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Die Erfindung betrifft eine Lautstärkestellanordnung mit verstellbarem Verstärkungsfaktor und von diesem abhängigen Frequenzgang für eine elektroakustische Anlage, insbesondere ein Studio-Regiepult. mit einer frequenzselektiven Schaltung, deren Amputuden/Frequenzcharakteristik (Frequenzgang) mindestens ein im Hörfrequenzbereich liegendes, den Durchlassbereich eines Bandfilters entsprechendes Maximum hat.
Lautstärkestellanordnungen für Rundfunkgeräte enthalten gewöhnlich Massnahmen zur gehörrichtigen Lautstärkeregelung, mit denen die lautstärkenabhängige Empfindlichkeit des menschlichen Ohres für Töne verschiedener Frequenzen, wie sie durch die sogenannte Hörfläche dargestellt wird, Rechnung getragen werden soll. Durch diese Massnahmen wird eine mit abnehmender Lautstärke zunehmende Tiefenanhebung oder Höhenabsenkung angestrebt.
Durch die gehörrichtige Lautstärkeregelung soll auch bei leise eingestelltem Widergabegerät die Balance zwischen den hohen und tiefen Frequenzen wie bei der Originalaufnahme erhalten bleiben. Ohne die gehörrichtige Lautstärkeregelung würden die tiefen Frequenzen infolge des physiologisch bedingten Verlaufes der Phonkurven zu schwach wahrgenommen werden.
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Hier werden häufig die einzelnen Instrumente oder Instrumentengruppen, Solisten usw. mit Hilfe getrennter Mikrophone aufgenommen und die einzelnen Teilsignale werden vom Tonmeister nach entsprechender Einstellung der individuellen Amplituden zusammengemischt. Hier ist es jedoch mit einer einfachen Amplitudenänderung im Prinzip nicht getan, da sich bei einem konventionellen Musikinstrument, z.
B. einem Streich-oder Blasinstrument, der Frequenzinhalt, insbesondere die Lage der Formanten, mit der Lautstärke ändert (Schumann'sches Verschiebungsgesetz, s. z. B. die DE-AS 2041426).
Wenn also z. B. die Erste Geige zu leise spielt, kann durch eine Amplitudenerhöhung des betreffenden elektrischen Signals nicht derselbe Klangeindruck hervorgerufen werden, wie wenn die betreffende Stelle von Anfang an laut gespielt worden wäre.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lautstärkestellanordnung anzugeben, mit der sich nicht nur die Amplitude eines einen Klang darstellenden Signals, sondern auch der Klangeindruck entsprechend ändern lassen, so dass z. B. die Lautstärke und der Klangeindruck eines leise gespielten Instrumententones in die Lautstärke und den Klangeindruck eines laut gespielten Tones des betreffenden Instruments verwandelt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einer Lautstärkestellanordnung der einleitend angegebenen Gattung dadurch gekennzeichnet, dass ihr Frequenzgang Formantcharakter hat und dass eine Schaltunganordnung zur Erhöhung der Maximum-Frequenz des formantartigen Maximums des Frequenzganges mit zunehmendem Verstärkungsfaktor vorgesehen ist.
Der Frequenzgang soll mindestens zwei formantartige Maxima enthalten. Für die Verstellung des Verstärkungsfaktors und für die Verstellung der Maximumfrequenz können getrennt einstellbare und zur gemeinsamen Verstellung koppelbare Stellglieder vorgesehen sein. Die frequenzselektive Schaltung der Lautstärkestellanordnung kann mehrere im Übertragungsweg parallel geschaltete Verstärker mit Bandfiltercharakteristik enthalten. Die Parameter der gesamten Schaltungsanordnung sind vorteilhaft durch ein Register regelbar.
Mit der Lautstärkestellanordnung können insbesondere die Klänge getrennt aufgenommener und für die endgültige Wiedergabe zusammenzumischender Instrumentenklänge in ein gewünschtes Lautstärkeverhältnis zueinander gebracht werden, wie wenn die betreffenden Musikinstrumente von Anfang an mit in bezug aufeinander richtigen Lautstärken gespielt hätten. Man kann die Lautstärkestellanordnung jedoch auch z.
B. dazu verwenden, bei der Schallplattenwiedergabe eines Orchesters ein bestimmtes Instrument und eine bestimmte Instrumentengruppe besonders zu betonen, wobei dann die Lautstärkestellanordnung ein Bandpassfilter enthält, das in an sich bekannter Weise (DE-OS 2041429) auf den Formantbereich des betreffenden Instruments abgestimmt ist, wobei jedoch erfindungsgemäss die Lage dieser Formantbereiche mit der Lautstärkeeinstellung geändert wird.
Es ist einleuchtend, dass man die Formantanhebung gemäss der DE-OS 2041429 an einer beliebigen Stelle der Übertragungskette zwischen der Aufnahme des ursprünglichen Klanges oder Klanggemisches und der schliesslichen Wiedergabe vornehmen kann und die Lautstärkestellanordnung braucht daher ebenfalls nicht notwendigerweise im Wiedergabeteil verwendet werden, sondern kann sich an einer beliebigen Stelle innerhalb der Übertragungskette befinden.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine graphische Darstellung der Frequenzverteilungen eines mit zwei unterschiedlichen Lautstärken gespielten Klanges vorgegebener Tonhöhe eines konventionellen Musikinstruments, z. B. eines Blasinstruments und Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltbild einer Lautstärkestellanordnung gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein typisches Frequenzspektrum eines Instrumentenklanges, das sich aus spektrallinienartigen harmonischen Teiltönen --10-- zusammensetzt, die eine durch eine Hüllkurve --12-- dargestellte Amplitudenverteilung haben, die den Klangcharakter des betreffenden Klanges bestimmt. Die Teiltöne --10- bilden Formantbereiche entsprechend den durch die Oberwellen des Grundtones gebildeten Maxima der Hüllkurve, die relativ unabhängig von der Tonhöhe des Grundtones sind. Die Lage der Formantbereiche im Tonfrequenzspektrum hängt jedoch bis zu einem gewissen Grade von der Lautstärke des gespielten Tones ab, und zwar derart, dass sich die Formantbereiche mit zunehmender Lautstärke zu höheren Frequenzen verschieben, wie in Fig. 1 durch die gestrichelt gezeichnete Hüllkurve-14- dargestellt ist.
Die Hüllkurve --14-- entspricht also einem Ton, der die gleiche Tonhöhe hat, wie der der Hüllkurve --12-- entsprechende Ton, jedoch mit grösserer Lautstärke gespielt ist, als dieser.
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durch individuelle Mikrophone aufgenommen werden und z. B. das Cello eine bestimmte Stelle zu leise spielt genügt es nicht, einfach die Amplitude des Signals vom "Cello"-Mikrophon zu vergrössern, sondern es muss auch der Frequenzgang dieses Signals geändert werden, um den Eindruck eines lauter gespielten Tones zu erreichen.
Die apparative Realisierung dieses scheinbar einfachen Prinzips wird dadurch erschwert, dass man ja bei der Lautstärkeänderung nicht von einem beliebigen Frequenzspektrum ausgehen kann, sondern von demjenigen Frequenzspektrum ausgehen muss, der der tatsächlich gespielten Lautstärke entspricht.
Fig. 2 zeigt das Schaltbild einer Lautstärkestellanordnung mit der dies jedoch mit verhältnismässig geringem apparativen Aufwand erreicht werden kann. Sie enthält eine Eingangsklemme --20--, an die z. B. ein Mikrophon --22-- zur Aufnahme eines vorgegebenen Instruments über einen Vorverstärker --24-- angeschlossen ist. Die Eingangsklemme-20-ist mit einem Lautstärkestellglied in Form eines Potentio- meters --26-- verbunden, bei dem es sich z. B. um einen Flachbahnregler handeln kann, wie er in Tonmischanlagen üblicherweise verwendet wird.
Das Potentiometer --26-- hat einen Schleifer-28-, der mit einem nicht dargestellten Stellkopf für den Tonmeister versehen und mit den Eingängen zweier frequenzselektiver Verstärker --30 und 32-- gekoppelt ist. Die Verstärker --30 und 32-- haben Bandpasscharakteristik und können z. B. aus Wien-Brücken-Verstärkern bestehen. Ein Wien-Brücken-Verstärker enthält bekanntlich ein frequenzbestimmendes RC-Glied, dessen Widerstandszweig z. B. aus dem Kanal eines Isolierschichtfeldeffekt-Transistors bestehen kann, dessen Widerstandswert durch ein der Steuerelektrode des Isolierschichtfeldeffekt-Transistors zugeführtes elektrisches Steuersignal steuerbar ist.
Eine Grobumschaltung des Durchlassbereiches kann durch Umschalten der Kapazität des RC-Gliedes erfolgen, wie durch das Symbol für einen verstellbaren Kondensator in den die Verstärker --30 und 32-darstellenden Blöcken angedeutet ist.
Die Ausgänge der Verstärker --30 und 32-- sind mit einer Ausgangsklemme --34-- der Lautstärkestellanordnung verbunden.
Das Signal zur Veränderung der frequenzmässigen Lage des Durchlassbereiches innerhalb des Tonfrequenzgebietes wird für jeden der Verstärker --30 und 32-- durch eine eigene Potentiometeran- ordnung --36 bzw. 38-- erzeugt. Das Frequenzstellsignal ist eine Gleichspannung, deren Wert sich in einem bestimmten Spannungsbereich verändern lässt, welcher einen bestimmten Frequenzbereich entspricht, in dem sich der Durchlassbereich des betreffenden Verstärkers als Ganzes verschieben lässt.
Der Spannungsbereich lässt sich jeweils mittels eines Potentiometers --40a bzw. 40b-- überstreichen und die Grenzen des Spannungsbereiches lassen sich unabhängig voneinander mit Hilfe zweier in Reihe geschalteter Potentiometer --42a und 44a bzw. 42b und 44b-- verändern. Mit den Potentiometern-42 und 44-- lässt sich also sowohl die Lage als auch die Grösse des betreffenden Spannungsbereiches und damit Lage und Grösse des Frequenzbereiches, in dem das Durchlassband des betreffenden Verstärkers verschiebbar ist, einstellen.
Die Schleifer der Potentiometer-28 und 40-- können nach Wunsch miteinander gekoppelt werden, so dass nach einmaliger Einstellung ein gemeinsames Verstellen möglich ist.
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An die Stelle der Potentiometer--42 und 44--, die zwischen eine Spannungsquelle-U--und Masse geschaltet dargestellt sind, kann selbstverständlich ein schaltbarer Spannungsteiler treten und die verschiedenen Einstellvorgänge können nach Art eines Registers (entsprechend einem Orgel-Register) vereinfacht werden. Das nur schematisch dargestellte Register --46-- kann z. B. Einstellhebel für verschiedene Instrumente (Geige, Bratsche, Cello.... Trompete, Posaune, Oboe, Fargott....)
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einstellbar ist.
Man braucht dann nur die Amplitudeneinstellung und den Frequenzgang der Lautstärkestellanordnung durch Verstellen des Potentiometers --26-- bezüglich der Potentiometer --40-- (die durch das Register in bezug aufeinander schon richtig eingestellt sind) der Ist-Lautstärke des mittels des Mikrophons --22-- aufgenommenen Klanges anzupassen und kann dann die Potentiometer --26 und 40-gemeinsam verstellen, wenn die Lautstärkecharakteristik des vom Mikrophon erzeugten elektrischen Signals geändert werden soll.
Das Erfindungsprinzip lässt sich selbstverständlich auch noch auf andere Weise realisieren, als es oben unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 erläutert wurde. In manchen Fällen kann auch ein einziger Verstärker mit Bandfiltercharakteristik ausreichen oder man kann einen Verstärker verwenden, in dessen Frequenzcharakteristik mehrere Maxima enthalten sind, wie es z. B. bei dem Verstärker mit Bandfilterkopplung und entsprechendem Kopplungsgrad erreicht werden kann. Man kann auch mehr als zwei frequenzselektive Verstärker verwenden. Der Begriff "Verstärkungsfaktor" ist im weitesten Sinne auszulegen und soll auch Werte umfassen, die kleiner als 1 sind.
Der im vorstehenden erwähnte einzige Verstärker mit Bandfiltercharakteristik ist zweckmässigerweise so ausgelegt, dass er eine breitbandige Höhenabhebung im Bereich von etwa 1 bis 6 KHz mit einem Maximum um 3 KHz bewirkt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Lautstärkestellanordnung mit verstellbarem Verstärkungsfaktor und von diesem abhängigen Frequenzgang für eine elektroakustische Anlage, insbesondere ein Studio-Regiepult, mit einer frequenzselektiven Schaltung, deren Amplituden/Frequenzcharakteristik (Frequenzgang) mindestens ein im Hörfrequenzbereich liegendes, den Durchlassbereich eines Bandfilters entsprechendes Maximum hat, da-
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Schaltungsanordnung (36,38) zur Erhöhung der Maximum-Frequenz des formantartigen Maximums des Frequenzganges mit zunehmendem Verstärkungsfaktor vorgesehen ist.