DE10113517A1 - Vorrichtung zur Aufnahme von Schallwellen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme von Schallwellen mit einem Trennkörper (1) und mindestens zwei an dem Trennkörper (1) angeordneten Mikrophonen (6a, 6b). Eine besonders naturgetreue Aufnahme wird dadurch erreicht, dass der Trennkörper (1) aus einem schallharten Material besteht und im Wesentlichen keilförmig ausgebildet ist, mit zwei Trennflächen (5a, 5b), die in einem spitzen Winkel zueinander geneigt sind, und dass die Mikrophone (6a, 6b) in geringem Abstand von den Trennflächen (5a, 5b) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme von Schallwellen mit einem Trennkörper und mindestens zwei an dem Trennkörper angeordneten Mikropho­ nen. Die Mikrophone können dabei direkt am Trennkörper befestigt sein oder mit dem Trennkörper auf einer gemeinsamen Halterung angebracht sein.

In einer Vielzahl von Anwendungen ist es erforderlich, Schallsignale so aufzu­ zeichnen, wie sie das menschliche Gehör aufnimmt. Dies betrifft nicht nur die Aufnahme und Wiedergabe von Musik, sondern auch die Aufzeichnung von Ge­ räuschen, um diese zu analysieren und zu bewerten. Dies bildet auch den Schwerpunkt des Anwendungsbereiches der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Eine bekannte Lösung, die eine möglichst naturgetreue Aufzeichnung von Schall­ signalen ermöglicht, sind sogenannte Kunstkopfsysteme. Dabei wird der mensch­ liche Kopf und teilweise auch der Oberkörper möglichst naturgetreu nachgebil­ det, wobei die Aufnahmemikrophone im Bereich der Ohren angeordnet sind. Auf diese Weise ist es möglich, eine einigermaßen naturgetreue Aufnahme von Schall zu erreichen. Überraschenderweise hat sich jedoch herausgestellt, dass es auch bei sorgfältiger Modellierung eines solchen Kunstkopfes nicht möglich ist, die Wahrnehmung des Menschen naturgetreu nachzubilden. Eine Ursache dafür liegt darin, dass es sich bei den konkreten Abmessungen eines Kunstkopfes um ge­ mittelte Werte handelt, die mit den Abmessungen der abhörenden Versuchsper­ son nicht notwendigerweise korrelieren müssen. In diesem Zusammenhang hat es sich herausgestellt, dass es möglich ist, eine verbesserte Abbildung des Origi­ nal-Geräusches durch die Verwendung von abstrahierten Modellen zu erreichen.

Eine grundsätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, die eine möglichst naturgetreue Aufnahme und Aufzeichnung von Schallwellen ermöglicht. Kriterium für die Güte der Abbildung soll dabei die sub­ jektive Bewertung durch Versuchspersonen sein, die die Korrelation zwischen dem Originalgeräusch und dem aufgezeichneten und wiedergegebenen Geräusch feststellen.

In diesem Zusammenhang ist die sogenannte Trennkörperstereophonie bekannt, beispielsweise unter Verwendung einer sogenannten Jecklin-Scheibe. Eine solche Vorrichtung besteht aus einer kreisförmigen Scheibe aus Holz oder Kunststoff mit etwa 30 cm Durchmesser. Auf den Seitenflächen ist ein absorbierender Dämm­ stoff in einer Stärke von etwa 10 mm bis 20 mm aufgebracht. Auf beiden Seiten der Scheibe sind Mikrophone mit einer Kugelcharakteristik angebracht, deren Abstand voneinander etwa 16 cm beträgt. Bei der Aufzeichnung von Schallquel­ len, die außerhalb der Scheibenebene liegen, treten Laufzeit- und Pegelunter­ schiede auf, die von der jeweiligen Schallfrequenz abhängig sind. Auf diese Weise wird eine Aufnahme erreicht, die bei der Wiedergabe eine räumliche Loka­ lisation der Schallquelle ermöglicht und die einigermaßen naturgetreu ist. Bei einer solchen Vorrichtung kommt es jedoch in einem Frequenzbereich oberhalb von etwa 1 kHz bei seitlich auftreffenden Schallwellen zu Reflexionen an der Scheibe, wobei die reflektierten Schallwellen mit den direkt von der Schallquelle eintreffenden Schallwellen interferieren. Dies verursacht einen sogenannten Kammfiltereffekt, das heißt, dass je nach den geometrischen Verhältnissen einige Frequenzen verstärkt werden, andere jedoch abgeschwächt werden. Daher ist die Klangfarbe von seitlichen Hörereignissen verfälscht, und es treten im Bereich der Höhen Verluste auf.

Eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Systeme dieser Art so weiterzubilden, dass solche nachteiligen Effekte vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Trennkörper aus einem schallharten Material besteht und im Wesentlichen keilförmig ausgebildet ist, mit zwei Trennflächen, die in einem spitzen Winkel zueinander geneigt sind, und dass die Mikrophone in geringem Abstand von den Trennflächen angeordnet sind. Als geringer Abstand wird ein solcher bezeichnet, der klein gegenüber den Wellenlängen des aufzunehmenden Schalls ist. Da die Wellenlängen an der obe­ ren Grenze des Hörbereiches etwa 17 mm betragen, ist ein maximaler Abstand von etwa 10 mm unkritisch, so dass das Auftreten eines Kammfiltereffektes zu­ verlässig vermieden werden kann. Vorteilhaft bei der vorliegenden Erfindung ist, dass frontal einfallende Schallwellen praktisch nicht verzerrt werden. Bei seitlich auftreffenden Schallwellen kommt es nicht nur zu Laufzeit- und Pegelunterschie­ den, sondern auch zu Staudruckeffekten, so dass insgesamt eine naturgetreue Abbildung des akustischen Umfeldes erreicht werden kann.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, dass die Trennflächen im Wesentlichen eben ausgebildet sind. Auf diese Weise können unerwünschte Re­ flexionen vermieden werden, die zu einer Verfälschung des Klangbildes führen. Weiters ist es günstig, wenn der spitze Winkel, in dem die Trennflächen zueinan­ der geneigt sind, zwischen 10° und 60°, vorzugsweise zwischen 25° und 40° beträgt. Auf diese Weise wird eine besonders naturgetreue Aufzeichnung er­ reicht.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgese­ hen, dass die Trennflächen im Wesentlichen kreisrund ausgebildet sind. Dadurch kann eine besonders naturgetreue Aufnahme erreicht werden. Dabei ist es be­ sonders günstig, wenn der Durchmesser der Trennflächen zwischen 18 cm und 35 cm beträgt. Dies entspricht etwa der Größenordnung des menschlichen Kop­ fes. Eine akustisch besonders günstige Lösung ist gegeben, wenn der Abstand der Trennflächen an den Punkten größter Annäherung zwischen 10% und 30% des Durchmessers der Trennflächen beträgt.

Beugungseffekte können insbesondere dadurch vermieden werden, dass die Trennflächen einstückig mit einem kreiszylindrischen Gehäuse ausgebildet sind, das im Übergangsbereich zu den Trennflächen abgerundet ist.

Es ist grundsätzlich möglich, den Trennkörper als Vollkörper auszubilden. Alter­ nativ dazu ist es jedoch auch möglich vorzusehen, dass die Vorrichtung als Schalenkörper ausgebildet ist, der im Inneren hohl ist. So kann ein geringes Ge­ wicht erzielt werden.

Besondere akustische Vorteile ergeben sich weiters, wenn die Mikrophone außer­ halb der Mittelpunkte der Trennflächen angeordnet sind. Insbesondere ist in die­ sem Zusammenhang günstig, wenn die Mikrophone an Punkten der Trennflächen angebracht sind, die einen größeren Abstand aufweisen, als die Mittelpunkte der Trennflächen, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn die Trennflächen kreis­ rund ausgebildet sind, und dass die Mikrophone in einem Abstand vom Mittel­ punkt der Trennflächen angeordnet sind, der zwischen 10% und 50%, vorzugs­ weise zwischen 20% und 40% des Durchmessers der Trennflächen beträgt.

Eine besonders naturgetreue Wiedergabe von Schallwellen, die frontal einfallen, kann erreicht werden, wenn die Mikrophone eine Kugelcharakteristik aufweisen.

In die Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in den Figuren darge­ stellten Ausführungsvarianten näher erläutert. Es zeigen die

Fig. 1 eine seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und die

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Trennkörper 1, der aus zwei Halbschalen 2a, 2b zusammengesetzt ist, die symmetrisch zu einer Sym­ metrieebene 3 an geordnet sind. Der Innenraum 4 des Trennkörpers 1 ist hohl, kann jedoch auch mit einem geeigneten Dämpfungsmaterial ausgefüllt sein. Der Trennkörper 1 besitzt zwei Trennflächen 5a, 5b, die in einem Winkel α von etwa 35° zueinander geneigt sind, und die im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet sind. An den Trennflächen 5a, 5b sind Mikrophone 6a, 6b angebracht, die eine im Wesentlichen kugelförmige Aufnahmecharakteristik aufweisen. Der Abstand d der Mikrophone 6a, 6b von den Trennflächen 5a, 5b ist klein gegenüber den Wellen­ längen des Schalls, beispielsweise 3 mm. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Mikrophone 6a, 6b außerhalb der Mittelpunkte M_a, M_b der Trennflächen 5a, 5b angeordnet, und zwar in einem Bereich zum breiteren Ende des Trennkörpers hin. Dies bedeutet, dass die Mikrophone 6a, 6b an Punkten der Trennflächen 5a, 5b angebracht sind, deren Abstand f größer ist als der Abstand g der Mittel­ punkte M_a, M_b der Trennflächen 5a, 5b. Vorzugsweise beträgt der Abstand h der Mikrophone 6a, 6b vom Mittelpunkt M_a, M_b der Trennflächen 5a, 5b etwa 20% des Durchmessers e der Trennflächen 5a, 5b. Es ist günstig, den Anbringungsort der Mikrophone 6a, 6b auch außerhalb einer Horizontalebene 7 anzunehmen, die gleichzeitig eine Symmetrieebene der Vorrichtung ist. In der Praxis wird der Durchmesser e etwa mit 25 cm angenommen.

Die beiden Trennflächen 5a, 5b sind durch eine Zylinderfläche 8 verbunden, de­ ren Dicke von der Vorderseite mit 6 cm auf 20 cm an der Rückseite zunimmt.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Aufnahme von Schallwellen mit einem Trennkörper (1) und mindestens zwei an dem Trennkörper (1) angeordneten Mikrophonen (6a, 6b), dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkörper (1) aus einem schallharten Material besteht und im Wesentlichen keilförmig ausgebildet ist, mit zwei Trennflächen (5a, 5b), die in einem spitzen Winkel zueinander geneigt sind, und dass die Mikrophone (6a, 6b) in geringem Abstand von den Trennflächen (5a, 5b) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenn­ flächen (5a, 5b) im Wesentlichen eben ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass der spitze Winkel, in dem die Trennflächen (5a, 5b) zueinander geneigt sind, zwischen 10° und 50°, vorzugsweise zwischen 25° und 40° beträgt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennflächen (5a, 5b) im Wesentlichen kreisrund ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durch­ messer der Trennflächen (5a, 5b) zwischen 20 cm und 35 cm beträgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Trennflächen (5a, 5b) an den Punkten größter Annäherung zwi­ schen 10% und 30% des Durchmessers der Trennflächen (5a, 5b) beträgt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennflächen (5a, 5b) einstückig mit einem kreiszylindrischen Ge­ häuse ausgebildet sind, das im Übergangsbereich zu den Trennflächen (5a, 5b) abgerundet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Schalenkörper ausgebildet ist, der im Inneren hohl ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrophone (6a, 6b) außerhalb der Mittelpunkte (M_a, M_b) der Trennflächen (5a, 5b) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikro­ phone (6a, 6b) an Punkten der Trennflächen (5a, 5b) angebracht sind, die einen größeren Abstand aufweisen, als die Mittelpunkte (M_a, M_b) der Trenn­ flächen (5a, 5b).

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennflächen (5a, 5b) kreisrund ausgebildet sind, und dass die Mikrophone (6a, 6b) in einem Abstand vom Mittelpunkt der Trennflächen angeordnet sind, der zwischen 10% und 50%, vorzugsweise zwischen 20% und 40% des Durchmessers der Trennflächen (5a, 5b) beträgt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, dass die Mikrophone (6a, 6b) eine Kugelcharakteristik aufweisen.