Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf Klangbild-Lokalisierungsvorrichtungen, die benutzt werden, wenn Tonsignale über Lautsprecher wiedergegeben werden, und insbesondere auf eine Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung, die benutzt wird, wenn Raumsignale so wiedergegeben werden, daß sie einen oder mehrere Zuhörer räumlich umgeben. Hier bedeutet "Klangbild" ein virtuelles Tonquellenbild, das einem Zuhörer den Eindruck vermittelt, daß ein Ton wiedergegeben wird. Ferner kann das Tonbild an irgendeiner gewünschten Position lokalisiert werden, die einen Abstand von einem Lautsprecher oder mehreren Lautsprechern hat.

Üblicherweise werden bisher bei einer stereophonen Tonwiedergabe in der Weise, daß sich ein Schallfeld hinter einem Zuhörer ausdehnen soll oder ein Klangbild hinter einem Zuhörer lokalisiert werden soll, zwei Frontlautsprecher vor einem Zuhörer zur stereophonen Tonwiedergabe und wenigstens ein oder zwei hintere Lautsprecher zusätzlich hinter dem Zuhörer für eine Raumklang-Wiedergabe oder Rundum-Tonwiedergabe angeordnet; mit anderen Worten, es werden mindestens drei Lautsprecher um einen Zuhörer herum angeordnet. Ferner müssen, wenn ein Raumklang (Rundumklang) auf der Basis eines Ein-System-Raumsignals wiedergegeben wird oder ein Zentrumskanal zusätzlich wiedergegeben werden soll, wie bei dem 3-1-System eines hochauflösenden Fernsehsystems, des HDTV (High Definition TV), ein oder zwei zusätzliche zentrale Lautsprecher angeordnet werden. Daher ist eine der Anzahl der wiederzugebenden Kanäle erforderliche Anzahl von Verstärkern und Kabeln erforderlich.

Mit anderen Worten, bislang war es erforderlich, wie es beispielsweise in 1A dargestellt ist, bei einer Raumklang-Wiedergabe zwei vordere L(Links)- und R(Rechts)-Kanal-Lautsprechersätze für stereophonen Ton vorne links und rechts. vor einem Zuhörer LM, zwei hintere SL(Linke Raumklang)- und SR (Rechte Raumklang)-Kanal-Lautsprechersätze für den Raumklang hinten links und rechts und ferner einen C(Zentrums)-Kanal-Lautsprecher vorne in der Mitte vor dem Zuhörer anzuordnen.

Da es jedoch in normalen Wohnungen schwierig ist, zwei hintere Lautsprecher und den Zentrums-Lautsprecher aus Platz- und Kostengründen anzuordnen, werden in der Praxis, wie 1B zeigt, nur L- und R-Kanal-Lautsprecher vorne links und rechts vor einem Zuhörer LM installiert. Bei dieser Lautsprecheranordnung ist es unmöglich, einen zufriedenstellenden Raumklangeffekt zu erzielen. Insbesondere bei dem Raumklang-Wiedergabesystem mit einem monophonen Raumsignal war es nicht möglich, obwohl bei diesem System ein Klangfeld hinter einem Zuhörer erzielt oder das Klangbild verschoben werden kann, solche Effekte, wie vorstehend beschrieben, ohne hintere Lautsprecher zu erzielen.

Kürzlich ist jedoch eine Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung entwickelt worden, die in der Lage ist, einen stereophonen Klangeffekt zu erzielen, der dem bei der Anordnung hinterer Lautsprecher ähnelt, wenn nur links und rechts vorne Lautsprecher zur Tonwiedergabe angeordnet sind.

Bei dieser Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung werden dadurch Raumklang-Lokalisierungssignale erzielt, daß die Signale des hinteren Kanals durch zwei Frontlautsprecher wiedergegeben werden, die an zwei vorbestimmten Stellen vor einem Zuhörer angeordnet werden, und zwar zusätzlich zu den beiden (L- und R-)Kanal-Stereophonie-Signalen. Alternativ werden zwei Lautsprecherpaare vor einem Zuhörer angeordnet, wobei nur die originalen L- und R-Kanal-Signale über ein Lautsprecherpaar wiedergegeben und die Klangbild-Lokalisierungssignale dem anderen Lautsprecherpaar zugeführt werden. Auf der Basis der Raumklang-Lokalisierung, wie vorstehend beschrieben, ist es selbst dann, wenn in der Praxis keine Lautsprecher hinter dem Zuhörer angeordnet werden, möglich, einen Raumklang in der Weise wiederzugeben, daß der Zuhörer den Schall wahrnimmt, wie wenn er von hinten käme.

Um das gewünschte Raumklang-Lokalisierungssignal durch Transformation des Rückseiten-Kanalsignals, wie vorstehend beschrieben, zu erzielen, werden entsprechende Berechnungen auf der Basis der räumlichen Übertragungskennlinien zwischen zwei real angeordneten Lautsprechern und dem linken und rechten Ohr eines Zuhörers sowie der räumlichen Übertragungskennlinien zwischen einem Lautsprecher, der nur zur Messung an einer der beiden vorbestimmten hinteren Lautsprecher-Positionen (an denen Raumklänge lokalisiert werden sollen) angeordnet ist, und dem linken und rechten Ohr des Zuhörers durchgeführt. Mit anderen Worten, es werden Filterberechnungen mittels Convolvern (Faltungsrechnung-Verarbeitungsschaltungen) ausgeführt.

Nachstehend werden der Aufbau und das Prinzip einer bekannten Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung beschrieben, die die Raumklang-Lokalisierungssignale benutzt.

2 stellt die Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung schematisch dar, die auf der Raumklang-Lokalisierungstechnik beruht. In der Zeichnung empfängt eine Vier-Kanal-Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung 20 Zwei-Kanal-Stereophonie-Signale L und R, ein Zentrumskanalsignal C zur Verbesserung der Lokalisierung der mittleren Position des stereophonen Tons und ein Rückseitenkanalsignal S zur Bildung eines Raumstereophonie-Toneffekts von der Außenseite her. Ferner transformiert die Verarbeitungsvorrichtung 20 das Rückseitenkanalsignal S und das Zentrumskanalsignal C in räumliche Lokalisierungssignale zur Lokalisierung von Tonsignalen an irgendwelchen gewünschten Klangbildpositionen, um die Raum- oder Rundumwiedergabe in der Weise zu realisieren, daß der wiedergegebene Ton einen Zuhörer LM umgibt.

Bei dieser Klangbildverarbeitungsvorrichtung 20 ist es möglich, einen Raumstereophonie-Klangeffekt durch Wiedergabe der stereophonen Signale L und R und der transformierten räumlichen Lokalsierungssignale über zwei Lautsprecher SP1 und SP2 zu erzielen, die auf der vorderen linken und rechten Seite eines Zuhörers LM angeordnet sind, ohne hinten links und hinten rechts Lautsprecher SP3 und SP4, einen vorderen mittleren Lautsprecher SP5 und einen hinteren mittleren Lautsprecher SP6 anzuordnen.

Ferner ist 3 eine Darstellung zur Unterstützung der Erläuterung eines Prinzips, wonach ein Klangbild an irgendeiner vorbestimmten räumlichen Position lokalisiert werden kann, die einen Zuhörer LM durch Benutzung zweier stereophoner Lautsprecher SP1 und SP2 umgibt. In 3 sind die Übertragungskennlinien (die Frequenzantwort auf einen Impuls) zwischen dem linken Lautsprecher SP1 und sowohl dem linken als auch dem rechten Ohr eines Zuhörers LM mit h1L und h1R bezeichnet, während die Übertragungskennlinien zwischen dem rechten Lautsprecher SP2 und sowohl dem linken als auch dem rechten Ohr des Zuhörers LM mit h2L und h2R und die Übertragungskennlinien zwischen einem Lautsprecher, der an einer gewünschten Lokalisierungsposition x angeordnet sei, und sowohl dem linken als auch dem rechten Ohr des Zuhörers LM jeweils mit pLx und pRx bezeichnet sind. Dabei können die jeweiligen Übertragungskennlinien durch Anordnung eines Lautsprechers, eines menschlichen Kopfes (oder einer Kopf-Attrappe) und zweier Mikrofone (die am Ort seiner beiden Ohren angeordnet sind) gemessen werden. Ferner werden die Kurvenverläufe der gemessenen Kennlinien in geeigneter Weise verarbeitet.

Dabei wird der Fall berücksichtigt, daß ein Tonquellensignal X, das lokalisiert werden soll, jeweils durch zwei Signaltransformationsschaltungen 21A und 21B (deren Übertragungskennlinien mit cfLx und cfRx bezeichnet werden können) geleitet und ferner durch jeweils zwei Lautsprecher SP1 und SP2 wiedergegeben wird. Dann können die über das linke und rechte Ohr des Zuhörers LM empfangenen Signale eL und eR unter Anwendung einer Faltungsrechenoperation wie folgt ausgedrückt werden: eL = h1L·cfLx·X + h2L·cfRx·X (11a) eR = h1R·cfLx·X + h2R·cfRx·X (11b)

Wenn das Tonsignal X dagegen an der gewünschten Lokalisierungsposition wiedergegeben wird, können die sowohl vom linken als auch vom rechten Ohr des Zuhörers LM empfangenen Signale dL und dR wie folgt ausgedrückt werden: dL = pLx·X (12a) dR = pRx·X (12b)

Wenn dann die durch die Lautsprecher SP1 und SP2 wiedergegebenen und dann von beiden Ohren des Zuhörers LM empfangenen Signale mit den Signalen übereinstimmen, die wiedergegeben werden, wenn das Quellensignal X an der gewünschten Lokalisierungsposition x wiedergegeben wird, ist es dem Zuhörer LM möglich, das Klangbild so wahrzunehmen, wie wenn ein Lautsprecher an der gewünschten Lokalisierungsposition x angeordnet wäre.

Das heißt, die folgenden Gleichungen ergeben sich durch Eliminierung des Quellensignals X auf der Basis der Bedingungen eL = dL und eR = dR und nach den Gleichungen (11a), (11b), (12a) und (12d) h1L·cfLx + h2L·cfRx = pLx (13a) h1R·cfLx + h2R·cfRx = pRx (13b)

Ferner können cfLx und cfRx nach den Gleichungen (13a) und (13b) wie folgt ermittelt werden: cfLx = (h2R·pLx – h2L·pRx)·(1/H) (14a) cfRx = (–h1R·pLx + h1L·pRx)·(1/H) (14b) mit H = h1L·h2R – h2L·h1R (14c)

Wenn daher das zu lokalisierende Signal durch die Signaltransformationsschaltungen 21a und 21b (die als Lokalisierungsfilter für eine Position x bezeichnet werden), die mit den Übertragungskennlinien cfLx und cfRx versehen sind, die jeweils nach den Gleichungen (14a) bis (14c) berechnet werden, verarbeitet wird, ist es möglich, ein Klangbild an einer Ziellokalisierungsposition x zu lokalisieren.

Mit anderen Worten, ein Klangbild kann an einer Zielposition x lokalisiert werden, indem das Raumsignal durch zwei Lokalisierungsfilter verarbeitet wird, die dadurch bestimmt werden, daß eine Rückseiten-Lautsprecher-Anordnungsposition auf eine Klangbild-Lokalisierungsposition x eingestellt und ferner das gefilterte Tonquellensignal jeweils durch zwei Frontlautsprecher SP1 und SP2 wiedergegeben wird. In der Praxis wurde bislang eine Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung durch Kombination einer Vielzahl von Lokalisierungsfilterpaaren aufgebaut, wie es jeweils in 4 oder 5 dargestellt ist.

Genauer gesagt, stellt 4 eine bekannte Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung dar, die die Klangbild-Lokalisierung in der Weise verarbeiten kann, daß zwei Rückseiten-Kanalsignale SL und SR an zwei symmetrischen hinteren Positionen links und rechts von einem Zuhörer LM auf der Basis von Zwei-Kanal-Stereophonie-Signalen L und R, einem Ein-Kanal-Zentrums-Signal C und zwei Rückseiten-Kanal-Raumsignalen SL und SR wiedergegeben werden können, die alle von einem Raum-Dekoder SD erzeugt werden.

Bei dieser Verarbeitungsvorrichtung sind zwei Lokalisierungsfilter 21A und 21B für jedes der beiden Rückseitenkanal-Signale SL und SR vorgesehen, und es werden zwei Klangbilder an zwei Positionen der beiden hinteren Lautsprecher SP3 und SP4 lokalisiert, wie es in 2 dargestellt ist. Das heißt, die durch Addition der Signale L, R und C und der durch Klangbild-Lokalisierung verarbeiteten Signale werden jeweils durch die beiden vorderen Lautsprecher SP1 und SP2 wiedergegeben. Mithin wird bei dieser Verarbeitungsvorrichtung die Klangbildlokalisierungsverarbeitung durch insgesamt vier Filter für zwei Raum(Rückseiten-)-Kanalsignale SL und SR bewirkt.

Obwohl es nicht dargestellt ist, gibt es zwei weitere Verarbeitungsvorrichtungen, so daß die Klangbildlokalisierungsverarbeitung bei den Frontkanalsignalen L und R durchgeführt werden kann. Bei dieser Verarbeitungsvorrichtung sind insgesamt acht Filter erforderlich. Ferner gibt es eine weitere Verarbeitungsvorrichtung, so daß die Klangbildlokalisierungsverarbeitung bei den Frontkanalsignalen L und R und ferner bei dem Zentrumssignal C ausgeführt wird. In diesem Fall sind jedoch insgesamt zehn Filter erforderlich.

Dagegen stellt 5 eine bekannte Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung dar, die für ein Raumwiedergabesystem geeignet ist, bei dem ein monophones (Ein-System) rückseitiges oder hinteres Raumsignal benutzt wird. Bei dieser Verarbeitungsvorrichtung sind für einen Kanal zwei Lokalisierungsfilter (21A und 21B) vorgesehen, und das Raumsignal S kann an der Position des Lautsprechers SP6 lokalisiert werden, wie es in 2 dargestellt ist, indem insgesamt zwei Filter verwendet werden.

Bei der vorstehend, erwähnten bekannten Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung, die in 4 dargestellt ist, nimmt jedoch der Hardware-Aufwand unvermeidlich zu, weil zwei Paare von Klangbild-Lokalisierungsverarbeitungsfiltern (21A, 21B, 21A, 21B) für die hinteren Stereophonie-Signale erforderlich sind, d. h. weil insgesamt vier Filter erforderlich sind, so daß die Schwierigkeit entsteht, daß diese Verarbeitungsvorrichtung nicht in normalen Heimgeräten, wie Fernsehgeräten, verwendet werden kann.

Ferner ist es bei einer Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung, die ein monophones hinteres (Ein-System-)-Raumsignal benutzt, wie es in 5 dargestellt ist, schwierig, das Schallfeld hinter dem Zuhörer LM hinreichend zu manifestieren und/oder die Schallfeldbewegung verständlich zu manifestieren, weil das Klangbild an nur einer hinteren Position lokalisiert ist, so daß das Problem entsteht, daß kein ausreichender Raum- oder Rundumeffekt erreicht wird.

Die DE-A-4241130 offenbart ein Verfahren zur Wiedergabe eines Klangfeldes mit digitalen Signalprozessoren, bei dem Zwei-Kanal-Stereosignale empfangen und durch einen ersten DSP (digitaler Signalprozessor) in Vier-Kanal-Schallfeldsignale umgewandelt werden, und die Vier-Kanal-Schallfeldsignale werden adaptiv entsprechend einer Kopfhörer- oder Lautsprecherbetriebsart durch einen zweiten DSP wieder so in Zwei-Kanal-Schallfeldsignale umgesetzt, daß ein Vier-Kanal-Schallfeld-Eindruck durch zwei Kanäle wiedergegeben wird.

Die EP-A-0354519 offenbart einen Raum-Dekoder zum Verarbeiten linker und rechter Eingangs-Stereosignale zur Bildung linker und rechter Stereo-Ausgangssignale, eines Zentrums-Ausgangssignal und eines Raum-Ausgangssignal.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Audio-Video-Wiedergabevorrichtung anzugeben, die Klangbilder aus hinteren Raumsignalen an vorbestimmten Lokalisierungspositionen (an zwei virtuellen Positionen hinterer Lautsprecher) in bezug auf einen Zuhörer lokalisieren kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt in einem Audio-Video-Wiedergabegerät zur Aufnahme eines Eingangssignals mit wenigstens Zwei-Kanal-Stereophonie-Signalkomponenten, die aufweist:

Dekodiermittel (SD) zum Dekodieren des Eingangssignals zur Erzeugung von Front-Kanal-Stereophoniesignalen (R, L), eines Zentrumsignals (C) und eines hinteren monophonen Raumsignals (S);

eine Verarbeitungsschaltung (OP, 1) zum Verarbeiten des hinteren monophonen Signals (S) zum Erzeugen zweier verschiedener und unabhängiger linker und rechter hinterer Signale, wobei die Verarbeitungsschaltung Filtermittel (5) zum Verarbeiten wenigstens eines Teils des dekodierten hinteren monophonen Signals (S) entsprechend vorbestimmter, darin vorgesehener Übertragungskennlinien aufweist,

Umkehrmittel (11) zum Umkehren der Polarität des durch die Filtermittel (5) verarbeiteten Signals zur Bildung eines Umkehrsignals davon;

erste Addiermittel (6, 9) zum Addieren des durch die Filtermittel (5) verarbeiteten Signals und eines der Zwei-Kanal-Front-Stereophonie-Signale (R, L) zum Ausgeben eines ersten Additionssignals und

zweite Addiermittel (8, 7) zum Addieren des Umkehrsignals, das durch die Umkehrmittel (11) umgekehrt wurde, und des anderen der Zwei-Kanal-Front-Stereophonie-Signale (R, L) zum Ausgeben eines zweiten Additionssignals; wobei die Vorrichtung ferner aufweist:

zwei Umformer (SP₁, SP₂), die in Abhängigkeit von dem ersten und zweiten Additionssignal die Zwei-Kanal-Stereophonie-Signale (R, L) zusammen mit den Raumsignalen wiedergeben, um Klangbilder der wiedergegebenen Raumsignale an anderen Positionen als denjenigen zu lokalisieren, an denen die Umformer relativ zu einem Zuhörer angeordnet sind; und

eine Anzeigeeinheit (TV, DP), die zur Wiedergabe eines Bildes ausgebildet ist, wobei die beiden Umformer auf beiden Seiten der Anzeigeeinheit angeordnet und die Übertragungskennlinien der Filtermittel (5) wie folgt eingestellt sind: (F – K)/(S – A) wobei 5 Übertragungskennlinien zwischen einem der Umformer (SP₁, SP₂) und jeweils einem der auf der gleichen Seite wie der Umformer positionierten Ohren des Zuhörers bezeichnet; A Übertragungskennlinien zwischen einem der Umformer (SP₁, SP₂) und einem der Ohren des Zuhörers bezeichnet, das auf der dem Umformer gegenüberliegenden Seite positioniert ist; F Übertragungskennlinien zwischen einer der beiden Positionen, an denen zwei Klangbilder lokalisiert werden sollen, und jeweils einem der Ohren des Zuhörers bezeichnet, das auf der gleichen Seite wie die Klangbildposition positioniert ist; K Übertragungskennlinien zwischen einer der beiden Positionen, an denen zwei Klangbilder lokalisiert werden sollen, und einem der Ohren des Zuhörers bezeichnet, das auf der der Klangbildposition gegenüberliegenden Seite positioniert ist; und der Schrägstrich / eine umgekehrte Faltungsrechnung bedeutet.

Gemäß einem zweiten Aspekt besteht die Erfindung in einer Audio-Video-Wiedergabevorrichtung zur Aufnahme eines Eingangssignals, das wenigstens Zwei-Kanal-Stereophonie-Komponenten aufweist, wobei die Vorrichtung aufweist:

Dekodiermittel (SD) zum Dekodieren des Eingangssignals zur Erzeugung von Front-Kanal-Stereophonie-Signalen (R, L), eines Zentrums-Signals (C) und hinterer Stereophonie-Raumsignale (SL, SR);

Signalbildungsmittel (2, 3) zur Bildung eines ersten Additionssignals und eines ersten Subtraktionssignals, jeweils auf der Basis des ersten und zweiten hinteren Stereophonie-Raumsignals (SL, SR),

erste Filtermittel (4) zum Verarbeiten des ersten Additionssignals entsprechend darin vorgesehener erster Übertragungskennlinien P;

zweite Filtermittel (5) zum Verarbeiten des ersten Subtraktionssignals entsprechend darin vorgesehener zweiter Übertragungskennlinien N;

Signalbildungsmittel (6, 7) zur Bildung eines zweiten Additionssignals und eines zweiten Subtraktionssignals, jeweils auf der Basis der durch die ersten und zweiten Filtermittel (4, 5) verarbeiteten Signale;

erste Addiermittel (9) zum Addieren des zweiten Additionssignals und eines der Stereophonie-Signale (R, L) zur Ausgabe eines dritten Additionssignals;

zweite Addiermittel (8) zum Addieren des zweiten Subtraktionssignals und des anderen der Stereophonie-Signale (R, L) zur Ausgabe eines vierten Additionssignals;

zwei Umformer (SP₁, SP₂), die in Abhängigkeit von den dritten und vierten Additionssignalen die Zwei-Kanal-Stereophonie-Signale (R, L) zusammen mit Raumsignalen (SR, SL) erzeugen, um Klangbilder der wiedergegebenen Raumsignale an anderen Positionen als denen zu lokalisieren, an denen die Umformer relativ zu einem Zuhörer angeordnet sind;

eine Anzeigeeinheit (TV, DP) zur Wiedergabe eines Bildes, wobei die Umformer auf beiden Seiten der Anzeigeeinheit angeordnet sind;

wobei die Übertragungskennlinien P und N der ersten und zweiten Filtermittel jeweils wie folgt eingestellt sind: P = (F + K)/(S + A) N = (F – K)/(S – A) wobei 5 Übertragungskennlinien zwischen einem der Umformer (SP₁, SP₂) und einem der Ohren des Zuhörers bezeichnet, das jeweils auf der gleichen Seite wie der Umformer positioniert ist; A Übertragungskennlinien zwischen einem der Umformer (SP₁, SP₂) und jeweils einem der Ohren des Zuhörers bezeichnet, das auf der dem Umformer gegenüberliegenden Seite positioniert ist; F Übertragungskennlinien zwischen einer der beiden Positionen, an denen zwei Klangbilder lokalisiert werden sollen, und jeweils einem der Ohren des Zuhörers bezeichnet, das auf der gleichen Seite wie die Klangbildposition positioniert ist; K Übertragungskennlinien zwischen einer der beiden Positionen, an denen die beiden Klangbilder lokalisiert werden sollen, und einem der Ohren des Zuhörers bezeichnet, das auf der der Klangbildposition gegenüberliegenden Seite positioniert ist; und der Schrägstrich / eine umgekehrte Faltungsrechnung bedeutet, und die Vorrichtung ferner aufweist: Klangbildlokalisiermittel (10), die Amplitudeneinsteller (12) zur Aufnahme der zweiten Additions- und Subtraktionssignale und zum Erzeugen verarbeiteter Ausgangssignale (Y', X') aufweist, deren Amplituden relativ zu dem Zentrumssignal (c) eingestellt sind, wobei die ersten und zweiten Addiermittel (9, 8) so ausgebildet sind, daß sie die verarbeiteten Ausgangssignale (Y', X') und das Zentrumssignal (c) addieren, um das Klangbild des Zentrums-Raumsignals in dem mittleren Teil des von der Anzeigeeinheit angezeigten Bildes zu lokalisieren, wenn das Zentrums-Raumsignal durch die beiden Lautsprecher wiedergegeben wird.

Gemäß einem dritten Aspekt besteht die Erfindung in einem Audio-Video-Wiedergabeverfahren, das die folgenden Schritte aufweist:

das Aufnehmen eines Eingangssignals, das wenigstens Zwei-Kanal-Stereophonie-Signalkomponenten aufweist;

das Dekodieren des Eingangssignals zum Erzeugen von Front-Kanal-Stereophonie-Signalen (R, L), eines Zentrumssignals (C) und eines hinteren monophonen Raumsignals (S);

das Verarbeiten des hinteren monophonen Raumsignals (S) zum Erzeugen zweier verschiedener und unabhängiger linker und rechter hinterer Signale;

das Filtern wenigstens eines Teils des hinteren monophonen Signals (S) in Übereinstimmung mit vorbestimmten Übertragungskennlinien, die in einem Filtermittel (5) vorgesehen sind;

das Umkehren der Polarität des während des Filterungsschrittes verarbeiteten Signals zur Bildung eines Umkehrsignals davon;

das Addieren des während des Verarbeitungsschrittes verarbeiteten Signals und eines der Zwei-Kanal-Front-Stereophonie-Signale (R, L) zum Ausgeben eines ersten Additionssignals;

das Addieren des Umkehrsignals, das während des Umkehrschrittes umgekehrt wurde, und des anderen der Zwei-Kanal-Front-Stereophonie-Signale (R, L) zur Ausgabe eines zweiten Additionssignals;

das Wiedergeben – in Abhängigkeit von den ersten und zweiten Additionssignalen – der Zwei-Kanal-Front-Stereophonie-Signale (R, L) zusammen mit Raumsignalen durch zwei Umformer (SP₁, SP₂) zum Lokalisieren von Klangbildern der wiedergegebenen Raumsignale an anderen Positionen als denjenigen, an denen die Umformer relativ zu einem Zuhörer angeordnet sind; und

das Wiedergeben eines Bildes durch eine Anzeigeeinheit (TV, DP), wobei die Umformer (SP₁, SP₂) auf beiden Seiten der Anzeigeeinheit angeordnet sind, wobei die Übertragungskennlinien wie folgt eingestellt sind: (F – K)/(S – A) wobei S Übertragungskennlinien zwischen einem der Umformer (SP₁, SP₂) und jeweils einem der Ohren des Zuhörers bezeichnet, das auf der gleichen Seite wie der Umformer positioniert ist; A Übertragungskennlinien zwischen dem anderen der Umformer und jeweils einem der Ohren des Zuhörers bezeichnet, das auf einer dem Umformer gegenüberliegenden Seite positioniert ist; F Übertragungskennlinien zwischen einer der beiden Positionen, an der zwei Klangbilder lokalisiert werden sollen, und jeweils einem der Ohren des Zuhörers bezeichnet, das auf der gleichen Seite wie die Klangbildposition positioniert ist; K Übertragungskennlinien zwischen einer der beiden Positionen, an der die beiden Klangbilder lokalisiert werden sollen, und einem der Ohren des Zuhörers bezeichnet, das auf einer der Klangbildposition gegenüberliegenden Seite positioniert ist; und der Schrägstrich / eine umgekehrte Faltungsrechnung bedeutet.

Gemäß einem vierten Aspekt besteht die Erfindung in einem Audio-Video-Wiedergabeverfahren, das folgende Schritte aufweist:

das Empfangen eines Eingangssignals, das wenigstens Zwei-Kanal-Stereophonie-Signalkomponenten aufweist;

das Dekodieren des Eingangssignals zum Erzeugen von Front-Kanal-Stereophonie-Signalen (R, L), eines Zentrumssignals (C) und hinterer Stereophonie-Raumsignale (SL, SR);

das Bilden eines ersten Additionssignals und eines ersten Subtraktionssignals, jeweils auf der Basis der ersten und zweiten hinteren Stereophonie-Raumsignale (SL, SR); und

das Verarbeiten des ersten Additionssignals in Übereinstimmung mit ersten Übertragungskennlinien P;

das Verarbeiten des ersten Subtraktionssignals in Übereinstimmung mit zweiten Übertragungskennlinien N;

das Bilden eines zweiten Additionssignals und eines zweiten Subtraktionssignals, jeweils auf der Basis von Signalen, die in dem Verarbeitungsschritt verarbeitet wurden;

das Addieren des zweiten Additionssignals und eines der Zwei-Kanal-Front-Stereophonie-Signale (R, L) zur Ausgabe eines dritten Additionssignals;

das Addieren des zweiten Subtraktionssignals und des anderen der Stereophonie-Signale (R, L) zur Ausgabe eines vierten Additionssignals;

das Wiedergeben – in Abhängigkeit von den dritten und vierten Additionssignalen – von Raumsignalen zusammen mit den Zwei-Kanal-Front-Stereophonie-Signalen (R, L) durch zwei Umformer (SP₁, SP₂) zum Lokalisieren von Klangbildern aus den wiedergegebenen Raumsignalen an anderen Positionen als denen, an denen die Umformer relativ zu einem Zuhörer angeordnet sind; und

das Wiedergeben eines Bildes durch eine Anzeigeeinheit (TV, DP), wobei die Umformer (SP₁, SP₂) auf beiden Seiten der Anzeigeeinheit angeordnet sind, und das Lokalisieren eines Klangbildes des Zentrums-Raumsignals auf einem mittleren Teil des angezeigten Bildes, wenn das Zentrums-Raumsignal (c) durch die beiden Umformer wiedergegeben wird, durch Amplitudeneinstellung der zweiten Additions- und Subtraktionssignale relativ zu dem Zentrumssignal zum Erzeugen verarbeiteter Ausgangssignale, die zum Zentrumssignal addiert werden, wobei die Übertragungskennlinien P und N der Verarbeitungsschritte jeweils wie folgt eingestellt werden: P = (F + K)/(S + A) N = (F – K)/(S – A) wobei S Übertragungskennlinien zwischen einem der Umformer (SP₁, SP₂) und jeweils einem der Ohren des Zuhörers bezeichnet, das auf der gleichen Seite wie der Umformer positioniert ist; A Übertragungskennlinien zwischen dem anderen der Umformer und jeweils einem der Ohren des Zuhörers bezeichnet, das auf einer dem Umformer gegenüberliegenden Seite positioniert ist; F Übertragungskennlinien zwischen einer der beiden Positionen, an der zwei Klangbilder lokalisiert werden sollen, und jeweils einem der Ohren des Zuhörers bezeichnet, das auf der gleichen Seite wie die Klangbildposition positioniert ist; K Übertragungskennlinien zwischen einer der beiden Positionen, an der die beiden Klangbilder lokalisiert werden sollen, und einem der Ohren des Zuhörers bezeichnet, das auf einer der Klangbildposition gegenüberliegenden Seite positioniert ist; und der Schrägstrich / eine umgekehrte Faltungsrechnung bedeutet.

Vorzugsweise können bei diesem Verfahren Klangbilder der Front-Stereophonie-Signale an Positionen lokalisiert werden, die von beiden Seiten einer Anzeigeeinheit entfernt oder auf dieser angeordnet sind.

Vorzugsweise wird ferner ein Klangbild eines Zentrums-Raumsignals auf der Anzeigeeinheit lokalisiert.

In den Zeichnungen stellen dar:

1A und 1B schematische Darstellungen zur Erläuterung des Prinzips eines Raumklangsystems;

2 eine Darstellung zur Erläuterung der bekannten Raumklang-Lokalisierungs-Verarbeitung;

3 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der Raumklang-Lokalisierungs-Verarbeitung;

4 ein Blockschaltbild einer bekannten Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung;

5 ein Blockschaltbild einer weiteren bekannten Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung;

6 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung;

7 eine Darstellung zur Erläuterung der Raumklang-Lokalisierungsverarbeitung durch die Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung nach 6;

8 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Raumklang-Lokalisierungsmeßverfahrens;

9 ein Blockschaltbild eines Raumklang-Lokalisierungsmeßsystems;

10A, 10B und 10C Darstellungen zur Erläuterung des Effekts der Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung (als eine Audio-Video-Wiedergabevorrichtung);

11 ein Blockschaltbild einer Abwandlung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung;

12A und 12B Darstellungen zur Erläuterung des Effekts der Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung (als eine Audio-Video-Wiedergabevorrichtung);

13 ein Blockschaltbild einer weiteren Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung;

14A und 14B Darstellungen zur Erläuterung des Effekts der Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung (als eine Audio-Video-Wiedergabevorrichtung);

15 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung;

16A und 16B Darstellungen zur Erläuterung des Effekts der Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung (als eine Audio-Video-Wiedergabevorrichtung) nach 15;

17 ein Blockschaltbild zur Erläuterung, wie das zweite Ausführungsbeispiel der Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung vereinfacht werden kann;

18 ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung;

19 ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung und

20 ein Blockschaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung anhand der beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben.

6 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung. Die dargestellte Verarbeitungsvorrichtung besteht aus einer Raumsignal-Verarbeitungsschaltung (einem "surround-decoder") SD, einer zusätzlichen Signalverarbeitungsschaltung OP und einer Klangbildlokalisierungs-Verarbeitungsschaltung 1. Die Klangbildlokalisierungs-Verarbeitungsschaltung 1 ist ein wesentlicher Teil der vorliegenden Erfindung und besteht aus einem ersten Addierer 2, einem ersten Subtrahierer 3, einem ersten Filter 4, einem zweiten Filter 5, einem zweiten Addierer 6, einem zweiten Subtrahierer 7 und zwei Amplitudeneinstellern 12.

Die Raumsignal-Verarbeitungsschaltung SD ist ein an sich bekannter Dekoder zum Demodulieren von ihm zugeführten Signalen, um die Front-Stereophonie-Signale L und R, das Zentrumssignal C und die hinteren Stereophoniesignale SL und SR zu erzeugen.

Ferner enthält die zusätzliche Signalverarbeitungsschaltung OP Schaltungen zum Verarbeiten dieser Signale L, R, S, SL und SR, die von der Raumsignal-Verarbeitungsschaltung SD erzeugt werden, zur Amplitudeneinstellung, Nachhallverarbeitung, Addition von reflektiertem Schall usw., die je nach Bedarf vorgesehen sind. Die sich auf diese Amplitudeneinstellung, Nachhallverarbeitung, Reflektionsschalladdition usw. beziehenden Informationen werden in einem Speicher 14 gespeichert und der zusätzlichen Signalverarbeitungsschaltung OP über eine CPU 15 zugeführt, um eine spezielle Verarbeitung auszuführen. Die Verstärkungskennlinie (Kennlinie der relativen Amplitude) des Amplitudeneinstellers 12 wird ebenfalls in dem Speicher 14 gespeichert und den Einstellern 12 über die CPU 15 zugeführt. Das erste Filter 4 und das zweite Filter 5 sind beides Faltungs-Berechnungsmittel (z. B. digitale Signalprozessoren), z. B. Convolver, die jeweils mit einer P- und einer N-Übertragungskennlinie (die nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird) versehen sind.

Die hinteren Stereophonie-Signale SL und SR, die durch die Raumsignal-Verarbeitungsschaltung SD und die zusätzliche Signalverarbeitungsschaltung OP erzeugt werden, werden in die Klangbild-Lokalisierungs-Verarbeitungsschaltung 1 eingegeben.

Darin werden ein erstes Additionssignal (SL + SR) aus beiden und ein erstes Subtraktionssignal (SL – SR) aus beiden durch den ersten Addierer 2 bzw. den ersten Subtrahierer 3 erzeugt. Das erzeugte Additionssignal wird durch das erste Filter 4 und das erste Subtraktionssignal durch das zweite Filter 5 verarbeitet.

Ferner wird ein zweites Additionssignal (P + N) aus beiden und ein zweites Subtraktionssignal (P – N) aus beiden durch den zweiten Addierer 6 bzw. den zweiten Subtrahierer 7 jeweils als verarbeitetes Ausgangssignal Y' und X' erzeugt.

Die verarbeiteten Ausgangssignale Y' und X' werden jeweils in die Amplitudeneinsteller 12 eingegeben, in denen die Amplitude der verarbeiteten Ausgangssignale Y' und X' relativ zu den Front-Stereophonie-Signalen L und R und dem Zentrumssignal C eingestellt werden.

Ferner addiert ein dritter Addierer 8 das eingestellte verarbeitete Ausgangssignal X', das Front-Stereophonie-Signal L und das Zentrumssignal C. Außerdem addiert ein vierter Addierer 9 das eingestellte verarbeitete Eingangssignal Y', das Front-Stereophonie-Signal R und das Zentrumssignal C. Zwei der addierten Stereophonie-Signale werden über zwei Umformer (in diesem Ausführungsbeispiel zwei Lautsprecher SP1 und SP2) so wiedergegeben, daß ein Zuhörer LM den wiedergegebenen Ton hören kann. Dabei werden die beiden Lautsprecher SP1 und SP2 vor dem Zuhörer LM an zwei symmetrischen Stellen in bezug auf ihn angeordnet.

Die vorstehend erwähnten Übertragungskennlinien P und N des ersten Filters 4 und des zweiten Filters 5 werden wie folgt mathematisch dargestellt: P = (F + K)/(S + A) N = (F – K)/(S – A )

Darin bezeichnet S, wie in 7 dargestellt, die Übertragungskennlinien zwischen beiden Lautsprechern SP1 und SP2 und jeweils einem der Ohren des Zuhörers LM, das sich auf der gleichen Seite wie der betreffende Lautsprecher befindet; A die Übertragungskennlinien zwischen den beiden Lautsprechern SP1 und SP2 und jeweils einem der Ohren des Zuhörers, das sich auf der dem jeweiligen Lautsprecher gegenüberliegenden Seite befindet; F die Übertragungskennlinien zwischen jedem zweier Positionen, an denen die Klangbilder der Raumsignale lokalisiert werden sollen (zwei Positionen, an denen zwei virtuelle hintere Lautsprecher SP3 und SP4 symmetrisch in bezug auf den Zuhörer LM angeordnet sind), und jedem Ohr des Zuhörers, das sich auf der gleichen Seite wie jede der Positionen befindet; und K die Übertragungskennlinien zwischen jedem von zwei Positionen, an denen die Klangbilder von Raumsignalen lokalisiert werden sollen, und jedem Ohr des Zuhörers, das sich auf der gegenüberliegenden Seite zu jeder Position befindet.

Ferner bedeutet in den vorstehenden Gleichungen der Übertragungskennlinien P und N das Plus-Zeichen eine Addition der beiden Übertragungskennlinien und das Minus-Zeichen eine Subtraktion der beiden Übertragungskennlinien, während der Schrägstrich eine umgekehrte Faltungsberechnung bedeutet. Ferner ist vorstehend mit der "gleichen Seite" gemeint, daß das Ohr (z. B. das rechte Ohr) und der Lautsprecher (z. B. der rechte Lautsprecher) auf der gleichen Seite angeordnet sind, während mit der "gegenüberliegenden Seite" gemeint ist, daß das Ohr (z. B. das rechte Ohr) und der Lautsprecher (z. B. der linke Lautsprecher) auf der jener Seite gegenüberliegenden Seite angeordnet sind.

Ferner können diese Übertragungskennlinien wie folgt ermittelt werden: Reale Lautsprecher werden an vorbestimmten hinteren Positionen in einem schallfreien Raum angeordnet; an den Positionen zweier Ohren eines menschlichen Kopfes (oder einer Kopfattrappe) werden zwei Mikrofone angeordnet; die von den Lautsprechern wiedergegebenen Raumsignale werden durch die Mikrofone gemessen; und ferner werden die Kurvenverläufe der ermittelten Meßdaten entsprechend verarbeitet.

Dieses Meßverfahren wird nachstehend anhand der 8 ausführlicher beschrieben. 8 ist ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Verfahrensschritte.

Die HRTF-Messung wird anhand von 9 erläutert, die ein Blockschaltbild eines HRTF-Meßsystems darstellt. An den Positionen der Ohren eines menschlichen Kopfes (oder einer Kopfattrappe) DM werden zwei Mikrofone ML und MR angeordnet. Diese Mikrofone erhalten zu messende Töne aus einem Lautsprecher SP. Ferner werden ein Quellenton sw(t) (d. h. Bezugsdaten) und zu messende Töne l(t) und r(t) (d. h. zu messende Daten), L und R durch zwei Rekorder DAT synchron miteinander aufgezeichnet.

Dabei können Impulstöne und Rauschen, z. B. weißes Rauschen, als Quellenton sw(t) benutzt werden. Insbesondere aus statistischer Sicht ist ein weißes Rauschen zur Verbesserung des Störabstands, d. h. des Verhältnisses von Signal zu Rauschen (S/N) zu bevorzugen, weil das weiße Rauschen ein kontinuierliches Geräusch und die Energieverteilung des weißen Rauschens über den Hörfrequenzbereich konstant ist.

Zusätzlich wird der Lautsprecher SP an einer Position (nachstehend auch Meßposition genannt) angeordnet, die einer Vielzahl von Zentrumswinkeln &thgr; entspricht (wobei die Position des menschlichen Kopfes (oder einer Kopfattrappe) DM das Zentrum ist und der Zentralwinkel, der einer Stelle unmittelbar vor dem, menschlichen Kopf entspricht, auf null Grad eingestellt wird). Ferner werden die von diesen Lautsprechern ausgestrahlten Töne kontinuierlich eine vorbestimmte Zeit lang aufgezeichnet. Auf diese Weise werden Basisdaten der kopfbezogenen Übertragungskennlinien gesammelt und gemessen.

In diesem Schritt werden der Quellenton sw(t) und die Töne l(t) und r(t), die im Schritt 101 gemessen und synchron zueinander aufgezeichnet werden, durch eine (nicht dargestellte) Arbeitsstation verarbeitet.

Dabei seien Sw(&ohgr;), Y(&ohgr;) und IR(&ohgr;) der Quellenton in Frequenzbereichs-Darstellung (d. h. die Bezugsdaten), der zu messende Ton in Frequenzbereichs-Darstellung (d. h. die zu messenden Daten) und die kopfbezogenen Übertragungskennlinien in Frequenzbereichs-Darstellung, die jeweils an den Meßstellen gewonnen wurden. Ferner wird der Zusammenhang zwischen Eingangs- und Ausgangsdaten durch folgende Gleichung wiedergegeben: Y(&ohgr;) = IR(&ohgr;)·Sw(&ohgr;) (15)

Mithin wird IR(&ohgr;) wie folgt ermittelt: IR(&ohgr;) = Y(&ohgr;)/Sw(&ohgr;) (16)

Mithin werden die Bezugsdaten sw(t) und die im Schritt 101 gemessenen Daten 1(t) und r(t) als die Bezugsdaten Sw(&ohgr;) und die Meßdaten Y(&ohgr;) extrahiert, indem synchronisierte Fenster benutzt werden und damit die FFT ausgeführt wird, um die extrahierten Daten in endliche Fourier-Reihen in bezug auf diskrete Frequenzen zu expandieren. Schließlich werden die kopfbezogenen Übertragungskennlinien IR(&ohgr;), die aus zwei linken und rechten Übertragungskennlinien, die jedem Klangbild-Ort entsprechen, nach Gleichung (16) berechnet und abgeschätzt.

Auf diese Weise werden die kopfbezogenen Übertragungskennlinien, die jeweils 12 Positionen entsprechen, die alle 30 Grad eingestellt werden, ermittelt. Nachstehend werden die aus zwei linken und rechten Übertragungskennlinien zusammengesetzten Kennlinien einfach als die kopfbezogenen Übertragungskennlinien (d. h. eine Impulsantwort) bezeichnet. Ferner wird auf die linken und rechten Übertragungskennlinien nicht individuell Bezug genommen. Darüber hinaus werden die kopfbezogenen Übertragungskennlinien in Zeitbereichs-Darstellung mit ir(t) und jene in der Frequenzbereichs-Darstellung mit IR(&ohgr;) bezeichnet.

Ferner wird die Zeitbasis-Antwort (d. h. die Impulsantwort) ir(t) (d. h. eine erste Impulsantwort) durch Bildung einer inversen FFT aus den berechneten Frequenzantworten IR(&ohgr;) ermittelt.

Wenn die kopfbezogenen Übertragungskennlinien auf diese Weise abgeschätzt werden, ist es zur Verbesserung der Genauigkeit der IR(&ohgr;) (d. h. des Signal/Rausch-Verhältnisses S/N) vorteilhaft, jeweils die Frequenzantworten IR(&ohgr;) zu berechnen, die hunderten von Fenstern entsprechen, die sich zeitlich unterscheiden, und dann den Mittelwert der berechneten Frequenzantworten IR(&ohgr;) zu ermitteln.

In diesem Schritt wird die Impulsantwort ir(t), die im Schritt 102 ermittelt wurde, geformt. Zunächst wird die erste Impulsantwort ir(t), die im Schritt 102, ermittelt wurde, bezüglich der diskreten Frequenzen expandiert, indem die FFT über das sogenannte Hörfrequenzspektrum gebildet wird.

Auf diese Weise wird die Frequenzantwort IR(&ohgr;) ermittelt. Darüber hinaus werden die Frequenzkomponenten eines nicht erforderlichen Frequenzbereichs (beispielsweise können in einem Hochfrequenzbereich große Dellen auftreten, der jedoch für die Klangbild-Lokalisierung nicht erforderlich ist) aus der Frequenzantwort IR(&ohgr;) durch ein Bandpaßfilter (BPF) eliminiert, das einen Durchlaßbereich von 50 Hz bis 16 kHz aufweist. Durch eine solche Frequenzbereichsbegrenzung werden nicht erforderliche Spitzen und Dellen, die auf der Frequenzachse oder Basis vorhanden sind, beseitigt. Mithin werden für die Lokalisierungsfilter nicht erforderliche Koeffizienten nicht erzeugt. Dadurch kann die Konvergenz verbessert und die Anzahl der Koeffizienten des Lokalisierungsfilters verringert werden.

Dann wird eine inverse FFT mit der frequenzbandbegrenzten IR(&ohgr;) durchgeführt, um die Impulsantwort ir(t) zu ermitteln. Anschließend wird eine sogenannte Fenster-Verarbeitung mit der ir(t) (d. h. der Impulsantwort) auf der Zeitbasis oder Zeitachse durch Benutzung eines Extraktionsfensters (z. B. eines durch eine Kosinusfunktion dargestellten Fensters) durchgeführt. Aufgrund der Fensterverarbeitung kann nur ein effektiver Teil der Impulsantwort extrahiert werden, so daß dessen Länge (d. h. der Stützbereich) kurz wird. Infolgedessen wird die Konvergenz des Lokalisierungsfilters verbessert. Darüber hinaus wird die Tonqualität nicht verschlechtert.

Es ist jedoch nicht immer erforderlich, die erste Impulsantwort ir(t) zu erzeugen. Das heißt, die FFT-Transformation und die inverse FFT-Transformation, die vor der Erzeugung der ersten Impulsantwort ir(t) durchgeführt werden muß, kann entfallen. Die erste Impulsantwort ir(t) kann jedoch zur Überwachung benutzt und als Prototyp der Koeffizienten umgekehrt werden. Beispielsweise können die Effekte der BPF auf der Zeitbasis durch einen Vergleich der ersten Impulsantwort ir(t) mit der zweiten Impulsantwort ir(t) bestätigt werden. Darüber hinaus kann bestätigt werden, ob die anhand der Koeffizienten durchgeführte Filterung nicht konvergiert, sondern schwingt. Ferner kann die erste Impulsantwort ir(t) als Basis-Übertragungskennlinie zur rechnerischen Ermittlung statt durch reale Beobachtung der kopfbezogenen Übertragungskennlinie an der Zwischenposition aufbewahrt werden.

Die Zeitbereichs-Übertragungskennlinien cfLx(t) und cfRx(t) zweier Lokalisationsfilter, die zur Lokalisierung eines Klangbildes an einer Zielposition x erforderlich sind, werden durch die Gleichungen (14a) und 14b), wie schon erwähnt, vorgegeben. Das heißt cfLx(t) = {h2R(t)·pLx(t) – h2L(t)·pRx(t)}·g(t)(14a') cfRx(t) = {–h1R(t)·pLx(t) + h1L(t)·pRx(t)}·g(t) (14b') wobei g(t) eine inverse Fourier-Transformation der Gleichung G(&ohgr;) = 1/{H1L(&ohgr;)·H2R(&ohgr;) – H2L(&ohgr;)·H1R(&ohgr;)} ist.

Es sei angenommen, daß die Lautsprecher in Richtungen angeordnet sind, die Azimutwinkeln von 30 Grad nach links und rechts genau in bezug auf die Geradeausrichtung der Kopfattrappe entsprechen (was jeweils &thgr; = 330 Grad und &thgr; = 30 Grad entspricht, nämlich 30 Grad im Gegenuhrzeigersinn und im Uhrzeigersinn vom mittleren vertikalen Radius aus) und daß die Zielpositionen, die &thgr; entsprechen, alle 30 Grad eingestellt sind. Nachstehend wird beschrieben, wie die Übertragungskennlinien cfLx(t) und cfRx(t) der Lokalisierungsfilter aus den kopfbezogenen Übertragungskennlinien ermittelt werden, die aus der linken und der rechten Übertragungskennlinie zusammengesetzt sind, d. h. aus der linken und der rechten zweiten Impulsantwort (ir(t)), die in den Schritten 101 bis 103 entsprechend den Winkeln &thgr; ermittelt und geformt werden.

Zunächst werden in der Gleichung (14b') die kopfbezogenen Übertragungskennlinien h1L(t) und h1R(t) durch die zweite Impulsantwort ir(t), die dem Winkel &thgr; = 330 Grad entspricht, und in der Gleichung (14a') die kopfbezogenen Übertragungskennlinien h2L(t) und h2R(t) durch die zweite Impulsantwort ir(t), die dem Winkel &thgr; = 30 Grad entspricht, ersetzt. Außerdem werden in den Gleichungen (14a') und (14b') die kopfbezogenen Übertragungskennlinien pLx(t) und pRx(t) durch die zweite Impulsantwort ir(t), die der Ziellokalisierungsposition x entspricht, ersetzt.

Andererseits ist die zeitabhängige Funktion g(t) eine inverse Fourier-Transformation von G(&ohgr;), die einem inversen Filter mit dem Term {H1L(&ohgr;)·H2R(&ohgr;) – H2L(&ohgr;)·H1R(&ohgr;)} entspricht. Ferner hängt die Funktion g(t) nicht von der Ziel-Klangbildposition oder dem Ziel-Klangbildort x, sondern von den Positionen (d. h. &thgr; = 330 Grad und &thgr; = 30 Grad) ab, an denen die Lautsprecher angeordnet sind. Die zeitabhängige Funktion g(t) läßt sich leicht aus den kopfbezogenen Übertragungskennlinien h1L(t), h1R(t), h2L(t) und h2R(t) durch Anwendung der Methode der kleinsten Quadrate ableiten. Dies ist an sich bekannt und ausführlich beispielsweise in dem Aufsatz "Inverse filter design program based on least square criterion", in dem Journal of Acoustical Society of Japan, 43[4], Seiten 67 bis 276, 1987, beschrieben.

Die zeitabhängige Funktion g(t), die nach der Methode der kleinsten Quadrate ermittelt wurde, wie vorstehend beschrieben, wird in die Gleichungen (14a') und (14b') eingesetzt. Dann werden die beiden Übertragungskennlinien cfLx(t) und cfRx(t) für die Lokalisierung eines Klangbildes an jedem der Klangbildorte nicht adaptiv ermittelt, sondern allein als eine Zeitbasis- oder Zeitbereichs-Impulsantwort durch Ausführung der Faltungsrechnungen nach den Gleichungen (14a') und (14b'). Ferner werden die Koeffizienten (d. h. die Folge der Koeffizienten) als die Koeffizientendaten benutzt.

Die Übertragungskennlinien cfLx(t) und cfRx(t) für ein vollständiges Rundumfeld (360 Grad) werden, wie vorstehend beschrieben, entsprechend den über einen großen Rundumbereich (d. h. das gesamte Rundumfeld) alle 30 Grad angeordneten Ziel-Klangbildorten oder -Positionen ermittelt, deren entsprechende Azimutwinkel in dem Bereich liegen, der von einer genau nach vorn vom menschlichen Kopf aus verlaufenden Richtung bis zu 90 Grad im Uhrzeigersinn und Gegenuhrzeigersinn liegt (wobei der gewünschte Ort des Klangbildes in diesem Bereich liegt) und jenseits dieses Bereiches liegen kann. Nachstehend sei angenommen, daß die Kennlinien cfLx(t) und cfRx(t) die Übertragungskennlinien (d. h. die Impulsantwort) der Lokalisierungsfilter sowie die Koeffizienten (d. h. die Folge der Koeffizienten) bezeichnen.

Wie sich aus den Gleichungen (14a') und (14b') ergibt, ist es sehr wichtig, zur Verringerung der Anzahl der Koeffizienten (d. h. der Anzahl von Abgriffen der Lokalisierungsfilter (der entsprechenden Übertragungskennlinien cfLx(t) und cfRx(t)) die kopfbezogenen Übertragungskennlinien h1L(t), h1R(t), h2L(t), h2R(t), pRx(t) und pLx(t) zu "kürzen" (d. h. ihre sogenannte Länge zu verringern). Zu diesem Zweck werden verschiedene Prozesse (z. B. der Fensterprozeß und der Formungsprozeß in den Schritten 101 bis 103, wie vorstehend beschrieben, durchgeführt, um die kopfbezogenen Übertragungskennlinien (d. h. die Impulsantwort) ir(t), die für die Terme h1L(t), ..., und h2T(t) eingesetzt werden sollen, zu verkürzen.

Ferner können die Übertragungskennlinien (d. h. die Koeffizienten) der Lokalisierungsfilter durch Ausführung der FFT mit den Übertragungskennlinien (d. h. den Koeffizienten) cfLx(t) und cfRx(t), die wie vorstehend beschrieben berechnet werden, ermittelt werden, um die Frequenzantwort zu ermitteln, und dann kann eine fortlaufende Mittelwertbildung der Frequenzantwort unter Anwendung einer konstanten vorbestimmten Verschiebungsweite durchgeführt und schließlich eine inverse FFT mit dem Ergebnis der fortlaufenden Mittelwertbildung bewirkt werden. Die unnötigen Spitzen und Dellen können durch die fortlaufende Mittelwertbildung entfernt werden. Mithin können die Konvergenz der zu realisierenden Zeitantwort beschleunigt und die Abmessungen des Lokalisierungsfilters verringert werden.

Eine der Spektralverteilungen der Quellentöne der Tonquelle, bei denen die Klangbildlokalisierung mittels der Convolver (d. h. der Lokalisierungsfilter) bewirkt wird, gleicht dem eines Rosa-Rauschens. Bei einer anderen Spektralverteilung der Quellentöne nimmt die Lautstärke in einem sehr langen Bereich ab. In allen Fällen ist der Quellenton der Tonquelle nicht nur ein Ton. Wenn daher die Faltungsrechnung (oder Faltungsintegration) ausgeführt wird, kann ein Überlauf auftreten. Infolgedessen kann eine Signalverzerrung auftreten.

Um daher das Auftreten eines Überlaufs zu verhindern, wird zunächst der Koeffizient mit der größten Verstärkung unter den Koeffizienten cfLx(t) und cfRx(t) der Lokalisierungsfilter ermittelt. Die Maßstabsfestlegung aller Koeffizienten wird dann in der Weise durchgeführt, daß kein Überlauf auftritt, wenn die Faltungsberechnung der Koeffizienten, die die maximale Verstärkung aufweisen und ein weißes Rauschen von 0 dB bewirken, ausgeführt wird.

Mithin wird zuerst die Summe der Quadrate aller Gruppen der Koeffizienten cfLx(t) und cfRx(t) der Lokalisierungsfilter ermittelt. Dann wird das Lokalisierungsfilter mit der maximalen Summe der Quadrate aller seiner Koeffizienten ermittelt. Danach wird die Maßstabsfestlegung (Bemaßung oder Normierung oder Skalierung) der Koeffizienten in der Weise durchgeführt, daß kein Überlauf bei dem ermittelten Lokalisierungsfilter mit der maximalen Summe auftritt. Sodann wird das gleiche Maßstabsverhältnis bei der Maßstabsfestlegung der Koeffizienten aller Lokalisierungsfilter benutzt, um nicht das Gleichgewicht der Lokalisierungsfilter, die jeweils den Klangbildorten entsprechen, zu verlieren.

Durch diese Art der Maßstabsfestlegung werden die Koeffizientendaten (d. h. die Daten der Gruppen der Koeffizienten der Impulsantwort); die schließlich bei den Lokalisierungsfiltern (d. h. den noch zu beschreibenden Convolvern) als Koeffizienten angewandt werden (d. h. die Folge der Koeffizienten), ermittelt. Auf diese Weise werden beispielsweise zwölf Gruppen von Koeffizienten cfLx(t) und cfRx(t) ermittelt, durch die das Klangbild an den Positionen lokalisiert werden kann, die in Winkelabständen von 30 Grad gewählt wurden.

Mit den Tonsignalen s(t) aus der Tonquelle wird eine Zeitbasis-Faltungsrechnung ausgeführt. Die durch die Faltungsrechnung ermittelten Signale werden dann durch die auseinanderliegenden Lautsprecher sp1 und sp2 wiedergegeben.

Wenn bei der vorstehend beschriebenen Rundum- oder Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung die beiden hinteren Stereophonie-Signale SL und SR (Raumsignale), die durch die Rundumsignal-Verarbeitungsschaltung SD erzeugt werden, verarbeitet und dann durch die beiden Lautsprecher SP1 und SP2 wiedergegeben wurden, wird der vom linken Stereophonie-Lautsprecher SP1 zum rechten Ohr des Zuhörers LM übertragene Ton durch den vom rechten Lautsprecher SP2 zum linken Ohr desselben Zuhörers LM übertragenen Ton gelöscht, d. h. das Nebensprechen zwischen den beiden Tonsignalen kann sich gegenseitig aufheben.

Der Zuhörer LM hört daher den vom linken Lautsprecher SP1 ausgesandten Ton nur mit dem linken Ohr und den vom rechten Lautsprecher SP2 ausgesandten Ton nur mit dem rechten Ohr. Da die hinteren Rundumsignale SL und SR entsprechend den Übertragungskennlinien F und K der beiden Filter 4 und 5 verarbeitet werden, ist es außerdem möglich, die Klangbilder jeweils an einem der beiden gewünschten Klangbild-Lokalisierungspositionen (bei SP3 und SP4) zu lokalisieren.

Nachstehend wird die erfindungsgemäße Klangbildlokalisierung ausführlicher im Vergleich zum bekannten Stand der Technik erörtert.

Auf der Basis der Prinzipdarstellung (3) und der Gleichungen (14a) bis (14c) sei der Prozeß der Lokalisierung zweier verschiedener Klangbilder an zwei symmetrischen Positionen in bezug auf einen Zuhörer betrachtet.

Hierbei gelten zwei Vorbedingungen: 1) Vorne sind zwei Wiedergabe-Lautsprecher SP1 und SP2 an zwei grob symmetrischen Positionen in bezug zu und vor einem Zuhörer LM angeordnet. 2) Zwei Klangbilder zweier verschiedener Rundumsignale sind an zwei hinteren Positionen (zwei virtuellen Lautsprecher-Positionen SP3 und SP4) ebenfalls an zwei grob symmetrischen Positionen in bezug zu und hinter dem Zuhörer LM angeordnet.

Unter diesen Bedingungen kann die Prinzipdarstellung nach 3 so vereinfacht werden, wie es in 7 dargestellt ist. In 7 ist mit der Bezugszahl 1 eine Raumklang-Lokalisierungsverarbeitungsschaltung bezeichnet, die in 6 dargestellt ist und den wesentlichen Teil der Erfindung zur Lokalisierung zweier verschiedener Klangbilder an zwei symmetrischen Positionen in bezug auf den Zuhörer LM bildet.

Wie 7 zeigt, ist der Zuhörer LM an einer mittleren Position zwischen den beiden vorderen Lautsprechern SP1 und SP2 so angeordnet, daß die Übertragungsfunktionen zwischen den beiden Lautsprechern und dem Kopf des Zuhörers symmetrisch in bezug auf den Zuhörer LM liegen. Das heißt, da die Übertragungsfunktionen h1L und h2R von den Lautsprechern SP1 und SP2 zu den auf der gleichen Seite liegenden Ohren gleich und auch die Übertragungsfunktionen h1R und h2L zwischen den Lautsprechern SP1 und SP2 zu den auf der gegenüberliegenden Seite liegenden Ohren (Übersprechkomponenten) einander gleich sind, lassen sich diese Übertragungsfunktionen S und A wie folgt schreiben (siehe 3 und 7): h1L = h2R = S h1R = h2L = A

Ferner können die Übertragungsfunktionen F und K für die Klangbildlokalisierung wie folgt geschrieben werden (siehe 3 und 7): pLx = F pRx = K

Die Klangbilder können daher durch Einsetzen der vier obigen Gleichungen in die Gleichungen (14a) bis (14c) lokalisiert werden. Mit anderen Worten, wenn die Eingangssignale der Verarbeitungsschaltung 1 mit X und Y bezeichnet werden, dann lassen sich die Ausgangstöne X' und Y' der Front-Lautsprecher SP1 und SP2 wie folgt schreiben: X' = (SF – AK)·X/(S² – A²) (1a) Y' = (SF – AK)·X/(S² – A²) (1b)

Es ist daher möglich, die Klangbilder auf der Basis der Signalverarbeitung entsprechend den Gleichungen (1a) und (1b) zu lokalisieren.

Wie schon erwähnt, gelten für die in 6 dargestellte Klangbildlokalisierungs-Verarbeitungsschaltung 1 die Übertragungskennlinien P und N des ersten und zweiten Filters 4 und 5: P = (F + K)/(S + A) N = (F – K)/(S – A)

Daher lassen sich die Ausgangstöne X' und Y' der beiden Lautsprecher SP1 und SP2 (die Ausgangssignale der Klangbildlokalisierungs-Verarbeitungsschaltung 1) wie nachstehend angegeben berechnen. Das heißt, da die Addition und Subtraktion der beiden Eingangssignale X und Y der Klangbild-Lokalisierungs-Verarbeitungsschaltung 1 durch die Filter 4 und 5 bewirkt und ferner das Ergebnis der Addition und Subtraktion in Form der beiden Ausgangssignale X' und Y' der Klangbild-Lokalisierungs-Verarbeitungsschaltung 1 ausgegeben wird, läßt sich folgende Gleichung aufstellen: X' = (F + K)·(X + Y)/(S + A) – (F – K)·(Y – X)/(S – A) = ZÄHLER/(S² – A²)

Der Zähler kann dann folgendermaßen berechnet werden: Zähler = 2(SFX + SKY – AFY – AKX)

Für X' ergibt sich dann: X' = 2(SFX + SKY – AFY – AKX)/(S² – A²)

Auf die gleiche Weise kann Y' ermittelt werden: Y' = 2(SFX + SKY – AFY – AKX)/(S² – A²)

Wenn daher als Eingangssignal Y = 0 (X = SL) addiert wird, ergibt sich folgende Gleichung: X' = 2(SFX – AKX)/(S – A²) = 2(SF – AK)·X/(S² – A²)(2a) Y' = 2(SKX – AFX)/(S² – A² ) = 2(SK – AF)·X/(S² – A²)(2b)

Infolgedessen ist es daher möglich, den erwähnten Gleichungen (1a) und (1b) äquivalente Ergebnisse zu erzielen. Mit anderen Worten, wenn dem X-Seiten-Eingang der Klangbildlokalisierungs-Verarbeitungsschaltung nach 7 nur X zugeführt wird, ist es nach den Gleichungen (2a) und (2b) möglich, das Klangbild des hinteren Raumsignals SL an der Lokalisierungsposition SP3 nach 7 auf der Basis der Faltungsverarbeitung zu lokalisieren.

Wenn der Klangbildlokalisierungs-Verarbeitungsschaltung 1 ferner ein Eingangssignal X = 0 (Y = SR) zugeführt wird, lassen sich folgende Gleichungen aufstellen: X' = 2(SKY – AFY) = 2(SF – AF)·Y/(S² – A²)(3a) Y' = 2(SFY – AKY) = 2 (SF – AK)·Y/(S² – A²)(3b)

Ein Vergleich der Gleichungen (3a) und (3b) mit den Gleichungen (2a) und (2b) ergibt dann, daß die beiden linken und rechten entgegengesetzten oder gegenüberliegenden Koeffizienten (Übertragungskennlinien) mit dem Eingangssignal Y der Klangbildlokalisierungs-Verarbeitungsschaltung 1 nach 7 konvolviert werden. Mit anderen Worten, das Klangbild des auf der Y-Seite der Klangbildlokalisierungs-Verarbeitungsschaltung 1 eingegebenen Signals kann an den linken und rechten, in bezug auf das auf der X-Seite eingegebene Signal symmetrischen Positionen lokalisiert werden. Denn nach der Faltungs- (bzw. Konvolu- tions-)-Verarbeitung kann das Klangbild des hinteren Raumsignals SR an der Lokalisierungsposition (der Stelle des Lautsprechers SP4) lokalisiert werden, wie es in 7 dargestellt ist.

Wenn daher die hinteren Raumsignale SL und SR als Eingangssignale X = SL und Y = SR eingegeben werden, ist es möglich, da das Überlagerungsprinzip realisiert werden kann, das Klangbild des hinteren stereophonen Signals (das Raumsignal) SL auf der linken Seite SP3 und das Klangbild des hinteren stereophonen Signals (das Raumsignal) SR auf der rechten Seite SP4 zu lokalisieren, was beides in 7 dargestellt ist.

Das heißt, wenn nach 10A nur zwei Lautsprecher SP1 und SP2 auf beiden Seiten eines Fernsehempfängers TV angeordnet werden, läßt sich der gleiche Raumklangeffekt wie mit vier Lautsprechern erzielen, die so angeordnet sind, wie es in 10B dargestellt ist. Mit anderen Worten, ohne irgendeinen Lautsprecher hinten anzuordnen, ist es möglich, den stereophonen Raumklang auf der Basis der vorderen stereophonen Signale und der hinteren stereophonen Signale (der Raumsignale) wiederzugeben, die hinter einem Zuhörer lokalisiert werden.

Bei der bekannten Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung nach 4 sind dagegen vier Filter erforderlich, um die Klangbilder der hinteren stereophonen (Raum-)Signale an zwei verschiedenen Positionen zu lokalisieren. Bei dem vorstehend geschilderten, in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es dagegen möglich, die Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung mit nur zwei Filtern 4 und 5 aufzubauen, so daß der Hardware-Aufwand halbiert werden kann.

Ferner ist es möglich, die Additionssignale aus den vorderen stereophonen Signalen L und R, dem Zentrumssignal C und ferner die hinteren stereophonen (Raum-)Signale durch zwei verschiedene Lautsprecherpaare wiederzugeben. In diesem Falle werden die zusätzlichen vorderen Lautsprecher SP11 und SP12 gemäß 10C auf der vorderen Seite (z. B. auf beiden Außenseiten) des Fernsehgeräts TV angeordnet.

Bei dieser Anordnung werden die Additionssignale der vorderen stereophonen Signale L und R und des Zentrumssignals C durch die vorderen Lautsprecher SP1 und SP2 und die hinteren stereophonen (Raum-)Signale (deren Klangbilder lokalisiert wurden) jeweils durch die zusätzlichen vorderen Lautsprecher SP11 und SP12 wiedergegeben. Hierbei ist es nicht erforderlich, die vorderen stereophonen Signale L und R und das Zentrumssignal C mittels des dritten und vierten Addierers 8 und 9 gemäß 6 mit den hinteren stereophonen (Raum-)Signalen X' oder Y' zu addieren.

Da die Kennlinien und die Anordnungsrichtungen der Front-Lautsprecher SP1 und SP2 sowie der zusätzlichen Lautsprecher SP11 und SP12 bei dem beschriebenen Aufbau separat bestimmt werden können, ist es möglich, einen besseren Rundumeffekt zu erzielen.

11 zeigt eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels der Verarbeitungsvorrichtung, die in 6 dargestellt ist, bei der nicht nur die hinteren stereophonen Signale SL und SR, sondern auch die vorderen stereophonen Signale L und R für die Klangbildlokalisierung verarbeitet werden.

In der gleichen Weise wie bei der Klangbildlokalisierungsverarbeitung für die hinteren stereophonen Signale SL und SR werden die Klangbilder der vorderen stereophonen Signale L und R an zwei in bezug auf einen Zuhörer LM symmetrischen linken und rechten Positionen (zwei virtuellen Frontlautsprecheranordnungspositionen) lokalisiert. Wenn dabei die Filterkoeffizienten ebenso optimiert werden, wie es bereits erläutert wurde, ist es möglich, die Klangbildlokalisierungsverarbeitung mit einer Klangbildlokalisierungs-Verarbeitungsschaltung durchzuführen, die jeweils nur zwei Filter, Addierer und Subtrahierer aufweist. Ferner werden in der vorderen Klangbildlokalisierungs-Verarbeitungsschaltung 1 (in der nur das erste Filter 4 und das zweite Filter 5 dargestellt sind) nach 11 die Filterkoeffizienten, der Filter so eingestellt, daß sie jeweils den Klangbildlokalisierungspositionen entsprechen.

Bei der bekannten Verarbeitungsvorrichtung sind zur Lokalisierung der Klangbilder der vorderen stereophonen Signale und der hinteren stereophonen (Raum-)Signale an verschiedenen Positionen insgesamt acht Filter erforderlich. Bei der vorstehend erwähnten Abwandlung ist es jedoch möglich, die Verarbeitungsvorrichtung mit zwei ersten Filtern 4 und zwei zweiten Filtern 5 aufzubauen, d. h. insgesamt nur vier Filtern, so daß der Hardware-Aufwand so weit verringert werden kann.

Wenn daher gemäß 12A nur zwei Lautsprecher SP1 und SP2 auf beiden Seiten eines Fernsehgeräts TV angeordnet werden, ist es möglich, die Klangbilder der vorderen stereophonen Signale an Positionen zu lokalisieren, die von beiden Seiten des Fernsehgeräts (Anzeigemittels) entfernt sind, wie es in 12B dargestellt ist. Im Falle des in der Nähe angeordneten Fernsehgeräts ist der Abstand, in dem die beiden Lautsprecher angeordnet werden, beschränkt. Bei dieser Abwandlung ist es jedoch einem Zuhörer möglich, den Raumklang ohne Verzerrung des Frontstereophonie-Klanggefühls wahrzunehmen. Außerdem kann bei diesem modifizierten Aufbau ein Raumklang mit hinreichender Stereophoniewahrnehmung anhand der vorderen stereophonen Signale und der hinteren stereophonen (Raum)-Signale (deren Klangbilder hinter einem Zuhörer lokalisiert sind) in Kombination bewirkt werden. Bei dieser Abwandlung können die Kosten der Vorrichtung verringert werden, insbesondere weil die Anzahl der Filter im Vergleich zu der der herkömmlichen Verarbeitungsvorrichtung geringer ist, so daß die Verarbeitungsvorrichtung in preisgünstigen Fernsehgeräten für den Hausgebrauch eingebaut werden kann.

13 zeigt eine weitere Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels der Verarbeitungsvorrichtung, bei der das Klangbild des Zentrumssignals C zusätzlich zu den hinteren stereophonen Signalen SL und SR und den vorderen stereophonen Signalen L und R lokalisiert wird.

Bei einem Fernsehgerät mit breitem Bild, einem großen Projektor oder der Leinwand eines Lichtspieltheaters ist es möglich, einen Lautsprecher vor dem zentralen Signal in der Mitte vor dem Bild (Anzeige- oder Bildwiedergabemittel) anzuordnen.

Es ist jedoch möglich, die Klangbild-Lokalisierungsverarbeitung vor dem zentralen Signal C so zu verarbeiten, daß das Klangbild des zentralen Signals C vorne in der Mitte des Bildes mittels einer zusätzlichen Klangbild-Lokalisierungs-Verarbeitungsschaltung 10 (bei dem die Anzahl der Filter verringert ist) zu lokalisieren, wie es in 13 dargestellt ist.

Genauer gesagt, wenn das zentrale Signal C auf herkömmliche Weise wiedergegeben wird, dann müssen die Lautsprecher, weil die Anzeigeeinheit in dessen Mitte angeordnet ist (in der der zentrale Lautsprecher angeordnet werden muß), sowohl auf beiden Seiten oder auf der linken oder rechten Seite oder der oberen und der unteren Seite der Anzeigeeinheit angeordnet werden.

Wenn auf beiden Seiten der Anzeigeeinheit jeweils ein Lautsprecher angeordnet ist, dann sind die Klangbilder des zentralen Signals C die gleichen wie bei der Front-Stereophonie-Wiedergabe, so daß die Verständlichkeit des Klangbildes im Vergleich zu dem Fall, daß der Lautsprecher an einer ursprünglich geforderten Klangbildposition (einer zentralen Position) angeordnet wird, schlechter ist.

Wenn der Lautsprecher dagegen auf der oberen oder unteren Seite der Anzeigeeinheit angeordnet wird, tritt unvermeidlich eine Tonverzerrung zwischen der erforderlichen Klangbild-Lokalisierungsposition und der Lautsprecherposition auf.

Bei dieser Abwandlung wird daher die Klangbildlokalisierung des zentralen Signals C so verarbeitet, wie wenn es in der Mitte vor der Anzeigeeinheit lokalisiert wird. Ferner wird gemäß 14A auf jeder Seite eines Fernsehgeräts je ein Lautsprecher SP1 und SP2, mit jeweils einer der beiden Seiten der Anzeigeeinheit DP in Berührung stehend angeordnet. Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann der Raum- oder Rundumeffekt so erzielt werden, wie es in 14B dargestellt ist, was etwa das gleiche ist, wie wenn das zentrale Signal C von einem vorderen Lautsprecher wiedergegeben würde, der in der Mitte vor der Anzeigeeinheit DP angeordnet ist.

Da mithin das erzielte Klangbild in dem optischen Bild lokalisiert ist, ist das Klangbild verständlicher. Insbesondere im Vergleich zu dem Fall, daß das zentrale Signal C über einen linken Lautsprecher SP1 und einen rechten Lautsprecher SP2 als monophones Signal wiedergegeben wird, ist es dem Betrachter möglich, die mittlere Position des optischen Bildes genauer zu erkennen, ohne daß eine Fehlanpassung (zwischen der tatsächlichen Mitte des optischen Bildes und der Mitte des Klangbildes) in vertikaler Richtung des optischen Bildes erfolgt.

Wenn daher das Ton- und Anzeigegerät mit einer Breitbild-Anzeigeeinheit, z. B. einem Fernsehgerät mit breitem Bildschirm, einem großen Projektor oder der Leinwand eines Lichtspieltheaters versehen ist, ist es vorzuziehen, die Klangbilder der vorderen stereophonen Signale L und R an der oberen Seite der Anzeigeeinheit zu lokalisieren.

15 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung, durch die der Rundumton oder Raumklang auf der Basis eines monophonen hinteren Ein-System-Raumsignals wiedergegeben werden kann. Das heißt, das hintere Signal S ist ein monophones Ein-System-Raumsignal. Das durch die Rundum-Verarbeitungsschaltung (den Rundum-Dekoder) SD demodulierte hintere Signal S wird durch die zusätzliche Signalverarbeitungsschaltung OP zur Amplitudeneinstellung, Nachhallverarbeitung und Reflektionsschalladdition verarbeitet und dann weiter in zwei Signale aufgeteilt. Diese zweigeteilten beiden Signale werden durch die Klangbildlokalisierungs-Verarbeitungsschaltung 1 so weiter verarbeitet, daß sie jeweils an einer von zwei hinteren Positionen lokalisiert werden.

Bei der vorstehend erwähnten Verarbeitung ist es vorzuziehen, die beiden Klangbilder der beiden verschiedenen und unabhängigen linken und rechten hinteren Signale SL und SR (die nicht zusammenhängen) an zwei verschiedenen hinteren Positionen zu lokalisieren, nachdem diese beiden zweigeteilten hinteren Signale SL und SR hinsichtlich der verschiedenen Amplitudeneinstellung, Nachhallverarbeitung und Addition des reflektierten Schalls durch die zusätzliche Signalverarbeitungsschaltung OP verarbeitet worden sind. Wenn nämlich das Klangbild des monophonen hinteren Signals S hinten links und rechts, so wie es ist, lokalisiert wird, können die Klangbilder nicht lokalisiert oder nicht im Kopf eines Zuhörers lokalisiert werden.

Wenn die Klangbildlokalisierung des monophonen Ein-System-Raumsignals, wie vorstehend beschrieben, verarbeitet und ferner über zwei Lautsprecher, die an zwei Positionen hinten links und rechts angeordnet sind, als die beiden verschiedenen hinteren Signale SL und SR wiedergegeben wird, wie es in 16A dargestellt ist, ist es möglich, das hintere Schallfeld zu manifestieren und die Klangbilder verständlicher zu verschieben, als bei der bekannten Vorrichtung, wie es in 5 dargestellt ist, durch die das Klangbild nur an einer hinteren Position eines Zuhörers lokalisiert werden kann, mit dem Ergebnis, daß ein hinreichender Rundumeffekt erzielt werden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind nur zwei Filter erforderlich, so daß die Vorrichtung durch einen einfachen Aufbau realisiert werden kann.

Das Blockschaltbild nach 17 dient der Erläuterung, wie das in 15 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel vereinfacht werden kann, und 18 stellt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung dar. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach 15 wird ein hinteres linkes Signals SL und ein rechtes hinteres Signal SR benutzt, die voneinander unabhängig sind und nicht zusammenhängen. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel werden dagegen zwei hintere linke und hintere rechte Signale S und -S benutzt, deren Phasenlagen entgegengesetzt zueinander sind. Das heißt, in der in 17 dargestellten Vorrichtung ist zusätzlich eine Phasenverschiebungsschaltung 11 im Vergleich zu der in 15 dargestellten vorgesehen. Das heißt, daß durch die Raumsignal-Verarbeitungsschaltung SD demodulierte hintere Signal S wird durch die Phasenverschiebungsschaltung 11 in der Phase so verschoben, daß sich zwei in der Phase entgegengesetzt zueinander verschobene linke und rechte hintere Signale S und -S ergeben.

Da bei der Vorrichtung nach 17 zwei linke und rechte hintere Signale S und -S als die hinteren stereophonen Signale benutzt werden, ist das dem Filter 4 zugeführte Signal 0, so daß das Ein- und Ausgangssignal dieses Systems nicht verarbeitet zu werden braucht. Das heißt, bei dem in 17 dargestellten Addierer 2 lautet das Additionsergebnis: S + (-S) = 0 und bei dem in 17 dargestellten Subtrahierer lautet das Subtraktionsergebnis: S – (–S) = 2S

Mithin kann das hintere Raumsignal S verdoppelt und dann dem Filter 5 zugeführt werden. Da ferner seine Amplitude durch die zusätzliche Signalverarbeitungsschaltung OP eingestellt werden kann, ist es nicht immer erforderlich, das hintere Raumsignal S, das dem Filter 5 zugeführt wird, zu verdoppeln; das heißt, das Raumsignal S kann so verwendet werden, wie es ist.

Wenn ferner das hintere Raumsignal S verdoppelt wird, können ein Addierer 2, ein Subtrahierer 3, ein erstes Filter 4 und ein weiterer Addierer 6, ein weiterer Subtrahierer 7 und eine Phasenverschiebungsschaltung 7 alle weggelassen werden, weil das dem Filter 4 zugeführte Signal 0 ist und ferner die eingangsseitige und ausgangsseitige Verarbeitung des Signals für dieses System entfallen kann. Mit anderen Worten, die Klangbild-Lokalisierungsschaltung 1, die in 17 dargestellt ist, kann weiter vereinfacht werden, wie es in 18 dargestellt ist, bei der nur ein Filter 5, ein Amplitudeneinsteller 12 und eine Umkehrstufe 13 vorgesehen sind. Da bei diesem Vorrichtungsaufbau nur ein Filter vorhanden ist, ist es möglich, die Abmessungen der Hardware weiter zu verringern.

Wenn folglich auf jeder Seite des Fernsehgeräts TV jeweils ein Lautsprecher SP1 bzw. SP2 vorgesehen ist, wie es in 16B dargestellt ist, ist es möglich, den Raumklang auf einfache Weise mit nur zwei Lautsprechern zu erzielen. Da außerdem, wie bereits erläutert, der Aufbau der Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung äußerst einfach ist, wie es in 18 dargestellt ist, kann dieses Ausführungsbeispiel der Vorrichtung bei preisgünstigen Fernsehgeräten als normale Einrichtung vorgesehen sein.

Wenn – wie schon erwähnt – das monophone Ein-System-Raumsignal auf der Basis der beiden linken und rechten entgegengesetzt phasenverschobenen hinteren Signale wiedergegeben wird, nachdem seine Klangbilder jeweils an der hinteren linken und rechten Position lokalisiert worden sind, ist es möglich, das hintere Schallfeld zu manifestieren und die Klangbilder verständlicher zu verschieben, als mittels der bekannten Vorrichtung, durch die das Klangbild an nur einer hinteren Position eines Zuhörers lokalisiert werden kann, mit dem Ergebnis, daß ein hinreichender Raumklangeffekt erzielt werden kann. Da bei diesem Ausführungsbeispiel nur ein Filter benutzt wird, kann der Aufbau der Vorrichtung erheblich vereinfacht werden. Ferner ist es bei den vorstehend erwähnten Ausführungsbeispielen möglich, die Klangbilder an beliebigen Positionen zu lokalisieren, indem die Übertragungskennlinien F und K zwischen den Positionen, an denen die Klangbilder lokalisiert werden sollen, und den Ohren des Zuhörers modifiziert werden; das heißt, durch Modifizierung der Übertragungskennlinien P und N jeweils des ersten und zweiten Filters 4 und 5.

In der Praxis werden die Übertragungskennlinien P und N (die Filterkoeffizienten) entsprechend einer Vielzahl der Klangbild-Lokalisierungspositionen in dem Speicher 14, z. B. einem RAM oder ROM, gespeichert, wie es in 6 dargestellt ist; die den gewünschten Klangbild-Lokalisierungspositionen entsprechenden Übertragungskennlinien werden aus dem Speicher 14 durch die CPU 15 ausgelesen, und die ausgelesenen Übertragungskennlinien werden jeweils bei dem ersten und zweiten Filter 4 und 5 eingestellt.

Da bei dem beschriebenen Aufbau das linke und rechte Klangbild um den Zuhörer LM einstellbar gedreht werden kann, ist es möglich, den Rundumklang optimal für den Zuhörer LM wiederzugeben.

Obwohl ferner bei den zuvor erwähnten Ausführungsbeispielen zwei Lautsprecher SP1 und SP2 als Umformer benutzt werden, können die Lautsprecher auch durch zwei kopflose Lautsprecher oder einen Kopfhörer ersetzt werden. Da in diesem Falle die Übertragungskennlinien, die sich auf das Übersprechen A beziehen, sich gegenseitig auslöschen und daher grundsätzlich nicht vorhanden sind, können die Übertragungskennlinien A zwischen einem Paar der Lautsprecher LF und RF und den gegenüberliegenden Ohren des Zuhörers LM bei den zuvor erwähnten Ausführungsbeispielen grob als null und daher als nicht vorhanden betrachtet werden. Im Gegensatz dazu ist es möglich, wenn die Frequenzgänge der Kopfhörer berücksichtigt und zu den Übertragungskennlinien A addiert werden, ein realistischeres Klangfeld zu realisieren.

Ferner sind bei allen Ausführungsbeispielen, wenn die vorliegende Erfindung auf die Audio-Video-Wiedergabevorrichtung angewandt wird, z. B. ein Fernsehgerät, zwei (Stereo) Lautsprecher (SP1 und SP2) normalerweise auf beiden Seiten der Wiedergabevorrichtung zur Bildwiedergabe angeordnet. Ferner hört der Betrachter (Zuhörer LM) den Ton direkt vor der Anzeigeeinheit. Daher sind normalerweise zwei Lautsprecher (SP1 und SP2) weitgehend symmetrisch in bezug auf den Zuhörer (LM) angeordnet. Andererseits werden zwei Klangbilder zweier verschiedener Raumsignale an zwei verschiedenen hinteren Positionen ebenfalls weitgehend symmetrisch in bezug auf den Zuhörer (LM) lokalisiert. In diesem Falle kann es jedoch sein, daß keine Probleme auftreten. Vielmehr ist dies im Hinblick auf den Raumklangeffekt erwünscht.

Es ist daher äußerst effektiv, die Klangbild-Lokalisierungs-Verarbeitungsvorrichtung (bei der es sich um den wesentlichen Teil vorliegender Erfindung handelt) mit der Audio-Video-Wiedergabevorrichtung, z. B. dem Fernsehgerät, zu kombinieren, um dem Fernsehgerät eine zusätzliche Raumklangfunktion zu geben, weil die erfindungsgemäße Raumklang-Lokalisierungs-Verarbeitungsvorrichtung die Klangbilder der Raumsignale an zwei hinteren weitgehend symmetrischen Positionen in bezug auf den Zuhörer lokalisieren kann, obwohl nur ein Lautsprecherpaar an zwei vorderen etwa symmetrischen Positionen in bezug auf denselben Zuhörer angeordnet wird.

19 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung. Die Verarbeitungsvorrichtung besteht aus einem Rundum-Prozes-sor 10, zwei Amplitudeneinstellern 12 und einem Klangbild-Lokalisierungsprozessor 1 mit einem ersten Addierer 2, einem ersten Subtrahierer 3, einem ersten Filter 4, einem zweiten Filter 5, einem zweiten Addierer 6 und einem zweiten Subtrahierer 7. Der Rundum-Prozessor 10 ist ein Mittel zur Erzeugung hinterer stereophoner (Raum-) Signale RL und RR jeweils aus eingegebenen vorderen stereophonen Signalen L und R. Der Rundum-Prozessor 10 besteht aus einer Amplitudeneinstellschaltung, einer Nachhalladdierschaltung, einer Reflektions-Addierschaltung usw., die an sich bekannt sind. Ferner sind das erste Filter 4 und das zweite Filter 5 beide Faltungsberechnungsmittel, wie Convolver, die beide mit Übertragungskennlinien P und N versehen sind, wie es im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben wurde.

Die von dem Rundum-Prozessor 10 erzeugten hinteren stereophonen Signale RL und RR werden jeweils den Amplitudeneinstellern 12 und 12 zugeführt, in denen die Amplituden der hinteren stereophonen Signale RL und RR relativ zu den vorderen stereophonen Signalen L und R eingestellt und dann in den Klangbild-Lokalisierungsprozessor 1 eingegeben werden. Hier wird ein Additionssignal (RL + RR) und ein Subtraktionssignal (RL – RR) aus beiden Signalen L und R jeweils von dem ersten Addierer 2 und dem ersten Subtrahierer 3 erzeugt. Das erzeugte erste Additionssignal wird durch das erste Filter 4 und das erzeugte erste Subtraktionssignal durch das zweite Filter 5 verarbeitet. Ferner werden die beiden Signale, die durch das erste und das zweite Filter 4 und 5 verarbeitet wurden, jeweils dem zweiten Addierer 6 und dem zweiten Subtrahierer 7 zugeführt.

Ferner addiert der zweite Addierer 6 die verarbeiteten Ausgangssignale der beiden Filter 4 und 5 und das vordere stereophone Signal R. Andererseits subtrahiert der zweite Subtrahierer 7 das verarbeitete Ausgangssignal des Filters 5 von der Summe der Ausgangssignale des Filters, 4 und des vorderen stereophonen Signals L. Die beiden in der beschriebenen Weise erzeugten stereophonen Signale X' und Y' werden jeweils durch einen der beiden Umformer (zwei Lautsprecher LF und RF bei diesem Ausführungsbeispiel) wiedergegeben, so daß ein Zuhörer LM den wiedergegebenen Ton hören kann. Dabei sind die beiden Lautsprecher LF und RF vor dem Zuhörer LM und symmetrisch in bezug auf den Zuhörer LM angeordnet.

Wenn in der Rundumsignal-Verarbeitungsvorrichtung, die in der zuvor beschriebenen Weise aufgebaut ist, die hinteren stereophonen Signale RL und RR (Raumsignale), die durch den Rundum-Prozessor 10 erzeugt werden, verarbeitet und dann über zwei Lautsprecher LF und RF in der gleichen Weise wie bei den zuvor erwähnten Ausführungsbeispielen wiedergegeben werden, werden die hinteren stereophonen Signale, die von dem linken Lautsprecher LF zum rechten Ohr des Zuhörers LM übertragen werden, durch das vom rechten Lautsprecher RF zum linken Ohr desselben Zuhörers LM übertragene hintere stereophone Signal löscht; d. h. die Übersprechsignale können sich gegenseitig löschen. Der Zuhörer LM kann daher nur den durch den linken Lautsprecher LF wiedergegebenen Ton nur durch sein linkes Ohr und den durch den rechten Lautsprecher RF wiedergegebenen Ton nur durch sein rechtes Ohr hören. Ferner wird die Klangbild-Lokalisierungsverarbeitung entsprechend den Übertragungskennlinien F und K wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels ausgeführt, so daß es möglich ist, die Klangbilder an den beiden erwünschten Klangbild-Lokalisierungspositionen (jeweils bei LB und RB) zu lokalisieren.

20 stellt ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Raumsignal-Verarbeitungsschaltung dar. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die vorderen stereophonen Signale (Lch- und Rch-Stereophonie-Signale) durch eine Subtrahiermatrix zur Bildung eines (L – R)-Signals und eines (R – L)-Signals jeweils zur Raumsignalverarbeitung verarbeitet. Die erzeugten Signale werden als die hinteren stereophonen (Raum-)Signale wiedergegeben, so daß es möglich ist, den Aufbau der Vorrichtung weiter zu vereinfachen.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel das (L – R)-Signal und das (R – L)-Signal als die hinteren stereophonen Signale benutzt werden, ist das dem ersten Filter 4 zugeführte Signal 0, so daß es nicht erforderlich ist, das Signal dieses Systems zu verarbeiten. Das heißt, der in 19 dargestellte erste Addierer 2 führt folgende Funktion aus: RL + RR = (L – R) + (R – L) = 0

Der in 19 dargestellte Subtrahierer 3 führt die folgende Funktion aus: RR – RL = (R – L) – (L – R) = 2(R – L)

Mithin wird die Amplitude des Subtraktionsmatrixsignals (R – L) durch den Amplitudeneinsteller 12 verdoppelt und dann dem zweiten Filter 5 zugeführt. Da ferner die Amplitudeneinstellschaltung in dem Rundum-Prozessor 10 vorhanden ist, der in 19 dargestellt ist, ist es nicht immer erforderlich, das Subtraktionsmatrixsignal zu verdoppeln; d. h. das Signal (R – L) kann so wie es ist benutzt werden.

Mithin kann die in 20 dargestellte Vorrichtung aus nur einem Filter 5, einem Addierer 6, zwei Subtrahierern 7 und 11 und einem Amplitudeneinsteller 2 aufgebaut sein, so daß es möglich ist, den Hardware-Aufwand zu verringern.

Wenn daher das Fernsehgerät durch zwei Lautsprecher LF und RF, die jeweils auf einer Seite einer Anzeigeeinheit DP angeordnet sind, ergänzt worden ist, ist es möglich, einen Vier-Kanal-Rundumklang auf einfache Weise über zwei Lautsprecher wiederzugeben. Da ferner, wie schon erwähnt, die Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung einfach aufgebaut sein kann, wie es in 20 dargestellt ist, kann die Vorrichtung zusammen mit einem preisgünstigen Fernsehgerät als normale Heimeinrichtung benutzt werden.

Ferner ist es bei den erwähnten Ausführungsbeispielen 4 und 5 möglich, die Klangbilder an beliebigen Positionen zu lokalisieren, wie es anhand von 6 erläutert wurde, indem die Übertragungskennlinien F und K zwischen den Positionen modifiziert werden, an denen die Raumklänge lokalisiert werden und sich der Zuhörer befindet; d. h. durch Modifizierung der Übertragungskennlinie P und N jeweils des ersten Filters 4 und des zweiten Filters 5. In der Praxis werden, wie anhand von 6 erläutert, die Übertragungskennlinien P und N (die Filterkoeffizienten) und die relativen Amplitudenkennlinien (die Verstärkungskoeffizienten der Amplitudeneinsteller 12) entsprechend einer Vielzahl der Klangbild-Lokalisierungspositionen in einem Speicher gespeichert, z. B. dem dargestellten RAM oder ROM, die Übertragungskennlinien und die relativen Amplitudenkennlinien, die den gewünschten Klangbild-Lokalisierungspositionen entsprechen, durch die CPU aus dem Speicher ausgelesen und die Filter 4 und 5 sowie die Amplitudeneinsteller 12 jeweils auf die ausgelesenen Übertragungskennlinien und relativen Amplitudenkennlinien eingestellt. Da bei dem beschriebenen Aufbau die linken und rechten Klangbilder einstellbar um den Zuhörer LM herum gedreht werden können, ist es möglich, die Wiedergabe des Raumschalls oder eine Hervorhebung des Raumklangeffekts unter optimalen Bedingungen für den Zuhörer LM zu bewirken.

Obwohl bei den zuvor erwähnten Ausführungsbeispielen zwei Lautsprecher SP1 und SP2 als das Umformerpaar benutzt werden, können die Lautsprecher durch einen Kopfhörer ersetzt werden. Da in diesem Falle die Übertragungskennlinien A hinsichtlich des Übersprechens grundsätzlich nicht vorhanden sind, werden bei den zuvor erwähnten Ausführungsbeispielen die Übertragungskennlinien A zwischen den beiden Lautsprechern LF und RF und den gegenüberliegenden Seiten der Ohren des Zuhörers LM als weitgehend null betrachtet, so daß sie weggelassen werden können. Wenn dagegen die Frequenzkennlinien des Kopfhörers in Betracht gezogen und zu den Übertragungskennlinien A addiert werden, ist es möglich, ein natürlicheres Schallfeld zu realisieren.

Wie schon erwähnt, ist es bei der erfindungsgemäßen Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung möglich, trotz ihres äußerst einfachen Aufbaus, die Klangbilder der Raumsignale an zwei verschiedenen hinteren Positionen, unabhängig von den beiden vorderen Positionen, an denen zwei Lautsprecher angeordnet sind, auf der Basis der über die Lautsprecher wiedergegebenen Raumsignale zu lokalisieren. Daher ist es möglich, zwei Pseudo-Raumsignale durch zwei virtuelle hintere Lautsprecher mittels zweier realer vorderer Lautsprecher wiederzugeben, d. h. ein Vier-Kanal-Rundumsystem mittels nur zweier Lautsprecher aufzubauen. Da die erfindungsgemäße Raumsignal-Verarbeitungsvorrichtung kleine Hardware-Abmessungen aufweist und daher preisgünstig ist, kann sie mit preisgünstigen Heimgeräten, wie Fernsehgeräten, kombiniert werden.

Insbesondere wenn die Erfindung bei dem monophonen Ein-System-Raumsignal-Wiedergabesystem für hintere Raumsignale angewandt wird, ist es möglich, das hintere Schallfeld auszubilden und die Klangbilder in Richtung auf eine bessere Verständlichkeit zu verschieben, so daß ein hinreichender Rundumeffekt erreicht werden kann.