Способ и устройство стереофонического вещания

 

Изобретение относится к области радиоэлектронной техники и техники радиовещания, телевидения и связи. Сущность способа стереофонического вещания заключается в том, что передают звуковые сигналы по одному или четырем широкополосным каналам звуковой частоты, а также импульсно-кодовые сигналы передающих устройств, при этом импульсно-кодовые сигналы передающих устройств, содержащие информацию о пространственном расположении первичных излучателей звука в виде кода включения номера излучателей звука, кода, соответствующего определенному уровню громкости каждого излучателя звука, и кода, соответствующего углу поворота направленности излучателей звука, передают в узкополосном кодовом канале, в приемном устройстве N излучателей звука распределены в пространстве, причем каждый из N излучателей звука в соответствии с импульсно-кодовым сигналом устройств занимает определенное положение в пространстве, а перемещают n_x излучателей звука в пространстве путем переключения их номеров в соответствии с принимаемыми импульсно-кодовыми сигналами, каждый из n_x излучателей звука, включаемый в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами, фиксирован в пространстве в каждый момент времени и излучает звуковую энергию разного уровня громкости в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в том, что обеспечивается возможность введения стереофонии в телевизионное вещание без расширения полосы частот канала. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области бытовой радиоэлектронной техники и техники радиовещания, телевидения и связи.

Уровень техники

Аналог предлагаемого изобретения: Кононович Л.М. Система /способ/ двухканальной стереофонии с полярной модуляцией./ Н.В.Громов, Т.Д.Залесов, Б.К.Карро-Эст. Справочная книга: Радиоприемники, радиолы, электрофоны и магнитофоны. Лениздат, 1983 г.

Совокупность признаков аналогов, сходных с совокупностью существенных признаков изобретения:

1 - несовпадение точек излучателей звука на экране /например, телевизионном/, определяемых глазами слушателей, и точек источников звука, определяемых слушателями своим слуховым аппаратом /бинауральный эффект/ в зале просмотра /прослушивания/ стереофонических телевизионных передач, при качании головы слушателя /смещениях слушателя/;

2 - влияние разности хода звуковых волн от двух излучателей звука в приемнике стереофонического вещания до левого и правого уха слушателя при определении точки излучателя звука;

3 - мнимые течки излучателей звука в стереофонии; /например, два действительных излучателей звука в двухканальной стереофонии/;

4 - универсальность система стереофонии;

5 - точность определения точек источников звука в приемных устройствах стереофонии;

6 - зона охвата стереоэффекта в помещении прослушивания приемных устройств;

7 - совмещенность стереофонии с монофоническим радиовещанием;

8 - индентичиость каналов стереофонии;

9 - пролезание сигналов двух и большего числа канальной стереофонии из одного канала в другой при разделении стереоканалов;

10 - автоматическая регулировка звуковой мощности при n излучателях звука;

11 - направленность рупоров излучателем звука;

12 - интерференционные явления от n излучателей звука;

13 - механические перемещения источников звука электронно-механическими роботами;

14 - качество стереоэффекта;

15 - количество примененных источников звука в приемных устройствах стереофонии;

16 - широкополосность сигнальных каналов стереофонических устройств.

Причины, препятствующие получению требуемого технического результата в аналогах, относительно предлагаемого изобретения:

1 - несовпадение точек излучателей звука на экране /например, телевизионном/, определяемых глазами слушателей, и точек источников звука, определяемых слушателями своим слуховым аппаратом /бинауральный эффект/ в зале просмотра /прослушивания/ стереофонических телевизионных передач, при качании головы слушателя /смещениях слушателя/.

Существующая в настоящее время в России двухканальная стереофония с полярной модуляцией /автор Л.М.Кононович/ обладает целым рядом недостатков. Одни из них - случайные перемещения головы слушателя на Δ l≥ ±1 cм - ведут к определению n различных точек одного и того же излучателя звуковых сигналов, что недопустимо при просмотре телевизионных передач /нет совпадений точек изображений излучателей звуковых сигналов на экране и точек, определяемых слушателями тех же точек изображения источников звуковых сигналов своим слуховым аппаратом/.

Следует заметить, что независимо от конструкции мозга человека /анализатора стереофонических сигналов: например, проводящий исследование корреляционной функции спектральных амплитуд сигналов на каждой частоте с разной добротностью фильтров для разных частот, модель которых создает дополнительные зависимости/ существует явление сравнения двух индентичных сигналов /однозначно хотя бы для одной из частот спектра излучателя звука/ при определении слушателем направленности источников звука. Одно расстояние от левого и правого уха слушателя до источника звука создает “компенсация” размером между ушами при вращении головы слушателя, при которой разность фаз двух сигналов от двухканальной стереофонии сводится к нулю.

Для осуществления опыта стереофонической передачи звуковых сигналов в предлагаемом изобретении при воспроизведении телевизионной записи сигналов со стереофонией в соответствии с устройством предлагаемого изобретения можно рекомендовать мультимедийные проекторы: Саnоn LV-7525, Саnоn LV-7510, Hitachi СРS-960, которые обладают достаточной яркостью для удовлетворительного телевизионного изображения на проекционном экране площадью 5-7 м² и более. За площадью экрана можно расположить необходимое число /N/ источников звука, создающих эффект стереофонии.

Определим необходимый угол поворота головы слушателя /фиг.1/ для определения точки излучателя звука, в двухканальной стереофонии при отклонении головы слушателя от центральной оси Oz на Δ x=1-3 см /фиг.2/.

Расстояние от экрана телевизионного изображения до линии расположения ушей головы слушателя: h=1-10 м.

Расстояние между ушами слушателя: l_гол.=18 см.

Расстояние между излучателями звука 1-го и 2-го каналов /фиг.2/ или А и В /фиг.4/: l=3-5 м.

Следует учесть, что созданный природой механизм определения точки излучателя звука на телевизионном экране предопределяет совпадение в одной точке пространства вершин двух равнобедренных треугольников, стороны которых исходят из двух глаз и двух ушей слушателя. Из условия равенства сторон треугольника следует равенство времен распространения звуковой энергии из точки излучателя до левого и правого уха слушателя, что приводит при условии совпадения амплитудно-частотных характеристик в левом и правом слуховом аппарате слушателя по времени /и следовательно, по амплитуде/ к восприятию определения точки излучателя звуковой энергии:

Это справедливо и достаточно при некоторых допущениях математической модели при расчетах по определению необходимого угла поворота головы слушателя на точку излучателя звуковой энергии.

На фиг.1:

a₂=b₂ - условие равнобедренности треугольника при определении слушателем точки излучения звука /точка А/;

a₁=b₁ - равенство справедливое для хорд равных дуг;

α ₁α ₂ - дополнительные углы до 180° углов β и γ ;

α - угол поворота головы слушателя при определении точки излучения звука /точка А/;

l_гол. - расстояние между ушами слушателя.

Определим из фиг.1 зависимость значения необходимого угла поворота головы слушателя /α / для определения точки А - точки излучения звука от значения разности расстояний от левого и правого уха слушателя до точки А в исходном состоянии: α =ϕ /а-b/.

Получим из соответствующих треугольников:

Из /1/:

Вычтем равенство /2/ из /3/:

Получим квадратное уравнение относительно неизвестного расстояния a₁.

Найдем корни квадратного уравнения /4/:

При: β =π -α ₁; γ =π -α ₂; h≥ 1-10 м; l_гол.=18 см и углах α ₁, α ₂, стремящихся к 0 /нулю/:

cosβ =cоsα ₁=1;

cosα =cosα ₂=1.

При ориентировочной разности а-b=1-3 см примем: a₂=b; a=b в сумме этих слагаемых.

Получим: а₂cosβ +bcosγ =2b.

Из /5/:

Следовательно, при принятых допущениях существует равенство:

Примем значение a₁=/0,5-1/· /a-b/, определяющее разность хода сигналов звукового излучателя от точки А до левого и правого уха слушателя исходя из точности расчетов.

Определим из треугольника, образующего в одной из своих вершин угол α /угол поворота головы слушателя на точку излучателя звука - точку А/, зависимость a₁ от вышеуказанного угла α :

Получим при a₁=/0,5-1/· /a-b/:

Таким образом, при

/a-b/=1 см α =/3-6/° ;

/a-b/=2 см α =/6-12/° ;

/a-b/=3 см α =/9-18/° .

Это значительно больше угла 3° , соответствующего точности определения точки излучателя звуковых сигналов человеком /см.: Малая Советская Энциклопедия. Т.I: Бинауральный эффект/.

Определим из фиг.3 суммарный угол:

α Σ =α _{ист. зв.}+α _видео,

соответствующий расхождению точки источника звука, определяемой слушателем в двухканальной стереофонии, и точки видео на экране, излучающем тот же звуковой сигнал, при смещении головы слушателя на Δ _х от центральной оси /фиг.2/.

При h=1,5 м - расстоянии от слушателя до экрана /или линии расположения динамиков 1-го и 2-го каналов/;

l=3 м - расстоянии между динамиками 1-го и 2-го каналов;

l_гол.=18 см - расстоянии между ушами слушателя

и смещении головы слушателя на Δ _х=3 см, соответствующего разности расстояний от излучателей звука 1-го и 2-го каналов до левого и правого уха слушателя: а-b=3,8 см /фиг.2/, получим соответствующий угол α ₂=α _{ист. зв.}=/10-20/° /фиг.3/.

Для точки α _видео /α 1/ - точка 0 /фиг.3/ при смещении слушателя на Δ _х=3 см:

α _видео=α 1=90° -arctg[h/Δ x]=90° -89° =1° .

Таким образом, суммарный угол вращения головы слушателя относительно точки видео /точка 0/ и точки, определяемой как источник звука /точка А/ - фиг.3, при смещении слушателя на Δ _х=3 см равен:

α Σ =/10-20/° +1° =/11-21/°

Расстояние ОА /фиг.3/, соответствующее углу α Σ =11° , равно

ОА=Δ _х+O″ B,

ОА=3+26,3=29,3 см.

Таким образом, точка видео на экране и точка мнимого излучателя звука для слушателя /зрителя/ не совпадают друг с другом в двухканальной стереофонии при смещении на Δ _х, т.е. слушатель испытывает некоторые неудобства: ему нельзя занимать различные позы в кресле /кроме того, смещения головы слушателя приводят к неоднозначному определению в разные моменты времени точек мнимых источников звука/, что исключено в предлагаемом изобретении, где существуют только действительные источники звука, не зависящие от смещений головы слушателя на Δ _х.

2 - влияние разности хода звуковых волн от двух излучателей звука в приемнике стереофонического вещания до левого и правого уха слушателя при определении точки излучателя звука.

Определим разности хода двух излучателей звука /А, В/ до точек /1/ и /5/ в двухканальной стереофонии /фиг.4/:

Δ _а,b=b-а; Δ _cd=c-d.

На фиг.4:

а- расстояние от излучателя звука А до левого уха слушателя /точка 1/,

b - расстояние от излучателя звука В до правого уха слушателя /точка 5/,

с - расстояние от излучателя звука А до правого уха слушателя /точка 5/,

d - расстояние от излучателя звука В до левого уха слушателя /точка 1/,

ОО^’=h - расстояние от центра линии расположения ушей головы слушателя до экрана /или линии расположения динамиков / А, В/ 1-го и 2-го каналов/,

АВ=l - расстояние между излучателями звука 1-го и 2-го каналов /АО=ОВ=l/2/,

d_гол. - расстояние между ушами слушателя,

α - угол поворота головы слушателя при определении мнимой точки излучателя звука в двухканальной стереофонии.

Введем обозначения расстояния между точками 1, 2, 3, 4, 5 /фиг.4/:

Δ _1-2=Δ _2-3=Δ ₂;

Δ _5-4=Δ _4-3=Δ _i;

Определим а, b, c, d из соответствующих треугольников /фиг.4/:

При h=l/2=1,5 м, d_гол.=18 cм уравнения /9/ cводятcя к выражениям;

С учетом малости /постоянная величина при заданных d_гол. и h/ относительно 1 /единицы/ и разложении функции: /1+х/^m в биномиальный ряд /берем 4 /четыре/ члена ряда/ получим /11/:

Искомая функция разности хода звуковой волны от двух излучателей звука до левого и правого уха слушателя из числа возможных сочетаний /b-a/ и /c-d/:

Δ _z=b-a-с+d.

Получим с учетом равенств /11/ после преобразований, м:

Данная зависимость /12/ дает максимум при 2α =90° или α =45° - угле максимального расхождения двух точек определения мнимых излучателей звука в двухканальной стереофонии из-за разностей хода звуковой волны от двух излучателей звука до левого и правого уха слушателя из числа возможных сочетаний /b-a/ и /c-d/:

Δ _zмакс=3,82· 10^-3 м=0,382 см,

что соответствует углу поворота головы слушателя при определении точки излучателя звука α ≅ 2° , который при суммировании с углом случайного смещения головы слушателя на Δ _х≤ 1 см приводит к определению разных точек мнимых излучателей звука от одного первичного излучателя звука.

Следовательно, существование обобщенного уравнения разности хода звуковой волны от двух излучателей звука двухканальной стереофонии до левого и правого уха слушателя при различных инвариатностях восприятия:

создает дополнительные точки мнимых источников звукового поля относительно одного первичного источника звука, расположенного в пространстве воспроизведения звуковых сигналов передающих устройств.

Данное явление исключено в предлагаемом изобретении, т.к. в каждый момент времени изложения звуковой мощности звучит один /или больше/ действительный источник звука, соответствующий одной /или больше/ первичной точке источника звука.

3 - мнимые точки излучателей звука в стереофонии /например, два действительных излучателя звука в двухканальной стереофонии/.

При исключении сигналов /b, d/ или /a, с/ в анализаторе, определяющем точку излучателя звука, /фиг.4/ получим равенства:

Δ _А=/d-c/=0; Δ _B=/b-d/=0.

Эти равенства, получаемые из уравнения /13/, есть условия определения слушателем точек излучателей звуковой мощности /А, В/ /фиг.4/. Точки излучателей звуковой мощности А и В /как моноизлучатели/ не дают информацию о расположении истинных точек первичных излучателей звука, а по существу являются "лишними или мнимыми" точками источников звукового поля, которые действительно звучат в помещении для прослушивания.

Данное явление исключено в предлагаемом изобретении, т.к. звуковое поле в предложенном устройстве перемещается в пространстве в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами перемещения первичных источников звука /информация о первичных точках, излучателей звука сообщается слушателю только через действительные источники звука/.

4 - универсальность системы стереофонии.

Невозможно в аналоге предлагаемого изобретения совместить с двухканальной стереофонией четырехканальную стереофонию, квадрафонию, панофонию.

В предлагаемом изобретении возможно воспроизводить сигналы вышеуказанных способов стереофонии без удорожания конструкции приемников стереофонического вещания, т.к. переключение способа стереофонического вещания происходит по импульсно-кодовым сигналам кодового канала передающих устройств и в приемном устройстве предусмотрена автоматическая регулировка громкости вещания в соответствии с переданным кодом.

5 - точность определения точек источников звука в приемных устройствах стереофонии.

Точность определения точек излучателем звука в приемных устройствах двухканальной стереофонии /аналоге/ ограничивается смещением мнимых точек излучателей звука при смещении головы слушателя, неоднозначностью определения одних и тех же мнимых точек излучателей звука при смещениях головы слушателя, появлением дополнительных мнимых точек излучателей звука из-за разностей хода от излучателей звука 1-го и 2-го каналов стереофонии до левого и правого уха слушателя из числа возможных сочетаний, "размытостью" мнимых точек излучателей звука из-за интерференционных явлений от n излучателей звука.

Данные явления дают значительно худшие значения углов определения мнимых точек излучателей звука в двухканальной стереофонии чем α =3° - угол поворота головы слушателя при определении точки излучателя звука.

В предлагаемом изобретении точность определения точек излучения звука в приемном устройстве ограничивается размерами и количеством примененных динамиков, размером экрана /например, телевизионного/.

Точность определения в предлагаемом изобретении точек излучателей звука практически не ограничена и может стремиться к идеальной точности /α ≤ 3° /.

Количество примененных динамиков в предлагаемом устройстве стереофонии может иметь достаточно небольшим при применении механических роботов для перемещения излучателей звука в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами /при этом улучшается точность определения точек излучателей звука/.

6 - зона охвата стереоэффекта в помещении прослушивания приемных устройств.

Зона охвата стереоэффекта в помещении прослушивания приемных устройств в аналоге предлагаемого изобретения значительно меньше площади помещения. Кроме того, при перемещении на площади помещения прослушивания слушателя смещаются точки определения "мнимых точек излучения звука" относительно изображения на экране /телевизионном/ этих же точек излучения звука.

В предлагаемом изобретении зона охвата стереоэффекта в помещении прослушивания приемных устройств не ограничена, т.к. стереоэффект создается перемещением источника звука при переключении номера динамика в соответствии с переданным кодом, а не статической системой из двух динамиков как в аналоге, информация одного канала в каждый момент времени может быть в одном /или больше/ излучателе звука.

Таким образом, в предлагаемом изобретении в любой точке помещения для прослушивания однозначно определяются точки излучения звука и изображения этих же точек на экране /точное совпадение точек звука и видео независимо от перемещений слушателя/.

7 - совмещенность стереофонии с монофоническим радиовещанием.

Совмещенность стереофонии с монофоническим радиовещанием в аналоге предлагаемого изобретения сложна по своему осуществлению, ведет к ухудшению качества звучания воспринимаемых слушателем сигналов /например, частичное подавление поднесущей частоты, алгебраическое суммирование сигналов левого и правого стереоканалов и т.д./.

В предлагаемом изобретении совмещенность стереофонии с монофоническим радиовещанием осуществляется при выключении кодового какала и трех из существующих четырех сигнальных каналов. При этом громкость звуковых сигналов соответствует ранее установленной амплитуде для монофонического радиовещания /то есть громкость звуковых сигналов остается без изменений при переходе от стереофонии на монофоническое радиовещание/.

В предлагаемом изобретении при переходе от стереофонии к монофоническому радиовещанию нет ухудшения качества звучания, т.к. исключены преобразования полезного сигнала, ведущие к изменению спектра /также при обратном переходе/.

8 - индентичность каналов стереофонии.

Индентичность каналов стереофонии в аналоге предлагаемого изобретения определяет качество стереоэффекта /отсутствие фазовых искажений/.

В предлагаемом изобретении не стоит вопрос об индентичности каналов стереофонии, т.к. существующие в изобретении 4 /четыре/ широкополосных канала звуковой частоты и 1 /один/ узкополосный /кодовый/ канал взаимонезависимы /переходное затухание между каналами больше или равно 60-100 дб/, а при передаче одноканальной стереофонии /1/один/ широкополосный канал звуковой частоты и 1 /один/ узкополосный /кодовый/ канал/ с перемещением источника звука в пространстве в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающих устройств вопрос об идентичности каналов не стоит в большей степени.

9 - пролезание сигналов двух и большего числа канальной стереофонии из одного канала в другой при разделении стереоканалов.

Пролезание сигналов между каналами в аналоге предлагаемого изобретения двухканальной стереофонии определяется величиной переходного затухания /β / всей линии передачи сигналов от студии до приемного устройства, которое можно измерить при разделении стереоканалов. Для сохранения хорошего стереоэффекта величина переходного затухания с учетом взаимозависимости сигнальных каналов должна быть равна или больше: β ≥ 25 дб.

В предлагаемом изобретении существуют от одного до четырех независимых сигнальных каналов с полосой частот Δ f=16-20 кгц и один узкополосный канал /независимый от остальных каналов/ с полосой частот Δ f=1-10 кгц для импульсно-кодовых сигналов, переходное затухание между которыми может быть равно или больше β ≥ 60-100 дб, что значительно лучше аналога.

10 - автоматическая регулировка звуковой мощности при n излучателях звука.

Автоматическая регулировка звуковой мощности при двух излучателях звука в аналоге предлагаемого изобретения /двухканальная стереофония/ не предусмотрена.

В предлагаемом изобретении каждый из n излучателей звука может излучать в каждый момент времени разную звуковую мощность в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающих устройств. Таким образом, в предлагаемом изобретении возможно осуществление способа стереофонии - панофонии.

Кроме того, в предлагаемом изобретении возможно при одновременном звучании n_x излучателей звука ограничение суммарной мощности излучателей звука в соответствии с переданным импульсно-кодовым сигналом передающих устройств /или пороговым ограничителем суммарной мощности n_x излучателей звука - автоматическая регулировка/.

11 - направленность рупоров излучателей звука.

Направленность рупоров излучателей звука определяет естественность звучания воспроизведенных в приемном устройстве сигналов, чего нет в конструкции аналога предлагаемого изобретения.

В предлагаемом изобретении рупоры каждого излучателя звука приемника могут в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающих устройств занимать по осям х, y определенное положение в пространстве.

12 - интерференционные явления от n излучателей звука.

Интерференционные явления в двухканальной стереофонии /аналоге/ при алгебраическом сложении /преобразованиях/ сигналов двух каналов создают значительные искажения.

В предлагаемом изобретении нет интерференционных явлений от n излучателей звука, т.к. существующие в изобретении 4 /четыре/ сигнальных канала взаимонезависимы, а одноканальная стереофония с перемещением источников звука в пространстве в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающих устройств в принципе не может давать интерференционные явления. Интерференционные явления звуковых сигналов от сложения сигналов излучателей звука /динамиков/ в пространстве восприятия слушателей являются естественными или заданными создателями стереофонической передачи.

13 - механические перемещения источников звука электронно-механическими роботами.

Механические перемещения источников звука в предлагаемом изобретении электронно-механическими роботами создают большую точность воспроизведения точек источников звука в приемнике стереофонии в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающих устройств /плоскость x, y экрана в предлагаемом изобретении – фиг.5 / при значительно меньшем числе задейственных в приемном устройстве источников звука относительно аналогичных устройств без электронно-механических роботов.

Кроме того, электронно-механические роботы могут создавать направленность рупоров излучателей звука.

В аналоге предлагаемого изобретения нет механических перемещений источников звука, что ограничивает точность определения источников звука в приемном устройстве.

14 - качество стереоэффекте.

Качество стереоэффекта /с/ в аналоге предлагаемого изобретения и в предлагаемом изобретении определяется как отношение:

где Δ _перв - минимальное расстояние между первичными точками, излучающими звуковую энергию, которое может передать передающее устройство.

Δ _{приемника} - минимальное расстояние между точками, излучающими звуковую энергию, о котором приемное устройство может передать информацию слушателю.

В предлагаемом изобретении качество стереоэффекта стремится к 1 /единице/: с→ 1 при числе излучателей звука приемника, стремящумуся к большой величине, и малых геометрических размерax устройств, излучающих звук, /следует учесть, что необходима высокая разрешающая способность передающих устройств, дающих информацию о расположении в пространстве первичных точек излучателей звука/.

Таким образом, определение точек излучения звука может быть лучше чем α =3° /угол поворота головы слушателя при определении точки излучателя звука/ и приводит к улучшению качества стереоэффекта при применении электронно-механических роботов, перемещающих в пространстве излучатели звуковой мощности в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающих устройств.

В аналоге предлагаемого изобретения качество стереоэффекта значительно хуже относительно изобретения из-за мнимых источников звука, смещающихся при смещениях слушателя в помещении прослушивания /или непроизвольных смещениях головы слушателя/ - плохое качество стереоэффекта за время длительной статической сцены, разности хода звуковой волны от излучателей звука 1-го и 2-го каналов стереофонии до левого и правого уха слушателя; интерференционных явлений от n излучателей звука: определение точек излучения звука может быть хуже чем α =3° /угол поворота головы слушателя при определении точки излучателя звука/.

15 - количество примененных источников звука в приемных устройствах стереофонии.

В предлагаемом изобретении в отличие от аналога /где только два источника звука, соответствующих двум каналам стереофонии/ имеется N источников звука /два и более/, распределенные в пространстве /плоскости и объеме/ помещения для прослушивания /просмотра/ стереофонических передач, которые могут быть задействованы в любом сочетании заданного числа n_х динамиков из общего числа N источников звука приемного устройства блоком механической установки заданного числа n_x излучателей звука.

Общее число N излучателей звука совместно с определенным числом примененных электронно-механических роботов в предлагаемом устройстве стереофонии определяют точность определения источников звука в приемном устройстве.

Следует отметать, что в предлагаемом устройстве стереофонии при одном /или от одного до четырех/ полезном сигнальном канале существует n_x различных источников звука, передающих звуковые сигналы из _х разных точек пространства.

Существование в конструкции аналога предлагаемого изобретения только двух действительных источников звука ограничивает точность определения источников звука из-за нестабильности восприятия мнимых источников звука и т.д.

16 - широкополосность сигнальных каналов стереофонических устройств.

Существующий в настоящее время способ двухканальной стереофонии /аналог предлагаемого изобретения/ определяет два широкополосных сигнальных канала с полосой частот Δ f=16-20 кгц.

В предлагаемом изобретении при одноканальной /или четырехканальной/ стереофонии с перемещением в "пространстве восприятия слушателей" источников звука в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающих устройств существует два /или пять/ сигнальных канала:

1-й /или с 1-го по 4-й/ - широкополосный канал для звуковых сигналов с полосой частот Δ f=16-20 кгц;

2-й /или 5-й/ - узкополосный канал для импульсно-кодовых сигналов с полосой частот Δ f=1-10 кГц.

Таким образом, способом предлагаемого изобретения возможно осуществить стереофонические передачи в полосе частот, которую определяет стандарт существующего телевизионного канала: 0-8 мгц.

Следовательно, при осуществлении ввода предложенной стереофонии в существующие в настоящее время аналоговые телевизионные каналы может быть задействован один высококачественный /Δ f=16-20 кгц/ ЧМ-канал звука /существующий в канале/ и может быть введен один узкополосный импульсно-кодовый канал Δ f=1-10 кгц/ в защитной зоне телевизионного канала /Δ f=0,125 мГц/.

Введение стереофонии в аналоговые телевизионные каналы по способу аналога, где существуют два широкополосных звуковых канала, не представляется возможным, т.к., кроме вышеуказанных недостатков этого способа: несовпадение точек видео на телевизионном экране и тех же точек, соответствующих источникам звука, которые определяет слушатель своим слуховым аппаратом при смещениях слушателя в помещении прослушивания, и т.д., невозможно вместить в полосу канала в соответствии с принятым стандартом 2-й аналоговый широкополосный звуковой канал /или два индентичных цифровых широкополосных звуковых канала в большей степени/.

Сущность изобретения

Существенные признаки предлагаемого изобретения, обеспечивающие соответствующий технический результат:

1 - совпадение точек излучателей звука на телевизионном экране /определяемых глазами слушателя/ и точек определения источников звука слушателями /бинауральный эффект/ в помещении просмотра /прослушивания/ стереофонических телевизионных передач при смещениях головы слушателя /или смещениях слушателя в помещении/.

Вышеуказанный технический результат обеспечивается в предлагаемом изобретении большой вариацией расположения источников звука в пространстве за телевизионным экраном при коммутации n-го источника звука /или n_х источников звука/ в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающих устройств и существованием только действительных источников звука.

2 - отсутствие дополнительной вариации мнимых источников звукового поля относительно одного источника звука, расположенного в плоскости телевизионного экрана или пространства за экраном, из-за влияния разности хода звуковых волн от двух и более излучателей звука в приемнике стереофонического вещания до левого и правого уха слушателя, определяющего точку излучателя звука.

Вышеуказанный технический результат обеспечивается в предлагаемом изобретении существованием только действительных источников звука, которые переключаются в пространстве за телевизионным экраном в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающих устройств /или излучением звука в каждый момент времени только одного действительного источника звука из общего числа источников звука, примененных в устройстве стереофонии/.

3 - отсутствие мнимых /или лишних/ точек излучателей звука в стереофонии.

Вышеуказанный технический результат обеспечивается в предлагаемом изобретении существованием только действительных источников звука, которые переключаются в пространстве за телевизионным экраном в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающих устройств.

4 - универсальность системы стереофонии.

В предлагаемом изобретении возможно стереофонию с N излучателями звука, которые включаются в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающих устройств и излучают звуковую энергию разного уровня громкости для каждого излучателя звука в соответствии с сигналами кодового канала, совместить с 2-х /4-х/ канальной стереофонией при 2-х /4-х/ сигнальных каналах звуковой частоты, квадрафонией, панофонией.

Данная конструкция предлагаемого изобретения обеспечивает технический результат - универсальность системы стереофонии.

5 - точность определения точек излучателей звука в приемных устройствах стереофонии.

В предлагаемом изобретении точность определения точек излучения звука в приемном устройстве ограничивается размерами и количеством примененных динамиков, размерами экрана проекционного телевизионного приемника.

Точность определения точек излучателей звука в предлагаемом изобретении практически не ограничена и может стремиться к идеальной точности: α ≤ 3° - к углу поворота головы слушателя при определении точки излучателя звука, меньшему или равному трем градусам /предельной точности для человека, при которой возможно различить две соседние точки излучателей звука/.

Количество примененных динамиков может быть достаточно небольшим при применении электронно-механических роботов для перемещения в пространстве излучателей звука в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающих устройств, улучшающих точность определения точек излучателей звука.

Данная конструкция предлагаемого изобретения обеспечивает технический результат: точность определения точек излучателей звука, соответствующая углу поворота головы слушателя при определении точки излучателя звука, равному или меньшему трем градусам.

6 - зона охвата стереоэффекта в помещении прослушивания приемных устройств.

В предлагаемом изобретении зона охвата стереоэффекта в помещении прослушивания приемных устройств стереофонии не ограничена, т.к. стереоэффект создается перемещением источника звука при переключении номера динамика в соответствии с переданным кодом /только действительными источниками звука/, а не статической системой двух динамиков /аналог/, дающей информацию о мнимых источниках звука. Информация одного звукового канала может быть в каждый момент времени в одном /или n_х/ излучателе звука, т.е. в любой точке помещения для просмотра /прослушивания/ стереофонических телевизионных передач однозначно определяются точки излучения звука /бинауральный эффект/ и изображения этих же точек на экране /точное совпадение точек звука и видео независимо от перемещений слушателя/.

Данная конструкция предлагаемого изобретения обеспечивает технический результат: неограниченную зону охвата стереоэффекта в помещении прослушивания стереофонических приемных устройств.

7 - совмещенность стереофонии с монофоническим радиовещанием.

В предлагаемом изобретении совмещенность стереофонии с монофоническим радиовещанием осуществляется в соответствии с кодом передающих устройств /или заданным кодом приемного устройства/ без ухудшения качества звучания /нет преобразований полезного сигнала, ведущих к изменению спектра/.

Данная конструкция предлагаемого изобретения обеспечивает технический результат: совмещенность предлагаемого способа стереофонии с монофоническим радиовещанием без ухудшения качества звучания.

8 - пролезание сигналов двух /и большего числа/ канальной стереофонии из одного канала в другой при разделении стереоканалов.

В предлагаемом изобретении существует от одного до четырех независимых сигнальных каналов в полосой частот Δ f=16-20 кгц и один узкополосный канал с полосой частот Δ f=1-10 кгц для импульсно-кодовых сигналов /также независимый от остальных каналов/, переходное затухание /β / между которыми может быть β =60-100 дб.

Данный параметр предлагаемого изобретения обеспечивает технический результат: хороший стереоэффект без перекрестных искажении сигналов соответствующих каналов.

9 - индентичность каналов стереофонии.

В предлагаемом изобретении не стоит вопрос об идентичности каналов, т.к. существующие в изобретении 4 /четыре/ звуковых канала взаимонезависимы /переходное затухание между каналами β ≥ 60-100 дб/, а при одноканальной стереофонии с перемещением источников звука в пространстве в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающих устройств не стоит вопрос об идентичности каналов в большей степени.

Данная конструкция предлагаемого изобретения обеспечивает технический результат: высокое качество стереоэффекта при взаимонезависимости четырех звуковых каналов /отсутствие фазовых искажений/ без требования идентичности каналов.

10 - автоматическая регулировка звуковой мощности при n излучателях звука.

В предлагаемом изобретении каждый из n излучателей звука может излучать в каждый момент времени разную звуковую мощность в соответствии с переданными импульсно-кодовыми сигналами передающих устройств.

Данная конструкция предлагаемого изобретения обеспечивает технический результат: осуществление способа стереофонии - панофонии и ограничения суммарной мощности излучателей звука при их одновременном звучании.

11 - направленность рупоров излучателей звука.

В предлагаемом изобретении рупоры каждого излучателя звука приемника могут в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающих устройств занимать по осям х, y определенное положение в пространстве.

Данная конструкция предлагаемого изобретения обеспечивает технический результат: направленность рупоров излучателей звука определяет естественность звучания воспроизведенных в приемном устройстве сигналов.

12 - интерференционные явления от n излучателей звука.

В предлагаемом изобретении нет интерференционных явлений от n излучателей звука, т.к. существующие в изобретении 4 /четыре/ сигнальных канала взаимонезависимы, а одноканальная стереофония с перемещением источников звука в пространстве в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающих устройств в принципе не может создавать интерференционные явления.

Данная конструкция предлагаемого изобретения обеспечивает технический результат: отсутствие интерференционных явлений от n излучателей звука.

13 - механические перемещения источника звука электронно-механическими роботами.

Механические перемещения источников звука в предлагаемом изобретении электронно-механическими роботами создают большую точность определения источника звука в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающих устройств при значительно меньшем числе задействованных в приемных устройствах источников звука. Кроме того, электронно-механические роботы могут создавать направленность рупоров источников звука.

Данная конструкция предлагаемого изобретения обеспечивает технический результат: возможность перемещения источников звука на расстояния, стремящиеся к малой величине /нулю/, приводящие к большей точности определения источников звука и к необходимому меньшему числу задействованных в приемных устройствах источников звука, возможность осуществления определенной направленности рупоров излучателей звука.

14 - качество стереоэффекта.

Качество стереоэффекта /с/ в предлагаемом изобретении стремится к 1 /единице/: с→ 1 при числе излучателей звука приемника, стремящумуся к большей величине, и малых геометрических размерах устройств, излучающих звук. Следует учесть, что необходима высокая разрешающая способность передающих устройств, дающих информацию об источниках звука, при определении течек излучателей звука с точностью, соответствующей углу, равному или меньшему 3° /углу поворота головы слушателя при определении точки излучателя звука/, которая приводит к улучшению качества стереоэффекта при применении электронно-механических роботов, перемещающих в пространстве излучатели звуковой мощности в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающих устройств.

Данная конструкция предлагаемого изобретения обеспечивает технический результат: высокое качество стереоэффекта, определяемое величиной:

стремящейся к единице при любой точности определения первичных точек излучателей звука передающих устройств.

15 - количество примененных источников звука в приемном устройстве стереофонии.

В предлагаемом изобретении существует N источников звука /два и более/, распределенные в пространстве /плоскости и объеме/ помещения для прослушивания /просмотра/ стереофонических телевизионных передач. Любое заданное числе n_х динамиков из общего числа N источников звука приемного устройства может быть задействовано блоком механической установки заданного числа n_х излучателей звука. Заданное число n_х излучателей звука определяет точность определения источников звука в приемном устройстве.

Данная конструкция предлагаемого изобретения обеспечивает технический результат: возможность задействования заданного числа излучателей звука а соответствии с заданной точностью определения источника звука, ограниченное максимальным числом излучателей звука приемного устройства стереофонии.

16 - широкополосность сигнальных каналов стереофонических устройств.

В предлагаемом изобретении существует от двух до пяти сигнальных каналов:

от одного до четырех широкополосных каналов для звуковых частот с полосой Δ f=16-20 кГц;

2-й /или 5-й/ узкополосный канал для импульсно-кодовых сигналов с полосой частот: Δ f=1-10 кГц.

Таким образом, способом предлагаемого изобретения возможно осуществить стереофонические телевизионные передачи в полосе частот, определяемой стандартом существующего телевизионного канала: 0-8 мгц.

Следовательно, при осуществлении ввода предлагаемого способа стереофонии в существующие в настоящее время аналоговые телевизионные каналы может быть задействован один существующий в аналоговом канале высококачественной ЧМ-канал звука /Δ f=16-20 кГц/ и может быть введен один узкополосный импульсно-кодовый канал /Δ f=1-10 кГц/ в защитной зоне телевизионного канала /Δ f=0,125 МГц/.

Данные параметры предлагаемого изобретения обеспечивают технический результат: введение стереофонических звуковых передач в существующие в настоящее время аналоговые /или цифровые/ телевизионные каналы.

Перечень чертежей предлагаемого изобретения

Фиг.1 поясняет расчеты необходимого угла поворота головы слушателя при определении слушателем точки излучателя звука /точка А/, находящейся на расстоянии AО^’ от линии экрана до центра головы слушателя /точка О’/.

Фиг.2 поясняет расчеты необходимого угла поворота головы слушателя в зависимости от смещения головы слушателя в двухканальной стереофонии при определении мнимых источников звука.

Фиг.3 поясняет расчеты угла расхождения при определении точек излучателей звуки на телевизионном экране слушателем при помощи зрения и мнимых точек излучателей звука /двухканальная стереофония/, определяемых слушателем при помощи слуха /бинауральный эффект/ при соответствующих смещениях головы слушателя.

Фиг.4 поясняет расчеты функции разности хода звуковой волны двух расстояний от двух излучателей звука /А, В/ до левого и правого уха слушателя: /b-a/ и /c-d/.

Фиг.5 - блок-схема устройства по "способу осуществления стереофонии с перемещением в пространстве восприятия слушателей источников звука в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами первичных точек излучателей звука".

На фиг.5 изображено:

N_x - ячейка излучателя звука из числа N_макс, соответствующего максимальному числу ячеек излучателей звука в устройстве стереофонии: 1 - управляемый стабилизатор; 2 - усилитель; 3 - счетный триггер; 4 - блок отработки сигналов α _х,y; 5 - блок памяти кодов α _x,y; 6 - селектор кодов α _x,y; Д1 - динамик; Тр.1 - трансформатор импульсно-кодовых сигналов; Тр.2 -трансформатор сигналов звуковой частоты.

I - блок матрицы кодового канала: 7 - блок горизонтальных рядов, 8 - блок вертикальных рядов; 9 - блок механической установки заданного числа n_x источников звука; 10 - генератор 1 кгц; 11 – модулятор; r₁ - нагрузка блока вертикальных рядов.

12 - видеомагнитофон; 13 - пятиканальный магнитофон звуковой частоты.

II-1 - блок матрицы 1-го сигнального канала, звуковой частоты: 14 - блок горизонтальных рядов, 15 - блок вертикальных рядов; 16 - блок механической установки заданного числа n_х источников звука; 17 - генератор 300 кгц; 18 - модулятор; r₂ - нагрузка блока вертикальных рядов.

II-2-II-4 - блоки матриц 2-4-х сигнальных каналов звуковой частоты.

19 - автоматический определитель кода N_х1-4; 20 - автоматический определитель кода A_n1-4, 21 - автоматический определитель кода α _х,_y 1-4; 22 - предварительный усилитель телецентра, 23 - передатчик телецентра; 24 - телевизионный приемник; 25 - селектор кода N_x, A_n, α _x,y; 26 - преобразователь N_x→ n1,2; 27 - цифроаналоговый преобразователь; 28 - селектор сигналов n 1,2 /каналы 1-4/.Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Предлагаемым способ стереофонии предполагает воспроизведение в приемнике источников звуковой мощности, расположенных в плоскости телевизионного экрана или в пространстве за экраном, независимо от вращения или перемещения головы слушателя /или самого слушателя в помещении для прослушивания /просмотра/ стереофонических телевизионных передач/. В любой точке помещения, где просматривается /прослушивается/ телевизионная стереофоническая передача, будет наблюдаться совпадение точек звучания передаваемого изображения источников звука и тех же точек источников звучания передаваемых звуковых сигналов, определяемых слуховым аппаратом слушателя.

В данном устройстве стереофонического звучания отсутствуют мнимые точки источников звукового поля.

Блок-схема устройства по "способу осуществления стереофонии с перемещением в пространстве восприятия слушателей источников звука в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами первичных точек излучателей звука" представлена на фиг.5.

Максимальное число динамиков /источников змвука/ в плоскости телевизионного экрана и пространства за экраном N_макс принято равным 100 /сто/ при площади телевизионного экрана приемного стереофонического устройства примерно 10 м².

Каждая ячейка излучателя звука N_x состоит из управляемого стабилизатора /1/, который в соответствии с переданным кодом включает /выключает/ излучатель звука /Д1/ и усилитель /2/; счетного триггера /3/, включающий первым входным импульсом и выключающий вторым входным импульсом стабилизатор; входных трансформаторов /Тр.1, Тр.2/ импульсно-кодового канала и звуковых сигнальных каналов; блока обработки сигналов α _х,_y /4/, блока памяти кодов α _х,у /5/, селектора кодов α _х,у /6/, дающих необходимую информацию о направленности рупоров излучателей звука.

Блок матрицы кодового канала /I/ состоит из N_макс ячеек излучателей звука, развязанных диодами. Включение каждой ячейки N_x происходит в заданный промежуток времени t_x блоками горизонтальных /7/ и вертикальных /8/ рядов.

При частоте "генератора 1 кгц" /10/ матрицы кодового канала _r1=1 кГц, что соответствует t_x=1 мсек, суммарное время введения информации для числа ячеек N_макс=100: tΣ =0,1 сек.

За время включения одной ячейки N_x t_x=1 мсек может быть введена информация пятизначным кодом /t_{и.мин. инт}.=50 мксек/ о α _x,y - углах поворота направленного рупора динамика ячейки N_x /вход 7 модулятора /11/ матрицы кодового канала и значения кодовых чисел n1 /1-10/ и n2 /1-10/, которые соответствуют определенным рядам матрицы кодового канала по вертикали и горизонтали, определяющих значение числа N_x - номера включения ячейки излучателя звука. Сигналы α _x,y заводятся через модулятор на сопротивление нагрузки блока вертикальных рядов /r₁/. Сигналы n1 /1-10/, n2 /1-10/ заводятся на блоки горизонтальных и вертикальных рядов матрицы кодового канала.

Затем информация о номере включения ячейки излучателя звука _x и углах поворота направленного рупора динамика ячейки /Д1/ подается с выхода блока матрицы кодового канала /выходы 1, 2/ на входы соответствующей ячейки N_х /входы 1, 2 Тр.1/.

При смене информации на блоки горизонтальных и вертикальных рядов матрицы кодового канала /вход 6/ подается импульс смены информации.

В схему памяти блоков горизонтальных и вертикальных рядов матрицы кодового канала вводится при заданном числе одновременного включения n_х динамиков /или N_х-х ячеек излучателей звука/ информация кодовых чисел n1/1-10/, n2=/1-10/, которая затем повторяется с заданной последовательностью.

Для исключения щелчков в динамике при включении /выключении/ соответствующей ячейки излучателя звука N_x длительность импульса включения ячейки равна или больше t_вкл≥ 0,1 сек.

При необходимости включения определенного числа излучателей звука, меньшего N_макс=100, существует в матрице кодового канала блок механической установки заданного числа n_x источников звука /9/, в котором при помощи перемычек устанавливается число излучателей звука n_x≤ N_макс.

В блок-схему устройства стереофонии входят видеомагнитофон /12/, воспроизводящий телевизионные сигналы, которые возможно подать на вход проекционной телевизионной системы, и пятиканальный магнитофон /13/, воспроизводящий звуковые сигналы четырех сигнальных каналов U_сл1-4 и сигналы одного импульсно-кодового канала /U_код/. Пятиканальный магнитофон звуковой частоты синхронизирован от видеомагнитофона.

Число сигнальных каналов в предлагаемом устройстве стереофонии принято четырем, т.е. каждому сигнальному каналу U_сл1-4 соответствуют соответствующие блоки сигнальных матриц каналов: II-1-II-4.

Каждая из 4-х матриц /выходы 3, 4/ сигнального канала присоединена ко входу усилителей N_x ячеек излучателей звука /входы 3, 4 трансформатора Тр.2/ через развязывающие диоды, при этом сигналы U_сл1-4 могут быть поданы независимо друг от друга на любую ячейка N_x /или n_х ячеек/ из числа N_макс.

При частоте "генератора 300 кгц" /17/ матриц сигнальных каналов 1-4 f=300 кГц /вых.5/, максимальной частоте звукового сигнала Ω _макс=16 кГц и выбранном максимальном числе одновременно включенных излучателей звука 4 /четырем/ в каждой из 4-х сигнальных матриц на Ω _макс звукового сигнала U_сл1-4 будет передаваться информация о пяти точках.

Общее число включенных в одно время излучателей звука в 4-х сигнальных матрицах в соответствии в сигналами n1/1-10/, n2/1-10/ равно 16 /шестнадцати/.

На входы 8-11 модуляторов /модулятор /18/ - для блока матрицы 1-го сигнального канала звуковой частоты - вход 8/ блоков матриц сигнальных каналов звуковой частоты 2-1 - 2-4 подана информация о сигналах звуковой частоты U_сл1-4 с полосой частот Δ f=16-20 кГц и громкости воспроизводимого сигнала /A_n/ каждым излучателем звука соответствующей матрицы через телевизионный приемник /24/, селектор кода N_х, А_n, α _x,_y /25/, цифроаналоговый преобразователь /27/.

Сигналы звуковой частоты снимаются с телевизионного приемника /24/ - выход U_сл1-4 /8-11/ или с пятиканального магнитофона звуковой частоты /13/.

Сигналы с модулятора /18/ поданы на нагрузку /r2/ блока вертикальных рядов /15/.

В схему памяти блоков горизонтальных /14/ и вертикальных /15/ рядов в каждой из 4-х матриц сигнальных каналов вводится при заданном числе включения N_х ячейки излучателя звука информация о числах n1 /1-10/, n2 /1-10/, которая потом повторяется с заданной последовательностью.

При смене информации на блоки горизонтальных и вертикальных рядов /14, 15/ - вход /6/ матриц сигнальных каналов звуковой частоты подается импульс смены информации.

В блоке механической установки заданного числа n_x источников звука /16/ в каждой из 4-х матриц сигнальных звуковых каналов можно установить заданное число излучателей звука с помощью перемычек для n_x≤ N_макс.

На телецентре /радиоцентре/ автоматически определяются: код включения n_x1-4 номера ячейки излучателей звука каждого блока матриц сигнальных каналов звуковой частоты автоматическим определителем кода n_x1-4 /19/, код, соответствующий определенному уровню громкости каждого излучателя звука из числа N_макс, автоматическим определителем кода А_n1-4 /20/; код, соответствующий углам поворота направленного рупора динамиков, автоматическим определителем кода α _x,y 1-4 /21/.

После блоков 19, 20, 21 выходные сигналы этих блоков совместно с 4-мя сигнальными звуковыми каналами /полоса частот каждого из этих каналов Δ f=16-20 кгц/ - сигналы U_сл1-4 подаются на предварительный усилитель телецентра /22/.

Далее после преобразований суммарный выходной сигнал блока /22/ подается на передатчик телецентра /23/.

При использовании в предлагаемом изобретении одного сигнального широкополосного канала звуковых частот /полоса частот Δ f=16-20 кГц/, существующего в настоящее время в аналоговых телевизионных каналах, /данный канал занимает в полосе частот телевизионного канала 0-8 МГц полосу частот Δ f_зв=250 кГц/ и одного узкополосного импульсно-кодового канала с полосой частот Δ f_код=1-10 кГц, необходимая полоса частот для осуществления предлагаемого способа стереофонии умещается в полосе частот телевизионного канала 0-8 МГц, т.к. дополнительный узкополосный импульсно-кодовый канал с полосой частот на выходе передатчика Δ f=20-50 кГц умещается в защитной зоне аналогового телевизионного канала /Δ f=0,125 МГц/.

Для получения сигналов n1 /1-10/, n2 /1-10/, соответствующих номеру включения n_x ячейки излучателя звука, кодовый сигнал проходит через телевизионный приемник /24/, селектор кода N_x, А_n, α _x,y /25/ на преобразователь N_x→ n1,2 /26/ и далее на селектор сигналов n1,2 /каналы 1-4/ /28/. Данный снособ получения сигналов n1,2 дает наиболее оптимальную полосу частот, занимаемую этими сигналами.

Следует заметить, что суммарный уровень громкости передаваемых сигналов при одновременном включении n динамиков не превышает в предлагаемом изобретении естественный уровень сигналов, который автоматически регулируется.

В существующих в настоящее время аналоговых телевизионных каналах, в которых для передачи звуковых сигналов применен один широкополосный канал /полоса частот Δ f=16-20 кГц/, для осуществления предлагаемого способа стереофонии могут использоваться две матрицы: I - матрица кодового канала; II - матрица 1-го сигнального канала звуковой частоты.

Таким образом, возможно осуществить одноканальную /или 4-канальную/ стереофонию с перемещением в пространстве источников звука при числе одновременного звучания этих источников звука не более 4-16 с разной амплитудой. При этом частота генератора уплотнения матриц равна f_г=300 кГц. При частотах генератора уплотнения матриц, больших 300 кгц /например, 1 мгц/, возможно одновременное включение 48 /сорока восьми/ источников звука с разной амплитудой.

При передаче сигналов с одного телецентра на другой сигналы предлагаемого способа стереофонии могут быть преобразованы в сигналы 2-канальной стереофонии /два источника звука без переключения источников звука или без перемещения в пространстве источников звука в соответствии с переданными импульсно-кодовыми сигналами/ и наоборот.

1. Конструкция устройства по вышеуказанному способу осуществления стереофонии состоит из n ячеек излучателей звука, расположенных в помещении расположения приемного устройства в определенном геометрическом порядке, при этом излучатели звука фиксированы в определенных координатах вышеуказанного помещения. Каждая ячейка излучателя звука может включаться или выключаться в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающей стороны, кроме того, на входы ячеек излучателей звука возможно подать сигналы любого из 4-х сигнальных каналов звуковой частоты при коммутации этих сигналов блоками матриц сигнальных каналов звуковой частоты. Следовательно, предложенный способ стереофонии позволяет перемещать в пространстве расположения приемного устройства или восприятия слушателей источники звука в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающей стороны.

Следует заметить, что первичные точки излучателей звука расположены на передающей стороне, например киностудии, студии телецентра, сцене театра, и являются первичными или изначальными, а ячейки излучателей звука расположены на приемной стороне и являются вторичными или повторяющими первичные точки излучателей звука в приемнике стереофонических сигналов.

Согласно Малой Советской Энциклопедии, 1960 г., T.8 определение стереофонии на стр. 1123: передача или воспроизведение звука, при котором сохраняется восприятие пространственного расположения источников звука. Следует отметить, что назначение предлагаемого способа стереофонии, определение которой указано в энциклопедии Т.8, реализуется в случае осуществления устройства по способу п.1 формулы изобретения: переключение источников звука, расположенных в пространстве расположения приемного устройства стереофонии в определенном геометрическом порядке, или перемещение в пространстве восприятия слушателей источников звука, т.к. в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающей стороны передается в двоичном коде информация о координатах или пространственном расположении первичных точек излучателей звука на приемное устройство стереофонии, при этом вышеуказанные импульсно-кодовые сигналы в совокупности с сигналами звуковой частоты сигнальных каналов звуковой частоты, передающихся с определенной синхронностью, представляют собой сформированный стереофонический сигнал по предложенному способу осуществления стереофонии. При этом существует временная зависимость воспроизведенных в приемном устройстве стереофонии источников звука и кодов координат расположения, амплитуд звучания, углов направленности рупоров этих источников звука в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами, переданными в узкополосном кодовом канале, в отличие от способа стереофонии с полярной модуляцией, где между двумя каналами звуковой частоты существует фазовая зависимость сигналов звуковой частоты.

Сформированный стереофонический сигнал может быть передан, кроме узкополосного кодового канала, например, в одном канале звуковой частоты при звучании каждого источника звука из n-го числа излучателей звука, существующих в приемном устройстве, в разные интервалы времени. Причем импульсно-кодовые сигналы, переданные передающей стороной в узкополосном кодовом канале, не несут информацию о сигналах звуковой частоты соответствующего канала звуковой частоты, а несут информацию о пространственном расположении источников звука, например, передача кодов координат источников звука или "перемещения в пространстве восприятия слушателей источников звука".

Назначение предлагаемого способа стереофонии осуществляется в устройстве, которое в статическом состоянии представляет собой n-е число ячеек излучателей звука, расположенных в помещении прослушивания стереофонических передач в определенном геометрическом порядке. На входы вышеуказанных ячеек подводятся сигналы от приемного устройства стереофонии, состоящего из блока матрицы кодового канала, четырех блоков матриц сигнальных каналов звуковой частоты, телевизионного приемника, селектора кодов N_x, A_n, α _x,у; преобразователя N_х→ n1,2,; цифроаналогового преобразователя, селектора сигналов n1,2 /каналы 1-4/ /см. фиг.5/.

При определенных импульсно-кодовых сигналах, соответствующих расположению одного из n-го числа излучателей звука, происходит включение определенного номера ячейки излучателя звука, на входы которой подаются сигналы звуковой частоты одного сигнального канала звуковой частоты. Вышеуказанные импульсно-кодовые сигналы определяются на передающей стороне аппаратурой формирования этих сигналов, в частности - автоматическими определителями кодов. При одновременном звучании 4-х точек излучателей звука на передающей стороне в приемном устройстве включаются в одно время четыре ячейки излучателей звука в разных координатах, на входы которых подаются сигналы звуковой частоты от 4-х сигнальных каналов звуковой частоты.

Источники звука в приемном устройстве находятся в одно время звучания в тех же координатах, что и первичные точки источников звука на передающей стороне при условии масштаба 1:1 помещений расположения источников звука на передающей и приемной стороне.

2. Предложенный способ осуществления стереофонии осуществляется путем переключения n ячеек излучателей звука, расположенных в определенном геометрическом порядке на приемной стороне, в соответствии с переданными в узкополосном кодовом канале импульсно-кодовыми сигналами передающей стороны, которые соответствуют определенным координатам вышеуказанных ячеек. При этих кодовых сигналах матрица кодового канала включает соответствующую ni ячейку излучателя звука из общего числа n ячеек при помощи управляемого стабилизатора /1 - см. фиг.5/ и счетного триггера /3 - см. фиг.5/ импульсом включения ячейки, поданного на вход 1, 2 ni ячейки излучателя звука. На тот же вход 1, 2 подаются импульсно-кодовые сигналы, соответствующие углам направленности рупоров источников звука.

В соответствии с теми же импульсно-кодовыми сигналами, соответствующими координатам определенной ячейки, могут быть поданы сигналы звуковой частоты или произведена коммутация 1:4 сигнальных каналов звуковой частоты на вход 3, 4 ячейки излучателя звука при помощи соответствующих блоков матриц 1-4 сигнальных каналов звуковой частоты. Затем сигналы звуковой частоты проходят через усилитель /2 - см.фиг.5/ ячейки излучателя звука и попадают на излучатель звука - динамик Д1 /см. фиг.5/ ячейки излучателя звука. Причем для разных сигнальных каналов звуковой частоты включаются разные ячейки излучателей звука.

Т.о., возможно осуществление предложенного способа стереофонии “путем переключения n ячеек излучателей звука в соответствии с переданным импульсно-кодовым сигналом передающих устройств в узкополосном кодовом канале при коммутации от одного до четырех сигнальных каналов звуковой частоты на вышеуказанные ячейки излучателей звука”.

3. Импульсно-кодовые сигналы, соответствующие координатам излучателей звука, расположенных, например, в студии на передающей стороне, амплитудам звучания тех же излучателей звука, углам направленности рупоров тех же излучателей звука, необходимых для функционирования приемного устройства по предложенному способу осуществления стереофонии, зависят только от расположения на передающей стороне излучателей звука, их амплитуд звучания и углов направленности звуковой волны. Вышеуказанные излучатели звука на передающей стороне являются первичными точками излучателей звука. На приемной стороне в ячейках излучателей звука, расположенных в объеме помещения расположения приемного устройства стереофонии в строгом геометрическом порядке с заданным интервалом между излучателями звука, происходит включение определенного номера ячейки излучателя звука, установка определенной амплитуды звучания излучателя звука, углов направленности рупоров излучателей звука по импульсно-кодовым сигналам, исходящим от передающей стороны. Т.о., состояние ячеек излучателей звука на приемной стороне зависит только от импульсно-кодовых сигналов передающей стороны.

Выбор заданного количества излучателей звука на приемной стороне определяет только точность воспроизведения стереофонических сигналов, исходящих от передающей стороны с определенной заданной точностью определения точки излучателя звука.

4. Способ формирования импульсно-кодовых сигналов, соответствующих определенным координатам излучателей звука, амплитудам звучания и углам направленности рупоров излучателей звука на передающей стороне, например в студии телецентра при условии масштаба 1:1 расположения излучателей звука на приемной и передающей стороне или одинаковых геометрических размеров студии и помещения расположения приемного устройства стереофонии осуществляется при помощи автоматических определителей кодов: координат N_x1-4, амплитуды звучания А_n 1-4; углов направленности рупоров α _x,y 1-4.

При заданном числе излучателей звука в приемном устройстве, например ста, воспроизведение стереофонических сигналов осуществляется с соответствующей точностью. Для того чтобы излучение звука исходило не более чем от 4-х излучателей звука, звучащих одновременно, необходимо чтобы сценарий, например, театральной постановки был написан соответствующим образом.

При воспроизведении телевизионной передачи на площади экрана телевизионного приемника: S=10-20 м² с сопровождением стереофонического звука /n источников звука, расположенных в определенном геометрическом порядке за экраном, при этом на вышеуказанные источники звука подаются в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами сигналы 1-4 сигнальных каналов звуковой частоты/ значительно меняются линейные размеры излучателей звука, соответствующих первичным точкам излучателей звука, например части тела певицы, и координаты излучателей звука на телевизионном экране при изменении параметров оптических систем телевизионных передающих телекамер, расположенных в телестудии, что соответствует передаче телевизионных изображений различных фрагментов общего плана вышеуказанной телестудии. Из чего следует, что целесообразно определять первичные точки излучателей звука в студии автоматически следующим образом: 16 излучателей звука, которые могут находиться в телевизионном кадре и звучать одновременно /четыре излучателя звука - на каждый сигнальный канал звуковой частоты при существующих в приемном устройстве стереофонии 4-х сигнальных каналов звуковой частоты/, излучают сигналы звуковой частоты с разной амплитудой звучания.

Эти сигналы воспринимаются миниатюрными микрофонами с усилителями, обеспечивающими близкодействие воспринимаемых сигналов, которые передаются на миниатюрные радиостанции, работающие на разных частотах высокой частоты. В этих радиостанциях существует генератор кода радиостанции, соответствующий номеру радиостанции, при этом вышеуказанный генератор кода модулирует 2-й узкополосный канал /1-й канал соответствует сигнальному каналу звуковой частоты/ радиостанции, занимающий полосу частот от 35 до 38 кГц. Кроме того, этот же генератор кода модулирует светодиод, расположенный на корпусе радиостанции, при этом вышеуказанный светодиод излучает электромагнитную энергию вне диапозона видимого света, попадающую на телекамеру передающей стороны, на которой установлена дополнительная передающая трубка. На дополнительную передающую трубку попадают сигналы только от светодиода, т.к. вышеуказанная дополнительная передающая трубка снабжена соответствующим оптическим фильтром /генератор развертки в телекамере - общий, а объективы связаны механически для осуществления одного фокусного расстояния для дополнительной и основных передающих телевизионных трубок телекамеры/. Т.о, размер в кадре передаваемого телевизионного изображения одинаков во всех задействованных передающих трубках.

Координаты первичных точек излучателей звука определяются на передающей стороне следующим образом: приемник высокочастотных сигналов принимает сигналы 16-ти радиостанций или 16-ти первичных точек излучателей звука. Затем эти сигналы попадают на пульт звукорежиссера, где они преобразуются в четыре сигнальных канала звуковой частоты U_сл1-4, при этом каждый из 16-ти сигналов первичных точек излучателей звука формируется со своей амплитудой звучания. Сигналы U_cл1-4 подаются на предварительный усилитель телецентра /22 – см. фиг.5/. На тот же блок 22 заводятся кодовые сигналы, соответствующие координатам первичных точек излучателей звука или номеру ячейки излучателя звука на приемной стороне, от автоматического определителя кода N_x1-4 /19 - см. фиг.5/ в определенной временной последовательности. На блок 19 подаются кодовые сигналы, соответствующие координаты первичных точек излучателей звука, от телекамеры и кодовые сигналы, соответствующие номеру радиостанции, от телекамеры и радиостанции.

При отсчете числа строк развертки дополнительной передающей трубки телекамеры на соответствующей длине строки появляется световой сигнал от светодиода, расположенного на корпусе одной из 16-ти радиостанций. Значение числа n-й строки и длина соответствующей строки при пересчете в вычислительном блоке телекамеры являются кодовыми числами N_x1-4, соответствующими координатам первичных точек излучателей звука на передающей стороне или определенному номеру ячейки излучателя звука на приемной стороне. При совпадении кодов радиостанций, идущих через эфир от 2-го канала радиостанции, и кодов тех же радиостанций, идущих от телекамеры, в блоке 19 происходит группировка кодов чисел N_x1-4 по четыре в соответствии с определенными сигнальными каналами звуковой частоты. Один из 4-х излучателей звука выбирается основным, остальные три излучателя звука – вспомогательными. Сигналы всех 4-х излучателей звука заводятся в один сигнальный канал звуковой частоты с разными амплитудами звучания.

Последовательность кодов чисел N_x1-4 на выходе блока 19 однозначна: с 1-го по 16-й.

Затем идет последовательность кодов амплитуд звучания первичных точек излучателей звука, кодовые сигналы которых от 16-ти радиостанций заведены в автоматический определитель кода A_n1-4 /20 - см. фиг.5/. На тот же блок 20 заводятся кодовые сигналы от телекамеры и радиостанций, соответствующие номеру радиостанции.

При совпадении вышеуказанных кодов в блоке 20 происходит группировка кодов амплитуд звучания первичных точек излучателей звука А_n1-4, полученных от аналого-цифрового преобразователя пульта звукорежиссера. Последовательность кодов чисел А_n1-4 на выходе блока 20 однозначна: с 1-го по 16-й.

Коды углов направленности рупоров первичных точек излучателей звука определяются в автоматическом определителе кода α _x,у1-4 /21 - см. фиг.5/. Значения углов направленности рупоров α _x,y1-4 источников звука определяются в n телевизионных камерах, расположенных по некоторому радиусу r в студии через α ≥ 15-30° . При повороте источника звука в студии передающей стороны на некоторый угол вместе с ним поворачивается радиостанция со светодиодом, снабженным отражателем. На одной из n телекамер появляется сигнал светодиода с кодовым сигналом радиостанции, при этом ni телекамера определяет сектор, соответствующий дискретному значению α _x,y. При этом каждая телевизионная камера может дать сведения об углах направленности рупоров нескольких источников звука, т.к. каждый источник звука при различном геометрическом расположении в студии соответствует на передающей трубке n-й телекамеры определенному номеру строки по вертикали и отрезку длины строки по горизонтали. Аналоговые значения величин α _х,у 1-4 в соответствующих телевизионных камерах преобразуются в аналого-цифровых преобразователях в кодовые значения этих величин, которые подаются на вход блока 21. На тот же блок 21 заводятся кодовые сигналы от телекамер и радиостанций, соответствующие номеру радиостанции. При совпадении вышеуказанных кодов в блоке 21 происходит группировка кодов, соответствующих значениям углов направленности рупоров источников звука. Последовательность кодов чисел α _x,y1-4 на выходе блока 21 однозначна: с 1-го по 16-й.

Последовательность кодов N_x1-4, An1-4, α _x,y1-4; заведенных в предварительный усилитель телецентра /22 - см. фиг.5/, однозначна в вышеуказанной последовательности.

Сигналы N_х1-4, A_n1-4; α _x,y1-4; U_сл1-4 заводятся в блок 22 и затем через генераторы высокой частоты передатчика телецентра /23 - см. фиг.5/ излучаются в эфир. В блоке 22 и телевизионном приемнике /24 – см. фиг.5/ возможно регулировать максимальный уровень звучания суммарного сигнала звуковых каналов U_сл1-4.

Кроме того, возможно формировать импульсно-кодовые сигналы искусственно с помощью генератора одиночных импульсов пятиканального магнитофона звуковой частоты /13 - см. фиг.5/, заводя для записи в узкополосный импульсно-кодовый канал вышеуказанного магнитофона звуковой частоты коды сигналов N_x1-4; A_n1-4, α _x,y1-4, перед соответствующим моментом времени звучания источников звука 1-4 сигнальных каналов звуковой частоты. Все каналы пятиканального магнитофона звуковой частоты синхронизированы от видеомагнитофона /12 – см. фиг.5/.

Вышеуказанные способы формирования импульсно-кодовых сигналов, несущих информацию о координатах первичных точек излучателей звука, их амплитуд звучания и углов направленности рупоров излучателей звука, обеспечивают высокую точность определения первичных точек излучателей звука на передающей стороне, высокую точность воспроизведения этих точек в ячейках излучателей звука на приемной стороне и, следовательно, высокое качество стереоэффекта.

Реальность осуществления предложенного способа стереофонии следует из следующего: вышеуказанные сигналы N_x1-4, А_n1-4; α _x,y1-4; U_сл1-4 выделяются в приемном устройстве стереофонии в блоках 24, 25, 26, 27, 28 /см. фиг.5/ и разводятся на соответствующие блоки матриц 1-4 сигнальных каналов звуковой частоты и блок матрицы кодового канала. Значения чисел n1,2 для каждой матрицы выделяются в преобразователе _x→ n1,2 /26 - см. фиг.5/, селекторе сигналов n1,2 1-4 /27 - см. фиг.5/ и соответствуют кодовым числам, определяющих в блоках горизонтальных и вертикальных рядов /7, 8, 14, 15 – см. фиг.5/ вышеуказанных блоков матриц время включения и номер включения ячейки излучателя звука, на входы 3, 4 которой подаются через блоки матриц: II-1-II-4 сигналы звуковой частоты U_сл1-4; импульс включения ячейки излучателя звука и кодовые значения углов направленности рупоров источников звука α _x,y1-4 подаются через блок матрицы кодового канала I на вход 1, 2 вышеуказанной ячейки излучателя звука.

Т.к. каждый блок матриц II-1-II-4 соответствует одному сигнальному каналу звуковой частоты, который возможно подключить в разное время включения в соответствии с переданными передающей стороной импульсно-кодовыми сигналами к заданному числу, например 100, ячейкам излучателей звука на приемной стороне, то возможна коммутация n ячеек излучателей звука /n=100/ или переключение /включение/ этих ячеек на четыре высококачественных звуковых канала в заданное кодовым сигналом время.

Кодовое число α _x,y1-4 устанавливается в ячейках излучателей звука при помощи блоков 4, 5, 6 /см. фиг.5/, которое подается через кодовую матрицу I: модулятор /11 - см. фиг.5/, блок вертикальных рядов /11 - см. фиг.5/ на соответствующий коду координат N_x1-4 номер ячейки излучателя звука. Аналоговая величина кодового числа A_n1-4 подается на матрицы II-1-II-4 модулятор /18 - см. фиг.5/, блок вертикальных рядов /15 – см. фиг.5/ от цифроаналогового преобразователя /27 - см. фиг.5/. Кодовое число А_n1-4 определяет амплитуду звучания сигналов звуковой частоты _сл1-4, переданных на соответствующий коду координат N_x1-4 номер ячейки излучателя звука.

Таким образом, реальность осуществления предложенного способа стереофонии заключается в воспроизведении n-го числа источников звука на приемной стороне, несущих информацию о их пространственном расположении, что однозначно при реализации устройства по вышеуказанному способу осуществления стереофонии.

5. Возможность осуществления действия; однозначного совпадения точек излучателей звука, показанных на телевизионном проекционном экране или киноэкране и определяемых глазами слушателя, и точек тех же источников звука, определяемых слуховым аппаратом слушателя /бинауральный эффект/, реальна в устройстве для осуществления предлагаемого способа стереофонии /см. фиг.5/. При этом осуществляется совместное взаимодействие вышеуказанного приемного устройства стереофонии и, например, проекционного телевизионного приемника, который проекцирует телевизионное изображение на экран площадью 10-20 м², получая телевизионные сигналы изображения от видеомагнитофона /12 - см. фиг.5/ и сигналы стереофонического звукового сопровождения от пятиканального магнитофона звуковой частоты /13 - см. фиг.5/, синхронизированного от вышеуказанного видеомагнитофона. Кроме того, возможна телевизионная передача через эфир от телецентра, в которой сигналы телевизионного изображения синхронизированы с сигналами стереофонического звукового сопровождения, воспринимаемыми проекционным телевизионным приемником и приемным устройством для осуществления предлагаемого способа стереофонии. Т.о., существует взаимосвязь телевизионного изображения на проекционном экране телевизионного приемника с синхронными сигналами звуковой частоты приемного устройства стереофонии: например, рот певицы открывается и закрывается в такт с воспроизведенными певицей звуковыми сигналами. При значительной площади телевизионного проекционного экрана имеется возможность размещения за экраном большого числа ячеек излучателей звука, входящих в приемное устройство стереофонии, которые могут быть включены /выключены/ практически в любой точке площади, занимаемой проекционным экраном. Например, если идут в телевизионной передаче изображения кадров с певицей, то источник звука в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающей стороны будет включен в точке телевизионного экрана, где расположен рот певицы. Т.о., слушателем будет наблюдаться совпадение на телевизионном проекционном экране точки 1 - изображения излучателя звука /рот певицы/, определяемой им глазами, и точки излучателя звука, являющейся точкой включения ячейки излучателя звука, находящейся в точке 2 за телевизионным экраном, где расположен рот певицы, вышеуказанную точку 2 слушатель определяет своим слуховым аппаратом. Точка 1 совпадает с точкой 2 на телевизионном экране для слушателя, смотрящего и слушающего телевизионную передачу с стереофоническим звуковым сопровождением. Однозначное совпадение этих точек с высокой точностью возможно при высоком качестве стереоэффекта. Тоже справедливо при условии передачи импульсно-кодовых сигналов: N_x1-4, A_n1-4, α _x,y1-4 передающей стороной в соответствии с созданной конструкцией приемного устройства, в частности, с учетом геометрического расположения ячеек излучателей звука приемного устройства за телевизионным проекционным экраном.

6. Осуществление действий, ведущих к возможности осуществления признака: "высокое качество стереоэффекта достигается за счет взаимонезависимости сигнальных каналов звуковой частоты с большим переходным затуханием между каналами, отсутствия перекрестных искажений между каналами и фазовых искажений в каналах при определении точек излучателей звука без жестких требований к идентичности каналов." состоят в следующем: в предлагаемом устройстве стереофонии четырех сигнальных канала звуковой частоты не влияют друг на друга, т.к. каналы звуковой частоты в передающих и приемных блоках изолируются друг от друга фильтрами с большим затуханием частот, находящихся вне интервала прозрачности фильтра: затухание больше или равно 60-80 дБ, что приводит практически к абсолютной независимости фильтруемых каналов звуковой частоты. При подключении n-го числа ячеек излучателей звука в определенный момент времени к каждому из четырех сигнальных каналов звуковой частоты в приемном устройстве стереофонии не наблюдается нарушение независимости каналов звуковой частоты, т.к. в блоках матриц 1-4 сигнальных каналов звуковой частоты каналы звуковой частоты развязаны диодами, дающими большое затухание этих каналов друг от друга при коммутации блоками вертикальных и горизонтальных рядов в вышеуказанных матрицах.

При осуществлении стереофонии в системе с полярной модуляцией наблюдается взаимозависимость двух каналов звуковой частоты: при идентичности этих каналов существуют отклонения геометрического расположения точек источников звука, воспроизводимых приемным устройством стереофонии, от первичных точек излучателей звука в студии при масштабе 1:1 помещений расположения источников звука на передающей и приемной стороне.

При осуществлении устройства по предлагаемому способу стереофонии точность воспроизведения точек источников звука в пространстве расположения приемного устройство не зависит от параметров сигнальных каналов звуковой частоты, а зависит только от точности определения первичных точек излучателей звука на передающей стороне при нормировании импульсно-кодовых сигналов и от точности воспроизведения на приемной стороне соответствующих точек излучения звука в соответствии с вышеуказанным импульсно-кодовыми сигналами. В каждом канале звуковые частоты могут быть воспроизведены со своими характеристиками, т.к. нет зависимости точности воспроизведения точек излучения звука в приемном устройстве от идентичности каналов. При осуществлении устройства по предложенному способу стереофонии не предполагается разовых зависимостей между сигнальными каналами звуковой частоты при определении точек излучателей звука на передающей и приемной стороне, а есть синхронно временная зависимость времени включения ячеек излучателей звука на приемной стороне от времени "включения" первичных точек излучателей звука на передающей стороне. При этом передается в узкополосном кодовом канале импульсно-кодовые сигналы, содержащие информацию о пространственном расположении первичных точек излучателей звука.

Обеспечение в предлагаемом устройстве стереофонии взаимонезависимости сигнальных каналов звуковой частоты приводит к осуществлению действий, ведущих к осуществлению признака; "отсутствие интерференционных явлений от n излучателей звука". Воспроизводимые звуковые сигналы от n излучателей звука в данном случае создают естественное восприятие этих сигналов аналогично n первичным точкам излучателей звука в студии.

7. Предлагаемый способ стереофонии может быть осуществлен в существующих в настоящее время аналоговых или цифровых телевизионных каналах при задействовании одного существующего в аналоговом телевизионном канале высококачественного ЧМ-канала звукового сопровождения с полосой пропускания звуковых частот Δ f=16-20 кГц и введении дополнительного одного узкополосного импульсно-кодового канала с полосой пропускания частот Δ f=1-10 кГц в защитной зоне телевизионного канала Δ f=0,125 МГц.

Сформированный импульсно-кодовый сигнал N_x1-4, A_n1-4; α _x,y1-4 заводится от автоматических определителей кодов /19, 20, 21 - см. фиг.5/ в предварительный усилитель телецентра /22 - см. фиг.5/ совместно с сигналами звуковой частоты U_сл1-4 и через передатчик телецентра /23 - см. фиг.5/, после модуляции высокой частоты порядка 7, 9 мгц, излучается в эфир на частоте телевизионного канала. Сигналы передатчика телецентра воспринимаются приемным устройством стереофонии и приемником телевизионных сигналов.

Сигналы звуковой частота ЧМ-канала звукового сопровождения телевизионного канала заводятся на блок матрицы 1-го сигнального канала звуковой частоты, который коммутирует эти сигналы в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами узкополосного кодового канала на заданное число ячеек излучателей звука приемной стороны и осуществляет установку амплитуды звучания сигналов звуковой частоты вышеуказанных ячеек. Блоки матриц II-2-II-4 сигнальных каналов звуковой частоты не задействуются. Сигналы импульсно-кодового канала заводятся на блок матрицы кодового канала I, которые осуществляют включение /выключение/ ячеек излучателей звука и установку углов направленности рупоров источников звука. Вышеуказанные сигналы проходят через блоки 24, 25, 26, 27, 28 /см. фиг.5/ приемного устройства стереофонии на соответствующие блоки матриц.

Т.о., сигналы одного сигнального канала звуковой частоты воспроизводятся в приемном устройстве стереофонии в разных геометрических точках помещения расположения приемного устройства в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающей стороны. Вышеуказанные точки воспроизведения сигнального канала звуковой частоты соответствуют первичным точкам излучателей звука, расположенных в телевизионной студии передающей стороны. При этом в приемном устройстве воспроизводятся стереофонические сигналы звуковой частоты с высоким качеством стереофонии при сольном выступлении в каждый момент времени, а при звучании в студии передающей стороны нескольких источников звука одновременно передаются при одном задействованном канале звуковой частоты импульсно-кодовые сигналы передающей стороны, несущие информацию о соответствующем числе звучащих точках излучателей звука, находящихся в разных координатах и воспроизводящихся в ячейках излучателей звука приемной стороны с разной амплитудой звучания.

8. Способ и средства реализации признака: "применено уплотнение высокочастотными импульсами временя включения n-го числа сигнальных каналов звуковой частоты при помощи n-го числа независимых друг от друга матриц с развязывающими диодами на выбранное в каждом канале число звучащих одновременно с разной амплитудой ячеек излучателей звука, на входы которых возможно подать сигналы, приводящие к возможности осуществления способа стереофонии с перемещением в пространстве восприятия слушателей источников звука в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами первичных точек излучателей звука" - состоят в следующем: каждая n-ая матрица сигнального канала звуковой частоты уплотняет один канал звуковой частоты: в одно время заданного интервала звучания источников звука возможно включить из общего числа N ячеек излучателей звука, существующих в приемном устройстве стереофонии, любые четыре ячейки, звучащие с разной амплитудой в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами А_n1-4, которые в цифроаналоговом преобразователе /27 - см. фиг.5/ преобразуются в аналоговую величину и заводятся в соответствующую матрицу сигнального канала звуковой частоты на вход модулятора /18 - см. фиг.5/. Необходимая амплитуда звучания сигналов звуковой частоты канала устанавливается в соответствии с вышеуказанной аналоговой величиной в момент включения Ni ячейки излучателя звука в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами координат первичных точек излучателей звука на передающей стороне N_x1-4.

Каждая матрица сигнальных каналов звуковой частоты из общего числа n матриц включает ячейки излучателей звука в интервал времени, определяемый генератором 300 кГц /17- см. фиг.5/, включающий вышеуказанные ячейки при помощи блоков горизонтальных и вертикальных рядов /14, 15 - см. фиг.5/ импульсами частотой следования 300 кГц и соответствующей длительностью. Т.о., происходит уплотнение высокочастотными импульсами времени включения соответствующего канала звуковой частоты, включенного на вход соответствующего блока матрицы сигнального канала звуковой частоты, на четыре ячейки излучателей звука, звучащих одновременно с разной амплитудой звучания. Координаты включения ячеек излучателей звука могут меняться через заданный период времени, т.е. источники звука включаются в разных геометрических точках помещения расположения приемного устройства стереофонии или перемещаются из одной точки пространства в другую в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами первичных точек излучателей звука, находящихся, например, в телевизионной студии на передающей стороне.

Сведения о формировании импульсно-кодовых сигналов N_x1-4, A_n1-4, α _x,y1-4 приведены выше.

9. Понятие: "для воспроизведения мощности сигнала, соответствующей истинному источнику звука при z_x звучащих излучателей звука одновременно" в одном или четырех каналах звуковой частоты, предполагает ограничение суммарной мощности сигналов четырех звучащих излучателей звука одновременно в одном канале звуковой частоты или ограничение суммарной мощности сигналов 16-ти звучащих излучателей звука одновременно в четырех каналах звуковой частоты.

Для ограничения вышеуказанной суммарной мощности сигналов излучателей звука применена регулировка усиления звуковых сигналов каждого из z_x источников звука в соответствии с переданными передающей стороной импульсно-кодовыми сигналами A_n1-4. Установка определенного уровня мощности звуковых сигналов каждого источника звука происходит, например, в студии телецентра на пульте звукорежиссера обслуживающим этот пульт персоналом. При этом возможно ограничение суммарной мощности z_x излучателей звука. Необходимость ограничения мощности излучения одновременно звучащих, например, 16-ти излучателей звука /максимальная мощность излучения одного излучателя звука P_1max=1-3 вт/ очевидна, т.к. при случайных ошибках звукорежиссера, неисправностях передающей и приемной аппаратуры и т.д. возможно излучение суммарной звуковой мощности от 16-ти излучателей звука, большей или равной 16 вт. Вышеуказанное обстоятельство немаловажно при эксплуатации приемного устройства стереофонии в квартире дома с плохой звукоизоляцией.

Регулирование заданного уровня суммарной мощности z_x излучателей звука в приемном устройстве стереофонии происходит в предварительном усилителе телецентра /22 - см. фиг.5/ и телевизионном приемнике /24 – см. фиг.5/ следующим образом: сигналы звуковой частоты от максимального числа ячеек излучателей звука, существующих в приемном устройстве стереофонии, заводятся на сумматор с пороговым автоматическим регулятором усиления, входящий в телевизионный приемник. При суммарной мощности включенных ячеек излучателей звука, большей или равной 0,1-1 Вт /необходимая суммарная мощность излучения ячеек излучателей звука приемного устройства стереофония устанавливается слушателем при помощи регулятора громкости/, появляется сигнал от порогового автоматического регулятора усиления, который уменьшает суммарную мощность излучения звуковых сигналов, воздействуя на блок 24, или выключает приемное устройство стереофонии с помощью порогового устройства.

10. Режим работы предложенного устройства для "осуществления способа стереофонии с перемещением в пространстве восприятия слушателей источников звука в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами первичных точек излучателей звука":

- "двухканальная стереофония", обеспечивающая работу предложенного устройства по способу - двухканальная стереофония с полярной модуляцией при двух сигнальных каналах звуковой частоты, постоянно подключенных к двум ячейкам излучателей звука на время передачи сигналов двухканальной стереофонии, при этом вышеуказанные ячейки излучателей звука расположены в помещении расположения приемного устройства в соответствии с полученными от автоматического определителя кода координат пространственного расположения источников звука определенных кодов номеров ячеек излучателей звука, выбранных для подключения, при соответствующем включении режима работы: "двухканальная стереофония" на передающей стороне.

- "квадрафония", обеспечивающая работу предложенного устройства по способу - квадрафония с четырьмя сигнальными каналами звуковой частоты, постоянно подключенными к четырем ячейкам излучателей звука на время передачи сигналов квадрафонии, при этом вышеуказанные ячейки излучателей звука расположены в помещении расположения приемного устройства в соответствии с полученными от автоматического определителя кода координат пространственного расположения источников звука определенных кодов номеров ячеек излучателей звука, выбранных для подключения, при соответствующем включении режима работы: "квадрафония" на передающей стороне.

- "панофония", обеспечивающая работу предложенного устройства по способу - панофония, представляющая собой панорамно-объемное воспроизведение звука с двумя сигнальными каналами звуковой частоты, постоянно подключенными к двум ячейкам излучателей звука на время передачи сигналов панофонии, при этом вышеуказанные ячейки излучателей звука расположены в помещении расположения приемного устройства в соответствии с полученными от автоматического определителя кода координат пространственного расположения источников звука определенных кодов номеров ячеек излучателей звука, выбранных для подключения, при соответствующем включении режима работы - "панофония" на передающей стороне, кроме того, возможно включение режима работы на передающей стороне, обеспечивающего прием определенных кодов приемным устройством стереофонии, соответствующих совместному функционированию автоматических определителей кодов координат пространственного расположения источников звука и амплитуд звучания излучателей звука.

- "моновещание", обеспечивающее работу предложенного устройства с одним сигнальным каналом звуковой частоты, передающего сигналы звуковой частоты на один получатель звука или одну ячейку излучателя звука.

- "стереофония 1", обеспечивающая работу предложенного устройства /см. п.13 формулы изобретения/ по предложенному способу стереофонии /см, п.1 формулы изобретения/.

11. Для уменьшения числа источников звука или ячеек излучателей звука в приемнике стереофонических сигналов и увеличения точности определения точек излучателей звука применено перемещение электронно-механическими роботами заданного числа источников звука в пространстве расположения приемного устройства стереофонии в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами передающей стороны.

При этом один электронно-механический робот, перемещая один излучатель звука от одной ячейки излучателя звука по заданной площади или объему помещения расположения приемного устройства стереофонии, может заменить n излучателей звука, создающих эффект стереофонии по п.1; 13 формулы изобретения, на части площади или объема помещения расположения вышеуказанного приемного устройства.

Коды этих n излучателей звука селектируются селектором кодов соответствующего электронно-механического робота. Причем коды координат расположения заданного числа n излучателей звука считаются условно расположенными на соответствующей части площади или объема помещения расположения приемного устройства. Один электронно-механический робот, расположенный с излучателем звука от одной ячейки излучателя звука за проекционным телевизионным экраном, создает эффект стереофонии на части площади проекционного телевизионного экрана, равной S=1-3 м². При этом сигналы n нагрузок от блока матрицы кодового канала I и блоков матриц сигнальных каналов звуковой частоты II-1-II-4 заводятся на соответствующую одну ячейку излучателя звука: входы 1, 2 и 3, 4 /вышеуказанные n нагрузок соединяются параллельно в каждом блоке матрицы/, которые включают вышеуказанную ячейку излучателя звука в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами N_x1-4 для этих n ячеек, устанавливают определенную громкость звучания сигналов звуковой частоты при соответствующих кодах А_n1-4 и углы направленности рупоров излучателей звука в соответствии с кодовыми сигналами α _x,y1-4 для этих n указанных ячеек, при этом заводятся сигналы звуковой частоты от 1-4 сигнальных каналов звуковой частоты на вход 3, 4 ячейки излучателя звука в разрешенное время импульсно-кодовых сигналов N_x1-4.

Коды координат n1,2 1-4 подаются от селектора сигналов n1,2 1-4 /28 – см. фиг.5/ на селектор кодов соответствующего электронно-механического робота, который выбирает коды координат n излучателей звука, условно расположенных на части площади проекционного телевизионного экрана, и устанавливает излучатель звука от ячейки излучателя звука в соответствующие координаты вышеуказанной площади проекционного телевизионного экрана,

Точность установки излучателей звука при помощи электронно-механического робота соответствует точности установки механической части вышеуказанного робота.

С описанием электронно-механического робота или измерителя заданного интервала длины можно ознакомиться в заявке №2001113080/20 /013670/ от 07.05.2001 г., ОФЭС 2434369 от 04.06.2001 г. /Автоматический измеритель заданного интервала длины при помощи нониуса. Автор Карташевский И.И.

Формула изобретения

1. Способ стереофонического вещания, при котором передают звуковые сигналы по одному или четырем широкополосным каналам звуковой частоты, а также импульсно-кодовые сигналы передающих устройств, отличающийся тем, что импульсно-кодовые сигналы передающих устройств, содержащие информацию о пространственном расположении первичных излучателей звука в виде кода включения номера излучателей звука, кода, соответствующего определенному уровню громкости каждого излучателя звука, и кода, соответствующего углу поворота направленности излучателей звука, передают в узкополосном кодовом канале; в приемном устройстве N излучателей звука распределены в пространстве помещения для прослушивания стереофонических телевизионных передач, причем каждый из N излучателей звука в соответствии с импульсно-кодовым сигналом передающих устройств занимает определенное положение в пространстве; задействуют в любом сочетании заданное число n_X излучателей звука из общего числа N излучателей звука приемного устройства и перемещают n_X излучателей звука в пространстве путем переключения их в соответствии с принимаемыми импульсно-кодовыми сигналами передающих устройств; каждый из n_X излучателей звука, включаемый в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами, фиксирован в пространстве в каждый момент времени и излучает звуковую энергию разного уровня громкости в соответствии с импульсно-кодовыми сигналами.

2. Устройство стереофонического вещания, содержащее один или четыре сигнальных каналов звуковой частоты для передачи звуковых сигналов, а также кодовый канал для передачи импульсно-кодовых сигналов, отличающееся тем, что на телецентре определяют код включения номера ячейки излучателей звука каждого блока матриц сигнальных каналов звуковой частоты определителем кода N_X, код, соответствующий определенному уровню громкости каждого излучателя звука определителем кода An, и код, соответствующий углам поворота направленности рупоров динамиков излучателей звука, определителем кода α _х,у, импульсно-кодовые сигналы этих блоков совместно со звуковыми сигналами четырех сигнальных каналов звуковой частоты после преобразования в суммарный выходной сигнал подают на передатчик, в приемном устройстве для получения сигналов, соответствующих коду включения N_X номера ячейки излучателя звука, импульсно-кодовые сигналы проходят через телевизионный приемник, селектор кодов, преобразователь кода n_X и на селектор кодовых чисел, N_X ячеек излучателей звука, где N=2,3... N, распределенных в пространстве помещения для прослушивания стереофонических передач, которые задействованы в любом сочетании заданного числа n_X излучателей звука из общего числа N излучателей при помощи блока механической установки заданного числа n_X излучателей звука, а также содержит N_X ячеек излучателей звука, на входы каждого из которых подают импульсно-кодовые сигналы от блока матрицы кодового канала и звуковые сигналы четырех сигнальных каналов звуковой частоты от четырех блоков матриц сигнальных каналов звуковой частоты, блок матрицы кодового канала, на входы которого вводят сигналы кода α _х,у с выхода селектора кодов и сигналы с селектора кодовых чисел, в схему памяти блоков горизонтальных и вертикальных рядов матрицы кодового канала вводят информацию кодовых чисел при заданном числе одновременно включенных n_X излучателей звука с помощью блока установки заданного числа излучателей звука, а с выходов блока матрицы кодового канала информацию о номере включения ячейки излучателя звука и углов поворота направленности рупоров динамиков излучателей звука подают на входы соответствующих ячеек излучателей звука, а также содержащее блоки матриц сигнальных каналов звуковой частоты, число которых соответствует числу сигнальных каналов звуковой частоты, каждый блок матриц сигнального канала звуковой частоты соединен с N_X ячейками излучателей звука, причем на входы модуляторов блоков матриц сигнальных каналов звуковой частоты поданы сигналы звуковой частоты с телевизионного приемника, а также информация о громкости воспроизводимых звуковых сигналов каждым излучателем звука через телевизионный приемник, селектор кодов и цифроаналоговый преобразователь.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что существующий в устройстве узкополосный кодовый канал передает информацию о изменениях в пространстве углов направленности рупоров излучателей звука, при этом за время включения одной ячейки _X t_X=1 мс вводится информация пятизначным кодом с минимальным интервалом t_u=50 мкс о α _х,у - углах поворота направленного рупора динамика ячейки на вход модулятора матрицы кодового канала и о значениях кодовых чисел n₁ 1÷ 10; n₂ 1÷ 10, которые соответствуют определенным рядам матрицы кодового канала по вертикали и горизонтали, определяющим значение числа n_х - номера включения ячейки излучателя звука, при этом сигналы α _x,y заводятся через модулятор на сопротивление нагрузки блока вертикальных рядов; сигналы n₁ 1÷ 10 и n₂ 1÷ 10 заводятся на блоки горизонтальных и вертикальных рядов кодового канала; затем информация о номере включения ячейки излучателя звука N_X и углах поворота направленности рупоров динамиков ячеек подается с выхода блока матрицы кодового канала на входы соответствующей ячейки n_X, кроме того, при смене информации на блоки горизонтальных и вертикальных рядов матрицы кодового канала подается импульс смены информации, после чего в схему памяти блоков горизонтальных и вертикальных рядов матрицы кодового канала вводится при заданном числе одновременного включения n_X динамиков или N_X ячеек излучателей звука информация кодовых чисел n₁ 1÷ 10 и n₂ 1÷ 10, которая затем повторяется с заданной последовательностью.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что с помощью блока механической установки заданного числа n_X излучателей звука в каждом из 4 блоков матриц сигнальных каналов звуковой частоты и в блоке матрицы кодового канала устанавливают заданное число излучателей звука n_X≤ Nмакс с помощью перемычек.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5