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Verfahren zur zweikanaligen Aufnahme, Aufzeichnung, Übertragung und Wiedergabe von Schallereignissen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zwei- kanaligen Aufnahme, Aufzeichnung, Übertragung und Wiedergabe von Schallereignissen mit mindestens zwei Mikrophonsystemen, von denen sich eines nahe der Quelle des Schallereignisses und das zweite entfernt von dieser in einem Raum befindet, mit zwei Aufzeichnungs- bzw. Übertragungskanälen und mit mindestens zwei Lautsprechern, die in der bei Stereophonie üblichen Art abstrahlen.
Das Problem einer illusionsfördernden Übertragung kann dahingehend differenziert werden, dass man zwischen zwei Problemen unterscheidet, und- zwar zwischen der Übertragung der vom Schallereignis herrührenden direkten Schallinformationen und der Übertragung der von Raumeigenschaften abhängigen Informationen: aus dem i'nd'irekten Schallfeld, die dem Hörer die akustische Atmosphäre vermitteln und bei ihm den Eindruck hervorrufen, dass er sich selbst im Ursprungsraum befindet (Ambiophonie). Allgemein ist für die Erzielung einer möglichst naturgetreuen Wiedergabe die Übertragung von drei Informationen erforderlich, und zwar:
1. von Schallinformationen, wie es bei der üblichen monophonen Einkanaltechnik geschieht, 2. von aus dem räumlich verteilten Schallereignis herrührenden, im direkten. Schallfeld enthaltenen Richtungsinformationen, wie es bei der stereophonen Übertragungstechnik mit Hilfe eines zweiten Kanals geschehen kann, und 3.
von Rauminformationen aus dem indirekten Schallfeld am Ort es Beobachters, wie dieses auf dem zweiten Kanal geschehen kann, wenn der erste Kanal jedoch nur die monophone Schak- information überträgt. Als bekannt werden alle Verfalren vorausgesetzt, die stereophone Informationen als AIB-, X1Y- oder MS-Signale in zwei Kanälen aufnehmen, übertragen und- wiedergeben.
Unter der Bezeichnung AAB-Technik soll im folgenden eine stereophone Methode, bei der zwei oder mehr getrennte Mikrophone mit einer Entfernung gleich der der menschlichen Ohren verwendet werden (wie bei dem sogenannten künstlichen Kopf , der für akustische Verkuche und Messungen verwendet wird), oder grösser (diese werden als räumlich verteilte Mikrophone bezeichnet). Die Richtcharakteristik und die Entfernungen der Mikrophone (sowohl von der Schallquelle als auch untereinander) können Unterschiede in der Laufzeit und/oder der Intensität erzeugen, die in starkem Masse in ihrer Grösse schwanken können.
Für besondere Situationen kann ein drittes Mikrophon mit zwei Seitenmikrophonen kombiniert werden, wobei dessen Signale in die Ausgänge der Seitenmikrophone eingespeist werden. Bei der AAB-Technik, die mit zwei Kanälen arbeitet, liefert diese Methode die Schallinformation in Form eines A-Signals und eines B-Signals.
Diese Methode ist nicht kompatibel. Eine stereophone Aufnahme kann als kompatibel bezeichnet werden, wenn eine vollkommene monophone Schallwiedergabe sowohl vom technischen als auch künstlerischen Standpunkt aus durch elektrische Addition der Schallinformationsteile erhalten werden kann. Man verlangt, dass die so erhaltene monophone Wiedergabe gleichwertig, auf jeden Fall nicht viel schlechter ist als der Effekt, der bei optimalen Bedingungen mit monophoner Technik erreichbar ist.
Die AAB-Technik ist im allgemeinen nicht kompatibel, da Phasen- und Laufzeitdifferenzen Auslöschungen bestimmter Fre-
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quenzen hervorrufen, wenn die A- und B-Signale kombiniert werden.
Unter der Bezeichnung X/Y-Technik ist anderseits eine stereophone Methode mit räumlich eng beieinander liegenden Mikrophonen (Koinzidenzmikro- phone) zu verstehen, die gleiche Richtcharakteristiken besitzen.
Es können beispielsweise Richtmikrophone mit, Kardioidcharakteristiken (zuweilen als nierenförmig bezeichnet) oder Kosinusmikrophone (auch: Achtermikrophon;: genannt) verwendet werden; Kugel- oder sphärische Mikrophone sind dafür nicht geeignet. Unter Koinzidenzmikrophon versteht man ein Mikrophonsystem, bestehend aus zwei Mikrophonen, die so eng zusammengebaut sind, dass die Wegdifferenzen zu einer gegebenen Schallquelle praktisch vernachlässigbar sind. Bei solchen Mikrophonarten sind: nur Intensitätsdifferenzen entsprechend ihren spezifischen Richtcharakteristiken vorherrschend.
Die X/Y-Technik wird deshalb auch als Intensitätsstereophonie bezeichnet. Die Signalanteile werden X- und. Y-Signale genannt, die mittels Differential- wandler addiert oder subtrahiert werden können. Auf diese Weise ergibt X + Y ein M oder Minensignal, während X-Y ein S oder Seitensignal ergibt.
Hieraus folgt, dass das M-Signal in technischer Hinsicht das Äquivalent einer kompletten monophonen Schallinformation ist.
Die X- und Y-Tonanteile können entsprechend der herkömmlichen L/R-(Links-Rechts-)Technik über zwei getrennte Lautsprecher wiedergegeben werden. Es ist jedoch auch möglich, die M/S-Schallinformatio- nen zur Speisung eines Kugellautsprechers oder eines nach vorn strahlenden Halbraumstrahlers (für das M-Signal) in Kombination mit einem Gradientlaut- sprecher mit achtförmiger Richtcharakteristik (für das S-Signal) zu benutzen.
Die AIB- und die X/Y-Technik werden auch als symmetrische Technik bezeichnet, da die Signale von symmetrischer Form sind.
Der Ausdruck MUS Technik bezeichnet eine stereophone Aufnahmemethode, die ebenfalls mit Koinzi- denzmikrophon arbeitet; man kann sie auch als Mitten/Seiten -Technik bezeichnen. In diesem Fall kann entweder ein Kugel-, ein Kardioid- oder ein Kosinusmikrophon für das M (Mitten)-Signal verwendet werden, während ein weiteres Kosinusmi'krophon, das im rechten Winkel zum ersteren angeordnet ist, den S (Seiten)-Tonanteil aufnimmt. Bei dieser Technik werden die M- und S-Signale ohne elektrische Umwandlung erhalten.
Das M-Signal entspricht einer kompletten monophonen Schallinformation; fo'lgl'ich ist die MS-Technik kompatibel.
Die Schallinformationen können hierbei ebenfalls mittels eines nach vorn wirksamen Halbraumstrahlers (M) und eines zu den Seiten wirksamen Gradientenlautsprechers (S) wiedergegeben werden oder, wenn mittels Differentialwandler daraus X1Y- Informationen gebildet werden, können diese in der Links-Rechts-Technik (LIR) über zwei seitlich angeordnete Lautsprecher abgestrahlt werden. Die MS-Technik wird auch als unsymmetrische Technik bezeichnet, da sie Signale von unsymmetrischer Form verwendet.
Kurz zusammengefasst ist also: AIB = Technik der distanzierten Mikrophone XIY und. Technik der Koinzidenzmikrophone M @S = örtlich. so eng wie möglich vereinigter Mikrophone) In vereinfachter Abwandlung davon werden Anordnungen mit pseudostereophoner Wirkung verwendet, bei denen zusätzlich zu einem Minenlautsprecher, der ein monophones Signal ausstrahlt, 2 Seitenlautsprecher verwendet werden, die ein aus dem monophonen Signal abgeleitetes, zeitlich verzögertes Sekundärsignal konphas oder gegenphasig abstrahlen.
Bekannt sind weiterhin Verfahren, bei denen zur Erzielung einer pseudostereophonen Wirkung eine aus einem monophonen Signal abgeleitete, zeitlich verzögerte Sekundärinformation dem gleichphasig über 2 Lautsprecher abgestrahlten Monosignal gegen- phasig hinzugefügt werden (Lauridzen@Effekt). Diese Massnahme gibt eine primitive Räumlichkeitswirkung, weil durch die einmalige zeitliche Wiederholung des primären Direktsignals nur eine einzige Raumreflexion künstlich nachgeahmt wird, die aber niemals die Eigenschaften des abzubildenden Raumes zu charakterisieren gestattet.
Es sind auch Verfahren bekannt, nach denen mittels zusätzlicher, im entfernteren Teil des Raumes angeordneter Mikrophone Informationen aufgenommen werden, die den vorn aufgenommenen Informationen hinzugefügt werden. Dadurch entsteht jedoch lediglich eingrösserer Hauanteil in der Übertragung.
Zur Nachahmung von Raumreflexionen ist das Verfahren des Steg eonachhal@l-s nach Vermeulen bekannt, bei dem aus dem Primärsignal des direkten Schalls durch dessen künstliche Verzögerung durch bekannte Einrichtungen, z. B. mittels eines Magnettonträgers, zeitlich gegenüber dem Primärsignal verschieden verzögerte Zusatzinformationen abgeleitet und durch verschiedenartig im Wiedergaberaum verteilte Zusatzlautsprecher mit verschiedenen Laufzeiten und Pegelverhältnissen abgestrahlt werden. Hierdurch können im Wiedergaberaum diffuse Schallfelder imitiert werden. Dieses Verfahren wurde in jüngerer Zeit als Ambiophonie bezeichnet.
Mitunter wird auch ein Wiedergabekopf auf den Aufnahmekopf einer Magnettoneinrichtung rück- gekoppelt, wodurch ein künstlicher Nachhall simuliert wird. Dieses Verfahren wird im allgemeinen angewen- dIet, um eine eventuell unbefriedigende Hörsamkeit eines Raumes, in dem ein Originalschallereignis oder auch eine Lautsprecherwiedergabe stattfindet, in bezug auf Diffusität und Nachhall zu verändern.
Wahre Informationen über den Aufnahmeraum, in dem das Originalereignis stattfindet bzw. im Falle einer Aufzeichnung stattgefunden hat, werden hierbei jedoch nicht vermittelt. Das Ergebnis eines solchen. Verfah-
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rens ist im wesentlichen der Willkür des Operateurs anheimgestellt, der mittels einer Magnettonapparatur aus den im weitgehend direkten Schallfeld gewonnenen üblichen Mikrophonsignalen synthetisch in bezug auf Pegelverhältnisse und Laufzeitverzögerungen zusätzliche Informationen erzeugt, die mit dem indirekten Schallfeld im Ursprungsraum jedoch nichts gemeinsam haben.
Es sind auch Verfahren bekannt, derartige Informationen auf einem Tonträger in richtiger Dosierung auf mehreren Spuren aufzuzeichnen, um sie in fertiger Konfektionierung im Wiedergaberaum abzuspielen. Hierbei wird von der Variierung der gegeniseitigen Intensität, Verzögerung und Klangfarbe einzelner Übertragungskanäle bzw. aufgezeichneter Spuren Gebrauch gemacht.
Gelegentlich werden auch zur Gestaltung der angestrebten Effekte im Aufnahme- oder auch im Wiedergabevorgang zur Verhallung einzelner zu übertragender, aufzuzeichnender bzw. aufgezeichneter Spuren zusätzlich mehrdimensionale Nachhalleinrichtun- gen eingeschaltet, deren Informationen in bezug auf Intensität, Laufzeit und Klangfarbe relativ zu den übrigen Übertragungskanälen bzw. Aufzeichnungsspuren ebenfalls variierbar sind.
Bekannt ist weiterhin ein Verfahren, neben dem üblichen monophonen Primärsignal auf einem zweiten Kanal natürliche Rauminformationen zu übertragen. Hierbei muss jedoch auf die Übertragung von Stereosignalen verzichtet werden. Ausserdem hat das Verfahren bei einem Abstand von maximal 12 m zwischen dem die Schallinformation übertragenden Primärmikrophon und dem Raummikrophon seine praktische Grenze. Dieses Gebiet, das Laufzeitunterschieden bis zu etwa 35 ms entspricht, enthält aber insbesondere in grossen Räumen keine energiereichen Reflexionen (s. Fig. 2), so dass die Verhältnisse an einem guten Platz im Saal mit diesem Verfahren nicht ab(Yebildet werden können.
V Bei der einfachen Übermittlung eines zusätzlichen Raumsignals empfindet man das Schallbild wie durch ein grosses Fenster aus einem dahinter liegenden Raum. Gegenüber der üblichen Übertragungstechnik enthält das Schallbild jetzt zwar mehr Rauminformation, wodurch es halliger erscheint und deutlicher erkennen lässt, dass die Aufnahme in einem mehr oder weniger grossen Raum vorgenommen wurde; der Hörer fühlt sich jedoch nicht in dem Raum des Schallgeschehens mit einbezogen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zweikanal - Tonaufnahme-, -Übertragungs-, -Auf- z.-ichnungs- und -Wiedergabesystem, das gleichwohl für stereo- und monophone sowie ambiophone , insbesondere stereo-ambiophone und mono- am'biophor:e Effekte geeignet ist, zu schaffen, bei dem ausser dem direkten Schall Komponenten, welche von den natürlichen energiereichen Rückwürfen dies Originalraumes herrühren und eine Einbeziehung des Hörers in die akustische Atmosphäre des Ursprungsraumes ermöglichen, verwendet werden.
Es ist weiter- hin Aufgabe der Erfindung, eine Methode der obenbeschriebenen Art zu liefern, die auch eine künstlerisch und akustisch verträgliche kompatible monophone Wiedergabe ermöglicht.
Diese Aufgabe erfühlt ein Verfahren, bei dem erfindungsgemäss ein erstes Mikrophonsystem hauptsächlich den direkten, Schall und ein zweites Mikrophonsystem hauptsächlich dien an den Raumbegrenzungen reflektierten Schall aufnimmt, bei dem danach die im ersten Mikrophonsystem gebildeten elektrischen Direktsignale gegenüber den im zweiten Mikro- phonsystem gebildeten indirekten Signalen etwa um die Zeit verzögert werden,
die der Laufzeit des Schal- les zwischen beiden Mikrophonsystemen entspricht und bei dem die Pegel und die Laufzeitdifferenz der beiden von den Mikrophonsystemen gebildeten Signale mittels -Verstärker oder Regeleinrichtungen zueinander so eingestellt werden, dass für einen Hörer in einem Wiedergaberaum der Eindruck entsteht, selbst im Aufnahmeraum anwesend zu sein.
Danach werden das resultierende Direktsignal und: das vom zweiten Mikrophonsystem herrührende resultierende Raumsignal entweder unmittelbar oder mach linearer Kom- binatiom miteinander in zwei Kanälen übertragen bzw. aufgezeichnet, welche dann wiedergabeseitig in Links- Rechts- oder Mitten-Seiten-Technik abgestrahlt werden.
Unter Mikrophonsysteme ist.d'abei zu verstehen, dass es sich sowohl um einzelne Monophone als auch um Anordnungen mehrerer monophoner oder stereophoner Einzelmikrophone handeln kann.
Die lineare Kombination, kennzeichnet eine Mischung d\urch einfache Summen und Differenzbildung, aus der wiederum durch Summenh und Diffe- renzbildung die ursprünglichen Signale zurückgewonnen werden können.
Infolge der elektrischen Übertragung treffen die Signale des ersten, im direkten Schallfeld stehenden Mikrophons gegenüber der wirklichen akustischen Laufzeit zu früh ein, und zwar um die Zeit, die der Differenz der akustischen zur elektrischen Laufzeit für die Entfernung zwischen beiden Mikrophonsystemen entspricht. Dadurch erhält der Hörer bei der Wiedergabe den Eindruck des Auseinan.d'erfallens von dem Raumschall und dem zugehörigen Schallereignis, was er als Hören durch ein offenes Fenster empfindet. Durch die Verzögerung des Direktsignals etwa um diese Zeit wird der natürliche Zusammenhang wiederhergestellt.
Eine Veränderung dieser Zeit ergibt eine Veränderung des scheinbaren Platzes im Aufnahmeraum oder des Ortes der Schallquelle, was zu beabsichtigten Effekten ausnutzbar ist.
Die Erfindung soll nachstehend durch theoretische Erläuterungen an speziellen Ausführungsformen beispielsweise näher erklärt werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1 den zeitlichen Verlauf der Reflexionen des indirekten Schallfeldes in einem Rechteckraum von 10 000 n,3 für einen Abstand von 24 m zwischen Schallquelle und Beobachter,
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Fig. 2 den entsprechenden Verlauf für einen Abstand von 1-0 m zwischen Schallquelle und' Beobachter, Fig. 3 ein schematisches Anordnungsbeispiel zur Übertragung,
Fig. 4 ein schematisches Anordnungsbeispiel mit verbesserter Raumwirkung bei Stereophonie, Fig. 5 das gleiche Beispiel wie in. Fig. 4, aber bei Verwendung von monophonem Direktsignal.
Um sich eine Vorstellung vom zeitlichen Verlauf des indirekten. Schallfeldes in einem grossen Raum zu machen, ist in Fig. 1 und 2 für den Modellfall eines Rechteckraumes von 10 000 m3 die Schallenergie der einzelnen Reflexionen, bezogen auf die Energie des direkten Schalles (das R/D-Verhältnis) als Funktion der Laufzeitdifferenz At dargestellt, und zwar in Fig. 1 für einen Abstand des Beobachters von 24 m von der Schallquelle, also z. B. im hinteren Parkett", und in der Fig.2 für einen Abstand des Beobachters von 10 m von der Schallquelle, also z.
B. im vorderen Parkett.
Darin bedeuten, errechnet für das Raumvolumen von 101000 m3: Kurve I - Reflexionen für eine Nachhallzeit von T = c-- (im theoretischen Fall des Hau- raumes) Kurve 1I - einfache Reflexionen für eine Nachhallzeit von T - 2,5 (s)'' Kurve III - zweifache Reflexionen für eine Nach- hallzeit von T =- 2,5 (s)* Kurve IV - dreifache Reflexionen für eine Nachhallzeit von T = 2,5 (s);-: '' im akustisch ausgekleideten Zustand. Die Punkte bezeichnen die zeitliche Lage der einfachen und zweifachen Reflexionen, die Kreuze die zeitliche Lage der dreifachen Reflexionen.
Die an der ausgezogenen Kurve angegebenen Zahlen geben die Häufigkeit der einfachen bis dreifachen Reflexionen an; und zwar beziehen- sich die nach oben gerichteten Striche auf die einfachen und zweifachen Reflexionen unC die nach unten gerichteten Striche auf die Zahl der dreifachen Reflexionen.
Will man den ersten Fall (Raumpunkt I in Fig. 3) im Wiedergaberaum abbilden, so würde, da durch die elektrische Übertragung die Signale des direkten und indirekten Schallfeldes nach ihrem Eintreffen an den jeweiligen Mikrophonen MD und MR, sofort im Wiedergaberaum zur Abstrahlung kommen., die Informationen des direkten Schalles gegenüber den Verhältnissen im Ursprungsraum um eine dem Laufweg von 19 m entsprechende Zeit im Wiedergaberaum zu früh ankommen.
Man muss also, um einen dem im Raumpunkt I herrschenden Schallfeldzustand entsprechenden subjektiven Eindruck auch im Wiedergaberaum zu erhalten, den direkten Schalt gegenüber dem Schall aus dem direkten Schallfeld um eine den 19 m entsprechende Zeit von 55 ms verzögern. Will man den Zustand des vorderen Parketts (Raumpunkt II, d == 10 m) übertragen, so würde der direkte Schall um eine einem Laufweg von 5 m entsprechende Zeit zu früh ankommen. Der direkte Schall müsste also um 14,5 ms gegenüber einem im Raumpunkt II aufgenommenen indirekten Signal verzögert werden, wenn man entsprechend verfahren wollte.
Bei dieser Massnahme ergibt sich jedoch der Nachteil, dass bei dem durch die Verzögerung eintretenden Zusammenfallen der vom Mikrophon MD und der vom Raummikrophon MRII im Raumpunkt, II auf- genommenen direkten Signals sowie der etwa 5 ms später ebenfalls von vorn eintreffenden, vom Fussboden herrührenden ersten Reflexion eine verfälschende Verstärkung des direkten Eindrucks gegenüber dem erst 35 ms später in zeitlich dichterer Folge von Einzelreflexionen eintreffenden indirekten Schall eintreten würde. Das ist aber ein Zustand, wie er im Ursprungsraum nicht vorliegt.
Um dies zu vermeiden, besteht eine bessere Methode der Übertragung des indirekten Signals darin, dass man grundsätzlich die indirekte Information an dem entfernter liegenden Raumpunkt I, der eine gleichmässigere zeitliche Verteilung von Reflexionen aufweist, aufnimmt und diese bei gleichzeitiger Verzögerung des direkten Signals, z. B. um 55 ms, überträgt, wenn man den Zustand in diesem Raumpunkt I darstellen will.
Will man die Verhältnisse des vorderen Parketts (Raumpunkt 1I) erhalten, so verzögert man in diesem Fall den direkten Schall gegenüber dem im Raumpunkt I aufgenommenen indirekten Schall um etwa 20 ms und erniedrigt gleichzeitig den Pegel des indirekten Signals aus dem entfernter liegenden Raumpunkt I um etwa 8 db gegenüber dem direkten Schall, wie aus dem Vergleich der beiden Abbildungen zu erkennen ist. Durch diese Massnahme tritt dann. beim Hörer ein Zusammenfallen von am Primärmikrophon und am Raummikrophon eintreffenden direkten Schallen nicht mehr ein, und es können daher die oben genannten verfälschten subjektiven Wirkungen nicht mehr ausgelöst werden.
Der am Raumpunkt I eintreffende direkte Schall kann in diesem Fall als in den unmittelbar darauffolgenden indirekten Schall mit einbezogen und damit als Bestandteil desselben betrachtet werden.
Ausser den beiden als Beispiele beschriebenen Grenzfällen können beliebige dazwischenliegende Raumzustände abgebildet werden, wobei der Zuordnung zwischen den Pegeldifferenzen und den abzubildenden Laufzeitdifferenzen entsprechend den. Kurven in den Fig. 1 und 2 Rechnung getragen werden muss.
Beträgt in dem vorgegebenen Raumbeispiel die Entfernung des ausreichend indirekten Schallempfangenden Raummikrophons MR, vom Primärmikrophon l [m], und will man einen zwischen den Raumpunkten des Primär- und des Raummikrophons herrschendem Schallfeldzustand übertragen, was im vorliegenden Fall bedeutet, dass der indirekte Schall im Wiedergaberaum um eine zwischen 0 und 35 ms liegende Zeit 4t später gegenüber der primären Infor-
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mation abgestrahlt werden muss, so ist letztere um eine Zeit
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gegenüber dem indirekten Schall zu verzögern,
wobei der Pegel des Raumschalles MP" gegenüber dem Pegel der Primärinformtion nach dem Kurvenverlauf in, Fig. 2 um einen der abzubildenden Laufzeitdifferenz ,9t entsprechenden Betrag verringert werden muss. Durch diese Massnahme kann der im Wiedergaberaum empfundene scheinbare Abstand des Hörers zum Schallgeschehen variiert werden.
Im einzelnen beruht das Verfahren darauf, dass aus dem indirekten Schallfeld ebenfalls Informationen aufgenommen werden, so dass z. B. in der X1Y- Tec'hnik (z. B. mittels 2 Nieren) 2 Raum-Teilinfor- mationen X, und Y, bzw. in der MS-Technik (z. B. mittels einer nach vorn gerichteten Niere und einer dazu hergestellten Acht) 2 Raum-Teilinformationen M,. und S, entstehen. Diese Informationen werden jeweils den, entsprechenden Teilinformationen des Direktschalles mit entsprechenden Laufzeitdifferenzen hinzugefügt. Diese Zusammenfügung kann durch Summenbildung mittels eines Differentialübertragers erfolgen.
Sind X und Y bzw. M und, S die eigentlichen, Stereosignale, so entstehen die resultierenden Signale X = X + Y, und F = Y -f- Y, (la) bzw.
M=M+Mr und S=S+S, (1b) Es wird hierbei vorausgesetzt, dass die Informationen in der X/Y-Technik jeweils in die entsprechenden Informationen der MS-Technik und umgekehrt durch die Verwendung von Differentialübertragern umgewandelt werden können.
Die beiden zusammengesetzten Informationen@X und T bzw. M und S können in der bekannten 2-Kanal-Technik übertragen und mittels einer üblichen Links-Rechts-Lautsprecheranordnung bzw. mittels eines nach vorm arbeitenden Halbraumstrahlers und eines dazu quer gestellten Gradientenlautspre- chers wiedergegeben werden.
Verwendet man das primäre Stereomikrophon im weitgehend' direkten Schallfeld und das Raummikrophon im weitgehend indirekten Schallfeld, so ist dieses Beispiel im Prinzip kompatibel, da ein optimales monophones Signal auch. Informationen. aus dem indirekten Schallfeld enthalten muss, was durch die Mischung M = M + M, gewährleistet ist.
In entsprechender Weise können auch AIB- Signale verwendet werden.
Da nach aus der Literatur bekannten Unter- suchurngen [2] der Hauptanteil der Raumreflexion aus der Umgebung der vorderen linken und rechten Raumkante kommt, liegt eine vorteilhafte Anwendung des Verfahrens darin, zur Erfassung der wesentlichen Anteile zusätzlich zum im direkten Schallfeld arbeitenden primären Mikrophonsystem im ind'itek- ten Schallfeld ein zweites Mikrophonsystem, und zwar ein Komzidenzsystem mit zwei nach diesen vorderen Raumkanten ausgerichteten Nierenmikrophonen, zu verwenden.
Bildet man aus den Informationen X, und, Y, ein S-Signal S, = X, - Y, und verzichtet auf die Übertragung eventuell in der Raumlängsachse noch von vorn einfallender Komponenten, so folgt unter Vernachlässigung von; M, in Gleichung Gl. (1b) M=M und S=Sr=S+(Xr-Yr).
Da sich hieraus mittels eines Differentialübertragers
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ergibt, folgt
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und damit
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und S,. = Xr - Y, ist, folgt schliesslich
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Das bedeutet, dass die direkten Informationen mit den indirekten Informationen dadurch kombiniert worden können, dass das aus den Signalen des im in- direkten Feld arbeitenden Koinzidenzmikrophons gebildete Differenzsignal X, - Y, gegenphasig (durch Umpolung) den Stereoinformationen aus dem direkten Schallfeld zugefügt wird.
Dieses Verfahren ist dann mit der bisher üblichen monophonen t1'bertragungstechnnk streng kompatibel, insofern, als dann, wie man durch Addition der entsprechenden Gleichungen. erkennt, die elektrische Summe von X und Y das übliche monophone Signal X + Y = M ergibt.
In vereinfachter Weise kann daher im indirekten Schallfeld auch zur Bildung des Signals X, - Yr ein. zu den Seitenwänden orientiertes Achtermikrophon
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verwendet werden, dessen Information als S,-Signal dem primären Stereo-S-Signal hinzugefügt wird. Das Verfahren bleibt hierbei streng kompatibel mit der bisher üblichen monophonen Technik.
In entsprechender Weise können gemäss den Gleichungen 3 statt der direkten Signale X und Y bzw. der entsprechenden Raumsignale X, und Y, auch A/B-Signale bzw. A,/B,-Signale verwendet werden.
Das Verfahren bleibt auch kompatibel, wenn man in den Gleichungen (2a) und (2b) bzw. (3a) und (3b) das Differenzsignal S, = =X, - Y, durch ein beliebiges Raumsignal R ersetzt.
In vereinfachter Weise kann daher für grobe Annäherungen auch im indirekten Schallfeld ein Kugelmikrophon verwendet werden, dessen Information R gegenphasig (durch Umpolung) den symmetrischen Signalen des Direktschalles hinzugefügt wird bzw. dessen Information R in der M/S-Technik zum Stereo- S-Signal addiert wird. Dabei muss natürlich auf die Einstellung der richtigen Pegelverhältnisse geachtet werden, da je nach Ausbildung der Schaltung Ver- änderungen des Pegels in den Verzögerungsgliedern, bei der Addition und dergleichen entstehen.
Will man eine monophone Übertragung, Speicherung oder Wiedergabe mit zusätzlichem Raumschall (ambiophonem Schall) versehen, so kann. in an, sich bekannter Weise ein Kanal die monophone Toninformation M und der zweite Kanal die aus dem indirekten Schallfeld entnommene Information R führen, wobei es jedoch für die richtige Einbeziehung des Hörers in. den Ursprungsraum in entsprechendem Abstand zur Schallquelle ebenfalls erforderlich ist, die oben beschriebenen Anordnungs- und Verzögerungsmassnahmen anzuwenden.
Für diesen Fall ist es auch möglich, durch Summen- und Differenzbildung aus dem monophonen Tonsignal M und dem Raumsignal R die symmetrischen Informationen X==M+R Y= M-R zu gewinnen, diese auf 2 Kanälen zu übertragen und in der bekannten Links/Rechts-Technik zur Abstrahlung zu bringen.
Diese Massnahme hat den Vorteil, dass bei der kombinierten Übertragung von monophonen und ambiophonen Informationen die Abhörtechnik beim Hörer die gleiche bleiben kann wie bei der üblichen Stereoabhörtechnik, was nicht ohne weiteres gewährleistet ist, wenn, wie oben. erläutert, ein Kanal das M- und der andere Kanal das R-Signal führt.
Als R-Signal kann hierbei ein Sr-Signal, wie es von einem nach den Seitenwänden orientierten Achtermikrophon gewonnen wird, bzw. als Differenzsignal eines aus 2 Nierenmikrophonen bestehenden Koinzidenzsystems, wie oben erläutert, gebildet werden kann, oder auch in vereinfachter Weise die Information eines Kugelmikrophons verwendet werden.
Beträgt entsprechend der gegenphasigen Anschal- tung die Phasenverschiebung zwischen den den Signa- len, des Direktschalles hinzugefügten symmetrischen Signalen des Raumschalles -r (180 ), so empfindet man den Raumeindruck symmetrisch von rechts und links.
Beträgt, bezogen auf stationäre bzw. quasistatio- näre Frequenzgemische, ciie Phasenverschiebung Ler symmetrischen Raumsignale
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so ergibt sich ein subjektiv empfundener Schwerpunkt des indirekten Schalles rechts bzw. links. Diese Erkenntnis führt dazu, diesen Effekt unter Verwen..jung eines bekannten Breitbanüphasenschiebers, der die fre- quenzunabhängig; Regelung einer Phasendifferenz gestattet, zur bewussten örtlichen Verschiebung des Schwerpunktes der Richtung des indirekten Schalles zu benutzen, was z. B. bei der technischen Gestaltung von Hörspielen von Nutzen sein kann.
Es wird dafür zweckmässig sein, die Phasenverschiebung kontinuierlich regelbar auszulegen. Da die beschriebene Erscheinung mit wachsendem Verhältnis der Intensität des indirekten Schalles zu der des Direktschalles zunimmt, wird die subjektive Auswirkung der durch die Phasenregelung erzielbaren Schwerpunktverschiebung am grössten bei der Abbildung der vom Schallereignis entfernter liegenden Raumzustände sein.
Der wirksame Aufnahmewinkel des Raummikrophons kann nach dem in der Literatur beschriebenen Prinzip des Basisreglers [1] verändert werden, wie es zur Spreizung und Schrumpfung der Basisbreite in der üblichen, mit Koinzidenzmikrophon durchgeführten Stereophonietechnik geschieht.
Die Richtung, aus der der Schwerpunkt der indirekten Schallinformation gehört werden soll, kann nach dem aus der Literatur bekannten Prinzip des Richtungsreglers [1], wie es für die übliche, mit Koinzidenzmikrophonen durchgeführte Stereotechnik geschieht, variiert werden.
Zur Erzielung bestimmter Raumeffekte, z. B. bei Hörspielen und Effektmusik, können statt natürlicher Rauminformationen aus dem Ursprungsraum auch aus den direkten Signalen (mittels Hallraum, Hauplatte, Magnettonmaschine usw.) in bekannter Weise gewonnene Reflexionen allein oder in Kombination mit Informationen aus dem Ursprungsraum verwendet werden.
Die Einbeziehung des Hörers in die akustische Atmosphäre des Ursprungsraumes wird dann optimal sein, wenn der Hörer auch indirekte Informationen aus dem hinteren Halbraum erhält, wie es bei Originalgeschehen der Fall ist. Diese Informationen sind im allgemeinen in der Intensität geringer gegenüber den Informationen aus dem vorderen Halbraum, da sie meist durch 2-, 3- und mehrmalige Reflexionen zustande kommen und demgemäss entsprechend dem mittleren Absorptionsvermögen der Wände stärker geschwächt sind.
Ein wesentlicher Teil dieses von hinteren Raumteilen reflektierten Schalles kommt im Fall des Origi- nalgeschehens, wie man nach der Niethode der Spiegelbilder nachweisen kann, aus der Umgebung der
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hinteren linken und rechten Raumkante und ist bei einem Platz guter Hörsamkeit gegenüber dem vorderen Schall 2-3 d'b schwächer.
Will man solche rückwärtigen Informationen ebenfalls im Wiedergaberaum abbilden, so ist es in weiterer Ausbildung des Systems möglich, diese aus den von vorn in den Wiedergaberaum eingestrahlten Hauptsignalen zu gewinnen und! diese für den genannten Fall entsprechend dem zu erwartenden frequenzmässigen Nachhallverlauf des Ursprungsraumes frequenzkorrigiert (in den hohen Frequenzen durch lineare Verzerrung abfallend) und dann ebenfalls um 2-3 db schwächer durch in den hinteren Kanten des Wiedergaberaumes angebrachte Lautsprecher diffus einzustrahlen, und zwar so,
dass die hintere linke indirekte Information aus der vorderen rechten indirekten Information und die hintere rechte indirekte Information aus der vorderen linken indirekten Information abgeleitet wird, da die linken hinteren indirekten Informationen quasi als Spiegelbilder der rechten vorderen indirekten Informationen und umgekehrt die rechten hinteren indirekten Informationen quasi als Spiegelbilder der linken vorderen indirekten Informationen anzusehen sind.
Diese zusätzliche Massnahme wird um so wirksamer und daher um so zweckmässiger sein, je nachhallärmer und, je grösser der Wiedergaberaum ist.
Nachfolgendes Beispiel soll das im einzelnen erläutern: Da in der vereinfachten Darstellung [siehe die Gleichungen (2) und (3)] beispielsweise die von links ein-estrahlte vordere komplexe Hauptinformation sich von der von rechts eingestrahlten vorderen komplexen Hauptinformation dadurch unterscheidet, dass der Anteil der indirekten Informationen von, links zu den von rechts gegenphasig orientiert ist, ergibt sich z.
B. für die Rückgewinnung weitgehend indirekter Signale aus den komplexen Hauptinformationen eine Mög- lichkeit dadurch, dass man die Differenz zwischen den Hauptinformationen X und Y bildet, wodurch die Information (X - Y) + (X, - Yr) = S + S, entsteht.
Hierbei ist (X,-Y,.) als S-Signal der indirekten Informationen eine nicht richtungsorientierte Information. In gleicher Weise ist (X- Y) als S-Signal der direkten Informationen nicht richtungsorientiert. Die aus der Differenzbildung der Hauptinformation sich ergebende Summe dieser Teilinformationen bleibt ebenfalls nicht richtungsorientiert. Die durch Differenzbildung der Hauptsignale entstandene Information ist daher geeignet, als rückwärtige Information eingestrahlt zu werden. Dabei ist zu betonen, dass diese die natürlichen Reflexionen des Ursprungsraumes enthält.
Da energetisch gesehen (integriert über den für den Gesamtheitseindruck einer Hörempfin- dung wichtigen Zeitraum von etwa 50 ms, dessen Energieinhalt auch als Nutzschall bezeichnet wird), in den Gesamtinformationen X und Y das Raum-S- Signal X, - Y, gegenüber dem Stereo-S-Signal X-Y überwiegt, bedeutet das, dass, wenn das linke Hauptsignal vorwiegend Xr-Yr und das rechte Hauptsignal vorwiegend Y,-X, enthält,
das linke rückwärtige indirekte Signal nach den Gesetzen per Spiegelung (von Ecke zu Ecke) vorwiegend die Information Y,-Xr und das rechte rückwärtige indirekte Signal vorwiegend die Information X,-Yr enthalten sollte. Das ist anisnähernd gewährleistet, wenn man das Diffe- renzsignal (X-Y) + (Xr-Yr) der Hauptinformation diagonal versetzt gegenüber den Hauptinformationen rückwärtig einstrahlt.
Die Fi'g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Fall einer stereo-ambiophonen Übertragung. Die von den primären Stereomikrophonen im Ursprungsraum U vom Klangkörper K herrührenden Signale X und Y werden über Verzögerungseinrichtungen V mit den Stereo-Rauminformationen X, und Yr unter Zuhilfenahme eines Differentialübertragers D, und unter Beachtung der gegenphasigen Anschaltung der Rauminformationen additiv kombiniert und den Hauptlautsprechern Lt und L2 im Wiedergaberaum W zugeführt.
Die gegenphasige Zuführung ist mit gestrichelter Linie dargestellt. Unter Zwischenschaltung des Differentialübertragers D2 wird aus den Hauptinfor- mationen X undT als Differenzsignal die Rauminformation S + S, gewonnen, die in pegelverminderter und frequenzkorrigierter Form als Information (S + Sr)' den zusätzlichen Raumlautsprechern L3 und L4 gegenphasig zugeführt wird.
Fig. 5 zeigt die vereinfachte Form für den einfachen Fall einer mono-ambiophonen Übertragung. Hi.rbei wird das von einem Monomikrophon herrührende Monosignal M nach Verzögerung mit dem gegenphasig eingespeisten Raumsignal R kombiniert und als resultierende Signale M + R bzw.
M - R den Hauptlautsprechern Lt bzw. L2 im Wiedergaberaum W zugeführt. Über einen Differentialübertrager D wird als Differenzsignal die Rauminformation 2R zu- rückgewonnen und wieder pegelvermindert und fre- quenzkorrigiert als Information R' gegenphasig den Raumlautsprechern L3 und L4 zugeführt.