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Die Erfindung betrifft eine Aufnahmeeinrichtung mittels Ohmachbildungen zur stereophonischen Übertragung von Schallereignissen mit veränderlicher Stereobasisbreite, insbesondere nach dem MS-Mikrophonverfahren.
Im speziellen bezieht sich die Erfindung auf eine Aufnahmeeinrichtung mit zwei im wesentlichen entgegengesetzt orientiert angeordneten Mikrophonen unter Verwendung von Nachbildungen des menschlichen Kopfes zur stereophonen Aufnahme von Schallereignissen mit veränderlicher Stereobasisbreite, insbesondere nach dem MS-Mikrophonverfahren, wobei die Mikrophone in den äusseren Gehörkanalnachbildungen eingebaut sind.
Die stereophonische Aufnahme von Schallereignissen und deren Wiedergabe mittels Lautsprecher und/oder Kopfhörer ist beim heutigen Stand der Technik vielfach noch unzureichend. Der eigentliche Grund dafür liegt im Fehlen der für das räumliche Hören wichtigen Ohrresonanzen, die wesentlich zum Richtungs- und Entfemungshören beitragen.
Bei der stereophonischen Schallaufnahme mittels bekannter Aufnahmeverfahren, wie beispielsweise das MS-, XY- und ORTF-Mikrophonverfahren, entstehen keine Ohrresonanzen, weil die für diese Aufnahmeverfahren verwendeten Richtmikrophone keine solche aufweisen. Das MS- und XY-Mikrophonverfahren sind zwei Verfahren der Intensitätsstereophonie mit Koinzidenzmikrophonen, bei denen zwei koaxial übereinander angeordnete Richtmikrophone mit einstellbarer Richtcharakteristik durch elektrische Steuerung bzw. durch mechanische Verstellung verwendet werden. Eines der Mikrophone ist feststehend, das zweite dazu verdrehbar angebracht. Das ORTF-Mikrophonverfahren verwendet zwei Richtmikrophone mit kardioidförmiger Richtcharakteristik mit einer Mikrophonbasis von etwa 17 cm, wobei jedes Mikrophon um jeweils 55 nach aussen gedreht angeordnet ist.
Dieses Verfahren berücksichtigt gewissermassen auch die Laufzeitverhältnisse zwischen beiden Mikrophonen.
Beim Aufnahmeverfahren nach dem Kunstkopfmikrophonverfahren werden Ohrresonanzen erzeugt, jedoch sind im Kunstkopf Druckempfänger eingesetzt, die lediglich den am Kunstkopf wirksam werdenden Druckstau- und Laufzeitunterschied zwischen beiden Mikrophonen aufnehmen. Die Abschattung des Kunstkopfes zum entgegengesetzten Ohr hin bringt ein Löschungsverhältnis von höchstens 8 dB, während bei Stereoaufnahmen mit bekannten Richtmikrophonen Intensitäts- und Laufzeitunterschiede wirksam werden und ein Löschungsverhältnis von nahezu 30 dB entsteht.
Eine Aufnahmeeinrichtung mit zwei im wesentlichen entgegengesetzt orientiert angeordneten Mikrophonen unter Verwendung von Nachbildungen des menschlichen Kopfes zur stereophonen Aufnahme von Schallereignissen, wobei die Mikrophone in den äusseren Gehörkanalnachbildungen eingebaut sind und sich die Nachbildung des menschlichen Kopfes auf die der Ohrmuschelnachbildung mit äusserem Gehörgang beschränkt und die Mikrophone mit einseitiger Richtwirkung, vorzugsweise mit dem menschlichen Kopf entsprechender Stellung der Ohrmuschelöffnungen im niedrigen Frequenzbereich bis etwa 1500 Hz als Richtmikrophon, im Frequenzbereich darüber mit spektraler Auflösung der Aussenohrübertragungsfunktion arbeiten, ist bereits in den österreichischen Anmeldungen A 2641/86 und A 2319/87 vorgeschlagen worden und gehört noch nicht zum Stand der Technik gemäss µ3 Patentgesetz.
Der Nachteil einer solchen Aufnahmeeinrichtung besteht immer noch darin, dass die räumlichen Perspektiven und das Verhältnis von Direktschall zu Umgebungsgeräuschen innerhalb des gesamten Klanggeschehens noch zu wenig zur Geltung gelangen.
Bei der Erfindung wird von der Überlegung ausgegangen, dass eine wesentliche Verbesserung bei einer naturgetreuen Stereoabbildung zusammen mit einer exakten Ortung innerhalb des zu übertragenden Klanggeschehens damit zu erzielen ist, wenn man die bereits bekannten und eingangs erwähnten Aufnahmeverfahren mit den für das räumliche Hören wichtigen Ohrresonanzen bereichert.
Die Erfindung ist nun im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nachbildung des menschlichen Kopfes auf die der Ohrmuschelnachbildungen mit äusserem Gehörgang beschränkt und es sich bei den in die äusseren Gehörkanalnachbildungen eingebauten Mikrophonen um solche mit Richtwirkung, vorzugsweise achtförmiger Richtcharakteristik handelt und mindestens ein Mikrophon mit einseitiger Richtwirkung vorgesehen ist, das in horizontaler Richtung senkrecht zwischen den Mikrophonen der Ohrmuschelnachbildungen angeordnet ist, wobei die Ausgänge zusammengeschaltet sind, wodurch diese Zusammenschaltung die Gewinnung der beiden durch Summen- und Differenzbildung entstehenden Richtcharakteristiken in Stereobasisbreite ergibt.
Bei der Aufnahmeeinrichtung nach der Erfindung wird erreicht, dass bei variablem Stereobasiswinkel, insbesondere nach dem MS-Mikrophonverfahren die interauralen Ohrresonanzen aus den Ohrmuschelnachbildungen infolge symmetrischer Ausrichtung wie am menschlichen Kopf dreidimensional entstehen. Wenn alle Mikrophone eine einseitige Richtcharakteristik aufweisen, so werden im anmeldungsgemässen Falle jeweils die Signale des in der einen Ohrmuschel angeordneten Mikrophones mit dem (einem der) nach vorne gerichteten einseitig gerichteten Mikrophon (en) verknüpft. Dies ergibt wesentliche Einflussmöglichkeiten auf den Klang durch die Erzielung interauraler Ohrresonanzen.
Wenn hingegen die in den Ohrmuscheln angeordneten Mikrophone eine achtförmige Richtcharakteristik, also eine beidseitig gerichtete Richtcharakteristik aufweisen, so ergeben sich aus dem Zusammenwirken des zwei Vorzugsrichtungen aufweisenden Signales mit dem einseitig gerichteten Zusatzsignal besonders günstige Bedingungen zur authentischen Übertragung des akustischen Geschehens mit der gleichzeitigen Realisierung interauraler Ohrresonanzen. Hiedurch lässt sich auch die Breite der Stereobasis der Richtcharakteristiken beeinflussen.
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Die Ohrmuschelnachbildungen sind dabei entweder der Form der menschlichen Ohrmuscheln streng nachgebildet oder mit nur unter Ausbildung der für die Resonanzen wichtigen Teile, wie cavum conchae, helix und/oder antihelix versehen.
Durch diese Eigenschaften der Einrichtung gemäss der Erfindung ist die Wiedergabe sowohl mit Lautsprechern als auch über Kopfhörer ohne Klangverfärbung möglich. Bei Lautsprecherwiedergabe treten wohl die eigenen Ohrresonanzen des Zuhörers durch die Signale der ersten Wellenfront auf, jedoch sind sie nur in Richtung der Lautsprecher zum Ohr durch eine einzige interaurale Übertragungsfunktion gekennzeichnet und dienen der Bildung der sogenannten Phantomschallquelle. Zusätzlich kommen die Reflexionen des Abhörraumes dazu, die im wesentlichen diffus eintreffen und nicht zum Richtungs-und Entfemungshören beitragen (Nachhall).
Das bei der Erfindung insbesondere angewendete MS-Mikrophonverfahren unter Verwendung von Ohrmuschelnachbildungen an den Mikrophonen mit vorzugsweise achtförmiger Richtcharakteristik liefert die interaurale Übertragungsfunktion entsprechend der Ausrichtung der Ohrmuschelnachbildungen. Im rechten Winkel dazu wirkt das Mikrophon mit einseitiger Richtcharakteristik durch vektorielle Zusammensetzung mit den beiden anderen Mikrophonen, jedoch ohne Ohrresonanz. Während im Frequenzbereich unter etwa 1500 Hz die Richtwirkung in variablem Winkel entsteht, ergeben die Ohrmuschelnachbildungen Ohrresonanzen genau in der Richtung entsprechend dem menschlichen Kopf.
Um ausser dem für das räumliche Hören wichtige Pegel auch Laufzeitunterschiede zu erhalten, erweist es sich nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft, wenn die beiden Nachbildungen der menschlichen Ohren mit eingebauten Mikrophonen in einem Abstand (a) von etwa 18 cm in Ausrichtung der Ohren am menschlichen Kopf angeordnet sind und in ihrer unmittelbaren Nähe je ein Mikrophon mit einseitiger Richtwirkung im Winkel von 900 angeordnet ist. Mittels dieser Massnahme ist in unmittelbarer Nähe jeder Ohrnachbildung in rechtem Winkel dazu ein Mikrophon mit einseitiger Richtwirkung angeordnet, womit ein Löschungsverhältnis von 30 dB bei veränderter Basisbreite erzielt wird.
Eine weitere, sehr zweckmässige Ausgestalung der Erfindung besteht darin, dass die Mikrophone mit Nachbildungen der menschlichen Ohrmuscheln im Abstand von etwa 18 cm an einer Mikrophonangel so gelagert sind, dass sie bei Drehung der Angel ihre Richtung im Raum nicht ändern, während das Richtmikrophon zwischen den Ohrnachbildungen durch Drehung der Angel bei der Aufnahme eine bestimmten Schallquelle lokalisiert.
Von besonderem Vorteil erweist es sich auch, wenn für Aufnahmen in Film und Fernsehen die beschriebenen Anordnungen an einer Mikrophonangel oder an einem Mikrophongalgen angebracht sind, um damit eine grosse Skala an Aufnahmewinkel und Basisbreite bei Erhaltung der Ohrresonanzen mit Unterstützung durch ein Mischpult oder einen Korrelationsgradmesser zu gewinnen. Dabei kann die Stereophonie unter Abweichung von der strengen MS-Mikrophontechnik für das Fernsehen darin zur Wirkung kommen, dass die Mikrophone mit Ohrnachbildung unter Ausnützung der gesamten stereophonen Basisbreite für Raumatmosphäre, für Stimmen, die aus dem "off" kommen und für Musik eingesetzt werden, während für Akteure (Schauspieler und Sänger) die Basisbreite so eingeengt ist, dass sie im Bildschirm zu kommen scheinen.
Als sehr förderlich für das gesamte Aufnahmeverfahren kann es sich erweisen, wenn die Mikrophone durch ein Mischpult oder auch durch einen Korrelationsgradmesser ferngesteuert werden. Der Vorteil ist darin zu sehen, dass das gesamte Aufnahmegeschehen ohne fremde Hilfe von einer zentralen Bedienungsstelle aus verfolgt und beeinflusst wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 1 bis 4 dargestellt und dienen der näheren Erläuterung. Es sind dabei der Übersichtlichkeit halber die die Mikrophone schützenden schalldurchlässigen Gehäuse weggelassen.
Es sind nur die für die akustischen Zusammenhänge massgebenden Teile dargestellt.
In Fig. 1 sind zwei Ohrmuschelnachbildungen (1, 2) in der Ausrichtung wie am menschlichen Kopf nahe beieinander dargestellt. In die Ohrmuscheln (1, 2) sind Mikrophone (3,4) mit bevorzugt achtförmiger Richtcharakteristik eingebaut. Ein weiteres Mikrophon (5), jedoch mit einseitiger Richtwirkung, ist im Winkel von 90 zu den beiden anderen Mikrophonen angeordnet. Es sind die Ohrmuschelnachbildungen (1 und 2) in solchem Abstand voneinander angeordnet, dass keine störende Beeinflussung an den Rückseiten der Ohrmuschelnachbildungen (1, 2) entsteht und die Mikrophone (3,4) zur Erzielung der vorzugsweise achtförmigen Richtwirkung an der Rückseite der Schalleinwirkung des Raumes ausgesetzt sind. Das Mikrophon (5) mit einseitiger Richtwirkung ist in der Symmetrieebene der Mikrophone (3,4) angeordnet.
Die Nachbildungen der Ohrmuscheln können auch von der genauen Formgebung der natürlichen Ohrmuscheln des Menschen abweichen. Von Bedeutung ist nur die äquivalente akustische Wirkung der cavum conchae, helix, antihelix usw.
Fig. 2 zeigt zwei Ohrmuschelnachbildungen (1, 2) mit Mikrophonen (3,4). Diese Anordnung verarbeitet ausser Pegel- auch Laufzeitdifferenzen. Entsprechend dem Ohrabstand am menschlichen Kopf sind die Ohrmuscheln (1, 2) in einem Abstand (a) von etwa 18 cm voneinander angeordnet. Um die variablen Richtcharakteristiken in Cardioid- oder Hypercardioidcharakteristik zu erhalten, sind in unmittelbarer Nähe je ein Mikrophon (6,7) mit einseitiger Richtcharakteristik angeordnet, wobei ein Stereobasiswinkel von 90 - 1300 einstellbar ist.
Für die Anwendung für Film und Fernsehen ist, wie die Fig. 3 und 4 zeigen, eine funktionell etwas abweichende Funktion in der Anwendung von zwei Nachbildungen der menschlichen Ohrmuschel und einem Mikrophon mit bevorzugt einseitiger Richtwirkung aufgezeigt.
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Insbesondere zur Erzielung der Kongruenz zwischen Bild und Ton bei Stereophonie im Fernsehen ist die Erfindung von Bedeutung. Bei dem geforderten raschen Bildwechsel am Bildschirm ist es vorteilhaft, die Abbildung im Bildschirm und die Umgebungsatmosphäre im Einklang mit dem Klanggeschehen zu steuern.
Hiezu dienen die beiden Ohrmuschelnachbildungen mit den Mikrophonen mit Richtwirkung, die an Stelle bevorzugt achtförmiger Charakteristik von der Hypercardioide zur Cardoide reichen kann und vor allem für die Schallereignisse, die ausserhalb des Bildschirmes liegen, von Bedeutung sind. Für die Produktion vor Ort kann das Mikrophon mit Richtwirkung durch Drehung der Angel (9) zur Monoinformation auf die Schauspieler ausgerichtet sein, während die mit Ohrmuscheln (1, 2) versehenen Mikrophone (3,4) ohne Richtungsänderung mittels entsprechender Lagerung (10) am Angelstab zur Rauminformation abseits vom Bildschirm dienen.
In Fig. 4 ist eine Erweiterung der akustischen Effekte durch Einbeziehung von Laufzeitunterschieden dargestellt. Die Ohrmuschelnachbildung (1, 2) mit Mikrophonen (3,4) sind im Abstand von etwa 18 cm in horizontaler Lage im Aufnahmeraum durch die Aufhängung (10) konstant gehalten, während das Mikrophon (8) durch Drehung der Stange (Angel) ausgerichtet werden kann.
Schliesslich ist es auch noch vorteilhaft, wenn die Mikrophone durch ein Mischpult oder auch durch einen Korrelationsgradmesser femsteuerbar sind.
PATENTANSPRÜCHE 1. Aufnahmeeinrichtung mit zwei im wesentlichen entgegengesetzt orientiert angeordneten Mikrophonen unter Verwendung von Nachbildungen des menschlichen Kopfes zur stereophonen Aufnahme von Schallereignissen mit veränderlicher Stereobasisbreite, insbesondere nach dem MS-Mikrophonverfahren, wobei die Mikrophone in den äusseren Gehörkanalnachbildungen eingebaut sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nachbildung des menschlichen Kopfes auf die der Ohrmuschelnachbildungen (1, 2) mit äusserem Gehörgang beschränkt und es sich bei den in die äusseren Gehörkanalnachbildungen eingebauten Mikrophonen (3,4) um solche mit Richtwirkung, vorzugsweise achtförmiger Richtcharakteristik handelt und mindestens ein Mikrophon (5) mit einseitiger Richtwirkung vorgesehen ist, das in horizontaler Richtung senkrecht zwischen den Mikrophonen (3, 4)
der Ohrmuschelnachbildungen (1, 2) angeordnet ist, wobei die Ausgänge zusammengeschaltet sind, wodurch diese Zusammenschaltung die Gewinnung der beiden durch Summen- und Differenzbildung entstehenden Richtcharakteristiken in Stereobasisbreite ergibt (Fig. 1).