gezeichnet. Sie kann bedingt sein durch die Aufstellung der Möbel in dem Raum oder durch die Unmöglichkeit, die Lautsprecher genau an der Stelle aufzustellen, die die übliche Hörposition an einem Punkt in der Mitte zwischen den Lautsprechern zuläßt. Wie die FIG 4 zeigt, sind die Einrichtungen 90, 92, 94, 96, 98 und 104 für jeden der Kanäle gesondert vorgesehen, was durch die Einheiten 90', 92', 94', 96', 98' und 104' angezeigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird kein Phasenteiler für die Trennung der zu dem rechten und linken Kanal zurückzuführenden Signale benötigt. Diese Funktion wird durch die Verdopplung der verschiedenen Einrichtungen verwirklicht. Diese Einrichtungen arbeiten in der gleichen Weise und werden durch Potentiometer R1 und R2 mit Bezug auf eine Hörposition auf der Mittelachse in einiger Entfernung von den Lautsprechern, die entlang einer Linie senkrecht zur Verbindungslinie der beiden Lautsprecher gemessen wird, eingestellt.

Die Regelverstärker 104 und 104' werden durch die Potentiometer R3A und R3B eingestellt, jenachdem welche Verstärkung erwünscht ist, um entweder eine Verbesserung des Umgebungsklanges oder aber eine absolute Stereoklangtreue zu erhalten.

Der Ausgang des Regelverstärkers 104 ist mit der Mischstufe 134 im linken Kanal und der Ausgang des Regelverstärkers 104' mit der Mischstufe 134' im rechten Kanal gekoppelt. Diese Mischstufen können selbst Verstärker sein, und deren Amplitude kann, wie angedeutet, durch Potentiometer R4A bzw. R4B eingestellt werden.

Nimmt der Hörer eine Hörposition links vom Hörzentrum •555
^ ein, wie in FIG 2 dargestellt ist, dann wird der Aus-

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gang der Mischstufe 134 über ein Tiefpaßfilter I36 mit einer zusätzlichen Analogverzögerungsleitung 138 und deren Ausgang wiederum mit einem Tiefpaßfilter verbunden, dessen Ausgangesignal als linkes Kanalsignal über den Schalter S1 verfügbar ist.

Die Verzögerungseinrichtung wird durch einen Takt 142 getaktet, der durch das Potentiometer R5 gesteuert wird, und die Verzögerung beträgt bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel 10 oder mehr Mikrosekunden.

Der Grund für die Verzögerung des linken Kanalsignals gegenüber dem rechten Kanalsignal besteht darin, daß die im vorliegenden Fall angenommene Hörposition des Hörers näher zum Lautsprecher des linken Kanals liegt. Bei dieser Hörposition werden Signale vom linken Kanallautsprecher eher empfangen als die Signale vom rechten Lautsprecher. Auf diese Weise kann die Anordnung für gegenüber dem Hörzentrum versetzte Hörposition eingestellt werden. Analoges gilt mit Bezug auf den rechten Kanal, der in gleicher Weise mit einer Verzögerungseinrichtung versehen werden kann, wenn sich die HörpoEition rechts vom Hörzentrum versetzt befinden sollte.

Wie bereits erwähnt, bereitet es einige Schwierigkeiten, äußerst kurze akustische Verzögerungen zu erreichen. Dies ist dadurch bedingt, daß die üblichen geräuscharmen SAD 516 verschiedene Ladungstransferelemente aufweisen und damit die Länge der Verzögerungsleitung durch die 3D Anzahl der Elemente oder Einheiten begrenzt ist. Dennoch ist eine Verwendung dieser Standardverzögerungsleitungen unter Ausnutzung der letztlich zulässigen Grenzen für die Taktfrequenz im vorliegenden Falle und auch in anderen Fällen möglich, wenn man zur Erzielung kürzerer Verzögerungen drei dieser Einrichtungen verwendet.

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Eine derartige Anordnung ist in FIG 5 gezeigt. Dabei ist in jede Kanalleitung eine analoge Verzögerungsleitung 150 bzw. 152 eingefügt, die mit gleicher Taktfrequenz getaktet werden, beispielsweise mit einer Taktfrequenz von 128 kHz. Dies ergibt für jede Verzögerungsleitung eine Verzögerung von 2 Millisekunden. Die rechten und linken Kanaleingänge sind außerdem mit einem Differentialverstärker 154 gekoppelt, dessen Ausgangssignal einer dritten analogen Verzögerungsleitung 156 zugeführt wird. Diese analoge Verzögerungsleitung wird mit einer Taktfrequenz getaktet, die etwas unterhalb der für die Verzögerungsleitungen 150 und 152 liegt, z.B. bei 122 kHz. Dies ergibt eine Verzögerung von 2,1 Millisekunden, so daß die Gesamtverzögerung des Links-minus-Rechts-Signals mit Bezug auf die Links- und Rechtssignale 0,1 Millisekunden oder 100 Mikrosekunden beträgt. Es können also relativ kurze· Verzögerungen zwischen zwei Signalen durch Anwendung dieser differenziellen Verzögerungstechnik erreicht werden.

Auch für die in FIG 5 gezeigte Anordnung ist zu unterstellen, daß die verzögerten linken oder rechten Kanalsignale und der Differenzkanal in geeigneter Weise gemischt werden können, um die gewünschte stereophone Verbesserung zu erzielen.

Darüber hinaus kann diese Technik ganz allgemein benutzt werden, wenn es notwendig ist, irgendein Signal gegenüber einem anderen zu verzögern und wenn die gewünschte Verzögerung zu kurz ist, um durch Takten einer vorhandenen analogen Kettenverzögerungsleitung die Verzögerung zu erreichen. In diesem Falle werden die Verzögerungen der beiden Verzögerungsleitungen so unterschiedlich gewählt, daß sich die gewünschte Verzögerung aus der Differenz beider Einzelverzögerungen ergibt.

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Die in FIG 5 weiterhin gezeigten Kondensatoren 158,. 159 und 160 dienen als Tiefpaßfilter, um alle Grundtaktfrequenzen auszufiltern und dadurch ein Auftreten von Differenzfrequenzen der Takte an den Ausgängen zu vermeiden.

Ein solches System ist besonders dann nützlich, wenn die Bandbreite unkritisch ist, d.h. wenn die maximale Signalfrequenz sehr viel kleiner ist als die Taktfrequenz. Ein solches System eignet sich daher für kurze Verzögerungen bei Bandbreiten, die unterhalb einem Drittel der Taktfrequenz liegen.

Abgesehen von den vorangehend erläuterten bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung sind eine Reihe

von Modifikationen und Abänderungen für den einschlägigen Fachmann naheliegend, -ohne daß der eigentliche Erfindungsgedanke dabei verlassen wird, wie er in den rschfolgenden Patentansprüchen umrissen ist. 20

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Claims

Patentansprüche

ii.y Verfahren zur Steigerung der Stereoklangbildaufteilung in einem Stereowidergabesystem mit zwei Laut-Sprechern, die jeweils an einen linken und einen rechten Stereokanal angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet , daß von den Kanalsignalen für den linken und rechten Stereokanal Differenzsignale (z.B. L-R) abgeleitet werden, daß die Differenzsignale verzögert werden und daß die verzögerten Differenzsignale mit den Stereokanälen zur Bildung korrigierter Kanalsignale so gekoppelt werden, daß die reinen Links-minus-Rechts- und Rechts-minus-Links-Signale jeweils von dem korrespondierenden Kanalsignal subtrahiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß von den Kanalsignalen lediglich ein Differenzsignal (L-R) abgeleitet, verzögert und anschließend einem Phasenteiler zur Erzeugung der Korrektursignale für die Kanalsignale der beiden Stereokanäle zugeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verzögerung der Differenzsignale (z.B. L-R) regelbar ist und so eingestellt wird, daß für den Hörer ein Maximum an Stereoklangbildaufteilung gegeben ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a durch gekennzeichnet, daß das korrigierte Kanalsignal für einen der beiden Stereokanäle zusätzlich verzögert wird, um Laufzeitunterschiede für gegenüber dem Hörzentrum versetzt gewählte Hörpositionen auszugleichen, und daß die Verzögerung jeweils für den Stereokanal erfolgt, dessen zugehöriger Lautsprecher näher zu der ausgewählten Hörposition liegt.

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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steigerung des Umgebungsklanges die Differenz signale vor der Korrektur der Kanalsignale zusätzlich verstärkt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Verstärkung nach der Verzögerung der Differenzsignale erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Differenzsignale so verstärkt werden, daß sie in ihrer Stärke die vom Stereosystem in beiden Kanälen gelieferten richtungslosen Signale übersteigen.
8. Verfahren zur Erzielung-kurzer Verzögerungen mit getakteten Eimerkettenschaltungen, insbesondere zur Verzögerung von Signalen in Verbindung mit den Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß ein Signal durch eine erste Eimerkettenschaltung mit einer ersten Taktfrequenz verzögert wird, daß ein Bezugssignal durch eine zweite Eimerkettenschaltung mit einer von der ersten abweichenden Taktfrequenz verzögert wird und daß die beiden so verzögerten Signale miteinander so kombiniert werden, daß sich ein Ausgangssignal mit einer Verzögerung ergibt, die der Differenz der beiden infolge der unterschiedlichen Taktfrequenzen erzielten Verzögerungen entspricht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e kennzeichnet, daß die Taktfrequenzen wesentlich höher sind als irgendeine der Informationsfrequenzen des zu verzögernden Signales.

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10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in Verbindung mit Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß die akustischen Signale beider Stereokanäle Jeweils um einmvorge-

gebenen Wert verzögert werden, daß von den unverzögerten Signalen beider Stereokanäle außerdem wenigstens
ein Differenzsignal (z.B. L-R) abgeleitet und um einen von der Verzögerung der direkten Kanalsignale abweichenden Wert verzögert wird und daß das verzögerte Differenzsignal von dem verzögerten Kanalsignal des zugehörigen Stereokanales subtrahiert wird.
11. Anordnung zur Steigerung der Stereoklangbildaufteilung und des Umgebungsklanges bei stereophonen Klang-Wiedergabeeinrichtungen mit einem linken und einem rechten Kanalausgang, dadurch gekennzeichnet, daß mit den beiden Stereokanälen wenigstens ein Differenzverstärker (60 bzw. 90) gekoppelt ist, der
als Ausgangssignal ein Differenzsignal (z.B. L-R) liefert, daß dem Differenzverstärker (60 bzw. 90) eine
Verzögerungseinrichtung (62 bzw. 96) mit variabel einstellbarer Verzögerungszeit nachgeschaltet ist und daß in jedem Stereokanal eine Mischstufe (114, 116 bzw. 134, 134') eingefügt ist, die dem Kanalsignal das vom Differenzsignal abgeleitete Korrektursignal (L-R bzw.
R-L) zusetzt.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Differenzverstärker

ein Regelverstärker zur Beeinflussung des Umgebungsklanges nachgeschaltet ist.
13. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichne t , daß der Verzögerungseinrichtung (62 bzw. 96) ein Regelverstärker (64 bzw. 104)

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zur Steuerung des Umgebungsklanges nachgeschaltet ist.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, d a d urch gekennzeichnet, daß der Mischstufe (z.B. 134) in einem der Stereokanäle eine weitere Verzögerungseinrichtung (138) nachgeschaltet ist.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, d a durch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtungen (62 bzw. 96, 138) aus getakteten Eimerkettenschaltungen bestehen.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch g e kennzeichnet, daß in jedem Stereokanal eine

weitere getaktete Eimerkettenschaltung (150 bzw. 152) eingefügt ist, deren Taktfrequenz etwas höher ist als die Taktfrequenz für die das Differenzsignal (z.B. L-R) verzögernde Eimerkettenschaltung (156). 20

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