Pro Audio White Papers

Die Grundlagen der M/S Stereophonie
Autor: Gerd Jüngling - Copyright: Alle Rechte vorbehalten
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Die Realisierung einer MS Matrix ist auf verschiedene Art möglich. Rein passiv lässt sich die Umsetzung mit Hilfe von 2 Übertragern durchführen, die jeweils 2 Eingangswicklungen und eine Ausgangswicklung haben. Allerdings müssen diese Übertrager sehr präzise ausgeführt sind, um keine Verfälschungen zu erzeugen. Ferner ist es notwendig, dass die Quellwiderstände der Eingangssignale sehr niederohmig sind, da durch die Rückwirkung der Übertrager sonst ein nicht akzeptables Übersprechen entsteht. Eine elektronisch aufgebaute Matrix besteht aus mehreren Rechenverstärkern, die sowohl mit diskreten wie auch mit integrierten Operationsvertärkern ausgeführt sein können. Über die Außenbeschaltung dieser Operationsverstärker lässt sich die elektrotechnische Realisierung der obigen Gleichungen durchführen. Um von Quellwiderständen und Lastwiderständen unabhängig zu werden, sollten zusätzlich an den Eingängen und Ausgängen aber Pufferstufen vorhanden sein. Ferner stellt die Umsetzung sehr hohe Anforderungen an die Präzision der Addition und Subtraktion. Bei idealen Eigenschaften der Operationsverstärker bestimmen die Toleranzen der Widerstände die resultierende Übersprechdämpfung im Bereich der niedrigen Frequenzen. Bei Widerständen mit einer Toleranz von 1 % beträgt das Übersprechen bereits bis zu 34 dB. Nach Durchlauf einer zweiten Matrix zur Rückwandlung bleiben dann nur noch 28 dB im ungünstigsten Fall übrig. Hier ist ein manueller Abgleich an verschiedenen Schaltungspunkten der beste, aber natürlich auch aufwendigste Weg um eine ausreichend hohe Übersprechdämpfung zu realisieren. Noch größere Probleme ergeben sich bei hohen Frequenzen, da hier die geringere Leerlaufverstärkung der Verstärker und kleine Phasenfehler die Übersprechdämpfung deutlich reduzieren können. Kompensationskondensatoren und Trimmungen sind hier für eine präzise Matrix unbedingt erforderlich.

Wie bereits oben erwähnt, ist es möglich im MS Format die Basisbreite und die Richtung eines Stereosignals zu verändern. Die Regelung der Basisbreite ist leicht zu verstehen. Senkt man den Pegel des S-Kanals ab, so verringert man die Übersprechdämpfung und verkleinert somit auch die Basisbreite. Hier ein Beispiel für den Fall, dass der Pegel des S-Kanals um 6 dB, also um den Faktor 2 gedämpft wird:

Wird nun der linke Kanal betont, so ergibt sich:

M = L + 0 und S = L - 0, also M = L und S = L

Nun bleibt M unverändert und S wird um 6 dB gedämpft, bevor die Rückwandlung erfolgt. Da eine Dämpfung von 6 dB dem Verhältnis 0.5 entspricht, ergibt sich für das gedämpfte S Signal, das wir mit S' bezeichnen:

L = M + S' = L + 0.5*L = 1.5 * L

R = M - S' = L - 0.5*L = 0.5 * L

Ohne Pegeländerung im S Kanal wäre der L Kanal mit + 6 dB / Faktor zwei am Ausgang erschienen und der R Kanal hätte kein Signal. Mit der Dämpfung um 6 dB ist nun das Signal im linken Ausgangskanal nur 1.5 * L; gleichzeitig erscheint aber im rechten Kanal nun auch ein Signal mit 0.5 L. Der Pegelunterschied zwischen dem linken und dem rechten Kanal beträgt 3 zu 1, was knapp 10 dB entspricht. Während das Original natürlich ganz links geortet wurde, wird das geregelte Signal nun bei ca. 70 % des Abstands zwischen der Mitte und dem linken Lautsprecher erscheinen. Mit Reduzierung des Pegels des S-Signals 'rutscht' das Signal also weiter in die Mitte. Schaltet man das S Signal ganz ab, bleibt nur noch ein Mono Signal über. Wir benutzen wieder das Beispiel von oben:

M = L + 0 und S = L - 0, M = L und S = L

Nun schalten wir das S-Signal aus. Es ergibt sich:

L = M + S' = L + 0 = L

R = M - S' = L - 0 = L

Links und Rechts haben nun beide den gleichen Pegel; das ursprünglich nur links liegende Signal L erscheint in Mono in der Mitte.

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