EP0776144B1 - Signalmodifikationsschaltung - Google Patents

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EP0776144B1
EP0776144B1 EP95118595A EP95118595A EP0776144B1 EP 0776144 B1 EP0776144 B1 EP 0776144B1 EP 95118595 A EP95118595 A EP 95118595A EP 95118595 A EP95118595 A EP 95118595A EP 0776144 B1 EP0776144 B1 EP 0776144B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
signals
circuit
weighting
signal component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP95118595A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0776144A1 (de
Inventor
Martin Dipl.-Phys. Winterer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Micronas GmbH
Original Assignee
TDK Micronas GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Micronas GmbH filed Critical TDK Micronas GmbH
Priority to EP95118595A priority Critical patent/EP0776144B1/de
Priority to DE59509187T priority patent/DE59509187D1/de
Priority to US08/754,144 priority patent/US5822437A/en
Priority to JP8311836A priority patent/JPH09191499A/ja
Priority to KR1019960056382A priority patent/KR100424520B1/ko
Publication of EP0776144A1 publication Critical patent/EP0776144A1/de
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Publication of EP0776144B1 publication Critical patent/EP0776144B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S1/00—Two-channel systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S1/00—Two-channel systems
    • H04S1/002—Non-adaptive circuits, e.g. manually adjustable or static, for enhancing the sound image or the spatial distribution

Definitions

  • the invention relates to an electronic circuit for modifying a first and second signal, which are either available individually or in connection with other signals are available.
  • Such circuits are known to have certain effects of to amplify or weaken information contained in the signals.
  • On The application is, for example, a contour amplifier for signals with optical Signals are linked and by a raster scan or by a variety are formed by sensors.
  • For signals that are linked to sound waves there is Similar applications ranging from very low frequencies to far into the ultrasound range reach into it. With these signals, seismic signals can, too high-frequency signals in the ultrasonic range, such as in the Material testing are used. The is included normal audio area dealing with audible signals.
  • the modification circuit is based on stereo signals according to one of the standardized stereo coding methods, which a left and a right signal in coded form as sum and Transfer differential signal.
  • the modification circuits electronically change the so-called stereo base, which makes the two the effect of the associated loudspeakers as it were.
  • the change effects can also affect more elaborate playback systems with more than two speakers and / or more than two signals related to a surround sound convey that can be changed by the modification circuit.
  • US 5,420,929 is the closest prior art to a signal modification circuit described for stereo signals. From a left and a right signal the direction-independent lowers are reduced with the help of filters Frequency components and the possibly direction-dependent higher ones Frequency components separated, the direction-independent or directional signal components as "coherent” or “non-coherent” Signal components are referred to. To avoid an “acoustic Loches "in the middle between two speakers that are relatively far apart From about 300 Hz, the filtered signals become pseudo-coherence signals formed, the two speakers additive to the existing signal components are supplied and thus a larger mono signal component to pretend. This can hide the "acoustic hole" in the middle.
  • the pseudo-coherence signals are formed by means of delay stages in the Signal paths for signal ranges above 300 Hz Delay stages take the resulting phase of the delayed signals with them increasing signal frequency steeply, so that frequency ranges with Multiple phases of +/- 180 ° and 360 ° and the intermediate areas each other alternate. Due to the steep phase response, the coherence and the Non-coherence property of the respective signal components for dense successive frequency ranges of the signal as it were "blurred" and thereby ineffective for the directional location.
  • the object of the invention is a circuit arrangement for modification specify at least two signals that simply match the respective signal properties can be adjusted.
  • each circuit shows an input for a left signal L and another input for a Right signal R on. Accordingly, each modification circuit has an output for a modified left signal L 'and another output a modified Right signal R 'on.
  • Each circuit also includes first and second Combination device Kl, K2, in which different signal components with each other be combined, usually added or subtracted, to finally the modified To form output signal L 'or R'. These modified signals are then each fed at least one speaker, not shown, these not too tight may stand side by side.
  • the individual modification circuits are used to Magnification of the stereo base increases the differences in the individual signals and in contrast, the common signal component is reduced.
  • the common signal component is usually referred to as a mono signal and the difference as a difference signal.
  • these two components play in the transmission of the stereo multiplex signal an essential role.
  • the mono component in itself sounds good. The However, the difference is not attributable to an actual audible signal and sounds alone very uncomfortable.
  • Filter circuits are included in all of the circuits of FIGS. 1 to 5.
  • audio signals can be assumed that the lower ones are usually Frequency components up to a few 100 Hz are available as mono signals and Directional dependency only affects the overlying frequency components.
  • the individual signal components that the legal and Affect the left signal are thus high-pass filtered signals, so that the in Filter circuits operating in the forward direction are realized by high-pass filters HP.
  • the respective contribution of the individual signal components to the modification is by Multiplier M and weighting factors controlled, the negative, the positive and the Amount after may be greater than 1.
  • the aim is that the frequency response should be as possible after the modification stays straight because otherwise the sound will be distorted.
  • the volume impression should not changed overall.
  • the directional impression is amplified by subtracting part of the first and second signals L and R, which is determined by the weighting factor k and a high-pass filter HP, from the other signal R and L, respectively becomes.
  • the frequency diagram on the left shows that this modification is ideal if either only a first signal L or only a second signal R is present.
  • a differential signal L-R is finally formed from the first and second signals L and R by means of a subtractor sb and a signal component is formed therefrom by means of a high-pass filter HP and a weighting stage M, which component adds to the first signal L. and subtracted from the second signal R.
  • the difference between the first and second signals is increased by the addition and subtraction of the difference value, so that the modified signals L ' , R ' have an amplified directional effect at the output and thus enlarge the stereo base.
  • the invention teaches that a general circuit with which all variants can be realized can be accomplished by including further signal components in the respective modification, the influence of which is controlled by associated weighting factors.
  • the individual signal components are also combined by means of combination devices, ie added or subtracted, in order finally to obtain a modified first and second signal L ' or R ' again.
  • each modified signal by three signal components is formed.
  • each signal component should individually by means of a filter circuit and a weighting factor can be changed.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 4 already provides one Simplification is because two signal components s2, s3 and s5, s6 have only one Filter circuit F2 or F4 are performed.
  • a signal source q delivers a first and a second signal L, R at its output Signal source q is not specified, it can also be, for example Represent multiple signal source with parallel outputs, the first and second Signal is to be assigned to neighboring signals.
  • the exemplary embodiments are limited to stereo signals, the first signal L a left signal and the second signal R corresponds to a right signal.
  • signal source q contains a decoder for stereo multiplex signals.
  • the first signal L is fed to an input of a first combination device K1 by means of a first filter F1 and a first weighting device with a multiplier M1 as the first signal component s1.
  • the associated weighting factor g is supplied to the first multiplier M1 as a data value or corresponds to a fixed position shift.
  • the first signal L is also fed to the input of a second filter F2 and forms, by means of a second weighting device, a sixth signal component s6 which is fed to a second combination device K2, at the output of which the second modified signal R 'can be tapped.
  • the weighting in the second weighting device effects a second multiplier M2, the weighting input of which is supplied with a second weighting factor k.
  • the signal is passed through a third weighting device and reaches the first combination device K1 as second signal component s2.
  • the weighting in the third weighting device effects a third multiplier M3, the weighting input of which is supplied with a third weighting factor ⁇ .
  • a fourth, fifth and third signal component s4, s5, s3 are formed from the second signal R.
  • a third or fourth filter F3, F4 corresponds to the first or the second filter F1, F2.
  • the first, second and third multipliers M1, M2, M3 correspond to a fourth, fifth and a sixth multiplier M4, M5, M6, to which the first, second and third weighting factors g, k and ⁇ are supplied.
  • the third and sixth signal components s3, s6 are routed to a subtrahead input of the first and second combination devices K1, K2. The subtrahend inputs can be avoided if the associated weighting factors are changed in the sign.
  • FIG. 5 shows another embodiment of the invention, the circuit of Fig. 4 in a simplified form.
  • the circuit also contains Control devices, b1, b2, r and control devices st for regulation and / or specification the weighting factors.
  • the embodiment of the circuit of FIG. 5 is still geared more towards processing audio signals than the more general one Circuit of Fig.4.
  • the signal source q delivers L, R as first and second signals Left and right signal.
  • the first and fourth signal components s1, s4 are neither filtered or weighted but correspond directly to the first and second signal L or R.
  • Using a high pass filter HP and weighting by the second Weighting factor k becomes the sixth signal component s6 from the first signal L. formed, which is fed to the subtrahend of the second combination device K2 is.
  • a weighting factor ⁇ which is approximately between 0.4 and 0, 5
  • a frequency response is set which corresponds to the frequency response of FIG. 2 corresponds and is optimal for mixed signals.
  • the third Weighting factor ⁇ also be negative to increase the signal for unspecific signals to reduce in the upper frequency range.
  • the third weighting factor ⁇ can be set in different ways. Either as a fixed value via the control device st - in FIG. 5 this is by a Dashed connection shown.
  • the third weighting factor ⁇ can also are adaptively controlled by the signal properties themselves, for example by means of a first evaluation device b1 determined from the left and right signals L, R. become. In the simplest case, the mono or Difference signal component determined. Using individual filters with which the Individuals can reproduce physiological hearing sensitivity Frequency ranges are treated separately or specially weighted. This matches with an adaptive control of the weighting factor ⁇ , which is shown by the dashed line in FIG Line at the output of the first evaluation device b1 is shown schematically.
  • the outputs of the first and second evaluation devices b1, b2 can be connected to a control device r, the output of which controls the level of the weighting factors.
  • the control device r can be used, in particular, to ensure that the volume impression does not change during the modification, regardless of the respective effect control. If the control device r is to take into account the volume impression in the entire frequency range or in individual frequency ranges, then the first and second evaluation devices b1, b2 must determine, among other things, performance-related data from the signals at the input and output of the modification circuit. In the exemplary embodiment of FIG. 5, the output of the control device r controls the third weighting factor ⁇ .

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Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung zur Modifikation eines ersten und zweiten Signals, die entweder für sich vorhanden sind oder in Zusammenhang mit weiteren Signalen stehen. Derartige Schaltungen sind bekannt, um bestimmte Effekte der in den Signalen enthaltenen Informationen zu verstärken oder abzuschwächen. Ein Anwendungsfall ist beispielsweise ein Konturverstärker bei Signalen, die mit optischen Signalen verknüpft sind und die durch eine Rasterabtastung oder durch eine Vielzahl von Sensoren gebildet werden. Für Signale, die mit Schallwellen verknüpft sind, gibt es ähnliche Anwendungen, die von sehr tiefen Frequenzen bis weit in den Ultraschall-Bereich hinein reichen. Mit diesen Signalen können seismische Signale, aber auch hochfrequente Signale im Ultraschallbereich, wie sie beispielsweise in der Materialprüfung zur Anwendung kommen, erfaßt werden. Eingeschlossen ist der normale Audiobereich, der sich mit hörbaren Signalen befaßt. Im einfachsten Fall bezieht sich die Modifikationsschaltung auf Stereosignale nach einem der standardisierten Stereo-Codierungsverfahren, die ein Links- und ein Rechtssignal in codierter Form als Summen- und Differenzsignal übertragen. Mittels der bekannten Modifikationsschaltungen läßt sich auf elektronische Weise die sogenannte Stereobasis verändern, wodurch die beiden zugehörigen Lautsprecher in ihrer Wirkung gleichsam auseinanderrücken. Die Änderung von Effekten kann sich aber auch auf aufwendigere Wiedergabesysteme mit mehr als zwei Lautsprechern und/oder mehr als zwei Signale beziehen, die einen Raumklang vermitteln, der durch die Modifikationsschaltung verändert werden kann.
In US 5,420,929 ist als nächstliegender Stand der Technik eine Signalmodifikationsschaltung für Stereo-Signale beschrieben. Aus einem Links- und einem Rechtssignal werden mit Hilfe von Filtern die richtungsunabhängigen niederen Frequenzkomponenten und die gegebenenfalls richtungsabhängigen höheren Frequenzkomponenten getrennt, wobei die richtungsunabhängigen bzw. richtungsabhängigen Signalkomponenten als "kohärente" bzw. "nichtkohärente" Signalkomponenten bezeichnet werden. Zur Vermeidung eines "akustischen Loches" in der Mitte zwischen zwei relativ weit auseinanderliegende Lautsprechern werden etwa ab 300 Hz aus den gefilterten Signalen Pseudokohärenz-Signale gebildet, die den beiden Lautsprechern additiv zu den vorhandenen Signalkomponenten zugeführt sind und somit eine größere Monosignalkomponente vortäuschen. Damit läßt sich das "akustische Loch" in der Mitte verdecken. Die Bildung der Pseudokohärenz-Signale erfolgt mittels Verzögerungsstufen in den Signalpfaden und zwar für Signalbereiche oberhalb von 300 Hz. Durch die Verzögerungsstufen nimmt die resultierende Phase der verzögerten Signale mit steigender Signalfrequenz steil zu, so daß in dichter Folge Frequenzbereiche mit Vielfachphasen von +/- 180° und 360° und den Zwischenbereichen einander abwechseln. Durch den steilen Phasengang wird die Kohärenz- und die Nichtkohärenzeigenschaft der jeweiligen Signalkomponenten für dicht aufeinanderfolgende Frequenzbereiche des Signals gleichsam "verwischt" und dadurch für die Richtungsortung unwirksam.
Aus US 5,136,650 ist beispielsweise eine aufwendige Schaltungsanordnung für Schallsignale bekannt, bei der sechs räumlich verteilte Lautsprecher individuell gesteuert werden, wobei ursprünglich von lediglich zwei Signalen ausgegangen wird. Durch eine Effektsteuerung wird ein Raumklang vorgetäuscht, der urspünglich nicht vorhanden war.
Aus der Zeitschrift "Elrad", 1994, Heft 7, Seite 76 bis 81 ist unter dem Titel "Effekthascherei" beschrieben, wie mit elektronischen Mitteln die Stereobasis bei üblichen Stereosignalen verbreitert und schließlich mittels einer Surround-Matrix ein Raumeffekt erzielt werden kann. Es werden drei Grundschaltungen vorgestellt, die jeweils für bestimmte Signaleigenschaften optimal sind. Da die Schaltungen geänderten Signaleigenschaften nicht folgen können, ist ihre Verwendung problematisch, denn es ist in diesen Fällen möglich, daß die Effektsteuerung zu einem insgesamt verschlechterten Höreindrucks führt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Modifikation wenigstens zweier Signale anzugeben, die einfach an die jeweiligen Signaleigenschaften angepaßt werden kann.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen werden nun anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert:
Fig. 1
zeigt eine erste bekannte Modifikationsschaltung,
Fig. 2
zeigt eine zweite bekannte Modifikationsschaltung,
Fig. 3
zeigte eine dritte bekannte Modifikationsschaltung,
Fig. 4
zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Fig. 5
zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die bekannten Modifikationsschaltungen von Fig. 1 bis Fig. 3 befinden sich beispielsweise in dem angegebenen Aufsatz in Elrad 1994, Heft 7, Seite 76 bis 81. Jede Schaltung weist dabei einen Eingang für ein Linkssignal L und einen anderen Eingang für ein Rechtssignal R auf. Entsprechend weist jede Modifikationsschaltung einen Ausgang für ein modifiziertes Linkssignal L' und einen anderen Ausgang ein modifiziertes Rechtssignal R' auf. Ferner enthält jede Schaltung eine erste und zweite Kombinationseinrichtung Kl, K2, in der verschiedene Signalkomponenten miteinander kombiniert werden, in der Regel addiert oder subtrahiert, um schließlich das modifizierte Ausgangssignal L' bzw. R' zu bilden. Diese modifizierten Signale werden dann jeweils mindestens einem nicht dargestellten Lautsprecher zugeführt, wobei diese nicht zu dicht nebeneinander stehen dürfen. Es ist bekannt, daß nur dann ein Richtungseindruck erkennbar ist, wenn sich die beiden Signale L, R bzw. L', R' voneinander unterscheiden. Je größer der Unterschied ist, desto größer ist das Unterscheidungsvermögen, das schließlich dahingeht, daß die vom Hörer subjektiv georteten Schallquellen gleichsam auseinanderrücken. Durch die einzelnen Modifikationsschaltungen werden zur Vergrößerung der Stereo-Basis die Unterschiede in den einzelnen Signalen erhöht und der gemeinsame Signalanteil demgegenüber verkleinert. Der gemeinsame Signalanteil wird in der Regel als Monosignal und der Unterschied als Differenzsignal bezeichnet. Diese beiden Komponenten spielen bekanntlich bei der Übertragung des Stereo-Multiplexsignals eine wesentliche Rolle. Der Monoanteil für sich hört sich gut an. Der Differenzanteil ist jedoch keinem tatsächlichen Hörsignal zuzurechnen und hört sich alleine sehr unangenehm an.
In sämtlichen Schaltungen von Fig. 1 bis Fig. 5 sind Filterschaltungen enthalten. Für Audiosignale ist jedoch davon auszugehen, daß in der Regel die niederen Frequenzanteile bis einige 100 Hz als Monosignal vorliegen und die Richtungsabhängigkeit nur die darüberliegenden Frequenzanteile betrifft. Hier trägt man der Tatsache Rechnung, daß tiefe Frequenzen vom menschlichen Ohr nicht nach Richtungen aufgelöst werden können. Die einzelnen Signalkomponenten, die das Rechts- und Linkssignal beeinflussen, sind somit hochpaßgefilterte Signale, so daß die in Vorwärtsrichtung arbeitenden Filterschaltungen durch Hochpässe HP realisiert sind. Der jeweilige Beitrag der einzelnen Signalkomponenten an der Modifikation wird durch Multiplizierer M und Gewichtungsfaktoren gesteuert, die negativ, positiv und dem Betrag nach größer als 1 sein können. In der Realität bewegen sich die Gewichtungsfaktoren in relativ engen Bereichen, weil sonst die erzeugten Effekte einen unechten Klangeindruck bewirken. In den Figuren 2 und 3 gibt es jeweils nur einen Multiplizierer M, der mittels eines zugeführten Signals k die Gewichtung bewirkt. In Fig. 1 befinden sich zwei Multiplizierer M, die beide mit dem Gewichtungsfaktor k angesteuert sind.
Die den einzelnen Schaltungen von Fig. 1 bis Fig. 3 zugrundeliegenden Überlegungen werden im folgenden beschrieben. Wie sich die Modifikationen dann auf die einzelnen modifizierten Signale auswirken, zeigen die jeweils nebenstehenden Frequenzdiagramme anhand folgender charakteristischer Signalinhalte:
  • 1. Das ursprüngliche erste und zweite Signal L bzw. R sind einander entgegengesetzt gleich: R = - L . Das bedeutet, daß das Summensignal (= Monosignal (R + L)) den Wert Null hat und das Differenzsignal (L - R) seinen Maximalwert erreicht.
  • 2. Das ursprüngliche erste und zweite Signal L bzw. R sind einander gleich: R = L . Das bedeutet, daß das Summensignal (= Monosignal (R + L)) seinen Maximalwert erreicht und das Differenzsignal ( L - R) den Wert Null aufweist.
  • 3. Eines der ursprünglichen Signale L bzw. R hat den Wert Null: z.B. R = 0. Das bedeutet, daß das Summensignal (L + R) und das Differenzsignal (L - R) dem Betrag nach gleich sind. Das Summensignal (R + L) täuscht bei der Modifikation gegebenenfalls ein unspezifisches Signal (Monosignal) vor, das bei einer unzweckmäßigen Schaltung das Modifikationsergebnis stört. Mit diesen extrem einseitigen Signalen L und R = 0 läßt sich anschaulich darstellen, inwieweit Signalkomponenten bei der jeweiligen Modifikationsschaltung in den falschen Signalzweig eingekoppelt werden.
    • In jedem Fall wird angestrebt, daß der Frequenzgang nach der Modifikation möglichst gerade bleibt, weil sonst eine Klangverfälschung eintritt. Der Lautstärkeeindruck soll insgesamt auch nicht verändert werden.
    In der bekannten Schaltungsanordnung von Fig. 1 wird der Richtungseindruck dadurch verstärkt, daß ein Teil des ersten und zweiten Signals L bzw. R, der durch den Gewichtungsfaktor k und jeweils ein Hochpaßfilter HP bestimmt wird, jeweils von dem anderen Signal R bzw. L abgezogen wird. Aus dem nebenstehenden Frequenzdiagramm ergibt sich, daß diese Modifikation dann ideal ist, wenn entweder nur ein erstes Signal L oder nur ein zweites Signal R vorliegt. Der zugehörige Frequenzgang L' mit R = 0 verläuft in diesem Fall eben. Signale, die einen höheren Summenanteil L + R (also R ist etwa gleich L) aufweisen, erscheinen bei höheren Frequenzen abgesenkt. Einander entgegengesetzte Signale R = - L werden dagegen bei höheren Frequenzen angehoben. Signale mit einem höherem Monoanteil hören sich somit dumpf an und Signale mit einem höheren Differenzanteil werden bei hohen Frequenzen unangenehm hervorgehoben.
    Das bekannte Schaltungsbeispiel von Fig. 2 verstärkt den Richtungseindruck, indem vom ersten und zweiten Signal L bzw. R Signalkomponenten mit gleichen Signalanteil, also Signale mit einem hohen Summenanteil L + R, abgezogen werden, wodurch die Unterschiede im ersten und zweiten Signal stärker hervortreten. Aus dem nebenstehenden Frequenzdiagramm ergibt sich, daß dies für ein Signalgemisch optimal ist, das einen wesentlichen Summenanteil R + L und zusätzlich eine hervorgehobene bzw. stark abgesenkte Signalquelle, z.B. R = 0, aufweist. Dies entspricht bei Audiosignalen einer einseitigen Schallquelle und einem hohen Monosignalanteil.
    In der bekannten Schaltungsanordnung von Fig. 3 wird schließlich aus dem ersten und zweiten Signal L bzw. R ein Differenzsignal L - R mittels eines Subtrahierers sb gebildet und daraus mittels eines Hochpasses HP und einer Gewichtungsstufe M eine Signalkomponente gebildet, die zum ersten Signal L hinzuaddiert und vom zweiten Signal R abgezogen wird. Durch die Addition und Subraktion des Differenzwertes wird der Unterschied des ersten und zweiten Signals vergrößert, so daß die modifizierten Signale L', R'am Ausgang einen verstärkten Richtungseffekt aufweisen und damit die Stereo-Basis vergrößern.
    Das nebenstehende Frequenzdiagramm zeigt, daß die Schaltung nach Fig. 3 für unspezifische Signale bzw. Monosignale mit R = L einen idealen Frequenzgang aufweist. Für unterschiedliche Signale, also im Grenzfall gegensinnig gleiche Signale R = - L , verläuft der Frequenzgang jedoch sehr ungünstig. Diese Signale werden bei höheren Frequenzen bis zu 10 dB angehoben und verfälschen daher den Klangeindruck.
    Die Erfindung lehrt, daß eine allgemeine Schaltung mit der alle Varianten realisiert werden können, durch die Einbeziehung weiterer Signalkomponenten bei der jeweiligen Modifikation zu bewerkstelligen ist, deren Einfluß durch zugehörige Gewichtungsfaktoren gesteuert wird. Die einzelnen Signalkomponenten werden ebenfalls mittels Kombinationseinrichtungen zusammengefaßt, d.h. addiert oder subtrahiert, um schließlich wieder ein modifiziertes erstes und zweites Signal L' bzw. R'zu erhalten.
    In Fig. 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Modifikationsschaltung nach der Erfindung dargestellt, bei der jedes modifizierte Signal durch drei Signalkomponenten gebildet wird. Um beliebige Modifikationen auszuführen, sollte jede Signalkomponente mittels einer Filterschaltung und eines Gewichtungsfaktors je nach Bedarf einzeln verändert werden können. Das Ausführungsbeispiel nach Fig.4 stellt insofern bereits eine Vereinfachung dar, weil jeweils zwei Signalkomponenten s2, s3 bzw. s5, s6 über einzige Filterschaltung F2 bzw. F4 geführt sind.
    Eine Signalquelle q liefert an ihrem Ausgang ein erstes und ein zweites Signal L, R. Die Signalquelle q ist nicht näher bestimmt, sie kann beispielsweise auch eine Vielfachsignalquelle mit parallelen Ausgängen darstellen, wobei das erste und zweite Signal benachbarten Signalen zuzurechnen ist. Der besseren Übersicht wegen beschränken sich die Ausführungsbeispiele auf Stereo-Signale, wobei das erste Signal L einem Links-Signal und das zweite Signal R einem Rechts-Signal entspricht. Die Signalquelle q enthält in diesen Fällen einen Dekoder für Stereo-Multiplexsignale.
    In der Schaltung nach Fig. 4 ist das erste Signal L mittels eines ersten Filters F1 und einer ersten Gewichtungseinrichtung mit einem Multiplizierer M1 als erste Signalkomponente s1 auf einen Eingang einer ersten Kombinationseinrichtung K1 geführt. Der zugehörige Gewichtungsfaktor g ist dem ersten Multiplizierer M1 als Datenwert zugeführt oder entspricht einer festen Stellenverschiebung. Das erste Signal L ist ferner dem Eingang eines zweiten Filters F2 zugeführt und bildet mittels einer zweiten Gewichtungseinrichtung eine sechste Signalkomponente s6, die einer zweiten Kombinationseinrichtung K2 zugeführt ist, an deren Ausgang das zweite modifizierte Signal R' abgreifbar ist. Die Gewichtung in der zweiten Gewichtungseinrichtung bewirkt ein zweiter Multiplizierer M2, dessen Gewichtungseingang ein zweiter Gewichtungsfaktor k zugeführt ist. Nach der zweiten Gewichtungseinrichtung wird das Signal über eine dritte Gewichtungseinrichtung geführt und gelangt als zweite Signalkomponente s2 an die erste Kombinationseinrichtung K1. Die Gewichtung in der dritten Gewichtungseinrichtung bewirkt ein dritter Multiplizierer M3, dessen Gewichtungseingang ein dritter Gewichtungsfaktor α zugeführt ist. Parallel zu der ersten, zweiten und sechsten Signalkomponente s1, s2, s6 die aus dem ersten Signal L gebildet werden, werden aus dem zweiten Signal R eine vierte, fünfte und dritte Signalkomponente s4, s5, s3 gebildet. Dem ersten bzw. dem zweiten Filter F1, F2 entspricht ein drittes bzw. viertes Filter F3, F4. Dem ersten, zweiten und dritten Multiplizierer M1, M2, M3 entspricht ein vierter, fünfter und ein sechster Multiplizierer M4, M5, M6, denen der erste bzw. zweite bzw. dritte Gewichtungsfaktor g bzw. k bzw. α zugeführt ist. Die dritte bzw. sechste Signalkomponente s3, s6 sind auf einen Subtrahendeingang der ersten bzw. zweiten Kombinationseinrichtung K1, K2 geführt. Die Subtrahend-Eingänge lassen sich vermeiden, wenn die zugehörigen Gewichtungsfaktoren im Vorzeichen geändert werden.
    In Fig. 5 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das die Schaltung von Fig. 4 in vereinfachter Form enthält. Daneben enthält die Schaltung Regeleinrichtungen, b1, b2, r und Steuereinrichtungen st zur Regelung und/oder Vorgabe der Gewichtungsfaktoren. Das Ausführungsbeispiel der Schaltung nach Fig. 5 ist noch stärker auf die Verarbeitung von Audiosignale ausgerichtet, als die allgemeinere Schaltung von Fig.4. Die Signalquelle q liefert als erstes und zweites Signal L, R ein Links- und Rechts-Signal. Die erste und vierte Signalkomponente s1, s4 sind dabei weder gefiltert noch gewichtet sondern entsprechen direkt dem ersten bzw. zweiten Signal L bzw. R. Mittels eines Hochpassfilters HP und der Gewichtung durch den zweiten Gewichtungsfaktor k wird aus dem ersten Signal L die sechste Signalkomponente s6 gebildet, die dem Subtrahendeingang der zweiten Kombinationseinrichtung K2 zugeführt ist. In gleicher Weise wird mittels eines Hochpassfilters HP und dem gleichen Gewichtungsfaktor k aus dem zweiten Signal R die dritte Signalkomponente s3 gebildet, die dem Subtrahendeingang der ersten Kombinationseinrichtung K1 zugeführt ist. Der zweite Gewichtungsfaktor k wird von der Steuereinrichtung st gesteuert, die somit die Höhe des gewünschten Effektes und damit die Stereobasisbreite beeinflußt. Da wie bereits angegeben die Richtungsabhängigkeit bei üblichen Stereosignalen nur im mittleren und oberen Frequenzbereich gegeben ist, werden zur Bildung der zweiten, dritten, fünften und sechsten Signalkomponente s2, s3, s5, s6 Hochpaßfilter HP verwendet, deren Grenzfrequenz größer als 300 Hz ist und typischerweise bei 700 Hz liegt. Aus den Frequenzdiagrammen von Fig. 1 bis Fig. 3 ist ersichtlich, daß über die Grenzfrequenz der Bereich der Signalanhebungen oder -absenkungen verändert wird, was sich bei gemischten Signalen auf den Höreindruck auswirkt. Aus dem hochpaßgefilterten ersten bzw. zweiten Signal wird die zweite bzw. fünfte Signalkomponente s2, s5 gebildet, indem das Signal mittels des dritten Gewichtungsfaktors α in seiner Größe geändert wird. Über den Wert des dritten Gewichtungsfaktors α lassen sich nun nicht nur die Eigenschaften der bekannten Schaltungen von Fig. 1 bis Fig. 3 einstellen, sondern auch noch beliebige Zwischenstufen, wodurch eine optimale Signalanpassung ermöglicht wird.
    Mit einem Gewichtungsfaktor α = 0 wird das Frequenzdiagrammm von Fig. 1 eingestellt, das eine optimale Modifikation für Stereosignale liefert, bei der eine der beiden Komponenten L, R den Wert 0 hat. Mit einem Gewichtungsfaktor α, der etwa zwischen 0,4 und 0, 5 liegt, wird ein Frequenzgang eingestellt, der dem Frequenzgang von Fig. 2 entspricht und für gemischte Signale optimal ist. Gegebenenfalls kann der dritte Gewichtungsfaktor α auch negativ sein, um die Signalanhebung für unspezifische Signale im oberen Frequenzbereich zu reduzieren. Schließlich wird mit einem Gewichtungsfaktor α = 1 der Frequenzgang von Fig. 3 eingestellt, der für reine Monosignale oder Signale mit hohem Monosignalanteil ideal ist.
    Die Einstellung des dritten Gewichtungsfaktors α kann auf verschiedene Weise erfolgen. Entweder als Festwert über die Steuereinrichtung st - in Fig. 5 ist dies durch eine gestrichelte Verbindung dargestellt. Der dritte Gewichtungsfaktor α kann aber auch adaptiv durch die Signaleigenschaften selbst gesteuert werden, die beispielsweise mittels einer ersten Bewertungseinrichtung b1 aus dem Links- und Rechtssignal L, R bestimmt werden. Im einfachsten Fall wird hierbei über Addierer bzw. Subtrahierer der Mono- bzw. Differenzsignalanteil bestimmt. Mittels einzelner Filter, mit denen die physiologische Hörempfindlichkeit etwa nachgebildet wird, können einzelne Frequenzbereiche gesondert behandelt oder speziell gewichtet werden. Dies entspricht einer adaptiven Steuerung des Gewichtungsfaktors α, die in Fig. 5 durch die gestrichelte Linie am Ausgang der ersten Bewertungseinrichtung b1 schematisch dargestellt ist.
    Wird eine entsprechende Bewertung mittels einer zweiten Bewertungseinrichtung b2 auch an den modifizierten Ausgangssignalen L', R' durchgeführt, dann können die Ausgänge der ersten und zweiten Bewertungseinrichtung b1, b2 mit einer Regeleinrichtung r verbunden werden, deren Ausgang die Höhe der Gewichtungsfaktoren steuert. Durch einen Vergleich der Ein- und Ausgangssignale der Modifikationsschaltung kann mittels der Regeleinrichtung r insbesondere erreicht werden, daß sich unabhängig von der jeweiligen Effektsteuerung der Lautstärkeeindruck bei der Modifikation nicht ändert. Wenn die Regeleinrichtung r den Lautstärkeeindruck im gesamten Frequenzbereich oder in einzelnen Frequenzbereichen berücksichtigen soll, dann müssen die erste und zweite Bewertungseinrichtung b1, b2 unter anderem leistungsbezogene Daten aus den Signalen am Eingang und Ausgang der Modifikationsschaltung bestimmen. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 5 steuert der Ausgang der Regeleinrichtung r den dritten Gewichtungsfaktor α.
    Selbstverständlich ist auch eine Kombination der Bewertungs- und Regeleinrichtungen von Fig. 5 mit der Modifikationsschaltung von Fig. 4 denkbar. Hier kann über den ersten Gewichtungsfaktor g der Anteil des ersten bzw. zweiten Signales L, R gesteuert werden. Das erste und dritte Filter F1, F3 können dabei durchverbunden oder jeweils durch einen Allpass realisiert sein. Die bei digitalen Schaltungen erforderlichen Zeitausgleiche sind wie üblich in den einzelnen Schaltungsbeispielen nicht dargestellt. Es wird nochmals darauf hingewiesen, daß die Erfindung und die zugehörigen Ausführungsbeispiele keinesfalls auf die Verarbeitung von Stereo-Signalen beschränkt sind, sondern daß die adaptive Effektsteuerung für viele andere Signale von Vorteil ist.

    Claims (8)

    1. Schaltung zur Modifikation eines von einer Signalquelle (q) gelieferten ersten und zweiten Signals (L bzw. R) mit Einrichtungen (F1 bis F4, M1 bis M6), die Filter (F1 bis F4) und Gewichtungseinrichtungen (M1 bis M6) zur Bildung einer ersten bis einer sechsten Signalkomponente (s1 bis s6) aus dem ersten und zweiten Signal (L,R) enthalten, wobei die Signalkomponenten das erste und zweite Signal (L,R) im wesentlichen in ursprünglich gemeinsame und ursprünglich unterschiedliche Signalanteile trennen, die mittels einer ersten und zweiten Kombinationseinrichtung (K1 bzw. K2) gemäß ihrer jeweiligen Gewichtung zu einem modifizierten ersten und modifizierten zweiten Signal (L' bzw. R') zusammengefaßt sind,
      die mit dem ersten Signal (L) verkoppelte erste und zweite Signalkomponente (s1, s2) und die mit dem zweiten Signal (R) verkoppelte dritte Signalkomponente (s3) sind mit der ersten Kombinationseinrichtung (K1) gekoppelt, deren Ausgang das erste modifizierte Signal (L') liefert,
      die mit dem zweiten Signal (R) verkoppelte vierte und fünfte Signalkomponente (s4, s5) und die mit dem ersten Signal (L) verkoppelte sechste Signalkomponente (s6) sind mit der zweiten Kombinationseinrichtung (K2) gekoppelt, deren Ausgang das zweite modifizierte Signal (R') liefert,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      mindestens eine der Signalkomponenten (s1 bis s6) in ihrer Wirkung bezüglich der urprünglichen Signaleigenschaft auf das erste oder zweite modifizierte Signal (L', R') insgesamt invertiert ist, indem entweder die erste bzw. zweite Kombinationseinrichtung (K1, K2) für diese mindestens eine Signalkomponente (s1 bis s6) einen negativen Signaleingang oder die zugehörigen Gewichtungseinrichtung (M1 bis M6) für diese mindestens eine Signalkomponente (s1 bis s6) einen negativen Signaleingang oder einen negativen Gewichtungseingang enthält.
    2. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
      die erste Signalkomponente (s1) ist aus dem ersten Signal (L) mittels einer ersten Filters (F1) und eines ersten Multiplizierers (M1), der einen ersten Gewichtungsfaktor (g) bewirkt, gebildet,
      die sechste Signalkomponente (s6) ist aus dem ersten Signal (L) mittels einer zweiten Filters (F2) und eines zweiten Multiplizierers (M2), der einen zweiten Gewichtungsfaktor (k) bewirkt, gebildet,
      die vierte Signalkomponente (s4) ist aus dem zweiten Signal (R) mittels eines dritten Filters (F3) und eines vierten Multiplizierers (M4), der den ersten Gewichtungsfaktor (g) bewirkt, gebildet,
      die dritte Signalkomponente (s3) ist aus dem zweiten Signal (R) mittels eines vierten Filters (F4) und eines fünften Multiplizierers (M5), der den zweiten Gewichtungsfaktor (k) bewirkt, gebildet,
      die zweite Signalkomponente (s2) ist aus der sechsten Signalkomponente (s6) mittels eines dritten Multiplizierers (M3), der einen dritten Gewichtungsfaktor (α) bewirkt, gebildet,
      die fünfte Signalkomponente (s5) ist aus der dritten Signalkomponente (s3) mittels eines sechsten Multiplizierers (M6), der den dritten Gewichtungsfaktor (α) bewirkt, gebildet und
      der jeweilige Wert der Gewichtungsfaktoren (g, k, α) ist entweder durch eine Steuereinrichtung (st) vorgegeben oder von Bewertungseinrichtungen (b1, b2) abhängig.
    3. Schaltung nach Anspruche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer ersten Bewertungseinrichtung (b1), der das erste und zweite Signal (L, R) zugeführt ist, mindestens einer der Gewichtungsfaktoren (g, k, α) gesteuert ist.
    4. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer ersten Bewertungseinrichtung (b1) das erste und zweite Signal (L, R) und einer zweiten Bewertungseinrichtung (b2) das modifizierte erste und modifizierte zweite Signal (L', R') zugeführt sind und eine Regeleinrichtung (r) aufweist, die mit der ersten und zweiten Bewertungseinrichtung (b1, b2) gekoppelt ist, und derart ausgelegt ist, daß sie mindestens einen der Gewichtungsfaktoren (g, k, α) steuert.
    5. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite und das vierte Filter (F2, F4) jeweils ein Hochpaßfilter ist und daß mittels des zweiten Gewichtungsfaktors (k) des zweiten und fünften Multiplizierers der jeweilige Stereoeffekt veränderbar ist.
    6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Signalkomponente (s1) dem ersten Signal (L) und die vierte Signalkomponente (s4) dem zweiten Signal (R) entspricht.
    7. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (r) derart ausgelegt ist, daß sie den Wert des dritten Gewichtungsfaktors (α) beeinflußt.
    8. Schaltung nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten und zweiten Bewertungseinrichtung (b1, b2) Leistungspegel in einzelnen Frequenzbereichen bestimmt sind und die Regeleinrichtung (r) derart ausgelegt ist, daß jeweils gleiche Frequenzbereiche verarbeitet werden.
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