DE1083328B - Processes and devices for improving delayed reverberation - Google Patents

Description

Verfahren und Einrichtungen zur Verbesserung von zeitlich verzögertem Nachhall 1 Bei akustischen Einrichtungen zur Erzeugung von Nachhall hoher Qualität, wie z. B. beim sogenannten Hallraum oder einer zu Biegeschwingungen erregten großen, dünnen Metallplatte oder bei einem großen dreidimensionalen Körper bzw. einem flüssigkeitsgefüllten Metallbecken, welch letztere die Transponierung der Tonfrequenz in den Ultraschallbereich erfordern, kann man die Dauer des Nachhalls wirklicher Räume durch Änderung der Dämpfung dieser Einrichtungen mehr oder weniger schnell -einstellen. Wegen des begrenzten räumlichen Abstandes der elektroakustischen Wandler in diesen Einrichtungen ist die zeitliche Pause zwischen dem direkten Schall und dem Einsatz des Nachhalls klein. Von der Größe dieser Pause hängt aber die subjektiv empfundene Raumgröße ab. Bei den genannten Einrichtungen scheint also der Nachhall unabhängig von der eingestellten Nachhallzeit aus einem kleinen Raum zu kommen. Es ist bereits bekannt, den vorgetäuschten Raum größer erscheinen zu lassen, indem man den Einsatz des Nachhalls gegenüber dem direkten Schall verzögert. Je größer die Verzögerungszeit ist, um so größer erscheint der Raum, um so geringer ist aber die Übertragungsqualität hinsichtlich Deutlichkeit oder Durchsichtigkeit. Die akustischen Qualitäten eines guten Konzertsaales oder Studios werden auf die bekannte Weise, d. h. mit direktem Schall und verzögertem Nachhall, allein nicht erreicht.Methods and devices for improving time-delayed reverberation 1 In acoustic devices for generating high-quality reverberation, such as e.g. B. in the so-called reverberation room or a large, thin metal plate excited to flexural vibrations or in a large three-dimensional body or a liquid-filled metal basin, which latter require the transposition of the audio frequency into the ultrasonic range, the duration of the reverberation of real rooms can be changed by changing the attenuation of these Adjust facilities more or less quickly. Because of the limited spatial distance between the electroacoustic transducers in these devices, the time interval between the direct sound and the use of the reverberation is small. The subjectively perceived room size depends on the size of this break. With the facilities mentioned, the reverberation seems to come from a small room regardless of the reverberation time set. It is already known to make the simulated room appear larger by delaying the use of reverberation compared to direct sound. The longer the delay time, the larger the room appears, but the lower the transmission quality in terms of clarity or transparency. The acoustic qualities of a good concert hall or studio cannot be achieved in the familiar way, that is, with direct sound and delayed reverberation.

Das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt den geschilderten Mangel, indem zwischen dem direkten Schall und dem verzögerten Nachhall eine oder mehrere nachhallfreie verzögerte Wiederholungen des direkten Schalls eingefügt werden mit einem gegenüber dem direkten Schall abgesenkten Pegel. Dadurch wird erreicht, daß der fiktive Raum, wie angestrebt, groß erscheint, aber gleichzeitig die Durchsichtigkeit vorhanden ist, die mit nur verzögertem Nachhall, ohne die echofreie Wiederholung des direkten Schalls, fehlt.The method according to the invention eliminates the deficiency described, by placing one or more between the direct sound and the delayed reverberation Reverberation-free delayed repetitions of the direct sound are inserted with a level that is lower than that of direct sound. It is thereby achieved that the fictional space, as intended, appears large, but at the same time the transparency is present, the one with only delayed reverberation, without the anechoic repetition of direct sound is missing.

Eine Einrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigt also zwei oder mehr Verzögerungseinrichtungen, eine für den Nachhall, die vor oder hinter die akustische Nachhalleinrichtung geschaltet sein kann, und eine zweite oder mehrere für eine oder mehrere verzögerte Wiederholungen des direkten Schalls. Beide Verzögerungseinrichtungen können z. B. mittels Magnetton arbeiten, was aber den gewissen Nachteil der bewegten Teile, also des Verschleißes, und der oft notwendigen Wartung hat. Eine andere Art der Verzögerung sind akustische Leitungen mit einem elektroakustischen Wandler am Anfang und einem oder mehreren elektroakustischen Wandlern als Mikrophone in geeignetem Abstand davon. Bei direkter Kopplung der Leitung mit dem hallenden Medium können zwei Wandler entfallen, wie folgendes Beispiel zeigt. Benutzt man einen Hallraum und zur Verzögerung ein luftgefülltes Rohr mit einem Mikrophon am Ende, so können das Mikrophon im Hallraum und der Sender am Anfang des Rohres wegfallen, wenn das offene Rohrende sich im Hallraum befindet. Luftgefüllte Rohre haben als Verzögerungsleitung einen gewissen Nachteil, nämlich die starke Schallabsorption bei hohen Frequenzen. Die entsprechende elektrische Pegelanhebung führt zu einer Erhöhung des Rauschens.A device for performing the method according to the invention is required thus two or more delay devices, one for the reverberation, the before or can be connected behind the acoustic reverberation device, and a second or more for one or more delayed repetitions of the direct sound. Both delay devices can, for. B. work using magnetic sound, but what the certain disadvantage of the moving parts, i.e. the wear and tear, and the often necessary ones Has maintenance. Another type of delay are acoustic lines with one electroacoustic transducer at the beginning and one or more electroacoustic Converters as microphones at a suitable distance from it. With direct coupling of the line With the reverberant medium, two converters can be omitted, as the following example shows. If you use a reverberation room and an air-filled tube with one to delay it Microphone at the end, so the microphone in the reverberation room and the transmitter at the beginning of the tube can be omitted if the open end of the tube is in the reverberation room. Air-filled As a delay line, pipes have a certain disadvantage, namely the strong one Sound absorption at high frequencies. The corresponding electrical level increase leads to an increase in noise.

Die Verzögerungsleitungen können erfindungsgemäß auch flüssigkeitsgefüllte Rohre sein oder überwiegend eindimensional ausgedehnte feste Körper, also Leitungen für Körperschall. Letztere sind wegen der zu vernachlässigenden Dämpfung und der relativ einfachen und billigen Wandler günstig. Sie werden daher für die erfindungsgemäße Verzögerungseinrichtung vorzugsweise benutzt, und zwar als Leitungen für Dehn- oder Torsionswellen, da Biegewellen wegen der Dispersion der Schallgeschwindigkeit weniger, in Frage kommen.According to the invention, the delay lines can also be liquid-filled Be pipes or predominantly one-dimensional solid bodies, i.e. pipes for structure-borne noise. The latter are because of the negligible damping and the relatively simple and cheap converter inexpensive. You are therefore for the invention Delay device preferably used, as lines for stretching or Torsional waves, since bending waves are less due to the dispersion of the speed of sound, come into question.

Die akustischen Leitungen werden reflexionsfrei abgeschlossen, indem die Schallausbreitung am Ende auf eine gewisse Länge mit bekannten Mitteln stark gedämpft wird, so daß nur eine einfache Verzögerung eintritt. Die Mikrophone sind dann vor dem absorbierenden Abschluß in gewünschtem Abstand vom Sender seitlich an die Leitung anzuschließen. Bei reflektierendem Abschluß der Leitung, z. B. durch das Mikrophon, treten V ielfachreflexionen auf, die unter Umständen nicht stören; will man sie schwächen, so können auch Mikrophon oder Sender oder beide oder die Leitungen etwas absorbierend gestaltet werden.The acoustic lines are completed without reflection by the sound propagation at the end is strong over a certain length by known means is attenuated so that there is only a simple delay. The microphones are then laterally in front of the absorbent closure at the desired distance from the transmitter to be connected to the line. With reflective termination of the line, z. B. by the microphone, multiple reflections occur, which may not be disturbing; if you want to weaken them, you can also use a microphone or transmitter or both or both of them Lines are designed to be somewhat absorbent.

Die Verzögerungseinrichtung für den direkten Schall kann erfindungsgemäß ein Teil der Verzögerungseinrichtung für den Nachhall sein, indem z. B. bei einer Magnettoneinrichtung außer dem entfernten Hörkopf für den Nachhall zusätzlich-für-jede Wiederholung des direkten Schalls ein besonderer Hörkopf in kleinerer Entfernung vom Sprechkopf vorgesehen wird. Bei den akustischen Leitungen entsprechen mehrere Mikrophone in verschiedenen Abständen den Hörköpfen. Man kann andererseits auch für die Verzögerung des Nachhalls eine Verzögerungseinrichtung vor oder hinter der Nachhalleinrichtung und für die Wiederholungen des direkten Schalls eigene, davon getrennte Verzögerungseinrichtungen benutzen.The delay device for the direct sound can according to the invention be part of the delay device for the reverberation by e.g. B. at a Magnetic sound facility except the remote one Ear head for reverberation additionally-for-each repetition of the direct sound a special ear head in smaller distance from the speaking head is provided. With the acoustic lines several microphones at different distances correspond to the hearing heads. One can on the other hand, a delay device also for delaying the reverberation in front of or behind the reverberation device and for the repetitions of the direct Use Schall's own delay devices that are separate from them.

An Hand von schematischen Skizzen werden im folgenden das erfindungsgemäße Verfahren und einige Ausführungsformen der zur Ausübung des Verfahrens dienenden Einrichtungen beschrieben.On the basis of schematic sketches are the invention in the following Method and some embodiments of the methods used to carry out the method Facilities described.

Abb. 1 zeigt den Logarithmus der Ausgangsspannun- L% der gesamten- Einrichtungen über - der Zeit t aufgetragen. 1 ist der direkte Schall, in diesem Fall ein Schällimpuls. Verzögert um die Zeit to folgt eine Wiederholung 2 des direkten Schalls, Der Nachhall 3 ist um die Zeit ti gegen den direkten Schall verzögert. In Abb. 2 ist 4 das hallende Medium einer akustischen Nachhalleinrichtung. Die gemeinsame akustische Verzögerungsleitung 5 wird erregt durch den elektroakustischen Wandler 6 an ihrem Anfang; an das hallende Medium ist sie in diesem Fall fest angeschlossen. Am Ende der Eingangsleitung links kann sich aber auch ein Mikrophon befinden, dessen Spannung nach Verzögerung einem weiteren elektroakustischen Wandler zugeführt wird, - der das hallende Medium erregt. Der Nachhall wird an der Nachhalleinrichtung mittels des Mikrophons 7 abgenommen. Das Mikrophon 8 nimmt an der Leitung eine verzögerte, nachhallfreie Wiederholung des direkten Schalls ab. Die Spannung des Mikrophons 8 wird nach Verstärkung im gewünschten Pegelverhältnis der dem direkten Schall entsprechenden Spannung und der Spannung von Mikrophon 7 (Nachhall) zugesetzt und mit ihnen weitergeleitet. In Abb. 3 befindet sich die akustische Verzögerungsleitung 9 hinter dem hallenden -Medium 4, fest verbunden mit ihm. An ihr Ende ist das Mikrophon 7 für den Nachhall angeschlossen. Der Sender 6 ist hier direkt mit dem hallenden Medium verbunden. Für die verzögerte nachhallfreie Wiederholung des direkten Schalls ist eine eigene Verzögerungsleitung 10 mit Sender 11 und Mikrophon 12 vorgesehen. Bei mehreren Wiederholungen sind an die Leitung mehrere Mikrophone in verschiedenen Abständen angeschlossen, oder es werden eigene Verzögerungsleitungen verschiedener Länge mit einem gemeinsamen oder mit getrennten Sendern und mit je einem Mikrophon benutzt.Fig. 1 shows the logarithm of the output voltage - L% of the total Facilities plotted over time t. 1 is the direct sound, in this one Fall of a sound pulse. Delayed by the time to, a repetition 2 of the direct follows Schalls, The reverberation 3 is delayed by the time ti against the direct sound. In Fig. 2, 4 is the reverberant medium of an acoustic reverberation device. The common acoustic delay line 5 is excited by the electroacoustic transducer 6 at their beginning; in this case it is firmly connected to the echoing medium. At the end of the input line on the left there can also be a microphone Voltage is fed to another electroacoustic transducer after a delay, - which excites the echoing medium. The reverberation is sent to the reverberation device by means of of the microphone 7 removed. The microphone 8 picks up a delayed, reverberation-free repetition of the direct sound. The voltage of the microphone After amplification in the desired level ratio, 8 becomes that of the direct sound Voltage and the voltage of microphone 7 (reverberation) added and passed on with them. In Fig. 3 the acoustic delay line 9 is located behind the echoing one -Medium 4, firmly attached to it. At its end is the microphone 7 for the reverberation connected. The transmitter 6 is here directly connected to the reverberant medium. For the delayed, reverberation-free repetition of the direct sound, there is a separate Delay line 10 with transmitter 11 and microphone 12 are provided. For multiple repetitions several microphones are connected to the line at different distances, or there are separate delay lines of different lengths with a common one or used with separate transmitters and each with a microphone.

Vorteilhaft sind die Pegel des direkten Schalls, der nachhallfreien Wiederholung des direkten Schalls und ; des verzögerten Nachhalls getrennt einstellbar. Außerdem empfiehlt sich auch eine Einstellmöglichkeit für die einzelnen Verzögerungszeiten.The levels of direct sound, which are free of reverberation, are advantageous Repetition of direct sound and; of the delayed reverberation can be set separately. A setting option for the individual delay times is also recommended.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur, Verbesserung von zeitlich-verzögertem Nachhall, der z. B. in einer zwei- oder dreidimensionalen akustischen Einrichtung gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zeitlich zwischen den direkten Schall und den verzögerten Nachhall eine oder mehrere Wiederholungen des direkten Schalls ohne Nachhall eingefügt werden. PATENT CLAIMS: 1. Method for, improvement of time-delayed Reverberation, the z. B. in a two- or three-dimensional acoustic device is obtained, characterized in that temporally between the direct sound and the delayed reverberation is one or more repetitions of the direct sound can be inserted without reverberation. 2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung für die nachhallfreien Wiederholungen des direkten Schalls ein Teil der Verzögerungseinrichtung (5) für den Nachhall ist (Abb. 2). 2. Establishment to carry out the procedure according to Claim 1, characterized in that the delay device for the reverberation-free Repetitions of the direct sound a part of the delay device (5) for the reverberation is (Fig. 2). 3. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die nachhallfreien Wiederholungen des direkten Schalls eine besondere unabhängige Verzögerungseinrichtung (10) vorgesehen ist (Abb. 3). 3. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that for the reverberation-free repetitions of the direct Sound a special independent delay device (10) is provided (Fig. 3). 4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame` Verzögerungseinrichtung bzw. die getrennten Verzögerungseinrichtungen einen oder mehrere bewegte Tonträger aufweisen und nach- einem der bekannten Schallaufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren arbeiten. 4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that the common` Delay device or the separate delay devices one or have several moving sound carriers and according to one of the known sound recording and rendering processes work. 5. Einrichtung nach Anspruch 2 oder -3; dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Verzögerungseinrichtung bzw. die getrennten Verzögerungseinrichtungen als Schalleitungen aus einem oder mehreren gasgefüllten Rohren bestehen; die reflektierend oder reflexionsfrei abgeschlossen sind und je einen Schallsender am Anfang und ein oder mehrere Mikrophone im Abstand davon aufweisen. 5. Device according to claim 2 or -3; through this characterized in that the common delay device or the separate delay devices as sound pipes consist of one or more gas-filled pipes; the reflective or are closed without reflection and each have a sound transmitter at the beginning and a or have several microphones at a distance from it. 6. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Verzögerungseinrichtung bzw. die getrennten Verzögerungseinrichtungen als Schalleitungen aus flüssigkeitsgefüllten Rohren bestehen, die reflektierend oder reflexionsfrei abgeschlossen sind und je einen Flüssigkeitsschallsender am Anfang und ein oder mehrere Mikrophone im Abstand davon aufweisen. 6. Device according to claim 2 or 3, characterized in that the common delay device or the separate delay devices as sound lines from liquid-filled Pipes exist that are reflective or non-reflective and depending a liquid-borne sound transmitter at the beginning and one or more microphones at a distance exhibit of it. 7. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß diegemeinsameVerzögerungseinrichtung bzw. die getrennten Verzögerungseinrichtungen überwiegend eindimensional ausgedehnte feste Körper sind, die reflektierend oder reflexionsfrei abgeschlossen sind und je einen Körperschallsender am Anfang, der vorzugsweise Dehn- oder Torsionswellen erzeugt, und ein oder mehrere Mikrophone im Abstand davon aufweist. B. 7. Device according to claim 2 or 3, characterized in that that the common delay device or the separate delay devices are predominantly one-dimensional extended solid bodies that are reflective or are completed without reflection and each have a structure-borne sound transmitter at the beginning, the preferably generated expansion or torsion waves, and one or more microphones having at a distance therefrom. B. Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegel des direkten Schalls, der nachhallfreien Wiederholung des direkten Schalls und des verzögerten Nachhalls getrennt einstellbar sind. Device according to the preceding claims, characterized characterized in that the levels of the direct sound, the reverberation-free repetition the direct sound and the delayed reverberation can be set separately. 9. Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Verzögerungszeiten einstellbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 595 406; USA.-Patentschriften Nr. 2 104 811, 2 318 417, 2437445.9. Device according to the preceding claims, characterized in that the individual delay times can be set. Considered publications: German Patent No. 595,406; U.S. Patents Nos. 2,104,811, 2,318,417, 2437445.