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Die Erfindung betrifft Lautsprecheranordnungen
zur naturgetreuen Wiedergabe von Schallereignissen.
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Alle bisher bekannten Lautsprecheranordnungen
in Verbindung mit Reflexionskörpern
sind so positioniert, daß entweder
- – ein
Lautsprecher für
breitbandige Frequenzbereichswiedergabe oder
- – zwei
Lautsprecher für
hohe und mittlere Frequenzbereiche auf ein und denselben Reflexionskörper abstrahlen.
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Lautsprecher für tiefe Frequenzbereiche (Tieftöner genannt),
die innerhalb dieser Systeme angeordnet sind (3-Wege-System) strahlen
frei und räumlich
von Mittel- und Hochtöner
entkoppelt ab.
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Auch bekannt sind Lautsprecheranordnungen,
in denen jeder Lautsprecher über
einen ihm zugeordneten Reflexionskörper verfügt. Die Konsistenz der abstrahlenden
Systemwege wird in den bekannten Lösungen nicht oder nicht ausreichend
beachtet. Wiedergabetechniken mit verbesserter Schallkonsistenz
sind bekannt als Klangsäulen.
Diese Systeme arbeiten als Indirektabstrahler mit Reflexionskörpern. Bekannte
Systeme realisieren jedoch eine virtuelle Punktquelle nur näherungsweise
für Frequenzen kleiner
500 Hz (Firma Phönix® Klangsäulen®).
Sie sind außerdem
als Mehrwegsysteme konfiguriert, wobei der Baßlautsprecher mit beträchtlichem
Abstand zum Reflexionskörper
(virtuelle Punktquelle) angeordnet ist. Bessere virtuell punktuelle
Tonabstrahler werden von der Firma Space Sound® durch einen
reflektierenden Paraboloiden realisiert. Ein dem Stand der Technik
entsprechender HiFi-Klang wird nicht erreicht.
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Stereophonie, noch stärker Mehrkanaltechnik
wie DOLBY, ignoriert den Informationsgehalt des Phasenganges des
einlaufenden Schalles vollständig.
Räumliche
Akustik ist jedoch durch Reflexionen direkter Schallquellen definiert.
Die Basis für
natürliche
Akustik ist dieses Reflexionsbild.
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Richtung und Entfernung direkter
und indirekter Schallquellen werden sinnesphysiologisch unterschiedlich
erfaßt.
Die Wiedergabe von Aufzeichnungen von indirektem Schall und/oder über mehrere direkte
Schallquellen superponiertem Schall mit direkten Schallquellen mit
einer gegen die Aufnahmeanordnung geänderten Wiedergabeanordnung
ist wahrnehmungsphysiologisch von Inkonsistenzen belastet.
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Die Folgen einer latenten Belastung
mit inkonsistenten Signalströmen
heutigen Standes blieben bisher unberücksichtigt. Techniken von Stereophonie
bis Dolby-digital sind (mit Einschränkung) nur in sehr eng eingegrenzten
Hörpositionen
näherungsweise
wahrnehmungsphysiologisch konsistent.
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Die Folgen dieser latenten Belastung
mit inkonsistenten Signalströmen
herkömmlicher
Wiedergabetechnik wurden bisher nicht analysiert.
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Der Ursprung aller Schallereignisse
ist die Punktquelle, das heißt,
alle im Schallereignis erzeugten Frequenzen entstehen in einem Punkt.
Durch die Aufnahme der Reflexionsmuster, entstanden aus den direkt
abstrahlenden Schallquellen und der diesen Schall reflektierenden
Umwelt (d.h. der Akustik des Aufnahmeraumes) an zwei oder ggf. mehreren Raumpunkten
des Aufnahmeszenarios, wird der audielle Phasenraum (partiell) aufgenommen.
Um diesen Phasenraum naturnah wiedergeben zu können, müßten im Wiedergaberaum Schallquellen
so angeordnet werden, daß – bis auf
homogene Koordinatentransformationen – der (partiell) aufgezeichnete
Phasenraum reproduziert wird. Mit der Stereoaufnahme und der Zweikanaltechnik
ist eine – bis
auf homogene Koordinatenraumtransformationen
- – korrekte
Wiedergabe von Elementen des dreidimensionalen Reflexionsmusters
des Aufnahmeraumes in dem Wiedergaberaum
- – für das menschliche
Gehör hinreichend
unabhängig
von der Eigenakustik des Wiedergaberaumes – möglich.
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DE
4331959 schlägt
hierbei eine Lautsprecherbox mit zwei Lautsprechern mit gegeneinander vertikal
gerichteter Tonabstrahlung und mit einer zwischen denselben zentrisch
angeordneten, für
beide Lautsprecher gemeinsamen Umlenkeinheit für die Schallwellen in Form
zweier kegelförmiger
Schallreflektoren vor.
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WO 90/07103 offenbart eine Lautsprecheranordnung,
bei der ein Hochtöner
nach unten strahlt, während
ein Mitteltöner
und ein Tieftöner
noch oben strahlen. Zwischen dem Mitteltöner und dem Hochtöner ist
ein Reflektor angeordnet. Auf den Tieftöner kann verzichtet werden,
wobei dann der Hochtöner, der
Mitteltöner
sowie der Reflektor mit seinen beiden Bestandteilen invertiert angeordnet
werden können. Damit
wird eine Lautsprecheranordnung erhalten, bei der Mitteltöner nach
oben (unten) und der Hochtöner nach
unten (oben) strahlt.
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Aus
DE 41 01 153 A1 ist eine Lautsprecheranordnung
bekannt, bei der Hochtöner,
Mitteltöner und
Tieftöner
in verschiedene Richtung Schallwellen emittieren.
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DE 197 16 315 A1 beschreibt eine Lautsprecheranordnung,
bei der ein Hochtöner
und ein Mitteltöner
in dieselbe Richtung strahlen, während
ein Tieftöner
in die entgegengesetzte Richtung strahlt.
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US 5,115,882 E4 zeigt eine Lautsprecheranordnung,
die einen erstem Klangtreiber für
Baß und mittleren
Frequenzbereich sowie einen zweiten Klangtreiber aufweist, der ein
Frequenzband wiedergibt, daß über dem
des ersten Klangtreibers
1 liegt. Der erste Klangtreiber,
der sowohl den Tief- als auch den Mitteltöner realisiert, strahlt auf
einen Reflektor, in dessen Oberseite der zweite Klangtreiber, der
den Hochtöner
darstellt, integriert ist. Der Hochtöner strahlt wiederum auf einen
zweiten Reflektor. Der Mittelfrequenzbereich und der Tieffrequenzbereich
werden in dieselbe Richtung abgestrahlt. In eben diese Richtung
strahlt auch der zweite Klangtreiber.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die
Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere
Lautsprecheranordnungen angegeben werden, mit denen eine möglichst
naturgetreue Wiedergabe von Schallereignissen ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
der Ansprüche
1 und 3 gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 und
4.
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Nach Maßgabe der Erfindung sind Lautsprecheranordnungen
vorgesehen, die zwei getrennte Systeme mit jeweils identischem Aufbau,
bestehend aus einem Hochtöner,
einem Mitteltöner
und einem Tieftöner
als Lautsprecher für
die unterschiedlichen Frequenzbereiche umfassen, wobei die Lautsprecher
der beiden Systeme axial vertikal angeordnet sind und die Abstrahlcharakteristik
der Lautsprecher derart definiert ist, daß der Mitteltöner nach
unten strahlt und der Hochtöner
und der Tieftöner
nach oben strahlen, sich zwischen Hoch- und Mitteltöner ein
rotationssymmetrischer Reflexionskörper befindet, wobei innerhalb
dieses Reflexionskörpers
zusätzlich
ein sogenannter Superhochtöner
angeordnet sein kann, dessen Positionierung variabel ist und damit
jeden möglichen
Abstrahlwinkel zuläßt. Darüber hinaus
kann die Lautsprecheranordnung auch dadurch gekennzeichnet sein,
daß besagte
Lautsprecher der beiden Systeme axial vertikal angeordnet sind und
die Abstrahlcharakteristik der Lautsprecher derart definiert ist,
daß der
Mitteltöner
nach oben strahlt und der Hochtöner
und der Tieftöner
nach unten strahlen. Auch in diesem Fall befindet sich zwischen
Hoch- und Mitteltöner
ein rotationssymmetrischer Reflexionskörper, in dem zusätzlich ein
sogenannter Superhochtöner
angeordnet sein kann Darüber
hinaus kann die Lautsprecheranordnung aus zwei getrennten Systemen
mit jeweils identischem Aufbau, auch aus einem Hochtöner und
einem tiefen Mitteltöner
als Lautsprecher und gemeinsam einem Tieftöner als Subwoofer für die un terschiedlichen Frequenzbereiche
bestehen. Auch dabei sind Lautsprecher der beiden Systeme axial
vertikal angeordnet und ihre Abstrahlcharakteristik ist derart definiert, daß der Mitteltöner nach
oben strahlt, der Hochtöner nach
unten strahlt und der Tieftöner
für beide
Kanäle als
Subwoofer realisiert ist.
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Ebenso ist es möglich, daß die Lautsprecheranordnung
aus drei getrennten Systemen für
Stereo und Center mit jeweils identischem Aufbau besteht. Hierbei
besteht jedes System aus einem Hochtöner und einem tiefen Mitteltöner als
Lautsprecher und gemeinsam einem Tieftöner als Subwoofer für die unterschiedlichen
Frequenzbereiche. Die Lautsprecher der drei Systeme sind wiederum
axial vertikal angeordnet und die Abstrahlcharakteristik der Lautsprecher
ist derart definiert, daß der
Mitteltöner
nach oben strahlt, der Hochtöner
nach unten strahlt und der Tieftöner
für alle
drei (links, rechts, mittig) Kanäle als
Subwoofer realisiert ist.
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Diese Lautsprecheranordnungen realisieren das
gesamte hörbare
Frequenzspektrum aus einer virtuellen Punktquelle in einer den Stand
der Technik bestimmenden Qualität
und reproduzieren dabei den Phasenraum der Aufnahme seitens der
Wiedergabetechnik korrekt.
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Damit wird für Zwei- + 1, Drei- und Vierwegsysteme
eine
- – jeweils
(virtuell) gemeinsame Punktquelle durch geeignete Reflexionskörpergeometrie
sowie Reflexionskörper-
und Lautsprecheranordnungen,
- – den
Stand der Technik bestimmende Klangqualität indirekt abstrahlender Systeme
- – naturnahe
Relation von ∼85
% indirektem zu nur ∼15
% direktem Schall
- – naturgleicher
3D-Raumklangeigenschaft realisiert. Dies wird
- – durch
die spezielle Geometrie der Reflexionskörper sowie
- – die
Anordnung von Lautsprechern und Reflexionskörpern erreicht, die eine hinreichend
exakt superponierte Kugelschallabstrahlung gewährleisten, in dem
- – jedes
System in ein konzentrisches Kugelsegment mit identischer Mittelachse
in jeweils hinreichend identischer horizontaler Lage emittiert und dadurch
- – ein
hinreichend phasenkorrekter Kugelschall über alle Systemwege
realisiert
wird.
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In den 1–4 werden Ausführungsbeispiele
angegeben.
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1 zeigt
eine Lautsprecheranordnung, bei der die Lautsprecher der beiden
Systeme axial vertikal angeordnet sind und die Abstrahlcharakteristik
der Lautsprecher folgendermaßen
definiert ist. Der Mitteltöner
(1) strahlt nach unten und der Hochtöner (2) und der Tieftöner (3)
strahlen nach oben. Die Lautsprecher sind dabei jeweils in einem
röhrenförmigen Körper angeordnet.
Ebenso sind rechteckige, quadratische und andere geeignete Formen möglich.
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In 2 wird
eine Lautsprecheranordnung gezeigt, bei der die Lautsprecher der
beiden Systeme auch axial vertikal angeordnet sind, die Abstrahlcharakteristik
der Lautsprecher jedoch so definiert ist, daß der Mitteltöner (1)
nach oben strahlt und der Hochtöner
(2) und der Tieftöner
(3) nach unten strahlen. Auch in dieser Ausführungsform
sind die Lautsprecher jeweils in einem röhrenförmigen Körper angeordnet, wobei ebenso
rechteckige, quadratische und andere geeignete Formen möglich sind.
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In 1 und 2 und werden Lautsprecheranordnungen
gezeigt, bei denen sich zwischen Hoch- und Mitteltöner ein
rotationssymmetrischer Reflexionskörper befindet. Dieser kann
beispielsweise rotationssymmetrisch, pyramidal, kegelförmig oder
auch n-flächig
verjüngend
sein.
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In 3 und 4 ist in den Lautsprecheranordnungen
zusätzlich
ein sogenannter Superhochtöner innerhalb
des Reflexionskörpers
angeordnet. Die Position des Rotationskörpers ist jedoch variabel und läßt jeden
möglichen
Abstrahlwinkel zu.
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Überdies
sind jedoch auch Lautsprecheranordnungen aus zwei getrennten Systemen
mit jeweils identischem Aufbau möglich,
die aus einem Hochtöner
und einem tiefen Mitteltöner
als Lautsprecher und gemeinsam einem Tieftöner als Subwoofer für die unterschiedlichen
Frequenzbereiche bestehen, bei denen die Lautsprecher der beiden
Systeme axial vertikal angeordnet sind und ihre Abstrahlcharakteristik
derart definiert ist, daß der
Mitteltöner
nach oben strahlt, der Hochtöner
nach unten strahlt und der Tieftöner
für beide
Kanäle
als Subwoofer realisiert ist.
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Darüber hinaus sind auch Lautsprecheranordnungen
aus drei getrennten Systemen für
Stereo und Center mit jeweils identischem Aufbau realisierbar, die
aus einem Hochtöner
und einem tiefen Mitteltöner
als Lautsprecher und gemeinsam einem Tieftöner als Subwoofer für die unterschiedlichen
Frequenzbereiche bestehen, wobei die Lautsprecher der drei Systeme
axial vertikal angeordnet sind und die Abstrahlcharakteristik der
Lautsprecher derart definiert ist, daß der Mitteltöner nach
oben strahlt, der Hochtöner
nach unten strahlt und der Tieftöner
für alle
drei (links, rechts, mittig) Kanäle
als Subwoofer realisiert ist.