DE2046776B2

DE2046776B2 - Interferenzlautsprechersystem zur stereophonen wiedergabe

Info

Publication number: DE2046776B2
Application number: DE19702046776
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Zusatz M 24 55 336 Hentschke Siegbert Dipl Ing Dr 7000 Stuttgart
Current assignee: HENTSCHKE, SIEGBERT, DIPL.-ING. DR., 7146 TAMM, DE
Priority date: 1970-09-23
Filing date: 1970-09-23
Publication date: 1978-01-26
Also published as: DE2046776C3; DE2046776A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Interierenzlautsprechersystem für stereophone Wiedergabe, das sowohl ein Mittensignal als auch zwei Seitensignale abstrahlt, und bei dem sämtliche Lautsprecher in einem <r> einzigen Gehäuse untergebracht sind.

Die Erfindung bezweckt die breitbandige subjektive stereophone Wiedergabe mittels einer einzigen Lautsprecherbox, die sich besonders eignet für eine kostengünstige Ausstattung von Kleingeräten, für die Verbesserung der üblichen stereophonen Wiedergabe durch zusätzliche Verwendung des Interferenzlautsprechersystems und zur wirkungsvolleren Wiedergabe von Darbietungen der Kunstkopfstereophonie.

Nach dem Prinzip der Summenlokalisation kohärenter Signale, können nach W a r η c k e (Akust. Z., Bd. 6, 1941, S. 174-188) Schallquellen intensitäts- und laufzeitbedingt so geortet werden, als ob nur ein Signal zwischen zwei Schallquellen ausgestrahlt würde. Die konventionelle Wiedergabe in der XK-Technik nutzt bo dieses Prinzip aus; wobei ΑΎ-Technik bedeutet, daß zwei Lautsprecher getrennt aufgestellt und mit den Signalen X (Rechtssignal) bzw. Y (Linkssignal) angesteuert werden.

Es ist bekannt, daß dabei folgende Mängel auftreten:

— die »Verbreiterung der Mitte«, d. h. der Klangkörper erscheint bei der Wiedergabe auf die beiden Seiten

hin, zu den Lautsprechern verschoben,

— der Mangel am räumlichen Auflösungsvermögen in der Dimension der Tiefe,

— die Beschränkung der Basis auf den Bereich zwischen den beiden Lautsprechern,

— die Notwendigkeit, zwei Lautsprechergehäuse getrennt aufstellen zu müssen.

Diesen Mängeln entgegenzuwirken, sind folgende Verfahren bekannt und angewandt worden:

Der Verbreiterung bzw. dem Fehlen der Mitte trai man entgegen durch Aufstellen mehrerer Lautsprecher unter Verwendung von MS- und -YK-Signalen (M=X+Y: Mittensignal; S=A^--K: Seitensignal). Es wurde u. a. ein Mittenlautsprecher mit dem Summensignal M und die Seitenlautsprecher mit Λ/2 bzw. Y/2 gespeist (vgl. DT-PS 12 20 895).

Die Tiefenauflösung, die in der subjektiven (der kopfbezogenen) Stereophonie angestrebt wird, ist wesentlich gestört durch das akustische Übersprechen, d. h. dadurch, daß ein Teil des X-Signals laufzeitverzögert und frequenzabhängig gedämpft akustisch sich dem K-Signal überlagert und umgekehrt. Abhilfe kann z. T. durch elektrische Kompensationsschaltungen erreicht werden.

Auf die Möglichkeit der Basisverbreiterung haben bereits Lauridsen und Schlegel hingewiesen (Gravesaner Blätter, Jahrg. 11,1956, H. 5, S. 28-50), und unter Ausnutzung des laufzeit- und phasenbedingten Ortungsvermögens wurde eine steuerbare Basisverbreiterung eingesetzt - in der DT-AS 11 60 503.

Die Aussendung von Stereosignalen aus einem einzigen Lautsprechergehäuse ist unter Ausnutzung des von Lauridsen und Schlegel (1956) vorgestellten Querlautsprecherprinzips an sich bekannt, vgl. auch Funk Technik Nr. 2, S. 52 (1970). Das hier eingesetzte Verfahren, bei dem die quer strahlenden Lautsprecher mit dem 5-Signal und die nach vorn strahlenden Lautsprecher mit dem Λ-ί-Signal angesteuert werden, weist den Nachteil auf, daß das seitliche Auflösungsvermögen frtquenzabhängig ist und nur im unteren Frequenzbereich (bis etwa 1 kHz) zufriedenstellend arbeiten kann.

Die an sich bekannte gegenphasige Ansteuerung nebeneinander angeordneter, im wesentlichen nach vorne strahlender Lautsprecher (vgl. DT-AS 10 73 036), die zur Erzeugung pseudostereophoner Effekte verwendet wurde, ist für sich allein zum Zwecke akustischer Wiederauflösbarkeit stereophoner Signale unbrauchbar; erst zusätzliche frequenzabhängige akustische Superposition kohärenter Signale läßt dies erwarten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in einem Gehäuse untergebrachte Lautsprecherkombination derart anzuordnen und elektrisch anzusteuern, daß es gelingt, die ausgestrahlten stereophonen Signale für Zuhörer vor der Lautsprecherkombination möglichst naturgetreu seitlich als auch in der Tiefe akustisch aufgelöst erscheinen zu lassen, so daß das ursprüngliche räumliche Klangbild subjektiv frequenz- und laufzeitgetreu reproduziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß alle Lautsprecher im wesentlichen in einer Ebene versetzt angeordnet sind und nach vorn abstrahlen, und daß in dem für die Ortung maßgeblichen Frequenzbereich (über 300 Hz) der Verstärkerkanal für die Seitensignale eine starke Anhebung der tieferen Frequenzen gegenüber dem Verstärkerkanal für das Mittensignal aufweist, derart, daß durch die frequenzab-

hängigen Amplituden und Phasenlagen der Seitensignale gegenüber dem Mittensignal nach deren akustischer Superposition für die Hörer getrennte Rechts- (X) und Linkssignale (^entstehen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß — vor allen in Kleingeraten — die stereophone Wiedergabe mit einem Lautsprechergehäuse ermöglicht wird, und daß bei zusätzlicher Verwendung als Mittenlautsprechersystem in einer herkömmlichen Stereoanlage

— die örtliche Auflösbarkeit auch in der Dimension der Tiefe wesentlich verbessert werden kann,

— die unnatürliche Verbreiterung der Mitte kompensiert werden kann,

— und in der Kunststoffstereophonie bei der Wiedergabe mittels Lautsprecher ein höherer Grad an Natürlichkeit erreicht werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 die Anordnung und Ansteuerung von drei Lautsprechern in einem Gehäuse als Interferenzlautsprechersystem,

F i g. 2 die Ansteuerung und Anordnung von nur zwei Lautsprechern in einem Gehäuse als Interferenzlautsprechersystem und

F i g. 2a) ein allgemeines Schaltungsbeispiel für die hierzu erforderliche Signalüberlagerung.

Bei der Beschreibung werden folgende Bezeichnungen verwendet:

X: Rechtssignal;

V: Linkssignal;

S=X-Y: Seitensignal;

M=X+ Y: Mittensignal;

ρ(ω): Frequenzgang des Kanals für das

Seifensignal 5gegenüber dem Kanal für M;

j: imaginäre Einheit;

ω = 2πί: Kreisfrequenz,/: Frequenz;

ta = All2c: Periodendauer einer oberen Grenzfrequenz·,

c: Schallgeschwindigkeit;

ΔΙ: Differenz der Entfernungen der Schwin

gungszentren der Lautsprecher L 1 und L 2 von dem Ohr, das Xempfängt;

b: Abstand der Schwingungszentren des

Lautsprechers L 1 von dem von L 2;

a: Abstand der Ohren;

v„: Verstärkung des 5-Signals gegenüber

des M-Signals bei relativ niedrigen Frequenzen (etwa 500 Hz);

V: variable frequenzunabhär.gige Grund

verstärkung des S-Kanals gegenüber dem M-Kanal.

Im I. Ausführungsbeispiel (Fig. 1) werden die beiden äußeren Lautsprecher L 1 und L 2 gegenphasig mit dem Signal ρ(ω) ■ S und der Mittenlautsprecher L 3 wird mit dem Signal M angesteuert, wobei der Frequenzgang ρ(ίι>) im wesentlichen ein Tiefpaßverhalten aufweist, das sich wie folgt angeben läßt:

l/v₀

für / > 300 Hz .

Für eine optimale Anpassung der Überlagerung ist es vorteilhaft, die Grundverstärkung des S-Kanals gegenüber dem Λί-Kanal variabel zu gestalten. Das bedeutet, ρ(ω) wird ersetzt durch ρ(ω) = V ■ ρ(ω), wobei V eine durch ein Potentiometer zu realisierende Konstante angibt.

Anmerkung: Unter A"und Kverstehen wir die Rechtsbzw. Linkssignale, wie sie an der Lautsprechermembran vorhanden sind. Interpretiert man X' bzw. VaIs die X, Y äquivalenten Amplituden, wie sie sich am rechten bzw. linken Ohr überlagern, so kann man die Summe näherungsweise angeben durch

jo X' = (X - Y) ■ p(in) j ■ sin ,«f₀ + -i- (X + Y),

so daß in dem für die Ortung wichtigen Frequenzbereich mit der oben angegebenen Formel für ρ(ω) näherungsweise folgt:A"'= A^-,dawegenwfo·^ 1 und 2ωίο^> 1 /vogilt:

Für die Ausstrahlung unterhalb 300 Hz braucht man bekanntlich nicht auf ortungsgerechte Abstrahlung zu achten: Es kann ρ(ω) = 0 sein bzw. alle drei Lautsprecher können so angesteuert werden, daß sie gleichphasig abstrahlen — zur optimalen Ausnutzung der Lautsprecher.

Im 2. Ausführungsbeispiel (Fig. 2) wird der eine Lautsprecher mit dem Signal M+P(O))S und der andere mit dem Signal M-p(fc))S angesteuert. Fig. 2a zeigt eine Möglichkeit zur elektrischen Realisierung dieser Überlagerung; hierzu können Transformatoren oder auch (innere) Widerstände dienen. Für tiefe Frequenzen unterhalb 300 Hz kann wieder ungefähr vorgesehen

Durch Änderung des Verstärkungsverhältnisses V kann der Breiten- und Tiefeneindruck des Klangbildes geringfügig geändert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Interferenzlautsprechersystem für stereophone Wiedergabe, das sowohl ein Mittensignal (Summensignal) als auch zwei Seitensignale (positives bzw. negatives Differenzsignal) abstrahlt, und bei dem sämtliche Lautsprecher in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß alle Lautsprecher im wesentlichen in einer ι ο Ebene versetzt angeordnet sind und nach vorn abstrahlen und daß in dem für die Ortung maßgeblichen Frequenzbereich (über 300 Hz) der Verstärkerkanal für die Seitensignale eine starke Anhebung der tieferen Frequenzen gegenüber dem Verstärkerkanal für das Mittensignal aufweist, derart, daß durch die frequenzabhängigen Amplituden und Phasenlagen der Seitensignale gegenüber dem Mittensignal nach deren akustischer Superposition für die Hörer getrennte Rechts- (X) und Linkssignale ( Y) entstehen.

2. Interferenzlautsprechersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei nebeneinander angeordnete Lautsprecher vorgesehen sind, von denen der mittlere das Mittensignal (M) abstrahlt, 2^r> während die beiden äußeren Lautsprecher jeweils ein Seitensignal (Sp((ü), - 5ρ(ω)) abstrahlen.

3. Interferenzlautsprechersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche nebeneinander angeordnete Lautsprecher vorgese- jo hen sind, von denen jeder sowohl das Mittensignal (M), als auch eines der Seitensignale (S ■ ρ(ω), -S- ρ(ω))abstrahlt.

4. Interferenzlautsprechersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, s^r> daß alle Lautsprecher unterhalb 300 Hz gleichphasig das Mittensignal abstrahlen.