DE3131303A1

DE3131303A1 - Method for transmitting stereophonic signals

Info

Publication number: DE3131303A1
Application number: DE19813131303
Authority: DE
Inventors: Günther Dr.-Ing. 8191 Thanning Theile
Original assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Current assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Priority date: 1981-08-07
Filing date: 1981-08-07
Publication date: 1983-02-24

Abstract

For the true-to-the-original reproduction of the sound pressures immediately at the entry to the ear of an artificial head or in front of the diaphragm of a reference microphone, it is proposed to transmit, together with the stereophonic signal of limited dynamic range, an inaudible additional signal which contains information with respect to the original sound pressure level and is used for controlling the reproduction device in the sense of the desired reproduction.

Description

VERFAHREN ZUM ÜBERTRAGEN STEREOPHONER SIGNALEMETHOD OF TRANSMITTING STEREOPHONIC SIGNALS

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs.The invention relates to a method according to the preamble of the claim.

Bei der Wiedergabe stereophoner Signale, welche beispielsweise über Rundfunkstrecken übertragen werden, besteht das Problem, daß die Aussteuerung in keinem festen Bezug zum originalen Schalldruck am Ohreingang des Kunstkopfes ist. Die dadurch bedingten fehlerhaften Schalldrucke am Ohreingang des Hörers führen dazu, daß die originalgetreue Abbildung der Schallereignisse gestört ist.When playing stereophonic signals, which for example via Radio links are transmitted, there is the problem that the level control in there is no fixed reference to the original sound pressure at the ear entrance of the artificial head. The resulting faulty sound pressure levels at the ear entry of the listener to the fact that the faithful reproduction of the sound events is disturbed.

Die dargelegte Problematik wird bei der Kopfhörerwiedergabe kunstkopfstereophoner Signale noch dadurch verschärft, daß die zu übertragenden Kunstkopfsignale zwecks Anpassung an die Dynamikgrenzen der übertragung von einem Tonmeister dahingehend bearbeitet werden müssen, daß die unteren Pegel des Kunstkopfsignals über den Rauschpegel der Obertragungsstrecke angehoben und die Pegel spitzen unter die Aussteuerungsgrenze der übertragungsstrecke abgesenkt werden.The problem set out above applies to the reproduction of headphones using artificial head stereophones Signals aggravated by the fact that the artificial head signals to be transmitted for the purpose Adaptation to the dynamic limits of the transmission by a sound engineer Must be processed that the lower level of the artificial head signal above the noise level the transmission line is raised and the level peaks below the modulation limit the transmission path can be lowered.

Beispielsweise kann bei Orchesteraufnahmen der durch den Applaus des Publikums hervorgerufene Schalldruckpegel am Ohreingang des Kunstkopfes bis zu 20 dB oberhalb des maximalen Schalldruckpegels des Orchesters betragen. Um eine Untersteuerung der gesamten Musikereignisse nur wegen dieser Applausspitzen zu vermeiden, wird der Tonmeister rechtzeitig vor Beginn des Beifalls den Pegel des Kunstkopfsignals verringern und nach Applausende wieder anheben. Ähnliches erfolgt während extremer Crescendi oder Diminuendi, welche vom Tonmeister aus der Partitur vorhergesehen werden und deshalb rechtzeitig und musikalisch adäquat durch Pegel absenkung bzw. -anhebung berücksichtigt werden können. Infolge dieser Dynamikeinengung wird die Relation zwischen der Aussteuerung des Kopfhörersignals und dem originalen Schalldruck am Ohreingang des Kunstkopfes noch undefinierter. Ähnliche Probleme treten auch bei der Wiedergabe intensitätsstereophoner Signale auf.For example, in the case of orchestral recordings, the applause of the Audience induced sound pressure level at the ear entrance of the artificial head up to 20 dB above the maximum sound pressure level of the orchestra. To an understeer Avoiding all of the music events just because of these spikes of applause the sound engineer adjusts the level in good time before the applause begins of Reduce the artificial head signal and increase it again after the applause has ended. Something similar happens during extreme crescendos or diminuendos, which the sound engineer reads from the score be foreseen and therefore timely and musically adequate by level lowering or increasing can be taken into account. As a result of this narrowing of dynamics becomes the relation between the modulation of the headphone signal and the original Sound pressure at the ear entrance of the artificial head even more undefined. Similar problems also occur when reproducing intensity stereophonic signals.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, bei einem übertragungsverfahren der eingangs erwähnten Art eine originalgetreue Reproduktion des Schalldrucks, wie er unmittelbar vor der Membrane eines Referenzmikrophons, beispielsweise am Ohreingang des Kunstkopfes auftritt, zu gewährleisten.In contrast, the object of the invention consists in a transmission method of the type mentioned above, a faithful reproduction of the sound pressure, such as directly in front of the membrane of a reference microphone, for example at the ear entrance of the artificial head occurs.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, the object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved.

Die Erfindung geht von der Oberlegung aus, eine Information über den originalen Schalldruck unmittelbar vor der Membrane eines Referenzmikrophons, beispielsweise am Ohreingang des Kunstunhorbaren kopfes in Form eines/Zusatzsignals zusammen mit dem zu übertragenden, vom Tonmeister bearbeiteten Kunstkopfsignal zu übertragen.The invention is based on the consideration, information about the original sound pressure immediately in front of the membrane of a reference microphone, for example at the ear entrance of the artificial inaudible head in the form of an / additional signal together with to be transmitted to the artificial head signal processed by the sound engineer.

Dieses Zusatzsignal steuert wiedergabeseitig die Verstärkung des wiedergegebenen stereophonen Signals auf einen solchen Pegel, daß der Schalldruck am Ohreingang des Hörers gleich dem originalen Schalldruck ist. Auf diese Weise werden die für die originalgetreue Reproduktion des Schalldrucks bzw. im Falle der Kunstkopfstereophonie die originalgetreue Abbildung der Schallereignisse störenden Eingriffe des Tonmeisters rückgängig gemacht. Ferner ergibt sich mit dieser Maßnahme eine Rekonstruktion der originalen Dynamik des stereophonen Signals.On the playback side, this additional signal controls the amplification of the playback stereophonic signal at such a level that the sound pressure at the ear entrance of the listener is equal to the original sound pressure. This way the for the faithful reproduction of the sound pressure or in the case of artificial head stereophony the faithful reproduction of the sound events disruptive interventions by the sound engineer reversed. Furthermore, this measure results in a reconstruction of the originals Dynamics of the stereophonic signal.

Des weiteren kann das übertragene Zusatzsignal auch dahingehetid benutzt werden, bei einer Lautsprecherwiedergabe mit hohem Umgebungsstörpegel, z.B. in Kraftfahrzeugen, die Eingriffe des Tonmeisters nicht rückgängig zu machen, sondern im Gegenteil zu verstärken, um die Dynamik des stereophonen Signals noch weiter einzuengen. Beispielsweise wird die vom Tonmeister vorgenommene Pegel anhebung bei Diminuendi bei der Wiedergabe im Kraftfahrzeug vergrößert, so daß sich die leise Musikpassage noch gegen den hohen Umgebungsstörpegel ausreichend abhebt. Falls das erfindungsgemäße Verfahren nur für Kunstkopfstereophonie angewendet wird, kann das übertragene Zusatzsignal als Kennung für kunstkopfstereophone Sendungen zusätzlich verwendet werden.Furthermore, the transmitted additional signal can also be used for this purpose in the case of loudspeaker reproduction with a high level of ambient noise, e.g. in motor vehicles, not to undo the interventions of the sound engineer, but on the contrary to amplify to further narrow the dynamics of the stereophonic signal. For example is the level increase made by the sound engineer in diminuendi during playback enlarged in the motor vehicle, so that the quiet music passage is still against the high Ambient noise level stands out sufficiently. If the method according to the invention only is used for artificial head stereophony, the transmitted additional signal can be used as Identifier for artificial head stereophonic broadcasts can also be used.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert. Die Figur zeigt ein Blockschaltbild einer übertragungseinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und zwar im betrachteten Beispielsfall fur die Kunstkopfstereophonie.The invention is illustrated using an exemplary embodiment in the drawing explained in more detail. The figure shows a block diagram of a transmission device for carrying out the method according to the invention, specifically in the example under consideration for artificial head stereophony.

Das an den Ausgängen 11, 12 eines Kunstkopfes 10 auftretende stereophone Signal wird in üblicher Weise einem von einem Tonmeister 20 bedienten Mischpult 30 zugeführt, wo u.a. die Dynamikanpassung des stereophonen Signals an die Dynamikverhältnisse der Obertragungsstrecke 60 erfolgt. Das vom Tonmeister 20 bearbeitete stereophone Signal wird auf den Sender 50 gegeben, wo es zusammen mit einem digitalen Zusatzsignal 45 ausgestrahlt bzw. auf sonstige Weise an den Tuner 70 eines Rundfunks-Empfangsgerätes übertragen wird.The stereophonic that occurs at the outputs 11, 12 of an artificial head 10 The signal is sent in the usual way to a mixer operated by a sound engineer 20 30, where, among other things, the dynamic adjustment of the stereophonic signal to the dynamic relationships the transmission link 60 takes place. The stereophonic one edited by sound engineer 20 The signal is given to the transmitter 50, where it is combined with an additional digital signal 45 broadcast or in some other way to the tuner 70 of a radio receiver is transmitted.

Die Bildung des digitalen Zusatzsignals 45 erfolgt in einem mit strichpunktierter Umfangslinie markierten Generator 40, der eingangsseitig mit den Ausgängen 11 und 12 verbunden ist. Der Generator 40 umfaßt zwei Hülikurvenformer 42, welchen jeweils ein zugeordnetes Ausgangssignal des Kunstkopfes 10 zugeführt wird. Die Former 41 bilden aus den zugeführten Mikrophonsignalen, deren Intensitäten den originalen Schalldrucken am Ohreingang des Kunstkopfes entsprechen, jeweils eine-Hüllkurve, deren Anstiegs- und Abfallzeiten wesentlich größer als die Anstiegs-bzw. Abfallzeiten der Schalldruckschwankungen sind. Als Hüllkurvenformer 42 kann eine Gleichrichterschaltung mit nachgeschaltetem Integrationsglied verwendet werden, wobei die Zeitkonstante groß gegenüber der Periodendauer eines tieffrequenten Signals sein kann.The formation of the digital additional signal 45 takes place in a dash-dotted line Perimeter line marked generator 40, the input side with the outputs 11 and 12 is connected. The generator 40 includes two envelope curve shapers 42, each of which an assigned output signal of the artificial head 10 is supplied. The formers 41 form from the supplied microphone signals, the intensities of which correspond to the original Sound pressure at the ear entrance of the artificial head correspond to one envelope each, whose rise and fall times are significantly greater than the rise or fall times. Fall times the sound pressure fluctuations are. A rectifier circuit can be used as the envelope curve shaper 42 can be used with a downstream integration element, with the time constant can be large compared to the period of a low-frequency signal.

Die Ausgangssignale der beiden Former 42 werden einem Addierglied 41 M und einem Subtrahierglied 41 S zugeführt, welche ein Summensignal bzw. ein Differenzsignal bilden. Diese Signale werden jeweils in einem von einem gemeinsamen Taktgeber 44 getakteten Analog-/Digitalwandler 43 M bzw. 43 S digitalisiert und das digitalisierte Summen- und Differenzsignal mittels eines gemeinsamen Codierers 46 codiert. Am Ausgang des Codierers 46 liegt das Zusatzsignal 45 vor, das dem Sender 50 zugeführt wird.The output signals of the two formers 42 are an adder 41 M and a subtracter 41 S supplied, which are a sum signal and a Form difference signal. These signals are each in one of a common Clock 44 clocked analog / digital converter 43 M or 43 S digitized and the digitized sum and difference signal by means of a common encoder 46 coded. At the output of the encoder 46, the additional signal 45 is present, which is sent to the transmitter 50 is fed.

Bei der Analog-/Digitalwandlung des Hüllkurvensummen- bzw.With the analog / digital conversion of the envelope sum or

-differenzsignals werden nur verhältnismäßig niedrige Abtastfrequenzen und damit Bitraten benötigt, was durch die verhältnismäßig langsam ablaufenden Eingriffe des Tonmeisters 20 am Mischpult 30 ermöglicht wird. Eine weitere Reduktion dieser Bitraten ist möglich, wenn zur Bildung des Zusatzsignals 45 nur das Summensignal am Ausgang des Addiergliedes 43 M verwendet wird. Hierbei entfallen die mit dünner Umrißlinie gezeichneten Schaltungsteile 41 S und 43 S. Der Vorteil einer Verwendung des Hüllkurvensummen-und -differenzsignals liegt bei Inkaufnahme der höheren Bitrate darin, daß bei Kopfhörerwiedergabe eine exakte Reproduktion der interauralen Pegel verhältnisse auch dann gewährleistet ist, wenn sender- oder wiedergabeseitig die originale Balance zwischen den beiden Kanälen fehlerhaft ist.-difference signals are only relatively low sampling frequencies and thus bit rates required, which is due to the relatively slow interventions of the sound master 20 at the mixer 30 is made possible. Another reduction in this Bit rates are possible if only the sum signal is used to form the additional signal 45 at the output of the adder 43 M is used. Here omitted the circuit parts 41 S and 43 S drawn with a thin outline. The advantage using the envelope curve sum and difference signal is accepted the higher bit rate means that, with headphones, an exact reproduction the interaural level ratios are guaranteed even if sender or the original balance between the two channels is incorrect on the playback side.

Das von dem Tuner 70 zusammen mit dem stereophonen Signal empfangene Zusatzsignal 45 wird in dem Tuner 70 abgetrennt und dem Decoder 86 einer mit strichpunktierter Umfangslinie markierten Steuerschaltung 80 zugeführt. Das stereophone Signal am Ausgang des Tuners 70 wird in üblicher Weise mit einem Stereoverstärker 100 verstärkt, dessen Verstärkungsgrad von dem Hörer 110 eingestellt werden kann.That received by the tuner 70 along with the stereophonic signal Additional signal 45 is separated in the tuner 70 and the decoder 86 is separated by a dash-dotted line Circumferential line marked control circuit 80 supplied. The stereophonic signal on The output of the tuner 70 is amplified in the usual way with a stereo amplifier 100, the gain of which can be adjusted by the handset 110.

Das verstärkte stereophone Signal wird mit seinem einen Kanal an teil einem ersten Hülikurvenformer 82 und einem Pegelsteller 88 undmit seinem anderen Kanalanteil einem zweiten Hüllkurvenformer 82 und dem Pegelsteller 88 zugeführt. Die beiden Hüllkurvenformer 82 sind Bestandteil der Steuerschaltung 80 und entsprechen funktionell den Hüllkurvenformern 42 des Generators 40. Dementsprechend sind den Hüllkurvenformern 82 ein Addierglied 81 M und ein Subtrahierglied 81 S nachgeschaltet, um ein Hülikurvensummen- und -differenzsignal zu bilden, das mittels eines zugeordneten Analog-/ Digitalwandlers 83 M bzw. 83 S digitalisiert wird. Der gestrichelt eingezeichnete Taktgeber 84 für die Analog-/Digitalwandler 83 M und 83 S kann entfallen, wenn sich die Taktinformation aus dem Zusatzsignal 45 ableiten läßt. Die Hülikurvensignale an den Ausgängen der Former 82 sind bezüglich ihres Zeitverlaufs, nicht jedoch hinsichtlich der Amplitudenwerte identisch mit den Hüllkurvensignalen an den Ausgängen der Former 42. Das digitalisierte Hüllkurvensummen- und -differenzsignal wird daher einer Vergleichs-und Auswerteschaltung 87 zugeführt, an dessen anderem Eingang das mittels des Decoders 86 decodierte, digitale Zusatzsignal als Referenzsignal anliegt. Das Referenzsignal am Eingang des Decoders 86 entspricht sowohl hinsichtlich des Zeitverlaufs als auch der Amplitudenwerte den Hüllkurvensignalen an den Ausgängen der Former 42 und repräsentiert damit die originalen Schalidruckpegel. Das Fehlersignal am Ausgang der Vergleichs- und Auswerteschaltung 87 gibt daher an, in welchem Maße der Pegel des verstärkten stereophonen Signals am Ausgang des Stereoverstärkers 100 verändert werden muß, um die originalen Schalldruckverhältnisse am Ohreingang des Hörers 110 zu reproduzieren. Um die vom Tonmeister 20 und vom Hörer 110 vorgenommenen Pegeleingriffe rückgängig zu machen, wird mit Hilfe des Fehlersignals am Ausgang der Schaltung 87 der Pegelsteller 88 gesteuert. Die Ausgangssignale des Pegelstellers 88 werden im dargestellten Beispielsfall einem Kopfhörer 90 zugeführt, wobei das Obertragungsmaß des jeweils benutzten Kopfhörers 80 bei der Grundeinstellung der Pegelsteller 88 zu berücksichtigen ist.The amplified stereophonic signal is part of its one channel a first envelope curve shaper 82 and a level adjuster 88 and with its other Channel portion is fed to a second envelope curve shaper 82 and the level adjuster 88. The two envelope curve shapers 82 are part of the control circuit 80 and correspond functionally the envelope curve shapers 42 of the generator 40. Accordingly, the Envelope formers 82 are followed by an adder 81 M and a subtracter 81 S, to form an envelope sum and difference signal that is generated by means of an associated Analog / digital converter 83 M or 83 S is digitized. The dashed line Clock 84 for the analog / digital converter 83 M and 83 S can be omitted if the clock information can be derived from the additional signal 45. The envelope curve signals at the outputs of the formers 82 are in terms of their time course, but not in terms of the amplitude values are identical to the envelope signals at the outputs of the formers 42. The digitized envelope curve sum and difference signal is therefore used for comparison and Evaluation circuit 87 is supplied, at the other input of which the by means of of the decoder 86 decoded, digital additional signal is applied as a reference signal. That The reference signal at the input of the decoder 86 corresponds both in terms of the course of time as well as the amplitude values of the envelope signals at the outputs of the formers 42 and thus represents the original sound pressure level. The error signal on The output of the comparison and evaluation circuit 87 therefore indicates to what extent the level of the amplified stereophonic signal at the output of the stereo amplifier 100 must be changed in order to maintain the original sound pressure conditions at the ear entrance of the handset 110 to reproduce. To those made by the sound engineer 20 and the listener 110 Undoing level interventions is done with the help of the error signal at the output the circuit 87 of the level regulator 88 is controlled. The output signals of the level control 88 are fed to headphones 90 in the example shown, with the Transmission rate of the headphones 80 used in each case with the basic setting of the Level control 88 is to be taken into account.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Method for transmitting stereophonic signals over dynamic-limited routes, in particular radio routes, the transmitted Sound events assigned to signals processed by a sound engineer to that effect are that their dynamics are adapted to the dynamic limits of the transmission path, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that together in a manner known per se with the signal carried to überunnorDares an / additional signal is transmitted, which Information regarding the original sound pressure level immediately in front of the membrane a reference microphone and that this additional signal the playback device controls in such a way that the sound pressure of the reproduced sound event at the ear entrance of the listener corresponds to the original values for the stereophonic recording.

2. The method of claim 1 for transmitting artificial head stereophones Signals that do not indicate that the sound pressure level the ear inputs of the artificial head can be used as information of the additional signal.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for Information acquisition the envelope curves of the sound pressure level directly from the microphone or artificial head outputs are formed, and a sum signal is obtained therefrom and this is transmitted in digitally coded form together with the stereophonic signal and that on the playback side the decoded additional signal with one of the to be played back stereophonic Signal obtained, digital envelope curve sum signal compared and according to the resulting comparison signal the level of the stereophonic signals to be reproduced is controlled.

4. The method according to claim 3, characterized in that in addition to the Sum signal also a difference signal obtained from the envelope signals and used in is transmitted in digitally coded form and that the decoded additional signal on the playback side additionally with the digital envelope curve difference signal obtained from the stereophonic signal is compared.