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Dokumentenidentifikation EP1850639 13.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001850639
Titel signalsysteme zur gewinnung multipler audiosignale aus wenigstens einem audiosignal
Anmelder Par, Clemens, Frastanz, AT
Erfinder Par, Clemens, 6820 Frastanz, AT
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LI, LT, LU, LV, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument DE
EP-Anmeldetag 25.04.2006
EP-Aktenzeichen 060084555
EP-Offenlegungsdatum 31.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.12.2007
IPC-Hauptklasse H04S 5/00(2006.01)A, F, I, 20071002, B, H, EP

Beschreibung[de]
I. Erfindungsgegenstand

Die Erfindung bezieht sich auf Signalsysteme und Apparaturen zur Umformung entsprechender Signale. Erläutert wird die Erfindung anhand diverser Schallwandlersysteme und weiterer praktischer Beispiele.

II. Kurze Darstellung des bisherigen Stands der Technik

Der bisherige Stand der Technik läßt sich anhand des im folgenden Anwendungsbeispiel gelösten Problems, der Gewinnung eines pseudostereophonen Signals aus einem einzelnen Monosignal, mit Dickreiter wie folgt darstellen:

  • "Es ist grundsätzlich nicht möglich, aus einer Monoaufnahme ein Stereosignal zu gewinnen, das mit einem wirklichen Stereosignal vergleichbar wäre." (Dickreiter, 1987)

Dieses Theorem hat angebliche Gültigkeit seit den Arbeiten Blumleins.

JP 11146499 A (Tatsuya & Masao, 1999 ) bleibt in der gezielten Nutzung von Phasenverschiebung in der Abhängigkeit von Frequenzen im Sinne obigen Zitats Dickreiters, dies wissenschaftlich betrachtet, limitiert (" To provide an inexpensive pseudo stereo circuit in simple configuration." - Tatsuya & Masao, 1999 ), und stellt, darin klar abgegrenzt, keine gezielte technische Umsetzung, charakterisiert durch den Winkel ϕ, den Schallquelle und Hauptachse einschließen, dar als zentrales Merkmal vorliegenden Erfindungsgegenstandes.

III. Anwendungsbeispiel

Die Übertragung des Erfindungsgegenstands auf Schallwandlersysteme führt zur folgenden technischen Anordnung: Vorgelegtes Schaltschema FIG. 3 bzw. dessen Rechensimulation FIG. 5 liefern bei Zugrundelegen eines monophonnen Schallwandlersignals - basierend auf der Richtcharateristik einer Kugel - ein ideales pseudostereophones Signal, sofern die gewonnenen Signale anschliessend der dem Stand der Technik entsprechenden sogenannten Stereoumsetzung, beschrieben unter "Äquivalente Richtcharakteristik-Kombinationen der XY- und MS-Mikrophontechnik" (Diekreiter, 1987), unterworfen werden. Zentrales Charakteristikum ist dabei die technisch exakt realisierte, der Anordnung eindeutig entnehmbare, Parametrisierung des Winkels ϕ, den Schallquelle und Hauptachse einschließen.

IV. Ableitung eines neuartigen Schallwandlersystems aus III.

Basierend auf dem beschriebenen Anwendungsbeispiel läßt sich a forteriori ein völlig neuartiges Schallwandle r-system ableiten, etwa in der Form FIG. 7, das die Beliebig segmentierte Aufmahme von Schallereignissen in einem Raum de facto ohne Einschränkungen oder Interferenzen ermöglicht. Das, binaurale Modelle exakt ermöglichende Funktions- und Bauprinzip leitet sich aus FIG. 6 ab.

V. Kompatibilität des aus der Anordnung III. abgeleiteten Stereosignals

Rein mathematisch betrachtet ergibt das aus dem Anwendungsbeispiel, III., sich ableitende Stereosignal ein vollständig kompatibles, sofern die Schallquelle nicht auf der Hauptachse des Schallwandlers zu liegen kommt.

In der Praxis bleibt dieser Sonderfall resultierender Monophonie leicht korrigierbar, birgt sogar vielmehr den wünschenswerten Effekt in sich, innerhalb eines vollständigen Stereosichtbildes eine rein monophon wiedergegebene Schallquelle mit einem Monomikrophon reinst realisieren zu können.

VI. Kompatibilität des(r) aus der Anordnung IV. abgeleiteten Stereosignals(e)

Der in V. beschriebene Effekt läßt sich gezielt in der Ableitung IV. nutzen (die sich im übrigen für den Einbau sogenannter Grenzflächenmikrophone (Wuttke, 2000 2000; wohl nach Müller, Black, Davies,Bell Telephone, 1937) in einen beliebig segmentierten Körper, wie in FIG. 7 dargestellt, anbietet). Werden einer solchen Anordnung sogenannte Raum- oder Stützmikrophone (Dickreiter, 1987) gemäß den Überlegungen FIG. 6 hinzugefügt, bleibt das Resultat kompatibel.

Gleiches gilt für den Sonderfall wegfallender Segmentierung, dies entspricht dem klassischen Fall der bei Dickreiter (Dickreiter, 1987) beschriebenen Raum- oder Stützmikrophontechnik.

Für die Begriffsklärung der Kompatibilität, siehe Dickreiter (Dickreiter, 1987).

VII. Ableitung einer technisch realisierten binauralen Lösung aus IV. und VI.

Die technische Umsetzung gemäß IV. und VI. führt gemäß den Überlegungen der FIG. 6 gleichzeitig zur Verstärkung der 1. Hauptreflexion mathematisch und technisch exakt definiert im normierten Ohrabstand, die einer exakt realisierten vollständigen binauralen Lösung entspricht, und somit vollständiger stereophoner Abbildung sowohl bei Lautsprecherwiedergabe als bei Kopfhörern zu genügen vermag.

VIII. Ableitung von, das technische Problem gängiger sogenannter Stereoumsetzung (Dickreiter, 1987) verallgemeinernd lösenden technischen Anordnungen aus III. bis VII.

Vergleiche hierzu "Äquivalente Richtcharakteristik-Kombinationen der XY- und MS-Mikrophontechnik" bei Dickreiter (Dickreiter, 1987), die anhand von Beispielen den technischen Stand erläutern.

In III. bis VII. dargestellte, Teil des Erfindungsgegenstands bildende, technische Anordnungen gehen vom postulierten sogenannten Öffnungswinkel 2&agr; = 180o aus.

Es ist jedoch unter gezielter parametrisierender Erweiterung des Schaltbildes FIG. 3 oder dessen Rechensimulation FIG. 5 oder verwandter Einrichtungen, die, dies ein technisches Charakteristikum des Erfindungsgegenstandes, die technisch umgesetzte gezielte Parametrisierung des Winkels ϕ, den Schallquelle und Hauptachse einschliessen, grundsätzlich enthalten, unter Anwendung der Wirkungsprinzipien systematischer sogenannter Verpolung sowie von Pegelum Laufzeitdifferenzen grundsätzlich möglich, technische Anordnungen zu erzielen, die sämtliche, dem technischen Stand entsprechenden Signalkombinationen im Sinne von Dickreiters Ausführungen (Dickreiter, 1987) zu liefern vermögen bzw. diesen kanon sogar noch beliebig erweitern!

Ebenso läßt sich in solchen technischen Anordnungen, Teil des Erfindungsgegenstands, eine technische Erweiterung gemäß den Überlegungen IV., VI. und VII. bzw. FIG. 6 und FIG.7 realisieren, auch dies Gegenstand vorliegender Erfindung.

Die Anwendung auf mehrkanalige Systeme ergibt sich a forteriori, Teil des Erfindungsgegenstands.

IX. Praktische technische Schlußfolgerungen aus III. bis VIII.

Insgesamt ist mit den Überlegungen III. bis VIII. ein auf völlig neuer Grundlage, Teil des Erfindungsgegenstands, durchgängig dem derzeitigen Stand der Technik adequater Kanon von Apparaturen und sonstiger technischer Einrichtungen geschaffen, der das bekannte Repertoire technischer Lösungen hinsichtlich. Schallwandelsystemen umfaßt und diese sogar noch erweitert.

X. Stereophone Telephonie als praktische Anwendung und Folgerung aus III. bis IX.

Ohne Netzerweiterung ergibt sich aus den in III. bis IX. dargestellten technischen Lösungen die technische Realisierbarkeit reinster stereophoner Telephonie über Umsetzung eines entsprechenden Monosignals gemäß obigen Überlegungen. Dies ist Teil des Erfindungsgegenstands a forteriori.

XI. Übertragung von III. bis X. auf beliebige technische Einrichtungen

Die Übertragung von III. bis X. auf beliebige technische Einrichtungen und Wirkungsweisen, denen III. bis X. zugrundeliegen, ist Teil des Erfindungsgegenstands.

XII. Praktische Anwendungsbeispiele von Übertragungen gemäß XI. und Conclusio

Die Anwendung auf Schallwandlerstysteme ist exemplarisch für ein technisches Grundproblem, das sich mit der Signal- und Datentechnik im allgemeinen verbindet, und in vorliegender Form sich technisch lösen läßt.

Explizite sei genannt, daß die Anwendung der oben beschriebenen technischen Lösungen in diesem Bereich zu einer automatischen Datenreduktion von wenigstens 50 (!) Prozent führen Die Anwendung des Erfindungsgegenstands gestattet hier völlig neue Lösungsansätze, etwa als einfaches Beispiel in der Meß- und Regeltechnik. Prozesse lassen sich hierdurch um ein Vielfaches beschleunigen, sofern diesen Erfindungsgegenstand zugrundegelegt wird. Weitere Anwendungsbeispiele sind gezielte technische Anwendungen, die der Datenreduktion in der Satellitentechnik und Optoelektronik dienen, im weiteren technische Systeme, die die mehrdimensionale Betrachtung von Signalstrecken, wie etwa hier dargestellt, ermöglichen.

Auch für hocheffiziente Prozessorarchitekturen bietet Erfindungsgegenstand neue technische Lösungen.

Im Sinne einer conclusio bleibt faszinierend, daß Erfindungsgegenstand ein seit den Arbeiten Blumleins angeblich bestehendes Theorem, nämlich der Unmöglichkeit exakter Stereophonisierung anhand eines Monosignals (Dickreiter, 1987) theoretisch wie praktisch endgültig widerlegt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN

Die Figuren FIG.1 bis FIG 7 sind Bestandteil des Erfindungsgegenstands und werden beigefügt, um weitere Merkmale des Erfindungsgegenstands darzustellen. Sie sind zudem für das Verständnis von III. bis XII. unabdingbar und stellen spezifische Anwendungsbeispiele dargestellter Erfindung dar.

  • FIG. 1. Graphisch dargestelltes Funktionsprinzip der in Beschreibung dargestellten technischen Einrichtung einer sogenannt pseudostereophonen Umsetzung. (1) Ebene einer allfällig vorhandenen schallharten reflektierenden Grenzfläche. (2) Position des Schallwandlers mit kugelförmiger Richtcharakteristik. (3) Hauptachse des Schallwandlers, Position eines allfälligen Raum- oder Stützschallwandlers. (4) Position des technisch simulierten Schallwandlers mit kugelförmiger Richtcharakteristik, der mit (5) summiert das Seitensignal ergibt. (5) Position des technisch simulierten Schallwandlers mit kugelförmiger Richtcharakteristik, der mit (4) summiert das Seitensignal ergibt. (6) Der technisch realisierten Parametrisierung von ϕ entnommenes Maximum für (4). (7) Winkel ϕ, den Hauptachse und Schallquelle einschließen. (8) Der technisch realisierten Parametrisierung von ϕ entnommenes Maximum für (5). (9) Der technisch realisierten Parametrisierung von ϕ entnommene Phasendifferenz für (5). (10) Der technisch realisierten Parametrisierung von ϕ entnommene Phasendifferenz für (4). (11) Peilachse Schallquelle.
  • FIG. 2. Graphische Darstellung der Signale gem. FIG. 1. (12) Zeitachse. (13) Pegelachse (14) Monosignal des Schallwandlers mit kugelförmiger Richtcharakteristik. (15) Der technisch realisierten Parametrisierung von ϕ entnommenes Maximum für (4). (16) Der technisch realisierten Parametrisierung von ϕ entnommene Phasendifferenz von (15). (17) Der technisch realisierten Parametrisierung von ϕ entnommenes Maximum des Eingangssignals. (18) Der technisch realisierten Parametrisierung von ϕ entnommene Phasendifferenz von (5). (19) Der technisch realisierten Parametrisierung von entnommenes Maximum für (5).
  • FIG. 3. Signalverarbeitende, Teil des Erfindungsgegenstands bildende, Schaltung. Für LA, LB; PM, PB gelten die Beziehungen L A = 5 4 - sin y - 1 2 L B = 5 4 + sin y - 1 2 sowie für maximalen Pegel Pmax für den Pegel des Eingangssignals (resultierend aus kugelförmiger Richtcharakteristik) PM bzw. die Pegel PA, PB der simulierten internen Signale (ebenfalls unter Beibehaltung kugelförmiger Richtcharakteristik) P A = P max , P M = P max ( 1 - 5 4 - sin y ) 2 P B = P max ( 5 4 + sin y ) 2 ( 1 - 5 4 - sin y ) 2 wobei ϕ≠ 0 (7) entspricht.
  • FIG. 4. Darstellung korrelierender Parameter zu FIG.5. (20) Zeitachse, korrelierend mit den Werten ti. (21) Pegelachse, korrelierend mit den Werten Pi(ti). (22) Eingangssignal. (23) ti. (24') Pi(ti).
  • FIG. 5. Flußdiagramm einer Rechensimulation von FIG. 3. Mi(ti), Si(ti) entsprechen dabei dem Output i.S. errechneten Mono- bzw. Seitensignals.
  • FIG. 6. Graphisch dargestelltes Funktionsprinzip der in Beschreibung dargestellten technischen Einrichtung, wie in VII. beispielhaft erläutert. (25) Schallquelle. (26) Ohrabstand (normiert = 0,175 m). (27) Position des Schallwandlers mit kugelförmiger Richtcharakteristik (Hauptsignal). (28) Position des Stützschallwandlers. (29) Tiefenausdehnung der Schallquelle. (30) Zentrische Streckung. (31) Phasendifferenz zwischen 1. und 2. Hauptreflexion.
  • FIG. 7. Beispiel eines Schallwandlersystems, in seinem technischen Aufbau abgeleitet aus FIG. 3 und FIG. 5. (32) Kugelsphäre. (33) Schallharte reflektierende Grenzfläche. (34) Schallwandler. (35) Absorbierende Segmentflächen. (36) Distanzhalterung eines Stützschallwandlers, wobei sich für die Distanz von (34) und (37) exakt aus (30) und (31) zu bilden ist, maximal korrigiert um (29). Es ergibt sich für konkretes Beispiel eine Verstärkung des konkretes Beispiel eine Verstärkung der 1. Hauptreflexion exakt im Ohrabstand, Teil des Erfindungsgegenstands. (37) Stützschallwandler. (38) Aufhängung. Dieses Anwendungsbeispiel stellt ein mehrkanaliges System für die Anwendung in Konzert- und Opernhäuser dar. Ad (33) bis (36): Die Anzahl und Form der Segmente sind in dieser Anordnung beliebig bestimmbar!

REFERENZEN

  • Michael Dickreiter: Handbuch der Tonstudiotechnik. Band 1. - München etc.: Saur 1987 .
  • Kishii Tatsuya e.a.: Ganzchrift JP 11146499 A . - Publiziert 28.5.1999.
  • Jörg Wuttke: Mikrophonaufsätze. 2. Aufl. - Karlsruhe: Schalltechnik Dr.-Ing. Schoeps GmbH 2000 .


Anspruch[de]
Sämtliche technische Einrichtungen, Anordnungen und Wirkungsweisen sowie deren Simulationen, welche ein oder mehrere monophone Tonsignale in solche zuüberführen vermögen, welche sich gängiger sogenannter Stereoumsetzung so unterwerfen lassen, oder technische Einrichtungen Anordnungen und Wirkungsweisen sowie deren Simulationen, welche, darin mehrkanalig, verwandte Eigenschaft besitzen, und zwar so, daß rein stereophone oder sich rein auf das mehrkanalige Modell beziehende Ausgangssignale resultieren, die gekennzeichnet sind durch eine technisch oder methodisch realisierte Parametrisierung des Winkels ϕ, welchen Schallquelle und Hauptachse der jeweiligen Schallwandlereinheit einschließen. Sämtliche technische Einrichtungen, Anordnungen und Wirkungsweisen sowie deren Simulationen, welche binaurale oder verwandte, auch mehrkanalige Modelle direkt am Ohr oder Über Abstrahlung im Raum technisch zu realisieren vermögen,und gekennzeichnet sind durch die technische oder wirkungsgemäße Verstärkung der 1. Hauptreflexion. Sämtliche technische Einrichtungen, Anordnungen und Wirkungsweisen sowie deren Simulation, welche Schallereignisse wahrzunehmen bzw. zu wandeln vermögen, optional gekennzeichnet durch beliebige sektorielle Gliederung des Raumes, und insgesamt durch die Anwendung von technischen Einrichtungen, Anordnungen oder Wirkungsweisen oder deren Simulation gemäß Ansprüchen 1. und/oder 2. Sämtliche technische Einrichtungen, Anordnungen und Wirkungsweisen sowie deren Simulation, welche der Übertragung von Schallereignissen, Bildern, Daten oder sonstigen Informationen oder Objekten dienen, diese sind gekennzeichnet durch die, gegebenenfalls auch in andere Bereiche übertragene Anwendung von technischen Einrichtungen, Anordnungen und Wirkungsweisen sowie deren Simulation gemäß übrigen Ansprüchen; insbesondere sind darunter sämtliche technischen Einrichtungen, Anordnungen und Wirkungsweisen sowie deren Simulation zu verstehen, welche Wirkungsprinzipien, wie sie in übrigen Ansprüchen umschrieben sind, auf Ton im Sinne stereophoner Wiedergabe, auf Bildinformation im Sinne stereoskoper Wiedergabe, oder auch mehrkanaliger äquivalenter oder ähnlicher Modelle, insbesondere Telephonnetzen, Datennetzen. Tonleitungen, optoelektronischen Übertragungseinrichtungen, Funkstrecken, Schnittstellen, Datenleitungen und sonstigen technischen Übertragungseinrichtungen terrestrischer oder sonstiger Natur. Sämtliche technische Einrichtungen, Anordnungen und Wirkungsweisen sowie deren Simulationen, welche, hinsichtlich ihres Gegenstandes, ihrer Objekte, ihrer Problemlösung oder ihres Wirkungsfeldes nicht zwangsläufig bestimmt, dennoch kennzeichnende Merkmale aufweisen, die technischen Einrichtungen, Anordnungen oder Wirkungsweisen oder deren Simulationen sinngemäß entsprechen, wie sie sich aus übrigen Ansprüchen ableiten. Sämtliche technische Einrichtungen, Anordnungen und Wirkungsweisen sowie deren Simulationen, welche der gezielten Reduktion anfallender Information, Objekten oder Daten oder Signalen dienen, und darin ein oder mehrere Merkmale aufweisen, welche hinsichtlich ihres Aufbaus, ihrer Eigenschaft oder Methodik als verwandt oder als Übertragung oder auch gezielter Umkehrung von Merkmalen zu gelten haben, und in dieser Eigenschaft gekennzeichnet sind, wie sie übrige Ansprüche bezeichnen. Sämtliche technische Einrichtungen, Anordnungen und Wirkungsweisen sowie deren Simulationen, welche der gezielten Beobachtung oder Messung oder auch Darstellung, dies in mehrdimensionaler Form, von Vorgängen, Abläufen oder Ereignissen physikalischer und sonstiger Natur dienen, und hinsichtlich ihres Aufbaus, ihrer Eigenschaft oder Methodik Prinzipien sich zunutze machen, und darin gekennzeichnet sind, derer gleichermaßen sich Lösungen gemäß übriger Ansprüche bedienen, insbesondere Anwendungen aus dem Bereich der Meß-, Steuer- und Regeltechnik.






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