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Verfahren und Vorrichtung zur eindeutigen Richtungsbestinnuung von
Schallwellen nach der binauralen Hörinethode. Bei der bekannten binauralen Methode
Aer RichtungIshestinirnung voll Schallwellen benutzt man zwei in bestimmter Entfernung
voneinan-ler angeordnete Empfänger (Meßbasis), die durch vollständig getrennte Leitungen
mit flen Ohren des Beobachters verbunden sind. Der beim Hören auftretende Richtungseindruck
wird hervorgerufen durch ilie Zeitdifferenz, die bei seitlicher Lage iler Schallquelle
zwischen dein. Eintreffen des `Schalles an ulein einen und anderen Empfänger bestellt.
Da die Zeitrlifferenz gleich ist, wenn der Schall voll vorn oder unter demselben
Winkel von hinten kommt, bestellt in jedem Falle eine Zweideutigkeit. Um diese zu
beheben, benutzt man in an sich bekannter Weise noch eine z-weite Basis, die mit
der ersten einen Winkel, z. B. von go#', bildet. Mit Hilfe der beiAen Basen ist
es rlann i-nöglich, die Richtung eindeutig zu bestimmen.
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Zur Erläuterung dieser Verhältnisse sind in Abb. i zwei Meßbasen V
und S dargestellt, die von den Empfängern A, B und
C gebildet werden und einen Winkel von go' einschließen, während in Abb.
2 ein Beispiel einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach vorliegender
E-rfindung flargestellt ist.
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Der Empfänger A ist beiden Basen gemeinsaul. Es sei
A mit dem linken, B bzw. C mit ,lein rechten Ohr des
Beobachters verbunden, d. li. für Basis V gibt der Pfeil a, für Basis
S
der Pfeil b die Geradeausrichtung all. Treffen null ans der Richtung
R, Schallwellen ein, so wird (-ler Beobachter bei Benutzung der Basis
V den Eindruck haben, als läge die Schallquelle -45' rechts voraus. Denselben
Eindruck #),iir(le er aber haben können, wenn die Schallwellen aus rler Richtung
R, kommen, 'lenn in diesem Falle ist die Zeitdifferenz zwischen Aem Ankommen
der Schallwellen in A und B genau #rlie--ell)e. Der Beobachter vermag also
mit Bestimmtheit nur zu sagen, daß L' der Schall unter einem bestimmten Winkel von
rechts kommt, ob von voraus oder achteraus ist zunächst zweifelhaft. Wird nun die
Basis S benutzt, so wird :fler Beobachter diesen Zweifel sofort klären können,
denn wenn der Schall tatsächlich aus der Richtung R,
kommt, wird er jetzt
einen Linkseindruck haben, (la ja dann der mit dein linken Ohr verbundene Empfänger
A früher erregt wird als der mit,dem rechten Ohr verbundene Empfäliger
C. Umgekehrt wird -der Beobachter bei Benutzung der Ba#sis S einen
Rechtsein-Aruck haben müssen, wenn Aer Schall aus,der Richtung R, kam. Auf diese
Weise gelingt es ohne Schwierigkeit, den Quadranten, aus Z, -.(lem,flie Schallstrahlen
kommen, festzustellen. Die genaue Richtung nach Grarlen ermittelt man in ebenfalls
bekannter Weise irladurch, (laß man die beim Ankommen der Schallwellen an den Empfänger
bestehende Zeitdifferenz ausgleicht, indem man sie durch Zwischenhalten von in ihrer
Länge veränderlichen Schallwegen zwischen die Empfänger und die Ohren -(-les Beobachters
kompensiert. Die Zeitdifferenz ist kompensiert, wenn der Beobachter den Eindruck
hat, als läge die Schallquelle in der Medianebene, d. h. geradeans oder achteraus
(Mitteneindruck), Die zur Kompensation erforderliche Scballweg länge ist unmittelbar
ein 'Maß für die wahre Schallrichtung.
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Bei den bisher für diesen Zweck verwendeteil Apparaten verfilirt man
folgendermaßen: Man beobachtet zunächst mit der einen Basis und kompensiert die
Zeitdifferenz, indein man die Schallwege zwischen zuerst erregtem Empfänger und
Ohr verlängert oder L' den Schallwe- zwischen zuletzt erre-tein 1-,-nipfänger und
Ohr verkürzt oder beides z'leichzeitig tut, bis man 'Mittenein u druck hat.
Die Kompensationsvorrichtung wird hierbei ans der Nullage, bei der beide Schallwege
zwischen Empfängern und Ohren gleich lang Z, el sind, in der einen oder anderen
Bewegun,-srichtung
herausbewegt, je nachdem bei der Nullstellung
Rechts- oder Linkseindruck auftrat. Dieser Bewegungsvorganc wird gleichzeitig benutzt,
um einen in geeigneter Weise ausgebildeten Auswahlmechanismus zu' betätigen, der
beim Übergang zur zweiten -Meßbasis diejenige Skala einschaltet, auf der das richtige
Meßergebnis enthalten ist, und die übrigen nicht gültigen Skalen ausschaltet so
daß ohne jegliche geistige Tätigkeitdie der Methorle anhaftende Zweideutigkeit behoben
wirrl und nur die wirkliche Richtung abgelesen werden kann.
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Die Erfindung stellt nun ein verbessertes Auswahlverfahren dar. Es
beruht auf der Erkenntnis, (laß bei Beobachtung mit der ersten Basis eine Kompensation
der Schallwege gar nicht nötig ist, sondern daß die Entscheidung, wie die Auswahlder
Skalen zu treffen ist, schon dadurch gegeben wird, daß bei der Nullstellung (ler
Kompensationsvorrichtung ein Rechts- oder Linkseindruck auftritt.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, ,laß je nachdem, ob
beim Abhören mit der ersten Basis bei der Nullstellung der Kompensationsvorrichtung
ein Rechts- oder Linksein-Iruck auftritt, ein Auswahlmechanismus aus- oder eingeschaltet
wird, so daß beim #1)ergang zur zweiten Basis selbsttätig nur diejenige Skala sichtbar
wird, die eindeutig das richtige -.\leßresultat enthält. Die Betätigullg des Auswahlmechanismus
-eschieht 21 e-, L, ohne Einstellung der Kompensationsvorricbttiiig durch
einen besonderen Handgriff.
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Der Vorteil dieses Verfahrens gegenüber den bekannten Verfahren liegt
darin, daß Z,
keine 7wangläufige Verbindung zwischen e# Kompensationapparat
und Skalenblenden zu bestehen braucht, wodurch konstruktiv die Vorrichtung wesentlich
einfacher wird. Ferner bleibt der Konipensationsapparat in der Nullstellung stehen,
so daß man auch nach Unischaltung auf die zweite Basis sich sofort subjektiv richtig
orientieren kann. Bei -Aein Auswahlmechanismus fällt jegliche zwangläufige Verbindung
mit dern Kompensatioisapparat fort. Er wirrl z. B. durch einen Schalter o-ler Schieber
betätigt, der zweckmäßig bei Rechtseindruck nach rechts, bei Linksein-druck Z-,
nach - links zu drehen bzw. zu schieben ist und durch seine Gestalt die richtigen
Skalen auswählt.
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Bei clein Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 sind A,
B und C drei elektrische Schallempfänger, von denen bei der 'Messun-
stets ,gleichzeitig zwei eingeschaltet sin.,1, Hanilich entwe ler A und B
oder A und C. A und B biLlen die Vorausbasis
V, --1 und C die Seitenbasis S. A wird von der Batterie
E', B bzw. C
Voll der Batterie E, gespeist. Die
Umschaltung von V nach S geschiehtdurchden Basisschalter D. E, mpfänger
A wirkt vermittels rler Induktionsispule.T, auf das Telephon T, während B
bzw. C über die Spule 1, auf das Telephon T, wirkt. Die beiden
Telephone sind mit ihren Rückseiten an einem Schlitten F befestigt, der in einem
Rohr oder Kanal G
schalldicht gleiten kann und durch das Handrad H bewegt
wirtcl. Der Kanal endet in den Ohrstücken 01 und 0,., die direkt oder vermittels
eines Schlauches an (las linke 1)nv. redlite Ohr des Beobachters gehalten werden.
Der vorn Telephon T, *kommende Schall kann also nur zum linken Ohr, der vorn TelephconT,
kominenfle Schall nur zum rechten Ohr gelangen, d. li. der vom Empfänger,4
aufgenOmmene Schall wirkt auf (-las linke Ohr, der von B bzw. C aufgenommene
Schall auf das rechte Ohr des Beobachters. Auf der Achse (-]es Handrades H, 4urch.
welches der Telephonschlitten F, im Kanal G bewegt wird, sitzt eine Skalenscheibe
K mit vier Skalen, die sich mitbewegt und die Gradzahlen für die Schallrichtungen
trägt. Vor der ganzen Skala ist eine Deckplatte angebracht (in der Abbildung nicht
gezeichnet), in der sich ein Fenster L befindet (in der Abbildung doppelt umranrIet),
durch welches ein Teil der Skala zur Ahlesung sichtbar wirr]. Zwischen Skala und
Deckplatte befinden sich zwei Blenden JI und die sich beim Drehen des Handrarles
nicht mitbewegen. Die untere Blende ill be-Z, sitzt einen Einschnitt Pl und 7wei
Ausschnitte P, und P.. Vermittels 4s Zeigercrriffes 0 kann sie in
die Stellun-en »Rechts«, ,Links« oder 5>'-#litte« gedreht werden. In Stellung »Mitte«
läßt sie das ganze Fenster L frei, während bei Stellung »Rechts« (der gezeichnete
Fall) nur die beiden mittleren Skalen, bei Stellung »Links« nur die innere und äußere
Skala i tii Fenster zu sehen ist. Die Blende X ist durch das Hehelgestänge
t' mit .dem Basisschalter P verbunden und besitzt den Einschnitt P4
und den Ausschnitt P-. Ist die Vorausbasis eingeschaltet, so läßt diese Blende
nur die heiden äußeren Skalen frei, während bei Einschaltung cler Seitenbasis nur
die beiden inneren Skalen sichtbar sind.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Irgendeine Basis wird
eingeschaltet und der Kompensator in seine Nullstellung gebracht, so (laß -die Schallwege
T, 01 und T, 0, gleich lang sind. Die Blende JI steht
aui »,Mitte«. Im Fen ster L erscheinen die besonders niarkierten GrarIzahlen o und
i8o, wenn der Basiisschilter auf Vorausbasis, und go und 270,
wenn der Basisschalter
auf Seitenbasis steht. je nachrlein, ob man beim Abhören in dieser Einstellung einen
Rechts- oder Linksrichtung--,eindruck hat, dreht man den Zeiger Q in
Z,
die Stellung »Rechts« oder »Links«. Dann schaltet
man auf die andere Basis uni und dreht das 1-Iandrad, bis man Mitteneindruck hat.
Im Fenster ist dann die Schaltrichtung eindeutig abzulesen.
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In (lern in Abb. 2 gezeichneten Falle ist ancr rien, daß der Schalldie
Empfänger unt'enomi ter i 5o' trifft. Schaltet man zuerst die Vorausbasis ein, so
werden die beiden äußeren Skalen (o und i8o) im Fenster sichtbar. -Man wird bei
dieser Nullstellung einen Rechtseindruck haben und dreht den Zeiger Q infolgedessen
in die Stellung »Rechts«. Da-durch wird die äußerste Skala (o') verdeckt und nur
18o' bleibt frei. Dann schaltet man auf Seitenbasis uni. Hierdurch wird die BlendeN
betätigt, und es wind jetzt nur die dritte Skala (go'-), von außen gerechnet,
sichtbar. Man wird auch mit dieser Basis einen Rechtseindruck haben und muß, um
Mitteneindruck zu erhalten, das rechte Telephon vom rechten Ohr entfernen, Das geschieht
durch Drehen iler Kompensationsvorrichtung, entgegen dein Uhrzeigersinne. Hat man
Mitteneindruck, so ist im Fenster die Richtung (150') sichtbar.
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Die in Abb. :2 dargestellte Konstruktion stellt naturgemäß nur ein
Ausführungsbeispiel dar. Man kann denselben Gedanken auch durch andersartige Konstruktion
ver-%virklichen. Insonderheit ist es z. B. nicht notwendig, daß durch Drehen des
Zeigers Q die Blende ill selbst bewegt wird. Man kann .durch diesen Handgriff
auch eine Steuervorrichtung betätigen, in der Weise, daß die Blen-denschaltung selbst
erst durch die Betätigung des Basisselialters bewirkt wird.
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Falls bei der ersten Beobachtung kein eindeutiger Seiteneindruck erzielt
wird, aus dein Grunde, weil die Schallquelle zu nahe der Mittenebene der zuerst
benutzten Basis liegt, muß man die -Messung mit einer anderen Basis beginnen, bei
der man eindeutige Seiteneindrücke hat. Die erste Messung wird zweckmäßig mit der
Basis ausgeführt, die einen Ly roßen Seiteneindruck ergibt, während die genaue Bestinirnung
der Richtung mit der Basis geschieht, die möglichst annähernd einen rechten Winkel
mit den Schallstrahlen bildet, so daß bei gleicher Länge der Schallwege im Kompeilsationsapparat
kein so starker Seiteneindruck auftritt wie bei der Beobachtung mit der ersten Basis.
Es ist,dieses schon deshalb zweckmäßig, weil die Ablesung an der Skala in der mittleren
Region genauer erfolgen kann als an den beiden Enden, wo die Teilstriche enger zusaminenliegen.
In flein Falle, -wo die Schallstrahlen nahezu Linter 45' zu bei-den Basen einfallen,
ist es naturgemäß gleichgültig, mit weicher Basis Z, t' man die Messung beginnt.
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Es-ist ferner nicht nötig, den Zeiger Q zu Beginn der Messung
auf »Mitte« zu stellen', er kann inder jeweiligen Lage, in der er gerade ist, stehen
bleiben.
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Was im vorstehenden an Hand des Ausführungsbeispieles mit zwei Meßbasen.
erläutert wurde, gilt natürlich sinngemäß auch für eine Anordnun- mit mehreren Meßbasen.
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ZD