Lantsprecheranlage. Die Aufgabe, eine grosse Fläche durch Lautsprecher mit Musik oder Sprache zu be schallen, wie sie zum Beispiel für Massenver sammlungen auf freien Plätzen oder in grossen Hallen auftritt, hat man bisher entweder da durch gelöst, dass auf die Fläche eine Vielzahl von Lautsprechern verteilt wurde oder dass ein oder mehrere Grosslautsprecher an einer Stelle aufgestellt wurden. Die zuerst erwähnte Lösung hat den Nachteil, dass sie eines grossen. Aufwandes bedarf, da es sich nicht nur um die Aufstellung der vielen Lautsprecher han delt,
sondern ausserdem um das Stromversor- gungsnetz für diese Lautsprecher, das im all gemeinen unterirdisch verlegt werden muss. Dabei tritt dann noch die Schwierigkeit auf, dass dafür gesorgt werden muss, dass jeder Hörer nur von einem einzigen Lautsprecher versorgt wird. Die an zweiter Stelle genannte Lösung erfordert Grosslautsprecher, die an sich schon den Nachteil haben, dass sie nur in kleinen Stückzahlen, also unwirtschaftlich, hergestellt werden.
Ausserdem haben solche Anlagen den erheblichen Nachteil, dass die unmittelbar vor dem Lautsprecher befind- lichen Personen zu stark und die am wei testen entfernt befindlichen Personen zu schwach mit Schall versehen werden.
Wir- kungsgradmässig ist es ungünstig, dass solche Grosslautsprecher den ganzen Raum erfüllen, also keine wesentliche Konzentration auf die allein interessierende Ebene, in der sich die Zuhörer befinden, stattfindet, Schliesslich ist auch noch die Frequenzverteilung über das Feld sehr unbefriedigend, da durch die Kol benwirkung der grossen Membranen die hohen Frequenzen stark in die Achsrichtung des Lautsprechers hineingebündelt werden,
so dass die in der Achsrichtung befindlichen Zu hörer sehr viel stärker mit hohen Frequenzen versorgt werden als die von der Achse des Lautsprechers mehr entfernten Personen.
Die Erfindung, die eine Lautsprecher anlage mit mindestens einer Gruppe gleich artiger, in einer Vertikalebene übereinander angeordneter, trichterlos ausgebildeter Laut sprechersysteme betrifft, ist dadurch gekenn zeichnet, dass die einzelnen Lautsprecher Systeme zur Erzielung einer Bündelung der Charakteristik in die Horizontalebene derart in eine langgestreckte Schallwand eingebaut sind, dass ihre Achsen praktisch senkrecht auf der Schallwand stehen.
Es hat sich gezeigt, dass bei einer derart ausgebildeten Vorrichtung die beschriebenen Nachteile nicht auftreten.
Man sollte zunächst erwarten, dass die Bündelungseigenschaften einer solchen Gruppe bei Verwendung eines so breiten-Fre- quenzbandes, wie es von einem Lautsprecher bei. Musik- und Sprachdarbietungen wieder gegeben wird, äusserst ungünstig ausfällen, da die hohen Frequenzen bekanntlich sehr viel schärfer als die tiefen gebündelt werden. Man hatte also mit sehr starken Verzerrungen bei der Wiedergabe zu. rechnen, die den Fach- mann bisher davor zurückhielten, solche Lautsprechergruppen zu verwenden.
Für Nebelsignalanlagen war zwar eine Gruppenbildung von übereinander angeord neten Hörnern schon bekannt. Bei dieser An lage handelt es sich aber um die Aussendung von im wesentlichen einer einzigen Tonfre quenz und nicht eines Tonspektrums, so dass für die Nebelhornanlage das vorerwähnte Vorurteil nicht vorlag.
Das gleiche gilt für die bekannten Unterwasserschallanlagen, die für Echolotzwecke gebaut wurden. Auch hier hat man zur starken Bündelung einer einzigen Frequenz mehrere Schallsender oder -emp- fänger nebeneinander angeordnet.
Versuche und nähere Überlegungen haben nun ergeben, dass auch für die Wiedergabe eines breiten Frequenzbandes,- welches den Hörfrequenzbereich -umfasst, die erwähnte Gruppenbildung mit Vorteil benutzt werden kann. Die Lautsprecher der Gruppe können bezüglich ihres Frequenzganges derart ver schieden ausgebildet werden,
dass innerhalb des zu beschallenden Raumes keine störende Bevorzugung einzelner Frequenzen oder Fre quenzbereiche auftritt. Schon auf Fabrika- tionsstreuungen zurückzuführende normale Abweichungen des Frequenzganges der ein zelnen Lautsprecher derselben Type - ins besondere im Bereich der hohen Frequenzen voneinander reichen aus, um eine schädliche Verschiedenheit bezüglich der Bündelungs- eigenschaften der verschiedenen Frequenzen zu verhindern.
Darüber hinaus lässt sich die sem Nachteil mit Vorteil dadurch abhelfen, dass die einzelnen Lautsprecher der Gruppe mit verschiedenen Frequenzbereichen der zu geführten Niederfrequenzströme gespeist-wer- den. Man braucht nämlich nur den äussern Systemen der Gruppe die höheren, Frequen zen vorzuenthalten, sie also nur mit tiefen Frequenzen zu speisen,
um mit Sicherheit eine schädliche Bevorzugung der höheren Frequenzen bei der Bündelung zu verhindern.
Ausser .dem Vorteil des geringen Aufwan des gegenüber den Anlagen mit über die Fläche der Zuhörerschaft verteilten Laut sprechern ergibt sich gegenüber den bekann- ten Anlagen mit zentralisierten Grosslaut sprechern der Vorteil, dass in jedem Punkt der Fläche annähernd die gleiche Lautstärke vor handen ist.
Auch in den von der Achse der Lautsprechergruppe weit entfernten Rand gebieten sind noch genügend hohe Frequen zen vorhanden, da in der Horizontalebene wegen der Kleinheit der Systeme der einzel nen Lautsprecher keine nennenswerte Bün delung stattfindet.
Ausser den bereits erwähnten Nebelhör nern ist aus der Literatur auch ein Vorschlag bekannt, wonach zur Wiedergabe von Musik darbietungen, die in die Zuhörerebene hin- eingebündelt werden, die Verwendung von vier übereinander angeordneten Hornlaut sprechern empfohlen wird. Eine brauchbare Wiedergabe des ganzen TonfrequeDzspek- trumsist jedoch mit einer solchen Anordnung nicht zu erreichen.
Bei einem Hornlautspre cher werden sämtliche Frequenzen über die ganze Öffnungsfläche des Hornes mit an-, nähernd gleichmässiger Amplitude abge strahlt. Die Bündelungseigenschaften einer aus mehreren dicht übereinander angeord neten Hörnern bestehenden Gruppe fallen dann - wie bereits -eingangs erwähnt - sehr ungünstig aus, da die hohen Frequenzen sehr stark gebündelt und daher im wesentlichen senkrecht zur Verbindungslinie der Laut sprecher abgestrahlt werden.
Das bedeutet einen unerwünschten Anstieg der Frequenz kurve bei hohen Frequenzen in der Haupt- strahlrichtung und gleichzeitig einen starken Abfall in allen davon abweichenden Richtun gen. Ausserdem ist mit der bekannten Anord nung auch eine befriedigende Wiedergabe der tiefen Frequenzen nicht zu erzielen, da bei einem Hornlautsprecher die untere Grenz- frequenz durch die räumlichen Abmessungen des Hornes gegeben ist.
Die Übereinander anordnung mehrerer derartiger Systeme ist also schon mit Rücksicht auf die erforder lichen räumlichen Abmessungen undisku- tabel.
Die erfindungsgemässe Lautsprecheran ordnung unterscheidet sich von dieser be kannten durch die Verwendung von trichtex- losen Lautsprechern. Bei Konus-Lautspre- chern werden im Gegensatz zu den tiefen Fre quenzen die hohen Frequenzen im wesent lichen, nur von dem innersten Teil der Mem bran abgestrahlt. Dadurch erhält man bei mehreren dicht übereinander angeordneten, Konus-Lautsprechern für die hohen Frequen zen in der durch die Achsen der einzelnen Lautsprechersysteme der Gruppe gelegten Ebene ein sich als vorteilhaft erweisendes, stark verzipfeltes Diagramm.
Weiterhin. soll noch auf eine bekannte An ordnung hingewiesen werden, die aus einer Mehrzahl gleichartiger, senkrecht überein ander auf einer Schallwand angeordneter Lautsprechersysteme besteht. Um mit dieser Anordnung ein Auditorium zu beschallen, werden die einzelnen Lautsprechersysteme gegeneinander derart gedreht, dass sie auf einanderfolgende Teile eines Raumes mit Schall versorgen. Hier wird also praktisch eine Beschallung eines Raumes mit mehreren; einzelnen Lautsprechersystemen, die an einem gemeinsamen Ort angeordnet sind, durchgeführt.
Eine Gruppenwirkung über den gesamten zu übertragenden. Frequenzbereich im Sinne der Erfindung tritt bei der bekann ten Anordnung nicht auf, weil zumindest für die mittleren und hohen Frequenzen die Ab strahlung in voneinander verschiedene Rich tungen erfolgt.
Von den insgesamt vier über einander angeordneten Lautsprechersyste men sind gemäss den Ausführungsbeispielen der erwähnten Veröffentlichung zwei Sy steme gegeneinander um 90 verwinkelt. Die beiden andern Lautsprechersysteme sind nicht oder um 30 gegenseitig verwinkelt; sie ergeben aber noch keine Gruppenwirkung.
Bei der erfindungsgemässen Anordnung werden sowohl die tiefen wie auch die hohen Frequenzen genügend gleichmässig ab gestrahlt, und zwar dank der bereits oben er wähnten Tatsache, dass das Strahlungsdia- gramm für die hohen Frequenzen. in Richtung der durch die Achsen der einzelnen Lautspre chersysteme gelegten Ebene stark aufgezip- felt ist.
Eine solche gleichmässige Abstrahlung kann jedoch, bei der bekannten, Anordnung nicht zustande kommen, weil infolge der ge genseitigen Drehung der einzelnen Lautspre chersysteme die stark gerichteten Strahlen bündel der hohen Frequenzen, in voneinander abweichende Richtungen strahlen,
so dass ein Zusammenwirken der von den einzelnen Lautsprechersystemen abgestrahlten hohen Frequenzen nicht eintritt und ein resultieren des aufgezipfeltes Diagramm in diesem Fre quenzbereich nicht zustande kommt.
Die bekannte Anordnung hat also gegen über der Verteilung einzelner Lautsprecher im Raum nur den einen Vorteil, dass Inter ferenzen, die sich durch verschieden lange Wege des Schalls ergeben könnten, dadurch vermieden werden, dass der Schall praktisch vön einem Punkt ausgeht.
Die der Erfindung zugrunde liegende Auf gabe ist schliesslich auch nicht mit einer wei teren bekannten Anordnung zu lösen, die zwar aus mehreren übereinander angeord neten, in, die gleiche -Richtung strahlenden Lautsprechersystemen besteht, bei der jedoch die gemeinsame langgestreckte Schallwand fehlt. Die bekannte Anordnung sieht statt einer Schallwand länglich ausgebildete Hör ner oder Trichter vor. Durch derartige Trich ter oder Hörner tritt aber auch in der Hori zontalebene eine Bündelung ein, die jedoch gerade unerwünscht ist.
Da das Schallfrequenzband in. die Hori zontalebene hineingebündelt wird, eignet sich die erfindungsgemässe Anordnung besonders für die Beschallung von halligen Räumen. Nur ein geringer Teil des Schalles gelangt an die reflektierenden Flächen; insbesondere wird: der Schall von der Decke ferngehalten.
Bei Anwendung der Erfindung zur Be schallung halliger Räume wurde eine Dimen- sionierungsregel für die Lautsprechergruppe gefunden, die sich als besonders vorteilhaft erwiesen. hat. Danach soll die geometrische Länge der Gruppe in Metern mindestens dem halben Wert des Verhältnisses von tatsäch licher Nachhallzeit zu optimaler Nachhallzeit entsprechen.
Dabei wird unter tatsächlicher Nachhallzeit jene Zeit verstanden, in der der von einer Schallwelle erzeugte Schalldruck auf 1/100o des -Anfangsdruckes gesunken ist. Die optimale Nachhallzeit entspricht der ge wünschten Nachhallzeit und kann in einer empirischen Formel als Funktion des Vo lumens des zu beschallenden Raumes aus gedrückt werden. Daraus ist zu ersehen, dass man für jeden Raum, dessen Volumen man. kennt, die optimale Nachhallzeit angeben kann.
Die physikalische Wirkung der gemäss dieser Regel dimensionierten Lautsprecher gruppe kann man sich etwa so vorstellen, dass durch die mit der Gruppe erzielten Bündelung des Schalles das direkte Schallfeld in der gan zen zu erfassenden Zuhörerfläche in seiner Intensität gegenüber dem diffusen Schallfeld hinreichend verstärkt wird, um störenden Nachhall zu verhindern.
Die Zahl der für eine Gruppe benötigten Lautsprecher ergibt sich, aus der Länge der Gruppe, wenn man voraussetzt, dass die Laut sprecher einigermassen dicht nebeneinander angeordnet sind. So enthält beispielsweise die Drei-Meter-Gruppe bei Voraussetzung normaler 6-Watt-Lautsprecher insgesamt 12 Lautsprechersysteme. Versuche haben je doch gezeigt, dass es nicht unbedingt notwen dig ist, die Gruppe gegebener Länge dicht mit Lautsprechersystemen zu besetzen.
Zur Versorgung nicht allzu grosser Flächen mit Schall empfiehlt es sich, die Lautsprecher gruppe um einen kleinen Winkel nach vorn zu neigen, derart, dass das Maximum der Schallabstrahlung etwa im Mittelpunkt der Zuhörerfläche liegt. Dabei wird man die Gruppe zweckmässig so hoch anbringen, dass ihr Fusspunkt über der Hörebene liegt. Da durch ergibt sich in der Zuhörerfläche eine besonders gleichmässige Schallverteilung. <B>.</B> der Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Strahlergruppe, wie sie hauptsächlich in Innenräumen Anwendung findet, während in den Fig. 3 und 4 eine Strah- lergruppe für die Aufstellung im Freien dar- ,gestellt ist. Die Fig. 5 veranschaulicht schliesslich ein Diagramm der Abstrahlungs- verhältnisse für hohe und tiefe. Frequenzen.
Gemäss Fig.2 besteht die Gruppe aus sechs übereinander angeordneten Lautspre chern 2, die- auf einer gemeinsamen Schall wand 1 angeordnet sind. Eine Seitenansicht dieser Anordnung zeigt Fig. 1. Bei dieser sind mehrere Lautsprechersysteme nach hinten durch ein Gehäuse 3 vollkommen ab geschirmt. Diese Lautsprechersysteme be sitzen jedes für sich demnach keine Achter charakteristik mehr, sondern annähernd eine Kreischarakteristik.
Mit den übrigen Laut sprechersystemen zusammen erhält man dann insgesamt eine Kardioiden-Charakteristik und erreicht damit eine bessere Beschallung des Raumes seitlich zur Hauptstrahlrich tung.
In dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 und 4 sind die auf einer lan.ggestreckten Schallwand angeordneten Lautsprecher systeme in, einem zylinderförmigen oder nach oben sich öffnenden kegelförmigen Gehäuse untergebracht. Das Gehäuse ist auf einen säu lenförmigen Fuss aufgesetzt. Zur besseren Be schallung der zu versorgenden Fläche emp fiehlt es sich, die Schallwand unter einem kleinen Winkel gegen die vertikale Achse des Gehäuses geneigt in dieses einzusetzen.
Man erzielt damit in Verbindung mit der Walil der Höhe des Fusses, auf den das Gehäuse auf gesetzt ist, eine günstige Schallabstrahlung etwa in Kopfhöhe der mit Schall zu versor genden Zuhörer.
Das Gehäuse, in dem die Schallwand mit den Lautsprechersystemen untergebracht ist, ist zur Ermöglichung der Schallabstrahlung an zwei einander gegen überliegenden Seiten geöffnet; diese Öffnun gen sind mit einer einen mechanischen Schutz ; gewährleistenden Drahtgaze abgedeckt, die ihrerseits wieder durch Metallstäbe 6 ge schützt ist, die aber in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sein müssen, dass sie keine merkliche Behinderung der Schall abstrahlung hervorrufen. Solche Metallstäbe verbessern überdies das Aussehen einer Ton säule.
Während Fig. 3 eine Ansicht einer solchen Tonsäule darstellt, ist in Fig. 4 das die Laut sprechersysteme enthaltende Gehäuse im Schnitt gezeichnet. Das Gehäuse ist in der Zeichnung mit 4 bezeichnet. Es sitzt auf dem säulenförmigen Fuss 5. Im Innern des Ge häuses ist die Schallwand 7 mit den einzelnen Lautsprechersystemen 8 angeordnet. Die Schallwand ist gegenüber der Vertikalen um einen kleinen Winkel geneigt.
Die Schall abstrahlfläche 6, die in Fig. 3 in Ansicht zu erkennen ist, ist mit Drahtgaze bespannt. Zum Schutz des Gehäuses gegen Regenwasser ist das Gehäuse mit einer Kappe 9 abgedeckt, die so ausgebildet ist, dass das Regenwasser abfliessen kann,.
In Fig. 5 ist das Abstrahlungsdiagramm für hohe Frequenzen (fh) und tiefe Frequen zen (in) in einer Ebene, welche die Längs achsen aller Lautsprecher enthält, dargestellt. Diese Darstellung zeigt deutlich die Aufzipfe- lung des Diagramms für die hohen Frequen zen. Die Kurve für die tiefen Frequenzen ent spricht in erster Annäherung etwa der Um hüllenden des Diagramms der hohen Fre quenzen. Die Bündelung ist also weitgehend frequenzabhängig.
Will man mit einer erfindungsgemäss aus gebildeten Lautsprechergruppe von einem Punkt aus eine Rundstrahlung erzeugen, was zum Beispiel erwünscht sein kann, wenn sich der Redner oder das Orchester etwa im Mit telpunkt der gesamten Zuhörerfläche befin- den, so ordnet man zweckmässig zwei Grup pen von Lautsprechern an, deren Haupt strahlrichtungen etwa senkrecht aufeinander stehen. Die beiden Schallwände werden sich dann längs einer Begrenzungslinie berühren.
Die Lautsprecher jeder einzelnen Gruppe können dabei in einem solchen Abstand von einander angeordnet werden, dass jeweils zwi schen zwei Lautsprechern einer Gruppe ein. Lautsprecher der andern Gruppe Platz findet, wodurch sich die Möglichkeit eines gedräng ten Aufbaus mit schmalen (das heisst Schall wandbreite etwa gleich dem Durchmesser der einzelnen Lautsprecher). Schallwänden ergibt.