DE69834466T2

DE69834466T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Schallbildlokalisierung

Info

Publication number: DE69834466T2
Application number: DE69834466T
Authority: DE
Inventors: Joji Neyagawa-shi Kasai; Tetsuro Neyagawa-shi Nakatake; Kenichiro Neyagawa-shi Toyofuku; Kazumasa Neyagawa-shi Takemura; Koichi Neyagawa-shi Sadaie
Original assignee: Onkyo Corp
Current assignee: Onkyo Corp
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1998-11-17
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2018-11-18
Also published as: DE69834466D1; CN1217627A; EP0917400A2; EP0917400B1; JP3513850B2; US6067360A; CN1142704C; EP0917400A3; JPH11150799A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Lokalisieren eines Schallbildes, insbesondere die Vereinfachung ihrer Struktur und der Prozesse.
Eine Vorrichtung zum Lokalisieren eines Schallbildes, in der japanischen offengelegten Veröffentlichung Nr. Hei 8-265899 (265899/1996) bekannt, ist in 9 gezeigt. Die Vorrichtung wird dazu verwendet, einem Zuhörer 2 das Gefühl zu geben, daß ein von den Lautsprechern XL und XR (im weiteren als virtuelle Lautsprecher bezeichnet) reproduziertes Schallbild virtuell hinter dem Zuhörer 2 lokalisiert ist. Durch Verwendung der Vorrichtung kann sich der Zuhörer 2 so fühlen, als wenn er von dem von den Lautsprechern 4L und 4R reproduzierten Schall sowie auch von dem mit den virtuellen Lautsprechern XL und XR reproduzierten Schall umgeben wäre, auch wenn nur die Lautsprecher 4L und 4R tatsächlich angeordnet sind.
In der in 9 gezeigten Vorrichtung werden, um die Schallbildlokalisierung zu realisieren, insgesamt vier Filter 6a, 6b, 6c und 6d verwendet. Die Übertragungsfunktionen H11, H12, H13 und H14 von jeweiligen Filtern sind als folgende Gleichungen gezeigt: H11 = (hRRhL'L – hRLhL'R)/(hLLhRR – hLRhRL) H12 = (hLLhL'R – hLRhL'L)/(hLLhRR – hLRhRL) H21 = (hRRhR'L – hRLhR'R)/(hLLhRR – hLRhRL) H22 = (hLLhR'R – hLRhR'L)/(hLLhRR – hLRhRL)wobei h_RR eine Übertragungsfunktion von dem Lautsprecher 4R zum rechten Ohr 2R des Zuhörers 2 ist, h_RL eine Übertragungsfunktion von dem Lautsprecher 4R zum linken Ohr 2L des Zuhörers 2 ist, h_LL eine Übertragungsfunktion von dem Lautsprecher 4L zu dem linken Ohr 2L des Zuhörers 2 ist und h_LR eine Übertragungsfunktion von dem Lautsprecher 4L zum rechten Ohr 2R des Zuhörers 2 ist.
Übrigens sind die Gleichungen h_LL = h_RR, h_LR = h_RL, h_L'L = h_R'R, h_L'R = h_R'L in den oben angeführten Gleichungen erfüllt, wenn die Lautsprecher 4R, 4L und die Lautsprecher XR, XL bezüglich einer Mittelachse 8 durch den Zuhörer 2 symmetrisch angeordnet sind. Infolge dessen können die Gleichungen H11 = H22 und H12 = H21 so abgeleitet werden, daß die Vorrichtung durch Einsatz von insgesamt zwei Filtern realisiert werden kann, wie in 10 gezeigt. Hier können die Übertragungsfunktionen H_SUM, H_DIF durch die folgenden Gleichungen definiert werden HSUM = (ha' + hb')/(ha + hb) HDIF = (ha' – hb')/(ha – hb)wobei Gleichungen h_a = h_LL = h_RR, h_b = h_LR = h_RL, h_a' = h_L'L = h_R'R und h_b' = h_L'R = h_R'L erfüllt sind.
Somit können die Schallbilder an Positionen der virtuelle angeordneten Lautsprecher mit einer einfachen Struktur lokalisiert werden, wenn die tatsächlichen Lautsprecher symmetrisch angeordnet sind.
Obwohl ein als „Surround-Effekt" bezeichneter Schalleffekt erzielt werden kann, wenn insgesamt zwei Lautsprecher in der herkömmlichen Technologie verwendet werden, wird der Vergrößerung einer Breite des Frontalschallfeldes (im weiteren als eine Frontalbreite bezeichnet), das zwischen den an einer Vorderseite angeordneten Lautsprechern definiert ist, nicht viel Aufmerksamkeit gewidmet. Deshalb ist es nicht möglich, sich des „Surround-Effekts" auf einem ausreichenden Pegel zu erfreuen, und zwar aufgrund der unzureichenden Frontalbreite in einem elektrischen Gerät wie etwa einem Fernsehempfänger mit einer begrenzten Breite zum Installieren von Lautsprechern darin.
Zudem wird in der japanischen offengelegten Veröffentlichung Nr. SHO 52-116202 (116202/1977) eine Technologie offengelegt, um virtuelle Lautsprecher außerhalb der Frontlautsprecher zu lokalisieren. Obwohl die Frontalbreite vergrößert werden kann, indem die Technologie auf beide Signale für den linken und rechten Kanal angewendet wird, werden zusätzliche Schaltungen, die jeweils die Lokalisierung beider Kanäle durchführen, benötigt, um die Frontbreite zu vergrößern, und zwar zusätzlich zu einer Schaltung, um eine Verarbeitung von Surround-Kanal-Signalen durchzuführen.
Zudem wird auch in den beiden japanischen offengelegten Veröffentlichungen Nr. Hei 7-95697/1995 und Nr. Hei 7-212898 (212898/1995) eine Technologie offenbart, die den „Surround-Effekt" dadurch erzielt, daß sie eine Verarbeitung verwendet zum Lokalisieren eines Schallbildes bezüglich eines Surround-Kanal-Signals. Die hier offenbarten Technologien gestatten jedoch keinerlei Vergrößerung der Frontalbreite.
Es war das Ziel des Anmelders, die mit dem Stand der Technik assoziierten, oben erwähnten Nachteile zu überwinden und eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, um ein Schallbild zu lokalisieren, das mit einer einfachen Struktur bei Beibehaltung einer adäquaten Frontalbreite einen ausreichenden „Surround-Effekt" erzielen kann.
Gemäß den Charakteristiken der vorliegenden Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, wird eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitgestellt zum Lokalisieren eines Schallbildes, bei denen die Lokalisierungsverarbeitung zum Lokalisieren des Schallbildes auf der Seite eines Zuhörers weiter sowohl an dem linken als auch dem rechten Frontsignal durchgeführt wird, um das Schallbild an Positionen jeweils zwischen den linken und rechten Lautsprechern zu lokalisieren, die tatsächlich angeordnet sind, und das Schallbild virtuell auf der linken und rechten Seite des Zuhörers lokalisiert wird. Auf diese Weise kann das durch das linke Front- und das rechte Frontsignal reproduzierte Schallbild zu Positionen seitlich von den tatsächlich vorne angeordneten Lautsprechern verschoben werden. Dadurch kann die Frontalbreite selbst dann vergrößert werden, wenn die zwischen den Lautsprechern definierte Breite gering ist. Außerdem wird die Lokalisierung des durch das linke und rechte Frontsignal reproduzierten Schallbilds durchgeführt durch die Seitenlokalisierungsverarbeitung für die Surround-Signale. Deshalb ist eine Vereinfachung sowohl der Vorrichtungsstruktur als auch der Signalverarbeitung erzielt worden.
Bei unten beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen können die Positionen des durch das linke Front- und das rechte Frontsignal reproduzierten Schallbilds verschoben werden durch Variieren des Verhältnisses zwischen dem linken Front- und dem rechten Frontsignal, die dem linken Lautsprecher und dem rechten Lautsprecher und dem Seitenlokalisierungsmittel zugeführt werden. Auf diese Weise kann ein Eindruck der Frontalbreite durch Einstellen des Verhältnisses variiert werden.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen werden ein Surround-Linkssignal und ein Surround-Rechtssignal verarbeitet. Auf diese Weise kann ein „Surround-Effekt" mit einer höheren realistischen Präsenz realisiert werden.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen wird ein Mittensignal jeweils zu dem linken Frontsignal und dem rechten Frontsignal addiert, die dem linken bzw. dem rechten Lautsprecher zugeführt werden. Auf diese Weise kann ein „Surround-Effekt" mit einer realistischen Präsenz ohne Bereitstellung zusätzlicher Lautsprecher erzielt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Differenzsignal zwischen dem linken Frontsignal und dem rechten Frontsignal erhalten, und ein Seitensignal wird von diesem Differenzsignal unter Verwendung eines Filters mit einer Übertragungsfunktion H_S erhalten. Ein monophones Mittensignal wird erhalten durch Addieren des linken Frontsignals und des rechten Frontsignals, und ein Signal wird einem des linken Lautsprechers und des rechten Lautsprechers zugeführt, wobei das Signal erzeugt wird durch Addieren des monophonen Mittensignals und des Seitensignals, und ein anderes Signal wird dem anderen einen des linken Lautsprechers und des rechten Lautsprechers zugeführt, wobei das Signal erzeugt wird durch Subtrahieren des Seitensignals von dem monophonen Mittensignal, wobei die Übertragungsfunktion definiert wird durch die folgende Gleichung H_S(h_SS – h_SL)/(h_a – h_b) , wobei „h_SS" eine Übertragungsfunktion von einem virtuell auf der rechten Seite lokalisierten Lautsprecher zu dem rechten Ohr des Zuhörers und eine Übertragungsfunktion von einem virtuell auf der linken Seite lokalisierten Lautsprecher zu dem linken Ohr des Zuhörers darstellt; „h_SL" eine Übertragungsfunktion von einem virtuell auf der linken Seite lokalisierten Lautsprecher zu dem rechten Ohr des Zuhörers und eine Übertragungsfunktion von einem virtuell auf der rechten Seite lokalisierten Lautsprecher zu dem linken Ohr des Zuhörers darstellt; „h_a" eine Übertragungsfunktion vom rechten Lautsprecher zum rechten Ohr des Zuhörers und eine Übertragungsfunktion vom linken Lautsprecher zum linken Ohr des Zuhörers darstellt und „h_b" eine Übertragungsfunktion vom linken Lautsprecher zum rechten Ohr des Zuhörers und eine Übertragungsfunktion vom rechten Lautsprecher zum linken Ohr des Zuhörers darstellt.
Auf diese Weise kann ein mit einem Monophonieseitenverfahren erzeugtes Schallfeld unter Verwendung von lediglich zwei Lautsprechern erhalten werden. Zusätzlich kann dies unter Verwendung lediglich eines Filters erreicht werden.
Bei einer bevorzugten Anordnung der Vorrichtung wird ein Ausgangssignal erhalten durch Addieren des monophonen Mittensignals, der Ausgabe des Filtermittels und dem linken Frontsignal, und es wird an den linken Lautsprecher geliefert. Ein weiteres Ausgangssignal wird erhalten, indem die Ausgabe des Filtermittels von dem monophonen Mittensignal subtrahiert und zu dem rechten Frontsignal addiert wird. Das resultierende Ausgangssignal wird dann an den rechten Lautsprecher angelegt. Auf diese Weise kann eine große Frontalbreite unabhängig von der zwischen den Lautsprechern definierten Breite gesichert werden, ohne daß die Struktur der Vorrichtung komplex wird.
Ein Verhältnis zwischen dem monophonen Mittensignal einerseits und dem rechten und linken Frontsignal andererseits kann variiert werden. Auf diese Weise kann die Frontbreite mit einer Vorrichtung mit einer einfachen Struktur verstellt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird die skalierte Summe aus dem linken und rechten Frontsignal zu der Summe aus dem linken und rechten Surround-Signal addiert, die skalierte Differenz zwischen dem linken und rechten Frontsignal wird zu der Differenz aus linkem und rechten Surround-Signal addiert, und die resultierenden Addierte-Summe- und Addierte-Differenz-Signale werden durch jeweilige 90°-Richtung-Lokalisierungsfilter phasenverschoben. Die gefilterten Signale werden mit dem linken Frontsignal summiert und dem linken Lautsprecher zugeführt. Die gefilterten Signale werden jeweils von dem anderen subtrahiert, und das Ergebnis mit dem rechten Frontsignal summiert und dem rechten Lautsprecher zugeführt. Auf diese Weise kann durch entsprechende Wahl und Kombination der Skalierungskoeffizienten ein gewünschtes Schallreproduktionsverfahren leicht unter verschiedenen Schallreproduktionsverfahren ausgewählt werden, wie etwa einem Monophonieseitenreproduktionsverfahren oder einem 4- Kanal-Surround-Verfahren (zwei Schallbilder vorne und zwei Schallbilder auf der Seite), wobei nur zwei Lautsprecher verwendet werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann ein niederfrequentes Boostsignal separat eingegeben und zu den ausgegebenen Signalen addiert und die resultierenden addierten Signale durch Hochpaßfilter gefiltert werden, um hochfrequente Signale von dem linken Lautsprecher und dem rechten Lautsprecher zu trennen, während die resultierenden addierten Signale durch ein Tiefpaßfilter geschickt und einem Sub-Woofer-Lautsprecher zugeführt werden. Auf diese Weise können niederfrequente Signale mit dem Sub-Woofer-Lautsprecher selbst dann reproduziert werden, wenn sowohl der linke als auch der rechte Lautsprecher unzureichende Fähigkeit zum Reproduzieren von niederfrequenten Signalen aufweisen.
Bei bevorzugten Ausführungsformen wird ein Mittensignal in einem skalierten Anteil zu jedem des linken Frontsignals bzw. des rechten Frontsignals addiert, und die jeweiligen addierten Signale werden nach einer Verzögerungsverarbeitung dem linken und rechten Lautsprecher zugeführt. Auf diese Weise kann ein „Surround-Effekt" mit einer höheren realistischen Präsenz realisiert werden, ohne daß zusätzliche Lautsprecher bereitgestellt werden.
Während die neuartigen Merkmale der Erfindung sowohl hinsichtlich Organisation als auch Inhalt auf allgemeine Weise dargelegt sind, läßt sich die Erfindung zusammen mit anderen Merkmalen davon aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen besser verstehen und würdigen.
In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Lokalisieren eines Schallbildes gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 eine Ansicht, die Positionen des Schallbildes veranschaulicht, das von Lautsprechern reproduziert wird, die sowohl tatsächlich angeordnet als auch virtuell lokalisiert sind, mit der in 1 gezeigten Vorrichtung;
3 eine Hardwarestruktur der Vorrichtung unter Verwendung eines Digitalsignalprozessors (im weiteren als DSP bezeichnet) 22;
4 eine weitere Ansicht, die Positionen des Schallbildes veranschaulicht, das von Lautsprechern reproduziert wird, die sowohl tatsächlich angeordnet als auch virtuell lokalisiert sind, mit in 5 gezeigten Verarbeitungen;
5 ein Signalflußdiagramm, das Verarbeitungen veranschaulicht, die durch den in 3 gezeigten DSP 22 durchgeführt werden;
6 eine weitere Ansicht, die Positionen des Schallbildes veranschaulicht, das von Lautsprechern reproduziert wird, die sowohl tatsächlich angeordnet als auch virtuell lokalisiert sind, mit in 7 gezeigten Verarbeitungen;
7 ein Signalflußdiagramm, das die Verarbeitungen veranschaulicht, die von dem DSP 22 durchgeführt werden, der in einer anderen Ausführungsform verwendet wird;
8 ein Signalflußdiagramm, das die Verarbeitungen veranschaulicht, die von dem DSP 22 durchgeführt werden, der in noch einer anderen Ausführungsform verwendet wird;
9 eine schematische Ansicht, die eine Schallbildlokalisierungsvorrichtung (vom sogenannten „Gittertyp") gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht; und
10 eine schematische Ansicht, die eine Schallbildlokalisierungsvorrichtung (vom sogenannten „Shuffler-Typ") gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht.
Es werden nun bevorzugte Ausführungsformen ausführlich beschrieben, und es wird auf diese Zeichnungen Bezug genommen. Die folgende Beschreibung erfolgt lediglich beispielhaft.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Gesamtstruktur einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Lokalisieren eines Schallbildes gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In der Vorrichtung werden Signale L_OUT und R_OUT für Lautsprecher, die sowohl links als auch rechts vor einem Zuhörer positioniert sind, erzeugt durch das Eingeben von Signalen für die linke Front FL, für die rechte Front FR, für die linke Surround-Seite SL und für die rechte Surround-Seite SR als Eingangssignale. Sowohl das linke Surround-Signal SL als auch das rechte Surround-Signal SR werden Mitteln 12 zugeführt zum Lokalisieren des Schallbildes auf der Seite des Zuhörers (im weiteren als ein Seitenlokalisierungsmittel bezeichnet) einschließlich zweier Filter (Filter vom sogenannten Shuffler-Typ). Das von den Surround-Signalen SR und SL reproduzierte Schallbild kann auf der Seite des Zuhörers 2 als virtuelle Lautsprecher XL und XR wie in 2 gezeigt lokalisiert werden, indem Ausgänge des Seitenlokalisierungsmittels 12 beiden Lautsprechern 4L und 4R zugeführt wird.
Andererseits werden sowohl das linke Frontsignal FL als auch das rechte Frontsignal FR nach einer durch Verzögerungsmittel 14L und 14R eingeführten Zeitverzögerung den Lautsprechern 4L und 4R zugeführt. Das Verzögerungsmittel 14L ist ein Mittel zum Bereitstellen einer Verzögerungszeit gleich einer Verzögerung, die sowohl durch das Seitenlokalisierungsmittel 12 als auch ein Addiermittel 16L verursacht wird. Das andere Verzögerungsmittel 14R ist ein Mittel zum Bereitstellen einer anderen Verzögerungszeit gleich einer Verzögerung, die sowohl durch das Seitenlokalisierungsmittel 12 als auch ein Addiermittel 16R verursacht wird. Die Verzögerungen, die sowohl zwischen dem linken Frontsignal FL als auch dem rechten Frontsignal FR und sowohl dem linken Surround-Signal SL als auch dem rechten Surround-Signal SR entstehen, können kompensiert werden, indem sie durch die beiden Verzögerungsmittel 14L und 14R geschickt werden. Wie oben beschrieben werden das linke Frontsignal FL und das rechte Frontsignal FR an den Lautsprecher 4L bzw. den Lautsprecher 4R weitergegeben, und ein Schallbild wird an den Positionen beider Sprecher 4L und 4R erzeugt.
Weiterhin werden sowohl das linke Frontsignal FL als auch das rechte Frontsignal FR in der Ausführungsform dem Seitenlokalisierungsmittel 12 zugeführt. Auf diese Weise wird das von dem linken Frontsignal FL reproduzierte Schallbild nicht nur an der Position des Lautsprechers 4L lokalisiert, sondern auch an der Position des virtuellen Lautsprechers XL. Folglich wird das von dem linken Frontsignal FL reproduzierte Schallbild an einer Position XXL zwischen dem Lautsprecher 4L und dem virtuellen Lautsprecher XL lokalisiert. Analog zu dem linken Frontsignal FL wird das von dem rechten Frontsignal FR reproduzierte Schallbild an einer Position XXR lokalisiert. Infolge dessen können lokalisierte Positionen des sowohl von dem linken Frontsignal FL als auch dem rechten Frontsignal FR reproduzierten Schallbilds außerhalb von den Positionen der Lautsprecher 4L und 4R liegen. Mit anderen Worten kann die Frontalbreite vergrößert werden, wobei die zwischen den Lautsprechern 4L und 4R definierte Breite gering ist. Die Vorrichtung kann die oben erwähnte Lokalisierung mit einer einfachen Struktur realisieren, da das Seitenlokalisierungsmittel 12 auch als ein Filter verwendet wird, um die Lokalisierungsverarbeitungen zum Vergrößern der Frontalbreite durchzuführen.
Weiterhin können lokalisierte Positionen XXL (XXR) des durch das linke Frontsignal FL (rechte Frontsignal FR) reproduzierten Schallbilds innerhalb eines Bereichs verschoben werden, der zwischen dem Lautsprecher 4L (4R) und dem virtuellen Lautsprecher XL (XR) definiert ist, indem ein Verhältnis des linken Frontsignals FL (des rechten Frontsignals FR), das dem Verzögerungsmittel 14L (14R) zugeführt wird, und dem, das dem Seitenlokalisierungsmittel 12 zugeführt wird, variiert wird.
3 ist eine Hardwarestruktur einer Vorrichtung unter Verwendung eines DSP 22. Die Vorrichtung wird dazu verwendet, eingegebene Signale, bei denen es sich um ein Mittensignal C, das linke Frontsignal FL, das rechte Frontsignal FR, das linke Surround-Signal SL, das rechte Surround-Signal SR und ein niederfrequentes Signal LFE handelt, mit beiden Lautsprechern 4L, 4R sowie mit einem Sub-Woofer-Lautsprecher 4S zu reproduzieren.
Die eingegebenen Signale, bei denen es sich um das Mittensignal C, das linke Frontsignal FL, das rechte Frontsignal FR, das linke Surround-Signal SL, das rechte Surround-Signal SR und ein niederfrequentes Signal LFE handelt, können erzeugt werden durch Decodieren digitalisierter Daten, konvertiert aus einem analogen Signal mit einem Analog-Digital-Wandler oder einem digitalen Bitstrom, der für Surround codiert ist, mit einem Mehrkanal-Surround-Decodierer (nicht gezeigt). Die eingegebenen Signale werden dem DSP 22 zugeführt. Der Mehrkanal-Surround-Decodierer kann entweder in den DSP integriert sein oder separat davon vorgesehen sein.
Die Signale L_OUT und R_OUT für den links und den rechts positionierten Lautsprecher und ein Signal SUB_OUT für den Sub-Woofer-Lautsprecher werden erzeugt durch das Ausführen verschiedenartiger Verarbeitung wie etwa Addition, Subtraktion, Filterung, Verzögerung und dergleichen mit dem DSP 22 an den eingegebenen digitalen Daten gemäß dem oder den in einem Speicher 26 gespeicherten Programm. Diese so erzeugten Signale werden mit einem Digital-Analog-Wandler 24 in analoge Signale umgewandelt und den Lautsprechern 4L, 4R und 4S zugeführt. Die Installation des oder der Programme in dem Speicher 26 sowie andere Verarbeitung werden durch einen Mikroprozessor 20 durchgeführt.
Bei dieser Ausführungsform wird davon ausgegangen, daß die Lautsprecher 4L, 4R und die virtuellen Lautsprecher XL, XR bezüglich der Mittelachse 8 durch den Zuhörer 2 symmetrisch angeordnet sind, wie in 4 gezeigt. Sowohl eine schwache Richtcharakteristik als auch eine lange Wellenlänge des Basses (Schall mit einer niedrigen Frequenz), reproduziert von dem Woofer-Lautsprecher 4S, gestatten, daß der Woofer an einem beliebigen Ort angeordnet wird.
5 ist ein Signalflußdiagramm, das Verarbeitungen darstellt, die von dem DSP 22 gemäß dem oder den im Speicher 26 gespeicherten Programmen durchführt. Das Mittensignal C wird in dieser Ausführungsform von Addierern 44 und 46 sowohl zum linken Frontsignal FL als auch zum rechten Frontsignal FR addiert. Auf diese Weise kann das unter Verwendung des Mittensignals reproduzierte Schallbild an einer in 4 gezeigten Position XC lokalisiert werden. Ein Mangel an Schallbild in der Mitte (ein Phänomen, bei dem der Zuhörer den Eindruck hat, als wenn in der Mitte des Schallfeldes unzureichender Schall reproduziert wird), der verursacht wird durch eine Vergrößerung der Frontalbreite, kann vermieden werden durch Verwendung des so an der Position XC lokalisierten Schallbildes. Die Lokalisierung eignet sich insbesondere für einen Film, der wichtige Informationen reproduziert, wie etwa Sprache von einem oder mehreren Schauspielern im Mittelteil davon.
Das niederfrequente Signal LFE wird nach der Beendigung einer Verzögerungsverarbeitung 30 sowohl zu dem linken Frontsignal FL als auch zum rechten Frontsignal FR addiert, um eine Verzögerung zu kompensieren, die von beiden Filtern 12_SUM, 12_DIF verursacht wird (siehe Addierer 18L, 18R). Danach werden sowohl das linke Frontsignal FL als auch das rechte Frontsignal FR durch einen Addierer 54 zueinander addiert, und nur der Baßteil des addierten Signals wird von einem Tiefpaßfilter 60 extrahiert. Das Signal SUB_OUT für den Woofer 4S wird erzeugt durch Addieren (siehe Addierer 62) der Ausgabe des Tiefpaßfilters 60 zu dem in dem Verzögerungsmittel 30 verzögerten niederfrequenten Signal LFE.
Bei dieser Ausführungsform werden beide Signale L_OUT und R_OUT für die Lautsprecher erzeugt durch Durchführen einer Hochpaßfilterung durch Filter 56, 58, um den Baßteil zu eliminieren.
Auf diese Weise wird ein Schallfeld mit realistischer Präsenz mit dem Woofer 4S selbst dann erzeugt, wenn die Lautsprecher 4L, 4R den Baßteil unzureichend reproduzieren.
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung, die eine Lokalisierung der virtuellen Lautsprecher XM, XL und XR realisiert, die für eine stereophone Reproduktion erforderlich sind, unter Verwendung eines monophonen Seitenreproduktionsverfahrens (sogenanntes M-S-Verfahren) wird beschrieben. In der Vorrichtung werden sowohl die Signale L_OUT als auch R_OUT für die Lautsprecher 4L, 4R sowohl aus dem linken Frontsignal FL als auch dem rechten Frontsignal FR erzeugt, um das Schallbild an den Positionen der in 6 gezeigten virtuellen Lautsprecher XM, XL und XR zu lokalisieren. Es wird außerdem davon ausgegangen, daß die Lautsprecher 4L, 4R und die virtuellen Lautsprecher XL, XR bezüglich der Mittelachse 8 durch den Zuhörer 2 symmetrisch angeordnet sind.
Die Hardwarestruktur der Vorrichtung unter Verwendung des DSP 22 ist ähnlich der in 3 gezeigten, doch können, soweit erforderlich, die Signale wie etwa das Mittensignal C, das linke Surround-Signal SL, das rechte Surround-Signal SR und das niederfrequente Signal LFE der Vorrichtung zugeführt werden. 7 ist ein Signalflußdiagramm, das die Verarbeitung veranschaulicht, die von dem DSP 22 gemäß dem oder der in Speicher 26 gespeicherten Programme durchführt.
Ein Differenzsignal, die Differenz zwischen dem linken Frontsignal FL und dem rechten Frontsignal FR, wird durch einen Addierer 70 erhalten. Das Differenzsignal wird durch einen 90°-Richtung-Lokalisierungsprozessor 80 gefiltert, der als ein Filtermittel wirkt. Als Ergebnis der Filterung wird eine S-Komponente herausgefiltert. Um eine Verzögerung des gefilterten Signals zu kompensieren, das durch die 90°-Richtung-Lokalisierungsverarbeitung 80 verursacht wird, werden die Verzögerungsverarbeitungen 78L, 78R jeweils am linken Frontsignal FL bzw. am rechten Frontsignal FR durchgeführt. Bei Beendigung der Verzögerungsverarbeitung wird eine M-Komponente (eine zentralisierte monophone Komponente) erzeugt als Ergebnis des Addierens sowohl des linken Frontsignals FL als auch des rechten Frontsignals FR unter Verwendung eines Addierers 72.
Die so erzeugte M-Komponente und die S-Komponente werden mit einem Addierer 74 addiert, um das Signal L_OUT für den linken Lautsprecher 4L zu erhalten. Weiterhin wird die S-Komponente von der M-Komponente mit einem Addierer 76 subtrahiert, um das Signal R_OUT für den rechten Lautsprecher 4R zu erhalten. Ein von dem M-Signal reproduziertes Schallbild wird an einer Position XM zwischen dem Lautsprecher 4L und dem Lautsprecher 4R lokalisiert, und das von der S- und -S-Komponente reproduzierte Schallbild wird jeweils an Positionen XL und XR lokalisiert, die jeweils auf der linken bzw. der rechten Seite des Zuhörers 2 positioniert sind. Auf diese Weise kann eine stereophone Reproduktion mit Surround-Effekt unter Verwendung des M-S-Verfahrens einfach durch Verwendung von zwei Lautsprechers 4L, 4R realisiert werden.
Zudem ist der Grund für die Durchführbarkeit der oben beschriebenen Verarbeitungen, in dem nur eine 90°-Richtung-Lokalisierungsverarbeitung 80 verwendet wird (das Filterungsmittel) wie folgt.
Unter der Annahme, daß die Gleichungen h_a = h_LL = h_RR, h_b = h_LR = h_RL erfüllt sind und die Übertragungsfunktion der 90°-Richtung-Lokalisierungsverarbeitung 80 wie folgt in 6 definiert ist:
und die Signale M, S zu dem linken Frontsignal FL und dem rechten Frontsignal FR definiert sind durch:
kann die unten gezeigte Gleichung so erfüllt sein, daß sie die Lokalisierung in dem M-S-Verfahren durchführt.
wobei [H_MS] herausgefunden werden kann durch Berechnen der unten gezeigten Gleichung, wenn ein Ergebnis von h_a ² – h_b ² nicht Null ist .
Durch Lösen der obigen Gleichung erhält man die Lösung:
wobei angenommen wird, daß h_M, h_a und h_b gleich sind, wenn die Lautsprecher 4L, 4R in einem kurzen Abstand angeordnet sind, so daß H_M definiert werden kann als 1/2. Auf diese Weise kann die oben beschriebene Verarbeitung dadurch realisiert werden, daß nur ein 90°-Richtung-Lokalisierungsprozessor 80 (das Filtermittel) mit einer Übertragungsfunktion von H_S verwendet wird.
Wie oben beschrieben kann die stereophone Reproduktion unter Verwendung des M-S-Verfahrens unter Verwendung lediglich eines Filtermittels mit zwei Lautsprechern 4L, 4R gemäß dieser Ausführungsform realisiert werden. Auf diese Weise kann eine Vereinfachung der Schaltung erreicht werden, wenn das Filtermittel aus Hardware besteht, und eine Vereinfachung der Verarbeitung kann erreicht werden, wenn das Filtermittel aus dem DSP besteht.
Zudem werden sowohl das linke Frontsignal FL als auch das rechte Frontsignal FR nach einer Verzögerung durch das Verzögerungsmittel 78L, 78R nach einer Skalierung mit einem vorbestimmten Koeffizienten k3 zu den ausgegebenen Signalen L_OUT bzw. R_OUT addiert, wie in 7 gezeigt. Der Eindruck der Frontbreite kann variiert werden durch Einstellen des Werts des Koeffizienten k3.
Obwohl die in 7 gezeigte Verarbeitung mit dem DSP 22 in der oben beschriebenen Ausführungsform durchgeführt wird, kann diese Verarbeitung statt dessen mit einer oder mehreren Hardwareschaltungen durchgeführt werden.
Es wird eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung beschrieben. Die Hardwarestruktur der Vorrichtung ist ähnlich der in 3 gezeigten. 8 ist ein Signalflußdiagramm, das Verarbeitungen zeigt, die von dem DSP 22 gemäß dem oder den im Speicher 26 gespeicherten Programmen durchgeführt wird.
In 8 wird nach dem Skalieren mit Koeffizientenmultiplizierern 208a, 209b das Mittensignal C unter Verwendung der Addierer 44 & 46 zu dem linken Frontsignal FL und dem rechten Frontsignal FR addiert. Vorbestimmte Koeffizienten in einem Bereich von 0 bis 1 werden durch Koeffizientenmultiplizierer 208a, 209b mit dem Signal multipliziert (im folgenden wird die gleiche Prozedur angewendet).
Die Ausgangssignale der Addierer 44 und 46 werden den Verzögerungsmitteln 14L und 14R zugeführt. Um die Verzögerung sowohl der Surround-Signale SL als auch SR zu kompensieren, die durch die 90°-Richtung-Lokalisierungsverarbeitung verursacht werden, werden die Ausgangssignale durch die Verzögerungsmittel 14L und 14R verzögert. Die Verzögerungen können leicht realisiert werden durch Speichern der Signaldaten in dem externen Speicher 26 des DSP 22 oder einem internen Speicher des DSP 22, dann Auslesen der Daten nach dem Verstreichen einer Verzögerungszeit.
Die Ausgangssignale beider Verzögerungsmittel 14L und 14R werden Addierern 50, 52 als ein zweites Ausgabeelement zugeführt nach dem Ausführen einer Koeffizientenskalierung unter Verwendung von Multiplizierern 205a, 205b, in denen ein Koeffizient k5 mit jedem Ausgangssignal modifiziert wird. Ein anderer Koeffizient k6 wird jeweils mit jedem der Ausgangssignale der Verzögerungsmittel 14L und 14R in Koeffizientenverarbeitungen 206a, 206b multipliziert, und die Ausgangssignale werden den Addierern 50, 52 als ein drittes Ausgabeelement zugeführt.
Sowohl das linke Frontsignal FL als auch das rechte Frontsignal FR werden unter Verwendung eines Addierers 42 addiert, und zwar nach Beendigung der Koeffizientenskalierung unter Verwendung der Multiplizierer 202a, 202b, in denen Koeffizienten k2, -k2 jeweils mit den Signalen FL, FR multipliziert werden. Die Signalphase wird invertiert, wenn ein Koeffizient mit einem negativen Vorzeichen mit dem Signal multipliziert wird. Ein Differenzsignal, die Differenz des linken Frontsignals FL und des rechten Frontsignals FR, wird somit unter Verwendung des Addierers 42 erhalten.
Sowohl das linke Surround-Signal SL als auch das rechte Surround-Signal SR werden unter Verwendung eines Addierers 34 addiert nach dem Beenden der Koeffizientenskalierung unter Verwendung der Multiplizierer 204a, 204b, wobei die Koeffizienten k4, -k4 jeweils mit den Surround-Signalen SL, SR multipliziert werden. Die Ausgaben des Addierers 34 und die des Addierers 42 werden von einem Addierer 38 addiert, und dann wird das resultierende Ausgangssignal einem 90°-Richtung-Lokalisierungsprozessor 12_DIF zugeführt.
Beide Frontsignale FL, FR werden von dem Addierer 40 nach dem Beenden der Koeffizientenskalierung unter Verwendung der Multiplizierer 201a, 201b addiert, wobei ein anderer Koeffizient k1 mit jedem der Signale FL, FR multipliziert wird.
Weiterhin werden beide Surround-Signale SL, SR durch eine Addiererverarbeitung 32 addiert nach dem Beenden der Koeffizientenskalierung unter Verwendung der Multiplizierer 203a, 203b, wodurch ein anderer Koeffizient k3 mit jedem der Surround-Signale SL, SR multipliziert wird. Das Ausgangssignal des Addierers 32 und das des Addierers 40 werden vom Addierer 36 miteinander addiert, und das resultierende Ausgangssignal wird einem anderen 90°-Richtung-Lokalisierungsprozessor 12_SUM zugeführt.
Die Filterungsverarbeitung mit jeweiligen Übertragungsfunktionen H_SUM, H_DIF wie unten definiert wird sowohl mit dem 90°-Richtung-Lokalisierungsprozessor 12_SUM als auch dem 90°-Richtung-Lokalisierungsprozessor 12_DIF durchgeführt. Das von den beiden virtuellen Lautsprechern XL, XR reproduzierte Schallbild kann zu den Positionen lokalisiert werden, die bezüglich der Mittelachse 8 des Zuhörers 2 90° seitwärts liegen. Die Übertragungsfunktionen H_SUM, H_DIF sind wie folgt definiert: HSUM = (ha' + hb')/(ha + hb) HDIF = (ha' – hb')/(ha – hb)wobei Gleichungen h_a = h_LL = h_RR, h_b = h_LR = h_RL, h_a' = h_L'L = h_R'R und h_b' = h_L'R = h_R'L erfüllt sind.
Ein weiterer Koeffizient k7 wird von einem Koeffizientenmultiplizierer 207a mit dem Ausgangssignal des 90°-Richtung-Lokalisierungsprozessors 12_SUM multipliziert, und das resultierende Ausgangssignal wird beiden Addierern 50, 52 als ein erstes Ausgangselement zugeführt. Weiterhin werden der Koeffizient k7 und ein weiterer Koeffizient -k7 jeweils mit den Ausgangssignalen des 90°-Lokalisierungsprozessors 12_DIF multipliziert, wobei Koeffizientenmultiplizierer 207b, 207c verwendet werden, und die resultierenden Ausgangssignale werden jedem der Addierer 50, 52 als das erste Ausgangselement zugeführt.
Das niederfrequente Signal LFE wird beiden Addierern 50, 52 nach einer Koeffizientenskalierung durch einen Multiplizierer 209a zugeführt, in dem ein weiterer Koeffizient k9 mit dem Signal LFE multipliziert wird, nach einer durch Verzögerungsmittel 30 eingeführten Verzögerung.
Die Ausgangssignale der Addierer 50, 52 werden Hochpaßfiltern 56, 58 nach einer Koeffizientenskalierung durch Multiplizierer 211a, 211b zugeführt, bei denen ein anderer Koeffizient k11 jeweils mit jedem der Ausgangssignale multipliziert wird. Die Operation der Hochpaßfilter 56, 58 kann entweder in einem EIN-Zustand oder einem AUS-Zustand ausgewählt werden (das heißt, betrieben als ein Hochpaßfilter oder um die Signale durchzulassen).
Die Ausgangssignale der Hochpaßfilter 56, 58 werden an die Ausgangsanschlüsse ausgegeben zum Anlegen des linken Lautsprechersignals L_OUT und des rechten Lautsprechersignals R_OUT.
Dabei werden die Ausgangssignale der Addierer 50, 52 von dem Addierer 54 miteinander addiert nach einer Koeffizientenskalierung durch die Multiplizierer 212a, 212b, bei dem ein weiterer Koeffizient k12 jeweils mit jedem der Ausgangssignale multipliziert wird. Das Ausgangssignal des Addierers 24 wird dem Tiefpaßfilter 60 zugeführt.
Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 60 wird zu einem Signal addiert, das von einem Koeffizientenmultiplizierer 210a am Ausgang des Verzögerungsmittels 30 bei der Addierverarbeitung 62 mit einem Koeffizienten k10 multipliziert worden ist. Das Ausgangssignal des Addierers 62 wird an einen Ausgangsanschluß als das Woofer-Signal SUB_OUT ausgegeben.
Ein gewünschtes Schallreproduktionsverfahren/ein gewünschter Surround-Effekt kann leicht unter verschiedenen Schallreproduktionsverfahren und Surround-Effekten ausgewählt werden durch Einstellen von Werten der Koeffizienten bei Verwendung nur einer Vorrichtung, gemäß der in 8 gezeigten Ausführungsform.
Die Werte der Koeffizienten k1 bis k12, in 8 gezeigt, und die Schallreproduktionsverfahren/Schallbildlokalisierung, durch Einstellen dieser Koeffizienten realisiert, werden nachfolgend beschrieben.
Im Fall des Realisierens eines zweikanaligen stereophonen Reproduktionssystems unter Verwendung von zwei Lautsprechern 4L, 4R (gegebenenfalls kann auch der Woofer-Lautsprecher 4S verwendet werden) wird beschrieben. In diesem Fall sind die in das System eingegebenen Signale sowohl das linke Frontsignal FL als auch das rechte Frontsignal FR. Ein gewöhnliches zweikanaliges System wird realisiert, wenn Werte der Koeffizienten k1, k2, k3, k4, k6, k7, k8, k9 und k10 auf werte von im wesentlichen Null gesetzt werden und auch indem Werte der beiden Koeffizienten k5 und k11 auf Werte im wesentlichen nicht gleich Null gesetzt werden. In diesem Fall kann das Schallbild an den in 4 gezeigten Positionen 4L, 4R lokalisiert werden.
Außerdem kann das Schallbild an den Positionen der in 9 gezeigten virtuellen Lautsprecher XL, XR lokalisiert werden, wenn die Werte der Koeffizienten k3, k4, k5, k6, k8, k9 und k10 auf Werte von im wesentlichen Null gesetzt werden sowie beim Setzen der Werte der Koeffizienten k1, k2, k7 und k11 auf Werte von im wesentlichen nicht Null.
Zudem kann das Schallbild an den Positionen der in 4 gezeigten virtuellen Lautsprecher XXL, XXR lokalisiert werden, wenn die Werte der Koeffizienten k3, k4, k6, k8, k9 und k10 auf Werte von im wesentlichen Null gesetzt werden, sowie beim Setzen der Werte der Koeffizienten K1, k2, k5, k7 und k11 auf Werte von im wesentlichen nicht Null. In diesem Fall kann die Position des Schallbildes verschoben werden durch Einstellen des Werts des Koeffizienten k5.
Eine weitere stereophone Reproduktion unter Verwendung des in 6 gezeigten M-S-Verfahrens wird realisiert, wenn die Werte der Koeffizienten k1, k3, k4, k5, k8, k9 und k10 auf Werte von im wesentlichen Null gesetzt werden sowie beim Setzen der Werte der Koeffizienten k2, k6, k7 und k11 auf Werte von im wesentlichen nicht Null.
Weiterhin kann noch ein weiteres stereophones Reproduktionssystem in dem in 6 und 7 gezeigten M-S-Verfahren realisiert werden, wenn die Werte der Koeffizienten k1, k3, k4, k8, k9 und k10 auf Werte von im wesentlichen Null gesetzt werden sowie beim Setzen der Werte der Koeffizienten k2, k5, k6, k7 und k11 auf Werte von im wesentlichen nicht Null. Bei dem System kann das Schallbild an den Positionen lokalisiert werden, wo die Lautsprecher 4L, 4R angeordnet sind.
In jedem der obigen Fälle sollte der Wert des Koeffizienten k12 nicht auf einen Wert von im wesentlichen Null gesetzt werden, wenn der Woofer-Lautsprecher 4S verwendet wird.
Als nächstes wird der Fall des Realisierens einer Reproduktion eines vierkanaligen Surround-Sound-Systems beschrieben, bei dem zwei Lautsprecher 4L, 4R verwendet werden (gegebenenfalls wird der Woofer-Lautsprecher 4S verwendet). Die in das System eingegebenen Signale sind das linke Frontsignal FL, das rechte Frontsignal FR und das linke Surround-Signal SL und das rechte Surround-Signal SR.
Ein Surround-Sound-Reproduktionsverfahren, bei dem das linke Frontsignal FL zum Lautsprecher FL lokalisiert wird, das rechte Frontsignal FR zum Lautsprecher 4R lokalisiert wird, das linke Surround-Signal SL zum virtuellen Lautsprecher XL lokalisiert wird und das rechte Surround-Signal SR zum virtuellen Lautsprecher XR lokalisiert wird, kann realisiert werden, wenn die Werte der Koeffizienten k1, k2, k6, k8, k9 und k10 auf Werte von im wesentlichen Null gesetzt werden sowie beim Setzen der Werte der Koeffizienten k3, k4, k5, k7 und k11 auf Werte von im wesentlichen nicht Null.
Ein anderes, in 1 und 2 gezeigtes vierkanaliges Surround-Sound-System kann realisiert werden, wenn die Werte der Koeffizienten k6, k8, k9 und k10 auf Werte von im wesentlichen Null gesetzt werden sowie beim Setzen der Werte der Koeffizienten k1, k2, k3, k4, k5, k7 und k11 auf Werte von im wesentlichen nicht Null. In diesem Fall können die lokalisierten Positionen XXL und XXR des sowohl von dem linken Frontsignal FL als auch dem rechten Frontsignal FR reproduzierten Schallbilds verschoben werden durch Einstellen der Werte beider Koeffizienten k2, k5.
In jedem der obigen Fälle sollte der Wert des Koeffizienten k12 nicht auf einen Wert von im wesentlichen Null gesetzt werden, wenn der Woofer-Lautsprecher 4S verwendet wird.
Als nächstes wird der Fall beschrieben, wenn zusätzlich zu den oben beschriebenen vierkanaligen Surround-Sound-Systemen sowohl das Mittensignal C als auch das niederfrequente Signal LFE verwendet wird.
Ein 5.1-kanaliges Surround-Sound-System, bei dem ein durch Eingangssignale reproduziertes Schallbild jeweils an den Positionen der Lautsprecher 4R, 4L und 4S sowie an denen der in 4 gezeigten virtuellen Lautsprecher XC, XL und XR lokalisiert wird, kann realisiert werden, wenn die Werte der Koeffizienten k1, k2, k6, k9 und k12 auf Werte von im wesentlichen Null gesetzt werden sowie beim Setzen der werte der Koeffizienten k3, k4, k5, k7, k8, k10 und k11 auf Werte von im wesentlichen nicht Null.
Ein weiteres 5.1-kanaliges Surround-Sound-System, bei dem ein durch Eingangssignale reproduziertes Schallbild jeweils an den Positionen der Lautsprecher 4S sowie an denen der in 4 gezeigten virtuellen Lautsprecher XC, XXL und XXR, XL und XR lokalisiert wird, kann realisiert werden, wenn die Werte der Koeffizienten k6, k9 und k12 auf Werte von im wesentlichen Null gesetzt werden sowie beim Setzen der Werte der Koeffizienten k1, k2, k3, k4, k5, k7, k8, k10 und k11 auf Werte von im wesentlichen nicht Null.
Ein 5.0-kanaliges Surround-Sound-System ohne Woofer-Lautsprecher 4S, bei dem ein durch Eingangssignale reproduziertes Schallbild jeweils an den Positionen der Lautsprecher 4L, 4R sowie an denen der in 4 gezeigten virtuellen Lautsprecher XC, XL und XR lokalisiert wird, kann realisiert werden, wenn die Werte der Koeffizienten k1, k2, k6, k10 und k12 auf Werte von im wesentlichen Null gesetzt werden sowie beim Setzen der Werte der Koeffizienten k3, k4, k5, k7, k8, k9 und k11 auf Werte von im wesentlichen nicht Null.
Obwohl eine Lokalisierung des Seitenlokalisierungsmittels 12 in 90° bezüglich der Mittelachse 8 des Zuhörers 2 in den oben beschriebenen Ausführungsformen gerichtet ist, kann die Lokalisierung einen anderen Gradwert aufweisen, so lange die lokalisierten Positionen seitlich vom Zuhörer liegen. Obwohl mehrere Filter (sogenannte Filter vom Shuffler-Typ) für das Seitenlokalisierungsmittel 12 verwendet werden, kann auch eine andere Art von Filtern (sogenannte Filter vom Gittertyp) verwendet werden. Obwohl die Struktur des Systems komplex wird, wenn die Filter vom Gittertyp verwendet werden, entfällt durch die Verwendung der Filter vom Gittertyp eine Einschränkung der symmetrischen Anordnung der Lautsprecher bezüglich der Mittelachse 8.
Obwohl die Koeffizienten k2, -k2 zum jeweiligen Durchführen der Koeffizientenskalierung durch Multiplizierer 202a und 202b verwendet werden, können die Koeffizienten -k2, k2 statt dessen zum jeweiligen Durchführen der Koeffizientenskalierung durch diesen Multiplizierer 202a und 202b verwendet werden. In diesem Fall ist es erforderlich, das Vorzeichen des Koeffizienten k4 umzukehren sowie den 90°-Richtung-Lokalisierungsprozessor 12_SUM gegen den 90°-Richtung-Lokalisierungsprozessor 12_DIF zu vertauschen, zusätzlich ist es notwendig, die Vorzeichen der später angewendeten relevanten Koeffizienten zu vertauschen.
Obwohl der DSP 22 in den obigen Ausführungsformen gezeigt ist, kann die in 5 gezeigte Verarbeitung mit einer oder mehreren Hardwareschaltungen durchgeführt werden.

Claims

Vorrichtung zum Lokalisieren eines mit einem Paar von Lautsprechern (4L, 4R) reproduzierten Schallbilds, die an Positionen links vor und rechts vor einem Zuhörer (2) angeordnet sind, um dem Zuhörer das Gefühl zu geben, als wenn er von dem Schallbild umgeben wäre, wenn das Schallbild als Reaktion auf mindestens ein linkes Frontsignal (FL), ein rechtes Frontsignal (FR) und ein Surround-Signal (SL, SR) reproduziert wird, wenn alle diese Signale (FL, FR, SL, SR) in die Vorrichtung eingegeben werden, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt: ein Seitenlokalisierungsmittel (12), das so ausgelegt ist, daß es das Surround-Signal empfängt, zum Ausgeben eines Signals zum Lokalisieren des Schallbildes des Surround-Signals an Positionen (XL, XR) seitlich vom Zuhörer links vom linken Lautsprecher bzw. rechts vom rechten Lautsprecher; und ein Verzögerungsmittel (14L, 14R), das so ausgelegt ist, daß es das linke Frontsignal und das rechte Frontsignal empfängt, zum Durchführen einer Verzögerungsverarbeitung zum Ausgleichen der Verzögerungszeit des linken Frontsignals und des rechten Frontsignals mit der durch das Seitenlokalisierungsmittel verursachten Verzögerungszeit und zum Ausgeben des verzögerten linken Frontsignals bzw. des rechten verzögerten Frontsignals zum linken Lautsprecher und zum rechten Lautsprecher; wobei das Seitenlokalisierungsmittel auch so ausgelegt ist, daß es sowohl das linke Frontsignal als auch das rechte Frontsignal empfängt, um das Schallbild an jeweiligen Positionen (XXL, XXR) zwischen dem linken Lautsprecher und der linken Seite des Zuhörers und zwischen dem rechten Lautsprecher und der rechten Seite des Zuhörers zu lokalisieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, mit Skalierungsmitteln (201a–202b), die das linke Frontsignal und das rechte Frontsignal bearbeiten können, um das Verhältnis zwischen den dem Verzögerungsmittel zugeführten Frontsignalen und den dem Seitenlokalisierungsmittel zugeführten Frontsignalen zu variieren, wodurch die Positionen (XXL, XXR) mit den von dem linken Frontsignal und dem rechten Frontsignal reproduzierten Schallbildern verschoben werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Seitenlokalisierungsmittel so ausgelegt ist, daß es sowohl ein linkes Surround-Signal (SL) als auch ein rechtes Surround-Signal (SR) empfängt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, einschließlich Addiermitteln (44, 46), die so ausgelegt sind, daß sie ein Mittensignal (C) empfangen, zum Addieren des Mittensignals zu jedem des linken Frontsignals und des rechten Frontsignals, wobei das Addiermittel so ausgelegt ist, daß es dem Verzögerungsmittel sowohl das linke Frontsignal als auch das rechte Frontsignal liefert, zu denen das Mittensignal addiert worden ist.
Verfahren zum Lokalisieren eines mit einem Paar von Lautsprechern (4L, 4R) reproduzierten Schallbilds, die an Positionen links vor und rechts vor einem Zuhörer (2) angeordnet sind, um dem Zuhörer das Gefühl zu geben, als wenn er von dem Schallbild umgeben wäre, wobei das gemäß mindestens einem linken Frontsignal (FL) einem rechten Frontsignal (FR) und einem Surround-Signal (SL, SR) reproduziert wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Ausgeben jeweiliger Signale an den linken Lautsprecher (4L) und an den rechten Lautsprecher (4R), wobei die Signale erzeugt werden durch Ausführen einer Lokalisierungsverarbeitung zum Lokalisieren der Schallbilder des Surround-Signals (SL, SR), des linken Frontsignals (FL) und des rechten Frontsignals (FR) an Positionen (XL, XR) seitlich vom Zuhörer, und Verzögerungsverarbeitung zum Ausgleichen der Verzögerungszeit des linken Front- und des rechten Frontsignals mit der Verzögerungszeit, die durch die Seitenlokalisierung verursacht wird, und Ausgeben des verzögerten linken Frontsignals und des verzögerten rechten Frontsignals an den linken Lautsprecher (4L) bzw. an dem rechten Lautsprecher (4R).
Vorrichtung zum Lokalisieren eines mit einem Paar von Lautsprechern (4L, 4R) reproduzierten Schallbilds, die an Positionen links vor und rechts vor einem Zuhörer (2) angeordnet sind, um dem Zuhörer das Gefühl zu geben, als wenn er von dem Schallbild umgeben wäre, wenn das Schallbild als Reaktion auf mindestens ein linkes Frontsignal (FL) und ein rechtes Frontsignal (FR) reproduziert wird, wenn jedes der Signale in die Vorrichtung eingegeben wird, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt: ein Differenzsignalerzeugungsmittel (70) zum Erzeugen eines Differenzsignals zwischen dem linken Frontsignal und dem rechten Frontsignal, ein Filtermittel (80) zum Ausgeben einer Ausgabe, erzeugt durch Filtern des von dem Differenzsignalerzeugungsmittel eingegebenen Differenzsignals gemäß einer Übertragungsfunktion Hs, ein erstes Verzögerungsmittel (78L) zum Liefern einer Verzögerung gleich der Verzögerungszeit, verursacht durch das Filtermittel, an das linke Frontsignal; ein zweites Verzögerungsmittel (78R) zum Liefern der Verzögerung gleich der Verzögerungszeit, verursacht durch das Filtermittel, an das rechte Frontsignal; ein Monophones-Mittensignal-Erzeugungsmittel (72) zum Erzeugen eines monophonen Mittensignals durch Addieren des vom ersten Verzögerungsmittel ausgegebenen Signals und des von dem zweiten Verzögerungsmittel ausgegebenen Signals; ein Addierergebnisausgabemittel (74) zum Ausgeben eines Signals zur Bereitstellung an einen des linken Lautsprechers (4L) und des rechten Lautsprechers (4R), wobei das Signal erzeugt wird durch Addieren des von dem Filtermittel ausgegebenen Signals zu dem monophonen Mittensignal; und ein Subtrahierergebnisausgabemittel (76) zum Erzeugen eines Signals zur Bereitstellung an den anderen des linken Lautsprechers und des rechten Lautsprechers, wobei das Signal erzeugt wird durch Subtrahieren des von dem Filtermittel ausgegebenen Signals von dem monophonen Mittensignal; wobei die Übertragungsfunktion H_S des Filtermittels definiert wird durch die folgende Gleichung H_S = (h_SS – h_SL)/(h_a – h_b), wobei h_SS gleich einer Übertragungsfunktion von einem virtuell auf der rechten Seite lokalisierten Lautsprecher (XR) zum rechten Ohr des Zuhörers (2) und einer Übertragungsfunktion von einem virtuell auf der linken Seite lokalisierten Lautsprecher (XL) zum linken Ohr des Zuhörers (2) ist und wobei h_SL gleich einer Übertragungsfunktion von dem auf der linken Seite virtuell lokalisierten Lautsprecher (XL) zum rechten Ohr des Zuhörers (2) und einer Übertragungsfunktion von dem virtuell auf der rechten Seite lokalisierten Lautsprecher (XR) zum linken Ohr des Zuhörers ist und wobei h_a durch eine Übertragungsfunktion vom rechten Lautsprecher (4R) zum rechten Ohr des Zuhörers (2) und einer Übertragungsfunktion vom linken Lautsprecher (4L) zum linken Ohr des Zuhörers (2) ist und wobei h_b durch eine Übertragungsfunktion vom linken Lautsprecher (4L) zum rechten Ohr des Zuhörers (2) und einer Übertragungsfunktion vom rechten Lautsprecher (4R) zum linken Ohr des Zuhörers (2) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Ausgabe eines des ersten oder zweiten Verzögerungsmittels (78L, 78R) an den Eingang des Addierergebnisausgabemittels (74) angeschlossen ist und wobei das Ausgangssignal des Addierergebnisausgabemittels berechnet wird durch Addieren des von dem ersten oder zweiten Verzögerungsmittel ausgegebenen Signals, des monophonen Mittensignals und des von dem Filtermittel ausgegebenen Signals; und wobei die Ausgabe des anderen des ersten oder zweiten Verzögerungsmittels (78L, 78R) an das Subtrahierergebnisausgabemittel (76) angeschlossen ist und wobei das Ausgangssignal des Subtrahierergebnisausgabemittels berechnet wird durch Addieren des von dem anderen des ersten oder zweiten Verzögerungsmittels ausgegebenen Signals zu dem Ergebnis des Subtrahierens des von dem Filtermittel ausgegebenen Signals von dem monophonen Mittensignal.
Vorrichtung nach Anspruch 7, einschließlich Verhältnisvariiermittel zum Variieren des Verhältnisses zwischen dem monophonen Mittensignal und einem des Ausgangssignals des ersten Verzögerungsmittels, dem Addierergebnisausgabemittel zugeführt, und dem Ausgangssignal des zweiten Verzögerungsmittels, dem Subtrahierergebnisausgabemittels zugeführt, um die Breite des Frontalschallfeldes zu verstellen.
Verfahren zum Lokalisieren eines mit einem Paar von Lautsprechern (4L, 4R) reproduzierten Schallbilds, die an Positionen links vor und rechts vor einem Zuhörer (2) angeordnet sind, um dem Zuhörer das Gefühl zu geben, als wenn er von dem Schallbild umgeben wäre, wobei das Schallbild gemäß mindestens einem linken Frontsignal (FL) und einem rechten Frontsignal (FR) reproduziert wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Erzeugen eines Differenzsignals zwischen dem linken Frontsignal und dem rechten Frontsignal; Erhalten eines Seitensignals, erzeugt durch Filtern des Differentialsignals gemäß einer Übertragungsfunktion H_S; Erhalten eines monophonen Mittensignals durch Addieren des linken Frontsignals und des rechten Frontsignals miteinander; Zuführen eines Signals zu einem des linken Lautsprechers und des rechten Lautsprechers, wobei das Signal erzeugt wird durch Miteinanderaddieren des monophonen Mittensignals und des Seitensignals; und Zuführen eines Signals zu dem anderen des linken Lautsprechers und des rechten Lautsprechers, wobei das Signal erzeugt wird durch Subtrahieren des Seitensignals von dem monophonen Mittensignal; wobei die Übertragungsfunktion H_S definiert wird durch die folgende Gleichung H_S = (h_SS – h_SL)/(h_a – h_b), wobei h_SS gleich einer Übertragungsfunktion von einem virtuell auf der rechten Seite lokalisierten Lautsprecher (XR) zum rechten Ohr des Zuhörers (2) und einer Übertragungsfunktion von einem virtuell auf der linken Seite lokalisierten Lautsprecher (XL) zum linken Ohr des Zuhörers ist und wobei h_SL gleich einer Übertragungsfunktion von dem auf der linken Seite virtuell lokalisierten Lautsprecher (XL) zum rechten Ohr des Zuhörers und einer Übertragungsfunktion von dem virtuell auf der rechten Seite lokalisierten Lautsprecher (XR) zum linken Ohr des Zuhörers ist und wobei h_a gleich eine einer Übertragungsfunktion vom rechten Lautsprecher (4R) zum rechten Ohr des Zuhörers und einer Übertragungsfunktion vom linken Lautsprecher (4L) zum linken Ohr des Zuhörers ist und wobei h_b durch eine Übertragungsfunktion vom linken Lautsprecher (4L) zum rechten Ohr des Zuhörers und einer Übertragungsfunktion vom rechten Lautsprecher (4R) zum linken Ohr des Zuhörers ist.
Vorrichtung zum Lokalisieren eines mit einem Paar Lautsprechern (4L, 4R) reproduzierten Schallbildes, die an Positionen links vor und rechts vor einem Zuhörer (2) angeordnet sind, als Reaktion auf mindestens ein linkes Frontsignal (FL), ein rechtes Frontsignal (FR), ein linkes Surround-Signal (SL) und ein rechtes Surround-Signal (SR), wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt: ein erstes Addierermittel (201a, 201b, 40) zum Empfangen des linken Frontsignals (FL) und des rechten Frontsignals (FR) und Ausgeben eines ersten Signals, das das Produkt der Summe des linken und rechten Frontsignals und eines ersten Koeffizienten (k1) ist; ein zweites Addierermittel (202a, 202b, 42) zum Empfangen des linken Frontsignals (FL) und des rechten Frontsignals (FR) und Ausgeben eines zweiten Signals, das das Produkt der Differenz des linken und rechten Frontsignals und eines zweiten Koeffizienten (k2) ist; ein drittes Addierermittel (203a, 203b, 32) zum Empfangen des linken Surround-Signals (SL) und des rechten Surround-Signals (SR) und Ausgeben eines dritten Signals, das das Produkt der Summe des linken und rechten Frontsignals und eines dritten Koeffizienten (k3) ist; ein viertes Addierermittel (204c, 204b, 34) zum Empfangen des linken Surround-Signals (SL) und des rechten Surround-Signals (SR) und Ausgeben eines vierten Signals, das das Produkt der Differenz des linken und rechten Frontsignals und eines vierten Koeffizienten (k4) ist; ein fünftes Addierermittel (36), verbunden mit den jeweiligen Ausgängen des ersten und dritten Addierermittels, um das erste und dritte Signal zu empfangen und ein fünftes Signal auszugeben, das die Summe des ersten und dritten Signals ist; ein sechstes Addierermittel (38), verbunden mit den jeweiligen Ausgängen des zweiten und vierten Addierermittels, um das zweite und vierte Signal zu empfangen und ein sechstes Signal auszugeben, das die Summe des zweiten und vierten Signals ist; ein erstes Filtermittel (12_SUM, 207a), angeschlossen an den Ausgang des fünften Addierermittels, um das fünfte Signal zu empfangen und ein siebtes Signal auszugeben, das erzeugt wird durch Filtern des fünften Signals gemäß einer Übertragungsfunktion H_SUM; ein zweites Filtermittel (12_DIF), angeschlossen an das sechste Addierermittel, um das sechste Signal zu empfangen und ein achtes Signal auszugeben, das erzeugt wird durch Filtern des sechsten Signals gemäß einer Übertragungsfunktion H_DIF; ein erstes Verzögerungsmittel (44, 14L) zum Empfangen des linken Frontsignals (FL), Durchführen einer Verzögerungsverarbeitung zum Kompensieren einer durch das erste und zweite Filtermittel verursachten Verzögerungszeit und Ausgeben eines ersten verzögerten Signals; ein zweites Verzögerungsmittel (46, 14R) zum Empfangen des rechten Frontsignals (FR), Durchführen einer Verzögerungsverarbeitung zum Kompensieren einer durch das erste und zweite Filtermittel verursachten Verzögerungszeit und Ausgeben eines zweiten verzögerten Signals; ein siebtes Addierermittel (206a, 206b, 48) ist an die jeweiligen Ausgänge des ersten und zweiten Verzögerungsmittels angeschlossen, um des erste und zweite verzögerte Signal zu empfangen und ein neuntes Signal auszugeben, das das Produkt der Summe des ersten und zweiten verzögerten Signals und eines fünften Koeffizienten (k6) ist; ein achtes Addierermittel (205a, 207a, 207b, 50), das an die jeweiligen Ausgänge des ersten Verzögerungsmittels, des siebten Addierermittels und des ersten und zweiten Filtermittels angeschlossen ist, das siebte, achte und neunte Signal zu empfangen und ein zehntes Signal auszugeben, das die Summe des Produkts des ersten verzögerten Signals und eines sechsten Koeffizienten (k5), des Produkts des siebten und achten Signals und eines siebten Koeffizienten (k7) und des neunten Signals ist; ein neuntes Addierermittel (205b, 207a, 207c, 52), das an die jeweiligen Ausgänge des zweiten Verzögerungsmittels, des siebten Addierermittels und des ersten und zweiten Filtermittels angeschlossen ist, um das zweite verzögerte Signal, das siebte, achte und neunte Signal zu empfangen und ein elftes Signal auszugeben, das die Summe des Produkts des zweiten verzögerten Signals und des sechsten Koeffizienten (k5), das Produkt der Differenz des siebten und achten Signals und des siebten Koeffizienten (k7) und das Produkt des neunten Signals und des fünften Koeffizienten (k6) ist; wobei das Ausgangssignal des achten Addierermittels erzeugt wird als ein Signal (L_OUT) für den linken Lautsprecher (4L) und wobei das Ausgangssignal des neunten Addierermittels erzeugt wird als ein Signal (R_OUT) für den rechten Lautsprecher (4R); wobei die beiden Übertragungsfunktionen H_SUM, H_DIF definiert werden durch die folgenden Gleichungen: HSUM = (ha' + hb')/(ha + hb) HDIF = (ha' – hb')/(ha – hb) wobei Gleichungen h_a = h_LL = h_RR, h_b = h_LR = h_RL, h_a' = h_L'L = h_R'R und h_b' = h_L'R = h_R'L erfüllt sind, und wobei h_RR eine Übertragungsfunktion ist von dem rechten Lautsprecher zum rechten Ohr eines Zuhörers, h_RL eine Übertragungsfunktion ist von dem rechten Lautsprecher zum linken Ohr des Zuhörers, h_LL eine Übertragungsfunktion ist vom linken Lautsprecher zum linken Ohr des Zuhörers, h_LR eine Übertragungsfunktion ist vom linken Lautsprecher zum rechten Ohr des Zuhörers, h_R' _R eine Übertragungsfunktion ist von einem virtuell auf der rechten Seite lokalisierten Lautsprecher zum rechten Ohr des Zuhörers, h_R'L eine Übertragungsfunktion ist von dem virtuell auf der rechten Seite lokalisierten Lautsprecher zum linken Ohr des Zuhörers, h_L'L eine Übertragungsfunktion ist von dem virtuell auf der linken Seite lokalisierten Lautsprecher zum linken Ohr des Zuhörers und h_L'R eine Übertragungsfunktion ist von dem virtuell auf der linken Seite lokalisierten Lautsprecher zum rechten Ohr des Zuhörers.
Vorrichtung nach Anspruch 10 und weiterhin umfassend: ein drittes Verzögerungsmittel (30) zum Empfangen eines niederfrequenten Eingangssignals (LFE), Ausführen einer Verzögerungsverarbeitung zum Kompensieren der durch das erste und zweite Filtermittel verursachten Verzögerungszeit und Ausgeben des Ergebnisses der Verzögerungsverarbeitung als ein drittes verzögertes Signal, wobei das achte und neunte Addierermittel in jedem oben erwähnten zehnten und elften Signal die Summe enthält mit der Addition des Produkts des dritten verzögerten Signals und eines achten Koeffizienten (k9); ein erstes und zweites Hochpaßfiltermittel (56, 58), die an das achte und neunte Addierermittel angeschlossen und so ausgelegt sind, daß sie das Produkt des jeweiligen zehnten und elften Signals und eines neunten Koeffizienten (k11) empfangen, wobei die Filtermittel bestimmt sind zum Eliminieren der niederfrequenten Komponente der für den linken und rechten Lautsprecher (4L, 4R) erzeugten Signale und zum Ausgeben von Signalen (L_OUT, R_OUT) für den linken und rechten Lautsprecher (4L, 4R); ein zehntes Addierermittel (212a, 212b, 54), das an das achte und neunte Addierermittel angeschlossen ist, um das zehnte und elfte Signal zu empfangen und ein zwölftes Signal auszugeben, das die Summe des Produkts jedes des zehnten und elften Signals und eines zehnten Koeffizienten (k12) ist; ein Tiefpaßfiltermittel (60), das an den Ausgang des zehnten Addierermittels angeschlossen ist, um nur die niederfrequenten Komponenten des zwölften Signals durchzulassen; und ein elftes Addierermittel (210a, 62), das an den Ausgang des Tiefpaßfiltermittels (60) und den Ausgang des dritten Verzögerungsmittels (30) angeschlossen ist, um das gefilterte zwölfte Signal und das dritte verzögerte Signal zu empfangen und ein Signal auszugeben, das die Summe des gefilterten zwölften Signals und des Produkts des dritten verzögerten Signals und eines elften Koeffizienten (k10) als ein Signal (SUB_OUT) für einen Woofer-Lautsprecher (XM) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 und 11, die weiterhin folgendes umfaßt: einen Mittensignaleingangsanschluß, der in der Lage ist, ein Mittensignal zu liefern, ein zwölftes Addierermittel (208a, 44) zum Empfangen eines Mittensignals (C) und Ausgeben eines Signals, das die Summe des linken Frontsignals (FL) und das Produkt des Mittensignals und eines zwölften Koeffizienten (k8) ist, an das erste Verzögerungsmittel (14L); und ein dreizehntes Addierermittel (208b, 46) zum Empfangen eines Mittensignals (C) und Ausgeben eines Signals, das die Summe des rechten Frontsignals (FR) und das Produkt des Mittensignals und eines zwölften Koeffizienten (k8) ist, an das zweite Verzögerungsmittel (14R).
Verfahren zum Lokalisieren eines Schallbildes, was ausgeführt wird durch: Erhalten eines ersten skalierten Summensignals durch Summieren eines linken Frontsignals (FL) und eines rechten Frontsignals (FR); Erhalten eines zweiten skalierten Summensignals durch Summieren eines linken Surround-Signals (SL) und eines rechten Surround-Signals (SR); Summieren des ersten und zweiten skalierten Summensignals und Geben des resultierenden Signals durch ein erstes Filter (12_SUM) vom Shuffler-Filtermitteltyp, um ein erstes gefiltertes Signal zu erhalten; Erhalten eines ersten skalierten Differenzsignals zwischen dem linken Frontsignal und dem rechten Frontsignal; Erhalten eines zweiten skalierten Differenzsignals zwischen dem linken Surround-Signal und dem rechten Surround-Signal; Summieren des ersten und zweiten skalierten Differenzsignals und Geben des resultierenden Signals durch ein zweites Filter (12_DEF) vom Shuffler-Filtermitteltyp, um ein zweites gefiltertes Signal zu erhalten; Synchronisieren des linken Front- und des rechten Frontsignals mit dem ersten und zweiten gefilterten Signal durch Verzögerungsverarbeitung; Summieren jedes des ersten verzögerten Signals und des ersten und zweiten gefilterten Signals in einem jeweilig skalierten Abschnitt, um ein erstes Ausgangssignal (L_OUT) zu erhalten; und Summieren jedes des zweiten verzögerten Signals und des ersten und zweiten gefilterten Signals in dem gleichen jeweilig skalierten Abschnitt, um ein zweites Ausgangssignal (R_OUT) zu erhalten; wobei die Phase des einen oder anderen des ersten und zweiten gefilterten Signals bezüglich der anderen in der Summierung invertiert wird, die durchgeführt wird, um entweder das erste oder das zweite Ausgangssignal zu erhalten.