CH651165A5

CH651165A5 - Vorrichtung zum stereophonischen empfang, insbesondere fuer tonbild-aufnahmekameras.

Info

Publication number: CH651165A5
Application number: CH7993/79A
Authority: CH
Inventors: William Robert Wray
Original assignee: Polaroid Corp
Priority date: 1978-09-12
Filing date: 1979-09-04
Publication date: 1985-08-30
Also published as: FR2436416A1; GB2104344B; GB2104344A; GB2031690B; AU5071979A; CA1158173A; IT7925605A0; DE2936082A1; FR2436416B1; US4334740A; GB2031690A; AU532406B2; IT1123107B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum stereophonischen Empfang, insbesondere für Tonbild-Aufnahmekameras, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das Schweizer Patent Nr. 622 395 betrifft ein Richtempfangssystem für den Empfang von sich im Raum fortpflanzenden Vorgängen, wie akustischen oder elektromagnetischen Wellen, mit einer Mehrzahl von Empfangselementen, die je ein zeitlich veränderliches Ausgangssignal liefern, und einer Signalbehandlungseinrichtung, welche diese Ausgangssignale zwecks Bildung einer gewünschten Richtcharakteristik zusammenfasst.

Um bei einem Richtempfangssystem dieser Gattung eine Richtcharakteristik mit einer Null- oder Minimumstelle zu erzielen, die hinsichtlich Winkellage und Frequenz nur durch die Art der angewendeten Signalbehandlung und nicht durch mechanische Details der Empfangselemente bestimmt ist, enthält gemäss dem zitierten Patent die Signalbehandlungseinrichtung eine Subtrahierstufe zur Erzeugung eines Differenzsignals aus den Ausgangssignalen zweier Empfangselemente und anschliessend daran eine Integrierstufe zur Integration dieses Differenzsignals.

Richtempfangssysteme nach dem zitierten Patent sind insbesondere bei für Amateure bestimmten Aufnahmegeräten für Bildtonfilme mit grossem Vorteil verwendbar, weil das Richtempfangssystem in solcher Anordnung mit der Kamera verbunden werden kann, dass die aufzunehmenden Schallereignisse mit grosser Stärke empfangen werden, die Quelle der Kamerageräusche hingegen in einem Minimum der Richtcharakteristik liegt. Infolge der Breitbandigkeit der Minimumstelle von Richtempfangssystemen nach dem zitierten Patent ergibt sich dabei eine gute Unterdrückung des Geräuschspektrums der Kamera, das sich meist von etwa 100 Hz bis zu etwa 6000 Hz mit einer Spitze bei ungefähr 2000 Hz erstreckt.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterbildung von Richtempfangssystemen nach dem zitierten Patent zu einer insbesondere für Tonfilm-Aufnahmekameras geeigneten Einrichtung zum stereophonischen Empfang mit zwei je einem Stereophoniekanal zugeordneten Richtempfangssystemen. Erfindungsgemäss weisen diese Richtempfangssysteme je eine Mehrzahl von akustischen Empfangselementen und eine Signalbehandlungseinrichtung auf, welche die Ausgangssignale der Empfangselemente zwecks Bildung einer gewünschten Richtcharakteristik zusammenfasst, wobei jede Signalbehandlungseinrichtung eine Subtrahierstufe zur Erzeugung eines Differenzsignals aus den Ausgangssignalen der zugeordneten akustischen Empfangselemente und anschliessend daran eine Integrierstufe zur Integration dieses Differenzsignals enthält.

Bei einem solchen stereophonischen Empfangssystem haben die Richtcharakteristiken der beiden Stereophoniekanäle eine Achterform, wenn die Empfangselemente selbst Rundcharakteristik haben. Wenn Richtcharakteristiken in Kardioidenform erwünscht sind, weist nach einer Weiterbildung der Erfindung jede Signalbehandlungseinrichtung eine Kombinationsstufe zur Kombination der Summe der Ausgangssignale der Empfangselemente des betreffenden Stereo-phoniekanales mit dem integrierten Differenzsignal dieser Elemente auf.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen hervor. In diesen zeigen:

Fig. lA-lFein stereophonisches Empfangssystem, das dreieckförmig aufgestellte Mikrophone mit Rundcharakteristik aufweist,

Fig. 2 in Seitenansicht eine Kamera und von dieser abgewandte kardioide Empfangselemente,

Fig. 3 A und 3B zwei Mikrophone mit mechanischer Subtraktion,

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Fig. 4A-4D karioide Mikrophone und eine elektrische Schaltung für stereophone Empfänger mit ausgeprägter Richtcharakteristik,

Fig. 5A und 5B zwei Mikrophone mit Rundcharakteristik, deren Ausgangssignale zu stereophonem Empfang verarbeitet werden,

Fig. 6A-6C zwei kardioide Mikrophone und eine elektrische Schaltung für stereophone Empfänger,

Fig. 7 eine Mikrophongruppe mit mechanischer Addition und Subtraktion ihrer Eingangssignale,

Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel der Signalbehandlungseinrichtung zur Beseitigung des Kamerageräusches für die Mikrophonanordnung nach den Fig. 1A oder4A,

Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Signalbehandlungseinrichtung zur Beseitigung des Kamerageräusches für die Mikrophonanordnung nach Fig. 1F und

Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Signalbehandlungseinrichtung zur Beseitigung des Kamerageräusches für die Mikrophonanordnung nach den Fig. 5A und 6A.

Die in Fig. 1A dargestellte Vorrichtung 100 besteht aus einer ersten Gruppe bzw. Anordnung mit den beiden Mikrophonen M(I) und M(II), die die Achse A-A definieren, und aus einer zweiten Gruppe bzw. Anordnung mit den Mikrophonen M(II) und M(III), die die Achse B-B definieren. Die beiden Achsen schneiden sich unter einem Winkel, der zwischen 60° und 90° liegt. Das Mikrophon M(II) ist für beide Gruppen bzw. Anordnungen das gemeinsame Mikrophon. In der Fig. 1F ist die Vorrichtung 100' gezeigt, deren Mikrophone ebenfalls Achsen A-A und B-B haben, die sich unter dem gleichen Winkel wie in der Fig. 1A schneiden, aber im Gegensatz hierzu kein gemeinsames Mikrophon für beide Gruppen bzw. Anordnungen hat.

Die Signalbehandlungseinrichtung 101 der Fig. 1B wird mit der in Fig. 1A gezeigten Vorrichtung 100 verwendet. Die Einrichtung 101 enthält eine Subtrahierstufe 102, in der die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der ersten Gruppe der Mikrophone M(I) und M(II) gebildet wird. Das Differenzsignal gelangt von der Subtrahierstufe 102 in den Integrator 103, der seinerseits ein Ausgangssignal erzeugt, das der ersten Gruppe zugeordnet ist. Die Mikrophone M(II) und M(III) der zweiten Anordnung bzw. Gruppe geben ihre Ausgangssignale auf gleiche elektronische Schaltungsstufen, so dass ein integriertes Signal erzeugt wird, das der zweiten Gruppe zugeordnet ist. Da bei dieser Signalbehandlungseinrichtung die Ausgangssignale des einen Kanals spiegelbildlich gleich zu den Ausgangssignalen des anderen Kanals sind, wird im folgenden nur der eine Kanal näher beschrieben.

Bei Mikrophonen mit Rundcharakteristik ist die Form der Richtcharakteristik des ersten Paares der Mikrophone ohne Signalbearbeitung der Kreis 84 der Fig. IC und bei Signalbearbeitung, d.h. bei Ableitung des integrierten Signals liegt die Richtcharakteristik in der Achse A-A der ersten Gruppe.

Nach der Signalbehandlung mit Subtraktion und Integration ergibt sich eine Richtcharakteristik in der Achterform 104. Die Form der Richtcharakteristik der zweiten Gruppe der Mikrophone ist ohne Signalbearbeitung der Kreis 86 und mit Signalbearbeitung, d.h. Ableitung des integrierten Signals eine Achterform in Richtung der Achse B-B der Fig. 1D. Wie in Fig. 1B gezeigt, ergibt das Integral des ersten Paars der Mikrophone die Information des rechten Kanals in einem Stereosystem und das integrierte Signal des zweiten Paars der Mikrophone eine Information des linken Kanals.

Bei Verwendung dieses Aufnahmesystems in einer Tonfilmkamera für Stereoaufnahmen wird das Kamerageräusch in jedem der beiden Kanäle infolge der achterförmigen Richtcharakteristik aufgenommen. Das aufgenommene Kamerageräusch kann dadurch verringert bzw. eliminiert werden, indem eine zusätzliche Signalbehandlung mit der in Fig. 1E

dargestellten Schaltung 101' durchgeführt wird. Sie enthält gegenüber der vorhin besprochenen Schaltungsanordnung der Fig. 1B noch zusätzliche Additionsstufen 105 und 105'. Die Additionsstufe 105 addiert die Ausgàngssignale der Mikrophone M(I) und M(II) zu einem Summensignal, das dem integrierten Signal hinzugefügt wird. Das Ausgangssignal der Addierstufe 105 stellt ein erstes zusätzlich bearbeitetes Signal dar, das der ersten Gruppe bzw. Anordnung der Mikrophone zugeordnet ist. Die gleiche zusätzliche Signalbehandlung erfolgt mit den Ausgangssignalen des Paares der Mikrophone der zweiten Gruppe im Addierer 105'. Das Ausgangssignal dieses Addierers 105' stellt das zweite zusätzlich bearbeitete Signal der zweiten Gruppe dar.

Die Signalbearbeitung durch die Schaltung 101' der Fig. 1E ergibt bei entsprechender Verstärkung des Summensignals und des Integrationssignals eine kardioide Richtcharakteristik für jedes Paar der Mikrophone. Die Richtcharakteristik des ersten Paars ist in Fig. IC mit 96 bezeichnet. Ihre Hauptachse liegt in der Achse A-A der ersten Gruppe. Die Charakteristik der zweiten Gruppe ist in Fig. 1D mit 98 bezeichnet.

Mit der Anordnung der Mikrophongruppen gemäss Fig. 1A oder 1F und bei Verwendung der Schaltung 101' der Fig. 1E kann stereophone Aufnahmetechnik durchgeführt werden. Vorzugsweise schneiden die Achsen der beiden Mikrophongruppen bzw. Anordnungen sich unter einem Winkel von z.B. 90°. Hierdurch wird eine saubere Trennung zwischen dem linken und dem rechten Kanal bei gleichzeitig gutem Empfang von der Vorderseite gewährleistet.

Bei der Verwendung der nachstehend beschriebenen Mikrophone mit Richtcharakteristik werden die Mikrophone an einem Ausleger 106 der Kamera 107 gemäss Fig. 2 angeordnet. Sie «schauen» etwas nach unten und nach vorne. Sie bilden mit der optischen Achse Z der Kamera 107 einen Winkel von ungefähr 20° bis 30°. Bei der Verwendung von Mikrophonen mit Richtcharakteristik, wie sie in der Fig. 4A dargestellt sind, liegen die Hauptachsen der individuellen Richtcharakteristika auf dem Vektor 108, der mit dem Ausleger 106 der Kamera 107 übereinstimmt. Der Ausdruck «Mikrophone mit Richtcharakteristik» bedeutet auch eine Anordnung von Mikrophonen, die eine Rundcharakteristik haben und deren Ausgangssignale nach der Lehre der Schweizer Patentschrift Nr. 622 395 derart behandelt werden, dass nach der Signalbehandlung eine Richtcharakteristik entstanden ist. In der Anordnung der Fig. 4A kann jedes Mikrophon m durch eine Mikrophongruppe bzw. -anordnung ersetzt werden, deren Achse mit dem Vektor 108 fluchtet.

Die Verwendung von Mikrophonen mit Richtcharakteristik in dreieckförmiger Anordnung erhöht die Richtungsabhängigkeit der beiden Mikrophone, wie es in den Fig. 4C und 4D dargestellt ist. In der Fig. 4A definieren die kardioiden Mikrophone m(I) und m(II) eine erste Gruppe mit der Achse A-A und die Mikrophone m(II) und m(III) eine zweite Achse B-B. Die Hauptachse 108 der kardioiden Richtcharakteristik eines jeden Mikrophons ist von der Achse der betreffenden Mikrophongruppe gedreht. Bei Verwendung dieser gesamten Anordnung für stereophonische Aufnahmen mit einer Filmkamera beträgt der Winkel zwischen den beiden Gruppen 90° und der Winkel zwischen der Achse A-A zur optischen Achse Z der Kamera 45°. Die Hauptachse der kardioiden Richtcharakteristik der Mikrophone hat zur Achse ihrer Gruppe einen Winkel von 45° und liegt parallel zur Kameraachse. Die Achsen der Mikrophone m(I) und m(II) sind in einem Winkel von 45° zu der Gruppenachse A-A angeordnet. Die Achse der Mikrophone m(III) und m(II) liegen ebenfalls im Winkel von 45° zur Achse B-B.

Die Signalbearbeitungseinrichtung 110 der Fig. 4B, die im wesentlichen gleich derjenigen der Fig. 1B ist, bewirkt eine Richtcharakteristik des ersten Paares der Mikrophone m(I)

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und m(II) oder zumindest eine resultierende Keule in Richtung der Gruppenachse A-A, die etwa 45° zur Kameraachse und zur Hauptachse 108 der Richtcharakteristik der beiden Mikrophone liegt. Die Signalbehandlungseinrichtung 110 enthält eine Subtraktionsstufe 102, die die Ausgangssignale der beiden Mikrophone m(I) und m(II) voneinander subtrahiert und ein Differenzsignal erzeugt, das im Integrator 103 integriert wird zu einem ersten integrierten Signal. Die Richtcharakteristik der ersten Mikrophongruppe, die auf dem ersten integrierten Signal des Integrators 103 basiert, hat nun eine keulenförmige Hauptcharakteristik 112 und eine um 45° versetzte keulenförmige Nebencharakteristik 111, wie dies in Fig. 4C gezeigt ist. Die Ausgangssignale der Mikrophone m(II) und m(III) werden in ähnlicher Weise über die Stufen 102' und 103' behandelt, so dass sich am Ausgang des Integrators 103' ein zweites integriertes Signal ergibt. Die Charakteristik der zweiten Mikrophongruppe, die auf diesem zweiten integrierten Signal basiert, liegt auf der Achse B-B, wie es in Fig. 4D dargestellt ist. Beim Schneiden der Achsen der gesamten Anordnung 109 unter einem Winkel von 90° liegen die Hauptachsen der Richtcharakteristika gemäss Fig. 4C und 4D ebenfalls um 90° zueinander.

Die Nebenkeule 111 hat ungefähr die Hälfte der Amplitude der Hauptkeule 112. Die Anwesenheit dieser Nebenkeule bringt aus dem linken Kanal etwas Information in den rechten Kanal, was unter Umständen nicht wünschenswert ist. Daher ist gemäss Fig. 5A oder 6A eine Anordnung geschaffen worden, die die Trennung zwischen den Kanälen verbessert und auch die Anzahl der verlangten Mikrophone reduziert.

Gemäss Fig. 6A, auf die zuerst Bezug genommen werden soll, enthält die gesamte Anordnung 113 eine einzelne Gruppe eines Paares von Mikrophonen m(I) und m(II) mit Richtcharakteristik. Diese beiden Mikrophone definieren eine Gruppenachse A-A. Die Hauptachse 108 der Charakteristik jedes der Mikrophone ist zu der aufzunehmenden Szene gerichtet, liegt parallel zur optischen Achse Z der Kamera und im rechten Winkel zu der bereits erwähnten Achse A-A. Die Signalbehandlungseinrichtung 114 der Fig. 6C, die mit der Mikrophonanordnung der Fig. 6A zusammenarbeitet, enthält eine Subtraktionsstufe 102, die die Ausgangssignale jedes der Mikrophone subtrahiert und ein Differenzsignai bildet. Das Differenzsignal wird im Integrator 103 zu einem integrierten Signal verarbeitet. Die Ausgangssignale der beiden Mikrophone gelangen auch zur Additionsstufe 105, die ein Summensignal bildet und es parallel an eine weitere Additionsstufe 116 und an eine weitere Subtraktionsstufe 117 gibt. Das integrierte Signal des Integrators 103 gelangt ebenfalls auf die Stufen 116 und 117. Die weitere Additionsstufe

116 erzeugt ein erstes behandeltes Signal, das der Summe des integrierten Signals und der Summe der Ausgangssignale der beiden Mikrophone entspricht. Die weitere Subtraktionsstufe

117 erzeugt ein zweites Ausgangssignal, das der Differenz des integrierten Signals und der Summe der Ausgangssignale der beiden Mikrophone entspricht.

Die Richtcharakteristik des Paares der Mikrophone, die auf dem ersten verarbeiteten Signal basiert, liegt gemäss Fig. 6B auf der Achse E-E, die 45° zur Mikrophonachse 108 und zur Gruppenachse A-A gedreht ist. Die Richtcharakteristik, die auf dem zweiten verarbeiteten Signal basiert, liegt auf der zweiten Achse F-F, die um 90° zur Achse E-E versetzt ist.

Die Form der Richtcharakteristik der Fig. 6B ist ungefähr kreisförmig, obwohl ihre Form in Richtung der Achsen E-E und F-F gelängt ist. Die Form und die Ausdehnung dieser Charakteristik hängt von der Verstärkung zwischen dem integrierten Signal des Integrators 103 und dem Summensignal der Addierstufe 105 der Fig. 6C ab. Der Grad der Trennung zwischen den beiden Kanälen erfolgt durch entsprechende

Einstellung der Verstärkungen zwischen dem Integrationssignal und dem Summenkanal.

Eine Steuerung der Verstärkung kann entweder in der Addierstufe oder anschliessend oder kurz vor dem Verzweigungspunkt 120 vorgesehen werden. Eine zweite Steuerung der Verstärkung kann im Integrator oder anschliessend kurz vor dem Verzweigungspunkt 122 vorgesehen sein. Durch diese Steuerung der Verstärkung wird die Form der Charakteristik geändert und auch ihre Hauptachse weitergedreht als in der Fig. 6B gezeigt ist. Während im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 4 die Trennung des linken und des rechten Kanals durch den Schnittwinkel der beiden Mikrophonanordnungen bzw. -gruppen bestimmt ist, wird bei der Anordnung gemäss Fig. 6A, 6B, 6C die Trennung durch die Steuerung der Verstärkung bewirkt. Insbesondere wird die Trennung dadurch verbessert, dass die Verstärkung des Summensignals aus der Addierstufe 105 verkleinert wird gegenüber der Verstärkung des Integrationssignals aus dem Integrator 103 in Fig. 6C.

Individuelle Verstärkungssteuerung kann in jedem der doppelten Ausgänge der Additionsstufe 105 und des Integrators 103 vorgenommen werden.

In der Fig. 5A sind die Mikrophone mit Richtcharakteristik durch solche Mikrophone mit Rundcharakteristik ersetzt. In diesem Fall ergeben sich bei einer Signalbehandlung durch die Schaltungsanordnung der Fig. 6C entgegengesetzt gerichtete Kardioiden, wie Fig. 5B zeigt. In der Fig. 5A enthält die Gruppe 118 ein Paar Mikrophone M(I) und M(II) mit Rundcharakteristik. Diese Mikrophone liegen in der Achse A-A. Bei der Verwendung dieser Mikrophongruppe mit einer Kamera ist die Achse A-A in ähnlicher Weise orientiert wie in der Fig. 6A, d.h. rechtwinklig zur optischen Achse Z der Kamera. Die Signalbehandlung erfolgt, wie bereits erwähnt, durch die Schaltungsanordnung der Fig. 6C. Die auf die beiden verarbeiteten Signale der Schaltungsanordnung basierenden Richtcharakteristika haben gemäss Fig. 5B eine kardioide Form, deren Hauptachse mit der Gruppenachse A-A fluchtet, jedoch um 180° zueinander versetzt sind.

Während verschiedene Mikrophontypen mit Rundcharakteristik oder mit kardioider Charakteristik im Handel erhältlich sind, ist das in der Fig. 3 A gezeigte Mikrophon 120 besonders geeignet, eine Anordnung bzw. Gruppe zu bilden, die ähnlich derjenigen der Fig. 1F ist. Bevor seine Anwendung in der Gruppe besprochen wird, soll seine Konstruktion näher erklärt werden. Das Mikrophon 120 besteht im wesentlichen aus einem zylinderförmigen Gehäuse 121, an dessen Enden die Öffnungen 122 und 123 vorgesehen sind. Im Gehäuse selbst ist eine Membrane 124 befestigt. Da der Schall durch die beiden Öffnungen 122, 123 sowohl in Vorwärtsrichtung als auch in Rückwärtsrichtung auf die Membrane 124 gelangen kann, erfolgt an dieser Membrane eine mechanische Substraktion der Schallwellen. Daher sind zwei voneinander getrennte Mikrophone oder eine Subtraktionsstufe nicht erforderlich. Zum Beispiel kann ein Paar der Mikrophone 120 in der Anordnung 102' der Fig. 3B Verwendung finden. Die Ausgangssignale bei jedem Mikrophon 120 gelangen an einen Integrator 103. Die integrierten Signale dieser Integratoren sind gleich den Signalen, die aus der Schaltungsanordnung der Fig. 1B gelangen. Ein besonderer, elektrischer Subtraktionsvorgang wird hierbei nicht benötigt.

Die Fig. 7 zeigt eine Anordnung bzw. Gruppe 124 der beiden Mikrophone 126 und 128. Durch die besondere Konstruktion erfolgt die Addition und Subtraktion der Eingangssignale auf mechanischem Wege. Beim Mikrophon 126 handelt es sich um ein bekanntes Druckmikrophon, das zwei Empfangsglieder bzw. Eingänge 130 und 132 besitzt. Diese sind in der Achse A-A angeordnet. Das Mikrophon 128, das in ähnlicher Weise aufgebaut ist wie dasjenige der Fig. 3A, enthält Empfangsglieder bzw. Eingänge 134 und 136, die

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ebenfalls auf der Achse A-A liegen, aber ausserhalb der Eingänge 130, 132 des zuerstgenannten Mikrophons 126.

Nicht dargestellte mechanische Glieder halten die Mikrophone 126 und 128 in der dargestellten Anordnung. Die Eingänge 130, 132 des Mikrophons 126 arbeiten nun in gleicher Weise wie die aus der zitierten Patentschrift bekannten Mikrophone und die aus der zitierten Patentschrift bekannte Addierstufe. Die Eingänge 134,136 des Mikrophons 128 der Fig. 7 arbeiten wie die aus der zitierten Patentschrift bekannten Mikrophone und die aus der zitierten Patentschrift bekannte Subtraktionsstufe. Die Einstellung des Abstandes der Mikrophone, wie sie in der zitierten Patentschrift diskutiert worden sind, gelten für die Abstände der Eingänge 132 bis 136 in gleicher Weise.

Bei Integration des Ausgangssignales des Mikrophons 128 und bei seiner Hinzufügung zum Ausgangssignal des anderen Mikrophons 126 ergibt sich eine Charakteristik, die bereits in der zitierten Patentschrift beschrieben wurde. Wird das Ausgangssignal des Additionsmikrophons 126 auf die bekannte Verstärkungssteuerung gegeben, und wird das Ausgangssignal des Subtraktionsmikrophons 128 auf die bekannte Integrationsstufe gegeben, so ergibt sich ein resultierendes Signal aus einer aus der zitierten Patentschrift bekannten Addierstufe, das eine kardioide Charakteristik darstellt.

Es ist auch wünschenswert, dass die Differenz der Schallübertragungszeit von den Eingängen zur Membrane in den Mikrophonen 126, 128 klein sein sollte. Sie sollte kleiner als 20% der Übertragungszeit zwischen den entsprechenden Eingängen, wie z.B. 132 und 136, sein. Diese Differenz der Übertragungszeit kann dadurch verkleinert werden, dass der Abstand zwischen dem Eingang und der Membrane in beiden Mikrophonen gleichgemacht wird oder dass ein akustischer Verzögerer verwendet wird. Zusätzlich kann eine elektronische Zeitverzögerung im Ausgang eines Mikrophons untergebracht werden.

In einem Stereosystem, bestehend aus drei Mikrophonen (gemäss Fig. 1B mit Rundcharakteristik-Mikrophonen oder gemäss Fig. 3B mit Kardioid-Charakteristik-Mikrophonen), stellt das Windgeräusch ein Problem dar. Es ist oft wünschenswert, einen Stromkreis zur Eliminierung dieses Geräusches zu verwenden. Der Wind erzeugt an jedem der Mikrophone durch plötzliche und untereinander nicht korrelierte Druckänderungen Reaktionen, die durch eine Subtraktion bei der Signalbehandlung nicht eliminiert werden können. Ausserdem bewirkt die Integration in jedem Kanal eines Stereosystems Amplitudenänderungen, die invers zur entsprechenden Frequenz liegen. Dies bedeutet, dass die Amplitude der Schallwellen mit niedriger Frequenz hervorgehoben bzw. betont wird.

Man stellt fes, dass das Windgeräusch unterhalb 2000 Hz liegt. Das Windgeräusch vermindert daher die zur Aufnahme gelangende Nutzinformation. Mit der vorliegenden Erfindung soll diese Wirkung des Windgeräusches vermindert werden durch (a) Unterdrückung der tieferen Frequenzen des integrierten Signals, wobei das hieraus sich ergebende gefilterte integrierte Signal im wesentlichen nur die höheren Frequenzen der aufzunehmenden Information enthält; (b) Unterdrückung der höheren Frequenzen im Ausgang mindestens eines der in einer Gruppe angeordneten Mikrophone, wobei das hieraus sich ergebende gefilterte Ausgangssignal das Windgeräusch und die tieferen Frequenzen der aufzunehmenden Information enthält, und anschliessend (c) Summierung der beiden gefilterten Signale zu einem resultierenden Signal. Die tiefen Frequenzen im linken und rechten Kanal werden somit vom gleichen Mikrophon abgeleitet und stellen monaurale Schallereignisse in jedem Kanal dar, die nicht so stark verstärkt werden, wie es sonst der Fall sein würde, wenn Differenzen der Signale mit tiefer Frequenz integriert würden.

Dadurch wird die Richtcharakteristik der Signale mit tieferen Frequenzen verschlechtert. Die höheren Frequenzen in den beiden Kanälen bleiben jedoch gut voneinander getrennt, und zwar dank der Richtcharakteristik, die sich aus der Integration der Differenzsignale ergibt.

Windgeräusche, die während der stereophonen Aufnahmezeit sich ergeben können, werden auf diese Art und Weise eliminiert bzw. verkleinert. Wenn die Grenzfrequenz des Hochpassfilters für das integrierte Signal und der Tiefpassfilter für das individuelle Mikrophon in der Grössenordnung von ungefähr 1 kHz liegt, können die verbesserten Resultate folgenderweise erklärt werden: oberhalb 1 kHz befähigen die Amplitudendifferenzen das menschliche Ohr zur richtungsabhängigen Unterscheidung der Schallereignisse; unterhalb 1 kHz dominieren die Phasendifferenzen (Zeitverzögerung) die richtungsabhängige Unterscheidung. In einer kleinen Anordnung von Mikrophonen ist der Abstand zwischen den einzelnen Mikrophonen viele Male kleiner als die Wellenlänge der Information mit der tieferen Frequenz und der Geräusche, so dass die Mikrophonanordnung nicht so effektiv für die Richtungsinformation ist wie bei der Information mit höheren Frequenzen als 1 kHz. Deshalb führt das vorstehend beschriebene Verfahren zu einem relativ kleinen Verlust der Richtungsinformation.

Die Schaltungsanordnung, die die Wirkung des Windgeräusches in einem Stereosystem reduziert bzw. eliminiert, ist in den Fig. 8, 9 und 10 dargestellt. Die Mikrophone m(I), m(II) und m(III) der Fig. 8 sind so angeordnet wie es in den Fig. 1A bzw. 4A dargestellt ist. Die drei Mikrophone sind in Form eines Dreiecks angeordnet, dessen Scheitelpunkt der Szene zugewandt ist, die fotografiert werden soll. Ferner liegen sie so zur Kameraachse wie die Fig. 2 zeigt. Die Signalbehandlungseinrichtung 120 der Fig. 8 hat einen linken Kanal 121 und einen rechten Kanal 122 zur Verarbeitung der Ausgangssignale. Jeder Kanal enthält eine Subtraktionsstufe 123 zur Erzeugung der Differenz zwischen den Ausgangssignalen eines benachbarten Paares der Mikrophone. Ausserdem enthält jeder Kanal einen Integrator 124, der das Differenzsignal integriert. Das integrierte Signal gelangt auf einen Hochpassfilter 125, dessen Grenzfrequenz im Bereich von 400 Hz bis 2000 Hz liegt. Dieser Hochpassfilter erzeugt das gefilterte integrierte Signal, das an die Additionsstufe 126 gelegt wird, zu der auch das Ausgangssignal des vordersten Mikrophons m(Il) nach seinem Durchgang durch den Tiefpassfilter 127 gelegt wird. Die tiefen Frequenzen des integrierten Signals werden in jedem Kanal 121 und 122 unterdrückt. Die im wesentlichen gleichen Beträge der tiefen Frequenzen der Schallereignisse, die durch das Mikrophon m(II) aufgenommen wurden, gelangen über den linken und den rechten Kanal. Die Schallereignisse mit tiefen Frequenzen sind monaural, während die Schallereignisse mit hohen Frequenzen stereophon aufgenommen werden.

Vorzugsweise ist die Grenzfrequenz der Filter 125 und 127 gleich. Sie kann entweder im Bereich von 400 Hz bis 2000 Hz liegen. Die Grenzfrequenz ist auch abhängig vom Filtertyp. Je steiler die Kennlinie dieser Filter, desto höher liegt die Grenzfrequenz im angegebenen Bereich. Zum Beispiel hat ein dop-pelpoliger Filter eine Grenzfrequenz von 600 Hz.

Zur Reduzierung des Windgeräusches können auch die Mikrophonanordnung der Fig. 1F und die Signalbehandlungseinrichtung 130 der Fig. 9 Verwendung finden. Die Behandlungseinrichtung der Fig. 9 ist ähnlich derjenigen der Fig. 8, und zwar in dem Sinne, dass die Subtraktionsstufe 131 im linken Kanal 132 ein Differenzsignal erzeugt, das die Ausgangssignale der beiden Mikrophone m(I) und m(II) subtrahiert. Das Differenzsignal gelangt auf den Integrator 133, der ein integriertes Signal erzeugt, das auf den Hochpassfilter 134 gegeben wird, der ein gefiltertes Integrationssignal erzeugt.

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Im rechten Kanal 135 erfolgt eine entsprechende Signalbehandlung der Ausgangssignale der Mikrophone m(III) und m(IV).

Die Ausgangssignale eines oder mehrerer der Mikrophone gelangen auf den Tiefpassfilter 136, der ein gefiltertes Ausgangssignal erzeugt, das über die Additionsstufe 137 ein linkes Ausgangssignal und über die Additionsstufe 138 ein rechtes Ausgangssignal ergibt. Wie bereits im Zusammenhang mit der Schaltungsanordnung 120 gesagt, ist die Beziehung zwischen den Grenzfrequenzen des Tiefpass- und des Hochpassfilters gleich.

Eine Signalbehandlungseinrichtung zur Reduzierung bzw. Eliminierung des Windgeräusches für die Mikrophonanordnungen der Fig. 5A oder 6A ist in der Fig. 10 dargestellt. Die Bearbeitungseinrichtung 140 enthält eine Subtraktionsstufe 141, die die Ausgangssignale der Mikrophone m(I) und m(II) subtrahiert und ein Differenzsignal erzeugt, das im nachfolgenden Integrator 142 zu einem integrierten Differenzsignal verarbeitet wird. Das Ausgangssignal der Mikrophone m(I) und m(II) gelangt ferner in die Additionsstufe 145 und wird in der nachfolgenden Additionsstufe 146 mit dem integrierten Differenzsignal aus dem Integrator 142 vereinigt. Im Zusammenhang mit dieser zusätzlichen Additionsstufe 146 erzeugt die Subtraktionsstufe 147 einen linken Informationskanal und einen rechten Informationskanal, deren Signale auf die Hochpassfilter 148 bzw. 149 gegeben werden. Jeder Kanal 5 erzeugt somit ein gefiltertes Integrationssignal. Die Additionsstufe 145 gibt ihre Signale über einen Tiefpassfilter 150 auf weitere Additionsstufen 151 und 153. Der Ausgang des Tiefpassfilters 150 wird in den beiden Additionsstufen zu den gefilterten Integrationssignalen der Kanäle addiert. Dies io ergibt einen monauralen Eingang mit tiefer Frequenz.

Es wird darauf hingewiesen, dass das Filtern mit einem Hochpassfilter erst erfolgen soll, nachdem die linke und rechte Kanalinformation bestimmt worden ist, um dadurch Störungen zu vermeiden, die durch das Kombinieren separat 15 gefilterter Richtinformation entstehen können. Daher ist es ersichtlich, dass die oben beschriebenen Anordnungen Mittel enthalten, die Ausgänge einer Vielzahl von Mikrophonen zur Erzeugung separater Kanäle mit Richtinformation kombinieren, die die Signale eines jeden Kanals integrieren, die die tie-20 fen Frequenzen von jedem Kanal filtern und die anschliessend mit jedem Kanal die tiefe Frequenz mindestens eines Mikrophons kombinieren.

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6 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum stereophonischen Empfang, insbesondere für Tonbild-Aufnahmekameras, mit zwei je einem Stereophoniekanal zugeordneten Richtempfangseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtempfangseinrichtungen je eine Mehrzahl von akustischen Empfangselementen [M(I), M(II) und M(I1), M(III) in Fig. 1A; M(I), M(II),

M(III) und M(IV) in Fig. 1F] und eine Signalbehandlungseinrichtung (101 in Fig. 1B; 101' in Fig. IE) aufweisen, welche die Ausgangssignale der Empfangselemente zwecks Bildung einer gewünschten Richtcharakteristik (96 in Fig. IC; 98 in Fig. 1D) zusammenfasst, wobei jede Signalbehandlungseinrichtung (101; 101') eine Subtrahierstufe (102; 102') zur Erzeugung eines Differenzsignals aus den Ausgangssignalen der zugeordneten akustischen Empfangselemente und anschliessend daran eine Integrierstufe (103; 103') zur Integration dieses Differenzsignals enthält (Fig. 1A-F).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Signalbehandlungseinrichtung (101 ; 101') eine Kombinationsstufe (105; 105') zur Kombination der Summe der Ausgangssignale der Empfangselemente des betreffenden Stereophoniekanals mit dem integrierten Differenzsignal dieser Elemente aufweist (Fig. 1E).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombinationsstufe (105, 105') einen steuerbaren Verstärker enthält, der eine Änderung der Verstärkung zumindest in einem Kanal bezüglich der Verstärkung im anderen Kanal ermöglicht (Fig. 1E).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombinationsstufe (105,105') steuerbare Verstärker sowohl für das Summensignal als auch für das integrierte Signal aufweist und mit Einrichtungen zur Addition der beiden verstärkten Signale ausgestattet ist (Fig. 1E).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung für jedes der beiden Signale so gewählt ist, dass im Ausgang der Kombinationsstufe (126; 137, 138; 151,153), (116, 117) eine Signalunterdrückung für Vorgänge niedriger Frequenz erfolgt, die unter einem vorgegebenen Winkel zur Achse der Gruppe von Empfangselementen (MI-. MIV) und/oder in der Richtung dieser Achse einfallen (Fig. 8,9,10).
6. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass vier Empfangselemente (MI-MIV) vorgesehen sind, wobei jene Elemente (Mil, MIV), deren Ausgangssignale im Summenkanal addiert werden, zwischen den Elementen (MI, MIII) liegen, deren Ausgangssignale zur Bildung des Differenzsignals subtrahiert werden (Fig. 9).
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Empfangselemente (ml, mil) vorgesehen sind,

deren Ausgangssignale addiert werden (145), um das Summensignal zu erhalten, und subtrahiert werden (141), um das Differenzsignal zu erhalten (Fig. 10).
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalbehandlungseinrichtung die Ausgangssignale der Empfangselemente (MI-MIII) im Sinne der Bildung einer kardioidenförmigen Richtcharakteristik (96,98) kombiniert, deren Minimumstelle eine vorgegebene Richtung (A-A, B-B) bezüglich der Achse (X-X) der Gruppe von Empfangselementen (MI-MIII) einnimmt (Fig. 1A, IC, 1D).
9. Tonbild-Aufnahmekamera mit einer Vorrichtung zum stereophonischen Empfang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangselemente Mikrophone mit Richtcharakteristik (ml; mil, mlll) sind, die auf einem Ausleger (106) der Kamera (107) angeordnet sind, wobei die Richtung der jeweiligen Hauptachse (108) der Richtcharakteristik jedes Mikrophones mit der Richtung des Auslegers übereinstimmt, damit beim Vorhandensein einer Störschallquelle der Empfang von Störschall unterdrückt wird (Fig. 2).