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Verfahren zur Wiedergabe der Schallaufzeichnung von Schalldarbietungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergabe der Schallaufzeichnung von Schalldarbietungen,
die aus Schallwellen mehrerer Schallquellen zusammengesetzt sind und deren Aufnahme
durch mehrere, je einer Schallquelle oder Schallquellengruppe zugeordnete Mikrophone
auf einem Schallschriftträger in mehreren Schallspuren erfolgt, deren Schallschrift
die zeitliche Aufeinanderfolge der Schallwellen je einer der Schallquellen oder
Schallquellengruppen darstellt.
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Das beispielsweise von einem Orchester in einem Konzertsaal gespielte
Musikstück stellt eine Schalldarbietung dar, die sich aus den Schallwellen verschiedenartiger
Schallquellen (Streichinstrumente, Blasinstrumente od. dgl.) zusammensetzt. Die
einzelnen Instrumentalisten spielen nach den Weisungen des Dirigenten im Takt; dennoch
gelangen die Schallwellen der einzelnen Schallquellen nicht gleichzeitig an das
Ohr des im Konzertsaal sitzenden Zuhörers, weil die verschiedenen Schallquellen
(Instrumente) verschieden weit von dem Ohr des Zuhörers entfernt sind. Wenn in dem
Orchester die hinterste Reihe der Instrumentalisten von der vordersten Reihe nur
3,50 m entfernt ist - die Entfernung ist oft größer -, so gelangen die Schallwellen
der Schallquellen der hintersten Reihe eine hundertstel Sekunde später an das Ohr
des Zuhörers als die Schallwellen der Schallquellen der vordersten Reihe, während
die Schallwellen der zwischen der vordersten und der hintersten Reihe des Orchesters
befindlichen Schallquellen entsprechend kürzere Zeiten nacheilen. Auf diese zeitlich
unterschiedliche
Einwirkung der Schallwellen der verschiedenen Schallquellen ist im wesentlichen
die Raumwirkung oder Plastizität der Schalldarbietung zurückzuführen, und die Erfindung
bezweckt, die gleiche oder wenigstens angenähert gleiche Raumwirkung, die derjenige
empfindet, der die Schalldarbietung direkt anhört, bei der Wiedergabe einer Schallaufzeichnung
der gleichen Schalldarbietung herbeizuführen.
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Die besagte Raumwirkung würde sich beim Abspielen einer Schallaufzeichnung,
beispielsweise eines Schallbandes, ohne weiteres erzielen lassen, wenn es gelänge,
beim Beschriften des Schallbandes die gesamte Schalldarbietung mit einem einzigen
Mikrophon so zu erfassen, wie sie der an einer bevorzugten Stelle des Konzertsaales
sitzende Zuhörer hört. Stellt man jedoch das Aufnahmemikrophon in einer verhältnismäßig
großen Entfernung vom Orchester auf, so gehen bei der Schallaufzeichnung viele Feinheiten
einzelner Instrumente unter, während bei Anordnung des Mikrophons in großer Nähe
des Orchesters diejenigen Instrumente bevorzugt aufgezeichnet werden, die dicht
am Mikrophon sind, während die Schallwellen der weiter entfernten Instrumente vernachlässigt
werden. Man ist daher dazu übergegangen, die Schallaufnahme einer Schalldarbietung
eines Orchesters mit mehreren Mikrophonen zu machen, die je in unmittelbarer Nähe
einer Schallquelle oder Schallquellengruppe angeordnet sind, wobei entweder alle
Mikrophone ein einziges Aufzeichnungsorgan, z. B. den Schneidstichel eines elektromagnetischen
Schreibers oder den Aufzeichnungsmagneten einer Magnetdose, steuern, so daß die
Schalldarbietung in einer einzigen mechanisch abtastbaren Spur eines Schallbandes
oder in einer einzigen Magnettonspur eines Magnettonbandes aufgezeichnet wird, oder
-aber jedem Mikrophon ein besonderes Aufzeichnungsorgan zugeordnet ist, das auf
dem Schall- oder Magnettonbande für jede Schallquelle oder Schallquellengruppe eine
besondere Schall- oder Magnetspur aufzeichnet. In beiden Fällen erfolgte bisher
die Wiedergabe der aufgezeichneten Schallwellen ausschließlich in der Weise, daß
die im gleichen Augenblick von den verschiedenen Schallquellen ausgehenden Schallwellen
gleichzeitig durch den Lautsprecher wiedergegeben werden.
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Die Erfindung sieht demgegenüber vor, daß bei der Aufzeichnung der
aus Schallwellen mehrerer Schallquellen zusammengesetzten Schalldarbietung durch
mehrere Mikrophone, die je einer Schallquelle oder Schallquellengruppe zugeordnet
sind, auf einen Schallschriftträger, z. B. ein Schall- oder Magnettonband, in mehreren
Schallspuren, deren Schallschrift die zeitliche Aufeinanderfolge der Schallwellen
je einer der Schallquellen oder Schallquellengruppen darstellt, die Abtastung der
verschiedenen Schallspuren, deren Schallschrift nach Umwandlung in elektromagnetische
Schwingungen je einem besonderen Lautsprecher oder einer besonderen Lautsprechermembran
aufgedrückt wird, mit den zeitlichen Phasenverschiebungen -vorgenommen wird, die
den zeitlichen Unterschieden entsprechen, mit denen beim unmittelbaren Abhören der
Originalschalldarbietung die Schallwellen der im Raume verteilten Schallquellen
an das Ohr eines Hörers gelangen, der von den Schallquellen einen normalen Hörabstand
hat.
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In Fig. i und :2 der Zeichnung ist dies Verfahren näher erläutert.
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In Fig. i ist in einem Konzertsaal i das Orchester 2 veranschaulicht,
während sich bei 3 eine Person befindet, die sich die Schalldarbietung des Orchesters
anhört. Der Einfachheit halber ist angenommen, daß sich das Orchester aus drei Reihen
4, 5, 6 der Instrumentalisten zusammensetzt, wobei diejenigen jeder Reihe gleichen
Abstand von dem Zuhörer 3 haben. Bei den übrigen im Konzertsaal befindlichen Zuhörern
treffen diese Bedingungen selbstverständlich nicht zu, aber deren Standpunkt gegenüber
dem Orchester ist kein erstrebenswerter.
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Da sich die Instrumentalisten aller drei Reihen 4, 5, 6 nach dem Taktstock
des Dirigenten richten, spielen sie alle im Takte zur gleichen Zeit. Der Weg, den
die Schallwellen der Schallquellen der Reihe 4 bis zum Ohr des Zuhörers 3 zurücklegen
müssen, ist um den Weg s1 kürzer als der Weg, den die Schallwellen der Schallquellen
der Reihe 6 bis zum Ohr des Zuhörers zurückzulegen haben. Nimmt man diesen Weg s1
mit 3,50 m an, so kommen die Schallwellen der Schallquellen der Reihe 6 um
soviel später an das Ohr des Hörers 3, als der Schall braucht, um den Weg si zurückzulegen.
Da die Schallgeschwindigkeit in normal geheizten Räumen etwa 350 m/sec beträgt,
brauchen somit die Schallwellen der Schallquellen der Reihe 6 eine hundertstel Sekunde
mehr Zeit, um bis zu dem Zuhörer 3 zu gelangen, als die Schallwellen der Schallquellen
der Reihe 4.
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Der Zweck der Erfindung ist, dieses Nacheilen des Schalles entfernterer
Schallquellen auch bei der Wiedergabe von Schallaufzeichnungen. herbeizuführen,
deren Aufzeichnung über Mikrophone vorgenommen worden ist, die den einzelnen Schallquellen
oder Schallquellengruppen des Orchesters zugeordnet sind.
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Wie sich aus Fig. i ergibt, werden zu diesem Zwecke mehrere Mikrophone
7 bis 15 über das Orchester verteilt, und zwar derart, daß die Mikrophone 7 und
8 vorzugsweise den Instrumenten der Reihe 4 zugeordnet sind, die Mikrophone 9 bis
i i vorzugsweise den Instrumenten der Reihe 5 und die Mikrophone 12 bis 15 vorzugsweise
den Instrumenten der Reihe 6.
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In Fig. 2 ist veranschaulicht, wie die durch die Mikrophone in elektrische
Schwingungen verwandelten Schallwellen der verschiedenen Schallquellen zur Aufzeichnung
gebracht werden und wie die Wiedergabe der vorzugsweise auf einem bandförmigen Schallträger
vorgenommenen Schallaufzeichnungen erfolgt. Die über das Orchester verteilten Mikrophone
sind wieder mit 7 bis 15 bezeichnet. Die Mikrophone 7 und 8 der ersten Orchesterreihe
4 steuern einen Schallschreiber 16, die Mikrophone 9 bis ii einen Schallschreiber
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und die Mikrophone 12 -bis 15 einen Schallschreiber
18.
Es ist indem gegebenen Ausführungsbeispiel angenommen, daß es sich um mit Schneidsticheln
ausgerüstete Schallschreiber 16 bis 18 handelt, die elektromagnetisch gesteuert
werden.
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Alle drei Schallschreiber arbeiten in gewissen Abständen voneinander
auf ein und demselben Bande i9, beispielsweise einem aus einer Trägerschicht und
einer darauf befindlichen Wachsschicht bestehenden Bande, wobei dem Schreiber 16
die mit 2o bezeichnete Teilbandbreite zur Beschriftung zur Verfügung steht, dem
Schreiber 17 die mit 21 bezeichnete Teilbandbreite und dem Schreiber 18 die mit
22 bezeichnete Teilbandbreite. Jeder Schneidstichel schneidet auf der für ihn bestimmten
Teilbandbreite des endlosen Wachsbandes eine Schallspur, die aus mehreren parallel
zur Bandkante verlaufenden, ineinander übergehenden Schallzeilen besteht.
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Das so beschriftete Originalwachsband wird in bekannter Weise vervielfältigt,
und der untere Teil der Fig. 2 veranschaulicht bei 23 ein solches vervielfältigtes
Band, das sich in der dargestellten Pfeilrichtung an den Tonabtaststellen vorbeibewegt.
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Zur Abtastung der drei Schallspuren 24, 25, 26 des Bandes dienen drei
Tonabnehmer 27, 28, 29, die in an sich bekannter Weise mit drei Lautsprechern 3o,
31, 32 verbunden sind. Die Modulation der Schallspur 24 beginnt bei 2q.', diejenige
der Schallspur 25 bei 25' und diejenige der Schallspur 26 bei 26'; den modulierten
Schallspuranfängen sind unmodulierte Schallspurteile 24", 25" und 26" vorgeschaltet.
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Die Tonabnehmer sind so zueinander und zu den Schallspuren angeordnet,
daß, wenn der Tonabnehmer 27, wie in Fig. 2 dargestellt ist, am Anfange 24'
der modulierten Schallspur 24 liegt, der Tonabnehmer 28 noch in einiger Entfernung
vom Anfange 25' der modulierten Tonspur 25 liegt und der Tonabnehmer 29 in einer
noch größeren Entfernung von dem Anfange 26' der modulierten Tonspur 26. Die Größe
dieser verschiedenen Entfernungen der Abtastorgane der Tonabnehmer von den Anfängen
der modulierten Schallspuren hängt von der Geschwindigkeit ab, mit der sich das
Schallband an der Abtaststelle vorbeibewegt. Bei einem Schallbande, das sich mit
einer Geschwindigkeit von 70 cm/sec an der Abtaststelle vorbeibewegt, muß,
unter den angenommenen Aufnahmebedingungen des Schallbandes, die Entfernung des
Tonabnehmers 29 von dem Anfange 26' der modulierten Schallspur 26 mit 7 mm gewählt
werden, wenn der Tonabnehmer 27 gerade am Anfang 24' der modulierten Schallspur
24 liegt; denn um die Entfernung von 7 mm zu durchlaufen, braucht das Schallband
eine hundertstel Sekunde. Mit anderen Worten: Aus dem Lautsprecher 3o kommt der
Ton, der in der Schallspur 26 zugleich mit dem Ton der Schallspur 24 aufgezeichnet
worden ist, eine hundertstel Sekunde später als aus dem Lautsprecher 32, der von
dem Tonabnehmer 27 der Schallspur 24 gesteuert wird: Die in der Schallspur 26 aufgezeichi2
neten Schallschwingungen- den Mikrophonen 12 bis 15 zugeordneten Schallquellen der
hintersten Orchesterreihe 6 erreichen also das Ohr des Zuhörers mit derselben zeitlichen
Verzögerung wie im Konzertsaal.
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In dem soeben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Verfahren
in der Weise ausgeübt, daß zusammengehörige Töne verschieden weit vom Zuhörer der
Originalschalldarbietung liegender Schallquellen auf einem Schallbande in verschiedenen
Schallspuren, die aus mehreren parallel oder nahezu parallel zu den Bandkanten verlaufenden,
ineinander übergehenden Schallzeilen bestehen, derart aufgezeichnet worden sind,
daß sie in der senkrecht zu den Kanten des Schallbandes verlaufenden Bandquerschnittsebene
liegen, und daß zur Abtastung des Bandes die Abtastorgane der Tonabnehmer der einzelnen
Schallspuren über eine Schnittebene des Bandes verteilt sind, die mit der senkrechten
Bandquerschnittsebene einen in der Bandabläufrichtung offenen Winkel einschließt,
dessen Scheitel in der Schallspur liegt, die die Schallwellen der Schallquellen
aufgezeichnet enthält, die von. dem Zuhörer der Originalschalldarbietung den geringsten
Abstand haben.
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Das Verfahren läßt sich aber auch beispielsweise derart ausüben, daß
zusammengehörige Töne verschieden weit vom Zuhörer der Originalschalldarbietung
liegender Schallquellen auf einem Schallbande in verschiedenen Schallspuren, die
je aus mehreren parallel oder nahezu parallel zu den Bandkanten verlaufenden, ineinander
übergehenden Schallzeilen bestehen, derart aufgezeichnet werden, daß sie in einer
schräg zu den Kanten des Schallbandes verlaufenden Bandschnittebene liegen, die
mit der senkrecht zu den Bandkanten verlaufenden, die Abtastorgane der Tonabnehmer
der einzelnen Schallspuren enthaltenden Bandquerschnittsebene einen entgegen der
Bandablaufrichtung offenen Winkel einschließt, dessen Scheitel in der Schallspur
liegt, die die Schallwellen der Schallquellen aufgezeichnet enthält, die von dem
Zuhörer der Originalschalldarbietung den geringsten Abstand haben.
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In Fig. 3 und 4 sind diese beiden Verfahren, die nur zwei der zahlreichen
möglichen Varianten des Verfahrens nach der Erfindung darstellen, veranschaulicht
Fig. 3 zeigt ein Schallband 33 mit drei aus mehreren parallelen Tonzeilen bestehenden
Schallspuren 34, 35, 36. In der Schallspur 34 sind die Schallwellen der Schallquellen
aufgezeichnet, die von dem Zuhörer der Originalschalldarbietung den geringsten Abstand
haben, gemäß Fig. i also die Schallwellen der Schallquellen 7 und 8 der Reihe 4,
in der Schallspur 35 sind die Schallwellen der Schallquellen aufgezeichnet, die
von dem Zuhörer der Originalschalldarbietung den nächst größeren Abstand haben,
gemäß Fig. i also die Schallwellen der Schallquellen 9, 1o und ii der Reihe 5, und
in der Schallspur 36 sind die Schallwellen der Schallquellen aufgezeichnet, die
von dem Zuhörer der Originalschalldarbietung den größten Abstand haben, gemäß Fig:
-i also die Schallwellen der
Schallquellen 12, i3, 14 und 15 der
Reihe 6. Es ist der Fall unterstellt, daß bei der aufzuzeichnenden Schalldarbietung
alle Instrumente 7 bis 15 zugleich zu spielen beginnen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich
ist, liegen die Anfänge 37, 38, 39 der Schallspurmodulationen in der gleichen senkrecht
zur Bandkante verlaufenden Querschnittsebene 4o des Schallbandes.
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Die Abtastorgane 44 42, 43 der den drei Schallspuren 34, 35, 36 zugeordneten
Tonabnehmer liegen dagegen in einer. schräg zur Bandkante verlaufenden Schnittebene
44 des Bandes, die mit der Querschnittsebene 40 einen Winkel einschließt, dessen
Scheitel in der Schallspur 34 liegt und der in der durch einen Pfeil dargestellten
Bandablaufrichtung geöffnet ist. Die-Größe des Winkels ist so bemessen, daß die
Zeit, die das Schallband bei seinem Ablauf braucht, um mit dem Anfang 39 der Modulation
der Schallspur 36 unter das Abtastorgan 43 zu gelangen, der Zeit entspricht, die
der Schall der vom Zuhörer der Originalschalldarbietung am weitesten entfernten
Schallquellen braucht, um die Differenz zwischen dieser Entfernung und der von dem
besagten Zuhörer am wenigsten weit entfernten Schallquellen zu durcheilen.
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Fig. 4 zeigt ein Schallband 45, das ebenfalls mit drei Schallspuren,
nämlich mit den Schallspuren 46. 47, 48, versehen ist. Diese Schallspuren entsprechen
den Schallspuren 34, 35, 36 der Fig. 3, jedoch liegen die Anfänge 49, 5o und 5 i
der Schallspurmodulationen nicht in der senkrechten Querschnittsebene des Bandes,
sondern in einer schräg zur Bandkante verlaufenden Schnittebene 52. Die Abtastorgane
53, 54, 55 der den Schallspuren 46, 47, 48 zugeordneten Tonabnehmer sind dagegen
in der senkrechten Querschnittsebene 56 des Bandes angeordnet, die mit der Schnittebene
52 den gleichen Winkel einschließt wie in Fig. 3.
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Die beiden in Fig. 3 und 4 veranschaulichten Fälle sind insofern besonders
interessierende Spezialfälle des Verfahrens nach der Erfindung, als es in manchen
Fällen besonders praktisch ist, mit der Modulation der Schallspuren in der senkrechten
Querschnittsebene des Bandes zu beginnen (Fig. 3), in manchen Fällen, besonders
in konstruktiver Beziehung, es aber auch zweckmäßig ist, die Abtastorgane in die
senkrechte Querschnittsebene des Bandes zu legen (Fig.4). Dies schließt selbstverständlich
nicht aus, daß die Ebenen, in denen die Modulationen der Schallspuren beginnen und
in denen die Abtastorgane liegen, auch anders gelegt werden.
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Um die Plastizität oder Raumwirkung der über die Lautsprecher zum
Vortrag gebrachten Schaltdarbietung noch weiterhin zu steigern, sieht die Erfindung
ferner vor, daß zur Erzeugung eines natürlichen Nachhalls die Schallaufzeichnungen
jeder Schallspur kurz hinter der eigentlichen Tonabtaststelle nochmals durch einen
Nachhalltonabnehmer abgetastet werden, der vorzugsweise zur Steuerung des gleichen
Lautsprechers dient wie der vorhergehende Haupttonabnehmer. Die Entfernungen, in
denen die einzelnen Nachhalltonabnehmer hinter den ihnen zugeordneten Haupttonabnehmern
angeordnet werden, werden hierbei unter Berücksichtigung der Ablaufgeschwindigkeit
des Schall-Bandes vorzugsweise so gewählt, daß die Zeiten, die bestimmte Stellen
der einzelnen Schallspuren des Bandes brauchen, um die besagten Entfernungen zu
durchlaufen, den Zeiten entsprechen, um die beim Anhören der Originalschalldarbietung
die Nachhalltöne der verschieden weit vom Zuhörer entfernten Schallquellen den unmittelbar
an das Ohr des Zuhörers gelangenden Tönen dieser Schallquellen nacheilen.
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Fig. 5 veranschaulicht beispielsweise die Anordnung der Nachhalltonabnehmer
bei der Ausführung des Verfahrens gemäß Fig.3. Die Bezugszeichen 33 bis 44 bezeichnen
in Fig. 5 die gleichen Gegenstände wie in Fig.3. In der Schallspur 34 liegt hinter
dem Abtastorgan 41 des Tonabnehmers dieser Spur das Abtastorgan 57 eines Nachhalltonabnehmers,
und in entsprechender Weise liegen hinter den Abtastorganen 42 und 43 der Tonabnehmer
der Schallspuren 35 und 36 die Abtastorgane 58 und 59 je eines Nachhalltonabnehmers.
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Die Entfernung zwischen den Abtastorganen 41 und 57 ist größer als
die Entfernung zwischen den Abtastorganen 42 und 58 und diese wiederum größer als
die Entfernung zwischen den Abtastorganen 43 und 59. Die Größe der Entfernungen
hängt davon ab, um welche Zeit unter gegebenen räumlichen Verhältnissen die Nachhalltöne
den Haupttönen nacheilen sollen.
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Betrachtet man in Fig. i die von einer in der vordersten Reihe 4 befindlichen
Schallquelle, z. B. von der Schallquelle A, ausgehenden Schallwellen, so ist folgendes
festzustellen. Die von der Schallquelle A ausgehenden Schallwellen haben bis zum
Ohr des bei 3 befindlichen Zuhörers den Weg s zurückzulegen. Da sich jedoch der
Schall auch in der entgegengesetzten Richtung ausbreitet und dort von der Wand W
des Konzertsaales reflektiert wird, gelangen an das Ohr des Zuhörers außer den sich
direkt über den Weg s ausbreitenden Schallwellen der Schallquelle A auch noch die
von der Wand W reflektierten Schallwellen der gleichen Schallquelle. Diese reflektierten
Schallwellen müssen einen Weg zurücklegen, der gleich der doppelten Entfernung s1
der Schallquelle A von der Wand W zuzüglich der Entfernung s ist, also gleich s
plus 2 s1. Der Nachhall gelangt somit an das Ohr des bei 3 befindlichen Zuhörers
mit einer Verzögerung, die dem Weg 2s1 entspricht. In entsprechender Weise verzögert
sich der Nachhall einer Tonquelle B der zweiten Schallquellenreihe 5 entsprechend
dem Weg s2 (Fig. i) und der Nachhall einer Tonquelle C- der dritten Schallquellenreihe
6 entsprechend dem Weg s3. Je weiter also die Schallquelle vom Zuhörerentfernt ist,
um so kürzer ist die Nachhallzeit. Dem' ist in Fig. 5 durch die verschiedenen Entfernungen
zwischen den Abtastorganen 4r-57, 42-58 und 13-59 Rechnung getragen.
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Schließlich gestattet die Erfindung, die Lautstärke des Nachhalls
den gegebenen Verhältnissen anzupassen. Dies läßt sich durch die Wahl entsprechend
abgestimmter
Nachhalltonabnehmer erzielen.
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Die elektrischen Schwingungen der mit den Abtastorganen 41 und 57
versehenen Tonabnehmer werden ein und demselben Lautsprecher aufgedrückt. In entsprechender
Weise werden die Schwingungen der mit den Abtastorganen q.2 und 58 versehenen
Tonabnehmer einem gemeinsamen Lautsprecher aufgedrückt und die Schwingungen der
mit den Abtastorganen q.3 und 59 versehenen Tonabnehmer einem weiteren gemeinsamen
Lautsprecher. An Stelle mehrerer Lautsprecher kann auch ein einziger Lautsprecher
mit mehreren Membranen Verwendung finden, oder es können die Schwingungen aller
Schallspuren einem einzigen Lautsprecher mit einer einzigen Membran aufgedrückt
werden, jedoch empfiehlt sich die Verwendung mehrerer Lautsprecher bzw. mehrerer
Lautsprechermembranen, weil es mit deren Hilfe möglich ist, individuelle Tonfärbungen
zu erzielen.