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Verfahren zur Aufnahme von Stereotönen mit zwei . oder mehr Mikrofonen
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Anordnungen zur tIbertra-gung von Tönen
in der Weise, daß dabei ein Richtungseffekt entsteht, d. h. daß der Zuhörer bei
der Wiedergabe dieser Töne eine Empfindung für die Lage der Schallquelle erhält
oder mit anderen Worten die Möglichkeit hat, die Schallquelle oder Schallquellen
zu lokalisieren. Diese Lokalisierung soll sich dabei nach Möglichkeit nicht nur
auf die Hörwinkel erstrecken, sondern auch auf die Entfernung der Schallquelle vom
Zuhörer, so daß also die Schallquelle wenigstens in den beiden Dimensionen der Ebene
so vom Zuhörer wahrgenommen wird, wie sie in dieser Ebene in Wirklichkeit liegt.
Es ist bereits versucht worden:, eine Lokalisierunig dadurch zu erreichen, daß die
zu übertragende Tonszene durch zwei, Mikrofone aufgenommen wurde, die an den beiden
äußeren. Enden der Szene aufgestellt waren und über getrennte Kanäle auf getrennte
Lautsprecher arbeiten. Es ist ferner bereits versucht worden., die Lokalisierung
dadurch zu bewirken, daß eine große Anzahl von Mikrofonen über die ganze Breite
der aufzunehmenden Szene vorgesehen wurde, wobei diese M rikrofone ebenfalls über
getrennte Kanäle auf getrennte Lautsprecher arbeiten. Diese Anordnungen ergaben
nun zwar im gewissen Grad eine raumakustische Wirkung, jedoch konnten damit die
natiirlichenVerhältnisse
noch nicht erreicht werden. Außerdem ergab sch dabei unter Umständen eine direkte
Verfälschung, z. B. in .dem Fall, in dem ein Sprecher von den ihm benachbarten Mikrofonen
abgewandt in Richtung der entfernt liegenden Mikrofone sprach. In diesem Fall werden
nämlich die abliegenden Mikrofone stärker beaufschlagt, so daß also :der Zuhörer
bei der Wiedergabe den Eindruck bekommt, als ob der Sprecher auf der Seite ,der
Bühne gestanden hätte, die diesen Mikrofonen benachbart war. In Wirklichkeit stand
er aber gerade auf der anderen Seite.
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Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Aufnahme von Stereotönen
reit zwei oder mehr Mikrofonen, die je für .sich, z. B. als Richtmikrofone, Szenenausschnitte
bevorzugt aufnehmen, und auf zwei oder mehr getrennte Kanäle arbeiten, an die direkt
oder indirekt über einen Aufzeichnungsträger wenigstens zwei an den Außenseiten
der Wiedergabebühne aufgestellte Lautsprecher angeschlossen sind, und auf welche
die Mikrofonenergiederart verteilt wird, daß der der Schallquelle jeweils benachbarte
Kanal mehr Mikrofonenergie bekommt als der entfernte. Gemäß der Erfindung steigt
bei. der Bewegung -der aufzunehmenden Schallquelle. von der Mitte der Szene nach
einer der beiden Seiten das Verhältnis: der an die beiden Kanäle abgegebenen Energien
stärker als proportional der Bewegung an. Diese Mikrofone arbeiten: dann über getrennte
Kanäle «auf getrennte Lautsprecher oder auch auf getrennte Aufzeichnungsorgane,
z. B. auf Oszillographen zur Aufnahme der Schallereignisse auf einen Aufzeichnungsträger,
von dem sie dann wieder über getrennte Kanäle .abgenommen und getrennten Lautsprechern
zugeführt werden. Zur Erzielung der erforderlichen Richtwirkung können die Mikrofone
eine entsprechende Charakteristik erhalten; es kann aber auch so vorgegangen werden,
daß den Mikrofonen besondere Schalleitmitted zugeordnet werden, z. B. Trichter oder
Reflektoren, in. deren Brennpunkt das Mikrofon, z. B. ein Raummikrofon, angeordnet
ist. Derartige Schalleitmittel können aber auch in Verbindung mit Richtmikrofonen
benutzt werden, um .deren Richtwirkung zu korrigieren. Die Zahl der Mikrofone richtet
sich in erster Linie nach der Breitenausdehnung der aufzunehmenden Szene, jedoch
kann die Zahl nicht kleiner werden als zwei, da wenigstens zwei getrennte Kanäle
vorhanden sein müssen. Für jede: Teilszene können aber an Stelle eines; einzigen
Mikrofons jeweils mehrere aneinandergekoppelteMikrofone verwendet werden. Es kann
aber auch unter Umständen so vorgegangen werden, daß die einzelnen Teilszenen akustisch
voneinander isoliert angeordnet werden, so daß :das Aufnahmemikrofon jeweils nur
von der Szene beeinflußt wird, der es zugeordnet ist. In diesem Fall kann man unter
Umständen auch mit gewöhnlichen Raummikrofonen auskommen. In beiden Fällen kann
erreicht werden, daß eine Szene durch die benachbarte Szene möglichst wenig beeinflußt
wird. Für die Weiterleitung der aufgenommenen Schallenergie: kann dieselbe Zahl
Leitungen vorgesehen sein wie -die Zahl der Mikrofone, an die dann auch eine entsprechende
Zahl Aufnahmeorgane bzw. Lautsprecher anzuschließen sind. Die Weiterleitung kann
aber auch über eine geringere Zahl von Kanälen erfolgen, z. B. vorzugsweise über
zweri Kanäle. In diesem Fall werden aber die von den einzelnen- Mikrofonen herrührenden
Energien in. besonderer Weise verteilt, um dem Zuhörer bei der Wiederhörbarmachung
einen Eindruck von der wirklichen Lage der Schallquelle zu vermitteln. Diese Energie---#nerte,ilung
ist am besten von der Wiedergabeseite her zu ermitteln. Bei einer Zweikanalübertragurng
ist die Lokalisierung für .den Zuhörer dann möglich, wenn die Differenz der von
den einzelnen Lautsprechern ausgehenden Schalldrücke entsprechend den elektrischen
Energien wahrgenommen wird, die .diesen Lautsprechern getrennt zugeführt werden.
Wenn beispielsweise den beiden Kanälen die gleiche Energie zugeführt wird, so wird
auch keine Differenz wahrgenommen. In einem solchen Fall würde der Zuhörer die Schallquelle
in der Mitte zwischen beiden Lautsprechern lxikalisieren. Bei einer maximalen Differenz
wird der Zuschauer den Schall ,dort lokalisieren, wo der maximale Schalldruck auftritt.
Es ist also hiernach für die Lokalisierung .das Verhältnis der Schalldrücke oder
Schalleistungen maßgebend, die von den Lautsprechern ausgehen. Dieses Verhältnis
wird ursprünglich bestimmt von dern Verhältnis der Ausgangsspannungen, welche die
Mikrofone liefern, .das hinwiederum abhängig ist von dem Verhältnis der Schalldrücke,
die in der aufzunehmenden Szene herrschen.
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In Abb. i sind für eine Zweikanalübertragung ,die Schalldruckkurven
dargestellt, die bei der Wiedergabe für die Lokalisierung maßgebend sind. Auf der
Ordinatemachse ist der Schalldruck p und auf der Abzissenachse die Breite b der
aufgenommenen Szene b:zw. der Abstand der beiden Lautsprecher L, und L,. aufgetragen.
Der linke Lautsprecher L, erzeugt eine Schallverteilung nach .der Kurve i, und -der
rechte Lautsprecher L,. erzeugt eine Schallverteilung mach der Kurve 2. An den beiden
Außenpunkten ist das Verhältnis der beiden Schalldrücke am größten und in der Mitte,
wo sich die beiden Kurven schneiden, gleich i. Diese beiden gezeichneten . Kurven
sind natürlich nur als Mittelkurven zu betrachteni; sie können sich nämlich insbesondere
in bezug auf ihre Steilheit ändern, und zwar je nach der Entfernung der Zuhörer
vorn Lautsprecher. Desgleichen sind sie auch in einem gewissen Umfang von der Frequenz
abhängig. Sie geben aber in großen Zügen das Verhältnis der Schalldrücke an, daß
für die Lokalisierung maßgebend ist und das an den .einander entsprechenden Punkten
in der Abb. a dargestellt ist. Diese Kurven können rechnerisch oder empirisch entsprechend
den jeweiligen Verhältnissen leicht ermittelt werden und ,geben gemäß der weiteren
Erfindung ein Maß für die Verteilung der einz.°ln,-rr Mikrofonenergien auf die Neiden
Kanal:. Ein am Außenrand der Szene aufgestelltes Mikrofon hat
den
größten Schalldruckquotienten zu erzeugen, und bei deii weiteren in einem Abstand
davon angeordneten Mikrofonen nimmt der Schalldruck mit dein Abstand ab. In der
Praxis wurden brauchbare Resultate erzielt mit einem Schalldruckquotienten von 3
: i für die Außenmikrofone; es kann jedoch unter Umständen zweckmäßig sein, dieses
Verhältnis zti vergrößern mit Rücksicht auf vorhandenen Stör- oder Reflektionsschall.
Ein solcher Schall würde nämlich den Unterschied zwischen den Schallleistungen verkleinern.
Um dies wieder gutzumachen, kann das Verhältnis auf einen Wert 5 : i vergrößert
werden. Bei der gewöhnlichen Tonübertragung können die beiden Lautsprecher, «-elche
aus <len beiden getrennten Kanälen gespeist -werden, in demselben Abstand voneinander
aufgestellt «-erden, der zwischen dm beiden Außenmikrofonen bei der Aufnahme vorhanden
war. Wenn es sich jedoch um eine Tonbildübertragung handelt, so «-erden di: beiden
Lautsprecher in der Nähe der Seit,-n d.er Leinwand angeordnet, so daß sie also auch
jeweils an den Seiten aufgenommene Szenen richten.
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Die Lokalisierungskurven gemäß Abb. i geben im wesentlichen ein Maß
für die Seitenlage der Schallquellen in rl°r aufgenommenen Szene. Damit nun hierbei
keine Verzerrung des Lagebildes in bezug auf die Tiefe entsteht, ist darauf zu achten,
daß die Summe der Lautstärken der beiden Lautsprecher konstant bleibt, wenn sich
die Schallquelle in konstantem Abstand quer gegenüber den Aufnahinemikrofonen bewegt.
Würde- diese Bedingung nicht erfüllt sein, würde also beispielsweise in der Mitte
die Summe der Lautstärken kleiner sein, so würde der Zuhörer d-en Eindruck bekommen,
als ob die Schallduelle sich an dieser Stelle in den Hintergrund bewegt., und umgekehrt.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß bei der Wiedergabe nur zwei Lautsprecher
verwendet werden; es kann. beispielsweise auch ein dritter Lautsprecher hinzugefügt
werden, der die tiefen Frequenzen bevorzugt wiedergibt und in der Mitte angeordnet
ist, während die an den Seiten aufgestellten Lautsprecher die hohen Frequenzen bevorzugen.
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Es kann aber auch so vorgegangen werden. daß aus den beiden Kanälen,
analog wie bei der Aufnahme, Energien auf eine Mehrzahl von Lautsprechern entsprechend
der Anzahl der Mikrofone abgezweigt werden, wobei die Energien der einzelnen Lautsprecher
in gleicher Verteilung zugeführt werden, wie die Energien bei den 1likrofonen auf
die beiden Kanäle verteilt wurden.
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Weitere Einzelheiten -der Erfindung werden an Hand der Abb. 3 bis
S beispielsweise erläutert.
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In Abb. 3 besitzt die aufzunehmende Szene auf der Bühne h eine Reihe
von Schallduellen Si bis S5. Es kann sich hierbei jeweils auch um eine- Gruppe von
Schallduellen handeln. Für die Aufnahme sind fünf Mikrofone 1I1 bis 115 vorgesehen,
die eine solche Richtwirkung besitzen, daß sie jeweils nur einen Szenenausschnitt
aufnehmen. Diese Richtwirkung, die durch die gestrichelten Linien dargestellt ist,
wird durch die Reflektoren Rl bis R5
hervorgerufen. Es können natürlich auch
andere Mittel zur Erzielung der gewünschtenRichtwirkung angewendet «-erden. Die
einzelnen Mikrofone arbeiten. unter geeigneter Verstärkung über getrennte Kanäle
I bis V auf die Lautsprecher L1 bis L5. Die Aufnahme erfolgt hier also in Teilszenen
genau so, als wenn die einzelnen Schallquellen akustisch voneinander isoliert wären.
Wenn beispielsweise von allen - Schallqueellen nur di: Schallquelle S., tönt, so
wird nur der Kanal 1I gespeist, so d.aß auch der Zuhörer bei der Wiedergabe nur
den Lautsprecher L, hört, der ihm dann eine genaue Lage der Schallquelle vermittelt.
Es läßt sich ohne weiteres einsehen:, daß dieses Prinzip auch bei der Bewegung der
Schallquellen wirksam ist.
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In Abb..I ist die aufzunehmende Szene in Teilszenen aufgelöst, wobei
in jeder Teilszene eine oder mehrere Schallquellen vorhanden sein kännen. Die Aufteilung
erfolgt hierbei durch die Wände LT-"1 bis W0. Innerhalb dieser Wände befinden sich
die Schallquellen S1 bis S5, denen :die Mikrofone,.lh bis AI, zugeordnet sind, die
über getrennte Kanäle auf getrennte Lautsprecher L1 bis L, wirken. Die angebrachten
Wände haben den Zweck, .die einzelnen Szenen akustisch voneinander zu isolieren.
so daß also in diesem Fall, insbesondere wenn in jeder Teilszene nur eine Schallduelle
vorhanden ist. auch Raummikrofone benutzt werden können. Es wird zweckmäßig sein,
hierbei die Wände durchsichtig zu machen. Unter Umständen kann aber auch der die
Einzelszene umschließende Kasten nach Art eines Reflektors ausgebildet «-erden,
in dessen Mittelpunkt dann: die Schallduelle angeordnet ist. Eine Anordnung nach
Abb. .I eignet sich allerdings weniger für eine Tonbildübertragung, da es schwierig
ist, :die Bildszene aufzunehmen, ohne daß die Maßnahmen für die Ahscliirniung der
Einzelszenen im Bild selbst erscheinen. In solchen. Fällen wird man daher eine Anordnung
nach Abb. 3 vorziehen.
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Abb. 5 zeigt eine Anordnung mit mehreren Richtmikrofonen, deren Energien
auf zwei getrennt Kanäle in bestimmter Weise verteilt sind, so daß die für die Wiedergabe
ermittelte Lokalisierungskurve erfindungsgemäß verwirklicht wird. Die beiden außenstehenden
Mikrofone 1-I1 und 1I,, sind direkt -an die Kanäle I bzw. II angeschlossen, die
zu den Lautsprechern L, bzw. L,. führen. Das Mittenmil:rofon,II", arbeitet auf beide
Kanäle unter Teilung der von ihm ausgehenden Energie, so daß also beide Kanäle 5o%
bekommen. Das dem linken Kanal I benachbarte Mikrofon Ml,, gibt auf diesen Kanal
75 % seiner Energie und auf den Kanal TI 25'0/0, und umgekehrt das dem rechten Kanal
benachbarte Mikrofon 1I,.1 gibt auf den Kanal I 25 0/0, auf den Kanal 1I 75°/o seiner
Energie. Diese Energieverteilung wird durch besondere Verstärker erreicht, die,
zwischen den einzelnen Mikrofonen und den beiden Hauptleitungen eingeschaltet sind.
Die Verteilung kann aber auch mit Hilfe besonderer Dämpfungs.glieder erzielt werden;
es ist hierbei jedoch darauf zu ,achten, daß über die 'Mikrofone
keine
Kopplung zwischen den Hauptkanälen eintritt. Der hier verwendete Verteilungsschlüssel
paßt in weitgehender Annäherung auf den Verteilungsschlüssel, der genauu genommen
gemäß der Abb. 2 verlaufen müßte. Es ist aber ohne weiteres einzusehen, daß der
genauer Verteilungsschlüssel unter Zuhilfenahme einer entsprechenden Anzahl von
Mikrofonen genau so gewählt werden kann, wie es die Lokali:sierungskurve bei der
Wiedergabe vorschreibt. Das Zahlenbeispiel wurde hier gewählt, um das Prinzip selbst
klarer zu machen. Es ist also nicht unbedingt erforderlich, daß die Energie der
einzelnen Mikrofone genau proportional mit dem Abstand von den Kanälen. abnimmt,
wie dies in Abb. 5 beschrieben ist, wenn auch das hierbei, erzielte Resultat durchaus
brauchbar ist.
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Ein besonderer Vorteil ergibt sich aus der Erfindung bei der Anwendung
auf Bildtonfilme, wie sich aus Abb. ( ergibt. Auf einer Bühne B befinden sich fünf
Schallquellen S1 bis S5. Hierbei sollen jeweils zwei Schallquellen S1 und S2 b:zw.
S4 und S5 in eineue bestimmten Abstand hintereinanderliegen. Wenn eine derartige
Szene von der Kamera K auf einen Film F entworfene wird, so liegen die Bilder .dieser
Schallquellen in. der Filmebene nebeneinander, und zwar entsprechend dem Bildwinkel.
Bei der Wiedergabe eines derartigen Films sieht ein Zuschauer Z die Schallquellen
S2 und S5' außen und die Schallquellen S1' und S4' mehr zur Mitte hin liegend. Wenn
eine derartige Szene tonlich mit den üblichen Mitteln, z. B. mit einem Mikrofon,
aufgenommen wird und ebenfalls mit einem Lautsprecher hinter der Leinewanid wiedergegeben
wird, so lokalisiert der Zuschauer die Schallquellen Si und S¢ in der Mitte; 'dies
ist darauf zurückzuführen, sdaß die Schalldruckdifferenz mit der Entfernung von
dem Mikrofon abnimmt. In Wirkli'chkent liegen aber die beiden Schallquellen hintereinander.
Wenn nun gemäß der Erfindung z. B. drei Mikrofone ML bis M, mit den Richtcharakteristiken,
die durch die gestrichelten Kurvenzüge dargestellt sind, zur Aufnahme verwendet
werden, die auf die Kanäle I und II arbeiten, so bleibt :die Lage der Schallquellen
S1 und S2 sowie S4 und S5 bei der Wiedergabe weitgehend erhalten. Die Schallquellen
S, unld S4 beeinflussen nämlich die ihnen zugeordneten Mikrofone weniger stark als
die Schallquellen S2 und S5, so daß also z. B. bei wechselnder Betätigung
der Schallquellen bei dem Zuhörer der Einsdruck erweckt wird, als ob die Schallquellen
S2 und S5 näher liegen und die Schallquellen S1 und S4 weiter entfernt sind, wie
es der wirklichen Lage entspricht und wie sie auch der Zuhörer empfinden würde,
der sich an: Stelle der Kamera K befindet. Eine weitere Verbesserung kann nun hierbeie
noch dadurch erzielt werden, daß bei- der Aufnahme besondere Raummikrofone M1 und
M2 vorgesehen werden, welche die über der Szene liegende Raumakustik aufnehmen.
Diese Raumakustik kann nämlich durch stark gerichtete Empfänger nicht miterfaß.t
werden. Die hierfür vorgesehenen Raummikrofone können bei symmetrischer Anordnung
mit je einem Kanal verbunden sein; sie können aber auch unter gleichmäßiger Teilung
ihrer Energie mit beiden Kanälen verbunden sein, so daß auch in der Praxis mit einem
derartigen Mikrofon auszukommen ist.
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Zur Anpassung an die Bildperspektive kann es unter Umständen zweckmäßig"
sein, die Richtachsen der einzelnen Mikrofone entsprechend dem Objektivwinkel fder
Kamera K einzustellen, wie dies, Abb. 7 zeigt.. Unter Umständen kann es auch zweckmäßig
sein, die Tonperspektive noch stärker zu betonen, indem die Richtachsen der Außenmikrofone
stärker auseinandergehen als der diesbezügliche Winkel ,des Objektivs, wie dies
Abb. 8 zeigt.
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Eine weitere Verbesserung kann noch dadurch erreicht werden, daß die
Frequenzabhängigkeit für die Richtungsempfänger in Rechnung gestellt wird, indem
z. B. die Verstärker in den einzelnen Kanälen frequenzabhän:gig gestaltet werden,
so daß die jeweils erforderliche Frequenzabhängi:gkeit eingestellt werden kann.
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Die Ri#c-htwirkurng der einzelnen Mikrofone braucht nicht unbedingt
gleich zu sein; es können also auch in ihrer Richtwirkung verschiedene Mikrofone
verwendet werden..