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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur Lokalisierung eines Schallbildes.
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Herkömmlich umfasst
ein Heim-Fernsehgerät
(TV-Gerät),
welches zur stereophonen Audiowiedergabe geeignet ist, ein Lautsprecherpaar
(also einen linken Lautsprecher und einen rechten Lautsprecher).
Da solch ein TV-Gerät
jedoch nur eine begrenzte Breite zum Installieren der Lautsprecher
darin hat, ist es nicht möglich,
eine stereophone Audiowiedergabe auf zufriedenstellendem Niveau
zu genießen.
Falls ein solches TV-Gerät
ferner ein "Surround-System" benutzt, ist es
oft schwierig, Surround-Lautsprecher bereitzustellen.
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In
einem solchen Fall werden die Audiosignale einem Prozess zur Schallbildlokalisierung
unterworfen (z.B. durch Verwendung einer kopfbezogenenen Übertragungsfunktion
(head-related transfer function, HRTF)) und die so verarbeiteten
Signale den Lautsprechern derart zugeführt, dass das Schallbild (i.e.
virtuelle Lautsprecher) an Stellen lokalisiert ist, wo die Lautsprecher
eigentlich nicht aufgestellt sind. Die virtuellen Lautsprecher erwecken
beim Hörer
den Eindruck, dass der Abstand zwischen den tatsächlich aufgestellten Lautsprechern
größer ist
oder dass der wiedergegebene Klang von der Seite oder von hinten
kommt, obwohl eigentlich nur zwei frontseitige Lautsprecher vor
dem Hörer
aufgestellt sind.
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Im
allgemeinen ist es im Falle eines sich bewegenden Schallbildes relativ einfach,
das Schallbild an einer bestimmten Position zu lokalisieren, obwohl dies
auch vom Hörer
abhängt.
Im Gegensatz dazu ist es im Falle eines statischen Schallbildes
schwierig, das Schallbild an einer bestimmten Position zu lokalisieren.
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Um
das oben genannte Problem zu lösen,
ist eine Technik vorgeschlagen worden, die den Hörer ein Schallbild an einer
bestimmten Position erkennen lässt.
Wenn diese bestimmte Position in einem Winkel θ in umlaufender Richtung weg
von der Vorderseite des Hörers
lokalisiert ist, dann umfasst diese Technik das Erstellen (i) eines
ersten verarbeiteten Signals zur Lokalisierung des Schallbildes
an einer ersten Lokalisierungsposition, die in einem Winkel in umlaufender
Richtung weg von der Vorderseite des Hörers lokalisiert ist, wobei θ1 < θ ist, und
(ii) eines zweiten verarbeiteten Signals zur Lokalisierung des Schallbildes
an einer zweiten Lokalisierungsposition, die in einem Winkel θ2 in umlaufender Richtung weg von der Vorderseite
des Hörers
lokalisiert ist, wobei θ2 > θ ist, sowie
das abwechselnde Zuführen
des ersten und des zweiten verarbeitenden Signals zu den Lautsprechern,
um das Schallbild abwechselnd an der ersten und der zweiten Lokalisierungsposition
zu lokalisieren, und somit den Hörer
das Schallbild an der vorgegebenen Position erkennen zu lassen.
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Allerdings
vermittelt eine solche Technik dem Hörer ein relativ unnatürliches
Hörgefühl aufgrund der
Regelmäßigkeit
der abwechselnden Schallbildlokalisierung um die vorgegebene Position.
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Wie
oben ausgeführt
besteht ein dringender Bedarf für
eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Schallbildlokalisierung,
welche ein natürliches
Hörgefühl vermitteln.
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Wie
auch das aus der Japanischen Offenlegung JP-A-04030700 und Patent
Abstracts of Japan Vol. 016 No. 200 (E-7201) von 13. Mai 1992 bisher bekannte
Verfahren, enthält
das Verfahren der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte,
nämlich das
Anordnen eines linken Lautsprechers und eines rechten Lautsprechers
vor einem Hörer;
Ausführen eines
Schallbildlokalisierungsprozess an einem Audiosignal durch Herstellen
eines ersten verarbeiteten Signals, welches das Schallbild an einer
ersten Lokalisierungsposition lokalisiert, und eines zweiten verarbeiteten
Signals, welches das Schallbild an einer zweiten Lokalisierungsposition
lokalisiert;
Multiplizieren eines der ersten und zweiten verarbeiteten
Signale mit einem Koeffizienten k, der in einem Bereich von 0 bis
1 variiert;
Multiplizieren des anderen der ersten und zweiten verarbeiteten
Signale mit einem Koeffizienten 1-k; und
Addieren des verarbeiteten
Signals, das mit dem Koeffizienten k multipliziert wurde, und des
verarbeiteten Signals, das mit dem Koeffizienten 1-k multipliziert wurde;
und
Zuführen
des verarbeiteten Signals zum linken und rechten Lautsprecher, um
das Schallbild an einer vorgegebenen Position zu lokalisieren;
wobei,
wenn die vorgegebene Position sich in einem Winkel θ in einer
umlaufenden Richtung weg von der Vorderseite des Hörers befindet,
dann ist die erste Lokalisierungsposition in der Nähe der vorgegebenen
Position und befindet sich in einem Winkel θ1 in der
umlaufenden Richtung weg von der Vorderseite des Hörers, wobei θ1 < θ, und die
zweite Lokalisierungsposition ist in der Nähe der vorgegebenen Position
und befindet sich in einem Winkel θ2 in
umlaufender Richtung weg von der Vorderseite des Hörers, wobei θ2 > θ.
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Nach
der vorliegenden Erfindung ist das oben beschriebene Verfahren dadurch
gekennzeichnet, dass der Schritt des Multiplizierens mit dem Koeffizienten
k durchgeführt
wird mit einem Koeffizienten, der zufallsbedingt im Bereich 0 bis
1 variiert.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung hat das Spektrum des Koeffizienten k eine 1/f-Charakteristik.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung beinhaltet die Herstellung des Koeffizienten k die
Ausgabe eines Zufallssignals mit rechteckiger Pulsform, einer Höhe von 1
und zufälliger
Pulsweite und -abstand, und das Integrieren des Zufallssignals in
einem Integrationsschaltkreis.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung beinhaltet die Herstellung des Koeffizienten k das
Quadrieren des Audiosignals mit einem Quadrierer, und Filtern des
quadrierten Signals mit einem Tiefpassfilter.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist das Audiosignal ein stereophones Zweikanalsignal,
und das Signal zum Herstellen des Koeffizienten wird von dem einen
oder dem anderen der Kanalsignale, einem Summensignal der beiden
Kanäle
oder einem Differenzsignal der beiden Kanäle ausgewählt.
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Nach
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zur Lokalisierung eines Schallbildes wie aus der JP-A-04030700 bereitgestellt,
welche enthält:
einen linken und einen rechten Lautsprecher, die vor einem Hörer anzuordnen
sind; Mittel zur Durchführung
eines Schallbildlokalisierungsprozesses an einem Audiosignals, umfassend
Mittel zum Herstellen eines ersten verarbeiteten Signals, welches
das Schallbild an einer ersten Lokalisierungsposition lokalisiert,
und Mittel zum Herstellen eines zweiten verarbeiteten Signals, welches das
Schallbild an einer zweiten Lokalisierungsposition lokalisiert;
Mittel
zum Herstellen eines Koeffizienten k, der in einem Bereich von 0
bis 1 variiert;
Mittel zum Multiplizieren eines der ersten
und zweiten verarbeiteten Signale mit dem Koeffizienten k;
Mittel
zum Multiplizieren des anderen Signals mit einem Koeffizienten 1-k;
Mittel zum
Addieren des verarbeiteten Signals, das mit dem Koeffizienten k
multipliziert wurde, mit dem verarbeiteten Signal, das mit dem Koeffizienten
1-k multipliziert wurde, und zum Zuführen des addierten Signals
zum linken und rechten Lautsprecher, um das Schallbild an einer
vorgegebenen Position zu lokalisieren;
wobei, wenn die vorgegebene
Position sich in einem Winkel θ in
einer umlaufender Richtung weg von der Vorderseite des Hörers befindet,
dann ist die erste Lokalisierungsposition in der Nähe der vorgegebenen
Position und befindet sich in einem Winkel θ1 in der
umlaufenden Richtung weg von der Vorderseite des Hörers, wobei θ1 < θ ist, und
die zweite Lokalisierungsposition ist in der Nähe der vorgegebenen Position
und befindet sich in einem Winkel θ2 in
umlaufender Richtung weg von der Vorderseite des Hörers, wobei θ2 > θ ist.
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Nach
der vorliegenden Erfindung, ist die oben beschriebene Vorrichtung
dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Herstellen eines Koeffizienten
k Mittel (PR, SC1, SK, L; SE, SQ, SC2, LPF) sind, die als Koeffizienten
k einen Koeffizienten herstellen, der zufallsbedingt im Bereich
von 0 bis 1 variiert.
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Nach
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Audiosignalprozessor
wie in Anspruch 7 der hierzu angefügten Ansprüche definiert bereitgestellt.
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Somit
ermöglicht
die hierin beschriebene Erfindung die folgenden Vorteile: (1) Bereitstellen
einer Vorrichtung zur Lokalisierung eines Schallbildes, die ein
natürliches
Hörgefühl vermittelt;
und (2) ein Verfahren zur Lokalisierung eines Schallbildes, welches ein
natürliches
Hörgefühl vermittelt.
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Diese
und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann
nach Lektüre
und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung unter Zuhilfenahme
der beiliegenden Figuren ersichtlich.
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In
den beigefügten
Figuren sind:
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1 ein
Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Lokalisierung eines Schallbildes nach der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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2 ein
Diagramm, welches einen Prozess zur Lokalisierung eines Schallbildes
unter Verwendung einer Vorrichtung nach 1 veranschaulicht;
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3 ein
Blockdiagramm, welches ein Beispiel für erste und zweite Mittel zur
Signalverarbeitung nach 1 veranschaulicht;
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4 ein
Blockdiagramm, welches ein anderes Beispiel für erste und zweite Mittel zur
Signalverarbeitung nach 1 veranschaulicht;
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5 ein
Blockdiagramm, welches ein Beispiel für Mittel zum Herstellen des
Koeffizienten k aus 1 veranschaulicht;
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6A zeigt
eine Ausgabe aus einem Zufallssignalgenerator nach 5;
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6B zeigt
eine Ausgabe aus einem Integrationsschaltkreis nach 5;
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7 ist
ein Blockdiagramm, welches ein weiteres Beispiel für Mittel
zum Herstellen des Koeffizienten k aus 1 veranschaulicht;
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8A zeigt
eine Ausgabe eines signalauswählenden
Schaltkreises aus 7;
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8B zeigt
eine Ausgabe eines Quadrierers aus 7;
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8C zeigt
eine Ausgabe eines Tiefpassfilters aus 7;
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9 ist
ein schematisches Diagramm, welches die Beziehung zwischen θ1, θ2 und θ nach
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im folgenden beschrieben. Dabei
stellen die folgenden Erläuterungen
nur ein Beispiel dar.
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Unter
Bezugnahme auf die 1 bis 9 wird eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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1 ist
ein Blockdiagramm, welches eine Vorrichtung nach dieser Ausführungsform
veranschaulicht. Die Vorrichtung zur Lokalisierung eines Schallbildes
(virtuelle Lautsprecher-Prozessvorrichtung) umfasst erste und zweite
Eingänge 1 und 2,
in die ein Audiosignal eingegeben wird, einen ersten Ausgang 3,
der mit einem linken Lautsprecher SPL verbunden ist, und einen zweiten
Ausgang 4, der mit einem rechten Lautsprecher SPR verbunden
ist. Obwohl in 1 beispielhaft ein stereophones
Zweikanal-Signal als Audiosignal dargestellt ist, kann das Audiosignal
stattdessen auch ein monophones Signal sein.
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2 zeigt
eine Anordnung der Lautsprecher SPL und SPR. Wie in 2 dargestellt,
sind ein Lautsprecherpaar (also ein linker Lautsprecher SPL und
ein rechter Lautsprecher SPR) vor einem Hörer M angeordnet.
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Wie
in 9 dargestellt, lässt die Vorrichtung zur Schallbildlokalisierung
den Hörer
M ein Schallbild an einer vorgegebenen Position P erkennen. Hierbei
befindet sich die Position P in einem Winkel θ in umlaufender Richtung (gegen
den Uhrzeigersinn) weg von der Vorderseite F des Hörers M. Diese
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beinhaltet (1) das Lokalisieren eines
Schallbildes (eines virtuellen Lautsprechers) an einer ersten Lokalisierungsposition
P1, die in der Nähe
der vorgegebenen Position P ist und sich in einem Winkel θ1 in umlaufender Richtung weg von der Vorderseite
F des Hörers
befindet, wobei θ1 < θ ist; und
(2) das Lokalisieren eines Schallbildes (eines virtuellen Lautsprechers)
an einer zweiten Lokalisierungsposition P2, die in der Nähe der vorgegebenen
Position P ist und sich in einem Winkel θ2 in
umlaufender Richtung weg von der Vorderseite F des Hörers befindet,
wobei θ2 > θ ist.
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Wie
ebenfalls in 9 dargestellt, wenn sich die
Position P in einem Winkel –θ in der
anderen umlaufenden Richtung (also im Uhrzeigersinn) weg von der
Vorderseite F des Hörers
befindet, dann beinhaltet diese Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung (1) das Lokalisieren eines Schallbildes (eines virtuellen
Lautsprechers) an einer ersten Lokalisierungsposition P1, die in
der Nähe
der vorgegebenen Position P ist und sich in einem Winkel –θ1 in der umlaufenden Richtung weg von der
Vorderseite F des Hörers
befindet; und (2) das Lokalisieren eines Schallbildes (eines virtuellen
Lautsprechers) an einer zweiten Lokalisierungsposition P2, die in
der Nähe der
vorgegebenen Position P ist und sich in einem Winkel –θ2 in der umlaufenden Richtung weg von der Vorderseite
F des Hörers
befindet.
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Die
Differenz zwischen θ und θ1 kann gleich oder verschieden sein zur Differenz
zwischen θ und θ2. Die Differenz zwischen θ und θ1 bzw. die Differenz zwischen θ und θ2 kann jedes angemessene Winkelmaß betragen
und kann typischerweise bis zu 30 Grad betragen.
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Die
Vorrichtung zur Schallbildlokalisierung beinhaltet ferner erste
Mittel zur Signalverarbeitung (erste Mittel zur virtuellen Lautsprecher-Verarbeitung) 11 sowie
zweite Mittel zur Signalverarbeitung (zweite Mittel zur virtuellen
Lautsprecher-Verarbeitung) 12. Die ersten und die zweiten
Mittel sind mit den Eingängen 1 und 2 verbunden.
Die ersten Mittel zur Signalverarbeitung 11 werden zur
Lokalisierung des Schallbildes an einer ersten Lokalisierungsposition
P1 verwendet und geben ein erstes L-Signal für den linken Lautsprecher SPL
sowie ein erstes R-Signal für
den rechen Lautsprecher SPR aus. Die zweiten Mittel zur Signalverarbeitung 12 werden
zur Lokalisierung des Schallbildes an einer zweiten Lokalisierungsposition
P2 verwendet und geben ein zweites L-Signal für den linken Lautsprecher SPL
sowie ein zweites R-Signal für
den rechten Lautsprecher SPR aus.
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Die
ersten und zweiten Mittel 11 und 12 zur Signalverarbeitung
sind typischerweise Schaltkreise zur Signalverarbeitung. Die Mittel 11 und 12 können beispielsweise
ein "Lattice"-Filter oder ein "Shuffler"-Filter sein. Genauer
gesagt, kann die Vorrichtung zur Schallbildlokalisierung ein Paar "Lattice"-Filter oder ein
Paar "Shuffler"-Filter beinhalten.
Ein Verfahren zur Lokalisierung eines Schallbildes, welches dem
Hörer ein "Surround"-Gefühl durch
die Verwendung solcher Filter vermittelt, ist bereits von den Erfindern
vorgeschlagen worden.
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Wie
in 3 dargestellt, enthält ein "Lattice"-Filter: (i) einen ersten L-Filterabschnitt (einen ersten
L-Signalverarbeitungsabschnitt) F1 L, der mit einem ersten Eingang 1 verbunden
ist und ein Ausgangssignal für
den linken Lautsprecher SPL ausgibt; (ii) einen ersten R-Filterabschnitt
(einen ersten R-Signalverarbeitungsabschnitt)
F1 R, der mit dem ersten Eingang 1 verbunden ist und ein
Ausgangssignal für
den rechten Lautsprecher SPR ausgibt; (iii) einen zweiten L-Filterabschnitt
(einen zweiten L-Signalverarbeitungsabschnitt) F2L, der mit einem
zweiten Eingang 2 verbunden ist und ein Ausgangssignal für den linken
Lautsprecher SPL ausgibt; (iv) einen zweiten R-Filterabschnitt (einen
zweiten R-Signalverarbeitungsabschnitt) F2R, der mit dem zweiten
Eingang 2 verbunden ist und ein Ausgangssignal für den rechten
Lautsprecher SPR ausgibt; (v) Addiermittel M8, die die Ausgangssignale
der ersten und der zweiten L-Filterabschnitte F1 L und F2L addieren,
um so ein erstes L-verarbeitetes
Signal oder ein zweites L-verarbeitetes Signal herzustellen; (vi)
Addiermittel M9, die die Ausgangssignale der ersten und der zweiten
R-Filterabschnitte
F1 R und F2R addieren, um so ein erstes R-verarbeitetes Signal oder
ein zweites R-verarbeitetes Signal herzustellen. Die Übertragungsfunktionen
des ersten L-Filterabschnittes F1L, des ersten R- Filterabschnittes F1 R, des zweiten
L-Filterabschnittes F2L und des zweiten R-Filterabschnittes F2R, sind als H11, H12, H21 bzw. H22 definiert.
Die Übertragungsfunktionen
werden nachfolgend im einzelnen beschrieben.
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So
werden beispielsweise, für
den Fall der Lokalisierung des Schallbildes (i.e., der virtuellen
linken und rechten Lautsprecher) ZL und ZR an Positionen seitlich
oder hinter dem Hörer
M, wie in 2 dargestellt, die Übertragungsfunktionen
H11, H12, H21 und H22 des ersten
L-Filterabschnittes F1L, des ersten R-Filterabschnittes F1 R, des zweiten
L-Filterabschnittes F2L, und des zweiten R-Filterabschnittes F2R unter Verwendung
der kopfbezogenen Übertragungsfunktionen
hLL, hLR, hRL, hRR, hL'L,
hL'R,
hR'L Und hR'R bestimmt.
Hierbei ist hLL eine kopfbezogene Übertragungsfunktion
vom linken Lautsprecher SPL zum linken Ohr des Hörers M, und hLR ist
eine kopfbezogene Übertragungsfunktion
vom linken Lautsprecher SPL zum rechten Ohr des Hörers M;
hRL ist eine kopfbezogene Übertragungsfunktion
vom rechten Lautsprecher SPR zum linken Ohr des Hörers M, und
hRR ist eine kopfbezogene Übertragungsfunktion vom
rechten Lautsprecher SPR zum rechten Ohr des Hörers M; hL'L ist eine
kopfbezogene Übertragungsfunktion
vom virtuellen linken Lautsprecher ZL zum linken Ohr des Hörers M,
und hL'R ist
eine kopfbezogene Übertragungsfunktion
vom virtuellen linken Lautsprecher ZL zum rechten Ohr des Hörers M;
hR'L ist
eine kopfbezogene Übertragungsfunktion
vom virtuellen rechten Lautsprecher ZR zum linken Ohr des Hörers M,
und hR'R ist
eine kopfbezogene Übertragungsfunktion
vom virtuellen rechten Lautsprecher ZR zum rechten Ohr des Hörers M.
Dabei ist die Rechenprozedur wie folgt.
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Zunächst werden
eine Matrix [h] der kopfbezogenen Übertragungsfunktionen von den
Lautsprechern SPL und SPR zu den Ohren des Hörers M, eine Matrix [h'] der kopfbezogenen Übertragungsfunktionen
von den virtuellen Lautsprechern ZL und ZR zu den Ohren des Hörers M,
und eine Matrix [H] des Lattice-Filters definiert.
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Nach
der in den 2 und 3 dargestellten
Beziehung ist die folgende Gleichung erfüllt: [h']
= [h][H] (4)
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Wenn
|h| ≠ 0,
dann kann die nachfolgende Gleichung (5) von der Gleichung (4) abgeleitet
werden: [H] = [h]–1[h'] (5)
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Die Übertragungsfunktionen
H11, H12, H21 und H22 des ersten
L-Filterabschnittes F1L, des ersten R-Filterabschnittes F1R, des
zweiten L-Filterabschnittes F2L und des zweiten R-Filterabschnittes F2R
können
unter Verwendung der Gleichung (5) wie folgt bestimmt werden: H11 =
(hRRhL'L – hRLhL'R)/(hLLhRR – hLRhRL) (6) H12 =
(hLLhL'R – hLRhL'L)/(hLLhRR – hLRhRL) (7) H21 =
(hRRhR'L – hRLhR'R)/(hLLhRR – hLRhRL) (8) H22 =
(hLLhR'R – hLRhRL)/(hLLhRR – hLRhRL) (9)
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Alternativ
dazu enthält
ein Shuffler-Filter, wie in 4 gezeigt:
einen ersten Filterabschnitt (einen ersten Signalverarbeitungsabschnitt)
F1; einen zweiten Filterabschnitt (einen zweiten Signalverarbeitungsabschnitt)
F2; Addiermittel M1, die die in die ersten und zweiten Eingänge 1 und 2 eingegebenen Audiosignale
addieren und das so addierte Signal in den ersten Filterabschnitt
F1 eingeben; Subtrahiermittel M2, die aus den in die ersten und
zweiten Eingänge 1 und 2 eingegebenen
Audiosignalen ein Differenzsignal berechnen und die das Differenzsignal in
den zweiten Filterabschnitt F2 eingeben; Addiermittel M10, die die
Ausgangssignale der ersten und zweiten Filterabschnitte F1 und F2
addieren, um so ein erstes L-verarbeitetes Signal oder ein zweites L-verarbeitetes
Signal herzustellen; und Subtrahiermittel M11, die das Ausgangssignal
des zweiten Filterabschnittes F2 vom Ausgangssignal des ersten Filterabschnittes
F1 subtrahieren, um so ein erstes R-verarbeitetes Signal oder ein
zweites R-verarbeitetes Signal herzustellen.
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Typischerweise
wird der Shuffler-Filter in Fällen
gebraucht, wenn die linken und rechten Lautsprecher SPL und SPR
sowie die linken und rechten Schallbilder (virtuellen Lautsprecher)
ZL und ZR symmetrisch zum Hörer
M angeordnet sind.
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Für den oben
genannten Fall werden die Übertragungsfunktionen
HSUM und HDIF der
ersten und zweiten Filterabschnitte F1 und F2 beschrieben. Die Übertragungsfunktionen
HSUM und HDIF können unter Verwendung
der oben genannten kopfbezogenen Übertragungsfunktionen hLL, hLR, hRL, hRR, hL'L,
hL'R, hR'L und
hR'R wie
folgt bestimmt werden:
Da die (wirklichen und virtuellen) Lautsprecher
symmetrisch zum Hörer
angeordnet sind, sind zunächst die
Beziehungen hLL = hRR,
hLR = hRL, hL'L =
hR'R,
und hL'R =
hR'L in
den Gleichungen (6) bis (9) erfüllt.
Somit sind H11 = H22 und
H12 = H21 gegeben.
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Als
nächstes,
wenn ha für hLL und
hRR, hb für hLR und hLR, ha' für hL'L und
hR'R und
hb' für hL'R und
hR'L genommen
wird, dann können
die Übertragungsfunktionen
HSUM und NDIF mit
den folgenden Gleichungen dargestellt werden: HSUM = (ha' + hb')/(ha + hb) HDIF = (ha' – hb')/(ha – hb)
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In 1 bezeichnen
K1L und K1R erste Mittel zur Multiplikation eines L-Koeffizienten bzw.
erste Mittel zur Multiplikation eines R-Koeffizienten. Diese ersten
Mittel K1L und K1R zur Multiplikation eines L-Koeffizienten bzw.
eines R-Koeffizienten
multiplizieren das erste L-verarbeitete Signal und das erste R-verarbeitete Signal
(welche von den ersten Mitteln zur Signalverarbeitung 11 stammen)
mit einem Koeffizienten k. Der Koeffizient k wird zufallsbedingt
im Bereich vom 0 bis 1 variiert. K2L und K2R bezeichnen, respektive,
zweite Mittel zur Multiplikation eines L-Koeffizienten bzw. zweite
Mittel zur Multiplikation eines R-Koeffizienten. Diese zweiten Mittel
K2L und K2R zur Multiplikation eines L-Koeffizienten bzw. eines
R-Koeffizienten multiplizieren das zweite L-verarbeitete Signal und das zweite R-verarbeitete
Signal (welche von den zweiten Mitteln zur Signalverarbeitung 12 stammen)
mit einem Koeffizienten 1-k.
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Vorzugsweise
zeichnet sich das Spektrum des Koeffizienten k durch eine 1/f-Charakteristik aus. Da
eine 1/f-Charakteristik physiologisch natürlich ist, kann ein unnatürliches
Gefühl
beim Hörer
dadurch eliminiert werden, dass ein Koeffizient mit 1/f-Charakteristik
verwendet wird. Ein Verfahren, um einen Koeffizienten mit 1/f-Charakteristik
zu bestimmen, wird im folgenden beschrieben.
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Wie
in den 5, 6A und 6b dargestellt,
umfasst das Verfahren die Ausgabe eines M-Sequenzsignals als Zufallssignal
von einem Zufallssignalgenerator (z.B. einem digitalen Signalprozessor)
PR. Das Signal ist als Pulsreihe ausgebildet, mit rechteckiger Form,
einer Höhe
von 1, sowie zufälliger
Pulsweite und -abständen.
Das M-Sequenzsignal wird ein einer Skaliereinheit SC1 mit einem
Koeffizienten a0 multipliziert, um so die
Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass der Ausgabewert im darauffolgenden
Schritt 1 überschreitet,
und wird dann, wie in 6B dargestellt, in einem Integrationsschaltkreis SK über die
Zeit integriert. Der Integrationsschaltkreis SK umfasst: ein Verzögerungsglied
J, welches ein Eingabesignal um eine Abtastperiode verzögert; Mittel
K4 zum Multiplizieren mit einem Koeffizienten, welche den Ausgang
des Verzögerungsglieds
J mit einem Koeffizienten b1 multiplizieren;
Addiermittel (z.B. ein Mischer) M4, welche den Ausgang der Mittel K4
zum Multiplizieren mit einem Koeffizienten zum Eingabesignal in
den Integrationsschaltkreis SK addieren. Das Ausgangssignal des
Integrationsschaltkreises SK wird einem Überlaufbegrenzer L zugeführt, der
einen Maximalwert von 1 besitzt, um so einen Koeffizienten K zu
erstellen. In diesem Verfahren ist es möglich, die Skaliereinheit SC1
und den Überlaufbegrenzer
L auszulassen.
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Ein
alternatives Verfahren wird mit Bezugnahme auf die 7 und 8A bis 8C beschrieben.
Es wird angenommen, dass das Spektrum der meisten Musiksignale oft
im Wesentlichen 1/f-Charakteristik aufweist. Daher umfasst das Verfahren
in diesem Fall das Zuführen
eines Audiosignals (stereophones Zweikanalsignal in 7)
zu einem signalauswählendem
Schaltkreis (z.B. einem Addier- und Subtrahierschaltkreis) SE und
das Auswählen
eines Signals, um einen Koeffizienten aus einem Signal eines der
beiden Kanäle,
aus einem Summensignal der beiden Kanäle oder aus einem Differenzsignal
der beiden Kanäle
herzustellen. Danach wird das ausgewählte Signal (in 8A gezeigt)
durch ein Quadrierer SQ wie in 8B dargestellt
quadriert. Das quadrierte Signal wird von einer Skaliereinheit SC2
mit einem geeigneten Koeffizienten multipliziert, um somit die Wahrscheinlichkeit
zu reduzieren, dass der Ausgangswert im darauffolgenden Schritt
1 überschreitet.
Danach wird das Ausgangssignal der Skaliereinheit SC2 mit einem
Tiefpassfilter LPF mit einer Grenzfrequenz von etwa 10 Hz gefiltert,
um somit einen Koeffizienten k zu erstellen (8C).
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In 1 bezeichnen
M6 und M7 jeweils Addiermittel (z.B. einen Mischer). Die Addiermittel
M6 addieren das erste L-verarbeitete Signal und das zweite L-verarbeitete Signal,
welche beide mit dem Koeffizienten multipliziert wurden, und geben
das addierte Signal in den linken Lautsprecher SPL. Die Addiermittel
M7 addieren das erste R-verarbeitete Signal und das zweite R-verarbeitete
Signal, welche beide mit dem Koeffizienten multipliziert wurden,
und geben das addierte Signal in den rechten Lautsprecher SPR.
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Um
zum Beispiel den Hörer
M ein Schallbild bei einer bestimmten Position P in einem Winkel θ (von z.B.
120 Grad) gegen den Uhrzeigersinn weg von der Vorderseite F des
Hörers
M erkennen zu lassen, umfasst diese Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung das Herstellen des ersten L-verarbeiteten Signals und des ersten
R-verarbeiteten Signals mit den ersten Mitteln 11 zur Signalverarbeitung
zum Lokalisieren des Schallbildes an der ersten Lokalisierungsposition
P1, die in der Nähe
der vorgegebenen Position P ist und sich in einem Winkel θ1 (von z.B. 90 Grad) gegen den Uhrzeigersinn
weg von der Vorderseite F des Hörers
befindet; und das Herstellen des zweiten L-verarbeiteten Signals
und des zweiten R-verarbeiteten Signals mit den zweiten Mitteln 12 zur
Signalverarbeitung zum Lokalisieren des Schallbildes an der zweiten
Lokalisierungsposition P2, die in der Nähe der vorgegebenen Position
P ist und sich in einem Winkel θ2 (von z.B. 150 Grad) gegen den Uhrzeigersinn
weg von der Vorderseite F des Hörers befindet.
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Als
nächstes
werden das erste L-verarbeitete Signal und das erste R-verarbeitete Signal
mit einem Koeffizienten k (der zufallsbedingt im Bereich von 0 bis
1 variiert wird) multipliziert, und gleichzeitig werden das zweite
L-verarbeitete Signal
und das zweite R-verarbeitete Signal mit einem Koeffizienten 1-k
multipliziert. Danach werden das multiplizierte erste L-verarbeitete Signal
und das multiplizierte zweite L-verarbeitete Signal mit den Addiermitteln M6
addiert, um dann dem linken Lautsprecher SPL zugeführt zu werden,
während
gleichzeitig das multiplizierte erste R-verarbeitete Signal und
das multiplizierte zweite R-verarbeitete Signal mit den Addiermitteln
M7 addiert werden, um dann dem rechten Lautsprecher SPR zugeführt zu werden.
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Dementsprechend
werden die ersten und zweiten L-verarbeiteten Signale, die in einem
zufallsbedingten Verhältnis
addiert wurden, dem linken Lautsprecher SPL zugeführt, während die
ersten und zweiten R-verarbeiteten Signale, die in einem zufallsbedingten
Verhältnis
addiert wurden, dem rechten Lautsprecher SPR zugeführt werden.
Die Lautsprecher SPL und SPR geben eine Schallwelle aus. Als Ergebnis
ist das Schallbild an einer ersten und einer zweiten Lokalisierungsposition
P1 und P2 lokalisiert. Da ferner die von der ersten Lokalisierungsposition P1
kommende Lautstärke
zufallsbedingt variiert wird, besteht nicht die Gefahr, dass dem
Hörer M
ein unnatürliches
Gefühl
vermittelt wird.
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Insbesondere
wenn der Koeffizient k eine 1/f-Charakteristik aufweist, ist die
Varition der von der ersten und zweiten Lokalisierungsposition P1
und P2 stammende Lautstärke
physiologisch natürlich,
so dass dem Hörer
ein noch natürlicheres
Gefühl
vermittelt wird.
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Wie
oben beschrieben können
mit der vorliegenden Ausführungsform
eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Schallbildlokalisierung
bereitgestellt werden, die einen Hörer klar erkennen lassen, dass sich
ein Schallbild an einer vorgegebenen Position befindet, und die
dem Hörer
ein natürliches
Gefühl vermitteln.
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Verschiedene
andere Modifikationen werden dem Fachmann offensichtlich sein und
können
vom Fachmann leicht durchgeführt
werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend
ist der Umfang der umseitigen Ansprüche nicht durch die obige Beschreibung
zu limitieren, sondern die Ansprüche
sind weit auszulegen.
