DE69402322T2

DE69402322T2 - Schallaufnahme-und-wiedergabegerät, und seine anwendung für audiokonferenzen

Info

Publication number: DE69402322T2
Application number: DE69402322T
Authority: DE
Inventors: Philippe Parment; Frederic Zurcher
Original assignee: PRESCOM SARL
Current assignee: PRESCOM SARL
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1994-02-18
Publication date: 1997-10-23
Anticipated expiration: 2014-02-19
Also published as: DE69402322D1; EP0710427B1; WO1994022277A1; ES2100052T3; FR2702918A1; AU6111194A; FR2702918B1; EP0710427A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Tonaufnahme und Tonwiedergabe.
Die Hauptanwendung der vorliegenden Erfindung ist im Bereich der Audio-Konferenz, wobei ein Tonaufnahme- und -wiedergabegerät aus einer einzigen Konstruktion von relativ geringen Dimensionen besteht. Diese Konstruktion soll leicht auf einen Tisch aufgestellt werden können und in einem beliebigen Raum funktionieren konnen, ohne daß eine akustische Behandlung der Räume erforderlich ist. Es ist erwünscht, daß sie von einer Person mit großer Bewegungsfreiheit innerhalb eines Radius von mindestens 4 m um die Vorrichtung herum benutzt wird, wobei das Gespräch mit dem Gesprächspartner unter für beide Gesprächspartner normalen, bequemen Hörbedingungen weitergeführt werden kann.
Vorzugsweise kann sie von einer beliebigen Anzahl von Personen benutzt werden, die im gleichen Raum versammelt sind und um das Möbelstück verteilt sind, auf welchem die Vorrichtung steht. Um diese Ergebnisse zu erhalten, werden vier Bedingungen angestrebt:
1. Die Vorrichtung soll mit zwei autmatischen Pegelreglern verbunden werden, die die Vergabe eines Signals mit korrektem Pegel auf die Leitung gewährleisten, unabhängig von der akustischen Leistung, die von dem oder den Mikrophon(en) der Vorrichtung unter Berücksichtigung der Stelle des oder der Sprecher(s) in bezug auf das(die) Mikrophon(en) erhalten wird, und die Vergabe eines Signals mit korrektem Pegel in Richtung des(der) Lautsprecher(s) unabhängig von der durch die Leitung verursachten Dämpfung.
2. Der von dem(den) Lautsprecher(n) wiedergegebene Ton soll mit genügend Hörbequemlichkeit wahrgenommen werden können, unabhängig von der Stelle im Raum, an welcher sich der(die) Hörer befindet (befinden).
3. Der von dem(den) Mikrophon(en) erhaltene Ton soll genügend beständige Eigenschaften bezüglich der Klarheit, der Reinheit und der Hörannehmlichkeit beibehalten, ungeachtet der Stelle, an welcher sich der(die) Sprecher in bezug auf die Vorrichtung befindet (befinden) und unabhängig von der Raumkonfiguration.
4. Die Vorrichtung soll eine gute akustische Entkopplung zwischen dem(den) Lautsprecher(n) und dem(den) Mikrophon(en) aufweisen, damit gewährleistet wird, daß laut genug gehört wird, ohne daß ein LARSEN-Effekt bzw. eine akustische Rückkopplung verursacht wird, aber auch damit so wenig wie möglich akustisches Echo zum entfernten Gesprächspartner zurückgesendet wird.
Akustische im Betrieb befindliche Geräte sind zur Zeit bekannt, die die erste Bedingung erfüllen.
Es bestehen ebenfalls Geräte, bei denen die 4. Bedingung bevorzugt wird, wobei ein einziges Mikrophon und vier Lautsprecher eingesetzt werden, welche nach vier Richtungen gerichtet werden, die um einen Winkel von /2 voneinander beabstandet sind, und paarweise gegenphasig angesteuert werden. Dieses Verfharen erlaubt es tatsächlich, eine schwache Kopplung zu erreichen, denn das Mikrophon steht an einem Punkt, der ein Symmetriepunkt in bezug auf die Lautsprecher ist. Da letztere gegenphasig paarweise angesteuert werden und, vorausgesetzt, daß sie identische Eigenschaften besitzen, so wird der von den Lautsprechern abgegebene, von dem Mikrophon empfangene Ton sehr schwach und infolgedessen die Entkopplung sehr gut.
Jedoch werden die Bedingungen 2 (wegen Gegenphasen von zwischen den Lautsprechern wird das Strahlungsdiagramm der Gruppe der Lautsprecher nicht kreisförmig in der Horizontalebene und wird erheblich von den gesendeten Frequenzen abhängig sein) und 3 (denn das Mikrophon fängt gleichwohl die direkten Töne und die indirekten reflektierten Töne auf, was zur Folge hat, daß der vom Mikrophon aufgefangene Ton zu sehr von der Stelle des Sprechers im Raum und von der Konfiguration dieses Raums abhängt) von diesem Typ von Geräten schlecht erfüllt.
Das Dokument WO-A-9 210 917 bezieht sich auf ein Tonaufnahmegerät einfacher Struktur, daß ein einziges Mikrophon beinhaltet.
In einer französischen Patentanmeldung Nr. FR-A-2 682 251, die am 2. Oktober 1991 eingereicht und am 9. April 1993 veröffentlicht wurde und die infolgedessen nicht zum Stand der Technik im Sinne des Artikels 33 PCT gehört, hat die Anmelderin ein Verfahren und ein Tonaufnahmegerät mit dem Hauptziel vorgeschlagen, eine schwache Empfindlichkeit den Tönen zu verleihen, die gemäß einer vorgegebenen Richtung empfangen werden. Dieses Dokument betrifft eine Vorrichtung zur Tonaufnahme und -wiedergabe mindestens einer Schallquelle zur Auflage auf eine Arbeitsebene, beinhaltend einen mit einer ebenen Oberfläche versehenen Halter, eine auf dieser ebenen Oberfläche angeordnete Vorrichtung zur Tonaufnahme une eine Vorrichtung zur Tonwiedergabe, wobei die Tonaufnahme- und - wiedergabevorrichtungen derart zueinander angeordnet sind, daß sie eine Umlaufstruktur um eine zu dieser ebenen Oberfläche orthogonale Symmetrieachse aufweisen.
Ein anderes Ziel der Erfindung, die Gegenstand dieser Patentanmeldung ist, ist, in einer zu der vorgegebenen Richtung senkrechten Ebene, eine Empfindlichkeit zu erreichen, die in Abhängigkeit von der Richtung, woher die Töne abgegeben werden. und von den Frequenzkomponenten dieser Töne relativ wenig variiert.
Im Rahmen der bevorzugten, jedoch auf eine Vorrichtung der Audio-Konferenz zur Tonaufnahme und -wiedergabe nicht einschränkenden Anwendung dieser Erfindung, die Gegenstand dieser Patentanmeldung ist, erlaubt dann die Lösung der oben erwähnten Aufgabe, indem ein oder mehrere Lautsprecher in die vorbestimmte Richtung gerichtet werden, die oben erwähnte Bedingung 3 vollständig zu erfüllen, und dabei den Bedingungen 1, 2 und 4 mindestens so gut wie bei den Vorrichtungen der Vorveröffentlichungen Genüge zu tun.
Die Erfindung, die Gegenstand dieser französischen Patentanmeldung ist, schlägt somit ein Verfahren zur Tonaufnahme vor, das mehrere Geräte zum Tonempfang benutzt, gemäß welchem die Tonempfangsgeräte im wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet werden und mit Bezug auf eine sich zu dieser Ebene senkrecht erstreckende Symmetrierichtung symmetrisch verteilt werden, eine Phasenverschiebung zwischen den jeweils aus verschiedenen Tonempfangsgeräten abgegebenen Signalen aufgeprägt wird, die derart verschobenen Signale addiert werden, damit die Signale im wesentlichen annuliert werden, die sich auf jede Tonwelle beziehen, die gleichphasig und mit der gleichen Intensität bei jedem Tonempfangsgerät ankommt.
Dank ihrer symmetrischen Anordnung erhalten die Tonempfangsgeräte die gemäß der Symmetrierichtung einfallenden Töne gleichphasig und mit der gleichen Intensität. Infolgedessen und aufgrund der aufgeprägten Phasenverschiebungen und der Addition der phasenverschobenen Signale, werden diese gemäß der Symmetrierichtung einfallenden Töne nach Verarbeitung im wesentlichen beseitigt. Dagegen erhalten die verschiedenen Tonempfangsgeräte die zur Symmetrierichtung senkrecht einfallenden Töne mit Phasen- und/oder Amplitudenunterschieden von einem Gerät zum anderen. Diese Töne werden somit beibehalten und korrekt berücksichtigt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens dieser Erfindung wird eine gerade Anzahl von Tonempfangsgeräten benutzt, die man paarweise verbindet, wobei die Tonempfangsgeräte eines jedes Paares zur Symmetrierichtung symmetrisch angeordnet sind. Die jeweils aus den Tonempfangsgeräten jeden Paares abgegebenen Signale werden voneinander subtrahiert, um sie mit einer Phasenverschiebung von 2 untereinander zu addieren.
Somit können die gemäß der Symmetrierichtung einfallenden Töne sowie verschiedene Störgeräusche wirkungsvoll durch einfache Subtraktion der Signale beseitigt werden, die jeweils aus den Tonempfangsgeräten jedes Paares abgegeben werden. Diese Subtraktion kann vorteilhafterweise gleichzeitig mit einer Vorverstärkung mittels eines Differentialvorverstärkers durchgeführt werden, der mit dem Ausgang der Tonempfangsgeräte jedes Paares verbunden ist.
In dem oben erwähnten Verfahren werden vorzugsweise 2n Tonempfangsgeräte benutzt, die paarweise verbunden und in regelmäßigen Abständen entlang einem auf die Symmetrierichtung zentrierten Umfang angeordnet sind, wobei n eine ganze Zahl mindestens gleich 2 darstellt, und eine Phasenverschiebung von 2 /2n zwischen den jeweils von zwei beliebigen benachbarten Tonempfangsgeräten abgegebenen Signalen aufgeprägt wird. Diese Besonderheiten erlauben es, ein regelmäßiges Strahlungsdiagramm in einer zur Symmetrierichtung senkrechten Ebene zu erhalten. Grundsätzlich, je höher die Anzahl n der Paare von Tonempfangsgeräten, desto homogener ist das Strahlungsdiagramm in der zur Symmetrierichtung senkrechten Ebene. In der Praxis stellt man fest, daß mit zwei Paaren von Tonempfangsgeräten ein ausgezeichneter Kompromiß zwischen dieser Homogenität und den Kosten für die verwendeten Komponenten erzielt wird.
Die oben genannte Patentanmeldung hat ebenfalls als zweiten Gedanke ein System zur Tonaufnahme gemäß diesem Verfahren.
Gemäß einem dritten Gedanke, schlägt die Erfindung, die Gegenstand dieser Patentanmeldung ist, eine Vorrichtung zur Tonaufnahme und -wiedergabe vor, die mindestens einen nach einer Symmetrierichtung gerichteten Lautsprecher und Tonaufnahmemittel beinhaltet, in welcher die Tonaufnahmemittel ein System gemäß dem zweiten Erfindungsgedanken aufweisen, wobei die Symmetrierichtung des Systems mit der Orientierungsrichtung des Lautsprechers identisch ist.
Diese Vorrichtung kann bei Audio-Konferenzen benutzt werden und erfüllt die am Anfang der vorliegenden Beschreibung aufgezählten Kriterien 1 bis 4 auf sehr befriedigende Weise und entspricht sömit den gesetzten Zielen. Die Figur 1; die später im einzelnen beschrieben wird, zeigt eine solche Vorrichtung.
Diese enthält drei Hauptteile, einen Sockel 1, der eine ebene Oberfläche 20 aufweist, ein Tonaufnahmegerät 2 (Mikrophone) und ein Tonwiedergabegerät 3 (Lautsprecher).
Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß es schwierig ist, in der Konfiguration der Vorrichtung gemäß der vorgenannten Anmeldung, die mechanische Kopplung zwischen den Tonaufnahmegeräten 2 und Tonwiedergabegeräten 3 zu beherrschen und reproduzierbar zu minimieren.
Andererseits hat die Erfahrung erlaubt, daß unter bestimmten Anwendungsbedingungen Unregelmäßigkeiten in dem Amplitudenverlauf ebenfalls festgestellt werden, der abhängig von der Tonaufnahmefrequenz ist.
Die Erfindung setzt sich das Ziel, diese Schwierigkeiten zu beseitigen, wobei die Vorteile der Vorrichtung der vorgenannten französischen Patentanmeldung beibehalten werden. Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, das Tonwiedergabegerät direkt auf der ebenen Oberfläche des Sockels zu befestigen und den Teil des Tonwiedergabegeräts vom Tonaufgabegerät ausgesehen so geeignet auszubilden, d.h. mit einer derartigen Form, daß seine Kreuzungsstelle mit einer ihn durchquerenden beliebigen waagerechten Ebene ein Kreis ist.
In einer bevorzugten weiteren Ausführungsform handelt es sich dabei um eine konvexe Form, die zwischen zwei Grenzformen liegt: einem Kegel und einer Halbkugel.
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform wird das Tonwiedergabegerät auf den Sockel mittels Traversen geringer Dimensionen befestigt. Vorteilhafterweise werden vier Traversen mit einem regelmäßigen Abstand von /4 angeordnet.
Die Erfindung hat also die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Tonaufnahme und Tonwiedergabe mit wenigstens einer Schallquelle zu schaffen, die zur Auflage auf eine Arbeitsebene derart ausgebildet ist, daß sie einen mit einer ebenen Oberfläche versehenen Halter, ein auf dieser ebenen Oberfläche aufgestelltes Tonaufnahmegerät und ein Tonwiedergabegerät aufweist, wobei die Tonaufnahme- und Tonwiedergabegeräte in bezug aufeinander so angeordnet sind, daß sie eine Umlaufstruktur um eine Symmetrieachse aufweisen, die orthogonal zur ebenen Oberfläche ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonaufnahmegerät mehrere elementare Tonempfangsgeräte in einer Anzahl n größer als zwei, und Verarbeitungsmittel zur Verarbeitung der von den Tonempfangsgeräten abgegebenen Signale aufweist, wobei die elementaren Tonempfangsgeräte (M1 bis M4) innerhalb der gleichen zur Symmetrieachse senkrechten Ebene in regelmäßigen Abständen voneineander auf einem Umfang angeordnet sind, der auf die Symmetrieachse zentriert ist, wobei die Verarbeitungsmittel derart ausgebildet sind, daß eine Phasenverschiebung von 2 /n zwischen von jeweils zwei beliebigen benachbarten elementaren Empfangsgeräten abgegebenen Signalen aufgeprägt wird, und die so phasenverschobenen Signale addiert werden, damit ein im wesentlichen gleichförmiger und nicht geschwächter Empfang der zur Ebene parallelen Komponenten. unabhängig von der Richtung der Wellen, sowie ein Empfang bzw. eine Tonaufnahme geeigneter Form erreicht werden, d.h. in einer derartigen Form, daß die Kreuzungsstelle mit einer sie durchqerenden waagerechten beliebigen Ebene ein Kreis ist.
In einer bevorzugten weiteren Ausführungsform handelt es sich dabei um eine konvexe Form, die zwischen zwei Grenzformen liegt: einem Kegel und einer Halbkugel.
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform wird das Tonwiedergabegerät auf den Sockel mittels Traversen geringer Dimensionen befestigt. Vorteilhafterweise werden vier Traversen mit einem regelmäßigen Abstand von /4 angeordnet.
Die Erfindung hat also die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Tonaufnahme und Tonwiedergabe mit wenigstens einer Schallquelle zu schaffen, die zur Auflage auf eine Arbeitsebene derart ausgebildet ist, daß sie einen mit einer ebenen Oberfläche versehenen Halter, ein auf dieser ebenen Oberfläche aufgestelltes Tonaufnahmegerät und ein Tonwiedergabegerät aufweist, wobei die Tonaufnahme- und Tonwiedergabegeräte in bezug aufeinander so angeordnet sind, daß sie eine Symmetriestruktur um eine Symmetrieachse aufweisen, die orthogonal zur ebenen Oberfläche ist, dadurch gekennzeichnet. daß das Tonwiedergabegerät direkt auf dieser ebenen Oberfläche befestigt ist; daß das Tonwiedergabegerät innerhalb eines Kreiskegels mit einer mit der Symmetrieachse zusammenfallenden Achse einbeschrieben ist, wobei dieser Kreiskegel erreicht wird, indem man einen Abschnitt einer Geraden zwischen einem ersten Punkt zieht, der von der Symmetrieachse einen ersten vorgegebenen Abstand hat, und zu der Arbeitsebene eine vorgegebene Höhe aufweist, und einem zweiten Punkt auf der ebenen Oberfläche, der von der Symmetrieachse einen zweiten vorgegebenen Abstand hat, wobei der Abschnitt der Gerade die Symmetrieachse an der Kegelspitze schneidet, und indem man diesen Abschitt der Gerade um einen Umlaufwinkel von 2 umdreht; und daß die Oberfläche des Tonwiedergabegeräts im Vergleich zu dem Tonaufnahmegerät eine Form zwischen einer Halbkugel und einem Kegel besitzt.
In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung im einzelnen erläutert und weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der beigefügten Figuren hervorgebracht.
Sie zeigen:
Fig. 1: einen axialen Schnitt einer Vorrichtung gemäß der französischen Patentanmeldung FR-A-2 682 251;
Fig. 2: eine Schnittansicht eines Teils der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, gemäß der in Fig. 1 angegebenen Ebene II-II;
Fig. 3: eine schematische Gesamtdarstellung der von den Mikrophonen der Vorrichtung gemäß Figuren 1 und 2 aufgenommenen Tonverarbeitungsmittel;
Fig. 4: ein die Empfehlung P34 des CCITT erläuterndes Schema;
Fig. 5: ein Beispiel des Amplitudenverlaufs in bezug auf die Frequenz für Tonaufnahmegeräte jeweils gemäß der vorgenannten Patentanmeldung und gemäß der Erfindung;
Fig. 6: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 7 und Fig. 8: eine schematische Darstellung von zwei weiteren Ausführungsbeispielen eines Tonwiedergabegerätes, das in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eingebaut ist;
Fig. 9: eine Darstellung der erfindungsspezifischen Anordnungen.
Zuerst werden die Hauptmerkmale des Gerätes wieder in Erinnerung gebracht, das Gegenstand der vorgenannten Anmeldung ist, dies insoweit sie die vorliegende Erfindung betreffen.
Es wird auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen. Die auf den Figuren dargestellte Vorrichtung enthält ein Gehäuse 1, einen Körper bzw. ein Tonaufnahmegerät 2, in welchem mehrere Empfangsgeräte M1, M2, M3, M4 gelagert sind, und ein Wiedergabegerät oder Element 3, in welchem ein Lautsprecher 4 eingebaut ist. Der Körper 2 und das Element 3 haben eine allgemeine Umlaufform um eine Symmetrierichtung D. Das Element 3 ist auf dem Körper 2 montiert, der selbst auf dem Gehäuse 1 montiert ist. Schallisolierende und/oder mechanisch dämpfende Materialien wie 5, können zwischen dem Element 3 und dem Körper 2 zwischengelegt werden, oder noch zwischen dem Körper 2 und dem Oberteil des Gehäuses 1. Allgemein hat die Vorrichtung eine symmetrische Struktur um die Richtung D, um die Auswirkung der mechanischen Vibrationen zu minimieren, die die von den Mikrophonen M1, M2, M3, M4 erzeugten Signale beeinträchtigen können.
Das Gehäuse 1 weist an seinem Unterteil Füße 6 aus Gummi oder ähnlichem Material, um die Vorrichtung auf eine waagerechte Oberfläche wie einen Tisch aufzustellen. Die Symmetrierichtung D ist dann senkrecht, was der allgemeine Fall ist. Elektrische Stromkreise 7, 8 werden in das Innere des Gehäuses 1 eingebaut. Diese Stromkreise können, wie schematisch unter 9, 10 in Fig. 1 gezeigt, mit einem nicht dargestellten äußeren Audio-Konferenz System verbunden werden, mit welchem die erfindungsgemäße Vorrichtung funktioniert. Diese Stromkreise beinhalten einen Verstärkungs-kreis 7, der vom Audio-Konferenz System abgegebene Signale empfängt und diese in verstärkter Form an den Lautsprecher 4 adressiert, damit dieser entsprechende Töne sendet, und Verarbeitungsmittel 8 zur Verarbeitung von Signalen, die von den elementaren Tonempfangsgeräten M1, M2, M3, M4 abgegeben, und nach Verarbeitung an das Audio-Konferenz-System adressiert wurden. Bekannterweise, um die Hörbequemlichkeit zu erhöhen, kann das Verstärkungssystem 7 eine elektronische Zelle zur Korrektur der Frequenzkennlinie des Lautsprechers 4 einschließen, nämlich um tiefe Frequenzen zu verstärken und eventuelle Resonanzen oder Antiresonanzen zu unterdrücken. Außerdem sind im allgemeinen die klassischen Mittel zur Echounterdrückung zwischen den Stromkreisen 7 und 8 montiert.
In dem dargestellten Beispiel sind es vier elementare Tonempfangsgeräte, von denen jedes aus jeweils einem einzigen Mikrophon M1, M2, M3, M4 besteht. Diese vier Mikrophone M1, M2, M3, M4 sind alle in der gleichen zur Symmetrierichtung D senkrechten Horizontalebene P angeordnet.
Wie in Figur 2 ersichtlich, sind die vier Mikrophone M1, M2, M3, M4 symmetrisch zur Symmetrierichtung D verteilt: welche senkrecht zur Ebene der Fig. 2 ist. Diese vier Mikrophone sind auf einem parallel zu P und auf die Symmetrierichtung D zentrierten Umfang 13 angeordnet. Diese vier Mikrophone sind paarweise verbunden, jeweils M1, M3 und M2, M4, wobei die Mikrophone jedes Paares symmetrisch zur Symmetrierichtung D, und die zwei Paare der Mikrophone gemäß zwei radialen Linien 14, 15 angeordnet sind, welche unter sich einen rechten Winkel bilden.
Jedes Mikrophon M1, M2, M3, M4 ist in einer jeweiligen Ausnehmung 12 gelagert, die im Körper 2 verarbeitet ist. Dieser Körper ist aus Metall z.B. aus Messing. Er ist von einer axialen Bohrung 16 durchsetzt gemäß der Symmetrierichtung D, und er beinhaltet außerdem vier radiale Bohrungen 17, die sich jeweils zwischen einer axialen Bohrung 16 und einer der vier Ausnehmungen 12 erstrecken. Die axiale Bohrung 16 dient zum Durchgang der (nicht dargestellten) Anschlußkabel von dem Lautsprecher 4 zum Verstärkungskreis 7, mit einer entsprechenden in der Basis des Elements 3 vorgesehenen Bohrung 18. Die axiale Bohrung 16 und die vier radialen Bohrungen 17 dienen zum Durchgang der (nicht dargestellten) Anschlußkabel von den Mikrophonen M1, M2, M3, M4 zu den im Gehäuse 1 befindlichen Verarbeitungsmitteln 8.
Die vier Mikrophone M1, M2, M3, M4 sind vorteilhafterweise mit Kondensator ausgebildet und haben kleine Dimensionen (zum Beispiel eine zylindrische Form mit 6 mm Durchmesser und 4,5 mm Höhe). Es ist bekannt, daß für eine gegebene Fertigungsreihe solche Mikrophone im wesentlichen die gleiche Frequenzkennlinie aufweisen und zwar mit einer Verschiebung untereinander, die 3 bis 4 dB nicht überschreitet. Zur Durchführung der Vorrichtung kann man also leicht vier Mikrophone mit um einen vorbestimmten Toleranzwert (z.B. 0,5 dB) identischen Frequenzkennlinien sortieren.
Der Körper 2 ist auf einer ebenen Metallplatte 20 montiert, die zur Ebene P der Mikrophone parallel ist und die Vorderseite des Gehäuses 1 bildet. Der zylindrische Körper 2 weist eine zylindrische axiale Verlängerung 21 mit kleinerem Durchmesser auf, die sich auf dieser ebenen Platte 20 stützt und einen Abstand 22 zwischen der ebenen Platte 20 und der Oberfläche 23 des Körpers 2 definiert, die parallel zur Ebene P ist und auf welche die verarbeiteten Ausnehmungen 12 münden. Die Verlängerung 21 des Körpers 2 liefert eine gewisse akustische Isolierung zwischen den Mikrophonen M1, M2, M3, M4 hinsichtlich der Töne, die in eine zur Symmetrierichtung D senkrechte Ebene ankommen. Wie man es in Fig. 1 sieht, haben die Ausnehmungen 12 eine axiale Höhe, die größer als die Höhe der Zylinder der Mikrophone M1, M2, M3, M4 ist, und letztere sind in ihren jeweiligen Ausnehmung derart eingedrückt, daß ein Abstand 24 zwischen der Seite jedes der Platte 20 gegenüberstehenden Mikrophons und der den Rand der Ausnehmungen 12 definierenden Oberfläche 23 übrig bleibt.
Hinter den Mikrophonen M1, M2, M3, M4 verlängert sich jede Ausnehmung zu einem Teil 25 mit kleinerem Durchmesser, der eine Schulter definiert, gegen welche sich die Rückseite des Mikrophons stützt und in welche die radiale Bohrung 17 mündet. und somit einen Raum für die nicht dargestellten Anschlußkabel verschafft.
Das über dem Körper 2 montierte Element 3 bildet einen Resonanzkasten für den Lautsprecher 4. Der Lautsprecher 4 ist im Element 3 auf der Symmetrierichtung D montiert und gemäß dieser Symmetrierichtung D orientiert, der Ebene P gegenüberliegend, in welcher die Mikrophone M1, M2, M3, M4 gelagert sind. Dies bedeutet, daß die Membran 29 des Lautsprechers 4, der eine Umlaufform um eine Achse besitzt, im Element 3 derart angeordnet ist, daß diese Achse mit der Symmetrierichtung D der Vorrichtung übereinstimmt, wobei der Außenrand 30 dieser Membran 29 in einer senkrecht zur Symmetrierichtung D befindliche Ebene liegt. Für eine Anwendung bei der Audio-Konterenz befindet sich dieser Außenrand 30 der Membran 29 typischerweise zwischen 100 und 150 mm über der Honrizontalfläche, auf welcher die Vorrichtung steht. Ein Schutzgitter 32 ist am Oberteil des Elements 3 montiert, um die Membran 29 des Lautsprechers 4 zu schützen.
Die äußere Umfangsfläche 33 des Elements 3 weist einen konkaven Bogen und schließt sich tangential an die äußere Umfangsfläche des Körpers 2 an, der ein von im wesentlichen zur Symmetrierichtung D parallel angeordneten Generatoren abgegrenzter Zylinder ist.
Statt vier Mikrophone kann man eine Anzahl n von Mikrophonen größer als zwei, die immer in regelmäßigen Abständen, auf einen zur Symmetrierichtung D zentrierten Umfang angeordnet sind.
In einer besonderen weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsform besteht jedes elementare Empfangsgerät aus mehreren Mikrophonen und nicht aus einem einzigen Mikrophon, wie in Fig. 2 gezeigt (jeweils die Mikrophone M1 bis M4). Die Ausgangssignale sind gleichphasig addiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform verwendet man die elementaren Tonempfangsgeräte mit geraden Zahlen, bzw. m = 2n. mit m größer als drei.
Die französische Patentanmeldung sieht auch Verarbeitungsmittel für Signale vor, die von den Tonempfangsgeräten abgegeben werden, die zur Aufprägung einer Phasenverschiebung angeordnet sind, die 2 /n (oder 2 /m in der letzten vorgenannten Ausführungsform) beträgt und zwar zwischen den von zwei beliebigen benachbarten Tonempfangssgeräten jeweils abgegebenen Signalen, und zum Addieren der so phasenverschobenen Signale, damit ein im wesentlichen gleichförmiger und nicht abgeschwächter Empfang von Signalen der zur Ebene P parallelen Komponenten unabhängig von der Wellenrichtung, und ein Signalempfang -im wesentlichen gleich Null- der zur Symmetriegerade D parallelen Komponenten der aufgenommenen akustischen Wellen erreicht werden.
In der Praxis verwendet man Differentialverstärker und Kaskaden- Phasenschieber um diese Funktionen durchzuführen.
Die Figur 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Verarbeitungsmittel 8 der von den Mikrophonen M1, M2, M3, M4 abgegebenen Signale. Diese Verarbeitungsmittel beinhalten einerseits zwei Differentialvorverstärker A13, A24 an den Eingängen E1 bis E4, die die jeweiligen Signale S13 und S14 abgeben, und zwei phasenschiebende Kanäle D13, D24, um eine Phasenverschiebung zwischen den von den jeweiligen verschiedenen Ausgangsmikrophonen abgegebenen Signalen SD13 und SD14 aufzuprägen, und andererseits einen Additionskreis 40, um die Summe der von den phasenschiebenden Kanälen D13, D24 abgegebenen phasenverschobenen Signale durchzuführen. Am Ausgang ST des Additionskreises 40 ist ein Stromkreis 41 montiert, welcher die Signale für ihre Übertragung zum äußeren (nicht dargestellten) Audio-Konferenz System aufbereitet und ein Ausgangssignal VS abgibt. Erfindungsgemäß sind die aufgeprägten Phasenverschiebungen und die durchgeführte Addition derart, daß die Signale, die sich auf jede Tonwelle beziehen, die bei jedem Mikrophon M1, M2, M3, M4 gleichphasig und mit gleicher Intensität ankommt, im wesentlichen am Ausgang des Additionskreises 40 annuliert werden. Insbesondere wenn die Vorrichtung horizontal auf einem Tisch steht, gelangen die vom Lautsprecher 4 gesendeten und von der über der Vorrichtung befindlichen Horizontaldecke reflektierten Töne zu den vier Mikrophonen gemäß einer Symmetrierichtung D und weisen, in Anbetracht der symmetrischen Anordnung der Mikrophone, eine identische Phase und eine identische Intensität auf jedem Mikrophon auf. Infolgedessen sind diese reflektierten Signale vorteilhafterweise vom Ausgangssignal des Verarbeitungskreises 8 beseitigt. Außerdem gewährleistet die symmetrische Struktur des Tonaufnahmesystems, daß die mechanischen Vibrationen der Vorrichtung bei jedem Mikrophon gleichartig ankommt. Infolgedessen wird die Wirkung dieser Vibrationen auf die Mikrophone gleichfalls aus dem Ausgangssignal des Verarbeitungskreises 8 eliminiert.
In dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist eine Differentialvorverstärker A13 (bzw. A24) zwei Eingänge E1, E3 (bzw. E2, E4) auf, die je mit einem Mikrophon M1, M3, (bzw. M2, M4) eines zur Symmetrierichtung D diametral entgegengesetzt angeordneten Mikrophon-Paares verbunden sind. Die Differentialvorverstärker A13, A24 führen eine Vorverstärkung der Ausgangssignale der Mikrophone durch, beseitigen manche in diesen Ausgangssignalen befindlichen Störgeräusche. In dieser Kombination sind also Beiträge von Tönen beseitigt, die bei den Mikrophonen gemäß einer Symmetrierichtung D ankommen sowie die Wirkungen der symmetrischen mechanischen Vibrationen. In der bevorzugten Anwendung der Vorrichtung bei einer Audio-Konferenz werden die von den Sprechern abgegebenen Töne befriedigend in Betracht gezogen unabhängig von der Stelle der Sprecher zur Vorrichtung, während die Echos beim Lautsprecher im wesentlichen eliminiert werden. Die Anordnung der Mikrophone M1, M2, M3, M4 im Körper 2 (Figur 1) und das Bestehen von Druckzonen zwischen diesem Körper 2 (Figur 1) und der Metallplatte 20 (Figur 1), die Tonwellen reflektiert, eliminiert zum größten Teil die bei den Mikrophonen ankommenden indirekten Echos.
Diese Anordnungen sind ganz und gar im Rahmen der vorliegenden Erfindung beibehalten worden.
Dank strukturellen Anordnungen wie sie in bezug auf die Figuren 1 und 2 beschrieben wurden und den Anordnungen bezüglich der Verarbeitungskreise 8, die soeben im Zusammenhang mit der Figur 3 wieder in Erinnerung gebracht wurden, erfüllt die Vorrichtung zur Tonaufnahme und -wiedergabe auf sehr befriedigende Weise die Kriterien 1 bis 4 der Einleitung der vorliegenden Beschreibung.
Jedoch, wie angegeben wurde, hat die Erfahrung gezeigt, daß es schwer war, die mechanische Kopplung zwischen dem Tonaufnahmegerät 2 (Figur 1) und dem Tonwiedergabegerät 3 zu beherrschen und reproduzierbar zu minimieren. Genauer gesagt, wenn man sich wieder auf die Vorrichtung der Figur 1 bezieht, ist es schwer zu erreichen, daß jedes Mikrophon (M1 bis M4 im dargestellten Beispiel) die gleiche mechanische Vibration empfängt, was die Amplitude und die Phase betrifft, selbst bei Verwendung eines isolierenden Materials 5.
Andererseits unter bestimmten Benutzungsbedingungen, hat die Erfahrung ebenfalls gezeigt, daß der Frequenzverlauf der Tonaufnahme Unregelmäßigkeiten aufweist. Diese Bedingungen sind insbesondere allgemein vorhanden, wenn man sich im Rahmen der Empfehlung P34 des CCITT befindet.
Die Figur 4 stellt einige Merkmale dieser Empfehlung schematisch dar. Ein künstlicher Mund Bart wird benutzt, um den Empfang bei einer Audio-Konferenz-Vorrichtung Aac zu prüfen, zum Beispiel einem ähnlichen Gerät wie demjenigen, das im Zusammenhang mit der Figur 1 beschrieben wurde. Dieses Gerät Aac steht auf einer Ebene, zum Beispiel auf einem für die Audio-Konferenz benutzten Tisch Ta. Der künstliche Mund Bart ist senkrecht und zu einer Höhe h vom Rand des Tisches Ta angeordnet. Der Winkel α ist also gleich /2. Der Rand des Tisches ist mit einem Abstand l&sub2; von der Vorrichtung Aac, und der künstliche Mund Bart mit einem Abstand l&sub1; von der Vorrichtung Aac entfernt. Unter diesen Bedingungen sind die jeweiligen Werte dieser Parameter:
h = 300 mm
l&sub1; = 500 mm
l&sub2; = 400 mm
Unter den vorgenannten Meßbedingungen erreicht man mit der Vorrichtung der Figur 1 eine typische in Figur 5 dargestellte Amplituden-Frequenzverlauf C&sub1;. Die vertikale dB-graduierte Achse stellt die Amplitude AS des Signals VS (Figur 3) im Zusammenhang mit der auf die horizontale Achse übertragene Frequenz F.
Präziser gesagt, sind die Bedingungen für die Kurve C wie folgt:
- in einem akustisch nicht vorbehandelten Raum aufgenommene geglättete Kurve ;
- Durchführung einer schnellen Fourrier-Transformation bei einem auf ein Zeitintervall von 10 ms begrenzten Impulsantwort, um aus Reflexionen auf die Wände und auf die Decke des Raumes resultierende Fehler zu beseitigen.
Die Kurve C1 weist ein "Loch" einer Tiefe von ca 12 dB auf, mit einer Breite in der Größenordnung von 100 Hz für eine Frequenz, die gewöhnlich ca zwischen 2000 Hz und 2500 liegt. In dem vorliegenden Fall beträgt die Mittenfrequenz der Unregelmäßigkeit etwa 2,2 KHz. Die Kurve weist typischerweise eine Steigung von 3 dB pro Oktave mit Wellen in der Größenordnung von ±2 dB abhängig von den eigenen Antworten bzw. Kurven der jeweiligen Mikrophone und von der Qualität ihrer Paarverteilung. Diese Steigung von 3 dB pro Oktave wird durch die Empfehlung P34 geraten.
Eine Gerade C3 mit der Neigung 3 dB pro Oktave wurde gezogen, die dem Aussehen der ausgezeichnet "geglätteten" Kurve C1 nahe kommt, und zwar damit diese leichter gelesen wird und Vergleiche mit der später beschriebenen Kurve C2 leichter werden.
Selbstverständlich ist zu verstehen, daß die Gestaltung dieser Kurve von der Natur der Merkmale der Mikrophone M1 bis M4, von der Konfiguration des Tisches Ta, von der Winkelposition des Tonaufnahmegeräts zur Quelle Bart, von dem Luftdruck, u.s.w... abhängt.
Diese Kurve wird nur als bessere Darstellung des festgestellten Störungsphenomens gegeben.
Das Ziel der Erfindung ist es, die zwei soeben ins Gedächtnis zurückgerufenen Fehler zu beseitigen, wobei die Vorteile des im Zusammenhang mit der Figur 1 beschriebenen Gerätes beibehalten werden.
Zu diesem Zweck und wieder mit Bezug auf die Figur 1 wird das Gerät 3 vom Gerät 2 entfernt. Damit das Ganze aber ein kompaktes Aussehen beibehält, muß diese Entfernung so gering wie möglich bleiben.
Um insbesondere den ersten Fehler zu beseitigen, wird das Gerät 3 nicht mehr, mit oder ohne isolierendes Material 5, direkt an das Gerät 2, sondern direkt an die Oberfläche der Ebene 20 befestigt.
In einer bevorzugten Ausführungsbeispiel wird es mittels Traversen in der Nähe des äußeren Randes dieser Ebene 20 befestigt.
Um insbesondere den zweiten Fehler zu beseitigen, wird dem Teil des Gerätes 3, der "in Sicht" vom Gerät 2 aus gesehen, d.h. in dem in Figur 1 dargestellten Beispiel auf der Figur 1, dem unteren Teil der Fläche 33, eine geeignete Form vergeben, die im Folgenden näher erläutert wird.
Die Figur 6 stellt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Tonaufnahme und Tonwiedergabe Aac dar.
Mit Ausnahme von erfindungsspezifischen Anordnungen werden die weiteren im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 3 beschriebenen Anordnungen beibehalten und werden nur bei Bedarf wieder beschrieben.
Insbesondere das Tonaufnahmegerät 2 kann mit dem im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 beschriebenen oder mit seinen möglichen weiteren Ausführungsbeispielen identisch sein, auf welche schon hingewiesen wurde. Das gleiche gilt für das Gehäuse 1, die Ebene 20 und die im Gehäuse 1 eingeschlossenen elektrischen Stromkreise zur Verarbeitung und Verstärkung (jeweils 7 und 8). Diese Kreise könnten selbstverständlich außerhalb des Gehäuses 1 angeordnet sein, jedoch stellt die Anordnung innerhalb des Gehäuses 1 den Vorteil dar, die Länge der Verbindungen zwischen Verstärkungskreisen und Lautsprecher, einerseits, und Verarbeitungskreisen 7 und Mikrophonen M1 bis M4, andererseits, zu reduzieren.
Die Umlaufsymmetrie um die Achse D wird selbstverständlich beibehalten.
Die Elemente der Figur 6, die identisch mit denjenigen oder ähnlich wie diejenigen der Figur 1 sind, tragen das gleiche Bezugszeichen und werden ebenfalls erst im Bedarfsfall wieder beschrieben.
Gemäß einem der wichtigen Merkmale der Erfindung ist das Tonwiedergabegerät 3 nicht mehr mechanisch mit dem Tonaufnahmegerät 2 gekoppelt. In der bevorzugten in Figur 6 dargestellten Ausführungsform ist das Gerät 3 direkt am Gehäuse 1 befestigt, vorzugsweise nahe der Ränder der Ebene 20, mittels Traversen oder ähnlicher Elemente, in einer Anzahl von vier Et1 bis Et4 (im dargestellten Beispiel) und gleichmäßig beabstandet. Auf der Figur 6 ist die Traverse Et2 nicht sichtbar. Im vorliegenden Fall ist der Abstand zwischen Traversen /4.
Im horizontalen Schnitt kann die Form der Traversen Et1 bis Et4 beliebig sein: rund, oval, dreieckig, u.s.w... Jedoch soll die Hauptdimension gering bleiben, typischerweise in einem Bereich zwischen 10 und 17 mm liegen. Diese Dimension sowie das Material werden einerseits im Zusammenhang mit dem Gewicht und den Dimensionen des Geräts 3 gewählt, und andererseits derart, daß jede störende Vibration vermieden wird.
Die Anzahl dieser Traversen ist auch nicht kritisch, es scheint aber schwer unter drei zu wählen, um dem Ganzen eine minimale Stabilität und Steifheit zu sichern. Im Gegensatz dazu kann ihre Anzahl nicht unendlich wachsen, denn sie müssen den Tonwellen gegenüber "transparent" sein. Zumindest soll der Schleier-Effekt unbedeutend sein.
Eine Anzahl von drei oder vier ist ein annehmbarer Kompromiß.
Das Befestigungsmittel für diese Traversen Et1 bis Et4 am Gerät 3, einerseits, und am Gehäuse 1, andererseits, wird unter den bekannten klassischen Mitteln gewählt: Schrauben, u.s.w.
Gemäß einem weiteren wichtigen Merkmal der Erfindung wird dem Teil des Geräts 3, der vom Gerät 2 aus "in Sicht" steht, eine geeignete Form verliehen, und zwar der unteren Fläche 33 des Geräts 3.
Diese ist vorzugsweise konvex, kann aber zwischen einem Kegel und einer Halbkugel sein, welche die zwei extremen Formen darstellen. In dem Fall eines Kegels, soll der Grenzfall wegfallen, in welchem der Winkel an der Spitze gleich ist, d.h. eine degenerierte Form, die zu einer Ebene neigt. Tatsächlich besteht in diesem Fall die Gefahr, daß sich stehende Wellen zwischen der Ebene 20 und der Fläche 33 entwickeln.
Die Figuren 7 und 8 zeigen beide Extremfälle: konische Form (Figur 7) und Halbkugelform (Figur 8). Außer den Zwischenformen kann man sich Formen vorstellen, die diese zwei Aspekte kombinieren, zum Beispiel wie eine konische Form in dem unteren Teil der Fläche 33 sich zu einer konvexen Form im oberen Teil ändert.
Die präzise Wahl einer Form unter den möglichen wird mehr aufgrund praktischer (z.B. Einfachheit der Durchführung) oder ästhetischer Betrachtungen als aus rein technischen Gründen fallen.
Außerdem ist es, wie schon erwähnt, öfters erforderlich, der Vorrichtung einen kompakten Aspekt beizubehalten. Der untere Teil des Geräts 3 soll also so nah wie möglich bei dem Gerät 2 angeordnet sein.
Jedoch eine zu große Annäherung des Tonwiedergabegeräts 3 an das Tonaufnahmegerät 2 ist mit dem Ziel unvereinbar, das sich die Erfindung setzt, denn das Experimentieren hat gezeigt, daß der Amplituden-Frequenzverlauf wieder Unregelmäßigkeiten aufweisen würde.
Es wird vorausgesetzt, daß die Schallquelle, sei sie künstlich oder menschlich, bei einer Höhe h von der Ebene des Tisches Ta oder von jeder beliebigen weiteren Ebene, auf welcher die Vorrichtung zur Tonaufnahme und Tonwiedergabe Aac aufgestellt worden ist, und vom Rand des Gehäuses 1 mit einem Abstand 12 (Projektion auf die Ebene Ta) entfernt.
Die Figur 9 erläutert die Bedingungen, denen die Raumanordnung des Geräts 3 unterzogen wird. Auf dieser Figur sind die Traversen Et1 bis Et4 nicht dargestellt.
Auf der Ebene 20 wird der Abschnitt einer Geraden AB senkrecht zur Symmetrieachse D definiert, auf dieser Achse zentriert und mit einer vorgegebenen Länge x. Man betrachtet die in B' befindliche Schallquelle SB, links auf der Figur 9 und wie oben erwähnt, d.h. in einer Höhe h von der Ebene Ta. Man zieht den Abschnitt der Gerade B'B. Gleichfalls zieht man den Abschnitt einer Geraden A'A für eine in A' befindliche Quelle SA, rechts auf der Figur 9.
Man nimmt zunächst an, daß die (im dargestellten Beispiel vertikale) Außenwand 100 des Gehäuses 1 ein Zylinder ist, man sieht leicht ein, daß ein Kegel festgelegt wird, dessen Spitze der auf der Achse D befindlichen Punkt C ist, wenn man die Quellen SA oder SB in einer zur Ebene Ta parallelen Ebene P' über einen Kreis mit Radius 1 bewegt. Die Länge des Abschnitts EC, wobei E an der Kreuzung der Ebene P' mit der Achse D liegt, sowie der Winkel an der Spitze hängen selbstverständlich von folgenden Parametern ab: h, l&sub2; und x.
Gemäß einem weiteren wichtigen Aspekt der Erfindung, soll die Fläche 33 des Tonwiedergabegeräts 3 innerhalb eines durch A'A und B'B definierten Kegels einbeschrieben sein. Die Grenzposition (im dargestellten Beispiel) nach unten ist derart daß die ganze oder ein Teil der Fläche 33 mit der so definierten Fläche des Kegels zusammenfällt. Es ist der Fall, nämlich wenn die Fläche 33 ebenfalls konisch (Figur 7) ist, und wenn der Winkel an der Spitze dieses Kegels gleich demjenigen des Kegels B'CA' ist.
Im allgemeinen, wenn der Außenrand 100 des Gehäuses 1 nicht zylindrisch ist, sollte man einen Durchschnittswert zwischen dem von der Achse D entferntesten Punkt und dem am nächsten liegenden Punkt, bzw. r. Eine Länge l'&sub2; = l&sub2; + r wird definiert und ein Zylinder mit Höhe h und Radius l'&sub2; gebildet. Diese Annäherung ist gerechtfertigt, denn für die Art der von der Erfindung erstrebten Anwendungen, ist die Vorrichtung Aac angesichts der gewöhnlichen Werte von l&sub2; kompakt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Tonwiedergabegerät so angeordnet, daß man dem vorgenannten Grenzfall am nächsten liegt. Tatsächlich, wird das Gerät 3 in dieser Position, für eine vorgegebene Form der Fläche 33, dem Tonaufnahmegerät 2 am nächsten sein, wobei die oben erwähnten Bedingungen erfüllt werden.
Ebenfalls in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Geräte 3 und 2 derart angeordnet, daß die von dem CCITT definierte Empfehlung P34 berücksichtigt wird.
Unter diesen Bedingungen:
l&sub2; = 400 mm und
h = 300 mm
Der Wert von x, der weniger als der Umfang des Gehäuses 1 ist, ist typischerweise in der Größenordnung von 140 mm, jedoch ist dieser Wert nicht einschränkend. Ein Kreis wird also mit Radius gleich x/2 auf der Fläche 20 definiert, welche auf der Achse D zentriert ist.
Mit den im Rahmen der Erfindung angenommenen Anordnungen wurde die Amplitudenkurve C2 im Zusammenhang mit der Frequenz wieder gezogen und zwar unter den gleichen Bedingungen wie vorher für das Gerät aus Figur 1.
Mit Bezug auf Figur 5 kann man die neu erreichte Kurve C2 mit der ersten Kurve C1 vergleichen.
Es wird leicht sein festzustellen, daß diese, wenn sie noch für eine auf etwa 2,2 KHz zentrierte Frequenz eine Unregelmäßigkeit aufweist, eine wesentlich geringere Amplitude, von -4 bis -5 dB (im dargestellten Beispiel) im Vergleich zu der "geglätteten Kurve C3 und eine sehr geringe Breite aufweist.
Das Tonaufnahmegerät 2 ist im übrigen mit demjenigen identisch, das in der auf Fig. 1 dargestellten Vorrichtung benutzt wird. Das gleiche gilt für die elektronischen Stromkreise 7 und 8. In dem Tonwiedergabegerät 3 ist außerdem der Transducer (Lautsprecher 4) mit dem oben benutzten identisch.
Andere von der Anmelderin auf mehreren erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtungen wiederholt durchgeführte Messungen haben gezeigt, daß die mechanischen Vibrationen, die, im wesentlichen in der Vorrichtung der Figur 1, von der mechanischen Kopplung zwischen den Geräten 2 und 3 resultieren, nun unbedeutend sind. Infolgedessen, selbst wenn jedes Mikrophon bezüglich Amplitude und Phase einen nicht homogenen Bruchteil davon auffängt, so bewirken die aus dieser Nicht-Homogenität entstehenden Unterschiede keine beträchtliche Funktionsstörung bei dem Tonaufnahmegerät 2 mehr.
Die Erfindung wird nicht auf die in bezug auf die Figuren 6 bis 9 genau erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt. Man sollte insbesondere verstehen, daß die numerischen Beispiele nur zur besseren Darstellung der Erfindung gegeben wurden, und daß sie keineswegs ihre Tragweite beschränken.

Claims

1. Vorrichtung zur Tonaufnahme und Tonwiedergabe (Aac) mindestens einer Schallquelle (SB, SA), die zur Auflage auf eine Arbeitsebene (Ta) derart ausgebildet ist, daß sie einen mit einer ebenen Oberfläche (20) versehenen Halter (1), ein auf dieser ebenen Oberfläche (20) aufgestelltes Tonaufnahmegerät (2) und ein Tonwiedergabegerät (3) aufweist, wobei die Tonaufnahme- und Tonwiedergabegerate in bezug auf einander so angeordnet sind, daß sie eine Umlaufstruktur um die Symmetrieachse (D) aufweisen, die zur ebenen Oberfläche (20) othogonal ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonaufnahmegerät (2) mehrere elementare Tonempfangsgeräte (M1 bis M4) in einer Anzanl n größer als zwei und Verarbeitungsmittel (8) zur Verarbeitung der aus den Tonempfangsgeraten ausgehenden Signale aufweist, wobei die elementaren Tonempfangsgeräte (M1 bis M4) innerhalb der gleichen zur Symmetrieachse (D) senkrechten Ebene (P) in regelmäßigen Abstanden voneinander auf einem Umfang (13) angeordnet sind, der auf die Symmetrieachse (D) zentriert ist, wobei die Verarbeitungsmittel (8) derart ausgebildet sind, daß eine Phasenverschiebung von 2 /n zwischen zwei aus zwei beliebigen benachbarten elementaren Emfangsgeräten jeweils hervorgegangenen Signalen aufgeprägt wird, und die so phasenverschobenen Signale addiert werten, damit ein im wesentlichen gleichförmiger und nicht geschwächter Empfang der zur Ebene (P) parallelen Komponenten unabhängig von der Richtung der Wellen und ein Signalempfang von im wesentlichen gleich Null zur Symmetrieachse (D) parallelen Komponenten der akustischen aufgenommenen Wellen erreicht wird, und dadurch daß das Tonwiedergabegert (3) direkt auf der eizenen Oberfläche (20) befestigt ist, und in bezug auf das Tonaufahmegerät (2) eine außer konvexe Umlaufsfläche autweist die zwischen einer Halbkugel und einem Kegel liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonwiedergabegerät (3) innerhalb eines Kreiskegels mit einer mit der Achse (D) zusammenfallenden Achse einbeschrieben ist; wobei dieser Kreiskegel erreicht wird, indem man einen Abschnitt einer Geraden (B'B) zwischen einem ersten Punkt (B'), der von der Symmetrieachse (D) einen ersten vorgegebenen Abstand (1) und zu der Arbeitsebene (Ta) eine vorgegebene Höhe (h) aufweist, und einem zweiten, auf der ebenen Oberfläche (20) befindlichen Punkt (B), der von der Achse (D) einen zweiten vorgegebenen Abstand (x/2) hat, zieht, wobei der Abschnitt (BB') der Geraden die Achse (D) an der Kegelspitze (C) schneidet, und wobei man den Abschnitt der Geraden (B'B) um einen Umlaufwinkel von 2 dreht, und wobei der erste Punkt (B') dem künstlichen Mund (Bart) der Empfehlung P34 des CCITT entspricht.

3. Vorrichtung nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonwiedergabegerät (3) auf der ebenen Oberfläche (20) durch gleichverteilte Traversen (Et1 bis Et4) befestigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, daddurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Traversen (Et1 bis Et4) gleich vier ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste vorgegebene Abstand 1 wie folgt definiert wird: 1 = 400 mm + r, die Höhe (h) ist gleich 300 mm und der zweite vorgegebene Abstand (x/2) ungefähr gleich 70 mm betragen, wobei r den Mittelwert zwischen dem entferntesten Punkt des äußeren Randes (100) des Gehäuses (1) in bezug auf die Symmetrieachse (D) und dem nächsten Punkt des äußeren Randes (100) des Gehäuses (1) in bezug auf die Symmetrieachse (D) bedeutet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (33) des Tonwiedergabegerätes (3) im Vergleich zu dem Tonaufnahmegerat (2) ein Kegel ist, dessen Winkel an der Spitze kleiner als ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonwiedergabegerät (3) mindestens einen Lautsprecher (4) aufweist, daß sie eine aktive Seite (31) aufweist, die zum Ausstrahlen von akustischen Wellen dient, und daß die Durchschnittsrichtung der Ausstrahlung in einer bezüglich des Tonaufnahmegeräts (2) zur Oberfläche (33) entgegengesetzten Richtung mit der Achse (D) zusammenfällt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes elementare Tonempfangsgerät ein einzelnes Mikrophon (M1 bis M4) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes elementare Tonempfangsgerät aus mehreren Mikrophonen besteht, und daß die Verarbeitungsmittel (8) derart ausgebildet sind, daß die jeweils von den Mikrophonen jedes elementaren Tonempfangsgerätes abgegebenen Signale mit phasenmäßlg addiert werden, um das Ausgangssignal dieses Tonempfangsgerätes festzulegen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elementaren Tonempfangsgerät (M1 bis M4) in einer geraden Anzahl m = 2n größer als drei sind, daß sie paarweise, zu n Paaren, zugeordnet sind, daß die elementare Tonempfangsgeräte jedes Paars symmetrisch in bezug auf die Achse (D) angeordnet sind, daß die Verarbeitungsmittel (8) derart ausgebildet sind, daß die jeweils von den Emfangsgeräten jedes Paares abgegebenen Signale voneinander subtrahiert werden, wobei sie mit einer Phasenverschiebung von untereinander addiert werden, daß jedes aus einem Paar hervorgegangene Signal (S13, S14 einer Phasenverschiebung unterzogen wird, damit eine Phasenverschiebung von 2 /m zwischen den aus jeweils zwei Paaren von beliebigen benachbarten Tonempfangsgeräten hervorgegangenen Signalen erreicht wird, und daß die so phasenverschobenen Signale addiert werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsmittel (8) für jedes Paar von Tonempfangsgeräten (M1 bis M4) einen Differentialvorverstärker (A13 und A24) aufweisen, der zwei Eingänge (E1, E3 und E2, E4) aufweist, welche jeweils die aus den zwei Tonempfangsgeräten des Paares hervorgegangenen Signale erhalten, und ferner einen Ausgang aufweist, der die verstärkte Differenz (S13 und S24) zwischen beiden an den Eingängen (E1 bis E4) empfangenen Signalen liefert.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß, um eine Phasenverschiebung von 360º/m zwischen den jeweils aus den zwei beliebigen benachbarten Tonempfangsgeräten hevorgegangenen Signalen aufzuprägen, die Verarbeitungsmittel (8) n Phasenverschiebungskanäle (D13, D24) aufweisen, die je einen Eingang, weicher ein aus den Paaren hervorgegangenes Signal empfängt und einen Ausgang (SD13, SD24) haben, wobei die n Ausgänge der Phasenverschiebungskanäle addiert werden, um das aus dem Tonaufnahmesystem hervorgegangene Signal zu bilden.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonempfangsgeräte Mikrophone (M1, M2, M3, M4) enthalten, wobei jedes Mikrophon in einer auf der Seite (23) offenen Ausnehmung (12) angeordnet ist, welche Seite der ebenen Platte (20) gegenüberliegt, die die Tonwellen reflektiert und parallel zur Ebene (P angeordnet ist, in welcher sich die Tonempfangsgeräte befinden.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (12), in welchen die Mikrophone M1 bis M4) gelagert sind, in einem Organ (2) symmetrischer Form in bezug auf die Symmetrierichtung (D) eingebaut sind, und welche auf der Seite der ebenen Platte (20), die die Tonwellen reflektiert, eine Verlängerung (21) aufweist, um einen vorgegebenen Abstand (22) zwischen den Ausnehmungen (12) und der Platte (29) zu definieren.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Mikrophon (M1 bis M4) in seine jeweilige Ausnehmung (12) derart hineingedrückt wird, daß zwischen einer Seite dieses der Tonwellen reflektierenden ebenen Platte (20) gegenüberliegenden Mikrophons und einem Rand (23) dieser Ausnehmung ein Abstand (24) übrig bleibt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine im Ganzen symmetrische Struktur um die Symmetrieachse (D) aufweist.

17. Anwendung im Bereich der Audio-Konferenz für ein Tonaufnahme- und Tonwiedergabegerät (Aac) nach einem der Ansprüche 1 bis 16.