EP0712264B1 - Verfahren und Vorrichtung zur mehrkanaligen Tonwiedergabe - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur mehrkanaligen Tonwiedergabe Download PDF

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EP0712264B1
EP0712264B1 EP95113420A EP95113420A EP0712264B1 EP 0712264 B1 EP0712264 B1 EP 0712264B1 EP 95113420 A EP95113420 A EP 95113420A EP 95113420 A EP95113420 A EP 95113420A EP 0712264 B1 EP0712264 B1 EP 0712264B1
Authority
EP
European Patent Office
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signals
input
channel
playback
sound
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP95113420A
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English (en)
French (fr)
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EP0712264A2 (de
EP0712264A3 (de
Inventor
Peter Dipl.-Ing. Fels
Ulf Dipl.-Ing. Wüstenhagen
Gerhard Dipl.-Ing. Steinke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Telekom AG
Original Assignee
Deutsche Telekom AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche Telekom AG filed Critical Deutsche Telekom AG
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Publication of EP0712264A3 publication Critical patent/EP0712264A3/de
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Publication of EP0712264B1 publication Critical patent/EP0712264B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S3/00—Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic
    • H04S3/02—Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic of the matrix type, i.e. in which input signals are combined algebraically, e.g. after having been phase shifted with respect to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/302—Electronic adaptation of stereophonic sound system to listener position or orientation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/307—Frequency adjustment, e.g. tone control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/40—Visual indication of stereophonic sound image

Definitions

  • the invention relates to a method in the preamble of Claim 1 type described for multi-channel Sound reproduction in which the sound signals of a sound event are source-oriented and the mapping of the Allow original sound sources between recording and Playback also recorded, transmitted and multichannel may be registered for the purpose of changing this Signals before the final amplification and radiation via a Speaker arrangement with at least three front and two Surround speakers and a suitable one Device which in the preamble of claim 4 closer is defined.
  • Such systems and associated display devices are in ITU-R (formerly CCIR) recommendation BS.775 and in SMPTE standard PR 173 (1992) for a 3 / 2- or 3 / 4- or 3/2/1 system described.
  • Sound signal reproduction so perfected shows an improvement the playback quality with regard to the image of now three (or more) front information and regarding the Spatial information within a slightly enlarged listening zone.
  • a surround processor is also known (WO 91 19407 A), which derives further directional and spatial information-bearing partial signals from two-channel signals by summation, which are fed to further loudspeakers in order to emit radiation via three front and two surround channels achieve. It is an imitation that is supposed to produce a similar sound field as a result and to convey the subjective impression, ie the illusion, of how it can be generated with several discrete multichannel signals.
  • the aim here is to derive preferably further direct signals or approximately both direct signals and spatial signals, as can otherwise only be obtained from an original sound field with appropriate effort and appropriate recording technology under appropriate conditions.
  • the impersonators can be different for physical reasons just approximate an optimal discrete burst of signals and never due to signal distortions to be equivalent; they are real only as makeshift solutions and are generally considered to be processors for pseudo surround Watched playback.
  • the object of the invention is therefore to enable the defined listening zone for transmitted and recorded two-channel and multi-channel stereo signals to be enlarged for the space-independent reproduction of the spatial information while at the same time maintaining the specified directional information of the individual audio signal sources.
  • the loudspeakers should be able to receive favorable positions within the location distribution possibilities given by the space limits. In particular, this is intended to increase the usable proportion of the total room size for acoustic / visual performances. This also applies to larger rooms. It should be taken into account here that by converting available program materials with less than 5 channels, pseudo-multi-channel playback relationships are to be created in connection with known methods.
  • a device specially designed to carry out this procedure is suitable, is in the characterizing part of the claim 4 described.
  • the main effect of the invention is that shown in FIG. 1 Enlargement of the stereo listening zone while maintaining the complex auditory impression that can be achieved with the previous Two-channel stereo on a single reference point reduced by a point in the middle of the listening zone is indicated and in the standardized multi-channel sound arrangement (3/2 arrangement) only a small enlargement of the Listening zone allows by an inner white trapeze is designated.
  • the inner hatched trapezoid shows the Enlargement of the listening zone with appropriate localization of the Sound sources when applying the invention.
  • With the outside hatched hexagon is the possibility of further Enlargement of the listening zone by means of an additional derivative Playback channels shown schematically.
  • the inputs of the input stages (1-n) are with the outputs a multi-channel receiver or other one or multi-channel program sources connected.
  • the outputs of this Input stages are with the inputs of the input matrix EM connected. This distributes the existing input signals over the connections to the functional units FD, so that each FD receives n-1 of the available input signals.
  • the (n-1) outputs of each FD are connected to the inputs of a summing stage SE connected. Via a direct connection between the input matrix EM and each summing stage SE each arrive an unprocessed input signal in each summing stage, so that in each SE a sum signal from the n input signals can be formed.
  • the outputs of the summing stages SE - those on the output side Possibility of controllable level control included - are connected to the output matrix AM so that they are connected to the existing connected playback channels, d. H. With are connected to the inputs of the power amplifiers and via the output matrix is assigned to the corresponding playback channels become.
  • the outputs of the input stages E are included connected to the inputs of the conversion matrix KM and their Outputs with the corresponding inputs of the input matrix EM.
  • a filter unit FE-1 can be switched.
  • a filter unit FE-1 via a low-pass circuit from the existing input signals, preferably the three front signals, the low-frequency signal components filtered out, summed and assigned its own bass channel.
  • locations of the speakers and the desired listening zone is one for this special device Assign input unit EA. This enables the entry the locations of the speakers, their parameters, the existing ones Room conditions and the desired listener positions, the further the possibility of correcting and adjusting the conditions between direct information and desired room information (R / D) depending on the program material.
  • This input arrangement EA is in control with the individual Assemblies of the entire device connected and controls the variably adjustable parameters of the individual modules. It calculates parameters independently on the basis of the entered room and location parameters and assigns them to the corresponding assemblies.
  • the signal flow for a 5-channel program can be explained as follows:
  • the signals pass from the source (transmission channel, multi-channel recording, etc.) to the input stages E of this special device. They are distributed to the existing functional units FD by means of the input matrix in such a way that four of these 5 available input signals are assigned to each FD, so that one signal in each FD is not subjected to a parameter correction. (In the first FD, the first signal is switched unprocessed to the subsequent summing stage SE, in the second FD the second, etc.).
  • the four are related Level, duration and phase treated differently Signals and the once untreated signal again summed up and corrected together in level.
  • these sum signals are the existing ones Playback channels and the speakers connected to them with their performance levels according to their function definition (Front speaker surround speakers).
  • the functional units can FD can be expanded to include a parameter change allow for all input channels, so that for each playback channel a sum of all existing and treated input signals arises (Fig. 6)
  • a filter device FE-1 is connected downstream of the input stages, so are the low frequency parts of each unprocessed source signals filtered out, summed in the SE and assigned a separate bass channel that has a Level correction unit a special woofer supplied with the appropriate power unit.
  • the deviations from a standard list are due to the Entry of the location parameters in the input unit can be corrected.
  • additional parameters such as speaker data, Listening zone or listener positions etc. can both Volume ratios corrected as well as listening conditions outside of an optimal listening position, especially in the preferred area (preferred listener position) of the user, optimized become.
  • the ratio between direct component and surround component can also depending on the program material by entering appropriate correction values in the existing input unit changed, saved and assigned to the current program be retrieved again.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Art zur mehrkanaligen Tonwiedergabe, bei dem die Tonsignale eines Schallereignisses quellenorientiert aufgenommen sind und die Abbildung der ursprünglichen Tonquellen zulassen, die zwischen Aufnahme und Wiedergabe auch mehrkanalig aufgezeichnet, übertragen sowie matriziert sein können, zum Zwecke der Veränderung dieser Signale vor der Endverstärkung und Abstrahlung über eine Lautsprecheranordnung mit wenigstens drei Front- und zwei Surround-Lautsprechern sowie eine hierzu geeignete Vorrichtung, die im Oberbegriff des Patentanspruches 4 näher definiert ist.
Derartige Systeme und dazugehörige Wiedergabeanordnungen sind in der ITU-R-(vormals CCIR-) Empfehlung BS.775 sowie in dem SMPTE-Standard PR 173 (1992) für ein 3/2- bzw. 3/4- bzw. 3/2/1-System beschrieben.
Für die Wiedergabe in Wohnräumen und in kleinen bis mittelgroßen Veranstaltungs- bzw. Hörräumen, auch in Verbindung mit Bilddarstellungen, werden bisher vorwiegend konventionelle Zweikanal-Stereo-Wiedergabeeinrichtungen verwendet.
Bei Zweikanal-Stereo-Wiedergabe gab es jedoch bisher nur eine sehr kleine, schlauchförmige Stereo-Hörzone mit nur einem Bezugsplatz. Ein weiterer Nachteil der zweikanaligen stereofonen Wiedergabe ist die nur durch Phantomschallquellenbildung ermöglichte Abbildung eines Mittensignals mit eingeschränkter Klang- und Ortungsqualität.
Es ist deshalb auch bekannt, ein echtes Mittensignal bzw. auch echte Halblinks- und Halbrechts-Signale (5-Kanal-Stereofonie) zu übertragen und getrennt abzustrahlen.
Es ist weiterhin bekannt, den Hörer zusätzlich zu der bisher üblichen Zweikanalstereoübertragung und primären Versorgung mit Direktinformationen mittels einer Stereowiedergabeeinrichtung auch mit Rauminformationen zu versorgen, die entweder getrennt oder gegenphasig, korreliert oder nicht korreliert als Seitensignale zugeordnet und übertragen und über zusätzliche im Raum verteilte Lautsprecher abgestrahlt werden.
Die weitverbreiteten Bemühungen, alle diese Signale in einem einheitlichen Format zusammenzufassen und zu übertragen, haben zu der oben angeführten ITU-R-Empfehlung BS.775 sowie dem SMPTE-Standard PR 173für ein 3/2- (3/4) bzw. 3/2/1-System geführt.
Ein weiterer Vorschlag (SDDS-System von Sony) ist die Erweiterung zu einem 8-Kanal-System (5-Front-und 2-Surroundkanäle sowie ein Subbaßkanal).
Ferner ist zu berücksichtigen, daß Mehrkanaltonübertragungen mit der Einführung neuer Fernsehübertragungssysteme gekoppelt werden sollen.
Bekannt ist auch, daß schon seit Jahren in der Filmbranche das Mehrkanalton-System Dolby-Stereo-Surround zur Anwendung gelangt. Dieses 3-plus 1-System (3 Frontkanäle und 1 Surroundkanal in 2 Übertragungs-/Aufzeichnungskanälen verschachtelt) wird auch für den Heimbedarf angeboten. Die Vorteile eines Mittenlautsprechers bei dieser dreikanaligen Matrixübertragung von Front- bzw. Primärinformationen sind - trotz der mit Rücksicht auf den zweikanaligen Film benutzten Matrizierungsschaltung - auch bei diesem System erwiesen.
Der Unterschied zwischen diesem Dolby-Stereo-Surround-System und den erwähnten Empfehlungen besteht neben einem nun diskreten Mittenkanal hauptsächlich in der unterschiedlichen Anzahl der Surroundkanäle.
Untersuchungen haben gesichert erwiesen, daß zwei dekorrelierte Rauminformationen eine wesentlich bessere Versorgung gewährleisten, als der bisher praktizierte eine Kanal.
Um die Nachteile, besonders hinsichtlich der unzureichenden Versorgung mit Rauminformationen, zu verringern, wurden zwei Wiedergabelautsprecher für die zweikanalige Rauminformation, ähnlich der zuerst beim Stereo-Ambiofonie-System nach Keibs (1960) gängigen Praxis bei zwei- oder einkanaliger Rauminformation bzw. auch ähnlich der späteren Praxis mit dem Dolby-Stereo-Surround-System bei einkanaliger Rauminformation, in die Gesamtwiedergabeanordnung integriert. Doch auch diese Variante bringt erst dann wesentliche Vorteile im Gesamteindruck, wenn die Defekte der Richtungszuordnung und der bisher mangelhaften Versorgung der Hörerplätze überwunden werden.
Die Mängel der einkanaligen Wiedergabe der Rauminformation wurden in neuerer Zeit wieder aufgegriffen und führten außer der Akzeptanz der Standards von ITU und SMPTE zu neuen Filmtonverfahren, bei denen jeweils zweikanalige Rauminformationen verwendet werden.
Es sind weiterhin zweikanalige Stereo-Wiedergabeanordnungen bekannt, bei denen die Tiefsttonwiedergabe (bis ca. 120 Hz) mittels separater Lautsprecher, sog. Subwoofer, getrennt von den Richtungssignalen erfolgt, um die körperliche Größe der einzelnen Lautsprecher zu begrenzen. In Anwendung auf die vorgenannten internationalen Empfehlungen ergibt sich ein 3/2/1-System bzw. maximal ein 5/2/1-System.
Eine so perfektionierte Tonsignalwiedergabe zeigt eine Verbesserung der Wiedergabequalität bezüglich der Abbildung von nun drei (oder mehr) Frontinformationen und bezüglich der Rauminformationen innerhalb einer etwas vergrößerten Hörzone.
Außerhalb dieser, im Verhältnis zur Gesamtraumgröße sehr kleinen definierten Hörfläche, wirken sich Ortungsfehler erheblich störender aus. Die verteilten Frontsignale werden nicht richtungsgetreu abgebildet, sondern lediglich jeweils vom nächstgelegenen Lautsprecher gehört. Die beiden Rauminformationen werden in hohem Maße platzabhängig differenziert wahrgenommen.
Es ist zwar auch bekannt, große Auditorien optimal zu versorgen (DE 3413 181), jedoch erfordert dies eine getrennte Quellenbehandlung und daher einen sehr hohen Aufwand, der für eine Übertragung und für kleine Räume unverhältnismäßig groß ist.
Es ist weiterhin auch ein Surround- Prozessor bekannt, (WO 91 19407 A) der aus zweikanaligen Signalen durch Summenbildungen weitere Richtungs- und Rauminformationen tragende Teilsignale ableitet, die weiteren Lautsprechern zugeführt werden, um eine Abstrahlung über drei Front- und zwei Surround- Kanäle zu erzielen.
Es handelt sich dabei um eine Imitation, die als Ergebnis ein ähnliches Schallfeld erzeugen soll und den subjektiven Eindruck, d.h. die Illusion, vermitteln sollen, wie es mit mehreren diskreten Mehrkanalsignalen erzeugt werden kann. Ziel ist dabei, vorzugsweise weitere Direktsignale oder näherungsweise sowohl Direktsignale als auch Raumsignale abzuleiten, wie sie sonst nur mit höherem Aufwand und entsprechender Aufnahmetechnologie unter zweckmäßigen Bedingungen aus einem Original- Schallfeld gewonnen werden können.
Die Imitatoren können sich dabei aus physikalischen Gründen einem optimalen diskreten Signalbündel nur annähern und aufgrund dabei entstehender Signalverfälschungen niemals gleichwertig sein; sie sind real nur als Behelfslösungen anzusehen und werden allgemein als Prozessoren für Pseudo-Surround- Wiedergabe angesehen.
Bei der Heimwiedergabe ist der Nachteil der zu geringen Hörfläche, insbesondere in Verbindung mit hochwertiger Bildwiedergabe, jedoch gravierend, da die Platzabhängigkeit eine zu große Einschränkung bedeutet und auch für die Einführung dieser Verfahren im Heimbereich stark hinderlich wirkt.
Diese Vielzahl von Vorschlägen und Empfehlungen für unterschiedliche Anwendungen und deren ständige Erweiterung bestätigt die Unzulänglichkeit der beschriebenen bekannten Verfahren und die Notwendigkeit, eine allgemeiner anwendbare Lösung zur verbesserten Wiedergabe mehrkanaliger Tonsysteme zu schaffen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, für übertragene und aufgezeichnete zwei- und mehrkanalige Stereosignale eine Vergrößerung der definierten Hörzone für die platzunabhängige Wiedergabe der Rauminformationen bei gleichzeitiger Beibehaltung der vorgegebenen Richtungsinformationen der einzelnen Tonsignalquellen zu ermöglichen. Dabei sollen die Lautsprecher innerhalb der durch die Raumgrenzen vorgegebenen Standortverteilungsmöglichkeiten günstige Plazierungen erhalten können.
Insbesondere soll dadurch der nutzbare Anteil der Gesamtraumgröße für akustisch/visuelle Darbietungen erhöht werden. Das gilt auch für größere Räume. Dabei ist zu berücksichtigen, daß mittels Konvertierung verfügbarer Programmaterialien mit weniger als 5 Kanälen Pseudo-Mehrkanal-Wiedergabeverhältnisse in Verbindung mit bekannten Verfahren geschaffen werden sollen.
Diese Aufgabe wird mit der im Kennzeichen des Patentanspruches 1 beschriebenen Verfahrensweise gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Patentansprüchen 2 und 3 beschrieben.
Eine Vorrichtung, die zur Durchführung dieses Verfahrens besonders geeignet ist, wird im Kennzeichen des Patentanspruches 4 beschrieben.
Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind in den Patentansprüchen 6 bis 9 beschrieben.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen die
Fig. 1
einen Vergleich der Stereo-Hörzonen bei üblicher 5-Kanal-Wiedergabe und bei Anwendung der Erfindung (schraffierter Bereich);
Fig. 2
die Grundstruktur der Vorrichtung mit den Funktionseinheiten Eingangsstufen E, Eingangsmatrix EM, Bearbeitungsstufen FD, Summier- und Pegeldosierungsstufen SE, Ausgangsmatrix AM, "intelligente" Eingabe EA und einer Anzeige;
Fig. 3
eine Ergänzung durch die Funktionseinheit Konvertierungsmatrix KM;
Fig. 4
eine Ergänzung mit den Funktionseinheiten FE für die Erzeugung eines Tiefsttonkanals zur getrennten Ansteuerung eines sog. Subwoofers;
Fig. 5
eine weitere mögliche Ergänzung der Bearbeitungsmöglichkeit jedes Eingangssignals für ergänzende Wiedergabekanäle bei größeren Räumen;
Fig. 6
eine Konfiguration für die Bearbeitungsmöglichkeit aller Kanäle.
Der hauptsächliche Effekt der Erfindung ist die in Fig. 1 gezeigte Vergrößerung der Stereo-Hörzone unter Beibehaltung des zu erzielenden komplexen Höreindruckes, der sich bei der bisherigen Zweikanal-Stereofonie auf einen einzigen Bezugsplatz reduzierte, der durch einen Punkt in der Mitte der Hörzone angedeutet ist und bei der standardisierten Mehrkanaltonanordnung (3/2-Anordnung) nur eine geringe Vergrößerung der Hörzone zuläßt, die durch ein inneres weißes Trapez bezeichnet ist. Das innere schraffierte Trapez zeigt die Vergrößerung der Hörzone mit zutreffender Lokalisierung der Schallquellen bei Anwendung der Erfindung. Mit dem äußeren schraffierten Sechseck ist die Möglichkeit der weiteren Vergrößerung der Hörzone mittels zusätzlich abgeleiteter Wiedergabekanäle schematisch gezeigt.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil bei der Anwendung der Erfindung ergibt sich aus der nicht starr an die Standardanordnung gebundene Plazierung der Lautsprecher im jeweiligen individuellen Wiedergabebereich.
Um auch die vorteilhafte Wiedergabe von Programmbeiträgen zu ermöglichen, die nach einem der Matrixverfahren, z.B. mittels des Dolby-Stereo-Surroundsystems, übertragen werden, ist nach dem üblicherweise eingesetzten Decoder (z.B. Dolby Pro Logic Surround Decoder) eine Vorrichtung nach dem beschriebenen Verfahren erforderlich, die - je nach Wunsch und Vorstellung des Anwenders - sowohl ein fünf- bzw. 5-plus-1-kanalig angebotenes Programm als auch andere ein- oder mehrkanalige Programme verarbeiten kann.
Die für eine mehrkanalige Wiedergabe verfügbare und in einem Raum unter Beachtung des Standards und der vorhandenen Möglichkeiten aufgestellte Lautsprecheranordnung wird durch eine Vorrichtung ergänzt, die nach einem Rundfunk- und/oder TV-Empfänger bzw. einer Wiedergabeeinrichtung für mehrkanalige Tonaufzeichnungen und vor die Leistungsstufen der einzelnen Lautsprecher geschaltet werden muß.
Sie besteht gemäß Fig. 2 aus:
  • der Eingangsmatrix EM mit den davorliegenden Eingangsstufen E,
  • den Funktionseinheiten FD zur mehrkanaligen, unabhängigen Laufzeit-, Pegel- und ggf. erforderlichen Phasenkorrektur,
  • den Summierstufen SE und
  • der Ausgangsmatrix AM.
Somit sind die Eingänge der Eingangsstufen (1-n) mit den Ausgängen eines mehrkanaligen Empfängers oder anderer ein- oder mehrkanaliger Programmquellen verbunden. Die Ausgänge dieser Eingangsstufen sind mit den Eingängen der Eingangsmatrix EM verbunden. Diese verteilt die vorhandenen Eingangssignale über die Verbindungen zu den Funktionseinheiten FD, so daß jede FD n-1 der verfügbaren Eingangssignale erhält. Die (n-1)-Ausgänge jeder FD werden mit den Eingängen einer Summierstufe SE verbunden. Über eine direkte Verbindung zwischen der Eingangsmatrix EM und jeder Summierstufe SE gelangt jeweils ein unbearbeitetes Eingangssignal in jede Summierstufe, so daß in jeder SE ein Summensignal aus den n Eingangssignalen gebildet werden kann.
Diese Summensignale unterscheiden sich dadurch, daß in jedem Summensignal verschieden bearbeitete Signale und ein unbearbeitetes Signal aus der Anzahl der eingangsseitig verfügbaren Signale vorhanden sind.
Die Ausgänge der Summierstufen SE - die ausgangsseitig die Möglichkeit der steuerbaren Pegelbeeinflussung enthalten - werden mit der Ausgangsmatrix AM verbunden, so daß sie mit den vorhandenen angeschlossenen Wiedergabekanälen, d. h. mit den Eingängen der Leistungsverstärker verbunden sind und über die Ausgangsmatrix den entsprechenden Wiedergabekanälen zugeordnet werden.
Bei der Berücksichtigung der mehrkanaligen Wiedergabe eines Programms mit weniger als 5 Signalen kann gemäß Fig. 3 in Ergänzung dieses Funktionskomplexes vor der Eingangsmatrix EM eine Konvertierungsmatrix KM liegen, welche die vorhandenen Eingangssignale auf die Eingangsmatrix EM verteilt.
In diesem Falle sind die Ausgänge der Eingangsstufen E mit den Eingängen der Konvertierungsmatrix KM verbunden und deren Ausgänge mit den entsprechenden Eingängen der Eingangsmatrix EM.
Sofern ein separater Tieftonkanal nicht im Programmsignal enthalten ist, kann entsprechend Fig.4 zur Erzeugung eines getrennten Tieftonkanals an die Ausgänge der Eingangsstufen E eine Filtereinheit FE-1 geschaltet werden. In dieser werden, wie ebenfalls bekannt, über eine Tiefpaßschaltung aus den vorhandenen Eingangssignalen, vorzugsweise den drei Frontsignalen, die tieffrequenten Signalanteile ausgefiltert, summiert und einem eigenen Tieftonkanal zugeordnet.
Zwecks Anpassung der Lautsprecher an die vorhandenen Raumbedingungen kann - wie bereits bei der Stereowiedergabe in hochwertigen Heimwiedergabeanordnungen praktiziert - für die Wiedergabekanäle ein weiterer Filterbaustein FE-2 der Ausgangsmatrix nachgeschaltet werden (Fig. 4).
Zur akustischen Optimierung dieser Wiedergabeanordnung an die vorhandenen Raumbedingungen, Standorte der Lautsprecher und die gewünschten Hörzone ist dieser speziellen Vorrichtung eine Eingabeeinheit EA zuzuordnen. Diese ermöglicht die Eingabe der Standorte der Lautsprecher, deren Parameter, der vorhandenen Raumbedingungen sowie der gewünschten Hörerplätze, des weiteren die Möglichkeit der Korrektur und Anpassung der Verhältnisse zwischen Direktinformation und gewünschter Rauminformation (R/D) in Abhängigkeit vom Programmaterial.
Diese Eingabeanordnung EA ist steuerungsmäßig mit den einzelnen Baugruppen der gesamten Vorrichtung verbunden und steuert die variabel einstellbaren Parameter der einzelnen Baugruppen. Sie berechnet selbständig Parameter auf der Basis der eingegebenen Raum- und Standortparameter und ordnet sie den entsprechenden Baugruppen zu.
Zur optischen Kontrolle der eingegebenen Parameter ist als Ergänzung der Eingabeanordnung eine Anzeige auf einem Display vorgesehen.
Bei einer Versorgung größerer Hörzonen werden zusätzlich weitere Funktionseinheiten FD eingefügt, deren Eingänge mit allen Ausgängen der Eingangsmatrix EM verbunden werden und somit ein Summensignal aus allen - aber unterschiedlich behandelten - Eingangssignalen für jeden weiteren Wiedergabekanal 1 bis m, der jeweils mit weiteren verteilten Lautsprechern verbunden ist, gebildet wird (Fig. 4).
Diese zulässige Erweiterung der Vorrichtung - jedes Eingangssignal, auch das nicht zu bearbeitende Signal gelangt über eine FD zur Summierstufe - vereinfacht die schaltungstechnische Lösung dieser Vorrichtung, wie Fig. 6 zeigt.
Der Signalfluß bei einem 5-kanaligen Programm ist wie folgt erklärbar:
Die Signale gelangen von der Quelle (Übertragungskanal, Mehrkanalaufzeichnung usw.) an die Eingangsstufen E dieser speziellen Vorrichtung. Sie werden mittels der Eingangsmatrix auf die vorhandenen Funktionseinheiten FD so verteilt, daß jeder FD vier dieser 5 verfügbaren Eingangssignale zugeordnet werden, so daß in jeder FD jeweils ein Signal nicht einer Parameterkorrektur unterworfen wird. (In der ersten FD wird das erste Signal unbearbeitet an die nachfolgende Summierstufe SE geschaltet, in der zweiten FD das zweite usw.).
In der nachgeschalteten Summierstufe SE werden die vier bezüglich Pegel, Laufzeit und Phase unterschiedlich behandelten Signale und das jeweils einmal unbehandelte Signal wieder summiert und gemeinsam im Pegel korrigiert. Am Ausgang der Ausgangsmatrix AM sind diese Summensignale den vorhandenen Wiedergabekanälen und den daran angeschlossenen Lautsprechern mit ihren Leistungsstufen entsprechend ihrer Funktionsbestimmung (Frontlautsprecher-Surroundlautsprecher) zugeordnet.
In zulässiger Erweiterung der Vorrichtung können die Funktionseinheiten FD so erweitert werden, daß sie eine Parameteränderung für alle Eingangskanäle ermöglichen, so daß für jeden Wiedergabekanal eine Summe aus allen vorhandenen und behandelten Eingabesignalen entsteht (Fig. 6)
Ist den Eingangsstufen eine Filtereinrichtung FE-1 nachgeschaltet, so werden die tieffrequenten Anteile der einzelnen unbearbeiteten Quellsignale ausgefiltert, in der SE summiert und einem gesonderten Tieftonkanal zugeordnet, der über eine Pegelkorrektureinheit einen speziellen Tieftonlautsprecher mit entsprechender Leistungseinheit versorgt.
Die nicht immer dem Standard entsprechende Plazierung der Lautsprecher und die in der Praxis kaum einhaltbare optimale Hörerplatzanordnung sowie die räumlichen Heimbedingungen erfordern in den meisten Anwendungsfällen außerdem eine dem jeweiligen Raum und der gewünschten Hörzone angepaßte Frequenzgangskorrektur der Lautsprecher und ggf. eine Laufzeitkorrektur der Wiedergabekanäle in Abhängigkeit ihres Standortes. Letzteres kann in den FD erfolgen.
Für eine erforderliche Raumanpassung des Frequenzgangs können - entsprechend Fig. 4 und 5 - die Signale an Raumkorrekturfilterbausteinen FE-2 zwischen der Ausgangsmatrix AM und die Eingänge der Leistungsverstärker der Wiedergabekanäle geschaltet werden.
Diese Raumkorrekturfilter ermöglichen es, die Klangfarbe der gesamten Wiedergabeanordnung, durch Veränderungen in den einzelnen Wiedergabekanälen, dem jeweiligen Raum und den Vorstellungen des Anwenders durch die Eingabe von Korrekturwerten anzupassen.
Die Abweichungen von einer Standardaufstellung sind durch die Eingabe der Standortparameter in die Eingabeeinheit korrigierbar. Durch die Eingabe weiterer Parameter wie Lautsprecherdaten, Hörzone oder Hörerpositionen usw. können sowohl Lautstärkeverhältnisse korrigiert als auch die Hörbedingungen außerhalb eines optimalen Hörerplatzes, insbesondere im Vorzugsbereich (bevorzugte Hörerposition) des Anwenders, optimiert werden.
Das Verhältnis zwischen Direktanteil und Surroundanteil kann ebenfalls in Abhängigkeit vom Programmaterial durch die Eingabe entsprechender Korrekturwerte in die vorhandene Eingabeeinheit verändert, gespeichert und dem aktuellen Programm zugeordnet wieder abgerufen werden.
Die Nutzung dieser Vorrichtung auch für die Wiedergabe von Programmaterial mit weniger als fünf Tonkanälen wird durch die vor die Eingangsmatrix EM vorgeschaltete Konvertierungsmatrix KM ermöglicht.

Claims (9)

  1. Verfahren zur mehrkanaligen Tonwiedergabe, bei dem die Tonsignale mehrkanalig quellenorientiert aufgenommen sind, und bei dem diese mehrkanaligen Tonsignale vor der Abstrahlung durch Matrizierung und Summierung bearbeitet und auf Front- und Surround- Wiedergabe-Kanäle und wahlweise auch auf einen Subbaß- Kanal verteilt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Verteilung der Tonsignale auf wenigstens drei Front- und zwei Surround- Wiedergabe-Kanäle von jedem dieser Tonsignale Teilsignale abgezweigt und die abgezweigten und entsprechend ihrer Richtungszuordnung unterschiedlich bearbeiteten Teilsignale mit einer vergrößerten Laufzeit, einem verringerten Pegel und wenigstens teilweise veränderter Phasenlage zu jeweils einem der fünf oder mehr unbearbeiteten Tonsignale summiert werden, derart, daß in jedem Summensignal unterschiedlich bearbeitete Teilsignale und ein unbearbeitetes Tonsignal vorhanden sind und die Richtungszuordnung der Summensignale, auch nach weiteren gleichartigen Aufteilungen und Summierungen, auf die Kanäle der im Raum verteilt angeordneten drei Front- und zwei Surround- Wiedergabelautsprecher, sowie gegebenenfalls weiteren Wiedergabelautsprechern, entsprechend den Orientierungen der unbearbeiteten Tonsignale vorgenommen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren zusätzlich im Raum verteilt angeordneten Wiedergabelautsprecher, vorzugsweise für Surroundsignale, mit weiteren Signalen versorgt werden, die jeweils als Summe gebildet werden, die aus den von den unbearbeiteten Tonsignalen abgespalteten und unterschiedlich in Laufzeit, Pegel und Phase bearbeiteten Teilsignalen und einem unbearbeiteten Tonsignal besteht, und daß die Veränderungen von Amplitude und Laufzeit entsprechend der Entfernung jedes zu versorgenden weiteren zusätzlichen Wiedergabelautsprechers vom Standort der ersten drei Front- und zwei Surroundlautsprecher und dem zugeordneten Versorgungsbereich der genannten zusätzlichen Surroundlautsprecher gewählt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch eine Summierung von ausschließlich derart von den Tonsignalen abgezweigten und bearbeiteten Teilsignalen durchgeführt wird, bei der in dem Summensignal für jeden Wiedergabekanal ein bearbeitetes Teilsignal von jedem am Eingang vorhandenen Tonsignal enthalten ist.
  4. Vorrichtung zur mehrkanaligen Tonwiedergabe mit mehreren Eingangsanschlüssen für wenigstens drei Front- und zwei Surround- Wiedergabekanäle, bei der die Eingänge über je eine Eingangsstufe mit den entsprechenden Eingangsanschlüssen einer Eingangs- Matrix (EM) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Eingangs- Matrix (EM) einerseits an der gleichen Zahl von Eingangsanschlüssen einer Funktionseinheit (FD) für die jeweils getrennte unterschiedliche Korrektur der eingespeisten Signale hinsichtlich Laufzeit, Pegel und gegebenenfalls Phase für jeden Ausgang dieser Funktionseinheit (FD) liegen und die andererseits mit den ersten Eingängen einer Summiereinheit (SE) verbunden sind, mit deren zweiten bzw. weiteren Eingängen die Ausgänge der Funktionseinheit (FD) verbunden sind, und daß die aus jeweils einem unveränderten Eingangssignal an der Eingangsstufe (E) mit unterschiedlich bearbeiteten Signalen anderer Eingangssignale gebildeten summensignale entsprechend der Zuordnung der unbearbeiteten Eingangssignale an den Ausgängen einer Ausgangs- Matrix (AM) für die wenigstens drei Front- und zwei Surround- Wiedergabekanäle und gegebenenfalls weitere Wiedergabelautsprecher liegen.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangs- Matrix (EM) eine weitere Konvertierungsmatrix (KM) vorgeschaltet ist, welche die vorhandenen Tonsignale von Aufzeichnungen oder Übertragungen mit weniger als fünf Tonkanälen, insbesondere von Mono-, 2-, 3-, 4-, 5/2- Kanal-Stereo-Surround-Verfahren, auf wenigstens fünf Eingangsstufen der Eingangs- Matrix (EM) verteilt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangs- Matrix (EM) bei Fehlen eines getrennten Subbaß- Übertragungs- bzw. Aufzeichnungskanales eine mehrkanalige Filtereinheit vorgeschaltet ist, die Tiefpaßschaltungen (TP) und eine Summierstufe enthält und die Tiefsttonanteile der vorhandenen Tonkanäle ausfiltert, summiert und einem gesonderten Subbaß-Wiedergabekanal zuordnet, an dessen Ausgang Tiefsttonlautsprecher bzw. Subwoofer angeschlossen sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionseinheit (FD) mit einer Eingabeanordnung (EA) für die Eingabe der räumlichen Bedingungen der Wiedergabeanordnung, entsprechend den Lautsprecherpositionen, und der gewünschten Parameter, bezüglich der Lautstärkeverhältnisse von Front- und Surroundlautsprecher, versehen ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingabeanordnung (EA) eine Anzeige zugeordnet ist, welche die Eingaben und die zu verändernden Parameter, hinsichtlich Laufzeitkorrektur, Pegelkorrektur, Korrelationsgradkorrektur, etc., zu erkennen gibt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeanordnung (EA) für weitere Parameter der zu beeinflussenden Tonsignale vorgesehen ist und damit mit den Einheiten (KM, FE, SE, EM) verbunden ist, welche die Tonsignalwege über deren Bearbeitungselemente einschließlich der erforderlichen Parameterwerte aus den eingegebenen Raumparametern und individuellen Festlegungen beeinflussen.
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