УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ СТЕРЕОФОНИЧЕСКИХ ИЛИ ПСЕВДОСТЕРЕОФОНИЧЕСКИХ АУДИОСИГНАЛОВ Российский патент 2016 года по МПК H04S5/00 

Изобретение относится к аудиосигналам и устройствам или способам для их формирования, передачи, преобразования и воспроизведения.

Общеизвестно, что аудиосигналы, которые излучаются через два или более громкоговорителей, создают у слушателя пространственное впечатление, если они имеют различные амплитуды, частоты, разности времен распространения или разности фаз или соответствующим образом замирают.

Также известны способы, чтобы монофонический сигнал преобразовать в два различных аудиосигнала, которые создают впечатление стереофонического сигнала. Такие решения используются, в особенности, для того, чтобы монофонические аудиосигналы преобразовывать в такие, которые сообщают органу слуха действительное и фиктивное ощущение пространства. При формировании пары различных частично коррелированных аудиосигналов из монофонического сигнала говорят о «псевдостереофонии».

В ЕР 0825800 (Thomson Brandt GmbH) предложено формирование сигналов различного типа из монофонического входного сигнала посредством фильтрации, из которых - например, способом, предложенным Lauridsen, на основе коррекций амплитуды и времени распространения, осуществляемых в зависимости от ситуации приема, - отдельно генерируются виртуальные однополосные стереофонические сигналы, которые затем комбинируются в два выходных сигнала.

В ЕР 2124486, а также в ЕР 1850639 описывается, например, способ для методического оценивания угла падения для подлежащего воспроизведению звукового события, который заключен между главной осью микрофона и осью пеленга для источника звука, при применении разностей времен распространения и амплитудных коррекций, которые являются функционально зависимыми от исходной ситуации приема (которую можно интерполировать с помощью системы). Содержание ЕР 2124486, а также ЕР 1850639 настоящим включено в данный документ посредством ссылки.

В US 5173944 (Begault Durand) применяются передаточные функции слухового аппарата человека (HRTF), которые при 90, 120, 240 и 270 градусах по азимуту коррелируются с задержанным различным образом, но одинаково усиленным монофоническим входным сигналом, причем образованные сигналы затем вновь накладываются на первоначальный монофонический сигнал. Амплитудная коррекция, а также коррекции времени распространения выбираются при этом независимо от ситуации приема.

Некоторые псевдостереофонические сигналы имеют повышенную «фазность», то есть отчетливо воспринимаемые разности времен распространения между обоими каналами. Зачастую также степень корреляции между обоими каналами слишком мала (недостаточная совместимость) или слишком высока (нежелательное приближение к монофоническому звучанию). Псевдостереофония, как и стереофонические сигналы, могут тем самым проявлять недостатки, которые объясняются недостаточной или преувеличенной декорреляцией излученных сигналов.

Таким образом, целью изобретения является решить эту проблему и стереофонические (включая псевдостереофонические) сигналы уравновешивать или, наоборот, сильнее дифференцировать.

Другая цель состоит в том, чтобы стереофонические и псевдостереофонические аудиосигналы улучшать, формировать, передавать, преобразовывать или воспроизводить.

Раскрытие изобретения

С помощью изобретения эти проблемы, в том числе, решаются посредством приоритетно не целесообразным дополнительным подключением панорамного потенциометра в устройстве псевдостереопреобразования.

Панорамные потенциометры (также называемые регуляторами панорамирования или панорамными регуляторами) сами по себе известны и применяются для стереофонических сигналов с различными интенсивностями, то есть для стереофонических сигналов, которые различаются исключительно по их уровню, но не по разности времен распространения или разности фаз или по различным частотным спектрам. Принципиальная схема известного панорамного потенциометра изображена на фиг.1. Прибор имеет вход 101 и два выхода 202, 203, которые приложены к сборным шинам 204, 205 групповых каналов L (левый аудиоканал) и R (правый аудиоканал). В среднем положении (М) обе сборные шины получают тот же самый уровень, в боковых положениях - левое (L) и правое (R) - сигнал направляется только в левую или соответственно правую сборную шину. В промежуточных положениях панорамный потенциометр формирует разности уровней, которые соответствуют различным положениям виртуального источника звука на базе громкоговорителей.

На фиг.2 показана характеристика затухания левого и правого канала панорамного потенциометра без надбазовой области и соответствующие углы отображения. В среднем положении затухание в каждом канале составляет 3 дБ, из-за акустической суперпозиции возникает такое же восприятие силы звука, как если бы имелся только один канал в положении L или R.

Панорамные потенциометры могут примерно как делители напряжения распределять левый канал в различном выбираемом соотношении на результирующие левый или правый выход (эти выходы также обозначаются как сборные шины) или аналогичным образом распределять правый канал в различном выбираемом соотношении на те же самые левый или правый выход (те же самые сборные шины). Тем самым в случае различающихся по интенсивности стереофонических сигналов диапазон (ширина) отображения может сужаться, а его направление - смещаться.

В случае псевдостереофонических сигналов, которые используют разность времен распространения или разность фаз, различные частотные спектры или затухание (как и при созданных таким образом стереофонических сигналах в общем случае), такое сужение диапазона отображения или смещение направления отображения с помощью панорамного потенциометра невозможно. Поэтому от применения панорамного потенциометра к подобным сигналам в принципе по определению отказываются.

Однако в соответствии с изобретением неожиданным образом и вопреки предыдущему опыту было установлено, что ранее неизвестное подключение панорамного потенциометра после схемы для псевдостереопреобразования обеспечивает неожиданные преимущества. А именно, такое последующее подключение может не приводить к вышеупомянутому ограничению диапазона отображения или к смещению направления отображения получаемых стереофонических сигналов. Однако степень корреляции между левым и правым сигналом с помощью такого панорамного потенциометра можно таким способом повышать или также снижать.

В предпочтительной форме выполнения соответствующий панорамный потенциометр подключается к левому и правому выходу схемы для получения псевдостереофонического сигнала. При этом предпочтительным образом сборные шины обоих панорамных потенциометров используются совместно и предпочтительным образом синхронно.

При этом каждый панорамный потенциометр имеет вход и два выхода. Вход первого панорамного потенциометра соединен с первым выходом схемы, а вход второго панорамного потенциометра соединен со вторым выходом этой схемы. Первый выход первого панорамного потенциометра соединен с первым выходом второго панорамного потенциометра. Второй выход первого панорамного потенциометра соединен со вторым выходом второго панорамного потенциометра.

Альтернативно и эквивалентно, степень корреляции может подстраиваться вместо использования панорамных потенциометров также с помощью первой схемы для псевдостереопреобразования со стереопреобразователем и усилителем, включенным перед стереопреобразователем, для усиления входного сигнала стереопреобразователя, и это без использования панорамных потенциометров. Тем самым можно реализовать эквивалентную подстройку степени корреляции с меньшим числом компонентов.

Альтернативно и эквивалентно, степень корреляции может варьироваться вместо использования панорамных потенциометров также с помощью второй схемы, причем с модифицированным стереопреобразователем, который содержит сумматор и вычитатель, чтобы соответственно усиленные на предопределенные коэффициенты усиления входные сигналы (M, S) суммировать или вычитать, чтобы сформировать сигналы, идентичные с сигналами сборных шин панорамных потенциометров. Тем самым эквивалентная подстройка степени корреляции может быть реализована с использованием еще меньшего количества компонентов.

Изобретение можно применять также в устройствах или способах, которые формируют сигналы, которые воспроизводятся посредством более чем двух громкоговорителей (например, в относящихся к предшествующему уровню техники установках объемного звучания).

Краткое описание чертежей

Различные формы выполнения предложенного изобретения далее описываются в качестве примера со ссылками на следующие чертежи:

Фиг.1 показывает принципиальную схему известного панорамного потенциометра.

Фиг.2 иллюстрирует характеристику затухания левого и правого канала панорамного потенциометра без надбазовой области и соответствующие углы отображения.

Фиг.3 показывает первую форму выполнения изобретения, в которой получаемые в результате стереопреобразования левый канал L' или соответственно правый канал R' подаются на соответствующий панорамный потенциометр при общих сборных шинах L и R.

Фиг.4 показывает вторую форму выполнения изобретения.

Фиг.5 показывает третью форму выполнения изобретения.

Фиг.6 показывает четвертую форму выполнения изобретения с эквивалентной показанной на фиг.3 схемой, с несколько модифицированной MS-матрицей, которая делает ненужным непосредственное подключение панорамных потенциометров.

Фиг.7 показывает схему, эквивалентную показанным на фиг.3 или фиг.6, если для обратно пропорциональных затуханий λ и ρ показанных на фиг.3 панорамных потенциометров справедливо соотношение λ=ρ.

Фиг.8 показывает расширенную схему согласно фиг.7 для нормировки уровня выходных сигналов стереопреобразователя.

Фиг.9 показывает пример схемы, которая в качестве расширения фиг.8 заданные сигналы x(t) и y(t) как сумму передаточных функций f*[x(t)]=[x(t)/ $$\sqrt{\text{2}}$$ ]*(-1+i) и g*[y(t)]=[y(t)/ $$\sqrt{\text{2}}$$ ]*(1+i) отображает на комплексную числовую плоскость.

Фиг.10 показывает пример схемы, которая в качестве расширения фиг.9 устанавливает диапазон отображения стереофонического сигнала.

Фиг.11 показывает пример входной схемы для уже имеющегося стереофонического сигнала L°, R° перед передачей на схему согласно фиг.12 (для определения локализации сигнала), которая L°, то есть l(t), и R°, то есть r(t), как сумму передаточных функций f*[l(t)]=[l(t)/ $$\sqrt{\text{2}}$$ ]*(-1+i) и g*[r(t)]=[r(t)/ $$\sqrt{\text{2}}$$ ]*(1+i) отображает на комплексную числовую плоскость.

Фиг.12 показывает схему для определения локализации сигнала, входы которой могут быть соединены с выходами фиг.10 или с выходами фиг.11.

Детальное описание различных форм выполнения сущности изобретения

Фиг.3-5 показывают различные формы выполнения соответствующей изобретению схемы, в которой соответствующий панорамный потенциометр 311 и 312, 411 и 412, 511 и 512 подключается непосредственно после схемы 309, 409 или 509 псевдопреобразования. В каждом представленном здесь примере схема 309, 409 или 509 псевдопреобразования состоит из схемы с MS-матрицей 310, 410 или 510, как описано в ЕР 2124486, а также в ЕР 1850639.

С помощью этих панорамных потенциометров 311 и 312, 411 и 412, 511 и 512 можно повысить или понизить степень корреляции результирующих сборных шин L 304, 404, 504 и R 305, 405, 505. В соответствии с этим получаемый в результате из стереопреобразования (после прохождения MS-матрицы) левый канал L' 302, 402, 502 или правый канал R' 303, 403, 503 подается на соответствующий панорамный потенциометр при совместно используемых сборных шинах L и R.

Если затухание λ для левого входного сигнала L' панорамного потенциометра 311, 411, 511 и затухание ρ для правого входного сигнала R' панорамного потенциометра 312, 412, 512 получаемого из устройства 309, 409 или 509 стереофонического сигнала 302 и 303, 402 и 403, 502 и 503 ограничиваются до диапазона между 0 и 3 дБ, то могут вводиться обратно пропорционально соотношения

1≥λ≥0

и

1≥ρ≥0

(причем 1 соответствует значению 0 дБ, а 0 соответствует значению 3 дБ).

Таким образом, λ и ρ соответствуют обратно пропорциональным затуханиям представленных на фиг.3-фиг.5 панорамных потенциометров, ограниченным диапазоном от 0 до 3 дБ.

Тем самым для результирующих стереофонических сигналов (сборных шин) L и R (304 и 305, 404 и 405, 504 и 505) или выходных сигналов L'' 313, 413, 513 и R'' 314, 414, 514 панорамного потенциометра 311, 411, 511 и выходных сигналов L''' 315, 415, 515 и R''' 316, 416, 516 панорамного потенциометра 312, 412, 512 получаются соотношения

L=L''+L'''=1/2*L'(1+λ)+1/2*R'(1-ρ) (1)

и

R=R''+R'''=1/2*L'(1-λ)+1/2*R'(1+ρ) (2)

Фиг.6 показывает другую форму выполнения со схемой, эквивалентной фиг.3, с несколько модифицированной MS-матрицей, которая делает ненужным непосредственное подключение панорамных потенциометров. С учетом эквивалентности стереопреобразования (MS-матрицирования)

L'=(M+S)*1/ $$\sqrt{\text{2}}$$

и

R'=(M-S)*1/ $$\sqrt{\text{2}}$$

получаются соотношения:

L=[M (2+λ-ρ)+S (λ+ρ)]*1/2 $$\sqrt{\text{2}}$$ (1)

R=[M (2-λ+ρ)-S (λ+ρ)]*1/2 $$\sqrt{\text{2}}$$ (2)

Тем самым сигналы L и R сборных шин можно также вывести непосредственно из входных сигналов M и S схемы стереопреобразования.

Для случая λ=ρ (одинаковое затухание в левом и правом каналах) справедливо

L=(M+λ*S)*1/ $$\sqrt{\text{2}}$$ (3)

R=(M-λ*S)*1/ $$\sqrt{\text{2}}$$ (4)

то есть вариация амплитуды сигнала S эквивалентна случаю подключения соответствующего панорамного потенциометра при идентичном затухании в левом и правом канале. Выходные сигналы L и R соответствуют при этих условиях сигналам L и R сборных шин, представленным на фиг.3.

Таким образом, получается схема или способ по существу в форме, показанной на фиг.6 (причем возможны тривиальные отклонения), согласно которым формируется суммарный сигнал из усиленного на коэффициент усиления (2+λ-ρ) М-сигнала и усиленного на коэффициент усиления (λ+ρ) S-сигнала, а также разностный сигнал, который формируется из усиленного на коэффициент усиления (2-λ+ρ) М-сигнала минус усиленный на коэффициент усиления (λ+ρ) S-сигнал, причем осуществляется коррекция на коэффициент 1/2 $$\sqrt{\text{2}}$$ , чтобы получить сигналы L и R, эквивалентные представлению в формулах (1) и (2).

Фиг.7 показывает схему, эквивалентную показанным на фиг.3 или фиг.6, если для обратно пропорциональных затуханий λ и ρ представленного на фиг.3 панорамного потенциометра справедливо соотношение λ=ρ. Эту схему не следует путать с известным из стереофонии с различающимися по интенсивности сигналами (MS-микрофонный способ) устройством для изменения угла приема или раскрытия (которое здесь не происходит!).

При этом исходят из того, что для уравнивания или различения стереофонических сигналов для предложенных панорамных потенциометров или также представленной модифицированной MS-матрицы зачастую достаточно единообразного затухания. При λ=ρ представленное устройство согласно приведенным выше формулам (3) и (4) упрощается тогда до следующего:

L=(M+λ*S)*1/ $$\sqrt{\text{2}}$$ (3)

R=(M-λ*S)*1/ $$\sqrt{\text{2}}$$ (4),

что эквивалентно простой амплитудной коррекции S-сигнала (717).

Такая амплитудная коррекция S-сигнала до сих пор известна только для классического MS-микрофонного способа и приводит там в идеальном диапазоне к изменению угла приема или раскрыва, которое здесь не происходит. Перенос одинакового принципа действия невозможен (и применение MS-микрофонной техники к предложенной схеме не является очевидным).

На фиг.7, таким образом, это приводит к дополнительному усилению S-сигнала на коэффициент усиления λ (1≥λ≥0) перед заключительным прохождением MS-матрицы. Результирующий стереофонический сигнал эквивалентен сигналам 304 и 305 сборных шин на фиг.3, 404 и 405 на фиг.4 и 504 и 505 на фиг.5, при единообразном затухании, а также выходному сигналу L и R фиг.6, если там справедливо λ=ρ.

На практике с помощью этой схемы или способа можно точно устанавливать степени корреляции, то есть существует непосредственная функциональная взаимосвязь между затуханием λ и степенью корреляции r, для которого в идеальном случае справедливо

0,2≤r≤0,7.

Для λ в серии экспериментов для большинства применений оказалось благоприятным соотношение:

0,07≤λ≤0,46.

В частности, с этим устройством или способом можно несложным образом устранять артефакты (такие, как мешающие разности времен распространения, сдвиги фаз и т.п.), как вручную, так и автоматизированным способом (алгоритмически).

Таким образом, на основе эквивалентности подключенных панорамных потенциометров с единообразным затуханием и амплитудной коррекцией S-сигнала на коэффициент λ (1≥λ≥0) перед заключительным MS-матрицированием, может быть реализована убедительная псевдостереофония, которая исходя из первоначального монофонического сигнала предоставляет слушателю всеобъемлющую, хотя и весьма простую возможность последующей обработки, причем при принципиальном сохранении совместимости и устранении мешающих артефактов.

Это устройство может использоваться, например, в телефонии, в области профессиональной заключительной обработки аудиосигналов или в области высококачественных электронных товаров потребления, которые нацелены на простейшее, но эффективное манипулирование.

Ограничение или расширение диапазона отображения

Для этого применения рекомендуется дополнительное использование относящихся к уровню техники алгоритмов сжатия или способов сокращения данных или рассмотрение характеристических признаков, таких как, например, минимумы или максимумы полученных псевдостереофонических сигналов, для соответствующего изобретению ускоренного их оценивания.

Особый интерес (например, для воспроизведения стереофонических сигналов в автомобилях) представляет дополнительное ограничение или расширение диапазона отображения получаемых стереофонических сигналов на основе целенаправленного варьирования степенью корреляции r результирующего стереофонического сигнала или затуханий λ или также ρ (для образования результирующего стереофонического сигнала). Прежде исследованные параметры f (или n), которые описывают направленную характеристику стереофонизируемого сигнала, определяемый вручную или измерительными средствами угол φ, который заключают главная ось и источник звука, фиктивный левый угол раскрыва α и фиктивный правый угол раскрыва β могут при этом сохраняться, и целесообразно необходима только еще заключительная амплитудная коррекция, например, согласно логическому элементу 120 на фиг.8, если это ограничение или расширение диапазона отображения осуществляется вручную.

Если оно должно быть автоматизировано, то психоакустические серии экспериментов показывают, что постоянный диапазон отображения для стереофонических выходных сигналов x(t), y(t) или их комплексные передаточные функции

f*[x(t)]=[x(t)/ $$\sqrt{\text{2}}$$ ]*(-1+i) (5)

g*[y(t)]=[y(t)/ $$\sqrt{\text{2}}$$ ]*(1+i) (6)

по существу зависят от критерия

а также от критерия

(причем S* и ε или U* и κ, например, для телефонных сигналов должны определяться иначе, чем для приема музыки). Поэтому необходимо определить еще зависимые от степени корреляции r результирующего стереофонического сигнала или от затуханий λ или также ρ (для образования результирующего стереофонического сигнала) или от логического элемента 120 на фиг.8 подходящие функциональные значения x(t), y(t) согласно итеративному, основанному на обратной связи функциональному принципу.

Соответствующее изобретению устройство можно в соответствии с этим, в смысле устройства, например, в изображенной на фиг.8-10 форме, расширить следующим образом.

Выходной сигнал, полученный из устройства согласно фиг.1-7, усиливается (усилители 118, 119 на фиг.8) единообразно на коэффициент усиления ρ* так, что максимум обоих сигналов имеет уровень точно 0 дБ (нормировка на единичной окружности комплексной числовой плоскости). Это реализуется, например, посредством подключения логического элемента 120, который коэффициент усиления ρ* усилителей 118 и 119 варьирует или корректирует посредством обратных связей 121 и 122 до тех пор, пока максимальный уровень для левого или для правого канала не составит 0 дБ.

На следующем этапе результирующие сигналы x(t) (123) и y(t) (124) подаются на матрицу, в которой после соответствующего усиления на коэффициент усиления 1/ $$\sqrt{\text{2}}$$ (усилители 229, 230 на фиг.9) они раскладываются на действительную и мнимую часть, причем действительная часть, полученная из усиленного посредством 229 сигнала x(t), еще проходит через усилитель 231 с коэффициентом усиления -1, таким образом, получаются передаточные функции:

f*[x(t)]=[x(t)/ $$\sqrt{\text{2}}$$ ]*(-1+i) (5)

и

g*[y(t)]=[y(t)/ $$\sqrt{\text{2}}$$ ]*(1+i) (6)

Соответствующие действительные и мнимые части затем суммируются и дают тем самым действительную и мнимую части суммы передаточных функций f*[x(t)]+g*[y(t)].

Теперь нужно подключить устройство, например, соответственно логическому элементу 640 на фиг.10, которое для выбранного пользователем соответствующим образом по отношению к диапазону отображения реализуемого стереофонического сигнала предельного значения S* или выбранного соответствующим образом отклонения ε, оба из которых определены неравенством (7), проверяет, выполняется ли условие

Если это не имеет места, то через образную связь 641 определяется новое оптимизированное значение для степени корреляции r или для затуханий λ или также ρ (для образования результирующего стереофонического сигнала), и вышеописанные этапы, как представлено на фиг.8-10, выполняются до тех пор, пока вышеприведенное условие (7) не будет выполнено.

Входные сигналы для логического элемента 640 теперь передаются на устройство, такое как соответствующее логическому элементу 642 на фиг.10. Оно анализирует в заключение рельеф функции f*[x(t)]+g*[y(t)] в смысле оптимизации значений функции относительно диапазона отображения реализуемого стереофонического сигнала, причем пользователь может выбирать предельное значение U*, а также отклонение κ, оба определяемые неравенством (8), соответствующим образом по отношению к диапазону отображения реализуемого стереофонического сигнала. В целом должно выполняться условие

Если это не имеет места, то через обратную связь 643 определяется новое оптимизированное значение для степени корреляции r или для затуханий λ или также ρ (для образования результирующего стереофонического сигнала), и вышеописанные этапы, как представлено на фиг.8-10, выполняются до тех пор, пока для рельефа функции f*[x(t)]+g*[y(t)] не будет выполняться желательная оптимизация значений функции относительно диапазона отображения с учетом предельного значения U* или отклонения κ, оба выбраны соответствующим образом пользователем.

Сигналы x(t) (123) и y(t) (124) соответствуют, таким образом, относительно диапазона отображения - определяемого степенью корреляции r или затуханиями λ или также ρ (для образования результирующего стереофонического сигнала) - заданным значениям пользователя и представляют выходные сигналы L** и R** вышеописанного устройства.

Представленные выше выводы в целом также остаются справедливыми, если выбирается иная опорная система, чем единичная окружность мнимой плоскости. Например, вместо отдельных значений функции можно также нормировать длину оси, чтобы соответственно уменьшить вычислительные затраты.

Определение направления отображения

Иногда также имеет значение полученное стереофоническое отображение зеркально отразить относительно главной оси характеристики направленности, лежащей в основе стереофонизации, так как, например, имеется отображение, зеркально повернутое относительно главной оси.

Если уже имеющийся стереофонический сигнал L°, R° должен отображаться посредством имеющейся системы, то корректное направление отображения образованных посредством представленного псевдостереофонического метода фантомных источников звука может также, например, согласно фиг.12 определяться автоматически (которая непосредственно подключается к фиг.10, причем фиг.11 для определения суммы комплексных передаточных функций f*(l(t_i))+g*(r(t_i)) уже имеющегося стереофонического сигнала L°, R° также может подключаться к фиг.12; см. объяснения к фиг.9). При этом в соответственно выбранные моменты времени t_i (для которых не все далее упоминаемые коррелирующие значения функции передаточных функций f*(x(t_i))+g*(y(t_i)) или f*(l(t_i))+g*(r(t_i)) по меньшей мере в одном случае могут быть равны нулю) уже определенная согласно фиг.9 передаточная функция f*(x(t_i))+g*(y(t_i)) сравнивается с передаточной функцией f*(l(t_i))+g*(r(t_i)) левого сигнала l(t) или правого сигнала r(t) первоначального стереофонического сигнала L°, R°. Если эти передаточные функции перемещаются в том же самом или диагонально противоположном квадранте комплексной числовой плоскости, то общее число m значений функции названных передаточных функций, которые лежат в том же самом или диагонально противоположном квадранте комплексной числовой плоскости, увеличивается соответственно на 1.

Эмпирически определенное (или статистически выведенное) число b, которое должно быть меньше или равно числу коррелирующих значений функции передаточных функций f*(x(t_i))+g*(y(t_i)) или f*(l(t_i))+g*(r(t_i)), не равных нулю, устанавливает теперь число необходимых попаданий. Ниже этого числа левый канал x(t) и правый канал y(t) стереофонического сигнала, получаемого из устройства согласно фиг.8-10, переставляются.

Если первоначально стереофонический сигнал должен перекодироваться в монофонический сигнал, включая функцию f, описывающую характеристику направленности (или упрощающий ее параметр n), а также параметры φ, α, β, λ или ρ (например, с целью сжатия данных) (пример для выхода 640а, который может быть расширен на параметр z, см. ниже), целесообразным является совместно кодировать информацию, может ли результирующий левый канал переставляться с результирующим правым каналом (например, выраженную параметром z, который принимает значение 0 или 1).

При незначительных модификациях можно создать схемы, аналогичные схемам согласно фиг.11 и 12, которые могут подключаться непосредственно к показанным на фиг.3, или 4, или 5, или 6, или 7 или могут вводиться в другом месте внутри электрической цепи или алгоритма.

Получение стабильных ЧМ стереофонических сигналов на основе предложенного изобретения в качестве примера для оценки имеющегося стереофонического сигнала, который может воспроизводиться посредством двух или более громкоговорителей

Изобретение имеет также особое значение в связи с получением стабильных ЧМ стереофонических сигналов в неблагоприятных условиях приема (например, в автомобилях). При этом можно реализовать стабильную стереофонию исключительно при помощи сигнала главного канала (L+R) в качестве входного сигнала, который представляет сумму левого и правого каналов исходного стереофонического сигнала. Полный или неполный субканальный сигнал (L-R), который представляет результат вычитания правого из левого канала исходного стереофонического сигнала, может при этом применяться совместно, чтобы образовать оцениваемый S-сигнал, или чтобы в соответствии с вышеописанным устройством определить или оптимизировать параметры f (или n), которые описывают характеристику направленности стереофонизируемого сигнала, определяемый вручную или средствами измерения угол φ, который заключают главная ось и источник звука, фиктивный левый угол раскрыва α, фиктивный правый угол раскрыва β, затухания λ или также ρ для образования результирующего стереофонического сигнала, или получаемого отсюда коэффициента усиления ρ* для нормирования получаемого из MS-матрицирования (определяемого, например, аналогично логическому элементу 120 на фиг.8) или из иного соответствующего изобретению устройства левого и правого канала на единичной окружности (при этом 1 соответствует нормированному посредством ρ* максимальному уровню 0 дБ, причем х(t) представляет полученный этой нормировкой левый выходной сигнал, а y(t) представляет полученный этой нормировкой правый выходной сигнал), или степень корреляции r результирующего стереофонического сигнала, или определяемый посредством приведенного ниже неравенства (9) или также (9а) параметр а для определения допустимого диапазона значений для суммы передаточных функций результирующих выходных сигналов (например, упомянутые комплексные передаточные функции

f*[x(t)]=[x(t)/ $$\sqrt{\text{2}}$$ ]*(-1+i) (5)

и

g*[y(t)]=[y(t)/ $$\sqrt{\text{2}}$$ ]*(1+i) (6)

причем для 0≤а≤1 справедливо

и

или также в целом

или определяемое посредством приведенного ниже неравенства (11) или также (11а) предельное значение R*, или также определяемое посредством приведенного ниже неравенства (11) или также (11а) отклонение Δ для установления или максимизации абсолютной величины значений функции суммы этих передаточных функций (причем для этого установления или максимизации и временного интервала [-T, T] или общего числа возможных выходных сигналов x_j(t), y_j(t), например, справедливо

или также

или определенное выше предельное значение S* или определенное выше отклонение ε (для которых, например, должно быть справедливым, что

или определенное выше предельное значение U* или определенное выше отклонение κ (для которых, например, должно быть справедливым, что

все для определения диапазона отображения реализуемого стереофонического сигнала, или направление отображения воспроизводимых источников звука. Результатом в любом случае является постоянное по отношению к ЧМ сигналу стереофоническое отображение.

В частности, и здесь рекомендуется использование относящихся к уровню техники алгоритмов сжатия или способов сокращения данных или учет характеристических признаков, таких как минимумы или максимумы, для ускорения оценивания стереофонических или псевдостереофонических сигналов согласно вышеописанным критериям.

Изобретение относится к аудиосигналам и устройствам или способам для их формирования, передачи, преобразования и воспроизведения. Технический результат заключается в обеспечении уравновешивания или более сильного дифференцирования стереофонических (включая псевдостереофонические) сигналов. Технический результат достигается за счет формирования в MS-матрице суммарного сигнала путем суммирования первого входного сигнала, усиленного на коэффициент усиления, и второго входного сигнала, усиленного на коэффициент усиления, и формирования разностного сигнала из первого входного сигнала, усиленного на коэффициент усиления, минус второй входной сигнал, усиленный на коэффициент усиления. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Устройство для преобразования монофонического входного сигнала в псевдостереофонические сигналы с переменной степенью корреляции между левым и правым сигналом, содержащее либо
первую схему (309, 409, 509) с MS-матрицей для псевдостереопреобразования и с первым панорамным потенциометром (311, 411, 511) и вторым панорамным потенциометром (312, 412, 512), при этом MS-матрица преобразует MS сигнал в LR сигнал, причем каждый панорамный потенциометр формирует два сигнала шины, при этом каждый панорамный потенциометр имеет вход (302; 303), первый выход (313; 315) и второй выход (314; 316), причем вход первого панорамного потенциометра (311) подключен за первым выходом (L′) MS-матрицы, вход (303) второго панорамного потенциометра (312) соединен со вторым выходом (R′) MS-матрицы, первый выход (313) первого панорамного потенциометра (311) соединен с первым выходом (315) второго панорамного потенциометра (312), и второй выход (314) первого панорамного потенциометра (311) соединен со вторым выходом (316) второго панорамного потенциометра (312); либо
вторую схему (309, 409, 509) для псевдостереопреобразования с MS-матрицей, которая преобразует MS сигнал в LR сигнал, и усилителем (717), подключенным перед одним входом MS-матрицы, для усиления соответствующего одного входного сигнала MS-матрицы на коэффициент усиления, меньший одного; либо
третью схему с модифицированной MS-матрицей, которая преобразует MS сигнал в LR сигнал и которая содержит средства суммирования для формирования суммарного сигнала из первого входного сигнала (М), усиленного на коэффициент усиления (2+λ-ρ), и второго входного сигнала (S), усиленного на коэффициент усиления (λ+ρ), и содержит средства вычитания для формирования разностного сигнала из первого входного сигнала (М), усиленного на коэффициент усиления (2-λ+ρ), минус второй входной сигнал (S), усиленный на коэффициент усиления (λ+ρ).

2. Устройство по п. 1, в котором первый выход (313) первого панорамного потенциометра (311) суммируется с первым выходом (315) второго панорамного потенциометра (312) в первый выходной сигнал первой схемы, и второй выход (314) первого панорамного потенциометра (311) суммируется со вторым выходом (316) второго панорамного потенциометра (312) во второй выходной сигнал первой схемы.

3. Устройство по п. 1, в котором оба панорамных потенциометра содержат шины (313-314; 315-316; 413-414; 415-416; 513-514; 515-516), причем обе шины могут использоваться только совместно и синхронно.

4. Устройство по п. 2, в котором усилитель (717) второй схемы расположен перед входом MS-матрицы для S сигнала.

5. Устройство по п. 1, характеризующееся
(а) средствами для окончательного формирования сигнала в левой шине L из левого выходного сигнала L′, причем последний умножается на коэффициент ½*(1+λ) (где λ обратно пропорционально представляет затухание для упомянутого левого выходного сигнала L′ MS-матрицы, 1 (соответствует 0 дБ) ≥λ≥0 (соответствует 3 дБ)), суммируется с правым выходным сигналом R′ MS-матрицы, причем последний умножается на коэффициент ½*(1-ρ) (где ρ обратно пропорционально представляет затухание для упомянутого правого выходного сигнала R′ MS-матрицы, 1 (соответствует 0 дБ) ≥ρ≥0 (соответствует 3 дБ)),
(b) средствами для окончательного формирования сигнала в правой шине R из упомянутого в (а) левого выходного сигнала L′, причем последний умножается на коэффициент ½*(1-λ), суммируется с упомянутым в (а) правым выходным сигналом R′ MS-матрицы, причем последний умножается на коэффициент ½*(1+ρ).

6. Устройство по п. 1, в котором затухания λ и ρ идентичны.

7. Устройство по любому из пп. 1-6, в котором имеются средства нормирования, чтобы нормировать уровень максимума результирующего левого канала и результирующего правого канала, или, эквивалентно, чтобы нормировать длину оси опорной системы для <х(t), у(t)>.

8. Устройство по любому из пп. 1-6, в котором имеются средства для дополнительного установления диапазона отображения результирующего псевдостереофонического сигнала посредством возможного изменения его степени корреляции r или затухания λ или затухания ρ.

9. Устройство по любому из пп. 1-6, в котором имеются средства для дополнительного определения или установления направления отображения стереофонического сигнала.

10. Устройство по любому из пп. 1-6, в котором имеются средства для дополнительной обработки имеющегося стереофонического сигнала, который может воспроизводиться через два или более громкоговорителей.

11. Устройство по любому из пп. 1-6, в котором имеются средства для сжатия или сокращения данных или иной селективной обработки аудиосигналов.

12. Устройство по любому из пп. 1-6, характеризующееся одним или несколькими преобразователями для преобразования полученных стереофонических выходных сигналов в стереофонические сигналы, которые предназначены для воспроизведения через более чем два громкоговорителя.

13. Устройство по п. 12, предназначенное для получения псевдостереофонических сигналов на основе FM стереофонических сигналов.

14. Способ преобразования монофонического входного сигнала в псевдостереофонические сигналы с переменной степенью корреляции между левым и правым сигналами, содержащий:
преобразование MS сигнала в LR сигнал с помощью MS-матрицы и
подстройку степени корреляции между левым сигналом и правым сигналом, выдаваемыми из MS-матрицы, посредством:
формирования двух сигналов шины с использованием первого панорамного потенциометра (311, 411, 511) и второго панорамного потенциометра (312, 412, 512), при этом каждый панорамный потенциометр имеет вход (302; 303), первый выход (313; 315) и второй выход (314; 316), причем вход первого панорамного потенциометра (311) подключен за первым выходом (L′) MS-матрицы, вход (303) второго панорамного потенциометра (312) соединен со вторым выходом (R′) MS-матрицы, первый выход (313) первого панорамного потенциометра (311) соединен с первым выходом (315) второго панорамного потенциометра (312) и второй выход (314) первого панорамного потенциометра (311) соединен со вторым выходом (316) второго панорамного потенциометра (312); либо
усиления одного входного сигнала MS матрицы на коэффициент усиления, меньший одного, с помощью усилителя (717), подключенного перед входом MS-матрицы, соответствующим этому одному входному сигналу; либо
формирования в MS-матрице суммарного сигнала путем суммирования первого входного сигнала (М), усиленного на коэффициент усиления (2+λ-ρ), и второго входного сигнала (S), усиленного на коэффициент усиления (λ+ρ), и формирования разностного сигнала из первого входного сигнала (М), усиленного на коэффициент усиления (2-λ+ρ), минус второй входной сигнал (S), усиленный на коэффициент усиления (λ+ρ).

15. Способ по п. 14, в котором первый выход (313) первого панорамного потенциометра (311) суммируется с первым выходом (315) второго панорамного потенциометра (312) и второй выход (314) первого панорамного потенциометра (311) суммируется со вторым выходом (316) второго панорамного потенциометра (312).

16. Способ по п. 14, в котором каждый из обоих панорамных потенциометров содержит шину, при этом обе шины используются совместно и синхронно.

17. Способ по п. 14, в котором усилитель (717) расположен перед входом MS-матрицы для S сигнала.

18. Способ по п. 14, характеризующийся
(а) окончательным формированием сигнала в левой шине L из левого выходного сигнала L′, причем последний умножается на коэффициент ½*(1+λ) (где λ обратно пропорционально представляет затухание для упомянутого левого выходного сигнала L′ MS-матрицы, 1 (соответствует 0 дБ) ≥λ≥0 (соответствует 3 дБ)), суммируется с правым выходным сигналом R′ MS-матрицы, причем последний умножается на коэффициент ½*(1-ρ) (где ρ обратно пропорционально представляет затухание для упомянутого правого выходного сигнала R′ MS-матрицы, 1 (соответствует 0 дБ) ≥ρ≥0 (соответствует 3 дБ)),
(b) окончательным формированием сигнала в правой шине R из упомянутого в (а) левого выходного сигнала L′, причем последний умножается на коэффициент ½*(1-λ), суммируется с упомянутым в (а) правым выходным сигналом R′ MS-матрицы, причем последний умножается на коэффициент ½*(1+ρ).

19. Способ по п. 14, в котором затухания λ и ρ идентичны.

20. Способ по любому из пп. 14-19, в котором нормируется уровень максимума результирующего левого канала и результирующего правого канала или, эквивалентно, нормируется длина оси опорной системы для <x(t), y(t)>.

21. Способ по любому из пп. 14-19, характеризующийся дополнительным установлением диапазона отображения результирующего псевдостереофонического сигнала посредством возможного изменения его степени корреляции r или затухания λ или затухания ρ.

22. Способ по любому из пп. 14-19, характеризующийся дополнительным определением или установлением направления отображения имеющегося стереофонического сигнала.

23. Способ по любому из пп. 14-19, характеризующийся дополнительной обработкой имеющегося стереофонического сигнала, который может воспроизводиться через два или более громкоговорителей.

24. Способ по любому из пп. 14-19, характеризующийся дополнительным применением методов сжатия или методов сокращения данных или иных селективных методов обработки к аудиосигналам.

25. Способ по любому из пп. 14-19, характеризующийся преобразованием полученных стереофонических выходных сигналов в стереофонические сигналы, которые воспроизводятся через более чем два громкоговорителя.

26. Способ по п. 25, характеризующийся применением к FM стереофоническим сигналам.