DE10028844A1 - Verfahren und Anordnung zur Verbesserung der Wiedergabe von Hör- oder Bildinformationen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung, die ein Verfahren und Anordnungen zur Verbesserung der Wiedergabe von Hör- oder Bildinformationen betrifft, bei dem die Hör- oder Bildinformation in einer gespeicherten Form vorliegt und zumindest mittelbar in eine hör- oder sichtbare Form gebracht wird, liegt die Aufgabe zugrunde, die Wiedergabe dem natürlichen Empfinden anzugleichen und damit die Informationswiedergabe zu verbessern. Dies wird dadurch gelöst, daß die hör- oder sichtbare Form vor Erreichen des Hörers oder Betrachters als sich vom Hörer oder Betrachter aus gesehen konvex gekrümmt ausbreitende Impulsfronten erzeugt oder in diese umgewandelt wird. In den Anordnungen sind Mittel zur Beugung oder Brechung des Lichts oder des Schalls vorgesehen, durch die die kugelförmig ausbreitenden Impulsfronten entstehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Hör- oder Bildinformation, bei dem die Hör- oder Bildinformation in einer gespeicherten Form vorliegt und zumindest mittelbar in eine hör- oder sichtbare Form gebracht wird.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Verbesse­ rung der Wiedergabe von Bildinformationen mit einer Bildflä­ che, auf der die Bildinformation in einer sichtbaren Form vorliegt und die einem Betrachter zugewandt ist.

Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Verbesserung der Wiedergabe von Hörinformationen mit einem Lautsprecher, der mit einem elektroakustischen Wandlersystem und einer Mem­ bran versehen ist, an der die Hörinformation in einer hörbaren Form vorliegt und die dem Hörer zugewandt ist.

Es ist stets das Bestreben, Hör- oder Bildinformationen, die in einer geeigneten Weise gespeichert sind, so wiederzugeben, daß sie beim Hörer oder Betrachter nach Möglichkeit den Ein­ druck einer originalen Hör- oder Bildinformation hinterläßt. Diesen Bestreben folgend sind verschiedene Systeme entwickelt worden.

Weitgehend bekannt sind stereophone oder stereoskopische Wie­ dergabeverfahren. Dabei wird ein Bild oder ein Schallereignis mit mindestens zwei Kanälen aufgenommen, die separat gespei­ chert werden. Bei der Wiedergabe dieser Hör- oder Bildinforma­ tion erfolgt eine Wiedergabe über zwei getrennte Kanäle.

Bei dem stereophonen Wiedergabeverfahren entsteht beim Hörer das Schallereignis, welches ursprünglich aufgezeichnet worden war, erneut, wobei er aufgrund der Wiedergabe über mindestens zwei Lautsprecher eine Rechts-/Linksunterscheidung vornehmen kann. Dadurch entsteht vor ihm scheinbar in einer Ebene, die die beiden Lautsprecher einspannen, das Schallereignis. Von einer echten räumlichen Wiedergabe kann hier allerdings nicht gesprochen werden, da eine benötigte Tiefeninformation fehlt. Auch vermag der Hörer nicht zwischen oben und unten zu unter­ scheiden.

Der Eindruck einer Schallwiedergabe über eine Fläche soll durch Weiterentwicklungen der stereophonisch Wiedergabeverfah­ ren verändert werden. Hierzu sind beispielsweise im einfach­ sten Falle sogenannte Pseudoquadrophoniesysteme bekannt, die aus den Rechts-/Linkssignalen Differenzsignale gewinnen, die dann über Lautsprecher oder Lautsprechersysteme ausgestrahlt werden, die auf der anderen Seite eines Wiedergaberaumes an­ geordnet sind. Somit wird ein Schalleindruck beim Hörer er­ zeugt, der zwar die flächenhafte Erscheinung der Schallwiedergabe minimiert, jedoch sehr weit vom ursprüng­ lichen Schallereignis entfernt ist.

Weiterhin sind sogenannte Surroundtechniken bekannt, bei denen entweder zusätzliche Kanäle verwendet werden, um eine Tiefen­ information zu erhalten oder bei denen nach einer Berechnungs­ vorschrift die Lautsprecher zu einzelnen Zeitpunkten unter­ schiedlich angesteuert werden.

Auch durch diese Surroundtechniken wird zwar eine gewisse Räumlichkeit der Schallwiedergabe erreicht, die jedoch sehr weit von dem originalen Schallereignis entfernt ist.

Zur räumlichen Wiedergabe von Bildinformationen sind stereoskopische Wiedergabeverfahren bekannt, bei denen ebenfalls mit zwei Kanälen, d. h. mit zwei verschiedenen Bildinformationen, gearbeitet wird. Dabei werden von einer Bildaufnahmevorrich­ tung zwei Bilder erzeugt, bei deren Erzeugung beispielsweise ein Abstand eingehalten wird, der dem Abstand der menschlichen Augen entspricht. Damit entsteht sozusagen ein rechtes und ein linkes Bild. Diese beiden Bilder werden bei der Wiedergabe den beiden Augen des Betrachters getrennt zugeführt. Dies ge­ schieht bekanntermaßen über die Ausnutzung des Polarisations­ effekts, indem beide Kanäle eine unterschiedliche Polarisation erfahren und der Betrachter eine Brille trägt, die Polarisa­ tionsfilter beinhalten, wobei das Polarisationsfilter des jeweiligen Auges die gleiche Polarisation aufweist, wie der für das Auge bestimmte Kanal und beide Polarisationen zuein­ ander 90° versetzt sind, so daß das Polarisationsfilter des einen Auges die Bildinformation, die für das jeweils andere Auge bestimmt ist, auslöscht.

Neben dem ständigen Tragen einer solchen Polarisationsbrille erscheint dem Betrachter ein solches stereoskopisch wiederge­ gebenes Bild kulissenartig. Er erkennt zwar räumlich gestaf­ felt verschiedene Gegenstände, die ihrerseits jedoch scheinbar auf einer Fläche zu liegen scheinen.

Sowohl bei der Wiedergabe von Hör- als auch von Bildinforma­ tionen, die in einer gespeicherten Form vorliegen, ist der Nachteil festzustellen, daß die Erzeugung der hör oder sicht­ baren Form in anderer Weise geschieht als beim Original. Hier­ zu wurde anmelderseitig eine Impulsfront-Theorie entwickelt. Diese sei am Beispiel einer Schallquelle, beispielsweise einer schwingenden Saite erläutert: Die Saite stößt nämlich bei ihrer Schwingung Luftmoleküle an, verleiht ihnen mithin also einen Impuls. Dieser Impuls eines jeden Luftmoleküls wird an benachbarte Luftmoleküle weitergegeben. Es entsteht damit für jede Schwingung eine Impulsfront, die sich im Raum ausbreitet. Dabei zeigt diese Impulsfront eine Kugelform oder besser eine vom Hörer aus betrachtete konvex gekrümmte Form, deren Durch­ messer sich mit der Schallausbreitung im Raum vergrößert. Der Durchmesser dieser kugelförmigen oder konvex gekrümmten Im­ pulsfront steht also im direkten Zusammenhang zu dem Abstand zwischen Schallquelle und Hörer.

In der Praxis überlagern sich derartige Impulsfronten mehrerer Schallquellen, wobei diese Impulsfronten jeweils unterschied­ liche Kugeldurchmesser aufweisen können. Das menschliche Gehör hat sich an den Eindruck des Empfangs derartiger konvex ge­ krümmter Impulsfronten und deren gegenseitiger Überlagerung gewöhnt. Dadurch entsteht beim Menschen ein räumlicher Hörein­ druck, d. h. nicht nur ein Rechts-/Linksempfinden sondern auch der Eindruck von "vorn" und "hinten" oder von "oben" und "un­ ten".

Bei der künstlichen Schallerzeugung nach einer Speicherung einer akustischen Information ist es üblich, Lautsprecher zu verwenden. Die Konstruktionsform dieser Lautsprecher sieht zumeist eine trichterförmige Membran vor, in deren Mitte eine elektroakustische Schallwandlereinheit angeordnet ist, die elektrisch erregt wird und die Membran in Schwingung versetzt. Dabei werden von der Membran durch ihre Schwingung ebenfalls wieder Impulsfronten erzeugt. Diese Impulsfronten zeigen je­ doch keine kovex gekrümmte Gestalt sondern sie folgen der Form der Membran und sind somit zum Hörer zu konkav gekrümmt. Dies entspricht nicht dem natürlichen Hörempfinden, weshalb die Sekundärschallquelle stets als eine künstliche Schallquelle wahrgenommen wird, auch wenn sie in stereophonen Systemen eingesetzt wird.

Ähnliche Mechanismen sind bei der Bildwiedergabe festzustel­ len.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Wiedergabe von Bild- oder Hörinformationen dem natürlichen Empfinden anzugleichen und damit die Informationswiedergabe zu verbes­ sern.

Verfahrenseitig wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die hör- oder sichtbare Form der Hör- oder Bildinformation bei der Wiedergabe vor Erreichen des Hörers oder Betrachters als sich vom Hörer oder oder Betrachter aus gesehen konvex gekrümmt ausbreitende Impulsfronten erzeugt oder in diese umgewandelt wird.

Den Hörer erreichen somit Bilder oder Schallereignisse, die seiner Hör- oder Seherfahrung entsprechen, wodurch er die Schall- oder Bildquelle eher als eine natürliche Quelle akzep­ tiert.

In einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgese­ hen, daß bei der Wiedergabe einer stereophonisch gespeicherten Hörinformation oder einer stereoskopisch gespeicherten Bild­ information mit mindestens zwei Kanälen die hör- oder sicht­ bare Form eines jeden Kanals getrennt behandelt wird.

Hierbei wird beispielsweise bei dem rechten Kanal und bei dem linken Kanal jeweils eine eigene Erzeugung sich konvex ge­ krümmt ausbreitender Impulsfronten vorgenommen. Diese Impuls­ fronten überlagern sich sodann in dem Hörraum. Da bei der Aufnahme ein Abbild der Überlagerung von Impulsfronten unter­ schiedlicher Schallquellen erfolgte, entsteht nunmehr bei der Wiedergabe dieser Abbildung ebenfalls ein Überlagerungsbild von konvex gekrümmten Impulsfronten, so daß der Eindruck na­ türlicher Schallquellen durch eine Tiefenstaffelung ergänzt werden kann und somit ein tiefengestaffeltes räumliches Klang­ bild entsteht.

Bei der Bildwiedergabe ist eine gleiche Erscheinung zu be­ obachten.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß bei der Wiedergabe als Hörinformation die gespeicherte Information als elektrisches Signal einem Lautsprecher zugeführt wird und die dadurch entstehenden Impulsfronten an einem Gitter oder an einer akustischen Linse gebeugt werden. Durch die Beugung an dem Gitter wird es möglich, eine Umformung der Impulsfronten vorzunehmen.

Unter akustischer Linse ist eine zu einer optischen Linse ähnliche Anordnung zu verstehen, bei der eine Eintritts- und eine Austrittsfläche vorhanden ist, wobei mindestens eine dieser Flächen gekrümmt ist. Bei überwiegend konkaver Krümmung handelt es sich um eine Streulinse, bei überwiegend konvexer Krümmung um eine Sammellinse. Zwischen der Eintritts- und der Austrittsfläche ist amorphes Material angeordnet, an dessen Struktur die Impulse mehrfach brechen.

Hierbei ist es möglich, daß die akustischen Impulsfronten an einem ersten Gitter unter Entstehung im wesentlichen ebenen Impulsfront ein erstes Mal und an einem zweiten Gitter unter Entstehung einer vom Hörer aus gesehen konvex gekrümmten Im­ pulsfront ein zweites Mal gebeugt werden. Somit werden die ursprünglich von dem Lautsprecher erzeugten und vom Hörer aus gesehen konkav gekrümmten Impulsfronten in konvex gekrümmte Impulsfronten überführt, die in dargestellter Weise dem men­ schlichen Hörempfinden näherkommen.

Anordnungsseitig wird die Aufgabe bei der Wiedergabe von Bild­ informationen dadurch gelöst, daß auf der Bildfläche oder zwischen der Bildfläche und dem Betrachter eine Wandlerfläche angeordnet ist, auf der mehrere konkav oder konvex gekrümmte Vertiefungen oder Erhebungen nebeneinander angeordnet sind.

Durch die Vertiefungen oder Erhebungen werden - je nach An­ ordnung der Wandlerfläche - sowohl bei der Reflexion an der Wandlerfläche als auch bei der Transmission durch die Wandler­ fläche an jeder der Vertiefungen vom Betrachter aus gesehen konvex gekrümmte Impulsfronten erzeugt, die miteinander inter­ ferieren, so daß die Bilderzeugung der ursprünglichen Bild­ erzeugung des Originals weitgehend angenähert wird. Aufgrund der menschlichen Seherfahrung wird es damit möglich, Bilder natürlich, d. h. auch mit einem Raumeindruck darstellen zu können.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Vertiefungen oder Erhebungen als Konkav- oder Konvexlinsen ausgebildet sind.

Durch die linsenartige Ausbildung weist die Wandlerfläche unterschiedliche Materialstärken auf. Dadurch kann eine Bünde­ lung oder Streuung des Lichtes erfolgen und somit der ge­ wünschte Effekt eintreten.

Allerdings ist es grundsätzlich nicht erforderlich, derartige Linsen vorzusehen. Es ist auch möglich, die Erhebungen oder Vertiefungen derart in die Wandlerfläche einzubringen, daß diese im wesentlichen eine annähernd gleiche Materialstärke aufweist.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Wandlerfläche auf einem transparenten Wandlerträger ausge­ bildet ist, der zwischen der Bildfläche und dem Betrachter angeordnet ist. Diese Anordnung bietet die Möglichkeit der Auflösung des betrachteten Bildes mittels einer Transmission. Dabei sieht der Betrachter das Bild durch den Wandlerträger hindurch. Der Wandlerträger selbst wird im Verhältnis zur Entfernung des Betrachters von dem Bild in größter Nähe zum Bild angeordnet, um damit die Struktur des Wandlerträgers nicht wahrzunehmen.

Eine verbesserte Variante, die Struktur des Wandlerträgers nach Möglichkeit unsichtbar zu machen, besteht darin, daß der Wandlerträger in einer Ebene seiner flächigen Erstreckung verschiebbar ist. Dabei ist es besonders zweckmäßig, daß der Wandlerträger kreisförmig verschiebbar ist, da dies über ein­ fache Rotationsantriebe realisiert werden kann.

In jedem Falle wird durch die Verschiebung des Wandlerträgers infolge der Trägheit des menschlichen Auges die Struktur un­ sichtbar. Allerdings bleibt die Interferenz der von den Ver­ tiefungen oder Erhebungen ausgehenden Impulsfronten erhalten, wodurch der bereits beschriebene Seheindruck erzeugt werden kann.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß die Bildfläche aus einem auf fotografischen Wege hergestellten nicht selbstleuchtendem Bild besteht. Damit wird es möglich, durch die erfindungsgemäße Anordnung auch herkömm­ liche Bilder, wie beispielsweise Fotografien oder ähnliches, zu betrachten.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Bildfläche durch die Darstellungsfläche einer Bildröh­ re oder eines Monitors gebildet wird.

Hierdurch wird die Anwendung der Erfindung beispielsweise für Fernsehempfangsgeräte oder für PC-Monitore möglich. Insbeson­ dere bei der Wiedergabe von Fernsehbildern kann damit ein sehr vorteilhafter Bildereindruck erzeugt werden.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist vor­ gesehen, daß die Bildfläche in Form einer Rückprojektionswand ausgebildet ist, bei der auf der dem Betrachter abgewandten Seite eine Projektionsfläche liegt. Diese Projektionsfläche besteht aus einem durchscheinenden Material. Die Bildfläche liegt sodann auf der dem Betrachter zugewandten Seite der Rückprojektionswand.

Durch diese Anordnung können beispielsweise herkömmliche Dias betrachtet werden. Dabei sieht sich der Betrachter das Bild durch den Wandlerträger sozusagen "von hinten" an. dazu ist es erforderlich, daß das Bild spiegelverkehrt auf die Rückprojek­ tionswand projiziert wird.

Eine erfindungsgemäße Anordnung, die nach dem Reflexionsprin­ zip arbeitet, kann auch dadurch realisiert werden, daß die Bildfläche als Projektionswand ausgebildet ist, in deren dem Betrachter zugewandten Oberfläche die Vertiefungen oder Erhe­ bungen eingebracht sind und die mit einer Projektionsbeschich­ tung versehen ist. An der Projektionsbeschichtung wird das auf die Projektionswand projizierte Bild reflektiert, wobei durch die Vertiefungen oder Erhebungen wiederum vom Betrachter aus gesehen konvex gekrümmte Impulsfronten entstehen, die den Betrachter miteinander interferierend erreichen.

Zur Wiedergabe von Hörinformationen wird die Aufgabenstellung anordnungsseitig dadurch gelöst, daß in einer ersten Möglich­ keit zwischen der Membran und dem Hörer in unmittelbarer Nähe ein Beugungsgitter angeordnet ist, das eine Konkavkrümmung derart aufweist, daß sein Abstand zur Mitte der Membran gerin­ ger ist, als der Abstand zum Rande der Membran.

In einer zweiten Möglichkeit ist ein erstes und ein zweites Beugungsgitter angeordnet. Dabei weist das erste Beugungs­ gitter eine vom Hörer aus betrachtete konkave Krümmung derart auf, daß sein Abstand zur Membran von der Mitte bis zum Rande im wesentlichen gleich ist. Das zweite Beugungsgitter ist zwischen dem ersten Beugungsgitter und dem Hörer in unmittel­ barer Nähe zu dem ersten Beugungsgitter angeordnet und weist eine vom Hörer aus betrachtete konkave Krümmung derart auf, daß der Abstand zur Mitte des ersten Beugungsgitters kleiner ist, als der Abstand zum Rand des ersten Beugungsgitters.

An den Öffnungen des Beugungsgitters entstehen vom Hörer aus gesehen konvex gekrümmte Impulsfronten, die sich durch die Vielzahl der Öffnungen einander überlagern.

Bei der dargestellten ersten Möglichkeit der anordnungsseiti­ gen Lösung ist der Abstand zwischen dem Beugungsgitter und der Membran am Rande größer als in der Mitte. Damit erreichen die Schallimpulse, die von der Mitte der Membran ausgesendet wer­ den, daß Beugungsgitter zuerst. Die Schallimpulse, die vom Rand der Membran ausgesendet werden, erreichen das Beugungs­ gitter, bedingt durch den größeren Abstand, bei gleicher Lauf­ zeit um einen Differenzbetrag später.

Zu einem Erregungszeitpunkt werden also in der Mitte eher Impulsfronten ausgesendet, als am Rande des ersten Beugungsgitters. Damit entsteht in der Gesamtheit aller Impulsfronten der einzelnen Öffnungen des Beugungsgitters eine vom Hörer aus betrachtet konvex gekrümmte Impulsfront, wohingegen ohne das erste Beugungsgitter von dem Lautsprecher eine konkav gekrümm­ te Impulsfront ausgehen würde, die in einiger Entfernung von dem Lautsprecher allenfalls eine ebene Impulsfront ergeben würde.

Die zweite Möglichkeit entspricht sozusagen "einem zwei-Lin­ sensystem". An dem ersten Beugungsgitter erfahren die Laut­ stärkenimpulse eine Umwandlung in einzelne konvex gekrümmte Impulsfronten, die sich überlagern. In der Überlagerung würde damit sozusagen eine ebene Impulsfront entstehen. Diese ebene Impulsfront trifft auf das stärkergekrümmte zweite Beugungs­ gitter und erzeugt an diesem in der Gesamtheit aller konvex gekrümmten Impulsfronten wieder eine konvex gekrümmte Impuls­ front des Lautsprechers.

Durch diese Transformation erhält der Lautsprecher ein Klang­ erzeugungsbild, welches einer natürlichen Schallquelle sehr nahe kommt. Damit treten deutliche Wahrnehmungsverbesserungen auf, was sich beispielsweise darin ausdrückt, daß diese Laut­ sprecher mit wesentlich geringerer Leistung betrieben werden können.

In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das erste oder das erste und das zweite Beugungsgitter aus einem siebartigen Material besteht. Das siebartige Material bringt - durch die Vielzahl der Schallaustrittsöffnungen - eine sehr große Anzahl von einzelnen Impulsfronten hervor, die miteinander interferieren können.

Hierzu ist es zweckmäßig, daß die Maschenweite des siebartigen Materials kleiner als 1 mm ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß vom Hörer aus gesehen vor der gesamten Anordnung ein Ver­ teilergitter angeordnet ist, das in einer Ebene liegend ausgeführt ist.

Mit Hilfe eines derartigen Verteilergitters ist es möglich, nochmals eine Transformation des Schalls vorzunehmen. Dieses Verteilergitter kann beispielsweise eine wesentlich geringere Maschenweite aufweisen, als die Maschenweite des ersten und/- oder zweiten Beugungsgitters.

Günstig ist es dabei natürlich, daß Verteilergitter mit einer solchen Steifigkeit zu versehen, daß es kein durch den Schall­ eintrag bedingtes Eigenschwingverhalten erhält.

In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Realisierung eines Verteilergitters ist vorgesehen, daß dieses senkrecht zur Mittellängsachse des Lautsprechers liegt. Damit wird eine relativ geringe Bautiefe der erfindungsgemäßen Anordnung er­ reicht. Es sind jedoch auch Ebenen vorstellbar, die in einem Winkel zur Mittellängsachse angeordnet sind, wobei sich der Winkel dann nach den jeweiligen Hör- und Raumbedürfnissen richten dürfte.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß vor der Membran eine akustische Linse angeordnet ist, die eine der Membran zugewandte Schalleintrittsfläche und eine der Membran abgewandte Schallaustrittsfläche aufweist zwischen denen ein Amorphmaterial eingebracht ist. In einer ersten Variante ist dabei der Lautsprecher mit seiner Membranseite dem Hörer zu­ gewandt ist und die akustische Linse als akustische Streulinse ausgebildet. Dies geschieht derart, daß die Schalleintritts­ fläche oder die Schallaustrittsfläche nach innen gewölbt und die jeweils andere Schallaustrittsfläche oder Schalleintritts­ fläche ebenfalls nach innen (bikonkav), nicht gewölbt (plan­ konkav) oder schwächer nach außen (konvexkonkav) gewölbt ist.

In einer zweiten Variante ist der Lautsprecher mit seiner Membranseite einer Schallprojektionsfläche zugewandt, die sich vom Hörer aus gesehen hinter dem Lautsprecher befindet, und die akustische Linse als Sammellinse ausgebildet ist. Dies geschieht derart, daß die Schalleintrittsfläche oder die Schallaustrittsfläche nach außen gewölbt und die jeweils ande­ re Schallaustrittsfläche oder Schalleintrittsfläche ebenfalls nach außen (bikonvex), nicht gewölbt (plankonvex) oder schwä­ cher nach außen (konkavkonvex) gewölbt ist.

Das Amorphmaterial bewirkt eine diffuse Aufteilung der Impuls­ fronten, da die Impulse an den Materialteilen des Amphmateria­ les mehrfach reflektiert oder aufgespalten werden. Diese dif­ fus aufgeteilten Impulsfronten werden dann - ähnlich einer optischen Linse - an der Austrittsfläche, d. h. also an dem zweiten Beugungsgitter oder an dem Verteilergitter, wieder zu konvex gekrümmten Impulsfronten geformt.

Das Amorphmaterial kann zweckmäßigerweise aus Stahlwolle, mineralischer Wolle oder Kunststoffwolle bestehen.

Wenn es auch grundsätzlich möglich ist, das Amorphmaterial so zu formen, daß es selbst die die Schalleintrittsfläche und/oder die Schallaustrittsfläche bildet, ist zweckmäßig, diese Flächen mit einem Haltegewebe zu versehen, da damit die mechanische Stabilität erhöht werden kann. Auch optische Er­ scheinungen lassen sich somit besser beherrschen.

Hierbei ist es zweckmäßig, daß das Haltegewebe aus siebartigen Material besteht. Damit wird wiederum die Ausbildung konvexer Impulsfronten begünstigt.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anord­ nungen zur Wiedergabe von Hörinformationen ist vorgesehen, daß der Lautsprecher durch einen Koaxiallautsprecher gebildet wird, bei dem zumindest zwei elektroakustische Wandlersysteme vorgesehen sind, die mit einer Frequenzweiche verbunden sind und beide auf der Mittellängsachse des Lautsprechers liegend mit der Membran verbunden sind. Bei einem derartigen Koaxial­ lautsprecher werden beispielsweise die tieferen Tonfrequenzen von dem einem Wandlersystem und die höheren Tonfrequenzen von dem anderen Wandlersystem wiedergegeben. Damit kann dem Schwingungsverhalten der Wandlersysteme bei verschiedenen Frequenzen besser Rechnung getragen werden, wodurch sich das Klangbild eines derartigen Koaxiallautsprechers verbessert.

Während ähnliche Frequenztrennungen allgemein bekannt sind und zumeist über verschiedenartige Lautsprecher in einem Laut­ sprechersystem erfolgen, bietet ein derartiger Koaxial­ lautsprecher den Vorteil, daß beide Wandlersysteme in einer Baueinheit verbunden sind und damit eine relativ geringe Bau­ größe erreicht wird. Ein anderer Vorteil besteht darin, daß sich das gesamte Wiedergabesignal durch das erste und/oder das zweite Beugungsgitter hindurch bewegt und sozusagen am selben Ort die Impulsfronten zu einer gemeinsamen vom Hörer aus be­ trachtet konvex gekrümmten Impulsfront interferieren. In die­ sem Falle entstehen idealerweise sogar kugelförmige Impuls­ fronten. Dies dient einerseits dem Ziel der besseren Schall­ wiedergabe und andererseits dem erfindungsgemäßen Ziel der Erzeugung eines natürlichen Schallwiedergabebildes.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß beim Einsatz in einem mindestens zweikanaligen Stereo­ wiedergabesystem für jeden Kanal mindestens je ein Lautspre­ cher der vorstehenden Art angeordnet ist.

Bei zwei oder mehrkanaliger Wiedergabe kommt der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung insbesondere zum Tragen. Dabei werden nämlich für jeden Kanal separat konvex gekrümmte Im­ pulsfronten der kanalspezifischen Signale erzeugt. Diese in­ terferieren dann miteinander in dem Hörraum. Damit wird er­ reicht, daß die beiden ursprünglich von den Originalschall­ quellen aufgenommenen Kanäle wieder in Form von Originalquel­ len wiedergegeben werden. Diese interferieren dann wie im originalen Hörraum miteinander, so daß ein Klangbild entsteht, welches weitestgehend dem Originalklangbild entspricht.

Bei der zweikanaligen Wiedergabe ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, daß die Lautsprecher vor ihren Membranen einen Winkel von 90° einschließen.

Es hat sich gezeigt, daß bei einer derartigen Anordnung - im Gegensatz zu dem bevorzugten gleichschenkligen Dreieck bei einer normalen stereophonischen Wiedergabe - eine besonders effektvolle Raumtiefe des gesamten Klangereignisses wahrzuneh­ men ist.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Anordnung zur Bildwiedergabe nach dem Transmissions­ prinzip,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Anordnung zur Bildwiedergabe nach dem Reflexionsprin­ zip,

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung durch eine erfin­ dungsgemäße Anordnung zur Tonwiedergabe mit zwei Beu­ gungsgittern,

Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung durch eine erfin­ dungsgemäße Anordnung zur Tonwiedergabe mit einem Beugungsgitter und einem Verteilergitter,

Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung durch eine erfin­ dungsgemäße Anordnung zur Tonwiedergabe mit einer akustischen Linse und

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Einsatzes einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Tonwiedergabe in einem zweikanaligen Stereowiedergabesystem.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist einer Bildfläche 1 ein Wandler­ träger 2 in einem Abstand, der über ein Abstandsstück 3 be­ stimmt wird, zugeordnet.

Die Bildfläche 1 kann dabei aus einem auf fotografischen Wege hergestellten nicht leuchtenden Bild bestehen. Es ist jedoch weiterhin auch möglich, daß die Bildfläche durch die Darstel­ lungsfläche einer Bildröhre oder eines Monitors gebildet wird. In dem hier vorliegenden Beispiel wird die Bildfläche durch eine Rückprojektionswand 4 gebildet. Diese Rückprojektionswand 4 besteht aus einem durchscheinenden Material. Auf der einem Betrachter 5 zugewandten Bildfläche 1 entsteht das darzustel­ lende Bild dadurch, daß auf die dem Betrachter abgewandte Rückseite 6 mittels eines Projektors 7 ein spiegelverkehrtes Bild projiziert wird. Infolge der Transparenzeigenschaften der Rückprojektionswand 4 scheint dieses Bild sodann auf der Bild­ fläche 1, für den Betrachter 5 sichtbar und in der richtigen Darstellungsweise.

Der wandlerträger 2 besteht aus einem transparenten Material. Wie dargestellt, befindet er sich zwischen der Bildfläche 1 und dem Betrachter 5. In den Wandlerträger 2 sind von einer Seite Vertiefungen 8 eingeprägt, die auf der Wandlerfläche 9 als Erhebungen 10 erscheinen. Beim Durchtritt durch das Mate­ rial des Wandlerträgers 2 werden die Lichtstrahlen durch die Molekularstruktur des Wandlerträgers 2 derart beeinflußt, daß an der Wandlerfläche 9 wiederum vom Betrachter aus gesehen konvex gekrümmte Impulsfronten auftreten, die miteinander interferierend den Betrachter 5 erreichen. Der Betrachter 5 erhält somit von dem auf der Bildfläche 1 dargestellten Bild einen sehr natürlichen Bildeindruck, bis hin zu einer räumli­ chen Darstellung des Bildes.

In Fig. 2 ist eine andere Möglichkeit einer erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt, nämlich die Wiedergabe eines Bildes über das Reflexionsverfahren. Dabei wird von einem Projektor 7 ein Bild auf die Bildfläche 1 projiziert. Dabei ist die Bildfläche 1 als Projektionswand 11 ausgebildet. In der dem Betrachter 5 zugewandten Oberfläche der Projektionswand 11 sind Vertiefungen 8 eingebracht. Insgesamt ist die Projek­ tionswand 11 und damit auch die Vertiefungen 8 mit einer Pro­ jektionsbeschichtung 12 versehen. Durch die Projektionsbeschichtung 12 wird das von dem Projekt auf die Projektionswand 11, die ja zugleich Bildfläche 1 ist, projizierte Bild, über die Vertiefungen 8 als vom Betrachter 8 aus gesehen konvex gekrümmte Impulsfronten reflektiert, die vor dem Betrachter 5 interferieren. Damit erhält der Betrachter 5 eine natürliche und mithin räumliche Wiedergabe des projizierten Bildes.

Ein anderes Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 3 bis 5 dargestellt. Dabei ist nämlich die Wiedergabe einer Hörinfor­ mation über eine erfindungsgemäße Anordnung dargestellt.

In Fig. 3 weist ein Lautsprecher 13 eine Membran 14 auf, in deren Mitte ein elektroakustischer Wandler 15 angeordnet ist. Dieser elektroakustische Wandler 15 versetzt die Membran 14 in Schwingungen. Dabei werden Luftmoleküle, die sich in der Nähe der Membran 14 befinden, angestoßen und geben ihren Impuls an benachbarte Luftmoleküle weiter, so daß Impulsfronten ent­ stehen, die Grundlage der vom Anmelder aufgestellten und in dieser Anmeldung dargestellten Impulsfront-Theorie sind.

Diese Impulsfronten folgen in näherer Umgebung der Membran 14 deren Ausbildung. Da die Membran 14 vom Hörer aus gesehen eine zumindest näherungsweise konkave Form aufweist, zeigt die von der Membran 14 abgegebenen Impulsfront folglicherweise auch eine im wesentlichen konkave Form. Diese Impulsfront gelangt an ein erstes Beugungsgitter 16. Dieses erste Beu­ gungsgitter 16 hat eine Form, die einen im wesentlichen kon­ stanten Abstand zu der Membran 14 aufweist. An diesem Beu­ gungsgitter wird die von der Membran 14 ausgehende konkave Impulsfront zunächst begradigt. Dies geschieht an einer Viel­ zahl von Öffnungen in dem ersten Beugungsgitter, die dadurch erzeugt werden, daß das erste Beugungsgitter 16 aus einem Drahtgeflecht mit einer Maschenweite unter 1 mm besteht.

Diese begradigte Impulsfront gelangt sodann zu einem zweiten Beugungsgitter 17, welches zu dem ersten Beugungsgitter 16 einen Abstand derart aufweist, daß sein Rand einen größeren Abstand zeigt, als seine Mitte. Mithin wird an dem zweiten Beugungsgitter 17 aus der im wesentlichen geraden Impulsfront eine vom Hörer 20 aus gesehen konvex gekrümmte Impulsfront erzeugt, die dem natürlichen Hörempfinden eines Hörers 20 ent­ spricht.

In ähnlicher Weise wirkt die in Fig. 4 dargestellte Anordnung. Auch darin geht von der Membran 14 des Lautsprechers 13 zu­ nächst eine konkave Impulsfront aus, die von dem elektroaku­ stischen Wandler 15 hervorgerufen wird. Diese konkave Impuls­ front erreicht das erste Beugungsgitter, welches im Falle von Fig. 4 einen Abstand aufweist, der in den Randbereichen zu der Membran 14 deutlich größer ist, als im Bereich der Mitte, d. h. zu dem elektroakustischen Wandler 15. Damit wird an dem ersten Beugungsgitter in Fig. 4 die von der Membran 14 ausge­ hende Impulsfront sogleich in eine vom Hörer 20 aus gesehen konvex gekrümmte Impulsfront umgewandelt. Dies geschieht da­ durch, daß die von der Mitte der Membran 14 ausgesandten Schallimpulse das erste Beugungsgitter 16 eher erreichen, als die von den Randbereichen der Membran 14 ausgesandten Impulse. Die damit zu unterschiedlichen Zeitpunkten entstehenden Im­ pulsfronten aus den einzelnen Öffnungen des Beugungsgitters lassen somit eine insgesamt konvex gekrümmte, im Einzelfall sogar kugelförmige Erscheinungsform der Impulsfront entstehen.

Diese konvex gekrümmte oder kugelförmige Impulsfront gelangt an ein Verteilergitter 19. Dieses Verteilergitter 19 hat eine wesentlich geringere Maschenweite, als das erste Beugungs­ gitter 16. Mithin erzeugt dieses Verteilungsgitter 18 eine Prävention vor einem direkten Durchtritt von Schallimpulsen durch die Maschen des Maschenmaterials. Das Verteilergitter 18 läßt also eine wesentliche feinere Aufteilung der Impulsfront zu, wodurch der natürliche Schalleindruck verstärkt werden kann.

In Fig. 5 ist ein Lautsprecher 13 mit einer akustischen Linse 21 versehen. Diese weist eine der Membran 14 zugewandte Schalleintrittsfläche 22 und eine der Membran 14 abgewandte Schallaustrittsfläche 23 auf. Dazwischen ist ein Amorphmaterial 24 eingebracht. Diese akustische Linse 21 ist als bikonkave Streulinse ausgebildete, indem die Schalleintrittsfläche 22 und die Schallaustrittsfläche 23 jeweils nach innen gewölbt ist.

Das Amorphmaterial 24 besteht aus Stahlwolle. Es ist mit einem Haltegewebe 25 auf der Schalleintrittsfläche 22 wie auch auf der Schallaustrittsfläche 23 nach außen abgedeckt.

Wie in Fig. 6 dargestellt, werden bei einer zweikanaligen Wiedergabe in einem Stereophoniesystem zwei dieser erfindungs­ gemäßen Lautsprecheranordnungen eingesetzt. Diese Lautspre­ cheranordnungen treffen mit ihren Mittellängsachsen 19 in einem rechten Winkel aufeinander. Damit interferieren die von den einzelnen Lautsprechern 13, die mit den akustischen Linsen 21 oder mit ersten Beugungsgitter 16, zweiten Beugungsgitter 17 und/oder Verteilergitter 18, versehen sind, vor dem Hörer 20. Der Hörer 20 nimmt somit direkt den Schall von den Laut­ sprechern 13 wahr. Allerdings hört er sodann das Schallereignis direkt mit einer Tiefenstaffelung vor sich, d. h. im Bereich zwischen den Lautsprechern und seiner Hörempfin­ dung.

Bezugszeichenliste

1

Bildfläche

2

wandlerträger

3

Abstandsstück

4

Rückprojektionswand

5

Betrachter

6

Rückseite

7

Projektor

8

Vertiefung

9

Wandlerfläche

10

Erhebung

11

Projektionswand

12

Projektionsbeschichtung

13

Lautsprecher

14

Membran

15

elektroakustischer Wandler

16

erstes Beugungsgitter

17

zweites Beugungsgitter

18

Verteilergitter

19

Mittellängsachse

20

Hörer

21

akustische Linse

22

Schalleintrittsfläche

23

Schallaustrittsfläche

24

Amorphmaterial

25

Haltegewebe

Claims (25)

1. Verfahren zur Verbesserung der Wiedergabe von Hör- oder Bildinformationen, bei dem die Hör- oder Bildinformation in einer gespeicherten Form vorliegt und zumindest mittel­ bar in eine hör- oder sichtbare Form gebracht wird, da­ durch gekennzeichnet, daß die hör- oder sichtbare Form vor Erreichen des Hörers (20) oder Betrach­ ters (5) als sich vom Hörer (20) oder Betrachter (5) aus gesehen konvex gekrümmt ausbreitende Impulsfronten er­ zeugt oder in diese umgewandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei der Wiedergabe einer stereopho­ nisch gespeicherten Hörinformation oder einer stereosko­ pisch gespeicherten Bildinformation mit mindestens zwei Kanälen die hör- oder sichtbare Form eines jeden Kanals getrennt behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei der Wiedergabe als Hör­ information die gespeicherte Information als elektrisches Signal einem Lautsprecher (13) zugeführt wird und die dadurch entstehenden akustischen Impulsfronten an einem Gitter (16; 17) oder an einer akustischen Linse gebeugt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die akustischen Impulsfronten an einem ersten Gitter (16) unter Entstehung einer im wesent­ lichen ebenen Impulsfront ein erstes Mal und an einem zweiten Gitter (17) unter Entstehung einer vom Hörer (20) aus gesehen konvex gekrümmten Impulsfront ein zweites Mal gebeugt werden.

5. Anordnung zur Verbesserung der Wiedergabe von Bildinfor­ mationen mit einer Bildfläche, auf der die Bildinforma­ tion in einer sichtbaren Form vorliegt und die einem Be­ trachter zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Bildfläche (1) oder zwischen der Bildfläche (1) und dem Betrachter (5) eine Wandlerfläche (9) angeordnet ist, auf der mehrere konkav oder konvex gekrümmte Vertiefungen (8) oder Erhe­ bungen nebeneinander angeordnet sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (8) oder Erhebungen als Konkav- oder Konvexlinsen ausgebildet sind.

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerfläche (9) auf einem transparenten Wandlerträger (2) ausgebildet ist, der zwischen der Bildfläche (1) und dem Betrachter (5) angeordnet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wandlerträger (2) in einer Ebene seine flächigen Erstreckung verschiebbar ist.

9. Anordnung nach Anspruch 7 und 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Wandlerträger (2) kreis­ förmig verschiebbar ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildfläche (1) aus einem auf fotografischen Wege hergestellten nicht selbst­ leuchtendem Bild besteht.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildfläche (1) durch die Darstellungsfläche einer Bildröhre oder eines Monitors gebildet wird.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildfläche (1) in der Form einer Rückprojektionswand (4) ausgebildet ist, bei der auf der dem Betrachter (5) abgewandten Rückseite (6) eine Projektionsfläche liegt und die aus einem durch­ scheinenden Material besteht, und die Bildfläche (1) auf der dem Betrachter (5) zugewandten Seite der Rückprojek­ tionswand (4) liegt.

13. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildfläche (1) als Projektionswand (11) ausgebildet ist, in deren dem Be­ trachter (5) zugewandten Oberfläche die Vertiefungen (8) oder Erhebungen eingebracht sind und die mit einer Projek­ tionsbeschichtung (12) versehen ist.

14. Anordnung zur Verbesserung der Wiedergabe von Hörinforma­ tionen mit einem Lautsprecher, der mit einem elektroaku­ stischen Wandlersystem und einer Membran versehen ist, an der die Hörinformation in einer hörbaren Form vorliegt und die einem Hörer zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Membran (14) und dem Hörer (20) in unmittelbarer Nähe entweder ein Beugungsgitter (16; 17), das eine vom Hörer aus betrachte­ te konkave Krümmung derart aufweist, daß sein Abstand zur Mitte der Membran (14) geringer ist, als der Abstand zum Rande der Membran (14), oder ein erstes Beugungsgitter (16) und ein zweites Beugungsgitter (17) angeordnet ist, wobei das erste Beugungsgitter (16) eine vom Hörer (20) aus betrachtete konkave Krümmung derart aufweist, daß sein Abstand zur Membran (14) von der Mitte bis zum Rand im wesentlichen gleich ist, und das zweite Beugungsgitter (17) zwischen dem ersten Beugungsgitter (16) und dem Hörer (20) in unmittelbarer Nähe zu dem ersten Beugungsgitter (16) angeordnet ist und eine vom Hörer (20) aus betrachte­ te konkave Krümmung derart aufweist, daß der Abstand zur Mitte des ersten Beugungsgitters (16) kleiner ist, als der Abstand zum Rand des ersten Beugungsgitters (16).

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das oder die Beugungsgitter (16; 17) aus einem siebartigem Material bestehen.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Maschenweite des siebartigen Materiales kleiner als 1 mm ist.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß vom Hörer (20) aus gesehen vor der gesamten Anordnung ein Verteilergitter (18) angeordnet ist, das in einer Ebene liegend ausge­ führt ist.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ebene, in der das Verteilergitter (18) liegt, senkrecht zur Mittellängsachse (19) des Laut­ sprechers (13) liegt.

19. Anordnung zur Verbesserung der Wiedergabe von Hörinforma­ tionen mit einem Lautsprecher, der mit einem elektroaku­ stischen Wandlersystem und einer Membran versehen ist, an der die Hörinformation in einer hörbaren Form vorliegt und die einem Hörer zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Membran (14) eine akustische Linse (21) angeordnet ist, die eine der Membran (14) zugewandte Schalleintrittsfläche (22) und eine der Membran (14) abgewandte Schallaustrittsfläche (23) aufweist zwischen denen ein Amorphmaterial (24) ein­ gebracht ist, wobei
entweder der Lautsprecher (13) mit seiner Membranseite dem Hörer (20) zugewandt ist und die akustische Linse (21) als akustische Streulinse ausgebildet ist, derart, daß die Schalleintrittsfläche (22) oder die Schallaustrittsfläche (23) nach innen gewölbt und die jeweils andere Schallaus­ trittsfläche (23) oder Schalleintrittsfläche (22) eben­ falls nach innen (bikonkav), nicht gewölbt (plankonkav) oder schwächer nach außen (konvexkonkav) gewölbt ist,
oder der Lautsprecher (13) mit seiner Membranseite einer Schallprojektionsfläche zugewandt ist, die sich vom Hörer (20) aus gesehen hinter dem Lautsprecher (13) befindet, und die akustische Linse (21) als Sammellinse ausgebildet ist, derart, daß die Schalleintrittsfläche (22) oder die Schallaustrittsfläche (23) nach außen gewölbt und die jeweils andere Schallaustrittsfläche (23) oder Schallein­ trittsfläche (22) ebenfalls nach außen (bikonvex), nicht gewölbt (plankonvex) oder schwächer nach außen (konkav­ konvex) gewölbt ist.

20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Amorphmaterial (24) aus Stahlwol­ le, mineralischer Wolle oder Kunststoffwolle besteht.

21. Anordnung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schalleintrittsfläche (22) und/oder die Schallaustrittsfläche (23) mit einem Haltegewebe (25) versehen ist.

22. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Haltegewebe aus siebartigen Mate­ rial besteht.

23. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Lautspre­ cher (13) durch einen Koaxiallautsprecher gebildet wird, bei dem zumindest zwei elektroakustische Wandlersysteme (15) vorgesehen sind, die mit einer Frequenzweiche verbun­ den sind und die beide auf der Mittellängsachse (19) des Lautsprechers (13) liegend mit der Membran (14) verbunden sind.

24. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, da­ durch gekennzeichnet, daß beim Einsatz in einem mindestens zweikanaligen Stereowiedergabesystem für jeden Kanal mindestens je ein Lautsprecher (13) der vorstehenden Art angeordnet ist.

25. Anordnung nach Anspruch 24, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mittellängsachsen (19) der beiden Lautsprecher (13) vor ihren Membranen (14) einen Winkel von 90° einschließen.