DE2046776A1 - Interferenzlautsprechersystem zur stereophonen Wiedergabe - Google Patents

Interferenzlautsprechersystem zur stereophonen Wiedergabe

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DE2046776A1 DE19702046776 DE2046776A DE2046776A1 DE 2046776 A1 DE2046776 A1 DE 2046776A1 DE 19702046776 DE19702046776 DE 19702046776 DE 2046776 A DE2046776 A DE 2046776A DE 2046776 A1 DE2046776 A1 DE 2046776A1
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S1/00Two-channel systems
    • H04S1/002Non-adaptive circuits, e.g. manually adjustable or static, for enhancing the sound image or the spatial distribution

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Stereophonic System (AREA)

Description

  • I NTE RFERE NZLAUTSP RECH E RSYSTEM ZUR STEREOPHONEN WIEDERGABE Factigebiet: Elektrotechnik - Stereoakustik AnwendungO Das Interferenzlautsprechersystem eignet sich für die akustische stereophone Wiedergabe von Darbietungen.
  • Es läßt sich mit Vorteil verwendenSstereophoner "Lautsprecher" in Kleingeräten.
  • Es kann in normalen Stereoanlagen zur Verbesserung der Tiefenwirkung des Klangbildes zusätzlich eingesetzt werden.
  • Zweck und Aufgabe: In erster Linie bezweckt das Lautsprechersystem, die stereophone Wiedergabe in relativ einfacher Weise zu ermöglichen - ohne zwei Lautsprecherboxen verwenden zu müssen ! -Es ist zu gewährleisten, daß Amplituden- und Laufzeitdifferenzen an den Ohren des Hören so auftreten,wie sie am Orte des Stereoaufnahmemikrophones vorhanden waren; daß dem Hörer eine örtliche Auflösung der virtuellen Schallquellen ermöglicht wird - auch der Schallquellen weit neben dem Lautsprechersystem. Die ursprünglichen Richtungen sollen erscheinen. Voraussetzung möge sein, daß die Darbietungen mittels eines Stereomikrophones aufgenommen wurden, dessen Gesamtcharakteristik der des menschlichen Ohres entspricht.
  • Derzeitige stereophone Wiedergabe: Eine Schallquelle wird geortet durch Lautstärke- und Laufzeitdifferenzen" (E.G. Neibmann: Phys.u.techn. Akustik) Beide Merkmale werden bei der üblichen stereophone Wiedergabe ausgenutzt, wenn der Hörer gleichweit von beiden Lautsprechern entfernt ist.
  • Wird ein Signal nur im rechten bzw.linken Kanal Übertragen, so ist die Richtungsempfindung eine natürliche: Der Schall kommt fUr de Hörer aus der Richtung des einen Lautsprechers, und der virtuelle Entstehungsort stimmt mit dem tatsdchlichen überein: mit dem des Lautsprechers. Eine weitere Tiefhnaufldsung ist erst möglich, wenn auch der andere Lautsprecher ein entsprechendes Signal abstrahlt. Sieht man von weiteren Reflexionen im Wiedergaberaum ab, so wird der natürliche Eindruck dadurch geringfügig verfälscht, daß das eine Ohr jeweils ein amplitudenschwächeres (durch Beugung frequenzabhängig),laufzeitverzögertes Signal des Lautsprechers der anderen Seite zusätzlich wahrnimmt. Der aus Laufzeit- und Ampl itudendifferenz gebildete Tiefeneindruck wird dadurch etwas verfälscht.
  • Mittels des lnterferenzlautsprechersystems kann diese Verfälschung verringert werden1 der Tiefeneindruck also verbessert werden; die Richtungsinformation wird ebenfalls vermittelt. Notwendig ist, daß sich der Hörer in der Ausstrahf richtu ng des Lautsprechersystems befindet. Eine elektronische Steuerung erlaubt die optimale Anpassung des Klangbildes an die Entfernung des Hörers vom Lautsprecher0 Lösung: Die gestellte Aufgabe ist lösbar. Lautsprecher (zwei oder mehr) können so in einer verhältnismäßig kleinen Ebene versetzt angeordnet und angesteuert werden, daß am Ort des Hörers das gewünschte Klangbild angenähert auftritt.
  • Bild 2 und Bild 3 zeigen zwei gefundene Möglichkeiten,die möglichst geringen Aufwand erfordern. Die einzelnen Lautsprecher sind nebeneinander angeordnet.
  • Bei Verwendung von noch mehr Lautsprechern lassen sich natürlich analoge Möglichkeiten angeben. Eine gut gebündelte, nach vorn gerichtete Abstrahlung der Lautsprecher erscheint hierbei vorteilhaft - um zusätzliche Reflexionen von seitlichen Gegenständen im Raume herabzusetzen.
  • Seien R, L die Signale des rechten bzw. linken Kanals. Durch zwei nebeneinander angeordnete, gegenphasig arbeitende Lautsprecher, angesteuert mit p(w)( L -wird ein Interferenzwellenbild erzeugt, Diesem wird das geeignet ausgestrahlte Signal ( L + R) akustisch überlagert. Beide werden so superponiert, daß am Ort des Hörers annähernd jenes Klangbild entsteht, das am Stereoaufnahmemikrophonherrschte.
  • 1 .Ausführungsbeispiel: (Hierzu Bild 1) Das am linken Ohr des Hörers eintreffende Signal läßt sich darstellen in der Form: L' # p(w)#i#sin wto#(L - R) + ½(L + R); p(w): Frequenzgang des Kanals "L - R", w: Kreisfrequenz to: to = #I/2c , c: Sc%allgeschwindigkeit; Sei b « « 1; dann gilt angenähert: t0c = ba = Wl Ur a = 15 cm, b = 25 cm, 1 = 200 cm wird beispielweise # = 0,46 cm.3 Sei der Frequenzgang gegeben durch p(w) = iwtS11 (realisierbar durch RC-Glied ); dann wird für den Ublichen Frequenzbereich (bis 18 kHz ) annähernd L'= L und R'= R.
  • Man wähle # = 0,3 cm , das bedeutet b = 0,08 1 und erhält annähernd eine Grenzfrequenz f0 = 18 kHz, mit FO = 1/2#to.
  • 2. Ausführungsbeispiel: Das Beispiel zeigt bei Verwendung zweier Lautsprecher die Ausfuehrung des Interferenzlautsprechersystems, wie es sich fUr Kleingeräte besonders gut eignet.
  • Nach gewissen Idealisierungen, die stillschweigend auch im 1 . Beispiel gemacht wurden, erhält man: L = p(w)-i.sin wt;CL - R) t cos wt (L + R) Und für b « I ergibt sich wieder nach einigerlApproximationen L* = L und R = R.
  • Bei dieser Anordnung empfiehlt es sich jedoch, das Verhältnis b/l kleiner zu wählen - etwa 0,05 bis o,o8 .
  • Dieses Beispiel ist in Bild 2 skizziert.
  • Bemerrkungen: Mit den Größen Lund sind die linken und rechten Signal amplituden der üblichen Stereokanäle, mit p(w) (L -R) und (L + R) die Signal amplituden an den Lautsprechermembrnnen gemeint. Die Größen L'und R geben nicht direkt die Schallintensität an den Ohren an ; sie lassen sich aber über einen frequenzabhngigen Proportionalitätsfaktor umrechnen. p(w) gibt an den Frequenzgang des Kanals "(L - Rr' gegenüber dem Kanal "L R" bis zur Lautsprechermembran: akustische Verkoppelungen der Lautsprecher untereinander sind also enthalten.
  • Die mathematiscken Beziehungen-selbst schließlich beschreiben z.T. nur sinnvoll gewählte Idealisierungen und Approxirnationen - welcher Art, wird der Leser jeweils sofort erkennen. Sie sollen die prinzipielle Wirkung hervorheben: das Wesentliche in Ubersichtlicher Weise erläutern. Die wirklichen akustischen Verhältnisse weichen je nach der Anordnung mehr oder weniger ab von der Darstellung (Beugung, Dispersion, keine punktförmigen Schallquellen) Zur Realisierung: Wegen der erforderlichen hohen Verstärkungsunterschiede bei niedrigeren Frequenzen in den Kanälen "L- R" und "L + R" - unterhalb 300 Hz jedoch darf sein p(w) = 0 - scheint zunächst die Realisierung schwierig zu sein.
  • Versuche aber zeigen, daß unter Ausnutzung der akustischen Verkopplung der Lautsprecher und der Abstrshlcharckteristiken - durch Berücksichtigung letzterer stellt sich R und L'etwas anders dar - sich befriedigende Ergebnisse erzielen lassen, vor allem beim 1 .Ausführungsbeispiel. Die gegenphasig arbeiterden Lautsprecher S 1 und S2 kann man auch hier unterhalb 300 Hz ausnutzen: Sie können durch Frequenzweicherschaltungen gleichphasig mit S 3 angesteuert werden und zu der erforderlichen kräftigeren Abstrahlung der tiefen Frequenzen beitragen.
  • Das beste Klangbild bei der Entfernung I des Hörers vom Lautsprecher stellt men ein durch Veränderung der Verstärkung des Kanals " L - R" gegenüber "L + R". Für höhere Ansprüche ist der Frequenzgang p(w) mit zu korrigieren. Es empfiehlt sich, Geräte mit einer Einstellvorrichtung mit entfernungsskala zu versehen.
  • Bei festbleibender Entfernung I kann man durch die Änderung dieses VerstärkungsR verhältnisses den Breiten- und Tiefeneindruck des Klangbildes geringtgig variieren.
  • Weitere Ausführungen und Erfahrungswerte gibt der Urheber bei Bedarf gern an.
  • Erzielbare Vorteile: Die Anzahl der stereophonen Sendungen ist heute so groß, daß es bereits als Nachteil empfunden wird, bei Kleinempfängern noch auf stereophone Wiedergabe verzichten zu müssen. Es läßt sich hier - wie auch in anderen Wiedergabegeräten - der Lautsprecher ersetzen durch ein Lautsprecherpaar als Interterenzsystem. Bei Rundfunkempfullgeln ist außerdem hierfür nur ein einfacherer Stereodekoder eitorderlich ; braucht man doch nur noch das demodulierte Zusatzsignal L -R zu verstärken.
  • Die zusätzliche Verwendung des Interferenzlautsprecllersystems zur normalen Stereoanlage aufgestellt in der Mitte der beiden Lautsprecher und gleichweit vom Hörer entfernt wie diese, verbessert die stereophone Wiedergabe, erhöht die Tiefenwirkung des Klangbildes. Auf eine sorgfältige Ein- und Aufstellung der Anlage ist hierbei aber zu achten! Für Räume, die nicht geeignet sind, in ihnen zwei Lautsprecherboxen aufzustellen, bietet das beschriebene Lautsprechersystem einen willkommenen Ersatz.

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    1 .) für zur stereophonen Wiedergabe bestimmte Interferenz lau tsprechersysteme (insbesondere Schaltungen nach Bild 1 und 2 ), d.i. eine Kombination von mini, zwei Lautsprechern, gekennzeichnet dadurch, daß diese, im wesentlichen in einer Ebene versetzt angeordnet, die Signale p(w) (L - R) und -p(w) ( L - R) getrennt abstrahlen und das Signal q(w) ( L + R) -überlugert wird - mittels der gleichen Lautsprecher oder weiterer.
    Bedeutung der Zeichen: L, R: Signale des linken bzw.rechten Stereokanals L = ##A#eiw#t , R = ##B#eiw#t ; w = 2#f# f: Frequenz; p(w) , bzw : Frequenzgänge der jeweiligen Übertragungskanäle, bis zur Lautsprechermembran betrachtet; diese sind der Anlage entsprechend so zu wählen, daß in einer bestimmten Entfernung vor dem Lautsprecher einem Hörer der stereophone Eindruck vermittelt wird.
    p(w) und q(w) sollen nicht beide gleizeitig konstant sein.
    Ein wesentliches Merkmal des lnterferenzlautsprechersystems ist es, daß für den Hörer die virtuellen Schallrichtungen auch neben bzw. weit neben dem Lautsprecherbereich auftreten können, 2.) lnterferenzlautsprechersysteme nach 1.) deren Lautsprecher unterhalb 300 Hz gleichphasig abstrahlen.
    Leerseite
DE19702046776 1970-09-23 1970-09-23 Interferenzlautsprechersystem zur stereophonen Wiedergabe Expired DE2046776C3 (de)

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DE2046776B2 DE2046776B2 (de) 1978-01-26
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