DE1220895B

DE1220895B - Electroacoustic process for stereophonic playback over two channels on more than two speakers

Info

Publication number: DE1220895B
Application number: DED45145A
Authority: DE
Inventors: Dr Lothar Keibs; Walter Tismer
Original assignee: DEUTSCHE POST INST; RUNDFUNK und FERNSEHTECHNISCHE; Deutsche Post AG
Current assignee: DEUTSCHE POST INST; RUNDFUNK und FERNSEHTECHNISCHE; Deutsche Post AG
Priority date: 1964-08-08
Filing date: 1964-08-08
Publication date: 1966-07-14

Description

Elektroakustisches Verfahren für stereofone Wiedergabe über zwei Kanäle auf mehr als zwei Lautsprechern Die Erfindung betrifft ein elektroakustisches Verfahren, bei welchem die über zwei Kanälen in Intensitätsstereofonie übertragenen oder aufgezeichneten Informationen auf der Wiedergabeseite derart auf mehr als zwei Lautsprecher 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 The invention relates to an electroacoustic method, in which those transmitted or recorded over two channels in intensity stereophony Information on the playback side broken down into more than two loudspeakers in this way that approximates the effect of a multi-channel transmission or recording according to the number of speakers is achieved.

Für die Aufzeichnung bzw. Übertragung stereofoner Informationen bei Schallplatte und Rundfunk bietet die Verwendung von Koinzidenzmikrofonen in Technik bzw. in -Technik aufnahmeseitig die übersichtlichsten Voraussetzungen, da sie unter Ausschaltung von Laufzeitdifferenzen auf der Ausnützung reiner Intensitätsunterschiede beruht. Es wird hierbei als bekannt vorausgesetzt, daß die jeweiligen -Informationen in die entsprechenden -Informationen umgewandelt werden können gemäß den Beziehungen M=X+ Y und S=X- Y. The use of coincidence microphones in Technology or in technology on the recording side the clearest prerequisites, since it is based on the use of pure intensity differences while eliminating transit time differences. It is assumed that the respective -Information in the appropriate -Information can be converted according to the relationships M = X + Y and S = X- Y.

Auf der Wiedergabeseite ergeben sich jedoch gewisse Unzulänglichkeiten, wenn man die -Informationen, wie im allgemeinen üblich, über zwei in entsprechendem Abstand voneinander arbeitende Lautsprecher, nachfolgend als System A bezeichnet, abstrahlt. Zur Erklärung ist in F i g. 1 a eine Übersicht zum System A gegeben.On the playback side, however, there are certain inadequacies if you use the Information, as is generally customary, is emitted via two loudspeakers working at a suitable distance from one another, hereinafter referred to as system A. 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 -Verhältnis angegeben.In general, the following explanation is given for understanding the figures. The base points of the arrows indicate the listener's position in the playback room, the tips indicate the subjectively located direction of the sound source. The star denotes the relatively correct place of the sound source in the scale of the illustration from the recording room to the playback room. The numbers entered under the loudspeakers mean the relative level of the loudspeaker emitted in relation to the total value 1. In column 0 is also the one related to the value M = 1 -Ratio specified.

Die wesentlichsten Mängel des Wiedergabeverfahrens nach System A sind 1. Die Informationen einer 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 III, Zeile c). Für Hörerplätze 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 Einkanaltechnik unter Verwendung eines Einzellautsprechers mit geeigneter Richtcharakteristik der Fall ist bzw. wie es z. B. in der Dreikanaltechnik (Seite - Mitte -Seite) möglich wäre, wenn jedes Mikrofon auf je einen einzelnen Lautsprecher arbeitet.The main shortcomings of the system A reproduction process are 1. The information of a microphone located in front of the microphone in the central axis of the same Speakers are not driven by a loudspeaker 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 III, line c). For listener 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 single-channel technology using a single speaker with a suitable Directional characteristic is the case or as it is, for. B. in three-channel technology (page - middle-side) would be possible if each microphone was connected to a single loudspeaker is working.

. 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 Synthese der Summenlokalisation den Mitteleindruck 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 Teilschallquelle 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«. 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 Aufnahmehühne zu kommen scheinen (z. B. F i g. 1 a, Spalte V, Zeile 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.. When transmitting a continuously distributed body of sound, the middle sub-area appears to be subjectively disadvantaged because there is no loudspeaker in the middle that directly radiates this area, but the listener in the middle axis can form the middle impression for the sub-sound sources after synthesizing the cumulative localization which are located exactly in the middle (Fig. 1 a, column III, line c), but locates a partial sound source shifted from the center 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. When transferring -z. B. information coming from the left half of the stage is generally involved in the reproduction of the right loudspeaker, so that the left information appears to come from the right half of the receiving cock for an observer on the right side (e.g. Fig. 1 a, column V, line b). 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.

Zur Verbesserung der Wiedergabeverhältnisse sind folgende Möglichkeiten bekannt und angewendet worden: -a) Man verwendet zusätzlich zu den die Informationen X und Y führenden Seitenlautsprechern einen Mittenlautsprecher, der die Information M = X + Y mit einem geeigneten Pegelverhältnis zu X und Y abstrahlt, nachstehend als System B bezeichnet (F i g. 1b), wobei der Mittenlautsprecher mitunter auch nur einen Teil- des zu übertragenden Frequenzbandes erhält. 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 Mangel 1 der unnatürlichen: Verbreiterung einer vor dem Mikofon 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 t ist also ebenfalls gemindert. Die obengenannte Maßnahme beseitigt jedoch nicht den Mangel, der auch dem System A anhaftet, 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. 1b, Spalte V, und Zeile b, bzw. Spalte I -4nd Zeile d). Die Ursache dieses Effektes ist darin zu sehen, daß die wahrgenommene Schallenergie mit zunehmender Entfernung vom Lautsprecher abnimmt und daß ab einem bestimmten Abstandverhältnis trotz schwächerer abgestrahlter Energie des näheren Lautsprechers von diesem beim Hören eine größere Energie eintrifft. 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. .The following possibilities are known and used to improve the reproduction conditions: -a) In addition to the side loudspeakers carrying the information X and Y, a center loudspeaker is used which emits the information M = X + Y with a suitable level ratio to X and Y, hereinafter referred to as System B is designated (FIG. 1b), the center loudspeaker sometimes also receiving only part of the frequency band to be transmitted. 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. Defect 1 of the unnatural: the broadening of a point-like original sound source in front of the microphone is thus alleviated. The middle part area of a spatially distributed sound event is better after the central axis to - located, the "hole in the middle" is reduced, the (F i g 1 b, column II, b row or, column IV, line d). Deficiency t is also reduced. However, the above measure does not eliminate the deficiency that is also inherent in the system A that a z. B. in front of the right loudspeaker located observer locates events that come from the left on the right half of the stage and vice versa (Fig. 1b, column V, and row b, or column I -4nd row d). The cause of this effect is to be seen in the fact that the perceived sound energy decreases with increasing distance from the loudspeaker and that from a certain distance ratio, despite the weaker radiated energy of the closer loudspeaker, greater energy arrives when listening. 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 nämlich nach der Mitte hin verschoben (F i g. 1b, Spalte III, Zeile a bzw. Zeile e), weil ein Teil des Schalles, 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. Because they appear shifted towards the middle (Fig. 1b, column III, line a and line e), because 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. 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.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. The essential result of such a reproduction method according to system B is that to the extent that the radiation for events from the center is improved, the Radiation for sound processes coming from the sides is worsened. These The 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 wiedergegeben. 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). Die Ursache ist dabei die gleiche, die bereits bei System B erläutert wurde. 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 speaker. 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 occur (Fig. 1c, column III, line b, and column III, line d). Defect 2 has also been eliminated, but at the same time it is associated with a concentration of all sound events in the middle for observers in the central axis. A left sound source can also be located 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 ). The cause is the same as that already explained for system B. Defect 3 has therefore not been eliminated.

Auch bei diesem System tritt der Mangel einer verschlechterten Unterscheidbarkeit zweier gleichzeitig mit Dauerton arbeitender 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 ausgedehntere Zone verbesserter Lokalisierung, besonders Mittenlokalisierung, d. b., daß eine auf der Symmetrieachse der Mikrofonanordnung befindliche Schallquelle ebenfalls in der Mitte der Lautsprecherbasis empfunden wird, zu erhalten, sind Anordnungen bekannt, bei denen Lautsprechersysteme mit geringer Richtwirkung, möglichst mit Kugelcharakteristik, verwendet werden.c) To create a wider zone when using two loudspeakers improved localization, especially center localization, d. b. that one on the The sound source located on the axis of symmetry of the microphone arrangement is also in the middle the speaker base is felt to obtain, arrangements are known at which loudspeaker systems with low directivity, if possible with omnidirectional characteristics, be used.

Voraussetzung für die hierbei angestrebte Wirkung ist allerdings, daß 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.The prerequisite for the desired effect is, however, that part of the sound energy occurring on the room boundaries is geometrical or is reflected diffusely. In more dampened rooms as well as outdoors hence the effect will hardly be present or none at all. The use of wall reflections but leads to localization blurring, especially for sound sources that are between the sides and the middle, as correct localization is ensured by the wavefront of the direct sound is given 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 each other with certain Level ratios and directional properties are used, with wall reflections also being used in part will. However, the desired effects are also associated with the lowering of the Localization connected.

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, die 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 recording side with the help of the two The voltages supplied by microphones generate control signals 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 can be approximated well by n-channels if the control signals are used in a suitable manner be generated.

Mehrere gleichzeitig arbeitende Schallquellen können jedoch mit diesem Verfahren nicht getrennt werden, weil nur ein Signal, nämlich für den Fall der Intensitätssterreofonie das monofone Signal X + Y, übertragen wird, das lediglich mit entsprechenden Pegelverhältnissen auf die Lautsprecher ve, geilt wird.However, several simultaneously working sound sources can be used with this The procedure cannot be separated because there is only one signal, namely in the case of intensity sterophony the monophonic signal X + Y is transmitted, which only with the appropriate level ratios ve been horny on the speakers.

Um dem Hörer bei Vorhandensein mehrerer Schallquellen den subjektiven Eindruck einer gewissen räumlichen Trennung zu vermitteln, wird nach einem 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 is according to a procedure divides the signal into several frequency bands. Then, for each frequency band the tax procedure applied individually.

Nach anderen Verfahren werden die hohen Frequenzen oder kurze Impulse bevorzugt zur Steuerung des Gesamtsignals verwendet. 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 der Amplitude der Steuertöne entspricht. Die Übertragung der Steuersignale erfordert Bandbreite, die dem Nutzsignal verlorengeht. Durch die Eigenschaften der erforderlichen Filter sind für die Regelgeschwindigkeit Grenzen gegeben. Weiterhin können bereits in -Technik bzw. -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. Die Unterscheidbarkeit zweier gleichzeitiger Schallquellen ist in jedem Fall schlechter als beim System A, weil alle Lautsprecher das gleiche Signal und nur mit unterschiedlichem Pegel abstrahlen.According to other methods, the high frequencies or short pulses are preferably used to control the overall signal. The control tone methods, however, also have the following disadvantages: Complicated equipment is required for controlling the information, devices which generate control tones, the amplitude of which corresponds with sufficient accuracy to the level ratio of the signals. In addition, continuously regulated amplifiers are required whose gain factor corresponds to the amplitude of the control tones with sufficient accuracy. The transmission of the control signals requires bandwidth, which is lost to the useful signal. Due to the properties of the filters required, there are limits to the control speed. Furthermore, in -Technology or -Technology available Two-channel recordings cannot be played back with the playback apparatus of such control tone methods, because the control in this method is already carried out on the recording side and the control tones must therefore already be present on the recording. The differentiation between two simultaneous sound sources is in any case worse than with system A, because all loudspeakers emit the same signal and only at different levels.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wiedergabeverfahren zu schaffen, das die genannten Mängel bekannter Verfahren weitgehend beseitigt und das für den Fall, daß in jedem Zeitpunkt nur eine Schallquelle bzw. Teilschallquelle arbeitet, aus einer Zweikanalübertragung bzw. -aufzeichnung eine vollkommen richtige n-Kanalwiedergabe liefert und bei mehreren gleichzeitig arbeitenden Schallquellen diese wenigstens annähert. Dabei ist n eine beliebige Zahl größer als 2.The object of the invention is to create a reproduction method, which largely eliminates the shortcomings mentioned in known processes and for the Case that only one sound source or partial sound source is operating at any given time, a completely correct n-channel reproduction from a two-channel transmission or recording delivers, and at least if there are several sound sources working at the same time approximates. N is any number greater than 2.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Wiedergabe zweikanaliger, in Form von X- oder 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, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß 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 steuern, welche die Signale und Kombinationen der Signale, die durch ein- oder mehrfache Summen- und Differenzbildung gewonnen sind, auf die einzelnen Lautsprecherkanäle schalten.This task is performed in a method for reproducing two-channel stereophonic sound information transmitted or recorded in the form of X or 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 , solved according to the invention in that 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, control switches that control the signals and combinations of the Switch signals that are obtained by forming one or more sums and differences to the individual loudspeaker channels.

Im einfachsten Fall werden 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 richtigen 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, in dem an den benachbarten Lautsprechern ein Energieverhältnis herrscht, das dem Verhältnis der Abstände der Schallquelle von den Lautsprecherorten umgekehrt proportional ist. 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 is in 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, it is only reproduced by the two neighboring loudspeakers with the correct level ratio, in which the energy ratio at the neighboring loudspeakers is the same as the distance between the sound source and the loudspeaker locations is inversely proportional. As a result, the sound source always appears approximately at the relatively correct location for each listener position.

Die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens D ist für den einfachsten 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, 111, V der F i g. 1 d angegebenen Pegel abgestrahlt werden. Eine solche Aufteilung kann durch unveränderliche lineare Kombination 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: Links Mitte Rechts In Y -Technik . .. . . . . (x- Y -f- ix- Y@) X -f- Y- ix-- YI 2 (Y- X -1- ix - Yl) In S - Technik . . . . . . . l (I S l + S) M - i S l 2 (I S I - S) Dabei bedeutet: ISI=IX-YI=S=X-Y, Dann ist bei X-Stereofonie und einer Schallquelle S mit M gleichphasig.The effect of the method D according to the invention is shown in FIG. 1 for the simplest case of three loudspeakers. 1 d shown. It is reached when the specified in lines a to d -Ratio in columns I, 111, V of FIG. 1 d specified level can be emitted. Such a division cannot be achieved by an unchangeable linear combination 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: Left center right In Y technique. ... . . . (x- Y -f- ix- Y @) X -f- Y- ix-- YI 2 (Y- X -1- ix - Yl) In S technology. . . . . . . l (IS l + S) M - i S l 2 (I SI - S) Here means: ISI = IX-YI = S = XY, Then with X stereophony and a sound source, S and M are in phase.

ISI =IX-YI =-S=Y-X, Dann ist bei Stereofonie und einer Schallquelle S zu M gegenphasig.ISI = IX-YI = -S = YX, 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 beschriebeneu System auch eine Wiedergabe auf mehr als drei Kanälen möglich.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 If playback channels are included, there is also a playback according to the described system possible on more than three channels.

Bei Verwendung von fünf Lautsprechern werden die oben angegebenen drei Informationen in folgender Weise weiter unterteilt. Die mittlere Information wird derjenigen Seite, auf der im gegebenen Zeitpunkt die Information nicht »Null« ist, zugeordnet.When using five speakers, the above will be used three pieces of information are further subdivided in the following way. The middle information becomes the page on which the information is not "zero" at the given point in time is assigned.

Man erhält dadurch auf dieser Seite zwei Informationen, während die andere Seite die Information »Null« hat. Diese beiden Informationen werden nach dem bei drei Lautsprechern angewendeten Verfahren unter Bildung eines neuen Mittenkanals auf drei Kanäle verteilt, d. h. den drei Lautsprechern der einen Seite (einschließlich des Mittenlautsprechers) zugeführt. Es entstehen dabei fünf neue Informationen, die in Darstellung in der Reihenfolge von links nach rechts folgende Werte haben: Dabei hat SI M folgende Bedeutung: wenn S mit M gleichphasig ist. wenn S zu M gegenphasig ist. Bei S = 0 kann M nach Belieben gleich M oder - M gesetzt werden, sofern es innerhalb einer Formel einheitlich geschieht. Im übrigen bedeuten Absolutsstriche immer Gleichphasigkeit mit M.This gives you two pieces of information on this side, while the other side has the information "zero". These two pieces of information are distributed to three channels according to the method used for three loudspeakers with the formation of a new center channel, ie fed to the three loudspeakers on one side (including the center loudspeaker). This creates five new pieces of information that are stored in Representation in the order from left to right have the following values: SI M has the following meaning: when S is in phase with M. when S is out of phase with M. If S = 0, M can be set equal to M or - M, as desired, as long as it happens uniformly within a formula. Incidentally, absolute bars always mean in-phase with M.

In gleicher Weise läßt sich das Wiedergabeverfahren erfindungsgemäß auf n-Kanäle anwenden, wenn die Informationen für die einzelnen Kanäle wie oben angegeben ermittelt werden.In the same way, the reproduction method according to the invention can be used apply to n-channels if the information for each channel is as above specified.

Für den in erster Linie interessierenden praktischen Fall der Verwendung 'von drei Lautsprechern ist eine elektrische Steuerschaltung erforderlich, welche die Information ISI herstellt, indem sie je nach der Phasenlage von S zu M die Information S umpolt. Hierzu kann mauz. B. die Eingänge von zwei Verstärkerstufen parallel und ihre Ausgänge gegenphasig in Reihe schalten oder auch umgekehrt ihre Eingänge gegenphasig in Reihe und ihre Ausgänge parallel. Den Eingängen wird die Information S zugeführt. Das an die Gitter der Verstärkerstufen gelegte Steuersignal sorgt dafür, daß, je nachdem, ob es positiv oder negativ ist, die eine Verstärkerstufe geöffnet und die andere gesperrt wird, so daß am Ausgang entweder S oder -S entsteht. Zur Herstellung des Steuersignals werden die Primärsignale X und Y einzeln gleichgerichtet. Die Differenz der beiden gleichgerichteten Spannungen kann entweder selbst als Steuersignal bzw. zur Steuerung von diesem benutzt werden, so daß an ihrem gemeinsamen Ausgang immer I S I erhalten wird. Die Information I S I kann dann durch Addition bzw. Subtraktion mittels Differentialübertragung-oder durch geeignete Spannungsteilerschaltungen mit den Informationen S und M entsprechend den-oben-für drei Lautsprecher angegebenen Formeln kombiniert werden.For the practical case of using three loudspeakers, which is primarily of interest, an electrical control circuit is required which produces the information ISI by reversing the polarity of the information S depending on the phase position from S to M. To do this, mauz. B. the inputs of two amplifier stages in parallel and their outputs in antiphase in series or vice versa, their inputs in antiphase in series and their outputs in parallel. The information S is fed to the inputs. The control signal applied to the grid of the amplifier stages ensures that, depending on whether it is positive or negative, one amplifier stage is opened and the other blocked, so that either S or -S is produced at the output. To produce the control signal, the primary signals X and Y are individually rectified. The difference between the two rectified voltages can either be used as a control signal itself or to control it, so that ISI is always obtained at their common output. The information ISI can then be combined with the information S and M in accordance with the formulas given above for three loudspeakers by addition or subtraction by means of differential transmission or by suitable voltage divider circuits.

Statt gesteuerter Verstärkerstufen können auch Schaltungen verwendet werden, bei denen Diodenstufen mittels geeigneter Vorspannungen gesperrt oder geöffnet werden, wobei das Steuersignal in gleicher Weise wie oben beschrieben gewonnen wird. Dieselben für die drei Lautsprecher erforderlichen Informationen können auch dadurch erhalten werden, daß durch die elektrische Steuerschaltung die vorhandenen Primärinformationen entsprechend nachfolgendem Schema auf die drei Lautsprecher verteilt -werden Links I Mitte I Rechts Für x > 1 ..... X-Y 2Y 0 Y Für x = 1 ..... 0 X + Y 0 Y Für x < 1 ..... 0 2 X Y - X Y Auch hierbei wird der elektrischen Steuerschaltung die Differenz der gleichgerichteten Primärinformationen X und Y zugeführt und durch gesteuerte Dioden-,oder Verstärkerstufen eine Öffnung bzw. Sperrung der Wege für die primären Informationen zu den Lautsprechern bewirkt.Instead of controlled amplifier stages, it is also possible to use circuits in which diode stages are blocked or opened by means of suitable bias voltages, the control signal being obtained in the same way as described above. The same information required for the three loudspeakers can also be obtained by the electrical control circuit distributing the existing primary information to the three loudspeakers in accordance with the following scheme Left I middle I right For x> 1 ..... XY 2Y 0 Y For x = 1 ..... 0 X + Y 0 Y For x <1 ..... 0 2 XY - X Y Here, too, the difference between the rectified primary information X and Y is fed to the electrical control circuit and the paths for the primary information to the loudspeakers are opened or blocked by controlled diode or amplifier stages.

Bei Verwendung von mehr als drei Lautsprechern sind entsprechend mehr Steuerschaltungen notwendig, z. B. muß bei fünf Lautsprechern außer S auch M durch das aus X und Y gebildete Steuersignal umgeschaltet werden.If more than three speakers are used, more control circuits are required, e.g. B. with five loudspeakers besides S also M must be switched by the control signal formed from X and Y.

Bei allen vorangegangenen Betrachtungen über die Wirkungsweise des Wiedergabeverfahrens nach der Erfindung wurde vorausgesetzt, daß zu jedem Zeitpunkt nur eine Schallquelle arbeitet. Arbeiten gleichzeitig zwei räumlich getrennte zeitlich konstante Schallquellen, tritt also keine Umschaltung ein, so kann dieses Verfahren schon deshalb keine vollwertige Dreikanalwiedergabe liefern, weil die in zwei Kanälen vorhandenen Informationen nicht in allen Fällen für eine Dreikanalwiedergabe ausreichen.With all of the previous considerations about the mode of operation of the Reproduction method according to the invention was assumed that at every point in time only one sound source works. Work at the same time two spatially separated temporally constant sound sources, i.e. if no switching occurs, this method can If only for that reason, they do not deliver full three-channel playback because they are in two channels The available information is not always sufficient for three-channel playback.

Eine gewisse räumliche Unterscheidbarkeit von gleichzeitig mit Dauerton arbeitenden Schallquellen ist aber vorhanden, weil in den meisten Fällen zwei Lautsprecher gleichzeitig arbeiten. Der weiter links liegende Lautsprecher gibt hierbei den größeren Teil vom X-Signal und der weiter rechts liegende den größeren Teil vom Y-Signal wieder. Die räumliche Unterscheidbarkeit zweier gleichzeitiger Schallquellen mit Dauerton ist nach diesen Überlegungen also besser als beim Steuertonverfahren und beim Verfahren C.A certain spatial differentiation from simultaneous with continuous tone working sound sources are available because in most cases two loudspeakers work at the same time. The loudspeaker further to the left gives the bigger one Part of the X signal and the one further to the right the larger part of the Y signal again. The spatial differentiation of two simultaneous sound sources with According to these considerations, continuous tone is better than with the control tone method and in procedure C.

In manchen Fällen werden zwei gleichzeitige Schallquellen beim Verfahren D vollkommen richtig getrennt. Befindet sich z. B. die eine Schallquelle so weit links, daß sie im wesentlichen nur ein X-Signal und kein Y-Signal liefert, und befindet sich die andere Schallquelle genau in der Mitte, so daß ihr X-Signal dieselbe Amplitude hat wie ihr Y-Signal, so hat im ganzen das X-Signal eine größere Amplitude als das Y-Signal. Von den drei Lautsprechern werden also folgende drei Signale abgestrahlt: links Mitte rechts X-Y 2Y 0 Beim Signal X - Y heben sich die Anteile der mittleren Schallquelle auf. Der linke Lautsprecher strahlt also nur das Signal der linken Schallquelle ab. Ebenso strahlt der mittlere Lautsprecher nur das Signal der mittleren Schallquelle ab, weil die linke Schallquelle zum Y-Signal keinen Beitrag liefert.In some cases two simultaneous sound sources are separated perfectly correctly with method D. Is z. B. one sound source so far to the left that it essentially only supplies an X signal and no Y signal, and the other sound source is exactly in the middle, so that its X signal has the same amplitude as its Y signal , so on the whole the X signal has a greater amplitude than the Y signal. The following three signals are emitted from the three loudspeakers: left center right XY 2Y 0 In the case of the X - Y signal, the components of the mean sound source cancel each other out. The left loudspeaker only emits the signal from the left sound source. Likewise, the middle loudspeaker only emits the signal from the middle sound source, because the left sound source makes no contribution to the Y signal.

Um einen optimalen Kompromiß zwischen der richtigen Ortung einzelner und mehrerer Schallquellen zu erhalten, empfiehlt es sich, das Wiedergabesystem nach der Erfindung mit den bekannten Wiedergabesystemen im geeigneten Verhältnis zu kombinieren, besonders mit dem System A.To find an optimal compromise between the correct location of individual and multiple sound sources, it is recommended to use the playback system according to the invention with the known playback systems in the appropriate ratio to be combined, especially with system A.

Impulsartige Schallvorgänge werden mit dem Wiedergabeverfahren nach der Erfindung am besten wiedergeben, wenn kurze Umschaltzeiten verwendet werden. Um alle Vorgänge, auch die quasistationären, befriedigend wiederzugeben, ist es zweckmäßig, die Umschaltzeit nach subjektiven Erfordernissen zu wählen, wobei der Trägheit des menschlichen Gehörs Rechnung getragen werden muß.Impulse-like sound processes are reproduced with the reproduction process best reproduce the invention when short switching times are used. It is necessary to satisfactorily reproduce all processes, including the quasi-stationary ones expedient to choose the switching time according to subjective requirements, the Inertia of the human hearing must be taken into account.

In gleicher Weise wie bei den bekannten Steuertonverfahren können auch bei dem Wiedergabeverfahren nach der Erfindung (Verfahren D) die Primärsignale in mehrere Frequenzbänder zerlegt und diese einzeln nach dem beschriebenen Verfahren gesteuert werden.In the same way as with the known control tone method also in the reproduction method according to the invention (method D) the primary signals broken down into several frequency bands and these individually according to the method described being controlled.

Claims

Claims: 1. A two-channel playback method in the form of X and Y or M and S signals of transmitted or recorded stereophonic sound information via more than two loudspeakers by means of control signals obtained from the level difference between the two transmitted or recorded primary signals characterized in that 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, control switches which control the signals and combinations of signals which are obtained by forming sums and differences one or more times, switch to the individual loudspeaker channels.

2. The method according to claim 1, characterized in that in the simplest case of playback via three speaker channels three from the respectively. Signals derived from signals arise that have the following values: In the -Technology left center right 2 (X-Y + Ix- Y1) X + Y- IX- Yl 2 (jY-X + @ XY @),

in the -Technology left center right (ISS + S) M- ISI (ISI -S) 2 2

where ISI = + S or -S and IX-Yl = XY or YX, depending on whether S is in phase or out of phase with M or the amplitude ratio so that with the different amplitude ratios the following signals are present at the loudspeakers:

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that a system with a larger number of loudspeakers, this means from the system with a smaller number of loudspeakers is formed that between any two adjacent speaker channels of the System with the smaller number of loudspeakers arranged an additional loudspeaker is fed to signals from the adjacent speaker channels can be won in the same way and combined with these as before the one in the middle Loudspeaker channel from the original signals.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the switches are amplifier or diode stages, which are blocked or opened by the control signals as bias.

5. Procedure according to claims 1 to 4, characterized in that for the formation of the control signal the X or Y signals are rectified and subtracted from one another.

6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that it is with known reproduction methods of Technology is combined by using the interconnection at the same time.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that the signals are divided into different frequency bands and fed to the individual speaker channels by means of separate switches. Considered publications: German Auslegeschriften Nos. 1119 917, 1081051, 1086 279, 1139 884, 1106 811, 1018 916; U.S. Patent Nos. 2,335,575, 3,060,266, 3067287.