DEP0011888DA - Einrichtung zur plastischen Wiedergabe elektroakustischer Darbietungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur plastischen Wiedergabe akustischer Darbietungen, die mit nur einem Kanal übertragen werden. Es ist seit langem das Bestreben der Technik, die Wiedergabe elektroakustischer Darbietungen zu verbessern, um eine möglichst grosse Naturtreue zu erzielen. Es wurde hierzu der Frequenzgang der Übertragungsanlage verbessert, beispielsweise mit Hilfe von Kombinationslautsprechern, bei denen die hohen und tiefen Frequenzen besonders abgestimmten Systemen zugeführt werden. Es ist ferner auch bekannt, die Lautstärke und damit die Dynamik möglichst an die natürlichen Verhältnisse heranzubringen, z.B. mit Hilfe von besonderen Dynamikregelvorrichtungen; doch stellen diese Maßnahmen, zur naturtreuen Frequenz- und Amplitudenübertragung zwar ganz allgemein eine Verbesserung der Übertragungstechnik dar, sie reichen aber nicht aus, um damit eine plastische Wirkung zu erzielen, sondern sind höchstens eine gewisse Voraussetzung dafür. Darüber hinaus hat es aber auch nicht an Versuchen gefehlt, eine plastische Wiedergabe zu erzielen. Es sind dabei auch bemerkenswerte Erfolge erreicht worden und zwar durch die sogenannte Mehrkanalübertragung, wie z.B. in der Tonfilmtechnik. Es werden dabei den zu übertragenden Schalldarbietungen mehrere vollständige und getrennte Kanäle zugeordnet. Dies bedeutet natürlich einen grossen technischen Aufwand, der aber in vielen Fällen technisch und wirtschaftlich nicht vertretbar ist. Es seien hier als Beispiel die vielen Geräte angeführt, die auf dem Gebiete der Nachrichtenübertragung und Unterhaltung benutzt werden, wie z.B. Rundfunk- und Plattenspielgeräte. Diese grosse Zahl der Geräte arbeitet nur mit einer einkanaligen Übertragung und es besteht das Bedürfnis, diese Einkanalübertragung so wiederzugeben, dass ihre Wiedergabe möglichst räumlich und plastisch wirkt. Es ist auch schon seit langem versucht worden, eine Einkanalübertragung in diesem Sinne zu verbessern, z.B. durch Beimischung eines künstlichen Nachhalls oder auch durch Doppelabtastung (Ultraphoneffekt). Doch führten diese Methoden zu keinen brauchbaren Ergebnissen, was sich schon allein daraus ergibt, dass sie sich nicht in der Praxis einführen konnten. Es kann daher wohl darauf verzichtet werden, im einzelnen zu untersuchen, worauf dieses negative Ergebnis zurückzuführen ist. Dabei dürfte jedoch wohl der Umstand von wesentlicher Bedeutung sein, dass die grundlegenden Voraussetzungen für eine plastische Wiedergabe bei der Einkanalübertragung nicht richtig erkannt worden sind.

Die Erfindung schafft hier einen grundlegenden Wandel und gibt Mittel und Wege an, mit denen auch bei Einkanalübertragung eine ganz erhebliche Verbesserung der Naturtreue in Bezug auf die räumliche Ausdehnung der Wiedergabe erzielt werden kann. Es wird dabei von der Erkenntnis ausgegangen, dass eine Originaldarbietung nicht nur nach Frequenz und Amplitude möglichst naturgetreu zu übertragen ist, sondern auch nach ihrer inneren Bewegung. Die Originaldarbietung, z.B. eines Orchesters, ändert sich nicht nur in der Lautstärke von piano zu fortissimo, sondern auch in der Lage der einzelnen Schallquellen, indem die einzelnen Instrumente oder Instrumentengruppen abwechselnd zur Wirkung kommen. Diese innere Bewegung des gesamten Klangkörpers bei der Wiedergabe nachzubilden, ist die grundlegende Aufgabe der Erfindung. Sie wird gemäss der Erfindung im Prinzip dadurch gelöst, dass wenigstens zwei räumlich voneinander getrennt aufgestellte Lautsprecher, vorzugsweise gleichen Typs, vorgesehen sind, die aus demselben Kanal unter Teilung nach Frequenz und/oder Lautstärke gespeist werden. Dabei können anstelle der einzelnen Hauptlautsprecher auch Lautsprechergruppen treten, deren Abstand nach dem akustischen Schwerpunkt der einzelnen Gruppen zu wählen ist. Eine weitere Verbesserung kann dabei dadurch erreicht werden, dass zusätzlich wenigstens ein Lautsprecher angeschlossen ist, der Frequenz und Lautstärke gleichmässig wie bei der normalen Übertragung wiedergibt und räumlich vorzugsweise zwischen den beiden Lautsprechern angeordnet ist. Eine weitere Verbesserung kann noch dadurch erzielt werden, dass wenigstens ein weiterer Lautsprecher angeschlossen wird, der vorwiegend die hohen und höchsten Frequenzen wiedergibt und vorteilhaft so aufgestellt wird, dass die Strahlen auf indirektem Wege zu dem Zuhörer gelangen. Zum Abgleichen der einzelnen Lautsprecher bzw. Lautsprechergruppen in Bezug auf Lautstärke werden zweckmässig Regeleinrichtungen vorgesehen.

Die Trennfrequenz wird gemäss der Erfindung so gewählt, dass zwei etwa gleichwertige Hälften der Darbietung entstehen. Nach besonderen statistischen Auswertungen zahlreicher Musikwerke liegt diese Frequenz bei etwa 300 Hz. Dabei ist es vorteilhaft, dass der eine Lautsprecher, welcher bevorzugt die Höhen wiedergibt, einen Frequenzgang besitzt, der unterhalb der Trennfrequenz proportional der Frequenz oder geringer abfällt und dass der Frequenzgang für den Lautsprecher, der vorwiegend Tiefen wiedergibt, oberhalb der Trennfrequenz frequenzproportional oder weniger abfällt; im übrigen sind die Frequenzgänge dieser beiden Lautsprecher zweckmässig geradlinig.

Zur weiteren Steigerung, insbesondere zur Erhöhung der räumlichen Breite, können gemäss der Erfindung auch noch zusätzliche Lautsprecher zu beiden Seiten der Hauptlautsprecher angeordnet sei, die so eingerichtet sind, dass sie von einer gewissen Lautstärke ab bei zunehmender Lautstärke, z.B. an Fortissimostellen, zur Wirkung gelangen. Diese lautstärkeabhängige Teilung kann im Prinzip auch anstelle der Frequenzteilung bei den Hauptlautsprechern verwendet werden. Da sich in einer Darbietung die Lage der Maximalamplitude ändert, ändert sich mit dieser Teilung auch der akustische Schwerpunkt der Lautsprecher, so dass sich hieraus auch eine gewisse Belebung der Darbietung ergibt. Die optimale Steigerung bringt aber die beschriebene Frequenzteilung, gegebenenfalls in Verbindung mit einer zusätzlichen Lautstärketeilung, wobei die Lokalisierung des Schalls im Wesentlichen an derselben Stelle bleibt. Der seitliche Abstand, welcher für die Hauptlautsprecher zu wählen ist, soll gemäss der Erfindung einem Hörwinkel von 50° entsprechen; dies ergibt sich ungefähr dann, wenn der Abstand der Lautsprecher untereinander gleich dem Abstand des Hörers von der Lautsprecherbasis ist.

Die Erfindung eröffnet ganz besondere Perspektiven bei der Ausgestaltung von Geräten, die der Unterhaltung dienen, wie z.B. Rundfunkgeräten. Ferner kann sie mit besonderem Vorteil auch bei elektrischen Musikinstrumenten angewendet werden.

Die Erfindung und dazugehörige weitere Einzelheiten werden anhand der Abb. 1 - 14 beispielsweise erläutert.

Abb. 1 zeigt das Grundprinzip. Aus einem gemeinsamen Verstärker V, der beispielsweise der Verstärker eines Rundfunkgerätes oder Plattenspielgerätes sein kann, werden die beiden Lautsprecher HL und TL gespeist. Die Speisung erfolgt dabei über die Filter HP und TP, die so eingerichtet sind, dass dem Lautsprecher HL vorwiegend die hohen und dem Lautsprecher TL vorwiegend die tiefen Frequenzen zugeführt werden. Die Ausbildung der Filter bzw. die Gestaltung der durch sie zu erzeugenden Frequenzgänge für die beiden Lautsprecher wird weiter unten noch näher behandelt. Der Seitenabstand A(sub)1 der beiden Lautsprecher ist etwa gleich dem Abstand A(sub)2 des Hörers H von der Lautsprecherbasis. Das entspricht einem Hörwinkel a von etwa 50°. Im Vergleich hierzu kann vielleicht auch darauf hingewiesen werden, dass bei einer Originaldarbietung der günstigste Hörplatz derjenige ist, der unter einem Hörwinkel von etwa 90° den Klangkörper erfasst. Die Höhenaufstellung der Lautsprecher ist in dieser Anordnung weniger kritisch. Doch sollten die Lautsprecher nicht zu tief aufgestellt werden; es ist zweckmässig, sich hierbei nach den Verhältnissen im Konzertsaal zu richten, da jeder Hörer unbewusst die dort gewonnenen Eindrücke auf die elektroakustische Darbietung überträgt. Danach ist es zweckmässig, gemäss Abb. 2 den Abstand A(sub)3 über der Kopfhöhe des sitzenden Hörers H etwa gleich 1/4 bis 1/5 des Abstandes A(sub)2 des Hörers von den Lautsprechern L zu wählen.

Unter Umständen ist es in schmalen und länglichen Räumen nicht möglich, den hier angegebenen günstigen Lautsprecherabstand A(sub)1 einzuhalten. In solchen Fällen wird zweckmässig von der indirekten Strahlung Gebrauch gemacht, wie dies in Abb. 3 dargestellt ist. Der unmittelbare Abstand der beiden Hauptlautsprecher HL und TL ist kleiner als A(sub)1, dafür strahlen diese Lautsprecher aber nicht wie üblich direkt auf den Hörer, sondern vielmehr gegen die Seitenwände S(sub)1 und S(sub)2, von welchen der Schall auf den Hörer H reflektiert wird, so dass dieser den Eindruck gewinnt, als ob sich die Basis der beiden Hauptlautsprecher verbreitert hätte und aus einer Richtung strahlen wie die gespiegelten Lautsprecher HL' und TL'. Dabei kann die Anordnung so getroffen werden, dass der Abstand dieser gespiegelten Lautsprecher gleich dem geforderten Abstand A(sub)1 ist. Diese Anordnung ist natürlich nur eine Hilfsanordnung, da bei den tiefen Frequenzen die Reflektion nicht so wirksam ist wie bei den hohen. Unter Umständen kann es deswegen auch genügen, wenn nur der Lautsprecher reflektierend angeordnet wird, welcher vorwiegend die hohen Frequenzen wiedergibt. Im Prinzip bringt aber diese Anordnung durchaus eine bemerkenswerte Verbesserung. Der zu wählende natürliche

Abstand der beiden Lautsprecher richtet sich dabei im Wesentlichen nach den Gegebenheiten des betreffenden Raumes.

Anstatt einzelner Lautsprecher können auch Lautsprechergruppen verwendet werden unter Berücksichtigung der angegebenen Grundregeln. Ein Beispiel dafür wird anhand der Abb. 4a beschrieben. Lautsprecher sind in einem Raum längs einer Wand angeordnet. Auf der einen Seite befinden sich die beiden Tieftonlautsprecher TL(sub)1 und TL(sub)2, auf der anderen Seite die Hochtonlautsprecher HL(sub)1 und HL(sub)2. Die Tieftonlautsprecher werden dabei zweckmässig möglichst nahe beieinander liegend angeordnet und die Hochtonlautsprecher in einem gewissen Abstand von z.B. etwa 1 m. Der Abstand A(sub)1 der beiden Lautsprechergruppen richtet sich dabei nach dem Ort der scheinbaren Schallquelle für jede Gruppe. Dieser liegt in diesem Beispiel praktisch in der Mitte zwischen den beiden Lautsprechern jeder Gruppe. Es ist vorteilhaft, für die Lautsprecher gleiche Typen zu verwenden. Die Höhe der Aufstellung richtet sich nach den Gegebenheiten des Raumes. Wenn wegen Türen oder Möbeln eine verhältnismässig hohe Aufstellung erforderlich ist, so kann diesem Umstand dadurch Rechnung getragen werden, dass die Lautsprecher etwas schräg nach unten strahlend eingebaut werden. Etwa in der Mitte zwischen den beiden Hauptlautsprechergruppen sind zwei Mittenlautsprecher ML(sub)1 und ML(sub)2 angeordnet. Diese Lautsprecher erhalten das ganze Frequenzband und auch die Lautstärke ungeteilt wie bei der gewöhnlichen Übertragung. Die Aufstellungshöhe für diese Lautsprecher richtet sich im Wesentlichen nach dem Geschmack des Hörers; es ist zweckmässig, sie so hoch aufzustellen, dass sie ungefähr bis zur Kopfhöhe des sitzenden Hörers reichen. Durch Regelung ihres Anteils gegenüber den Hauptlautsprechern in der Lautstärke ist es möglich, mit diesen Lautsprechern eine Bevorzugung von Einzelstimmen zu erreichen. Auf dem Mittenlautsprecher ist dann noch ein weiterer Höhenlautsprecher HL(sub)3 angeordnet; dieser Lautsprecher strahlt aber nicht wie die andern vorher beschriebenen direkt auf den Hörer, sondern indirekt durch Reflexion an einer Seitenwand des Raumes; er soll vorwiegend nur die hohen Frequenzen etwa über 600 Hz übertragen. Seine Aufstellung ist nicht an die Lage in der Mitte gebunden, er kann auch an anderer Stelle aufgestellt sein, doch ist es empfehlenswert, ihn so aufzustellen, dass die reflektierten Strahlen von der Seite kommen, auf der die Hochtonlautsprecher HL(sub)1 und HL(sub)2 angeordnet sind. Die Schaltung aller Lautsprecher wird zweckmässig so eingerichtet, dass einmal die Hauptlautsprecher an den Seiten allein in Betrieb genommen werden können, ferner dazu die Mittenlautsprecher und weiter der Hochtonlautsprecher HL(sub)3. Je nach dem Umfang der Darbietung kann dann jede beliebige Kombination erreicht werden, indem entweder alle Lautsprecher arbeiten oder nur einzelne Gruppen, wobei allerdings die Seitenlautsprecher immer gleichzeitig in Betrieb sind. Diese Seitenlautsprecher wird man unter Umständen dann abschalten, wenn es sich um die Wiedergabe von einzelnen Stimmen allein handelt, also beispielsweise bei Sprache; diese wird vorteilhaft allein durch die Mittenlautsprecher übertragen. Dafür würde auch ein Mittenlautsprecher genügen. Wenn die Lautsprecher in Kombination arbeiten, so wird die scheinbare Schallquelle etwa in dem Raum zwischen den Seitenlautsprechern lokalisiert. Dabei bewegt sich dieser Ort der scheinbaren Schallquelle je nach dem Tonspektrum nach der einen oder anderen Seite hin, wodurch die innere Belebung der Wiedergabe erzielt wird. Es zeigt sich dabei ein besonders vorteilhafter Effekt bezüglich unerwünschter Geräusche, die in den normalen Anlagen den Genuss des Hörens beeinträchtigen, z.B. das Nadelrauschen bei der Plattenwiedergabe. Bei der normalen Wiedergabe wirkt dieses Rauschen wie ein Schleier, unmittelbar vor der wiederzugebenden Schallquelle, durch den die Nutzamplitude hindurch muss. In der beschriebenen Anordnung wird aber dieses Rauschen, das normalerweise bevorzugt höhere Frequenzen enthält, abseits gelegt, so dass es weniger störend empfunden wird. Diese Wirkung wird durch den

Lautsprecher HL(sub)3 noch besonders unterstützt, der durch die Spiegelung gerade die höheren Störfrequenzen noch weiter abseits legt, als es beim Betrieb der beschriebenen Hauptlautsprecher allein der Fall ist. Das Nutzvolumen der Wiedergabe wird also praktisch ohne diesen Rauschschleier hörbar.

Die Lautstärke der einzelnen Lautsprechergruppen wird vorteilhaft aufeinander abgestimmt und zwar unter Berücksichtigung der physiologischen Hörkurve; es ist dies besonders bei der Wiedergabe der höheren Töne im Vergleich zu den tiefen zu beachten. Die elektrische Schaltung der Lautsprecheranordnung wird im einzelnen noch weiter unten näher beschrieben.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass für die natürliche Wirkung die Erfahrung des Hörers bei Originaldarbietungen eine nicht unwesentliche Rolle spielt. Aus diesem Grunde ist es auch vorteilhaft, die Lautsprecheranordnung so zu wählen, dass die höheren Frequenzen von der linken Seite auf den Hörer strahlen, da beispielsweise im Orchester die ersten Geigen, welche bevorzugt höhere Frequenzen erzeugen, vom Zuhörer aus links angeordnet sind.

Für die praktische Handhabung und ferner zur Verbesserung der akustischen Wirkung ist es vorteilhaft, die Lautsprechergruppen in Kästen K anzuordnen, bei denen die eine Seite als Schallwand wirkt. Wenn an den Kästen oder in den Kästen Lautsprecher vorgesehen sind, die vorwiegend Höhen wiedergeben, so ist es vorteilhaft, diese um eine vertikale Achse schwenkbar anzuordnen. Dadurch kann z.B. ihre Reflexion an den Wänden zur Verbesserung der Lautsprecherbasis eingestellt werden. Es kann auch unter Umständen zweckmässig sein, z.B. bei Neubauten, von vornherein eine ganze Wand des Raumes oder wenigstens einen Teil als Lautsprecherwand auszubilden, indem die Lautsprecher in der Wand selbst untergebracht werden und gleichzeitig die Wand so ausgebildet wird, dass sie als Schallwand wirkt. Aus den Darstellungen lässt sich bereits erkennen, dass die Aufstellung und Anordnung viele Möglichkeiten zulässt, auch für kleiner Räume und ferner für kleinere Geräte, wie z.B. Musikgeräte, für die spezielle Ausführungsformen noch weiter unten näher behandelt werden.

Die Abb. 4b zeigt eine etwa abgewandelte Anordnung (Raum in Ansicht von oben), die erkennen lässt, dass die angegebenen Regeln sich auch für mehrere Hörerplätze verwirklichen lassen. Es sind zwei Hörerplätze H(sub)1 und H(sub)2 vorgesehen, die mit der dargestellten Lautsprecheranordnung im Sinne der Erfindung einen plastisch wirkenden Schall empfangen. Dabei ist der Hörerplatz H(sub)1 hinter einer halbhohen Wand angeordnet, oberhalb der sich die Lautsprecher befinden, die im übrigen in Übereinstimmung mit der Anordnung nach Abb. 4a bezeichnet worden sind. Der Hochtonlautsprecher HL(sub)1 arbeitet zusammen mit den Tieftonlautsprechern TL(sub)1 und TL(sub)2 vorwiegend für den Hörer H(sub)2. Ausserdem wirkt auf diesen Hörer durch indirekte Strahlung der Lautsprecher HL(sub)3. Auf den Hörer H(sub)1 wirkt vorwiegend der Lautsprecher HL(sub)2 in Verbindung mit den Lautsprechern TL(sub)1 und TL(sub)2 für die Tiefen. Ausserdem sind noch zwei Mittenlautsprecher ML(sub)1 und ML(sub)2 vorgesehen, die oberhalb der Trennwand liegen und gleichzeitig beide Hörplätze erfassen.

Die Qualität des angestrebten plastischen Effektes hängt im wesentlichen von der Trennfrequenz ab; diese ist nach Möglichkeit so zu legen, dass das ganze Frequenzband hinsichtlich der Häufigkeit der einzelnen Töne in zwei gleichwertige Teile zerlegt wird. Ferner ist möglichst darauf zu achten, dass ein unerwünschtes Wandern einzelner Instrumente vermieden wird. Wenn beispielsweise die Trennfrequenz mitten in das Frequenzband der Geige gelegt würde, so würden die tiefen Töne der Geige von dem einen und die hohen von dem anderen Lautsprecher wiedergegeben. Wenn dann die Geige nacheinander von den tiefsten zu den höchsten Tönen spielt, so würde der Eindruck entstehen, als ob die Geige im Raume wandern würde, was den natürlichen Verhältnis- sen keineswegs entsprechen würde. Genau statistische Untersuchungen über die Zusammensetzung von Orchestern und über die Frequenzverteilung bei einzelnen Musikwerken, Orchester sowohl als auch einzelne Instrumente bzw. von Gesangsstimmen haben gezeigt, dass es eine günstigste Frequenz gibt, bei der die geringste Zahl Instrumente in ihrem Hauptbereich getrennt werden, d.h. dass bei möglichst wenig Instrumenten der unerwünschte Wandereffekt auftritt. Bei dieser Frequenz wird damit praktisch der ganze Frequenzbereich hinsichtlich Häufigkeit der Einzeltöne in zwei ziemlich gleichwertige Gebiet geteilt; sie liegt nach den Untersuchungen bei etwa 300 Hz. Zu den Instrumente, welche durch die Frequenzteilung in gewissem Umfang betroffen werden, gehören Klavier und Harfe; diese Instrumente haben aber von Natur aus bereits eine verhältnismässig grosse Abmessung, so dass in Übereinstimmung mit dem Versuch eine etwas überbetonte Ausdehnung der Wiedergabe nicht unnatürlich wird. Gewisse Abweichungen von dieser Trennfrequenz können aber durchaus zugelassen werden je nach Zusammensetzung der akustischen Darbietung. Die Frequenzteilung selbst kann auf elektrischem Wege oder auch auf akustischem Wege durch entsprechende Ausbildung der Lautsprecher, deren Einbau oder akustische Filter erzielt werden.

Ausserdem hat der Frequenzgang selbst eine erhebliche Bedeutung. Diese Verhältnisse bezüglich der Frequenz werden anhand der Abb. 5 und 6 näher erläutert. Abb. 5 zeigt den Dämpfungsverlauf der elektrischen Filter für eine Lautsprecheranordnung nach Abb. 4 bzw. 1. Abb. 6 zeigt die dazugehörigen Frequenzgänge.

Die Hauptlautsprecher, welche bevorzugt die hohen Frequenzen wiedergeben sollen, werden über ein Filter betrieben, dessen Dämpfungskurve in Abb. 5 mit HP' bezeichnet ist und die analoge Kurve für die Lautsprecher, welche bevorzugt die Tiefen wiedergeben, sind mit TP' bezeichnet. Oberhalb der Trennfrequenz von 300 Hz ist das Filter mit der Dämpfungskurve HP' für die Höhen gleichmässig durchlässig; die Durchlässigkeit des Filters mit der Dämpfungskurve TP' oberhalb der

Trennfrequenz nimmt dagegen allmählich über einen Gang mit der <Formel>

((Omega) = Kreisfrequenz) und schliesslich proportional (Omega) ab. Unterhalb der Trennfrequenz dagegen ist das Filter mit der Dämpfungskurve TP' gleichmässig durchlässig, während sich die Durchlässigkeit des Filters mit der Dämpfungskurve HP' allmählich über einen Gang mit <Formel> und endlich mit 1/(Omega) ändert. Der allmähliche Dämpfungsverlauf der Filter über <Formel> bis zu (Omega) bzw. 1/(Omega) gewährleistet einen geschmeidigen Übergang in der Übertragung. Die zugehörigen Frequenzgänge ergeben sich aus Abb. 6, in der HF den Frequenzgang für die Hochtonlautsprecher und TF den für die Tieftonlautsprecher darstellt. Der Frequenzgang HF für die Hochtonlautsprecher ändert sich analog dem ihm zugeordneten Filter in den Tiefen proportional (Omega) und im Bereich unterhalb der Trennfrequenz mit <Formel> und verläuft dann konstant weiter. Der Frequenzgang TF für die Tieftonlautsprecher verläuft unterhalb der Trennfrequenz konstant und im Bereich oberhalb der Trennfrequenz zunächst nach <Formel> und anschliessend nach 1/(Omega). Der Überlappungsfrequenzbereich wird zweckmässig so gewählt, dass eine genügende innere Bewegung gewährleistet, aber andererseits eine überbetonte den natürlichen Verhältnissen nicht entsprechende zu schnelle Wanderung einzelner Schallquellen vermieden wird. Es kann unter Umständen schon ausreichend sein, die beiden Frequenzkurven nach einem reinen (Omega)-Gang verlaufen zu lassen, wenn man gewisse Einbuße an Feinheiten in Kauf nehmen will. Die grundsätzliche Wirkung ist immerhin auch mit einer vereinfachten Form von Filtern und damit auch vereinfachten Frequenzgängen für die einzelnen Lautsprecher möglich.

Die Mittenlautsprecher haben einen normalen Frequenzgang, der in den Abbildungen nicht dargestellt ist. Dagegen ist dem Lautsprecher HL(sub)3 in Abb. 4 ein besonderer Frequenzgang über ein besonderes Filter zugeordnet. Der Dämpfungsverlauf des Filters für diesen Lautsprecher ist in Abb. 5 mit HP'' bezeichnet. Diese Kurve liegt oberhalb der Trennfrequenz und hat einen steilen Abfall gemäss etwa 1/2 (Omega) bis zu 600 Hz und verläuft danach konstant. Der zugehörige Frequenzgang ergibt sich in Abb. 6 gemäss der Kurve HP''. Bis zu etwa 600 Hz verläuft die Kurve etwa nach 2 (Omega) und bleibt danach konstant.

Die beschriebenen Kurven für die Filter und Frequenzgänge können mit einer Schaltung nach Abb. 7 verwirklicht werden, bei der von einer Lautsprecheranordnung gemäss Abb. 4 ausgegangen ist, wobei die Lage der Lautsprecher aus zeichnungstechnischen Gründen in anderer Reihenfolge gewählt worden ist. Die Speisung aller Lautsprecher erfolgt aus dem gemeinsamen Verstärker V. Der Regler SR ist ein Summenregler, der es gestattet, den Gesamtpegel einzustellen. Hinter diesem Regler erfolgt die Verteilung auf die einzelnen Lautsprecher bzw. auf die einzelnen Lautsprechergruppen. Die Hochtonlautsprecher HL(sub)1 und HL(sub)2 sind über ein Hochpassfilter HP in Form einer Kapazität angeschlossen, das durch eine zweite anschaltbare Kapazität K einstellbar ist und zwar im Sinne einer Abflachung des Dämpfungsabfalles gegen die Trennfrequenz. Die Tieftonlautsprecher TL(sub)1 und TL(sub)2 sind über das Tiefpassfilter TP angeschlossen; zur Einstellung dieses Filters im Sinne einer Abflachung des Dämpfungsanstieges kann hier eine zweite Drossel D angeschaltet werden. Der lautstärkemässige Anteil dieser beiden Lautsprechergruppen gegen die Mittenlautsprecher ML(sub)1 und ML(sub)2 bzw. den Hochtonlaufsprecher HL(sub)3 kann durch den Regler R(sub)1 eingestellt werden. Ausserdem kann innerhalb der Gruppe der Anteil der Lautsprecher HL(sub)1 und HL(sub)2 gegen die Lautsprecher TL(sub)1 und TL(sub)2 durch den Regler R(sub)2 eingestellt werden. Dieser Abgleich ist wichtig, da bei fast allen Wiedergaben der Anteil über der Trennfrequenz lauter ist als der unterhalb. Beide können damit auf die gleiche Lautstärke eingepegelt werden. Diese Einpegelung hängt übrigens auch von der Dämpfung des Wiedergaberaumes ab. Auch die Mittenlautsprecher ML(sub)1 und ML(sub)2 erhalten ihre Energie über einen Regler R(sub)M, um z.B. durch ihre Betonung eine Einzelstimme hervorzuheben. Der Hochtonlautsprecher HL(sub)3 ist ebenfalls über einen Regler R(sub)H und weiter über ein zweistufiges Filter mit L-, R- und C-Gliedeern bzw. L'-, R'- und C'-Gliedern angeschlossen. Durch entsprechende Dimensionierung der Filterglieder lassen sich leicht die entsprechenden Frequenzgänge erzielten. Diese Schaltung nach Abb. 7 ist besonders vorteilhaft und praktisch.

Zur Unterstützung des plastischen Effektes kann es auch unter Umständen zweckmässig sein, eine Trennung nach der Lautstärke heranzuziehen; dafür zeigt Abb. 8 eine Anordnung. Aus einer gemeinsamen Leitung werden über getrennte Verstärker V(sub)1 und V(sub)2 zwei Hochtonlautsprecher HL und zwei Tieftonlautsprecher TL gespeist. Dabei sind diese Lautsprecher in Gruppen nebeneinander anzuordnen und im übrigen der Abstand der Gruppen nach den vorbeschriebenen Regeln zu wählen. Die innen liegenden Lautsprecher sind dabei über entsprechende Filter TP für den Tiefendurchlass und HP für den Höhendurchlass an den Verstärker V(sub)2 und die aussen liegenden Lautsprecher über entsprechende Filter an den Verstärker V(sub)1 angeschlossen. Dieser Verstärker V(sub)1 besitzt eine automatische Lautstärkeregelung in der Weise, dass er nur oberhalb einer bestimmten Lautstärke Leistung an die Lautsprecher abgibt. Solche Schaltungen sind unter dem Namen Überlaufschaltungen an sich bekannt und werden deswegen hier im einzelnen nicht weiter beschrieben. Wenn also beispielsweise ein Orchester durch Steigerung zum fortissimo eine bestimmte Lautstärke erreicht hat, so treten auch die aussen liegenden Lautsprecher in Tätigkeit und erwecken den Eindruck einer Verbreiterung des Klangkörpers, was dem natürlichen Vorgang im Orchester entspricht. Unter Umständen kann es zweckmässig sein, zur Erhöhung des Effektes die aussen liegenden Lautsprecher in einem grösseren Abstand von den innen liegenden anzuordnen. Dadurch, dass die Aussenlautsprecher auch unter Frequenzteilung betrieben werden, wird verhindert, dass sie auf Grund der Summenlokalisierung als immaginäre Schallquelle in der Mitte zwischen ihnen liegend erscheinen. Den Aussenlautsprechern kann gegebenenfalls auch ein Filter so zugeordnet werden, dass sie erst oberhalb einer bestimmten Frequenz anspre- chen oder mit anderen Worten, dass sie einem Frequenzgang gemäss Kurve HF'' in Abb. 6 für die Höhen und eine dazu spiegelbildlich liegende (nicht gezeichnete) Kurve für die Tiefen besitzen.

Die Abb. 9 - 13 zeigen Anwendungen der vorbeschriebenen Regel bei Musikgeräten und zwar als Beispiel bei Rundfunkgeräten.

In Abb. 9 ist das Rundfunkgerät G in der Mitte der schmaleren Wand eines Raumes aufgestellt, dessen Breite beispielsweise 4 m beträgt. Das Gerät ist mit drei Lautsprechern ausgerüstet. Zwischen dem Lautsprecher HL, der bevorzugt die Höhen wiedergibt und dem Lautsprecher TL, der bevorzugt die Tiefen wiedergibt, liegt ein Lautsprecher ML, der das ganze Frequenzband überträgt. Zur Verbreiterung der Basis sind die Seitenlautsprecher HL und TL so angeordnet, dass sie schräg auf die Seitenwände strahlen, so dass über ihre reflektierte Strahlung und durch die direkte Strahlung des Mittenlautsprechers der ganze Raum erfüllt ist und dies so, dass sich die natürliche Basis der Seitenlautsprecher über die gespiegelten Lautsprecher HL' und TL' erweitert. Die Basiserweiterung der Lautsprecher richtet sich dabei nach den Gegebenheiten des Raumes. Um nun das Gerät in dieser Beziehung möglichst verschiedenen Räumen anpassen zu können, werden die Seitenlautsprecher um eine Vertikalachse schwenkbar in dem Gerät angeordnet bzw. mit dem Gerät verbunden. Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, je nach der Gestaltung des Raumes das Gerät G in einer Ecke des Raumes aufzustellen, wie dies Abb. 10 zeigt. Auch hier sind die Aussenlautsprecher HL und TL, welche die Höhen bzw. die Tiefen wiedergeben, so angeordnet, und zwar vorteilhaft drehbar, dass sie über die Seitenwände auf den Hörer reflektieren. Durch entsprechende Einstellung kann die gewünschte Basis über die gespiegelten Lautsprecher erzielt werden. Das Gerät wird zweckmässig so ausgebildet bzw. aufgestellt, dass die

Lautsprecher in Kopfhöhe des sitzenden Hörers liegen. Dabei sollten die Aussenlautsprecher möglichst aussen liegen, um von vornherein einen möglichst grossen natürlichen Abstand zu haben. Dabei kann man brauchbare Ergebnisse erzielen, wenn z.B. dem Mittenlautsprecher ein Strahlenwinkel mit 90° und den beiden Seitenlautsprechern ein solcher von je 40° zugeordnet wird. Wenn die natürliche Basis nicht ausreichen sollte, und zwar auch nicht in Verbindung mit reflektiertem Schall, so kann auch eine getrennte Aufstellung der Seitenlautsprecher in Betracht gezogen werden. Auf diese Weise kann bei akustisch ungünstigen Räumen ein durchaus brauchbares Ergebnis erzielt werden.

Ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Lautsprecher mit dem Gerät selbst verbunden sind, zeigt Abb. 11. In dem Gerät 6 ist der Mittenlautsprecher ML, der alle Frequenzen überträgt, in üblicher Weise eingebaut. An beiden Seiten sind über Scharniere die Holzwände W(sub)1 und W(sub)2 schwenkbar angeordnet. In diesen Holzwänden sind die Seitenlautsprecher TL bzw. HL eingebaut. Das Gerät hat an den Seitenwänden Öffnungen bzw. Hohlräume B(sub)1 und B(sub)2, welche die Lautsprecher aufnehmen können, wenn die Wände an das Gerät herangeklappt werden. Die Anordnung kann dabei zweckmässig auch so getroffen werden, dass die Scharniere an der rückwärtigen Kante des Gerätes angebracht werden, derart, dass die Lautsprecher, wenn sie nicht gebraucht werden sollen, auf die Rückwand geklappt werden können.

In Abb. 12 ist eine akustische Trennung nach der Frequenz im Prinzip dargestellt. Ein Lautsprechersystem L wirkt nach der einen Seite als Hochtonlaufsprecher HL und nach der anderen Seite als Tieftonlautsprecher TL. Der Hochtonlautsprecher kann als Tricherlautsprecher ausgeführt sein und die Frequenztrennung für den Tieftonlautsprecher dadurch bewirkt werden, dass das Lautsprechersystem L die Tiefen in einen trichter- förmigen Hohlkörper E abstrahlt, der beispielsweise einen exponentiellen Wandverlauf hat. Dabei können die Wände mit Schallschluckstoffen belegt sein, welche die hohen Frequenzen dämpfen. Gegebenenfalls kann auch der Trichterraum mit entsprechenden Stoffen ausgefüllt sein. Eine solche Anordnung nach Abb. 12 kann sehr bequem als Zusatzlautsprecher verwendet werden oder aber in unmittelbarer Verbindung mit einem Musikgerät gemäss Abb. 13, indem es beispielsweise auf dieses Geräte aufgesetzt wird. Zu diesem Zweck kann es eine Öffnung haben, in die ein Zapfen Z auf der Oberseite des Gerätes eingreift. Damit ist das System um eine vertikale Achse schwenkbar und nach den Gegebenheiten des Wiedergaberaumes einstellbar. Die Strahlrichtung der tiefen Töne ist nicht sehr kritisch, so dass die Einstellung sich nur nach den Strahlen der hohen Töne zu richten braucht. Aus diesem Grunde ist es auch nicht unbedingt erforderlich, dass die vorher beschriebenen Lautsprecher für die tiefen Töne einstellbar sind. Diese Lautsprecher können daher unter Umständen auch eine feste Lage einnehmen. Wesentlich ist aber, dass der Lautsprecher für die hohen Töne einstellbar angeordnet ist.

Für die Bedienung der beschriebenen Lautsprecheranordnung insbesondere mit Musikgeräten ist es vorteilhaft, eine besondere Bedienungseinrichtung vorzusehen, die getrennt vom Gerät angeordnet ist und die sich der Hörer in seiner Nähe aufstellen kann. Es kann dies gemäss Abb. 14 ein einfacher Kasten sein, auf dem die notwendigen Bedienungsknöpfe angeordnet sind. Dies wäre gemäss Abb. 7 der Summenregler SR, dann der gemeinsame Regler R(sub)1 für die Hauptgruppe und die Regler R(sub)M und R(sub)H für die beiden weiteren Gruppen. Zusätzlich können zu den Reglern R(sub)1, R(sub)M und R(sub)H noch entsprechende Schalter S(sub)1, S(sub)M und S(sub)H vorgesehen werden, die gestatten die einzelnen Gruppen ganz abzuschalten. Um den Verstärker trotzdem gleichmässig zu belasten, werden die Schal- ter in bekannter Weise als Umschalter ausgebildet, so dass anstelle der abgeschalteten Lautsprechergruppe jeweils ein gleichgrosser Belastungswiderstand eingeschaltet wird. Der Regler R(sub)2 braucht nur selten verstellt zu werden. Er kann natürlich auch vom Schaltkasten aus bedient werden; einfacher ist es aber, ihn unmittelbar mit den Filtern HP und TP in einem bei den Lautsprechern angeordneten Kästchen unterzubringen.

Als Lautsprecher können für die beschriebenen Anordnungen beliebige Systeme benutzt werden. Die Anordnung wird einfach, wenn für alle Lautsprecher die gleichen Systeme benutzt werden.

Es ist auch möglich, dass an den diesen einen Kanal als Generator ein Instrument zur elektrischen Erzeugung von Musik, z.B. Nernst-Flügel, Elektronenorgel, Hamondorgel, Trautonium usw., angeschlossen ist.

Weiterhin ist es zweckmässig, dass die Lautsprecher, welche das ganze Frequenzband wiedergeben, bei Verwendung in Verbindung mit Bildfilm hinter der Filmleinwand angeordnet sind.

Claims (32)

1. Einrichtung zur plastischen Wiedergabe von akustischen Darbietungen, insbesondere Musik, mit mehreren Lautsprechern, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei räumlich voneinander getrennt aufgestellte Lautsprecher (Seitenlautsprecher HL, TL), vorzugsweise gleichen Typs, aus demselben Kanal unter Teilung nach Frequenz und/oder Lautstärke gespeist werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich wenigstens ein Lautsprecher (ML) an denselben Kanal angeschlossen ist, der das ganze Frequenzband gleichmässig wiedergibt und vorzugsweise zwischen den beiden Seitenlautsprechern angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an demselben Kanal wenigstens ein weiterer Lautsprecher (HL 3) angeschlossen ist, der vorwiegend die hohen Frequenzen, insbesondere über 600 Hz, wiedergibt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Lautsprecher (HL3) indirekt strahlt, vorzugsweise derart, dass sein Schall von der Seite auf den Hörer fällt, von welcher die Strahlen des Lautsprechers für die hohen Frequenzen kommen.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Lautsprechergruppen in ihrer Lautstärke regelbar sind, vorzugsweise mit einem getrennt aufstellbaren Regelgerät, das sich in der Nähe des Hörers befindet.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, gekennzeichnet durch eine solche Frequenztrennung, bei der das gesamte zu übertragende Frequenzband in zwei hinsichtlich der Häufigkeit der Einzeltöne annähernd gleichwertige Hälften geteilt sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, gekennzeichnet durch eine solche Frequenztrennung, bei welcher bei instrumentaler Musik die geringste Zahl an Instrumenten in ihrem Hauptfrequenzgebiet geteilt ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Frequenztrennung bei etwa 300 Hz.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenztrennung elektrisch oder akustisch erfolgt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzgang für den Lautsprecher, der vorwiegend die hohen Frequenzen wiedergibt, bis zur Trennfrequenz proportional der Frequenz oder geringer ansteigt und der des Lautsprechers, der vorwiegend die tiefen Frequenzen wiedergibt, oberhalb der Trennfrequenz proportional der Frequenz oder weniger abfällt.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzgänge der Seitenlautsprecher (HT, HL) für die tiefen und hohen Frequenzen im übrigen geradlinig verlaufen.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass für die Wiedergabe der hohen und tiefen Frequenzen Lautsprechergruppen, vorzugsweise gleichen Typs, vorgesehen sind.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lautsprecher in der Gruppen für die tiefen Frequenzen möglichst nahe beieinander angeordnet sind.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnete, dass die Lautsprecher in der Gruppe der hohen Frequenzen in einem Abstand voneinander, bei zwei Lautsprechern beispielsweise in einem Abstand von etwa 1 m, angeordnet sind.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass für den oder die Lautsprecher, welche vorwiegend die hohen Frequenzen wiedergeben, ein Lautstärkeregler vorgesehen ist, der es gestattet, die Wiedergabe der hohen und tiefen Frequenzen für den Hörer gleichlaut einzustellen.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Seitenlautsprecher (HT, HL) oder der Abstand der Resultierenden bei Lautsprechergruppen etwa gleich dem Abstand des Hörers von der Lautsprecherbasis ist, d.h. der Hörwinkel etwa 50° beträgt.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei Orchesterübertragung die Lautsprecher (HL), welche bevorzugt die hohen Frequenzen wiedergeben, vom Hörer gesehen auf der linken Seite aufgestellt sind.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Lautsprecher in solcher Höhe (A3) über dem Kopf eines sitzenden Hörers (H) angeordnet sind, dass diese Höhe (A3) etwa 1/4 bis 1/5 des Abstandes (A2) der Lautsprecher vom Hörer beträgt.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 18, dadurch gekennzeichnet, dass ausser den unter Frequenzteilung gespeisten Lautsprechern zwei oder mehrere Lautsprecher vorgesehen sind, die einen grösseren Abstand als die unter Frequenzteilung gespeisten Lautsprecher besitzen und die an den gemeinsamen Kanal über einen weiten Verstärker angeschlossen sind, der automatisch so geregelt wird, dass die Lautsprecher oberhalb einer bestimmten Lautstärke, z.B. bei fortissimo, ansprechen.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 19, dadurch gekennzeichnet, dass bei zu kleinem natürlichen Abstand zwischen den Seitenlautsprechern die Lautsprecher, welche bevorzugt die hohen Frequenzen wiedergeben, zum Teil oder alle indirekt auf den Hörer strahlen.

21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 20, gekennzeichnet durch einen Summenregler (SR) für alle Lautsprecher, der es gestattet, den Gesamtpegel gleichzeitig zu regeln.

22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Summenregler so eingerichtet ist, dass bei geringer Wiedergabelautstärke die tiefen Frequenzen bevorzugt werden.

23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Lautsprecher bzw. Lautsprechergruppen auf verschiedenen Wänden des Raumes angeordnet sind.

24. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Lautsprecher, welche das ganze Frequenzband wiedergeben, bei Verwendung in Verbindung mit Bildfilm hinter der Filmleinwand angeordnet sind.

25. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 24, dadurch gekennzeichnet, dass alle Lautsprecher auf einer durchgehenden Schallwand angeordnet sind, die gegebenenfalls als Wand des Raumes oder eines Möbelstückes ausgebildet ist.

26. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Lautsprecher, z.B. gruppenweise, in Kästen (K) angeordnet sind, vorzugsweise so, dass Lautsprecher, die vorwiegend die hohen Frequenzen abstrahlen, um eine vertikale Achse schwenkbar sind.

27. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 26, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Musikgerät, z.B. Rundfunkgerät, wenigstens der oder die Lautsprecher, die vorwiegend die hohen Frequenzen wiedergeben, um eine vertikale Achse schwenkbar angeordnet sind.

28. Einrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die schwenkbar angeordneten Lautsprecher an einer Seitenwand des Gerätes so anklappbar sind, dass bei zurückgeklapptem Zustand das Rundfunkgerät seine ursprüngliche Ausdehnung besitzt.

29. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 23, gekennzeichnet durch ein solches Lautsprechersystem, das nach der einen Seite bevorzugt die hohen und nach der anderen Seite die tiefen Frequenzen abstrahlt.

30. Einrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstrahlung der hohen Frequenzen durch ein Hochtonsystem mit Trichter und die Abstrahlung der tiefen Frequenzen über einen weiteren Trichter erfolgt, der schallschluckende Stoffe für die hohen Frequenzen enthält.

31. Einrichtung nach einem der Ansprüche 29 und 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Lautsprechersystem auf einem Musikgerät, z.B. Rundfunkgerät, angeordnet ist und zwar drehbar um eine Achse senkrecht zur Lautsprecherachse.

32. Verwendung einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 31 für den Anschluss an Instrumente zur elektrischen Erzeugung von Musik, z.B. Nernst-Flügel, Elektronenorgel, Hammondorgel, Trautonium o.dgl.