DE3752052T2

DE3752052T2 - Stereoeffektverbesserungssystem

Info

Publication number: DE3752052T2
Application number: DE3752052T
Authority: DE
Inventors: Arnold I Klayman
Original assignee: SRS Labs Inc
Current assignee: DTS LLC
Priority date: 1986-03-27
Filing date: 1987-01-27
Publication date: 1997-08-07
Anticipated expiration: 2007-01-28
Also published as: EP0262160B1; DE3752034D1; IL81438A; JP2880645B2; AU597848B2; EP0262160A1; EP0476790B1; CA1284297C; JPH077799A; DE3752052D1; JPS63502945A; KR910006321B1; EP0476790A3; EP0479395A3; IL81438A0; EP0476790A2; JPH077798A; DE3784423D1; HK1008136A1; EP0478096A2

Description

Die offenbarte Erfindung betrifft im allgemeinen ein Verbesserungssystem für Stereotonreproduktionssysteme und ist insbesondere auf ein Stereoverbesserungssystem gerichtet, welches das Stereoklangbild verbreitert, sie sorgt für ein vergrößertes Stereohörgebiet und für Perspektivekorrektur für die Verwendung von Lautsprechern oder Kopfhörern.
Die hierin verwendete Ausdruck "selektives Verändern der relativen Amplituden der Frequenzkomponenten des Differenzsignals derart, daß lautere Frequenzkomponenten des Differenzsignals relativ zu ruhigeren Frequenzkomponenten des Differenzsignals abgeschwächt werden" und ähnliche Ausdrücke (wie "... derart modifiziert, so daß lautere Frequenzkomponenten des Eingangsdifferenzsignals relativ zu ruhigeren Frequenzkomponenten des Eingangsdifferenzsignals abgeschwächt werden") beinhalten sowohl eine Abschwächung der lauteren Frequenzkomponenten als auch eine Verstärkung der ruhigeren Frequenzkomponenten. Ebenso beinhalten der Ausdruck "selektives Verändern der relativen Amplituden der Frequenzkomponenten des Summensignals derart, daß die ausgewählten Summensignalkomponenten relativ zu anderen Summensignalkomponenten verstärkt werden" und ähnliche Ausdrücke (wie "... derart modifiziert, daß ausgewählte Eingangssummensignalkomponenten relativ zu anderen Eingangssummensignalkomponenten verstärkt werden") sowohl eine Verstärkung der ausgewählten Summensignalkomponenten als auch eine Abschwächung der anderen Komponenten.
Darüber hinaus werden die hier verwendeten Ausdrücke "verstärken", "erhöhen" und "hervorheben" und dergleichen im allgemeinen abwechselnd verwendet ebenso wie die Ausdrücke "abschwächen" und "herunterspielen" und dergleichen.
Ebenso beinhaltet der hierin verwendete Ausdruck "festgelegtes Medium" Schallplatten, Kompaktdiscs, Magnetbänder und dergleichen.
Wie es bekannt ist, versucht ein Stereotonreproduktionssystem ein Tonbild zu produzieren, worin die reproduzierten Töne als ausgehend von verschiedenen Stellen erkannt werden, wodurch das Erlebnis einer Lifeaufführung simuliert wird. Die Hörillusion eines Stereotonbildes wird im allgemeinen als zwischen den Lautsprechern liegend erkannt, und die Weite des Stereobildes hängt in großem Umfang von der Ähnlichkeit oder Unähnlichkeit der Information ab, welche jeweils den linken und rechten Lautsprechern bereitgestellt werden. Wenn die beiden Lautsprechern bereitgestellte Information dieselbe ist, wird dann das Tonbild zwischen den Lautsprechern auf "Zentralbühne" zentriert. Wenn im Gegensatz dazu die den Lautsprechern bereitgestellte Information unterschiedlich ist, erstreckt sich der Umfang des Tonbildes zwischen den zwei Lautsprechern.
Während das allgemeine Konzept der Stereotonabbildung nicht komplex ist, ist seine Verwendung und Implementierung jedoch schwieriger. Die Weite des Stereotonbildes hängt nicht nur von der dem Lautsprecher bereitgestellten Information ab, sondern ebenfalls von der Position des Zuhörers. Im Idealfall befindet sich der Zuhörer in gleicher Distanz zu den Lautsprechern. Wenn bei Verwendung von vielen Lautsprechersystemen der Zuhörer sich näher einem Lautsprecher befindet, trägt der Ton des entfernteren Lautsprechers weniger an dem Stereobild bei, und der Ton wird sofort als vom näheren Lautsprecher ausgehend erkannt.
Dies gilt insbesondere, wenn sich die Informationen der jeweiligen Lautsprecher nicht sehr voneinander unterscheiden. Sogar wenn sich der Zuhörer äquidistant zu den Lautsprechern aufhält, befindet sich das wahrgenommene Tonbild im allgemeinen zwischen den physikalischen Orten der Lautsprecher und erstreckt sich nicht über das Gebiet zwischen den Lautsprechern hinaus.
Einige bekannte Lautsprechersysteme sind entworfen worden, um die Begrenzung zu reduzieren, innerhalb welcher sich ein Zuhörer idealerweise äquidistant zu den Lautsprechern aufhalten sollte. Derartige Lautsprechersysteme sind jedoch komplex, und das resultierende Stereobild ist dennoch auf das Gebiet zwischen den physikalischen Orten der Lautsprecher begrenzt.
Eine andere Erwägung bei der Stereotonreproduktion ist die Tatsache, daß die Tonübertrager (typischerweise Lautsprecher oder Kopfhörer) an vorbestimmten Stellen angeordnet sind und daher einen Ton bereitstellen, welcher von derartig vorbestimmten Stellen ausgeht. Bei einer Lifeaufführung kann der wahrgenommene Ton jedoch aus vielen Richtungen als Ergebnis der aktustischen Struktur in Abhängigkeit des Aufführungsortes stammen. Die menschlichen Ohren und das menschliche Gehirn kooperieren, um die Richtung auf der Basis unterschiedlicher Phänomene einschließlich einer relativen Verschiebung für Töne niederer Frequenz, einer relativen Intensität für Töne im Stimmbereich und einem relativen zeitlichen Erscheinen der Töne, welche schnelle Anstiegszeiten und hohe Frequenzkomponenten besitzen, zu bestimmen.
Als Ergebnis von vorbestimmten Orten der Lautsprecher oder Kopfhörer empfängt ein Zuhöher irrtümliche Anhaltpunkte bezüglich der Richtungen, aus welchen die reproduzierten Töne stammen. Beispielsweise werden bei Lautsprechern, welche vor den Zuhöhrern angeordnet sind, Töne, welche von der Seite gehört werden sollten, von vorne gehört und werden daher nicht als von den Seiten stammend wahrgenommen. Bei Kopfhörern oder seitlich angebrachten Lautsprechern gehen Töne von den Seiten aus, welche von vorne ausgehen sollten. Daher ist als Ergebnis der Anordung der Lautsprecher oder Kopfhörer die Tonperspektive einer aufgezeichneten Aufführung inkorrekt.
Die US-4349698 offenbart ein System, welches die Situation berücksichtigt, bei welcher ein Ton von einem Lautsprecher das erste Ohr eines Zuhörers zu einem Zeitpunkt erreicht, der sich von dem Zeitpunkt unterscheidet, zu welchem der Ton das zweite Ohr erreicht. Die US-4393270 offenbart ein System zum Beeinflussen der Wahrnehmrichtung eines Tons durch Einführen einer räumlichen Verzerrung.
Es hat eine Anzahl von Versuchen mit gemichtem Ergebnis gegeben, um das Stereobild auszubreiten und zu erweitern. Es ist beispielsweise bekannt, daß die linken und rechten Stereosignale gemischt sein können, um ein Differenzsignal (so wie links minus rechts) und ein Summensignal (links plus rechts) bereitzustellen, welches selektiv verarbeitet und danach gemischt werden kann, um verarbeitete linke und rechte Signale bereitzustellen. Es ist insbesondere gut bekannt, daß eine Erhöhung oder Verstärkung des Differenzsignals ein breiteres Stereobild erzeugt.
Ein aufs Geratewohl Anwachsen des Differenzsignals schafft jedoch Probleme, da die stärkeren Frequenzkomponenten des Differenzsignals dazu neigen, in dem Mittelbereich konzentriert zu werden. Ein Problem ist, daß der reproduzierte Ton sehr hart und störend ist, da das Ohr eine größere Empfindlichkeit in dem Bereich von etwa 1 kHz bis etwa 4 kHz innerhalb des Mittelbereichs (hierin die "Differenzsignalkomponenten von größerer Empfindlichkeit" genannt) besitzt. Ein anderes Problem ist, daß der Zuhörer auf eine Position beschränkt ist, welche äquidistant zwischen den Lautsprechern ist, da der Mittelbereich Frequenzen beinhaltet, welche Wellenlängen besitzen, die vergleichbar sind mit der Distanz zwischen den Ohren eines Zuhörers (welche Frequenzen aufweisen in einem Bereich zwischen ca. 1 kHz und 2 kHz). Was derartige Frequenzen anbelangt (hierin "Differenzsignal-Frequenzkomponenten von erhöhter Phasenempfindlichkeit" genannt), sorgt eine leichte Veränderung in der Position des Kopfes des Zuhörers für eine störende Verschiebung in dem Stereobild. Darüber hinaus ist die erkannte Erweiterung des Stereobildes, welche vom aufs Geratewohl Verstärken des Differenzsignals herrührt, klein und hat offenbar keinen Anteil an folgenden Problemen.
Einige bekannte Stereobildsysteme erfordern zusätzliche Verstärker und Lautsprecher. Mit solchen Systemen wird jedoch das Stereobild durch die Anordnung der Lautsprecher begrenzt. Darüber hinaus sorgt das Plazieren der Lautsprecher an verschiedenen Stellen nicht notwendigerweise für die korrekte Tonperspektive.
Mit anderen Systemen werden festgelegte oder variable Verzögerungen bereitgestellt. Jedoch beeintrgchtigen derartige Verzögerungen die Genauigkeit des reproduzierten Tones, da die Verzögerungen, welche auch immer in der aufgezeichneten Aufführung vorhanden gewesen waren, bereits in der Aufzeichnung vorhanden sind. Darüber hinaus führen Ver zögerungen weitere Komplexivität ein und begrenzen die Position des Zuhörers.
Es hat ebenfalls Versuche gegeben, die ungeeignete Tonperspektive, welche von der Verwendung von Kopfhörern herrührt, zu korrigieren oder kompensieren. Erwägungen über bekannte Kopfhörer-Verbesserungssysteme schließen jedoch Komplexivität und den Mangel von Effektivität ein.
Es wäre ein Vorteil, ein Stereoverbesserungssystem bereitzustellen, welches die Weite des Stereotonbildes über den Bereich zwischen den Lautsprechern hinaus ausdehnt.
Es wäre ebenfalls ein Vorteil, ein Stereoverbesserungssystem bereitzustellen, welches nicht die Beschränkung auf die Zuhörerposition beinhaltet.
Es wäre ein anderer Vorteil, ein Stereoverbesserungssystem bereitzustellen, welches ein Stereotonbild vorsieht, das über einen großen Hörbereich erkannt werden kann.
Es wäre ein weiterer Vorteil, ein Stereokorrekturssystem bereitzustellen, welches eine Tonperspektive-Korrektur für die Verwendung mit Lautsprechern und Kopfhörern vorsieht.
Die gegenwärtige Erfindung versucht die vorhergehenden und andere Merkmale und Vorteile zu erzielen und beinhaltet ein Stereobildverbesserungssystem zur Bereitstellung eines weiteren Stereobildes und Hörbereichs, und ein Perspektive- Korrektursystem, welches eine Tonperspektive-Korrektur zur Verwendung mit Lautsprechern oder Kopfhörern vorsieht. Das Stereoverbesserungssystem und das Perspektive-Korrektursystem kann in Kombination oder einzeln verwendet werden.
Ein breiteres Stereotonbild und ein breiterer Hörbereich werden erzielt durch Erzeugen von Summen- und Differenzsignalen auf der Grundlage von linken und rechten Stereosignalen, durch selektives Ändern der relativen Amplituden der Differenzsignalfrequenzen und der relativen Amplituden der Summensignalfrequenzen und durch Kombinieren der verarbeiteten Summen- und Differenzsignale mit den ursprünglichen linken und rechten Signalen, um verbesserte linke und rechte Stereosignale zu erzeugen.
Insbesondere werden gewählte Frequenzkomponenten des Differenzsignals relativ zu anderen Differenzsignalfrequenzkomponenten verstärkt (hervorgehoben), und es werden gewählte Frequenzkomponenten des Summensignals relativ zu anderen Summensignalfrequenzkomponenten verstärkt. Dieses selektive Ändern des Differenzsignals stellt ein breiteres Stereobild und einen breiteren Hörbereich bereit, und das selektive Ändern des Summensignals kann verhindern, daß das Summensignal von dem Differenzsignal überhäuft wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steuert ein Spektralanalysator, welcher auf Differenzsignale anspricht, die relativen Amplituden der Differenzsignalfrequenzkomponenten, so daß die ruhigeren Differenzsignal frequenzkomponenten relativ zu den lauteren Differenzsignalfrequenzkomponenten verstärkt werden. Das Differenzsignal wird auch durch einen festgelegten Entzerrer entzerrt, so daß die Differenzsignalfrequenzen, welche Wellenlängen vergleichbar mit der Distanz zwischen den Ohren eines Zuhörers besitzen, heruntergespielt werden. Der Spektralanalysator steuert des weiteren die relativen Amplituden der Summensignalfrequenzkomponenten, so daß die Summensignalfrequenzkomponenten proportional zu den Pegeln der entsprechenden Differenzsignalfrequenzkomponenten verstärkt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Differenzsignal mit einem festgelegten Differenzsignalentzerrer entzerrt, so daß die Differenzsignalfrequenzkomponenten, welche statistisch ruhigere Differenzkomponenten enthalten, relativ zu Differenzsignalfrequenzkomponenten verstärkt werden, welche statistisch lautere Differenzsignalfrequenzen enthalten. Das Summensignal wird mit einem Summensignalentzerrer entzerrt, so daß das Summensignal in dem Frequenzbereich, welcher statistisch Differenzsignalfrequenzkomponenten enthält, verstärkt wird.
Als ein Ergebnis der selektiven Veränderung der Differenzsignalkomponenten wird ein weiteres Stereobild bereitgestellt, und die Härte und die Bildschiebeprobleme, welche mit dem aufs Geratewohl Anwachsen des Differenzsignals verbunden sind, werden substantiell durch die Entzerrung reduziert, welche durch den festgelegten Entzerrer bereitgestellt wird, welcher durch die Erfindung verwendet wird. Die selektive Veränderung der Differenzsignalkomponenten hebt das Stereobild weiter aus folgenden Gründen. Umgebungsreflektionen und nachhallende Felder bei einer Lifeaufführung werden sofort erkannt und werden nicht durch direkte Töne maskiert. In einer aufgezeichneten Aufführung jedoch werden die Umgebungstöne durch die direkten Töne maskiert und werden nicht wie bei einer Lifeaufführung auf demselben Pegel erkannt. Die Umgebungstöne neigen in allgemeinen dazu, in den ruhigeren Frequenzen des Differenzsignals zu liegen, und die Verstärkung der ruhigeren Frequenzen des Differenzsignals demaskiert die Umgebungstöne, wodurch die Wahrnehmung von Umgebungstönen bei einer Lifeaufführung simuliert wird.
Die selektive Veränderung des Differenzsignals sieht aus folgenden Gründen ein weiteres Hörgebiet vor. Die lauteren Frequenzkomponenten des Differenzsignals neigen dazu, in dem Mittelbereich zu liegen, welcher Frequenzen enthält, die Wellenlängen besitzen, welche vergleichbar sind mit der Ohrzu-Ohr-Distanz um den Kopf eines Zuhörers (die oben erwähnten "Differenzsignalfrequenzkomponenten von erhöhter Phasenempfindlichkeit"). Als ein Ergebnis der durch die Erfindung bereitgestellten selektiven Veränderungen werden die Differenzsignalfrequenzkomponenten der erhöhten Phasenempfindlichkeit nicht ungeeignet verstärkt. Daher wird das Stereobildschiebeproblem, welches herrührt von einem aufs Geratewohl Anwachsen des Differenzsignals (oben im Hintergrund diskutiert) wesentlich reduziert, und der Hörer wird nicht darin beschränkt, sich äquidistant von den Lautsprechern aufzuhalten.
Bei der Bereitstellung der selektiven Veränderung des Differenzsignals kann der Betrag der Hebung, welcher durch den Pegel des selektiv verstärkten Differenzsignals, welches gemischt wird, bestimmt wird, automatisch eingestellt werden, so daß der vorgesehene Stereobetrag relativ konsistent ist. Ohne solch automatische Einstellung würde der Betrag der vorgesehenen Hebung für die differierenden Stereobeträge in verschiedenen Aufzeichnungen manuell eingestellt werden müssen.
Das Verfahren des selektiven Veränderns des Differenzsignals verstärkt ebenso irgend einen künstlichen Nachhall, welcher in das Aufzeichnungsverfahren eingeführt worden ist, da künstlicher Nachhall vorwiegend in dem Differenzsignal vorhanden ist. Um die ungeeignete Verstärkung des künstlichen Nachhalls zu vermeiden, kann das Verbesserungssystem der Erfindung ebenso die Summen- und Differenzsignale auf ihre Charakteristik überwachen, welche die mögliche Präsenz von künstslichem Nachhall anzeigt. Wenn die Möglichkeit von künstlichem Nachhall festgestellt wird, wird der Betrag der Verstärkung, welcher dem Differenzsignal bereitgestellt worden ist, selektiv reduziert und der Betrag der Verstärkung für das Summensignal wird selektiv erhöht.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Tonperspektivekorrektursystem wie in den Ansprüchen definiert bereitgestellt, welches eine Perspektivekorrektur der aufgezeichneten Aufführung vorsieht, welche mit Lautsprechern reproduziert wird, die an verschiedenen Positionen lokalisiert sind, oder mit Kopfhörern. Das Perspektivekorrektursystem modifiziert selektiv Summen- und Differenzsignale, welche von den linken und rechten Stereosignalen abgeleitet sind, so daß die reproduzierten Töne als von Richtungen ausgehend erkannt werden, aus welchen ein Zuhörer bei einer Lifeaufführung sie erwarten würde. Auf diese Weise werden Töne, wenn Lautsprecher vor dem Zuhörer plaziert sind, die als von den Seiten ausgehend gehört werden sollten, als von den Seiten ausgehend erkannt. Mit Kopfhörern werden Töne, die als von vorn ausgehend gehört werden sollten, als von vorn ausgehend erkannt.
Das Tonperspektivekorrektursystem erzielt Perspektivekorrektur durch Generierung von Summen- und Differenzsignalen aus linken und rechten Stereosignalen, Bereitstellen von festgelegter Entzerrung für die Summen- und Differenzsignale, um die Variation in Richtung der Frequenzantwort des menschlichen Ohrs zu kompensieren, und Kombinieren der entzerrten Summen- und Differenzsignale, um linke und rechte Signale zu erzeugen. Für Lautsprecher, die vor dem Zuhörer plaziert sind, wird das Differenzsignal selektiv verstärkt, so daß die Seitentöne auf geeignete Pegel wiederhergestellt werden, welche erkannt worden wären, wenn sie reproduziert worden wären, um von den Seiten auszugehen. Für Lautsprecher, welche an den Seiten plaziert sind, oder für Kopfhörer wird das Summensignal selektiv abgeschwächt, um Töne von vorn auf geeignete Pegel wiederherzustellen, welche erkannt worden wären, wenn sie reproduziert worden wären, um von vorn auszugehen.
Wie oben angezeigt kann das Tonperspektivekorrektursystem der Erfindung in Verbindung mit dem oben erwähnten Stereobildverbesserungssystem der Erfindung oder allein mit anderen Tonkomponenten verwendet werden.
Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung sind sowohl für Playback von konventionellen Schallplatten, Magnetbändern und Kompaktdiscs durch ein konventionelles Tonreproduktionssystem anwendbar, welches ein Paar Lautsprecher enthält, als auch zum Erzeugen von einmaligen Aufzeichnungen auf Schallplatten, Kompaktdiscs oder Magnetband, deren Aufzeichnungen auf einem konventionellen Tonreproduktionssystem gespielt werden können, um linke und rechte Stereoausgangssignale unter Bereitstellung oben beschriebener vorteilhafter Effekte zu produzieren.

Kurze Beschreibung der Figuren

Bevorzugte Merkmale der Erfindung werden anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die zugeordneten Figuren beschrieben.
Fig. 1 ein Blockdiagramm des Stereoverbesserungssystems der Erfindung darstellt.
Fig. 2 stellt ein Blockdiagramm eines dynamischen Stereobildverbesserungssystems gemäß der Erfindung dar, welches für dynamische Entzerrung sorgt.
Fig. 4 stellt ein Blockdiagramm eines nichtdynamischen oder festgelegten Stereobildverbesserungssystems gemäß der Erfindung dar, welche für eine festgelegte Entzerrung sorgt.
Figuren 5 A und 5 B stellen Diagramme der Entzerrung dar, welche für das festgelegte Stereobildverbesserungssystem von Fig. 4 bereitgestellt wird.
Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm eines Tonperspektivekorrektursystems entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Figuren 7A und 7B zeigen Frequenzantworten des menschlichen Gehörs, die dem Verständnis der Stereobildverbesserungssysteme der Figuren 2 und 4 und dem Tonperspektivekorrektursystem von Fig. 5 dienen.
Fig. 7C zeigt die Frequenzantwort von Fig. 7A relativ zu Fig. 7B.
Fig. 7D zeigt die Frequenzantwort von Fig. 7B relativ zu Fig. 7A.
Figuren 8 und 9 erläutern Tonreproduktions- bzw. Tonaufzeichnungssysteme, von denen jedes eines oder beide der Stereobildverbesserungs- und Perspektivekorrekturanordnungen verwendet, welche die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpern.

Detaillierte Beschreibung der Offenbarung.

In der folgenden detaillierten Beschreibung und in mehreren Figuren der Zeichnung sind dieselben Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Um das Verständnis für die Erfindung zu erleichtern, ist die folgende Erörterung in verschiedene Abschnitte unterteilt, wobei jeder folgende Abschnitt detaillierter als der vorhergehende Abschnitt ist. So wird zuerst ein Überblick gegeben, worin die vorgesehenen Gesamtfunktionen erörtert werden. Danach wird die Erfindung detaillierter erörtert mit größerer Betonung der Betriebsparameter.

I. Überblick

Bezüglich Fig. 1 wird ein Blockdiagramm des Stereoverbesserungssystems 300 der Erfindung gezeigt, welches ein Stereobildverbesserungssystem 100 und ein Perspektivekorrektursystem 200 enthält. Das Stereobildverbesserungssystem 100 empfängt linke und rechte Stereosignale L und R und verarbeitet die Signale, um dem Perspektivekorrektursystem 200 bildverbesserte linke und rechte Stereosignale L' und R' bereitzustellen. Das Perspektivekorrektursystem 200 verarbeitet die bildverbesserten Stereosignale, um bildverbesserte Stereosignale bereitzustellen, welche korrigiert sind, um eine geeignete Tonperspektive für die Verstärkung und Abspielung über Lautsprecher oder Kopfhörer bereitzustellen.
Zur Verwendung mit standardisierten kommerziell verfügbaren Audiokomponenten kann das Stereoverbesserungssystem 300 in der Bandmonitorschleife oder, falls verfügbar, in einer externen Prozessorschleife eines Vorverstärkers verwendet werden. Derartige Schleifen werden nicht durch die Vorverstärkersteuerung wie Tonsteuerung, Balancesteuerung und Lautstärkesteuerung beeinträchtigt. Alternativ kann das Stereoverbesserungssystem 300 zwischen dem Vorverstärker und dem Leistungsverstärker eines standardisierten Stereotonreproduktionssystems zwischengeschaltet werden. Mit einer solchen Installation jedoch werden die Balance- und Tonsteuerungen vorzugsweise abgeschaltet oder auf Null abgeglichen.
Das offenbarte Stereoverbesserungssystem 300 kann ohne weiteres zur Produktion in Tonvorverstärkern inkorporiert werden, welche als separate Einheiten hergestellt und verkauft werden, ebenso wie mit Tonvorverstärkern, welche in integrierten Verstärkern und Empfängern enthalten sind. Derart inkorporiert ist das Stereoverbesserungssystem 100 vorzugsweise stromaufw&sup9;rts der Ton- und Balancesteuerungen vorzusehen und ist geeignet, überbrückt zu werden.
Es sollte erwähnt werden, daß die Hebung, welche von dem offenbarten Stereoverbesserungssystem 300 bereitgestellt wird, vorteilhaft verwendet werden kann, um Aufzeichnungen zu verbessern. Derartige Aufzeichnungen können auf einem Hörsystem wiedergegeben werden, welches nicht das Stereoverbesserungssystem 300 enthält, oder auf einem Tonsystem, welches das Stereoverbesserungssystem 300 enthält und welches überbrückt worden ist. So kann beispielsweise eine Aufzeichnung, welche eine Bildhebung und Perspektivekorrektur enthält, für die Wiedergabe in einem Automobil mit seitwärts angebrachten Lautsprechern gemacht werden. Es sollte bemerkt werden, daß Perspektivekorrektur beim Herstellen von Aufzeichnungen, ohne daß die Wiedergabebedingungen bekannt sind, unerwünscht sein kann, z.B. wenn die Wiedergabe ausschließlich durch seitwärts angebrachte Automobillautsprecher erfolgt.
Es sollte ebenfalls bemerkt werden, daß das Stereobildverbesserungssystem 100 und/oder die Perspektivekorrektur 200 unabhängig in einem Tonsystem verwendet werden kann. So kann beispielsweise das Perspektivekorrektursystem 200 allein in ein Automobiltonsystem zur Korrektur der ungeeigneten Tonperspektive, welche durch seitwärts angebrachte Lautsprecher verursacht wird, inkorporiert werden. Ebenso kann aus finanziellen Erwägungen das Stereobildverbesserungssystem 100 allein in ein Tonsystem für die Heimverwendung inkorporiert werden.
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Stereobildverbesserungssystems 10, welches als Stereoverbesserungssystem 100 in dem Stereoverbesserungssystem 300 von Fig. 1 verwendet werden kann, und welches für dynamische Entzerrung der Summe und der Differenz der linken und rechten Stereosignale sorgt, um ein weiteres Stereobild und ein weiteres Hörgebiet zu erzielen. Insbesondere werden unterschallgefilterte linke und rechte Stereosignale L und R an den Ausgängen der Unterschallfilter 12 und 14 einer Differenzschaltung 11 und einer Summenschaltung 13 bereitgestellt, welche jeweils ein Differenzsignal (L-R) und ein Summensignal (L+R) bereitstellen. Ein dynamischer Differenzsignalentzerrer 19, ein festgelegter Differenzsignalentzerrer 18 und ein verstärkungsgesteuerter Verstärker 22 kooperieren, um die relativen Amplituden der Differenzsignalfrequenzkomponenten (hierin ebenfalls als "Komponenten" oder "Frequenzen" bezeichnet) selektiv zu verändern oder zu modifizieren, um ein verarbeitetes Differenzsignal (L-R)p bereitzustellen. Ein dynamischer Summensignalentzerrer 21 verändert selektiv oder modifiziert die relativen Amplituden der Summensignalfrequenzkomponenten (hierin ebenso als "Komponenten" oder "Frequenzen" bezeichnet), um ein verarbeitetes Summensignal (L+R)p bereitzustellen.
Ein Spektralanalysator 17, welcher auf das Differenzsignal, das durch die Differenzschaltung 11 bereitgestellt wird, anspricht, steuert den dynamischen Differenzsignalentzerrer 19, so daß die ruhigeren Komponenten des Differenzsignals relativ zu den lauteren Komponenten verstärkt werden. Genauer gesagt wird der dynamische Differenzsignalentzerrer 19 gesteuert, um die lauteren Differenzsignalkomponenten stärker als die ruhigeren Differenzsignalkomponenten abzuschwächen. Die nachfolgende Verstärkung des entzerrten Differenzsignals sorgt für ein verarbeitetes Differenzsignal, worin die ruhigeren Komponenten relativ zu den lauteren Differenzsignalkomponenten verstirkt worden sind.
Der festgelegte Differenzsignalentzerrer 18 schwächt selektiv das entzerrte Differenzsignal, welches durch den dynamischen Differenzsignalentzerrer 19 bereitgestellt ist, ab, um ein Herunterspielen in vorherbestimmter Weise bereitzustellen.
Der Spektralanalysator 17 steuert ebenfalls den Summensignalentzerrer, so daß Komponenten des Summensignals als eine direkte Funktion der Pegel der entsprechenden Differenzsignalkomponenten verstärkt werden. Genauer gesagt verstärkt der Summensignalentzerrer 21 das Summensignal, um ein verarbeitetes Summensignal bereitzustellen, worin die Summensignalkomponenten proportional den Amplituden der entsprechenden Differenzsignalamplituden verstärkt worden sind.
Eine Rückkopplungs- und Nachhallsteuerschaltung 30 steuert die Verstärkung des verstärkungsgesteuerten Verstärkers 22, so daß der bereitgestellte Stereobetrag relativ konsistent von Aufzeichnung zu Aufzeichnung ist. Die Steuerschaltung 30 steuert ebenfalls den Differenzsignalentzerrer 19 und den Summensignalentzerrer 21, so daß Differenzsignalkomponenten, welche künstlichen Nachhall enthalten können, nicht ungeeignet verstärkt werden, wenn die Möglichkeit von künstlichem Nachhall festgestellt wird. Wenn die Möglichkeit künstlichen Nachhalls durch die Steuerschaltung 30 festgestellt wird, steuert das Nachhallsteuersignal RCTRL den dynamischen Differenzsignalentzerrer 19, um eine weitere Abschwächung in ausgewählten Frequenzbändem bereitzustellen, wo der künstliche Nachhall statistisch geschieht, und den dynamischen Summensignalentzerrer 21, um eine weitere Verstärkung in solch ausgewählten Frequenzbändern bereitzustellen. Auf diese Weise wird irgendein künstlicher Nachhall, welcher in dem Differenzsignal gegenwärtig sein kann, in der nachfolgenden Verstärkung des Differenzsignals nicht ungeeignet verstärkt. Das weitere Verstärken des Summensignals stellt sicher, daß die Summensignalfrequenzen in den ausgewählten Frequenzbändern einen ausreichenden Pegel besitzen, um irgendeinen künstlichen Nachhall zu kompensieren, welcher nicht genügend durch den dynamischen Differenzsignalentzerrer 19 gemäß dem Nachhall- Steuersignal RCTRL abgeschwächt sein kann.
Die Steuerschaltung 30 spricht auf die Summen- und Differenzsignale an, welche durch die Summenschaltung 13 und die Differenzschaltung 11 bereitgestellt werden, und ebenso auf das verarbeitete Differenzsignal, welches durch den verstärkungsgesteuerten Verstärker 22 bereitgestellt wird.
Nun zu Fig. 4, worin ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Stereobildverbesserungssystems 110 gezeigt wird, welches als Stereobildverbesserungssystem 100 in dem Stereoverbesserungssystem von Fig. 1 verwendet werden kann, und welches für die festgelegte Entzerrung der Summe und der Differenz der linken und rechten Stereosignale sorgt, um ein weiteres Stereobild und ein weiteres Hörgebiet zu erzielen. Insbesondere werden die durch die Unterschallfilter 112, 114 unterschallgefilterten linken und rechten Stereosignale L und R einer Differenzschaltung 111 und einer Summenschaltung 113 bereitgestellt, welche jeweils die Differenz- und Summensignale (L-R) und (L+R) erzeugen. Ein festgelegter Differenzsignalentzerrer 115, ein verstärkungsgesteuerter Verstärker 125 und ein Nachhallfilter 129 kooperieren, um bestimmte Differenzsignalkomponenten relativ zu anderen Differenzsignalkomponenten selektiv zu verstärken. Ein festgeleger Summensignalentzerrer 119 und ein verstärkungsgesteuerter Verstärker 129 kooperieren, um bestimmte Summensignalkomponenten relativ zu anderen Summensignalkomponenten selektiv zu verstärken. Tatsächlich werden die Summen- und Differenzsignale jeweils auf eine festgelegte vorherbestimmte Weise spektral geformt oder entzerrt.
Insbesondere wird das Differenzsignal entzerrt, so daß die Frequenzen, wo die ruhigeren Differenzsignalkomponenten statistisch häufiger vorkommen, relativ zu den Frequenzen verstärkt werden, wo die lauteren Differenzsignalkomponenten statistisch häufiger vorkommen. Das Summensignal wird entzerrt, so daß die Frequenzen, wo die Differenzsignalkomponenten statistisch vorkommen, relativ zu anderen Frequenzen verstärkt werden.
Das Stereobildverbesserungssystem 110 enthält des weiteren eine Rückkopplungs- und Nachhallsteuerschaltung 40, welche im wesentlichen ähnlich der Steuerschaltung 30 von Fig. 2 ist und im wesentlichen ähnliche Funktionen bereitstellt. Insbesondere kooperiert die Steuerschaltung 40 mit dem verstärkungsgesteuerter Verstärker 125, so daß im wesentlichen konsistentes Stereo für sich unterscheidende Stereobeträge innerhalb einer gegebenen Aufzeichnung und zwischen verschiedenen Aufzeichnungen bereitgestellt wird.
Die Steuerschaltung 40 kooperiert des weiteren mit dem verstärkungsgesteuerten Verstärker 127 und dem Widerhallfilter 129, um die Effekte von künstlichem Hall zu kompensieren. Wenn die Möglichkeit von künstlichem Hall festgestellt wird, verstärkt der verstärkungsgesteuerte Verstärker 127 das Summensignal, und der Widerhallfilter 129 schwächt die Differenzsignalkomponenten ab, welche statistisch künstlichen Hall relativ zu anderen Differenzsignalkomponenten enthalten. Auf diese Weise werden die Differenzsignalkomponenten, welche künstlichen Widerhall enthalten, nicht unpassend verstärkt. Die weitere Verstärkung des Summensignals ist bezüglich irgendeines künstlichen Widerhalls zu kompensieren, welcher durch den Widerhallfilter 129 nicht hinreichend abgeschwächt sein mag.
Entsprechend Fig. 6 ist ein Tonsperspektivekorrektursystem 210 dargestellt, welches als Tonsperspektivekorretursystem 200 in dem Stereoverbesserungssystem von Fig. 1 verwendet werden kann. Das Perspektivekorrektursystem 210 spricht auflinke und rechte Signale an, welche durch die Ausgänge eines Stereoverbesserungssystems gemäß der Erfindung wie bezüglich Fig. 2 und 4 erörtert bereitgestellt werden. Wie hinsichtlich des Stereoverbesserungssystems 300 von Fig. 1 erläutert, können alternativ linke und rechte Signale durch einen geeigneten Audiovorverstärker bereitgestellt werden.
Das Tonperspektivekorrektursystem 210 enthält eine Summenschaltung 211 und eine Differenzschaltung 213 zum jeweiligen Vorsehen von Summen- und Differenzsignalen (L+R) und (L-R). Die Summen- und Differenzsignale werden jeweils durch einen festen Summensignalentzerrer 215 und einen festen Differenzsignalentzerrer 221 entzerrt, welche jeweils unterschiedliche Entzerrungscharakteristiken vorsehen.
Insbesondere sorgt der feste Summensignalentzerrer 215 für einen Entzerrerausgang, und der feste Differenzsignalentzerrer 221 sorgt für einen Entzerrerausgang. Ein Paar von zweilagigen Schaltern 217, 223 steuert, ob die entzerrten öder nichtentzerrten Summen- und Differenzsignale einem Mixer 225 bereitgestellt werden. Die Auswahl der Signale, welche dem Mixer 225 bereitgestellt werden, wird bestimmt durch den Typ von Tonübertragern (z.B. Lautsprechern oder Kopfhörern) und/oder den Ort der Tonübertrager (z.B. vorn oder an der Seite), welche für die Tonreproduktion verwendet werden. Der Mixer 225 mischt die Summen- und Differenzsignale, um verarbeitete linke und rechte Ausgangssignale bereitzustellen, welche die Ausgänge des Tonperspektivekorrekturssystems 210 sind. Wie oben erwähnt können relativ zum Stereoverbesserungssystem 300 von Fig. 1 die Augänge des Tonperspektivesystems 210 dem Vorverstärkerbandmonitor- Schleifeneingang oder einen Standardleistungsverstärker bereitgestellt werden.

II. Detaillierte Blockdiagrammerörterung

A. Das dynamische Stereobildverbesserungssystem

Bezüglich Fig. 2 enthält das Stereobildverbesserungssystem 10 der Erfindung Unterschallfilter 12 für ein linkes Eingangssignal und ein Unterschallfilter 14 für ein rechtes Eingangssignal, welche jeweils auflinke und rechte Stereosignale L und R ansprechen, welche durch ein (nicht gezeigtes) Stereotonreproduktionssystem bereitgestellt sind. Beispielsweise können linke und rechte Stereosignale L und R durch einen Vorverstärkerbandmonitor-Schleifenausgang bereitgestellt werden. Die Unterschallfilter 12, 14 stellen unterschallgefilterte Eingangssignale Lin und Rin einer Differenzschaltung 11 und einer Summenschaltung 13 bereit.
Jeder der Unterschallfilter 12, 14 ist ein Hochpaßfilter, welcher eine -3 dB Frequenz von 30 Hz und eine Dämpfung von 24 dB pro Oktave aufweist. Die Formdämpfung sorgt für etwas Schutz gegen Zerstörung der Lautsprecher im Falle, daß ein Tonabnehmer zufällig herunterfällt. Vertikale Verschiebung eines Stiftes herrührend vom Herabfallen eines Tonabnehmers zeigt sich als untere Frequenzdifferenzsignalkomponenten mit großen Amplituden, welche möglicherweise die Lautsprecher zerstören können. Die Formunterschallfilterdämpfung schneidet solche untere Frequenzkomponenten ab, um die Möglichkeit einer Zerstörung zu reduzieren.
Die Differenzschaltung 11 subtrahiert das rechte unterschallgefilterte Signal Rin von dem linken unterschallgefilterten Signal Lin, um ein Differenzsignal (L-R) bereitzustellen, während die Summenschaltung 13 die linken und rechten unterschallgefilterten Eingangssignale Lin und Rin addiert, um ein Summensignal (L+R) bereitzustellen.
Das Differenzsignal (L-R) wird einem Multibandspektrumanalysator 17 bereitgestellt. Das Differenzsignal (L-R) wird des weiteren einem Multibanddynamikdifferenzsignalentzerrer 19 bereitgestellt, welcher durch die Steuersignale gesteuert wird, die durch den Spektralanalysator 17 bereitgestellt werden. Das Summensignal (L+R) wird einem Multibanddynamiksummensignalentzerrer 21 bereitgestellt, welcher ebenso durch die Steuersignale gesteuert wird, die durch den Spektralanalysator 17 bereitgestellt werden.
Der Multibandspektralanalysator 17 spricht auf vorherbestimmte Frequenzbänder an und stellt jeweilige Steuersignale bereit, welche jeweils den vorherbestimmten Frequenzbändern zugeordnet sind. Insbesondere sind solche Steuersignale proportional zu den jeweiligen durchschnittlichen Amplituden des Differenzsignals (L-R) innerhalb der jeweiligen vorherbestimmten Frequenzbänder Beispielsweise beinhaltet der Multibandspektralanalysator 17 eine Mehrzahl einer Oktave weiter Bandpaßfilter, welche jeweils in den vorherbestimmten Frequenzbändern zentriert sind und jeweils eine Dämpfung von 6 dB pro Oktave aufweisen. Die jeweiligen Ausgänge des Bandpaßfilters werden gleichgerichtet und geeignet gepuffert, um Steuersignale bereitzustellen.
Der dynamische Differenzsignalentzerrer 19 spricht ebenfalls auf die vorherbestimmten Frequenzbänder an und schneidet (schwächt ab) selektiv die Differenzsignalfrequenzen in derartigen vorherbestimmten Frequenzbändern als Antwort auf die Steuersignale, welche durch den Spektralanalysator 17 bereitgestellt sind. Insbesondere schwächt der Signalentzerrer 19 die Differenzsignalkomponenten innerhalb der jeweiligen vorherbestimmten Frequenzbänder als Funktion der jeweiligen Steuersignale ab, welche durch den Spektralanalysator 17 bereitgestellt sind. Das heißt für ein gegebenes Frequenzband erhöht sich die Abschwächung, wenn sich die durchschnittliche Amplitude des Differenzsignals (L-R) innerhalb eines solchen Frequenzbandes erhöht.
Der Ausgang des dynamischen Differenzsignalentzerrers 19 wird einem festgelegten Differenzsignalentzerrer 18 bereitgestellt, welcher ausgewählte Frequenzen des dynamisch entzerrten Differenzsignals auf vorherbestimmte Weise abschwächt. Eine geeignete Entzerrungscharakteristik für den festgelegten Differenzsignalentzerrer 18 ist in Fig. 5a dargestellt. Beispielsweise kann der festgelegte Differenzsignalentzerrer 18 eine Mehrzahl von Parallelfilterstufen umfassen, welche einen Tiefpaßfilter und einen Hochpaßfilter mit folgender Charakteristik beinhaltet. Der Tiefpaßfilter hat eine -3 dB Frequenz um etwa 200 Hz, eine Dämpfung von 6 dB pro Oktave und eine Verstärkung von einer Einheit. Der Hochpaßfilter besitzt eine -3 dB Frequenz von etwa 7 KHz, eine Dämpfung von 6 dB pro Oktave und eine Verstrkung von 1/2.
Die festgelegte Entzerrung des festgelegten Differenzentzerrers 18 wird bereitgestellt (a), so daß Frequenzen, auf welche das Ohr eine größere Empfindlichkeit (etwa 1 KHz bis etwa 4 KHz) besitzt, nicht ungeeignet verstärkt werden, und (b) so daß Differenzsignalkomponenten, welche Wellenlängen besitzen, welche vergleichbar sind der Distanz zwischen den Ohren eines Zuhörers (die oben erörterte "Differenzsignalkomponenten von erhöhter Phasenempfindlichkeit") nicht ungeeignet verstärkt werden. Alternativ kann solch festgelegte Entzerrung vorher der dynamischer Entzerrung bereitgestellt werden.
Das Differenzsignal, welches durch den festgelegten Differenzsignalentzerrer 18 bereitgestellt wird, wird durch einen verstärkungsgesteuerten Verstärker 22 verstärkt, um ein verarbeitetes Differenzsignal (L-R)p bereitzustellen.
Der dynamische Summensignalentzerrer 21 spricht ebenfalls auf die vorherbestimmten Frequenzbänder an und verstärkt selektiv die Summensignalfrequenzen in solchen vorherbestimmten Frequenzbänder als Antwort auf die Steuersignale, welche von dem Spektralanalysator 17 bereitgestellt werden. Insbesondere verstärkt der dynamische Summensignalentzerrer 21 die Summensignalkomponenten innerhalb der jeweiligen vorherbestimmten Frequenzbänder als direkte Funktion der jeweiligen Steuersignale, welche durch den Spektralanalysator 17 bereitgestellt werden. Das heißt für ein gegebenes Frequenzband wächst die Verstärkung, wenn die durchschnittliche Amplitude des Differenzsignals (L-R) innerhalb eines solchen Frequenzbandes wächst. Der Ausgang des dynamischen Summensignalentzerrers 21 ist ein verarbeitetes Summensignal (L+R)p.
Die vorherbestimmten Frequenzbänder des Spektralanalysators 17, des dynamischen Differenzsignalentzerrers 19 und des dynamischen Summensignalentzerrers 21 enthalten sieben (7) Bänder mit der Weite einer Oktave, welche jeweils bei 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1 KHz, 2 KHz, 4 KHz und 8 KHz zentriert sind. Eine größere oder kleinere Anzahl von vorherbestimmten Bändern kann ohne weiteres verwendet werden.
Der dynamische Differenzsignalentzerrer 19 stellt jedem der Frequenzbänder eine maximale Abschwächung von 12 dB für den maximalen Pegel der entsprechenden Steuersignale bereit, welche durch den Spektralanalysator 17 bereitgestellt werden. Keine Abschwächung würde für ein Steuersignal, welches einen Pegel von Null aufweist, bereitgestellt werden. Auf ähnliche Weise stellt der dynamische Summensignalentzerrer 21 jedem der Frequenzbänder eine maximale Verstärkung von 6 dB für den maximalen Pegel der entsprechenden Steuersignale bereit, welche durch den Spektralanalysator 17 bereitgestellt werden. Keine Verstärkung würde für ein Steuersignal mit dem Pegel Null bereitgestellt werden.
Die Steuersignale, welche durch den Spektralanalysator 17 bereitgestellt werden, besitzen einen Bereich zwischen 0 und 8 Volt. Der entsprechende Bereich der Abschwächung, welcher durch den dynamischen Differenzsignalentzerrer 19 bereitgestellt wird, würde zwischen 0 dB und -12 dB liegen, während der entsprechende Bereich der Verstärkung, welcher von dem Summensignalentzerrer 21 bereitgestellt wird, zwischen 0 dB und 6 dB liegen würde.
Es sollte ohne weiteres sichtbar sein, daß für ein gegebenes Steuersignal für ein bestimmtes Frequenzband der Wert der Verstärkung, welcher durch den dynamischen Summensignalentzerrer 21 bereitgestellt wird, die Hälfte des Wertes der Abschwächung, welcher durch den dynamischen Differenzsignalentzerrer 19 bereitgestellt wird, beträgt. Andere Verhältnisse können verwendet werden, aber es ist wichtig, daß der Pegel der Verstärkung, welcher durch den dynamischen Summensignalentzerrer 21 bereitgestellt wird, kleiner ist als der entsprechende Pegel der Abschwächung, welcher durch den dynamischen Differenzsignalentzerrer 19 bereitgestellt wird. Eine solch reduzierte Verstärkung ist gefunden worden, um passend zu sein, da die meisten Aufzeichnungen in höherem Maße ein Summensignal als ein Differenzsignal beinhalten. Bei maximaler Verstärkungspegelannäherung würde der maximale Abschwächungspegel in ungeeignet hohe Pegel des verarbeiteten Summensignals (L+R)p resultieren.
Wie hierin des weiteren erörtert sprechen die ausgewählten Frequenzbänder des dynamischen Differenzsignalentzerrers 19 und des dynamischen Summensignalentzerrers 21 des weiteren auf andere Steuersignale an. Die vorhergehende Erörterung der Antworten solch Entzerrer auf die Steuersignale, welche durch den Spektralanalysator bereitgestellt werden, basierte auf solch anderen Steuersignalen, welche einen Pegel von Null besitzen. Zu der Ausdehnung, bei welcher andere Steuersignale Pegel ungleich Null besitzen, ist die vollständige Abschwächung oder Verstärkung die Superposition der individuellen Abschwächung oder Verstärkung, welche von den individuellen Steuersignalen herrührt. Mit anderen Worten, die jeweiligen Steuersignale werden addiert.
Es sollte bemerkt werden, daß vorzugsweise der dynamische Differenzsignalentzerrer 19 gestaltet ist, um jedem der Frequenzbänder eine maximale Abschwächung bereitzustellen, sowie 12 dB, um ungeeignete Pegel von Abschwächungen zu vermeiden. Ähnlich ist der dynamische Summensignalentzerrer 21 vorzugsweise gestaltet, um jedem der Frequenzbänder eine maximale Verstärkung bereitzustellen, sowie 6 dB, um ungeeignet hohe Pegel von Verstärkung zu vermeiden.
Das Stereobildverbesserungssystem 10 umfaßt des weiteren eine Rückkopplungs- und Nachhallsteuerschaltung 30, welche mit anderen Elementen in dem System kooperiert, um für automatische Einstellung der bereitgestellten Stereobildhebung und für Nachhallkompensation zu sorgen. Die Charakteristik von Aufzeichnungen, welche automatische Verbesserungseinstellung und Nachhallkompensation wünschenswert machen, werden weiter unten erörtert.
Die Steuerschaltung 30 spricht auf das Differenzsignal (L-R) an, welches durch die Differenzschaltung 11 bereitgestellt wird, und auf das Summensignal (L+R), welches durch die Summenschaltung 13 bereitgestellt wird. Die Steuerschaltung 30 stellt ein Verstärkungssteuersignal CTRL zur Steuerung des verstärkungsgesteuerten Verstärkers 22 bereit, welcher die Verstärkung variiert, welche an das Differenzsignal angelegt wird, welches durch den festgelegten Differenzsignalentzerrer 18 bereitgestellt wird. Die Steuerschaltung 30 spricht des weiteren auf das verarbeitete Differenzsignal (L-R)p an, welches durch den verstärkungsgesteuerten Verstärker 22 bereitgestellt wird, wodurch ein geschlossenes Schleifensystem zum Steuern des verarbeiteten Differenzsignals (L-R)p bereitgestellt wird.
Die Steuerschaltung 30 steuert die Verstärkung des verstärkungsgesteuerten Verstärkers 22, um ein konstantes Verhältnis zwischen (1) dem Summensignal (L+R) beibehalten, welches durch die Summenschaltung 13 bereitgestellt wird, und (2) dem verarbeiteten Differenzsignal-(L-R)p-Ausgang des verstärkungsgesteuerten Verstärkers 22. Beispielsweise kann der verstärkungsgesteuerte Verstärker 22 ein geeigneter spannungsgesteuerter Verstärker sein.
Die Steuerschaltung 30 stellt des weiteren ein Nachhallsteuersignal RCTRL dem Differenzsignalentzerrer 19 und dem Summensignalentzerrer 21 zum Steuern des Betrags der Entzerrung bereit, welche in den Frequenzbändern bereitgestellt ist, die bei 500 Hz, 1 KHz und 2 KHz (hierin die "Nachhallbänder") zentriert sind. Die Präsenz von künstlichem Nachhall, welche fast immer in Differenzsignalfrequenzen in den Nachhallbändern vorkommt, wird durch ein größeres Verhgltnis als erwartet zwischen dem Summensignal und dem Differenzsignal angezeigt, da ein großes Verhältnis die Präsenz eines auf der Zentralbühne befindlichem Solisten (Vokalisten oder Instrumentalisten) anzeigt, welches wiederum die Möglichkeit von Nachhall anzeigt. Daher überwacht die Steuerschaltung 30 das Verhältnis zwischen dem Summensignal (L+R) und dem Differenzsignal (L-R). Wenn die mögliche Präsenz von künstlichem Nachhall festgestellt wird (beispielsweise wenn das Summensignal zum Differenzsignalverhältnis größer ist als ein vorherbestimmter Wert), stellt das Nachhallsteuersignal RCTRL des weiteren eine Steuerung der Nachhallbänder in dem Differenzsignalentzerrer 19 und dem Summensignalentzerrer 21 bereit.
Was den Differenzsignalentzerrer 19 anbetrifft, verursacht das Nachhallsteuersignal RCTRL eine weitere Abschwächung in den oben spezifizierten Nachhallbändern zusätzlich zu der Abschwächung, welche von den Steuersignalen resultiert, welche durch den Spektralanalysator 17 bereitgestellt sind. Was den Summensignalentzerrer 21 betrifft, verursacht das Nachhallsteuersignal RCTRL eine weitere Verstärkung in den oben spezifizierten Nachhallbändern zusätzlich zu der Verstärkung, welche von den Steuersignalen resultiert, welche durch den Spektralanalysator 17 bereitgestellt sind.
Die weitere Abschwächung der Differenzsignalkomponenten innerhalb der Nachhallbänder soll irgendeinen künstlichen Nachhall verhüten, welcher einen Solisten durch ungeeignete Verstärkung begleiten kann, wenn das verarbeitete Differenzsignal aufeinanderfolgend verstärkt wird. Die weitere Verstärkung der Summensignalkomponenten innerhalb der Nachhallbänder sichert, daß die Summensignalkomponenten in den Nachhallbändern einen hinreichenden Pegel aufweisen, um irgendeinen künstlichen Nachhall, welcher nicht hinreichend durch den dynamischen Differenzsignalentzerrer 19 geschwächt worden ist, zu kompensieren.
Der dynamische Differenzsignalentzerrer 19 stellt den jeweils oben spezifizierten Nachhallbändern eine maximale Abschwächung von 12 dB für den maximalen Pegel des Nachhallsteuersignals RCTRL bereit, mit keinem entsprechenden Steuersignal vom vorliegenden Spektralanalysator 17. Die vollständige Abschwächung, welche als Antwort sowohl des Nachhallsteuersignals RCTRL und eines entsprechenden Steuersignals von dem Spektralanalysator 17 bereitgestellt wird, würde die Superposition der jeweiligen Abschwächungen als Antwort auf die individuellen Steuersignale sein. Wie jedoch vorher bemerkt ist der dynamische Differenzsignalentzerrer 19 vorzugsweise gestaltet, um eine vorherbestimmte maximale Abschwächung wie etwa 12 dB ohne Rücksicht auf die Pegel der Steuersignale bereitzustellen.
Der dynamische Summensignalentzerrer 21 stellt den jeweilig oben spezifizierten Nachhallbändern eine maximale Verstärkung von 6 dB für den maximalen Pegel des Nachhallsteuersignals RCTRL bereit, mit keinem entsprechenden Steuersignal vom gegenwärtigen Spektralanalysator 17. Die vollständige Verstärkung, welche sowohl als Antwort auf das Nachhallsteuersignal RCTRL als auch ein entsprechendes Steuersignal vom Spektralanalysator 17 bereitgestellt wird, würde die Superposition der jeweiligen Verstärkungen als Antwort auf die individuellen Steuersignale sein. Wie jedoch vorher bemerkt ist der dynamische Summensignalentzerrer 21 vorzugsweise gestaltet, um eine vorherbestimmte maximale Verstärkung, wie etwa 6 dB, ohne Rücksicht auf die Pegel der Steuersignale bereitzustellten.
Alternativ kann die Nachhallkompensation für das verarbeitete Summensignal erzielt werden durch Verwendung eines (nicht gezeigten) verstärkungsgesteuerten Verstärkers, um die Verstärkung, welche an das entzerrte Summensignal angelegt ist, das durch den dynamischen Summensignalentzerrer 21 bereitgestellt wird, zu variieren. Ein solcher verstärkungsgesteuerter Verstärker würde das verarbeitete Summensignal als Funktion des Nachhallsteuersignals RCTRL verstärken. Wenn ein spannungsgesteuerter Verstärker zur Verstärkung des verarbeiteten Summensignals verwendet wird, um die Effekte künstlichen Nachhalls zu kompensieren, würde das Nachhallsteuersignal RCTRL nicht dem dynamischen Summensingalentzerrer 21 bereitgestellt werden.
Der Ausgang des verstärkungsgesteuerten Verstärkers 22 ist an einen festgelegten Anschluß eines Potentiometers 23 gekoppelt, welches einen anderen festgelegten Anschluß aufweist, welcher an Masse gekoppelt ist. Der Schleifkontakt des Potentiometers 23 ist an einen Mischer 25 gekoppelt, welcher daher das verarbeitete Differenzsignal (L-R)p empfängt, welches einen Pegel besitzt, der durch den verstärkungsgesteuerten Verstärker 22 und das Potentiometer 23 gesteuert wird.
Wie oben erwähnt steuert die Steuerschaltung 30 und der verstärkungsgesteuerte Verstärker 22 das Verhältnis zwischen dem Summensignal (L+R), welches durch die Summenschaltung 13 bereitgestellt wird, und das verarbeitete Differenzsignal (L-R)p, welches durch den verstärkungsgesteuerten Verstärker 22 bereitgestellt wird. Wie hierin des weiteren erörtert wird, wird das Verhältnis durch eine Schaltung innerhalb der Steuerschaltung 30 gesteuert. Das Potentiometer 23 sorgt für eine weitere Steuerung des Betrags der bereitgestellten Stereohebung.
Der Ausgang des dynamischen Summensignalentzerrers 21 ist an einen festgelegten Anschluß eines Potentiometers 27 gekoppelt, welcher seinen anderen festgelegten Anschluß an Masse gekoppelt hat. Der Schleifkontakt des Potentiometers 27 ist an den Mischer 25 gekoppelt, welcher daher das verarbeitete Summensignal (L+R)p empfängt, das einen Pegel besitzt, welcher durch das Potentiometer 27 gesteuert wird. Das Potentiometer 27 steuert den Pegel des Tonbildes auf Zentralstufe.
Die linken und rechten unterschallgefilterten Eingangssignale Lin und Rin werden als weitere Eingänge dem Mischer zugeführt. Der Mischer 25 kombiniert das verarbeitete Summensignal (L+R)p und das verarbeitete Differenzsignal (L-R)p mit den linken und rechten Eingangssignalen Lin und Rin, um linke und rechte Ausgangssignale Lout und Rout bereitzustellen. Insbesondere werden die linken und rechten Ausgangssignale Lout und Rout durch den Mischer 25 gemäß folgendem bereitgestellt:
Lout = Lin + K,(L+R)p + K&sub2;(L-R)p (Gleichung 1)
Rout = Rin + K,(L+R)p - K2(L-R)p (Gleichung 2)
Der Wert von K, wird durch das Potentiometer 27 gesteuert; und der Wert von K&sub2; wird durch das Potentiometer 23 gesteuert.
Der Gesamteffekt des Verarbeitens des Differenzsignals (L-R) ist, daß die ruhigeren Differenzsignalkomponenten relativ zu den lauteren Differenzsignalkomponenten verstärkt werden. Das heißt, die selektive Abschwächung des Differenzsignals, gefolgt durch Verstärkung, stellt ein verarbeitetes Differenzsignal bereit, worin die lauteren Komponenten im Pegel ihren Orginalpegeln vergleichbar sein können, während die ruhigeren Differenzsignalkomponenten Pegel aufweisen, welche größer als ihre Orginalpegel sind.
Das Verarbeiten des Summensignals (L+R) dient der Hebung des Pegels des Summensignals, so daß es nicht durch das selektive Verstärken der Differenzsignalkomponenten überlagert wird.
Die Potentiometer 23, 27 sind verwendergesteuerte Elemente, um dem Verwender zu erlauben, die jeweiligen Pegel des verarbeiteten Summensignals (L+R)p und des verarbeiteten Differenzsignals (L-R)p, die durch den Mischer 25 gemischt werden, zu steuern. Beispielsweise können die Potentiometer 23, 27 eingestellt werden, um das verarbeitete Differenzsignal zu minimieren und das verarbeitete Summensignal zu maximieren. Mit einer sölchen Einstellung würde der Zuhörer primär irgendeinen gegenwärtigen Zentralbühnensolisten in der abgespielten Aufzeichnung hören.
Die linken und rechten Ausgangssignale Lout und Rout werden dem Tonperspektivekorrektursystem 200 des Stereoverbesserungssystems 300 von Fig. 1 bereitgestellt. Alternativ werden, wie bezüglich des Stereoverbesserungssystems 300 von Fig. 1 und des Umfangs, zu welchem Tonperspektivekorrektursystem 200 nicht verwendet wird, erörtert, die linken und rechten Ausgangssignale Lout und Rout beispielsweise geeignet dem Bandmonitorschleifeneingang der Vorverstärkerbandmonitorschleife bereitgestellt, welcher die linken und rechten Stereosignale L und R bereitgestellt werden.
In dem vorhergehenden Stereobildverbesserungssystem 10 wird der Summensignalentzerrer 21 und der Differenzsignalentzerrer 19 dynamisch durch den Spektralanalysator 17 gesteuert, und in dem Sinne, daß das System zurückgeführt wird auf das dynamische Stereobildverbesserungssystem 10. Alternativ kann ein vereinfachtes nichtdynamisches Entzerrungs- oder festgelegtes Entzerrungsstereobildverbesserungssystem vorgesehen werden, welches keinen Spektralanalysator 17 enthält und welches für festgelegte Entzerrung der Summen- und Differenzsignale sorgt.

C. Das festgelegte Stereobildverbesserungssystem

Bezüglich Fig. 4 wird ein Blockdiagramm eines statistischen oder festgelegten Stereobildverbesserungssystems 110 dargestellt, welches einen linken Eingangssignalunterschallfilter 112 und einen rechten Eingangssignalunterschallfilter 114 enthält, welche auflinke und rechte Stereosignale L und R ansprechen, welche durch ein (nicht gezeigtes) Stereotonreproduktions system bereitgestellt werden. Wie oben bezüglich des Stereoverbesserungssystems 300 von Fig. 1 erörtert können beispielsweise die linken und rechten Stereosignale L und R durch einen Vorverstärkerbandmonitor-Schleifenausgang bereitgestellt werden. Die Unterschallfilter 112, 114 stellen unterschallgefilterte Eingangssignale Lin und Rin einer Summenschaltung 111 und einer Differenzschaltung 113 bereit.
Wie oben bezüglich des dynamischen Stereobildverbesserungssystems von Fig. 2 erörtert gewähren die Unterschallfilter 112, 114 Schutz gegen Beschädigung, welche vom Herabfallen eines Tonabnehmers herrühren.
Die Differenzschaltung 111 subtrahiert das rechte Signal Rin von dem linken Signal Lin, um ein Differenzsignal (L-R) bereitzustellten, und die Summenschaltung 113 addiert die unterschallgefilterten linken und rechten Eingangssignale Lin und Rin, um ein Summensignal (L+R) bereitzustellen.
Das Differenzsignal (L-R), welches durch die Differenzschaltung 111 bereitgestellt wird, wird einem festgelegten Differenzsignalentzerrer 115 bereitgestellt, welcher das Differenzsignal als Funktion der Frequenz selektiv abschwächt. Der festgelegte Differenzsignalentzerrer 115 ist im wesentlichen ähnlich dem festgelegten Differenzsignalentzerrer 18 des dynamischen Stereobildverbesserungssystems 10 von Fig. 2, und eine geeignete Entzerrungscharakteristik ist in Fig. 5A dargestellt. Beispielsweise kann der festgelegte Differenzsignalentzerrer 115 eine Mehrzahl von parallelen Filterstufen beinhalten, welche einen Tiefpaßfilter und einen Hochpaßfilter mit folgender Charakteristik umfassen. Der Tiefpaßfilter hat eine -3 dB Frequenz von etwa 200 Hz, eine Dämpfung von 6 dB pro Oktave und eine Verstärkung von einer Einheit. Der Hochpaßfilter hat eine -3 dB Frequenz von etwa 7 KHz, eine Dämpfung von 6 dB pro Oktave und eine Verstärkung von etwa 1/2.
Wie hierin weiter erörtert wird eine weitere Verstärkung für den entzerrten Differenzsignalausgang des festgelegten Differenzentzerrers 115 durch einen verstärkungsgesteuerten Verstärker 125 bereitgestellt. Eine solche Verstärkung kann ebenso bereitgestellt werden, wenigstens teilweise, durch den festgelegten Differenzsignalentzerrer 115. Der Ausgang des verstärkungsgesteuerten Verstärkers 125 ist an einen Nachhallfilter 129 gekoppelt, welcher ein verarbeitetes Differenzsignal (L-R)p als Ausgang bereitstellt.
Bezüglich Fig. 5A sollte bemerkt werden, daß das Differenzsignal insbesondere in dem Bereich von etwa 1 KHz bis etwa 4 KHz abgeschwächt wird, da das menschliche Ohr eine größere Empfindlichkeit gegenüber solchen Frequenzen aufweist und da ein solcher Frequenzbereich Differenzsignalkomponenten umfaßt, welche Wellenlängen besitzen, die vergleichbar sind zu der Distanz zwischen den Ohren eines Zuhörers (die "Frequenz von erhöhter Phasenempfindlichkeit"). Wie oben erörtert und bezüglich des Standes der Technik resultieren laute Differenzsignale innerhalb solcher Frequenzen in störenden Härte und begrenzen einen Zuhörer darauf, sich äquidistant zwischen den Lautsprechern aufzuhalten. Durch Abschwächung solcher Frequenzen werden die Härte und die Begrenzung des Aufenthalts im wesentlichen reduziert.
Das Summensignal (L+R), welches durch die Summenschaltung 113 bereitgestellt wird, ist an einen festgelegten Summensignalentzerrer 117 gekoppelt. Eine geeignete Entzerrungscharakteristik für den festgelegten Summensignalentzerrer 117 wird in Fig. 5B dargestellt. Beispielsweise schließt der festgelegte Summensignalentzerrer 117 ein Bandpaßfilter ein, welcher -3 dB Fequenzen bei 200 Hz und 7kHz und eine Dämpfung von 6 dB pro Oktave besitzt. Die 200 Hz bis 7 KHz Bandbreite des Bandpaßfilters liegt nahe dem Betriebsbereich des dynamischen Summensignalentzerrers 21 des dynamischen Stereobildverbesserungssystems 10 von Fig. 2.
Es sollte bemerkt werden, daß die Entzerrungscharakteristik des festgelegten Summensignalentzerrers 117 unter 200 Hz bei 6 dB pro Oktave gedämpft wird, um Überlagerung von betonten Bässen zu vermeiden. Darüber hinaus gibt es ein sehr kleines Differenzsignal in dem Bereich, so daß das verarbeitete Summensignal in dem Bereich nicht stark verstärkt werden muß.
Wie hierin des weiteren erörtert wird eine weitere Verstärkung des verarbeiteten Summensignals (L+R)p durch einen verstärkungsgesteuerten Verstärker 127 bereitgestellt, welcher ebenso für künstliche Nachhallkompensation sorgt. Eine solche Verstärkung kann ebenso bereitgestellt werden, zumindest teilweise, durch den festgelegten Summensignalentzerrer 117.
Die Entzerrungscharakteristik der festgelegten Entzerrer 115, 117 und der Verstärkungen, welche mit den verarbeiteten Summen- und Differenzsignalen verbunden sind, sind bestimmt, um sich dem durchschnittlichen Verhalten des dynamischen Verbesserungssystems 10 von Fig. 1 für eine große Anzahl von Aufnahmen anzunähern. Auf diese Weise werden die Differenzsignalkomponenten in den Frequenzbereichen, welche statistisch vorherrschend ruhige Komponenten enthalten, relativ zu den Differenzsignalkomponenten in den Frequenzbereichen verstärkt, die statistisch vorherrschend lautere Komponenten enthalten. Die lauteren Komponenten des Differenzsignals liegen typischerweise im Mittelbereich, und die ruhigeren Komponenten liegen auf beiden Seiten des Mittelbereichs. Insbesondere werden die Differenzsignalkomponenten im Mittelbereich um einen größeren Grad als die Differenzsignalkomponenten auf beiden Seiten des Mittelbereichs abgeschwächt. Dann wird das entzerrte Signal verstärkt, so daß die Differenzsignalkomponenten auf beiden Seiten des Mittelbereiches relativ zu den Differenzsignalkomponenten im Mittelbereich verstärkt werden.
Das Verbesserungssystem 110 umfaßt des weiteren eine Rückkopplungs und Nachhallsteuerschaltung 40. Die Steuerschaltung 40 kooperiert mit anderen Elementen in dem System, um für automatische Einstellung der Stereohebung und für Nachhallkompensation zu sorgen.
Die Steuerschaltung 40 spricht auf das Differenzsignal (L-R), welches durch die Differenzschaltung 111 bereitgestellt wird, und auf das Summensignal (L+R), welches durch die Summenschaltung 113 bereitgestellt wird, an. Die Steuerschaltung 40 stellt ein Verstärkungssteuersignal CTRL zum Steuern des verstärkungsgesteuerten Verstärkers 125 bereit, welcher die Verstärkung variiert, welche auf das entzerrte Differenzsignal angewandt wird, das durch den festgelegten Differenzsignalentzerrer 115 bereitgestellt wird. Die Steuerschaltung 40 spricht des weiteren auf das verstärkte Differenzsignal an, welches durch den verstärkungsgesteuerten Verstärker 125 bereitgestellt wird. Insbesondere würde der Ausgang des verstärkungsgesteuerten Verstärkers 125 dem Bandpaßfilter 36 der Steuerschaltung 30 bereitgestellt werden.
Die Steuerschaltung 40 steuert den verstärkungsgesteuerten Verstärker 125, um ein konstantes Verhältnis zwischen dem Summensignal (L+R), welches durch die Summenschaltung 111 bereitgestellt wird, und dem Differenzsignal, welches durch den verstärkungsgesteuerten Verstärker 125 bereitgestellt wird, beizubehalten.
Die Steuerschaltung 40 stellt des weiteren dem verstärkungsgesteuerten Verstärker 127, welcher für Nachhallkompensation sorgt, ein Nachhallsteuersignal RCTRL bereit. Beispielsweise kann der verstärkungsgesteuerten Verstärker 127 ein geeigneter spannungsgesteuerter Verstärker sein.
Der Nachhallfilter 129 ist ein variabler Sperrfilter, welcher zwei eine Oktave weite Filter umfaßt, welche jeweils bei 500 Hz und 1,5 KHz zentriert sind, und jede eine niedrige Seite besitzen, um eine hinreichende Bandbreite bereitzustellen. Jeder der Filter des Nachhallfilters 129 kann ähnlich einem der Entzerrerbänder in dem dynamischen Differenzsignalentzerrer 19 des dynamischen Stereobildverbesserungssystems 10 von Fig. 2 sein, und sorgt für eine maximale Abschwächung von 12 dB für den maximalen Pegel des Nachhallsteuersignals RCTRL.
Beispielsweise kann der verstärkungsgesteuerte Verstärker 125 ein geeigneter spannungsgesteuerter Verstärker sein. Der Ausgang des verarbeiteten Summensignals (L+R)p des verstärkungsgesteuerten Verstärkers 127 wird einem festgelegten Anschluß eines Potentiometers 123 bereitgestellt, welches seinen anderen festgelegten Anschluß an Masse gekoppelt hat. Der Schleifkontakt des Potentiometers 123 ist an einen Mischer 121 gekoppelt, welche daher das verarbeitete Summensignal (L+R)p empfängt, welches einen Pegel besitzt, der durch das Potentiometer 123 gesteuert wird.
Der Ausgang des verarbeiteten Differenzsignals (L-R)p des Nachhallfilters 129 ist an einen festgelegten Anschluß eines Potentiometers 119 gekoppelt, welches seinen anderen festgelegten Anschluß an Masse gekoppelt hat. Der Schleifkontakt des Potentiometers 119 ist an den Mischer 121 gekoppelt, welcher daher das verarbeitete Differenzsignal (L- R)p empfängt, welches einen Pegel besitzt, der durch das Potentiometer 119 gesteuert wird.
Der verstärkungsgesteuerte Verstärker 127 und der Nachhallfilter 129 werden vorzugsweise durch das Nachhallsteuersignal RCTRL gesteuert, so daß das resultierende Anwachsen des verarbeiteten Summensignals (L+R), welches durch den verstärkungsgesteuerten Verstärker 127 bereitgestellt wird, kleiner ist als das Abnehmen des verarbeiteten Differenzsignals (L-R)p, welches durch den Nachhallfilter 129 bereitgestellt wird. Das Anwachsen des Pegels des verarbeiteten Summensignals (L+R)p, welches durch den verstärkungsgesteuerten Verstärker 127 bereitgestellt wird, dient dazu, einen genügenden Pegel des verarbeiteten Summensignals (L+R)p vorzusehen, um irgendeinen künstlichen Nachhall zu kompensieren, welcher nicht genügend durch den Nachhallfilter 129 abgeschwächt worden ist.
Die linken und rechten unterschallgefilterten Eingangssignale Lin und Rin werden als weitere Eingänge dem Mischer 121 bereitgestellt. Der Mischer 121 kombiniert das verarbeitete Differenzsignal (L-R)p und das verarbeitete Summensignal (L+R)p mit den linken und rechten Eingangssignalen Lin und Rin, um linke und rechte Ausgangssignale Lout und Rout bereitzustellen. Der Mischer 121 mag ähnlich dem Mischer 25 des dynamischen Stereoverbesserungssystems 10 von Fig. 1 sein, und würde die linken und rechten Ausgangssignale Lout und Rout in Übereinstimmung mit folgendem bereitstellen:
Lout = Lin + K,(L+R)p + K&sub2;(L-R)p (Gleichung 3)
Rout = Rin + K,(L+R)p - K&sub2;(L-R)p (Gleichung 4)
Der Wert von K, wird durch das Potentiometer 123 gesteuert; und der Wert von K&sub2; wird durch das Potentiometer 119 gesteuert.
Die Potentiometer 119, 123 sind anwendergesteuerte Elemente, um dem Verwender zu erlauben, die Pegel des verarbeiteten Differenzsignals (L-R)p und des verarbeiteten Summensignals (L+R)p zu steuern, welche durch den Mischer 121 gemischt werden. Beispielsweise können die Potentiometer 119, 123 eingestellt werden, um das verarbeitete Differenzsignal zu minimieren und das verarbeitete Summensignal zu maximieren. Mit einer solchen Einstellung würde der Zuhörer primär irgendeinen Zentralbühnensolisten hören, welcher in der Aufzeichnung gegenwärtig ist, welche abgespielt wird.
Die linken und rechten Ausgangssignale Lout und Rout werden dem Tonperspektivekorrektursystem 200 des Stereoverbesserungssystems 300 von Fig. 1 bereitgestellt. Wie oben bezüglich Fig. 1 erörtert werden alternativ zu dem Umfang, in welchem das Tonperspektivekorrektursystem 200 nicht verwendet wird, die linken und rechten Ausgangssigale Lout und Rout beispielsweise geeignet dem Bandmonitorschleifeneingang des Vorverstärkers bereitgestellt, welcher die linken und rechten Stereosignale L und R bereitstellt.

D. Das Perspektivekorrektursystem

Das Tonperspektivekorrektursystem 210 von Fig. 6 sieht eine Perspektivekorrektur für (a) Lautsprecher, welche vor dem Zuhörer angeordnet sind ("vorn angeordnete Lautsprecher"); (b) Kopfhörer; und (c) Lautsprecher vor, welche seitlich des Zuhörers angeordnet sind ("seitwärts angeordnete Lautsprecher"), so wie jene in Automobiltüren. Wie hierin verwendet bezieht sich der Ausdruck Kopfhörer auf alle Kopfhörer, einschließlich auf jene, welche manchmal als Luftstreckenkopfhörer bezeichnet werden. Im allgemeinen können Kopfhörer als (a) zirkumaural kategorisiert werden, wobei die Ohrschale das vollständige große äußere Ohr bekannt als Ohrmuschel, umgibt, (b) supraaural, wobei die Ohrschale auf der äußeren Oberfläche der Ohrmuschel sitzt, und (c) intraaural, wobei die Ohrschale innerhalb des Eingangs des Ohrkanals angepaßt ist.
Bezüglich Fig. 6 beinhaltet das Tonperspektivekorrektursystem 210 eine Summenschaltung 211 und eine Differenzschaltung 213, welche beide auflinke und rechte Eingangssignale Lin und Rin ansprechen, welche durch ein Stereobildverbesserungssystem wie oben beschrieben oder ein (nicht gezeigtes) Stereotonreproduktionssystem bereitgestellt werden. Beispielsweise wie oben bezüglich des Stereoverbesserungssystems 300 von Fig. 1 erörtert können die linken und rechten Eingangssignale Lin und Rin durch den Vorverstärkerbandmonitor-Schleifenausgang eines solchen Stereosystems bereitgestellt werden.
Die Summenschaltung 211 addiert die linken und rechten Eingangssignale Lin und Rin, um ein Summensignal (L+R) bereitzustellen, und die Differenzschaltung 213 subtrahiert das rechte Signal Rin von dem linken Signal Lin, um ein Differenzsignal (L-R) bereitzustellen.
Das Summensignal (L+R) wird dem Eingang eines festgelegten Summensignalentzerrers 215 bereitgestellt, welches für einen Entzerrungsausgang sorgt, der an den schaltbaren Anschluß 2 eines Zweipositionsschalters 217 gekoppelt ist. Der schaltbare Anschluß 1 des Zweipositionsschalters 217 ist an den Ausgang der Summenschaltung 211 gekoppelt. Der geschaltete Anschluß des Schalters 217 stellt ein geschaltetes Summensignal (L+R)s bereit.
Das Differenzsignal (L-R) wird dem Eingang eines festgelegten Differenzsignalentzerrers 221 bereitgestellt, welcher für einen Entzerrungsausgang sorgt, welcher an den schaltbaren Anschluß 1 eines Zweipositionsschalters 223 gekoppelt ist. Der Schalter 223 ist zusammen mit dem Schalter 217 mechanisch gekoppelt, so daß sich jeder in der gleichen entsprechenden Position befindet. Der schaltbare Anschluß 2 des Schalters 213 ist an den Ausgang der Differenzschaltung 213 gekoppelt. Der geschaltete Anschluß des Schalters 223 stellt ein geschaltetes Differenzsignal (L-R)s dar. Die mechanisch gekoppelten Zweispositionsschalter 217, 223 werden durch den Verwender gesteuert und werden als Funktion darüber gesetzt, ob (a) die vorn angeordneten Lautsprecher verwendet werden sollen oder (b) Kopfhörer oder an der Seite angeordnete Lautsprecher verwendet werden sollen. Es sollte ohne weiteres ersichtlich sein, daß in Position 1 der festgelegte Summensignalentzerrer 215 überbrückt wird und in Position 2 der festgelegte Differenzsignalentzerrer 221 überbrückt wird.
Der geschaltete Anschluß des Schalters 217 ist als Eingang an einen Mischer 225 geschaltet, und der geschaltete Anschluß des Schalters 223 ist ebenso als Eingang an den Mischer 225 angeschlossen. Der Mischer 225 kombiniert das geschaltete Summensignal (L+R)s und das geschaltete Differenzsignal (L-R)s, um linke und rechte Ausgangssignale Lout und Rout bereitzustellen. Insbesondere werden die linken und rechten Ausgangssignale Lout und Rout durch den Mischer 225 gemäß folgendem bereitgestellt:
Lout = (L+R)s + (L-R)s (Gleichung 5)
Rout (L+R)s + (L-R)s (Gleichung 6)
Die Position 1 der Schalter 217, 223 entspricht der Summen- und Differenzsignale zur Verwendung mit vorn angeordneten Lautsprechern. Position 2 des Schalters 217 entspricht den Summen- und Differenzsignalen zur Verwendung mit Kopfhörern oder an der Seite angeordneten Lautsprechern so wie in einem Automobil.
Aus dem vorhergehenden sollte es offensichtlich sein, daß nur das Differenzsignal entzerrt wird, wenn vorn angeordnete Lautsprecher verwendet werden, und daß nur das Summensignal entzerrt wird, wenn Kopfhörer oder an der Seite angeordnete Lautsprecher verwendet werden.
Nun wieder zu dem festgelegtern Summensignalentzerrer 215 und zu dem festgelegtern Differenzsignalentzerrer 221, welcher jeder eine Mehrzahl von Entzerrungsbändern umfaßt, welche etwa eine Weite von einer drittel Oktave besitzen. Die folgenden Tabellen 1 und 2 geben die jeweiligen Mittenfrequenzen solcher Entzerrerbänder wieder und den Betrag der bereitgestellten Entzerrung.
Tabelle 1 gibt die Entzerrung wieder, welche durch den festgelegten Differenzsignalentzerrer 221 dem Ausgang bereitgestellt wird, welcher mit dem schaltbaren Anschluß 1 des Schalters 223 verbunden ist. Wie oben erörtert wird der festgelegte Summensignalentzerrer 215 überbrückt, wenn sich die Schalter 217, 223 in Position 1 (Frontlautsprecher) befinden. Tabelle 1
Tabelle 2 gibt die Entzerrung wieder, welche durch den festgelegten Summensignalentzerrer 215 dem Ausgang bereitgestellt wird, welcher an den schaltbaren Anschluß 2 des Schalters 217 angeschlossen ist. Wie oben erörtert wird der festgelegte Differenzsignalentzerrer 221 überbrückt, wenn die Schalter 217, 223 sich in Position 2 (Kopfhörer oder Seitenlautsprecher) befinden. Tabelle 2
Die in Tabelle 1 bekanntgemachten Werte sind nur repräsentative Werte und können auf der Basis von Faktoren modifiziert werden, welche die Anordnung des Lautsprechers und der Lautsprechercharakteristik umfaßt. Ähnlich sind die in Tabelle 2 bekanntgegebenen Werte nur repräsentative Werte, und können mit an der Seite angeordneten Lautsprechern auf der Basis von Faktoren modifiziert werden, welche die Anordnung des Lautsprechers und die Lautsprechercharakteristik beinhaltet. Bezüglich der Kopfhörer können die Werte von Tabelle 2 ebenfalls auf der Basis von Faktoren modifiziert werden, welche den Typ des Kopfhörers ebenso wie die spezielle Kopfhörercharakteristik umfassen.
Es sollte bemerkt werden, daß die Entzerrung für die Kopfhörer sich von der Entzerrung für die an der Seite plazierten Lautsprecher unterscheiden kann. Bezüglich der an der Seite angeordneten Lautsprecher erreicht der Ton das Ohr mit einer kleinen Interferenz. Bezüglich der Kopfhörer influenziert die kombinierte Struktur der Kopfhörer und des Ohres das Spektrum des Tones, welcher das Trommelfell erreicht. Darüber hinaus kann die Concha (der Teil, welcher in den Ohrkanal führt) und ein Teil des Ohrkanals durch die Kopfhörerstruktur verschlossen werden, welche des weiteren das Spektrum des Tons beeinfussen würde, das das Trommelfell erreicht. Eine Erörterung der Effekte von Luftstreckenunterhaltungskopfhörern auf Tonreproduktion wird in "Some Factors Affecting the Performance of Airline Entertainment Headsets," S. Gillman, J. Audio Eng. Soc., Band 31, Nr 12, Dezember 1983, Seiten 914 bis 920 wiedergegeben.
Die Entzerrung, welche durch das Tonperspektivesteuersystem 210 bereitgestellt wird, kann des weiteren unter Bezugnahme der Figuren 7A bis 7D verstanden werden. Fig. 7A repräsentiert eine statistische Durchschnittsfrequenzant wort des menschlichen Ohres auf Ton, welcher ausgeht von 0º Azimut oder gerade von vorn (hierin die "Frontantwort"). Fig. 7B repräsentiert eine statistische Durchschnittsfrequenzantwort des menschlichen Ohres für Ton, welcher ausgeht von 90º Azimut gemessen relativ zu geradeaus (hierin die "Seitenantwort").
Fig. 7C ist die Frontantwort relativ zu der Seitenantwort, d.h. die Antwort von Fig. 7A (von vorn) abzüglich der Antwort von Fig. 7B (seitlich). Die Entzerrung wird erfordert für Töne, welche von vorne ausgehen sollten, aber bei an der Seite angeordneten Lautsprechern oder Kopfhörern von der Seite ausgehen. Die Antwort von Fig. 7C zeigt die Entzerrung an, welche Fronttöne auf ihre geeigneten Pegel wiederherstellen würde, wenn solche Töne durch seitlich angeordnete Lautsprecher oder Kopfhörer reproduziert werden.
Fig. 7D ist die Seitenantwort relativ zu der Frontantwort, d.h. die Antwort von Fig. 7B (seitlich) abzüglich der Antwort von Fig. 7A (von vorn) stellt die Antwort von Fig. 7D bereit. Entzerrung wird für Töne erfordert, welche von den Seiten ausgehen sollten, aber von vorn ausgehen. Die Antwort von Fig. 7D zeigt die Entzerrung an, welche Seitentöne auf ihre geeigneten Pegel wiederherstellen würde, wenn solche Töne durch vorausplazierte Lautsprecher reproduziert werden.
Die Entzerrungscharakteristik der Entzerrer 215, 221 basieren auf der Antwort der Figuren 7C und 7D, aber stellen nicht die vollständige Entzerrung bereit, welche durch solche Antworten angezeigt werden. Es ist bestimmt worden, daß Entzerrungsbänder von Weiten einer drittel Oktave, welche jeweils bei 500 Hz, 1 KHz und 8 KHz zentriert sind, ausreichend sind. Die Charakteristik jedes Entzerrungsbandes ist vorher erörtert worden.
Das vorgehende ist eine Erörterung eines Stereoperspektivekorrektursystems gewesen, welches für ein Stereobild sorgt, das eine korrigierte Stereotonperspektive aufweist. Es wird ohne weiteres mit oder ohne die offenbarten Stereobildverbesserungssysteme verwendet. Seine Verwendung mit einem Stereobildverbesserungssystem würde für ein Stereobild sorgen, welches weiter ist, für ein größeres Hörgebiet bei Verwendung mit Lautsprechern und für geeignete Tonperspektive.
Die offenbarte Implementation des Tonperspektivekorrektursystems der Erfindung ist nicht komplex und verwendet effektiv nur wenige schmale Entzerrungsbänder. Wie oben erörtert neigen die relativen Antworten der Front- und Seitenantworten aufeinander dazu, anzuzeigen, daß weitere Bereiche der Entzerrung verwendet werden sollten, jedoch sind die wenigen schmalen Entzerrungsbänder gefunden worden, eine vernünftige Annäherung über die vollständige Audiobandbreite zu sein.
Wie vorher erwähnt sind die Prinzipien der vorliegenden Erfindung anwendbar auf Playback konventioneller Stereotonaufzeichnungen oder auf die Herstellung einziger Stereotonaufzeichnungen, welche Vorteile bereitstellen, wie oben beschrieben, bei Abspielung durch konventionelle auf Ton ansprechende Systeme. Auf diese Weise, wie in Fig. 8 illustiert, bei Abspielung einer konventionellen Tonaufzeichnung besitzt ein exemplarisches System, welches die hierin beschriebene Hebung aufweist, eine konventionelle Wiedergabevorrichtung 300, welche auf eine digitale Aufzeichnung ansprechen kann, so wie auf eine Laserdisk, eine Schallplatte, ein Magnetband oder einen Tonkanal auf Videoband oder auf Film. Die Abspielvorrichtung stellt linke und rechte Stereokanalsignale L, R einem Vorverstärker 302 bereit, von welchem linke und rechte Signale dem oben beschriebenen Stereobildverbesserungssystem 100 zugeführt werden, um verarbeitete Ausgangssignale Lout und Rout bereitzustellen, welche beide direkt einem Paar konventioneller Lautsprecher 304, 306 oder den Lautsprechern über das vorher beschriebene Perspektivekorrektursystem 200 zugeführt werden.
Eine ähnliche Anordnung wird bei der Herstellung einer Aufzeichnung verwendet, welche selbst Daten in der Form von physikalischen Rillen einer Schallplatte, magnetischer Bereiche eines Magnetbandes oder ähnlichen Mediums oder digitaler Informationen tragen, welche durch optische Mittel gelesen werden können. Derartige Daten definieren linke und rechte Stereosignale, welche von Signalkomponenten gebildet werden, die abgespielt auf einem konventionellen Tonreproduktionssystem all die oben beschriebenen Vorteile erzeugen. Auf diese Weise wie schematisch in Fig. 9 illustriert kann ein Aufzeichnungsystem zur Erzeugung einer Tonaufzeichnung, welche die Prinzipien der vorliegenden Erfindung beinhaltet, linke und rechte Stereoeingangssignale von entweder einem Paar von Mikrofonen 310 oder einem konventionellen Stereoabspielsystem 312 empfangen, welches angepaßt ist, um linke und rechte Stereoeingangssignale L, R bereitzustellen. Das Abspielsystem 312, wie das System 300 von Fig. 8, kann seine Ausgangssignale bereitstellen von irgendeinem konventionellen Aufzeichnungsmedium, welches digitale Aufzeichnungen so wie eine Laserdisk, Schallplatten, Tonband, oder Video oder die Medien von Tonfilmspur umfaßt.
Mechanisch gekoppelte Schalter 314, 316 zeigen schematisch in Fig. 9 an, daß das System entweder linke und rechte Signale von einem Wiedergabebauteil oder linke und rechte Signale von einem Paar von Mirkofonen verwenden kann. Diese Signale werden einem Vorverstärker 318 zugeführt und dann der oben beschriebenen Stereobildverbesserungsschaltung 100. Von der Stereobildverbesserungsschaltung 100 werden die verarbeiteten linken und rechten Ausgangssignale entweder direkt einem Aufzeichnungsbauteil 320 oder indirekt einem Aufzeichnungsbauteil über die oben beschriebene Perspektivekorrekturschaltung 200 zugeführt. Das Aufzeichnungsbauteil zeichnet konventionell die linken und rechten Ausgangssignale Lout und Rout eines Aufzeichnungsmediums 322 auf, welches irgendein Aufzeichungsmediumtyp sein kann, welches gewöhnlich verwendet wird. Es wird bemerkt, daß die Ausgangssignale Lout und Rout, welche dem Aufzeichnungsbauteil zugeführt werden, im Falle der Stereobildhebung vom Mischer 25 von Fig. 2 oder Mischer 21 von Fig. 4 oder im Falle der Perspektivekorrektur vom Mischer 225 von Fig. 6 herrühren.
Das Ausgangssignal Lout, welches auf dem Medium 322 aufgezeichnet worden ist, umfaßt mehrere beschriebene linke Kanalausgangssignalkomponenten, nämlich die beschriebene Kombination von Lin + K,(L+R)p + K2(L-R)p für den linken Kanalausgang. Ähnlich wird das Ausgangssignal Rout auf dem Aufzeichnungsmedium durch die Aufzeichnungvorrichtung aufgezeichnet und umfaßt die Komponenten, welche oben als Rin + K,(L+R)p - K2(L-R)p beschrieben sind.
Mit der Anordnung aufgezeichnet, welche in Fig. 9 illustriert ist, wird das Aufzeichnungsmedium 322 einfach auf einem konventionellen tonaufzeichnungsansprechenden Bauteil abgespielt, um die oben beschriebenen Vorteile bereitzustellen. Diese Vorteile sind von der Tatsache abgeleitet, daß das auf diese Weise produzierte Aufzeichnungsmedium signalerzeugende Mittel umfaßt, welche mit dem tonaufzeichnungsansprechenden Bauteil kooperieren, um linke und rechte Ausganssignale zu erzeugen, welche eine Kombination von Signalkomponenten aufweisen, die ein verarbeitetes Differenzsignal und ein verarbeitetes Summensignal umfassen. Das verarbeitete Differenzsignal ist eine Modifikation eines Eingangsdifferenzsignals, welches in der Stereobildverbesserungsschaltung 100 gebildet ist. Dieses Eingangsdifferenzsignal repräsentiert die Differenz der linken und rechten Eingangssignale L und R, und besitzt wie oben beschrieben relative Amplituden von bestimmten Komponenten, welche modifiziert sind, um jene ihrer Komponenten zu verstärkern, welche innerhalb der Frequenzbänder liegen, wörin das Eingangsdifferenzsignal eine niedrigste Amplitude relativ zu jenen Komponenten eines solchen Eingangsdifferenzsignals hat, welches innherhalb Frequenzbändern liegt, worin die Eingangsdifferenzsignalkomponenten höchste Amplituden besitzen. Ähnlich wird die Aufzeichnung eine rechte Stereoausgangssignalkomponente als ein verarbeitetes Summensignal erzeugen, welches in der Stereobildverbesserungsschaltung 100 gebildet wird. Diese verarbeitete Summensignalkomponente ist eine Modifikation der Summe der linken und rechten Kanaleingangssignale und besitzt wie vorher beschrieben relative Amplituden von bestimmten Komponenten, die modifiziert sind, um jene ihrer Komponenten in Frequenzbändern zu verstärken, wo das Eingangsdifferenzsignal höhere Amplituden relativ zu jenen Komponenten des Eingangssummensignals besitzt, welches innerhalb Frequenzbändern liegt, wo das Differenzsignal eine niedrigere Amplitude hat. Auf diese Weise kooperiert die Aufzeichnung mit dem tonansprechenden System, um die Lautsprecher zu veranlassen, linke und rechte Stereosignale zu produzieren, welche jeweils Summen- und Differenzkomponenten besitzen, worin Amplituden solcher Komponenten jeweils relativ abgeschwächt oder verstärkt werden, innerhalb jener Frequenzbänder, worin das Differenzsignal niedrigere Amplituden besitzt. Darüber hinaus veranlaßt der Betrieb des verstärkungsgesteuerten Verstärkers 22 und der Steuerschaltung 30 von Fig. 2 und die entsprechenden Schaltungen von Fig. 4 die Stereoausgangssignale, welche durch Wiedergabe der Aufzeichnung 322 erzeugt worden sind, ein im wesentlichen konstantes Verhältnis des Summensignals zu dem modifizierten oder verarbeiteten Differenzsignal zu besitzen wie insgesamt vorher beschrieben.
Wenn das System von Fig. 9 verwendet wird, um eine Aufzeichnung zu erzeugen, welche Perspektivekorrektur zusätzlich zur oder anstatt der Bildhebung aufweist, wird eine solche Aufzeichnung mit dem konventionellen Stereospieler kooperieren, um linke und rechte Stereoausgangssignale zu erzeugen, welche Komponenten besitzen, die ein verarbeitetes Summensignal umfassen, welche zunehmend in Frequenzbändern abgeschwächt werden, die jeweils auf 500 Hz, 1 KHz und 8 KHz wie oben beschrieben zentriert sind, und eine Komponente, welche ein Differenzsignal aufweist. Eine solche Aufzeichnung wird speziell gemacht, um durch ein System abgespielt zu werden, welches seitlich angebrachte Lautsprecher umfaßt. Wo eine perspektivekorrigierte Aufzeichnung, welche mit dem System von Fig. 9 gemacht worden ist, speziell für Wiedergabe in einem System mit vorn angebrachten Lautsprecher gemacht worden ist, wird die Aufzeichnung bei Wiedergabe auf einem Stereospieler linke und rechte Stereoausgangsignale bereitstellen, worin ein Ausgangssignal Komponenten besitzt, welche ein Summensignal umfassen, und eine Komponente, welche ein Differenzsignal umfaßt, wo ein solches Differenzsignal Amplituden davon besitzt, welche zunehmend in Frequenzbändern verstärkt werden, die wie oben beschrieben jeweils bei 500 Hz, 1 KHz und 8 KHz zentriert sind. Anders dargestellt erzeugt die Aufzeichnung, welche Perspektivekorrektur für Frontlautsprecher besitzt, bei Wiedergabe auf einem Stereospieler ein linkes Ausgangssignal, welches von der Summe einer ersten Komponente gebildet wird, die ein Summensignal umfaßt, und einer zweiten Komponente, die das verarbeitete Differenzsignal wie oben in Gleichung 5 bekanntgemacht umfaßt, und wird ein rechtes Ausgangsstereosignal bereitstellen, welches von der Differenz zwischen dem Summensignal und dem verarbeiteten Differenzsignal gebildet ist, wie oben in Gleichung 6 bekanntgemacht. Wenn eine solche Aufzeichnung für die Verwendung mit seitlich angebrachten Lautsprechern gemacht wird, werden nur die Summensignale in Gleichungen 5 und 6 entzerrt, wohingegen bei der Aufzeichnung, welche für die Verwendung mit vorn angebrachten Lautsprecher gemacht ist, nur die Differenzsignale von Gleichungen 5 und 6 entzerrt werden.
Es wird gesehen werden, daß ein Verfahren des Erzeugens von einzigen Stereotonaufzeichnungen, welche Stereobildhebung besitzen, oder Perspektivekorrektur, oder beides, der Vorrichtung, welche in Fig. 9 illustriert ist, entnommen werden kann. Das Verfahren umfaßt im allgemeinen ein Kombinieren linker und rechter Eingangssignale, um Summen- und Differenzsignale zu erzeugen, und ein Schaffen eines verarbeiteten Summensignals durch selektives Verändern relativer Amplituden von Komponenten des Summensignals innerhalb jeweiliger vorherbestimmter Frequenzbänder, um jene der Summensignalkomponenten zu verstärken, welche innerhalb von Frequenzbändern von höchster Differenzsignalkomponenten-Amplituden liegen, relativ zu jenen der Summensignalkomponenten, welche innerhalb von Frequenzbändern von niedrigster Differenzsignalkomponenten-Amplituden liegen. Das Verfahren umfaßt ebenfalls den Schritt des Erzeugens eines verarbeiteten Differenzsignals durch selektives Verändern der relativen Amplitude von Komponenten des Differenzsignals innerhalb der vorherbestimmten Frequenzbänder, um jene der Differenzsignalkomponenten abzuschwächen, welche innerhalb von Frequenzbändern liegen, wo Differenzsignalkomponenten am höchsten sind, relativ zu jenen der Differenzsignalkomponenten, welche innerhalb von Frequenzbändern liegen, worin die Differenzsignalkomponenten am niedrigsten sind. Das Verfahren kombiniert ebenso linke und rechte Signale mit den verarbeiteten Summen- und Differenzsignalen, um gehobene rechte und linke Ausgangssignale bereitzustellen, welche einem Tonaufzeichnungbauteil zugeführt werden, um eine Tonaufzeichnung zu machen. Andere Merkmale des Verfahrens umfassen die beschriebene elektronische Analyse des Frequenzspektrums des Differenzsignals und Erzeugen von Steuersignalen als Funktion der Amplituden des Differenzsignals innerhalb jeweiliger vorherbestimmter Frequenzbänder und Verwenden der Steuersignale, um den Umfang zu bestimmen, zu welchen Amplituden von Komponenten der Summen- und Differenzsignale innerhalb der jeweiligen Frequenzbänder verändert werden.
Gemäß einem wichtigen Aspekt des hierin beschriebenen Verfahrens werden rechte und linke Signale addiert und subtrahiert, um Summen- und Differenzsignale zu erzeugen, wobei ein dynamisches Steuersignal erzeugt wird, welches den Stereobetrag in den Eingangssignalen repräsentiert, werden Summen- und Differenzsignale für die Hebung der Ausgangssignale verarbeitet und wird wenigstens eines der verarbeiteten Signale entsprechend dem Stereobetrag in den Eingangssignalen verändert. Ein spezielles Merkmal dieses Aspektes der Methode betrifft die Modifikation eines der verarbeiteten Signale, welche erreicht wird, um ein konstantes Verhältnis zwischen einem der Summen- und Differenzsignale und dem verarbeitetem Signal beizubehalten. Bei Verwendung der beschriebenen Methode zur Herstellung einer Aufzeichnung, welche bezüglich der Perspektive mit seitlich angebrachten Lautsprechern korrigiert worden ist, werden linke und rechte Signale kombiniert, um Summen- und Differenzsignale bereitzustellen, wobei das Summensignal wie oben beschrieben entzerrt und kombiniert wird mit dem nichtverarbeiteten Differenzsignal, um einen linken Ausgang bereitzustellen, welcher durch die Summe des verarbeiteten Summensignals und des nichtverarbeiteten Differenzsignals gebildet ist, und ein rechtes Ausgangssignal zu bilden, welches die Differenz zwischen dem verarbeitetem Summensignal und dem nichtverarbeitetem Differenzsignals umfaßt. Diese Ausgangssignale werden den Aufzeichnungsmechanismen zugeführt, um ein Aufzeichnungsmedium bereitzustellen, welches für seitlich angebrachte Lautsprecher eine Perspektivekorrektur aufweist.
Für die vorn angebrachten Lautsprecher wird ein perspektivekorrigiertes Aufzeichnungsmedium durch Kombinieren der rechten und linken Eingangssignale geschaffen, um Summen- und Differenzsignale bereitzustellen, Entzerren des Differenzsignals wie oben beschrieben und Kombinieren des unverarbeiteten Summensignals mit dem entzerrten Differenzsignal, um einen linken Ausgang bereitzustellen, welcher von der Summe des unverarbeiteten Summensignals und des verarbeiteten oder entzerrten Differenzsignals gebildet wird, und um ein rechtes Ausgangssignal bereitzustellen, welches von der Differenz zwischen dem unverarbeiteten Summensignal und dem entzerrten Differenzsignal gebildet wird. Diese Ausgangssignale werden einem Aufzeichnungsmechanismus zugeführt, um ein Aufzeichnungsmedium zu erzeugen, welches für Frontlautsprecher Perspektivekorrektur aufweist.
Eine Aufzeichnung, welche durch die hierin beschriebene Vorrichtung und das Verfahren gemacht worden ist, unterscheidet sich von anderen Stereoaufzeichnungen dadurch daß einzigartige signalerzeugende Daten in der Aufzeichnung umfaßt werden. Ob solche Daten in der Form von variablen magnetischen Elementen, variierenden Rillen einer Schallplatte oder digitaler Information sowie Variationen in optischer Reflektion eines Lasers oder einer Digitaldisk beispielsweise vorliegt, die einzigartigen Aspekte eines solchen Aufzeichnungsmediums sind ohne weiteres erkennbar. Auf die Wiedergabe einer solchen einzigartigen Aufzeichnung durch ein konventionelles Aufzeichnungsabspielmedium wird Stereoton erzeugt, welcher die oben beschriebenen Vorteile aufweist und aus den speziellen. Signalkomponenten zusammengesetzt ist.
Der Betrag der Hebung wird kontinuierlich und automatisch durch die Steuerschaltung 30 und den verstärkungsgesteuerten Verstärker 22 eingestellt, um Variationen in dem Betrag der Stereomformation von einer Aufzeichnung zur anderen bei Verwendung des beschriebenen Systems zur Wiedergabe von konventionellen Aufzeichnungen zu kompensieren. Aus diesen Grunde ist eine solche kontinuierliche und automatische Einstellung in einer Aufzeichnung enthalten, welche gemacht ist wie in Fig. 9 angezeigt. Wenn daher die Stereoinformation, welche in einer Aufzeichnung enthalten ist, die in dem Wiedergabesystem 312 verwendet worden ist, oder, die Stereoinformation, welche das Mikrofonpaar 310 erreicht, entweder von einer Aufzeichnung zu der nächsten oder während einer gegebenen Aufführung oder Aufzeichnung variieren sollte, wird die beschriebene Steuerschaltung 30 und der verstärkungsgesteuerte Verstärker 22 in eine Einstellung des Betrags von Hebung der Information resultieren, welche auf dem Aufzeichnungsmedium 322 aufgezeichnet worden ist, und daher in eine solche Einstellung des Ausgangssignals resultieren, wenn das Aufzeichnungsmedium 322 in einen konventionellen System abgespielt wird.
Wie oben beschrieben und in Fig. 4 illustriert, wo festgelegte Summen- und Differenzentzerrer verwendet werden, wird die Amplitude des verarbeiteten Summensignals verstärkt, und bestimmte Frequenzen des verarbeiteten Differenzsignals werden unter Steuerung des Nachhallsteuersignals RCTRL abgeschwächt. Diese Anordnung sorgt für automatische Steuerung des Betrags von Nachhall durch automatisches Erhöhen des Pegels des verarbeiteten Summenkanalsignals und gleichzeitiger Abnahme des Pegels von bestimmten Frequenzen des Differenzkanalsignals. Dieses Anwachsen und Abnehmen in den Signalpegeln werden wie oben beschrieben in den Nachhallbändern bewirkt, um Verstärkung von natürlichem oder künstlichem Nachhall zu reduzieren, welcher präsent sein kann, deren Verstärkungen durch die hierin beschriebenen Verbesserungsschaltungen bereitgestellt wird. Eine ähnliche Nachhallsteuerung wird ebenfalls oben beschrieben in Verbindung mit der Anordnung, welche in Fig. 2 illustriert ist, in welcher das Nachhallsteuersignal verwendet wird, um den dynamischen Differenzsignalentzerrer 19 zu veranlassen, eine weitere Abschwächung in den Nachhallbändern bereitzustellen, und den dynamischen Summensignalentzerrer 21 zu veranlassen, eine weitere Verstärkung der Summensignalkomponenten bereitzustellen.
Alles in allem ist das vorhergehende eine Offenbarung von Systemen für eine wesentliche Verbesserung des Stereobildes gewesen, welches von aufgezeichneten Aufführungen resultiert, sowohl in der Wiedergabe von konventionellen Aufzeichnungen und in der Erzeugung von verbesserten Aufzeichnung. Solche Systeme werden ohne weiteres verwendet mit einer Standardaudioausrüstung und werden bereits installierten Audioausrüstungen hinzugefügt. Des weiteren können die offenbarten Systeme leicht in Vorverstärker und/oder integrierte Verstärker einbezogen werden. Eine solche Inkorporation kann Einrichtungen für Überbrückung der offenbarten Systeme umfassen.
Das offenbarte Stereoverbesserungssystem wird ohne weiteres unter Verwendung analoger Technik, digitaler Technik oder einer Kombination von beidern implementiert. Des weiteren wird das offenbarte Stereoverbesserungssystem ohne weiteres mit integrierter Schaltungstechnik implementiert.
Ebenso können die offenbarten Systeme mit oder in eine Vielzahl von Audiosystemen inkorporiert werden, welche Luftstreckenunterhaltungssysteme umfassen, Theatertonsysteme, Aufzeichnungssysteme zur Erzeugung von Aufzeichnungen, welche Bildhebung und/oder Perspektivekorrektur umfassen, und elektronische Musikinstrumente sowie Harmonia und Sythesizer.
Des weiteren würden offenbarte Systeme speziell Sinnvoll in selbstgetriebenen Tonsystemen sein ebenso wie in Tonsystemen für andere Beförderungsmittel so wie Boote.
Es wird natürlich verstanden, daß vorliegende Erfindung oben nur im Wege eines Beispiels beschrieben worden ist, und detaillierte Modifikationen im Rahmen der Erfindung gemacht werden können.

Claims

1. Tonperspektivekorrektursystem (210) zur Verwendung in einem Stereosystem mit jeweils linken und rechten Eingangssignalen, bei welchem die linken und rechten Signale über vor einem Zuhörer plazierte Lautsprecher wiedergegeben werden, mit:

einer Einrichtung (213) zum Kombinieren der linken und rechten Eingangssignale, um ein Differenzsignal zu erzeugen, welches die Differenz zwischen den linken und rechten Signalen darstellt;

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (221) zum Entzerren des Differenzsignals um einen Pegel der Entzerrung, um ein verarbeitetes Differenzsignal zu erzeugen, wobei der Pegel der Entzerrung ein Ansprechen im statistischen Durchschnitt des menschlichen Gehörs für Töne darstellt, welche sich von den Seiten eines Hörers ausbreiten, vermindert um ein Ansprechen im statistischen Durchschnitt des menschlichen Gehörs für Töne, welche sich von der Vorderseite eines Zuhörers ausbreiten; und eine Einrichtung (225) zum Kombinieren der linken und rechten Eingangssignale mit dem verarbeiteten Differenzsignal, um linke und rechte perspektivisch korrigierte Ausgangssignale zu erzeugen.

2. Tonperspektivekorrektursystem (210) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel der Entzerrung des weiteren bestimmt ist durch ein Verstärken von Komponenten des Differenzsignals unter etwa 2 kHz und über 4 kHz relativ zu Komponenten des Differenzsignals zwischen etwa 2 kHz und 4 kHz

3. Tonperspektivekorrektursystem (210) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (221) zum Entzerren eine Einrichtung zum Verstärken von Komponenten des Differenzsignals unter etwa 2 kHz und über etwa 4 kHz relativ zu Komponenten des Differenzsignals zwischen 2 kHz und 4 kHz aufweist.

4. Tonperspektivekorrektursystem (210) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (221) zum Entzerren einen Tiefpaßfilter zum Filtern von Komponenten des Differenzsignals unter etwa 2 kHz und einen Hochpaßfilter zum Filtern von Komponenten des Differenzsignals über etwa 4 kHz und eine Einrichtung zum Verstärken von Komponenten des Differenzsignals unter etwa 2 kHz und über 4 kHz aufweist.

5. Tonperspektivekorrektursystem (210) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (221) zum Entzerren ein Digitalsignalprozessor ist.

6. Tonperspektivekorrektursystem (210) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel der Entzerrung bestimmt ist durch erste, zweite und dritte Entzerrungsbänder von einem Drittel einer Oktavenbreite, wobei das erste Entzerrungsband auf etwa 500 Hz zentriert ist und eine Verstärkung von etwa 5 dB vorsieht, das zweite Entzerrungsband auf etwa 1 kHz zentriert ist und eine Verstärkung von etwa 7,5 dB vorsieht und das dritte Entzerrungsband auf etwa 8 kHz zentriert ist und eine Verstärkung von etwa 15 dB vorsieht.

7. Tonperspektivekorrektursystem (210) zur Verwendung in einem Stereosystem mit jeweiligen linken und rechten Eingangssignalen, wobei die linken und rechten Signale über an den Seiten eines Zuhörers plazierte Lautsprecher wiedergegeben werden, mit:

einer Einrichtung (211) zum Kombinieren der linken und rechten Eingangssignale, um ein Summensignal zu erzeugen, welches die Summe der linken und rechten Eingangssignale darstellt;

dadurch gekennzeichnet, daß

das Korrektursystem ebenfalls eine Einrichtung (215) zum Entzerren des Summensignais um einen Pegel der Entzerrung, um ein verarbeitetes Summensignal zu erzeugen, wobei der Pegel der Entzerrung ein Ansprechen im statistischen Durchschnitt des menschlichen Gehörs für Töne darstellt, welche sich von der Vorderseite eines Hörers ausbreiten, verringert um ein Ansprechen im statistischen Durchschnitt des menschlichen Gehörs für Töne, welche von den Seiten eines Zuhörers ausgehen; und

eine Einrichtung (225) aufweist zum Kombinieren der linken und rechten Eingangssignale mit dem verarbeiteten Summensignal, um linke und rechte perspektivisch korrigierte Ausgangssignale zu erzeugen.

8. Tonperspektivekorrektursystem (210) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel der Entzerrung bestimmt ist durch die Dämpfung von Komponenten des Summensignals unter etwa 2 kHz und über 4 kHz relativ zu Komponenten des Summensignals zwischen etwa 2 kHz und 4 kHz.

9. Tonperspektivekorrektursystem (210) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (215) zum Entzerren eine Einrichtung zum Dämpfen von Komponenten des Summensignals unter etwa 2 kHz und über etwa 4 kHz relativ zu Komponenten des Summensignals zwischen 2 kHz und 4 kHz aufweist.

10. Tonperspektivekorrektursystem (210) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (215) zum Entzerren einen Tiefpaßfilter zum Filtern von Komponenten des Signals unter etwa 2 kHz und ein Hochpaßfilter zum Filtern von Komponenten des Summensignals über etwa 4 kHz und eine Einrichtung zum Dämpfen von Komponenten des Summensignals unter etwa 2 kHz und über 4 kHz aufweist.

11. Tonperspektivekorrektursystem (210) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (215) zum Entzerren ein Digitalsignalprozessor ist.

12. Tonperspektivekorrektursystem (210) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel der Entzerrung weiter bestimmt ist durch erste, zweite und dritte Entzerrungsbänder von einem Drittel einer Oktavenbreite, wobei das erste Entzerrungsband auf etwa 500 Hz zentriert ist und einen Dämpfungspegel von etwa 5 dB vorsieht, das zweite Entzerrungsband auf etwa 1 kHz zentriert ist und einen Dämpfungspegel von etwa 7,5 dB vorsieht und das dritte Entzerrungsband auf etwa 8 kHz zentriert ist und einen Dämpfungspegel von etwa 15 dB vorsieht.

13. Verfahren zum Verbessern von linken und rechten Stereoeingangssignalen, um perspektivisch korrigierte linke und rechte Ausgangssignale zu erzielen, zur Verwendung in einem Stereosystem, wobei linke und rechte Signale über vor einem Zuhörer plazierte Lautsprecher wiedergegeben werden, mit den Schritten:

elektronisches Kombinieren (213) der linken und rechten Eingangssignale, um ein Differenzsignal zu erzeugen, welches die Differenz zwischen den linken und rechten Eingangssignalen darstellt;

gekennzeichnet durch

Entzerren (221) des Differenzsignals um einen Pegel der Entzerrung, um ein verarbeitetes Differenzsignal zu erzeugen, wobei der Pegel der Entzerrung ein Ansprechen im statistischen Durchschnitt des menschlichen Gehörs für Töne darstellt, welche von den Seiten eines Zuhörers ausgehen, vermindert um ein Ansprechen im statistischen Durchschnitt des menschlichen Gehörs für Töne, welche von der Vorderseite eines Zuhörers ausgehen; und

elektronisches Kombinieren (225) der linken und rechten Eingangssignale mit dem verarbeiteten Differenzsignal, um linke und rechte perspektivisch korrigierte Ausgangssignale zu erzeugen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel der Entzerrung des weiteren bestimmt ist durch ein Verstärken von Komponenten des Differenzsignals unter etwa 2 kHz und über etwa 4 kHz relativ zu Komponenten des Differenzsignals zwischen etwa 2 kHz und 4 kHz.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Entzerrens des Differenzsignals die Schritte des Verstärkens von Komponenten des Differenzsignals unter etwa 2 kHz und über etwa 4 kHz relativ zu Komponenten des Differenzsignals zwischen 2 kHz und 4 kHz aufweist.

16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Entzerrens des Differenzsignals die Schritte des Filterns von Komponenten des Differenzsignals unter etwa 2 kHz und des Filterns von Komponenten des Differenzsignals über etwa 4 kHz und den Schritt des Verstärkens von Komponenten des Differenzsignals unter etwa 2 kHz und über 4 kHz aufweist.

17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Entzerrens des Differenzsignals die Schritte des Entzerrens von 3 Bändern des Differenzsignals von einem Drittel einer Oktavenbreite aufweist, wobei das erste Entzerrungsband auf etwa 500 Hz zentriert ist und um etwa 5 dB verstärkt ist, das zweite Entzerrungsband auf etwa 1 kHz zentriert ist und um etwa 7,5 dB verstärkt ist und das dritte Entzerrungsband auf etwa 8 kHz zentriert ist und um etwa 15 dB verstärkt ist.

18. Verfahren des Verbesserns von linken und rechten Stereoeingangssignalen, um perspektivisch korrigierte linke und rechte Ausgangssignale zu erzielen, zur Verwendung in einem Stereosystem, wobei linke und rechte Signale über an den Seiten eines Zuhörers plazierte Lautsprecher wiedergegeben werden, mit den Schritten:

elektronisches Kombinieren (211) der linken und rechten Eingangssignale, um ein Summensignal zu erzeugen, welches die Summe zwischen den linken und rechten Eingangssignalen darstellt;

gekennzeichnet durch

Entzerren (215) des Summensignals um ein Pegel der Entzerrung, um ein verarbeitetes Summensignal zu erzeugen, wobei der Pegel der Entzerrung ein Ansprechen im statistischen Durchschnitt des menschlichen Gehöres für Töne darstellt, welche von der Vorderseite eines Zuhörers ausgehen, vermindert um ein Ansprechen im statistischen Durchschnitt des menschlichen Gehörs für Töne, welche von den Seiten eines Zuhörers ausgehen;

elektronisches Kombinieren (225) der linken und rechten Eingangssignale mit dem verarbeiteten Summensignal, um linke und rechte perspektivisch korrigierte Ausgangssignale zu erzeugen.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel der Entzerrung weiter bestimmt ist durch Dämpfen von Komponenten des Summensignals unter etwa 2 kHz und über etwa 4 kHz relativ zu Komponenten des Summensignals zwischen etwa 2 kHz und 4 kHz.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Entzerrens des Summensignals die Schritte des Dämpfens von Komponenten des Summensignals unter etwa 2 kHz und über etwa 4 kHz relativ zu Komponenten der Summe zwischen 2 kHz und 4 kHz aufweist.

21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Entzerrens des Summensignals die Schritte des Filterns von Komponenten der Summe unter etwa 2 kHz und des Filterns von Komponenten des Summensignals über etwa 4 kHz und den Schritt des Dämpfens von Komponenten des Summensignals unter etwa 2 kHz und über 4 kHz aufweist.

22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Entzerrens des Summensignals die Schritte des Entzerrens von drei Bändern des Summensignals von einem Drittel einer Oktavenbreite aufweist, wobei das erste Entzerrungsband auf etwa 500 Hz und um etwa 5 dB gedämpft ist, das zweite Entzerrungsband auf etwa 1 kHz zentriert und um etwa 7,5 dB gedämpft ist und das dritte Entzerrungsband auf etwa 8 kHz zentriert und um etwa 15 dB gedämpft ist.