DE1279101B

DE1279101B - Electroacoustic process for stereophonic playback via two channels on more than two loudspeakers and arrangement for carrying out the process

Info

Publication number: DE1279101B
Application number: DE1965D0048085
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Lothar Keibs; Walter Tismer
Original assignee: Deutsche Post Rundfunk und Fernsehtechnisches Zentralamt
Current assignee: Deutsche Post Rundfunk und Fernsehtechnisches Zentralamt
Priority date: 1965-08-30
Filing date: 1965-08-30
Publication date: 1968-10-03

Description

Elektroakustisches Verfahren für stereofone Wiedergabe über zwei Kanäle auf mehr als zwei Lautsprechern und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein elektroakustisches Verfahren, bei dem die über zwei Kanäle in Intensitätsstereofonie übertragenen oder aufgezeichneten Informationen auf der Wiedergabeseite so auf mehr als zwei Lautsprechern aufgeschlüsselt werden, daß angenähert die Wirkung einer Mehrkanalübertragung bzw. -aufzeichnung entsprechend der Zahl der Lautsprecher erzielt wird.Electroacoustic process for stereophonic playback over two channels on more than two loudspeakers and arrangement for carrying out the method Die The invention relates to an electroacoustic method in which the two channels Information transmitted or recorded in intensity stereophony on the The playback page can be broken down to more than two speakers that approximated the effect of multi-channel transmission or recording according to the number the speaker is achieved.

Für die Aufzeichnung bzw. Ubertragung stereofoner Informationen bei Schallplatte und Rundfunk bietet die Verwendung von Koinzidenzmikrofonen in X1Y-Technik bzw. in M/S-Technik aufnahmeseitig die übersichtlichsten Voraussetzungen, da sie unter Ausschaltung von Laufzeitdifferenzen auf der Ausnutzung reiner Intensitätsunterschiede beruht. Es wird hierbei als bekannt vorausgesetzt, daß die jeweiligen X1Y-Informationen in die entsprechenden M/S-Informationen umgewandelt werden können gemäß den Beziehungen M=X+Y und S=X-Y. Auf der Wiedergabeseite ergeben sich jedoch gewisse Unzulänglichkeiten, wenn man die X/Y-lnformationen, wie im allgemeinen üblich, über zwei in entsprechendemAbstand voneinanderarbeitendeLaut sprecher, nachfolgend als System A bezeichnet, zur Abstrahlung bringt.For the recording or transmission of stereophonic information at Record and radio offer the use of coincidence microphones in X1Y technology or in M / S technology the clearest prerequisites on the recording side, as they with elimination of transit time differences on the use of pure intensity differences is based. It is assumed that the respective X1Y information can be converted into the corresponding M / S information according to the relationships M = X + Y and S = X-Y. On the reproduction side, however, there are certain shortcomings, if the X / Y information is, as is generally the case, over two at an appropriate distance mutually working loudspeakers, hereinafter referred to as system A, for radiation brings.

Zur Erklärung ist in F i g. 1 a eine Ubersicht zum System A gegeben.For explanation, FIG. 1 a gives an overview of system A.

Allgemein wird zum Verständnis der Figuren folgende Erläuterung gegeben: Die Fußpunkte der Pfeile bedeuten den Platz des Hörers im Wiedergaberaum, die Spitzen bedeuten die subjektiv geortete Richtung der Schallquelle. Der Stern bezeichnet den im Maßstab der Abbildung vom Aufnahmeraum in den Wiedergaberaum relativ richtigen Platz der Schallquelle. Die unter den Lautsprechern eingetragenen Zahlen bedeuten den relativen. auf den Gesamtwert 1 bezogenen. abgestrahlten Pegel des jeweiligen Lautsprechers. In der Spalte 0 ist außerdem das auf den Wert M = 1 bezogene ,S-# -Verhältnis angegeben. Die wesentlichen Mängel eines derartigen Wiedergabeverfahrens sind: 1. Die `Informationen eines vor dem Mikrofon in der Mittelachse desselben befindlichen Sprechers werden nicht von einem Lautsprecher in der Mitte der Lautsprecherbasis, sondern gleichartig von den beiden seitlichen Lautsprechern abgestrahlt. Nach der Theorie der Summenlokalisierung von W a r n c k e wird zwar von Beobachtern auf der Mittelachse der Sprecher in der Mitte zwischen beiden Lautsprechern geortet (F i g. 1 a, Spalte 1I1, Zeile c). Für Hörplätze außerhalb der Mittelachse, jedoch noch in der Nähe derselben, erscheint der Sprecher unnatürlich verbreitert (F i g. 1 a, Spalte II/III bzw. III/IV und Zeile e). Für seitliche Hörerplätze springt sogar das Klangbild infolge der auf den Hörer einfallenden größeren Schallenergie und mit Rücksicht auf das Gesetz der ersten Wellenfront auf den näheren Lautsprecher (F i g. 1 a, Spalte I bzw. V und Zeile c). Demgegenüber möchte sich jedoch in diesem Falle jeder Hörer an beliebigem Platz aus der Mitte angesprochen fühlen, wie es bei der Einkanaltcchnik unter Verwendung eines Einzellautsprechers mit geeigneter Richtcharakteristik der Fall ist bzw. wie es z. B. in der 3-Kanaltechnik (Seite-Mitte-Seite) möglich wäre, wenn jedes Mikrofon auf je einen einzelnen Lautsprecher arbeitet.In general, the following explanation is given to understand the figures: The base points of the arrows indicate the listener's position in the playback room, the tips mean the subjectively located direction of the sound source. The star denotes the relatively correct in the scale of the image from the recording room to the playback room Place of the sound source. The numbers under the loudspeakers mean the relative. based on the total value 1. radiated level of the respective Loudspeaker. In column 0 is also the related to the value M = 1, S- # -Ratio specified. The main shortcomings of such a reproduction process are: 1. The `information of one in front of the microphone in the central axis of the same speaker in the middle of the loudspeaker base, but emitted equally from the two speakers on the side. After Theory of cumulative localization of W a r n c k e is admittedly based on observers the central axis of the speakers located in the middle between the two speakers (Fig. 1 a, column 1I1, line c). For listening positions outside the central axis, however even in the vicinity of it, the speaker appears unnaturally broadened (F i G. 1 a, column II / III or III / IV and line e). For side listener positions jumps even the sound image as a result of the greater sound energy falling on the listener and with regard to the law of the first wave front on the closer loudspeaker (Fig. 1 a, column I or V and line c). In contrast, however, would like to be in this Fall any listener anywhere from the middle to feel like it is being addressed In the case of single-channel technology, a single speaker with a suitable speaker is used Directional characteristic is the case or as it is z. B. in 3-channel technology (side-middle-side) possible would be if each microphone works on a single loudspeaker.

z. Bei der Übertragung eines kontinuierlich verteilten Klangkörpers erscheint das mittlere Teilgebiet subjektiv benachteiligt, weil eben kein Lautsprecher in der Mitte vorhanden ist, der dieses Gebiet unmittelbar abstrahlt, sondern der Hörer in der Mittelachse sich nach der SynthesederSummenlokalisation den Mitteneindruck zwar für die Teilschallquellen bilden kann, die sich genau in der Mitte befinden (F i g. 1 a, Spalte III, Zeile c), eine aus der Mitte verschobene Teilschaliquelle jedoch in Richtung des entsprechenden Seitenlautsprechers ortet (F i g. 1 a, Spalte 1I, Zeile b bzw. Spalte IV, Zeile d). Man spricht in solchen Fällen von dem »Loch in der Mitte«.z. When transmitting a continuously distributed body of sound the middle sub-area appears to be subjectively disadvantaged because there is no loudspeaker is present in the middle that directly radiates this area, but rather the Listeners in the central axis get the central impression after the synthesis of the sum localization can form for the partial sound sources that are located exactly in the middle (Fig. 1 a, column III, line c), a partial shell source shifted from the center but located in the direction of the corresponding side loudspeaker (Fig. 1 a, column 1I, line b or column IV, line d). In such cases one speaks of the »hole in the middle".

3. Bei der Übertragung von z. B. aus der linken Bühnenhälfte kommenden Informationen ist bei der Wiedergabe im allgemeinen der rechte Lautsprecher beteiligt, so daß dadurch für einen Beobachter an der rechten Seite die linken Informationen aus der rechten Hälfte der Aufnahmebühne zu kommen scheinen (z. B. F i g. 1 a, Spalte V, Zeile b).3. When transferring z. B. coming from the left half of the stage Information is generally involved in the reproduction of the right loudspeaker, so that thereby the left information for an observer on the right side seem to come from the right half of the recording stage (e.g. Fig. 1 a, column V, line b).

Bei diesem im allgemeinen üblichen Wiedergabesystem tritt also immer eine mehr oder weniger platzabhängige Verwischung der Ortung bzw. an den seitlichen Hörerplätzen sogar eine Fehlortung ein. Zur Verbesserung der Wiedergabeverhältnisse sind folgende Möglichkeiten bekannt und angewendet worden a) Man verwendet zusätzlich zu den die Information X und Y führenden Seitenlautsprechern einen Mittenlautsprecher, der die Information M = X -f Y mit einem geeigneten Pegelverhältnis zu X und Y abstrahlt, nachstehend als System B bezeichnet (F i g. 1 b). In diesem Fall- kommt die Information eines vor dem Mikrofon in dessen Mittelachse stehenden Sprechers jedoch bei der Wiedergabe außerdem noch von beiden Seiten, d. h., seine Fehllokalisierung ist für etwas seitliche Zuhörerplätze außerhalb der Mittelachse nach wie vor vorhanden (F i g. 1 b, Spalte II/III bzw. III/IV und Zeile c), jedoch wesentlich geringer als beim System A. Der Mängel 1 der unnatürlichen Verbreitung einer vor dem Mikrofon befindlichen punktförmigen Originalschallquelle ist also gemildert. Das mittlere Teilgebiet eines räumlich verteilten Schallereignisses wird besser nach der Mittelachse zu geortet (F i g. 1 b, Spalte II, Zeile b}. bzw. Spalte IV, Zeile d), das »Loch in der Mitte« wird verringert, der Mangel 2 ist also ebenfalls gemildert. Die obengenannte Maßnahme schließt jedoch nicht aus, daß ein z. B. vor dem rechten Lautsprecher befindlicher Beobachter Ereignisse, die von links kommen, auf der rechten Bühnenhälfte ortet und umgekehrt (F i g. 1 b, Spalte V und Zeile b bzw. Spalte I und Zeile d). Der Mangel 3, daß die Schallquelle auf der falschen Bühnenhälfte geortet wird, ist also nicht beseitigt. Grundsätzlich treten bei diesem Verfahren zwei neue Mängel auf.In this generally customary playback system, there is always a more or less space-dependent blurring of the location or even a mislocation at the side listener positions. The following possibilities are known and used to improve the reproduction ratios: a) In addition to the side loudspeakers carrying the information X and Y, a center loudspeaker is used which emits the information M = X -f Y with a suitable level ratio to X and Y, hereinafter referred to as a system B (Fig. 1b). In this case, however, the information of a speaker standing in front of the microphone in its central axis also comes from both sides during playback, that is, its mislocation is still available for somewhat lateral audience positions outside the central axis (Fig. 1b, Column II / III or III / IV and line c), but much less than in system A. The deficiency 1 of the unnatural distribution of a point-like original sound source in front of the microphone is thus alleviated. The middle sub-area of a spatially distributed sound event is better located according to the central axis (Fig. 1b, column II, line b}. Or column IV, line d), the "hole in the middle" is reduced, the defect 2 is also mitigated. However, the above measure does not exclude that a z. B. in front of the right loudspeaker located observer locates events coming from the left on the right half of the stage and vice versa (Fig. 1b, column V and line b or column I and line d). Defect 3, that the sound source is located on the wrong half of the stage, has not been eliminated. Basically, there are two new shortcomings in this process.

Schallereignisse, die extrem von den Seiten herrühren, werden sogar von einem in der Mitte befindlichen Beobachter falsch geortet. Sie erscheinen nämlieh nach der Mitte hin verschoben (F i g.1 1i, Spalte 11I, Zeile a bzw. e), weil ein Teil des Schalls, der eigentlich nur von einem Seitenlautsprecher kommen sollte, auch vom Mittenlautsprecher abgestrahlt wird.Sound events that come extremely from the sides are even mislocated by an observer in the middle. They appear namely shifted towards the middle (F i g.1 1i, column 11I, lines a and e), because a Part of the sound that should only come from one side speaker is also emitted from the center speaker.

Bei der Wiedergabe zweier gleichzeitig wirkender Schallquellen mit Dauerton wird die Unterscheidbarkeit schlechter sein als beim üblichen Verfahren nach System A, weil der mittlere Lautsprecher sowohl das X- wie das Y-Signal abstrahlt.When reproducing two simultaneously acting sound sources with Continuous tone, the distinguishability will be worse than with the usual method according to system A, because the middle loudspeaker emits both the X and the Y signal.

Das wesentliche Ergebnis eines solchen Wiedergabeverfahrens nach System B ist, daß in dem Maße, wie die Abstrahlung für Ereignisse aus der Mitte verbessert wird, die Abstrahlung für von den Seiten kommende Schallvorgänge verschlechtert wird. Diese Wirkung kommt etwa der Einengung der natürlichen Basisbreite gleich.The essential result of such a systematic rendering process B is that as the radiation for events from the center improves is worsened, the radiation for sound coming from the sides will. This effect is roughly equivalent to the narrowing of the natural base width.

b) Die Seitenlautsprecher werden mit gegenphasigen S-Signalen und der Mittenlautsprecher mit dem M-Signal gespeist, nachfolgend als System C bezeichnet. In diesem Fall wird ein Sprecher in der Mitte vor dem Mikrofon nur vom Mittenlautsprecher wieder-' gegeben. Von jedem Zuhörerplatz im Wiedergaberaum wird der Sprecher im Mittenlautsprecher geortet (F i g. 1 c, Zeile e). Der Mangel 1 ist also beseitigt. Das »Loch in der Mitte« tritt nicht ein (F i g. 1 c, Spalte III, Zeile b und Spalte III, Zeile d), der Mangel 2 ist also ebenfalls beseitigt, jedoch ist damit zugleich für Beobachter in der Mittelachse eine Konzentration aller Schallereignisse in der Mitte verbunden. Eine linke Schallquelle kann auch hier wieder auf der rechten Bühnenseite geortet werden, und umgekehrt, wenn der Beobachter sich vor dem entgegengesetzten Lautsprecher befindet (F i g. 1 c, Spalte V, Zeile a und b bzw. Spalte 1, Zeile d und e). Der Mangel 3 ist also nicht beseitigt.b) The side speakers are fed with anti-phase S signals and the center speaker with the M signal, hereinafter referred to as system C. In this case, a speaker in the center in front of the microphone is only reproduced by the center loudspeaker. The speaker is located in the center loudspeaker from every audience seat in the playback room (Fig. 1 c, line e). Defect 1 has therefore been eliminated. The "hole in the middle" does not appear (Fig. 1c, column III, line b and column III, line d), so deficiency 2 is also eliminated, but at the same time it is a concentration for observers in the central axis of all sound events connected in the middle. A left sound source can also be located here on the right side of the stage, and vice versa, if the observer is in front of the opposite loudspeaker (Fig. 1c, column V, lines a and b or column 1, lines d and e ). Defect 3 has therefore not been eliminated.

Auch bei diesem System tritt der Mangel einer verschlechterten Unterscheidbarkeit zweier gleichzeitig mit Dauerton arbeitenden Schallquellen gegenüber dem System A auf, weil jeder Lautsprecher Signale abstrahlt, die sowohl X- als auch Y-Informationen enthalten.In this system, too, there is a lack of impaired distinctness two sound sources working simultaneously with continuous tone opposite the system A because each speaker emits signals that contain both X and Y information contain.

Ein wesentlicher Nachteil des Systems C ist, daß eine extrem seitliche Schallquelle von allen drei Lautsprechern wiedergegeben wird. Im günstigsten Fall können die akustischen Signale aller drei Lautsprecher im Schallfeld sich so überlagern, daß die Schallquelle dem Beobachter auf der richtigen Seite erscheint. Das dürfte praktisch jedoch für einfache Signale nur auf wenigen Zuhörerplätzen der Fall sein. Für Signale mit zusammengesetztem Frequenzinhalt ist die Wahrscheinlichkeit dafür jedoch sehr gering.A major disadvantage of system C is that it is extremely lateral Sound source is reproduced by all three speakers. In the best case the acoustic signals of all three loudspeakers in the sound field can overlap in such a way that that the sound source appears to the observer on the right side. That should practical, however, for simple signals only at a few audience positions. For signals with composite frequency content, the probability is but very little.

c) Um bei Anwendung von zwei Lautsprechern eine ausgedehnte Zone verbesserter Lokalisierung, besonders Mittenlokalisierung, d. h., daß eine auf der Symmetrieachse der Mikrofonanordnung befindliche Schallquelle ebenfalls in der Mitte der Lautsprecherba@s empfunden wird, zu erhalten, sind Anordnungen bekannt, bei denen Lautsprechersysteme mit geringer Richtwirkung, möglichst mit Kugelcharakteristik, verwendet werden. Voraussetzung für die hierbei angestrebte Wirkung ist allerdings, daf ein Teil der auf die Raumbegrenzungen auftretenden Schallenergie geometrisch oder diffus reflektiert wird. In stärker gedämpften Räumen sowie im Freien wird daher die Wirkung kaum oder gar nicht vorhanden sein. Die Ausnutzung von Wandreflexionen führt aber zur Lokalisierungsunschärfe, besonders für Schallquellen, die zwischen den Seiten und der Mitte liegen, da eine korrekte Ortung durch die Wellenfront des direkten Schalles gegeben ist und diese durch die Wandreflexionen gestört wird.c) To improve an extended zone when using two loudspeakers Localization, especially center localization, d. that is, one on the axis of symmetry The sound source located in the microphone arrangement is also in the middle of the loudspeaker base Is felt to get, arrangements are known in which loudspeaker systems with low directivity, if possible with an omnidirectional characteristic, can be used. However, a prerequisite for the desired effect is that some of the The sound energy occurring on the room boundaries is reflected geometrically or diffusely will. In more dampened rooms as well as in the open air, the effect is hardly or not be there at all. However, the use of wall reflections leads to localization blurring, especially for sound sources, those between the sides and the middle because a correct location is given by the wave front of the direct sound and this is disturbed by the wall reflections.

Es sind auch Anordnungen bekannt, bei denen zur Verbreiterung der Zone richtiger Mittenlokalisierung in der Wiedergabeebene je Kanal mehrere Lautsprecher in bestimmten Abständen zueinander mit bestimmten Pegelverhältnissen und Richteigenschaften verwendet werden, wobei zum Teil auch Wandreflexionen ausgenutzt werden. Die erwünschten Wirkungen sind jedoch ebenfalls mit der Herabsetzung der Ortungsschärfe verbunden.There are also arrangements are known in which to widen the Zone of correct center localization in the playback level, several loudspeakers per channel at certain distances from one another with certain level ratios and directional properties can be used, with some wall reflections also being used. The desired However, effects are also associated with the reduction in the localization sharpness.

Bekannt sind weiterhin Verfahren der sogenannten Trickstereofonie, die in erster Linie den Zweck haben, bei der Übertragung oder Speicherung mit einem einzigen Kanal auszukommen und die auf der Aufnahmeseite mit Hilfe der von zwei Mikrofonen gelieferten Spannungen Steuersignale erzeugen, welche bei der Wiedergabe die Verteilung des übertragenen Signals auf zwei oder mehr Lautsprecher steuern. Ist nur eine Schallquelle vorhanden, dann kann hiermit die Wiedergabe einer Übertragung von n Kanälen gut angenähert werden, wenn die Steuersignale in geeigneter Weise erzeugt werden.Also known are methods of so-called trick stereophony, which primarily have the purpose when transferring or storing with a single channel get along and the one on the receiving side with the help of two The voltages supplied by microphones generate control signals which are used during playback control the distribution of the transmitted signal to two or more loudspeakers. If there is only one sound source, this can be used to reproduce a transmission of n channels can be approximated well if the control signals are used in a suitable manner be generated.

Mehrere gleichzeitige Schallquellen können jedoch mit diesem Verfahren nicht getrennt werden. weil nur ein Signal, nämlich für den Fall der Intensitätsstereofonie das monofone Signal X + Y, übertragen wird, das lediglich mit entsprechendem Pegelverhältnis auf die Lautsprecher verteilt wird.However, several simultaneous sound sources can be used with this method not be separated. because only one signal, namely in the case of intensity stereophony the monophonic signal X + Y is transmitted, which only has a corresponding level ratio is distributed to the speakers.

Um dem Hörer bei Vorhandensein mehrerer Schallquellen den subjektiven Eindruck einer gewissen räumlichen Trennung zu vermitteln. wird nach einem anderen Verfahren das Signal in mehrere Frequenzbänder unterteilt. Für jedes Frequenzband wird dann das Steuerverfahren einzeln angewendet.To give the listener the subjective one in the presence of several sound sources To give the impression of a certain spatial separation. will after another Method divides the signal into several frequency bands. For each frequency band the tax procedure is then applied individually.

Nach anderen Verfahren werden die hohen Frequenzen oder kurze Impulse bevorzugt zur Steuerung des Gesamtsignals verwendet.According to other methods, the high frequencies or short pulses preferably used to control the overall signal.

Die Steuertonverfahren haben jedoch außerdem folgende Nachteile: Es wird eine komplizierte Apparatur zur Steuerung der Informationen benötigt, Geräte, die Steuertöne erzeugen, deren Amplitude mit ausreichender Genauigkeit dem Pegelverhältnis der Signale entspricht. Außerdem sind stetig geregelte Verstärker erforderlich, deren Verstärkungsfaktor mit ausreichender Genauigkeit dem Pegelverhältnis der Signale entspricht. Die Übertragung der Steuersignale erfordert Bandbreite, die dem Nutzsignal verlorengeht. Durch die Eigenschaften der erforderlichen Filter sind für die Regelgeschwindigkeiten Grenzen gegeben. Weiterhin können bereits in X;'Y-Technik bzw. Al /s-Technik vorhandene Zweikanalaufzeichnungen nicht mit der Wiedergabeapparatur derartiger Steuertonverfahren wiedergegeben werden, weil die Steuerung bei diesem Verfahren bereits auf der Aufnahmeseite erfolgt und die Steuertöne daher schon auf der Aufzeichnung vorhanden sein müssen.However, the control tone methods also have the following disadvantages: Es complex equipment is required to control the information, devices, generate the control tones, the amplitude of which corresponds to the level ratio with sufficient accuracy which corresponds to the signals. In addition, continuously regulated amplifiers are required, their amplification factor corresponds to the level ratio of the signals with sufficient accuracy is equivalent to. The transmission of the control signals requires the bandwidth of the useful signal get lost. Due to the properties of the filters required are for the control speeds Limits given. Furthermore, already existing in X; 'Y technology or Al / s technology Two-channel recordings not with the playback equipment of such control tone methods can be reproduced because the control with this method is already on the recording side takes place and the control tones must therefore already be present on the recording.

Das Patent 1220 895 schlägt ferner ein Wiedergabeverfahren vor, das die genannten Mängel bekannter Verfahren weitgehend beseitigt. Es liefert für den Fall, daß in jedem Zeitpunkt nur eine Schallquelle bzw. Teilschallquelle arbeitet, aus einer Zweikanalübertragung bzw. -aufzeichnung eine vollkommen richtige n Kanalwiedergabe und nähert diese bei mehreren gleichzeitig arbeitenden Schallquellen wenigstens an. Bei diesem Verfahren zur Wiedergabe zweikanaliger, in Form von X- und Y- oder M- und S-Signalen übertragener oder aufgezeichneter stereofoner Schallinformationen über mehr als zwei Lautsprecher mittels Steuersignalen, die aus dem Pegelunterschied der beiden übertragenen oder aufgezeichneten Primärsignale gewonnen sind, werden nach Patent 1220 895 die Steuersignale je nach Richtung der Abweichung von der Gleichheit der Amplituden der Signale X und Y oder der Polarität des Momentanwertes des S-Signals in bezug auf den Momentanwert des M-Signals Schalter gesteuert, welche die Signale, die durch ein- oder mehrfache Stimmen- und Differenzbildung gewonnen sind, auf die einzelnen Lautsprecherkanäle geschaltet.The patent 1,220,895 also proposes a reproducing method largely eliminates the above mentioned drawbacks of known methods. In the event that only one sound source or partial sound source is working at any point in time, it provides a completely correct n-channel reproduction from a two-channel transmission or recording and at least approximates this with several simultaneously working sound sources. In this method for playing back two-channel stereophonic sound information transmitted or recorded in the form of X and Y or M and S signals via more than two loudspeakers by means of control signals obtained from the level difference between the two transmitted or recorded primary signals Patent 1220 895 controls the control signals depending on the direction of the deviation from the equality of the amplitudes of the signals X and Y or the polarity of the instantaneous value of the S signal with respect to the instantaneous value of the M signal multiple voice and difference formation are obtained, switched to the individual speaker channels.

Im einfachsten Fall werden also die in zwei Kanälen vorhandenen Informationen X und Y bzw. M und S auf der Wiedergabeseite auf drei Lautsprecher, nachfolgend als System D bezeichnet, so aufgeschlüsselt, daß die Schallquelle nur durch denjenigen Lautsprecher wiedergegeben wird, der dem relativ richrigen Ort der Originalschallquelle in dem entsprechend gewählten Abbildungsmaßstab entspricht. Fällt der relativ richtige Ort der Schallquelle nicht mit dem Platz eines Lautsprechers zusammen, so wird diese nur durch@die beiden benachbarten Lautsprecher mit dem richtigen Pegelverhältnis wiedergegeben. Hierdurch erscheint die Schallquelle für jeden Hörerplatz stets angenähert am relativ richtigen Ort.In the simplest case, the information X and Y or M and S in two channels on the playback side is broken down into three loudspeakers, hereinafter referred to as system D, so that the sound source is only reproduced by the loudspeaker that corresponds to the relatively correct location corresponds to the original sound source in the correspondingly selected reproduction scale. If the relatively correct location of the sound source does not coincide with the location of a loudspeaker, this is only reproduced by @ the two neighboring loudspeakers with the correct level ratio. As a result, the sound source always appears approximately at the relatively correct location for each listener position.

Die Wirkung dieses Systems D ist für den vereinfachten Fall von drei Lautsprechern in F i g. 1 d dargestellt. Sie ist dann erreicht, wenn bei den in den Zeilen a bis d angegebenen -Verhältnissen die in den Spalten I, III, V der F i g. 1 d angegebenen Pegel abgestrahlt werden. Eine solche Aufteilung kann durch unveränderliche lineare Kombinationen der beiden übertragenen oder aufgezeichneten Signale (X und Y bzw. M und S), wobei diese mit festen Koeffizienten multipliziert und dann zueinander addiert oder voneinander subtrahiert werden, nicht erreicht werden. Es sind dazu Kombinationen mit veränderbaren Koeffizienten erforderlich, wobei die Änderung durch das Pegelverhältnis der Primärsignale erfolgt. Für den genannten einfachen Fall werden folgende drei Signale elektrisch gebildet und den Lautsprechern zugeführt: in der X/Y-Technik Links Mitte ',!z(X-Y+X-Yi) X+Y-IX-YI Rechts 'iz(Y-X+IX-YI) bzw. in der M/S-Technik Links Mitte Rechts .1 /z (ISi+S) M--Isl '/7,(ISI-s) Dabei bedeutet: ISI=IX- YI=S=X- Y, wenn bzw. X - Y > 0 ist. Dann ist bei X-Stereofonie und einer Schallquelle S mit M gleichphasig.The effect of this system D is for the simplified case of three loudspeakers in FIG. 1 d shown. It is reached when the specified in lines a to d -The ratios in columns I, III, V of FIG. 1 d specified level can be emitted. Such a division cannot be achieved by invariable linear combinations of the two transmitted or recorded signals (X and Y or M and S), these being multiplied by fixed coefficients and then added to or subtracted from one another. For this purpose, combinations with changeable coefficients are required, the change being effected by the level ratio of the primary signals. For the simple case mentioned, the following three signals are generated electrically and fed to the loudspeakers: in X / Y technology Left center ',! z (X-Y + X -Yi) X + Y-IX-YI To the right 'iz (Y-X + IX-YI) or in M / S technology Left center right .1 / z (ISi + S) M - Isl '/ 7, (ISI-s) Here means: ISI = IX- YI = S = X- Y, if or X - Y> 0 . Then with X stereophony and a sound source, S and M are in phase.

ISI=IX-YI=-s=Y-X, wenn bzw. X - Y < 0 ist.ISI = IX-YI = -s = YX if or X - Y <0 .

Dann ist bei -Stereofonie und einer Schallquelle S zu M gegenphasig.Then is at -Stereophony and a sound source S to M in phase opposition.

Da für den Fall, daß zu jedem Zeitpunkt nur eine Schallquelle arbeitet, die beiden Übertragungskanäle die erforderlichen Informationen für beliebig viele Wiedergabekanäle enthalten, ist nach dem beschriebenen System auch eine Wiedergabe auf mehr als drei Kanälen möglich; arbeiten jedoch mehrere Schallquellen gleichzeitig, ist das Verfahren der geläufigen Form der zweikanaligen X/Y-Wiedergabe unterlegen.Since in the event that only one sound source is working at any given time, the two transmission channels provide the information required for any amount Containing playback channels, is also a playback according to the system described possible on more than three channels; however, several sound sources work at the same time, the process is inferior to the common form of two-channel X / Y playback.

Zweck der Zusatzerfindung ist die Beseitigung dieses Nachteiles.The purpose of the additional invention is to eliminate this disadvantage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Anpassung des Wiedergabeverfahrens an die jeweiligen Aufnahmebedingungen bzw. die Art der Toninformation zu schaffen, so daß immer optimale Wiedergabeverhältnisse bestehen.The invention is based on the object of an automatic adaptation of the reproduction process to the respective conditions of admission or the type of To create sound information, so that there are always optimal reproduction conditions.

Diese Aufgabe wird durch eine Abwandlung des ,Verfahrens nach dem Patent 1220 895 erfüllt, indem erfindungsgemäß eine Mischung zwischen den aus der Aufteilung in n Wiedergabekanäle entstandenen Informationen mit den Informationen des zweikanaligen Wiedergabeverfahrens in X/Y-Technik erfolgt und indem das Mischungsverhältnis durch den Kohärenzgrad zwischen den Signalen X und Y gesteuert wird. Die Steuerung wird dabei zur Erzielung optimalen Verhaltens so eingestellt, daß bei vollständiger Kohärenz zwischen X und Y im ersten Extremfall allein die in n Wiedergabekanäle aufgeteilten Informationen von den zugehörigen n Lautsprechern abgestrahlt werden und bei vollständiger Inkohärenz im anderen Extremfall allein die Informationen X und Y von den äußeren Lautsprechern abgestrahlt werden.This object is achieved by a modification of the, method of the Patent 1,220,895, by the present invention, a mixture between the resulting from the division into n reproducing channels of information with the information of the two-channel reproduction process in X / Y-technology takes place and by changing the mixing ratio by the Degree of coherence between the signals X and Y is controlled. In order to achieve optimal behavior, the control is set in such a way that with complete coherence between X and Y in the first extreme case only the information divided into n playback channels is emitted by the associated n loudspeakers and with complete incoherence in the other extreme case only the information X and Y from radiated from the outer speakers.

Bei der Kombination des Wiedergabeverfahrens D nach dem Patent 1220 895 mit dem Wiedergabesystem A kann die beste Wiedergabe dadurch erreicht werden, daß das Mischungsverhältnis durch die ankommenden Signale X, Y oder sinngemäß durch M, S gesteuert wird, so daß bei einer einzigen Schallquelle ausschließlich das Wiedergabesystem nach dem Hauptpatent wirksam ist, während bei mehreren gleichzeitigen Schallquellen das Wiedergabesystem A mehr oder weniger stark dazugemischt wird. Bei einer einzigen Schallquelle sind die ankommenden Signale X, Y vollständig kohärent, d. h., das eine Signal läßt sich durch Verstärkung oder Dämpfung in das andere umwandeln. Bei mehreren gleichzeitigen Schallquellen sind die ankommenden aus Bestandteilen mehrerer Schallquellen zusammengesetzten Signale X und Y mehr oder weniger inkohärent. Das Michungsverhältnis der beiden Wiedergabesysteme muß also durch den Kohärenzgrad der Signale X und Y geregelt werden.In the combination of the reproducing method D according to the patent 1,220,895 with the reproducing system A, the best reproduction is achieved in that the mixing ratio by the incoming signals X, Y, or analogously by M, S is controlled, so that only at a single sound source the reproduction system according to the main patent is effective, while with several simultaneous sound sources the reproduction system A is mixed in to a greater or lesser extent. In the case of a single sound source, the incoming signals X, Y are completely coherent, ie one signal can be converted into the other by amplification or attenuation. In the case of several simultaneous sound sources, the incoming signals X and Y, which are composed of components of several sound sources, are more or less incoherent. The ratio of the two playback systems must therefore be regulated by the degree of coherence of the X and Y signals.

Zur Durchführung des Verfahrens ist vorteilhaft eine Anordnung verwendbar, bei der das X- und das Y-Signal an einem Umschaltgerät liegen. das von einer Steuerspannung geschaltet wird, die sich aus dem Pegelverhältnis der Signale X und Y zueinander ergibt. Am Ausgang des Umschaltgerätes tritt das Signal X auf, wenn X < Y ist und das Signal Y, wenn X > Y ist. Der Ausgang des Umschaltgerätes liegt am Eingang eines Regelverstärkers, der von einer Spannung geregelt wird, die von der Größe des Kohärenzgrades beider Signale abhängt. Das Ausgangssignal des Regelverstärkers liegt, gegebenenfalls nach weiterer Verstärkung auf den erforderlichen Pegel, am jeweils mittleren Lautsprecher, während an den beiden seitlichen Lautsprechern die Differenz zwischen dem X- bzw. Y-Signal und dem Ausgangssignal des Regelverstärkers liegt.To carry out the method, an arrangement can advantageously be used in which the X and Y signals are applied to a switching device. which is switched by a control voltage that results from the level ratio of the signals X and Y to one another. The signal X occurs at the output of the switching device when X <Y and the signal Y when X> Y. The output of the switching device is at the input of a control amplifier, which is regulated by a voltage that depends on the size of the degree of coherence of the two signals. The output signal of the control amplifier is, if necessary after further amplification to the required level, on the respective middle loudspeaker, while the difference between the X or Y signal and the output signal of the control amplifier is on the two side loudspeakers.

Das Verfahren nach der Erfindung vereinigt durch die Steuerung die Vorteile der unter A und D beschriebenen Verfahren und vermeidet die Mängel beider Verfahren. Der Aufwand zur Durchführung des Verfahrens ist gering und die Einstellung durch die leicht kontrollierbaren Extremwerte einfach. Für eine solche Anordnung sind geeignete Geräte bekannt. Elektronische Umschalter, Regelverstärker und Vergleichsschaltungen sind bereits für Steuer-, Rechen-und Regeleinrichtungen in vielen Variationen verwendet worden. Als Maß für den Kohärenzgrad kann z. B. der Korrelationskoeffizient benutzt werden. Geräte zur Erzeugung einer Spannung, die dem Korrelationskoeffizienten entspricht, sind bekannt (z. B. L a n g e, Korrelationselektronik, VEB-Verlag Technik, Berlin, 1959). Für den vorliegenden Zweck genügen aber auch einfachere Geräte. Eine geeignete Steuerspannung erhält man z. B., wenn die beiden Signale X und Y einzeln durch Regelverstärker auf gleiche fest vorgegebene Pegel verstärkt werden. Hierzu ist kein großer Aufwand erforderlich, weil der Pegelunterschied zwischen den beiden Signalen gewöhnlich nicht groß ist. Die verstärkten Spannungen werden voneinander subtrahiert. Die Differenz wird gleichgerichtet und liefert die Steuerspannung.The method according to the invention combines the advantages of the methods described under A and D through the control and avoids the deficiencies of both methods. The effort to carry out the method is low and the setting is simple thanks to the easily controllable extreme values. Suitable devices are known for such an arrangement. Electronic changeover switches, control amplifiers and comparison circuits have already been used in many variations for control, computing and regulating devices. As a measure of the degree of coherence, for. B. the correlation coefficient can be used. Devices for generating a voltage which corresponds to the correlation coefficient are known (for example, L ange, Korrelationselektronik, VEB-Verlag Technik, Berlin, 1959). However, simpler devices are also sufficient for the present purpose. A suitable control voltage is obtained e.g. B. when the two signals X and Y are individually amplified by control amplifiers to the same fixed level. No great effort is required for this because the level difference between the two signals is usually not great. The increased voltages are subtracted from one another. The difference is rectified and provides the control voltage.

Die Lautsprecher erhalten bei vollständiger Kohärenz die Signale: Links Mitte Rechts für X < Y: 0 2 X Y - X für Y<X: X-Y 2Y 0 Bei vollständiger Inkohärenz erhalten die Lautsprecher unabhängig von der Größe von X und Y die Signale: Links Mitte Rechts X 0 Y Die Darstellung in algebraischer Form läßt sich für die allgemeine vom Kohärenzgrad abhängige Zusammensetzung der Signale hinter dem Regelverstärker wie folgt ermitteln: Benutzt man als Maß für den Kohärenzgrad den Korrelationskoeffizienten R, so muß hinter dem Regelverstärker die Spannung R - X auftreten. wenn X < Y ist bzw. die Spannung R - Y, wenn X > Y ist. Der Regelverstärker muß also den Verstärkungsfaktor R haben. . .When fully coherent, the loudspeakers receive the following signals: Left center right for X <Y: 0 2 XY - X for Y <X: XY 2Y 0 With complete incoherence, regardless of the size of X and Y , the speakers will receive the signals: Left center right X 0 Y The representation in algebraic form for the general composition of the signals downstream of the control amplifier, which depends on the degree of coherence, can be determined as follows: If the correlation coefficient R is used as a measure of the degree of coherence, the voltage R - X must appear after the control amplifier. if X <Y or the voltage R - Y if X> Y. The control amplifier must therefore have the gain factor R. . .

Das gilt zunächst nur, wenn R positiv ist. Negatives R wird voraussichtlich nicht vorkommen. Wenn negative R doch vorkommen, wird man in diesem Fall vom Regelverstärker die Ausgangsspannung 0 verlangen. Damit erhalten die drei Lautsprecher folgende Signale. in algebraischer Form dargestellt: Links Mitte Rechts X < Y X-(1 -R) 2RX Y-R-X X > Y .X-R-Y 2RY Y-(1-R) Die Steuerung des Mischungsverhältnisses der beiden Wiedergabesysteme kann natürlich nicht nur für die gesamten Signale X und Y, sondern auch für die einzelnen Frequenzbänder aus diesen Signalen angewandt werden.Initially, this only applies if R is positive. Negative R is unlikely to appear. If negative R does occur, the output voltage 0 will be requested from the control amplifier. The three loudspeakers receive the following signals. represented in algebraic form: Left center right X <Y X- (1 -R) 2RX YRX X> Y .XRY 2RY Y- (1-R) The control of the mixing ratio of the two reproduction systems can of course be used not only for the entire signals X and Y, but also for the individual frequency bands from these signals.

Die Erfindung, soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens und dazu F i g. 3 ein geeignetes Schaltgerät 1, F i g. 4 ein Gerät 7 zur Erzeugung einer Steuerspannung 9, F i g. 5 ein Gerät 8 zur Erzeugung einer Regelspannung 10, die dem Kohärenzgrad entspricht, im Zusammenhang mit einem Regelverstärker 2. The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the drawings, F i g. 2 shows a block diagram of an arrangement for carrying out the method, and FIG. 3 a suitable switching device 1, FIG. 4 a device 7 for generating a control voltage 9, FIG. 5 a device 8 for generating a control voltage 10, which corresponds to the degree of coherence, in connection with a control amplifier 2.

In der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach F i g. 2 werden die Signale X und Y einem Schaltgerät 1, einem Gerät 7 zur Erzeugung einer Steuerspannung 9 und einem Gerät 8 zur Erzeugung einer Regelspannung 10 zugeführt. Die Steuerspannung 9 wird vorteilhaft direkt aus dem Pegelverhältnis der Signale X und Y gewonnen. Sie steuert im Schaltgerät 1 einen elektronischen Umschalter, der je nachdem, ob X oder Y die größerer. Amplituden aufweist, Y oder X auf den Ausgang schaltet. Wenn X > Y ist, liegt dann Y und wenn Y > X ist. liegt X am Eingang des Regelverstärkers 2.In the arrangement for carrying out the method according to FIG. 2, the signals X and Y are fed to a switching device 1, a device 7 for generating a control voltage 9 and a device 8 for generating a control voltage 10 . The control voltage 9 is advantageously obtained directly from the level ratio of the X and Y signals. It controls an electronic changeover switch in switching device 1 , which depending on whether X or Y is the larger. Has amplitudes, Y or X switches to the output. If X> Y then Y and if Y> X then lies. X is at the input of control amplifier 2.

Dem Regelverstärker 2 wird eine Regelspannung 10 zugeführt, die vom Kohärenzgrad der' Signale X und Y abhängt. Seine Verstärkung ist dann bei vollständiger Kohärenz gleich 1 und bei vollständiger Inkohärenz gleich 0.A control voltage 10 is fed to the control amplifier 2, which is supplied by the Degree of coherence of the 'signals X and Y depends. His reinforcement is then at full Coherence equals 1 and, in the case of complete incoherence, equals 0.

Die Ausgangsspannung des Gerätes 2 wird von der Spannung X subtrahiert und die Differenz wird dem linken Lautsprecher 4 zugeführt. Außerdem wird di=e Ausgangsspannung des Gerätes 2 von der Spannung Y subtrahiert, und die Differenz wird dem rechten Lautsprecher 6 zugeführt. Weiterhin wird die Ausgangsspannung des Gerätes 2 in einem Verstärker 3 um 6 db verstärkt und dem mittleren Lautsprecher 5 zugeführt.The output voltage of the device 2 is subtracted from the voltage X and the difference is fed to the left loudspeaker 4. In addition, the output voltage of the device 2 is subtracted from the voltage Y, and the difference is fed to the right loudspeaker 6. Furthermore, the output voltage of the device 2 is amplified by 6 db in an amplifier 3 and fed to the central loudspeaker 5.

Als Ausführungsbeispiel für das Umschaltgerät 1 ist ein Diodenumschalter gewählt, in dem je nach Polarität der Steuerspannung 9 die Diodenpaare 11;12 oder 13;14 gesperrt werden. Das jeweils durchlässige Diodenpaar bildet einen niederohmigen Querzweig eines T-Gliedes, im gezeichneten Falle bestehend aus der Diode 11 in Reihe mit dem Widerstand 15, parallel zu der Reihenschaltung von Diode 12 und Widerstand 16 und insgesamt in Reihe mit einem Trennkondensator 18, der die Steuerspannung von der Signalspannung trennt. Den Längszweig bilden in diesem Falle der Widerstand 19 und der Kondensator 20. Das Schaltgerät sperrt im gezeichneten Falle das Y -Signal. Das X-Signal wird ohne wesentliche Dämpfung durchgelassen, weil die Dioden 13 und 14 durch die Sperrspannung hochohmig sind und in ihrem Widerstand groß gegen die Widerstände 16 und 17 sind. Die Widerstände 21 und 22 vermeiden einen Nebenschluß über eine niederohmige Steuerspannungsquelle. Die Steuerspannung kann gemäß F i g. 4 aus einem Vergleich der Signalamplituden X und Y gewonnen werden. Neben der naheliegenden Möglichkeit, aus den Signalspannungen zwei äquivalente Gleichspannungen zu bilden und diese gegeneinanderzuschalten und die Differenz in einem Gleichstromverstärker auf den erforderlichen Wert zu bringen, stellt dieses Beispiel des Gerätes 7 einen weniger aufwendigen Weg dar. Die beiden Signalspannungen werden in zwei konstanten Verstärkern 23; 24 gleicher Verstärkung verstärkt, danach mittels zwei Dioden 25; 26 gleichgerichtet und die am Lastwiderstand 27 liegende Differenz der Gleichspannungen als Steuerspannung an das Umschaltgerät 1 gelegt.As an exemplary embodiment for the switching device 1 , a diode switch is selected in which, depending on the polarity of the control voltage 9, the diode pairs 11; 12 or 13; 14 are blocked. The respectively permeable pair of diodes forms a low-resistance shunt branch of a T-element, in the case shown consisting of the diode 11 in series with the resistor 15, parallel to the series connection of diode 12 and resistor 16 and overall in series with an isolating capacitor 18, which controls the control voltage from the signal voltage. In this case, the series branch is formed by the resistor 19 and the capacitor 20. In the case shown, the switching device blocks the Y signal. The X signal is allowed to pass without significant attenuation because the diodes 13 and 14 have a high impedance due to the reverse voltage and are high in resistance to the resistors 16 and 17 . The resistors 21 and 22 avoid a shunt via a low-resistance control voltage source. The control voltage can according to FIG. 4 can be obtained from a comparison of the signal amplitudes X and Y. In addition to the obvious possibility of forming from the signal voltages two equivalent direct voltage and this against each switch and to bring the difference in a DC amplifier to the required value, this example provides the device 7 has a less complex way. The two signal voltages are in two constant amplifiers 23 ; 24 amplified with the same gain, then by means of two diodes 25; 26 is rectified and the difference between the DC voltages across the load resistor 27 is applied to the switching device 1 as a control voltage.

In der F i g. 5 sind Beispiele für die Geräte 2 und 8 dargestellt. Die Regelröhren 28; 29 erhalten die Signale X und Y und verstärken diese auf einen gleichen Pegel, indem über die Dioden 30; 31 und Spannungsteiler 32; 33; 34; 35 eine Rückwärtsregelung eingestellt wird, die den Verstärkungsgrad umgekehrt proportional zur Eingangsspannung regelt. Die amplituden-und bei Kohärenz auch phasengleichen Wechselspannungen werden gegeneinandergeschaltet und die Differenzspannung mittels der Diode 36 gleichgerichtet.In FIG. 5 shows examples for devices 2 and 8 . The control tubes 28; 29 receive the signals X and Y and amplify them to the same level by using the diodes 30; 31 and voltage divider 32; 33; 34; 35 a reverse control is set, which controls the gain in inverse proportion to the input voltage. The alternating voltages, which are identical in amplitude and, in the case of coherence, also in phase, are switched against one another and the differential voltage is rectified by means of the diode 36.

Am Lastwiderstand 37 liegt dann eine Gleichspannung, die vom Kohärenzgrad abhängig ist, also deren Größe dem Unterschied des Signalinhalts der Signale X und Y proportional ist. Mit dieser Gleichspannung als Regelspannung 10 läßt sich eine Regelröhre 38 im Regelverstärker 2 auf gewünschte Art regeln.A DC voltage is then applied to the load resistor 37, which voltage is dependent on the degree of coherence, that is, the size of which is proportional to the difference in the signal content of the X and Y signals. With this DC voltage as the control voltage 10 , a control tube 38 in the control amplifier 2 can be controlled in the desired manner.

Claims

Claims: 1. Method for two-channel playback in the form of X and Y or M and S signals transmitted or recorded stereophonic sound information via more than two loudspeakers by means of control signals that are obtained from the level difference between the two transmitted or recorded primary signals and at the according to Patent 1,220,895 the control signals depending on the direction of the deviation control and Y or the polarity of the instantaneous value of the S-signal switch of the equality of the amplitudes of the signals X which the signals and combinations of the signals through a single or multiple sums - and difference formation are obtained, switch to the individual loudspeaker channels, characterized in that a mixture is made between the information resulting from the division into n playback channels with the information of the two-channel playback method in X / Y technology and that the mixing ratio is determined by the degree of coherence between the signals X and Y derar t is controlled so that with complete coherence between X and Y in the first extreme case only the information divided into n playback channels is emitted by the associated n loudspeakers and with complete incoherence in the other extreme case only the information X and 3 'is emitted by the external loudspeakers.

2. Arrangement for performing the method according to claim 1, characterized in that the X and Y signals are applied to a switching device which is switched by a control voltage which results from the level ratio of the signals X and Y to one another. and that the signal X occurs at the output of the switching device when X <Y and the signal Y occurs when X> Y , and that the output of the switching device is at the input of a control amplifier which is regulated by a voltage that is controlled by the Size of the degree of coherence of both signals depends, and that the output signal of the control amplifier is after further amplification at the respective middle loudspeaker, while the difference between the X or Y signal and the output signal of the control amplifier is at the two side speakers. '