DE29804231U1

DE29804231U1 - Anordnung und Versorgung von gleichartigen Lautsprechern zur Erzielung einer Richtwirkung

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Publication number: DE29804231U1
Application number: DE29804231U
Authority: DE
Original assignee: NEMELA THORSTEN
Current assignee: NEMELA THORSTEN
Priority date: 1998-03-10
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 1998-04-30
Anticipated expiration: 2008-03-11

Description

Beschreibung

Anordnung und Versorgung von gleichartigen Lautsprechern zur Erzielung einer Richtwirkung

Um bei Veranstaltungen das Publikum mit Sprache und Musik elektroakustisch zu versorgen, werden Lautsprechersysteme mit unterschiedlicher Richtwirkung eingesetzt. Ziel ist es, die Publikumsflächen mit ausreichendem Direktschallpegel zu versorgen, Reflexionen und damit auch einen hohen Diffusschallpegel zu vermeiden und andere Flächen wie z. B. Spielflächen oder Wohngebiete möglichst wenig zu beschallen.

Es gibt schon verschiedene Anordnungen von mehreren Lautsprechern, um eine Richtwirkung zu erzielen. Die Richtwirkung beruht auf der Addition der Schalldrücke der einzelnen Lautsprecher, der Interferenz. Sind zwei Schallwellen an einem Punkt gleichphasig, so addieren sie sich maximal und es ergibt sich der doppelte Schalldruck. Sind die zwei Schallwellen genau gegenphasig, so ergibt sich völlige Auslöschung. Bei Phasenbeziehungen dazwischen ergeben sich andere Schalldruckpegel.

Bekannt sind Anordnungen mehrerer Lautsprecher auf einer Linie mit regelmäßigen Abständen, um in bestimmte Richtungen Dämpfungen zu erzielen. Diese Anordnungen werden als Schallzeilen bezeichnet.

Weiterhin sind Anordnungen mit unterschiedlichen Abständen und unterschiedlichen Zeitverzögerungen der zugeführten Signale bekannt. Nachteil ist die hohe Anzahl der verwendeten Lautsprecher sowie eine stark frequenzabhängige Richtwirkung. Eine Richtwirkung im Bassbereich wäre aufgrund der großen Wellenlängen nur mit Anordnungen großer Ausdehnung zu erzielen.

Auch werden mit Hornsystemen starke Richtwirkungen erzielt. Diese Systeme arbeiten aber nicht im Bassbereich. Schallwellen tiefer Frequenz werden an Kanten stark gebeugt. Daher ist eine Richtwirkung für den Bassbereich mit Hornsystemen nicht möglich.

Allgemein wird davon ausgegangen, daß die Bassabstrahlung stets ungerichtet, also mit Kugelcharakteristik erfolgt.

Der in den Schutzansprüchen 1 bis 5 angegebenen Erfindung liegt also das

Problem zugrunde, ein kompaktes System für eine gerichtete Schallabstrahlung im Bassbereich zu schaffen. Die Erfindung läßt sich aber auch auf andere Frequenzbereiche bzw. den gesamten Hörbereich anwenden.

Dieses Problem wird mit den in den Schutzansprüchen 1 bis 5 aufgeführten Merkmalen gelöst. Die Merkmale sind die Nutzung von Wegdifferenzen, Zeitverzögerungen und Phasendrehungen bzw. Phasenverschiebungen. Außerdem kann den Lautsprechern eine Mischung solcher Signale unterschiedlichen Signalpegels zugeführt werden. Um einen linearen Frequenzgang zu erhalten, ist eine Entzerrung der Signalquelle vorgesehen.

Mit der Erfindung wird die Erzeugung der aus der Mikrofonie bekannten Richtcharakteristiken wie Acht, Niere, Superniere, Hyperniere sowie aller Zwischenstufen erreicht. Außerdem kann die Richtcharakteristik Torus hergestellt werden. Hierbei wird davon ausgegangen, daß die einzelnen, gleichartigen Lautsprecher kugelförmig abstrahlen. Ist eine Richtwirkung schon vorhanden, so wird sie durch die Erfindung noch zusätzlich verstärkt.

Nach Schutzanspruch 1 ergibt sich eine achtförmige Richtcharakteristik. (Fig. 5) Quer zur Achse zwischen den Lautsprechern ergibt sich völlige Auslöschung, da die beiden Systeme gegenphasig arbeiten und keine Wegdifferenz besteht. Nach vorne und hinten ergibt sich ein frequenzabhängiger Schalldruckverlauf, da sich aufgrund der Wegdifferenz eine frequenzabhängige Phasenverschiebung ergibt. Dieser Schalldruckverlauf wird auch als Kammfilterkurve bezeichnet, d.h. es treten über den Frequenzbereich in regelmäßigen Abständen Schalldruckminima sowie Schalldruckmaxima auf. (Fig. 6) Der Abstand der Minima und Maxima kann durch den Abstand der Lautsprecher zueinander gewählt werden. Um einen linearen Frequenzgang zu erreichen, muß die Signalquelle noch entzerrt werden.

Nach Schutzanspruch 2 ergibt sich eine nierenförmige Richtcharakteristik. (Fig. 7) Der hintere Lautsprecher ist elektronisch um die gleiche Zeit verzögert, die der Schall vom vorderen Lautsprecher bis zum hinteren Lautsprecher benötigt. Dadurch ergibt sich nach hinten völlige Auslöschung. Nach vorne ergibt sich beschriebene Kammfilterkurve.

Nach Schutzanspruch 3 ergibt sich eine supernierenförmige (Fig. 8), bzw. hypernierenförmige Richtcharakteristik. (Fig. 9) Diese erklären sich aus der Überlagerung zweier unterschiedlich großer Nieren, die sich aus der Mischung der unbedämpften mit den bedämpften Signalen ergibt. Die Dämpfung beträgt -12 dB, bzw. -6 dB. Bei anderen Dämpfungswerten ergeben sich die Zwischenformen.

Nach Schutzanspruch 4 ergibt sich die torusförmige Richtcharakteristik. Diese erklärt sich aus der Überlagerung zweier senkrecht zueinander liegende Achten, von der jedoch eine mit zusätzlich um 90 Grad phasenverschobenen Signalen versorgt wird.

Nach Schutzanspruch 5 ergibt sich eine Beeinflußung der beschriebenen Kammfilterkurve. Durch Hinzufügen weiterer Systeme mit anderen Abständen, die aber unterschiedlich entzerrt werden, ergibt sich eine Erweiterung des Frequenzbereichs mit hohem Schalldruck. Das hinzugefügte System arbeitet z. B. im Bereich des zweiten Minimums des bisherigen Systems maximal. (Fig. 10)

Q Signalquelle

H Frequenzgangentzerrrung

0 . Phasendrehung

At Zeitverzögerung

A Dämpfung

90°...270° Phasenverschiebung

LS 1...4 Lautsprecher

Mischung

Claims

Schutzansprüche

1. Anordnung und Versorgung von zwei gleichartigen Lautsprechern zur Erzielung einer Richtwirkung,

dadurch gekennzeichnet,

daß die beiden Lautsprecher hintereinander, in einem bestimmten Abstand angeordnet sind, der erste Lautsprecher mit einem unbearbeiteten Audiosignal und der zweite Lautsprecher mit einem dazu gegenphasigen Audiosignal einer gemeinsamen, im Frequenzgang entzerrten Signalquelle versorgt wird. (Fig. 1)

2. Anordnung nach 1.

dadurch gekennzeichnet,

daß der zweite Lautsprecher mit einem zeitverzögerten und gegenphasigen Signal versorgt wird. (Fig. 2)

3. Anordnung nach 1.

dadurch gekennzeichnet,

daß der erste Lautsprecher mit einer Mischung aus einem unbearbeiteten Signal und einem gedämpften, zeitverzögerten Signal, und der zweite Lautsprecher mit einer Mischung aus einem zeitverzögerten, gegenphasigen Signal und einem gedämpften, gegenphasigen Signal versorgt wird. (Fig. 3)

4. Anordnung und Versorgung von vier gleichartigen Lautsprechern zur Erzielung einer Richtwirkung,

dadurch gekennzeichnet,

daß sie auf den Ecken eines Vierecks angeordnet sind, der erste Lautsprecher mit einem unbearbeiteten Signal, der gegenüberliegende mit einem gegenphasigen Signal, einer der beiden anderen mit einem um 90 Grad phasenverschobenen und der vierte Lautsprecher mit einem um 270 Grad phasenverschobenen Signal einer gemeinsamen, im Frequenzgang entzerrten Signalquelle versorgt wird. (Fig. 4)

5. Anordnung und Versorgung nach 1. bis 4.,

dadurch gekennzeichnet,

daß mehrere Lautsprecher in verschiedenen Abständen dem ersten Lautsprecher hinzugefügt werden, die mit unterschiedlich entzerrten, gedämpften, zeitverzögerten und phasenverschobenen bzw. phasengedrehten Signalen, bzw. mit unterschiedlichen Mischungen solcher Signale versorgt werden.