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Dokumentenidentifikation DE60217525T2 15.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001430751
Titel VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR MEHRKANALIGEN LOGIKMATRIX DEKODIERUNG
Anmelder Dolby Laboratories Licensing Corp., San Francisco, Calif., US
Erfinder DRESSLER, W., Roger, Danville, CA 94526, US;
GUNDRY, J., Kenneth, San Francisco, CA 94131, US
Vertreter Hoffmann, E., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 82166 Gräfelfing
DE-Aktenzeichen 60217525
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 23.09.2002
EP-Aktenzeichen 027994516
WO-Anmeldetag 23.09.2002
PCT-Aktenzeichen PCT/IB02/03930
WO-Veröffentlichungsnummer 2003028407
WO-Veröffentlichungsdatum 03.04.2003
EP-Offenlegungsdatum 23.06.2004
EP date of grant 10.01.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.11.2007
IPC-Hauptklasse H04S 1/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich insgesamt auf die Audiosignalverarbeitung und betrifft insbesondere Techniken zum Dekodieren von Mehrkanalsignalen.

EINSCHLÄGIGER STAND DER TECHNIK

Seit fünfzig Jahren wird in der Musikindustrie Zweikanalstereo angewendet. Dabei ist es typisch, daß hauptsächliche stimmliche Signale (oder sonstige zentral lokalisierte Signale) gleichermaßen in den linken und rechten Kanal eingemischt werden, um für Zuhörer, die sich im gleichen Abstand von den Lautsprechern des linken Kanals und des rechten Kanals befinden, ein zentrales "Phantombild" zu schaffen.

Ein allgemein bekannter Mangel beim Hören von Zweikanalstereo ist der Zusammenbruch des Schallfeldes, in dem Maß, in dem man sich vom idealen, zentralen "Vorzugsplatz" entfernt. Zentrale Signale scheinen von demjenigen Lautsprecher zu kommen, der zum Zuhörer am nächsten ist, statt von einem Punkt zwischen den Lautsprechern der beiden Kanäle. Eine bekannte Möglichkeit, dieses Problem zu vermeiden oder zu verringern besteht in der Benutzung eines dritten Mittekanals. Allerdings ist Dreikanal-Quellenmaterial bisher nicht sehr üblich.

Eine andere bekannte Möglichkeit zur Verringerung dieses Problems liegt in der Anwendung eines Logikwerks oder Matrixdekodierers auf eine Zweikanal-Quelle, um ein oder mehr zusätzliche Signale einschließlich eines Mittekanal-Signals abzuleiten. Ein "Dolby Pro Logic" Dekodierer akzeptiert zwei Eingangssignale und leitet Ausgangssignale links (L), Mitte (C), rechts (R) und Umgebung (S – surround) ab. Der "Pro Logic II" Dekodierer leitet L-, C-, R-, Linksumgebung (Ls) und Rechtsumgebung (Rs) -Ausgangssignale von einer Zweikanal-Quelle ab und soll entweder mit "Dolby Surround" kodiertem Material oder mit herkömmlichen Stereoaufzeichnungen arbeiten.

Es hat sich allgemein erwiesen, daß ein wesentlicher Vorteil der "Pro Logic" Umgebungsdekodierung der Mittekanal-Ausgang ist, mit dem die Stabilität zentraler Signalwiedergaben für Zuhörer verbessert wird, die abseits der zentralen Achse des Lautsprechersystems sitzen. Dieser Vorteil ist gleichermaßen zu erhalten mit dem einfacheren Dreikanal-(L, C, R)-Matrixdekodiersystem, welches als "Dolby 3 Stereo" bekannt ist. Zu den Anwendungsfällen für alle genannten Dekodierer gehören Audiosysteme sowohl im Haus als auch im Auto.

Ein ähnlicher Vorteil kann für Umgebungskanalsignale erhalten werden, wenn man Logikwerk-Matrixdekodierer in Mehrkanalsystemen anwendet, beispielsweise in solchen Systemen, die herkömmliche 5- oder 5.1-Kanal diskrete Quellensignale bieten. In diesem Anwendungsfall, der als "Surround EX" bezeichnet wird, werden einem Logikwerk-Matrixdekodierer die Ls- und Rs-Signale einer 5-Kanal-Tonspur zugeführt, um drei Umgebungskanäle (Ls, Bs, Rs) von den ursprünglich zweien abzuleiten. 1 ist ein Blockschaltbild dieses Anwendungsfalls. Zuhörer, die abseits der Mitte sitzen, können die Richtungshinweise besser erfassen, die von irgendwo zwischen den Lautsprechern für den Ls- und den Rs-Kanal kommen sollen.

Mit dem Aufkommen von DVD Audio werden 5.1-Kanal Audioprogramme allgemein üblicher. Man könnte erwarten, daß das Problem mit dem Zusammenbruch des Schallfeldes mit den 5.1-Kanalsystemen leicht zu vermeiden sei, weil diese einen diskreten Mittekanal bieten. Leider wird das Problem aber nicht vermieden, denn diese Systeme bieten zusätzliche Flexibilität hinsichtlich der Art, in der Vokalsignale unter den drei Frontkanälen gemischt werden. In manchen Fällen werden Vokalsignale wie früher gemischt, nämlich ausschließlich in den L/R-Kanälen, um ein Phantommittebild hervorzurufen. In anderen Fällen werden Vokalsignale nur in den Mittekanal gemischt. in wieder anderen Fällen werden Vokalsignale allen drei Frontkanälen in unterschiedlichen Proportionen zugemischt. Während diese Wahl des Mischens einen Einfluß auf die Integration oder Klarheit der Vokalsignale haben kann, sind die Vokalsignale in den meisten Fällen so gedacht, daß sie als von der Mitte der Schallbühne kommend aufgefaßt werden. Für diejenigen Mischungen, mit denen Vokale und andere zentrale Signale in die L/R-Kanäle statt in den Mittekanal gemischt werden, kommt es nach wie vor zum Kollaps des Schallfeldes für diejenigen Zuhörer, die sich nicht an einem zentralen Hörort oder in der Nähe eines solchen befinden.

Zuhörern, die abseits der Mitte sitzen, vermittelt ein Gemisch mit Vokalsignalen nur im Mittelautsprecher ein Hörbild der Vokalsignale, die der Mitte der Schallbühne am nächsten sind, unabhängig vom Ort des Zuhörers. In dem Maß, in dem der Mittekanal anteilsmäßig weniger benutzt wird, verlagert sich das vokale Abbild mehr zum Ort des Zuhörers hin. Das ist ähnlich dem bereits beschriebenen Problem mit den Zweikanalquellen; aber die Lösung des Problems ist durch das Vorhandensein des Mittekanalsignals kompliziert. Ein 5.1-Kanalprogramm mit Vokalsignalen nur im Mittekanal kann trotz des Ortes des Zuhörers ein zentrales Hörbild beibehalten und braucht nicht weiter modifiziert zu werden. Ein Programm, welches nur den L- und R-Kanal benutzt, unterliegt den gleichen Einschränkungen wie die standardgemäßen Zweikanalaufzeichnungen, und Programme, die Vokalsignale im L-, C- und R-Kanal lokalisieren, rufen zentrale Hörbilder hervor, die eine örtliche Stabilität irgendwo zwischen denen der genannten beiden Extreme haben. Im Endergebnis gewährleisten gegenwärtige Mischtechniken keine konsistenten vokalen Abbildungsergebnisse für sämtliche Hörorte. Das ist manchmal ein Problem für Zuhörer zuhause; aber es ist fast immer ein Problem für Zuhörer in Automobilen, denn kein Zuhörer befindet sich üblicherweise zentral im Verhältnis zu den Lautsprechern.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Mit der vorliegenden Erfindung werden diese Probleme überwunden.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Audiodekodierer folgendes auf: eine Vielzahl von Eingangssignalwegen, einschließlich eines ersten Eingangssignalweges, der ein Linkskanal-Eingangssignal übermittelt, eines zweiten Eingangssignalweges, der ein Rechtskanal-Eingangssignal übermittelt, und eines dritten Eingangssignalweges, der ein Mittekanal-Eingangssignal übermittelt; einen Signalprozessor mit Eingängen, die mit dem ersten und zweiten Eingangssignalweg gekoppelt sind, und mit einer Vielzahl von Ausgängen zur Bereitstellung verarbeiteter Signale, die von den Linkskanal- und Rechtskanal-Eingangssignalen abgeleitet sind, wobei ein erster Ausgang ein verarbeitetes Linkskanal-Signal bereitstellt, ein zweiter Ausgang ein verarbeitetes Rechtskanal-Signal bereitstellt und ein dritter Ausgang ein verarbeitetes Mittekanal-Signal bereitstellt; einen Signalkombinierer mit Eingängen, die mit dem dritten Eingangssignalweg und dem dritten Ausgang des Signalprozessors gekoppelt sind, und mit einem Ausgang, der ein Signal bereitstellt, welches eine Kombination aus dem Mittekanal-Eingangssignal und dem verarbeiteten Mittekanalsignal darstellt; und eine Vielzahl von Ausgangssignalwegen, einschließlich eines ersten Ausgangssignalweges, der mit dem ersten Ausgang des Signalprozessors gekoppelt ist, eines zweiten Ausgangssignalweges, der mit dem zweiten Ausgang des Signalprozessors gekoppelt ist, und eines dritten Ausgangssignalweges, der mit dem Ausgang des Signalkombinierers gekoppelt ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Audiodekodierer folgendes auf: eine Vielzahl von Eingangssignalwegen, einschließlich eines ersten Eingangssignalweges, der ein Linkskanal-Eingangssignal übermittelt, eines zweiten Eingangssignalweges, der ein Rechtskanal-Eingangssignal übermittelt, und eines dritten Eingangssignalweges, der ein Mittekanal-Eingangssignal übermittelt; einen Signalprozessor mit Eingängen, die mit dem ersten, zweiten und dritten Eingangssignalweg gekoppelt sind, und mit Ausgängen, die verarbeitete Signale bereitstellen, welche aus einem Gemisch der Linkskanal- und Mittekanal-Eingangssignale und einem Gemisch der Rechtskanal- und Mittekanal-Eingangssignale abgeleitet sind, wobei ein erster Ausgang ein verarbeitetes Linkskanal-Signal bereitstellt, ein zweiter Ausgang ein verarbeitetes Rechtskanal-Signal bereitstellt, und ein dritter Ausgang ein verarbeitetes Mittekanal-Signal bereitstellt; eine Vielzahl von Ausgangssignalwegen, einschließlich eines ersten Ausgangssignalweges, der mit dem ersten Ausgang des Signalprozessors gekoppelt ist, eines zweiten Ausgangssignalweges, der mit dem zweiten Ausgang des Signalprozessors gekoppelt ist, und eines dritten Ausgangsignalweges, der mit dem dritten Ausgang des Signalprozessors gekoppelt ist.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Audiodekodierverfahren folgendes auf: Empfangen eines Linkskanal-Eingangssignals, eines Rechtskanal-Eingangssignals und eines Mittekanal-Eingangssignals; Ableiten einer Vielzahl verarbeiteter Signale von den Linkskanal- und Rechtskanal-Eingangssignalen, zu denen ein verarbeitetes Linkskanal-Signal, ein verarbeitetes Rechtskanal-Signal und ein verarbeitetes Mittekanal-Signal gehören; Kombinieren des Mittekanal-Eingangssignals und des verarbeiteten Mittekanal-Signals; und Bereitstellen einer Vielzahl von Ausgangssignalen, die das verarbeitete Linkskanal-Signal, das verarbeitete Rechtskanal-Signal und das kombinierte Mittekanal-Eingangssignal und das verarbeitete Mittekanal-Signal darstellen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigt:

1 ein Blockschaltbild eines Mehrkanalaudiodekodierers mit "Surround EX" Dekodierung;

2 ein Blockschaltbild eines Mehrkanalaudiodekodierers, der Mittekanalsignale neu verteilt;

3 ein Blockschaltbild eines Mehrkanalaudiodekodierers mit einem hybriden diskreten/Matrix-Dreikanal-Prozessor;

4 ein Blockschaltbild eines Audiodekodierers für ein mittels Matrix verfeinertes Fünfkanalsystem.

AUSFÜHRUNGEN DER ERFINDUNG

In der vorliegenden Offenbarung wird hingewiesen auf "Vokalsignale" und "Vokalbilder", denn Musikprogramme von zwei oder mehr Kanälen sind üblicherweise so ausgelegt, daß sie diese Arten von Signalen in der Mitte der Schallbühne anbieten. Die vorliegende Erfindung kann auf jede beliebige Art von Signal angewandt werden und ist nicht auf Vokalsignale begrenzt. Hinweise auf Vokalsignale und dergleichen sollten so verstanden werden, daß sie sich auf jede beliebige Art eines Hörsignals beziehen, welches in der Mitte oder in der Nähe der Mitte der Schallbühne geboten werden soll.

Eine Verwirklichung eines Systems, das ein stabiles zentrales Hörbild bieten kann, ist in 2 veranschaulicht. Bei dieser Verwirklichung wird das Signal des C-Kanals in die L- und R-Kanäle verteilt oder eingemischt, um ein Zweikanalsignal zu erhalten. Die bereits im C-Kanal bestehenden Vokalsignale werden auf dem gleichen Pegel sowohl in den L- als auch in den R-Kanal gemischt. Das erhaltene Zweikanalsignal wird dann verarbeitet, um drei Kanäle (L, C und R) mit einem vorherrschenden Anteil der Vokalsignale im C-Kanal abzuleiten, womit ein gleichbleibendes, zentrales Hörbild unter Benutzung von drei Frontlautsprechern erhalten wird.

Eine weitere Verwirklichung eines Systems, das eine stabile, zentrale Wiedergabe bieten kann, ist in 3 dargestellt. Anders als bei der ersten Verwirklichung wird bei der zweiten Verwirklichung das C-Kanalsignal nicht in die Signale des L- und R-Kanals gemischt. Stattdessen werden die Vokalsignale extrahiert, die sich in den L- und R-Kanalsignalen befinden, und die extrahierten Vokalsignale werden zum C-Kanalsignal addiert. Infolgedessen wird die Stabilität des Vokalbildes, welches von dem bereits im C-Kanal bestehenden Signal wiedergegeben wird, nicht nachträglich beeinflußt, und eine Streuung oder Kopplung des C-Kanalsignals in andere Kanäle wird vermieden. Dadurch wird insgesamt ein reineres und stabileres Schallbild und eine bessere laterale Trennung der von den L- und R-Kanalsignalen erzeugten Bilder erreicht. Wenn ein Mehrkanalprogramm keine signifikante Signalpräsenz im C-Kanal hat, bietet die zweite Verwirklichung ein Ergebnis, das im wesentlichen das gleiche ist wie das der ersten, in 2 gezeigten Verwirklichung.

Grundsätze der vorliegenden Erfindung können auch auf andere Kanäle angewandt werden. beispielsweise ist in 4 gezeigt, wie ein Fünfkanal-Dekodierer ein C-Kanalsignal ableitet, wie vorstehend im Zusammenhang mit 3 beschrieben, und auch ein Paar Umgebungskanalsignale ableitet, die den ursprünglichen Ls- und Rs-Kanalsignalen hinzugefügt werden. Diese Technik kann angewandt werden, um den räumlichen Effekt eines Programms zu fördern, ohne eine Streuung der ursprünglichen Umgebungskanalsignale in die Frontkanalsignale zu verursachen.

In den verschiedenen Figuren und dem zugehörigen Text sind verschiedene Aspekte weggelassen, die für eine praktische Verwirklichung möglich sein mögen, aber nicht erforderlich sind, um die vorliegende Erfindung zu beschreiben. Beispielsweise kann eine Verwirklichung des in den Figuren gezeigten Dekodierbauelements eine Phasenverschiebung oder Zeitverzögerung in die von ihm verarbeiteten Signale einführen. In derartigen Fällen umfaßt eine bevorzugte Verwirklichung Verzögerungselemente oder sonstige Verarbeitungsbauelemente in direkten Signalwegen, so daß die Verschiebungen und Zeitverzögerungen für alle Kanäle identisch oder im wesentlichen identisch sind. Unter Hinweis auf 4 können beispielsweise Bauelemente, die eine geeignete Phasenverschiebung oder Zeitverzögerung bieten, in die Signalwege für die C-, Ls- und Rs-Kanäle an einer Stelle vor oder stromaufwärts der Summierbauelemente eingefügt werden.


Anspruch[de]
Audiodekodierer, aufweisend:

eine Vielzahl von Eingangssignalwegen, einschließlich eines ersten Eingangssignalweges, des ein Linkskanal-Eingangssignal übermittelt, eines zweiten Eingangssignalweges, der ein Rechtskanal-Eingangssignal übermittelt, und eines dritten Eingangssignalweges, der ein Mittekanal-Eingangssignal übermittelt;

einen Signalprozessor mit Eingängen, die mit dem ersten und dem zweiten Eingangssignalweg gekoppelt sind, und mit einer Vielzahl von Ausgängen zur Bereitstellung verarbeiteter Signale, die von dem Linkskanal- und dem Rechtskanal-Eingangssignalen abgeleitet sind, wobei ein erster Ausgang ein verarbeitetes Linkskanalsignal bereitstellt, ein zweiter Ausgang ein verarbeitetes Rechtskanalsignal bereitstellt, und ein dritter Ausgang ein verarbeitetes Mittekanalsignal bereitstellt;

einen Signalkombinierer mit Eingängen, die mit dem dritten Eingangssignalweg und dem dritten Ausgang des Signalprozessors gekoppelt sind, und mit einem Ausgang, der ein Signal bereitstellt, weiches eine Kombination des Mittekanal-Eingangssignals und des verarbeiteten Mittekanalsignals darstellt; und

eine Vielzahl von Ausgangssignalwegen, einschließlich eines ersten Ausgangssignalweges, der mit dem ersten Ausgang des Signalprozessors gekoppelt ist, eines zweiten Ausgangssignalweges, der mit dem zweiten Ausgang des Signalprozessors gekoppelt ist, und eines dritten Ausgangssignalweges, der mit dem Ausgang des Signalkombinierers gekoppelt ist.
Dekodierer nach Anspruch 1, bei dem der Signalprozessor von einem Logik-Matrix-Dekodierer verwirklicht ist. Audiodekodierer, aufweisend:

eine Vielzahl von Eingangssignalwegen, einschließlich eines ersten Eingangssignalweges, der ein Linkskanal-Eingangssignal übermittelt, eines zweiten Eingangssignalweges, der ein Rechtskanal-Eingangssignal übermittelt, und eines dritten Eingangssignalweges, der ein Mittekanal-Eingangssignal übermittelt;

einen Signalprozessor mit Eingängen, die mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Eingangssignalweg gekoppelt sind, und mit Ausgängen zur Bereitstellung verarbeiteter Signale, die aus einem Gemisch des Linkskanal- und des Mittekanal-Eingangssignals und einem Gemisch des Rechtskanal- und des Mittekanal-Eingangssignals abgeleitet sind, wobei ein erster Ausgang ein verarbeitetes Linkskanalsignal bereitstellt, ein zweiter Ausgang ein verarbeitetes Rechtskanalsignal bereitstellt und ein dritter Ausgang ein verarbeitetes Mittekanalsignal bereitstellt;

eine Vielzahl von Ausgangssignalwegen, einschließlich eines ersten Ausgangssignalweges, der mit dem ersten Ausgang des Signalprozessors gekoppelt ist, eines zweiten Ausgangssignalweges, der mit dem zweiten Ausgang des Signalprozessors gekoppelt ist, und eines dritten Ausgangssignalweges, der mit dem dritten Ausgang des Signalprozessors gekoppelt ist.
Dekodierer nach Anspruch 3, bei dem der Signalprozessor verwirklicht ist durch einen ersten Signalkombinierer, der das Gemisch aus dem Linkskanal- und dem Mittekanal-Eingangssignal durch Kombinieren des Linkskanal- und des Mittekanal-Eingangssignals bereitstellt, einen zweiten Signalkombinierer, der das Gemisch des Rechtskanal- und des Mittekanal-Eingangssignals durch Kombinieren des Rechtskanal- und des Mittekanal-Eingangssignals bereitstellt, und einen Logik-Matrix-Dekodierer, der mit den Ausgängen des ersten und des zweiten Signalkombinierers gekoppelte Eingänge hat. Dekodierer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem

die Vielzahl der Eingangssignalwege einen vierten Eingangssignalweg umfaßt, der ein Umgebungskanal-Eingangssignal übermittelt;

die Vielzahl der Signalprozessorausgänge einen vierten Ausgang umfaßt, der ein verarbeitetes Umgebungskanalsignal bereitstellt;

ein Umgebungskanal-Signalkombinierer mit Eingängen, die mit dem vierten Eingangssignalweg und dem vierten Ausgang des Signalprozessors gekoppelt sind, und mit einem Ausgang, der ein Signal bereitstellt, welches eine Kombination des Umgebungskanal-Eingangssignals und des verarbeiteten Umgebungskanal-Signals darstellt; und

die Vielzahl der Ausgangssignalwege einen vierten Ausgangssignalweg umfaßt, der mit dem Ausgang des Umgebungskanal-Signalkombinierers gekoppelt ist.
Audiodekodierverfahren, aufweisend;

Empfangen eines Linkskanal-Eingangssignals, eines Rechtskanal-Eingangssignals und eines Mittekanal-Eingangssignals;

Ableiten einer Vielzahl verarbeiteter Signale aus dem Linkskanal- und dem Rechtskanal-Eingangssignal, die ein verarbeitetes Linkskanal-Signal, ein verarbeitetes Rechtskanal-Signal und ein verarbeitetes Mittekanal-Signal umfassen;

Kombinieren des Mittekanal-Eingangssignals und des verarbeiteten Mittekanalsignals; und

Bereitstellen einer Vielzahl von Ausgangssignalen, die das verarbeitete Linkskanalsignal, das verarbeitete Rechtskanalsignal und die Kombination von Mittekanal-Eingangssignal und verarbeitetem Mittekanalsignal darstellen.
Dekodierverfahren nach Anspruch 6, bei dem das verarbeitete Linkskanalsignal, das verarbeitete Rechtskanalsignal und das verarbeitete Mittekanalsignal durch Anwenden eines Logik-Matrix-Dekodierers auf den Linkskanal- und den Rechtskanal-Eingangssignal abgeleitet werden. Dekodierverfahren nach Anspruch 6 oder 7, aufweisend:

Empfangen eines Umgebungskanal-Eingangssignals;

Ableiten eines verarbeiteten Umgebungskanalsignals aus dem Linkskanal- und dem Rechtskanal-Eingangssignal;

Kombinieren des Umgebungskanal-Eingangssignals und des verarbeiteten Umgebungskanalsignals; und

Bereitstellen eines Ausgangssignals, welches die Kombination von Umgebungskanal-Eingangssignal und verarbeitetem Umgebungskanalsignal darstellt.






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