[0001] Die Erfindung bezieht sich auf Audiosignale (insbesondere Schallwandlersignale) und
Vorrichtungen bzw. Verfahren zu deren Gewinnung, Übertragung, Umformung und Wiedergabe.
[0002] Im allgemeinen versuchen derartige Systeme, für das menschliche Ohr aufschlüsselbare
räumliche Information abzubilden oder zu suggerieren. Dies kann entweder durch die
Wiedergabe von zwei oder mehreren unterschiedlich beschaffenen Endsignalen erreicht
werden, durch das Hinzufügen künstlicher erster Reflexionen bzw. künstlichen Diffusschalls
oder durch die Simulation von auf den menschlichen Kopf bezogenen akkustischen Gegebenheiten
mittels HRTF. Diese Lösungsansätze werden insbesondere benutzt, um monophone Audiosignale
in solche zu überführen, die dem Ohr eine tatsächliche oder fiktive Räumlichkeit vermitteln.
Derartige Methoden werden als "pseudostereophon" bezeichnet.
[0003] Pseudostereophone Signale weisen gegenüber konventionellen Stereosignalen in der
Regel Defizienzen auf. Insbesondere ist aus psychoakustischen Gründen die Lokalisierbarkeit
der Schallquellen, so etwa bei Methoden, die das Frequenzspektrum unterschiedlich
phasenverschoben auf die Endsignale verteilen, eingeschränkt. Auch die Anwendung von
Laufzeitdifferenzen führt aus gleichen Gründen in der Regel zu widersprüchlicher Lokalisierung.
Die künstliche Verhallung, ebenfalls aus psychoakustischen Gründen, bewirkt beim Hörer
Ermüdungserscheinungen. Es sind eine Reihe von Vorschlägen gemacht worden, insbesondere
von Gerzon (siehe unten), die derartige Widersprüchlichkeiten bei der stereophonen
Abbildung von Schallquellen beseitigen sollen. Eine Wiedergabe der ursprünglichen
räumlichen Gegebenheiten, wie sie konventionelle Stereosignale abzubilden vermögen,
findet auch bei komplexen Anwendungen in der Regel jedoch nicht statt.
[0004] Insbesondere weist eine, auf der Simulation von intensitätsstereophonen Methoden
beruhende Pseudostereophonie die besondere Problematik auf, dass sich ein auf Achterrichtcharakteristik
basierendes monophones Audiosignal nicht stereophonisieren lässt, dies aufgrund der
Nichtabbildung von seitlich einfallendem Schall.
[0005] Den
Stand der Technik bilden folgende Dokumente:
US 5173944 betrachtet unter konstantem Azimut von 90 Grad, 120 Grad, 240 Grad und 270 Grad mittels
HRTF aus dem unterschiedlich verzögerten, jedoch einheitlich verstärkten Grundsignal
gewonnene Signale, die dem Grundsignal überlagert werden. Pegel- und Laufzeitkorrekturen
bleiben dabei von der ursprünglichen Aufnahmesituation unabhängig.
US 6636608 schlägt frequenzabhängig bestimmte Phasenverschiebungen des zu stereophonisierenden
Monosignals vor, die in unterschiedlicher - von der Aufnahmesituation ebenfalls unabhängiger!
- Verstärkung sowohl im linken als auch im rechten Kanal dem ursprünglichen monophonen
Audiosignal überlagert werden.
[0006] Bereits erwähntes Dokument
US 5671287 (Gerzon) verbessert eine von Orban vorgeschlagene Methode (die aus einem monophonen
Audiosignal ein Summenund ein Differenzsignal gewinnt, die frequenzabhängige Phasenverschiebungen
- unabhängig von der Aufnahmesituation! - aufweisen), wobei diese Verbesserungen ebenfalls
auf frequenzabhängigen Phasenverschiebungen bzw. auf einer - von der Aufnahmesituation
unabhängigen! - Verstärkung bei leicht veränderter Bildung des Summen- bzw. Differenzsignals
beruhen.
[0007] Eigene europäische Anmeldung Nr.
06008455.5 schlägt eine methodische Betrachtung des manuell oder messtechnisch ermittelten Winkels
Phi, den Hauptachse und Schallquelle einschliessen, vor unter Anwendung von vom Winkel
Phi abhängigen Laufzeitund Pegeldifferenzen. Sofern der Winkel Phi gleich Null ist,
ist allerdings eine stereophone Abbildung nicht möglich.
[0008] Die im folgenden erläuterte Erfindung soll eine deutliche Verbesserung der stereophonen
Wiedergabe einer monophone abgebildeten Schallquelle darstellen, dies unter Berücksichtigung
der Aufnahmesituation. Zudem soll für die erwähnte, bislang für intensitätsstereophone
Simulationen problematische Achterrichtcharakteristik eine zuverlässige Methode der
Stereophonisierung geboten werden. Im weiteren soll eine stereophone Abbildung auch
für den Fall, dass der Winkel Phi, den Hauptachse und Schallquelle einschliessen,
gleich Null ist, ermöglicht werden.
[0009] Der Erfindungsgegenstand lässt sich wie folgt darstellen:
Die (in der eigenen europäischen Anmeldung Nr. 06008455.5 vorgeschlagene) technische Lösung einer methodischen Betrachtung des Winkels Phi,
den Hauptachse und Schallquelle einschliessen, unter Anwendung von vom Winkel Phi
abhängigen Laufzeitund Pegeldifferenzen beinhaltet eine MS-Matrizierung, wobei für
Eingangssignale M und S und resultierende Signale L und R die folgenden Beziehungen
gelten:
[0010] Das klassische S-Signal hat, dies ist für die MS-Technik spezifisch, Achterrichtcharakteristik,
wobei dieses gegenüber dem M-Signal um 90 Grad nach links versetzt ist. Wird nun der
Pegel des S-Signals gegenüber dem M-Signal erhöht, verkleinert sich der sogenannte
Öffnungswinkel 2α (der sich aus den Schnittpunkten der sich überlagernden Polardiagramme
des M-Systems bzw. S-Systems ergibt, und - wie die Achterrichtcharakteristik des S-Systems
- stets symmetrisch zur Hauptachse des M-Signals liegt) zunehmend.
[0011] In einem ersten Schritt lässt sich ein fiktiver Öffnungswinkel 2α auch in einer Anordnung
oder einem Verfahren, das den Winkel Phi, den die Hauptachse des monophonen Signals
und die Schallquelle einschliessen, berücksichtigt, parametrisieren. Das errechnete
simulierte Seitensignal hängt dann sowohl vom Winkel Phi als auch vom halben fiktiven
Öffnungswinkel Alpha ab.
[0012] In einem zweiten Schritt werden Verstärkungsfaktoren nur auf die Signale angewendet,
die summiert das Seitensignal ergeben.
[0013] In einem dritten Schritt wird der, die Richtcharakteristik der M-Signals beschreibende
winkelabhängige Polabstands f parametrisiert. Somit lassen sich nunmehr monophone
Signale beliebiger Richtcharakteristik unter Berücksichtigung eines fiktiven Öffnungswinkels
2α stereophonisieren.
Offenbarung der Erfindung
[0014] Die Erfindung besteht in der Parametrisierung eines fiktiven Öffnungswinkels α+β.
Alpha stellt hierbei den fiktiven linken Öffnungswinkel (links von der Hauptachse
des zu stereophonisierenden monophonen Audiosignals liegend) dar, Beta den fiktiven
rechten Öffnungswinkel (rechts von der Hauptachse des zu stereophonisierenden monophonen
Audiosignals liegend), wobei α≠β sein kann. Betrachtet wird also der in der klassischen
MS-Matrizierung nicht auftretende Fall möglicher zur Hauptachse des zu stereophonisierenden
monophonen Audiosignals
unsymmetrischer fiktiver Öffnungswinkel α+β.
[0015] Demnach werden die trigonometrisch ermittelten Pegel- und Laufzeitdifferenzen für
das simulierte Seitensignal neben Phi und f auch vom fiktiven linken Öffnungswinkel
Alpha bzw. vom fiktiven rechten Öffnungswinkel Beta abhängig gemacht, wobei - sofern
die Schallquelle links von der Hauptachse einzuordnen ist - die Beziehung ϕ≤α gelten
muss oder - sofern die Schallquelle rechts von der Hauptachse einzuordnen ist - die
Beziehung ϕ≤β. Auszuschliessen für Alpha und Beta ist in in jedem Falle Null bzw.
eine Umgebung von Null, da die unter Parametrisierung von Alpha bzw. Beta errechneten
Pegel bzw. Laufzeitdifferenzen gegen Unendlich konvergieren, also technisch nicht
realisierbar sind.
[0016] Durch eine geeignete Wahl von Alpha und Beta lässt sich folglich eine stereophone
Abbildung eines monophonen Audiosignals erzielen, die zumeist günstigere Bedingungen
bietet als Methoden, die eine Parametrisierung eines fiktiven Öffnungswinkel α+β vernachlässigen.
Insbesondere ist auch eine stereophone Auflösung für den Fall Phi gleich Null möglich.
Alpha und Beta lassen sich dabei unter Massgabe obiger Bedingungen frei wählen oder
durch einen geeigneten Algoritmus entsprechend bestimmen.
[0017] Trigonometrisch ergeben sich für den Winkel Phi, den, die Richtcharakteristik der
M-Signals beschreibenden, winkelabhängigen Polabstand f und die Winkel Alpha und Beta
folgende Verzögerungszeiten L(Alpha), L(Beta) bzw. Verstärkungsfaktoren P(Alpha),
P(Beta) (die, um eine nicht eingeschränkte Wahl von Phi, f sowie Alpha und Beta zu
ermöglichen, auf die, das simulierte Seitensignal S ergebenden, Signale S(Alpha) und
S(Beta) anzuwenden sind):
[0018] Eine Vereinfachung für Vorrichtungen bzw. Verfahren, die den Erfindungsgegenstand
zum Anlass nehmen stellt der Hinweis dar, dass die Diskriminanten von L(Alpha) bzw.
L(Beta) sich unmittelbar für die Ermittlung von P(Alpha) bzw. P(Beta) nutzen lassen.
Schaltschemata bzw. Algoritmen werden dadurch deutlich vereinfacht, was eine Miniaturisierung
der entsprechenden Hardware bei höchster Effizienz bedeutet.
[0020] Für den Erfindungsgegenstand bleibt charakteristisch, dass die resultierenden MS-Signale
abschliessend einer Stereoumsetzung gemäss Formeln (1) und (2) unterworfen werden
müssen. Es resultiert ein klassisches Stereosignal.
[0021] Unter Einschluss von Apparaturen und Methodiken, die den Stand der Technik darstellen,
lassen sich im übrigen unter Anwendung des Erfindungsgegenstands Signale gewinnen,
die über mehr als zwei Lautsprecher stereophone Information liefern (wie etwa die
zum Stand der Technik gehörende Surround-Systeme).
Kurze Beschreibung der Abbildungen
[0022] Ausführungsformen und Anwendungsbeispiele vorliegender Erfindung werden anhand folgender
Figuren beispielhaft erläutert:
Figur 1 stellt das Funktionsprinzip der europäischen Anmeldung Nr. 06008455.5, dar.
Figur 2 stellt eine Schaltung dar, die gemäss europäischer Anmeldung Nr. 06008455.5 ein monophones Audiosignal in MS-Signale überführt, die sich stereophonisieren lassen.
Figur 3 bildet die internen Signale der in Figur 2 dargestellten Schaltung ab.
Figur 4 stellt eine klassische MS-Anordnung für den halben Öffnungswinkel Alpha gleich
135 Grad dar, bestehend aus einem M-System mit Nierenrichtcharakteristik und einem
S-System mit Achterrichtcharakteristik.
Figur 5 stellt eine klassische MS-Anordnung für den halben Öffnungswinkel Alpha gleich
90 Grad dar, bestehend aus einem M-System mit Kugelrichtcharakteristik und einem S-System
mit Achterrichtcharakteristik.
Figur 6 stellt eine klassische MS-Anordnung für den halben Öffnungswinkel Alpha gleich
53 Grad dar, bestehend aus einem M-System mit Nierenrichtcharakteristik und einem
S-System mit Achterrichtcharakteristik.
Figur 7 stellt eine klassische MS-Anordnung für den halben Öffnungswinkel Alpha gleich
45 Grad dar, bestehend aus einem M-System mit Achterrichtcharakteristik und einem
S-System mit Achterrichtcharakteristik.
Figur 8 stellt eine klassische MS-Anordnung für den halben Öffnungswinkel Alpha gleich
33,5 Grad dar, ebenfalls bestehend aus einem M-System mit Achterrichtcharakteristik
und einem S-System mit Achterrichtcharakteristik.
Figur 9 stellt eine Erweiterung des Funktionsprinzips der europäischen Anmeldung Nr.
06008455.5, dar, bei der ein fiktiver halber Öffnungswinkel Alpha mitberücksichtigt wird.
Figur 10 stellt eine Schaltung dar, die unter Berücksichtigung eines fiktiven halben
Öffnungswinkels Alpha ein monophones Audiosignal in MS-Signale überführt, die sich
stereophonisieren lassen.
Figur 11 stellt beispielhaft das Funktionsprinzip der Erfindung für ein Signal mit
Kugelcharakteristik dar, die einen linken fiktiven Öffnungswinkel Alpha und eine rechten
fiktiven Öffnungswinkel Beta mitberücksichtigt, die in einer klassischen MS-Anordnung
aufgrund der Verwendung eines um 90 Grad nach links gedrehten, zur Hauptachse symmetrischen
Systems mit Achtrichtcharakteristik für das S-Signal nicht auftreten können.
Figur 12 stellt beispielhaft das Funktionsprinzip der Erfindung für ein Signal mit
Nierencharakteristik dar.
Figur 13 stellt beispielhaft das Funktionsprinzip der Erfindung für ein Signal mit
Hypernierencharakteristik dar.
Figur 14 stellt beispielhaft das Funktionsprinzip der Erfindung für ein Signal mit
Achterrichtcharakteristik dar.
Figur 15 stellt eine Schaltung gemäss dem Erfindungsgegenstand dar, die unter Berücksichtigung
des Aufnahmewinkels Phi, eines linken fiktiven Öffnungswinkels Alpha, eines rechten
fiktiven Öffungswinkels Beta und eines, die Richtcharakteristik der M-Signals beschreibenden
winkelabhängigen Polabstands f ein monophones Audiosignal in MS-Signale überführt,
die sich stereophonisieren lassen.
Figur 16 stellt eine Variante zur Schaltung der Figur 15 dar, wobei für den Aufnahmewinkel
Phi, den linken fiktiven Öffnungswinkel Alpha und den, die Richtcharakteristik des
M-Signals beschreibenden winkelabhängigen Polabstand f gelten muss, dass der Ausdruck
nicht gleich Null oder Element einer Umgebung von Null ist.
Figur 17 stellt eine weitere Variante zur Schaltung der Figur 15 dar, wobei für den
Aufnahmewinkel Phi, den rechten fiktiven Öffnungswinkel Beta und den, die Richtcharakteristik
des M-Signals beschreibenden winkelabhängigen Polabstand f gelten muss, dass der Ausdruck
nicht gleich Null oder Element einer Umgebung von Null ist.
Figur 18 stellt die Parameter ti, Pi(ti) der Figur 19 dar.
Figur 19 stellt das Flussdiagramm eines Verfahrens gemäss dem Erfindungsgegenstand
dar, das unter Berücksichtigung des Aufnahmewinkels Phi, eines linken fiktiven Öffnungswinkels
Alpha, eines rechten fiktiven Öffungswinkels Beta und eines, die Richtcharakteristik
der M-Signals beschreibenden winkelabhängigen Polabstands f bei hinreichend kleinen
Intervallen [ti,ti+1] ein monophones Audiosignal in MS-Signale überführt, die sich stereophonisieren lassen.
Ausführungsformen und Anwendungsbeispiele der Erfindung im Detail
[0023] Den Stand der Technik hinsichtlich des Funktionsprinzips einer Vorrichtung oder eines
Verfahrens zur Stereophonisierung eines monophonen Signals mit Kugelcharakteristik
skizziert Figur 1: Eine Schallquelle 101 wird unter der Position 102 von einem Mikrophon
mit Kugelcharakteristik aufgenommen, wobei Hauptachse 103 und Peilachse 104 der Schallquelle
den Winkel Phi (105) einschliessen. 108 und 109 veranschaulichen die geometrische
Positionierung jener zwei simulierter Signale, die summiert das simulierte Seitensignal
ergeben. Die Laufzeitdifferenz gegenüber dem Hauptsignal für das simulierte linke
Signal stellt 110 dar, der Pegel des simulierten Signals ermittelt sich aus dem Pegel
des Hauptsignals, multipliziert mit dem Quadrat der Distanz von 101 und 112 (Pegelkorrektur
unter Berücksichtigung der mit dem Quadrat der Distanz abnehmenden Schallintensität).
Die Laufzeitdifferenz gegenüber dem Hauptsignal für das simulierte rechte Signal stellt
111 dar, der Pegel des simulierten Signals ermittelt sich aus dem Pegel des Hauptsignals,
multipliziert mit dem Quadrat der Distanz von 101 und 113.
[0024] Bei einer Umgewichtung der Pegel, bei der das Eingangssignal unmittelbar dem simulierten
linken Signal zugeordnet wird, ergibt sich für eine Schaltung, die ein monophones
Eingangssignal in MS-Signale überführt, welche sich stereophonisieren lassen, das
Schaltbild der Figur 2. Trigonometrisch ermittelt, ergeben sich dabei für die Laufzeitdifferenzen
L
A und L
B sowie die Verstärkungsfaktoren P
A und P
M:
[0025] Die Beschaffenheit der intern verarbeiteten Signale stellt Figur 3 dar. Dem Hauptsignal
316 stehen darin zwei simulierte Signale 317 (mit der Verzögerungszeit 310) und 318
(mit der Verzögerungszeit 311) gegenüber (wobei 314 die Zeitachse und 315 die Pegelachse
darstellen). Der maximale Pegelpunkt 302 errechnet sich aus dem maximalen Pegelpunkt
312 gemäss der Formel (15), der maximale Pegelpunkt 313 gemäss der Formel (16).
[0026] Zur Ableitung winkelabhängig operierender Vorrichtungen oder Methodiken zur Gewinnung
eines pseudostereophonen Audiosignals wird zunächst die klassische MS-Matrizierung
für verschiedene halbe Öffnungswinkel 2α und unterschiedliche Richtcharakteristiken
des M-Systems betrachtet. Allen Methodiken ist aufgrund der Symmetrie des nach links
um 90 Grad gedrehten S-Systems zur Hauptachse des M-Systems ein ebenfalls symmetrisch
zur Hauptachse angeordneter Öffnungswinkel 2α eigen, der sich aus den Schnittpunkten
der sich überlagernden Polardiagramme des M-Systems bzw. S-Systems errechnet.
[0027] So stellt etwa Figur 4 eine klassische MS-Anordnung für den halben Öffnungswinkel
Alpha (406) gleich 135 Grad dar, bestehend aus einem M-System mit Nierenrichtcharakteristik
und einem S-System mit Achterrichtcharakteristik. Figur 5 stellt eine klassische MS-Anordnung
für den halben Öffnungswinkel Alpha (506) gleich 90 Grad dar, bestehend aus einem
M-System mit Kugelrichtcharakteristik und einem S-System mit Achterrichtcharakteristik.
Figur 6 stellt eine klassische MS-Anordnung für den halben Öffnungswinkel Alpha (606)
gleich 53 Grad dar, bestehend aus einem M-System mit Nierenrichtcharakteristik und
einem S-System mit Achterrichtcharakteristik. Figur 7 stellt eine klassische MS-Anordnung
für den halben Öffnungswinkel Alpha (706) gleich 45 Grad dar, bestehend aus einem
M-System mit Achterrichtcharakteristik und einem S-System mit Achterrichtcharakteristik.
Figur 8 stellt eine klassische MS-Anordnung für den halben Öffnungswinkel Alpha (806)
gleich 33,5 Grad dar, ebenfalls bestehend aus einem M-System mit Achterrichtcharakteristik
und einem S-System mit Achterrichtcharakteristik.
[0028] Eine Erweiterung des Funktionsprinzips, das sich aus Figur 1 ableitet stellt die
zusätzliche Berücksichtigung eines fiktiven halben Öffnungswinkels Alpha dar, wie
in Figur 9 dargestellt: Eine Schallquelle 901 wird dabei von einem Monomikrophon 902
mit Kugelrichtcharakteristik aufgenommen, wobei Hauptachse 903 und Peilachse 904 der
Schallquelle den Winkel Phi (905) einschliessen. Neu berücksichtigt wird der fiktive
halbe Öffnungswinkel Alpha (906). Aus diesem leiten sich unmittelbar die geometrische
Positionierung 908 des simulierten linken Signals S
A und die geometrische Positionierung 909 des simulierten rechten Signals S
B ab (gemäss dem Prinzip, dass die Distanz von 902 und 908 bzw. die Distanz von 902
und 909 gleich dem, die Richtcharakteristik des Hauptsignals beschreibenden, Polabstand
für den Winkel Alpha sein muss), welche summiert das simulierte Seitensignal ergeben.
Die Laufzeitdifferenz gegenüber dem Hauptsignal für das simulierte linke Signal stellt
910 dar, der Pegel des simulierten Signals ermittelt sich aus dem Pegel des Hauptsignals,
multipliziert mit dem Quadrat der Distanz von 901 und 912 (Pegelkorrektur unter Berücksichtigung
der mit dem Quadrat der Distanz abnehmenden Schallintensität). Die Laufzeitdifferenz
gegenüber dem Hauptsignal für das simulierte rechte Signal stellt 911 dar, der Pegel
des simulierten Signals ermittelt sich aus dem Pegel des Hauptsignals, multipliziert
mit dem Quadrat der Distanz von 901 und 913.
[0029] Die zugehörige, gegenüber der Schaltung der Figur 2 leicht modifizierte, Schaltung
liefert Figur 10, die unter Berücksichtigung des fiktiven halben Öffnungswinkels Alpha
ein monophones Audiosignal in MS-Signale überführt, die sich stereophonisieren lassen.
Für die Laufzeitdifferenzen L
A und L
B bzw. die Verstärkungsfaktoren P
A und P
B gelten dabei folgende Beziehungen:
[0030] Anwendung des Erfindungsgegenstands auf ein Hauptsignal mit Kugelcharakteristik:
[0031] Ein erstes Anwendungsbeispiel für die Erfindung, bezogen auf ein monophones Audiosignal
mit Kugelcharakteristik zeigt Figur 11. Hier wird, dies erfindungsgemäss, ein fiktiven
Öffnungswinkels α+β parametrisiert, wobei Alpha den fiktiven linken Öffnungswinkel
1106 (links von der Hauptachse des zu stereophonisierenden monophonen Audiosignals
liegend) darstellt, Beta den fiktiven rechten Öffnungswinkel 1107 (rechts von der
Hauptachse des zu stereophonisierenden monophonen Audiosignals liegend) - also Winkel,
die in einer klassischen MS-Anordnung aufgrund der Verwendung eines um 90 Grad nach
links gedrehten, zur Hauptachse symmetrischen S-Systems mit Achtrichtcharakteristik
gar nicht auftreten können.
[0032] Der Erfindungsgegenstand führt demnach zur Betrachtung zur Hauptachse des zu stereophonisierenden
monophonen Audiosignals möglicherweise
unsymmetrischer fiktiver Öffnungswinkel α+β.
[0033] Im Detail betrachtet, besteht die Anordnung aus einer Schallquelle 1101, die von
einem Monomikrophon 1102 mit kugelförmiger Richtcharakteristik aufgenommen wird, wobei
die Mikrophonhauptachse 1103 und die Peilachse 1104 der Schallquelle den Winkel Phi
(1105) einschliessen. Im weiteren wird ein fiktiver linker Öffnungswinkel Alpha parametrisiert
(1106) sowie ein fiktiver rechter Öffnungswinkel Beta (1107), wobei - sofern die Schallquelle
links von der Hauptachse einzuordnen ist - die Beziehung ϕ≤α gelten muss oder - sofern
die Schallquelle rechts von der Hauptachse einzuordnen ist - die Beziehung ψ≤β. Im
weiteren ist für Alpha und Beta in jedem Falle Null bzw. eine Umgebung von Null auszuschliessen
(da die unter Parametrisierung von Alpha bzw. Beta trigonometrisch errechneten Pegel
bzw. Laufzeitdifferenzen gegen Unendlich konvergieren, also technisch nicht realisierbar
sind).
[0034] Alpha bestimmt nunmehr exakt die geometrische Positionierung 1108 des simulierten
linken Signals S(Alpha) (gemäss dem Prinzip, dass die Distanz von 1102 und 1108 gleich
dem, die Richtcharakteristik des Hauptsignals beschreibenden, Polabstand für den Winkel
Alpha sein muss) und und Beta exakt die geometrische Positionierung 1109 des simulierten
rechten Signals S(Beta) (gemäss dem Prinzip, dass die Distanz von 1102 und 1109 gleich
dem, die Richtcharakteristik des Hauptsignals beschreibenden, Polabstand für den Winkel
Beta sein muss), welche summiert das simulierte Seitensignal ergeben. Die Laufzeitdifferenz
L(Alpha) gegenüber dem Hauptsignal für das simulierte linke Signal stellt 1110 dar,
der Pegel P(Alpha) des simulierten Signals ermittelt sich aus dem Pegel des Hauptsignals,
multipliziert mit dem Quadrat der Distanz von 1101 und 1112 (Pegelkorrektur unter
Berücksichtigung der mit dem Quadrat der Distanz abnehmenden Schallintensität). Die
Laufzeitdifferenz L(Beta) gegenüber dem Hauptsignal für das simulierte rechte Signal
stellt 1111 dar, der Pegel P(Beta) des simulierten Signals ermittelt sich aus dem
Pegel des Hauptsignals, multipliziert mit dem Quadrat der Distanz von 1101 und 1113.
[0036] Anwendung des Erfindungsgegenstands auf ein Hauptsignal mit Nierenrichtcharakteristik
(Figur 12):
[0037] Die hier betrachtete Anordnung besteht aus einer Schallquelle 1201, die von einem
Monomikrophon 1202 mit nierenförmiger Richtcharakteristik aufgenommen wird, wobei
die Mikrophonhauptachse 1203 und die Peilachse 1204 der Schallquelle den Winkel Phi
(1205) einschliessen. Im weiteren wird ein fiktiver linker Öffnungswinkel Alpha parametrisiert
(1206) sowie ein fiktiver rechter Öffnungswinkel Beta (1207), wobei wiederum - sofern
die Schallquelle links von der Hauptachse einzuordnen ist - die Beziehung ϕ≤α gelten
muss oder - sofern die Schallquelle rechts von der Hauptachse einzuordnen ist - die
Beziehung ϕ≤β. Im weiteren ist wiederum für Alpha und Beta in jedem Falle Null bzw.
eine Umgebung von Null auszuschliessen (da die unter Parametrisierung von Alpha bzw.
Beta trigonometrisch errechneten Pegel bzw. Laufzeitdifferenzen ebenfalls gegen Unendlich
konvergieren, also technisch nicht realisierbar sind).
[0038] Alpha bestimmt gemeinsam mit der nunmehrigen Richtcharakteristik für das Hauptsignal
exakt die geometrische Positionierung 1208 des simulierten linken Signals S(Alpha)
(gemäss dem Prinzip, dass die Distanz von 1202 und 1208 gleich dem, die Richtcharakteristik
des Hauptsignals beschreibenden, Polabstand für den Winkel Alpha sein muss) und Beta
ebenfalls gemeinsam mit der hier betrachteten Richtcharakteristik exakt die geometrische
Positionierung 1209 des simulierten rechten Signals S(Beta) (gemäss dem Prinzip, dass
die Distanz von 1202 und 1209 gleich dem, die Richtcharakteristik des Hauptsignals
beschreibenden, Polabstand für den Winkel Beta sein muss), welche summiert das simulierte
Seitensignal ergeben. Die Laufzeitdifferenz L(Alpha) gegenüber dem Hauptsignal für
das simulierte linke Signal stellt 1210 dar, der Pegel P(Alpha) des simulierten Signals
ermittelt sich aus dem Pegel des Hauptsignals, multipliziert mit dem Quadrat der Distanz
von 1201 und 1212 (Pegelkorrektur unter Berücksichtigung der mit dem Quadrat der Distanz
abnehmenden Schallintensität). Die Laufzeitdifferenz L(Beta) gegenüber dem Hauptsignal
für das simulierte rechte Signal stellt 1211 dar, der Pegel P(Beta) des simulierten
Signals ermittelt sich aus dem Pegel des Hauptsignals, multipliziert mit dem Quadrat
der Distanz von 1201 und 1213.
[0040] Anwendung des Erfindungsgegenstands auf ein Signal mit Hypernierencharakteristik
(Figur 13):
[0041] Die Anordnung besteht aus einer Schallquelle 1301, die von einem Monomikrophon 1302
mit hypernierenförmiger Richtcharakteristik aufgenommen wird, wobei die Mikrophonhauptachse
1303 und die Peilachse 1304 der Schallquelle den Winkel Phi (1305) einschliessen.
Im weiteren wird erneut ein fiktiver linker Öffnungswinkel Alpha parametrisiert (1306)
sowie ein fiktiver rechter Öffnungswinkel Beta (1307), wobei neuerlich - sofern die
Schallquelle links von der Hauptachse einzuordnen ist - die Beziehung ϕ≤α gelten muss
oder - sofern die Schallquelle rechts von der Hauptachse einzuordnen ist - die Beziehung
ϕ≤β. Wiederum ist für Alpha und Beta in jedem Falle Null bzw. eine Umgebung von Null
auszuschliessen (da die unter Parametrisierung von Alpha bzw. Beta trigonometrisch
errechneten Pegel bzw. Laufzeitdifferenzen gegen Unendlich konvergieren, also technisch
nicht realisierbar sind).
[0042] Alpha bestimmt wiederum gemeinsam mit der Hypernierencharakteristik des Hauptsignals
exakt die geometrische Positionierung 1308 des simulierten linken Signals S(Alpha)
(gemäss dem Prinzip, dass die Distanz von 1302 und 1108 gleich dem, die Richtcharakteristik
des Hauptsignals beschreibenden, Polabstand für den Winkel Alpha sein muss), Beta
gemeinsam mit der Hypernierenrichtcharakteristik exakt die geometrische Positionierung
1309 des simulierten linken Signals S(Beta) (gemäss dem Prinzip, dass die Distanz
von 1302 und 1309 gleich dem, die Richtcharakteristik des Hauptsignals beschreibenden,
Polabstand für den Winkel Beta sein muss), welche summiert das simulierte Seitensignal
ergeben. Die Laufzeitdifferenz L(Alpha) gegenüber dem Hauptsignal für das simulierte
linke Signal stellt 1310 dar, der Pegel P(Alpha) des simulierten Signals ermittelt
sich aus dem Pegel des Hauptsignals, multipliziert mit dem Quadrat der Distanz von
1301 und 1312 (Pegelkorrektur unter Berücksichtigung der mit dem Quadrat der Distanz
abnehmenden Schallintensität). Die Laufzeitdifferenz L(Beta) gegenüber dem Hauptsignal
für das simulierte rechte Signal stellt 1311 dar, der Pegel P(Beta) des simulierten
Signals ermittelt sich aus dem Pegel des Hauptsignals, multipliziert mit dem Quadrat
der Distanz von 1301 und 1313.
[0044] Anwendung des Erfindungsgegenstands auf Signale mit weiteren Sonderformen einer Nierencharakteristik:
[0045] Weist das zu stereophonisierende Eingangssignal Sonderformen der Nierencharakteristik
auf, lassen sich die entsprechende Laufzeitdifferenzen L(Alpha) und L(Beta) bzw. Verstärkungsfaktoren
P(Alpha) und P(Beta) aus den Formeln (29) bis (32) leicht errechnen. Für n gilt dabei:
0≤
n≤2.
[0046] Nimmt n den Wert 1 an, ergeben sich die Verstärkungsfaktoren bzw. Laufzeitdifferenzen
für ein Eingangssignal mit klassischer Nierenrichtcharakteristik, für den Wert 0 jene
für ein Eingangssignal mit Kugelrichtcharakteristik, für den Wert 2 jene für ein Eingangssignal
mit klassischer Achterrichtcharakteristik. Nimmt n den Wert 1,25 an, ergeben sich
die Laufzeitdifferenzen bzw. Verstärkungsfaktoren für ein Eingangssignal mit Supernierencharakteristik.
[0047] Die Anwendung der Formel (28a) auf den Polarabstand f, die zum Formelapparat (29)
bis (32) führt, erweist sich demnach als besonders günstig. Es ist nur noch der Parameter
n festzulegen, um nahezu sämtliche möglichen Richtcharakteristiken für das M-Signal,
ausgedrückt in Polarkoordinaten, zu beschreiben (ausgenommen die Keulencharakteristik,
die bei steigender Frequenz zunehmend andere Polarkoordinaten aufweist, als sie (28a)
darzustellen vermag).
[0048] Anwendung des Erfindungsgegenstands auf ein Signal mit Achterrichtcharakteristik:
[0049] Figur 14 stellt den Anwendungsfall für ein Eingangssignal mit Achterrichtcharakteristik,
die oben bereits mehrfach diskutiert wurde, nochmals im Detail dar. Die Anordnung
besteht aus einer Schallquelle 1401, die von einem Monomikrophon 1402 mit Achterrichtcharakteristik
aufgenommen wird, wobei die Mikrophonhauptachse 1403 und die Peilachse 1404 der Schallquelle
den Winkel Phi (1405) einschliessen. Es wird ein fiktiver linker Öffnungswinkel Alpha
parametrisiert (1406) sowie ein fiktiver rechter Öffnungswinkel Beta (1407), wobei
wiederum - sofern die Schallquelle links von der Hauptachse einzuordnen ist - die
Beziehung ϕ≤α gelten muss oder - sofern die Schallquelle rechts von der Hauptachse
einzuordnen ist - die Beziehung ϕ≤β. Im weiteren ist ebenfalls für Alpha und Beta
in jedem Falle Null bzw. eine Umgebung von Null auszuschliessen (da die unter Parametrisierung
von Alpha bzw. Beta trigonometrisch errechneten Pegel bzw. Laufzeitdifferenzen ebenfalls
gegen Unendlich konvergieren, also technisch nicht realisierbar sind).
[0050] Alpha bestimmt gemeinsam mit der Achterrichtcharakteristik des Hauptsignals exakt
die geometrische Positionierung 1408 des simulierten linken Signals S(Alpha) (gemäss
dem Prinzip, dass die Distanz von 1402 und 1408 gleich dem, die Richtcharakteristik
des Hauptsignals beschreibenden, Polabstand für den Winkel Alpha sein muss), Beta
gemeinsam mit der Achterrichtcharakteristik exakt die geometrische Positionierung
1409 des simulierten rechten Signals S(Beta) (gemäss dem Prinzip, dass die Distanz
von 1402 und 1409 gleich dem, die Richtcharakteristik des Hauptsignals beschreibenden,
Polabstand für den Winkel Beta sein muss), welche summiert das simulierte Seitensignal
ergeben. Die Laufzeitdifferenz L(Alpha) gegenüber dem Hauptsignal für das simulierte
linke Signal stellt 1410 dar, der Pegel P(Alpha) des simulierten Signals ermittelt
sich aus dem Pegel des Hauptsignals, multipliziert mit dem Quadrat der Distanz von
1401 und 1412 (Pegelkorrektur unter Berücksichtigung der mit dem Quadrat der Distanz
abnehmenden Schallintensität). Die Laufzeitdifferenz L(Beta) gegenüber dem Hauptsignal
für das simulierte rechte Signal stellt 1411 dar, der Pegel P(Beta) des simulierten
Signals ermittelt sich aus dem Pegel des Hauptsignals, multipliziert mit dem Quadrat
der Distanz von 1401 und 1413. Der zugehörige Formelapparat für die Verzögerungszeiten
L(Alpha), L(Beta) bzw. die Verstärkungsfaktoren P(Alpha), P(Beta) ist den Gleichungen
(7) bis (10) zu entnehmen, bzw. den Gleichungen (29) bis (32), sofern n gleich 2 ist
(wobei die Verstärkungsfaktoren - um eine nicht eingeschränkte Wahl von Phi, Alpha
und Beta in Bezug auf die Richtcharakteristik zu ermöglichen - auf die, das simulierte
Seitensignal S ergebenden, Signale S(Alpha) und S(Beta) anzuwenden sind).
[0051] Anwendung des Erfindungsgegenstands auf eine Schaltung zur Stereophonisierung eines
Monosignals:
[0052] Figur 15 stellt eine, die Richtcharakteristik des Eingangssignals verallgemeinernde,
Schaltung gemäss dem Erfindungsgegenstand dar, die unter Berücksichtigung des Aufnahmewinkels
Phi, eines linken fiktiven Öffnungswinkels Alpha, eines rechten fiktiven Öffungswinkels
Beta und eines, die Richtcharakteristik der M-Signals beschreibenden winkelabhängigen
Polabstands f ein monophones Audiosignal in MS-Signale überführt, die sich stereophonisieren
lassen. Für die Laufzeitdifferenzen L(Alpha) und L(Beta) bzw. die Verstärkungsfaktoren
P(Alpha) und P(Beta) sind dabei die Formeln (3) bis (6) einzusetzen. Das Eingangssignal
wird dabei unmittelbar als M-Signal verwendet. Das S-Signal addiert sich aus dem um
die Verzögerungszeit L(Alpha) verzögerten Eingangssignal, das anschliessenden um den
Verstärkungsfaktor P(Alpha) verstärkt wird, und einem weiteren Signal, das das um
die Verzögerungszeit L(Beta) verzögerte Eingangssignal, anschliessend verstärkt um
den Verstärkungsfaktor P(Beta) darstellt. Neuerlich muss - sofern ϕ≻0 - die Beziehung
ϕ≤α gelten oder - sofern ϕ◁0 - die Beziehung ϕ≤β. Ebenso ist für Alpha bzw. Beta in
jedem Falle Null bzw. eine Umgebung von Null auszuschliessen (da die unter Parametrisierung
von Alpha bzw. Beta trigonometrisch errechneten Pegel bzw. Laufzeitdifferenzen gegen
Unendlich konvergieren, also technisch nicht realisierbar sind).
[0053] Ableitungen von Schaltungen, die unter leichten Einschränkungen äquivalente Signale
liefern:
[0054] Aus Figur 15 lässt sich bei Umgewichtung der Verstärkungsfaktoren eine leicht eingeschränkt
operierende Schaltung der Form Figur 16 ableiten. Die Einschränkung besteht dabei
in der Bedingung, dass für den Aufnahmewinkel Phi, den linken fiktiven Öffnungswinkel
Alpha und den, die Richtcharakteristik des M-Signals beschreibenden winkelabhängigen
Polabstand f gelten muss, dass der Ausdruck
nicht gleich Null oder Element einer Umgebung von Null ist. Die in Figur 16 genannten
Laufzeitdifferenzen L(Alpha) und L(Beta) stellen dabei unmittelbar die Gleichungen
(3) und (4) dar; für die Verstärkungsfaktoren P
M' und P(Beta)'gelten die Beziehungen
[0055] Zusätzlich muss - sofern ψ≻0 - die Beziehung ϕ≤α gelten, oder - sofern ϕ≺0 - die
Beziehung ϕ≤β. Wiederum ist für Alpha bzw. Beta in jedem Falle Null bzw. eine Umgebung
von Null auszuschliessen (da die unter Parametrisierung von Alpha bzw. Beta trigonometrisch
errechneten Pegel bzw. Laufzeitdifferenzen teilweise gegen Unendlich konvergieren,
also technisch nicht realisierbar sind).
[0056] Eine zweite Ableitung aus Figur 15 bei veränderter Umgewichtung der Verstärkungsfaktoren
ergibt eine ebenfalls leicht eingeschränkt operierende Schaltung der Form Figur 17,
wobei für den Aufnahmewinkel Phi, den rechten fiktiven Öffnungswinkel Beta und den,
die Richtcharakteristik des M-Signals beschreibenden winkelabhängigen Polabstand f
gelten muss, dass der Ausdruck
nicht gleich Null oder Element einer Umgebung von Null ist. Die in Figur 17 genannten
Laufzeitdifferenzen L(Alpha) und L(Beta) stellen dabei wiederum die Gleichungen (3)
und (4) dar; für die Verstärkungsfaktoren P
M'' und P(Alpha)'gelten jedoch nunmehr die Beziehungen
Wiederum muss - sofern ϕ≻0 - die Beziehung ϕ≤α gelten, oder - sofern ϕ≺0 - die Beziehung
ϕ≤β. Ebenso ist für Alpha bzw. Beta in jedem Falle Null bzw. eine Umgebung von Null
auszuschliessen (da die unter Parametrisierung von Alpha bzw. Beta trigonometrisch
errechneten Pegel bzw. Laufzeitdifferenzen teilweise gegen Unendlich konvergieren,
also technisch nicht realisierbar sind).
[0057] Anwendung des Erfindungsgegenstands auf eine Rechenverfahren zur Stereophonisierung
eines Monosignals:
[0058] Ein monophones Eingangssignal lässt sich unter Zuhilfenahme eines Koordinatensystems
der Form Figur 18 rechnerisch darstellen, wobei 1814 die Zeitachse ist, und 1815 die
Pegelachse. 1819 stellt den Zeitpunkt t
i dar, 1820 den mit t
i korrelierenden Pegelpunkt P
i(t
i). Für hinreichend kleine Intervalle [
ti,
ti+1], also eine ausreichende Samplingrate, lässt sich nunmehr das Schallereignis mit
hinreichender Genauigkeit abbilden.
[0059] Figur 19 stellt das zugehörige Flussdiagramm eines Verfahrens gemäss dem Erfindungsgegenstand
dar, das unter Berücksichtigung des Aufnahmewinkels Phi, eines linken fiktiven Öffnungswinkels
Alpha, eines rechten fiktiven Öffungswinkels Beta und eines, die Richtcharakteristik
der M-Signals beschreibenden winkelabhängigen Polabstands f bei hinreichend kleinen
Intervallen [
ti,
ti+1] ein monophones Audiosignal in MS-Signale überführt, die sich stereophonisieren lassen.
[0060] Für die Laufzeitdifferenzen L(Alpha) und L(Beta) bzw. die Verstärkungsfakoren P(Alpha)
und P(Beta) gelten im weiteren wiederum die Gleichungen (3) bis (6).
[0061] Errechnet werden ein M-Signal (der Array [
Mi(
ti)]) sowie ein S-Signal (der Array [
Si(
ti)]), das sich faktisch aus dem um die Verzögerungszeit L(Alpha) verzögerten Eingangssignal,
das anschliessenden um den Verstärkungsfaktor P(Alpha) verstärkt wird, und einem weiteren
Signal, das das faktisch um die Verzögerungszeit L(Beta) verzögerte Eingangssignal,
anschliessend verstärkt um den Verstärkungsfaktor P(Beta), darstellt, addiert. Der
Algoritmus schliesst unzulässige Werte von Alpha und Beta aus. Neuerlich muss - sofern
ϕ≻0 - die Beziehung ϕ≤α gelten oder - sofern ϕ≺0 - die Beziehung ϕ≤β. Ebenso ist für
Alpha bzw. Beta in jedem Falle Null bzw. eine Umgebung von Null auszuschliessen (da
die unter Parametrisierung von Alpha bzw. Beta trigonometrisch errechneten Pegel bzw.
Laufzeitdifferenzen gegen Unendlich konvergieren, also technisch nicht realisierbar
sind).
[0062] Ableitungen von zwei Rechenverfahren, die unter leichten Einschränkungen äquivalente
Signale liefern:
[0063] Verfahren 1: Sofern algoritmisch gewährleistet bleibt, dass (33) nicht gleich Null
oder Element einer Umgebung von Null ist, lässt sich auf ein monophones Eingangssignal
für hinreichend kleine Intervalle [
ti,
ti+1] ein zu Figur 19 analoges Rechenverfahren in Anlehnung an Figur 16 anwenden, wobei
jetzt allerdings das M-Signal (der Array [
Mi(
ti)]) um den Faktor (34) verstärkt erscheint. Das S-Signal (der Array [
Si(
ti)]) stellt das Resultat der Addition des faktisch um die Verzögerungszeit L(Alpha)(siehe
Formel (3)) verzögerten Eingangssignals (den Array [
Pi(
ti)]) mit dem faktisch um die Verzögerungszeit L(Beta)(siehe Formel (4) verzögerten
und anschliessend um den Faktor P(Beta)' (siehe Formel (35)) verstärkten Eingangssignal
(wiederum den Array [
Pi(
ti)]) dar. Der Algoritmus muss unzulässige Werte von Alpha und Beta ausschliessen: Es
muss - sofern ϕ≻0 - die Beziehung ϕ≤α gelten oder - sofern ϕ≺0 - die Beziehung ϕ≤β.
Ebenso ist für Alpha bzw. Beta in jedem Falle Null bzw. eine Umgebung von Null auszuschliessen
(da die unter Parametrisierung von Alpha bzw. Beta trigonometrisch errechneten Pegel
bzw. Laufzeitdifferenzen teilweise gegen Unendlich konvergieren, also technisch nicht
realisierbar bleiben).
[0064] Verfahren 2: Sofern algoritmisch gewährleistet bleibt, dass (36) nicht gleich Null
oder Element einer Umgebung von Null ist, lässt sich auf ein monophones Eingangssignal
für hinreichend kleine Intervalle [
ti,
ti+1] ebenfalls ein zu Figur 19 analoges Rechenverfahren in £Anlehnung an Figur 17 anwenden,
wobei nunmehr das M-Signal (der Array [
Mi(
ti)]) um den Faktor (37) verstärkt erscheint. Das S-Signal (der Array [
Si(
ti)]) stellt das Resultat der Addition des faktisch um die Verzögerungszeit L(Alpha)(siehe
Formel (3)) verzögerten und anschliessend um den Verstärkungsfaktor P(Alpha)' (siehe
Formel (38) verstärkten Eingangssignals (den Array [
Pi(
ti)]) mit dem faktisch um die Verzögerungszeit L(Beta)(siehe Formel (4) verzögerten
Eingangssignal (wiederum den Array [
Pi(
ti)]) dar. Der Algoritmus muss unzulässige Werte von Alpha und Beta ausschliessen: Es
muss - sofern ϕ≻0 - die Beziehung ϕ≤α gelten oder - sofern ψ≺0 - die Beziehung ϕ≤β.
Ebenso ist für Alpha und Beta in jedem Falle Null bzw. eine Umgebung von Null auszuschliessen
(da die unter Parametrisierung von Alpha bzw. Beta trigonometrisch errechneten Pegel
bzw. Laufzeitdifferenzen teilweise gegen Unendlich konvergieren, also technisch nicht
realisierbar bleiben).
[0065] Insgesamt bemerkt, gestatten die beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren natürlich
auch die Verstärkung des jeweiligen Eingangssignals, bevor eine anschliessende Verzögerung
ausgeführt wird.
Beispiele von Anwendungsbereichen für die Erfindung
[0066] Die räumliche Aufschlüsselung einer unter bestimmtem Winkel Phi aufgenommenen Schallquelle
hat insbesondere für Telefonsignale grosse praktische Bedeutung. Bei Freisprecheinrichtungen,
wie sie etwa in Automobilen oder bei Internet-Telephonie Verwendung finden, wird das
abgestrahlte monophone Signal als der realen Gesprächssituation nicht entsprechend
empfunden, das Gegenüber erscheint "omnipräsent". Wird jedoch mit zum Stand der Technik
gehörenden messtechnischen Methoden der Winkel Phi ermittelt bzw. die Polarkoordinaten
funktionell interpoliert (möglich durch algoritmische Betrachtung der Maxima und Minima
des Polardiagramms des Eingangssignals), und werden in der Folge der fiktive linke
Öffnungswinkel Alpha und der fiktive rechte Öffnungswinkel Beta algoritmisch oder
manuell an die Aufnahme- und Hörsituation angepasst, lässt sich etwa unter Verwendung
einer (miniaturisierbaren!) Schaltung der Form Figur 15 bei abschliessender MS-Matrizierung
ein sterephones Signal erzielen, das einer Gesprächssituation unter natürlichen Bedingungen
weitaus höher Rechnung trägt.
[0067] Ähnlich lässt sich mit monophonen Tonaufnahmen verfahren, bei denen eine einzelne
Schallquelle stereophon reproduziert werden soll bzw. eine Schallquelle monophon und
eine weitere stereophon (dies ist möglich, sofern für eine Schallquelle der Winkel
Phi gleich Null ist).
[0068] Ebenso, sofern die Abbildungsrichtung einer, auf signaltechnischem Wege isolierten,
Schallquelle innerhalb eines Stereosichtbildes als zu scharf wahrgenommen wird, lässt
sich unter Anwendung des Erfindungsgegenstandes die Abbildungsrichtung graduell dispergieren.
[0069] Die Formung der Richtcharakteristik des Eingangssignals (punktuell möglich durch
Variation der die Richtcharakteristik des Eingangssignals beschreibenden Polarkoordinaten,
umfassend möglich beispielsweise über die, zum Stand der Technik gehörende, Anwendung
von Kammfiltern in Verbindung mit, auf der Schnellen Fouriertransformation (FFT) basierenden,
Methoden) vor Durchlaufen einer Anordnung oder eines Verfahrens gemäss dem Erfindungsgegenstand
vermag unter Umständen das Ergebnis noch zu verbessern bzw. für eine Normierung der
Richtcharakteristik des Eingangssignals zu sorgen.
[0070] Die Erfindung vermag insgesamt einen entscheidenden Beitrag zur nachträglichen mehrdimensionalen
Betrachtung von Signalstrecken zu leisten. Ihre Anwendung bleibt deshalb nicht auf
obige Beispiele limitiert.
1. Vorrichtung zur Stereophonisierung eines Monosignals,
gekennzeichnet durch
(a) die Auswertung des manuell oder messtechnisch ermittelten Winkels Phi, den Schallquelle
und Mikrophonhauptachse einschliessen, in Kombination mit
(aa) einem willkürlich oder algoritmisch bestimmten fiktiven Öffnungswinkel Alpha,
der links an die Mikrophonhauptachse anschliesst, kein Element einer Umgebung von
Null oder gleich Null ist, und für den, sofern der Winkel Phi positiv ist, die Bedingung
erfüllt ist, dass der Winkel Phi kleiner oder gleich dem Winkel Alpha ist;
(bb) einem willkürlich oder algoritmisch bestimmten fiktiven Öffnungswinkel Beta,
der rechts an die Mikrophonhauptachse anschliesst, kein Element einer Umgebung von
Null oder gleich Null ist, und für den, sofern der Winkel Phi negativ ist, die Bedingung
erfüllt ist, dass der Winkel Phi kleiner oder gleich dem Winkel Beta ist;
(cc) der manuell oder messtechnisch bestimmten Richtcharakteristik des zu stereophonisierenden
Monosignals, dargestellt in Polarkoordinaten;
(b) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Alpha sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verstärkungsfaktors P(Alpha);
(c) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Beta sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verstärkungsfaktors P(Beta);
(d) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Alpha sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verzögerungszeit L(Alpha);
(e) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Beta sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verzögerungszeit L(Beta);
(f) die unmittelbare Verwendung des zu stereophonisierenden Monosignals als Hauptsignal;
(g) die Verzögerung des zu stereophonisierenden Monosignals um die Verzögerungszeit
L(Alpha) und Verstärkung des verzögerten Signals um den Verstärkungsfaktor P(Alpha);
oder alternativ: die Verstärkung des zu stereophonisierenden Monosignals um den Verstärkungsfaktor
P(Alpha) und die Verzögerung des verstärkten Signals um die Verzögerungszeit L(Alpha);
(h) die Verzögerung des zu stereophonisierenden Monosignals um die Verzögerungszeit
L(Beta) und Verstärkung des verzögerten Signals um den Verstärkungsfaktor P(Beta);
oder alternativ: die Verstärkung des zu stereophonisierenden Monosignals um den Verstärkungsfaktor
P(Beta) und die Verzögerung des verstärkten Signals um die Verzögerungszeit L(Beta);
(i) die Addierung der unter (g) und (h) erhaltenen Signale, um ein Seitensignal zu
erhalten;
(j) die Stereoumsetzung des Haupt- und Seitensignals in ein Stereosignal.
(Figur 15)
2. Verfahren zur Stereophonisierung eines Monosignals,
gekennzeichnet durch
(a) die Auswertung des manuell oder messtechnisch ermittelten Winkels Phi, den Schallquelle
und Mikrophonhauptachse einschliessen, in Kombination mit
(aa) einem willkürlich oder algoritmisch bestimmten fiktiven Öffnungswinkel Alpha,
der links an die Mikrophonhauptachse anschliesst, kein Element einer Umgebung von
Null oder gleich Null ist, und für den, sofern der Winkel Phi positiv ist, die Bedingung
erfüllt ist, dass der Winkel Phi kleiner oder gleich dem Winkel Alpha ist;
(bb) einem willkürlich oder algoritmisch bestimmten fiktiven Öffnungswinkel Beta,
der rechts an die Mikrophonhauptachse anschliesst, kein Element einer Umgebung von
Null oder gleich Null ist, und für den, sofern der Winkel Phi negativ ist, die Bedingung
erfüllt ist, dass der Winkel Phi kleiner oder gleich dem Winkel Beta ist;
(cc) der manuell oder messtechnisch bestimmten Richtcharakteristik des zu stereophonisierenden
Monosignals, dargestellt in Polarkoordinaten;
(b) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Alpha sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verstärkungsfaktors P(Alpha);
(c) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Beta sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verstärkungsfaktors P(Beta);
(d) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Alpha sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verzögerungszeit L(Alpha);
(e) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Beta sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verzögerungszeit L(Beta);
(f) die unmittelbare Verwendung des zu stereophonisierenden Monosignals als Hauptsignal;
(g) die Verzögerung des zu stereophonisierenden Monosignals um die Verzögerungszeit
L(Alpha) und Verstärkung des verzögerten Signals um den Verstärkungsfaktor P(Alpha);
oder alternativ: die Verstärkung des zu stereophonisierenden Monosignals um den Verstärkungsfaktor
P(Alpha) und die Verzögerung des verstärkten Signals um die Verzögerungszeit L(Alpha);
(h) die Verzögerung des zu stereophonisierenden Monosignals um die Verzögerungszeit
L(Beta) und Verstärkung des verzögerten Signals um den Verstärkungsfaktor P(Beta);
oder alternativ: die Verstärkung des zu stereophonisierenden Monosignals um den Verstärkungsfaktor
P(Beta) und die Verzögerung des verstärkten Signals um die Verzögerungszeit L(Beta);
(i) die Addierung der unter (g) und (h) erhaltenen Signale, um ein Seitensignal zu
erhalten;
(j) die Stereoumsetzung des Haupt- und Seitensignals in ein Stereosignal.
(Figur 19.1 und 19.2)
3. Vorrichtung zur Stereophonisierung eines Monosignals nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
(a) den Verstärkungsfaktor P(Alpha) gleich dem quadrierten Polarabstand für den Winkel
Alpha, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Alpha, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, minus dem durch Sinus von Alpha dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Alpha, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi;
(b) den Verstärkungsfaktor P(Beta) gleich dem quadrierten Polarabstand für den Winkel
Beta, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Beta, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, plus dem durch Sinus von Beta dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Beta, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi;
(c) die Verzögerungszeit L(Alpha) gleich dem negativen Polarabstand für den Winkel
Alpha, dieser dividiert durch den verdoppelten Sinus von Alpha, plus der Quadratwurzel des in (a) beschriebenen
Verstärkungsfaktors P(Alpha);
(d) die Verzögerungszeit L(Beta) gleich dem negativen Polarabstand für den Winkel
Beta, dieser dividiert durch den verdoppelten Sinus von Beta, plus der Quadratwurzel des in (b) beschriebenen
Verstärkungsfaktors P(Beta);
4. Verfahren zur Stereophonisierung eines Monosignals nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch
(a) den Verstärkungsfaktor P(Alpha) gleich dem quadrierten Polarabstand für den Winkel
Alpha, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Alpha, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, minus dem durch Sinus von Alpha dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Alpha, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi;
(b) den Verstärkungsfaktor P(Beta) gleich dem quadrierten Polarabstand für den Winkel
Beta, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Beta, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, plus dem durch Sinus von Beta dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Beta, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi;
(c) die Verzögerungszeit L(Alpha) gleich dem negativen Polarabstand für den Winkel
Alpha, dieser dividiert durch den verdoppelten Sinus von Alpha, plus der Quadratwurzel des in (a) beschriebenen
Verstärkungsfaktors P(Alpha);
(d) die Verzögerungszeit L(Beta) gleich dem negativen Polarabstand für den Winkel
Beta, dieser dividiert durch den verdoppelten Sinus von Beta, plus der Quadratwurzel des in (b) beschriebenen
Verstärkungsfaktors P(Beta);
5. Vorrichtung zur Gewinnung eines äquivalenten Stereosignals zum nach Anspruch 1 gewonnenen
Stereosignal aus einem Monosignal,
gekennzeichnet durch
(a) die Auswertung des manuell oder messtechnisch ermittelten Winkels Phi, den Schallquelle
und Mikrophonhauptachse einschliessen, in Kombination mit
(aa) einem willkürlich oder algoritmisch bestimmten fiktiven Öffnungswinkel Alpha,
der links an die Mikrophonhauptachse anschliesst, kein Element einer Umgebung von
Null oder gleich Null ist, und für den, sofern der Winkel Phi positiv ist, die Bedingung
erfüllt ist, dass der Winkel Phi kleiner oder gleich dem Winkel Alpha ist;
(bb) einem willkürlich oder algoritmisch bestimmten fiktiven Öffnungswinkel Beta,
der rechts an die Mikrophonhauptachse anschliesst, kein Element einer Umgebung von
Null oder gleich Null ist, und für den, sofern der Winkel Phi negativ ist, die Bedingung
erfüllt ist, dass der Winkel Phi kleiner oder gleich dem Winkel Beta ist;
(cc) der manuell oder messtechnisch bestimmten Richtcharakteristik des zu stereophonisierenden
Monosignals, dargestellt in Polarkoordinaten;
(dd) der Erfüllung der Bedingung, dass der quadrierten Polarabstand für den Winkel
Alpha, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Alpha, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, minus dem durch Sinus von Alpha dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Alpha, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi kein Element einer Umgebung
von Null oder gleich Null ist;
(b) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Alpha sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verstärkungsfaktors PM';
(c) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Alpha, vom Winkel Beta sowie der
Richtcharakteristik des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten)
abhängigen Verstärkungsfaktors P(Beta)';
(d) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Alpha sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verzögerungszeit L(Alpha);
(e) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Beta sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verzögerungszeit L(Beta);
(f) die Verstärkung des zu stereophonisierenden Monosignals um den Verstärkungsfaktor
PM', um ein Hauptsignal zu erhalten;
(g) die Verzögerung des zu stereophonisierenden Monosignals um die Verzögerungszeit
L(Alpha);
(h) die Verzögerung des zu stereophonisierenden Monosignals um die Verzögerungszeit
L(Beta) und Verstärkung des verzögerten Signals um den Verstärkungsfaktor P(Beta)';
oder alternativ: die Verstärkung des zu stereophonisierenden Monosignals um den Verstärkungsfaktor
P(Beta)' und die Verzögerung des verstärkten Signals um die Verzögerungszeit L(Beta);
(i) die Addierung der unter (g) und (h) erhaltenen Signale, um ein Seitensignal zu
erhalten;
(j) die Stereoumsetzung des Haupt- und Seitensignals in ein Stereosignal.
(Figur 16)
6. Verfahren zur Gewinnung eines äquivalenten Stereosignals zum nach Anspruch 2 gewonnenen
Stereosignal aus einem Monosignal,
gekennzeichnet durch
(a) die Auswertung des manuell oder messtechnisch ermittelten Winkels Phi, den Schallquelle
und Mikrophonhauptachse einschliessen, in Kombination mit
(aa) einem willkürlich oder algoritmisch bestimmten fiktiven Öffnungswinkel Alpha,
der links an die Mikrophonhauptachse anschliesst, kein Element einer Umgebung von
Null oder gleich Null ist, und für den, sofern der Winkel Phi positiv ist, die Bedingung
erfüllt ist, dass der Winkel Phi kleiner oder gleich dem Winkel Alpha ist;
(bb) einem willkürlich oder algoritmisch bestimmten fiktiven Öffnungswinkel Beta,
der rechts an die Mikrophonhauptachse anschliesst, kein Element einer Umgebung von
Null oder gleich Null ist, und für den, sofern der Winkel Phi negativ ist, die Bedingung
erfüllt ist, dass der Winkel Phi kleiner oder gleich dem Winkel Beta ist;
(cc) der manuell oder messtechnisch bestimmten Richtcharakteristik des zu stereophonisierenden
Monosignals, dargestellt in Polarkoordinaten;
(dd) der Erfüllung der Bedingung, dass der quadrierten Polarabstand für den Winkel
Alpha, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Alpha, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, minus dem durch Sinus von Alpha dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Alpha, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi kein Element einer Umgebung
von Null oder gleich Null ist;
(b) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Alpha sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verstärkungsfaktors PM';
(c) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Alpha, vom Winkel Beta sowie der
Richtcharakteristik des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten)
abhängigen Verstärkungsfaktors P(Beta)';
(d) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Alpha sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verzögerungszeit L(Alpha);
(e) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Beta sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verzögerungszeit L(Beta);
(f) die Verstärkung des zu stereophonisierenden Monosignals um den Verstärkungsfaktor
PM', um ein Hauptsignal zu erhalten;
(g) die Verzögerung des zu stereophonisierenden Monosignals um die Verzögerungszeit
L(Alpha);
(h) die Verzögerung des zu stereophonisierenden Monosignals um die Verzögerungszeit
L(Beta) und Verstärkung des verzögerten Signals um den Verstärkungsfaktor P(Beta)';
oder alternativ: die Verstärkung des zu stereophonisierenden Monosignals um den Verstärkungsfaktor
P(Beta)' und die Verzögerung des verstärkten Signals um die Verzögerungszeit L(Beta);
(i) die Addierung der unter (g) und (h) erhaltenen Signale, um ein Seitensignal zu
erhalten;
(j) die Stereoumsetzung des Haupt- und Seitensignals in ein Stereosignal.
7. Vorrichtung zur Stereophonisierung eines Monosignals nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch
(a) den Verstärkungsfaktor PM' gleich dem reziproken Wert des Ergebnisses, welches sich aus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Alpha, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Alpha, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, minus dem durch Sinus von Alpha dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Alpha, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi errechnet;
(b) den Verstärkungsfaktor P(Beta)' gleich dem Produkt aus dem in (a) beschriebenen
Verstärkungsfaktor P(Alpha) und dem im Anspruch 3 (b) beschriebenen Verstärkungsfaktor
P(Beta);
(c) die Verzögerungszeit L(Alpha) gleich dem negativen Polarabstand für den Winkel
Alpha, dieser dividiert durch den verdoppelten Sinus von Alpha, plus der Quadratwurzel des Ergebnisses, das sich
aus dem quadrierten Polarabstand für den Winkel Alpha, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Alpha, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, minus dem durch Sinus von Alpha dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Alpha, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi errechnet;
(d) die Verzögerungszeit L(Beta) gleich dem negativen Polarabstand für den Winkel
Beta, dieser dividiert durch den verdoppelten Sinus von Beta, plus der Quadratwurzel des Ergebnisses, das sich
aus dem quadrierten Polarabstand für den Winkel Beta, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Beta, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, plus dem durch Sinus von Beta dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Beta, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi errechnet.
8. Verfahren zur Stereophonisierung eines Monosignals nach Anspruch 6,
gekennzeichnet durch
(a) den Verstärkungsfaktor PM' gleich dem reziproken Wert des Ergebnisses, welches sich aus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Alpha, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Alpha, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, minus dem durch Sinus von Alpha dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Alpha, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi errechnet;
(b) den Verstärkungsfaktor P(Beta)' gleich dem Produkt aus dem in (a) beschriebenen
Verstärkungsfaktor P(Alpha) und dem im Anspruch 3 (b) beschriebenen Verstärkungsfaktor
P(Beta);
(c) die Verzögerungszeit L(Alpha) gleich dem negativen Polarabstand für den Winkel
Alpha, dieser dividiert durch den verdoppelten Sinus von Alpha, plus der Quadratwurzel des Ergebnisses, das sich
aus dem quadrierten Polarabstand für den Winkel Alpha, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Alpha, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, minus dem durch Sinus von Alpha dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Alpha, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi errechnet;
(d) die Verzögerungszeit L(Beta) gleich dem negativen Polarabstand für den Winkel
Beta, dieser dividiert durch den verdoppelten Sinus von Beta, plus der Quadratwurzel des Ergebnisses, das sich
aus dem quadrierten Polarabstand für den Winkel Beta, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Beta, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, plus dem durch Sinus von Beta dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Beta, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi errechnet.
9. Vorrichtung zur Gewinnung eines äquivalenten Stereosignals zum nach Anspruch 1 gewonnenen
Stereosignal aus einem Monosignal,
gekennzeichnet durch
(a) die Auswertung des manuell oder messtechnisch ermittelten Winkels Phi, den Schallquelle
und Mikrophonhauptachse einschliessen, in Kombination mit
(aa) einem willkürlich oder algoritmisch bestimmten fiktiven Öffnungswinkel Alpha,
der links an die Mikrophonhauptachse anschliesst, kein Element einer Umgebung von
Null oder gleich Null ist, und für den, sofern der Winkel Phi positiv ist, die Bedingung
erfüllt ist, dass der Winkel Phi kleiner oder gleich dem Winkel Alpha ist;
(bb) einem willkürlich oder algoritmisch bestimmten fiktiven Öffnungswinkel Beta,
der rechts an die Mikrophonhauptachse anschliesst, kein Element einer Umgebung von
Null oder gleich Null ist, und für den, sofern der Winkel Phi negativ ist, die Bedingung
erfüllt ist, dass der Winkel Phi kleiner oder gleich dem Winkel Beta ist;
(cc) der manuell oder messtechnisch bestimmten Richtcharakteristik des zu stereophonisierenden
Monosignals, dargestellt in Polarkoordinaten;
(dd) der Erfüllung der Bedingung, dass der quadrierten Polarabstand für den Winkel
Beta, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Beta, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, plus dem durch Sinus von Beta dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Beta, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi kein Element einer Umgebung
von Null oder gleich Null ist;
(b) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Beta sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verstärkungsfaktors PM'';
(c) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Alpha, vom Winkel Beta sowie der
Richtcharakteristik des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten)
abhängigen Verstärkungsfaktors P(Alpha)';
(d) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Alpha sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verzögerungszeit L(Alpha);
(e) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Beta sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verzögerungszeit L(Beta);
(f) die Verstärkung des zu stereophonisierenden Monosignals um den Verstärkungsfaktor
PM'', um ein Hauptsignal zu erhalten;
(g) die Verzögerung des zu stereophonisierenden Monosignals um die Verzögerungszeit
L(Alpha) und Verstärkung des verzögerten Signals um den Verstärkungsfaktor P(Alpha)';
oder alternativ: die Verstärkung des zu stereophonisierenden Monosignals um den Verstärkungsfaktor
P(Alpha)' und die Verzögerung des verstärkten Signals um die Verzögerungszeit L(Alpha);
(h) die Verzögerung des zu stereophonisierenden Monosignals um die Verzögerungszeit
L(Beta);
(i) die Addierung der unter (g) und (h) erhaltenen Signale, um ein Seitensignal zu
erhalten;
(j) die Stereoumsetzung des Haupt- und Seitensignals in ein Stereosignal.
(Figur 17)
10. Verfahren zur Gewinnung eines äquivalenten Stereosignals zum nach Anspruch 2 gewonnenen
Stereosignal aus einem Monosignal,
gekennzeichnet durch
(a) die Auswertung des manuell oder messtechnisch ermittelten Winkels Phi, den Schallquelle
und Mikrophonhauptachse einschliessen, in Kombination mit
(aa) einem willkürlich oder algoritmisch bestimmten fiktiven Öffnungswinkel Alpha,
der links an die Mikrophonhauptachse anschliesst, kein Element einer Umgebung von
Null oder gleich Null ist, und für den, sofern der Winkel Phi positiv ist, die Bedingung
erfüllt ist, dass der Winkel Phi kleiner oder gleich dem Winkel Alpha ist;
(bb) einem willkürlich oder algoritmisch bestimmten fiktiven Öffnungswinkel Beta,
der rechts an die Mikrophonhauptachse anschliesst, kein Element einer Umgebung von
Null oder gleich Null ist, und für den, sofern der Winkel Phi negativ ist, die Bedingung
erfüllt ist, dass der Winkel Phi kleiner oder gleich dem Winkel Beta ist;
(cc) der manuell oder messtechnisch bestimmten Richtcharakteristik des zu stereophonisierenden
Monosignals, dargestellt in Polarkoordinaten;
(dd) der Erfüllung der Bedingung, dass der quadrierten Polarabstand für den Winkel
Beta, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Beta, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, plus dem durch Sinus von Beta dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Beta, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi kein Element einer Umgebung
von Null oder gleich Null ist;
(b) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Beta sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verstärkungsfaktors PM'';
(c) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Alpha, vom Winkel Beta sowie der
Richtcharakteristik des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten)
abhängigen Verstärkungsfaktors P(Alpha)';
(d) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Alpha sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verzögerungszeit L(Alpha);
(e) die Berechnung des vom Winkel Phi, vom Winkel Beta sowie der Richtcharakteristik
des zu stereophonisierenden Monosignals (dargestellt in Polarkoordinaten) abhängigen
Verzögerungszeit L(Beta);
f) die Verstärkung des zu stereophonisierenden Monosignals um den Verstärkungsfaktor
PM'', um ein Hauptsignal zu erhalten;
(g) die Verzögerung des zu stereophonisierenden Monosignals um die Verzögerungszeit
L(Alpha) und Verstärkung des verzögerten Signals um den Verstärkungsfaktor P(Alpha)';
oder alternativ: die Verstärkung des zu stereophonisierenden Monosignals um den Verstärkungsfaktor
P(Alpha)' und die Verzögerung des verstärkten Signals um die Verzögerungszeit L(Alpha);
(h) die Verzögerung des zu stereophonisierenden Monosignals um die Verzögerungszeit
L(Beta);
(i) die Addierung der unter (g) und (h) erhaltenen Signale, um ein Seitensignal zu
erhalten;
(j) die Stereoumsetzung des Haupt- und Seitensignals in ein Stereosignal.
11. Vorrichtung zur Stereophonisierung eines Monosignals nach Anspruch 9,
gekennzeichnet durch
(a) den Verstärkungsfaktor PM'' gleich dem reziproken Wert des Ergebnisses, welches sich aus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Beta, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Beta, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, plus dem durch Sinus von Beta dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Beta, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi errechnet;
(b) den Verstärkungsfaktor P(Alpha)' gleich dem Produkt aus dem in (a) beschriebenen
Verstärkungsfaktor PM'' und dem im Anspruch 3 (a) beschriebenen Verstärkungsfaktor P(Alpha);
(c) die Verzögerungszeit L(Alpha) gleich dem negativen Polarabstand für den Winkel
Alpha, dieser dividiert durch den verdoppelten Sinus von Alpha, plus der Quadratwurzel des Ergebnisses, das sich
aus dem quadrierten Polarabstand für den Winkel Alpha, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Alpha, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, minus dem durch Sinus von Alpha dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Alpha, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi errechnet;
(d) die Verzögerungszeit L(Beta) gleich dem negativen Polarabstand für den Winkel
Beta, dieser dividiert durch den verdoppelten Sinus von Beta, plus der Quadratwurzel des Ergebnisses, das sich
aus dem quadrierten Polarabstand für den Winkel Beta, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Beta, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, plus dem durch Sinus von Beta dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Beta, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi errechnet.
12. Verfahren zur Stereophonisierung eines Monosignals nach Anspruch 10,
gekennzeichnet durch
(a) den Verstärkungsfaktor PM'' gleich dem reziproken Wert des Ergebnisses, welches sich aus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Beta, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Beta, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, plus dem durch Sinus von Beta dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Beta, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi errechnet;
(b) den Verstärkungsfaktor P(Alpha)' gleich dem Produkt aus dem in (a) beschriebenen
Verstärkungsfaktor PM'' und dem im Anspruch 3 (a) beschriebenen Verstärkungsfaktor P(Alpha);
(c) die Verzögerungszeit L(Alpha) gleich dem negativen Polarabstand für den Winkel
Alpha, dieser dividiert durch den verdoppelten Sinus von Alpha, plus der Quadratwurzel des Ergebnisses, das sich
aus dem quadrierten Polarabstand für den Winkel Alpha, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Alpha, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, minus dem durch Sinus von Alpha dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Alpha, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi errechnet;
(d) die Verzögerungszeit L(Beta) gleich dem negativen Polarabstand für den Winkel
Beta, dieser dividiert durch den verdoppelten Sinus von Beta, plus der Quadratwurzel des Ergebnisses, das sich
aus dem quadrierten Polarabstand für den Winkel Beta, dieser dividiert durch den mit 4 multiplizierten quadrierten Sinus von Beta, plus dem quadrierten Polarabstand
für den Winkel Phi, plus dem durch Sinus von Beta dividierten Produkt aus dem Polarabstand für den Winkel Beta, dem
Polarabstand für den Winkel Phi und dem Sinus von Phi errechnet.
13. Erweiterte Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 3 oder Anspruch 5 oder Anspruch
7 oder Anspruch 9 oder Anspruch 11, gekennzeichnet durch die zusätzliche Umformung des jeweils gewonnenen Stereosignals in stereophone Signale,
welche durch mehr als zwei Lautsprecher wiedergegeben werden.
14. Erweitertes Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 4 oder Anspruch 6 oder Anspruch
8 oder Anspruch 10 oder Anspruch 12, gekennzeichnet durch die zusätzliche Umformung des jeweils gewonnenen Stereosignals in stereophone Signale,
welche durch mehr als zwei Lautsprecher wiedergegeben werden.