DE2605056A1 - Verfahren und anordnung zur richtungsgetreuen elektro-akustischen schalluebertragung - Google Patents

Description

• Verfahren und Anordnung zur richtungsgetreuen elektroakustischen Schallübertragung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur richtungsgetreuen elektroakustischen Übertragung in großen Kommunikationsräumen oder im Freien0 Bei der elektroakustischen Schallübertragung, die im wesentlichen aus der Schallaufnahme zu einem Ort im Raum, der Tonsignalverstärkung sowie -bearbeitung und der Schallabstrahlung an einem anderen Ort im gleichen Raum besteht, ist zur Erreichung einer Lokalisation bekannt, zwei- oder mehrkanalige Verfahren der Intensitätsstereofonie anzuwenden. Hierbei werden die Lautsprecher auf einer etwa der Bühnenrampe entsprechenden Geraden angeordnet und die Lokalisation wird unter Ausnutzung des sogenannten Summenlokalisationseffektes dadurch erreicht, dap die Lautsprecher Signale mit unterschiedlichen Intensitätsserhältnissen abstrahlen Diese Verfahren erfüllen die gestellte Aufgabe zur Lokalisation nicht mehr bei sehr breiten Bühnen und/oder Auditorien, sowie bei Bühnen, deren Rampe sehr weit ins Publikum hineinragt oder bei Bühnen, die sich weit in die Tiefe erstrecken0 Bekannt ist weiterhin ein Verfahren, bei dem das durch die Lautsprecher abgestrahlte Summensignal eitlich so verzögert wird, dap die am Hörerplats eintreffende erste Wellenfront und damit die Lokalisation durch die Originalquelle bestimmt wird. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dap die Lokalisation von der Intensität der Originalschallquellen abhängig ist, und dap bei sehr breiten und tiefen Bohnen und/oder Auditorien erhebliche Lokalistionsfehler oder Echowirkungen auftreten. Bei fehlendem Originalschall, wie zum Beispiel bei Play-back-Einspiel, ist dieses Verfahren unwirksam.
• Weiterhin ist in der storeofonen Aufnahmetechnik das Verfahren der Laufzeitstereofonie bekannt, bei dem zwei oder mehr Mikrofone vorhanden sind Auf Grund der unterschiedlichen Entfernung der Mikrofone zu der jeweiligen Schallquelle entstehen Laufzeitdifferenzen zwischen den Signalen, die zur Erzielung eines Lokalisationseffektes benutzt werden. Auch dieses Verfahren ist nur bei kleinen Lautsprecherabständen zur Versorgung einer im Verhältnis zur Bühnenbreite schmalen Hörfäche geeignet und besitzt darüberhinaus weitere Einschränkungen, die eine Anwendung in der Beschallungspraxis verbieten.
• Weiterhin bekannt sind auch Verfahren zur Arhöhung der Räumlichkeitswirkung durch mehr oder weniger vereinfachte Nachbildung von Raumreflexionen mittels Verzögerungseinrichtungen und verteilt angeordneten Raum-Lautsprechern, deren Eingangssignal von einem richtungslusen Summensignal abgeleitet wird. Diese Verfahren ermöglichen jedoch keine Lokalisation der Schallquellen.
• Keines der bekannten Verfahren ist in der Lage, eine gleichmäßige und richtungsgetreue Schallübertragung bei beliebig gestalteten geometrischen Abmessungen von Bühne und Publikumsbereioh gleichermaden zu realisieren.
• Zweck der Erfindung ist, die dem Stand der Technik anhaftenden ängel zu beseitigen.
• Der Erfindung liegt, ausgehend von der laufzeit-Stereofonie, bei der Richtungsinformationen durch Laufzeitdifferenzen übertragen werden, die rufgabe zugrunde, ein Verfahren zur gleichmäßigen und gleichzeitig richtungs- und entfernungsgetreuen elektroakustischen Schallübertragung in einem großen Auditorium mit einer großen, aus unterschiedt lichen Richtungen einsehbaren Bühne zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, da erfindungsgemäp mit bekannten technischen Mitteln in einem Jeweils räumlich begrenzten Bereich der Bühne, dem Quellbereich, der Originalschall aufgenommen wird, das jeweils erhaltene Signal um eine bestimmte Zeit verzögert und danach mit den zugehörigen Signalen der anderen Quellbereiche summiert wird und allen zwischen Bühne und Publikumsbereich befindlichen Primärlautsprechergruppen mit gleichem Amplitudenverhältnis, jedoch unterschiedlich verzögert, entsprechend der jeweiligen räumlichen Zuordnung von Quellbereich und Primärlautsprechergruppe, jeweils getrennt zugeführt wird, so aap an allen Zuhörenplätzen die Schallsignalfolge von derjenigen Primärlautsprechergruppe, die den geringsten Abstand von der Verbindungslinie zwischen einem Zuhörerort und einem bestimmten Quellbereich besitzt, früher eintrifft als der Schall aller übrigen PrimNrlautsprechergruppen, Jedoch später als der betreffende OriginaRschall.
• In weiterer Ausbildung der Erfindung wird bei Abbildung bewegter Schallquellen die über einem Quellbereich hinausgehen, das Quellsignal auf die den entsprechenden Quellbereichen zugeordneten Verzögerungsglieder mittels einer Nachführeinrichtung stufenlos überblendet.
• Zur Erhöhung der Räumlichkeit oder Durchsichtigkeit werden in vorteilhafter Ausbildung der Erfindung die um eine bestimmte Zeit verzögerten Signale unterschiedlich zusätzlich verzögert und weiteren im Raum verteilten Lautsprechern zugeführt, wobei die den verschiedenen Lautsprechern zugeführten Signale entsprechend der räumlichen Lautsprecheranordaung an die Signale der zwischen Bühne und Publikumsbereich befindlichen Primärlautsprechergruppen kontinuierlich anschließend zeitlich und amplitudenmäpig angepapt werden.
• Zur Verminderung des Aufwandes kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung das Verfahren auch dahingehend abgewandelt werden, dap die Quellensignale bereits vor der Verzögerung ein erstes Mal summiert werden, daß allein oder zusätzlich das erhaltene Summensignal verzögert wird, welches danach mit unverzögerten Quellensignalen aus einem oder mehreren Quellenbereichen ein zweites Mal in gleichem oder einstellbar verschiedenem AMplitudenverhältnis getrennt summiert wird und danach den jeweiligen Lautsprechergruppen zugeführt wird.
• Bei diesem abgewandelten V rfahren kann unter Inkaufnahme e einer Einbuße an exakter Lokalisation der Originalschallquelle der Aufwand verringert und die Variationsmöglich keiten erweitert werden.
• Das beschriebene V rfahren wird mit einer Schaltungsane ordnung dadurch realisiert, dap erfindungsgemäf3 Mikrofone und/oder Signalquellen jeweils mit dem Eingang von Versögerungsgliedern verbunden sind und daf3 die, die jeweils erforderliche Verzögerungszeit realisierenden, zusammengehörigen Ausgänge der einzelnen Verzögerungsglieder in rückwirkungsfreien Summierungsschaltungen zusammengefaßt sind, deren Ausgänge mit den entsprechenden Primärlautsprechergruppen verbunden sind.
• Im Falle des Vorhandenseins mehrerer geometrisch unterschiedlicher Bohnen und/oder Raumvarianten ist zur Zusammenschaltung von Mikrofonen, Verzögerungsgliedern und Primärlautsprechergruppen eine vorprogrammierbare Umschalteinrflchtung vorgesehen.
• Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin, daß gegenüber allen bisher bekannten Verfahren bei Beschallung großer Auditorien mit einer gropen, aus unterschiedlichen Richtungen einsehbaren Bühne für alle Zuhörerplätze eine gute Schallversorgung sowqhl hinsichtlich der Gewährleistung einer Lokalisation der Originalsohallquellen sowie ihrer Abbildungen im Sinne einer Ubereinstimmung zwischen optischer und akustischer Perspektive als auch mit hoher Klangqualität im Sinne optimaler Elangfarbe, akustischem Gleichgewicht der einzelnen festen bzw.
• bewegten Schallquellen und gleichmäpiger Schallpegelverteilung im Auditorium erreicht wird.
• Zur Realisierung des abgewandelten Verfahrens kann die erwähnte Schaltungsanordnung dahingehend verändert werden, dap die erwähnten Ausgänge der Mikrofone und/oder anderen Signalquellen zunächst mit den Eingängen einer zusätzlichen ersten rückwirkungsfreien Summierungsschaltung sowie mit Jeweils einem Eingang der erwähnten zweiten Summierungsschaltungen verbunden sind, daß der Ausgang der ersten Summierungsschaltung mit dem Eingang einer (einzigen)Verzögerungseinrichtung verbunden ists deren ein oder mehrere Ausgänge jeweils mit einem weiteren Eingang der zweiten Summierungsschaltungen verbunden istw deren Ausgänge wiederum mit den jeweils entsprechenden Lautsprechergruppen verbunden sind.
• Der Vorteil dieser Anordnung ist besonders bei einer hohen Zahl n von Signalquellen von Bedeutung, weil dann eine zusätzliche Summierungsschaltung einer Einsparung von n-1 relativ teuren Verzögerungseinrichtungen gegenübersteht.
• Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt: Fig. 1 eine mögliche Raum-Konfiguration und das Prinzipschaltbild des Beschallungssystems und Fig. 2 eine Abwandlung mit verringertem Aufwand an Vereögerungsetnrichtungen in der gleichen Raum-Konfiguration.
• Zunächst sei an Fig. 1 die prinzipielle Funktionsweise erläutert: Aus dem zweiten Quellbereich 1 wird ein Signal mit dem zweiten Mikrofon 2 aufgenommen und zum Eingang des zweiten Verzögerungsgliedes 7 geführt. ueber den ersten Ausgang mit der geringsten Verzögerungszeit gelangt das Signal b des zweiten Quellbereiches 1' zur ersten rückwirkungsfreien Summierungsschaltung 8 und vom Ausgang dieser Schaltung zur zweiten Primärlautsprechergruppe 5. Im gesamten BUhnenbereich soll bei Betrieb des elektroakustischen Beschallungssystems mittels Laufzeitstereofonie die Ortung der Originalschallquellen nicht verlorengehen. Das heit, dap der im durch die zweite Primärlautsprechergruppe 5 versorgte Teil des Publikumsbereiches 3 der @riginalschall vom zweiten Quellbereich 1' früher als der Schall aus der zweiten Primârlantsprechergruppe 5 eintreffen muß (Gesetz der ersten Wellenfront). Dementsprechend mup auch die obenerwähnte Verzögerungszeit am zweiten Verzögerungsglied 7' gewählt werden. Sie darf natürlich auch nicht zu groß sein, denn dann könnte es passieren, dap Originalschall und Lautsprecherschall so stark auseinanderfallen, daß Echos auftreten.
• Analog werden die Signale aus den übrigen Quellbereichen 1; 1''; 1''' zu den entsprechenden Verzögenungsgliedern 7; 7" und 7"' geführt. Da der erste, dritte und vierte Quellbereich 1; 1 und 1''' jeweils weiter entfernt von dem durch die zweite Primärlautsprechergruppe 5 u versorgenden Teil des Publikumsbereiches 3 liegen, müssen die Quellensignale a, c und d aus dem ersten, dritten oder vierten Quellbereich ach stärker verzögert werden, bevor sie zur ersten Summierungsschaltung 8 und dann zur zweiten Primärlautsprechergruppe 5 gelangen. Über die zweite Primärlautsprechergruppe 5 wird ein Schallereignis, aufgenommen im ersten, dritten oder vierten Quellbereich 1; 1,' oder 1''', somit später als ein Quellensignal aus dem zweiten Quellbereich 1' abgestrahlt.
• Die für die zweite Primärlautsprechergruppe 5 beschriebene Signalaufbereitung trifft analog auch für die erste und dritte Primärlautsprechergruppe 4 und 6 zu. Bei sogenannter Play-back-Beschallung tritt anstelle des Mikrofons in dem betreffenden Quellbereich der Ausgang eines Schallspeichergerätes, so daß sich in solchen Fällen eine dem Bühnengeschehen adäquate Lokalisation gesichert ist, Vorteil dieser Besohallungsart ist, dap die Quellensignale aus allen Quell##bereichen von allen Primärlautsprechergruppen mit gleicher Intensität, also im gleichen Amplitudenverhältnis, abgestrahlt werden, wodurch ein gleichmäßiges Klangbild an allen Hörerorten erreicht wird.
• Die Fig. 2 geht zum besseren Vergleich von der gleichen Raum-Konfiguration aus, wobei aber besonders hier an eine gröbere Zahl von Quellbereichen zu denken ist, die im gleichen Sinn anzunchalten wären.
• Die Besonderheit der Abwandlung besteht darin, dap zunächst alle Signale a; b; c; d an einer zusätzlichen ersten Summierungsschaltung 11 liegen und parallel dazu ebenfalls noch unverzögert an Eingängen je einer zugeordneten zweiten Summierungsschaltung 8; 9; 10. Diese Summierungsschaltungen sind ebenso wie andere gleiche Elemente mit den selben Bezugsziffern bezeichnet, wie in Fig. 1, so dap auch die dazu erklärte Funktionsweise entsprechend zutrifft.
• Das Ausgangssummensignal s der ersten Summierungsschaltung 11 wird in einer Verzögerungseinrichtung 7 verzögert. Diese einzige Verzögerungseinrichtung kann auf bekannte Art ein, zwei oder mehrere Ausgangssignale s; 2'' liefern, so daß Je nach den räumlichen Gegebenheiten geeignete Verzögerungszeiten für die weiteren Eingänge der einzelnen daran angeschlossenen zweiten Summierungsschaltungen 8 9' 10 gewählt werden können. Dort werden sie wieder, wie bereits zu Fig. 1 erklärt, zu den Signalen et £; g vereinigt und den Primär@autsprechergruppen 4; 5; 6 zugeführt.
• Durch die Verzögerung des Summensignals s wird erreicht, da beispielsweise von der ersten Primär@@autsprechergruppe 4 zuerst das Signal b aus dem vierten Quellbereich 1''' abgestrahlt wird und damit die Lokalisation durch diese Primärlautsprechergruppe bestimmt wird (Gesetz der ersten Wellenfront). Erst danach treffen als verzögertes Summensignal sw die Informationen aus den übrigen Quellenbereichen ein. Da vom Zuschauerbereich 3 aus die Quellbereiche 2 und 2s in gleicher Richtung liegen, können ihre beiden Quellensignale a und b auf die gleiche zweite Summierungsschaltung 8 geführt und dort mit dem verzbgerten Summensignal s' vereinigt werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1.) Verfahren zur richtungsgetreuen, elektroakustischen @ Schallübertragung in grogen Kommunikationsräumen oder im Freien, dadurch gekennzeichnet, dap mit bekannten technischen Mitteln in einem jeweils räumlich begrenzten Quellbereich (1; 1'; 1''; 1''') oder Originalschall aufgenommen wird, das jeweils erhaltene Quellsignal (a; b; 0; d) um eine bestimmte Zeit verzögert und danach mit den zugehörigen Signalen der anderen Quellbereiche summiert wird und allen zwischen Bühne und Publikumsbersich (3) befindlichen Primärlantsprechergruppen (4; s; 6) mit gleichem Ampli tudenverhältnis, jedoch unterschiedlich verzögert entsprechend der jeweiligen räumlichen Zuordnung von Quellbereich (1, 1'; 4'; 1''') und Primärlautsprechergruppe (4; 5; 6), jeweils getrennt als Summensignal (e; f; g) zugeführt wird, so dap an allen Zuhörerplätzen die Schallsignalefolge von derjenigen Primärlautsprechergruppe (4; 5; 6), die den geringeten Abstand von der Verbindungslinie zwischen einem Zuhörerort und einem bestimmten Quellbereich (1' 1'; 1''; 1''') besitzt, früher eintrifft als der Schall aller übrigen Primärlautsprechergruppen (4; 5; 6), jedoch später als der betreffende Originalschall.

2. Verfahren nach Anspruch 1, zur Ubertragung bewegter Schallquellen, die über einen Quellbereich hinausgehen, dadurch gekennzeichnet, dap das Quellensignal (a; b; c; d) auf die den entsprechenden Quellbereichen (1; 1'; 1''; 1''') zugeordneten Verzögerungsglieder (7; 7'; 7''; 7''') mittels einer Nachführeinrichtung stufenlos überblendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 zur Erhöhung der Räumlichlceit oder Durchsichtigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die um eine bestimmte Zeit verzögerten Signale Ca; b; c; d) unterschiedlich zusätzlich verzögert und weiteren im Raum verteilten Lautsprechern zugeführt werden, wobei die den verschiedenen Lautsprechern zugeführten Signalen entsprechend der räumlichen Lautsprecheranordnung an die Signale der zwischen Bühne und Publikumsbereich (3) befindlichen Primärlautsprechergrappen (4; 5; 6) kontinuierlich anschließend zeitlich und amplitudenmäßlg angepaßt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellensignale (a; b; c; d) bereits vor der Verzögerung ein erstes Mal summiert werden, daß allein oder zusätzlich das erhaltene Summensignal (e) verzögert wird, welches danach mit unverzögerten Quellensignalen (a; b; c; d) aus einem oder mehreren Quellenbereichen ein zweites Mal in gleichem oder einstellbar verschiedenen Amplitudenverhältnis getrennt summiert wird und danach den jeweiligen Lautsprechergruppen zugeführt wird.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrensnach Anspruch 1,2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß Zikrofone (2; 2'; 2"; 2'''), Ausgänge von Nachführeinrichtungen und/oder Signalquellen jeweils mit dem Eingang von Verzögerungsgliedern (7; 7'; 7"; 7'''), die das jeweilige Quellensignal (a; b; c; d) um bestimmte Zeiten verzögern, verbunden sind, daß die die jeweils erforderliche Verzögerungsseit realisierenden, zusammengehörenden Buijgänge der einzelnen Verzögerungeglieder (7; 7'; 7''; 7''') in rückwirkungsfreien Summierungsschaltungen (8; 9; 10) zusammengefaßt sind, deren Ausgänge mit gleichem Amplitudenverhältnis mit den entsprechenden Primärlautsprechergruppen (4; 5; 6) und/oder mit weiteren im Raum verteilten Lautsprechern verbunden sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 für mehrere geometrisch unterschiedliche Bühnen- und/oder Raumvarianten, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zusammenschaltung von Mikrofonen (2; 2'; 2''; 2'''), Verzögerungsgliedern (7; 7'; 7''; 7''') und Primärlautsprechergruppen (4; 5; 6) eine vorprogralmnierbare Umschalteinrichtung vorgesehen ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Mikrofone und/oder anderen Signalquellen (a; b; c; d) zunächst mit den Eingängen einer ersten zusätzlichen rückwirkungsfreien Summierungsschaltung (11) sowie mit ae einem Eingang der zweiten Summierungsschaltungen ( 8; 9; 10) verbunden sind, daß der Ausgang (s) der ersten Summierungeschaltung (11) mit dem Eingang nur einer Verzögerungseinrichtung (7) verbunden ist, deren ein oder mehrere Ausgänge (s', s'') jeweils mit einem weiteren Eingang der zweiten Summierungsschaltungen (8; 9; 10) verbunden ist bzw. sind, deren Ausgänge (g; e; i) wiederum mit den jeweils entsprechenden Lautsprechergruppen (4; 5; 6) verbunden sind.