EP2120486A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen eines Raumklangs - Google Patents

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EP2120486A1
EP2120486A1 EP08009095A EP08009095A EP2120486A1 EP 2120486 A1 EP2120486 A1 EP 2120486A1 EP 08009095 A EP08009095 A EP 08009095A EP 08009095 A EP08009095 A EP 08009095A EP 2120486 A1 EP2120486 A1 EP 2120486A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
modified
phase
source
signals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08009095A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Vierthaler
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.)
Trident Microsystems (Far East) Ltd
Original Assignee
TDK Micronas GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Micronas GmbH filed Critical TDK Micronas GmbH
Priority to EP08009095A priority Critical patent/EP2120486A1/de
Priority to US12/467,963 priority patent/US20090285420A1/en
Publication of EP2120486A1 publication Critical patent/EP2120486A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for generating a surround sound with the above-conceptual features according to claim 1 and to a method for generating a surround sound with the above-conceptual features according to claim 9.
  • the goal is to develop a virtual surround sound system that conveys a good spatial impression for the largest possible "sweet spot", without necessarily having to place one or more speakers behind the listener.
  • the sweet spot is understood to mean an area of the room in which a reproduction of sounds, in particular music or speech, achieves the optimally desired sound on a listener.
  • Various methods for generating a surround sound are known.
  • methods such as Dolby Digital AC-3®, Dolby ProLogic II® and DTS® provide signals for front left, front center, front right, rear left and rear right, which are connected to loudspeakers which correspond to each other in the room Handset are arranged around.
  • a subwoofer for low-frequency signals can be connected.
  • methods such as e.g. Dolby Pro Logic ®, which only provide a rear channel, which is located in the center rear. All of these methods require that one or more speakers be placed behind the listener and cabled. This is often not possible or desirable for reasons of space or optical reasons.
  • a common arrangement, especially for television sets, is, for example, to output the five channels for the signals left, center, right, surround left, surround right to the left and right speakers of the television
  • virtual surround systems are, for example, 3D panorama ® from Micronas, which is installed in many televisions in Europe and Asia, SRS TruSurround XT ® from SRS or Dolby Virtual Digital ® from Dolby.
  • Fig. 6 outlines the principle of a so-called virtualizer. If a real sound source to which a surround signal S is applied would be placed at a position Lv, the right ear of a listener would receive H sound waves having a transfer function Hs, and the left ear receiving sound waves having a transfer function Ha. The same hearing impression is now to be generated by signals SL 'of a first speaker L1 and signals SR' of a second speaker L2 are processed so modifying that the listener H the impression is created that the signal S come from a virtual speaker LV , Sound waves of the two loudspeakers L1, L2 reach the left and the right ear of the listener H with the transfer functions Vs1, Va1, Va2 and Vs2.
  • HRTF Head Transfer Functions
  • This effect can, for example, have an in Fig. 7 represented circuit, a so-called “cross cancellation network” (German: cross-cancellation network) and the Kopfübertragungsfunktionen Vs, Va, Hs, Ha are achieved, in which a surround signal S is applied as an example.
  • a cross cancellation network German: cross-cancellation network
  • the Kopfübertragungsfunktionen Vs, Va, Hs, Ha are achieved, in which a surround signal S is applied as an example.
  • SL' S ⁇ hs ⁇ vs - Ha ⁇ Va vs 2 - Va 2 ⁇ Hi respectively.
  • SR ' S ⁇ Ha ⁇ vs - hs ⁇ Va vs 2 - Va 2 ⁇ hq ,
  • SL ' is the signal applied to the first speaker L1, which is modified according to equation (1).
  • SR ' is correspondingly the modified second signal which is applied to the second loudspeaker L2.
  • Vs1, Vs2 correspond to the signal components which have passed from the two loudspeakers L1, L2 to the ear of the listener on the same side of its head, and Va1, Va2 correspond to the signal components coming from the loudspeakers L1, L2 to the ear of the listener other side of the head.
  • Hs and Ha respectively, correspond to the transfer functions of the virtual sound source to the left and right ears of the listener.
  • the transfer functions Hi and Hq summarize the transfer functions according to Equations (1) and (2).
  • FIG. 8 A simple system for generating a virtual surround sound from such a mono surround channel is shown.
  • Such a system which is designed for a monophonic surround input signal, can produce a good surround impression. However, this is accepted with an only inaccurate location of the signal source, since the signal comes from somewhere from behind, usually even seems to come from several directions.
  • a surround signal is applied both to a circuit designed as a delay element and all-pass filter as well as to a module for multiplication by a transfer function Hq.
  • the added output values of the two branches are provided as a signal SR 'for eg the right speaker.
  • its signal SL ' is provided by adding from the output value of the circuit and the inverted output value of the module.
  • a location of the sound or signal source is possible.
  • a listener has the impression that the signal comes, for example, from the back left or the back right.
  • a first signal SL and a second signal SR are provided.
  • the first and second signals SL, SR are applied to a plurality of transfer functions 3 of a circuit arrangement.
  • processing takes place in a first and a fourth transfer function 3a, 3d with the first transfer function Hi, the results being output to a first or second adder 4a, 4b.
  • An output of the first adder 4a provides the first modified signal SL 'which is applied to the matrix.
  • An output of the second adder 4b provides the second modified signal SR ', which is also applied to the output matrix.
  • the first signal SL is applied to a third filter function 3c for processing with the transfer function Hq.
  • the second signal SR is applied to a second filter function 3b in which it is processed with the transfer function Hq.
  • the result is applied 180 ° out of phase to a second input of the first adder 4a.
  • the signals for the front left (L), front right (R) and front center (C) are also applied to the matrix.
  • EP 0 808 076 B1 describes a surround sound system having a source of spatial signals containing a right and a left signal and further signals complementary to the right and left signals to a surround sound image, wherein a stereo base widening modification circuit is provided, which is spatial related Signals are supplied only the pure right and left signal to the source and wherein the spatial sound image complementary signals include a center signal, which is added to the output signals of the modification circuit, which form a modified right and a modified left signal, additively added.
  • WO 01/05187 A1 concerns a system that combines the advantages of the above two methods.
  • a detection circuit detects if much of the surround information is monophonic. If so, the monophonic surround signal is converted into a pseudo-stereo signal and then virtualized. In this system, a signal processing is performed dynamically, depending on the input signals.
  • the object of the invention is to improve a spatial impression in a device or in a method for generating a room sound. In particular, this is to be made possible for both monophonic and stereophonic surround signals without the need for a detection circuit is necessary.
  • a device for generating a surround sound with a source which provides at least a first signal for generating a first sound impression and a second signal for generating a second sound impression, is accordingly provided with a circuit arrangement for modifying the first signal and the second signal to produce a third one Sound impression of a virtual source and with terminals for outputting a first such modified signal and a second such modified signal to a Matix or to a respective speaker, wherein the circuit arrangement or one of these subsequent phase shift module is designed and / or controlled with a phase shift arrangement for modifying the first signal and the second signal relative to each other with a phase shift of 170 ° to 190 °.
  • the phase shifting arrangement or the downstream phase shift module is preferably designed and / or controlled as an inverter for modifying the first signal with the phase shift of 180 ° with respect to the second signal.
  • the phase shifting arrangement may be designed and / or controlled as a delay module for delaying the output signal provided or modified by the signal source and the second signal provided or modified by the signal source, the phase shifting arrangement then being adapted and / or controlled to modify the first signal with a positive phase shift relative to the first signal provided by the signal source and modifying the second signal with a relative negative phase shift from the second signal provided by the signal source.
  • the phase shift arrangement is preferably designed and / or controlled for modifying the first signal with a phase shift of + 70 ° to + 100 °, in particular + 90 °, and the second signal with a phase shift of -100 ° to -70 °, in particular from -90 °.
  • a first delay element and / or a first decorrelator optionally delay the first signal provided by the signal source and delay it to a third adder to be added to the phase-shifted first signal.
  • a second delay element and / or a second decorrelator correspondingly delay the second signal provided by the signal source and delay it to a fourth adder to be added to the phase-shifted second signal.
  • one or both of the signals can be delayed in time in a particularly first processing step in order then to implement the displacement of one of the signals, if necessary, also in the negative direction. Both signals can, however, e.g. also be shifted by 90 ° and 270 °.
  • a matching module may form an adjustment value from the first and second signals provided by the signal source and delay a third adder for adding to the phase-shifted first signal and a fourth adder for adding to the phase-shifted second signal.
  • a rotation module may be configured and / or controlled to cyclically rotate the phases of the first signal or the first modified signal, the second signal or the second modified signal and a center signal formed from the first and second signals, or one of the first and second modified signals formed modified center signal by 90 °.
  • the source may also provide further signals for generating further sound impressions, such as a left channel and a right channel.
  • the circuit arrangement for generating the third sound impression of the virtual source can advantageously have circuits for changing phases the first and the second signal and circuits for changing phases of the further signals, wherein the circuits are designed and / or controlled in conjunction with the phase shifting arrangement at least the phase of a first of the further signals to the phase of the first modified signal by substantially + 90 ° and to change the phase of the first of the further signals to the phase of the second modified signal by substantially -90 °.
  • conversion can also be effected by one or more processors for signal processing, which are then correspondingly activated or programmed in order to carry out the signal processing in accordance with the method.
  • Fig. 1 shows a first embodiment in which a first signal SL and a second signal SR are provided by a signal source 1, for example a decoder or a DVD player.
  • the first signal SL is provided for output via a first loudspeaker L1
  • the second signal SR is provided for output via a second loudspeaker L2.
  • the two loudspeakers L1, L2 are used SL, SR a modified first signal SL 'and a modified second signal SR' applied to create a surround sound, which gives the impression that in addition a further signal in the manner of a center signal via a speaker even more than a virtual center Speaker would be output.
  • SR is a circuit arrangement which is formed substantially in a known manner and may have further known per se components.
  • the circuit arrangement is designed as a phase shift arrangement 2.
  • the first signal SL is applied to a first multiplication element 3a of a multiplicity of multipliers 3 and multiplied therein by the first of the transfer functions Hi from the equations given in the introduction.
  • the transfer functions can optionally be configured as complex and / or frequency-dependent factors.
  • a multiplied output of the first multiplier 3a is applied to an adder 4a of an adder 4.
  • An addition result of the first adder 4a is output as the first modified signal SL 'to the first speaker L1.
  • the second signal SR is applied in accordance with a fourth multiplier 3d for multiplication by the first transfer function Hi.
  • the multiplication result is applied from the fourth multiplier 3d to a second adder 4b of the adder array 4.
  • Its addition result is applied to a phase shift module 5, which makes a phase shift ⁇ by 180 °.
  • the phase-shifted signal is output from the phase-shifting module 5 as the second modified signal SR 'to the second loudspeaker L2.
  • the phase does not become, as would be usual for a cross cancel filter, after the filters Hq inverted, but only in front of the output of the modified signal SR '.
  • the first signal SL is applied to a third multiplier 3c of the multipliers 3 for multiplication by the second transfer function Hq from the known equations.
  • the multiplication result is applied to another addition input of the second adder 4b for addition.
  • the second signal SR is additionally applied to a second multiplier 3b for multiplication by the second transfer function Hq, the multiplication result being applied to a further addition input of the first adder 4a.
  • the table compares three cases. According to the first case, only the first signal SL is applied to the circuit arrangement. According to the known circuit arrangement according to Fig. 9 is then modified from the first speaker L1, the first Signal output as a product of the first transfer function Hi with the first signal SL. The second loudspeaker L2 outputs the second modified signal SR 'as a product of the first signal SL having the negative second transfer function Hq. In the case of the circuit arrangement according to Fig. 1 the same modified signals SL ', SR' are output through the two loudspeakers L1 and L2, respectively.
  • the first modified signal SL ' is output as the product of the second signal SR and the negative second transfer function Hq via the first loudspeaker L1 and the second modified signal SR' is output from the second loudspeaker L2 as product of the first transfer function Hi and the second signal SR.
  • the circuit arrangement according to Fig. 1 Although the same amount of signals are output from the two loudspeakers, the sign is reversed. This means that the signals output by the loudspeakers L1, L2 of the two compared circuit arrangements are phase-rotated by 180 °.
  • the proportions of the two signals SL, SR are the same.
  • the circuit arrangement according to Fig. 9 is output by the first speaker L1 corresponding to the first modified signal SL 'as a product of the first signal SL with the difference of the first and the second transfer function Hi-Hq.
  • the finally same signal is output as the second modified signal SR 'from the second loudspeaker L2.
  • the first loudspeaker L1 outputs the product of the first signal SL with the addition value of the two transfer functions Hi + Hq, and outputs the negative value of the same product from the second loudspeaker L2.
  • the two modified signals SL ', SR' are output in antiphase, so that an environmental impression is created.
  • all five speakers L1, L2, LR, LC, LL can be placed in front of a handset H and still cause a familiar surround sound. Despite the effect of sounds from behind, an arrangement of loudspeakers behind the receiver H can be dispensed with.
  • This first embodiment has a further disadvantage, since there the output modified signals SL ', SR' are no longer symmetrical at certain signal ratios, because they are always in phase opposition. However, this disadvantageous effect only plays a role if at the same time an identical signal component is present on the remaining channels or in particular the signals for left, center and right.
  • Fig. 2 shows a second embodiment, which eliminates this disadvantage of the first embodiment.
  • the symmetry can be restored by displacing the surround channels or their signals SL, SR by +/- 90 ° instead of the antiphase, which can be achieved, for example, by means of a Hilpert transformation.
  • the two signals output by the first and second adders 4a, 4b are each applied to a phase shift module 5a or 5b and shifted therein by + 90 ° or -90 °.
  • the outputs of the two phase shift modules 5a, 5b provide the first and second modified signals SL 'and SR', respectively.
  • the other components correspond to those of the circuit according to Fig. 1 ,
  • the first and second modified signals SR ', SL' are in this variant together with other signals R, C, L and R ', C' and L ', which are provided for the right, middle and left channel, a Matrix M is created as an output matrix.
  • the signals of the channels SL ', SR', L ', R', C ' are mixed on the two virtualized channels Lv and Rv, which are then output to only the two loudspeakers L1, L2.
  • phase response of the transfer functions Hi and Hq is approximately equal.
  • the phase response of the transfer functions Hi or Hq is reproduced in the path for the further signals L, R and C. This may preferably be implemented by delay elements or delay functions and all-pass filters in one or more processing blocks 10.
  • the phase is rotated in this variant for at least a portion of the frequency range by +/- 90 °. This can be done with allpass filters. This ensures that the phase of the left channel or its signal L 'is shifted by 90 ° with respect to the first modified signal SL' and by -90 ° with respect to the second modified signal SR '. The same applies to the two remaining further signals C 'and R', which are shifted by 90 ° with respect to the first modified signal SL 'and by -90 ° with respect to the second modified signal SR'.
  • the phase of the first modified signal SL 'to the phase of second modified signal SR ' should be 180 °.
  • the magnitude value of the added left signal L 'and first modified signal SL' is equal to the magnitude value of the added right signal L 'and second modified signal SR'.
  • This phase adaptation can always take place only approximately and is preferably frequency-dependent. This adjustment is particularly important for frequencies that are important for the surround impression, ie in the range of about 200Hz - 2kHz.
  • the phase shifts are implemented by a plurality of processing blocks 10 in the form of circuits Ps for the phases of the surround components SL, SR and of circuits Plrc for the phases of the further signals L, R and C.
  • the filters preferably all-pass filters and delay elements are implemented such that the phase shifts in particular as to Fig. 2 described described.
  • the phase of the left signal L to the phase of the first modified signal SL ' should be 90 °
  • the phase of the right signal R to the phase of the second modified signal SR' should be -90 °
  • the phase of the first modified signal SL 'to the phase of second modified signal SR ' should be 180 °.
  • Fig. 4 shows a further embodiment in which a decorrelation of the mono components is performed using a delay. Not shown are for simplicity additional signals for the right, middle and left channel.
  • the basis is the embodiment according to Fig. 2 , Opposite this there are two additional modules as Dekorrelationselement and / or delay element 6a, 6b and a third and a fourth adder 7a, 7b in the circuit arrangement.
  • the first signal SL is correspondingly additionally applied to the first decorrelation element and / or delay element 6a and, after a corresponding signal processing, applied to the third adder 7a for addition.
  • the third adder 7a is connected behind the first phase shift module 5a and outputs at its output the first modified signal SL '.
  • the second signal SR is applied to the second decorrelation element and / or delay element 6b whose output signal is applied to the fourth adder 7b.
  • the fourth adder 7b is respectively connected between the second phase delay module 5b and the second loudspeaker L2 to provide the second modified signal SR 'as a result of addition.
  • Fig. 5 shows still another embodiment in which a mono decorrelation becomes.
  • an addition signal is provided in an adaptation module by means of a fifth adder 7d, wherein the fifth adder 7d adds the respectively instantaneous values of the first and the second signal SL, SR.
  • the addition signal of the fifth adder 7d is applied to a decorrelation element and / or delay element 6c whose output value is applied to both third and fourth adders 7a, 7b.
  • the third adder 7a is connected between the first phase shift module 5a and the first speaker L1 for providing the first modified signal SL '.
  • the fourth adder 7b is connected between the second phase shift module 5b and the second loudspeaker L2 to output the second modified signal SR '.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Raumklangs mit einer Quelle, die zumindest ein erstes Signal (SL) zum Erzeugen eines ersten Klangeindrucks und ein zweites Signal (SR) zum Erzeugen eines zweiten Klangeindrucks bereitstellt, mit einer Schaltungsanordnung zum Modifizieren des ersten Signals (SL) und des zweiten Signals (SR) zum Erzeugen eines dritten Klangeindrucks einer virtuellen Quelle (SC) und mit Anschlüssen zum Ausgeben eines ersten derart modifizierten Signals (SL') und eines zweiten derart modifizierten Signals (SR') an jeweils einen Lautsprecher (L1, L2). Vorteilhaft wird diese Schaltung dadurch, dass diese eine Phasenverschiebungsanordnung (2) zum Modifizieren des ersten Signals (SL) und des zweiten Signals (SR) relativ zueinander mit einer Phasenverschiebung von 170° bis 190° aufweist. Vorteilhaft ist außerdem ein Verfahren zum Durchführen einer entsprechenden Signalverarbeitung.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Raumklangs mit den oberbegrifflichen Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bzw. auf ein Verfahren zum Erzeugen eines Raumklangs mit den oberbegrifflichen Merkmalen gemäß Patentanspruch 9.
  • Ziel ist es, ein virtuelles Raumklangsystem (engl. surround sound system) zu entwickeln, das für einen möglichst großen "sweet spot" einen guten Raumeindruck vermittelt, ohne dabei notwendigerweise einen oder mehrere Lautsprecher hinter dem Zuhörer platzieren zu müssen. Unter dem sweet spot wird ein Bereich des Raumes verstanden, in dem eine Wiedergabe von Klängen, insbesondere Musik oder Sprache, auf einen Hörer den optimal erwünschten Klang erzielt.
  • Es sind verschiedene Verfahren zur Erzeugung eines Raumklangs bekannt. Insbesondere Verfahren wie Dolby Digital AC-3 ®, Dolby ProLogic II ® und DTS ®, stellen Signale für vorne links, vorne mitte, vorne rechts, hinten links und hinten rechts zur Verfügung, die an Lautsprecher angeschlossen werden, welche entsprechend im Raum um einen Hörer herum angeordnet sind. Optional kann ein Subwoofer für tieffrequente Signale angeschlossen werden. Es gibt auch Verfahren, wie z.B. Dolby Pro Logic ®, die nur einen rückwärtigen Kanal zur Verfügung stellen, der mittig hinten angeordnet wird. Alle diese Verfahren erfordern, dass ein oder mehrere Lautsprecher hinter dem Zuhörer platziert und verkabelt werden. Das ist aus Platzgründen oder optischen Gründen oft nicht möglich oder erwünscht.
  • Deshalb wurden sogenannte virtuelle Raumklangsysteme entwickelt. Diese geben die Signale über eine reduzierte Anzahl von Lautsprechern wieder, indem die Signale über spezielle Filter zusammengemischt werden. Diese Systeme erzeugen beim Zuhörer den Eindruck, der Klang käme von einem "virtuellen" Lautsprecher, obwohl dieser physikalisch nicht vorhanden ist. Die Grundlage für diese Verfahren ist z.B.in "John C. Middlebrooks et al., "Sound localization by human listeners", Annu. Rev. Psychol. 1991, 42:135-59" beschrieben. Eine gängige Anordnung vor allem für Fernsehgeräte ist z.B., die fünf Kanäle für die Signale Links, Center, Rechts, Surround Links, Surround Rechts auf den linken und rechten Lautsprecher des Fernsehgeräts auszugeben. Bekannte Beispiele für solche Virtuellen Raumklangsysteme sind z.B. 3D Panorama ® der Firma Micronas, das in vielen Fernsehgeräten in Europa und Asien eingebaut ist, SRS TruSurround XT ® der Firma SRS oder Dolby Virtual Digital ® der Firma Dolby.
  • Fig. 6 skizziert das Prinzip eines sogenannten Virtualizers. Wäre eine reale Schallquelle, der ein Surround-Signal S angelegt wird, an einer Position Lv platziert, würde das rechte Ohr eines Hörers H Schallwellen mit einer Übertragungsfunktion Hs, und das linke Ohr Schallwellen mit einer Übertragungsfunktion Ha empfangen. Der gleiche Höreindruck soll nun erzeugt werden, indem Signale SL' eines ersten Lautsprechers L1 und Signale SR' eines zweiten Lautsprechers L2 dabei so modifizierend verarbeitet sind, dass bei dem Hörer H der Eindruck erweckt wird, dass das Signal S von einem virtuellen Lautsprecher LV komme. Schallwellen der beiden Lautsprecher L1, L2 erreichen das linke bzw. das rechte Ohr des Hörers H mit den Übertragungsfunktionen Vs1, Va1, Va2 und Vs2. Die Übertragungsfunktionen Vs1, Va1, Va2, Vs2, Ha und Hs werden Kopfübertragungsfunktionen (engl. HRTF / Head related transfer functions)genannt. Der Entwurf dieser Funktionen ist z.B. beschrieben in "Jyri Huopaniemi and Matti Karjalainen, Comparison of Digital Filter Design Methods for 3-D Sound, IEEE Nordic Signal Processing Symposium (NOR-SIG96), Helsinki, Finland, Sept. 24-27, 1996"
  • Dieser Effekt kann z.B. über eine in Fig. 7 dargestellte Schaltung, ein sogenanntes "cross cancellation network" (deutsch: Kreuzauslöschungsnetz) und die Kopfübertragungsfunktionen Vs, Va, Hs, Ha erreicht werden, bei welcher beispielhaft ein Surround-Signal S angelegt ist.
  • Befindet sich der Zuhörer zentral zwischen den beiden Lautsprechern L1 und L2 kann vereinfachend angenommen werden Vs = Vs1 = Vs2 und Va = Va1 = Va2. Dann gilt SLʹ = S ⋅ Hs ⋅ Vs - Ha ⋅ Va Vs 2 - Va 2 ︷ Hi
    Figure imgb0001
    bzw. SRʹ = S ⋅ Ha ⋅ Vs - Hs ⋅ Va Vs 2 - Va 2 ︷ Hq .
    Figure imgb0002
  • Dabei ist SL', das dem ersten Lautsprecher L1 angelegte Signal, welches entsprechend Gleichung (1) modifiziert wird. SR' ist entsprechend das modifizierte zweite Signal, welches dem zweiten Lautsprecher L2 angelegt wird. Vs1, Vs2 entsprechen den Signalanteilen, welche von den beiden Lautsprechern L1, L2 zu demjenigen Ohr des Hörers auf der selben Seite von dessen Kopf gelaufen sind und Va1, Va2 entsprechen den Signalanteilen, welche von den Lautsprechern L1, L2 zum Ohr des Hörers auf dessen anderen Seites des Kopfes gelaufen sind. Hs bzw. Ha entsprechen den Übertragungsfunktionen der virtuellen Schallquelle zum linken bzw rechten Ohr des Zuhörers. Die Übertragungsfunktionen Hi und Hq fassen die die Übertragungsfunktionen gemäß Gleichung (1) und (2) zusammen.
  • Besondere Beachtung sollte man Signalen schenken, die zentral von Hinten kommen. Da in diesem Fall das rechte und das linke Ohr eines Hörers genau die gleichen Signale empfangen, ist eine räumliche Ortung des Signals nicht möglich und der Klang scheint zentral von vorne zu kommen. Dieser Effekt wird in der Literatur als Front-Back Confusion bezeichnet (deutsch: Vorne/Hinten-Verwirrung).
  • Systeme, wie z.B. 3D Panorama ®, die nur einen rückwärtigen Kanal verarbeiten, adressieren dieses Problem, indem dieser Mono-Kanal zuerst in ein sogenanntes Pseudo-stereo-Signal gewandelt wird und danach virtualisiert wird. Systeme zur Erzeugung eines Pseudo-stereo-Signals aus einem Mono-Signal sind z.B. aus der Veröffentlichung "Audio Engineering Society", "Stereophonic Techniques", New York, 1986, Seite 64-96 bekannt.
  • In Fig. 8 ist ein einfaches Sytem zur Erzeugung eines virtuellen Raumklangs aus einem solchen Mono Surround-Kanal dargestellt. Ein solches System, das auf ein monophones Surround-Eingangssignal ausgelegt ist, kann einen guten Surround-Eindruck erzeugen. Dies wird jedoch mit einer nur ungenauen Ortung der Signalquelle in Kauf genommen, da das Signal irgendwo von hinten herkommt, meist sogar aus mehreren Richtungen zu kommen scheint. Dabei wird ein Surroundsignal sowohl an eine als Verzögerungselement und Allpassfilter ausgelegte Schaltung als auch an ein Modul zum Multiplizieren mit einer Übertragungsfunktion Hq angelegt. Die addierten Ausgangswerte der beiden Zweige werden als ein Signal SR' für z.B. den rechten Lautsprecher bereitgestellt. Für den anderen Lautsprecher wird dessen Signal SL' durch Addition aus dem Ausgangswert der Schaltung und dem invertierten Ausgangswert des Moduls bereitgestellt. Diese beiden Signale SR', SL' werden zusammen mit weiteren Signalen R, C, L bzw. R', C' und L', die für den rechten, mittleren bzw. linken Kanal bereitgestellt werden, einer Matrix M angelegt. In der Matrix M werden die Signale der Kanäle SL',SR', L',R',C' auf die beiden virtualisierten Kanäle Lv und Rv gemischt, die dann an die beiden Lautsprecher ausgegeben werden. Dies kann z.B. gemäß Lv = L'+0,5*C'+SL',
    Rv = R'+0.5*C+SR' erfolgen. Dabei sind die Bezugszeichen der Ausgangskanäle gegenüber den Eingangskanälen mit einem "1" gekennzeichnet, wobei auf der Strecke zwischen den entsprechenden Ein- und Ausgängen optional eine weitere, jedoch zur Vereinfachung der Darstellung nicht skizzierte Signalverarbeitung stattfinden kann.
  • Bei einem System, das in Fig. 9 skizziert und als Stereo Surround bekannt ist, ist hingegen eine Ortung der Schall- bzw. Signalquelle möglich. Ein Hörer hat den Eindruck, dass das Signal z.B. von hinten links oder hinten rechts kommt. Von einer Signalquelle 1 werden wieder ein erstes Signal SL und ein zweites Signal SR bereitgestellt. Das erste und das zweite Signal SL, SR werden einer Vielzahl von Übertragungsfunktionen 3 einer Schaltungsanordnung angelegt. Dabei erfolgt in einem ersten und einem vierten Übertragungsfunktion 3a, 3d eine Verarbeitung mit der ersten Übertragungsfunktion Hi, wobei die Ergebnisse an einen ersten bzw. zweiten Addierer 4a, 4b ausgegeben werden. Ein Ausgang des ersten Addierers 4a stellt das erste modifizierte Signal SL' bereit, welches an die Matrix angelegt wird. Ein Ausgang des zweiten Addierers 4b stellt das zweite modifizierte Signal SR' bereit, welches ebenfalls an die Ausgansmatrix angelegt wird. Außerdem wird das erste Signal SL einem dritten filterfunktion 3c zur Verarbeitung mit der Übertragungsfunktion Hq angelegt. Nach der Multiplikation erfolgt eine Phasenverschiebung um 180°, wobei das phasenverschobene Signal der dritten Filterfunktion 3c an einem zweiten Eingang des zweiten Addierers 4b angelegt wird. Entsprechend wird das zweite Signal SR an eine zweite filterfunktion 3b angelegt, in welchem es mit der Übertragungsfunktion Hq verarbeitet wird. Das Ergebnis wird um 180° phasenverschoben einem zweiten Eingang des ersten Addierers 4a angelegt. Die Signale für vorne links (L), vorne rechts ( R) und vorne Mitte ( C) werden ebenfalls an die Matrix angelegt. Aus den Signalen SL', Sr', L', R' und C' werden durch linearkombination die beiden Siganle Lv und Rv erzeugt, welche auf den Lautsprechern L1 und L2 ausgegeben werden. Ein einfaches Beispiel für die Matrix wäre z.B. Lv=L'+0.5*C'+SL' sowie Rv=R'+0.5*C'+SL'.
  • Signale, die von hinten mittig kommen, bei denen also die Signale SL und SR von links bzw. von rechts gleich sind, so dass SL = SR gilt, werden jedoch wahrgenommen, als kämen sie zentral von vorn. Für solche Signale besteht daher kein Raumeindruck mehr, was auch als Front-Back Confusion bezeichnet wird (deutsch: Vorne/Hinten-Verwirrung).
  • Allgemein bekannt ist aus aufwändigeren Systemen, Echos hinzuzufügen. Verschiedene, auch kommerzielle Virtualisierungssysteme unterscheiden sich hauptsächlich durch die Wahl der Kopfübertragungsfunktionen.
  • EP 0 808 076 B1 beschreibt ein Raumklangsystem mit einer Quelle für raumbezogene Signale, die ein Rechts- und ein Links-Signal und weitere, das Rechts- und Links-Signal zu einem Raumklangbild ergänzende Signale enthalten, wobei eine Modifikationsschaltung zur Stereo-Basisverbreiterung vorgesehen ist, der von den raumbezogenen Signalen nur das reine Rechts- und Links-Signal der Quelle zugeführt sind und wobei die das Raumklangbild ergänzenden Signale ein Mitten-Signal enthalten, das den Ausgangssignalen der Modifikationsschaltung, die ein modifiziertes Rechts- und ein modifiziertes Links-Signal bilden, additiv hinzugefügt ist.
  • Die Nachteile dieser Systeme stellen sich wie folgt dar: Entweder kann nur ein monophones Surroundsignal verarbeitet werden, was nach der Virtualisierung keine genaue räumliche Ortung des Signals zulässt. Oder es werden stereophone Surroundsignale verarbeitet, welche eine räumliche Ortung eines Klangs von hinten links oder hinten rechts zulassen. Aber selbst wenn eine Signalquelle separate Signale für hinten links und hinten rechts zur Verfügung stellt, z.B. Dolby AC-3®, beinhalten diese Kanäle oft einen großen Anteil monophoner Signale. Diese Anteile lassen sich nicht hinter dem Hörer virtualisieren.
  • WO 01/05187 A1 betrifft ein System, das die Vorteile der beiden oben genannten Verfahren vereinigt. Ein Detektionsschaltkreis erkennt, ob ein Großteil der Surroundinformation monophon ist. Wenn ja, wird das monophone Surroundsignal in ein Pseudo-stereo-Signal gewandelt und erst dann virtualisiert. Bei diesem System wird eine Signalverarbeitung also dynamisch, abhängig von den Eingangssignalen durchgeführt.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer Vorrichtung bzw. bei einem Verfahren zum Erzeugen eines Raumklangs einen räumlichen Eindruck zu verbessern. Insbesondere soll dies sowohl für monophone als auch für stereophone Surroundsignale ermöglicht werden, ohne dass dafür ein Detektionsschaltkreis notwendig ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Raumklangs mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bzw. durch ein Verfahren zum Erzeugen eines Raumklangs mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind vorrichtungs- und entsprechend auch verfahrensgemäß Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
  • Bevorzugt wird demgemäß eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Raumklangs mit einer Quelle, die zumindest ein erstes Signal zum Erzeugen eines ersten Klangeindrucks und ein zweites Signal zum Erzeugen eines zweiten Klangeindrucks bereitstellt, mit einer Schaltungsanordnung zum Modifizieren des ersten Signals und des zweiten Signals zum Erzeugen eines dritten Klangeindrucks einer virtuellen Quelle und mit Anschlüssen zum Ausgeben eines ersten derart modifizierten Signals und eines zweiten derart modifizierten Signals an eine Matix oder an jeweils einen Lautsprecher, wobei die Schaltungsanordnung oder einem dieser nachgeschalteten Phasenverschiebungsmodul ausgelegt und/oder gesteuert ist mit einer Phasenverschiebungsanordnung zum Modifizieren des ersten Signals und des zweiten Signals relativ zueinander mit einer Phasenverschiebung von 170° bis 190°. Die Phasenverschiebungsanordnung oder das dieser nachgeschaltete Phasenverschiebungsmodul ist bevorzugt als ein Inverter ausgelegt und/oder gesteuert zum Modifizieren des ersten Signals mit der Phasenverschiebung von 180° gegenüber dem zweiten Signal. Überraschend erzielt werden kann durch eine solche Ausgestaltung der Eindruck eines von hinten kommenden Signals, wenn die Signalanteile der beiden Signale betragsmäßig gleich sind und ohne eine solche Phasenverschiebung bei einem Hörer den Eindruck eines von vorne kommenden Signals erzeugen würden.
  • Die Phasenverschiebungsanordnung kann als ein Verzögerungsmodul ausgelegt und/oder gesteuert sein zum verzögerten Ausgeben des von der Signalquelle bereitgestellten oder modifizierten ersten Signals und des von der Signalquelle bereitgestellten oder modifizierten zweiten Signals, wobei die Phasenverschiebungsanordnung dann ausgelegt und/oder gesteuert ist zum Modifizieren des ersten Signals mit einer positiven Phasenverschiebung gegenüber dem von der Signalquelle bereitgestellten ersten Signal und zum Modifizieren des zweiten Signals mit einer relativ dazu negativen Phasenverschiebung gegenüber dem von der Signalquelle bereitgestellten zweiten Signal. Die Phasenverschiebungsanordnung ist dabei bevorzugt ausgelegt und/oder gesteuert zum Modifizieren des ersten Signals mit einer Phasenverschiebung von +70° bis +100°, insbesondere von +90°, und des zweiten Signals mit einer Phasenverschiebung von -100° bis -70°, insbesondere von -90°. Anstelle der Möglichkeit, nur eines der Signale um 180° zu verschieben, besteht auch die Möglichkeit, beide Signale um jeweils ±90° zu verschieben, um insgesamt eine Phasenverschiebung von 180° zu erzielen.
  • Ein erstes Verzögerungselement und/oder ein erster Dekorrelator verzögern optional das von der Signalquelle bereitgestellte erste Signal und legen dieses verzögert einem dritten Addierer zum Aufaddieren auf das phasenverschobene erste Signal an. Ein zweites Verzögerungselement und/oder ein zweiter Dekorrelator verzögern entsprechend das von der Signalquelle bereitgestellte zweite Signal und legen dieses verzögert einem vierten Addierer zum Aufaddieren auf das phasenverschobene zweite Signal an. Um in der praktischen Umsetzung eine negative Phasenverschiebung zu vermeiden, können eines oder beide der Signale in einem insbesondere ersten Verarbeitungsschritt zeitlich verzögert werden, um dann die Verschiebung eines der Signale ggfs. auch in negativer Richtung umzusetzen. Beide Signale können aber z.B. auch um entsprechend 90° und 270° verschoben werden.
  • Ein Anpassungsmodul kann einen Anpassungswert aus dem von der Signalquelle bereitgestellten ersten und zweiten Signal bilden und verzögert einem dritten Addierer zum Aufaddieren auf das phasenverschobene erste Signal und einem vierten Addierer zum Aufaddieren auf das phasenverschobene zweite Signal anlegen.
  • Ein Rotationsmodul kann ausgelegt und/oder gesteuert sein zum zyklischen Drehen der Phasen des ersten Signals oder des ersten modifizierten Signals, des zweiten Signals oder des zweiten modifizierten Signals und eines aus dem ersten und zweiten Signal gebildeten Mittensignals oder eines aus dem ersten und zweiten modifizierten Signal gebildeten modifizierten Mittensignals um jeweils 90°.
  • Die Quelle kann auch weitere Signale zum Erzeugen weiterer Klangeindrücke bereitstellen, beispielsweise für einen linken Kanal und einen rechten Kanal. In diesem Fall kann die Schaltungsanordnung zum Erzeugen des dritten Klangeindrucks der virtuellen Quelle vorteilhaft Schaltungen zum Ändern von Phasen des ersten bzw. des zweiten Signals und Schaltungen zum Ändern von Phasen der weiteren Signale aufweisen, wobei die Schaltungen ausgelegt und/oder gesteuert sind in Verbindung mit der Phasenverschiebungsanordnung zumindest die Phase eines ersten der weiteren Signale zur Phase des ersten modifizierten Signals um im wesentlichen +90° zu ändern und die Phase des ersten der weiteren Signale zur Phase des zweiten modifizierten Signals um im wesentlichen -90° zu ändern.
  • Erzielt wird mit solchen Schaltungen bzw. Signalverarbeitungen eine gute räumliche Ortung für von hinten Links/Rechts kommende Signalanteile und gleichzeitig auch ein guter Raumeindruck für zentral von hinten kommende Signalanteile. Umsetzbar sind bevorzugte Schaltungen sowohl für monophone als auch für stereophone Surroundsignale, ohne dass dafür ein Detektionsschaltkreis notwendig ist. Dadurch wird der Aufwand der Vorrichtung reduziert und negative Einflüsse durch die Regelung und deren Zeitkonstanten werden vermieden.
  • Anstelle einer Umsetzung durch eine Schaltungsanordnung mit einer Vielzahl individueller Komponenten kann auch eine Umsetzung durch einen oder mehrere Prozessoren zur Signalverarbeitung erfolgen, welche dann entsprechend angesteuert bzw. programmiert werden, um die Signalverarbeitung verfahrensgemäß entsprechend durchzuführen.
  • Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Soweit bei verschiedenen Figuren gleiche bezugszeichen verwendet werden, handelt es sich um gleich aufgebaute oder gleich wirkende Komponenten, Signale bzw. Funktionen, weshalb diesbezüglich jeweils auch auf die Ausführungen zu den übrigen Figuren verwiesen wird. Es zeigen:
    • Fig. 1
    schematisch Komponenten und Signalanteile einer ers- ten bevorzugten Schaltungsanordnung bzw. Vorrichtung zum Erzeugen eines Raumklangs;
    Fig. 2
    eine gegenüber Fig. 1 modifizierte Ausführungsform;
    Fig. 3
    eine noch weiter modifizierte Ausführungsform;
    Fig. 4
    eine weitere Ausführungsform einer vorteilhaften Schaltungsanordnung;
    Fig. 5
    eine noch weitere beispielhafte Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Raumklangs;
    Fig. 6
    eine Skizze zur Veranschaulichung von Signalen, wel- che bei einem Hörer einen Raumklang erzeugen;
    Fig. 7
    ein so genanntes Cross-Cancellation-Network und kopf- bezogene Übertragungsfunktionen dazu;
    Fig. 8
    eine Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik zum Erzeugen eines Raumklangs für ein monophones Sur- round-Eingangssignal und
    Fig. 9
    eine weitere Anordnung gemäß dem Stand der Technik zum Erzeugen eines eines Raumklangs für ein stereo- phones Surround-Eingangssignal.
  • Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform, bei der von einer Signalquelle 1, z.B. einem Dekoder oder einem DVD-Abspielgerät, ein erstes Signal SL und ein zweites Signal SR bereitgestellt werden. Dabei ist das erste Signal SL zur Ausgabe über einen ersten Lautsprecher L1 vorgesehen und das zweite Signal SR zur Ausgabe über einen zweiten Lautsprecher L2 vorgesehen. An die beiden Lautsprecher L1, L2 werden jedoch anstelle dieser Signale SL, SR ein modifiziertes erstes Signal SL' bzw. ein modifiziertes zweites Signal SR' angelegt, um einen Raumklang zu erzeugen, welcher den Eindruck vermittelt, dass zusätzlich ein weiteres Signal in Art eines Mitten-Signals über einen noch weiteren Lautsprecher als einem virtuellen Mitten-Lautsprecher ausgegeben werden würde.
  • Zur Verarbeitung der beiden Signale SL, SR dient eine Schaltungsanordnung, welche im Wesentlichen in für sich bekannter Art und Weise ausgebildet ist und weitere für sich bekannte Komponenten aufweisen kann. Zur Erzeugung eines Raumklangs, welcher eine Unterscheidung eines vermeintlich von mittig hinten hörbaren Signals dient, ist die Schaltungsanordnung als eine Phasenverschiebungsanordnung 2 ausgestaltet. Das erste Signal SL wird einem ersten Multiplikationsglied 3a einer Vielzahl von Multiplikationsgliedern 3 angelegt und in diesem mit der ersten der Übertragungsfunktionen Hi aus den einleitend genannten Gleichungen multipliziert. Die Übertragungsfunktionen können optional als komplexe und/oder frequenzabhängige Faktoren ausgestaltet sein. Ein multipliziertes Ausgangssignal des ersten Multiplikationsglieds 3a wird einem Addierer 4a einer Addiereranordnung 4 angelegt. Ein Additionsergebnis des ersten Addierers 4a wird als das erste modifizierte Signal SL' an den ersten Lautsprecher L1 ausgegeben. Das zweite Signal SR wird entsprechend einem vierten Multiplikationsglied 3d zur Multiplikation mit der ersten Übertragungsfunktion Hi angelegt. Das Multiplikationsergebnis wird vom vierten Multiplikationsglied 3d einem zweiten Addierer 4b der Addiereranordnung 4 angelegt. Dessen Additionsergebnis wird einem Phasenverschiebungsmodul 5 angelegt, welches eine Phasenverschiebung ϕ um 180° vornimmt. Das phasenverschobene Signal wird von dem Phasenverschiebungsmodul 5 als das zweite modifizierte Signal SR' an den zweiten Lautsprecher L2 ausgegeben. Somit wird die Phase nicht, wie es für ein Cross cancel Filter üblich wäre, nach den Filtern Hq invertiert, sondern nur vor dem Ausgang des modifizierten Signals SR'.
  • Außerdem wird das erste Signal SL einem dritten Multiplikationsglied 3c der Multiplikationsglieder 3 zur Multiplikation mit der zweiten Übertragungsfunktion Hq aus den bekannten Gleichungen angelegt. Das Multiplikationsergebnis wird einem weiteren Additionseingang des zweiten Addierers 4b zur Addition angelegt. Entsprechend wird das zweite Signal SR zusätzlich einem zweiten Multiplikationsglied 3b zur Multiplikation mit der zweiten Übertragungsfunktion Hq angelegt, wobei das Multiplikationsergebnis an einen weiteren Additionseingang des ersten Addierers 4a angelegt wird.
  • Die Auswirkung der Signalverarbeitung dieser Ausführungsform ist mittels der nachfolgenden Tabelle im Vergleich zu der Auswirkung bei einer Schaltungsanordnung des Standes der Technik gemäß Fig. 9 dargestellt.
    Signal Fig. 9 Fig. 1 Kommentar
    nur SL SL'=Hi*SL SL'=Hi*SL beide gleich
    SR'=-Hq*SL SR'=-Hq*SL
    nur SR SL'=-Hq*SR SL'=Hq*SR beide 180° phasengedreht
    SR'=Hi *SR SR'=-Hi *SR
    SL = SR SL'= SL*(Hi-Hq) SL'= SL*(Hi+Hq) Fig.9:SL'=SR'-> kein Surround,
    SR'= SL* (Hi-Hq) SR'= -SL* (Hi+Hq) Fig.1: gegenphasig
  • In der Tabelle werden drei Fälle verglichen. Gemäß dem ersten Fall wird nur das erste Signal SL an die Schaltungsanordnung angelegt. Gemäß der bekannten Schaltungsanordnung nach Fig. 9 wird dann vom ersten Lautsprecher L1 das erste modifizierte Signal als Produkt der ersten Übertragungsfunktion Hi mit dem ersten Signal SL ausgegeben. Der zweite Lautsprecher L2 gibt das zweite modifizierte Signal SR' als Produkt des ersten Signals SL mit der negativen zweiten Übertragungsfunktion Hq aus. Im Fall der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 werden dieselben modifizierten Signale SL', SR' durch die beiden Lautsprecher L1 bzw. L2 ausgegeben.
  • Für den Fall, dass nur das zweite Signal SR an die Schaltungsanordnungen angelegt wird, wird durch die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 9 über den ersten Lautsprecher L1 das erste modifizierte Signal SL' als Produkt aus dem zweiten Signal SR und der negativen zweiten Übertragungsfunktion Hq und aus dem zweiten Lautsprecher L2 das zweite modifizierte Signal SR' als Produkt aus der ersten Übertragungsfunktion Hi und dem zweiten Signal SR ausgegeben. Im Gegensatz dazu werden bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 aus den beiden Lautsprechern zwar betragsmäßig dieselben Signale ausgegeben, jedoch ist das Vorzeichen umgekehrt. Dies bedeutet, dass die von den Lautsprechern L1, L2 der beiden verglichenen Schaltungsanordnungen ausgegebenen Signale um 180° phasengedreht sind.
  • Bei dem dritten verglichenen Fall sind die Anteile der beiden Signale SL, SR gleich. Im Fall der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 9 wird durch den ersten Lautsprecher L1 entsprechend das erste modifizierte Signal SL' als Produkt des ersten Signals SL mit der Differenz der ersten und der zweiten Übertragungsfunktion Hi-Hq ausgegeben. Das letztendlich selbe Signal wird als zweites modifiziertes Signal SR' aus dem zweiten Lautsprecher L2 ausgegeben. Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 wird hingegen als das erste modifizierte Signal SL' durch den ersten Lautsprecher L1 das Produkt aus dem ersten Signal SL mit dem Additionswert der beiden Übertragungsfunktionen Hi+Hq ausgegeben und aus dem zweiten Lautsprecher L2 der negative Wert desselben Produkts ausgegeben. In diesem Fall wird bei der Schaltungsanordnung des Standes der Technik gemäß Fig. 9 durch beide Lautsprecher L1, L2 das identisch gleiche Signal SL'=SR' ausgegeben, so dass kein räumlicher Surround-Effekt eintritt. Bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Fig. 1 werden die beiden modifizierten Signale SL', SR' hingegen gegenphasig ausgegeben, so dass ein Umgebungseindruck entsteht.
  • Das erste und das zweite modifizierte Signal SR', SL' werden zusammen mit weiteren Signalen R, C, L bzw. R', C' und L', die für den rechten, mittleren bzw. linken Kanal bereitgestellt werden, jeweils einem eigenen Lautsprecher L1, L2, LR, LC, LL angelegt. Vorteilhaft können alle fünf Lautsprecher L1, L2, LR, LC, LL vor einem Hörer H angeordnet werden und trotzdem einen gewohnten Surround-Klang bewirken. Trotz einer Wirkung von Klängen von hinten kann eine Anordnung von Lautsprechern hinter dem Hörer H entfallen.
  • Diese erste Ausführungsform hat noch einen Nachteil, da dort bei bestimmten Signalverhältnissen die ausgegebenen modifizierten Signale SL', SR' nicht mehr symmetrisch sind, weil sie immer gegenphasig sind. Dieser nachteilige Effekt spielt aber nur eine Rolle, wenn gleichzeitig auf den restlichen Kanälen bzw. insbesondere den Signalen für Links, Mitte und Rechts ein identischer Signalanteil anliegt.
  • Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform, welche diesen Nachteil der ersten Ausführungsform beseitigt. Die Symmetrie lässt sich wieder herstellen, indem statt der Gegenphasigkeit die Surround-Kanäle bzw. deren Signale SL, SR um +/-90° verschoben werden, was z.B. durch eine Hilpert-Transformation erzielbar ist.
  • Dazu werden die beiden von dem ersten bzw. dem zweiten Addierer 4a, 4b ausgegebenen Signale jeweils einem Phasenverschiebungsmodul 5a bzw. 5b angelegt und darin um +90° bzw. -90° verschoben. Die Ausgänge der beiden Phasenverschiebungsmodule 5a, 5b stellen das erste bzw. das zweite modifizierte Signal SL' bzw. SR' bereit. Die weiteren Komponenten entsprechen denen der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1.
  • Das erste und das zweite modifizierte Signal SR', SL' werden bei dieser Variante zusammen mit weiteren Signalen R, C, L bzw. R', C' und L', die für den rechten, mittleren bzw. linken Kanal bereitgestellt werden, einer Matrix M als einer Ausgangsmatrix angelegt. In der Matrix M werden die Signale der Kanäle SL',SR', L',R',C' auf die beiden virtualisierten Kanäle Lv und Rv gemischt, die dann an nur die beiden Lautsprecher L1, L2 ausgegeben werden.
  • Um die Symmetrie wieder herzustellen soll dabei besonders bevorzugt annähernd gelten, dass der Phasengang der Übertragungsfunktionen Hi und Hq annähernd gleich ist. Der Phasengang der Übertragungsfunktionen Hi bzw. Hq wird im Pfad für die weiteren Signale L, R und C nachgebildet. Dies kann vorzugsweise durch Verzögerungselemente oder Verzögerungsfunktionen und Allpassfilter in einem oder mehreren Verarbeitungsblöcken 10 umgesetzt werden.
  • Anstatt um 0° für das erste modifizierte Signal SL' und 180° für das zweite modifizierte Signal SR' wie bei der ersten Variante wird die Phase bei dieser Variante für zumindest einen Teil des Frequenzbereichs um +/-90° gedreht. Das kann mit Allpassfiltern erfolgen. Dadurch wird erreicht, dass die Phase des linken Kanals bzw. dessen Signals L' gegenüber dem ersten modifizierten Signal SL' um 90° und gegenüber dem zweiten modifizierten Signal SR' um -90° verschoben ist. Selbiges gilt für die beiden übrigen weiteren Signale C' bzw. R', welche gegenüber dem ersten modifizierten Signal SL' um 90° und gegenüber dem zweiten modifizierten Signal SR' um -90° verschoben sind. Die Phase des ersten modifizierten Signals SL' zur Phase des zweiten modifizierten Signals SR' soll 180° betragen. Somit ist der Betragswert des addierten linken Signals L' und ersten modifizierten Signals SL' gleich dem Betragswert des addierten rechten Signals L' und zweiten modifizierten Signals SR'. Diese Phasenanpassung kann immer nur näherungsweise erfolgen und erfolgt vorzugsweise frequenzabhängig. Besonders wichtig ist diese Anpassung für Frequenzen, die für den Surround-Eindruck wichtig sind, also im Bereich von ca. 200Hz - 2kHz liegen.
  • Eine solche Verschiebung um +90° ist in der Realität nicht unmittelbar umsetzbar. Jedoch kann dieser Effekt erreicht werden, indem die ensprechenden Signalanteile L,R,C um -90° gedreht bzw. phasenverschoben werden, was mit einer Ausführungsform bzw. Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 einfacher implementierbar ist. Dabei wird insbesondere eine Dekorrelation der Monosurround-Anteile durchgeführt. Die im oberen Abschnitt skizzierte Schaltungsanordnung entspricht wieder der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 bzw. 2.
  • Die Phasenverschiebungen werden durch mehrere Verarbeitungsblöcke 10 in Form von Schaltungen Ps für die Phasen der Surround-Komponenten SL, SR und von Schaltungen Plrc für die Phasen der weiteren Signale L,R und C umgesetzt. Die Filter, vorzugsweise Allpassfilter und Verzögerungselemente werden so implementiert, dass die Phasenverschiebungen insbesondere wie zu Fig. 2 beschrieben erfolgen. Die Phase des linken Signals L zur Phase des ersten modifizierten Signals SL' soll 90° betragen, die Phase des rechten Signals R zur Phase des zweiten modifizierten Signals SR' soll -90° betragen, die Phase des ersten modifizierten Signals SL' zur Phase des zweiten modifizierten Signals SR' soll 180° betragen.
  • Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher eine Dekorrelation der Mono-Anteile unter Einsatz einer Verzögerung durchgeführt wird. Nicht dargestellt sind zur Vereinfachung die weiteren Signale für den rechten, mittleren und linken Kanal. Basis ist die Ausgestaltung gemäß Fig. 2. Gegenüber dieser befinden sich zwei zusätzliche Module als Dekorrelationselement und/oder Verzögerungselement 6a, 6b sowie ein dritter und ein vierter Addierer 7a, 7b in der Schaltungsanordnung. Das erste Signal SL wird entsprechend zusätzlich an das erste Dekorrelationselement und/oder Verzögerungselement 6a angelegt und nach einer entsprechenden Signalverarbeitung dem dritten Addierer 7a zur Addition angelegt. Der dritte Addierer 7a ist hinter das erste Rotations- bzw. Phasenverschiebungsmodul 5a geschaltet und gibt an seinem Ausgang das erste modifizierte Signal SL' aus. Entsprechend wird das zweite Signal SR an das zweite Dekorrelationselement und/oder Verzögerungselement 6b angelegt, dessen Ausgangssignal an den vierten Addierer 7b angelegt wird. Der vierte Addierer 7b ist entsprechend zwischen das zweite Phasenverzögerungsmodul 5b und den zweiten Lautsprecher L2 geschaltet, um das zweite modifizierte Signal SR' als Additionsergebnis bereitzustellen.
  • Fig. 5 zeigt eine noch weitere Ausführungsform, bei welcher eine Mono-Dekorrelation wird. Ausgehend von wieder der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 wird in einem Anpassungsmodul einleitend mittels eines fünften Addierers 7d ein Additionssignal bereitgestellt, wobei der fünfte Addierer 7d die jeweils momentanen Werte des ersten und des zweiten Signals SL, SR addiert. Das Additionssignal des fünften Addierers 7d wird einem Dekorrelationselement und/oder Verzögerungselement 6c angelegt, dessen Ausgangswert sowohl einem dritten als auch einem vierten Addierer 7a, 7b angelegt wird. Der dritte Addierer 7a ist zwischen das erste Phasenverschiebungsmodul 5a und den ersten Lautsprecher L1 zum Bereitstellen des ersten modifizierten Signals SL' geschaltet. Der vierte Addierer 7b ist zwischen das zweite Phasenverschiebungsmodul 5b und den zweiten Lautsprecher L2 geschaltet, um das zweite modifizierte Signals SR' auszugeben.

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum Erzeugen eines Raumklangs mit
    - einer Quelle, die zumindest ein erstes Signal (SL) zum Erzeugen eines ersten Klangeindrucks und ein zweites Signal (SR) zum Erzeugen eines zweiten Klangeindrucks bereitstellt,
    - einer Schaltungsanordnung zum Modifizieren des ersten Signals (SL) und des zweiten Signals (SR) zum Erzeugen eines dritten Klangeindrucks einer virtuellen Quelle und
    - Anschlüssen zum Ausgeben eines ersten derart modifizierten Signals (SL') und eines zweiten derart modifizierten Signals (SR') an eine Matix (M) oder an jeweils einen Lautsprecher (L1, L2),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Schaltungsanordnung oder einem dieser nachgeschalteten Phasenverschiebungsmodul (5) ausgelegt und/oder gesteuert ist mit einer Phasenverschiebungsanordnung (2) zum Modifizieren des ersten Signals (SL) und des zweiten Signals (SR) relativ zueinander mit einer Phasenverschiebung (ϕ) von 170° bis 190°.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Phasenverschiebungsanordnung (2) oder das dieser nachgeschaltete Phasenverschiebungsmodul (5) als ein Inverter ausgelegt und/oder gesteuert ist zum Modifizieren des ersten Signals (SL) mit der Phasenverschiebung (ϕ) von 180° gegenüber dem zweiten Signal (SR).
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    - bei welcher die Phasenverschiebungsanordnung (2) als ein Verzögerungsmodul ausgelegt und/oder gesteuert ist zum verzögerten Ausgeben des von der Signalquelle (1) bereitgestellten oder modifizierten ersten Signals (SL) und des von der Signalquelle (1) bereitgestellten oder modifizierten zweiten Signals (SR),und
    - bei welcher die Phasenverschiebungsanordnung (2) ausgelegt und/oder gesteuert ist
    - zum Modifizieren des ersten Signals (SL) mit einer positiven Phasenverschiebung (ϕ) gegenüber dem von der Signalquelle (1) bereitgestellten ersten Signal (SL) und
    - zum Modifizieren des zweiten Signals (SR) mit einer relativ dazu negativen Phasenverschiebung (ϕ) gegenüber dem von der Signalquelle (1) bereitgestellten zweiten Signal (SR).
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Phasenverschiebungsanordnung (2) ausgelegt und/oder gesteuert ist zum Modifizieren des ersten Signals (SL) mit einer Phasenverschiebung (ϕ) von +70° bis +100°, insbesondere von +90°, und des zweiten Signals (SR) mit einer Phasenverschiebung (ϕ) von -100° bis -70°, insbesondere von -90°.
  5. Vorrichtung nach einem vorstehenden Anspruch, bei der
    - ein erstes Verzögerungselement (6a) und/oder ein erster Dekorrelator das von der Signalquelle (1) bereitgestellte erste Signal (SL) verzögern und verzögert einem dritten Addierer (7a) zum Aufaddieren auf das phasenverschobene erste Signal anlegen und
    - ein zweites Verzögerungselement (6b) und/oder ein zweiter Dekorrelator das von der Signalquelle (1) bereitgestellte zweite Signal (SR) verzögern und verzögert einem vierten Addierer (7b) zum Aufaddieren auf das phasenverschobene zweite Signal anlegen.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der
    - ein Anpassungsmodul (7d, 6c) einen Anpassungswert (Hd*) aus dem von der Signalquelle (1) bereitgestellten ersten und zweiten Signal (SL, SR) bildet und verzögert einem dritten Addierer (7a) zum Aufaddieren auf das phasenverschobene erste Signal und einem vierten Addierer (7b) zum Aufaddieren auf das phasenverschobene zweite Signal anlegt.
  7. Vorrichtung nach einem vorstehenden Anspruch, bei der ein Rotationsmodul (5c) ausgelegt und/oder gesteuert ist zum zyklischen Drehen der Phasen des ersten Signals (SL) oder des ersten modifizierten Signals, des zweiten Signals (SR) oder des zweiten modifizierten Signals und eines aus dem ersten und zweiten Signal (SL, SR) gebildeten Mittensignals (R) oder eines aus dem ersten und zweiten modifizierten Signal gebildeten modifizierten Mittensignals um jeweils 90°.
  8. Vorrichtung nach einem vorstehenden Anspruch, bei der
    - die Quelle (1) weitere Signale (L, R, C) zum Erzeugen weiterer Klangeindrücke bereitstellt, und
    - die Schaltungsanordnung zum Erzeugen des dritten Klangeindrucks der virtuellen Quelle Schaltungen (Ps) zum Ändern von Phasen des ersten bzw. des zweiten Signals (SL, SR) und Schaltungen (Plrc) zum Ändern von Phasen der weiteren Signale (L, R, C) aufweist, wobei die Schaltungen (Ps, Plrc) ausgelegt und/oder gesteuert sind in Verbindung mit der Phasenverschiebungsanordnung (2) zumindest die Phase eines ersten der weiteren Signale (L) zur Phase des ersten modifizierten Signals (SL') um +90° zu ändern und die Phase des ersten der weiteren Signale (L) zur Phase des zweiten modifizierten Signals (SL') um -90° zu ändern.
  9. Verfahren zum Erzeugen eines Raumklangs, bei dem
    - zumindest ein erstes Signal (SL) zum Erzeugen eines ersten Klangeindrucks und ein zweites Signal (SR) zum Erzeugen eines zweiten Klangeindrucks bereitstellt wird und
    - das erste Signal (SL) und das zweite Signal (SR) zum Erzeugen eines dritten Klangeindrucks einer virtuellen Quelle (SC) modifiziert und als ein eines erstes derart modifiziertes Signal (SL') bzw. als ein zweites derart modifiziertes Signal (SR') ausgegeben werden,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - das erste Signal (SL) und das zweite Signal (SR) beim Modifizieren relativ zueinander mit einer Phasenverschiebung (ϕ) von 170° bis 190° phasenverschoben werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Phasenverschiebung (ϕ) mit 180° relativ zueinander durchgeführt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem
    - das von der Signalquelle (1) bereitgestellte oder modifizierte erste Signal (SL) und das von der Signalquelle (1) bereitgestellte oder modifizierte zweite Signal (SR) verzögert wird und
    - das erste Signal (SL) mit einer positiven Phasenverschiebung (ϕ) gegenüber dem von der Signalquelle (1) bereitgestellten ersten Signal (SL) und
    - das zweite Signal (SR) mit einer relativ dazu negativen Phasenverschiebung (ϕ) gegenüber dem von der Signalquelle (1) bereitgestellten zweiten Signal (SR) modifiziert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das erste Signal (SL) mit einer Phasenverschiebung (ϕ) von +70° bis +100°, insbesondere von +90°, und das zweite Signal (SR) mit einer Phasenverschiebung (ϕ) von -100° bis -70°, insbesondere von -90° verschoben wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem
    - das von der Signalquelle (1) bereitgestellte erste Signal (SL) dekorreliert und/oder verzögert wird und verzögert auf das phasenverschobene erste Signal addiert wird und
    - das von der Signalquelle (1) bereitgestellte zweite Signal (SR) dekorreliert und/oder verzögert und verzögert auf das phasenverschobene zweite Signal addiert wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem einen Anpassungswert (Hd*) aus dem von der Signalquelle (1) bereitgestellten ersten und zweiten Signal (SL, SR) gebildet wird und der Anpassungswert verzögert sowohl auf das phasenverschobene erste Signal als auch auf das phasenverschobene zweite Signal addiert wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem Phasen des ersten Signals (SL) oder des ersten modifizierten Signals, des zweiten Signals (SR) oder des zweiten modifizierten Signals und eines aus dem ersten und zweiten Signal (SL, SR) gebildeten Mittensignals (R) oder eines aus dem ersten und zweiten modifizierten Signal gebildeten modifizierten Mittensignals um jeweils 90° gedreht werden.
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