DE68927036T2

DE68927036T2 - Toneffekt-System

Info

Publication number: DE68927036T2
Application number: DE68927036T
Authority: DE
Inventors: Kazuyasu Intellectual Pr Sakai; Akira Intellectual Prop Sasaki; Katsuyoshi Intellectual Suzuki
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba AVE Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba AVE Co Ltd
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1989-10-31
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2009-11-01
Also published as: DE68927036D1; EP0367569A3; EP0367569B1; US5065432A; JP2522529B2; KR900006909A; EP0367569A2; JPH02121500A; KR930004932B1

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Audiosignalverarbeitungseinrichtung und insbesondere ein Klangeffektsystem, das durch eine Audiosignalverarbeitungseinrichtung verwirklicht ist, die ein Klangfeld entsprechend einer Originalklangquelle formt, indem ein Audiosignal eine Klangeffekt- Verarbeitung erfährt. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Audiosignalverarbeitungseinrichtung, die eine Audiosignaleingabeeinrichtung und eine Videosignaleingabeeinrichtung aufweist, um Audiosignale gemäß dem Ergebnis einer Videosignalanalyse zu verarbeiten, der das Videoeingabesignal unterzogen wird.
Im Bereich der Audiogeräte fanden in den letzten Jahren viele bemerkenswerte technische Entwicklungen statt. Beispielsweise haben stereophone Systeme breite Anwendung bei den Audiogeräten gefunden. Zum Verarbeiten von Audiosignalen werden auch häufig digitale Systeme verwendet. Diese Systeme bewirken, daß der wiedergegebene Klang dem Originalklang ähnlicher ist.
Weiterhin wurde in den letzten Jahren lebhaft eine Klangeffekt-Verarbeitungseinrichtung gefordert, die ein besonders wiedergegebenes Klangfeld gemäß der Vorliebe des Hörers erzeugen kann, indem ein Audioquellsignal, z. B. ein Musiksignal, verarbeitet wird.
Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Audiosignalverarbeitungseinrichtung zum Erzeugen eines besonderen Wiedergabeklangfelds. In Fig. 1 empfängt ein Audiosignaleingabeanschluß 101 ein Audiosignal. Das Audiosignal wird von einem CD-Spieler (CD = Compact Disc), einem Bandgerät, einem VTR (VTR = Video Tape Recorder, Videorecorder), einem LD-Spieler (LD = Laser Disc) usw. zugeführt. Das Audiosignal wird über ein Tiefpaßfilter 102 (im weiteren mit LPF bezeichnet, LPF = Low Pass Filter) an einen Analog-Digital-Umsetzer 103 (im weiteren als A/D-Umsetzer bezeichnet) angelegt. Das LPF 102 entfernt unerwünschte Hochfrequenzanteile (im weiteren als HF oder HF-Anteile bezeichnet) aus dem Audiosignal. Das aus dem LPF 102 ausgegebene Audiosignal ist analog. Der A/D-Umsetzer 103 setzt das analoge Audiosignal in ein digitales Audiosignal um.
Das digitale Signal wird an einen Klangeffektprozessor 104 angelegt. Der Klangeffektprozessor 104 erzeugt durch Verarbeiten des Digitalsignals eine Anzahl Hallsignale, beispielsweise zwei Hallsignale. Die derart erzeugten Hallsignale entsprechen nahezu den Hallsignalen in einem Konzertsaal oder anderen Klangfeldern. Der Klangeffektprozessor 104 ist im allgemeinen z. B. aus Verzögerern, Addierern, Multiplizierern und ähnlichen Teilen aufgebaut.
Digital-Analog-Umsetzer 105 und 106 (im weiteren als D/A-Umsetzer bezeichnet) setzen die Hallsignale in analoge Hallsignale um. Die analogen Hallsignale werden über die LPF 107 und 108 an die Verstärker 109 und 110 angelegt. Die LPF 107 und 108 entfernen unerwünschte HF-Anteile aus den analogen Hallsignalen. Die Verstärker 109 und 110 verstärken die Hallsignale und speisen sie dann in die Lautsprecher 111 und 112 ein.
Fig. 1 zeigt zur Vereinfachung nur einen Kanal der Audiosignalverarbeitungseinrichtung. Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung enthält jedoch im allgemeinen zwei Kanäle zum Verarbeiten stereophoner Signale. Vorne links und rechts und hinten links und rechts sind dabei vier Lautsprechersätze angeordnet. Die Lautsprecher erzeugen entsprechend der Hallsignale einen besonderen Klangeffekt.
Kurz gesagt führt der Klangeffektprozessor 104 in diesem Umgebungs system verschiedene Signalverarbeitungsschritte mit den zweikanalig eingegebenen Audiosignalen durch und gibt vier Klangkanäle aus, die ein Klangfeld bilden, das die Hörer umgibt. Dadurch können die Hörer den Klang so hören, als wären sie tatsächlich in einem Konzertsaal oder in einem Sportstadion.
Erzeugt der Klangeffektprozessor 104 eine Atmosphäre, die beispielsweise einem Konzertsaal gleicht, so gibt er 1 bis 2 Sekunden Hall ab. Dieser Hall wird jedoch nicht nur für Musik erzeugt, sondern z. B. auch dann, wenn ein Ansager oder ein Conferencier (im weiteren als M.C. bezeichnet, M.C. Master of Ceremony) spricht. Dies erzeugt eine Schwierigkeit, da der Hall unnatürlich und die Ansage des M.C. schwer zu verstehen ist.
Erzeugt der Klangeffektprozessor 104 den Klang eines Sportstadions, so gibt er beispielsweise ein Echo von einigen hundert Millisekunden (ms) ab. Dieses Echo wird jedoch nicht nur für die Anfeuerungsrufe des Publikums erzeugt, sondern auch den Ansager- bzw. Kommentatorstimmen hinzugefügt, und es entsteht das gleiche Problem wie oben.
EP-A-0 276 948 offenbart eine Audiosignalverarbeitungseinrichtung, geeignet zum Verarbeiten von Audiosignalen, umfassend: eine Audiosignaleingabeeinrichtung, in die die Audiosignale eingegeben werden, eine Klangeffekt-Verarbeitungseinrichtung, die die eingegebenen Audiosignale einer vorgeschriebenen Klangeffektverarbeitung unterwirft und ein Ergebnisaudiosignal ausgibt, und Audiosignalausgabeeinrichtungen zum Ausgeben des Ergebnisaudiosignals, in dem zusammen mit dem eingegebenen Audiosignal Klangfeldinformation übertragen oder gespeichert wird, und die Klangeffektverarbeitung aufgrund der Klangfeldinformation gesteuert wird.
US-A-4,694,497 offenbart eine Audiosignalverarbeitungseinrichtung, geeignet zum Verarbeiten von Audiosignalen, umfassend: eine Audiosignaleingabeeinrichtung, in die die Audiosignale eingegeben werden, eine Klangeffekt-Verarbeitungseinrichtung, die die eingegebenen Audiosignale einer vorgeschriebenen Klangeffektverarbeitung unterwirft und ein Ergebnisaudiosignal ausgibt, und Audiosignalausgabeeinrichtungen zum Ausgeben des Ergebnisaudiosignals. Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung enthält ferner Vorrichtungen zum Unterscheiden zwischen Musik- uns Sprachsignalen. Sie ändert die Klangeffektverarbeitung aufgrund dieser Unterscheidung.
Erfindungsgemäß wird eine Audiosignalverarbeitungseinrichtung bereitgestellt, geeignet zum Verarbeiten von Audiosignalen, umfassend:
eine Audiosignal-Eingabeeinrichtung, in die die Audiosignale eingegeben werden, eine Videosignal-Eingabeeinrichtung, in die Videosignale eingegeben werden, eine Klangeffekt-Verarbeitungseinrichtung, die die eingegebenen Audiosignale gemäß eines vorgeschriebenen Klangeffekts verarbeitet und ein erzeugtes Audiosignal ausgibt, und eine Audiosignal- Ausgabeeinrichtung, geeignet zum Ausgeben des erzeugten Audiosignals, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ferner enthält
(i) eine Videosignal-Analyseeinrichtung, umfassend:
eine Niederfrequenz-Abtrenneinrichtung, die Niederfrequenzsignale aus dem Luminanzsignal abtrennt, das in den Videosignalen enthalten ist;
eine erste Signalpegel-Erkennungseinrichtung, die den Pegel der Niederfrequenzsignale bestimmt, die von der Niederfreguenz-Abtrenneinrichtung abgetrennt wurden, und ein erstes Pegelerfassungssignal abgibt;
eine Hochfrequenzanteil-Abtrenneinrichtung, die hochfrequente Signalanteile aus dem Luminanzsignal abtrennt und ein zweites Pegelerfassungssignal abgibt;
eine zweite Signalpegel-Erkennungseinrichtung, die den Pegel der hochfrequenten Signalanteile bestimmt, den die Hochfrequenzanteil-Abtrenneinrichtung abtrennt, und ein zweites Pegelerfassungssignal abgibt; und
eine Signalpegel-Vergleichseinrichtung, die die ersten und zweiten Pegelerfassungssignale vergleicht und als Ausgangssteuersignal das Ergebnis des Vergleichs ausgibt; und
(ii) eine Steuereinrichtung, die die Klangeffekt-Verarbeitungseinrichtung steuert, um die Klangeffektverarbeitung abhängig vom Steuersignal der Videosignal-Analyseeinrichtung bestmöglich zu gestalten.
Zum besseren Verständnis der Erfindung und vieler ihrer Vorzüge wird nun beispielhaft Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen.
Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm des Aufbaus einer herkömmlichen Audiosignalverarbeitungseinrichtung;
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Audiosignalverarbeitungseinrichtung;
Fig. 3 ein Blockdiagramm mit Einzelheiten einer Audiosignal-Analyseeinrichtung nach Fig. 2;
Fig. 4 ein Blockdiagramm mit Einzelheiten eines Pegeleinstellers nach Fig. 3;
Fig. 5 ein Blockdiagramm mit einem weiteren Beispiel für einen Pegeleinsteller;
Fig. 6 ein Blockdiagramm mit Einzelheiten eines LF(Niederfrequenz, LF = Low Frequency)-Pegelerfassers nach Fig. 3;
Fig. 7 und Fig. 8 Frequenzgangkurven der Audiosignale zum Erklären der Arbeitsweise des LF-Pegelerfassers;
Fig. 9 ein Blockdiagramm mit einem weiteren Beispiel für einen LF-Pegelerfasser;
Fig. 10 ein Diagramm mit Einzelheiten eines LF/HF-Pegelschwankungserfassers nach Fig. 3;
Fig. 11 bis 14 Pegeldiagramme von Audiosignalen in Abhängigkeit von der Zeit, um die Arbeitsweise der LF/IIF-Pegelschwankungserfasser zu erklären;
Fig. 15 ein Blockdiagramm mit Einzelheiten eines L-R- Pegelerfassers nach Fig. 3;
Fig. 16 und 17 Pegeldiagramme von zeitabhängigen Audiosignalen, um die Arbeitsweise des L-R-Pegelerfassers zu erklären;
Fig. 18 ein Blockdiagramm mit einem weiteren Beispiel für einen LF/HF-Pegelschwankungserfasser;
Fig. 19 und 20 Frequenzgangkurven von Audiosignalen zum Erklären der Arbeitsweise der LF/HF-Pegelschwankungserfasser nach Fig. 18;
Fig. 21 und 22 Blockdiagramme mit Abwandlungen der LF/HF-Pegelschwankungserfasser nach Fig. 18;
Fig. 23 ein Blockdiagramm mit Einzelheiten eines Erfassungssignalprozessors nach Fig. 3;
Fig. 24 ein Kurvenverlaufsdiagramm zum Erklären der Arbeitsweise des Erfassungssignalprozessors;
Fig. 25 ein Blockdiagramm mit einem weiteren Beispiel für den Erfassungssignalprozessor;
Fig. 26 ein Blockdiagramm mit einer weiteren Anordnung eines Verstärkungseinstellers;
Fig. 27 ein Blockdiagramm mit einem weiteren Beispiel für einen Frequenzgangeinsteller;
Fig. 28 eine Zeitverlaufsdarstellung zum Erklären der Arbeitsweise des Verstärkungseinstellers;
Fig. 29 eine Zeitverlaufsdarstellung zum Erklären der Arbeitsweise des Verzögerungszeiteinstellers;
Fig. 30 ein schematisches Diagramm mit Einzelheiten einer Synchronisierschaltung;
Fig. 31 und 32 Zeitverlaufsdarstellungen zum Erklären der Arbeitsweise der Synchronisierschaltung;
Fig. 33 ein Blockdiagramm mit einem weiteren Beispiel für die Synchronisierschaltung;
Fig. 34 eine Zeitverlaufsdarstellung zum Erklären der Arbeitsweise der Synchronisierschaltung nach Fig. 33;
Fig. 35 ein schematisches Diagramm mit noch einem weiteren Beispiel für die Synchronisierschaltung;
Fig. 36 eine Zeitverlaufsdarstellung zum Erklären der Arbeitsweise der Synchronisierschaltung nach Fig. 35;
Fig. 37 ein Flußdiagramm, das die Verarbeitungsweise eines Hauptmikrocomputers nach Fig. 2 darstellt;
Fig. 38 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Audiosignalverarbeitungseinrichtung; und
Fig. 39 ein Blockdiagramm, das Einzelheiten eines Videoanalysators nach Fig. 38 darstellt.
In Fig. 1 verwendete Bezugszahlen oder -buchstaben werden zur Vereinfachung in den gesamten zeichnungen dazu benutzt, gleiche oder ähnliche Bauteile zu bezeichnen.
Fig. 38 zeigt den Aufbau der erfindungsgemäßen Audiosignalverarbeitungseinrichtung.
Die in diesem Diagramm dargestellte Audiosignalverarbeitungseinrichtung ist mit einem Analysator 194 versehen, der nicht nur Audiosignale, sondern auch Videosignale als Material zur Audiosignalanalyse verwendet. Fig. 39 zeigt Einzelheiten des Videosignalanalysators, der in den Analysator 194 aufgenommen ist.
Über den Videoeingangsanschluß 134 (siehe Fig. 38) wird ein Videosignal an den Analysator 194 angelegt. In Fig. 39 wird ein Luminanzsignal des Videosignals in ein erstes BPF 195 (BPF = Bandpaßfilter) im Analysator 194 eingegeben. Das erste BPF 195 läßt den LF-Anteil des Luminanzsignals passieren. Das Luminanzsignal wird auch in ein zweites BPF 196 eingegeben. Das zweite BPF 196 läßt den HF-Anteil des Luminanzsignals passieren. Die Integratoren 197 bzw. 198 erfassen die LF- bzw. HF-Anteile des Luminanzsignal-Videosignals, die das erste BPF 195 bzw. das zweite BPF 196 ausgibt, als Pegelsignale. Der Komparator 199 vergleicht die Pegelsignale miteinander.
Im allgemeinen sind Videosignale eines vergrößerten Objekts weniger hell und ziemlich gleichmäßig in der Farbe. Dagegen sind Videosignale von Objekten, die sich über einen weiten Bereich mit verschiedenen Dingen erstrecken, sehr hell und ungleichmäßig in der Farbe. Der Videosignalanalysator mit dem genannten Aufbau klassifiziert die Videosignale durch den Vergleich der LF- bzw. HF-Anteile des Luminanzsignals. Somit ändert die in dieser Ausführungsform dargestellte Audiosignalverarbeitungseinrichtung den Klangeffekt abhängig vom Videosignalanalysator.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm und zeigt den Aufbau der Audiosignalverarbeitungseinrichtung. Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach Fig. 2 besteht aus dem Audiosystem 113, dem Videosystem 114 und dem Steuersystem 115. In der Zeichnung ist ein einkanaliges Audiosystem als Audiosystem 113 dargestellt. Es können jedoch zweikanalige Audiosysteme vorhanden sein, die zusammenwirken, um ein stereophones Klangsystem zu bilden.

Das Audiosystem 113

Im Audiosystem 113 ist ein Audiosignal-Eingabeanschlußblock 116 zum Empfangen einer Anzahl Audiosignale von CD- Spielern, Bandgeräten, Videogeräten, LD-Spielern (LD = Laser Disc) usw. bereitgestellt. Der Audioeingangswähler 117 wählt eines dieser Audiosignale, die in den Audiosignal-Eingabeanschlußblock 116 eingegeben werden. Das Audiosignal, das den Audioeingangswähler 117 durchlaufen hat, wird auch an den Wähler 118 angelegt.
Der Wähler 118 wählt aus, ob das Audiosignal einer vorgeschriebenen Klangeffektverarbeitung unterworfen wird oder nicht, und zwar zusammen mit einem weiteren Wähler 126. Das Audiosignal, das keine Klangeffektverarbeitung erfährt, wird an einem ersten Ausgangsanschluß 118a des Wählers 118 ausgegeben. Das nicht zur Verarbeitung ausgewählte Audiosignal wird direkt in den Wähler 126 eingegeben, d. h. in einen ersten Eingangsanschluß 126a des Wählers 126. Dagegen wird das Audiosignal, das einer Klangeffektverarbeitung zu unterziehen ist, an einem zweiten Ausgangsanschluß 118b des Wählers 118 ausgegeben. Das derart ausgewählte Audiosignal wird über einen Klangeffektprozessor in einen zweiten Eingangsanschluß 126b des Wählers 126 eingegeben, wie im folgenden ausführlich beschrieben ist.
Das der Klangeffektverarbeitung zu unterwerfende Audiosignal wird über ein LPF 119 an einen A/D-Umsetzer 120 angelegt. Das LPF 119 entfernt die hochfrequenten Anteile des Audiosignals. Der A/D-Umsetzer 120 setzt das Audiosignal in ein Digitalsignal um. Das digitale Audiosignal wird in einen Klangeffektprozessor 121 eingegeben. Der Klangeffektprozessor 121 erzeugt ein Hallsignal, das dem Hall in Konzertsälen, Stadien usw. ähnlich ist. Die D/A-Umsetzer 122 bzw. 123 setzen das digitale Audiosignal und das Hallsignal in analoge Signale um. Diese analogen Signale werden an das LPF 124 und das LPF 125 angelegt. Die LPF 124 und 125 entfernen unerwünschte Hochfrequenzanteile.
Die analogen Audiosignale, die das LPF 124 ausgibt, werden über den Wähler 126 an einen Verstärker 127 angelegt. Der Verstärker 127 verstärkt die Audiosignale zum Ansteuern der Lautsprecher 129 an der Vorderseite, die über einen Ausgangsanschlußblock 128 angeschlossen sind.
Die analogen Audiosignale, die das LPF 125 ausgibt, werden an einen Verstärker 130 angelegt. Der Verstärker 130 verstärkt die Audiosignale zum Ansteuern der Lautsprecher 131 an der Rückseite, die über den Ausgangsanschlußblock 128 angeschlossen sind.
Die Audiosignale, die keine Klangeffektverarbeitung erfahren, werden lediglich über die Wähler 118 und 126 an den Verstärker 127 angelegt.
Zudem wird das Audiosignal, das der Wähler 126 ausgibt, über einen Audioausgangswähler 132 an einen zusätzlichen Audioausgangsanschlußblock 133 angelegt.

Das Videosystem 114

Das Videosystem 114 ist mit einem Videosignal-Eingabeanschlußblock 134 zum Empfangen einer Anzahl Videosignale von CD-Spielern, Videospielern, LD-Spielern (LD = Laser Disc) usw. versehen. Der Videoeingangswähler 135 wählt eines dieser in den Videosignal-Eingabeanschlußblock 134 eingegebenen Videosignale. Das Videosignal, das den Videoeingangswähler 135 durchläuft, wird an ein Videosichtgerät angelegt, z. B. einen Fernsehempfänger 137, und zwar über einen Videoausgangsanschlußblock 136 oder über einen Videoausgangswähler 138 und einen Videoausgangsanschlußblock 136.

Das Steuersystem 115

Das Steuersystem 115 ist mit einem Hauptmikrocomputer 139, einem Nebenmikrocomputer 142 und einem Analysator 143 versehen, um das Audiosystem 113 und das Videosystem 114 zu steuern.
Der Hauptmikrocomputer 139 steuert den Audioeingangswähler 117, die Wähler 118 und 126, den Audioausgangswähler 132, den Videoeingangswähler 135 und den Videoausgangswähler 138 gemäß den Betriebsbefehlen, die ein Benutzer über einen Eingabe/Ausgabe-Wähler 140 eingibt. Der Eingabe/Ausgabe-Wähler 140 ist mit einer Anzahl Eingangsquellentasten versehen, beispielsweise "CD", "BAND", "VTR", "LD" usw. Diese Tasten werden vom Benutzer bedient.
Der Hauptmikrocomputer 139 steuert auch den Klangeffektprozessor 121 über den Nebenmikrocomputer 142. Die Steuerung des Klangeffektprozessors 121 hängt von der Audiosignal-Analyseeinrichtung ab, d. h. einem Analysator 143 und einem Moduswähler 141, der mit dem Hauptmikrocomputer 139 verbunden ist&sub4; Dies wird im folgenden ausführlich beschrieben. Der Moduswähler 141 ist mit einer Anzahl Modustasten versehen, z. B. "SPORT", "FILM", "MUSIK" usw. Diese Tasten werden ebenfalls vom Benutzer bedient.
Der Nebenmikrocomputer 142 steuert dann den Klangeffektprozessor 121, um ihn gemäß dem Signal bestmöglich zu betreiben.

Der Analysator 143

Fig. 3 zeigt den Analysator 143.
In Fig. 3 wird das Audiosignal am zweiten Ausgangsanschluß 118b des Wählers 118 (siehe Fig. 2) auch an den Analysator 143 angelegt. Das Audiosignal wird dann in die Moduswählschaltung 144 eingegeben. Die Moduswähischaltung 144 stellt einen Modus aus den Kategorien "SPORT", "FILM" oder "MUSIK" ein. Das gewählte Signal, das über den Moduswähler- Tastenblock 141 eingegeben wird, führt den Moduseinstellvorgang in der Moduswähischaltung 144 aus. Ein Pegeleinsteller 145 stellt das Audiosignal, das die Moduswählschaltung 144 durchläuft, auf einen festen Pegel ein.
Das auf den festen Pegel eingestellte Audiosignal wird an einen Pegelerfasser 146 angelegt. Der Pegelerfasser 146 erfaßt für jeden Modus, d. h. "SPORT", "FILM" und "MUSIK", einen Pegel eines besonderen Signalanteus des Audiosignals. Der Pegelerfasserblock 146 für den besonderen Anteil ist mit einem Niederfrequenzanteil-Pegelerfasser 147 versehen (der Niederfrequenzanteil wird im weiteren als LF oder LF-Anteil bezeichnet), einem Hoch- und Niederfrequenzanteil-Pegelschwankungserfasser 148 (der Hoch- und Niederfrequenzanteil wird im weiteren als LF/HF oder LF/HF-Anteil bezeichnet) und einem L-R-Signal-Pegelerfasser 149 (das L-R-Signal wird im weiteren als L-R oder L-R-Signal bezeichnet).
Ist der Modus "SPORT" gewählt, so wird das Audiosignal in den LF-Pegelerfasser 147 eingegeben. Der LF-Pegelerfasser 147 erfaßt den Pegel des LF-Anteils im Audiosignal. Ist der Modus "FILM" gewählt, so wird das Audiosignal in den LF/HF- Pegelschwankungserfasser 148 eingegeben. Der LF/HF-Pegelschwankungserfasser 148 erfaßt Pegelschwankungen der LF/HF- Anteile des Audiosignals. Ist der Modus "MUSIK" gewählt, so wird das Audiosignal in den L-R-Pegelerfasser 149 eingegeben. Der L-R-Pegelerfasser 149 erfaßt einen Differenzpegel zwischen zwei Signalen der Audiosignale, die stereophonisch miteinander verknüpft sind.
Der Analysator 143 gibt das Signal, das der Pegelerfasser 146 erfaßt, über einen Erfassungssignalprozessor 150 aus. Der Erfassungssignalprozessor 150 verzögert den folgenden Flankenabschnitt des erfaßten Signals um eine vorgeschriebene Zeitkonstante.
Das erfaßte Signal, das der Analysator 143 ausgibt, wird an den Mikrocomputer 142 angelegt.

Der Pegeleinsteller 145

Fig. 4 zeigt den Pegeleinsteller 145. Der Pegeleinsteller 145 umfaßt einen Pegelerfasser 151 und ein Dämpfungsglied 152.
Der Moduswähler 144 legt das Audiosignal sowohl an den Pegelerfasser 151 und das Dämpfungsglied 152 an, siehe Fig. 4. Der Pegelerfasser 151 erfaßt den Pegel des Audiosignals und stellt dann die Dämpfung des Dämpfungsglieds 152 abhängig von diesem Pegel ein. Auf diese Weise wird der Pegel des Audiosignals festgehalten, das das Dämpfungsglied 152 ausgibt. Selbst wenn sich der Pegel des Audiosignals zwischen den Modi oder den Audiosignalquellen ändert, werden die Verhältnisse der Klangquelle des Audiosignals im Pegelerfasser 146 stets im bestmsglichen Zustand untersucht.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Beispiel für den Pegeleinsteller 145. Der Pegeleinsteller 145 umfaßt einen Pegelerfasser 151 und einen Verstärker 153.
Der Moduswähler 144 legt das Audiosignal an den Pegelerfasser 151 an, siehe Fig. 5. Der Pegelerfasser 151 erfaßt den Pegel des Audiosignals. Der erfaßte Pegel wird an den Pegelerfasser 146 angelegt, nachdem ihn der Verstärker 153 verstärkt hat. Auf diese Weise wird der Pegel des Audiosignals konstant gehalten, den das Dämpfungsglied 152 ausgibt. Selbst wenn sich der Pegel zwischen den Modi oder den Audioquellen ändert, wird zum Analysieren des Audioquellenzustands stets der bestmögliche Pegel des Audiosignals an den Pegelerfasser 146 angelegt.
Die Pegeleinsteller 145 nach Fig. 4 und Fig. 5 stellen den Pegel des Audiosignais auf ein Standardpegelsignal ein, das sich zur Analyse des Audiosignais im Pegelerfasser 146 eignet.

Der Pegelerfasser 146

(1) Der LF-Pegelerfasser 147

Fig. 6 zeigt den LF-Pegelerfasser 147. Der LF-Pegelerfasser 147 umfaßt ein LPF 154, einen Integrator 155 und einem Komparator 156.
Das Audiosignal, das der Pegeleinsteller 145 ausgibt, wird an das LPF 154 angelegt, siehe Fig. 6. Das LPF 154 entfernt die unerwünschten HF-Anteile aus dem Audiosignal. Das Audiosignal wird dann an den Integrator 155 angelegt und integriert. Das integrierte Audiosignal wird an den Komparator 156 angelegt. Der Komparator 156 vergleicht das Audiosignal mit einem Bezugspegel. Der Komparator 156 erzeugt ein Erfassungssignal, wenn der Pegel des Audiosignals höher ist als der Bezugspegel.
Dieser LF-Pegelerfasser 147 wird im Modus "SPORT" verwendet. Im Fall von Sportprogrammen wird bei den Klangzuständen deutlich zwischen Rufen oder Händeklatschen und den Stimmen von Ansagern oder Kommentatoren unterschieden. Diese Zustände unterscheiden sich in ihren Frequenzgängen (Spektren) voneinander. Im ersten Zustand ist ihr LF-Gehalt relativ klein, siehe Fig. 7. Dagegen ist im zweiten Zustand ihr LF-Gehalt relativ groß, siehe Fig. 8.
Der LF-Pegelerfasser 147 unterscheidet diese Klangquellen gemäß der Frequenzgangeigenschaften voneinander, siehe Fig. 7 und 8. D. h., der LF-Pegelerfasser 147 entscheidet, ob das Audiosignal die Eigenschaft von Rufen oder Händeklatschen hat oder die Eigenschaften der Stimmen von Ansagern oder Kommentatoren, und zwar anhand des LF-Pegelanteils des Audiosignals. Ist der Pegel des LF-Anteils größer als der Bezugspegel, so wird entschieden, daß die Stimmen von Ansagern oder Kommentatoren in die Audiosignalverarbeitungseinrichtung eingegeben werden. Der LF-Pegelerfasser 147 gibt dann das Erfassungssignal aus.
Fig. 9 zeigt ein weiteres Beispiel für den LF-Pegelerfasser 147. Dieses Beispiel des LF-Pegelerfassers 147 umfaßt ferner ein Hochpaßfilter 159 (im weiteren als HPF bezeichnet), einen weiteren Integrator 160 und einen Subtrahierer 161.
Der LPF 157 und der Integrator 158 übernehmen den LF- Anteil des Audiosignals, das der Pegeleinsteller 145 ausgibt, siehe Fig. 9. Ferner übernehmen der HPF 159 und der Integrator 160 den HF-Anteil des Audiosignals. Diese LF/HF- Anteile des Audiosignals werden im Subtrahierer 161 subtrahiert. Die Differenz der Anteile wird mit dem Bezugspegel verglichen. Ist der Pegel des Differenzsignals höher als der Bezugspegel, so gibt der Komparator 162 ein Erfassungssignal aus.
Der LF-Pegelerfasser 147 nach Fig. 6 und 9 ist digitalisierbar. In diesem Fall wird das Audiosignal in ein Digitalsignal umgesetzt, bevor es in die Schaltung eingespeist wird.

(2) LF/HF-Pegelschwankungserfasser 148

Fig. 10 zeigt den LF/HF-Pegelschwankungserfasser 148. Der LF/HF-Pegelschwankungserfasser 148 umfaßt ein LPF 163, ein HPF 165, ein Paar Integratoren 164 und 166, ein Paar Kondensatoren 167 und 169, ein Paar Komparatoren 168 und 170 und ein UND-Gatter 171.
Das LPF 163 und der Integrator 164 trennen den LF-Anteil des Audiosignals ab, das der Pegeleinsteller 145 abgibt, siehe Fig. 10. Das HPF 165 und der Integrator 166 trennen den HF-Anteil des Audiosignals ab. Die Kondensatoren 167 und 169 entfernen Gleichanteile in den LF/HF-Anteilen. Somit werden die Wechselanteile der LF/HF-Anteile, d. h. ihre Pegeischwankungen, in den Komparatoren 168 bzw. 170 verglichen. Sind die Pegelschwankungen der Nieder- und Hochfrequenzanteile größer als die Bezugspegel, so geben die Komparatoren 168 bzw. 170 Erfassungssignale ab. Diese Erfassungssignale werden an das UND-Gatter 171 angelegt. Auf diese Weise wird ein Erfassungssignal des LF/HF-Pegelschwankungserfassers 148 erzeugt, wenn beide Erfassungssignale der Komparatoren gleichzeitig ausgegeben werden, d. h., wenn die Pegelschwankungen der LF/HF-Anteile des Audiosignals größer sind als der Bezugspegel.
Der LF/HF-Pegelschwankungserfasser 148 wird im Modus "FILM" verwendet. Bei Filmprogrammen, Theaterstücken usw. werden die Klangquellenzustände deutlich in Gespräche und andere Zustände unterteilt. Diese Zustände unterscheiden sich in der Pegelschwankung des Audiosignals voneinander. D. h., im Fall von Gesprächen sind die Pegelschwankungen der LF/HF-Anteile relativ groß, siehe Fig. 12. Im anderen Fall, beispielsweise bei Rufen, ist der Pegel des HF-Anteils groß und die Pegelschwankung ist klein, siehe Fig. 11. Im Fall von Tönen sind die Pegel der LF/HF-Anteile groß, ihre Schwankungen jedoch klein, siehe Fig. 13. Im Fall von Automobilgeräuschen ist nur der Pegel des LF-Anteils groß und seine Schwankung ist mäßig groß. Der LF/HF-Pegelschwankungserfasser 148 unterscheidet diese Klangquellenzustände gemäß ihrer Pegelschwankungseigenschaften voneinander, siehe Fig. 11 bis 14. D. h., der LF/HF-Pegelschwankungserfasser 148 entscheidet, ob das Audiosignal ein Gespräch ist oder irgendein anderes Signal, und zwar abhängig von den Pegelschwankungen der LF/HF-Anteile des Audiosignais. Sind die Pegelschwankungen des LF-Anteils und des HF-Anteils beide größer als der Bezugspegel, so wird entschieden, daß ein Gespräch in die Audiosignalverarbeitungseinrichtung eingegeben wird. Der LF/HF-Pegelschwankungserfasser 148 gibt dann das Erfassungssignal aus.

(3) Der L-R-Pegelerfasser 149

Fig. 15 zeigt den L-R-Pegelerfasser 149. Der L-R-Pegelerfasser 149 umfaßt einen Subtrahierer 172, einen Integrator 173 und einen Komparator 174.
Im Subtrahierer 172 werden stereophone Signale L-ch und R-ch voneinander subtrahiert, siehe Fig. 15. Somit gibt der Subtrahierer 172 das L-R-Signal zwischen den stereophonen Signalen L-ch und R-ch aus. Der Integrator 173 integriert das L-R-Signal. Das integrierte L-R-Signal wird im Komparator 174 mit einem vorgeschriebenen Bezug verglichen. Der Komparator 174 gibt ein Erfassungssignal aus, wenn der Pegel dieses L-R-Signals kleiner ist als der Bezugspegel.
Der L-R-Pegelerfasser 149 wird im Modus "MUSIK" verwendet. Im Fall von Musikprogrammen sind deutlich zwei Audiosignalklassen unterscheidbar, nämlich die Musikaufführung und die Stimme des M.C. Diese Signale unterscheiden sich durch die vorhandene Stereophonie in der Musikdarbietung und der Stimme des M.C. voneinander. Die Stimme des M.C. hat nahezu monophonen Charakter. D. h., für die Stimme des M.C. ist das L-R-Signal relativ klein, siehe Fig. 16. Dagegen ist im Fall der Musikdarbietung das L-R-Signal relativ groß, siehe Fig. 17.
Der L-R-Pegelerfasser 149 unterscheidet diese Klangquellenzustände gemäß dem Unterschied in der vorhandenen Stereophonie zwischen der Musikdarbietung und der Stimme des M.C. voneinander. D. h., der L-R-Pegelerfasser 149 entscheidet, ob das Audiosignal eine Musikdarbietung ist oder die Stimme eines M.C., und zwar abhängig vom Pegel des L-R-Signals zwischen den Stereosignalen. Ist das L-R-Signal kleiner als der Bezugspegel, so wird entschieden, daß die Stimme eines M.C. in die Audiosignalverarbeitungseinrichtung eingegeben wird. Der L-R-Pegelerfasser 149 gibt dann das Erfassungssignal aus.
Keiner der Pegelerfasser 146 ist nur auf die oben genannten eingeschränkt.
Fig. 18 zeigt ein weiteres Beispiel für den LF/HF-Pegelschwankungserfasser 148. Der LF/HF-Pegelschwankungserfasser 148 umfaßt ein Bandpaßfilter 175 (im weiteren als BPF bezeichnet), ein HPF 177, ein Paar Integratoren 176 und 178 und einen Subtrahierer 179.
Das Audiosignal, das der Pegeleinsteller 145 ausgibt, wird an das BPF 175 und an das HPF 177 angelegt, siehe Fig. 18. Das BPF 175 entnimmt dem Audiosignal den mittleren Frequenzanteil (im weiteren als IF oder IF-Anteil bezeichnet; IF = Intermediate Frequency, mittlere Frequenz). Der IF-Anteil des Audiosignals wird im Integrator 176 integriert. Das HPF 177 entnimmt den HF-Anteil des Audiosignals. Der HF-Anteil des Audiosignals wird im Integrator 178 integriert. Die integrierten IF- und HF-Signale werden im Subtrahierer 179 voneinander subtrahiert. Damit wird die Differenz der Signalanteile als Erfassungssignal ausgegeben.
Dieser LF/HF-Pegelschwankungserfasser 148 nach Fig. 19 wird beispielsweise im Modus "FILM" verwendet. Bei Filmprogrammen, Theateraufführungen usw. kann es wünschenswert sein, das Audiosignal in Worte aufzuteilen, die in geschlossenen Gebäuden gesprochen werden, und in Worte, die im Freien gesprochen werden. Diese Signale unterscheiden sich durch ihre Frequenzgänge (Spektrum) voneinander. Die Stimmen in geschlossenen Gebäuden weisen nur IF-Anteile auf, siehe Fig. 19. Dagegen weisen die Stimmen im Freien zusätzlich zum IF-Anteil in vielen Fällen HF-Geräusche auf, siehe Fig. 20. Diese Schaltung entscheidet, ob die Worte in geschlossenen Gebäuden gesprochen werden oder im Freien, und zwar abhängig davon, ob zusätzlich zum IF-Anteil in den Audiosignalen ein HF-Anteil vorhanden ist.
Fig. 21 zeigt eine Abwandlung des LF/HF-Pegelschwankungserfassers 148 nach Fig. 18.
Der LF/HF-Pegelschwankungserfasser 148 nach Fig. 21 vergleicht das Differenzsignal, das der Subtrahierer 179 nach Fig. 18 ausgibt, mit einem Standardsignalpegel, den der Komparator 180 voreinstellt, und gibt das Erfassungssignal als Binärzahl aus.
Fig. 22 zeigt eine weitere Abwandlung des LF/HF-Pegelschwankungserfassers 148 nach Fig. 18. Der LF/HF-Pegelschwankungserfasser 148 nach Fig. 22 ist bis auf eine Ausnahme identisch mit dem in Fig. 18 gezeigten; es wurde nämlich das HPF 177 durch das LPF 181 ersetzt. Diese Schaltung eignet sich für Audiosignale in Umgebungen, in den LF-Geräusche, beispielsweise Autos usw., betroffen sind.
In den Beispielen wurde für jeden Modus nur ein Erfasser für einen Zustand verwendet. Es muß nicht extra erwähnt werden, daß man Erfasser für mehrere Zustände mit mehreren Modi verknüpfen kann. In diesem Fall kann man eine genauere Einschätzung des Zustands erwarten.

Der Erfassungssignalprozessor 150

Fig. 23 zeigt ein Diagramm mit dem Aufbau des Erfassungssignalprozessors 150.
Die Zeitkonstantenschaltung 182, die aus Widerständen, Kondensatoren usw. besteht, siehe Fig. 23, verzögert den Abfall des Erfassungssignals aus dem jeweiligen Pegelanteil- Erfassungsblock 146. Die Häufigkeit der Änderungen des Erfassungssignals (Fig. 24a), das der Pegelerfasser 146 ausgibt, wird durch die Zeitkonstantenschaltung 182 geringer, siehe Fig. 24b, wenn sich der Zustand häufig ändert, siehe Fig. 24. Damit werden häufige Änderungen des Erfassungssignals von Wort zu Wort verhindert, und jegliche erzeugte Unnatürlichkeit während des Zuhörens wird beseitigt.
Der Erfassungssignalprozessor 150 ist dadurch digitalisierbar, daß die Zeitkonstantenschaltung 182 durch eine Verzögerungsschaltung 183 ersetzt wird, siehe Fig. 25.

Der Klangeffektprozessor 121

Der Klangeffektprozessor 121 ist im allgemeinen aus einem Klangfeld-Signalprozessor aufgebaut. Der Klangfeld-Signalprozessor umfaßt einen Verstärkungseinsteller, einen Verzögerungszeiteinsteller, einen Frequenzgangeinsteller und einen Phaseneinsteller. Der Klangeffektprozessor kann zusätzlich ein IIR-Filter (IIR = Infinite Impulse Response, rekursives Filter). Der Klangeffektprozessor stellt gesteuert durch den Nebenmikrocomputer 142 (siehe Fig. 2) die Verstärkung, die Verzögerungszeit, den Frequenzgang und die Phase des Audiosignals ein, das der A/D-Umsetzer 120 ausgibt.
Der Klangeffektprozessor 121 führt die folgenden Funktionen aus.
Der LF-Pegelerfasser 147, der LF/HF-Pegelschwankungserfasser 148 oder der L-R-Pegelerfasser 149 geben das Erfassungssignal entsprechend einem Modus in den Nebenmikrocomputer 142 ein.
Ist der Modus "SPORT" gewählt, so wird das Erfassungssignal aus dem LF-Pegelerfasser 147 eingegeben. Wird anschließend entschieden, daß die Audiosignalquelle die Stimme eines Ansagers oder Kommentators ist, so führt der Klangeffektprozessor 121 die untenstehenden Einstellungen aus:
(1) Die Verstärkung im Verstärkungseinsteller wird verkleinert;
(2) Der Verzögerungszeiteinsteller verkürzt die Verzögerungs zeit;
(3) Der Frequenzgangeinsteller betont den LF-Anteil stärker; und
(4) Der Phaseneinsteller verringert die Phasendifferenz.
Wurde dagegen anhand dieses Erfassungssignals entschieden, daß die Klangquelle Rufe oder Händeklatschen ist, so führt der Klangeffektprozessor 121 die unten gezeigten Einstellungen aus:
(1) Die Verstärkung im Verstärkungseinsteller wird vergrößert;
(2) Der Verzögerungszeiteinsteller verlängert die Verzögerungszeit;
(3) Der Frequenzgangeinsteller betont den LF-Anteil weniger; und
(4) Der Phaseneinsteller vergrößert die Phasendifferenz.
Ist der Modus "FILM" gewählt, so wird das Erfassungssignal aus dem LF/HF-Pegelschwankungserfasser 148 in den Klangeffektprozessor 121 eingegeben. Wird anschließend anhand des Erfassungssignals entschieden, daß die Klangquelle eine Stimme ist, so führt der Klangeffektprozessor 121 die untenstehenden Einstellungen aus:
(1) Der Verstärkungseinsteller verkleinert die Verstärkung;
(2) Der Verzögerungszeiteinsteller verkürzt die Verzögerungszeit;
(3) Der Frequenzgangeinsteller betont den LF-Anteil stärker; und
(4) Der Phaseneinsteller verringert die Phasendifferenz des Audiosignals.
Wurde dagegen anhand dieses Erfassungssignals entschieden, daß das Audiosignal keine Worte darstellt, so führt der Klangeffektprozessor 121 die unten gezeigten Einstellungen aus:
(1) Der Verstärkungseinsteller vergrößert die Verstärkung;
(2) Der Verzögerungszeiteinsteller verlängert die Verzögerungszeit;
(3) Der Frequenzgangeinsteller betont den LF-Anteil weniger; und
(4) Der Phaseneinsteller vergrößert die Phasendifferenz des Audiosignals.
Ist der Modus "MUSIK" gewählt, so wird das Erfassungssignal aus dem L-R-Pegelerfasser 149 in den Klangeffektprozessor 121 eingegeben. Wird anschließend anhand des Erfassungssignals entschieden, daß die Klangquelle die Stimme des M.C. ist, so führt der Klangeffektprozessor 121 die untenstehenden Einstellungen aus:
(1) Der Verstärkungseinsteller verringert die Verstärkung;
(2) Der Verzögerungszeiteinsteller verkürzt die Verzögerungszeit;
(3) Der Frequenzgangeinsteller betont den LF-Anteil stärker; und
(4) Der Phaseneinsteller verkleinert die Phasendifferenz des Audiosignals.
Wurde dagegen anhand dieses Erfassungssignals entschieden, daß das Audiosignal beispielsweise eine Gesangsdarbietung ist, so führt der Klangeffektprozessor 121 die unten gezeigten Einstellungen aus:
(1) Der Verstärkungseinsteller vergrößert die Verstärkung;
(2) Der Verzögerungszeiteinsteller verlängert die Verzögerungszeit;
(3) Der Frequenzgangeinsteller betont den LF-Anteil nicht mehr; und
(4) Der Phaseneinsteller vergrößert die Phasendifferenz des Audiosignals.
Somit wird in jedem Modus das Klangeffektsignal mit dem bestmöglichen Klangeffekt gemäß den jeweiligen Eigenschaften des Audiosignals erzeugt. Beispielsweise können Stimmen usw. klar wiedergegeben werden. Dagegen können die Zuhörer Rufen, Liedern usw. freudig zuhören.
Der Verstärkungseinsteller, der Verzögerungszeiteinsteller, der Frequenzgangeinsteller und der Phaseneinsteller können unabhängig vom Klangeffektprozessor 121 bereitgestellt sein. Der Verstärkungseinsteller kann z. B. ein Dämpfungsglied 184a sein, siehe Fig. 26. Ferner kann der Frequenzgangeinsteller ein Filter 184b sein, siehe Fig. 27.
Zudem können für den Klangeffekt in jedem Modus die Verstärkung, die Verzögerungszeit, der Frequenzgang und die Phase jeweils für sich auf drei oder mehr Arten verändert werden.

Die Betriebsweise des Verstärkungseinstellers

Fig. 28 zeigt die Zeitverlaufsdarstellungen zum Erklären der Betriebsweise des Verstärkungseinstellers. Im Verstärkungseinsteller wird das Verstärkungseinstellsignal abhängig vom Erfassungssignal (Fig. 28a) aus dem Analysator 143 einfach zwischen zwei voreingestellten Werten (Fig. 28b) umgeschaltet. Dadurch ändert sich der wiedergegebene Klangeffekt, so daß die Zuhörer den wiedergegebenen Klang entweder von vorn aus der Mitte oder von allen Seiten hören.
Es gibt verschiedene Arten, die Verstärkung einzustellen, die sich vom obigen Vorgang unterscheiden. Beispielsweise wird das Verstärkungseinstellsignal mit einer vorgeschriebenen Verzögerungszeit geändert (Fig. 28c). Somit wird eine Unnatürlichkeit des wiedergegebenen Klangs beim Wechsel gemildert. Ein weiteres Beispiel besteht darin, das Verstärkungseinstelisignal mit einer vorgeschriebenen Hysterese zu ändern (Fig. 28d). Damit wird eine Unnatürlichkeit des wiedergegebenen Klangs ebenfalls gemildert. Eine weitere Möglichkeit ist, das Verstärkungseinstellsignal nach und nach zu ändern (Fig. 28e). Damit wird eine Unnatürlichkeit des wiedergegebenen Klangs weiter gemildert. Noch ein weiteres Beispiel besteht darin, das Verstärkungseinstellsignal bei gesprochenen Stimmen von Ansagern usw. schnell zu ändern, und langsam bei Rufen oder Händeklatschen (Fig. 28f). Damit wird ein unerwünschter Hall beim Wechsel auf Ansagerstimmen rasch beseitigt, oder der Hall wird beim Wechsel auf Rufe oder Händeklatschen allmählich verstärkt.

Der Betrieb des Verztaerungszeiteinstellers

Fig. 29 zeigt die Zeitverlaufsdarstellungen zum Erklären der Betriebsweise des Verzögerungszeiteinstellers.
Das Verzögerungszeit-Einstellsignal, siehe Fig. 29, wird abhängig vom Erfassungssignal (Fig. 29a) aus dem Analysator 143 einfach zwischen zwei voreingestellten Werten (Fig. 29b) umgeschaltet. Dadurch ändert sich der wiedergegebene Klangeffekt, so daß die Zuhörer den wiedergegebenen Klang entweder von vorn aus der Mitte oder von allen Seiten hören.
Es gibt verschiedene Arten, die Verzögerungszeit einzustellen, die sich vom obigen Vorgang unterscheiden. Beispielsweise wird das Verzögerungszeit-Einstellsignal mit einer vorgeschriebenen Verzögerungszeit (Fig. 29c) geändert. Somit wird eine Unnatürlichkeit des wiedergegebenen Klangs beim Wechsel gemildert. Ein weiteres Beispiel besteht darin, das Verzögerungszeit-Einstellsignal mit einer vorgeschriebenen Hysterese zu ändern (Fig. 29d). Damit wird eine Unnatürlichkeit des wiedergegebenen Klangs ebenfalls gemildert. Eine weitere Möglichkeit ist, das Verzögerungszeit-Einstellsignal nach und nach zu ändern (Fig. 29e). Damit wird eine Unnatürlichkeit des wiedergegebenen Klangs weiter gemildert. Noch ein weiteres Beispiel besteht darin, das Verzögerungszeit-Einstellsignal bei gesprochenen Stimmen von Ansagern usw. schnell zu ändern, und langsam bei Rufen oder Händeklatschen (Fig. 29f). Damit wird ein unerwünschter Hall beim Wechsel auf Ansagerstimmen rasch beseitigt, oder der Hall wird beim Wechsel auf Rufe oder Händeklatschen allmählich verstärkt. Die Hallzeit kann geändert werden (Fig. 29g). Dadurch wird es möglich, gemäß dem Erfassungssignal den bestmöglichen Klangeffekt zu erzeugen.

Der Betrieb des Frequenzgangeinstellers

Im Frequenzgangeinsteller wird der LF-Anteil des Audiosignals gemäß dem Erfassungssignal aus dem Analysator 143 erhöht oder vermindert. Damit kann der Klangeffekt für Zuhörer auffällig oder unauffällig gemacht werden.
Es gibt verschiedene Arten, den Frequenzgang einzustellen, die sich vom obigen Vorgang unterscheiden. Beispielsweise wird die Verstärkung des HF-Anteils des Audiosignals abhängig vom Erfassungssignal aus dem Analysator 143 eingestellt. Eine weitere Möglichkeit ist, den HF-Anteil des Audiosignals abhängig vom Erfassungssignal zu beseitigen. Noch ein weiteres Beispiel besteht darin, den LF-Anteil des Audiosignals abhängig vom Erfassungssignal zu entfernen. Schließlich ist es möglich, die Verstärkung des LF-Anteils im Mittenkanal-Audiosignal einzustellen, das keinen Hall enthält. Noch ein weiteres Beispiel ist, den Frequenzgang des Audiosignals anhangig vom Erfassungssignal einzustellen. In jedem der oben genannten Fälle kann der Klangeffekt für Zuhörer auffällig oder unauffällig gemacht werden.

Der Betrieb des Phaseneinstellers

Im Phaseneinsteller werden gemäß dem Erfassungssignal aus dem Analysator 143 die Phasen besonderer linker oder rechter Audiosignale oder die Phasen aller Signale in Phase oder außer Phase gebracht. Damit ist es möglich, den stereophonischen Klangeffekt zu verstärken oder abzuschwächen.
Es gibt verschiedene Arten, die Phase einzustellen, die sich vom obigen Vorgang unterscheiden. Beispielsweise werden die Phasenanteile der Audiosignale abhängig vom Erfassungssignal teilweise invertiert. Damit können die stereophonischen Klangeffekte zwischen den Anteilen des Audiosignals gewechselt werden.

Die Steuerung der Einsteller für Verstärkung Verzögerungszeit Frequenzgang und Phase

Dieser Steuervorgang wird dadurch ausgeführt, daß abhängig vom Erfassungssignal aus dem Analysator 143 zumindest einer der Parameter Verstärkung, Verzögerungszeit, Frequenzgang und Phase des Audiosignals auf voreingestellte Werte geändert wird. Damit ist ein bestmöglicher Klangeffekt erzeugbar.
Es gibt verschiedene Arten, die Parameter zu ändern, die sich vom obigen Vorgang unterscheiden. Beispielsweise kann ein vorgeschriebener Parameter mit einer Verzögerungszeit geändert werden. Dadurch wird ein unnatürlich wiedergegebener Klang bei der Änderung gemildert. Es ist auch möglich, einen vorgeschriebenen Parameter mit einer Hysterese zu ändern. Dadurch wird ein unnatürlich wiedergegebener Klang bei der Änderung ebenfalls gemildert. Ein weiteres Beispiel besteht darin, einen vorgeschriebenen Parameter allmählich in mehreren Schritten zu ändern. Man kann auch einen vorgeschriebenen Parameter im Fall von Stimmen, die von Ansagern usw. gesprochen werden, schnell ändern, und bei Rufen oder Händeklatschen langsam. Damit wird beim Wechsel auf die Ansagerstimme ein unerwünschter Hall schnell beseitigt, oder der Hall wird beim Übergang auf Rufe oder Händeklatschen allmählich verstärkt.

Die Synchronisierschaltung im Klangeffektprozessor 121

Fig. 30 zeigt einen Schaltplan mit dem Aufbau der Synchronisierschaltung, die im Klangeffektprozessor 121 eingesetzt ist. Die Synchronisierschaltung umfaßt einen Decodierer 185 und einen Flankenerkenner 186.
Im Decodierer 185 wird ein Startimpuls aus dem Klangfeld-Signalprozessor in den Anschluß Res des Binärzählers 187 eingegeben. Eine Taktsynchronisierung mit dem internen Takt (entsprechend einem Schritt) des Klangfeld-Signalprozessors wird in den Anschluß CK eingegeben. Ein Zähldatum des Binärzählers 187 wird in eine Zählwert-Einstellschaltung 188 eingegeben, die ein NAND-Gatter, einen Inverter usw enthält, wenn ein voreingestelltes Zähldatum erkannt wird. Der voreingestellte Zählwert hängt von der Zeitspanne ab, in der in einem RAM 193 keine Daten gelesen bzw. geschrieben werden. Dies wird im folgenden beschrieben.
Im Flankenerkenner 186 wird das Steuersignal aus dem Nebenmikrocomputer 142 in den Anschluß D des ersten Flipflops 189 eingegeben, und das Decodiererausgangssignal aus dem Decodierer 185 wird über den Inverter 190 in den Anschluß CK eingegeben. Das Datensignal aus dem ersten Flipflop 189 wird in den Anschluß D des zweiten Flipflops 191 eingegeben. Ein Decodiererausgangssignal aus dem Decodierer 185 wird in den Anschluß CK eingegeben. Ein invertiertes Datenausgangssignal aus dem ersten Flipflop 189 und ein Datenausgangssignal aus dem zweiten Flipflop 191 werden über das NAND-Gatter als Schreibimpulse an den Klangeffektprozessor 121 angelegt.
Fig. 31 zeigt eine Darstellung der zeitlichen Verläufe zum Erklären dieser Synchronisierschaltung. Ein Startimpuls, den der Klangeffektprozessor 121 ausgibt, synchronisiert mit dem Takt "0", und zwar synchron zum internen Takt des Klangeffektprozessors 121.
Wird der Startimpuls an den Anschluß Res des Binärzählers 187 (Fig. 31a) angelegt, so wird der Binärzähler 187 zurückgesetzt. Ausgehend von diesem Zustand wird mit dem Zhlen von Takten (von "0") begonnen, die in den Anschluß CK des Binärzählers 187 eingegeben werden.
Sind die Takte bis zu einem voreingestellten Wert hochgezählt, so gibt die Zählwert-Einstellschaltung 188 (Fig. 31b) das Decodiersignal aus. Nach dem Eingeben des Steuersignals, das der Nebenmikrocomputer 142 ausgibt, in den Flankenerkenner 186 (Fig. 31c), gibt der Flankenerkenner 186 (Fig. 31d) einen mit dem Decodiersignal synchronisierten Schreibimpuls aus und legt ihn an den Klangeffektprozessor 121 an.
Die Synchronisierschaltung hat die folgenden Funktionen:
Im Klangeffektprozessor 121 werden die Steuersignale (Verstärkungsdatensignal, Verzögerungszeit-Datensignal usw.) aus dem Nebenmikrocomputer 142 in seinen Prozessor eingegeben, wenn Audiosignale mit der vorgeschriebenen Verarbeitung (Erzeugen eines Effektklangs usw.) eingespeist werden. In diesem Prozessor werden ausgehend von den Steuersignalen Abläufe mit mehreren Dutzend Schritten je Abtastwert des Audiosignals ausgeführt, siehe Fig. 32.
Der Klangeffektprozessor 121 ist zudem mit einem Klangeffektprozessor 192, einem RAM 193 usw. versehen, geeignet zum Halten eines Abtastdatum des Audiosignals vor und nach der Verarbeitung, um das Audiosignal zu verzögern, siehe Fig. 33. Somit werden die Schreib- und Lesevorgänge der Daten für das RAM 193 in jedem Schritt ausgeführt.
Wird jedoch das Steuersignal aus dem Nebenmikrocomputer 142 während der Verarbeitung (Fig. 34a) an den Klangeffektprozessor 121 in Form einer Unterbrechung (Fig. 34b) angelegt, siehe Fig. 34, so werden die Daten im RAM 193 während dieser Verarbeitung zerstört. Die zerstörten Daten erzeugen Geräusch.
Das Geräusch aufgrund der Datenzerstörung ist vermeidbar, wenn die Steuersignale aus dem Nebenmikrocomputer 142 zeitsynchron mit den Schreibimpulsen in den Klangeffektprozessor 121 übernommen werden, die die Synchronisierschaltung wie oben beschrieben ausgibt, d. h. also zu Zeiten, an denen die Daten im RAM 193 nicht geschrieben bzw. gelesen werden.
Ist ferner der Einstellschritt "0" oder ist nur eine einfache Synchronisierung nötig, so kann die Schaltung einfacher aufgebaut und der Decodierer weggelassen werden, siehe Fig. 35. Die Signalzustände in dieser vereinfachten Anordnung sind in Fig. 36 dargestellt.

Der Betrieb des Nebenmikrocomputers 142

Der Klangeffekt ändert sich in jedem Modus. Mit Bezug auf Fig. 37 wird nun eine Vorgehensweise zum allmählichen Ändern des Klangs erklärt. Fig. 37 zeigt ein Flußdiagramm der Arbeitsweise des Nebenmikrocomputers 142.
Zuerst wird ein vorgeschriebenes Anfangsschritt-Datum N eines Verarbeitungsschritt-Datums Ds eingestellt, um die Klangeffektverarbeitung auszuführen. Anschließend wird ein vorgeschriebener Modus eingestellt (Schritte a - d). Ein vorgeschriebenes Steuerdatum Ds wird für jeden Modus gesetzt. Der Nebenmikrocomputer 142 prüft ein Erfassungssignal Sd, das der Analysator 143 ausgibt (Schritt e). Ist das Erfassungssignal vorhanden (Schritt f), so wird eine Einheit "1" eines Verarbeitungsschritt-Datums Ds vom momentanen Verarbeitungsschritt-Datum Dn des Verarbeitungsschritt-Datums Ds subtrahiert, d. h. Do = Do - 1 (Schritt g). Dies tritt beispielsweise bei Stimmen auf, die von Ansagern gesprochen werden. Nun wird eine nachfolgende Berechnung bezüglich eines momentanen Steuerdatums Dc, eines momentanen Schrittdatums Do des Verarbeitungsschritt-Datums Dn und des Anfangsschritt-Datums N ausgeführt (Schritt h):
Dc = Dc x (Do/N) ... (1)
Das Ergebnis der Berechnung wird als neues Steuerdatum Dc an den Klangeffektprozessor 121 angelegt, Der Klangeffektprozessor 121 erzeugt dann abhängig von dem neuen Steuerdatum Dc den neuen Klangeffekt.
Ist kein Erfassungssignal vorhanden (Schritt f), wird die Einheit "1" zum momentanen Schrittdatum Do addiert, um das Verarbeitungsschritt-Datum Dc zu erhöhen, d. h. Do = Do + 1 (Schritt i). Dies tritt beispielsweise auf, falls Rufe vorhanden sind (Schritt i). Dann wird nochmal die gleiche Berechnung (1) wie oben ausgeführt (Schritt h). Das Ergebnis der Berechnung wird als neues Steuerdatum Dc an den Klangeffektprozessor 121 angelegt.
Ist der vorige Modus noch zutreffend, so werden die gleichen Verarbeitungsschritte ausgeführt (Schritte j und k). Übersteigt das momentane Verarbeitungsschritt-Datum Dc das voreingestellte Anfangsdatum "N" (Schritt 1), oder fällt es unter das Einheitsdatum "1" (Schritt m), so wird die Verarbeitung fortgeführt, ohne die obige Addition oder Subtraktion des Verarbeitungsschritt-Datums auszuführen.
Ist der Modus geändert worden (Schritte j und k), so wird das Berechnungsergebnis, das im vorher ausgeführten Modus verwendet wurde, als anfängliches Steuerdatum des neuen Modus verwendet (Schritt n).
Die obigen Ausführungsformen wurden unter der Annahme vorgestellt, daß das Audiosystem ein stereophones Klangsystern ist. Es kann jedoch auch ein monophones Klangsystem sein. In diesem Fall ist der gleiche Effekt in den obigen Ausführungsformen erzielbar.
Gemäß der Audiosignalverarbeitungseinrichtung, mit der sich die Erfindung befaßt, ist es wie oben beschrieben möglich, entsprechend dem Klangquellenzustand jederzeit den bestmtglichen Klangeffekt zu erzeugen, da die vorgeschriebene Klangeffektverarbeitung gesteuert wird, um sie gemäß dem beurteilten Zustand der Audiosignalquelle bestmöglich zu gestalten.
Die Erfindung kann wie oben beschrieben ein ganz besonders zu bevorzugendes Klangeffektsystem bereitstellen.
Es wurden Ausführungsformen der Erfindung erläutert und beschrieben, die gegenwärtig als bevorzugt betrachtet werden. Für Fachleute ist jedoch klar, daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen ausführbar sind, und daß Bauteile durch gleichartige ersetzbar sind, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Zusätzlich sind viele Abwandlungen von der Lehre der Erfindung ausführbar, um sich an eine besondere Situation oder ein besonderes Material anzupassen, ohne den zentralen Bereich der Erfindung zu verlassen. Es ist daher beabsichtigt, daß die Erfindung nicht auf die besondere offenbarte Ausführungsform eingeschränkt ist, die als die beste Weise betrachtet wird, die Erfindung auszuführen, sondem daß die Erfindung alle Ausführungsformen enthält, die in den Bereich der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

1. Audiosignalverarbeitungseinrichtung, geeignet zum Verarbeiten von Audiosignalen, umfassend:

eine Audiosignal-Eingabeeinrichtung (116 - 118), in die die Audiosignale eingegeben werden, eine Videosignal-Eingabeeinrichtung (134, 135), in die Videosignale eingegeben werden, eine Klangeffekt-Verarbeitungseinrichtung (121), die die eingegebenen Audiosignale gemäß eines vorgeschriebenen Klangeffekts verarbeitet und ein erzeugtes Audiosignal ausgibt, und eine Audiosignal-Ausgabeeinrichtung (122 - 131), geeignet zum Ausgeben des erzeugten Audiosignals, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ferner enthält

(i) eine Videosignal-Analyseeinrichtung (194), umfassend:

eine Niederfrequenz-Abtrenneinrichtung (195), die Niederfrequenzsignale aus dem Luminanzsignal abtrennt, das in den Videosignalen enthalten ist;

eine erste Signalpegel-Erkennungseinrichtung (197), die den Pegel der Niederfrequenzsignale bestimmt, die von der Niederfrequenz-Abtrenneinrichtung (195) abgetrennt wurden, und ein erstes Pegelerfassungssignal abgibt;

eine Hochfrequenzanteil-Abtrenneinrichtung (196), die hochfrequente Signalanteile aus dem Luminanzsignal abtrennt,

eine zweite Signalpegel-Erkennungseinrichtung (198), die den Pegel der hochfrequenten Signalanteile bestimmt, den die Hochfrequenzanteil-Abtrenneinrichtung (196) abtrennt, und ein zweites Pegelerfassungssignal abgibt; und

eine Signalpegel-Vergleichseinrichtung (199), die die ersten und zweiten Pegelerfassungssignale vergleicht und als Ausgangssteuersignal das Ergebnis des Vergleichs ausgibt; und

(ii) eine Steuereinrichtung (142), die die Klangeffekt- Verarbeitungseinrichtung (121) steuert, um die Klangeffektverarbeitung abhängig vom Steuersignal der Videosignal-Analyseeinrichtung (143) bestmöglich zu gestalten.

2. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, zudem umfassend eine Audiosignal-Analyseeinrichtung (143), die ein Ausgangssteuersignal abgibt, wobei die Steuereinrichtung die Klangeffekt-Verarbeitungseinrichtung abhängig vom Steuersignal aus der Audiosignal-Analyseeinrichtung steuert.

3. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Audiosignal-Analyseeinrichtung (143) eine Niederfrequenz-Abtrenneinrichtung (154) umfaßt und eine Signalpegel-Vergleichseinrichtung (156), und worin in einer Betriebsart

die Niederfrequenz-Abtrenneinrichtung (154) Niederfrequenzsignale aus den Audiosignalen abtrennt; und

die Signalpegel-Vergleichseinrichtung (156) den Pegel der Niederfrequenzsignale, die mit der Niederfrequenz-Abtrenneinrichtung (154) abgetrennt wurden, mit einem vorbestimmten voreingestellten Pegel vergleicht und das Ergebnis des Vergleichs ausgibt.

4. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Audiosignal-Analyseeinrichtung (143) umfaßt eine Niederfrequenz-Abtrenneinrichtung (157), eine erste Signalpegelschwankungs-Erkennungseinrichtung (158), eine Hochfrequenzanteil-Abtrenneinrichtung (159), eine zweite Signalpegelschwankungs-Erkennungseinrichtung (160) und eine Signalpegel-Vergleichseinrichtung (162), und worin in einer Betriebsart

die Niederfrequenz-Abtrenneinrichtung (157) Niederfrequenzsignale aus den Audiosignalen abtrennt;

die erste Signalpegelschwankungs-Erkennungseinrichtung (158) den Schwankungspegel der Niederfrequenzsignale erkennt, die die Niederfrequenz-Abtrenneinrichtung (157) abtrennt, und ein erstes Pegelerfassungssignal ausgibt;

die Hochfrequenzanteil-Abtrenneinrichtung (159) hochfrequente Signalanteile aus den Audiosignalen abtrennt;

die zweite Signalpegelschwankungs-Erkennungseinrichtung (160) den Schwankungspegel der hochfrequenten Signalanteile bestimmt, die die Hochfrequenzanteil-Abtrenneinrichtung (159) abtrennt, und ein zweites Pegelerfassungssignal ausgibt; und

die Signalpegel-Vergleichseinrichtung (162) die ersten und zweiten Pegelerfassungssignale vergleicht und das Ergebnis des Vergleichs ausgibt.

5. Audiosignalverarbeitungseinrichtung gemäß den Ansprüchen 2, 3 oder 4, wobei die Audiosignal-Analyseeinrichtung (143) umfaßt eine Mittenfrequenzanteil-Abtrenneinrichtung (175)1 eine erste Signalpegelschwankungs-Erkennungseinrichtung (176), eine Hochfrequenzanteil-Abtrenneinrichtung (177), eine zweite Signalpegelschwankungs-Erkennungseinrichtung (178) und eine Signalpegel-Vergleichseinrichtung (179), worin in einer Betriebsart

die Mittenfrequenzanteil-Abtrenneinrichtung (175) Signalanteile mit mittlerer Frequenz aus den Audiosignalen abtrennt;

die erste Signalpegelschwankungs-Erkennungseinrichtung (176) den Schwankungspegel der Signalanteile mit mittlerer Frequenz bestimmt, den die Mittenfrequenzanteil-Abtrenneinrichtung (175) abtrennt, und ein erstes Pegelschwankungs- Erkennungssignal ausgibt;

die Hochfrequenzanteil-Abtrenneinrichtung (177) hochfrequente Signalanteile aus den Audiosignalen abtrennt;

die zweite Signalpegelschwankungs-Erkennungseinrichtung (178) den Schwankungspegel der hochfrequenten Signalanteile bestimmt, den die Hochfrequenzanteil-Abtrenneinrichtung (177) abtrennt, und ein zweites Pegelschwankungs-Erkennungssignal ausgibt; und

die Signalpegel-Vergleichseinrichtung (179) die ersten und zweiten Pegelschwankungs-Erkennungssignale aus den ersten und zweiten Signalpegel schwankungs-Erkennungseinrichtungen (176, 178) vergleicht und das Ergebnis des Vergleichs ausgibt.

6. Audiosignalverarbeitungseinrichtung gemäß den Ansprüchen 2, 3 oder 4, wobei die Audiosignal-Analyseeinrichtung (143) umfaßt eine Mittenfrequenzanteil-Abtrenneinrichtung (175), eine erste Signalpegelschwankungs-Erkennungseinrichtung (176), eine Niederfrequenzanteil-Abtrenneinrichtung (181), eine zweite Signalpegelschwankungs-Erkennungseinrichtung (178) und eine Signalpegel-Vergleichseinrichtung, worin in einer Betriebsart

die Niederfrequenzanteil-Abtrenneinrichtung (181) niederfrequente Signalanteile aus den Audiosignalen abtrennt; die zweite Signalpegelschwankungs-Erkennungseinrichtung (178) den Schwankungspegel der niederfrequenten Signalanteile bestimmt, den die Niederfrequenzanteil-Abtrenneinrichtung (181) abtrennt, und ein zweites Pegelschwankungs-Erkennungssignal ausgibt; und

die Signalpegel-Vergleichseinrichtung (179) die ersten und zweiten Pegelschwankungs-Erkennungssignale aus den ersten und zweiten Signalpegelschwankungs-Erkennungseinrichtungen (176, 181) vergleicht und das Ergebnis des Vergleichs ausgibt.

7. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 2,

wobei

Vielkanal-Audiosignale unabhängig voneinander in die Audiosignalverarbeitungseinrichtung eingegeben werden; die Audiosignal-Analyseeinrichtung (143) mit einer Signalpegeldifferenz-Erkennungseinrichtung (149) versehen ist, die die Differenz im Signalpegel zwischen den Vielkanal-Audiosignalen und einer Signalpegel-Vergleichseinrichtung (174) bestimmt, die die bestimmte Signalpegeldifferenz mit einem voreingestellten vorgeschriebenen Pegel vergleicht und das Ergebnis des Vergleichs ausgibt; und

die Klangeffekt-Verarbeitungseinrichtung (121) eine Klangeffektverarbeitung auf den Vielkanal-Audiosignalen abhängig vom Ausgabesignal der Signalpegel-Vergleichseinrichtung (174) ausführt.

8. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Klangeffekt-Verarbeitungseinrichtung (121, 184) die Verstärkung der Audiosignale einstellt.

9. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 8, wobei die Klangeffekt-Verarbeitungseinrichtung (121, 184, 182) die Verstärkung der Audiosignale allmählich verändert.

10. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Klangeffekt-Verarbeitungseinrichtung (121, 183) die Verzögerungszeit der Audiosignale einstellt.

11. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 10, wobei die Klangeffekt-Verarbeitungseinrichtung (121, 183, 182) die Verzögerungszeit der Audiosignale allmählich verändert.

12. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 10, wobei die Klangeffekt-Verarbeitungseinrichtung (121, 183) die Verzögerungszeit der Audiosignale einstellt, um entweder eine lange oder eine kurze Nachhallzeit des Audiosignals bereitzustellen.

13. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die Klangeffekt-Verarbeitungseinrichtung (121, 185) den Frequenzgang der Audiosignale einstellt.

14. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 12, wobei die Klangeffekt-Verarbeitungseinrichtung (121, 185) den Frequenzgang der Audiosignale einstellt durch Aufteilen des Audiosignals in einen niederfrequenten Signalanteil und einen hochfrequenten Signalanteil und Einstellen der Verstärkung des niederfrequenten Signalanteils oder des hochfrequenten Signalanteils oder beider Signalanteile.

15. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die Klangeffekt-Verarbeitungseinrichtung (121) die Phase des Audiosignals einstellt.

16. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 15, wobei die Klangeffekt-Verarbeitungseinrichtung (121) die Phase des Audiosignals auf einer Vielzahl von Kanälen einstellt.

17. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die Klangeffekt-Verarbeitungseinrichtung (121) eine oder mehrere der Signaleigenschaften Verstärkung, Verzögerungszeit, Frequenzgang und Phase der eingegebenen Audiosignale einstellt.

18. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, umfassend

eine Signalpegel-Erkennungseinrichtung (151), die den Pegel der Audiosignale erkennt; und

eine Signalpegel-Steuereinrichtung (152), die den Signalpegel der Audiosignale abhängig von dem Pegel steuert, den die Signalpegel-Erkennungseinrichtung (151) erkennt.

19. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die Audiosignal-Analyseeinrichtung (143) eine Verzögerungsvorrichtung (183) enthält, die das Ausgangssteuersignal verzögert.