DE2023377A1 - Verfahren zur räumlichen Wiedergabe von Schallsignalen mittels Lautsprecher und Vorrichtung zu seiner Durchführung - Google Patents

Description

• Verfahren zur räumlichen Wiedergabe von Schallsignalen mittels Lautsprecher und Vorrichtung zu seiner Durchführung.
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur räumlichen Wiedergabe von Schallsignalen mittels Lautsprecher und die dazugehörige Vorrichtung.
• Die bekannten stereophonen Aufnahme- und Wiedergabeverfahren sollen in einem Raum erzeugte Schallereignisse, z.B. die Musik eines Orchesters in einem Eonzertraum, einem außerhalb dieses Raumes befindlichen Hörer in möglichst großer Naturtreue vermitteln, und zwar so, als befände sich der Hörer in diesem Eonzertraum. Hierzu ist es erforderlich, daß einmal die Schallquelle, also das Orchester, in ihrer Breite und Tiefe akustisch so abgebildet wird, wie sie sich dem in dem Konzertraum befindlichen Hörer darbietet, und daß zum anderen dem Hörer ein Raumeindruck vermittelt wird, so daß er der Illusion unterliegt, er befinde sich in dem Konzertraum selbst.
• Die bisher bekanntgewordenen derartigen Verfahren vermögen keine dieser Forderungen voll befriedigend zu erfüllen, da weder das Aufnahmeverfahren noch das Wiedergabeverfahren befriedigende Resultate ergibt.
• Bei einem bekannten Aufnahmeverfahren werden in der Nähe der Klangquelle, beispielsweise des Orchesters, in geringem Abstand angeordnete Mikrophone vorgesehen, die mit zwei getrennten Mikrophonkapseln das am Mikrophonort herrschende Schallfeld in unterschiedlicher Weise abtasten. Da sich diese Mikrophone nicht an derjenigen Stelle befinden, an der ein Hörer im Zuhörerraum sitzt, kann schon aus diesem Grunde, eine einwandfreie akustische Aufnahme nicht erfolgen.
• Auch die bekannte Erweiterung auf 4 Übertragungskanäle, wobei die beiden zusätzlichen vornehmlich der Übertragung der Raumeigenschaften dienen, bringt keine prinzipielle Verbesserung bezüglich der Erfüllung der oben genannten Forderungen.
• Um hier Abhilfe zu schaffen, ist es auch bekannt, die Mikrophone in einen sogenannten Kunstkopf zu setzen, der im Zuschauerraum an einer günstigen Stelle angeordnet wird. Dieser Kunstkopf ist beiderseitig mit je einem Mikrophon ausgestattet, um bei der Aufnahme der Schallereignisse einen Zustand zu schaffen, der dem des Hörers ähnlich ist. Diese Mikrophone sind bei dem bekannten Kunstkopf anstelle der Ohrmuscheln an den Außenseiten des Kopfes befestigt. Wenn auch dieser bekannte Kunstkopf gegenüber den Aufnahmemikrophonen in der Nähe des Orchesters vorteilhaft ist, so werden bei ihm doch nicht diejenigen akustischen Bedingungen berücksichtigt, die bei dem menschlichen Ohr gegeben sind. Insoweit ist also das Aufnahmeverfahren mittels eines Kunstkopfes dieser Bauart auch noch mit Mängeln behaftet.
• Diese Mängel entfallen, wenn der Kunstkopf so ausgestaltet wird, daß die Einflüsse des äußeren Ohres durch entsprechende Nachbildungen nachgeahmt werden.
• (KURZER, PLENGE, WALZENS Vortrag: 37th Convention AES, NEW YORK 1969) Bei der Wiedergabe der Schallsignale ist es bekannt, in dem Abhörraum zwei Lautsprecher in einem geeigneten Abstand anzuordnen, und die Membranen so zueinander zu drehen, daß ihre Achsen sich in einem Punkte der Mittelebene zwischen den Lautsprechern treffen. Fällt hierbei auf einen Hörer Schall aus mehreren Richtungen gleichzeitig ein, und sind diese Schallsignale untereinander gleich, so werden die Schalle als ein einziges Signal wahrgenommen, dessen scheinbare Einfallsrichtung von den tatsächlichen Einfallsrichtungen abweicht.
• Hierbei kann von dem Hörer die Schallquelle nur auf der Verbindungslinie zwischen den beiden Lautsprechern lokalisiert werden. Ausnahmen sind möglich, nämlich dann, wenn 2 gleiche oder nahezu gleiche Schallsignale Phasenunterschiede aufweisen. GARDNER, M.B.: Image Fusion, Broadening and Displacement in Sound Localization, J.A.S.A 46 (1969) S.339.
• Die Vermittlung von Entfernungqeindrücken ist bei dieser Wiedergabemethode nur ersatzweise durch Simulation mit Hilfe von Klangfarben und Lautstärkeänderungen möglich. Die Vermittlung eines Raumeindruckes ist auf eine Information über die Halligkeit beschränkt. Eine Verbesserung bringt hier die von DAMASKE und GELIERT (Acustica 22 (1969/70) S.153) vorgeschlagene Methode Kunstkopfsignale in bestimmter Weise von 2 vorne liegenden Lautsprechern abzustrahlen. Das Wesentliche für die Illusion, sich in einem Raum zu befinden, ist jedoch der Eindruck, der sich dann einstellt, wenn der Schall aus allen Richtungen des oberen Hallraumes auf den Hörer einfällt.
• Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, daß über einen Kunstkopf hörrichtig aufgenommene Schallsignale in einem Wiedergaberaum so über Lautsprecher abgestrahlt werden sollen, daß der erwähnte allseitige Schalleinfallseindruck und korrekte Richtungsortung gewährleistet sind. Dadurch soll in einem gewissen Bereich des Abhörraumes, um einen optimalen Punkt, für einen Hörer die weitgehende Illusion entstehen, als befände er sich bei dieser elektroakustischen Darbietung tatsächlich in der Umgebung, beispielsweise in dem Raum, in dem die Schallquelle sich bei ar Aufnahme befand, und die daher die vorstehend aufgezeigten Mängel beseitigt.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß so gelöst, daß eine Aufstellung von mindestens 2 Lautsprecherpaaren so erfolgt, daß die einzelnen Lautsprecher an den Basis ecken zweier gleichsohenkliger Dreiecke, deren Spitzen sich berühren und deren Basislinien parallel liegen, erfolgt. (Siehe Skizze) Die Schallsignale, die durch Mikrophonanordnungen in Kunstköpfen gewonnen wurden, werden erfindungsgemäß auf eine Lautsprecheranordnung gemäß beigefügter Skizze so gegeben, daß Signale von jeweils einem der Eunstkopfübertragungskanäle von 2 diagonal gegenüberliegenden Lautsprechern abgestrahlt werden.
• Hierbei unterscheiden sich erfindungsgemäß die in der Diagonale abgestrahlten Signale sowohl bezüglich der gegenseitigen Phasenlage wie auch je nach Frequenz bezüglich der Pegel. Außerdem treffen die diagonalen Signale am Berührungapunkt der Dreiecke um ein Zeitintervall gegeneinander verzögert ein. Die als Merkmal der Erfindung für eine bestimmte Aufstellung zu wählende Verzögerung berechnet sich aus folgender Formel: Ferner ist es ein Merkmal der Erfindung, daß die beiden diagonal gegenüberliegenden Lautsprecher zwar ursprünglich das gleiche Signal zur Verarbeitung erhalten, aber daß durch eingefügte Übertragungsglieder eine Phasendifferenz von mindestens 1800 swischen den abgestrahlten Signalen hervorgerufen wird. Die eingefügten Übertragungsglieder bewirken ferner, daß erfindungsgemäß je nach gegenseitiger Winkellage der diagonalen Lautsprecher, ein gemäß der jeweiligen Schallabschattung des Kopfes, die aus der Literatur bekannt ist oder gemessen werden kann, die Abstrahlung mit unterschiedlichem Frequenzgang und unterschiedlicher Pegellage erfolgen kann.
• Das Verfahren bietet erfindungsgemäß den Vorteil, daß für einen optimalen AbhorpuAkt an der Berührung der Spitzen der beiden Dreiecke die Forderungen, wie sie auf Seite 1 formuliert wurden, erfüllt werden. Es bietet erfindungsgemäß ferner den Vorteil, daß auch beim Abhören der Wiedergabe nicht im optimalen Abhörpunkt durch die aus den vier Richtungen mit unterschiedlichen Phasen, Pegeln und Laufzeiten einfallenden Schallwellen durch den räumlichen Schalleindruck zum Teil auch die korrekte Richtungsortung erhalten bleiben.
• Eine mögliche Ausführung der Wiedergabeanordnung ist aus der beigefügten Skizze zu entnehmen, wenn für #1 = 66°, 2 = 1040 gesetzt wird, die diagonalen Schallsignale im Punkt Z um ca. at = 0,3 ms verzögert eintreffen, der Lautsprecher VL das linke Kunstkopfsignal nach Phasenumkehr um 1800 mit einer zusätzlichen Brequenzbeeinflussung von-6 dB/Oktave, beginnend bei 700 Hz und einem Pegelunterschied von ca. 6 dB bei 1000 Hz bekommt. Entsprechendes gilt für das Signal vom rechten Kunstkopfkanal für den Lautsprecher VR und HL.

Claims (5)

Ansprüche

1. Verfahren zur räumlichen Wiedergabe von Schallsignalen, die mittels Mikrophonanordnungen in Kunstköpfen erfaßt wurden, über Lautsprecher, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Signale von je einem Mikrophonkanal der Kunstkopfanordnung entweder direkt oder nach Speicherung auf diagonal gegenüberliegende: Lautsprecher einer Anordnung gegeben werden und dabei im Frequenzgang beeinflußt sowie mit unterschiedlichen Pegeln und Phasen so abgestrahlt werden, daß die Wellenfronten verzögert gegeneinander durch den Berührungspunkt der Dreiecke laufen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß Sunstkopfsignale pro Kanal auf 2 diagonal gegenüberliegende Lautsprecher gegeben werden.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz e i c h n e t, daß fur eine Aufstellung von mindestens 2 Lautaprecherpaaren an den Basispunkten von gleichschenkligen Dreiecken deren Spitzen sich in einem Punkte Z berühren und deren Basislinien parallel sind, die von den diagonal gegenüberliegenden Lautsprechern ausgehenden Wellenfronten an den Punkten Z um ein Zeitintervall At verzögert eintreffen, wobei sich At aus den von den gleichen Schenkeln der Dreiecke eingeschlossenen Winkel #1 und #2 nach folgender Formel berechnet:

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß für die Abstrahlung von den diagonal gegenüberliegenden Iautsprechern eine Frequenzgangbeeinflussung gemäß der aus der Literatur bekannten Abschattung durch den Kopf bei Schalleinfall aus verschiedenen Einfallsrichtungen entsprechend der jeweils gewählten Lautsprecheranordnling erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Abstrahlung der von jeweils einem Mikrophonkanal der Kunstkopfanordnung auf 2 diagonal gegenüberliegende Lautsprecher gegebenen Signale mit 1800 Phasenunterschied erfolgt. Leerseite