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Die Erfindung betrifft eine Lautsprecheranordnung für eine Beschallung eines Raums von einer von dem Raum abgewandten Außenseite einer Wand her und durch die Wand hindurch, die Lautsprecheranordnung umfassend die Wand und wenigstens einen an der vom Raum abgewandten Seite der Wand angeordneten Hochtonlautsprecher, wobei die Wand zumindest in dem Bereich perforiert ist, in dem der wenigstens eine Hochtonlautsprecher angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Raum, umfassend eine Lautsprecheranordnung. Neben dem Hochtonlautsprecher sind üblicherweise ein oder mehrere weitere zusammenwirkende Lautsprecher vorgesehen, die in der gemeinsamen Anordnung und Ansteuerung allgemein ebenfalls als Lautsprecher bezeichnet werden.
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Eine typische Anwendung von durch perforierte Wände abgeschlossenen Räumen, hinter denen Lautsprecher für audiovisuelle Veranstaltungen angeordnet sind, stellen Planetarien dar. Während im Inneren eine Lichtprojektion, traditionellerweise ein Abbild des Sternenhimmels, durchgeführt wird, erfolgt zusätzlich eine akustische Untermalung mittels Lautsprechern. Da die Innenseite der Wände vollständig für die Projektion zur Verfügung stehen muss, werden die Lautsprecher hinter der perforierten Wand angeordnet.
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Einrichtungen für die Beschallung derartiger Räume, insbesondere von Planetarien, sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus den Druckschriften
DD 292 805 A5 ,
EP 2 898 706 B1 und
DE 10 2016 000 877 A1 . So beschreibt die Druckschrift
DD 292 805 A5 ein Verfahren und eine Anordnung für eine örtlich sowie zeitlich veränderliche Signalverteilung über eine Großbeschallungsanlage, insbesondere für audiovisuelle Veranstaltungen in Auditorien, vorzugsweise kuppelförmigen Räumen. Dabei wird sowohl in einer beliebig als auch definitiv gewählten Lautsprecherebene für ein Strahlersignal ein veränderlich überblendbarer Ortungspunkt als Bezugspunkt gebildet. Für alle daran beteiligten Strahlersignale werden jeweilige Verzögerungszeiten und Pegelwerte sowohl zeitlich als auch pegelmäßig definitiv gesetzt. Bezogen auf die mobile Ortungspositionen, werden ein von dort kommendes fiktives Signal zuerst und erst danach Strahlersignale entsprechend zeitlich gestaffelt sowie pegelmäßig entsprechend gesetzt einem Hörerort zugeführt. Die Lautsprecher sind auf der Raumoberfläche sowohl hexagonal als auch ringförmig angeordnet. In der Druckschrift sind akustische Probleme der einzelnen Lautsprecher nicht thematisiert.
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Auch die Druckschrift
EP 2 898 706 B1 offenbart ein Verfahren zum Steuern einer dreidimensionalen mehrschichtigen Lautsprecheranordnung, die eine Vielzahl von Lautsprechern umfasst, die in mehreren, voneinander beabstandeten Lautsprecherschichten angeordnet sind. Akustische Probleme der einzelnen Lautsprecher werden ebenfalls nicht thematisiert.
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Demgegenüber bezieht sich die Druckschrift
DE 10 2016 000 877 A1 zwar auf eine Lautsprecheranordnung mit einer im Wesentlichen ebenen Schallwand, mit zwei Tief- bzw. Mitteltönern und mit einem Hochtöner, welcher eine im Wesentlichen ebene Polplatte aufweist, wobei die im Wesentlichen ebene Schallwand zwei Aussparungen für die Tief- bzw. Mitteltöner und dazwischen eine Öffnung für den Hochtöner aufweist. Der Hochtöner ist jedoch, trotz ebener Polplatte, mit einem Horn ausgestattet, das über die Ebene der Schallwand hinausragt, was eine Projektion stören würde, wenn die Schallwand zugleich als Projektionswand genutzt wird. Würde hingegen der Hochtöner mit Horn hinter der Schallwand angeordnet, wie dies bei Räumen zur Durchführung audiovisuelle Veranstaltungen allgemein üblich ist, kommt es in den Randbereichen des benötigten Abstrahlwinkels zu störenden Hochtonanhebungen. Diese Artefakte führen zu einer mangelhaften Tonwiedergabe in dem betreffenden Raum, z. B. einem Planetariumsraum.
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Es gibt nach dem Stand der Technik keine Lösung, hier eine Verbesserung des Klangs in der zuvor beschriebenen Situation für Planetarien und ähnliche Räume zu erreichen. Daraus ergibt sich als Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lautsprecheranordnung für die Beschallung eines durch wenigstens eine perforierte Wand abgeschlossenen Raums von einer Außenseite her und durch die Wand hindurch anzubieten, wobei die Lautsprecheranordnung wenigstens einen Hochtonlautsprecher umfasst und wobei in Randbereichen des benötigten Abstrahlwinkels störende Hochtonanhebungen bei dem Hochtonlautsprecher vermieden werden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lautsprecheranordnung für eine Beschallung eines Raums von einer von dem Raum abgewandten Außenseite einer Wand her und durch die Wand hindurch. Die Lautsprecheranordnung umfasst dabei auch die Wand und wenigstens einen an der vom Raum abgewandten Seite der Wand angeordneten Hochtonlautsprecher. Die Wand ist zumindest in dem Bereich perforiert, in dem der wenigstens eine Hochtonlautsprecher angeordnet ist.
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Nach der Erfindung ist der Hochtonlautsprecher, dessen Hochtonhorn demontiert ist oder der jedenfalls ohne ein Hochtonhorn zum Einsatz kommt, in einem Wandabstand zu der Wand angeordnet, dessen Maß geringer als die Ausladung des zugehörigen Hochtonhorns in Richtung zur Wand hin ursprünglich war.
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Die Lautsprecher strahlen von außen durch die aus einem Kuppelblech bestehende Planetariumskuppel akustisch in den Innenraum. Dafür besitzt das Kuppelblech eine Lochung oder Perforation von ca. 25 % seiner Fläche, welche die Bilddarstellung auf der Kuppel nicht zu sehr beeinträchtigt.
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Es hat sich bei der vorliegenden Erfindung überraschend gezeigt, dass der Abstand zwischen der Wand und dem Hochtonlautsprecher gering sein muss, damit hinter der Wand bzw. einem Kuppelblech, also im Raum, z. B. in einem Planetarium, eine virtuelle Schallquelle in Größe der Austrittsöffnung des Hochtonlautsprechers entsteht. Wird diese durch Abstand vergrößert, verringert sich der Abstrahlwinkel durch die größere Strahlerfläche.
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Messungen haben ergeben, dass wie üblich bei Lautsprechern mit Hochtonhorn im definierten und benötigten Abstrahlwinkel von z. B. 90° horizontal hinter dem Kuppelblech, also im Raum (z. B. dem Planetariumsraum, wo das Publikum den Ton hört) an den Rändern auf +- 45° erhebliche Anhebungen im oberen Hochtonbereich entstehen, welche einen sehr störenden metallischen Ton erzeugen. Dies ist bei Verwendung des Hochtonlautsprechers ohne Hochtonhorn überraschenderweise nicht zu beobachten und ermöglicht damit eine bessere Tonwiedergabe im Kuppelraum. Voraussetzung für den erfindungsgemäß beabsichtigten Effekt ist weiterhin, dass der Hochtonlautsprecher ohne Hochtonhorn noch den benötigten Pegel erzeugen kann. Deshalb kommt, wie unten näher erläutert, bevorzugt ein Kompressionstreiber zum Einsatz.
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Verhindert werden so zudem die stark störenden Reflexionen im Hochtonhorn und es wird ein breiterer Abstrahlwinkel im Kuppelraum (Hörerfläche) ermöglicht. Im bisher üblichen Fall der Verwendung eines Hochtonhorns geht dessen Abstrahlverhalten beim Durchtritt des Schalls durch das Kuppelblech ohnehin verloren. Die bei Direktmontage des Kompressionstreibers ohne Hochtonhorn hinter dem Kuppelblech entstehende kleine Abstrahlfläche erzeugt einen frequenzabhängigen großen Abstrahlwinkel entsprechend dem Austrittsdurchmesser des Kompressionstreibers. Dies führt zur Vermeidung von störenden Artefakten, welche beim Einsatz von Hochtonhörnern hinter Planetariumskuppeln bislang entstehen.
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Es hat sich wegen der höheren Schalleistung als vorteilhaft erwiesen, wenn der wenigstens eine Hochtonlautsprecher als Kompressionstreiber ausgeführt ist, wie zuvor erwähnt. Der Kompressionstreiber zur Wiedergabe des Hochtonbereiches wird vorteilhafterweise durch eine geeignete Konstruktion der Lautsprecherbox dicht hinter dem Kuppelblech und ohne Hochtonhorn angeordnet. Der bevorzugte Wandabstand beträgt 5 bis 12 mm.
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Durch die Verwendung von Kompressionstreibern im Hochton sind die benötigten Lautstärkepegel zu erzielen. Zur Erzielung von noch höherem Pegel, zur Steigerung der Sensitivity und Definierung des Abstrahlwinkels, also einem gewünschten Richtverhalten, wird zwar diesen Treibern nach dem Stand der Technik ein Hochtonhorn vormontiert, was jedoch zu den zuvor genannten unerwünschten Effekten beim Einsatz hinter einer Wand, insbesondere dem Kuppelblech eines Planetariums, führt. Es führt beim Einbau hinter einer Wand zu Reflexionen des Schalls zwischen der Wand und dem Hochtonhorn, wobei sich ein Resonanzraum in dem Frequenzbereich ausbildet, der in dem das Hochtonhorn arbeitet.
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Es ist nach der bevorzugten Ausführungsform wenigstens ein dem wenigstens einen Hochtonlautsprecher zugeordneter Tieftonlautsprecher vorgesehen. Der wenigstens eine Hochtonlautsprecher ist vorteilhafterweise koaxial zu dem wenigstens einen Tieftonlautsprecher und zwischen dem wenigstens einen Tieftonlautsprecher und der Wand angeordnet.
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Für den bevorzugten Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung in einem Planetarium ist die Wand ein Kuppelblech einer Planetariumskuppel. Der Abstand der einzelnen Perforationen des Kuppelblechs zueinander beträgt vorteilhafterweise in jeder Richtung 3,175 mm und der Durchmesser der Perforationen beträgt 1,588 mm. Die Fläche der Perforationen der Wand, des Kuppelblechs, beträgt 15 - 35 % des Anteils an der Gesamtfläche, bevorzugt 25 %, der gesamten Wandfläche. Der Hochtontreiber wird für optimale Durchstrahlung, zur Erreichung des erfindungsgemäß gewünschten Effekts in einem Abstand von 5 - 12 mm hinter dem Kuppelblech montiert. Daraus resultiert die in der bevorzugten Ausführungsform beschriebene Konstruktion des Lautsprechers.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch einen Raum, umfassend eine Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7. Bevorzugt ist der Raum ausgeführt als ein Planetarium mit einem Kuppelblech nach Anspruch 6 oder 7.
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Anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und ihrer Darstellung in den zugehörigen Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
- 1: schematisch in einer teils geschnittenen Ansicht von der Seite einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lautsprecheranordnung;
- 2: schematisch in einer perspektivischen Ansicht von der Seite einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lautsprecheranordnung ohne Wand;
- 3: schematisch in einer Ansicht von oben einen Ausschnitt aus einem perforierten Kuppelblech und die
- 4a und 4b: den erfindungsgemäßen Effekt mit Diagrammen, die die Differenz der Frequenzverläufe bei Anordnung der Lautsprecher hinter dem Kuppelblech und ohne Kuppelblech beim Einsatz des Hochtonhorn am Kompressionstreiber nach dem Stand der Technik (4a) und erfindungsgemäß ohne Hochtonhorn (4b).
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1 zeigt schematisch in einer teils geschnittenen Ansicht von der Seite einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lautsprecheranordnung 1, einschließlich des Kuppelblechs 10 (vergleiche auch 3), das geschnitten dargestellt ist und die Perforationen 12 erkennen lässt. Die Perforationen 12 weisen einen Durchmesser D auf und sind zueinander im Abstand P in das Kuppelblech 10 eingebracht. Über die Perforationen 12 ist die Schallübertragung in den Raum R des Planetariums von der vom Raum R abgewandten Seite des Kuppelblechs 10 her möglich, während aus dem Raum R her das Kuppelblech 10 für Projektionen genutzt werden kann, ohne dass die Perforationen 12 das projizierte Bild übermäßig beeinträchtigen.
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Um den erfindungsgemäß erwünschten Effekt einer optimalen Klangqualität v. a. auch in den hohen Frequenzen zu erreichen, ist ein Kompressionstreiber 2 im Wandabstand A zum Kuppelblech 10 hin angeordnet. Der Wandabstand A beträgt gemäß der bevorzugten Ausführungsform zwischen 5 und 12 mm. Neben dem Kompressionstreiber 2 ist auch ein Tieftonlautsprecher 4 in einem Gehäuse 6 angeordnet.
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Durch eine gestrichelte Linie wird das üblicherweise nach dem Stand der Technik an dem Kompressionstreiber angeordnete, erfindungsgemäß jedoch demontierte bzw. von vornherein weggelassene Hochtonhorn 8 dargestellt. Dessen Ausladung vor dem Kompressionstreiber 2 würde die erfindungsgemäß vorgesehene Annäherung des Kompressionstreibers 2 im Wandabstand A zum Kuppelblech 10 hin verhindern. Würde hingegen das Hochtonhorn 8 im Wandabstand A zum Kuppelblech 10 angeordnet, entstünden die nachteiligen Auswirkungen auf die Klangqualität (Artefakte, metallischer Ton), die die Erfindung gerade zu vermeiden sucht. Würde hingegen, wie ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt, das Hochtonhorn 8 (so wie in der Figur angedeutet) durch das Kuppelblech 10 hindurchgeführt, wäre eine Beeinträchtigung der Projektion die Folge.
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2 zeigt schematisch in einer perspektivischen Ansicht von der Seite einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lautsprecheranordnung 1, hier jedoch ohne die Wand bzw. das Kuppelblech. Erkennbar ist die Anordnung des Tieftonlautsprechers 4 im Gehäuse 6 und koaxial vor dem Tieftonlautsprecher 4 die Anordnung des Kompressionstreibers 2. Neben der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform wäre es gemäß der vorliegenden Erfindung ebenso möglich, Tieftonlautsprecher 4 und Kompressionstreiber 2 (oder einen anderen Hochtonlautsprecher) nebeneinander hinter der Wand anzuordnen.
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3 zeigt schematisch in einer Ansicht von oben einen Ausschnitt aus einem perforierten Kuppelblech 10, dessen Position und Anordnung insbesondere zum Kompressionstreiber 2 in der geschnittenen Darstellung, wie sie aus 1 hervorgeht, verdeutlicht wurde. Die Perforationen 12 des Kuppelblechs 10 sind zueinander im Abstand P = 3,175 mm angeordnet und weisen einen Durchmesser von D = 1,588 mm auf. Die Perforationen nehmen dadurch 25 % der Fläche des Kuppelblechs 10 ein, sodass eine ausreichende Durchdringung des Schalls gewährleistet bleibt, eine Projektion auf dem Kuppelblech 10 jedoch nicht zu stark beeinträchtigt wird.
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Die 4a und 4b verdeutlichen den erfindungsgemäßen Effekt durch Messergebnisse. 4a zeigt ein Diagramm, das die Differenz der Frequenzverläufe aus jeweils einer Messung hinter dem Kuppelblech und einer Messung ohne Kuppelblech (Freiabstrahlen) beim Einsatz des Hochtonhorns am Kompressionstreiber nach dem Stand der Technik wiedergibt. Dabei ist auf der Abszisse die Frequenz logarithmisch in Kilohertz aufgetragen, auf der Ordinate die Abweichung zwischen beiden Varianten, mit und ohne Kuppelblech, in Dezibel angegeben.
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Diese Differenz, demnach die Abweichung gegenüber dem Freiabstrahlen, wird durch die vorliegende Erfindung erheblich reduziert, wie 4b eindrucksvoll unter Beweis stellt. In dem dort wiedergegebenen Diagramm wird die Differenz der Frequenzverläufe bei der Schallabstrahlung hinter dem Kuppelblech und ohne Kuppelblech (Freiabstrahlen) beim Einsatz der erfindungsgemäßen Lautsprecheranordnung, die den Kompressionstreiber ohne Hochtonhorn dicht hinter dem Kuppelblech vorsieht, gezeigt. Es wird deutlich, dass die erfindungsgemäße Lautsprecheranordnung im Unterschied zum Stand der Technik eine nur geringe Abweichung der Schallabstrahlung hinter dem Kuppelblech im Vergleich zum Freiabstrahlen hervorruft. Besonders deutlich sind die Unterschiede bei den höheren Frequenzen oberhalb 4 kHz. Somit erreicht die erfindungsgemäße Lautsprecheranordnung eine hohe Klangqualität auch bei einer Schallabstrahlung hinter dem Kuppelblech.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lautsprecheranordnung
- 2
- Kompressionstreiber, Hochtonlautsprecher
- 4
- Tieftonlautsprecher
- 6
- Gehäuse
- 8
- Hochtonhorn
- 10
- Kuppelblech, Wand
- 12
- Perforation
- A
- Maß des Wandabstands
- D
- Durchmesser der Perforationen
- P
- Abstand der Perforationen
- R
- Planetarium, Raum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DD 292805 A5 [0003]
- EP 2898706 B1 [0003, 0004]
- DE 102016000877 A1 [0003, 0005]
