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Gegenstand des Stammpatentes ist eine Anordnung mit wenigstens einem Mikrophon zur Schallabnahme vom Resonanzboden von Musikinstrumenten insbesondere Klavieren, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die
Anordnung wenigstens einen Luftschall sammelnden Formkörper aufweist, der mit seiner den Schall aufnehmenden öffnung am Resonanzboden des Musikinstrumentes dicht anliegend befestigbar ist und wenigstens teilweise aus weichem, elastisch nachgiebigem Material besteht, im Bereich der dem Resonanzboden abgewendeten Schallaustrittsöffnung durch eine träge Masse aus Metall, einem schweren Kunststoff od. dgl. belastet oder von ihr selbst gebildet ist, und dessen Schallaustrittsöffnung mittelbar oder unmittelbar akustisch mit einem weitgehend gegen Luft- und Körperschall geschützten Mikrophon verbunden ist.
Eine solche Anordnung hat sich für grössere Musikinstrumente, wie sie beispielsweise ein Klavier darstellt, ausserordentlich bewährt. Für kleinere Instrumente, beispielsweise eine Guitarre, ist die Anordnung jedoch zu voluminös, um einwandfrei am Resonanzboden befestigt werden zu können. Sie kann wegen ihrer Grösse auch nicht unmittelbar an der günstigsten Stelle des Resonanzbodens angeordnet werden, denn diese befindet sich noch unter den Saiten des Instrumentes.
Die Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu vermeiden und erreicht dies dadurch, dass das Mikrophon selbst als träge Massen ausgebildet ist und mit dem elastischen Formkörper eine Einheit bildet.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung kann, im Falle die Masse des Mikrophons selbst nicht ausreichend gross sein sollte, das Mikrophon mit einer zusätzlichen Masse belastet werden.
Um der Forderung nach leichter Unterbringung der erfindungsgemässen Anordnung auf einem kleineren Saiteninstrument noch besser entsprechen zu können, wobei eine genügend grosse Aufnahmeöffnung des elastischen Formkörpers sichergestellt ist, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Formkörper stufenförmig ausgebildet, so dass der niedere Teil der Stufe noch unter die Saiten beispielsweise einer Guitarre geschoben werden kann, ohne dass die Saiten in ihrer Schwingungsfähigkeit beeinträchtigt werden oder der Speicher behindert ist. Der sich hiebei ausbildende niedere Luftraum zwischen Resonanzboden und Formkörper bzw. Mikrophon wirkt sogenannten Hohlraumresonanzen entgegen.
Zur Verhinderung des Zutrittes von Luftschall aus der Umgebung wird man zweckmässigerweise die Wände des elastischen Formkörpers möglichst dick machen, ohne jedoch eine Shore-Härte von 30 bis 50 zu übersteigen.
Durch konstruktive Massnahmen kann erreicht werden, dass der Formkörper als Tiefpass wirkt, wie dies später noch ausgeführt wird
Im wesentlichen besteht demnach die erfindungsgemässe Anordnung aus zwei schwingungsmechanischen Elementen, von denen eines durch den Formkörper dargestellt ist, der mehrere Funktionen ausübt, das andere hingegen als träge Masse anzusehen ist, die mit einer Luftschall aufnehmenden, schwingungsfähigen Membran versehen ist. Der Formkörper ist entweder zur Gänze als Schallabsorber, auch für die tiefen Frequenzen, ausgebildet, oder er stellt einen mechanischen Tiefpass dar, dessen Wirkung durch eine grosse Zahl von Masse und
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versinnbildlicht werden kann.
Der akustische Wandler ist z. B. ein elektrodynamisches System, in dessen Luftspalt eine Tauchspule freibeweglich angeordnet ist, die mit einer Membran verbunden ist. Der Wandler stellt eine träge Masse dar, die absolut in Ruhe bleibt, weil der in den Formkörper vom Resonanzboden eindringende Körperschall nur abgeschwächt zu dem die Masse darstellenden Wandler gelangen kann, weil er am Weg in Wärme umgewandelt wird oder durch die Tiefpasswirkung am Fortschreiten gehindert wird.
Es liegt hier sowohl der Effekt der energieverzehrenden Wirkung von Dämpfungsmaterial, als auch eine Tiefpasswirkung vor. Zur Energieverzehrung ist es notwendig, dass das Volumen des Formkörpers eine hinreichende Grösse besitzt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen entnommen werden, in denen die Fig. la bis 3b in jeweils zwei aufeinanderstehenden senkrechten Schnittdarstellungen drei Ausführungsbeispiele der erfmdungsgemässen Anordnung zeigen, Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der äusseren Form der Erfindung erkennen lässt und in den Fig. 5 und 6 die Anbringung der erfmdungsgemässen Anordnung auf einer Guitarre bzw. einem Klavier darstellt.
Wie die in den Fig. la bis 3b dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen, sind die Formkörper aus weichelastischem Material verhältnismässig voluminös ausgebildet. Dadurch wird erreicht, dass die Shore-Härte von etwa 30 bis 50, also entsprechender Weichheit und das zur Dämpfung dienende Füllmaterial eine starke Energie verzehrende Wirkung aufweisen und überdies Luftschall von aussen nicht in den Kopplungsraum--2-- eindringen kann. Auch der innerhalb des Kopplungsraumes befindliche Teil des Resonanzbodens des Musikinstrumentes kann seine Schallenergie nur in den Kopplungsraum abgeben und damit voll auf die Membran des Schallwandlers --3-- einwirken.
Würden die Dimensionen des Formkörpers kleiner, z. B. dünnwandiger sein, dann könnten die Bedingungen nicht erfüllt werden. So würde z. B. ein Mikrophon, das mittels dünnem, elastischem Dichtungsring mit seiner Membran an den Resonanzboden des Musikinstrumentes gekoppelt wird, nicht bei allen Frequenzen zufriedenstellend arbeiten. Da die Masse des Mikrophons und die Rückstellkraft des Dichtungsringes keine nennenswerte Dämpfung aufweisen und die Eigenschwingung dieser Elemente im Hörbereich liegen wird, würde
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unterhalb dieser Resonanzfrequenz keine Umwandlung erfolgen, da der Wandlerkomplex mit dem
Resonanzboden schwingt, in der Resonanz eine Überhöhung der Frequenzkurve und oberhalb der Resonanz erst eine brauchbare Wirkung entstehen.
Der Formkörper --1-- besteht aus weichelastischem Material, z. B. aus synthetischem Gummi. Seine
Shorehärte kann 30 bis 50 betragen. Durch Füllstoffe im Gummi kann die innere Reibung so eingestellt werden, dass aufgeprägte mechanische Schwingungen in Wärme umgesetzt werden. Der elektroakustische Wandler - -3--, z. B. ein dynamisches Mikrophon oder ein Kondensatormikrophon stellt eine Masse dar, die infolge ihrer
Masse-Trägheit von den restlichen Schwingungen im gedämpften Material des Formkörpers --1-- nicht mehr in Bewegung gesetzt wird. Dadurch wird der vom Resonanzboden-4-m dem Kopplungsraum-2- entstehende Schall an der Membran --6-- des in Ruhe befindlichen Wandlers --3-- zur Wirkung kommen.
Der Wandler --3-- kann durch eine zusätzliche Masse --3a-- beschwert werden.
In den Fig. l und 2 ist das Mikrophon --3-- in den Formkörper eingeschoben und schliesst an die Schallöffnungen --5-- des Formkörpers an.
In der Fig. 3 ist das Mikrophon --3-- mit der Rückseite --7-- am Formkörper befestigt. Der Kopplungsraum-2-ist relativ niedrig, um Hohlraumresonanzen zu verhindern. Die Wandstärke des
Formkörpers ist möglichst dick, nicht nur um den Körperschall zu absorbieren, sondern auch, um eine schalldichte Begrenzung des Kopplungsraumes-2-zu bilden.
Die Mikrophone --3-- können so bemessen werden, dass die Membran --6-- an der Rückseite durch eine niedrige Luftkammer begrenzt ist. Dadurch entsteht eine hohe Eigenschwingung der Membran, eine
Forderung, die zur Erzielung eines breiten Frequenzspektrums im Hörbereich nützlich ist.
Die Fig. 4 stellt ein Ausführungsbeispiel eines vollständigen Mikrophons dar, wie es zur Schallabnahme von einer Guitarre geeignet ist. Es enthält die im Formkörper eingesetzte Mikrophonkapsel-3-und die Anschlussbuchse --9-- für einen Koaxialstecker. Der Teil --10-- des Formkörpers --1-- ist so flach geformt, dass er unter die Saiten der Guitarre passt und die freie Schwingung der Saiten gewährleistet.
In Fig. 5 ist die Anbringung des Mikrophons an einer Guitarre dargestellt. Der flache Teil--10--des Formkörpers --1-- ist unter den Saiten --12-- angeordnet, während der Teil der den Wandler und die Steckbuchse enthält, ausserhalb des Saitenbereiches liegt. Die Befestigung des Formkörpers am Resonanzboden kann mittels Klebeband erfolgen, das in verschiedenen Ausführungen im Handel erhältlich ist.
Die Fig. 6 zeigt die Rückansicht eines Klaviers, an dessen Resonanzboden --13-- das Mikrophon - -14-- angebracht ist. Die beste Wiedergabe im hohen Frequenzbereich ist erzielbar, wenn das Mikrophon - -14-- an jener Stelle des Resonanzbodens angebracht wird, an der die kurzen Saiten für die hohen Töne angreifen. Dabei tritt noch genügend Wirkung durch die tiefabgestimmten langen Saiten auf. Es können, wie bei allen andern Saiteninstrumenten, auch beim Klavier zwei oder mehrere Mikrophone angebracht sein, wodurch der Klangcharakter beeinflusst und durch getrennte Regelung auch während des Spielens variiert werden kann.
Beim Klavier kann auch die Mikrophonkapsel durch akustische Massnahmen so abgestimmt werden, dass z. B. durch Bassresonanz und Höhenbevorzugung gleichzeitig, eine gewünschte Klangfarbe des Klaviers erzielt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anordnung mit wenigstens einem Mikrophon zur Schallabnahme vom Resonanzboden von Musikinstrumenten, welche Anordnung wenigstens einen Luftschall sammelnden Formkörper aufweist, der mit seiner den Schall aufnehmenden Öffnung am Resonanzboden des Musikinstrumentes dicht anliegend befestigbar ist und wenigstens teilweise aus weichem, elastisch nachgiebigem Material besteht, im Bereich der dem Resonanzboden abgewendeten Schallaustrittsöffnung durch eine träge Masse aus Metall, einen schweren Kunststoff od. dgl. belastet oder von ihr selbst gebildet ist, und dessen Schallaustrittsöffnung mittelbar oder unmittelbar akustisch mit einem weitgehend gegen Luft- und Körperschall geschützten Mikrophon verbunden ist,
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