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Vorrichtung zur räumlichen Tonwiedergabe mit künstlichem
Nachhall
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur räumlichen Tonwiedergabe mit künstlichem Nachhall unter Verwendung mehrerer Schallquellen - die teils als primäre und teils als sekundäre Schall- quellen dienen, wobei mindestens die Sekundärquellen aus Lautsprechern bestehen-mit einer magne- tischen Verzögerungseinrichtung, die einen Aufnahmekopf und einen vorzugsweise endlosen Aufzeich- nungsträger enthält, längs dem ausser dem Aufnahmekopf mehrere Wiedergabeköpfe angeordnet sind, die mit den Sekundärlautsprechern verbunden sind und wobei gegebenenfalls das von einem der Wiedergabe- k, öpfe aufgenommene Signal zum Teil dem Aufnahmekopf nochmals zugeführt wird.
Bekanntlich können auf diese Weise dem Ort der Lautsprecher angepasste, individuell verschiedene Verzögerungen erhalten werden.
Als Primärschallquellen seien Lautsprecher erwähnt, die mit z. B. von einer Schallplatte oder von einem Tonfilm stammenden elektrischen Schwingungen gespeist werden. Diese elektrischen Schwingungen werden ausserdem mittels des Aufnahmekopfes unverzögert auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet. Andere Primärschallquellen können z. B. ein Orchester, ein Solist od. dgl. sein. Die von diesen Quellen stammenden Schallschwingungen können mittels eines oder mehrerer Mikrophone und des Aufnahmekopfes unverzögert auf dem Träger aufgezeichnet werden.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass noch eine weitere, an sich bekannte, mehrdimensionale Nachhalleinrichtung zur Erzeugung künstlichen Nachhalles vorgesehen ist, welche von einem der Wiedergabeköpfe, vorzugsweise von jenem mit der grössten Verzögerung, mit Schall versorgt wird, wobei für die eventuelle Rückkopplung eines von einem der Wiedergabeköpfe aufgenommenen Signals ein von dem Kanal für die mehrdimensionale Nachhalleinrichtung verschiedener Kanal benutzt wird und durch die mehrdimensionale Nachhalleinrichtung vorzugsweise nur ein Teil des Frequenzspektrums oberhalb einer bestimmten, von den Abmessungen der mehrdimensionalen Nachhalleinrichtung abhängigen Grenzfrequenz gesandt wird. Die genannte mehrdimensionale Nachhalleinrichtung kann z.
B. aus einer Nachhallkammer oder aus einer von den Schallschwingungen mechanisch erregten und an einer andern Stelle wieder abgetasteten, einseitig gehalterten Nachhallplatte aus einem Material mit geringer innerer Dämpfung, z. B. einer Stahlplatte, bestehen.
Die Erfindung bringt den Vorteil, dass mehr Reflexionen je Zeiteinheit nachgebildet werden können als bei der üblichen Rückkopplung des Signals eines einzigen Wiedergabekopfes. Dieses Ergebnis lässt sich ausserdem auf verhältnismässig einfache Weise erzielen. Wenn z. B. als mehrdimensionale Nachhalleinrichtung eine Nachhallkammer gewählt wird, was zweckmässig einfachheitshalber der Fall sein wird, kann folgendes erreicht werden :
Da die Nachhalleinrichtung ausschliesslich im Kanal eines Wiedergabekopfes liegt, u. zw. zweckmässig des letzten Wiedergabekopfes, können mittels mindestens eines vorangehenden Wiedergabekopfes die sogenannten Primärreflexionen - also ohne Nachhall - nachgebildet werden, die bekanntlich für den Hörer die Grösse des virtuellen Wiedergaberaumes bestimmen, d. h. des Raumes, der dem Hörer akustisch suggeriert wird.
Wird hiebei der Nachhall ausschliesslich mittels einer Nachhallkammer erzeugt, die so bemessen ist, dass eine für den erforderlichen Nachhall hinreichende Anzahl von Reflexionen über den
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ganzen zu übertragenden Frequenzbereich nachgebildet wird, so ist es notwendig, die kleinste Abmessung der Kammer derart zu wählen, dass auch für die niedrigste zu übertragende Frequenz, die Nachhall aufweisen soll, diese Abmessung mindestens einige Male grösser als die Wellenlänge dieser niedrigsten Frequenz ist. Selbstverständlich kann man auch so vorgehen, dass der Nachhall nicht ausschliesslich von der Nachhallkammer, sondern zum Teil auch von der genannten Rückkopplung des von der Verzögerungseinrichtung gelieferten Signals zum Aufnahmekopf erzeugt wird.
Um zu verhiiten, dass hiebei bestimmte Frequenzen des Spektrums auf unzulässige Weise bevorzugt werden und die Einrichtung für eine dieser Frequenzen unstabil wird, ist es notwendig, den Rückkopplungskanal von dem Kanal, in dem die Nachhallkammer untergebracht ist, getrennt zu halten.
Um die Vorteile eines Hallraumes mit vielfachen (diffusen) Reflexionen in wirtschaftlicher Weise zu erreichen, wird einem kleinen Hallraum nur der obere Teil des Frequenzspektrums zugeführt, während die einem grossen Saalvolumen entsprechenden Primärechos durch die magnetische Verzögerungseinrichtung erzeugt werden. Diese Wahl wird man machen, wenn die Abmessungen der Nachhallkammer für ihre praktische Brauchbarkeit zu gross werden und man auf eine verhältnismässig klein bemessene Kammer angewiesen ist, z. B. mit einem Volumen von 0,5 m3. In diesem Falle wird bei der Vorrichtung nach der Erfindung in an sich bekannter Weise nur ein Teil des zu übertragenden Frequenzspektrums durch die Nachhallkammer hindurch gesandt.
Würde die genannte Massnahme getroffen und würde bei Verwendung einer verhältnismässig klein be- messenen Nachhallkammer das ganze Frequenzspektrum durch die Kammer hindurchgesandt, so würde eine störende Färbungswirkung ("coloration") eintreten, d. h. dass die im Bereich der niedrigen Frequenzen auftretenden Resonanzen in der Frequenz zu weit auseinander liegen und zu stark hörbar sein würden.
Für die Frequenzen unterhalb der Grenzfrequenz gibt es zwei Möglichkeiten : Entweder die Signale nicht mit Nachhall zu versehen, oder sie nach der erforderlichen Verzögerung zum Aufnahmekopt zurück- zuführen, entsprechend den obigen Ausführungen für den erstgenannten Fall. Hiebei ist wieder Bedingung, dass der Rückkopplungskanal und der Kanal mit der Nachhallkammer voneinander getrennt sind.
Die Rückkopplung hat den Voneil, dass die durch die mehrdimensionale Nachhallkammer gelieferte
Nachhallzeit unbedenklich vergrössert werden kann. Dies ist wichtig, wenn die gesonderte Nachhalleinrichtung an sich infolge ihrer Art oder infolge einer Beschränkung ihrer Abmessungen eine zu kurze Nachhallzeit ergeben würde.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise näher erläutert an Hand einer Einrichtung, mit deren Hilfe der Nachhall durch Verwendung des geschilderten Verzögerungssystems entsteht, das im vorliegenden Falle mit drei Wiedergabeköpfen ausgestattet ist und bei dem die Nachhalleinrichtung im Kreis eines Wiedergabekopfes liegt. Bei dieser Vorrichtung ist, nachdem der Schalter 16 auf den Kontakt 16a und der Schalter 15 auf den Kontakt 15a geschaltet ist, die Nachhallkammer 4 in den Kreis des Wiedergabekopfes 1 geschaltet, der eine Verzögerung ergibt, die zwischen den von den benachbarten Köpfen 2 und 3 herbeigeführten Verzögerungen liegt.
Die von dieser Einrichtung gelieferten, mit Nachhall versehenen Schwingungen werden über die Leitung 5 den Sekundärlautsprechern 6 zugeführt, die den Ton mit gleicher Verzögerung gegenüber den von den Primärlautsprechern 7 wiedergegebenen Ton ausstrahlen. Diese Verzögerung ist kleiner als die der an den Wiedergabekopf 3 angeschlossenen Sekundärlautsprecher 8, wenn ein Schalter 9 auf den Kontakt 9a geschaltet ist, und grösser als die Verzögerung des an den Wiedergabekopf 2 angeschlossenen Sekundärlautsprecherpaares 10.
Es ist ohne weiteres möglich, das den Lautsprechern 6 zugeführte Signal auch den Lautsprechern 10 mit der geringeren Verzögerung zuzuführen. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Lautsprecher 6 über eine Leitung 11 mit den Lautsprechern 10 verbunden werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass der Schalter 9 auf den Kontakt 9b und der Schalter 15 auf den Kontakt 15b geschaltet wird, wodurch die Nachhallkammer im Kreis des Wiedergabekopfes 3 liegt. Infolgedessen werden auch die Lautsprecher 8 mit der grössten Verzögerung den Schall mit Nachhall wiedergeben. Es ist dabei möglich, auch hier wieder die Schwingungen mit der grössten Verzögerung von den Lautsprechern 6 und 10 ausstrahlen zu lassen, wodurch der von den letztgenannten erzeugte Schall ebenfalls Nachhall aufweist. Zu diesem Zweck ist eine besondere Leitung zwischen den Lautsprechern 8 und 6 erforderlich. Die Einrichtung wird zweckmässig auf diese Weise verwendet, weil so auf einfachste Weise sämtliche Sekundärlautsprecher den Schall mit Nachhall ausstrahlen.
Durch die Nachhallkammer 4 kann das ganze Frequenzspektrum gesandt werden : es ist aber nicht notwendig, dass dies mit der maximalen Energie erfolgt. Zur Realisierung dieser Möglichkeit wird der Schalter 16 auf den Kontakt 16b geschaltet, wodurch die Gesamtenergie mittels eines Spannungsverteilers 17 in zwei Teile aufgeteilt wird, wobei ein Teil durch die Nachhallkammer 4 und der andere Teil durch die parallel zur Nachhalleinrichtung liegende Leitung gesandt wird.
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Wenn durch die Nachhallkammer nur Frequenzen oberhalb einer bestimmten Grenzfrequenz, z. B.
1000 Hz, gesandt werden, ist es möglich, die Frequenzen unterhalb der Grenzfrequenz als Signal von einem der Wiedergabeköpfe, z. B. von dem Kopf 3 mit der grössten Verzögerung, beim Schliessen des Schalters 9 über den Kontakt 9a auf den Aufnahmekopf 13 zurückzukoppeln (gestrichelte Linie 14). Die Schaltung zeigt, dass der Rückkopplungskanal 14 von dem Kanal mit der Nachhallkammer 4 völlig getrennt ist.
Falls keine Rückkopplung der Frequenzen unterhalb der genannten Grenzfrequenz erfolgt, weil es nicht nötig erscheint, diese mit Nachhall wiederzugeben, kann wieder die Parallelleitung 12 benutzt werden. In diesem Fall soll 17 ein Filter darstellen.
Einfachheitshalber sind die an den verschiedenen Punkten der Einrichtung erforderlichen Verstärker, die eine Intensitätsregelung der Signale ermöglichen, sowie die eine Frequenztrennung erlaubenden Filter weggelassen.