DE69633124T2

DE69633124T2 - Stereoeffektverbesserungssystem

Info

Publication number: DE69633124T2
Application number: DE69633124T
Authority: DE
Inventors: Arnold I. Klayman
Original assignee: SRS Labs Inc
Current assignee: DTS LLC
Priority date: 1995-04-27
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2016-04-27
Also published as: BR9604984A; US5661808A; DE69633124D1; JP3964459B2; KR19990008110A; AU5578496A; KR100433642B1; EP0823189A2; CN1053078C; US6597791B1; ATE273606T1; US20040005063A1; US7636443B2; JPH11504478A; US20100098259A1; MX9708260A; US5892830A; CN1173268A; AU708727B2; EP0823189B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein Audioverstärkersysteme bzw. Audioverbesserungssysteme und speziell solche Systeme und Verfahren, die dazu vorgesehen sind, die Authentizität von Stereotonwiedergabe zu verbessern. Spezieller betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Verbreitern des Tonbilds, erzeugt durch Verstärkung von Stereosignalen über ein Paar von Lautsprechern ohne Einführung unnatürlicher Phasenverschiebung oder Zeitverzögerungen in den Stereosignalen.
Hintergrund der Erfindung
Jene, die in die Audio- oder audiovisuellen Industrien involviert sind, haben stetig danach gestrebt, die Unvollkommenheiten von wiedergegebenem Ton zu überwinden. Mit dem Ansturm auf Multimedia-Computersysteme und andere audiovisuelle Fortschritte wurde die Sorge um Audioqualität derzeit erhöht. Folglich gibt es erneute Anstrengungen in der Audioindustrie, technologische Verbesserungen bei Tonaufzeichnungen und deren Wiedergabe zu entwickeln.
Unvollkommenheiten wiedergegebenen Tons können u. a. resultieren aus Mikrofonen, welche ineffektiv Ton aufzeichnen und Lautsprechern, welche ineffektiv aufgezeichneten Ton wiedergeben. Versuche bei Tonabbild-Verbesserung und solche in den relevanten Industrien resultierten in Verfahren, welche die Positionsinformation eines Tonursprungs mit der Toninformation selbst aufzeichnen und kodieren. Solche Verfahren schließen Mehrkanal-Umgebungssysteme ein, welche unter Verwendung speziell kodierter Audioinformation und spezieller Dekodierungssysteme arbeiten, um die Information zu übersetzen.
Tonverbesserungssysteme, welche nicht spezifisch aufgezeichneten Ton erfordern, sind typischerweise weniger komplex und viel billiger. Solche Systeme schließen jene ein, welche unnatürliche Zeitverzögerungen oder Phasenverschiebungen zwischen linken und rechten Signalquellen einführen, aber viele von diesen Versuchen, die Unfähigkeit eines Mikrofons, die Frequenzantwort des menschlichen Ohrs nachzuahmen, zu kompensieren. Diese Systeme können auch versuchen, auf Grund der Tatsache zu kompensieren, dass an dem Ort eines Sprechers die wahrgenommene Richtung von Ton, der von dem Lautsprecher ausgeht, inkonsistent mit dem ursprünglichen Ort des Tons sein kann. Obwohl obige Systeme versuchen, Ton in realistischerer und lebensnaher Art wiederzugeben, führt die Verwendung solcher Verfahren zu gemischten Ergebnissen beim konkurrenzfähigen Audioverstärkergebiet.
Andere Tonverstärker- bzw. Tonverbesserungstechniken arbeiten mit dem, was Summen- oder Differenzsignale genannt wird. Die Summen- und Differenzsignale stellen jeweils die Differenz der Summe von linken und rechten Stereosignalen und die Differenz zwischen linkem und rechten Stereosignalen dar.
Es ist bekannt, das beim Erhöhen des Niveaus eines Differenzsignals in einem Stereopaar linker und rechter Signale das wahrgenommene Tonbild verbreitern kann, welches von einem Paar von Lautsprechern projiziert wird oder anderen elektroakustischen Überträgern, die vor dem Hörer platziert sind. Das verbreiterte Tonabbild führt zur Verstärkung von Umgebungs- oder Rauschtönen, welche in dem Differenzsignal vorliegen. Dieser Umgebungston wird sofort in einem Livetonstadium beim geeigneten Niveau wahrgenommen. In einer aufgezeichneten Darbietung werden hingegen die Umgebungstöne durch direkte Töne maskiert und nicht bei demselben Niveau wahrgenommen wie die Livedarbietung.
Es gab viele Versuche, die Umgebungstoninformation von einer aufgezeichneten Darbietung durch indiskriminierendes bzw. nicht-aussonderndes Erhöhen des Differenzsignals über ein Breitbandspektrum zu verbessern. Ein indiskriminierendes nicht-aussonderndes Erhöhen beim Differenzsignal kann hingegen unerwünschterweise die Tonwahrnehmung einer Person beeinträchtigen. Z. B. kann Erhöhen des Differenzsignals im mittleren Bereich von Audiofrequenzen zu Tonwahrnehmung führen, welche übersensitiv zu der Position eines Kopfs eines Hörers ist.
Eine kritisch begrüßte Tonverstärkungstechnik, welche die Summen- und Differenzsignale bearbeitet, ist offenbart in den US-Patenten Nr. 4,748,669 und 4,866,774, welche beide erteilt sind auf Arnold Klayman, derselbe Erfinder für die in der vorliegenden Anmeldung offenbarte Erfindung.
Wie in beiden, den '669- und '774-Patenten, offenbart, ergibt ein Tonverstärker bzw. Verbesserungssystem entweder dynamische oder feste Gleichmachung des Differenzsignals in ausgewählten Frequenzbanden. In einem solchen System wird eine Gleichmachung des Differenzsignals geliefert, um die Differenzsignalkomponenten geringer Intensität zu erhöhen, ohne die stärkeren Differenzsignal-Komponenten überzubetonen. Die stärkeren Differenzsignal-Komponenten werden typischerweise tief in einem Mittelbereich von Frequenzen von annähernd 1 bis 4 kHz gefunden. Diese selben Mittelbereiche von Frequenzen entsprechen jenen, für welche das menschliche Ohr erhöhte Empfindlichkeit hat. Die verschiedenen Ausführungen von den in den '669- und '774-Patenten offenbarten Ausführungen gleichen auch die relativen Amplituden von dem Summensignal in spezifischen Frequenzbanden an, um das Summensignal daran zu hindern, durch das Differenzsignal überwältigt zu werden. Darüber hinaus ist das Niveau einer Differenzsignalerhöhung, welches durch die '669- und '774-Verstärkersysteme geliefert wird, eine Funktion des Summensignals selbst.
Die spezifischen Vorteile von selektiver Erhöhung der Summen- und Differenzsignale im Lichte der menschlichen Hörerwiderungsmerkmale ist vollständig detailliert offenbart in US Patent Nr. 4,748,669 und US-Patent Nr. 4,866,774.
Selbst mit den obigen Audioverbesserungstechniken gibt es Bedarf an einem Audioverbesserungssystem, das Hochqualitäts-Stereo-Abbildungsverbesserung liefert und welches alle die Bedürfnisse des keimenden Computer-Multimediamarkts befriedigt und jene der Audio- und Audiovisuell-Märkte im Allgemeinen. Das Stereoverbesserungssystem, welches hierin offenbart wird, erfüllt dieses Bedürfnis.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Vorrichtung und das Verfahren, welche hierin offenbart sind, zum Erzeugen eines breiteren Stereoabbilds, sind eine Verbesserung über betreffende Stereo-Verbesserungssysteme, die in US-Patent Nr. 4,748,669 und 4,866,744 offenbart sind. Die in den US-Patenten offenbarten Systeme haben bereits kritische Anerkennung erzielt. Z. B. beschreibt in der November 1994-Ausgabe von Multimedia World ein Autor dieses als etwas, was „aussieht, als ob es das nächste große Ding auf dem Multimedia-PC wird, und zwar aus gutem Grund: Es funktioniert."
Von Multimedia-Computersystemen erzeugter Ton wird typischerweise als Digitalinformation, gespeichert auf einer CD-ROM aufgefunden oder anderem digitalen Speichermedium. Anders als analoge Tonspeichermedien ist digitale Toninformation und insbesondere Stereoinformation genauer über ein breiteres Frequenzspektrum gespeichert. Die Gegenwart dieser Information kann einen entscheidenden Einfluss auf Verfahren von Stereoverbesserung haben. Zusätzlich kann die Verstärkung oder Verbesserung von digital gespeichertem Ton dazu neigen, Computertonverstärker oder Computerlautsprecher zu überdrehen, welche relative „Niedrigleistungs"-Vorrichtungen sein können. Diese Sorge ist besonders relevant bei niedrigen, d. h. Bass-Frequenzen, wo Überverstärkung den Verstärker zum „Abschneiden" veranlassen kann und ernsthaft die Niedrigleistungs-Lautsprecher von Computersystemen oder Fernsehern beschädigen kann.
Dementsprechend wird ein Stereoverbesserungssystem offenbart, welches ein realistisches Stereoabbild erzeugt, das über einen breiteren Hörbereich projiziert ist. Die resultierende Stereoverbesserung ist insbesondere effektiv, wenn sie auf ein Paar von Lautsprechern angewandt wird, die vor einen Hörer platziert sind. Hingegen kann das hier offenbarte Verbesserungssystem auch mit mehrzeitigen Umgebungstontyp-Systemen verwendet werden, um dabei zu helfen, das Gesamttonbild zu verbreitern und identifizierbare Punktquellen zu entfernen.
Die Erzeugung eines preisträchtigen Stereotonbilds, welches den Hörer umgibt, wird durch eine überraschend einfache Schaltkreisstruktur vollbracht. In einer bevorzugten Ausführung umfasst das Stereoverbesserungssystem einen Schaltkreis zum Isolieren der Umgebungssignalinformation, d. h. Differenzsignal, und der monophonen Signalinformation, d. h. Summensignal aus linken und rechten Eingabequelle-Signalen. Die Amplituden-Niveaus der Summen- und Differenzsignale können auf ein vorgegebenes Niveau festgelegt werden oder sie können manuell durch einen Betreiber eines Stereoverstärkersystems eingestellt werden. Zusätzlich können linke und rechte Eingangsquellensignale wirklich oder synthetisch erzeugte Stereosignale sein.
Die Umgebungssignalinformation wird spektral geformt oder angeglichen, um die Frequenzkomponenten zu erhöhen, welche statistisch von niedriger Intensität sind. Angleichen von Niedrigintensitäts-Umgebungssignalkomponenten tritt ohne ungeeignete Erhöhung der entsprechenden Mittelbereich-Frequenzkomponenten auf. In Tonsystemen, welche unfähig sein können, überschüssige Umgebungssignalgewinne unter den Bassfrequenzen aufzunehmen, begrenzt ein Hochpassfilter die Verstärkung dieser Frequenzkomponenten.
Das Formen der Umgebungssignalinformation verstärkt die widerhallenden Tonwirkungen, welche in der Umgebungssignalinformation vorliegen können, aber maskiert durch intensivere Direktfeldtöne. Die angeglichene Umgebungssignalinformation wird rekombiniert mit der monophonen Signalinformation und den rechten und linken Eingabesignalen, um verstärkte linke und rechte Ausgangssignale zu erzeugen.
Das hierin offenbarte Verbesserungssystem kann sofort durch einen Digital-Signalprozessor implementiert werden mit bestimmten Schaltkreiskomponenten oder als eine Hybrid-Schaltkreisstruktur. Auf Grund seiner einzigartigen Schaltkreisstruktur und Aufnahme von Niedrigleistungsaudiovorrichtungen ist das Verbesserungssystem insbesondere wünschenswert bei Audiosystemen, welche billig sind, welche mit relativen Niedrigleistungs-Ausgangssignalen arbeiten und solchen, welche begrenzten Raum zum Einfügen eines Verstärkersystems haben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Der obige und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der vorliegenden speziellen Beschreibung davon offensichtlich werden, welche in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen gezeigt ist, worin:
1 ein schematisches Blockdiagramm eines Stereoverbesserungssystems zum Erzeugen eines verbreiterten Stereobilds von einem Paar von Stereoeingangssignalen ist.
2 eine grafische Abbildung der Frequenzantwort einer perspektivischen Verstärkerkurve, angewandt auf die Differenzsignalstereokomponente ist.
3 ein schematisches Diagramm einer bevorzugten Ausführung des Stereoverbesserungssystems zum Erzeugen eines verbreiterten Stereobilds von einem Paar von Eingangsstereosignalen ist.
4 ein schematisches Diagramm einer alternativen Ausführung eines Stereoverstärkersystems zum Erzeugen eines verbreiterten Stereobilds aus einem Paar von Eingangsstereosignalen ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführung
Anfangs auf 1 Bezug nehmend wird ein funktionelles Blockdiagramm gezeigt, das eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt. In 1 gibt ein Stereoverbesserungssystem 10 ein linkes Stereosignal 12 und ein rechtes Stereosignal 14 ein. Die linken und rechten Stereosignale 12 und 14 werden in eine erste Summiervorrichtung 16 gegeben, z. B. einen elektronischen Addierer, jeweils entlang von Wegen 18 und 20. Das Summensignal, das die Summe der linken und rechten Stereosignale 12 und 14 darstellt, wird durch die Summiervorrichtung 16 und ihren Ausgang 22 erzeugt.
Das linke Stereosignal 12 wird entlang vom einem Pfad bzw. Weg 24 mit einem Audiofilter 28 verbunden, während das rechte Stereosignal 14 entlang von einem Weg 26 mit einem Audiofilter 30 verbunden wird. Die Ausgänge der Filter 28 und 30 werden an eine zweite Summiervorrichtung 32 gegeben. Die Summiervorrichtung 32 erzeugt ein Differenzsignal und ein Ausgangssignal 34, welches die Differenz der gefilterten linken und rechten Eingangssignale darstellt. Die Filter 28 und 30 sind Vorkonditionierungs-Hochpassfilter, welche vorgesehen sind, um die Basskomponenten, welche in dem Differenzsignal vorliegen, zu vermindern. Eine Verminderung in den Differenzsignalbasskomponenten wird in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführung aus den unten genannten Gründen durchgeführt.
Die Summiervorrichtung 16 und Summiervorrichtung 32 bilden ein Summiernetzwerk mit Ausgangssignalen, die individuell an getrennte Niveaueinstellvorrichtungen 36 und 38 gegeben werden. Die Vorrichtungen 36 und 38 sind ideale Potentiometer oder ähnliche Impedanzvariationsvorrichtungen. Die Einstellung der Vorrichtungen 36 und 38 wird typischerweise manuell durch einen Anwender durchgeführt, um das Basisniveau von Summen- und Differenzsignal zu regeln, das in den Ausgangssignalen vorliegt. Dies ermöglicht es einem Anwender, das Niveau und den Aspekt von Stereoverbesserung gemäß dem Typ von wiedergegebenem Ton zuzuschneiden und abhängig von den persönlichen Präferenzen des Anwenders. Eine Erhöhung des Niveaus des Summensignals betont die Audiosignale, welche an einer Zentralstufe auftreten, welche zwischen einem Paar von Lautsprechern angeordnet ist. Eine Erhöhung des Niveaus des Differenzsignals betont hingegen die Umgebungstoninformation, was Wahrnehmung eines breiteren Stereoabbilds erzeugt. In einigen Audioanordnungen, wo die Parameter von Musiktyp und Systemkonfiguration bekannt sind, oder wo manuelles Einstellen unpraktisch ist, können die Vorrichtungen 36 und 38 entfernt werden und die Summen- und Differenzsignalniveaus auf einen vorbestimmten Wert festgelegt werden.
Der Ausgang der Vorrichtung 38 wird an einen Angleicher 40 an einem Eingang 42 angeschlossen. Der Angleicher 40 formt spektral das Differenzsignal, welches am Eingang 42 erscheint durch getrenntes Anwenden eines Niedrigpassaudiofilters 44, eines Hochpassaudiofilters 48 und eines Dämpferkreises 46 auf das Differenzsignal wie gezeigt. Ausgangssignale von den Filtern 44, 48 und dem Schaltkreis 46 verlassen den Angleicher 40 jeweils über Wege 50, 54 und 52.
Die modifizierten Differenzsignale, welche über Wege 50, 52 und 54 übertragen werden, ergeben Komponenten eines bearbeiteten Differenzsignals (L – R)_p. Diese Komponenten werden in ein Summierungsnetzwerk gegeben, das eine Summiervorrichtung 56 und eine Summiervorrichtung 58 umfasst. Die Summiervorrichtung 58 empfängt auch den Summiersignalausgang von der Vorrichtung 36 sowie das ursprüngliche linke Stereosignal 12. Alle diese fünf Signale werden mit der Summiervorrichtung 58 addiert, um ein verstärktes linkes Ausgangssignal 60 zu ergeben.
Ähnlich werden die modifizierten Differenzsignale des Angleichers 40, das Summierungssignal und das ursprünglich rechte Stereosignal 14 in der Summiervorrichtung 56 kombiniert, um ein verstärktes rechtes Ausgangssignal 62 zu ergeben. Die Komponenten des Differenzsignals, das von den Wegen 50, 52 und 54 kommt, werden durch die Summiervorrichtung 56 invertiert, um ein Differenzsignal für einen rechten Lautsprecher (L – R)_p zu ergeben, welches 180° von jenem des linken Lautsprechers phasenversetzt ist.
Die Gesamtspektralformung, d. h. Normalisierung des Differenzsignals, tritt bei den Summiervorrichtungen 56 und 58 auf, kombiniert die gefilterten und gedämpften Komponenten des Differenzsignals, um die linken und rechten Ausgangssignale 60 und 62 zu erzeugen. Entsprechend erzeugen linke und rechte Ausgangssignale 60 und 62 einen sehr verbesserten Audioeffekt, da Umgebungstöne selektiv verstärkt werden, um einen Hörer vollständig in dem wiedergegebenen Tonstadium einzuschließen. Die linken und rechten Ausgangssignale 60 und 62 werden dargestellt durch die folgenden mathematischen Formeln Lout = Lin + K1(L + R) + K2(L – R)p (1) Rout = Rin + K1(L + R) – K2(L – R)p (2)
Es sollte angemerkt werden, dass die Eingabesignale L_in und R_in in den obigen Gleichungen typischerweise Stereoquellensignale sind, aber auch synthetisch aus einer monophonen Quelle erzeugt werden können. Ein solches Verfahren von Stereosynthese, welches mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist offenbart in US Patent Nr. 4,841,572, das auch auf Arnold Klayman erteilt ist. Darüber hinaus wie in US-Patent Nr. 4,748,669 diskutiert, können die verstärkten linken und rechten Ausgangssignale, die oben dargestellt sind, magnetisch oder elektrisch auf verschiedenen Aufzeichnungsmedien gespeichert werden wie Vinylplatten, CDs, digitalen oder analogen Audiobändern oder Computerdatenspeichermedien. Verstärkte linke und rechte Ausgangssignale, welche gespeichert worden sind, können dann durch ein konventionelles Stereowiedergabesystem reproduziert werden, um das gleiche Niveau von Stereoabbildungsverstärkung zu erreichen.
Das Signal (L – R)_p in den obigen Gleichungen stellt das bearbeitete Differenzsignal dar, welches spektral gemäß der vorliegenden Erfindung geformt worden ist. In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführung wird die Modifikation des Differenzsignals dargestellt durch die Frequenzantwort, die in 2 abgebildet ist, welche als Verstärkerperspektive oder Normalisierung, Kurve 70 markiert ist.
Die Perspektivkurve 70 wird in Abhängigkeit von einem in Dezibel gemessenen Gewinn gegenüber hörbaren Frequenzen wiedergeben, die im log-Format angezeigt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführung hat die perspektivische Kurve 70 einen Spitzengewinn von etwa 10 dB bei einem Punkt A, der bei etwa 125 Hz angeordnet ist. Der Gewinn der Perspektivkurve 70 verstärkt oberhalb und unterhalb von 125 Hz bei einem Anteil von etwa 6 dB pro Oktave. Die Perspektivkurve 70 wendet einen Minimalgewinn von –2 dB auf das Differenzsignal bei Punkt B von annähernd 2,1 kHz an. Der Gewinn wächst über 2,1 kHz bei einem Anteil von 6 dB pro Oktave bis auf einen Punkt C bei annähernd 7 kHz und fährt dann fort, auf etwa 20 kHz anzuwachsen, d. h. annähernd die höchste vom menschlichen Ohr wahrnehmbare Frequenz. Obwohl Gesamtangleichung der Perspektivkurve 70 unter Verwendung von Hochpass- und Niedrigpassfiltern vollbracht wird, ist es auch möglich, einen Bandverwerfungsfilter zu verwenden, welcher einen Minimalgewinn bei Punkt B hat, in Verbindung mit einem Hochpassfilter, um eine ähnliche Perspektivkurve zu erhalten.
In einer bevorzugten Ausführung ist die Zugewinntrennung zwischen den Punkten A und B der Perspektivkurve 70 ideal vorgesehen, 12 dB zu sein und die Zugewinntrennung zwischen den Punkten B und C sollte annähernd 6 dB sein. Diese Figuren sind planungsbehaftet und die wirklichen Figuren werden wahrscheinlich von Schaltkreis zu Schaltkreis abhängig von dem wirklichen Wert verwendeter Komponenten variieren. Wenn die Signalniveauvorrichtungen 36 und 38 festgelegt sind, wird die Perspektivkurve 70 konstant bleiben. Hingegen wird die Einstellung der Vorrichtung 38 gering den Trennungsgewinn zwischen den Punkten A und B und Punkten B und C variieren. Wenn der maximale Trennungsgewinn signifikant kleiner als 12 dB ist, wird der resultierende Effekt in der Verstärkung im mittleren Bereich anwachsen, was ein umkomfortables Hörerlebnis erzeugen kann. Ein Trennungsgewinn von viel mehr als 12 dB neigt hingegen dazu, die Wahrnehmung eines Hörers bei Definition eines mittleren Bereichs zu vermindern.
Implementierung der Perspektivkurve durch einen Digitalsignalprozessor wird in den meisten Fällen genauer die oben diskutierten Designbeschränkungen widerspiegeln. Für eine analoge Implementierung ist es akzeptabel, wenn die Frequenzen entsprechend den Punkten A, B und C und die Zwänge auf die Zugewinnstrennung um ±20% variieren. Eine solche Abweichung von Idealspezifikationen wird immer noch die gewünschte Stereoverstärkerwirkung erzeugen, wenngleich mit weniger als optimalen Ergebnissen.
Wie aus 2 gesehen werden kann, empfängt die Differenzsignalfrequenz unterhalb 125 Hz eine größere Menge an Erhöhung, wenn überhaupt durch die Anwendung der Perspektivkurve 70. Diese Vergrößerung ist gewollt, um Überverstärkung von sehr niedrigen, d. h. Bass-Frequenzen zu vermeiden. Mit vielen Audiowiedergabesystemen kann das Verstärken eines ein Audiodifferenzsignals in diesem Niedrigfrequenzbereich ein unerfreuliches und unrealistisches Tonbild mit zu viel Basserwiderung erzeugen. Diese Audiowiedergabesysteme schließen Nahfeld- oder Niedrigaudioleistungssysteme ein wie Multimediacomputersysteme als auch Heimstereosysteme.
Das von der vorliegenden Erfindung gelieferte Stereoverbesserungssystem ist einzig ausgelegt, um von Stereoaufzeichnungen hoher Qualität zu profitieren. Spezifisch anders als vorherige an Analogband- oder Vinylplatten-Aufzeichnungen enthalten digital gespeicherte Tonaufzeichnungen Differenzsignal-, d. h. Stereoinformation über ein breiteres Frequenzspektrum, einschließlich Bassfrequenzen. Überschüssige Verstärkung des Differenzsignals in diesen Frequenzen ist daher nicht erforderlich, um eine geeignete Bassantwort zu erhalten.
Derzeit gibt es eine schnell wachsende Anzahl interaktiver Multimediacomputersysteme, die der gewöhnliche Verbraucher und Geschäftskunden gleichermaßen besitzen. Diese Systeme enthalten oft integrierte Audioprozessoren oder periphere Tonvorrichtungen wie Soundkarten bzw. Tonkarten, um deren audiovisuelle Wirkung zu verbessern. Der Ton, der durch Multimediacomputer und andere Nahfeldaudiosysteme wie tragbare Stereosysteme erzeugt wird, kann von relativ geringer Qualität sein, aufgrund von Leistungsbegrenzungen, Lautsprecherplatzierungsbegrenzungen und Hörpositionsbegrenzungen, die durch solche Systeme auferlegt werden. Obwohl diese Begrenzungen Nahfeldsysteme zu lebhaften Kandidaten für Tonabbildverbesserung machen, stellen sich auch einzigartige Probleme, welche durch jedes Stereoverbesserungssystem überwunden werden müssen.
Spezifisch kann ein breiter Leistungsabzug in diesen Systemen ein Verstärker-„Abschneiden" in periodischen Zeiträumen hoher Erhöhung hervorrufen oder Komponenten des Audioschaltkreises, einschließlich der Lautsprecher zu beschädigen. Die Begrenzung der Bassantwort das auf das Differenzsignal hilft auch, diese Probleme in den meisten Nahfeldaudioverbesserungsanwendungen zu vermeiden.
Da die Bassfrequenzen des Differenzsignals nicht stark erhöht werden in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführung, wird die Audioinformation in sehr niedrigen Frequenzen auch durch ein Summensignal L + R geliefert, welches natürlich monophon ist. In Nahfeldsystemen ist dies ohne Bedeutung auf Grund von Bassinformation, welche auf ein Paar von Lautsprechern als Summensignal angewandt wird, welches ein akustisches Bild zwischen den beiden Lautsprechern erzeugt, genau dort, wo der Hörer erwartet wird. Hingegen liefern linke und rechte Signale Bassinformation und ergeben gerichtete Basskommandos im nahen Feld über deren entsprechende Amplitudenniveaus.
Selbst wenn ein Audiosystem nicht ein Nahfeldsystem ist, d. h. es hat weit getrennte Lautsprecher und einen breiten Hörbereich, wird die in 2 abgebildete Perspektivkurve noch eine geeignete Niedrigfrequenzabbildungsverbesserung ergeben. Spezifisch haben Bassfrequenzen sehr breite Wellenlängen, welche es von einem breiten Hörbereich verlangen, effektiv ein verbreitertes Basstonabbild wahrzunehmen. Z. B. hat eine Frequenz von 30 Hz eine Wellenlänge von annähernd 39 Fuß. Ein Hörer, der versucht, eine Richtung in solchen Bassfrequenzen wahrzunehmen, müsste einen Hörbereich in derselben Größenordnung haben. Daher ist Stereoverstärkung, die mit der Perspektivkurve von 2 erreicht wird, auch geeignet für Heimstereo- und andere Weitfeldanwendungen.
In Abwesenheit von Summensignalangleichung kann Stereoverbesserung in Übereinstimmung mit den akustischen Prinzipien erzielt werden, die hier diskutiert werden, mit einem Minimum an Komponenten, die in dem geeigneten Schaltkreisdesign gegeben sind. Die vorliegende Erfindung kann daher sofort und preisgünstig in zahlreichen Anwendungen implementiert werden einschließlich jenen, die begrenzten Raum zur Aufnahme eines Stereoverbesserungsschaltkreises haben.
3 bildet einen Schaltkreis zum Erzeugen eines verbreiterten Stereotonabbilds in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ab. Der Stereoverbesserungsschaltkreis 80 entspricht dem System 10, das in 1 gezeigt ist. In 3 wird das linke Eingangssignal 12 in einen Widerstand 82, einen Widerstand 84 und einen Kondensator 86 geführt. Das rechte Eingangssignal 14 wird in einen Kondensator 88 geführt und Widerstände 90 und 92.
Der Widerstand 82 ist im Gegenzug mit einem Invertierende 94 eines Verstärkers 96 verbunden. Dasselbe Invertierende 94 ist mit dem Verstärker 92 und einem Widerstand 98 verbunden. Der Verstärker 96 ist als Summierverstärker mit dem positives Ende 100 konfiguriert, das zur Erdung bzw. Masse über einen Widerstand 102 verbunden ist. Ein Ausgang 104 des Verstärkers 96 ist an den positiven Eingang 100 über einen Echowiderstand 106 verbunden. Ein Summensignal (L + R), welches die Summe der linken und rechten Eingangssignale darstellt, wird an dem Ausgang 104 erzeugt und in ein Ende eines variablen Widerstands 110 eingegeben, welcher am anderen Ende geerdet ist. Zum genauen Summieren der linken und rechten Eingangssignale durch den Verstärker 96 sind die Werte der Widerstände 82, 92, 98 und 106 in einer bevorzugten Ausführungsform 33,2 kOhm, während der Widerstand 98 vorzugsweise 16,5 kOhm ist.
Ein zweiter Verstärker 112 wird als „Differenz"-Verstärker konfiguriert. Der Verstärker 112 hat ein Invertierende 114, das mit einem Widerstand 116 verbunden ist, welcher im Gegenzug in Reihe mit dem Kondensator 86 verbunden ist. Ähnlich empfängt das positive Ende 118 des Verstärkers 112 das rechte Eingangssignal über die Reihenschaltung eines Widerstands und 120 und eines Kondensators 88. Der Ende 118 ist auch über einen Widerstand 128 geerdet. Ein Ausgangsende 122 des Verstärkers 112 ist mit dem Invertierende über einen Echowiderstand 124 verbunden. Der Ausgang 122 ist auch mit einem variablen Widerstand 126 verbunden, welcher im Gegenzug geerdet ist. Obwohl der Verstärker 112 als „Differenz"-Verstärker konfiguriert ist, kann seine Funktion als Summieren des rechten Eingangssignals mit dem negativen linken Eingangssignal gekennzeichnet werden. Dementsprechend bilden jeweils die Verstärker 96 und 112 und ein Summierungsnetzwerk zum Erzeugen eines Summiersignals und eines Differenzsignals.
Die beiden Reihen verbundener RC-Netzwerke, jeweils Elemente 86/116 und 88/118 umfassend, arbeiten als Hochpassfilter, welche die sehr niedrigen oder Bassfrequenzen von den linken und rechten Eingangssignalen dämpfen. Um die genaue Frequenzantwort für die Perspektivkurve 70 von 2 zu erhalten, sollte die Abschneidefrequenz w_c, oder –3 dB-Frequenz für die Hochpassfilter annähernd 100 Hz sein. Dementsprechend werden in einer bevorzugten Ausführung die Kondensatoren 86 und 88 eine Kapazität von 1 Micro-Farad haben und die Widerstände 116, 120 werden eine Impedanz von etwa 33,2 kOhm haben. Durch Wählen von Werten für den Echowiderstand 124 und den Dämpferwiderstand 128, so dass:
wird dann der Ausgang 122 das rechte Differenzsignal (R – L) verstärkt durch einen Gewinn von 2 darstellen. Als Ergebnis des Hochpassfilterns der Eingänge wird das Differenzsignal am Ausgang 122 der gedämpften Niedrigfrequenzkomponenten unter etwa 125 Hz aufweisen, abfallend bei einem Anteil von 6 dB pro Oktave. Es ist möglich, die Niedrigfrequenzkomponenten des Differenzsignals in dem Angleicher 40 zu filtern, anstatt die Filter 28 und 30 (gezeigt in 1) zu verwenden, um getrennt linke und rechte Eingangssignale zu filtern. Hingegen, da die Filterkondensatoren bei niedrigen Frequenzen ziemlich groß sein müssen, ist es vorzuziehen, dieses Filtern an der Eingangsstufe vorzunehmen, um das Laden des vorangehenden Schaltkreises zu vermeiden.
Es sollte angemerkt werden, dass sich das Differenzsignal auf ein Audiosignal bezieht, das Information enthält, welche in einem Eingangskanal vorliegt, d. h. entweder links oder rechts, aber welche nicht in dem anderen Kanal vorliegt. Die spezielle Phase des Differenzsignals ist relevant bei der Bestimmung der Endfertigung des Ausgangssignals. In einem allgemeinen Sinne bedeutet daher Differenzsignal beides L – R und R – L, welche nur 180 Grad aus der Phase heraus sind. Dementsprechend kann man von dem Fachmann wünschen, dass der Verstärker 112 so konfiguriert werden kann, dass das Differenzsignal für den linken Ausgang (L – R) bei dem Ausgang 122 erscheint, anstatt (R – L), wenn die Differenzsignale an linken und rechten Ausgängen zueinander außer Phase zueinander vorliegen.
Die variablen Widerstände 110 und 126, die einfache Potentiometer sein können, werden durch Platzierung jeweils der Schiebekontakte 130 und 132 eingestellt. Das Niveau des Differenzsignals, das in den verstärkten Ausgangssignalen vorliegt kann manuell, entfernt oder durch automatische Einstellung des Schieberkontakts 132 geregelt werden. Ähnlich wird das Niveau des in den verstärkten Ausgangssignalen vorliegenden Summensignals teilweise durch die Position des Schieberkontakts 130 bestimmt.
Das an dem Schleifkontakt 130 vorliegende Summensignal wird in einen Invertiereingang 134 des dritten Verstärkers 136 über einen in Reihe geschalteten Widerstand 138 gegeben. Dasselbe Summensignal am Schleifkontakt wird auch in einen Invertiereingang 140 eines vierten Verstärkers 142 über einen getrennten in Reihe geschalteten Widerstand 144 gegeben. Der Verstärker 136 wird als Differenzverstärker mit dem Invertierende 134 konfiguriert, das über einen Widerstand 146 geerdet ist. Ein Ausgang 148 des Verstärkers 136 wird auch am Invertierende 134 über einen Echowiderstand 150 verbunden.
Ein positives Ende 152 des Verstärkers 136 ergibt einen gemeinsamen Knotenpunkt, welcher mit einer Gruppe von Summierwiderständen 156 verbunden ist und auch mit der Erdung bzw. Masse über einen Widerstand 154 verbunden ist. Das Niveau eingestellte Differenzsignal aus dem Schleifkontakt 132 wird über eine Gruppe von Summierwiderständen 156 über Wege 160, 162 und 164 übertragen. Dies führt zu drei getrennten konditionierten Differenzsignalen, die an den Punkten, A, B und C jeweils auftreten. Diese konditionierten Differenzsignale werden dann mit dem positiven Ende 152 über Widerstände 166, 168 und 170 wie gezeigt verbunden.
Bei Punkt A über den Weg 160 wird das Niveau eingestellte Differenzsignal von dem Schleifkontakt 132 zu dem Widerstand 166 ohne eine Frequenzanwortmodifizierung übertragen. Das Signal am Punkt A ist nur durch Spannungsunterteilung zwischen dem Widerstand 166 und dem Widerstand 154 entsprechend gedämpft. Ideal wird das Dämpfungsniveau am Knoten A –12 dB relativ zu 0 dB Referenz, die am Knoten B auftritt, sein. Dieses Dämpfungsniveau wird durch den Widerstand 166 verliehen, welcher eine Impedanz von 100 kOhm hat und den Widerstand 154, welcher eine Impedanz von 27,4 kOhm hat. Das Signal am Knoten B stellt eine gefilterte Version des Niveau eingestellten Differenzsignals dar, welches über ein Kondensator 172 auftritt, welcher geerdet ist. Das RC-Netzwerk des Kondensators 172 und eines Widerstands 178 arbeitet als Tiefpassfilter mit einer Abschneidefrequenz, die durch die Zeitkonstante eines Netzwerks bestimmt wird. In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführung ist die Abschneidfrequenz oder –3 dB-Frequenz dieses Tiefpassfilters annähernd 200 Hz. Dementsprechend ist der Widerstand 178 vorzugsweise 1,5 kOhm und der Kondensator 172 ist 47 Micro-Farad und der Steuerwiderstand 168 ist 20 kOhm.
Am Knoten C wird das hochpassgefilterte Differenzsignal über den Steuerwiderstand 170 zum Invertierende 152 des Verstärkers 136 gegeben. Der Hochpassfilter ist mit einer Abschneidefrequenz von annähernd 7 kHz und einem relativen Gewinn am Knoten B von –6 dB vorgesehen. Spezifisch hat der Kondensator 174, verbunden zwischen den Knoten C und dem Schleifkontakt 132, einen Wert von 4700 Pico-Farads und der Widerstand 180, verbunden zwischen dem Knoten C und der Erdung, hat einen Wert von 3,74 kOhm.
Die modifizierten Differenzsignale, die an Schaltkreispunkten A, B und C vorliegen, sind also in das Invertierende 140 des Verstärkers 142 über Widerstände 182, 184 und 186 jeweils gegeben. Die drei modifizierten Differenzsignale, das Summensignal und das rechte Eingangssignal werden an eine Gruppe von Summierwiderständen 188 geliefert, welche im Gegenzug an den Verstärker 142 angeschlossen sind. Der Verstärker 142 ist als Invertierverstärker mit einem positiven Ende 190 konfiguriert, das zur Erdung verbunden ist und einem Echowiderstand 192, der zwischen dem Ende 140 und dem Ausgang 194 verbunden ist. Um genaues Summieren der Signale durch den Invertierverstärker 142 zu erreichen, hat der Widerstand 182 eine Impedanz von 100 kOhm, der Widerstand 184 hat eine Impedanz von 20 kOhm und der Widerstand 186 hat eine Impedanz von 44,2 kOhm. Die exakten Werte der Widerstände und Kapazitäten im Stereoverbesserungssystem können soweit verändert werden, wie die geeigneten Verhältnisse erhalten werden, um das korrekte Niveau an Verbesserung bzw. Verstärkung zu erzielen. Andere Faktoren, welche den Wert der passiven Komponenten beeinträchtigen, sind die Leistungserfordernisse des Verbesserungssystems 80 und die Merkmale der Verstärker 104, 122, 136 und 142.
Im Betrieb werden die modifizierten Differenzsignale rekombiniert, um Ausgangssignale zu erzeugen, die aus einem bearbeiteten Differenzsignal bestehen. Spezifisch sind die an den Punkten A, B und C gefundenen Differenzsignal-Komponenten an dem Ende 152 des Differenzverstärkers 136 rekombiniert und an dem Ende 140 des Verstärkers 142, um ein bearbeitetes Differenzsignal (L – R)_p zu ergeben. Das Signal (L – R)_p stellt das Differenzsignal dar, welches durch Anwendung der Perspektivkurve von 2 angeglichen ist. Die Perspektivkurve ist dann idealerweise gekennzeichnet durch einen Gewinn von 4 dB bei 7 kHz, einen Gewinn von 10 dB bei 125 kHz und einen Gewinn von –2 dB bei 2100 Hz.
Die Verstärker 136 und 142 arbeiten als Mischverstärker, welche das bearbeitete Differenzsignal mit dem Summensignal und entweder linkem oder rechtem Eingangssignal kombinieren. Das Signal am Ausgang 148 des Verstärkers 136 wird über den Steuerwiderstand 196 geführt, um das verbesserte linke Ausgangssignal 60 zu erzeugen. Ähnlich wandert das Signal am Ausgang 194 des Verstärkers 142 über einen Steuerwiderstand 198, um das verstärkte Ausgangsignal 62 zu erzeugen. Die Steuerwiderstände werden typischerweise eine Impedanz in der Größenordnung von 200 Ohm haben. Die verstärkten linken und rechten Ausgangssignale können ausgedrückt werden durch mathematische Gleichungen, die (1) und (2) oben genannt sind. Der Wert von K₁ in den Gleichungen (1) und (2) wird kontrolliert durch die Position des Schleifkontakts 130 und der Wert K₂ wird kontrolliert durch die Position des Schleifkontakts 132.
Alle individuellen in 3 abgebildeten Schaltkreiskomponenten können digital über Softwarelauf auf einem Mikroprozessor oder über einen digitalen Signalprozessor implementiert werden. Dementsprechend kann ein individueller Verstärker, ein Angleicher, usw. durch einen entsprechenden Teil von Software oder Festprogramm verwirklicht werden.
Eine alternative Ausführung des Stereoverbesserungsschaltkreises 80 ist in 4 gezeigt. Der Schaltkreis von 4 ist ähnlich zu jenem von 3 und stellt ein anderes Verfahren zum Anwenden der Perspektivkurve 70 (gezeigt in 2) dar auf ein Paar von Stereoaudiosignalen. Das Stereoverbesserungssystem 200 verwendet eine alternative Summiernetzwerkkonfiguration zum Erzeugen eines Summen- und Differenzsignals.
Bei der alternativen Ausführung 200 werden die linken und rechten Eingangssignale 12 und 14 später in den negativen Eingang der Mischverstärker 204 und 226 geführt. Um die Summen- und Differenzsignale zu erzeugen, werden hingegen linke und rechte Signale 12 und 14 zuerst über Widerstände 208 und 210 jeweils und in das Invertierende 212 des ersten Verstärkers 214 geführt. Der Verstärker 214 ist konfiguriert als ein Invertierverstärker mit einem geerdeten Eingang 216 und einem Echowiderstand 218. Das Summiersignal oder in diesem Fall das invertierte Summiersignal –(L + R) wird am Ausgang 220 erzeugt. Die Summiersignalkomponente wird dann in den verbleibenden Schaltkreis geführt, nachdem sie durch den variablen Widerstand 220 Niveau eingestellt ist. Da das Summiersignal in der alternativen Ausführung jetzt invertiert ist, wird es an einen nicht invertierten Eingang 224 des Verstärkers 226 gegeben. Entsprechend erfordert der Verstärker 226 nun einen Stromausgleichswiderstand 228, der zwischen dem nicht invertierenden Eingang 224 und dem Erdungspotenzial bzw. der Masse angeordnet ist. Ähnlich wird ein Stromausgleichswiderstand 230 zwischen einem Invertiereingang 232 und Erdungspotenzial bzw. der Masse angeordnet. Diese leichten Modifizierungen des Verstärkers 226 in der alternativen Ausführung sind notwendig, um korrektes Summieren zu erreichen, um das Ausgangssignal 62 zu erzeugen.
Um ein Differenzsignal zu erzeugen, empfängt ein invertierender Summierverstärker 236 das linke Eingangssignal und das Summensignal am Invertiereingang 238. Spezifischer wird das linke Eingangssignal 12 durch einen Kondensator 240 und einen Widerstand 242 geführt, bevor es am Eingang 238 ankommt. Ähnlich wird das invertierte Summiersignal am Ausgang 220 über einen Kondensator 244 und einen Widerstand 246 geführt. Die durch die Komponenten 240/242 und die Komponenten 247/246 erzeugten RC-Netzwerke ergeben das Bassfrequenzfiltern des Audiosignals wie in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführung beschrieben.
Der Verstärker 236 hat einen geerdeten nicht invertierten Eingang 248 und einen Echowiderstand 250. Das Differenzsignal, R – L wird an einem Ausgang 252 mit Impedanzwerten von 100 kOhm für die Widerstände 208, 210, 218 und 242, Impedanzwerten von 200 kOhm für die Widerstände 246 und 250, einer Kapazität von .15 Micro-Farad für den Kondensator 244 und einer Kapazität von .33 Micro-Farad für den Kondensator 240 erzeugt. Das Differenzsignal wird durch den variablen Widerstand 254 eingestellt und in den verbleibenden Schaltkreis gegeben. Außer wie oben beschrieben, ist der verbleibende Schaltkreis von 4 der gleiche wie jener einer in 3 offenbarten bevorzugten Ausführung.
Das gesamte Stereoverstärkersystem 80 von 3 verwendet ein Minimum von Komponenten, um akustische Prinzipien zu implementieren und preisträchtige Stereotöne zu erzeugen. Das System 80 kann mit nur vier aktiven Komponenten konstruiert werden, typischerweise Operationsverstärker, die den Verstärkern 104, 112, 136 und 142 entsprechen. Diese Verstärker sind sofort als Viereckpaket auf einem einzigen Halbleiterchip erhältlich. Zusätzliche Komponenten, die man benötigt, um das Stereoverbesserungssystem 80 zu vervollständigen, schließen nur 29 Widerstände und vier Kondensatoren ein. Das System 200 kann hergestellt werden mit einem Viereckverstärker, vier Kondensatoren und nur 29 Widerständen, einschließlich den Potentiometern und Ausgangswiderständen. Auf Grund dieses einzigartigen Designs kann das Verbesserungssystem 80 und 200 bei minimalen Kosten unter Verwendung von minimalen Komponentenplatz erzeugt werden und immer noch unglaubliche Verbreiterung eines vorhandenen Stereoabbilds ergeben. Tatsächlich kann das gesamte System 80 aus einem einzigen Halbleitersubstrat oder integriertem Schaltkreis gebildet werden.
Neben den in 3 und 4 abgebildeten Ausführungen sind zusätzliche Wege vorsehbar, um dieselben Komponenten zu verbinden und Perspektivverbesserung von Stereosignalen zu erhalten. Z. B. kann ein Paar von Verstärkern als Differenzverstärker konfiguriert die rechten und linken Signale jeweils empfangen und kann auch das Summensignal empfangen. Auf diese Weise würden die Verstärker jeweils ein linkes Differenzsignal, L – R und ein rechtes Differenzsignal R – L erzeugen.
Die Perspektivmodifizierung des Differenzsignals, resultierend aus Verstärkersystemen 80 und 200 ist sorgfältig entworfen, um optimale Ergebnisse für eine große Varianz von Anwendungen und eingegebenen Audiosignalen zu erzielen. Einstellungen durch einen Anwender schließen derzeit lediglich das Niveau von Summen- und Differenzsignalen ein, die auf die Konditionierung des Schaltkreises angewendet werden. Hingegen ist es vorsehbar, dass Potentiometer anstelle von Widerständen 178 und 180 verwendet werden können, um eine anpassende Angleichung des Differenzsignals zuzulassen.
Durch die obige Beschreibung und anliegenden Zeichnungen wurde gezeigt, dass die vorliegende Erfindung wichtige Vorteile gegenüber derzeitigen Stereoverbesserungssystemen aufweist. Während die obige detaillierte Beschreibung die fundamental neuen Merkmale der Erfindung gezeigt, beschrieben und hervorgehoben hat, versteht man, dass verschiedene Auslassungen und Ersetzungen und Änderungen in der Form und Details der veranschaulichten Vorrichtung vom Fachmann ohne Verlassen des Geists der Erfindung gemacht werden können. Daher soll die Erfindung in ihrer Reichweite nur durch die folgenden Ansprüche begrenzt sein.

Claims

Audio-Verbesserungssystem zur Erzeugung eines breiteren Stereoabbildes von Stereo Links- und Rechtssignalen, welche durch ein Paar Lautsprecher gespielt werden, umfassend: einen ersten Filter (28), welcher ein linkes Ausgangs-Eingabe-Signal (12) empfängt, wobei der besagte erste Filter (28) ein Hochpassfilter mit einer ersten Abschneidefrequenz ist, wobei der besagte erste Filter (28) das besagte linke Ausgangs-Eingabe-Signal (12) empfängt, um ein modifiziertes linkes Signal mit verminderten Basskomponenten zu erzeugen; einen zweiter Filter (30), welcher ein linkes Ausgangs-Eingabe-Signal (14) empfängt, wobei der besagte zweite Filter (30) ein Hochpassfilter mit der besagten ersten Abschneidefrequenz ist, wobei der besagte zweite Filter (30) das besagte rechte Ausgangs-Eingabe-Signal empfängt, um ein modifiziertes rechtes Signal mit verminderten Basskomponenten zu erzeugen; einen ersten Verstärker (32), welcher das besagte modifizierte linke Signal und modifizierte rechte Signal empfängt, wobei der erste Verstärker (32) ein Differenzsignal (34) bereitstellt, welches die Differenz zwischen den besagten modifizierten linken und rechten Signalen darstellt; einen zweiten Verstärker (16), welcher das besagte linke Ausgangs-Eingabe-Signal (12) und das besagte rechte Ausgangs-Eingabe-Signal (14) empfängt, wobei der besagte zweite Verstärker (16) ein Summensignal (22) bereitstellt, welches die Summe von dem besagten linken Ausgangs-Eingabe-Signal (12) und dem besagten rechten Ausgangs-Eingabe-Signal (14) darstellt; einen dritten Filter (44), welcher das besagte Differenzsignal (34) von dem besagten ersten Verstärker (32) empfängt, wobei der besagte dritte Filter (44) ein Tiefpassfilter mit einer zweiten Abschneidefrequenz ist, welche größer ist als die besagte erste Abschneidefrequenz; einen vierten Filter (48), welcher das besagte Differenzsignal (34) von dem besagten ersten Verstärker (32) empfängt, wobei der besagte vierte Filter (48) ein Hochpassfilter mit einer dritten Abschneidefrequenz ist, welche größer ist als die besagte erste Abschneidefrequenz und größer als die besagte zweiter Abschneidefrequenz; einen dritten Verstärker (58) mit einem ersten Eingang, welcher mit einem Ausgang des besagten dritten Filters (44) verbunden ist, und mit einem Ausgang des besagten vierten Filters (48) verbunden ist, wobei der besagte dritte Verstärker (58) einen zweiten Eingang hat, welcher mit dem besagten linken Ausgangs-Eingabe-Signal (12) und dem besagten Summensignal (22) verbunden ist, wobei der besagte Ausgang des besagten dritten Filters (44), der besagte Ausgang des besagten vierten Filter (48), das besagte linke Ausgangs-Eingabe-Signal (12) und das besagte Summensignal (22) durch den besagten dritten Verstärker (58) zusammengefasst sind, um ein linkes zusammengesetztes Ausgangssignal (60) zu erzeugen, welches Basskomponenten des besagten linken Ausgangs-Eingabe-Signals (12) beinhaltet; und einen vierten Verstärker (56), welcher den besagten Ausgang des besagten dritten Filters (44), den besagten Ausgang des besagten vierten Filters (48), das besagte rechte Ausgangs-Eingabe-Signal (14) und das besagte Summensignal (22) empfängt, wobei der besagte Ausgang des besagten dritten Filters (44), der besagte Ausgang des besagten dritten Filters (48), das besagte rechte Ausgangs-Eingabe-Signal (14) und das besagte Summensignal (22) durch den besagten vierten Verstärker (56) zusammengefasst sind, um ein rechtes zusammengesetztes Ausgabesignal (62) zu erzeugen, welches Basskomponenten des besagten Ausgangs-Eingabe-Signals beinhaltet.
Das Audio-Verbesserungssystem aus Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten ersten, zweiten, dritten und vierten Verstärker (32, 16, 58, 56) Operationsverstärker sind.
Das Audioverbesserungssystem aus Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Operationsverstärker auf einem Halbleitersubstrat ausgeformt sind.
Das Audioverbesserungssystem aus Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Audioverbesserungssystem in digitalem Format mittels eines digitalen Signalverarbeiters ausgestaltet ist.
Das Audioverbesserungssystem aus Anspruch 1, welches des Weiteren ein Dämpfungsglied zur Dämpfung des besagtem Differenzsignals (34) und einen festen Betrag im Wesentlichen über ein hörbares Frequenzspektrum umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten dritten und vierten Verstärker (58, 56) das besagte gedämpfte Differenzsignal einspeisen und die besagten linken und rechten zusammengesetzten Ausgangssignale (60, 62) das besagte gedämpfte Differenzsignal umfassen.
Das Audioverbesserungssystem aus Anspruch 1, welches des Weiteren ein zwischen den besagten Ausgang des besagten ersten Verstärkers (32) und die besagten dritten und vierten Passfilter (44, 48) geschaltetes Potentiometer zur Einstellung der Höhe des Differenzsignals, welches zu den besagten dritten und vierten Filtern (44, 48) bereit gestellt wird, umfasst.
Das Audioverbesserungssystem aus Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte erste Filter (28) und der besagte zweite Filter (30) sehr niedrige Frequenzanteile des besagten linken Ausgangs-Eingabe-Signals (12) bzw. des besagten rechten Ausgangs-Eingabe-Signals (14) dämpfen.
Das Audioverbesserungssystem aus Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte erste Filter (28) und der besagte zweite Filter (30) eine Abschneidefrequenz in dem Intervall 125 bis 200 Hz haben.
Das Audioverbesserungssystem aus Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte erste Filter eine Abschneidefrequenz in dem Intervall 160 Hz bis 240 Hz hat und der besagte vierte Filter eine Abschneidefrequenz in dem Intervall von 5,6 KHz bis 8,4 KHz hat.
Das Audioverbesserungssystem aus Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte System nicht mehr als vier aktive Verstärker, nicht mehr als vier Kondensatoren und nicht mehr als 30 Widerstände umfasst.
Verfahren zur Erzeugung von verbesserten linken und rechten Stereoausgabesignalen aus linken und rechten Stereoeingabesignalen, um ein verbreitertes Stereoabbild zu erzeugen, wenn die besagten linken und rechten Ausgangsignale durch ein Paar von Lautsprechern gespielt werden, umfassend: das Empfangen von linken und rechten Ausgangs-Eingabe-Signalen (12, 14), welche ein Spektrum von Audiosignalen mit mindestens einem Satz Bassfrequenzen haben; das Filtern durch einen Hochpassfilter der besagten linken und rechten Ausgangs-Eingabe-Signale (12, 14) um die Amplituden des besagten Satzes Bassfrequenzen innerhalb des besagten Spektrums im Verhältnis zu den Amplituden anderer Frequenzen in dem besagten Spektrum zu verringern, um erste und zweite modifizierte Signale zu erzeugen; die Erzeugung eines die Differenz zwischen den besagten modifizierten linken und rechten Signalen darstellenden Differenzsignals; Entzerren des besagten Differenzsignals im Wesentlichen über ein hörbares Frequenzspektrum, um verarbeitete Differenzsignalinformationen (50, 52, 54) zu erzeugen, wobei die besagte Entzerrung ein variables Frequenzverhalten hat, wobei das besagte Frequenzverhalten durch eine maximale Verstärkung innerhalb des Frequenzintervalls von 100 bis 150 Hz und oberhalb von 7 KHz gekennzeichnet ist und wobei das besagte Frequenzverhalten durch eine minimale Verstärkung innerhalb des Frequenzintervalls von 1.680 bis 2.520 Hz und unterhalb 30 Hz gekennzeichnet ist; die Erzeugung eines die Summe der besagten linken und rechten Ausgangs-Eingabe-Signale darstellenden Summensignals; die Zusammenführung des besagten entzerrten Differenzsignals (50, 52, 54) mit dem besagten linken Ausgangs-Eingabe-Signal (12) und mit dem besagten Summensignal, um ein linkes zusammengesetztes Signal (60) zu erzeugen, welches den besagten Satz Bassfrequenzen des besagten linken Ausgangs-Eingabe-Signals (12) beinhaltet; und das Zusammenführen des besagten Differenzsignals (50, 52, 54) mit dem besagten rechten Ausgangs-Eingabe-Signal (14) und mit dem besagten Summensignal, um ein linkes zusammengesetztes Signal (62) zu erzeugen, welches den besagten Satz Bassfrequenzen des besagten rechten Ausgangs-Eingabe-Signals (14) beinhaltet.
Das Verfahren zur Erzeugung verbesserter linker und rechter Stereoausgangssignale aus Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Trennung zwischen der besagten maximalen Verstärkung und der besagten minimalen Verstärkung einstellbar ist zwischen einem Wert von 10 Dezibel (dB) bis 14 dB.
Das Verfahren zur Erzeugung verbesserter linker und rechter Stereoausgangssignale gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Trennung zwischen besagter maximaler Verstärkung und besagter minimaler Verstärkung bei näherungsweise 12 dB festgesetzt wird.