DE2549849A1 - Verfahren und vorrichtung zur schallaufzeichnung fuer stereowiedergabe - Google Patents

Description

Anwaltsakte: 35 Pat 1

Johannes Cornells Maria van den Berg.
Kleibroek 14 - Castricum - Niederlande

Verfahren und Vorrichtung zur Schallaufzeichnung

für Stereowiedergabe

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Schallaufzeichnung für Stereowiedergabe, bei dem Schall durch Anwendung einiger in einem Abstand voneinander angeordneter Mikrophone aufgezeichnet wird und von den Hikrophonen kommende Signale in mehr als einer Aufzeichnung oder als verschiedene Komponenten einer einzigen Aufzeichnung auf ein Aufzeichnungsmittel festgelegt werden, oder bei dem von den Mikrophonen kommende Signale für unmittelbare >/i ede raus sendung benutzt werden. Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Vorrichtung zur Anwendung eines solchen Verfahrens.

Bei herkömmlichen Techniken für Stereoaufnahme werben zwei in einem Abstand voneinander angeordnete Mikrophone oder Mikrophonsysteme angewendet. Der durch die verschiedenen Mikrophone bzw. Mikrophonsystene aufgenommene Schall wird durch verschiedene Lautsprecher wiedergegeben. Der Wahrnehmer, der sich in einem Abstand von den Lautsprechern befindet, empfindet die Wiedergabe als "räumlich".

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Der Empfang des Schalls vom Wahrnehmer entspricht 'aber nicht vollkommen dem Empfang, den er gehabt hätte, wenn er sich im Aufnahmeraum "befunden hätte. Einerseits wird dies dadurch verursacht, dass bei der V/iedergabe entgegengesetzt gerichtete Nachhallwirkungen auftreten können, andererseits auch dadurch, dass der Wahrnehmer den von jedem Lautsprecher kommenden Schall mit beiden Ohren hört. Obwohl die herkömmliche Stereowiedergabe gegenüber Monowiedergabe also eine erhebliche Verbesserung bedeutet, ist diese Wiedergabe noch nicht perfekt.

Eine Verbesserung der herkömmlichen Stereotechnik wird durch eine Aufnahmetechnik erreicht, die als die Sennheisertechnik bekannt ist und bei der ein Mikrophonpaar vom sog. "Künstlichen-Kopf-Typ" angewendet wird. Ein solcher künstlicher Kopf hat die Form eines menschlichen Kopfes, auf dem sich im Bereich der Ohren zwei Mikrophone befinden. Die durch diese Mikrophone aufgefangenen Signale werden einzeln aufgezeichnet oder einzeln gesendet und über einzelne Ohrhörer oder Lautsprecher wiedergegeben. Wiedergabe und Anhörung eines mit einem künstlichen Kopf aufgenommenen Schalls mittels eines Kopfhörers ist fast ideal zu nennen. Der Schall, der in z.B. dem linken Kikrophon des künstlichen Kopfes aufgefangen ist, wird dabei im linken Ohrhörer des Kopfhörers wiedergegeben, während rechts aufgefangene Schall rechts wiedergegeben wird. Der Wahrnehmer hat dadurch den Eindruck, dass er sich am Platze des künstlichen Kopfes befindet. V/enn die durch den künstlichen Kopf auf- , gezeichneten Signale aber über zwei Lautsprecher wiedergegeben werden, geht das ideale Schallbild verloren, weil das eine Ohr des Wahrnehmers auch den Schall hört, der aus dem eigentlich nur für das andere Ohr bestimmten Lautsprecher kommt. Dadurch wird die Stereowiedergabe ungünstig beeinflusst und die Richtungsinformation wenigstens teilweise maskiert.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schallaufzeichnung für Stereowiedergabe zu schaffen, wobei die obengenannten Probleme einer weniger idealen Wiedergabe durch Lautsprecher nicht oder doch wenigstens in viel geringerem Hass vorkommen.

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Dieser Zweck wird erfindungsgeraäss dadjrch erreicht, dass ζυπ Aufzeichnen wenigstens zwei in einem Abstand voneinander angeordnete Mikrophonpaare vom "Künstlichen-Kopf-Typ" angewendet wurden, die so miteinander gekoppelt werden, dass die durch auf entsprechenden Seiten der künstlichen Köpfe 'befindliche Fikrorhone aufgefangenen Signale miteinander vermischt und aufgezeichnet, oder vermischt und für unmittelbare Wiederaussendung benutzt werfen. Unter "Vermischen" wird hier verstanden, dass die Signale der Mikrophone unmittelbar miteinander gekoppelt werden, ohne weitere Bearbeitung. I.'an könnte gleichsam von Addition sprechen. D-ibei ist wohl auf die Art der Verbindungen zwischen jedem der Mikrophone und auf den Begegnungspunkt sowie auf die Polarität zu achten. Vorzugsweise sind die Leitungen identisch, so dass die Signale, wenn überhaupt, je dieselbe Verzögerung und/oder Schwächung erfahren. Der Fachmann wird imstande sein, die Kopplung unter diesen Umständen durchzuführen.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren kann gegenüber der üblichen Aufnahmetechnik mit z.B. einem einzigen Mikrophonpaar vom "Künstlichen-Kopf-Typ" eine verbesserte Stereowiedergabe des aufzunehmenden Schalls erreicht werden."Wenn z.B. eine sich bewegende Schallquelle oder Schallwelle von links nach rechts vor einem einzigen künstlichen Kopf vorbeigeht, wird beim Aufnehmen in einem bestimmten Augenblick ein Umschlag auftreten von einer Aufnahme im wesentlichen durch das linke Mikrophon in eine Aufnahme im wesentlichen durch das rechte !Mikrophon. Bei Wiedergabe eines auf diese Weise aufgenommenen Schalls über einen Kopfhörer erhält man ein nahezu wirklichkeitsgetreues "Schallbild". Bei Wiedergabe der Aufnahme über Stereoboxen, die gewöhnlich in einem Abstand von einigen Metern voneinander aufgestellt sind, entsteht aber eine sogenannte Lücke in der Information, weil der Schall gleichsam momentan von der einen Box zur anderen "springt". Durch Anwendung der anmeldungsgemassen Aufnahmetechnik, bei der wenigstens zwei Eikrophonp ..are vom "Künstlichen-Kopf-Typ" angewendet werden und die aufgefangenen Signale auf sehr bestimmte Weise vermischt werden, wird dieser Nachteil vermieden. Wie die Mikrophonpaare gemäss dieser Technik aufgestellt bzw. ausgerichtet werden, in welchem Abstand voneinander sie aufgestellt und wieviel F^are angewendet werden sollen,

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ORIGINAL IMSPECTED

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hängt dabei ab von der Art des aufzunehmenden Schalls, von der Grosse des Aufnahmeraums usw.

Bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens mit z^^ei Mikrophonpaaren vom "Künstlichen-Kopf-Typ" stellte sich heraus, dass die idealste Wiedergabe erreicht werden kann, wenn die Mikrophonpaare bei der Aufnahme so aufgestellt werden, dass sie ein fast gleichschenkliges Dreieck bestimmen, dessen Basis durch die Verbindungslinie zwischen den Mikrophonpaaren gebildet wird und dessen Schenkel durch die (verlängerte) Verbindungslinie zwischen den Mikrophonen jedes der Paare gebildet werden. Die Stereowiedergabe von auf diese V/eise aufgezeichnetem Schall kann besonders gut genannt werden. In der Praxis aber wird aber in vielen Fällen von einer für Stereowiedergabe dienenden Schallaufzeichnung oder Aufnahme gefordert, dass diese auch für Eonowiedergabe geeignet ist. Diese Konpatibilitätsförderung wird z.B. an für Funksendungen bestimmte Aufnahmen gestellt, da sowohl Menschen mit einer Stereoanlage wie Menschen mit einer Monoanlage solche Sendungen empfangen können müssen. Ss kann sogar angenommen werden, dass die ^T"Tehrheit des Publikums noch nicht über eine Stereoanlage verfügt. Sendungen mit hervorragender Stereowiedergabe aber mit sehr schlechter Konowiedergabe würden also viele Klagen auslösen. Aus diesem Grunde wird die Kompatibilitätsforderung gestellt.

Bei einer geeigneten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, bei der die genannte Kompatibilitätsforderung erfüllt ist, werden zwei Mikrophonpaare vom "Künstlichen-Kopf-Typ" in einem solchen Abstand voneinander aufgestellt und so ausgerichtet, dass der räumliche Informationsbereich, der durch eines der Mikrophone des eines Mikrophonpaars bestrichen wird, zu einem wichtigen Teil und auf fast identische Weise durch das Mikrophon auf der nicht entsprechenden Seite des anderen Mikrophonpaars bestrichen wird, während das andere Mikrophon des einen Mikrophonpaars und das andere Mikrophon des anderen Mikrophonpaars sich nahezu nicht überlappende Informationsbereiche bestreichen. Gemäss einer Vorzugsausführungsform dieses Verfahrens werden die zwei ''Tikrophonpaare fast übereinander aufgestellt, derart, dass sich die Verbindungslinien der Mikrophone jedes Paars in einem geeigneten Winkel kreuzen.

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Dem erfindungsgemässen Verfahren, bei dem die Kompatibilitätsforderung erfüllt ist, liegt der Gedanke zugrunde, dass die Mikrophonpaare so aufgestellt werden, dass eines der Mikrophone des einen Paars und das Mikrophon des anderen Paars, dessen Signale nicht mit denen des ersten Mikrophons vermischt v/erden, auf fast identische V/eise denselben Informationsbereich bestreichen. Jlit "auf fast identische Weise" wird hier gemeint, dass die Mikrophone so nahe zueinander angeordnet sind, dass ein Informationssignal (der Schall) beide Mikrophone nahezu gleichzeitig erreicht. Bei einer solchen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird also in sehr geringem Fass ein Opfer gebracht, was die Qualität der Stereowie!ergäbe betrifft, aber dadurch wird, was die Honowiedergabe betrifft, eine sehr grosse Kompatibilität erreicht. In der Praxis stellt sich heraus, dass die Monowiedergabe von auf diese Weise aufgenommenem Schall.für normale Viedergabeapparatur gut genannt werden kann. Dabei ist die Qualität der Stereowiedergabe von erfindungsgemäss aufgenommenem Schall nur sehr wenig geringer als die der Stereowiedergabe von nach dem erfindungsgemässen Verfahren, bei dem die Kompatibilitätsforderung nicht erfüllt ist, aufgenommenem Schall.

Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Schallaufzeichnung für Stereowiedergabe enthält einige Mikrophone und Kittel, um durch die Mikrophone aufgefangene Signale in mehr als einer Aufzeichnung oder als verschiedene Komponenten einer einzigen Aufzeichnung auf ein Aufzeichnungsmittel festzulegen, oder um die aufgefangenen Signale für unmittelbare Wiederaussendung zu bearbeiten und wird weiter gekennzeichnet durch wenigstens zwei Mikrophonpaare vom "Künstlichen-Kopf-Typ", die so gekoppelt sind, dass Signale von Mikrophonen auf entsprechenden Seiten der Mikrophonpaare miteinander vermischt und als vermischtes Signal für weitere Verarbeitung dem Ausgang des betreffenden Teils der Vorrichtung zugeführt werden.

Die · Erfindung wird jetzt under Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

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Pig. 1 eine schematische Darstellung einer geeigneten Aufstellung der Teile der erfindungsgemässen Vorrichtung bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens für Stereoaufnahme, ohne dass die Kompatibilitätsforderung erfüllt ist und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäss anzuwendenden Aufstellung zweier Mikrophonpaare vom "Künstlichen-Kopf-Typ", wobei die Kompatibilitätsforderung erfüllt ist.

Fig. 1 zeigt zwei künstliche Köpfe oder Mikrophonpaare 1 und 2, die in einigem Abstand voneinander aufgestellt sind. Der Abstand zwischen den Mikrophonpaaren ist nicht kritisch und wird je nach den Aufnahmebedingungen gewählt werden können. Uebliche Abstände variieren z.B. zwischen 2,5 und 4 Metern. In der dargestellten Vorzugsaufstellung sind die Mikrophonpaare einigermassen konvergent aufgestellt, d.h.so, dass sie ein nahezu gleichschenkliges Dreieck bestimmen. Die Basis dieses Dreiecks wird durch die Verbindungslinie zwischen den künstlichen Köpfen 1 und2 gebildet und die gleichen Schenkel werden durch die (verlängerte) Verbindungslinie zwischen den Mikrophonen 3 und 4 gebildet, die sich auf beiden Seiten des künstlichen Kopfs 1 befinden und durch die (verlängerte) Verbindungslinie zwischen den Mikrophonen 5 und 6, die sich auf beiden Seiten des künstlichen Kopfs 2 befinden. Das Dreieck ist mit unterbrochenen Linien in der Figur dargestellt.

Die künstlichen Köpfe oder Mikrophonpaare, die bei der in Fig. 1 dargestellten" Auf stellung angewendet werden, sind von einem dem Fachmann bekannten Typ. Tn einer in der Praxis erprobten Aufstellung wurden Mikrophonpaare vom Typ Sennheiser KKS 2002(Kopf-Stereo-Mikrophon) angewendet. Eine Beschreibung der Eigenschaften dieser Mikrophone enthält die Zeitschrift "HiFi-Stereophonie", Rr. 5, Mai 1975, Seite 531 ff· Die im Artikel genannten anderen Mikrophonpaare vom "Kunstlichen-Kopf-Typ" sind ebenfalls brauchbar. Sin Fachmann wird imstande sein,, die brauchbarsten auszuwählen.

Die Schallsignale, die durch das Mikrophon 3 aufgefangen werden, werden an die Tischschaltung 7 weitergeleitet. Die durch das Mikrophon ·

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5 aufgefangenen Signale werden ebenfalls an die Mi3chschaltung 7 weitergeleitet. Am Ausgang des Organs 7 erscheint also ein gemischtes Signal, das dem Verarbeitungsteil 9 zugeführt wird. Ebenso werden durch die Mikrophone 4 und 6 aufgefangene Signale an die Vischschaltung 8 weitergeleitet und darin miteinander gemischt. Das sm Ausgang des Organs 8 erscheinende Signal wird ebenfalls dem Verarbeitungsteil 9 zugeführt. Die Art des Verarbeitungsteils 9 hängt ab von der gewünschten Anwendung der erfindun.'-ysgemässen Vorrichtung. Wenn die Vorrichtung dazu verwendet wird, den aufgefangenen Schall auf ein Aufzeichnungsmittel festzulegen, wird der Teil 9 die zum Festlegen der Signale aus den Mischschaltungen 7 bzw. 8 üblichen Teile enthalten. Diese Signale können auf bekannte Weise einzeln aufgezeichnet werden oder als verschiedene Komponenten einer einzigen Aufzeichnungsspur festgelegt werden.

Die Organe 7 und 8 enthalten im Grunde nicht mehr als einen Anschluss, an den die Leitungen zum Zuführen der Signale der Mikrophone 3 und 5 bzw. die Leitungen für die Signale der Mikrophone 4 und 6 angeschlossen werden. Von dem Anschluss läuft _:eine Leitung zur Förderung des kombinierten Signals zur weiteren Verarbeitungsapparatur. Wie schon bemerkt, umfasst das Mischen im Gruade die nur additive Kopplung der betreffenden Signale.

Wenn die erfindungsgemässe Vorrichtung für Funksendungen angewendet wird, wird der Teil 9 die üblichen Mittel enthalten, um die Signale aus den Schaltungen 7 und 8 als Stereosignale zu senden.

Solche Mittel sind z.B. die in Funkstudios übliche Apparatur wie Filtertafeln usw. Der Fachmann wird ohne "ühe die Apparatur für die weitere Verarbeitung wählen können. Ausserdem können Kittel angewendet werden, um die Signale auf übliche Weise zur Erhaltung gewünschter Effekte zu bearbeiten. Alle diese Bearbeitungen erfolgen aber fakultativ, nachdem die Signale auf die beschriebene V/eise additiv kombiniert sind.

Bei der Wiedergabe des durch die erfindungsgemässe Vorrichtung aufgenommenen Schalls werden die von den Schaltungen 7 und 8 kommenden Signale, nachdem sie wenn nötig getrennt sind, je durch einen einzelnen

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Lautsprecher wiedergegeben oder den einzelnen Ohrhörern eines Kopfhörers zugeführt. Ss hat sich herausgestellt, dass der auf diese Weise über Lautsprecher wiedexvjegebene Schall auf Wahrnehmer einen bedeutend besseren "räumlichen" Eindruck macht als nach bekannten Techniken wiedergegebener Schall, während bei wiedergabe mittels eines Kopfhörers annähernd die entsprechende Wiedergabe von nach der Standard-Künstlichen-Kopf-Stereotechnik aufgenommenem Schall erreicht wird.

Fig. 2 zeigt einen sogenannten künstlichen Kopf 11, der die Mikrophone 12 und 13 enthält. In der Nähe dieses Mikrophonpaars vom "Künstlichen-Kopf-Typ"¹ befindet sich ein zweiter, ähnlicher künstlicher Kopf 14» der die Mikrophone 15 und 16 enthält. Die künstlichen Köpfe 11 und I4 sind z.B. von demselben Typ wie im vorigen zu Figur 1 beschrieben ist. "Die künstlichen Köpfe 11 und I4 sind einigermassen divergierend aufgestellt. Ihre Achsen I7 bzw. 18 schneiden sich in einem spitzen Winkel. Wenn die künstlichen Köpfe 11 und 14 fast übereinander angeordnet werden, kreuzen sich ihre Achsen in einem ähnlichen Winkel. Die Information, die durch das Mikrophon 12 des künstlichen Kopfes 11 aufgefangen wird, konmt im wesentlichen aus dem Bereich L₁, vor dem Mikrophon und links der Achse 17· Ebenso empfängt das Mikrophon I5 des künstlichen Kopfes Η im wesentlichen Information aus dem Bereich L_?, vor dem Mikrophon und links von Achse 18. Die Mikrophone I3 und 16 empfangen Information im wesentlichen aus den Bereichen H₁ bzw. R₉, rechts der Achsen I7 bzw. 18 und vor den Mikrophonen 13 bzw. 16. Alle Mikrophone erhalten selbstverständlich auch eine Menge Information aus dem Bereich hinter ihnen. Da die Mikrophone auf den Bereich vor ihnen gerichtet sind, wird Information aus dem Bereich hinter ihnen in geringerem Mass zu ihnen durchdringen. Die Bereiche, die hinter den Mikrophonen bestrichen werden, sind in der Figur mit L,(für das Mikrophon 12), R,(Mikrophon 13)» L.(Mikrophon 15) und R.(Mikrophon 16) bezeichnet.

Ss versteht sich, dass die Darstellung der Informationsbereiche in der Figur nur schematisch ist. Im Grunde bestreichen die Mikrophone einen viel weiteren Bereich. Auch Schall, der ausserhalb der mit L und R bezeichneten Bereiche erzeugt wird, wird jedes der Mikrophone

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erreichen können, aber durch die Aufstellung der Mikrophone wird der Beitrag eines solchen Schalls zu der gesamten durch ein Mikrophon empfangenen Informationsmenge nur von geringer Bedeutung· sein.

Die T.'ikro phonpaare 11 und I4 sind nun bei der Ausführung form des erfindungsgeciässen Verfahrens, bei der die .Kompatibilitätsforderung erfüllt ist, -iuf eine solche Weise aufgestellt, dass sich die Informationsbereiche, die durch die Mikrophone I3 und I5 bestrichen werden, fust überlappen, während die Information auf fast die gleiche Weise beide Mikrophone erreicht. In ?ig. 2 ist dies so dargestellt, dass der Bereich R. fast mit dem Bereich L„ zusammenfällt und der Bereich R grossenteils mit dem Pereich L übereinstimmt. Eine solche Austeilung führt zu Aufnahmen, die sehr geeignet sind für Wiedergabe durch normale Fonoapparatur, weil die "Mittelinformation" aus dem Bereich vor und hinter der Aufstellung in grösser?m ¥ass aufgenommen wird. Trotzdem bleibt auch eine gute Stereowiedergabe möglich, da ein Informationsbereich links und ein Informationsbereich rechts bestehen bleiben, deren Information einzeln (durch die Mikrophone 12 bzw. 16) aufgenommen wird.

Es versteht sich, dass das erfindungsgemässe Verfahren mit mehr als zwei Mikrophonpaaren durchgeführt werden kann. Insbesondere bei Aufnahmen in grossen Räumen werden zwei künstliche Köpfe vielleicht nicht genügen, sondern wird man eine Kette solcher ivlikrophonpaare anwenden können. Bei einem Aufnahmesystem, da.s die Kompatibilitätsforderung erfüllt, soll eine solche Kette aus Paaren nahebeieinander oder übereinander angeordneten künstlichen Köpfen bestehen.

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Claims (6)

1. -4t-

   AIiSPRUEGHE:

   My Verfahren zur Schallaufzeichnung für Stereowiedergabe, bei dem Schall durch Anwendung einiger in einem Abstand voneinander angeordneter Mikrophone aufgezeichnet wird und von den Mikrophonen kommende Signale in mehr als. einer Aufzeichnung oder als verschiedene Komponenten einer einzigen Aufzeichnung auf ein Aufzeichnungsmittel festgelegt werden, oder bei den von den Mikrophonen kommende Signale für unmittelbare Wiederaussendung benutzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufzeichnen wenigstens zwei in einem Abstand voneinander angeordnete Mikrophonpaare vom "Künstlichen-Kopf-Typ" angewendet werden, die so miteinander gekoppelt werden, dass die durch auf entsprechenden Seiten der künstlichen Köpfe befindliche Mikrophone aufgefangenen Signale im Grunde addiert und aufgezeichnet oder für unmittelbare Wiederaussendung benutzt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrophonpaare so aufgestellt werden, dass sie ein fast gleichschenkliges Dreieck bestimmen, dessen Basis durch die Verbindungslinie zwischen den Mikrophonpaaren gebildet wird und dessen Schenkel durch die (verlängerte) Verbindungslinie zwischen den Mikrophonen jedes der Paare gebildet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Mikrophonpaare vom "Künstlichen-Kopf-Typ" in einem solchen geringen Abstand voneinander aufgestellt und so ausgerichtet werden, dass der räumliche Informationsbereich, der durch eines der Mikrophone des eines Mikrophonpaars bestrichen wird, zu einem wichtigen Teil und auf fast identische Weise durch das Mikrophon auf der nicht entsprechenden Seite des anderen Mikrophonpaars bestrichen wird, während das andere Mikrophon des einen Mikrophonpaars und das andere Mikrophon des anderen Mikrophonpaars sich nahezu nicht überlappende Informationsbereiche bestreichen.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Mikrophonpaare fast übereinander aufgestellt werden, derart, dass sich die Verbindungslinien der Mikrophone jedes Paars in einem geeigneten Winkel kreuzen.

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5. 5. Vorrichtung zur Schallaufnahme für Stereowiedergabe mit einigen Mikrophonen und Mitteln, um durch die Mikrophone aufgefangene Signale in mehr als einer Aufzeichnung oder als verschiedene Komponenten einer einzigen Aufzeichnung auf ein Aufzeichnungsmittel festzulegen, oder um die aufgefangenen Signale für unmittelbare Wiederaussendung zu bearbeiten, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Mikrophonpaare vom "Künstlichen-Kopf-Typ", die so gekoppelt sind, dass Signale von Mikrophonen auf entsprechenden Seiten der Mikrophonpaare im Grunde addiert und als kombiniertes Signal für weitere Verarbeitung abgegeben werden.
6. 6. Aufzeichnungsmittel, versehen mit für Stereowiedergabe dienenden Schallaufzeichnungen, erhalten durch Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1-4.

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