DE1917895A1 - Stereo-Synthese-Vorrichtung zur Bildung eines stereophonischen Ausgangs aus einem monophonischen Eingang - Google Patents

Stereo-Synthese-Vorrichtung zur Bildung eines stereophonischen Ausgangs aus einem monophonischen Eingang

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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S5/00Pseudo-stereo systems, e.g. in which additional channel signals are derived from monophonic signals by means of phase shifting, time delay or reverberation 

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Description

  • Stereo-Synthese-Vorrichtung zur Bildung eines stersophonischen Ausgangs aus einem monophonischen Eingang Die Erfindung betrifft Tonumwandlungssysteme und insbesondere ein System, das sich zur Umwandlung vom monophonischen oder Einkanal-Tonsignalen in stereophonische oder Zweikanal-Tonsignale zur Darstellung in einer Vielfalt von Formen eignet.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung, die als Stereo-Synthese-Vorrichtung bezeichnet werden könnte. Die Stereo-Synthese-Vorrichtung ist ein Gerät, welches im wesentlichen geeignet ist, monophonische Signale derart umzuwandeln, dass sie in eine geeignete Einrichtung zur Verwendung im stereophonischen Zustand übertragen werden können.
  • Eine besondere Arbeitsweise der Vorrichtung würde darin bestehen, dass eine monophonische Tonquelle verwendet wird, um davon ausgehend einen simulierten stereephonischen Ausgang zu erzeugen, weloher anschliessend in getrennten Wiedergabekanälen.
  • aufgezeichnet wird und später mittels getrennter Übertrager @@produziert werden kann.
  • In den letzten Jahrzehnten entstund grosses Interesse bezüglich der Übertragung, der Aufnahme and der Wiedergabe von räumlichem (binsuralem) und stereophonischem Ton. Für den Stereo-Theoretiker betrifft der Ausdruck "binaural" gewöhalich ein System, in welchem getrennte Tonkanäle verwendet werden und die Signale unabhängig voneinander an das Ohr eines Hörers gelangen, so dass dieser eine Musikwiedergabe so aufnimmt, als würde er sie in einem Konzertsaal oder dgl. hören. Der Ausdruck "stereophonisch" wurde üblicherweise in einem breiteren Sinne gebraucht, um ein übliches Zweikanalsystem mit Lautsprechern am Tonausgang zu beschreiten. Ein echtes stereophonisches System erfordert gewöhnlich zumindest zwei vollständig getrennte Kanäle, die von der Tonquelle bis zum Ausgangspunkt getrennt sind. Beispielsweise entsprach es bei der Übertragung und Aufnahme von stereophonischen Signalen der allgemeinen Praxis, an der Programmquelle in Abstand von einanderliegende Mikrophone vorzusehen und die einzelnen elektrischen Siguale, welche den von den Mikrophonen aufgenommenen einzelnen Tonsignalen entsprschen, während der gesamten Übertragung vollständig getrennt zu halten.
  • Während die Vorzüge des echten stereophonischen Tons voll gewürdigt wurden, war es bedauerlicherweise häufig, dass eine echte stereophonische Tonübertragung aus wirtschaftlichen Gründen nicht durchführbar war. Es kam ferner gelegentlich vor, dass die Tonquelle bereits in Form einer Aufzeichnung vorlag, die durch ein Einkanal-Aufzeichnungssystem erhalten worden war, so dass die elektrischen Signale, die den ursprünglichen Ton darstellen, in ihrem aufgezeichneten Zustand verwendet werden mussten.
  • Um die genannten wirtschaftlichen Schwierigkeiten zu überwinden oder weil, wie vorausgehend erwähnt, die Tonquelle aus einer monophonischen Aufzeichnung besteht, wurden Systeme entwickelt, um einen stereophonischen Ton zu @imulieren. Mit anderen Worten, es wurde eine Einrichtung geschaffen, um die Illusion eines stereophonischen Tons mit den wohlbekannten Elementen eines direkten und nachhallenden Tons zu schaffen. Ein Beispiel eines derartigen bekannt gewordenen Systems ist in der USA-Patentschrift 2 942 070 (Hammond et al) beschrieben. Gemäss dieser Patentschrift werden elektrische Tonsiguale aus einer monauralen oder Einkanal-Quelle direkt einem Satz von Kopfhörern zugeführt, und die Signals gelangen ferner durch eine Nachhallvorrichtung. Anschliessend werden die von der Nachhallvorrichtung abgegebenen Signale mit den direkten Signalen gemischt und die resultierenden Signale werden in zwei Kanälen unabhängig voneinander den Ohren des Hörers zugeführt.
  • Das System gemäss der USA-Patentschrift 2 942 070 weist eine mechanische Phasenschiebervorrichtung auf, die eine feste Zeitverzögerung liefert. Es ist offensichtlich, dass die Kontrolle einer Hochfrequenzphasenverschiebung durch eine derartige Vorrichtung sehr ungenau ist. Die "Übergangspunkte" sind nicht unabhängig einstellbar, sondern ändern sich alle gleichzeitig als Funktion der Zeitverzögerung. Es wird darauf hingewiesen, dass der in diesem Zusammenhang verwendete Ausdruck "Übergangspunkte", wie er auch nachfolgend in der Beschreibung auftaucht, solche Stellen betrifft, bei denen die Phasenwiedergabe des Hetzwerks einem Wert von #/2 + n# entspricht, wobei n = # 0, 1, 2 ..., und der Ausgang des linken und rechten Kanals gleiche Amplitude und 90°-Phasenverschiebung aufweist.
  • ist.
  • Es ist daher ersichtlich, dass es nicht möglich ist, die Anordnung gemäss der genannten Patentschrift derart einzustellen, um subjektiv einen logischen Richtungseffekt zu erzielen, und die Fähigkeit, die Zeitverzögerung zwecks Erzielung einer gleichen subjektiven Lautstärke von beiden Kanälen zu verstellen (die vom Vorhandensein ausreichender Mengen von "Anwesonheits"-Frequenzen zwischen 2 und 7 kHz und einer ausreichenden Menge von "Brillanz"-Frequenzen oberhalb 7 kHz sowchl im linken wie auch im rechten Kanal), hängt lediglich vom Zufall ab.
  • Darüber hinaus ist der mechanische Aufbau der genannten bekannten Anordnung nicht sehr zweckmässig. Mit anderen Worten, die mechanische Anordnung führt zu einer inflexiblen Einstellung.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sehr flexible und wirtschaftliche Phasenschieberanordnung zu schaffen, die elektrisch arbeitet, die in dem kurzen Verzögerungsbereich äusserst wirksam ist und die durch eine einfache Vorrichtung im weiten Umfaug eingestellt werden kann.
  • Ein grundlegendes Merkmal der Erfindung liegt darin, dass eine elektrische Vorrichtung zur Erzielung einer Übertragungsnetzwerksfunktion vorgesehen ist, wobei die Amplitude des requenzgangs unabhängig von der Frequenz ist, während die Phase des Frequenzgangs sich als Funktion der Prequens ändert. Durch diesen Umstand ist es möglich, das Leistungsspektrum des Eingangs proportional zur Summe der Leistungsspektren des linken und rechten Kanals des Systems zu erhalten.
  • Dies ist eine grundlegende Erwägung, welche zu einer maximalen Wiedergabetreue bezüglich des ursprünglichen monophonischen Signals führt.
  • Ein wesentlicher Vorteil, der durch die erfindungsgemässe Vorrichtung erzielt wird, liegt darin, dass ungeachtet der vorhandenen sehr geringen Phasenverschiebungen, der erwüuschte Wiedergabeeindruck entsteht, der normalerweise bei einer echten stereophonischen Tonwiedergabe gegeben ist. Mit anderen Worten, während eine maximals Wiedergabetreue bezüglich des ursprünglichen monophonischen Signals infolge der Aufrechterhaltung der Leistungsspektrum-Aufteilung erzielt wird, so wird andererseits infolge der Amplituden- und Phasenunter- .
  • schiede zwischen den Kanälen des Systems eine Stereowirkung erreicht. Diese kombinierten Ergebnisse werden durch die besondere erfindungsgemässe Anordnung ermöglicht.
  • Ein besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Übertragungsnetzwerksfunktion, welche die wesentlichen Ergebnisse der vorliegenden Erfindung liefert, die Form einer Folge von Phasenschiebernetzwerken aufweist, die derart berechnet sind, uni einen leicht einstellbaren Satz der genannten "Übergangspunkte" im Bereich oder Spektrum der Tonfrequenzen zu erhalten.
  • Die Stereo-Synthese-Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung unterteilt das interessierende Tonfrequenzspektrum in fünf Bonder, deren Mittelpunkte bei 50, 250, 1 200, 4 000 und 10 000 Hz liegen, und diese Bänder sind mittels Steuerelemente im grossen Umfang verstellbar. So sind an zwei Punkten innerhalb der in einer Polge angeordneten vorausgehend erwähnten Phasenschiebereinrichtungen, veränderliche Widerstände angeordnet, die zur Erzielung der Phasenverstellung verwendet werden. Jedes der in Polge angeordneten elektrischen Phasenschiebernetzwerke beschränkt seine Wirkung im wesentlichen auf eines der vorgegebenen Frequenzbänder. Die gesamte Phasenverschiebung eines jeden Netzwerkes beträgt 180°. Bei einem Fünftel der Übergangsfrequenz beträgt die Phasenverschiebung nur 22° und bei fünffacher Übergangsfrequenz beträgt die Phasenverschiebung 158°. Die Phasenverschiebung nähert sich bei niedrigen Frequenzen dem Wert 0° und bei hohen Frequenzen dem Wert von 180°. Durch Wahl eines weiten Abstands der Übergangsfrequenzen in dem Phasenschieber-Kaskadennetzwerk, kann jede einzelne Übergangafrequenz unter verhältnismässig geringer Beeinflussung der übrigen Übergangsfrequenzen eingestellt werden. Die Vorteile bezüglich der Vielseitigkeit, Einfachheit und Genauigkeit der Steuerung sind offensichtlich.
  • Die vorausgehend erwähnten fünf Frequenzbänder liegen in abwechselnder Reihenfolge links und rechts vom Mittelpunkt und die zwei Stenarelemente, welche die Übergangspnnkte beeinflussen, sind normalerweise derart eingestellt, dass im linken und rechten Kanal die gleiche aubjektive Lautstärke erhalten wird, d. h. sie sind für einen richtigen subjektiven Kaualausgleich eingestellt. Ein drittes Steuerelement dient zur Einstellung der Kanaltrennung zwischen einer reinen,vollständig in Phase liegenden monophonischen Einstellung und einer Stereoeinstellung beliebiger Phase.
  • Die Übergangspunkte wurden nach ausgedehnten Hörtesten sorgfältig ausgewählt, um eine minimale Instrumentenwanderung und einen optimalen subjektiven Kanalausgleich zu erzielen.
  • Eine Möglichkeit zur Verdeutlichung der durch die erfindungsgemässe Stereo-Synthese-Vorrichtung erzielten Ergehnisse liegt in dem Hinweis darauf, dass keine Änderung in dem subjektiv erfassbaren Frequenzgang auftritt, sondern vielmehr ein plötzlicher Anstieg in der Tiofe oder Raumwirkung, wenn die Synthasevorrichtung von monophonischem Betrieb zu Stereobetrieb umgeschaltet wird, wobei der letztere Betrieb selbstverständlich die vorausgehend genannte Übertragungsnotzwerkfunktion wirksam werden lässt.
  • Es wird weiter darauf hingewiesen, dass bei der erfindungsgemässen Stereo-Synthese-Vorrichtung kein Versuch vorliegt, die Stereo-Richtwirkung wiederzugeben; vielmehr geht es darum, die Stereotiefe und -laumwirkung zu erzeugen.
  • Die vorausgehend genannten Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen. Es zeigen: Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild, welches den grundliegenden Aufbau der erfindungsgemässen Stereo-Synthese-Vorrichtung erkennen lässt, Fig. 2a und 2b schematische Schaltbilder einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Stereo-Synthese-Vorrichtung; Fig. 2a zeigt insbesondere eine Verarbeitungsschaltung ein schliesslich einer Phasenschiebereinrichtung und Fig. 2b zeigt einen Matrixkreis zur Mischung des Rauptsignals mit dem phasenverschobenen Signal, Fig. 3 ein vereinfachtes Schaltbild des grundliegenden Phasenschieberkrieses und seines Differentialverstärkers, welches in gewissen Abschnitten der Verarbeitungsschaltung der Fig. 2a entspricht, Fig. 4 ein vereinfachtes Schaltbild , welches gewissen anderen Abschnitten der Verarbeitungsschaltung nach Fig. 2a entspricht, und Fig, 5 ein Shasenganga iagraram, das die Beziehung zwischen Frequenz und Phasenverschiebung in der Verarbeitungsanordnung angibt.
  • In dem vereinfachten Schaltbild der Fig. 1 ist die vollständige Stereo-Synthese-Vorrichtung gemäss vorliegender Erfindung dargestellt. Dieses Schaltbild ist als Hilfe zum Verständnis der grundlegenden Beziehungen innerhalb der Stereo-Synthese-Vorrichtung in mathematischer Sicht gedacht. Wie ersichtlich, gelangt der monophonische Eingang an die Eingangsklemmen und dann direkt an die Ausgangsvorrichtung 12, sowie ZU einer weiteren Ausgangsvorrichtung 14. Gleichseitig liegt der monophonische Eingang an der Übertragungsnetzwerkfunktion 16, d. h. an H(s), wobei (s) eine komplexe Veränderliche in der Laplace-Transformation darstellt.
  • Wird für den monophonischen Eingang ein Wert von ejwt in Volt angenommen (wobei w die Frequenz in Radianten pro Sekunde darstellt), so ergibt sich für die getrennten Ausgänge, d. h.
  • für die L- und R-Ausgänge die folgende Beziehung: Eingang = ejwt Volt, wobei w = Frequenz (Radianten/Sekunde) Ausgang: L = ejwt + H (jw) ejwt Volt R = ejwt - H (jw) ejwt Volt I , # L+R = 2 ejwt = 2 x Signaleingang. Ein monophonisch aufnehmender Hörer, welcher eine Multipler-Stereo-Sendung hört, hört das ursprüngliche monophonische Signal unabhangig von der Form von H(s).
  • Setzt man nun H(jw) # |H|ejargH (II) wobei |H| die Grösse des Frequenzgangs darstellt (=[Re(H)2 + 9 m (H)2]1/2) und Argument H den Phasenwinkel des Frequenzgangs darstellt 9m H (= tan-1 # # Re H L = ejwt (1++|H| e jargH) ) (III) R = ejwt (1 -|H| e jargH) # L = ejwt[1 +|H| cos (argH) + j |H| sin (argH)] # (IV) R = ejwt[1 -|H| cos (argH) - j |H| sin (argH)] |H| sin (argH L = ejwt#[(|H|2+ 1) + 2 |H| cos (argH)]1/2ej tan-- |H| sin(argH) R= jewt #[(|H|2+ 1) - 2 |H| cos (argH)]1/2ej tan-1 - |H| cos(argH) (v) Falls am Ausgang als last ein Widerstand R liegt, werden die Durchschnittsleistungen in den beiden Kanälen: 1 LD = 2R [|H|2 +1 + 2|H| cos (argH)] # (VI) RD = 2R [|H|2 +1 - 2|H| cos (argH)] 2R Die Summe der Leistungen in den Kanälen L und R wird: ID + RD = 1/R ( |H|2 + 1) (VII) In den Fig. 2a und 2b ist die erfindungsgemässe Stereo-Syntho'se-Vorrichtung in detailierter Form dargestellt. Die Fig. 2a zeigt die L-R-Verarbeitungsschaltung, die mit 20 bezchnet ist, und in welcher die grundlegenden Umwandlungen erfolgen, d. h. die Verarbeitung des monophonischen Signalss, zwecks Erzeugung der gewünschten Phasenverschiebung. In ist eine Anordnung dargestellt, die als Matrixkreis bezeichnet wird und die mit dem Bezugszeichen 40 versehen ist. Der Betrieb dieses Kreises wird anschliessend erläutert.
  • Die L-R-Verarbeitungsschaltung der Fig. 2a ist am leichtesten verständlich, wenn sie in eine Anzahl von grundlegenden StuSen unterteilt wird. Die erste Stufe besteht aus der Eingangsverstärkerstufe 22. Die nächste Stufe umfasst den Differetialverstärker 24, welcher zwei getrennte Seiten 24.a und 24h aufweist. Eine weitere Stufe wird durch die Konstantstromquelle 26 gebildet, dio insbesondere aus Transistoren 26a und 26b besteht. Andere grundlegende Stufen der Fig. 2a werden durch die Eingatärkerstufe 28a gebildet, die aus einem Mehrfachtransistor besteht, einem Darlington Emitterfolger und dem zweiten Differentialverstärker 30. Der zweite Differentialverstärker ist mit zwei getrennten Seiten 30a und 30b in ähnlicher Welse wie der vorausgehend genannte Differentialverstärker 24 dargestellt. Die Ausgangsverstärkerstufe für die Verarbeitungsschaltung ißt mit 32 bezeichnet und ausgehend von dieser Stufe gelangt das verarbeitete bzw. phasenverschobene Signal zum Matrixkreis der Fig. 2b.
  • Die Arbeitsweise des grundlegenden Phasenschiebers ist aus Fig. 3 ersichtlich. Der in Fig. 3 dargestellte Differentialverstärker entspricht baispielsweise dem Differentialverstärker 24, der in der Verarbeitungsschaltung 20 der Fig. 2a enthalten ist. Er arbeitet in solcher Weise, dass er nur auf die Spannungsdifferenz zwischen seinen Eingängen anspricht und zwei gleiche, aber entgegengesetzte Ausgänge liefert, d. h. Ausgänge, die eine Phasenverschiebung von 180° aufweisen.
  • Bei Betrachtung des Punktes A in der Fig. 3 ergibt sich für die Übertragungsfunktion von der Stromquelle oder dem Generator E(s) zum Punkt A die folgende Beziehung: R1 - ½ H1 (s)= 2R1 Andererseits wird die Übertragungsfunktion von E(Punkt B: R2 sR2C = s1/C + R2 1+s R2C Für die Differenz ergibt sich: - sR2C 1+sR2C - 2 sR2C = ½ = 1+sR2C 2 + 2 sR2C 1 - sR2C = ½ # # 1 + sR2C Unter Verwendung von Polarkoordinsten und eines Freqiuenzgangs (s-) jw) erhält man (1 + @22C2w2) 1/2 @ ½ e j[tan-1 (-R2Cw) - tan-1(R2Cw] (1 + R22C2w2) 1/2 @ ½ e j[-2 tan-1 (R2Cw)] Aus dem vorausgehenden ist ersichtlich, dass das Amplitudenverhalten dieser Netzwerkfunktion unabhängig von der Frequenz und unabhängig von dem Wert irgendwelcher Komponenten des Nctzwerks ist. Jedoch ist der Phasengang w, C und R2 proportienal. Bie Änderung von R2 stellt einen praktischen Weg zur Bi@@tallung des Bereichs des @etzwerke dar. Aus Fig. 5 ist or@@chtlich, wolobe Beziehung zwischen der Frequens und der @@@@@@verschiebung in Radianten besteht und wie das Spektrum au@@@teilt ist.
  • Diese Abbildung asigt graphisch, in welcher Weise die grundlogonde Aufgabe der Erfindung golöst wird. Durch die bereits beac@@ichen@ Vorrichtung sowie weitere noch su beschroibende El@@@nto werden Übergangapunkt. erzeugt, d. h. Punkte, on denen der Phasengang des Netzwerks einen Wert von #/2 + n# @ntspricht, wobein = # 0, 1, 2... . Die fünf Frequenzhänder sind im Eiaklang mit Fig. 5 in abwechselnder Ordnung dergestellt, d. h.
  • sie wochseln linke und rochte der Mitte ab. Ein erstes Fre-@uenzband mit einer Mittenfrequons von @nnähorungewoise 50 Hz, ein drittes Fr@quenzband mit einer Mittenfrequenz von annühsrungsweise 1200 Hz und ein fünftes Froquenzband mit einer Mitte@frequenz von annäherungsweise 10 000 Hz werden im linken Kanal verstärkt, und ein zweites Frequenzband mit einer Mittenfrequenz von annäherungsweise 250 Hz sowie ein viertes Frequenzband mit einer Mittenfrequenz von annäharungsweise 4000 Hz werden im rechten Kanal verstärkt.
  • Da der Ausgang vom Differentis@@e@s@@@kor symmetrisch zur Erde liegt, ist es möglich, ein weiteres einfaches Netzwerk zu verwenden, welches dem basprochenen Netzwerk äquivalent ist, um eine weitere Phasenverschiebung mit einem einpoligen Ausgang zu erzielen. Gemäes Fig. 4 wird ein Transformator mit Mittelanzapfung verwendet, welcher einem Differentialverstärker gleichwertig ist, wobei eine weitere Phasenverschiebung in einer Weise erzielt wird, die in Verbindung mib Fig. 2a anschliessend uäher beschrieben wird.
  • In Fig. 2a ist der Eingang mit MONO EIN bezeichnet, und der Eingang wird in üblicher Weise einer Verstärkerstufe 22 zugeführt, die als Emitterfolger-Transistorstufs dargestellt ist.
  • Der Ausgang der Stufo 22 ist entweder unmittelbar an den Matrizkreis der Fig. 2b geführt, und zwar über den mit Hauptsignalausgang bezeichneten Ausgang, oder das Sigual wird durch die Verarbeitungsschaltung gegeben, d. h. es wird vom Übertragungsuetzwerk verarbeitet und gelangt dann von dem mit "Ausgang für verarbeitetes Signal" bezeichneten Punkt zum Eingang des Matrixkreises der Fig. 2b.
  • Es wird anschliessend auf den Emittarfolger 22 Bezug genommen.
  • Das obere Ende des Emitterwiderstands 100 ist mit dem vorausgehend erwähnten Hauptsignalausgang verbunden. Die Mittelanzapfung dieses Emitterwiderstands 100 liafert selbstverständlich die Hälfte der Gesamtausgangsspannung. Diese Wechselspannung wird durch den Kondensator 102 übertragen und gelangt zu der einen Seite des Differentialverstärkers 24, und zwar zur Seite 24a, und insbesondere zum Basiseingang des ersten Transistors, d. h. des Transistors 104. Die verschiedenen, am Eingang vorhandenen Widerstände, d. h. die Widerstände 106, 108 und 110, sind übliche Widerstände, die zweckmässig zur Einstellung der Eingangsvorspannung verwendet werden. Der Widerstand 108 bildet insbesondere ein Potentiometer mit einem Widerstandswert von 25 kOhm, um die Gleichstromvorspannung der Verstärkorstufe zu liefern. Der Kolloktorwiderstand 112 und der Emitterwiderstand 114 sind so bemessen, um diesen Transiztor eine Spannungsverstärkung von etwa 4 zu gebon, und zwar unabhängig von jeweiligen Abweichungen eines gegebenen Traasistors. Es ist daher nicht nötig, abgeglichene Transistoren zu verwenden.
  • Obwchl die einzelnen Widerstände, die mit dem Transistor 104 an der Seite des nunmehr beschriebenen besonderen Differentialverstärkers angeordnet sind, mit besonderen Bezugseichen versehen sind, wurde aus Gründen der Einfachheit nicht allen passiven Bauteilen besondere Bezugszeichan gegeben, da es offensichtlich ist, dass die folgenden baschriebenen späteren Stufen die gleichen oder ähnliche Vorspannungs- und Lastwiderstände aufweisen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Werte dieser verschiedenen Bauteile auf den Figuren (unmittelbar @eben den Bauteilen) augegeben sind. Alls Widerstandswerte sind in Ohm angeführt und die Kapazitätswerte in µF, es sei denn, es wären andere Angaben gemacht. Alle Transistoron sind von Typ 2N3241A, falls keine anderen Angaben gomacht sind.
  • Der Ausgang der beiden Seiten des Differentialverstärkers 24 ist mit der Stufe 28 gekoppelt, welche eine Darlington Emitterfolgerstufe darstellt. Diese Kopplung ist selbstverständlich vorgesehen, um für den Betrieb des nächston oder folgenden Phasenschicbernetzwerkes eine niedrige Ausgangsimpedanz zu ergeben.
  • Es wind darauf hingewiesen, dass in Einklang mit der vorausgehenden Beschreibung die rechte Seite, d. h. die Seite 24b des Differentialverstärkers 24 im wesentlichen in gleicher Weise wie die linke Seite 24a ausgebildet ist, aber durch ein Einganganetzwerk betrieben wird, welchen den Kondensator 116 aufweist, der einen Wert von 0,01 µF besitzt, sowie ein R2 (das dem R2 des vereinfachten Schaltbildes gemäss Fig. 3 entspricht) und das einen Widerstand 118 parallel mit einem Widerstand 120 aufweist. Diese Kombination stallt die Gleichstromvorepannung ein und liefert eine Phasenverschiebung im 7 - 20 kHz Bereich.
  • Die Konstantstromquelle für den Differentialverstärker 24 wird durch den Transistor 26a geliefert. In gleicher Weise wird die Konstantstromquelle für den Differentialverstärker 30 durch den Trausistor 26b gellafert, der unmittelbar neben dem Transistor 26a liegt. Die starke Spannungsrückkopplung im Emitterwiderstand dieser Stufen bewirkt, dass der durch den jeweiligen Transistor, mit welchem der Kolloktor der Konstantstromquelle verbunden ist, fliessende Strom lediglich eine Fuuktion der Basisspanuung und des Emitterwiderstande ist, Eine Spanuungesuführung niedriger Imped@nz zur Basis des Transistors, beispielsweise des Transistors 26a, verkleinert den Rauschfaktor auf ein Mindestmass. Die gewünschten Konstantstromeigenschaften werden selbstverständlich durch die Konstautstromkurven (Ic über Vc) des Transistors unterstützt, der mit Strom versorgt wird, beispielsweise des Transistors 104.
  • Im Gegensatz zu der durch den ersten Phasenschieber bewirkten Phasenverschiebung, d. h. durch den vorausgehend erwähnten Differentialverstärker-Phasenschieber, arbeitet das einen einpoligen Ausgang aufweisende Phasenschiebarnet@werk, das durch den Differentialverstärker 24 betrieben wird, im 2 - 7 kHz Bareich. Disses Phesenschiebernetzwerk ist mit 34 bezeichnet und weist den Widerstand 122, den Widerstand 124 und den Kondensetor 26 auf. Dieses Netzwerk ist in weitem Au@masu durch die Potentiometereinstellung em Widerstand 124 unveränderlich.
  • Die Darlington Emitterfolgerstufe 26 liefert die erforderliche geringe Belastung für das Netzwerk 34 und ferner die niedrige Steuerimpedans für den nächston Differentialverstärker und das @@@chli@@@@@@@ Natzwerk mit @@@@oligem Ausgang. Mit ender@@ Wor@ ten, die @@@@@ 28 liefert eine @@@drige Ste@@@@@@ @@@@ für den Differentialverstärker 30 und das zugehörige Phasenschieber@@tzwer @@@@. Das Ket@@erk am Eingang des Differentialverstärkers 30 ist nicht vorstellbar und arbeitet im 30 bis 100 Hz Bereich, währund das verstellbare, vorausgehend erwähnte einpolige Netzwerk, d. h. das Netzwerk 36, im 100 bis 2000 Hz Bereich betrieben wird.
  • Zusammenfassend wird mit Bezug auf die grundsätzliche Wirkungsweise der Verarbeitungsschaltung 20a festgestellt, dass diese im wesentlichen aus einer Phasenschiebereinrichtung besteht, die eine Felge von vier Phasenschiebernetzwerken aufweist, sowie Steuerelemente, die eine Gesamtphasenverschiebung von 720° ergeben.
  • Nach der Verarbeitung des phasenverschobenen Siguals wird dieses mit dem Haupteignal matriziert (wobei das Haupteignal, @ie vorausgehend erwähut wurd@' nicht verarbeitet wird, abgesehen davon, dass es durch die Verstärkerstufe 22 geht), Wie auschliessend beschrieben wird, hat das phasenverschobene Signal die Neigung, das Hauptsignal in einem Kanel zu verstärken und das Hauptsignal im anderen Kanal als Funktion der Frequenz unwirkeam zu machen.
  • Die Ausgangsverstärkerstufe in der Verarbeitungsschaltung 20 wird durch die Stufe 32 gebildet, mit der der Ausgang des Netzwerks 36 verbunden ist. Dies ist eine Emitterfolge@stufe und der Ausgang derselben wird vom Emitter@iderstand 126 abgonommen.
  • Unter Bezugna@me auf Fig. 1 ist ersichtlich, dass die Verarbeitungsschaltung nach Fig. 2a die Übertragungsnetzwerkfunktion übernommen hat, die durch den Block 16 angegeben ist. Mit anderen Worten, die Verarbeitungaschaltung 20 ist die besondere Ausführungsfer@ dieses Dlocka 16. Nun sind noch die Ausgangseinrichtungen 12 bis 14 der Fig. 1 zu erläutern. Diese werden mittels des Matri@kraises 40 de@ Fig. 2b zur Wirkung gebracht.
  • Wie boreits erwähnt wurde, wird das Hauptaignal vom Ausgang der Stufe 22 abgenommen und zum Eingang des Matrixkreises 40 an der Klemme "Hauptsignaleingang" geführt. Das verarbeitete oder phasenverschobene Signal wird zur unteren, in dieser Weise bezeichneten Klemme geleitet. Somit werden die beiden Signale an einer dualen Steuerung eingegeben, die als Trennungskontrolle 42 bezeichnet wird. Diese Steuerung wird durch gemeinsem betätigte Potentiometer dargestellt. Eine Verdrehung der Trennungskontrolle im Gegenzeigersinn verringert den Pegel des Hauptsignaleingangs und erhöht den Eintrittapegel des verarbeiteten Signale.
  • Der Hauptsignaleingang betreibt zwei getrennte Verstärker, nämlich die Abtrennungaverstärker 44 und 46. Der Verstärker 46 ist ein Phasenwerden mit einem Verstärkungsfaktor von 1, während der varstärker 44 aus einem Phasenwender mit einem Verstärkungsfaktor besteht, der zwischen 0 und 3 einstellbar ist, im eine Einstellung des Betriebs des rechten Kanals zu ermöglichen. Wie ersichtlich, ist ein Potentiometer 128 zu diesem Zweck des Ausgleichs der Ausgänge vorgesehen. Auf diese Weise ist es möglich, irgendwelche Kanalungleichheiten auszugleichen, die aus irgendeinem Grund auftreten. Diese Ausgleichsanordnung, wie sie im Matrixkreis 44 dargestellt ist, ist nicht absolut erforderlich, und wärde in der Tat dazu neigen, das flache Leistungsspaktrum der Synthesevorrichtung etwas zu beeinträchtigen, falls diese Ausgleichssteuerung falsch eingestellt werden sollte.
  • Der verarbeitete Signaleingang wird dem Phasenwender 48 zugeführt und der Ausgang dieses Phasenwenders wird an die jeweiligen Ausgänge der Abtrennungsverstärker 44 und 46 in solcher Weise zugeführt, dass das verarbeitete oder phasenverschobene Signal gegenüber dem Hauptsignal jeweils entgegengesetzte Phasen aufweist. Mit anderen Worten, für den rechten Kanal wird das verarbeitete Signal linear zum Hauptsignal eddiert und für den rechten Kanal wird es linear vom Hauptsignal subtrahiert.
  • .ILus diesem Grunde ist ersichtlich, dass das in Phase befindliche Signal, welches vom Emitter des Phasenwanders ß8 abgenommen wird, mit dem Ausgangssignal vom Verstärker 44 kombiniert wird, welches seinerseits dem Eingang für den linken Kanal zugeführt wird, h. h. zur Verstärkerstufe 50. Im Gegensatz dazu wird das sich ausser Phase befindliche Sig-aal am lektor des Phasenwenders 48 mit dem Ausgang des Verstärkers 44 kombiniert und gelangt dann zum Eingang der Verstärkerstufe 52.
  • Es ist selbstverständlich, offensichtlich, dass die Ausgänge der jeweiligen Zwei-Transistorstufen 50 und 52 für jegliche Verwendung zur Verfügung stehen. Jedoch werden für eine schliessliche Wiedergabe der rechte und linke Ausgang an die Lautsprecher 100 und 102 gegeben, wie dies gestrichelt angegebe ist.
  • Zusammenfassend wird festgestellt, dass der Betrieb der Matrixkreises 40 derart erfolgt, dass die sich in Phase und ausser Phase befindlichen Signale vom Phasenwender 48 mit den Signalen gleicher Phase vom Verstärker 44 und 46 kombiniert werden, und dass die resultierenden Signale an den rechten und linken Ausgangsverstärker gegeben werden. Diese Ausgangsverstärker 50 und 52 liefern zweckmässig eine Spannungsverstärkung von 5, und liefern eine Anpassung au die 600 Ohm betragenden Rundfunkimpedanzen.
  • Die mit Null 130 bezeichnete Steuerung dient lediglich zur Einstellung des Kollektorausgangs des Phasenwenders 48, so dass dieser dem Ausgang des Emitters desselben genau gleich wird.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass der Stereo-Mono-Schalter 132 normalerweise in der offenen oder Stereo-Stellung liegt, so dass die gewünschten,vorausgehend beschriebenen Stereo-Effekte wirksam werden. Sollen Jedoch diese Effekte ausgeschaltet werden, so wird der Schalter in die geschlossene bzw. Mono-Stellung umgelegt, wobei, wenn die Null 130-Steuerung richtig eingestellt ist, diese Mono-Stellung des Schalters 132 zu einer vollständigen Unterdrückung des verarbeiteten Signals führt.
  • Mit andoren Worten, der erhaltsse Touausgang besteht dann nur aus den ursprünglich von dor @onophonischen Quelle der Verarbeitungsschaltung 20 zugeführtan Signalen.
  • Es wird ferner darauf hingewiesen, dass im tatsächlichen Betrieb die Trennungskontrolle 42 auf die Mittelstellung eingestellt wird, so dass ein annähernd gleich grosses Hauptsigual und verarbeitetes Signal an den Ausgängen auftritt.
  • Die Erfindung wurde vorausgehend anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben, es ist jedoch offensichtlich, dass weiters Änderungen im Rahmen der anliegenden Ausprüche von der Erfindung mitumfasst werden.

Claims (8)

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Stereo-Synthese-Vorrichtung zur Bildung eines stereophonischen Ausgangs aus einem monophonischen Eingang, gekannzeichnet durch eine monophenishce Tousignalquelle und eine damit unmittelbar verbundene Einrichtung, durch welche zwei Tonkanäle gebildet werden, eine elektrische Einrichtung zur Darstellung einer Übertragungsuetzwerkfunktion, die mit der Tonsignalquelle und der erstgenannten Einrichtung verbunden ist, um die Hauptsigusle in einem Kanal zu verstärk@@ und den Hauptsignalen im anderen Kanal als der Funktion der Frequens entgegenzuwirken, wobei die Einrichtung, welche die Übertragungenetzwerkfunktion ergibt, eine Einrichtung aufweist, welche derart arbeitet, dass die Amplitude des Frequenzgangs unabhängig von der Frequens ist, während die Phase des Frequenzgangs sich als Funktion der Frequenz ändert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die letztgenannte Vorrichtung eine Phasenschiebervorrichtung aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine elektrische Einrichtung zur Einstellung der Phase des Frequenzgangs.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die letztgenannte Einrichtung eine Phasenschiebereinrichtung aufweist, die eine Anzahl von Übergangspunkt@@ liefert, an denen der Phasengang dem Wert #/2 + n# entspricht, wobei n = # 0, 1, 2 ..., und der Ausgang der beiden Kanäle gleiche Amplitude und 90°-Phasenverschiebung aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennseichnet, dass die letztgenannte Einrichtung eine Phasenschiebereinrichtung aufweist, um vier diskrete Übergangspunkte in Frequenzspektrum zu liefern, an denen der Phasengang des Netzwerkes einem Wert von #/2 + n# entspricht, wobei n = # 0, 1, 2 ... und der Ausgang der beiden Kanäle gleiche Amplitude und eine Phasenverschiebung von 90° aufweist, und dabei das Frequenzspektrum in fünf Bändern aufgeteilt wird, die nominale Mittenfrequenzen von 50, 250, 1200, 4000 und 10 000 Hz aufweisen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese Bänder in ebwechselnder Folge links und rechts der Mitte angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine erste Steuereinrichtung, durch welche die Übergangspunkte derart angeordnet werden, dass in den beiden Kanälen eine gleiche subjektive Lautstärke vorhanden ist, und durhc eine zweite Steuereinrichtung zur Einstellung der Kanaltrennung.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenschiebereinrichtung eine Folge von vier Phasenschiebernetzwerken aufweist, wovon zwei passiv und zwei aktiv ausgebildet sind, wobei die beiden aktiven Netzwerke Differentialverstärker aufweisen.
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