DE69327022T2

DE69327022T2 - Steuerschaltung für Stereofelderweiterungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69327022T2
Application number: DE69327022T
Authority: DE
Inventors: Alan Anderson Hoover
Original assignee: Thomson Consumer Electronics Inc
Current assignee: Technicolor USA Inc
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1993-08-19
Publication date: 2000-04-06
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: US5987141A; ES2138609T3; EP0584719A1; EP0584719B1; JPH06216865A; CN1088379A; TW441906U; KR100307301B1; DE69327022D1; BR9303477A; JP3431959B2; CN1038380C; MY115284A; MX9305216A; SG54148A1; KR940005144A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine räumliche Expansion für den Eindruck des Abstands zwischen zwei Stereolautsprechern und insbesondere die Erzeugung eines Stereotons ohne räumliche Expansion, wenn der Abstand zwischen den Lautsprechern eines Lautsprecherpaares ausreichend und somit keine Expansion gewünscht ist.
Eine räumliche Stereoexpansion in Audioanlagen ist im Stand der Technik hinreichend bekannt und seit vielen Jahren verfügbar. In derartigen Anlagen werden die Signale des linken und rechten Kanals in einer solchen Weise verarbeitet, daß der Zuhörer den Eindruck hat, daß der Abstand zwischen den Lautsprechern wesentlich größer ist als der wirkliche räumliche Abstand der Lautsprecher. Dies wird als sogenannte phsychoakustische Expansion bezeichnet. Beispiele einer räumlichen Stereoexpansion sind dargestellt in der US-PS 4 495 637 von Bruney und 4 831 652 von Anderson. In derartigen räumlichen Expansionssystemen wird ein Teil des Signals von einem Kanal in Gegenphase dem Signal des anderen Kanal hinzugefügt, wodurch ein erweiterter Raumeindruck zwischen dem linken und dem rechten Kanal eingeführt wird. Diese Erweiterung des Raumeindrucks ist unabhängig von der Trennung der beiden Kanäle in dem ursprünglichen Signal. Dieses Merkmal hat die erwünschte Eigenschaft, daß der akustisch wahrgenommene Stereoeindruck weiter erscheint als der tatsächliche Abstand zwischen den beiden Stereolautsprechern. Das ist besonders erwünscht für den normalen Abstand der Lautsprecher, die in ein Gehäuse eines Fernsehempfängers oder eines kleinen Rundfunkgerätes eingebaut sind, wo der Abstand zwischen den beiden Lautsprechern im allgemeinen nur ungefähr 26-80 cm beträgt. In einer derartigen Anordnung wird der wahrgenommene Stereoeffekt durch die erzielte räumliche Expansion oder Spreizung der Lautsprecher nennenswert verbessert.
Ein weitgehend bekanntes Verfahren zur Erhöhung der wahrgenommenen räumlichen Expansion oder Spreizung zwischen den Stereolautsprechern besteht darin, daß der Pegel des Signals (L-R) relativ zu dem Pegel des Signals (L+R) erhöht wird, wenn die Signale der Dekodermatrix zur Bildung der Signale L und R zugeführt werden.
Eine unerwünschte Wirkung dieses räumlichen "expandierten Stereo" besteht darin, daß der (L-R)-Umgebungston zu laut sein kann verglichen mit dem (L+R)- Ton. Das resultiert häufig darin, daß ein Sänger in der Mitte der Szene durch den Umgebungston übertönt wird oder die tonalen Abweichungen zwischen dem Stereo- und Monophon-Modus ein starkes Ausmaß annehmen. Diese Einwände, insbesondere der letzte, sind spürbarer, wenn die zusätzlichen, sogenannten "Auxiliary"-Hi-Fi-Ausgangsanschlüsse verwendet werden, die gelegentlich in einem Fernseh-Tonteil vorgesehen sind, wo Signale L und R einem hochqualitativen, stereophonen Wiedergabesystem zugeführt werden.
Aus den obigen Gründen ist es erwünscht, in einem System, das bei der Anwendung von zusätzlichen Lautsprechern eine räumliche Stereoexpansion durchführt, ein Stereosignal ohne eine räumliche Ausdehnung oder Spreizung zu bilden. Wenn zusätzliche Lautsprecher verwendet werden, das heißt, Lautsprecher extern zu dem Gehäuse des Fernsehempfängers, können diese zusätzlichen Lautsprecher in einem wesentlich größerem Abstand aufgestellt werden als die Lautsprecher in dem Gehäuse eines Fernsehempfängers. In einem derartigen Fall sind die Gründe für die Anwendung eines räumlich expandierten oder gespreizten Stereo nicht mehr anwendbar.
Ein Beispiel eines umschaltbaren Stereo-Expanders ist beschrieben durch Anderson et al. in der US-PS 4 831 652 mit dem Titel STEREO EXPANSION CIRCUIT SELECTION SWITCH, ausgegeben am 16. Mai 1989. In diesem System werden das linke Stereosignal L und das rechte Stereosignal R über je einen Operationsverstärker jeweiligen Ausgangsklemmen zugeführt. Das System enthält eine Übersprechkopplung zwischen den Verstärkern, die bei einer Aktivierung durch eine Betätigungstaste für den Benutzer Stereo-Expansionskomponenten den Ausgangssignalen der Verstärker hinzufügt. Dieses System arbeitet mit den Basisband-Stereosignalen L und R nach der Matrixierung und benötigt zwei Operations verstärker und ein schaltbares Übersprechkopplungs-Netzwerk für die Steuerung der Stereo-Expansion der Signale des linken und des rechten Kanals im Basisband und ist daher relativ komplex.
Ein weiteres Beispiel eines umschaltbaren Stereoexpanders ist beschrieben von Hahner in der EP-A-0 412 260 mit dem Titel AUDIO PLAYBACK ARRANGEMENT WITH FREQUENCY-SELECTIVE AMPLIFIERS FOR DRIVING LOUDSPEAKERS INTERNAL AND EXTERNAL TO THE DEVICE, veröffentlicht am 13. Februar 1991. Dieses System enthält Tiefpaß- und Hochpaß-Filter zur Steuerung von Tieftonlautsprechern, sogenannten Woofers, und Hochtonlautsprechern, sogenannten Tweeters, in einem Empfänger. Wenn externe Lautsprecher angeschlossen werden, setzt das System die Filter außer Betrieb, um den externen Lautsprechern Breitbandsignale zuzuführen.
Eine die vorliegende Erfindung enthaltende Audiosignal-Verarbeitungsvorrichtung enthält eine Quelle (20) eines Stereo-Differenzsignals (L-R) und eines Stereo- Summensignals (L+R), wobei die Größe des Stereo-Differenzsignals (L-R) größer ist als die des Summensignals (L+R), Matrixiermittel (24) zum Erzeugen der Audiosignale für den linken und den rechten Kanal aus dem Stereo-Differenzsignal (L-R) und dem Stereo-Summensignal (L+R), Amplituden-Entzerrungsmittel (32) zwischen der Quelle (20) für das Stereo- Differenzsignal (L-R) und das Stereo-Summensignal (L+R) und den Matrixiermitteln (24) zur weitgehenden Entzerrung der Größe des Stereo-Differenzsignals (L-R) und des Stereo-Summensignals (L+R), und mit den Entzerrungsmitteln verbundene Aktivierungsmittel (40) zum wahlweisen Aktivieren der Entzerrungsmittel.
Gemäß einem Merkmal einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten die Amplituden-Entzerrungsmittel (32) folgendes: veränderbare Dämpfungsmittel (34, 36, 38), die wirksam sind, wenn die Entzerrungsmittel nicht aktiviert sind, zum Verringern der Amplitude des Stereo- Differenzsignals (L-R) auf einen ersten Wert, wobei die veränderbaren Dämpfungsmittel (34, 36) wirksam sind, wenn die Entzerrungsmittel aktiviert sind, zum Verringern der Amplitude des Stereo-Differenzsignals (L-R) auf einen zweiten Wert, der geringer ist als der erste Wert.
Gemäß einem weiteren Merkmal einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten die veränderbaren Dämpfungsmittel folgendes: einen ersten Widerstand (34) zwischen einem Ausgang der das Stereo- Differenzsignal (L-R) liefernden Quelle und einem Eingang der Matrixiermittel (24), einen zweiten Widerstand (36) zwischen dem Eingang der Matrixiermittel (24) und einem Schaltungspunkt, einen dritten Widerstand (38) zwischen dem Schaltungspunkt und einem Punkt einer Referenzspannung (Erde), wobei die Aktivierungsmittel folgendes enthalten: Schaltmittel (46, 48) parallel zu dem dritten Widerstand (38).
Gemäß einem weiteren Merkmal einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen die Schaltmittel (46, 48) in einem der beiden Lautsprecheranschlüsse (40) zum automatischen Ändern der Dämpfung der veränderbaren Dämpfungseinheit von dem ersten Wert auf den zweiten Wert beim Anschluß eines externen Lautsprechers an die Anschlußbuchse.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

In den folgenden Zeichnungen sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugsziffern versehen. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Fernsehempfängers mit einem Stereo- Audiosystem und
Fig. 2 ein teilweises Blockschaltbild eines Fernsehempfängers gemäß Fig. 1 gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 1 zeigt einen handelsüblichen Fernsehempfänger, allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Ein Rundfunk-Fernsehsignal wird durch eine Antenne 12 empfangen (oder dem Empfänger über ein Kabel-Fernsehnetz zugeführt) und ei nem Tuner 14 für die Kanalwahl zugeführt. Der Tuner 14 setzt ein aus einer Vielzahl von empfangenen Fernsehsignalen ausgewähltes Signal von seiner jeweiligen Sendefrequenz auf eine gemeinsame Zwischenfrequenz (ZF) um. Das ZF- Frequenz-Fernsehsignal wird einer Video- und Ton-ZF-Einheit 16 zugeführt, die ein Basisband-Videosignal und einen frequenzmodulierten (FM) Tonträger erzeugt. Das Videosignal und das Audiosignal werden voneinander getrennt, und die Videosignale werden einer (nicht dargestellten) Videosignal-Verarbeitungsschaltung zugeführt, die eine Video-Wiedergabeeinheit enthält. Ein stereophones Ton- Audiosignal wird durch einen FM-Detektor 18 aus dem FM-Tonträger detektiert und einem Stereodekoder 20 zugeführt.
Der Stereodekoder 20 liefert ein Stereo-Summensignal L+R und ein Stereo- Differenzsignal L-R. Das Stereo-Summensignal (L+R) wird in einer Entzerrereinheit 22 (das ist ein Tiefpaßfilter mit einer geeigneten Zeitkonstante) entzerrt und einem Eingang einer Stereo-Matrixiereinheit 24 zugeführt, in der das ursprüngliche linke Stereosignal (L) und das ursprüngliche rechte Stereosignal (R) zurückgewonnen werden. Das Stereo-Differenzsignal (L-R) von der Stereo-Dekodereinheit 20 wird in der beispielhaften Ausführungsform einer Expandereinheit 26 zugeführt. In der beispielhaften Ausführungsform entspricht die Expandereinheit 26 einem vollen DBXTM-Expander. Jedoch ist ein derartiger "Expander" identisch mit der vorliegenden Erfindung, und es kann ein beliebiger Expander oder auch kein Expander angewendet werden. Ein derartiger Typ eines "Expanders" bewirkt eine komplementäre Signalverarbeitung eines Signal-Kompanders für das Audiosignal an der Signalquelle, um eine Rauschverringerung in dem Signal (L-R) durchzuführen. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Expander 26 ein Amplituden- und Spektral-Expander, der auch die Entzerrung für das Signal (L-R) bewirkt. Diese Amplituden- und/oder Spektral-Expansion ist unabhängig von der oben beschriebenen räumlichen Expansion, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Das Amplituden- und/oder Spektral-expandierte Stereo-Differenzsignal (L-R) wird dem anderen Eingang der Stereo-Matrixeinheit 24 zugeführt. Das rekonstruierte linke (L) und rechte (R) Stereosignal werden zur Verstärkung und endgültigen Wiedergabe in einer dualen Lautsprechereinheit 30 einer Stereo-Audioverstärker-Einheit 28 zugeführt.
Es ist hinreichend bekannt, daß eine räumliche Stereo-Expandier- oder Spreizwirkung dadurch erreicht werden kann, daß der Matrix 24 ein Signal (L-R) mit einem Pegel zugeführt wird, der größer ist als der des ebenfalls der Matrix 24 zugeführten Signals (L+R). Aus den oben beschriebenen Gründen ist es erwünscht, diese räumliche Expansionswirkung außer Betrieb zu setzen, wenn zusätzliche Lautsprecher an die Vorrichtung angeschlossen werden, da diese Lautsprecher in räumlich größeren Abständen angeordnet werden können als die ursprünglichen Lautsprecher, die im allgemeinen innerhalb der Grenzen eines Gehäuses angeordnet sind. Wie ebenfalls oben beschrieben, ist es, wenn externe Lautsprecher verwendet werden, die in einem größeren Abstand voneinander angeordnet werden können als die Lautsprecher innerhalb des Gehäuses, erwünscht, diese externen Lautsprecher mit einem Stereosignal ohne räumliche Stereo-Expansion zu betreiben.
Fig. 2 zeigt die beispielhafte Ausführungsform zum wahlweisen Liefern eines Stereosignal ohne räumliche Stereo-Expansion, wenn externe Lautsprecher vorgesehen sind. Der Stereo-Dekoder 20 liefert ein Ausgangssignal (L-R) mit einer Amplitude, die größer ist als die des Ausgangssignals (L+R), wobei beide Signale der Stereomatrix 24 zugeführt werden. Die erhöhte Amplitude des Signals (L-R) kann auf verschiede Weise erzeugt werden, zum Beispiel mit einer zusätzlichen Verstärkung des Verstärkers oder einer verringerten Rückkopplung (nicht dargestellt). Das Entzerrungsnetzwerk 22 und das Expander-Netzwerk 26 sind in dieser Figur nicht dargestellt und können, wenn sie benötigt werden, entsprechend Fig. 1 angeordnet werden. Das in der Amplitude relativ erhöhte Signal (L-R) wird über eine Dämpfungseinheit 32 mit den Transistoren 34, 36 und 38 der Stereomatrix 24 zugeführt, wobei der Widerstand 38 mit Erde verbunden ist. In dem Betrieb mit der räumlichen Expansion wird das der Stereomatrix 24 zugeführte Signal (L-R) durch die Summe der Widerstände 36 und 38, dividiert durch die Summe der Widerstände 34, 36 und 38 gedämpft. Auf diese Weise kann die erhöhte Amplitude des Signals L-R genau bestimmt werden.
In der beispielhaften Ausführungsform kann ein zweites Paar von Lautsprechern angewendet werden, indem die Stereosignale (nicht dargestellten) externen Lautsprechern und/oder Verstärkern zugeführt werden. Es ist eine Schaltbuchse 40 vorgesehen mit einem Kontakt 42 zum Verbinden des Signals R von der Dekodermatrix 24 mit dem externen System. Die Schaltbuchse 40 ist mit einem isolierendem Kontaktgeber 44 verbunden, der die Kontakte 46 und 48 mechanisch miteinander kurzschließt, wenn ein (nicht dargestellter) Stecker körperlich in die Buchse 40 eingesteckt wird. In diesem Fall schließen die Kontakte 46 und 48 den Widerstand 38 kurz und ändern das Dämpfungsverhältnis der Dämpfungseinheit 32. In dem Betrieb mit eingestecktem Stecker beträgt die Amplitude des der Stereomatrix 24 zugeführten Signals (L-R) das Verhältnis des Widerstandes 36, geteilt durch die Summe der Widerstände 34 und 36. In diesem Betrieb wird das der Stereomatrix 24 zugeführte Signal (L-R) in einem solchen Ausmaß verringert, daß die Amplitude gleich ist zu der Amplitude des der Stereomatrix zugeführten Signals (L+R). Bei gleichen Amplituden der Signale (L+R) und (L-R) wird der räumliche Expansionseffekt für den Stereoton nicht hervorgerufen. Somit wird, wenn die stereophonen Signale den externen Lautsprechern und/oder Verstärkern zugeführt werden und die externen Lautsprecher in einem ausreichendem Abstand voneinander aufgestellt werden können, der für eine bessere Stereowirkung ausreicht, die räumliche Expansion, die nicht mehr benötigt wird, nicht durchgeführt.
Es sei bemerkt, daß die beispielhafte Dämpfungseinheit und die Umschaltung der Dämpfungseinheit sowohl in dem linken Kanal als auch in dem rechten Kanal erfolgen können. Es sei auch bemerkt, daß die externen Lautsprecher und/oder Verstärker über nicht-schaltende Buchsen oder Anschlußklemmen mit einem Auswahlschalter für die Auswahl eines derartigen zweiten Paares von Lautsprechern und/oder Verstärkern verbunden werden können. In einem derartigen Fall können auch Maßnahmen getroffen werden, stereophone Signale ohne eine räumliche Expansion dem zweiten Paar von Lautsprechern und/oder Verstärkern zuzuführen. Es sei auch bemerkt, daß die vorliegende Erfindung bei FM-Stereo-Rundfunkempfängern angewendet werden kann, bei denen die Stereolautsprecher nur einen geringen Abstand voneinander aufweisen.

Claims

1. Audiosignal-Verarbeitungsvorrichtung, enthaltend:

eine Quelle (20) eines Stereo-Differenzsignals (L-R) und eines Stereo- Summensignals (L+R), wobei die Größe des Stereo-Differenzsignals (L-R) größer ist als die des Summensignals (L+R),

Matrixiermittel (24) zum Erzeugen der Audiosignale für den linken und den rechten Kanal aus dem Stereo-Differenzsignal (L-R) und dem Stereo-Summensignal (L+R),

Amplituden-Entzerrungsmittel (32) zwischen der Quelle (20) des Stereo- Differenzsignals (L-R) und des Stereo-Summensignals (L+R) und den Matrixiermitteln (24) zur Entzerrung der Größe des Stereo-Differenzsignals (L-R) und des Stereo-Summensignals (L+R), und

mit den Entzerrungsmitteln verbundene Aktivierungsmittel (40) zum wahlweisen Aktivieren der Entzerrungsmittel.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei

die Amplituden-Entzerrungsmittel (32) folgendes enthalten:

veränderbare Dämpfungsmittel (34, 36, 38), die dann wirksam sind, wenn die Entzerrungsmittel nicht aktiviert sind, zum Dämpfen der Amplitude des Stereo- Differenzsignals (L-R) auf einen ersten Wert,

wobei die veränderbaren Dämpfungsmittel (34, 36) wirksam sind, wenn die Entzerrungsmittel aktiviert sind, zum Verringern der Amplitude des Stereo- Differenzsignals (L-R) auf einen zweiten Wert, der geringer ist als der erste Wert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die veränderbaren Dämpfungsmittel folgendes enthalten:

einen ersten Widerstand (34) zwischen einem Ausgang der das Stereo- Differenzsignal (L-R) liefernden Quelle und einem Eingang der Matrixiermittel (24), einen zweiten Widerstand (36) zwischen dem Eingang der Matrixiermittel (24) und einem Schaltungspunkt,

einen dritten Widerstand (38) zwischen dem Schaltungspunkt und einem Punkt einer Referenzspannung, wobei

die Aktivierungsmittel folgendes enthalten:

Schaltmittel (46, 48) parallel zu dem dritten Widerstand (38).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Schaltmittel (46, 48) in einem ausgewählten Anschluß der beiden Lautsprecheranschlüsse (40) liegen zum automatischen Ändern der Dämpfung der veränderbaren Dämpfungseinheit von dem ersten Wert auf den zweiten Wert beim Anschluß eines externen Lautsprechers an den Anschluß.