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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Highfidelity-Nahbereich-Tonwiedergabesystem
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Um
eine möglichst
originalgetreue Wiedergabe von elektronisch aufgezeichneten akustischen Ereignissen
wie Musik, Sprache und/oder Geräuschen
in den eigenen Räumlichkeiten
zu erreichen, bestehen die folgenden zwei Hauptarten:
- – Tonwiedergabe
mit Hilfe von mehreren Lautsprechereinheiten, welche in einem, je
nach Erfordernis, mehr oder weniger großen Abstand von den Wänden eines
Raumes oder direkt an der Wand zur Aufstellung gelangen, während der
Zuhörer
sich an einer bevorzugten Stelle, häufig im mittleren Bereich des
jeweiligen Raumes aufhalten muss. Obwohl mitunter ein sehr hoher
Aufwand betrieben wird, sind die erzielbaren Resultate für Personen
mit einem sehr guten Gehör
und entsprechenden Kenntnissen in der Regel nicht vollkommen zufriedenstellend,
weil die Akustik des für
die Tonwiedergabe verwendeten Raumes in unerwünschter Weise die Tonwiedergabe
beeinflusst und somit das Originalklangereignis verfälscht. Selbst
durch das Vorsehen besonderer schallabsorbierender und/oder gezielt
reflektierender Elemente kann dabei dieses Problem nur zum Teil
beseitigt werden. Darüber
hinaus erweist es sich als nachteilig, dass in einem derart präparierten,
der Musikwiedergabe dienenden Raum vorhandene Möbelstücke und sonstige Einrichtungsgegenstände so platziert
werden müssen, wie
es die Raumakustikkorrektur diktiert, so dass derartige Räumlichkeiten
ihren wohnlichen Charakter verlieren und für andere Zwecke nur noch eingeschränkt verwendbar
sind.
- – Die
andere Art ist die Verwendung von Kopfhörern, was jedoch auch Nachteile
hat, weil hier eine Imkopflokalisation stattfindet und das ganze
Klangereignis bei einer Drehung des Kopfes mitrotiert wird. Gleichzeitig
ergibt sich dabei ei ne verschobene Ortungskonfiguration, indem die
tatsächliche
Verteilung von Schallquellen bei der Aufnahme nicht oder nur in
einem beschränkten
Maße festzustellen
ist. Durch die unmittelbare Beschallung in Ohrnähe ergeben sich ferner geänderte hörphysikalisch
relevante Gegebenheiten. Auch ist das Tragen von höherwertigen,
meist schweren Kopfhörern
vielfach lästig,
wobei zusätzlich Transpirationsprobleme
auftreten.
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Mit
Bezug auf die vorliegende Erfindung wird nun die erstgenannte Hauptart – Tonwiedergabe über Lautsprechereinheiten – Gegenstand
näherer
Betrachtung sein.
- – Vom professionellen Bereich
her (Tonstudios, Regieräume
von Rundfunk/Fernsehanstalten, Übertragungswagen
usw.) ist es bekannt und dort gängige
Praxis, dass so genannte „Monitorlautsprecher" bzw. „Regielautsprecher" relativ nah – meist
in einem Abstand von 80 bis 130 Zentimeter – zum Tonmeister bzw. Toningenieur
aufgestellt werden. Die Optimierung der die Wiedergabequalität bestimmenden
technischen Eigenschaften wird hierbei allgemein üblich bei
einem Messabstand von 1 Meter auf Axis vorgenommen.
- – Es
ist ferner bekannt, dass Multimedia-PC's mit kleindimensionierten Lautsprecherboxen
ausgestattet werden, die nahe dem PC-Benutzer positioniert werden,
wobei Abstand und Aufstellungsart seinem Gutdünken überlassen werden. In der Regel
erfüllen
diese Lautsprecherboxen die Mindestanforderungen an eine HiFi-gerechte
Tonübertragung
allerdings bei Weitem nicht. Die wenigen Ausnahmen sind im Prinzip
Mini-HiFi-Lautsprechereinheiten, wie sie auch und vor allem im gehobenen
Heimkinobereich Verwendung finden.
- – Aus GB 2 300 329 A ist
eine Konstruktion bekannt, welche einen mit zwei an Haltearmen montierten
Lautsprecher (3 in 1) versehenen Stuhl
darstellt, die sich im Nahfeld des Sitzenden befinden und zwar in
einer üblichen
Stereo-Anordnung.
Entsprechend einer Variante (Anspruch 3) können aber auch vier Haltearme
mit vier Lautsprechern vorgesehen sein. Im Fußteil unterhalb des Sitzes
ist ein gemeinsamer Tieftonlautsprecher (5) angebracht,
welcher der Funktion eines Subwoofers entspricht – wie er
bei so genannten „Satellitenan lagen" und Heimkino-Anordnungen heutzutage
eingesetzt wird, wobei er an den unterschiedlichsten Stellen eines
Raumes in Fußbodennähe aufgestellt
wird. In der Patentschrift fehlen allerdings Angaben darüber, wie
die möglichen
zwei weiteren Lautsprecher angebracht und ausgerichtet sind und
welche Tonsignale sie erhalten.
- – Aus DE 199 42 858 C2 ist
eine „sitzbezogene Beschallungseinrichtung" bekannt, bei der
vier Lautsprecher (3, 4) den Kopf eines Hörers umgeben. 1 zeigt,
dass die Lautsprecher etwa im gleichen Abstand symmetrisch zum Kopf
angeordnet sind. Die Halterung (1), die alle Lautsprecher
trägt,
kann an einem Autositz angebracht sein. Aus der 1 ist
ersichtlich, dass die Lautsprecher einen geringeren Abstand als
1 Meter vom Kopf des Hörers
haben. Die Lautsprecher schräg
hinter dem Hörerkopf
(4) übertragen
vorzugsweise den Tief- und Mitteltonbereich, die Lautsprecher seitlich
des Kopfes (3) dagegen vorzugsweise den Hochtonbereich
(Ansprüche
5 und 6).
- – Aus US 6 480 613 B1 ist
eine Halterung („stand") für Lautsprecher
bekannt, die mit einem Multimedia-PC zusammenwirken. Im Vergleich
mit der vorliegenden Erfindung haben vor allem die Lautsprecher 35, 36 (5) Relevanz, welche auf Standsäulen seitlich
des Monitors angebracht sind sowie die Lautsprecher 29, 30,
die auf schwenk- und drehbaren Auslegern (10, 11, 12, 5) montiert sind. In ausgefahrener Position ergibt
sich für
die Lautsprecher 29, 30 eine Position seitlich
von den Ohren des Hörers,
wie sie in 3 dargestellt ist. Im Ergebnis
entsteht so eine Anordnung aus vier Lautsprechern, die den Hörer etwa
auf einem Kreis umgeben und ersichtlich im Nahfeld betrieben werden.
Angaben zu den wiedergegebenen Tonsignalen fehlen, ebenso zu der Übertragungsbandbreite;
anhand der Zeichnung könnte
man annehmen, dass es sich um Zweiwegelautsprecher handelt, die
im Prinzip, bis auf die Tiefbässe,
den gesamten Frequenzbereich abdecken könnten.
- – Mit
Bezug auf die vorliegende Erfindung – speziell die Ausführungen über die
unterschiedlichen Arten der verwendeten Tonsignale in Verbindung mit
der Positionierung der entsprechenden Lautsprechereinheiten – sei angeführt, dass
aus dem Bericht von POLK, Matthew: Polk's SDA Speaker. In: Audio, June 1984,
S. 32-41, bekannt ist, zusätzliche
Lautsprecher in unmittelbarer Nähe
der Stereobasislautsprecher vorzusehen und diese mit invertierten
Signalen aus dem Gegenkanal (Seite 39, 9)
oder mit Differenzsignalen (Seite 40, 11)
zu speisen.
- – Des
Weiteren ist aus DE
31 30 301 A1 eine Anordnung von fünf Lautsprechern bekannt, die
den Hörer
umgeben und mit matrizierten Signalen (vgl. 1, Anspruch
1) gespeist werden.
- – Schließlich ist
es aus den frühen
siebziger Jahren im Zuge der damals aufgekommenen Quadrophonie bekannt,
gedämpfte
Differenzsignale über rückwärtige Lautsprecher
wiederzugeben, um auch bei den üblichen
stereophon aufgenommenen Tonträgern
eine Art „Raumklang" zu erzeugen. Ein
exemplarisches Beispiel für
eine solche Konfiguration findet sich auf Seite 50, 1 im Bericht
von KAUFMANN, Richard J.: Build a simple surround decoder. In: Audio,
June 1991, S. 48-50.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Highfidelity-Tonwiedergabesystem
zu schaffen, welches mit einer Fülle
von genau definierten Maßnahmen
die konsequente Nutzung sämtlicher
Vorteile einer Nahfeld-Lautsprecherkonfiguration erreicht, und darüber hinaus
die Nachteile von bekannten Systemen vermeidet, wodurch die Einflüsse der
gegebenen Raumakustik weitgehend ausgeschaltet werden, während auch
die Nachteile von Kopfhörern – wie Imkopflokalisation,
verschobene Ortungskonfiguration usw. – nicht auftreten.
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Erfindungsgemäß wird dies
durch die Maßnahmen
gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1 erreicht.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich anhand der Unteransprüche 2-5.
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Der
Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist der, dass mehrere, relativ
kleindimensionierte Lautsprechereinheiten vorgesehen sind, welche entlang
eines in etwa halbkreisförmigen
Bogens um den Zuhörer
herum in einem Abstand von vorzugsweise 53 bis 60 cm – also eindeutig
innerhalb des Hallradius – angeordnet sind.
Als Hallradius wird in der Akustik derjenige Abstand zu einer Schallquelle bezeichnet,
bei dem der Pegel des direkten Schallfeldes und der des diffusen
Schallfeldes gleich groß ist. Die
Größe des Hallradius
ist vom Volumen des Raumes, in dem die Wiedergabe stattfindet, und
von der Nachhallzeit abhängig.
In üblichen
Wohnräumen
mit einer Größe zwischen
15 und 45 m2, welche mit Einrichtungsgegenständen in
Form von Gardinen, Teppichen, Möbeln,
Bildern und dgl. durchschnittlich gedämpft sind, liegt dieser Hallradius
im Bereich zwischen 65 und 85 cm.
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Eine
derartige Anordnung der Lautsprechereinheiten erweist sich deshalb
als zweckmäßig, weil durch
die geringe Entfernung zum Zuhörer
das direkte Schallfeld dominiert, so dass die Raumakustik für die Tonwiedergabe
nur eine untergeordnete Rolle spielt. Dem Zuhörer wird also das in der jeweiligen Tonkonserve
- d. h. Schallplatte, Band, CD, SACD, DVD usw. – gespeicherte Klangereignis
weitgehend unverfälscht
dargeboten. Auf der anderen Seite erlaubt eine derartige Anordnung
von Lautsprechereinheiten auch eine freie Drehbarkeit des Kopfes
bzw. des Oberkörpers
des Zuhörers,
ohne dass dabei gleich das ganze Klangereignis mitrotiert wird.
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Die
für das
erfindungsgemäße Tonwiedergabesystem
erforderlichen Lautsprechereinheiten sind auf dem freien Highfldelity-Markt
derzeit nicht erhältlich,
denn die momentan angebotenen Lautsprecherboxen sind für Beschallungsabstände von
einem Meter und mehr ausgelegt. Für Gerätehersteller, welche über eine
entsprechende Entwicklungsabteilung verfügen, dürften sich jedoch keinerlei
Schwierigkeiten ergeben, Lautsprechereinheiten zu bauen, deren konstruktionsmäßige Auslegung
im Nahbereich zwischen 53 und 60 cm einen im wesentlichen flachen Amplitudenfrequenzgang
ergibt.
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Ein
weitgehend der klanglichen Wahrnehmung in den ersten Parkettreihen
eines Konzertsaales oder eines Opernhauses entsprechendes akustisches
Erlebnis ergibt sich vorzugsweise bei Verwendung zweier geringfügig zur
Seite versetzt angeordneter Hauptlautsprechereinheiten, zweier relativ
weit zur Seite hin versetzt angeordneter Hilfslautsprechereinheiten
sowie zweier bereits leicht rückwärtig angeordneter
Zusatzlautsprechereinheiten, wobei die Hilfslautsprechereinheiten
mit seitenverkehrtem Stereosignal und einer Pegelabsenkung von etwa
16 dB und die beiden Zusatzlautsprechereinheiten mit einem Differenzsignal
zwischen dem linken und dem rechten Stereokanal und einer Pegelabsenkung
von etwa 29 dB betrieben werden.
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Die
Erfindung soll nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und
beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen
ist.
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Entsprechend
der Figur sitzt ein einzelner Zuhörer auf einem nicht dargestellten
Sessel innerhalb eines beliebigen Wohnraumes. Die Figur zeigt dabei
den Kopf 1 dieses Zuhörers
mit seinen beiden Ohren 2 und 3, wobei zusätzlich die
Symmetriemittelebene 4 angedeutet ist. Entlang eines in
etwa halbkreisförmigen
Bogens befinden sich symmetrisch zur Symmetriemittelebene 4 drei
Paare von Lautsprechereinheiten 5-10, welche jeweils
in Richtung der Ohren 2, 3 des Zuhörers ausgerichtet
sind und sich in gleicher Höhe
wie dieselben befinden. Bei diesen drei Paaren von Lautsprechereinheiten
handelt es sich um zwei Hauptlautsprechereinheiten 5, 6 zwei Hilfslautsprechereinheiten 7, 8 und
zwei Zusatzlautsprechereinheiten 9, 10, welche
in Bezug auf die beiden Ohren 2, 3 des Zuhörers und
die mittlere Symmetriemittelebene 4 unter Winkeln von vorzugsweise 36,
59 und 97 Grad und in einem Abstand von vorzugsweise 58 cm angeordnet
sind.
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Den
beiden Hauptlautsprechereinheiten 5, 6 wird dabei
das Stereosignal unmittelbar zugeführt. Die beiden Hilfslautsprechereinheiten 7, 8 erhalten hingegen
das Stereosignal seitenverkehrt mit einer Pegelabsenkung von vorzugsweise
16 dB. Die beiden Zusatzlautsprechereinheiten 9, 10 erhalten schließlich das
Differenzsignal zwischen dem linken und dem rechten Stereokanal
mit einer Pegelabsenkung von vorzugsweise 29 dB.
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Bei
den Lautsprechereinheiten 5-10 handelt es sich
um sechs vorzugsweise identisch ausgelegte Lautsprecheinheiten,
welche wahlweise Breitbandlautsprecher mit einem Durchmesser von
maximal 11 cm, Koaxiallautsprecher mit einem Durchmesser von maximal
13 cm oder D'Appolito-Anordnungen
mit möglichst
eng aneinanderliegenden Chassis enthalten, wobei die Tief-/Mitteltöner einen
Durchmesser von maximal 13 cm haben. Als Hochtöner werden dabei vorzugsweise
Kalottensysteme eingesetzt. Die Gehäusebreite der Lautsprechereinhei ten 5-10 sollte weniger
als 15 cm betragen, während
die Höhe
derselben möglichst
gering gehalten ist.
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Die
innerhalb dieser Lautsprechereinheiten 5-10 angeordneten
Frequenzweichen sind dabei derart ausgelegt, dass sie im Nahbereich
bei einem Messabstand von 58 cm auf Axis einen möglichst flachen Amplitudenfrequenzgang
bewirken, der zwischen 230 Hz und 10 kHz Abweichungen von maximal ± 2 db
und zwischen 130 Hz und 16 kHz Abweichungen von maximal ± 3 db
aufweisen sollte.
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Während die
beiden Hauptlautsprechereinheiten 5, 6 und die
beiden Zusatzlautsprechereinheiten 9, 10 vorzugsweise
höhenverstellbar
auf Stativen oder ähnlichen
Konstruktionen befestigt sind, sind die beiden Hilfslautsprechereinheiten 7, 8 vorzugsweise
oberhalb von zwei Subwoofern 11, 12 gelagert. Bei
diesen Subwoofern 11, 12 handelt es sich um kleine
Standboxen, deren Frontbreite maximal 17 cm betragen sollte. Dieselben
können
dabei mit mehreren Tieftönern
bestückt
sein, die jeweils einen Durchmesser von maximal 15 cm aufweisen.
Die Lautsprecherchassis dieser Tieftöner sollten dabei vorzugsweise
möglichst
weit oben in den beiden Standboxgehäusen untergebracht sein. Bei
den Gehäusen handelt
es sich vorzugsweise um völlig
geschlossene Konstruktionen, welche innen mit entsprechenden Dämpfungsmaterialien
versehen sind. Die in den Subwoofern 11, 12 verwendeten
Frequenzweichen sollten eine obere Grenzfrequenz von ungefähr 110 Hz
aufweisen. Als Signalinformation für die beiden Subwoofer 11, 12 sollte
vorzugsweise das Monosignal verwendet werden.
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Bei
einer Auslegung der Subwoofer 11, 12 als passive
Einheiten sollte vorzugsweise ein parametrischer Equaliser zum Einsatz
gelangen, welcher zwischen dem Vorverstärker und der den beiden Subwoofern 11, 12 zugeordneten
Stereo-Endstufe geschaltet
wird. Der betreffende Equaliser soll dabei eine Anhebung der tiefsten
Frequenzen bewirken, wobei mittels seiner Regler der Frequenzgang zweckmäßigerweise
so eingestellt ist, dass bei 40 Hz ein Abfall von maximal 3,5 dB
gegenüber
dem Frequenzbereich von 70 bis 100 Hz auftritt.
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Am
zweckmäßigsten
sollten die beiden Subwoofer 11, 12 jedoch als
aktive Einheiten mit eingebauter Endstufe, elektronischer Frequenzweiche
und Entzerrungsgliedern ausgelegt sein, wobei in diesem Fall der
parametrische Equaliser entfällt.
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Falls
aus Platzgründen
die Unterbringung von zwei Subwoofern 11, 12 nicht
möglich
sein sollte, kann die Basswiedergabe auch über einen einzigen Subwoofer
erfolgen. In diesem Fall wird dieser Subwoofer vorzugsweise im Fußbereich
von einem der beiden Hilfslautsprechereinheiten 7, 8 untergebracht, während die
andere Hilfslautsprechereinheit auf einem höhenverstellbaren Stativ steht.
Bei nur einem Subwoofer 11, 12 ist darüber hinaus
die Verwendung des Monosignals zwingend vorgeschrieben.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung sei noch auf folgendes hingewiesen:
- – Die im
Rahmen der Erfindung vorgesehenen Hilfslautsprechereinheiten 7, 8 dienen
dem Ausgleich der Abschattung für
das jeweilige auf der Gegenseite zur Schallquelle befindliche Ohr 2 bzw. 3 sowie
der Steigerung der Plastizität
des Klangbildes, wobei gleichzeitig eine Loslösung desselben von der Position
der Lautsprechereinheit 5-8 erreicht wird. Durch
diese Maßnahme werden
darüber
hinaus eventuelle Mängel
der Tonaufzeichnung ausgeglichen, welche durch eine schlechte räumliche
Anordnung von Instrumentengruppen, Sängern und Chören in Bezug auf
die verwendeten Mikrofone und/oder durch eine ungünstige Abmischung
des Klangbildes hervorgerufen sind, was mitunter zu einem regelrechten „akustischen
Loch" in der Mitte
des Aufzeichnungsfeldes führt.
In Extremfällen
kann im Übrigen
durch eine Pegelanhebung des Signals für die Hilfslautsprecheinheiten 7, 8 korrigierend eingegriffen
werden.
- – Die
vorgesehenen Zusatzlautsprechereinheiten 9, 10 dienen
hingegen der Erweiterung des Räumlichkeitsgefühls, um
auf diese Weise die Illusion einer Präsenz des Zuhörers im
Aufnahmeraum wie Konzertsaal, Opernhaus, Kirche u. dgl. zu steigern.
Durch die Verwendung derartiger Zusatzlautsprechereinheiten 9, 10 kann
dies ohne Verlagerung des Klanggeschehens sowohl im seitlichen als
auch im hinteren Bereich erreicht werden.
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Zur
Ansteuerung des erfindungsgemäßen Highfidelity-Nahbereich-Tonwiedergabesystems
sollten vorzugsweise Endstufen verwendet werden, deren Übertragungsdaten
qualitätsmäßig mindestens
in der guten Mittelklasse liegen. Von der Leistung her werden hingegen
benötigt:
Bei
den Hauptlautsprechereinheiten 5, 6 vorzugsweise
2 × 40
Watt, es sei denn, diese Einheiten besitzen einen sehr niedrigen
Wirkungsgrad, in welchem Fall zum einwandfreien Verarbeiten von
Signalspitzen auch 2 × 80
Watt erforderlich sein könnten.
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Für die beiden
Hilfslautsprechereinheiten 7, 8 genügen im Normalfall
Ausgangsleistungen von 2 × 20
Watt.
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Die
beiden Zusatzlautsprechereinheiten 9, 10 benötigen die
geringste Leistung, so dass in der Regel 2 × 10 Watt vollkommen ausreichend
erscheinen.
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Die
beiden Subwoofer 11, 12 haben im unteren Baßbereich
den größten Leistungsbedarf.
Je nach Konzeption können
sehr leicht 80 bis 200 Watt erforderlich sein. Da vorzugsweise zwei
Subwoofer 11, 12 vorgesehen sind, benötigt man
hier eine Stereoendstufe, welche in diesem Fall vorzugsweise auf „mono" geschaltet wird.