DE2344259B2

DE2344259B2 - Mehrkanalsystem zur aufnahme und wiedergabe stereofoner darbietungen

Info

Publication number: DE2344259B2
Application number: DE19732344259
Authority: DE
Inventors: Paul Friedrich 3001 Mellendorf Warning
Original assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 1973-09-01
Filing date: 1973-09-01
Publication date: 1978-01-26
Also published as: DE2344259C3; DE2344259A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrkanalystem zur Aufnahme und Wiedergabe stereofoner Darbietungen mittels kopfbezogener Mikrofonanordnungen.

Die Übertragung stereofoner Darbietungen erfolgt bekannterweise mit vorzugsweise zwei- oder vierkanaligen Systemen. Da die Reproduktion des Originalschallfeldes mit zwei Kanälen bei der Wiedergabe des Schallereignisses über Lautsprecher nur unvollkommen ist, werden in zunehmendem Maße mehrkanalige Systeme angewendet, um zusätzliche Rauminformationen in den Wiedergaberaum übertragen zu können. In

der Praxis hat sich eine Anzahl von vier Kanälen als

wirtschaftlich vertretbar und technisch durchführbar erwiesen, wobei diese Übertragungstechnik allgemein als »Quadrofonie« bezeichnet wird. Die Signalspannun-

gen für die Kanäle quadrofoner Systeme werden aus

Gründen der Kompatibilität vorzugsweise nach den Regeln der Intensitätsstereofonie, in geringerem Maße

auch nach denen der Laufzeitstereofonie erzeugt.

Die Reproduktion des Originalschallfeldes gelingt

ίο aber auch mit quadrofonen Einrichtungen nur bedingt gut, da die Wiedergabe von Schallquellen auf den Raum innerhalb der Lautsprecher beschränkt bleibt. Die Basis zwischen den einander zugeordneten Lautsprechern muß also entsprechend groß gewählt werden, wenn der originale Raumeindruck vermittelt werden soll.

Werden zweikanalige oder vierkanalige Schallaufnahmen über Kopfhörer wiedergegeben, so werden auch bei der Reproduktion des Originalschallfeldes bei der bisher beschriebenen Aufnahmeweise keine allgemein voll befriedigenden Ergebnisse erzielt. Als besonders nachteilig hat sich die sogenannte »Im-Kopf-Lokalisation« erwiesen, bei welchem Effekt die Signalquellen subjektiv mehr oder weniger störend nicht außerhalb des Kopfes im Raum, sondern im oder am Kopf geortet werden.

Da das Abhören von gespeicherten Schallereignissen über Kopfhörer jedoch Anklang beim Hörer gefunden hat, ist durch neuere Untersuchungen festgestellt worden, daß auch über Kopfhörer eine gute Übertragung von Ini'ormationen über den Aufnahmeraum und die räumliche Anordnung von Schallquellen möglich ist, wenn aufnahmeseitig für die Mikrofonanordnung ein sogenannter »Kunstkopf« eingesetzt wird. Dieser ist einem menschlichen Kopf bezüglich der akustisch wichtigen Abmessungen nachgebildet und besitzt vorzugsweise anstelle der Trommelfelle zwei Mikrofone. Die Informationen, die von diesem »kopfbezogenen« Mikrofonpaar von Schallereignissen erzeugt werden, sind gut geeignet, dem Hörer bei der Wiedergabe einen räumlichen Eindruck vom Originalschallfeld zu vermitteln, wobei der Effekt der »Im-Kopf-Lokalisation« nicht mehr auftritt.

Der Nachteil bei diesem zweikanaligen Kunstkopfverfahren besteht unter anderem jedoch in einer nichtbefriedigenden Wiedergabe über Lautsprecher. Der Hörer muß sich sehr genau zwischen den beiden Lautsprechern aufhalten und hat nicht die Möglichkeit, sicher eine Vor- und Rückwärtsortung durchzuführen. Durch Drehung des Kopfes können keine zusätzlichen Informationen erhalten werden, höchstens die nachteilige, daß die Lautsprecher die Wiedergabeschallquellen bilden.

Es ist bisher kein Mehrkanalsystem, z. B. ein Quadrofoniesystem, bekanntgeworden, das es mit dem an sich für Kopfhörerwiedergabe gut geeignetem Kunstkopfverfahren gestattet, Schallereignisse gleich gut wahlweise über Lautsprecher oder Kopfhörer zu reproduzieren und den natürlichen Raumeindruck zu vermitteln.

Durch die DT-OS 20 23 377 ist ein Verfahren bekanntgeworden, bei welchem aufnahmeseitig über zwei in einem Kunstkopf angeordnete Mikrofone zwei Signale erzeugt und wiedergabeseitig zwei Lautsprecherpaaren zugeführt werden. Die Aufteilung der

b5 von den zwei Mikrofonkanälen gelieferten Signalspannungen auf vier diagonal angeordnete Lautsprecher erfolgt derart, daß von jeder Mikrofonsignalspannung eines Kanals über an sich bekannte Frequenzfilter

und/oder Laufzeitglieder eine weitere Hilfssignalspannung für den Zusatzlautsprecher abgeleitet wird. Zusätzliche Informationen über den Aufnahmeraum oder die Anordnung der Schallquellen in demselben werden hierdurch jedoch nicht gewonnen und somit kann dem Hörer auch nicht das Schallereignjs in voller Natürlichkeit nahegebracht werden. Es ist an sich eine Besonderheit der zweikanaligen kopfbezogenen Stereofonie, das sie zumindest bei der Kopfhörerwiedergabe einen annähernd natürlichen Raumeindruck vermittelt, aber es muß immer wieder festgestellt werden, daß die Vor- und Rückwärtsortung weiterhin verhältnismäßig unsicher ist.

Auch das Verfahren nach der DT-OS 19 27 401 kann diesen Nachteil nicht beseitigen. Um besondere is Richtungsreize zur Unterstützung der Ortung zu erhalten, wird vorgeschlagen, weitere Stützmikrofone in einem Kunstkopf aufnahmeseitig anzuordnen und die von diesen erzeugten Signale über Laufzeiitglieder den Hauptsignalen beizumischen. Hierdurch ergibt sich wieder eine Zweikanalstereofonie, die ebenfalls nur eine unbefriedigende Lautsprecherwiedergabe ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Beseitigung der Nachteile der bekannten Verfahren ein Aufnahme- und Wiedergabesystem zu schaffen, das über mehrere Übertragungskanäle unter Anwendung der kopfbezogenen Stereofonie eine Reproduktion des Originalschallfeldes sowohl über Lautsprecher als auch über Kopfhörer ermöglicht und eine einwandfreie Vor- und Rückwärtsortung gewährleistet; bei Lautsprecherwiedergabe soll außerdem das scheinbare »Mitwandern« der Schallquellen bei Drehung des Kopfes vermindert werden.

Die Erfindung geht aus von einem Mehrkanalsystem zur Aufnahme und Wiedergabe stereofoner Darbietungen mittels kopfbezogener Mikrofonanordnungen und ist dadurch gekennzeichnet, daß aufnahmeseitig mindestens zwei kopfbezogene Mikrofonpaare vorgesehen sind, welche akustisch gleichwertig nahe beieinander angeordnet sind, wobei die Blickrichtungen der Mikrofonpaare symmetrisch zu einer Hauptblickrichtung verlaufen, und daß den Mikrofonen jeweils einer kopfbezogenen Seite wiedergabeseitig mindestens eine Schallquelle zugeordnet ist.

Zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemä-Ben Systems sind in den Unteransprüchen beschrieben. Anhand der Zeichnung wird der Gegenstand der Erfindung nachstehend beispielsweise erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 und F i g. 2 eine Anordnung von kopfbezoge- so nen Mikrofonpaaren,

Fig.3 eine Anordnung von Lautsprechern im Wiedergaberaum,

F i g. 4 eine erweiterte Mikrofonpaar-Anordnung und

Fig.5 ein Mehrkanalsystem für quadrofone Kopfhörerwiedergabe.

In der F i g. 1 ist schematisch in der Aufsicht die aufnahmeseitige Anordnung von zwei kopfbezogenen Mikrofonpaaren gezeigt Vor den Schallquellen 10, beispielsweise einem Orchester, sind zwei Kunstköpfe 12 und 13 akustisch gleichwertig nahe beieinander angeordnet, in der dargestellten Anordnung beispielsweise übereinander. An oder vorzugsweise in den Kunstköpfen 12 und 13 befinden sich je zwei Mikrofone, wobei, bezogen auf die Hauptblickrichtung 11, die in fe^r> dem zur rechten Seite R weisenden Kunstkopf angeordneten Mikrofone mit den Bezugszahlen 14 und 15 und die in dem zur linken Seite L weisenden Kunstkopf angeordneten Mikrofone mit 16 und 17 bezeichnet sind.

Die Achsen der Kunstköpfe sind so zueinander ausgerichtet, daß die Blickrichtungen Ί8 bzw. 19 der einzelnen Mikrofonpaare 14/15 bzw. 16/17 symmetrisch zu der Hauptblickrichtung 11 verlaufen. Anhand von Fig.2 wird näher erläutert, daß unter der Blickrichtung 18 oder 19 eines Mikrofonpaares hier die vordere Empfangsrichtung einer kopfbezogenen Mikrofonanordnung verstanden wird, wobei die Blickrichtung mit den Mittelsenkrechien 20 bzw. 21 auf die Verbindungslinien 22 bzw. 23 der jeweiligen einander zugeordneten Mikrofone zusammenfallen. In Fig.2 sind der besseren Übersicht wegen die in diesem Ausführungsbeispiel an sich übereinander angeordneten Kunstköpfe versetzt dargestellt worden.

Die Erfindung sieht nun weiterhin vor, daß wiedergabeseiiig den Mikrofonen jeweils einer kopfbezogenen Seite, also auf der linken Seite L den Mikrofonen 14 und

16 und auf der rechten Seite R den Mikrofonen 15 und

17 mindestens eine Wiedergabeschallquelle zugeordnet ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung werden, wie in F i g. 3 dargestellt, jedem Mikrofonpaar 14/15 und 16/17 ein Lautsprecherpaar 24/25 und 26/27 zugeordnet, wobei die Linien 28 und 29, die die Lautsprecher 24 und 25 bzw. 26 und 27 verbinden, die gleiche Richtungsanordnung aufweisen wie die entsprechenden Mikrofonverbindungslinien 22 und 23 und sich nahezu in ihrem Mittelpunkt bei M kreuzen. Der Hörende sollte sich vorzugsweise bei M aufhalten.

Ein besonderer Vorteil des beschriebenen Aufnahme- und Wiedergabesystems besteht darin, daß der Hörende wie beim natürlichen Hören seinen Kopf vollständig frei bewegen kann und daß einmal eine im Wiedergaberaum an seiner bestimmten Stelle geortete Schallquelle bei der Kopfdrehung nicht mitwandert. Das System, das, wie beispielsweise beschrieben, zwei kopfbezogene stereofone Aufnahmen vorsieht, verhilft dem Hörenden zu einer einwandfreien Ortung und vermittelt einen einwandfreien Raumeindruck. Wenn der Hörende während der Wiedergabe seinen Kopf in verschiedene Richtungen dreht, so kann er die Ortung noch unterstützen.

In zwei Richtungen, d. h. praktisch in den Diagonalen der Lautsprecheranordnung ist die Übertragung exakt. Blickt der Hörende z. B. halbrechts im Verlauf der Linie 29, so werden seine Ohren bevorzugt die von den einander zugeordneten Lautsprecher 24 und 25 abgestrahlten Gehörinformationen aufnehmen, beim Blick in halblinke Richtung im Verlauf der Linie 28 die Signale der Lautsprecher 26 und 27. In den Richtungen dazwischen ergänzen sich beide zweikanaligen Übertragungen der Gehörinformationen so gut, wie beobachtet worden ist, daß auch bei einer Abweichung von den beiden diagonalen Richtungen eine einwandfreie Ortung und Übertragung des Raumeindruckes erzielt wird.

Die eben beschriebene Ausführungsform betrifft ein Mehrkanalsystem mit vier Übertragungskanälen und zwei kopfbezogenen Mikrofonpaaren. Selbstverständlich kann auch eine Erweiterung des Mehrkanalsystems durch ein drittes oder weitere kopfbezogene Mikrofonpaare gemäß Fig.4 vorgenommen werden, wobei, wenn drei kopfbezogene Mikrofonpaare vorgesehen sind, die Blickrichtung 30 des zusätzlichen kopfbezogenen Mikrofonpaares der Symmetrie wegen mit Hauptblickrichtung 11 zusammenfällt. Der besseren Über-

sichtlichkeit wegen sind auch hier die beispielsweise übereinander liegenden Kunstköpfe auseinandergezogen gezeichnet worden. Die kopfbezogenen Mikrofonpaare können jedoch auch ähnlich wie gezeichnet nebeneinander angeordnet werden, sofern die einzelnen Schallempfangsorte akustisch nahezu gleichwertig sind, d. h., daß die akustische Beschattung eines Mikrofonpaares durch die Kopfanordnung der anderen Mikrofonpaare vermieden ist.

Um den Eindruck eines großen Raumes und eine großräumige Bewegung der Schallquellen zu erzielen, ist es nicht mehr notwendig, einen großen Abstand der Lautsprecher vorzusehen; die Lautsprechern können sich in der Nähe des Kopfes des Hörenden oder auch in einem mehr oder weniger großen Abstand von demselben befinden. In allen Fällen gilt, daß eine Kopfdrehung die Ortung nicht stört, sondern die Ortungsschärfe sogar noch verbessert.

Bei einer Weiterbildung des Systems sind aufnahmeseitig zwei kopfbezogene Mikrofonpaare vorgesehen, deren Blickrichtungen einen Winkel von etwa 90° einschließen und symmetrisch zu einer Hauptblickrichtung verlaufen, und jedem Mikrofon einer von vier Lautsprechern zugeordnet ist, die an den Enden vorzugsweise einer quadratischen Fläche angeordnet sind, wobei sich jeweils zwei einander zugeordnete Lautsprecher diagonal gegenüber liegen. Diese Konfiguration ist in F i g. 3 dargestellt.

Bei einem Mehrkanalsystem nach der Erfindung kann die Wiedergabe der mit zwei kopfbezogenen Mikrofonpaaren aufgenommenen Schallereignisse auch über einen quadrofonen Kopfhörer 31, d. h. mit einem Kopfhörer, der vier Wiedergabeschallwandler besitzt erfolgen. Wie in Fig.5 dargestellt, werden die Wiedergabeschallwandler jeweils einer Kopfseite, also die Wandler 32 und 34 bzw. 35 und 33, den entsprechenden Mikrofonen einer kopfbezogenen Seite, also den Mikrofonen 14 und 16 bzw. 17 und 15 zugeordnet.

Die Wiedergabe kann auch über einen zweikanaligen Stereokopfhörer erfolgen. Da aufnahmeseitig mindestens zwei kopfbezogene Mikrofonpaare vorgesehen sind, werden die Mikrofone jeweils einer Seite rückwirkungsarm über beispielsweise eine Mischschaltung zusammengeschaltet dem Wiedergabeschallwandler der entsprechenden Kopfhörerseite zugeordnet.

Da mindestens zwei kopfbezogene Mikrofonanordnungen vorgesehen und nahezu akustisch gleichwertig angeordnet sind, sind die abgegebenen elektrischer Signale ebenfalls gleichwertig und es ist demzufolge zui Funktion nicht notwendig, durch besondere Laufzeit glieder und/oder Frequenzfilter die einzelnen Übertra gungskanäle zu bewerten, wie es z. B. aus den eingangs zum Stande der Technik zitierten Druckschrifter bekannt ist. In vorteilhafter Weise können die Übertragungskanäle, die zwischen den Mikrofonen unc den diesen jeweils zugeordneten Wiedergabeschall wandlern eingeschaltet sind, die gleichen elektrischer Übertragungseigenschaften aufweisen. Es ist dadurch möglich, für die Wiedergabeeinrichtung normale vierka nalige Verstärkeranlagen, wie sie für die Quadrofonie ζ. Ζ. üblich sind einzusetzen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrkanalsystem zur Aufnahme und Wiedergabe stereofoner Darbietungen mittels kopfbezogener Mikrofonanordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß aufnahmeseitig mindestens zwei kopfbezogene Mikrofonpaare vorgesehen sind, welche akustisch gleichwertig nahe beieinander angeordnet sind, wobei die Blickrichtungen der Mikrofonpaare symmetrisch zu einer Hauptblickrichtung verlaufen, und daß den Mikrofonen jeweils einer kopfbezogenen Seite wiedergabeseitig mindestens eine Schallquelle zugeordnet ist.

2. Mehrkanalsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Mikrofonpaar wiedergabeseitig ein Lautsprecherpaar zugeordnet ist, wobei die Lautsprecher derart angeordnet sind, daß die Linien, die jeweils zwei einander zugeordnete Lautsprecher verbinden, sich nahezu in ihren Mittelpunkten kreuzen und jeweils die gleiche Richtungsanordnung aufweisen wie die entsprechenden Mikrofonverbindungslinien.

3. Mehrkanalsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß aufnahmeseitig zwei kopfbezogene Mikrofonpaare vorgesehen sind, deren Blickrichtungen einen Winkel von etwa 90° einschließen, und jedem Mikrofon einer von vier Lautsprechern zugeordnet ist, die an den Enden einer vorzugsweise quadratischen Fläche angeordnet sind, wobei sich jeweils zwei einander zugeordnete Lautsprecher diagonal gegenüber liegen.

4. Mehrkanalsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aufnahmeseitig zwei kopfbezogene Mikrofonpaare und für die Wiedergabe ein quadrofoner Kopfhörer vorgesehen sind, wobei die Wiedergabeschallwandler jeweils einer Kopfseite den entsprechenden Mikrofonen einer kopfbezogenen Seite zugeordnet sind.

5. Mehrkanalsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aufnahmeseitig zwei kopfbezogene Mikrofonpaare und wiedergabeseitig ein zweikanaliger Stereokopfhörer vorgesehen sind, wobei die beiden Mikrofone jeweils einer kopfbezogenen Seite gemeinsam dem Wiedergabeschallwandler der entsprechenden Kopfhörerseite zugeordnet sind.

6. Mehrkanalsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Mikrofonen und den diesen jeweils zugeordneten Wiedergabeschallwandlern eine der Mikrofonanzahl entsprechende Zahl von Übertragungskanälen vorgesehen ist, welche die gleichen elektrischen Übertragungseigenschaften aufweisen.