DE69712926T2

DE69712926T2 - Stereo zu raumklang nachverstärkung- schalldekodierungsschaltung

Info

Publication number: DE69712926T2
Application number: DE69712926T
Authority: DE
Inventors: Martin Pineau
Original assignee: WAVES USA Inc W
Current assignee: WAVES USA Inc W
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2017-11-15
Also published as: JP2001523937A; WO1999026455A1; ATE218267T1; ES2176716T3; AU5045398A; CA2308576A1; DE69712926D1; AU748414B2; EP1064824A1; DK1064824T3; EP1064824B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft Stereo zu Surround Ton Decoderschaltungen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Decoder-Nachverstärkerschaltung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal, die zwischen den Ausgängen eines herkömmlichen Stereo-Verstärkers und herkömmlichen Lautsprechern installiert werden soll.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Während Mono-Klang in Radios mit Amplitudenmodulation (AM) und in Telefonnetzen immer noch weitverbreitete Anwendung findet, werden heutzutage Stereo-Klänge in High- Fidelity-Anwendungen als Standard betrachtet.
Ziel der Stereo-Klang-Systeme ist es, zwei verschiedene Klangkanäle über Lautsprecher so wiederzugeben, dass die Klänge, die jedes Ohr eines Zuhörers erreichen, diesem den Eindruck verleihen, sich am Aufnahmeort zu befinden. Die Wirklichkeitsnähe dieses Eindrucks hängt natürlich von vielen Faktoren ab, wie z. B. der Position des Zuhörers im Verhältnis zu den Lautsprechern und der Qualität der Aufnahme.
Raumklangsysteme wurden in die Verbraucherelektronik eingeführt, um sogenannte Heimkinos zu schaffen, in denen der Zuhörer verschiedenen Klängen ausgesetzt wird, die aus entfernten Ecken des Raums kommen. Standard Heimkino Surround Klangsysteme sind mit fünf Lautsprechern ausgerüstet, von denen ein jeder einen anderen Klangkanal wiedergibt.
Die in Surround Klangsystemen verwendeten Raumklang-Decoderschaltungen können im Allgemeinen in zwei Haupttypen unterteilt werden, nämlich Decoder- Vorverstärkerschaltungen und Decoder-Nachverstärkerschaltungen.
Surround Klangsysteme, die Decoder-Vorverstärkerschaltungen verwenden, erhalten ein herkömmliches niedriges 2 Kanal-Stereosignal und erweitern es auf einen 5 Kanal Surround Sound. Jeder dieser fünf Kanäle wird separat verstärkt und wird dann an einen vorbestimmten Lautsprecher geliefert. Die fünf Kanäle werden im Allgemeinen wie folgt bestimmt:
ein linker Hauptkanal entspricht dem linken Kanal des Stereo-Signals und wird von einem linken Frontlautsprecher wiedergegeben;
ein rechter Hauptkanal entspricht dem rechten Kanal des Stereo-Signals und wird von einem rechten Frontlautsprecher wiedergegeben;
ein linker Nebenkanal (auch linker Surround-Kanal genannt) wird dadurch decodiert, dass der rechte Hauptkanal vom linken Hauptkanal subtrahiert wird und von einem linken rückwärtigen Lautsprecher wiedergegeben wird;
ein rechter Nebenkanal (auch rechter Surround-Kanal genannt) wird dadurch decodiert, dass der linke Hauptkanal vom rechten Hauptkanal subtrahiert wird und von einem rechten rückwärtigen Lautsprecher wiedergegeben wird; und
ein Centerkanal wird dadurch decodiert, dass der linke Hauptkanal und der rechte Hauptkanal zusammenaddiert werden, und wird von einem üblicherweise oben auf dem Fernseh-Bildschirm montierten Center- Lautsprecher wiedergegeben.
Ein bedeutender Nachteil des Decoder-Vorverstärkerschaltungen verwendenden Surround Klangsystems besteht darin, dass ein Fünf-Kanal Verstärker notwendig ist, um den Raumklang wiederzugeben, da die Leistungsverstärkung nach der Decodierung des Raumklangs aus dem Stereoklang erfolgt. Benutzer dieser Technologie müssen daher einen speziell dafür entworfenen Leistungsverstärker erwerben, was die Gesamtkosten des Systems erhöht.
Surround-Decoder-Nachverstärkerschaltungen beheben üblicherweise den oben erwähnten Nachteil der Decoder-Vorverstärkerschaltungen, indem sie eine Vorrichtung vorsehen, die zwischen dem linken und rechten leistungsverstärkten Stereo-Signalausgang eines herkömmlichen Stereo-Verstärkers und den fünf eingangs genannten Lautsprechern installiert werden kann. Die Decodierung von Stereo zu Raumklang erfolgt daher nach der Leistungsverstärkung, wodurch der Einsatz eines herkömmlichen Stereo-Verstärkers möglich wird.
Aus dem U.S. Patent 5,265,166, das am 23. November 1993 an Madnick et al. erteilt wurde und den Titel "MULTI-CHANNEL SOUND SIMULATION SYSTEM" (Multikanal- Klangsimulationssystem) trägt, ist ein Decoder-Nachverstärker zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal bekannt. Das von Madnick et al. beschriebene System hat gewichtige Nachteile, die im Allgemeinen zu einer Verschlechterung der Klangwiedergabe und zu einer vermehrten Komplexität der dem Stereo-Verstärker auferlegten Last führen. Dem Fachmann wird leicht verständlich sein, dass die Erdung der negativen Polklemme der rückwärtigen Lautsprecher dazu führt, dass die Nutzleistung eine andere Impedanz "sieht" als die herkömmliche 8 Ohm Lautsprecherimpedanz. Außerdem wird die Erdung über eine Induktanz der negativen Polklemme des Center-Lautsprechers auch die Komplexität der Last des Leistungsverstärkers erhöhen, was unausweichlich zu einer erhöhten Klangverzerrung und einer allgemeinen Gesamtabnahme der Klangwiedergabe führt. Zu bemerken ist auch, dass die Kombination, zur Erzeugung des Centerkanals, des rechten und des linken Kanals über Widerstände die Klarheit der Klangwiedergabe des rechten und des linken Hauptkanals verringert, da keine Maßnahmen getroffen wurden, um ein solches "Einsickern" des rechten Kanals in den linken Kanal und umgekehrt zu verhindern.
Aus dem U.S. Patent 5,497,425, das am 5. März 1996 an Robert J. Rapoport erteilt wurde und den Titel: "MULTI-CHANNEL SURROUND SOUND SIMULATION DEVICE" (Multikanal Surround Klangsimulationsvorrichtung) trägt, ist ein hybrider von Stereo zu Surround Klangdecoder bekannt, der sowohl Merkmale des eingangs beschriebenen Vorverstärker- als auch des ebenfalls eingangs beschriebenen Nachverstärker- Decodierungssystems aufweist. Das von Rapoport vorgeschlagene System hat viele Nachteile; so muss zum Beispiel ein zusätzlicher Leistungsverstärker vorgesehen werden, um den Centerkanal vor der Wiedergabe durch den Center-Lautsprecher zu verstärken. Außerdem gelten im Allgemeinen die oben im Zusammenhang mit dem System von Madnick et al. dargelegten Nachteile auch für das System von Rapoport, da das Konzept ähnlich ist.
Aus der GB 2,014,404 ist auch ein Stereo-Lautsprechersystem zur Verwendung in Kraftfahrzeugen bekannt, in dem fünf Lautsprecher an die beiden Standardausgänge eines Verstärkers angeschlossen sind. Dieses System bietet keine Surround Klangdecodierung.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Decoder- Nachverstärkervorrichtung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal so weiterzuentwickeln, dass die oben genannten Nachteile der bekannten Vorrichtungen vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird also im Besonderen eine Decoder-Nachverstärkerschaltung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal geschaffen, bestehend aus:
einem Eingang zum Empfangen eines ein linkes Kanalsignal und ein rechtes Kanalsignal umfassenden, leistungsverstärkten Stereosignals;
einem ersten Ausgang, der derart ausgebildet ist, dass er an einen linken Nebenlautsprecher angeschlossen wird;
einem zweiten Ausgang, der derart ausgebildet ist, dass er an einen rechten Nebenlautsprecher angeschlossen wird;
einem dritten Ausgang, der derart ausgebildet ist, dass er an einen Center-Lautsprecher angeschlossen wird;
Mittel zur Decodierung von Nebenkanälen, mit denen ein linkes Nebenkanalsignal und ein rechtes Nebenkanalsignal aus dem linken und rechten Kanalsignal des leistungsverstärkten Stereosignals entschlüsselt werden, wobei das linke Nebenkanalsignal an den ersten Ausgang und das rechte Nebenkanalsignal an den zweiten Ausgang geliefert wird; und
Mittel zur Decodierung des Centerkanals, mit denen ein Centerkanalsignal aus dem linken und rechten Kanalsignal des leistungsverstärkten Stereosignals entschlüsselt wird, wobei diese Mittel zur Decodierung des Centerkanals erste und zweite Mittel umfassen, mit denen das linke bzw. das rechte Kanalsignal entkoppelt wird; wobei diese Mittel zur Decodierung des Centerkanals Mittel umfassen, mit welchen das linke und das rechte entkoppelte Kanalsignal zu dem Centerkanalsignal zusammengefasst werden, wobei der Centerkanal an den dritten Ausgang geliefert wird,
wobei das linke und das rechte Kanalsignal des leistungsverstärkten Stereosignals durch die Entkopplungselemente der Mittel zur Decodierung des Centerkanals ohne Modifikation des ursprünglichen linken und rechten Kanalsignals zusammengefasst werden können.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Decoder-Nachverstärkerschaltung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal geschaffen, bestehend aus:
einem Eingang zum Empfangen eines ein linkes Kanalsignal und ein rechtes Kanalsignal umfassenden, leistungsverstärkten Stereosignals;
einem ersten Ausgang, der derart ausgebildet ist, dass er an einen linken Nebenlautsprecher angeschlossen wird;
einem zweiten Ausgang, der derart ausgebildet ist, dass er an einen rechten Nebenlautsprecher angeschlossen wird;
einem dritten Ausgang, der derart ausgebildet ist, dass er an einen Center-Lautsprecher angeschlossen wird;
einem vierten Ausgang, der derart ausgebildet ist, dass er an einen linken Hauptlautsprecher angeschlossen wird;
einem fünften Ausgang, der derart ausgebildet ist, dass er an einen rechten Hauptlautsprecher angeschlossen wird;
Mittel zur Decodierung von Nebenkanälen, mit denen ein linkes Nebenkanalsignal und ein rechtes Nebenkanalsignal aus dem linken und rechten Kanalsignal des leistungsverstärkten Stereosignals entschlüsselt werden, wobei das linke Nebenkanalsignal an den ersten Ausgang und das rechte Nebenkanalsignal an den zweiten Ausgang geliefert wird; und
Mittel zur Decodierung des Centerkanals, mit denen ein Centerkanalsignal aus dem linken und rechten Kanalsignal des leistungsverstärkten Stereosignals entschlüsselt wird, wobei diese Mittel zur Decodierung des Centerkanals erste und zweite Mittel umfassen, mit denen das linke bzw. das rechte Kanalsignal entkoppelt wird; wobei diese Mittel zur Decodierung des Centerkanals Mittel umfassen, mit welchen das linke und das rechte entkoppelte Kanalsignal zu dem Centerkanalsignal zusammengefasst werden, wobei der Centerkanal an den dritten Ausgang geliefert wird,
Mittel zur Regelung der Lautstärke des Hauptkanals, mit denen die Amplitude (a) eines vom linken Kanalsignal an den vierten Ausgang gelieferten linken Kanalsignals und (b) eines vom rechten Kanalsignal an den fünften Ausgang gelieferten rechten Kanalsignals geregelt wird;
wobei das linke und das rechte Kanalsignal des leistungsverstärkten Stereosignals durch die Entkopplungselemente der Mittel zur Decodierung des Centerkanals ohne Modifikation des ursprünglichen linken und rechten Kanalsignals zusammengefasst werden können.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Decoder- Nachverstärkerschaltung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal geschaffen, bestehend aus:
einem Eingang zum Empfangen eines ein linkes Kanalsignal und ein rechtes Kanalsignal umfassenden, leistungsverstärkten Stereosignals;
einem Ausgang, der derart ausgebildet ist, dass er an einen Center-Lautsprecher angeschlossen wird; und
Mittel zur Decodierung des Centerkanals, mit denen ein Centerkanalsignal aus dem linken und rechten Kanalsignal des leistungsverstärkten Stereosignals entschlüsselt wird, wobei diese Mittel zur Decodierung des Centerkanals erste und zweite Mittel umfassen, mit denen das linke bzw. das rechte Kanalsignal entkoppelt wird; wobei diese Mittel zur Decodierung des Centerkanals Mittel umfassen, mit welchen das linke und das rechte entkoppelte Kanalsignal zu dem Centerkanalsignal zusammengefasst werden, wobei der Centerkanal an den dritten Ausgang geliefert wird;
wobei das linke und das rechte Kanalsignal des leistungsverstärkten Stereosignals durch die Entkopplungselemente der Mittel zur Decodierung des Centerkanals ohne Modifikation des ursprünglichen linken und rechten Kanalsignals zusammengefasst werden können.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus der nun folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Es zeigen:
Fig. 1: eine Decoder-Nachverstärkerschaltung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in einem Blockdiagramm, wobei die Decoderschaltung an einen Stereo-Leistungsverstärker und an fünf Lautsprecher angeschlossen ist;
Fig. 2: die Decoder-Nachverstärkerschaltung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal aus Fig. 1 in einer schematischen Darstellung; und
Fig. 3: ein alternatives Ausführungsbeispiel der in Fig. 2 gezeigten Centerkanal- Decoderschaltung in einer schematischen Darstellung.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Eine Decoder-Nachverstärkerschaltung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal 10 wird nun anhand der Fig. 1 und 2 der beigefügten Zeichnung beschrieben.
Die in Fig. 1 gezeigte Decoderschaltung 10 ist an einem Stereo-Leistungsverstärker 12 angeschlossen. Die Decoderschaltung 10 umfasst einen linken Eingang 14, einen rechten Eingang 16 und einen Erdanschluss 18, die jeweils an einen linken Ausgang 20, einen rechten Ausgang 22 und an einen Erdanschluss 24 des Stereo-Leistungsverstärkers 12 angeschlossen sind. Die Anschlüsse 20, 22 und 24 des Leistungsverstärkers 12 sind natürlich üblicherweise an zwei herkömmliche Hauptlautsprecher, einen linken und einen rechten, angeschlossen.
Die Decoderschaltung 10 umfasst auch einen Ausgang 26, 27 eines linken Hauptlautsprechers mit zwei Klemmen, der an einen linken Hauptlautsprecher 28 angeschlossen ist, einen Ausgang 30, 31 eines rechten Hauptlautsprechers mit zwei Klemmen, der an einen rechten Hauptlautsprecher 32 angeschlossen ist, einen Ausgang 34, 35 eines linken Nebenlautsprechers mit zwei Klemmen, der an einen linken Nebenlautsprecher 36 angeschlossen ist und einen Ausgang 38, 39 eines rechten Nebenlautsprechers mit zwei Klemmen, der an einen rechten Nebenlautsprecher 40 angeschlossen ist und einen Ausgang 42, 43 eines Centerlautsprechers mit zwei Klemmen, der an einen Centerlautsprecher 44 angeschlossen ist.
Die Decoderschaltung 10 umfasst eine Schaltung zur Regelung der Lautstärke der Hauptkanäle 46, eine Decoderschaltung für die Nebenkanäle 48 und eine Decoderschaltung für den Centerkanal 50.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, verbindet die Schaltung zur Regelung der Lautstärke der Hauptkanäle 46 die Eingänge 14, 16 und 18 und die Ausgänge der Hauptlautsprecher 26, 27, 30 und 31; die Decoderschaltung für die Nebenkanäle 48 verbindet die Eingänge 14 und 16 und die Ausgänge der Nebenlautsprecher 34, 35, 38 und 39; und die Decoderschaltung für den Centerkanal 50 verbindet die Eingänge 14, 16 und 18 und die Ausgänge des Center- Lautsprechers 42 und 43.
Mit Bezug auf Fig. 2 des beigefügten Zeichnung werden nun die Schaltungen 46, 48 und 50 näher beschrieben.
Die Schaltung zur Regelung der Lautstärke der Hauptkanäle 46 umfasst einen Stellwiderstand 52, der an den linken Eingang 14 und an den Ausgang 26 zum linken Hauptlautsprecher angeschlossen ist, sowie einen Stellwiderstand 54, der an den rechten Eingang 16 und an den Ausgang 30 zum rechten Hauptlautsprecher angeschlossen ist. Indem der Wert der Widerstände 52 und 54 variiert wird, wird die Amplitude des an die Hauptlautsprecher gelieferten Signals geändert, wodurch die Lautstärke des von den Hauptlautsprechern wiedergegebenen Klangs variiert wird, da der Anteil des leistungsverstärkten Signals, der als Wärme in die Widerstände abgeleitet wird, sich ändert. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Erdanschlüsse 27 und 31 untereinander und mit dem Erdanschluss 18 am Eingang verbunden.
Zu bemerken ist, dass die Stellwiderstände 52 und 54 vorteilhafterweise gemeinsam in einen Stereo L-Regler (ohne Erdanschluss) und mit einer geeigneten Nennleistung aufgenommen werden können. In diesem Falle wird der Nutzer es nur mit einem Lautstärkeregler für die zwei Hauptlautsprecher zu tun haben. Alternativ hierzu könnten die Stellwiderstände auch als eine Vielzahl verschiedener hochwertiger Widerstände (nicht dargestellt) und Schalter (nicht dargestellt) oder als ein integrierter Schaltkreis eines Stellwiderstands für hohe Leistungspegel ausgebildet sein.
Es ist daher zu bemerken, dass in dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen unter dem Begriff "Stellwiderstand" jedes beliebige elektronische Element oder jede beliebige Anordnung von mit Widerstand behafteten und/oder anderen elektronischen Elementen zu verstehen ist, die eine Änderung des Widerstands zwischen zwei Punkten eines elektrischen Stromkreises ermöglicht.
Die Decoderschaltung für die Nebenkanäle 48 umfasst einen ersten Kondensator 56, der an den linken Eingang 14 und an den Ausgang 34 zum linken Nebenlautsprecher angeschlossen ist, einen zweiten Kondensator 58, der an den rechten Eingang 16 und an den Ausgang 38 zum rechten Nebenlautsprecher angeschlossen ist, und einen Stellwiderstand 60, der an den Erdanschluss 35 am Ausgang zum linken Nebenlautsprecher und an den Erdanschluss 39 am Ausgang zum rechten Nebenlautsprecher angeschlossen ist. Zu bemerken ist, dass die Erdanschlüsse 35 und 39 am Ausgang nicht mit dem Erdanschluss 18 am Eingang verbunden sind.
Wie der Fachmann erkennen wird, bewirkt der Anschluss des Stellwiderstands 60 zwischen den Erdanschlüssen 35 und 39 am Ausgang, dass die Nebenlautsprecher jeweils Nebenkanalsignale wiedergeben, die durch Subtraktion des an die Eingänge 14 und 16 gelieferten Signals erhalten werden. Insbesondere ist das linke Nebenkanalsignal, das vom linken Nebenlautsprecher wiedergegeben wird, das an den linken Eingang 14 gelieferte Signal minus das an den rechten Eingang 16 gelieferte Signal. In ähnlicher Weise ist das rechte Nebenkanalsignal, das vom rechten Nebenlautsprecher wiedergegeben wird, das an den rechten Eingang 14 gelieferte Signal minus das an den rechten Eingang 16 gelieferte Signal. Da die Decoderschaltung für die Nebenkanäle 48 nicht geerdet ist, sind die linken und rechten Kanalsignale gleich, da die Subtraktion des Eingangs 14 vom Eingang 16 der Subtraktion des Eingangs 16 vom Eingang 14 gleich ist. Außerdem, da die Kondensatore 56 und 58 in gewissem Sinne Entkopplungskondensatore sind, und da die Decoderschaltung für die Nebenkanäle 48 nicht geerdet ist, wird die Verbindung der Erdanschlüsse 35 und 39 untereinander keine negative Wirkung auf die Signale ausüben, die an die Schaltung zur Regelung der Lautstärke der Hauptkanäle 46 und an die Decoderschaltung für den Centerkanal 50 geliefert werden, da die Kondensatore 56 und 58, das an den Eingang 14 gelieferte Signal daran hindern, in das an den Eingang 16 gelieferte Signal "einzusickern" und umgekehrt.
Indern der Wert des Widerstands 60 variiert wird, wird die Amplitude des an die Nebenlautsprecher gelieferten Signals geändert, wodurch die Lautstärke des von den Nebenlautsprechern wiedergegebenen Klangs variiert wird, da der Anteil des leistungsverstärkten Signals, der als Wärme in den Widerständen verloren geht, sich ändert.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Wert der Kondensatore 56 und 58 so zu wählen, dass bezüglich der Impedanz der Nebenlautsprecher ein Hochpassfilter von ca. 100 Hz geschaffen wird.
Die Decoderschaltung für den Centerkanal 50 umfasst einen ersten an den linken Eingang 14 angeschlossenen Festwert-Widerstand 62, einen ersten, an den ersten Widerstand 62 angeschlossenen Kondensator 64, einen zweiten an den linken Eingang 16 angeschlossenen Festwert-Widerstand 66, einen zweiten, an den zweiten Widerstand 66 angeschlossenen Kondensator 68 und einen Stellwiderstand 70, der die beiden Kondensatore 64 und 68 an den Ausgang 42 des Centerlautsprechers anschließt. Der Erdanschluss 43 ist an den Erdanschluss 18 am Eingang angeschlossen.
Das an den Centerlautsprecher-Ausgang 42 gelieferte Signal ist demnach die Addition des durch den Leistungsverstärker 12 an den linken und rechten Eingang 14 bzw. 16 gelieferten Signals.
Zu bemerken ist, dass, da die Kondensatore 64 und 68 in gewissem Sinne Entkopplungskondensatore sind, die Verbindung der Ausgänge dieser Kondensatore untereinander zur Addition des linken und des rechten Eingangs 14 bzw. 16 keine negative Wirkung auf die Signale ausübt, die an die Schaltung zur Regelung der Lautstärke des Hauptkanals 46 und an die Decoderschaltung für die Nebenkanäle 48 geliefert werden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Werte für die Festwiderstände 62 und 66 so zu wählen, dass jeder der Hälfte der Nennimpedanz der Hauptlautsprecher entspricht. Es hat sich ebenfalls als vorteilhaft erwiesen, die Werte der Kondensatore 64 und 68 so zu wählen, dass bezüglich der Impedanz des Centerlautsprechers ein Hochpassfilter von ca. 100 Hz geschaffen wird.
Wiederum wird, indem der Wert des Widerstands 70 variiert wird, die Amplitude des an den Centerlautsprecher gelieferten Signals geändert, wodurch die Lautstärke des von dem Centerlautsprecher wiedergegebenen Klangs variiert wird, da der Anteil des leistungsverstärkten Signals, der als Wärme in dem Widerstand verloren geht, sich ändert.
Zu bemerken ist, dass die Stellwiderstände 60 und 70 vorteilhafterweise gemeinsam in separate monophone L-Regler (ohne Erdanschluss) und mit einer geeigneten Nennleistung aufgenommen werden können. Alternativ hierzu könnten die Stellwiderstände 60 und 70 auch als eine Vielzahl verschiedener hochwertiger Widerstände (nicht dargestellt) und Schalter (nicht dargestellt) oder als integrierte Schaltkreise eines Stellwiderstands für hohe Leistungspegel ausgebildet sein.
Mit Bezug auf Fig. 3 der beigefügten Zeichnung wird nun eine alternative Decoderschaltung für den Centerkanal 150 kurz beschrieben. Der Hauptunterschied zwischen der Decoderschaltung 150 und der Decoderschaltung 50 in Fig. 2 besteht darin, dass der Stellwiderstand 70, der der Zusammenschaltung des linken und des rechten Eingangs nachgeschaltet ist, durch ein Paar Stellwiderstände 170, 170' ersetzt wurde, die jeweils zwischen den Festwert-Widerständen 62, 66 und den Kondensatoren 64, 68 vorgesehen sind und also vor der Zusammenschaltung des linken und des rechten Eingangs geschaltet sind. Die Decoderschaltung 150 verbessert die Impedanz und Frequenzstabilität und sorgt dafür, dass mehr nutzbare Leistung an den Center-Lautsprecher geliefert wird.
Wiederum ist zu bemerken, dass die Stellwiderstände 170 und 170' vorteilhafterweise gemeinsam in einen Stereo L-Regler (ohne Erdanschluss) und mit einer geeigneten Nennleistung aufgenommen werden können. Alternativ hierzu könnten die Stellwiderstände auch als eine Vielzahl verschiedener hochwertiger Widerstände (nicht dargestellt) und Schalter (nicht dargestellt) oder als ein integrierter Schaltkreis eines Steilwiderstands für hohe Leistungspegel ausgebildet sein.
Bezüglich Fig. 2 ist noch zu bemerken, dass die Impedanz der Decoder- Nachverstärkerschaltung 10 zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal, die von den Ausgängen 20, 22 und 24 des Leistungsverstärkers 12 "gesehen" wird, im Wesentlichen der Impedanz der Hauptlautsprecher entspricht, da die Decoderschaltungen 48 und 50 Entkopplungskondensatore verwenden und daher so gut wie "unsichtbar" sind, was die Impedanz anbelangt. Die Impedanzen der Decoderschaltungen 48 und 50 sind in der Tat so viel höher als die Impedanz der Hauptlautsprecher 28 und 32, dass die Verbindung der Schaltungen 48 und 50, die im Allgemeinen parallelgeschaltet sind, dadurch nicht wesentlich die durch die Ausgänge 20, 22 und 24 des Leistungsverstärkers gesehene Impedanz ändert.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind zwischen den Eingängen 14, 16 und 18 und den Schaltungen 46, 48 und 50 Sicherungen 72, 74 und 76 als Schutz vorgesehen. Es ist ebenfalls zu bemerken, dass ein Ein/Aus-Schalter (nicht dargestellt) vorteilhafterweise vorgesehen sein kann, um die Schaltungen 48 und 50 von den Eingängen 14, 16 und 18 zu trennen, wenn der Nutzer nur die Hauptlautsprecher benutzen will und keinen Raumklang hören will.
Es hat sich herausgestellt, dass für die erfindungsgemäßen Decoderschaltungen nicht polarisierte Kondensatore benötigt werden. Wie für den Fachmann leicht zu verstehen sein wird, könnten diese durch zusammenpassende Paare von polarisierten Kondensatoren ersetzt werden.
Zu bemerken ist, dass, obwohl die Schaltungen 46, 48 und 50 als separate Schaltungen beschrieben wurden, diese Schaltungen vorteilhafterweise gemeinsam auf einer Leiterplatte (nicht dargestellt) montiert sein können.
Der Fachmann wird verstehen, dass die in Fig. 2 dargestellten und weiter oben beschriebenen Schaltungen 46, 48 und 50 nur Beispiele darstellen und ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen geändert werden können. Zu bemerken ist auch, dass jede Schaltung Lautstärkeregler umfasst, die für den Nutzer zugänglich sind, damit dieser die Lautstärke einer jeden der drei Lautsprechergruppen, d. h. der Hauptlautsprecher, der Nebenlautsprecher und des Centerlautsprechers einstellen kann. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass manche Nutzer die (durch die Nebenlautsprecher wiedergegebenen) Surround Kanäle und den (durch den Centerlautsprecher wiedergegebenen) Centerkanal lieber in einer größeren oder niedrigeren Lautstärke hören, als in der als optimal betrachteten. Außerdem, da die Decoderschaltung 10 an eine Anzahl verschiedener Stereo Leistungsverstärker und an eine Anzahl verschiedener Lautsprecher angeschlossen sein kann, tragen die separaten Lautstärkeregler dazu bei, diese Unterschiede zu kompensieren. Eine einfachere und kostengünstigere Decoder-Nachverstärkerschaltung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal könnte durch Entfernung der Stellwiderstände 52, 54, 60 und 70 (oder, alternativ dazu 170, 170') geschaffen werden. In ähnlicher Weise könnten die Sicherungen 72, 74 und 76 von der Schaltung entfernt werden, da sie nur dem Überlastungsschutz dienen. Zu bemerken ist jedoch, dass eine derartig vereinfachte Schaltung (nicht dargestellt) nicht so vielseitig einsetzbar wäre, da der Nutzer die drei Lautsprechergruppen nicht unabhängig voneinander regeln könnte.
Zu bemerken ist, dass, obwohl die weiter oben beschriebene Decoder- Nachverstärkerschaltung 10 zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal Ausgänge zum linken und rechten Hauptlautsprecher umfasst, es für den Fachmann ein Leichtes wäre, eine Decodervorrichtung (nicht dargestellt) zu entwerfen, die diese Ausgänge nicht umfasst, wenn der Decoder mit einem Leistungsverstärker betrieben werden soll, der mit zwei Paar jeweils eines rechten und eines linken Ausgangs ausgestattet ist. Ein Paar Ausgänge könnte nämlich direkt an den linken und rechten Lautsprecher angeschlossen werden, während das andere Paar Ausgänge an die Decodervorrichtung geliefert werden könnte, um den linken Nebenausgang, den rechten Nebenausgang und den Centerausgang wie oben beschrieben zu erhalten. Eine derartige Decodervorrichtung wäre natürlich nicht so vielseitig, da eine unabhängige Regelung des an die Hauptlautsprecher gelieferten Signals nicht vorgesehen wäre und da die Schaltung nur mit dem oben genannten Typ Leistungsverstärker oder mit mehrfachintegrierten Verstärkern mit einer gemeinsamen getrennten Masse benutzt werden könnte.
Zu bemerken ist weiterhin, dass die Decoder-Nachverstärkerschaltung 10 zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal vorteilhafterweise in einem Gehäuse montiert sein kann, das mit geeigneten Anschlussklemmen für den Eingang und die Ausgänge der Schaltung 10 versehen ist, so dass eine Decoder-Nachverstärkervorrichtung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal entsteht. Die Stellglieder der Stellwiderstände 52, 54, 60 und 70 werden vorteilhafterweise so angeordnet, dass sie für den Nutzer zugänglich sind. Alternativ hierzu kann die Decoderschaltung 10 in einen herkömmlichen Leistungsverstärker eingebaut werden, wobei dann ein Surround Leistungsverstärker entsteht, der ohne fünf Verstärkerkanäle auskommt.
Schließlich ist zu bemerken, dass die Ausgangspaare 34, 35; 38, 39 und 42, 43 geeignete Schaltelemente (nicht dargestellt) aufweisen können, mit denen die Polarität dieser Ausgangspaare umgekehrt werden kann. Eine selektive Umkehrung dieser Ausgangspaare würde es dem Hörer ermöglichen, die Surround Klangwiedergabe nach seinen eigenen Vorstellungen einzustellen.
Für den Fachmann werden die vielen Vorteile der erfindungsgemäßen Decoder- Nachverstärkerschaltung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal gegenüber den bekannten von Stereo zu Surround Ton Decodern offenkundig sein, so zum Beispiel:
die Decodierung erfolgt nach der Leistungsverstärkung, so dass der Nutzer seinen herkömmlichen Stereo Leistungsverstärker behalten kann;
die Decoderschaltung ist mit jedem Verbraucher- und professionellen Lautsprecher kompatibel;
die Decoderschaltung ist mit jedem Verbraucher- und professionellen Audio Leistungsverstärker kompatibel;
die Decoderschaltung ermöglicht es dem Nutzer, sein Hörerlebnis zu steuern, indem die Lautstärke der drei Lautsprechergruppen einzeln eingestellt werden kann;
die Decodierung ist mit jeder bekannten 2 Kanal Mischcodierung wie beispielsweise dem von den Dolby Laboratories entwickelten Heimkino-Surround-Sound, der Pro-LogicTM Technik und der von Lucas Arts Entertainment Co. entwickelten THXTM Technik; kompatibel;
die Decoderschaltung erfordert keine zusätzliche Stromquelle;
die Decoderschaltung bietet den Center- und Surroundkanälen eine große Bandbreite;
die Decoderschaltung kann in einfacher Weise so ausgebildet sein, dass die Lautsprecher eine unübliche und komplizierte Impedanzlast haben können;
die Decoderschaltung kann in einfacher Weise so ausgebildet sein, dass sie Hochleistungssignale bearbeiten kann, und zwar indem sie mit Bauteilen, die eine geeignete Nennleistung haben, ausgestattet wird;
die Decoderschaltung kann in einfacher Weise für verschiedene Anwendungen ausgebildet werden, beispielsweise für Multimedia Computing, Klangsysteme in Kraftfahrzeugen, Anwendungen für die virtuelle Wirklichkeit; und
die Decoderschaltung kann in einfacher Weise mit einer computergesteuerten Schnittstelle versehen sein, um zum Beispiel die verschiedenen Lautstärken zu regeln, wenn diese besondere Decoderschaltung in einer computergesteuerten Anwendung Verwendung finden soll.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie sie auch in den beigefügten Ansprüchen gekennzeichnet wird, durchaus möglich, dieses Ausführungsbeispiel beliebig zu ändern.

Claims

1. Decoder-Nachverstärkerschaltung (10) zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal bestehend aus:

einem Eingang (14, 16) zum Empfangen eines ein linkes Kanalsignal und ein rechtes Kanalsignal umfassenden, leistungsverstärkten Stereosignals;

einem ersten Ausgang (34, 35), der derart ausgebildet ist, dass er an einen linken Nebenlautsprecher angeschlossen wird;

einem zweiten Ausgang (38, 39), der derart ausgebildet ist, dass er an einen rechten Nebenlautsprecher angeschlossen wird;

einem dritten Ausgang (42, 43), der derart ausgebildet ist, dass er an einen Center- Lautsprecher angeschlossen wird;

dadurch gekennzeichnet, dass die Decoderschaltung folgende Mittel umfasst:

Mittel zur Decodierung von Nebenkanälen (48), mit denen ein linker Nebenkanal und ein rechter Nebenkanal aus dem linken und rechten Kanalsignal des leistungsverstärkten Stereosignals entschlüsselt werden, wobei der linke Nebenkanal an den ersten Ausgang und das rechte Nebenkanalsignal an den zweiten Ausgang geliefert wird; und

Mittel zur Decodierung des Centerkanals (50), mit denen ein Centerkanalsignal aus dem linken und rechten Kanalsignal des leistungsverstärkten Stereosignals entschlüsselt wird, wobei diese Mittel zur Decodierung des Centerkanals (50) erste und zweite Mittel umfassen, mit denen das linke bzw. das rechte Kanalsignal entkoppelt wird; wobei diese Mittel zur Decodierung des Centerkanals (50) Mittel umfasst, mit welchen das linke und das rechte entkoppelte Kanalsignal zu dem Centerkanalsignal zusammengefasst werden, wobei der Centerkanal an den dritten Ausgang (42, 43) geliefert wird und wobei das linke und das rechte Kanalsignal des leistungsverstärkten Stereosignals durch die Entkopplungselemente der Mittel zur Decodierung des Centerkanals ohne Modifikation des ursprünglichen linken und rechten Kanalsignals zusammengefasst werden können.

2. Decoder-Nachverstärkerschaltung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin folgende Elemente umfasst:

einen vierten Ausgang (26, 27), der derart ausgebildet ist, dass er an einen linken Hauptlautsprecher angeschlossen wird; und

einen fünften Ausgang (30, 31), der derart ausgebildet ist, dass er an einen rechten Hauptlautsprecher angeschlossen wird; und

Mittel zur Regelung der Lautstärke des Hauptkanals (46), mit denen die Amplitude

(a) eines vom linken Kanalsignal an den vierten Ausgang gelieferten linken Kanalsignals und (b) eines vom rechten Kanalsignal an den fünften Ausgang gelieferten rechten Kanalsignals geregelt wird.

3. Decoder-Nachverstärkerschaltung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Decodierung des Centerkanals (50) weiterhin Mittel (70) zur Amplitudenregelung des Centerkanalsignals umfassen.

4. Decoder-Nachverstärkerschaltung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Amplitudenregelung mindestens einen Stellwiderstand umfassen.

5. Decoder-Nachverstärkerschaltung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Entkopplungsmittel des Centerkanals jeweils einen ersten (64) und einen zweiten (68) Kondensator umfassen.

6. Decoder-Nachverstärkerschaltung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Entkopplungsmittel einen ersten Widerstand (62) umfassen, der mit dem ersten Kondensator (64) in Reihe geschaltet ist und derart an den Eingang angeschlossen ist, dass er das linke Kanalsignal empfängt; dass die zweiten Entkopplungsmittel einen zweiten Widerstand (66) umfassen, der mit dem zweiten Kondensator (68) in Reihe geschaltet ist und derart an den Eingang angeschlossen ist, dass er das rechte Kanalsignal empfängt, wobei der erste und der zweite Kondensator zusammengeschaltet sind, um das entkoppelte linke Kanalsignal und das entkoppelte rechte Kanalsignal zu dem Centerkanalsignal zusammenzufassen.

7. Decoder-Nachverstärkerschaltung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Decodierung der Nebenkanäle (48) erste und zweite Entkopplungsmittel umfassen, welche jeweils das linke und rechte Kanalsignal entkoppeln.

8. Decoder-Nachverstärkerschaltung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Entkopplungsmittel der Mittel zur Decodierung der Nebenkanäle (48) jeweils erste (56) und zweite (58) Kondensatore umfassen, wobei der erste Kondensator (56) zwischen dem Eingang und dem ersten Ausgang, und der zweite Kondensator (58) zwischen dem Eingang und dem zweiten Ausgang geschaltet sind.

9. Decoder-Nachverstärkerschaltung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Ausgang jeweils einen Erdanschluss umfassen, wobei die Mittel zur Decodierung der Nebenkanäle weiterhin einen Stellwiderstand (60) umfassen, der zwischen den Erdanschlüssen des ersten und des zweiten Ausgangs reihengeschaltet ist.

10. Decoder-Nachverstärkerschaltung zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Regelung der Lautstärke des Hauptkanals (a) einen ersten Stellwiderstand (52), der sowohl an den vierten Ausgang als auch an den Eingang derart angeschlossen ist, dass das linke Kanalsignal an den vierten Ausgang geliefert wird, und (b) einen zweiten Stellwiderstand (54), der sowohl an den fünften Ausgang als auch an den Eingang derart angeschlossen ist, dass das rechte Kanalsignal an den fünften Ausgang geliefert wird, umfassen.

11. Centerkanal Decoderschaltung (50) für einen Decoder-Nachverstärker zum Entschlüsseln von Raumklanginformationen aus dem Stereosignal bestehend aus:

einem Eingang zum Empfangen eines ein linkes Kanalsignal und ein rechtes Kanalsignal umfassenden, leistungsverstärkten Stereosignals;

einem Ausgang (42, 43), der derart ausgebildet ist, dass er an einen Center- Lautsprecher angeschlossen wird; und

Mittel zur Decodierung eines Centerkanals, mit welchen ein Centerkanalsignal aus dem linken und dem rechten Kanalsignal des leistungsverstärkten Stereosignals entschlüsselt wird, wobei die Mittel zur Decodierung eines Centerkanals erste und zweite Entkopplungsmittel umfassen, welche jeweils das linke, bzw. das rechte Kanalsignal entkoppeln; wobei diese Mittel zur Decodierung eines Centerkanals Mittel umfassen, die dazu bestimmt sind, das linke und rechte entkoppelte Kanalsignal zum Centerkanalsignal zusammenzufassen, wobei das Centerkanalsignal an den Ausgang geliefert wird;

und wobei das linke und das rechte Kanalsignal des leistungsverstärkten Stereosignals durch die Entkopplungselemente der Mittel zur Decodierung des Centerkanals, ohne Modifikation des ursprünglichen linken bzw. rechten Kanalsignals zusammengefasst werden können.

12. Centerkanal Decoderschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie auch Mittel (70) zur Amplitudenregelung des Centerkanalsignals umfasst.

13. Centerkanal Decoderschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Amplitudenregelung mindestens einen Stellwiderstand (70) umfassen.

14. Centerkanal Decoderschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Entkopplungsmittel jeweils einen ersten (64) und einen zweiten (68) Kondensator umfassen.

15. Centerkanal Decoderschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Entkopplungsmittel einen ersten Widerstand (62) umfassen, der mit dem ersten Kondensator (64) in Reihe geschaltet ist und derart an den Eingang angeschlossen ist, dass er das linke Kanalsignal empfängt; dass die zweiten Entkopplungsmittel einen zweiten Widerstand (66) umfassen, der mit dem zweiten Kondensator (68) in Reihe geschaltet ist und derart an den Eingang angeschlossen ist, dass er das rechte Kanalsignal empfängt, wobei der erste und der zweite Kondensator zusammengeschaltet sind, um das entkoppelte linke Kanalsignal und das entkoppelte rechte Kanalsignal zu dem Centerkanalsignal zusammenzufassen.

16. Centerkanal Decoderschaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin Mittel zur Amplitudenregelung des Centerkanalsignals umfasst, wobei die Mittel zur Amplitudenregelung mindestens einen Stellwiderstand (70) aufweisen.

17. Centerkanal Decoderschaltung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Stellwiderstand einen Stellwiderstand umfasst, der zwischen der Zusammenschaltung des ersten und des zweiten Kondensators und dem Ausgang vorgesehen ist.

18. Centerkanal Decoderschaltung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Stellwiderstand einen ersten, in Reihe zwischen dem ersten Widerstand und dem ersten Kondensator geschalteten Stellwiderstand und einen zweiten, in Reihe zwischen dem zweiten Widerstand und dem zweiten Kondensator geschalteten Stellwiderstand umfasst.