DE844169C

DE844169C - Lautsprecheranordnung mit Richtwirkung

Info

Publication number: DE844169C
Application number: DEK6146A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl-Ing Spaeth
Original assignee: Klangfilm GmbH
Current assignee: Klangfilm GmbH
Priority date: 1950-09-01
Filing date: 1950-09-01
Publication date: 1952-07-17

Description

Lautsprecheranordnung mit Richtwirkung

Bei den bisher gebräuchlichen Richtlautsprechern

werden mit Hilfe von Trichtern oder Spiegeln

Richtcharakteristiken mit zur Hauptstrahlrichtung

symmetrischer Form erzeugt, z. B. in Form eines

Doppelkreises ähnlich einer Acht, in Form einer

Niere oder Keule. Diese Richtcharakteristiken sind

aber nicht in allen Fällen oder Elektroakustik aus-

reichend, insbesondere wenn die Aufgabe gestellt

ist, eine möglichst große Hörfläche, z. B. in einem

Theater, gleichmäßig mit Sehall zu versorgen.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, bestimmte

Richtwirkungen mit Hilfe vonGruppenanordnungen

mehrerer Einzellautsprecher zu erzeugen. Auch bei

diesen ist die meist keulenförmige Richtcharak-

teristik symmetrisch zur Richtung des Strahlungs-

maximums. Gemäß der Erfindung wird eine Laut-

sprecheranordnung vorgeschlagen, bei der wUnig-

stens eine aus mehreren gleichphasig zusammengeschaI teten E inzellautsp rechernbestehende S t rahlergruppe vorgesehen ist und Mittel, z. B. in Form auf die Einzellautsprecher wirkender elektrischer oder akustischer Phasendrehgiieder, welche geeignet sind, die Richtung der Hauptabstrahlung gegenüber der zur A:bstrahlfläche senkrechten Richtung zu neigen., so .äaß, bezogen auf die Hauptstrahlrichtung, eine unsymmetrische Richtcharakteristik entsteht. Diese unsymmetrische Richtcharakteristik der Erfindung besitzt verschiedene Vorteile, sie "kann z. B. gemäß einer Weiterbildung der Erfindung so zur Hörfläche angeordnet werden, daß das abgestrahlte Frequenzband im Wiedergaberaum zumindest annähernd gleich ist. Dies soll erfindungsgemäß durch eine solche Aufstellung der Lautsprecher und Ein-

stellung, der (veränderlichen) Phasendrehglieder

erzielt werden, daß' der für außerhalb der Richt-

achse oder innerhalb der Hörfläche liegende

Punkt auf Grund der Richtwirkung bedingte

Lautstärkeabfall 'kompensiert wird. Gemäß einer

Weiterbildung der Erfindung sollen wenigstens

zwei der die unsymmetrische Richtcharakteristik

erzeugenden Lautsprecheranordnungen für die

stereophonische Wiedergabe verwendet werden.

Die unsymmetrischen Richtcharakteristiken sollen

dabei derart in den Raum gelegt werden, daß bei

gleicher elektrischer Tonfrequenzleistung die

Fläche für Punkte annähernd gleicher Lautstärke

beider Lautsprechergruppen, Hörfläche genannt,

möglichst groß ist und somit innerhalb dieser Hör-

fläche bei stereophönisc'her Wiedergabe einwand-

freie Lokalisierung möglich, ist. Nach den bisher

bekannten Methoden war ie ausnutzbare Hör-

fläche kleiner oder mit anderen Nachteilen

behaftet.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sollen

mehrere Einzellautsprecher, z. B. Konuslaut-

sprecher, in einer Reihe liegend in eine lattenartige

Schallwand eingebaut werden, so daß sie als gerade

Strahlergruppe zusammenwirken; erfindungsgemäß

,. werden die Einzellautsprecher der Strahlergruppe

aus einem gemeinsamen Übertragungskanal über

elektrische Phasendrehglio&r gespeist, welche an

den Einzellautsprechern von einem Ende der La.ut-

sprecherreihe beginnend eine zunehmende Phasen-

drehung bewirken. Diese soll erfindungsgemäß so

bemessen werden, daß die Hauptstrahlrichtung

gegenüber der senkrecht zur Lautsprecherreihe

liegenden Richtung geneigt wird, und zwar um

einen solchen Winkel, daß eine einseitige Ver-

zerrung der Richtcharakteristik zustande kommt.

Die Phasenänderung von System zu System kann

in gleichen oder auch in ungleichen Stufen erfolgen

und kann zur Anpassung an die akustischen Ver-

hältnisse eventuell regelbar ausgebildet sein, z. B.

von einer außer"halbdes Wiedergaberaums liegenden

Stelle aus. Die Schallwand mit der Lautsprecher-

reihe soll im Wiedergaberaum vorzugsweise ver-

tikal aufgestellt werden, gegebenenfalls etwas nach

hinten geneigt, so daß die verzerrte Seite der Richt-.

charakteristik auf die Hörfläche zeigt. Die un-

symmetrische Richtcharakteristik liegt dann ver-

ti1.al im Raum. In gewissen Fällen ist jedoch auch

eine !horizontale Lage der unsymmetrischen Richt-

charakteristik erw#ischt; die Lautsprecheranord-

nung mit in eine,-: Reihe liegenden Einzellaut-

sprechern soll dementsprechend dann horizontal im

Raum angeordnet werden. Es ist auch die gleich-

zeitige Verwendung einer oder mehrerer vertikaler

und horizontaler Lautsprecheranordnungen mög-

lich. Bei der Verwendung für die Zwecke der

stereophonischen Wiedergabe sollen die Laut-

sprecheranordnungen horizontal im Wiedergabe-

raum liegen, so daß die Hörfläche gleicher Laut-

stärke vergrößert wird.

Die Erfindung und dazugehörige Einzelheiten

sind an Hand der Fig. i bis q beispielsweise er-

läutert.

Bei der Anordnung in Fi.g. i ist im Wiedergabe-

raum, z. B. in einem Kinotheater, die lattenartige,

d. h. schmale hohe Schallwand S gegenüber der

Hörfläche H erhöht angeordnet. Auf der Schall-

wand S befinden sich in einer Reihe übereinander-

liegend die Lautsprecher I_1 bis L6, d. h. die Schall-

wand ist vertikal aufgestellt, sie kann jedoch um

den Winkel W1 auch etwas nach rückwärts geneigt

sein. Für die Aufnahme der zu übertragenden Dar-

bietung ist ein Mikrophon M und für die Ver-

stärkung ein Verstärker V vorgesehen; das Mikro-

phon M befindet sieh im gleichen oder in einem

anderen Raum. An seiner Stelle kann auch eine Ab-

tasteinrichtung eines Tonträgers, z. B. eines Licht-

tonfilms oder eines Magnettonbandes vorgesehen

sein. Würde man die Lautsprecher L1'bis L8 gleich-

phasig, z. B. in Parallelschaltung, unmittelbar an

den Ausgang des Verstärkers h anschließen, so

würde eine gebündelte Schallabstrahlung ver-

ursacht mit der Richtcharakteristik R1 in Form

einer Keule, deren mit der Hauptstrahlrichtung

übereinstimmende Achse .A1 senkrecht zur Ebene

der Schallwand S liegt. Gemäß der Erfindung soll

jedoch die Hauptrichtung der Schallabstrahlung um

den Winkel W2 gegenüber der Senkrechten geneigt

werden. Dies geschieht erfindungsgemäß durch .die

Phasendreh-kette K, .die z. B. nach Art des bei

akustischen Pei.lern verwendeten Kompensators

ausgebildet ist. Die Lautsprecher I_1 bis 1_b sind

über die Kette K vom oberen Ende der Schall-

wand S gerechnet so angeschlossen, daß jeder Laut-

sprecher mit einer größeren Phasendrehung wie der

darüber befindliche Lautsprecher .gespeist wird. Die

Hauphstrahlrichtung liegt dann in Richtung,der um

den Winkel W2 geneigten Achse AZ, und es entsteht

die Richtcharakteristik R2, welche einseitig ver-

zerrt, d. h. zur Achse A2 unsymmetrisch ist. Die ver-

zerrte Seite der Richtcharakteristik R2 zeigt auf die

Hörfläche H. An einem im Wiedergaberaum vorn

auf der Hörfläche befindlichen Punkt x ist die

Schallamplitude a1 und an einem hinten befind-

lichen Punkt y die Schallamplitude a2 wirksam. Die

Schallamplitude a2 am Punkt y wird auf Grund der

größeren Entfernung von der Lautsprechergruppe

nach 'bekannter Gesetzmäßigkeit gedämpft. Punkte,

die auf der Hörfläche, aber nicht in der Achse der

Richtcharakteristik liegen, werden außerdem für

jene Frequenzen noch weniger Schallenergie zu-

geführt bekommen, deren Abstrahlung um die

Mittelachse oder die Richtachse gebündelt ist. Die

Richtcharakteristik R2 und ihre Lage gegenüber

der Hörfläche H ist nun erfindungsgemäß so ein-

gerichtet, daß die Strahlungsverluste auf Grund der

axialen Bündelungen für Punkte, soweit sie inner-

halb der Hörfläche, aber außerhalb der Richtachs"

liegen, verringert werden.

Während die bisherigen Lautsprecheranord-

nungen mit Richtcharakteristilk im allgemeinen die

Bündelung zu einer Keule bewirkten, wird durch

die Maßnahmen der Erfindung die Richtcharak-

teristik in sinnvoller Weise einseitig verbreitert,

und zwar so weit, wie es die Größe der Hörfläche

erforderlich macht. Damit wird erreicht, daß die

direkte Strahlung zu den Punkten der Hörfläche

und insbesondere deren Randgebiete in annähernd

gleicher Intensität und zu Punkten außerhalb der

Hörfläche in wesentlich verminderter Intensität

erfolgt, so daß u. a. die Sprachverständlichkeit ent-

scheidend verbessert wird. Auf eine Hörfläche ist

für den Hörer damit generell der Anteil der in-

direkten Strahlungen kleiner und, sofern sich der

Hörer außerhalb .der Achse befindet, der übliche

Lautstärkeabfall bei den 'hohen Frequenzen wesent-

lich vermindert. Die Verzerrung der Richt-

charakteristik R, ist um so stärker, je größer der

Winkel 14h, ist, um welchen die Hauptabsträhdrich-

tUng Az gegenüber der Senkrechten Al geneigt wird.

In der Praxis genügt im allgemeinen ein Winkel

von 20 bis 30°. Bei einer Neigung um sehr kleine

Winkel gegenüber .41 erfolgt im allgemeinen noch

keine Verzerrung, es wird dort vielmehr durch die

Phasendrehungsglieder lediglich die Richtachse

geneigt unter Beibehaltung der keulenförmigen

Richtcharakteristik R1.

Die Anordnung der Lautsprecher kann z. B. in

einem Kinotheater zweckmäßig so erfolgen, d.aß die

verzerrte Seite der Richtcharakteristik auf die

Parkettplätze eingerichtet ist; in Verbindung damit

kann eine weitere Lautsprechergruppe vorgesehen

werden, Nvelche entsprechend ausgebildet und an-

geordnet ist, jedoch ohne Phasendrehglieder un-

mittelbar an den gleichen oder an einen anderen

Verstärker angeschlossen wird. Diese Laut-

sprechergruppe erzeugt eine scharfe Ridhtcharak-

ter,istik senkrecht zur Lautsprecherebene ent-

sprechend R, und wird beispielsweise auf die Rang-

plätze eingerichtet. Sie kann räumlich getrennt von

den Lautsprechern L, bis L8 auf einer besonderen

Schallwand angebracht werden, ihre Lautsprecher

können jedoch auch auf der gleichen Schallwand S

sitzen. Auf einfache Weise kann die Phasendreh-

kette so ausgebildet werden, daß bei unbesetztem

Rang diese Abstrahlung wahlweise zum Parkett

erfolgt.

Bei der Erfindung können an Stelle der Konus-

lautsprecher auch TrichterlautspreCher verwendet

werden, die zweckmäßig mit Drucktransformation

arbeiten. Man kann ferner an Stelle der elektrischen

Phasendrehglieder auch akustische Phasendreh-

glieder verwenden, z. B. in Form von Schall-

umwegIeitungen, Röhren od. dgl. Von den letzteren

sollen erfindungsgemäß solche mit zunehmender

Länge und/oder verschiedener Schallgeschwindig-

keit zwischen Lautsprecherantriebssystem und

Trichter eingeschaltet werden. Auch hierbei wird,

sofern man für eine stetige Zunahme der Phasen-

drehung von einem Ende der Lautsprecherreihe

zum anderen sorgt, die Hauptstrahlrichtung gegen-

über der Senkrechten geneigt und damit die Richt-

charakteristik unsymmetrisch gemacht.

In Fig.2 ist die Verwendung von zwei Laut-

sprechergruppen der beschriebenen Art' für die

stereophonische Sc'hallwiedergäbe dargestellt, und

zwar für den Fall einer zwei'kanaligen Über-

tragungsanlage in einem Kinotheater. Die An-

ordnung ist im Grundriß dargestellt, d. h. mit

Blickrichtung von oben auf das Parkett des

Theaters. Hinter der Projektionsleinwand P be-

finden sich in horizontaler Lage auf beiden Seiten

des Wiedergaberaumes die langgestreckten Schall-

wände S I und S I, mit je z. B. sechs Einzellaut-

sprechern L1 bis L8. Jeder Lautsprechergruppe ist

eine Phawndrehkette KI bzw. KI, zugeordnet, die

an die Verstärker hI bzw. hIt angeschlossen sind,

deren Eingänge an getrenntenübertragungskanälen

liegen. Die zu übertragenden Tonfrequenzströme

gehen von einem stereophonischen Tonfilm mit zwei

getrennten Tonspuren aus und werden durch ein

Gerät abgetastet, das die Abtasteinrichtungen

doppelt enthält. Die Lautsprechergruppe auf der

Schallwand SI erzeugt die unsymmetrische Richt-

charakteristik R, und die Lautsprecheranordnung

auf der Schallwand SB die entsprechende Richt-

charakteristik R](, - deren HauptstrahlachsenAl

bzw. A], gegenüber den auf den Schallwandebenen

errichtet zu denkenden Senkrechten z. B. nach innen

zur Raummitte hin geneigt sind. Es kann aber auch

eine Anordnung gemäß Fig. 3 oder 4 gewählt werden.

Die Zuhörer, die sich auf einer bestimmten Raum-

seite befinden, sind somit inderLage,auch diegegen-

überliegende Lautsprechergruppe mit annähernd

gleicher Lautstärke zu hören, so daß auch dort der

stereophonische Richtungseffekt vorhanden ist. Die

bei der stereophonischen Wiedergabe erforderliche

Seitenkorrekturwurde schon früher mit bestimmten

Trichtersystemen einigermaßen erreicht; An-

ordnungen der oben beschriebenen Art stellen

besonders zweckmäßige und physikal,isdh korrekte

Lösungen dar, die, durch eventuelle Regelmöglich-

keiten der Phasendrehglieder, insbesondere gewisse

Anpassungsfähigkeit an die raumakustischen und

raumgeometrischen Verhältnisse gestatten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Lautsprecheranordnung mit Richtwirkung, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine aus gleichphasig zusammengeschalteten Einzel- lautsprechern bestehende Strahlergruppe vor- gesehen ist und Mittel, z. B. in Form auf die Einzellautsprecher wirkender elektriscther oder akustischer Phasendrehglieder, welche geeignet sind, die Richtung der Hauptabstrahlung gegen- über der zur Abstrahlfläche senkrechten Rich- tung in solchem Maße zu neigen, daß, bezogen auf die Hauptstrahlrichtung, eine un- symmetrische Richtcharakteristik entsteht. 2. Lautsprecheranordnung nach Anspruch I, ,dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Einzel- lautsprecher (L1 bis L8), z. B. Konuslaut- sprecher, in einer Reihe liegend in eine latten- artige Schallwand (S) eingebaut sind und als gerade Strahlergruppe wirkend aus einem gemeinsamen Übertragungskanal über elek- trische Phasendrehglieder (K) gespeist werden, welche in den Eirnzell'autsprechern (L1 bis L.) von einem Ende .der Lautsprecherreihe begin- nend eine zunehmendeP.ha,sendrehung bewirken, vorzugsweise in solchem Maße, daß die Haupt- strahlrichtung (A2) um wenigstens 2o° gegen-

über der senkrecht zur Lautsprecherreihe liegenden Richtung (Al) geneigt wird: 3. Lautsprecheranordnung nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß i.m Wiedergaberaum die Schallwand (S) mit der Lautsprecherreiche vertikal gestellt, gegebenenfalls etwas nach hinten geneigt ist und die verzerrte Seite der Richtcharakteristik (R.) auf die Hörfläche (H) zeigt: 4. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche i bis 3; dadnirch gekennzeichnet, daß die Richtcharakteristik (R$) so zur Hör-. fläche (H) liegt, daß innenhalb der Hörfläche (1I) zumindest annähernd gleiches Frequenzhand vorhanden ist. 5: Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet; daß die Phasendrelvgljeder regelbar ausgebildet sind, vorzugsweise von einer außerhalb des Wiedergaberaumes liegenden Stelle aus. 6. Die Verwendung von wenigstens zwei Lautsprecheranordnungen nach einem der An-Sprüche i bis 5 für die Zwecke der stereophonischen Schallwiedergabe in der Weise, daß im Wiedergaberaum mindestens zwei Ihorizontal angeordnete Lautsprechergruppen vorgesehen sind, deren Hauptrichtungen im Raum so geneigt sind, daß innerhalb der Hörfläche gleiche Grundlautstärke von beiden Gruppen herrscht.