DE102021200555A1

DE102021200555A1 - Mikrophon, verfahren zum aufzeichnen eines akustischen signals, wiedergabevorrichtung für ein akustisches signal, oder verfahren zum wiedergeben eines akustischen signals

Info

Publication number: DE102021200555A1
Application number: DE102021200555.1A
Authority: DE
Inventors: Klaus KAETEL
Original assignee: Kaetel Systems GmbH
Current assignee: Kaetel Systems GmbH
Priority date: 2021-01-21
Filing date: 2021-01-21
Publication date: 2022-07-21
Anticipated expiration: 2041-01-22
Also published as: TW202236863A; US20230362545A1; WO2022157252A1; CN117242782A; EP4282162A1; DE102021200555B4

Abstract

Mikrophon mit folgenden Merkmalen: einem ersten Teilmikrophon (1) mit einem ersten Membranpaar, das eine erste Membran (11) und eine zweite Membran (12) aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind; einem zweiten Teilmikrophon (2) mit einem zweiten Membranpaar, das eine dritte Membran (13) und eine vierte Membran (14) aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei das erste Membranpaar so angeordnet ist, dass die erste Membran (11) und die zweite Membran (12) entlang einer ersten Raumachse auslenkbar sind, wobei das zweite Membranpaar so angeordnet ist, dass die dritte Membran (13) und die vierte (14) entlang einer zweiten Raumachse auslenkbar sind, und wobei die zweite Raumachse zu der ersten Raumachse unterschiedlich ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektroakustik und insbesondere auf Konzepte zum Aufzeichnen und Wiedergeben von akustischen Signalen.
Typischerweise werden akustische Szenen unter Verwendung eines Satzes von Mikrophonen aufgenommen. Jedes Mikrophon gibt ein Mikrophonsignal aus. Für eine Audioszene eines Orchesters, beispielsweise, können 25 Mikrophone verwendet werden. Dann führt ein Toningenieur eine Mischung der 25 Mikrophon-Ausgangssignale in, beispielsweise, ein Standardformat durch, wie beispielsweise ein Stereoformat, ein 5.1-, ein 7.1-, ein 7.2-, oder ein anderes entsprechendes Format. Bei einem Stereoformat werden beispielsweise durch den Toningenieur oder einen automatischen Mischprozess zwei Stereokanäle erzeugt. Bei einem 5.1-Format resultiert das Mischen in fünf Kanälen und einem Subwoofer-Kanal. Analog hierzu wird beispielsweise in einem 7.2-Format eine Mischung in sieben Kanäle und zwei Subwoofer-Kanäle vorgenommen. Wenn die Audioszene in einer Wiedergabeumgebung „gerendert“ bzw. aufbereitet werden soll, wird ein Mischergebnis an elektrodynamische Lautsprecher angelegt. In einem Stereo-Wiedergabeszenario existieren zwei Lautsprecher, wobei der erste Lautsprecher den ersten Stereokanal empfängt, und der zweite Lautsprecher den zweiten Stereokanal empfängt. In einem 7.2-Wiedergabeformat existieren beispielsweise sieben Lautsprecher an vorbestimmten Positionen und darüber hinaus zwei Subwoofer, die relativ beliebig platziert werden können. Die sieben Kanäle werden an die entsprechenden Lautsprecher angelegt, und die zwei Subwoofer-Kanäle werden an die entsprechenden Subwoofer angelegt.
Die Verwendung einer einzigen Mikrophonanordnung bei der Erfassung von Audiosignalen und die Verwendung einer einzigen Lautsprecheranordnung bei der Wiedergabe der Audiosignale vernachlässigen typischerweise die wahre Natur der Schallquellen. Das europäische Patent EP 2692154 B1 beschreibt ein Set zum Erfassen und Wiedergeben einer Audioszene, bei dem nicht nur die Translation aufgenommen und wiedergegeben wird, sondern auch die Rotation und darüber hinaus auch die Vibration. Daher wird eine Tonszene nicht nur durch ein einziges Erfassungssignal oder ein einziges gemischtes Signal wiedergegeben, sondern durch zwei Erfassungssignale oder zwei gemischte Signale, die einerseits simultan aufgezeichnet werden, und die andererseits simultan wiedergegeben werden. Damit wird erreicht, dass unterschiedliche Emissionscharakteristika von der Audioszene im Vergleich zu einer Standard-Aufnahme aufgezeichnet werden und in einer Wiedergabeumgebung wiedergegeben werden.
Hierzu wird, wie es in dem europäischen Patent dargestellt ist, ein Satz von Mikrophonen zwischen der akustischen Szene und einem (gedachten) Zuhörerraum platziert, um das „konventionelle“ oder Translations-Signal zu erfassen, das sich durch eine hohe Gerichtetheit bzw. hohe Güte auszeichnet.
Darüber hinaus wird ein zweiter Satz von Mikrophonen oberhalb oder seitlich von der akustischen Szene platziert, um ein Signal mit niedriger Güte bzw. niedriger Gerichtetheit aufzuzeichnen, das die Rotation der Schallwellen im Gegensatz zur Translation abbilden soll.
Auf der Wiedergabeseite werden an den typischen Standardpositionen entsprechende Lautsprecher platziert, von denen jeder eine omnidirektionale Anordnung hat, um das Rotationssignal wiederzugeben, und eine direktionale Anordnung hat, um das „konventionelle“ translatorische Schallsignal wiederzugeben. Ferner existiert noch ein Subwoofer entweder an jeder der Standard-Positionen oder nur ein einziger Subwoofer an irgendeiner Stelle.
Das europäische Patent EP 2692144 B1 offenbart einen Lautsprecher zum Wiedergeben von, einerseits, dem translatorischen Audiosignal und, andererseits, dem rotatorischen Audiosignal. Der Lautsprecher hat also eine omnidirektional emittierende Anordnung einerseits und eine direktional emittierende Anordnung andererseits.
Das europäische Patent EP 2692151 B1 offenbart ein Elektretmikrophon, das zum Aufzeichnen des omnidirektionalen oder des direktionalen Signals eingesetzt werden kann.
Das europäische Patent EP 3061262 B1 offenbart einen Ohrhörer und ein Verfahren zum Herstellen eines Ohrhörers, der sowohl ein translatorisches Schallfeld als auch ein rotatorisches Schallfeld erzeugt.
Die zur Erteilung vorgesehene europäische Patentanmeldung EP 3061266 A0 offenbart einen Kopfhörer und ein Verfahren zum Erzeugen eines Kopfhörers, der ausgebildet ist, um unter Verwendung eines ersten Wandlers das „konventionelle“ translatorische Schallsignal zu erzeugen, und unter Verwendung eines zweiten senkrecht zum ersten Wandler angeordneten Wandlers das rotatorische Schallfeld zu erzeugen.
Die Aufzeichnung und Wiedergabe des rotatorischen Schallfelds zusätzlich zum translatorischen Schallfeld führt zu einer signifikant verbesserten und damit hochqualitativen Audiosignalwahrnehmung, die nahezu den Eindruck eines Live-Konzertes vermittelt, obgleich das Audiosignal durch Lautsprecher oder Kopf- bzw. Ohrhörer wiedergebeben wird.
Damit wird ein Schallerlebnis erreicht, das nahezu nicht unterscheidbar von der ursprünglichen Tonszene ist, bei der der Schall nicht durch Lautsprecher, sondern durch Musikinstrumente oder menschliche Stimmen emittiert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass berücksichtigt wird, dass der Schall nicht nur translatorisch, sondern auch rotatorisch und gegebenenfalls auch vibratorisch emittiert wird und daher entsprechend aufgezeichnet und auch wiedergegeben werden soll.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Konzept zum Aufzeichnen des gesamten Schalls einerseits und zum Wiedergeben dieses gesamten aufgezeichneten Schalls andererseits zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Mikrophon zum Aufzeichnen eines akustischen Signals nach Patentanspruch 1, eine Wiedergabevorrichtung für ein akustisches Signal nach Patentanspruch 15, ein mobiles Gerät nach Patentanspruch 29, ein Verfahren zum Aufzeichnen eines akustischen Signals nach Patentanspruch 30, ein Verfahren zum Wiedergeben für ein akustisches Signal nach Patentanspruch 31, oder ein Computerprogramm nach Patentanspruch 32 gelöst.
Erfindungsgemäß wird nicht nur, wie im Stand der Technik, ein einziges Rotationssignal aufgezeichnet, sondern es werden Maßnahmen getroffen, um die Richtung des Rotationssignals zu erfassen und wiederzugeben. Erfindungsgemäß wurde herausgefunden, dass die zusätzlich zur Translation stattfindende Rotation des Schallfelds bzw. die Rotation der in der Luft vorhandenen Moleküle eine Richtungskomponente hat, bei deren Erfassung und Wiedergabe ein zusätzliches Hörerlebnis erhalten werden kann, das noch näher am ursprünglichen natürlichen Schallszenario liegt.
Zu diesem Zweck umfasst ein Mikrophon ein erstes Teilmikrophon mit einem ersten Membranpaar mit einander gegenüberliegend angeordneten Membranen, und ein zweites Teilmikrophon mit einem zweiten Membranpaar, das ebenfalls einander gegenüberliegende Membranen aufweist. Das erste Membranpaar ist so ausgerichtet, dass die Membranen des erstem Membranpaars entlang einer ersten Raumachse auslenkbar sind, und das zweite Membranpaar ist so angeordnet, dass die Membranen des zweiten Membranpaars entlang einer zweiten Raumachse auslenkbar sind, die unterschiedlich zur ersten Raumachse ist. Vorzugsweise ist darüber hinaus ein drittes Teilmikrophon mit einem dritten Membranpaar vorgesehen, wobei die Membranen des dritten Membranpaars entlang einer dritten Raumachse auslenkbar ist, die sich von der ersten und der zweiten Raumachse unterscheidet, wobei die Raumachsen vorzugsweise zueinander orthogonal oder im Wesentlichen orthogonal sind.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen wird von jedem Membranpaar des Mikrophons ein eigenes Differenz-Ausgangssignal abgeleitet, indem die Membran-Ausgangssignale der beiden gegeneinander angeordneten Membranen miteinander kombiniert werden, und zwar unter Verwendung einer Änderung der Phasenrelation, und vorzugsweise einer Phasenumkehr eines der beiden Membran-Ausgangssignale. Damit wird für jede Raumachse ein eigenes Differenzsignal erzeugt, das eine entsprechende Richtungskomponente des Rotationssignals bzw. allgemein ein Differenzsignal in jeder Raumachse wiedergibt.
Ein solches Mikrophon mit zwei bzw. drei Teilmikrophonen kann vorzugsweise auch dazu verwendet werden, um nicht nur die neuartigen Differenzsignale zu erzeugen, sondern auch klassische Komponentensignale, wie sie zum Beispiel auf dem Gebiet der Ambisonics-Technik bekannt sind. Hierzu können die Membran-Ausgangssignale der beiden einander gegenüberliegenden Membranen miteinander aufaddiert werden, um eine entsprechende Ambisonics-Komponente zu erhalten. Darüber hinaus wird es bevorzugt, dass das Mikrophon zusätzlich auch eine omnidirektionale Komponente erfasst, die entweder durch ein eigenes omnidirektionales Mikrophon erhalten wird oder durch Aufaddition der drei Richtungskomponenten.
Damit erzeugt ein Mikrophon gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nicht nur die drei neuartigen Differenzsignale in x-Richtung, y-Richtung und z-Richtung, sondern auch die vier Komponenten B (bzw. W), X, Y, und Z eines bekannten First-Order-Ambisonics-Signals bzw. eines B-Format-Signals.
Damit wird erfindungsgemäß erreicht, dass die akustische Qualität bei einer Wiedergabe von solchen Signalen noch einmal verbessert wird.
Auf Wiedergabeseite wird es bevorzugt, zusätzlich zu dem konventionellen bzw. Gleichtakt- bzw. Common-Mode-Signal auch wenigstens zwei und vorzugsweise alle drei Differenzsignale bzw. Differential-Mode-Signale wiederzugeben, und zwar mittels eines Lautsprechersystems, das einen oder mehrere Lautsprecher zum Wiedergeben des konventionelle CM- bzw. Gleichtaktsignals aufweist, und das ferner einen zweiten oder einen zweiten und einen dritten Lautsprecher aufweist, um das Differenzsignal wiederzugeben. Bei besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen sind drei Differenzsignale vorgesehen, und umfasst die zweite Lautsprechereinrichtung zum Wiedergeben der drei Differenzsignale insgesamt wenigstens sechs Wandler, die in drei verschiedenen Raumrichtungen angeordnet sind, so dass die in unterschiedlichen Raumrichtungen aufgezeichneten Differenzsignale auf Wiedergabeseite in der gleichen Richtung wiedergegeben werden, in der sie ursprünglich aufgezeichnet worden sind.
Je nach Implementierung können jedoch diverse Vereinfachungen vorgenommen werden, um einen Kompromiss zwischen Aufwand einerseits und erreichter Audioqualität andererseits herzustellen.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen wird ein Rendering eines Mikrophonsignals in einer Wiedergabeumgebung vorgenommen, in der an bestimmten bekannten Positionen Lautsprecher platziert sind. Hierzu wird zum einen ein konventionelles translatorisches Mikrophonsignal eingesetzt, das aus einer omnidirektionalen Komponente und parametrischen Seiteninformationen bestehen kann, oder das als volles B-Format-Signal vorliegt. Zum Rendering des Mikrophonsignals auf die einzelnen Lautsprecher wird vorzugsweise ein Vektorbased-Amplitude-Panning (VBAP) vorgenommen, für das entsprechende Gewichtungsfaktoren aus den Richtungsinformationen, die in den Seiteninformationen enthalten sind, oder die von dem B-Format-Signal abgeleitet werden, eingesetzt werden.
Vorzugsweise werden diese Gewichtungsfaktoren ebenfalls eingesetzt, um nicht nur das konventionelle translatorische Audiosignal zu rendern, bzw. auf die einzelnen Lautsprecher „zu verteilen“. Stattdessen werden diese Gewichtungsfaktoren auch eingesetzt, um die neuartigen Differenzsignale in den unterschiedlichen Raumachsen auf die verschiedenen Lautsprecher zu gewichten bzw. „zu verteilen“. Damit kann aus einem an einer bestimmten Aufnahmeposition erzeugten kompletten Mikrophonsignal, das aus einer konventionellen omnidirektionalen Komponente und drei direktionalen Komponenten und/oder (paramterischen) Metadaten, die Richtungsinformationen aufweisen, besteht, und das zusätzlich die neuartigen zwei bzw. drei Differenzsignale der zwei bzw. drei Raumachsen aufweist, eine komplette Wiedergabe erzeugt werden. Ein Lautsprecher an einer der Lautsprecherpositionen umfasst ein konventionelles translatorisches Element, das mit dem gerenderten translatorischen Audiosignal für diesen Lautsprecher an dieser Lautsprecherposition versorgt wird, und zusätzlich, für jedes der Differenzsignale einen entsprechend der Raumrichtung des Differenzsignals angeordneten Differenzsignalwandler, welcher beispielsweise als gehäuselose Doppelmembran ausgebildet sein kann, deren Emissionsrichtung in der entsprechenden Raumachse bzw. Raumrichtung angeordnet ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:

1 ein Mikrophon mit zwei Teilmikrophonen;
2 ein Mikrophon mit drei Teilmikrophonen;
3a einen Kombinierer zum Erzeugen der Differenzsignale;
3b einen Einzelkombinierer für ein Differenzsignalführung;
3c einen Kombinierer nach einem Ausführungsbeispiel;
4 ein Mikrophon gemäß einem Ausführungsbeispiel;
5 eine Mikrophonhalterung gemäß einem Ausführungsbeispiel
6 eine Wiedergabevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
7 eine Übersicht über konventionelle und neuartige reale oder virtuelle Mikrophonsignale;
8 einen Renderer für eine Wiedergabevorrichtung oder ein mobiles Gerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
9a eine Wandleranordnung mit Wandlern für jedes der drei Differenzsignale;
9b eine Wandleranordnung mit einem Wandler für das konventionelle Gleichtakt- oder CM-Signal;
10 einen Renderer für eine Wiedergabevorrichtung oder ein mobiles Gerät gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und
11 einen Renderer für eine Wiedergabevorrichtung oder ein mobiles Gerät gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einer Lautsprecherimplementierung.

1 zeigt ein erstes Teilmikrophon 1 mit einem Membranpaar, das eine erste Membran 11 und eine zweite Membran 12 aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind. Darüber hinaus ist in 1 ein zweites Teilmikrophon 2 mit einem zweiten Membranpaar gezeigt, das eine dritte Membran 13 und eine vierte Membran aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind. Das erste Membranpaar ist so angeordnet, dass die erste Membran 11 und die zweite Membran entlang einer ersten Raumachse, wie beispielsweise der x-Achse auslenkbar sind, wobei ferner das zweite Membranpaar so angeordnet ist, dass die dritte Membran 13 und die vierte Membran 14 entlang einer zweiten Raumachse, wie beispielsweise der y-Achse von 1 auslenkbar sind. Die zweite Raumachse unterscheidet sich von der ersten Raumachse, die beiden Raumachsen sind also nicht parallel. Vorzugsweise sind die beiden Raumachsen x, y orthogonal zueinander bzw. haben einen Winkel, der zwischen 60 und 120 ° liegt.
2 zeigt ferner ein drittes Teilmikrophon 13 mit einem dritten Membranpaar, das eine fünfte Membran 15 und eine sechste Membran 16 aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei das dritte Membranpaar so angeordnet ist, dass die fünfte Membran 15 und die sechste Membran 16 entlang einer dritten Raumachse, wie beispielsweise der z-Achse auslenkbar sind. Die dritte Raumachse unterscheidet sich von der ersten Raumachse und der zweiten Raumachse, wobei vorzugsweise alle drei Raumachsen orthogonal zueinander sind. Unterschiedliche Winkel zwischen der dritten Raumachse und der ersten oder der zweiten Raumachse, wie beispielsweise in einem Bereich zwischen 60 und 120 ° werden bevorzugt.
2 zeigt ferner zu jeder Membran 11 bis 16 eine sehr schematische Empfindlichkeitscharakteristik, die zusätzlich entweder den Buchstaben F oder den Buchstaben R hat. F steht für front bzw. vorne und R steht für rear bzw. hinten. Die unterschiedlichen Empfindlichkeitscharakteristika der einzelnen Membranen, von denen jede typischerweise eine Gegenelektrode hat, sind also ebenfalls gegeneinander angeordnet.
Wie es ferner beispielsweise in 1 oder 2 gezeigt ist, wird es bevorzugt, dass die Membranen der verschiedenen Membranpaare direkt gegenüberliegen, parallel zueinander und ausgerichtet zueinander angeordnet sind, wobei ferner ein Abstand zwischen den beiden Membranpaaren klein ist und vorzugsweise kleiner als 2 cm ist. Ferner wird es bevorzugt, dass der Abstand für jedes Membranpaar innerhalb einer Toleranz im Wesentlichen gleich ist. 1 zeigt ferner Ausgangsleitungen für jede Membran. Insbesondere ist das erste Teilmikrophon 1 so ausgebildet, dass ansprechend auf eine Auslenkung der ersten Membran 11 ein erstes Membransignal geliefert wird, und dass ansprechend auf eine Auslenkung der zweiten Membran ein zweites Membransignal geliefert wird, das zu dem ersten Membransignal eine bestimmte Phasenrelation aufweist, die sich aufgrund der Anordnung der Membranen bzw. der Beschaltung bzw. des aufgezeichneten Schallfelds ergibt.
Darüber hinaus hat das zweite Teilmikrophon 2, das die beiden Membranen 13, 14 hat, ebenfalls Ausgangsleitungen, um ein drittes Membransignal aus der dritten Membran 13 und ein viertes Membransignal aus der vierten Membran 14 zu liefern. Ferner ist, je nach Implementierung, das dritte Teilmikrophon ebenfalls ausgebildet, um ansprechend auf eine Auslenkung der fünften Membran 15 ein fünftes Membransignal und ansprechend auf eine Auslenkung der Membran 16 in der dritten Raumachse, also beispielsweise in der z-Richtung ein sechstes Membransignal zu liefern.
Das erste Teilmikrophon, das zweite Teilmikrophon und, sofern vorhanden, das dritte Teilmikrophon sind ausgebildet, um die entsprechenden Membransignale der Membranen des Membranpaars zu kombinieren. Dies ist in 3a durch einen schematischen Kombinierer dargestellt, der bei 30 als ein Block für alle zwei bzw. drei Teilmikrophone gezeigt ist. Allerdings kann ein entsprechender Einzelkombinierer, wie er beispielsweise in 3b bei 31 gezeigt ist, für jedes einzelne Teilmikrophon vorhanden sein, so dass die Membransignale immer eines Teilmikrophons kombiniert werden, dass jedoch Membransignale von anderen Teilmikrophonen zumindest für die Erzeugung von einem ersten Differenzausgangssignal 21 für das erste Teilmikrophon, einem zweiten Differenzausgangssignal 22 für das zweite Teilmikrophon und einem dritten Differenzausgangssignal 23 für das dritte Teilmikrophon nicht miteinander kombiniert werden. Der Kombinierer 30 ist jedoch bei bevorzugten Ausführungsbeispielen ferner ausgebildet, um nicht nur die Differenzsignale 21, 22, 23 zu bilden, sondern auch Common-Mode bzw. Gleichtaktsignale bzw. CM-Signale 24. Diese CM-Signale 24 können z. B. lediglich einzelne Komponentensignale X, Y, Z sein, wie sie von der Ambisonics-Technologie bekannt sind, oder ein omnidirektionales Signal, das beispielsweise dadurch erhalten wird, wenn die Membransignale aller einzelnen Membranen ohne Phasenverschiebung einzelner Membransignale aufaddiert werden.
Für die Erzeugung eines Differenzsignals, wie beispielsweise des Differenzausgangssignals Diffx 21 ist der Kombinierer 30 ausgebildet, um das erste Membransignal 11 und das zweite Membransignal 12 mit einer veränderten ersten Phasenrelation zu kombinieren. Das erste Differenzausgangssignal Diffx 21 ist somit der ersten Raumachse, also beispielsweise der x-Achse, zugeordnet.
Ferner ist das zweite Teilmikrophon ausgebildet, um das zweite Membransignal 13 und das dritte Membransignal 14 mit einer veränderten zweiten Phasenrelation zu kombinieren, um ein zweites Differenzausgangssignal Diffy zu liefern, das bei 22 in 3a gezeigt ist und der zweiten Raumachse y zugeordnet ist. Ferner ist das dritte Teilmikrophon ausgebildet, um das fünfte Membransignal 15 und das sechste Membransignal 16 mit einer gegenüber der dritten Phasenrelation veränderten Phasenrelation zu kombinieren, um ein drittes Differenzausgangssignal zu liefern, das bei 23 in 3a gezeigt ist und der Raumachse z zugeordnet ist.
Vorzugsweise wird die Kombination so vorgenommen, wie es in 3c schematisch dargestellt ist. Zur Veränderung der ersten Phasenrelation zwischen dem ersten Membransignal 11 und dem zweiten Membransignal 12 ist in 3c schematisch ein Phasenänderungsglied 40 gezeigt, das vorzugsweise einen Phasenwert von 180 ° hat, wobei der Phasenwinkel des Phasenglieds im Bereich zwischen 90 und 270 ° liegen kann. Der bevorzugte Bereich ist jedoch 170 ° bis 190 ° bzw. 180 ° in dem am meisten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Die Phasenänderungseinrichtung 41 ist vorgesehen, um für das zweite Teilmikrophon die zweite Phasenrelation zu verändern, so dass eine Addition, wie sie in 3c schematisch gezeigt ist, mit geänderter zweiten Phasenrelation stattfindet.
Darüber hinaus ist auch für das dritte Teilmikrophon ein Phasenänderungselement 42 vorgesehen, das die dritte Phasenrelation zwischen den Membransignalen 15, 16 ändert und die Signale mit geänderter dritter Phasenrelation aufaddiert, um das dritte Differenzausgangssignal Diffz 23 aus 3c zu erhalten.
Wie es bereits anhand des Bezugszeichens 24 in 3a dargestellt worden ist, ist der Kombinierer auch ausgebildet, um konventionelle Gleichtaktsignale bzw. Common-Mode-Signale zu bilden. Um ein CM-z-Signal zu bilden, werden das fünfte Membransignal 15 und das sechste Membransignal 16 mit der ursprünglichen dritten Phasenrelation aufaddiert, also ohne die Wirkung eines Phasenglieds 42 beispielsweise.
Entsprechend wird vorgegangen, um eine konventionelle y-Richtungskomponente eines Richtungsmikrophons zu erhalten, indem die Membransignale des zweiten Membranpaars, 13, 14 aufaddiert werden, und zwar mit der ursprünglichen Phasenrelation, also ohne Wirkung eines Phasenglieds 41. Analog hierzu wird auch eine X-Komponente eines Richtungsmikrophons erhalten, wenn die beiden Richtungscharakteristika, also für die vordere Membran 11 und die hintere Membran 12 aufaddiert werden, und zwar wiederum ohne Wirkung eines Phasenelements 40.
Ein gesamtes omnidirektionales Signal kann erhalten werden, wenn alle sechs Membransignale in ihrer ursprünglichen ersten, zweiten und dritten Phasenrelation miteinander aufaddiert werden, wobei dieses omnidirektionale Signal beispielsweise als W-Signal oder P-Signal bezeichnet wird, wie es aus der Ambisonics-Technologie oder für ein Signal im B-Format bekannt ist, das eine omnidirektionale Komponente und eine Richtungskomponente in X-Richtung, eine Richtungskomponente in Y-Richtung und eine Z-Komponente in Z-Richtung aufweist.
Im Unterschied zu einem solchen B-Format-Signal, liefert das erfindungsgemäße Mikrophon zusätzlich zu diesen Signalen bzw. alternativ zu diesen Signalen Differenzsignale für die einzelnen Richtungen, also Signale, die sich ergeben, wenn eine Differenz zwischen der vorderen und der hinteren Richtcharakteristik gebildet wird, um das Schallfeld zu erfassen, das gewissermaßen seitlich bezüglich der gegenüberliegend angeordneten Membranen herrscht, also z. B. oberhalb und unterhalb der beiden Membranen 11, 12 aus 1.
Die Änderung zwischen der ersten Phasenrelation links in 3c und der zweiten Phasenrelation rechts in 3c vor der entsprechenden Addition kann durch einen tatsächlich vorgesehenen Phasenschieber, eine Verzögerungsleitung, eine Phasenumkehr oder auch eine Phasenumpolung erreicht werden. Gerade der letzte Fall der Phasenumpolung wird für eine bevorzugte Ausführungsform eingesetzt, bei der die Membransignale als symmetrische Signale zwischen einer Plus-Leitung 11a und einer Minus-Leitung 11b übertragen werden. Eine solche schematische Darstellung des Membransignals 11 ist in 3b ist gezeigt, wobei die „Leitung“ 11 in 3c aus der positiven Einzelleitung 11a, der negativen Einzelleitung 11b und einer Masse (GND) 11c entspricht. Dasselbe gilt für das zweite Membransignal 12, das wiederum aus einer positiven Leitung 12a, einer negativen Leitung 12b und einer gemeinsamen Masse 12c besteht. Das eigentliche Membransignal wird als Differenz zwischen der positiven und der negativen Leitung übertragen, wie es für die symmetrische Leitungsübertragung bekannt ist.
Um ein solches Signal zu kombinieren, ist der Kombinierer 30 ausgebildet, wie es in 3b für einen Einzelkombinierer 31 dargestellt ist. Der Einzelkombinierer 31 wäre in seiner entsprechenden Implementierung für jedes der drei Teilmikrophone 1, 2, 3 von 1 vorgesehen. Der Einzelkombinierer 31 hat zwei Eingänge 32, 34 für das positive Potential und zwei Eingänge 33, 35 für das negative Potential sowie einen (oder zwei) Masseeingänge 38 für das Massepotential GND. Um nunmehr die Phasenumkehr, wie sie in 3c durch das Element 40, bzw. 41, bzw. 42 dargestellt ist, zu erreichen, werden bei dem in 3b gezeigten Ausführungsbeispiel mit symmetrischer Signalübertragung die positive und die negative Leitung umgepolt, wie es in 3b links für das Membransignal 12 gezeigt ist. Die positive Leitung 12b wird mit dem negativen Eingang 35 verbunden und die negative Leitung 12b wird mit dem positiven Eingang 34 verbunden. Am Ausgang liefert der Einzelkombinierer dann das Differenzsignal 21, das mit Diffx bezeichnet ist, das wiederum als Differenzsignal zwischen der positiven Leitung 36 und der negativen Leitung 37 übertragen wird, wobei ferner eine Ausgangsmasse 39 (GND) ebenfalls vorgesehen ist.
Obgleich in 3b ein solcher Einzelkombinierer lediglich für das erste Teilmikrophon dargestellt ist, wird es bevorzugt, einen solchen Einzelkombinierer auch für das zweite Teilmikrophon und für das dritte Teilmikrophon einzusetzen.
4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Mikrophons, bei dem die drei Teilmikrophone alle von einem Membranhalter 50 gehalten werden, wobei jedes Teilmikrophon ein längliches Gehäuse aufweist, wobei in der entsprechenden Spitze des Teilmikrophons die Membranpaare angeordnet sind, und zwar durch vorzugsweise ein durchlässiges Gitter von der Außenwelt geschützt. Insbesondere sind die beiden Membranen des ersten Teilmikrophons 1 in der y-z-Ebene angeordnet, so dass eine Auslenkung in x-Richtung erreicht wird. Darüber hinaus sind die beiden Membranen des zweiten Teilmikrophons 2 in der x-z-Ebene angeordnet, um eine Auslenkung in y-Richtung, also in der zweiten Raumachse, zu erreichen. Darüber hinaus sind die beiden Membranen des dritten Teilmikrophons 3 in der x-y-Ebene angeordnet, um durch Schall in der z-Richtung ausgelenkt zu werden. Die einzelnen Teilmikrophone haben ferner eine Ausgangsleitung, die entweder die einzelnen Membransignale nach außen führt, oder die bereits das Differenzausgangssignal 21, 22 bzw. 23 (nicht in 4 gezeigt) nach außen führen. Je nachdem, welche Elektronik bereits in dem länglichen Gehäuse des entsprechenden Teilmikrophons verbaut ist, können die einzelnen Leitungen auch die konventionellen Common-Mode-Komponenten in den einzelnen Richtungen nach außen führen, wie es bei 24b, 24c für x und y gezeigt ist, wobei das Signal Z, das noch anhand von 7 erläutert wird, in 4 nicht dargestellt ist, aber durch das dritte Teilmikrophon 3 vorzugsweise innerhalb des länglichen Gehäuses bereits erzeugt werden kann.
Die drei Teilmikrophone sind so ausgebildet, dass jede Membran eine Gegenelektrode aufweist, so dass insgesamt bei dem in 4 gezeigten erfindungsgemäßen Mikrophon sechs einzelne Membranen und sechs entsprechende Gegenelektroden vorhanden sind. Diese Gegenelektroden bilden zusammen jeweils für jede Membran ein eigenes Kondensatormikrophon, wobei je nach Implementierung auch eine Kondensator- oder Elektret-Folie auf der entsprechenden Gegenelektrode aufgebracht sein kann, um sechs einzelne Kondensator- oder Elektret-Mikrophone in der in 4 gezeigten Anordnung zu haben. Die „Spitzen“ der drei Teilmikrophone 1, 2, 3 sind auf einen gemeinsamen Bereich bzw. eine gemeinsame Achse gerichtet, um die drei Membranpaare möglichst nahe zueinander zu positionieren, um eine Rotationsschwingung, dargestellt durch ihre drei Einzelkomponenten, die die Richtung der Rotation angeben, erfassen zu können. Um dies zu erreichen, wird vorzugsweise ein in 5 gezeigter schematischer (Teil-) Mikrophonhalter vorgesehen, der bei 50 in 4 gezeigt ist, und der in 5 in der Draufsicht schematisch dargestellt ist. Der Mikrophonhalter ist dreiecksförmig bzw. kann auch drachenförmig oder in einer anderen Form ausgebildet sein. Er umfasst jedoch zwei Seiten, die einen Winkel von 90 ° zueinander haben, um das Teilmikrophon 1 und das Teilmikrophon 2 in einem Winkel von 90 ° zueinander auszurichten. Hierzu ist ein erster Halter 51 vorgesehen, der an der ersten Seite der beiden rechtwinklig angeordneten Seiten vorhanden ist, und ein zweiter Halter 52, der an der anderen Seite der beiden rechtwinklig zueinander angeordneten Seiten vorhanden ist. Um das dritte Mikrophon zu halten, ist ein dritter Halter 53 vorgesehen, der in der Winkelhalbierenden des 90 °-Winkels der beiden Seiten, an denen der erste Halter 51 und der zweite Halter 52 vorgesehen sind, ausgebildet ist und aus der Zeichenebene vorsteht, um das dritte Teilmikrophon möglichst nahe, in Hinblick auf seine empfindliche Mikrophonspitze an die beiden Mikrophonspitzen des ersten und des zweiten Teilmikrophons zu bringen. Die Halter 51, 52 und 53 sind vorzugsweise als Clipse ausgebildet, um die einzelnen Teilmikrophone werkzeuglos montieren zu können. Andere Halteeinrichtungen können jedoch ebenfalls vorgesehen werden, um die länglichen Teilmikrophone in der entsprechenden Winkelform zu halten, damit die Membranpaare so ausgerichtet sind, wie es anhand von 1 oder 2 dargelegt worden ist.
Für andere Anordnungen, bei denen die exakte rechtwinklige Anordnung zwischen den einzelnen Mikrophonen nicht entscheidend ist, können die Mikrophone auch in einem Winkel zwischen 70 und 110° angeordnet sein bzw. kann der dritte Halter 53 bzw. das dritte Teilmikrophon in einem Winkel zwischen 30 und 60 ° bezüglich des ersten Halters bzw. des zweiten Halters angeordnet sein.
Der Mikrophonhalter 50 ist ferner an einem Stativ 54, das in 4 schematisch angezeigt ist, befestigt. Das Mikrophon kann auch statt des Stativs 54 mit einer Seilkonstruktion von einer Decke hängend getragen werden, um den unteren Bereich freizuhaben, beispielsweise wenn eine Bühne aufgezeichnet werden soll.
Statt der elastischen Clipse, die in 4 für die einzelnen Halter dargestellt sind, können auch Magnethalterungen, Einrastelemente oder sonstige Halter eingesetzt werden.
7 zeigt eine Übersichtsdarstellung über alle Signale, die von dem Mikrophon, wie es anhand von 4 beispielsweise oder 2 oder 3b dargestellt worden ist, geliefert werden können. Zunächst kann das Mikrophon die Komponenten des B-Formats liefern, das auch als FOA (First Order Ambisonics)-Format bezeichnet wird. Hier handelt es sich um ein omnidirektionales Signal 24a und die direktionalen Komponenten 24b, 24c, 24d, wie sie in 3c beim Ausgang 24 dargestellt sind. Diese Signale werden üblicherweise zum Anregen der konventionellen Translationsschwingungen über einen entsprechend angeordneten Schallwandler verwendet.
Um zusätzlich die die Audioqualität signifikant verbessernde Rotationsschwingung ebenfalls in einem Schallfeld zu erzeugen, liefert das erfindungsgemäße Mikrophon die Differenzsignale in den drei Raumrichtungen Diffx 21, Diffy 22 und Diffz 23. In Analogie zum omnidirektionalen Signal 24a könnte auch ein omnidirektionales Differenzsignal 21a erzeugt werden, das durch Addition der drei gerichteten Differenzsignale erhalten werden kann. Damit liefert die vorliegende Erfindung ein neuartiges B-Format für die Rotationsschwingungen bzw. das Differenzschallfeld.
6 zeigt eine Wiedergabevorrichtung für ein akustisches Signal, das durch die Eingangssignale Diffx 21, Diffy 22 und Diffz 23 sowie durch ein oder mehrere Common-Mode-Signale (CM) 24 dargestellt ist. Die Wiedergabevorrichtung umfasst eine Schnittstelle 110 zum Empfangen des ersten elektrischen Signals 24, das einem akustischen Gleichtaktsignal entspricht, eines separaten zweiten elektrischen Signals, das einem akustischen Differenzsignal entspricht, und einem separaten dritten elektrischen Signal, das einem akustischen Differenzsignal entspricht.
Darüber hinaus umfasst die Wiedergabevorrichtung eine erste Lautsprechereinrichtung 131a, 132a, 133a, 134a, 135a zum Wiedergeben des ersten elektrischen Signals, wobei die erste Lautsprechereinrichtung ausgebildet ist, um Translationsschwingungen ansprechend auf das erste elektrische Signal zu erzeugen. Ferner umfasst die Wiedergabevorrichtung eine zweite Lautsprechereinrichtung 131b, 132b, 133b, 134b, 135b zum Wiedergeben des zweiten und des dritten elektrischen Signals, wobei die zweite Lautsprechereinrichtung von der ersten Lautsprechereinrichtung unterschiedlich ist.
Insbesondere ist die zweite Lautsprechereinrichtung ausgebildet, um Rotationsschwingungen ansprechend auf das zweite Signal, also auf ein erstes Differenzsignal, und auf das dritte elektrische Signal, also ansprechend auf das zweite Differenzsignal, zu erzeugen. In anderen Worten ist die zweite Lautsprechereinrichtung ausgebildet, um Schall mit einer zweiten Richtcharakteristik zu erzeugen, die sich von einer ersten Richtcharakteristik unterscheidet, die der ersten Lautsprechereinrichtung zugeordnet ist.
Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Wiedergabevorrichtung ferner einen Renderer 120, der separat für die Gleichtaktsignale, also für das erste elektrische Signal 24, und die Differenzsignale (DM - Differential Mode) arbeitet, und der bei einem Ausführungsbeispiel eine Information über Lautsprecherpositionen in einem Wiedergaberaum, wie sie bei 121 dargestellt sind, und Informationen 122 über eine Position des Mikrophons, beispielsweise des in 4 dargestellten Mikrophons, erhält. Das Mikrophon muss jedoch nicht unbedingt ein reales Mikrophon sein, sondern kann ein virtuelles Mikrophon sein, das synthetische oder vorher aufgezeichnete Signale bearbeitet und in ein bestimmtes Mikrophonformat bringt, wobei dieses Mikrophonformat auf den Zustand des Schallfelds an einer Aufnahmeposition, an der das virtuelle Mikrophon angeordnet ist, bezogen ist. Um ein Schallfeld zu beschreiben, können auch mehrere virtuelle Mikrophonsignale verwendet werden und in dem Renderer 120 verarbeitet werden.
Der Renderer 120 arbeitet separat für die Gleichtaktsignale und die Differenzsignale. Die Gleichtaktsignale werden bei dem in 6 gezeigten Beispiel für ein System mit fünf Wiedergabepositionen, einer Left Surround-Wiedergabeposition bzw. links hinten angeordneten Wiedergabeposition LS, einer Links-Wiedergabeposition L, einer Mitte-Wiedergabeposition C, einer Rechts-Wiedergabeposition R und einer Right Surround bzw. rechts hinten angeordneten Wiedergabeposition RS als die Signale 60, 70, 80, 90, 100 geliefert. Parallel hierzu liefert der Renderer 120 auch Differenzsignale an die entsprechenden Lautsprecher, die mit 61, 71, 81, 91, 101 dargestellt sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform liefert der Renderer für jeden einzelnen Lautsprecher, der sowohl aus der Lautsprecherreinheit 131a beispielsweise und der zweiten Lautsprechereinrichtung 131b besteht, nicht nur ein einziges Differenzsignal, sondern drei Differenzsignale, nämlich für die Raumrichtungen x, y, z. Je nach Implementierung können jedoch auch zwei oder nur ein einziges Differenzsignal geliefert werden, so dass auf den Leitungen 61, 71, 81, 91, 101 lediglich zwei oder nur ein einziges Differenzsignal zu dem entsprechenden Lautsprecher und insbesondere der entsprechenden Lautsprechereinrichtung für die Differenzsignale 131b, 132b, 133b, 134b, 135b geliefert werden.
Obgleich vorstehend das Rendern von Lausprechersignalen beschrieben worden ist, kann die Erfindung auch zum Rendern von Kopfhörersignalen aus vielen verschiedenen Mikrophonsignalen an vielen verschiedenen Positionen verwendet werden. Hier existiert für jeden „Weg“ von einer Mikrophonposition zu einer Seite des Kopfhörers, also z.B. zu links oder rechts eine Kopf-bezogene Übertragungsfunktion. Mit dieser wird das jeweilige Signal beaufschlagt, um dann die entsprechend beaufschlagten Signale für jede Seite zusammenzuaddieren, um das letztendliche Kopfhörersignal für die jeweilige Seite zu erhalten.
Der Renderer (120) ist also ausgebildet, um das Mikrophonsignal unter Verwendung einer virtuellen Position (122) des realen oder virtuellen Mikrophons und unter Verwendung einer Information (121) über die verschiedenen Lautsprecherpositionen zu rendern (120), um für jeden einer ersten Mehrzahl von Lautsprechern ein Lautsprechersignal (60, 70, 80, 90, 100) zu erzeugen, oder um mehrere Mikrophonsignale unter Verwendung von virtuellen Positionen der realen oder virtuellen Mikrophone und unter Verwendung von verschiedenen Kopf-bezogenen Übertragungsfunktionen (HRTFs), die von den Positionen und einer jeweiligen Seite eines Kopfhörers abhängen, zu rendern (120), um für jede Seite von zwei Kopfhörerseiten ein Kopfhörersignal (60, 70, 80, 90, 100) zu erzeugen, und um unter Verwendung der Position des realen oder virtuellen Mikrophons und unter Verwendung der verschiedenen Lautsprecherpositionen das erste Differenz-Ausgangssignal (21) und das zweite Differenz-Ausgangssignal (22) zu rendern (120), um für jeden Lautsprecher einer Mehrzahl von zweiten Lautsprechern ein Lautsprechersignal (61, 71, 81, 91, 101) zu erzeugen, oder um unter Verwendung der virtuellen Positionen der realen oder virtuellen Mikrophone und unter Verwendung von verschiedenen Kopf-bezogenen Übertragungsfunktionen (HRTFs), die von den Positionen und einer jeweiligen Seite eines Kopfhörers abhängen, jeweilige erste Differenz-Ausgangssignale und jeweilige zweite Differenz-Ausgangssignals zu rendern (120), um für jede Seite von zwei Kopfhörerseiten ein Kopfhörersignal (60, 70, 80, 90, 100) zu erzeugen; und er umfasst eine Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben von erzeugten Signalen an die Lautsprecher oder die Kopfhörerseiten.
Lautsprecher, wie sie aus der EP 2692144 B1 beispielsweise bekannt sind, haben für die entsprechenden akustischen Wandler entsprechende Eingänge. Der Wandler für das Translationssignal, also für das erste elektrische Signal, das ein Gleichtaktsignal darstellt, ist in 9b mit 131a bis 135a dargestellt. Dieser Wandler bzw. die entsprechende Lautsprechereinrichtung erhält ein entsprechendes Signal, nämlich das Signal 60, 70, 80, 90, 100, das gegebenenfalls noch verstärkt werden kann, wie es in 9b ebenfalls dargestellt ist. Die zweite Lautsprechereinrichtung für das Differenzsignal hat bei dem in dem Stand der Technik dargestellten Lautsprecher nur ein einziges Signal. Bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird die Rotationsschwingung jedoch durch zwei oder sogar drei Differenzsignale genauer und damit auch für eine bessere Audioqualität aufgezeichnet und wiedergegeben. Daher erhält jeder Lautsprecher für den Differenzsignalwandler zwei oder sogar drei einzelne Signale, die an entsprechende Wandler ausgegeben werden können, wie es in 9a dargestellt ist. So hat die zweite Lautsprechereinrichtung zwei Wandler 170a für die x-Richtung, also für das Diffx-Differenzsignal. Für das y-Differenzsignal Diffy sind zwei Wandler 170b vorgesehen, die bei dem in 9a gezeigten schematischen Würfel gegenüberliegend angeordnet sind. Für das Diffz-Signal hat die zweite Lautsprechereinrichtung zwei Wandler 170c, um die z-Komponente der Rotationsschwingung wiederzugeben. Die zweite Lautsprechereinrichtung hat somit bei einer „Vollausstattung“ in 9a wenigstens sechs einzelne typischerweise gehäuselose Membranen, wobei ein Paar gegenüberliegende Membranen mit dem entsprechenden x, y, z-Differenzsignal gespeist werden.
Je nach Implementierung können die entsprechenden elektrischen Signalen, die von der Schnittstelle 110 empfangen werden, auch direkt über Lautsprecher ausgegeben werden, also ohne Verwendung eines Renderers 120. In diesem Fall könnte beispielsweise an jeder gewünschten „Lautsprecherposition“ in einer Studioumgebung ein entsprechendes Mikrophon platziert werden. Dann hätte man für jede Mikrophonposition ein Mikrophonsignal, das dann über einen Lautsprecher in einem Wiedergabeszenario wiedergegeben werden kann, der an einer mit der Mikrophonposition korrespondierenden Position im Wiedergaberaum angeordnet sein würde. Dann ist kein Renderer 120 nötig. Stattdessen würden die in die Schnittstelle 110 eingespeisten Signale direkt bzw. gegebenenfalls nach Verstärkung in die Lautsprecher eingespeist werden, wie es in 9a und 9b durch die entsprechende „Oder“-Alternative gezeigt ist, bei der die elektrischen Signale direkt den Verstärkern in 9a bzw. dem Verstärker in 9b zugeführt werden, wobei die Ausgangssignale der entsprechenden Verstärker dann an die Wandler in 9a für die Differenzsignale und in 9b für die Gleichtaktsignale zugeführt werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die erste Lautsprechereinrichtung, die in jedem der fünf Lautsprecher 131, 132, 133, 134, 135 implementiert ist, ausgebildet, um einen ersten Wandler zum akustischen Wiedergeben des elektrischen Gleichtaktsignals aufzuweisen, wobei der erste Wandler ausgebildet ist, um in einer ersten Richtung zu emittieren. Die zweite Lautsprechereinrichtung umfasst einen zweiten Wandler zum akustischen Wiedergeben des ersten Differenzsignals, wobei der zweite Wandler ausgebildet ist, um in einer zweiten Richtung zu emittieren, die sich von der ersten Richtung unterscheidet. Darüber hinaus hat die zweite Lautsprechereinrichtung auch einen dritten Wandler zum akustischen Wandeln des zweiten Differenzsignals, wobei der dritte Wandler ausgebildet ist, um in einer dritten Richtung zu emittieren, die von der ersten und der zweiten Richtung unterschiedlich ist oder von der zweiten Richtung unterschiedlich ist und im Wesentlichen gleich der ersten Richtung ist. Diese Implementierung umfasst auch den Fall, dass die Rotationsschwingung in der Richtung eine Komponente hat, in der die konventionelle Translationsschwingung stattfindet.
Wie es in 6 gezeigt ist, umfasst die Schnittstelle drei elektrische Differenzsignale 21, 22, 23, die als zweites elektrisches Signal, als drittes elektrisches Signal und als viertes elektrisches Signal bezeichnet werden. Alternativ kann die Schnittstelle auch nur zwei elektrische Signale als Differenzsignale erhalten, so dass wenigstens in zwei-dimensionaler Richtung die Rotationsschwingung korrekt wiedergegeben werden kann. Dasselbe gilt für die Mikrophoneinrichtung von 4. Auch sie kann lediglich zwei Teilmikrophone in zwei Raumrichtungen umfassen, um wenigstens zwei-dimensional eine korrekte Aufnahme des Differenzsignals zu erreichen.
Je nach Implementierung ist die erste Lautsprechereinrichtung für das Gleichtaktsignal, also für das konventionelle Audiosignal mit einer Frequenzweiche 162, mit einem Hochtöner 161 und einem Tieftöner bzw. Mitteltöner 163 ausgestattet, wie es bei 131a in 11 dargestellt ist. Dies bedeutet, dass auch die erste Lautsprechereinrichtung mehrere unterschiedliche Wandler haben kann, die jedoch alle von ein und demselben Gleichtaktsignal 24 beispielsweise oder ein und demselben Gleichtaktsignal 60, 70, 80, 90, 100 von 6 (abgesehen von einer Frequenzaufteilung über die Frequenzweiche 162) gespeist werden.
Die einzelnen Differenzwandler 170a, 170b, 170c, die bei 131b in 11 oder in 9b dargestellt sind, werden mit jeweils unterschiedlichen Signalen gespeist, die nicht etwa durch Frequenzzerlegung oder etwas ähnliches erzeugt worden sind, sondern die vorzugsweise separat aufgezeichnet worden sind, und separat wiedergegeben werden, entweder direkt oder durch ein voneinander unabhängiges separates Rendern. Es findet also vorzugsweise keine Mischung zwischen den Differenzsignalen auf dem Weg von der Aufnahme zur Wiedergabe statt, sondern lediglich ein Rendern, also z. B. ein Beaufschlagen mit entsprechenden Panning-Gewichten, wie es noch bezugnehmend auf 10 und 11 dargestellt wird. Darüber hinaus findet auch keine Mischung in der Wiedergabe oder im Renderer 120 des Gleichtaktsignals einerseits und eines oder mehrerer Differenzsignale andererseits statt. Stattdessen werden die entsprechenden Signale separat zu den entsprechenden Wandlern geführt und eine Überlagerung der akustischen Ausgangssignale findet dann erst im Schallfeld statt, das von einem oder mehreren der Lautsprecher 131, 132, 133, 134, 135 erzeugt wird, wie es in 6 dargestellt ist.
8 zeigt eine detailliertere Darstellung des Renderers 120 mit einem Common-Mode-Renderer 120a und einem Differenzsignal-Renderer 120b. Der Common-Mode-Renderer erhält entweder lediglich das omnidirektionale elektrische Signal 24a oder das komplette FOA- bzw. B-Format-Signal mit der X-Komponente 24b, der Y-Komponente 24c und der Z-Komponente 24d.
Dagegen erhält der Differenzsignal-Renderer lediglich die Differenzsignale in x-Richtung 20, in y-Richtung 22 und z-Richtung 23. Darüber hinaus wird der Differenzsignal-Renderer mit der Rendering-Einstellung 121 versorgt, die der Common-Mode-Renderer aus den B-Format-Signalen für eine spezielle Wiedergabeanordnung ermittelt hat. Das Rendering der Differenzsignale ist daher effizient möglich, weil es mit denselben Rendering-Einstellungen 121, und insbesondere mit entsprechenden Panning-Gewichten 121a, wie sie in 10 erläutert sind, stattfindet. Es muss also kein eigenes Ermitteln von Rendering-Gewichten stattfinden. Stattdessen werden die Differenzsignale 21, 22, 23 genauso „behandelt“ wie das omnidirektionale Signal 24a, also das Gleichtaktsignal in 8.
Im Unterschied zum Rendering für das Gleichtaktsignal wird es, zur Reduktion des Aufwands, ferner bevorzugt, dass der Differenzsignal-Renderer lediglich ein gerendertes linkes Differenzsignal, ein gerendertes mittleres Differenzsignal und ein gerendertes rechtes Differenzsignal erzeugt, und dass dann das gerenderte Differenzsignal für links hinten (LS) und rechts hinten (RS) aus dem Rendering-Signal für links bzw. aus dem gerenderten Signal für rechts abgeleitet wird. Eine mögliche Form der Erzeugung besteht bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel in einer einfachen Kopie des Signals und einer Verstärkungseinstellung des Signals für links hinten und rechts hinten, wobei diese Verstärkungseinstellung je nach Implementierung eine Dämpfung oder eine Verstärkung sein kann, wobei eine Dämpfung bevorzugt wird, um den Eindruck des Rotations-Schallfelds auf die vorderen Kanäle L, C, R zu konzentrieren.
10 zeigt eine Ausführungsform des Renderers 120 von 6 oder 120a, 120b von 8. In einem Block 122 von 10 werden die Panning-Gewichte aus den Common-Mode-Signalen oder mit den Common-Mode-Signalen verbundenen Metadaten ermittelt. Zur Bestimmung dieser Panning-Gewichte wird die Position einer Schallquelle in dem Common-Mode-Signal ermittelt, und zwar bezüglich einer Mikrophonposition. Dann wird unter Verwendung einer Position eines Lautsprechers bzw. mehrerer Lautsprecher in einem Wiedergaberaum und unter Verwendung der (virtuellen) Position des Mikrophons in dem Wiedergaberaum die Schallquelle im Common-Mode-Signal über vorzugsweise ein Vector-based Amplitude-Panning irgendwo im Wiedergaberaum „platziert“. Hierzu wird das Signal, das der Schallquelle zugeordnet ist, mit einem Gewichtungsfaktor versehen, um ein entsprechendes Signal zu erhalten. Eine Schallquelle, die zwischen Links und Mitte platziert werden soll, wird dahin gehend abgebildet, dass ein Panning-Faktor für das omnidirektionale Signal für den linken Lautsprecher gleich 0,5 ist und für den rechten Lautsprecher ebenfalls gleich 0,5 ist. Wenn dann beide Lautsprechersignale gewandelt werden, erscheint die Schallquelle gewissermaßen als „Phantomquelle“ zwischen Links und Mitte. Entsprechend wird für andere Schallquellen in den Signalen vorgegangen.
Eine Trennung des Common-Mode-Signals in einzelne Schallquellen kann durch beliebige Quelltrennungsalgorithmen vorgenommen werden. Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, das Signal einer Zeit-Frequenz-Transformation zu hinterziehen, wobei für eine Folge von aufeinanderfolgenden Frames jeweils eine Mehrzahl von Subbändern erzeugt wird, und wobei dann pro Zeit-Frequenz-Bin der Folge von Frames ermittelt wird, aus welcher Richtung der Schall im Mikrophonsignal kommt. Diese Richtungsermittlung kann durch einfaches Auslesen von bereits bereitgestellten Metadaten erreicht werden, die pro Zeit/Frequenz-Bin eine DOA-Richtung mit einem Azimut-Winkel und einem Elevations-Winkel angeben. Zusätzlich kann, je nach Implementierung, auch zu der DOA-Information pro Zeit-Frequenz-Bin auch eine Diffuseness-Information geliefert werden, wie es aus der Audiosignalverarbeitung bekannt ist, die unter dem Namen DirAC (Directional Audio Coding) in der Fachwelt bekannt ist.
Wenn hingegen keine solchen Metadaten vorhanden sind, sondern ein komplettes B-Format-Signal, wie es anhand von 7 bei 24a, 24b, 24c, 24d erläutert worden ist, kann unter Verwendung einer Signalanalyse diese Richtungsinformation pro Zeit/Frequenz-Bin, also pro Subband in jedem Frame ermittelt werden, wie es in der Veröffentlichung „Parametric Spatial Audio Effects“, A. Politis, u. a., 15^th Int. Conference on Digital Audio Effects (DAFx-12), September 17, 2012, oder in der Veröffentlichung „Directional audio coding - perception-based reproduction of spatial sound“, V. Pulkki, u. a., International Workshop on the Principles and Applications of Spatial Hearing, IWPASH, 11. November 2009, Japan, dargelegt ist. Die dort dargelegte Verarbeitung entspricht, für das Gleichtaktsignal, schematisch der Audioverarbeitung in 11. Unter Verwendung einer VBAP-Tabelle 157 werden abhängig von der entsprechenden Richtungs-Information, die mit „direction“ in 11 dargelegt ist, die Panning-Gewichte pro Lautsprechersignal P, das mit 24a bezeichnet ist, ermittelt. Das Signal 24a kann dabei das omnidirektionale Signal sein oder ein virtuelles Mikrophonsignal, das für den entsprechenden Lautsprecher abgeleitet worden ist. Dieses Signal wird dann mit dem entsprechenden Panning-Gewichtungsblock 157 ansprechend auf die entsprechende DOA- (Direction of Arrival) Richtung im Gewichter 153 beaufschlagt. Darüber hinaus wird auch ein diffuses Signal erzeugt, wobei hierfür der obere Zweig eingesetzt wird, der einen Dekorrelator 154 aufweist. Der Anteil des diffusen Signals wird durch die beiden Gewichte 151, 152 abhängig von der Diffuseness-Information (Diffusitäts-Information) eingestellt. Beide Zweige, der „diffuse Zweig“ und der „direkte Zweig“ werden in einem Addierer 155 addiert. Diese Verarbeitung wird für jedes Subband individuell vorgenommen und in einem weiteren Addierer 156 werden alle anderen entsprechend verarbeiteten Subbänder aufaddiert, um ein Lautsprechersignal für die erste Lautsprechereinrichtung zu erhalten, das beispielhaft in 11 mit 60 für den linken hinteren Kanal dargestellt ist, der, wie es bereits ausgeführt worden ist, einen Hochtöner 161 und einen Tieftöner bzw. Mitteltöner 163 haben kann.
Die Verarbeitung in der oberen Hälfte von 11 entspricht somit bei diesem Ausführungsbeispiel der Funktionalität des Common-Mode-Renderers 120a von 8, wobei die Rendering-Einstellung 121 den Panning-Gewichten entspricht, die der Block VBAP 157 ausgibt. Genau diese Panning-Gewichte 121a werden auch verwendet, um die einzelnen Differenzsignale zu rendern. Hierzu wird jedes Differenzsignal gewissermaßen genauso wie das omnidirektionale Signal 24a behandelt, also mit einem Gewichter 158, der gesteuert von den Panning-Gewichten arbeitet, gewichtet, und in einem Addierer 159 findet dann eine Aufaddition von entsprechend gewichteten anderen Subbändern des gleichen Differenzsignals statt, um dann z. B. für den linken hinteren Lautsprecher das Differenzsignal für die x-Richtung, also 61a zu erzeugen. Entsprechend wird vorgegangen, um die Differenzsignale 61b, 61c für die Y-Wandler und die Z-Wandler zu erzeugen.
Je nach Implementierung kann der Renderer 120 zusammen mit der Schnittstelle 121 beispielsweise in einer Mobiltelefon-Software oder allgemein in einem mobilen Gerät implementiert sein, wobei die Signale für die einzelnen Lautsprecher 131, 132, 133, 134, 135 beispielsweise über eine Drahtlosübertragung zu den entsprechenden Lautsprechern geliefert werden kann. Das mobile Gerät ist als 200 in 6 beispielsweise gezeigt und würde zusätzlich zu den Elementen 110 und 120 sämtliche anderen Elemente eines mobilen Geräts haben, wie z. B. einen Prozessor, einen Speicher, diverse Drahtlosschnittstellen, einen Akkumulator, etc. Alternativ kann eine Zentraleinheit vorgesehen sein, die unabhängig von einem Mobiltelefon eine Schnittstelle aufweist, um von welcher Quelle auch immer die Signale 21, 22, 23, 24 zu erhalten, und die dann ausgebildet ist, um die entsprechenden Renderer-Ausgangssignale 60 bis 101 über Leitungen an die entsprechenden Lautsprecher zu liefern. Wieder alternativ kann die Schnittstelle selbst und ein entsprechender Renderer für den entsprechenden Lautsprecher in dem Lautsprecher 131, 132, 133, 134, 135 selbst implementiert sein, wobei in diesem Fall jeder Lautsprecher eine Spannungsversorgung und einen entsprechenden Eingang für die Signale, also die Schnittstelle 110, aufweisen würde.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.
Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.
Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumindest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2692154 B1 [0003]
EP 2692144 B1 [0007, 0058]
EP 2692151 B1 [0008]
EP 3061262 B1 [0009]
EP 3061266 A0 [0010]

Claims

Mikrophon mit folgenden Merkmalen: einem ersten Teilmikrophon (1) mit einem ersten Membranpaar, das eine erste Membran (11) und eine zweite Membran (12) aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind; und einem zweiten Teilmikrophon (2) mit einem zweiten Membranpaar, das eine dritte Membran (13) und eine vierte Membran (14) aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei das erste Membranpaar so angeordnet ist, dass die erste Membran (11) und die zweite Membran (12) entlang einer ersten Raumachse auslenkbar sind, wobei das zweite Membranpaar so angeordnet ist, dass die dritte Membran (13) und die vierte (14) entlang einer zweiten Raumachse auslenkbar sind, und wobei die zweite Raumachse zu der ersten Raumachse unterschiedlich ist.
Mikrophon nach Anspruch 1, das folgende Merkmale aufweist: ein drittes Teilmikrophon (3) mit einem dritten Membranpaar, das eine fünfte Membran (15) und eine sechste Membran (16) aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei das dritte Membranpaar so angeordnet ist, dass die fünfte Membran (15) und die sechste Membran (16) entlang einer dritten Raumachse auslenkbar sind, wobei die dritte Raumachse zu der ersten Raumachse und der zweiten Raumachse unterschiedlich ist.
Mikrophon nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Raumachsen orthogonal zueinander sind, oder bei dem zwischen zwei Raumachsen ein Winkel ist, der zwischen 60 und 120 ° liegt.
Mikrophon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Membranen des ersten Membranpaars, des zweiten Membranpaars bzw. des dritten Membranpaars direkt gegenüberliegen, parallel zueinander, ausgerichtet zueinander, oder in einem Abstand kleiner als 2 cm voneinander angeordnet sind.
Mikrophon nach einem vorhergehenden Ansprüche, bei dem das erste Teilmikrophon (1) ausgebildet ist, um ansprechend auf eine Auslenkung der ersten Membran (11) ein erstes Membransignal zu liefern, und um ansprechend auf eine Auslenkung der zweiten Membran (12) ein zweites Membransignal zu liefern, wobei das erste Membransignal und das zweite Membransignal eine erste Phasenrelation aufweisen, wobei das erste Teilmikrophon (1) ausgebildet ist, um das erste Membransignal und das zweite Membransignal mit einer veränderten ersten Phasenrelation zu kombinieren, um ein erstes Differenz-Ausgangssignal (21) zu liefern, das der ersten Raumachse zugeordnet ist, oder bei der das zweite Teilmikrophon (2) ausgebildet ist, um ansprechend auf eine Auslenkung der dritten Membran (13) ein drittes Membransignal zu liefern, und um ansprechend auf eine Auslenkung der vierten Membran (14) ein viertes Membransignal zu liefern, wobei das dritte Membransignal und das vierte Membransignal eine zweite Phasenrelation zueinander haben, und wobei das zweite Teilmikrophon (2) ausgebildet ist, um das dritte Membransignal und das vierte Membransignal mit einer veränderten zweiten Phasenrelation zu kombinieren (30), um ein zweites Differenz-Ausgangssignal (22) zu liefern, das der zweiten Raumachse zugeordnet ist, oder bei der ein drittes Teilmikrophon (3) ausgebildet ist, um ansprechend auf eine Auslenkung einer fünften Membran (15) ein fünftes Membransignal zu liefern, und um ansprechend auf eine Auslenkung einer sechsten Membran ein sechstes Membransignal zu liefern, wobei das fünfte Membransignal und das sechste Membransignal eine dritte Phasenrelation aufweisen, und wobei das dritte Teilmikrophon (3) ausgebildet ist, um das fünfte Membransignal und das sechste Membransignal mit einer veränderten dritten Phasenrelation zu kombinieren (30), um ein drittes Differenz-Ausgangssignal (23) zu liefern, das der dritten Raumachse zugeordnet ist.
Mikrophon nach Anspruch 5, bei dem die veränderte erste Phasenrelation 180 ° zur ersten Phasenrelation unterschiedlich ist oder von einer Phase zwischen 150 ° und 210 ° zu der ersten Phasenrelation unterschiedlich ist, oder bei dem die veränderte zweite oder dritte Phasenrelation 180 ° zur zweiten oder dritten Phasenrelation oder von einer Phase zwischen 150 ° und 210 ° zur zweiten bzw. dritten Phasenrelation unterschiedlich ist.
Mikrophon nach Anspruch 5 oder 6, bei dem das erste Membransignal als symmetrisches Signal auf einer ersten positiven Leitung (11 a) und einer ersten negativen Leitung (11b) übertragen wird, bei dem das zweite Membransignal als symmetrisches Signal auf einer zweiten positiven Leitung (12a) und einer zweiten negativen Leitung (12b) übertragen wird, bei dem das erste Teilmikrophon (1) einen Kombinierer (31) mit einem ersten positiven Eingang (32) und einem ersten negativen Eingang (33) für das erste Membransignal und mit einem zweiten positiven Eingang (34) und einem zweiten negativen Eingang (35) für das zweite Membransignal aufweist, wobei die zweite negative Leitung (12b) des zweiten Membransignals mit dem zweiten positiven Eingang (34) des Kombinierers (31) verbunden ist, und wobei die zweite positive Leitung (12a) des zweiten Membransignals mit dem zweiten negativen Eingang (35) des Kombinierers verbunden ist, und wobei die erste positive Leitung (11a) des ersten Membransignals mit dem ersten positiven Eingang (32) des Kombinierers (31) verbunden ist, und wobei die erste negative Leitung (11b) des ersten Membransignals mit dem ersten negativen Eingang (33) des Kombinierers (31) verbunden ist.
Mikrophon nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem das erste Teilmikrophon (1) ausgebildet ist, um das erste Membransignal und das zweite Membransignal in der ersten Phasenrelation zu addieren, um ein erstes Gleichtakt-Ausgangssignal (24b) zu liefern, oder bei dem das zweite Teilmikrophon (1) ausgebildet ist, um das dritte Membransignal und das vierte Membransignal in der zweiten Phasenrelation zu addieren, um ein zweites Gleichtakt-Ausgangssignal (24c) zu liefern, oder bei dem ein drittes Teilmikrophon ausgebildet ist, um ein fünftes Membransignal und ein sechstes Membransignal in einer dritten Phasenrelation zu addieren, um ein drittes Gleichtakt-Ausgangssignal (24d) zu liefern, oder das ausgebildet ist, um das erste Membransignal, das zweite Membransignal, das dritte Membransignal, das vierte Membransignal und gegebenenfalls das fünfte Membransignal und das sechste Membransignal in der ersten, der zweiten und gegebenenfalls der dritten Phasenrelation zu kombinieren, um ein zumindest teilweise omnidirektionales bzw. omnidirektionales Gleichtakt-Ausgangssignal (24a) zu liefern.
Mikrophon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das erste Teilmikrophon (1) ein erstes Kondensatormikrophon aufweist, das die erste Membran und eine Gegenelektrode aufweist, und bei dem das erste Teilmikrophon (1) ein zweiten Kondensatormikrophon aufweist, das die zweite Membran und eine zweite Gegenelektrode aufweist, oder bei dem das zweite Teilmikrophon (1) ein drittes Kondensatormikrophon, das die dritte Membran und eine dritte Gegenelektrode aufweist, und ein viertes Kondensatormikrophon, das die vierte Membran und eine vierte Gegenelektrode aufweist, oder bei dem ein drittes Teilmikrophon (3) ein fünftes Kondensatormikrophon, das die fünfte Membran und eine Gegenelektrode aufweist, und ein sechstes Kondensatormikrophon aufweist, das die sechste Membran und eine Gegenelektrode aufweist.
Mikrophon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das erste, das zweite, bzw. das dritte, das vierte bzw. das fünfte und das sechste Kondensatormikrophon als Kondensator- oder Elektretmikrophon ausgebildet ist, bei dem auf der jeweiligen Gegenelektrode eine Kondensator- oder Elektret-folie aufgebracht ist.
Mikrophon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das einen Mikrophonhalter (50) aufweist, wobei das erste Teilmikrophon (1) in einem ersten länglichen Gehäuse gehäust ist, wobei an einer ersten Gehäusespitze das erste Membranpaar angeordnet ist, wobei das zweite Teilmikrophon (2) in einem zweiten länglichen Gehäuse gehäust ist, wobei an einer zweiten Gehäusespitze das zweite Membranpaar angeordnet ist, oder wobei ein drittes Teilmikrophon in einem dritten länglichen Gehäuse gehäust ist, wobei an einer dritten Gehäusespitze das dritte Membranpaar angeordnet ist, wobei der Membranhalter (50) ausgebildet ist, um das erste längliche Gehäuse, das zweite längliche Gehäuse und das dritte längliche Gehäuse so zu halten, dass die erste Gehäusespitze, die zweite Gehäusespitze und die dritte Gehäusespitze zueinander ausgerichtet sind und zwischen einer ersten Achse des ersten länglichen Gehäuses und einer zweiten Achse des zweiten länglichen Gehäuses ein Winkel zwischen 70° und 110° liegt, oder bei dem zwischen einer dritten Achse des dritten länglichen Gehäuses und der ersten und/oder der zweiten Achse ein Winkel zwischen 30° und 160° liegt, oder wobei ein Abstand zwischen der ersten Gehäusespitze, der zweiten Gehäusespitze und der dritten Gehäusespitze vorhanden ist, der kleiner als 5 cm ist.
Mikrophon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das erste Membranpaar so ausgerichtet ist, dass die erste Raumachse eine x-Richtung ist, bei dem das zweite Membranpaar so ausgerichtet ist, dass die zweite Raumachse eine y-Richtung ist, oder bei dem das dritte Membranpaar ausgerichtet ist, so dass die dritte Raumachse eine z-Richtung ist, wobei die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung zueinander im Wesentlichen orthogonal sind.
Mikrophon nach Anspruch 11 oder 12, bei dem der Membranhalter (50) einen flachen Träger aufweist, der eine Dreiecksform oder eine Drachenform hat, wobei an zwei Seiten des flachen Trägers seitlich vorstehende Halter (51, 52) für das erste längliche Gehäuse und das zweite längliche Gehäuse angeordnet sind, und wobei in einer Mittelachse des flachen Trägers (50) ein senkrecht zu dem ersten Halter (51) und dem zweiten Halter (52) angeordneter nach oben vorstehender dritter Halter (53) angeordnet ist.
Mikrophon nach Anspruch 13, bei dem der erste Halter (51), der zweite Halter (52) oder der dritte Halter (53) auf einer Seite offene elastische Clipse aufweist, an denen das jeweilige längliche Gehäuse werkzeuglos montierbar ist.
Wiedergabevorrichtung für ein akustisches Signal, mit folgenden Merkmalen: einer Schnittstelle (110) zum Empfangen eines ersten elektrischen Signals (24), das einem akustischen Gleichtaktsignal entspricht, eines separaten zweiten elektrischen Signals (21), das einem ersten akustischen Differenzsignal entspricht, und eines separaten dritten elektrischen Signals (22), das einem zweiten akustischen Differenzsignal entspricht; einer ersten Lautsprechereinrichtung (131a, 132a, 133a, 134a, 135a) zum Wiedergeben des ersten elektrischen Signals (24) als akustisches Gleichtaktsignal; und einer zweiten Lautsprechereinrichtung (131b, 132b, 133b, 134b, 135b) zum Wiedergeben des zweiten elektrischen Signals (21) und des dritten elektrischen Signals (22) als akustische Differenzsignale, wobei die zweite Lautsprechereinrichtung von der ersten Lautsprechereinrichtung unterschiedlich ist.
Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 15, bei der die erste Lautsprechereinrichtung ausgebildet ist, um Translationsschwingungen ansprechend auf das erste elektrische Signal (24) zu erzeugen, und bei der die zweite Lautsprechereinrichtung ausgebildet ist, um ansprechend auf das zweite elektrische Signal (21) und das dritte elektrische Signal (22) akustische Rotationsschwingungen zu erzeugen, oder wobei die zweite Lautsprechereinrichtung ausgebildet ist, um Schall mit einer zweiten Richtcharakteristik wiederzugeben, die sich von einer ersten Richtcharakteristik der ersten Lautsprechereinrichtung unterscheidet.
Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, bei der die erste Lautsprechereinrichtung einen ersten Wandler (131a, 132a, 133a, 134a, 135a) zum akustischen Wiedergeben des ersten elektrischen Signals (24) aufweist, wobei der erste Wandler ausgebildet ist, um in einer ersten Richtung zu emittieren, bei der die zweite Lautsprechereinrichtung einen zweiten Wandler (131b, 132b, 133b, 134b, 135b) zum akustischen Wiedergeben des zweiten elektrischen Signals (21) aufweist, wobei der zweite Wandler ausgebildet ist, um in einer zweiten Richtung zu emittieren, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, und wobei die zweite Lautsprechereinrichtung einen dritten Wandler (170b) zum akustischen Wiedergeben des dritten elektrischen Signals (22) aufweist, wobei der dritte Wandler ausgebildet ist, um in einer dritten Richtung zu emittieren, die von der ersten Richtung und der zweiten Richtung unterschiedlich ist, oder die von der zweiten Richtung unterschiedlich ist und im Wesentlichen gleich der ersten Richtung ist.
Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 17, bei der die Schnittstelle (110) ausgebildet ist, um ein viertes separates elektrisches Signal (23), das ein drittes akustisches Differenzsignal ist, zu empfangen, bei der die zweite Lautsprechereinrichtung einen vierten Wandler (170c) zum akustischen Wiedergeben des vierten elektrischen Signals (23) aufweist, der ausgebildet ist, um in einer vierten Richtung zu emittieren, die von der zweiten und der dritten Richtung unterschiedlich ist.
Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, bei der der zweite Wandler (170a), der dritte Wandler (170b) oder der vierte Wandler (170c) zwei Membranen aufweist, die so angeordnet sind, dass eine Membran in einer der ersten, der zweiten oder der dritten Richtung emittiert und die zweite Membran der zwei Membranen in einer negativen Richtung bezüglich der ersten, der zweiten oder der dritten Richtung emittiert, oder bei der die Membranen so angeordnet sind, dass die erste Membran und die zweite Membran des Membranpaares ansprechend auf das entsprechende elektrische Signal in der gleichen Richtung ausgelenkt werden.
Wiedergabevorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei der die erste Lautsprechereinrichtung eine Frequenzweiche (162) aufweist, in der das erste elektrische Signal (24) wenigstens in zwei Teilsignale zerlegt wird, wobei die erste Lautsprechereinrichtung wenigstens einen Hochtöner (161) und einen Mittel- oder Tieftöner (163) aufweist, wobei ein Teilsignal dem Hochtöner (161) und ein Teilsignal dem Tieftöner oder Mitteltöner (163) zugeordnet ist.
Wiedergabevorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei dem das erste elektrische Signal ein Mikrophonsignal ist, das von der Mikrophonanordnung aufgenommen worden ist oder ein synthetisiertes Mikrophonsignal ist, bei der das zweite elektrische Signal ein erstes Differenz-Ausgangssignal ist und das dritte elektrische Signal ein zweites Differenz-Ausgangssignal ist, wobei die erste Lautsprechereinrichtung eine erste Mehrzahl von Lautsprechern (131a, 132a, 133a, 134a, 135a) aufweist, die an verschiedenen Lautsprecherpositionen in einem Wiedergaberaum angeordnet sind, wobei die erste Lautsprechereinrichtung ausgebildet ist, um das Mikrophonsignal unter Verwendung einer virtuellen Position (122) des realen oder virtuellen Mikrophons und unter Verwendung einer Information (121) über die verschiedenen Lautsprecherpositionen zu rendern (120), um für jeden der ersten Mehrzahl von Lautsprechern ein Lautsprechersignal (60, 70, 80, 90, 100) zu erzeugen, wobei die zweite Lautsprechereinrichtung eine zweite Mehrzahl von Lautsprechern (131b, 132b, 133b, 134b, 135b) aufweist, wobei die Lautsprecher der zweiten Mehrzahl von Lautsprechern ebenfalls an den verschiedenen Lautsprecherpositionen angeordnet sind, und wobei die zweite Lautsprechereinrichtung ausgebildet ist, um unter Verwendung der Position des realen oder virtuellen Mikrophons und unter Verwendung der verschiedenen Lautsprecherpositionen das erste Differenz-Ausgangssignal (21) und das zweite Differenz-Ausgangssignal (22) zu rendern (120), um für jeden Lautsprecher der Mehrzahl von zweiten Lautsprechern ein Lautsprechersignal (61, 71, 81, 91, 101) zu erzeugen.
Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 21, wobei die verschiedenen Lautsprecherpositionen eine Links-Hinten-Position, eine Links-Position, eine Mitte-Position, eine Rechts-Position oder eine Rechts-Hinten-Position aufweisen, wobei die erste Lautsprechereinrichtung angeordnet ist, um für jede der Positionen ein Lautsprechersignal (60, 70, 80, 90, 100) zu erzeugen, und wobei die zweite Lautsprechereinrichtung ausgebildet ist, um nur für wenigstens zwei Positionen der Links-Position, der Mitte-Position und der Rechts-Position ein Lautsprechersignal aus dem ersten oder dem zweiten Differenz-Ausgangssignal (21, 22) durch Rendern zu erzeugen und optional für die Links-Hinten Position das Lautsprechersignal von dem Lautsprechersignal für die Links-Position abzuleiten oder optional für die Rechts-Hinten Position das Lautsprechersignal von dem Lautsprechersignal für die Rechts-Position abzuleiten.
Wiedergabevorrichtung nach einem der Ansprüche 21 oder 22, bei der der Lautsprecher der ersten Mehrzahl von Lautsprechern und der Lautsprecher der zweiten Mehrzahl von Lautsprechern an einer Lautsprecherposition in einem Lautsprechergehäuse (131, 132, 133, 134, 135) integriert sind, wobei das Lautsprechergehäuse einen ersten Eingang für das erste Lautsprechersignal, das dem akustischen Gleichtaktsignal entspricht, und einen separaten zweiten Eingang für das zweite Lautsprechersignal aufweist, das dem ersten akustischen Differenzsignal entspricht, und optional auch einen separaten Eingang für ein drittes Lautsprechersignal aufweist, das dem zweiten akustischen Differenzsignal entspricht.
Wiedergabevorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23, bei der die zweite Lautsprechereinrichtung gehäuselose Membranen oder zueinander gerichtete Membranen, die im Gleichtakt betrieben werden, oder Einzelmembranen aufweist, die so gehäust ist, dass eine in der Nähe einer Mitte der Einzelmembran erzeugte Schwingung gegenüber einer an einem Rand der Einzelmembran erzeugten Schwingung reduziert wird.
Wiedergabevorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, bei der die erste Lautsprechereinrichtung einen Common-Mode-Renderer (120a) zum Ermitteln einer Rendering-Einstellung (121) aufweist, und bei der die zweite Lautsprechereinrichtung einen Differenzsignal-Renderer (120b) aufweist, der ausgebildet ist, um die von dem Common-Mode-Renderer ermittelte Rendering-Einstellung (121) zu übernehmen.
Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 21, 22, 23, 25, bei der die erste Lautsprechereinrichtung ausgebildet ist, um als Rendering-Einstellung (121) Panning-Gewichte (121a) aus dem ersten elektrischen Signal (24) zu bestimmen und ein omnidirektionales Signal (24a) oder ein entsprechendes virtuelles Mikrophonsignal für jeden einzelnen Lautsprecher mit einem Panning-Gewicht zu gewichten (122a), und bei der die zweite Lautsprechereinrichtung ausgebildet ist, um das erste Differenz-Ausgangssignal (21) oder das zweite Differenz-Ausgangssignal (22) oder ein drittes Differenz-Ausgangssignal (23) unter Verwendung derselben Panning-Gewichte (121a) separat zu gewichten, um für jeden einzelnen Lautsprecher (131b, 132b, 133b, 134b, 135b) der zweiten Lautsprechereinrichtung wenigstens zwei Lautsprechersignale (71a, 71b, 71c; 81a, 81b, 81c; 91a, 91b, 91c) zu liefern.
Wiedergabevorrichtung nach einem der Ansprüche 21-26, 27, bei der die erste Lautsprechereinrichtung ausgebildet ist, um aus dem ersten elektrischen Signal (24) eine oder mehrere Positionen von virtuellen Quellen zu ermitteln, und um unter Verwendung der Positionen der virtuellen Quellen Panning-Gewichte zu ermitteln und zum Rendern des ersten elektrischen Signals (24) zu verwenden, und wobei die zweite Lautsprechereinrichtung ausgebildet ist, um dieselben Panning-Gewichte zum Rendern des ersten Differenz-Ausgangssignals (21) und des zweiten Differenz-Ausgangssignals (22) zu verwenden.
Wiedergabevorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, 25 bis 27, bei dem die erste Lautsprechereinrichtung ausgebildet ist, um das erste elektrische Signal in eine Vielzahl von Zeit-Frequenz-Bins zu zerlegen, um für jeden Zeit-Frequenz-Bin eine Richtungsinformation zu ermitteln, und um für jeden Zeit-Frequenz-Bin ein Panning-Gewicht zu ermitteln und zum Gewichten des ersten elektrischen Signals (24) zu verwenden, und bei der die zweite Lautsprechereinrichtung ausgebildet ist, um das erste Differenz-Ausgangssignal (21) und das zweite Differenz-Ausgangssignal (22) in eine Vielzahl von Zeit-Frequenz-Bins zu zerlegen und jeweils unter Verwendung desselben Gewichts für ein und denselben Zeit-Frequenz-Bin separat zu gewichten, und um gewichtete Zeit-Frequenz-Bins für dieselbe Lautsprecherposition aufzuaddieren, um gerenderte Differenzsignale (60a, 61b) für die entsprechende Lautsprecherposition zu erzeugen.
Mobiles Gerät (200) mit folgenden Merkmalen: einer Schnittstelle (110) zum Empfangen wenigstens eines ersten elektrischen Signals (24), das einem akustischen Gleichtaktsignal entspricht, wenigstens eines separaten zweiten elektrischen Signals (21), das einem ersten akustischen Differenzsignal entspricht, und wenigstens eines separaten dritten elektrischen Signals (22), das einem zweiten akustischen Differenzsignal entspricht; wobei das wenigstens erste elektrische Signal ein Mikrophonsignal ist, das von einer Mikrophonanordnung aufgenommen worden ist oder ein synthetisiertes Mikrophonsignal ist, wobei das wenigstens zweite elektrische Signal ein erstes Differenz-Ausgangssignal ist und das wenigstens dritte elektrische Signal ein zweites Differenz-Ausgangssignal ist, einem Renderer (120), der ausgebildet ist, um das Mikrophonsignal unter Verwendung einer virtuellen Position (122) des realen oder virtuellen Mikrophons und unter Verwendung einer Information (121) über die verschiedenen Lautsprecherpositionen zu rendern (120), um für jeden einer ersten Mehrzahl von Lautsprechern ein Lautsprechersignal (60, 70, 80, 90, 100) zu erzeugen, oder um mehrere Mikrophonsignale unter Verwendung von virtuellen Positionen der realen oder virtuellen Mikrophone und unter Verwendung von verschiedenen Kopf-bezogenen Übertragungsfunktionen (HRTFs), die von den Positionen und einer jeweiligen Seite eines Kopfhörers abhängen, zu rendern (120), um für jede Seite von zwei Kopfhörerseiten ein Kopfhörersignal (60, 70, 80, 90, 100) zu erzeugen, und um unter Verwendung der Position des realen oder virtuellen Mikrophons und unter Verwendung der verschiedenen Lautsprecherpositionen das erste Differenz-Ausgangssignal (21) und das zweite Differenz-Ausgangssignal (22) zu rendern (120), um für jeden Lautsprecher einer Mehrzahl von zweiten Lautsprechern ein Lautsprechersignal (61, 71, 81, 91, 101) zu erzeugen, oder um unter Verwendung der virtuellen Positionen der realen oder virtuellen Mikrophone und unter Verwendung von verschiedenen Kopf-bezogenen Übertragungsfunktionen (HRTFs), die von den Positionen und einer jeweiligen Seite eines Kopfhörers abhängen, jeweilige erste Differenz-Ausgangssignale und jeweilige zweite Differenz-Ausgangssignals zu rendern (120), um für jede Seite von zwei Kopfhörerseiten ein Kopfhörersignal (60, 70, 80, 90, 100) zu erzeugen; und einer Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben von erzeugten Signalen an die Lautsprecher oder die Kopfhörerseiten.
Verfahren zum Aufzeichnen eines akustischen Signals, mit folgenden Merkmalen: Betreiben eines ersten Teilmikrophons (1) mit einem ersten Membranpaar, das eine erste Membran (11) und eine zweite Membran (12) aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind; und Betreiben eines zweiten Teilmikrophons (2) mit einem zweiten Membranpaar, das eine dritte Membran (13) und eine vierte Membran (14) aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei das erste Membranpaar so angeordnet ist, dass die erste Membran (11) und die zweite Membran (12) entlang einer ersten Raumachse auslenkbar sind, wobei das zweite Membranpaar so angeordnet ist, dass die dritte Membran (13) und die vierte (14) entlang einer zweiten Raumachse auslenkbar sind, und wobei die zweite Raumachse zu der ersten Raumachse unterschiedlich ist.
Verfahren zum Wiedergeben für ein akustisches Signal, mit folgenden Schritten: Empfangen eines ersten elektrischen Signals (24), das einem akustischen Gleichtaktsignal entspricht, eines separaten zweiten elektrischen Signals (21), das einem ersten akustischen Differenzsignal entspricht, und eines separaten dritten elektrischen Signals (22), das einem zweiten akustischen Differenzsignal entspricht; Wiedergeben des ersten elektrischen Signals (24) als akustisches Gleichtaktsignal mit einer ersten Lautsprechereinrichtung; und Wiedergeben des zweiten elektrischen Signals (21) und des dritten elektrischen Signals (22) als akustische Differenzsignale mit einer zweiten Lautsprechereinrichtung, wobei die zweite Lautsprechereinrichtung von der ersten Lautsprechereinrichtung unterschiedlich ist.
Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 30 oder Anspruch 31, wenn der Programmcode auf einem Computer oder einem Prozessor abläuft.