DE2850490A1 - Einrichtung zur mehrdimensionalen signalverteilung - Google Patents
Einrichtung zur mehrdimensionalen signalverteilungInfo
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Description
DUTKO, INC., North Hollywood, Californien,
U.S.A.
Einrichtung zur mehrdimensionalen Signalverteilung
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Einrichtung zur mehrdimensionalen Signalverteilung
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Audiosignalverarbeitungssysteme
und betrifft insbesondere Signalverarbeitungssysteme, in denen derartige Signale bewegt werden.
Eines der schwierigsten Unternehmen in den vergangenen Jahren war, die Musik eines Künstlers allen Hörern so darzubieten,
daß sie in allen Bereichen der Zuhörerschaft zufriedenstellend
wahrgenommen werden konnte, ob diese Musikdarbietung nun Live oder aufgezeichnet dargeboten wurde.
Bei Live-Darbietungen der Musik wurden die Hauptbemühungen darauf gerichtet, allen Zuhörern die Töne möglichst gleichförmig
zukommen zu lassen, so daß jeder Hörer praktisch dieselben Klänge in jedem Augenblick so hört, wie ein anderes
Mitglied der Zuhörerschaft. Die natürlichen Einschränkungen
von Zwei- und Vier-Kanal-Systemen haben es jedoch verhindert, daß jedes Mitglied der Zuhörerschaft dieselben Klänge wie ein
anderes erlebt. So hat ein Hörer, der näher an einem ersten Lautsprecher steht, ein wesentlich anderes Klangbild, als
ein Hörer, der näher an einem zweiten Lautsprecher steht, wenn grundsätzlich angenommen wird, daß· die Klangwiedergabe
wenigstens in Stereo erfolgt. Es läßt sioh also eine optimale Signalwiedergabe nur für wenige bestimmte Plätze des Zuhörerraums
erzielen. [
Bei der Wiedergabe von Musikaufzeichnungen bemüht man sich,
nach Möglichkeit den Eindruck einer Live-Aufführung hervorzurufen.
Dadurch ergibt sich die Einschränkung der begrenzten Anzahl optimaler Hörpositionen, wenngleich es möglich ist,
die Verstärker und -Lautsprecher so einzustellen, daß an einem bestimmten Ort ein optimales Hören erzielt wird.
Andere Bereiche innerhalb des Zuhörerraums sind jedoch nicht optimal, so daß trotz der Einstellbarkeit des Systems erhebliche
Begrenzungen hinzunehmen sind.
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Bei dem unerreichten Bemühen, den Klang für alle Zuhörer gleichmäßig zu verteilen, ist es üblich, die Audiosignale
zu jedem Kanal auf einem möglichst konstanten Pegel zu halten und die Pegel nur so zu variieren, wie es für eine möglichst
getreue Live-Wiedergabe erforderlich ist. In einigen Fällen wurde die Anzahl der Kanäle gesteigert, z. B. bei der
Quadrophonie, was in der US-Patentschrift 3 725 586 beschrieben ist. In einigen Fällen wurden aber auch die Signale
der verschiedenen Kanäle variiert, um eine Art "Bewegung" des Klanges zu schaffen, was den US-Patentschriften 3 969 588,
3 873 779, 3 982 071 und 3 757 046 entnommen werden kann. Wieder andere Einrichtungen verwenden Phasenschieberschaltungen,
um Azimuth-Wiedergabe zu erzielen, siehe US-PS 3 997 725.
In anderen Fällen wurden Lautsprecher angeordnet, um den Eindruck von Fülle oder Natürlichkeit zu vermitteln, indem die
Lautsprecher in einer dreidimensionalen Anordnung aufgestellt wurden, wie dies die US-Patentschriften 2 179 840 und
2 636 943 zeigen.
Alle diese verschiedenen Systeme leiden unter unterschiedlichen
Einschränkungen. Eine typische Einschränkung ist das Fehlen sanfter Übergänge zwischen den Lautsprechern und ist die eingeschränkte
Form der Bewegung. Darüber hinaus ist das Bewegen von mehreren unabhängigen Signalen durch drei Dimensionen
bisher nicht möglich. Außerdem ist in derartigen Systemen, welche noch sehr unvollkommene Klangbewegungstechniken verwenden,
diese Bewegung vorgewählt oder fest vorgegeben und nicht dynamisch. Aufgrund dieser Mängel besteht der Bedarf nach
einer verbesserten Klangbilderzeugung.
Gemäß der Erfindung weist eine mehrdimensionale Signalverteilungseinrichtung
Eingangsmittel zur Aufnahme von Eingangssignalen von wenigstens einer Signalquelle, Ausgangsmittel
zur Abgabe eines Ausgangssignals zu einer Vielzahl von Wandlern, die räumlich verteilt angeordnet sind, auf, wobei die Ausgangs—
signale wenigstens zwei Informationsebenen definieren, ferner
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- T-
eine Taktsteuerung, die eine Impulskette erzeugt, Steuersignaleinrichtungen,
die auf die Impulskette ansprechen und Steuersignale zuführen, die durch den Zustand von Zählern bestimmt
werden, und variable Verstärker, die auf die Steuersignale und die Eingangseinrichtungen ansprechen und dadurch Signale
auf die Ausgangseinrichtungen verteilen, so daß die Ausgangssignale so wahrgenommen werden, als bewegten sie sich durch
den Raum.
Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird eine Taktschaltung verwendet, die mehrere Zweirichtungs-Zähler
treibt. Die Zähler ihrerseits treiben zügehörige Decodierer, die die Verstärkung einer Ihnen wieder zugeordneten Vielzahl
von spannüngsgesteuerten Verstärkern regeln. Die von den Zählern an die Decodierer weitergegebenen Zählsignale haben
zur Folge, daß die Ausgangssignale der spannungsgesteuerten Verstärker anwachsen oder abnehmen. Die spannungsgesteuerten
Verstärker erhalten Audiosignaleingänge entweder von einer Live-Wiedergabe oder einer Aufzeichnung und erzeugen Audiosignale,
die sie an gewöhnliche Leistungsverstärker weiterleiten, die dann auf geeignete Lautsprecher oder dgl. einspeisen.
Durch eine geeignete Anordnung der Folge, in der die Signale der
spannungsgesteuerten Verstärker vergrößert oder verkleinert werden, können die den Lautsprechern (Wandlern) zugeführten
Signale so verändert werden, daß der Hörer den Eindruck der Bewegung der sich daraus einstellenden Itlänge erhält. Durch
eine richtige Reihenfolge, in der die Signale den Lautsprecherwandlern
zugeführt werden, kann.man dann unterschiedliche Muster
der Bewegung erzeugen.
Um dreidimensionale Muster hervorzubringen, werden bei den bevorzugten Ausführungsformen wenigstens acht Kanäle am Ausgang
verwendet, die in einer räumlichen Verteilung angeordnet werden, z. B. an den Vertikalen eines Quaders. Mit einer derartigen
Anordnung ist die Vielfalt der möglichen Muster, die
damit erzeugt werden kann, praktisch unbegrenzt. Zusätzlich zu
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zweidimensionalen Bewegungen ist es möglich, die Projektion von Hörbildern, wie Kugeln oder sonstiger komplexer dreidimensionaler
Bilder, zu erzeugen.
Neben den bedeutenden Vorteilen, die mit der Erfindung bei der Schaffung dreidimensionaler Bilder erzielt werden, ist es
möglich, das in irgendeinem Augenblick erzeugte Hörbild automatisch zu variieren. Dies läßt sich entweder mit Hilfe
eines frequenzselektiven Schaltkreises erzeugen, der irgendein
ausgewähltes Instrument feststellt und abhängig von dessen Signal das Signalmuster ändert, oder mit Hilfe eines in beliebiger
Funktion arbeitenden Schaltkreises oder auch unter Verwendung von mehreren Taktgeneratoren, die die Zählerstufen
speisen, oder durch eine Vielzahl anderer möglicher Einrichtungen. Es läßt sich auch eine Handsteuerung für das Verändern
der erzeugten Klangmuster vorsehen.
Es ist auch möglich, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Systems
jeden Audioeingang in Frequenzkomponenten zu unterteilen und jede dieser Komponenten auf irgendeine der vorher beschriebenen
Bewegungsarten getrennt zu verteilen. Es lassen sich auch zahlreiche andere Effekte, wie Echo, Hall oder dgl. erzeugen.
Die voranstehende Beschreibung läßt erkennen,daß mit der
Erfindung zahlreiche Vorteile bei einer Wiedergabe und Verteilung von Musik verbunden sind. Ein Vorteil, der mit der
Möglichkeit der Verteilung der Signale iji der vorstehend beschriebenen
Weise zusammenhängt, ist der, daß der Zuhörer den Eindruck gewinnt, die Musik habe gleichmäßig gute Trennung
und Balance, und dies trotz unterschiedlicher Abstände zu den Lautsprechern. Der Zuhörer ist deshalb nicht auf einzelne
besonders günstige Plätze beschränkt und kann sich innerhalb eines beträchtlichen räumlichen Bereiches umherbewegen.
Die Erfindung läßt sich auch bei gewöhnlichen Mehrkanal-Aufzeichnungseinrichtungen
verwenden, um dann dieselben Wirkungen zu erzielen, wenn die Tonaufzeichnung durch eine
entsprechende Anzahl von Verstärkern und Lautsprechern wiedergegeben wird. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese
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anschließend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Einrichtung zu schaffen, die dem Hörer den Eindruck von
Bewegung in der Musik vermittelt.
Es soll außerdem mit der Erfindung ein Hörwiedergabesystem geschaffen werden, bei welchem die durch die Bewegung des
Klanges hervorgerufenen geometrischen Bilder dynamisch sind. Weiter soll mit der Erfindung ein Audioprojektionssystern
geschaffen werden, mit dem eine Bewegung der Klänge im dreidimensionalen Raum möglich ist, und schließlich sollen
die durch die Bewegung der Klänge erzeugten Bilder durch Eigenschaften der Hörsignale selbst bestimmt werden.
In der Zeichnen zeigen:
Fig. 1 ein Bloekdiagramm zur Veranschaulichung der Funktionsweise;
Fig.2a bis 2d Schaltdiägramme eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 3 Zeitsteuerwellenformdiagramme, mit denen die Übergänge
von einem Kanal zum nächsten gesteuert werden;
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Anordnung von einer Vielzahl von Ausgangswandlern zur Verwendung bei der
Erfindung und eine Andeutung der Art und Weise der Signalverteilung.
Das Funktionsblockdiagramm der Fig. 1 zeigt eine Taktschaltung
10, die wenigstens ein Zeittaktsignal an eine Steuersignalschaltung
20 abgibt, die vorzugsweise eine Vielzahl von Zähler-Decodier-Stufen
enthält, wie dies genauer noch in Verbindung mit den Figuren 2a und 2b beschrieben wird. Abhängig von den
Zeittaktsignalen erzeugt die Steuersignalschaltung 20 eine Reihe von Signalen mit stufenweiser Veränderung, wobei die
Signale von Werten mit niedriger Spannung zu solchen mit
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hoher Spannung übergehen und umgekehrt.
Signale vom Steuersignalkreis 20 werden dann über einen Umschaltkreis 30 auf eine Schaltung 40 mit Verstärkern mit
variablem Verstärkungsfaktor gegeben. Die Schaltung 40 enthält, wie dies in Verbindung mit den Figuren 2a und 2b noch näher
erläutert werden wird, eine Vielzahl von Verstärkerstufen mit variablem Verstärkungsfaktor. Der Eingang jeder Verstärkerstufe
ist mit einem Audioeingang verbunden, während die Verstärkungssteuerung jedes Verstärkers mit einer zugeordneten
Zähler-Decodierer-Stufe in Verbindung ist. Die in feinen Stufen sich ändernden Signale der Zähler-Decodierer-Stufen dienen auf
diese Weise zur Steuerung der Amplitude des Audiosignals, das am Ausgang jeder einzelnen Verstärkerstufe abgenommen werden
kann. Es ist zwar möglich, die Verstärkung innerhalb eines Bereichs von 1 bis praktisch 0 zu verändern, jedoch weiß der Fachmann,
daß der maximale Verstärkungsfaktor jeden stabilen Wert annehmen kann.
Die Ausgänge des Verstärkerschaltkreises 40 werden anschließend auf eine Reihe von Mischverstärkern gegeben, die in einem
Mischerkreis 50 enthalten sind. Die gegenseitigen Verbindungen der Verstärkerstufen des Verstärkerschaltkreises mit
variablem Verstärkungsfaktor und des Mischschaltkreises 50 sind wichtig für das Verständnis der Erfindung und werden deshalb
im einzelnen in Verbindung mit der Fig. 2c erläutert. Der Mischschaltkreis 50 gibt dann an einer Vielzahl von Ausgängen
Ausgangssignale an eine gleiche Anzahl von (nicht gezeigten) Abgabevorrichtungen über einen Umschaltkreis 60 ab. Der Umschaltkreis
60 enthält eine Vielzahl von unabhängig betätigbaren Schaltern, und zwar einen Schalter für jeden Audioausgang,
und dient dazu, die Verbindungen der Mischausgänge und der Ausgangseinrichtungen wieder zu ordnen. Die Ausgangsvorrichtungen
können gewöhnliche Leistungsverstärker sein, die übliche Wandler, wie Lautsprecher, speisen; die Ausgangsvorrichtungen
könner aber auch Aufzeichnungsverstärker sein, mit denen ein
Mehrkanalausgang auf einem Aufzeichnungsmedium, wie etwa einem
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Magnetband oder einer Platte aufgezeichnet wird.
Aus den Figuren 2a bis 2c geht deutlich hervor, daß durch Steuern der Folge, in der die Stufen mit variabler Verstärkung
des Verstärkerschaltkreises die zugehörigen Audiosignale durchlassen, diese Audiosignale so empfunden werden, als hätten
sie Bewegung zusätzlich zu anderen akustischen Qualitäten. Dies läßt sich gut verstehen, wenn man annimmt, daß die Ausgangseinrichtungen
gemäß Fig. 1 gewöhnliche Leistungsverstärker und Lautsprecher sind und diese Lautsprecher über einen dreidimensionalen
Raum, nämlich einen Zuhörerraum, verteilt werden, wobei ein Lautsprecher (und damit das ihm zugeordnete Ausgangssignal)
an jeder der acht Ecken des Raumes angeordnet ist, wie dies durch die Figur 4 angedeutet wird.
Bei einer derartigen Gestaltung der Abgabeeinrichtungen oder Ausgangseinrichtungen läßt sich erreichen, daß durch geeignete
Folge der Steuersignale zu den Verstärkern 40 mit variablem
Verstärkungsfaktor die Audiosignale so beeinflußt werden können,
daß sie in nahezu unendlicher Variabilität von dreidimensionalen Mustern sich durch den Raum bewegen, wenn nämlich die Audiosignale
von einer ersten Äbgabeeinrichtung dann auf eine zweite übergeben werden. Dieser Effekt läßt sich verdoppeln
durch Aufzeichnen der Signale mit Hilfe -eines gewöhnlichen
Mehrkanalaufnahmesystems und einfaches Wiedergeben der aufgezeichneten Signale durch herkömmliche Playback-Einrichtungen,
die mit der geeigneten Anzahl von Kanäleai ausgerüstet sind.
Es werden nun die Figuren 2a bis 2d betrachtet. Diese zeigen
in genauer Ausführung Schaltungsdiagramme eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches mit einem gewöhnlichen
Stereosignal (zwei Eingangssignale) arbeitet und eine Vielfalt von Bewegungen des Audiosignals schafft, das zwischen
acht Ausgangskanälen aufgeteilt wird. Diese Ausführungsform läßt sich leicht erweitern, so daß sie mit vielen Kanälen
arbeitet, wenn dies gewünscht wird. Das Ausführungsbeispiel in der dargestellten Form zeigt bestimmte Schaltungsbauelemente,
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doch weiß der Fachmann, daß die Erfindung sich genauso gut mittels
Mirkoprozessoren ausführen läßt, wie nachfolgend noch dargelegt wird. Zunächst soll auf die Fig„ 2a eingegangen
werden, in der eine Taktschaltung 100 dargestellt ist, die aus einem Taktgeber 102, beispielsweise NE555, und einem
zugehörigen Vorspannschaltkreis zusammen mit mehreren Teilerstufen, wie Flipflops 104a und b aufgebaut sein kann. Die
Frequenz des Taktsignals liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 1o und 150 Hz, was jedoch keine zwingende Einengung bedeutet.
Es läßt sich auch ein externes Taktsignal verwenden, das dem Flipflop 104a über die Leitung 106 zugeführt werden kann,
während die Leitung 108 vom Flipflop 104b dazu dient, die Auswahl zu treffen, ob das über die Leitung 106 ankommende
externe Taktsignal oder das interne Taktsignal verwendet wird. Das Auswahlsignal des Flipflops 104b wird dem Flipflop 104a
über ein NOR-Gatter 107 zugeleitet.
Die Ausgänge der Flipflops können dann über ein zweites NOR-Gatter 112 über eine Leitung 110 der übrigen Schaltung
zugeführt werden.Die Leitung 110 verbindet die Zeittaktschaltung
mit einer Vielzahl voai Zähler-Decodier-Schaltkreisen
114a bis d und insbesondere mit einem Zähler 116, der in jedem der genannten Schaltkreise enthalten ist. Es sei hier erwähnt,
daß alle Schaltungen 114a bis d untereinander identisch sind,
obgleich die Einstelleingänge für die einzelnen Schaltkreise verschieden sein können, wie nachfolgend noch deutlich wird.
Es wird deshalb nur eine dieser Schaltungen (114a) im einzelnen
beschrieben. Jede Schaltung enthält einen Zähler 116 und einen
Decodierer 132 zusammen mit einer zusätzlichen Schaltungsanordnung,
deren Bedeutung aus dem Folgenden hervorgeht.
Der Zähler 116 kann ein gewöhnlicher Auf-Ab-Vier-Bit-Zähler
vom Typ 74191 sein, wie er von zahlreichen Halbleiter-Bauelementen-Herstellern
angeboten wird. Die Leitung 110 ist mit einem Takteingang des Zählers 116 verbunden. Die Daten oder Voreinstelleingänge
des Zählers 116 werden auf niedriger Spannung
gehalten (oder Datenwort 0000), während der Lasteingang mit
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mit der Rückstell-Leitung 118 verbunden ist, deren Funktion
nachstehend noch eingehender diskutiert wird. Die Auf-Ab-Einstell-Leitung
ist mit einem Puffer-Flipflop 120 verbunden,
was ein gewöhnlicher D-Flipflop sein kann. Der D-Eingang des Flipflops 120 erhält vorzugsweise einen hohen Wert,
während der Q-Ausgang des Flipflop mit dem zugeordneten Eingang des Zählers 116 verbunden ist, wie auch mit einem
Eingang eines zwei Eingänge aufweisenden NAND-Gatters 122. Der gestufte Taktausgang und der Maximum/Minimum-Ausgang des
Zählers 116 sind zusammen an einen Eingang eines mit zwei
Eingängen ausgestatteten NAND-Gatters 124 geführt. Wie bereits an früherer Stelle erwähnt, können die vorgegebenen Eingangswerte, oder Datenwörter, zu jedem Schaltkreis 114a bis d
unterschiedlich sein. So kann das Datenwort für den Kreis 114a 0000 sein, während das für den Kreis 114b 0010
und das für die Kreise 114c und d 1111 sein können. Es versteht
sich, daß die anfänglichen Datenwörter den anfänglichen Zählzustand eines jeden Zählers steuern. Es hat sich auch als
vorteilhaft herausgestellt, den Setzeingang des D-Flipflop in der Schaltung 114b mit dem Last- oder Ladeeingang des
Zählers der SchaltersX114b zu verbinden, um ein Sperren zu
vermeiden.
Die Ausgänge des Zählers 116 sind auf entsprechende Klemmen
an einer Anzahl binär gewichteter Widerstände 126a bis d angeschlossen. Genauer gesagt, ist der Q -Ausgang des Zählers
116 mit dem größten Widerstand 126a verbunden, der z. B. den
Wert 4KXL haben kann. Ähnlich ist dann der Q,-Ausgang des Zählers 116 mit einem 2K-Q_-Widerstand 126b verbunden, während
der Ausgang Q mit einem Widerstand 126c vom Wert 1 K-ß und der
Ausgang Q, mit dem Widerstand 126d von 500_fl. in Verbindung sind.
Die zweiten Anschlüsse der Widerstände 126a bis d sind gemeinsam an einen Anschluß eines Abgleichpotentiometers 128 geführt,
dessen Abgriff über einen Widerstand an den negativen Eingang eines Operationsverstärkers 130 geleitet ist.
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Der zweite Anschluß des Potentiometers 128 ist mit Masse verbunden.
Ein Widerstand 131 ist zwischen den Ausgang und den negativen Eingang des Verstärkers 130 gelegt, und zwischen Masse
und die Verstärkereingänge sind Ausgleichswiderstände 127a und 127b geschaltet. Der Abgriff eines Stellwiderstandes 129 ist
mit dem positiven Eingang des Verstärkers 130 über einen Pufferwiderstand
133 verbunden. Die beiden Endanschlüsse des Widerstandes 129 liegen an positiver bzw. negativer Spannung.
Der Zähler 116 kann eine Folge von 16 Signalen an dem Ausgang
des Verstärkers 130 hervorrufen. Durch die Wahl der geeigneten Widerstände zum Vorspannen des Verstärkers 130 zusammen mit
einer geeigneten Einstellung der Potentiometer 128 und 131 bedeuten die Signale vom Verstärker 130 16 Stufen zwischen
dem "Ein-" und "Aus-"Zustand, was in Verbindung mit den Figuren 2b und 3 und deren Beschreibung noch deutlicher wird. Bei dem
gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Widerstand 218 vorzugsweise 1 K &., während die Widerstände 127a-b vorzugsweise
390, der Widerstand 129 50 K-Q. und der Widerstand 133 10
sind. Die Stellwiderstände 128 und 129 haben die Aufgabe, den Minimum- und den Maximum-Pegel des Ausgangswertes des Verstärkers
130 festzulegen. Der Widerstand 129 hat Einfluß auf den Minimumausgang und den Maximumausgang des Verstärkers
130 und sollte bei der dargestellten Schaltungsanordnung abgestimmt werden, wenn der Zählerausgang den Wert 0000 hat.
Der Widerstand 128 hat andererseits nur"Einfluß auf den
Minimumpegel und sollte eingestellt werden, wenn der Zählerausgang den Wert 1111 angenommen. Es sei bemerkt, daß die
Zählerausgänge als Komplementärwerte der wahren Werte verwendet werden, da der Verstärker 130 ein Umkehrverstärker ist.
Die Ausgänge Q bis' Q, geben außerdem Eingangswerte für
a &
einen Größenkomparator 132 ab. Der Komparator 132 kann
vom Typ 7485, ein 4-Bit-Größenkomparator oder ein anderes geeignetes Bauelement sein. Die Ausgänge von Zähler 116 bilden
Eingänge zu den Leitungen B0-B3 des Komparators 132.
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Der "A=B"-Eingang und die A1—Eingänge erhalten jeweils einen
hohen Spannungswert, während die übrigen Eingänge einen
niedrigen Spannungswert erhalten. Der "A=B"-Ausgang ist mit
dem zweiten Eingang des NAND-Gatters 122 verbunden, und zwar in gewöhnlicher Kaskadenschaltung. Der Q,-Ausgang des Zählers
116 stellt den zweiten Eingangswert des UND-Gatters 124 dar-
Der Takteingang zum Puffer-Flipflop 120 wird von einem UND-Gatter
(nicht gezeigt) im Schaltungsblock 114c, das dem UND-Gatter 124 entspricht, zugeführt. In gleicher Weise stellt
der Ausgang des UND-Gatters 124 in der Schaltung 114a den Takteingang zum Flipflop in der Schaltung 114c dar. Es versteht sich, daß die Reihenfolge der Ausgänge und Eingänge
bei den Schaltungsblöcken 114b-d die gleiche ist, wie sie im
Schaltungsblock 114a zu erkennen ist, so daß der Fachmann die untereinander ausgeführten Verbindungen leicht zu erkennen
vermag.
Der Komparator 132 funktioniert in einer Weise wie ein schneller übertrag. In der dargestellten Anordnung von Eingängen zu
dem Komparator ist jede nachfolgende Stufe der Schaltungen bereit, das Zählen zu beginnen, wenn die vorhergehende Stufe
den Zustand 0010 erreicht, oder wenn der Zähler auf zwei Zählwerte heruntergezählt hat, von einem vollen Ein-Signal an dem
Verstärker 130. Der Zweck dieser Anordnung läßt sich besser aus der Figur 3 ersehen, die ein Zeitsteuerdiagramm mit den
entsprechenden Ein- und Aus-Signalen darstellt, wie es vom Ausgang des Verstärkers 130 aus gesehen wird.
Man sieht, daß die 16 dargestellten Stufen den Spannungspegelwert
anzeigen, die vom Verstärker 130 abgegeben werden. Mit den dargestellten 16 Stufen ließen sich gute Ergebnisse
erzielen, doch ist auch eine andere Stufenzahl brauchbar und läßt sich erzielen durch einfaches Variieren der Taktfrequenz, solange, bis'die Anzahl groß genug ist, um einen
sanften Übergang vom vollen Ein-Signal zum Aus-Signal zu erhalten. Die Funktion des Komparators 132 resultiert in
dem Abstand, der mit 136 bezeichnet ist, und in den Zeit-
«fm2i /otto
steuerdiagraimnen 134a und 134b mit strichpunktierten Linien
angedeutet ist.
Wegen der Komparatoren und der zugehörigen Logikschaltung
beginnt kurz bevor das Signal 134b vollständig eingeschaltet ist, das Signal 134a abzuschalten, und kurz danach zählt der
Zähler, der den Verstärker treibt, welcher das Signal 134a erzeugt, stufenweise aufwärts, bis das Signal abgeschaltet
ist. Bei dem dargestellten Beispiel stellt das Signal mit hohem Pegel in jedem der Zeitsteuerdiagramme der Fig. 3
den "Aus"-Zustand dar, während das Signal mit niedrigem Pegel den "Ein"-Zustand des zugehörigen Verstärkers andeutet.
Man erkennt daraus, daß wegen des !Comparators 132 die vorhergehende
Stufe beginnt abzuschalten, bevor jede nachfolgende Stufe der Schaltkreise 114 vollständig eingeschaltet ist.
Für das speziell dargestellte System wird mit dieser Verschiebung etwa eine 3db-Verringerung bezogen auf voll eingeschaltete
Signale bei beiden Stufen geschaffen. Hierdurch ergibt sich ein noch besser gleitender Übergang des Klanges von einem
Lautsprecher auf den nächsten.
Die Figur 2b zeigt einen zweiten Abschnitt der Schaltung der Fig. 2a, wobei erkennbar ist, daß die mit A bis H in Fig. 2a
bezeichneten Signale an den entsprechend.bezeichneten Leitungen der Fig. 2b wieder auftreten. Somit wird das vom Verstärker
130 abgegebene Signal auf einen schaltentenden Kreis 20Oa
gegeben, der aus einem Paar zusammengehöriger Festkörperschalter 202a und 202b besteht. Außerdem wird das Ausgangssignal
vom Verstärker 130 auf den Eingang eines schaltenden Kreises 200c gegeben. In ähnlicher Weise werden die Ausgänge
der Verstärker von den Schaltkreisen 114b bis 114d in entsprechender
Weise auf die Schalterkreise 200a-d gegeben. Aufgabe der Schalterkreise 200a-d ist es, die Reihenfolge
zu ordnen, in der die Steuersignale von den Verstärkern, wie Verstärker 130, den Verstärkerstufen mit veränderbarem
Verstärkungsfaktor 2O4a-h zugeleitet werden. Wie bei den vorher beschriebenen Abschnitten der Schaltung werden auch
hier nur beispielhaft die Verstärker 204a und 204b im einzelnen
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beschrieben, da die übrigen Verstärkerstufen funktionsmäßig identisch sind.
Die Verstärkerstufen 204a-204h weisen sämtlich einen spannungsgesteuerten
Verstärker 206 und zugehörige Vorspannschaltkreiselemente
auf, sowie einen Pufferverstärker 208 mit Einheitsverstärkung. Der Verstärker 206 kann ein CA3O6O oder CA3O8O
sein, der unter dieser Bezeichnung von der RCA hergestellt
wird, oder ein anderes, entsprechendes Bauelement. Das Signal vom Verstärker, z. B. dem Verstärker 130 aus der Fig. 2a,
von den Schaltkreisen 114a-d, ist auf die Steuerleitung des
zugehörigen Verstärkers 206 geleitet. Man erkennt so, daß auf diese Weise die 16 Spannungsstufen vom Ausgang des Verstärkers
130 die Arbeitsweise des Verstärkers 206 und damit dessen
Ausgangssignal steuern und schließlich auch das Ausgangssignal des Verstärkers 208, so daß dieses praktisch vom Aus-Zustand
bis zum vollen Einschalt—Zustand reicht. Man strebt jedoch an,
daß der Verstärker 206 nicht vollständig abgeschaltet wird, da mit einem vollen Ausschalt-Zustand eine anfängliche Verzögerung
verbunden ist. Wie bereits an früherer Stelle angedeutet, kann durch richtige Einstellung der Stellwiderstände
128 und 129 (Fig. 2a) für diese Bedingung Sorge getragen werden. Außerdem sorgt ein Potentiometer 210 (Fig.2b) für
die Abstandseinstellung des Verstärkers 206.
Audio-Eingangs-Signale werden jeder Verstärkerstufe 2O4a-2O4h
von den Eingängen 1 und 2 zugeführt. Die; Darstellung zeigt nur zwei Eingangs-Signale, doch versteht es sich, daß jede Zahl
von Eingängen verwendet werden kann. Offensichtlich können 8 Eingangs-Signale direkt in die entsprechenden Verstärkerstufen
eingegeben werden. Wenn mehr Eingangssignale gewünscht
werden, dann kann man einen gewöhnlichen Mischer-Schaltkreis
verwenden. Es ist aber auch möglich, was später noch beschrieben wird, die vorliegende Erfindung als Mischeinrichtung selbst
einzusetzen.
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In diesem Zusammenhang läßt sich die Wirkungsweise der Schalterkreise 2OOa-d besser verstehen. Beim Schalterkreis 20Oa
verbindet die Schieberstange der Schalter 202a und 202b die Steuerleitung vom Schaltkreis 114a-114d zu den Steuerleitungen
der Verstärker 206. Werden die Schalterkreise 2OOa-2OOd betätigt,
dann werden die Steuersignale von den Schaltkreisen 114a-d
zu unterschiedlichen Verstärkerstufen 2O4a-h durchverbunden. Auf diese Weise kann die Reihenfolge, in der die jeweiligen
Audiokanäle zu und ab geschaltet werden, geändert werden. In Verbindung mit der übrigen Schaltungsanordnung kann man damit
eine Vorwärtsdrehung, eine Rückwärtsdrehung und eine Drehung in Form einer Achterfigur innerhalb einer einzigen Ebene
wählen. Für bestimmte Arten des Materials jedoch, wie etwa monophones Material, ist es wünschenswert, die Schalter in
einer solchen Stellung anzubringen, daß die Kanäle in Opposition zueinander festgelegt sind. Ein Beispiel für eine in
Opposition festgelegte Anordnung wäre, wenn der Steuerleitungsausgang der Schaltung 104a auf die Steuerleitungen der Schaltungen
204a und 204g gegeben wird, der Steuerleitungsausgang des
Schaltkreises 104b auf die Steuerleitungen der Schaltkreise 204a und 204h kommt, das Steuerausgangssignal der Schaltung
104c auf die Steuerleitung der Schaltkreise 204c und 2O4e gegeben wird, und der Steuerausgang des Schaltkreises 104d
zur Steuerleitung der Schaltungen 2O4d und 2O4f geführt wird.
Andere äquivalente Anordnungen sind ebenfalls möglich.
Wie früher bemerkt, sind die in Fig. 2b "dargestellten
Verstärkerstufen 2O4a-h dazu geeignet, eine Vielzahl von
Audiobewegungen in einer einzigen Ebene hervorzubringen. Mit der Erfindung ist jedoch auch die Bewegung des Klangs
in der dritten Dimension möglich, wofür die Schaltungsanordnung der Fig. 2c verwendet wird, zusammen mit derjenigen aus
der Fig. 2b. Die Verbindungen zwischen den Schaltungen der Fig. 2b und der Fig. 2c erfolgen mit Hilfe der Leitungen, die
mit den Buchstaben J-U bezeichnet sind.
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Eine Anzahl von Verstärkerstufen, die in zwei Gruppen angeordnet
und mit den Ziffern 22Oa-h und 23Oa-h bezeichnet sind,
sorgen für eine Verschiebung der ebenen Wiedergaben der Klänge, was dann zu einer dreidimensionalen Bewegung führt.
Jede der Verstärkerstufen 22Oa-h und 23Oa-h ist funktionsmäßig
identisch mit den Verstärkerstufen 204, wobei jedoch weder der Pufferverstärker 208 noch der Widerstand 211 vorhanden
sind. Das Ausgangssignal von jeder Stufe 22Oa-h und 23Oa-h wird somit unmittelbar von den darin enthaltenen
Verstärkern 206 abgenommen.
Die Verstärkerstufen 220a-h und 23Oa-h werden jedoch unabhängig
von den Verstärkerstufen 2O4a-h taktgesteuert. Für diesen Zweck ist ein zweiter Taktschaltkreis 240 und ein
dritter Taktschaltkreis 241 vorhanden, die in der Fig. 2b dargestellt sind. Jeder dieser Taktkreise setzt sich aus
Schaltkreisbauteilen zusammen, die praktisch mit denen des Taktkreises 100 (Fig. 2a) identisch sind, wobei sie auch
innerhalb desselben Frequenzbereiches arbeiten, wenngleich die Frequenz exakt gesehen vorzugsweise unterschiedlich ist.
Man sieht, daß auch bei den Taktabschaltungen 240 und 241 eine externe Taktleitung 106 und eine Taktwahlleitung
108 vorgesehen sind, wie sie auch zur Taktschaltung 100 führen.
Auch vergleichbar mit der Schaltung der Fig. 2a ist, daß die Taktsignale vom Schaltkreis 240 auf ein Paar von Steuersignalschaltungen
242 und 244 gegeben wird, die ihrerseits wieder der Taktsteuerschaltung 114a der Fig. 2a gleich sind.
Außerdem werden die Taktsignale von der Schaltung 241 zu einem weiteren Paar von Steuersignalschaltungen 243 und 245
geleitet, die als leere Blöcke dargestellt sind, weil sie identisch funktionieren, wie die Schaltungen 242 bis 245.
Die von den Schaltungen 242 bis 245 hervorgebrachten Steuersignale
werden durch die Schalterkreise 246 und 248 beeinflusst, von denen jeder funktionsmäßig identisch mit dem
Schaltkreis 208 ist. In den meisten Fällen, bei denen zwei
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Taktschaltungen und vier Steuersignale in Verbindung mit den
Verstärkern 22Oa-h und 23Oa-h verwendet werden, ist es nicht
erforderlich, die Schalterkreise 246 und 248 einzusetzen. Vielmehr bevorzugt man, den Ausgang der Schaltung 242 unmittelbar
mit der Leitung R, der Schaltung 244 mit der Leitung S, der Schaltung 243 mit der Leitung T und der Schaltung 245
mit der Leitung U zu verbinden. Läßt man jedoch die Taktschaltung 241 und die Steuersignalkreise 243 und 245 weg,
dann können die Schalterkreise 246 und 248 wünschenswert sein, und die Ausgänge der Schaltkreise 242 und 244 sind dann
auf jeweils einen Eingang eines jeden Schalterkreises geführt.
Die Steuersignale, die dann auf die Leitungen R, S, T und U abgegeben werden, gelangen dann auf die zugehörigen spannungsgesteuerten
Verstärker 22Oa-h und 23Oa-h (Fig. 2c), wo sie praktisch dieselbe Funktion hervorrufen, wie dies in
Verbindung mit dem Verstärker 204a bereits beschrieben wurde. Die Signale von den Verstärkern 22Oa-h und 23Oa-h werden
dann in Verstärkerstufen 26Oa-h gemischt. Jede Verstärkerstufe
enthält einen Verstärker 262, der mit Einheitsverstärkung arbeitet, was durch den Widerstand 264 und den Stellwiderstand
266 bestimmt wird, die beide nominell 10 Κ£Ί_ haben.
Man bemerke, daß die Eingänge zu den Verstärkerstufen 26Oa-h von den verschiedenen Signalen von den Verstärkerstufen
22Oa-h abgeleitet werden. Zum Beispiel erhält der Verstärker 262 die Eingangssignale von der Verstärkerstufe 23Oa und
der Verstärkerstufe 22Oe. :
Die Anordnung, durch die die Ausgangssignale von den Verstärkerstufen
22Oa-h und 23Oa-h ausgewählt werden, damit sie in den Verstärkerstufen 26Oa-h gemischt werden, ist bedeutsam
für die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung. Der Fachmann erkennt aus der vorangehenden Beschreibung, daß, wenn
es gewünscht wird, dem Hörer ein Audiosignal zu vermitteln, das scheinbar von einem Punkt in der Mitte zwischen zwei
Lautsprechern kommt, ein Signal, das um eine Stufe kleiner als "voll Ein"(oder wie früher gesagt, etwa 3 db kleiner) ist,
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dem Verstärker zugeführt wird, der jeden der beiden Lautsprecher treibt. Dies wird nachfolgend als praktisch"voll Ein"
bezeichnet. Wenn es andererseits gewünscht wird, dem-Hörer den Eindruck zu vermitteln, als käme der Klang vom Ort eines
einzigen Lautsprechers, dann läßt nur derjenige Verstärker, der diesem Lautsprecher zugeordnet ist, ein Signal mit
"voll Ein"-Pegel passieren. Zwischenstufen dieser Extremwerte können verwendet werden, um dem Hörer den Eindruck zu vermitteln,
als käme der Klang von irgendeinem Punkt zwischen den Lautsprechern. Durch kontinuierliches oder nahezu kontinuierliches
Verändern der Signale zwischen "voll Ein" und "voll Aus" erhält der Hörer den Eindruck, als folge der Klang
einer nahezu unendlichen Variation dynamischer Muster. Es sei noch bemerkt, daß bei Betätigen der Rückstell-Leitung 118
jeder Steuersignalkreis zu eingestellt wird, daß sämtliche Verstärker praktisch "voll Ein"-Signal erhalten. Es versteht
sich weiter, daß nach den vorstehend gegebenen Lehren der Fachmann zahlreiche Veränderungen in der Schaltung vornehmen
kann, ohne daß dabei der Rahmen der Erfindung verlassen wird, da lediglich ein funktionales Äquivalent zu der beschriebenen
Schaltungsanordnung geschaffen wird.
Aufgrund der voranstehenden Beschreibung läßt sich die Anordnung der Mischverstärker verstehen. Zunächst versteht es
sich, daß die acht Ausgangskanäle an die.acht Lautsprecher a bis h, die die sechs Ebenen in den dre4 Dimensionen definieren,
verbunden sind (d. h. die^ Ecken eines Quaders) , wie dies in
der Fig. 4 gezeigt ist. Strebt man an, daß ein Audio-Signal scheinbar von einem Punkt in der Mitte zwischen zwei Lautsprechern
ausgeht, dann erhält jeder diesen beiden Lautsprechern zugeordnete Verstärker ein Signal praktisch von der
Stärke "voll Ein" von seiner zugehörigen Steuerschaltung.
Dehnt man dies auf drei Dimensionen aus, so kann man eine Ebene statisch mitten zwischen den acht Lautsprechern im
Raum definieren, in dem alle Leistungsverstärker ein Audiosignal mit praktisch voller Amplitude erhalten,indem einfach
die Rückstell-Leitung 118 betätigt wird. Bei der in Fig. 4
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dargestellten Anordnung wird damit praktisch die Ebene a'b'c'd' bestimmt, wenn jeder Ausgangswandler a-h ein volles Audiosignal erhält, da jedes Wandlerpaar a-e, b-f, c-g und d-h
ihre jeweiligen Signale praktisch mit voller Amplitude erhalten.
Man kann die Ebene a'b'c'd1 durch entsprechende Dämpfung der
Signale zu den Lautsprechern vertikal bis in die Ebenen abcd oder efgh verschieben. Das Nachobenschieben der Ebene
a'b'c'd1 erfolgt durch Abdämpfung der Signale zu den Lautsprechern e, f, g und h. Es kann jedoch wünschenswert sein,
der einen Ebene (z. B. abcd) eine etwas andere Information zu geben, als der anderen (efgh), und es kann weiterhin wünschenswert
sein, die einer jeden Ebene zugeleitet Information umzukehren. Das heißt, es kann wünschenswert sein, die Ebene
der Information, welche die oberste Ebene definiert, der unteren Ebene zuzuordnen und dabei gleichzeitig die Information, die
die untere Ebene definiert, entsprechend der oberen Ebene zuzuführen.
Um derartige Bewegungen von Audio-Signalen zu erreichen, muß jede Ebene von Audio-Signalen zwischen Ebenen der Wandler
unabhängig von den Bewegungen der anderen Ebene des Audiosignals "bewegt" werden können. Dies macht es erforderlich,
daß eine zweite "Informationsebene" definiert wird, z. B. die Ebene wxyz, die in der Fig. 4 dargestellt ist. Damit müssen
die Audio-Signale für jede Informationsebene jedem Wandler-Paar zugeführt werden, wobei die Signale für ;die obere Informationsebene
von anderen Verstärkern mit verstellbarem Verstärkungsfaktor gesteuert werden müssen, als die Signale, die für die
untere Informationsebene zugeführt werden. Man erkennt, daß die Signale, die die beiden Informationsebenen definieren,
an sämtliche acht Ausgangswandler gegeben werden müssen, jedoch mit unterschiedlichen Amplituden abhängig vom Ort des jeweiligen
Wandlers oder Lautsprechers. Zu diesem Zweck sind die Verstärker 22Oa-h und 23Oa-h vorhanden.
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Wie aus den Figuren 2b und 2c ersichtlich, wird mit den Verstärkerstufen
22Oa-b eine erste ("untere") Ebene der Information definiert, die auf einem Audioeingangskanal basiert,
während die Verstärkerstufen 23Oa-d eine zweite ("obere") Ebene der Information definieren, die auf denselben Audioeingang
basiert. In gleicher Weise definieren die Verstärkerstufen 22Oe-h eine erste ("obere") Ebene der Information,
basierend auf einem zweiten Audio-Eingang, während die Verstärkerstufen
23Öe-h eine zweite ("untere") Ebene der Information von dem zweiten Audioeingang definieren. Weil die
Steuersignalleitungen jeder Gruppe von unterschiedlichen Steuerschaltungen gesteuert werden, können die zwei Gruppen
spannungsgesteuerter Verstärkerstufen, die die beiden Informationsebenen
ergeben, getrennt gesteuert werden, so daß diese Informationsebenen unabhängig voneinander bewegt werden können.
Weil jedoch die 16 Ausgänge, die für die Festlegung der beiden
Informationsebenen benötigt werden, vorzugsweise zu acht endgültigen Ausgangssignalen gemischt werden, wird die Anordnung
von Mischverstärkern, wie sie in der Figur 2c gezeigt ist, verwendet. In Fig. 2c werden die Ausgänge der Verstärkerstufen
23Oa-d (welche die "obere" Ebene für diesen Audio-Informationskanal
definieren) mit den Ausgängen von den Verstärkerstufen 22Oe-h vermischt (welche die "untere" Ebene für den zweiten
Informationskanal definieren), was in den Mischverstärkerstufen
26Oa-b erfolgt. Gleichermaßen erfolgt das Mischen der Gruppen,
die die "unteren" Ebenen definieren, für ihre jeweiligen Kanäle (22Oa-d und 23Oe-h) in Verstärkern 26Oe-h. Auf diese
Weise werden beide Informationsebenen auf acht Ausgangskanäle gegeben, können jedoch trotzdem unabhängig voneinander bewegt
werden. Die Beschreibung bezog sich bisher auf eine Vertikalbewegung, doch versteht es sich, daß auch eine andere Orientierung
der Ebenen möglich ist. Auch bedeutet es für den Fachmann keine Beschränkung, daß nur zwei Informationsebenen beschrieben
wurden, weil er aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre in der
Lage ist, durch Erweitern der Schaltungsanordnung auch mehrere Informationsebenen zu schaffen.
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Unabhängig von der ursprünglichen Orientierung der Informationsebenen
können Schalterkreise 27Oa-h vorgesehen sein, um die Ausrichtung zu verändern. Die Schalterkreise 27Oa-h
sind funktionsmäßig identisch den Schalterkreisen 202a und können an die Ausgänge der Mischverstärkerstufen 26Oa-h
angeschlossen werden. Auf diese Weise kann die Orientierung der Informationsebenen beliebig erzielt werden, indem einfach
die Schalterkreise 27Oa-h betätigt werden. Eine Anordnung der Ausgangssignale, die sich als besonders gefällige dynamische
Muster erwiesen hat, wird durch zirkulierendes Drehen derjenigen Signale um 90 ° gegenüber der verbleibenden
Informationsebene erhalten, welche eine Ebene definieren. Dadurch kommen z. B. folgende Ausgangssignal-Paare zustande:
ah, dg, cf und be. Durch entsprechendes Steuern beider Bewegungen der Signale innerhalb einer einzigen Informationsebene
und außerdem Bewegen der gesamten Informationsebenen kann man beim Zuhörer den Eindruck erwecken, als hätten die
Signale ihren Ursprung außerhalb des durch die Lautsprecher be s t immten Räume s.
Bei einigen Anwendungsfällen der Erfindung ergeben die Signale,
die an den Ausgängen der Schalterkreise 27Oa-h abgegeben werden, Systemausgangssignale 28Oa-h und können als Eingänge für gewöhnliche
Leistungsverstärkereinrichtungen (nicht gezeigt) verwendet werden oder einem gewöhnlichen Mehrkanal-Aufzeichnungsgerät
(nicht dargestellt) zugeführt werden. In der Zeichnung sind acht Ausgänge dargestellt, doch versteht es
sich für den Fachmann, daß aufgrund der gegebenen Lehre die Zahl der Ausgänge auch noch vergrößert werden kann. Für die
meisten dreidimensionalen Räume reichen acht Audiosignalkanäle jedoch aus, um jede gewünschte Klangbewegung zu erzeugen.
Es kann jedoch bei besonders ungünstig geformten Räumen zweckmäßig sein, zusätzliche Kanäle vorzusehen.
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Die bisher beschriebene Schaltungsanordnung gibt bereits durch Kombination von Dreh- und geradlinigen Bewegungen
in einer einzigen Ebene mit einer ähnlichen Anordnung von Bewegungen in derselben Ebene die Möglichkeit zu vielerlei
Klangraumbewegungen- Für andere Anwendungsfälle jedoch können
noch komplexere Hör- oder Klangbewegungen wünschenswert sein. In diesem Zusammenhang ist die Fig. 2d zu verstehen, die
eine Schaltungsanordnung zeigt, mit der eine Bewegung der Audiosignale erreicht werden kann, die am besten mit dem
Begriff "kugelförmige Drehung" bezeichnet werden kann. Die Schaltung der Fig. 2d kann zur Schaltung der Figuren 2a-2c
an den Systemausgängen 28Oa-h hinzugefügt werden und ist aus dem Grunde als Zusatzeinrichtung zu betrachten. Die Schaltung
für die kugelförmige Drehung gemäß Fig. 2d weist acht Gruppen von Verstärkerstufen mit variablem Verstärkungsfaktor auf,
wobei vier Verstärkerstufen in jeder Gruppe zusammengefaßt
sind. Diese 32 Verstärkerstufen sind mit den Bezugszeichen 282a-d, 284a-d bis zu 296a-d gekennzeichnet. Die einzelnen
Verstärkerstufen mit variablem Verstärkungsfaktor sind den Verstärkerstufen 22Oa-h und 23Oa-h gleich.
Die Ausgänge der Verstärkerstufen werden in Gruppen aus
vier Verstärkerstufen zusammengefaßt, indem sie in acht
Mischverstärkerstufen 298a-h gemischt werden. Alle Mischverstärkerstufen sind der dargestellten Verstärkerstufe 298a
gleich, welche einen Operationsverstärker 300, einen verstellbaren Rückführwiderstand 302 und einen Verstärkereinstellwiderstand
304 enthält. Der Widerstand 302 ist in solchem Maße veränderbar, daß die Verstärkungen der einzelnen
Stufen aufeinander abgeglichen werden können, vorzugsweise nahe oder im Punkt des Verstärkungsfaktors 1,
wenngleich brauchbare Ergebnisse über einen weiten Verstärkungsbereich erzielt werden können. Die Mischverstärker
298a-h erzeugen dann Systemausgänge auf den Ausgangsklemmen 3O6a-h, die in derselben Weise verwendet werden können, wie
die Ausgänge 28Oa-h.
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Um die richtigen Auswirkungen zu erzielen, müssen die Verstärker 282 bis 296 mit variablem Verstärkungsfaktor in einer
Weise gesteuert werden, die praktisch identisch ist mit der Steuerung der Verstärker 2O4a-h. Es werden deshalb ein
weiterer Taktsteuerkreis (nicht gezeigt) und eine Vielzahl von Steuersignalkreisen (ebenfalls nicht gezeigt) vorgesehen.
In der einfachsten Form wird ein einziger Taktschaltkreis in Verbindung mit vier Steuersignalkreisen verwendet,
die untereinander so verbunden sind, wie es bei den Schaltkreisen 114a-d ausgeführt ist. Es können aber auch zwei
Taktkreise vorgesehen sein, die jeweils vier Steuersignalkreis (oder ein Ganzes von acht) treiben. Die acht Steuersignalkreise
haben acht Steuerausgangsleitungen, die mit C1-C8 in der Fig. 2d bezeichnet sind. Es sei erwähnt, daß
auch andere Anordnungen von Taktkreisen, die andere Verstärkergruppen treiben, vorteilhaft eingesetzt werden können, um
noch wiederum andere Wirkungen in einer Weise ähnlich der Taktschaltkreise 240 und 241 zu erzielen.
Um die Wirkung der kugelförmigen Drehung mit einer Schaltung nach Fig. 2d zu erhalten, ist die Anordnung der Steuerleitungen
in acht Gruppen von Verstärkerstufen zusammen mit der Auswahl der Ausgänge der Verstärker mit variablem
Verstärkungsfaktor, die in den Mischverstärkerstufen kombiniert werden, besonders wichtig. Wie in der Zeichnung dargestellt,
sind die Steuerleitungen C1-C4 und C5-C8 in den beiden
Hälften der Figuren 2d periodisch wiederkehrend. Es wird dann das Ausgangssignal des ersten Verstärkers (z.B. 282a,
284a,286a,288a) jeder Gruppe in einem einzigen Verstärker
(z. B. Verstärker 298a) gemischt. Durch richtige Steuerung der Signale auf den Steuerleitungen C1-C8 lassen sich unter
Bezug auf Fig. 4 die auf den Leitung 28Oa-h erzeugten Signale in einer Drehung um die Ebenen abfe und dcgh "bewegen" oder
auch in jeder anderen Paarung von parallelen Ebenen, abhängig vom Zustand der Schalter 27Oa-h. Durch richtiges Modulieren
der Amplituden der Audiosignale über die Leitungen C1-C8 kann man dem Hörer den Eindruck vermitteln, als entsprängen
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die Hörsignale Punkten außerhalb des durch die acht Raumecken definierten Raumes, so daß die Bewegung des Klanges
um die parallelen Ebenen dem Hörer den Eindruck gibt, als drehe sich eine Kugel um eine Achse durch die Mittelpunkte
der Ebenen. Offensichtlich ermöglicht die Modulation der Amplituden der Audiosignale in dieser Weise eine scheinbar
unendliche Variation, womit eine scheinbar unendliche
Kopierung von Bewegungen und zugehörigen musikalischen Effekten geschaffen und vom Hörer erfahren wird, wobei diese
Effekte statisch oder auch dynamisch sein können.
Um die Mustervielfalt, die mit der Schaltungsanordnung nach
den Figuren 2a-d erzielt werden kann, noch zu erweitern, können die externen Taktleitungen 106 durch externe Quellen
getrieben werden, beispielsweise eine automatische Folgeschaltung
oder einen Mikroprozessor, wodurch die Geschwindigkeit, mit der die Muster sich ändern, abhängig von den
Schwankungen der Eingangswerte, geändert wird, wofür man
z. B. eine Tastatur, ein vorgegebenes Programm, einen
Zufallsfunktionsgenerator oder Musik selbst einsetzen kann.
Von besonderem Interesse ist die Technik, mit der ausgewählte Eigenschaften der Audio-Eingangssignale erfaßt werden und
mit der in Übereinstimmung mit diesen ausgewählten Eigenschaften
die mit Hilfe der Erfindung hervorgerufenen Folgen geändert werden. So kann es beispielsweise wünschenswert
sein, die/Klangmuster in Übereinstimmung mit den Haupttakten
des Äudioeingangs zu verändern oder auch abhängig vom Tempo oder der Stärke eines bestimmten Instrumentes.
Bei bestimmten Anwendungsfällen, wie bei Aufzeichnungen im
Studio, kann es angestrebt werden, das eine oder andere Instrument oder einen Vokalisten herauszuheben und diesen
herausgehobenen Eingang anders als die übrigen Bewegungen, die von den restlichen Instrumental- und Vokal-Eingängen
stammen, zu bewegen. Für derartige komplexe Bewegungen kann
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eine programmierbare automatische Folgesteuereinrichtung (nicht gezeigt) in Verbindung mit der erfindungsgemäßen
Schaltung verwendet werden, um die unterschiedlichen Bewegungen der einzelnen Audioeingänge zu steuern. Wie bereits
erwähnt wurde, läßt sich das in den Figuren 2a bis 2d gezeigte Ausführungsbeispiel auf einfache Weise erweitern, damit eine
große Anzahl von Audio-Eingangssignalen zugelassen werden kann. In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, erheblich
unterschiedliche Kreise von besonderen Kategorien von Signalen zu erhalten und diese Signale dann mit weiteren
Signalen zu mischen, wozu eine Anordnung von Mischverstärkern ähnlich den in den Figuren 2c oder 2d gezeigten, verwendet
wird. So möchte man beispielsweise manchmal bei einem bestimmten Stück mit Ausnahme der Vokalstimme, die am Ort
feststehen soll, die gesamten übrigen Klänge bewegen. Dies läßt sich dadurch erzielen, daß der Vokaleingang isoliert
wird und die Ausgangsamplituden für dieses Signal konstant gehalten werden, während die übrigen Signale in der oben beschriebenen
Weise verarbeitet werden. Daraus wird deutlich, daß die erfindungsgemäße Einrichtung sowohl für Live-Wiedergabe
als auch für Studioaufzeichnung und -wiedergabe Anwendung
finden kann.
Für die Folgesteuerung kann auch eine mit Mikroprozessor arbeitende Steuerschaltung eingesetzt werden. Eine derartige
Vorrichtung gibt die Möglichkeit, eine große Anzahl von Audioeingängen unabhängig zu steuern, wobei dann in Verbindung
mit geeigneten Mischschaltkreisen jedes einzelne Signal mit Hilfe des beschriebenen Schaltungssystems gedreht
oder in sonstiger Weise bearbeitet werden kann. Bei einem solchen System sollte jeder Audio-Eingang mit einem eigenen
Zeittakt- und Steuer-Schaltkreis versehen werden und auch eigene Verstärkerstufen mit variablem Verstärkungsfaktor
haben, wobei dann die Ausgänge in der oben beschriebenen Weise vermischt werden. In Abwandlung können die Zeittaktsignale
von einem Mikroprozessor-Taktgeber abgeleitet werden. Auch eine Tastatur oder eine andere handgesteuerte
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Eingabevorrichtung kann dazu verwendet werden, andere Folgen einzugeben und dabei veränderte Klangmuster hervorzubringen.
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Claims (13)
1. Einrichtung zur mehrdimensionalen Signalverteilung
mit Eingangsmitteln zur Aufnahme von Eingangssignalen von wenigstens einer Signalquelle und Ausgangs- —--.
mitteln-/—die—A-ttsg-aTPg^Big"hale an eine Mehrzahl von Wandlern
abgeben, die in einem mehrdimensionalen Raum angeordnet sind, da durch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale
wenigstens zwei informatrönsebenen bestimmen,
daß eine Taktgebereinrichtung (10) eine Impulskette erzeugt, daß Steuersignaleinrichtungen abhängig von der Impulskette
Steuersignale abgeben, die durch den Zählzustand von Zähieinrichtungen bestimmt sind, und daß variable Verstärkereinrichtungen
in Abhängigkeit von den Steuersignalen und den Eingangsmitteln an die Ausgangsmittel solche Signale
abgeben, die als sich durch den Raum bewegend empfunden werden.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die variablen Verstärkereinrichtungen sich
zusammensetzen aus Ebenenverschiebungsverstärkern und Drehung erzeugenden Verstärkern, von denen die ersteren
ihre Ausgangssignale einer ersten Teilgruppe der Wandler und die zweiten ihre Ausgangssignale einer zweiten Teilgruppe
der Wandler zuführen, so daß die Wandler aus den Signalen eine erste und eine zweite Informationsebene schaffen.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähler in Ebenenverschiebungszähler
und Dreherzeugungszähler unterteilt sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Taktgebereinrichtung unterteilt ist in einen ersten Taktgeber, der seine Impulskette dem Ebenenverschiebungszähler,
und einen zweiten Taktgeber, der seine Impulskette dem Dreherzeugungszähler zuleitet.
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5. Einrichtung nach'einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtungen mehrere Zählstufen aufweisen und jede Stufe zur Steuerung eines bestimmten
Abschnitts der variablen Verstärkereinrichtungen dient und daß eine erste Zähl stufe eine zweite Zählstufe zum Zählen
veranlasst, sobald die erste Zählstufe einen vorbestimmten Stand erreicht.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtungen mehrere
Zählerstufen aufweisen und die erste Zählerstufe die zweite Zählerstufe zum Zählen veranlasst, wenn die erste Zählerstufe
einen dritten vorbestimmten Zustand erreicht, wobei dieser dritte Zustand zwischen dem ersten Zählzustand und einem
zweiten Zählzustand liegt.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignalmittel eine
Spanne von Ein/Aus-Signalen zuführt und die variablen Verstärkereinrichtungen auf diese Ein/Aus-Signale ansprechen.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn, ichnet, daß die variablen Verstärkereinrichtungen
das Eingangssignal auf einen Größenwert verstärken, der von den Steuersignaleinrichtungen bestimmt ist, um die
Informationsebenen zu verschieben.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsmittel zur Festlegung
der ersten Informationsebene in einem dreidimensionalen Raum angeordnet sind.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge-kennzeichnet, daß die Ausgangsmittel acht Ausgangssignale
an eine gleiche Zahl von Ausgangseinrichtungen abgeben zur Verteilung der Ausgangs.signale im dreidimensionalen
Raum und daß die Steuersignaleinrichtungen die Verstärkung
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der Eingangssignale durch Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor
derart variieren, daß die Informationsebenen nach vorbestimmten Mustern bewegt werden.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Informationsebene unabhängig von der zweiten Informationsebene bewegbar ist.
12.... Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker mit variablem
Verstärkungsfaktor derart durch die Steuersi-gnaleinrichtungen
steuerbar sind, daß die Ausgangssignale in einem kugei£öjrmigen
Raum rotieren.
13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die abgegebenen
Signale Audiosignale sind.
9 09821/D770
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